JP7525472B2 - バスバーおよびそれを用いた電池モジュール - Google Patents
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Description
本発明は、バスバーおよびそれを用いた電池モジュールに関する。
電池モジュールを構成する複数の電池は、バスバーと呼ばれる接続導体によって端子同士が繋がれている。このバスバーに関する背景技術としては、例えば特許文献１に開示された技術が挙げられる。特許文献１には、銅材料で製作され、負極群に対してレーザ溶接される銅部分（７０１）と、アルミニウム材料で製作され、セル正極群に対してレーザ溶接されるアルミニウム部分（７０２）とを有し、この２種類の金属で成る２つの部分同士を、超音波ローラ・シーム溶接法を採用して線形溶接（７０５）するバスバーの技術が記載されている（段落００６４、００６７、図１５参照）。
複数の電池の端子同士を繋ぐバスバーには、電池モジュールに加わる振動や電池の充放電による膨れなどによって応力が作用する。このため、特許文献１の技術のように、異種金属を接合したバスバーでは、異種金属間の接合部に応力が作用しても、異種金属間の接合部が剥がれないように、高い接合強度を確保する必要がある。
本発明が解決しようとする課題の一つは、バスバーの異種金属間の接合部において高い接合強度を確保することにある。
本発明が解決しようとする課題の一つは、バスバーの異種金属間の接合部において高い接合強度を確保することにある。
上記課題を解決する本発明の一つは、複数の電池の互いに異種金属からなる端子同士を繋ぐバスバーであって、前記バスバーは、第１の電池が有する第１の端子に接続される第１の金属部材と、第２の電池が有する第２の端子に接続され、前記第１の金属部材とは異なる材料で構成された第２の金属部材と、前記第１の金属部材と前記第２の金属部材とを接合した接合部と、を備え、前記第２の金属部材は、第１の端子と第１の金属部材との接合領域と重ならないように配置され、第２の端子側から第１の端子側に向かって延びる腕部を有し、前記接合部は、前記第１の金属部材と前記腕部が接合されて構成されており、前記腕部の幅は腕部の基端側が先端側よりも広くなるように構成されていることを特徴とする。
本発明によれば、第１の金属部材と第２の金属部材からなる異種金属間の接合部において高い接合強度を確保することができる。したがって、振動などに対する電池モジュールの耐性を向上させることができ、耐性に優れた信頼性の高い電池モジュールを提供することができる。
本発明に関連する更なる特徴は、本明細書の記述、添付図面から明らかになるものである。また、上記した以外の、課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
以下、図面を用いて本発明の実施形態について説明する。
各図面を用いて電池モジュールの各部の構成を説明する場合、図示のｘ軸、ｙ軸、ｚ軸の直交座標系を用いたり、上下左右前後の各方向を用いたりするが、これらの軸や方向は、図示された状態を説明する上で便宜的に使用するものであって、電池モジュールの姿勢や配置を限定するものではない。
［第１の実施形態］
図１から図５は、本発明の第１の実施形態を示す図である。
図１から図５は、本発明の第１の実施形態を示す図である。
まず、図１および２を用いて電池モジュール１００の構成を説明する。ここで、図１は電池モジュール１００の外観斜視図、図２は、電池モジュール１００の分解斜視図である。
電池モジュール１００は、主に、外部端子であるモジュール端子１０１Ｐ，１０１Ｎと、複数の単電池１を含む電池群１０と、この電池群１０の複数の単電池１を電気的かつ機械的に接続すると共に、電池群１０とモジュール端子１０１Ｐ，１０１Ｎとを電気的かつ機械的に接続するバスバー２とを備えている。詳細な構成は後述するが、本実施形態では、複数の単電池１を電気的かつ機械的に接続するバスバー２に最大の特徴がある。さらに、電池モジュール１００は、前述の構成要素に加えて、筐体２０や、図示省略した電子回路基板などを備えている。
電池群１０は、扁平角形の単電池１、すなわち厚さ寸法が幅寸法と高さ寸法よりも小さい薄型の六面体または直方体形状の単電池１を、厚さ方向（ｘ軸方向）に積層させて構成されている。単電池１は、角形リチウムイオン二次電池であり、扁平角形の電池容器１ａと、この電池容器１ａの内部に収容された図示省略する電極群および電解液と、この電極群に接続されて電池容器１ａの高さ方向の上端面に配置された一対のセル端子１ｐ，１ｎとを備えている。ここで、セル端子１ｐは正極の端子であり、セル端子１ｎは負極の端子である。セル端子１ｐとセル端子１ｎは、異種金属からなり、本実施形態では、セル端子１ｐはアルミニウム合金からなり、セル端子１ｎは、銅合金からなる。
単電池１のセル端子１ｐ，１ｎは、電池容器１ａの上端面から高さ方向に突出したおおむね直方体の立体的な形状を有している。セル端子１ｐ，１ｎと電池容器１ａとの間、および、電池容器１ａと電極群との間は、それぞれ、樹脂製の絶縁部材によって電気的に絶縁されている。電池群１０を構成する複数の単電池１は、互いに隣接する一方の単電池１の正極のセル端子１ｐと、他方の単電池１の負極のセル端子１ｎとが、積層方向（ｘ軸方向）に隣り合うように交互に１８０°反転させて積層されている。
筐体２０は、長さ方向（ｘ軸方向）の寸法が、幅方向（ｙ軸方向）および高さ方向（ｚ軸方向）の寸法よりも大きいおおむね直方体の形状を有し、電池群１０を構成する複数の単電池１を保持している。より具体的には、筐体２０は、複数のセルホルダ２１と、一対のエンドプレート２２と、一対のサイドプレート２３と、インシュレーションカバー２４と、モジュールカバー２５とを有している。
セルホルダ２１は、樹脂材料、例えばポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ：Polybutylene terephthalate）によって構成されている。セルホルダ２１は、厚さ方向（ｘ軸方向）に積層された複数の単電池１の互いに隣接する単電池１の間に介在され、個々の単電池１を厚さ方向（ｘ軸方向）の両側から挟み込むように保持している。電池群１０を構成する複数の単電池１の積層方向（ｘ軸方向）において、電池群１０の両側に配置された一対のセルホルダ２１に、電池モジュール１００の外部端子であるモジュール端子１０１Ｐ，１０１Ｎが設けられている。ここで、モジュール端子１０１Ｐは正極の端子であり、モジュール端子１０１Ｎは負極の端子である。
一対のエンドプレート２２は金属製の板状の部材である。一対のエンドプレート２２は、電池群１０を構成する複数の単電池１の積層方向（ｘ軸方向）において、電池群１０の両側に配置された一対のセルホルダ２１を介して、電池群１０の両側に配置されている。一対のエンドプレート２２は、一方の面がセルホルダ２１に保持された複数の単電池１を挟み込むように対向し、電池群１０と反対側の外側を向く他方の面に固定部２２ａが設けられている。
一対のエンドプレート２２に設けられた固定部２２ａは、おおむね円筒状に形成され、円筒面の一部がエンドプレート２２の外側の面から、外側へ向けて突出している。円筒状の固定部２２ａは、エンドプレート２２の高さ方向（ｚ軸方向）に平行な中心軸に沿って穿孔されたボルト孔を有している。このエンドプレート２２の固定部２２ａは、車両やその他の機械などの外部機構に対して、電池モジュール１００を固定するための部分である。このエンドプレート２２の固定部２２ａの下端面は、上記のような外部機構によって支持される筐体２０の支持面２０ａである。
すなわち電池モジュール１００は、エンドプレート２２の固定部２２ａの底面である筐体２０の支持面２０ａを外部機構によって支持し、固定部２２ａのボルト孔に挿通させたボルトを、外部機構の雌ねじまたはナットに螺合させて締結することで、外部機構に固定することができる。換言すると、電池モジュール１００は、ボルトによって外部機構に固定された状態で、エンドプレート２２の固定部２２ａの下端面である筐体２０の支持面２０ａが、外部機構に支持された状態になる。
電池モジュール１００が電気自動車やハイブリッド自動車などの車両に搭載される場合、電池モジュール１００が固定される外部機構は、これらの車両の車体である。特に限定はされないが、電池モジュール１００が固定される車両が水平な路面上に置かれた状態で、電池モジュール１００の筐体２０の長さ方向（ｘ軸方向）および幅方向（ｙ軸方向）は、水平方向におおむね平行であり、電池モジュール１００の筐体２０の高さ方向（ｚ軸方向）は、鉛直方向におおむね平行である。また、この状態で、筐体２０の支持面２０ａは、おおむね水平面と平行になる。
一対のサイドプレート２３は、電池群１０を構成する複数の単電池１の幅方向（ｙ軸方向）の両側にセルホルダ２１を介して配置されている。一対のサイドプレート２３は、おおむね矩形板状の金属製の部材であり、筐体２０の幅方向（ｙ軸方向）の両側に互いに対向するように配置されている。一対のサイドプレート２３は、おおむね長方形であり、電池群１０を構成する複数の単電池１の積層方向（ｘ軸方向）が長辺方向すなわち長手方向とされ、電池群１０を構成する複数の単電池１の高さ方向（ｚ軸方向）が短辺方向すなわち短手方向とされている。一対のサイドプレート２３の長手方向の両端部は、リベットやボルトなどの締結部材によって一対のエンドプレート２２に締結されている。一対のサイドプレート２３の短手方向の両端部はそれぞれ、セルホルダ２１に設けられた凹状の溝部に係合している。
インシュレーションカバー２４は、ＰＢＴ等の電気絶縁性を有する樹脂製の板状の部材であり、単電池１のセル端子１ｐ，１ｎが設けられた電池容器１ａの上端面に対向して配置されている。インシュレーションカバー２４は、複数の単電池１のセル端子１ｐ，１ｎの上端面を露出させる開口部と、互いに隣接する単電池１のセル端子１ｐ，１ｎの間および互いに隣接するバスバー２の間を絶縁する隔壁とを有している。インシュレーションカバー２４の隔壁は、単電池１のセル端子１ｐ，１ｎおよびバスバー２の周囲を囲むように設けられている。また、インシュレーションカバー２４には、電池群１０および電子回路基板に接続される各種の電気配線が配置される。
図示省略した電子回路基板は、インシュレーションカバー２４とモジュールカバー２５との間、すなわち筐体２０の高さ方向において、インシュレーションカバー２４の電池群１０と反対側に配置され、リード線やプリント配線などの接続導体を介して複数のバスバー２や、単電池１の温度を検出するための温度センサ（サーミスタ）と電気的に接続されている。
バスバー２は、電池群１０の複数の単電池１を電気的かつ機械的に接続すると共に、電池群１０とモジュール端子１０１Ｐ，１０１Ｎとを電気的かつ機械的に接続する接続導体である。
電池群１０の複数の単電池１を電気的かつ機械的に接続するバスバー２は、単電池１間を電気的かつ機械的に接続する複数のバスバー２Ａであり、インシュレーションカバー２４の開口に露出した電池群１０の複数の単電池１のセル端子１ｐ，１ｎの上端面に溶接により接合されている。積層方向に互いに隣接する一対の単電池１のうち、一方の単電池１のセル端子１ｐと、他方の単電池１のセル端子１ｎとをバスバー２Ａによって電気的に接続することにより、すべての単電池１が電気的に直列に接続された電池群１０を構成することができる。
電池群１０をモジュール端子１０１Ｐ，１０１Ｎに接続するバスバー２は、電池群１０の単電池積層方向の両端に配置された一対のバスバー２Ｂである。一対のバスバー２Ｂの一方は、複数の単電池１の積層方向の両端に配置された一対の単電池１のうち、一方の単電池１のセル端子１ｐに電気的かつ機械的に接続されている。一対のバスバー２Ｂの他方は、複数の単電池１の積層方向の両端に配置された一対の単電池１のうち、他方の単電池１のセル端子１ｎに電気的かつ機械的に接続されている。
一対のバスバー２Ｂの一方の一端は単電池１のセル端子１ｐの上端面に溶接により接合され、他端は、電池群１０の単電池積層方向の一方側に配置されたモジュール端子１０１Ｐにリベットやボルトなどの締結部材によって締結されている。一対のバスバー２Ｂの他方の一端は単電池１のセル端子１ｎの上端面に溶接により接合され、他端は、電池群１０の単電池積層方向の他方側に配置されたモジュール端子１０１Ｎにリベットやボルトなどの締結部材によって締結されている。
モジュールカバー２５は、ＰＢＴ等の電気絶縁性を有する樹脂製の板状の部材であり、筐体２０の高さ方向（ｚ軸方向）において、電池群１０と反対側の筐体２０の上端に、インシュレーションカバー２４および電子回路基板を覆うように配置されている。モジュールカバー２５のモジュール端子１０１Ｐ，１０１Ｎに対応する位置には、モジュール端子１０１Ｐ，１０１Ｎの上部を覆うように、端子カバー２５ａを設けている。モジュールカバー２５は、インシュレーションカバー２４の枠部２４ａに設けられた係合爪２４ｂを側縁に係合させることによって、インシュレーションカバー２４の上部に固定されている。
以上のように構成された電池モジュール１００は、モジュール端子１０１Ｐ，１０１Ｎが、電力変換装置であるインバータ装置を介して外部の発電機や電動機に電気的に接続されることにより、インバータ装置を介して外部の発電機や電動機との間で電力の授受を行うことができる。
次に、バスバー２の構成について詳細に説明する。
まず、図３から図５を用いてバスバー２Ａの構成について詳細に説明する。ここで、図３は電池モジュール１００の拡大断面図、図４はバスバー２Ａの斜視図、図５はバスバー２Ａの平面図である。前述のように、本実施形態の電池モジュール１００では、バスバー２Ａの構造に最大の特徴がある。
図３に示すように、バスバー２Ａは、単電池積層方向に隣接する単電池１の一方のセル端子１ｐと他方のセル端子１ｎとを電気的かつ機械的に接続する接続導体であると共に、銅を含む銅部分（第１の金属部材）２ｅとアルミニウムを有するアルミニウム部分（第２の金属部材）２ｆとを接合して形成した異種金属接合構造体である。
バスバー２Ａは、一対の接続面部２ｃ１，２ｃ２と、この一対の接続面部２ｃ１，２ｃ２の間を繋ぐブリッジ部２ｄとを有してなる。
一対の接続面部２ｃ１，２ｃ２のうち、セル端子１ｐと接合された接続面部２ｃ１は、アルミニウム部分２ｆのみによって形成された平板矩形状の部位であり、セル端子１ｐの頂部表面に配置されてレーザ溶接により接合されている。レーザ溶接では、接続面部２ｃ１のセル端子１ｐとの位置合わせ孔２ｚ（図４及び５を参照）に沿って位置合わせ孔２ｚの外側の中実部分を周回移動するようにレーザを接続面部２ｃ１の表面に当ててセル端子１ｐと接続面部２ｃ１とを接合する。
一方、負極のセル端子１ｎと接合された接続面部２ｃ２は、銅部分２ｅとアルミニウム部分２ｆとがセル端子１ｎとの重なり方向（ｚ軸方向）に重なり合って形成されたほぼ平板矩形状の部位であり、セル端子１ｎに銅部分２ｅがレーザ溶接により接合されている。そして、銅部分２ｅは、平板矩形状の平板部を構成しており、その平板部の上には、アルミニウム部分２ｆの立ち上がり部である平板部２ｇから対をなして突出する一対の腕部２ｆ１が、平板部に重なって接合されている。接続面部２ｃ２は、銅部分２ｅからなる平板矩形状の部位上（セル端子１ｎ側とは反対側）、つまり平板部の上に、アルミニウム部分２ｆからなる一対の腕部２ｆ１が重なって接合された異種金属接合部位である。接合部２ｘは、一対の腕部２ｆ１と銅部分２ｅの平板部との接合部分に構成されている。
アルミニウム部分２ｆは、セル端子１ｎと銅部分２ｅとの接合領域と重ならないように配置され、セル端子１ｐ側からセル端子１ｎ側に向かって延びる一対の腕部２ｆ１を有している。一対の腕部２ｆ１は、ブリッジ部２ｄから接続面部２ｃ２側に向かって突出するアルミニウム部分２ｆの短手方向（ｙ軸方向）中央部分を突出端部からブリッジ部２ｄ側に向かって半円状に切り欠くことによって形成されている。一対の腕部２ｆ１の幅（ｙ軸方向）は、セル端子１ｎ側（腕部２ｆ１の先端側）よりもセル端子１ｐ側（腕部２ｆ１の基端側）の方が広く確保されるように形成されている。一対の腕部２ｆ１の間には、位置合わせ孔２ｚを含む銅部分２ｅを露出させるように、ブリッジ部２ｄ側に半円状に切り欠かれて窪んだ平板凹形状の部位である窪み部２ｆ２が形成されている。
ここで、接続面部２ｃ２のアルミニウム部分２ｆは、矩形平板がブリッジ部２ｄ側に窪んだ平板凹形状の成形体であり、平板矩形状の銅部分２ｅの短手方向（ｙ軸方向）の両端部の一部及び平板矩形状の銅部分２ｅのブリッジ部２ｄ側端部のみが銅部分２ｅと重なり、セル端子１ｎとの接合領域を含む他の銅部分２ｅを窪み部２ｆ２によって露出させている。このため、接続面部２ｃ２の銅部分２ｅをセル端子１ｎにレーザ溶接により接合することが可能となる。レーザ溶接では、接続面部２ｃ２の銅部分２ｅにおけるセル端子１ｎとの位置合わせ孔２ｚ（図４及び５を参照）に沿って位置合わせ孔２ｚの外側の中実部分を周回移動するようにレーザを接続面部２ｃ２の銅部分２ｅの表面に当ててセル端子１ｎと接続面部２ｃ２の銅部分２ｅとを接合する。
接続面部２ｃ２における銅部分２ｅとアルミニウム部分２ｆとの接合、つまり、銅部分２ｅの平板部とアルミニウム部分２ｆの一対の腕部２ｆ１との接合には、超音波接合を用いている。本実施形態では、平板矩形状の銅部分２ｅの短手方向（ｙ軸方向）の両端部におけるアルミニウム部分２ｆとの重なり部分を超音波接合による接合部２ｘとしており、接合部２ｘの幅（ｙ軸方向）は一対の腕部２ｆ１の幅（ｙ軸方向）と同様にセル端子１ｎ側（腕部２ｆ１の先端側）よりもセル端子１ｐ側（腕部２ｆ１の基端側）の方が広く接合されている。接合部２ｘは、腕部２ｆ１の先端側から基端側に向かって移行するにしたがって二次曲線的に漸次広がる形状を有している。
超音波接合では、銅部分２ｅのアルミニウム部分２ｆ側とは反対側をアンビル上に配置し、アルミニウム部分２ｆの銅部分２ｅ側とは反対側の表面にホーンを当てて、アンビルとホーンの間に銅部分２ｅとアルミニウム部分２ｆを挟み込み、超音波振動を銅部分２ｅとアルミニウム部分２ｆとの重なり部分に加えることにより銅部分２ｅとアルミニウム部分２ｆとを接合することができる。接合部２ｘは、銅部分２ｅとアルミニウム部分２ｆの一対の腕部２ｆ１が超音波接合されて構成されており、銅部分２ｅの接合部の裏面側に超音波接合の接合痕を有している。
本実施形態では、超音波接合される銅部分２ｅに被膜処理であるメッキを施している。被膜処理は、銅部分２ｅ或いはアルミニウム部分２ｆ又はその両方に施すことができる。メッキは、いずれか一方の面のみに施してもよく、また、全面に施してもよい。銅部分２ｅ或いはアルミニウム部分２ｆの少なくとも一方にメッキを施すことにより、超音波接続による接続の容易性と通電性を向上させることができる。メッキの種類としては、例えば錫メッキ或いはニッケルメッキなどが挙げられる。特に、ニッケルメッキは、比較的安価に行うことができ、低コスト化を図ることができる。
このように本実施形態では、接続面部２ｃ２に、銅部分２ｅとアルミニウム部分２ｆとの接合部２ｘを形成している。セル端子１ｎは強度部材であるので、銅部分２ｅとアルミニウム部分２ｆとの接合部２ｘを接続面部２ｃ２に形成するということは、銅部分２ｅとアルミニウム部分２ｆとの接合部２ｘの剛性を上げて固有振動数を高くできるということである。従って、本実施形態では、電池モジュール１００の振動などによって銅部分２ｅとアルミニウム部分２ｆとの接合部２ｘに作用する応力を低減することができ、且つ接合部２ｘの領域を広く確保することが可能となるため、銅部分２ｅとアルミニウム部分２ｆとの接合部２ｘにおいて高い接合強度を確保することができる。
これにより、本実施形態では、振動などに対する電池モジュール１００の耐性を向上させることができ、信頼性の高い電池モジュール１００を提供できる。
ブリッジ部２ｄは、アルミニウム部分２ｆのみによって形成された逆Ｕ字形状の部位であり、接続面部２ｃ１，２ｃ２のそれぞれを構成するアルミニウム部分２ｆのブリッジ部２ｄ側端部から上方に垂直或いは急峻な角度で立ち上がった一対の平板部２ｇ（立ち上がり部という場合もある）と、この一対の平板部２ｇの間を繋ぐ折り返し部２ｈ（接続部という場合もある）とを有してなる。折り返し部２ｈはアーチ状に湾曲している。
接続面部２ｃ２を構成する銅部分２ｅのアルミニウム部分２ｆから露出した部分のうち、平板矩形状の銅部分２ｅのブリッジ部２ｄ側とは反対側に向かって突出する端部は、電圧を検出するための検出導体を構成するものであり、電圧検出用のリード配線（図示省略）がろう付や超音波溶接などにより接合される電圧検出線接合部２ｙとして設けられている。なお、電圧検出線接合部２ｙは、銅部分２ｅのうち、接合部２ｘ、及び、バスバー２とセル端子１ｎとの接合部位を避けた部位に接続されて設けられてもよい。また、電圧検出線接合部２ｙは、接続面部２ｃ１を構成するアルミニウム部分２ｆに設けてもよい。
また、例えば図８に示すように、接続面部２ｃ１を構成するアルミニウム部分２ｆ、又は、接続面部２ｃ２を構成する銅部分２ｅから、電圧検出線接合部２ｙとして電圧検出線接合用端子を引き出し、この引き出し端子に電圧検出用のリード配線（図示省略）をろう付や超音波溶接などにより接合してもよい。さらには、引き出し端子とリード配線とを弾性部材により圧接する端子を用いて接続してもよい。
本実施形態のバスバー２は、複数の電池１の互いに異種金属からなる端子同士（１ｐ、１ｎ）を繋ぐものであり、複数の電池１の中の一つの電池１（第１の電池）が有する一方のセル端子１ｎ（第１の端子）に接続される銅部分２ｅ（第１の金属部材）と、隣接する他の電池１（第２の電池）が有する他方のセル端子１ｐ（第２の端子）に接続され、銅部分２ｅとは異なる材料で構成されたアルミニウム部分２ｆ（第２の金属部材）と、銅部分２ｅとアルミニウム部分２ｆとを接合した接合部２ｘとを備えている。そして、アルミニウム部分２ｆは、セル端子１ｎと銅部分２ｅとの接合領域と重ならないように配置され、セル端子１ｐ側からセル端子１ｎ側に向かって延びる一対の腕部２ｆ１を有し、接合部２ｘは、銅部分２ｅと一対の腕部２ｆ１が接合されて構成されており、一対の腕部２ｆ１の幅はセル端子１ｐ側がセル端子１ｎ側よりも広くなるように構成されている。
したがって、銅部分２ｅとアルミニウム部分２ｆとの接合部２ｘの剛性を上げて固有振動数を高くすることができ、接合部２ｘの領域を広く確保することが可能となる。したがって、電池モジュール１００の振動などによって銅部分２ｅとアルミニウム部分２ｆとの接合部２ｘに作用する応力を低減することができ、銅部分２ｅとアルミニウム部分２ｆとの接合部２ｘにおいて高い接合強度を確保することができる。したがって、振動などに対する電池モジュール１００の耐性を向上させることができ、信頼性の高い電池モジュール１００を提供できる。
また、本実施形態のバスバー２は、銅部分２ｅとアルミニウム部分２ｆを接合して構成されているので、クラッド材を用いるよりも低コストで提供することができる。また、銅部分２ｅとアルミニウム部分２ｆは、プレスにより簡単に製造することができ、部品単価を低く抑えることができる。
なお、本実施形態では、比較的大型の第２の金属部材を安価なアルミニウムで構成し、比較的小型の第１の金属部材を銅で構成した場合を例に説明したが、第１金属部材をアルミニウムで構成し、第２の金属部材を銅で構成してもよい。
［第２の実施形態］
図６から図７は、本発明の第２の実施形態を示す図である。
図６から図７は、本発明の第２の実施形態を示す図である。
本実施形態は、上述の第１の実施形態と同様に、バスバー２Ａの銅部分２ｅとアルミニウム部分２ｆとの接合部２ｘにおいて高い接合強度を確保するためのものであるが、第１の実施形態とはその構造が異なっている。ここで、図６はバスバー２Ａの斜視図、図７はバスバー２Ａの側面図である。なお、バスバー２Ａ以外の電池モジュールの構成は第１の実施形態と同じであるので、以下では、第１の実施形態と異なる部分のみ説明する。
本実施形態において特徴的なことは、銅部分２ｅのセル端子１ｎとの接合面が、接合部２ｘよりもセル端子１ｎ側に突出する構成としたことである。本実施形態では、銅部分２ｅの接続面部２ｃ２に、セル端子１ｎ側に段差を有して平面状に突出する平面突出部２ｋが設けられている。平面突出部２ｋは、銅部分２ｅとアルミニウム部分２ｆとの接合方法である超音波接合のアンビル領域を除く領域としている。つまり、平面突出部２ｋについては、銅部分２ｅのセル端子１ｎとの接合面に超音波接合の接合痕は形成されず、平滑な面となる。
また、セル端子１ｎの頂部表面に接続される接続面部２ｃ２と、セル端子１ｐの頂部表面に接続される接続面部２ｃ１は、同一平面となる高さとしている。
接合部２ｘの接合方法が超音波接合の場合、接合条件やアンビル形状によっては銅部分２ｅのセル端子１ｎとの接続面側に、平滑性に影響を与えるほどの接合痕が形成される場合がある。平滑性に影響を与えるほどの接合痕が形成された場合、接続面部２ｃ２をセル端子１ｎとレーザ溶接する際に、セル端子１ｎとの接続面部２ｃ２とセル端子１ｎの頂部表面との間において隙間が生じ易くなり、溶接不良を誘発する恐れがある。
本実施形態によれば、平滑性に影響を与えるほどの接合痕が形成される超音波接合条件においても、銅部分２ｅとアルミニウム部分２ｆとの接合部２ｘにおいて高い接合強度を確保しながら、銅部分２ｅとセル端子１ｎとのレーザ溶接品質を確保することが可能となる。
これにより、本実施形態では、振動などに対する電池モジュール１００の耐性を向上させることができ、信頼性の高い電池モジュール１００を提供できる。
以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。例えば、前記した実施の形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。さらに、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
１ 単電池
１ｐ セル端子
１ｎ セル端子
２ バスバー
２Ａ バスバー
２Ｂ１（２Ｂ） バスバー
２Ｂ２（２Ｂ） バスバー
２ａ ヒューズ部
２ｃ１ 接続面部
２ｃ２ 接続面部
２ｄ ブリッジ部
２ｅ 銅部分
２ｆ アルミニウム部分
２ｇ 平板部
２ｈ 折り返し部
２ｋ 平面突出部
２ｖ 平板部
２ｘ 接合部
２ｙ 電圧検出線接合部
２ｚ 位置合わせ孔
１０ 電池群
１００ 電池モジュール
２０ 筐体
２０ａ 支持面
１０１Ｐ モジュール端子
１０１Ｎ モジュール端子
１ｐ セル端子
１ｎ セル端子
２ バスバー
２Ａ バスバー
２Ｂ１（２Ｂ） バスバー
２Ｂ２（２Ｂ） バスバー
２ａ ヒューズ部
２ｃ１ 接続面部
２ｃ２ 接続面部
２ｄ ブリッジ部
２ｅ 銅部分
２ｆ アルミニウム部分
２ｇ 平板部
２ｈ 折り返し部
２ｋ 平面突出部
２ｖ 平板部
２ｘ 接合部
２ｙ 電圧検出線接合部
２ｚ 位置合わせ孔
１０ 電池群
１００ 電池モジュール
２０ 筐体
２０ａ 支持面
１０１Ｐ モジュール端子
１０１Ｎ モジュール端子
Claims (12)
- 複数の電池の互いに異種金属からなる端子同士を繋ぐバスバーであって、
前記バスバーは、
第１の電池が有する第１の端子に重ねた状態で接続される第１の金属部材と、
第２の電池が有する第２の端子に接続され、前記第１の金属部材とは異なる材料で構成された第２の金属部材と、
前記第１の金属部材と前記第２の金属部材とを接合した接合部と、を備え、
前記第２の金属部材は、前記第２の端子側から前記第１の端子側に向かって延びて前記第１の端子と前記第１の金属部材との接合領域に重ならないように前記第１の金属部材に重ねて配置される腕部を有し、
前記接合部は、前記第１の金属部材の前記腕部と対向する面と、前記腕部の前記第１の金属と対向する面とが接合されて構成されており、
前記腕部の幅は前記腕部の先端側よりも基端側の方が広くなるように構成されていると共に、
前記第１の金属部材は、前記第１の端子との接合面が前記接合部よりも前記第１の端子側に突出していることを特徴とするバスバー。 - 前記接合部は、前記腕部の先端側よりも基端側の方が広いことを特徴とする請求項１に記載のバスバー。
- 前記第１の端子と接続される前記第１の金属部材の接続面と、前記第２の端子と接続される前記第２の金属部材の接続面は、同一平面となる高さであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のバスバー。
- 前記接合部は、前記第１の金属部材と前記腕部が超音波接合されて構成されており、
前記第１の金属部材の接合部の裏面側に、超音波接合の接合痕を有することを特徴とする請求項１から請求項３の何れか一項に記載のバスバー。 - 前記腕部は対をなして設けられており、
前記第１の端子と前記第１の金属部材との接合領域が、一対の前記腕部の間に位置するように前記第１の金属部材と前記第２の金属部材が配置されていることを特徴とする請求項１から請求項４の何れか一項に記載のバスバー。 - 前記一方の金属部材は、電池の電圧を検出するための検出導体を有し、
前記検出導体は、前記金属部材のうち、前記接合部、及び、前記バスバーと前記第１の端子との接合部位を避けた部位に接続されていることを特徴とする請求項１から請求項５の何れか一項に記載のバスバー。 - 前記第１の金属部材は銅を含む金属材料からなり、前記第２の金属部材はアルミニウムを含む金属材料からなることを特徴とする請求項１から請求項６の何れか一項に記載のバスバー。
- 前記第１の金属部材はアルミニウムを含む金属材料からなり、前記第２の金属部材は銅を含む金属材料からなることを特徴とする請求項１から請求項６の何れか一項に記載のバスバー。
- 前記接合部には、錫メッキ又はニッケルメッキが施されていることを特徴とする請求項１から請求項８の何れか一項に記載のバスバー。
- 前記第１の金属部材と前記第２の金属部材の少なくとも一方には、部材全面に錫メッキ又はニッケルメッキが施されていることを特徴とする請求項１から請求項９の何れか一項に記載のバスバー。
- 請求項１から請求項１０の何れか一項に記載のバスバーを用いた電池モジュール。
- 複数の電池の互いに異種金属からなる端子同士を繋ぐバスバーであって、
前記バスバーは、
第１の電池が有する第１の端子に重ねた状態で接続される第１の金属部材と、
第２の電池が有する第２の端子に接続され、前記第１の金属部材とは異なる材料で構成された第２の金属部材と、
前記第１の金属部材と前記第２の金属部材とを接合した接合部と、を備え、
前記第２の金属部材は、前記第２の端子側から前記第１の端子側に向かって延びて前記第１の端子と前記第１の金属部材との接合領域に重ならないように前記第１の金属部材に重ねて配置される一対の腕部を有し、
前記接合部は、前記第１の金属部材の前記一対の腕部と対向する面と、前記腕部の前記第１の金属と対向する面とが接合されて構成されており、
前記一対の腕部の間には、前記第２の端子側から前記第１の端子側に向かって突出する前記第２の金属部材の突出端部から前記第１の端子側に向かって半円状に切り欠かれた形状の窪み部が形成されていることを特徴とするバスバー。
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