(57)【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ケースと、
前記ケースの外面に配置されかつ前記蓄電要素に電気的に接続される接続部材と、
前記ケースと前記接続部材との間に介在された台座部と、前記接続部材に形成した挿通孔に挿通された軸部とを有する樹脂製のかしめ部材と、
を備え、
前記かしめ部材の軸部をかしめることにより、前記接続部材にバスバーが締結可能とされており、
前記かしめ部材の台座部は、非導電性の樹脂よりなり、前記ケースと前記接続部材との間を絶縁する絶縁部を有している蓄電装置。
【請求項２】
請求項１に記載の蓄電装置は、二次電池である蓄電装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の蓄電装置を複数接続して構成されている蓄電モジュールであって、
前記かしめ部材の軸部をかしめることにより、前記接続部材に前記バスバーが締結されている蓄電モジュール。
【請求項４】
請求項３に記載の蓄電モジュールであって、
前記接続部材と前記バスバーとが溶接されている蓄電モジュール。
【請求項５】
請求項３又は４に記載の蓄電モジュールであって、
前記かしめ部材の軸部のかしめにより形成されるかしめ部と前記バスバーとの間には、バスバーを付勢する弾性部材が介在されている蓄電モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄電装置及び蓄電モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、車両などに搭載される蓄電装置としては、例えばリチウムイオン二次電池等の二次電池が知られている。二次電池の従来例について説明する。図１１は二次電池のバスバー接続部を示す断面図である。図１１に示すように、ケース１０１の金属製の蓋部材１０２上には、樹脂製の絶縁部材１０４を介して、金属製の接続部材１０６が配置されている。接続部材１０６は、帯板材をＺ字状に折り曲げてなり、段違い状をなす上段部１０７と下段部１０８とを有している。上段部１０７には、挿通孔１０９が形成されている。ケース１０１内の発電要素に設けた集電端子部材（不図示）に接続されたかしめ端子部材１１１をかしめることによって、蓋部材１０２に絶縁部材１０４及び接続部材１０６の下段部１０８が締結されている。これにより、接続部材１０６が、ケース１０１内の発電要素（不図示）に電気的に接続されている。蓋部材１０２の上面に形成された回り止め溝１１３には、絶縁部材１０４の下面に形成された回り止め部１１４が嵌合されている。金属製のバスバーボルト１１６は、頭部１１７とネジ軸部１１８とを有している。ネジ軸部１１８は、接続部材１０６の挿通孔１０９に上向きに挿通されている。頭部１１７は、絶縁部材１０４と接続部材１０６との間に介在され、かつ、絶縁部材１０４の上面に形成された回り止め溝１２０に嵌合されている。接続部材１０６にバスバー１２２を接続するときには、バスバーボルト１１６のネジ軸部１１８にバスバー１２２の嵌合孔１２３を嵌合した後、バスバーボルト１１６のネジ軸部１１８にナット１２５を締付けることにより、接続部材１０６にバスバー１２２が締結されている。このような構成は、例えば特許文献１に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１１０７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来例によると、バスバーボルト１１６が金属製で導電性を有しているため、バスバーボルト１１６と蓋部材１０２との間に両者間を絶縁する絶縁部材１０４を介在する必要があった。また、バスバーボルト１１６にナット１２５を締付けるため、バスバーボルト１１６の軸回りの回動を規制する絶縁部材１０４の回り止め溝１２０等の回り止め手段が必要である。したがって、接続部材１０６及び絶縁部材１０４の形状が複雑化し、コストアップを招くという問題があった。本発明が解決しようとする課題は、バスバー接続部の部品形状を簡素化し、コストを低減することのできる蓄電装置及び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】
第１の発明は、蓄電要素と、前記蓄電要素を収容するケースと、前記ケースの外面に配置されかつ前記蓄電要素に電気的に接続される接続部材と、前記ケースと前記接続部材との間に介在された台座部と、前記接続部材に形成した挿通孔に挿通された軸部とを有する樹脂製のかしめ部材と、を備え、前記かしめ部材の軸部をかしめることにより、前記接続部材にバスバーが締結可能とされている蓄電装置である。この構成によると、樹脂製のかしめ部材により、接続部材にバスバーが締結可能であるため、仮にケースが金属製であっても、ケースとかしめ部材との間を絶縁する必要がない。また、かしめ部材を回り止めする必要がないため、回り止め手段を省略することができる。したがって、バスバー接続部の部品形状を簡素化し、コストを低減することができる。
【０００６】
第２の発明は、第１の発明において、前記かしめ部材の台座部は、非導電性の樹脂よりなり、前記ケースと前記接続部材との間を絶縁する絶縁部を有している。この構成によると、仮にケースが金属製であっても、かしめ部材の台座部が有する絶縁部により、ケースと接続部材との間を絶縁することができる。また、専用の絶縁部材を設ける必要がないため、部品点数を削減することができる。
【０００７】
第３の発明は、第１又は第２の発明の蓄電装置は、二次電池である。
【０００８】
第４の発明は、第１〜３のいずれかの発明の蓄電装置を複数接続して構成されている蓄電モジュールであって、前記かしめ部材の軸部をかしめることにより、前記接続部材に前記バスバーが締結されている。
【０００９】
第５の発明は、第４の発明において、前記接続部材と前記バスバーとが溶接されている。この構成によると、接続部材とバスバーとの間を溶接することで、両者間の導電性を向上することができる。
【００１０】
第６の発明は、第４又は５の発明において、前記かしめ部材の軸部のかしめにより形成されるかしめ部と前記バスバーとの間には、バスバーを付勢する弾性部材が介在されている。この構成によると、かしめ部とバスバーとの間に介在された弾性部材の付勢力によって、かしめ部材の熱膨張等による軸力の低下を補うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態１にかかる二次電池を示す斜視図である。
【図２】二次電池を示す断面図である。
【図３】バスバー接続部を示す断面図である。
【図４】組電池を示す斜視図である。
【図５】バスバーが接続されたバスバー接続部を示す断面図である。
【図６】バスバーが接続されたバスバー接続部を示す平面図である。
【図７】かしめ部材の熱かしめ方法を説明する断面図である。
【図８】実施形態２にかかるバスバーが接続されたバスバー接続部を示す平面図である。
【図９】実施形態３にかかるバスバーが接続されたバスバー接続部を示す断面図である。
【図１０】実施形態４にかかるバスバー接続部を示す断面図である。
【図１１】従来例にかかる二次電池のバスバー接続部を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明を実施するための形態について図面を用いて説明する。
【００１３】
［実施形態１］実施形態１では、蓄電装置としての二次電池を例示する。二次電池は、例えばリチウムイオン二次電池であって、単体でも使用することができるが、一般的には複数の二次電池が直列あるいは並列に接続されることにより、蓄電モジュールとしての組電池として使用される。また、二次電池は、種々の用途に使用することができるが、例えば、車両に搭載されて走行用モータの電源や他の電気機器の電源として使用される。図１は二次電池を示す斜視図、図２は同じく断面図である。
【００１４】
図２に示すように、二次電池１０は、発電要素１２と、発電要素１２を収容するケース１４とを備えている。ケース１４は、上面を開口する四角形箱状に形成されたケース本体１５と、ケース本体１５の上面を閉鎖する蓋部材１６とにより構成されている。ケース本体１５及び蓋部材１６は、それぞれ金属製（例えば、ステンレス製、アルミニウム製等）である。蓋部材１６には、一対のバスバー接続部１８が線対称状に設けられている。なお、説明の都合上、バスバー接続部１８の並び方向を左右方向とし、その方向に交差する方向を前後方向として説明を行う。ケース１４は、前後方向に偏平化されている（図１参照）。バスバー接続部１８については後で説明する。
【００１５】
発電要素１２は、正極、負極及びセパレータを積層又は巻回してなる電極組立体である。発電要素１２は、上方へ突出する左右一対の集電端子部材２０を有している。一方の集電端子部材２０は正極と接続され、他方の集電端子部材２０は負極と接続されている。各集電端子部材２０には、リベット状のかしめ端子部材２２の頭部２３が電気的に接続されている。かしめ端子部材２２は、導電性を有する金属製である。かしめ端子部材２２の軸部２４が上向きとされている。なお、発電要素１２は本明細書でいう「蓄電要素」に相当する。
【００１６】
次に、バスバー接続部１８を説明する。左右のバスバー接続部１８は左右対称状をなしているから、一方のバスバー接続部１８について説明し、他方のバスバー接続部１８についての説明は省略する。図３はバスバー接続部を示す断面図である。図３に示すように、蓋部材１６の端部には、板厚方向（上下方向）に貫通する貫通孔２６が形成されている。
【００１７】
蓋部材１６の上面１６ａには、かしめ部材２８が配置されている。かしめ部材２８は、熱可塑性樹脂製で、非導電性を有している。かしめ部材２８は、帯板状の台座部２９と、その台座部２９の一端部（図３において右端部）上に突出された軸部３０とを有している。台座部２９は、蓋部材１６の上面１６ａに積層状に配置されている。台座部２９の他端部（図３において左端部）には、板厚方向（上下方向）に貫通する挿通孔３１が形成されている。台座部２９における軸部３０側の端部が本体部３２とされ、残りの部分が絶縁部３３とされている。挿通孔３１は、蓋部材１６の貫通孔２６と同軸状に配置されている。なお、蓋部材１６の上面１６ａは本明細書でいう「ケースの外面」に相当する。
【００１８】
台座部２９の上面には、帯板状の接続部材３５が積層状に配置されている。接続部材３５は、例えば、銅合金、鉄鋼、ステンレス鋼等の導電性を有する金属製である。接続部材３５は、折り曲げることなく、平板状に形成されている。接続部材３５は、台座部２９の外形よりも一回り小さい外形で形成されている。接続部材３５の一端部（図３において右端部）には、板厚方向（上下方向）に貫通する第１挿通孔３６が形成されている。接続部材３５の他端部（図３において左端部）には、板厚方向（上下方向）に貫通する第２挿通孔３７が形成されている。第１挿通孔３６は、かしめ部材２８の軸部３０に嵌合されている。その軸部３０は、接続部材３５上に露出されている。第２挿通孔３７は、蓋部材１６の貫通孔２６及びかしめ部材２８の台座部２９の挿通孔３１と同軸状に配置されている。絶縁部３３を含む台座部２９は、蓋部材１６と接続部材３５との間に介在され、両者１６，３５を絶縁する。
【００１９】
蓋部材１６の下面には、ガスケット３９が配置されている。ガスケット３９は、樹脂製で、絶縁性を有している。ガスケット３９は、円筒状の筒部４０を有している。筒部４０は、蓋部材１６の貫通孔２６内に嵌合されている。筒部４０内には、軸方向（上下方向）に貫通する挿通孔４１が形成されている。
【００２０】
かしめ端子部材２２の軸部２４は、蓋部材１６の下方から、ガスケット３９の挿通孔４１、かしめ部材２８の台座部２９の挿通孔３１、及び、接続部材３５の第２挿通孔３７に挿通されている（図３中、二点鎖線２４参照）。かしめ端子部材２２の軸部２４は接続部材３５上に露出され、かつ、軸部２４の露出部分がかしめられている。これにより、蓋部材１６に、かしめ部材２８の台座部２９及び接続部材３５がガスケット３９とともに締結されている。また、かしめ端子部材２２の軸部２４の上端部には、かしめによって軸部２４の外径よりも大きい外形のフランジ状のかしめ部４３が形成されている。これによって、蓋部材１６にかしめ部材２８及び接続部材３５が組付けられたバスバー接続部１８が構成されている。また、発電要素１２の集電端子部材２０がかしめ端子部材２２を介して接続部材３５に電気的に接続されている。
【００２１】
蓋部材１６の一対のバスバー接続部１８に接続した発電要素１２がケース本体１５内に収容された後で、蓋部材１６がケース本体１５に取り付けられる。その後、図示しない注液孔より電解液（図示略）が注液され、注液後、注液孔が封止されることで、二次電池１０が構成されている（図１及び図２参照）。なお、電解液は、例えば、有機溶媒系又は非水系の電解液等である。
【００２２】
図４は組電池を示す斜視図である。図４に示すように、組電池４５は、複数個（図４では６個を示す）の二次電池１０を前後方向に列状に並設することにより構成されている。隣り合う二次電池１０は、バスバー接続部１８の極が逆向きとなるように配置されている。隣り合うバスバー接続部１８の相互間には、両者の接続部材３５を接続するバスバー４７が架設されている。なお、図１及び図３において、組付け前のバスバー４７が二点鎖線４７で示されている。
【００２３】
図１に示すように、バスバー４７は、帯板状に形成されている。バスバー４７は、金属製（例えば、ステンレス製、アルミニウム製）である。バスバー４７の両端部には、板厚方向（上下方向）に貫通する嵌合孔４８がそれぞれ形成されている。隣り合うバスバー接続部１８に対するバスバー４７のそれぞれの接続構造は同一構成であるから、一方の接続構造について説明する。図５はバスバーが接続されたバスバー接続部を示す断面図、図６は同じく平面図、図７はかしめ部材の熱かしめ方法を説明する断面図である。
【００２４】
図７に示すように、バスバー接続部１８のかしめ部材２８の軸部３０には、バスバー４７の嵌合孔４８が嵌合される。これにより、かしめ部材２８の軸部３０がバスバー４７から露出される。その軸部３０の露出部分が熱かしめによりかしめられる。熱かしめは、かしめ部材２８の軸部３０の上方からかしめ装置のヒータ５２を軸部３０の先端面（上端面）に当接させて、ヒータ５２により軸部３０の先端部を加熱溶融しつつヒータ５２を押し下げることによってなされる（図７中、二点鎖線５２参照）。これにより、かしめ部材２８の軸部３０の上端部には、軸部３０の外径よりも大きい外形のフランジ状のかしめ部５０が形成されている（図５及び図６参照）。その後、かしめ部５０は冷却によって硬化される。このようにして、接続部材３５にバスバー４７が締結されている。なお、熱かしめは、超音波かしめに代えてもよい。また、組電池４５において、他の機器に接続されかつバスバー接続部１８の接続部材３５に接続される外部接続端子も本明細書でいう「バスバー」に含まれる。
【００２５】
前記した二次電池１０によると、樹脂製のかしめ部材２８により、接続部材３５にバスバー４７が締結可能であるため、金属製の蓋部材１６とかしめ部材２８との間を絶縁する必要がない。また、かしめ部材２８を回り止めする必要がないため、回り止め手段を省略することができる。したがって、バスバー接続部１８の部品形状を簡素化し、コストを低減することができる。
【００２６】
具体的には、樹脂製のかしめ部材２８により接続部材３５にバスバー４７を締結できるため、蓋部材１６とかしめ部材２８との間を絶縁する必要がない。また、従来例（図１１参照）では、絶縁部材１０４と接続部材１０６との間にバスバーボルト１１６の頭部１１７を回り止めした状態で介在するために、接続部材３５をＺ字状に折り曲げる必要があった。これに対し、本実施形態によると、かしめ部材２８を回り止めする必要がなく、接続部材３５をＺ字状に折り曲げる必要もないため、接続部材３５及び絶縁部３３の形状を簡素化すなわち平板化することができる。
【００２７】
また、樹脂製のかしめ部材２８を熱カシメによりかしめるため、金属製の部材を打撃や加圧によりかしめる場合と異なり、かしめ時に蓋部材１６にかかる荷重を低減することができる。これにより、蓋部材１６の板厚を薄くする等して蓋部材１６の剛性を低下させることができ、蓋部材１６の形状を単純化することができる。また、蓋部材１６を軽量化し、二次電池１０及び組電池４５を軽量化することができる。また、かしめ部材２８のかしめにかかる治具や設備を簡素化することができ、コストを低減することができる。
【００２８】
また、かしめ部材２８の台座部２９が有する絶縁部３３により、金属製の蓋部材１６と接続部材３５との間を絶縁することができる。また、専用の絶縁部材を設ける必要がないため、部品点数を削減することができる。
【００２９】
また、かしめ部材２８の軸部３０をかしめることにより、接続部材３５にバスバー４７が締結された組電池４５を提供することができる。
【００３０】
［実施形態２］実施形態２は、実施形態１のバスバー接続部１８に変更を加えたものであるから、その変更部分について説明し、重複する説明は省略する。図８はバスバーが接続されたバスバー接続部を示す平面図である。図８に示すように、本実施形態では、接続部材３５とバスバー４７とが締結された状態で、接続部材３５とバスバー４７とが溶接されている。すなわち、接続部材３５に対してバスバー４７の接続側端部の周縁部が溶接、例えばレーサー溶接によって溶接されている。溶接部分に（符号、５４を付す）。これにより、接続部材３５とバスバー４７との間の導電性を向上することができる。また、レーザー溶接によると、他の溶接方法と比べて、溶接時間を短縮することができる。また、溶接部分５４は、図８では５箇所例示されているが、適宜増減してもよい。また、溶接は、レーザー溶接に限らず、スポット溶接、抵抗溶接等でもよい。
【００３１】
［実施形態３］実施形態３は、実施形態１のバスバー接続部１８に変更を加えたものであるから、その変更部分について説明し、重複する説明は省略する。図９はバスバーが接続されたバスバー接続部を示す断面図である。図９に示すように、かしめ部材２８のかしめ部５０とバスバー４７との間に、金属製の皿バネからなるバネワッシャ５６が介在されている。バネワッシャ５６は、バスバー接続部１８のかしめ部材２８の軸部３０に対してバスバー４７とともに嵌合された状態で、その軸部３０が熱かしめによりかしめられることにより、バスバー４７とかしめ部５０との間に介在されている。ヒータ５２（図７参照）による熱かしめに際し、かしめ部５０に対するヒータ５２の押圧力は、かしめ部５０の冷却後において解除される。なお、図９において、組付け前のバネワッシャ５６が二点鎖線５６で示されている。
【００３２】
バネワッシャ５６は、バスバー４７を接続部材３５に押付ける方向（図９において下方）へ付勢している。したがって、バネワッシャ５６の付勢力によって、かしめ部材２８の熱膨張等による軸力の低下を補うことができる。これにより、かしめ部材２８の軸力の低下による接続部材３５及びバスバー４７がたつきを抑制し、接続部材３５とバスバー４７との間の導電性の低下を抑制することができる。また、本実施形態を実施形態２のバスバー接続部１８に適用した場合は、かしめ部材２８の軸力の低下による接続部材３５及びバスバー４７（両者３５，４７の一体化部材）のがたつきを抑制することができる。なお、バネワッシャ５６は本明細書でいう「弾性部材」に相当する。また、バネワッシャ５６は、ウェーブワッシャでもよい。また、弾性部材は、コイルバネでもよい。
【００３３】
［実施形態４］実施形態４は、実施形態１のバスバー接続部１８に変更を加えたものであるから、その変更部分について説明し、重複する説明は省略する。図１０はバスバー接続部を示す断面図である。図１０に示すように、かしめ部材（符号、５８を付す）は、実施形態１（図３参照）の本体部３２を台座部（符号、５９を付す）としている。台座部５９は、例えば円形状に形成されている。台座部５９は、円形状以外の形状に変更してもよい。また、蓋部材１６と接続部材３５との間には、両者１６，３５の間を絶縁する絶縁部材６１が実施形態１（図３参照）の絶縁部３３と同様に介在されている。絶縁部材６１は、台座部５９とは別体で形成されている。
【００３４】
［他の実施形態］本発明は実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更が可能である。例えば、本明は、二次電池１０に限らず、電気二重層キャパシタ、リチウムイオンキャパシタ等のキャパシタに適用してもよい。また、二次電池１０は、リチウムイオン二次電池に限らず、ニッケル水素電池等の二次電池でもよい。また、蓋部材１６は、樹脂製でもよい。この場合、蓋部材１６と接続部材３５との間に介在されるかしめ部材２８の絶縁部３３又は絶縁部材６１を省略してもよい。また、かしめ部材２８の軸部３０を複数としてもよい。また、接続部材３５とバスバー４７との溶接を接着剤、例えば導電性接着剤による接着に代えてもよい。
【符号の説明】
【００３５】
１０…二次電池（蓄電装置）
１２…発電要素（蓄電要素）
１４…ケース
１６…蓋部材
１６ａ…上面（ケースの外面）
２８…かしめ部材
２９…台座部
３０…軸部
３３…絶縁部（絶縁部材）
３５…接続部材
３６…第１挿通孔（挿通孔）
４５…組電池（蓄電モジュール）
４７…バスバー
５４…溶接部分
５６…バネワッシャ（弾性部材）
５８…かしめ部材
５９…台座部
６１…絶縁部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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