(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ複数の単電池を接続して成る組電池を、更に複数接続してなる組電池システムにおいて、
複数の単電池を電気的に直列に接続した二つの直列体と、前記二つの直列体のうちの一方の直列体の負極と他方の直列体の正極とにそれぞれ電気的に接続されると共に、互いに電気的に開放された二つの電源回路端子とを有する１の組電池と、
前記１の組電池の前記開放された二つの電源回路端子を接続して、前記１の組電池内部の複数の単電池を直列接続する接続部を有する他の組電池と、を備えることを特徴とする組電池システム。
【請求項２】
請求項１に記載の組電池システムにおいて、
前記接続部は少なくとも、前記二つの電源回路端子に接続する事によって、前記二つの直列体を電気的に接続する接続プラグを含むことを特徴とする組電池システム。
【請求項３】
請求項２に記載の組電池システムにおいて、
前記接続部は、前記１の組電池に接続される他の組電池の電源回路並びに前記接続プラグであることを特徴とする組電池システム。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の組電池システムにおいて、
前記各組電池は同一構造であることを特徴とする組電池システム。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の組電池システムにおいて、
前記複数の組電池を収容するケースを備え、
複数の組電池のうちの１の組電池は、当該１の組電池の電源回路端子に接続する接続部を有する他の組電池を前記ケースから取り出さないと前記１の組電池を前記ケースから取り出せないように構成されていることを特徴とする組電池システム。
【請求項６】
請求項５に記載の組電池システムにおいて、
前記１の組電池の少なくとも一部の面に前記他の組電池の少なくとも一部の面が、組電池を前記ケースに挿入する際の挿入方向に重畳して設けられていることを特徴とする組電池システム。
【請求項７】
請求項６に記載の組電池システムにおいて、
前記ケースの内面と前記複数の組電池それぞれの外面とに、前記組電池の収容位置を規定する位置決め手段を形成したことを特徴とする組電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の電池を接続してなる組電池をさらに複数段に接続した組電池システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複数の電池を直列接続してなる組電池において、接続回路中に着脱可能なサービスプラグを設け、組電池をハンドリングする際やメンテナンスする際にはサービスプラグを取り外すことで回路を遮断し、工具等が組電池の正極と負極の端子に接触する事による短絡を防止するものが知られている（特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３４３３３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、こうした組電池をさらに複数接続した場合において、電源回路を遮断するには全ての組電池のサービスプラグを取り外さなければならず、作業が煩雑になるという問題がある。
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、組電池の電源回路を作業性良く遮断できる組電池システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、組電池に開放された電源回路端子を設ける一方で、他の組電池にこれを直列接続する接続部を設けることによって上記課題を解決する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、組電池の電源回路を作業性良く遮断することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【０００９】
《第１実施形態》
図１は、本発明の第１実施形態に係る組電池システム１を示す電気回路図である。
【００１０】
本例の組電池システム１は、３つの組電池２，３，４を接続し、これをケース本体６に収容したものである。ここでは、組電池２を第１段目、組電池３を第２段目、組電池４を第３段目の組電池と称し、第Ｎ段目の組電池の「前段」とは第（Ｎ−１）段目の組電池、第Ｎ段目の組電池の「後段」とは第（Ｎ＋１）段目の組電池を称するものとする。
【００１１】
各組電池２，３，４はそれぞれ、複数の単電池２１，３１，４１が直列に接続された電源回路（直列体）２２，３２，４２を二つずつ有する。そして、それぞれの電源回路２２，３２，４２の一方の端子２３，３３，４３を電気的に開放された電源回路端子とし、他方の端子２４，３４，４４を組電池システム１の電源出力端子としている。つまり組電池２に着目すると、二つの電源回路２２のうちの一方の電源回路の負極側に接続された電源回路端子２３と、他方の電源回路２２の正極側に接続された電源回路端子２３との二つの電源回路端子２３が互いに電気的に開放された状態で設けられており、組電池３及び４においても同様に二つの電源回路端子２３が互いに電気的に開放された状態で設けられている。また、組電池２，３，４を構成する単電池は互いに固定され、一つの組電池が一つの電池パックとしてハンドリング等の機能を奏するようにケース又はそれに相当する収容手段に収容されている。
【００１２】
なお、各組電池２，３，４における単電池２１，３１，４１の接続形態は、図示する直列以外にも例えば直列と並列の組合せとすることができる。つまり、複数の単電池が並列に接続された並列体を複数直列に接続した場合であっても、各並列体は一つの単電池として考える事ができる為、本実施例における直列体と考える事ができる。また、各組電池２，３，４における単電池２１，３１，４１の容量や数量は特に限定されず、互いに同じにしても又は異なるようにしてもよい。
【００１３】
第１段目の組電池２を除く、第２段目及び第３段目の組電池３，４には、前段の組電池、すなわち第２段目の組電池３であれば第１段目の組電池２、第３段目の組電池４であれば第２段目の組電池３の開放された電源回路端子２３，３３を直列に接続する接続回路３５，４５をそれぞれ設けている。この接続回路３５，４５が本発明に係る接続部に相当する。
【００１４】
この接続回路３５，４５は、一対の端子とこれらを接続する導線とで構成することができ、各組電池３，４のケースなどに設けることができる。図６は本例に係る接続回路３５，４５の一例を示す斜視図であり、たとえば、同図に示すように、組電池２の開放された電源回路端子２３を凹状接点で形成し、接続回路３５の端子をピン接点で形成することができる。勿論、これらを逆にすることもできるし、凹凸嵌合以外の接続構造を採用することもできる。
【００１５】
これに対し、第３段目の組電池４の開放された電源回路端子４３に対しては、接続プラグ５を装着することにより、当該開放された電源回路端子４３を導通させる。この接続プラグ５についても、一対の端子５５とこれらを接続する導線とで構成することができ、図６にて例示したものと同様の接続構造とすることができる。すなわち接続回路３５,４５は、接続プラグ５の接続回路を組電池２,３に一体成型したものと考える事ができる。
【００１６】
なお、各組電池２，３，４の電源出力端子２４，３４，４４は、当該組電池システム１の使用形態に応じて適宜の接続構造により駆動負荷に接続され、電力が供給される。
【００１７】
第１段目及び第２段目の組電池２，３の開放された電源回路端子２３，３３と、これを直列に接続する接続回路３５，４５との接続部分の構造は、後段の組電池をケース（複数の組電池を収容したケース）から取り出さないと前段の組電池をケースから取り出せないように構成することが望ましい。たとえば、図１に示すように、第１段目の組電池２の開放された電源回路端子２３が形成された面の上に、第２段目の組電池３の接続回路３５が形成された面を重畳するように設ける。同様に、第１段目の組電池２の開放された電源回路端子２３が形成された面の上に、第２段目の組電池３の接続回路３５が形成された面を重畳するように設ける。
【００１８】
図２は、各組電池２，３，４を図１に示すケース６に収容する際のハンドリング状態および当該ケース６から取り出す際のハンドリング状態を示す図である。
【００１９】
本例の３つの組電池２，３，４をケース６に収容するには、第１段目の組電池２から順番に第３段目の組電池４までをケース６の開口部からケース６に挿入（図２において、ケース６の上方から内部に挿入）して組電池２、３、４をケース内部に入れるが、それぞれの組電池２，３，４は、電源回路端子２２，３２，４２の一端が開放されているので、取り扱い作業において電源出力端子２４，３４，４４に工具等が接触する事による電池の短絡が防止されている。
【００２０】
そして、第１段目の組電池２をケース６の所定位置に入れたのち、当該第１段目の組電池２の開放された電源回路端子２３と接続回路３５とが接続されるように第２段目の組電池３をケース６に入れると、このときに初めて、第１段目の組電池２の電源回路２２が導通することになる。同様に、第２段目の組電池３をケース６の所定位置に入れたのち、当該第２段目の組電池３の開放された電源回路端子３３と接続回路４５とが接続されるように第３段目の組電池４をケース６に入れると、このときに初めて、第２段目の組電池３の電源回路３２が導通することになる。また、第３段目の組電池４については、当該第３段目の組電池４をケース６の所定位置に入れたのち、開放された電源回路端子４３に接続プラグ５の端子５５を接続したときに初めて、第３段目の組電池４の電源回路４２が導通することになる。
【００２１】
このように、組電池２，３，４をケース６に収容する際においては、各組電池２，３，４の電源回路２２，３２，４２は後段の組電池３，４及び接続プラグ５を接続しない限り導通しないように構成されているので、ケース６に組電池２，３，４を収容する際の電池の短絡が防止できる。特に、第１段目から第３番目の組電池２，３，４をこの順番にしか収容できない構造となっているので、導通した組電池を取り扱う際に電池が短絡することも防止できる。
【００２２】
なお本例によると、後段の組電池をケースに収容すると前段の組電池の電源回路は導通するが、既にケースの所定位置に設置されて触れる必要のない組電池であるため、電池の短絡が防止される。
【００２３】
一方、組電池２，３，４をケース６から取り出す場合には、まず第３段目の組電池４から接続プラグ５を取り外し、当該第３段目の組電池４の電源回路４２を開放する。
【００２４】
これにより、第３段目の組電池４を把持する際の電池の短絡を防止することができるので、当該組電池４を把持してケース６から取り出す。第３段目の組電池４を持ち上げた際に、当該組電池４の接続回路４５が第２段目の開放された電源回路端子３３の導通を解除するので、第２段目の組電池３の電源回路３２が開放することになる。
【００２５】
これにより、第２段目の組電池３を把持する際の電池の短絡を防止することができるので、当該組電池３を把持してケース６から取り出す。第２段目の組電池３を持ち上げた際に、当該組電池３の接続回路３５が第１段目の開放された電源回路端子２３の導通を解除するので、第１段目の組電池２の電源回路３２が開放することになる。これにより、第１段目の組電池２も把持する際の電池の短絡を防止することができケース６から取り出すことができる。
【００２６】
このように、組電池２，３，４をケース６から取り出す際においては、各組電池２，３，４の電源回路２２，３２，４２は後段の組電池３，４及び接続プラグ５を取り外すことで開放されるように構成されているので、ケース６から組電池２，３，４を取り出す作業時の電池の短絡が防止できる。特に、第３段目から第１番目の組電池２，３，４をこの順番にしか取り出せない構造となっているので、導通した組電池を誤って把持することも防止できる。
【００２７】
《第２実施形態》
図３は、本発明の第２実施形態に係る組電池システムを示す電気回路図である。上述した第１実施形態においては、たとえば第１段目の組電池２の開放された電源回路端子２３を直列に接続する接続回路３５を、第２段目の組電池３の電源回路３２とは別の回路としたが、電源回路３２を接続回路として共用することもできる。
【００２８】
すなわち、同図に示すように、各組電池２，３，４は、単電池２１，３１，４１が直列に接続された電源回路２２，３２，４２を有する。各組電池２，３，４における単電池２１，３１，４１の接続形態は、図示する直列以外にも例えば直列と並列の組合せとすることができる。また、各組電池２，３，４における単電池２１，３１，４１の容量や数量は特に限定されず、同じにしても異なるようにしてもよい。
【００２９】
第１段目の組電池２の電源回路２２については、一方の端子２３を開放端子とし、他方の端子２４を組電池システム１の電源出力端子としている。これに対し、第２段目の組電池３の電源回路３２の両端子３３，３６は、いずれも開放端子とし、一方の端子３６は第１段目の組電池２の開放された電源回路端子２３に接続し、他方の端子３３は第３段目の組電池４の開放端子４６に接続する。また、第３段目の組電池４の電源回路４２の両端子４３，４６は、いずれも開放端子とし、一方の端子４６は第２段目の組電池３の開放された電源回路端子３３に接続し、他方の端子４３は接続プラグ５の端子５５に接続する。
【００３０】
そして、同図に示すように第１段目〜第３段目の組電池２，３，４お呼び接続プラグ５を接続してケース６に収容すると、３段の組電池２，３，４が直列に接続された、一つの電源出力端子２４を有する組電池システム１が構成されることになる。
【００３１】
この組電池システム１においては、同図に示すようにケース６に収容した状態から接続プラグ５を取り外すと、３つの組電池２，３，４それぞれの電源回路２２，３２，４２が全て開放されることになる。逆に、３つの組電池２，３，４をケース６に収容する場合には、全ての組電池２，３，４をケース６に入れ、さらに第３段目の組電池４に接続プラグ５を接続するまで、３つの組電池２，３，４それぞれの電源回路２２，３２，４２は全て開放状態を維持することになる。
【００３２】
つまり、本例における第２段目の組電池３の電源回路３２と第３段目の組電池４の電源回路４２と接続プラグ５は、第１段目の組電池２の開放された電源回路端子２３を直列に接続する接続回路（本発明の接続部に相当）を構成する。同様に、第３段目の組電池４の電源回路４２と接続プラグ５は、第２段目の組電池３の開放された電源回路端子３３を直列に接続する接続回路（本発明の接続部に相当）を構成する。
【００３３】
特に、本例に係る組電池システム１によれば、接続プラグ５の着脱によって全ての組電池２，３，４の電源回路がその瞬間に切断されるので、電池の短絡の防止をより確実に行うことができる。
【００３４】
《第３実施形態》
図４は、本発明の第３実施形態に係る組電池システムを示す電気回路図、図５は同実施形態に係る組電池システムを示す分解斜視図（（Ａ）は一の方向から見た斜視図、（Ｂ）は他の方向から見た斜視図）である。
【００３５】
本実施形態は、上述した第２実施形態に機械構造的変形を加えたものであり、電気回路の構成は第２実施形態と同じである。なお、第２実施形態に対し、２つの組電池３Ａ，３Ｂを接続した組電池システム１を示すが、後述するように本例の組電池システム１は組電池３の接続個数を任意に設定することができるものである。
【００３６】
本例の２つの組電池３Ａ，３Ｂは互いに同じ寸法形状とされ、一方の上部に凸部３７が形成され、他方の上部に当該凸部３７に嵌合する形状とされた凹部３８が形成されている。そして、凸部３７には電源回路３２の開放された一方の電源回路端子３６が設けられ、凹部３８には電源回路３２の開放された他方の電源回路端子３３が設けられている。
【００３７】
また、第２段目の組電池３Ｂの凹部３８に嵌合する形状とされた接続プラグ５を有し、この接続プラグ５の端子５５は第２段目の組電池３Ｂの開放された電源回路端子３３を接続する。
【００３８】
一方、組電池３Ａ，３Ｂを収容するケース６の一方の開口縁には、第１段目の組電池３Ａの凸部３７をケース６の外部に露出するための切り欠き部６１が形成され、他方の開口縁には接続プラグ５を着脱可能とする切り欠き部６２が形成されている（特に図５（Ａ）(Ｂ)参照）。
【００３９】
この切り欠き部６２により、ケース６に組電池３Ａ，３Ｂを収容した状態で接続プラグ５を容易に着脱することができる。したがって、組電池システム１の組み付け時にはケース６の蓋を閉めた後に接続プラグ５を装着することで、蓋を閉め終わるまで組電池３Ａ，３Ｂの電源回路３２，３２を開放しておくことができる。また、組電池システム１の解体時には蓋を開ける前に接続プラグ５を取り外すことで、蓋を開く作業を行う前から組電池３Ａ，３Ｂの電源回路３２，３２を開放しておくことができる。
【００４０】
また、図５に示すように、ケース６の内側の４側面と、各組電池３Ａ，３Ｂの４側面には、互いに嵌合する凸凹状の嵌合スリットが形成されている。本例では、ケース６の内側の４側面のうち長手方向（組電池３Ａ，３Ｂを接続する方向）の２側面に下端がテーパ状となった凹状の嵌合スリット６３ａを形成し、残りの２側面のうち一方の側面に上端がテーパ状となった凸状の嵌合スリット６３ｂを形成し、他方の側面に下端がテーパ状となった凹状の嵌合スリット６３ｃを形成している。
【００４１】
これに対して、組電池３Ａ，３Ｂの４側面のうちの長手方向の２側面に、ケース６の凹部６３ａに嵌合する下端がテーパ状となった凸状の嵌合スリット３９ａを形成し、残りの２側面のうちの一方の側面に上端がテーパ状となった凹状の嵌合スリット３９ｂを形成し、他方の側面に上下両端がテーパ状となった凸状の嵌合スリット３９ｃを形成している。
【００４２】
これらの凹凸状の嵌合スリットのうち、組電池３Ａ，３Ｂの凸状嵌合スリット３９ａとケース６の凹状嵌合スリット６３ａは、互いに嵌合することにより組電池３Ａ，３Ｂのケース６に対する長手方向の位置を規制する。また、組電池３Ａ，３Ｂの凹状嵌合スリット３９及び凸状嵌合スリット３９ｃとケース６の凸状嵌合スリット６３ｂ及び凹状嵌合スリット６３ｃは、互いに嵌合することにより組電池３Ａ，３Ｂのケース６に対する短手方向の位置を規制する。このように、これらの凹凸状嵌合スリットが嵌合するように組電池３Ａ，３Ｂをケース６に入れるだけで、組電池３Ａ，３Ｂを正規位置にセットすることができる。
【００４３】
なお、組電池３Ａの凸状嵌合スリット３９ｃは組電池３Ｂの凹状嵌合スリット３９ｂと嵌合する一方で、組電池３Ｂの凸状嵌合スリット３９ｃはケース６の凹状嵌合スリット６３ｃと嵌合する。このとき、組電池３Ａの凸状嵌合スリット３９ｃには、組電池３Ｂの凹状嵌合スリット３９ｂが上側から挿入され、組電池３Ｂの凸状嵌合スリット３９ｃは、ケース６の凹状嵌合スリット６３ｃに上側から挿入される。このため、組電池３Ａ，３Ｂの凸状嵌合スリット３９ｃを上下両端がテーパ状となった凸形状とすることで、組電池３Ａとしても、また組電池３Ｂとしても用いることができる。
【００４４】
なお、組電池３Ａ，３Ｂの外面およびケース６の内面に形成する凹凸状嵌合スリットが本発明の位置決め手段に相当するが、その形状や数量は特に限定されず、組電池３Ａ，３Ｂのケース６に対する挿入安定性や挿入作業性に応じて適宜設定することができる。
【００４５】
以上のとおり、本実施形態の組電池システム１によれば、組電池を同一構造としているので、図示する２つの組電池３Ａ，３Ｂを接続して組電池システム１を構成する場合のほか、３つ以上の組電池を接続して必要出力に応じた組電池システム１を構築することができる。この場合、組電池の接続個数に応じたケース６を用意するだけで足りる。
【００４６】
また、組電池３Ａ，３Ｂの外面とケース６の内面に組電池の収納位置を規制する凹凸状嵌合スリット３９ａ，３９ｂ，３９ｃ，６３ａ，６３ｂ，６３ｃを形成しているので、組電池３Ａ，３Ｂをケース６に入れる過程で当該組電池の収納位置が定まることになる。したがって、ケース６に組電池３Ａ，３Ｂを収納した後に当該組電池３Ａ，３Ｂの位置を修正する必要がなくなる。
【００４７】
なお、第３実施形態に係る組電池システム１の電気回路構成を、第１実施形態に係る組電池システム１と同様にすることもできる。すなわち、第１実施形態に係る組電池システム１の組電池２，３，４を同一構造とすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の第１実施形態に係る組電池システムを示す電気回路図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る組電池システムの作用を説明するための図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る組電池システムを示す電気回路図である。
【図４】本発明の第３実施形態に係る組電池システムを示す電気回路図である。
【図５】本発明の実施形態に係る組電池システムを示す斜視図である。
【図６】本発明の実施形態に係る組電池システムの接続回路を示す拡大斜視図である。
【符号の説明】
【００４９】
１…組電池システム
２，３，３Ａ，３Ｂ，４…組電池
２１，３１，４１…単電池
２２，３２，４２…電源回路
２３，３３，４３，３６，４６…開放された電源回路端子
２４，３４，４４…電源出力端子
３５，４５…接続回路
３７…凸部
３８…凹部
３９ａ，３９ｂ，３９ｃ…嵌合スリット
５…接続プラグ
５５…接続回路
６…ケース
６１，６２…切り欠き部
６３ａ，６３ｂ，６３ｃ…嵌合スリット
【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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