JP4167573B2 - 電池の接続構造 - Google Patents

Description

本発明は、電池の接続構造に関し、特に、負極側の有底筒体と、該有底筒体の開口端を塞ぐようにして絶縁部材を介して前記有底筒体の開口端部に取付けられる正極側の封口板とをそれぞれ有する一対の電池が、両電池の一方の前記有底筒体の閉塞端ならびに前記両電池の他方の前記封口板に溶接される接続バスバーを介して接続される電池の接続構造の改良に関する。

並列配置される一対の電池を接続するにあたり、両電池の一方の負極および両電池の他方の正極に接続バスバーの両端部を溶接するようにした接続構造が、たとえば特許文献１等で既に知られている。
特開２００３−１６２９９３号公報

上記従来の接続構造では、全面にわたって板厚を一定とした接続バスバーを用いて一対の電池を接続するようにしている。ところで、接続バスバーとして、電池における有底筒体の閉塞端および封口板よりも厚い金属板を用いると、電池から接続バスバーを引き剥がすような外力が接続バスバーに加わると、電池側が破損してしまうので、電池において接続バスバーが溶接される部分よりも接続バスバーを薄くする必要がある。

一方、バスバーの板厚を全体的に薄くすると、接続抵抗が高くなり、電池から大電流を充放電すると、接続バスバーでの電圧降下が大となり、大きな電力が取り出せなかったり、接続バスバーが発熱して電池温度が上昇し、寿命の低下を招く可能性がある。

そのような相反する要望を満たすために、電池には薄板金属板を溶接し、それらの薄板金属板相互を厚板金属板の溶接によって連結して接続バスバーを構成することも考えられるが、そのような接続バスバーはそれを構成する部品点数が多くなるだけでなく、溶接箇所が多くなるのでコストの増大を招き、しかも重量が増大してしまう。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、低コストかつ軽量に形成される接続バスバーを用いて、電池側の破損が生じることを回避しつつ接続抵抗の低減を図った電池の接続構造を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、負極側の有底筒体と、該有底筒体の開口端を塞ぐようにして絶縁部材を介して前記有底筒体の開口端部に取付けられる正極側の封口板とをそれぞれ有する一対の電池が、両電池の一方の前記有底筒体の閉塞端ならびに前記両電池の他方の前記封口板に溶接される接続バスバーを介して接続される電池の接続構造において、前記接続バスバーは、前記有底筒体の閉塞端よりも薄い板厚を有して有底筒体の閉塞端に溶接される負極溶接板部を一部に有して有底筒体の閉塞端に対向する負極対向部と、前記封口板よりも薄い板厚を有して封口板に溶接される正極溶接板部を一部に有して封口板に対向する正極対向部と、負極対向部および正極対向部間を連結する連結部とを有して一体成形され、前記接続バスバーの前記負極溶接板部および前記正極溶接板部を除く部分の板厚が、前記有底筒体の閉塞端および前記封口板のうち薄い方の肉厚よりも厚く形成され、前記連結部が、前記負極対向部の前記負極溶接板部を除く部分ならびに前記正極対向部の前記正極溶接板部を除く部分の板厚よりも薄く形成されることを特徴とする。

また請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明の構成に加えて、前記負極溶接板部および前記正極溶接板部には、プロジェクション溶接用の突起がそれぞれ突設されることを特徴とする。

さらに請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の発明の構成に加えて、前記連結部が略Ｕ字状に形成されることを特徴とする。

上記請求項１記載の発明によれば、接続バスバーのうち電池が備える有底筒体の閉塞端に溶接される負極溶接板部の板厚が該有底筒体の閉塞端の板厚よりも薄く、また接続バスバーのうち電池が備える封口板に溶接される正極溶接板部の板厚が封口板の板厚よりも薄いので、電池から接続バスバーを引き剥がすような外力が接続バスバーに加わっても接続バスバー側で破損が生じ易くして電池側で損傷が生じるのを回避することができる。また接続バスバーのうち負極溶接板部および正極溶接板部を除く部分の板厚が、有底筒体の閉塞端および封口板のうち薄い方の板厚よりも厚く形成されるので、接続バスバーのうち電池との溶接部分を除く部分が比較的厚肉となっており、接続バスバーの電気抵抗を比較的低く抑えることが可能であり、電池からの大電流の充放電時にも接続バスバーでの電圧降下を小さく抑え、出力の増大を図るとともに、接続バスバーの発熱を回避して電池の寿命向上を図ることができる。しかも接続バスバーは、負極対向部、正極対向部および連結部を有して一体成形されるものであるので、部品点数の増大および溶接箇所の増大を回避してコスト低減を図り、接続バスバーを軽量化することができる。さらに前記連結部が、負極対向部の負極溶接板部を除く部分ならびに正極対向部の正極溶接板部を除く部分の板厚よりも薄く形成されるので、電池から接続バスバーを引き剥がすような外力が接続バスバーに加わったときに、連結部が撓むことにより応力を吸収するようにして接続バスバーおよび電池の接続部が破損することを効果的に防止することができる。

また上記請求項２記載の発明によれば、接続バスバーの電池へのプロジェクション溶接時の溶接安定性を確保することができ、接続バスバーおよび電池の接続部での電気抵抗を低く抑えることができる。

さらに上記請求項３記載の発明によれば、電池から接続バスバーを引き剥がすような外力が接続バスバーに加わったときに、連結部をより撓み易くして応力を効果的に吸収し、接続バスバーおよび電池の接続部が破損することを、より効果的に防止することができる。

以下、本発明の実施形態を、添付図面に示した本発明の一実施例に基づいて説明する。

図１〜図６は本発明の一実施例を示すものであり、図１は電池モジュールの斜視図、図２は電池モジュールの分解斜視図、図３は図２とは逆方向から見た電池モジュールの分解斜視図、図４は電池モジュールの一部を図１の４−４線に沿って示す断面図、図５は接続バスバーを図４の５矢視方向から見た正面図、図６は図５の６−６線断面図である。

先ず図１〜図３において、この電池モジュールは、複数個たとえば６個の電池１１，１１…がそれぞれ直列に接続されて成る第１および第２電池列Ｒ１，Ｒ２が、相互に並列して配置された状態で接続バスバー１２を介して直列に接続されて成るものであり、高出力を必要とする電気自動車および燃料電池自動車の電源や、電動工具の電源として好適に用いられるものである。

図４を併せて参照して、電池１１は、肉厚を一定として有底円筒状に形成される負極側の有底筒体１３と、絶縁部材である絶縁シールリング１５を介して有底筒体１３の開口端部に取付けられる正極側の封口板１４とを有する。有底筒体１３は、導電金属製たとえば鋼製であり、その開口端部に環状ビード部１３ａが形成される。また封口板１４は、導電金属製たとえば鋼製であり、前記環状ビード部１３ａに絶縁シールリング１５を嵌合して有底筒体１３の開口端を塞ぐようにして有底筒体１３の開口端部に取付けられ、封口板１４の中央部には、電池１１を単独で用いるときに正極端子として機能する円形突出部１６ａを有する導電金属製の蓋板１６が、封口板１４の中央部の透孔１７を塞ぐようにして溶接される。なお、図４では電池１１の内部構造は省略されている。

第１および第２電池列Ｒ１，Ｒ２において隣り合う一方の電池１１の有底筒体１３および他方の電池１１の封口板１４には導電金属製たとえば鋼製の接続リング１８が溶接される。この接続リング１８は、一端を開口した円筒状にして有底筒体１３の外周面に嵌装、溶接される大径短円筒部１８ａと、その大径短円筒部１８ａの他端から半径方向内方に張り出して有底筒体１３の閉塞端外面に対向する第１鍔部１８ｂと、第１鍔部１８ｂの内周に一端が連設されて大径短円筒部１８ａとは逆向きに延びる小径短円筒部１８ｃと、小径短円筒部１８ｃの他端から半径方向内方に張り出して封口板１４に溶接される第２鍔部１８ｄとを一体に有し、第２鍔部１８ｄの内周は、封口板１４から突出する円形突出部１６ａを挿通せしめる挿通孔１９を形成する。

また第１および第２電池列Ｒ１，Ｒ２において隣り合う両電池１１，１１間には、隣り合う電池１１，１１の正、負極間の短絡防止と、隣り合う電池１１，１１の接続部の補強機能とを果たす絶縁リング２０…が挟着されるものであり、該絶縁リング２０は、有底筒体１３の開口端部外周を嵌合せしめる円筒部２０ａと、前記接続リング１８の第１鍔部１８ｂおよび前記有底筒体１３の開口端部間に嵌合されるようにして前記円筒部２０ａから半径方向内方に張り出す嵌合鍔部２０ｂとを一体に有して合成樹脂により形成される。

第１および第２電池列Ｒ１，Ｒ２間には、両電池列Ｒ１，Ｒ２間の間隔を保持するために、たとえば２つのホルダ２１，２１が介装されるものであり、このホルダ２１は、前記絶縁リング２０を介して相互に接続されるとともに相互間に絶縁リング２０が挟着されるようにして隣り合う電池１１，１１の端部に接触する面を両側面に有するようにして、合成樹脂により形成される。

ところで、第１電池列Ｒ１の配列方向一端にある電池１１の封口板１４に溶接された接続リング１８の第１鍔部１８ｂには正極端子２２が溶接され、第２電池列の配列方向一端にある電池１１の有底筒体１３に嵌装、溶接された接続リング１８の第２鍔部１８ｄには負極端子２３が溶接され、正極端子２２および負極端子２３間の間隔を保持するために、合成樹脂から成る端子固定用ホルダ２４に、正極端子２２および負極端子２３がそれぞれ嵌合される。

また第１電池列Ｒ１の配列方向他端にある電池１１が備える有底筒体１３の閉塞端と、第２電池列Ｒ２の配列方向他端にある電池１１が備える封口板１４とには接続バスバー１２が溶接され、これにより両端に正極端子２２および負極端子２３を有するようにして１２個の電池１１が直列に接続されることになる。

図５および図６において、導電金属製たとえば鋼製の接続バスバー１２は、有底筒体１３の閉塞端に溶接される負極溶接板部２７ａを一部に有して有底筒体１３の閉塞端に対向する負極対向部２７と、封口板１４に溶接される正極溶接板部２８ａを一部に有して封口板１４に対向する正極対向部２８と、負極対向部２７および正極対向部２８間を連結する連結部２９とを有して一体成形されるものであり、負極対向部２７および正極対向部２８は、負極溶接板部２７ａおよび正極溶接板部２８ａを底部とした皿状にそれぞれ形成され、負極溶接板部２７ａおよび正極溶接板部２８ａの中央部には開口部３０，３１がそれぞれ設けられる。

しかも負極溶接板部２７ａは有底筒体１３の閉塞端の板厚すなわち有底筒体１３の肉厚Ａ１たとえば０．５ｍｍよりも薄い肉厚Ｂ１（Ｂ１＜Ａ１）たとえば０．４ｍｍを有するように形成され、正極溶接板部２８ａは封口板１４の肉厚Ａ２たとえば１．０ｍｍよりも薄い肉厚Ｂ２（Ｂ２＜Ａ２）たとえば０．６ｍｍを有するように形成される。また接続バスバー１２のうち前記負極溶接板部２７ａおよび前記正極溶接板部２８ａを除く部分の最小板厚Ｃは、前記有底筒体１３の閉塞端および封口板１４のうち薄い方の肉厚よりも大きく設定される。而して、この実施例では有底筒体１３の閉塞端の板厚Ａ１が封口板１４の肉厚Ａ２よりも小さいので、前記最小板厚Ｃは有底筒体１３の閉塞端の板厚Ａ１よりも大きく設定されており、たとえば０．６ｍｍである。

しかも接続バスバー１２のうち最小肉厚Ｃとなるのは連結部２９であり、この連結部２９は、前記負極対向部２７の前記負極溶接板部２７ａを除く部分ならびに前記正極対向部２８の正極溶接板部２８ａを除く部分の板厚よりも薄くして、たとえば両電池１１とは反対側に向けて突出した略Ｕ字状に形成される。

而して接続バスバー１２のうち前記負極溶接板部２７ａ、正極溶接板部２８ａおよび連結部２９を除く部分の板厚は電気抵抗を小さく抑えるために極力大きく設定されるものであり、接続バスバー１２の前記負極溶接板部２７ａ、正極溶接板部２８ａおよび連結部２９を除く部分での最大板厚は、たとえば２．０ｍｍに設定されている。

さらに負極溶接板部２７ａおよび正極溶接板部２８ａには、プロジェクション溶接用の突起３２…，３３…がそれぞれ複数個たとえば４個ずつ突設される。

次にこの実施例の作用について説明すると、接続バスバー１２のうち電池１１が備える有底筒体１３の閉塞端に溶接される負極溶接板部２７ａの板厚Ｂ１が有底筒体１３の閉塞端の板厚Ａ１よりも薄く、また接続バスバー１２のうち電池１１が備える封口板１４に溶接される正極溶接板部２８ａの板厚Ｂ２が封口板１４の板厚Ａ２よりも薄いので、電池１１から接続バスバー１２を引き剥がすような外力が接続バスバー１２に加わっても，接続バスバー１２側で破損が生じ易くして電池１１側で損傷が生じるのを回避することができる。

また接続バスバー１２のうち負極溶接板部２７ａおよび正極溶接板部２８ａを除く部分の板厚が、有底筒体１３の閉塞端および封口板１４のうち薄い方の板厚、この実施例では有底通体の閉塞端の板厚Ａ１よりも厚く形成されるので、接続バスバー１２のうち電池１１との溶接部分を除く部分が比較的厚肉となっており、接続バスバー１２の電気抵抗を比較的低く抑えることが可能であり、電池１１からの大電流の充放電時にも接続バスバー１２での電圧降下を小さく抑え、出力の増大を図るとともに、接続バスバー１２の発熱を回避して電池１１の寿命向上を図ることができる。

しかも接続バスバー１２は、負極対向部２７、正極対向部２８および連結部２９を有して一体成形されるものであるので、部品点数の増大および溶接箇所の増大を回避してコスト低減を図り、接続バスバー１２を軽量化することができる。

また負極溶接板部２７ａおよび前記正極溶接板部２８ａには、プロジェクション溶接用の突起３２…，３３…がそれぞれ突設されるので、接続バスバー１２の電池１１へのプロジェクション溶接時の溶接安定性を確保することができ、接続バスバー１２および電池１１の接続部での電気抵抗を低く抑えることができる。

さらに電池モジュールにおける第１および第２電池列Ｒ１，Ｒ２の端部では、第１電池列Ｒ１の電池１１および第２電池列Ｒ２の電池１１がそれらの有底筒体１３の閉塞端および封口板１４を相互に反対側に向けて並列配置され、接続バスバー１２の連結部２９は、負極対向部２７の負極溶接板部２７ａを除く部分ならびに正極対向部２８の正極溶接板部２８ａを除く部分の板厚よりも薄く形成されるので、電池１１から接続バスバー１２を引き剥がすような外力が接続バスバー１２に加わったときに、連結部２９が撓むことにより応力を吸収するようにして接続バスバー１２および電池１１，１１の接続部が破損することを効果的に防止することができ、しかも連結部２９は、たとえば前記両電池１１，１１とは反対側に向けて突出した略Ｕ字状に形成されるので、連結部２９をより撓み易くして応力を効果的に吸収し、接続バスバー１２および電池１１，１１の接続部が破損することを、より効果的に防止することができる。

以上、本発明の実施例を説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行うことが可能である。

電池モジュールの斜視図である。 電池モジュールの分解斜視図である。 図２とは逆方向から見た電池モジュールの分解斜視図である。 電池モジュールの一部を図１の４−４線に沿って示す断面図である。 接続バスバーを図４の５矢視方向から見た正面図である。 図５の６−６線断面図である。

符号の説明

１１・・・電池
１２・・・接続バスバー
１３・・・有底筒体
１４・・・封口板
１５・・・絶縁部材としての絶縁シールリング
２７・・・負極対向部
２７ａ・・負極溶接板部
２８・・・正極対向部
２８ａ・・正極溶接板部
２９・・・連結部
３２，３３・・突起

Claims (3)

1. 負極側の有底筒体（１３）と、該有底筒体（１３）の開口端を塞ぐようにして絶縁部材（１５）を介して前記有底筒体（１３）の開口端部に取付けられる正極側の封口板（１４）とをそれぞれ有する一対の電池（１１）が、両電池（１１）の一方の前記有底筒体（１３）の閉塞端ならびに前記両電池（１１）の他方の前記封口板（１４）に溶接される接続バスバー（１２）を介して接続される電池の接続構造において、
   前記接続バスバー（１２）は、前記有底筒体（１３）の閉塞端よりも薄い板厚を有して有底筒体（１３）の閉塞端に溶接される負極溶接板部（２７ａ）を一部に有して有底筒体（１３）の閉塞端に対向する負極対向部（２７）と、前記封口板（１４）よりも薄い板厚を有して封口板（１４）に溶接される正極溶接板部（２８ａ）を一部に有して封口板（１４）に対向する正極対向部（２８）と、負極対向部（２７）および正極対向部（２８）間を連結する連結部（２９）とを有して一体成形され、
   前記接続バスバー（１２）の前記負極溶接板部（２７ａ）および前記正極溶接板部（２８ａ）を除く部分の板厚が、前記有底筒体（１３）の閉塞端および前記封口板（１４）のうち薄い方の肉厚よりも厚く形成され、
   前記連結部（２９）が、前記負極対向部（２７）の前記負極溶接板部（２７ａ）を除く部分ならびに前記正極対向部（２８）の前記正極溶接板部（２８ａ）を除く部分の板厚よりも薄く形成されることを特徴とする電池の接続構造。
2. 前記負極溶接板部（２７ａ）および前記正極溶接板部（２８ａ）には、プロジェクション溶接用の突起（３２，３３）がそれぞれ突設されることを特徴とする請求項１記載の電池の接続構造。
3. 前記連結部（２９）が略Ｕ字状に形成されることを特徴とする請求項１または２記載の電池の接続構造。

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