(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ一端側に電極端子を有し、これらの電極端子が同一方向を向いた状態で互いに隙間を置いて並べて配置された複数の電池セルと、
前記複数の電池セルの前記一端側を両側から支持する一対の支持部材であって、それぞれ前記複数の電池セルの配列方向に沿って延び前記複数の電池セルの前記一端部外側に対向する支持体と、それぞれ支持体から突出し電池セル間の隙間に押し込まれた複数のスペーサと、を有する一対の支持部材と、
前記一対の支持部材の外側に係合され、前記支持部材を、前記電池セルを支持した状態に保持する保持部材と、
それぞれ隣合う前記電池セルの電極端子間を電気的に接続する複数の導電部材と、
を備え、
前記支持部材の支持体は、前記複数の電池セルの配列方向に沿って延びる長辺部と長辺部の両端から長辺部と直交する方向に延びる一対の短辺部とを有し、前記複数のスペーサは前記長辺部に設けられ、２つの枠体は前記複数の電池セルの両側から前記電池セルに装着され、前記短辺部同士が互いに係合している二次電池装置。
【請求項２】
前記支持部材の各スペーサは、前記電池セル間の隙間に向かって先細の楔状に形成されているとともに、スリットを有し、前記電池セルの配列方向に弾性変形可能に形成されている請求項１に記載の二次電池装置。
【請求項３】
前記支持部材の各スペーサは、隣合う２つの電池セルの一方の電池セルのみに接触する第１スペーサと、他方の電池セルのみに接触する第２スペーサと、を有し、前記第１スペーサおよび第２スペーサは、前記電池セルの高さ方向に離間して設けられている請求項１に記載の二次電池装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
ここで述べる実施形態は、複数の二次電池セルを有する二次電池装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、二次電池、例えば、非水系二次電池であるリチウムイオン二次電池は、高出力、高エネルギー密度を有することから、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、電動自転車の電源、あるいは、電気機器の電源として注目されている。
【０００３】
一般に、二次電池は、外装容器と、この外装容器内に電解液とともに収納された電極群と、外装容器に設けられた電極端子と、を備えた電池セルとして構成されている。高容量化、高出力化を図るため、複数の電池セルをケース内に並べて配置し、これらの電池セルを並列あるいは直列に接続した電池モジュールを構成し、更に、複数の電池モジュールを接続して電池パックを構成している。
【０００４】
電池パックは車内の後部や床下などに設置されるが、限られたスペースに収める必要があること、電池パックの重量が乗り物の性能に影響すること等から、小型、軽量化が必須となっている。そのため、電池パック内に納める電池モジュールにおいても可能な限り小形・軽量化が求められる。
【０００５】
電池モジュールにおいて、電池セルを絶縁する目的からケースの材料として樹脂が採用されている。ケースは電池セルを覆うように構成され、ケース側に設けられた枠の中に各々の電池セルが装填される。しかし、電池セルをはめ込む際の組立性の観点から、ケースの寸法公差を大きくとらざるを得ず、電池セルと樹脂ケースとの間に若干の隙間が存在する。電池セルと樹脂ケースとに隙間が存在すると、稼動中の振動により電池セルがケースとの隙間で振動しセル間の相対変位が生じる。この場合、電池セルの端子に取り付けられたバスバーに負担がかかり、バスバーが損傷する可能性がある。そのため、接着剤により電池セルと樹脂ケースとの隙間を埋め、電池セルを固定する方法が採用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−６６０６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、接着剤を充填する工程が余分に必要なため、電池モジュールの組立時間の短縮を図ることが困難となる。また、二次電池装置の長期的な信頼性を維持する観点から、接着剤に依存しない固定が望ましい。
【０００８】
この発明は以上の点に鑑みなされたものであり、組立性および信頼性の向上を図ることが可能な二次電池装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明の実施態様に係る二次電池装置は、それぞれ一端側に電極端子を有し、これらの電極端子が同一方向を向いた状態で互いに隙間を置いて並べて配置された複数の電池セルと、前記複数の電池セルの前記一端側を両側から支持する一対の支持部材であって、それぞれ前記複数の電池セルの配列方向に沿って延び前記複数の電池セルの前記一端部外側に対向する支持体と、それぞれ支持体から突出し電池セル間の隙間に押し込まれた複数のスペーサと、を有する一対の支持部材と、前記一対の支持部材の外側に係合され、前記支持部材を、前記電池セルを支持した状態に保持する保持部材と、それぞれ隣合う前記電池セルの電極端子間を電気的に接続する複数の導電部材と、を備え、前記支持部材の支持体は、前記複数の電池セルの配列方向に沿って延びる長辺部と長辺部の両端から長辺部と直交する方向に延びる一対の短辺部とを有し、前記複数のスペーサは前記長辺部に設けられ、２つの枠体は前記複数の電池セルの両側から前記電池セルに装着され、前記短辺部同士が互いに係合している。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、第１の実施形態に係る二次電池装置を示す斜視図。
【図２】図２は、前記二次電池装置の外ケース、内部の電池セル群、および支持枠を示す分解斜視図。
【図３】図３は、前記二次電池装置の上面板、上部支持枠、下部支持板、電池セル、バスバーを分解して示す分解斜視図。
【図４】図４は、前記上部支持枠の一部を拡大して示す斜視図。
【図５】図５は、図１の線Ａ−Ａに沿った二次電池装置の断面図。
【図６】図６は、前記二次電池装置における電子セルと上部支持枠との係合状態を示す平面図。
【図７】図７は、第２の実施形態に係る二次電池装置の上部支持枠の一部を拡大して示す斜視図。
【図８】図８は、第２の実施形態に係る二次電池装置における電子セルと上部支持枠との係合状態を示す平面図。
【図９】図９は、第３の実施形態に係る二次電池装置の上部支持枠の一部を拡大して示す斜視図。
【図１０】図１０は、第３の実施形態に係る二次電池装置における電子セルと上部支持枠との係合状態を示す断面図。
【図１１】図１１は、第４の実施形態に係る二次電池装置の上部支持枠の一部を拡大して示す斜視図。
【図１２】図１２は、第４の実施形態に係る二次電池装置における電子セルと上部支持枠との係合状態を示す断面図。
【図１３】図１３は、第５の実施形態に係る二次電池装置を示す分解斜視図。
【図１４】図１４は、第５の実施形態に係る二次電池装置の上部支持枠と電池セルとの係合状態を示す平面図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照しながら、第１の実施形態に係る二次電池装置について詳細に説明する。  
図１は、第１の実施形態に係る二次電池装置の外観を示す斜視図、図２は、二次電池装置の外ケース、内部の電池セル群、および支持枠を示す分解斜視図、図３は、二次電池の電池セル群、および支持枠を示す分解斜視図である。
【００１２】
図１、図２、図３に示すように、二次電池装置１０は、上面が開口したほぼ矩形箱状の外ケース１２と、外ケース内に収容された複数、例えば、１０個の電池セル（二次電池）１４と、を備え、組電池として構成されている。有底の外ケース１２は、例えば、金属により形成されている。
【００１３】
二次電池装置１０は、複数の電池セル１４をそれぞれ支持する上部支持枠１６、中央支持枠１８、および下部支持板２０を備え、これらの支持枠および支持板は、電池セル１４とともに外ケース１２内に収容されている。更に、二次電池装置１０は、電池セル１４の上端を覆っているとともに、外ケース１２の上面開口１２ａを閉じる上面板２２を備えている。上部支持枠１６、中央支持枠１８、下部支持板２０、上面板２２は、それぞれ絶縁性を有する合成樹脂、例えば、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）により形成されている。
【００１４】
図３に示すように、各電池セル１４は、例えば、リチウムイオン電池等の非水電解質二次電池であり、アルミニウムまたはアルミニウム合金で形成された扁平な略直方体形状の外装容器３０と、外装容器３０内に非水電解液と共に収納された電極体３１と、を備えている。外装容器３０は、上端が開口した容器本体と、容器本体に溶接され容器本体の開口を閉塞した矩形板状の蓋体とを有し、液密に形成されている。電極体３１は、例えば、正極板および負極板をその間にセパレータを介在させて渦巻き状に捲回し、更に、径方向に圧縮することにより、偏平な矩形状に形成されている。
【００１５】
正極端子３２ａおよび負極端子３２ｂが蓋体の長手方向両端部にそれぞれ設けられ、蓋体から突出している。正極端子３２ａおよび負極端子３２ｂは、電極体３１の正極および負極にそれぞれ接続されている。一方の端子、例えば、正極端子３２ａは、蓋体３０ｂに電気的に接続され、外装容器３０と同電位となっている。負極端子３２ｂは、蓋体３０ｂを貫通して延びている。負極端子３２ｂと蓋体３０ｂとの間には、合成樹脂、ガラス等の絶縁体からなるシール材、例えば、ガスケットが設けられている。
【００１６】
蓋体の中央部には、例えば、矩形状の安全弁３６が形成されている。安全弁３６は、蓋体３０ｂの一部を約半分程度の厚さに薄くした薄肉部により形成され、この薄肉部の上面中央部に、複数の刻印が形成されている。電池セル１４の異常モード等により外装容器３０内にガスが発生し、外装容器内の内圧が所定の値以上に上昇した際、安全弁３６が開放し、内圧を下げて外装容器３０の破裂等の不具合を防止する。
【００１７】
外装容器３０の上端部および下端部を除いて、外装容器の外周に絶縁性のフィルムを巻装してもよい。このフィルムは、外装容器３０の膨張を規制するとともに、外装容器３０と他の電池セル１４との短絡、あるいは、外装容器３０と他の部材との短絡を防止する。
【００１８】
図２および図３に示すように、複数の電池セル１４は、外装容器３０の主面同士が所定の隙間を置いて向い合った状態で、かつ、電極端子が設けられている外装容器３０の上端が同一方向を向いた状態で、一列に並んで配設されている。
【００１９】
図２、図３、図５に示すように、下面支持部材として機能する下部支持板２０は、１０個の電池セル１４に対応する大きさの矩形板状に形成されている。下部支持板２０の内面には、電池セル１４の数に対応した数、ここでは、１０個の係合溝２１が形成されている。各係合溝２１は、電池セル１４の外装容器３０の断面形状に対応した細長い矩形状に形成され、下部支持板２０の幅方向に沿って延びている。複数の係合溝２１は、下部支持板２０の長手方向に所定の間隔を置いて並んで設けられている。そして、各電池セル１４は、外装容器３０の下端部が下部支持板２０の係合溝２１内に嵌合され、下部支持板上に支持されている。
【００２０】
図２および図５に示すように、中央支持枠１８は、１０個の電池セル１４に対応する大きさの矩形枠状に形成され、電池セル１４の中央部外周に装着されている。中央支持枠１８は、異常動作時などで電池セル１４の中央部が膨らんだ際、過度の膨らみを抑える支持部材として機能し、通常は電池セルの拘束力は持たなくてもよい。また、中央支持枠１８は、電池セル１４の高さ方向に沿って、上下に延出する位置決め部１８ａを有し、これらの位置決め部１８ａが下部支持板２０および上部支持枠１６に当接することにより、中央支持枠１８は電池セル１４の中央部外周に位置決め保持されている。
【００２１】
図２、図３、図５に示すように、上面板２２は、１０個の電池セル１４に対応する大きさの矩形板状に形成されている。上面板２２には、後述するように、それぞれ電池セル１４の電極端子を挿通するための複数の開口２４が形成されている。これらの開口２４は、上面板２２の長手方向に沿って、２列に並んで設けられている。上面板２２の上面中央部に、排気管２５が一体に形成され、上面板２２の長手方向に沿って、かつ、上面板２２の全長に亘って延びている。また、上面板２２には、それぞれ電池セル１４の安全弁３６に対向する複数の排気孔２６が形成され、これらの排気孔は、排気管２５に連通している。更に、上面板２２の両側縁にそれぞれ係合凸部２８が形成されている。これらの係合凸部２８は、上面板２２の側縁に沿って、かつ、上面板の長手方向の全長に亘って延びている。
【００２２】
上面板２２は、複数の電池セル１４の上端、例えば、蓋体に当接した状態で、電池セル１４の上を覆っている。上面板２２は、電池セル１４の位置決め基準として機能している。すなわち、本実施形態では、複数の電池セル１４は、上面板２２に当接することにより、上端位置、特に、電極端子の高さ位置が決めされている。これにより、複数の電池セル１４は、電極端子の高さ位置がばら付くことなく、揃った状態で配列されている。各電池セル１４の正極端子３２ａおよび負極端子３２ｂは、それぞれ対応する開口２４内に挿通され、上方に露出している。各電池セル１４の安全弁３６は上面板２２の排気孔２６に対向している。
【００２３】
図２、図３、図５、図６に示すように、上部支持枠１６は、１０個の電池セル１４に対応する大きさの矩形枠状に形成され、電池セル１４の上部側面を支持する支持部材として機能する。本実施形態では、上部支持枠１６は、電池セル１４の上端部外周に装着され、上面板２２基準で位置決めされた複数の電池セル１４を固定保持している。上部支持枠１６は、複数の電池セル１４の配列方向に沿って延び電池セルの上端部外側を囲む枠本体４０と、それぞれ枠本体４０から突出し電池セル１４間の隙間に押し込まれた複数のスペーサ４２と、を有している。上部支持枠１６の枠本体４０は、２つの枠体４０ａ、４０ｂに分かれて形成されている。それぞれ支持体として機能する２つの枠体４０ａ、４０ｂは、電池セル１４の配列方向に沿って延びる長辺部４４と長辺部の両端から長辺部と直交する方向に延びる一対の短辺部４６とを一体に有し、ほぼコ字状に形成されている。長辺部４４には、長手方向に所定の間隔をおいて複数のねじ孔４７が形成されている。
【００２４】
各枠体４０ａ、４０ｂの各短辺部４６の先端部は、凹凸部を有しフック４６ａを形成している。すなわち、枠体４０ａの各短辺部４６の先端部において、幅方向下側の側縁には、凹部４１ａおよび凸部４１ｂが並んで形成されている。枠体４０ｂの各短辺部４６の先端部において、幅方方向上側の側縁には、凸部４３ａおよび凹部４３ｂが並んで形成され、これら凸部４３ａおよび凹部４３ｂは、他方の枠体４０ａ側の各短辺部４６の先端に形成された凹部４１ａおよび凸部４１ｂとそれぞれ係合可能に形成されている。
【００２５】
各短辺部４６にねじ孔４７が形成されている。２つの枠体４０ａ、４０ｂは、複数の電池セル１４の両側から電池セルに装着され、短辺部４６のフック４６ａが互いに係合している。これにより、２つの枠体４０ａ、４０ｂが互いに連結され、電池セル１４の上端部外周を囲んだ矩形枠状の枠本体４０を構成している。
【００２６】
図３、図４、図５、図６に示すように、複数のスペーサ４２は、各枠体４０ａ、４０ｂの長辺部４４に突設され、長手方向に所定の間隔を置いて並んでいる。複数のスペーサ４２は、長辺部４４から電池セル１４側に突出する突起として形成され、更に、それぞれ電池セル１４に向かって先細となる楔形状に形成されている。これら複数のスペーサ４２は、隣り合う電池セル１４間の隙間に押し込まれている。このように、２つの枠体４０ａ、４０ｂを複数の電池セル１４に両側から装着し、２つの枠体を互いに連結するとともに、複数のスペーサ４２を電池セル１４間の隙間の各々に両側から押し込むことにより、電池セル１４の上端部は、所定の位置に位置決めされた状態に、かつ、互いに所定の間隔を置いた状態に、上部支持枠１６によって固定および支持される。
【００２７】
また、本実施形態において、各枠体４０ａ、４０ｂの長辺部４４の内面に係合溝４８が形成され、この係合溝４８は、長辺部４４の長手方向全長に亘って延びている。２つの枠体４０ａ、４０ｂを複数の電池セル１４に両側から装着することにより、上面板２２の両側縁部に形成された係合凸部２８がそれぞれ枠体４０ａ、４０ｂの係合溝４８に嵌合している。これにより、上部支持枠１６は、上面板２２と係合して一体となり、上面板２２に対して所定位置に位置決め、すなわち、電池セル１４に対して所定位置に位置決めされている。
【００２８】
図２、図３、図５に示すように、複数の電池セル１４は、導電性部材としての複数のバスバー５０により、直列に接続されている。各バスバー５０は、導電材料、例えば、アルミニウム等からなる金属板で形成されている。バスバー５０は、電池セル１４の正極端子３２ａあるいは負極端子３２ｂが係合する端子開口５０ａを有している。各バスバー５０は、一方の端子開口５０ａに電池セル１４の正極端子３２ａが挿通された状態でこの正極端子に接続され、他方の端子開口５０ａに、隣合う他の電池セル１４の負極端子３２ｂが挿通された状態でこの負極端子に接続されている。バスバー５０は、例えば、レーザ溶接により電極端子に接合されている。溶接は、レーザ溶接に代えて電子ビーム溶接や抵抗溶接を用いてもよい。このように、１０個の電池セル１４は、９個のバスバー５０により直列に接続されている。なお、複数の電池セルは、直列に限らず、並列に接続するようにしてもよい。
【００２９】
複数の電池セル１４の内、配列の一方の端に位置した電池セル１４の負極端子３２ｂ、および、配列の他端に位置した電池セル１４の正極端子３２ａには、それぞれ出力端子５２が接続されている。
【００３０】
図１および図５に示すように、上部支持枠１６、中央支持枠１８、下部支持板２０、上面板２２により支持された電池セル１４は、これら上部支持枠１６、中央支持枠１８、下部支持板２０とともに外ケース１２内に収容されている。下部支持板２０は、外ケース１２の底壁上に載置され、外ケース１２と電池セル１４間の絶縁を維持している。中央支持枠１８は、外ケース１２に囲まれている。上部支持枠１６は、外ケース１２に外側から囲まれているとともに、外ケース１２を通してねじ込まれた複数のねじにより、外ケースにねじ止め固定されている。このように、外ケース１２は、保持部材として機能し、上部支持枠１６を、複数の電池セル１４を支持した状態に保持している。外ケース１２の上部開口は、上面板２２および上部支持枠１６により閉じられている。
【００３１】
以上のように、複数の電池セル１４を並べて構成される二次電池装置は、電池セル１４を固定する上部支持枠、中央支持枠、下部支持板を例えば、樹脂部材で構成し、更に、その外側を外ケース１２で覆う構成としている。使用時の異常などで電池セル１４が膨らむなどの変形をしても、電池セル１４の上端部、および電池セルの下端部は変形量が少ないこと、缶セルとしての剛性が高い。そこで、上部支持枠および下部支持枠によって電池セル１４の上端部あるいは下端部を両側から支持する構成とすることで、電池セルを強固に固定している。中央支持枠は異常時などで電池セル中央部が膨らんだ際の支持部材として機能する。電池セル１４の上面には正極端子および負極端子が設けられ、これら電極端子とバスバー５０とのレーザ溶接作業の効率化を図るため、電池セル１４の高さはできるだけ揃えておくことが望ましい。そのため、電池セル１４の上面を支持する上面板２２と電池セルの上端部側面を支持する上部支持枠１６を、機能毎に２つの部材にわけている。上部支持枠１６には、隣り合う電池セル１４間の隙間と対向する位置にスペーサ４２を設けてあり、側面からスペーサが隙間に挿入されることで電池セルを押し付けて支持している。尚、下部支持板も上部支持枠１６と同様の構成とし、電池セル１４下端部を支持する下面板と側面を支持する下部支持枠とから構成してもよい。
【００３２】
上部支持枠１６は、左右２つの枠体に分かれており、枠体の長辺部には電池セル１４を支持するスペーサ４２が設置されている。短辺部は２つの枠体が所定の位置まで近づいた時点でフックが互いに嵌まり合うことで連結され、連結した後は容易には外れないようになっている。２つの枠体をボルトで締結するという方法もあるが、ボルトを取り付けるためのスペースが必要となるため、樹脂材の噛合わせにて連結している。
【００３３】
上部支持枠を短辺部のみでの固定とするため、中央部の電池セル１４などでは上部支持枠１６による電池セルの支持力が低下する可能性がある。そこで、保持部材として機能する外ケース１２により上部支持枠１６の外側を囲うことによって上部支持枠を押さえ、上部支持枠による電池セル支持力の低下を抑制している。なお、上部支持枠１６と外ケース１２との接合を強化するため、本実施形態にように、上部支持枠１６と外ケース１２とをねじなどで締結しても良い。
【００３４】
以上のように構成された二次電池装置によれば、接着剤を用いることなく、複数の電池セルをガタ無く支持および保持することができる。そのため、組立てにおいて、接着剤を塗布する工程を省き組立時間の短縮を図ることができる。同時に、接着剤に依存することなく、長期間に亘って電池セルをガタ無く支持することができ、信頼性の向上を図ることができる。これにより、小型で組立性および信頼性の向上した二次電池装置が得られる。
【００３５】
上述した第１の実施形態において、下部支持板を省略し、外ケースの底壁に絶縁シート等を載置する構成としてもよい。また、上面板を省略することも可能である。この場合、二次電池装置の組立て時、所望の治具等を位置決め基準として用いて複数の電池セルを位置決め配置し、この状態で、上部支持枠により複数の電池セルを支持および固定保持するようにすることができる。
【００３６】
上述した第１の実施形態において、保持部材は、外ケースにより構成したが、これに限らず、外ケースから独立した枠状の部材とし、これを上部支持枠の外側に係合して上部支持枠を保持する構成としてもよい。また、保持部材は、枠状に限らず、独立した複数の部材で形成されていてもよく、２つの支持部材を保持し、支持部材の変位および変形を抑制できればよい。
【００３７】
上部支持枠を構成する２つの枠体は、それぞれフックにより互いに連結する構成としたが、これに限らず、２つの枠体、すなわち、２つの支持部材は、複数の電池セルの両側に装着され、互いに離間した状態で保持されていてもよい。この場合、治具等により一対の支持部材を外側から囲んで保持した後、この治具に代えて保持部材を支持部材の外側に係合させることで、二次電池装置を構成することができる。
【００３８】
次に、他の実施形態に係る二次電池装置について説明する。  
図７は、第２の実施形態に係る二次電池装置の上部支持枠を一部拡大して示し、図８は、上部支持枠と電池セルとの係合状態を示している。
【００３９】
強度の向上を図るために、上部支持枠１６がガラス繊維などで強化されている場合、樹脂材の剛性が高く、上部支持枠のスペーサ４２は弾性変形しにくくなる。そのため、スペーサ４２を電池セル１４間の隙間に押し込みにくくなる。そこで、第２の実施形態では、図７および図８に示すように、上部支持枠１６の各スペーサ４２にスリット４３を形成し、スペーサの弾性係数を低く設定している。ここでは、スリット４３は、スペーサ４２の延出方向、つまり、枠本体の長辺部４４と直交する方向に沿って延びている。これによって、各スペーサ４２は、電池セル１４の配列方向Ｂに弾性変形可能となり、電池セル１４間の隙間に押し込み易く、複数のスペーサ４２により複数の電池セル１４を支持および保持することができる。
【００４０】
図９は、第３の実施形態に係る二次電池装置の上部支持枠を一部拡大して示し、図１０は、上部支持枠のスペーサと電池セルとの係合状態を示している。第３の実施形態によれば、図９および図１０に示すように、上部支持枠１６の各スペーサ４２は、複数、例えば、第１、第２、第３スペーサ４２ａ、４２ｂ、４２ｃの３つに分かれて形成され、それぞれ電池セル間の隙間よりも小さい幅に形成されている。第１、第２、第３スペーサ４２ａ、４２ｂ、４２ｃは、電池セル１４の高さ方向に離間して設けられている。また、第１および第３スペーサ４２ａ、４２ｃは、隣り合う２つの電池セル１４の一方の電池セルのみに接触する位置に設けられ、第２スペーサ４２ｂは他方の電池セルのみに接触する位置に設けられている。
【００４１】
上記構成によれば、スペーサ４２の第１ないし第３スペーサを比較的細くかつ薄く形成し、弾性変形し易くすることができる。これにより、組立て時、上部支持枠１６のスペーサ４２を電池セル１４間に容易に押し込むことができ、かつ、複数のスペーサ４２ａ、４２ｂ、４２ｃにより複数の電池セル１４を支持および保持することができる。
【００４２】
図１０は、第４の実施形態に係る二次電池装置の上部支持枠を一部拡大して示し、図１１は、上部支持枠のスペーサと電池セルとの係合状態を示している。これらの図に示すように、第４の実施形態によれば、上部支持枠１６の各スペーサ４２は、複数、例えば、第１、第２、第３スペーサ４２ａ、４２ｂ、４２ｃの３つに分かれて形成され、それぞれ電池セル間の隙間よりも小さい幅に形成されている。第１、第２、第３スペーサ４２ａ、４２ｂ、４２ｃは、電池セル１４の高さ方向に離間して設けられている。また、第１および第３スペーサ４２ａ、４２ｃは、隣り合う２つの電池セル１４の一方の電池セルのみに接触する位置に設けられ、第２スペーサ４２ｂは他方の電池セルのみに接触する位置に設けられている。更に、第４の実施形態によれば、第１および第３スペーサ４２ａ、４２ｃの一部は、第２スペーサ４２ｂの一部と、電池セル１４の高さ方向に重なって配置されている。
【００４３】
上記構成によれば、スペーサ４２の第１ないし第３スペーサを比較的細くかつ薄く形成し、弾性変形し易くすることができる。これにより、組立て時、上部支持枠１６のスペーサ４２を電池セル１４間に容易に押し込むことができ、かつ、複数のスペーサ４２ａ、４２ｂ、４２ｃにより複数の電池セル１４を支持および保持することができる。更に、第１、第２、第３スペーサ４２ａ、４２ｂ、４２ｃの一部を、電池セル１４の高さ方向に重ねて配置することにより、スペーサ４２全体の幅を細くすることができ、電池セル１４間の間隔を狭くした場合でも、スペーサ４２を電池セル間に押し込むことができる。また、電池セル間の間隔を変えない場合、スペーサ４２における第１、第２、第３スペーサの幅を広くすることが可能となり、各スペーサの剛性を上げることができる。
【００４４】
なお、第３および第４の実施形態において、各スペーサ４２を３つにスペーサに分ける構成としたが、３つに限らず、２つあるいは４つに分けてもよい。  
第２ないし第４の実施形態において、二次電池装置の他構成は、前述した第１の実施形態と同一であり、同一の部分には同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００４５】
次に、第５の実施形態に係る二次電池装置について説明する。  
図１３は、第５の実施形態に係る二次電池装置を示す分解斜視図、図１４は、上部支持枠と電池セル郡との係合状態を示している。上述した第１ないし第４の実施形態において、複数の電池セル１４は一列に並べて配置する構成としたが、これに限らず、複数の電池セルを複数列に並べて配置する構成としてもよい。  
第５の実施形態によれば、図１３および図１４に示すように、二次電池装置１０は、上面が開口したほぼ矩形箱状の外ケース１２と、外ケース内に収容された複数、例えば、１８個の電池セル（二次電池）１４と、を備え、組電池として構成されている。有底の外ケース１２は、例えば、金属により形成されている。
【００４６】
二次電池装置１０は、複数の電池セル１４をそれぞれ支持する上部支持枠１６、中央支持枠１８、および下部支持板２０を備え、これらの支持枠および支持板は、電池セル１４とともに外ケース１２内に収容されている。更に、二次電池装置１０は、電池セル１４の上端を覆っているとともに、外ケース１２の上面開口１２ａを閉じる上面板２２を備えている。上部支持枠１６、中央支持枠１８、下部支持板２０、上面板２２は、それぞれ絶縁性を有する合成樹脂、例えば、ＰＰＥにより形成されている。
【００４７】
複数の電池セル１４は、９個ずつ、２列に並んで配設されている。すなわち、各列の電池セル１４は、外装容器３０の主面同士が所定の隙間を置いて向い合った状態で、かつ、電極端子３２ａ、３２ｂが設けられている外装容器３０の上端が同一方向を向いた状態で並んで配設されている。２列の電池セル１４は、互いに所的の隙間を置いて、平行に並んでいる。
【００４８】
下部支持板２０は、１８個の電池セル１４に対応する大きさの矩形板状に形成されている。下部支持板２０の内面には、電池セル１４の数に対応した数、ここでは、１８個の係合溝が形成されている。各係合溝は、電池セル１４の外装容器３０の断面形状に対応した細長い矩形状に形成され、下部支持板２０の幅方向に沿って延びている。複数の係合溝は、下部支持板の長手方向に所定の間隔を置いて２列に並んで設けられている。そして、各電池セル１４は、外装容器３０の下端部が下部支持板２０の係合溝内に嵌合され、下部支持板上に支持されている。
【００４９】
中央支持枠１８は、１８個の電池セル１４に対応する大きさの矩形枠状に形成され、電池セル１４の中央部外周に装着されている。中央支持枠１８は、異常動作時などで電池セル１４の中央部が膨らんだ際、過度の膨らみを抑える支持部材として機能し、通常は電池セルの拘束力は持たなくてもよい。また、中央支持枠１８は、電池セル１４の高さ方向に沿って、上下に延出する複数の位置決め部１８ａを有し、これらの位置決め部１８ａが下部支持板２０および上部支持枠１６に当接することにより、中央支持枠１８は電池セル１４の中央部外周に位置決め保持されている。
【００５０】
上面板２２は、１８個の電池セル１４に対応する大きさの矩形板状に形成されている。上面板２２には、後述するように、それぞれ電池セル１４の電極端子を挿通するための複数の開口２４が形成されている。これらの開口２４は、上面板２２の長手方向に沿って、４列に並んで設けられている。上面板２２に、２本の排気管２５が一体に形成され、それぞれ上面板２２の長手方向に沿って、かつ、上面板２２の全長に亘って延びている。また、上面板２２には、それぞれ電池セル１４の安全弁３６に対向する複数の排気孔が形成され、これらの排気孔は、排気管２５に連通している。上面板２２の両側縁にそれぞれ図示しない係合凸部が形成されている。これらの係合凸部は、上面板２２の側縁に沿って、かつ、上面板の長手方向の全長に亘って延びている。
【００５１】
上面板２２は、複数の電池セル１４の上端、例えば、蓋体に当接した状態で、１８個の電池セル１４を覆っている。上面板２２は、電池セル１４の位置決め基準として機能し、複数の電池セル１４は、上面板２２に当接することにより、上端位置、特に、電極端子の高さ位置が決めされている。これにより、複数の電池セル１４は、電極端子の高さ位置がばら付くことなく、揃った状態で配列されている。各電池セル１４の正極端子３２ａおよび負極端子３２ｂは、それぞれ対応する開口２４内に挿通され、上方に露出している。各電池セル１４の安全弁３６は上面板２２の排気孔に対向している。
【００５２】
上部支持枠１６は、１８個の電池セル１４に対応する大きさの矩形枠状に形成され、電池セル１４の上端部側面を支持する側面支持枠として機能する。上部支持枠１６は、電池セル１４の上端部外周に装着され、上面板２２基準で位置決めされた複数の電池セル１４を固定保持している。上部支持枠１６は、複数の電池セル１４の配列方向に沿って延び電池セルの上端部外側を囲む枠本体４０と、それぞれ枠本体４０から突出し電池セル１４間の隙間に押し込まれた複数のスペーサ４２と、を有している。
【００５３】
上部支持枠１６の枠本体４０は、枠体４０ａ、４０ｂ、中央枠体４０ｃの３つに分かれて形成されている。枠体４０ａ、４０ｂは、電池セル１４の配列方向に沿って延びる長辺部４４と長辺部の両端から長辺部と直交する方向に延びる一対の短辺部４６とを一体に有し、ほぼコ字状に形成されている。長辺部４４には、長手方向に所定の間隔をおいて複数のねじ孔４７が形成されている。枠体４０ａ、４０ｂの各短辺部４６の先端部は、凹凸部を有しフック４６ａを形成している。各短辺部４６にねじ孔４７が形成されている。複数のスペーサ４２は、各枠体４０ａ、４０ｂの長辺部４４に突設され、長手方向に所定の間隔を置いて並んでいる。複数のスペーサ４２は、それぞれ先細の楔形状に形成されている。
【００５４】
中央枠体４０ｃは、電池セル１４の配列方向に沿って延びる直線部６０と、それぞれ直線部６０の両端から直線部と直交する方向に延びる２つのフック部６２と、を有し、全体としてほぼＩ字形状に形成されている。直線部６０の両側面に、それぞれ複数のスペーサ４２が突設され、長手方向に所定の間隔を置いて並んでいる。複数のスペーサ４２は、それぞれ先細の楔形状に形成されている。
【００５５】
中央枠体４０ｃは、２列の電池セル列の間に装着され、配列方向に沿って延びている。そして、中央枠体４０ｃに突設されたスペーサ４２は、両側の電池セル列において、隣り合う２つの電池セル１４間の隙間にそれぞれ押し込まれている。
【００５６】
２つの枠体４０ａ、４０ｂは、２列の電池セル列の両側から電池セル１４に装着され、短辺部４６のフック４６ａが中央枠体４０ｃのフック部６２に係合されている。これにより、２つの枠体４０ａ、４０ｂおよび中央枠体４０ｃが互いに結合し、２列の電池セル１４の上端部外周を囲んだ矩形枠状の枠本体４０が構成されている。
【００５７】
各枠体４０ａ、４０ｂの長辺部４４に突設された複数のスペーサ４２は、隣り合う電池セル１４間の隙間に押し込まれている。このように、複数のスペーサ４２を有する中央枠体４０ｃを２列の電池セル間に配置し、更に、２つの枠体４０ａ、４０ｂを複数の電池セル１４に両側から装着し、３つの枠体を互いに連結するとともに、複数のスペーサ４２を電池セル１４間の隙間の各々に両側から押し込むことにより、電池セル１４の上端部は、所定の位置に位置決めされた状態に、かつ、互いに所定の間隔を置いた状態に、上部支持枠１６によって固定および支持される。
【００５８】
また、本実施形態において、各枠体４０ａ、４０ｂの長辺部４４の内面に図示しない係合溝が形成され、この係合溝は、長辺部４４の長手方向全長に亘って延びている。２つの枠体４０ａ、４０ｂを複数の電池セル１４に両側から装着することにより、上面板２２の両側縁部に形成された係合凸部がそれぞれ枠体４０ａ、４０ｂの係合溝に嵌合している。これにより、上部支持枠１６は、上面板２２と係合して一体となり、上面板２２に対して所定位置に位置決め、すなわち、電池セル１４に対して所定位置に位置決めされている。
【００５９】
図１３に示すように、複数の電池セル１４は、導電性部材としての複数のバスバー５０により、直列に接続されている。バスバー５０は、例えば、レーザ溶接により電極端子に接合されている。なお、複数の電池セル１４は、直列に限らず、並列に接続するようにしてもよい。複数の電池セル１４の内、配列の一方の端に位置した電池セル１４の負極端子３２ｂ、および、配列の他端に位置した電池セル１４の正極端子３２ａには、それぞれ出力端子５２が接続されている。
【００６０】
上部支持枠１６、中央支持枠１８、下部支持板２０、上面板２２により支持された電池セル１４は、これら上部支持枠１６、中央支持枠１８、下部支持板２０とともに外ケース１２内に収容されている。下部支持板２０は、外ケース１２の底壁上に載置され、外ケース１２と電池セル１４間の絶縁を維持している。中央支持枠１８は、外ケース１２に囲まれている。上部支持枠１６は、外ケース１２に外側から囲まれているとともに、外ケース１２を通してねじ込まれた複数のねじにより、外ケースにねじ止め固定されている。外ケース１２の上部開口は、上面板２２および上部支持枠１６により閉じられている。
【００６１】
以上のように構成された二次電池装置によれば、接着剤を用いることなく、複数の電池セルをガタ無く支持および保持することができる。そのため、組立てにおいて、接着剤を塗布する工程を省き組立時間の短縮を図ることができる。同時に、接着剤に依存することなく、長期間に亘って電池セルをガタ無く支持することができ、信頼性の向上を図ることができる。これにより、小型で組立性および信頼性の向上した二次電池装置が得られる。
【００６２】
なお、この発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよいし、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００６３】
１０…二次電池装置、１２…外ケース、１４…電池セル、１６…上部支持枠、
１８…中央支持枠、２０…下部支持板、２２…上面板、３２ａ…正極端子、
３２ｂ…負極端子、４０…枠本体、４０ａ、４０ｂ…枠体（支持体）、
４０ｃ…中央枠体、４２…スペーサ、４４…長辺部、４６…短辺部、
４６ａ、６２…フック部、５０…バスバー
【図１】
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【図２】
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【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】
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【図８】
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【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】
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【図１４】
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