(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ラミネートフィルムにより発電要素が密封された単電池と、
該単電池を複数個電気的に接続して構成される電池集合体と、
該電池集合体を収納する電池収納ケースとからなる電池モジュールにおいて、
前記単電池を複数個保持して前記集合体となす保持部材を有し、該保持部材は前記単電池の電圧を計測するための電圧計測用配線をプリントしたプリント配線板から構成してなることを特徴とする電池モジュール。
【請求項２】
前記プリント配線板に着脱自在に取り付けられ、前記単電池の電極端子と、前記電圧計測用配線とを電気的に接続するクリップ部材をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の電池モジュール。
【請求項３】
前記クリップ部材は、前記プリント配線板に対する前記単電池の位置を規制する位置決め機能をさらに備えていることを特徴とする請求項２に記載の電池モジュール。
【請求項４】
前記プリント配線板の保持面に設けられ、前記プリント配線板を前記電池収納ケースに収納した際に前記単電池により圧縮されて弾性変形する弾性体と、をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の電池モジュール。
【請求項５】
前記複数個の単電池は、前記プリント配線板の表裏両面に保持され、
前記複数の電圧計測用配線は、前記プリント配線板の表裏両面にプリントされていることを特徴とする請求項１に記載の電池モジュール。
【請求項６】
前記保持部材は前記単電池の温度を計測するための温度計測用配線をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の電池モジュール。
【請求項７】
前記プリント配線板に締結部材により取り付けられ、前記単電池の電極端子と、前記電圧計測用配線と、前記プリント配線板の平面方向に隣接した単電池の電極端子とを電気的に接続するバスバーをさらに備え、
前記締結部材は、前記電圧計測用配線上で締結することを特徴とする請求項１に記載の電池モジュール。
【請求項８】
前記締結部材は導電性を有することを特徴とする請求項７に記載の電池モジュール。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載の電池モジュールを、電気的に並列および／または直列に複数個接続して構成されることを特徴とする組電池。
【請求項１０】
請求項１〜８に記載の電池モジュールまたは請求項９に記載の組電池を搭載したことを特徴とする車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池モジュール、および、組電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電気を動力源とする電気自動車（ＥＶ）や、エンジンとモータとを組み合わせたハイブリッドカー（ＨＥＶ）の動力源の二次電池として、軽量化などの観点から、ラミネートフィルムによって被覆された電池すなわちラミネート外装電池が注目されている。
【０００３】
ラミネート外装電池は、一般的に、可撓性を有するラミネートフィルムを備え、発電要素は、ラミネートフィルムの外周縁部を熱融着することにより密封されている。発電要素に一端が電気的に接続された電極リードの他端は、ラミネートフィルムの外部に突出している（特許文献１参照）。
【０００４】
二次電池をＥＶやＨＥＶの動力源に適用する場合には、電圧を高くするとともに大容量とするために、複数個の単電池を電気的に接続して組み立てる必要がある。
【０００５】
しかしながら、二次電池にラミネート外装電池を使用する場合には、隣接するラミネート外装電池の間や積層するように貼り合わせたラミネート外装電池の間には剛性がないことから、組み立て時のハンドリングが困難である。このため、生産効率性を高める観点から、複数個の単電池を組み立てるときのハンドリングの容易化が要請されている。
【０００６】
また、個々のラミネート外装電池の電圧を計測するために、電圧計測用のケーブルを引き回す必要もあるが、当該ケーブルを引き回すための作業が煩雑であり、しかも、ケーブルを収納するためのスペースが必要となり、動力源の小型化が阻害される一要因ともなっていた。
【特許文献１】特開２００１−３４５０８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記の要請に応えるべくなされたものであり、単電池のハンドリングの容易化を通して生産効率性を高め、動力源の小型化にも寄与し得る電池モジュール、および、組電池を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するための請求項１に記載の発明は、ラミネートフィルムにより発電要素が密封された単電池と、該単電池を複数個電気的に接続して構成される電池集合体と、該電池集合体を収納する電池収納ケースとからなる電池モジュールにおいて、前記単電池を複数個保持して前記集合体となす保持部材を有し、該保持部材は前記単電池の電圧を計測するための電圧計測用配線をプリントしたプリント配線板から構成してなることを特徴とする電池モジュールである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、比較的剛性のあるプリント配線板から構成された保持部材により単電池を保持するため、単電池のハンドリングを容易なものとして生産効率性を高めることができ、しかも、電圧を計測するために行う作業、例えば、ケーブルの引き回し作業などを大幅に削減でき、動力源の小型化をも図ることが可能になるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態を図面を参照しつつ説明する。
【００１１】
なお、本明細書においては、「単電池」、「電池モジュール」および「組電池」は、それぞれ、以下のように定義される。「単電池」とは、１個の電池を指称し、例えば、ラミネートフィルムによって発電要素が密封された電池、いわゆるラミネート外装電池の個々それぞれの電池をいう。「電池モジュール」とは、単電池または複数個の単電池を電気的に接続して構成される電池集合体を電池収納ケース内に収納した電池をいう。「組電池」とは、複数個の電池モジュールを含む電池をいう。「単電池」はもちろんのこと、「電池モジュール」および「組電池」のそれぞれも電池として用いられる。「単電池」、「電池モジュール」および「組電池」のそれぞれの名称は、電池の大きさの違いを理解し易くするために用いられる。また、組電池における複数個の電池モジュールは、電気的に相互に接続されて使用される場合のほか、電気的に接続されないで個々独立して使用される場合もある。
【００１２】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る電池モジュール６０を示す正面図である。図２（Ａ）（Ｂ）および図３（Ａ）（Ｂ）は、ラミネート外装電池１１を保持した状態の保持部材５０を示す正面図、側面図、上面図および底面図、図４は、保持部材５０をなすプリント配線板５１を示す正面図である。図５は、ラミネート外装電池１１の一例を示す斜視図、図６（Ａ）は、同ラミネート外装電池１１を示す平面図、図６（Ｂ）は、図６（Ａ）の６Ｂ−６Ｂ線に沿う断面図である。図７（Ａ）〜（Ｃ）は、それぞれ、図１に示される電池収納ケース６１を示す正面図、上面図および側面図である。
【００１３】
図１〜図４を参照して、電池モジュール６０は、概説すれば、単電池１１と、当該単電池１１を保持するための保持部材５０と、単電池１１を保持した保持部材５０を内部に収納する電池収納ケース６１と、を有している。そして、保持部材５０を、単電池１１の電圧を計測するための電圧計測用配線５２をプリントしたプリント配線板５１から構成してある。さらに、プリント配線板５１に着脱自在に取り付けられ、単電池１１の電極端子４１、４２と、電圧計測用配線５２とを電気的に接続するクリップ部材５３をさらに有している。単電池１１としては、ラミネートフィルムによって発電要素が密封されたラミネート外装電池が用いられている。電池収納ケース６１を、以下、単に、「ケース６１」とも称する。
【００１４】
詳述すると、本実施形態の電池モジュール６０にあっては、ラミネート外装電池１１を保持するための保持部材５０をプリント配線板５１から構成してある。プリント配線板５１は公知の技術に属するため詳細な説明は省略するが、ベークライト、エポキシ樹脂など電気を通さない材料からなる厚さ数ミリ程度の絶縁板の表裏両面に、銅箔で配線を張り付けた構造を有している。プリント配線板５１は、絶縁板を含んでいるので、比較的剛性のある板材である。後述するが、プリント配線板５１の保持面には、ケース６１に収納した際にラミネート外装電池１１により圧縮されて弾性変形する絶縁性の弾性シート５４（弾性体に相当する）を貼り付けてある（図２（Ｂ）における部分拡大図を参照）。
【００１５】
プリント配線板５１は、複数個のラミネート外装電池１１を電気的に接続して構成される電池集合体１２を保持している。複数個のラミネート外装電池１１は、プリント配線板５１の表裏両面５１ａ、５１ｂに保持されている。具体的には、幅方向（図１の左右方向）に４枚並べたラミネート外装電池１１がプリント配線板５１の表面５１ａに保持され、同様に、幅方向に４枚並べたラミネート外装電池１１がプリント配線板５１の裏面５１ｂに保持されている。図示例では、計８枚のラミネート外装電池１１が直列に接続されて電池集合体１２を構成している。このようにラミネート外装電池１１を任意の個数直列に接続することによって、所望の電圧に対応できる電池モジュール６０を提供することができる。
【００１６】
プリント配線板５１の下端部には、ラミネート外装電池１１の電極端子４１、４２が配置される凹部５５が形成されている。プリント配線板５１の表面５１ａ側の左端に保持されるラミネート外装電池１１は、その負極電極端子４２が、凹部５５内で、裏面５１ｂ側の左端に保持されるラミネート外装電池１１の正極電極端子４１に接続される。裏面５１ｂ側の左端に保持されるラミネート外装電池１１の負極電極端子４２は、裏面５１ｂ側上部位置で、右側に隣接するラミネート外装電池１１の正極電極端子４１に接続される。このような接続を繰り返すことにより、８枚のラミネート外装電池１１を直列接続している。また、表面５１ａ側左端のラミネート外装電池１１は、その正極電極端子４１に正極端子６３が電気的に接続され、表面５１ａ側右端のラミネート外装電池１１は、その負極電極端子４２に負極端子６４が電気的に接続されている。
【００１７】
プリント配線板５１の表面５１ａ側または裏面５１ｂ側において、プリント配線板５１の上部位置で、隣接するラミネート外装電池１１の電極端子４１、４２を接続する際には、バスバー８０のような適当な接続部材が用いられている。バスバー８０は、溶接あるいは超音波溶着により、電極端子４１、４２に接続されている。凹部５５内に位置する２個の電極端子４１、４２の電気的な接続は、後述するが、クリップ部材５３を用いてなされている。
【００１８】
プリント配線板５１には、複数個（図示例では８個）のラミネート外装電池１１のそれぞれの電圧を計測するための複数（図示例では８個）の電圧計測用配線５２がプリントされている（図４を参照）。特に、本実施形態にあっては、複数個のラミネート外装電池１１は、プリント配線板５１の表裏両面５１ａ、５１ｂに保持されていることから、複数の電圧計測用配線５２を、表裏両面５１ａ、５１ｂにプリントしてある。具体的には、プリント配線板５１の表面５１ａには４個のラミネート外装電池１１が保持されるので、８本の電圧計測用配線５２（５２ａ〜５２ｈの総称）がプリントされている。裏面５１ｂにも同様に、８本の電圧計測用配線５２がプリントされている。
【００１９】
電圧計測用配線５２の配線パターンは限定されないが、本実施形態では、電圧計測用配線５２ｅ〜５２ｈの一端に設けた計測用端子５６を、凹部５５の内側縁５５ａに配置している。また、電圧計測用配線５２の一端に設けた計測用端子５７を、ラミネート外装電池１１の電極端子４１、４２が位置するプリント配線板５１の上部位置に配置している。保持されたラミネート外装電池１１の電極端子４１、４２が計測用端子５７と重なる。これらの重なった部分にはんだや超音波溶着を施すことにより、ラミネート外装電池１１の電極端子４１、４２と計測用端子５７とを電気的に接続する。各電圧計測用配線５２の他端は、プリント配線板５１の左端部に設けられた端子部５８に接続されている。この端子部５８には、図示省略するが、外部の制御装置に接続されたコネクタが着脱自在に接続され、外部の制御装置が各ラミネート外装電池１１の電圧を計測し得るようになっている。
【００２０】
前記クリップ部材５３は、プリント配線板５１の凹部５５に着脱自在に取り付けられる。クリップ部材５３の左右側面には、凹部５５の内側縁５５ａに嵌め込まれる溝５３ａが形成されている。クリップ部材５３は、その溝５３ａを凹部５５の内側縁５５ａに嵌め込みながら挿入することで、凹部５５に取り付けられる。前述したように、凹部５５内には表裏２個のラミネート外装電池１１の電極端子４１、４２が位置しており、クリップ部材５３には、凹部５５内に位置する２つの電極端子４１、４２を収納する収納空間が形成されている。この収納空間内で、２つの電極端子４１、４２を一体的に挟持して電気的に接続する。クリップ部材５３には、挟持した２つの電極端子４１、４２と、凹部５５の内側縁５５ａに配置した計測用端子５６とを電気的に接続する内部配線５９が設けられている。内部配線５９は、空間内面に取り付けられた薄肉の金属板などから構成されている。したがって、クリップ部材５３を凹部５５に嵌め込むことにより、凹部５５内に位置する２つの電極端子４１、４２の電気的な接続、および、電極端子４１、４２と電圧計測用配線５２との電気的な接続の両者が実施される。クリップ部材５３はこのような電気的接続機能を発揮するほかに、２つの電極端子４１、４２を凹部５５内に固定的に位置させる機能、すなわち、プリント配線板５１に対するラミネート外装電池１１の位置を規制する位置決め機能をさらに発揮することになる。このため、ラミネート外装電池１１の位置決めのための専用の部材や専用の作業を廃止することができる。
【００２１】
なお、クリップ部材５３は、電極端子４１、４２の接続を確実なものとするために、バネ性を有する部材を備えて挟持圧を付勢することが好ましい。また、クリップ部材５３が凹部５５から抜け出ることを防止する係止爪のようなストッパを設けることも有効である。
【００２２】
このようにして複数個のラミネート外装電池１１を保持したプリント配線板５１は、ケース６１の内部に収納される。
【００２３】
ケース６１内の上部空間および下部空間には、絶縁性のポッティング材、例えば、ウレタン系の低温熱硬化型ポッティング材が充填されている。ポッティング材を充填して接続回路を絶縁封止および固定することにより、各ラミネート外装電池１１のガタが抑えられ、電極端子４１、４２自体が破損したり、バスバーなどを用いた電気的な接続回路が断線したりすることが防止される。
【００２４】
図５および図６を参照して、ラミネート外装電池１１は、可撓性を有する一対のラミネートフィルム２１、２２と、ラミネートフィルム２１、２２の外周縁部２３を熱融着することにより密封される発電要素３１と、発電要素３１に一端が電気的に接続された正負の電極端子４１、４２と、を有している。電極端子４１、４２のそれぞれは、発電要素３１の対向する端面に接続されている。各電極端子４１、４２の他端は、ラミネートフィルム２１、２２の外周縁辺から外部に突出している。
【００２５】
図示するラミネート外装電池１１は、例えば、リチウムイオン二次電池であり、正極板、負極板およびセパレータを順に積層した積層型の発電要素３１がラミネートフィルム２１、２２により密封されている。積層型の発電要素３１を備えるラミネート外装電池１１にあっては、電極板間の距離を均一に保って電池性能の維持を図るために、発電要素３１に圧力を掛けて押さえる必要がある。
【００２６】
このため、本実施形態では、プリント配線板５１の保持面に、ケース６１に収納した際にラミネート外装電池１１により圧縮されて弾性変形する弾性シート５４を貼り付けてある（図２（Ｂ）における部分拡大図を参照）。弾性シート５４が弾性変形することにより、ケース６１とプリント配線板５１との間に、発電要素３１が押えつけられた状態でラミネート外装電池１１を収納することができる。弾性シート５４は、ゴムやウレタンなどの適宜の弾性材料を使用できる。弾性シート５４をプリント配線板５１の保持面に設けることとしたのは、プリント配線板５１に予め弾性シート５４を貼り付けておけば、ラミネート外装電池１１を組み付けるときの生産性を高めることができ、また、ラミネート外装電池１１とケース６１内面との間に弾性シート５４を介在させると放熱性を阻害する要因となるからである。ラミネート外装電池１１から生じる熱の外部への放熱性を高めるために、ラミネート外装電池１１とケース６１内面との間に、両者を密着させる熱伝導性が高い良熱伝導性シートを介在させるとよい。この場合において、良熱伝導性シートに弾性を有する材料を使用すれば、発電要素３１をより好適に押さえつけることができる。
【００２７】
図６（Ｂ）を参照して、前記ラミネートフィルム２１、２２は、一般的に、２層以上のシートからなる複合シートであり、内方から表面にかけて順に、熱融着されるシール層２４と、アルミラミネートフィルムなどの金属層２５と、外装を形成する樹脂層２６とを有している。シール層２４は、熱融着性の樹脂から形成されている。熱融着性の樹脂材料としては、たとえば、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）などの熱可塑性樹脂材料が適用される。
【００２８】
各ラミネートフィルム２１、２２は、略矩形状を有し、発電要素３１を挟み込むように被覆している。一対のラミネートフィルム２１、２２は、発電要素３１の外側からフィルム端部にかけて、シール層２４同士が熱融着によって接合されている。電極端子４１、４２が突出する部分においては、電極端子４１、４２をなすアルミ板とシール層２４とが熱融着によって直接接合されている。外周縁部２３の４辺２３ａ〜２３ｄのうち電極端子４１、４２が突出する２つの辺２３ａ、２３ｃは、電極端子４１、４２を介して振動が伝達されて微小隙間が発生し易い箇所である。このため、一般的に、電極端子４１、４２が突出する辺２３ａ、２３ｃにおける引裂き強度は、他の２つの辺２３ｂ、２３ｄにおける引裂き強度に比べて高めてある。辺２３ａ、２３ｃにおける引裂き強度は、例えば、電極端子４１、４２に表面処理を施したり、シール層２４の材質を調整したり、熱融着の手法や条件を変えたりすることによって、辺２３ｂ、２３ｄよりも高められている。熱融着された外周縁部２３をシール部２３ともいう。
【００２９】
過充電などの異常により電池内部でガスが発生した場合において、ガスの圧力が所定の圧力よりも高くなると、シール部２３の４辺２３ａ〜２３ｄのうち引裂き強度が弱い側の辺２３ｂまたは２３ｄの熱融着状態が開裂し、ここからガスが外部に放出されることになる。これにより、ラミネート外装電池１１の破裂などの事態が防止され、異常時の信頼性が向上する。辺２３ｂまたは２３ｄが熱融着状態を開裂する所定の圧力は、シール部２３の幅や熱融着条件などを変えることで適宜設定可能であるが、例えば、約１ｋｇｆ／ｃｍ２である。
【００３０】
図７（Ａ）〜（Ｃ）を参照して、ケース６１は、ラミネート外装電池１１を密閉状態で収納するための略扁平形状を呈するケーシング７０と、ラミネート外装電池１１から異常時にケーシング７０内に放出されたガスが所定の圧力に達したときにケーシング７０内に充満したガスを外部に放出する開裂弁（図示せず）と、を有している。
【００３１】
前記ケーシング７０は、突き合わされて内部に電池収納空間を形成する第１と第２のケーシング７１、７２を含んでいる。第１と第２のケーシング７１、７２は、扁平な矩形形状を有し（図７（Ａ）参照）、上端部および下端部は円弧形状に形成されている（図７（Ｃ）参照）。ケーシング７０の寸法は適宜選択できる。図示例のケーシング７０は、ラミネート外装電池１１をプリント配線板５１の表裏各面５１ａ、５１ｂに幅方向に４枚並べた計８枚を保持したプリント配線板５１を収納するための寸法を備えている。第１と第２のケーシング７１、７２の材質は、金属材料や樹脂材料など適宜の材料を選択し得るが、冷却性および強度の観点からは、アルミやステンレスなどの金属材料から形成するのが好ましい。第１と第２のケーシング７１、７２は、図示しない締結ねじにより相互に締結され、電池収納空間を密閉状態とし、水分からシールしている。第１と第２のケーシング７１、７２の突き合わせ面に、シール材を塗布したり、パッキンなどのシール部材を介装したりして、水密性を高めてもよい。突き合わせた第１と第２のケーシング７１、７２の両側面には、円形状の通孔７３が形成される。この通孔７３に、電池集合体１２の正極端子６３および負極端子６４が配置される（図１参照）。
【００３２】
前記開裂弁は、１個または複数個、ケーシング７０に設けられている。開裂弁は、適宜の構成を採用し得るが、例えば、ケーシング７０に開口したガス放出孔と、ガス放出孔を封止するとともにケーシング７０の内圧が所定の圧力に達したときにガス放出孔を開放する封止板と、を有している。封止板は、シール材、金属材料または樹脂材料など適宜の材料から形成され、ガス放出孔を封止するように、接着剤や熱融着などの接合手段によって取り付けられている。ラミネート外装電池１１から異常時にケーシング７０内に放出されたガスが所定の圧力に達したときには、封止板が開裂あるいは破裂し、ケーシング７０内に充満したガスをガス放出孔から外部に放出する。これにより、ケース６１の異常膨張や破損などが防止される。開裂弁が作動する所定の圧力は、封止板の材質や肉厚、使用する接着剤の種類、熱融着条件などを変えることにより適宜設定可能であるが、ラミネート外装電池１１のシール部２３が開裂する圧力と同じ圧力、例えば、約１ｋｇｆ／ｃｍ２である。
【００３３】
電池モジュール６０を組み立てる場合には、まず、電圧計測用配線５２をプリントしたプリント配線板５１の表裏両面５１ａ、５１ｂの保持面に弾性シート５４を貼り付ける。このプリント配線板５１を水平方向に配置し、その上に、電極端子４１、４２を凹部５５内に位置させながら、４枚のラミネート外装電池１１を配置する。左側２枚のラミネート外装電池１１はシール部２３の辺２３ｂ、２３ｄが重ねられ、右側２枚のラミネート外装電池１１もシール部２３の辺２３ｂ、２３ｄが重ねられている（図２参照）。
【００３４】
各ラミネート外装電池１１をプリント配線板５１上に配置すると、電極端子４１、４２が計測用端子５７と重なる。４枚のラミネート外装電池１１を仮固定した状態で、重なった部分にはんだや超音波溶着を施して、ラミネート外装電池１１の電極端子４１、４２と計測用端子５７とを電気的に接続する。また、表面５１ａ側左端のラミネート外装電池１１の正極電極端子４１に正極端子６３を電気的に接続し、表面５１ａ側右端のラミネート外装電池１１の負極電極端子４２に負極端子６４を電気的に接続する。
【００３５】
４枚のラミネート外装電池１１を仮固定した状態のまま、プリント配線板５１の表裏を反転し、同様に、４枚のラミネート外装電池１１の配置、および、電極端子４１、４２と計測用端子５７との接続を行う。プリント配線板５１の凹部５５内には、表裏２個のラミネート外装電池１１の電極端子４１、４２が位置した状態となっている。
【００３６】
次いで、クリップ部材５３の収納空間内に電極端子４１、４２を挿入しながら、クリップ部材５３をクリップ部材５３を凹部５５に嵌め込む。これにより、凹部５５内に位置する２つの電極端子４１、４２の電気的な接続、および、電極端子４１、４２と電圧計測用配線５２との電気的な接続の両者が同時に終了する。
【００３７】
そして、ラミネート外装電池１１の仮固定を解除し、複数個のラミネート外装電池１１を保持したプリント配線板５１をケース６１の内部に収納し、ポッティング材の充填などを行うと電池モジュール６０の組み立てが完了する。
【００３８】
第１の実施形態の電池モジュール６０では、ラミネート外装電池１１を保持するための保持部材５０を、ラミネート外装電池１１の電圧を計測するための電圧計測用配線５２をプリントしたプリント配線板５１から構成したので、比較的剛性のあるプリント配線板５１でラミネート外装電池１１を保持することとなり、ラミネート外装電池１１のハンドリングが容易となり、生産効率性を高めることができる。また、電圧を計測するために行う作業、例えば、従来のケーブルの引き回し作業などを大幅に削減できる。さらに、ケース６１内にケーブルがないため、ケース６１にケーブル設置用のスペースを確保する必要がなく、ケース６１自体ひいては動力源の小型化をも図ることが可能になる。また、ケーブルが存在しないので、ケーブルがラミネート外装電池１１に応力をかけるという事態も生じ得ない。
【００３９】
また、プリント配線板５１に着脱自在に取り付けられ、ラミネート外装電池１１の電極端子４１、４２と、電圧計測用配線５２とを電気的に接続するクリップ部材５３をさらに有するので、凹部５５内に位置する２つの電極端子４１、４２の電気的な接続、および、電極端子４１、４２と電圧計測用配線５２との電気的な接続の両者を同時に終了することができ、生産効率性をさらに高めることができる。
【００４０】
また、クリップ部材５３は、プリント配線板５１に対するラミネート外装電池１１の位置を規制する位置決め機能をさらに備えているので、位置決めのための専用の部材や専用の作業を廃止して、生産効率性をさらに高めることができる。
【００４１】
また、プリント配線板５１の保持面に設けられ、電池収納ケースに収納した際にラミネート外装電池１１により圧縮されて弾性変形する弾性シート５４をさらに有するので、積層型の発電要素３１を備えるラミネート外装電池１１にあっては、発電要素３１に圧力をかけて押さえることができ、電極板間の距離を均一に保って電池性能の維持および寿命の向上を図ることができる。
【００４２】
また、プリント配線板５１は、複数個のラミネート外装電池１１を電気的に接続して構成される電池集合体１２を保持し、プリント配線板５１には、複数個のラミネート外装電池１１のそれぞれの電圧を計測するための複数の電圧計測用配線５２がプリントされているので、多数のラミネート外装電池１１を容易にハンドリングでき、生産効率性を一層高めることができる。しかも、電圧を計測するために行う作業、例えば、ケーブルの引き回し作業などを大幅に削減でき、動力源の小型化をも図ることが可能になる。
【００４３】
ここで、複数個のラミネート外装電池１１はプリント配線板５１の表裏両面５１ａ、５
１ｂに保持され、複数の電圧計測用配線５２はプリント配線板５１の表裏両面５１ａ、５１ｂにプリントされているので、プリント配線板５１の厚み方向を有効に利用して、電池モジュールの小型化を図ることができ、しかも、表裏に設けたラミネート外装電池１１はそれぞれから放熱することができ、電池性能の劣化を抑制することができる。
【００４４】
また、単電池１１は、ラミネートフィルムによって発電要素が密封されたラミネート外装電池１１であるので、軽量化を図った電池モジュール６０を提供することができる。
【００４５】
なお、電池モジュール６０は、実施形態で説明したものに制限されるべきものではなく、従来公知のものを適宜採用することができる。例えば、ラミネート外装電池１１の電極端子４１、４２同士を連結するためには、熱溶接、レーザ溶接または電子ビーム溶接により、または、リベットを用いて、またはカシメの手法を用いて、連結してもよい。
【００４６】
また、正負の電極端子４１、４２のそれぞれが発電要素３１の対向する端面に接続されている形態のラミネート外装電池１１を示したが、正負の電極端子４１、４２の両者が発電要素３１の一の端面に接続されている形態のラミネート外装電池を収納する場合にも本発明は適用可能である。
【００４７】
（第２の実施形態）
図８は、本発明の第２の実施形態に係る組電池９０を示す斜視図、図９は、組電池９０が搭載された車両１００を模式的に表す図である。
【００４８】
第２の実施形態は、第１の実施形態の電池モジュール６０を、冷却風Ｃを流下させるための隙間９７を介して複数個積み重ねて組電池９０を構成したものである。前記隙間９７の寸法は適宜の寸法を採用できるが、限られた収納スペース内で可及的に多段に積み重ね、かつ、冷却風Ｃの好適な流れを実現する観点からは、例えば、２ｍｍ〜４ｍｍの範囲が例示できる。
【００４９】
組電池における複数個の電池モジュール６０は、電気的に接続しないで個々独立して使用することもできるが、図示例では、電気的に相互に並列接続して構成した組電池９０を示してある。組電池９０とすることで、使用目的ごとの電池容量や出力に対する要求に、新たに専用の電池モジュール６０を作製することなく、比較的安価に対応することが可能になる。
【００５０】
図８に示したように、電池モジュール６０を６組並列に接続して組電池９０とするには、各電池モジュール６０の正極端子６３および負極端子６４を、外部正極端子部９１ａ、外部負極端子部９２ａを有する正極端子連結板９１、負極端子連結板９２を用いてそれぞれ電気的に接続する。また、各ケース６１の両側面に設けられた各ネジ孔部（図示せず）に、該ネジ孔部に対応する開口部を有する連結板９３を固定ネジ９４で固定し、各電池モジュール６０同士を連結する。各電池モジュール６０の正極端子６３および負極端子６４は、それぞれ正極および負極絶縁カバー９５、９６により保護され、適当な色、例えば、赤色と青色に色分けすることで識別されている。上位の電池モジュール６０と下位の電池モジュール６０との間には、冷却風Ｃを通過させるための隙間９７が設けられている。
【００５１】
このように、電池モジュール６０を複数直並列接続されてなる組電池９０は、一部の電池１１や電池モジュール６０が故障しても、その故障部分を交換するだけで修理が可能である。
【００５２】
組電池９０を、電気自動車（ＥＶ）に搭載するには、図９に示すように、電気自動車１００の車体中央部の座席下に搭載する。座席下に搭載すれば、車内空間およびトランクルームを広く取ることができるからである。なお、電池を搭載する場所は、座席下に限らず、後部トランクルームの下部でもよい。ＥＶやＦＣＶ（燃料電池自動車）のようにエンジンを搭載しない車両であれば、エンジンが一般的に搭載される車両前方に設置することもできる。
【００５３】
さらに、ラミネート外装電池１１は金属製の外装缶を用いる電池と比較して軽量であるため、組電池９０の軽量化、引いては車両１００全体の軽量化を通して、ＥＶ車などの走行距離の向上に寄与することができる。
【００５４】
以上説明したように、第２の実施形態の組電池９０は、電池モジュール６０を複数個積み重ねて構成されるので、その組電池９０は、基本となる電池モジュール６０の数や接続方法を変えるだけで、種々の容量や電圧の組電池９０を得ることができる。
【００５５】
さらに、電池モジュール６０または組電池９０を搭載することによって、車両１００の重量を極度に増加させることがなくなり、また、車両１００の有効スペースを極端に狭めることがなくなり、燃費、走行性能に優れた車両１００が提供できる。
【００５６】
なお、複数個の電池モジュール６０を上下方向に積み重ねた組電池９０を例示したが、積み重ねる方向は上下方向に限られるものではない。例えば、上下方向に立てた電池モジュール６０を左右方向に複数個積み重ねた組電池としてもよい。
【００５７】
また、組電池９０をＥＶなどに搭載するだけでなく、使用用途によっては、電池モジュール６０を搭載したり、組電池９０と電池モジュール６０とを組み合わせて搭載したり、電池モジュール６０のみを搭載したりしてもよい。本発明の電池モジュール６０または組電池９０を搭載することのできる車両１００としては、ＥＶ、ＦＣＶ、ハイブリッドカー（ＨＥＶ）が好ましいが、これらに制限されるものではない。
【００５８】
（第３の実施形態）
図１０は、本発明の第３の実施形態に係る保持部材５０をなすプリント配線板５１を示す正面図である。
【００５９】
第３の実施形態は、第１の実施形態のプリント配線板５１に温度検出手段１１０（１１０ａ〜１１０ｄの総称）および温度計測用配線１１１（１１１ａ〜１１１ｄの総称）、１１２（１１２ａ〜１１２ｄの総称）が追加されたもので、第１の実施形態と同様の構成については、同一の番号を付し説明を省略する。
【００６０】
なお、本発明のような二次電池においては、ラミネート外装電池１１の個々の電圧を計測するとともに、電池温度を検出することによりラミネート外装電池１１の温度特性に応じた入出力電圧制御が可能になる。
【００６１】
プリント配線板５１には、ラミネート外装電池１１の配置位置に温度検出手段１１０が配置されている。この温度検出手段１１０はＫタイプの熱電対やサーミスタなどの配線であり、−５０℃〜１００℃程度の測定領域を備えたものが好ましい。ここでは配線により温度検出手段を構成してラミネート外装電池１１の配置面に凹凸が無くすことが好ましいが、ラミネート外装電池１１の配置を阻害しない程度の小型のチップ部品などを取り付けるものでも良い。プリント配線板５１上の複数のラミネート外装電池１１の各々の配置位置に温度検出手段１１０を配置し、かつ、温度検出用配線１１１、１１２により端子部５８に接続するようにしている。プリント配線板５１の反対面に対しても同様に、温度検出手段１１０および温度検出用配線１１１、１１２が配置されている。
【００６２】
このようにして、端子部５８を図示しない電源制御部に接続することにより、ラミネート外装電池の温度を検出できるようにする。
【００６３】
よって、第３の実施形態においては第１の実施形態の効果に加えて、温度検出手段および温度検出手段用の配線を省略することができる。
【００６４】
また、本実施形態においては個々のラミネート外装電池１１それぞれに温度検出手段１１０を配したが、温度管理の要求に応じて温度検出手段の個数を減らすことも可能である。この場合、特定のラミネート外装電池１１のみを検出しても良いし、ラミネート外装電池１１の配置位置からずらして、全体の温度を検出するようにしても良い。
【００６５】
（第４の実施形態）
図１１（Ａ）は、本発明の第４の実施形態に係る保持部材５０をなすプリント配線板５１を示す正面図、図１１（Ｂ）は、図１１（Ａ）の１１Ｂ−１１Ｂ線に沿う断面図である。図１２（Ａ）は、図１１（Ａ）に示されるプリント配線板５１を表裏反転した状態を示す正面図、図１２（Ｂ）は、図１２（Ａ）の１２Ｂ−１２Ｂ線に沿う断面図である。なお、第１の実施形態と同様の構成については、同一の番号を付し説明を省略する。また、図１１（Ｂ）および図１２（Ｂ）においては、バスバー１２０とプリント配線板５１との間に挟み込まれる電極端子４１、４２については図示を省略してある。
【００６６】
第４の実施形態は、第１の実施形態のプリント配線板に対して、隣接するラミネート外装電池１１の図中上端側に位置し左右に隣り合う電極端子４１、４２などを接続するバスバー１２０を改良したものである。
【００６７】
第１の実施形態では、溶接あるいは超音波溶着により、バスバー８０を電極端子４１、４２に接続し、さらに、はんだや超音波溶着により、電極端子４１、４２と計測用端子５７とが重なる部分を接続している。これに対して、第４の実施形態では、バスバー１２０を締結部材１３０を用いてプリント配線板５１に固定している。
【００６８】
さらに詳しくは、プリント配線板５１の表面５１ａには７本の電圧計測用配線１４１（１４１ａ〜１４１ｇの総称）がプリントされ（図１１（Ａ）参照）、裏面５１ｂには２本の電圧計測用配線１４２（１４２ａ、１４２ｂの総称）がプリントされている（図１２（Ａ）参照）。バスバー１２０は、プリント配線板５１にボルト、リベットなどの締結部材１３０により取り付けられ、単電池の電極端子４１、４２と、電圧計測用配線１４１、１４２と、プリント配線板５１の平面方向に隣接した単電池の電極端子４１、４２とを電気的に接続する。特に、締結部材１３０を、電圧計測用配線１４１、１４２上で締結してある。図示例では、締結部材１３０を締結する個所において、プリント配線板５１の表面５１ａには電圧計測用配線１４１の一端に設けられる計測用端子１４３が３個配置され（図１１（Ａ）参照）、裏面５１ｂには電圧計測用配線１４２の一端に設けられる計測用端子１４３が２個配置されている（図１２（Ａ）参照）。各計測用端子１４３には、締結部材１３０のピン部などを挿通するための通孔１４４がプリント配線板５１を貫通して形成されている。
【００６９】
電極端子４１、４２は、バスバー１２０を固定する際に挟み込まれ、圧着によって電気的接続が確保される。さらに、締結個所に計測用端子１４３を配置しているので、バスバーと計測用端子１４３との接続も確保することができる。
【００７０】
ところで、本実施形態のように複数個のラミネート外装電池１１を直列接続する場合にあっては、図中上端側に位置する表裏の電極端子４１、４２同士は電気的に絶縁されている必要がある。そこで、バスバー１２０をプリント配線板５１に対して締結する位置は、電極端子４１、４２以外の場所に設定している。このように配置することで、図中上端側に位置する表裏の電極端子４１、４２同士の絶縁を確保しつつ、バスバー１２０と電極端子４１、４２との電気的接触、およびバスバー１２０と計測用端子１４３との電気的接触を同時に得ることができる。
【００７１】
図１２（Ａ）（Ｂ）に示すように、プリント配線板５１の裏面５１ｂ側においても、表面５１ａ側と同様に、電極端子４１、４２は、バスバー１２０を固定する際に挟み込まれ、圧着によって電気的接続が確保される。さらに、締結個所において計測用端子１４３を配置しているので、バスバー１２０と計測用端子１４３との接続も確保することができる。
【００７２】
（第５の実施形態）
図１３（Ａ）は、本発明の第５の実施形態に係る保持部材５０をなすプリント配線板５１を示す正面図、図１３（Ｂ）は、図１３（Ａ）の１３Ｂ−１３Ｂ線に沿う断面図である。図１４（Ａ）は、図１３（Ａ）に示されるプリント配線板５１を表裏反転した状態を示す正面図、図１４（Ｂ）は、図１４（Ａ）の１４Ｂ−１４Ｂ線に沿う断面図である。なお、第１、第４の実施形態と同様の構成については、同一の番号を付し説明を省略する。また、図１３（Ｂ）および図１４（Ｂ）においては、バスバー１２０とプリント配線板５１との間に挟み込まれる電極端子４１、４２については図示を省略してある。
【００７３】
第５の実施形態は、計測用端子１４３をプリント配線板の表面５１ａのみ、つまり片面のみに設けた点で、第４の実施形態と相違している。プリント配線板５１の表面５１ａには９本の電圧計測用配線１４５（１４５ａ〜１４５ｉの総称）がプリントされ（図１３（Ａ）参照）、裏面５１ｂには電圧計測用配線はプリントされていない（図１４（Ａ）参照）。
【００７４】
第５の実施形態にあっては、ボルト、リベットなどの締結部材１３１は、金属などの導電性の材質から形成され、導電性を有している。そして、裏面５１ｂ側に取り付けられるバスバー１２０を、導電性の締結部材１３１を介して、表面５１ａに設けた計測用端子１４３に電気的に接続させている。このようにすることで、プリント配線板５１のプリント面を片面に集約できるのでコスト面で有利なものとなる。
【００７５】
（その他の実施例）
複数個の単電池を直列接続した実施形態について説明したが、本発明はこの場合に限定されず、配線パターンの自由度が高いというプリント配線板の特徴を利用して、複数個の単電池を並列接続した電池モジュールとすることができる。また、電極端子４１、４２を接続するバスバー８０の機能を有する配線パターンをプリント配線板に形成することもできる。さらに、クリップ部材５３で電極端子４１、４２を挟持して電気的に接続する形態を示したが、２個の単電池の電極端子を電気的に絶縁した状態で挟持固定しつつ、個々の電極端子を電圧計測用配線と電気的に接続する構成とすることもできる。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本発明は、単電池のハンドリングを容易なものとして生産効率性を高める用途に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る電池モジュールを示す正面図である。
【図２】図２（Ａ）（Ｂ）は、ラミネート外装電池を保持した状態の保持部材を示す正面図および側面図である。
【図３】図３（Ａ）（Ｂ）は、ラミネート外装電池を保持した状態の保持部材を示す上面図および底面図である。
【図４】保持部材をなすプリント配線板を示す正面図である。
【図５】ラミネート外装電池の一例を示す斜視図である。
【図６】図６（Ａ）は、同ラミネート外装電池を示す平面図、図６（Ｂ）は、図６（Ａ）の６Ｂ−６Ｂ線に沿う断面図である。
【図７】図７（Ａ）〜（Ｃ）は、それぞれ、図１に示される電池収納ケースを示す正面図、上面図および側面図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る組電池を示す斜視図である。
【図９】組電池が搭載された車両を模式的に表す図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態に係る保持部材をなすプリント配線板を示す正面図である。
【図１１】図１１（Ａ）は、本発明の第４の実施形態に係る保持部材をなすプリント配線板を示す正面図、図１１（Ｂ）は、図１１（Ａ）の１１Ｂ−１１Ｂ線に沿う断面図である。
【図１２】図１２（Ａ）は、図１１（Ａ）に示されるプリント配線板を表裏反転した状態を示す正面図、図１２（Ｂ）は、図１２（Ａ）の１２Ｂ−１２Ｂ線に沿う断面図である。
【図１３】図１３（Ａ）は、本発明の第５の実施形態に係る保持部材をなすプリント配線板を示す正面図、図１３（Ｂ）は、図１３（Ａ）の１３Ｂ−１３Ｂ線に沿う断面図である。
【図１４】図１４（Ａ）は、図１３（Ａ）に示されるプリント配線板を表裏反転した状態を示す正面図、図１４（Ｂ）は、図１４（Ａ）の１４Ｂ−１４Ｂ線に沿う断面図である。
【符号の説明】
【００７８】
１１      ラミネート外装電池（単電池）、
１２      電池集合体、
２１、２２    ラミネートフィルム、
２３      外周縁部、
３１      発電要素、
４１、４２    電極端子
５０      保持部材、
５１      プリント配線板、
５１ａ、５１ｂ    プリント配線板の表裏両面、
５２      電圧計測用配線、
５３      クリップ部材、
５４      弾性シート（弾性体）、
５５      凹部、
５６、５７    計測用端子、
５９      内部配線、
６０      電池モジュール、
６１      電池収納ケース、
７０      ケーシング、
８０      バスバー、
９０      組電池、
１００    車両、
１１０    温度検出手段、
１１１、１１２    温度検出用配線、
１２０    バスバー、
１３０、１３１    締結部材、
１４１、１４２、１４５    電圧計測用配線、
１４３    計測用端子、
１４４    通孔。
【図１】
0004701658.tif 000002
【図２】
0004701658.tif 000003
【図３】
0004701658.tif 000004
【図４】
0004701658.tif 000005
【図５】
0004701658.tif 000006
【図６】
0004701658.tif 000007
【図７】
0004701658.tif 000008
【図８】
0004701658.tif 000009
【図９】
0004701658.tif 000010
【図１０】
0004701658.tif 000011
【図１１】
0004701658.tif 000012
【図１２】
0004701658.tif 000013
【図１３】
0004701658.tif 000014
【図１４】
0004701658.tif 000015