(57)【要約】【課題】電池集合体を構成する単電池の温度制御と、電池集合体を含む電力供給システムの小型化と、を両立可能なバスバモジュールを提供すること。【解決手段】バスバモジュール１０は、複数の単電池２が積層された電池集合体１に取り付けられる。バスバモジュール１０は、複数の単電池２の各々に接続されることになるバスバ２０と、電池集合体１を加熱可能な発熱体３０，５４と、バスバ２０及び発熱体３０を保持するホルダ４０と、を備える。発熱体３０，５４は、複数の単電池２の各々が有する一対の電極部４，５に挟まれる位置に設けられるように構成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の単電池が積層された電池集合体に取り付けられるバスバモジュールであって、
前記複数の前記単電池の各々に接続されることになるバスバと、
前記電池集合体を加熱可能な発熱体と、
前記バスバ及び前記発熱体を保持するホルダと、を備え、
前記発熱体は、
前記複数の前記単電池の各々が有する一対の電極部に挟まれる位置に設けられるように構成される、
バスバモジュール。
【請求項２】
請求項１に記載のバスバモジュールであって、
前記バスバに接続されるとともに前記複数の前記単電池の積層方向に沿って延びる回路体を、更に備え、
前記発熱体は、前記回路体を含む、
バスバモジュール。 
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のバスバモジュールにおいて、
前記ホルダは、
前記バスバ及び前記発熱体を当該ホルダに保持した状態にて、前記バスバ及び前記発熱体を前記電池集合体に一体的に組み付け可能であるように構成される、
バスバモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の単電池が積層された電池集合体に取り付けられるバスバモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、複数の単電池が積層配置された電池集合体から各種の電装品への電力供給などを目的として、バスバモジュールが用いられている。この種のバスバモジュールでは、単電池は電池セルとも称呼され、電池集合体は電池モジュールとも称呼される。
【０００３】
例えば、従来のバスバモジュールの一つは、積層されて隣接する電池セル間の正極と負極との間を接続する複数のバスバと、複数のバスバの各々に接続されて各電池セルの電位状態などを監視するための電圧検出線と、を備えている。電圧検出線は、芯線が絶縁被覆に覆われた一般的な構造の複数の電線を束ねるように構成されている（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−０４８６３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、一般に、電池モジュールを構成する電池セルの性能（例えば、放電特性）は、電池セルの温度に応じて変化する。具体的には、一般に、電池セルの温度が低いほど、電池セルの出力電圧は低下する傾向がある。そこで、実際に電池モジュールを用いる際には、電池セルの温度が低い場合に適切な温度にまで温める昇温装置（電気ヒータ等）が、電池モジュールに隣接するように設けられる場合がある。
【０００６】
しかし、昇温装置を実際に利用するには、昇温装置そのものや昇温装置を駆動および制御するための配線を配置するスペースを、電池モジュールの周辺に確保する必要がある。その結果、電池モジュール及び昇温装置を含む電力供給システム全体が大型化することになる。このような電力供給システムの大型化は、自動車等のように搭載スペースに厳しい制限がある装置への同システムの適用の妨げとなり得る。
【０００７】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、電池集合体を構成する単電池の温度制御と、電池集合体を含む電力供給システムの小型化と、を両立可能なバスバモジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前述した目的を達成するために、本発明に係るバスバモジュールは、下記［１］〜［３］を特徴としている。
［１］
複数の単電池が積層された電池集合体に取り付けられるバスバモジュールであって、
前記複数の前記単電池の各々に接続されることになるバスバと、
前記電池集合体を加熱可能な発熱体と、
前記バスバ及び前記発熱体を保持するホルダと、を備え、
前記発熱体は、
前記複数の前記単電池の各々が有する一対の電極部に挟まれる位置に設けられるように構成される、
バスバモジュールであること。
［２］
上記［１］に記載のバスバモジュールであって、
前記バスバに接続されるとともに前記積層方向に沿って延びる回路体を、更に備え、
前記発熱体は、前記回路体を含む、
バスバモジュールであること。
［３］
上記［１］又は上記［２］に記載のバスバモジュールにおいて、
前記ホルダは、
前記バスバ及び前記発熱体を当該ホルダに保持した状態にて、前記バスバ及び前記発熱体を前記電池集合体に一体的に組み付け可能であるように構成される、
バスバモジュールであること。
【０００９】
上記［１］の構成のバスバモジュールによれば、電池集合体を加熱可能な発熱体がバスバモジュールの一部としてホルダに保持される。そのため、上述した従来の電力供給システムのように、昇温装置（即ち、発熱体）をバスバモジュールとは別体の部材として電池集合体の近傍に配置する場合に比べ、電力供給システムを小型化できる。更に、発熱体を単電池の一対の電極部（例えば、２本の極柱）に挟まれる位置に設ければ、電池集合体の作動時に通電に起因するジュール熱が生じることになる電極部やバスバから離れた箇所（例えば、２本の極柱が単電池の両端にある場合、単電池の中央部）を、発熱体によって加熱できる。その結果、単電池の全体を適正に加熱でき、単電池が設計通りの性能を発揮することに寄与できる。したがって、本構成のバスバモジュールは、電池集合体を構成する単電池の温度制御と、電池集合体を含む電力供給システムの小型化と、を両立可能である。
【００１０】
上記［２］の構成のバスバモジュールによれば、単電池の電位状態を監視する等の目的で用いられる回路体を、単電池を加熱するための発熱体として用いることができる。回路体は、複数の単電池の積層方向に沿って延びているため、回路体によって複数の単電池の全体を適正に加熱できる。回路体に生じるジュール熱を無駄なく利用することで、電力供給システムの小型化に更に貢献できる。なお、発熱体は、この回路体のみを熱源として有してもよいし、この回路体に加えて他の熱源を有してもよい。
【００１１】
上記［３］の構成のバスバモジュールによれば、バスバ及び発熱体が予め取り付けられたホルダを電池集合体に組み付けることで、バスバ及び発熱体を一纏めに電池集合体に組み付けることができる。よって、電力供給システムの小型化に加え、バスバモジュールを電池集合体に組み付ける際の作業性を向上できる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、電池集合体を構成する単電池の温度制御と、電池集合体を含む電力供給システムの小型化と、を両立可能なバスバモジュールを提供できる。
【００１３】
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
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、電池集合体に取り付けられた本発明の実施形態に係るバスバモジュールを示す上面図である。
【図２】図２は、図１に示す電池集合体を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
＜実施形態＞
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態に係るバスバモジュール１０について説明する。バスバモジュール１０は、例えば、電気自動車やハイブリッド自動車などに搭載される駆動用電源としての電池集合体（複数の単電池が積層配置された電池モジュール）に組み付けられるように用いられる。
【００１６】
以下、説明の便宜上、図１〜図２に示すように、ｘ軸方向、ｙ軸方向、及び、ｚ軸方向を定義する。ｘ軸方向、ｙ軸方向、及び、ｚ軸方向は、互いに直交している。ｘ軸方向、ｙ軸方向、及び、ｚ軸方向はそれぞれ、幅方向、長手方向（積層方向）、及び、上下方向とも呼ばれる。
【００１７】
まず、バスバモジュール１０が取り付けられる電池集合体１について説明する。図２に示すように、電池集合体１は、複数の単電池２の集合体である。各単電池２は、直方体状の電池本体３と、電池本体３の電極面（上面）６の幅方向両側端部の一方及び他方からそれぞれ上方に円柱状に突出する正極４及び負極５と、を備えている。
【００１８】
電池集合体１は、長手方向（積層方向）に沿って正極４と負極５とが交互に一列に位置するように（隣接する単電池２の正極４及び負極５が長手方向に隣接するように）、複数の単電池２が長手方向に積層配置されることで構成され、全体として、長手方向に延びる一つの直方体状の形状を有する。電池集合体１では、長手方向の一側の端部に位置する単電池２の正極４が総正極４Ａとして機能し、長手方向の他側の端部に位置する単電池２の負極５Ａが総負極５Ａとして機能する。電池集合体１を構成する複数の単電池２は、後述する複数のバスバ２０により、電気的に直列に接続されることになる。以上、電池集合体１について説明した。
【００１９】
次いで、バスバモジュール１０について説明する。図１に示すように、バスバモジュール１０は、電池集合体１を構成する複数の単電池２の各々に接続されることになる複数のバスバ２０と、電池集合体１を加熱可能な発熱体３０と、複数のバスバ２０及び発熱体３０を保持するホルダ４０と、を備える。
【００２０】
以下、バスバモジュール１０を構成する各部品のうち、まず、ホルダ４０について説明する。樹脂製のホルダ４０は、発熱体３０を収容する発熱体収容部４１と、各バスバ２０にそれぞれ接続される複数の電線５４を収容する一対の電線収容部４２と、複数のバスバ２０を収容する一対のバスバ収容部４３と、を一体に備える。
【００２１】
発熱体収容部４１は、長手方向に延びる長方形状の底壁部と、当該底壁部の外縁の略全域から上方に立ち上がる周壁部と、からなり、上方が開口した矩形箱状の形状を有する。発熱体収容部４１の内部空間には、発熱体３０が収容されることになる。
【００２２】
発熱体収容部４１は、本例では、長手方向に分割された複数（本例では、４つ）の分割部４４と、長手方向に隣接する分割部４４を連結する伸縮部４５と、で構成されている。伸縮部４５は、弾性変形容易となっている。このため、隣接する分割部４４の長手方向の間隔が変更可能となることで、発熱体収容部４１の全体が、長手方向において伸縮可能となっている。この結果、温度変化による電池集合体１の膨張・収縮に起因する電池集合体１の長手方向の寸法変動に応じて、発熱体収容部４１の全体が、長手方向において自由に伸縮可能となっている。
【００２３】
一対の電線収容部４２は、発熱体収容部４１の幅方向両外側に位置し、長手方向にそれぞれ延びている。各電線収容部４２は、長手方向に延びる細長長方形状の底壁部と、当体底壁部の幅方向両側縁から上方に立ち上がり且つ長手方向に延びる一対の側壁部と、からなり、上方が開口した樋状の形状を有する。各電線収容部４２の内部空間には、各バスバ２０にそれぞれ接続される複数の電線５４が収容されることになる。
【００２４】
各電線収容部４２は、本例では、長手方向に分割された複数（本例では、３つ）の分割部４６と、長手方向に隣接する分割部４６を連結する伸縮部４７と、で構成されている。伸縮部４７は、弾性変形容易となっている。このため、発熱体収容部４１と同様、各電線収容部４２の全体が、温度変化による電池集合体１の膨張・収縮に起因する電池集合体１の長手方向の寸法の変動に応じて、長手方向において自由に伸縮可能となっている。
【００２５】
各電線収容部４２（より具体的には、複数の分割部４６）は、発熱体収容部４１と、長手方向の複数箇所にて、連結部４８により幅方向に一体に連結されている。各電線収容部４２には、長手方向の複数箇所にて、収容した電線５４を保持するための保持部４９が設けられている。
【００２６】
一対のバスバ収容部４３は、一対の電線収容部４２の幅方向両外側に位置し、長手方向にそれぞれ延びている。各バスバ収容部４３は、本例では、長手方向に分割された複数の個別収容部５１と、長手方向に隣接する個別収容部５１を連結する伸縮部５２と、で構成されている。伸縮部５２は、弾性変形容易となっている。このため、発熱体収容部４１及び電線収容部４２と同様、各バスバ収容部４３の全体が、温度変化による電池集合体１の膨張・収縮に起因する電池集合体１の長手方向の寸法の変動に応じて、長手方向において自由に伸縮可能となっている。
【００２７】
各個別収容部５１には、対応するバスバ２０がそれぞれ収容されることになる。各個別収容部５１は、対応するバスバ２０の周囲を覆うようにバスバ２０を係止可能な矩形枠状の周壁部で構成されている。
【００２８】
複数の個別収容部５１のうち、幅方向一側（図１では、上側）のバスバ収容部４３の長手方向の一側の端部（図１では、右側端部）に位置する個別収容部５１は、総正極４Ａに接続されるバスバ２０を収容し、幅方向他側（図１では、下側）のバスバ収容部４３の長手方向の他側の端部（図１では、左側端部）に位置する個別収容部５１は、総負極５Ａに接続されるバスバ２０を収容することになる。これら２つのバスバ２０は、他のバスバ２０より平面形状が小さいため、これら２つの個別収容部５１は、他の個別収容部５１と比べて平面形状が小さい。
【００２９】
各個別収容部５１の周壁部における幅方向内側の長手方向中央部は、開放されており、且つ、隣接する電線収容部４２（より具体的には、分割部４６）と、連結部５３により幅方向に一体に連結されている。以上、ホルダ４０について説明した。
【００３０】
次いで、複数のバスバ２０について説明する。各バスバ２０は、一枚の矩形金属板で構成される。総正極４Ａに接続される平面形状が小さいバスバ２０（図１にて、上側の右端部のバスバ２０）には、総正極４Ａを挿入するための単一の貫通孔が形成され、総負極５Ａに接続される平面形状が小さいバスバ２０（図１にて、下側の左端部のバスバ２０）には、総負極５Ａを挿入するための単一の貫通孔が形成されている。残りのバスバ２０には、隣接する単電池２の正極４及び負極５を挿入するための一対の貫通孔が形成されている。
【００３１】
各バスバ２０には、電線５４が、バスバ２０の幅方向内側の長手方向中央部から延出するように接続されている。各電線５４の延出端は、電圧検知装置（図示省略）に接続される。これにより、各単電池２の電位状態などを監視できるようになる。このため、電線５４は、電圧検出線とも呼ばれる。以上、バスバ２０について説明した。
【００３２】
次いで、発熱体３０について説明する。発熱体３０は、発熱体収容部４１に収容可能な直方体状の形状を有する。発熱体３０は、電池集合体１を構成する複数の単電池２（特に、単電池２の幅方向中央部）を加熱するために設けられる。発熱体３０には、電力・通信線３１が接続されている。電力・通信線３１は、発熱体収容部４１の外縁の一部である周壁部が開方された部分から外部に延出可能となっている。発熱体３０は、電力・通信線３１の延出端部に接続される制御装置（図示省略）から電力及び制御信号を受けることで、作動する（熱を発生する）ように構成されている。発熱体３０の具体的な発熱構造としては、公知の構成の一つが採用され得る。以上、バスバモジュール１０を構成する各部品について説明した。
【００３３】
次いで、バスバモジュール１０の電池集合体１への組み付けについて説明する。先ず、バスバモジュール１０を完成するため、ホルダ４０の発熱体収容部４１に、発熱体３０を収容する。発熱体３０から延びる電力・通信線３１は、発熱体収容部４１における周壁部が開方された部分から外部に延出させる。
【００３４】
次いで、電線５４が接続された複数のバスバ２０をそれぞれ、一対のバスバ収容部４３における対応する個別収容部５１に収容する。幅方向一側（図１では、上側）のバスバ収容部４３に収容される複数のバスバ２０からそれぞれ延出する複数の電線５４は、連結部５３を介して、幅方向一側（図１では、上側）の電線収容部４２に導入させて、その電線収容部４２の長手方向の他側（図１では、左側）の端部から外部へ延出させる。同様に、幅方向他側（図１では、下側）のバスバ収容部４３に収容される複数のバスバ２０からそれぞれ延出する複数の電線５４は、連結部５３を介して、幅方向他側（図１では、下側）の電線収容部４２に導入させて、その電線収容部４２の長手方向の一側（図１では、右側）の端部から外部へ延出させる。
【００３５】
そして、一対の電線収容部４２に収容された複数の電線５４を、複数の保持部４９を用いて保持する。一対の電線収容部４２に収容されて長手方向に沿って延びている複数の電線５４は、本発明の「回路体」を構成している。
【００３６】
以上の手順により、複数のバスバ２０及び発熱体３０がホルダ４０に保持された状態が得られ、バスバモジュール１０が完成する。
【００３７】
次いで、完成したバスバモジュール１０を電池集合体１に組み付ける。具体的には、複数のバスバ２０に設けられた貫通孔に電池集合体１における対応する電極がそれぞれ挿入されるように、且つ、発熱体収容部４１の底壁部及び一対の電線収容部４２の底壁部が電池集合体１の上面に接触するように、電池集合体１の上面にホルダ４０が載置される。これにより、複数のバスバ２０及び発熱体３０がホルダ４０に保持された状態にて、複数のバスバ２０及び発熱体３０が電池集合体１に一体的に組み付けられる。
【００３８】
そして、各バスバ２０が、溶接、或いは、ナット等を用いた締結等により、対応する単電池２の電極に固定される。以上の手順により、バスバモジュール１０の電池集合体１への組み付けが完了する。
【００３９】
バスバモジュール１０の組み付けが完了した状態では、一対の電線収容部４２に収容されて長手方向に沿って延びている複数の電線５４（回路体）、及び、発熱体３０は、電池集合体１の上面に近接する位置、且つ、複数の単電池２の各々が有する一対の電極に挟まれる位置に配置されている。特に、発熱体３０は、各単電池２の幅方向中央部に位置している。
【００４０】
バスバモジュール１０が組み付けられた電池集合体１の作動は、一対の電線収容部４２から延出する複数の電線５４が電圧検知装置（図示省略）に接続され、且つ、発熱体３０から延出する電力・通信線３１が制御装置（図示省略）に接続された状態で、行われる。
【００４１】
発熱体３０は、単電池２に設けられたサーミスタ等の温度センサ（図示省略）により検出される単電池２の温度が所定温度より低い場合、当該温度を適切な温度にまで高めるために作動される。発熱体３０の作動により発熱体３０から発生する熱によって、各単電池２の幅方向中央部が加熱される。
【００４２】
更に、一対の電線収容部４２に収容されて長手方向に沿って延びている複数の電線５４（回路体）は、ジュール熱を発生する。このジュール熱によっても、各単電池２の一対の電極の幅方向内側の近傍部分が加熱される。更に、各単電池２の一対の電極及びバスバ２０が発生するジュール熱によっても、各単電池２の一対の電極の周囲が加熱される。このように、複数の電線５４（回路体）は、各単電池２の電位状態などを監視するための信号を伝達するだけではなく、発熱体３０と同等の加熱機能を発揮することもできる。
【００４３】
このように、本実施形態では、「単電池２の一対の電極部に挟まれる位置に設けられる発熱体」として、発熱体３０、及び、回路体（一対の電線収容部４２に収容されて長手方向に沿って延びている複数の電線５４）が採用されている。これに対し、「単電池２の一対の電極部に挟まれる位置に設けられる発熱体」として、発熱体３０のみが採用されてもよいし、回路体のみ（一対の電線収容部４２に収容されて長手方向に沿って延びている複数の電線５４のみ）が採用されてもよい。
【００４４】
以上に説明したように、本発明の実施形態に係るバスバモジュール１０によれば、電池集合体１を加熱可能な発熱体３０がバスバモジュール１０の一部としてホルダ４０に保持される。そのため、上述した従来の電力供給システムのように、昇温装置（即ち、発熱体）をバスバモジュールとは別体の部材として電池集合体の近傍に配置する場合に比べ、電池集合体１及び発熱体３０を含む電力供給システム全体を小型化できる。更に、発熱体３０が単電池２の一対の電極に挟まれる位置に設けられるので、電池集合体１の作動時に通電に起因するジュール熱が生じることになる電極やバスバ２０から離れた箇所（具体的には、単電池２の幅方向中央部）を、発熱体３０によって加熱できる。その結果、単電池２の全体を適正に加熱でき、単電池２が設計通りの性能を発揮することに寄与できる。したがって、本構成のバスバモジュール１０は、電池集合体１を構成する単電池２の温度制御と、電池集合体１を含む電力供給システムの小型化と、を両立可能である。
【００４５】
更に、バスバモジュール１０によれば、単電池２の電位状態を監視する等の目的で用いられる回路体（一対の電線収容部４２に収容されて長手方向に沿って延びている複数の電線５４）を、単電池２を加熱するための発熱体として用いることができる。回路体は、複数の単電池２の積層方向（長手方向）に沿って延びているため、回路体によって複数の単電池２の全体を適正に加熱できる。回路体に生じるジュール熱を無駄なく利用することで、電力供給システムの小型化に更に貢献できる。
【００４６】
更に、バスバモジュール１０によれば、バスバ２０及び発熱体３０が予め取り付けられたホルダ４０を電池集合体１に組み付けることで、バスバ２０及び発熱体３０を一纏めに電池集合体１に組み付けることができる。よって、電力供給システムの小型化に加え、バスバモジュールを電池集合体に組み付ける際の作業性を向上できる。
【００４７】
＜他の形態＞
なお、本発明は上記各実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。例えば、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数、配置箇所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。
【００４８】
ここで、上述した本発明に係るバスバモジュール１０の実施形態の特徴をそれぞれ以下［１］〜［３］に簡潔に纏めて列記する。
［１］
複数の単電池（２）が積層された電池集合体（１）に取り付けられるバスバモジュール（１０）であって、
前記複数の前記単電池（２）の各々に接続されることになるバスバ（２０）と、
前記電池集合体（１）を加熱可能な発熱体（３０，５４）と、
前記バスバ（２０）及び発熱体（３０，５４）を保持するホルダ（４０）と、を備え、
前記発熱体（３０，５４）は、
前記複数の前記単電池（２）の各々が有する一対の電極部（４，５）に挟まれる位置に設けられるように構成される、
バスバモジュール（１０）。
［２］
上記［１］に記載のバスバモジュール（１０）であって、
前記バスバ（２０）に接続されるとともに前記積層方向に沿って延びる回路体（５４）を、更に備え、
前記発熱体は、前記回路体（５４）を含む、
バスバモジュール（１０）。
［３］
上記［１］又は上記［２］に記載のバスバモジュール（１０）において、
前記ホルダ（４０）は、
前記バスバ（２０）及び前記発熱体（３０，５４）を当該ホルダ（４０）に保持した状態にて、前記バスバ（２０）及び前記発熱体（３０，５４）を前記電池集合体（１）に一体的に組み付け可能であるように構成される、
バスバモジュール（１０）。
【符号の説明】
【００４９】
１      電池集合体
２      単電池
４      正極（電極部）
５      負極（電極部）
１０    バスバモジュール
２０    バスバ
３０    発熱体
４０    ホルダ
５４    電線（回路体、発熱体）
【図１】
2020187978.tif 000003
【図２】
2020187978.tif 000004