WO2019188214A1 - バスバーおよび電池積層体 - Google Patents

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WO2019188214A1
WO2019188214A1 PCT/JP2019/009774 JP2019009774W WO2019188214A1 WO 2019188214 A1 WO2019188214 A1 WO 2019188214A1 JP 2019009774 W JP2019009774 W JP 2019009774W WO 2019188214 A1 WO2019188214 A1 WO 2019188214A1
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battery
bus bar
joint
inclined portion
plate
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PCT/JP2019/009774
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小村　哲司
信吾 粂
Original Assignee
パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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    • H01R11/11—End pieces or tapping pieces for wires, supported by the wire and for facilitating electrical connection to some other wire, terminal or conductive member
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    • H01R4/00—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation
    • H01R4/02—Soldered or welded connections
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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a bus bar and a battery stack.
  • a battery stack in which a plurality of batteries are electrically connected is known as a battery used for a power source that requires a high output voltage, such as for vehicles.
  • a battery stack output terminals of adjacent batteries are connected by a bus bar.
  • a bus bar As a bus bar, a bus bar having a structure in which a plurality of plates are stacked is known (for example, see Patent Document 1). By taking a laminated structure, the rigidity of the bus bar can be suppressed. Thereby, the bus bar can absorb the force applied to the connection portion between the bus bar and the battery due to the vibration of the battery or the like. As a result, the connection reliability between the bus bar and the battery can be improved.
  • the present inventors have intensively studied to provide a protruding portion on a plate stack type bus bar, and as a result, have come to recognize the following problems. That is, when plates having protrusions of the same shape are stacked, there is a possibility that a gap is generated between the plates. The gap between the plates can interfere with the plate welding process. If the welding becomes unstable due to a failure, the electrical resistance of the bus bar increases, which may lead to a decrease in the output characteristics of the battery stack. Moreover, the dimension of the bus bar in the plate stacking direction can be increased by the gap between the plates.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a technique for increasing the flexibility of a plate stack type bus bar while suppressing generation of a gap between plates and an increase in manufacturing cost. It is in.
  • a certain aspect of the present invention is a bus bar.
  • the bus bar has a structure in which a plurality of plates are stacked, and is a bus bar that electrically connects the first battery and the second battery, and a first joint that is joined to the output terminal of the first battery; A second joining portion joined to the output terminal of the second battery; and a projecting portion arranged between the first joining portion and the second joining portion and projecting in the stacking direction of the battery and the bus bar.
  • the protruding portion has a first inclined portion extending in a direction approaching or separating from the battery from the first joint portion, and a second inclined portion extending in a direction approaching or separating from the second joint portion to the battery.
  • the first inclined portion and the second inclined portion have one end in the second direction intersecting with the first direction at a predetermined interval in the first direction in which the first bonded portion and the second bonded portion are arranged and when viewed from the stacking direction. It arranges so that the said space
  • the battery stack includes the bus bar according to the above aspect and a plurality of batteries electrically connected to each other by the bus bar.
  • the present invention it is possible to increase the flexibility of the plate stack type bus bar while suppressing generation of a gap between the plates and an increase in manufacturing cost.
  • FIG. 4A is a perspective view showing a schematic structure of a plate laminate formed in the manufacturing process of the bus bar.
  • FIG. 4B is a side view showing a schematic structure of the plate laminate.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a schematic structure of a battery stack according to an embodiment.
  • the battery stack 1 includes a plurality of bus bars 2 and a plurality of batteries 4 that are electrically connected to each other by the bus bars 2.
  • Each battery 4 is a rechargeable secondary battery such as a lithium ion battery, a nickel-hydrogen battery, or a nickel-cadmium battery.
  • the battery 4 is a so-called rectangular battery and has a flat rectangular parallelepiped outer can.
  • a substantially rectangular opening is provided on one surface of the outer can, and an electrode body, an electrolytic solution, and the like are accommodated in the outer can through the opening.
  • a sealing plate 6 for sealing the outer can is provided at the opening of the outer can.
  • the sealing plate 6 is provided with a positive output terminal 8 near one end in the longitudinal direction and a negative output terminal 8 near the other end.
  • the positive output terminal 8 is appropriately referred to as a positive terminal 8a
  • the negative output terminal 8 is referred to as a negative terminal 8b.
  • the positive terminal 8a and the negative terminal 8b are collectively referred to as the output terminal 8.
  • the outer can, the sealing plate 6 and the output terminal 8 are conductors, for example, made of metal.
  • the sealing plate 6 is provided with a safety valve (not shown) between the pair of output terminals 8. The safety valve is configured to open when the internal pressure of the outer can rises to a predetermined value or more, and to release the internal gas.
  • the side on which the output terminal 8 is provided is the top surface of the battery 4 and the opposite side is the bottom surface of the battery 4.
  • the battery 4 has two main surfaces that connect the top surface and the bottom surface. This main surface is the surface having the largest area among the six surfaces of the battery 4. The remaining two surfaces excluding the top surface, the bottom surface, and the two main surfaces are the side surfaces of the battery 4.
  • the upper surface side of the battery 4 is the upper surface of the battery stack 1
  • the bottom surface side of the battery 4 is the bottom surface of the battery stack 1
  • the side surface side of the battery 4 is the side surface of the battery stack 1.
  • the upper surface side of the battery stack 1 is vertically upward, and the bottom surface of the battery stack 1 is vertically downward.
  • the plurality of batteries 4 are stacked at a predetermined interval so that the main surfaces of the adjacent batteries 4 face each other.
  • stacking means arranging a plurality of members in one arbitrary direction. Therefore, the stacking of the batteries 4 includes arranging a plurality of batteries 4 horizontally. Moreover, each battery 4 is arrange
  • Two adjacent batteries 4 are stacked such that one positive electrode terminal 8a and the other negative electrode terminal 8b are adjacent to each other.
  • the positive terminal 8 a and the negative terminal 8 b are electrically connected via the bus bar 2. Note that the same polarity output terminals of two adjacent batteries 4 may be connected by a bus bar.
  • the bus bar 2 is an approximately band-shaped metal member.
  • the bus bar 2 is electrically connected to the output terminal 8 of each battery 4 by welding, for example.
  • the structure of the bus bar 2 will be described in detail later.
  • the battery stack 1 has a plurality of separators (not shown).
  • the separator is also called an insulating spacer, and is made of, for example, an insulating resin.
  • a separator is arrange
  • the battery stack 1 has a pair of end plates 10.
  • the end plate 10 is made of, for example, a metal plate.
  • the plurality of stacked batteries 4 and the plurality of separators are sandwiched between a pair of end plates 10.
  • the pair of end plates 10 are arranged in the stacking direction of the batteries 4 (hereinafter referred to as the battery stacking direction X), and are adjacent to the outermost battery 4 with the separator interposed therebetween.
  • the outermost bus bar 2 in the battery stacking direction X also functions as an external connection terminal.
  • the battery stack 1 also has a pair of restraining members 12.
  • the stacked battery 4, separator and end plate 10 are restrained by a pair of restraining members 12.
  • the pair of restraining members 12 are also called bind bars.
  • the pair of restraining members 12 are arranged in a horizontal direction Y (direction indicated by an arrow Y in FIG. 1) orthogonal to the battery stacking direction X.
  • the horizontal direction Y is a direction in which the output terminals 8 are arranged in each battery 4.
  • Each constraining member 12 has a rectangular flat surface portion 12a parallel to the side surface of the battery 4, and a flange portion 12b protruding from the end of each side of the flat surface portion 12a toward the battery 4 side.
  • the restraining member 12 can be formed, for example, by bending each side of a rectangular metal plate.
  • the two flanges 12b and the pair of end plates 10 facing each other in the battery stacking direction X are fixed by screwing or the like.
  • the plurality of batteries 4 and the plurality of separators are fastened by the pair of end plates 10 and the pair of restraining members 12.
  • the plurality of batteries 4 are clamped in the battery stacking direction X by the restraining member 12 and positioned in the battery stacking direction X.
  • the plurality of batteries 4 have bottom surfaces in contact with the lower flange portion 12b of the restraining member 12 through an insulator, and upper surfaces of the plurality of batteries 4 in contact with the upper flange portion 12b of the restraining member 12 through the insulator.
  • the positioning in the vertical direction is performed.
  • a part of the separator can be used as an insulator interposed between the bottom surface and / or the top surface and the flange portion 12b.
  • the bus bar 2 is electrically connected to the output terminal 8 of each battery 4 to obtain the battery
  • FIG. 2 is a perspective view showing a schematic structure of the bus bar.
  • FIG. 3 is a plan view showing a schematic structure of the bus bar.
  • the bus bar 2 has a structure in which a plurality of plates 14 are stacked. Each plate 14 is strip-shaped and extends in the battery stacking direction X. Each plate 14 is made of a metal such as copper or aluminum and has a thickness of 0.1 to 0.5 mm, for example.
  • the bus bar 2 includes a first joint 16, a second joint 18, and a protrusion 20.
  • Each plate 14 has a region that constitutes a part of the first joint 16, the second joint 18, and the protrusion 20, and the first joint 16 and the second joint are formed by stacking a plurality of plates 14.
  • a portion 18 and a protruding portion 20 are configured. Therefore, the 1st junction part 16, the 2nd junction part 18, and the protrusion part 20 have the substantially same thickness.
  • the first joint 16 is joined to the output terminal 8 of the first battery 4a (see FIG. 1).
  • the 2nd junction part 18 is joined to the output terminal 8 of the 2nd battery 4b (refer FIG. 1). Thereby, the 1st battery 4a and the 2nd battery 4b are electrically connected.
  • the first joint 16 is located at one end of the bus bar 2, and the second joint 18 is located at the other end of the bus bar 2.
  • the 1st junction part 16 and the 2nd junction part 18 are flat form.
  • the protruding portion 20 is disposed between the first bonding portion 16 and the second bonding portion 18 and protrudes in the stacking direction of the battery 4 and the bus bar 2 (hereinafter referred to as the bus bar stacking direction Z).
  • the bus bar stacking direction Z is defined as the vertical direction for convenience. In other words, the protrusion 20 protrudes in the stacking direction of the plates 14.
  • the protruding portion 20 has a first inclined portion 22 and a second inclined portion 24.
  • the first inclined portion 22 extends in a direction that approaches or separates from the battery 4 from the first joint portion 16. That is, the first inclined portion 22 extends in a direction intersecting with a plane direction (XY plane direction) parallel to the first joint portion 16.
  • the first inclined portion 22 is a surface that is inclined at a predetermined angle with respect to the first joint portion 16.
  • the second inclined portion 24 extends from the second joint portion 18 in a direction approaching or separating from the battery 4. That is, the second inclined portion 24 extends in a direction intersecting with a plane direction (XY plane direction) parallel to the second bonding portion 18.
  • the second inclined portion 24 is a surface that is inclined at a predetermined angle with respect to the second joint portion 18.
  • the protrusion 20 has a substantially U-shaped cross-section in the plane direction (XZ plane direction) including the battery stacking direction X and the bus bar stacking direction Z.
  • the first inclined portion 22 and the second inclined portion 24 are arranged with a predetermined interval W in the first direction in which the first joint portion 16 and the second joint portion 18 are arranged. Further, the first inclined portion 22 and the second inclined portion 24 are arranged so that the interval W gradually increases from one end side in the second direction intersecting the first direction to the other end side when viewed from the bus bar stacking direction Z. .
  • the first direction is the battery stacking direction X
  • the second direction is the horizontal direction Y.
  • the one end 22a in the horizontal direction Y is located in the 2nd junction part 18 side rather than the other end 22b, and the other end 22b is located in the 1st junction part 16 side rather than the one end 22a.
  • one end 24a in the horizontal direction Y is located closer to the first joint portion 16 than the other end 24b, and the other end 24b is located closer to the second joint portion 18 than the one end 24a.
  • connection angle ⁇ 1 between the first inclined portion 22 and the first joint portion 16 is the same from the one end 22a side to the other end 22b side.
  • connection angle ⁇ 2 between the second inclined portion 24 and the second joint portion 18 is the same from the one end 24a side to the other end 24b side. That is, the connection part of the 1st junction part 16 and the 1st inclination part 22, and the connection part of the 2nd junction part 18 and the 2nd inclination part 24 go to the 2nd junction part 18 side from the 1st junction part 16 side.
  • the change in angle is the same in all the second direction positions.
  • the protruding portion 20 has a flat portion 26 between the first inclined portion 22 and the second inclined portion 24.
  • the flat portion 26 extends in parallel with the first joint portion 16 and the second joint portion 18.
  • the flat portion 26 and the first joint portion 16 are connected by the first inclined portion 22, and the flat portion 26 and the second joint portion 18 are connected by the second inclined portion 24. Therefore, the flat part 26 is in the first bar 16 and the second bar 18 in the bus bar stacking direction Z by the height of the first bar 22 and the second bar 24 (the length in the bus bar stacking direction Z). It is off.
  • the flat portion 26 has a trapezoidal shape. More specifically, the flat portion 26 has an isosceles trapezoidal shape in which the side in contact with the first inclined portion 22 is one leg and the side in contact with the second inclined portion 24 is the other leg.
  • FIG. 4A is a perspective view showing a schematic structure of a plate laminate formed in the manufacturing process of the bus bar.
  • FIG. 4B is a side view showing a schematic structure of the plate laminate.
  • the plate 14 can be obtained by bending a belt-shaped flat plate by pressing or the like and forming two steps with a gap W in the longitudinal direction.
  • One step constitutes the first inclined portion 22, and the other step constitutes the second inclined portion 24.
  • the portion sandwiched between the two steps constitutes the flat portion 26.
  • the remaining portion constitutes the first joint portion 16 and the second joint portion 18.
  • Each plate 14 is molded with the same mold and therefore has the same shape.
  • the obtained plate 14 is laminated to form a plate laminate 28.
  • the plates 14 are overlapped with each other in the horizontal direction Y.
  • a portion where the interval W between the first inclined portion 22 and the second inclined portion 24 is narrow overlaps with a wide portion.
  • the outer plate located on the distal end side in the projecting direction of the projecting portion 20 and the inner plate located on the base side include a portion having a large interval W in the outer plate and a portion having a small interval W in the inner plate. Overlap.
  • the interval W between the first inclined portion 22 and the second inclined portion 24 includes an interval between outer surfaces (hereinafter, appropriately referred to as an outer surface interval WO) and an interval between inner surfaces (hereinafter, appropriately referred to as an inner surface interval WI). It is.
  • the outer surface is a surface facing the first joint portion 16 side, and the inner surface is a surface facing the second inclined portion 24 side.
  • the outer surface is a surface facing the second joint portion 18 side, and the inner surface is a surface facing the first inclined portion 22 side.
  • the outer surface interval WO and the inner surface interval WI have a difference corresponding to the thickness of the plate 14.
  • the adjacent outer plate and inner plate are stacked while being shifted in the horizontal direction Y in accordance with the difference between the outer surface interval WO and the inner surface interval WI.
  • the protrusion part 20 of an outer side plate and the protrusion part 20 of an inner side plate overlap the part in which the inner surface space
  • the outer surface intervals WO or inner surface intervals WI are compared, a portion having a large interval W in the outer plate and a portion having a small interval W in the inner plate overlap.
  • the planar region includes the first joint 16 and the first slope 22, the first slope 22 and the flat part 26, the second joint 18 and the second slope 24, and the second slope 24 and the flat part 26. It is an area
  • the plurality of plates 14 are joined by welding or the like. It is preferable that the bonding of the plurality of plates 14 is performed only in each planar region of the first bonding portion 16 and the second bonding portion 18. In other words, it is preferable not to provide the joints of the plurality of plates 14 to the protruding portion 20 of the bus bar 2. Thereby, the flexibility of the protrusion part 20 can be ensured more reliably. Thereafter, both end portions in the horizontal direction Y are cut so as to leave only the region where all the plates 14 overlap in the plate stack 28. As a result, the bus bar 2 shown in FIGS. 1 to 3 is obtained.
  • the several plate 14 is joined in the center part of the width direction (horizontal direction Y) of the plate 14.
  • FIG. for example, through welding is used for joining the plurality of plates 14.
  • the bus bar 2 is a bus bar that has a structure in which a plurality of plates 14 are stacked and electrically connects the first battery 4a and the second battery 4b.
  • the bus bar 2 includes a first joint 16 joined to the output terminal 8 of the first battery 4a, a second joint 18 joined to the output terminal 8 of the second battery 4b, the first joint 16 and the second.
  • a protrusion 20 disposed between the joints 18. The protruding portion 20 protrudes in the bus bar stacking direction Z.
  • the protrusion 20 extends from the first joint 16 in the direction approaching or leaving the battery 4 and the second inclined part 22 extending from the second joint 18 in the direction approaching or leaving the battery 4. And an inclined portion 24.
  • the first inclined portion 22 and the second inclined portion 24 are arranged with a predetermined interval W in the first direction in which the first joint portion 16 and the second joint portion 18 are arranged.
  • the first inclined portion 22 and the second inclined portion 24 are, as viewed from the bus bar stacking direction Z, so that the interval W gradually increases from one end side in the second direction intersecting the first direction toward the other end side.
  • Each other's posture is determined. In other words, the interval W gradually changes from one end side to the other end side in the width direction of the bus bar 2.
  • the upper and lower plates 14 to be stacked are shifted in the second direction so that the portion with the narrow interval W in the protruding portion 20 of one plate 14 and the portion with the large interval W in the protruding portion 20 of the other plate 14 are separated. Can be overlapped. As a result, it is possible to avoid a gap between the plates 14 even when each plate 14 has the protruding portion 20 having the same shape. For this reason, the several plate 14 can be produced with the same metal mold
  • the protruding portion 20 on the plate stack type bus bar 2 while suppressing generation of a gap between the plates 14 and an increase in manufacturing cost of the bus bar 2.
  • flexibility of the bus-bar 2 in the battery lamination direction X can be improved by providing the protrusion part 20.
  • the load applied to the connecting portion between the bus bar 2 and the output terminal 8 can be more reliably reduced. Therefore, stable electrical connection between the batteries 4 via the bus bar 2 can be realized.
  • the performance of the battery laminated body 1 can be improved by providing the bus bar 2 of this Embodiment in the battery laminated body 1.
  • connection angle ⁇ 1 between the first inclined portion 22 and the first joint portion 16 and the connection angle ⁇ 2 between the second inclined portion 24 and the second joint portion 18 are the same from one end side to the other end side in the second direction. is there.
  • the connection angles ⁇ 1 and ⁇ 2 are the same from one end side to the other end side in the width direction of the bus bar 2. Thereby, it can suppress that the plates 14 laminated
  • the connection angles ⁇ 1 and ⁇ 2 may not be the same from one end side to the other end side in the width direction of the bus bar 2.
  • the protruding portion 20 has a flat portion 26 between the first inclined portion 22 and the second inclined portion 24.
  • the protrusion height of the protrusion part 20 can be made small. Therefore, an increase in the size of the bus bar 2 due to the provision of the protruding portion 20 can be suppressed.
  • the size management of the bus bar 2 can be facilitated as compared with the case where the protrusion 20 having a shape that is entirely curved from the first joint 16 side to the second joint 18 side is provided.
  • the flat part 26 can also be used as a connection part of a voltage detection line.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications such as design changes can be made based on the knowledge of those skilled in the art.
  • the embodiments to which the modifications are added are also included in the present invention. Included in the range.
  • a new embodiment generated by adding a modification to the above-described embodiment has the effects of the combined embodiment and the modification.
  • the battery 4 is a rectangular battery, but the shape of the battery 4 is not particularly limited, and may be a cylindrical shape or the like.
  • the total number of batteries 4 included in the battery stack 1 is not particularly limited.
  • the outer can of the battery 4 may be covered with an insulating sheet such as a shrink tube.
  • the number of plates 14 constituting the bus bar 2 is not particularly limited. The number of plates 14 can be appropriately set according to the thickness required for the bus bar 2 and the like.
  • the interval W between the first inclined portion 22 and the second inclined portion 24 continuously spreads from one end side in the horizontal direction Y toward the other end side, but may be spread stepwise.
  • the protruding portion 20 protrudes in a direction away from the battery 4, but may protrude in a direction approaching the battery 4.
  • the protrusion part 20 does not need to have the flat part 26, for example, may be the shape where the whole curves from the 1st junction part 16 side to the 2nd junction part 18 side.
  • both ends in the horizontal direction Y are cut so that only the region where all the plates 14 overlap in the plate stack 28 is shown, but the configuration is not particularly limited thereto.
  • only one end portion in the horizontal direction Y may be cut or both end portions may not be cut.
  • the plates 14 can be joined to each other by brazing or plating the stepped portion. Thereby, between each plate 14 can be joined reliably. Further, when the step portion remains in the region corresponding to the first joint portion 16 and the second joint portion 18, the first joint portion 16 and the second joint portion 18 and the output terminal 8 are joined using the step portion. be able to. For example, the step portion and the output terminal 8 are joined by brazing or the like. Thereby, the bus bar 2 and the output terminal 8 can be more reliably joined.

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Abstract

バスバーは、第１電池の出力端子に接合される第１接合部と、第２電池の出力端子に接合される第２接合部と、第１接合部および第２接合部の間に配置されて、電池とバスバーとの積層方向に突出する突出部とを備える。突出部は、第１接合部から電池に接近または離間する方向に延在する第１傾斜部と、第２接合部から電池に接近または離間する方向に延在する第２傾斜部とを有する。第１傾斜部および第２傾斜部は、所定の間隔Ｗをあけて且つ一端側から他端側に向かって当該間隔が徐々に広がるように並ぶ。

Description

バスバーおよび電池積層体
　本発明は、バスバーおよび電池積層体に関する。
　例えば車両用等の、高い出力電圧が要求される電源に用いられる電池として、複数個の電池が電気的に接続されてなる電池積層体が知られている。従来、このような電池積層体では、隣り合う電池の出力端子同士がバスバーで接続されていた。
　バスバーとしては、複数のプレートが積層された構造を有するバスバーが知られている（例えば、特許文献１参照）。積層構造をとることで、バスバーの剛性を抑えることができる。これにより、電池の振動等に起因してバスバーと電池との接続部にかかる力をバスバーが吸収することができる。この結果、バスバーと電池との間の接続信頼性を高めることができる。
特開２０１２－１８９０４号公報
　近年、電池の高容量化が進んでおり、電池の膨張量が増大する傾向にある。電池が膨張すると、特に電池の積層方向において電池の寸法変化量が大きくなる。したがって、バスバーと電池との接続部にかかる負荷も増大する傾向にある。これに対し、電池に対し接近または離間する方向に湾曲する突出部をバスバーに設け、これにより引っ張り方向におけるバスバーの柔軟性を高めることで、接続部にかかる負荷の増大に対処することが考えられる。
　本発明者らは、プレート積層タイプのバスバーに突出部を設けることを鋭意検討した結果、以下の課題を認識するに至った。すなわち、同一形状の突出部を有するプレートを積層すると、プレート間に隙間が生じてしまうおそれがあった。プレート間の隙間はプレートの溶接プロセスの障害となり得る。障害により溶接が不安定になると、バスバーの電気抵抗が増大して電池積層体の出力特性低下につながり得る。また、プレートの隙間によって、プレート積層方向におけるバスバーの寸法が増大し得る。
　各プレートを隙間なく積層するためには、突出部における湾曲の外側を構成するプレートと、湾曲の内側を構成するプレートとで、異なる大きさの突出部を設ける必要がある。しかしながら、この場合には、各形状のプレートに対応する複数の金型を用意する必要があり、バスバーの製造コストの増加につながり得る。
　本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、プレート間の隙間の発生と製造コストの増加とを抑制しながら、プレート積層タイプのバスバーの柔軟性を高める技術を提供することにある。
　本発明のある態様は、バスバーである。当該バスバーは、複数のプレートが積層された構造を有し、第１電池および第２電池を電気的に接続するバスバーであって、第１電池の出力端子に接合される第１接合部と、第２電池の出力端子に接合される第２接合部と、第１接合部および第２接合部の間に配置されて、電池とバスバーとの積層方向に突出する突出部とを備える。突出部は、第１接合部から電池に接近または離間する方向に延在する第１傾斜部と、第２接合部から電池に接近または離間する方向に延在する第２傾斜部とを有する。第１傾斜部および第２傾斜部は、第１接合部および第２接合部が並ぶ第１方向に所定の間隔をあけて、且つ積層方向から見て、第１方向と交わる第２方向の一端側から他端側に向かって当該間隔が徐々に広がるように並ぶ。
　本発明の他の態様は、電池積層体である。当該電池積層体は、上記態様のバスバーと、バスバーにより互いに電気的に接続された複数の電池とを備える。
　本発明によれば、プレート間の隙間の発生と製造コストの増加とを抑制しながら、プレート積層タイプのバスバーの柔軟性を高めることができる。
実施の形態に係る電池積層体の概略構造を示す斜視図である。 バスバーの概略構造を示す斜視図である。 バスバーの概略構造を示す平面図である。 図４（Ａ）は、バスバーの製造過程で形成されるプレート積層体の概略構造を示す斜視図である。図４（Ｂ）は、プレート積層体の概略構造を示す側面図である。
　以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、各図に示す各部の縮尺や形状は、説明を容易にするために便宜的に設定されており、特に言及がない限り限定的に解釈されるものではない。また、同一の部材であっても、各図面間で縮尺等が若干相違する場合もあり得る。また、本明細書または請求項中に「第１」、「第２」等の用語が用いられる場合、特に言及がない限りいかなる順序や重要度を表すものでもなく、ある構成と他の構成とを区別するためのものである。
　図１は、実施の形態に係る電池積層体の概略構造を示す斜視図である。電池積層体１は、複数のバスバー２と、バスバー２により互いに電気的に接続された複数の電池４とを備える。
　各電池４は、例えば、リチウムイオン電池、ニッケル－水素電池、ニッケル－カドミウム電池等の充電可能な二次電池である。電池４は、いわゆる角形電池であり、扁平な直方体形状の外装缶を有する。外装缶の一面には略長方形状の開口が設けられ、この開口を介して外装缶に電極体や電解液等が収容される。外装缶の開口には、外装缶を封止する封口板６が設けられる。
　封口板６には、長手方向の一端寄りに正極の出力端子８が設けられ、他端寄りに負極の出力端子８が設けられる。以下では適宜、正極の出力端子８を正極端子８ａと称し、負極の出力端子８を負極端子８ｂと称する。また、出力端子８の極性を区別する必要がない場合、正極端子８ａと負極端子８ｂとをまとめて出力端子８と称する。外装缶、封口板６および出力端子８は導電体であり、例えば金属製である。また、封口板６には、一対の出力端子８の間に安全弁（図示せず）が設けられる。安全弁は、外装缶の内圧が所定値以上に上昇した際に開弁して、内部のガスを放出できるように構成される。
　本実施の形態では、出力端子８が設けられる側を電池４の上面、反対側を電池４の底面とする。また、電池４は、上面及び底面をつなぐ２つの主表面を有する。この主表面は、電池４が有する６つの面のうち面積の最も大きい面である。上面、底面および２つの主表面を除いた残り２つの面は、電池４の側面とする。また、電池４の上面側を電池積層体１の上面とし、電池４の底面側を電池積層体１の底面とし、電池４の側面側を電池積層体１の側面とする。また便宜上、電池積層体１の上面側を鉛直方向上方とし、電池積層体１の底面側を鉛直方向下方とする。
　複数の電池４は、隣り合う電池４の主表面同士が対向するにして所定の間隔で積層される。なお、「積層」は、任意の１方向に複数の部材を並べることを意味する。したがって、電池４の積層には、複数の電池４を水平に並べることも含まれる。また、各電池４は、出力端子８が同じ方向を向くように配置される。ここでは便宜上、出力端子８は鉛直方向上方を向く。隣接する２つの電池４は、一方の正極端子８ａと他方の負極端子８ｂとが隣り合うように積層される。正極端子８ａと負極端子８ｂとは、バスバー２を介して電気的に接続される。なお、隣接する２つの電池４の同極性の出力端子同士をバスバーで接続する場合もあり得る。
　バスバー２は、おおよそ帯状の金属部材である。バスバー２は、各電池４の出力端子８に例えば溶接によって電気的に接続される。バスバー２の構造は、後に詳細に説明する。
　電池積層体１は、複数のセパレータ（図示せず）を有する。セパレータは、絶縁スペーサとも呼ばれ、例えば絶縁性を有する樹脂からなる。セパレータは、各電池４の間、および電池４と後述するエンドプレート１０との間に配置される。これにより、隣り合う電池４の外装缶同士が絶縁される。また、電池４の外装缶とエンドプレート１０とが絶縁される。
　また、電池積層体１は、一対のエンドプレート１０を有する。エンドプレート１０は、例えば金属板からなる。積層された複数の電池４および複数のセパレータは、一対のエンドプレート１０で挟まれる。一対のエンドプレート１０は、電池４の積層方向（以下では電池積層方向Ｘという）に配列され、最外側の電池４とセパレータを挟んで隣り合う。なお、電池積層方向Ｘで最も外側のバスバー２は、外部接続端子としても機能する。
　また、電池積層体１は、一対の拘束部材１２を有する。積層された電池４、セパレータおよびエンドプレート１０は、一対の拘束部材１２によって拘束される。一対の拘束部材１２は、バインドバーとも呼ばれる。一対の拘束部材１２は、電池積層方向Ｘに対して直交する水平方向Ｙ（図１において矢印Ｙで示す方向）に配列される。水平方向Ｙは、各電池４において出力端子８が並ぶ方向である。各拘束部材１２は、電池４の側面に平行な矩形状の平面部１２ａと、平面部１２ａの各辺の端部から電池４側に突出する庇部１２ｂとを有する。拘束部材１２は、例えば矩形状の金属板の各辺に折り曲げ加工を施すことで形成することができる。
　電池積層方向Ｘにおいて対向する２つの庇部１２ｂと一対のエンドプレート１０とが、ねじ止め等により固定される。これにより、複数の電池４と複数のセパレータとが一対のエンドプレート１０および一対の拘束部材１２によって締結される。複数の電池４は、拘束部材１２によって電池積層方向Ｘに締め付けられて、電池積層方向Ｘの位置決めがなされる。また、複数の電池４は、底面が絶縁体を介して拘束部材１２の下側の庇部１２ｂに当接し、上面が絶縁体を介して拘束部材１２の上側の庇部１２ｂに当接することで、上下方向の位置決めがなされる。なお、セパレータの一部を、底面および／または上面と庇部１２ｂとの間に介在する絶縁体として用いることができる。この状態で、各電池４の出力端子８にバスバー２が電気的に接続されて、電池積層体１が得られる。
　続いて、本実施の形態に係るバスバー２について詳細に説明する。図２は、バスバーの概略構造を示す斜視図である。図３は、バスバーの概略構造を示す平面図である。バスバー２は、複数のプレート１４が積層された構造を有する。各プレート１４は、帯状であり、電池積層方向Ｘに延在する。各プレート１４は、銅やアルミニウム等の金属からなり、厚さは例えば０．１～０．５ｍｍである。
　バスバー２は、第１接合部１６と、第２接合部１８と、突出部２０とを備える。各プレート１４は、第１接合部１６、第２接合部１８および突出部２０の一部を構成する領域を有し、複数のプレート１４が積層されることで第１接合部１６、第２接合部１８および突出部２０が構成される。したがって、第１接合部１６、第２接合部１８および突出部２０は、おおよそ同一の厚さを有する。
　第１接合部１６は、第１電池４ａの出力端子８に接合される（図１参照）。第２接合部１８は、第２電池４ｂの出力端子８に接合される（図１参照）。これにより、第１電池４ａおよび第２電池４ｂが電気的に接続される。第１接合部１６はバスバー２の一方の端部に位置し、第２接合部１８はバスバー２の他方の端部に位置する。第１接合部１６および第２接合部１８は、平板状である。
　突出部２０は、第１接合部１６および第２接合部１８の間に配置されて、電池４とバスバー２との積層方向（以下ではバスバー積層方向Ｚという）に突出する。本実施の形態では、便宜的にバスバー積層方向Ｚを鉛直方向とする。言い換えれば、突出部２０は、プレート１４の積層方向に突出する。
　突出部２０は、第１傾斜部２２と、第２傾斜部２４とを有する。第１傾斜部２２は、第１接合部１６から電池４に接近または離間する方向に延在する。つまり、第１傾斜部２２は、第１接合部１６に平行な面方向（ＸＹ平面方向）と交わる方向に延在する。第１傾斜部２２は、第１接合部１６に対して所定の角度で傾斜する面である。第２傾斜部２４は、第２接合部１８から電池４に接近または離間する方向に延在する。つまり、第２傾斜部２４は、第２接合部１８に平行な面方向（ＸＹ平面方向）と交わる方向に延在する。第２傾斜部２４は、第２接合部１８に対して所定の角度で傾斜する面である。
　第１傾斜部２２および第２傾斜部２４は、一方が電池４に接近するように延在する場合には他方も電池４に接近するように延在し、一方が電池４から離間するように延在する場合には他方も電池４から離間するように延在する。本実施の形態では、第１傾斜部２２および第２傾斜部２４は、電池４から離間するように延在している。したがって、突出部２０は、電池積層方向Ｘとバスバー積層方向Ｚとを含む平面方向（ＸＺ平面方向）の断面形状が略Ｕ字状である。
　また、第１傾斜部２２および第２傾斜部２４は、第１接合部１６および第２接合部１８が並ぶ第１方向に所定の間隔Ｗをあけて並ぶ。また、第１傾斜部２２および第２傾斜部２４は、バスバー積層方向Ｚから見て、間隔Ｗが第１方向と交わる第２方向の一端側から他端側に向かって徐々に広がるように並ぶ。本実施の形態では、第１方向は電池積層方向Ｘであり、第２方向は水平方向Ｙである。つまり、第１傾斜部２２は、水平方向Ｙにおける一端２２ａが他端２２ｂよりも第２接合部１８側に位置し、他端２２ｂが一端２２ａよりも第１接合部１６側に位置する。同様に、第２傾斜部２４は、水平方向Ｙにおける一端２４ａが他端２４ｂよりも第１接合部１６側に位置し、他端２４ｂが一端２４ａよりも第２接合部１８側に位置する。
　第１傾斜部２２と第１接合部１６との接続角度θ１は、一端２２ａ側から他端２２ｂ側にかけて同一である。同様に、第２傾斜部２４と第２接合部１８との接続角度θ２は、一端２４ａ側から他端２４ｂ側にかけて同一である。つまり、第１接合部１６および第１傾斜部２２の接続部と、第２接合部１８および第２傾斜部２４の接続部とは、第１接合部１６側から第２接合部１８側に向かう際の角度変化が、全ての第２方向位置で同一である。
　また、突出部２０は、第１傾斜部２２と第２傾斜部２４との間に平坦部２６を有する。平坦部２６は、第１接合部１６および第２接合部１８と平行に延在する。平坦部２６と第１接合部１６は第１傾斜部２２で接続され、平坦部２６と第２接合部１８とは第２傾斜部２４で接続される。したがって、平坦部２６は、第１傾斜部２２および第２傾斜部２４の高さ（バスバー積層方向Ｚの長さ）分だけ、第１接合部１６および第２接合部１８とバスバー積層方向Ｚにずれている。また、平坦部２６は台形状である。より具体的には、平坦部２６は、第１傾斜部２２と接する辺を一方の脚とし、第２傾斜部２４と接する辺を他方の脚とする等脚台形状である。
　バスバー２は、例えば以下のようにして製造される。図４（Ａ）は、バスバーの製造過程で形成されるプレート積層体の概略構造を示す斜視図である。図４（Ｂ）は、プレート積層体の概略構造を示す側面図である。
　まず、第１接合部１６、第２接合部１８および突出部２０を有するプレート１４を複数枚作製する。例えば、プレス加工等によって帯状の平板を折り曲げて、長手方向に間隔Ｗをあけて２つの段差を形成することで、プレート１４を得ることができる。一方の段差は第１傾斜部２２を構成し、他方の段差は第２傾斜部２４を構成する。また、２つ段差で挟まれた部分が平坦部２６を構成する。そして、残りの部分が第１接合部１６および第２接合部１８を構成する。各プレート１４は、同じ金型で成形され、したがって同一形状である。
　続いて、得られたプレート１４を積層して、プレート積層体２８を形成する。図４（Ａ）および図４（Ｂ）に示すように、プレート積層体２８において、各プレート１４は水平方向Ｙにずれて重ね合わせられる。これにより、隣接する２つのプレート１４は、第１傾斜部２２と第２傾斜部２４との間隔Ｗが狭い部分と広い部分とが重なり合う。具体的には、突出部２０の突出方向において先端側に位置する外側プレートと、根元側に位置する内側プレートとは、外側プレートにおける間隔Ｗの広い部分と、内側プレートにおける間隔Ｗの狭い部分とが重なり合う。
　第１傾斜部２２と第２傾斜部２４との間隔Ｗには、外面同士の間隔（以下では適宜、外面間隔ＷＯという）と内面同士の間隔（以下では適宜、内面間隔ＷＩという）とが含まれる。第１傾斜部２２において、外面は第１接合部１６側を向く表面であり、内面は第２傾斜部２４側を向く表面である。第２傾斜部２４において、外面は第２接合部１８側を向く表面であり、内面は第１傾斜部２２側を向く面である。各プレート１４において、外面間隔ＷＯと内面間隔ＷＩとには、プレート１４の厚みに応じた差がある。
　これに対し、隣接する外側プレートと内側プレートとは、外面間隔ＷＯと内面間隔ＷＩとの間隔差に応じて、水平方向Ｙにずれて積層される。これにより、外側プレートの突出部２０と内側プレートの突出部２０とは、外側プレートにおける内面間隔ＷＩと内側プレートにおける外面間隔ＷＯとがほぼ一致する部分同士が重ね合わされる。外面間隔ＷＯ同士あるいは内面間隔ＷＩ同士を比べると、外側プレートにおける間隔Ｗの広い部分と、内側プレートにおける間隔Ｗの狭い部分とが重なり合うことになる。
　この結果、少なくとも、第１接合部１６、第１傾斜部２２、平坦部２６、第２接合部１８および第２傾斜部２４の各平面領域において、内側プレートの外面と外側プレートの内面とを隙間なく当接させることができる。平面領域とは、第１接合部１６と第１傾斜部２２、第１傾斜部２２と平坦部２６、第２接合部１８と第２傾斜部２４、および第２傾斜部２４と平坦部２６がそれぞれ接続される屈曲形状の領域を除く領域である。
　続いて、溶接などによって複数のプレート１４を接合する。複数のプレート１４の接合は、第１接合部１６および第２接合部１８の各平面領域のみで行われることが好ましい。すなわち、バスバー２の突出部２０に複数のプレート１４の接合部を設けないことが好ましい。これにより、突出部２０のフレキシブル性をより確実に確保することができる。その後、プレート積層体２８のうち、全てのプレート１４が重なった領域のみを残すように、水平方向Ｙの両端部を切断する。これにより、図１～３に示すバスバー２が得られる。なお、プレート積層体２８の水平方向Ｙの両端部を切断する場合、プレート１４の幅方向（水平方向Ｙ）の中央部において、複数のプレート１４が接合される。この場合、複数のプレート１４の接合には、例えば貫通溶接が用いられる。
　以上説明したように、本実施の形態に係るバスバー２は、複数のプレート１４が積層された構造を有し、第１電池４ａおよび第２電池４ｂを電気的に接続するバスバーである。バスバー２は、第１電池４ａの出力端子８に接合される第１接合部１６と、第２電池４ｂの出力端子８に接合される第２接合部１８と、第１接合部１６および第２接合部１８の間に配置される突出部２０とを有する。突出部２０は、バスバー積層方向Ｚに突出する。
　突出部２０は、第１接合部１６から電池４に接近または離間する方向に延在する第１傾斜部２２と、第２接合部１８から電池４に接近または離間する方向に延在する第２傾斜部２４とを有する。第１傾斜部２２および第２傾斜部２４は、第１接合部１６および第２接合部１８が並ぶ第１方向に所定の間隔Ｗをあけて配列される。また、第１傾斜部２２および第２傾斜部２４は、バスバー積層方向Ｚから見て、第１方向と交わる第２方向の一端側から他端側に向かって間隔Ｗが徐々に広がるように、互いの姿勢が定められる。言い換えれば、間隔Ｗは、バスバー２の幅方向における一端側から他端側に向かって徐々に変化する。
　これにより、積層される上下のプレート１４を第２方向にずらして、一方のプレート１４の突出部２０における間隔Ｗが狭い部分と、他方のプレート１４の突出部２０における間隔Ｗが広い部分とを重ね合わせることができる。この結果、各プレート１４が同一形状の突出部２０を有する場合であっても、プレート１４間に隙間が生じることを回避することができる。このため、同じ金型で複数のプレート１４を作製することができる。
　よって、本実施の形態によれば、プレート１４間の隙間の発生とバスバー２の製造コストの増加とを抑制しながら、プレート積層タイプのバスバー２に突出部２０を設けることができる。そして、突出部２０を設けることで、電池積層方向Ｘにおけるバスバー２の柔軟性を高めることができる。そして、突出部２０の変形により電池４の変位を吸収することができるため、バスバー２と出力端子８との接続部にかかる負荷をより確実に軽減することができる。したがって、バスバー２を介した電池４間の安定的な電気的接続を実現することができる。また、本実施の形態のバスバー２を電池積層体１に設けることで、電池積層体１の性能を向上させることができる。
　また、第１傾斜部２２と第１接合部１６との接続角度θ１および第２傾斜部２４と第２接合部１８との接続角度θ２は、第２方向の一端側から他端側にかけて同一である。言い換えれば、接続角度θ１，θ２は、バスバー２の幅方向における一端側から他端側にかけて同一である。これにより、積層されるプレート１４同士が電池積層方向Ｘにずれることを抑制することができる。この電池積層方向Ｘのずれを許容できる場合は、接続角度θ１，θ２は、バスバー２の幅方向における一端側から他端側にかけて同一でなくてもよい。
　また、突出部２０は、第１傾斜部２２と第２傾斜部２４との間に平坦部２６を有する。これにより、突出部２０の突出高さを小さくすることができる。したがって、突出部２０を設けることによるバスバー２の寸法増大を抑制することができる。また、第１接合部１６側から第２接合部１８側にかけて全体が湾曲する形状の突出部２０を設ける場合に比べて、バスバー２の寸法管理を容易にすることができる。さらに、平坦部２６を電圧検出線の接続部として利用することもできる。
　本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を加えることが可能であり、変形が加えられた実施の形態も本発明の範囲に含まれる。上述した実施の形態への変形の追加によって生じる新たな実施の形態は、組み合わされる実施の形態及び変形それぞれの効果をあわせもつ。
　上述した実施の形態では、電池４は角形電池であるが、電池４の形状は特に限定されず、円筒状等であってもよい。また、電池積層体１が備える電池４の総数も特に限定されない。また、電池４の外装缶は、シュリンクチューブ等の絶縁シートで被覆されてもよい。また、バスバー２を構成するプレート１４の枚数も特に限定されない。プレート１４の枚数は、バスバー２に必要な厚さ等に応じて、適宜設定することができる。
　実施の形態では、第１傾斜部２２および第２傾斜部２４の間隔Ｗが水平方向Ｙの一端側から他端側に向かって連続的に広がっているが、段階的に広がってもよい。また、突出部２０は、電池４から離間する方向に突出しているが、電池４に接近する方向に突出してもよい。また、突出部２０は、平坦部２６を有しなくてもよく、例えば、第１接合部１６側から第２接合部１８側にかけて全体が湾曲する形状であってもよい。
　実施の形態では、プレート積層体２８のうち、全てのプレート１４が重なった領域のみを残すように、水平方向Ｙの両端部を切断する構成を示したが、特にこの構成に限定されない。例えば、水平方向Ｙにおける片側の端部のみを切断してもよいし、両端部を切断しなくてもよい。また、プレート積層体２８の端部の一部のみを切断してもよい。
　プレート１４の段差部をバスバー２に残存させる場合、この段差部にろう付けやめっき処理等を施すことにより、各プレート１４同士を接合させることができる。これにより、各プレート１４間を確実に接合することができる。また、第１接合部１６および第２接合部１８に対応する領域に段差部を残存させる場合、段差部を利用して第１接合部１６および第２接合部１８と出力端子８とを接合することができる。例えば、段差部と出力端子８とをろう付け等で接合する。これにより、バスバー２と出力端子８とをより確実に接合することができる。
　以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。
　１　電池積層体
　２　バスバー
　４　電池
　４ａ　第１電池
　４ｂ　第２電池
　８　出力端子
　１４　プレート
　１６　第１接合部
　１８　第２接合部
　２０　突出部
　２２　第１傾斜部
　２４　第２傾斜部
　２６　平坦部

Claims (4)

  1. 　複数のプレートが積層された構造を有し、第１電池および第２電池を電気的に接続するバスバーであって、
    　前記第１電池の出力端子に接合される第１接合部と、
    　前記第２電池の出力端子に接合される第２接合部と、
    　前記第１接合部および前記第２接合部の間に配置されて、電池とバスバーとの積層方向に突出する突出部と、を備え、
    　前記突出部は、前記第１接合部から電池に接近または離間する方向に延在する第１傾斜部と、前記第２接合部から電池に接近または離間する方向に延在する第２傾斜部とを有し、
    　前記第１傾斜部および前記第２傾斜部は、前記第１接合部および前記第２接合部が並ぶ第１方向に所定の間隔をあけて、且つ前記積層方向から見て、前記第１方向と交わる第２方向の一端側から他端側に向かって当該間隔が徐々に広がるように並ぶことを特徴とするバスバー。
  2. 　前記第１傾斜部と前記第１接合部との接続角度および前記第２傾斜部と前記第２接合部との接続角度は、前記一端側から前記他端側にかけて同一である請求項１に記載のバスバー。
  3. 　前記突出部は、前記第１傾斜部と前記第２傾斜部との間に平坦部を有する請求項１または２に記載のバスバー。
  4. 　請求項１乃至３のいずれか１項に記載のバスバーと、
    　前記バスバーにより互いに電気的に接続された複数の電池と、を備えることを特徴とする電池積層体。
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