(57)【要約】【課題】良好な導電経路を得ること。【解決手段】電極端子１２とバスバー１５をかしめ接合する。これにより、電極端子１２とバスバー１５は、電極端子１２の表面を覆っていた酸化被膜が破れた状態で接合される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケースと、前記ケース内に収容された電極組立体と、前記ケースの挿通孔を通って前記ケースの外部に露出されるとともに前記電極組立体に電気的に接続された電極端子と、を有する蓄電装置を備え、前記蓄電装置の電極端子をバスバーで電気的に接続してなる蓄電モジュールにおいて、
前記電極端子を塑性変形によって当接させた当接部を有し、
前記当接部によって前記電極端子と前記バスバーとが接合されていることを特徴とする蓄電モジュール。
【請求項２】
前記電極端子と前記バスバーを接合する溶接部をさらに有する請求項１に記載の蓄電モジュール。
【請求項３】
前記バスバーは、前記電極端子が挿通される挿通孔を有し、
前記電極端子の外周と前記バスバーの挿通孔の内周とが当接している請求項１又は請求項２に記載の蓄電モジュール。
【請求項４】
前記ケースと前記電極端子を絶縁する絶縁部材を有し、
前記絶縁部材は、前記ケースと前記電極端子の間に位置し、
前記絶縁部材と前記バスバーが互いに当接した状態で、前記電極端子と前記バスバーとが接合されている請求項１〜請求項３のうち何れか一項に記載の蓄電モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄電装置をバスバーで電気的に接続した蓄電モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＥＶ（Electric Vehicle）やＰＨＶ（Plug in Hybrid Vehicle）などの車両には、原動機となる電動機への供給電力を蓄える蓄電モジュールが搭載されている。蓄電モジュールは、例えば、特許文献１に開示されるように、二次電池の電極端子をバスバーで電気的に接続して構成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−８７７２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
蓄電モジュールを構成する場合は、バスバーを通じて良好な導電経路を確保することが望ましい。
この発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものであり、その目的は、良好な導電経路を得ることができる蓄電モジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決する蓄電モジュールは、ケースと、前記ケース内に収容された電極組立体と、前記ケースの挿通孔を通って前記ケースの外部に露出されるとともに前記電極組立体に電気的に接続された電極端子と、を有する蓄電装置を備え、前記蓄電装置の電極端子をバスバーで電気的に接続してなる蓄電モジュールにおいて、前記電極端子を前記バスバーに当接するように塑性変形させた当接部を有し、前記当接部によって前記電極端子と前記バスバーとが接合されている。
【０００６】
この構成によれば、バスバーと電極端子は、電極端子をバスバーに当接するように塑性変形させた当接部によって接合される。このため、電極端子とバスバーは、電極端子の表面を覆っていた酸化被膜が破れた状態で接合される。これにより、電極端子とバスバーとの間に良好な導電経路を得ることができる。
【０００７】
上記蓄電モジュールにおいて、前記電極端子と前記バスバーを接合する溶接部をさらに有しても良い。これによれば、溶接部によって導電性をさらに向上させることができる。
上記蓄電モジュールにおいて、前記バスバーは、前記電極端子が挿通される挿通孔を有し、前記電極端子の外周と前記バスバーの挿通孔の内周とが当接していることが好ましい。これによれば、電極端子の外周とバスバーの挿通孔の内周との間にも導電経路を得ることができ、導電性をさらに向上させることができる。
【０００８】
上記蓄電モジュールにおいて、前記ケースと前記電極端子を絶縁する絶縁部材を有し、前記絶縁部材は、前記ケースと前記電極端子の間に位置し、前記絶縁部材と前記バスバーが互いに当接した状態で、前記電極端子と前記バスバーとが接合されていても良い。これによれば、簡単な構成で電極端子をケースに固定することができるとともに、バスバーによって絶縁部材をケースとの間で狭圧し、絶縁部材に経時的な変形が生じたとしても絶縁性を確保できる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、良好な導電経路を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】蓄電モジュールを示す斜視図。
【図２】第１の実施形態における電極端子とバスバーの接続構造を示す一部破断断面図。
【図３】第２の実施形態における電極端子とバスバーの接続構造を示す一部破断断面図。
【図４】第３の実施形態における電極端子とバスバーの接続構造を示す一部破断断面図。
【図５】（ａ），（ｂ）は第４の実施形態における電極端子とバスバーの接続構造を示す一部破断断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（第１の実施形態）
以下、蓄電モジュールを具体化した第１の実施形態を図１及び図２にしたがって説明する。
【００１２】
図１に示すように、蓄電モジュール１０は、リチウムイオン電池などの蓄電装置としての二次電池１１を複数個、電気的に接続することによって構成される。各二次電池１１は極性の異なる電極端子１２，１３を備え、これらの電極端子１２，１３は二次電池１１のケース１４から外部に露出している。蓄電モジュール１０を構成する各二次電池１１は、一方の電極端子１２が隣り合う二次電池１１における極性の異なる他の電極端子１３に電気的に接続されるとともに、他方の電極端子１３が隣り合う二次電池１１における極性の異なる一方の電極端子１２に電気的に接続される。隣り合う二次電池１１の電極端子１２，１３同士は、端子接続部材であるバスバー１５によって接続される。バスバー１５は、金属製（例えば、アルミニウム製）の板状部材である。
【００１３】
二次電池１１は、ケース本体１６とケース本体１６の開口部を覆う蓋１７で構成されたケース１４内に、電極組立体１８及び電解液が収容されている。電極組立体１８は、極性の異なる電極を交互に積層するとともに、電極の間にセパレータを介在させた構造である。各電極はシート状であり、金属箔の両面に活物質層を有する。正極電極の金属箔は例えばアルミニウム箔であり、アルミニウム箔の両面に正極活物質層を有する。また、負極電極の金属箔は例えば銅箔であり、銅箔の両面に負極活物質層を有する。同極の電極は、これらの電極との間で電気を授受する金属製の導電部材と電気的に接続されており、導電部材を介して電極端子１２，１３に電気的に接続されている。例えば、正極電極は導電部材となるアルミニウム板を介して一方の電極端子１２に電気的に接続されている一方、負極電極は導電部材となる銅板を介して他方の電極端子１３に電気的に接続されている。
【００１４】
以下、電極端子１２の構造、及び電極端子１２とバスバー１５の接合構造について説明する。なお、電極端子１３の構造は電極端子１２の構造と同じであり、電極端子１３とバスバー１５の接続構造は電極端子１２とバスバー１５の接続構造と同じである。
【００１５】
図２に示すように、電極端子１２は、四角板状の基部１９と、基部１９から立設された円柱状の極柱部２０と、を有する。極柱部２０の外周の一部にはねじ部２１を有する。
電極端子１２は、基部１９が導電部材２４上に接合されているとともに、極柱部２０の一部が蓋１７の外面１７ａと内面１７ｂを貫通する挿通孔１７ｃからケース１４の外部に露出している。極柱部２０のねじ部２１は、ケース１４の外部に露出している。電極端子１２の軸方向に直交する方向に沿う基部１９の断面積は、挿通孔１７ｃの開口面積よりも大きい。これにより、ケース１４の内部に位置する基部１９は、蓋１７の挿通孔１７ｃからケース１４の外部へ抜け出し不能となっている。
【００１６】
挿通孔１７ｃの内周と極柱部２０の外周との間には、絶縁部材２５が介装されている。これにより、絶縁部材２５は、電極端子１２と蓋１７（ケース１４）との間に位置する。絶縁部材２５は、円環状の筒状部２６と、筒状部２６の軸方向一端から径方向外方へ延設されたフランジ部２７と、を有する。筒状部２６は、挿通孔１７ｃの内周と極柱部２０の外周との間に介装されている。フランジ部２７は、蓋１７の外面１７ａにおいて挿通孔１７ｃの周囲に係止されている。絶縁部材２５は樹脂製であり、この絶縁部材２５によって挿通孔１７ｃの内周と極柱部２０の外周とが絶縁されている。また、基部１９の面上には、極柱部２０を囲む円環状のシール部材２８が設けられている。シール部材２８は、ケース１４の内部において蓋１７の内面１７ｂと基部１９の面との間に位置している。シール部材２８は、例えばＯリングである。
【００１７】
極柱部２０のねじ部２１には、ナット２９が螺合されている。蓋１７の外面１７ａと、ナット２９の蓋１７側の端面２９ａとの間には、絶縁部材２５のフランジ部２７が狭圧されており、フランジ部２７によって蓋１７とナット２９が絶縁されている。ナット２９が極柱部２０に螺合されることによって、ナット２９と基部１９との間に、フランジ部２７、蓋１７、及びシール部材２８が狭圧されるとともに電極端子１２が蓋１７（ケース１４）に締結されている。この締結状態においてシール部材２８は、圧縮状態で蓋１７の内面１７ｂ及び基部１９の面に密接し、挿通孔１７ｃの周囲をシールしている。
【００１８】
バスバー１５は、極柱部２０が挿通される挿通孔１５ａを有する。挿通孔１５ａは、極柱部２０を嵌挿可能な内径である。バスバー１５は、極柱部２０が挿通孔１５ａに挿通された状態で、かつナット２９の端面２９ｂに当接された状態で、電極端子１２と接合されている。ナット２９の端面２９ｂは、ナット２９を極柱部２０のねじ部２１に螺合した際に絶縁部材２５のフランジ部２７に当接するナット２９の端面２９ａとは反対側に位置する面である。この実施形態において電極端子１２とバスバー１５は、当接部としてのかしめ部３０によって接合されている。かしめ部３０は、バスバー１５の挿通孔１５ａから突出した極柱部２０の先端部２０ａの外径が挿通孔１５ａの内径よりも大きくかつ先端部２０ａがバスバー１５に当接するまで先端部２０ａを塑性変形させている。バスバー１５が接合された状態では、バスバー１５と蓋１７の外面１７ａとの間にナット２９が位置している。つまり、ケース１４（蓋１７）、ナット２９、バスバー１５の順に並びかつナット２９とバスバー１５が互いに当接した状態で、電極端子１２とバスバー１５とが接合される。
【００１９】
以下、蓄電モジュール１０の作用を説明する。
二次電池１１の電極端子１２，１３をバスバー１５に、かしめ部３０によって接合する場合は、極柱部２０の先端部２０ａを塑性変形させることによって先端部２０ａがバスバー１５の表面に食い込む。これにより、電極端子１２，１３の表面やバスバー１５の表面を覆っていた酸化被膜が破られる。また、極柱部２０の先端部２０ａを塑性変形させた場合には、極柱部２０が膨出してバスバー１５の挿通孔１５ａの内周にも食い込むことにより、電極端子１２，１３の表面やバスバー１５の表面を覆っていた酸化被膜が破られる。酸化被膜が破られることにより、電極端子１２，１３やバスバー１５の新生面同士が接触する。
【００２０】
また、ナット２９とバスバー１５を当接させた状態で電極端子１２，１３とバスバー１５を接合することにより、ナット２９はバスバー１５と蓋１７に挟まれた状態となる。このため、ナット２９は、バスバー１５と蓋１７との間で狭圧される。
【００２１】
したがって、本実施形態によれば、以下に示す効果を得ることができる。
（１）バスバー１５と電極端子１２，１３をかしめ部３０によって接合することにより、良好な導電経路を得ることができる。
【００２２】
（２）極柱部２０の先端部２０ａを塑性変形させることにより、電極端子１２，１３とバスバー１５の挿通孔１５ａとの間にも導電経路を得ることができ、導電性をさらに向上させることができる。
【００２３】
（３）かしめ部３０によって接合することにより、接合工程を簡素化することができ、蓄電モジュール１０の製造コストの増加を抑制できる。
（４）ナット２９をバスバー１５と蓋１７とで狭圧することにより、締結の緩みを抑制できる。そして、絶縁部材２５やシール部材２８に経時的な変形（クリープ現象）が生じたとしても、二次電池１１の絶縁性やシール性を確保できる。
【００２４】
（５）バスバー１５の挿通孔１５ａに極柱部２０を挿通させるので、電極端子１２，１３に対してバスバー１５の位置決めを簡便に行うことができ、容易に塑性変形させることができる。
【００２５】
（第２の実施形態）
以下、蓄電モジュールを具体化した第２の実施形態を図３にしたがって説明する。なお、以下に説明する実施形態において既に説明した実施形態と同一構成については、同一符号を付すなどして、その重複する説明を省略又は簡略する。
【００２６】
図３に示すように、この実施形態におけるナット３１は、大径部３１ａと小径部３１ｂを有する。大径部３１ａと小径部３１ｂは、段差面３２を介して繋がっている。また、この実施形態におけるバスバー３３は、ナット３１の小径部３１ｂを嵌挿可能な内径の挿通孔３３ａを有する。
【００２７】
この実施形態において電極端子１２とバスバー３３は、かしめ部３４と溶接部３５によって接合されている。かしめ部３４は、電極端子１２の極柱部２０にナット３１を螺合させ、ナット３１から突出した極柱部２０の先端部２０ａを塑性変形させてナット３１に当接させている。一方、溶接部３５は、極柱部２０に螺合されたナット３１の小径部３１ｂにバスバー３３を挿通させ、その状態でナット３１とバスバー３３を溶接することによって構成される。バスバー３３は、ナット３１の段差面３２に当接された状態で溶接される。バスバー３３が接合された状態では、バスバー３３と蓋１７の外面１７ａとの間にナット３１が位置している。電極端子１２は、バスバー３３と接合されたナット３１に接合されることにより、バスバー３３と接合される。
【００２８】
以下、蓄電モジュール１０の作用を説明する。
ナット３１とバスバー３３を溶接接合することにより、ナット３１の表面やバスバー３３の表面を覆っていた酸化被膜が破られる。
【００２９】
また、ナット３１の段差面３２とバスバー３３を当接させた状態で電極端子１２，１３とバスバー３３を接合することにより、ナット３１はバスバー３３と蓋１７に挟まれた状態となる。このため、ナット３１は、バスバー３３と蓋１７との間で狭圧される。
【００３０】
したがって、本実施形態によれば、第１の実施形態の効果（１），（４），（５）と同様の効果に加えて、以下に示す効果を得ることができる。
（６）溶接部３５を加えることで、導電性をさらに向上させることができる。
【００３１】
（７）電極端子１２，１３とナット３１の内周との間にも導電経路を得ることができ、導電性をさらに向上させることができる。
（第３の実施形態）
以下、蓄電モジュールを具体化した第３の実施形態を図４にしたがって説明する。
【００３２】
図４に示すように、電極端子１２は円柱状の極柱部３６を備え、この実施形態において極柱部３６は螺刻されていない。また、この実施形態におけるバスバー３７は、電極端子１２の極柱部３６を嵌挿可能な内径の挿通孔３７ａを有する。
【００３３】
この実施形態においてバスバー３７は、極柱部３６が挿通孔３７ａに挿通された状態で、かつ絶縁部材２５のフランジ部２７に当接された状態で、電極端子１２と接合されている。電極端子１２とバスバー３７は、かしめ部３０によって接合されている。かしめ部３０は、バスバー３７の挿通孔３７ａに電極端子１２の極柱部３６を挿通させ、挿通孔３７ａから突出した極柱部３６の先端部３６ａの外径が挿通孔３７ａの内径よりも大きくかつ先端部３６ａがバスバー３７に当接するまで先端部３６ａを塑性変形させている。この実施形態では、絶縁部材２５とバスバー３７が互いに当接した状態で、電極端子１２とバスバー３７とが接合されている。バスバー３７は、絶縁部材２５のフランジ部２７に当接されている。
【００３４】
以下、蓄電モジュール１０の作用を説明する。
二次電池１１の電極端子１２，１３をバスバー３７に、かしめ部３０によって接合する場合は、極柱部３６の先端部３６ａを塑性変形させることによって先端部３６ａがバスバー３７の表面に食い込む。これにより、電極端子１２，１３の表面やバスバー３７の表面を覆っていた酸化被膜が破られる。また、極柱部３６の先端部３６ａを塑性変形させた場合には、極柱部３６が膨出してバスバー３７の挿通孔３７ａの内周にも食い込むことにより、電極端子１２，１３の表面やバスバー３７の表面を覆っていた酸化被膜が破られる。酸化被膜が破られることにより、電極端子１２，１３やバスバー１５の新生面同士が接触する。
【００３５】
また、絶縁部材２５に当接させた状態で電極端子１２，１３とバスバー３７を接合することにより、絶縁部材２５はバスバー３７と蓋１７に挟まれた状態となる。このため、絶縁部材２５は、バスバー３７と蓋１７との間で狭圧される。
【００３６】
したがって、本実施形態によれば、第１の実施形態の効果（１）〜（３），（５）と同様の効果に加えて、以下に示す効果を得ることができる。
（８）簡単な構成で電極端子１２，１３をケース１４に固定することができる。つまり、第１，第２の実施形態におけるナット２９，３１を用いずに電極端子１２，１３を固定できる。
【００３７】
（９）また、バスバー３７によって絶縁部材２５をケースとの間で狭圧し、絶縁部材２５に経時的な変形が生じたとしても絶縁性を確保できる。
（第４の実施形態）
以下、蓄電モジュールを具体化した第４の実施形態を図５（ａ），（ｂ）にしたがって説明する。
【００３８】
図５（ａ）に示すように、電極端子１２は円柱状の極柱部４０を備え、極柱部４０の外周の一部にはねじ部４１を有する。また、極柱部４０は、極柱部４０の先端から軸方向に延びる筒部４２を有する。また、バスバー４３は、電極端子１２の極柱部４０を嵌挿可能な内径の挿通孔４３ａを有する。
【００３９】
図５（ｂ）に示すように、この実施形態において電極端子１２とバスバー４３は、当接部としてのかしめ部４４と溶接部４５によって接合されている。かしめ部４４は、バスバー１５の挿通孔１５ａに極柱部４０を挿通させた状態で筒部４２に工具を圧入し、極柱部４０の外周が挿通孔４３ａに当接するまで筒部４２を拡径させるように塑性変形させている。そして、溶接部４５は、前述のように極柱部４０の外周を挿通孔４３ａに当接させた状態で、電極端子１２の外周とバスバー４３の挿通孔１５ａの内周を溶接することによって構成される。バスバー４３が接合された状態では、バスバー４３と蓋１７の外面１７ａとの間にナット２９が位置し、バスバー４３はナット２９に当接した状態で接合されている。
【００４０】
以下、蓄電モジュール１０の作用を説明する。
二次電池１１の電極端子１２，１３をバスバー４３に、かしめ部４４と溶接部４５によって接合する場合は、電極端子１２，１３の表面やバスバー４３の表面を覆っていた酸化被膜が破られる。酸化被膜が破られることにより、電極端子１２，１３やバスバー４３の新生面同士が接触する。
【００４１】
また、ナット２９とバスバー４３を当接させた状態で電極端子１２，１３とバスバー４３を接合することにより、ナット２９はバスバー４３と蓋１７に挟まれた状態となる。このため、ナット２９は、バスバー４３と蓋１７との間で狭圧される。
【００４２】
したがって、本実施形態によれば、第１の実施形態の効果（１），（４），（５）と同様の効果に加えて、以下に示す効果を得ることができる。
（１０）かしめ部４４と溶接部４５によって電極端子１２，１３とバスバー４３を接合することで、導電性を向上させることができる。
【００４３】
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○  絶縁部材２５やシール部材２８の形状を変更しても良い。例えば、円環状でも良いし、円環以外の環状でも良い。また、シール部材２８は、環状のガスケットでも良い。
【００４４】
○  実施形態の電極端子１２，１３とバスバー１５，３３，３７の接合構造は、正極端子と負極端子の両端子に適用しても良いし、何れか一方の端子に適用しても良い。
○  電極組立体１８は、シート状の電極を積層した構造に限らず、帯状の正極電極と負極電極との間に帯状のセパレータを介在させて、これらを捲回軸周りに渦捲き状に捲回して構成された捲回型としてもよい。
【００４５】
○  ケース１４の形状は、円柱状や、楕円柱状でも良い。
○  電極端子１２，１３は、ケース本体１６を構成する側壁から、当該側壁に設けた挿通孔を通じて外部に露出されても良い。
【００４６】
○  蓄電モジュール１０は、単一の二次電池１１によって構成しても良い。
○  二次電池１１は、リチウムイオン二次電池に限らず、他の二次電池であっても良い。要は、正極活物質層と負極活物質層との間をイオンが移動するとともに電荷の授受を行うものであれば良い。また、蓄電装置としてキャパシタでも良い。
【００４７】
○  実施形態の蓄電モジュール１０は、車両電源装置として自動車に搭載しても良いし、産業用車両に搭載しても良い。また、定置用の蓄電モジュールに適用しても良い。
○  第１，第２の実施形態において極柱部２０に螺合するナット２９，３１は、単数でも、複数でも良い。
【００４８】
○  第１，第２の実施形態においてナット２９，３１とバスバー１５，３３の間に隙間をあけても良い。この場合、絶縁部材２５は、ナット２９，３１の締結により、蓋１７とナット２９，３１との間で挟圧される。
【００４９】
○  第１，第３の実施形態において、電極端子１２，１３とバスバー１５，３７はかしめ接合に加えて、溶接接合しても良い。
○  第２の実施形態のバスバー３３とナット３１を一体的に成形した部材をバスバーとしても良い。つまり、バスバーにナットとしての機能を持たせ、そのバスバーを電極端子１２，１３に締結しても良い。この場合、バスバーは、絶縁部材２５に当接された状態で電極端子１２，１３がかしめられることによって接合される。また、この場合において電極端子１２，１３とバスバーは、かしめ接合に加えて、溶接接合しても良い。
【００５０】
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想を追記する。
（イ）ケースと、ケース内に収容された電極組立体と、ケースの挿通孔を通ってケースの外部に露出されるとともに電極組立体に電気的に接続された電極端子と、を有する蓄電装置において、電極端子を塑性変形によって当接させた当接部を有し、当接部によって電極端子とバスバーとが接合されている蓄電装置。
【符号の説明】
【００５１】
１０…蓄電モジュール、１１…二次電池、１２，１３…電極端子、１４…ケース、１５，３３，３７，４３…バスバー、１５ａ，３３ａ，３７ａ，４３ａ…挿通孔、１８…電極組立体、１７…蓋、１７ａ…外面、１７ｃ…挿通孔、２５…絶縁部材、２７…フランジ部、３０，３４，４４…かしめ部、３５，４５…溶接部。
【図１】
2014143153.tif 000003
【図２】
2014143153.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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