(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向の端部に端子をもつ複数の電池からなる電池群の各電池の端部側に配置されるバスバーモジュールであって、
前記バスバーモジュールは、前記電池群内の各電池の端子間を電気的に接続する導電性金属からなり、前記バスバーモジュールの一方向に配列される複数のバスバーと、前記バスバーの前記電池の端部と対向する内面から前記バスバーの側面を経て、前記内面の反対側の外面の周縁部まで被覆する絶縁積層部と、各バスバーの間に介在する絶縁材料を有する絶縁介在部と、を有し、
前記絶縁積層部は、熱可塑性エラストマー又は／及びゴムからなる絶縁材料を有し、
前記絶縁積層部には、複数の応力分断部が形成され、
前記バスバーモジュールを前記バスバーモジュールの長手方向から見たときに、前記バスバーモジュールの長手方向と直交する直交方向の一端部から他端部まで前記複数の応力分断部が連続して存在することを特徴とするバスバーモジュール。
【請求項２】
前記絶縁積層部には、複数の前記応力分断部が均等に点在している請求項１に記載のバスバーモジュール。
【請求項３】
前記バスバーは、前記電池の端子と接続するための接続用穴をもち、
前記応力分断部は、前記接続用穴に対して平面方向の位置が共通する位置に形成された開口部である請求項１又は２に記載のバスバーモジュール。
【請求項４】
複数の前記応力分断部のうち少なくとも２つは、前記バスバーモジュールの長手方向において、互いに重なり合っている請求項１〜３のいずれか１項に記載のバスバーモジュール。
【請求項５】
前記バスバーは突出部をもち、前記突出部の周方向全体が前記絶縁積層部から延設された延長部により被覆されている請求項１〜４のいずれか１項に記載のバスバーモジュール。
【請求項６】
前記熱可塑性エラストマー又は／及び前記ゴムの曲げ弾性率は、２００〜１３００ＭＰａである請求項１〜５のいずれか１項に記載のバスバーモジュール。
【請求項７】
前記熱可塑性エラストマー又は／及び前記ゴムの降伏伸び率は、１５％以上である請求項１〜６のいずれか１項に記載のバスバーモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池の端子間を接続するバスバーモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
電動機の駆動力で走行する電気自動車や、内燃機関と電動機との双方の駆動力で走行するハイブリッド車には、電源装置として多数の電池を配置した電池モジュールが搭載されている。電池モジュールは、例えば、特許文献１に開示されたものがある。図１２は、特許文献１に開示された電池モジュールの断面図である。図１２に示すように、蓋９２０を有する筐体９５０と、筐体９５０の内部に収容された複数の電池９４０と、複数の電池９４０の一端側に配置されたバスバーモジュール９３０とを備えている。バスバーモジュール９３０は、筐体９５０の中で、電池９４０を収容する収納室９９０と、蓋９２０の中の排気室９２４との間に配置されて、収納室９９０をシールしている。複数の電池９４０は、バスバーモジュール９３０の配置されている一端側に正極キャップ９１６を向け、バスバーモジュール９３０により並列に接続されている。バスバーモジュール９３０は、耐熱性部材９３０ａと弾性部材９３０ｂとを積層した積層板９３１と、積層板９３１の表面に形成された導電性の接続体９３２とをもつ。接続体９３２は、積層板９３１に形成した貫通孔９３６に内挿された正極キャップ９１６に接続されている。
【０００３】
リチウムイオン電池では、過充電、過放電、短絡などにより急速に発熱する現象が起きる場合がある。この場合、電池内部の空気膨張や電解液の揮発ガスの発生により電池内部の圧力が上昇し破裂に到るおそれがある。このため、リチウムイオン電池には、内圧が上昇した際にガスを逃がす弁を設けている。リチウムイオン電池が円筒型である場合、この円筒型電池の軸方向の端部に弁が設けられている。揮発ガスは人体に有害なので、車載電池モジュールでは、収納室９９０は車内に通じており、排気室９２４は車外に通じている。電池から発生したガスは排気室９２４に流通させる一方、運転席に漏れ出ないように収納室９９０をバスバーモジュール９３０でシールしている。
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載のバスバーモジュール９３０は、耐熱性部材９３０ａと弾性部材９３０ｂとを積層した２層構造をなしていて、構造が複雑である。
【０００５】
そこで、発明者は、簡素な構成のバスバーモジュールを開発するべく、鋭意探究した。バスバーモジュールを開発する中、金属製の薄板からなるバスバーを高分子材料でインサート成形することが考えられた。しかし、金属製のバスバーの熱膨張係数は、高分子材料の熱膨張係数よりも小さい。このため、成形後に高分子材料が収縮して、バスバーモジュール全体が反り、電池の端部とバスバーモジュールとの間を確実にシールすることができないおそれがある。この場合、電池が、過充電、過放電、内部短絡又は外部短絡などによりガスを発生させた場合、電池９４０の端部から排気室９２４にガスが排気される。電池９４０の端部とバスバーモジュール９３０との間に隙間があると、隙間を通じて排気室９２４から収納室９９０及び筐体９５０の外部周辺にガスが漏れ出て、車内にガスが向かうおそれがある。
【０００６】
また、バスバーモジュールの反りを防止して、電池などの組み付け誤差をバスバーモジュール９３０により吸収したいという要望もある。
【０００７】
特許文献２は、この問題を解決するべく、ステンレスシートにスリットを形成し、これをキャビティ内にはめ込んで、溶融樹脂を流し込むことで、溶融樹脂の冷却時の収縮をスリットにより逃がすことが提案されている。
【０００８】
しかしながら、ステンレスシートにスリットを形成することで、シートの剛性が低下することが懸念される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第４８１５０２６号
【特許文献２】特開２０１２−２３６３２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、簡素な構成で成形収縮によるモジュールの反りを防止することができるバスバーモジュールを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
（１）本発明のバスバーモジュールは、軸方向の端部に端子をもつ複数の電池からなる電池群の各電池の端部側に配置されるバスバーモジュールであって、前記バスバーモジュールは、前記電池群内の各電池の端子間を電気的に接続する導電性金属からなり、前記バスバーモジュールの一方向に配列される複数のバスバーと、前記バスバーの前記電池の端部と対向する内面から前記バスバーの側面を経て、前記内面の反対側の外面の周縁部まで被覆する絶縁積層部と、各バスバーの間に介在する絶縁材料を有する絶縁介在部と、を有し、前記絶縁積層部は、熱可塑性エラストマー又は／及びゴムからなる絶縁材料を有し、前記絶縁積層部には、複数の応力分断部が形成され、前記バスバーモジュールを前記バスバーモジュールの長手方向から見たときに、前記バスバーモジュールの長手方向と直交する直交方向の一端部から他端部まで前記複数の応力分断部が連続して存在することを特徴とする。
【００１２】
上記構成によれば、バスバーの電池の端部と対向する内面から側面を経て外面の周縁部まで、熱可塑性エラストマー又は／及びゴムからなる絶縁材料を有する絶縁積層部を積層している。
【００１３】
一般に、樹脂は金属に比べて熱膨張差が大きいため、金属部品を金型に入れて樹脂をインサート成形すると、成形後の樹脂が金属よりも収縮量が大きく、樹脂に歪みが生じる。しかし、熱可塑性エラストマー又は／及びゴムからなる絶縁材料は、曲げ弾性率が比較的低くまた降伏伸び率が大きい性質をもつ。また、熱可塑性エラストマー又は／及びゴムからなる絶縁材料は延性が大きい。熱可塑性エラストマー又は／及びゴムからなる絶縁材料を有する縁積層部はバスバーとともに各電池の端部に追従して撓む。このため、熱可塑性エラストマー又は／及びゴムからなる絶縁材料を有する絶縁積層部は、収縮率が小さいバスバーに追従して、収縮量を低く抑える。バスバーモジュールの反りを防止して、バスバーモジュールと電池の端部との間を確実にシールすることができる。
【００１４】
また、バスバーモジュールの絶縁積層部は、熱可塑性エラストマー又は／及びゴムからなる絶縁材料を有しているため、電池や電池を保持するホルダの組付け誤差を吸収することができる。絶縁積層部は、バスバーの内面から側面を経て外面まで連続してバスバーを被覆しているため、絶縁積層部がバスバーの内面の側面近傍に係止されることになる。絶縁積層部を構成する熱可塑性エラストマー又は／及びゴムからなる絶縁材料は、バスバーを構成する金属よりも成形後の収縮量が大きいため、絶縁積層部は、バスバーに追従して若干伸びた状態でバスバーに隙間なく密着する。このため、絶縁積層部はバスバーに対して強固に固定される。バスバーをバスバーモジュールの一方向に複数に分断し、分断したバスバーの間に絶縁介在部を介在させる。これにより、バスバーが短くなり、成形後のバスバーの収縮量と絶縁積層部の収縮量の差に起因する応力が小さくなる。このため、バスバーモジュールの反りなどの変形を更に効果的に抑制できる。バスバーモジュールは、各電池の端部に追従して撓み、各電池の端部に柔軟に当接する。このため、電池の端部とバスバーモジュールとの間を確実にシールすることができる。絶縁積層部に応力分断部を形成することで、絶縁積層部に生じる応力が応力分断部で分断される。このため、モジュール全体の変形を更に効果的に抑制できる。バスバーモジュールをバスバーモジュールの長手方向から見たときに、バスバーモジュールの長手方向と直交する直交方向の一端部から他端部まで複数の応力分断部が連続して存在するため、バスバーモジュールの直交方向の一端部から他端部までの全体にわたって、バスバーモジュールの長手方向のいずれかで、成型後に発生する応力が分断される。バスバーモジュールの長手方向に作用する応力が応力分断部で分断されて、バスバーモジュールの変形を効果的に防止できる。
【００１８】
（２）前記絶縁積層部には、複数の前記応力分断部が均等に点在していることが好ましい。絶縁積層部の全体にわたって応力の生じる部分が分断される。このため、バスバーモジュール全体の反りなどの変形を更に効果的に抑制できる。
【００１９】
（３）前記バスバーは、前記電池の端子と接続するための接続用穴をもち、前記応力分断部は、前記接続用穴に対して平面方向の位置が共通する位置に形成された開口部であることが好ましい。応力分断部は、絶縁積層部に形成された開口部である。この開口部は、電池の端子をバスバーと接続する接続用穴の上に形成される。このため、応力分断部を効率的に配置することができる。
【００２２】
（４）複数の前記応力分断部のうち少なくとも２つは、前記バスバーモジュールの長手方向において、互いに重なり合っていることが好ましい。この場合、バスバーモジュールに発生する応力を長手方向の複数個所で分断することができる。
【００２５】
（５）前記バスバーは突出部をもち、前記突出部の周方向全体が前記絶縁積層部から延設された延長部により被覆されていることが好ましい。
【００２６】
絶縁積層部は、バスバーに追従して若干伸びた状態でバスバーに隙間なく密着している。このため、絶縁積層部がバスバーに確実に固定される。また、突出部が電池を収容する筐体から突出しているとき、突出部とこれを被覆する絶縁積層部との間から、電池から発生したガスが外部に漏れ出ることを確実に防止できる。
【００２７】
（６）前記熱可塑性エラストマー又は／及びゴムの曲げ弾性率は、２０ＭＰａ〜１３００ＭＰａであることが好ましい。絶縁積層部は、上記の曲げ弾性率をもつ材料からなるため、成形収縮が大きい分だけ伸びて、バスバーへ確実に固定される。
【００２８】
（７）前記熱可塑性エラストマー又は／及びゴムの降伏伸び率は、１５％以上であることが好ましい。絶縁積層部は、成型後にバスバーに追従して伸びることができる。このため、絶縁積層部は、バスバーに確実に固定される。
【発明の効果】
【００２９】
本発明は上記構成を具備しているため、簡素な構成で成形収縮によるモジュール全体の変形を防止することができるバスバーモジュールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】実施例１の電池モジュールの斜視図である。
【図２】実施例１の電池モジュールの分解斜視図である。
【図３】実施例１の、筐体に収容された電池モジュールの断面説明図である。
【図４】実施例１のバスバーモジュールを上側から見た斜視図である。
【図５】実施例１のバスバーモジュールを下側から見た斜視図である。
【図６】実施例１における、電池の端子とバスバーとの接続手段を示す電池モジュールの部分拡大図である。
【図７】実施例２のバスバーモジュールの平面図である。
【図８】実施例２のバスバーモジュールの裏面図である。
【図９】実施例２のバスバーモジュールの斜視図である。
【図１０】実施例３のバスバーモジュールの平面図である。
【図１１】実施例３のバスバーモジュールの裏面図である。
【図１２】従来例の電池モジュールの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
本発明の実施形態に係るバスバーモジュールは、軸方向の端部に端子をもつ複数の電池からなる電池群の各電池の端部側に配置される。複数の電池は、軸方向を引き揃えて互いに並列に配列されて電池群を構成する。バスバーモジュールは、電池群を構成する各電池の端部に当接させるとよい。これにより、電池の端部とバスバーモジュールとの間がシールされる。
【００３２】
バスバーモジュールは、バスバーと絶縁積層部とを有する。バスバーは、電池群内の各電池の端子間を電気的に接続する。バスバーは、導電性金属からなる。バスバーに用いられる導電性金属としては、例えば、銅、アルミニウム、鉄が挙げられる。バスバーは、例えば、薄板であり、厚みは０．１５ｍｍ以上３ｍｍ以下であるとよい。これにより、電池の端部に柔軟に追従して、電池の端部に確実に当接して、電池の端部とバスバーモジュールとの間を確実にシールすることができる。
【００３３】
各電池は軸方向に一対の端部をもつが、バスバーモジュールは、一方のみの端部側に設けてもよく、また両方の端部側に設けても良い。電池群とバスバーモジュールをもつ電池モジュールは、カバー付きの筐体に収容され、筐体の内部に、電池の端部から発生することがあるガスを逃がす排気用の空間部を形成することがよい。この場合、排出用の空間部のある方の端部側にバスバーモジュールを設けると良い。この場合には、電池の端部とバスバーモジュールとの間を確実にシールすることで、電池の端部から短絡や過充電などの際に発生することがあるガスを、筐体の周辺外部に漏れ出ることを防止できる。
【００３４】
バスバーは、例えば、電池の端子と接続するための接続用穴をもつ。接続用穴は、各電池の端子ごとに形成されている。接続用穴には突出片が突出していて、この突出片に端子が溶接などで電気的に接続されている。
【００３５】
絶縁積層部は、バスバーの電池の端部と対向する内面と、外面とのうち、少なくとも内面に積層されている。バスバーの内面は、電池群を構成する複数の電池の端部と対面している。電池群の各電池間での短絡を防止するために、バスバーの内面は絶縁積層部で被覆して各電池間を絶縁することが必要である。
【００３６】
絶縁積層部を構成する材料は、熱可塑性エラストマー又は／及びゴムからなる絶縁材料を有する。熱可塑性エラストマー又は／及びゴムは、比較的伸び易い材質である。このため、バスバーを被覆する絶縁積層部を、熱可塑性エラストマー又は／及びゴムからなる絶縁材料により形成することで、金属と樹脂との熱膨張差に起因する成形後の収縮差が緩和される。
【００３７】
絶縁積層部の厚みは、０．０５ｍｍ以上２ｍｍ以下であることがよい。この場合には、絶縁積層部が絶縁性を確保しつつ、バスバーの変形に追従して撓むことができる。
【００３８】
絶縁積層部を構成する熱可塑性エラストマー又は／及びゴムの曲げ弾性率は、２０〜１３００ＭＰaであることがよく、更には２０〜５００ＭＰaであることが好ましく、２０〜３００ＭＰaであることが最も好ましい。絶縁積層部を構成する熱可塑性エラストマー又は／及びゴムからなる絶縁材料の曲げ弾性率はＡＳＴＭ  Ｄ７９０に準拠して測定される。本発明において、絶縁積層部を構成する熱可塑性エラストマー又は／及びゴムからなる絶縁材料が上記の曲げ弾性率をもつ場合には、絶縁積層部は撓みやすくなる。また、バスバーは薄い金属板であり、撓みやすい。このため、絶縁積層部は、電池群の端部に追従してバスバーとともに柔軟に撓み、電池の端部とバスバーモジュールとの間を確実にシールすることができる。熱可塑性エラストマー又は／及びゴムからなる絶縁材料の曲げ弾性率が過小の場合には、絶縁積層部が撓むが、組付等がしにくくなるおそれがある。熱可塑性エラストマー又は／及びゴムからなる絶縁材料の曲げ弾性率が過大の場合には、撓みにくくなり、シール性が低下するおそれがある。
【００３９】
絶縁積層部を構成する熱可塑性エラストマー又は／及びゴムの降伏伸びは、１５％以上であることがよく、更に２０％以上であることが好ましく、３０％以上であることが最も好ましい。降伏伸びは、ＪＩＳ  Ｋ７１６１等に準拠して測定される。一般的に、絶縁積層部を構成する熱可塑性エラストマー又は／及びゴムからなる絶縁材料は、バスバーを構成する金属などの材料よりも熱膨張係数が大きく、成形後の収縮量が大きい。本発明において、熱可塑性エラストマー又は／及びゴムが上記の降伏伸び率をもつ場合には、絶縁積層部の延性が高くなる。このため、バスバーの収縮量に合わせて、絶縁積層部の収縮量を小さくし、バスバーモジュール全体の変形を抑制できる。熱可塑性エラストマー又は／及びゴムの降伏伸び率が過小の場合には、絶縁積層部が成形収縮により、破壊するおそれがある。
【００４０】
絶縁積層部を構成し得る熱可塑性エラストマーとしては、例えば、ＪＩＳ  Ｋ６４１８に列挙されたものを用いることができる。具体的には、アミド系熱可塑性エラストマー（ＴＰＡ）、エステル系熱可塑性エラストマー（ＴＰＣ）、オレフィン系熱可塑性エラストマー（ＴＰＯ）、スチレン系熱可塑性エラストマー（ＴＰＳ）、ウレタン系熱可塑性エラストマー（ＴＰＵ）、熱可塑性ゴム架橋体（ＴＰＶ）、その他の熱可塑性エラストマー（ＴＰＺ）が挙げられる。このうち、ＴＰＣ，ＴＰＯ，ＴＰＶがよく、更にＴＰＣが望ましい。
【００４１】
また、絶縁積層部を構成し得るゴムは、例えば、加硫ゴム、ＥＰＤＭ（エチレン−プロピレン−ジエン共重合ゴム）、シリコーンゴム、ＦＫＭ（フッ素ゴム）、ＡＣＭ（アクリルゴム）などの合成ゴム、天然ゴムが挙げられる。
【００４２】
絶縁積層部は、バスバーの電池群と対向する内面と、その反対側の外面のうち、少なくとも内面を被覆している。絶縁積層部は、バスバーの内面だけを被覆していてもよいし、内面と外面の双方を被覆していてもよい。また、絶縁積層部は、バスバーの内面と側面の双方を被覆していてもよく、さらに、内面から側面を経て外面の周縁部を連続して被覆していることがよい。望ましくは、絶縁積層部は、バスバーの内面のほぼ全体を被覆し、且つバスバーの側面を経て外面全体を連続して被覆している。一般に、絶縁積層部を構成する熱可塑性エラストマー又は／及びゴムからなる絶縁材料は、バスバーを構成する金属よりも熱膨張係数が大きく、成形後の収縮量が大きい。絶縁積層部は、バスバーに追従して若干伸びた状態でバスバーに隙間なく密着している。絶縁積層部は、バスバーの内面だけでなくバスバーの側面、更には外面の少なくとも周縁部も被覆することで、絶縁積層部がバスバーの側面、更には外面の周縁部に係止されることになる。このため、絶縁積層部はバスバーに隙間なくより密着する。成型後の絶縁積層部の収縮に伴うバスバーからの絶縁積層部の剥がれを確実に防止でき、絶縁積層部をバスバーに対して強固に固定できる。
【００４３】
また、バスバーに貫通孔を設けて、貫通孔の外面側周縁部から内面にかけて絶縁積層部の一部を進入させてもよい。これにより、貫通孔に進入した絶縁積層部のアンカー効果により、絶縁積層部がバスバーからより一層剥がれにくくなる。
【００４４】
バスバーは突出部を有していてもよい。突出部は、例えば、バスバーを他部材に電気的に接続するための電気取り出し部であったり、バスバーを他の部材に固定するための固定部であったりする。この突出部は、絶縁積層部から延設された延長部により被覆されていてもよい。さらには、突出部の周方向全体が延長部で被覆されていることが好ましい。この場合、絶縁積層部は、延長部でバスバーに係止されるため、成形後の収縮差によって、絶縁積層部がバスバーから剥がれることを確実に防止できる。また、突出部が筐体から突出している場合には、成型後にバスバーに追従して絶縁積層部が若干伸びることで、バスバーと絶縁積層部との間の隙間がなく密着される。このため、バスバーと絶縁積層部との間から、電池から発生したガスが筐体外部に漏出することを確実に防止できる。
【００４５】
バスバーは、バスバーモジュールの一方向に複数配列されており、各バスバーの間には、絶縁材料を有する絶縁介在部が介在していることがよい。バスバーモジュールの一方向とは、バスバーモジュールの平面方向の中のいずれの方向でもよく、バスバーモジュールの長い部分と短い部分のうち長い部分の延び方向のいずれでもよい。絶縁介在部は、絶縁材料で有れば特に限定しないが、例えば、熱可塑性エラストマー又は／及びゴムからなるとよい。更に、絶縁介在部は、絶縁積層部と同じ材料からなることがよい。これにより、バスバー間の電気絶縁（沿面距離）を効果的にかせぐことができる。
【００４６】
好ましくは、バスバーモジュールの長い部分の延び方向に、絶縁介在部を複数配列させるとよい。バスバーモジュールの長手方向の変形量は、バスバーモジュールの他の方向の変形量に比べて大きい。そこで、バスバーをバスバーモジュールの長手方向に複数に分断し、分断したバスバーの間に絶縁介在部を介在させる。これにより、バスバーが短くなり、成型後のバスバーの収縮量と絶縁積層部の収縮量の差に起因して絶縁積層部に生じる応力が小さくなる。このため、バスバーモジュールの反りなどの変形を更に効果的に防止して、電池の端部に確実に当接することができ、電池群を安定に保持することができる。また、各バスバー間は絶縁介在部により絶縁されるため、各バスバーに接続されている複数の電池を１組として、電池群に複数の組を作ることができる。各組内の電池の接続形態は、並列又は直列のいずれでもよい。また、組間の接続形態は、直列又は並列のいずれでもよい。電池群に複数の組を形成することで、組内及び組間の接続形態を変更することで、電池群から取り出し得る電流量や電圧の調整が容易となる。
【００４７】
絶縁介在部は、バスバーモジュールにおいて、長手方向と直交する直交方向の一端部から他端部までの全体にわたって連続して形成されていることがよい。これにより、隣り合うバスバー間を確実に絶縁できる。
【００４８】
絶縁介在部は、絶縁積層部を形成するときに同時に形成される部分である。絶縁介在部を構成する材料は、絶縁積層部と同様に、熱可塑性エラストマー又は／及びゴムからなる絶縁材料を有するとよい。
【００４９】
バスバー間に介在する絶縁介在部の幅、即ち隣り合うバスバー間の距離は、バスバーに加わる電圧や絶縁介在部の材料の絶縁抵抗などにより変わる。バスバー間に介在する絶縁介在部の幅、即ち隣り合うバスバー間の距離は、例えば、沿面距離（バスバー間の最小距離）にして、３ｍｍ以上であることがよく、更には６ｍｍ以上であることが好ましい。隣り合うバスバー間を確実に絶縁しつつ、かつコンパクトに電池群を収容することができる。絶縁介在部の幅が狭すぎる場合には、隣合うバスバー間を確実に絶縁できないおそれがある。絶縁介在部の幅が大きすぎる場合には、電池群の収容スペースが大きくなり、小スペース化を図りにくくなるおそれがある。
【００５０】
絶縁積層部には、少なくとも１つの応力分断部が形成されているとよい。更に、絶縁積層部は、バスバーモジュールの長手方向に少なくとも１つの応力分断部が形成されていることが好ましい。応力分断部は、絶縁積層部に生じる応力を分断できる構造をもつ部分をいう。応力分散部は、例えば、絶縁積層部に形成された開口部である。かかる応力分断部を、絶縁積層部の少なくとも長手方向に１つ以上設けることで、長手方向に生じる応力を小さく分散でき、絶縁積層部の剥がれをさらに防止できる。
【００５１】
絶縁積層部には、複数の応力分断部が均等に点在していることがよい。また、応力分断部は、絶縁積層部の長手方向の一端部から他端部までの全体に渡って点在していてもよい。応力分断部は、絶縁積層部の長手方向以外の方向の一端部から他端部までの全体に渡って点在していてもよい。さらに、応力分断部は、絶縁積層部全体にわたって均等に点在していることが好ましい。これにより、絶縁積層部に生じる応力を小さく分散でき、絶縁積層部の剥がれをさらに防止できる。
【００５２】
バスバーモジュールの長手方向と直交する直交方向からバスバーモジュールを投影したときに、バスバーモジュールの直交方向の一端部から他端部まで連続して、複数の応力分断部の少なくとも１つが存在することが好ましい。この場合、バスバーモジュールの直交方向の一端部から他端部までの全体にわたって、バスバーモジュールの長手方向のいずれかの部分に応力分断部が存在する。バスバーモジュールの直交方向の一端部から他端部までの全体にわたって、バスバーモジュールの長手方向のいずれかで、成形収縮に起因する応力が分断される。バスバーモジュールの全体の変形を防止できる。
【００５３】
複数の応力分断部のうち少なくとも２つは、バスバーモジュールの長手方向において、互いに重なり合っているとよい。絶縁積層部の長手方向の２か所以上で応力が分断される。このため、成型後に絶縁積層部に生じる応力を小さく分散でき、より確実に絶縁積層部をバスバーに固定することができる。
【００５４】
バスバーには、電池の端子を接続するための接続用穴が形成されている。この接続用穴と平面方向の位置が共通する位置に応力分断部を形成することがよい。「接続用穴と平面方向の位置が共通する位置」とは、接続用穴と平面方向の位置を同じくする位置、又は前部又はその一部が重なり合った位置」をいう。この場合、応力分散部は、接続用穴と同心円をなす開口部であるとよい。この開口部は、電池から発生したガスを、バスバーモジュールの上部室に流出させるガス穴としても機能する。応力分断部としての開口部は、バスバーの接続用穴と同じ大きさか又はそれよりも若干大きくするとよい。接続用穴よりも大きい開口部とすることにより、開口部周縁に成形時に生じるバリの除去作業がしやすい。
【００５５】
バスバーモジュールを製造するために、例えば、バスバーを用いて熱可塑性エラストマー又は／及びゴムからなる絶縁材料をインサート成形するとよい。絶縁積層部としてゴムを用いる場合も同様にインサート成形するとよい。
【００５６】
本発明のバスバーモジュールは、各種電池群を保持し電池の端子から電気を取り出すために用いられる。本発明のバスバーモジュールは、例えば、電気自動車、ハイブリッド車の駆動電源としての電池モジュールの一部品として用いられる。
【実施例】
【００５７】
（実施例１）
本実施例１のバスバーモジュール２は、図１、図２に示すように、電池モジュール９の構成部品の一つである。電池モジュール９は、電池群１０、ホルダ５、バスバーモジュール２、セパレータ４、及びバスバー３で構成されている。
【００５８】
図１、図２に示すように、電池群１０は、複数の電池１が長手方向を引き揃えられて互いに並列に配列されて構成されている。実施例１において、電池群１０は、１６個の電池１からなる。電池群１０の中の各電池１は、略同形の円筒形セルであり、軸方向の両端にそれぞれ端子１９（正極端子、負極端子）をもつ。
【００５９】
ホルダ５は、金属製であり、１６個の電池保持部５０をもつ。各電池保持部５０は貫通孔状をなし、各電池保持部５０の内径は各電池１の外径よりもやや大きい。各電池保持部５０にはそれぞれ対応する電池１が挿入されている。電池保持部５０の内周面と、電池１の外周面との間には、接着材５９が介挿されていて、電池１を電池保持部５０に固定している。接着材５９は、エポキシ樹脂からなる。
【００６０】
電池モジュール９において、電池群１０の軸方向の一端部側にはバスバーモジュール２が配置されており、電池群１０の軸方向の他端側にはセパレータ４を介してバスバー３が配置されている。図１、図２において、電池群１０を構成する各電池１は、軸方向を上下方向に平行になるように配置されている。本実施例１においては、各電池１は４本を１組としてバスバーモジュール２とバスバー３により直列に接続されている。
【００６１】
図３に示すように、電池モジュール９は、筐体８の中に収容されている。電池モジュール９の上部は、空間部８０を隔ててカバー８１により被覆されている。バスバーモジュール２は、この空間部８０と、電池群１０を保持するホルダ５との間に配置されている。
【００６２】
図４に示すように、バスバーモジュール２は、バスバー６と、絶縁積層部７と、絶縁介在部７１と、応力分断部としての開口部７２と、延長部７５とを有する。
【００６３】
バスバー６は、電池群１０内の各電池１の端子１９間を電気的に接続する。バスバー６は、厚み０．４ｍｍの銅製の薄板である。
【００６４】
バスバー６は、電池１の端部１８に形成された端子１９と接続するための接続用穴６２をもつ。図６に示すように、実施例１においては、接続用穴６２は、各電池１の端子１９ごとに形成されている。接続用穴６２にはタブ６６が突出していて、このタブ６６に端子１９が溶接などで電気的に接続されている。なお、バスバー６と電池１の端子１９とを電気的に接続する手段としては、上記のタブ６６の他に、ワイヤーボンディング、ろうづけなどの既知の手段がある。
【００６５】
図４、図５に示すように、絶縁積層部７は、バスバー６の電池１の端部１８と対向する内面６ａと、その反対側の外面６ｂの双方に積層されている。電池群１０の各電池１間での短絡を防止するために、バスバー６の内面６ａは絶縁積層部７で被覆して各電池１間を絶縁している。
【００６６】
絶縁積層部７を構成する材料は、熱可塑性エラストマーの一種であるＴＰＣ（商品名ハイトレル、東レ・デュポン製）からなる絶縁材料を有する。絶縁積層部７の全体を１００質量％としたときに、ＴＰＣの質量比は８２質量％である。絶縁積層部７を構成するＴＰＣの曲げ弾性率は、１５０ＭＰaである。絶縁積層部７を構成するＴＰＣの降伏伸び率は、３０％である。
【００６７】
絶縁積層部７は、バスバー６の内面６ａから側面６ｃを経て外面６ｂの略全体を連続して被覆している。絶縁積層部７を構成するＴＰＣの熱膨張係数は２１×１０−５ｍｍ／ｍｍ／Ｋであり、バスバー６を構成する銅の熱膨張係数は１．７×１０−５ｍｍ／ｍｍ／Ｋである。ＴＰＣは銅よりも熱膨張係数が大きく、成形後の収縮量が大きい。絶縁積層部７は、バスバー６に追従して若干伸びた状態でバスバー６に隙間なく密着している。絶縁積層部７は、バスバー６の内面６ａだけでなくバスバー６の側面６ｃ、更には外面６ｂも被覆することで、絶縁積層部７がバスバー６の側面６ｃ、更には外面６ｂに係止されることになる。このため、絶縁積層部７はバスバー６に隙間なくより密着する。成型後の絶縁積層部７の収縮に伴うバスバー６からの絶縁積層部７の剥がれを確実に防止でき、絶縁積層部７をバスバー６に対して強固に固定できる。
【００６８】
バスバー６は突出部６５を有している。突出部６５は、バスバー６を他部材に電気的に接続するための電気取り出し部である。この突出部６５は、絶縁積層部７から延設された延長部７５により被覆されていて、突出部６５の周方向全体が延長部７５で被覆されている。このため、絶縁積層部７は、延長部７５でバスバー６に係止されるため、成形後の収縮差によって、絶縁積層部７がバスバー６から剥がれることを確実に防止できる。
【００６９】
突出部６５の先端は、筐体８とカバー８１の間から突出している。成型後にバスバー６に追従して絶縁積層部７が若干伸びることで、バスバー６と絶縁積層部７との間の隙間がなく密着される。
【００７０】
バスバーモジュール２は、縦（長手方向）１０８ｍｍ、横８８ｍｍ、厚み２．４ｍｍの長方形の薄板である。バスバーモジュール２の縦は、横よりも長い方向である。バスバーモジュール２の縦を、バスバーモジュール２の長手方向という。バスバーモジュール２の長手方向に沿って、複数のバスバー６が配列されている。各バスバー６の間には、ＴＰＣからなる絶縁介在部７１が介在している。バスバーモジュール２の長手方向の変形量は、バスバーモジュール２の他の方向の変形量に比べて大きい。そこで、バスバー６をバスバーモジュール２の長手方向に複数に分断し、分断したバスバー６の間に絶縁介在部７１を介在させる。これにより、１つのバスバー６の長さが短くなり、成形後のバスバー６の収縮量と絶縁積層部７の収縮量の差に起因して絶縁積層部７に生じる応力が小さくなる。このため、バスバーモジュール２の反りなどの変形を更に効果的に防止して、電池１の端部１８に確実に当接することができ、電池群１０をホルダ５に保持することができる。また、各バスバー６間は絶縁されるため、各バスバー６に接続されている複数の電池１を１組として、電池群１０に複数の組電池１１を作ることができる。本実施例１において、１組の組電池１１は、１列に並ぶ４本の電池１から構成されている。各組電池１１内の電池１の接続形態は、並列である。また、隣り合う組電池１１の間は、上側のバスバー６と下バスバー３とにより直列に接続されている。
【００７１】
絶縁介在部７１は、バスバーモジュール２において、横方向の一端部から他端部までの全体にわたって連続して形成されている。これにより、隣り合うバスバー６間を確実に絶縁できる。
【００７２】
バスバー６間に介在する絶縁介在部７１の幅、即ち隣合うバスバー６間の距離は、沿面距離として８ｍｍである。隣合うバスバー６間を確実に絶縁しつつ、かつコンパクトに電池群を収容することができる。
【００７３】
絶縁積層部７には、長手方向の一端部から他端部までの全体にわたって、複数の開口部７２が形成されている。開口部７２は、絶縁積層部７に生じる応力を分断できる。このため、開口部７２は、本発明の応力分断部に相当する。
【００７４】
開口部７２は、バスバー６の接続用穴６２と同心円をなし、接続用穴６２よりも若干大きく開口している。横方向に並ぶ４つの電池１は、１組の組電池１１を構成している。組電池１１は、長手方向に４つ並んでいる。隣り合う組電池１１は、長手方向に隣り合う電池のピッチの半分だけ位置をずらして互い違いに配置されている。１組の組電池の中の各電池は、１組飛ばして次の組の組電池１１と長手方向で重なり合っている。各電池１の軸方向と同じ位置に、バスバー６の接続用穴６２及び絶縁積層部７の開口部７２が開口している。開口部７２は、電池の一と同様に、長手方向の２か所に形成されている。このため、成型後に絶縁積層部７に生じる応力を小さく分散でき、より確実に絶縁積層部７をバスバー６に固定することができる。この開口部７２は、電池１から発生したガスを、バスバーモジュール２の空間部８０に流出させるガス穴としても機能する。
【００７５】
バスバーモジュール２を製造するために、例えば、バスバー６を用いてＴＰＣでインサート成形する。
【００７６】
電池群１０の上側のバスバーモジュール２は３枚のバスバー６を長手方向に配列させている。電池群１０の下側には、セパレータ４及びバスバー３が配置されている。セパレータ４は、絶縁性樹脂からなる。セパレータ４は、薄板形状をなし、裏面にバスバー３を収容する収容部３０を有する。
【００７７】
電池群１０の下側の下バスバー３は、銅製の薄板であり、電池1の端部１８に対応する位置に接続用穴３２が形成されている。
【００７８】
セパレータ４は、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）からなる絶縁板である。セパレータ４の下面には、下バスバー３を収容する凹部４１が形成されている。凹部４１の底部には、下バスバー３の接続用穴３２と同心円をなす開口部４２が形成されている。下バスバー３はセパレータ４の凹部４１に収容された状態で、電池群１０の下部に配置される。そして、上側のバスバーモジュールのバスバー６と同様に、接続用穴３２の内周面から突出したタブを、電池１の端子１８と溶接されることで、下バスバー３は電池１と電気的に接続されている（図６参照）。
【００７９】
図３に示すように、電池モジュール９は、筐体８の中の収容部８２に収容されている。電池モジュール９の上部はカバー８１により被覆されている。電池モジュール９とカバー８１との間には、排気用の空間部８０が形成されている。
【００８０】
本実施例１のバスバーモジュール２によれば、バスバー６の電池１の端部１８と対向する内面６aと外面６ｂに、ＴＰＣからなる絶縁積層部７を積層している。
【００８１】
一般に、バスバーモジュールを成形する時にＴＰＣなどの樹脂は金属に比べて熱膨張差が大きく、樹脂に歪みが生じる。しかし、ＴＰＣは、比較的低い曲げ弾性率をもち、また降伏伸び率が大きい性質をもつ。また、ＴＰＣは延性が大きい。ＴＰＣからなる絶縁積層部７はバスバー６とともに各電池１の端部１８に追従して撓む。このため、絶縁積層部７は、収縮率が小さいバスバー６に追従して、収縮量を低く抑える。
【００８２】
バスバーモジュール２の長手方向（縦方向）の変形量は、バスバーモジュール２の横方向の変形量に比べて大きい。そこで、バスバー６をバスバーモジュール２の長手方向に複数に分断し、分断したバスバー６の間に絶縁介在部７１を介在させる。これにより、バスバー６が短くなり、成型後のバスバー６の収縮量と絶縁積層部７の収縮量の差に起因する応力が小さくなる。このため、バスバーモジュール２の反りなどの変形を更に効果的に抑制できる。バスバーモジュール２は、各電池１の端部１８に追従して撓み、バスバーモジュール２の反りを防止できる。
【００８３】
絶縁積層部７には、長手方向の一端部から他端部までの全体にわたって複数の開口部７２が均等に点在している。絶縁積層部７の長手方向全体にわたって応力が発生する部分がなくなる。このため、バスバーモジュール２全体の反りなどの変形を更に効果的に抑制できる。
【００８４】
このように、本実施例のバスバーモジュールを、絶縁積層部７の収縮量が低く、かつ反りの少ない構成とすることで、電池１の端部１８とバスバーモジュール２との間を確実にシールすることができる。また、ホルダ５の上面とバスバーモジュール２との間を確実にシールすることができる。したがって、電池が、過充電、過放電、内部短絡又は外部短絡などによりガスが発生した場合、電池１の端部１８から排気されたガスが、電池９４０の端部１８とバスバーモジュール９３０との間の隙間から筐体９の外部に漏れ出ることを抑制でき、空間部８０にガスを適切に導くことができる。
【００８５】
図３〜図５に示すように、絶縁積層部７は、バスバーモジュール２の外周の全周にわたって形成されている。バスバーモジュール２とカバー８１との界面の全周にわたってより高い耐ガス漏れ性（シール性）を確保できる。
【００８６】
絶縁積層部７がＴＰＣよりなることで、絶縁積層部７がバスバー６の外周の全周にわたって形成されても、絶縁積層部７の弾性がバスバー６に加える応力が小さく、その結果としてのバスバー６の変形及び変形に伴うズレも抑えることができる。
【００８７】
バスバー６が絶縁積層部７と一体に形成されている。絶縁積層部７により、導電性のバスバー６の表面、特に排ガス用の空間部８０に対面する上面が露出することを抑えることができ、バスバー６の酸化などの劣化を抑えることができる。
【００８８】
カバー８１がバスバーモジュール２の周囲の絶縁積層部７及び延長部７５を押圧したときに、絶縁積層部７及び延長部７５が形状変化することで、バスバー６の変形を抑制することができる。
【００８９】
（実施例２）
本実施例２のバスバーモジュールにおいては、図７、図８に示すように、絶縁積層部７は、バスバー６の外面６ａのほとんどは被覆しておらず、バスバー６の内面６ａから側面６ｃを経て外面６ｂの周縁部を連続して被覆している。バスバー６の外面６ｂの周縁部は部分的に幅が広がった幅広部７３をもつ。
【００９０】
図９に示すように、バスバー６の周縁部には貫通孔６６が形成されていて、貫通孔６６の外面６ｂの周縁部から内面６aにかけて絶縁積層部７の一部を進入させている。これにより、貫通孔６６に進入した絶縁積層部７のアンカー効果により、絶縁積層部７がバスバー６からより一層剥がれにくくなる。
【００９１】
（実施例３）
本実施例３のバスバーモジュールにおいては、図１０、図１１に示すように、絶縁積層部７に形成された開口部７２が、横方向に長く延びて横方向に長い菱形形状をなしている。このような菱形形状をなす開口部７２は、バスバー６の外面６ｂ及び内面６ａの双方に積層された絶縁積層部７に形成されている。横方向からバスバーモジュール２を投影したときに、バスバーモジュール２の横方向の一端部から他端部まで連続して、複数の開口部７２が存在している。
【００９２】
バスバーモジュール２の長手方向と直交方向する横方向の一端部から他端部までの全体にわたって、バスバーモジュール２の長手方向のいずれかの部分に開口部７２が存在する。バスバーモジュール２の横方向の一端部から他端部までの全体にわたって、バスバーモジュール２の長手方向のいずれかで、成型後に発生する応力が分断される。バスバーモジュール２の全体の変形を防止できる。
【００９３】
上記実施例１〜３においては、１列に並ぶ４本の電池１を１組としてバスバーモジュール２とバスバー３により直列に接続されているが、２列、３列に並ぶ複数の電池１を１組としてバスバーモジュール２とバスバーにより接続してもよい。
【００９４】
上記実施例１〜３のバスバーモジュール２は、電池１のカバー８１に近い端部１８側に設けられているが、カバー８１から遠い方の筐体８の底部に近いもう一方の端部１８側に設けられていても良い。
【００９５】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は、上記実施形態に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において、当業者が行い得る変更、改良等を施した種々の形態にて実施することができる。
【符号の説明】
【００９６】
１：電池、１０：電池群、１１：組電池、１８：端部、１９：端子、２：バスバーモジュール、３：下バスバー、４：セパレータ、５：ホルダ、６：バスバー、６２：接続用穴、６５：突出部、７：絶縁積層部、７１：樹脂介在部、７２：開口部、７５：延設部、８：筐体、８０：空間部、８０：空間部、８１：カバー、８２：収容部、９：電池モジュール。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0006365186.tif 000008
【図８】
0006365186.tif 000009
【図９】
0006365186.tif 000010
【図１０】
0006365186.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
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