(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の板状の支持体に両端を挟持された複数の単電池と、前記複数の単電池を電気的に直列に接続する接続体と、前記接続体のすべてに引き出し線が接続され、複数の単電池は少なくとも２本以上が２列に重ね合わされており、第２の列の単電池は第１の列の単電池の間に俵積み状に配置され、引き出し線及びこの引き出し線の外部導出コネクタが、支持体における前記第２の列であって前記第１の列の単電池の上部に備えられた空間部分に配されていることを特徴とする組電池。
【請求項２】
引き出し線は、各単電池の電圧検知手段の一部であることを特徴とする請求項１記載の組電池。
【請求項３】
引き出し線は、各単電池の個別充放電手段の一部であることを特徴とする請求項１記載の組電池。
【請求項４】
引き出し線は、各単電池の内部抵抗検出手段の一部であることを特徴とする請求項１記載の組電池。
【請求項５】
接続体は支持体の外側に配され、前記接続体を覆うカバーを前記支持体に備えたことを特徴とする請求項１記載の組電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気自動車等に用いられる組電池の構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車等の排ガスによる大気汚染が世界的な問題となり、自動車の動力源に電気を用いた電気自動車の開発が進むと共に、このような電気自動車に使用するのに適した二次電池の開発が要望されている。この種の二次電池は、複数個の単電池を一列に電気的かつ機械的に直列に接続してなる電池モジュールを、多数本並列配置してホルダーケースに保持させ、これら電池モジュールを電気的に直列に接続して、高圧電力が取り出せるように構成したものが知られている。
【０００３】
従来、組電池は特開平１０−２７０００６号公報に記載されたものが知られている。その組電池構造を図９〜１２に示す。図９は従来から使用されている単電池を６個直列につないだ電池モジュール１０９の斜視図を示すものである。図９に示すように、各単電池１０７間を金属製の接続リング１５０を介してスポット溶接を用いて直列に接続している。又、電池モジュール１０９のプラス電極端に座部１１１ａを備えた四角形ナット１１１が前記接続リング１５０を介してスポット溶接を用いてプラス電極端の単電池１０７に接続されている。さらに電池モジュール１０９のマイナス電極端に座部１１２ａを備えた六角ナットが前記接続リング１５０を介してスポット溶接を用いてマイナス電極端の単電池１０７に接続されている。また、前記接続部には、同一単電池におけるプラス電極とマイナス電極との短絡を阻止するための樹脂製の絶縁リング１１３ａ、１１３ｂが介装されている。
【０００４】
次に、前述の電池モジュール１０９を２１本並列配置された組電池構造について図１０、１１、１２を用いて説明する。図中、１１８はケース本体、１１９は第１エンドプレート、１２０は第２エンドプレート、１２１は冷却フィンプレート、１２２は防振ゴムシートであり、ケース本体１１８は、上下面が解放された直方体ボックス形状に形成された樹脂一体成型品である。ケース本体１１８の両端壁１２３及び隔壁１２５とフィンプレート１２１には、同一対応位置に電池モジュール１０９を挿通するための挿通孔１２３ａ、１２５ａ、１２１ａが水平方向３列、鉛直方向７列の計２１個設けられている。挿通孔１２３ａ、１２５ａ、１２１ａは縦横等ピッチで設けられ、かつ電池モジュール１０９の外径より大の径を有するように形成されている。この挿通孔１２３ａ、１２５ａ、１２１ａに電池モジュール１０９が挿通され組電池が構成される。
【０００５】
ケース本体１１８の一端部には第１エンドプレート１１９が固定されており、また、他端部には第２エンドプレート１２０が固定されている。第１エンドプレート１１９は図１２に示すように、樹脂板で構成されると共にパスバー１２８がインサート成形によって樹脂板に埋設固定されている。パスバー１２８は、ボルト１３４を締結することによって電池モジュール１０９のプラス電極端の四角形ナット１１１またはマイナス電極端の六角ナットに電気的かつ機械的に結合される。第２エンドプレート１２０も第１エンドプレート１１９と同様に、樹脂板で構成されると共にパスバー１２８がインサート成形によって樹脂板に埋設固定されており、パスバー１２８は、ボルト１３４を締結することによって電池モジュール１０９のプラス電極端の四角形ナット１１１またはマイナス電極端の六角ナットに電気的かつ機械的に結合される。このように、組電池に並列配置された２１本の電池モジュール１０９は、第１エンドプレート１１９のパスバー１２８及び第２エンドプレート１２０のパスバー１２８によって、電気的に直列に接続される。
【０００６】
また、第１エンドプレート１１９は、２本の電池モジュール１０９の端子間電圧を測定するためのリード線（図示せず）をインサート成形により樹脂板内に埋設している。そのリード線はパスバー１２８のそれぞれに接続され、パスバー間の電圧Ｖを測定するように構成されている。前記電圧Ｖはパスバー間に電気的に直列に接続される２本の電池モジュール１０９、換言すれば１２個の単電池１０７間の電圧を示すこととなる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記の従来の構成では、電池の残量確認や充電状態を確認するために各単電池の電圧を測定する場合にどうしても６個、１２個等の６の倍数単位でしか実施できない（本従来例では、単電池１２個の電圧を測定している）。また、各単電池ごとに電圧測定を実施しようとすると、各単電池おのおのに引き出し線を配設しなければならず配線が非常に複雑になるという問題点を有していた。
【０００８】
本発明は上記従来の問題点を解決するもので、電池の残量確認や充電状態を確認するために各単電池の電圧を測定する場合のみならず、電池の劣化状態を確認するために各単電池の内部抵抗測定する場合や、各単電池の容量ばらつきが発生し容量の均等化を図るために各単電池の個別充電や放電を実施する場合などの各単電池ごとの電池制御が、安価な手段で可能となる組電池を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために本発明の組電池は、一対の板状の支持体に両端を挟持された複数の単電池と、前記複数の単電池を電気的に直列に接続する接続体と、前記接続体のすべてに引き出し線が接続されている構成を有している。
【００１０】
この構成によって、電池の残量確認や充電状態あるいは電池劣化状態を確認するために各単電池の電圧や内部抵抗を測定する場合や、各単電池の容量ばらつきが発生し容量の均等化を図るために各単電池の個別充電や放電を実施する場合などの単電池ごとの電池制御が、安価な手段で可能となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、一対の板状の支持体に両端を挟持された複数の単電池と、前記複数の単電池を電気的に直列に接続する接続体と、前記接続体のすべてに引き出し線が接続されているものであり、各単電池ごとの電池制御が、安価な手段で可能となる。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、引き出し線は、各単電池の電圧検知手段の一部であるとしたものであり、電池の残量や充電状態の確認を各単電池ごとに行えるので、精度良く電池制御が可能となる。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、引き出し線は、各単電池の個別充放電手段の一部であるとしたものであり、各単電池の充放電効率の差や電池劣化のばらつき等による容量ばらつきなどが発生した場合に容量の均等化が容易に可能となる。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、引き出し線は、各単電池の内部抵抗検出手段の一部であるとしたものであり、電池が劣化するとその内部抵抗が上昇することは一般に知られていることから個々の単電池の内部抵抗を測定することにより劣化状態を確認することが可能となる。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、前記複数の単電池は少なくとも２本以上が２列に重ね合わされており、第２の列は第１の列に対して半ピッチずらして俵積み状に配され、前記引き出し線及び該引き出し線の外部導出コネクタが、前記第２の列の一端部に配されているものであり、前記引き出し線の配線を効率よく行える。
【００１６】
請求項６に記載の発明は、前記接続体は前記支持体の外側に配され、前記接続体を覆うカバーを前記支持体に配設したものであり、容易にかつ安価な手段で引き出し線の断線や異物による短絡防止が可能となる。
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について、図１から図８を用いて説明する。
【００１８】
（実施の形態１）
図１は本発明の組電池構造の斜視図、図２はその構成説明図、図３及び図４はその部分断面図である。図中、１は円筒型の単電池、２は第１の支持体、３は第２の支持体、第１の支持体２及び第２の支持体３の内壁面には単電池１の外径に嵌合する嵌合穴２ａ及び３ａが設けられており、単電池１の８個はその両端を図のように２列の俵積み状に保持される。このとき、単電池１は図３及び図４のように隣接する単電池とは正極負極が逆に嵌合保持される。４は各単電池を電気的に直列に接続する接続体であり、支持体２、３の外側から一端を単電池１の正極側に、他端を近接する単電池１の負極側にスポット溶接される。なお、接続体４の一端４ａ（正極側）の外形は角形に他端４ｂ（負極側）の外形は円形状になっており、支持体２、３の嵌合穴２ａ、３ａの外側に配された穴２ｂ、２ｃ、３ｂ、３ｃの穴形状に対応している。また、接続体４の一端４ａには単電池１の正極側の凸部に嵌合する穴を有している。これらの外形形状及び嵌合穴によって、誤った電池接続ができないため高品質の組電池構造が可能となる。このように接続体４が各単電池１にスポット溶接されると図３、図４の如く支持体２、３は単電池１と接続体４に挟み込まれた状態になる。
【００１９】
次にこの組電池構造の出力部分５、６について説明する。この組電池構造の単電池８本分の電力は端部に配された単電池１ａ、１ｂの正極１ａ’及び負極１ｂ’より取り出されることになる。図３の如く単電池１ａの正極１ａ’には端子板７ａを介して雌ねじ部を有した正極端子７が溶接される。また、図４の如く単電池１ｂの負極１ｂ’には端子板８ａを介して雌ねじ部を有した負極端子８が溶接される。この正極端子７及び負極端子８はその外形がそれぞれ六角形及び四角形になっており、第１の支持体２に設けられた六角穴及び四角穴に嵌合され、端子固定板９を介して出力線材（図示せず）をねじ止めする。
【００２０】
次にこの組電池構造の電池制御用引き出し線について説明する。図５にこの引き出し線１０の線材仕様を示す。一端に圧着端子１１を有する線材９本がコネクタ１２に取り付けられている。この引き出し線１０を本発明の組電池構造に取り付け支持体２、３に配線した状態を図６及び図７に示す。各線材の圧着端子は接続体４及び端子固定板９に配されたタップ部４ｃおよび９ａにビス止めされる。また、図６の第２の支持体３側に配された線材４本は、第２の支持体３の穴３ｄを挿通して第１の支持体２の穴２ｄから挿出されてコネクタ１２に接続されている。ここで、単電池１は前述の如く俵積み状に配されているので、図３の如く単電池１ａの隣接部には空間１３が存在している。前述の線材４本は穴２ｄ、３ｄを挿通することによってこの空間１３に配されることになるので、引き出し線の配線による体積の増加がないばかりか、空間余裕を持った線材処理が可能となるため途中の断線等の心配もなくなり信頼性の高い組電池構造につながる。以上のように構成された引き出し線１０のコネクタ１２は電池制御手段（図示せず）に接続されて、各単電池の電圧、内部抵抗等の測定や、各単電池の個別充放電を行うこととなる。この状態を図８の配線説明図を用いて説明すると、接続体４’、４”にビス止めされた線材１０ａ、１０ｂの電圧は単電池１ｃのみの電圧を表していることがわかる。同様に線材１０ａ、１０ｂ間の電気抵抗は単電池１ｃのみの内部抵抗を表していることもわかる。また、線材１０ａと１０ｂ間に所定の直流電流を流すと、単電池１ｃのみに充電または放電可能であることがわかる。
【００２１】
そして、引き出し線１０の配線後に、支持体２、３の外側に絶縁体である樹脂等からなるカバー１４が取り付けビス１５によってそれぞれ固着され、引き出し線１０が別部材等に引っかけられ断線することや、接続体４同士の異物の当接による短絡等を防止する。
【００２２】
以上のように構成された本発明の組電池は、この組電池を１つの単位としてカバー１４の固着されていない面同士で複数個重ね合わされる。そして、これら複数個の組電池を出力部分５、６を介して電気的に直列に接続することにより高圧電力を出力させ、電気自動車等に搭載される。
【００２３】
【発明の効果】
以上のように本発明は、一対の板状の支持体に両端を挟持された複数の単電池と、その単電池を電気的に直列に接続する接続体と、前記接続体のすべてに引き出し線が接続されているものであるので、単電池ごとの電池制御が、安価な手段で可能となる。
【００２４】
また、引き出し線は各単電池の電圧検知手段の一部であるとすると、電池の残量や充電状態の確認を各単電池ごとに行えるので、精度良く電池制御が可能となる。
【００２５】
また、引き出し線は各単電池の個別充放電手段の一部であるとすると、各単電池の充放電効率の差や電池劣化のばらつき等による容量ばらつきなどが発生した場合に容量の均等化が容易に可能となる。
【００２６】
また、引き出し線は各単電池の内部抵抗検出手段の一部であるとすると、電池が劣化するとその内部抵抗が上昇することは一般に知られていることから、個々の単電池の劣化状態を確認することが可能となる。
【００２７】
また、複数の単電池は少なくとも２本以上が２列に重ね合わされており、第２の列は第１の列に対して半ピッチずらして俵積み状に配され、前記引き出し線及び該引き出し線の外部導出コネクタが、前記第２の列の一端部に配されているとすると、前記引き出し線の配線を効率よく行える。
【００２８】
また、前記接続体は前記支持体の外側に配され前記接続体を覆うカバーを前記支持体に配設すると、容易にかつ安価な手段で引き出し線の断線や異物による短絡防止が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における組電池の斜視図
【図２】同実施の形態１における組電池の構成説明のための構成説明図
【図３】同実施の形態１における組電池の部分断面図
【図４】同実施の形態１における組電池の部分断面図
【図５】同実施の形態１における引き出し線の単品形状図
【図６】同実施の形態１における引き出し線の配線図
【図７】同実施の形態１における引き出し線の配線図
【図８】同実施の形態１における引き出し線の配線説明図
【図９】従来の組電池における電池モジュールの斜視図
【図１０】従来の組電池の分解斜視図
【図１１】従来の組電池の断面図
【図１２】従来の組電池の要部断面図
【符号の説明】
１    単電池
２    第１の支持体
３    第２の支持体
４    接続体
１０  引き出し線
１４  カバー
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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