JP2016091959A - Battery pack - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は,組電池に関する。さらに詳細には,複数の単電池をバスバーにより接続してなる組電池に関する。 The present invention relates to an assembled battery. More specifically, the present invention relates to an assembled battery in which a plurality of single cells are connected by a bus bar.
電池は,一般的に,様々な用途の電力源として利用される際には,その用途に応じた出力を得るため,複数の単電池を組み合わせた組電池として用いられる。例えば車両用などの用途に用いられる組電池は,多数の単電池がバスバーにより接続されて構成される。そして,組電池においては,その回路に流れる電流の電流値が高い場合に,発熱量が大きくなってしまうことがある。このため,大電流が流れる組電池においては,温度が上昇し過ぎないように考慮されていることが重要である。 In general, when a battery is used as a power source for various purposes, it is used as an assembled battery in which a plurality of single cells are combined in order to obtain an output corresponding to the use. For example, an assembled battery used for a vehicle or the like includes a large number of single cells connected by a bus bar. In the assembled battery, when the current value of the current flowing through the circuit is high, the amount of heat generated may increase. For this reason, in an assembled battery in which a large current flows, it is important to take into consideration that the temperature does not rise too much.
例えば,特許文献1には,複数の円筒形状の単電池を1つのケースに収容してなる組電池において,冷却部を有するものが開示されている。冷却部は,組電池におけるケース内の各単電池をそれぞれ冷却するための冷媒を流すことができるものとされている。そして,冷却部により各単電池の温度をほぼ同じ温度に保つことができるため,単電池の電池特性のばらつきを抑制することができるとされている。 For example, Patent Document 1 discloses an assembled battery in which a plurality of cylindrical unit cells are accommodated in a single case and having a cooling unit. The cooling unit is capable of flowing a refrigerant for cooling each single cell in the case of the assembled battery. And since it is possible to keep the temperature of each unit cell at substantially the same temperature by the cooling unit, it is said that variation in cell characteristics of the unit cell can be suppressed.
ところで,組電池では,その充放電時に,複数の単電池を接続しているバスバーにおいても発熱する。また,大電流で充放電することのできる組電池においては,バスバーにおける発熱量も多くなってしまう。しかしながら,上記の従来技術では,組電池における単電池については冷却することができるものの,バスバーについての発熱については共慮されていない。よって,バスバーの温度が上昇し過ぎてしまうおそれがあった。 By the way, in an assembled battery, heat is generated even in a bus bar connecting a plurality of single cells during charging and discharging. In addition, in an assembled battery that can be charged and discharged with a large current, the amount of heat generated in the bus bar also increases. However, in the above-described prior art, although the unit cell in the assembled battery can be cooled, the heat generation of the bus bar is not taken into consideration. Therefore, there was a risk that the temperature of the bus bar would rise too much.
本発明は,前記した従来の技術が有する問題点の解決を目的としてなされたものである。すなわちその課題とするところは,複数の単電池を接続するバスバーの温度上昇が抑制された組電池を提供することである。 The present invention has been made for the purpose of solving the problems of the prior art described above. That is, the place made into the subject is providing the assembled battery by which the temperature rise of the bus bar which connects a several cell was suppressed.
この課題の解決を目的としてなされた本発明の組電池は,複数の単電池をバスバーにより接続してなる組電池であって,バスバーは,複数の単電池が接続されている接続面を有するとともに,接続面の反対側の面に冷却フィンを有するものであることを特徴とする組電池である。 The assembled battery of the present invention made for the purpose of solving this problem is an assembled battery in which a plurality of single cells are connected by a bus bar, and the bus bar has a connection surface to which the plurality of single cells are connected. The battery pack has a cooling fin on the surface opposite to the connection surface.
本発明の組電池では,バスバーが,接続面とは反対側の面に冷却フィンを有している。よって,冷却フィンにより,バスバーの温度上昇は抑制される。 In the assembled battery of the present invention, the bus bar has a cooling fin on the surface opposite to the connection surface. Therefore, the temperature rise of the bus bar is suppressed by the cooling fin.
本発明によれば,複数の単電池を接続するバスバーの温度上昇が抑制された組電池が提供されている。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the assembled battery by which the temperature rise of the bus bar which connects a several cell was suppressed was provided.
以下,本発明を具体化した最良の形態について,図面を参照しつつ詳細に説明する。なお,説明に用いている図面には,理解のしやすさのため,厚さや形状が実際よりも誇張して描かれている部分が含まれている。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the best mode for embodying the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that the drawings used in the description include portions where the thickness and shape are exaggerated from the actual ones for ease of understanding.
図1に,本形態に係る組電池10の斜視図を示す。本形態の組電池10は,複数の単電池20を,バスバー30,40により接続してなるものである。具体的には,組電池10は,単電池20を8個,接続してなるものである。バスバー30,40には,導電性の金属を用いることができる。
In FIG. 1, the perspective view of the assembled
図2は,組電池10の正面図である。また,図3は組電池10の側面図である。図2および図3に示すように,本形態の単電池20は,円筒型のものである。また,本形態の単電池20は充電および放電を行うことのできる二次電池である。このため,単電池20としては,リチウムイオン二次電池やニッケル水素充電池などを用いることができる。本形態の組電池10において,複数の単電池20はいずれも,正極端子21を上側に,負極端子22を下側に向けて組み付けられている。
FIG. 2 is a front view of the assembled
バスバー30は,図2に示すように,平板部31を有している。また,バスバー30は,図2に示すように,平板部31の下面32において,複数の単電池20の正極端子21に接続されている。このため,バスバー30を,以下,正極バスバー30とする。また,正極バスバー30の下面32は,複数の単電池20が接続されている接続面である。
As shown in FIG. 2, the
バスバー40についても,図2に示すように,平板部41を有している。また,バスバー40は,図2に示すように,平板部41の上面42において,複数の単電池20の負極端子22に接続されている。このため,バスバー40を,以下,負極バスバー40とする。また,負極バスバー40の上面42は,複数の単電池20が接続されている接続面である。
The
また,正極バスバー30は,図1から図3に示すように,その外縁に,平板部31より下向きに延びる正極端子部34を有している。正極端子部34は,図3に示すように,正極連結部35と,正極連結部35から平板部31までを接続している接続部36とを有している。正極連結部35は,接続部36から組電池10の外側に向けて突出している部分であり,接続部36とは反対側に正極連結面37を有している。
Further, as shown in FIGS. 1 to 3, the positive
負極バスバー40は,図1から図3に示すように,その外縁に,平板部41より上向きに延びる負極端子部44を有している。負極端子部44は,図3に示すように,負極連結部45と,負極連結部45から平板部41までを接続している接続部46とを有している。負極連結部45は,接続部46から組電池10の外側に向けて突出している部分であり,接続部46とは反対側に負極連結面47を有している。
As shown in FIGS. 1 to 3, the negative
そして,図1から図3に示すように,組電池10において,複数の単電池20は,正極バスバー30および負極バスバー40により並列に接続されている。組電池10は,正極バスバー30の正極端子部34および負極バスバー40の負極端子部44を介して,各単電池20において充放電を行うことのできるものである。
As shown in FIGS. 1 to 3, in the assembled
さらに,図1から図3に示すように,正極バスバー30は,平板部31の単電池20が接続されている下面32とは反対側の面に,複数の凸部よりなる冷却フィン33を有している。負極バスバー40についても同様,平板部41の単電池20が接続されている上面42とは反対側の面に,複数の凸部よりなる冷却フィン43を有している。つまり,冷却フィン33および冷却フィン43はともに,平面よりも表面積が大きく,放熱性の高い形状をしている。
Further, as shown in FIGS. 1 to 3, the positive
ここで,組電池10では,充放電がなされた際に,正極バスバー30および負極バスバー40において発熱する。このため,組電池10では,正極バスバー30および負極バスバー40における温度の上昇が,できるだけ低減されていることが好ましい。正極バスバー30および負極バスバー40における抵抗値が上昇してしまうことなどにより,組電池10の電池性能が低下してしまうからである。
Here, in the
そこで,本形態の組電池10においては,上記のように正極バスバー30および負極バスバー40にそれぞれ,放熱性の高い冷却フィン33および冷却フィン43が設けられている。このため,正極バスバー30および負極バスバー40は,充電時においてもそれほど温度が上昇せず,組電池10の電池性能の低下が抑制されている。
Therefore, in the assembled
図4は,正極バスバー30の断面図である。図4には,平板部31の厚みをAにより示している。平板部31の厚みAは,0.4mm以上であることが好ましい。平板部31の厚みAが0.4mm以上であれば,正極バスバー30の平板部31の抵抗値それほど高いものとはならないからである。
FIG. 4 is a cross-sectional view of the positive
また,図4には,冷却フィン33における凸部の高さをBにより,冷却フィン33における凸部の幅をCによりそれぞれ示している。さらに,図4には,冷却フィン33における隣り合う凸部同士の間隔をDにより示している。本形態において,冷却フィン33の高さBは,0.4mm以上,0.8mm以下の範囲内であることが好ましい。また,冷却フィン33について,幅Cおよび間隔Dはともに,5mm以上,150mm以下の範囲内であることが好ましい。幅Cおよび間隔Dの好ましい範囲は,冷却フィン33の凸部の図4における奥行き方向についても同様である。
In FIG. 4, the height of the convex portion in the cooling
そして,冷却フィン33における高さB,幅C,間隔Dを上記の範囲内とすることにより,正極バスバー30における放熱を良好に行わせることができる。具体的には,冷却フィン33の形状を上記の範囲内のものとすることにより,冷却フィン33が設けられていない平板部31のみのものと比較して,充放電時の正極バスバー30の温度を10℃程度,低くすることができる。なお,図4は正極バスバー30について示したものであるが,負極バスバー40についても同様の形状にすることができる。
And heat dissipation in the positive
また,本形態の組電池10は,これをさらに複数接続して組電池を構成することもできる。図5は,3つの組電池10を接続してなる組電池90の斜視図である。組電池90において,隣り合う組電池10同士は,それぞれの正極端子部34と負極端子部44とにより直列に接続されている。よって,組電池90は,図5において左端の組電池10の正極端子部34と,右端の組電池10の負極端子部44とを介して,充放電を行うことができる。
Moreover, the assembled
図6は,本形態の正極端子部34の詳細図である。本形態の正極端子部34は,図6に示すように,板金の曲げ加工により形成されたものである。すなわち,本形態の正極端子部34において,正極連結部35は,図6に示すように,接続部36の先端を曲げることにより形成されている。図6には,曲げ加工により形成されている正極連結部35の正極連結面37の面積を,Eにより示している。
FIG. 6 is a detailed view of the positive
また,本形態の正極端子部34において,接続部36は,図6に示すように,接続部36の幅Fよりも幅広に形成された部分38を,接続部36の幅方向の内側へ向けて曲げることにより形成されている。これにより,本形態の正極端子部34は,接続部36の幅Fが小さいものとされている。さらには,幅広の部分38を曲げることにより形成されている接続部36は,その厚みが,1枚分の厚みよりも厚いものとされている。なお,図6は正極端子部34について示したものであるが,負極端子部44についても同様の形状にされている。
Further, in the positive
図7は,本形態における正極端子部34と負極端子部44との接続状態を示す図である。正極端子部34と負極端子部44とは,正極連結面37と負極連結面47とを合わせた状態で,溶接により接合されている。
FIG. 7 is a diagram showing a connection state between the positive
そして,本形態では,正極端子部34と負極端子部44との溶接時において,正極連結面37と負極連結面47とを合わせた状態で,正極連結面37と負極連結面47とをその厚さ方向に,溶接加工を行うための加工治具により容易に挟み込むことができる。本形態においては,前述したように,正極連結部35および負極連結部45はともに,組電池10の外側に向けて突出するように形成されている。このため,正極連結部35および負極連結部45の周辺には,溶接加工のための加工治具を接近させるためのスペースが十分に確保されているからである。
In this embodiment, when the positive
また,本形態では,正極端子部34と負極端子部44との溶接を,超音波溶接により行っている。超音波溶接では,抵抗溶接よりも,板厚の厚いものを接合することができる。このため,正極端子部34および負極端子部44として,板厚の厚いものを用いることができる。そして,本形態では,正極端子部34および負極端子部44に板厚の厚いものを用いることにより,断面積が大きくされている。これにより,充放電時の正極端子部34および負極端子部44における抵抗値が低減されている。
In this embodiment, the positive
さらに,本形態の正極端子部34においては,図6で説明したように,接続部36の幅広の部分38を内側に曲げる加工を施している。この点,負極端子部44についても同様である。このため,正極端子部34および負極端子部44はともに,接続部36,46の幅を小さく抑えつつ,接続部36,46における断面積が大きくされている。よって,接続部36,46の幅を小さく抑えるとともに,充放電時の正極端子部34および負極端子部44における抵抗値が低減されている。
Further, in the positive
よって,各組電池10を接続している正極端子部34および負極端子部44の抵抗値が低いことにより,組電池90は良好な充放電性能を有している。すなわち,組電池90は品質の高いものである。さらに,正極端子部34は,抵抗値が低減されていることにより,発熱が抑制されている。このため,正極バスバー30は,その正極端子部34における温度の上昇についても抑制されている。また,負極端子部44についても同様,抵抗値が低減されていることにより,発熱が抑制されている。このため,負極バスバー40についても同様に,その負極端子部44における温度の上昇についても抑制されている。
Therefore, the assembled
また,正極端子部34と負極端子部44との接合箇所では,その接合面積が十分に大きいことが好ましい。接合箇所の面積が小さい場合には,その箇所での抵抗値が高くなってしまうからである。本形態の正極端子部34においては,図6で説明したように,正極連結部35を曲げ加工により形成している。このため,正極連結部35の正極連結面37の面積Eを十分にとることができる。この点,負極端子部44についても同様である。
Moreover, it is preferable that the joint area of the positive
よって,本形態の正極端子部34と負極端子部44との接合箇所では,正極連結面37および負極連結面47の面積が十分な大きさとすることができ,その接合箇所での抵抗値を低減することができる。このため,正極端子部34と負極端子部44との接合箇所においても,温度の上昇が抑制されている。また,正極連結面37および負極連結面47の面積を大きくすることにより,接合強度についても十分なものとされている。
Therefore, the area of the positive
なお,正極バスバー30は,平板部31,冷却フィン33,正極端子部34を,板金加工により一体のものとして製造することができる。すなわち,冷却フィン33は,正極バスバー30の下面32とは反対側の面に,凹凸を有する金型を押し付けるプレス加工により形成することができる。また,負極バスバー40についても同様に,平板部41,冷却フィン43,負極端子部44を,板金加工により一体のものとして製造することができる。そして,正極バスバー30および負極バスバー40を板金加工により製造する場合には,板金の曲げ加工などに必要な逃げ加工を適所に施しておくことが好ましい。
In addition, the positive
また,組電池10がPHVなどの車載用のものであり,正極バスバー30および負極バスバー40を板金加工により製造する場合には,使用する金属板の板厚は,少なくとも0.4mm以上のものを用いることが好ましい。なお,車載用よりも低電流である民生用の組電池10においては,金属板として板厚が0.15mmのものや0.2mmのものを用いることもできる。さらに,コストを考慮する場合,金属板として板厚が0.8mm以下のものを用いることが好ましい。なお,組電池10が車載用のものであり,高電流が流れるものである場合には,平板部31の厚みAを厚くとりつつ抵抗値の低減を図るため,金属板として,板厚が1.2mmのものや2mmのものを用いることが考えられる。
Further, when the assembled
また,図8に,本形態の変形例である正極端子部134を示している。正極端子部134についても,上記の正極端子部34と同様,板金の曲げ加工により形成することができる。また,正極端子部134は,先端に位置する正極連結部135を有している。正極端子部134においても,接続部136の正極連結部135とは反対側は,正極バスバーの平板部に繋がっている。さらに,正極連結部135は,組電池とは反対側に突出するように形成されている部分である。
FIG. 8 shows a positive
図8に示す正極端子部134においても,正極連結部135における1つの面を正極連結面137としている。図8には,正極連結面137の面積を,Gにより示している。また,接続部136についても,その幅Hよりも幅広に形成した金属板を曲げることにより形成されている。このため,接続部136においても,幅Hを小さく抑えつつ,断面積が大きくされている。よって,図8に示す正極端子部134を用いることによっても,抵抗値を低いものとすることができるため,正極端子部134における発熱を抑制することができる。
Also in the positive
図9は,図8に示す正極端子部134の,負極端子部144との接続状態を示す図である。図9に示す負極端子部144についても,正極端子部134と同様の曲げ加工により形成されたものである。これにより,負極端子部144は,負極連結面147が,正極端子部134の正極連結面137と合わさるような形状に形成されている。
FIG. 9 is a diagram illustrating a connection state of the positive
そして,図9に示す正極端子部134と負極端子部144との溶接は,溶接加工のための加工治具によって正極連結部135と負極連結部145とをこれらの厚さ方向より挟み込みつつ行うことができる。その挟み込みについても,容易に行うことができる。正極連結部135および負極連結部145はともに,組電池の外側に向けて突出するように形成されている。このため,正極連結部135および負極連結部145の周辺には,溶接加工のための加工治具を接近させるためのスペースが十分に確保されているからである。
Then, welding of the positive
また,正極端子部134および負極端子部144の接続部136,146はともに,図9に示すように曲げ加工により形成されている。このため,接続部136,146はともに,幅を小さく抑えつつ,接続部136,146における断面積が大きくされている。よって,接続部136,146の幅を小さく抑えるとともに,充放電時の正極端子部134および負極端子部144における抵抗値が低減されている。よって,正極端子部134および負極端子部144についても,温度の上昇が抑制されている。
Further, the connecting
さらに,曲げ加工により形成される正極連結部135の正極連結面137の面積Gは,十分な大きさとすることが可能である。負極連結部145の負極連結面147についても同様である。よって,正極端子部134と負極端子部144との接合箇所においても,その面積を十分な大きさとすることができるため,温度の上昇を抑制するとともに,十分な接合強度を得ることができる。また,正極端子部134と負極端子部144との溶接についても,超音波溶接により行うことで,板厚の厚い材料を用いることができるため,より温度上昇を抑制することができる。
Furthermore, the area G of the positive
以上詳細に説明したように,本形態に係る組電池10は,複数の単電池20を正極バスバー30および負極バスバー40により並列に接続してなるものである。正極バスバー30は,単電池20が接続されている下面32とは反対側の面に,冷却フィン33を有している。負極バスバー40は,単電池20が接続されている上面42とは反対側の面に,冷却フィン43を有している。よって,複数の単電池を接続するバスバーの温度上昇が抑制された組電池が実現されている。
As described above in detail, the assembled
なお,本実施の形態は単なる例示にすぎず,本発明を何ら限定するものではない。従って本発明は当然に,その要旨を逸脱しない範囲で種々の改良,変形が可能である。例えば,上記の実施形態では,正極バスバー30および負極バスバー40を,板金加工により,それぞれ一体のものとして製造することとして説明した。しかし,例えば,正極バスバー30は,平板部31と正極端子部34とが,板金加工により一体のものとして製造されたものであってもよい。つまり,冷却フィン33については,平板部31の下面32の反対側の面に,溶接などによって接合されたものであってもよい。負極バスバー40についても同様である。
Note that this embodiment is merely an example, and does not limit the present invention. Accordingly, the present invention can naturally be improved and modified in various ways without departing from the gist thereof. For example, in the above-described embodiment, the positive
また例えば,単電池20は円筒型のものに限らず,矩形型のものであってもよい。また例えば,上記の組電池10における単電池20の個数は単なる1例である。つまり,組電池10における単電池20の個数は,用途に応じた出力を得ることができる個数であればよく,7個以下であっても,9個以上であってもよい。
Further, for example, the
10 組電池
20 単電池
30 正極バスバー
31 平板部
32 下面
33 冷却フィン
34 正極端子部
40 負極バスバー
41 平板部
42 上面
43 冷却フィン
44 負極端子部
10 assembled
Claims (1)
前記バスバーは,複数の前記単電池が接続されている接続面を有するとともに,前記接続面の反対側の面に冷却フィンを有するものであることを特徴とする組電池。 In an assembled battery in which multiple cells are connected by a bus bar,
The bus bar has a connection surface to which the plurality of unit cells are connected, and a cooling fin on a surface opposite to the connection surface.
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