(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電池セルを積層して正極端子と負極端子を直列に接続する組電池であって、
前記電池セルの積層方向に伸延する金属ネジを有し、前記金属ネジは貫通孔を備えた導電ワッシャと絶縁ワッシャを交互に挿通し、前記導電ワッシャと前記絶縁ワッシャは前記正極端子と前記負極端子を交互に挟んで、前記電池セルを電気的に接続しており、
前記絶縁ワッシャは、前記貫通孔の周囲に前記導電ワッシャの高さより高い突起部を有し、
前記導電ワッシャは前記突起部の外側に挿通されると共に、前記突起部は上部に配設された前記絶縁ワッシャの底面に挿入する
ことを特徴とする組電池。
【請求項２】
前記導電ワッシャの下には、前記絶縁ワッシャとの間にセンス線を備え、組電池の両端にメイン線を備えることを特徴とする請求項１に記載の組電池。
【請求項３】
前記正極端子と前記負極端子は、前記電池セルの同一方向から引き出され、前記金属ネジが挿通可能な貫通孔を有していることを特徴とする請求項１または２に記載の組電池。
【請求項４】
複数の電池セルを積層して正極端子と負極端子を直列に接続する組電池の接続方法であって、
前記電池セルの積層方向に伸延する金属ネジを有し、前記金属ネジは貫通孔を備えた導電ワッシャと絶縁ワッシャを交互に挿通し、前記導電ワッシャと前記絶縁ワッシャは前記正極端子と前記負極端子を交互に挟んで、前記電池セルを電気的に接続しており、
前記絶縁ワッシャは、前記貫通孔の周囲に前記導電ワッシャの高さより高い突起部を有し、
前記導電ワッシャは前記突起部の外側に挿通されると共に、前記突起部は上部に配設された前記絶縁ワッシャの底面に挿入する
ことを特徴とする組電池の接続方法。
【請求項５】
前記導電ワッシャの下には、前記絶縁ワッシャとの間にセンス線を備え、組電池の両端にメイン線を備えることを特徴とする請求項４に記載の組電池の接続方法。
【請求項６】
前記正極端子と前記負極端子は、前記電池セルの同一方向から引き出され、前記金属ネジが挿通可能な貫通孔を有していることを特徴とする請求項４または５に記載の組電池の接続方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は組電池及び組電池の接続方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話やノートパソコンに代表される携帯端末に使用される電池は軽量かつ高容量のものが必要とされる例が増大しており、比較的形状の自由度が高いラミネートフィルムを用いて電極や電解質等の電池要素を密閉したラミネート電池が採用されるようになってきた。また、ラミネート電池は２個以上の電池セルを積層させて直列接続した電池パックや電池モジュールの構造をとりやすく、それらが電動アシスト自転車や電動工具、電気自動車のように大電流が必要となる機器に使用される例が増大している。
【０００３】
例えば電動アシスト自転車などのように、電源として高電圧バッテリを用いる場合、複数の電池セルを直列接続して組電池とする。
【０００４】
組電池は、導通ワッシャおよび絶縁ワッシャが、単電池の積層方向に交互に配置され、単電池を積層方向に電気的に接続するので、溶接半田付けなどを行う必要がなく、工数を削減でき、容易に組電池内で単電池を接続する回路を構成できる、ことが特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１１６４３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１の組電池の構造は、生産の効率化に効果がある。しかしながら、この構造を実現するには絶縁ピンといわれる部品が必要であり、この絶縁ピンは金属ネジの表面を熱収縮チューブで覆ったり、樹脂の塗装、コーティングまたは被覆等の絶縁処理をしたりする必要がある。
【０００７】
金属ネジに、このような絶縁処理を施すことでコストアップとなるので、さらなる改善が求められている。
【０００８】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は電池セル同士の接続をコンパクト且つ安全でさらに安価な組電池及び組電池の接続方法を提供することである。
【０００９】
すなわち、本発明の技術的課題は、電池セル同士を接続するための、貫通孔を備えた導電ワッシャと絶縁ワッシャを交互に挿通する金属ネジが、絶縁処理を施さずにそのままの状態で使用できる組電池及び組電池の接続方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の組電池は、複数の電池セルを積層して正極端子と負極端子を直列に接続する組電池であって、前記電池セルの積層方向に伸延する金属ネジを有し、前記金属ネジは貫通孔を備えた導電ワッシャと絶縁ワッシャを交互に挿通し、前記導電ワッシャと前記絶縁ワッシャは前記正極端子と前記負極端子を交互に挟んで、前記電池セルを電気的に接続しており、前記絶縁ワッシャは、前記貫通孔の周囲に前記導電ワッシャの高さより高い突起部を有し、前記導電ワッシャは前記突起部の外側に挿通されると共に、前記突起部は上部に配設された前記絶縁ワッシャの底面に挿入することを特徴とする。
【００１２】
本発明の組電池は、前記導電ワッシャの下には、前記絶縁ワッシャとの間にセンス線を備え、組電池の両端にメイン線を備えることを特徴とする。
【００１３】
本発明の組電池は、前記正極端子と前記負極端子は、前記電池セルの同一方向から引き出され、前記金属ネジが挿通可能な貫通孔を有していることを特徴とする。
【００１４】
本発明の組電池の接続方法は、複数の電池セルを積層して正極端子と負極端子を直列に接続する組電池の接続方法であって、前記電池セルの積層方向に伸延する金属ネジを有し、前記金属ネジは貫通孔を備えた導電ワッシャと絶縁ワッシャを交互に挿通し、前記導電ワッシャと前記絶縁ワッシャは前記正極端子と前記負極端子を交互に挟んで、前記電池セルを電気的に接続しており、前記絶縁ワッシャは、前記貫通孔の周囲に前記導電ワッシャの高さより高い突起部を有し、前記導電ワッシャは前記突起部の外側に挿通されると共に、前記突起部は上部に配設された前記絶縁ワッシャの底面に挿入することを特徴とする。
【００１６】
本発明の組電池の接続方法は、前記導電ワッシャの下には、前記絶縁ワッシャとの間にセンス線を備え、組電池の両端にメイン線を備えることを特徴とする。
【００１７】
本発明の組電池の接続方法は、前記正極端子と前記負極端子は、前記電池セルの同一方向から引き出され、前記金属ネジが挿通可能な貫通孔を有していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
このように電池セルを積層して直列に接続する場合、本発明によれば安全に少ないスペースで確実に電極端子を接合することができ、さらに金属ネジの材質に左右されずに接続することが可能になる。
【００１９】
本発明により、電池セル同士を接続するための、貫通孔を備えた導電ワッシャと絶縁ワッシャを交互に挿通する金属ネジが、絶縁処理を施さずにそのままの状態で使用できる組電池及び組電池の接続方法の提供が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の組電池の分解斜視図。
【図２】本発明の組電池の正面図。
【図３】図２のＡ−Ａ断面図。
【図４】本発明の組電池の側面図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の実施の形態を説明する。
【００２２】
本発明による組電池は電極端子が同一方向に引き出された複数の電池セルを同じ方向に重ねあわせている。積層して上下に隣接する電極端子は、互いに極性が異なるように配設され、交互に配設される導電性の導電ワッシャと絶縁性の絶縁ワッシャにて挟まれる。
【００２３】
また、電極端子には金属ネジを挿通させるための貫通孔を有し、最上部から最下部まで一本の金属ネジで狭持して直列接続される。ここで使用するネジはＪＩＳ規格の標準ネジを使用することが可能であり、且つ特殊な処理をする必要はない。
【００２４】
電極端子は金属ネジを挿通させるために貫通孔を有しているが、分解の容易性を向上させるために電極端子の先端をＵ字状、Ｉ字状、Ｊ字状とすることもできる。
【００２５】
絶縁ワッシャは、貫通孔の周囲に導電ワッシャの高さより高い突起部を有している。導電ワッシャは突起部の外側に挿通されると共に、絶縁ワッシャの突起部は他の絶縁ワッシャの底面に挿入する構成になっている。これによって、電池セルの積層方向に伸延し、導電ワッシャと絶縁ワッシャを挿通する金属ネジは、絶縁ワッシャとだけ接触することになり、短絡せず、直列に接続する構造となる。このため、金属ネジは絶縁処理を施す必要がない。
【００２６】
導電ワッシャの下には、絶縁ワッシャとの間に各セルの電圧を監視するセンス線を備えていると共に、組電池の両端には、電力を取り出すためのメイン線を備えているのが電気的な接続をするうえで好ましい。
【００２７】
センス線に関しては、各電池セルの接合部分に、例えばＲ型の圧着端子を有するセンス線を狭持することで簡単に接続することが可能である。
【００２８】
それぞれの金属ネジは、ナットで締め付けて本発明の組電池が作製される。ナットも絶縁処理を行う必要はない。
【００２９】
電池セルは、ラミネート電池であるのが好ましいが、電池要素としての電極は積層されていても巻回されていても良い。
【００３０】
積層して上下に隣接する電極端子は、互いに極性が異なるように配設できるのであれば同一方向から引き出される構成に限らず、対向する辺から引き出されていても、隣り合った辺から引き出されていても良い。
【００３１】
金属ネジ及びナットは、導電性のある通常の金属であるのが安価であり好ましいが、絶縁性物質であってもかまわない。
【００３２】
金属ネジの断面形状、導電ワッシャと絶縁ワッシャの貫通孔の形状は円形でも良いが、楕円形や四角形等であっても良い。楕円形や四角形等であると、導電ワッシャや絶縁ワッシャが回転することを防止できる。すなわち不慮の外力により絶縁ワッシャの突起部が破損し、導電ワッシャが金属ネジと短絡する危険を回避できるので、組電池の接続信頼性を向上させることができる。
【００３３】
絶縁ワッシャの材料としては、導電せずに硬度が高く、経時変化の少ない樹脂が好ましく、ガラス繊維入りのポリアミド（ＰＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエチレン（ＰＥ）や液晶ポリマー（ＬＣＰ）等がより好ましい。導電ワッシャは、導電する材料であれば良い。
【実施例】
【００３４】
以下に本発明の実施例を詳述する。
【００３５】
具体的な作製方法および本発明で得られる具体的な効果について、実施例に基づいて説明する。
【００３６】
（実施例１）
図１は本発明の組電池の分解斜視図である。図２は本発明の組電池の正面図、図３は図２のＡ−Ａ断面図、図４は本発明の組電池の側面図である。図１で示した組電池は、７個の電池セル１で構成されている。電池セル１は、ラミネートフィルムの袋状外装体に収納された電池要素１ａと同一方向から引き出された正極端子１ｂ及び負極端子１ｃとを備えている。正極端子１ｂにはアルミニウムを、負極端子１ｃには銅を用いた。
【００３７】
それぞれの電池セル１は、積層して上下に異なる電極タブが隣接するように交互に反転させて並べられ、正極端子１ｂと負極端子１ｃとが対面するように配置した。正極端子１ｂと負極端子１ｃには貫通孔を有していた。
【００３８】
図３を用いて、本発明の組電池の構成を説明するが、最初に図３における左側の接続について説明する。絶縁ワッシャ３０１を最下部に配し、その上に正極端子１０１ｂ、次いでセンス線８、導電ワッシャ２０１、負極端子１０２ｃを挿通し、さらにその上に絶縁ワッシャ３０２を配設した。絶縁ワッシャ３０１の突起部を、絶縁ワッシャ３０２の底面に挿入した。
【００３９】
この順番で最上位の絶縁ワッシャ３０４を配設し、その上に正極端子１０７ｂを重ねていき、次いでセンス線８、さらにメイン線７を配設した。
【００４０】
これらの構成部品に金属ネジ５０１を下から挿通し、最上部となるナット６０１で挟持した。
【００４１】
導電ワッシャ、金属ネジ、ナットには鉄を、絶縁ワッシャにはポリエチレン樹脂を用いた。
【００４２】
次に図３における右側の接続について説明する。絶縁ワッシャ３１１を最下部に配し、その上にセンス線８、次いでメイン線７、負極端子１１１ｃを挿通し、さらにその上に絶縁ワッシャ３１２を配設した。絶縁ワッシャ３１１の突起部を、絶縁ワッシャ３１２の底面に挿入した。
【００４３】
この順番で最上位の絶縁ワッシャ３１４を配設し、その上に正極端子１１６ｂ、センス線８、導電ワッシャ２１３、負極端子１１７ｃを配設した。
【００４４】
これらの構成部品に金属ネジ５１１を下から挿通し、最上部となるナット６１１で挟持した。
【００４５】
このように正極端子及び負極端子が金属ネジとナットによって狭持され、電池セルは直列に接続された。
【００４６】
このような構成とすることで、金属ネジは絶縁ワッシャとだけ接触することになり、導電ワッシャと金属ネジは互いに絶縁され、短絡せず、電池セル同士が直列に接続する構造となった。
【００４７】
上記のように作製した組電池において、金属ネジと導電ワッシャ間で１ｋＶ以上の耐圧を確認でき、組電池として問題なく使用できることを確認した。
【００４８】
（実施例２）
正極端子と負極端子の先端がＵ字状であったこと以外は実施例１と同様にして組電池を作製した。
【００４９】
作製した組電池において、金属ネジと導電ワッシャ間で１ｋＶ以上の耐圧を確認でき、組電池として問題なく使用できることを確認した。
【００５０】
以上の実施例の結果より、電池セル同士を接続するための、貫通孔を備えた導電ワッシャと絶縁ワッシャを交互に挿通する金属ネジが、絶縁処理を施さずにそのままの状態で使用できる組電池及び組電池の接続方法の提供が可能であることが確認できた。
【００５１】
以上、実施例を用いて、この発明の実施の形態を説明したが、この発明は、これらの実施例に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更があっても本発明に含まれる。すなわち、当業者であれば、当然なしえるであろう各種変形、修正もまた本発明に含まれる。
【符号の説明】
【００５２】
１                        電池セル
１ａ                      電池要素
１ｂ、１０１ｂ〜１１６ｂ  正極端子
１ｃ、１０２ｃ〜１１７ｃ  負極端子
２０１〜２１３            導電ワッシャ
３０１〜３１４            絶縁ワッシャ
５、５０１、５１１        金属ネジ
６、６０１、６１１        ナット
７                        メイン線
８                        センス線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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