JP2013026191A - Power supply unit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、バスバーを介して、接続される複数の電池セルで構成される電源装置に関するものである。 The present invention relates to a power supply device including a plurality of battery cells connected via a bus bar.
ハイブリッドカーや電気自動車等には、電動機駆動用の高電圧出力の電源装置が備えられており、この電源装置は、複数の電池セルで構成されている。電池セルは直列に接続することで電源装置の出力電圧を高く、並列に接続することで電源装置の電流容量を大きくすることができる。電源装置を構成する電池セルとしては、繰り返し充放電ができるように、二次電池やキャパシタ等が使用される。 A hybrid car, an electric vehicle, or the like is provided with a high-voltage output power supply device for driving an electric motor, and the power supply device includes a plurality of battery cells. The battery cells are connected in series to increase the output voltage of the power supply device, and the battery cells can be connected in parallel to increase the current capacity of the power supply device. As the battery cell constituting the power supply device, a secondary battery, a capacitor, or the like is used so that repeated charging and discharging can be performed.
この種の電源装置としては、出力端子を有する電池セルを積層して形成される電池ブロックと、隣接する電池セルの出力端子を電気的に接続するバスバーとを備えた電源装置が知られている（特許文献１）。特許文献１の電源装置において、バスバーは、接続する出力端子と対応する位置に、出力端子を挿通可能に構成される接続孔が形成されており、バスバーの接続孔に出力端子を挿通し、溶接や半田付け等により、バスバーと出力端子とが電気的に接続される。バスバーを溶接で出力端子に固定した場合、バスバーの接触抵抗を小さくできる。特に、電気自動車等の大電流を扱う電源装置では、バスバーの接触抵抗が大きくなると発熱量が増えて電池セルに悪影響を及ぼすおそれがあるため、バスバーは出力端子に溶接されることが多い。 As this type of power supply device, a power supply device including a battery block formed by stacking battery cells having output terminals and a bus bar that electrically connects output terminals of adjacent battery cells is known. (Patent Document 1). In the power supply device of Patent Document 1, a connection hole configured to allow the output terminal to be inserted is formed at a position corresponding to the output terminal to be connected to the bus bar, the output terminal is inserted into the connection hole of the bus bar, and welding is performed. The bus bar and the output terminal are electrically connected by soldering or the like. When the bus bar is fixed to the output terminal by welding, the contact resistance of the bus bar can be reduced. In particular, in a power supply device that handles a large current such as an electric vehicle, if the contact resistance of the bus bar increases, the amount of heat generation increases and the battery cell may be adversely affected, so the bus bar is often welded to the output terminal.
一方、電池セルの寸法のばらつきによって、出力端子同士の相対位置にずれが生じるため、この相対位置のずれを吸収できるように、バスバーに形成される接続孔は、出力端子の径よりも少許大きく形成する必要がある。しかしながら、接続孔の径が大きすぎると、バスバーと出力端子との間に大きな隙間ができ、バスバーと出力端子とをうまく溶接できないという問題がある。 On the other hand, since the relative positions of the output terminals are shifted due to variations in the dimensions of the battery cells, the connection hole formed in the bus bar is slightly larger than the diameter of the output terminals so that the relative position shift can be absorbed. Need to form. However, if the diameter of the connection hole is too large, there is a problem that a large gap is formed between the bus bar and the output terminal, and the bus bar and the output terminal cannot be welded well.
上記問題を解決するために、溶接リングを介して、電池セルの出力端子とバスバーとを溶接する構成の電源装置が知られている（特許文献２）。図９乃至図１１は、特許文献２の電源装置の構成を説明するための図で、３０１は電池セル、３０２はバスバー、３０３は電池セル３０１の出力端子、３０４は溶接リング、３０５はバスバー３０２に形成される接続孔である。特許文献２の電源装置は、出力端子３０３を有する電池セル３０１を積層して形成される電池ブロックと、隣接する電池セル３０１の出力端子３０３が挿通可能に構成されると共に、出力端子よりも少許大きい径の接続孔３０５が形成されるバスバー３０２と、出力端子３０３に嵌着され、バスバー３０２の接続孔３０５を閉塞する溶接リング３０４とを備え、溶接リング３０４の当接部分を溶接することで、バスバー３０２と出力端子３０３とを電気的に接続できるように構成されている。この構成により、特許文献２の電源装置は、出力端子３０３の位置ずれを接続孔３０５により吸収することができるようになっている。 In order to solve the above-described problem, a power supply device having a configuration in which an output terminal of a battery cell and a bus bar are welded via a welding ring is known (Patent Document 2). FIGS. 9 to 11 are diagrams for explaining the configuration of the power supply device of Patent Document 2, in which 301 is a battery cell, 302 is a bus bar, 303 is an output terminal of the battery cell 301, 304 is a welding ring, 305 is a bus bar 302. It is a connection hole formed. The power supply device of Patent Document 2 is configured such that a battery block formed by stacking battery cells 301 having an output terminal 303 and an output terminal 303 of an adjacent battery cell 301 can be inserted, and is less permissive than an output terminal. A bus bar 302 in which a connection hole 305 having a large diameter is formed, and a weld ring 304 that is fitted to the output terminal 303 and closes the connection hole 305 of the bus bar 302, and welds a contact portion of the weld ring 304. The bus bar 302 and the output terminal 303 can be electrically connected. With this configuration, the power supply device of Patent Document 2 can absorb the displacement of the output terminal 303 through the connection hole 305.
前述の通り、特許文献２の電源装置は、出力端子同士の相対位置のずれに起因する問題を解決できるが、溶接リング３０４を介して、バスバー３０２と出力端子３０３は接続される構成であるため、図１１に示すように、バスバー３０２と溶接リング３０４、出力端子３０３と溶接リング３０４の二箇所を溶接する必要がある。溶接箇所が増加すると、溶接の工程数が増加して生産効率が低下する上、確率的に溶接の不具合が生じる可能性が高くなるという問題がある。 As described above, the power supply device of Patent Document 2 can solve the problem caused by the relative position shift between the output terminals, but the bus bar 302 and the output terminal 303 are connected via the welding ring 304. As shown in FIG. 11, it is necessary to weld two portions of the bus bar 302 and the welding ring 304, and the output terminal 303 and the welding ring 304. When the number of welding points increases, there is a problem that the number of welding processes increases and the production efficiency is lowered, and the possibility of occurrence of a welding failure is increased.
本発明は、斯かる問題を鑑みてなされたもので、バスバーに対する電池セルの出力端子の位置ずれを吸収可能としつつ、電池セル同士の接続の信頼性を向上させることができる電源装置を提供することを課題とするものである。 The present invention has been made in view of such a problem, and provides a power supply device capable of improving the reliability of connection between battery cells while allowing the displacement of the output terminals of the battery cells with respect to the bus bar to be absorbed. This is a problem.
第一の発明は、出力端子を有し、外形が直方体形状に形成される電池セルを複数積層すると共に、前記出力端子を介して、隣接する電池セルを電気的に接続するバスバーを備えた電源装置であって、前記バスバーは、接続する前記電池セルの前記出力端子と対応する位置に形成される接続孔を有し、前記出力端子は、弾性変形可能に形成されると共に、弾性変形した状態で前記接続孔に嵌合して溶接固定される先端部を有することを特徴とする。 A first aspect of the present invention is a power source including a plurality of battery cells having an output terminal and having an outer shape formed in a rectangular parallelepiped shape, and a bus bar for electrically connecting adjacent battery cells via the output terminal The bus bar has a connection hole formed at a position corresponding to the output terminal of the battery cell to be connected, and the output terminal is formed to be elastically deformable and elastically deformed. It has the front-end | tip part fitted by the said connection hole and weld-fixed.
第二の発明として、前記先端部は、中空の柱形状に形成されており、さらに前記先端部の先端には、前記先端部を分割するための切込部が形成されていることを特徴とする。 As a second invention, the tip portion is formed in a hollow columnar shape, and a cut portion for dividing the tip portion is formed at the tip of the tip portion. To do.
第三の発明として、前記先端部は、前記切込部が複数形成されていることを特徴とする。 As a third invention, the tip portion is characterized in that a plurality of the cut portions are formed.
第四の発明として、前記切込部は、コ字状の切り込みであることを特徴とする。 As a fourth invention, the cut portion is a U-shaped cut.
第五の発明として、前記切込部は、Ｖ字状の切り込みであることを特徴とする。 As a fifth aspect of the invention, the cut portion is a V-shaped cut.
第六の発明として、前記先端部は、中空の柱形状に形成されると共に、中央側に折りこまれた折りこみ部を含むことを特徴とする。 As a sixth invention, the tip portion is formed in a hollow column shape and includes a folded portion folded to the center side.
第七の発明として、前記接続孔は、前記出力端子が挿入される挿入方向に向かって漸次狭くなるように傾斜した傾斜面を有することを特徴とする。 According to a seventh aspect of the invention, the connection hole has an inclined surface that is inclined so as to gradually become narrower in an insertion direction in which the output terminal is inserted.
第八の発明として、前記出力端子は、正極側の出力端子と負極側の出力端子とで構成されると共に、前記正極側の出力端子と前記負極側の出力端子とは異なる材料で形成され、
前記出力端子のいずれか一方に、前記先端部を有することを特徴とする。
As an eighth invention, the output terminal is composed of a positive output terminal and a negative output terminal, and the positive output terminal and the negative output terminal are formed of different materials,
One of the output terminals has the tip portion.
請求項１の構成によると、出力端子は、弾性変形可能に構成される先端部を有しているので、バスバーの接続孔に出力端子を挿通する際、接続孔に先端部を弾性変形させて嵌合させることができ、出力端子と接続孔との位置ずれを吸収できる。さらに、嵌合した先端部は、接続孔に密着した状態でバスバーにしっかりと固定されているので、バスバーと出力端子とを容易に溶接することができ、電池セル同士の接続の信頼性を向上させることができる等の効果を奏する。 According to the configuration of the first aspect, the output terminal has the tip portion configured to be elastically deformable. Therefore, when the output terminal is inserted into the connection hole of the bus bar, the tip portion is elastically deformed in the connection hole. It can be made to fit, and the position shift of an output terminal and a connection hole can be absorbed. Furthermore, since the fitted tip is firmly fixed to the bus bar in close contact with the connection hole, the bus bar and the output terminal can be easily welded, and the connection reliability between the battery cells is improved. The effect of being able to be made is produced.
請求項２乃至請求項６の構成によると、簡単な構成で、先端部を弾性変形可能に形成することができる等の効果を奏する。 According to the structure of Claim 2 thru | or 6, there exists an effect that a front-end | tip part can be formed so that elastic deformation is possible with a simple structure.
請求項７の構成によると、接続孔の傾斜面により、出力端子を挿通する際、接続孔に先端部を案内することができる等の効果を奏する。 According to the structure of Claim 7, when an output terminal is penetrated by the inclined surface of a connection hole, there exists an effect that a front-end | tip part can be guided to a connection hole.
請求項８の構成によると、より簡単な構成で、出力端子と接続孔との位置ずれを吸収でき、生産効率を高めることができる等の効果を奏する。 According to the configuration of the eighth aspect, with a simpler configuration, it is possible to absorb the misalignment between the output terminal and the connection hole, and to increase the production efficiency.
本発明の実施形態について図１乃至図８に基づいて、以下に詳述する。 An embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to FIGS.
図１は、本発明の実施形態における電源装置１の斜視図で、２は幅薄の直方体形状の電池セル、３は電池セル２を絶縁した状態で保持するセパレータで、電池セル２とセパレータ３とを交互に電池セル２の幅方向（以下、積層方向と称す）に積層することで、電池ブロック４を構成している。５は電池ブロック４の積層方向両端に配設される一対のエンドプレートで、該エンドプレート５に架設されるバインドバー６を介して、電池ブロック４を積層方向に加圧した状態で締結している。電池ブロック４を構成している電池セル２は、出力端子２１が電池ブロック４の上面に位置するように配置されており、各電池セル２の出力端子２１が近接するようになっている。各電池セル２の出力端子２１は、バスバー７を介して、直列に接続されており、電池ブロック４と、エンドプレート５と、バインドバー６と、バスバー７とで、電源装置１を構成している。 FIG. 1 is a perspective view of a power supply device 1 according to an embodiment of the present invention, in which 2 is a thin rectangular parallelepiped battery cell, 3 is a separator that holds the battery cell 2 in an insulated state, and the battery cell 2 and the separator 3. Are alternately stacked in the width direction of the battery cell 2 (hereinafter referred to as a stacking direction) to constitute the battery block 4. Reference numeral 5 denotes a pair of end plates disposed at both ends of the battery block 4 in the stacking direction, and is fastened in a state where the battery block 4 is pressed in the stacking direction via a bind bar 6 installed on the end plate 5. Yes. The battery cells 2 constituting the battery block 4 are arranged such that the output terminals 21 are positioned on the upper surface of the battery block 4, and the output terminals 21 of the respective battery cells 2 are close to each other. The output terminals 21 of the battery cells 2 are connected in series via the bus bar 7, and the battery block 4, the end plate 5, the bind bar 6, and the bus bar 7 constitute the power supply device 1. Yes.
図２は、本発明の実施形態における電源装置の分解斜視図であり、バインドバー６による電池ブロック４の締結の構造を示している。エンドプレート５は、外形が電池セル２の外形とほぼ等しい或いは少許大きい直方体形状で、アルミニウムやアルミニウム合金等の比較的高い強度を有する金属や硬質のプラスチック等で形成されている。加えて、エンドプレート５は、曲げ強度を高めるために、外側面に縦横に延設される補強リブ５１を備え、外側表面には、バインドバー６を架設するためのネジ穴５２が形成されている。 FIG. 2 is an exploded perspective view of the power supply device according to the embodiment of the present invention, and shows a structure for fastening the battery block 4 by the bind bar 6. The end plate 5 has a rectangular parallelepiped shape whose outer shape is substantially the same as or slightly larger than the outer shape of the battery cell 2, and is formed of a metal having a relatively high strength such as aluminum or aluminum alloy, a hard plastic, or the like. In addition, the end plate 5 is provided with reinforcing ribs 51 extending vertically and horizontally on the outer surface in order to increase the bending strength, and screw holes 52 for installing the bind bar 6 are formed on the outer surface. Yes.
バインドバー６は、電池セル２の膨張を抑制できるように、充分な強度の金属板、例えばステンレス板や鋼板等の金属板で形成され、強度を高めるために、断面略コ字状に形成することが好ましい。また、バインドバー６は、金属板の両端が折り曲げられて形成される折曲部６１を備えており、該折曲部６１は、止めネジ８が挿通可能に形成される孔６２を有している。バインドバー６は、止めネジ８を孔６２に挿通した状態で、エンドプレート５のネジ穴５２に螺合することで、エンドプレート５に固定され、該エンドプレート５を介して、電池ブロック４を積層方向に押圧するようになっている。 The bind bar 6 is formed of a sufficiently strong metal plate, for example, a metal plate such as a stainless steel plate or a steel plate, so that the expansion of the battery cell 2 can be suppressed, and is formed in a substantially U-shaped cross section in order to increase the strength. It is preferable. The bind bar 6 includes a bent portion 61 formed by bending both ends of the metal plate, and the bent portion 61 includes a hole 62 in which the set screw 8 can be inserted. Yes. The bind bar 6 is fixed to the end plate 5 by being screwed into the screw hole 52 of the end plate 5 with the set screw 8 inserted through the hole 62, and the battery block 4 is connected to the end of the end plate 5. Pressing in the stacking direction.
実際の組立工程では、エンドプレート５を積層方向に押圧するバインド治具を使って、電池ブロック４を積層方向に加圧し、電池ブロック４の両端に備えられているエンドプレート５にバインドバー６を架設して、ネジ止め固定する。この構成により、電池ブロック４を構成する電池セル２の充放電に伴う膨張を抑制でき、電池セル２の膨張による電池性能の劣化を抑制することができる。 In the actual assembly process, the battery block 4 is pressed in the stacking direction using a binding jig that presses the end plate 5 in the stacking direction, and the bind bar 6 is attached to the end plates 5 provided at both ends of the battery block 4. Install and fix with screws. With this configuration, expansion due to charging / discharging of the battery cells 2 constituting the battery block 4 can be suppressed, and deterioration of battery performance due to expansion of the battery cells 2 can be suppressed.
尚、エンドプレート５の電池セル２との積層面を嵌合構造とすることで、電池セル２を定位置に固定して連結することもできる。このように構成することで、電池ブロック４をバインドバー６で締結する際、電池ブロック４とエンドプレート５との位置ずれを防止でき、バインドバー６による締結を容易に行うことができる。 In addition, the battery cell 2 can also be fixed and connected to a fixed position by making the lamination | stacking surface with the battery cell 2 of the end plate 5 into a fitting structure. With this configuration, when the battery block 4 is fastened with the bind bar 6, it is possible to prevent the positional deviation between the battery block 4 and the end plate 5, and the fastening with the bind bar 6 can be easily performed.
図３は電池セル２の断面図である。２２は上面を開口した幅薄の直方体形状に形成される外装缶、２３は外装缶２２の上面を気密に封止する封口板で、外装缶２２の内部に発電要素として、電解液（図示せず）と電極板２４とが封入される。出力端子２１は、外装缶２２内に配設されている電極板２４と接続される。また、出力端子２１は、封口板に固定するための端子固定部２１ａを備えており、先端を封口板２３から突出させた状態で固定できるようになっている。尚、本実施形態では、端子固定部２１ａは、出力端子２１と一体に構成されているが、別部品で構成しても良い。外装缶２２と、封口板２３と、電解液と、電極板２４と、出力端子２１と、端子固定部２１ａとで、電池セル２を構成している。電池セル２は、外装缶２２及び封口板２３を熱伝導性に優れた金属で形成することで、冷却性を向上させている。熱伝導性に優れた金属としては、例えば、アルミニウムやアルミニウム合金等がある。また、出力端子２１は、正極と負極で異なる材料で形成されており、例えば、電池セル２がリチウムイオン電池の場合、正極の出力端子がアルミニウム、負極の出力端子が銅で形成される。 FIG. 3 is a cross-sectional view of the battery cell 2. The outer can 22 is formed in a thin rectangular parallelepiped shape having an open upper surface, and 23 is a sealing plate that hermetically seals the upper surface of the outer can 22, and an electrolyte (not shown) is used as a power generation element inside the outer can 22. And the electrode plate 24 are enclosed. The output terminal 21 is connected to the electrode plate 24 disposed in the outer can 22. Further, the output terminal 21 includes a terminal fixing portion 21 a for fixing to the sealing plate, and can be fixed in a state where the tip protrudes from the sealing plate 23. In the present embodiment, the terminal fixing portion 21a is configured integrally with the output terminal 21, but may be configured as a separate part. The outer can 22, the sealing plate 23, the electrolytic solution, the electrode plate 24, the output terminal 21, and the terminal fixing portion 21 a constitute the battery cell 2. The battery cell 2 improves the cooling performance by forming the outer can 22 and the sealing plate 23 with a metal having excellent thermal conductivity. Examples of the metal having excellent thermal conductivity include aluminum and aluminum alloys. The output terminal 21 is formed of different materials for the positive electrode and the negative electrode. For example, when the battery cell 2 is a lithium ion battery, the output terminal of the positive electrode is formed of aluminum and the output terminal of the negative electrode is formed of copper.
図４は電池セル２とセパレータ３との積層の様子を説明するための分解斜視図である。セパレータ３は、電池セル２に挾着される本体部３１と、該本体部３１の上部及び下部の外周に立設される外周壁３２とで構成されており、セパレータ３の前後（積層方向の両面）に電池セル２が嵌合するようになっている。３３は本体部３１の電池セル２と対向する面に形成され、セパレータ３の左右方向に延びる溝で、電池セル２をセパレータ３に嵌合させることで流路が形成される。この流路には、図示しない送風機から送風される冷却風が通過し、電池セル２を冷却できるようになっている。また、セパレータ３は絶縁材で形成されており、隣接する電池セル２を絶縁した状態で保持するようになっている。セパレータ３を形成する絶縁材としては、例えば、絶縁性、耐熱性に優れた樹脂やプラスチックが使用される。 FIG. 4 is an exploded perspective view for explaining a state of stacking the battery cell 2 and the separator 3. The separator 3 includes a main body 31 attached to the battery cell 2 and an outer peripheral wall 32 erected on the outer periphery of the upper and lower portions of the main body 31. The battery cell 2 is fitted on both sides. A groove 33 is formed on the surface of the main body 31 facing the battery cell 2 and extends in the left-right direction of the separator 3, and the flow path is formed by fitting the battery cell 2 to the separator 3. Cooling air blown from a blower (not shown) passes through this flow path so that the battery cell 2 can be cooled. Moreover, the separator 3 is formed of an insulating material, and holds the adjacent battery cells 2 in an insulated state. As an insulating material for forming the separator 3, for example, a resin or a plastic excellent in insulation and heat resistance is used.
上記実施形態において、電池セル２は、外装缶２２を熱伝導性に優れた金属で形成することで、電池セルの冷却効率を高めるようになっているため、導電性を有する外装缶２２内に電解液と電極板２４が封入される構成となる。このように構成された電池セル２は、外装缶２２の表面が、正極の電位と負極の電位の中間の電位となる。そのため、隣接する電池セル２を直列に接続する場合、隣接する外装缶２２との間に電位差が生じ、外装缶２２同士が当接して短絡するおそれがあるが、本実施形態では、セパレータ３を備えることで、電池セル２を絶縁状態で積層させることができるようになっている。 In the above-described embodiment, the battery cell 2 is formed of the metal having excellent thermal conductivity by forming the outer can 22 so as to increase the cooling efficiency of the battery cell. The electrolyte solution and the electrode plate 24 are enclosed. In the battery cell 2 configured in this manner, the surface of the outer can 22 has an intermediate potential between the positive electrode potential and the negative electrode potential. Therefore, when adjacent battery cells 2 are connected in series, a potential difference may be generated between the adjacent outer cans 22, and the outer cans 22 may come into contact with each other to cause a short circuit. By providing, the battery cell 2 can be laminated in an insulated state.
また、隣接する電池セル２の間にセパレータ３が介在させることで、隣接する電池セル２は、熱的にも遮断されているので、電池セル２の温度が異常に高くなって熱暴走する状態となっても、熱暴走が隣接する電池セル２の熱暴走を誘発するのを防止する作用もある。 Moreover, since the separator 3 is interposed between the adjacent battery cells 2, the adjacent battery cells 2 are also thermally cut off, so that the temperature of the battery cells 2 becomes abnormally high and the thermal runaway occurs. Even if it becomes, it has the effect | action which prevents that the thermal runaway induces the thermal runaway of the battery cell 2 which adjoins.
さらに、セパレータ３は、嵌合している電池セル２を外周壁３２により保持する構成となっているため、電池セル２の位置ずれを防止する効果がある。電池セル３を定位置で保持することで、出力端子２１同士の相対位置のずれを防止でき、バインドバー６の締結を容易に行うことができる。 Furthermore, since the separator 3 is configured to hold the fitted battery cell 2 by the outer peripheral wall 32, there is an effect of preventing the positional deviation of the battery cell 2. By holding the battery cell 3 at a fixed position, it is possible to prevent the relative position between the output terminals 21 from being shifted, and the bind bar 6 can be easily fastened.
加えて、セパレータ３は、冷却風が通過する流路となる溝３３を有しているため、溝３３を介して、電池セル２の冷却を行うことができる。 In addition, since the separator 3 has the groove 33 that becomes a flow path through which the cooling air passes, the battery cell 2 can be cooled through the groove 33.
尚、上記実施形態では、電池ブロック４は、電池セル２とセパレータ３とを交互に積層して形成しているが、セパレータ３を備えず、電池セル２のみを一方向に積層して形成しても良い。この場合、電池セル２の外装缶２２を樹脂等の絶縁材で形成したり、外装缶２２を囲繞する絶縁性のシュリンクチューブやゴム製チューブを備えたりすることで、隣接する電池セル２を絶縁する構成とすることが好ましい。 In the above embodiment, the battery block 4 is formed by alternately laminating the battery cells 2 and the separators 3, but is not provided with the separator 3 and is formed by laminating only the battery cells 2 in one direction. May be. In this case, the adjacent battery cell 2 is insulated by forming the outer can 22 of the battery cell 2 with an insulating material such as resin or by providing an insulating shrink tube or rubber tube surrounding the outer can 22. It is preferable to adopt a configuration to do so.
また、上記実施形態では、直方体形状の電池セル２として、外装缶２２を備えた角形電池を用いる構成としているが、そのほかの電池セル、例えば、発電要素をラミネートフィルムで覆うことで形成されるラミネート電池であっても良い。ラミネート電池を用いた電源装置では、複数のラミネート電池を筐体に封入してモジュールを形成し、このモジュールを積層して電池ブロック４を構成する場合があるが、このような場合、モジュールが上記実施形態における電池セル２に相当する。また、ラミネート電池とラミネート電池を保持する枠体を備え、ラミネート電池を保持した枠体を積層して電池ブロックを構成する場合もあるが、この場合、ラミネート電池を保持した枠体が上記実施形態における電池セル２に相当する。すなわち、本発明において、電池セル２自体はどのような構成であっても良い。 Moreover, in the said embodiment, although it is set as the structure which uses the square battery provided with the armored can 22 as the rectangular parallelepiped battery cell 2, other battery cells, for example, the laminate formed by covering a power generation element with a laminate film A battery may be used. In a power supply device using a laminate battery, a plurality of laminate batteries are enclosed in a casing to form a module, and this module is stacked to form a battery block 4. It corresponds to the battery cell 2 in the embodiment. In some cases, a battery block may be configured by laminating a laminated battery and a frame body that holds the laminated battery, and by laminating the frame body that holds the laminated battery. In this case, the frame body that holds the laminated battery is the above embodiment. Corresponds to the battery cell 2 in FIG. That is, in the present invention, the battery cell 2 itself may have any configuration.
さらに、上記実施形態では、電池セル２を冷却するために、セパレータ３に溝３３を設ける構成としているが、電池セル２の冷却構造としては、上述した冷却風による冷却のほかに、電池ブロックに冷却プレートを接触させ、冷却プレート内に冷媒を循環させる構成も知られている。このような場合、セパレータ３に溝３３を設ける必要はないので、セパレータ３を積層方向に薄くすることができる。また、電源装置の使用する条件によっては、特に電池セルを冷却するための構造を必要としない場合もある。 Furthermore, in the said embodiment, in order to cool the battery cell 2, it is set as the structure which provides the groove | channel 33 in the separator 3, However As a cooling structure of the battery cell 2, in addition to the cooling by the cooling air mentioned above, it is a battery block. There is also known a configuration in which a cooling plate is brought into contact and a refrigerant is circulated in the cooling plate. In such a case, since it is not necessary to provide the groove | channel 33 in the separator 3, the separator 3 can be made thin in the lamination direction. Further, depending on the conditions used by the power supply device, a structure for cooling the battery cell may not be required.
図５及び図６は、本発明の実施形態における電池セル２の出力端子２１及びバスバー７の形状を示す断面図である。バスバー７には、接続する出力端子２１と対応する位置に接続孔７１が形成され、この接続孔７１に出力端子２１が挿入される。接続孔７１は、図６に示すように、バスバー７の上面から下面にかけて広がるように傾斜した、即ち、出力端子２１が挿入される方向に向かって漸次狭くなるように傾斜した傾斜面７２を備えるように構成することが好ましい。傾斜面７２を備える構成とすることで、出力端子２１を接続孔７１へ案内することができる。 5 and 6 are cross-sectional views showing the shapes of the output terminal 21 and the bus bar 7 of the battery cell 2 in the embodiment of the present invention. A connection hole 71 is formed in the bus bar 7 at a position corresponding to the output terminal 21 to be connected, and the output terminal 21 is inserted into the connection hole 71. As shown in FIG. 6, the connection hole 71 is provided with an inclined surface 72 that is inclined so as to spread from the upper surface to the lower surface of the bus bar 7, that is, inclined so as to gradually become narrower in the direction in which the output terminal 21 is inserted. It is preferable to configure as described above. With the configuration including the inclined surface 72, the output terminal 21 can be guided to the connection hole 71.
図６乃至図８は、本発明の実施形態におけるいくつかの出力端子２１の形状を例示する斜視図である。出力端子２１は、平板状の端子固定部２１ａと、該端子固定部２１ａから立設される先端部２１ｂとを有しており、端子固定部２１ａと先端部２１ｂとは一体に形成される。先端部２１ｂは中空でかつ有底の柱形状に形成され、好ましくは円柱形状に形成される。 6 to 8 are perspective views illustrating the shapes of some output terminals 21 in the embodiment of the invention. The output terminal 21 has a flat terminal fixing portion 21a and a tip portion 21b standing from the terminal fixing portion 21a. The terminal fixing portion 21a and the tip portion 21b are integrally formed. The tip portion 21b is formed in a hollow and bottomed column shape, and preferably in a columnar shape.
図６に示す出力端子２１は、先端部２１ｂにコ字状に切り込みが形成される複数の切込部２１Ｃを備えており、先端部２１ｂの厚さは、先端部２１ｂが弾性変形可能となる厚さに形成されている。例えば、先端部２１ｂは、アルミニウムや銅で形成され、厚さが１〜３ｍｍ程度となるように形成される。この構成よると、先端部２１ｂの先端は、中央に向かって倒れるように弾性変形させることができる。そのため、バスバー７の接続孔７１に出力端子２１を挿入する際、接続孔７１に対して、出力端子２１の位置がずれていても、出力端子２１の先端部２１ｂが弾性変形して、その位置ずれを吸収することができる。特に、バスバー７の接続孔７１には傾斜面７２が形成されているので、先端部２１ｂを傾斜面７２に沿って弾性変形させることができる。そのため、先端部２１ｂと接続孔７１の縁とが密着し、バスバー７と出力端子２１との溶接を容易とすることができ、溶接の不具合の発生も抑制することができる。 The output terminal 21 shown in FIG. 6 includes a plurality of cut portions 21C in which cuts are formed in a U-shape at the tip portion 21b, and the tip portion 21b can be elastically deformed with respect to the thickness of the tip portion 21b. It is formed to a thickness. For example, the tip portion 21b is made of aluminum or copper and has a thickness of about 1 to 3 mm. According to this structure, the front-end | tip of the front-end | tip part 21b can be elastically deformed so that it may fall toward the center. Therefore, when the output terminal 21 is inserted into the connection hole 71 of the bus bar 7, even if the position of the output terminal 21 is shifted with respect to the connection hole 71, the distal end portion 21 b of the output terminal 21 is elastically deformed, Misalignment can be absorbed. In particular, since the inclined surface 72 is formed in the connection hole 71 of the bus bar 7, the distal end portion 21 b can be elastically deformed along the inclined surface 72. Therefore, the tip 21b and the edge of the connection hole 71 are in close contact with each other, welding of the bus bar 7 and the output terminal 21 can be facilitated, and occurrence of welding defects can also be suppressed.
尚、先端部２１ｂは、中央に向けて倒れるように弾性変形した際、変形の応力が先端部２１ｂの基端側、即ち、端子固定部２１ａから立ち上がる先端部２１ｂの根元部分に集中するため、先端側と比較して、先端部２１ｂの基端側を厚く形成し、先端部２１ｂの強度を高めるように構成しても良い。また、先端部２１ｂを変形容易に構成するために、先端が中央に向かって傾斜するように先端部２１ｂを形成しても良い。 When the distal end portion 21b is elastically deformed so as to fall toward the center, the deformation stress is concentrated on the proximal end side of the distal end portion 21b, that is, the root portion of the distal end portion 21b rising from the terminal fixing portion 21a. Compared to the distal end side, the proximal end side of the distal end portion 21b may be formed thicker to increase the strength of the distal end portion 21b. Further, in order to easily deform the tip portion 21b, the tip portion 21b may be formed so that the tip is inclined toward the center.
図７は他の一例として示される出力端子２１の斜視図である。図７において、先端部２１ｂは、先端側にＶ字状の切り込みが形成される複数の切込部２１Ｄを備えており、先端部２１ｂが弾性変形可能となる厚さに形成されている。この構成によると、先端部２１ｂの先端は、中央に向かって倒れるように弾性変形させることができることに加えて、コ字状の切り込みを設ける構成と比較して切り込み部分の体積を少なくすることができる。つまり、応力が集中しやすい先端部２１ｂの基端側の強度を高めることができるので、図６の形態の出力端子２１と比較して、先端部２１ｂの厚さを薄くすることができる。 FIG. 7 is a perspective view of an output terminal 21 shown as another example. In FIG. 7, the distal end portion 21 b includes a plurality of cut portions 21 </ b> D in which V-shaped cuts are formed on the distal end side, and the distal end portion 21 b is formed to a thickness that allows elastic deformation. According to this configuration, the tip of the tip portion 21b can be elastically deformed so as to fall toward the center, and the volume of the cut portion can be reduced as compared with a configuration in which a U-shaped cut is provided. it can. That is, since the strength of the proximal end side of the distal end portion 21b where stress tends to concentrate can be increased, the thickness of the distal end portion 21b can be reduced as compared with the output terminal 21 in the form of FIG.
図８は他の一例として示される出力端子２１の斜視図である。図８において、先端部２１ｂは、中央に折りこまれた折りこみ部２１Ｅを複数備えている。尚、折りこみ部Ｅを形成する部分の厚さは、先端部２１ｂの他の部分と比べて、薄くなるように形成することが好ましい。図８に示す出力端子２１の形状は、図６や図７のような切り込みを設ける形状と比較して、先端部２１ｂの強度を高めることができる。 FIG. 8 is a perspective view of the output terminal 21 shown as another example. In FIG. 8, the tip portion 21b includes a plurality of folded portions 21E folded in the center. In addition, it is preferable to form so that the thickness of the part which forms the folding part E may become thin compared with the other part of the front-end | tip part 21b. The shape of the output terminal 21 shown in FIG. 8 can increase the strength of the distal end portion 21b as compared with the shape in which a cut is provided as shown in FIGS.
先端部２１ｂの弾性変形の容易性と、先端部２１ｂの強度とはトレードオフの関係にあり、図６に示した形状の出力端子２１は、弾性変形の容易性に優れ、図８に示した形状の出力端子２１は、先端部２１ｂの強度が高く、図７に示した形状の出力端子２１は、図６と図８に示した形状の出力端子２１の中間の特徴を備えている。また、図６乃至図８に示した形状はあくまで例示であり、本発明の趣旨を損なわない程度の形状の変更は可能である。図６乃至図８において、先端部２１ｂは、各々、最良の形態として、切込部２１Ｃ、切込部２１Ｄ、折りこみ部２１Ｅを複数備える構成となっているが、必ずしも複数備える必要があるわけではなく、一つだけ備える構成であっても良い。 The ease of elastic deformation of the tip portion 21b and the strength of the tip portion 21b are in a trade-off relationship, and the output terminal 21 having the shape shown in FIG. 6 is excellent in ease of elastic deformation, as shown in FIG. The output terminal 21 having the shape has a high strength at the tip 21b, and the output terminal 21 having the shape shown in FIG. 7 has an intermediate characteristic between the output terminals 21 having the shapes shown in FIGS. The shapes shown in FIGS. 6 to 8 are merely examples, and the shape can be changed to such an extent that the gist of the present invention is not impaired. 6 to 8, the distal end portion 21b is configured to include a plurality of cut portions 21C, a cut portion 21D, and a folded portion 21E as the best mode. Instead, it may be configured to have only one.
尚、各電池セル２に備えられている二つの出力端子２１の両方を、図６乃至図８に例示されるような、先端が弾性変形可能に構成される出力端子の形状とすることもできるが、片方の出力端子２１のみ、例えば、正極側の出力端子２１のみとしても良い。上述した通り、一般には、電池セルの出力端子は、正極側と負極側とで材料が異なっており、リチウムイオン電池の場合では、正極側の出力端子はアルミニウム、負極側の出力端子は銅で形成されるため、正極側の出力端子のほうが形状の加工が容易である。また、使用する二次電池の種類によっては、正極側の出力端子よりも負極側の出力端子のほうが、加工が容易な材料で形成されることもあり得る。そのような場合は、負極側の出力端子を先端が弾性変形可能な形状に形成しても良い。この構成によると、より簡単な構成で、バスバーと出力端子との位置ずれを吸収させることができるので、生産効率を高めることができる。 It should be noted that both of the two output terminals 21 provided in each battery cell 2 may have the shape of an output terminal whose tip is configured to be elastically deformable as illustrated in FIGS. 6 to 8. However, only one output terminal 21, for example, only the positive output terminal 21 may be used. As described above, in general, the battery cell output terminal is made of different materials on the positive electrode side and the negative electrode side, and in the case of a lithium ion battery, the output terminal on the positive electrode side is made of aluminum, and the output terminal on the negative electrode side is made of copper. Since it is formed, it is easier to process the shape of the output terminal on the positive electrode side. In addition, depending on the type of secondary battery used, the output terminal on the negative electrode side may be formed of a material that is easier to process than the output terminal on the positive electrode side. In such a case, the output terminal on the negative electrode side may be formed in a shape whose tip can be elastically deformed. According to this configuration, the displacement of the bus bar and the output terminal can be absorbed with a simpler configuration, so that the production efficiency can be increased.
而して、上記実施形態の電源装置は、以下のようにして組み立てることができる。 Thus, the power supply device of the above embodiment can be assembled as follows.
電池セル２とセパレータ３を交互に積層して電池ブロック４を形成する。電池ブロック４の積層方向両端にエンドプレート５を配置し、エンドプレート５にバインドバー６を架設して締結する。この時、電池ブロック４を構成する電池セル２の出力端子２１は、電池ブロック４の上面に並ぶように位置している。そして、隣接する電池セル２を電気的に接続するために、接続する電池セル２の出力端子２１をバスバー７の接続孔７１に挿通する。この時、出力端子２１の先端部２１ｂは、図６乃至図８に例示されるような形状に形成されているので、接続孔７１の傾斜面７２によって、先端部２１ｂが接続孔７１に案内されると共に、弾性変形して接続孔７１に嵌合する。接続孔７１に嵌合した出力端子２１の先端部２１ｂは、接続孔７１の縁に当接しており、その当接部分をレーザ溶接により、バスバー７と出力端子２１とを溶接する。 Battery blocks 4 are formed by alternately stacking battery cells 2 and separators 3. End plates 5 are arranged at both ends of the battery block 4 in the stacking direction, and bind bars 6 are installed on the end plates 5 and fastened. At this time, the output terminals 21 of the battery cells 2 constituting the battery block 4 are positioned so as to be aligned on the upper surface of the battery block 4. Then, in order to electrically connect the adjacent battery cells 2, the output terminal 21 of the battery cell 2 to be connected is inserted into the connection hole 71 of the bus bar 7. At this time, the distal end portion 21 b of the output terminal 21 is formed in the shape illustrated in FIGS. 6 to 8, and therefore the distal end portion 21 b is guided to the connection hole 71 by the inclined surface 72 of the connection hole 71. At the same time, it is elastically deformed and fitted into the connection hole 71. The front end portion 21b of the output terminal 21 fitted in the connection hole 71 is in contact with the edge of the connection hole 71, and the contact portion welds the bus bar 7 and the output terminal 21 by laser welding.
このようにして形成された電源装置は、出力端子を接続孔に嵌合させた状態で、バスバーと出力端子を確実に溶接することができるので、接続の信頼性を高めることができる。また、弾性変形可能に形成されているため、図９乃至図１１に示す溶接リング３０４を介することなく、バスバーと出力端子との位置ずれを吸収することができるので、溶接リング３０４のコストを削減することができる。 Since the power supply device thus formed can reliably weld the bus bar and the output terminal in a state where the output terminal is fitted in the connection hole, the connection reliability can be improved. Further, since it is formed so as to be elastically deformable, it is possible to absorb the misalignment between the bus bar and the output terminal without using the welding ring 304 shown in FIGS. 9 to 11, thereby reducing the cost of the welding ring 304. can do.
尚、近年では、電池ブロック４を構成する電池セル２は、直列に接続されるだけでなく、高電流容量の電源装置１とするために、並列に接続されることがある。並列接続を含んだ電池ブロック４の構成としては、例えば、二つの電池セル２を並列に接続し、残り二つを直列に接続できるように、４つの電池セル２を接続するバスバーを備える構成等が知られている。このような構成の場合においても、上述したように出力端子２１の先端部２１ｂを弾性収縮可能に構成することで、バスバーと電池セル２の出力端子２１との位置ずれを吸収可能としつつ、電池セル２同士の接続の信頼性を向上させることができる。特に、並列接続を含む電池ブロック４は、一つのバスバーに対して、接続される電池セル２の数が多くなるため、出力端子２１のバスバーに対する位置ずれが顕著になるが、本発明によると、上述の通り、簡単な構成で、出力端子の位置ずれの問題を解決することができる。 In recent years, the battery cells 2 constituting the battery block 4 are not only connected in series, but may be connected in parallel in order to make the power supply device 1 with a high current capacity. As a configuration of the battery block 4 including the parallel connection, for example, a configuration including a bus bar for connecting the four battery cells 2 so that the two battery cells 2 can be connected in parallel and the remaining two can be connected in series. It has been known. Even in such a configuration, as described above, the tip 21b of the output terminal 21 is configured to be elastically contractible, so that the positional deviation between the bus bar and the output terminal 21 of the battery cell 2 can be absorbed and the battery can be absorbed. The reliability of connection between the cells 2 can be improved. In particular, since the battery block 4 including parallel connection has a large number of battery cells 2 to be connected to one bus bar, the positional deviation of the output terminal 21 with respect to the bus bar becomes significant. As described above, the problem of positional deviation of the output terminal can be solved with a simple configuration.
以上の電源装置は、車載用の電源として利用できる。電源装置を搭載する車両としては、エンジンとモータのみで走駆するハイブリッド自動車やプラグインハイブリッド自動車、またはモータのみで走行する電気自動車等の電動車両が利用でき、これらの車両の電源として使用される。 The above power supply apparatus can be used as a vehicle-mounted power supply. As a vehicle equipped with a power supply device, a hybrid vehicle or a plug-in hybrid vehicle driven only by an engine and a motor, or an electric vehicle such as an electric vehicle driven only by a motor can be used and used as a power source for these vehicles. .
また、車両用の電源装置のほかに、コンピュータサーバのラックに搭載可能なバックアップ電源装置、携帯電話等の無線基地局用のバックアップ電源装置、家庭内用、工場用の蓄電用電源、街路灯の電源等、太陽電池と組み合わせた蓄電装置、信号機等のバックアップ電源用等の用途にも適宜利用できる。 In addition to power supplies for vehicles, backup power supplies that can be mounted on racks of computer servers, backup power supplies for wireless base stations such as mobile phones, power supplies for home and factory storage, street light It can also be used as appropriate for applications such as a power source, a power storage device combined with a solar cell, a backup power source such as a traffic light.
本発明は、複数の電池セルを積層して形成する電源装置に広く利用可能である。 The present invention is widely applicable to a power supply device formed by stacking a plurality of battery cells.
１ 電源装置
２ 電池セル
２１ 出力端子
２１ａ 端子固定部
２１ｂ 先端部
２１Ｃ 切込部
２１Ｄ 切込部
２１Ｅ 折りこみ部
２２ 外装缶
２３ 封口板
２４ 電極板
３ セパレータ
３１ 本体部
３２ 外周壁
３３ 溝
４ 電池ブロック
５ エンドプレート
５１ 補強リブ
５２ ネジ穴
６ バインドバー
６１ 折曲部
６２ 孔
７ バスバー
７１ 接続孔
７２ 傾斜面
８ 止めネジ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Power supply device 2 Battery cell 21 Output terminal 21a Terminal fixing | fixed part 21b Tip part 21C Notch part 21D Notch part 21E Folding part 22 Outer can 23 Sealing plate 24 Electrode plate 3 Separator 31 Main body part 32 Outer wall 33 Groove 4 Battery block 5 End plate 51 Reinforcing rib 52 Screw hole 6 Bind bar 61 Bent part 62 Hole 7 Bus bar 71 Connection hole 72 Inclined surface 8 Set screw
Claims (8)
前記バスバーは、接続する前記電池セルの前記出力端子と対応する位置に形成される接続孔を有し、
前記出力端子は、弾性変形可能に形成されると共に、弾性変形した状態で前記接続孔に嵌合して溶接固定される先端部を有することを特徴とする電源装置。 A power supply device having a bus bar that has an output terminal and has a plurality of battery cells whose outer shape is formed in a rectangular parallelepiped shape and electrically connects adjacent battery cells via the output terminal,
The bus bar has a connection hole formed at a position corresponding to the output terminal of the battery cell to be connected,
The output terminal is formed so as to be elastically deformable, and has a tip portion that is fitted into the connection hole and is welded and fixed in an elastically deformed state.
前記出力端子のいずれか一方に、前記先端部を有することを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の電源装置。 The output terminal is composed of a positive output terminal and a negative output terminal, and the positive output terminal and the negative output terminal are formed of different materials,
The power supply apparatus according to any one of claims 1 to 6, wherein the output terminal has the tip portion.
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