JP7052871B2

JP7052871B2 - 電池装置

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Publication number: JP7052871B2
Application number: JP2020533398A
Authority: JP
Inventors: 規次吉沢; 裕勝二瓶
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2018-07-31
Filing date: 2019-07-16
Publication date: 2022-04-12
Anticipated expiration: 2039-07-16
Also published as: WO2020026789A1; CN112514025A; JPWO2020026789A1

Description

本発明は、例えば複数の電池の電極が導電板により接続された複数の電池を有する電池装置に関する。

近年では、リチウムイオン電池などの二次電池の用途が、太陽電池、風力発電などの新エネルギーシステムと組み合わせた電力貯蔵用蓄電装置、自動車用蓄電池等に急速に拡大している。これらの用途に供するために、複数の単位電池（単電池やセルとも称される。以下の説明では、単に電池と適宜称する）を直列又は並列に接続した組電池装置が使用される。複数の電池を電気的且つ機械的に接続するために、導電板が使用される。この導電板に対して、さらなる機能として過電流保護のためのヒューズ機能を備えることが提案されている（特許文献１及び特許文献２参照）。

特許文献１には、電池の端部電極同士を接続する板状ヒューズが記載されている。図１４に示すように、ヒューズ１０１は、電池間の接続部分を幅狭の溶断部１０２とした構成とされ、過電流が流れる時に溶断部１０２が溶断するようになされている。

特許文献２には、図１５に示すようなヒューズリンク１０３が記載されている。ヒューズリンク１０３は、短冊状の板状部材が曲折加工され、接続部分１０３ａと本体部分１０３ｂとを有する。本体部分１０３ｂは、内部で保持された素電池の端面とスポット溶接により接合されている。ヒューズリンク１０３には、幅方向に延びるスリットが形成されている。スリットは、電池ホルダのカバー部１０４により外側が覆われている。スリットの両側に形成されている幅狭の部分が、可溶部分とされている。ヒューズリンク１０３では、一定以上の過電流が流れた場合に、可溶部分が溶断することにより、電池パックの安全が確保される。

特開２０００－３１１５７５号公報特開２０１２－０２８００７号公報

特許文献１に記載のものは、溶断部１０２の幅が狭いため、電池間を連結する場合の機械的強度が不足する問題があった。溶断部１０２の幅を広くすると、断面積が大きくなり、抵抗値が低下し、発熱量が減少する。その結果、溶断するための時間が長くなったり、想定される過電流によって溶断できなくなったりするので、溶断部１０２の幅を広くすることは、難しかった。特許文献２に記載のものも、スリットの短辺の両側に可溶部分を設けているので、スリットが形成されている部分の機械的強度が弱くなる問題があった。

したがって、本発明の目的は、溶断に要する時間が短く、且つ機械的強度を確保することができる電池装置を提供することにある。

本発明は、複数の電池の電極が導電板に対して溶接されることによって、電気的且つ機械的に接続された電池装置であって、
導電板は、電流入力エリアと電流出力エリアの間に、通電経路を有し、
通電経路に抵抗値の相違する複数の電流経路が含まれ、
電流経路内にそれぞれ過電流が流れた際に溶断するヒューズエリアが形成され、
ヒューズエリアは、互いに平行し、幅又は長さによって抵抗値が設定された複数のストライプ状の電流経路によって形成された電池装置である。

少なくとも一つの実施形態によれば、溶断に要する時間が短く、且つ機械的強度を確保することができる。なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果又はそれらと異質な効果であっても良い。

図１は、本発明を適用できる組電池装置の一例の斜視図である。図２Ａ及び図２Ｂは、組電池装置における電池間の接続の説明に用いる平面図及び底面図である。図３は、組電池装置の電気的接続を示す接続図である。図４は、本発明の第１の実施形態による導電板としての接続電極の斜視図である。図５は、組電池装置の接続電極の部分を示す側面図である。図６は、接続電極に形成されているヒューズエリアを示す部分側面図である。図７は、ヒューズエリアの等価回路を示す接続図である。図８は、ヒューズエリアの溶断過程の説明に用いる図である。図９は、ヒューズエリアの溶断過程の説明に用いる図である。図１０は、本発明の第２の実施形態の説明に用いる部分側面図である。図１１は、第２の実施形態のヒューズエリアの等価回路の接続図である。図１２は、ヒューズエリアの溶断過程の説明に用いる図である。図１３は、ヒューズエリアの他の例の説明に用いる斜視図である。図１４は、従来の導電板の一例の斜視図である。図１５は、従来の導電板の他の例の斜視図である。

以下、本発明について図面を参照して説明する。
なお、以下に説明する実施形態等は本発明の好適な具体例であり、本発明の内容がこれらの実施形態等に限定されるものではない。また、本明細書に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものではなく、また例示した効果と異なる効果が存在することを否定するものではない。

まず、本発明の第１の実施形態について説明する。本発明を適用することが可能な電池装置、例えば組電池装置を図１に示す。図２Ａは、この組電池装置の上面の端部の概略を示し、図２Ｂは、組電池装置の下面の端部の概略を示す。組電池装置は、複数の電池例えば６４個の電池を合成樹脂からなる組電池ホルダー１に収納し、上面に配した導電板としての９個の接続電極Ｔ１，Ｔ３，Ｔ５，・・・，Ｔ１７及び下面に配した導電板としての８個の接続電極Ｔ２，Ｔ４，Ｔ６，・・・，Ｔ１６によって複数の電池間を接続している。これらの接続電極Ｔ１～Ｔ１７を図２Ａ及び図２Ｂにおいては、２点鎖線で示す。

６４個の電池は、例えば円筒形のリチウムイオン２次電池である。リチウムイオン電池以外に、ニッケル水素電池やニッケルカドミウム電池、リチウムポリマー電池等の充電できる他の全ての二次電池が使用できる。さらに、電池は、円筒形電池に限らず、角形電池であってもよい。接続電極は、金属等の電気伝導性を有する材料、例えば銅や銅合金等で構成された板状体である。

図２Ａおよび図２Ｂにおける横方向に延長する１６個の電池の配列が縦方向に４段に積み重ねられた配置とされている。列方向で隣り合う電池間の正負の極性が反転され、列間では、電池の正負の極性の関係が同一とされている。図２Ａに示す正極側の端に位置する縦方向の４個の電池の上面側に表れる極性が同一（＋）となる。上面の接続電極Ｔ１によって縦方向の４個の電池Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３及びＣ４の正極電極が溶接例えばプロジェクション溶接によって電気的且つ機械的に接続されている。また、上面の接続電極Ｔ３によって隣接する８個の電池Ｃ１１，Ｃ１２，Ｃ１３及びＣ１４の負極電極、並び電池Ｃ２１，Ｃ２２，Ｃ２３及びＣ２４の正極電極が例えばプロジェクション溶接によって電気的且つ機械的に接続されている。

下面側の端部では、図２Ｂに示すように、接続電極Ｔ２によって隣接する８個の電池Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３及びＣ４の負極電極、並び電池Ｃ１１，Ｃ１２，Ｃ１３及びＣ１４の正極電極がプロジェクション溶接によって電気的且つ機械的に接続されている。さらに、接続電極Ｔ４によって隣接する８個の電池Ｃ２１，Ｃ２２，Ｃ２３及びＣ２４の負極電極、並び電池Ｃ３１，Ｃ３２，Ｃ３３及びＣ３４の正極電極がプロジェクション溶接によって電気的且つ機械的に接続されている。

このように、接続電極Ｔ１～Ｔ１７によって電池の電極を接続することによって、図３に示すように、「４並列１６直列」の組電池装置が構成される。電池Ｃ１～Ｃ４の正極が接続される接続電極Ｔ１に対して正極側電力ケーブル２＋が接続され、電池Ｃ７１～Ｃ７４の負極が接続される接続電極Ｔ１７に対して負極側電力ケーブル２－が接続される。なお、上述した構成の変形例として、「２並列３２直列」の組電池装置を構成することもできる。

図１においては省略されているが、組電池ホルダー１の側面と対向するように、１枚の制御基板が取り付けられる。この制御基板には、組電池装置を制御するための回路が実装されている。図１に示すように、接続電極Ｔ１～Ｔ１７のそれぞれと一体に接続用のリード部Ｌ１～Ｌ１７が設けられており、リード部Ｌ１～Ｌ１７の先端が制御基板の所定の接続箇所に半田付けされる。

なお、組電池装置は、外装ケース内に収納される。外装ケースは、図示しないが、金属の箱状のケースである。なお、外装ケースは金属製に限らず、例えば樹脂製であってもよい。

本発明は、後述するように、正極側の接続電極Ｔ１及び負極側の接続電極Ｔ１７がヒューズ機能を有する。したがって、図３の等価回路において、正極側と負極側にそれぞれヒューズが挿入されることになる。これらのヒューズは、組電池装置に対して過電流が流れる時に切断されて組電池装置の電池を保護する。例えば負荷が短絡するような場合に、過電流が流れる。なお、正極側と負極側の少なくとも一方にヒューズを設ければよい。

図４は、負極側のヒューズ機能を有する接続電極Ｔ１７を示す。接続電極Ｔ１７は、銅などの金属板を折り曲げ加工することによって、ほぼ９０°の開口角を有する上面１１ｂ及び側面１２ｂが形成されたものである。上面１１ｂには、例えば４個の電池の各電極を溶接するための突起又は凹部からなる溶接用エリア１３ｂが形成されている。溶接の方法としては、例えばプロジェクション溶接を使用する。他の溶接法を使用してもよい。さらに、上面１１ｂからリード部Ｌ１７が導出されている。接続電極Ｔ１７によって４個の電池Ｃ７１～Ｃ７４（図３参照）が並列に接続される。

側面１２ｂには、負極側電力ケーブル２－の端部を取り付けるための円形の開口１４ｂが形成されている。側面１２ｂには、折り曲げエッジと平行にスリット１５ｂが形成されている。また、スリット１５ｂの閉塞端側と所定の間隔の位置に、折り曲げエッジと直交するスリット１６ｂが形成されている。さらに、スリット１６ｂと連続し、且つ折り曲げエッジとほぼ平行部分と、折り曲げエッジから離れるように曲げられたスリット１７ｂが形成されている。

スリット１６ｂ及び１７ｂによって、側面１２ｂが二つのエリア１８ｂ及び１９ｂに分割される。また、スリット１５ｂ、スリット１６ｂ及びスリット１７ｂによって各エリアの電流入力エリア２０ｂ及び２１ｂ、並びに電流出力エリア２２ｂ及び２３ｂが規定される。すなわち、電流入力エリア２０ｂ及び電流出力エリア２２ｂによって第１の電流経路群が構成され、電流入力エリア２１ｂ及び電流出力エリア２３ｂによって第２の電流経路群が構成される。これらの電流経路群は、ほぼＬ字を横にした形状に折り曲げられている。

組電池装置に対して負極側電力ケーブル２－（開口１４ｂ）及び接続電極Ｔ１７を通じて外部から電流が流入する。接続電極Ｔ１７の側面１２ｂの一方のエリア１８ｂにおいては、電流入力エリア２０ｂから電流出力エリア２２ｂに向かって電流が流れると共に、電流入力エリア２１ｂから電流出力エリア２３ｂに向かって電流が流れる。この二つの通電経路がそれぞれヒューズエリア２４ｂ及び２５ｂを含む。ヒューズエリア２４ｂ及び２５ｂのそれぞれは、複数の長さの異なるストライプ状の電流経路が平行して形成されたエリアである。

組電池装置に対して取り付けられている正極側の接続電極Ｔ１の側面を図５に示す。接続電極Ｔ１は、上述した負極側の接続電極Ｔ１７と同様の構成とされている。接続電極Ｔ１は、銅などの金属板を折り曲げ加工することによって、ほぼ９０°の開口角を有する上面１１ａ及び側面１２ａが形成されたものである。上面１１ａには、例えば４個の電池の各電極を溶接するための突起又は凹部からなる溶接用エリアが形成されている。

接続電極Ｔ１によって４個の電池Ｃ１～Ｃ４（図３参照）が並列に接続される。接続電極Ｔ１及びＴ１７において、溶接用エリア１３ａ，１３ｂが形成されている上面１１ａ，１１ｂは、溶接時に加圧される面であるので、機械的強度が必要とされる。したがって、上面１１ａ，１１ｂにヒューズエリアを形成することは、機械的強度を低下させるので、好ましくないので、ヒューズエリアは、側面１２ａ，１２ｂに形成されている。

側面１２ａには、正極側電力ケーブル２＋の端部を取り付けるための円形の開口１４ａが形成されている。側面１２ａには、折り曲げエッジと平行にスリット１５ａが形成されている。また、スリット１５ａの閉塞端側と所定の間隔の位置に、折り曲げエッジと直交するスリット１６ａが形成されている。さらに、スリット１６ａと連続し、且つ折り曲げエッジとほぼ平行部分と、折り曲げエッジから離れるように曲げられたスリット１７ａが形成されている。

スリット１６ａ及び１７ａによって、側面１２ａが二つのエリア１８ａ及び１９ａに分割される。また、スリット１５ａ及びスリット１６ａによって各エリアの電流入力エリア２０ａ及び２１ａ、並びに電流出力エリア２２ａ及び２３ａが規定される。すなわち、電流入力エリア２０ａ及び電流出力エリア２２ａによって第１の電流経路群が構成され、電流入力エリア２１ａ及び電流出力エリア２３ａによって第２の電流経路群が構成される。これらの電流経路群は、ほぼＬ字を横にした形状に折り曲げられている。

組電池装置からは、接続電極Ｔ１及び正極側電力ケーブル２＋（開口１４ａ）を通じて外部に対して電流が出力される。接続電極Ｔ１の側面１２ａの一方のエリア１８ａにおいては、電流入力エリア２０ａから電流出力エリア２２ａに向かって電流が流れると共に、電流入力エリア２１ａから電流出力エリア２３ａに向かって電流が流れる。この二つの通電経路がそれぞれヒューズエリア２４ａ及び２５ａを含む。ヒューズエリア２４ａ及び２５ａのそれぞれは、複数の長さの異なるストライプ状の電流経路が平行して形成されたエリアである。

ヒューズエリア２４ａ及び２５ａについて図６を参照して説明する。なお、接続電極Ｔ１７に形成されているヒューズエリア２４ｂ及び２５ｂも、ヒューズエリア２４ａ及び２４ｂと同様の構成を有する。

ヒューズエリア２４ａは、スリット１５ａ及び１７ａで挟まれたエリアに形成される。スリット１５ａ及び１７ａと平行し、且つ等しい幅を有する６本のスリットを形成することによって、７本の等しい幅（例えば略１ｍｍ）で長さの異なる電流経路Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５，Ｐ６及びＰ７が形成される。電流経路Ｐ１～Ｐ７の一端の位置が備えられ、最上段の電流経路Ｐ１から電流経路Ｐ７の順序で長さが長いものとされる。

ヒューズエリア２５ａは、スリット１７ａ及び側面１２ａの下側エッジで挟まれたエリアに形成される。スリット１７ａと平行し、且つ等しい幅を有する６本のスリットを形成することによって、７本の等しい幅で長さの異なるストライプ状の電流経路Ｐ８，Ｐ９，Ｐ１０，Ｐ１１，Ｐ１２，Ｐ１３及びＰ１４が形成される。電流経路Ｐ８～Ｐ１４の一端の位置が備えられ、最上段の電流経路Ｐ８から電流経路Ｐ１４の順序で長さが長いものとされる。なお、ヒューズエリア２４ａ及び２５ａにおける電流経路の幅、長さ及び／又は本数は、溶断する電流値、加工の容易さなどを考慮して適切なものに設定されている。さらに、ヒューズエリア２４ａ及び２５ａの間で、幅、長さ及び／又は本数を異ならせるようにしてもよい。

接続電極Ｔ１の等価回路を図７に示す。電流経路Ｐ１～Ｐ１４のそれぞれの抵抗値をＲ１～Ｒ１４で表している。また、ヒューズエリア２４ａに対する電流入力エリア２０ａ及び電流出力エリア２２ａのそれぞれの抵抗値をＲ２０ａ及びＲ２２ａで表し、ヒューズエリア２５ａに対する電流入力エリア２１ａ及び電流出力エリア２３ａのそれぞれの抵抗値をＲ２１ａ及びＲ２３ａで表す。

各電流経路の抵抗値は、長さに比例し、断面積に反比例する。この例では、接続電極Ｔ１の厚みが一定であり、幅が等しいので、各電流経路の断面積が等しいものとされている。また、各ヒューズエリアにおいて、電流経路の長さは、（Ｐ１＜Ｐ２＜Ｐ３＜Ｐ４＜Ｐ５＜Ｐ６＜Ｐ７）、（Ｐ８＜Ｐ９＜Ｐ１０＜Ｐ１１＜Ｐ１２＜Ｐ１３＜Ｐ１４）の関係にある。したがって、（Ｒ１＜Ｒ２＜Ｒ３＜Ｒ４＜Ｒ５＜Ｒ６＜Ｒ７）、（Ｒ８＜Ｒ９＜Ｒ１０＜Ｒ１１＜Ｒ１２＜Ｒ１３＜Ｒ１４）の関係にある。さらに、抵抗値Ｒ１～Ｒ７の合成抵抗値と抵抗値Ｒ８～Ｒ１４の合成抵抗値は、極端に相違した値ではなく、一例として抵抗値Ｒ１～Ｒ７の合成抵抗値が抵抗値Ｒ８～Ｒ１４の合成抵抗値よりやや小さな値とされている。

ヒューズエリア２４ａに対する電流入力エリア２０ａは、電流の供給位置である接続電極Ｔ１の折り曲げエッジからの回路長が短い。また、ヒューズエリア２４ａに対する電流出力エリア２２ａは、電流の出力位置である正極電力ケーブル２＋の位置（開口１４ａ）までの回路長が短い。ヒューズエリア２５ａの場合のこれらの回路長は、ヒューズエリア２４ａの場合の回路長より長い。したがって、（Ｒ２０ａ＜Ｒ２１ａ）、（Ｒ２２ａ＜Ｒ２３ａ）の関係とされている。

なお、これらの抵抗値Ｒ２０ａ～Ｒ２３ａは、幅が広く、断面積が大きな電流経路のものであるため、ストライプ状の電流経路の抵抗値Ｒ１～Ｒ１４に比して小さな値である。また、各ヒューズエリアに対する電流経路（回路長）の抵抗値を上述した関係とするために、経路の長さのみならず、経路の幅を調整してもよい。さらに、抵抗値の大小関係は、（Ｒ２０ａ＋Ｒ２２ａ）＜（Ｒ２１ａ＋Ｒ２３ａ）とされていればよい。さらに、上述したヒューズエリア２４ａ及び２５ａにおいて、各電流経路の長さを異ならせることによって抵抗値を異ならせているが、各電流経路の端と電流供給位置及び／又は電流出力位置間の回路長の要素によって抵抗値を異ならせるようにしてもよい。

上述したヒューズエリア２４ａ及び２５ａは、＋側の接続電極Ｔ１に形成されているものであるが、－側の接続電極Ｔ１７に関して形成されているヒューズエリア２４ｂ及び２５ｂも同様の抵抗値の大小関係を有している。但し、接続電極Ｔ１及びＴ１７の少なくとも一方に対してヒューズエリアを設ければよい。

組電池装置に対して、予め設定した値以上の電流（過電流）が流れた場合、上述したヒューズエリア２４ａ，２４ｂ及び２５ａ，２５ｂが溶断して組電池装置が保護される。接続電極Ｔ１に関しての溶断過程は、以下の順序のものである。接続電極Ｔ１７に関する溶断過程も同様である。

１．外部短絡などによって過電流が発生する。
２．抵抗値の関係が、（Ｒ２０ａ＋Ｒ２２ａ）＜（Ｒ２１ａ＋Ｒ２３ａ）の関係によって、ヒューズエリア２５ａ側に比してヒューズエリア２４ａ側により多くの電流が流れる。一例として、全体の電流の８０％程度がヒューズエリア２４ａ側に流れる。

３．ヒューズエリア２４ａにおいて、抵抗値が最小の電流経路Ｐ１に最も多くの電流が流れるので、最初に電流経路Ｐ１がジュール熱によって溶断する。
４．次に、抵抗値が小さい電流経路Ｐ２に最も多くの電流が流れ、電流経路Ｐ２が溶断する。以下、Ｐ３→Ｐ４→・・・→Ｐ７の順序で電流経路が溶断する。

５．ヒューズエリア２４ａの全ての電流経路が溶断すると、電流がヒューズエリア２５ａに集中的に流れ、ヒューズエリア２５ａにおいて、同様に電流経路が順次溶断する。ヒューズエリア２５ａの全ての電流経路Ｐ８～Ｐ１４が溶断すると、電流経路が断たれて過電流が流れなくなる。

上述した溶断過程について、図８及び図９を参照して説明する。図８Ａに示すように、ヒューズエリア２４ａの電流経路Ｐ１及びＰ２に過電流が流れ、これらの電流経路Ｐ１及びＰ２が高温となる。発熱によって高温となる箇所を斜線領域で示す。また、溶断された電流経路に対しては、斜めの二重線を付加する。

電流経路Ｐ１及びＰ２が溶断すると、図８Ｂに示すように、ヒューズエリア２４ａの電流経路Ｐ３及びＰ４に電流が流れ、これらが高温となる。さらに、図８Ｃに示すように、ヒューズエリア２４ａの電流経路Ｐ１～Ｐ４が溶断すると、電流経路Ｐ５，Ｐ６及びＰ７に電流が流れ、これらの電流経路Ｐ５～Ｐ７が高温となる。さらに、ヒューズエリア２５ａの電流経路Ｐ８，Ｐ９，Ｐ１０の温度が上昇する。

図９Ａに示すように、ヒューズエリア２４ａの電流経路Ｐ１～Ｐ７が溶断すると、ヒューズエリア２５ａの電流経路Ｐ８，Ｐ９，Ｐ１０及びＰ１１に電流が流れ、これらの電流経路Ｐ８～Ｐ１１が高温となる。そして、電流経路Ｐ８～Ｐ１１が溶断されると、図９Ｂに示すように、電流経路Ｐ１２，Ｐ１３及びＰ１４の温度が上昇する。そして、これらの電流経路Ｐ１２～Ｐ１４が溶断され、組電池装置から負荷に対する電流経路が切断され、組電池装置が過電流から保護される。

図８及び図９に示すように、本発明の第１の実施形態では、接続電極Ｔ１及びＴ１７において、抵抗値が相違する複数の電流経路が形成されているので、電流を集中的に抵抗値が低い電流経路に対して流すことができ、溶断を確実に、且つ高速に行うことができる。従来のように、１カ所の括れ部を溶断部とする構成、又はスリットの両側の電流経路を溶断部とする構成に比して、溶断部の幅が細くなることを防止でき、接続電極の機械的強度の低下を防止することができる。

また、複数のヒューズエリア２４ａと２５ａを設けてヒューズエリア２４ａに最初に電流を多く流しているので、接続電極の機械的強度を保持することができる。仮に一つのヒューズエリアしか設けないと、ストライプ状の電流経路の長さをより長くしなければならず、接続電極の機械的強度が低下する問題が生じる。さらに、二つのヒューズエリアの一方に電流を集中的に流すようにすることによって、電流値を大きくして溶断時間を短縮化することができる。なお、３個以上のヒューズエリアを設けてもよい。

次に、本発明の第２の実施形態について説明する。本発明の第２の実施形態は、上述した第１の実施形態と同様の組電池装置の接続電極Ｔ１又はＴ１７に対して適用されるものである。図１０に示すように、接続電極Ｔ１７の上面１１１ｂと側面１１２ｂが折り曲げ位置で接している。接続電極Ｔ１７の側面１１２ｂにスリット１１５ｂが形成され、側面１１２ｂが折り曲げ位置と接するベース部と、幅が狭い連結部と、幅が広く、負極側電力ケーブル２－が取り付けられる開口１１４ｂを有する接続部に分割される。すなわち、側面１１２ｂがＬ字を横にした形状を有する。

この連結部と、連結部に連なる接続部の一部エリアに、複数例えば１０個の多角形例えば正六角形の開口の繰り返しパターンが形成される。正六角形の開口が繰り返して形成されているエリアをハニカムパターンエリア１２４ｂと称する。ハニカムパターンエリア１２４ｂにおいて、開口間の領域が所定の幅の電流経路となされている。

負極の接続電極Ｔ１７の場合、開口１１４ｂに取り付けられた負極側電力ケーブル２－を通じて電流が供給されるので、接続部の側に電流入力エリア１２０ｂが形成され、ベース部の側に電流出力エリア１２２ｂが形成される。したがって、電流は、電流入力エリア１２０ｂからハニカムパターンエリア１２４ｂ及び電流出力エリア１２２ｂを通って組電池装置に供給される。ハニカムパターンエリア１２４ｂがヒューズエリアとしての機能を有し、過電流が流れる場合には、電流経路が溶断されて、組電池装置の保護がなされる。

図１１は、電流入力エリア１２０ｂと電流出力エリア１２２ｂの間のハニカムパターンエリア１２４ｂの等価回路を示す。ハニカムパターンエリア１２４ｂの各正六角形の辺に位置する電流経路Ｐｉと対応する抵抗値をＲｉと表す。煩雑さを回避するため、ハニカムパターンエリア１２４ｂの一部の電流経路Ｐ１１１，Ｐ１１２，Ｐ１１３，・・・，Ｐ１２１とそれぞれ対応する抵抗値Ｒ１１１，Ｒ１１２，Ｒ１１３，・・・，Ｐ１２１が図１１に示されている。

等価回路において、電流入力側の回路長、並びに電流出力側の回路長は、ほぼ等しいので、入力側の抵抗値（Ｒ１１１，Ｒ１１２，Ｒ１１３，Ｒ１１４）は、互いにほぼ等しい値を有し、出力側の抵抗値（Ｒ１１５，・・・）も、互いにほぼ等しい値を有する。さらに、正六角形の各辺の長さは等しく、幅も等しいことから、各辺に対応する電流経路の抵抗値も互いにほぼ等しいものとなる。

したがって、入出力間の抵抗値は、電流経路の長さに依存している。例えば図１１において、抵抗値Ｒ１１１及びＲ１１５を通る電流経路が最短となるので、合成抵抗値が最小となる。次に小さい抵抗値は、抵抗値Ｒ１１２，抵抗値Ｒ１１７，Ｒ１１６及びＲ１１５の合成抵抗値である。このように、第２の実施形態においては、第１の実施形態と同様に、抵抗値が異なる複数の電流経路が形成される。そして、抵抗値の小さい電流経路に電流が集中的に流れることによって電流経路が溶断される。

図１２を参照して第２の実施形態における電極の溶断過程について説明する。図１２は、正極側の接続電極Ｔ１の例を示し、接続電極Ｔ１の折り曲げエッジ側が電流入力エリア１２０ａとなり、接続電極力ケーブル２＋が取り付けられる開口１１４ａの側が電流出力エリアとなる。また、発熱によって高温となるエリアは斜線を付して示し、溶断される電流経路に対しては二重線を付加する。

過電流が流れると、最初に抵抗値が最小の電流経路に電流が集中して図１２Ａにおいて斜線で示すような電流経路が発熱し、高温となる。そして、この電流経路が溶断されると、次に抵抗値が小さな電流経路に電流が集中し、図１２Ｂにおいて斜線で示すような電流経路が発熱し、高温となる。さらに、図１２Ｂにおいて斜線で示す電流経路が溶断されると、図１２Ｃにおいて斜線で示すような電流経路が発熱し、高温となる。このような動作が繰り返され、ハニカムパターンエリア１２４ａが順次溶断、又は逐次溶断し、電流経路が遮断される。この順次溶断、又は逐次溶断動作によって、電流を細い幅の電流経路に対して集中的に流すことができるので、溶断動作を高速とすることができる。

上述したハニカムパターンエリア１２４ａ及び１２４ｂは、正六角形の開口が連続的に形成されたエリアであるが、正三角形の開口を連続して形成した三角形パターンエリア１２５（図１３Ａ）、菱形の開口を連続して形成した菱形パターンエリア１２６（図１３Ｂ）等のパターンを形成してもよい。これらの多角形のパターンによって、機械的強度を保持しながら、高速の溶断動作を行うことができる。

本発明は、上述した本発明の実施形態に限定されるものでは無く、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。例えば、本発明による導電板は、電池の接続以外の用途に対しても使用することができる。

例えば、上述の実施形態及び実施例において挙げた数値、構造、形状、材料、原料、製造プロセス等はあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれらと異なる数値、構造、形状、材料、原料、製造プロセス等を用いてもよい。

１・・・組電池ホルダー、２＋・・・正極側電力ケーブル、２－・・・負極側電力ケーブル、３・・・制御基板、１１ａ，１１ｂ・・・上面、１２ａ，１２ｂ・・・側面、１４ａ，１４ｂ・・・開口、１８ａ，１８ｂ、１９ａ、１９ｂ・・・エリア、２４ａ、２４ｂ、２５ａ、２５ｂ・・・ヒューズエリア、Ｐ１～Ｐ１４・・・電流経路

Claims

複数の電池の電極が導電板に対して溶接されることによって、電気的且つ機械的に接続された電池装置であって、
前記導電板は、電流入力エリアと電流出力エリアの間に、通電経路を有し、
前記通電経路に抵抗値の相違する複数の電流経路が含まれ、
前記電流経路内にそれぞれ過電流が流れた際に溶断するヒューズエリアが形成され、
前記ヒューズエリアは、互いに平行し、幅又は長さによって抵抗値が設定された複数のストライプ状の電流経路によって形成された電池装置。
前記複数のストライプ状の電流経路は、過電流が流れた際に順次溶断するように、幅又は長さが異ならされた請求項１に記載の電池装置。
複数の溶接用エリアが形成された面と異なる面に、前記複数の電流経路が形成された請求項１又は２に記載の電池装置。