JP5255083B2 - 組電池および電池モジュール - Google Patents

Description

本発明は組電池および電池モジュールに係り、特に、端部の一方側が正極外部端子として、他方側が負極外部端子として、それぞれ機能する複数の単電池を保持する枠体を備えた組電池および該組電池を複数備えた電池モジュールに関する。

従来、組電池（集合電池）では、複数個の二次電池（単電池）を電気的に直列あるいは並列接続して高電圧化や高容量化が図られている。複数個の単電池を集合化するには、単電池の端子を導通部材のブスバに溶接して単電池間を直列ないし並列接続したり、正、負極端子に予め加工されたネジ部を設け、または、加工されたネジ部を有する導通部材を正、負極端子に接合し、これらネジ部にブスバを締結固定することにより、直列、並列接続する方法が考案されている。

一般に、組電池を構成する単電池が、有底金属電池缶を用いた場合のように、容器全体が一方の極性を示すときには、短絡を防止すると共に、組立時の安全性等を確保するために、単電池の容器表面（側周面）は熱収縮チューブまたは絶縁膜等で被覆される。また、各単電池は、絶縁性を有する枠体に保持されることにより、遊動することなく固定される。

上述した被覆は導通部材を接続後、あるいは接続前になされ、枠体で各単電池を保持することにより、被覆および導通部材との接続（接合）箇所を振動等の外的な力から保護する組電池が開示されている（例えば、特許文献１参照）。また、本発明者らは、円形窪み状に成形された２つのホルダで４本の円柱状単電池を縦２列横２列に配列し直列接続した組電池を先に提案している（例えば、特許文献２参照）。

特開２０００−１８２５８３号公報 特開２００２−３７３７１０号公報

例えば、自動車用電源等の移動体用電源のように、高電力の電源を必要とする場合に、単電池の総数は数十個に及ぶ。この数十個の単電池を上記の導通部材を介して直列接続する作業は、大変な工数を必要とし、短絡を防ぐという観点からは高コストの電源となってしまう。また、これら導通部材の部品数を低減させるために、単電池間を繋ぐ導通部品、例えば、ブスバを直接溶接あるいは塑性変形等により接続するものが望ましいが、反面、接続された単電池が何らかの不具合を生じた場合、接続された数十個の単電池全てが不良品となってしまう。これに対し、例えば、上述したネジ締結式であれば、電気接続を複数回に亘って行うことができ、不具合を生じた単電池のみを取り替えることが可能である。しかし、この接続形態では締結部品数が増加するため、部品コスト、組立加工費、重量増加等に問題がある。

また、単電池がリチウムイオン電池の場合には、各単電池の電圧を検出して監視するためのリード線が接続されなければならず、その接続作業も大変煩雑である。更に、組電池が移動体用電源の場合には、単電池と、導通部材との接続箇所、電圧検出部材との接続箇所や、単電池あるいは複数個の集合電池その物の固定箇所、導通部材や電圧検出部材その物の固定箇所等は耐振性を有していなければならず、この耐振性は個々の形状を、その使用される環境において常に確保しなければならない。とりわけ、移動体用電源においては、その使用される地域、季節等で、その環境は大きく変化する。このため、単電池の外装を構成する電池容器、導通部材、これらを保持固定する絶縁性の枠体等を含む多種多用な部材の集合体である組電池は、振動等の外的応力だけでなく、それらの持つ膨張率の違いから生じる熱応力に対しても考慮する必要がある。一方、多くの単電池で構成された組電池は、各単電池の充放電時の発熱を抑え性能を均一化させるために、各単電池間に形成した空間に冷却風を通過させる必要もある。

更に、工業的に生産される部品は、それ自体に寸法バラツキが生じる。このため、部品間に生じる空間が振動の影響を大きく受け、接続部分や絶縁部の破壊により、電力供給の停止、あるいは短絡による発熱、発火等の問題を引き起こす原因ともなる。また、数十個におよぶ単電池を一括して保持固定する枠は、その形状も複雑であり高コストとなり、それらの組み立て作業も大変煩雑なものとなるため、作業にかかる費用も高価なものとなると共に、各単電池を一括固定した組電池をリサイクルする際には、その組み立て作業以上に解体作業が煩雑化するという問題も生じる。

本発明は上記事案に鑑み、組立性の向上を図ることができる組電池および該組電池を複数備えた電池モジュールを提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明の第１の態様は、端部の一方側が正極外部端子として、他方側が負極外部端子として、それぞれ機能する複数の単電池と、中枠、及び前記中枠の両側に配置された第１、第２の外枠を備え、前記中枠の一方側と前記第１の外枠とによって複数の前記単電池を挟み込むことにより、さらには、前記中枠の他方側と前記第２の外枠とによって複数の前記単電池を挟み込むことにより、前記複数の単電池を保持する枠体と、前記複数の単電池を電気的に接続する複数の接続導体と、前記複数の単電池のそれぞれの電圧を検出するための電圧検出配線と、を有し、前記中枠は、前記単電池の端部と当接する円弧状の当接部が両側に複数形成された２つの中枠保持部と、前記２つの中枠保持部の間に設けられ、前記２つの中枠保持部を支持する中枠支持部と、前記第１、第２の外枠のそれぞれと嵌合する嵌合部と、を備えており、前記第１、第２の外枠は、それぞれ、前記単電池の端部と当接する円弧状の当接部が前記中枠側に複数形成された２つの中枠保持部と、前記中枠と嵌合する嵌合部と、を備えており、前記中枠と、前記第１、第２の外枠のそれぞれとは、前記中枠の前記嵌合部と、前記第１、第２の外枠のそれぞれの嵌合部とが嵌合することにより結合されており、前記複数の単電池は、前記中枠の両側には配設されて、それぞれの端部が、前記中枠の前記当接部と前記第１の外枠或いは前記第２の外枠の前記当接部との間に挟みこまれた状態で保持されている、ことを特徴とする。

第１の態様では、第１または第２の外枠を基準に単電池を配設して中枠と第１または第２の外枠とで単電池を挟み、中枠と第２または第１の外枠とで単電池を挟むことで中枠の両側に単電池が配設され、中枠と第１および第２の外枠とを結合することで、組電池を構成する複数の単電池が枠体に保持されるので、組電池の組立作業が簡便となり、組立性の向上を図ることができる。

第１の態様において、当接部には、単電池の端部を位置決めするための位置決め部が形成されていてもよい。また、当接部には、接合材を充填するための円弧状の溝部が形成されていてもよい。さらに、複数の単電池は、単電池間が離間するように保持されることによって、冷却風が通る通風路を形成していることが好ましい。また、複数の接続導体は、それぞれ、中枠に装着された状態で、単電池の正極外部端子及び負極外部端子に溶接されていてもよい。さらに、嵌合部を、嵌合穴、及び嵌合穴に嵌合する突起によって構成してもよい。また、電圧検出配線の一方にはコネクタが設けられていてもよい。

また、上記課題を解決するために、本発明の第２の態様は、第１の態様の組電池を複数備えた電池モジュールである。

本発明によれば、第１または第２の外枠を基準に単電池を配設して中枠と第１または第２の外枠とで単電池を挟み、中枠と第２または第１の外枠とで単電池を挟むことで中枠の両側に単電池が配設され、中枠と第１および第２の外枠とを結合することで、組電池を構成する複数の単電池が枠体に保持されるので、組電池の組立作業が簡便となり、組立性の向上を図ることができる、という効果を得ることができる。

本発明が適用可能な実施形態の電池モジュールの外観斜視図である。 実施形態の電池モジュールを構成する組電池の正面側から見た外観斜視図である。 実施形態の電池モジュールを構成する組電池の背面側から見た外観斜視図である。 組電池の中枠の外観斜視図である。 コネクタ付き電圧検出線が固定された中枠の外観斜視図である。 正面側から見た組電池の分解斜視図である。 背面側から見た組電池の分解斜視図である。

以下、図面を参照して、本発明を電気自動車用の電池モジュール（集合組電池）に適用した実施の形態について説明する。

（構成）
図１に示すように、本実施形態の電池モジュール５０は、３個の組電池を備え、これらの組電池１が直列に接続されている。

図２および図３に示すように、組電池１は、４個の円柱状リチウムイオン電池１４（以下、単電池１４という。）、単電池１４を保持する枠体、単電池１４間を接続する接続部材（ブスバ）、単電池１４の電圧を検出するための電圧検出用リード線を有して構成されている。

各単電池１４は、有底円筒状の金属容器内に正極および負極を、セパレータを介して捲回した電極群が配置されており、電極群は非水電解液に浸潤されている。図６および図７に示すように、金属容器１７の上部は、円盤状の正極蓋１６とガスケットを介してカシメ封口されている。捲回群を構成する正極は上蓋１６に接続されており、負極は電池容器１７に接続されている。また、単電池１４の側周面は熱収縮チューブ１５で覆われている。このため、外部に露出し単電池１４の両端に位置する正極蓋１６の端面および金属容器１７の底部端面が外部端子としての機能を有している。

上述した枠体には電気絶縁性の樹脂製材料が用いられている。枠体は、同一形状の２つの外枠２と、中枠３とで構成されている。単電池１４は、中枠３と一方の外枠２および該一方の外枠２と上下対称に配置された他方の外枠２で挟まれており、中枠３を介して、隣接する単電池２間で端子方向（図６、７の左右方向）が逆方向となるように２行２列の正方直交状に配設されている。

外枠２は、単電池１４の正、負極端部に外側から当接して単電池１４を保持する２つの外枠保持部１８と、これらの外枠保持部１８間の間隔を画定し、外枠保持部１８と一体成形された外枠支持部１９とを有している。２つの外枠保持部１８は同一形状を有しており、外枠支持部１９に左右対称に固定されている。外枠支持部１９は、組電池１の軽量化を図ると共に、所定の強度を持たせるために、断面略Ｕ字状の形状を有している。

外枠保持部１８の単電池１４の正、負極端部に当接する箇所（２箇所）には円弧状の当接部３２が形成されている。当接部３２には、単電池１４の正、負極端部を当接部３２に固定するために、接着剤等の接合材を充填するための溝部が形成されている。この溝部は、当接部３２の円弧状に沿う方向に形成された円弧状溝部２０と、円弧状溝部２０の中央および両端で円弧状溝部２０に直角に交差する方向に形成された交差溝部２１とを有している。

外枠保持部１８には、外枠支持部１９が固定された反対面側（外側）で上述した当接部３２に沿う方向に、円弧状で、単電池１４の正負極端の面位置（単電池の先端位置）を画定するための位置決め部２９が一体形成されている。また、外枠保持部１８には、当接部３２が形成された反対面側の両隅部に、組電池１の位置決めないし組電池１の固定をするためのＵ字状の位置決め溝部２８が形成されている。更に、外枠保持部１８には、雌ネジからなり、組電池１を外枠支持部１９が固定された反対面側から固定するための組電池固定部２７が形成されている。

また、外枠保持部１８の外枠支持部１９と直交する側の端部両側は中枠３側に向けて延出されている。この中枠３側に延出された端部の先端部には矩形状の第１の嵌合穴３３が形成されている。外枠２は２つの外枠保持部１８を有しているため、外枠２には４つの第１の嵌合穴３３が形成されている。更に、外枠保持部１８には、外枠支持部１９が固定された反対面側で上述した位置決め部２９間を繋ぐ中央の端部に矩形状の窪みが形成されており、この矩形状の窪みには第１の突起３４が突設されている。なお、外枠保持部１８の当接部３２間を繋ぐ中央は、軽量化を図るため、矩形溝状に肉抜きが施されている。

図４〜図７に示すように、中枠３は、単電池１４の正、負極端部に内側から当接して単電池１４を保持する２つの中枠保持部３０と、これらの中枠保持部３０間の間隔を画定し、中枠保持部３０と一体成形された中枠支持部１０とを有している。２つの中枠保持部３０はほぼ同一形状を有しており、中枠支持部１０に向き合うように固定されている。

中枠支持部１０は、所定の強度を持たせ軽量化を図ると共に、電圧検出用リード線が沿い、かつ、電圧検出用リード線が組電池１内を流通する冷却風でばたつかないように、更に、冷却風を整流するために、短冊状の形状を有している。中枠支持部１０には、複数のリード線固定部１２が形成されており、電圧検出用リード線は図示しない結束バンドで中枠支持部１０に固定されている。電圧検出用リード線の一側には、複数の電圧検出用リード線を集結するためのコネクタが予め取り付けられており、コネクタ付き電圧検出用リード線４として一体に取り扱われる。なお、中枠支持部１０が中枠保持部３０間を画定する間隔と、外枠支持部１９が外枠保持部１８間を画定する間隔とは同一寸法に設定されている。

中枠保持部３０の単電池１４の正、負極端部に当接する箇所（４箇所）には円弧状の当接部３２が形成されている。この当接部３２には、上述した外枠２の当接部３２と同様に、単電池１４の正、負極端部を当接部３２に固定するために、接着剤等の接合材を充填するための溝部が形成されており、当接部３２の円弧状に沿う方向に形成された円弧状溝部２０と、円弧状溝部２０の中央および両端で円弧状溝部２０に直角に交差する方向に形成された交差溝部２１とを有している。

中枠保持部３０には、中枠保持部３０に形成された当接部３２を中枠支持部１０が固定された反対面側（外側）で塞ぎ、単電池１４の正負極端の面位置（単電池の先端位置）を画定するための位置決め部２９が一体形成されている。ただし、コネクタ付き電圧検出用リード線４が導出された側の中枠保持部３０の下方２箇所には、上述した外枠保持部１８と同様に、円弧状の位置決め部２９が一体形成されている。また、中枠保持部３０の中枠支持部１０と直交する側の端部両側の上下には、外枠保持部１８から延出された端部が収容可能な矩形溝部が形成されている（合決構造が採られている）。この矩形溝部には、上述した第１の嵌合穴３３に嵌合する第２の突起３５が突設されている。中枠３は２つの中枠保持部３０を有しており、中枠支持部１０と直交する側の端部両側の上下に第２の突起３５が突設されているため、中枠３には８つの第２の突起３５が突設されている。

また、中枠保持部３０には、中枠保持部３０に形成された当接部３２を中枠支持部１０が固定された反対面側で塞ぐ位置決め部２９間の中央に、位置決め部２９と同じ厚さで外枠２側に向けて延出した上下延出部が一体形成されている。上下延出部の先端部は、外枠保持部１８の位置決め部２９間を繋ぐ中央の端部に形成された溝部に収容されるように合決構造が採られており、第１の突起３４が嵌合する矩形状の第２の嵌合穴３６が形成されている。

中枠保持部３０には、４個の単電池１４を直列接続するために複数のブスバが固定されている。すなわち、コネクタ付き電圧検出用リード線４が導出された側の中枠保持部３０（図６の左側の中枠保持部３０）には、中枠支持部１０が固定された反対面側に、位置決め部２９の上方に延出され略逆Ｌ字（鈍角）状の正極端子ブスバ５と、位置決め部２９の上方に延出され略Ｌ字（鈍角）状の負極端子ブスバ６と、上下延出部の下部側で略水平方向の両側に延出された単電池間ブスバ７とが、それぞれ、突出したブスバ固定部１３により固定されている。正極端子ブスバ５および負極端子ブスバ６は、ブスバ固定部１３より外側の位置にそれぞれ雌ネジ部１１を有しており、これら雌ネジ部１１の中心は略水平直線上に配置されている。

一方、コネクタ付き電圧検出用リード線４が導出された側の中枠保持部３０に対向する側の中枠保持部３０（図６の右側の中枠保持部３０）には、中枠支持部１０が固定された反対面側に、位置決め部２９の上下（略垂直）方向の両側に延出された２つの単電池間ブスバ７が、それぞれ、突出したブスバ固定部１３により固定されている。なお、２つの単電池間ブスバ７のうち位置決め部２９の上方に（単電池１４の端子側に）延出された部分は、それぞれ、正極端子ブスバ５、負極端子ブスバ６の位置決め部２９の上方に延出された部分に対向する位置に配設されている。

正極端子ブスバ５、負極端子ブスバ６および単電池間ブスバ７の単電池１４の端子側に延出された部分は二股に分かれており、二股に分かれたそれぞれの延出部分には単電池１４の端子とスポット溶接を行うための円形穴が形成されている。

コネクタ付き電圧検出用リード線４は、リード線先端部に棒状圧着端子９を有している。正極端子ブスバ５、負極端子ブスバ６および単電池間ブスバ７は、それぞれ、棒状圧着端子９が接続固定される（棒状圧着端子９を保持する）略円筒状の圧着端子嵌合部８を有している。

また、中枠保持部３０にも、コネクタ付き電圧検出用リード線４のリード線部が振動等の外力によるばたつきを防止するために、リード線部を固定するためのリード線固定部１２が突設されている。なお、中枠保持部３０の中枠支持部１０が固定された反対面側の略中央は、コネクタ付き電圧検出用リード線４のリード線部を貫通させると共に、組電池１の軽量化を図るために、肉抜きが施されている。

図２および図３に示すように、組電池１は、上述した円弧状溝部２０および交差溝部２１に接合材が充填されており、４個の単電池１４が、中枠３を介して、同一側および上下側でその極性が交互となるように配設され枠体に固定されている。また、側面結合部２３で上述した第１の突起３４は第２の嵌合穴３６に嵌合しており、上下結合部２４で第２の突起３５は第１の嵌合穴３３に嵌合し、２つの外枠２と中枠３とで構成された枠体は一体化されている。なお、第１の突起３４と第２の嵌合穴３６との嵌合する方向と、第２の突起３５が第１の嵌合穴３３に嵌合する方向とは直交している。

更に、単電池１４の外部に露出した正極端子、負極端子は、それぞれ、正極端子ブスバ５、負極端子ブスバ６および単電池間ブスバ７に接合（スポット溶接）されている。また、コネクタ付き電圧検出用リード線４のリード線部はリード線固定部１２に固定され、リード線先端部の棒状圧着端子９が圧着端子嵌合部８に圧着されている。従って、棒状圧着端子９と圧着端子嵌合部８とは塑性変形されて接続されている。なお、組電池１を構成する単電池１４間は離間しており、側面側から組電池１の上部、組電池１４間、下部を冷却風が流通するように、冷却通風路２２が形成されている。

図１に示すように、電池モジュール５０は、３個の組電池１が横並びに配設されており、隣接する組電池１同士の負極端子ブスバ６と正極端子ブスバ５とが組電池間ブスバ２５で導通されている。組電池間ブスバ２５は、両側で、負極端子ブスバ６の雌ネジ部１１および正極端子ブスバ５の雌ネジ部１１に螺合するキャップボルト２６で締結されている。上述した組電池１は４個の単電池１が直列接続されているため、約１２Ｖの定格電圧となり、電池モジュール５０は、組電池１を３個備えているので、約３６Ｖの定格電圧を有している。

電池モジュール５０を構成する各組電池１は、図示を省略したレール状の架台に固定されている。各組電池１には外枠保持部１８に位置決め溝部２８が形成されているので、架台に位置決め溝部２８に係合する突起を形成することで各組電池１の位置決めないし固定がなされている。

また、電池モジュール５０は、図示を省略したケーシング内に収容されており、上述した冷却通風路２２には外部から冷却風が導入可能な構造を有している。なお、図示を省略したレール状の架台はケーシングに固定されている。最上位の組電池１の正極端子ブスバ５および最下位の組電池１の負極端子ブスバ５には、不図示のキャップボルトを介して電池モジュール５０の正極外部出力端子および負極外部出力端子まで導出される。電池モジュール５０の仕様に応じて、この導出経路中にヒューズ等が挿入される場合もある。なお、各組電池１のコネクタ付き電圧検出用リード線４のコネクタは、電池モジュール５０を構成する単電池１の電圧を監視するためのセルコントローラから導出されたコネクタ（不図示）に接続されている。

（組立手順）
次に、本実施形態の電池モジュール５０の組立手順について、組電池１の組立手順を中心に説明する。なお、組立前に、正極端子ブスバ５、負極端子ブスバ６、単電池間ブスバ７およびコネクタ付き電圧検出線用リード線４は中枠３に固定されており、コネクタ付き電圧検出線用リード線４のリード線部は中枠支持部１０および中枠保持部３０のリード線固定部１２に固定されていると共に、棒状圧着端子９は圧着端子嵌合部８に嵌合されており、中枠３は正極端子ブスバ５、負極端子ブスバ６、単電池間ブスバ７およびコネクタ付き電圧検出線用リード線４を有するアセンブリないしユニットとして部品管理がなされている。

図６および図７に示すように、２つの外枠２のうち一方の外枠２を当接部３２側が上方を向くように載置して、円弧状溝部２０および交差溝部２１に接合材を充填し、位置決め部２９を基準に（単電池１４の端面が当接するように）当接部３２上に２つの単電池１４を極性が交互となるように載置する。続いて、中枠保持部３０の下側の円弧状溝部２０および交差溝部２１に接合材を充填し、位置決め部２９を基準に、外枠２に保持された単電池１４の正、負極端部に中枠保持部３０の当接部３２を当接させ、側面結合部２３および上下結合部２４で一方の（下側に載置された）外枠２と中枠３とを一体化させる。

次に、中枠保持部３０の上側の円弧状溝部２０および交差溝部２１に接合材を充填し、位置決め部２９を基準に、当接部３２上に２個の単電池１４を、既に外枠２に載置した２つの単電池１４との間でも極性が交互となるように載置する。当然、正極端子ブスバ５には単電池１４の正極蓋１６が位置し、負極端子ブスバ６には負極容器１７が位置する。続いて、２つの外枠２のうち他方の外枠２の外枠保持部１８の円弧状溝部２０および交差溝部２１に接合材を充填し、当接部３２を下側に向けて、位置決め部２９を基準に、中枠３に保持された単電池１４の正、負極端部に外枠保持部１８の当接部３２を当接させ、側面結合部２３および上下結合部２４で中枠３と他方の外枠２とを一体化させる。なお、接合材がその接合力を発現するまでに時間を要しても、側面結合部２３、上下結合部２４の結合力で中枠３と２つの外枠２が維持固定される。

次いで、正極端子ブスバ５、負極端子ブスバ６、単電池間ブスバ７と単電池１４とをそれぞれ２箇所でスポット溶接して電気的接続を行い、組電池１の組立が完了する。

以上のように組み立てた３個の組電池１を、ケーシングに固定されたレール状の架台に形成された突起に位置決め溝部２８を係合・固定させ、雄ネジにより組電池固定部２７をケーシング内で固定する。次いで、組電池１間を組電池間ブスバ２５とキャップボルト２６とで接続すると共に、不図示のキャップボルトを介して電池モジュール５０の正極外部出力端子および負極外部出力端子まで導出する。続いて、セルコントローラから導出されたコネクタを各組電池１のコネクタ付き電圧検出用リード線４のコネクタに接続して、電池モジュール５０の組立が完了する。なお、電池モジュール５０は、不図示の充電器を介して各単電池１４を初充電することにより、電池モジュールとしての機能が付与される。

（作用等）
次に、本実施形態の電池モジュール５０の作用等について、組電池１の作用等を中心に説明する。

本実施形態の電池モジュール５０を構成する組電池１は、中枠３を介して２つの外枠２で４個の単電池１４を保持固定できるので、組電池の組み立て作業が簡便になる。また、２つの外枠２と中枠３とで構成される枠体で保持固定されるため、単電池１４間に冷却風を流すための空間を、組立時に形成することが可能となる。更に、枠体の当接部３２は単電池１４の両端部に位置するため、単電池１４の側面の大部分が露呈するため、冷却風との接触面が大きく取ることができ、冷却性能が向上する。

また、中枠３に、コネクタ付き電圧検出線用リード線４、正極端子ブスバ５、負極端子ブスバ６、単電池間ブスバ７を予め固定したため、組立の作業速度が格段に向上し、かつ、その接続作業が簡便になる。更に、コネクタ付き電圧検出線用リード線４は予め正極端子ブスバ５、負極端子ブスバ６、単電池間ブスバ７と接続されているため、作業の簡便さだけでなく、作業時の短絡防止に大いに効果がある。更には、中枠３に接続用の導電部材を集中することができるため、枠体全体を構成する部品コストを低減できると共に、組電池１の小型化を図ることができる。

また、２つの外枠２を同一形状のものを用いたため、組電池１を構成する部品種を少なくすることができ、部品管理が容易となる。更に、外枠保持部１８、中枠保持部３０には、単電池１４の端面および端部側周面が当接する位置決め部２９、当接部３２が形成されているため、単電池１４の配置、位置決め作業を効率的に行うことができる。また、これら外枠保持部１８、中枠保持部３０間の間隔を画定する外枠支持部１９、中枠支持部１０を設けたことにより、組み上がった組電池１の外形寸法を決定することができるので、組立作業によるバラツキを少なくすることができる。更にまた、中枠支持部１０にコネクタ付き電圧検出用リード線４を固定することにより、振動や冷却風のばたつきによるリード線の磨耗、断線等を防止することができる（信頼性を高めることができる）。

また、中枠保持部１８、外枠保持部１９の円弧状の当接部３２に形成された円弧状溝部２０に接着剤等の接合材を充填して、単電池１４を保持固定することにより、振動に強い組電池１を得ることができ、かつ、接合材の弾性力にて熱応力を緩和できる利点がある。更に、当接部３２と単電池１４の端部側周面の間に、製造バラツキによる空間が生じても、円弧状溝部２０に位置する接合材がこの空間に充填されるため、接合力を堅持できる。また、円弧状溝部２０と直角に交差する方向に形成された交差溝部２１に、円弧状溝部２０に充填された接合材の余剰分が移動するため、過剰な接合材で組立時の嵌合作業を阻害することなく、移動した余剰の接合材にて接合面を大きく確保できる。

更に、側面結合部２３および上下結合部２４で外枠２が中枠３に結合（嵌合）するため、保持冶具等の作業冶具を必要とせず、接合材がその接合力の発現までに時間を要しても、外枠２と中枠３とで構成される枠体の結合が維持されるので、組立加工費を低減することができる。また、側面結合部２３と上下結合部２４とによる結合（嵌合）方向が直交する方向のため、外枠２と中枠３との結合（嵌合）強度を高めることができる。

また、外枠保持部１８、中枠保持部３０に形成された位置決め部２９により、単電池１４の両端面が、既に当接部３２に保持された単電池１４のいずれか一方の端面と同水準の位置となる（同一面に位置する）ため、溶接等の作業バラツキを最小限に抑えることができ、更に、この位置決め作業を省くことができるので、組立作業が格段に速くなる。

また、組電池１の解体作業は、組電池１の正面および背面に位置する正極端子ブスバ５、負極端子ブスバ６、単電池間ブスバ７の切断または単電池１４とこれらブスバの接合部を破壊し、単電池１４を覆う熱収縮チューブ１５を切断剥離し、外枠支持部１０を切断するだけで単電池１４と枠体とを分離解体できる。更に、ブスバ固定部１３を破壊すれば中枠３とブスバ類を分離解体できる。従って、本実施形態の組電池１は、分別解体が簡易で分別回収が容易な環境に優しい組電池である。

また、本実施形態の電池モジュール５０は、上述した組電池１を複数個並べて電気接続する際に、中枠３に固定された正極端子ブスバ５および負極端子ブスバ６に形成した雌ネジ部１１に、組電池１間を導通させる組電池間ブスバ２５をネジ締結するだけで可能となり、必要とされる電力は組電池１の数を増減させるだけで得られるため、工業的に価値が大きい。更に、コネクタ付き電圧検出用リード線４のコネクタにより、上述のような集合組電池（電池モジュール５０）での配線接続が容易で、かつ、誤配線等による短絡を防止することができる。

また、組電池１の外枠２には位置決め溝部２９が形成されており、この位置決め溝部２９を基準に固定できると共に、組電池１そのもの、または、組電池１を複数個ならべた集合組電池に耐振動性能を付与できるため、自動車用電源等の移動体用電源に適した性能を発揮できる。また更に、組電池１を構成する単電池１４に何らかの不具合が生じた場合には、この不具合単電池１４が属する組電池１のみを、新たな組電池１と取り替えることが可能となり、その被害の程度を集合組電池全体から組電池１の単位まで低くすることができる。更にまた、位置決め溝部２９を、これら組電池１を搭載するための架台上に設けた突起と嵌合させることにより、位置決めが可能となるので作業効率が格段に向上する。

なお、本実施形態では、組電池１を３個備え、定格電圧が約３６Ｖの電池モジュール５０を例示したが、それ以上の電圧が必要なときは、組電池１の数を増加するだけでよいため、容易に高電圧化を図ることができる。また、本実施形態では、組電池１を４個の単電池１４で構成した例を示したが、中枠３および外枠２の当接部３２を増減するだけで、組電池１を構成する単電池１４の数を増減可能である。

また、本実施形態では、円柱状電池を単電池として説明したが、角型電池においても、当接部３２の形状を角型電池の側面部に沿うようにすれば、同様の効果を得ることができる。また、単電池１４には、上述したリチウムイオン電池のみならず、ニッケル水素電池等と充放電可能な電池に利用が可能で、更に、これら電池を主電源、あるいは、ハイブリッド電源とする移動体電源等に用いることができる。

更に、本実施形態では、リード線先端部に棒状圧着端子９を有するコネクタ付き電圧検出用リード線４を例示したが、円柱状の圧着端子を用いるようにしてもよい。また、圧着端子嵌合部８と圧着端子９との圧着に代えて、抵抗溶接で接合したり、ハンダ等の低融点金属で接合するようにしてもよい。更に、本実施形態では、正極端子ブスバ５、負極端子ブスバ６に雌ネジ部１１を形成した例を示したが、雄ネジ部を形成しても同様の効果を奏する。また更に、本実施形態では、外枠２に位置決め溝部２８を（一体）形成した例を示したが、固定用の穴を形成し、または、外枠保持部１８に溝部を切り欠いても同様の効果を奏する。

本発明は組立性の向上を図ることができ、軽量、低コストで信頼性の高い組電池を提供するものであるため、組電池の製造、販売に寄与するので、産業上の利用可能性を有する。

１ 組電池
２ 外枠（第１、第２の外枠、枠体の一部）
３ 中枠（枠体の一部）
４ コネクタ付き電圧検出用リード線（電圧検出配線）
７ 単電池間ブスバ（接続導体）
１０ 中枠支持部
１４ 単電池
１８ 外枠保持部
１９ 外枠支持部
２０ 円弧状溝部
２１ 交差溝部
２９ 位置決め部
３０ 中枠保持部
３２ 当接部
３３ 第１の嵌合穴（中枠と嵌合する嵌合部の一部）
３４ 第１の突起（中枠と嵌合する嵌合部の一部）
３５ 第２の突起（第１、第２の外枠のそれぞれと嵌合する嵌合部の一部）
３６ 第２の嵌合穴（第１、第２の外枠のそれぞれと嵌合する嵌合部の一部）
５０ 電池モジュール

Claims (8)

1. 端部の一方側が正極外部端子として、他方側が負極外部端子として、それぞれ機能する複数の単電池と、
   中枠、及び前記中枠の両側に配置された第１、第２の外枠を備え、前記中枠の一方側と前記第１の外枠とによって複数の前記単電池を挟み込むことにより、さらには、前記中枠の他方側と前記第２の外枠とによって複数の前記単電池を挟み込むことにより、前記複数の単電池を保持する枠体と、
   前記複数の単電池を電気的に接続する複数の接続導体と、
   前記複数の単電池のそれぞれの電圧を検出するための電圧検出配線と、を有し、
   前記中枠は、
   前記単電池の端部と当接する円弧状の当接部が両側に複数形成された２つの中枠保持部と、
   前記２つの中枠保持部の間に設けられ、前記２つの中枠保持部を支持する中枠支持部と、
   前記第１、第２の外枠のそれぞれと嵌合する嵌合部と、を備えており、
   前記第１、第２の外枠は、それぞれ、
   前記単電池の端部と当接する円弧状の当接部が前記中枠側に複数形成された２つの中枠保持部と、
   前記中枠と嵌合する嵌合部と、を備えており、
   前記中枠と、前記第１、第２の外枠のそれぞれとは、前記中枠の前記嵌合部と、前記第１、第２の外枠のそれぞれの嵌合部とが嵌合することにより結合されており、
   前記複数の単電池は、前記中枠の両側には配設されて、それぞれの端部が、前記中枠の前記当接部と前記第１の外枠或いは前記第２の外枠の前記当接部との間に挟みこまれた状態で保持されている、
   ことを特徴とする組電池。
2. 請求項１に記載の組電池において、
   前記当接部には、前記単電池の端部を位置決めするための位置決め部が形成されている、
   ことを特徴とする組電池。
3. 請求項１又は２に記載の組電池において、
   前記当接部には、接合材を充填するための円弧状の溝部が形成されている、
   ことを特徴とする組電池。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載の組電池において、
   前記複数の単電池は、前記単電池間が離間するように保持されることによって、冷却風が通る通風路を形成している、
   ことを特徴とする組電池。
5. 請求項１乃至４のいずれかに記載の組電池において、
   前記複数の接続導体は、それぞれ、前記中枠に装着された状態で、前記単電池の前記正極外部端子及び前記負極外部端子に溶接されている、
   ことを特徴とする組電池。
6. 請求項１乃至５のいずれかに記載の組電池において、
   前記嵌合部は、嵌合穴、及び前記嵌合穴に嵌合する突起によって構成されている、
   ことを特徴とする組電池。
7. 請求項１乃至６のいずれかに記載の組電池において、
   前記電圧検出配線の一方にはコネクタが設けられている、
   ことを特徴とする組電池。
8. 請求項１乃至７のいずれかに記載の組電池を複数備えた電池モジュール。

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