JP4595306B2 - 組電池 - Google Patents

Description

本発明は、高エネルギー密度かつ小型軽量で大きなエネルギーを供給する電力源として最適な組電池に関する。

近年、環境意識の高まりを受けて、自動車の動力源を、化石燃料を利用するエンジンから電気エネルギーを利用するモータに移行しようとする動きがある。このため、モータの電力源となる電池の技術も急速に発展しつつある。

自動車には、小型軽量で、大きな電力を頻繁に充放電可能な、耐震動性、放熱性に優れた電池の搭載が望まれる。大きな電力を供給することができる放熱性に優れた組電池としては、下記特許文献１に示すようなものがある。

特許文献１に開示されている組電池は、直列、並列または直並列に電気的に接続された複数の単電池を、当該単電池の厚み方向に所定の間隔で配置し、単電池間に両側の単電池を押圧する押圧部材を配置して、外装部材によって複数の単電池を固定したものである。このような構造とすることによって単電池の放熱特性を良好にして組電池としてのサイクル特性、レート特性を向上させている。
特開２０００−１９５４８０号公報（段落番号「００１４」〜段落番号「００２９」および図１、図２、図４の記載を参照）

特許文献１の組電池は、単電池として扁平形電池を用いているため、扁平形電池以外の電池を用いて構成した従来の組電池に比較してエネルギー密度が高く、同一の電力容量の電池であれば小型化が可能である。このため、扁平形電池で構成された組電池は、小型、高エネルギー密度という点では自動車搭載用電池として適している。

しかしながら、特許文献１の組電池は、蓄電システム用に開発された組電池であるため、生産効率性、小型軽量化、対振動性、高信頼性が要求される自動車用の組電池として使用できるようにするためにはその構造に大きな改良を加える必要がある。

具体的には、生産効率を高くできる組電池の構造を考える必要があり、また、小型軽量化のためにできるだけ少ない部品により容積効率が最大になるように単電池を配置して組電池を構成できるようにし、さらに、頻繁に充放電が繰り返えされても単電池内部で発生するガスによって容量低下、寿命の低下を起こさないような構造にし、そして、常に振動にさらされていても安定して動作できる耐振動性を備えた構造にし、単電池を極めて高密度に配置しても効率的に放熱が行われるようにするといった種々の改良を加える必要がある。

本発明は、上記の要求に応えることができる、高エネルギー密度かつ小型軽量で大きなエネルギーを供給する電力源として最適な構造を備えた組電池の提供を目的とする。

上記目的を達成するための本発明は、複数の単電池が積層されてなる組電池に適用されるものであって、単電池の積層方向に配列された単電池の電圧を検出するための電圧検出用端子と、外部装置に接続される電圧検出線を電圧検出用端子に一括して接続する電圧検出線引出手段とを有し、電圧検出線引出手段は、基板に電圧検出用端子に係合する接続手段を取り付けてなる。したがって、電圧検出用端子に電圧検出線を接続するときには、接続手段を電圧検出用端子に押し付けるだけで組電池に一括して電圧検出線を接続することができる。

本発明にかかる組電池によれば、電圧検出用端子に接続手段を一括して取り付けることができるので、組電池の生産効率を向上させることができる。

以下、本発明にかかる組電池を［実施の形態１］と［実施の形態２］に分けて詳細に説明する。

［実施の形態１］
実施の形態１で説明する組電池は、フレームに４個の単電池をその幅方向に配列し、このフレームを２４枚積層して電池ユニットを構成し、この電池ユニットを積層方向両面からヒートシンクで加圧して一体的に保持してなるものである。電池ユニットは９６個の単電池を有しており、各フレームの両側面には単電池の電圧を検出するための電圧検出用端子が取り付けられ、この電圧検出用端子に電圧検出線が接続されたコネクタを接続して各単電池の電圧を外部の制御装置から検出できるようにしている。

［組電池の構造]
図１は本発明にかかる組電池の外観を示す斜視図、図２は図１に示した組電池の主要な構成要素の積層状態を示す図１Ａ−Ａ方向の模式的な部分断面図、図３は図２の一部拡大断面図、図４は図１に示した組電池のバスバーと通しボルトとの接続関係を示す図、図５は図１に示した組電池を構成する単電池相互間の接続状態を模式的に示す図である。

図１に示すとおり、本願発明にかかる組電池１００は、板形状のフレームがその厚み方向に複数個積層されてなる電池ユニット２００を、保持手段として機能するヒートシンク３００、３５０でその積層方向の両面から挟んで加圧し一体的に保持したものである。

図示されていないフレームは４個の扁平状の単電池を並列に配置するため４箇所の保持部を有している。組電池１００はフレームが２４枚積層され、積層方向６枚おきに中間ヒートシンク３２５が介挿される。したがって、組電池１００は４個並列に配置された単電池がそれぞれ２４個ずつ積層されており、合計９６個の単電池を有している。

ヒートシンク３００および３５０は両ヒートシンクを連結する６個の加圧ユニットをナット３１０Ａ〜３１０Ｆで取り付けることによって固定する。加圧ユニットは引っ張りコイルばねの両端にナット３１０Ａ〜３１０Ｆで固定されるシャフトを取り付けたものであり、これをヒートシンク３００および３５０間に取り付けることによって電池ユニット２００を構成するすべての単電池に対して積層方向に適切な面圧を与えている。

組電池１００の積層構造は図２および図３に示すとおりである。なお、これらの図は発明の理解を容易にするために簡略化して記載してある。これらの図には、ヒートシンク３５０と中間ヒートシンク３２５との間には４枚のフレームしか設けられていないが、実際には６枚のフレームが設けられている。

小モジュールを構成することになるフレーム２１０（絶縁ワッシャ埋め込みフレーム）の一端部には絶縁性の部材である絶縁ワッシャ２１２が埋め込まれ、フレーム２１０の周囲には単電池２１４の周縁部２１６を支持する周縁支持部２１８が形成されている。フレーム２１０において周縁支持部２１８によって囲まれているフレーム２１０の中央部分は開口され、積層方向に隣接する要素(ヒートシンク３５０および単電池２２４)と単電池２１４の外装面とが直接接触するようになっている。フレーム２１０の他端部には単電池２１４の電極タブ２１５Ｂを、積層方向に隣接する単電池２２４の電極タブ２２５Ｂと超音波溶接するための開口部２１７Ａが設けられている。単電池２１４の電極タブ２１５Ａは絶縁ワッシャ２１２および後述するバスバー２６０と接触する。なお、絶縁ワッシャ２１２の厚みは、フレーム２１０の厚みよりも厚く単電池２１４の厚みよりも薄くしてある。つまり、絶縁ワッシャ２１２の厚みはフレーム２１０と単電池２１４の厚みの間の厚みとなるようにしている。組電池１００を構成するすべての絶縁ワッシャ埋め込みフレームはこのような厚み関係の絶縁ワッシャを使用している。

フレーム２２０（導通ワッシャ埋め込みフレーム）の一端部には導電性の部材である導通ワッシャ２２２が埋め込まれ、フレーム２２０の周囲にはフレーム２１０と同様の周縁支持部２２８が形成され、また、周縁支持部２２８によって囲まれているフレーム２２０の中央部分は開口されている。フレーム２２０の他端部にはフレーム２１０と同様の開口部２１７Ｂが設けられている。単電池２２４の一方の電極タブ２２５Ａは導通ワッシャ２２２と接触し、この導通ワッシャ２２２を介して単電池２３４の電極タブ２３５Ａと接続される。なお、導通ワッシャ２２２の厚みは、フレーム２２０の厚みよりも厚く単電池２２４の厚みよりも薄くしてある。つまり、導通ワッシャ２２２の厚みはフレーム２２０と単電池２２４の厚みの間の厚みとなるようにしている。このような厚み関係とすれば、単電池２２４に所望の面圧を与えつつ電極タブ２２５Ａと導通ワッシャ２２２とを接触させることができるからである。組電池１００を構成するすべての導通ワッシャ埋め込みフレームはこのような厚み関係の導通ワッシャを使用している。

フレーム２１０に位置決め支持されている単電池２１４の電極タブ２１５Ｂとフレーム２２０に位置決め支持されている単電池２２４の電極タブ２２５Ｂは、それぞれのフレームに設けられている開口部２１７Ａ、２１７Ｂの両側から図示しない冶具で加圧され超音波溶接が施される。

フレーム２３０（絶縁ワッシャ埋め込みフレーム）の一端部には絶縁ワッシャ２３２が埋め込まれ、フレーム２３０の周囲にはフレーム２１０と同様の周縁支持部２３８が形成され、また、周縁支持部２３８によって囲まれているフレーム２３０の中央部分は開口されている。フレーム２３０の他端部にはフレーム２１０と同様の開口部２１７Ｃが設けられている。単電池２３４の一方の電極タブ２３５Ａは絶縁ワッシャ２３２および導通ワッシャ２２２と接触する。フレーム２２０とフレーム２３０を積層すると、開口部２１７Ｃの存在によって、単電池２３４の電極タブ２３５Ｂが溶接済みの下側の電極タブ２１５Ｂ、２２５Ｂと接触してしまうので、電極タブ２２５Ｂの上側には絶縁テープ２５０Ａが貼り付けてある。

フレーム２６５（導通ワッシャ埋め込みフレーム）の一端部には導通ワッシャ２６６が埋め込まれ、このフレーム２６５の上に積層される中間ヒートシンク３２５の載置部２７３が形成されている。また、フレーム２６５の周囲にはフレーム２１０と同様の周縁支持部２７８が形成され、また、周縁支持部２７８によって囲まれているフレーム２６５の中央部分は開口されている。フレーム２６５の他端部にはフレーム２１０と同様の開口部２７７Ｄが設けられている。単電池２７４の一方の電極タブ２７５Ａは導通ワッシャ２６６と接触している。なお、導通ワッシャ２６６の厚みは、絶縁ワッシャまたは導通ワッシャの厚み（絶縁ワッシャの厚み＝導通ワッシャの厚み）に中間ヒートシンク３２５の厚みを加えた厚みに等しくしている。

図２および図３ではヒートシンク３５０と中間ヒートシンク３２５との間に４枚のフレームしか介在されていないが、実際には、ヒートシンク３５０と中間ヒートシンク３２５との間に、下側の層から（絶縁ワッシャ埋め込みフレーム）−（導通ワッシャ埋め込みフレーム）−（絶縁ワッシャ埋め込みフレーム）−（導通ワッシャ埋め込みフレーム）−（絶縁ワッシャ埋め込みフレーム）−（導通ワッシャ埋め込みフレーム）という順番でフレームが６枚積層される。

フレーム２６５の載置部２７３には中間ヒートシンク３２５が載せられる。中間ヒートシンク３２５と導通ワッシャ２６６とはフレーム２６５によって絶縁されている。

中間ヒートシンク３２５の上側にはさらに（６枚のフレーム）−（中間ヒートシンク）−（６枚のフレーム）−（中間ヒートシンク）−（６枚のフレーム）−ヒートシンク３００がこの順番で積層される。ヒートシンク３００の直下のフレーム２４０は、フレーム２２０と同様の構成となっている。つまり、フレーム２４０には導通ワッシャ２４２が埋め込まれ、フレーム２１０と同様の周縁支持部２４８が形成され、また、周縁支持部２４８によって囲まれているフレーム２４０の中央部分は開口されている。フレーム２４０の他端部にはフレーム２１０と同様の開口部２１７Ｅが設けられている。単電池２４４の一方の電極タブ２４５Ａは導通ワッシャ２４２と接触している。図示はしていないが、単電池２４４の電極タブ２４５Ｂはその下側に位置する単電池の電極タブと超音波溶接されている。電極タブ２４５Ｂの上側にはヒートシンク３００との絶縁を図るため絶縁テープ２５０Ｂが貼り付けられている。

積層されたすべてのフレームは通しボルト２７０とボルト２７１とによって固定される。ナット２７１と導通ワッシャ２４２との間には絶縁ワッシャ２７８、ワッシャ２７９が介在しているが、絶縁ワッシャ２７８はバスバー２６２の絶縁用として、ワッシャ２７９は絶縁ワッシャ２７８がセラミック製のためその破損防止用として、それぞれ用いられる。

ヒートシンク３５０には積層されている単電池をその単電池の配列方向に隣接する単電池と電気的に接続するためのバスバー２６０が設けられている。バスバー２６０は絶縁ワッシャ２６１によってヒートシンク３５０と絶縁されている。バスバー２６０にはその周囲を絶縁処理した通しボルト２７０が機械的に接続されている。組電池１００に存在しているバスバー２６０、２６２、２６４と通しボルト２７０、２７５、２８０、２８５とは図４に示すように連結されている。通しボルト２７０、２７５、２８０、２８５はヒートシンク３５０の底面から立設され、通しボルト２７０、２７５、２８０、２８５は積層されている単電池同士をバスバー２６０、２６２、２６４によって直列に接続する。

図２および図３において、これらの図が図４のＡ−Ａ断面を表しているとするならば、符番２６２は電力端子４５０Ａに繋がる部材２６３を、これらの図が図４のＢ−Ｂ断面を表しているとするならば、符番２６２はバスバーをそれぞれ表すことになる。

ヒートシンク３００と３５０が電池ユニット２００を介在させた状態でボルトおよびナット３１０Ａ〜３１０Ｆによって固定され、４本の通しボルトが４個の連結端子で締め付けられると、組電池１００を構成する単電池は図５に示すように直列に接続される。

組電池１００は、２４個の単電池が積層された４列の単電池積層体を有しているが、図５に示すように、各単電池積層体４００、４１０、４２０、４３０は、単電池がその積層方向にすべて直列に接続されている。すなわち、単電池積層体４００の左側の単電池同士の接続（図中の×印部分）は超音波溶接によって行われ、単電池同士の絶縁（図中の四角印部分）は絶縁テープ（たとえば図２の２５０Ａ、２５０Ｂ）によって行われている。一方、単電池積層体４００の右側の単電池同士の接続（図中の○印部分）は導通ワッシャ（たとえば図２の２２２、２６６など）によって行われ、単電池同士の絶縁（図示三角印部分）は絶縁ワッシャによって行われている。したがって、組電池１００が組み上がると、単電池積層体４００を構成するすべての単電池が直列に接続される。他の単電池積層体４１０、４２０、４３０も同一の構造によりすべての単電池が直列に接続される。

各単電池積層体４００、４１０、４２０、４３０は、さらにヒートシンク（図２の３００、３５０）に取り付けられたバスバー２６０、２６２、２６４（図４参照）によって直列に接続される。このように、組電池１００を構成するすべての単電池は直列に接続される。このような接続方法を採用すると、電力端子４５０Ａ、４５０Ｂの接続部を一方向（ヒートシンク３００の上側）のみにすることができるので、組電池設置後の電力配線が行いやすくなり生産性が向上する。

組電池１００の全体の構造は以上のとおりである。次に、組電池を構成する主要な構成要素について詳細に説明する。

（単電池）
本実施の形態で用いる単電池２１４は、図６に示すような矩形状の扁平型積層二次電池であり、少なくとも正極板と負極板を順に積層した積層型の発電要素を内部に備えており、例えば、特開２００３−０５９４８６号公報に開示されているような構造を持つものである。単電池２１４はその外装材としてラミネートフィルムが用いられ、内蔵されている発電要素は単電池２１４の周縁部が熱融着接合されることで封止される。単電池２１４の長手方向両側面からは電極タブ２１５Ａ、２１５Ｂが引き出されている。電極タブ２１５Ａは＋の電極タブでありたとえば厚さ０．２ｍｍ程度のアルミニウム薄板で構成されている。一方、電極タブ２１５Ｂは−の電極タブでありたとえば厚さ０．２ｍｍ程度の銅の薄板で構成されている。両電極タブ２１５Ａ、２１５Ｂには通しボルト（図２の２７０）を挿入するための挿入孔２７２Ａ、２７２Ｂが開口されている。なお、熱融着接合されている単電池２１４の周縁部２１６はフレームに形成されている保持部で位置決め保持される。単電池の積層方向は、この発電要素を構成する正極板と負極板の積層方向と同一の方向である。

本実施の形態では図６のように対抗する２辺に別々の極性の電極タブが取り付けられているタイプの単電池を用いて組電池１００を構成しているが、特開２００３−０５９４８６号公報に開示されているように、１辺のみに別々の極性の電極タブが取り付けられているタイプの単電池を用いて組電池１００を構成しても良い。ただ、このタイプの単電池を用いた場合には、フレームの構造や単電池同士の接続方法は本実施の形態とは大きく異なる。また、本実施の形態では、１つの扁平型電池を単電池としているが、直列接続された複数の電池、または並列接続された複数の電池、直列と並列の接続を交えて接続された複数の電池をそれぞれ単電池としてフレームに保持させても良い。

（フレーム）
本実施の形態で用いるフレームは、図７Ａに示すような絶縁ワッシャ埋め込みフレーム２１０、図７Ｂに示すような導通ワッシャ埋め込みフレーム２２０の２種類である。

絶縁ワッシャ埋め込みフレーム２１０は、その一端部２1０Ａに絶縁ワッシャ２１２が埋め込まれている。絶縁ワッシャ２１２の厚みはフレーム２１０の厚みよりも若干厚く単電池の厚みよりも薄くなっている。

導通ワッシャ埋め込みフレーム２２０は、その一端部２２０Ａに導通ワッシャ２２２が埋め込まれている。導通ワッシャ２２２の厚みは絶縁ワッシャと同様、フレーム２２０の厚みよりも若干厚く単電池の厚みよりも薄くなっている。導通ワッシャは、フレームに保持されている単電池の一方の電極タブを積層方向に隣接する他のフレームに保持されている単電池の一方の電極タブと電気的に接続する第１接続手段としての機能を備えている。

上記の各フレーム２１０、２２０は、図７に示すように、１の平面上に配列される４個の単電池を位置決め保持する保持部を備えている。すなわち、単電池２１４（図６参照）の周縁部２１６の少なくとも１部を支持する周縁支持部２１８、２２８と、単電池２１４を位置決めする位置決め部とを備えている。なお、位置決め部とは、周縁支持部２１８、２２８の周囲に形成され、単電池２１４の周縁端がはまり込むように形取られている部分である。フレーム２１０、２２０の２隅には図示しないロケートピンを挿入する図示しないロケートピン挿入孔が開口されている。

単電池はフレームの位置決め部によってその位置が固定され、周縁支持部でその周縁部が支持される。単電池の周縁部とフレームの周縁支持部は両面テープで仮止めされる。したがって、製造段階において単電池をフレームに載置した状態で容易に搬送することができる。

各フレームの端部（図７の手前側と奥側）には図８に示すような電圧検出用端子５００が取り付けられている。電圧検出用端子５００は各単電池の電圧を検出するために設けられている端子である。図７に示したように、各フレーム２１０、２２０には単電池が４個ずつ保持されるので、電圧検出用端子５００は、各フレームの１の長辺側（図７の手前側の端部）に４個、他の１の長辺側（図７の奥側の端部）に４個、合計８個設けられている。

図９に示すように、フレームに単電池２１４を載せると、単電池２１４の電極タブ２１５Ａの一部が電圧検出用端子５００と重なる。この重なった部分に超音波溶接を施して電極タブ２１５Ａと電圧検出用端子５００を電気的に接続する。同様にこのフレームに設けられている残りの７個の電圧検出用端子も各単電池の電極タブと超音波溶接によって接続される。

図１に示したようにフレームが積層され電池ユニット２００が形成されると、図１０に示すように、電圧検出用端子５００はフレームの積層方向に規則正しい間隔で１列ずつ配列される。各フレームにはその長辺側の２辺に４個ずつの電圧検出用端子５００が設けられているので、組電池ユニット２００には図１に示すように、その手前側の長辺に４列の電圧検出用端子が、その奥側の長辺にも４列の電圧検出用端子がそれぞれ配列される。それぞれの列を成す電圧検出用端子５００には電圧検出線接続基板５１０Ａ〜５１０Ｈが図１１に示すように取り付けられる。図示されていないが、各電圧検出線接続基板５１０Ａ〜５１０Ｈから引き出された電線は、個々の単電池の電圧を検出しその充放電を制御する外部の制御装置に接続される。

電圧検出線接続基板５１０Ａ〜５１０Ｈには、図１２に示すように、接続クリップ５２０Ａ、５２０Ｂ、５２０Ｃ、…５２０Ｎ（２４個）が取り付けられている。各接続クリップは、一列に配列されているそれぞれの電圧検出用端子５００と対応する位置に取り付けられている。

したがって、一列に並んでいる２４個の電圧検出用端子５００に対して１つの電圧検出線接続基板５１０を取り付けることによって２４個の電圧検出用端子５００に接続クリップ５２０をワンタッチで一度に取り付けることができる。このように、電圧検出用端子５００への配線作業は、電圧検出線接続基板５１０を電池ユニット２００の手前側と奥側に４個ずつ（図１１参照）取り付けるだけで完了するので、配線作業が効率化され作業性が向上する。

［実施の形態２］
実施の形態２で説明する組電池は実施の形態１とほぼ同一の構造を有している。しかしながら、実施の形態１では各フレームの両側面に単電池の電圧を検出するための電圧検出用端子が取り付けられていたが、実施の形態２では各フレームの片側面にのみ電圧検出用端子が取り付けられている。また、電圧検出用端子に取り付けられる電圧検出線接続基板には実施の形態１とは異なり電圧検出用端子との間の位置調整機能が備えられている。

図１３は、本実施の形態で使用されるフレームであって、電圧検出用端子が取り付けられている部分の拡大図である。フレーム２１０は図７に示したように４個の単電池２１４を保持できるものであるが、この図では１個の単電池２１４を保持している部分のみを拡大している。フレーム２１０には、単電池２１４をフレーム２１０に保持させたときに単電池２１４の電極タブ２１５Ａが位置される部分に電圧検出用端子５３０Ａが、電極タブ２１５Ｂが位置される部分に電極端子５３２がそれぞれ設けられている。さらに、電圧検出用端子５３０Ａに隣接して電圧検出用端子５３０Ｂが設けられている。電圧検出用端子５３０Ｂは電極引き出し線５４０によって電極端子５３２と接続される。図５に示したように、フレーム２１０には単電池が４個保持されるので、電圧検出用端子５３０（５３０Ａと５３０Ｂ）は、フレームの１の長辺側（図５の手前側の端部）に８個、電極端子５３２は他の１の長辺側（図５の奥側の端部）に４個設けられている。

図１３に示すように、フレーム２１０に単電池２１４を載せると、単電池２１４の電極タブ２１５Ａの一部が電圧検出用端子５３０Ａと重なる。また、単電池２１４の電極タブ２１５Ｂの一部が電極端子５３２と重なる。これらの重なった部分に超音波溶接を施して電極タブ２１５Ａと電圧検出用端子５３０Ａを、また、電極タブ２１５Ｂと電極端子５３２を電気的に接続する。同様にこのフレームに設けられている残りの電圧検出用端子と電極端子も各単電池の電極タブと超音波溶接によって接続される。電極端子５３２と電圧検出用端子５３０Ｂとは電極引き出し線５４０によって接続されているので、フレーム２１０の一方の側のみから単電池の電圧が検出できるようになる。つまり、電池ユニット２００の一方側に電圧検出線接続基板を取り付けることによって電圧検出用端子と外部の制御装置とを接続することができるようになり、実施の形態１の場合よりも配線作業が効率化され作業性が向上する。

具体的には、図１に示したようにフレームが積層され電池ユニット２００が形成されると、電圧検出用端子５３０Ａ、５３０Ｂはフレームの積層方向に規則正しい間隔で１列ずつ配列される。各フレームにはその長辺側の１辺に２個を１組とする８個ずつの電圧検出用端子５３０が設けられているので、電池ユニット２００には、その手前側の長辺に８列（２列１組）の電圧検出用端子が配列される。２列を１組とする電圧検出用端子５３０には、後述するような構成の電圧検出線接続基板が取り付けられる。

次に、本実施の形態で使用される電圧検出線接続基板について説明する。以下に説明する電圧検出線接続基板は電圧検出用端子との間で位置調整を行う機能が備えられている。このように位置調整機能を設けるのは、前述のように単電池の厚みは必ずしも同一ではないために、単電池積層方向の電圧検出用端子の位置も微妙に異なるからであり、多少位置が異なっていたとしても、支障なく電圧検出用端子にコネクタを接続することができるようにするためである。

本実施の形態では３つのタイプの電圧検出線接続基板について説明する。まず、第１のタイプの電圧検出線接続基板は基板自体が伸縮自在になっているもので、基板に取り付けられているコネクタの位置をこの伸縮によって調整できるようにしたものである。第２のタイプの電圧検出線接続基板はコネクタが基板上で首振り可能に取り付けられ、コネクタの位置をこの首振りによって調整できるようにしたものである。第３の電圧検出線接続基板は単電池の積層方向に９０度ひねった電圧検出用端子に係合する長孔を有し、コネクタの位置をこの長孔の幅で調整できるようにしたものである。

第１のタイプの電圧検出線接続基板は図１４に示すように構成されている。図１４において、Ａは電圧検出線接続基板６００の正面図であり、Ｂはその側面図であり、Ｃはその背面図であり、Ｄは１つのコネクタをＡ方向から見た断面図である。

図１４に示す電圧検出線接続基板６００はアコーディオン状に折り曲げられた基板６１０にコネクタ６２０を取り付けたものである。図１４Ａでは５個のコネクタ６２０しか示されていないが、図１の組電池１００の場合には２４枚のフレームが積層されているため、実際には基板６１０に２４個のコネクタ６２０が取り付けられている。基板６１０は図１４Ｂに示すように、図示矢印方向に伸縮自在になっている。つまり図１の組電池１００に取り付ける場合には、基板６１０の伸縮状態に伴ってコネクタ６２０の位置を単電池の積層方向に変化させることができる。基板６１０の背面には図１４Ｃに示すように電圧検出用端子５３０Ａ、５３０Ｂと接触する各コネクタ内の電極６２２と外部の制御装置の接続端子とを接続するための検出線引き出しパターン６３０が形成されている。

この電圧検出線接続基板６００を図１の組電池１００に取り付ける場合、２４段にわたって上から下に整列している電圧検出用端子５３０に対し、図１４に示す一番上のコネクタから下に順番に差し込んで行く。電圧検出用端子５３０の位置がコネクタ６２０の位置と多少合わなくとも、コネクタ６２０の電圧検出用端子挿入口６２４は面取り加工がされているので、図１４Ｄに示すように、電圧検出用端子５３０は電極６２２内にスムースに誘導される。誘導後は、コネクタ６２０の位置が電圧検出用端子５３０の位置に一致するように基板６１０が伸縮する。したがって、単電池の厚みが不揃いであっても、すべての電圧検出用端子５３０にコネクタ６２０をスムースに取り付けることができ、配線作業が効率的に行われる。

第２のタイプの電圧検出線接続基板は図１５に示すように構成されている。図１５において、Ａは電圧検出線接続基板６５０の正面図であり、Ｂはその側面図であり、Ｃはその背面図であり、Ｄは１つのコネクタをＡ方向から見た断面図である。

図１５に示す電圧検出線接続基板６５０は平板状の基板６６０にコネクタ６７０を取り付けたものである。コネクタ６７０は基板６６０に直接取り付けられているのではなく、絶縁体の弾性スペーサ６８０を介して基板６６０から浮いた状態で取り付けられている。したがって、各コネクタ６７０は図１５Ｂに示すように個別に上下方向（単電池の積層方向）に首を振ることができるようになっている。図１５Ａ、Ｂでは５個のコネクタ６７０しか示されていないが、図１の組電池１００の場合には２４枚のフレームが積層されているため、実際には基板６６０に２４個のコネクタ６７０が取り付けられている。基板６６０の背面には図１５Ｃに示すように電圧検出用端子５３０Ａ、５３０Ｂと接触する各コネクタ内の電極６７２と外部の制御装置の接続端子とを接続するための検出線引き出しパターン６９０が形成されている。

この電圧検出線接続基板６６０を図１の組電池１００に取り付ける場合、２４段にわたって上から下に整列している電圧検出用端子５３０に対し、図１５に示す電圧検出線接続基板６６０を押し付け、電圧検出線接続基板６６０に取り付けられている２４個のコネクタ６７０をすべての電圧検出用端子５３０に一気に差し込む。電圧検出用端子５３０の位置が多少ずれていても、各コネクタ６７０は上下方向に首を振ることができるようになっており、また、コネクタ６７０の電圧検出用端子挿入口６７４は面取り加工がされているので、図１５Ｄに示すように、電圧検出用端子５３０は電極６７２内にスムースに誘導される。誘導後は、コネクタ６７０の首振りの角度が電圧検出用端子５３０の位置に応じて調整される。したがって、単電池の厚みが不揃いであっても、すべての電圧検出用端子５３０にコネクタ６７０をスムースに取り付けることができ、配線作業が効率的に行われる。

第３のタイプの電圧検出線接続基板は図１６に示すように構成されている。図１６において、Ａは電圧検出線接続基板７００の正面図であり、Ｂはその側面図であり、Ｃはその背面図であり、Ｄは１つのコネクタをＡ方向から見た断面図である。

図１６に示す電圧検出線接続基板７００は平板状の基板７１０にコネクタ７２０を直接取り付けたものである。このコネクタ７２０には、図１６Ａに示すように、縦方向（単電池の積層方向）に伸びる電圧検出用端子が接続される。したがって、このコネクタ７２０を用いる場合には、電圧検出用端子５３０を単電池の積層方向に９０度ひねって取り付けなければならない。図１３に示す電圧検出用端子５３０を９０度ひねった場合、単電池の厚みよりも電圧検出端子５３０の単電池積層方向の長さのほうが大きくなるので、コネクタ７２０は図１６Ａのように千鳥状に配置している。もちろん、このコネクタ７２０の配置に応じて電圧検出用端子５３０をフレームに取り付けなければならない。基板７１０の背面には図１６Ｃに示すように電圧検出用端子５３０Ａ、５３０Ｂと接触する各コネクタ内の電極と外部の制御装置の接続端子とを接続するための検出線引き出しパターン７４０が形成されている。図１６Ａ、Ｂ、Ｃでは５個のコネクタ７２０しか示されていないが、図１の組電池１００の場合には２４枚のフレームが積層されているため、実際には基板７１０に２４個のコネクタ７２０が取り付けられている。

この電圧検出線接続基板７００を図１の組電池１００に取り付ける場合、２４段にわたって上から下に整列している単電池の積層方向に９０度ひねられた電圧検出用端子５３０に対し、図１６に示す電圧検出線接続基板７００を押し付け、電圧検出線接続基板７００に取り付けられている２４個のコネクタ７２０をすべての電圧検出用端子５３０に一気に差し込む。電圧検出用端子５３０の位置が多少ずれていても、各コネクタ７２０には、図１６Ｄに示すように遊び部７２５（電圧検出用端子５３０の幅よりも電圧検出用端子挿入口７２８の幅の方がかなり大きい）が設けてあるので、この遊び部７２５で電圧検出用端子５３０の上下方向のばらつきが吸収でき、電圧検出用端子５３０はコネクタ７２０内にスムースに誘導される。したがって、単電池の厚みが不揃いであっても、すべての電圧検出用端子５３０にコネクタ７２０をスムースに取り付けることができ、配線作業が効率的に行われる。

なお、このタイプの場合、第１、第２のタイプとは異なって、コネクタ７２０が平板状の電圧検出線接続基板７００に直接取り付けられているので、すべてのコネクタ７２０は固定されており、電圧検出用端子５３０に電圧検出線接続基板７００をきわめて容易に取り付けることができるようになる。

以上、本発明にかかる組電池は、フレームを用いて単電池を保持し積層するタイプのものを例示して説明したが、このタイプのものに限られず、フレームを用いずに単電池を積層するタイプのものにも適用可能である。

本発明にかかる組電池では、電圧検出用端子に電圧検出線接続基板をワンタッチで取り付けることができるようにしているので、組電池の生産効率を向上させることができる。

本発明にかかる組電池の外観を示す斜視図である（実施の形態１）。 図１に示した組電池の主要な構成要素の積層状態を示す図１Ａ−Ａ方向の模式的な部分断面図である。 図２の一部拡大断面図である。 図１に示した組電池のバスバーと通しボルトとの接続関係を示す図である。 図１に示した組電池を構成する単電池相互間の接続状態を模式的に示す図である。 単電池の外観を示す斜視図である。 本発明にかかる組電池の各フレームの構成図である。 電圧検出用端子が取り付けられている部分のフレームの拡大図である。 単電池の電極タブと電圧検出用端子の溶接状態を示す図である。 電池ユニットにおける電圧検出用端子の配列状態を示す図である。 組電池に電圧検出線接続基板を取り付けた状態を示す図である。 電圧検出線接続基板に設けられている接続クリップを示す図である。 電圧検出用端子が取り付けられている部分のフレームの拡大図である（実施の形態２）。 電圧検出線接続基板の具体的な構成を示す図である。 電圧検出線接続基板の具体的な構成を示す図である。 電圧検出線接続基板の具体的な構成を示す図である。

符号の説明

１００ 組電池、
２００ 電池ユニット、
２１０、２２０、２３０ フレーム、
２１２、２３２ 絶縁ワッシャ、
２１４、２２４、２３４、２４４、２７４ 単電池、
２１５Ａ、２１５Ｂ、２２５Ａ、２２５Ｂ、２３５Ａ、２３５Ｂ、２４５Ａ、２４５Ｂ、２７５Ａ、２７５Ｂ 電極タブ、
２１６ 周縁部、
２１７Ａ、２１７Ｂ、２１７Ｃ、２１７Ｄ、２１７Ｅ 開口部、
２１８、２２８、２３８、２４８ 周縁支持部、
２２２、２４２ 導通ワッシャ、
２５０Ａ、２５０Ｂ 絶縁テープ、
２６０、２６２、２６４ バスバー、
２７０、２７５、２８０、２８５ 通しボルト、
２７２Ａ、２７２Ｂ 挿入孔、
３００、３５０ ヒートシンク、
３１０Ａ〜３１０Ｆ ナット、
３２５ 中間ヒートシンク、
３８０〜３８５ 取り付け孔、
４００、４１０、４２０、４３０ 単電池積層体、
４５０Ａ、４５０Ｂ 電力端子、
５００、５３０（５３０Ａ、５３０Ｂ） 電圧検出用端子、
５１０Ａ〜５１０Ｈ 電圧検出線接続基板、
５２０ 接続クリップ、
５３２ 電極端子、
５４０ 電極引き出し線、
６００、６５０、７００ 電圧検出線接続基板、
６１０、６６０、７１０ 基板、
６２０、６７０、７２０ コネクタ、
６２２、６７２ 電極、
６２４、７２８ 電圧検出用端子挿入口、
６３０、７４０ パターン、
６８０ 弾性スペーサ、
６９０ パターン、
７２５ 遊び部。

Claims (6)

1. 複数の単電池が積層されてなる組電池であって、
   当該単電池の積層方向に前記単電池の電圧を検出するための複数の電圧検出用端子が配列され、当該複数の電圧検出用端子には、それぞれの電圧検出用端子を一括して外部装置に接続する電圧検出線引出手段が取り付けられ、
   前記電圧検出線引出手段は、基板に前記電圧検出用端子に係合する接続手段を取り付けてなるものであることを特徴とする組電池。
2. 単電池を位置決め保持するとともに当該単電池と電気的に接続される電圧検出用端子が設けられたフレームをその厚み方向に複数個積層されてなる電池ユニットと、
   当該単電池の積層方向に配列された当該複数の電圧検出用端子のそれぞれを一括して外部装置に接続する電圧検出線引出手段と、
   を設け、
   前記電圧検出線引出手段は、基板に前記電圧検出用端子に係合する接続手段を取り付けてなるものであることを特徴とする組電池。
3. 当該接続手段は、前記電圧検出用端子の前記積層方向の位置に応じて前記接続手段の位置が変更できる位置調整機能を有していることを特徴とする請求項１または２記載の組電池。
4. 前記位置調整機能は、前記接続手段の位置を前記単電池の積層方向に変化させる機構によって提供されることを特徴とする請求項３記載の組電池。
5. 前記位置調整機能は、前記接続手段の角度を前記電圧検出用端子の位置に応じて変化させる機構によって提供されることを特徴とする請求項３記載の組電池。
6. 前記位置調整機能は、前記接続手段の位置と前記電圧検出用端子の位置とのずれを、前記接続手段に設けた遊び部によって吸収する機構によって提供されることを特徴とする請求項３記載の組電池。

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