JP2016115442A

JP2016115442A - 組電池

Info

Publication number: JP2016115442A
Application number: JP2014251174A
Authority: JP
Inventors: 比呂志沖賀; Hiroshi Okiga
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2014-12-11
Filing date: 2014-12-11
Publication date: 2016-06-23
Anticipated expiration: 2034-12-11
Also published as: KR20160071331A; CN105702904B; US9837657B2; US20160172647A1; CN105702904A; DE102015121420A1; JP6179503B2; KR101814654B1

Abstract

【課題】電池セルの厚さ誤差を吸収して、電池セルに配線基板を良好に電気的に接続することができる組電池を提供する。【解決手段】本発明の一態様に係る組電池１は、複数の電池セル２と、電池セル２を相互に電気的に接続するバスバー３と、電池セル２に電気的に接続される配線基板４と、を備える組電池である。バスバー３は、電池セル２と電気的に接続される第１の接続部３ａと、導電性接着剤６を介して配線基板４の接続部に電気的に接続される第２の接続部３ｂと、を有する。第２の接続部３ｂは、導電性接着剤６を収容する凹部３ｄを有する。【選択図】図１

Description

本発明は、組電池に関し、特に複数の電池セルと、電池セルを相互に電気的に接続するバスバーと、複数の電池セルに電気的に接続される配線基板と、を備える組電池に関する。

複数の電池セルが接続された組電池では、電池セル毎に電圧を検出したり、電池セル毎の電圧を均等化したり、するための配線基板を電池セルに電気的に接続している。例えば、特許文献１の組電池は、複数の電池セルの電極端子に夫々、配線基板に形成した孔を通して、当該電極端子に配線基板をナット接合している。

特開２００３−４５４０９号公報

電池セルの製造上の公差により電池セルに厚さ誤差が生じる場合がある。特許文献１の組電池は、電池セルの電極端子に配線基板の孔を通してナット接合しているが、電池セルに厚さ誤差が生じている場合、電池セルの電極端子に配線基板の孔を通すことができなくなる。つまり、特許文献１の組電池は、電池セルの厚さ誤差を吸収して、電池セルに配線基板を電気的に接続することができない。

本発明は、上記を鑑みなされたものであって、電池セルの厚さ誤差を吸収して、電池セルに配線基板を良好に電気的に接続することができる組電池を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る組電池は、複数の電池セルと、前記電池セルを相互に電気的に接続するバスバーと、前記電池セルに電気的に接続される配線基板と、を備える組電池であって、
前記バスバーは、前記電池セルと電気的に接続される第１の接続部と、導電性接着剤を介して前記配線基板の接続部に電気的に接続される第２の接続部と、を有し、
前記第２の接続部は、前記導電性接着剤を収容する凹部を有する。
これにより、電池セルの厚さ誤差を吸収して、電池セルに配線基板を良好に電気的に接続することができる。

上記組電池において、前記凹部の底部に開口部を有することが好ましい。
これにより、導電性接着剤の未充填による接続不良やバスバーと配線基板との接続部の強度不足を抑制することができる。

上記組電池において、前記第２の接続部と前記電池セルとの間隔が前記第１の接続部と前記電池セルとの間隔に対して広くなるように、前記第２の接続部は前記第１の接続部に段差部を介して接続されていることが好ましい。
これにより、配線基板をバスバーに接続するための作業スペースを広く確保することができる。

本発明によれば、電池セルの厚さ誤差を吸収して、電池セルに配線基板を良好に電気的に接続することができる組電池を提供することができる。

実施の形態１の組電池の上部を拡大して示す分解図である。実施の形態１の組電池を拡大して示す平面図である。（ａ）は、実施の形態１のバスバーを示す平面図である。（ｂ）は、実施の形態１のバスバーの側面図である。実施の形態１のバスバーに配線基板を電気的に接続する前の状態を示す図である。実施の形態１のバスバーに配線基板を電気的に接続した状態を示す図である。実施の形態２のバスバーに配線基板を電気的に接続する前の状態を示す図である。（ａ）は、実施の形態３のバスバーを示す平面図である。（ｂ）は、実施の形態３のバスバーの側面図である。（ａ）は、実施の形態３の異なるバスバーを示す平面図である。（ｂ）は、実施の形態３の異なるバスバーの側面図である。

以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。但し、本発明が以下の実施の形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。

＜実施の形態１＞
本実施の形態の組電池の構成を説明する。図１は、本実施の形態の組電池の上部を拡大して示す分解図である。図２は、本実施の形態の組電池を拡大して示す平面図である。図３（ａ）は、本実施の形態のバスバーを示す平面図である。図３（ｂ）は、本実施の形態のバスバーの側面図である。

組電池１は、図１及び図２に示すように、電池セル２、バスバー３及び配線基板４を備えている。電池セル２は、一般的なリチウムイオン電池などであり、上面における当該電池セル２の幅方向の一方の端部に正極及び負極の一方の電極端子２ａが設けられ、他方の端部に他方の電極端子２ｂが設けられている。

本実施の形態の電極端子２ａ、２ｂは夫々、図１に示すように、電池セル２の上面に設けられた台座２ｃから上方に突出しており、棒ネジとされている。このような電池セル２は、当該電池セル２の厚さ方向に複数並べられている。

バスバー３は、導電性材料から成る板状部材であり、隣接する一方の電池セル２の電極端子２ａと他方の電池セル２の電極端子２ｂとを電気的に接続する。本実施の形態のバスバー３は、図１及び図３（ａ）に示すように、バスバー３の厚さ方向から見て略Ｔ字形状の平板部材であり、電極端子２ａ及び２ｂに電気的に接続される第１の接続部３ａ、及び配線基板４が電気的に接続される第２の接続部３ｂを備えている。但し、バスバー３の形状は特に限定されず、例えば、略Ｌ字形状などでもよい。また、本実施の形態のバスバー３は、隣接する電池セル２を相互に電気的に接続しているが、接続する電池セル２は隣接していなくてもよい。なお、図３（ａ）などでは、一点鎖線によって第１の接続部３ａと第２の接続部３ｂとの境界を示している。

第１の接続部３ａには、間隔を開けて孔３ｃが形成されており、図１及び図２に示すように、当該孔３ｃに夫々、隣接する一方の電池セル２の電極端子２ａ及び他方の電池セル２の電極端子２ｂが通され、ボルト５を介して第１の接続部３ａが電極端子２ａ及び２ｂに電気的に接続されている。

第２の接続部３ｂには、バスバー３の厚さ方向に凹む凹部３ｄが形成されている。本実施の形態の凹部３ｄは、図１及び図３（ａ）、（ｂ）に示すように、円錐台形状に形成されており、上方に向かって縮径するように凹んでいる。このような凹部３ｄに配線基板４を電気的に接続するための導電性接着剤６が収容されている。ここで、導電性接着剤６としては、一般的な導電性接着剤を用いることができる。

配線基板４は、電池セル２毎の電圧を検出したり、電池セル２の電圧を均等化したり、するために、導電性接着剤６を介してバスバー３の第２の接続部３ｂに電気的に接続されている。本実施の形態の配線基板４は、プリント基板から成り、コネクタ７を介して外部の制御装置（図示を省略）と信号の入出力が可能である。そして、配線基板４は、導電性接着剤６を介してバスバー３に接続される接続部分としてランド４ａを備えている。

次に、本実施の形態の組電池１の組み立て工程を説明する。図４は、本実施の形態のバスバーに配線基板を電気的に接続する前の状態を示す図である。図５は、本実施の形態のバスバーに配線基板を電気的に接続した状態を示す図である。

先ず、複数の電池セル２を並べて、隣接する一方の電池セル２の電極端子２ａ及び他方の電池セル２の電極端子２ｂにバスバー３の孔３ｃを通し、電極端子２ａ及び２ｂにボルト５をねじ込んでバスバー３の第１の接続部３ａをボルト５と台座２ｃとの間に挟み込む。その結果、バスバー３が電極端子２ａ及び２ｂに電気的に接続される。

次に、図１及び図４に示すように、配線基板４のランド４ａに導電性接着剤６を塗布し、バスバー３の凹部３ｄに導電性接着剤６が収容されるように、バスバー３の下方から配線基板４をバスバー３の第２の接続部３ｂに押し当てる。ちなみに、図１では、破線部分で囲まれた領域が導電性接着剤６の塗布領域である。

このとき、導電性接着剤６は凹部３ｄ内に収容され、導電性接着剤６のはみ出しを抑制することができる。これにより、導電性接着剤６が他の部材に付着することによる絶縁不良や耐圧低下を抑制することができる。

ここで、バスバー３における凹部３ｄの底部（即ち、上端部）に開口部３ｅが形成されていることが好ましい。これにより、凹部３ｄ内の残留空気や蒸発した導電性接着剤６を排出することができる。しかも、導電性接着剤６が凹部３ｄの開口部３ｅから溢れるまで、配線基板４をバスバー３の第２の接続部３ｂに押し当てることで、導電性接着剤６が凹部３ｄ内に充填されたことを目視により確認することができる。これにより、導電性接着剤６の未充填による接続不良やバスバー３と配線基板４との接続部の強度不足を抑制することができる。

次に、導電性接着剤６を硬化させると、組電池１の組み立てが完了する。ここで、凹部３ｄに開口部３ｅが形成されている場合、導電性接着剤６として光硬化性の導電性接着剤を用い、当該開口部３ｅから光を照射して導電性接着剤６を硬化させることができる。これにより、組電池１の製造時間を短縮することができる。

このように本実施の形態の組電池１は、導電性接着剤６を用いて配線基板４をバスバー３、ひいては電池セル２に電気的に接続するので、導電性接着剤６によって電池セル２の厚さ誤差を吸収することができる。そのため、電池セル２の厚さ誤差を吸収して、電池セル２に配線基板４を良好に電気的に接続することができる。

従来のように、電池セルの電極端子に配線基板の孔を通してナット接合する場合、電池セル２の厚さ誤差によって、電池セルの電極端子に配線基板の孔を通すことができず、配線基板の不良品が発生する。また、電池セルの電極端子に配線基板の孔を通した際に、当該配線基板が歪み、配線の剥がれや断線、配線基板上に実装された部品のはんだ接合部の信頼性低下などが発生する。一方、本実施の形態の組電池１は、導電性接着剤６によって電池セル２の厚さ誤差を吸収するので、配線基板に歪みが生じることがなく、従来の組電池に比べて組電池１の信頼性を向上させることができる。

また、従来のように、配線基板をナット接合する場合、配線基板のクリープによりナットが緩むなどの不具合が生じる可能性があるが、本実施の形態の組電池１は、導電性接着剤６を用いて配線基板４をバスバー３に接合するので、ナットが緩むなどの不具合が生じない。

＜実施の形態２＞
実施の形態１のバスバー３は、平板部材で形成したが、この限りでない。即ち、図６に示すバスバー３１は、第２の接続部３１ｂと電池セル２の上面との間隔が広がるように、第１の接続部３１ａに段差部３１ｃを介して第２の接続部３１ｂが接続されている。つまり、第１の接続部３１ａと電池セル２の上面との間隔に対して、第２の接続部３１ｂと電池セル２の上面との間隔が広くなるように、バスバー３１は折り曲げられている。これにより、配線基板４をバスバー３１に接続するための作業スペースを広く確保することができる。なお、図６では、実施の形態１のバスバー３と等しい要素には等しい符号を用いて示している。

＜実施の形態３＞
実施の形態１などの凹部３ｄは円錐台形状であるが、この限りでない。即ち、図７（ａ）及び（ｂ）に示すバスバー４１のように、凹部４１ｄを四角錐台形状に形成してもよい。また、図８（ａ）及び（ｂ）に示すバスバー４２のように、凹部４２ｄを半球形状に形成してもよい。要するに、導電性接着剤６を収容することができれば、形状は特に限定されない。なお、図７（ａ）、（ｂ）及び図８（ａ）、（ｂ）では、実施の形態１のバスバー３と等しい要素には等しい符号を用いて示している。

本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

１組電池
２電池セル
２ａ、２ｂ電極端子
２ｃ台座
３バスバー
３ａ、３ｂ接続部
３ｃ孔
３ｄ凹部
３ｅ開口部
４配線基板
５ボルト
６導電性接着剤
７コネクタ
３１バスバー
３１ａ、３１ｂ接続部
３１ｃ段差部
４１バスバー、４１ｄ凹部
４２バスバー、４２ｄ凹部

Claims

複数の電池セルと、前記電池セルを相互に電気的に接続するバスバーと、前記電池セルに電気的に接続される配線基板と、を備える組電池であって、
前記バスバーは、前記電池セルと電気的に接続される第１の接続部と、導電性接着剤を介して前記配線基板の接続部に電気的に接続される第２の接続部と、を有し、
前記第２の接続部は、前記導電性接着剤を収容する凹部を有する、組電池。
前記凹部の底部に開口部を有する、請求項１に記載の組電池。
前記第２の接続部と前記電池セルとの間隔が前記第１の接続部と前記電池セルとの間隔に対して広くなるように、前記第２の接続部は前記第１の接続部に段差部を介して接続されている、請求項１又は２に記載の組電池。