(57)【要約】【課題】電池の電極付近の接触抵抗の影響を軽減して電極端子と外部構成とを接続することができる接続構造を提供する。【解決手段】電池筐体の内部に突出して電池集電部材に接続される内部接続部材と、電池筐体の外部から内部接続部材に第一接触部で通電可能に接触して組み付けられた外部接続部材と、を有する電極端子と、外部構成に接続された接続端子と、を電気的に接続する電極端子と接続端子の接続構造であって、接続端子が前記電極端子の第一接触部よりも電池筐体内部側に接続されている。【選択図】図１
2012204004.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池筐体の内部に突出して電池集電部材に接続される内部接続部材と、前記電池筐体の外部から前記内部接続部材に第一接触部で通電可能に接触して組み付けられた外部接続部材と、を有する電極端子と、
外部構成に接続された接続端子とを備え、
前記電極端子と前記接続端子を電気的に接続する接続構造であって、
前記接続端子が前記電極端子の前記第一接触部よりも前記電池筐体の内部側に接続されている
ことを特徴とする接続構造。
【請求項２】
前記接続端子が、前記外部接続部材に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の接続構造。
【請求項３】
前記内部接続部材は、前記外部接続部材と接続される連結部と、当該連結部に第二接触部で通電可能に接触して組み付けられ、前記電池集電部材と接続される内部端子とを有し、
前記接続端子が、前記内部端子に接続されている
ことを特徴とする請求項１に記載の接続構造。
【請求項４】
前記電池筐体と前記電極端子との間に介装された絶縁体と、
当該絶縁体内部に配されて、前記電池筐体の外部に突出する導通部とを有し、
前記接続端子が、前記絶縁体内部で前記導通部に電気的に接続されている
ことを特徴とする請求項１に記載の接続構造。
【請求項５】
前記内部接続部材は、前記電池集電部材と面接触して電気的に接続されるつば部を備える
ことを特徴とする請求項１から請求項４の何れか一項に記載の接続構造。
【請求項６】
請求項１から請求項５の何れか一項に記載の接続構造を有する二次電池を備えた二次電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池の電極と、外部構成と接続された接続端子とを接続する接続構造および二次電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
二次電池は、実用途では、複数の電池を直列接続した組電池を構成して使用している。このような組電池においては、個々の電池は容量や自己放電率が異なるため、充放電を繰り返す各二次電池の充電率を均一化するためのセルバランスと呼ばれる制御を行っている。なお、二次電池を直列接続する場合の技術について特許文献１に開示されている。また、セルバランスの為に、正確な電圧を計測する技術が要望されており、特許文献２のように電圧計測の誤差を修正する手法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２９４４１８号公報
【特許文献２】特開２００９−０７０８３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、セルバランスを行うためには、二次電池の電極に接続端子を接続し、当該接続端子に外部構成として電圧計を接続してその二次電池の電圧を測定することで、充電率を推定することが行われている。しかしながら、定置用用途に利用する二次電池と比べて、自動車等の移動体に用いる二次電池では、その充放電の電流が大きいため、二次電池の電極付近の僅かな接触抵抗でも、実際の二次電池の電圧と測定した電圧との間に大きな誤差が生じてしまう。
【０００５】
例えば、定置用用途の二次電池の場合、接触抵抗が０．３ｍΩ、充放電電流が１０Ａの場合、０．３ｍΩ×１０Ａ＝３ｍＶとなり、二次電池の電圧を測定した際には接触抵抗によって実際よりも３ｍＶ降下した電圧を測定することとなる。これに比べ、移動体用の二次電池の場合、同じく接触抵抗が０．３ｍΩであっても、充放電電流が３００Ａと大きい場合、接触抵抗によって０．３ｍΩ×３００Ａ＝９０ｍＶ電圧降下が発生する。したがって、移動体等に用いる充放電電流の大きい二次電池が、組電池で利用されている場合、各電池の僅かに異なる値の接触抵抗によってそれら各二次電池の電圧に大きい差が発生してしまい、実際の各二次電池の電圧が分からないことから、セルバランス（組電池を構成する各二次電池の電圧の均一化）を十分良い精度で行うことができないという問題があった。
また、接触抵抗を固定値とした場合にはセルバランスにおける障害として認識はされないが、実際、移動体用の二次電池は、定置用用途の二次電池より過酷な環境で利用される場合が多く、腐食の影響によって接触抵抗が変化し、その変化量が予め予測できないことがセルバランスを行う上で問題となっていた。
【０００６】
そこでこの発明は、二次電池の電極付近の接触抵抗の影響を軽減して電極端子と外部構成とを接続することができる接続構造および二次電池システムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明は、電池筐体の内部に突出して電池集電部材に接続される内部接続部材と、前記電池筐体の外部から前記内部接続部材に第一接触部で通電可能に接触して組み付けられた外部接続部材と、を有する電極端子と、外部構成に接続された接続端子と、を電気的に接続する前記電極端子と前記接続端子の接続構造であって、前記接続端子が前記電極端子の前記第一接触部よりも前記電池筐体内部側に接続されていることを特徴とする接続構造である。
この構成によれば、接続端子が、外部接続部材と内部接続部材とが接触する第一接触部よりも電池筐体内部側に接続されている。このため、第一接触部における接触抵抗の影響を受けない位置で接続端子及び電極端子を介して外部構成と電池集電部材とを電気的に接続することができる。このため、例えば外部構成として電圧計を接続した場合には、二次電池の充放電電流が大きい場合でも、接続抵抗による電圧降下の影響を軽減して電池内部の電圧を測定することができ、実際の二次電池の電圧と、外部構成となる電圧計による電圧の測定結果との誤差を軽減することができる。
【０００８】
また本発明は、前記接続構造において、前記接続端子が、前記外部接続部材に接続されていることを特徴とする。
この構成によれば、接続端子が、外部接続部材と内部接続部材とが接触する第一接触部よりも電池筐体内部側であって、外部接続部材に接続されるため、構造を簡易とすることができる。
【０００９】
また本発明は、前記接続構造において、前記内部接続部材は、前記外部接続部材と接続される連結部と、当該連結部に第二接触部で通電可能に接触して組み付けられ、前記電池集電部材と接続される内部端子とを有し、前記接続端子が、前記内部端子に接続されていることを特徴とする。
この構成によれば、接続端子が、内部接続部材において連結部と内部端子とが接触する第二接触部よりも電池筐体内部側の内部端子に直接接続されている。これにより、第一接触部と第二接触部の両方の接触抵抗の影響を受けない位置で接続端子及び電極端子を介して外部構成と電池集電部材とを電気的に接続することができる。
【００１０】
また本発明は、前記接続構造において、前記電池筐体と前記電極端子との間に介装された絶縁体と、当該絶縁体内部に配されて、前記電池筐体の外部に突出する導通部とを有し、前記接続端子が、前記絶縁体内部で前記導通部に電気的に接続されていることを特徴とする。
この構成によれば、接続端子が絶縁体内部に配された導通部を介して外部構成と接続されていることで、接続端子をより電池筐体内部側で電極端子と接続して接触抵抗をさらに低減しつつ、絶縁体により他の構成との絶縁を確実に図って外部構成と接続することができる。
【００１１】
また本発明は、前記接続構造において、前記内部接続部材は、前記電池集電部材と面接触して電気的に接続されるつば部を備えることを特徴とする。
この構成によれば、電池集電部材の面全体が、内部端子のつば部と密着する。したがって、内部端子と電池集電部材の接合面が大きくなり、接触抵抗を軽減することができる。
【００１２】
また本発明は、上述の接続構造を有する二次電池を備えた二次電池システムである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、二次電池の電極付近の接触抵抗の影響を軽減して電極端子と外部構成とを接続することができる接続構造および二次電池システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】二次電池の概略外観図である。
【図２】第１の実施例による電極端子と接続端子の接続構造を示す図である。
【図３】第２の実施例による電極端子と接続端子の接続構造を示す図である。
【図４】第３の実施例による電極端子と接続端子の接続構造を示す図である。
【図５】第４の実施例による電極端子と接続端子の接続構造を示す図である。
【図６】二次電池システムの概要を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の二次電池の接続構造および二次電池システムを図面を参照して説明する。
（実施例１）
図１は二次電池の概略外観図である。
図１に示すように、本実施例に係る二次電池１は、内部に有機材料からなる電解液を貯蔵する電池筐体２と、電池筐体２内に配され電極板が積層して構成された積層体１２とを備えている。
【００１６】
電池筐体２は例えばアルミニウム製とされ、開口を有する本体部２ａと、本体部２ａの開口を閉塞する蓋部２ｂとを有する。そして、蓋部２ｂには、貫通孔が形成され当該貫通孔に電池筐体２の内部と外部とを電気的に接続する電極端子４が設けられている。電極端子４は、正極端子４Ａと負極端子４Ｂで構成されている。蓋部２ｂの貫通孔には、スリーブ状の絶縁体３が嵌合されており、該絶縁体３に電極端子４が嵌合されていることで、電池筐体２と電極端子４との絶縁が図られている。
また、積層体１２は、電極板として積層方向に交互に複数積層された正極板１８及び負極板２０と、正極板１８と負極板２０とのそれぞれの間に配された複数のセパレータ２１と、を備えている。なお、図１では、正極板１８、負極板２０及びセパレータ２１は、図を見やすくするために十分に厚さを有するものとして表示されているが、何れもシート状に構成されている。
【００１７】
正極板１８及び負極板２０の正極端子４Ａ及び負極端子４Ｂ側となる各縁部には、電池集電タブ１９（正極側の電池集電タブ１９Ａ,負極側の電池集電タブ１９Ｂ；電池集電部材）がそれぞれ配されている。ここで、正極板１８及び負極板２０において、各電池集電タブ１９Ａ，１９Ｂは、それぞれ正極端子４Ａまたは負極端子４Ｂと対応して縁部中央から何れかの側に偏るように配されている。そして、正極板１８及び負極板２０は、互いの電池集電タブ１９Ａ，１９Ｂが縁部中央から異なる側に偏って重ならないようにして積層されている。正極板１８の電池集電タブ１９Ａは正極端子４Ａと、負極板２０の電池集電タブ１９Ｂは負極端子４Ｂとそれぞれ接続されている。
【００１８】
セパレータ２１は、隣り合う正極板１８と負極板２０とを絶縁するためのものであり、例えば、ポリプロピレン等のシート状の樹脂製微多孔膜とされている。なお、正極板１８及び負極板２０の少なくとも一方が、電池集電タブ１９Ａ又は電池集電タブ１９Ｂを突出させた状態でセパレータ２１に封着されることで、隣り合う正極板１８と負極板２０とを絶縁するようにしてもよい。
【００１９】
図２は第１の実施例による電極端子と接続端子の接続構造を示す図である。
この図で示すように、電極端子４は、電池筐体２の内部に突出するとともに、電池集電タブ１９に接続される内部接続部材１１と、電池筐体２の外部から内部接続部材１１に第一接触部２１で通電可能に接触して組みつけられた外部接続部材１２と、を有する。また内部接続部材１１は、絶縁体３に嵌合されて外部接続部材１２と接続される連結部１３と、当該連結部１３に第二接触部２２で通電可能に接触して組み付けられた内部端子１４とを有する。
内部接続部材１１において、連結部１３は略筒状で、内周面に雌ネジが形成された部材である。また、内部端子１４は、雄ネジが形成された軸部１４ａと、軸部１４ａの基端に設けられた頭部１４ｂとを有し、軸部１４ａが連結部１３に電池筐体１の内部から螺合されることで、互いの雌ネジ及び雄ネジの部分を第二接触部２２として通電可能に接触して組み付けられている。
そして、電池集電タブ１９に形成された貫通孔に内部端子１４の軸部１４ａが挿通されて頭部１４ｂと連結部１３の端面との間で挟み込まれることで、電池集電タブ１９は、電極端子１４の内部接続部材１１に接続されている。
【００２０】
また、外部接続部材１２は、軸部１２ａと、軸部１２ａの基端に設けられた頭部１２ｂとを有し、軸部１２ａが内部接続部材１１の連結部１２に電池筐体１の外部から螺合されることで、互いの雌ネジ及び雄ネジの部分を第一接触部２１として通電可能に接触して組み付けられている。
そして、外部の受電または送電する構成が外部接続部材１２に接続されることで、電池筐体１の内部の積層体１２からの充放電が可能となっている。
【００２１】
また、電極端子４には、二次電池１の外部に設けられた図示しない外部構成と電気的に接続する接続端子３０が接続されている。外部構成としては、例えば図１に示すように電圧計６０であり、これにより電極端子４間で電圧を測定して、二次電池１の内部の電圧を測定することが可能となっている。そして、組電池として構成する場合には、この電圧計での計測結果に基づいて図示しないセルバランス回路等を利用して、各単電池間の充放電電流の調整を行っている。
ここで、接続端子３０は、電池端子４において内部接続部材１１と外部接続部材１２との間の第一接触部２１よりも電池筐体２の内部側に接続されている。具体的には本実施例では、接続端子３０は、連結部１３の外径と略等しい貫通孔３０ａを有している。そして、接続端子３０は、連結部１３の外周面に嵌合されていることで、外部接続部材１２から第一接触部２１を介して連結部１３へ、また当該連結部１３から内部へと接続される通電経路において、第一の接触部２１よりも電池筐体２の内部側で接続されている。
【００２２】
このように接続端子３０は、外部接続部材１２の第一接触部２１よりも電池筐体２の内部側に接続されることで、第一接触部２１における接触抵抗の影響を受けずに、電極端子４から電圧を計測することが可能となる。これにより、二次電池の充放電電流が大きい場合でも、接続抵抗の影響を軽減して電池の電圧を測定することができるので、実際の二次電池の電圧と、電圧の測定結果との誤差を軽減することができる。そしてこの結果、図示しないセルバランス回路等を利用して、組電池を構成する各二次電池の電圧測定の精度を向上させることができ、各二次電池の電圧を一定に保つ制御を行うことができる。
【００２３】
（実施例２）
図３は第２の実施例による電極端子と接続端子の接続構造を示す図である。
なお、この実施例において、前述した実施例で用いた部材と共通の部材には同一の符号を付して、その説明を省略する。
図３に示すように、本実施例の接続構造では、接続端子３１は、電池筐体２の蓋部２ｂに開けられた接続端子用開口部を通して電池筐体２の内部で電極端子４に接続されている。また、蓋部２ｂの接続端子用開口部にはシールド部３２等により封止されている。
【００２４】
ここで、接続端子３１は、電池端子４において内部接続部材１１と連結部１３との間の第二接触部２２の最も電池筐体２の内部側で接続されている。具体的には本実施例では、接続端子３１は、内部端子１４の軸部１４ａの外径と略等しい貫通孔３０ａを有している。また、電池集電タブ１９は、内部端子１４の軸部１４ａの外径と略等しい貫通孔１９ａを有している。そして、接続端子３１と電池集電タブ１９とは、接続端子３１が電池集電タブ１９の下側となるように、内部端子１４の軸部１４ａの外周面に嵌合されている。これにより、電池集電タブ１９と接続端子３１とが密着し、電池集電タブ１９と接続端子３１とが直接接続された通電経路を形成している。
【００２５】
このように接続端子３１は、電池集電タブ１９と直接接続されることで、第一接触部２１における接触抵抗と第二接続部２２の両方の接触抵抗の影響を受けずに、電極端子４から電圧を計測することが可能となる。これにより、二次電池の充放電電流が大きい場合でも、接続抵抗の影響を軽減して電池の電圧を測定することができるので、実際の二次電池の電圧と、電圧の測定結果との誤差を軽減することができる。そしてこの結果、図示しないセルバランス回路等を利用して、組電池を構成する各二次電池の電圧測定の精度を向上させることができ、各二次電池の電圧を一定に保つ制御を行うことができる。
【００２６】
（実施例３）
図４は第３の実施例による電極端子と接続端子の接続構造を示す図である。
なお、この実施例において、前述した実施例で用いた部材と共通の部材には同一の符号を付して、その説明を省略する。
図４に示すように、本実施例の接続構造では、絶縁体４０が、筒状で、電池筐体２と電極端子４との間に介装されており、電極端子４は、絶縁体４０の中心部に配されている。また、絶縁体４０の内部において、電極端子４の外周側には、絶縁体４０内周部によって電極端子４と絶縁されるようにして配され、電池筐体２の外部に突出する導通部５０を有する。
また、本実施例の接続構造では、接続端子２３は、絶縁体４０の電池筐体２内部側の端面４０ａに露出するようにして設けられた環状の部材で、外縁部２３ａが導通部５０に一体的に接続されているとともに、内縁部２３ｂが内部端子部材１１の内部端子１４の軸部１４ａに接触している。
また、接続端子２３の絶縁体４０から露出する面には、内部端子１４の頭部１４ｂとで挟み込まれた電極集電タブ１９が面接触している。
【００２７】
このように接続端子２３が、電池集電タブ１９と直接接続されることで、第一接触部２１と第二接続部２２の両方の接触抵抗の影響を受けずに、電極端子４から電圧を計測することが可能となり、第２の実施例と同様に、電圧測定時の誤差を軽減することができる。また、本実施例の接続構造では、上記接続端子２３が絶縁体４０の内部に配された導通部５０によって外部構成と接続されていることで、電池筐体２等との絶縁を確実に図りつつ、また、実施例２のように別途接続端子用の封止手段を備える必要なく、簡易な構成で外部構成と接続することができる。
【００２８】
（実施例４）
図５は第４の実施例による電極端子と接続端子の接続構造を示す図である。
この図で示すように、第４の実施例による電極端子４は、第３の実施例と比較して内部端子１４の構成が相違する。具体的には、絶縁体４０の電池筐体２内部側の端面４０ａと電池集電タブ１９との間に、内部端子１４の軸部１４ａの外径と略等しい貫通孔において、該軸部１４ａに嵌合されたつば部１４１を有しており、また、当該つば部１４１の面が、電池集電タブ１９の当該面全体よりも広い面積を有しており、面状の電池集電タブ１９の面を覆うように密着して接続されている。これにより、電池集電タブ１９の面全体が、内部端子１４のつば部１４１に密着する。したがって、内部端子１４と電池集電タブ１９の接合面が大きくなり、接触抵抗を軽減することができる。これにより、二次電池の充放電電流が大きい場合でも、接続抵抗の影響を軽減して電池の電圧を測定することができるので、実際の二次電池の電圧と、電圧の測定結果との誤差を軽減することができる。
【００２９】
（実施例５）
図６は二次電池システムの概要を示す図である。
図６で示すように、実施例１〜４の接続構造を備えた二次電池を有する組電池１００は、車等に搭載される。そして、セルバランス制御によって、許容できる範囲の電圧に各二次電池の電圧が保たれ、各二次電池の電圧を測定した電池状態監視装置２００が、それら電圧の情報を、表示部３００へ出力する。
このような処理により、組電池を構成する複数の二次電池それぞれのセルバランスによって平均化した電圧値をユーザに通知することができる。
【符号の説明】
【００３０】
１・・・二次電池
２・・・電池筐体
３・・・絶縁物
４・・・電極端子
１１・・・内部接続部材
１２・・・外部接続部材
１３・・・連結部
１４・・・内部端子
２１・・・第一接触部
２２・・・第二接触部
２３，３０，３１・・・接続端子
４０・・・絶縁体
５０・・・導通部
１００・・・組電池
１４１・・・つば部
２００・・・電池状態監視装置
３００・・・表示部
【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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