JP6158635B2 - バスバモジュール - Google Patents

Description

本発明は、バスバモジュールに係り、特に、バスバモジュールに収容される電線の防水性を向上させる技術に関する。

たとえば、特許文献１には、複数の電池を重ね合わせて直列に接続した電池集合体を電気自動車やハイブリッドカーなどの電源として用いる技術が開示されている。この種の電池集合体には、図５に示すように、隣り合う電池（図示せず）の正極と負極を接続する複数のバスバ１０１と、各バスバ１０１とそれぞれ重ねられる複数の電圧検出用端子１０３と、各電圧検出用端子１０３とそれぞれ接続される複数の電線１０５を、それぞれ樹脂製のケース１０７に収容して構成されるバスバモジュール１０９が取り付けられている。

ケース１０７は、各バスバ１０１とこれに重なる電圧検出用端子１０３をそれぞれ収容する収容室１１１と、電圧検出用端子１０３の圧着部（図示せず）とこの圧着部に圧着された電線１０５を収容する電線収容室１１３と、電線収容室１１３から抜き出された複数の電線１０５を配索する電線配索路１１５が設けられている。

収容室１１１は、ケース１０７の底板から筒状に立ち上がる囲い壁１１７の内側に形成され、各バスバ１０１とこれに重なる電圧検出用端子１０３は、囲い壁１１７の内側に嵌め込まれて保持されている。また、囲い壁１１７の内側の底板には、正極柱と負極柱が通される開口が設けられている。電線収容室１１３は、収容室１１１及び電線配索路１１５とそれぞれ連通され、ケース１０７の底板から立ち上がる一対の側壁１１９間に形成されている。電線配索路１１５は、ケース１０７の長手方向に沿って設けられている。

一方、この種のバスバモジュール１０９は、たとえば、結露等により生じた液滴（水滴など）が毛細管現象により電線１０５を伝って電線収容室１１３内に移動することがある。ところが、電線収容室１１３は、狭い空間に電圧検出用端子１０３の圧着部や電線１０５が密に収容されていることから、液滴が溜まり易く、電圧検出用端子１０３の圧着部や電線１０５の芯線が長時間液に曝されるおそれがある。

これに対し、特許文献２では、図６に示す電圧検出用端子が開示されている。この電圧検出用端子１２１は、バスバ１０１と重ねられるバスバ接触部１２３と、電線１０５の芯線と接続される電線接続部１２５と、これらをつなぐ一対の連結部１２７を有して形成される。電線接続部１２５は、２対の圧接片１２９ａ，１２９ｂが起立して設けられ、これらの間に電線１０５が圧入されると、各圧接片１２７ａ，１２７ｂがそれぞれ電線１０５の絶縁被覆を突き破って芯線と電気的に接続されるようになっている。

図６の電圧検出用端子１２１は、たとえば、図５に示すように、バスバ接触部１２３がバスバ１０１と重ねられた状態でケース１０７の収容室１１１に収容される。圧接片１２９に圧接された電線１０５は、収容室１１１の囲い壁１１７に沿って配索された後、電線配索路１１５に引き出される。これによれば、電線１０５の芯線と電線接続部１２５との接続部分の空間密度を小さくすることができ、しかも、芯線の露出面積を少なくできるから、電線１０５の芯線が液に曝されるのを抑制することができる。

特開２０１３−４５０１号公報 国際公開第２０１１／０４３２６１号

しかしながら、特許文献２の場合、電圧検出用端子１２１と接続された電線１０５の先端面は、図６に示すように、電圧検出用端子１２１の端子縁の内側、すなわち、連結部１２７と電線接続部１２５とが接続される近傍に配置されている。このため、たとえば、連結部１２７の側面とケース１０７の囲い壁１１７との隙間に溜まった液滴が毛細管現象により電線１０５の先端面まで移動した場合、電線１０５の先端面に液が接触し、毛細管現象によって電線１０５の先端面から芯線と絶縁被覆との隙間に液が浸入するおそれがある。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、電線の先端面から電線内に液が浸入するのを防ぐことを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明に係るバスバモジュールは、正極と負極が交互に配列された複数の電池の隣り合う正極と負極を接続してこれらの電池を直列に接続する複数のバスバと、これらのバスバとそれぞれ重ねられる複数の端子と、これらの端子にそれぞれ接続される複数の電線と、前記複数のバスバと前記複数の端子と前記複数の電線とを収容する樹脂製のケースとを有し、前記端子は、前記バスバと重ねられるバスバ接触部と、前記電線の導体と電気的に接続される接続片が設けられた電線接続部を備える。そして、前記ケースは、前記各バスバと該バスバと重なる前記各端子とが収容される収容空間と、この収容空間と連なり、前記電線接続部に接続されて端子縁から突出する電線の先端部を退避させる退避部とを備え、前記電線の先端面と対向する前記退避部の対向面を前記先端面から離間させて設けることを特徴とする。

これによれば、電線の先端側の端部を端子縁から離れた位置に配置することができるから、収容空間において結露等により生じた液が端子を伝って電線の先端部と接触するのを防ぐことができる。また、退避部の対向面を電線の先端面と離間させて配置しているから、退避部で結露により生じた液が対向面から先端部に伝わるのを防ぐことができる。これにより、電線の先端面から導体と絶縁被覆との隙間を伝って電線内に液が浸入するのを防ぐことができる。

この場合において、退避部は、前記電線の先端部を非接触に収容可能に形成されるものとする。これによれば、ケースの内面を伝って退避部に液が浸入したとしても、電線の先端部に液が接触するのを回避できるから、電線の先端面から液が浸入するのを防ぐことができる。この場合、たとえば、退避部に凹みや窪みを設けることにより、電線の先端部を退避部に非接触で収容することができる。

また、ケースは、前記電線接続部から離れた位置の底面から突出され、前記電線の先端部を前記退避部に案内する凸部が設けられてなるものとする。これによれば、電線の先端部をケースの底面から浮かせることができるから、電線の先端面から電線内に液が浸入するのをより確実に防ぐことができる。また、凸部は、前記電線を挟持可能に形成されることが好ましい。これによれば、電線の先端部の位置ずれを防ぐことができるから、電線の先端部を常に非接触の状態に維持することができる。

また、凸部は、前記収容空間と前記退避部とを仕切るように延在して設けられるものとする。これによれば、ケースの底面を伝って退避部に液が浸入するのを防ぐことができる。

また、前記端子は、前記バスバの前記電池の配列方向のいずれか一方の側に重ねて設けられ、前記退避部は、前記電線接続部に対して前記電池の配列方向の他方の側に配置されるものとする。これによれば、退避部を設けたことにより、ケースが電池の配列方向に長尺化するのを防ぐことができるから、バスバモジュールの大型化を防ぐことができる。

本発明によれば、電線の先端面から電線内に液が浸入するのを防ぐことができる。

本発明のバスバモジュールを電池集合体に取り付ける組み立て図である。 本発明のバスバモジュールの収容室を拡大して示す平面図である。 電圧検出用端子に電線を接続した状態を示す斜視図である。 図３の電圧検出用端子をバスバに重ね合わせた状態を示す斜視図である。 従来のバスバモジュールの斜視図である。 従来の電圧検出用端子に電線を接続した状態を示す斜視図である。

以下、本発明が適用されるバスバモジュールについて、図面を参照して説明する。本実施形態のバスバモジュールは、たとえば、電動モータの駆動力によって走行する電気自動車や、エンジンと電動モータとの双方の駆動力で走行するハイブリッド車などに搭載され、電動モータに電力を供給する電源装置に適用されるものである。

図１に示すように、本実施形態のバスバモジュール１１が取り付けられる電池集合体１３は、複数の電池１５をその配列方向に重ね合わせて直列に接続して構成される。図１において、矢印Ｘは、複数の電池１５の配列方向、つまり、電池集合体１３の長手方向を示す。本実施形態では、図１の右側を電池１５の配列方向の奥側、左側を電池１５の配列方向の手前側とする。また、矢印Ｙは、各電池１５及び電池集合体１３の高さ方向を示す。本実施形態では、高さ方向が重力方向と平行になるように配置され、図１の矢印Ｙの下側を重力方向とする。また、矢印Ｚは、各電池１５の幅方向、つまり、電池集合体１３の幅方向を示す。

各電池１５は、それぞれ直方体状に形成され、互いに反対側に位置する面（電極面）のうち一方の面から正極１７が突出し、他方の面から負極１９が突出している。各電極は、導電性の金属により円柱状に形成され、電極面から垂直に突出している。また、各電極には、それぞれねじ溝が形成される。

電池集合体１３は、隣り合う電池１５の正極１７と負極１９が交互に直線状に配列される。この電池集合体１３は、たとえば、直列に接続された偶数個の電池１５の両端に位置する電池１５のうち、一方の電池１５の正極が総正極となり、他方の電池１５の負極が総負極となる。なお、本実施形態では、正極１７と負極１９が各電池１５の互いに反対側の面に設けられる例を説明するが、これに限られるものではなく、たとえば、正極１７及び負極１９が各電池１５の１つの面（電極面）に設けられていてもよい。

バスバモジュール１１は、複数のバスバ２１と、各バスバ２１とそれぞれ重ねられる複数の端子である電圧検出用端子２３と、これらの電圧検出用端子２３にそれぞれ接続される複数の電線２５と、この複数のバスバ２１と複数の電圧検出用端子２３と複数の電線２５をそれぞれ収容するケース２７を有して構成される。

ケース２７は、合成樹脂等の成形により形成され、各バスバ２１とこのバスバ２１と重なる各電圧検出用端子２３とを収容する収容空間を形成する複数の収容室２９が設けられている。各収容室２９は、ケース２７の底板７１から筒状に立ち上がる囲い壁３１の内側に形成されている。隣り合う収容室２９は、互いに連結され、電池１５の配列方向に並んで配置されている。収容室２９の底板７１には、隣り合う電池１５の正極１７と負極１９が通される図示しない電極穴が設けられている。各収容室２９の下側には、電池１５の配列方向に延びる電線配索路３３が、各収容室２９と隣接して設けられている。電線配索路３３は、矩形状の底板３５と、底板３５の側縁から互いに略平行に立ち上がる一対の側板３７により形成される。

バスバ２１は、金属板にプレス加工を施して形成され、隣り合う電池１５の正極１７と負極１９を接続することにより、複数の電池１５を直列に接続するものである。このバスバ２１は、図２に示すように、金属板に隣り合う正極１７と負極１９が通される一対のバスバ穴３９ａ，３９ｂが形成される。バスバ２１は、収容室２９の爪部４１ａ〜４１ｄに係止されて嵌め込まれ、底板７１のバスバ穴を通された正極１７と負極１９がそれぞれ一対のバスバ穴３９ａ，３９ｂに通され、この正極１７と負極１９にそれぞれナット４３（図１）が螺合されることで、電池集合体１３に固定される。

電圧検出用端子２３は、金属板にプレス加工を施して形成され、図３に示すように、バスバ２１と重ねられて接続されるバスバ接触部４５と、電線２５と電気的に接続される電線接続部４９と、バスバ接触部４５と電線接続部４９を連ねる一対の連結部５１ａ，５１ｂとが一体的に形成されている。図４に示すように、この電圧検出用端子２３は、バスバ２１の電池１５の配列方向の奥側に重ねて設けられる。

バスバ接触部４５は、板状に形成され、正極１７又は負極１９のいずれか一方が通される端子穴５３と、回り止め用の開口部５５が形成されている。なお、開口部５５は、ケース２７側から突出する図示しない突起を嵌合させることにより、ナット４３を締め付けるときの電圧検出用端子２３の回転を規制するためのものであるが、図２に示すように、複数の爪部４１で電圧検出用端子２３を係止することにより、省略することもできる。

電線接続部４９は、底板５０の幅方向の両端部からそれぞれ立設して、互いの間に電線２５を位置付ける１対の側板５７と、１対の側板５７から内側に突出して、電線２５の芯線（導体）と電気的に接続される２対の接続片５９ａ，５９ｂと、底板５０の幅方向の両端部からそれぞれ立設して、電線２５の絶縁被覆をかしめて電線２５を固定する１対のかしめ片６１とが一体的に形成されている。底板５０の一部は、ケース２７に当接支持され、その他の部分は、ケース２７の底板７１に形成される開口４７を臨むように位置づけられている。

連結部５１ａ，５１ｂは、バスバ接触部４５の互いに反対側の側面（電池１５の配列方向の両側面）からそれぞれ略垂直に立ち上がり、電線接続部４９の互いに反対側の側面（電池１５の配索方向の両端面）と連なって形成される。連結部５１ａ，５１ｂの一部は、それぞれ開口４７を臨むように位置づけられている。

ケース２７は、図２に示すように、それぞれの囲い壁３１に沿って電線２５を配索する電線配索部６３が設けられている。この電線配索部６３は、電池１５の配列方向の奥側（図２の右側）の囲い壁３１とこの囲い壁３１の外側に対向して立ち上がる外壁６５との間に形成されている。

次に、本実施形態の特徴技術について説明する。本実施形態のケース２７は、収容室２９と隣接して退避部６７が設けられている。退避部６７は、囲い壁３１を介して配置され、収容室２９に収容されるバスバ２１よりも上側に配置され、かつ、電圧検出用端子２３の電線接続部４９よりも電池１５の配列方向の手前側に配置されている。退避部６７は、収容室２９の電線接続部４９と凸部６９により仕切られている。

凸部６９は、電線接続部４９から離れた位置にケース２７の底板７１から立ち上げられ、電池集合体１３の高さ方向に延びて形成される。凸部６９の高さ方向に延びる両端部は、電池集合体１３の長手方向に延びる囲い壁３１と連なって形成されている。すなわち、退避部６７は、囲い壁３１と凸部６９により収容室２９と完全に仕切られている。凸部６９の上面には、電線接続部４９を通って端子縁から突出する電線２５の先端側を収容し、その先端部を退避部６７に案内する案内部７３が形成されている。また、退避部６７の電線２５の先端面と対向する対向面は、電線２５の先端面と離間させて設けられている。

案内部７３には、電線２５を上下方向から押し付けて挟持する１対の挟持部７５が設けられている。１対の挟持部７５は、電線２５の先端部７７が、退避部６７の底板７１ａを含むケース２７のすべての面と離れた位置に非接触で配置されるように所定の位置に設けられている。

次に、バスバ２１と電圧検出用端子２３が収容されたケース２７に電線２５を配索する手順を説明する。まず、電線２５を電圧検出用端子２３の電線接続部４９、具体的には、１対の接続片５９ａ間と１対の接続片５９ｂ間の真上にそれぞれ配置し、その電線２５の先端側を凸部６９の案内部７１の真上に配置する。そして、図示しない圧接用の工具を下降させ、電線２５を１対の接続片５９ａ間と１対の接続片５９ｂ間に圧入する。これにより、各接続片５９は、電線２５の絶縁被覆を突き破って電線２５の芯線に接続される。１対の側板５７間に収容された電線２５は、側板５７間の底板５０と密着された状態となる（図３）。そして、１対のかしめ片６１をかしめて電線２５を固定した後、電線２５の基端側を略直角に折り曲げて電線配索部６３に収容し、この電線配索部６３から抜き出した電線２５を電線配索路３３に配索する。

一方、電線２５は、先端側を１対の挟持部７５間に押し込むことにより、１対の挟持部７５間に挟持される。これにより、電線２５の先端部７７は、退避部６７内に非接触で収容される。

以上述べたように、本実施形態では、電線接続部４９から突出する電線２５の先端部７７を退避部６７内に退避させ、その電線２５の先端面を退避部６７の対向面と離間させて設けるようにしているから、結露等によってバスバ２１と電圧検出用端子２３との隙間や、バスバ２１とケース２７の底板７１との隙間等に生じた液が、電圧検出用端子２３やケース２７の底板７１を伝って電線２５の先端部７７に接触するのを防ぐことができ、しかも、退避部６７内で結露によって生じた液が、電線２５の先端部に接触するのを防ぐことができる。これにより、電線２５の先端面から芯線と絶縁被覆との隙間を伝って液が浸入するのを防ぐことができるから、電線２５の腐食などを防ぐことができる。

また、本実施形態では、電線２５の先端部７７を退避部６７内に非接触で配置しているため、退避部６７の壁面が結露したとしても、電線２５の先端部７７に液が接触するのを防ぐことができる。

また、本実施形態では、電線２５の先端側を、凸部６９の案内部７３で挟持しているから、電線２５の先端部７７の位置ずれを防ぐことができ、先端部７７を常に非接触の状態で維持することができる。また、電線２５の組み付け作業の作業効率を向上させることができる。なお、案内部７３は、電線２５を挟持する構成でなくてもよく、溝を形成するだけの簡単な構成とすることもできる。

また、本実施形態では、収容室２９において、電圧検出用端子２３を電池１５の配列方向の一方の側（奥側）に配置し、退避部６７を電圧検出用端子２３の電線接続部４９に対して電池１５の配列方向の他方の側（手前側）に配置しているから、退避部６７を電池１５の配列方向に突出させて設けることなく、収容室２９の上方に配置することができる。これにより、電池１５の配列方向にケース２７が長尺化するのを防ぐことができるから、バスバモジュール１１の大型化を防ぐことができる。

以上、本発明の実施形態を図面により詳述してきたが、上記の実施形態は本発明の例示にしか過ぎないものであり、本発明は上記の実施形態の構成にのみ限定されるものではない。本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更などがあっても、本発明に含まれることは勿論である。

たとえば、本実施形態では、電線２５の先端側を凸部６９で支持することにより、電線２５の先端部７７を退避部６７内で浮かせ、非接触で収容するようにしているが、凸部６９の代わりに、退避部６７に凹み（窪み）を設けることで、電線２５の先端部７７を浮かせて非接触に保持することができる。また、本実施形態の凸部６９は、収容室２９と退避部６７を仕切るように延ばして形成されるが、要は、電線接続部４９から離れており、電線２５の先端部７７を退避部６７内に収容可能な位置に設けられていれば、この構成に限られるものではない。

また、本実施形態において、電線２５は、隣り合う電池１５間の電圧を検出する電圧検出用端子２３と接続される例を説明したが、本発明は、その他の目的の端子を用いる場合にも適用することができる。また、電圧検出用端子２３は、少なくとも、バスバ２１と重なるバスバ接触部４５と、電線２５の芯線と電気的に接続される接続片５９を備えていれば、本実施形態の構成に限られるものではない。

１１ バスバモジュール
１３ 電池集合体
１５ 電池
１７ 正極
１９ 負極
２１ バスバ
２３ 電圧検出用端子
２５ 電線
２７ ケース
２９ 収容室
３１ 囲い壁
４５ バスバ接触部
４９ 電線接続部
５９ 接続片
６７ 退避部
６９ 凸部
７３ 案内部
７５ 挟持部
７７ 先端部

Claims (6)

1. 正極と負極が交互に配列された複数の電池の隣り合う正極と負極を接続してこれらの電池を直列に接続する複数のバスバと、これらのバスバとそれぞれ重ねられる複数の端子と、これらの端子にそれぞれ接続される複数の電線と、前記複数のバスバと前記複数の端子と前記複数の電線とを収容する樹脂製のケースとを有し、前記端子は、前記バスバと重ねられるバスバ接触部と、前記電線の導体と電気的に接続される接続片が設けられた電線接続部を備えるバスバモジュールにおいて、
   前記ケースは、前記各バスバと該バスバと重なる前記各端子とが収容される収容空間と、この収容空間と連なり、前記電線接続部に接続されて端子縁から突出する電線の先端部を退避させる退避部とを備え、前記電線の先端面と対向する前記退避部の対向面を前記先端面から離間させて設けることを特徴とするバスバモジュール。
2. 前記退避部は、前記電線の先端部を非接触に収容可能に形成されることを特徴とする請求項１に記載のバスバモジュール。
3. 前記ケースは、前記電線接続部から離れた位置の底面から突出され、前記電線の先端部を前記退避部に案内する凸部が設けられてなることを特徴とする請求項１又は２に記載のバスバモジュール。
4. 前記凸部は、前記電線を挟持可能に形成されることを特徴とする請求項３に記載のバスバモジュール。
5. 前記凸部は、前記収容空間と前記退避部とを仕切るように延在して設けられることを特徴とする請求項３又は４に記載のバスバモジュール。
6. 前記端子は、前記バスバの前記電池の配列方向のいずれか一方の側に重ねて設けられ、
   前記退避部は、前記電線接続部に対して前記電池の配列方向の他方の側に配置されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のバスバモジュール。

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