JP5541110B2 - 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度になると、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、過度の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、締付部材の締め付けに伴って前記電極端子に押し付け固定され、前記電極端子は、台座部と、この台座部から立ち上がる雄ネジとを有し、前記締付部材は、前記雄ネジと、この雄ネジと対になったナットとから構成されるものにおいて、前記締付部材を挿通可能な挿通孔と、前記挿通孔の周縁から立ち上がり、前記ナットの締め付けに伴って端面が前記電極端子の前記台座部の上面に押し付けられて前記ナットと前記台座部の上面との間に挟まれることで変形する変形部と、を有する。このような構成によれば、ナットの締め付けに伴って変形部が変形し、その端面が電極端子の台座部の上面に押し付けられた状態になる。したがって、従来のようにバスバーの板面を電極端子に押し付ける場合に比べて、過度の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、前記変形部は、バーリング加工により形成された筒状をなすものとしてもよい。なお、前記変形部は、絞り加工の後に前記挿通孔を打ち抜くことで形成されたものとしてもよい。このような構成によれば、本体よりも薄い変形部を容易に形成することができる。
また、前記変形部の厚さ寸法は、前記挿通孔が形成された本体の厚さ寸法よりも小さくされているものとしてもよい。このような構成によれば、変形部をより小さい力で変形させることができる。
また、前記台座部の上面に対して前記バスバーが傾いて載置された状態では、前記変形部の端面は、一部分が前記台座部に当接し、他の部分が前記台座部から上方に浮いた状態になっており、前記締付部材の締め付けに伴って前記変形部のうち前記台座部に当接していた部分が先に潰れ、前記台座部から浮いていた部分が前記台座部に当接して潰れることで、前記変形部の端面の全体が前記台座部の上面に接触した状態になるものとしてもよい。

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、締付部材の締め付けに伴って前記電極端子に押し付けられて固定され、前記電極端子は、台座部と、この台座部から立ち上がる雄ネジとを有するものにおいて、前記締付部材は、前記雄ネジと、この雄ネジと対になったナットとから構成され、前記バスバーは、前記雄ネジを挿通可能な挿通孔と、前記挿通孔の周縁から立ち上がり、前記ナットの締め付けに伴って前記電極端子の前記台座部の上面に押し付けられて前記ナットと前記台座部の上面との間に挟まれることで変形する変形部と、を有する。

本発明によれば、過度の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 バスバーの下面図 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

＜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とされている。なお、バスバー１０の上面から挿通孔１１の内周面にかけては、丸められて曲面となっている。

挿通孔１１の周縁には、ナット２５の締め付けに伴って電極端子２１の台座部２３に押し付けられて変形する変形部１２が設けられている。変形部１２は、バーリング加工により形成された円筒状をなすものであって、挿通孔１１の全周から下面側に略垂直に立ち上げられている。変形部１２は、挿通孔１１の全周を囲う連続した壁状のものであり、変形部１２の高さ寸法（挿通孔１１が形成されたバスバー１０の本体からの立ち上がり寸法）および変形部１２の厚さ寸法（径方向の寸法）は、電池モジュールＭに組み付けられる前の状態においては、全周にわたり同等とされている。また、変形部１２の厚さ寸法は、バスバー１０の本体の板厚寸法よりも小さくされている。変形部１２の端面１３（立ち上がり端面）は、電池モジュールＭに組み付けられる前の状態においては、バスバー１０の本体の板面と略平行をなしている。

変形部１２は、絞り加工の後に挿通孔１１を打ち抜くことで形成されたものである。挿通孔１１の形成部分に、絞り加工により円形の膨出部を形成した後、膨出部の膨出端側を打ち抜いて挿通孔１１を形成している。

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、変形部１２の端面１３は、一部分が台座部２３に当接し、他の部分が台座部２３から上方に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により挿通孔１１の周縁部が台座部２３側に押さえられ、その力によって変形部１２が台座部２３の段差に沿って変形する。詳細には、変形部１２のうちナット２５を締め付ける前から台座部２３に当接していた部分が先に潰れ、台座部２３から浮いていた部分がやがて台座部２３に当接し、さらにこの部分が潰れることで、変形部１２の端面１３の全体が台座部２３の上面に接触した状態になる。ここで、従来のように、バスバーの本体を段差に沿うように変形させて台座部２３に押し付けるためには、相当に大きな力でナット２５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、挿通孔１１の周縁部に、バスバー１０の本体よりも変形しやすい変形部１２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１２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、変形部１２の端面１３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。
本実施形態のバスバー１０は、雄ネジ２４を挿通可能な挿通孔１１と、挿通孔１１の周縁から立ち上がり、ナット２５の締め付けに伴って電極端子２１に押し付けられて変形する変形部１２と、を有している。これにより、ナット２５の締め付けに伴って変形部１２が変形し、その端面１３が電極端子２１に押し付けられた状態になる。したがって、従来のように、バスバーの板面を電極端子２１に押し付ける場合に比べて、過度の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、変形部１２の厚さ寸法は、挿通孔１１が形成されたバスバー１０の本体の厚さ寸法よりも小さくされているから、変形部１２をより小さい力で変形させることができる。
また、変形部１２は、絞り加工の後に挿通孔１１を打ち抜くことで形成されたものであるから、前述した構成を有する変形部１２を、容易に形成することができる。

＜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。

（２）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。

（３）上記実施形態では、変形部１２は、絞り加工の後に挿通孔１１を打ち抜くことで形成しているが、これに限らず、変形部はどのような方法で形成してもよく、例えば、先に挿通孔を打ち抜いた後、その縁を円筒状に伸ばしてフランジ加工することで変形部を形成してもよい。
（４）上記実施形態では、変形部１２は、挿通孔１１の全周を囲う連続した壁状をなしているが、これに限らず、例えば変形部は、スリット等により周方向に分割されたものであってもよく、また変形部の先端側のみにスリットが形成されたものであってもよい。

１０…バスバー
１１…挿通孔
１２…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 (5)

1. 電池セルの電極端子間を接続するバスバーであって、締付部材の締め付けに伴って前記電極端子に押し付け固定され、前記電極端子は、台座部と、この台座部から立ち上がる雄ネジとを有し、前記締付部材は、前記雄ネジと、この雄ネジと対になったナットとから構成されるものにおいて、
   前記締付部材を挿通可能な挿通孔と、
   前記挿通孔の周縁から立ち上がり、前記ナットの締め付けに伴って端面が前記電極端子の前記台座部の上面に押し付けられて前記ナットと前記台座部の上面との間に挟まれることで変形する変形部と、を有するバスバー。
2. 前記変形部は、バーリング加工により形成された筒状をなすものである請求項１に記載のバスバー。
3. 前記変形部の厚さ寸法は、前記挿通孔が形成された本体の厚さ寸法よりも小さくされている請求項１または請求項２に記載のバスバー。
4. 前記台座部の上面に対して前記バスバーが傾いて載置された状態では、前記変形部の端面は、一部分が前記台座部に当接し、他の部分が前記台座部から上方に浮いた状態になっており、前記締付部材の締め付けに伴って前記変形部のうち前記台座部に当接していた部分が先に潰れ、前記台座部から浮いていた部分が前記台座部に当接して潰れることで、前記変形部の端面の全体が前記台座部の上面に接触した状態になる請求項１から３のいずれか一項に記載のバスバー。
5. 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、締付部材の締め付けに伴って前記電極端子に押し付けられて固定され、前記電極端子は、台座部と、この台座部から立ち上がる雄ネジとを有するものにおいて、
   前記締付部材は、前記雄ネジと、この雄ネジと対になったナットとから構成され、
   前記バスバーは、前記雄ネジを挿通可能な挿通孔と、前記挿通孔の周縁から立ち上がり、前記ナットの締め付けに伴って前記電極端子の前記台座部の上面に押し付けられて前記ナットと前記台座部の上面との間に挟まれることで変形する変形部と、を有する電池セルの接続構造。

Images