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図面 (7)

課題

部品点数が少ない温度検知部材バスバーへの取付構造、および、配線モジュールを提供する。

解決手段

正極及び負極の電極端子を有する蓄電素子の前記電極端子に重ねられて複数の前記蓄電素子の隣り合う前記電極端子をレーザー溶接により電気的に接続するバスバーに温度検知部材を取り付ける構造であって、 前記温度検知部材は板状の取付部を備え、当該取付部は、前記バスバーのうち前記電極端子にレーザー溶接される領域以外の領域に重ねられるとともに、前記バスバーに対してレーザー溶接により取り付けられている。

概要

背景

電気自動車ハイブリッド車用蓄電モジュールにおいては、出力を大きくするために、複数の蓄電素子横並びに接続されている。複数の蓄電素子は、隣り合う電極端子間バスバーなどの接続部材で接続することにより、直列並列に接続されるようになっている。

このような蓄電モジュールを高温状態で使用すると寿命が低下することがあり、リチウムイオン電池などを複数個接続してなる蓄電モジュールでは、充電の際に過度高温になることがある。そこで、このような事態を避けるべく、蓄電モジュールには蓄電素子の温度を検知するための温度センサが取り付けられる。

温度センサとしては、例えば、バスバーやバスバーに重ねられる電圧検知端子等に対して重ねて配される平板状の検知部を備え、この検知部に挿通孔を形成したものがある。この挿通孔に、電極端子電極ポスト、あるいは、電極端子の孔部に締結するボルト挿通し、バスバーや電圧検知端子を電極端子に締結接続する際にこれらと共締めすることにより、温度センサを蓄電素子に熱的に取り付ける構成とされている。

概要

部品点数が少ない温度検知部材のバスバーへの取付構造、および、配線モジュールを提供する。正極及び負極の電極端子を有する蓄電素子の前記電極端子に重ねられて複数の前記蓄電素子の隣り合う前記電極端子をレーザー溶接により電気的に接続するバスバーに温度検知部材を取り付ける構造であって、 前記温度検知部材は板状の取付部を備え、当該取付部は、前記バスバーのうち前記電極端子にレーザー溶接される領域以外の領域に重ねられるとともに、前記バスバーに対してレーザー溶接により取り付けられている。

目的

本明細書に開示される技術は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、部品点数が少ない温度検知端子のバスバーへの取付構造、および、配線モジュールを提供する

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
3件

この技術が所属する分野

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請求項1

正極及び負極の電極端子を有する蓄電素子の前記電極端子に重ねられて複数の前記蓄電素子の隣り合う前記電極端子をレーザー溶接により電気的に接続するバスバー温度検知部材を取り付ける構造であって、前記温度検知部材は板状の取付部を備え、当該取付部は、前記バスバーのうち前記電極端子にレーザー溶接される領域以外の領域に重ねられるとともに、前記バスバーに対してレーザー溶接により取り付けられている、温度検知部材のバスバーへの取付構造

請求項2

前記バスバーは、前記電極端子に重ねられる本体部と、当該本体部から延出されたバスバー側取付部とを有しており、前記温度検知部材の前記取付部は前記バスバー側取付部に重ねられている、請求項1に記載の温度検知部材のバスバーへの取付構造。

請求項3

請求項1または請求項2に記載の温度検知部材のバスバーへの取付構造を有する前記バスバーおよび前記温度検知部材と、前記バスバーおよび前記温度検知部材を保持する絶縁プロテクタと、を備える配線モジュール

技術分野

0001

本明細書に開示される技術は、温度検知部材バスバーへの取付構造および配線モジュールに関する。

背景技術

0002

電気自動車ハイブリッド車用蓄電モジュールにおいては、出力を大きくするために、複数の蓄電素子横並びに接続されている。複数の蓄電素子は、隣り合う電極端子間をバスバーなどの接続部材で接続することにより、直列並列に接続されるようになっている。

0003

このような蓄電モジュールを高温状態で使用すると寿命が低下することがあり、リチウムイオン電池などを複数個接続してなる蓄電モジュールでは、充電の際に過度高温になることがある。そこで、このような事態を避けるべく、蓄電モジュールには蓄電素子の温度を検知するための温度センサが取り付けられる。

0004

温度センサとしては、例えば、バスバーやバスバーに重ねられる電圧検知端子等に対して重ねて配される平板状の検知部を備え、この検知部に挿通孔を形成したものがある。この挿通孔に、電極端子電極ポスト、あるいは、電極端子の孔部に締結するボルト挿通し、バスバーや電圧検知端子を電極端子に締結接続する際にこれらと共締めすることにより、温度センサを蓄電素子に熱的に取り付ける構成とされている。

先行技術

0005

特開2014−191953号公報

発明が解決しようとする課題

0006

ところで近年、バスバーと電極端子との接続において、ボルトやナット等の締結に代えて、レーザー溶接による接続方法が提案されている。しかしこのような接続方法が採用された場合、上述した構成の温度センサをバスバーに固定するためには温度センサ専用の締結部材が必要となり、部品点数が増加する。

0007

本明細書に開示される技術は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、部品点数が少ない温度検知端子のバスバーへの取付構造、および、配線モジュールを提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0008

上記課題を解決するものとして本明細書に開示される技術は、正極及び負極の電極端子を有する蓄電素子の前記電極端子に重ねられて複数の前記蓄電素子の隣り合う前記電極端子をレーザー溶接により電気的に接続するバスバーに温度検知部材を取り付ける構造であって、前記温度検知部材は板状の取付部を備え、当該取付部は、前記バスバーのうち前記電極端子にレーザー溶接される領域以外の領域に重ねられるとともに、前記バスバーに対してレーザー溶接により取り付けられていることを特徴とする。

0009

上記構成によれば、温度検知部材の取付部をバスバーに重ねるとともに、レーザー溶接することにより、温度検知部材をバスバーに対して取り付けることができる。従って、温度検知部材をバスバーに対して固定する締結部材を設ける必要がなく、部品点数を少なくすることができる。

0010

また、バスバーと電極端子とのレーザー溶接を行う際に、そのレーザー溶接設備を利用して、バスバーと取付部とのレーザー溶接をついでに行うことができ、そのようにした場合には、接続作業を簡略化することができる。

0011

上述した温度検知部材のバスバーへの取付構造は、以下の構成を有してもよい。

0012

バスバーは、電極端子に重ねられる本体部と、当該本体部から延出されたバスバー側取付部とを有しており、温度検知部材の取付部はバスバー側取付部に重ねられている構成としてもよい。

0013

また本明細書に開示される技術は、上記取付構造を有するバスバーおよび温度検知端子を、絶縁プロテクタ内に保持させた配線モジュールである。

発明の効果

0014

本明細書に開示される技術によれば、部品点数が少ない温度検知部材のバスバーへの取付構造、および、配線モジュールを得ることができる。

図面の簡単な説明

0015

一実施形態の電池モジュールの斜視図
電池モジュールの平面図
電池モジュールの一部拡大平面図
温度検知部材をバスバーに取り付けた状態の斜視図
温度検知部材をバスバーに取り付けた状態の平面図
他の実施形態の温度検知部材をバスバーに取り付けた状態の平面図

実施例

0016

本明細書に記載の温度検知端子のバスバーへの取付構造および配線モジュールを電池モジュールMに適用した一実施形態を、図1ないし図5を参照しつつ説明する。

0017

本実施形態に係る電池モジュールMは、電気自動車又はハイブリッド自動車等の車両(図示せず)に搭載されて、車両を駆動するための電源として使用される。電池モジュールMは、単電池11(蓄電素子の一例)を複数並べてなる単電池群10と、単電池群10に取り付けられた配線モジュール20と、を備える(図1および図2参照)。

0018

以下の説明において、図1における上側を上方とし、下側を下方とする。また、複数の同一部材については、一の部材に符号を付し、他の部材については符号を省略することがある。

0019

(単電池群10)
本実施形態の電池モジュールMは、単電池11を複数並べてなる単電池群10を有する(図1参照)。単電池11は扁平な略直方体形状をなしており、その内部には図示しない発電要素が収容されている。単電池11の上面には、長手方向の両端部寄りの位置に、正極および負極の電極端子12A,12Bが形成されている。正極の電極端子12Aおよび負極の電極端子12Bは同形同大である。各電極端子12A,12Bの中央部には、上方に突出する円柱状の位置決め凸部13が設けられている。複数の単電池11は、隣り合う電極端子12が異なる極性となるように並べられ、単電池群10を構成している。隣り合う単電池11は、後述するバスバー21により電気的に接続される。

0020

(配線モジュール20)
配線モジュール20は、隣り合う単電池11の正極の電極端子12Aおよび負極の電極端子12Bに接続される金属製の複数のバスバー21と、バスバー21の温度を検知する温度検知部材40と、バスバー21および温度検知部材40を保持する絶縁材料からなる絶縁プロテクタ30と、を備える。

0021

(バスバー21)
バスバー21は、図4および図5に示すように、全体として略正方形状をなして隣り合う電極端子12の一部に重ねられる平板状の本体部22と、電線50に接続される接続部25と、を有する。

0022

接続部25は、本体部22の一縁部の中央部から、当該縁部の伸び方向と直交する方向に、かつ、本体部22の板面に沿うように延出されており、基部側に設けられて電線50の芯線51に接続される平板状の芯線接続部25Aと、先端側に設けられて電線50の外部被覆52をかしめるバレル部25Bとから構成されている。

0023

本体部22の縁部のうち、接続部25と対向する位置には、バスバー21を後述する絶縁プロテクタ30(バスバー保持部31)に対して位置決めし、抜け止めするための係止突起23が突設されている。

0024

また、本体部22のうち、接続部25および係止突起23が設けられていない側の互いに対向する一対の縁部の中央部には、上述した単電池11の位置決め凸部13を嵌め入れるべく半円状に切り欠かれた位置決め凹部24が、それぞれ形成されている。

0025

さらに、接続部25が設けられた縁部の一端側(図5の左上)には、後述する温度検知部材40の検知部材取付片44と接続されるバスバー側取付片26(バスバー側取付部の一例)が設けられている。バスバー側取付片26は、接続部25と平行に、すなわち、バスバー側取付片26が設けられた縁部の伸び方向と直交する方向に、かつ、本体部22の板面に沿うように延出されている。

0026

バスバー21は、銅、銅合金ステンレス鋼(SUS)、アルミニウム等からなる金属製の板材を所定の形状にプレス加工することにより形成されている。

0027

(温度検知部材40)
温度検知部材40は、図4および図5に示すように、例えばサーミスタにより構成される温度検出素子41と、伝熱板42(取付部の一例)と、を備える。

0028

サーミスタとしては、PTCサーミスタ、又はNTCサーミスタを適宜に選択できる。また、温度検出素子41としては、サーミスタに限られず、温度を検出可能であれば任意の素子を適宜に選択できる。

0029

伝熱板42は、銅、銅合金、ステンレス鋼(SUS)、アルミニウム等の金属製の板材からなり、矩形状をなす載置部43と、載置部43の一縁部の一端部から当該縁部の伸び方向と直交する方向に、かつ、載置部43の板面に沿って延出された検知部材側取付片44(取付部の一例)と、を有する。すなわち、伝熱板42全体は平面視略L字形状とされている。検知部材側取付片44は、バスバー側取付片26と同等の幅寸法とされており、バスバー側取付片26に重ねられ、面接触する。

0030

温度検出素子41は、例えばエポキシ樹脂等の絶縁性接着剤により、載置部43の上面に予め固定されている。

0031

温度検出素子41には電線45が接続されている。電線45は、温度検出素子41の側面から、載置部43の板面に沿った方向に引き出されている。電線45は、図示しない外部回路に接続されており、温度検出素子41からの信号はこの電線45を介して外部回路に送信されるようになっている。外部回路は、例えば図示しない電池ECUに配されて、温度検出素子41からの信号によってバスバー21の温度、すなわち、電極端子12の温度を検知するようになっている。

0032

(絶縁プロテクタ30)
絶縁プロテクタ30は、図1および図2に示すように、単電池11の並び方向(図2における左右方向)に細長い形状をなしている。絶縁プロテクタ30には、上下方向に開口すると共に外部と仕切ってバスバー21を保持可能な仕切壁を有する複数のバスバー保持部31が、2列に並んで設けられている。

0033

これらの2列のバスバー保持部31の間には、バスバー21に接続された電線50および温度検出素子41に接続された電線45を収容するための一対の電線収容溝35が設けられている。電線収容溝35は、一対の溝壁部35A,35Bおよび底部35Cを有して、バスバー保持部31の並び方向(絶縁プロテクタ30の長手方向)に沿って設けられている。

0034

各バスバー保持部31は、隣り合う一対の電極端子12A,12Bを囲む大きさの平面視長方形状とされており、隣り合う一対の電極端子12A,12Bの保護壁としても機能している。

0035

一のバスバー保持部31の仕切壁のうち、絶縁プロテクタ30の外側に位置する外側壁31Aの伸び方向(図2の左右方向)の中央底部には、電極端子12に重ねられたバスバー21の係止突起23を嵌め入れるための係止孔32が設けられている(図1参照)。

0036

また、一のバスバー保持部31の仕切壁のうち、外側壁31Aと対向して配された内側壁31Bの、伸び方向の中央部は、上下に亘って切り欠かれており、バスバー21の接続部25を通す第1通し部33とされている(図3参照)。第1通し部33により、バスバー21の接続部25を収容する溝状の第1連通溝36とバスバー保持部31とが、連通した状態とされている。

0037

さらに、一のバスバー保持部31の内側壁31Bの伸び方向の一端寄りには、第1通し部33と隣り合って、上下に亘って切り欠かれた第2通し部34が形成されており、バスバー21のバスバー側取付片26を通せるようになっている。

0038

複数のバスバー保持部31のうち所定のバスバー保持部31は、第2通し部34により、第2連通溝37と連なっている。第2連通溝37は、図3に示すように、温度検知部材40、および、温度検知部材40(温度検出素子41)に接続された電線45の一部を収容するとともに、電線45を電線収容溝35側に導出するものである。

0039

第2連通溝37は、バスバー保持部31の第2通し部34から絶縁プロテクタ30の内側に向けて内側壁31Bと直交するように伸びるとともに、略Z字形状蛇行し、電線収容溝35に対してその伸び方向と直交する方向に合流する形態をなしている。第2連通溝37のうち、温度検知部材40の載置部43が配される部分は、他の部分より幅が広く形成された幅広部37Aとされている。この幅広部37Aの溝幅は、載置部43の幅寸法より僅かに広い寸法に設定されている。温度検知部材40(温度検出素子41)に接続された電線45は、第2連通溝37に沿って、絶縁プロテクタ30に蛇行して配索されるとともに、電線収容溝35側に導出される。

0040

電線収容溝35の一対の溝壁部35A,35Bのうち、バスバー保持部31側の溝壁部35Aは一部が切り欠かれており、第2連通溝37と連なって、バスバー保持部31側から温度検知部材40(温度検出素子41)に接続された電線45を電線収容溝35内に導入可能としている。また、同じく溝壁部35Aのうち、第1通し部33と対向する部分も切り欠かれており、バスバー21の接続部25に接続された電線50を電線収容溝35内に導入可能としている。

0041

また、電線収容溝35の一対の溝壁部35A,35Bの上端縁には、電線収容溝35から電線45,50のはみ出しを規制する規制片38が、一方の溝壁部35A、35Bから他方の溝壁部35B、35A向けて突出して設けられている。

0042

電線収容溝35に配策された電線45,50は、電池モジュールMの外部に導出され、例えばECUなどのようなコントロールユニット(図示せず)に接続されている。

0043

(配線モジュール20の組立方法
本実施形態の配線モジュール20を組み立てる際には、まず、超音波溶接により電線50(芯線51)が接続されたバスバー21を、絶縁プロテクタ30のバスバー保持部31内に収容する。この時、バスバー21の係止突起23をバスバー保持部31の係止孔32に嵌め入れるとともに、接続部25を第1連通溝36内に収容し、電線50を電線収容溝35内に配索する。バスバー21がバスバー保持部31内に収容された状態において、バスバー側取付片26は第2通し部34に通された状態とされる。

0044

次に、所定のバスバー保持部31と連通された第2連通溝37内に、温度検知部材40を収容する。この時、温度検知部材40の載置部43を第2連通溝37の幅広部37Aに配設するとともに、検知部材側取付片44をバスバー側取付片26に重ね合わせる。また、温度検出素子41に接続された電線45を、第2連通溝37に沿って配索し、電線収容溝35内に導入して収容する。

0045

(単電池群10への組み付け方法
複数の単電池11を、隣り合う電極端子12A,12Bが異なる極性となるようにならべておき、バスバー21および温度検知部材40を配置した配線モジュール20を、単電池群10の電極端子12A,12Bが形成されている面に取り付ける。

0046

すると、バスバー21の位置決め凹部24内に単電池11の位置決め凸部13が配され、バスバー21と電極端子12との位置決めがなされる。

0047

次に、各バスバー21と電極端子12とが重ねられた部分にレーザー溶接を行い、バスバー21と電極端子12とを電気的に接続するとともに、検知部材側取付片44とバスバー側取付片26とが重ねられた部分にレーザー溶接を行い、温度検知部材40とバスバー21とを熱的に接続する。この結果、充電または放電により単電池11で発生した熱は、電極端子12からバスバー21へと伝達され、バスバー21から温度検知部材40へと伝達されることとなる。このようにして、電池モジュールMが完成する。

0048

(本実施形態の作用、効果)
本実施形態によれば、温度検知部材40はバスバー21に対してレーザー溶接により取り付けられる構成であるから、温度検知部材40をバスバー21に対して固定するための締結部材を設ける必要がなく、部品点数を少なくすることができる。

0049

また、バスバー21と電極端子12とのレーザー溶接を行う際に、そのレーザー溶接設備を利用して、バスバー側取付片26と検知部材側取付片44とのレーザー溶接をついでに行うことができるから、取り付け作業を簡略化することができる。

0050

<他の実施形態>
本明細書に開示される技術は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も技術的範囲に含まれる。

0051

(1)上記実施形態では、バスバー21にバスバー側取付片26を設けるとともに、温度検知部材40に検知部材側取付片44を設け、これらを重ね合わせてレーザー溶接することにより両者を熱的に接続する構成としたが、これらの取付片26,44は必ずしも必要でなく、例えは、図6に示すように、温度検知部材140の伝熱板142を、バスバー121の本体部122に直接的に重ね合わせ、レーザー溶接を行う構成としてもよい。

0052

(2)上記実施形態では、バスバー21および温度検知部材40を所定の位置に配した配線モジュール20を単電池群10に取り付け、バスバー21および電極端子12のレーザー溶接を行う際に、バスバー21および温度検知部材40のレーザー溶接を行う構成としたが、例えば、バスバー21および温度検知部材40を予めレーザー溶接により熱的に接続しておき、その後、絶縁プロテクタ30内に一括に収容して、単電池群10に取り付ける構成としてもよい。

0053

(3)温度検知部材40の構成は、上記実施形態に限るものではなく、本明細書に開示された技術を逸脱しない範囲で適宜変更することができる。例えば、図6に示すように、伝熱板142(取付部)の形状を、取付対象となるバスバー121の形態に合わせて変更することができる。

0054

(4)また、バスバー21や電極端子12の形態も、上記実施形態に限るものではない。例えば図6に示すように、バスバー121の本体部122を、隣り合う電極端子12全体を覆う略長方形状とし、接続部125を本体部122の一縁部の端部寄りに設ける形態としてもよい。

0055

(5)上記実施形態では、バスバー21の接続部25と電線50の芯線51とを、超音波溶接により接続する構成を示したが、圧着等により接続する構成としてもよい。

0056

M…電池モジュール
10…単電池群
11…単電池(蓄電素子)
12A,12B…電極端子
20…配線モジュール
21…バスバー
22…本体部
25…接続部
26…バスバー側取付片(バスバー側取付部)
30…絶縁プロテクタ
31…バスバー保持部
35…電線収容溝
40…温度検知部材
41…温度検出素子
42…載置板(取付部)
43…載置部
44…検知部材側取付片(取付部)
45、50…電線
51…芯線

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