(57)【要約】      （修正有）【課題】電極端子とバスバーとの接合状態を解除して、新しいバスバーを溶接する際に、バスバーと電極端子とを良好に溶接できる蓄電装置を提供する。【解決手段】蓄電装置は、蓄電要素、収容ケース、電極端子１７、バスバーと、電極端子およびバスバーを溶接する溶接部とを備える。電極端子は、中心線Ｏ１を中心として円弧状に形成され、上方に突出する第１突出円弧部３５，３６および第２突出円弧部３２，３３とを含む。第２突出円弧部は、第１突出円弧部よりも中心線から離れた位置に設けられており、バスバーには、第１突出円弧部が挿入される第１穴部５２，５３と、第２突出円弧部が挿入される第２穴部５５，５６とが形成されている。第１穴部の長さは第１突出円弧部の長さよりも長く、第２穴部の長さは第２突出円弧部の長さよりも長く、溶接部は、第１突出円弧部及び第１穴部の開口縁部と、第２突出円弧部及び第２穴部の開口縁部との一方に形成されている。【選択図】図１０
2018142504.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄電要素と、
前記蓄電要素を収容する収容ケースと、
前記収容ケースに設けられた電極端子と、
前記電極端子に接続されたバスバーと、
前記電極端子および前記バスバーを溶接する溶接部と、
を備え、
前記電極端子は、中心線を中心として円弧状に形成されると共に上方に向けて突出する第１突出円弧部および第２突出円弧部を含み、
前記第２突出円弧部は、前記第１突出円弧部よりも前記中心線から離れた位置に設けられており、
前記バスバーには、前記第１突出円弧部が挿入されると共に円弧状に延びる第１穴部と、前記第２突出円弧部が挿入されると共に円弧状に延びる第２穴部とが形成され、
前記第１穴部の長さは前記第１突出円弧部の長さよりも長く、前記第２穴部の長さは前記第２突出円弧部の長さよりも長く、
前記溶接部は、前記第１突出円弧部および前記第１穴部の開口縁部と、前記第２突出円弧部および前記第２穴部の開口縁部との一方を接合するように形成された、蓄電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、蓄電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特開２０１３−２４６９９１号公法に記載された蓄電装置は、複数の電池セルと、複数のバスバーと、溶接リングとを備える。
【０００３】
電池セルの上面には電極端子が設けられている。バスバーには電極端子が挿入される貫通孔が形成されており、貫通孔に電極端子が挿入されている。電極端子の上端は、貫通孔から突出している。
【０００４】
溶接リングはバスバーの上面に配置されている。溶接リングギヤには、電極端子の上端が挿入される穴が形成されており、溶接リングは電極端子およびバスバーに溶接されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−２４６９９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
バスバーと電極端子とを接続する方法としては、ボルトで締結する方法と、特開２０１３−２４６９９１号公報のようにバスバーと電極端子とを溶接する方法とがある。
【０００７】
溶接する方法は、ボルト締結する場合よりも部品点数が少ないため、コストを低く抑えることができ、蓄電装置の質量を低く抑えることができる。
【０００８】
ここで、バスバーと電極端子とが溶接されている場合において、バスバーを交換する際には、バスバーと電極電子との接合状態を解除することになる。接合状態を解除するために、バスバーに外力を加えると、バスバーで破断したり、溶接部分で破断したりして、様々な部分で破断する。
【０００９】
バスバーで破断すると、古いバスバーの一部が電極端子に接合しており、新しいバスバーを溶接することができない。溶接部分で破断した際には、残留した溶接部の表面に酸化膜が形成されており、さらに、残留した溶接部の表面には不規則な凹凸などが形成される。そのため、新たなバスバーを溶接した際に溶接不良が生じるおそれがある。
【００１０】
本開示は、上記のような課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、電極端子とバスバーとの接合状態を解除して、新しいバスバーを溶接する際に、新しいバスバーと電極端子とを良好に溶接することができる蓄電装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本開示に係る蓄電装置は、蓄電要素と、蓄電要素を収容する収容ケースと、収容ケースに設けられた電極端子と、電極端子に接続されたバスバーと、電極端子およびバスバーを溶接する溶接部とを備える。上記電極端子は、中心線を中心として円弧状に形成されると共に上方に向けて突出する第１突出円弧部および第２突出円弧部とを含む。上記第２突出円弧部は、第１突出円弧部よりも中心線から離れた位置に設けられている。上記バスバーには、第１突出円弧部が挿入されると共に円弧状に延びる第１穴部と、第２突出円弧部が挿入されると共に円弧状に延びる第２穴部とが形成されている。上記第１穴部の長さは第１突出円弧部の長さよりも長く、第２穴部の長さは第２突出円弧部の長さよりも長い。上記溶接部は、第１突出円弧部および第１穴部の開口縁部と、第２突出円弧部および第２穴部の開口縁部との一方を接合するように形成されている。
【００１２】
上記の蓄電装置によれば、バスバーと電極端子との接合を解除する際に、たとえば、バスターを水平方向において回転させる。第１突出円弧部および第２突出円弧部は円弧状に形成されており、第１穴部および第２穴部も円弧状に形成されているため、バスバーは第１突出円弧部および第２突出円弧部に沿って回転する。バスバーが回転することで、溶接部が切断される。
【００１３】
溶接部は、第１突出円弧部または第２突出円弧部の一方に残留する。新たなバスバーを配置する際には、破断した溶接部が残留していない突出円弧部とバスバーとを溶接することで、新たなバスバーと電極端子とを良好に溶接することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本開示に係る蓄電装置によれば、電極端子とバスバーとの接合状態を解除して、新しいバスバーを溶接する際に、新しいバスバーと電極端子とを良好に溶接することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施の形態に係る蓄電装置２を搭載した車両１を模式的に示す模式図である。
【図２】バッテリモジュール３を模式的に示す平面図である。
【図３】電池セル１０およびバスバー１１を示す斜視図である。
【図４】正極電極端子１７およびその周囲の構成を示す断面図であり、図３のＩＶ−ＩＶ線における断面図である。
【図５】正極電極端子１７を示す斜視図である。
【図６】正極電極端子１７を示す平面図である。
【図７】図６に示すＶＩＩ−ＶＩＩ線における断面図である。
【図８】バスバー１１を示す平面図である。
【図９】図８に示すＩＸ−ＩＸ線における断面図である。
【図１０】正極電極端子１７にバスバー１１を装着した状態を示す平面図である。
【図１１】バスバー１１と、正極電極端子１７との溶接部分を示す断面図である。
【図１２】溶接部１２およびその周囲の構成を示す断面図である。
【図１３】正極電極端子１７に接合されたバスバー１１を交換する手順の第１手順を示す。
【図１４】図１３に示す手順を実施した際における断面図である。
【図１５】バスバー１１を取り外した状態を示す電池セル１０である。
【図１６】バスバー１１を取り外した状態における正極電極端子１７を示す断面図である。
【図１７】新たなバスバー１１を正極電極端子１７に装着した状態を示す斜視図である。
【図１８】新たなバスバー１１と、正極電極端子１７とを溶接した状態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１から図１８を用いて、本実施の形態に係る蓄電装置について説明する。図１から図１８に示す構成において、同一または実質的に同一の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する場合がある。
【００１７】
図１は、本実施の形態に係る蓄電装置２を搭載した車両１を模式的に示す模式図である。車両１は、蓄電装置２を備える。車両１は、ハイブリッド車両、電気自動車、および燃料電池車両などである。蓄電装置２は、バッテリモジュール３と、バッテリモジュール３を内部に収容するパックケース４と、パックケース４内に外気を供給する冷却ファン５とを備える。
【００１８】
図２は、バッテリモジュール３を模式的に示す平面図である。バッテリモジュール３は、複数の電池セル１０と、複数のバスバー１１とを含む。
【００１９】
各電池セル１０には、後述する正極電極端子および負極電極端子が設けられている。バスバー１１は、隣り合う電池セル１０の正極電極端子および負極電極端子を接続する。この図２においては、正極電極端子および負極電極端子が交互に並ぶように、複数の電池セル１０が配置されている。
【００２０】
図３は、電池セル１０およびバスバー１１を示す斜視図である。電池セル１０は、電極体１５と、収容ケース１６と、正極電極端子１７と、負極電極端子１８と、集電端子１９とを含む。
【００２１】
電極体１５は扁平形状に形成されており、電極体１５はシート状の正極と、シート状のセパレータと、シート状の負極とを巻回することで形成されている。電極体１５の一端には正極が露出しており、電極体１５の他端には負極が露出している。
【００２２】
収容ケース１６は、電極体１５および電解液を収容するケースである。収容ケース１６は、アルミニウムまたはアルミニウム合金などから形成されている。収容ケース１６は、上壁２０と、主側壁２１，２２と、端側壁２３，２４と、底壁２５とを含む。
【００２３】
主側壁２１および主側壁２２は、電池セル１０の厚さ方向（電池セル１０の配列方向）に配列している。端側壁２３および端側壁２４は、電池セル１０の幅方向に配列している。
【００２４】
正極電極端子１７および負極電極端子１８は、上壁２０に設けられている。正極電極端子１７および負極電極端子１８は、略同じ形状である。
【００２５】
集電端子１９は、電極体１５の一端に位置する正極と、正極電極端子１７とを電気的に接続している。なお、負極電極端子１８には、電極体１５の他端に位置する負極と負極電極端子１８とを電気的に接続する集電端子が接続されている。
【００２６】
この図３に示す例においては、バスバー１１は、板部４０と、２つの膨出部４１，４２とを含む。バスバー１１は、導電性の高い金属材料によって形成されている。
【００２７】
板部４０の両端側に各々膨出部４１，４２が形成されている。各膨出部４１，４２は、上方に向けて膨らむように形成されている。膨出部４１，４２は、正極電極端子１７または負極電極端子１８に接合されている。膨出部４１，４２の一方は、電池セル１０の負極電極端子１８に接合されており、膨出部４１，４２の他方は隣り合う他の電池セル１０の正極電極端子１７に接合されている。
【００２８】
図４は、正極電極端子１７およびその周囲の構成を示す断面図であり、図３のＩＶ−ＩＶ線における断面図である。電池セル１０は、バスバー１１と、正極電極端子１７と、バスバー１１および正極電極端子１７を接合する溶接部１２とを含む。
【００２９】
次に、正極電極端子１７の構成について詳細に説明する。図５は、正極電極端子１７を示す斜視図であり、図６は、正極電極端子１７を示す平面図である。
【００３０】
正極電極端子１７は、インシュレータ２９と、台座３０と、円形台座３１と、突出円弧部３２，３３と、小径台座３４と、突出円弧部３５，３６とを含む。
【００３１】
インシュレータ２９は収容ケース１６の上壁２０に配置されており、インシュレータ２９は絶縁材料によって形成されている。台座３０と、突出円弧部３２と、突出円弧部３３と、小径台座３４と、突出円弧部３５と、突出円弧部３６とは、導電性の金属材料によって形成されている。
【００３２】
台座３０はインシュレータ２９の上面に配置されている。円形台座３１は、台座３０の上面上に形成されている。円形台座３１は外周が円形状に形成されている。
【００３３】
突出円弧部３２および突出円弧部３３は、円形台座３１の上面上に間隔をあけて形成されている。突出円弧部３２および突出円弧部３３は、中心線Ｏ１の周囲を取り囲むように形成されており、中心線Ｏ１を中心として円弧状に形成されている。突出円弧部３２および突出円弧部３３は、中心線Ｏ１に対して対称となるように配置されている。図６に示す「θ１」は、中心線Ｏ１を中心としたときにおいて、突出円弧部３２の両端の開角度である。突出円弧部３３の開角度と、突出円弧部３２の開角度は同じである。
【００３４】
小径台座３４は円形台座３１の上面に形成されており、円形台座３１の中央に配置されている。小径台座３４の外周は、円形状に形成されている。小径台座３４の外径は、円形台座３１の外径よりも小さい。
【００３５】
突出円弧部３５および突出円弧部３６は、小径台座３４の上面上に間隔をあけて形成されており、中心線Ｏ１を中心として対称となるように配置されている。突出円弧部３５および突出円弧部３６は、中心線Ｏ１を中心として、円弧状に延びるように形成されている。「θ２」は、中心線Ｏ１を中心としたときにおいて、突出円弧部３６の両端の開角度である。突出円弧部３５の開角度は、突出円弧部３６の開角度と同じである。
【００３６】
突出円弧部３２，３３は、突出円弧部３５，３６よりも中心線Ｏ１から離れた位置に形成されている。
【００３７】
図７は、図６に示すＶＩＩ−ＶＩＩ線における断面図である。円形台座３１の上面に形成された突出円弧部３２と小径台座３４との間に溝部３７が形成されており、突出円弧部３３と小径台座３４との間に溝部３８が形成されている。
【００３８】
小径台座３４の上面に形成された突出円弧部３５および突出円弧部３６の間に溝部３９が形成されている。次に、バスバー１１の構成について説明する。
【００３９】
図８は、バスバー１１を示す平面図である。バスバー１１は、板部４０と、膨出部４１と、膨出部４２とを含み、各膨出部４１および膨出部４２には複数の穴部が形成されている。
【００４０】
膨出部４１には、円弧穴５２と、円弧穴５３と、円弧穴５５と、円弧穴５６とが形成されている。膨出部４２には、円弧穴６２と、円弧穴６３と、６４と、円弧穴６５とが形成されている。膨出部４１と膨出部４２とは、実質的に同じ形状である。
【００４１】
図９は、図８に示すＩＸ−ＩＸ線における断面図である。この図９および図８において、膨出部４１は、板部４０から上方に膨らむように形成されている。膨出部４１は、中心線Ｏ２を中心として略円錐台形状に形成されている。
【００４２】
円弧穴５２および円弧穴５３は、膨出部４１の裾部に形成されている。円弧穴５２および円弧穴５３は、中心線Ｏ２を中心として円弧状に延びるように形成されており、中心線Ｏ２を中心として対称に形成されている。
【００４３】
「θ３」は、中心線Ｏ２を中心としたときにおいて、円弧穴５２の両端の開角度である。円弧穴５３は円弧穴５２と同様に形成されている。
【００４４】
円弧穴５２，５３の開角度θ３は、図６に示す突出円弧部３２，３３の開角度θ１よりも大きい。
【００４５】
円弧穴５５および円弧穴５６は、円弧穴５２および円弧穴５３よりも上方に形成されている。円弧穴５５，５６は、中心線Ｏ２を中心に円弧状に形成されており、中心線Ｏ２を中心として対称に形成されている。「θ４」は、中心線Ｏ２を中心としたときにおいて、円弧穴５６の両端の開角度である。円弧穴５５は、円弧穴５６と同様に形成されている。円弧穴５５，５６の開角度θ４は、図６に示す突出円弧部３５，３６の開角度θ２よりも大きい。
【００４６】
なお、膨出部４２に形成された円弧穴６２，６３，６５，６６は、中心線Ｏ３を中心として円弧状に形成されている。
【００４７】
図９において、膨出部４１は、円弧穴５２および円弧穴５６の間と、円弧穴５３および円弧穴５５の間とを通る片部５１と、円弧穴５５および円弧穴５６の間を通る片部５４とを含む。膨出部４２も膨出部４１と同様に複数の片部が形成されている。
【００４８】
図１０は、正極電極端子１７にバスバー１１を装着した状態を示す平面図である。この図１０においては、バスバー１１と正極電極端子１７との接合する溶接部は図示されていない。
【００４９】
膨出部４１の円弧穴５２，５３に、正極電極端子１７の突出円弧部３２，３３が挿入される。膨出部４１の円弧穴５５，５６に正極電極端子１７の突出円弧部３５，３６が挿入される。
【００５０】
円弧穴５２，５３の開角度θ３は、突出円弧部３２，３３の開角度θ１よりも大きいため、円弧穴５２，５３の長さは、突出円弧部３２，３３の長さよりも長い。このため、円弧穴５２，５３の両端には、隙間が形成されている。なお、突出円弧部３２，３３の長さとは、中心線Ｏ１と、突出円弧部３２，３３の両端とを結ぶ扇形形状の弧の長さである。円弧穴５２，５３の長さとは、中心線Ｏ２と円弧穴５２，５３の両端とを結ぶ扇形形状の弧の長さである。
【００５１】
円弧穴５５，５６の開角度θ４は、突出円弧部３５，３６の開角度θ２よりも大きいため、円弧穴５５，５６の長さは、突出円弧部３５，３６の長さよりも長い。このため、円弧穴５５，５６の両端には、隙間が形成されている。なお、突出円弧部３５，３６の長さとは、中心線Ｏ１と、突出円弧部３５，３６の両端とを結ぶ扇形形状の孤の長さである。円弧穴５５，５６の長さとは、中心線Ｏ２と円弧穴５５，５６の両端とを結ぶ扇形形状の孤の長さである。
【００５２】
膨出部４１を正極電極端子１７に装着すると、膨出部４１の中心線Ｏ２と、正極電極端子１７の中心線Ｏ１とは一致する。
【００５３】
図１１は、バスバー１１と、正極電極端子１７との溶接部分を示す断面図である。バスバー１１の片部５１は溝部３７，３８内に配置され、片部５４は小径台座３４の溝部３９に配置される。
【００５４】
この図１１に示す状態においては、溶接部１２は、バスバー１１の片部５４と、正極電極端子１７の突出円弧部３６，３５とを溶接している。すなわち、正極電極端子１７の突出円弧部３５，３６と、バスバー１１の円弧穴５６，５５の開口縁部とを溶接している。
【００５５】
図１２は、溶接部１２およびその周囲の構成を示す断面図である。この図１２に示すように、溶接部１２の溶接深さｄ１は、バスバー１１の片部５４の厚さｄ２よりも小さい。
【００５６】
上記のように構成された電池セル１０およびバスバー１１において、バスバー１１を交換するときの作業について説明する。
【００５７】
図１３は、正極電極端子１７に接合されたバスバー１１を交換する手順の第１手順を示す。図１４は、図１３に示す手順を実施した際における断面図である。
【００５８】
正極電極端子１７に接合されたバスバー１１を交換する際には、バスバー１１の端部を水平方向において回す。図１０に示すように、膨出部４１の円弧穴５２，５３，５５，５６の開口縁部の両端と、正極電極端子１７の突出円弧部３２，３３，３５，３６との間には、隙間が形成されている。
【００５９】
各円弧穴５２，５３，５５，５６と突出円弧部３２，３３，３５，３６との間に隙間が形成されているので、バスバー１１を回転させることができ、突出円弧部３２，３３，３５，３６と円弧穴５２，５３，５５，５６とが相対的に回転する。
【００６０】
特に、正極電極端子１７の中心線Ｏ１と、バスバー１１の中心線Ｏ２とは一致しているため、突出円弧部３２，３３，３５，３６は、円弧穴５２，５３，５５，５６内を良好に相対的に移動する。
【００６１】
さらに、溶接部１２の溶接深さは、バスバー１１の片部５４の厚さよりも小さいため、片部５４が突出円弧部３５，３６に対して相対的に移動すると、溶接部１２に良好にせん断力が加えられ、溶接部１２が破断され易い。溶接部１２が破断すると、バスバー１１および正極電極端子１７の接合状態が解除される。
【００６２】
図１５は、バスバー１１を取り外した状態を示す電池セル１０であり、図１６は、バスバー１１を取り外した状態における正極電極端子１７を示す断面図である。正極電極端子１７の突出円弧部３５，３６には、溶接部の一部が残留している。
【００６３】
図１７は、新たなバスバー１１を正極電極端子１７に装着した状態を示す斜視図である。新たなバスバー１１を正極電極端子１７に装着した後に、バスバー１１と正極電極端子１７とを溶接する。
【００６４】
図１８は、新たなバスバー１１と、正極電極端子１７とを溶接した状態を示す断面図である。この図１８に示すように、新たなバスバー１１の片部５１と、正極電極端子１７の突出円弧部３２，３３とを溶接する。これにより、バスバー１１の円弧穴５２，５３の開口縁部の内周縁部と、突出円弧部３２，３３とが溶接される。
【００６５】
このように、新たに接合するバスバー１１と正極電極端子１７との溶接部分は、交換されたバスバー１１と正極電極端子１７との溶接部分とは、異なる。このため、新たなバスバー１１を正極電極端子１７に良好に溶接することができる。
【００６６】
さらに新たなバスバー１１に交換する際には、さらに新たに交換したバスバー１１の円弧穴５２，５３の開口縁部の外周側と、正極電極端子１７の円形台座３１の外周縁部とを溶接する。
【００６７】
このように、本実施の形態に係る蓄電装置２によれば、バスバー１１を交換して新たなバスバー１１を良好に正極電極端子１７に溶接することができる。
【００６８】
なお、上記の実施の形態においては、正極電極端子１７に取り付けられたバスバー１１を交換する例について説明したが、負極電極端子１８に取り付けられたバスバー１１においても同様の作用効果を得ることができる。また、本開示の構成は、蓄電要素として電極体が用いられた蓄電装置について説明したが、蓄電要素としてキャパシタなどが採用された蓄電装置にも適用することができる。
【００６９】
なお、今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は上記した説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００７０】
１  車両、２  蓄電装置、３  バッテリモジュール、４  パックケース、５  冷却ファン、１０  電池セル、１１  バスバー、１２  溶接部、１５  電極体、１６  収容ケース、１７  正極電極端子、１８  負極電極端子、１９  集電端子、２０  上壁、２１，２２  主側壁、２３，２４  端側壁、２５  底壁、２９  インシュレータ、３０  台座、３１  円形台座、３２，３３，３５，３６  突出円弧部、３４  小径台座、３７，３８，３９  溝部、４０  板部、４１，４２  膨出部、５１，５４  片部、５２，５３，５５，５６，６２，６３，６５  円弧穴、Ｏ１，Ｏ２  中心線、ｄ２  厚さ、ｄ１  溶接深さ。
【図１】
2018142504.tif 000003
【図２】
2018142504.tif 000004
【図３】
2018142504.tif 000005
【図４】
2018142504.tif 000006
【図５】
2018142504.tif 000007
【図６】
2018142504.tif 000008
【図７】
2018142504.tif 000009
【図８】
2018142504.tif 000010
【図９】
2018142504.tif 000011
【図１０】
2018142504.tif 000012
【図１１】
2018142504.tif 000013
【図１２】
2018142504.tif 000014
【図１３】
2018142504.tif 000015
【図１４】
2018142504.tif 000016
【図１５】
2018142504.tif 000017
【図１６】
2018142504.tif 000018
【図１７】
2018142504.tif 000019
【図１８】
2018142504.tif 000020