(57)【要約】【課題】大電流充放電が可能な組電池を提供する。【解決手段】組電池３０は、４個の扁平状の単電池２０の上面が組電池の側面を向き、上面と電池缶とが交互に一列に配置されている。単電池２０の上面と底面とが交互に一列に配列されているため、ブスバＡ３１の長さを短くでき、組電池３０を構成する際の単電池間接続抵抗が小さく大電流充放電が可能となる。また、単電池２０の上面にはガス排出弁１１が配置されている。このため、単電池２０の上面が組電池３０の下面に配置されガス排出弁１１を閉塞するなどの不具合を発生することなく、電池異常時に電池内部で発生したガスを速やかに排出することができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
長円形状の上面を有する電池蓋で封口された長円筒状の電池缶内に正負極板が捲回された電極群が収容されており、前記電極群の互いに反対側の端面部から導出された正負極導電部材のいずれか一方が前記電池缶に、いずれか他方が前記電池蓋に接続された扁平状の単電池を複数個配列した組電池であって、前記単電池の電池蓋の上面にはガス排出弁が配置されており、前記単電池は、前記上面が前記組電池の側面を向き、前記上面と前記電池缶の底面とが交互に一列に配列されたことを特徴とする組電池。
【請求項２】
前記単電池は偶数個であることを特徴とする請求項１に記載の組電池。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の組電池を上下から覆う組電池ホルダと両側面から覆う組電池カバーとを備え、前記組電池カバーには、前記ガス排出弁のガス排出用の穴と前記単電池を接続するための接続ブスバの溶接用の穴とが形成されたことを特徴とするサブモジュール。
【請求項４】
前記組電池ホルダは、外方向に突出する位置決め用突起を有することを特徴とする請求項３に記載のサブモジュール。
【請求項５】
前記組電池ホルダないし前記組電池カバーは、前記組電池を構成する単電池の間隔を維持するための間隔板を有することを特徴とする請求項３または請求項４に記載のサブモジュール。
【請求項６】
請求項３ないし請求項５のいずれか一項に記載のサブモジュールの偶数個が２列に対称配置されて外装ケース内に収容され、前記サブモジュール間が電気的に接続されたことを特徴とするモジュール。
【請求項７】
前記外装ケースは、前記位置決め用突起の嵌合部を有することを特徴とする請求項６に記載のモジュール。
【請求項８】
前記外装ケースは、前記嵌合部を有する部材Ａとその他の部材Ｂとからなり、前記部材Ａと前記部材Ｂとが分離可能であることを特徴とする請求項６または請求項７に記載のモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は組電池、サブモジュールおよびモジュールに係り、特に、長円形状の上面を有する電池蓋で封口された電池缶内に正負極板が扁平状に捲回された電極群が収容されており、電極群の互いに反対側の端面部から導出された正負極導出部材のいずれか一方が電池缶に、いずれか他方が電池蓋に電気的に接続された単電池を複数個配列した組電池、該組電池を支持するサブモジュール、並びに、該サブモジュールを複数個備えたモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、エンジンおよびモータで駆動するハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）やモータのみで駆動する純正電気自動車（ＰＥＶ）等の電気自動車の大電流充放電用電源には、ニッケル水素二次電池、リチウム二次電池等の単電池を複数個直列ないし並列に接続した（電池）モジュールが使用されている。
【０００３】
このようなモジュールの一例として、断面形状が長軸と短軸を有する長円筒形の単電池を複数個用い、これらの単電池を長円形の断面に平行な面内で長軸を傾けて配置する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−０３５４６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記技術のように、捲回群の互いに反対側の端面部から正負極の導電部材を引き出し、電池上面に正極端子と負極端子とを配置する場合には、捲回群の下方に位置する正極導電部材から正極端子までの間を、導電体を用いて捲回群の側面に沿って負極集電体の上方まで引き出し、電池上面に配置した正極端子と接続しなければならない。この場合、導電体を電極群の側面を沿わせることにより内部抵抗が生じるが、この内部抵抗は正極端子を上面に配置するために生じたものである。上述した電気自動車用の電池、とりわけ、ＨＥＶ用の電池は、駆動するモータが高出力であり、高電圧のみならず大電流充放電が必要である。従って、このような用途では、電池構造による抵抗の上昇はできる限り排除し、高出力の電池が望まれている。
【０００６】
本発明は上記事案に鑑み、大電流充放電が可能な組電池、該組電池を支持するサブモジュール、並びに、該サブモジュールを複数個備えたモジュールを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の第１の態様は、長円形状の上面を有する電池蓋で封口された長円筒状の電池缶内に正負極板が捲回された電極群が収容されており、前記電極群の互いに反対側の端面部から導出された正負極導電部材のいずれか一方が前記電池缶に、いずれか他方が前記電池蓋に接続された扁平状の単電池を複数個配列した組電池であって、前記単電池の電池蓋の上面にはガス排出弁が配置されており、前記単電池は、前記上面が前記組電池の側面を向き、前記上面と前記電池缶の底面とが交互に一列に配列されたことを特徴とする。
【０００８】
第１の態様では、正負極板が捲回された電極群の互いに反対側の端面部から導出された正負極導電部材のいずれか一方が電池缶に、いずれか他方が電池蓋に接続されているので、組電池を構成する単電池自体、正負極導出部材の長さが短くなり内部抵抗を小さくすることができる。また、単電池は扁平状であり、正負極導電部材のいずれか一方が電池缶に接続され、いずれか他方が電池蓋に接続されているため、単電池の上面（電池蓋の上面）と底面（電池缶の底面）とを交互に一列に配列することにより、複数個の単電池を直列接続した組電池の単電池間接続抵抗、すなわち、ある単電池の電極群出力部から隣接する単電池の電極群入力部までの接続抵抗を小さくすることができる。さらに、単電池の上面にはガス排出弁が配置されており、単電池の上面が組電池の側面を向き、単電池の上面と底面とが交互に一列に配列されているので、単電池上面が組電池下面に配置されガス排出弁を閉塞するなどの不具合を発生することなく、電池異常時に電池内部で発生したガスを速やかに排出することができる。
【０００９】
第１の態様において、組電池を構成する単電池は複数個であることが好ましい。すなわち、電池缶と電池蓋とが異極であり、単電池の上面が組電池の側面を向き、単電池の上面と底面とが交互に一列に配列されているため、単電池を複数個直列接続した組電池において使用する単電池個数が偶数個であれば、組電池のうち最高電位側の単電池の正極端子と最低電位側の単電池の負極端子とが組電池の同じ側面に位置し、組電池を複数個を配列した際に一方の側面に組電池の正極端子と負極端子を揃えることができるため、組電池間の接続が容易となる。
【００１０】
また、上記課題を解決するために、本発明の第２の態様は、サブモジュールであって、第１の態様の組電池を上下から覆う組電池ホルダと両側面から覆う組電池カバーとを備え、前記組電池カバーには、前記ガス排出弁のガス排出用の穴と前記単電池を接続するための接続ブスバの溶接用の穴とが形成されたことを特徴とする。
【００１１】
第２の態様では、組電池が、上下から覆う組電池ホルダと両側面から覆う組電池カバーで支持されているので、組電池を容易に固定することができる。また、組電池カバーには、ガス排出弁用のガス排出用の穴が形成されているので、サブモジュールとした際にも、電池異常時に単電池内部で発生したガスを速やかに排出することができる。さらに、組電池カバーには、単電池を接続するための接続ブスバの溶接用の穴が形成されているので、組電池を組電池ホルダと組電池カバーとで支持し、単電池と接続ブスバとの位置を固定した状態で溶接することができるため、単電池と接続ブスバとの溶接位置の再現性が高く、溶接不良を起こさず生産性を向上させることができる。
【００１２】
第２の態様において、組電池ホルダが外方向に突出する位置決め用突起を有していれば、モジュールを作製する際にサブモジュール配置位置を容易に決定することができ、またサブモジュール間の接続においても、サブモジュール配置位置が決定されているため容易に接続することができ、作業性を向上させることができる。また、組電池ホルダないし組電池カバーに、組電池を構成する単電池の間隔を維持するための間隔板を有していれば、単電池間隔が一定であり単電池間を接続する接続ブスバと単電池の溶接位置関係も一定となり、また単電池を冷却するための冷却風経路を確保することができる。
【００１３】
さらに、上記課題を解決するために、本発明の第３の態様は、モジュールであって、第２の態様のサブモジュールの偶数個が２列に対称配置されて外装ケース内に収容され、前記サブモジュール間が電気的に接続されたことを特徴とする。
【００１４】
第３の態様では、第２の態様のサブモジュールの偶数個が２列に対称配置されて外装ケース内に収容されているので、サブモジュール１個分の空間が開くなど、モジュール内にムダな空間を生じさせることなく体積密度を高めることができる。
【００１５】
第３の態様において、外装ケースが位置決め用突起の嵌合部を有していれば、モジュール作製の際にサブモジュールの配置を容易に決定することができる。また、外装ケースが、嵌合部を有する部材Ａとその他の部材Ｂとからなり、部材Ａと前記部材Ｂとが分離可能であれば、サブモジュールを嵌合部を有する部材Ａに固定した後、各サブモジュールを電気的に接続し、その後、部材Ｂを取り付けることができ、作業性の向上を図ることができるとともに、サブモジュールを、嵌合部を有する部材Ａに固定することにより、部材Ａとサブモジュールの配置が決定されて固定されるため、部材Ｂを取り付ける際に部品間の位置関係が整えられており、作業性を高めることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の第１の態様によれば、単電池が扁平状であり、正負極導電部材のいずれか一方が電池缶に接続され、いずれか他方が電池蓋に接続されているため、単電池の上面と底面とを交互に一列に配列することにより、複数個の単電池を直列接続した組電池の単電池間接続抵抗を小さくすることができ、単電池の上面にはガス排出弁が配置されており、単電池の上面が組電池の側面を向き、単電池の上面と底面とが交互に一列に配列されているので、単電池上面が組電池下面に配置されガス排出弁を閉塞するなどの不具合を発生することなく、電池異常時に電池内部で発生したガスを速やかに排出することができる、という効果を得ることができる。
【００１７】
また、本発明の第２の態様によれば、組電池が、上下から覆う組電池ホルダと両側面から覆う組電池カバーで支持されているので、組電池を容易に固定することができ、また、組電池カバーには、ガス排出弁用のガス排出用の穴と単電池を接続するための接続ブスバの溶接用の穴が形成されているので、サブモジュールとした際にも、電池異常時に単電池内部で発生したガスを速やかに排出することができるとともに、組電池を組電池ホルダと組電池カバーとで支持し、単電池と接続ブスバとの位置を固定した状態で溶接することができるため、単電池と接続ブスバとの溶接位置の再現性が高く、溶接不良を起こさず生産性を向上させることができる、という効果を得ることができる。
【００１８】
そして、本発明の第３の態様によれば、第２の態様のサブモジュールの偶数個が２列に対称配置されて外装ケース内に収容されているので、サブモジュール１個分の空間が開くなど、モジュール内にムダな空間を生じさせることなく体積密度を高めることができる、という効果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を参照して、本発明を、多数個の単電池を収容した電池モジュール（以下、モジュールという。）に適用した実施の形態について説明する。なお、本実施形態のモジュールは、単体で、または複数個を直列ないし直並列に接続して、ＨＥＶ用電源等として用いられる。
【００２０】
（全体概要）
図６および図７に示すように、本実施形態のモジュール５０は、外装ケース内に複数個のサブモジュール４０が収容されている。図４および図５に示すように、サブモジュール４０は組電池３０を組電池ホルダと組電池カバーとで構成される枠体に収容したものである。図２および図３に示すように、組電池３０は４個の扁平状の単電池２０が直列接続された集合体（集合電池）として構成されている。以下、最小単位の単電池２０から、組電池３０、サブモジュール４０、モジュール５０のアセンブリ（ユニット）順に、モジュール５０の構成について組立手順を含めて説明する。
【００２１】
（単電池２０）
＜正極板＞
正極活物質としてリチウムマンガン複酸化物粉末と、導電材として鱗片状黒鉛と、結着剤としてポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）と、を重量比８５：１０：５で混合し、これに分散溶媒のＮ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）を添加、混練したスラリを、厚さ２０μｍのアルミニウム箔の両面に塗布した。その後、乾燥、プレス、裁断することにより幅８０ｍｍ、厚さ１７０μｍの正極を得た。なお、アルミニウム箔の長手方向一側を矩形状に切り欠き、切り欠き残部を正極リード片２（図１参照）とした。
【００２２】
＜負極板＞
負極活物質として非晶質炭素粉末９０質量部に対し、結着剤としてポリフッ化ビニリデンを負極活物質に対し１０質量部添加し、これに分散溶媒のＮＭＰを添加、混練したスラリを、厚さ１０μｍの電解銅箔の両面に塗布した。その後乾燥、プレス、裁断することにより幅８５ｍｍ、厚さ１３０μｍの負極を得た。なお、圧延銅箔の長手方向一側を矩形状に切り欠き、切り欠き残部を負極リード片３（図１参照）とした。
【００２３】
＜単電池の作製＞
図１に示すように、作製した正負極板を、これら両極板が直接接触しないように、幅９０ｍｍ、厚さ４０μｍのポリエチレン製の微多孔性セパレータとともに捲回して扁平状の捲回群６を作製した。捲回の中心には、ポリプロピレン製の中空扁平状の軸芯１を用いた。このとき、正極リード片２と負極リード片３とが、それぞれ捲回群６の互いに反対側の端面部に位置するように配置した。
【００２４】
正極リード片２を変形させ、その全てを正極集電リング４の周囲から一体に張り出した鍔部周面付近に集合、接触させた後、正極リード片２と鍔部周面とを超音波溶接して正極リード片２を鍔部周面に接続した。一方、負極集電リング５と負極リード片３との接続操作も、正極集電リング４と正極リード片２との接続操作と同様に実施した。その後、正極集電リング４の鍔部周面全周に絶縁被覆を施し、捲回群６をニッケルメッキが施されたスチール製の長円筒状の有底電池缶７内に挿入した。
【００２５】
負極集電リング５には、予め電気的導通のための負極リード板８が溶接されており、電池缶７に捲回群６を挿入後、電池缶７の内底面と負極リード板８とを溶接した。電池缶開口部には、電池缶壁を内側方向に屈曲突出させた段付け部を形成した。一方、正極集電リング４には、予め複数枚のアルミニウム製のリボンを重ね合わせて構成した正極リード９を溶接しておき、正極リード９の他端を、電池缶７を封口するための電池蓋１０の下面に溶接した。
【００２６】
電池蓋１０は、上面が平面視で長円形状の形状を有しており（図２、３も参照）、蓋ケース１２と、円形状の突出部を有する蓋キャップ１３と、蓋ケース１２に溶接されステンレス製で薄板状のガス排出弁１１とで構成されており、これらが積層されて蓋ケース１２の周縁をカシメることによって組立てられている。なお、ガス排出弁１１は、過充電や圧壊などの電池異常時に単電池２０内部の内圧が上昇すると、所定内圧で開裂して電池内部のガスを電池外に排出して単電池２０の破裂を防止する機能を有している。
【００２７】
捲回群６全体を浸潤可能な所定量の非水電解液を電池缶７内に注入し、その後、正極リード９を折りたたむようにして電池蓋１０で電池缶７に蓋をし、ＥＰＤＭ樹脂製のガスケット１４を介してカシメ封口して、寸法は長さ１０８ｍｍ、幅３４ｍｍ、高さ１１７ｍｍ、容量１０．０Ａｈのリチウムイオン二次電池（単電池）２０を完成させた。
【００２８】
なお、非水電解液には、エチレンカーボネートとジメチルカーボネートとを体積比で１：２の割合で混合した混合溶液中へ六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ６）を１モル／リットルの濃度で溶解したものを用いた。
【００２９】
（組電池３０）
図２および図３に示すように、４個の扁平状の単電池２０を用いて、ガス排出弁１１が配置された単電池２０の上面が組電池３０の側面を向き、単電池２０の上面と底面が交互になるように一列に配置した。その後、隣接する単電池２０間を電気的に直列接続するために、正面側に（図２参照）ブスバＡ３１を１個、裏面側（図３参照）にブスバ３２Ｂを２個配置し、各ブスバで単電池２０を仮接続した。また、ブスバＣ３３を２個配置し、それぞれ単電池２０と仮接続することにより組電池３０間を電気的に接続可能として、組電池３０を作製した。
【００３０】
ブスバＡ３１、ブスバＢ３２は、両端部に溶接用の十字状穴が形成された単電池接続部を有しており、単電池接続部間の継ぎ手部は単電池２０の電池蓋１０や電池缶７と接触しないように段差が形成され一段高くなっている。また、継ぎ手部の略中央には、組電池３０を構成する単電池２０に過大な電流が流れたときに溶断するように、脆弱部が形成されている。
【００３１】
ブスバＡ３１、ブスバＢ３２の単電池接続部の一方は単電池２０の蓋キャップ１３の突出部に接続され、他方は単電池２０の電池缶７の外底面略中央部に接続される。ブスバＡ３１とブスバＢ３２とは、ブスバの溶接箇所である、プロジェクションとスリットによってできる※字状の箇所の角度が異なっている。
【００３２】
一方、ブスバＣ３３は、断面がＬ字状に屈曲した形状で、一端部に溶接用の十字状穴が形成された単電池接続部を有しており、他端部に組電池３０間接続用のネジ穴が形成された外部接続部（出力端子）を有している。また、単電池接続部と外部接続部のつなぎの部分には単電池２０の電池蓋１０や電池缶７と接触しないように段差が形成されている。２個配置されたブスバＣ３３のうち、一方は組電池３０を構成する単電池２０のうち最高電位側の単電池２０の蓋キャップ１３の突出部に接続され、他方は組電池３０を構成する単電池２０のうち最低電位側の単電池２０の電池缶７の外底面略中央部に接続される。これらのブスバＣ３３は、組電池３０を略水平に配置したときに、外部接続部に形成されたネジ穴同士が同じ高さ位置となるように形成されている。
【００３３】
（サブモジュール４０）
図４および図５に示すように、サブモジュール４０は、組電池３０を、上下から覆う組電池ホルダ３４、両側面から覆う組電池カバーＡ３５および組電池カバーＢ３６の３種類の枠体で支持する構成が採られている。組電池３０をこれらの枠体で支持する理由は複数あるが、それらについては後述する。
【００３４】
組電池カバーＡ３５、組電池カバーＢ３６には、それぞれ、上述したガス排出弁１１の位置に対応してガス排出用の丸穴３７（２箇所）と上述したブスバＡ３１、ブスバＢ３２、ブスバＣ３３の溶接用の丸穴３８（４箇所）が形成されている。ガス排出用の丸穴３７は、単電池２０が上述した電池異常時に単電池２０内部で発生し噴出するガスをサブモジュール４０外へ放出しやすくするために形成されており、溶接用の丸穴３８は、各ブスバＡ３１、ブスバＢ３２、ブスバＣ３３と単電池２０とを抵抗溶接するために形成されている。また、組電池カバーＡ３５、組電池カバーＢ３６には、組電池３０を構成する単電池２０の間隔を維持（単電池２０間にスペースを画定）するための平板状の複数枚の間隔板Ａ３５ａ、間隔板Ｂ３６ａがそれぞれ単電池２０方向に向けて突設されている。なお、間隔板Ａ３５ａ、間隔板Ｂ３６ａは高さ方向（図４の上下方向）での突出位置が異なっている。
【００３５】
組電池ホルダ３４には、扁平状（長円筒状）の電池缶７の湾曲部を支持する湾曲リブ３４ｂが形成されており、湾曲リブ３４の先端部は単電池２０の間隔を維持（単電池２０間にスペースを画定）するために突出している。湾曲リブ３４ｂが形成された部材間は角形の複数の支柱で支持されており、支柱間の開口は単電池２０を冷却するための冷却風の通風路となる。湾曲リブ３４ｂのリブが形成された中央には接着剤を収容するための溝（不図示）が形成されており、この溝に接着剤を充填して組電池３０を上下から組電池ホルダ３４で支持することで、組電池３０が２つの組電池ホルダ３４に固定される。また、組電池ホルダ３４は、それぞれ、外方向（上側ないし下側）に突出する４個の位置決め用突起３４ａを有している。
【００３６】
組電池ホルダ３４の両側面にはナット３４ｃがインサート成形により埋蔵されている。一方、組電池カバーＡ３５、組電池カバーＢ３６の上下端部には、それぞれ、ナット３４ｃの埋蔵位置に対応する位置にボルト挿通部３９が形成されている。このため、接着剤を湾曲リブ３４ｂの溝に充填し、組電池３０を上下方向から組電池ホルダ３４で仮支持した後、組電池カバーＡ３５、組電池カバーＢ３６のボルト挿入部３９にボルトを挿入して、組電池ホルダ３４のナット３４ｃと締結することで、組電池ホルダ３４に組電池カバーＡ３５、組電池カバーＢ３６が固定される。
【００３７】
次いで、溶接用の丸穴３８を介して、抵抗溶接用の溶接電極をブスバに当接して単電池２０と各ブスバとを抵抗溶接で本溶接することで、サブモジュール４０を作製した。組電池ホルダ３４の湾曲リブ３４ｂの溝に充填された接着剤が固化すると、組電池３０を構成する単電池２０は、これらの枠体およびブスバＡ３１、Ｂ３２で強固に固定され遊動が生じない状態となる。
【００３８】
（モジュール５０）
図６および図７に示すように、モジュール５０は、サブモジュール４０の位置決め用突起３４ａに対応する嵌合部４３を有する下ケース４１に、１０個のサブモジュール４０が５個ずつ２列に対称となるように配列され、サブモジュール４０の下面から突出した位置決め用突起３４ａが下ケース４１の嵌合部４３と嵌合するように配置した。２列に対称配置したサブモジュール４０の裏面側同士の間には電気絶縁性の隔離板４４を配置してサブモジュール４０の裏面側での電気的接触による短絡を防止した。また、位置決め用突起３４ａに対応する嵌合部４３を有する上ケース４２を、サブモジュール４０の上面から突出した位置決め用突起３４ａが上ケース４２の嵌合部４３と嵌合するように配置した。なお、上ケース４２、下ケース４１には、モジュール５０内に下側から上側に向けて冷却風を流通させるための矩形状の開口４９が形成されている。
【００３９】
また、隣接するサブモジュール４０間を電気的に直列接続するために、隣接する各サブモジュール４０のブスバＣ３３に形成されたネジ穴にネジを挿通してネジ締結した。２列に対象配置したサブモジュール４０間を電気的に接続するために、ブスバＤ４５を配置し、ブスバＤ４５を配置した側の２つのサブモジュール４０のブスバＣ３３とネジ締結した。これにより、１０個のサブモジュール４０（４０個の単電池２０）が直列接続される。
【００４０】
モジュール５０の外装ケースは、上述した嵌合部４３を有する上ケース４２、下ケース４１の他に、嵌合部４３を有さず側周面に配置される略平板状の横ケースＡ４６、横ケースＢ４７、横ケースＣ４８で構成されている。横ケースＡ４６、横ケースＢ４７、横ケースＣ４８をそれぞれ下ケース４１および上ケース４２にネジ固定してモジュール５０の作製を完了した。横ケースＡ４６には、モジュール５０の出力端子導出穴５１が２個形成されており、これらの出力端子導出穴５１を介して、モジュール５０を構成するサブモジュール４０のうち最低電位側の単電池２０に溶接されたブスバＣ３３に接続された−外部出力端子、モジュール５０を構成するサブモジュール４０のうち最高電位側の単電池２０に溶接されたブスバＣ３３に接続された＋外部出力端子が導出されている（図７では不図示）。
【００４１】
次に、本実施形態のモジュール５０の効果等について、モジュール５０の構成ユニットとなる組電池３０、サブモジュール４０の効果等と併せて説明する。
【００４２】
組電池３０を構成する単電池２０は、捲回群６の下端面部から導出され電池缶７の内底面に接続されており、捲回群６の上端面部から導出され電池蓋２０の底面に接続さている。このため、負極導電部材（負極リード片３、負極集電リング５、負極リード板８）および正極導電部材（正極リード片２、正極集電リング４、正極リード９）の各長さを短くでき、単電池２０の内部抵抗を小さく抑えることができる。また、組電池３０は、４個の扁平状の単電池２０の上面と底面とが交互に一列に配列されているので、ブスバＡ３１、Ｂ３２の長さを短くすることができ、組電池３０を構成する際の単電池間接続抵抗を小さくすることができる。従って、組電池３０は全体として抵抗が小さいため、入出力特性に優れ、大電流充放電が可能であり、ＨＥＶの電源等として好適に用いることができる。さらに、組電池３０は、単電池２０の上面にはガス排出弁１１が配置されており、単電池２０の上面が組電池３０の側面を向き、単電池２０の上面と底面とが交互に一列に配列されている。このため、単電池２０の上面が組電池３０の下面に配置されガス排出弁１１を閉塞するなどの不具合を発生することなく、電池異常時に電池内部で発生したガスを速やかに排出することができる。
【００４３】
また、組電池３０では、単電池２０の電池缶７と電池蓋１０とが異極であり、単電池２０の上面が組電池３０の側面を向き、単電池２０の上面と底面とが交互に一列に配列されており、単電池２０の個数は４個（偶数個）である。このため、組電池３０のうち最高電位側の単電池２０の正極端子に接続されたブスバＣ３３と最低電位側の単電池２０の負極端子に接続されたブスバＣ３３とが組電池３０の同じ側面に位置し、複数個の組電池３０を配列する際に一方の側面に組電池３０のブスバＣ３３を揃えることができるため、組電池３０間の接続が容易となる。
【００４４】
また、サブモジュール４０は、組電池３０を上下から覆う組電池ホルダ３４と、両側面から覆う組電池カバーＡ３５、組電池カバーＢ３６とからなる枠体を備えている。接着剤を湾曲リブ３４ｂの溝に充填し、組電池３０を上下方向から組電池ホルダ３４で仮支持した後、組電池カバーＡ３５、組電池カバーＢ３６のボルト挿入部３９にボルトを挿入して、組電池ホルダ３４のナット３４ｃと締結することで、組電池ホルダ３４に組電池カバーＡ３５、組電池カバーＢ３６が固定され、接着剤の固化後、組電池３０はこれらの枠体で強固に固定される。また、単電池２０間はブスバＡ３１、Ｂ３２で溶接されているので、モジュール５０が車両に搭載され振動の影響を受けても、組電池３０を構成する単電池２０には遊動が生じない。
【００４５】
さらに、サブモジュール４０の組電池カバーＡ３５、組電池カバーＢ３６には、ガス排出弁１１のガス排出用の丸穴３７と単電池２０を接続するためのブスバＡ３１、ブスバＢ３２、ブスバＣ３３の溶接用の丸穴３８とが形成されている。ガス排出弁１１のガス排出用の丸穴３７が形成されているので、サブモジュール４０として４個の単電池２０を枠体内に収容した際にも、電池異常時に単電池２０内部で発生したガスを速やかに排出することができる。また、ブスバＡ３１、ブスバＢ３２、ブスバＣ３３の溶接用の丸穴３８が形成されているので、組電池２０を枠体で支持し、単電池２０と各ブスバとの位置を固定した状態で溶接することができるため、単電池２０とブスバとの溶接位置の再現性が高く、溶接不良を起こさず生産性を向上させることができる。
【００４６】
また、サブモジュール４０の組電池ホルダ３４が外方向に突出する位置決め用突起３４ａを有しているので、モジュール５０を作製する際にサブモジュール４０の配置位置を容易に決定することができ、またサブモジュール４０間の接続においても、サブモジュール４０の配置位置が決定されているため容易に接続することができ、作業性を向上させることができる。また、枠体に、組電池３０を構成する単電池２０の間隔を維持するための間隔板（組電池カバーＡ３５の間隔板３５ａ、組電池カバーＢ３６の間隔板３６ａ、組電池ホルダ３４では湾曲リブ３４の先端部が同様の機能を果たす。）を有しているので、単電池２０の間隔が一定であり単電池２０間を接続するブスバと単電池２０の溶接位置関係も一定となり、また単電池２０を冷却するための冷却通風路を確保することができる。
【００４７】
本実施形態のモジュール５０は、１０個（偶数個）のサブモジュール４０が２列に対称配置されて外装ケース内に収容され、サブモジュール４０間が電気的に接続されている。このため、サブモジュール１個分の空間が開くなどモジュール５０内にムダな空間を生じさせることなく体積密度を高めることができる。
【００４８】
また、本実施形態のモジュール５０は、上ケース４２、下ケース４１が位置決め用突起３４ａの嵌合部４３を有しているので、モジュール５０の作製の際にサブモジュール４０の配置を容易かつ正確に決定することができる。さらに、本実施形態のモジュール５０では、外装ケースが、嵌合部４３を有する上ケース４２、下ケース４１（部材Ａ）と、嵌合部４３を有しない略平板状の横ケースＡ４６、横ケースＢ４７、２つの横ケースＣ４８（部材Ｂ）とで構成されおり、部材Ａと部材Ｂとが分離可能なため、各サブモジュール４０を嵌合部を有する部材Ａに固定した後、各サブモジュール４０を電気的に接続し、その後、部材Ｂを取り付けることができ、作業性の向上を図ることができるとともに、サブモジュール４０を、嵌合部４３を有する部材Ａに固定することにより、部材Ａとサブモジュール４０の配置が決定されて固定されるため、部材Ｂを取り付ける際に部品間の位置関係が整えられており、作業性を高めることができる。
【００４９】
なお、本実施形態では、単電池２０としてリチウムイオン二次電池を例示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、ニッケル水素二次電池等の他の二次電池に適用可能なことは云うまでもない。また、本実施形態では、ＨＥＶ電源用のモジュール５０を例示したが、本発明はこれに限らず、据え置き用電源等他の用途にも適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明は大電流充放電が可能な組電池、該組電池を支持するサブモジュール、並びに、該サブモジュールを複数個備えたモジュールを提供するものであるため、組電池、サブモジュール、モジュールの製造、販売に寄与するので、産業上の利用可能性を有する。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明が適用可能な実施形態のモジュールに用いられるリチウムイオン二次電池の断面図である。
【図２】実施形態のモジュールを構成するサブモジュールに用いられる組電池の正面側の外観斜視図である。
【図３】組電池の裏面側の外観斜視図である。
【図４】サブモジュールの組立状態を示す外観斜視図である。
【図５】サブモジュールの外観斜視図である。
【図６】実施形態のモジュールの組立状態を示す外観斜視図である。
【図７】実施形態のモジュールの外観斜視図である。
【符号の説明】
【００５２】
２  正極リード片（正極導電部材の一部）
３  負極リード片（負極導電部材の一部）
４  正極集電リング（正極導電部材の一部）
５  負極集電リング（負極導電部材の一部）
６  捲回群（電極群）
７  電池缶
８  負極リード板（負極導電部材の一部）
９  正極リード（正極導電部材の一部）
１０  電池蓋
１１  ガス排出弁
３０  組電池
３１  ブスバＡ（接続ブスバの一部）
３２  ブスバＢ（接続ブスバの一部）
３３  ブスバＣ（接続ブスバの一部）
３４  組電池ホルダ
３４ａ  位置決め用突起
３４ｂ  湾曲リブ（間隔板の一部）
３５  組電池カバーＡ
３５ａ  間隔板Ａ
３６  組電池カバーＢ
３６ａ  間隔板Ｂ
３７  丸穴（ガス排出用の穴）
３８  丸穴（溶接用の穴）
４０  サブモジュール
４１  下ケース（外装ケースの一部、部材Ａの一部）
４２  上ケース（外装ケースの一部、部材Ａの一部）
４３  嵌合部
４６  横ケースＡ（外装ケースの一部、部材Ｂの一部）
４７  横ケースＢ（外装ケースの一部、部材Ｂの一部）
４８  横ケースＣ（外装ケースの一部、部材Ｂの一部）
５０  モジュール
【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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