JP6034881B2 - 組電池 - Google Patents

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Description

本発明は、複数の単電池をバスバーにより電気的に接続した組電池に関する。
複数の単電池の電極端子を互いにバスバー(導電部材)で接続してなる組電池が知られている(特許文献1参照)。特許文献1に記載の組電池では、各電極端子が第1段部と、この第1段部の上に位置し第1段部よりも小径の第2段部とを有する段付形状に形成されている。バスバーは、第1段部の径よりも小さく、かつ、第2段部の径とほぼ等しい径の開孔と、この開孔の周縁の少なくとも一部に形成された切欠きとを有する板状の端子接続部を備えている。端子接続部は、電極端子の第2段部が開孔内に嵌合された状態で第1段部上に接合される。
特許文献1に記載の組電池では、バスバーを押圧して端子接続部の開口に電極端子の第2段部を嵌合させる。この際、端子接続部は第2段部に合わせて変形することになる。
日本国特開2011−171192号公報
特許文献1に記載の組電池では、端子接続部の開口に第2段部を圧入するために、バスバーを押圧する必要があり、バスバーの取り付けに手間がかかる。
本発明の第1の態様によると、組電池は、積層配置された複数の単電池をバスバーで接続してなる組電池であって、単電池は、第1電極端子と第2電極端子とを有し、バスバーは、一の単電池の第1電極端子に接続される第1電極接続用部と、一の単電池に隣接する他の単電池の第2電極端子に接続される第2電極接続用部とを有し、バスバーと一の単電池の第1電極端子と他の単電池の第2電極端子とにより構成される接続装置は、一の単電池に対して他の単電池が基準位置から複数の単電池の積層方向およ積層方向と直交する方向にずれて配置されたときに、第2電極接続用部と第2電極端子との相対変位を吸収する空隙を形成する空隙形成部を備え、第1電極端子は、第1電極接続用部が当接される第1ベース部と、第1ベース部に突設される円柱形状の軸部とを有し、第1電極接続用部には、第1電極端子の軸部に嵌合される嵌合孔が設けられ、第2電極端子は、第2電極接続用部が当接される第2ベース部と、第2ベース部に設けられる端子側嵌合部とを有し、第2電極接続用部は、端子側嵌合部に嵌合されるバスバー側嵌合部を有し、空隙形成部は、端子側嵌合部と、バスバー側嵌合部とからなり、端子側嵌合部は、積層方向と平行になるように設けられた一対の平面を有し、バスバー側嵌合部は、一対の平面のそれぞれに対向する一対の湾曲面を有し、湾曲面の曲率は、軸部の曲率よりも小さく、湾曲面は、湾曲面の両端に比べて湾曲面の中央側が湾曲面に対向する平面側に膨らんでおり、第2電極端子と、第2電極接続用部とが突合せ溶接されている。
本発明の第2の態様によると、組電池は、積層配置された複数の単電池をバスバーで接続してなる組電池であって、単電池は、第1電極端子と第2電極端子とを有し、バスバーは、一の単電池の第1電極端子に接続される第1電極接続用部と、一の単電池に隣接する他の単電池の第2電極端子に接続される第2電極接続用部とを有し、バスバーと一の単電池の第1電極端子と他の単電池の第2電極端子とにより構成される接続装置は、一の単電池に対して他の単電池が基準位置から複数の単電池の積層方向および積層方向と直交する方向にずれて配置されたときに、第2電極接続用部と第2電極端子との相対変位を吸収する空隙を形成する空隙形成部を備え、第1電極端子は、第1電極接続用部が当接される第1ベース部と、第1ベース部に突設される円柱形状の軸部とを有し、第1電極接続用部には、第1電極端子の軸部に嵌合される嵌合孔が設けられ、第2電極端子は、第2電極接続用部が当接される第2ベース部と、第2ベース部に設けられる端子側嵌合部とを有し、第2電極接続用部は、端子側嵌合部に嵌合されるバスバー側嵌合部を有し、空隙形成部は、端子側嵌合部と、バスバー側嵌合部とからなり、バスバー側嵌合部には、互いに平行な一対の平面が設けられ、端子側嵌合部には、一対の平面のそれぞれに対向する一対の湾曲面が設けられ、湾曲面の曲率は、軸部の曲率よりも小さく、湾曲面は、湾曲面の両端に比べて湾曲面の中央側が湾曲面に対向する平面側に膨らんでおり、第2電極端子と、第2電極接続用部とが突合せ溶接されている。
本発明によれば、バスバーを押圧する必要がなく、容易にバスバーの位置決めをして、バスバーを単電池の第1電極端子および第2電極端子に接続することができる。
第1の実施の形態に係る組電池の外観を示す斜視図。 第1の実施の形態に係る組電池の構成を示す斜視図。 単電池を示す斜視図。 第1単電池の負極端子および第2単電池の正極端子ならびにバスバーを示す斜視図。 図4のY方向一方側から見た側面模式図。 (a)は図4のバスバーと負極端子と正極端子とにより構成される電極接続装置を示す平面模式図であり、(b)は(a)のA部拡大模式図である。 バスバーと正極端子との突合せ溶接領域およびバスバーと負極端子との突合せ溶接領域を示す平面模式図。 第1単電池に対して第2単電池が積層方向にずれて配置された状態を示す平面模式図。 第1単電池に対して第2単電池が幅方向にずれて配置された状態を示す平面模式図。 第1の実施の形態の変形例に係る組電池の電極接続装置を示す斜視図。 第2の実施の形態に係る組電池の電極接続装置を示す平面模式図。 第1単電池に対して第2単電池が積層方向にずれて配置された状態を示す平面模式図。 第1単電池に対して第2単電池が幅方向にずれて配置された状態を示す平面模式図。 第2の実施の形態の変形例に係る組電池の電極接続装置を示す斜視図。 第3の実施の形態に係る組電池の電極接続装置を示す平面模式図。 第1単電池に対して第2単電池が積層方向にずれて配置された状態を示す平面模式図。 第1単電池に対して第2単電池が幅方向にずれて配置された状態を示す平面模式図。 第3の実施の形態の変形例に係る組電池の電極接続装置を示す斜視図。 第4の実施の形態に係る組電池の電極接続装置を示す平面模式図。 第1単電池に対して第2単電池が幅方向にずれて配置された状態を示す平面模式図。 第5の実施の形態に係る組電池の電極接続装置を示す斜視図。 図21のE方向から見た側面模式図。 図21の電極接続装置を示す平面模式図。 第1単電池に対して第2単電池が積層方向にずれて配置された状態を示す平面模式図。 第1単電池に対して第2単電池が幅方向にずれて配置された状態を示す平面模式図。 第6の実施の形態に係る組電池の電極接続装置を示す斜視図。 図26の電極接続装置を示す平面模式図。 第1単電池に対して第2単電池が積層方向にずれて配置された状態を示す平面模式図。 第1単電池に対して第2単電池が幅方向にずれて配置された状態を示す平面模式図。 第5の実施の形態の変形例に係る組電池の電極接続装置を示す平面模式図。 第6の実施の形態の変形例に係る組電池の電極接続装置を示す平面模式図。
以下、図面を参照して、本発明を扁平角形のリチウムイオン二次電池(以下、単電池と記す)を複数備えた組電池に適用した実施の形態について説明する。
―第1の実施の形態―
図1は第1の実施の形態に係る組電池100の外観を示す斜視図であり、図2は組電池100の構成を示す斜視図である。なお、本実施の形態では、正極端子104および負極端子105が設けられる電池蓋側を組電池100の上側、電池底面側を組電池100の下側として説明する。図1に示すように、組電池100の上下方向をZ方向とし、組電池100を構成する複数の単電池101の積層方向、すなわち組電池100の長手方向をX方向とし、X方向およびZ方向のそれぞれに直交する方向、すなわち組電池100の幅方向をY方向として説明する。
図1および図2に示すように、組電池100は、複数の単電池101を有している。複数の単電池101は、積層配置されており、一対のエンドプレート120と、一対のサイドフレーム121と、単電池101間に配置される複数のセルホルダ122A,122Bとを含んで構成される一体化機構によって一体的に組み立てられている。複数の単電池101の上方にはトッププレート123が配設されている。
各単電池101は、扁平な直方体形状であって、側面のうちで広い面積を有する幅広側面109W(図3参照)同士が対向するように並べて配置されている。隣接する単電池101同士は、単電池101の電池蓋108から突設される正極端子104および負極端子105(図3参照)の位置が逆転するように、向きが反転して配置されている。
図1および図2に示すように、隣り合う各単電池101の正極端子104と負極端子105とは金属製の平板状導電部材であるバスバー110Aによって電気的に接続されている。すなわち、本実施の形態に係る組電池100を構成する複数の単電池101は、電気的に直列に接続されている。
図1に示すように、両端に配置される単電池101のうちの一方の単電池101(図中左端の単電池101)の正極端子104には、不図示の他の組電池、あるいは、不図示の電力取り出し用の配線に組電池100を電気的に接続するためのバスバー110Bが取り付けられる。両端に配置される単電池101のうちの他方の単電池101(図中右端の単電池101)の負極端子105には、不図示の他の組電池、あるいは、不図示の電力取り出し用の配線に組電池100を電気的に接続するためのバスバー110Cが取り付けられる。
図1および図2に示すように、単電池101間には、中間用セルホルダ122Aが配置され、両端に配置される単電池101とエンドプレート120との間のそれぞれにはエンド用セルホルダ122Bが配置される。積層配置された複数の単電池101は、セルホルダ122A,122Bにより保持され、X方向の両端側から一対のエンドプレート120により挟持されている。エンドプレート120は、単電池101の幅広側面109W(図3参照)に対応した矩形平板状とされている。
中間用セルホルダ122Aおよびエンド用セルホルダ122Bの材質は、絶縁性を有する樹脂である。セルホルダ122A,122Bの側面には、Y方向に突出する凸部122cが設けられている。
複数の単電池101およびセルホルダ122A,122Bは、一対のエンドプレート120により挟持された状態で、一対のサイドフレーム121によって固縛されている。一対のサイドフレーム121は、Y方向の一方側と他方側にそれぞれ対向して配置されている。一対のサイドフレーム121のそれぞれは、X方向両端に設けられる一対のフランジ121fと、一対のフランジ121f間に設けられる開口部121cとを備えている。各フランジ121fには貫通孔121hが設けられ、エンドプレート120にはねじ孔120hが設けられている。
サイドフレーム121の開口部121cは、Y方向外側からセルホルダ122A,122Bの凸部122cに嵌合される。開口部121cのX方向両端縁は、エンドプレート120の側部からY方向に突設された凸部120cに係合される。フランジ121fはエンドプレート120に当接される。
エンドプレート120のX方向外側からサイドフレーム121の貫通孔121hに固定ネジ(締結部材)が挿通され、エンドプレート120のねじ孔120hに固定ネジが螺着されることで、サイドフレーム121がエンドプレート120に取り付けられる。これにより、一対のエンドプレート120に挟まれた各セルホルダ122A,122Bは所定量圧縮され、各単電池101が各セルホルダ122A,122Bを介してエンドプレート120により保持される。
各単電池101同士の間やエンドプレート120と単電池101との間に、絶縁性を有するセルホルダ122A,122Bが介在しているため、絶縁性が確保されるとともに、各単電池101の相対位置が規定される。
図2に示すように、トッププレート123には、単電池101の正極端子104および負極端子105が挿入される開口部123hが、各バスバー110A,110B,110Cの取り付け位置に設けられている。図1および図2に示すように、トッププレート123は、バスバー110A,110B,110Cを正極端子104および負極端子105に対して容易に位置決めすることができるように、各バスバー110A,110B,110Cの形状に対応したガイド板123aが開口部123hの近傍に設けられている。
組電池100を構成する単電池101について説明する。複数の単電池101は、いずれも同様の構造である。図3は、単電池101を示す斜視図である。
図3に示すように、単電池101は、電池缶109と電池蓋108とからなる角形の電池容器を備えている。電池缶109および電池蓋108の材質は、いずれもアルミニウムである。電池缶109は、一端部に開口109Aを有する矩形箱状とされる。電池蓋108は、矩形平板状であって、電池缶109の開口109Aを塞ぐようにレーザ溶接されている。つまり、電池蓋108は、電池缶109を封止している。
電池容器は、中空の直方体形状とされ、幅の広い幅広側面109W同士が対向し、幅の狭い幅狭側面109N同士が対向し、電池蓋108と電池缶109の底面109Bとが対向している。
電池容器の内部には、充放電要素(不図示)が絶縁ケース(不図示)に覆われた状態で収納されている。図示しない充放電要素の正極電極は正極端子104に接続され、充放電要素の負極電極は負極端子105に接続されている。このため、正極端子104および負極端子105を介して外部機器に電力が供給され、あるいは、正極端子104および負極端子105を介して外部発電電力が充放電要素に供給されて充電される。
電池蓋108には、電池容器内に電解液を注入するための注液孔が穿設されている。注液孔は、電解液注入後に注液栓108Aによって封止される。電解液としては、たとえば、エチレンカーボネート等の炭酸エステル系の有機溶媒に6フッ化リン酸リチウム(LiPF)等のリチウム塩が溶解された非水電解液を用いることができる。
電池蓋108には、ガス排出弁108Bが設けられている。ガス排出弁108Bは、プレス加工によって電池蓋108を部分的に薄肉化することで形成されている。なお、薄膜部材を電池蓋108の開口にレーザ溶接等により取り付けて、薄肉部分をガス排出弁としてもよい。ガス排出弁108Bは、単電池101が過充電等の異常により発熱してガスが発生し、電池容器内の圧力が上昇して所定圧力に達したときに開裂して、内部からガスを排出することで電池容器内の圧力を低減させる。
図4は、複数の単電池101のうちの一の単電池(以下、第1単電池101Aと記す)の負極端子105および第1単電池101Aに隣接する他の単電池(以下、第2単電池101Bと記す)の正極端子104ならびにバスバー110Aを示す斜視図であり、図5は図4のY方向一方側から見た側面模式図である。図5では、バスバー110Aについては、図4のV−V線切断断面を示している。
図4に示すように、負極端子105は、銅または銅合金からなり、略直方体形状の負極ベース部151と、負極ベース部151の上面から上方に突設された円柱形状の軸部152とを備えている。負極ベース部151の上面は、バスバー110Aが当接される平坦な面とされている。正極端子104は、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなり、略直方体形状の正極ベース部141と、正極ベース部141の上面から上方に突設された突起部142とを備えている。正極ベース部141の上面は、バスバー110Aが当接される平坦な面とされている。突起部142は、四隅が丸みを帯びた略矩形柱形状であって、長手方向がX方向と平行になるように設けられている。
バスバー110Aは、平面視で略L字形状を呈している(図6(a)参照)。図4に示すように、バスバー110Aは、第1単電池101Aの負極ベース部151の上面に当接される略長方形板状の負極接続用部111と、第2単電池101Bの正極ベース部141の上面に当接される略正方形板状の正極接続用部116と、負極接続用部111と正極接続用部116とを連結する連結部115とを有している。図4および図5に示すように、連結部115は、Y方向一方側から見て逆U字状を呈しており、弾性変形することによりX方向に伸縮自在とされている。連結部115は、X方向の一端が負極接続用部111の長辺に結合され、X方向の他端が正極接続用部116の一辺に結合されている。
負極接続用部111には、単電池101の電圧を検出するための電圧検出線(不図示)が接続される電圧検出用の接続端子113が設けられている。負極接続用部111には、負極端子105の軸部152に嵌合される円形状の嵌合孔112が設けられている。正極接続用部116には、正極端子104の突起部142に嵌合される開口部117が設けられている。
図5に示すように、負極接続用部111の肉厚tnは、負極端子105の軸部152の高さhnとほぼ等しい寸法とされている(tn≒hn)。正極接続用部116の肉厚tpは、正極端子104の突起部142の高さhpとほぼ等しい寸法とされている(tp≒hp)。
負極接続用部111の嵌合孔112の下面側の端部は面取りが施され、テーパ部112tが形成されている。正極接続用部116の開口部117の下面側の端部は面取りが施され、テーパ部117tが形成されている。負極端子105の軸部152の上端部は面取りが施され、テーパ部152tが形成されている。正極端子104の突起部142の上端部は面取りが施され、テーパ部142tが形成されている。このため、バスバー110Aの嵌合孔112および開口部117に対する軸部152および突起部142の挿入性が向上されている。なお、C面取りに代えてR面取りをしてもよい。
図6(a)はバスバー110Aと第1単電池101Aの負極端子105と第2単電池101Bの正極端子104とにより構成される電極接続装置を示す平面模式図であり、図6(b)は図6(a)のA部拡大模式図である。図6では、組電池100を構成する第1単電池101Aおよび第2単電池101Bのそれぞれが適正な位置(以下、基準位置と記す)に配置された状態を示している。基準位置で配置された状態とは、第1単電池101Aと第2単電池101BとがX方向において所定の間隔で配置され、かつ、第1単電池101Aおよび第2単電池101BのY方向位置が一致して配置された状態のことをいう。なお、図面において、後述する開口部117の第1内周湾曲面117aおよび第2内周湾曲面117bのそれぞれの曲率は、便宜上、誇張して大きく図示されている。
図6(a)に示すように、負極接続用部111の嵌合孔112と、第1単電池101Aの負極端子105の軸部152とは、位置決めの際、所定の回動範囲において回動自在に嵌合される。嵌合孔112の直径は、軸部152の直径よりもわずかに大きい寸法とされている。このため、軸部152と、嵌合孔112との間には、わずかな隙間が形成されている。
第2単電池101Bの正極端子104の突起部142は、正極接続用部116の開口部117に嵌合されている。端子側嵌合部である突起部142の形状はバスバー側嵌合部である開口部117の形状とは異なっており、突起部142と開口部117との間に空隙S1が形成された状態で、両者が嵌合されている。
図6(b)に示すように、突起部142は、互いに平行な第1外周平面142aおよび第2外周平面142bを有している。突起部142は、互いに平行な第3外周平面142cおよび第4外周平面142dを有している。第1外周平面142aおよび第2外周平面142bは、X方向に平行となるように設けられ、第3外周平面142cおよび第4外周平面142dは、Y方向に平行となるように設けられている。
第1外周平面142aの一端と第3外周平面142c、および、第1外周平面142aの他端と第4外周平面142d、ならびに、第2外周平面142bの一端と第3外周平面142c、および、第2外周平面142bの他端と第4外周平面142dとは、それぞれ曲面142rにより接続されている。
開口部117は、第1外周平面142aに対向する第1内周湾曲面117aと、第2外周平面142bに対向する第2内周湾曲面117bと、第3外周平面142cに対向する第3内周平面117cと、第4外周平面142dに対向する第4内周平面117dとを有している。
第1内周湾曲面117aの一端と第3内周平面117c、および、第1内周湾曲面117aの他端と第4内周平面117d、ならびに、第2内周湾曲面117bの一端と第3内周平面117c、および、第2内周湾曲面117bの他端と第4内周平面117dとは、それぞれ曲面117rにより接続されている。
開口部117のX方向寸法、すなわち第3内周平面117cと第4内周平面117dとの間隔は、突起部142のX方向寸法、すなわち第3外周平面142cと第4外周平面142dとの間隔よりも長く設定されている。
第1内周湾曲面117aは、平面視円弧状であって、開口部117のX方向中央において第1外周平面142a側に膨らんでいる。つまり、第1内周湾曲面117aは、第1内周湾曲面117aの両端に比べて第1内周湾曲面117aの中央側が第1外周平面142a側に膨らんでいる。同様に、第2内周湾曲面117bは、平面視円弧状であって、開口部117のX方向中央において第2外周平面142b側に膨らんでいる。つまり、第2内周湾曲面117bは、第2内周湾曲面117bの両端に比べて第2内周湾曲面117bの中央側が第2外周平面142b側に膨らんでいる。
図6(a)に示すように、開口部117の形状は、開口部117のX方向中心線CLxに対して線対称であり、開口部117のY方向中心線CLyに対して線対称である。図6(b)に示すように、開口部117は、開口部117のX方向中心線CLxから第3内周平面117cおよび第4内周平面117dのそれぞれに向かって、第1内周湾曲面117aと第2内周湾曲面117bとのY方向距離が徐々に長くなるように形成されている。
第1内周湾曲面117aと第2内周湾曲面117bとのY方向距離は、開口部117のX方向中心線CLx上において最も短く、その寸法は突起部142のY方向寸法、すなわち第1外周平面142aと第2外周平面142bとの間隔よりも僅かに長く設定されている。
突起部142の第1外周平面142aと開口部117の第1内周湾曲面117aとの間には、僅かな隙間が形成されている。この隙間の寸法G1は、開口部117のX方向中心線CLx上において最小値G1minとなり、開口部117のX方向中心線CLxから第3内周平面117cおよび第4内周平面117dのそれぞれに向かって離れるほど、大きくなっている。
同様に、突起部142の第2外周平面142bと開口部117の第2内周湾曲面117bとの間には、僅かな隙間が形成されている。この隙間の寸法G2は、開口部117のX方向中心線CLx上において、最小値G2minとなり、開口部117のX方向中心線CLxから第3内周平面117cおよび第4内周平面117dのそれぞれに向かって離れるほど、大きくなっている。
隙間寸法G1,G2の最小値G1min,G2minは、それぞれ溶接欠陥の発生を抑制するために、突合せ溶接が可能な寸法の最大値(以下、溶接可能寸法Gwと記す)以下に設定されている。溶接可能寸法Gwは、たとえば溶け込み深さの10%程度である。本実施の形態では、バスバー110Aの板厚が0.8mm程度であり、溶け込み深さが0.8mm程度として設定されているため、溶接可能寸法Gwは0.08mm程度となる。このため、隙間寸法G1,G2が0〜0.08mm程度となる領域を突合せ溶接領域Ap11として設定することができる(図7参照)。本実施の形態では、基準位置において、隙間寸法G1,G2の最小値G1min,G2minは、それぞれ0.04mm程度とされている。なお、バスバー110Aの板厚および溶け込み深さは、上記に限定されるものでなく、溶接可能寸法Gwはバスバー110Aの板厚および溶け込み深さを考慮して設定される。
バスバー110Aの位置決めがなされた後、バスバー110Aの開口部117の内周面と正極端子104の突起部142の外周面とは突合せ溶接され、バスバー110Aの嵌合孔112の内周面と負極端子105の軸部152の外周面とは突合せ溶接される。図7は、バスバー110Aと正極端子104との突合せ溶接領域Ap11およびバスバー110Aと負極端子105との突合せ溶接領域An1を示す平面模式図である。図7では、突合せ溶接領域Ap11,An1を模式的に斜線のハッチングで図示している。
図7に示すように、正極側の突合せ溶接領域Ap11は、開口部117のX方向中心線CLxから所定の長さだけ離れた部分までの領域である。突合せ溶接領域Ap11は、第1内周湾曲面117aと第1外周平面142aとの隙間の寸法G1、および、第2内周湾曲面117bと第2外周平面142bとの隙間の寸法G2が、それぞれ溶接可能寸法Gw以下となる領域である。バスバー110Aの位置決めがなされた後、隙間寸法G1および隙間寸法G2が溶接可能寸法Gw以下の突合せ溶接領域Ap11において、溶接欠陥の発生を抑えつつ、突合せ溶接がなされる。
図7に示すように、負極側の突合せ溶接領域An1は、軸部152の全周に亘って設定される。突合せ溶接領域An1では、負極端子105の軸部152の外周面と、負極接続用部111の嵌合孔112の内周面との隙間の寸法は、たとえば0.04mm程度である。バスバー110Aの位置決めがなされた後、突合せ溶接領域An1において、溶接欠陥の発生を抑えつつ、突合せ溶接がなされる。
本実施の形態では、基準位置に対して、単電池101がずれて配置されたときであっても、バスバー110Aを正極端子104および負極端子105に装着し、バスバー110Aと正極端子104、ならびに、バスバー110Aと負極端子105とを突合せ溶接することができる構成とされている。
図6(a)において、斜線のハッチングで示すように、開口部117の内周面と突起部142の外周面とによって、空隙S1が画成されている。この空隙S1が、単電池101がずれて配置されたときに、正極接続用部116と正極端子104の相対変位を吸収する。
図8および図9を参照して、基準位置に対して、単電池101がずれて配置されたときの、電極接続装置について説明する。図8は第1単電池101Aに対して第2単電池101Bが積層方向(X方向)にずれて配置された状態を示す平面模式図である。図9(a)は第1単電池101Aに対して第2単電池101Bが幅方向(Y方向)にずれて配置された状態を示す平面模式図であり、図9(b)は正極側の嵌合部の拡大模式図である。
図6(a)に示すように、開口部117のX方向寸法(開口部117の長手方向寸法)は、突起部142のX方向寸法(突起部142の長手方向寸法)よりも長く、開口部117の内周面と突起部142の外周面とで空隙S1が画成されている。このため、図8に示すように、第1単電池101Aに対して第2単電池101Bが基準位置から積層方向(X方向)の一方側(図示右側)にずれて配置されたときに、突起部142が開口部117の第4内周平面117d側に位置した状態で、バスバー110Aが装着される。
本実施の形態では、第2単電池101BがX方向にずれて配置されたときであっても、隙間寸法G1および隙間寸法G2が、溶接可能寸法Gw以下となる突合せ溶接領域Ap12を確保することができる。そのため、突合せ溶接領域Ap12において、溶接欠陥の発生を抑えつつ、突合せ溶接をすることができる。
なお、図示しないが、第1単電池101Aに対して第2単電池101Bが基準位置から積層方向(X方向)の他方側(図示左側)にずれて配置された場合であっても、空隙S1によって正極接続用部116と正極端子104との相対変位が吸収され、バスバー110Aを正極端子104に突き合せ溶接可能な位置に配置させることができる。
図9(a)に示すように、第1単電池101Aに対して第2単電池101Bが基準位置から幅方向(Y方向)の一方側(図示上側)にずれて配置されると、バスバー110Aは基準位置に対して、負極端子105の軸部152を回転中心として所定の角度だけ回動した状態で装着される。図9(b)に示すように、第1内周湾曲面117aと第1外周平面142aとの隙間の寸法G1が最小値G1min’となる位置は、突起部142のX方向中心線CLx’から第4外周平面142d側にずれることになる。第2内周湾曲面117bと第2外周平面142bとの隙間の寸法G2が最小値G2min’となる位置は、突起部142のX方向中心線CLx’から第3外周平面142c側にずれることになる。
バスバー110Aが基準位置に対して所定の角度だけ傾いて取り付けられたとき、第1外周平面142aおよび第2外周平面142bのそれぞれに平行な第1内周湾曲面117aの接平面L11と第2内周湾曲面117bの接平面L12との間の距離Ly1は、突起部142の第1外周平面142aと第2外周平面142bとの間隔Wy1よりも長い。このため、バスバー110Aが傾いた状態でも、開口部117と突起部142とを嵌合させることができる。
図6に示すように、第1単電池101Aに対して第2単電池101Bが、Y方向一方側(図示上側)にずれて配置された場合であっても、隙間寸法G1および隙間寸法G2のそれぞれが溶接可能寸法Gw以下となる突合せ溶接領域Ap13が形成されるため、溶接欠陥の発生を抑えつつ、突合せ溶接をすることができる。
バスバー110Aを傾けた状態で正極端子104および負極端子105に取り付けることができる角度の範囲、すなわちバスバー110Aを回動させた状態で取り付けることのできる回動範囲は、第1内周湾曲面117aおよび第2内周湾曲面117bのそれぞれの曲率と、開口部117の長手方向寸法によって決定される。第1内周湾曲面117aおよび第2内周湾曲面117bのそれぞれの曲率を大きくし、開口部117の長手方向寸法を大きくすることで、バスバー110Aの取り付け可能な傾き角度の範囲を広げることができる。なお、曲率が大きくなるほど、許容できる位置ずれ量を大きくすることはできるが、突合せ溶接領域は小さくなる。逆に、曲率が小さくなるほど、突合せ溶接領域を大きくすることができるが、許容できる位置ずれ量は小さくなる。突合せ溶接領域は、大きいほど電気抵抗を低減することができる。このため、組電池100の組み立ての際に想定される単電池101の位置ずれ量と、突合せ溶接領域の大きさを考慮して、第1内周湾曲面117aおよび第2内周湾曲面117bのそれぞれの曲率が設定される。
なお、図示しないが、第1単電池101Aに対して第2単電池101Bが基準位置から幅方向(Y方向)の他方側(図示下側)にずれて配置された場合であっても、空隙S1によって正極接続用部116と正極端子104との相対変位が吸収され、バスバー110Aを正極端子104に突き合せ溶接可能な位置に配置させることができる。
さらに、図示しないが、第1単電池101Aに対して第2単電池101Bが基準位置からX方向に所定の距離だけずれ、かつ、Y方向に所定の距離だけずれて配置された場合であっても、バスバー110Aの嵌合孔112を負極端子105の軸部152に嵌合させ、バスバー110Aの開口部117を正極端子104の突起部142に嵌合させることで、突合せ溶接可能な状態に位置決めがなされる。
上述した第1の実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
(1)バスバー110Aと第1単電池101Aの負極端子105と第2単電池101Bの正極端子104とから構成される電極接続装置は、端子側嵌合部である突起部142とバスバー側嵌合部である開口部117とからなる空隙形成部を備えている。空隙形成部により、第1単電池101Aに対して第2単電池101Bが基準位置からX方向および/またはY方向にずれて配置されたときに、正極接続用部116と正極端子104との相対変位を吸収する空隙S1が形成されている。このため、第1単電池101Aに対して第2単電池101Bが基準位置からずれて配置されている場合であっても、バスバー110Aの嵌合孔112を負極端子105の軸部152に嵌合させ、バスバー110Aの開口部117を正極端子104の突起部142に嵌合させるだけで、突合せ溶接が可能な位置にバスバー110Aを位置決めすることができる。その結果、単電池101の位置ずれが生じている場合であっても、溶接欠陥の発生を抑えつつ、バスバー110Aの開口部117の内周湾曲面117a,117bと正極端子104の突起部142の外周平面142a,142bとを突合せ溶接することができる。
これに対して、特許文献1に記載の従来技術では、バスバーを変形させるようにバスバーを押圧する必要があるため、取付に手間がかかる。本実施の形態によれば、バスバー110Aを押圧する必要がなく、単電池101の位置ずれが生じている場合であっても容易にバスバー110Aの位置決めをして、バスバー110Aを負極端子105および正極端子104に接続することができる。製作性が向上するため、コストを低減することができる。
(2)負極側において、円柱形状の軸部152と円形状の嵌合孔112とを嵌合させ、軸部152の全周に亘って突合せ溶接し、負極接続用部111に電圧検出用の接続端子113を設けた。軸部152の全周に亘って突合せ溶接することで、負極側では正極側に比べて溶接領域を大きくすることができ、接続抵抗を低減できる。さらに負極端子105は、アルミニウムやアルミニウム合金により形成されている正極端子104よりも電気抵抗の低い材質である銅や銅合金により形成されている。このため、負極接続用部111に電圧検出用の接続端子113を設けることで、正極接続用部116に電圧検出用の接続端子を設ける場合に比べて、各単電池101Aの電圧を安定して精度よく検出することができる。
−第1の実施の形態の変形例−
図10を参照して第1の実施の形態の変形例に係る組電池の電極接続装置について説明する。なお、図中、第1の実施の形態と同一もしくは相当部分には同一の参照番号を付し、相違点を主に説明する。第1の実施の形態では、負極端子105の軸部152の外周面と、バスバー110Aの負極接続用部111の嵌合孔112の内周面とを突合せ溶接した例について説明した。これに対して、第1の実施の形態の変形例では、突合せ溶接に代えて、ねじ190により、バスバー110Aの負極接続用部111と負極端子105とが締結されている。
図10に示すように、負極端子105の軸部152には、ねじ190が螺合されるメネジ部191が設けられている。負極接続用部111の嵌合孔112と軸部152とを嵌合させ、正極接続用部116の開口部117を突起部142に嵌合させることで、バスバー110Aの位置決めがなされた後、ねじ190をメネジ部191に螺合することにより、負極接続用部111と負極端子105とが締結される。なお、正極接続用部116と正極端子104とは、第1の実施の形態と同様に突合せ溶接される。
このような第1の実施の形態の変形例によれば、第1の実施の形態と同様に、単電池101の位置ずれが生じている場合であっても容易にバスバー110Aの位置決めをして、バスバー110Aを負極端子105および正極端子104に接続することができる。製作性が向上するため、コストを低減することができる。
―第2の実施の形態―
図11〜図13を参照して第2の実施の形態に係る組電池を説明する。なお、図中、第1の実施の形態と同一もしくは相当部分には同一の参照番号を付し、相違点を主に説明する。図11は第2の実施の形態に係る組電池の電極接続装置を示す平面模式図である。図11は図7と同様の図であり、図11では、組電池を構成する一の単電池(第1単電池201A)および第1単電池201Aに隣接する他の単電池(第2単電池201B)が基準位置に配置された状態を示している。なお、後述する突起部242の第1外周湾曲面242aおよび第2外周湾曲面242bのそれぞれの曲率は、便宜上、誇張して大きく図示されている。
第1の実施の形態では、正極端子104の端子側嵌合部である突起部142にX方向に平行な一対の平面142a,142bが設けられ、一対の平面142a,142bのそれぞれに対向する一対の湾曲面117a,117bがバスバー110Aのバスバー側嵌合部である開口部117に設けられていた。
これに対して、第2の実施の形態では、バスバー210のバスバー側嵌合部である開口部217にX方向に平行な一対の平面217a,217bが設けられ、一対の平面217a,217bのそれぞれに対向する湾曲面242a,242bが正極端子204の端子側嵌合部である突起部242に設けられている。
図11に示すように、バスバー210の正極接続用部216には、矩形状の開口部217が設けられている。開口部217は、バスバー210が基準位置で取り付けられたときに、一対の平面217a,217bがそれぞれX方向に平行となるように設けられている。
突起部242の第1外周湾曲面242aは、開口部217の第1内周平面217aと対向するように設けられ、突起部242の第2外周湾曲面242bは、開口部217の第2内周平面217bと対向するように設けられている。
第1外周湾曲面242aは、突起部242のX方向中央において第1内周平面217a側に膨らんでいる。つまり、第1外周湾曲面242aは、第1外周湾曲面242aの両端に比べて第2外周湾曲面242bの中央側が第1内周平面217a側に膨らんでいる。第2外周湾曲面242bは、突起部242のX方向中央において第2内周平面217b側に膨らんでいる。つまり、第2外周湾曲面242bは、第2外周湾曲面242bの両端に比べて第2外周湾曲面242bの中央側が第2内周平面217b側に膨らんでいる。
突起部242の第1外周湾曲面242aと第2外周湾曲面242bとは、それぞれの両端において、Y方向に平行な平面により接続されている。突起部242のX方向寸法は、開口部217のX方向寸法よりも短く設定されている。
第1内周平面217aと第1外周湾曲面242aとの隙間の寸法G1は、突起部242のX方向中心線CLx’上において最小値となる。隙間寸法G1は、X方向中心線CLx’から離れるほど、大きくなっている。同様に、第2内周平面217bと第2外周湾曲面242bとの隙間の寸法G2は、突起部242のX方向中心線CLx’上において最小値となる。隙間寸法G2は、X方向中心線CLx’から離れるほど、大きくなっている。
突合せ溶接領域Ap21は、隙間寸法G1および隙間寸法G2が、それぞれ溶接可能寸法Gw以下となる領域として設定されている。
開口部217および突起部242が上述のように構成されているため、開口部217の内周面と、突起部242の外周面とによって空隙S2が画成される。このため、第1単電池201Aに対して第2単電池201BがX方向にずれて配置されたとき、および、第1単電池201Aに対して第2単電池201BがY方向にずれて配置されたときに、正極接続用部216と正極端子204との相対変位が吸収されて、突合せ溶接が可能とされている。
図12は第1単電池201Aに対して第2単電池201Bが積層方向(X方向)にずれて配置された状態を示す平面模式図であり、図13は第1単電池201Aに対して第2単電池201Bが幅方向(Y方向)にずれて配置された状態を示す平面模式図である。
開口部217のX方向寸法は、突起部242のX方向寸法よりも長く、開口部217の内周面と突起部242の外周面とで空隙S2が画成されている。このため、図12に示すように、第1単電池201Aに対して第2単電池201Bが基準位置から積層方向(X方向)の一方側(図示右側)にずれて配置されたときに、突起部242が開口部217のX方向一端側に位置した状態で、バスバー210が装着される。
第1単電池201Aに対して第2単電池201Bが基準位置からX方向にずれて配置されたときであっても、隙間寸法G1および隙間寸法G2が、溶接可能寸法Gw以下となる突合せ溶接領域Ap22を確保することができる。そのため、突合せ溶接領域Ap22において、溶接欠陥の発生を抑えつつ、突合せ溶接をすることができる。
なお、図示しないが、第1単電池201Aに対して第2単電池201Bが基準位置から積層方向(Y方向)の他方側(図示左側)にずれて配置された場合であっても、空隙S2によって正極接続用部216と正極端子204との相対変位が吸収され、バスバー210を正極端子204に突き合せ溶接可能な位置に配置させることができる。
図13に示すように、第1単電池201Aに対して第2単電池201Bが基準位置から幅方向(Y方向)にずれて配置されると、バスバー210は基準位置に対して、負極端子105の軸部152を回転中心として所定の角度だけ回動した状態で装着される。第1内周平面217aと第1外周湾曲面242aとの隙間の寸法G1が最小値G1min’となる位置は、突起部242のX方向中心線CLx’からX方向一端側(図示右側)にずれることになる。第2内周平面217bと第2外周湾曲面242bとの隙間の寸法G2が最小値G2min’となる位置は、突起部242のX方向中心線CLx’からX方向他端側(図示左側)にずれることになる。
バスバー210が基準位置に対して所定の角度だけ傾いて取り付けられたとき、第1内周平面217aおよび第2内周平面217bのそれぞれに平行な第1外周湾曲面242aの接平面L21と第2外周湾曲面242bの接平面L22との間の距離Ly2は、開口部217の第1内周平面217aと第2内周平面217bとの間隔Wy2よりも短い。このため、バスバー210が傾いた状態でも、開口部217と突起部242とを嵌合させることができる。
第1単電池201Aに対して第2単電池201Bが、Y方向一方側(図示上側)にずれて配置された場合であっても、隙間寸法G1および隙間寸法G2のそれぞれが溶接可能寸法Gw以下となる突合せ溶接領域Ap23が形成されるため、溶接欠陥の発生を抑えつつ、突合せ溶接をすることができる。第1外周湾曲面242aおよび第2外周湾曲面242bの曲率を大きくすることで、許容できる位置ずれ量を大きくすることができ、曲率を小さくすることで、突合せ溶接領域を大きくすることができる。
なお、図示しないが、第1単電池201Aに対して第2単電池201Bが基準位置から幅方向(Y方向)の他方側(図示下側)にずれて配置された場合であっても、空隙S2によって正極接続用部216と正極端子204との相対変位が吸収され、バスバー210を正極端子204に突き合せ溶接可能な位置に配置させることができる。
さらに、図示しないが、第1単電池201Aに対して第2単電池201Bが基準位置からX方向に所定の距離だけずれ、かつ、Y方向に所定の距離だけずれて配置された場合であっても、バスバー210の嵌合孔112を負極端子105の軸部152に嵌合させ、バスバー210の開口部217を正極端子204の突起部242に嵌合させることで、突合せ溶接可能な状態に位置決めがなされる。
このような第2の実施の形態によれば、第1の実施の形態と同様に、単電池201の位置ずれが生じている場合であっても容易にバスバー210の位置決めをして、バスバー210を負極端子105および正極端子204に接続することができる。製作性が向上するため、コストを低減することができる。
−第2の実施の形態の変形例−
図14を参照して第2の実施の形態の変形例に係る組電池の電極接続装置について説明する。なお、図中、第2の実施の形態と同一もしくは相当部分には同一の参照番号を付し、相違点を主に説明する。第2の実施の形態では、負極端子105の軸部152の外周面と、バスバー210の負極接続用部111の嵌合孔112の内周面とを突合せ溶接した例について説明した。これに対して、第2の実施の形態の変形例では、突合せ溶接に代えて、ねじ190により、バスバー210の負極接続用部111と負極端子105とが締結されている。
図14に示すように、負極端子105の軸部152には、ねじ190が螺合されるメネジ部191が設けられている。負極接続用部111の嵌合孔112と軸部152とを嵌合させ、正極接続用部216の開口部217を突起部242に嵌合させることで、バスバー210の位置決めがなされた後、ねじ190をメネジ部191に螺合することにより、負極接続用部111と負極端子105とが締結される。なお、正極接続用部216と正極端子204とは、第2の実施の形態と同様に突合せ溶接される。
このような第2の実施の形態の変形例によれば、第2の実施の形態と同様に、単電池201の位置ずれが生じている場合であっても容易にバスバー210の位置決めをして、バスバー210を負極端子105および正極端子204に接続することができる。
―第3の実施の形態―
図15〜図17を参照して第3の実施の形態に係る組電池を説明する。なお、図中、第2の実施の形態と同一もしくは相当部分には同一の参照番号を付し、相違点を主に説明する。図15は第3の実施の形態に係る組電池の電極接続装置を示す平面模式図である。図15は図11と同様の図であり、図15では、組電池を構成する一の単電池(第1単電池301A)および第1単電池301Aに隣接する他の単電池(第2単電池301B)が基準位置に配置された状態を示している。
第3の実施の形態では、突起部342が円柱形状であり、開口部317が平面視でレーシングトラック形状とされている。このように第3の実施の形態では突起部342の形状および開口部317の形状がそれぞれ第2の実施の形態とは異なっている。
第3の実施の形態では、第2の実施の形態と同様に、バスバー310のバスバー側嵌合部である開口部317にX方向に平行な一対の平面317a,317bが設けられている。正極端子304の端子側嵌合部である突起部342は、平面視で円形状の湾曲面を有している。換言すれば、突起部342は、突起部342のY方向中心軸CLy’で二分される一対の湾曲面342a,342bを備えている。一対の湾曲面342a,342bは、それぞれ一対の平面317a,317bに対向している。
突合せ溶接領域Ap31は、平面317aと湾曲面342aとの隙間の寸法G1および平面317bと湾曲面342bとの隙間の寸法G2が、それぞれ溶接可能寸法Gw以下となる領域として設定されている。
図16は第1単電池301Aに対して第2単電池301Bが積層方向(X方向)にずれて配置された状態を示す平面模式図である。図17(a)は第1単電池301Aに対して第2単電池301Bが幅方向(Y方向)にずれて配置された状態を示す平面模式図であり、図17(b)は正極側の嵌合部の拡大模式図である。
開口部317のX方向寸法は、突起部342のX方向寸法よりも長く、開口部317の内周面と突起部342の外周面とで空隙S3が画成されている(図15参照)。このため、図16に示すように、第1単電池301Aに対して第2単電池301Bが基準位置から積層方向(X方向)の一方側(図示右側)にずれて配置されたときに、突起部342が開口部317のX方向一端側に位置した状態で、バスバー310が装着される。
第1単電池301Aに対して第2単電池301Bが基準位置からX方向にずれて配置されたときであっても、隙間寸法G1および隙間寸法G2が、溶接可能寸法Gw以下となる突合せ溶接領域Ap32を確保することができる。そのため、突合せ溶接領域Ap32において、溶接欠陥の発生を抑えつつ、突合せ溶接をすることができる。
なお、図示しないが、第1単電池301Aに対して第2単電池301Bが基準位置から積層方向(X方向)の他方側(図示左側)にずれて配置された場合であっても、空隙S3によって正極接続用部316と正極端子304との相対変位が吸収され、バスバー310を正極端子304に突き合せ溶接可能な位置に配置させることができる。
図17(a)に示すように、第1単電池301Aに対して第2単電池301Bが基準位置から幅方向(Y方向)の一方側(図示上側)にずれて配置されると、バスバー310は基準位置に対して、負極端子105の軸部152を回転中心として所定の角度だけ回動した状態で装着される。図17(b)に示すように、平面317aと湾曲面342aとの隙間の寸法G1が最小値G1min’となる位置は、突起部342のX方向中心線CLx’からX方向一端側(図示右側)にずれることになる。平面317bと湾曲面342bとの隙間の寸法G2が最小値G2min’となる位置は、突起部342のX方向中心線CLx’からX方向他端側(図示左側)にずれることになる。
第1単電池301Aに対して第2単電池301Bが、Y方向一方側(図示上側)にずれて配置された場合であっても、隙間寸法G1および隙間寸法G2のそれぞれが溶接可能寸法Gw以下となる突合せ溶接領域Ap33が形成されるため、溶接欠陥の発生を抑えつつ、突合せ溶接をすることができる。第3の実施の形態では、第2の実施の形態に比べて、平面317a,317bのそれぞれに対向する湾曲面342a,342bの曲率が大きいため、許容できる位置ずれ量を大きくすることができる。
なお、図示しないが、第1単電池301Aに対して第2単電池301Bが基準位置から幅方向(Y方向)の他方側(図示下側)にずれて配置された場合であっても、空隙S3によって正極接続用部316と正極端子304との相対変位が吸収され、バスバー310を正極端子304に突き合せ溶接可能な位置に配置させることができる。
さらに、図示しないが、第1単電池301Aに対して第2単電池301Bが基準位置からX方向に所定の距離だけずれ、かつ、Y方向に所定の距離だけずれて配置された場合であっても、バスバー310の嵌合孔112を負極端子105の軸部152に嵌合させ、バスバー310の開口部317を正極端子304の突起部342に嵌合させることで、突合せ溶接可能な状態に位置決めがなされる。
このような第3の実施の形態によれば、第2の実施の形態と同様に、単電池301の位置ずれが生じている場合であっても容易にバスバー310の位置決めをして、バスバー310を負極端子105および正極端子304に接続することができる。製作性が向上するため、コストを低減することができる。
−第3の実施の形態の変形例−
図18を参照して第3の実施の形態の変形例に係る組電池の電極接続装置について説明する。なお、図中、第3の実施の形態と同一もしくは相当部分には同一の参照番号を付し、相違点を主に説明する。第3の実施の形態では、負極端子105の軸部152の外周面と、バスバー310の負極接続用部111の嵌合孔112の内周面とを突合せ溶接した例について説明した。これに対して、第3の実施の形態の変形例では、突合せ溶接に代えて、ねじ190により、バスバー310の負極接続用部111と負極端子105とが締結されている。
図18に示すように、負極端子105の軸部152には、ねじ190が螺合されるメネジ部191が設けられている。負極接続用部111の嵌合孔112と軸部152とを嵌合させ、正極接続用部316の開口部317を突起部342に嵌合させることで、バスバー310の位置決めがなされた後、ねじ190をメネジ部191に螺合することにより、負極接続用部111と負極端子105とが締結される。なお、正極接続用部316と正極端子304とは、第3の実施の形態と同様に突合せ溶接される。
このような第3の実施の形態の変形例によれば、第3の実施の形態と同様に、単電池301の位置ずれが生じている場合であっても容易にバスバー310の位置決めをして、バスバー310を負極端子105および正極端子304に接続することができる。
―第4の実施の形態―
図19および図20を参照して第4の実施の形態に係る組電池を説明する。なお、図中、第3の実施の形態と同一もしくは相当部分には同一の参照番号を付し、相違点を主に説明する。図19は第4の実施の形態に係る組電池の電極接続装置を示す平面模式図である。図19は図15と同様の図であり、図19では、組電池を構成する一の単電池(第1単電池401A)および第1単電池401Aに隣接する他の単電池(第2単電池401B)が基準位置に配置された状態を示している。
第3の実施の形態では、開口部317の一対の平面317a,317bがX方向に平行となるように設けられていた(図15参照)。これに対して、第4の実施の形態では、開口部417の一対の平面417a,417bがY方向に平行となるように設けられている。突起部442は、第3の実施の形態と同様に、円柱形状であり、突起部442のX方向中心線CLx’で二分される一対の湾曲面442a,442bを備えている。一対の湾曲面442a,442bは、それぞれ一対の平面417a,417bに対向している。突合せ溶接領域Ap41は、平面417aと湾曲面442aとの隙間の寸法G1および平面417bと湾曲面442bとの隙間の寸法G2が、それぞれ溶接可能寸法Gw以下となる領域として設定されている。
図20は第1単電池401Aに対して第2単電池401Bが幅方向(Y方向)にずれて配置された状態を示す平面模式図である。開口部417のY方向寸法は、突起部442のY方向寸法よりも長く、開口部417の内周面と突起部442の外周面とで空隙S4が画成されている(図19参照)。このため、図20に示すように、第1単電池401Aに対して第2単電池401Bが基準位置から幅方向(Y方向)の一方側(図示上側)にずれて配置されたときに、突起部442が開口部417のY方向一端側に位置した状態で、バスバー410が装着される。
第1単電池401Aに対して第2単電池401Bが基準位置からY方向にずれて配置されたときであっても、隙間寸法G1および隙間寸法G2が、溶接可能寸法Gw以下となる突合せ溶接領域Ap42を確保することができる。そのため、突合せ溶接領域Ap42において、溶接欠陥の発生を抑えつつ、突合せ溶接をすることができる。
なお、図示しないが、第1単電池401Aに対して第2単電池401Bが基準位置から幅方向(Y方向)の他方側(図示下側)にずれて配置された場合であっても、空隙S4によって正極接続用部416と正極端子404との相対変位が吸収され、バスバー410を正極端子404に突き合せ溶接可能な位置に配置させることができる。
このような第4の実施の形態によれば、第1単電池401Aに対して第2単電池401Bが基準位置からY方向にずれて配置された場合であっても容易にバスバー410の位置決めをして、バスバー410を負極端子105および正極端子404に接続することができる。製作性が向上するため、コストを低減することができる。
なお、図示しないが、負極側において、負極接続用部111の嵌合孔112の内周面と負極端子105の軸部152の外周面とを突合せ溶接することに代えて、ねじにより、バスバー410の負極接続用部111と負極端子105とを締結してもよい。
―第5の実施の形態―
図21〜図25を参照して第5の実施の形態に係る組電池を説明する。なお、図中、第1の実施の形態と同一もしくは相当部分には同一の参照番号を付し、相違点を主に説明する。図21は第5の実施の形態に係る組電池の電極接続装置を示す斜視図である。図22は、図21のE方向から見た側面模式図である。
上述した第1の実施の形態では、バスバー110Aの開口部117(バスバー側嵌合部)の内側に正極端子104の突起部142(端子側嵌合部)が嵌入される構成とされていた。これに対して、第5の実施の形態では、図21に示すように、正極端子504に設けられる一対の突起部542A,542Bにより端子側嵌合部が構成され、一対の突起部542A,542B間にバスバー510側の嵌合部である正極接続用部516が配置されている。
第5の実施の形態に係る組電池は、正極接続用部516および正極端子504の形状が第1の実施の形態と異なっており、その他の構成は第1の実施の形態と同様である。図21に示すように、正極端子504は、略直方体形状の正極ベース部541と、正極ベース部541の上面から上方に突設された一対の突起部542A,542Bとを備えている。正極ベース部541の上面は、バスバー510が当接される平坦な面とされている。一対の突起部542A,542Bは、正極端子504のY方向両端の辺に沿って、X方向に平行に設けられている。
図22に示すように、正極接続用部516の肉厚tpは、正極端子504の突起部542A,542Bの高さhpとほぼ等しい寸法とされている(tp≒hp)。
正極接続用部516の下面側の端部は面取りが施され、テーパ部516tが形成されている。正極端子504の一対の突起部542A,542Bの上端部内側は面取りが施され、テーパ部542tが形成されている。このため、正極端子504の一対の突起部542A,542B間に対する正極接続用部516の挿入性が向上されている。なお、C面取りに代えてR面取りをしてもよい。
図23は、第5の実施の形態に係る組電池の電極接続装置を示す平面模式図である。図23は、図7と同様の図であり、図23では、組電池を構成する一の単電池(第1単電池501A)および第1単電池501Aに隣接する他の単電池(第2単電池501B)が基準位置に配置された状態を示している。なお、後述する正極接続用部516の第1外周湾曲面516aおよび第2外周湾曲面516bのそれぞれの曲率は、便宜上、誇張して大きく図示されている。
一対の突起部542A,542Bのうち、一方の突起部542Aには第1内側平面543aが設けられ、他方の突起部542Bには第2内側平面543bが設けられている。第1内側平面543aおよび第2内側平面543bは、それぞれX方向に平行となるように設けられている。第1内側平面543aと第2内側平面543bと正極ベース部541の上面とにより、凹形状の嵌合空間が形成されている。嵌合空間はX方向両端が解放されており、この嵌合空間に正極接続用部516が配置される。
正極接続用部516には、第1内側平面543aに対向する第1外周湾曲面516aと、第2内側平面543bに対向する第2外周湾曲面516bとが設けられている。第1外周湾曲面516aは、第1外周湾曲面516aの両端に比べて第1外周湾曲面516aの中央側が第1内側平面543a側に膨らんでいる。第2外周湾曲面516bは、第2外周湾曲面516bの両端に比べて第2外周湾曲面516bの中央側が第2内側平面543b側に膨らんでいる。正極接続用部516の第1外周湾曲面516aと第2外周湾曲面516bとのY方向における間隔の最大値は、第1内側平面543aと第2内側平面543bとの間隔よりも僅かに小さい。
バスバー510の負極接続用部111の嵌合孔112と負極端子105の軸部152とが嵌合され、かつ、バスバー510の正極接続用部516が一対の突起部542A,542Bの内側に嵌合されることで、バスバー510の位置決めがなされる。正極接続用部516が一対の突起部542A,542Bの内側に嵌合されると、第1外周湾曲面516aと第1内側平面543aとの間、ならびに、第2外周湾曲面516bと第2内側平面543bとの間には空隙S5が形成される。
後述するように、空隙S5は、バスバー510の位置決めの際において、第1単電池501Aに対する第2単電池501Bの位置ずれに起因する正極接続用部516と正極端子510との相対変位を吸収する。
バスバー510の位置決めがなされた後、正極接続用部516の第1外周湾曲面516aと突起部542Aの第1内側平面543a、ならびに、正極接続用部516の第2外周湾曲面516bと突起部542Bの第2内側平面543bは、それぞれ突合せ溶接される。突合せ溶接領域Ap51は、第1外周湾曲面516aと第1内側平面543aとの隙間の寸法G1および第2外周湾曲面516bと第2内側平面543bとの隙間の寸法G2が、それぞれ溶接可能寸法Gw以下となる領域として設定されている。
図24は第1単電池501Aに対して第2単電池501Bが積層方向(X方向)にずれて配置された状態を示す平面模式図である。一対の突起部542A,542B間に形成される嵌合空間は、上述したように、X方向両端が解放され、一対の突起部542A,542Bの内側平面543a,543bと、正極接続用部516の外周湾曲面516a,516bとの間に空隙S5が設けられている(図23参照)。これにより、第1単電池501Aに対して第2単電池501Bが基準位置から積層方向(X方向)の一方側(図示右側)にずれて配置されたときに、正極接続用部516と正極端子504との相対変位が吸収され、隙間寸法G1および隙間寸法G2が、溶接可能寸法Gw以下となる突合せ溶接領域Ap52を確保することができる。そのため、突合せ溶接領域Ap52において、溶接欠陥の発生を抑えつつ、突合せ溶接をすることができる。
なお、図示しないが、第1単電池501Aに対して第2単電池501Bが基準位置から積層方向(X方向)の他方側(図示左側)にずれて配置された場合であっても、空隙S5によって正極接続用部516と正極端子504との相対変位が吸収され、バスバー510を正極端子504に突き合せ溶接可能な位置に配置させることができる。
図25は、第1単電池501Aに対して第2単電池501Bが幅方向(Y方向)にずれて配置された状態を示す平面模式図である。図25に示すように、第1単電池501Aに対して第2単電池501Bが基準位置から幅方向(Y方向)にずれて配置されると、バスバー510は基準位置に対して、負極端子105の軸部152を回転中心として所定の角度だけ回動した状態で装着される。
一対の突起部542A,542B間に形成される嵌合空間は、上述したように、X方向両端が解放され、一対の突起部542A,542Bの内側平面543a,543bと、正極接続用部516の外周湾曲面516a,516bとの間に空隙S5が設けられている(図23参照)。これにより、第1単電池501Aに対して第2単電池501Bが基準位置から幅方向(Y方向)の一方側(図示上側)にずれて配置されたときに、正極接続用部516と正極端子504との相対変位が吸収され、隙間寸法G1および隙間寸法G2が、溶接可能寸法Gw以下となる突合せ溶接領域Ap53を確保することができる。そのため、突合せ溶接領域Ap53において、溶接欠陥の発生を抑えつつ、突合せ溶接をすることができる。
なお、図示しないが、第1単電池501Aに対して第2単電池501Bが基準位置から幅方向(Y方向)の他方側(図示下側)にずれて配置された場合であっても、空隙S5によって正極接続用部516と正極端子504との相対変位が吸収され、バスバー510を正極端子504に突き合せ溶接可能な位置に配置させることができる。
さらに、図示しないが、第1単電池501Aに対して第2単電池501Bが基準位置からX方向に所定の距離だけずれ、かつ、Y方向に所定の距離だけずれて配置された場合であっても、バスバー510の嵌合孔112を負極端子105の軸部152に嵌合させ、バスバー510の正極接続用部516を正極端子504の一対の突起部542A,542B間に嵌合させることで、突合せ溶接可能な状態に位置決めがなされる。
このような第5の実施の形態によれば、第1の実施の形態と同様に、単電池501の位置ずれが生じている場合であっても容易にバスバー510の位置決めをして、バスバー510を負極端子105および正極端子504に接続することができる。製作性が向上するため、コストを低減することができる。
なお、図示しないが、負極側において、負極接続用部111の嵌合孔112の内周面と負極端子105の軸部152の外周面とを突合せ溶接することに代えて、ねじにより、バスバー510の負極接続用部111と負極端子105とを締結してもよい。
―第6の実施の形態―
図26〜図29を参照して第6の実施の形態に係る組電池を説明する。なお、図中、第5の実施の形態と同一もしくは相当部分には同一の参照番号を付し、相違点を主に説明する。図26は第6の実施の形態に係る組電池の電極接続装置を示す斜視図であり、図27は電極接続装置の平面模式図である。図27は図23と同様の図であり、図27では、組電池を構成する一の単電池(第1単電池601A)および第1単電池601Aに隣接する他の単電池(第2単電池601B)が基準位置に配置された状態を示している。なお、後述する突起部642Aの第1内側湾曲面643aおよび突起部642Bの第2内側湾曲面643bのそれぞれの曲率は、便宜上、誇張して大きく図示されている。
第5の実施の形態では、一対の突起部542A,542BによってX方向に平行な一対の平面543a,543bが形成され、一対の平面543a,543bのそれぞれに対向する一対の湾曲面516a,516bが正極接続用部516に設けられていた。
これに対して、第6の実施の形態では、図27に示すように、バスバー610側の嵌合部である正極接続用部616にX方向に平行な一対の平面616a,616bが設けられ、一対の平面616a,616bのそれぞれに対向する湾曲面643a,643bが正極端子604の端子側嵌合部を構成する一対の突起部642A,642Bに設けられている。
正極接続用部616は、略矩形平板状とされており、正極接続用部616には第1外周平面616aおよび第2外周平面616bが、基準位置において、それぞれX方向に平行となるように設けられている。
一対の突起部642A,642Bのうち、一方の突起部642Aには第1外周平面616aに対向する第1内側湾曲面643aが設けられ、他方の突起部642Bには第2外周平面616bに対向する第2内側湾曲面643bが設けられている。
第1内側湾曲面643aは、第1内側湾曲面643aの両端に比べて第1内側湾曲面643aの中央側が第1外周平面616a側に膨らんでいる。第2内側湾曲面643bは、第2内側湾曲面643bの両端に比べて第2内側湾曲面643bの中央側が第2外周平面616b側に膨らんでいる。突起部642Aの第1内側湾曲面643aと突起部642Bの第2内側湾曲面643bとのY方向における間隔の最小値は、正極接続用部616のY方向寸法よりも僅かに長い。
図26に示すように、第1内側湾曲面643aと第2内側湾曲面643bと正極ベース部641の上面とにより、凹形状の嵌合空間が形成されている。嵌合空間はX方向両端が解放されており、この嵌合空間に正極接続用部616が配置される。
バスバー610の負極接続用部111の嵌合孔112と負極端子105の軸部152とが嵌合され、かつ、バスバー610の正極接続用部616が一対の突起部642A,642Bの内側に嵌合されることで、バスバー610の位置決めがなされる。正極接続用部616が一対の突起部642A,642Bの内側に嵌合されると、図27に示すように、第1内側湾曲面643aと第1外周平面616aとの間、ならびに、第2内側湾曲面643bと第2外周平面616bとの間には空隙S6が形成される。
後述するように、空隙S6は、バスバー610の位置決めの際において、第1単電池601Aに対する第2単電池601Bの位置ずれに起因する正極接続用部616と正極端子610との相対変位を吸収する。
バスバー610の位置決めがなされた後、正極接続用部616の第1外周平面616aと突起部642Aの第1内側湾曲面643a、ならびに、正極接続用部616の第2外周平面616bと突起部642Bの第2内側湾曲面643bは、それぞれ突合せ溶接される。突合せ溶接領域Ap61は、第1外周平面616aと第1内側湾曲面643aとの隙間の寸法G1および第2外周平面616bと第2内側湾曲面643bとの隙間の寸法G2が、それぞれ溶接可能寸法Gw以下となる領域として設定されている。
図28は第1単電池601Aに対して第2単電池601Bが積層方向(X方向)にずれて配置された状態を示す平面模式図である。一対の突起部642A,642B間に形成される嵌合空間は、上述したように、X方向両端が解放され、一対の突起部642A,642Bの内側湾曲面643a,643bと、正極接続用部616の外周平面616a,616bとの間に空隙S6が設けられている(図27参照)。これにより、第1単電池601Aに対して第2単電池601Bが基準位置から積層方向(X方向)の一方側(図示右側)にずれて配置されたときに、正極接続用部616と正極端子604との相対変位が吸収され、隙間寸法G1および隙間寸法G2が、溶接可能寸法Gw以下となる突合せ溶接領域Ap62を確保することができる。そのため、突合せ溶接領域Ap62において、溶接欠陥の発生を抑えつつ、突合せ溶接をすることができる。
なお、図示しないが、第1単電池601Aに対して第2単電池601Bが基準位置から積層方向(X方向)の他方側(図示左側)にずれて配置された場合であっても、空隙S6によって正極接続用部616と正極端子604との相対変位が吸収され、バスバー610を正極端子604に突き合せ溶接可能な位置に配置させることができる。
図29は、第1単電池601Aに対して第2単電池601Bが幅方向(Y方向)にずれて配置された状態を示す平面模式図である。図29に示すように、第1単電池601Aに対して第2単電池601Bが基準位置から幅方向(Y方向)にずれて配置されると、バスバー610は基準位置に対して、負極端子105の軸部152を回転中心として所定の角度だけ回動した状態で装着される。
一対の突起部642A,642B間に形成される嵌合空間は、上述したように、X方向両端が解放され、一対の突起部642A,642Bの内側湾曲面643a,643bと、正極接続用部616の外周平面616a,616bとの間に空隙S6が設けられている(図27参照)。これにより、第1単電池601Aに対して第2単電池601Bが基準位置から幅方向(Y方向)の一方側(図示上側)にずれて配置されたときに、正極接続用部616と正極端子604との相対変位が吸収され、隙間寸法G1および隙間寸法G2が、溶接可能寸法Gw以下となる突合せ溶接領域Ap63を確保することができる。そのため、突合せ溶接領域Ap63において、溶接欠陥の発生を抑えつつ、突合せ溶接をすることができる。
なお、図示しないが、第1単電池601Aに対して第2単電池601Bが基準位置から幅方向(Y方向)の他方側(図示下側)にずれて配置された場合であっても、空隙S6によって正極接続用部616と正極端子604との相対変位が吸収され、バスバー610を正極端子604に突き合せ溶接可能な位置に配置させることができる。
さらに、図示しないが、第1単電池601Aに対して第2単電池601Bが基準位置からX方向に所定の距離だけずれ、かつ、Y方向に所定の距離だけずれて配置された場合であっても、バスバー610の嵌合孔112を負極端子105の軸部152に嵌合させ、バスバー610の正極接続用部616を正極端子604の一対の突起部642A,642B間に嵌合させることで、突合せ溶接可能な状態に位置決めがなされる。
このような第6の実施の形態によれば、第5の実施の形態と同様に、単電池601の位置ずれが生じている場合であっても容易にバスバー610の位置決めをして、バスバー610を負極端子105および正極端子604に接続することができる。製作性が向上するため、コストを低減することができる。
なお、図示しないが、負極側において、負極接続用部111の嵌合孔112の内周面と負極端子105の軸部152の外周面とを突合せ溶接することに代えて、ねじにより、バスバー610の負極接続用部111と負極端子105とを締結してもよい。
次のような変形も本発明の範囲内であり、変形例の一つ、もしくは複数を上述の実施形態と組み合わせることも可能である。
(1)第5の実施の形態および第6の実施の形態では、バスバー510,610と正極端子504,604とを突合せ溶接した例について説明したが、本発明はこれに限定されない。図30および図31において斜線でしめす重ね合せ溶接領域Awで、バスバー510,610と正極端子504,604とを重ね合せ溶接してもよい。
(2)上記した実施の形態では、負極端子105に軸部152を設け、軸部152を回転中心としてバスバーを回動自在とする構成とし、正極側に位置ずれを許容するための空隙を設けるようにしたが、本発明はこれに限定されない。正極側と負極側の構成を逆にしてもよい、すなわち正極側でバスバーを回動自在な構成とし、負極側に位置ずれを許容するための空隙を設けるようにしてもよい。
(3)第4の実施の形態では、負極端子105の軸部152を回転中心として、バスバー410が回転自在とされ、位置ずれに応じて位置決めがなされた後、溶接されていたが、本発明はこれに限定されない。バスバー410を負極端子105の軸部152を回転中心として回動自在としなくてもよい。この場合、単電池401がY方向にずれて配置された場合において容易にバスバー410の位置決めをすることができる。
(4)組電池を構成する角形電池として、リチウムイオン二次電池を一例に説明したが本発明はこれに限定されない。ニッケル水素電池などの充放電要素を容器内に収容する種々の角形二次電池に本発明を適用できる。
上記では、種々の実施の形態および変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。

Claims (9)

  1. 積層配置された複数の単電池をバスバーで接続してなる組電池であって、
    前記単電池は、第1電極端子と第2電極端子とを有し、
    前記バスバーは、一の単電池の第1電極端子に接続される第1電極接続用部と、前記一の単電池に隣接する他の単電池の第2電極端子に接続される第2電極接続用部とを有し、
    前記バスバーと前記一の単電池の第1電極端子と前記他の単電池の第2電極端子とにより構成される接続装置は、前記一の単電池に対して前記他の単電池が基準位置から前記複数の単電池の積層方向および前記積層方向と直交する方向にずれて配置されたときに、前記第2電極接続用部と前記第2電極端子との相対変位を吸収する空隙を形成する空隙形成部を備え、
    前記第1電極端子は、前記第1電極接続用部が当接される第1ベース部と、前記第1ベース部に突設される円柱形状の軸部とを有し、
    前記第1電極接続用部には、前記第1電極端子の前記軸部に嵌合される嵌合孔が設けられ、
    前記第2電極端子は、前記第2電極接続用部が当接される第2ベース部と、前記第2ベース部に設けられる端子側嵌合部とを有し、
    前記第2電極接続用部は、前記端子側嵌合部に嵌合されるバスバー側嵌合部を有し、
    前記空隙形成部は、前記端子側嵌合部と、前記バスバー側嵌合部とからなり、
    前記端子側嵌合部は、前記積層方向と平行になるように設けられた一対の平面を有し、
    前記バスバー側嵌合部は、前記一対の平面のそれぞれに対向する一対の湾曲面を有し、
    前記湾曲面の曲率は、前記軸部の曲率よりも小さく、
    前記湾曲面は、前記湾曲面の両端に比べて前記湾曲面の中央側が前記湾曲面に対向する前記平面側に膨らんでおり、
    前記第2電極端子と、前記第2電極接続用部とが突合せ溶接されている組電池。
  2. 請求項1に記載の組電池において、
    前記バスバー側嵌合部は、前記一対の湾曲面を有する開口部であり、
    前記端子側嵌合部は、前記一対の平面を有する突起部である組電池。
  3. 請求項1に記載の組電池において、
    前記端子側嵌合部は、一対の突起部により構成され、
    前記一対の突起部は、それぞれ前記平面を有し、
    前記バスバー側嵌合部は、前記一対の突起部間に配置されている組電池。
  4. 積層配置された複数の単電池をバスバーで接続してなる組電池であって、
    前記単電池は、第1電極端子と第2電極端子とを有し、
    前記バスバーは、一の単電池の第1電極端子に接続される第1電極接続用部と、前記一の単電池に隣接する他の単電池の第2電極端子に接続される第2電極接続用部とを有し、
    前記バスバーと前記一の単電池の第1電極端子と前記他の単電池の第2電極端子とにより構成される接続装置は、前記一の単電池に対して前記他の単電池が基準位置から前記複数の単電池の積層方向および前記積層方向と直交する方向にずれて配置されたときに、前記第2電極接続用部と前記第2電極端子との相対変位を吸収する空隙を形成する空隙形成部を備え、
    前記第1電極端子は、前記第1電極接続用部が当接される第1ベース部と、前記第1ベース部に突設される円柱形状の軸部とを有し、
    前記第1電極接続用部には、前記第1電極端子の前記軸部に嵌合される嵌合孔が設けられ、
    前記第2電極端子は、前記第2電極接続用部が当接される第2ベース部と、前記第2ベース部に設けられる端子側嵌合部とを有し、
    前記第2電極接続用部は、前記端子側嵌合部に嵌合されるバスバー側嵌合部を有し、
    前記空隙形成部は、前記端子側嵌合部と、前記バスバー側嵌合部とからなり、
    前記バスバー側嵌合部には、互いに平行な一対の平面が設けられ、
    前記端子側嵌合部には、前記一対の平面のそれぞれに対向する一対の湾曲面が設けられ、
    前記湾曲面の曲率は、前記軸部の曲率よりも小さく、
    前記湾曲面は、前記湾曲面の両端に比べて前記湾曲面の中央側が前記湾曲面に対向する前記平面側に膨らんでおり、
    前記第2電極端子と、前記第2電極接続用部とが突合せ溶接されている組電池。
  5. 請求項4に記載の組電池において、
    前記バスバー側嵌合部は、前記一対の平面が前記積層方向と平行になるように設けられた開口部であり、
    前記端子側嵌合部は、前記一対の湾曲面を有する突起部である組電池。
  6. 請求項4に記載の組電池において、
    前記端子側嵌合部は、一対の突起部により構成され、
    前記一対の突起部は、それぞれ前記湾曲面を有し、
    前記バスバー側嵌合部は、前記一対の平面が前記積層方向と平行になるように、前記一対の突起部間に配置されている組電池。
  7. 請求項1から請求項6までのいずれか一項に記載の組電池において、
    前記第1電極接続用部と前記第1電極端子とは、前記第1電極接続用部の前記嵌合孔と前記第1電極端子の前記軸部とが回動自在に嵌合された後、溶接され、または、締結部材により締結されている組電池。
  8. 請求項1から請求項7までのいずれか一項に記載の組電池において、
    前記軸部の先端部および前記嵌合孔の前記第1ベース部側の端部、ならびに、前記端子側嵌合部の先端部および前記バスバー側嵌合部の前記第2ベース部側の端部のそれぞれには面取りが施されている組電池。
  9. 請求項1から請求項8までのいずれか一項に記載の組電池において、
    前記第1電極接続用部に設けられる前記嵌合孔は、円形状であり、
    前記第1電極接続用部には、単電池の電圧を検出するための電圧検出線が接続される接続端子が設けられ、
    前記軸部の外周面と前記嵌合孔の内周面とは、前記軸部の全周に亘って突合せ溶接されている組電池。
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