WO2012118014A1 - バッテリシステム及びバッテリシステムを備える車両 - Google Patents

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康広 浅井
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三洋電機株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a battery system in which a plurality of battery cells are connected by a metal plate and a vehicle including the battery system, and in particular, a power source for a motor that drives an electric vehicle such as a hybrid car, a fuel cell vehicle, an electric vehicle, and an electric motorcycle.
  • the present invention relates to a battery system optimal for a large-current power supply device used for power storage for home use, household use, factory use, and the like, and a vehicle including the battery system.
  • the battery system can increase the output voltage by connecting a large number of battery cells in series, and can increase the charge / discharge current by connecting them in parallel. Therefore, the battery system for large current and large output used for the power source of the motor that drives the automobile has a plurality of battery cells connected in series to increase the output voltage. Since the battery system used for this kind of application is charged and discharged with a large current, a plurality of battery cells are connected by a metal plate having a small electric resistance. (See Patent Document 1)
  • both ends of the metal plate are fixed to the electrode terminals of the battery cell with nuts. That is, the electrode terminal is inserted into the through hole of the metal plate, and the nut is screwed into the male screw of the electrode terminal to fix the metal plate to the electrode terminal.
  • the contact surface between the metal plate and the positive and negative electrode terminals cannot be made of the same metal.
  • the metal plate is a copper plate, the contact surface with the aluminum electrode terminals becomes a different metal.
  • a battery system in which the contact surface between the metal plate and the electrode terminal is made of a different metal has a drawback that corrosion due to electrolytic corrosion occurs on the contact surface of the different metal and cannot be stably adhered over a long period of time. Electric corrosion occurs when a current flows between dissimilar metals and the current electrolyzes and corrodes the metal.
  • An important object of the present invention is to provide a battery system capable of stably maintaining a low resistance connection state between a metal plate and an electrode terminal over a long period of time while connecting battery cells having different positive and negative electrode terminals with a metal plate. And a vehicle including a battery system.
  • the battery system of the present invention includes a plurality of battery cells 1 and 31 having positive and negative electrode terminals 2 and 32 as different metals.
  • Each battery cell 1, 31 is connected in series or in parallel by connecting metal metal plates 3, 23, 33, 43, 53, 63 to positive and negative electrode terminals 2, 32.
  • the metal plates 3, 23, 33, 43, 53, 63 are the first metal plates 3A, 33A, 43A, 53A, 63A connected to one of the electrode terminals 2, 32 of the battery cells 1, 31, 2nd metal plate 3B, 23B, 33B, 43B, 53B, 63B which consists of a metal different from 1 metal plate 3A, 33A, 43A, 53A, 63A, and is connected to the other electrode terminal 2 and 32 is joined. is doing.
  • the first metal plates 3A, 33A, 43A, 53A, and 63A are first stacked portions 3a, 33a, 43a, 53a, and 63a that are stacked on the second metal plates 3B, 23B, 33B, 43B, 53B, and 63B.
  • the second metal plates 3B, 23B, 33B, 43B, 53B, 63B are second laminated portions 3b, 33b, 43b, which are laminated on the first metal plates 3A, 33A, 43A, 53A, 63A, 53b and 63b.
  • first stacked portions 3a, 33a, 43a, 53a, 63a are provided with protruding portions 8, 38, 48, 58
  • second stacked portions 3b, 33b, 43b, 53b, 63b are protruded portions 8, 38, It has notches 9, 29, 39, 49, 59 through which 48, 58 are inserted.
  • the metal plates 3, 23, 33, 43, 53, and 63 are inserted into the notches 9, 29, 39, 49, 59 and the protrusions 8, 38, 48, 58.
  • notches 9, 29, 39, 49, 59 are caulking structures to connect the first metal plates 3A, 33A, 43A, 53A, 63A and the second metal plates 3B, 23B, 33B, 43B, 53B, 63B. It is in close contact.
  • the above battery system can maintain the metal plate and the electrode terminal in a stable and low-resistance connection state for a long period of time while connecting the battery cells having different positive and negative electrode terminals in series or in parallel with the metal plate.
  • the above battery system has a unique structure and a tight contact between the first metal plate connected to one electrode terminal of the battery cell and the second metal plate connected to the other electrode terminal. It is because it can join.
  • the first metal plate and the second metal plate that are inserted into the cutout portion and connected by a caulking structure are not simply different metal plates laminated, and no electrolytic corrosion occurs on the joint surface. Such as plating. Therefore, the metal plate in which different kinds of metal are joined between the positive and negative electrode terminals can prevent the corrosion due to electrolytic corrosion by connecting the same metal to each electrode terminal, and can be stably electrically connected over a long period of time.
  • the notches 9, 39, 49, and 59 can be holes that penetrate the second stacked portion.
  • the protruding portion of the first metal plate is inserted into a notch portion that is a hole provided through the second stacked portion of the second metal plate to form a caulking structure.
  • the first metal plate and the second metal plate can be firmly connected.
  • the protruding portion 38 can be formed in a spline shape, and the cutout portion 39 can be formed in an inner shape in which the spline-shaped protruding portion 38 is inserted in a close contact state.
  • the first metal plate and the second metal plate can be firmly joined while being in a surface contact state over a wider area.
  • the electrode terminals 2 and 32 can be inserted into the through holes 4 for electrical connection.
  • the battery system described above can connect battery cells in series by shortening the metal plate.
  • the battery system of the present invention can connect the battery cells 1 and 31 in series with the metal plates 3, 23, 33, 43, 53 and 63, or can be connected in series and parallel.
  • the battery cell 1 is a rectangular battery cell, a plurality of rectangular battery cells are fixed in a stacked state, and the metal plates 3, 23, 33, 43, The battery cells 1 can be connected in series with the metal plates 3, 23, 33, 43, 53, 63 by connecting 53, 63.
  • the metal plates 3, 23, 33, 43, 53, 63 have through holes 4 into which the positive and negative electrode terminals 2 of the battery cell 1 are inserted, and the electrode terminals 2 are inserted into the through holes 4 to form the electrode terminals 2.
  • the metal plates 3, 23, 33, 43, 53, 63 can be connected by welding.
  • the metal plates 3, 23, 33, 43, 53, 63 have through holes 4 into which the positive and negative electrode terminals 2 of the battery cells 1 are inserted, and electrode terminals are inserted into the through holes 4. 2, and the electrode terminal 2 and the metal plates 3, 23, 33, 43, 53, 63 are welded and connected, and at least one of the through holes 4 is inserted in the stacking direction by inserting the electrode terminal 2.
  • welding rings 5 and 25 are provided on the surfaces of the metal plates 3, 23, 33, 43, 53, and 63 so as to close the opening of the long hole 4A, and the electrode terminal 2 is welded. It can be welded to the metal plates 3, 23, 33, 43, 53, 63 via the rings 5, 25.
  • the battery system described above has a feature that the metal plate can be stably and surely welded and connected to the positive and negative electrode terminals while absorbing the dimensional error of the battery cell or the metal plate through the long hole. It absorbs dimensional errors of battery cells and metal plates by inserting the electrode terminal into the long hole, and further, the gap formed by inserting the electrode terminal into the long hole is closed by the welding ring, and there is no gap. This is because the weld ring can be welded and electrically connected.
  • the metal plate 63 has a through hole 4 into which the positive and negative electrode terminals 2 of the battery cell 1 are inserted, and the electrode terminal 2 is inserted into the through hole 4 so that the electrode terminal 2 is inserted. And the metal plate 63 are welded to each other, and at least the through hole 4 other than at least one reference through hole 4 is formed as a long hole 4A through which the electrode terminal 2 can be inserted and moved in the stacking direction.
  • the welding rings 5 and 25 are provided on the surface of the metal plate 63 so as to close the opening of 4A, and the electrode terminal 2 can be welded to the metal plate 63 via the welding rings 5 and 25.
  • the battery system described above has a feature that the metal plate can be stably and surely welded and connected to the positive and negative electrode terminals while absorbing the dimensional error of the battery cell or the metal plate through the long hole. It absorbs dimensional errors of battery cells and metal plates by inserting the electrode terminal into the long hole, and further, the gap formed by inserting the electrode terminal into the long hole is closed by the welding ring, and there is no gap. This is because the weld ring can be welded and electrically connected.
  • this battery system can connect a plurality of battery cells in series and in parallel by reliably connecting them with a metal plate even if the distance between electrode terminals of the plurality of battery cells stacked on each other changes due to a dimensional error. .
  • any of the metal rings 6 provided with the center hole 6A for inserting the electrode terminal 2 can be used.
  • the caulking ring that can be caulked by the electrode terminal is used as a welding ring, so that the caulking ring can be securely connected to the metal plate, and the welding ring is separated from the electrode terminal by a metal ring.
  • the metal ring can be welded to the electrode terminal and the metal plate without causing a load to be applied to the electrode terminal for reliable electrical connection.
  • the positive and negative electrode terminals 2 and 32 of the battery cells 1 and 31 are made of different metals made of aluminum and copper, and the first metal plate 3A of the metal plates 3, 23, 33, 43, 53 and 63 is used.
  • 33A, 43A, 53A, 63A and the second metal plates 3B, 23B, 33B, 43B, 53B, 63B can be made of aluminum and copper.
  • aluminum is used to include an aluminum alloy
  • copper is also used to include a copper alloy.
  • the electrode terminals are made of aluminum and copper
  • the metal plate is also made of aluminum and copper, so that the metal plate can be made of the same metal and can be stably electrically connected in a state where no electrolytic corrosion occurs.
  • the battery cells 1 and 31 can be lithium ion batteries. Since the battery system described above is a lithium ion battery, the battery system is light and can increase the charge / discharge capacity.
  • a vehicle including the battery system of the present invention can include the above battery system.
  • FIG. 1 is a perspective view of a battery system according to an embodiment of the present invention. It is a disassembled perspective view of the battery system shown in FIG. It is a disassembled perspective view which shows the laminated structure of the battery cell and insulation spacer of the battery system shown in FIG. It is a vertical longitudinal cross-sectional view of a battery cell. It is an expansion perspective view which shows the connection state of the electrode terminal and metal plate of the battery system shown in FIG. It is an expansion perspective view which shows the process of connecting the adjacent electrode terminal with a metal plate. It is an expansion perspective view which shows the process of connecting the adjacent electrode terminal with a metal plate. It is an expansion perspective view which shows the process of connecting the adjacent electrode terminal with a metal plate. It is an expansion perspective view of a metal plate. It is a disassembled perspective view of the metal plate shown in FIG.
  • FIG. It is a principal part expanded sectional view of the metal plate shown in FIG. It is sectional drawing which connected the 1st metal plate and 2nd metal plate of the metal plate which were shown in FIG. It is a perspective view which shows another example of a metal plate. It is a disassembled perspective view which shows another example of a metal plate. It is a disassembled perspective view of the battery system concerning the other Example of this invention. It is an expansion perspective view which shows the connection process of the electrode terminal and metal plate of a battery system shown in FIG. It is an expansion perspective view which shows the connection process of the electrode terminal and metal plate of a battery system shown in FIG. It is an expansion perspective view which shows the connection process of the electrode terminal and metal plate of a battery system shown in FIG. It is an expansion perspective view which shows the connection process of the electrode terminal and metal plate of a battery system shown in FIG.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a hybrid car that is a vehicle including a battery system according to an embodiment of the present invention and that is driven by an engine and a motor. It is a block diagram which shows the electric vehicle which is a vehicle provided with the battery system concerning the other Example of this invention, and drive
  • the battery system of the present invention is mainly mounted on an electric vehicle such as a hybrid car or an electric vehicle, and is used as a power source for driving the vehicle by supplying electric power to the vehicle running motor.
  • the battery cell 1 is a square battery cell. Further, the battery cell 1 is a rectangular battery cell made of a lithium ion battery. However, the battery system of the present invention does not specify a battery cell as a rectangular battery cell, nor does it specify a lithium ion secondary battery. Any battery that can be charged, such as a nickel metal hydride battery, can be used for the battery cell.
  • an electrode body 10 in which positive and negative electrode plates are stacked is housed in an outer can 11 and filled with an electrolytic solution, and the opening is hermetically sealed with a sealing plate 12. Is.
  • the illustrated outer can 11 is formed into a square cylinder that closes the bottom, and the upper opening is airtightly closed by the sealing plate 12.
  • the outer can 11 is obtained by deep drawing a metal plate such as aluminum and has a conductive surface.
  • the battery cells 1 to be stacked are formed into thin squares.
  • the sealing plate 12 is made of a metal plate such as aluminum which is the same metal as the outer can 11.
  • the sealing plate 12 has positive and negative electrode terminals 2 fixed to both ends via an insulating material 13.
  • the positive and negative electrode terminals 2 are connected to built-in positive and negative electrode plates.
  • the lithium ion secondary battery does not connect the outer can 11 to the electrode.
  • the outer can 11 since the outer can 11 is connected to the electrode plate via the electrolytic solution, it has an intermediate potential between the positive and negative electrode plates 10.
  • a battery cell can also connect one electrode terminal to an armored can with a lead wire.
  • the battery cell can be fixed to the sealing plate without insulating the electrode terminal connected to the outer can.
  • the battery system has a plurality of battery cells 1 stacked to form a rectangular parallelepiped block.
  • the battery cell 1 is formed in a block shape by laminating a surface on which the electrode terminal 2 is provided, in the drawing, a sealing plate 12 so as to be on the same plane.
  • the battery system of FIGS. 1 and 2 has an electrode terminal 2 disposed on the upper surface of the block.
  • the positive and negative electrode terminals 2 at both ends of the sealing plate 12 are stacked in a state where the left and right are reversed.
  • adjacent electrode terminals 2 on both sides of a block are connected by a metal plate 3 to connect battery cells 1 in series.
  • Both ends of the metal plate 3 are connected to the positive and negative electrode terminals 2 to connect the battery cells 1 in series.
  • the battery cells 1 are connected in series to increase the output voltage.
  • the battery cells are connected in series and in parallel to increase the output voltage and the output current. You can also.
  • the electrode terminal 2 is fixed to the sealing plate 12 via an insulating material 13 and has a cylindrical end portion.
  • the cylindrical electrode terminal 2 can be provided with a caulking ring 2X at the tip by caulking.
  • the electrode terminal 2 of FIG. 7 is provided with a caulking ring 2X by caulking, with the tip portion being cylindrical.
  • the battery system of the present invention does not necessarily have a structure in which the electrode terminal is crimped to provide the crimping ring. This is because the metal plate can be welded and fixed to the upper end surface of the electrode terminal.
  • the electrode terminal has a columnar shape, a polygonal columnar shape, or a shape in which a ring is provided so as to protrude outward from the upper end surface, and is connected by welding a metal plate to the upper end surface.
  • the positive and negative electrode terminals 2 are not the same metal but different metals.
  • the positive electrode 2A is aluminum and the negative electrode 2B is copper.
  • the metal plate 3 connects the same metal to the electrode terminal 2 by making the both ends into different metals.
  • the metal plate 3 connected to the battery cell 1 using copper and aluminum as the electrode terminals 2 includes the first metal plate 3A and the second metal plate 3A as the aluminum plate and the second metal plate 3B as the copper plate.
  • the metal plate 3B is joined in a close contact state.
  • the metal plate 3 connects the first metal plate 3A made of an aluminum plate to the positive electrode 2A of the battery cell 1 made of aluminum, and does not contact the positive electrode 2A with the second metal plate 3B which is a copper plate. Further, the second metal plate 3B made of a copper plate is connected to the negative electrode 2B of the battery cell 1 made of copper, and the negative electrode 2B is not brought into contact with the first metal plate 3A which is an aluminum plate.
  • the metal plate 3 shown in FIGS. 8 to 11 has a first metal plate 3A having a first laminated portion 3a laminated on a second metal plate 3B, and a second metal plate 3B having a first metal.
  • a second laminated portion 3b laminated on the plate 3A is provided.
  • the thickness of the first laminated portion 3a and the second laminated portion 3b is about half of the total thickness of the entire metal plate.
  • the first stacked portion 3a is provided with a stepped recess 3c whose upper surface is cut off, and the second stacked portion 3b is stacked on the upper surface of the stepped recess 3c.
  • the second stacked portion 3b is provided with a stepped recess 3d whose bottom surface is cut off, and the first stacked portion 3a is stacked on the lower surface of the stepped recess 3d.
  • the first metal plate 3A is provided with a protruding portion 8 in the first laminated portion 3a.
  • the second laminated portion 3b is provided with a notch portion 9 through which the protruding portion 8 is inserted.
  • the protruding portion 8 is inserted into the notch portion 9 to stack the first laminated portion 3a and the second laminated portion 3b, and the protruding portion 8 and the notched portion 9 have a caulking structure so that the first metal plate 3A and the second laminated portion 3b 2 metal plates 3B are joined in close contact.
  • the first metal plate 3 ⁇ / b> A and the second metal plate 3 ⁇ / b> B are joined in close contact with each other by a caulking structure with the protruding portion 8 inserted into the notch portion 9.
  • the caulking structure is realized by bringing the protrusion 8 into close contact with the inner surface of the notch 9.
  • the caulking process for bringing the protruding portion 8 into close contact with the inner surface of the notched portion 9 is performed by pressing the protruding portion 8 inserted through the notched portion 9 to expand, and bringing the expanded protruding portion 8 into close contact with the inner surface of the notched portion 9.
  • the protruding portion 8 In the caulking process in which the protruding portion 8 is pressed and expanded, the protruding portion 8 is pressed and expanded so that the tip surface of the protruding portion 8 protrudes from the surface of the second laminated portion 3b.
  • the protruding portion 8 that is pressed and spreads out has a large outer shape and comes into close contact with the inner surface of the notch portion 9.
  • not only the inner surface of the cutout portion 9 but also the tip of the protruding portion 8 protruding from the surface of the first laminated portion 3a is pressed and crushed, and the crushed portion of the second laminated portion 3b is pressed. It can also spread along the surface and be in close contact with the surface of the second stacked portion 3b.
  • the caulked metal plate 3 can grind the surface of the second laminated portion 3b into a flat shape so that the front end surface of the protruding portion 8 and the surface of the second laminated portion 3b can be processed in the same plane.
  • the first laminated portion 3a and the second laminated portion are pressed in the laminating direction by pressing the first laminated portion 3a and the second laminated portion 3b. It is also possible to closely contact 3b without a gap. In this caulking process, not only the front end surface of the protruding portion 8 but also the surface of the second laminated portion 3b can be pressed, whereby the first laminated portion 3a and the second laminated portion 3b can be brought into closer contact with each other. .
  • the metal plate 3 shown in FIGS. 8 to 11 has a projecting portion 8 provided in the first laminated portion 3a as a quadrangular prism shape, and a rectangular hole provided so as to penetrate the second laminated portion 3b as a notch portion 9. .
  • the metal plate does not specify the shape of the protruding portion and the cutout portion as a quadrangular columnar shape and a rectangular hole.
  • the metal plate may have a columnar shape such as a columnar shape, an elliptical columnar shape, a long columnar shape, or a polygonal columnar shape, and the shape of the cutout portion may be a hole having a shape into which the protruding portion having these shapes can be inserted.
  • the metal plate having the notch as a hole can firmly attach the protrusion 8 to the inner surface of the notch 9.
  • the notch does not necessarily have to be a hole.
  • the metal plate 23 shown in FIG. 12 is provided with a hole in the second laminated portion 23b of the second metal plate 23B and a cutout portion 29A that opens the hole to the outer periphery, and opens a part of the hole to the outer periphery.
  • a cutout portion 29 is provided in a shape to be formed.
  • the metal plate 33 shown in FIG. 13 has a projecting portion 38 and a cutout portion 39 in a spline shape.
  • the spline-like projecting portion 38 and the cutout portion 39 can tightly contact the first metal plate 33A and the second metal plate 33B with a caulking structure.
  • 33a indicates a first stacked portion
  • 33b indicates a second stacked portion.
  • the metal plate 3 connects adjacent battery cells 1 in series.
  • the through holes 4 provided at both ends of the metal plate 3 are provided with one through hole 4 penetrating the protruding portion 8 of the first metal plate 3 ⁇ / b> A and the first laminated portion 3 a, and the other through hole 4.
  • the second metal plate 3B is provided so as to penetrate through portions other than the second laminated portion 3b. As shown in FIGS. 5 to 7, the two through holes 4 provided at both end portions are connected by inserting the electrode terminals 2 of the battery cells 1 disposed adjacent to each other.
  • the through hole 4 is made substantially equal to the inner diameter at which the electrode terminal 2 can be inserted and the electrode terminal 2 can be brought into close contact with the inner surface thereof, that is, the outer diameter of the electrode terminal 2. That is, the through-hole 4 needs to have an inner diameter that does not allow play between the electrode terminal 2 to be inserted.
  • one through hole 4 is formed as a long hole 4 ⁇ / b> A so that reliable laser welding can be performed to the electrode terminal 2 even if the distance between the electrode terminals 2 changes due to a dimensional error.
  • the long hole 4A has an elongated shape in the direction in which the interval between the through holes 4 can be changed, that is, in the longitudinal direction of the metal plate 3, so that the two electrode terminals 2 whose intervals change can be inserted.
  • the metal plate may not have a long through hole.
  • the gap 4A into which the electrode terminal 2 is inserted has a gap between the inner surface and the electrode terminal 2 as shown in FIG.
  • a welding ring 5 is provided.
  • the welding ring 5 is on the upper surface of the metal plate 3, and closes the gap between the electrode terminal 2 and the long hole 4 ⁇ / b> A, so that the metal plate 3 is securely applied to the electrode terminal 2. Weld.
  • the metal plate and the electrode terminal may be laser-welded without providing a welding ring.
  • the through hole 4 into which the electrode terminal 2 of the negative electrode 2B is inserted is a long hole 4A. That is, a circular through hole 4 is provided in the first metal plate 3A made of aluminum, and a long hole 4A is provided in the second metal plate 3B made of copper.
  • the electrode terminal 2 of the copper negative electrode 2B inserted into the long hole 4A is crimped, and the welding ring 5 is provided by the crimping ring 2X.
  • the electrode terminal 2 is provided with a welding ring 5 by caulking the cylindrical upper end portion to expand it into a ring shape.
  • a welding ring 5 made of a caulking ring 2X provided in a caulking structure is in contact with the surface of the second metal plate 3B made of copper. As shown in FIG. 5, the electrode terminal 2 of the negative electrode 2B made of copper is securely connected to the second metal plate 3B made of copper by laser welding the outer periphery of the caulking ring 2X.
  • the above battery system connects the electrode terminal 2 to the metal plate 3 in the following steps.
  • (1) As shown in FIG. 6, the electrode terminals 2 of the battery cells 1 adjacent to each other are inserted into the through holes 4 provided at both ends of the metal plate 3.
  • the circular electrode terminal 2 In the circular through hole 4, the circular electrode terminal 2 is inserted, and no gap is formed between the through hole 4 and the electrode terminal 2.
  • the circular electrode terminal 2 is inserted into the through hole 4 of the long hole 4 ⁇ / b> A, and a gap is formed between the through hole 4 and the electrode terminal 2.
  • (2) As shown in FIG. 7, the electrode terminal 2 inserted into the through hole 4 of the long hole 4 ⁇ / b> A is crimped to provide a crimping ring 2 ⁇ / b> X on the upper surface of the electrode terminal 2.
  • the caulking ring 2X has an outer shape larger than that of the long hole 4A, and closes the gap between the long hole 4A and the electrode terminal 2.
  • the circular through-hole 4 irradiates a laser beam along its circumference, and laser welds the electrode terminal 2 to the metal plate 3.
  • the through hole 4 of the long hole 4 ⁇ / b> A irradiates a laser beam along the outer peripheral edge of the caulking ring 2 ⁇ / b> X that is the welding ring 5, and laser welds the outer peripheral edge of the welding ring 5 to the metal plate 3.
  • the above metal plate 3 has one through hole 4 as a long hole 4A, but the metal plate may have both through holes as long holes.
  • both electrode terminals are caulked to provide caulking, and the outer peripheral edge of the caulking is connected to a metal plate by laser welding.
  • a metal ring 6 made of a metal plate different from the electrode terminal 2 is provided as a welding ring 25.
  • the through-hole 4 into which the copper negative electrode 2B is inserted is a long hole 4A, so the metal ring 6 is made of the same copper plate as the negative electrode 2B. That is, the metal ring 6 is made of a metal plate made of the same material as the electrode terminal 2.
  • the metal ring 6 is provided with a circular center hole 6A into which the electrode terminal 2 is inserted.
  • the inner diameter of the center hole 6A is substantially equal to the outer diameter of the electrode terminal 2 so that the electrode terminal 2 can be inserted without a gap.
  • the outer diameter of the metal ring 6 is an outer diameter that can close the long hole 4A.
  • the above battery system connects the electrode terminal 2 to the metal plate 3 in the following steps.
  • (1) As shown in FIG. 15, the electrode terminals 2 of the battery cells 1 adjacent to each other are inserted into the through holes 4 provided at both ends of the metal plate 3.
  • the circular electrode terminal 2 In the circular through hole 4, the circular electrode terminal 2 is inserted, and no gap is formed between the through hole 4 and the electrode terminal 2.
  • the circular electrode terminal 2 is inserted into the through hole 4 of the long hole 4 ⁇ / b> A, and a gap is formed between the through hole 4 and the electrode terminal 2.
  • (2) As shown in FIG.
  • a metal ring 6 that is a welding ring 25 is placed on the metal plate 3, and is inserted into the through hole 4 of the long hole 4 ⁇ / b> A into the center hole 6 ⁇ / b> A of the metal ring 6.
  • the electrode terminal 2 is inserted. Since the outer shape of the metal ring is larger than that of the long hole 4A, the gap between the long hole 4A and the electrode terminal 2 is closed. (3) As shown in FIG. 17, the circular through-hole 4 irradiates a laser beam along its circumference, and laser welds the electrode terminal 2 to the metal plate 3.
  • the through hole 4 of the long hole 4A irradiates a laser beam along the inner and outer peripheral edges of the metal ring 6 that is the welding ring 25, and the inner peripheral edge of the central hole 6A of the metal ring 6 is applied to the electrode terminal 2.
  • the outer peripheral edge is laser welded to the metal plate 3.
  • the above metal plate 3 also has one through hole 4 as a long hole 4A and the other through hole 4 as a circle.
  • the battery system has both through holes as long holes and both electrode terminals at the center of the metal ring.
  • the metal ring can be connected to both the electrode terminal and the metal plate by being inserted into the hole and laser welded along the inner and outer edges of the metal ring.
  • a male screw is provided on the electrode terminal 32 of the battery cell 31, this is inserted into the through hole 4 of the metal plate 3, and the nut 7 is screwed into the tip of the electrode terminal 32. It is connected to the metal plate 3.
  • the nut 7 is made of the same metal as the electrode terminal 32.
  • the first metal plate 3A of the metal plate 3 is made of an aluminum plate and the second metal plate 3B is made of a metal plate.
  • the nut 7A screwed into the positive electrode 32A is made of aluminum
  • the nut 7B screwed into the negative electrode 32B is made of copper to prevent corrosion due to electrolytic corrosion.
  • the metal plate 3 in the figure has both through holes 4 as long holes 4A.
  • the metal plate 43 in FIG. 20 has both ends connected to the electrode terminal processed into the shape of a crimp terminal.
  • the metal plate 43 is provided with a first laminated portion 43a laminated on the second metal plate 43B, with the outer shape of the first metal plate 43A being a crimp terminal shape, and the second metal plate 43B is two crimped.
  • a second laminated portion 43b laminated on the first metal plate 43A is provided by processing the outer shape by connecting the terminals.
  • the first metal plate 43A is provided with a protruding portion 48 in the first stacked portion 43a, and a step recess 43c is formed by cutting out the periphery of the protruding portion 48, and a second stacked layer is formed on the upper surface of the step recessed portion 43c.
  • the portions 43b are stacked.
  • the second metal plate 43B has a stepped recess 43d formed by cutting the lower surface of the second stacked portion 43b, and the first stacked portion 43a is stacked on the stepped recess 43d. Further, the second metal plate 43B is provided with a notch 49 through which the protrusion 48 is inserted by opening a hole penetrating the second stacked portion 43b.
  • the notch 49 is also an inner circular shape along this column.
  • the first laminated portion 43a and the second laminated portion 43b are laminated by inserting the projecting portion 48 into the notched portion 49, and the projecting portion 48 and the notched portion 49 have a crimped structure.
  • the metal plate 43A and the second metal plate 43B are joined in close contact.
  • the metal plate 43 is also a metal plate in which the first metal plate 43 is an aluminum plate and the second metal plate 43B is a copper plate, as in the above embodiment.
  • one through hole 4 is a long hole 4A, and the other through hole 4 is circular.
  • This metal plate 43 is connected by laser welding to a connection terminal inserted into the through hole, or a screw is inserted into the male screw electrode terminal inserted into the through hole, as in the above-described metal plate. Connected to the connection terminal.
  • the metal plate can also be fixed with rivets or the like.
  • the metal plate 53 is formed by crimping the first metal plate 53A and the second metal plate 53B into the shape of a crimp terminal, and the first metal plate 53A is laminated on the second metal plate 53B.
  • the first laminated portion 53a is provided, and the second metal plate 53B is provided with a second laminated portion 53b laminated on the first metal plate 53A.
  • the metal plate 53 is provided with a columnar protrusion 58 in the first laminated portion 53a, and a circular notch 59 through which the protrusion 58 is inserted in the second laminated portion 53b.
  • the metal plate 53 inserts the protruding portion 58 into the cutout portion 59 to stack the first laminated portion 53a and the second laminated portion 53b, and further, the protruding portion 58 and the cutout portion 59 are formed into a caulking structure.
  • the metal plate 53A and the second metal plate 53B are joined in close contact.
  • the second metal plate 53B is connected to the connection terminal 32 via the lead wire 55 and the connection tool 56 without being directly connected to the connection terminal 32.
  • the second metal plate 53B is provided with a crimping connection portion 53x that connects one end of the lead wire 55 at the end.
  • the second metal plate 53B shown in the figure is provided with projecting pieces 53c projecting on both sides, and a pair of projecting pieces 53c are curved into a cylindrical shape, and a crimping connection portion for crimping and connecting the core wire 55A of the lead wire 55. 53x is provided.
  • This metal plate 53 presses and deforms the crimping connection part 53x in a state in which the core wire 55A of the lead wire 55 is inserted into the cylindrical crimping connection part 53x provided on the second metal plate 53B, so that the core wire 55A is deformed. Crimp and connect at the crimping connection portion 53x. Further, a connection tool 56 is coupled to the other end of the lead wire 55.
  • the connection tool 56 is a crimp terminal.
  • the connection tool 56 which is a crimp terminal, has a ring portion 56A having a through hole 56a at the center, and the core wire 55A of the lead wire 55 is crimped and coupled to the protruding portion 56B protruding from the ring portion 56A.
  • a crimping connection portion 56C is provided.
  • the first metal plate 53 is an aluminum plate and the second metal plate 53B is a copper plate.
  • the core wire 55A of the lead wire 55 connected to the second metal plate 53B and the connection tool 56 are made of the same metal as the second metal plate 53B. That is, the core wire 55A of the lead wire 55 is a copper wire, and the connector 56 is a copper plate.
  • the male terminal is provided on the electrode terminal 32 of the battery cell 31, and the positive electrode 32 ⁇ / b> A and the negative electrode 32 ⁇ / b> B that are the connection terminals 32 of the adjacent battery cell 31 are connected to the through hole 4 of the metal plate 53.
  • the electrode terminal 32 is connected to the metal plate 53 and the connection tool 56 by screwing the nut 7 into the tip thereof.
  • the positive electrode 32A of the battery cell 31 is made of aluminum and the negative electrode 32B is made of copper
  • the first metal plate 53A of the metal plate 53 is made of an aluminum plate
  • the second metal plate 53B is made of a metal plate.
  • the core wire 55A of the lead wire 55 is a copper wire
  • the connector 56 is a copper plate
  • the nut 7A screwed into the positive electrode 32A is made of aluminum
  • the nut 7B screwed into the negative electrode 32B is made of copper to prevent corrosion due to electrolytic corrosion. ing.
  • a plurality of battery cells 1 are connected in series and in parallel by a metal plate 63.
  • three battery cells 1 are stacked in a state in which the positive electrode 2A and the negative electrode 2B are in the same direction to form a battery cell block 21, and in the battery cell blocks 21 adjacent to each other, the positive electrode 2A and A plurality of battery cells 1 are stacked such that the negative electrodes 2A are opposite to each other.
  • the metal plate 63 is connected across two sets of adjacent battery cell blocks 21 to connect the three battery cells 1 constituting each battery cell block 21 in parallel and two adjacent sets of battery cells.
  • the blocks 21 are connected in series, and the six battery cells 1 are connected in 3 rows and 2 rows.
  • the metal plate 63 joins the first metal plate 63A and the second metal plate 63B in close contact with each other using the first metal plate 63A as an aluminum plate and the second metal plate 63B as a copper plate.
  • the metal plate 63 is provided with a first laminated portion 63a laminated on the second metal plate 63B at the end of the first metal plate 63A, and the second metal plate 3B. Is provided with a second laminated portion 63b laminated on the first metal plate 63A.
  • the first stacked portion 63a is provided with a stepped recess 63c whose upper surface is cut off, and the second stacked portion 63b is stacked on the upper surface of the stepped recess 63c.
  • the second stacked portion 63b is provided with a stepped recess 63d whose bottom surface is cut off, and the first stacked portion 63a is stacked on the lower surface of the stepped recess 63d. Further, the first metal plate 63A is provided with a protruding portion 8 in the first laminated portion 63a. The second stacked portion 63b is provided with a notch 9 through which the protruding portion 8 is inserted in the second stacked portion 63b.
  • the protruding portion 8 is inserted into the notch portion 9 to stack the first stacked portion 63a and the second stacked portion 63b, and the protruding portion 8 and the notched portion 9 have a crimped structure, and the first metal plate 63A and the second stacked portion 63b are stacked.
  • the two metal plates 63B are joined in close contact.
  • the first metal plate 63A and the second metal plate 63B are joined closely together like a metal plate by a caulking structure with the protruding portion 8 inserted into the notch portion 9.
  • the metal plate 63 of FIGS. 23 and 24 is provided with a plurality of through holes 4 into which the electrode terminals 2 are inserted in the first metal plate 63A and the second metal plate 63B.
  • the metal plate 63 shown in the figure connects the six battery cells 1 in three rows and two straight lines, so that three through holes 4 are provided in each of the first metal plate 63A and the second metal plate 63B. .
  • the metal plate 63 is an electrode terminal 2 of the three battery cells 1 constituting one battery cell block 21 in the three through holes 4 provided in the first metal plate 63A made of an aluminum plate,
  • the positive electrodes 2A made of aluminum are inserted and connected, and the electrodes of the three battery cells 1 constituting the adjacent battery cell block 21 are inserted into the three through holes 4 provided in the second metal plate 63B made of a copper plate.
  • Terminal 2 is connected by inserting a negative electrode 2B made of copper. That is, this metal plate 63 connects the positive electrodes 2A of the three battery cells 1 to the first metal plate 63A and connects the negative electrodes 2B of the three battery cells 1 to the second metal plate 63B.
  • Six battery cells 1 are connected in series and in parallel.
  • all the through holes 4 are elongated holes 4 ⁇ / b> A so that they can be reliably connected to the electrode terminals 2 even if the intervals between the plurality of electrode terminals 2 change due to dimensional errors.
  • the metal plate can also absorb dimensional errors by providing one circular through hole without play as a reference through hole and making the other through holes long.
  • the battery cell 1 in which the outer can 11 is made of metal has an insulating spacer 15 sandwiched therebetween to insulate adjacent battery cells 1.
  • the insulating spacer 15 insulates the outer can 11 of the adjacent battery cell 1 and provides a cooling gap 16 between the battery cells 1 for cooling the battery. Therefore, the insulating spacer 15 is manufactured by molding an insulating material such as plastic.
  • the insulating spacer 15 is provided with air blowing grooves 15 ⁇ / b> A on both sides, and a cooling gap 16 is provided between the battery cells 1.
  • the insulating spacer 15 is provided with an air blowing groove 15 ⁇ / b> A so as to be connected in the horizontal direction, in other words, on both sides of the battery cell 1.
  • the cooling gap 16 provided by the insulating spacer 15 blows air in the horizontal direction to cool the battery cell 1.
  • the battery cell 1 shown in FIGS. 1 and 2 stacked via the insulating spacer 15 is fixed at a fixed position by a fixing component 17.
  • the fixed component 17 is a pair of end plates 18 disposed on both end faces of the stacked battery cells 1, and ends are connected to the end plates 18 to fix the stacked battery cells 1 in a compressed state.
  • a metal band 19 is
  • FIGS. FIG. 25 shows an example in which the battery system 90 is mounted on a hybrid car that travels with both an engine and a motor.
  • a vehicle HV equipped with the battery system 90 shown in this figure includes an engine 96 and a running motor 93 that run the vehicle HV, a battery system 90 that supplies power to the motor 93, and power generation that charges the batteries of the battery system 90.
  • the battery system 90 is connected to a motor 93 and a generator 94 via a DC / AC inverter 95.
  • the vehicle HV travels by both the motor 93 and the engine 96 while charging / discharging the battery of the battery system 90.
  • the motor 93 is driven to drive the vehicle when the engine efficiency is low, for example, during acceleration or low-speed driving.
  • the motor 93 is driven by power supplied from the battery system 90.
  • the generator 94 is driven by the engine 96 or is driven by regenerative braking when the vehicle is braked to charge the battery of the battery system 90.
  • FIG. 26 shows an example in which the battery system 90 is mounted on an electric vehicle that runs only with a motor.
  • a vehicle EV equipped with the battery system 90 shown in this figure includes a motor 93 for traveling the vehicle EV, a battery system 90 for supplying electric power to the motor 93, and a generator for charging the battery of the battery system 90.
  • the battery system 90 is connected to a motor 93 and a generator 94 via a DC / AC inverter 95.
  • the motor 93 is driven by power supplied from the battery system 90.
  • the generator 94 is driven by energy when regenerative braking of the vehicle EV, and charges the battery of the battery system 90.
  • the present invention does not specify the use of the battery system as the power source of the motor that drives the vehicle.
  • the battery system of the present invention can also be used as a power source for a power storage system that charges and stores a battery with electric power generated by solar power generation or wind power generation.
  • FIG. 27 shows a power storage system in which a battery of a battery system is charged with a solar battery and stored. As shown in the figure, the power storage system shown in this figure charges the battery of the battery system 80 with the electric power generated by the solar battery 82 arranged on the roof or roof of a building 81 such as a house or factory. Further, this power storage system supplies the power stored in the battery system 80 to the load 83 via the DC / AC inverter 85.
  • the battery system can also be used as a power source for a power storage system that charges and stores a battery using late-night power at night.
  • a battery system charged with midnight power can be charged with midnight power, which is surplus power of the power plant, and can output power during the daytime when the power load is large, thereby limiting the peak power during the daytime to be small.
  • the battery system can be used as a power source that is charged by both the output of the solar cell and the midnight power. This battery system can efficiently store both electric power generated by a solar cell and late-night electric power while considering the weather and power consumption.
  • the power storage system as described above includes a backup power supply device that can be mounted on a rack of a computer server, a backup power supply device for a wireless base station such as a mobile phone, a power storage power source for home use or a factory, a power source for a street light, etc. It can be suitably used for applications such as power storage devices combined with solar cells, backup power supplies such as traffic lights and traffic indicators for roads.
  • the battery system and the vehicle including the battery system according to the present invention can be suitably used as a power supply device for a plug-in hybrid electric vehicle, a hybrid electric vehicle, an electric vehicle, or the like that can switch between the EV traveling mode and the HEV traveling mode.
  • a backup power supply that can be mounted in a rack of a computer server, a backup power supply for a wireless base station such as a mobile phone, a power supply for home or factory use, a power supply for street lights, etc. It can also be used as appropriate for applications such as backup power supplies for devices, traffic lights and road markings.
  • Insulating material 15 ... Insulating spacer 15A ... Air blow groove 16 ... Cooling gap 17 ... Fixed component 18 ... End plate 19 ... Metal band 21 ... Battery cell block 23 ... Metal plate 23B ... 2nd metal plate 23b ... 2nd lamination

Landscapes

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Abstract

【課題】正負の電極端子を異種金属とする電池セルを金属プレートで接続しながら、金属プレートと電極端子とを長期間にわたって安定して低抵抗な接続状態に維持する。 【解決手段】バッテリシステムは、正負の電極端子２を異種金属とする複数の電池セル１を備え、各々の電池セル１の電極端子２に金属プレート３を接続している。金属プレート３は、第１の金属板３Ａと、第１の金属板３Ａと異なる金属からなる第２の金属板３Ｂとを接合している。第１の金属板３Ａは、第２の金属板３Ｂに積層される第１の積層部３ａを備え、第２の金属板３Ｂは、第１の金属板３Ａに積層される第２の積層部３ｂを備える。さらに、第１の積層部３ａは突出部８を備え、第２の積層部３ｂは突出部８が挿通される切欠部９を有する。金属プレート３は、突出部８を切欠部９に挿通し、突出部８と切欠部９とがカシメ構造によって第１の金属板３Ａと第２の金属板３Ｂとを密着している。

Description

バッテリシステム及びバッテリシステムを備える車両
　本発明は、複数の電池セルを金属プレートで接続しているバッテリシステム及びバッテリシステムを備える車両に関し、とくに、ハイブリッドカー、燃料電池自動車、電気自動車、電動オートバイ等の電動車両を駆動するモータの電源用、あるいは家庭用、工場用の蓄電用途等に使用される大電流用の電源装置に最適なバッテリシステム及びバッテリシステムを備える車両に関する。
　バッテリシステムは、多数の電池セルを直列に接続して出力電圧を高く、また並列に接続して充放電電流を大きくできる。したがって、自動車を走行させるモータの電源に使用される大電流、大出力用のバッテリシステムは、複数の電池セルを直列に接続して出力電圧を高くしている。この種の用途に使用されるバッテリシステムは、大きな電流で充放電されるので、複数の電池セルを電気抵抗の小さい金属プレートで接続している。（特許文献１参照）
特開平５－３４３１０５号公報
　特許文献１のバッテリシステムは、金属プレートの両端を電池セルの電極端子にナットで固定している。すなわち、金属プレートの貫通孔に電極端子を挿入し、電極端子の雄ネジにナットをねじ込んで金属プレートを電極端子に固定している。この構造のバッテリシステムは、正負の電極端子を異種金属とする電池セルにあっては、金属プレートと正負の電極端子との接触面を同じ金属にできない。たとえば、正負の電極端子を銅とアルミニウムとからなる異種金属とするリチウムイオン電池にあっては、金属プレートを銅板とすると、アルミニウムの電極端子との接触面が異種金属となる。金属プレートと電極端子の接触面を異種金属とするバッテリシステムは、異種金属の接触面で電食による腐食が発生して、長期間にわたって安定して密着できない欠点がある。電食は異種金属の間に電流が流れ、この電流が金属を電気分解して腐食させることで発生する。
　本発明は、この欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、正負の電極端子を異種金属とする電池セルを金属プレートで接続しながら、金属プレートと電極端子とを長期間にわたって安定して低抵抗な接続状態に維持できるバッテリシステム及びバッテリシステムを備える車両を提供することにある。
課題を解決するための手段及び発明の効果
　本発明のバッテリシステムは、正負の電極端子２、３２を異種金属とする複数の電池セル１、３１を備えている。各々の電池セル１、３１は、正負の電極端子２、３２に金属製の金属プレート３、２３、３３、４３、５３、６３を接続して、直列または並列に接続している。金属プレート３、２３、３３、４３、５３、６３は、電池セル１、３１の一方の電極端子２、３２に接続している第１の金属板３Ａ、３３Ａ、４３Ａ、５３Ａ、６３Ａと、第１の金属板３Ａ、３３Ａ、４３Ａ、５３Ａ、６３Ａと異なる金属からなり、他方の電極端子２、３２に接続している第２の金属板３Ｂ、２３Ｂ、３３Ｂ、４３Ｂ、５３Ｂ、６３Ｂとを接合している。第１の金属板３Ａ、３３Ａ、４３Ａ、５３Ａ、６３Ａは、第２の金属板３Ｂ、２３Ｂ、３３Ｂ、４３Ｂ、５３Ｂ、６３Ｂに積層される第１の積層部３ａ、３３ａ、４３ａ、５３ａ、６３ａを備え、第２の金属板３Ｂ、２３Ｂ、３３Ｂ、４３Ｂ、５３Ｂ、６３Ｂは、第１の金属板３Ａ、３３Ａ、４３Ａ、５３Ａ、６３Ａに積層される第２の積層部３ｂ、３３ｂ、４３ｂ、５３ｂ、６３ｂを備える。さらに、第１の積層部３ａ、３３ａ、４３ａ、５３ａ、６３ａは突出部８、３８、４８、５８を備え、第２の積層部３ｂ、３３ｂ、４３ｂ、５３ｂ、６３ｂは突出部８、３８、４８、５８が挿通される切欠部９、２９、３９、４９、５９を有する。金属プレート３、２３、３３、４３、５３、６３は、突出部８、３８、４８、５８を切欠部９、２９、３９、４９、５９に挿通すると共に、突出部８、３８、４８、５８と切欠部９、２９、３９、４９、５９とがカシメ構造によって第１の金属板３Ａ、３３Ａ、４３Ａ、５３Ａ、６３Ａと第２の金属板３Ｂ、２３Ｂ、３３Ｂ、４３Ｂ、５３Ｂ、６３Ｂとを密着している。
　以上のバッテリシステムは、正負の電極端子を異種金属とする電池セルを金属プレートで直列や並列に接続しながら、金属プレートと電極端子とを長期間にわたって安定して低抵抗な接続状態に維持できる特徴がある。それは、以上のバッテリシステムが、電池セルの一方の電極端子に接続している第１の金属板と他方の電極端子に接続している第２の金属板とを、独特の構造で隙間なく密着して接合できるからである。突出部が切欠部に挿入されてカシメ構造で連結される第１の金属板と第２の金属板は、単に異なる金属板を積層したものでなく、その接合面においては、電食が起こらないようなメッキなどの処理を施している。したがって、正負の電極端子の間で異種金属を接合している金属プレートは、各々の電極端子に同じ金属を接続することで電食による腐食を防止して、長期間にわたって安定して電気接続できる特徴がある。
　本発明のバッテリシステムは、切欠部９、３９、４９、５９を第２の積層部に貫通して設けた穴とすることができる。
　以上のバッテリシステムは、第１の金属板の突出部を、第２の金属板の第２の積層部に貫通して設けた穴である切欠部に挿通してカシメ構造とすることで、第１の金属板と第２の金属板とを強固に連結できる。
　本発明のバッテリシステムは、突出部３８をスプライン状として、切欠部３９をスプライン状の突出部３８が密着状態で挿入される内形とすることができる。
　以上のバッテリシステムは、第１の金属板と第２の金属板とをより広い面積で面接触状態としながら、強固に接合できる。
　本発明のバッテリシステムは、第１の金属板３Ａ、３３Ａ、４３Ａ、５３Ａ、６３Ａの突出部８、３８、４８、５８に、電池セル１、３１の電極端子２、３２を挿入する貫通孔４を設けて、この貫通孔４に電極端子２、３２を挿入して電気接続することができる。
　以上のバッテリシステムは、金属プレートを短くして電池セルを直列に接続できる。
　本発明のバッテリシステムは、金属プレート３、２３、３３、４３、５３、６３で電池セル１、３１を直列に接続し、あるいは直列と並列に接続することができる。
　本発明のバッテリシステムは、電池セル１を角形電池セルとして、複数の角形電池セルを積層状態に固定し、隣接する電池セル１の正負の電極端子２に金属プレート３、２３、３３、４３、５３、６３を接続して、金属プレート３、２３、３３、４３、５３、６３でもって電池セル１を直列に接続することができる。金属プレート３、２３、３３、４３、５３、６３は、電池セル１の正負の電極端子２を挿入する貫通孔４を有し、この貫通孔４に電極端子２を挿入して、電極端子２と金属プレート３、２３、３３、４３、５３、６３とを溶接して接続することができる。
　さらに、本発明のバッテリシステムは、金属プレート３、２３、３３、４３、５３、６３が、電池セル１の正負の電極端子２を挿入する貫通孔４を有し、この貫通孔４に電極端子２を挿入して、電極端子２と金属プレート３、２３、３３、４３、５３、６３とを溶接して接続すると共に、貫通孔４の少なくとも一方は、電極端子２を挿入して積層方向に移動できる長孔４Ａとして、この長孔４Ａの開口部を閉塞するように金属プレート３、２３、３３、４３、５３、６３の表面に溶接リング５、２５を設けて、電極端子２を、溶接リング５、２５を介して金属プレート３、２３、３３、４３、５３、６３に溶接することができる。
　以上のバッテリシステムは、電池セルや金属プレートの寸法誤差を長孔で吸収しながら、金属プレートを安定して確実に正負の電極端子に溶接して接続できる特徴がある。それは、電極端子を長孔に挿入することで電池セルや金属プレートの寸法誤差を吸収し、さらに、長孔に電極端子を挿入してできる隙間を溶接リングで閉塞して、隙間のない状態で溶接リングを溶接して電気接続できるからである。
　さらにまた、本発明のバッテリシステムは、金属プレート６３が、電池セル１の正負の電極端子２を挿入する貫通孔４を有し、この貫通孔４に電極端子２を挿入して、電極端子２と金属プレート６３とを溶接して接続すると共に、貫通孔４が、少なくとも基準となるひとつの貫通孔４以外を、電極端子２を挿入して積層方向に移動できる長孔４Ａとして、この長孔４Ａの開口部を閉塞するように金属プレート６３の表面に溶接リング５、２５を設けて、電極端子２を、溶接リング５、２５を介して金属プレート６３に溶接することができる。
　以上のバッテリシステムは、電池セルや金属プレートの寸法誤差を長孔で吸収しながら、金属プレートを安定して確実に正負の電極端子に溶接して接続できる特徴がある。それは、電極端子を長孔に挿入することで電池セルや金属プレートの寸法誤差を吸収し、さらに、長孔に電極端子を挿入してできる隙間を溶接リングで閉塞して、隙間のない状態で溶接リングを溶接して電気接続できるからである。とくに、このバッテリシステムは、互いに積層される複数の電池セルの電極端子の間隔が寸法誤差で変化しても、金属プレートで確実に接続して、複数の電池セルを直列と並列とに接続できる。
　本発明のバッテリシステムは、溶接リング５、２５を、長孔４Ａに挿入された電極端子２の上端をカシメ構造で拡開してなるカシメリング２Ｘと、電極端子２とは別パーツの金属板であって、電極端子２を挿入する中心孔６Ａを設けてなる金属リング６のいずれかとすることができる。
　以上のバッテリシステムは、電極端子をかしめてできるカシメリングを溶接リングとすることで、カシメリングを金属プレートに溶接して確実に接続でき、また、溶接リングを電極端子と別の金属リングとすることで、電極端子に荷重を作用することなく、金属リングを電極端子と金属プレートに溶接して確実に電気接続できる。
　本発明のバッテリシステムは、電池セル１、３１の正負の電極端子２、３２をアルミニウムと銅からなる異種金属として、金属プレート３、２３、３３、４３、５３、６３の第１の金属板３Ａ、３３Ａ、４３Ａ、５３Ａ、６３Ａと第２の金属板３Ｂ、２３Ｂ、３３Ｂ、４３Ｂ、５３Ｂ、６３Ｂをアルミニウムと銅とすることができる。
　ただし、本明細書においてアルミニウムはアルミニウム合金を含む意味に使用し、また銅も銅合金を含む意味に使用する。
　以上のバッテリシステムは、電極端子をアルミニウムと銅とし、かつ金属プレートもアルミニウムと銅とするので、金属プレートを同じ金属として電食の発生しない状態で安定して電気接続できる。
　本発明のバッテリシステムは、電池セル１、３１をリチウムイオン電池とすることができる。
　以上のバッテリシステムは、電池セルをリチウムイオン電池とするので、軽くて充放電の容量を大きくできる特徴がある。
　本発明のバッテリシステムを備える車両は、以上のバッテリシステムを備えることができる。
本発明の一実施例にかかるバッテリシステムの斜視図である。 図１に示すバッテリシステムの分解斜視図である。 図１に示すバッテリシステムの電池セルと絶縁スペーサの積層構造を示す分解斜視図である。 電池セルの垂直縦断面図である。 図１に示すバッテリシステムの電極端子と金属プレートの連結状態を示す拡大斜視図である。 隣接する電極端子を金属プレートで連結する工程を示す拡大斜視図である。 隣接する電極端子を金属プレートで連結する工程を示す拡大斜視図である。 金属プレートの拡大斜視図である。 図８に示す金属プレートの分解斜視図である。 図９に示す金属プレートの要部拡大断面図である。 図８に示す金属プレートの第１の金属板と第２の金属板を連結した断面図である。 金属プレートの他の一例を示す斜視図である。 金属プレートの他の一例を示す分解斜視図である。 本発明の他の実施例にかかるバッテリシステムの分解斜視図である。 図１４に示すバッテリシステムの電極端子と金属プレートの連結工程を示す拡大斜視図である。 図１４に示すバッテリシステムの電極端子と金属プレートの連結工程を示す拡大斜視図である。 図１４に示すバッテリシステムの電極端子と金属プレートの連結工程を示す拡大斜視図である。 本発明の他の実施例にかかるバッテリシステムの電極端子と金属プレートの連結状態を示す拡大斜視図である。 図１８に示すバッテリシステムの分解斜視図である。 金属プレートの他の一例を示す拡大斜視図である。 本発明の他の実施例にかかるバッテリシステムの電極端子と金属プレートの連結状態を示す拡大斜視図である。 図２１に示す金属プレートの斜視図である。 本発明の他の実施例にかかるバッテリシステムの電極端子と金属プレートの連結構造を示す分解斜視図である。 図２３に示す金属プレート分解斜視図である。 本発明の一実施例にかかるバッテリシステムを備える車両であってエンジンとモータで走行するハイブリッドカーを示すブロック図である。 本発明の他の実施例にかかるバッテリシステムを備える車両であってモータのみで走行する電気自動車を示すブロック図である。 バッテリシステムの他の使用例を示す概略図である。
　以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するためのバッテリシステム及びバッテリシステムを備える車両を例示するものであって、本発明はバッテリシステム及びバッテリシステムを備える車両を以下のものに特定しない。さらに、この明細書は、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。
　本発明のバッテリシステムは、主として、ハイブリッドカーや電気自動車などの電動車両に搭載されて、車両の走行モータに電力を供給して、車両を走行させる電源に使用される。
　図１と図２に示すバッテリシステムは、複数の電池セル１を互いに絶縁して積層状態に固定している。電池セル１は角形電池セルである。さらに、電池セル１は、リチウムイオン電池からなる角形電池セルである。ただし、本発明のバッテリシステムは、電池セルを角形電池セルには特定せず、またリチウムイオン二次電池にも特定しない。電池セルには、充電できる全ての電池、たとえばニッケル水素電池なども使用できる。角形電池セルは、図４に示すように、正負の電極板を積層している電極体１０を外装缶１１に収納して電解液を充填して、開口部を封口板１２で気密に密閉したものである。図の外装缶１１は、底を閉塞する四角い筒状に成形したもので、上方の開口部を封口板１２で気密に閉塞している。
　外装缶１１は、アルミニウムなどの金属板を深絞り加工したもので、表面が導電性を有する。積層される電池セル１は薄い角形に成形される。封口板１２は外装缶１１と同じ金属であるアルミニウムなどの金属板で製作される。封口板１２は、正負の電極端子２を両端部に、絶縁材１３を介して固定している。正負の電極端子２は内蔵する正負の電極板に接続される。リチウムイオン二次電池は、外装缶１１を電極に接続しない。ただ、外装缶１１は電解液を介して電極板に接続されることから、正負の電極板１０の中間電位となる。ただし、電池セルは、一方の電極端子をリード線で外装缶に接続することもできる。この電池セルは、外装缶に接続される電極端子を絶縁することなく封口板に固定できる。
　バッテリシステムは、複数の電池セル１を積層して直方体のブロック状としている。電池セル１は、電極端子２を設けている面、図にあっては封口板１２を同一平面となるように積層してブロック状としている。図１と図２のバッテリシステムは、ブロックの上面に電極端子２を配設している。バッテリシステムは、封口板１２の両端部にある正負の電極端子２が左右逆となる状態で積層している。このバッテリシステムは、図に示すように、ブロックの両側で隣接する電極端子２を金属プレート３で連結して、電池セル１を直列に接続している。金属プレート３は、その両端部を正負の電極端子２に接続して、電池セル１を直列に接続する。図のバッテリシステムは、電池セル１を直列に接続して出力電圧を高くしているが、本発明のバッテリシステムは、電池セルを直列と並列に接続して、出力電圧と出力電流を大きくすることもできる。
　電極端子２は、図５ないし図７に示すように、絶縁材１３を介して封口板１２に固定されて、その先端部を筒状としている。筒状の電極端子２は、カシメ加工によって先端にカシメリング２Ｘを設けることができる。図７の電極端子２は、先端部を円筒状として、カシメ加工でカシメリング２Ｘを設けている。ただし、本発明のバッテリシステムは、必ずしも電極端子をカシメ加工してカシメリングを設ける構造とはしない。電極端子の上端面に、金属プレートを溶接して固定することができるからである。この電極端子は、円柱状とし、あるいは多角柱状とし、あるいは上端面の外側に突出するようにリングを設けた形状として、上端面に金属プレートを溶接して接続する。
　電池セル１は、正負の電極端子２を同じ金属でなくて、異なる金属としている。リチウムイオン電池は、正極２Ａをアルミニウム、負極２Ｂを銅とする。金属プレート３は、その両端部を異なる金属として、電極端子２に同じ金属を接続している。銅とアルミニウムを電極端子２とする電池セル１に接続される金属プレート３は、第１の金属板３Ａをアルミニウム板、第２の金属板３Ｂを銅板として、第１の金属板３Ａと第２の金属板３Ｂとを密着状態に接合している。
　この金属プレート３は、アルミニウム板からなる第１の金属板３Ａを、アルミニウムからなる電池セル１の正極２Ａに接続して、正極２Ａを銅板である第２の金属板３Ｂには接触させない。また、銅板からなる第２の金属板３Ｂを、銅からなる電池セル１の負極２Ｂに接続して、負極２Ｂをアルミニウム板である第１の金属板３Ａには接触させない。
　図８ないし図１１に示す金属プレート３は、第１の金属板３Ａには第２の金属板３Ｂに積層される第１の積層部３ａを、第２の金属板３Ｂには第１の金属板３Ａに積層される第２の積層部３ｂを設けている。図に示す金属プレート３は、第１の積層部３ａと第２の積層部３ｂの厚さを、金属プレート全体の全厚さの約半分としている。これらの図において、第１の積層部３ａは、上面の切除された段差凹部３ｃを設けて、この段差凹部３ｃの上面に第２の積層部３ｂを積層している。第２の積層部３ｂは、下面の切除された段差凹部３ｄを設けて、この段差凹部３ｄの下面に第１の積層部３ａを積層している。
　第１の金属板３Ａは、第１の積層部３ａに突出部８を設けている。第２の積層部３ｂは、突出部８を挿通する切欠部９を設けている。突出部８が切欠部９に挿通されて第１の積層部３ａと第２の積層部３ｂが積層され、さらに、突出部８と切欠部９をカシメ構造として、第１の金属板３Ａと第２の金属板３Ｂとを密着状態に接合している。第１の金属板３Ａと第２の金属板３Ｂは、突出部８が切欠部９に挿入され、かつ、カシメ構造によって隙間なく密着して接合される。
　カシメ構造は、突出部８を切欠部９の内面に密接させることで実現される。突出部８を切欠部９の内面に密接させるカシメ加工は、切欠部９に挿通された突出部８をプレスして拡開し、拡開された突出部８を切欠部９の内面に密接し、あるいは切欠部９の内形よりも大きな突出部８をプレスして切欠部９に圧入することでも実現できる。突出部８をプレスして拡開させるカシメ加工は、突出部８の先端面を第２の積層部３ｂの表面から突出させる状態として突出部８をプレスして拡開する。プレスされて拡開する突出部８は外形が大きくなって切欠部９の内面に密接する。カシメ加工は、切欠部９の内面のみでなく、第１の積層部３ａの表面から突出している突出部８の先端をプレスして押し潰し、押し潰された部分を第２の積層部３ｂの表面に沿って拡開して、第２の積層部３ｂの表面に密接することもできる。カシメ加工された金属プレート３は、第２の積層部３ｂの表面を平面状に研削することで、突出部８の先端面と第２の積層部３ｂの表面とを同一平面に加工できる。
　突出部８を切欠部９の内面に密接するカシメ加工において、第１の積層部３ａと第２の積層部３ｂとを積層方向にプレスして、第１の積層部３ａと第２の積層部３ｂとを隙間なく密接することもできる。このカシメ加工は、突出部８の先端面のみでなく、第２の積層部３ｂの表面もプレスすることで、第１の積層部３ａと第２の積層部３ｂとをより好ましい状態に密接できる。
　図８ないし図１１の金属プレート３は、第１の積層部３ａに設けた突出部８を四角柱状として、第２の積層部３ｂを貫通するように設けた四角形の穴を切欠部９としている。ただ、金属プレートは、突出部と切欠部の形状を四角柱状と四角形の穴には特定しない。金属プレートは、突出部の形状を円柱状、楕円柱状、長円柱状、多角柱状等の柱状とし、切欠部の形状を、これらの形状の突出部を挿入できる形状の穴とすることもできる。以上のように切欠部を穴とする金属プレートは、切欠部９の内面に突出部８を強固に密接できる。ただ、切欠部は必ずしも穴とする必要はない。図１２に示す金属プレート２３は、第２の金属板２３Ｂの第２の積層部２３ｂに穴を設けると共に、この穴を外周に開口する切除部２９Ａを設けて、穴の一部を外周に開口する形状とする切欠部２９を設けている。
　さらに、図１３に示す金属プレート３３は、突出部３８と切欠部３９をスプライン状としている。スプライン状の突出部３８と切欠部３９は、カシメ構造によって第１の金属板３３Ａと第２の金属板３３Ｂとをより強固に密接できる。なお、この図において、３３ａは第１の積層部を、３３ｂは第２の積層部をそれぞれ示している。
　図８と図９の金属プレート３は、電極端子２を挿入する貫通孔４を両端部に設けている。この金属プレート３は、隣接する電池セル１を直列に接続する。金属プレート３の両端部に設けられる貫通孔４は、一方の貫通孔４が、第１の金属板３Ａの突出部８と第１の積層部３ａを貫通して設けられ、他方の貫通孔４が、第２の金属板３Ｂの第２の積層部３ｂ以外の部分を貫通して設けられている。両端部に設けているふたつの貫通孔４は、図５ないし図７に示すように、隣接して配設している電池セル１の電極端子２を挿入して連結している。電極端子２を貫通孔４に挿入する状態で、電極端子２の外側面と貫通孔４の内面との境界にレーザー光線を照射して、電極端子２と金属プレート３とをレーザー溶接して連結している。レーザー溶接で金属プレート３を電極端子２に安定して確実に接続するには、貫通孔４に電極端子２を挿入する状態で、貫通孔４の内面に電極端子２の外周面を隙間なく接触することが大切である。貫通孔４と電極端子２との間にできる隙間が、レーザー溶接による安定な接続を阻害するからである。したがって、貫通孔４は、電極端子２を挿入してその内面に電極端子２を密着できる内径、すなわち、電極端子２の外径にほぼ等しくされる。すなわち、貫通孔４は、挿入する電極端子２との間に遊びができない内径とする必要がある。
　遊びのないふたつの貫通孔４に、ふたつの電極端子２を挿入するには、ふたつの貫通孔４の間隔と、これに挿入するふたつの電極端子２の間隔とを正確に等しくする必要がある。しかしながら、電池セル１には寸法誤差があり、また電池セル１の間に絶縁スペーサ１５を挟着する構造にあっては、絶縁スペーサ１５にも寸法誤差があり、ふたつの電極端子２の間隔を一定にすることが難しい。図の金属プレート３は、電極端子２の間隔が寸法誤差で変化しても、電極端子２に確実のレーザー溶接できるように、一方の貫通孔４を長孔４Ａとしている。長孔４Ａは、間隔が変化するふたつの電極端子２を挿入できるように、貫通孔４の間隔を変化できる方向、すなわち金属プレート３の長手方向に細長い形状としている。ただし、電池セルに寸法誤差がない場合には、金属プレートに長孔の貫通孔としなくても良い。
　電極端子２が挿入される長孔４Ａは、図６に示すように、その内面と電極端子２との間に隙間ができる。この隙間を閉塞するために、溶接リング５を設けている。溶接リング５は、図５と図７に示すように、金属プレート３の上面にあって、電極端子２と長孔４Ａとの隙間を閉塞して、金属プレート３を確実に電極端子２にレーザー溶接する。ただし、電極端子と金属プレートの間に隙間ができない場合には、溶接リングを設けることなく、金属プレートと電極端子とをレーザー溶接しても良い。
　図のバッテリシステムは、負極２Ｂの電極端子２を挿入する貫通孔４を長孔４Ａとしている。すなわち、アルミニウム製の第１の金属板３Ａには円形の貫通孔４を設けて、銅製の第２の金属板３Ｂには長孔４Ａを設けている。図７のバッテリシステムは、長孔４Ａに挿入している銅製の負極２Ｂの電極端子２をカシメ加工して、カシメリング２Ｘで溶接リング５を設けている。この電極端子２は、円筒状の上端部をカシメ加工してリング状に拡開して、溶接リング５を設けている。カシメ構造で設けられたカシメリング２Ｘからなる溶接リング５は、銅製である第２の金属板３Ｂの表面に接触する。銅製である負極２Ｂの電極端子２は、図５に示すように、カシメリング２Ｘの外周をレーザー溶接して、銅製である第２の金属板３Ｂに確実に接続される。
　以上のバッテリシステムは、以下の工程で電極端子２を金属プレート３に接続する。
（１）図６に示すように、金属プレート３の両端部に設けている貫通孔４に、互いに隣接する電池セル１の電極端子２を挿入する。
　円形の貫通孔４は、円形の電極端子２が挿入されて、貫通孔４と電極端子２との間に隙間ができない。長孔４Ａの貫通孔４は円形の電極端子２が挿入されて、貫通孔４と電極端子２との間に隙間ができる。
（２）図７に示すように、長孔４Ａの貫通孔４に挿入している電極端子２をカシメ加工して、電極端子２の上面にカシメリング２Ｘを設ける。カシメリング２Ｘはその外形が長孔４Ａよりも大きく、長孔４Ａと電極端子２との隙間を閉塞する。
（３）図５に示すように、円形の貫通孔４は、その円周に沿ってレーザー光線を照射して、電極端子２を金属プレート３にレーザー溶接する。また、長孔４Ａの貫通孔４は、溶接リング５であるカシメリング２Ｘの外周縁に沿ってレーザー光線を照射して、溶接リング５の外周縁を金属プレート３にレーザー溶接する。
　以上の金属プレート３は、一方の貫通孔４を長孔４Ａとするが、金属プレートは、両方の貫通孔を長孔とすることもできる。このバッテリシステムは、両方の電極端子をカシメ加工してカシメリングを設け、カシメリングの外周縁を金属プレートにレーザー溶接して接続する。
　さらに、図１４ないし図１７のバッテリシステムは、電極端子２とは別パーツの金属板からなる金属リング６を設けて溶接リング２５としている。図のバッテリシステムは、銅製の負極２Ｂを挿入する貫通孔４を長孔４Ａとするので、金属リング６を負極２Ｂと同じ銅板で製作している。すなわち、金属リング６は、電極端子２と同じ材質の金属板で製作する。さらに、金属リング６は、電極端子２を挿入する円形の中心孔６Ａを設けている。中心孔６Ａの内径は、電極端子２を隙間なく挿入できるように、電極端子２の外径にほぼ等しくしている。金属リング６の外径は長孔４Ａを閉塞できる外径している。
　以上のバッテリシステムは、以下の工程で電極端子２を金属プレート３に接続する。
（１）図１５に示すように、金属プレート３の両端部に設けている貫通孔４に、互いに隣接する電池セル１の電極端子２を挿入する。
　円形の貫通孔４は、円形の電極端子２が挿入されて、貫通孔４と電極端子２との間に隙間ができない。長孔４Ａの貫通孔４は円形の電極端子２が挿入されて、貫通孔４と電極端子２との間に隙間ができる。
（２）図１６に示すように、金属プレート３の上に溶接リング２５である金属リング６を載せて、この金属リング６の中心孔６Ａに、長孔４Ａの貫通孔４に挿入している電極端子２を挿入する。金属リングは外形が長孔４Ａよりも大きいので、長孔４Ａと電極端子２との隙間が閉塞される。
（３）図１７に示すように、円形の貫通孔４は、その円周に沿ってレーザー光線を照射して、電極端子２を金属プレート３にレーザー溶接する。また、長孔４Ａの貫通孔４は、溶接リング２５である金属リング６の内周縁と外周縁に沿ってレーザー光線を照射して、金属リング６の中心孔６Ａの内周縁を電極端子２に、外周縁を金属プレート３にレーザー溶接する。
　以上の金属プレート３も一方の貫通孔４を長孔４Ａとして、他方の貫通孔４を円形とするが、バッテリシステムは、両方の貫通孔を長孔として、両方の電極端子を金属リングの中心孔に挿入し、金属リングの内周縁と外周縁に沿ってレーザー溶接して、金属リングを電極端子と金属プレートの両方に接続することができる。
　さらに、図１８と図１９のバッテリシステムは、電池セル３１の電極端子３２に雄ネジを設け、これを金属プレート３の貫通孔４に挿入し、その先端にナット７をねじ込んで電極端子３２を金属プレート３に接続している。このバッテリシステムは、ナット７を電極端子３２と同じ金属で製作している。正極３２Ａをアルミニウム、負極３２Ｂを銅製とする電池セル３１のバッテリシステムにあっては、金属プレート３の第１の金属板３Ａをアルミニウム板、第２の金属板３Ｂを銅板とする金属プレートとすると共に、正極３２Ａにねじ込まれるナット７Ａをアルミニウム製、負極３２Ｂにねじ込まれるナット７Ｂを銅製として、電食による腐食を防止している。図の金属プレート３は、両方の貫通孔４を長孔４Ａとしている。
　さらに、図２０の金属プレート４３は、電極端子に連結される両端部を、圧着端子の形状に加工している。金属プレート４３は、第１の金属板４３Ａの外形を圧着端子状として、第２の金属板４３Ｂに積層される第１の積層部４３ａを設けると共に、第２の金属板４３Ｂを、２つの圧着端子を連結してなる外形に加工して、第１の金属板４３Ａに積層される第２の積層部４３ｂを設けている。第１の金属板４３Ａは、第１の積層部４３ａに突出部４８を設けると共に、この突出部４８の周囲を切除して段差凹部４３ｃを設けて、この段差凹部４３ｃの上面に第２の積層部４３ｂを積層している。第２の金属板４３Ｂは、第２の積層部４３ｂの下面を切除して段差凹部４３ｄを設けて、この段差凹部４３ｄに第１の積層部４３ａを積層している。さらに、第２の金属板４３Ｂは、第２の積層部４３ｂを貫通する穴を開口して、突出部４８を挿通する切欠部４９を設けている。図の金属プレート４３は、突出部４８を円柱状としているので、切欠部４９もこの円柱に沿う内形の円形としている。この金属プレート４３は、突出部４８を切欠部４９に挿通して第１の積層部４３ａと第２の積層部４３ｂを積層し、さらに、突出部４８と切欠部４９をカシメ構造として、第１の金属板４３Ａと第２の金属板４３Ｂとを密着状態に接合している。
　この金属プレート４３も、上記実施例と同様に、第１の金属板４３をアルミニウム板、第２の金属板４３Ｂを銅板とする金属プレートである。図の金属プレート４３は、一方の貫通孔４を長孔４Ａとして、他方の貫通孔４を円形としている。この金属プレート４３は、前述の金属プレートと同様に、貫通孔に挿通される接続端子にレーザー溶接して接続され、あるいは、貫通孔に挿通される雄ネジの電極端子にナットをねじ込んで各々の接続端子に接続される。また、ネジによる固定以外に、リベット等で金属プレートを固定することもできる。
　さらに、図２１のバッテリシステムは、金属プレート５３の第１の金属板５３Ａを一方の接続端子３２に直接に接続すると共に、第２の金属板５３Ｂを、リード線５５と接続具５６を介して他方の接続端子３２に接続している。この金属プレート５３は、図２２に示すように、第１の金属板５３Ａと第２の金属板５３Ｂの外形を圧着端子状として、第１の金属板５３Ａには第２の金属板５３Ｂに積層される第１の積層部５３ａを設けると共に、第２の金属板５３Ｂには第１の金属板５３Ａに積層される第２の積層部５３ｂを設けている。さらに、金属プレート５３は、第１の積層部５３ａに円柱状の突出部５８を設けると共に、第２の積層部５３ｂには突出部５８を挿通する円形の切欠部５９を設けている。金属プレート５３は、突出部５８を切欠部５９に挿通して第１の積層部５３ａと第２の積層部５３ｂを積層し、さらに、突出部５８と切欠部５９をカシメ構造として、第１の金属板５３Ａと第２の金属板５３Ｂとを密着状態に接合している。
　第２の金属板５３Ｂは、直接に接続端子３２に接続することなく、リード線５５と接続具５６を介して接続端子３２に接続される。この第２の金属板５３Ｂは、端部に、リード線５５の一端を連結する圧着連結部５３ｘを設けている。図に示す第２の金属板５３Ｂは、両側に突出する突出片５３ｃを設けると共に、一対の突出片５３ｃを筒形状に湾曲して、リード線５５の芯線５５Ａを圧着して連結する圧着連結部５３ｘを設けている。この金属プレート５３は、第２の金属板５３Ｂに設けた筒形状の圧着連結部５３ｘにリード線５５の芯線５５Ａを挿入する状態で、圧着連結部５３ｘを押圧して変形させて、芯線５５Ａを圧着連結部５３ｘで圧着して連結する。さらに、リード線５５の他端には、接続具５６を連結している。この接続具５６は、圧着端子としている。圧着端子である接続具５６は、中央部に貫通孔５６ａを有するリング部５６Ａを有しており、このリング部５６Ａから突出する突出部５６Ｂに、リード線５５の芯線５５Ａを圧着して連結する圧着連結部５６Ｃを設けている。
　図２１と図２２に示す金属プレート５３も、第１の金属板５３をアルミニウム板、第２の金属板５３Ｂを銅板とする金属プレートとしている。さらに、第２の金属板５３Ｂに接続されるリード線５５の芯線５５Ａと接続具５６を、第２の金属板５３Ｂと同じ金属としている。すなわち、リード線５５の芯線５５Ａを銅線とし、接続具５６を銅板としている。図２１と図２２のバッテリシステムは、電池セル３１の電極端子３２に雄ネジを設けており、隣接する電池セル３１の接続端子３２である正極３２Ａと負極３２Ｂを、金属プレート５３の貫通孔４と接続具５６の貫通孔５６ａに挿入して、その先端にナット７をねじ込んで電極端子３２を金属プレート５３と接続具５６に接続している。このバッテリシステムは、電池セル３１の正極３２Ａをアルミニウム、負極３２Ｂを銅製としているので、金属プレート５３の第１の金属板５３Ａをアルミニウム板、第２の金属板５３Ｂを銅板とする金属プレートとすると共に、リード線５５の芯線５５Ａを銅線、接続具５６を銅板とし、さらに、正極３２Ａにねじ込まれるナット７Ａをアルミニウム製、負極３２Ｂにねじ込まれるナット７Ｂを銅製として、電食による腐食を防止している。
　さらに、図２３のバッテリシステムは、複数の電池セル１を、金属プレート６３で直列と並列に接続している。図のバッテリパックは、３個の電池セル１を、正極２Ａと負極２Ｂが同じ向きとなる状態で積層して電池セルブロック２１とすると共に、互いに隣接する電池セルブロック２１同士では、正極２Ａと負極２Ａが互いに逆向きとなるように複数の電池セル１を積層している。金属プレート６３は、隣接する２組の電池セルブロック２１に跨って接続されて、各々の電池セルブロック２１を構成する３個の電池セル１を並列に接続すると共に、隣接する２組の電池セルブロック２１同士を直列に接続して、６個の電池セル１を３並２直に接続する。
　この金属プレート６３は、第１の金属板６３Ａをアルミニウム板、第２の金属板６３Ｂを銅板として、第１の金属板６３Ａと第２の金属板６３Ｂとを密着状態に接合している。この金属プレート６３は、図２４に示すように、第１の金属板６３Ａの端部に、第２の金属板６３Ｂに積層される第１の積層部６３ａを設けると共に、第２の金属板３Ｂの端部には第１の金属板６３Ａに積層される第２の積層部６３ｂを設けている。第１の積層部６３ａは、上面の切除された段差凹部６３ｃを設けて、この段差凹部６３ｃの上面に第２の積層部６３ｂを積層している。第２の積層部６３ｂは、下面の切除された段差凹部６３ｄを設けて、この段差凹部６３ｄの下面に第１の積層部６３ａを積層している。さらに、第１の金属板６３Ａは、第１の積層部６３ａに突出部８を設けている。第２の積層部６３ｂは、第２の積層部６３ｂに、突出部８を挿通する切欠部９を設けている。突出部８が切欠部９に挿通されて第１の積層部６３ａと第２の積層部６３ｂが積層され、さらに、突出部８と切欠部９をカシメ構造として、第１の金属板６３Ａと第２の金属板６３Ｂとを密着状態に接合している。第１の金属板６３Ａと第２の金属板６３Ｂは、突出部８が切欠部９に挿入され、かつ、カシメ構造によって金属プレートのように隙間なく密着して接合される。
　さらに、図２３と図２４の金属プレート６３は、第１の金属板６３Ａと第２の金属板６３Ｂとに、電極端子２を挿入する複数の貫通孔４を設けている。図の金属プレート６３は、６個の電池セル１を３並２直に接続するので、第１の金属板６３Ａと第２の金属板６３Ｂに、各々３個ずつの貫通孔４を設けている。この金属プレート６３は、アルミニウム板からなる第１の金属板６３Ａに設けた３個の貫通孔４に、ひとつの電池セルブロック２１を構成する３個の電池セル１の電極端子２であって、アルミニウムからなる正極２Ａを挿入して接続し、銅板からなる第２の金属板６３Ｂに設けた３個の貫通孔４には、隣接する電池セルブロック２１を構成する３個の電池セル１の電極端子２であって、銅からなる負極２Ｂを挿入して接続する。すなわち、この金属プレート６３は、第１の金属板６３Ａに３個の電池セル１の正極２Ａを接続し、第２の金属板６３Ｂに３個の電池セル１の負極２Ｂを接続することで、６個の電池セル１を直列と並列に接続する。図の金属プレート６３は、複数の電極端子２の間隔が寸法誤差で変化しても、電極端子２に確実に接続できるように、全ての貫通孔４を長孔４Ａとしている。ただし、金属プレートは、基準となる貫通孔として、遊びのない円形の貫通孔をひとつ設けて、その他の貫通孔を長孔とすることで、寸法誤差を吸収することもできる。
　外装缶１１を金属製とする電池セル１は、図３に示すように、その間に絶縁スペーサ１５を挟着して、隣接する電池セル１を絶縁している。絶縁スペーサ１５は、隣接する電池セル１の外装缶１１を絶縁すると共に、電池セル１の間に電池を冷却する冷却隙間１６を設ける。したがって、絶縁スペーサ１５は、プラスチック等の絶縁材を成形して製作される。絶縁スペーサ１５は、両面に送風溝１５Ａを設けて、電池セル１の間に冷却隙間１６を設ける。絶縁スペーサ１５は、水平方向、いいかえると電池セル１の両側に連結するように送風溝１５Ａを設けている。この絶縁スペーサ１５で設けられる冷却隙間１６は、空気を水平方向に送風して電池セル１を冷却する。
　絶縁スペーサ１５を介して積層される図１と図２に示す電池セル１は、固定部品１７で定位置に固定される。固定部品１７は、積層している電池セル１の両端面に配置される一対のエンドプレート１８と、このエンドプレート１８に、端部を連結して積層状態の電池セル１を圧縮状態に固定してなる金属バンド１９とからなる。
　以上のバッテリシステムを車両に搭載する状態を図２５と図２６に示す。図２５は、エンジンとモータの両方で走行するハイブリッドカーにバッテリシステム９０を搭載する例を示す。この図に示すバッテリシステム９０を搭載した車両ＨＶは、車両ＨＶを走行させるエンジン９６及び走行用のモータ９３と、モータ９３に電力を供給するバッテリシステム９０と、バッテリシステム９０の電池を充電する発電機９４とを備えている。バッテリシステム９０は、ＤＣ／ＡＣインバータ９５を介してモータ９３と発電機９４に接続している。車両ＨＶは、バッテリシステム９０の電池を充放電しながらモータ９３とエンジン９６の両方で走行する。モータ９３は、エンジン効率の悪い領域、たとえば加速時や低速走行時に駆動されて車両を走行させる。モータ９３は、バッテリシステム９０から電力が供給されて駆動する。発電機９４は、エンジン９６で駆動され、あるいは車両にブレーキをかけるときの回生制動で駆動されて、バッテリシステム９０の電池を充電する。
　また、図２６は、モータのみで走行する電気自動車にバッテリシステム９０を搭載する例を示す。この図に示すバッテリシステム９０を搭載した車両ＥＶは、車両ＥＶを走行させる走行用のモータ９３と、このモータ９３に電力を供給するバッテリシステム９０と、このバッテリシステム９０の電池を充電する発電機９４とを備えている。バッテリシステム９０は、ＤＣ／ＡＣインバータ９５を介してモータ９３と発電機９４に接続している。モータ９３は、バッテリシステム９０から電力が供給されて駆動する。発電機９４は、車両ＥＶを回生制動する時のエネルギーで駆動されて、バッテリシステム９０の電池を充電する。
　さらに、本発明は、バッテリシステムの用途を、車両を走行させるモータの電源には特定しない。本発明のバッテリシステムは、太陽光発電や風力発電等で発電された電力で電池を充電して蓄電する蓄電システムの電源として使用することもできる。図２７は、バッテリシステムの電池を太陽電池で充電して蓄電する蓄電システムを示す。この図に示す蓄電システムは、図に示すように、家屋や工場等の建物８１の屋根や屋上等に配置された太陽電池８２で発電される電力で、バッテリシステム８０の電池を充電する。さらに、この蓄電システムは、バッテリシステム８０に蓄電した電力を、ＤＣ／ＡＣインバータ８５を介して負荷８３に供給する。
　さらに、バッテリシステムは、図示しないが、夜間の深夜電力を利用して電池を充電して蓄電する蓄電システムの電源として使用することもできる。深夜電力で充電されるバッテリシステムは、発電所の余剰電力である深夜電力で充電して、電力負荷の大きくなる昼間に電力を出力して、昼間のピーク電力を小さく制限することができる。さらに、バッテリシステムは、太陽電池の出力と深夜電力の両方で充電する電源としても使用できる。このバッテリシステムは、太陽電池で発電される電力と深夜電力の両方を有効に利用して、天候や消費電力を考慮しながら効率よく蓄電できる。
　以上のような蓄電システムは、コンピュータサーバのラックに搭載可能なバックアップ電源装置、携帯電話等の無線基地局用のバックアップ電源装置、家庭内用または工場用の蓄電用電源、街路灯の電源等、太陽電池と組み合わせた蓄電装置、信号機や道路用の交通表示器などのバックアップ電源用などの用途に好適に利用できる。
　本発明に係るバッテリシステム及びバッテリシステムを備える車両は、ＥＶ走行モードとＨＥＶ走行モードとを切り替え可能なプラグイン式ハイブリッド電気自動車やハイブリッド式電気自動車、電気自動車などの電源装置として好適に利用できる。またコンピュータサーバのラックに搭載可能なバックアップ電源装置、携帯電話等の無線基地局用のバックアップ電源装置、家庭内用または工場用の蓄電用電源、街路灯やの電源等、太陽電池と組み合わせた蓄電装置、信号機や道路標示燈などのバックアップ電源用などの用途にも適宜利用できる。
　　１…電池セル
　　２…電極端子　　　　　　　　２Ａ…正極
　　　　　　　　　　　　　　　　２Ｂ…負極
　　　　　　　　　　　　　　　　２Ｘ…カシメリング
　　３…金属プレート　　　　　　３Ａ…第１の金属板
　　　　　　　　　　　　　　　　３ａ…第１の積層部
　　　　　　　　　　　　　　　　３ｃ…段差凹部
　　　　　　　　　　　　　　　　３Ｂ…第２の金属板
　　　　　　　　　　　　　　　　３ｂ…第２の積層部
　　　　　　　　　　　　　　　　３ｄ…段差凹部
　　４…貫通孔　　　　　　　　　４Ａ…長孔
　　５…溶接リング
　　６…金属リング　　　　　　　６Ａ…中心孔
　　７…ナット　　　　　　　　　７Ａ…ナット
　　　　　　　　　　　　　　　　７Ｂ…ナット
　　８…突出部　　　　　　　　　
　　９…切欠部　　　　　　　　　
　１０…電極体
　１１…外装缶
　１２…封口板
　１３…絶縁材
　１５…絶縁スペーサ　　　　　１５Ａ…送風溝
　１６…冷却隙間
　１７…固定部品
　１８…エンドプレート
　１９…金属バンド
　２１…電池セルブロック
　２３…金属プレート　　　　　２３Ｂ…第２の金属板
　　　　　　　　　　　　　　　２３ｂ…第２の積層部
　２５…溶接リング
　２９…切欠部　　　　　　　　２９Ａ…切除部
　３１…電池セル
　３２…電極端子　　　　　　　３２Ａ…正極
　　　　　　　　　　　　　　　３２Ｂ…負極
　３３…金属プレート　　　　　３３Ａ…第１の金属板
　　　　　　　　　　　　　　　３３ａ…第１の積層部
　　　　　　　　　　　　　　　３３Ｂ…第２の金属板
　　　　　　　　　　　　　　　３３ｂ…第２の積層部
　３８…突出部
　３９…切欠部
　４３…金属プレート　　　　　４３Ａ…第１の金属板
　　　　　　　　　　　　　　　４３ａ…第１の積層部
　　　　　　　　　　　　　　　４３ｃ…段差凹部
　　　　　　　　　　　　　　　４３Ｂ…第２の金属板
　　　　　　　　　　　　　　　４３ｂ…第２の積層部
　　　　　　　　　　　　　　　４３ｄ…段差凹部
　４８…突出部
　４９…切欠部
　５３…金属プレート　　　　　５３Ａ…第１の金属板
　　　　　　　　　　　　　　　５３ａ…第１の積層部
　　　　　　　　　　　　　　　５３Ｂ…第２の金属板
　　　　　　　　　　　　　　　５３ｂ…第２の積層部
　　　　　　　　　　　　　　　５３ｃ…突出片
　　　　　　　　　　　　　　　５３ｘ…圧着連結部
　５５…リード線　　　　　　　５５Ａ…芯線
　５６…接続具　　　　　　　　５６Ａ…リング部
　　　　　　　　　　　　　　　５６ａ…貫通孔
　　　　　　　　　　　　　　　５６Ｂ…突出部
　　　　　　　　　　　　　　　５６Ｃ…圧着連結部
　５８…突出部
　５９…切欠部
　６３…金属プレート　　　　　６３Ａ…第１の金属板
　　　　　　　　　　　　　　　６３ａ…第１の積層部
　　　　　　　　　　　　　　　６３ｃ…段差凹部
　　　　　　　　　　　　　　　６３Ｂ…第２の金属板
　　　　　　　　　　　　　　　６３ｂ…第２の積層部
　　　　　　　　　　　　　　　６３ｄ…段差凹部
　８０…バッテリシステム
　８１…建物
　８２…太陽電池
　８３…負荷
　８５…インバータ
　９０…バッテリシステム
　９３…モータ
　９４…発電機
　９５…インバータ
　９６…エンジン
　ＨＶ…車両
　ＥＶ…車両

Claims (12)

  1. 　正負の電極端子を異種金属とする複数の電池セルを備え、各々の電池セルの正負の電極端子を金属プレートで接続してなるバッテリシステムであって、
    　前記金属プレートが、前記電池セルの一方の電極端子に接続してなる第１の金属板と、この第１の金属板と異なる金属からなり、他方の電極端子に接続してなる第２の金属板とを接合しており、
    　第１の金属板は第２の金属板に積層される第１の積層部を備え、第２の金属板は第１の金属板に積層される第２の積層部を備え、第１の積層部は突出部を、第２の積層部はこの突出部が挿通される切欠部を有し、前記突出部が前記切欠部に挿通され、かつ突出部と切欠部とがカシメ構造によって第１の金属板と第２の金属板とを密着してなることを特徴とするバッテリシステム。
  2. 　前記切欠部が第２の積層部に貫通して設けられた穴である請求項１に記載されるバッテリシステム。
  3. 　前記突出部がスプライン状で、切欠部がスプライン状の突出部が密着状態で挿入される内形である請求項１または２に記載されるバッテリシステム。
  4. 　前記第１の金属板の突出部に、電池セルの電極端子を挿入する貫通孔が設けられ、この貫通孔に電極端子が挿入されて電気接続してなる請求項１ないし３のいずれかに記載されるバッテリシステム。
  5. 　前記金属プレートが電池セルを直列に接続し、あるいは直列と並列に接続してなる請求項１ないし４のいずれかに記載されるバッテリシステム。
  6. 　前記電池セルが角形電池セルで、複数の角形電池セルが積層状態に固定されて、隣接する電池セルの正負の電極端子に前記金属プレートが接続されて、前記金属プレートでもって電池セルを直列に接続しており、
    　前記金属プレートは、前記電池セルの正負の電極端子を挿入する貫通孔を有し、この貫通孔に電極端子が挿入されて、電極端子と金属プレートとが溶接して接続されてなる請求項１ないし５のいずれかに記載されるバッテリシステム。
  7. 　前記金属プレートは、前記電池セルの正負の電極端子を挿入する貫通孔を有し、この貫通孔に電極端子が挿入されて、電極端子と金属プレートとが溶接して接続され、さらに、前記貫通孔の少なくとも一方は、電極端子を挿入して積層方向に移動できる長孔で、この長孔の開口部を閉塞するように金属プレートの表面に溶接リングを設けており、前記電極端子が前記溶接リングを介して金属プレートに溶接されてなる請求項６に記載されるバッテリシステム。
  8. 　前記金属プレートは、前記電池セルの正負の電極端子を挿入する貫通孔を有し、この貫通孔に電極端子が挿入されて、電極端子と金属プレートとが溶接して接続され、さらに、前記貫通孔の少なくとも基準となるひとつの貫通孔以外を、電極端子を挿入して積層方向に移動できる長孔とし、この長孔の開口部を閉塞するように金属プレートの表面に溶接リングを設けており、前記電極端子が前記溶接リングを介して金属プレートに溶接されてなる請求項６に記載されるバッテリシステム。
  9. 　前記溶接リングが、前記長孔に挿入された電極端子の上端がカシメ構造で拡開されたカシメリングと、前記電極端子とは別パーツの金属板であって前記電極端子を挿入する中心孔を設けてなる金属リングのいずれかである請求項７または８に記載されるバッテリシステム。
  10. 　前記電池セルの正負の電極端子がアルミニウムと銅からなる異種金属で、前記金属プレートの第１の金属板と第２の金属板がアルミニウムと銅からなる請求項１ないし９のいずれかに記載されるバッテリシステム。
  11. 　前記電池セルがリチウムイオン電池である請求項１ないし１０のいずれかに記載されるバッテリシステム。
  12. 　請求項１ないし１１のいずれかに記載のバッテリシステムを備える車両。
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