JP6709757B2

JP6709757B2 - バスバー構造

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Publication number: JP6709757B2
Application number: JP2017120780A
Authority: JP
Inventors: 傑五十嵐
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2017-06-20
Filing date: 2017-06-20
Publication date: 2020-06-17
Anticipated expiration: 2037-06-20
Also published as: JP2019008885A; CN109103400A; US20180366711A1; US10581054B2; CN109103400B

Description

本発明は、バスバー構造に関する。

複数の単電池を有する蓄電装置において、所定の形に配列された複数の単電池は、隣接する単電池の一方の正極側と他方の負極側とがバスバー等の接続導体によって電気的に直列に接続される（特許文献１等参照）。

特開２０１２−７４３３８号公報

ところで、複数の単電池を有する蓄電装置は、特定の単電池に定格以上の電流が流れることを防止するために、接続導体にヒューズ機能を備えることが望ましい。この場合、接続導体としてのバスバーにおけるヒューズ形状は溶断特性を満足させるために厚みを薄くしたい。また、バスバー（電池間接続部）は、通電時の温度上昇を抑制するために、厚みを厚くしたい。
ところが、バスバーにヒューズ機能と電池間接続機能の両方を持たせる場合、上記の理由からヒューズ部と電池間接続部とが厚みの異なる別部品となってしまう。特に多数の単電池をバスバーにより接続する組電池では、ヒューズ部と電池間接続部とが別部品になると、部品点数の増大が顕著となる。

本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、その目的は、部品点数を抑制しながら、バスバーにヒューズ機能と、電池間接続機能との両方を持たせることができるバスバー構造を提供することにある。

本発明に係る上記目的は、下記構成により達成される。
（１）隣接する一方の単電池の一方の電極に接触する電極接触部が括れ部の先端に形成された端子部を有する導電金属製の電極接続部と、前記電極接続部から延出する延出本体部の延出方向に沿う両側の側縁が前記延出本体部に折り重ねられた電池間接続部と、を備え、一方の前記側縁における折り返した際のあわせ部が、第１山部と、第２山部と、これらの間の第１谷部と、によりジグザグ形状に形成されるとともに、他方の前記側縁における折り返した際のあわせ部が、第１台形部と、第３山部と、これらの間の第２谷部と、によりジグザグ形状に形成され、前記第１谷部が前記第１台形部に合わさり、前記第２山部が前記第２谷部に合わさるように構成されたことを特徴とするバスバー構造。

上記（１）の構成のバスバー構造によれば、薄い板材でヒューズ機能を有する電極接続部を形成し、電池間接続部は延出本体部を折り重ねることで、断面積を確保することが可能となる。つまり、１部品でヒューズ機能と電池間接続機能の両方を持たせることが可能となる。そのため、電極接続部と電池間接続部とは、２部品を接続する必要がなくなる。また、延出本体部を折り重ねた電池間接続部は、折り重ね部で体積が確保できるため、温度上昇の抑制が可能となる。更に、延出本体部を折り重ねた電池間接続部は、表面積も大きくなるため、放熱量も増加させることができる。

更に、上記（１）の構成のバスバー構造によれば、一方の側縁のみを折り重ねる場合に比べ、電極接続部と電池間接続部との展開形状の材料利用率（歩留り）を高め易い。延出本体部の延出方向に沿う両側の側縁を延出本体部に折り重ねる場合、折り返しの合わせ部をジグザグ形状にすることができる。展開形状は、折り返しの合わせ部をジグザグ形状とすることで、延出本体部と同形状を折り返した場合に比べ、外形が小さくなる。その結果、バスバー構造は、歩留りの向上が可能となる。

（２）上記（１）に記載のバスバー構造であって、前記電池間接続部の延出先端に導通接続され隣接する他方の単電池の他方の電極に接触する電極接触部が括れ部の先端に形成された端子部を有する導電金属製の電極接続板を備え、前記電池間接続部は、軸線が同一方向で且つ前記一方の電極と前記他方の電極が同方向に向いて柱状に形成された隣接する複数の前記単電池の前記一方の電極を接続する前記電極接続部から前記他方の電極を接続する前記電極接続板に向かって傾斜を有し延出されていることを特徴とするバスバー構造。

上記（２）の構成のバスバー構造によれば、電池間接続部が、隣接する複数の単電池の一方の電極を接続する電極接続部から他方の電極を接続する電極接続板に向かって傾斜を有し延出される。即ち、電池間接続部が傾斜していることにより、電極が同方向に向いた隣接する単電池の一方の電極と他方の電極とを電気的に接続することができる。その結果、単電池の正極と負極を入れ違いで配置する必要がなく、同極同じ向きで整列が可能となるため、複数の単電池の組付け性を向上させることができる。

本発明に係るバスバー構造によれば、部品点数を抑制しながら、バスバーにヒューズ機能と、電池間接続機能との両方を持たせることができる。

以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明を実施するための形態（以下、「実施形態」という。）を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。

本発明の一実施形態に係るバスバー構造を有した電池パックの分解斜視図である。図１に示したバスバーの斜視図である。図２に示したバスバーの折り曲げ加工前の展開図である。（ａ）は電池間接続部がヘミング曲げされたバスバーの平面図、（ｂ）は電池間接続部がヘミング曲げされたバスバーの背面図である。比較例に係るバスバーの斜視図である。

以下、本発明に係る実施形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明の一実施形態に係るバスバー構造を有した電池パック１１の分解斜視図である。
本実施形態に係るバスバー構造は、複数の単電池１３を有する電池パック１１に用いて好適となる。

電池パック１１は、図1に示すように、ケース１５と、ケース１５に収容された複数の単電池１３と、バスバー１００と、電極接続板１７と、を備える。
ケース１５は、上下面が開放された直方体の箱状に形成される。ケース１５は、例えば絶縁樹脂製とすることができる。ケース１５は、上面と一方の側面とが、バスバー１００を配置するバスバー配置スペース１９となっている。また、ケース１５は、下面が、電極接続板１７を配置する接続板配置スペース２１となっている。バスバー配置スペース１９には、複数のバスバー１００がケース１５の長手方向に並んで取り付けられる。本実施形態では４枚のバスバー１００が取り付けられるが、数は４枚に限定されない。また、接続板配置スペース２１には、複数の電極接続板１７がケース１５の長手方向に並んで取り付けられる。本実施形態では４枚の電極接続板１７が取り付けられるが、数は４枚に限定されない。

それぞれのバスバー１００と電極接続板１７とは、ケース１５に取り付けられた後、例えば溶接により一体に接続される。つまり、バスバー１００と電極接続板１７とは、導通状態となる。

ケース１５には、複数の単電池１３を収容する複数の単電池収容室２３が隔壁２５により仕切られている。本実施形態では、４つの単電池収容室２３のそれぞれに、１４個の単電池１３が収容されるが、単電池収容室２３及び単電池１３の数はこれに限定されない。

単電池１３は、円柱状に形成され、軸線に沿う方向の一方が正極２７、他方が負極２９となる。各単電池収容室２３の単電池１３は、４列に整列されている。各列の単電池１３は、図１の左側より１列目が４個、２列目が３個、３列目が４個、４列目が３個で配列される。なお、単電池１３の配列もこれには限定されない。各単電池収容室２３の単電池１３は、軸線が同一方向で且つ一方の電極と他方の電極が同方向に向いて収容されている。本実施形態では、ケース１５に収容されている全ての単電池１３が、正極２７を図１の上側として収容されている。

図２は図１に示したバスバー１００の斜視図である。
本実施形態に係るバスバー１００は、複数の単電池１３の正極２７を電気的に接続するための電極接続部３１と、電池間接続部３３と、を主要な構成として有している。
電極接続部３１は、導電金属板により略正方形の板状に形成されている。電極接続部３１には、複数の端子部３５が４列で形成されている。各端子部３５は、板状の電極接続部３１を、それぞれの端子部３５の周りで打ち抜くことにより、弾性可撓片として電極接続部３１と一体に形成されている。各列の端子部３５は、ケース１５に収容された複数の単電池１３の配列に対応して、図１の左側より１列目が４つ、２列目が３つ、３列目が４つ、４列目が３つで構成される。

各端子部３５は、単電池１３の電極（本実施形態では正極２７）に接触する電極接触部３７が、括れ部３９の先端に形成されている。電極接触部３７は、単電池１３の電極に溶接により電気的に接合される。端子部３５は、この括れ部３９により先端の電極接触部３７との間が小断面積となっている。端子部３５は、この括れ部３９が、定格以上の電流が流れたときに溶断する可溶部（ヒューズ部）となっている。括れ部３９は、過電流が流れると、電流密度が増加し、他の部分と比べてジュール発熱量が多くなり、溶断し易くなる。即ち、端子部３５を有した電極接続部３１は、ヒューズ機能を備えている。電極接続部３１は、それぞれの端子部３５が括れ部３９を有することにより、特定の単電池１３に定格以上の電流が流れることを防止できるように構成されている。

電極接続部３１は、括れ部３９の溶断特性を満足させるため、厚みの薄い金属板を使用している。電極接続部３１は、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）などを母材とする導電金属板のプレス成形によって一体形成される。

なお、電極接続部３１は、所定の溶断特性に基づいて溶断し易いように括れ部３９の幅が狭められる。端子部３５は、少なくとも括れ部３９の導電幅を変更することにより、定格電流容量を変更することができる。これにより、電極接続部３１は、同一の外形状のまま、仕様の異なる単電池１３のそれぞれに合わせた適正なヒューズ特性（定格電流容量）への変更が可能となっている。つまり、電極接続部３１は、外形サイズに変更が生じない。

電池間接続部３３は、電極接続部３１から延出本体部４１（図３参照）が延出している。即ち、電池間接続部３３は、電極接続部３１と同一の導電金属板によりプレス成形によって一体形成される。電池間接続部３３は、延出本体部４１の延出方向に沿う一対の側縁の少なくとも一方の側縁が延出本体部４１に折り重ねられる。

図３は図２に示したバスバー１００の折り曲げ加工前の展開図である。
本実施形態において、電池間接続部３３は、延出本体部４１の延出方向に沿う両側の側縁が延出本体部４１に折り重ねられている。電池間接続部３３は、薄い板厚の導電金属板（板材）を両側から１８０°折り返すヘミング曲げにより厚さが倍とされている。

ヘミング曲げされる一方の側縁４３は、折り返した際のあわせ部４５（図２参照）が、第１山部４７と、第２山部４９と、これらの間の第１谷部５１と、により形成される。他方の側縁５３は、折り返した際のあわせ部４５が、第１台形部５５と、第３山部５７と、これらの間の第２谷部５９と、により形成される。

図４の（ａ）は電池間接続部３３がヘミング曲げされたバスバーの平面図、図４の（ｂ）は電池間接続部３３がヘミング曲げされたバスバーの背面図である。
電池間接続部３３は、ケース１５に対面する面の反対側の面が、図４の（ａ）に示す平坦面６１となる。一方、電池間接続部３３は、ケース１５に対面する面において、第１谷部５１が第１台形部５５に合わさり、第２山部４９が第２谷部５９に合わさるあわせ部４５となっている。電池間接続部３３は、一方の側縁４３と他方の側縁５３とが延出本体部４１に折り重ねられることにより、あわせ部４５がジグザグ形状となっている。

バスバー１００は、板材からブランキングにより形成する場合、上記のジグザグ形状のあわせ部４５とすることにより、材料の外形状を小さくすることができる。外形状が小さくなることにより、ブランクの配列（ブランクレイアウト）を密にして材料のスクラップとなる部分を少なくできる。つまり、材料利用率（歩留り）を高めることができる。

本実施形態に係るバスバー構造は、電池間接続部３３の延出先端６３に、電極接続板１７が導通接続される。この電極接続板１７は、バスバー１００の電極接続部３１とほぼ同一形状で形成されている。即ち、複数の単電池１３の負極２９を電気的に接続するための電極接続板１７は、隣接する他方の単電池１３の他方の電極（本実施形態では負極２９）に接触する電極接触部３７が括れ部３９の先端に形成された端子部３５を有する。

本実施形態のバスバー構造において、電池間接続部３３は、図１及び図２に示したように電極接続部３１に対して直角に折り曲げられることにより、隣接する複数の単電池１３の一方の電極（正極２７）を接続する電極接続部３１から、他方の電極（負極２９）を接続する電極接続板１７に向かって傾斜を有し延出されている。

電池パック１１は、４つのバスバー１００が取り付けられることにより、それぞれの単電池収容室２３に収容した１４本の単電池１３の正極２７が並列に電気的に接続される。また、電池パック１１は、４枚の電極接続板１７が取り付けられることにより、それぞれの単電池収容室２３に収容した１４本の単電池１３の負極２９が並列に電気的に接続される。そして、電池パック１１は、バスバー１００の電池間接続部３３が傾斜して隣接する単電池収容室２３の電極接続板１７に導通する。その結果、電池パック１１は、並列接続された１４本の単電池１３からなる４つの組電池６５が、直列に接続されるように構成されている。

次に、上記した構成の作用を説明する。
本実施形態に係るバスバー構造において、電極接続部３１は、電極接触部３７が括れ部３９の先端に形成された端子部３５を有する。括れ部３９は、電極接触部３７に定格以上の電流が流れたときに、溶断するヒューズ機能を有する。このため、電極接続部３１は、薄い板材で形成される。一方、電池間接続部３３は、電極接続部３１から延出する延出本体部４１の両側縁が延出本体部４１に折り重ねられる。これら側縁は、ヘミング曲げ（あざ折）により延出本体部４１と重ねられる。そこで、電池間接続部３３は、電極接続部３１の板厚の倍の板厚を有することになる。従って、電極接続部３１と電池間接続部３３とは、異なる板厚を有しながら、一枚の導電金属板から形成が可能となる。

このように、本実施形態に係るバスバー構造では、薄い板材でヒューズ機能を有する電極接続部３１を形成し、電池間接続部３３は延出本体部４１を折り重ねることで、断面積を確保することが可能となる。つまり、１部品でヒューズ機能と電池間接続機能の両方を持たせることができる。

そのため、本実施形態に係る電極接続部３１と電池間接続部３３とは、例えば図５に示した比較例に係るバスバー６７のように、異なる板厚で電極接触部６９と電池間接続部７１とを別体で形成した２部品を溶接等で接続する必要がなくなる。

また、本実施形態のバスバー構造では、延出本体部４１を折り重ねた電池間接続部３３は、折り重ね部で体積が確保できる。その結果、電池間接続部３３は、温度上昇の抑制が可能となる。更に、延出本体部４１を折り重ねた電池間接続部３３は、表面積も大きくなるため、放熱量も増加させることができる。

また、本実施形態のバスバー構造では、一方の側縁のみを折り重ねる場合に比べ、電極接続部３１と電池間接続部３３との展開形状の材料利用率（歩留り）を高め易い。延出本体部４１の延出方向に沿う両側の側縁を延出本体部４１に折り重ねる場合、折り返しの合わせ部４５をジグザグ形状にすることができる。展開形状は、折り返しの合わせ部４５をジグザグ形状とすることで、延出本体部４１とほぼ同形状の片折り部７５（図３参照）を折り返した場合に比べ、展開形状の外形を小さくできる。その結果、本実施形態のバスバー構造は、歩留りの向上が可能となる。

また、本実施形態のバスバー構造では、電池間接続部３３が、隣接する複数の単電池１３の一方の電極（正極２７）を接続する電極接続部３１から他方の電極（負極２９）を接続する電極接続板１７に向かって傾斜を有し延出される。即ち、電池間接続部３３が傾斜していることにより、電極が同方向に向いた隣接する複数の単電池１３の正極２７と負極２９とを電気的に接続することができる。その結果、本実施形態のバスバー構造を用いた電池パック１１によれば、単電池１３の正極２７と負極２９を入れ違いで配置する必要がなく、同極同じ向きで整列が可能となるため、複数の単電池１３の組付け性を向上させることができる。

従って、本実施形態に係るバスバー構造によれば、部品点数を抑制しながら、バスバー１００にヒューズ機能と、電池間接続機能との両方を持たせることができる。

本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、実施形態の各構成を相互に組み合わせることや、明細書の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者が変更、応用することも本発明の予定するところであり、保護を求める範囲に含まれる。

例えば上記の構成例では、電極接続板１７をバスバー１００と別体に設けたが、本発明に係るバスバー構造は、バスバー１００と電極接続板１７とを一体に形成してもよい。

ここで、上述した本発明に係るバスバー構造の実施形態の特徴をそれぞれ以下［１］〜［３］に簡潔に纏めて列記する。
［１］隣接する一方の単電池（１３）の一方の電極（正極２７）に接触する電極接触部（３７）が括れ部（３９）の先端に形成された端子部（３５）を有する導電金属製の電極接続部（３１）と、
前記電極接続部（３１）から延出する延出本体部（４１）の延出方向に沿う一対の側縁（４３，５３）の少なくとも一方の側縁が前記延出本体部（４１）に折り重ねられた電池間接続部（３３）と、
を備えることを特徴とするバスバー構造。
［２］上記［１］に記載のバスバー構造であって、
前記電池間接続部（３３）は、前記延出本体部（４１）の延出方向に沿う両側の側縁（４３，５３）が前記延出本体部（４１）に折り重ねられたことを特徴とするバスバー構造。
［３］上記［１］または［２］に記載のバスバー構造であって、
前記電池間接続部（３３）の延出先端（６３）に導通接続され隣接する他方の単電池（１３）の他方の電極（負極２９）に接触する電極接触部（３７）が括れ部（３９）の先端に形成された端子部（３５）を有する導電金属製の電極接続板（１７）を備え、
前記電池間接続部（３３）は、軸線が同一方向で且つ前記一方の電極（正極２７）と前記他方の電極（負極２９）が同方向に向いて柱状に形成された隣接する複数の前記単電池（１３）の前記一方の電極（正極２７）を接続する前記電極接続部（３１）から前記他方の電極（負極２９）を接続する前記電極接続板（１７）に向かって傾斜を有し延出されていることを特徴とするバスバー構造。

１３…単電池
１７…電極接続板
２７…正極（一方の電極）
２９…負極（他方の電極）
３１…電極接続部
３３…電池間接続部
３５…端子部
３７…電極接触部
３９…括れ部
４１…延出本体部
４３…側縁
５３…側縁
６３…延出先端

Claims

隣接する一方の単電池の一方の電極に接触する電極接触部が括れ部の先端に形成された端子部を有する導電金属製の電極接続部と、
前記電極接続部から延出する延出本体部の延出方向に沿う両側の側縁が前記延出本体部に折り重ねられた電池間接続部と、
を備え、
一方の前記側縁における折り返した際のあわせ部が、第１山部と、第２山部と、これらの間の第１谷部と、によりジグザグ形状に形成されるとともに、他方の前記側縁における折り返した際のあわせ部が、第１台形部と、第３山部と、これらの間の第２谷部と、によりジグザグ形状に形成され、前記第１谷部が前記第１台形部に合わさり、前記第２山部が前記第２谷部に合わさるように構成されたことを特徴とするバスバー構造。
請求項１に記載のバスバー構造であって、
前記電池間接続部の延出先端に導通接続され隣接する他方の単電池の他方の電極に接触する電極接触部が括れ部の先端に形成された端子部を有する導電金属製の電極接続板を備え、
前記電池間接続部は、軸線が同一方向で且つ前記一方の電極と前記他方の電極が同方向に向いて柱状に形成された隣接する複数の前記単電池の前記一方の電極を接続する前記電極接続部から前記他方の電極を接続する前記電極接続板に向かって傾斜を有し延出されていることを特徴とするバスバー構造。