JP2019021403A

JP2019021403A - 組電池

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Publication number: JP2019021403A
Application number: JP2017136114A
Authority: JP
Inventors: 篤山中; Atsushi Yamanaka; 鈴木　雄介; Yusuke Suzuki; 雄介鈴木; 土屋　豪範; Takenori Tsuchiya; 豪範土屋
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2017-07-12
Filing date: 2017-07-12
Publication date: 2019-02-07
Anticipated expiration: 2037-07-12
Also published as: CN109256518A; US20190020011A1; EP3428997A1; JP6844458B2; EP3428997B1; CN109256518B

Abstract

【課題】バスバーを備えた組電池において、組電池の重量増加を抑制しつつ組電池の充放電に伴う熱損失を低減する。【解決手段】組電池１０は、バスバー３２と、セル１０１〜１０３と、セル１０４〜１０６とを備える。バスバー３２は、ｘ方向に延びるように形成され、領域Ａ、および、一方の領域Ａと他方の領域Ａとの間に位置する領域Ｃを含む。セル１０１〜１０３の各々は、一方の領域Ａに接続された負極端子を有する。セル１０４〜１０６の各々は、他方の領域Ａに接続された負極端子を各々が有する。セル１０１〜１０３の負極端子は、一方の領域Ａにおいてｘ方向に配列される。セル１０４〜１０６の正極端子は、他方の領域Ａにおいてｘ方向に配列される。ｘ方向に対して垂直なｙｚ断面において、領域Ｃの断面積は、一方の領域Ａの断面積よりも大きく、かつ、他方の領域Ａの断面積よりも大きい。【選択図】図５

Description

本開示は、組電池に関し、より特定的には、複数のセルを電気的に接続するバスバーを備えた組電池に関する。

近年、組電池が搭載された電動車両であるハイブリッド車および電気自動車などの普及が進んでいる。一般に、車載用の組電池は、数十〜数百個程度の複数のセルを含んで構成される。これら複数のセルの各々の間は、大電流を流すことが可能な導体であるバスバーによって連結されるとともに電気的に接続されている。

組電池の充放電時には、バスバーにて熱損失（ジュール熱）が生じる。そのため、バスバーでの熱損失を抑制し、組電池の充放電効率を高めるための技術が提案されている。たとえば特開２０１１−０６５７９４号公報（特許文献１）は、組電池を流れる電流をバスバーにより均等化することによって熱損失を抑制する技術を開示する。

特開２０１１−０６５７９４号公報

各々が複数のセルを含む第１および第２のモジュールと、バスバーとを備えた組電池の構成が知られている（たとえば特許文献１参照）。バスバーは、第１のモジュールに含まれる複数のセルを並列に接続するとともに第２のモジュールに含まれる複数のセルを並列に接続し、かつ、第１のモジュールと第２のモジュールとを直列に接続する。このように、各モジュールのなかで複数のセルが並列に接続されることによって、すべてのセルが直列に接続される場合と比べて、組電池が充放電可能な電流を大きくすることができる。その一方で、充放電電流の増大に伴い、バスバーでの熱損失も増大し得る。

バスバーでの熱損失を抑制するための手法として、たとえばバスバーを大型化することも考えられる。しかしながら、バスバーの大型化は組電池の重量を増加させ得る。そうすると、たとえば車載用の組電池においては、電動車両が燃料を消費せずに走行可能な距離（いわゆるＥＶ走行距離）が短くなってしまう可能性がある。あるいは、ハイブリッド車の燃費を悪化させてしまう可能性がある。

本開示は上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、バスバーを備えた組電池において、組電池の重量増加を抑制しつつ、組電池の充放電に伴うバスバーでの熱損失を低減することである。

（１）本開示のある局面に従う組電池は、バスバーと、第１および第２のモジュールとを備える。バスバーは、所定方向に延びるように形成され、第１領域、第２領域および第１領域と第２領域との間に位置する中間領域を含む。第１のモジュールは、第１領域に接続された負極端子を各々が有する複数のセルを含む。第２のモジュールは、第２領域に接続された正極端子を各々が有する複数のセルを含む。第１のモジュールに含まれる複数のセルの負極端子は、第１領域において所定方向に配列される。第２のモジュールに含まれる複数のセルの正極端子は、第２領域において所定方向に配列される。所定方向に対して垂直な断面において、中間領域の断面積は、第１領域の少なくとも一部の断面積よりも大きく、かつ、第２領域の少なくとも一部の断面積よりも大きい。

（２）好ましくは、上記垂直な断面において、中間領域の断面積は、バスバーの断面積のなかで最も大きい。

（３）好ましくは、バスバーは、上記垂直な断面方向に積層された複数のバスバープレートを含む。中間領域における複数のバスバープレートの枚数は、第１領域における複数のバスバープレートの枚数よりも多く、かつ、第１領域における複数のバスバープレートの枚数よりも多い。

（４）好ましくは、中間領域の厚みは、第１領域の厚みよりも厚く、かつ、第２領域の厚みよりも厚い。

（５）好ましくは、中間領域の幅は、第１領域の幅よりも広く、かつ、第２領域の厚みよりも厚い。

バスバーにおける熱損失は、バスバーを流れる電流の２乗と、バスバーの抵抗との積により表される。そのため、大きな電流が流れる領域ほど熱損失が大きくなりやすい。一方、バスバーの抵抗は各領域の断面積に反比例するので、バスバーの断面積を大きくすることでバスバーの抵抗が小さくなる。したがって、断面積を大きくすることにより、バスバーでの熱損失を低減することが可能である。

バスバーの断面積を一律に大きくすることで熱損失を低減することも考えられる。しかしながら、そのすると、相対的に小さな電流しか流れない第１領域および第２領域の断面積も大きくなる分、組電池の重量が過度に増加してしまう可能性がある（詳細については後述）。これに対し、上記構成によれば、大きな電流が流れ、熱損失が大きくなりやすい中間領域の断面積を選択的に大きくし、他の第１領域および第２領域については断面積を中間領域の断面積よりも小さくする。これにより、第１領域および第２領域の重量増加を抑制しつつ、中間領域での熱損失を効果的に低減することができる。

本開示によれば、複数のセルを電気的に接続するバスバーを備えた組電池において、バスバーの質量増加を抑制しつつ、組電池の充放電に伴うバスバーでの熱損失を低減することができる。

実施の形態１に係る組電池が搭載された車両の全体構成を概略的に示す図である。セルの構成を示す図である。図１に示した組電池の上面図である。比較例におけるバスバーの構成を説明するための図である。実施の形態１におけるバスバーの構成を説明するための図である。実施の形態１の変形例１におけるバスバーの構成を説明するための図である。実施の形態１の変形例２に係る組電池の上面図である。実施の形態１の変形例２におけるバスバーの構成を説明するための図である。実施の形態２におけるバスバーの構成を説明するための図である。実施の形態２の変形例におけるバスバーの構成を説明するための図である。

以下、本開示の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。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

［実施の形態１］
＜電動車両の全体構成＞
図１は、実施の形態１に係る組電池１０が搭載された車両１の全体構成を概略的に示す図である。なお、以下では、車両１がハイブリッド車両である場合について代表的に説明するが、本開示に係る組電池は、ハイブリッド車両に限らず、走行用に組電池が搭載される車両全般に適用可能である。また、実施の形態１に係る組電池１０は、他の用途（たとえば定置用）に用いられてもよい。

図１を参照して、車両１は、組電池１０と、監視ユニット９１０と、パワーコントロールユニット（ＰＣＵ：Power Control Unit）９２０と、モータジェネレータ９３１，９３２と、エンジン９４０と、動力分割装置９５０と、駆動軸９６０と、駆動輪９７０とを備える、電子制御装置（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）９８０とを備える。

組電池１０は、複数のセルを含んで構成される。セル数は、たとえば２８８個であり、２８８個のセルが９６直列×３並列に接続される。しかし、本実施の形態では、図面が煩雑になるのを防ぐため、１８個のセル１０１〜１１８が６直列×３並列に接続された構成を例に説明する（図３参照）。

各セル１０１〜１１８は、二次電池であり、本実施の形態ではリチウムイオン二次電池である。しかし、二次電池の種類は特に限定されず、セル１０１〜１０８がニッケル水素電池などの他の二次電池であってもよい。また、上記セル数は例示に過ぎず、セル数は４以上（すなわち２直列×２並列以上）であれば特に限定されるものではない。組電池１０および各セル１０１〜１１８の詳細な構成については図２〜図５にて説明する。

組電池１０は、モータジェネレータ９３１，９３２を駆動するための電力を蓄え、ＰＣＵ５０を通じてモータジェネレータ９３１，９３２へ電力を供給する。また、組電池１０は、モータジェネレータ９３１，９３２の発電時にＰＣＵ９２０を通じて発電電力を受けて充電される。

監視ユニット９１０は、電圧センサ９１１と、電流センサ９１２と、温度センサ９１３とを含む。電圧センサ９１１は、組電池１０に含まれる各セル１０１〜１１８の電圧ＶＢｉ（ｉ＝１〜１８）を検出する。電流センサ９１２は、組電池１０に入出力される電流ＩＢを検出する。温度センサ９１３は、セル毎の温度ＴＢｉを検出する。

ＰＣＵ９２０は、ＥＣＵ９８０からの制御信号に従って、組電池１０とモータジェネレータ９３１，９３２との間で双方向の電力変換を実行する。ＰＣＵ９２０は、モータジェネレータ９３１，９３２の状態をそれぞれ別々に制御可能に構成されており、たとえば、モータジェネレータ９３１を回生状態（発電状態）にしつつ、モータジェネレータ９３２を力行状態にすることができる。ＰＣＵ９２０は、たとえば、モータジェネレータ９３１，９３２に対応して設けられる２つのインバータと、各インバータに供給される直流電圧を組電池１０の出力電圧以上に昇圧するコンバータ（いずれも図示せず）とを含んで構成される。

モータジェネレータ９３１，９３２の各々は、交流回転電機であり、たとえば、ロータに永久磁石が埋設された三相交流同期電動機である。モータジェネレータ９３１は、主として、動力分割装置９５０を経由してエンジン９４０により駆動される発電機として用いられる。モータジェネレータ９３１が発電した電力は、ＰＣＵ９２０を介してモータジェネレータ９３２または組電池１０に供給される。モータジェネレータ９３２は、主として電動機として動作し、駆動輪９７０を駆動する。モータジェネレータ９３２は、組電池１０からの電力およびモータジェネレータ９３１の発電電力の少なくとも一方を受けて駆動され、モータジェネレータ９３２の駆動力は駆動軸９６０に伝達される。一方、車両の制動時や下り斜面での加速度低減時には、モータジェネレータ９３２は、発電機として動作して回生発電を行なう。モータジェネレータ９３２が発電した電力は、ＰＣＵ９２０を介して組電池１０に供給される。

エンジン９４０は、空気と燃料との混合気を燃焼させたときに生じる燃焼エネルギーをピストンやロータなどの運動子の運動エネルギーに変換することによって動力を出力する内燃機関である。

動力分割装置９５０は、たとえば、サンギヤ、キャリア、リングギヤの３つの回転軸を有する遊星歯車機構（図示せず）を含む。動力分割装置９５０は、エンジン９４０から出力される動力を、モータジェネレータ９３１を駆動する動力と、駆動輪９７０を駆動する動力とに分割する。

ＥＣＵ９８０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、メモリと、各種信号を入出力するための入出力ポート（いずれも図示せず）とを含んで構成される。ＥＣＵ９８０は、各センサから受ける信号ならびにメモリに記憶されたプログラムおよびマップに基づいて、エンジン９４０およびＰＣＵ９２０を制御する。

＜セル構成＞
次に、セル１０１〜１１８の構成について説明する。各セル１０１〜１１８は共通の構成を有するため、以下ではセル１０１の構成について代表的に説明する。

図２は、セル１０１の構成を示す図である。図２を参照して、セル１０１は、一方向に開口する開口部が形成された角型形状（略直方体形状）を有するケース本体８１と、ケース本体８１に設けられた開口部を塞ぐ蓋体８２とを含む。ケース本体８１および蓋体８２は、アルミニウムなどの金属材料により形成され、互いに溶接されている。

以下では、セル１０１の短辺方向（厚み方向）をｘ軸方向とし、セル１０１の長辺方向（長さ方向）をｙ軸方向とし、セル１０１の高さ方向をｚ軸方向とする。たとえば、鉛直方向は負のｚ軸方向であり、水平方向はｘｙ平面方向である。

蓋体８２には、防爆弁８３と、注液栓８４とが形成されている。防爆弁８３は、セル１１０の内部圧力が上昇し所定圧力に達した場合に作動することでセル１０１の破裂を防止する。注液栓８４は、セル１０１の内部に電解液を注入するために用いられる。

セル１０１は、蓋体８２に設けられた正極端子８５Ｐおよび負極端子８５Ｎをさらに含む。正極端子８５Ｐおよび負極端子８５Ｎは、ケース本体８１の長辺方向（ｙ方向）に間隔をあけて設けられている。正極端子８５Ｐおよび負極端子８５Ｎの各々の一方端は、蓋体８２から上方（正のｚ方向）に向けて突出するように設けられている。正極端子８５Ｐおよび負極端子８５Ｎは、ナットおよびバスバーを用いて、セル１０１と隣接する他のセル（後述する図３ではセル１０２）の正極端子または負極端子に締結可能に構成されている。

ケース本体８１の内部には、電極体８６および電解液（図示せず）が収容されている。図２では、ケース本体８１を透視して電極体８６が破線で示されている。電極体８６は、正極８７と負極８８とがセパレータ８９を介して積層され、その積層体が捲回されることにより形成されている。電解液は、正極８７、負極８８およびセパレータ８９等に保持されている。なお、正極８７、負極８８、セパレータ８９および電解液としては、リチウムイオン二次電池の正極、負極、セパレータおよび電解液として従来公知の構成および材料をそれぞれ用いることができる。

＜組電池の構成＞
図３は、図１に示した組電池１０の上面図である。図３には、１８個のセル１０１〜１１８が各セルの短辺方向（ｘ方向）に積層されることより形成された積層体が組電池１０として示されている。

組電池１０は、一対のエンドプレート２１，２２と、バスバー３１〜３７とをさらに備える。エンドプレート２１，２２は、組電池１０の積層方向（ｘ方向）の一方端および他方端にそれぞれ対向するように配置されている。エンドプレート２１，２２は、すべてのセル１０１〜１１８を挟み込んだ状態で拘束バンド（図示せず）によって拘束されている。バスバー３１〜３７は、たとえば銅、真鍮またはアルミ等からなる導体であり、隣接するセル間を連結するとともに電気的に接続する。

本実施の形態に係る組電池１０は、バスバー３１〜３７の構成に特徴を有する。この特徴の理解を容易にするために、以下では、まず、比較例に係る組電池の構成について説明する。なお、比較例に係る組電池の構成は、バスバー３１〜３７に代えてバスバー３１Ｘ〜３７Ｘを備える点において、組電池１０の構成と異なる。比較例に係る組電池の他の構成は、組電池１０の対応する構成と同等である。

＜比較例におけるバスバー＞
図４は、比較例におけるバスバー３２Ｘの構成を説明するための図である。図４および後述する図５には、図３のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う組電池の断面図が示されている。ただし、各セルの内部（電極体等）については図示を省略している。

図３および図４を参照して、セル１０１〜１０３の正極（図３では正極を＋で示す）同士は、バスバー３１Ｘによって連結されるとともに電気的に接続されている。すなわち、セル１０１〜１０３は、並列に接続されている。セル１０１〜１０３の負極（図３では負極を−で示す）とセル１０４〜１０６の正極とは、バスバー３２Ｘによって連結されるとともに電気的に接続されている。これにより、セル１０１〜１０３が並列に接続されるとともにセル１０４〜１０６が並列に接続されており、かつ、並列接続されたセル１０１〜１０３と、並列接続されたセル１０４〜１０６とが直列に接続されている。なお、セル１０１〜１０３は本開示に係る「第１のモジュール」に含まれるセルに相当し、セル１０４〜１０６は本開示に係る「第２のモジュール」に含まれるセルに相当する。

詳細な説明は繰り返さないが、他のセル１０７〜１１８とバスバー３３Ｘ〜３７Ｘとの接続関係についても同様である。このように複数のセル（図３では３個）を並列接続することによって、組電池が充放電可能な電流を大きくすることができる。

その一方で、充放電電流の増大に伴い、バスバー３１Ｘ〜３７Ｘでの熱損失も増大し得る。バスバー３１Ｘ〜３７Ｘでの損失を抑制する手法として、たとえばバスバー３１Ｘ〜３７Ｘを大型化（たとえば肉厚化）することも考えられる。しかしながら、バスバー３１Ｘ〜３７Ｘの大型化は組電池の重量を増加させ得る。その結果、車両１のＥＶ走行距離が短くなったり、車両１の燃費が悪化したりしてしまう可能性がある。そこで、本実施の形態においては、バスバーのうち大きな電流が流れる領域ほどバスバーの断面積が大きくなる構成を採用する。

＜本実施の形態におけるバスバー＞
図５は、実施の形態１におけるバスバー３２の構成を説明するための図である。図３および図５を参照して、以下では、理解を容易にするため、セル１０１〜１０６の各々を流れる充放電電流が等しい場合について説明し、各セル１０１〜１０６を流れる電流をＩで表す。また、バスバー３２のうちセル１０１〜１０６の積層方向（ｘ方向）の端領域を「領域Ａ」と記載し、積層方向の中央領域を「領域Ｃ」と記載し、領域Ａと領域Ｃとの間に位置する領域を「領域Ｂ」と記載する。なお、領域Ａ，Ｂの一方または両方が本開示に係る「第１領域」および「第２領域」に相当し、領域Ｃは本開示に係る「中間領域」に相当する。

実施の形態１におけるバスバー３２においては、領域Ｃの断面積が最も大きく、次いで領域Ｂの断面積が大きく、領域Ａの断面積が最も小さい。言い換えると、バスバー３２は、セル１０１〜１０６の積層方向の中央領域（領域Ｃ）の断面積が最も大きく、積層方向の端領域に行くに従って断面積が小さくなるように設けられている。その理由について説明する。

領域Ａ〜Ｃの各々における熱損失は、その領域を流れる電流の２乗と、その領域における抵抗との積により表される。領域Ａを流れる電流は、Ｉである。領域Ｂを流れる電流は、領域Ａを流れる電流が合流するので、２Ｉである。領域Ｃを流れる電流は、領域Ａを流れる電流が合流し、かつ領域Ｂを流れる電流が合流するので、３Ｉである。このように、領域Ｃに近い領域ほど、バスバー３２を流れる電流が大きい。

各領域Ａ〜Ｃの抵抗は、その領域の断面積に反比例する。比較例（図４参照）のようにバスバー３２Ｘの厚みが均等の場合には、すべての領域Ａ〜Ｃ（図４には図示せず）の断面積が等しいため、すべての領域Ａ〜Ｃの抵抗も等しくなる。よって、比較例では、領域Ｃにおけるバスバー３２Ｘでの熱損失が最も大きくなる。

これに対し、実施の形態１においては、領域Ａの断面積はＳ１である。領域Ｂの断面積は、Ｓ１よりも大きなＳ２である（Ｓ１＜Ｓ２）。領域Ｃの断面積は、Ｓ２よりもさらに大きなＳ３である（Ｓ１＜Ｓ２＜Ｓ３）。このように、中央の領域Ｃに近い領域ほど断面積が大きいので、領域Ｃの抵抗が最も小さくなる。つまり、最も大きな充放電電流が流れる領域Ｃの抵抗が最も小さくなるので、領域Ｃでの熱損失を効果的に低減することができる。

比較例のようにバスバーが均等の厚みを有する場合、バスバーの厚みを一律に厚くすることで熱損失を低減することも考えられる。しかしながら、その場合には、相対的に小さな電流しか流れない領域Ａ（および領域Ｂ）についてもバスバーの厚みが厚くなる分、組電池の重量が過度に増加してしまう可能性がある。そうすると、車両１の燃費を悪化させてしまう可能性（あるいはＥＶ走行距離が短くなってしまう可能性）がある。一方、実施の形態１によれば、領域Ａ，Ｂにおける重量増加を抑制しつつ、領域Ｃにおいて、組電池１０の充放電に伴う熱損失を効果的に低減することができる。

なお、図５に示す例では、領域Ａと領域Ｂとの間で断面積がステップ的に（不連続に）変化し、かつ、領域Ｂと領域Ｃとの間でも断面積がステップ的に変化している。しかし、領域間での断面積の変化の態様はこれに限定されず、領域Ａ〜Ｃの断面積は、セル１０１〜１０６の積層方向に沿って連続的に変化してもよい。

また、本実施の形態では、図３および図５に示したように、バスバー３２が直線状に延びる構成を例に説明した。図３および図５では、ｘ方向が本開示における「所定方向」に相当する。しかし、バスバー３２が延びる方向は、直線状に限定されず、たとえば、複数の直線からなる形状（ステップ状など）であってもよいし、曲線状であってもよいし、直線と曲線とを組み合わせた形状であってもよい。このような場合には、「所定方向」がバスバーの領域によって異なることになる。

［実施の形態１の変形例１］
実施の形態１では、バスバー３２が単一部材として構成された例（図５参照）を説明したが、バスバーは、複数のバスバープレートにより構成されていてもよい。

図６は、実施の形態１の変形例１におけるバスバー４２の構成を説明するための図である。図６を参照して、実施の形態１の変形例１に係る組電池は、バスバー３２に代えて、バスバー４２（３枚のバスバープレート４２１〜４２３）を備える点において、実施の形態１に係る組電池１０と異なる。

バスバープレート４２１は、セル１０１〜１０６に対応する領域（図５における領域Ａ〜Ｃ）に設けられ、セル１０１〜１０６に連結される。バスバープレート４２２は、バスバープレート４２１上のセル１０２〜１０５に対応する領域（図５における領域Ａ，Ｂ）に設けられ、セル１０２〜１０５に連結される。バスバープレート４２３は、バスバープレート４２２上のセル１０３，１０４に対応する領域（図５における領域Ｃ）に設けられ、セル１０３，１０４に連結される。

実施の形態１の変形例１においても実施の形態１と同様に、バスバー４２は、積層方向の中央領域（領域Ｃ）の断面積が最も大きく、積層方向の端領域（領域Ａ）に行くに従って断面積が小さくなるように設けられている。したがって、実施の形態１の変形例１によっても、組電池の重量増加を抑制しつつ組電池の充放電に伴う熱損失を低減することができる。

また、一般に、組電池では、セルの製造公差（寸法誤差）またはセル組み付け時の誤差（組み付け誤差）に起因して、組電池の高さ方向の誤差（凹凸）が発生する可能性がある。実施の形態１の変形例１によれば、バスバー４２を別々の導体（複数のバスバープレート４２１〜４２３）により構成することにより、バスバープレート４２１〜４２３の各々が厚み方向（＝組電池１０の高さ方向）にわずかに湾曲し得る柔軟性を有するようになる。そのため、バスバープレート４２１〜４２３がセル１０１〜１０６に順次取り付けられる際に組電池１０の高さ方向の誤差が吸収される。その結果、組電池１０の信頼性を向上させることができる。

逆に、実施の形態１のようにバスバー３２が単一部材として構成された場合には、バスバー４２が別々の導体により構成される場合と比べて、剛性が高くなる。そのため、上述のように誤差を吸収することはできないものの、部品点数が少なくて済む。よって、組電池の組立て工数を削減して製造コストを低減することができる。

［実施の形態１の変形例２］
実施の形態１（およびその変形例１）では、すべてのセル１０１〜１０６が単一のバスバー３２（またはバスバー４２）により連結された構成を例に説明した。このようなバスバー３２，４２を本明細書では「一体バスバー」とも称する。これに対し、隣接する２つのセルのみを連結するように構成された「分割バスバー」を採用してもよい。実施の形態１の変形例２においては、分割バスバーが採用された構成について説明する。

図７は、実施の形態１の変形例２に係る組電池１０Ａの上面図である。図７を参照して、組電池１０Ａは、バスバー３１〜３７に代えてバスバー５１１〜５７２を備える点において、実施の形態１に係る組電池１０（図３および図５参照）と異なる。

図８は、実施の形態１の変形例２におけるバスバー５２１〜５２５の構成を説明するための図である。図８には、図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿う組電池１０Ａの断面図が示されている。

バスバー５２１は、セル１０１の負極端子とセル１０２の負極端子とを連結する。バスバー５２２は、セル１０２の負極端子とセル１０３の負極端子とを連結する。バスバー５２３は、セル１０３の負極端子とセル１０４の正極端子とを連結する。バスバー５２４は、セル１０４の正極端子とセル１０５の正極端子とを連結する。バスバー５２５は、セル１０５の正極端子とセル１０６の正極端子とを連結する。

バスバー５２１，５２５の各々は、１枚のバスバープレートにより構成されている。バスバー５２２，５２４の各々は、厚さ方向（ｚ方向）に積層された２枚のバスバープレートにより構成されている。バスバー５２３は、厚さ方向に積層された３枚のバスバープレートにより構成されている。

このように、バスバー５２１〜５２５は、バスバー５２１〜５２５を全体としてみると実施の形態１におけるバスバー３２（図５参照）と同様に、積層方向の中央領域（図５の領域Ｃ）の断面積が最も大きく、積層方向の端領域（領域Ａ）に行くに従って断面積が小さくなるように設けられている。したがって、実施の形態１の変形例２によっても、組電池１０Ａの重量増加を抑制しつつ組電池１０Ａの充放電に伴う熱損失を低減することができる。

また、バスバー５２１〜５２５を分割バスバーとすることにより、実施の形態１のように一体バスバー（バスバー３２）とする場合と比べて、構造が複雑になり組立て工数が増加するものの、バスバー５２１〜５２５間の導体が省略される分、組電池１０Ｂの重量増加を一層抑制することができる。

なお、他のバスバー５３１〜５６５の構成は、バスバー５２１〜５２５の構成と同等であるため、詳細な説明は繰り返さない。また、図８には、バスバー５２２〜５２４の各々が複数のバスバープレートを含む例を示すが、各バスバー５２２〜５２４は、同一部材により構成されていてもよい。

［実施の形態２］
実施の形態１およびその変形例１，２では、バスバーの厚みを変更することでバスバーの断面積を調整する構成について説明した（図５、図６および図８参照）。しかしながら、以下に説明するように、バスバーの幅によりバスバーの断面積を調整することも可能である。

図９は、実施の形態２におけるバスバー６１〜６７の構成を説明するための図である。図９を参照して、組電池１０Ｂは、バスバー３２〜３６に代えてバスバー６２〜６６を備える点において、実施の形態１に係る組電池１０（図３参照）と異なる。組電池１０Ｂのそれ以外の構成は、組電池１０の対応する構成と同等である。

バスバー６２は、セル１０１〜１０３を並列接続するとともにセル１０４〜１０６を並列接続し、かつ、セル１０１〜１０３とセル１０４〜１０６とを直列接続する。バスバー５２の厚みは均等である。一方、バスバー６２の幅（ｙ方向の長さ）は、セル１０１〜１０６の積層方向（ｘ方向）の中央領域において最も広く、積層方向の端領域に行くに従って狭くなる。これにより、バスバー６２において、セル１０１〜１０６の積層方向の中央領域の断面積が最も大きく、積層方向の端領域に行くに従って断面積が小さくなる構成が実現されている。他のバスバー６３〜６６の構成は、バスバー６２の構成と基本的に同等であるため、詳細な説明は繰り返さない。

実施の形態２によれば、実施の形態１（およびその変形例１，２）と同様に、組電池１０Ｂの重量増加を抑制しつつ組電池１０Ｂの充放電に伴う熱損失を低減することができる。

各セル１０１〜１０６の正極端子８５Ｐおよび負極端子８５Ｎの周囲のスペース（特にバスバー６２の幅方向のスペース）は限られているため、バスバー６２の中央領域の幅を端領域の幅よりも数倍以上広くすることは困難な場合がある。そのような場合には、実施の形態１にて説明したようなバスバー３２（図５参照）の厚みの変更により、バスバー３２の断面積を調整すればよい。一方、バスバー６２の幅変更による断面積の調整によって十分に熱損失を低減可能な場合には、図９に示したような構成を採用することができる。厚みが一定であるバスバー６２は、バスバー３２と比べて加工が容易であり歩留りが高いため、部材コストを低減することができる。

なお、セル１０１〜１０３の正極端子を接続するバスバー６１、および、セル１１６〜１１８の負極端子を接続するバスバー６７においては、図５にて説明したような電流の偏り（電流の合流）が生じにくい。したがって、バスバー６１，６７の幅は、均等である。

［実施の形態２の変形例］
バスバーの幅によりバスバーの断面積を調整する構成においても、実施の形態１の変形例２にて説明したように分割バスバーを採用することが可能である。

図１０は、実施の形態２の変形例におけるバスバー７１１〜７７２の構成を説明するための図である。図１０を参照して、組電池１０Ｃは、バスバー６１〜６７に代えて、バスバー７１１〜７７２を備える点において、実施の形態２に係る組電池１０Ｂ（図９参照）と異なる。

バスバー７２１は、セル１０１の負極端子とセル１０２の負極端子とを連結する。バスバー７２２は、セル１０２の負極端子とセル１０３の負極端子とを連結する。バスバー７２３は、セル１０３の負極端子とセル１０４の正極端子とを連結する。バスバー７２４は、セル１０４の正極端子とセル１０５の正極端子とを連結する。バスバー７２５は、セル１０５の正極端子とセル１０６の正極端子とを連結する。

バスバー７２１〜７２５のうち、バスバー７２１，７２５の幅が最も狭く、バスバー７２３の幅が最も広い。バスバー７２２，７２４の幅は、バスバー７２１，７２５の幅よりも広く、バスバー７２３の幅よりも狭い。そのため、バスバー７２１，７２５（バスバー７２２，７２４を含んでもよい）が本開示に係る「第１領域」および「第２領域」に相当し、バスバー７２３が本開示に係る「中間領域」に相当する。他のバスバー７３１〜７６５の構成は、バスバー７２１〜７２５の構成と基本的に同等であるため、詳細な説明は繰り返さない。

実施の形態２の変形例２によれば、実施の形態２と同様に、組電池１０Ｃの重量増加を抑制しつつ組電池１０Ｃの充放電に伴う熱損失を低減することができる。また、バスバー７１１〜７７２を分割バスバーとすることにより、実施の形態２のように一体バスバーとする場合と比べて、組電池１０Ｃの重量増加を一層抑制することができる。

なお、実施の形態１（またはその変形例１，２）にて説明したバスバーの構成と、実施の形態２（またはその変形例）にて説明したバスバーの構成とを組み合わせることも可能である。たとえば、バスバーの厚み（ｚ方向の長さ）および幅（ｙ方向の長さ）の両方を変更することによって、セルの積層方向の中央領域の断面積が最も大きく、積層方向の端領域に行くに従って断面積が小さくなる構成を実現してもよい。

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１車両、１０組電池、２１，２２エンドプレート、３１〜３７，３１Ｘ〜３７Ｘ，４２，５１１〜５７２，６１〜６７，７１１〜７７２バスバー、４２１〜４２３バスバープレート、８１ケース本体、８２蓋体、８３防爆弁、８４液栓、８５Ｎ負極端子、８５Ｐ正極端子、８６電極体、８７正極、８８負極、８９セパレータ、１０１〜１１８セル、９１０監視ユニット、９１１電圧センサ、９１２電流センサ、９１３温度センサ、９２０ＰＣＵ、９３１，９３２モータジェネレータ、９４０エンジン、９５０動力分割装置、９６０駆動軸、９７０駆動輪、９８０ＥＣＵ。

Claims

所定方向に延びるように形成され、第１領域、第２領域および前記第１領域と前記第２領域との間に位置する中間領域を含むバスバーと、
前記第１領域に接続された負極端子を各々が有する複数のセルを含む第１のモジュールと、
前記第２領域に接続された正極端子を各々が有する複数のセルを含む第２のモジュールとを備え、
前記第１のモジュールに含まれる複数のセルの前記負極端子は、前記第１領域において前記所定方向に配列され、
前記第２のモジュールに含まれる複数のセルの前記正極端子は、前記第２領域において前記所定方向に配列され、
前記所定方向に対して垂直な断面において、前記中間領域の断面積は、前記第１領域の少なくとも一部の断面積よりも大きく、かつ、前記第２領域の少なくとも一部の断面積よりも大きい、組電池。
前記垂直な断面において、前記中間領域の断面積は、前記バスバーの断面積のなかで最も大きい、請求項１に記載の組電池。
前記バスバーは、前記垂直な断面方向に積層された複数のバスバープレートを含み、
前記中間領域における前記複数のバスバープレートの枚数は、前記第１領域における前記複数のバスバープレートの枚数よりも多く、かつ、前記第１領域における前記複数のバスバープレートの枚数よりも多い、請求項１または２に記載の組電池。
前記中間領域の厚みは、前記第１領域の厚みよりも厚く、かつ、前記第２領域の厚みよりも厚い、請求項１または２に記載の組電池。
前記中間領域の幅は、前記第１領域の幅よりも広く、かつ、前記第２領域の厚みよりも厚い、請求項１または２に記載の組電池。