JP5516354B2 - バスバーおよび電池セルの接続構造 - Google Patents

Description

本発明は、複数の電池セルを接続するバスバーおよび電池セルの接続構造に関する。

電気自動車やハイブリッド車用の電池モジュールとして、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池、その他の二次電池等の電池セルを、バスバーで接続した構造をとるものが知られている。例えば特許文献１に記載の電池モジュールは、各電池セルの正負の電極端子に雄ネジが立ち上げられ、バスバーには雄ネジを挿通可能な挿通孔が形成されており、バスバーの挿通孔に雄ネジを挿通してバスバーを電極端子上に載置し、雄ネジにナットを締め付けることで、バスバーを電極端子に押し付け固定している。

特許第３７０７５９５号公報

ところで、電池セルの大きさは、寸法公差や使用による膨張・収縮等によりバラつくことがあるので、並んで配された電極端子の表面（バスバーを載置する面）が、水平にならない場合がある。このような場合、電極端子間の段差により、バスバーが電極端子の表面に対して斜めになり、一部分が浮いた状態になる虞がある。バスバーと電極端子との接触が不十分であると、バスバーと電極端子との抵抗値が増大してしまうことがあるため、このような状態は好ましくない。そこで、ナットの締め付け力を大きくして、バスバーを電極端子の表面に押し付けることも考えられるが、ナットの締め付け力が過大になると、電極端子を変形させてしまう虞があるため限界がある。

本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、過大な締め付け力を要さずともバスバーと電極端子とを十分に接触することが可能なバスバーおよび電池セルの接続構造を提供することを目的とする。

本発明のバスバーは、電池セルの電極端子間を接続するバスバーであって、締付部材により前記電極端子に押し付け固定されるものにおいて、前記電極端子に押し付けられる被押圧部の周縁部には、前記被押圧部内から外側にかけて貫通孔が形成されることで、他の部分よりも剛性の小さい変形部が形成されている。
このような構成によれば、締付部材により被押圧部が押さえられると、変形部が電極端子の段差に沿って変形し、被押圧部は電極端子に押し付けられた状態になる。したがって、一様に高い剛性を有するバスバーに比べて、過大な締め付け力を要さずとも、バスバーと電極端子とを十分に接触させることができる。

また、前記貫通孔は、前記被押圧部内から外側に延びるものであり、この延び方向の長さ寸法が、幅寸法に比べて大きいものとしてもよい。このような構成によれば、例えば貫通孔が正方形である場合に比べて、隣接する貫通孔の間の幅（電流路の幅）を同等に確保しても、貫通孔を大きくすることができ、変形部の剛性をより小さくすることができる。

また、前記貫通孔は、前記被押圧部の径方向に対して交差方向に延びているものとしてもよい。このような構成によれば、貫通孔が、被押圧部の径方向に沿って延びるものである場合に比べて、貫通孔の長さ寸法を大きくすることができ、変形部の剛性をより小さくすることができる。

また、前記締付部材はネジであり、前記貫通孔は、前記被押圧部内から外側に向かって、前記ネジの回転方向の先方に傾いた形状をなしているものとしてもよい。このような構成によれば、貫通孔の側縁が、ネジの回転動作に抵抗しにくいから、ネジをスムーズに締め付けることができる。

また、前記貫通孔は、前記被押圧部内側の幅寸法よりも外側の幅寸法が大きい形状をなしているものとしてもよい。このような構成によれば、隣接する貫通孔の幅（電流路の幅）を確保しつつ、貫通孔を大きくすることができ、変形部の剛性をより小さくすることができる。

また、複数の前記貫通孔が前記被押圧部の周縁部に沿って配され、一対の前記被押圧部が前記バスバーの長さ方向の中央を除く両端側にそれぞれ配されており、前記被押圧部の周縁部においてその周方向に隣り合う一対の前記貫通孔の間の長さ寸法の合計は、前記バスバーの長手方向の中央における幅寸法と同等であるものとしてもよい。このような構成によれば、被押圧部の周縁部における電流路の幅寸法と、電極端子間の電流路の幅寸法とを同等にすることができる。
また、前記貫通孔は、前記被押圧部の周方向に一定間隔で形成されているものとしてもよい。このような構成によれば、変形部は、全体にわたり同等の剛性を有するものとなるから、どのような段差にも万遍無く適応することができる。

また、本発明の電池セルの接続構造は、電池セルの電極端子間をバスバーにより接続する電池セルの接続構造であって、前記バスバーは、締付部材により前記電極端子に押し付けられて固定されるものにおいて、前記締付部材は、前記電極端子に立ち上げられた雄ネジと、この雄ネジと対になったナットとから構成され、前記バスバーには、前記雄ネジを挿通可能な挿通孔が形成され、前記バスバーのうち前記ナットにより前記電極端子に押し付けられる被押圧部の周縁部には、前記被押圧部内から外側にかけて貫通孔が形成されることで、他の部分よりも剛性の小さい変形部が形成されている。

本発明によれば、過大な締め付け力を要さずともバスバーと電極端子とを十分に接触することが可能なバスバーおよび電池セルの接続構造を提供することができる。

本実施形態にかかる電池モジュールであって、バスバーにより電池セルを接続する前の状態を表す斜視図 バスバーの平面図 ナットを締め付ける前の状態の電池モジュールを示す一部拡大断面図 ナットを締め付けた後の状態の電池モジュールを示す一部拡大断面図 他の実施形態（６）にかかるバスバーの平面図

＜実施形態＞
以下、本発明を具体化した一実施形態について、図１〜図４を参照しつつ詳細に説明する。
本実施形態におけるバスバー１０は、電気自動車やハイブリッド車等の動力源として使用される電池モジュールＭにおいて、隣り合う電池セル２０の正負の電極端子２１を電気的に接続するものである。以下、各構成部材において、図１の上側を上方、下側を下方として説明する。

電池セル２０は、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池、その他の二次電池等であって、図示しない電極体や電解質等がケースの内部に収容されてなる本体部２２と、正負の電極端子２１とを有している。本体部２２は扁平な四角い箱型をなし、正負の電極端子２１は、本体部２２の上面に設けられている。
電池セル２０は、正負の電極端子２１が電池セル２０の並び方向に交互に列をなすように配置されている。複数の電池セル２０は図示しない保持板により一体に保持されている。

電極端子２１は、金属製（銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金等）であって、切削加工、鋳造、または鍛造等、公知の手法により形成されている。電極端子２１は、台座部２３と、台座部２３から立ち上がる雄ネジ（締付部材）２４とを有し、台座部２３は、外形が略円形をなすものであり、雄ネジ２４は、台座部２３の中央から垂直に突出している。

雄ネジ２４には、この雄ネジ２４と対になったナット（締付部材）２５が締め付けられる（図３および図４参照）。ナット２５は六角ナットであり、その中央部は、雄ネジ２４に組み合わされる雌ネジとされている。ナット２５とバスバー１０との間には、雄ネジ２４の径に対応した座金２６が挟み込まれている。座金２６は、径寸法がナット２５よりも若干大きい丸型の平座金である。なお、台座部２３とナット２５との径寸法は同等とされている。

バスバー１０は、例えば、銅、銅合金、ステンレス鋼（ＳＵＳ）等の金属製の板材を、所定の形状にプレス加工することにより形成され、全体として四隅が丸く切欠された長方形状をなしている（図２参照）。バスバー１０の長手方向の寸法は、２つの電池セル２０を並べた幅内に納まる寸法に設定されている。また、バスバー１０の幅寸法は、長手方向の両端部を除く略全体にわたり一定とされている。

バスバー１０には、雄ネジ２４を挿通可能な挿通孔１１が形成されている。挿通孔１１は、隣り合う電池セル２０の正負の電極端子２１に対応する位置に一対、バスバー１０を板厚方向に打ち抜いて形成されている。挿通孔１１は、雄ネジ２４の断面形状よりも一回り大きい略円形状をなし、一対の挿通孔１１は、バスバー１０の長手方向の中心を挟んで対称をなしている。

バスバー１０のうち各挿通孔１１の周縁部は、ナット２５の締め付けに伴って座金２６から力を受け、電極端子２１の台座部２３に押し付けられる被押圧部１２とされている。被押圧部１２は、バスバー１０における台座部２３の投影部分であって、挿通孔１１と台座部２３の外縁２３Ａ（図２に二点鎖線で示した）に対応する位置との間の部分である。

被押圧部１２の周縁部には、複数の貫通孔１３が形成されている。全ての貫通孔１３は、同じ大きさおよび同じ形状をなしている。各貫通孔１３は、被押圧部１２内から外側にかけて延び、この延び方向の長さ寸法が幅寸法に比べて大きい細長い形状をなしている。貫通孔１３の長手方向の両端部は円弧状に丸められている。貫通孔１３の長手方向の一端部は被押圧部１２内に位置し、他端部は座金２６の投影部分よりも外側（図２において二点鎖線で示した座金２６の外縁２６Ａに対応する位置よりも外側）に位置している。以後、貫通孔１３の一端部を内側端部１４と称し、他端部を外側端部１５と称する。なお、内側端部１４および外側端部１５とは、貫通孔１３のうち円弧状をなす端縁により構成される部分である。

貫通孔１３は、内側端部１４の幅寸法よりも外側端部１５の幅寸法が大きい形状、詳しくは、内側端部１４の幅寸法が最も小さく、外側端部１５に向かって少しずつ幅寸法が増し、外側端部１５の幅寸法が最も大きい形状とされている。すなわち、貫通孔１３の両側縁は、内側端部１４から外側端部１５に向かって少しずつ離れるように形成されている。

貫通孔１３は、被押圧部１２の径方向（座金２６の径方向）に対して交差方向に延びている。詳しくは、貫通孔１３は、被押圧部１２内から外側に向かって、ナット２５の回転方向の先方（図２では時計回り）に傾いた形状をなし、内側端部１４よりも外側端部１５が、ナット２５の回転方向の先方に位置している。

全ての貫通孔１３の内側端部１４の位置は、被押圧部１２の径方向において一致し、言い換えると、挿通孔１１から同等の間隔だけ離れている。全ての貫通孔１３の傾き（被押圧部１２の径方向に対する傾き）は同等とされている。一の貫通孔１３の外側端部１５と、この貫通孔１３と隣接する他の貫通孔１３の内側端部１４とは、被押圧部１２の径方向に並ぶような位置関係になっている。

貫通孔１３は、被押圧部１２の周方向に一定間隔で形成されている。被押圧部１２の周方向における貫通孔１３の間の幅寸法の合計は、バスバー１０の２つの被押圧部１２の間の幅寸法と同等である。具体的には、貫通孔１３の間の部分のうち台座部２３の外縁２３Ａに沿う長さ寸法の合計は、バスバー１０の長手方向の中央における幅寸法と同等とされている。なお、貫通孔１３の間の部分のうち台座部２３の外縁２３Ａに沿う部分の幅が最も狭くされている。

被押圧部１２の周縁部には、貫通孔１３が形成されることにより、他の部分よりも剛性の小さい変形部１６が形成されている。変形部１６は、貫通孔１３の間に形成された細長い部分により構成されている。変形部１６は、全体として被押圧部１２の周縁部に沿う円環状をなしている。変形部１６の幅寸法は全体として一定である。

次に、隣り合う正負の電極端子２１をバスバー１０により接続する作業について説明する。
まず、複数の電池セル２０を、正負の電極端子２１が隣り合うように並べる。
次いで、バスバー１０を、各挿通孔１１に各電極端子２１の雄ネジ２４を挿通させて、台座部２３の上面に載置する。ここで、図３に示すように、台座部２３の上面の高さ位置が異なることで段差ができている場合には、台座部２３の上面に対してバスバー１０が傾いて載置された状態になる。この状態では、バスバー１０の一部分が台座部２３の表面から浮いた状態になっている。

次に、バスバー１０から上方に突出している雄ネジ２４に座金２６を通し、ナット２５を時計回りに回転させて締め付ける（図４参照）。すると、座金２６により被押圧部１２が台座部２３側に押さえられ、その力によって変形部１６が台座部２３の段差に沿って変形する。このとき、従来のようにバスバーの被押圧部の周縁部が他の部分と同様に高い剛性を有する場合には、被押圧部の全体を台座部に押し付けるためには相当に大きな力でナットを締め付ける必要がある。しかしながら、本実施形態においては、バスバー１０には、他の部分よりも剛性の小さい変形部１６が設けられているから、それほど大きな力を要さずとも変形部１６が段差に沿うように変形する。そして、バスバー１０の台座部２３からの浮きが解消され、被押圧部１２の全体が台座部２３の表面に面当たりした状態になる。こうして、正負の電極端子２１にバスバー１０が接続され、電池セル２０が直列に接続された状態になる。

上記のように構成された実施形態によれば、以下の効果を奏する。
本実施形態では、バスバー１０のうち電極端子２１に押し付けられる被押圧部１２の周縁部には、被押圧部１２内から外側にかけて複数の貫通孔１３が形成されることで、他の部分よりも剛性の小さい変形部１６が形成されている。これにより、ナット２５により被押圧部１２が押さえられると、変形部１６が電極端子２１の段差に沿って変形し、被押圧部１２は電極端子２１に押しつけられた状態になる。したがって、一様に高い剛性を有するバスバーに比べて、過大な締め付け力を要さずとも、バスバー１０と電極端子２１とを十分に接触させることができる。

また、貫通孔１３は、被押圧部１２内から外側に延びるものであり、この延び方向の長さ寸法が、幅寸法に比べて大きいものである。ここで、例えば貫通孔が正方形である場合には、本実施形態と同等の電流路を確保しようとすると、貫通孔は、一辺が本実施形態の貫通孔１３の内側端部１４の幅寸法と同程度しかない小さなものになる。しかしながら、本実施形態のように貫通孔１３を細長い形状にすることで、隣接する貫通孔１３の間の幅（電流路の幅）を同等に確保しても、貫通孔１３を大きくすることができ、変形部１６の剛性をより小さくすることができる。これにより、変形部１６は、より小さな力で段差に沿って変形可能となり、また変形部１６の幅も増すことで、より大きな段差にも対応可能となる。

また、貫通孔１３は、被押圧部１２の径方向に対して交差方向に延びている。ここで、貫通孔が、被押圧部１２の径方向に沿う方向に延びている場合には、バスバー１０の大きさとの関係（挿通孔１１とバスバー１０の端縁との間の幅寸法）から、本実施形態よりも小さい貫通孔とせざるをえない。しかしながら、本実施形態では、貫通孔１３は、被押圧部１２の径方向に対して交差方向に延びているから、貫通孔１３の長さ寸法をより大きくすることができ、変形部１６の剛性をより小さくすることができる。

また、貫通孔１３は、被押圧部１２内から外側に向かって、ナット２５の回転方向の先方に傾いた形状をなしている。これにより、貫通孔１３の側縁がナット２５の回転方向に沿うので、ナット２５の回転動作に抵抗しにくく、ナット２５をスムーズに締め付けることができる。

また、貫通孔１３は、被押圧部１２内側の幅寸法よりも外側の幅寸法が大きい形状をなしている。これにより、隣接する貫通孔１３の間の幅（電流路の幅）を確保しつつ、貫通孔１３を大きくすることができ、変形部１６の剛性をより小さくすることができる。

また、被押圧部１２の周方向における貫通孔１３の間の幅寸法の合計は、被押圧部１２の間の幅寸法と同等であるから、被押圧部１２の周縁部における電流路の幅寸法と、電極端子２１間の電流路の幅寸法とを同等にすることができる。

また、貫通孔１３は、被押圧部１２の周方向に一定間隔で形成されているから、変形部１６は、全体にわたり同等の剛性を有するものとなるので、どのような段差にも万遍無く適応することができる。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。

（１）上記実施形態では、電極端子２１は雄ネジ２４を有し、バスバー１０は、雄ネジ２４と対になったナット２５により電極端子２１に押し付け固定されるものとされているが、これに限らず、例えば、電極端子には雌ネジ孔が形成され、バスバーは、雌ネジ孔と対になったボルトにより電極端子に押し付け固定されるものであってもよい。

（２）上記実施形態では、各貫通孔１３は、被押圧部１２内から外側にかけて延びる細長い形状とされているが、これに限らず、例えば各貫通孔をドット状に形成し、このドット状の貫通孔を、被押圧部内から外側にかけて並んで設けるようにしてもよい。
（３）上記実施形態では、貫通孔１３は、被押圧部１２の径方向に対して交差方向に延びるものとされているが、これに限らず、貫通孔を被押圧部の径方向に沿って延びるものとしてもよい。

（４）上記実施形態では、貫通孔１３は、被押圧部１２内から外側に向かって、ナット２５の回転方向の先方に傾いた形状とされているが、これに限らず、例えば貫通孔は、上記実施形態とは反対側に傾いた形状であってもよい。

（５）上記実施形態では、電池セル２０は、本体部２２が扁平な四角い箱型をなす角型電池とされているが、本発明は、どのような型の電池セルにも適用することができ、例えば、円柱状に形成された本体部を有する円筒型の電池セルにも適用することができる。
（６）上記実施形態では、貫通孔１３の両端部は、円弧状に丸められているが、これに限らず、例えば、図５に示すように、貫通孔３０の両端部３１を、鋭角的に尖った角状に形成してもよい。

１０…バスバー
１１…挿通孔
１２…被押圧部
１３，３０…貫通孔
１６…変形部
２０…電池セル
２１…電極端子
２４…雄ネジ（締付部材）
２５…ナット（締付部材）

Claims (8)

1. 電池セルの電極端子間を接続するバスバーであって、締付部材により前記電極端子に押し付け固定されるものにおいて、
   前記電極端子に押し付けられる被押圧部の周縁部には、前記被押圧部内から外側にかけて貫通孔が形成されることで、他の部分よりも剛性の小さい変形部が形成されているバスバー。
2. 前記貫通孔は、前記被押圧部内から外側に延びるものであり、この延び方向の長さ寸法が、幅寸法に比べて大きいものである請求項１に記載のバスバー。
3. 前記貫通孔は、前記被押圧部の径方向に対して交差方向に延びている請求項２に記載のバスバー。
4. 前記締付部材はネジであり、
   前記貫通孔は、前記被押圧部内から外側に向かって、前記ネジの回転方向の先方に傾いた形状をなしている請求項３に記載のバスバー。
5. 前記貫通孔は、前記被押圧部内側の幅寸法よりも外側の幅寸法が大きい形状をなしている請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のバスバー。
6. 複数の前記貫通孔が前記被押圧部の周縁部に沿って配され、一対の前記被押圧部が前記バスバーの長さ方向の中央を除く両端側にそれぞれ配されており、前記被押圧部の周縁部においてその周方向に隣り合う一対の前記貫通孔の間の長さ寸法の合計は、前記バスバーの長手方向の中央における幅寸法と同等である請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載のバスバー。
7. 前記貫通孔は、前記被押圧部の周方向に一定間隔で形成されている請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載のバスバー。
8. 電池セルの電極端子間をバスバーにより接続する電池セルの接続構造であって、
   前記バスバーは、締付部材により前記電極端子に押し付けられて固定されるものにおいて、
   前記締付部材は、前記電極端子に立ち上げられた雄ネジと、この雄ネジと対になったナットとから構成され、
   前記バスバーには、前記雄ネジを挿通可能な挿通孔が形成され、
   前記バスバーのうち前記ナットにより前記電極端子に押し付けられる被押圧部の周縁部には、前記被押圧部内から外側にかけて貫通孔が形成されることで、他の部分よりも剛性の小さい変形部が形成されている電池セルの接続構造。

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