JP5122857B2 - 電池モジュール及び電池モジュールの接続方法 - Google Patents

Description

本発明は、電池モジュール及び電池モジュールの接続方法に関する。

電池を複数個接続して使用する電池モジュールにおいて、隣り合う電池の電池端子を接
続する接続構造として、ネジ山を有し隣り合う正極および負極の電池端子の間に接続体を
挿入し、締め付けナットで正極および負極の電池端子を締め付け固定する電池端子の接続
構造がある（例えば特許文献１参照。）。あるいは、かしめ取り付け部を両端に備えた接
続体を電池に突設された電池端子にかしめ挟着し、接続体のかしめ取り付け部の溶接縁お
よび電池端子の溶接縁を一致させた状態で溶接縁を溶接し接続する電池端子の接続構造が
ある（例えば特許文献２参照。）。
特開２０００−１００４１７号公報 特開平６−２１５７５７号公報

例えばハイブリッド自動車に使用される二次電池はより多くの車内スペースを確保するた
めに小型化が求められている。しかしながら特許文献１に記載の締め付けナットで電池端
子と接続体を固定する接続構造では、部品点数が多いのと締め付け固定する場合に締め付
けナットの締め付けトルク幅が小型化につれて非常に狭い範囲を要求されることになり、
かつ電池端子と接続体とを誤差無く嵌合させる必要があるため小型化には難点がある。ま
た、特許文献２に記載のかしめ取り付け部を両端に備えた接続体を電池に突設された電池
端子にかしめ挟着し溶接する電池端子の接続構造では、接続体のかしめ取り付け部の溶接
縁および電池端子の溶接縁が一致していないと良好な溶接が得られず接続部の電気抵抗の
増加に繋がるため、隣り合う電池端子の位置や向きを均一に保つ必要がある。しかし、小
型化に向けて隣り合う電池端子の位置や向きにずれを生じさせずに製造することは容易で
はない。

本発明の目的は、電池の配置誤差を吸収して電池端子と接続体を接続することができる
電池モジュール及び電池モジュールの接続方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、
第１の発明である電池モジュールは、複数の電池と、電池の同じ突設面に突設され、突出部の長さが異なる正極と負極を備えた電池端子と、電池端子のうち突出部の長さが長い電池端子を貫通する第１の穴と突出部の長さが短い電池端子の頭部断面よりも小さな第２の穴を備えた接続体とを有し、複数の電池を、隣り合う電池の電池端子が互いに異極となるように、一方の電池端子と他の電池の他方の電池端子が交互に配列されるように並べ、接続体を電池端子の突設面に対して平行に配置し、隣り合う電池の一方の電池端子と他方の電池端子間を溶接して電気的に接続したことを特徴とする。

第２の発明である電池モジュールの接続方法は、長さが異なる２種類の電池端子を同じ突設面に備えた複数の電池を、少なくとも２種類の穴を備えた接続体で接続する電池モジュールの接続方法であって、電池端子のうちの長い電池端子を、接続体の一方の穴に貫通させる過程と、電池端子のうちの短い電池端子の頭部断面と接続体の他方の穴とを溶接する過程と、電極端子のうちの長い電池端子と接続体の当該電極端子を貫通させた穴の内縁とを溶接する過程とを有することを特徴とする。

本発明による電池モジュール及び電池モジュールの接続方法によれば、電池の配置誤差
を吸収して電池端子と接続体を接続することができる。

以下に、本発明による電池モジュール及び電池モジュールの接続方法について、より具
体的に説明する。

図１は、電池モジュールの一実施例を示す図である。電池１ａ，１ｂは突出部の長さが長
い負極の電池端子２ａ，２ｂと、突出部の長さが短い正極の電池端子３ａ，３ｂを有し、
異極の電池端子２ａ，３ｂまたは２ｂ，３ａが隣り合うように配置している。接続体４ａ
，４ｂ，４ｃのうち、例えば接続体４ｂは、電池端子２ａを貫通する穴５ａと電池端子３
ｂの頭部断面よりも小さな穴で電池端子３ｂを貫通しない穴６ｂを有し、電池端子２ａと
電池端子３ｂの間に電池端子突設面に対して平行配置させて電池端子間を接続するように
、例えば穴５ａ，６ｂの内縁と電池端子２ａ，３ｂとを溶接部７ａ，７ｃで溶接する。

図２は、図１の電池１ａ，１ｂを示す図で、突出部の長さが長い負極の電池端子２ａ，２
ｂと、突出部の長さが短い正極の電池端子３ａ，３ｂを有し、電池端子２ａ，３ｂまたは
２ｂ，３ａが隣り合うように電池１ａ，１ｂを互いに間隔を空け連続して配置している。

このように電池端子の正極と負極の突出部の長さが異なる構成とすることにより視認性に
優れ、例えば電池１ａ，１ｂを配置する際に正極と負極を誤って配置する等のミスを軽減
することができる。従って、設置スペースが狭いハイブリッド自動車に使用される二次電
池としては特に有効である。

図３は、図１の接続体４ｂを示す図で、電池１ａの突出部の長さが長い電池端子２ａを貫
通する穴５ａと、突出部の長さが短い電池端子３ｂを貫通しない穴６ｂを有している。穴
５ａの開口部の面積は電池端子２ａの断面積より大きくなっているため、電池端子２ａを
間隙をもって貫通することができ、穴６ｂの開口部の面積は電池端子３ｂの断面積よりも
小さくなっているため電池端子３ｂを貫通しない構成となっている。

図４は図１のＡ−Ａ断面を示す断面図で、図５は図１のＢ−Ｂ断面を示す断面図である
。

電池モジュールの接続方法は、例えばその手順を図４を用いて説明すると、接続体４ｂの
穴５ａを電池端子２ａに貫通させた後に、電池端子３ｂの頭部断面に接続体４ｂの穴６ｂ
を載置し、穴６ｂの内縁から電池端子３ｂの頭部断面に向けて溶接部７ｃで溶接する。次
に穴５ａの内縁と電池端子２ａの外表面の一部とを溶接し電池１ａと接続体４ｂとを溶接
部７ａで接続するという手順になるので、接続の際に固定するための特殊な工具等を必要
とせず接続作業を容易に行うことができる。

ここで、溶接は、レーザー溶接、抵抗溶接、ＴＩＧ溶接（タングステンイナートガスアー
ク溶接）などいずれの溶接方法も適用できるが、電池モジュールの小型化を図るには抵抗
溶接やＴＩＧ溶接ではその熱量が大きくなり溶接時に電池端子に必要以上に熱量を加え、
損傷を与える虞があるため、入熱量の少ないレーザー溶接で行うのが望ましい。溶接箇所
は、接続体４ｂの穴５ａ，６ｂの内縁のほぼ全周を溶接することができるため、限定され
た部分にしか溶接できない場合に比べて接続部に発生する電気抵抗による伝送ロスを軽減
することができる。また、接続体４ｂの厚さは接続する電池端子２ａ，３ｂの長さの差に
相当する厚さで、電池端子２ａの上面と接続体４ｂの上面とをほぼ同じ位置で構成するこ
とが望ましく、電池端子２ａ，３ｂと接続体４ｂとで溶接部７ａ，７ｃの溶解部が互いに
均一となり結合の強度を高めることができる。

図６は電池１ａ，１ｂを配置する際に配置誤差が発生した場合を示す図であり、隣り合う
電池１ａ，１ｂが平行に配置されなかった場合を示している。この場合、電池端子２ａは
間隙をもって接続体４ｂの穴５ａに貫通されるが、この間隙が電池１ａの配置誤差を吸収
して接続体４ｂと電池端子２ａを接続することができるため、特別な誤差吸収部品を用い
ることなく構成することができる。

従って本実施の形態によれば、例えばリチウムイオン二次電池であれば、電解液との相性
により接続体はアルミニウムまたはアルミニウム合金を使用することが望ましいが、この
ように堅い材質の接続体であっても特別な誤差吸収部品を用いることなく電池の配置誤差
を吸収して接続することができる。さらに高電圧・高電流の要求に対しても接続体に充分
な厚さ、すなわち電池端子２ａ，３ｂの長さの差に相当する厚さがあり、また電池端子と
の接続も溶接箇所を穴５ａ,６ｂの内縁のほぼ全周といった広範囲で溶接することができ
るため、電気抵抗が小さく伝送ロスが少ない接続を実現することができる。

図７は、図３に示した接続体４ｂの穴６ｂを変形した接続体８を示す図で、突出部の長さ
が長い電池端子２ａを貫通する穴９と、突出部の長さが短い電池端子３ｂを貫通しない穴
１０を有し、穴１０はその内縁をテーパー状にした構成となっている。

図８は接続体４ｂの替わりに接続体８を用いた場合の図１のＢ−Ｂ断面を示す図である。

例えばレーザー溶接で接続する場合は、穴９，１０の両方の溶接について、レーザー照射
を接続体８の上面に対して略垂直方向から行うことができる。よって、電池製造プロセス
においてレーザー照射角をほぼ一定に保ちながら製造できるため量産するのに都合が良い
。また、テーパー面の傾斜角は任意に調整することが可能で、レーザーの照射位置もテー
パー状の穴の内周から近い位置や遠い位置にすることができ、さらに、レーザーの熱量に
より溶接部の深さも調整することができるため、接続体８の厚さや接続部の結合強度を目
的や要求に応じて製造することができる。

一方、図９は接続体４ｂを用いた場合の図１のＢ−Ｂ断面を示す図であるが、穴６ｂがテ
ーパーを有していないので、接続体４ｂの穴５ａ，６ｂに対してレーザー溶接する際に、
レーザーの照射角が夫々で異なるため、電池製造プロセスにおいてレーザー照射角を都度
変更する工程が発生する。

図１０は電池端子２ａ，３ａが電池１ａの両端に突設された場合の電池モジュールの一
実施例を示す。このように電池端子が電池の両端に突設された場合にも適用でき、電池端
子が同一面に突設された場合に限定されず適用することができる。また接続体の穴の形状
も四角形の他に円形なども適用することができ、接続体の材質等にも限定されず、本発明
の主旨を逸脱しない範囲内で種々変形して実施することができる。

本発明の一実施例を示す電池モジュールの構成図。 図１の電池１ａ，１ｂの構成図。 図１の接続体４ｂの構成図。 図１のＡ−Ａ断面を示す断面図。 図１のＢ−Ｂ断面を示す断面図。 電池１ａを配置する際に配置誤差が発生した場合を示す断面図。 接続体４ｂの穴６ｂの内縁をテーパー状とした接続体８の構成図。 接続体４ｂの替わりに接続体８を用いた場合の図１のＢ−Ｂ断面を示す断面図。 接続体４ｂを用いた場合の図１のＢ−Ｂ断面を示す断面図。 電池端子２ａ，３ａが電池１ａの両端に突設された場合の実施例を示す電池モジュールの構成図。

符号の説明

１ａ，１ｂ 電池
２ａ，２ｂ 突出部の長さが長い負極の電池端子
３ａ，３ｂ 突出部の長さが短い正極の電池端子
４ａ，４ｂ，４ｃ 接続体
５ａ 電池端子２ａを貫通する穴
５ｂ 電池端子２ｂを貫通する穴
６ａ 電池端子３ａを貫通しない穴
６ｂ 電池端子３ｂを貫通しない穴
７ａ，７ｂ，７ｃ 溶接部
８ 接続体
９ 電池端子２ａを貫通する穴
１０ テーパー面を有し電池端子３ｂを貫通しない穴

Claims (5)

1. 複数の電池と、
   前記電池の同じ突設面に突設され、突出部の長さが異なる正極と負極を備えた電池端子と、
   前記電池端子のうち突出部の長さが長い電池端子を貫通する第１の穴と突出部の長さが短
   い電池端子の頭部断面よりも小さな第２の穴を備えた接続体とを有し、
   前記複数の電池を、隣り合う電池の前記電池端子が互いに異極となるように、一方の電池
   端子と他の電池の他方の電池端子が交互に配列されるように並べ、前記接続体を前記電池
   端子の突設面に対して平行に配置し、隣り合う電池の一方の電池端子と他方の電池端子間
   を溶接して電気的に接続したことを特徴とする電池モジュール。
2. 前記接続体と電池端子は、前記接続体の穴の内縁と前記電池端子とを夫々溶接して接続
   されることを特徴とする請求項１に記載の電池モジュール。
3. 前記接続体と電池端子は、レーザー溶接で溶接されることを特徴とする請求項２に記載
   の電池モジュール。
4. 前記接続体の第２の穴の内縁は、テーパー状であることを特徴とする請求項１〜３のいず
   れかに記載の電池モジュール。
5. 長さが異なる２種類の電池端子を同じ突設面に備えた複数の電池を、少なくとも２種類
   の穴を備えた接続体で接続する電池モジュールの接続方法であって、
   前記電池端子のうちの長い電池端子を、前記接続体の一方の穴に貫通させる過程と、
   前記電池端子のうちの短い電池端子の頭部断面と前記接続体の他方の穴とを溶接する過
   程と、
   前記電極端子のうちの長い電池端子と前記接続体の当該電極端子を貫通させた穴の内縁
   とを溶接する過程と
   を有する電池モジュールの接続方法。

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