JP5252836B2 - パック電池 - Google Patents

Description

本発明は、複数の角型電池を積層状態に配置して、隣接する角型電池の電極端子を接続しているパック電池に関する。

ハイブリッドカーや電気自動車等の車両用の電源に使用されるパック電池は、出力を大きくするために多数の電池を直列に接続している。このパック電池は、隣接する電池の電極端子にバスバーを接続し、このバスバーでもって多数の電池を直列に接続している。バスバーを電池の電極端子に連結する構造として、バスバーと電極端子に設けた貫通孔にネジを貫通し、ネジの先端にナットをねじ込んで固定する構造（例えば特許文献１）、さらに、電極端子をバスバーで挟着して連結する構造（たとえば特許文献２)のパック電池が開発されている。
特開平５−３４３１０５号公報（図４参照） 実用新案登録第２５５７５３１号公報 特開２００７−２６９０７号公報

特許文献１のパック電池は、バスバーと電極端子に貫通孔を設け、ここにネジを挿通して先端にナットをねじ込んで連結するので、バスバーと電極端子の連結に手間がかかる。このため生産性が悪くなり製造コストが高くなる。また、振動でナットが緩むことがあり、ナットが緩むと電極端子とバスバーとの接触抵抗が大きくなる欠点がある。

また、特許文献２のパック電池は、図２１に示すように、所定の幅の金属板を溝形に折曲加工してバスバーとし９３、このバスバー９３の両端部に隣接する角型電池９０の電極端子９１を挿入している。この接続構造は、バスバー９３に通電し、さらに両端に電極端子９１を挿入して接続することから、接続部を常に低抵抗な状態で安定して接続するのが難しい。とくに、バスバーの両端に挿入される電極端子は、溝形に折曲しているバスバーの溝幅を互いに拡開する。すなわち、一方の電極端子が挿入されると、バスバーの溝幅が拡開され、拡開された溝に他方の電極端子が挿入されるので、バスバーの両端にふたつの電極端子を安定して接続するのが難しい。とくに、角型電池を積層して配置する構造にあっては、隣接する角型電池が互いに接近することから、バスバーが接続する電極端子も接近する。互いに接近する電極端子を接続するバスバーは短くなって、安定して接続するのがさらに難しくなる。それは、各々の電極端子が溝形バスバーの端部を拡開するからである。この接続状態は、たとえば、電極端子の厚さに差があると、厚い電極端子はバスバーに確実に接続されるが、薄い電極端子は確実に接続できなくなる。それは、厚い電極端子で溝幅が拡開されたバスバーに、薄い電極端子が挿入されるからである。このため、特許文献２のパック電池は、バスバーを簡単に電極端子に連結できるが、互いに積層して配置される隣の角型電池の接近する電極端子を安定して確実に接続するのが難しい欠点がある。

さらに、接近する角型電池の電極端子を低抵抗な状態で接続する構造として、電極端子を溶接する構造も開発されている（特許文献３参照）。この接続構造は、電極端子を確実に接続できる。ただ、この接続構造は、隣接する角型電池の電極端子を同じ金属材料とする場合に限って安定して接続できる。電池は必ずしも正負の電極端子が同じ金属材料ではない。たとえば、この種の用途に優れた特性を示すリチウムイオン二次電池は、正極側の電極端子をアルミニウム、負極側の電極端子を銅としているので、溶接して確実には接続できない。また、溶接して電極端子を接続する構造は、必ずしも簡単かつ容易に、しかも能率よく多数の角型電池の電極端子を接続することはできない。溶接するために設備コストが高くなり、また、溶接条件によって接続状態が変化するからである。また、接続する電極端子を固着して、全く相対運動ができない状態に固定することから、振動などで溶接部分が外れやすい欠点もある。

本発明は、このような問題点を解決するためになされたものである。本発明の主な目的は、簡単かつ容易に、しかも高い生産性でもって従来の方法に比較してコストダウンしながら安定して確実に電極端子を接続できるパック電池を提供することにある。
また、本発明の他の大切な目的は、接続する電極端子の金属材料に影響を受けず、異種金属の電極端子をも安定して確実に電気接続できるパック電池を提供することにある。

本発明のパック電池は、前述の目的を達成するために以下の構成を備える。
本発明の請求項１のパック電池は、第１の電極端子１２Ａと第２の電極端子１２Ｂから
なる正負の電極端子１２を電極端面１１に設けている複数の角型電池１０と、複数の角型電池１０を積層状態に固定する固定部７０とを備え、隣接して配設される角型電池１０の電極端子１２を接続している。角型電池１０の第１の電極端子１２Ａと第２の電極端子１２Ｂは金属板で、第１の電極端子１２Ａは、その先端部が電極端面１１に沿う方向に折り曲げられた挿入部１４を有し、第２の電極端子１２Ｂは第１の電極端子１２Ａの挿入部１４を挿入するコンセント部１５を有する。このコンセント部１５は、挿入される挿入部１４の表面を弾性的に押圧する弾性押圧片１６を有する。パック電池は、第２の電極端子１２Ｂのコンセント部１５に第１の電極端子１２Ａの挿入部１４が挿入され、弾性押圧片１６が挿入部１４を押圧して、隣接する角型電池１０の電極端子１２を接続している。さらに、第２の電極端子１２Ｂのコンセント部１５に設けている弾性押圧片１６が、第１の電極端子１２Ａの挿入方向に向かって挿入幅を狭くする方向に傾斜している。

本発明の請求項２のパック電池は、さらに、隣接する角型電池１０の間に、絶縁材で形成されるセパレータ７５を備え、セパレータ７５は、角形電池１０を保持して位置決め可能な形状に形成されている。

さらに、本発明の請求項３のパック電池は、角型電池１０をリチウムイオン二次電池としている。

本発明のパック電池は、積層状態に配設される角型電池の電極端子を、簡単かつ容易に、しかも従来の方法に比較してコストダウンしながら安定して確実に接続できる特徴がある。このため、多数の角型電池を備えるパック電池を、高い生産性で多量生産できる。
また、本発明のパック電池は、電極端子を溶接して接続するのでなく、互いに電極端子を押圧状態で接触し、あるいはバスバーを押圧して電気接続することから、接続する電極端子の金属材料に影響を受けず、異種金属の電極端子をも安定して確実に電気接続できる特徴も実現する。このため、接続する角型電池が特定されず、たとえば、電極端子を異種金属とするリチウムイオン二次電池などを角型電池として、その電極端子を安定して確実に接続できる特徴がある。

とくに、本発明の請求項１のパック電池は、隣接して配設される角型電池の一方の電極端子には挿入部を、他方の電極端子には挿入部を挿入して接続するコンセント部を設けており、挿入部をコンセント部に挿入して直接に接続する。この構造は、隣接する角型電池の電極端子を直接に接続するので、低抵抗な状態で安定して接続できる特徴がある。また、コンセント部には弾性押圧片を設けているので、弾性押圧片を挿入部に弾性的に押圧して、低抵抗な状態で安定して確実に電気接続できる。さらに、一方の電極端子をコンセント部とするので、バスバーを使用することなく直接に接続できる。

さらに、本発明の請求項２のパック電池は、請求項１の構成に加えて、弾性押圧片を挿入部の挿入方向に挿入幅を狭くする方向に傾斜させている。この構造は、固定部が角型電池を積層状態に配置することと相乗して、挿入部がコンセント部に確実に挿入されることから、安定して確実に電気接続される。それは、挿入部がコンセント部から抜けないかぎり、隣接する電極端子を確実に安定して接続できるからである。

さらに、本発明の請求項３のパック電池は、隣接する角型電池の接続する電極端子を、互いに積層できる折曲部として、この折曲部を積層し、さらに積層している折曲部を、バスバーの弾性挟着部で挟着している。この構造のパック電池も、電極端子を直接に接続するので、低抵抗な状態で接続できる。また、積層状態の折曲部をバスバーの弾性挟着部で挟着することから、隣接する角型電池の電極端子を安定して確実に接続できる。さらに、このバスバーは、バスバーには通電することなく、電極端子を直接に接触して電気接続する。このため、バスバーの電気抵抗が接続抵抗に影響を与えず、バスバーの電気抵抗を大きくしながら、電極端子を低抵抗な状態で接続できる。このため、バスバーには、優れた弾性特性を示す金属板であるバネ鋼を使用できる。このバスバーは、積層状態の折曲部を理想的な状態で挟着し、長期間にわたって電極端子を安定して低抵抗な状態で接続する。

さらにまた、本発明の請求項４のパック電池は、角型電池の電極端子が、少なくともその先端部を、電極端面に対して垂直姿勢の挿入部とし、この挿入部に、バスバーの両端に設けているコンセント部を挿入して連結している。さらに、バスバーは、全体形状を溝形として両端部には、隣接して配設される角型電池の電極端子の挿入部を別々に挿入する一対のコンセント部を設けている。また、各々のコンセント部は、挿入される電極端子の挿入部の表面に弾性的に押圧される弾性押圧部を設けている。このパック電池は、バスバーの両端のコンセント部に、隣接して配設される角型電池の電極端子の挿入部を挿入して、バスバーで隣接する角型電池を接続している。このパック電池は、バスバーを電極端子に接続して、安定して隣接する角型電池を接続できる。

また、このパック電池は、請求項５の構成、すなわち、複数のバスバーを所定の間隔に連結する絶縁材を設け、この絶縁材に複数のバスバーを連結してバスバーブロックとすることで、多数の角型電池の電極端子を能率よく電気接続できる特徴が実現される。

さらに、本発明の請求項６のパック電池は、請求項３又は４の構成に加えて、バスバーに、角型電池の電圧を検出する電圧検出リード線を接続している。このパック電池は、電極端子にバスバーを接続して、角型電池の電圧を検出するために配線するリード線を接続できる。このため、電圧検出のためのリード線を配線する手間を省略して、より生産性を向上できる。

さらにまた、本発明の請求項７のパック電池は、請求項４の構成に加えて、複数のバスバーを所定の間隔で連結する絶縁材を設けて、絶縁材に複数のバスバーを連結してバスバーブロックとし、また、各々のバスバーには、角型電池の電圧を検出する電圧検出リード線を接続して、このリード線を配置する嵌着部を絶縁材に設けている。このパック電池は、バスバーブロックを角型電池にセットして、電極端子を接続でき、またリード線も接続でき、さらにリード線を定位置に配線できる。このため、最も能率よく多量生産できる特徴がある。

また、本発明の請求項８のパック電池は、請求項１ないし７の構成に加えて、角型電池をリチウムイオン二次電池とする。このパック電池は、角型電池を、正極と負極の電極端子を異種金属とするリチウムイオン二次電池としながら、電極端子を安定して確実に電気接続できる特徴がある。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するためのパック電池を例示するものであって、本発明はパック電池を以下のものに特定しない。また特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。

図１ないし図６は第１の実施例にかかるパック電池を、図７ないし図１２は第２の実施例にかかるパック電池を、図１３ないし図１８は第３の実施例に係るパック電池を示し、図１９と図２０は第３の実施例のパック電池を改良してなるパック電池を示している。これ等の図に示すパック電池は、車両に搭載されて、車両を走行させるモータに電力を供給する電源に使用される。これ等のパック電池は、セパレータ７５を介して積層している複数の角型電池１０と、角型電池１０を積層状態に固定する固定部７０とを備える。図１ないし図６に示す第１の実施例にかかるパック電池は、電極端子１２を直接に接続している。図７ないし図２０に示す第２と第３の実施例にかかるパック電池は、電極端子２２、３２、４２を接続するバスバー２３、３３、４３、５３を備える。

（角型電池１０）
角型電池１０は、両側面を四角形とし、上面を電極端面１１として正負の電極端子１２、２２、３２、４２を設けている。角型電池１０は、積層に好都合なように、両側面の幅よりも薄い外形としている。角型電池１０は、円筒型電池と比較して効率よく配置でき、単位体積当たりのエネルギー密度を高くできる。特に車載用途では、省スペース化の要求が高く、好ましい。角型電池１０は、リチウムイオン二次電池である。リチウムイオン二次電池は、重量と容積に対する容量が大きく、車両を走行させるモータを駆動する電源に適している。ただ、角型電池には、ニッケル水素電池やニッケルカドミウム電池等も使用できる。また、燃料電池も使用できる。

角型電池１０は、図において上面を電極端面１１とし、電極端面１１の両端部には、正負の電極端子１２、２２、３２、４２である第１の電極端子１２Ａ、２２Ａ、３２Ａ、４２Ａと第２の電極端子１２Ｂ、２２Ｂ、３２Ｂ、４２Ｂを設けている。角型電池１０は、外装缶の開口部を封口板で閉塞する構造とし、封口板に電極端子１２、２２、３２、４２を固定している。第１の電極端子１２Ａ、２２Ａ、３２Ａ、４２Ａと第２の電極端子１２Ｂ、２２Ｂ、３２Ｂ、４２Ｂは、角型電池１０の積層面と平行な姿勢で、封口板に固定している。封口板と電極端子１２、２２、３２、４２は金属板で制作される。この角型電池１０は、第１の電極端子１２Ａ、２２Ａ、３２Ａ、４２Ａと第２の電極端子１２Ｂ、２２Ｂ、３２Ｂ、４２Ｂを封口板に絶縁して固定している。ただし、一方の電極端子を封口板に絶縁することなく電気接続して固定することもできる。リチウムイオン二次電池は、正極側の電極端子をアルミニウムとし、また負極側の電極端子を銅としている。ただし、アルミニウムにアルミニウム合金が含まれ、銅に銅合金が含まれるのは言うまでもない。図のパック電池は、隣の角型電池１０の電極端子１２、２２、３２、４２を接続して、複数の角型電池１０を直列に接続している。全ての角型電池１０を直列に接続するパック電池は、出力電圧を高くできる。ただし、図示しないがパック電池は、複数の角型電池を並列に接続し、あるいは直列と並列に接続することもできる。

角型電池１０は、側面を面取りした角形の外装缶上面の電極端面１１に、正負の電極端子１２、２２、３２、４２である第１の電極端子１２Ａ、２２Ａ、３２Ａ、４２Ａと第２の電極端子１２Ｂ、２２Ｂ、３２Ｂ、４２Ｂを突出するように固定している。第１の電極端子１２Ａ、２２Ａ、３２Ａ、４２Ａと第２の電極端子１２Ｂ、２２Ｂ、３２Ｂ、４２Ｂは、上面である電極端面１１において、点対称となる位置に設けている。この角型電池１０は、左右を反転して、すなわち表裏を裏返して積層すると、隣接する電極端子１２、２２、３２、４２を正極と負極にでき、接近する電極端子１２、２２、３２、４２を接続して直列に接続できる。

（セパレータ７５）
積層される角型電池１０は、セパレータ７５で絶縁して積層される。セパレータ７５は、プラスチック等の絶縁材を、積層される角型電池１０の対向面の外形にほぼ等しい外形に成形して制作される。セパレータ７５は、角型電池１０を定位置に積層し、かつ角型電池１０の間に冷却空気を送風して角型電池１０を冷却する。図のセパレータ７５は、角型電池１０の上面である電極端面１１と下面とをカバーしながら位置決めできる形状としており、角型電池１０を両側から挟着する状態で積層されて角型電池１０を定位置に位置ずれしないように保持している。また、セパレータ７５は、隣接する角型電池１０の間に配設される部分の表面であって、角型電池１０との対向面を凹凸状に形成して、冷却空気を送風する送風ダクトを設けている。このパック電池は、この送風ダクトを経路として冷却媒体である空気を送風して、角型電池１０の対向面を冷却する。セパレータ７５は耐熱性、断熱性に優れた部材で成形される。好ましくは軽量で安価な樹脂により形成される。例えば熱伝導率の小さい（望ましくは０．５Ｗ／ｍ以下）、ポリプロピレン、ポリウレタン等の合成樹脂が利用できる。これにより、セパレータ７５で角型電池１０を保護すると共に、隣接する角型電池１０同士を絶縁し断熱する。

（固定部７０）
固定部７０は、積層している角型電池１０を両端面から挟着して定位置に固定する一対のエンドプレート７１と、一対のエンドプレート７１を連結する連結具７２とを備える。エンドプレート７１は、積層している角型電池１０を両面から挟着して定位置に配置する。このエンドプレート７１は、両側面から突出する突出部７１Ａに、ネジ穴７１Ｂを設けている。エンドプレート７１は、金属製や樹脂製で一体的に成形して制作される。一対のエンドプレート７１は、突出部７１Ａのネジ穴７１Ｂに挿通される連結具７２を介して互いに連結される。図の連結具７２は、突出部７１Ａのネジ穴７１Ｂに挿通される連結ボルト７２Ａと、この連結ボルト７２Ａの先端にねじ込まれるナット７２Ｂである。固定具７０は、セパレータ７５を介して積層される角型電池１０を、連結具７２で緊締される一対のエンドプレート７１で両側から挟着して、複数の角型電池を定位置に固定する。固定部７０のエンドプレート７１で挟着して固定される角型電池１０は、側面を露出させている。

図１ないし図６に示す第１の実施例にかかるパック電池は、第１の電極端子１２Ａと第２の電極端子１２Ｂを直接に積層している。第１の電極端子１２Ａと第２の電極端子１２Ｂは金属板である。リチウムイオン二次電池である角型電池１０は、正極側の電極端子をアルミニウム板とし、負極側の電極端子を銅板としている。

リチウムイオン二次電池の角型電池１０は、第１の電極端子１２Ａを、アルミニウム板からなる正極側の電極端子としている。第１の電極端子１２Ａは先端部を電極端面と平行な方向に折曲して挿入部１４としている。図５の角型電池１０は、第１の電極端子１２ＡをＬ字状に折曲して、先端部を電極端面に平行な挿入部１４としている。この挿入部１４は、角型電池１０の積層面から突出する。挿入部１４は、積層面から突出する部分を、隣接する角型電池１０の第２の電極端子１２Ｂに挿入する。

リチウムイオン二次電池の角型電池１０は、第２の電極端子１２Ｂを、銅板からなる負極側の電極端子としている。電極端子の銅板は、弾性変形できる銅合金、たとえばリン青銅である。第２の電極端子１２Ｂは、第１の電極端子１２Ａに設けている挿入部１４を挿入して接続するコンセント部１５を設けている。コンセント部１５は、挿入部１４を挿入する方向に開口している。

さらに、角型電池１０は、図１に示すように、第１の電極端子１２Ａの挿入部１４の折曲方向と第２の電極端子１２Ｂのコンセント部１５の開口方向が、互いに逆方向となるようにしている。さらにまた、互いに隣接する角型電池１０同士では、挿入部１４の折曲方向とコンセント部１５の開口方向が交互に逆向きとなるようにしている。これにより、挿入部１４の折曲方向とコンセント部１５の開口方向が逆向きである角型電池１０を、左右反転する状態で、交互に積層すると、正極と負極とを重ね合わせることができ、直列接続を容易にできる。

第２の電極端子１２Ｂのコンセント部１５は、開口部から挿入される挿入部１４の表面を弾性的に押圧する弾性押圧片１６を有する。図４の断面図と図５の斜視図に示すコンセント部１５は、第２の電極端子１２Ｂである一枚の金属板１７を加工して、弾性押圧片１６を設けている。

図６は、第２の電極端子１２Ｂとなる金属板１７の展開図である。この図の金属板１７は、電極端面１１から垂直に立ち上がる垂直部１７Ｂと、この垂直部１７Ｂに対して直角に折曲している水平部１７Ａからなる。さらに、水平部１７Ａは、四角形のベース部１７ａの両側にホールド部１７ｂ、１７ｃを設け、さらに、ベース部１７ａの先端に弾性押圧片１６となる部分を設けている。この金属板１７は、水平部１７Ａの両側にあるホールド部１７ｂ、１７ｃを１８０度折り返して互いに積層して、挿入部１４の挿入筒１８を設けている。さらに、下に積層されるホールド部１７ｂには、上に積層されるホールド部１７ｃを引っかける引っ掛け爪１７ｄを設けている。この金属板１７は、ホールド部１７ｂ、１７ｃを積層状態に折り返し、引っ掛け爪１７ｄを上のホールド部１７ｃの上面に引っ掛けて、ホールド部１７ｂ、１７ｃが拡開されるのを阻止できる。すなわち挿入筒１８の幅が広がるのを阻止できる。弾性押圧片１６は、ホールド部１７ｂ、１７ｃを折り返す前工程で折り返されて、挿入筒１８の内部に配設される。すなわち、金属板１７は、以下のように折曲されてコンセント部１５となる。

（１）図６の矢印Ａで示すように、弾性押圧片１６を、１８０度よりも小さい角度に折り返してベース部１７ａの上方に位置させる。弾性押圧片１６は、ベース部１７ａに対して傾斜する姿勢に折り返される。
（２）図６の矢印Ｂで示すように、ホールド部１７ｂを折り返して弾性押圧片１６の上方に位置させる。ホールド部１７ｂは、ベース部１７ａに対して平行な姿勢に折り返される。
（３）図６の矢印Ｃで示すように、ホールド部１７ｃを折り返して、ホールド部１７ｂの上面に積層する。
（４）さらに、図６の矢印Ｄで示すように、引っ掛け爪１７ｄを折曲して、上のホールド部１７ｃの上面に引っ掛ける。
以上のように、金属板１７を折曲加工して、挿入筒１８の内部に弾性押圧片１６を備えるコンセント部１５が成形される。

挿入筒１８の内部に配設される弾性押圧片１６は、１８０度よりも小さい角度に折曲されて、第１の電極端子１２Ａの挿入方向に向かって挿入幅を狭くする方向に傾斜している。この弾性押圧片１６は、挿入部１４が深く挿入されるにしたがって、挿入部１４を強く押圧する。したがって、挿入部１４をコンセント部１５に挿入して、より安定して電気接続できる。とくに、固定部７０で角型電池１０を積層状態に固定しているパック電池は、角型電池１０を定位置に配置して、挿入部１４がコンセント部１５から抜けないように固定されるので、第１の電極端子１２Ａと第２の電極端子１２Ｂをより安定して電気接続できる。

図７ないし図１２に示す第２の実施例にかかるパック電池は、第１の電極端子２２Ａ、３２Ａと第２の電極端子２２Ｂ、３２Ｂを直接に積層して、固定部７０側から挿入されるバスバー２３、３３で挟着して接続している。このパック電池は、第１の電極端子２２Ａ、３２Ａと第２の電極端子２２Ｂ、３２Ｂを積層して電気接続するので、金属板である第１の電極端子２２Ａ、３２Ａと第２の電極端子２２Ｂ、３２Ｂの材質を特定しない。リチウムイオン二次電池である角型電池１０は、正極側の電極端子をアルミニウム板とし、負極側の電極端子を銅板としているが、このような異種金属からなる電極端子を安定して確実に接続できる。

電極端面に設けている第１の電極端子２２Ａ、３２Ａと第２の電極端子２２Ｂ、３２Ｂは、隣接する角型電池１０の電極端子２２、３２を互いに積層できるように、先端部を電極端面と平行な方向に折曲して折曲部２４、３４としている。角型電池１０の正極側と負極側の電極端子である第１の電極端子２２Ａ、３２Ａと第２の電極端子２２Ｂ、３２Ｂは、図７と図９に示すように、折曲部２４、３４を互いに反対方向に折曲している。さらに、互いに隣接する角型電池同士では、正負の電極端子である第１の電極端子２２Ａ、３２Ａと第２の電極端子２２Ｂ、３２Ｂの折曲部２４、３４を交互に逆向きに折曲している。これにより、折曲部２３、２４が逆向きに折曲されている角型電池１０を左右反転する状態で交互に積層すると、正極と負極とを重ね合わせることができ、直列接続を容易にできる。

さらに、第１の電極端子２２Ａ、３２Ａと第２の電極端子２２Ｂ、３２Ｂは、隣接する角型電池１０の折曲部２４、３４を積層できるように、電極端面からの間隔に差を設けている。一対の折曲部２４、３４の間隔差は、折曲部２４、３４の厚さに等しくしている。すなわち、第１の電極端子２２Ａ、３２Ａの折曲部２４、３４と電極端面との間隔を、第２の電極端子２２Ｂ、３２Ｂの折曲部２４、３４の電極端面との間隔よりも、折曲部２４、３４の厚さに等しい長さだけ長くしている。さらに、折曲部２４、３４は、角型電池１０の積層面から突出して、角型電池１０の境界で積層される。ただし、角型電池は、一方の折曲部を長くして積層面から突出させ、他方の折曲部を短くして、互いに積層することもできる。

バスバー２３、３３は、互いに積層している電極端子２２、３２の折曲部２４、３４を両面から弾性的に挟着する弾性挟着部２６、３６を有する。図８と図１０は、バスバー２３、３３の斜視図を示す。これらのバスバー２３、３３は、弾性金属板の中間をループ状に加工し、その両端部を互いに平行な弾性挟着部２６としている。中間にループ部２７、３７を設けているバスバー２３、３３は、一対の弾性挟着部２６、３６で確実に積層している折曲部２４、３４を挟着できる。それは、弾性挟着部２６、３６が積層するために弾性変形する長さが、ループ部２７、３７によって長くなるからである。一対の弾性挟着部２６、３６の間隔は、第１の電極端子２２Ａ、３２Ａと第２の電極端子２２Ｂ、３２Ｂの折曲部２４、３４を積層している厚さよりも狭い。一対の弾性挟着部２６、３６の間に積層している折曲部２４、３４を挿入して、弾性挟着部２６、３６が弾性的に積層している折曲部２４、３４を挟着するためである。このバスバー２３、３３は、一対の弾性挟着部２６、３６の間に、積層している折曲部２４、３４を挿入すると、バスバー２３、３３のループ部２７、３７が弾性変形する。弾性変形するループ部２７、３７の復元力で、一対の弾性挟着部２６、３６は積層している折曲部２４、３４を挟着する。

図１０ないし図１２のバスバー３３は、一対の弾性挟着部３６の対向面に、複数列、図において２列の凸条３８を設けている。凸条３８はバスバー３３の挿入方向、すなわち、弾性挟着部３６の先端に向かって伸びる方向に設けている。これ等の図のバスバー３３で電極端子３２を接続するパック電池を図９に示している。このパック電池は、電極端子３２の折曲部３４に凸条３８を案内するガイド溝３９を設けている。ガイド溝３９は、バスバー３３の凸条３８を案内する位置に、バスバー３３の挿入方向に設けている。このパック電池は、バスバー３３を横ずれしないように、電極端子３２の折曲部３４に挿入して、積層状態の折曲部３４を確実に挟着できる。なお、本実施例２において、第１の電極端子２２Ａ、３２Ａと第２の電極端子２２Ｂ、３２Ｂを挟着した状態のバスバー２３、３３のループ部２７、３７の側面に、電圧を測定する電圧リード線を接続しても構わない。

図１３ないし図２０に示す第３の実施例にかかるパック電池は、第１の電極端子４２Ａと第２の電極端子４２Ｂを直接に接触することなく、バスバー４３、５３を介して電気接続している。このパック電池も、第１の電極端子４２Ａと第２の電極端子４２Ｂをバスバーで電気接続するので、金属板である第１の電極端子４２Ａと第２の電極端子４２Ｂの金属板の材質は特定されない。リチウムイオン二次電池である角型電池は、正極側の電極端子をアルミニウム板とし、負極側の電極端子を銅板としているが、このような異種金属からなる電極端子を安定して確実に接続できる。

電極端面に設けている第１の電極端子４２Ａと第２の電極端子４２Ｂは、電極端面に対して垂直姿勢である挿入部４４としている。図１３の角型電池１０は、第１の電極端子４２Ａと第２の電極端子４２Ｂの全体を平面状の金属板として、全体を電極端面に対して垂直姿勢としている。図示しないが、角型電池は、先端部であってバスバーに挿入される挿入部のみを、電極端面に対して垂直な姿勢とすることもできる。

バスバー４３、５３を図１４ないし図１８に示している。これ等の図に示すバスバー４３、５３は、これに通電して電極端子４２を電気接続するので、導電性の金属板であるリン青銅などが使用される。このバスバー４３、５３は、全体形状を溝形として両端部には、隣接して配設される角型電池１０の電極端子４２の挿入部４４が別々に挿入される一対のコンセント部４５を設けている。各々のコンセント部４５は、挿入される電極端子４２の挿入部４４の表面に弾性的に押圧される弾性押圧部４６を設けている。

バスバー４３の展開図を図１４の鎖線で示す。このバスバー４３は、弾性と導電性のある金属板をプレス加工して制作される。金属板は、中間の連結部４７の両端部にコンセント部４５を設けている。連結部４７は、所定の幅、図の連結部４７では電極端子４２の幅にほぼ等しくしている。コンセント部４５を構成する金属板は、連結部４７の両端にあって連結部４７に対して直角に下向きに折曲している四角形の垂直部４５Ａと、この垂直部４５Ａの両側に突出して設けているホールド部４５Ｂ、４５Ｃと、垂直部４５Ａの先端に突出するように連結している弾性押圧部４６からなる。ホールド部４５Ｂ、４５Ｃとなる金属板は、垂直部４５Ａの両側にあるホールド部４５Ｂ、４５Ｃを１８０度折り返して互いに積層して、電極端子４２の挿入部４４を挿入する挿入筒４８としている。さらに、下に積層されるホールド部４５Ｂには、上に積層されるホールド部４５Ｃを引っかける引っ掛け爪４５Ｄを設けている。この金属板は、ホールド部４５Ｂ、４５Ｃを積層状態に折り返し、引っ掛け爪４５Ｄを上のホールド部４５Ｃの上面に引っ掛けて、ホールド部４５Ｂ、４５Ｃが拡開されるのを阻止できる。すなわち挿入筒４８の幅が広がるのを阻止できる。弾性押圧部４６は、ホールド部４５Ｂ、４５Ｃを折り返す前工程で折り返されて、挿入筒４８の内部に配設される。この弾性押圧部４６は、１８０度よりも小さい角度に折曲されて、電極端子４２の挿入部４４の挿入方向に向かって挿入幅を狭くする方向に傾斜している。この弾性押圧部４６は、挿入部４４が深く挿入されるにしたがって、挿入部４４を強く押圧する。したがって、挿入部４４をコンセント部４５に挿入して、より安定して電気接続できる。

図１５と図１６に示すバスバー４３は、ホールド部４５Ｂの内面に突出部４９を設けて、電極端子４２の挿入部４４に突出部４９を案内するガイド穴４４ａを設けている。このバスバー４３は、挿入部４４をコンセント部４５に挿入する状態で、ホールド部４５Ｂの突出部４９を挿入部４４のガイド穴４４ａに入れて、挿入部４４に抜けないように連結できる。突出部４９がガイド穴４４ａに引っかかって抜けるのが阻止されるからである。ただし、バスバーは、弾性押圧片に突出部を設けることもできる。さらに、バスバー５３は、図１７と図１８に示すように、コンセント部に突出部を設けない構造とすることもできる。

さらに、図１９と図２０のパック電池は、複数のバスバー４３を所定の間隔に連結する絶縁材６１を有し、この絶縁材６１に複数のバスバー４３を連結してバスバーブロック６０としている。絶縁材６１は、プラスチックを成形して制作される。この絶縁材６１は、バスバー４３を定位置に嵌着する嵌着穴６２を設けており、この嵌着穴６２にバスバー４３を入れて定位置に固定している。複数のバスバー４３を絶縁材６１に連結するバスバーブロック６０は、複数のバスバー４３を一緒に複数の角型電池１０の電極端子４２に挿入して連結できるので、より簡単に組み立できる。

さらに、図のバスバーブロック６０は、バスバー４３に角型電池１０の電圧を検出する電圧検出リード線６３を接続している。電圧検出リード線６３は、バスバー４３に溶接して接続され、あるいは先端に金属片を接続して、この金属片をバスバー４３の連結部にネジ止めして接続される。さらに、バスバーブロック６０は、絶縁材６１に、電圧検出リード板６３を定位置に配置する嵌着部６４を設けて、この嵌着部６４に電圧検出リード線６３を配置している。このバスバーブロック６０は、隣接する角型電池１０の電極端子４２を接続しながら、各々の電極端子４２に簡単に電圧検出リード線６３を接続できる。

本発明のパック電池は、電気自動車やハイブリッド自動車等の車両用電源装置として好適に適用できる。

本発明の第１の実施例にかかるパック電池の分解斜視図である。 図１のパック電池の平面図である。 図２のパック電池のＡ−Ａ線断面図である。 図２のパック電池のＢ−Ｂ線断面図である。 図１に示すパック電池の角型電池の一部拡大斜視図である。 図５に示す電極端子のコンセント部の展開図である。 本発明の第２の実施例にかかるパック電池の分解斜視図である。 図７に示すパック電池のバスバーの拡大斜視図である。 電極端子とバスバーの他の一例を示す斜視図である。 図９に示すバスバーの拡大斜視図である。 図１０に示すバスバーの側面図である。 図１０に示すバスバーの正面図である。 本発明の第２の実施例にかかるパック電池の分解斜視図である。 図１３に示すパック電池のバスバーの拡大斜視図である。 図１４に示すバスバーの平面図である。 図１５に示すバスバーのＡ−Ａ線断面図である。 バスバーの他の一例を示す平面図である。 図１７に示すバスバーのＡ−Ａ線断面図である。 本発明の第３の実施例のパック電池を改良してなるパック電池の斜視図である。 図１９に示すパック電池の分解斜視図である。 従来のバスバーを用いて角型電池の電極端子を電気接続したパック電池を示す斜視図である。

符号の説明

１０…角型電池
１１…電極端面
１２…電極端子 １２Ａ…第１の電極端子
１２Ｂ…第２の電極端子
１４…挿入部
１５…コンセント部
１６…弾性押圧片
１７…金属板 １７Ａ…水平部
１７ａ…ベース部
１７ｂ…ホールド部
１７ｃ…ホールド部
１７ｄ…引っ掛け爪
１７Ｂ…垂直部
１８…挿入筒
２２…電極端子 ２２Ａ…第１の電極端子
２２Ｂ…第２の電極端子
２３…バスバー
２４…折曲部
２６…弾性挟着部
２７…ループ部
３２…電極端子 ３２Ａ…第１の電極端子
３２Ｂ…第２の電極端子
３３…バスバー
３４…折曲部
３６…弾性挟着部
３７…ループ部
３８…凸条
３９…ガイド溝
４２…電極端子 ４２Ａ…第１の電極端子
４２Ｂ…第２の電極端子
４３…バスバー
４４…挿入部 ４４ａ…ガイド穴
４５…コンセント部 ４５Ａ…垂直部
４５Ｂ…ホールド部
４５Ｃ…ホールド部
４５Ｄ…引っ掛け爪
４６…弾性押圧部
４７…連結部
４８…挿入筒
４９…突出部
５３…バスバー
６０…バスバーブロック
６１…絶縁材
６２…嵌着穴
６３…電圧検出リード線
６４…嵌着部
７０…固定部
７１…エンドプレート ７１Ａ…突出部
７１Ｂ…ネジ穴
７２…連結具 ７２Ａ…連結ボルト
７２Ｂ…ナット
７５…セパレータ
９０…バスバー
９１…電極端子
９３…バスバー

Claims (3)

1. 第１の電極端子と第２の電極端子からなる正負の電極端子を電極端面に設けている複数の角型電池と、複数の角型電池を積層状態に固定する固定部とを備え、隣接して配設される前記角型電池の電極端子を接続してなるパック電池であって、
   前記角型電池の第１の電極端子と第２の電極端子が金属板で、第１の電極端子は、その先端部が電極端面に沿う方向に折り曲げられた挿入部を有し、第２の電極端子は第１の電極端子の挿入部を挿入するコンセント部を有し、このコンセント部は、挿入される挿入部の表面を弾性的に押圧する弾性押圧片を有し、第２の電極端子のコンセント部に設けている弾性押圧片が、第１の電極端子の挿入方向に向かって挿入幅を狭くする方向に傾斜してなると共に、第２の電極端子のこのコンセント部に第１の電極端子の挿入部が挿入され、弾性押圧片が挿入部を押圧して、隣接する角型電池の電極端子を接続してなるパック電池。
2. 請求項１記載のパック電池であって、
   さらに、隣接する前記角型電池の間に、絶縁材で形成されるセパレータを備え、
   前記セパレータは、前記角形電池を保持して位置決め可能な形状に形成されていることを特徴とするパック電池。
3. 角型電池がリチウムイオン二次電池である請求項１ないし２のいずれかに記載されるパック電池。

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