(57)【要約】  組電池２００は、複数の素電池１００を収容する収納部８０ａを備えたブロック８０と、複数の素電池１００を並列接続する第１の接続板２１及び第２の接続板２２と、素電池１００と第１の接続板２１との間に配設されたスペーサ９０とを備え、ブロック８０は、軸方向に貫通する貫通部８０ｂを有し、スペーサ９０は、軸方向に貫通する空洞部９０ａを有し、積層方向に隣接する組電池２００は、一方の組電池２００の貫通部８０ｂが、他方の組電池２００の空洞部９０ａに嵌合されて、互いに組み合わされて電池モジュールが構成され、各組電池２００の貫通部８０ｂ及び空洞部９０ａは、軸方向に連通している。
2012101981.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の組電池が積層された電池モジュールであって、
前記組電池は、
複数の筒状の素電池を、それぞれ一方の極を揃えて収容する複数の収納部を備えたブロックと、
前記複数の素電池の一方の極を並列接続する第１の接続板と、
前記複数の素電池の他方の極を並列接続する第２の接続板と、
前記複数の素電池と前記第１の接続板との間に配設されたスペーサと
を備え、
前記ブロックは、軸方向に貫通する貫通部を有し、
前記スペーサは、前記第１の接続板から外方に延出し、軸方向に貫通する空洞部を有し、
積層方向に隣接する前記組電池は、一方の組電池の前記貫通部が、他方の組電池の空洞部に嵌合されて、互いに組み合わされており、
複数の積層された組電池において、各組電池の前記貫通部及び前記空洞部は、軸方向に連通している、電池モジュール。
【請求項２】
前記一方の組電池の貫通部の内周面は、前記他方の組電池の空洞部の外周面に嵌合している、請求項１に記載の電池モジュール。
【請求項３】
前記空洞部は、前記第１の接続板に形成された第１の開口部を貫通して外方に延出している、請求項１に記載の電池モジュール。
【請求項４】
前記他方の組電池の空洞部は、前記一方の組電池の第２の接続板に形成された第２の開口部を貫通して、前記一方の組電池の貫通部に嵌合している、請求項１に記載の電池モジュール。
【請求項５】
前記ブロックの複数の収納部は、前記貫通部の周りに配置されている、請求項１に記載の電池モジュール。
【請求項６】
積層方向に隣接する前記組電池は、軸方向に空間部を設けて組み合わされている、請求項１に記載の電池モジュール。
【請求項７】
前記複数の素電池の一方の極には、該素電池内で発生したガスを素電池外に排出する開放部を有しており、
前記素電池の開放部から排出されるガスは、前記第１の接続板に形成された貫通孔を介して、積層方向に隣接する前記組電池間に設けられた前記空間部に排出される、請求項６に記載の電池モジュール。
【請求項８】
前記第１の接続板は、前記第２の接続板と反対方向に延出する第１の接続端子を有し、
前記第２の接続板は、前記第１の接続端子と同じ方向に延出する第２の接続端子を有し、
積層方向に隣接する前記組電池は、一方の組電池の第１の接続端子と、他方の組電池の第２の接続端子が、互いに当接して直列接続している、請求項１に記載の電池モジュール。
【請求項９】
請求項１に記載の電池モジュールに用いる組電池であって、
前記組電池は、
複数の筒状の素電池を、それぞれ一方の極を揃えて収容する複数の収納部を備えたブロックと、
前記複数の素電池の一方の極を並列接続する第１の接続板と、
前記複数の素電池の他方の極を並列接続する第２の接続板と、
前記複数の素電池と前記第１の接続板との間に配設されたスペーサと
を備え、
前記ブロックは、軸方向に貫通する貫通部を有し、
前記スペーサは、前記第１の接続板から外方に延出し、軸方向に貫通する空洞部を有し、
前記空洞部の外径は、前記貫通部の内径と、略同一である、組電池。
【請求項１０】
前記空洞部は、前記第１の接続板に形成された第１の開口部を貫通して外方に延出している、請求項９に記載の組電池。
【請求項１１】
前記第２の接続板は、前記空洞部を貫通させる大きさの第２の開口部を有している、請求項９に記載の組電池。
【請求項１２】
前記ブロックの収納部は、前記貫通部の周りに配置されている、請求項９に記載の組電池。
【請求項１３】
複数の素電池が一方の極を揃えて配列された組電池が複数個積層された電池モジュールであって、
前記組電池は、
前記複数の素電池の一方の極を並列接続する第１の接続板と、
前記複数の素電池の他方の極を並列接続する第２の接続板と、
外径の異なる第１の貫通部及び第２の貫通部を有する筒状の貫通部と
を備え、
前記第１の貫通部は、前記第１の接続板に形成された第１の開口部から外方に延出しており、
積層方向に隣接する前記組電池は、一方の組電池の前記第１の貫通部が、他方の組電池の前記第２の貫通部に嵌合して組み合わされており、
積層された複数の組電池において、各組電池の前記貫通部は、軸方向に連通している、電池モジュール。
【請求項１４】
前記一方の組電池の第１の貫通部の内周面は、前記他方の組電池の第２の貫通部の外周面に嵌合している、請求項１３に記載の電池モジュール。
【請求項１５】
前記他方の組電池の第２の貫通部は、前記一方の組電池の第２の接続板に形成された第２の開口部を貫通して、前記一方の組電池の第１の貫通部に嵌合している、請求項１３に記載の電池モジュール。
【請求項１６】
前記複数の素電池は、前記貫通部の周りに配置されている、請求項１３に記載の電池モジュール。
【請求項１７】
積層方向に隣接する前記組電池は、軸方向に空間部を設けて組み合わされている、請求項１３に記載の電池モジュール。
【請求項１８】
前記複数の素電池の一方の極には、該素電池内で発生したガスを素電池外に排出する開放部を有しており、
前記素電池の開放部から排出されるガスは、前記第１の接続板に形成された貫通孔を介して、積層方向に隣接する前記組電池間に設けられた前記空間部に排出される、請求項１７に記載の電池モジュール。
【請求項１９】
前記第１の接続板は、前記第２の接続板と反対方向に延出する第１の接続端子を有し、
前記第２の接続板は、前記第１の接続端子と同じ方向に延出する第２の接続端子を有し、
積層方向に隣接する前記組電池は、一方の組電池の第１の接続端子と、他方の組電池の第２の接続端子が、互いに当接して直列接続している、請求項１３に記載の電池モジュール。
【請求項２０】
請求項１３に記載の電池モジュールに用いる組電池であって、
前記組電池は、
一方の極を揃えて配列された複数の素電池と、
前記複数の素電池の一方の極を並列接続する第１の接続板と、
前記複数の素電池の他方の極を並列接続する第２の接続板と、
外径の異なる第１の貫通部及び第２の貫通部を有する筒状の貫通部と
を備え、
前記第１の貫通部は、前記第１の接続板に形成された第１の開口部から外方に延出しており、
前記第１の貫通部の外径は、前記第２の貫通部の内径と、略同一である、組電池。
【請求項２１】
前記第２の接続板は、前記第１の貫通部を貫通させる大きさの第２の開口部を有している、請求項２０に記載の組電池。
【請求項２２】
前記複数の素電池は、前記貫通部の周りに配置されている、請求項２０に記載の組電池。
【請求項２３】
複数の素電池が一方の極を揃えて配列された組電池が複数個積層された電池モジュールであって、
前記組電池は、
前記複数の素電池の一方の極を並列接続する第１の接続板と、
前記複数の素電池の他方の極を並列接続する第２の接続板と、
前記第１の接続板及び前記第２の接続板を貫通する筒状の貫通部と
を備え、
積層方向に隣接する前記組電池は、一方の組電池の前記貫通部と、他方の組電池の前記貫通部とが、筒状の中空連結部を介して、互いに嵌合して組み合わされており、
積層された複数の組電池において、各組電池の前記貫通部及び前記中空連結部は、軸方向に連通している、電池モジュール。
【請求項２４】
前記中空連結部の外周面は、前記一方の組電池の貫通部の内周面、及び前記他方の組電池の貫通部の内周面に嵌合している、請求項２３に記載の電池モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の電池からなる組電池が複数個積層された構成の電池モジュール、及びそれに用いる組電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の電池をケースに収容して、所定の電圧及び容量を出力できるようにした電池パックは、種々の機器、車両等の電源として広く使用されている。中でも、汎用的な電池を並列・直列接続して、所定の電圧及び容量を出力する組電池をモジュール化し、この電池モジュールを種々組み合わせることによって、多種多様な用途に対応可能とする技術が採用され始めている。このモジュール化技術は、電池モジュールに収容する電池を高性能化することによって、電池モジュール自身の小型・軽量化が図られるため、電池パックを組み立てる際の作業性が向上するとともに、車両等の限られた空間へ搭載する際の自由度が向上するなど、様々なメリットも有する。【０００３】
例えば車両用の電源として、リチウムイオン二次電池を用いた電池モジュールの開発が行われているが、リチウムイオン二次電池に限らず、電池の種類によって最適な高出力および高容量特性を得るため、複数の組電池を直列接続や並列接続を行った電池モジュールを形成することが必要になる。【０００４】
特許文献１には、複数の電池がケースに収容された組電池の組み立てとして、各ケースの周縁部に貫通孔を設け、各貫通孔にボルトを挿入して、ケース同士を互いに締結するとともに、組電池間に空間を設け、この空間に冷却風を流すことによって、各組電池を冷却するようにした電池モジュールが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１４７５３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら特許文献１に開示された技術は、組電池同士を相互に締結して電池モジュールを構成しているため、組電池の位置決めが難しく、電池モジュールの組立てや分解が煩雑になる。また、組電池内で複数の電池が複数列に配列している場合、組電池の中央付近に配置された電池は、組電池の周辺に配置された電池から熱を受け、かつ、組電池間の空間を流れる冷却風による冷却を受けにくい。そのため、組電池内の電池の温度が均一になりにくい。【０００７】
本発明は、組電池同士の組合せによる組立てや分解が容易で、かつ、組電池内の電池の温度を均一化できる電池モジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る電池モジュールは、複数の組電池が積層された電池モジュールであって、組電池は、複数の筒状の素電池を、それぞれ一方の極を揃えて収容する複数の収納部を備えたブロックと、複数の素電池の一方の極を並列接続する第１の接続板と、複数の素電池の他方の極を並列接続する第２の接続板と、複数の素電池と第１の接続板との間に配設されたスペーサとを備えている。【０００９】
上記ブロックは、軸方向に貫通する貫通部を有し、上記スペーサは、第１の接続板から外方に延出し、軸方向に貫通する空洞部を有し、積層方向に隣接する組電池は、一方の組電池の貫通部が、他方の組電池の空洞部に嵌合されて、互いに組み合わされており、複数の積層された組電池において、各組電池の貫通部及び空洞部は、軸方向に連通している。【００１０】
このような本構成により、一方の組電池の貫通部と他方の組電池の空洞部とを嵌合させることによって、組電池を容易に積層して組み立てることができる。加えて、各組電池の貫通部及び空洞部を軸方向に連通させることによって、貫通部の周りに配置された素電池を効率的に冷却することができる。これにより、組電池同士の組合せによる組立てや分解が容易で、かつ、組電池内の素電池の温度を均一化できる電池モジュールを実現することができる。【００１１】
本発明に係る他の電池モジュールは、複数の素電池が一方の極を揃えて配列された組電池が複数個積層された電池モジュールであって、組電池は、複数の素電池の一方の極を並列接続する第１の接続板と、複数の素電池の他方の極を並列接続する第２の接続板と、外径の異なる第１の貫通部及び第２の貫通部を有する筒状の貫通部とを備えている。【００１２】
上記第１の貫通部は、第１の接続板に形成された第１の開口部から外方に延出しており、積層方向に隣接する組電池は、一方の組電池の第１の貫通部が、他方の組電池の第２の貫通部に嵌合して組み合わされており、積層された複数の組電池において、各組電池の貫通部は、軸方向に連通している。【００１３】
このような本構成により、一方の組電池の第１の貫通部と他方の組電池の第２の貫通部とを嵌合させることによって、組電池を容易に積層して組み立てることができる。加えて、各組電池の貫通部を軸方向に連通させることによって、貫通部の周りに配置された素電池を効率的に冷却することができる。これにより、組電池同士の組合せによる組立てや分解が容易で、かつ、組電池内の素電池の温度を均一化できる電池モジュールを実現することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、組電池同士の組合せによる組立てや分解が容易で、かつ、組電池内の素電池の温度を均一化できる電池モジュールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１の実施形態における組電池に使用する素電池の構成を示した断面図である。
【図２】（ａ）は本発明の第１の実施形態における組電池の上面図で、（ｂ）はＢ−Ｂ線断面図である。
【図３】（ａ）は本発明の第１の実施形態におけるブロックの上面図で、（ｂ）はＢ−Ｂ線断面図である。
【図４】（ａ）は本発明の第１の実施形態におけるスペーサの上面図で、（ｂ）はＢ−Ｂ線断面図である。
【図５】本発明の第１の実施形態における電池モジュールの構成を示した断面図である。
【図６】（ａ）は本発明の第１の実施形態における電池モジュールの正面図で、（ｂ）はＢ−Ｂ線断面図である。
【図７】本発明の第１の実施形態における複数の電池モジュールを積み上げた状態を示した正面図である。
【図８】（ａ）は第１の実施形態の変形例における組電池の上面図で、（ｂ）はＢ−Ｂ線断面図である。
【図９】（ａ）は第１の実施形態の変形例におけるブロックの上面図で、（ｂ）はＢ−Ｂ線断面図である。
【図１０】（ａ）は第１の実施形態の変形例におけるスペーサの上面図で、（ｂ）はＢ−Ｂ線断面図である。
【図１１】第１の実施形態の変形例における電池モジュールの正面図である。
【図１２】第１の実施形態の他の変形例における電池モジュールの断面図である。
【図１３】（ａ）は本発明の第２の実施形態における組電池の上面図で、（ｂ）はＢ−Ｂ線断面図である。
【図１４】本発明の第２の実施形態における電池モジュールの構成を示した断面図である。
【図１５】本発明の第２の実施形態における電池モジュールの断面図である。
【図１６】第２の実施形態の変形例における組電池、及び複数の組電池を積層した電池モジュールの断面図である。
【図１７】第２の実施形態の他の変形例における組電池、及び複数の組電池を積層した電池モジュールの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。また、本発明の効果を奏する範囲を逸脱しない範囲で、適宜変更は可能である。さらに、他の実施形態との組み合わせも可能である。
【００１７】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態における組電池に使用する電池（以下、「素電池」という）１００の構成を模式的に示した断面図である。
【００１８】
本発明における組電池を構成する素電池１００は、例えば、図１に示すような、円筒形のリチウムイオン二次電池を採用することができる。
【００１９】
このリチウムイオン二次電池は、ノート型パソコン等の携帯用電子機器の電源として使用される汎用電池であってもよい。この場合、高性能の汎用電池を、電池モジュールの素電池として使用することができるため、電池モジュールの高性能化、低コスト化をより容易に図ることができる。また、素電池１００は、内部短絡等の発生により電池内の圧力が上昇したとき、ガスを電池外に放出する安全機構を備えている。以下、図１を参照しながら、素電池１００の具体的な構成を説明する。
【００２０】
図１に示すように、正極１と負極２とがセパレータ３を介して捲回された電極群４が、非水電解液とともに、電池ケース７に収容されている。電極群４の上下には、絶縁板９、１０が配され、正極１は、正極リード５を介してフィルタ１２に接合され、負極２は、負極リード６を介して負極端子を兼ねる電池ケース７の底部に接合されている。
【００２１】
フィルタ１２は、インナーキャップ１３に接続され、インナーキャップ１３の突起部は、金属製の弁体１４に接合されている。さらに、弁体１４は、正極端子を兼ねる端子板８に接続されている。そして、端子板８、弁体１４、インナーキャップ１３、及びフィルタ１２が一体となって、ガスケット１１を介して、電池ケース７の開口部が封口されている。
【００２２】
素電池１００に内部短絡等が発生して、素電池１００内の圧力が上昇すると、弁体１４が端子板８に向かって膨れ、インナーキャップ１３と弁体１４との接合がはずれると、電流経路が遮断される。さらに素電池１００内の圧力が上昇すると、弁体１４が破断する。これによって、素電池１００内に発生したガスは、フィルタ１２の貫通孔１２ａ、インナーキャップ１３の貫通孔１３ａ、弁体１４の裂け目、そして、端子板８の開放部８ａを介して、外部へ排出される。
【００２３】
なお、素電池１００内に発生したガスを外部に排出する安全機構は、図１に示した構造に限定されず、他の構造のものであってもよい。
【００２４】
次に、図２（ａ）、（ｂ）、図３（ａ）、（ｂ）、及び図４（ａ）、（ｂ）を参照しながら、本実施形態における組電池２００の構成を説明する。ここで、図２（ａ）は、組電池２００の上面図、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。また、図３（ａ）は、組電池２００を構成するブロック８０の上面図、図３（ｂ）は図３（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。また、図４（ａ）は、組電池２００を構成するスペーサ９０の上面図、図４（ｂ）は図４（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【００２５】
本実施形態における組電池２００は、複数の筒状の素電池１００を、それぞれ一方の極を揃えて収容する複数の収納部８０ａを備えたブロック８０と、複数の素電池１００の正極端子（一方の極）８を並列接続する正極接続板（第１の接続板）２１と、複数の素電池１００の負極端子（電池ケース７の底部；他方の極）を並列接続する負極接続板（第２の接続板）２２と、複数の素電池１００と正極接続板２１との間に配設されたスペーサ９０とを備えている。
【００２６】
ここで、ブロック８０は、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、軸方向に貫通する貫通部８０ｂを有している。また、ブロック８０の複数の収納部８０ａは、貫通部８０ｂの周りに配置されている。
【００２７】
また、スペーサ９０は、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、正極接続板２１から外方に延出し、軸方向に貫通する空洞部９０ａを有している。なお、正極接続板２１が、空洞部９０ａを覆うように配設されている場合には、正極接続板２１に開口部（第１の開口部）を形成し、空洞部９０ａを、正極接続板２１に形成された開口部を貫通して外方に延出させればよい。
【００２８】
正極接続板２１は、負極接続板２２と反対方向に延出する正極接続端子（第１の接続端子）２１ａを有し、負極接続板２２は、正極接続端子２１ａと同じ方向に延出する負極接続端子（第２の接続端子）２２ａを有している。
【００２９】
図２（ａ）、（ｂ）、図３（ａ）、（ｂ）、及び図４（ａ）、（ｂ）を参照しながら、本実施形態における組電池２００の構成をさらに詳しく説明する。
【００３０】
複数の素電池１００は、アルミなどの金属からなるブロック８０の収納部８０ａに収納されている。収納部８０ａは、素電池１００の外径に対して、０．１〜１ｍｍ程度大きな内径を有し、素電池１００を収納することができる。また、ブロック８０の中央部には、収納部８０ａと略並行に、軸方向に貫通する貫通部８０ｂが設けられている。
【００３１】
素電池１００の正極端子８側には、素電池１００の正極端子８を並列接続する正極接続板２１が配置され、素電池１００の負極端子（電池ケース７の底部）側には、負極端子を並列接続する負極接続板２２が配置されている。これにより、複数の組電池２００を集合した電池モジュール（さらには、複数の電池モジュールを集合した電池パック）において、万一、組電池２００を構成する素電池１００の一つが故障しても、電池モジュール（さらには電池パック）の電流供給を確保することができる。
【００３２】
また、正極接続板２１は、その端を折り曲げた正極接続端子２１ａを有し、負極接続板２２は、その端を折り曲げた負極接続端子２２ａを有している。
【００３３】
正極接続板２１と素電池１０との間には、スペーサ９０が配設されており、スペーサ９０の中央部には、ブロック８０の貫通部８０ｂと連通する空洞部（中央組合部）９０ａが形成されている。
【００３４】
ここで、空洞部９０ａは、後述する複数の組電池２００を組み合わせする際に、貫通部８０ｂと空洞部９０ａとが嵌合するように、空洞部９０ａの外径と貫通部８０ｂの内径は、略同一寸法となっている。また、複数の組電池２００を組み合わせする際に、正極接続端子２１ａと負極接続端子２２ａとが電気的に接続するように、正極接続端子２１ａの空洞部９０ａからの内寸法と、負極接続端子２２ａの空洞部９０ａからの外寸法は、略同一寸法となっている。つまり、正極接続端子２１ａは、負極接続端子２２ａの板厚分だけ、負極接続端子２２ａよりも外方に位置している。
【００３５】
正極接続端子２１ａと負極接続端子２２ａとは、図２（ｂ）に示すように、空洞部９０ａに対して、互いに反対の位置に配置されているのが好ましい。これにより、複数の組電池２００を組み合わせて、正極接続端子２１ａと負極接続端子２２ａとを電気的に接続した際、隣接する組電池２００において、全ての素電池１００の電流経路が、ほぼ同一の距離になる。その結果、全ての素電池１００の消耗度合を均一にすることができる。
【００３６】
ケース３０は、耐熱性、絶縁性の材料、例えば、セラミック板や、鉄などの金属材料の表面に絶縁コーティングをしたコーティング板で形成されている。また、複数の組電池２００が組み合わされた際、正極接続板２１は、組み合わされた組電池２００のケース３０にほぼ囲まれる。従って、組電池２００が組み立てられた状態においては、正極接続端子２１ａ及び負極接続端子２２ａ以外は、電気的に絶縁になっており、接触による感電を防止することができる。
【００３７】
また、計測用端子６０がケース３０の側面に埋め込まれていてもよい。計測用端子６０は、組電池２００の温度や電圧を計測するための端子で、組電池２００の正極接続板２１若しくは負極接続板２２に接続されている。組電池２００の温度や電圧は、計測用端子６０に測定機器の外部端子を接続して測定することができる。これにより、計測用端子６０の活電部もケース３０内に隠れた状態となっている。
【００３８】
正極接続板２１は、素電池１００の一端部（本実施形態では、正極端子８側）にスペーサ９０を介して密着して配設されている。また、素電池１００の開放部８ａは、正極接続板２１に形成された貫通孔２１ｂを介して、外部に連通している。これにより、素電池１００の開放部８ａから排出される高温ガスは、正極接続板２１に形成された貫通孔２１ｂを介して外部に排出される。なお、スペーサ９０にも、正極接続板２１の貫通孔２１ｂに連通した開口部が形成されている。
【００３９】
次に、図５を参照ながら、本実施形態における電池モジュール３００の構成を説明する。ここで、図５は、本実施形態における電池モジュール３００の構成を示した断面図で、組電池２００ａと組電池２００ｂとは既に組み合わされた状態を、組電池２００ｃは、組み合わされる前の状態を、それぞれ示している。
【００４０】
図５に示すように、本実施形態における電池モジュール３００は、複数の組電池２００ａ〜２００ｃが積層された構成をなす。本実施形態において、積層方向に隣接する組電池２００ａ、２００ｂは、一方の組電池２００ａの貫通部８０ｂが、他方の組電池２００ｂの空洞部９０ａに嵌合されて、互いに組み合わされている。そして、複数の積層された組電池において、各組電池の貫通部８０ｂ及び空洞部９０ａは、軸方向に連通している。なお、組電池２００ｂと組電池２００ｃとの積層も、同様に行われる。
【００４１】
このような構成により、一方の組電池２００ａの貫通部８０ｂａと他方の組電池２００ｂの空洞部９０ａとを嵌合させることによって、組電池２００を容易に積層して組み立てることができる。加えて、各組電池２００の貫通部８０ｂ及び空洞部９０ａを軸方向に連通させることによって、貫通部８０ｂの周りに配置された素電池１００を効率的に冷却することができる。これにより、組電池２００同士の組合せによる組立てや分解が容易で、かつ、組電池２００内の素電池１００の温度を均一化できる電池モジュールを実現することができる。
【００４２】
また、積層方向に隣接する組電池２００ａ、２００ｂは、一方の組電池２００ａの正極接続端子（第１の接続端子）２１ａと、他方の組電池２００ｂの負極接続端子（第２の接続端子）２２ａが、互いに当接して直列接続している。
【００４３】
このような構成により、組電池２００ａ、２００ｂの組合せと同時に、一方の組電池２００ａの正極接続端子２１ａと、他方の組電池２００ｂの負極接続端子２２ａとを直列接続させることができるので、組電池２００同士の組立てや分解が容易になる。
【００４４】
ここで、貫通部８０ｂ及び空洞部９０ａの形状は特に制限されないが、例えば、貫通部８０ｂ及び空洞部９０ａを中空筒状にした場合、空洞部９０ａの外周面は、貫通部８０ｂの内周面に嵌合して組み合わされる。
【００４５】
また、負極接続板２２が、貫通部８０ｂを覆っている場合、他方の組電池２００ｂの空洞部９０ａを、一方の組電池２００ａの負極接続板２２に形成された開口部（第２の開口部）を貫通させて、一方の組電池２００ａの貫通部８０ｂに嵌合させればよい。
【００４６】
また、積層方向に隣接する組電池２００ａ、２００ｂは、軸方向に空間部６５を設けて組み合わされている。図１に示したように、素電池１００の正極端子８には、素電池１００内で発生したガスを素電池１００階に排出する開放部８ａを備えている。この素電池１００の開放部８ａから排出されるガスは、正極接続板２１に形成された貫通孔２１ｂを介して、積層方向に隣接する組電池２００ａ、２００ｂ間に設けられた空間部６５に排出される。
【００４７】
図５を参照しながら、本実施形態における電池モジュール３００の構成をさらに詳しく説明する。
【００４８】
図５に示すように、複数の組電池２００ａ〜２００ｃの正極と負極の方向（図面の上下方向）は同じ向きに配置し、正極接続端子２１ａ及び負極接続端子２２ａを交互に反対方向（図面の左右方向）に配置する。このように配置することにより、組電池２００ａの貫通部８０ｂと、組電池２００ｂの空洞部９０ａとを嵌合させて、互いに組み合わせることができる。つまり、複数の積層された組電池２００ａ〜２００ｃにおいて、各組電池の貫通部８０ｂ及び空洞部９０ａが、軸方向に連通することにより、電池モジュール３００の中央には、一貫して連通した空洞７４が形成される。
【００４９】
また、組電池２００ａの負極接続端子２２ａと、組電池２００ｂの正極接続端子２１ａとを組合せでき、また、組電池２００ｂの負極接続端子２２ａと、組電池２００ｃの正極接続端子２１ａとを組合せできる。
【００５０】
複数の組電池２００が、貫通部８０ｂと空洞部９０ａとを組み合わせて、電池モジュール３００の中央に、一貫して連通した空洞７４を形成しているため、冷却空気が連通した空洞７４、すなわち、各組電池２００の貫通部８０ｂを流れて、各組電池２００を冷却することができる。このとき、素電池１００は、貫通部８０ｂの周りに配置されているため冷却効率がよい。特に、金属からなるブロック８０が、素電池１００の発熱を貫通部８０ｂに熱伝導して、冷却効率を向上させる。
【００５１】
また、正極接続端子２１ａの空洞部９０ａからの内寸法と、負極接続端子２２ａの空洞部９０ａからの外寸法がほぼ同一寸法であるため、組電池２００を組み合わせる際、正極接続端子２１ａと負極接続端子２２ａとの電気的接続も容易になる。
【００５２】
図６（ａ）、（ｂ）は、外装ケース７０に収容された電池モジュール３００の構成を示した図で、図６（ａ）は正面図、図６（ｂ）は図６（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【００５３】
電池モジュール３００は、組電池２００ａ〜２００ｅ、及び組電池２００ｆ〜２００ｊが、それぞれ積層されたものが２列に並んで外装ケース７０に収容されている。
【００５４】
ここで、例えば、組電池２００ｃ内の素電池１００ｃからガスが排出されたとき、素電池１００ｃから排出されたガスは、図６（ｂ）中の矢印で示すように、組電池２００ｃの正極接続板２１に形成された貫通孔２１ｂを介して、隣接する組電池２００ｂ、２００ｃ間に設けられた空間部６５に排出され、さらに、外装ケース７０内の空間７３を通って、外装ケース７０の排気口７１から、外装ケース７０外に放出される。
【００５５】
なお、組電池２００のケース３０は、耐熱性、絶縁性の材料、例えば、セラミック板や、鉄などの金属材料の表面に絶縁コーティングをしたコーティング板で形成されているので、組電池２００ｃの貫通孔２１ｂから排出されたガスが、組電池２００ｂのケース３０に直接当たったとしても、組電池２００ｂには熱的に悪影響を及ぼすことはない。
【００５６】
また、一端にある組電池２００ａ、２００ｆの各空洞部９０ａは、外装ケース７０の上面に形成された排気口７２ｂと連通し、他端にある組電池２００ｅ、２００ｊの各貫通部８０ｂは、外装ケース７０の下面に形成された吸気口７２ａと連通している。
【００５７】
従って、図６（ｂ）に示すように、複数の組電池２００ａ〜２００ｅ、２００ｆ〜２００ｊの貫通部８０ｂ及び空洞部９０ａは、軸方向に連通して、１本の空洞７４となっている。そのため、外装ケース７０の吸気口７２ａから吸気された冷却空気は、図６（ｂ）の矢印で示すように、１本の空洞７４を通って、反対側の排気口７２ｂから排気される。これにより、各組電池２００ａ〜２００ｊ内の素電池１００を、効率よく冷却することができる。
【００５８】
なお、冷却空気が流れる空洞７４は、外装ケース７０内の他の空間と隔離されているため、空洞７４内を流れる冷却空気が、外装ケース７０内の他の空間に流入することはない。これにより、組電池２００の素電池１００から外装ケース７０内の空間７３に排出されたガスは、外から吸気された冷却空気と混ざることなく、外装ケース７０の排気口７１から、外装ケース７０外に放出される。その結果、外装ケース７０内で、ガスが冷却空気と反応して燃焼することを防止することができる。
【００５９】
図７は、複数の電池モジュール３００ａ〜３００ｃを積み上げた状態を示した正面図である。
【００６０】
図７に示すように、電池モジュール３００ａ〜３００ｃは、外装ケース７０の中央に排気口７２ｂを有しているので、電池モジュール３００ａ〜３００ｃ内の素電池１００が発熱した場合、排気口７２ｂから熱を放出することができる。そのため、電池モジュール３００ａ〜３００ｃの外装ケース７０の外周からの熱放出を考慮しなくていいので、電池モジュール３００ａ〜３００ｃ同士の間に隙間を設けることなく配置することができる。
【００６１】
（第１の実施形態の変形例）
図８（ａ）、（ｂ）、図９（ａ）、（ｂ）、及び図１０（ａ）、（ｂ）は、第１の実施形態の変形例における組電池２００の構成示した図である。ここで、図８（ａ）は、組電池２００の上面図、図８（ｂ）は、図８（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。また、図９（ａ）は、組電池２００を構成するブロック８０の上面図、図９（ｂ）は図９（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。また、図１０（ａ）は、組電池２００を構成するスペーサ９０の上面図、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【００６２】
本変形例では、組電池２００の貫通部８０ｂ及び空洞部９０ａを、ケース３０の周辺部に配置している。この場合、図１１に示すように、組電池２００ａ〜２００ｃを、貫通部８０ｂ及び空洞部９０ａによって形成される空洞を同一側に配置して、積み重ねて電池モジュール３００を構成することにより、上段の組電池２００ａにおいて下側に配置された素電池１００を、下段の組電池２００の空洞に流れる冷却空気によって冷却することができる。これにより、複数の組電池２００ａ〜２００ｃを積み重ねたときでも、空洞の周囲に配置された組電池２００ａ〜２００ｃ内の全ての素電池１００を効率よく冷却でき、素電池の１００温度を均一化することができる。
【００６３】
図１２は、第１の実施形態の他の変形例における組電池２００、及び複数の組電池２００を積層した電池モジュール３００の構成を示した断面図である。
【００６４】
本変形例では、素電池１００と負極接続板２２との間に配設されたスペーサ４０に、軸方向に貫通する空洞部４０ａが設けられている。この場合、空洞部４０ａは、負極接続板２２から外方に延出している。なお、複数の素電池１００を収納するブロック８０の貫通部８０ｂは、図２（ｂ）に示した構成を同じである。
【００６５】
電池モジュール３００は、積層方向に隣接する組電池２００ａ、２００ｂにおいて、一方の組電池２００ａの空洞部４０ａを、他方の組電池２００ｂの貫通部８０ｂに嵌合することによって、互いに組み合わせる。その結果、積層された組電池２００ａ、２００ｂにおいて、各組電池２００ａ、２００ｂの貫通部８０ｂ及び空洞部４０ａが、軸方向に連通する。
【００６６】
なお、負極接続板２２が、空洞部４０ａを覆うように配設されている場合には、負極接続板２２に開口部を形成し、空洞部４０ａを、負極接続板２２に形成された開口部を貫通して外方に延出させればよい。
【００６７】
また、正極接続板２１が、貫通部８０ｂを覆っている場合、一方の組電池２００ａの空洞部４０ａを、他方の組電池２００ｂの正極接続板２１に形成された開口部を貫通させて、他方の組電池２００ｂの貫通部８０ｂに嵌合させればよい。
【００６８】
（第２の実施形態）
第１の実施形態では、素電池１００を収容するブロック８０に貫通部８０ｂを、素電池１００と正極接続板２１または負極接続板２２との間に配設されたスペーサ９０、４０に空洞部９０ａ、４０ａを、それぞれ設け、積層方向に隣接する組電池２００において、一方の組電池２００の貫通部８０ｂを、他方の組電池２００の空洞部９０ａ、４０ａに嵌合させることによって、隣接する組電池２００同士を組み合わせて、電池モジュール３００を構成した。すなわち、貫通部８０ｂの内径と、空洞部９０ａ、４０ａの外径とを、略同一にすることによって、一方の組電池２００の貫通部８０ｂと、他方の組電池２００の空洞部９０ａ、４０ａとの嵌合が可能となる。
【００６９】
本発明の第２の実施形態では、ブロック８０及びスペーサ４０に、それぞれ貫通部８０ｂ、及び空洞部９０ａ、４０ａを設ける代わりに、組電池２００に、外径の異なる第１の貫通部及び第２の貫通部を有する筒状の貫通部を設けたものである。
【００７０】
図１３は、本発明の第２の実施形態における組電池２００の構成を示した図で、図１３（ａ）は、組電池２００の上面図、図１３（ｂ）は、図１３（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【００７１】
本実施形態における組電池２００は、複数の素電池１００が一方の極を揃えて配列されており、複数の素電池１００の正極端子（一方の極）８を並列接続する正極接続板（第１の接続板）２１と、複数の素電池１００の負極端子（電池ケース７の底部；他方の極）を並列接続する負極接続板（第２の接続板）２２と、外径の異なる第１の貫通部３１ａ及び第２の貫通部３１ｂを有する筒状の貫通部３１とを備えている。
【００７２】
ここで、複数の素電池１００は、図１３（ａ）に示すように、貫通部３１の周りに配置されている。また、第１の貫通部３１ａの外径は、第２の貫通部３１ｂの内径と、略同一である。また、第１の貫通部３１ａは、図１３（ｂ）に示すように、正極接続板２１に形成された開口部（第１の開口部）から外方に延出している。
【００７３】
正極接続板２１は、負極接続板２２と反対方向に延出する正極接続端子（第１の接続端子）２１ａを有し、負極接続板２２は、正極接続端子２１ａと同じ方向に延出する負極接続端子（第２の接続端子）２２ａを有している。
【００７４】
次に、図１４を参照ながら、本実施形態における電池モジュール３００の構成を説明する。ここで、図１４は、本実施形態における電池モジュール３００の構成を示した断面図で、組電池２００ａと組電池２００ｂとは既に組み合わされた状態を、組電池２００ｃは、組み合わされる前の状態を、それぞれ示している。
【００７５】
図１４に示すように、本実施形態における電池モジュール３００は、複数の組電池２００ａ〜２００ｃが積層された構成をなす。本実施形態において、積層方向に隣接する組電池２００ａ、２００ｂは、一方の組電池２００ａの第２の貫通部３１ｂが、他方の組電池２００ｂの第１の貫通部３１ａに嵌合されて、互いに組み合わされている。そして、複数の積層された組電池２００において、各組電池の貫通部３１は、軸方向に連通している。なお、組電池２００ｂと組電池２００ｃとの積層も、同様に行われる。
【００７６】
このような構成により、一方の組電池２００ａの第２の貫通部３１ｂと他方の組電池２００ｂの第１の貫通部３１ａとを嵌合させることによって、組電池２００を容易に積層して組み立てることができるとともに、各組電池２００の貫通部３１を軸方向に連通させることによって、貫通部３１の周りに配置された素電池１００を効率的に冷却することができる。これにより、組電池２００同士の組合せによる組立てや分解が容易で、かつ、組電池２００内の素電池１００の温度を均一化できる電池モジュール３００を実現することができる。
【００７７】
また、積層方向に隣接する組電池２００ａ、２００ｂは、一方の組電池２００ａの負極接続端子２２ａと、他方の組電池２００ｂの正極接続端子２１ａが、互いに当接して直列接続している。
【００７８】
このような構成により、組電池２００ａ、２００ｂの組合せと同時に、一方の組電池２００ａの負極接続端子２２ａと、他方の組電池２００ｂの正極接続端子２１ａとを直列接続させることができるので、組電池２００同士の組立てや分解が容易になる。
【００７９】
ここで、第１の貫通部３１ａ及び第２の貫通部３１ｂの形状は特に制限されないが、例えば、第１の貫通部３１ａ及び第２の貫通部３１ｂの中空筒状にした場合、第１の貫通部３１ａの外周面は、第２の貫通部３１ｂの内周面に嵌合して組み合わされる。
【００８０】
また、負極接続板２２が、第２の貫通部３１ｂを覆っている場合、他方の組電池２００ｂの第１の貫通部３１ａを、一方の組電池２００ａの負極接続板２２に形成された開口部（第２の開口部）を貫通させて、一方の組電池２００ａの第２の貫通部３１ｂに嵌合させればよい。
【００８１】
また、積層方向に隣接する組電池２００ａ、２００ｂは、軸方向に空間部６５を設けて組み合わされている。図１に示したように、素電池１００の正極端子８には、素電池１００内で発生したガスを素電池１００階に排出する開放部８ａを備えている。この素電池１００の開放部８ａから排出されるガスは、正極接続板２１に形成された貫通孔２１ｂを介して、積層方向に隣接する組電池２００ａ、２００ｂ間に設けられた空間部６５に排出される。
【００８２】
図１５は、外装ケース７０に収容された電池モジュール３００の構成を示した断面図である。電池モジュール３００は、組電池２００ａ〜２００ｅ、及び組電池２００ｆ〜２００ｊが、それぞれ積層されたものが２列に並んで外装ケース７０に収容されている。
【００８３】
ここで、例えば、組電池２００ｃ内の素電池１００ｃからガスが排出されたとき、素電池１００ｃから排出されたガスは、図１５中の矢印で示すように、組電池２００ｃの正極接続板２１に形成された貫通孔２１ｂを介して、隣接する組電池２００ｂ、２００ｃ間に設けられた空間部６５に排出され、さらに、外装ケース７０内の空間７３を通って、外装ケース７０の排気口７１から、外装ケース７０外に放出される。
【００８４】
ここで、一端にある組電池２００ａ、２００ｆの各第１の貫通部３１ａは、外装ケース７０の上面に形成された排気口７２ｂと連通し、他端にある組電池２００ｅ、２００ｊの各第２の貫通部３１ｂは、外装ケース７０の下面に形成された吸気口７２ａと連通している。
【００８５】
従って、図１５に示すように、複数の組電池２００ａ〜２００ｅ、２００ｆ〜２００ｊの各貫通部３１は軸方向に連通して、１本の空洞７４となっている。そのため、外装ケース７０の吸気口７２ａから吸気された冷却空気は、図１５の矢印で示すように、１本の空洞７４を通って、反対側の排気口７２ｂから排気される。これにより、各組電池２００ａ〜２００ｊ内の素電池１００を、効率よく冷却することができる。
【００８６】
なお、冷却空気が流れる空洞７４は、外装ケース７０内の他の空間と隔離されているため、空洞７４内を流れる冷却空気が、外装ケース７０内の他の空間に流入することはない。これにより、組電池２００の素電池１００から外装ケース７０内の空間７３に排出されたガスは、外から吸気された冷却空気と混ざることなく、外装ケース７０の排気口７１から、外装ケース７０外に放出されるために、外装ケース７０内で、ガスが冷却空気と反応して燃焼することを防止することができる。
【００８７】
（第２の実施形態の変形例）
図１６は、第２の実施形態の変形例における組電池２００、及び複数の組電池２００を積層した電池モジュール３００の構成を示した断面図である。
【００８８】
本変形例では、貫通部３１は、一定の大きさの内径を有する中空筒状からなり、その両端部において、正極接続板２１及び負極接続板２２を貫通している。なお、貫通部３１は、正極接続板２１及び負極接続板２２から外方に延出していない。
【００８９】
本変形例における電池モジュール３００は、積層方向に隣接する組電池２００ａ、２００ｂにおいて、一方の組電池２００ａの貫通部３１と、他方の組電池２００ｂの貫通部３１とが、筒状の中空連結部５０を介して、互いに嵌合して組み合わされている。その結果、積層された組電池２００ａ、２００ｂにおいて、各組電池２００ａ、２００ｂの貫通部３１及び中空連結部５０が、軸方向に連通している。
【００９０】
図１７は、第２の実施形態の他の変形例における組電池２００、及び複数の組電池２００を積層した電池モジュール３００の構成を示した断面図である。
【００９１】
本変形例では、正極接続板２１において、負極接続板２２と反対方向に延出する正極接続端子２１ａを、第１の貫通部３１ａの外側面に沿って設け、負極接続板２２において、正極接続端子２１ａと同じ方向に延出する負極接続端子２２ａを、第２の貫通部３１ｂの内側面に沿って設けている。
【００９２】
本変形例における電池モジュール３００は、積層方向に隣接する組電池２００ａ、２００ｂにおいて、一方の組電池２００ａの第２の貫通部３１ｂと、他方の組電池２００ｂの第１の貫通部３１ａとが、正極接続端子２１ａ及び負極接続端子２２ａを介して、互いに嵌合して組み合わされている。その結果、積層された組電池２００ａ、２００ｂにおいて、各組電池２００ａ、２００ｂの貫通部３１が、軸方向に連通している。
【００９３】
ここで、一方の組電池２００ａの第２の貫通部３１ｂと、他方の組電池２００ｂの第１の貫通部３１ａとが嵌合するためには、正極接続端子２１ａの外径と、負極接続端子２２ａの内径とを、略同一にすればよい。
【００９４】
このような構成により、一方の組電池２００ａの第２の貫通部３１ｂと、他方の組電池２００ｂの第１の貫通部３１ａとを嵌合することにより、組電池２００同士の組み合わせが容易にできるとともに、組電池２００同士の電気的接続も同時に行うことができる。しかも、組電池２００を組み合わせた後は、正極接続端子２１ａ及び負極接続端子２２ａは、組電池２００の内部の隠れるので、活電部の接触による感電を防止することができる。
【００９５】
以上、本発明を好適な実施形態により説明してきたが、こうした記述は限定事項ではなく、勿論、種々の改変が可能である。
【００９６】
例えば、上記実施形態において、ケース３０を熱伝導性の樹脂で構成されるとしたが、表面を樹脂層で覆った金属板としてもよい。これにより、ケースの強度を向上させると共に、熱伝導を向上させることができる。
【００９７】
また、上記実施形態において、正極接続端子２１ａと負極接続端子２２ａとを寸法的に組合せて互いに当接させたが、ＴＩＧ溶接やレーザ溶接等で、互いに溶接してもよい。これにより、正極接続端子２１ａと負極接続端子２２ａとを、より強固に組合せることができる。
【産業上の利用可能性】
【００９８】
本発明における電池モジュールは、自動車、電動バイク又は電動遊具等の駆動用電源として有用である。
【符号の説明】
【００９９】
１      正極 
２      負極 
３      セパレータ 
４      電極群 
７      電池ケース 
８      正極端子 
８ａ    開放部 
１０    素電池 
１１    ガスケット 
２１    正極接続板（第１の接続板） 
２１ａ  正極接続端子（第１の接続端子） 
２１ｂ  貫通孔 
２２    負極接続板（第２の接続板） 
２２ａ  負極接続端子（第２の接続端子）
３０    ケース 
３１    貫通部 
３１ａ  第１の貫通部 
３１ｂ  第２の貫通部 
４０    スペーサ 
４０ａ  空洞部 
５０    中空連結部 
６０    計測用端子 
６５    空間部 
７０    外装ケース 
７１    排気口 
７２ａ  吸気口 
７２ｂ  排気口 
７３    空間 
７４    空洞 
８０    ブロック 
８０ａ  収納部 
８０ｂ  貫通部 
９０    スペーサ 
９０ａ  空洞部 
１００  素電池 
２００  組電池 
３００  電池モジュール
【図１】
2012101981.tif 000003
【図２】
2012101981.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2012101981.tif 000009
【図８】
2012101981.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2012101981.tif 000015
【図１４】
2012101981.tif 000016
【図１５】
2012101981.tif 000017
【図１６】
2012101981.tif 000018
【図１７】
2012101981.tif 000019
【国際調査報告】
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2012101981.tif 000021
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