JP2018206673A - バスバモジュール及び電池パック - Google Patents

Abstract

【課題】バスバの温度上昇を抑制でき、特定の単電池の劣化を抑制することができるバスバモジュール及び電池パックを提供する。
【解決手段】バスバモジュール１００は、３ずつの正極の端子１７と負極の端子１９とが交互に配列されるように複数の単電池１３を並設した組電池１５に取り付けられ、３つずつの正極の端子１７と負極の端子１９が一括して配置される複数のバスバ収容室３７を有したケース２３と、端子３９の数に応じた６つの端子貫通穴を有してそれぞれのバスバ収容室３７に収容され、６つの端子３９を一括して導通させるバスバ２１と、電線接続部４９及び一対の端子挿通穴を有して任意位置で隣接する一対の端子３９を挿通してバスバ２１と積層固定される電圧検出端子４５と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、バスバモジュール及び電池パックに関する。

板形状に形成された複数の単電池の板面を近接させて一列にそろえ、並べて設けた（並設した）組電池に取り付けられるバスバモジュールが知られている。図７に示すように、この種のバスバモジュール５０１は、ケース５０３のバスバ収容部５０４に各単電池間を接続するバスバ５０５が収容され、単電池の電圧を検出する電圧検出端子５０７が組み合わせられて電極ボルトにナットでバスバ５０５が共締めされることで、組電池に取付けられる。

特開２００３−２９７３３４号公報 特開２０１３−１９６９０７号公報

しかしながら、図８に示すように、バスバ５０５は、導電性金属製の素板をプレス加工することにより製作されるため、厚みｔ、幅ｗ共に一定の形状となる。バスバ５０５は、抵抗による発熱を抑えるために断面積を増やす場合、発熱が部分的であっても、厚みｔまたは幅ｗのいずれかを均一厚または均一幅となるように増やす必要があった。それに伴い、バスバモジュール全体の大型化やコスト増加等の問題があった。この問題は、複数の二次電池（単電池）を並列接続する組電池（例えば特許文献１、２参照）に取り付けられる長尺のバスバモジュールで特に顕著となった。

本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、その目的は、バスバの温度上昇を抑制でき、特定の単電池の劣化を抑制することができるバスバモジュール及び電池パックを提供することにある。

本発明に係る上記目的は、下記構成により達成される。
（１） 同一複数ずつの正極の端子と負極の端子とが交互に配列されるように複数の単電池を並設した組電池に取り付けられ、前記同一複数ずつの正極の端子と負極の端子が一括して配置される複数のバスバ収容室を有した絶縁樹脂製のケースと、前記同一複数ずつの正極の端子と負極の端子の数に応じた複数の端子貫通穴を有してそれぞれの前記バスバ収容室に収容され、前記同一複数ずつの正極の端子と負極の端子を一括して導通させる導電性金属製のバスバと、電線接続部及び複数の端子挿通穴を有して任意位置で隣接する複数の前記端子を前記端子挿通穴に挿通して前記バスバと積層固定される前記バスバよりも短尺の電圧検出端子と、を備えることを特徴とするバスバモジュール。

上記（１）の構成のバスバモジュールによれば、多くの電流が流れるバスバの部位を予め特定し、その部位を跨ぐように、電圧検出端子がバスバに取り付けられる。バスバは、電圧検出端子が重ねられることにより導体断面積が増加する。その結果、バスバは、導体断面積が増加して、通電時の温度上昇が抑制される。バスバは、温度上昇が高い部位に合わせて電圧検出端子が重ねられることにより、不必要な部位を含むバスバ全体の幅・厚みを変更する必要がなくなる。即ち、バスバは、必要な部位のみ導体断面積を増加させることが可能となる。

（２） 上記（１）に記載のバスバモジュールと、前記組電池と、を備えることを特徴とする電池パック。

上記（２）の構成の電池パックによれば、特定の単電池のジュール熱の上昇が抑制され、並列接続された各単電池間での温度バラツキが抑制される。

本発明に係るバスバモジュールによれば、バスバの温度上昇を抑制できる。

本発明に係る電池パックによれば、特定の単電池の劣化を抑制できる。

以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明を実施するための形態（以下、「実施形態」という。）を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。

本発明の一実施形態に係るバスバモジュールを取り付けた電池パックの要部斜視図である。 バスバによる単電池の並列接続例を表す分解概略平面図である。 図１に示したバスバモジュールの拡大斜視図である。 バスバと電圧検出端子の分解斜視図である。 特定位置に電圧検出端子が重ねられたバスバの斜視図である。 （ａ）は均一厚で厚みが増やされた従来のバスバにおける電圧検出端子の接続部を表す断面図、（ｂ）は厚みが増やされていない本実施形態に係るバスバにおける電圧検出端子の接続部を表す断面図である。 従来のバスバモジュールの要部斜視図である。 図７に示したバスバの拡大図である。

以下、本発明に係る実施形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明の一実施形態に係るバスバモジュール１００を取り付けた電池パック１１の要部斜視図である。
本実施形態に係るバスバモジュール１００は、複数の単電池１３を並設した組電池１５に取り付けられる。バスバモジュール１００と組電池１５とは、電池パック１１を構成している。

本実施形態において、単電池１３は、板形状に形成され、矩形平面となる上端面の長手方向の両端に、正極の端子１７と、負極の端子１９とが立設される。本実施形態において、これら正極の端子１７及び負極の端子１９は、ボルトの形態で形成されるが、これに限定されない。単電池１３は、それぞれの板面を対面させるようにして一体化されて組電池１５を構成する。

図２はバスバ２１による単電池１３の並列接続例を表す分解概略平面図である。
組電池１５は、平行な一対の直線の一方の直線Ｌ１上に、同一複数ずつの負極の端子１９と正極の端子１７とが交互に配列されている。本実施形態では、同一複数ずつが、３つずつである例を説明する。従って、３つの負極の端子１９と３つの正極の端子１７とが交互に配列される。また、平行な一対の他方の直線Ｌ２上には、一方の直線Ｌ１上と位相を変えて、３つの正極の端子１７と３つの負極の端子１９とが交互に配列される。なお、単電池１３の並列数は、３つに限定されない。

図３は図１に示したバスバモジュール１００の拡大斜視図である。
バスバモジュール１００は、本体としての絶縁樹脂製のケース２３を有する。ケース２３には、単電池１３の並び方向に長尺の底板部２５が形成される。底板部２５の長手方向の一方の側縁には、底板部２５の長手方向に沿って側壁部２７が起立して形成される。底板部２５には、側壁部２７と平行な隔壁部２９が起立して形成される。この隔壁部２９は、後述するバスバ収容室３７の壁ともなる。側壁部２７と隔壁部２９との間は、底板部２５の延在方向に沿う電線配索溝３１となる。

側壁部２７の上端には、薄肉ヒンジ（図示略）を介して蓋（図示略）が揺動自在に形成される。蓋は、揺動端に形成されるロック爪（図示略）が、隔壁部２９に形成した係止部（図示略）に係止されることにより、電線配索溝３１の上面開口を覆うことができる。

底板部２５の側壁部２７と反対側の側縁には、単電池１３の並び方向に長尺の収容室側壁部３３が形成される。即ち、側壁部２７と、隔壁部２９と、収容室側壁部３３とは、平行となる。この内、隔壁部２９と収容室側壁部３３との延在方向の両端同士は、それぞれ終壁部３５により接続される。この隔壁部２９、収容室側壁部３３及び一対の終壁部３５に囲まれた矩形箱の部分が、バスバ収容室３７となる。

ケース２３は、バスバ収容室３７及び電線配索溝３１が一つのユニット部となる。ケース２３は、これら複数個のユニット部が長尺方向に一体に連結される。ユニット部同士は、相互の変位を吸収する例えばヒンジ構造により連結される。

ケース２３は、組電池１５に取り付けられることで、６つの端子３９（ここで、単に「端子」とは、正極の端子１７と負極の端子１９の総称とする。）が配置される。本実施形態では、３つの負極の端子１９と、３つの正極の端子１７とが連続する部分である。１つのバスバ収容室３７の底板部２５には、この端子３９が貫通する６つの底面開口（図示略）が穿設されている。

このバスバ収容室３７には、バスバ収容室３７と平面視で略同形状のバスバ２１が収容される。バスバ２１は、端子３９の並び方向に長い矩形状に形成される。バスバ２１は、例えば導電性の良好な銅、黄銅材などをプレス加工することにより形成される。このバスバ２１は、バスバ収容室３７に収容された状態で、ケース２３の底面開口を貫通した端子３９に一致する６つの端子貫通穴４１が穿設されている。即ち、６つの端子３９は、ケース２３の底面開口とバスバ２１の端子貫通穴４１とを貫通して、図１に示すように、バスバ２１の上面から突出する。バスバ２１から突出した端子３９には、ナット２０が螺合される。バスバ２１は、ナット１０により端子３９に螺着される。
従って、バスバ収容室３７には、同一複数（３つ）ずつの正極の端子１７と負極の端子１９とが一括して配置されることになる。

隔壁部２９には、隔壁部２９の上端から底板部２５に向かって端子導出部４３が切り欠かれている。この端子導出部４３は、一対の端子３９の間毎に設けられる。従って、６つの端子３９が配置されるバスバ収容室３７では、５つの端子導出部４３が設けられている。

ところで、バスバ収容室３７には、バスバ２１に重ねられて電圧検出端子４５が取り付けられる。電圧検出端子４５は、高導電材のバネ性のある銅合金の素板をプレス加工することにより形成される。

電圧検出端子４５は、バスバ２１の延在方向に直交する幅方向の寸法が、バスバ２１の幅寸法と略同一に形成される。一方、電圧検出端子４５は、バスバ２１の延在方向に沿う長手方向の寸法が、少なくともバスバ２１よりも短く形成される。本実施形態において、電圧検出端子４５は、バスバ２１の延在方向に沿う長手方向の寸法が、隣接する一対の端子３９に締結される長さで設定される。

このため、電圧検出端子４５は、隣接する一対の端子３９を挿通する一対の端子挿通穴４７を有している。この電圧検出端子４５の端子挿通穴４７は、バスバ２１の端子貫通穴４１と同一形状で形成される。電圧検出端子４５は、バスバ収容室３７において、任意位置で隣接する一対の端子３９を端子挿通穴４７に挿通してバスバ２１と積層固定される。電圧検出端子４５は、隣接する一対の端子３９に締結されることで、隣接する単電池１３の境を跨ぐようにして配置されることになる。なお、本実施形態においては、隣接する一対の端子３９を挿通する一対の端子挿通穴４７が電圧検出端子４５に形成されているが、電圧検出端子４５は、隣接する３つ以上の端子３９を挿通する３つ以上の端子挿通穴４７を有していてもよい。

また、電圧検出端子４５は、側縁の延在方向の中央に、電線接続部４９が形成される。電線接続部４９は、例えば一対の加締め片を有する。加締め片は、電圧検出電線５１（図５参照）の導体に加締めて電気的に接続される。電圧検出電線５１は、一対の端子３９を端子挿通穴４７に挿通して電圧検出端子４５がバスバ２１に取り付けられることで、電線接続部４９が端子導出部４３に配置される。電線接続部４９に接続された電圧検出電線５１は、この端子導出部４３から電線配索溝３１に導出される。

電圧検出電線５１の端末には、電圧検出コネクタ（図示略）が接続される。電圧検出端子４５は、これら電圧検出電線５１及び電圧検出コネクタを介して電池監視ユニット（図示略）に接続され、それぞれのバスバ２１の電圧情報を伝える。

次に、上記した構成の作用を説明する。
本実施形態に係るバスバモジュール１００では、ケース２３に形成されたバスバ収容室３７に、バスバ２１が収容される。バスバ２１には、３つの単電池１３の正極の端子１７と、３つの単電池１３の負極の端子１９とが一括して接続される。従って、バスバ２１は、６つの単電池１３に渡って接続される。

ところで、組電池１５は、冷却風により冷却される。この際、それぞれの単電池１３において冷却効率が異なると、単電池１３に温度のバラツキが生じる。
各単電池間で温度のバラツキが生じると、例えば、温度が低い単電池１３よりも温度の高い単電池１３に多くの電流が流れる。特定の単電池１３に多くの電流が流れることで、他の単電池１３よりも電池温度がさらに上昇したり、電池劣化が促進される。

図４はバスバ２１と電圧検出端子４５の分解斜視図である。
そこで、本実施形態に係るバスバモジュール１００は、多くの電流が流れるバスバ２１の部位を予め特定しておき、その部位（例えば発熱部位５３）を跨ぐように、電圧検出端子４５がバスバ２１に取り付けられる。

図５は特定位置（発熱部位５３）に電圧検出端子４５が重ねられたバスバ２１の斜視図である。
本実施形態に係るバスバモジュール１００によれば、バスバ２１の発熱部位５３に、電圧検出端子４５が重ねられることにより導体断面積が増加する。その結果、バスバ２１は、導体断面積が増加して、通電時の発熱部位５３の温度上昇が抑制される。

また、バスバモジュール１００は、発熱部位５３にのみ電圧検出端子４５を重ねることで、使用材料を減らし小型化及びコスト削減が可能となる。

そして、バスバモジュール１００では、電圧検出端子４５がバスバ２１の温度上昇が高い部位に合わせて重ねられることにより、不必要な部位を含むバスバ全体の幅・厚みを変更する必要がなくなる。即ち、バスバ２１は、必要な部位のみ導体断面積を増加させることが可能となる。

なお、電圧検出端子４５は、発熱部位５３に合わせて同一のものを複数枚設置可能であるが、電圧検出線は図５に示すように、複数枚の内一枚だけに接続すればよい。

また、本実施形態に係るバスバモジュール１００が組電池１５に取り付けられた本実施形態に係る電池パック１１では、特定の単電池１３のジュール熱の上昇が抑制され、並列接続された各単電池間での温度バラツキが抑制される。

図６の（ａ）は均一厚で厚みが増やされたバスバ５５における電圧検出端子４５の接続部を表す断面図、図６の（ｂ）は厚みが増やされていない本実施形態に係るバスバ２１における電圧検出端子４５の接続部を表す断面図である。
従来では、発熱部位５３が存在する場合、図６の（ａ）に示すように、均一厚で厚みが増やされた厚みｔ１のバスバ５５が使用された。このバスバ５５には、電圧検出端子４５が更に重ねられ、バスバ５５から突出した端子３９Ａに、ナット２０が螺合される。そこで、厚みが増やされたバスバ５５を使用することを前提に、端子３９Ａは高さが増大して設定される。
一方、本実施形態に係るバスバモジュール１００では、厚みが増やされない通常の厚みｔ２（ｔ２＜ｔ１）のバスバ２１が使用される。そして、発熱部位５３に重ねられた電圧検出端子４５が、バスバ２１の電圧情報を検出するとともに、発熱部位５３の断面積を増やし、温度上昇を抑制することができる。その結果、バスバモジュール１００は、発熱を抑制しつつ、端子３９の高さを増大させることもない。

従って、本実施形態に係るバスバモジュール１００によれば、バスバ２１の温度上昇を抑制できる。
また、本実施形態に係る電池パック１１によれば、特定の単電池１３の劣化を抑制できる。

本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、実施形態の各構成を相互に組み合わせることや、明細書の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者が変更、応用することも本発明の予定するところであり、保護を求める範囲に含まれる。

ここで、上述した本発明に係るバスバモジュール及び電池パックの実施形態の特徴をそれぞれ以下［１］〜［２］に簡潔に纏めて列記する。
［１］ 同一複数ずつの正極の端子（１７）と負極の端子（１９）とが交互に配列されるように複数の単電池（１３）を並設した組電池（１５）に取り付けられ、前記同一複数ずつの正極の端子（１７）と負極の端子（１９）が一括して配置される複数のバスバ収容室（３７）を有した絶縁樹脂製のケース（２３）と、
前記同一複数ずつの正極の端子（１７）と負極の端子（１９）の数に応じた複数の端子貫通穴（４１）を有してそれぞれの前記バスバ収容室（３７）に収容され、前記同一複数ずつの正極の端子（１７）と負極の端子（１９）を一括して導通させる導電性金属製のバスバ（２１）と、
電線接続部（４９）及び複数の端子挿通穴（４７）を有して任意位置で隣接する複数の前記端子（３９（正極の端子１７及び負極の端子１９））を前記端子挿通穴（４７）に挿通して前記バスバ（２１）と積層固定される前記バスバ（２１）よりも短尺の電圧検出端子（４５）と、
を備えることを特徴とするバスバモジュール（１００）。
［２］ 上記［１］に記載のバスバモジュール（１００）と、
前記組電池（１５）と、
を備えることを特徴とする電池パック（１１）。

１１…電池パック
１３…単電池
１５…組電池
１７…正極の端子
１９…負極の端子
２１…バスバ
２３…ケース
３７…バスバ収容室
３９…端子
４１…端子貫通穴
４５…電圧検出端子
４７…端子挿通穴
４９…電線接続部
１００…バスバモジュール

Claims (2)

1. 同一複数ずつの正極の端子と負極の端子とが交互に配列されるように複数の単電池を並設した組電池に取り付けられ、前記同一複数ずつの正極の端子と負極の端子が一括して配置される複数のバスバ収容室を有した絶縁樹脂製のケースと、
   前記同一複数ずつの正極の端子と負極の端子の数に応じた複数の端子貫通穴を有してそれぞれの前記バスバ収容室に収容され、前記同一複数ずつの正極の端子と負極の端子を一括して導通させる導電性金属製のバスバと、
   電線接続部及び複数の端子挿通穴を有して任意位置で隣接する複数の前記端子を前記端子挿通穴に挿通して前記バスバと積層固定される前記バスバよりも短尺の電圧検出端子と、
   を備えることを特徴とするバスバモジュール。
2. 請求項１記載のバスバモジュールと、
   前記組電池と、
   を備えることを特徴とする電池パック。

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