組電池
【課題】多数のバスバーを安定して確実に、しかも低抵抗な状態で素電池の電極端子に連結する。
【解決手段】組電池は、隣接する複数の素電池１の電極端子２を互いにバスバー３で連結している。隣接する素電池１は、正極端子２Ａと負極端子２Ｂからなる一対の電極端子２を同一方向に突出して配置すると共に、バスバー３で接続される各電極端子２を平行な姿勢で、所定の間隔で離して配置している。バスバー３は可撓性のある金属板で、この金属板は中間に平面部４があって、平面部４の両端部を電極端子２を挿入できる筒状に湾曲し、先端部を平面部４の両面に積層部５として積層している。さらに、バスバー３は、平面部４と積層部５に貫通孔７を設けている。組電池は、この貫通孔７に止ネジ８を挿通して、積層部５を平面部４に締め付けて、筒部６を電極端子２に接続して、バスバー３で隣接する素電池１の電極端子２を接続している。
【解決手段】組電池は、隣接する複数の素電池１の電極端子２を互いにバスバー３で連結している。隣接する素電池１は、正極端子２Ａと負極端子２Ｂからなる一対の電極端子２を同一方向に突出して配置すると共に、バスバー３で接続される各電極端子２を平行な姿勢で、所定の間隔で離して配置している。バスバー３は可撓性のある金属板で、この金属板は中間に平面部４があって、平面部４の両端部を電極端子２を挿入できる筒状に湾曲し、先端部を平面部４の両面に積層部５として積層している。さらに、バスバー３は、平面部４と積層部５に貫通孔７を設けている。組電池は、この貫通孔７に止ネジ８を挿通して、積層部５を平面部４に締め付けて、筒部６を電極端子２に接続して、バスバー３で隣接する素電池１の電極端子２を接続している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は複数の電池をバスバーで連結している組電池に関し、とくに車両に搭載されて車両を走行させるモータを駆動する車両用に最適な組電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用の組電池は、多数の素電池を直列に接続して出力電圧を高くしている。車両を走行させるモータに大電力を供給するためである。多数の素電池を直列に接続する組電池は、バスバーと素電池を小さい接触抵抗で連結することが大切である。このことを実現する組電池として、バスバーの両端を素電池の電極端子にネジ止めする構造が開発されている。（特許文献１参照）
【特許文献１】特開２００３−２２９１０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１に記載される組電池は、バスバーの両端を素電池の電極端子にネジ止めして連結するので、製造に手間がかかる欠点がある。また、ネジの締め付けトルクが変化すると、バスバーと電極端子との押圧力が変化して、接触抵抗が変化する欠点もある。バスバーと電極端子の接触抵抗が大きくなると、この部分での電力損失が大きくなると共に、発熱も大きくなって電池が加熱される欠点もある。
【０００４】
本発明は、この欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、多数のバスバーを安定して確実に、しかも低抵抗な状態で素電池の電極端子に連結できる組電池を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の請求項１の組電池は、隣接する複数の素電池１の電極端子２を互いにバスバー３で連結している。隣接する素電池１は、正極端子２Ａと負極端子２Ｂからなる一対の電極端子２を同一方向に突出して配置すると共に、バスバー３で接続される各電極端子２を、平行な姿勢として所定の間隔で離して配置している。バスバー３は可撓性のある金属板で、この金属板は、中間に平面部４があって、平面部４の両端部を電極端子２を挿入できる筒状に湾曲しており、さらに、先端部を平面部４に積層する積層部５として、平面部４の両面に積層部５を積層している。さらに、バスバー３は、平面部４と、この平面部４に積層される積層部５に貫通孔７を設けている。組電池は、この貫通孔７に止ネジ８を挿通して、積層部５を平面部４に締め付けて、筒部６を電極端子２に接続して、バスバー３で隣接する素電池１の電極端子２を接続している。
【０００６】
本発明の請求項２の組電池は、隣接する複数の素電池１の電極端子２を互いにバスバー３で連結している。隣接する素電池１は、正極端子２Ａと負極端子２Ｂからなる一対の電極端子２を同一方向に突出して配置すると共に、バスバー３で接続される各電極端子２を、平行な姿勢として所定の間隔で離して配置している。バスバー３は可撓性のある金属板で、この金属板は、連続するループ状であって、両端に電極端子２を挿入する一対の筒部１４を有し、一対の筒部１４の間を互いに積層してなる平面部１３としている。組電池は、一対の筒部１４を隣接する素電池１の電極端子２に挿入して、筒部１４を電極端子２の表面に押圧状態で接触させて、バスバー３で隣接する素電池１の電極端子２を接続している。
【０００７】
本発明の請求項３の組電池は、請求項２に記載される組電池であって、両端の筒部１４の間を挟着変形して平面部１３として、筒部１４を電極端子２に押圧状態で接続している。
【０００８】
本発明の請求項４の組電池は、隣接する複数の素電池１の電極端子２を互いにバスバー３で連結している。隣接する素電池１は、正極端子２Ａと負極端子２Ｂからなる一対の電極端子２を同一方向に突出して配置すると共に、バスバー３で接続される各電極端子２を、平行な姿勢として所定の間隔で離して配置している。バスバー３は可撓性のある金属板で、この金属板は、電極端子２を挿入する筒状に両端部を湾曲している。組電池は、バスバー３の両端の湾曲部１６の内側に隣接する素電池１の電極端子２に挿入して、湾曲部１６を電極端子２の表面に押圧状態で接触させて、バスバー３で隣接する素電池１の電極端子２を接続している。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の組電池は、多数のバスバーを安定して確実に、しかも低抵抗な状態で素電池の電極端子に連結できる特長がある。それは、本発明の組電池が、隣接する複数の素電池の電極面から突出する一対の電極端子を平行な姿勢として所定の間隔で離して配置すると共に、一対の電極端子を接続するバスバーを可撓性のある金属板とし、さらにこのバスバーを独特の構造として、隣接する素電池の電極端子を接続しているからである。
【００１０】
本発明の請求項１の組電池に使用するバスバーは、金属板の中間である平面部の両端部を筒状に湾曲して、先端部を平面部の両面に積層して積層部とし、平面部と積層部に貫通孔を設けて、この貫通孔に止ネジを挿通して、積層部を平面部に締め付けて筒部を電極端子に接続している。また、本発明の請求項２の組電池に使用するバスバーは、金属板を連続するループ状として両端に電極端子を挿入する一対の筒部を設け、一対の筒部を隣接する素電池の電極端子に挿入して、筒部を電極端子の表面に押圧状態で接触させている。さらにまた、本発明の請求項４の組電池に使用するバスバーは、金属板の両端を、電極端子を挿入する筒状に湾曲しており、両端の湾曲部の内側に、隣接する素電池の電極端子を挿入して、湾曲部を電極端子の表面に押圧状態で接触させている。
【００１１】
以上のように、可撓性を有する金属板からなるバスバーを独特の構造として、この金属板の筒部や湾曲部を素電池の電極端子に押圧状態で接触させる構造は、従来の溶接やネジ止めによる連結方法に比べて、バスバーと電極端子との接触面積を広くして、より低抵抗な状態でバスバーを電極端子に連結できる特長がある。従来の溶接による連結では、バスバーと電極端子が溶接部分で局部的に接触するので、この部分での接触抵抗が大きくなる問題点があり、また、ネジ止めによる連結では、ネジの締め付けトルクが変化すると、バスバーと電極端子との押圧力が変化して、接触抵抗が変化する問題点があった。これに対して本発明では、素電池の電極面から突出する電極端子の表面に、可撓性を有する金属板の筒部や湾曲部の内面を、広い面積で、しかも押圧状態で接触させるので、バスバーと電極端子との低抵抗な接続を実現できる。
【００１２】
さらに、従来の溶接による連結構造は、電極端子とバスバーの金属の材質が異なると、安定して連結するのが難しい欠点があった。これに対して本発明では、バスバーを溶接して電極端子に連結しないので、異種金属の電極端子にも安定して連結できる特長もある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための組電池を例示するものであって、本発明は組電池を以下のものに特定しない。
【００１４】
さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲」および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。
【００１５】
図１ないし図４に示す組電池は、隣接する複数の素電池１の電極端子２を互いにバスバー３で連結している。図の組電池は、隣接する素電池１をバスバー３で直列に接続している。この組電池は、直列に接続する素電池１の個数を多くして出力電圧を高くできる。車両用の組電池は、素電池１を直列に接続する個数を、たとえば出力電圧が１００Ｖ〜３００Ｖとなる個数とする。
【００１６】
素電池１は、リチウムイオン二次電池の角型電池である。この素電池１は、四角形の外装缶の上面に、正極端子２Ａと負極端子２Ｂからなる一対の電極端子２を設けている。一対の電極端子２は、上面の両端部に離して、上面から垂直に突出している。電極端子２は金属ロッドで、上端に鍔１０のある円柱状としている。正極端子２Ａと負極端子２Ｂは異なる金属ロッドで、正極端子２Ａをアルミニウム製、負極端子２Ｂを銅製としている。異種金属の電極端子は、金属板のバスバーを溶接して安定に連結するのが難しい。たとえば、バスバーを銅製とする場合、銅製の負極端子には安定して溶接できても、アルミニウム製の電極端子には安定して溶接するのが難しい。電極端子の金属材は、電池により最適なもが選択される。たとえば、リチウムイオン二次電池は、正極端子に最適な金属としてアルミニウムが選択され、負極端子としては銅が選択される。本発明の組電池は、バスバーを溶接して電極端子に連結しないので、異種金属の電極端子にも安定して連結できる。また、図に示すように、電極端子２を先端に鍔１０のある円柱状とする素電池１は、バスバー３を抜けないように連結できる。鍔１０がバスバー３が抜けるのを阻止するからである。
【００１７】
素電池１は、電極端子２の突出面である電極面１Ａを上面として、一対の電極端子２が同一方向に突出するように積層している。この姿勢で素電池１を積層する組電池は、バスバー３で接続される一対の電極端子２を、平行な姿勢としながら、所定の間隔で離して配置する。図の組電池は、互いに隣接する素電池１の電極面１Ａが同一面となるように積層している。ただ、組電池は、積層される素電池の電極面を、必ずしも同一面とする必要はなく、多少段差のある状態で配置することもできる。素電池１は、隣接する電極端子２をバスバー３で連結して直列に接続される。バスバー３がこの状態で接続するように、素電池１は、正極端子２Ａと負極端子２Ｂが交互に逆向きとなる姿勢で積層される。積層された複数の素電池１は、図示しないが、ケースやフレームなどで積層状態に固定される。
【００１８】
バスバー３は可撓性のある金属板である。たとえば、バスバー３は、表面をメッキした銅板が使用される。銅製のバスバー３は電気抵抗が小さく、また変形状態に保持されて、電極端子２に小さい接触抵抗で安定して接続される。ただ、組電池は、バスバー３の材質を銅には限定しない。バスバーには、ニッケル、銅合金、鉄合金等も使用できる、また異種金属を積層しているクラッド材も使用できるからである。
【００１９】
バスバー３は、一枚の金属板を所定の幅の帯状に加工し、これを変形して製作される。図１ないし図４のバスバー３は、図５と図６の斜視図に示すように、中間を平面部４とし、この平面部４の両端部を電極端子２を挿入できる筒状に湾曲し、さらに、先端部を平面部４に積層する積層部５としている。中央の平面部４の両面に積層部５を積層している。このバスバー３は、平面部４と、この平面部４に積層される積層部５には貫通孔７を設けている。この貫通孔７に止ネジ８が挿通され、この止ネジ８の先端にナット９をねじ込んでいる。止ネジ８とナット９は、筒部６よりも先端側に設けている積層部５を平面部４に締め付けて、両端の筒部６を電極端子２に接続する。止ネジ８とナット９は、ひとつで、両端の筒部６を隣接する素電池１の電極端子２に接続する。この構造は、ひとつのナット９を締め付けて、両方の電極端子２にバスバー３をバランスよく安定してしっかりと連結できる。それは、ひとつのナット９が積層部５を平面部４の両面に締め付けるからである。
【００２０】
図のバスバー３は、筒部６の内面に複数の凸部１１を設けている。このバスバー３は、筒部６に電極端子２を挿入し、止ネジ８で積層部５を平面部４に締め付けて、筒部６をより安定して電極端子２に電気接続できる。それは、筒部６の内径が、積層部５を平面部４に締め付けて、内面を電極端子２の表面に強く押圧するようにしているので、この状態で凸部１１が強く電極端子２の表面に押しつけられて、接触抵抗が小さく安定した状態で電気接続されるからである。とくに、銅製のバスバー３や電極端子２は、ナット９を締め付けて、積層部５を平面部４に締め付けると、凸部１１が電極端子２の表面に押しつけられて凸部１１や電極端子２が変形する。この状態になると、筒部６の内面と電極端子２の表面との接触面積が広くなり、さらに接触部分は強く押圧状態となる。このため、接触抵抗が小さく、安定して電気接続される。したがって、車両用の組電池のように、１００Ａ以上の大電流が流れても、バスバー３と電極端子２の接触部分の電圧降下による抵抗損失は小さく、また発熱も少なくなる。
【００２１】
図７ないし図９の組電池は、素電池１とこれを積層する構造は前述の組電池と同じであって、バスバー３の形状が異なる。このバスバー３も可撓性のある金属板で製作される。ただ、このバスバー３は、電極端子２を挿入した後、中間を押し潰して変形させた後、変形状態に保持される金属板が使用される。この金属板は、圧着端子に使用される金属板、たとえば、表面をメッキした銅や銅合金が適している。このバスバー３は中央を押し潰した状態に保持されて、安定して電極端子２に接続される。バスバー３の材質は銅や銅合金には限定しない。バスバー３には、押しつぶした形状に保持されて、電気抵抗の小さい他の全ての金属板も使用できるからである。
【００２２】
図７ないし図９のバスバー３は、一枚の金属板を、図１０と図１１に示す連続するループ状に加工し、この状態でループの両端に一対の電極端子２が挿入される。したがって、押し潰されない状態のループは、接続しようとする一対の電極端子２を両端部に挿入できる形状である。図のバスバー３は、両端部を半円形の円弧とし、中央を円弧に接する平面状とする長円形としている。このバスバー３は、両端の円弧部１２の内面における曲率半径を、電極端子２の外径、鍔１０のある電極端子２にあっては鍔１０の外径に等しく、あるいはこれよりもわずかに大きくして、電極端子２を挿入できるようにしている。また、両端の円弧部１２の間隔、いいかえると平面部１３の長さを、ループ内に接続しようとする一対の電極端子２を挿入する状態で、電極端子２が円弧部１２の内面に接近し、あるいは接触するようにしている。
【００２３】
このバスバー３は、両端部に電極端子２を挿入する状態で、図１０と図１１の矢印で示すように、中央部を互いに接近させる方向に押し潰して積層させる。バスバー３は、図９に示すように、中央部が互いに接近する形状に変形されて、変形した状態に保持される。バスバー３の両端部は、電極端子２の表面に沿う筒状に変形され、筒状に変形された筒部１４の間は、互いに接近、積層して平面部１３となる。図１０と図１１のループ形状からこの形状に変形されるバスバー３は、金属板が伸張される。平面部１３を互いに積層状態に接近させることで、全長が長くなるからである。伸張された金属板は、電極端子２の表面に密着される。この形状に変形されたバスバー３は、両端の筒部１４には、隣接して配置される素電池１の電極端子２が挿入され、筒部１４の内面は電極端子２の表面に押圧状態で接触する。
【００２４】
さらに、ループ状のバスバー３は、図１２に示すように、互いに接近する中央部である平面部１３を、止ネジ８とナット９で締め付けて積層状態に保持することもできる。この構造は、筒部１４をより安定して電極端子２に電気接続できる特長がある。それは、互いに接近する平面部１３を止ネジ８とナット９で締め付けることで、筒部１４の内面を電極端子２の表面に強く押圧するように保持できるからである。また、平面部１３を止ネジ８とナット９で締め付けることにより、平面部１３の積層状態が緩み、バスバー３が電極端子２から外れるのを確実に阻止できる特長がある。このように、平面部１３を止ネジ８とナット９で締め付ける構造は、図９に示すように、ループ状のバスバー３の平面部１３を互いに接近させる方向に押し潰した後、図１２に示すように平面部１３に貫通孔１５を設けて、この貫通孔１５に止ネジ８を挿通することができる。ただ、図示しないが、ループ状のバスバーの対向する平面部に貫通孔を開口し、これらの貫通孔に挿通した止ネジにナットを締め付けながら、対向する平面部を互いに積層させることもできる。すなわち、止ネジとナットの締め付け力で、バスバーの中央部を接近させる方向に押し潰すこともできる。このバスバーの材質は、押し潰して変形された状態に保持される金属には限定されない。
【００２５】
さらに、図１３と図１４の組電池は、素電池１とこれを積層する構造は前述の組電池と同じであり、バスバー３の材質は図７ないし図１１に示すバスバー３と同じ金属板を使用して、バスバー３を電極端子２に連結している。バスバー３は金属板で、この金属板は、電極端子２を挿入する筒状に両端部を湾曲して、両端の湾曲部１６の内側に隣接する素電池１の電極端子２に挿入している。平面状の金属板は、図１５と図１６に示すように、連結する一対の電極端子２の側面に当てる状態で、図の矢印で示すように両端部を押圧して、湾曲部１６が電極端子２の表面に密着するように変形させる。この形状に変形して湾曲された湾曲部１６は、電極端子２の表面に押圧状態で接触されて電極端子２に接続される。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１の実施例にかかる組電池の斜視図である。
【図２】図１に示す組電池の平面図である。
【図３】図１に示す組電池の側面図である。
【図４】図１に示す組電池の要部拡大斜視図である。
【図５】図１に示す組電池のバスバーの斜視図である。
【図６】図５に示すバスバーの平面図である。
【図７】本発明の第２の実施例にかかる組電池の斜視図である。
【図８】図７に示す組電池の平面図である。
【図９】図７に示す組電池の要部拡大斜視図である。
【図１０】図７に示す組電池のバスバーの斜視図である。
【図１１】図１０に示すバスバーの平面図である。
【図１２】バスバーの連結状態の他の一例を示す断面図である。
【図１３】本発明の第３の実施例にかかる組電池の斜視図である。
【図１４】図１３に示す組電池の平面図である。
【図１５】図１３に示す組電池の電極端子にバスバーを連結する状態を示す斜視図である。
【図１６】図１４に示す組電池の電極端子にバスバーを連結する状態を示す平面図である。
【符号の説明】
【００２７】
１…素電池 １Ａ…電極面
２…電極端子 ２Ａ…正極端子
２Ｂ…負極端子
３…バスバー
４…平面部
５…積層部
６…筒部
７…貫通孔
８…止ネジ
９…ナット
１０…鍔
１１…凸部
１２…円弧部
１３…平面部
１４…筒部
１５…貫通孔
１６…湾曲部
【技術分野】
【０００１】
本発明は複数の電池をバスバーで連結している組電池に関し、とくに車両に搭載されて車両を走行させるモータを駆動する車両用に最適な組電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用の組電池は、多数の素電池を直列に接続して出力電圧を高くしている。車両を走行させるモータに大電力を供給するためである。多数の素電池を直列に接続する組電池は、バスバーと素電池を小さい接触抵抗で連結することが大切である。このことを実現する組電池として、バスバーの両端を素電池の電極端子にネジ止めする構造が開発されている。（特許文献１参照）
【特許文献１】特開２００３−２２９１０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１に記載される組電池は、バスバーの両端を素電池の電極端子にネジ止めして連結するので、製造に手間がかかる欠点がある。また、ネジの締め付けトルクが変化すると、バスバーと電極端子との押圧力が変化して、接触抵抗が変化する欠点もある。バスバーと電極端子の接触抵抗が大きくなると、この部分での電力損失が大きくなると共に、発熱も大きくなって電池が加熱される欠点もある。
【０００４】
本発明は、この欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、多数のバスバーを安定して確実に、しかも低抵抗な状態で素電池の電極端子に連結できる組電池を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の請求項１の組電池は、隣接する複数の素電池１の電極端子２を互いにバスバー３で連結している。隣接する素電池１は、正極端子２Ａと負極端子２Ｂからなる一対の電極端子２を同一方向に突出して配置すると共に、バスバー３で接続される各電極端子２を、平行な姿勢として所定の間隔で離して配置している。バスバー３は可撓性のある金属板で、この金属板は、中間に平面部４があって、平面部４の両端部を電極端子２を挿入できる筒状に湾曲しており、さらに、先端部を平面部４に積層する積層部５として、平面部４の両面に積層部５を積層している。さらに、バスバー３は、平面部４と、この平面部４に積層される積層部５に貫通孔７を設けている。組電池は、この貫通孔７に止ネジ８を挿通して、積層部５を平面部４に締め付けて、筒部６を電極端子２に接続して、バスバー３で隣接する素電池１の電極端子２を接続している。
【０００６】
本発明の請求項２の組電池は、隣接する複数の素電池１の電極端子２を互いにバスバー３で連結している。隣接する素電池１は、正極端子２Ａと負極端子２Ｂからなる一対の電極端子２を同一方向に突出して配置すると共に、バスバー３で接続される各電極端子２を、平行な姿勢として所定の間隔で離して配置している。バスバー３は可撓性のある金属板で、この金属板は、連続するループ状であって、両端に電極端子２を挿入する一対の筒部１４を有し、一対の筒部１４の間を互いに積層してなる平面部１３としている。組電池は、一対の筒部１４を隣接する素電池１の電極端子２に挿入して、筒部１４を電極端子２の表面に押圧状態で接触させて、バスバー３で隣接する素電池１の電極端子２を接続している。
【０００７】
本発明の請求項３の組電池は、請求項２に記載される組電池であって、両端の筒部１４の間を挟着変形して平面部１３として、筒部１４を電極端子２に押圧状態で接続している。
【０００８】
本発明の請求項４の組電池は、隣接する複数の素電池１の電極端子２を互いにバスバー３で連結している。隣接する素電池１は、正極端子２Ａと負極端子２Ｂからなる一対の電極端子２を同一方向に突出して配置すると共に、バスバー３で接続される各電極端子２を、平行な姿勢として所定の間隔で離して配置している。バスバー３は可撓性のある金属板で、この金属板は、電極端子２を挿入する筒状に両端部を湾曲している。組電池は、バスバー３の両端の湾曲部１６の内側に隣接する素電池１の電極端子２に挿入して、湾曲部１６を電極端子２の表面に押圧状態で接触させて、バスバー３で隣接する素電池１の電極端子２を接続している。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の組電池は、多数のバスバーを安定して確実に、しかも低抵抗な状態で素電池の電極端子に連結できる特長がある。それは、本発明の組電池が、隣接する複数の素電池の電極面から突出する一対の電極端子を平行な姿勢として所定の間隔で離して配置すると共に、一対の電極端子を接続するバスバーを可撓性のある金属板とし、さらにこのバスバーを独特の構造として、隣接する素電池の電極端子を接続しているからである。
【００１０】
本発明の請求項１の組電池に使用するバスバーは、金属板の中間である平面部の両端部を筒状に湾曲して、先端部を平面部の両面に積層して積層部とし、平面部と積層部に貫通孔を設けて、この貫通孔に止ネジを挿通して、積層部を平面部に締め付けて筒部を電極端子に接続している。また、本発明の請求項２の組電池に使用するバスバーは、金属板を連続するループ状として両端に電極端子を挿入する一対の筒部を設け、一対の筒部を隣接する素電池の電極端子に挿入して、筒部を電極端子の表面に押圧状態で接触させている。さらにまた、本発明の請求項４の組電池に使用するバスバーは、金属板の両端を、電極端子を挿入する筒状に湾曲しており、両端の湾曲部の内側に、隣接する素電池の電極端子を挿入して、湾曲部を電極端子の表面に押圧状態で接触させている。
【００１１】
以上のように、可撓性を有する金属板からなるバスバーを独特の構造として、この金属板の筒部や湾曲部を素電池の電極端子に押圧状態で接触させる構造は、従来の溶接やネジ止めによる連結方法に比べて、バスバーと電極端子との接触面積を広くして、より低抵抗な状態でバスバーを電極端子に連結できる特長がある。従来の溶接による連結では、バスバーと電極端子が溶接部分で局部的に接触するので、この部分での接触抵抗が大きくなる問題点があり、また、ネジ止めによる連結では、ネジの締め付けトルクが変化すると、バスバーと電極端子との押圧力が変化して、接触抵抗が変化する問題点があった。これに対して本発明では、素電池の電極面から突出する電極端子の表面に、可撓性を有する金属板の筒部や湾曲部の内面を、広い面積で、しかも押圧状態で接触させるので、バスバーと電極端子との低抵抗な接続を実現できる。
【００１２】
さらに、従来の溶接による連結構造は、電極端子とバスバーの金属の材質が異なると、安定して連結するのが難しい欠点があった。これに対して本発明では、バスバーを溶接して電極端子に連結しないので、異種金属の電極端子にも安定して連結できる特長もある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための組電池を例示するものであって、本発明は組電池を以下のものに特定しない。
【００１４】
さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲」および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。
【００１５】
図１ないし図４に示す組電池は、隣接する複数の素電池１の電極端子２を互いにバスバー３で連結している。図の組電池は、隣接する素電池１をバスバー３で直列に接続している。この組電池は、直列に接続する素電池１の個数を多くして出力電圧を高くできる。車両用の組電池は、素電池１を直列に接続する個数を、たとえば出力電圧が１００Ｖ〜３００Ｖとなる個数とする。
【００１６】
素電池１は、リチウムイオン二次電池の角型電池である。この素電池１は、四角形の外装缶の上面に、正極端子２Ａと負極端子２Ｂからなる一対の電極端子２を設けている。一対の電極端子２は、上面の両端部に離して、上面から垂直に突出している。電極端子２は金属ロッドで、上端に鍔１０のある円柱状としている。正極端子２Ａと負極端子２Ｂは異なる金属ロッドで、正極端子２Ａをアルミニウム製、負極端子２Ｂを銅製としている。異種金属の電極端子は、金属板のバスバーを溶接して安定に連結するのが難しい。たとえば、バスバーを銅製とする場合、銅製の負極端子には安定して溶接できても、アルミニウム製の電極端子には安定して溶接するのが難しい。電極端子の金属材は、電池により最適なもが選択される。たとえば、リチウムイオン二次電池は、正極端子に最適な金属としてアルミニウムが選択され、負極端子としては銅が選択される。本発明の組電池は、バスバーを溶接して電極端子に連結しないので、異種金属の電極端子にも安定して連結できる。また、図に示すように、電極端子２を先端に鍔１０のある円柱状とする素電池１は、バスバー３を抜けないように連結できる。鍔１０がバスバー３が抜けるのを阻止するからである。
【００１７】
素電池１は、電極端子２の突出面である電極面１Ａを上面として、一対の電極端子２が同一方向に突出するように積層している。この姿勢で素電池１を積層する組電池は、バスバー３で接続される一対の電極端子２を、平行な姿勢としながら、所定の間隔で離して配置する。図の組電池は、互いに隣接する素電池１の電極面１Ａが同一面となるように積層している。ただ、組電池は、積層される素電池の電極面を、必ずしも同一面とする必要はなく、多少段差のある状態で配置することもできる。素電池１は、隣接する電極端子２をバスバー３で連結して直列に接続される。バスバー３がこの状態で接続するように、素電池１は、正極端子２Ａと負極端子２Ｂが交互に逆向きとなる姿勢で積層される。積層された複数の素電池１は、図示しないが、ケースやフレームなどで積層状態に固定される。
【００１８】
バスバー３は可撓性のある金属板である。たとえば、バスバー３は、表面をメッキした銅板が使用される。銅製のバスバー３は電気抵抗が小さく、また変形状態に保持されて、電極端子２に小さい接触抵抗で安定して接続される。ただ、組電池は、バスバー３の材質を銅には限定しない。バスバーには、ニッケル、銅合金、鉄合金等も使用できる、また異種金属を積層しているクラッド材も使用できるからである。
【００１９】
バスバー３は、一枚の金属板を所定の幅の帯状に加工し、これを変形して製作される。図１ないし図４のバスバー３は、図５と図６の斜視図に示すように、中間を平面部４とし、この平面部４の両端部を電極端子２を挿入できる筒状に湾曲し、さらに、先端部を平面部４に積層する積層部５としている。中央の平面部４の両面に積層部５を積層している。このバスバー３は、平面部４と、この平面部４に積層される積層部５には貫通孔７を設けている。この貫通孔７に止ネジ８が挿通され、この止ネジ８の先端にナット９をねじ込んでいる。止ネジ８とナット９は、筒部６よりも先端側に設けている積層部５を平面部４に締め付けて、両端の筒部６を電極端子２に接続する。止ネジ８とナット９は、ひとつで、両端の筒部６を隣接する素電池１の電極端子２に接続する。この構造は、ひとつのナット９を締め付けて、両方の電極端子２にバスバー３をバランスよく安定してしっかりと連結できる。それは、ひとつのナット９が積層部５を平面部４の両面に締め付けるからである。
【００２０】
図のバスバー３は、筒部６の内面に複数の凸部１１を設けている。このバスバー３は、筒部６に電極端子２を挿入し、止ネジ８で積層部５を平面部４に締め付けて、筒部６をより安定して電極端子２に電気接続できる。それは、筒部６の内径が、積層部５を平面部４に締め付けて、内面を電極端子２の表面に強く押圧するようにしているので、この状態で凸部１１が強く電極端子２の表面に押しつけられて、接触抵抗が小さく安定した状態で電気接続されるからである。とくに、銅製のバスバー３や電極端子２は、ナット９を締め付けて、積層部５を平面部４に締め付けると、凸部１１が電極端子２の表面に押しつけられて凸部１１や電極端子２が変形する。この状態になると、筒部６の内面と電極端子２の表面との接触面積が広くなり、さらに接触部分は強く押圧状態となる。このため、接触抵抗が小さく、安定して電気接続される。したがって、車両用の組電池のように、１００Ａ以上の大電流が流れても、バスバー３と電極端子２の接触部分の電圧降下による抵抗損失は小さく、また発熱も少なくなる。
【００２１】
図７ないし図９の組電池は、素電池１とこれを積層する構造は前述の組電池と同じであって、バスバー３の形状が異なる。このバスバー３も可撓性のある金属板で製作される。ただ、このバスバー３は、電極端子２を挿入した後、中間を押し潰して変形させた後、変形状態に保持される金属板が使用される。この金属板は、圧着端子に使用される金属板、たとえば、表面をメッキした銅や銅合金が適している。このバスバー３は中央を押し潰した状態に保持されて、安定して電極端子２に接続される。バスバー３の材質は銅や銅合金には限定しない。バスバー３には、押しつぶした形状に保持されて、電気抵抗の小さい他の全ての金属板も使用できるからである。
【００２２】
図７ないし図９のバスバー３は、一枚の金属板を、図１０と図１１に示す連続するループ状に加工し、この状態でループの両端に一対の電極端子２が挿入される。したがって、押し潰されない状態のループは、接続しようとする一対の電極端子２を両端部に挿入できる形状である。図のバスバー３は、両端部を半円形の円弧とし、中央を円弧に接する平面状とする長円形としている。このバスバー３は、両端の円弧部１２の内面における曲率半径を、電極端子２の外径、鍔１０のある電極端子２にあっては鍔１０の外径に等しく、あるいはこれよりもわずかに大きくして、電極端子２を挿入できるようにしている。また、両端の円弧部１２の間隔、いいかえると平面部１３の長さを、ループ内に接続しようとする一対の電極端子２を挿入する状態で、電極端子２が円弧部１２の内面に接近し、あるいは接触するようにしている。
【００２３】
このバスバー３は、両端部に電極端子２を挿入する状態で、図１０と図１１の矢印で示すように、中央部を互いに接近させる方向に押し潰して積層させる。バスバー３は、図９に示すように、中央部が互いに接近する形状に変形されて、変形した状態に保持される。バスバー３の両端部は、電極端子２の表面に沿う筒状に変形され、筒状に変形された筒部１４の間は、互いに接近、積層して平面部１３となる。図１０と図１１のループ形状からこの形状に変形されるバスバー３は、金属板が伸張される。平面部１３を互いに積層状態に接近させることで、全長が長くなるからである。伸張された金属板は、電極端子２の表面に密着される。この形状に変形されたバスバー３は、両端の筒部１４には、隣接して配置される素電池１の電極端子２が挿入され、筒部１４の内面は電極端子２の表面に押圧状態で接触する。
【００２４】
さらに、ループ状のバスバー３は、図１２に示すように、互いに接近する中央部である平面部１３を、止ネジ８とナット９で締め付けて積層状態に保持することもできる。この構造は、筒部１４をより安定して電極端子２に電気接続できる特長がある。それは、互いに接近する平面部１３を止ネジ８とナット９で締め付けることで、筒部１４の内面を電極端子２の表面に強く押圧するように保持できるからである。また、平面部１３を止ネジ８とナット９で締め付けることにより、平面部１３の積層状態が緩み、バスバー３が電極端子２から外れるのを確実に阻止できる特長がある。このように、平面部１３を止ネジ８とナット９で締め付ける構造は、図９に示すように、ループ状のバスバー３の平面部１３を互いに接近させる方向に押し潰した後、図１２に示すように平面部１３に貫通孔１５を設けて、この貫通孔１５に止ネジ８を挿通することができる。ただ、図示しないが、ループ状のバスバーの対向する平面部に貫通孔を開口し、これらの貫通孔に挿通した止ネジにナットを締め付けながら、対向する平面部を互いに積層させることもできる。すなわち、止ネジとナットの締め付け力で、バスバーの中央部を接近させる方向に押し潰すこともできる。このバスバーの材質は、押し潰して変形された状態に保持される金属には限定されない。
【００２５】
さらに、図１３と図１４の組電池は、素電池１とこれを積層する構造は前述の組電池と同じであり、バスバー３の材質は図７ないし図１１に示すバスバー３と同じ金属板を使用して、バスバー３を電極端子２に連結している。バスバー３は金属板で、この金属板は、電極端子２を挿入する筒状に両端部を湾曲して、両端の湾曲部１６の内側に隣接する素電池１の電極端子２に挿入している。平面状の金属板は、図１５と図１６に示すように、連結する一対の電極端子２の側面に当てる状態で、図の矢印で示すように両端部を押圧して、湾曲部１６が電極端子２の表面に密着するように変形させる。この形状に変形して湾曲された湾曲部１６は、電極端子２の表面に押圧状態で接触されて電極端子２に接続される。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１の実施例にかかる組電池の斜視図である。
【図２】図１に示す組電池の平面図である。
【図３】図１に示す組電池の側面図である。
【図４】図１に示す組電池の要部拡大斜視図である。
【図５】図１に示す組電池のバスバーの斜視図である。
【図６】図５に示すバスバーの平面図である。
【図７】本発明の第２の実施例にかかる組電池の斜視図である。
【図８】図７に示す組電池の平面図である。
【図９】図７に示す組電池の要部拡大斜視図である。
【図１０】図７に示す組電池のバスバーの斜視図である。
【図１１】図１０に示すバスバーの平面図である。
【図１２】バスバーの連結状態の他の一例を示す断面図である。
【図１３】本発明の第３の実施例にかかる組電池の斜視図である。
【図１４】図１３に示す組電池の平面図である。
【図１５】図１３に示す組電池の電極端子にバスバーを連結する状態を示す斜視図である。
【図１６】図１４に示す組電池の電極端子にバスバーを連結する状態を示す平面図である。
【符号の説明】
【００２７】
１…素電池 １Ａ…電極面
２…電極端子 ２Ａ…正極端子
２Ｂ…負極端子
３…バスバー
４…平面部
５…積層部
６…筒部
７…貫通孔
８…止ネジ
９…ナット
１０…鍔
１１…凸部
１２…円弧部
１３…平面部
１４…筒部
１５…貫通孔
１６…湾曲部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
隣接する複数の素電池(1)の電極端子(2)を互いにバスバー(3)で連結している組電池であって、
隣接する素電池(1)は、正極端子(2A)と負極端子(2B)からなる一対の電極端子(2)が同一方向に突出して配置されると共に、バスバー(3)で接続される各電極端子(2)を、平行な姿勢として所定の間隔で離して配置しており、
バスバー(3)は可撓性のある金属板で、この金属板は、中間に平面部(4)があって、平面部(4)の両端部を電極端子(2)を挿入できる筒状に湾曲しており、さらに、先端部を平面部(4)に積層する積層部(5)としており、平面部(4)の両面に積層部(5)を積層しており、
さらに、平面部(4)と、この平面部(4)に積層される積層部(5)には貫通孔(7)を設けており、
この貫通孔(7)に止ネジ(8)を挿通して、積層部(5)を平面部(4)に締め付けて、筒部(6)を電極端子(2)に接続して、バスバー(3)で隣接する素電池(1)の電極端子(2)を接続してなる組電池。
【請求項２】
隣接する複数の素電池(1)の電極端子(2)を互いにバスバー(3)で連結している組電池であって、
隣接する素電池(1)は、正極端子(2A)と負極端子(2B)からなる一対の電極端子(2)が同一方向に突出して配置されると共に、バスバー(3)で接続される各電極端子(2)を、平行な姿勢として所定の間隔で離して配置しており、
バスバー(3)は可撓性のある金属板で、この金属板は、連続するループ状であって、両端に電極端子(2)を挿入する一対の筒部(14)を有し、一対の筒部(14)の間を互いに積層してなる平面部(13)としており、一対の筒部(14)が隣接する素電池(1)の電極端子(2)に挿入されて、筒部(14)が電極端子(2)の表面に押圧状態で接触して、バスバー(3)で隣接する素電池(1)の電極端子(2)を接続してなる組電池。
【請求項３】
両端の筒部(14)の間を挟着変形して平面部(13)として、筒部(14)を電極端子(2)に押圧状態で接続している請求項２に記載される組電池。
【請求項４】
隣接する複数の素電池(1)の電極端子(2)を互いにバスバー(3)で連結している組電池であって、
隣接する素電池(1)は、正極端子(2A)と負極端子(2B)からなる一対の電極端子(2)が同一方向に突出して配置されると共に、バスバー(3)で接続される各電極端子(2)を、平行な姿勢として所定の間隔で離して配置しており、
バスバー(3)は可撓性のある金属板で、この金属板は、電極端子(2)を挿入する筒状に両端部を湾曲しており、両端の湾曲部(16)の内側に隣接する素電池(1)の電極端子(2)に挿入して、湾曲部(16)を電極端子(2)の表面に押圧状態で接触させて、バスバー(3)で隣接する素電池(1)の電極端子(2)を接続してなる組電池。
【請求項１】
隣接する複数の素電池(1)の電極端子(2)を互いにバスバー(3)で連結している組電池であって、
隣接する素電池(1)は、正極端子(2A)と負極端子(2B)からなる一対の電極端子(2)が同一方向に突出して配置されると共に、バスバー(3)で接続される各電極端子(2)を、平行な姿勢として所定の間隔で離して配置しており、
バスバー(3)は可撓性のある金属板で、この金属板は、中間に平面部(4)があって、平面部(4)の両端部を電極端子(2)を挿入できる筒状に湾曲しており、さらに、先端部を平面部(4)に積層する積層部(5)としており、平面部(4)の両面に積層部(5)を積層しており、
さらに、平面部(4)と、この平面部(4)に積層される積層部(5)には貫通孔(7)を設けており、
この貫通孔(7)に止ネジ(8)を挿通して、積層部(5)を平面部(4)に締め付けて、筒部(6)を電極端子(2)に接続して、バスバー(3)で隣接する素電池(1)の電極端子(2)を接続してなる組電池。
【請求項２】
隣接する複数の素電池(1)の電極端子(2)を互いにバスバー(3)で連結している組電池であって、
隣接する素電池(1)は、正極端子(2A)と負極端子(2B)からなる一対の電極端子(2)が同一方向に突出して配置されると共に、バスバー(3)で接続される各電極端子(2)を、平行な姿勢として所定の間隔で離して配置しており、
バスバー(3)は可撓性のある金属板で、この金属板は、連続するループ状であって、両端に電極端子(2)を挿入する一対の筒部(14)を有し、一対の筒部(14)の間を互いに積層してなる平面部(13)としており、一対の筒部(14)が隣接する素電池(1)の電極端子(2)に挿入されて、筒部(14)が電極端子(2)の表面に押圧状態で接触して、バスバー(3)で隣接する素電池(1)の電極端子(2)を接続してなる組電池。
【請求項３】
両端の筒部(14)の間を挟着変形して平面部(13)として、筒部(14)を電極端子(2)に押圧状態で接続している請求項２に記載される組電池。
【請求項４】
隣接する複数の素電池(1)の電極端子(2)を互いにバスバー(3)で連結している組電池であって、
隣接する素電池(1)は、正極端子(2A)と負極端子(2B)からなる一対の電極端子(2)が同一方向に突出して配置されると共に、バスバー(3)で接続される各電極端子(2)を、平行な姿勢として所定の間隔で離して配置しており、
バスバー(3)は可撓性のある金属板で、この金属板は、電極端子(2)を挿入する筒状に両端部を湾曲しており、両端の湾曲部(16)の内側に隣接する素電池(1)の電極端子(2)に挿入して、湾曲部(16)を電極端子(2)の表面に押圧状態で接触させて、バスバー(3)で隣接する素電池(1)の電極端子(2)を接続してなる組電池。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２００７−３２３９５１（Ｐ２００７−３２３９５１Ａ）
【公開日】平成１９年１２月１３日（２００７．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１５２８１９（Ｐ２００６−１５２８１９）
【出願日】平成１８年５月３１日（２００６．５．３１）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１２月１３日（２００７．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年５月３１日（２００６．５．３１）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【Ｆターム（参考）】
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