JP2014010984A - バッテリシステム - Google Patents

Abstract

【課題】電池ブロックを構成する電池セルの電極端子に、簡単かつ容易にバスバーを接続して、電圧検出ラインの配線を簡単にする。
【解決手段】バッテリシステムは、複数の電池セル１を積層している電池ブロック２と、電池セル１の電極端子１３に接続しているバスバー６と、バスバー６を介して電池セル１の電極端子１３に接続している電圧検出ライン８と、電圧検出ライン８をインサート成形しているプラスチック製の接続プレート９と、電圧検出ライン８を介して電池セル１の電極端子１３に接続している電池状態検出回路３０とを備える。電圧検出ライン８は、一端をバスバー６との接続部８ａとして接続プレート９から露出させる状態でインサート成形している。接続プレート９は、電圧検出ライン８の接続部８ａに接続できる位置にバスバー６を配置し、バスバー６を所定の範囲で移動自在に連結して、電圧検出ライン８の接続部８ａをバスバー６に接続している。
【選択図】図４

Description

本発明は、複数の電池セルを積層して電池ブロックとしているバッテリシステムに関し、特に、電池セルの電圧を検出する電池状態検出回路を備えるバッテリシステムに関する。

車両用のバッテリシステムは、多数の電池セルを積層して、電池セルを直列に接続して出力電圧を高くしている。このバッテリシステムは、各々の電池セルの状態を検出しながら充放電を制御して、電池セルの劣化を防止している。直列に接続される各々の電池セルは、同じ電流で充放電される。電池に流れる充放電の電流を積算して残容量が演算され、残容量を設定範囲とするように充放電を制御している。残容量は、充電電流の積算値を加算して、放電電流の積算値を減算して演算される。同じ電流で充放電される電池セルは、時間が経過するにしたがって、実質的な残容量に差が発生する。それは、各々の電池セルの温度や電気特性の相違が、実質的な充放電を変化させるからである。実質的な残容量に差ができると、残容量の小さい電池セルは過放電されやすく、また、残容量の大きい電池セルは過充電されやすくなって、電池セルを劣化させる原因となる。電池セルが過充電や過放電で著しく劣化するからである。車両用のバッテリシステムは、多数の電池セルを備えることから極めて製造コストが高く、寿命を長くすることが極めて大切である。

電池セルの劣化は、各々の電池セルの電圧を検出して、実質的な残容量を設定範囲に制御することで防止できる。このため、多数の電池セルを直列に接続して電池ブロックとするバッテリシステムは、各々の電池セルの電圧を検出する電池状態検出回路を設けている。この電池状態検出回路は、電池ブロックの近傍に設けられて、ワイヤーハーネスを介して各々の電池セルの正負の電極端子に接続している。（特許文献１参照）

この構造は、長いリード板を束ねているワイヤーハーネスを各々の電池セルに接続するので、製造工程における作業性が悪いという欠点があった。この欠点を解消するバッテリシステムとして、複数の電圧検出ラインと、電池セルに接続されるバスバーとを接続プレートにインサート成形しているバッテリシステムが開発されている。（特許文献２参照）

特開２００８−１４０６３１号公報 特開２０００−１２３８０２号公報

バスバーと電圧検出ラインをインサート成形して定位置に固定している接続プレートは、バスバーを電池セルの電極端子に接続して、電圧検出ラインを電池セルの電極端子に接続できる。このため、電圧検出ラインの配線を簡単にできる。この接続プレートを使用するバッテリシステムは、円筒形電池をバッテリホルダーに入れて定位置に配置して、円筒形電池の両端に接続プレートを固定している。このバッテリシステムは、円筒形電池の位置をバッテリホルダーで定位置に配置できるので、バスバーを円筒形電池の電極端子の位置に配置して、バスバーを円筒形電池に接続できる。

しかしながら、直方体形状の電池セルを積層して電池ブロックとするバッテリシステムでは、電極端子の向きと積層方向とが異なっているので、円筒形状の電池セルを用いた特許文献２のバッテリシステムと比較して、電池セルの寸法誤差により電池セルの間隔が変化して電極端子の位置がずれやすい。そのため、直方体形状の電池セルを用いたバッテリシステムにおいて、接続プレートにインサート成形しているバスバーは、接続プレートに強固に固定されているため、バスバーと電極端子とを簡単には接続できない。また、位置ずれしている電極端子にバスバーを無理に接続すると、電池セルの電極端子に常に無理な力が作用して電池セルに悪影響を与える欠点がある。さらに、電池セルを積層している電池ブロックは、使用環境による電池セルの膨れによって電極端子の位置がずれるので、この状態になると電極端子に無理な力が作用する弊害がある。

本発明は、以上の欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、所定の厚さの電池セルを積層している電池ブロックに使用して、電池ブロックを構成する電池セルの電極端子に、簡単かつ容易に、しかも無理なくバスバーを接続でき、さらに、電圧検出ラインの配線をも簡単にできるバッテリシステムを提供することにある。

課題を解決するための手段及び発明の効果

本発明のバッテリシステムは、前述の目的を達成するために以下の構成を備える。
バッテリシステムは、所定の厚さを有する複数の電池セル１を積層状態に配置している電池ブロック２と、この電池ブロック２を構成している電池セル１の電極端子１３に接続しているバスバー６と、このバスバー６を介して電池セル１の電極端子１３に接続している電圧検出ライン８と、この電圧検出ライン８を介して電池セル１の電極端子１３に接続している電池状態検出回路３０とを備えており、さらに、前記電圧検出ライン８をインサート成形しているプラスチック製の接続プレート９を備えている。電圧検出ライン８は、一端をバスバー６との接続部８ａとして接続プレート９から露出させる状態で接続プレート９にインサート成形して固定されている。バスバー６は、接続プレート９に所定の範囲で移動自在に配置されると共に、電圧検出ライン８の接続部８ａに接続されている。

以上のバッテリシステムは、所定の厚さの電池セルを積層している電池ブロックに使用して、各々の電池セルの電極端子に、簡単かつ容易に、しかも無理なくバスバーを接続でき、しかも電圧検出ラインの配線を著しく簡単にできる特徴を実現する。それは、以上のバッテリシステムが、電圧検出ラインをプラスチック製の接続プレートにインサート成形して固定して、バスバーをインサート成形して接続プレートに固定することなく、所定の範囲で移動できるように接続プレートに連結しているからである。

本発明のバッテリシステムは、接続プレート９が、バスバー６の両側を移動自在に保持する対向溝２１を備えて、この対向溝２１にバスバー６を配置して、移動自在に接続プレート９に連結することができる。
以上のバッテリシステムは、簡単な構造でバスバーを移動でき、かつ外れないように安定して接続プレートに連結できる。

本発明のバッテリシステムは、接続プレート９が、バスバー６を対向溝２１に挿入して、対向溝２１に挿入されたバスバー６を対向溝２１に保持する弾性変形できる係止片２２を有することができる。
以上のバッテリシステムは、電圧検出ラインをインサート成形して製作した後、接続プレートに簡単にバスバーを連結できる。

本発明のバッテリシステムは、係止片２２を、接続プレート９の電池セル１側である裏側に形成することができる。
以上のバッテリシステムは、電池セル側に設けた係止片を弾性変形してバスバーを接続プレートに簡単に連結できる。また、係止片を電池セル側に設けることで、接続プレートを電池セルの上面側に配置した状態で、バスバーが接続プレートの上面側に外れるのを確実に阻止できる。

本発明のバッテリシステムは、バスバー６が、電池セル１の電極端子１３に接続される接続穴６ａを両端部に有し、接続プレート９の対向溝２１でバスバー６の中間部を保持することができる。
このバッテリシステムは、両端部を電池セルに接続するバスバーを安定して移動できるように接続プレートに連結できる。

本発明のバッテリシステムは、接続プレート９が、バスバー６を露出させる露出開口部９ａを有し、電圧検出ライン８の接続部８ａを露出開口部９ａでバスバー６に積層させて、接続部８ａをバスバー６に溶接して接続することができる。
以上のバッテリシステムは、接続プレートに設けた露出開口部において、電圧検出ラインの接続部を簡単に、しかも確実にバスバーに溶接して接続できる。

本発明のバッテリシステムは、接続プレート９の電池セル１側である裏面側に、バスバー６を対向溝２１に挿入して、対向溝２１に挿入されたバスバー６を対向溝２１に保持する弾性変形できる係止片２２を有し、電圧検出ライン８の接続部８ａをバスバー６の表面側に配置してバスバー６に接続することができる。

以上のバッテリシステムは、接続プレートの係止片を弾性変形してバスバーを接続プレートに連結した後、接続プレートから突出する電圧検出ラインの接続部を確実にバスバーに接続できる。とくに、このバッテリシステムは、電圧検出ラインの接続部をバスバーの表面側に積層する状態で、接続部を曲げることなくバスバーを接続プレートにセットできるので、バスバーを接続プレートにセットした後、接続部をバスバーの表面に積層して簡単にバスバーに接続できる。

本発明のバッテリシステムは、バスバー６を細長い板状として、長手方向に移動できるように接続プレート９に連結することができる。
このバッテリシステムは、電池セルの電極端子がバスバーの長手方向に位置ずれしても、バスバーに簡単に無理なく接続できる。

本発明のバッテリシステムは、バスバー６を細長い板状として、長手方向と幅方向とに移動できるように接続プレート９に連結することができる。
このバッテリシステムは、電池セルの電極端子がバスバーの長手方向と幅方向とに位置ずれしても、バスバーに簡単に無理なく接続できる。

本発明の一実施の形態にかかるバッテリシステムの斜視図である。 図１に示すバッテリシステムの概略分解斜視図である。 図１に示すバッテリシステムの一部拡大垂直横断面図である。 図１に示すバッテリシステムの上ケースを外した平面図である。 図４に示すバッテリシステムの接続プレートとバスバーを示す分解斜視図である。 接続プレートとバスバーの連結構造を示す拡大底面斜視図である。 本発明の一実施の形態にかかるバッテリシステムのブロック図である。 スペーサの一例を示す斜視図である。 接続プレートの他の一例であって、バスバーの連結工程を示す拡大断面図である。 接続プレートの他の一例であって、バスバーの連結工程を示す拡大断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するためのバッテリシステムを例示するものであって、本発明はバッテリシステムを以下のものに特定しない。さらに、この明細書は、特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。

本発明のバッテリシステムは、主として、エンジンとモータの両方で走行するハイブリッドカーや、モータのみで走行する電気自動車などの電動車両の電源、あるいは太陽光発電や風力発電などの自然エネルギー、深夜電力等の蓄電に使用される電源等、大電力の蓄電に最適である。

図１〜図７に示すバッテリシステムは、所定の厚さを有する複数の電池セル１を積層状態に固定している電池ブロック２と、この電池ブロック２の電池セル１の電極端子１３に接続されて電池セル１を直列に接続しているバスバー６と、このバスバー６を介して電池セル１の電極端子１３に接続している電圧検出ライン８と、この電圧検出ライン８をインサート成形しているプラスチック製の接続プレート９と、この接続プレート９の電圧検出ライン８を介して電池セル１の電極端子１３に接続している電池状態検出回路３０とを備える。

電池ブロック２は、正負の電極端子１３を設けている電池セル１の端子面１Ａ（図１〜図３において上面）を同一面に位置するように積層して、電池ブロック２の上面を端子平面２Ａとしている。電池ブロック２は、その外側にあって積層された電池セル１を電池ホルダー３で固定している。

電池セル１は、外形を四角形とし、かつ、図において上面を端子面１Ａとして、ここに正負の電極端子１３と安全弁の排出口１２と注液孔１４を設けている角形電池である。電池セル１は、図２に示すように、厚さに比べて幅が広い、言い換えると幅よりも薄い角形電池で、厚さ方向に積層されて電池ブロック２としている。この電池セル１は、リチウムイオン二次電池である。ただし、電池セルは、ニッケル水素電池やニッケルカドミウム電池等の二次電池とすることもできる。図の電池セル１は、幅の広い両表面を四角形としており、両表面を対向するように積層して電池ブロック２としている。電池セル１は、端子面１Ａの両端部に正負の電極端子１３を突出して設けて、中央部には安全弁の排出口１２を設けている。

安全弁は、電池セル１の内圧が設定圧力よりも高くなると開弁して、内圧の上昇を防止する。この安全弁は、排出口１２を閉塞する弁体（図示せず）を内蔵している。弁体は、設定圧力で破壊される薄膜、あるいは設定圧力で開弁するように弾性体で弁座に押圧されている弁である。安全弁が開弁されると、排出口１２を介して電池セル１の内部が外部に開放され、内部のガスを放出して内圧の上昇が防止される。

さらに、電池セル１は、バスバー６に接続される円柱状の電極端子１３を端子面から垂直姿勢で上方に突出させている。この電極端子１３は、溶接してバスバー６に接続される。電池セル１は、正負の電極端子１３をバスバー６で連結して互いに直列に接続される。隣接する電池セル１を互いに直列に接続するバッテリシステムは、出力電圧を高くして出力を大きくできる。ただし、バッテリシステムは、隣接する電池セルを直列と並列に接続することもできる。

電池ブロック２は、積層している電池セル１の間にスペーサ１５を挟着している。スペーサ１５は、隣接する電池セル１を絶縁する。スペーサ１５は、図８に示すように、両面に電池セル１を嵌着して定位置に配置する形状として、隣接する電池セル１を位置ずれしないように積層できる。スペーサ１５で絶縁して積層される電池セル１は、外装缶１１をアルミニウムなどの金属製にできる。電池ブロック２は、スペーサを挟着することなく複数の電池セルを積層して固定することもできる。この電池セルは、図示しないが、金属製の外装缶の表面を絶縁被膜で覆って絶縁する。この絶縁被膜には、プラスチック製の熱収縮チューブや絶縁塗料が使用できる。さらに、電池セルは、外装缶をプラスチックなどの絶縁材とすることができる。これらの電池セルは、スペーサを挟着することなく積層して電池ブロック２にできる。

電池セル１に積層されるスペーサ１５は、電池セル１との間に、空気などの冷却気体を通過させる冷却隙間１６を設けて、電池セル１を効果的に冷却できる。図８のスペーサ１５は、電池セル１との対向面に、両側縁まで延びる溝１５Ａを設けて、電池セル１との間に冷却隙間１６を設けている。図８のスペーサ１５は、複数の溝１５Ａを、互いに平行に所定の間隔で設けている。図８のスペーサ１５は、両面に溝１５Ａを設けており、互いに隣接する電池セル１とスペーサ１５との間に冷却隙間１６を設けている。この構造は、スペーサ１５の両側に形成される冷却隙間１６で、両側の電池セル１を効果的に冷却できる特長がある。ただ、スペーサは、片面にのみ溝を設けて、電池セルとスペーサとの間に冷却隙間を設けることもできる。冷却隙間１６は、電池ブロック２の左右に開口するように水平方向に設けられる。冷却隙間１６に強制送風される空気は、電池セル１の外装缶１１を直接に効率よく冷却する。この構造は、電池セル１の熱暴走を有効に阻止しながら、電池セル１を効率よく冷却できる特徴がある。ただ、電池ブロックは、スペーサに冷却隙間を設けることなく、たとえば、電池セルの底面に冷却プレートを配置し、この冷却プレートと各々の電池セルとを熱結合して、冷却プレートで電池セルを冷却することもできる。

電池セル１を積層状態に固定する電池ホルダー３は、図１と図２に示すように、電池ブロック２を両端面から挟着している一対のエンドプレート４と、一対のエンドプレート４に両端部または中間部を連結している連結固定具５とを備える。連結固定具５は、電池ブロック２の外周に配設されて両端部または中間部をエンドプレート４に連結している。電池ホルダー３は、電池セル１を積層している電池ブロック２の両端面を一対のエンドプレート４で挟着し、さらに電池セル１の外周面に配設される連結固定具５の両端をエンドプレート４に連結する構造で、複数の電池セル１を積層状態にしっかりと固定している。

エンドプレート４は、電池セル１の外形と同じ形状と寸法の四角形として、電池セル１を積層している電池ブロック２を両端面から挟着して固定している。エンドプレート４は金属製として、連結固定具５を直接に固定している。連結固定具５は、鉄などの金属製で、その両端または中間を止ネジ１８でエンドプレート４に固定している。ただ、エンドプレートは、プラスチック製とすることもできる。プラスチック製のエンドプレートは、図示しないが、補強金具を固定して補強することもできる。

図７は、バッテリシステムのブロック図を示している。このブロック図のバッテリシステムは、各々の電池セル１に電池状態検出回路３０を接続している。図７に示す電池状態検出回路３０は、各々の電池セル１の電圧を検出する電圧検出回路３１と、各々の電池セル１の電圧を等しくしてセルバランスを均等化するセルバランス回路３２と、電池の温度を検出する温度検出回路３３と、これらの回路を制御し、また、これらの回路から入力される信号を処理して、絶縁通信回路３５を介して外部に出力する制御回路３４とを備えている。

電池状態検出回路３０を実現する電子部品（図示せず）は回路基板７に実装される。この回路基板７は、電圧検出ライン８を介して各々の電池セル１の電極端子１３に接続される。電圧検出ライン８は、電池セル１の電極端子１３に接続しているバスバー６に接続されて、バスバー６を介して電極端子１３に接続される。

電圧検出ライン８は、プラスチック製の接続プレート９にインサート成形して固定される。電圧検出ライン８は、一端をバスバー６との接続部８ａとして、この接続部８ａを接続プレート９から露出させる状態で接続プレート９にインサート成形して固定される。図３〜図６に示す接続プレート９は、バスバー６を露出させる露出開口部９ａを設けて、この露出開口部９ａに突出するように電圧検出ライン８の接続部８ａを接続プレート９から突出させている。この接続プレート９は、露出開口部９ａで電圧検出ライン８の接続部８ａをバスバー６の表面に積層して、接続部８ａをバスバー６の表面に溶接して接続する。一端の接続部８ａを電池セル１に接続する電圧検出ライン８は、他端を回路基板７の電池状態検出回路３０に接続して、各々の電池セル１の電圧を電池状態検出回路３０に入力する。なお、上記実施形態では、電圧検出ライン８の接続部８ａをバスバー６の表面側に積層して溶接する構成となっているが、後述するように、電圧検出ライン８の接続部８ａをバスバー６の裏面側に積層して、接続部８ａをバスバー６の裏面に溶接して接続することもできる。

接続プレート９は、電圧検出ライン８をインサート成形して固定するが、バスバー６をインサート成形することなく、バスバー６を所定の範囲に移動できるように連結している。バスバー６は、接続プレート９の所定の位置に配置されて、電池セル１の電極端子１３に接続され、かつ、電圧検出ライン８の接続部８ａに接続される。したがって、接続プレート９は、バスバー６を電池セル１の電極端子１３に接続でき、かつ、電圧検出ライン８の接続部８ａに接続できる位置に連結する。図４〜図６の接続プレート９は、細長い板状のバスバー６を中間部で移動自在に保持して、バスバー６の両端部を露出させる露出開口部９ａを設けている。

図４〜図６のバスバー６は、電池セル１の電極端子１３に接続される接続穴６ａを両端部に設けている。このバスバー６は、図３の一部拡大面図に示ように、接続穴６ａに電極端子１３を挿入し、接続穴６ａと電極端子１３との境界に沿ってレーザーを照射して、電極端子１３にレーザー溶接される。ただ、バスバーは、レーザー溶接によらず、スポット溶接して電極端子に接続することもできる。スポット溶接される電極端子は板状で、バスバーに積層してスポット溶接される。また、バスバーと電極端子は止ネジとナットで接続することもできる。この電極端子は板状で、止ネジを挿通する貫通孔を設けており、電極端子の貫通孔と、バスバーの接続穴に止ネジを挿入し、止ネジにナットをねじ込んでバスバーを電極端子に接続する。あるいは、電極端子をロッド状として外周面に雄ネジを設けて、この電極端子をバスバーの接続穴に挿入し、電極端子にナットをねじ込んでバスバーを電極端子に接続することもできる。

電池セル１の電極端子１３に固定されるバスバー６は、電池セル１の電極端子１３に固定されて位置が特定される。電池セル１に固定されて定位置に配置されるバスバー６は、電池セル１の寸法誤差、すなわち電極端子１３の位置ずれによって固定される位置が多少変化する。バスバー６を位置ずれできる構造で電極端子１３に固定できるように、接続プレート９は所定の範囲で移動できるようにバスバー６を連結している。

図３の一部拡大断面図と図６の底面から見た斜視図に示す接続プレート９は、バスバー６の中間部の両側を移動自在に保持する対向溝２１を設けている。この接続プレート９は、対向溝２１にバスバー６の中間部の両側縁を案内して、所定の範囲で移動できるように連結している。バスバー６は、両端に接続穴６ａを設けている細長い板状で、中間を接続プレート９の対向溝２１に案内して、長手方向と幅方向とに移動できるように接続プレート９に連結している。対向溝２１は、バスバー６を接続プレート９の表面と平行な面内で移動できる状態で保持するので、その内側の断面形状をバスバー６の外側の断面形状よりも大きくしている。

バスバー６は、所定の範囲で移動できるように接続プレート９に連結される。接続プレート９は、バスバー６の外周縁を露出開口部９ａの内周面に衝突させて、バスバー６の移動範囲を制限する。したがって、露出開口部９ａの形状と大きさが、バスバー６の移動範囲を特定する。接続プレート９は、バスバー６の両端縁を露出開口部９ａの内側縁に衝突させて、バスバー６の長手方向の移動範囲を制限し、また、バスバー６の両側縁を露出開口部９ａの両側縁や対向溝２１の内面に衝突させて幅方向の移動範囲を制限する。以上の接続プレート９は、露出開口部９ａでバスバー６の移動範囲を制限するが、バスバー６の移動範囲を制限する構造を露出開口部９ａには特定せず、その他の周知の構成により、バスバーの移動範囲を制限することもできる。

バスバー６は、接続プレート９にインサート成形されることなく連結される。したがって、バスバー６は、成形された後の接続プレート９に連結される。図３と図６に示す接続プレート９は、成形された後にバスバー６を連結できるように、片面側にバスバー６の挿入部を設けて、この挿入部からバスバー６を対向溝２１に挿入するようにしている。図に示す接続プレート９は、挿入部として、対向溝２１に挿入されたバスバー６を対向溝２１に保持する弾性変形できる係止片２２を、電池セル１側である裏面側に設けている。図の接続プレート９は、一対の係止片２２を、露出開口部９ａの対向する開口縁に沿って設けている。一対の係止片２２は、互いに対向する姿勢として、露出開口部９ａの内面から突出して設けられている。この接続プレート９は、係止片２２を弾性変形させて、バスバー６を対向溝２１に案内する。さらに、図３の接続プレート９は、バスバー６をスムーズに対向溝２１に案内できるように、係止片２２の下面を傾斜面２２ａとしている。この接続プレート９は、係止片２２を弾性変形させることで、電圧検出ライン８をインサート成形している接続プレート９の対向溝２１にバスバー６を簡単にセットできる。

さらに、図３と図６に示す接続プレート９は、対向溝２１に案内されたバスバー６を定位置に保持できるように、係止片２２の反対側に、すなわち、電池セル１と反対側の表面側に、バスバー６の中間部の両側を支持する保持プレート部２４を設けている。図の接続プレート９は、バスバー６の中間部と対向する位置に、一対の保持プレート部２４を、露出開口部９ａの対向縁に沿って設けている。一対の保持プレート部２４は、互いに対向する姿勢として、露出開口部９ａの内面から突出して設けられている。対向する保持プレート部２４の先端縁の間隔は、ここに配置されるバスバー６の横幅よりも狭くしており、一対の保持プレート部２４をバスバー６の中間部の両側に当接させて、バスバー６を定位置に保持できるようにしている。図の接続プレート９は、保持プレート部２４と係止片２２とを、露出開口部９ａの内側に突出して一体成形しており、保持プレート部２４と係止片２２の間にできる隙間を対向溝２１としている。ただ、接続プレートは、必ずしも２つの保持プレート部を対向して設ける必要はなく、図示しないが、露出開口部の対向縁を橋渡しする状態で連結する１つの保持プレート部を設けることもできる。

図６の接続プレート９は、バスバー６を下面からセットする。この接続プレート９は、電圧検出ライン８の接続部８ａをバスバー６の上面に位置させるように、電圧検出ライン８をインサート成形している。この接続プレート９は、対向溝２１にバスバー６を案内した状態で、バスバー６の上面に電圧検出ライン８の接続部８ａを配置する。この構造は、電圧検出ライン８の接続部８ａをバスバー６に溶接して確実に接続できる。接続部８ａとバスバー６の溶接は、接続部８ａをバスバー６に押し付けて抵抗溶接し、あるいは、接続部８ａをバスバー６の表面に押圧してレーザー溶接する。

電圧検出ライン８の接続部８ａは、バスバー６を電池セル１の電極端子１３に固定した後、バスバー６に溶接され、あるいは、バスバー６を電極端子１３に固定する前にバスバー６に溶接される。電極端子１３に固定されたバスバー６に電圧検出ライン８の接続部８ａを溶接する方法は、バスバー６の位置が電圧検出ライン８によって制約されず、バスバー６を自由な位置に配置して、電池セル１の電極端子１３に溶接できる。また、電極端子１３に接続されないバスバー６に電圧検出ライン８の接続部８ａを溶接する方法は、バスバー６を治具（図示せず）で所定の位置に配置して、接続部８ａが変形してバスバー６の位置を所定の範囲に移動できる状態として、電圧検出ライン８の接続部８ａをバスバー６に溶接する。

図３〜図６の接続プレート９は、バスバー６の上面に電圧検出ライン８の接続部８ａを配置するようにインサート成形している。すなわち、図の接続プレート９は、露出開口部９ａの内側に突出する電圧検出ライン８の接続部８ａが、接続プレート９の上面側に接近するように、電圧検出ライン８をインサート成形している。この構造は、バスバー６を電極端子１３に溶接して固定する状態で、電圧検出ライン８の接続部８ａをバスバー６に溶接できる。ただ、接続プレートは、電圧検出ラインの接続部をバスバーの下面に配置するようにインサート成形することもできる。この接続プレートは、電圧検出ラインの接続部をあらかじめバスバーに溶接して接続し、この状態で、バスバーを電池セルの電極端子に溶接する。

図３と図６に示す接続プレート９は、電池セル１側である裏面側に係止片２２を設けて、反対面である表面側に保持プレート部２４を設けている。この接続プレート９は、電池セル１側である裏面側（図において下面側）から、バスバー６を対向溝２１に挿入して、露出開口部９ａの定位置に配置する構造としている。ただ、接続プレートは、バスバーを上面側から挿入する構造とすることもできる。

図９に示す接続プレート２９は、露出開口部２９ａの構造を、図３と図６に示す構造を上下反転した構造としている。図９に示す接続プレート２９は、対向溝２１に挿入されたバスバー６を対向溝２１に保持する弾性変形できる係止片２２を、電池セル１と反対側である表面側（図において上面側）に設けて、電池セル１側である裏面側には、バスバー６を支持する保持プレート部２４を設けている。この接続プレート２９は、図において上面側からバスバー６を対向溝２１に挿入して、露出開口部２９ａの定位置に配置する。

さらに、図９の接続プレート２９は、バスバー６の下面に電圧検出ライン８の接続部８ａを配置するようにインサート成形している。すなわち、図の接続プレート２９は、露出開口部２９ａの内側に突出する電圧検出ライン８の接続部８ａが、接続プレート２９の裏面側に接近するように、電圧検出ライン８をインサート成形している。この接続プレート２９は、電圧検出ライン８の接続部８ａをバスバー６の下面に積層して溶接する。とくに、図９に示すように、バスバー６を上面から挿入する構成とした場合、電圧検出ライン８の接続部８ａをバスバー６の下面に配置するようにインサート成形することが好ましい。この接続プレート２９は、バスバー６を電極端子１３に溶接して固定する前工程として、電圧検出ライン８の接続部８ａがバスバー６の下面に溶接される。ただ、この接続プレートは、電圧検出ラインの接続部をバスバーの上面に配置するようにインサート成形することもできる。

以上の接続プレート９、２９は、露出開口部９ａ、２９ａに、バスバー６の中間部の両側を保持する対向溝２１を設けている。ただ、接続プレートは、必ずしも露出開口部に対向溝を設ける必要はなく、図１０に示すように、露出開口部３９ａに配置されるバスバー６を位置決めしながら移動自在に保持する保持プレート部２４のみを設けることもできる。図の接続プレート３９は、電池セル１側である裏面側であって、バスバー６の中間部と対向する位置に、一対の保持プレート部２４を露出開口部９ａの対向縁に沿って設けている。一対の保持プレート部２４は、互いに対向する姿勢として、露出開口部９ａの内面から突出して設けられている。この接続プレート３９は、露出開口部３９ａに配置されるバスバー６を、対向する保持プレート部２４の上面に載せる状態で、バスバー６を定位置に保持できるようにしている。この保持プレート部３９も、露出開口部３９ａの対向縁を橋渡しする状態で連結する形状とすることができる。

さらに、図１０の接続プレート３９は、保持プレート部３９の上面に配置されるバスバー６の上面に、電圧検出ライン８の接続部８ａを配置するようにインサート成形している。すなわち、図の接続プレート３９は、露出開口部３９ａの内側に突出する電圧検出ライン８の接続部８ａが、接続プレート３９の上面側に接近するようにインサート成形している。この接続プレート３９は、バスバー６を保持プレート部２４の上面に載せた状態で、電圧検出ライン８の接続部８ａをバスバー６の上面に積層して溶接する。この接続プレートも、バスバー６を電池セル１の電極端子１３に固定した後、電圧検出ライン８の接続部８ａをバスバー６に溶接し、あるいは、バスバー６を電極端子１３に固定する前工程として、電圧検出ライン８の接続部８ａをバスバー６に溶接することができる。

接続プレート９は、図２〜図４に示すように、エンドプレート４に連結されて、電池ブロック２の上面に配設される。接続プレート９が電池ブロック２に固定される状態で、接続プレート９に仮止めされたバスバー６は電池セル１の電極端子１３に溶接される。この状態で電極端子１３に溶接されるバスバー６は、接続プレート９で所定の位置に配置されるので、能率よく電極端子１３に溶接できる。ただ、バスバー６を電池セル１の電極端子１３に溶接した後、接続プレート９を電池ブロック２に固定することもできる。

電圧検出ライン８は、バスバー６を介して先端の接続部８ａを電池セル１の電極端子１３に接続して、後端を回路基板７の電池状態検出回路３０に接続する。図２〜図５の接続プレート９は、電圧検出ライン８の後端を、回路基板７の接続ピン８ｂとして表面から突出させるように、電圧検出ライン８をインサート成形して固定している。接続ピン８ｂは回路基板７に接続され、この接続ピン８ｂを介して回路基板７を接続プレート９に連結している。図の接続プレート９は、上面から垂直に接続ピン８ｂを突出させている。接続プレート９は、複数の電圧検出ライン８をインサート成形して固定している。接続プレート９にインサート成形して固定される各々の電圧検出ライン８の接続ピン８ｂは、互いに離されて、平行に並べられて接続プレート９から上方に突出している。図の接続プレート９は、回路基板７の両側に沿って複数の接続ピン８ｂを配置している。

接続ピン８ｂは、先端部をＵ曲して回路基板７にハンダ付けなどの方法で接続している。Ｕ曲された接続ピン８ｂは、図３の拡大断面図に示すように、先端を回路基板７の貫通孔７ｂに上から下に挿入して、ハンダ付け等の方法で回路基板７に接続している。接続ピンは、直線状として、回路基板の貫通孔に下から上に挿入してハンダ付けして接続することもできる。接続ピン８ｂは、回路基板７に接続されて、これに実装している電池状態検出回路３０に接続される。以上の構造は、接続ピン８ｂを回路基板７の電池状態検出回路３０に接続する構造で、回路基板７を定位置に配置できる。

ただ、電圧検出ライン８の後端を回路基板７の電池状態検出回路３０に接続する構造は、以上の構造には特定されない。図示しないが、接続プレートに電圧検出ラインの後端を接続しているコネクタを固定し、このコネクタを介して電圧検出ラインを回路基板に接続することもでき、また、電圧検出ラインの後端を接続プレートから突出させて、突出部にリード線をハンダ付け等の方法で接続して、リード線を介して回路基板の電池状態検出回路に接続することもできる。

電池状態検出回路３０を実装する回路基板７は、電圧検出ライン８を介して各々の電池セル１の正負の電極端子１３に接続される。電圧検出ライン８は、全ての電池セル１の正負の電極端子１３を、回路基板７に実装している電池状態検出回路３０の電圧検出回路３１に接続している。したがって、たとえば１２個の電池セル１を積層している電池ブロック２は、１３本の電圧検出ライン８を介して回路基板７に接続される。電圧検出回路３１は、電圧検出ライン８を介して各々の電池セル１の電圧を検出する。電池状態検出回路３０は、電圧検出回路３１で検出した電池セル１の電圧でもって、電池セル１の状態を検出して外部に出力する。

図２と図３のバッテリシステムは、接続プレート９の中央にガス排出ダクト１７を固定して、回路基板７の下方にガス排出ダクト１７を配置している。ガス排出ダクト１７は、枠プレート１９を介して接続プレート９の上面に固定している。枠プレート１９は、接続プレート９を貫通してエンドプレート４に固定される止ネジ２０を介して接続プレート９の上面に固定している。接続プレート９は、開弁する安全弁から排出されるガスをガス排出ダクト１７に流入させるために、電池セル１の安全弁の排出口１２に位置して、排気開口２３を設けている。このバッテリシステムは、電池セル１の安全弁から排出されるガスを速やかに外部に排出できる。さらに、図１のバッテリシステムは、回路基板７の上に上ケース１０を固定している。
なお、上記実施形態では、バスバーは、隣接する二つの電池セルを接続する構成となっているが、例えば、電池セルを並列接続して、バッテリシステムを高容量化する場合、複数の電池セルを接続するバスバーを使用することがある。このような場合においても、バスバーの形状が変わるのみであり、本発明を実施することが可能である。

本発明のバッテリシステムは、多数の電池セルを積層して大容量の電池ブロックとし、さらに電池セルの電圧を検出しながら充放電することで電池セルの劣化を防止できるので、大容量であって長寿命な特性が要求される電動車両の電源装置、太陽電池、風力発電、深夜電力などの蓄電装置等に有効に使用される。

１…電池セル １Ａ…端子面
２…電池ブロック ２Ａ…端子平面
３…電池ホルダー
４…エンドプレート
５…連結固定具
６…バスバー ６ａ…接続穴
７…回路基板 ７ｂ…貫通孔
８…電圧検出ライン ８ａ…接続部
８ｂ…接続ピン
９…接続プレート ９ａ…露出開口部
１０…上ケース
１１…外装缶
１２…排出口
１３…電極端子
１４…注液孔
１５…スペーサ １５Ａ…溝
１６…冷却隙間
１７…ガス排出ダクト
１８…止ネジ
１９…枠プレート
２０…止ネジ
２１…対向溝
２２…係止片 ２２ａ…傾斜面
２３…排気開口
２４…保持プレート部
２９…接続プレート ２９ａ…露出開口部
３０…電池状態検出回路
３１…電圧検出回路
３２…セルバランス回路
３３…温度検出回路
３４…制御回路
３５…絶縁通信回路
３９…接続プレート ３９ａ…露出開口部

Claims (9)

1. 所定の厚さを有する複数の電池セルを積層状態に配置している電池ブロックと、この電池ブロックを構成している電池セルの電極端子に接続しているバスバーと、このバスバーを介して前記電池セルの電極端子に接続している電圧検出ラインと、この電圧検出ラインを介して電池セルの電極端子に接続している電池状態検出回路とを備えるバッテリシステムであって、
   さらに、前記電圧検出ラインをインサート成形してなるプラスチック製の接続プレートを備え、
   前記電圧検出ラインは、一端をバスバーとの接続部として前記接続プレートから露出させる状態で固定されており、
   前記バスバーは、前記接続プレートに所定の範囲で移動自在に配置されると共に、前記電圧検出ラインの接続部に接続されることを特徴とするバッテリシステム。
2. 前記接続プレートが、前記バスバーの両側を移動自在に保持する対向溝を有し、この対向溝にバスバーが配置されて、移動自在に接続プレートに連結されてなる請求項１に記載されるバッテリシステム。
3. 前記接続プレートが、前記バスバーを前記対向溝に挿入して、対向溝に挿入されたバスバーを対向溝に保持する弾性変形できる係止片を有する請求項２に記載されるバッテリシステム。
4. 前記係止片が、前記接続プレートの電池セル側である裏側に形成されてなる請求項３に記載されるバッテリシステム。
5. 前記バスバーが、前記電池セルの電極端子に接続される接続穴を両端部に有し、前記接続プレートの対向溝が前記バスバーの中間部を保持するようにしている請求項２ないし４のいずれかに記載されるバッテリシステム。
6. 前記接続プレートが、前記バスバーを露出させる露出開口部を有し、前記電圧検出ラインの接続部が前記露出開口部で前記バスバーに積層されて、接続部をバスバーに溶接して接続している請求項１ないし５のいずれかに記載されるバッテリシステム。
7. 前記接続プレートの電池セル側である裏面側に、前記バスバーを前記対向溝に挿入して、対向溝に挿入されたバスバーを対向溝に保持する弾性変形できる係止片を有し、
   前記電圧検出ラインの接続部が前記バスバーの表面側に配置されてバスバーに接続されてなる請求項６に記載されるバッテリシステム。
8. 前記バスバーが細長い板状で、長手方向に移動できるように前記接続プレートに連結している請求項１ないし７のいずれかに記載されるバッテリシステム。
9. 前記バスバーが細長い板状で、長手方向と幅方向とに移動できるように前記接続プレートに連結している請求項１ないし８のいずれかに記載されるバッテリシステム。

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