WO2017017915A1

WO2017017915A1 - 電源装置及び電池セル用のバスバー

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Publication number: WO2017017915A1
Application number: PCT/JP2016/003271
Authority: WO
Inventors: 寿彦別所; 謙一今井
Original assignee: 三洋電機株式会社
Priority date: 2015-07-30
Filing date: 2016-07-11
Publication date: 2017-02-02
Also published as: US20180151862A1; US10573871B2; JP6847834B2; CN107851767A; JPWO2017017915A1; CN107851767B

Abstract

バスバーのフレキシブル性を高めて信頼性を向上させるために、電源装置は、正負の電極端子を備える複数の電池セルと、複数の電池セルの内、互いに隣接して配置される電池セルの対向する電極端子同士を電気接続するバスバー（７）とを備えている。バスバー（７）は、一方の電極端子に接続される第一接続部（７１）と、他方の電極端子に接続される第二接続部（７２）と、第一接続部（７１）に第一折曲部（８１）を介して連結されてなる第一立ち上がり部（７３）と、第二接続部（７２）に第二折曲部（８４）を介して連結されて、第一立ち上がり部（７３）に対して交差する姿勢で配置されてなる第二立ち上がり部（７５）と、第一立ち上がり部（７３）に対して、第一折曲部（８１）と対向する第三折曲部（８２）を介して連結されると共に、第二立ち上がり部（７５）に対して、第二折曲部（８４）と対向する第四折曲部（８３）を介して連結されてなる中間連結部（７４）とを備えている。

Description

電源装置及び電池セル用のバスバー

　本発明は、電源装置及びこれに用いる電池セルを電気的に接続するためのバスバーに関する。

　二次電池を用いた電源装置が車両の駆動用電源等の用途で利用されている。このような電源装置は、図８の分解斜視図に示すように、複数の電池セル９１と、複数のセパレータ９２と、一対のバインドバー９５と、一対のエンドプレート９４と、を備えている。それぞれのセパレータ９２は、隣接する電池セル９１の間に介在している。複数の電池セル９１と複数のセパレータ９２が交互に積層されることにより、電池積層体９９が形成されている。電池セル９１の積層方向における電池積層体９９の両端面は、それぞれのエンドプレート９４によって被覆されている。それぞれのバインドバー９５は、電池セル９１の積層方向に沿って延在しており、電池積層体９９の両端に位置するエンドプレート９４に固定される。このような電源装置において、電池セル９１の電極端子９３は、バスバー９７を介して電気的に接続されている。バスバーは導電性に優れた金属板で構成されている。

　電源装置を構成する電池セル等の部材は、製造公差が生じるため、隣接する電極端子間の距離は必ずしも一定でなく、この間のばらつきを吸収する必要が生じる。また、電源装置が外力を受けた場合等に、隣接する電池セル同士が相対的に位置ずれすることがあり、このような場合にバスバーで位置ずれを吸収できるよう、バスバーには弾性変形可能なフレキシブル性を持たせることが求められる。

　バスバーにフレキシブル性を持たせる方法として、曲げ加工を施したバスバーが知られている（例えば特許文献１参照）。しかしながら、従来の構成では、電極端子と接続される二つの接続部分の間に、応力を緩衝するための折曲部が位置する形状となっている。この形状では、隣接するセルの端子間の寸法が短いと、バスバーの成形（プレス加工）が難しくなるという問題があった。

特開２０１３－１９７０１７号公報

　本発明は、従来のこのような問題点を解決するためになされたものである。本発明の目的の一は、バスバーのフレキシブル性を高めて信頼性を向上させた電源装置及び電池セル用のバスバー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

　本発明の一態様に係る電源装置によれば、正負の電極端子１３を備える複数の電池セル１と、複数の電池セル１の内、互いに隣接して配置される電池セル１の対向する電極端子１３同士を電気接続するバスバー７とを備えている。バスバー７は、一方の電極端子１３に接続される第一接続部７１と、他方の電極端子１３に接続される第二接続部７２と、第一接続部７１に第一折曲部８１を介して連結されてなる第一立ち上がり部７３と、第二接続部７２に第二折曲部８４を介して連結されて、第一立ち上がり部７３に対して交差する姿勢で配置されてなる第二立ち上がり部７５と、第一立ち上がり部７３に対して、第一折曲部８１と対向する第三折曲部８２を介して連結されると共に、第二立ち上がり部７５に対して、第二折曲部８４と対向する第四折曲部８３を介して連結されてなる中間連結部７４とを備えている。

　上記構成により、対向する電池セルの電極端子同士を接続するバスバーとして、対向する電極端子に接続される第一接続部と第二接続部との間に、折曲部を介して連結されてなる第一立ち上がり部、中間連結部、及び第二立ち上がり部を介在させた立体的な連結構造とすることで、第一接続部と第二接続部との距離を近接させることが可能となり、フレキシブル性を備えるバスバーの小型化を図ることが可能となる。また、このバスバーはＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向の三方向に対して変位を吸収することが可能となり、高い柔軟性を実現できる。

　本発明の電源装置は、バスバー７が、少なくとも第一折曲部８１、第二折曲部８４、第三折曲部８２、および第四折曲部８３の材厚を０．８ｍｍ～２．０ｍｍとすることができる。上記構成により、バスバー全体の強度を保ちつつ、各折曲部を変形し易くして、バスバーが接続される一対の電極端子の変位を効果的に吸収することができる。

　本発明の電源装置は、電池セル１を幅よりも厚さが薄い角形電池とし、バスバー７は、第一接続部７１と第二接続部７２とを略同一平面に配置すると共に、中間連結部７４を第一接続部７１及び第二接続部７２と略平行な平面に配置し、第一立ち上がり部７３を、電池セル１の厚さ方向に延長された板状として、第一接続部７１の一端に沿って垂直姿勢で連結し、第二立ち上がり部７５を、電池セル１の幅方向に延長された板状として、第二接続部７２の側縁であって第一接続部７１と対向する対向縁に沿って垂直姿勢で連結することができる。

　以上の構成により、電池セルの厚さ方向に延長された垂直姿勢の第一立ち上がり部を、対向する第一折曲部と第三折曲部とを介して第一接続部と中間連結部との間に連結することで、第一接続部と第二接続部における電池セルの幅方向（Ｘ軸方向）への変位を吸収できる。また、電池セルの幅方向に延長された垂直姿勢の第二立ち上がり部を、対向する第二折曲部と第四折曲部とを介して第二接続部と中間連結部との間に連結することで、第一接続部と第二接続部における電池セルの厚さ方向（Ｙ軸方向）への変位を吸収できる。さらに、第一接続部及び第二接続部と平行な水平姿勢の中間連結部を、互いに交差する第三折曲部と第四折曲部とを介して第一立ち上がり部と第二立ち上がり部との間に連結することで、第一接続部と第二接続部における垂直方向（Ｚ軸方向）への変位を吸収できる。

　本発明の電源装置は、バスバー７の第二接続部７２が、第一接続部７１との対向縁に沿って突出する延伸部８０を有し、第二立ち上がり部７５を延伸部８０に沿って延長することができる。

　本発明の電源装置は、バスバー７の第二接続部７２が、一端から突出する接続端子７８を有することができる。

　本発明の電源装置は、電池セル１を角形電池として、天面の両端部に正負の電極端子１３として第１電極端子１３Ａと第２電極端子１３Ｂを備え、複数の角形電池を積層状態に配置して、隣接する電池セル１の端部において、第１電極端子１３Ａを第一接続部７１に接続し、第２電極端子１３Ｂを第二接続部７２に接続して、バスバー７で複数の電池セル１を直列に接続することができる。

　本発明の電源装置は、バスバー７が、第一接続部７１と第二接続部７２に、電極端子１３を挿入する貫通孔７６を有し、この貫通孔７６に電極端子１３を挿入して、第一接続部７１と第二接続部７２に電極端子１３を溶接して接続することができる。

　本発明の電源装置は、中間連結部７４は、第一接続部７１と第二接続部７２を溶接する際に冶具で押圧される平坦面を含むことができる。上述の構成により、中間連結部の平坦面を冶具で押圧することで、第一接続部および第二接続部を効果的に電極端子に密着させながら溶接できる。

　本発明の電源装置は、バスバー７を、アルミニウムまたはアルミニウム合金材とすることができる。上記構成により、バスバーをアルミニウムまたはアルミニウム合金材等の比較的変形しやすい金属で形成することで、一対の電極端子の変位をより効果的に吸収することができる。

　本発明の電源装置は、バスバー７を、第一接続部７１と第二接続部７２とが異なる金属として、第一接続部７１と第二接続部７２との間で接合してなるクラッド材とすることができる。

　本発明の電源装置は、電池セル１を角形電池として、天面の両端部に正負の電極端子１３として第１電極端子１３Ａと第２電極端子１３Ｂを備えると共に、第１電極端子１３Ａをアルミニウムとし、第２電極端子１３Ｂを銅とし、さらに、バスバー７が、第一接続部７１をアルミニウムとし、第二接続部７２を銅とすることができる。

　本発明の電源装置は、複数の電池セル１を積層した状態で、隣接する電池セル１同士の間に介在される絶縁性のセパレータ２を備えて、セパレータ２が、バスバー７を介して接続される第１電極端子１３Ａと第２電極端子１３Ｂの間に配置される絶縁壁１５を備え、この絶縁壁１５を電極端子１３よりも高くし、中間連結部７４よりも低く形成することができる。

　本発明の電源装置は、複数の電池セル１を積層した状態で、隣接する電池セル１同士の間に介在される絶縁性のセパレータ２を備えて、セパレータ２が、互いに隣接するバスバー７の間に配置される絶縁壁１５を備えて、この絶縁壁１５をバスバー７よりも高く形成することができる。

　本発明の電源装置は、絶縁壁１５が、バスバー７の中間連結部７４の下面に当接して、中間連結部７４を支持する支持部１６を備えることができる。上記構成により、中間連結部の下面を支持部で支持することで、中間連結部を位置決めしながら定位置に配置できる。とくに、中間連結部を冶具で押圧する際には、この支持部でバスバーを支えることができるので、バスバーの溶接が容易に行うことができるようになる。

　本発明の電池セル用のバスバーは、正負の電極端子１３を備える複数の電池セル１を、対向する電極端子１３同士で電気接続するバスバーであって、一方の電極端子１３に接続される第一接続部７１と、他方の電極端子１３に接続される第二接続部７２と、第一接続部７１に第一折曲部８１を介して連結されてなる第一立ち上がり部７３と、第二接続部７２に第二折曲部８４を介して連結されて、第一立ち上がり部７３に対して交差する姿勢で配置されてなる第二立ち上がり部７５と、第一立ち上がり部７３に対して、第一折曲部８１と対向する第三折曲部８２を介して連結されると共に、第二立ち上がり部７５に対して、第二折曲部８４と対向する第四折曲部８３を介して連結されてなる中間連結部７４とを備えている。

　上記構成により、対向する電極端子に接続される第一接続部と第二接続部との間に、折曲部を介して連結されてなる第一立ち上がり部、中間連結部、及び第二立ち上がり部を介在させた立体的な連結構造とすることで、第一接続部と第二接続部との距離を近接させることが可能となり、フレキシブル性を備えて小型化を図ることが可能となる。また、このバスバーは、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向の三方向に対して変位を吸収することが可能となり、高い柔軟性を実現できる。

本発明の一実施の形態にかかる電源装置の斜視図である。図１に示す電源装置の拡大平面図である。図２に示す電源装置の一部拡大ＩＩＩ－ＩＩＩ線断面図である。図１に示す電源装置のバスバーの連結構造を示す拡大斜視図である。図４に示す電源装置のバスバーを外した状態を逆側から見た斜視図である。第１のバスバーを示す拡大斜視図である。第２のバスバーを示す拡大斜視図である。従来の電源装置の分解斜視図である。

　図１ないし図５に示す電源装置１００は、正負の電極端子１３を備える複数の電池セル１と、これら複数の電池セル１の内、互いに隣接して配置される電池セル１の対向する電極端子１３同士を電気接続するバスバー７とを備えている。

（電池セル１）
　電池セル１は、幅広面である主面の外形を四角形とする角形電池であって、幅よりも厚さを薄くしている。さらに、電池セル１は、充放電できる二次電池であって、リチウムイオン二次電池としている。ただし、本発明の電源装置は、電池セルを角形電池には特定せず、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、充放電できる全ての電池、たとえばリチウムイオン二次電池以外の非水系電解液二次電池やニッケル水電池セルなども使用できる。

　電池セル１は、正負の電極板を積層している電極体を外装缶１ａに収納して電解液を充填して気密に密閉したものである。外装缶１ａは、底を閉塞する四角い筒状に成形したもので、上方の開口部を金属板の封口板１ｂで気密に閉塞している。外装缶１ａは、アルミニウムやアルミニウム合金などの金属板を深絞り加工して製作される。封口板１ｂは、外装缶１ａと同じように、アルミニウムやアルミニウム合金などの金属板で製作される。封口板１ｂは、外装缶１ａの開口部に挿入され、封口板１ｂの外周と外装缶１ａの内周との境界にレーザービームを照射して、封口板１ｂを外装缶１ａにレーザー溶接して気密に固定している。

（電極端子１３）
　電池セル１は、天面である封口板１ｂの両端部に正負の電極端子１３を固定している。図の電池セル１は、正負の電極端子１３として、第１電極端子１３Ａと第２電極端子１３Ｂを備えている。正負の電極端子１３は同じ金属でなく、異なる金属としている。リチウムイオン二次電池は、正極である第１電極端子１３Ａをアルミニウムとして、負極である第２電極端子１３Ｂを銅としている。

　第１電極端子１３Ａと第２電極端子１３Ｂは、図に示すように、絶縁材１４を介して封口板１ｂに固定されており、内蔵する正負の電極板（図示せず）にそれぞれ接続されている。正負の電極端子１３は、突出部１３ａの周囲に溶接面１３ｂを設けている。溶接面１３ｂは、封口板１ｂの表面と平行な平面状で、この溶接面１３ｂの中央部に突出部１３ａを設けている。図の電極端子１３は、突出部１３ａを円柱状としている。ただ、突出部は、必ずしも円柱状とする必要はなく、図示しないが、多角柱状又は楕円柱状とすることもできる。

　電池セル１の封口板１ｂに固定される正負の電極端子１３の位置は、正極と負極が左右対称となる位置としている。これにより、電池セル１を左右反転させて積層し、隣接して接近する正極と負極の電極端子１３をバスバー７で接続して、直列に接続できる。電池セル１を直列に接続する電源装置は、出力電圧を高くして出力を大きくできる。ただし、電源装置は、電池セルを並列と直列に接続することも０できる。

（電池ブロック５０）
　複数の電池セル１は、図３に示すように、隣接する電池セル１の間にセパレータ２を介在させる状態で積層されて電池積層体９を形成しており、この電池積層体９を締結部材３で固定して直方体の電池ブロック５０としている。締結部材３は、図１に示すように、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４と、このエンドプレート４に、端部を連結して積層状態の電池セル１を加圧状態に固定するバインドバー５とからなる。

　電池積層体９は、電池セル１の電極端子１３を設けている面、図にあっては封口板１ｂを同一平面となるように積層している。図１ないし図３の電源装置１００は、電池積層体９の上面に正負の電極端子１３を配設している。電池積層体９は、封口板１ｂの両端部にある正負の電極端子１３が交互に左右逆となる状態で電池セル１を積層している。

（バスバー７）
　電池ブロック５０は、図２に示すように、複数の電池セル１を積層状態に配置して、隣接する電池セル１の端部において、第１電極端子１３Ａと第２電極端子１３Ｂをバスバーで電気接続している。図に示す電源装置は、バスバー７で複数の電池セル１を直列に接続している。図２に示す電源装置１００は、電池ブロック５０の両側部において、それぞれ対向する電池セル１の第１電極端子１３Ａと第２電極端子１３Ｂをバスバー７で直列に接続するために、互いに左右対称に形成された第１のバスバー７Ａと第２のバスバー７Ｂとを備えている。ここで、第１のバスバー７Ａと第２のバスバー７Ｂは、図６と図７に示すように、平面視及び正面視において左右対称であって、互いに鏡像となるように構成されている。したがって、第１のバスバー７Ａと第２のバスバー７Ｂの同じ構成要素については同符号を付して説明するものとする。

　バスバー７は、金属板を折曲加工して形成されている。図６と図７に示すバスバー７は、一方の電極端子１３である第１電極端子１３Ａに接続される第一接続部７１と、他方の電極端子１３である第２電極端子１３Ｂに接続される第二接続部７２と、第一接続部７１に第一折曲部８１を介して連結されてなる第一立ち上がり部７３と、第二接続部７２に第二折曲部８４を介して連結されて、第一立ち上がり部７３に対して交差する姿勢で配置されてなる第二立ち上がり部７５と、第一立ち上がり部７３に対して、第一折曲部８１と対向する第三折曲部８２を介して連結されると共に、第二立ち上がり部７５に対して、第二折曲部８４と対向する第四折曲部８３を介して連結されてなる中間連結部７４とを備えている。

　第一接続部７１と第二接続部７２は、外形を矩形状とする平面状で、略同一平面に配置されている。第一接続部７１と第二接続部７２は、電極端子１３を挿入する貫通孔７６を有している。第一接続部７１と第二接続部７２は、この貫通孔７６に電極端子１３を挿入して、第一接続部７１と第二接続部７２に電極端子１３を溶接して接続するようにしている。図６と図７のバスバー７は、貫通孔７６を円形として、内側に突出部１３ａを挿入している。円形の貫通孔７６は、電極端子１３の突出部１３ａを案内できる内形としている。さらに、貫通孔７６は、突出部１３ａを案内する状態で、内側縁と突出部１３ａとの間に隙間を形成しており、電極端子１３の溶接面１３ｂを露出させるようにしている。

　また、第一接続部７１と第二接続部７２は、貫通孔７６の周縁部を、電極端子１３の溶接面１３ｂに溶接される接合面７７としている。この接合面７７は、リング状に形成されており、第一接続部７１及び第二接続部７２よりも薄く形成されている。接合面７７は、電極端子１３の溶接面１３ｂに確実にレーザー溶接できる厚さとしている。接合面７７の厚さは、表面に照射されるレーザービームで、溶接面１３ｂに確実に溶接できる寸法に設定される。接合面７７の厚さは、例えば０．３ｍｍ以上、好ましくは０．４ｍｍ以上とする。厚すぎると、レーザー溶接するエネルギーを大きくする必要があるので、溶接プレート部３３の厚さは、例えば２ｍｍ以下、好ましくは１．６ｍｍ以下とする。

　第一立ち上がり部７３は、第一接続部７１に対して垂直な起立姿勢で連結されている。第一立ち上がり部７３は、電池セル１の厚さ方向に延長された板状として、第一接続部７１の一端に沿って垂直姿勢で連結されている。第一立ち上がり部７３は、第一接続部７１との境界において、第一折曲部８１を介して連結されている。

　第二立ち上がり部７５は、第二接続部７２に対して垂直な起立姿勢で連結されている。第二立ち上がり部７５は、電池セル１の幅方向に延長された板状として、第二接続部７２の側縁であって第一接続部７１と対向する対向縁に沿って垂直姿勢で連結されている。第二接続部７２は、第一接続部７１との対向縁に沿って突出する延伸部８０を備えており、この延伸部８０に沿って第二立ち上がり部７５を延長している。図に示す第二立ち上がり部７５は、第二接続部７２の先端側（図において前方）から後端側（図において後方）に向かって次第に高さが高くなる台形状としている。第二立ち上がり部７５は、第二接続部７２との境界において、第二折曲部８４を介して連結されている。

　中間連結部７４は、第一接続部７１及び第二接続部７２と略平行な平面に配置された平面状で、第一立ち上がり部７３の上端縁に対して垂直な姿勢で連結されると共に、第二立ち上がり部７５の上端縁に対しても垂直な姿勢で連結されている。図に示す中間連結部７４は、平面視を略おうぎ形としており、第一立ち上がり部７３との境界縁である一辺を、第一折曲部８１と対向する第三折曲部８２で連結すると共に、第二立ち上がり部７５との境界縁である他の一辺を、第二折曲部８４と対向する第四折曲部８３で連結している。さらに、図に示す中間連結部７４は、第三折曲部８２と第四折曲部８３とを交差する姿勢で配置しており、これ等の境界部分において切欠部８５を設けている。この構造の中間連結部７４は、切欠部８５により変形し易く構成されている。

　また、中間連結部７４は、バスバー７と電極端子１３を溶接する際に、冶具で押圧することができる大きさの平坦面を有している。バスバー７をプレス加工で成形する場合など、ある程度、寸法に誤差が生じる。例えば、第一立ち上がり部７３は、電池セル１の厚さ方向に延長された板状として、第一接続部７１の一端に沿って垂直姿勢で連結されるように設計されているが、必ずしも厳密に直角に折り曲げられるとは限らない。このような製造工程における誤差を考慮する場合、バスバー７の溶接の際に、バスバー７を電極端子１３に押し付けて、第一接続部７１および第二接続部７２と、電極端子１３とを密着させる必要がある。上述の構成によると、第一接続部７１および第二接続部７２に加えて、中間連結部７４の平坦面を冶具で押圧することができるので、効果的に、第一接続部７１および第二接続部７２と、電極端子１３とを密着させることが可能になる。加えて、セパレータ２の上端部であって、中間連結部７４と対応する位置に、中間連結部７４の下面と当接する支持部１６を設けてもよい。このように、中間連結部７４を支持する支持部１６を設けることで、中間連結部７４を冶具で押圧する際に、支持部１６を介して、バスバー７を支えることができるので、バスバー７の溶接を容易に行うことができるようになる。

　以上のバスバー７は、電池セル１の厚さ方向に延長された垂直姿勢の第一立ち上がり部７３を、対向する第一折曲部８１と第三折曲部８２とを介して第一接続部７１と中間連結部７４との間に連結している。この構造により、第一接続部７１と第二接続部７２における電池セル１の幅方向（図において矢印Ｘで表示）への変位を効果的に吸収できるようにしている。また、バスバー７は、電池セル１の幅方向に延長された垂直姿勢の第二立ち上がり部７５を、対向する第二折曲部８４と第四折曲部８３とを介して第二接続部７２と中間連結部７４との間に連結している。この構造により、第一接続部７１と第二接続部７２における電池セル１の厚さ方向（図において矢印Ｙで表示）への変位を吸収できるようにしている。さらに、バスバー７は、第一接続部７１及び第二接続部７２と平行な水平姿勢の中間連結部７４を、互いに交差する第三折曲部８２と第四折曲部８３とを介して第一立ち上がり部７３と第二立ち上がり部７５との間に連結している。この構造により、第一接続部７１と第二接続部７２における垂直方向（図において矢印Ｚで表示）への変位を吸収できるようにしている。また、上述の構成によると、第一折曲部８１と、第二折曲部８４が離間した位置に設けられるため、プレス加工が容易となる効果も期待でき、特に、幅が薄い電池セルを接続する場合などに有効である。

　図６および図７に示すように、バスバー７は、電池セル１の電圧検出のための接続端子７８を設けてもよい。直列に接続される複数の電池セル１を備える電源装置では、複数の電池セル１の電極端子１３の電位を取得し、取得した電位差からそれぞれの電池セル１の電圧を検出する。接続端子７８を有するバスバー７は、電圧検出回路の電圧検出ライン（図示せず）を接続端子７８に接続することで、バスバー７の電位、すなわち、電池セル１の電極端子１３の電位を取得することができる。図６および図７に示すように、ある態様のバスバー７は、第二接続部７２に連結される接続端子７８を有している。接続端子７８は、電圧検出ラインを固定するための連結孔７９が設けられている。第二接続部７２は、第二折曲部８４が設けられる周縁とは異なる辺に接続端子７８が連結されている。なお、スペース効率の観点から、接続端子７８は、第二接続部７２の延伸部８０が延在する方向（Ｘ軸方向）に延在するように設けられることが好ましい。

　また、作業性の観点から、電圧検出ラインが固定される接続端子７８は、第二接続部７２、中間接続部７４等と略平行な平面に配置されることが好ましい。この構成によると、接続端子７８は、第二接続部７２が接続される電池セル１の電極端子１３から離間して位置させることができる。電源装置の組立工程では、電池セルの電極端子とバスバーを固定したあとに、電圧検出ラインとバスバーの固定を行うことが多い。接続端子を電極端子から離間させることで、作業スペースの確保することができ、電圧検出ラインとバスバーとを容易に固定することができる。

　本発明のある態様のバスバー７は、第一折曲部８１、第二折曲部８４、第三折曲部８２、および第四折曲部８３の材厚が０．８ｍｍ～２．０ｍｍとなるように金属板をプレス加工して形成することが好ましい。バスバー７の材厚が厚すぎると、第一折曲部８１、第二折曲部８４、第三折曲部８２、および第四折曲部８３等の部位が変形しづらくなるため、バスバー７が接続される一対の電極端子１３の変位吸収の効果が得られにくくなる。また、バスバーの材厚が薄すぎると、従来の構成でもある程度、接続される一対の電極端子１３の変位を吸収できる。上述の材厚の範囲（０．８ｍｍ～２．０ｍｍ）であれば、上述の構成を採用することで、一対の電極端子１３の変位を効果的に吸収することができる。また、バスバー７をアルミニウムまたはアルミニウム合金材等の比較的変形しやすい金属で形成することで、より一層の変位吸収の効果を期待することができる。

　さらに、バスバー７は、第一接続部７１と第二接続部７２を異なる金属として、電極端子１３と同じ金属を接続している。銅とアルミニウムを電極端子１３とする電池セル１に接続されるバスバー７は、第一接続部７１をアルミニウム板、第二接続部７２を銅板としている。図に示すバスバー７は、第一接続部７１に連結された第一立ち上がり部７３、中間連結部７４、及び第二立ち上がり部７５をアルミニウム板としており、銅板である第二接続部７２と、第二折曲部８４において密着状態に接合している。ここで、図に示す第二接続部７２は、第一接続部７１との対向縁に沿って電池セル１の中央部に向かって延びる延伸部８０を介して全長を長くしているので、第二折曲部８４で接合される第二接続部７２と第二立ち上がり部７５との接合距離を長くして確実に接合できる。また、このバスバー７は、第二接続部７２のみを銅板として他の部分をアルミニウム板とするので、高価な銅板の使用量を少なくし、安価なアルミニウム板の使用量を多くして製造コストを低減できる。

（セパレータ２）
　電池積層体９は、電池セル１の間にセパレータ２を介在させて、隣の電池セル１を絶縁状態で積層している。さらに、電池積層体９は、電位差のある隣の電極端子１３の間に絶縁壁１５を設けて、電位差のある電極端子１３間の沿面距離を長くしている。図３の断面図に示す電池ブロック５０は、絶縁壁１５を、絶縁性のセパレータ２に一体的に成形している。この絶縁壁１５は、セパレータ２を電池セル１の間に挟む状態で定位置に配置される。絶縁壁１５は、図３ないし図５に示すように、電位差のある電極端子１３の間にあって、電極端子１３よりも高く、好ましくは電極端子１３の上端よりも突出する高さとしている。絶縁壁１５は高く配置されて、電位差のある電極端子１３の沿面距離を長くできる。

　図に示す絶縁壁１５は、互いに対向する電極端子１３の間であって、バスバー７で接続される電極端子１３の間に配置される第１の絶縁壁１５Ａと、互いに隣接するバスバー７同士の間に配置される第２の絶縁壁１５Ｂとを備えている。第１の絶縁壁１５Ａは、電極端子１３よりも高く形成されて互いに隣接する電池セル１同士を絶縁している。第１の絶縁壁１５Ａは、バスバー７の中間連結部７４で跨ぐ状態で配置されるように、バスバー７の中間連結部７４よりも低く形成されている。

　第２の絶縁壁１５Ｂは、バスバー７よりも高く形成されており、互いに隣接するバスバー７同士が、意図しない接触により短絡するのを防止している。第２の絶縁壁１５Ｂは、複数のバスバー７が配置される電池ブロック５０の上面を複数に区画して、各バスバー７を定位置に配置する区画領域を形成している。各区画領域は、境界となる区画壁を第２の絶縁壁１５Ｂとすることで、電位差のあるバスバー７同士を確実に絶縁している。

　さらに、図４と図５に示す絶縁壁１５は、バスバー７の中間連結部７４の下面に当接して、中間連結部７４を支持する支持部１６を備えている。図の絶縁壁１５は、第２の絶縁壁１５Ｂの側面から電池セル１の上面に向かって突出する２列の垂直リブを一体的に設けて支持部１６としている。図に示す第２の絶縁壁１５Ｂは、第一接続部７１が配置される第１電極端子１３Ａを設けた端部に対向して支持部１６を突出させている。この支持部１６は、中間連結部７４の下面を支持して、バスバー７を位置決めしながら定位置に配置できる。とくに、中間連結部７４の平坦面を冶具で押圧する際には、この支持部１６でバスバー７を支えて、バスバー７の溶接を容易に行うことができる。

　さらにまた、図４と図５に示す絶縁壁１５は、バスバー７の第二接続部７２から突出する接続端子７８の下面に対向して形成された連結凸部１６を備えている。図５の絶縁壁１５は、第２の絶縁壁１５Ｂの側面であって、前述の支持部１６と反対側の面から電池セル１の上面に向かって突出する凸部を一体的に設けて連結凸部１７としている。図に示す第２の絶縁壁１５Ｂは、第二接続部７２が配置される第２電極端子１３Ｂを設けた端部に対向して連結凸部１７を突出させている。この連結凸部１７は、接続端子７８の貫通孔７９に挿通される止ネジ８９を介して電圧検出ライン（図示せず）を固定できるようにしている。図５の連結凸部１７は、上面に凹部１７Ａを設けており、この凹部１７Ａにナット（図示せず）を嵌合させて非回転状態に固定できるようにしている。この連結凸部１７は、バスバー７を電池ブロック５０の定位置に配置した状態で、上面に接続端子８が配置される。電圧検出ラインは、例えば、先端に設けたリング状の端子に止ネジ８９が挿通される共に、この止ネジ８９が接続端子７８の貫通孔７９を貫通してナットにねじ込まれることで、簡単かつ容易に、しかも確実に接続端子７８に固定される。

　以上の電源装置及び電源システムは、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走行モータに電力を供給する電源、太陽光発電や風力発電などの自然エネルギーの発電電力を蓄電する電源、あるいは深夜電力を蓄電する電源など、種々の用途に使用され、とくに大電力、大電流の用途に好適な電源として使用される。

　以上、本発明の実施形態乃至実施例を図面に基づいて説明した。ただ、上記の実施形態乃至実施例は、本発明の技術思想を具体化するための例示であって、本発明は上記のものに特定されない。また、本明細書は特許請求の範囲に示される部材を、実施形態の部材に特定するものでは決してない。特に実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以上の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。

　本発明のバッテリシステムは、大電力が要求される車両のモータに電力を供給する電源装置や、自然エネルギーや深夜電力を蓄電する蓄電装置に最適に使用される。

　１００…電源装置、１…電池セル、１ａ…外装缶、１ｂ…封口板、２…セパレータ、３…締結部材、４…エンドプレート、５…バインドバー、７…バスバー、７Ａ…第１のバスバー、７Ｂ…第２のバスバー、９…電池積層体、１３…電極端子、１３Ａ…第１電極端子、１３Ｂ…第２電極端子、１３ａ…突出部、１３ｂ…溶接面、１４…絶縁材、１５…絶縁壁、１５Ａ…第１の絶縁壁、１５Ｂ…第２の絶縁壁、１６…支持部、１７…連結凸部、１７Ａ…凹部、５０…電池ブロック、７１…第一接続部、７２…第二接続部、７３…第一立ち上がり部、７４…中間連結部、７５…第二立ち上がり部、７６…貫通孔、７７…接合面、７８…接続端子、７９…連結孔、８０…延伸部、８１…第一折曲部、８２…第三折曲部、８３…第四折曲部、８４…第二折曲部、８５…切欠部、８９…止ネジ、９１…電池セル、９２…セパレータ、９３…電極端子、９４…エンドプレート、９５…バインドバー、９７…バスバー、９９…電池積層体

Claims

　正負の電極端子を備える複数の電池セルと、
　前記複数の電池セルの内、互いに隣接して配置される該電池セルの対向する前記電極端子同士を電気接続するバスバーとを備える電源装置であって、
　前記バスバーが、
　　一方の電極端子に接続される第一接続部と、
　　他方の電極端子に接続される第二接続部と、
　　前記第一接続部に第一折曲部を介して連結されてなる第一立ち上がり部と、
　　前記第二接続部に第二折曲部を介して連結されて、前記第一立ち上がり部に対して交差する姿勢で配置されてなる第二立ち上がり部と、
　　前記第一立ち上がり部に対して、前記第一折曲部と対向する第三折曲部を介して連結されると共に、前記第二立ち上がり部に対して、前記第二折曲部と対向する第四折曲部を介して連結されてなる中間連結部と、
　を備えることを特徴とする電源装置。
　請求項１に記載される電源装置であって、
　前記バスバーは、少なくとも前記第一折曲部、第二折曲部、第三折曲部、および第四折曲部の材厚が０．８ｍｍ～２．０ｍｍとなることを特徴とする電源装置。
　請求項１または２に記載される電源装置であって、
　前記電池セルが幅よりも厚さが薄い角形電池であって、
　前記バスバーは、前記第一接続部と前記第二接続部とが略同一平面に配置されると共に、前記中間連結部が該第一接続部及び該第二接続部と略平行な平面に配置されており、
　前記第一立ち上がり部が、前記電池セルの厚さ方向に延長された板状であって、前記第一接続部の一端に沿って垂直姿勢で連結されており、
　前記第二立ち上がり部が、前記電池セルの幅方向に延長された板状であって、前記第二接続部の側縁であって該第一接続部と対向する対向縁に沿って垂直姿勢で連結されてなる電源装置。
　請求項１ないし３のいずれか一項に記載される電源装置であって、
　前記バスバーは、前記第二接続部が、前記第一接続部との対向縁に沿って突出する延伸部を有しており、前記第二立ち上げ部を前記延伸部に沿って延長してなる電源装置。
　請求項１ないし４のいずれか一項に記載される電源装置であって、
　前記バスバーは、前記第二接続部が一端から突出する接続端子を有する電源装置。
　請求項１ないし５のいずれか一項に記載される電源装置であって、
　前記電池セルが角形電池で、天面の両端部に正負の電極端子として第１電極端子と第２電極端子を備えており、
　複数の角形電池が積層状態に配置されて、隣接する電池セルの端部において、前記第１電極端子が前記第一接続部に接続され、前記第２電極端子が前記第二接続部に接続されて、前記バスバーでもって前記複数の電池セルを直列に接続してなる電源装置。
　請求項１ないし６のいずれか一項に記載される電源装置であって、
　前記バスバーが、前記第一接続部と前記第二接続部に、前記電極端子を挿入する貫通孔を有しており、前記貫通孔に該電極端子が挿入されて、前記第一接続部と前記第二接続部に該電極端子が溶接して接続されてなる電源装置。
　請求項７に記載される電源装置であって、
　前記中間連結部は、前記第一接続部と前記第二接続部を溶接する際に冶具で押圧される平坦面を含んでいることを特徴とする電源装置。
　請求項１ないし８のいずれか一項に記載される電源装置であって、
　前記バスバーが、アルミニウムまたはアルミニウム合金材である電源装置。
　請求項７または８に記載される電源装置であって、
　前記バスバーが、前記第一接続部と前記第二接続部とを異なる金属として、該第一接続部と該第二接続部との間で接合してなるクラッド材である電源装置。
　請求項１０に記載される電源装置であって、
　前記電池セルが角形電池で、天面の両端部に正負の電極端子として第１電極端子と第２電極端子を備えると共に、前記第１電極端子をアルミニウムとし、第２電極端子を銅としており、
　前記バスバーが、第一接続部をアルミニウムとし、第二接続部を銅としてなる電源装置。
　請求項１ないし１１のいずれか一項に記載される電源装置であって、さらに、
　前記複数の電池セルを積層した状態で、隣接する電池セル同士の間に介在される絶縁性のセパレータを備えており、
　前記セパレータが、前記バスバーを介して接続される前記第１電極端子と前記第２電極端子の間に配置される絶縁壁を備えており、前記絶縁壁が該電極端子よりも高く、前記中間連結部よりも低く形成されてなる電源装置。
　請求項１ないし１２のいずれか一項に記載される電源装置であって、さらに、
　前記複数の電池セルを積層した状態で、隣接する電池セル同士の間に介在される絶縁性のセパレータを備えており、
　前記セパレータが、互いに隣接する前記バスバーの間に配置される絶縁壁を備えており、前記絶縁壁が該バスバーよりも高く形成されてなる電源装置。
　請求項１３に記載される電源装置であって、
　前記絶縁壁が、前記バスバーの前記中間連結部の下面に当接して、該中間連結部を支持する支持リブを備える電源装置。
　正負の電極端子を備える複数の電池セルを、対向する前記電極端子同士で電気接続する電池セル用のバスバーであって、
　一方の電極端子に接続される第一接続部と、
　他方の電極端子に接続される第二接続部と、
　前記第一接続部に第一折曲部を介して連結されてなる第一立ち上がり部と、
　前記第二接続部に第二折曲部を介して連結されて、前記第一立ち上がり部に対して交差する姿勢で配置されてなる第二立ち上がり部と、
　前記第一立ち上がり部に対して、前記第一折曲部と対向する第三折曲部を介して連結されると共に、前記第二立ち上がり部に対して、前記第二折曲部と対向する第四折曲部を介して連結されてなる中間連結部と
　を備えることを特徴とする電池セル用のバスバー。