(57)【要約】【課題】組電池において、各組電池の接続方向に拘わらず、任意の電気的な接続形態を実現する。【解決手段】組電池ユニット１は、複数の電池セルで構成された組電池本体２と、この組電池本体２が収納されたボックス３とを有する。このボックス３は、矩形状の底面を有する。そして、ボックス３のそれぞれの四隅には、組電池本体の正極に並列接続された複数の正極コネクタ部４０ａ〜４０ｄが配置されている。それとともに、組電池本体２の負極に並列接続された複数の負極コネクタ部５０ａ〜５０ｄが、正極コネクタ部４０ａ〜４０ｄと隣接して配置されている。【選択図】　図１
2004006122.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
組電池ユニットにおいて、
複数の電池セルで構成された組電池本体と、
矩形状の底面を有し、前記組電池本体を収納したボックスと、
前記ボックスの四隅のそれぞれに設けられ、前記組電池本体の正極に並列接続された複数の第１のコネクタ部と
前記ボックスの四隅のそれぞれに設けられ、それぞれが前記第１のコネクタ部と隣接して配置され、かつ、前記組電池本体の負極に並列接続された複数の第２のコネクタ部と
を有することを特徴とする組電池ユニット。
【請求項２】
前記第１のコネクタ部および前記第２のコネクタ部は、同一のコネクタ形状を有することを特徴とする請求項１に記載された組電池ユニット。
【請求項３】
前記第１のコネクタ部および前記第２のコネクタ部は、前記組電池本体を収納した前記ボックスの頂部よりも低い位置に設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載された組電池ユニット。
【請求項４】
前記ボックスの底面は、正方形状を有することを特徴とする請求項１から３のいずれか記載された組電池ユニット。
【請求項５】
組電池ユニットの接続体において、
複数の電池セルで構成された組電池本体と、矩形状の底面を有し、前記組電池本体を収納したボックスと、前記ボックスの四隅のそれぞれに設けられ、前記組電池本体の正極または負極の一方に並列接続された複数の第１のコネクタ部と、前記ボックスの四隅のそれぞれに設けられ、それぞれが前記第１のコネクタ部と隣接して配置され、かつ、前記組電池本体の正極または負極の他方に並列接続された複数の第２のコネクタ部とを有する組電池ユニットが、前記組電池ユニットの底面を含む平面上において、行方向または列方向の少なくとも一方に配列している組電池ユニット群と、
互いに隣接した前記組電池ユニットを接続対象とし、同極間または異極間の一対の前記コネクタ部を接続するケーブルと
を有することを特徴とする組電池ユニットの接続体。
【請求項６】
接続対象とならない前記コネクタ部は、当該コネクタ部が外部に露出しないように、目隠しされていることを特徴とする請求項５に記載された組電池ユニットの接続体。
【請求項７】
前記互いに隣接した組電池ユニットの接続に関して、位置的に最も近接した前記コネクタ部同士が前記ケーブルで接続されていることを特徴とする請求項５または６に記載された組電池ユニットの接続体。
【請求項８】
一方の組電池ユニットにおける前記第１のコネクタ部と、前記一方の組電池ユニットと隣接した他方の組電池ユニットにおける前記第２のコネクタ部とを、前記ケーブルを介して接続することにより、前記一方の組電池ユニットと前記他方の組電池ユニットとが直列接続されていることを特徴とする請求項５から７のいずれかに記載された組電池ユニットの接続体。
【請求項９】
一方の組電池ユニットにおける前記第１のコネクタ部と、前記一方の組電池ユニットと隣接した他方の組電池ユニットにおける前記第１のコネクタ部とを、前記ケーブルを介して接続するとともに、前記一方の組電池ユニットにおける前記第２のコネクタ部と、前記他方の組電池ユニットにおける前記第２のコネクタ部とを、前記ケーブルを介して接続することにより、前記一方の組電池ユニットと前記他方の組電池ユニットとが並列接続されていることを特徴とする請求項５から８のいずれかに記載された組電池ユニットの接続体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、組電池ユニットおよび組電池ユニットの接続体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、特開２００１−２１６９５０号公報には、チップ状の電池ユニット（組電池ユニット）を行列状に連結した構造が開示されている。１つの電池ユニットは、薄板状の電池セルを上下に複数重ね合わせることによって構成されている。そして、電池ユニットの外周部には、正極端子と負極端子とが電池ユニットの面方向に突出して設けられている。具体的には、電池ユニットの上縁部より正極端子が上方に突出しているとともに、その下縁部より負極端子が下方に突出している。また、電池ユニットの右縁部より正極端子と負極端子とが右方に突出しているとともに、その左縁部より正極端子と負極端子とが左方に突出している。複数の電池ユニットを接続する場合、隣接した電池ユニットにおける互いに対向した端子同士を同極間または異極間で接続することにより、直列接続または並列接続が実現される。これによって、電池ユニットの接続体全体における電圧仕様や容量仕様等を、電池ユニットの組み合わせ個数や接続形態に応じて設定することができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来技術では、電池ユニットの接続方向に応じて、電気的な接続形態が限定されてしまうという不都合がある。すなわち、電池ユニットを上下に接続した場合には、直列接続になるため、この接続方向で並列接続を実現することはできない。また、電池ユニットを左右に接続した場合には、並列接続になるため、この接続方向で直列接続を実現することはできない。
【０００４】
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、組電池ユニットの接続方向に拘わらず、任意の電気的な接続形態を実現することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するために、第１の発明は、組電池ユニットを提供する。この組電池ユニットは、複数の電池セルで構成された組電池本体と、この組電池本体が収納されたボックスとを有する。このボックスは、矩形状の底面を有する。そして、ボックスのそれぞれの四隅には、組電池本体の正極に並列接続された複数の第１のコネクタ部と、組電池本体の負極に並列接続された複数の第２のコネクタ部とが設けられている。また、それぞれの第２のコネクタ部は、それぞれの第１のコネクタ部のそれぞれと隣接して配置されている。
【０００６】
ここで、第１の発明において、第１のコネクタ部および第２のコネクタ部は、同一のコネクタ形状を有し、組電池本体が収納されたボックスの頂部よりも低い位置に設けることが好ましい。また、第１の発明において、ボックスの底面は、正方形状を有することが望ましい。
【０００７】
第２の発明は、組電池ユニットの接続体を提供する。この接続体は、複数の組電池ユニットが、組電池ユニットの底面を含む平面上において、行方向または列方向の少なくとも一方に配列している組電池ユニット群と、互いに隣接した組電池ユニットを接続対象とし、同極間または異極間の一対のコネクタ部を接続するケーブルとで構成されている。それぞれの組電池ユニットは、組電池本体と、ボックスと、複数の第１のコネクタ部と、複数の第２のコネクタ部とを有する。組電池本体は、複数の電池セルで構成されている。ボックスは、矩形状の底面を有し、組電池本体を収納する。複数の第１のコネクタ部は、ボックスの四隅のそれぞれに設けられ、組電池本体の正極または負極の一方に並列接続されている。複数の第２のコネクタ部は、ボックスの四隅のそれぞれに設けられ、それぞれが第１のコネクタ部と隣接して配置され、かつ、組電池本体の正極または負極の他方に並列接続されている。
【０００８】
ここで、第２の発明において、接続対象とならないコネクタ部は、このコネクタ部が外部に露出しないように、目隠しされていることが好ましい。また、互いに隣接した組電池ユニットの接続に関して、配線長を短縮するために、位置的に最も近接したコネクタ部同士がケーブルで接続されていることが望ましい。
【０００９】
また、第２の発明において、一方の組電池ユニットにおける第１のコネクタ部と、一方の組電池ユニットと隣接した他方の組電池ユニットにおける第２のコネクタ部とを、ケーブルを介して接続してもよい。これにより、一方の組電池ユニットと他方の組電池ユニットとを直列接続することができる。
【００１０】
また、第２の発明において、一方の組電池ユニットにおける第１のコネクタ部と、一方の組電池ユニットと隣接した他方の組電池ユニットにおける第１のコネクタ部とを、ケーブルを介して接続するとともに、一方の組電池ユニットにおける第２のコネクタ部と、他方の組電池ユニットにおける第２のコネクタ部とを、ケーブルを介して接続してもよい。これにより、一方の組電池ユニットと他方の組電池ユニットとを並列接続することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は、本実施形態に係る組電池ユニットの外観図であり、図２は、その上面図である。この組電池ユニット１は、例えば、電圧が１４４Ｖで、電流が３０Ａの容量を有し、ハイブリッド自動車や電気自動車、あるいは、夜間電力を有効活用するための電力のロードレベリングなどのバッテリに用いられる。組電池ユニット１は、組電池本体２と、この組電池本体２を収納する樹脂製のボックス３とを主体に構成されているが、それ以外にも、冷却ファンや制御ユニット等の周辺機器も備えている。組電池本体２は、電池セルの一形態であるラミネートセル２０を、面同士を互いに重ね合わせながら複数並べ、これらを直列接続することにより構成されている。なお、それぞれのラミネートセル２０は、例えば、リチウム系電池（マンガンリチウム電池）の全体をラミネートで覆ったものである。
【００１２】
すなわち、図３に示すように、１つのラミネートセル２０は、図示しない正極材と負極材とポリマー電解質との発電要素を可撓性を有するラミネートシートで覆った薄板状の部材であり、その板厚は５ｍｍ程度である。このラミネートセル２０の上縁部には、可撓性を有する正極側電極タブ２０ａ（以下、正極タブ２０ａという）と負極側電極タブ２０ｂ（以下、負極タブ２０ｂという）とが設けられており、これらは上方に突出している。組電池本体２を形成する場合、図４に示すように、一連のラミネートセル２０を交互に反転させながら並べる。これにより、ラミネートセル２０の手前上側のタブに関して、正極タブ２０ａと負極タブ２０ｂとが一枚おきに対向するとともに、その手前下側のタブに関しても、正極タブ２０ａと負極タブ２０ｂとが一枚おきに対向する（図４の後側における上下のタブについても同様）。そして、図５に示すように、互いに対向する異極のタブ２０ａ，２０ｂ同士を、超音波金属接合等の手法を用いて接合することによって、ラミネートセル２０が直列接続された組電池本体２が得られる。なお、図５に示した組電池本体２において、右端のラミネートセル２０に設けられた正極タブ２０ａは、組電池本体２の正極端子２ａに接続されており、右から２番目のラミネートセル２０に設けられた負極タブ２０ｂは、組電池本体２の負極端子２ｂに接続されている。また、左端のラミネートセル２０における下方に突出した正極タブ２０は、配線を介して、左から２番目のラミネートセル２０における上方に突出した負極タブ２０ｂと接続されている。
【００１３】
一方、ボックス３は、底面が矩形状を有するとともに、図１の前方からみた断面が凸形状を有する中空の箱体である。このボックス３は、組電池本体２を内部に収納する収納部３１と、この収納部３１より左右に水平に突出した一対の突出部３２ａ，３２ｂを有する。ここで、ボックス３の底面を基準とした高さに関して、左右の突出部３２ａ，３２ｂは、収納部３１よりも低く形成されている。その理由は、コネクタ部４０ａ〜４０ｄ，５０ａ〜５０ｄに接続されたケーブルが収納部３１の頂部より上方に突出しないようにするためである。
【００１４】
図２に示すように、ボックス３のの四隅には、一対のコネクタ部４０，５０が互いに隣接して設けられている。すなわち、ボックス３の右上端（右突出部３２ａの上端）には、正極コネクタ部４０ａと負極コネクタ部５０ａとが設けられており、ボックス３の右下端（右突出部３２ａの下端）には、正極コネクタ部４０ｂと負極コネクタ部５０ｂとが設けられている。また、ボックス３の左上端（左突出部３２ｂの上端）には、正極コネクタ部４０ｃと負極コネクタ部５０ｃとが設けられており、ボックス３の左下端（左突出部３２ｂの下端）には、正極コネクタ部４０ｄと負極コネクタ部５０ｄとが設けられている。これらのコネクタ部４０，５０は、同一のコネクタ形状を有し、後述するケーブル６０の先端と嵌合できるように凹状に窪んでいる。
【００１５】
図６は、組電池ユニット１の概略的な回路図である。４つの正極コネクタ部４０ａ〜４０ｄは、組電池本体２の正電極２ａに並列に接続されており、４つの負極コネクタ部５０ａ〜５０ｄは、組電池本体２の負電極２ｂに並列に接続されている。
【００１６】
このような構成を有する組電池ユニット１を用いて、直列接続をＸ方向で実現する場合には、図７に示すような接続形態にすればよい。すなわち、複数の組電池ユニット１をＸ方向に一列に並べた上で、左右に隣接した２つの組電池ユニット１において、対向した異極のコネクタ部同士をケーブル６０を介して接続すればよい。例えば、左下の正極コネクタ部４０ｄと右下の負極コネクタ部５０ｂとを接続するといった如くである。そして、例えば、最も右側に位置する組電池ユニット１に設けられた右下の負極コネクタ部５０ｂにケーブル６０を挿入することにより、直列接続された接続体の負電極を取り出す。それとともに、例えば、最も左側に位置する組電池ユニット１に設けられた左下の正極コネクタ部４０ｄにケーブル６０を挿入することにより、直列接続された接続体の正電極を取り出す。なお、ケーブル６０による接続対象とならないコネクタ部４０，５０に関しては、これが外部に露出しないように、目隠し用のプレート等によって目隠ししておくことが好ましい。
【００１７】
また、直列接続をＹ方向で実現する場合には、図８に示すような接続形態にすればよい。すなわち、複数の組電池ユニット１をＹ方向に一列に並べた上で、上下に隣接した２つの組電池ユニット１において、対向した異極のコネクタ部同士をケーブル６０を介して接続すればよい。例えば、右下の正極コネクタ部４０ｂと右上の負極コネクタ部５０ａとを接続するといった如くである。そして、例えば、最も上側に位置する組電池ユニット１に設けられた右上の負極コネクタ部５０ａより、この接続体の負電極を取り出すとともに、例えば、最も下側に位置する組電池ユニット１に設けられた右下の正極コネクタ部４０ｂより、その正電極を取り出す。
【００１８】
これに対して、並列接続をＹ方向で実現する場合には、図９に示すような接続形態にすればよい。すなわち、複数の組電池ユニット１をＹ方向に一列に並べた上で、上下に隣接した２つの組電池ユニット１において、対向した正極コネクタ部同士および対向した負極コネクタ部同士のそれぞれを、ケーブル６０を介して接続すればよい。例えば、右上の正極コネクタ部４０ａと右下の正極コネクタ部４０ｂとを接続するとともに、右上の負極コネクタ部５０ａと右下の負極コネクタ部５０ｂとを接続するといった如くである。そして、任意の正極コネクタ部４０より接続体の正電極を取り出すとともに、任意の負極コネクタ部５０よりその負電極を取り出す。
【００１９】
また、並列接続をＸ方向で実現する場合には、図１０に示すような接続形態にすればよい。すなわち、複数の組電池ユニット１をＸ方向に一列に並べた上で、左右に隣接した２つの組電池ユニット１において、対向した正極コネクタ部同士および対向した負極コネクタ部同士のそれぞれを、ケーブル６０を介して接続すればよい。例えば、右上の正極コネクタ部４０ａと左上の正極コネクタ部４０ｃとを接続するとともに、右下の負極コネクタ部５０ｂと左下の負極コネクタ部５０ｄとを接続するといった如くである。そして、任意の正極コネクタ部４０より接続体の正電極を取り出すとともに、任意の負極コネクタ部５０よりその負電極を取り出す。
【００２０】
さらに、図１１に示すように、複数の組電池ユニット１をＸ方向およびＹ方向に行列状に並べることにより、直並列接続された組電池ユニット１の接続体を実現することもできる。
【００２１】
このように、本実施形態によれば、組電池ユニット１の接続方向に拘わらず、直列接続または並列接続を実現することができる。また、正極コネクタ部４０のコネクタ形状と負極コネクタ部５０のコネクタ形状とを同一にすることにより、一種類のケーブル６０のみで、組電池ユニット１間の配線の引き回しを行うことが可能になる。また、ケーブル６０の端部が挿入されるコネクタ部４０，５０は、収納部３１よりも低い突出部３２ａ，３２ｂの上面に形成されている。したがって、ケーブル６０が収納部３１の頂部より上方に突出することなく、ケーブルの引き回しを行うことが可能となる。
【００２２】
また、ボックス３の底面は少なくとも矩形状であればよいが、特に、正方形状にすることによって、組電池ユニット１の接続体を収納するスペースを効率的に活用することができる。
【００２３】
【発明の効果】
このように、本発明によれば、組電池の接続方向に拘わらず、任意の電気的な接続形態を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】組電池ユニットの外観図
【図２】組電池ユニットの上面図
【図３】電池セルの斜視図
【図４】電池セルの配列状態を示す図
【図５】電池セルの直列接続を示す図
【図６】組電池ユニットの概略的な回路図
【図７】Ｘ方向に直列接続された組電池ユニットの接続体を示す斜視図
【図８】Ｙ方向に直列接続された組電池ユニットの接続体を示す斜視図
【図９】Ｙ方向に並列接続された組電池ユニットの接続体を示す斜視図
【図１０】Ｘ方向に並列接続された組電池ユニットの接続体を示す斜視図
【図１１】直並列接続された組電池ユニットの接続体を示す斜視図
【符号の説明】
１　組電池ユニット
２　組電池本体
２ａ　正電極
２ｂ　負電極
３　ボックス
２０　ラミネートセル
２０ａ　正極の電極タブ
２０ｂ　負極の電極タブ
３１　収納部
３２ａ　右突出部
３２ｂ　左突出部
４０ａ〜４０ｄ　正極コネクタ部
５０ａ〜５０ｄ　負極コネクタ部
６０　ケーブル
【図１】
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【図２】
2004006122.tif 000004
【図３】
2004006122.tif 000005
【図４】
2004006122.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
2004006122.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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