JP7186366B2 - 電池積層体 - Google Patents

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Description

本発明は、バスバー及び電池積層体に関する。
例えば車両用等の、高い出力電圧が要求される電源に用いられる電池として、複数個の電池が電気的に接続されてなる電池積層体が知られている。従来、このような電池積層体では、隣り合う電池の出力端子同士がバスバーで接続されていた。例えば、特許文献１には、複数の電池がバスバーによって並列接続されて複数の電池ユニットが構成されるとともに、電池ユニット同士が同じバスバーで直列接続された構造を有する電池積層体が開示されている。このような構造をとることで、全ての電池がバスバーで直列接続された電池積層体同士を並列接続する場合に比べて、電圧検出線などの部材の数を減らすことができ、電池装置の低コスト化を図ることができる。
特開２０１６－２７５７８号公報
本発明者らは、電池積層体内で電池の並列接続と直列接続とを組み合わせた構造について鋭意検討を重ねた結果、以下の課題を認識するに至った。すなわち、電池同士の並列接続によってバスバーを流れる電流が増大するため、バスバーにおける発熱量が増大する。特に近年は、高出力化や急速充電への対応が求められており、より一層の大電流がバスバーに流される傾向にある。このため、バスバーにおける発熱量も増大する傾向にある。バスバーの発熱量が増大すると、バスバーから電池に熱が伝わって電池の温度が上昇し、電池の発電性能が低下するおそれがある。
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、バスバーで発生する熱が電池に与える影響を低減する技術を提供することにある。
本発明のある態様は、電池積層体である。当該電池積層体は、積層された複数の電池と、複数の電池を電気的に接続するバスバーと、を備える。バスバーは、電池の積層方向に延在する本体部と、本体部から積層方向と交わる方向に突出し、各電池の端子に電気的に接続される複数の接続部と、を有する。複数の電池は、少なくとも２つの電池で構成される複数の電池ユニットに組み分けられ、各電池ユニットにおいて電池同士がバスバーで並列接続され、電池ユニット同士がバスバーで直列接続される。
本発明の他の態様は、バスバーである。当該バスバーは、積層された複数の電池を電気的に接続するバスバーであって、電池の積層方向に延在する本体部と、本体部から積層方向と交わる方向に突出し、各電池の端子に電気的に接続される複数の接続部と、を備える。
なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。
本発明によれば、バスバーで発生する熱が電池に与える影響を低減することができる。
実施の形態１に係る電池積層体の概略構造を示す斜視図である。 電池積層体におけるバスバーの近傍を拡大して示す斜視図である。 実施の形態２に係る電池積層体におけるバスバーの近傍を拡大して示す斜視図である。 変形例に係る電池積層体が備えるバスバーの概略構造を示す斜視図である。 実施の形態３に係る電池積層体におけるバスバーの近傍を拡大して示す平面模式図である。 実施の形態４に係る電池積層体におけるバスバーの近傍を拡大して示す平面模式図である。 実施の形態５に係る電池積層体におけるバスバーの近傍を拡大して示す斜視図である。
以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、各図に示す各部の縮尺や形状は、説明を容易にするために便宜的に設定されており、特に言及がない限り限定的に解釈されるものではない。また、同一の部材であっても、各図面間で縮尺等が若干相違する場合もあり得る。また、本明細書または請求項中に「第１」、「第２」等の用語が用いられる場合、特に言及がない限りいかなる順序や重要度を表すものでもなく、ある構成と他の構成とを区別するためのものである。
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係る電池積層体の概略構造を示す斜視図である。電池積層体１（１Ａ）は、複数のバスバー２と、バスバー２により互いに電気的に接続された複数の電池４とを備える。
各電池４は、例えば、リチウムイオン電池、ニッケル－水素電池、ニッケル－カドミウム電池等の充電可能な二次電池である。電池４は、いわゆる角形電池であり、扁平な直方体形状の外装缶を有する。外装缶の一面には図示しない略長方形状の開口が設けられ、この開口を介して外装缶に電極体や電解液等が収容される。外装缶の開口には、外装缶を封止する封口板６が設けられる。封口板６には、長手方向の一端寄りに正極の出力端子８が設けられ、他端寄りに負極の出力端子８が設けられる。以下では適宜、正極の出力端子８を正極端子８ａと称し、負極の出力端子８を負極端子８ｂと称する。また、出力端子８の極性を区別する必要がない場合、正極端子８ａと負極端子８ｂとをまとめて出力端子８と称する。
出力端子８は、封口板６の開口部から突出する。出力端子８の周縁部と封口板６の開口部との間には、シール部材としてのガスケットが設けられる。ガスケットにより、封口板６と出力端子８との境界部が気密に閉塞される。また、封口板６と出力端子８との間の短絡が防止される。外装缶、封口板６及び出力端子８は導電体であり、例えば金属製である。ガスケットは絶縁体であり、例えば樹脂製である。また、封口板６には、一対の出力端子８の間に図示しない安全弁が設けられる。安全弁は、外装缶の内圧が所定値以上に上昇した際に開弁して、内部のガスを放出できるように構成される。
本実施の形態では、封口板６が設けられる側を電池４の上面、反対側を電池４の底面とする。また、電池４は、上面及び底面をつなぐ２つの主表面を有する。この主表面は、電池４が有する６つの面のうち面積の最も大きい面である。上面、底面及び２つの主表面を除いた残り２つの面は、電池４の側面とする。また、電池４の上面側を電池積層体１の上面とし、電池４の底面側を電池積層体１の底面とし、電池４の側面側を電池積層体１の側面とする。また便宜上、電池積層体１の上面側を鉛直方向上方とし、電池積層体１の底面側を鉛直方向下方とする。
複数の電池４は、隣り合う電池４の主表面同士が対向するにして所定の間隔で積層される。なお、「積層」は、任意の１方向に複数の部材を並べることを意味する。したがって、電池４の積層には、複数の電池４を水平に並べることも含まれる。また、各電池４は、出力端子８が同じ方向を向くように配置される。ここでは便宜上、出力端子８は鉛直方向Ｚ（図１において矢印Ｚで示す方向）上方を向く。
バスバー２は、長尺状の金属部材であり、積層された複数の電池４を電気的に接続する。バスバー２を構成する金属としては、銅やアルミニウムが例示される。バスバー２は、各電池４の出力端子８に、例えば溶接によって接合される。バスバー２の構造と、バスバー２による電池４の接続とは、後に詳細に説明する。
電池積層体１は、図示しない複数のセパレータを有する。セパレータは、絶縁スペーサとも呼ばれ、例えば絶縁性を有する樹脂からなる。セパレータを構成する樹脂としては、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ノリル（登録商標）樹脂（変性ＰＰＥ）等の熱可塑性樹脂が例示される。セパレータは、各電池４の間、および電池４と後述するエンドプレート１０との間に配置される。これにより、隣り合う電池４の外装缶同士が絶縁される。また、電池４の外装缶とエンドプレート１０とが絶縁される。
また、電池積層体１は、一対のエンドプレート１０を有する。エンドプレート１０は、例えば金属板からなる。積層された複数の電池４および複数のセパレータは、一対のエンドプレート１０で挟まれる。一対のエンドプレート１０は、電池４の積層方向Ｘ（図１において矢印Ｘで示す方向）に配列され、最外側の電池４とセパレータを挟んで隣り合う。なお、積層方向Ｘで最も外側のバスバー２は、外部接続端子としても機能する。
また、電池積層体１は、一対の拘束部材１２を有する。積層された電池４、セパレータおよびエンドプレート１０は、一対の拘束部材１２によって拘束される。一対の拘束部材１２は、バインドバーとも呼ばれる。一対の拘束部材１２は、複数の電池４の積層方向Ｘに対して直交する水平方向Ｙ（図１において矢印Ｙで示す方向）に配列される。水平方向Ｙは、各電池４において出力端子８が並ぶ方向である。各拘束部材１２は、電池４の側面に平行な矩形状の平面部１２ａと、平面部１２ａの各辺の端部から電池４側に突出する庇部１２ｂとを有する。拘束部材１２は、例えば矩形状の金属板の各辺に折り曲げ加工を施すことで形成することができる。
電池４の積層方向Ｘにおいて対向する２つの庇部１２ｂと一対のエンドプレート１０とが、ねじ止め等により固定される。これにより、複数の電池４と複数のセパレータとが一対のエンドプレート１０および一対の拘束部材１２によって締結される。複数の電池４は、拘束部材１２によって電池４の積層方向Ｘに締め付けられることで、積層方向Ｘの位置決めがなされる。また、複数の電池４は、底面がセパレータを介して拘束部材１２の下側の庇部１２ｂに当接し、上面がセパレータを介して拘束部材１２の上側の庇部１２ｂに当接することで、上下方向の位置決めがなされる。この状態で、各電池４の出力端子８にバスバー２が電気的に接続されて、電池積層体１が得られる。
続いて、本実施の形態に係るバスバー２の構造と、バスバー２による電池４の電気的接続について詳細に説明する。図２は、電池積層体におけるバスバーの近傍を拡大して示す斜視図である。バスバー２は、本体部１６と、複数の接続部１８とを有する。本体部１６は、電池４の積層方向Ｘに延在する帯状の部分である。複数の接続部１８は、各電池４の出力端子８に電気的に接続される部分である。各接続部１８は、本体部１６の延在方向（積層方向Ｘ）に所定の間隔をあけて配置され、本体部１６から積層方向Ｘと交わる方向（水平方向Ｙ）に突出している。したがって、バスバー２は櫛歯状である。
本実施の形態のバスバー２は、本体部１６が出力端子８よりも水平方向Ｙにおける電池４の中央側に位置し、接続部１８が電池４の外側に向かって突出するように配置される。つまり、本体部１６は、各電池４の出力端子８から離間している。なお、本体部１６は、水平方向Ｙにおいて出力端子８よりも電池４の外側に配置されてもよい。
複数の電池４は、少なくとも２つの電池４で構成される複数の電池ユニット２０に組み分けられる。そして、各電池ユニット２０において電池４同士がバスバー２で並列接続される。また、電池ユニット２０同士がバスバー２で直列接続される。図２に示す例では、第１電池４ａと第２電池４ｂとが同極の出力端子８同士が隣り合うように積層されて、第１電池ユニット２０ａが形成される。また、同様に第１電池４ａと第２電池４ｂとが同極の出力端子８同士が隣り合うように積層されて、第２電池ユニット２０ｂが形成される。
第１電池ユニット２０ａと第２電池ユニット２０ｂとは、第１電池ユニット２０ａの正極端子８ａと、第２電池ユニット２０ｂの負極端子８ｂとが隣り合うように積層される。各電池ユニット２０における第２電池４ｂは、第１電池４ａよりも他方の電池ユニット２０の近くに配置される。そして、各出力端子８にバスバー２の接続部１８が接合される。これにより、各電池ユニット２０における第１電池４ａと第２電池４ｂとが並列接続され、第１電池ユニット２０ａと第２電池ユニット２０ｂとが直列接続される。
複数の接続部１８は、第１接続部１８ａと第２接続部１８ｂとを含む。第１電池ユニット２０ａに着目すると、第１接続部１８ａは、第２電池ユニット２０ｂから遠い第１電池４ａに接続される。第２接続部１８ｂは、第２電池ユニット２０ｂに近い第２電池４ｂに接続される。第１接続部１８ａと第１電池４ａとの接点を第１接点Ａ１とし、第２接続部１８ｂと第２電池４ｂとの接点を第２接点Ａ２とし、第２接続部１８ｂと本体部１６との接点を第３接点Ｂとするとき、第１接続部１８ａと第２接続部１８ｂとは、第１接点Ａ１から第３接点Ｂまでの電気抵抗と第２接点Ａ２から第３接点Ｂまでの電気抵抗との差が、第１接続部１８ａと第２接続部１８ｂとが同一形状を有する場合よりも小さくなる形状を有する。第２電池ユニット２０ｂにおける電池４とバスバー２との接続構造についても同様である。
本実施の形態では、第１接続部１８ａと第２接続部１８ｂとは、断面積の大きさが異なる。具体的には、第１接続部１８ａよりも第２接続部１８ｂの方が幅（積層方向Ｘの寸法）が細い。第１接続部１８ａおよび第２接続部１８ｂの厚み（鉛直方向Ｚの寸法）は同一である。これにより、積層方向Ｘにおける第１接続部１８ａの断面積Ｃ１よりも積層方向Ｘにおける第２接続部１８ｂの断面積Ｃ２の方が、小さくなっている。
また、積層方向Ｘにおける各接続部１８の断面積Ｃ１，Ｃ２は、積層方向Ｘと交わる方向（水平方向Ｙ）における本体部１６の断面積Ｃ３よりも小さい。また、バスバー２は、電池ユニット２０同士を直列接続する領域（以下では適宜、直列接続領域という）における電気抵抗が電池４同士を並列接続する領域（以下では適宜、並列接続領域という）における電気抵抗よりも小さくなる形状を有する。
直列接続領域は、本体部１６における２つの第２接続部１８ｂの間の領域である。より具体的には、一方の第２接続部１８ｂと本体部１６との第３接点Ｂと、他方の第２接続部１８ｂと本体部１６との第３接点Ｂとの間の領域である。また、並列接続領域は、各電池ユニット２０に対応する第１接続部１８ａおよび第２接続部１８ｂと、本体部１６のうち第３接点Ｂ間の領域を除く部分とを含む領域である。本体部１６は、全域で均一な幅および厚みを有する。また、第１接続部１８ａの断面積Ｃ１および第２接続部１８ｂの断面積Ｃ２は、本体部１６の断面積Ｃ３よりも小さい。そして、各接続部１８は、並列接続領域には含まれるが、直列接続領域には含まれない。このため、バスバー２は、直列接続領域における電気抵抗が並列接続領域における電気抵抗よりも小さい。
以上説明したように、本実施の形態に係る電池積層体１は、複数の複数の電池４と、複数の電池４を電気的に接続するバスバー２とを備える。バスバー２は、電池４の積層方向Ｘに延在する本体部１６と、各電池４の出力端子８に電気的に接続される複数の接続部１８とを有する。各接続部１８は、本体部１６から積層方向Ｘと交わる方向で且つＸＹ平面方向に突出する。そして、各接続部１８の先端部が出力端子８に接続される。これにより、本体部１６を出力端子８の直上からずれた位置に配置することができる。
また、複数の電池４は、少なくとも２つの電池４で構成される複数の電池ユニット２０に組み分けられる。そして、各電池ユニット２０において電池４同士がバスバー２により並列接続され、電池ユニット２０同士がバスバー２により直列接続される。このため、本体部１６の一部の領域には、並列接続された電池４の合成電流が流れる。バスバー２の発熱量Ｊは、バスバー２を流れる電流Ｉの二乗にバスバー２の抵抗値Ｒを乗じた値となる（Ｊ＝Ｉ２Ｒ）。各接続部１８と、本体部１６のうち電池４単体の出力電流が流れる領域の発熱量（Ｉ２Ｒ）に対して、本体部１６の合成電流が流れる領域の発熱量は、並列接続される電池４の数の二乗である。本実施の形態の場合、並列接続される電池４が２個であるため、本体部１６のうち合成電流が流れる領域の発熱量は、４×Ｉ２Ｒとなる。したがって、本体部１６が著しく高温となって各電池４に影響を与えるおそれがある。
これに対し、バスバー２は、電池４の積層方向Ｘに平行な本体部１６と、水平方向Ｙに平行な接続部１８とを有する。そして、接続部１８と出力端子８とを接続することで、発熱量が大きい本体部１６を出力端子８から遠ざけている。これにより、バスバー２で発生する熱が電池４に与える影響を低減することができる。この結果、バスバー２の熱により電池４の温度が上昇して発電性能が低下することを抑制することができる。また、電池４の温度上昇が抑えられるため、より大きな電流をバスバー２に流すことができる。
特に、出力端子８と封口板６との間に設けられるガスケットは比較的熱に弱いため、バスバー２の熱による出力端子８の温度上昇を抑制することは重要である。これに対し、本実施の形態のバスバー２によれば、出力端子８の温度上昇を抑制して、ガスケットの溶融を抑えることができる。このため、出力端子８と封口板６との間の気密性が低下することを抑制することができる。
また、複数の接続部１８は、第１接続部１８ａと第２接続部１８ｂとを含む。複数の電池ユニット２０は、バスバー２により直列接続される第１電池ユニット２０ａと第２電池ユニット２０ｂとを含む。第１電池ユニット２０ａは、第１接続部１８ａが接続される第１電池４ａと、第１電池４ａよりも第２電池ユニット２０ｂに近く第２接続部１８ｂが接続される第２電池４ｂとを含む。第２電池４ｂは、第１電池４ａよりも第２電池ユニット２０ｂに近いため、第２電池４ｂから第２電池ユニット２０ｂまでの導電経路は、第１電池４ａから第２電池ユニット２０ｂまでの導電経路よりも短い。したがって、第１接続部１８ａと第２接続部１８ｂとが同一形状である場合には、２つの導電経路の電気抵抗に差が生じる。この結果、第１電池４ａと第２電池４ｂとで消耗度合いに差が生じる。
これに対し、第１接続部１８ａと第２接続部１８ｂとは、各接続部１８と各電池４との接点Ａ１，Ａ２から第２接続部１８ｂと本体部１６との第３接点Ｂまでの電気抵抗の差が小さくなる形状を有する。本実施の形態では、第１接続部１８ａと第２接続部１８ｂとで断面積の大きさを異ならせることで、各導電経路における電気抵抗の差を小さくしている。より具体的には、第２接続部１８ｂの断面積が第１接続部１８ａの断面積よりも小さくなっている。この結果、より短い導電経路に含まれる第２接続部１８ｂの電気抵抗が上がり、２つの導電経路における電気抵抗の差が小さくなる。これにより、各電池４の消耗のばらつきを抑制することができる。
また、積層方向Ｘにおける各接続部１８の断面積Ｃ１，Ｃ２は、積層方向Ｘと交わる方向における本体部１６の断面積Ｃ３よりも小さい。これにより、本体部１６において発生する熱が接続部１８を介して電池４に伝わることを抑制することができる。また、バスバー２は、電池ユニット２０同士を直列接続する領域における電気抵抗が電池４同士を並列接続する領域における電気抵抗よりも小さい。これにより、直列接続領域における発熱を抑制することができる。
（実施の形態２）
実施の形態２に係る電池積層体は、バスバーの構造が異なる点を除き、実施の形態１と共通の構成を有する。以下、本実施の形態に係る電池積層体について実施の形態１と異なる構成を中心に説明し、共通する構成については簡単に説明するか、あるいは説明を省略する。
図３は、実施の形態２に係る電池積層体におけるバスバーの近傍を拡大して示す斜視図である。本実施の形態の電池積層体１（１Ｂ）が備えるバスバー２は、本体部１６と、複数の接続部１８とを有する。本体部１６は、電池４の積層方向Ｘに延在する。複数の接続部１８は、各電池４の出力端子８に電気的に接続される。各接続部１８は、本体部１６の延在方向（積層方向Ｘ）に所定の間隔をあけて配置され、本体部１６から積層方向Ｘと交わる方向（水平方向Ｙ）に突出している。
電池積層体１は、第１電池４ａと第２電池４ｂとが積層された第１電池ユニット２０ａおよび第２電池ユニット２０ｂを有する。バスバー２により、各電池ユニット２０における第１電池４ａと第２電池４ｂとが並列接続され、第１電池ユニット２０ａと第２電池ユニット２０ｂとが直列接続される。
複数の接続部１８は、第１接続部１８ａと第２接続部１８ｂとを含む。第１電池ユニット２０ａに着目すると、第１接続部１８ａは、第２電池ユニット２０ｂから遠い第１電池４ａに接続される。第２接続部１８ｂは、第２電池ユニット２０ｂに近い第２電池４ｂに接続される。第１接続部１８ａと第２接続部１８ｂとは、第１接点Ａ１から第３接点Ｂまでの電気抵抗と第２接点Ａ２から第３接点Ｂまでの電気抵抗との差が、第１接続部１８ａと第２接続部１８ｂとが同一形状を有する場合よりも小さくなる形状を有する。第２電池ユニット２０ｂにおける電池４とバスバー２との接続構造についても同様である。
本実施の形態では、第１接続部１８ａと第２接続部１８ｂとは、断面積の大きさが異なる。具体的には、第１接続部１８ａよりも第２接続部１８ｂの方が厚み（鉛直方向Ｚの寸法）が薄い。これにより、第１接続部１８ａよりも第２接続部１８ｂの方が、断面積が小さくなっている。また、本体部１６は、第１接続部１８ａに連結され、第１接続部１８ａと同じ厚みを有する厚肉部１６ａと、第２接続部１８ｂに連結され、第２接続部１８ｂと同じ厚みを有する薄肉部１６ｂとを有する。
本実施の形態の電池積層体１が備えるバスバー２によっても、バスバー２で発生する熱が電池４に与える影響を低減することができる。また、第１電池４ａから第２電池ユニット２０ｂまでの導電経路と第２電池４ｂから第２電池ユニット２０ｂまでの導電経路とで、電気抵抗の差を小さくすることができる。これにより、各電池４の消耗のばらつきを抑制することができる。
実施の形態２に係る電池積層体１には、以下の変形例を挙げることができる。図４は、変形例に係る電池積層体が備えるバスバーの概略構造を示す斜視図である。本変形例の電池積層体１が備えるバスバー２は、平面視で、本体部１６の全体と接続部１８の全体とに対応する形状の第１プレート２２に、厚肉部１６ａおよび第１接続部１８ａに対応する形状の第２プレート２４が積層される。これにより、第１接続部１８ａと第２接続部１８ｂとの厚みの違いと、厚肉部１６ａと薄肉部１６ｂとの厚みの違いとが実現される。本変形例によっても、実施の形態３と同様の効果を奏することができる。また、プレートの積層によって厚みの違いを出しているため、より簡単にバスバー２を製造することができる。
（実施の形態３）
実施の形態３に係る電池積層体は、バスバーの構造が異なる点を除き、実施の形態１と共通の構成を有する。以下、本実施の形態に係る電池積層体について実施の形態１と異なる構成を中心に説明し、共通する構成については簡単に説明するか、あるいは説明を省略する。
図５は、実施の形態３に係る電池積層体におけるバスバーの近傍を拡大して示す平面模式図である。本実施の形態の電池積層体１（１Ｃ）が備えるバスバー２は、本体部１６と、複数の接続部１８とを有する。本体部１６は、電池４の積層方向Ｘに延在する。複数の接続部１８は、各電池４の出力端子８に電気的に接続される。各接続部１８は、本体部１６の延在方向（積層方向Ｘ）に所定の間隔をあけて配置され、本体部１６から積層方向Ｘと交わる方向（水平方向Ｙ）に突出している。
電池積層体１は、第１電池４ａと第２電池４ｂとが積層された第１電池ユニット２０ａおよび第２電池ユニット２０ｂを有する。バスバー２により、各電池ユニット２０における第１電池４ａと第２電池４ｂとが並列接続され、第１電池ユニット２０ａと第２電池ユニット２０ｂとが直列接続される。
複数の接続部１８は、第１接続部１８ａと第２接続部１８ｂとを含む。第１電池ユニット２０ａに着目すると、第１接続部１８ａは、第２電池ユニット２０ｂから遠い第１電池４ａに接続される。第２接続部１８ｂは、第２電池ユニット２０ｂに近い第２電池４ｂに接続される。第１接続部１８ａと第２接続部１８ｂとは、第１接点Ａ１から第３接点Ｂまでの電気抵抗と第２接点Ａ２から第３接点Ｂまでの電気抵抗との差が、第１接続部１８ａと第２接続部１８ｂとが同一形状を有する場合よりも小さくなる形状を有する。第２電池ユニット２０ｂにおける電池４とバスバー２との接続構造についても同様である。
本実施の形態では、第１接続部１８ａと第２接続部１８ｂとは、それぞれ２回折れ曲がったクランク形状を有する。第１接続部１８ａは、出力端子８に接続される先端部から、一旦水平方向Ｙに延びて９０°折れ曲がり、第２電池４ｂ側に延びた後に再び水平方向Ｙに延びて、本体部１６に接続される。第２接続部１８ｂは、出力端子８に接続される先端部から、一旦水平方向Ｙに延びて９０°折れ曲がり、第１電池４ａ側に延びた後に再び水平方向Ｙに延びて、本体部１６に接続される。つまり、第１接続部１８ａと第２接続部１８ｂとは、第３接点Ｂを通り水平方向Ｙに平行な線Ｍを対称軸とした線対称の形状を有する。言い換えれば、第１接続部１８ａと第２接続部１８ｂとは、本体部１６側の端部が本体部１６に至る手前で合流している。
したがって、第１接点Ａ１から第３接点Ｂまでの長さと、第２接点Ａ２から第３接点Ｂまでの長さとは等しい。また、第１接続部１８ａと第２接続部１８ｂとは同じ断面積を有する。このため、第１接続部１８ａと第２接続部１８ｂとは、接点Ａ１，Ａ２から第３接点Ｂまでの電気抵抗が等しい。
本実施の形態の電池積層体１が備えるバスバー２によっても、バスバー２で発生する熱が電池４に与える影響を低減することができる。また、第１電池４ａから第２電池ユニット２０ｂまでの導電経路と第２電池４ｂから第２電池ユニット２０ｂまでの導電経路とで、電気抵抗の差を小さくすることができる。これにより、各電池４の消耗のばらつきを抑制することができる。
（実施の形態４）
実施の形態４に係る電池積層体は、実施の形態１のバスバーと実施の形態３のバスバーとを組み合わせた形状のバスバーを備える点を除き、実施の形態１または３と共通の構成を有する。以下、本実施の形態に係る電池積層体について実施の形態１と異なる構成を中心に説明し、共通する構成については簡単に説明するか、あるいは説明を省略する。
図６は、実施の形態４に係る電池積層体におけるバスバーの近傍を拡大して示す平面模式図である。本実施の形態の電池積層体１（１Ｄ）が備えるバスバー２は、本体部１６と、複数の接続部１８とを有する。本体部１６は、電池４の積層方向Ｘに延在する。複数の接続部１８は、各電池４の出力端子８に電気的に接続される。各接続部１８は、本体部１６の延在方向（積層方向Ｘ）に所定の間隔をあけて配置され、本体部１６から積層方向Ｘと交わる方向（水平方向Ｙ）に突出している。
電池積層体１は、第１電池４ａ、第２電池４ｂ、第３電池４ｃおよび第４電池４ｄが積層された第１電池ユニット２０ａおよび第２電池ユニット２０ｂを有する。バスバー２により、各電池ユニット２０における第１電池４ａ～第４電池４ｄが並列接続され、第１電池ユニット２０ａと第２電池ユニット２０ｂとが直列接続される。
複数の接続部１８は、第１接続部１８ａ、第２接続部１８ｂ、第３接続部１８ｃおよび第４接続部１８ｄを含む。第１電池ユニット２０ａに着目すると、第１接続部１８ａは、第２電池ユニット２０ｂから最も遠い第１電池４ａに接続される。第２接続部１８ｂは、第１電池４ａに隣接する第２電池４ｂに接続される。第３接続部１８ｃは、第２電池４ｂに隣接する第３電池４ｃに接続される。第４接続部１８ｄは、第２電池ユニット２０ｂに最も近い第４電池４ｄに接続される。第１接続部１８ａ～第４接続部１８ｄは、各接続部と出力端子８との接点Ａ１～Ａ４から第３接点Ｂまでの電気抵抗の差が、第１接続部１８ａ～第４接続部１８ｄが同一形状を有する場合よりも小さくなる形状を有する。第２電池ユニット２０ｂにおける電池４とバスバー２との接続構造についても同様である。
本実施の形態では、第１接続部１８ａ～第３接続部１８ｃは、断面積の大きさが異なる。具体的には、第１接続部１８ａよりも第２接続部１８ｂの方が幅が細く、第２接続部１８ｂよりも第３接続部１８ｃの方が幅が細い。また、第４接続部１８ｄは、第３接続部１８ｃと同じ幅で２回折れ曲がったクランク形状を有する。したがって、第４接続部１８ｄは第３接続部１８ｃよりも長い。
つまり、第１電池４ａと第１接続部１８ａとの第１接点Ａ１から第３接点Ｂまでの導電経路と、第２電池４ｂと第２接続部１８ｂとの第２接点Ａ２から第３接点Ｂまでの導電経路と、第３電池４ｃと第３接続部１８ｃとの第３接点Ａ３から第３接点Ｂまでの導電経路とについては、第１接続部１８ａ、第２接続部１８ｂおよび第３接続部１８ｃの順に断面積が小さくなることで、各導電経路における電気抵抗の差が小さくなっている。また、第４電池４ｄと第４接続部１８ｄとの第４接点Ａ４から第３接点Ｂまでの導電経路については、第３接続部１８ｃよりも第４接続部１８ｄが長いことで、第１接点Ａ１～第３接点Ａ３から第３接点Ｂまでの各導電経路との電気抵抗の差が小さくなっている。
本実施の形態の電池積層体１が備えるバスバー２によっても、バスバー２で発生する熱が電池４に与える影響を低減することができる。また、第１電池４ａ～第４電池４ｄのそれぞれから第２電池ユニット２０ｂまでの導電経路における電気抵抗の差を小さくすることができる。これにより、各電池４の消耗のばらつきを抑制することができる。
（実施の形態５）
実施の形態５に係る電池積層体は、バスバーの構造が異なる点を除き、実施の形態１と共通の構成を有する。以下、本実施の形態に係る電池積層体について実施の形態１と異なる構成を中心に説明し、共通する構成については簡単に説明するか、あるいは説明を省略する。
図７は、実施の形態５に係る電池積層体におけるバスバーの近傍を拡大して示す斜視図である。本実施の形態の電池積層体１（１Ｅ）が備えるバスバー２は、本体部１６と、複数の接続部１８とを有する。本体部１６は、電池４の積層方向Ｘに延在する。複数の接続部１８は、各電池４の出力端子８に電気的に接続される。各接続部１８は、本体部１６の延在方向（積層方向Ｘ）に所定の間隔をあけて配置され、本体部１６から積層方向Ｘと交わる方向（水平方向Ｙ）に突出している。
電池積層体１は、第１電池４ａと第２電池４ｂとが積層された第１電池ユニット２０ａおよび第２電池ユニット２０ｂを有する。バスバー２により、各電池ユニット２０における第１電池４ａと第２電池４ｂとが並列接続され、第１電池ユニット２０ａと第２電池ユニット２０ｂとが直列接続される。
バスバー２は、バスバー２によって電気的に接続される電池４間の相対的な変位を吸収する変位吸収部２８を有する。変位吸収部２８は、電池４に対し近接離間する方向に延伸する部分を有する。本実施の形態では、各接続部１８の基端部、つまり本体部１６に接続される部分に、ＸＹ平面と交わる方向に延伸する変位吸収部２８が設けられている。変位吸収部２８は、各接続部１８の基端部を折り曲げることで形成することができる。本実施の形態では変位吸収部２８の幅が接続部１８の幅と等しいが、これに限定されない。また、本体部１６と各接続部１８の先端とは鉛直方向Ｚにずれて段違いとなる。この変位吸収部２８により、主に各電池４の水平方向Ｙの変位と寸法ばらつきを吸収することができる。
また、本体部１６にも、ＸＹ平面と交わる方向に延伸する変位吸収部２８が設けられている。この変位吸収部２８は、電池４の積層方向Ｘにおいて各接続部１８の間に配置される。本実施の形態の本体部１６は、鉛直方向Ｚに突出するＵ字形状を有する。変位吸収部２８は、本体部１６を折り曲げることで形成することができる。本実施の形態では変位吸収部２８の幅（水平方向Ｙの寸法）が本体部１６の幅と等しいが、これに限定されない。この変位吸収部２８により、主に各電池４の積層方向Ｘの変位と寸法ばらつきを吸収することができる。なお、各電池４の鉛直方向Ｚの変位と寸法ばらつきは、主に接続部１８の傾きの変化によって吸収されるが、変位吸収部２８によっても吸収することができる。
本実施の形態の電池積層体１が備えるバスバー２によっても、バスバー２で発生する熱が電池４に与える影響を低減することができる。また、バスバー２と各電池４とをより確実に接続することができる。この結果、複数の電池４間の接続信頼性を高めることができる。なお、本実施の形態においても、各接続部１８の断面積や長さを異ならせることで、各電池４の導電経路における電気抵抗の差を小さくすることができる。
本発明は、上述した各実施の形態に限定されるものではなく、各実施の形態を組み合わせたり、当業者の知識に基づいて各種の設計変更などのさらなる変形を加えたりすることも可能であり、そのように組み合わせられ、もしくはさらなる変形が加えられた実施の形態も本発明の範囲に含まれる。上述した各実施の形態同士の組み合わせ、及び上述した各実施の形態への変形の追加によって生じる新たな実施の形態は、組み合わされる実施の形態、及び変形それぞれの効果をあわせもつ。
上述した実施の形態では、電池４は角形電池であるが、電池４の形状は特に限定されず、円筒状等であってもよい。また、電池積層体１が備える電池４および電池ユニット２０の総数、各電池ユニット２０における電池４の数も特に限定されない。また、電池４の外装缶は、シュリンクチューブ等の絶縁シートで被覆されてもよい。
１ 電池積層体
２ バスバー
４ 電池
４ａ 第１電池
４ｂ 第２電池
１６ 本体部
１８ 接続部
１８ａ 第１接続部
１８ｂ 第２接続部
２０ 電池ユニット
２０ａ 第１電池ユニット
２０ｂ 第２電池ユニット
２８ 変位吸収部

Claims (7)

  1. 積層された複数の電池と、
    前記複数の電池を電気的に接続するバスバーと、を備え、
    前記バスバーは、前記電池の積層方向に延在する本体部と、前記本体部から前記積層方向と交わる方向に突出し、各電池の端子に電気的に接続される複数の接続部と、を有し、
    前記複数の接続部は、前記本体部が前記端子の直上からずれた位置に配置されるように前記本体部から突出し、
    前記複数の電池は、少なくとも２つの電池で構成される複数の電池ユニットに組み分けられ、各電池ユニットにおいて電池同士が前記バスバーで並列接続され、電池ユニット同士が前記バスバーで直列接続されることを特徴とする電池積層体。
  2. 前記積層方向における各接続部の断面積は、前記積層方向と交わる方向における前記本体部の断面積よりも小さい請求項１に記載の電池積層体。
  3. 前記複数の接続部は、第１接続部と第２接続部とを含み、
    前記複数の電池ユニットは、前記バスバーにより直列接続される第１電池ユニットと第２電池ユニットとを含み、
    前記第１電池ユニットは、前記第１接続部が接続される第１電池と、前記第１電池よりも前記第２電池ユニットに近く前記第２接続部が接続される第２電池とを含み、
    前記第１接続部と前記第２接続部とは、各接続部と各電池との接点から前記第２接続部と前記本体部との接点までの電気抵抗の差が、前記第１接続部と前記第２接続部とが同一形状を有する場合よりも小さくなる形状を有する請求項１または２に記載の電池積層体。
  4. 前記第１接続部と前記第２接続部とは、断面積の大きさが異なる請求項３に記載の電池積層体。
  5. 前記バスバーは、バスバーによって電気的に接続される電池間の相対的な変位を吸収する変位吸収部を有する請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電池積層体。
  6. 前記変位吸収部は、電池に対し近接離間する方向に延伸する部分を有する請求項５に記載の電池積層体。
  7. 前記バスバーは、前記電池ユニット同士を直列接続する領域における電気抵抗が前記電池同士を並列接続する領域における電気抵抗よりも小さくなる形状を有する請求項１乃至６のいずれか１項に記載の電池積層体。
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