JP4029585B2 - バスバーおよびバスバーを用いた電池 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数のセルをバスバーを介して接続して、大容量化するようにしたバスバーおよびバスバーを用いた電池に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、電気自動車やハイブリッド車などに搭載される電池としては、複数のセルを接続して大容量化した組電池が用いられる。この場合、各セル間をバスバーを介して接続したものが、例えば特開2000−182595号公報に開示される。
【0003】
即ち、従来の組電池の構成単位となるセル1は、図7に示すように、セパレータを挟んで正極材および負極材を積層した電極積層体2と、この電極積層体2を収納する外装缶3と、負極材が接続されるとともに外装缶3に固着される集電体4とを備えて構成される。そして、前記セル1を図外の他のセルと接続するためにバスバー5が用いられるが、この場合、板状のバスバー5を前記外装缶3の底部3aにシリーズスポット溶接するようになっており、このバスバー5を介して電流が流れることで、電池の充放電が行われる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年の組電池では低コストを目的として、組電池のセル数を少なくするという要求があり、また、一方では出力を大きくするという要求がある。このため、これら相反する要求を両立するためには、大電流を流すことが必要となるが、従来の板状のバスバー5で大電流を流そうとすると、大電流による発熱が問題となる。これを解決するために、バスバー5の断面積を大きくすることが考えられるが、断面積の大きいバスバー5は重量が重くなるとともに、外装缶3への溶接を行うことが難しくなるといった課題があった。
【0005】
そこで、本発明は、かかる従来の課題に鑑みて成されたもので、大電流に対応しつつバスバーの軽量化を達成し、かつ、セルの電極への接続を容易に行うことができるバスバーおよびバスバーを用いた電池を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明にあっては、並設されたセルの電極間を接続するべく、前記各セルの電極に溶接により取り付けられるバスバーにおいて、前記バスバーは、4つの面を有する断面矩形状の中空管を用いて所定長さに形成されていることを特徴としている。
【0007】
また、請求項1の発明にあっては、前記中空管の一面である底面の、前記バスバーの長さ方向における両端部にそれぞれ位置する部分には、前記各セルの電極にそれぞれ当接して溶接される当接部が設けられており、前記長さ方向における前記バスバーの両端部には、前記中空管の前記底面に対向する対向面のうち、前記各当接部にそれぞれ対向する対向面部分を切除した切除部がそれぞれ形成されており、前記各当接部が、該各当接部にそれぞれ対向する前記各切除部を介して、前記中空管の外方にそれぞれ露出していることを特徴としている。
【0008】
請求項2の発明にあっては、並設されたセルの電極間が、前記各セルの電極に溶接により取り付けられるバスバーを介して接続されるようになった電池において、前記バスバーは、4つの面を有する断面矩形状の中空管を用いて所定長さに形成され、前記中空管の一面である底面の、前記バスバーの長さ方向における両端部にそれぞれ位置する部分には、前記各セルの電極にそれぞれ当接して溶接される当接部が設けられており、前記長さ方向における前記バスバーの両端部には、前記中空管の前記底面に対向する対向面のうち、前記各当接部にそれぞれ対向する対向面部分を切除した切除部がそれぞれ形成されており、前記各当接部が、該各当接部にそれぞれ対向する前記各切除部を介して、前記中空管の外方にそれぞれ露出していることを特徴としている。
【0009】
請求項3の発明にあっては、請求項2に記載のバスバーを用いた電池において、前記セルを収納するケースに冷却風の取入口および排出口を設けて、このケース内に冷却風を流通するとともに、このケース内には、流通する冷却風を前記バスバーの中空部に積極的に通過させる仕切り板を設けたことを特徴としている。
【0010】
【発明の効果】
請求項1、および請求項2に記載の発明によれば、バスバーの中央部分に長さ方向に連続した中空部が形成されているため、バスバー自体の軽量化を図りつつ、中空形状によって単に中実形状で大きくした場合と同じ大電流を流すことができる。また、バスバーは中空部により表面積が増大するため発熱の冷却効果を向上して、より大きな電流の通過を許容することができる。更に、切除部からスポット溶接の電極を前記当接部に押し当てることができるので、この当接部と電極とのスポット溶接を可能とし、電極とバスバーとの接続を容易に行うことができる。
【0011】
請求項3に記載の発明によれば、請求項2の発明の効果に加えて、前記セルを収納するケースに流通させた冷却風を、仕切り板によりバスバーの中空部に積極的に通過させるようにしたので、バスバーの冷却効果を更に向上し、バスバーを流れる大電流の許容量を増すことができる。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面と共に詳述する。図1から図6は本発明にかかるバスバーおよび電池を示し、図1は電池全体のケース中身を示す平面図、図2は図1中A方向から見た正面図、図3は図1中B方向から見た背面図、図4はセル同士を接続するバスバーの斜視図、図5は同バスバーを平面図(a),正面図(b),右側面図(c)で示す説明図、図6はセルとバスバーとの接続工程を示す説明図である。
【0013】
本実施形態の電池10は、図1に示すように、複数のセル11,11…を接続した組電池として構成され、これらセル11,11…は、複数が直列配置されたセル直列組12が、図2,図3に示すように2段構造をもって整然と並列配置されてケース13内に収納されるようになっている。そして、ケース13内に収納されたセル11,11…は、バルクヘッド14によって保持される。
【0014】
このとき、図6に概略的に示すように、セル11のセル直列組12は隣接されるもの同士の正極11aと負極11bとが交互に逆配置され、これら隣接されるセル直列組12の一端側の正極11aと負極11bがバスバー20を介して接続されるとともに、他端側は隣接される異なるセル直列組12の負極11bと正極11aとが別のバスバー20を介して順次接続される。
【0015】
つまり、図2に示すように、前記電池10を図1中A方向から見た状態では、上下方向に対向するセル直列組12同士がそれぞれバスバー20,20…を介して接続され、かつ、図3に示すように、図1中B方向から見た状態では、上段の左端のセル直列組12aと下段の右端のセル直列組12bとを除くセル直列組12,12…は、それぞれ1つ置きに左右に隣接されるもの同士がバスバー20,20…を介して接続される。
【0016】
従って、この状態でケース13内に収納された複数のセル11,11…は、前記上段左端のセル直列組12aと前記下段右端のセル直列組12bとの間で全てが直列配置されて、それらセル直列組12aとセル直列組12bとの間で大電流が取り出されるようになっている。
【0017】
ここで、前記バスバー20は、図4,図5に示すように、4つの面を有する断面矩形状の中空管を用いて所定長さに形成され、中央部分にバスバー20の長さ方向に連続した中空部20aが形成されるとともに、両端部にはセル11に当接する底面20bを除いた隣接する2面を切除した切除部20c,20dが形成される。
【0018】
このとき、両端部の切除部20c,20dは、それぞれ底面20bに対する対向面が切除されており、図6に示すように、この対向面の切除部分から溶接電極30,30aが挿入されるようになっている。また、前記切除部20c,20dは、隣接する2面が切除された場合に、残される側面20e,20fは互いに対向する関係となっている。
【0019】
ところで、図6に示すように、前記溶接電極30,30aを用いてバスバー20をセル11に接続する際、まず、切除部20c,20dの底面20bの外側面を隣接するセル11の正,負極11a,11bに当接した後、前記溶接電極30,30aをその底面20bの内側面に圧接する。そして、溶接電極30,30a間に電流を流すことにより、底面20bと電極11a,11bとの各接触面が、図6中×印で示すように、前記溶接電極30,30aに対応した2箇所でシリーズスポット溶接(符号Pにて示す)される。
【0020】
セル11,11…を収納した前記ケース13には、セル直列組12の並列配置方向(図1中左右方向)の片側に冷却風Wの取入口13aが形成されるとともに、他側に冷却風Wの排出口13bが形成される。そして、取入口13aから冷却風Wをケース13内に取り入れた後、排出口13bから外方に排出することにより、冷却風Wがケース13内を流通するようになっている。
【0021】
このとき、冷却風Wは各セル11,11…を保持する1対のバルクヘッド14間を流通するようになっており、セル11,11…の直列配置方向(図1中上下方向)の端部に配置されるバルクヘッド14には、取入口13aに通ずる第1開口部14aと排出口13bに通ずる第2開口部14bが形成される。そして、第1開口部14aから導入された冷却風Wは、矢印で示すように、バスバー20の配置部分を流通した後、第2開口部14bから排出されるようになっている。
【0022】
そして、図2に示すように、上下方向に対向するセル直列組12同士がバスバー20,20…で接続された側には、各バスバー20,20…の端部間を遮断するように仕切り板21が取付けられ、第1開口部14aから導入された冷却風Wがバスバー20,20…の中空部を積極的に通過させるようになっている。
【0023】
また、図3に示すように、1つ置きに左右に隣接されるもの同士がバスバー20,20…で接続された側には、上下のバスバー20,20…間およびそれらバスバー20,20…とケース13との間を遮断するように仕切り板21を設けて、第1開口部14aから導入された冷却風Wがバスバー20,20…の中空部を積極的に通過させるようになっている。
【0024】
以上の構成により本実施形態の電池10にあっては、複数のセル11,11…が直列配置されたセル直列組12が並列配置されてケース13内に収納され、そして、並列配置されたセル直列組12はそれぞれバスバー20,20…を介して直列接続されることにより、大電流が発生されるようになっている。
【0025】
このとき、バスバー20は、その中央部分に長さ方向に連続した中空部20aが形成されているため、バスバー20自体の軽量化を図りつつ、中空形状によって単に中実形状で大きくした場合と同じ大電流を流すことができ、本実施形態の電池10に十分に対応できるようになっている。また、バスバー20は中空部20aにより表面積が増大するため、発熱の冷却効果が向上され、より大きな電流の通過を許容することができる。
【0026】
ところで、前記バスバー20は、その両端部がセル11の正,負極11a,11bに当接して接続されるが、本実施形態ではバスバー20が正,負極11a,11bに溶接される当接面(底面20b、請求項中の当接部に相当)は、その対向面を切除した切除部20c,20dが形成されているので、この切除部20c,20dからシリーズスポット溶接Pの溶接電極30,30aを前記底面20bに押し当てることができる。従って、前記底面20bと正,負極11a,11bとのシリーズスポット溶接Pを可能とし、これら正,負極11a,11bとバスバー20との接続を容易に行うことができる。
【0027】
更に、本実施形態ではセル11,11…を収納するケース13に冷却風Wの取入口13aおよび排出口13bを形成して冷却風Wをケース13内に流通させるとともに、ケース13に仕切り板21を設けて、冷却風Wをバスバー20の中空部20aに積極的に通過させるようにしたので、バスバー20の冷却効果を更に向上し、このバスバー20を流れる大電流の許容量を増すことができる。
【0028】
ところで、本発明の電池は前記実施形態に限ることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で各種実施形態をとることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態において電池全体のケース中身を示す平面図である。
【図2】本発明の一実施形態において図1中A方向から見た正面図である。
【図3】本発明の一実施形態において図1中B方向から見た背面図である。
【図4】本発明の一実施形態においてセル同士を接続するバスバーの斜視図である。
【図5】本発明の一実施形態においてバスバーを平面図(a),正面図(b),右側面図(c)で示す説明図である。
【図6】本発明の一実施形態においてセルとバスバーとの接続工程を示す説明図である。
【図7】従来の電池のバスバー接続部を示す要部断面図である。
【符号の説明】
10 電池
11 セル
11a,11b 電極
12 セル直列組
13 ケース
13a 取入口
13b 排出口
20 バスバー
20a 中空部
20b 底面(当接面)
20c,20d 切除部
21 仕切り板
30,30a 溶接電極
Claims (3)
- 並設されたセルの電極間を接続するべく、前記各セルの電極に溶接により取り付けられるバスバーにおいて、
前記バスバーは、4つの面を有する断面矩形状の中空管を用いて所定長さに形成され、
前記中空管の一面である底面の、前記バスバーの長さ方向における両端部にそれぞれ位置する部分には、前記各セルの電極にそれぞれ当接して溶接される当接部が設けられており、
前記長さ方向における前記バスバーの両端部には、前記中空管の前記底面に対向する対向面のうち、前記各当接部にそれぞれ対向する対向面部分を切除した切除部がそれぞれ形成されており、
前記各当接部が、該各当接部にそれぞれ対向する前記各切除部を介して、前記中空管の外方にそれぞれ露出している、
ことを特徴とするバスバー。 - 並設されたセルの電極間が、前記各セルの電極に溶接により取り付けられるバスバーを介して接続されるようになった電池において、
前記バスバーは、4つの面を有する断面矩形状の中空管を用いて所定長さに形成され、
前記中空管の一面である底面の、前記バスバーの長さ方向における両端部にそれぞれ位置する部分には、前記各セルの電極にそれぞれ当接して溶接される当接部が設けられており、
前記長さ方向における前記バスバーの両端部には、前記中空管の前記底面に対向する対向面のうち、前記各当接部にそれぞれ対向する対向面部分を切除した切除部がそれぞれ形成されており、
前記各当接部が、該各当接部にそれぞれ対向する前記各切除部を介して、前記中空管の外方にそれぞれ露出している、
ことを特徴とするバスバーを用いた電池。 - 前記セルを収納するケースに冷却風の取入口および排出口を設けて、このケース内に冷却風を流通するとともに、このケース内には、流通する冷却風を前記バスバーの中空部に積極的に通過させる仕切り板を設けたことを特徴とする請求項2に記載のバスバーを用いた電池。
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