JP7028105B2

JP7028105B2 - 電池配線モジュール

Info

Publication number: JP7028105B2
Application number: JP2018160506A
Authority: JP
Inventors: 亮太森; 洋佐藤
Original assignee: Sumitomo Wiring Systems Ltd
Current assignee: Sumitomo Wiring Systems Ltd
Priority date: 2018-08-29
Filing date: 2018-08-29
Publication date: 2022-03-02
Anticipated expiration: 2038-08-29
Also published as: CN110875455B; US11038245B2; CN110875455A; JP2020035610A; US20200075914A1

Description

本発明は、電池配線モジュールに関する。

例えば特許文献１に開示されるように、電気自動車やハイブリッド自動車などの車両において、走行駆動用の電源として搭載される高圧の二次電池には、電池配線モジュールが装着されている。電池配線モジュールでは、モジュール側端子が二次電池を構成する複数の電池セル同士を接続するバスバー（特許文献１では接続部材）と接続されている。

特開２０１３－３７９８８号公報

ところで、上記のような電池配線モジュールでは、例えばハウジング内にバスバー及びモジュール側端子を収容した状態で二次電池と接続するか、ハウジング内にモジュール側端子を収容した状態で、二次電池に接続されたバスバーとモジュール側端子を接続することが考えられる。しかしながら、例えばモジュール側端子をハウジング内に収容した状態で後からバスバーをハウジングに後付けで組み付ける場合は考慮されていない。この場合、例えば二次電池との接続まで、バスバーを保持する必要があるが、そのような電池配線モジュールは開発されていない。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、二次電池との接続まで、バスバーを保持できる電池配線モジュールを提供することにある。

上記課題を解決する電池配線モジュールは、複数の電池セルの各電池端子同士を接続するバスバーに対して電気的に接続されるモジュール側端子と、一端側に前記モジュール側端子が接続される電線と、前記電線及びモジュール側端子を収容するハウジングと、を有する電池配線モジュールであって、前記バスバーは、複数の電池セルの電池端子同士を接続するものであり、前記電池セルと前記ハウジングとの積層方向に窪んだ凹部を有するものであり、前記凹部に挿通されるとともに、前記電池セルと前記ハウジングの積層方向において前記バスバーと係合して保持するバスバー保持部を有する。

上記態様によれば、電池セルと前記ハウジングの積層方向において前記バスバーと係合して保持するバスバー保持部を有することで、二次電池との接続まで、バスバーを電池配線モジュール（ハウジング）に保持できる。

上記電池配線モジュールにおいて、前記バスバー保持部は、前記バスバーの前記積層方向両側に位置する保持片を有し、前記保持片は、前記バスバーの抜け方向の移動を規制する規制部を有することが好ましい。

上記態様によれば、保持片は、前記バスバーの抜け方向の移動を規制する規制部を有することで、バスバー保持部からのバスバーの抜けを抑えることができる。
上記電池配線モジュールにおいて、前記規制部は、前記保持片から突出して前記バスバーの抜け方向において当接可能な突起であることが好ましい。

上記態様によれば、規制部として、保持片から突出してバスバーの抜け方向において当接可能な突起を採用することで、バスバー保持部からのバスバーの抜けを抑えることができる。

上記電池配線モジュールにおいて、前記規制部は、前記バスバーに対して該バスバーの板厚方向に付勢力が付与される付勢力付与部を備えることが好ましい。
上記態様によれば、付勢力付与部による付勢力によってバスバーの抜けを抑えることができる。

本発明の電池配線モジュールによれば、二次電池との接続まで、バスバーを保持できる。

一実施形態における電池配線モジュールの斜視図。同実施形態における電池配線モジュールの一部を示す斜視図。同実施形態における電池配線モジュールにおいてバスバー及びモジュール側端子を省略した状態を示す斜視図。実施形態における電池配線モジュールにおいてバスバーを省略した状態を示す平面図。同実施形態における電池配線モジュールにおいてバスバー及びモジュール側端子を省略した状態を示す側面図。変更例における電池配線モジュールの一部を示す斜視図。同変更例における電池配線モジュールにおいてバスバー及びモジュール側端子を省略した状態を示す斜視図。変更例における電池配線モジュールの一部を示す斜視図。同変更例における電池配線モジュールにおいてバスバー及びモジュール側端子を省略した状態を示す斜視図。同変更例における電池配線モジュールにおいてバスバー及びモジュール側端子を省略した状態を示す側面図。変更例における電池配線モジュールの一部を示す斜視図。同変更例における電池配線モジュールにおいてバスバー及びモジュール側端子を省略した状態を示す斜視図。

以下、電池配線モジュールの一実施形態について説明する。なお、図面では、説明の便宜上、構成の一部を誇張又は簡略化して示す場合がある。また、各部分の寸法比率についても、実際と異なる場合がある。

図１に示すように、電池配線モジュール１０は、略直方体状の二次電池ＢＴの上面に装着されている。なお、二次電池ＢＴは、電気自動車やハイブリッド自動車等に搭載されるものであり、車両の走行用モータに電力を供給する。また、二次電池ＢＴは、充電状態や車両の運転状態に応じて、走行用モータや発電用モータからの電力の供給を受ける。ここで、以降の説明では、図１中の互いに直交する３つの方向Ｘ、Ｙ、Ｚのうち、Ｘ方向を電池セルの並ぶ方向、Ｙ方向を電池配線モジュールの幅方向、Ｚ方向を上下方向として説明する。

二次電池ＢＴは、複数の電池セルＣを備え、各電池セルＣの図示しない正極端子と負極端子とが電池配線モジュール１０側（上側）に面している。
各電池セルＣは、Ｘ方向に複数並んで配置される。このとき、各電池セルＣの並び方向、すなわちＸ方向において、電池端子としての正極端子と負極端子とが交互に入れ替わるように電池セルＣが並べられている。各端子には、隣り合う端子同士、すなわち正極端子と負極端子同士を接続するバスバーＢが設けられる。つまり、各電池セルＣは、バスバーＢによって直列接続される。本例のバスバーＢは、例えば各電池セルＣの正極端子及び負極端子と溶接によって接続される。

図１に示すように、電池配線モジュール１０は、ハウジング１１と、複数のモジュール側端子１２と、複数の電線１３（図４参照）とを有する。
ハウジング１１は、例えば、電池セルＣの並び方向であるＸ方向の寸法が、幅方向であるＹ方向の寸法よりも長い形状をなしている。ハウジング１１は、その上側が開口された形状をなしており、図示しないカバーによってその開口が閉塞されるようになっている。

ハウジング１１は、例えば樹脂部材で構成される。ハウジング１１は、電線を収容する電線収容部２０と、モジュール側端子１２を収容する端子収容部３０とを有する。
図４に示すようにモジュール側端子１２は、平板状の端子本体１２ａと、端子本体１２ａから連続するバレル部１２ｂとを有する。バレル部１２ｂは、電線１３の芯線と電気的に接続される。

図１～図４に示すように、ハウジング１１の電線収容部２０は、底部２１と、底部２１の外縁部から延出する側壁２２とでハウジング１１内において区画されている。電線収容部２０は、複数の電池セルＣの並ぶ方向と直交する方向であって電池セルＣに対するハウジング１１の積層方向と直交する方向、すなわち幅方向Ｙに窪んだ凹部２３，２４を、複数の電池セルＣの並ぶ方向に複数有する。各凹部２３には、１つの端子収容部３０が設けられる。凹部２４には、２つの端子収容部３０が設けられる。

図１～図４に示すように、凹部２４に収容されたハウジング１１の端子収容部３０は、底部３１と、底部３１の外縁部から延出する側壁３２とでハウジング１１内において区画されている。端子収容部３０はＸ方向に長い略直方体形状をなすように構成される。端子収容部３０と電線収容部２０の凹部２４とは、端子収容部３０のＸ方向及びＹ方向一方側において隙間Ｓ１が設けられる。また、端子収容部３０の側壁３２は、Ｙ方向内側（電線収容部２０側）に開口した開口部３３と、Ｙ方向外側（反電線収容部２０側）に開口した開口部３４とを備える。

図２及び図３に示すように、端子収容部３０のＹ方向に開口した開口部３３は、電線収容部２０の側壁２２に開口するように形成された開口部２２ａとＹ方向に対向する。このため、端子収容部３０の開口部３３及び電線収容部２０の開口部２２ａを用いて、端子収容部３０に収容されたモジュール側端子１２と接続された電線１３を電線収容部２０内に導入可能となっている。つまり、端子収容部３０の開口部３３及び電線収容部２０の開口部２２ａは、電線１３導入（挿通）用の開口として機能する。

図２及び図３に示すように、開口部３４は、Ｙ方向において外側（反電線収容部２０側）に開口されている。開口部３４は、端子収容部３０に収容されたモジュール側端子１２の端子本体１２ａの一部をＹ方向外側に露出可能となっている。開口部３４から一部露出された端子本体１２ａは、その露出した部位がバスバーＢと電気的に接続される。

本実施形態で用いられる各バスバーＢは、導電性を有した板材で構成される。各バスバーＢは、隣接する電池セルＣの正極端子及び負極端子に接続される２つの接続板Ｂ１を有する。また、本例のバスバーＢは、各接続板Ｂ１間に接続板Ｂ１の板厚方向（Ｚ方向）に窪んだ凹部Ｂ２を有する。凹部Ｂ２は、Ｚ方向において二次電池ＢＴから離間する方向（上方）に窪んだ形状である。

ハウジング１１には、その幅方向両側（Ｙ方向両側）の側壁２２，３２から幅方向外側に延出するようにバスバー保持部４０が設けられる。
図１～図５に示すようにバスバー保持部４０は、１つの第１保持片４１と２つの第２保持片４２とを有する。第１保持片４１及び第２保持片４２は、ハウジング１１の側壁２２，３２の内でＹ方向において最も外側に位置する部位からさらにＹ方向外側に延出している。その延出長さは、バスバーＢのＹ方向長さよりも長い。なお、図２～図４に示す第１保持片４１及び第２保持片４２は、ハウジング１１の側壁３２に形成されるものを示している。

第１保持片４１と第２保持片４２とは、二次電池ＢＴとハウジング１１との積層方向であるＺ方向において、ずらして形成される。そして、各保持片４１，４２により、バスバーＢの凹部Ｂ２を、二次電池ＢＴとハウジング１１との積層方向であるＺ方向両側において係合するようになっている。

第１保持片４１は、各第２保持片４２よりも相対的に上方（反二次電池ＢＴ）に位置する。すなわち、各第２保持片４２は、第１保持片４１よりも相対的に下方（二次電池ＢＴ側）に位置する。

各第２保持片４２は、Ｘ方向において離間されている。その離間距離は、凹部Ｂ２のＸ方向長さよりも短く設定されている。
また、第２保持片４２の延出方向先端部には、Ｚ方向において第１保持片４１側である上方に突出する突起４３が形成される。突起４３は、バスバーＢがバスバー保持部４０に取り付けられた状態でバスバーＢとＹ方向に係合（当接）可能となっている。これにより、バスバーＢがバスバー保持部４０からＹ方向に抜けることが抑えられている。

また、ハウジング１１には、バスバー保持部４０を基準として、Ｘ方向において各モジュール側端子１２とは反対側に、幅方向に延出する規制リブ５０が設けられる。規制リブ５０は、バスバー保持部４０に対してバスバーＢを取り付けた際に、バスバー保持部４０とでバスバーＢを上下方向に挟持している。より具体的には、規制リブ５０は上下方向であるＺ方向においてバスバーＢの上方に位置し、バスバー保持部４０は上下方向であるＺ方向においてバスバーＢの上方に位置する。これにより、バスバーＢのＺ方向への移動が規制されている。ここで、例えば、モジュール側端子１２の端子収容部３０によってＺ方向への移動を規制することで、モジュール側端子１２によってバスバーＢのＺ方向への移動を規制することが可能となる。

本実施形態の作用を説明する。
本実施形態の電池配線モジュール１０は、複数の電池セルＣを有する二次電池ＢＴ上に配置される。電池配線モジュール１０のモジュール側端子１２は、Ｘ方向に並ぶ電池セルＣの正極端子・負極端子同士を接続するバスバーＢと接続される。モジュール側端子１２には電線１３の一端が接続され、電線１３の他端は図示しない電池監視ＥＣＵと接続される。電池監視ＥＣＵは、電池セルＣの電圧監視が可能となっている。

本実施形態の電池配線モジュール１０では、バスバー保持部４０によってバスバーＢが二次電池ＢＴと接続（例えば溶接）されるまでの間、保持されている。このとき、バスバー保持部４０は、バスバーＢの凹部Ｂ２に挿通された状態で各保持片４１，４２によってＺ方向において係合するようになっている。

本実施形態の効果を記載する。
（１）電池セルＣとハウジング１１の積層方向であるＺ方向においてバスバーＢと係合して保持するバスバー保持部４０を有することで、二次電池ＢＴとの接続まで、バスバーＢを電池配線モジュール１０（ハウジング１１）に保持できる。

（２）バスバー保持部４０の保持片４２は、バスバーＢの抜け方向の移動を規制する規制部としての突起４３を有することで、バスバー保持部４０からのバスバーＢの抜けを抑えることができる。

なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施することができる。上記実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

・上記実施形態では、相対的に上方に位置する１つの第１保持片４１と、相対的に下方に位置する２つの第２保持片４２とでバスバー保持部４０を構成したが、これに限らない。例えば、以下に示す構成を採用することができる。

図６及び図７に示すように、バスバー保持部６０は、第１保持片６１と、第２保持片６２とを有する。
第１保持片６１と第２保持片６２とは、二次電池ＢＴとハウジング１１との積層方向であるＺ方向においてずらして形成される。そして、各保持片６１、６２により、バスバーＢの凹部Ｂ２を、二次電池ＢＴとハウジング１１との積層方向であるＺ方向両側において係合するようになっている。第１保持片６１は、各第２保持片６２よりも相対的に上方（反二次電池ＢＴ）に位置する。すなわち、各第２保持片６２は、第１保持片６１よりも相対的に下方（二次電池ＢＴ側）に位置する。

第１保持片６１は、側壁３２の内でＹ方向において最も外側に位置する部位からさらにＹ方向外側に延出している。第１保持片６１にはその延出方向先端部にＺ方向において第２保持片６２側である下方に突出する突起６３が形成される。突起６３は、バスバーＢがバスバー保持部６０に取り付けられた状態でバスバーＢとＹ方向に係合（当接）可能となっている。これにより、バスバーＢがバスバー保持部６０からＹ方向に抜けることが抑えられている。

第２保持片６２は、側壁３２から延出するとともにＸ方向に離間した２本の延出部６４が、その先端側で接続部６５により接続されている。このため、側壁３２、２本の延出部６４及び接続部６５により囲まれることでＺ方向に開口（貫通）した開口部６６が形成されている。開口部６６はＺ方向視で第１保持片６１よりもやや大きな開口面積を有する。これにより、インサート成形の際の型抜きを容易とすることができる。

図８～図１０に示すように、バスバー保持部７０は、第１保持片７１と、第２保持片７２とを有する。
第１保持片７１と第２保持片７２とは、二次電池ＢＴとハウジング１１との積層方向であるＺ方向においてずらして形成される。そして、各保持片７１、７２により、バスバーＢの凹部Ｂ２を、二次電池ＢＴとハウジング１１との積層方向であるＺ方向両側において係合するようになっている。第１保持片７１は、各第２保持片７２よりも相対的に上方（反二次電池ＢＴ）に位置する。すなわち、各第２保持片７２は、第１保持片７１よりも相対的に下方（二次電池ＢＴ側）に位置する。

第１保持片７１は、側壁３２から延出するとともにＸ方向に離間した２本の延出部７３が、その先端側で接続部７４により接続されている。このため、側壁３２、２本の延出部７３及び接続部７４により囲まれることでＺ方向に開口（貫通）した開口部７５が形成されている。開口部７５はＺ方向視で第２保持片７２よりもやや大きな開口面積を有する。これにより、インサート成形の際の型抜きを容易とすることができる。また、２本の延出部７３は、Ｘ方向外側（Ｘ方向において延出部７３同士が離間する側）が湾曲している。

第２保持片７２は、側壁３２の内でＹ方向において最も外側に位置する部位からさらにＹ方向外側に延出している。第２保持片７２にはその延出方向先端部にＺ方向において第１保持片７１側である上方に突出する突起７６が形成される。突起７６は、バスバーＢがバスバー保持部７０に取り付けられた状態でバスバーＢとＹ方向に係合（当接）可能となっている。これにより、バスバーＢがバスバー保持部７０からＹ方向に抜けることが抑えられている。

また、上記の例は一例に過ぎず、上下方向においてバスバーＢを挟み込むような形態であれば、バスバー保持部の形状等は適宜変更可能である。
・上記実施形態では、突起４３を設ける構成を採用したが、突起４３を省略した構成を採用してもよい。また、突起４３を省略した構成を採用した場合に、図１１及び図１２に示すような構成を採用してもよい。

図１１及び図１２に示すように、バスバー保持部８０は、第１保持片８１と、第２保持片８２とを有する。
第１保持片８１と第２保持片８２とは、二次電池ＢＴとハウジング１１との積層方向であるＺ方向においてずらして形成される。そして、各保持片８１、８２により、バスバーＢの凹部Ｂ２を、二次電池ＢＴとハウジング１１との積層方向であるＺ方向両側において係合するようになっている。第１保持片８１は、各第２保持片８２よりも相対的に上方（反二次電池ＢＴ）に位置する。すなわち、各第２保持片８２は、第１保持片８１よりも相対的に下方（二次電池ＢＴ側）に位置する。

第１保持片８１は、側壁３２の内でＹ方向において最も外側に位置する部位からさらにＹ方向外側に延出している。第１保持片８１はその延出方向途中位置にＺ方向において第２保持片８２側である下方に屈曲形成された屈曲部８３が形成される。屈曲部８３は、バスバーＢがバスバー保持部８０に取り付けられた状態でバスバーＢを下方に付勢する付勢力を付与するようになっている。これにより、バスバーＢがバスバー保持部８０からＹ方向に抜けることが抑えられている。屈曲部８３は、規制部並びに付勢力付与部に相当する。

第２保持片８２は、側壁３２から延出するとともにＸ方向に離間した２本の延出部８４が、その先端側で接続部８５により接続されている。このため、側壁３２、２本の延出部８４及び接続部８５により囲まれることでＺ方向に開口（貫通）した開口部８６が形成されている。開口部８６はＺ方向視で第１保持片８１よりもやや大きな開口面積を有する。これにより、インサート成形の際の型抜きを容易とすることができる。

１０…電池配線モジュール
１１…ハウジング
１２…モジュール側端子
１３…電線
４０…バスバー保持部
４１，４２…保持片
４３…突起（規制部）
５０…規制リブ
６０…バスバー保持部
６１，６２…保持片
６３…突起（規制部）
７０…バスバー保持部
７１，７２…保持片
７６…突起（規制部）
８０…バスバー保持部
８１，８２…保持片
８３…屈曲部（付勢力付与部）
Ｂ…バスバー
Ｂ２…凹部
Ｃ…電池セル。

Claims

複数の電池セルの各電池端子同士を接続するバスバーに対して電気的に接続されるモジュール側端子と、
一端側に前記モジュール側端子が接続される電線と、
前記電線及びモジュール側端子を収容するハウジングと、
を有する電池配線モジュールであって、
前記バスバーは、複数の電池セルの電池端子同士を接続するものであり、前記電池セルと前記ハウジングとの積層方向に窪んだ凹部を有するものであり、
前記凹部に挿通されるとともに、前記電池セルと前記ハウジングの積層方向において前記バスバーと係合して保持するバスバー保持部を有しており、
前記バスバー保持部は、前記バスバーの前記積層方向両側に位置する保持片を有し、
前記保持片は、前記バスバーの抜け方向の移動を規制する規制部を有し、
前記規制部は、前記バスバーに対して該バスバーの板厚方向に付勢力が付与される付勢力付与部を備える電池配線モジュール。