(57)【要約】【課題】セル、ユニットパック、及びカートリッジを、接続及び分離が容易な機構物を用いて接続するため、組立性及び生産性が大きく向上し、ユニットパックの中に入れるセルの個数、カートリッジに用いられるユニットパックの個数、蓄電装置に用いられるカートリッジの個数を調節及び変更して電流及び電圧容量を容易に変更可能にする。【解決手段】本発明によるユニットパック組合せ型セルカートリッジは、複数のセルを機構物（バスバー）を用いて接続させてユニットパックを構成した後、複数のユニットパックを機構物（中間導体板）を用いて接続させて一体のカートリッジで構成したものであって、複数のユニットパック組合せ型カートリッジを外部ケース内に収納してカートリッジ相互間の直列・並列複合接続構造で接続することにより一体のシステムで構成する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
両端子に端子板（１４１）が設置されたセル（１４０）が、前記端子板（１４１）とユニットケース（１２１）内に設置されたバスバー（１５１，１５２，１５３，１５４，１５５，１５６）により互いに接続され、前記バスバー（１５１，１５２，１５３，１５４，１５５，１５６）の端部に形成された接続部（１５１ａ，１５２ａ，１５３ａ，１５４ａ，１５５ａ，１５６ａ）が前記ユニットケース１２１の外部に突出した構造からなるユニットパック（１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃ）と、
前記ユニットパック（１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃ）が挿入されるカートリッジケース（１１０）と、
前記ユニットパック（１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃ）の接続部（１５１ａ，１５２ａ，１５３ａ，１５４ａ，１５５ａ，１５６ａ）が接続されるＰＣＢ（１６０）と、
を含み、
前記カートリッジケース１１０内に挿入されたユニットパック（１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃ）の接続部（１５１ａ，１５２ａ，１５３ａ，１５４ａ，１５５ａ，１５６ａ）が、中間導体板（１５０）により互いに接続され、前記中間導体板（１５０）を介して前記ＰＣＢ（１６０）の端子（１６２）に電気的に接続されるか、直接前記ＰＣＢ（１６０）の端子に電気的に接続されることを特徴とする機構物締結方式のユニットパック組合せ型セルカートリッジ。
【請求項２】
前記セル（１４０）の端子板（１４１）が、板状の前記バスバー（１５１，１５２，１５３，１５４，１５５，１５６）に重なってバスバーとの面接触状態で接続されることを特徴とする請求項１に記載の機構物締結方式のユニットパック組合せ型セルカートリッジ。
【請求項３】
前記セル（１４０）の端子板１４１が、面接触状態で接続された前記バスバー（１５１，１５２，１５３，１５４，１５５，１５６）と共にユニットケース（１２１）の内側面に締結されて固定されることを特徴とする請求項２に記載の機構物締結方式のユニットパック組合せ型セルカートリッジ。
【請求項４】
前記セル（１４０）の端子板（１４１）に重なって面接触状態で接続される板状のバスバー（１５７，１５８）がさらに設置され、前記セル（１４０）の端子板（１４１）が上下のバスバー（１５１，１５２，１５３，１５４，１５５，１５６，１５７，１５８）の間に介在され、前記セル（１４０）の端子板（１４１）が前記上下のバスバー（１５１，１５２，１５３，１５４，１５５，１５６，１５７，１５）と共にユニットケース（１２１）の内側面に締結されて固定されることを特徴とする請求項２に記載の機構物締結方式のユニットパック組合せ型セルカートリッジ。
【請求項５】
それぞれの前記ユニットパック（１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃ）内でセル（１４０）が、前記端子板（１４１）及びバスバー（１５１，１５２，１５３，１５４，１５５，１５６，１５７，１５８）を介して並列接続されることを特徴とする請求項１または４に記載の機構物締結方式のユニットパック組合せ型セルカートリッジ。
【請求項６】
それぞれの前記ユニットパック（１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃ）内でセル（１４０）が、ユニットケース（１２１）内に並んで配置され、前記セル（１４０）の（＋）端子に設置された端子板（１４１）が長く形成された（＋）極性のバスバー（１５１，１５３，１５５，１５７）に接続され、前記セル（１４０）の（−）端子に設置された端子板（１４１）が長く形成された（−）極性のバスバー（１５２，１５４，１５６，１５８）に接続されることを特徴とする請求項５に記載の機構物締結方式のユニットパック組合せ型セルカートリッジ。
【請求項７】
前記（＋）極性のバスバー（１５１，１５３，１５５）と、（−）極性のバスバー（１５１，１５３，１５５）にそれぞれ一体に形成された接続部（１５１ａ，１５２ａ，１５３ａ，１５４ａ，１５５ａ，１５６ａ）が前記ユニットケース（１２１）の外部に突出し、それぞれのユニットパック（１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃ）が（＋）、（−）極性を有する総２つの接続部を有することを特徴とする請求項６に記載の機構物締結方式のユニットパック組合せ型セルカートリッジ。
【請求項８】
前記ユニットパック（１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃ）は、接続部（１５２ａ，１５３ａ，１５４ａ，１５５ａ）に接続された中間導体板（１５０）により互いに直列または並列接続されることを特徴とする請求項６に記載の機構物締結方式のユニットパック組合せ型セルカートリッジ。
【請求項９】
前記ユニットパック（１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃ）が互いに直列接続される時、前記中間導体板（１５０）が、隣接しているユニットパック（１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃ）間に反対極性を有する（＋）、（−）接続部（１５２ａ，１５３ａ，１５４ａ，１５５ａ）の間を接続することを特徴とする請求項８に記載の機構物締結方式のユニットパック組合せ型セルカートリッジ。
【請求項１０】
前記ユニットパック（１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃ）が互いに並列接続する時、前記中間導体板（１５０）が、隣接しているユニットパック（１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃ）間に同一極性を有する接続部（１５２ａ，１５３ａ，１５４ａ，１５５ａ）の間を接続することを特徴とする請求項８に記載の機構物締結方式のユニットパック組合せ型セルカートリッジ。
【請求項１１】
前記中間導体板（１５０）と接続部（１５２ａ，１５３ａ，１５４ａ，１５５ａ）は、面接触状態で接続されて締結されることを特徴とする請求項１または８に記載の機構物締結方式のユニットパック組合せ型セルカートリッジ。
【請求項１２】
前記バスバー（１５１，１５２，１５３，１５４，１５５，１５６，１５７，１５８）には係止孔（１５９ａ，１５９ｃ）が形成され、前記係止孔（１５９ａ，１５９ｃ）に前記ユニットケース（１２１）の内側面に形成された突出構造物が係止されることにより、ユニットケース（１２１）に結合されると共に位置が固定されることを特徴とする請求項１または４に記載の機構物締結方式のユニットパック組合せ型セルカートリッジ。
【請求項１３】
前記ユニットケース（１２１）は、スクリュー（１２４）により締結される上部ケース（１２２）と下部ケース（１２３）で構成され、前記スクリュー（１２４）が締結される下部ケース（１２３）の締結孔（１２３ｂ）は前記突出構造物の締結部（１２３ａ）に形成され、前記バスバー（１５１，１５２，１５３，１５４，１５５，１５６，１５７，１５８）が前記締結部（１２３ａ）によりユニットケース（１２１）に結合されると共に位置が固定されることを特徴とする請求項１２に記載の機構物締結方式のユニットパック組合せ型セルカートリッジ。
【請求項１４】
前記カートリッジケース（１１０）には、ユニットパック（１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃ）から発散される熱を外部に排出し、ユニットパック（１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃ）の温度上昇を防止する通風効果のための通風口（１１５）が形成されることを特徴とする請求項１に記載の機構物締結方式のユニットパック組合せ型セルカートリッジ。
【請求項１５】
前記ユニットパック（１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃ）は直方体の形状を有し、前記カートリッジケース（１１０）内に積層型に配置されるように挿入されることを特徴とする請求項１に記載の機構物締結方式のユニットパック組合せ型セルカートリッジ。
【請求項１６】
前記ユニットパック（１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃ）は、カートリッジケース（１１０）とスクリュー（１１７）により締結されて位置固定され、前記スクリュー（１１７）が締結されるユニットパック（１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃ）の締結孔（１２３ｂ）は、ユニットパック（１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃ）の外部表面から突出形成された締結部（１２５ａ）に形成され、前記締結部（１２５ａ）を除いたユニットパック（１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃ）の外部表面とカートリッジケースの内側面との間に間隔が存在することを特徴とする請求項１または１５に記載の機構物締結方式のユニットパック組合せ型セルカートリッジ。
【請求項１７】
前記カートリッジケース（１１０）の内側面には、ユニットパック（１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃ）がカートリッジケース（１１０）内から離隔配置されるように、ユニットパック（１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃ）の間に入る離隔部（１１８）が突出形成されることを特徴とする請求項１または１５に記載の機構物締結方式のユニットパック組合せ型セルカートリッジ。
【請求項１８】
前記ユニットケース（１２１）の内側面には、セル（１４０）が載置された状態でその位置を固定し、載置されたセル（１４０）を離隔された状態で維持させて放熱が行われるようにする載置部（１２６）が形成されることを特徴とする請求項１に記載の機構物締結方式のユニットパック組合せ型セルカートリッジ。
【請求項１９】
前記載置部（１２６）は、ユニットケース（１２１）の内側面とセル（１４０）の側面との間に離隔されるように、前記ユニットケース（１２１）の内側面から突出したリブ状に形成されることを特徴とする請求項１８に記載の機構物締結方式のユニットパック組合せ型セルカートリッジ。
【請求項２０】
前記ユニットケース（１２１）には、温度上昇を防止する通風効果のための通風口が形成されることを特徴とする請求項１に記載の機構物締結方式のユニットパック組合せ型セルカートリッジ。
【請求項２１】
前記ユニットケース（１２１）内にセル（１４０）が並んで配置され、前記通風口としてセル（１４０）の長手方向と平行な方向に長く形成された複数の通風口（１２７）を備えることを特徴とする請求項２０に記載の機構物締結方式のユニットパック組合せ型セルカートリッジ。
【請求項２２】
前記ユニットケース（１２１）内にセル（１４０）が並んで配置され、前記通風口はセル（１４０）の中央部に沿ってセル（１４０）の横方向に長く形成されることを特徴とする請求項２０に記載の機構物締結方式のユニットパック組合せ型セルカートリッジ。
【請求項２３】
前記端子板（１４１）は、ニッケル、銀、銅、金、アルミニウム、マグネシウム、ナトリウムから選択された１つの素材で製作されることを特徴とする請求項１に記載の機構物締結方式のユニットパック組合せ型セルカートリッジ。
【請求項２４】
それぞれの前記ユニットパック（１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃ）の所定の位置に誤組み立て防止用ガイド板１２８が設置され、前記ＰＣＢ（１６０）の所定の位置に前記ユニットパック（１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃ）の誤組み立て防止用ガイド板（１２８）が挿入される複数のガイドスリット（１６１）が形成されることを特徴とする特徴とする請求項１に記載の機構物締結方式のユニットパック組合せ型セルカートリッジ。
【請求項２５】
前記セル（１４０）が、リチウムイオン（Ｌｉ−ｉｏｎ）、リチウムイオンポリマー（Ｌｉ−ｉｏｎ  Ｐｏｌｙｍｅｒ）、ニッケル−カドミウム（Ｎｉ−Ｃｄ）、ニッケル−メタルハイドライド（Ｎｉ−ＭＨ）、及び鉛蓄電池（Ｌｅａｄ−Ａｃｉｄ）セルから選択されることを特徴とする請求項１に記載の機構物締結方式のユニットパック組合せ型セルカートリッジ。
【請求項２６】
請求項１から２４のうち何れか一項に記載のユニットパック組合せ型セルカートリッジ（１００）の複数個が外部ケース２に収納され、カートリッジが互いに接続されることにより１つのシステムを構成することを特徴とするカートリッジ組合せ型蓄電装置。
【請求項２７】
前記ユニットパック組合せ型セルカートリッジ（１００）は、前記外部ケース２の内側で接続部（１５１ａ，１５６ａ）がケーブル接続方式、バスバー接続方式、またはコネクター接続方式により電気的に接続され、互いに接続されることにより１つのシステムを構成することを特徴とする請求項２６に記載のカートリッジ組合せ型蓄電装置。
【請求項２８】
前記ユニットパック組合せ型セルカートリッジ（１００）は、前記外部ケース２の内側で相互間に直列接続、または並列接続、または直列・並列複合接続されることにより１つのシステムを構成することを特徴とする請求項２６または２７に記載のカートリッジ組合せ型蓄電装置。
【請求項２９】
前記コネクター接続方式において、前記外部ケース２の内側にユニットパック組合せ型セルカートリッジ（１００）の接続部（１５１ａ，１５６ａ）が接続されるコネクターを設け、前記ユニットパック組合せ型セルカートリッジ（１００）が前記外部ケース２の内側に載置される時、前記接続部（１５１ａ，１５６ａ）が前記コネクターに自動接続されることにより１つのシステムを構成することを特徴とする請求項２７に記載のカートリッジ組合せ型蓄電装置。
【請求項３０】
前記外部ケース２には、温度上昇を防止する通風効果のための通風口３が形成されることを特徴とする請求項２６に記載のカートリッジ組合せ型蓄電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はセルカートリッジに関するものであって、より詳しくは、複数の単位セル（ｃｅｌｌ）をケース内に組み立ててモジュール化したセルカートリッジに関する。
【背景技術】
【０００２】
電気エネルギーを貯蔵し、これを必要とする負荷に供給する蓄電池（２次電池）の一例として、従来のリチウムイオン電池パック（Ｌｉｔｈｉｕｍ−ｉｏｎ  ｃｅｌｌ  ｐａｃｋ）の構成を説明する。先ず、充電及び放電が可能な複数のリチウムイオンセル（ｃｅｌｌ）を１つの束として単位束にし、この単位束を集めて大きい束にし、これらを集めてさらに大きい束にする工程により、所望する容量の電池パックを製造する。
【０００３】
従来、円形断面の単位セル（円筒形セル）または角形断面の単位セルをガラステープなどでまとめて１つの単位束にし、同じ方法で複数の単位束を作った後、単位束を適切にガラステープでまとめて１つの電池パックを製造する。
【０００４】
例えば、７個直列、１４個並列の電池パックを製作する場合、先ず、７個の単位セルをガラステープでまとめる作業を１４回行い（１４個の単位束）、これらを再び２つずつガラステープを用いて７個の束にし、これらを再び２つずつガラステープを用いて３つの束にした後、この３つの束と、この前の７個の束のうちの残り１つの束とを合わせて全体を構成し、総９８個の単位セルからなる電池パックを１つの束として製作する。
【０００５】
しかし、このような製作過程は多くの時間を要するため、製造上の時間的損失があり、さらに多数の不良が発生する虞もあり、手作業による電池パック製作規格の不正確性など、多くの問題がある。
【０００６】
特に、ガラステープでまとめた互いに隣接しているセルが密着して直接接触するため、セル間の緩衝作用が不足し、放電時の熱がセル間に伝導して相互作用を起こして動作の効率性が落ち、これによってバッテリの寿命が大きく短縮する。
【０００７】
また、ガラステープを用いてセルを単純にまとめる方式を使用する場合、ガラステープに結合されたセル間の位置ずれにより、電池端子と外部端子との間の接触不良（接触面積の減少）が発生することがあり、両側端子間に過大な接触抵抗が発生する問題がある。
【０００８】
また、ユニット相互間の直列及び並列複合接続構造を適用するために、図１と図２に示すように、せる１０の端子と接続板（セルとセルを電気的に接続、通常、導体のニッケル板を使用）１３を溶接して接続する方式は、ガラステープ１２により結合されたセル間の位置ずれにより、接続板との溶接不良が多数発生し、溶接作業が不便で、溶接により組立時間がたくさんかかり、組立性及び生産性が低下するなどの問題がある。
【０００９】
また、従来、ニッケル板の溶接時にミスがあるか、個別セルに問題が発生してメンテナンスが必要である場合、全てのセルに対して溶接されたニッケル板を引き離してテーピングを解体しなければならなかった。結局、解体された電池とニッケル板を両方とも廃棄するため、費用問題が生じ、再び電池とニッケル板を溶接してテーピングしなければならない煩わしさがある。特に、不良や損傷、溶接不良などがある特定セルだけ個別交換が不可能で、生産段階は勿論、ＡＳ段階でも費用及び時間がたくさんかかり、その損失が大きい。
【００１０】
その他、製作後にはセルを減少または追加するなどのセル個数の変更が不可能で、拡張性の側面で多くの制約がある。また、全てのセルの端子（電極）に対してニッケル板（接続板）をスポット溶接する方式で接続するため、接触点（溶接点）の面積が一定でなく、それによって、セル間に接触抵抗の差が存在するため、電流、電圧の差が発生する。したがって、電池パックを複数接続して拡張する場合などは、電池パックごとに電流、電圧の差が生ずるため、回路などを用いたセルバランスの調節が必要である。
【００１１】
また、上記のように電池パックを拡張する場合、電池パックを連結するためにケーブルが必要であるが、この場合、ケーブルが邪魔になったり、ケーブルの空間占有による空間使用の非効率性、空間狭小などの問題がある。
【００１２】
また、セルを電気的に接続する接続板にセルの端子を溶接する方式では、接続板との接触面積（溶接点の面積）が小さいため、多くの熱が発生し（特に放電時）、これによって安定性が低下する。
【００１３】
さらに、セルの端子と接続板が溶接点で接続する構造は、接触面積が小さいため、セルの電流容量を大きくすることができないなど、電流容量に限界がある。接触点となる溶接点を大きくすると溶接をすることができなくなるため、所定の電流容量を超えることができない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、上記のような問題を解消できる機構物締結方式のユニットパック組合せ型セルカートリッジ及びセルユニットの相互間に直列・並列複合構造で接続されたカートリッジ組合せ型蓄電装置を提供することにその目的がある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前記目的を達成するために、本発明は好ましい態様として、両端子に端子板が設置されたセルが前記端子板とユニットケース内に設置されたバスバーにより互いに接続され、前記バスバーの端部に形成された接続部が前記ユニットケースの外部に突出した構造からなるユニットパックと、前記ユニットパックが挿入されるカートリッジケースと、前記ユニットパックの接続部が接続されるＰＣＢと、を含み、前記カートリッジケース内に挿入されたユニットパックの接続部が、中間導体板により互いに接続され、前記中間導体板を介して前記ＰＣＢの端子に電気的に接続されるか、直接前記ＰＣＢの端子に電気的に接続されることを特徴とする機構物締結方式のユニットパック組合せ型セルカートリッジを提供する。
【００１６】
ここで、前記セルの端子板が、板状の前記バスバーに重なってバスバーとの面接触状態で接続されることを特徴とする。
【００１７】
また、それぞれの前記ユニットパック内でセルが、前記端子板及びバスバーを介して並列接続されることを特徴とする。
【００１８】
好ましい態様で、それぞれの前記ユニットパック内でセルがユニットケース内に並んで配置され、前記セルの（＋）端子に設置された端子板が長く形成された（＋）極性のバスバーに接続され、前記セルの（−）端子に設置された端子板が長く形成された（−）極性のバスバーに接続されることを特徴とする。
【００１９】
また、前記ユニットパックは接続部に接続された中間導体板により直列または並列接続されることを特徴とする。
【００２０】
また、前記中間導体板と接続部は、面接触状態で接続されて締結されることを特徴とする。
【００２１】
また、前記カートリッジケースには、ユニットパックから発散される熱を外部に排出し、ユニットパックの温度上昇を防止する通風効果のための通風口が形成されることを特徴とする。
【００２２】
また、前記ユニットケースの内側面には、セルが載置された状態でその位置を固定し、載置されたセルを離隔された状態で維持させて放熱が行われるようにする載置部が形成されることを特徴とする。
【００２３】
また、前記ユニットケースには、温度上昇を止める通風効果のための通風口が形成されることが好ましい。
【発明の効果】
【００２４】
本発明は次のような効果がある。
１）本発明によるユニットパック組合せ型セルカートリッジは、セルとユニットパックの接続及び分離が容易な機構物を用いて接続するため、組立性及び生産性が大きく向上し、また、本発明による蓄電装置において、ユニットパック内に入れるセルの個数、カートリッジに用いられるユニットパックの個数、蓄電装置に用いられるカートリッジの個数を調節及び変更して電流及び電圧容量を容易に変更することができる。
【００２５】
２）ユニットケース内でセルが載置部により所定間隔で離隔配置されると共にユニットケース自体の通風口を介して熱の放出及び通風が行われることにより、セル温度が規定以上に上昇することを防止でき、熱によるセルの損傷及び安定性の低下などの問題が解決される。また、セルとユニットケースの内側面との間にも間隔が存在することにより、熱の排出及び通風の極大化が可能になる。
【００２６】
３）ユニットパックに内蔵されるセルを並列接続するために、セルの端子板と板状のバスバーを大面積の面接触状態で接続させ、これによって接触抵抗が最小化される長所がある。したがって、接触抵抗による熱発生の最小化、セル損傷の防止及び寿命向上、安定性の向上など様々な長所があり、大面積の接触により電流容量の限界性が克服される。また、全てのセルの端子板をバスバーに一定の面積で接触させることができ、これによって、セル間の電流／電圧の不均衡の問題が解消される。また、不良セルの交換やＡＳが容易である。
【００２７】
４）また、ユニットパックが全て単純な機構物により締結、接続されるため、ケーブルなどの配線が不要であり、機構物によりセルとセル、ユニットパックとユニットパック、カートリッジとカートリッジが直列・並列に接続されてセルバランスを実現するため、バランスを調節するための別途の回路構成が不要である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】従来技術による電池パックの平面斜視図である。
【図２】従来技術による電池パックの底面斜視図である。
【図３】本発明の好ましい態様によるセルカートリッジの全体斜視図である。
【図４】図３に示されたセルカートリッジの分離斜視図である。
【図５】図３に示されたセルカートリッジにおいて、ユニットパックの接続部を中間導体板に接続した状態を示す斜視図である。
【図６】図５に示されたセルカートリッジにＰＣＢをさらに組み立てた状態を示す斜視図である。
【図７】本発明の好ましい態様によるユニットパックを示す斜視図である。
【図８】図７に示されたユニットパックの分離斜視図である。
【図９】本発明によるユニットパック組合せ型セルカートリッジにおいて、図８のユニットパックと共に用いられる他のユニットパックの分離斜視図である。
【図１０】本発明によるユニットパック組合せ型セルカートリッジにおいて、図８のユニットパックと共に用いられるまた他のユニットパックの分離斜視図である。
【図１１】図７に示されたユニットパックにおいて、下部ケースにバスバーを結合した状態を示す斜視図である。
【図１２】図１１に示されたユニットパックにおいて、セルをさらに組み立てた状態を示す斜視図である。
【図１３】図１１に示されたユニットパックにおいて、バスバーを二重に組み立てた状態を示す斜視図である。
【図１４】本発明による蓄電装置の外形を示す図面である。
【図１５】本発明による蓄電装置の外部ケースに複数のセルカートリッジが挿入された状態を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、図面を参照して本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。
本発明によるユニットパック組合せ型セルカートリッジは、複数のセル（ｃｅｌｌ）を機構物（バスバー）を用いて接続させてユニットパック（ｕｎｉｔ  ｐａｃｋ）を構成し、複数のユニットパックを機構物（中間導体板）を用いて接続させて構成したことに主な特徴があり、ユニットパック組合せ型セルカートリッジにおける全体ユニットパックは、ケーブル及びコネクターなしに機構物によってのみ締結及び接続が行われる。
【００３０】
このような本発明の実施の形態によるユニットパック組合せ型セルカートリッジは、セルとユニットパックを、接続及び分離が容易な機構物を用いて接続するため、組立性及び生産性が大きく向上し、また、本発明の蓄電装置において、ユニットパックの中に入れるセルの個数、カートリッジに用いられるユニットパックの個数、外部ケースに入れるカートリッジの個数を調節及び変更することで、電流及び電圧容量を容易に調節することができる。
【００３１】
以下、本発明の実施の形態におけるセルは、リチウムイオン（Ｌｉ−ｉｏｎ）、リチウムイオンポリマー（Ｌｉ−ｉｏｎ  Ｐｏｌｙｍｅｒ）、ニッケル−カドミウム（Ｎｉ−Ｃｄ）、ニッケル−メタルハイドライド（Ｎｉ−ＭＨ）、鉛蓄電池（Ｌｅａｄ−Ａｃｉｄ）などのセルにすることができる。
【００３２】
図３は本発明の好ましい実施の形態によるユニットパック組合せ型セルカートリッジ１００の全体斜視図であり、図４は図３に示されたユニットパック組合せ型セルカートリッジ１００の分離斜視図である。
【００３３】
また、図５は図３に示されたユニットパック組合せ型セルカートリッジ１００において、ユニットパック１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃの接続部１５２ａ，１５３ａ，１５４ａ，１５５ａを中間導体板１５０に接続した状態を示す斜視図であり、図６はＰＣＢ１６０の装着状態を示す斜視図であり、図５及び図６は内部構成を明確に示すためにカートリッジケース１１０を全て分離して示している。
【００３４】
また、図７は本発明の好ましい実施の形態によるユニットパック１２０ａを示す斜視図であり、図８は図７に示されたユニットパック１２０ａの分離斜視図であり、図９及び図１０は図６に示されたユニットパック組合せ型セルカートリッジ１００において、図８のユニットパック１２０ａと共に用いられる他のユニットパック１２０ｂ，１２０ｃの分離斜視図である。
【００３５】
図６に示すように、本発明の実施の形態によるセルカートリッジ１００は、（＋）、（−）のバスバー１５１，１５２，１５３，１５４，１５５，１５６及び外部突出端子の接続部１５１ａ，１５２ａ，１５３ａ，１５４ａ，１５５ａ，１５６ａに応じて分けられる３つのタイプのユニットパック１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃを組み合わせて構成され、各タイプのユニットパックを図面符号１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃで示した。
【００３６】
すなわち、図８は図面符号１２０ａのユニットパックを、図９は図面符号１２０ｂのユニットパックを、図１０は図面符号１２０ｃのユニットパックをそれぞれ示している。
【００３７】
また、図１１は図７に示されたユニットパック１２０ａにおいて、下部ケース１２３にバスバー１５１，１５２を結合した状態の斜視図であり、図１２はセル１４０をさらに組み立てた斜視図であり、図１３はバスバー１５１，１５２，１５７，１５８を二重に組み立てた状態を示す斜視図である。図１１、図１２、及び図１３で上部ケースは省略した。
【００３８】
本発明の実施の形態では各ユニットパック１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃのケース（ユニットケース）１２１内にセル１４０を配置し、これらを全て機構物で締結及び接続し、また、組み立てられたユニットパック１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃを外装ケース（カートリッジケース）１１０内に挿入し、これらを全て機構物で締結及び接続し、最後にＰＣＢ１６０の端子１６２に接続することで、１つのモジュール化された一体型セルカートリッジ１００を構成することになる。
【００３９】
この時、セル１４０は、各ユニットパック１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃ内で機構物（バスバー）により並列接続され、ユニットパック１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃは、セルカートリッジ１００内で機構物（中間導体板）により直列・並列接続される。
【００４０】
先ず、例示した通り、ユニットパック組合せ型セルカートリッジ１００の外装ケース、すなわちカートリッジケース１１０は、前面板１１１ａ、後面板１１１ｂ、上面板１１２、左右の側面板１１３ａ，１１３ｂで構成され、これら板が組み立てられることにより、ユニットパック１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃが設けられる内部空間を有する直方体のカートリッジケース１１０が形成される。
【００４１】
前記各板を１つのカートリッジケース１１０として組み立てる方式は、重なった部位をスクリュー１１４やリベットなどの締結手段を用いて締結する方式、金属板の場合は溶接して固定する方式、互いに対応する部位に溝と突起を設け、溝に突起を係合して固定する係合方式、その他クランプ手段を用いて固定するクランプ方式など、通常のケースの組み立てに適用される公知の多様な方式が採択される。勿論、前記方式を複合適用してもよい。
【００４２】
前記上面板１１２はＰＣＢ１６０が装着された状態でＰＣＢ１６０の上方を覆う一種のカバー部品であり、内蔵されたユニットパック１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃを囲む前面板１１１ａ、後面板１１１ｂ、左右の側面板１１３ａ，１１３ｂには、ユニットパック１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃから発散される熱を外部に排出し、ユニットパック１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃの温度上昇を防止する通風効果のために複数の通風口１１５が形成される。
【００４３】
一方、カートリッジケース１１０内には複数のユニットパック１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃが所定の間隔に挿入されて設けられるが、前記ユニットパックの構成に対して説明する。
【００４４】
本発明の実施の形態のユニットパック組合せ型セルカートリッジ１００は、複数のユニットパック１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃがカートリッジケース１１０内に挿入されて設置され、各ユニットパック１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃは直方体の形状を有し、このようなユニットパック１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃがカートリッジケース１１０内に積層型に配置されるように挿入される。
【００４５】
ここで、それぞれのユニットパック１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃは、ユニットケース１２１と、（＋）／（−）の両端子（電極）にそれぞれ端子板１４１が溶接設置されてユニットケース１２１の内部空間に並んで配置される複数のセル１４０と、前記セル１４０の端子板１４１を接続する機構物としてユニットケース１２１内に組み立てられて固定されるバスバー（ｂｏｏｔｈ  ｂａｒ）１５１，１５２，１５３，１５４，１５５，１５６と、を含んで構成される。
【００４６】
前記ユニットケース１２１は、上部ケース１２２と下部ケース１２３で構成され、この上部ケース１２２と下部ケース１２３がセル１４０が入る内部空間を形成する。
【００４７】
前記上部ケース１２２と下部ケース１２３は、絶縁材のプラスチック素材で製作されるが、互いに対応する部位をスクリュー１２４で締結するスクリュー締結方式で組み立ててもよく、その他、溝／突起の係合方式、凹凸の結合方式、クランプ手段を用いて固定するクランプ方式など、通常のケースの組み立てに適用される公知の多様な方式が採択される。勿論、前記方式を複合適用してもよい。
【００４８】
スクリュー１２４を用いて締結する方式として、上部ケース１２２にはスクリュー１２４が貫通されるスクリューホール１２２ａを、下部ケース１２３にはスクリュー１２４が挿入されてねじ締結される締結孔１２３ｂを形成するが、スクリューホール１２２ａと締結孔１２３ｂが一致するように、下部ケース１２３の上に上部ケース１２２を覆った後、上部ケース１２２のスクリューホール１２２ａにスクリュー１２４を通過させて下部ケース１２３の締結孔１２３ｂにねじ締結する。
【００４９】
前記下部ケース１２３の締結孔１２３ｂは、ケース内側面から突出構造物の締結部１２３ａに形成することが好ましく、前記締結部１２３ａは円筒形の突起であって、後述するバスバー１５１，１５２，１５３，１５４，１５５，１５６の係止孔１５９ａに係止される。
【００５０】
上記のように上部ケース１２２と下部ケース１２３を締結するに当たって、下部ケース１２３の締結部１２３ａ及び締結孔１２３ｂ、上部ケース１２２のスクリューホール１２２ａを複数個設けて複数の締結点を形成することが好ましい。
【００５１】
そして、上部ケース１２２と下部ケース１２３からなるユニットケース１２１の両側面部には、外装ケースのカートリッジケース１１０とのスクリュー締結のために、締結孔１２５ｂが形成されるが、これはユニットパック１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃをカートリッジケース１１０の内部空間に位置固定させるためである。
【００５２】
すなわち、ユニットパック１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃをカートリッジケース１１０の内部空間に入れた状態で、カートリッジケース１１０の対応部位に形成された締結孔１１６を介して外部から内部にスクリュー１１７を挿入してユニットパック１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃ（ユニットケース）の締結孔１２５ｂにねじ締結することにより、ユニットパック１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃがカートリッジケース１１０の内部空間に完全に固定される。
【００５３】
また、ユニットケース１２１の内側面には、内部空間に入れたセル１４０の位置を固定し、正位置に載置されたセル１４０を離隔状態で維持させる載置部１２６が形成される。
【００５４】
前記ユニットケース１２１内には複数のセル１４０を入れるため、これらから発散される熱の放出及びケース内の通風のための構造（ケースのセル冷却構造）が大変重要である。したがって、各ユニットパック１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃのユニットケース１２１にはセル１４０が載置されて支持され、セル１４０を離隔状態で位置固定する載置部１２６が設けられる。
【００５５】
前記載置部１２６は、ユニットケース１２１の内側面にセル１４０の側面が接触して支持される部分であって、ユニットケース１２１の内側面とセル１４０の側面との間に間隔が発生するように、ユニットケース１２１の内側面から所定高さで突出したリブ状に形成することが好ましい。
【００５６】
図８、図９、図１０を参照すると、ユニットケース１２１の内側面にセル１４０の側面を支持するリブ状の載置部１２６が複数形成されている。このようにリブ状の載置部１２６を形成することにより、セル１４０とセルの間、セル１４０とユニットケース１２１の内側面との間に全て間隔が存在するようになり、セル１４０から放出される熱の効果的な排出及び通風によるセル冷却などの効果を期待することができる。
【００５７】
前記載置部１２６は、ユニットケース１２１を構成する上部ケース１２２と下部ケース１２３の内側面、すなわち両方ともに設置してもよく、上部ケース１２２及び下部ケース１２３のうち何れか一方に設置してもよい。何れか一方に設置する場合、上部・下部ケース１２２，１２３のうちバスバー１５１，１５２，１５３，１５４，１５５，１５６が結合されるケース（例えば、下部ケース）側に設置することがセルの組み立てに好適である。
【００５８】
好ましい実施の形態では、前記載置部１２６により維持されるセル１４０とセルの間隔は、少なくとも１．５ｍｍ以上にする。
【００５９】
また、ユニットケース１２１、すなわち上部ケース１２２と下部ケース１２３には、複数の通風口１２７が形成され、各通風口１２７は、図面に示すようにセル１４０の長手方向と平行な方向に長く形成される。
【００６０】
セル１４０において、特に放電時に熱が最も多く発生する部位がセルの長手方向を基準としてセル１４０の中央部であるため、セル１４０の中央部に沿ってユニットケース１２１に通風口（図示せず）を形成してもよい。すなわち、上部ケース１２２と下部ケース１２３において、セル１４０の中央部の真横側に通風口を形成するが、セル１４０の横方向に長く通風口を形成することにより、ケースの外部からセル１４０の中央部が見えるように露出する。
【００６１】
上記のようにユニットケース１２１内でセル１４０が前記載置部１２６により所定間隔で離隔配置されると共に、ユニットケース１２１自体の通風口１２７を介して熱の放出及び通風が行われることにより、セルの温度が規定以上に上昇することを防止して熱によるセルの損傷及び安定性の低下を解決することができる。これは相対的に多くの熱が発生するセルの放電時に特に有効である。
【００６２】
一方、本発明の実施の形態によるユニットパック１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃでは、セル１４０が板状のバスバー１５１，１５２，１５３，１５４，１５５，１５６により、点接触でなく、相対的に大面積の面接触方式で接続されるが、これに対して説明する。
【００６３】
先ず、図８、図９、図１０に示すように、全てのセル１４０には（＋）／（−）の両端子（電極）に端子板１４１が設置されて接続されるが、この端子板１４１は、ユニットケース１２１内で導体からなる板状のバスバー１５１，１５２，１５３，１５４，１５５，１５６を用いてセル１４０を並列接続する。
【００６４】
すなわち、セル１４０をユニットケース１２１内で載置部１２６の上に載置して並んで配置した後、セル１４０の端子板１４１を導体板のバスバー１５１，１５２，１５３，１５４，１５５，１５６に締結してセル１４０を並列接続する。
【００６５】
前記端子板１４１とバスバー１５１，１５２，１５３，１５４，１５５，１５６は、電気接続部品であるから、導体で製作しなければならず、例えば端子板１４１は、ニッケルまたは銀、銅、金、アルミニウム、マグネシウム、ナトリウムなどの素材で製作され、前記バスバー１５１，１５２，１５３，１５４，１５５，１５６はニッケル板や銅板などの導体板で製作される。
【００６６】
前記バスバー１５１，１５２，１５３，１５４，１５５，１５６は、ユニットケース１２１内に入れたセル１４０の端子板１４１を横方向に接続する導体手段であって、長く形成された板状の構造で製作され、ユニットケース１２１の内側面に横方向に長く固定設置される。
【００６７】
ユニットケース１２１内に入れたセル１４０は、前記バスバー１５１，１５２，１５３，１５４，１５５，１５６により並列接続されるが、ユニットケース１２１内にセル１４０が所定間隔並んで配置された状態でセルの（＋）端子板どうし、そして（−）端子板どうしそれぞれバスバー１５１，１５２，１５３，１５４，１５５，１５６により接続される。
【００６８】
このために、セル１４０の端部側に（＋）極及び（−）極のバスバー１５１，１５２，１５３，１５４，１５５，１５６が設置され、各バスバー１５１，１５２，１５３，１５４，１５５，１５６に下部ケース１２３の締結部１２３ａが挿入される係止孔１５９ａが形成される。
【００６９】
また、各バスバー１５１，１５２，１５３，１５４，１５５，１５６にセル１４０の端子板１４１が接続及び締結される方式として、スクリュー締結方式またはリベット締結方式が適用されることができる。
【００７０】
すなわち、バスバー１５１，１５２，１５３，１５４，１５５，１５６の締結孔１５９ｂに端子板１４１の締結孔１４１ａが一致するように、セル１４０の端子板１４１をバスバー１５１，１５２，１５３，１５４，１５５，１５６に接触させた状態で、スクリュー（図１３の１４２）をバスバー１５１，１５２，１５３，１５４，１５５，１５６と端子板１４１の締結孔１５９ｂ，１４１ａに貫通させ、ユニットケース１２１（下部ケース）の内側面の締結孔１２３ｃにねじ締結することにより、バスバー１５１，１５２，１５３，１５４，１５５，１５６と端子板１４１を面接触状態でユニットケース１２１に共に固定する。
【００７１】
ユニットケース１２１に締結部１２３ａが形成され、バスバー１５１，１５２，１５３，１５４，１５５，１５６に係止孔１５９ａが形成された場合、セル１４０の端子板１４１をバスバー１５１，１５２，１５３，１５４，１５５，１５６に締結する前に、バスバー１５１，１５２，１５３，１５４，１５５，１５６の係止孔１５９ａにユニットケース１２１の締結部１２３ａを挿入してユニットケース１２１（下部ケース）内のバスバー１５１，１５２，１５３，１５４，１５５，１５６の位置を予め固定できるため、組み立てが容易になる。
【００７２】
すなわち、バスバー１５１，１５２，１５３，１５４，１５５，１５６を組み立てる時、係止孔１５９ａに下部ケース１２３の締結部１２３ａが挿入されるようにしてバスバー１５１，１５２，１５３，１５４，１５５，１５６の位置を正確に合わせることができ、この状態で載置部１２６の上に載置されたセル１４０の端子板１４１をバスバー１５１，１５２，１５３，１５４，１５５，１５６に締結する時、バスバーが動かないように位置固定されるため、スクリューの締結作業がより容易になる。
【００７３】
図８、図９、図１０を参照すると、セル１４０に溶接された端子板１４１にスクリュー（図１３の１４２）が締結される締結孔１４１ａが形成されている。また、図８、図９、図１０を参照すると、バスバー１５１，１５２，１５３，１５４，１５５，１５６にユニットケース１２１の締結部１２３ａが挿入される複数の係止孔１５９ａと、スクリュー（端子板の締結用）１４２が締結される複数の締結孔１５９ｂが形成されている。
【００７４】
また、バスバー１５１，１５２，１５３，１５４，１５５，１５６の端部には、バスバーが正位置に設置された状態で、ユニットケース１２１のホール１２９を介してユニットパック１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃの外部に突出延長される接続部１５１ａ，１５２ａ，１５３ａ，１５４ａ，１５５ａ，１５６ａが形成されるが、この接続部１５１ａ，１５２ａ，１５３ａ，１５４ａ，１５５ａ，１５６ａは、バスバー１５１，１５２，１５３，１５４，１５５，１５６の外部接続のためのもので、「Ｌ字」状の折曲構造にすることができる。
【００７５】
上記のように構成されたユニットパック１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃの組立順序に対して説明すると、まず、下部ケース１２３内に（＋）極及び（−）極のバスバー１５１，１５２，１５３，１５４，１５５，１５６をそれぞれ設置するが、係止孔１５９ａに下部ケース１２３の締結部１２３ａが挿入されるようにして設置する。
【００７６】
次に、セル１４０を下部ケース１２３の内側面の載置部１２６の上に載置するが、端子板１４１の締結孔１４１ａとバスバー１５１，１５２，１５３，１５４，１５５，１５６の締結孔１５９ｂが一致するように、セル１４０の端子板１４１をバスバー１５１，１５２，１５３，１５４，１５５，１５６に重ねておく。
【００７７】
次に、セル１４０の端子板１４１とバスバー１５１，１５２，１５３，１５４，１５５，１５６を１つずつスクリュー（図１３の１４２）を用いて下部ケース１２３に締結するが、端子板１４１とバスバー１５１，１５２，１５３，１５４，１５５，１５６の締結孔１５９ｂ，１４１ａにスクリュー１４２を通過させて下部ケース１２３の内側面の締結孔にねじ締結する。
【００７８】
次に、上部ケース１２２を下部ケース１２３の上に覆ってスクリュー１２４で締結することにより組立が完了し、組立が完了した状態では各バスバー１５１，１５２，１５３，１５４，１５５，１５６の接続部１５１ａ，１５２ａ，１５３ａ，１５４ａ，１５５ａ，１５６ａがユニットパック１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃの外部に突出して露出することになる。
【００７９】
この時、ユニットパック１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃの内部で、セル１４０の（＋）端子に溶接された端子板１４１と（−）端子に溶接された端子板１４１がそれぞれのバスバー１５１，１５２，１５３，１５４，１５５，１５６により並列接続するため、各ユニットパック１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃの外部に（＋）と（−）の極性をそれぞれ有する接続部１５１ａ，１５２ａ，１５３ａ，１５４ａ，１５５ａ，１５６ａが２つずつが出ている。
【００８０】
すなわち、２つの接続部１５１ａ，１５２ａ，１５３ａ，１５４ａ，１５５ａ，１５６ａのうち１つはセル１４０の（＋）端子に溶接された端子板１４１に接続する接続部になり、他の１つはセル１４０の（−）端子に設置された端子板１４１に接続する接続部になる。
【００８１】
セル１４０をバスバー１５１，１５２，１５３，１５４，１５５，１５６により並列接続するに当たって、上記のようにバスバー１５１，１５２，１５３，１５４，１５５，１５６の上にセルの端子板１４１を載置してスクリュー１２４で締結することを説明したが、図面に例示した通り、セル１４０の端子板１４１の上にまた１つのバスバー１５７，１５８をさらにスクリューまたはリベットで締結することが可能である。すなわち、セル１４０の端子板１４１の上下にバスバー１５１，１５２，１５３，１５４，１５５，１５６，１５７，１５８が締結されるようにする。
【００８２】
この場合、上下のバスバー１５１，１５２，１５３，１５４，１５５，１５６，１５７，１５８の間にセル１４０の端子板１４１が介在され、端子板の両面が両方ともバスバーに接触するため、接触面積をより大きくすることができ、端子板１４１を上側のバスバー１５７，１５８が均一に押圧するため、全体セルに対して端子板の接触面積を最大限に一定にすることができる。
【００８３】
結局、接触面積の増加と共に接触抵抗の減少、安定した接続状態の維持、熱発生の最小化、セル間の電圧・電流の不均衡の最小化など様々な長所がある。
【００８４】
前記上側のバスバー１５７，１５８にも下側のバスバー１５１，１５２，１５３，１５４，１５５，１５６のように同一の用途の係止孔１５９ｃ及び締結孔１５９ｄが形成される。
【００８５】
上述したように、ユニットパック１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃに内蔵されるセル１４０を並列接続するために、セルに溶接された端子板１４１とバスバー１５１，１５２，１５３，１５４，１５５，１５６を締結する方式では、端子板１４１と板状のバスバー１５１，１５２，１５３，１５４，１５５，１５６を、点接触ではなく、面と面の接触、すなわち相対的に大面積の面接触状態で接続するため、接触抵抗を最小化できる長所がある。これによって、接触抵抗による熱発生の最小化、セル損傷の防止、及び寿命の向上、安定性の向上など、様々な長所があり、大面積の接触により電流容量の限界性が克服される。
【００８６】
また、ユニットケース１２１内にセル１４０を正位置に載置させた状態で、端子板１４１と板状のバスバー１５１，１５２，１５３，１５４，１５５，１５６，１５７，１５８を面接触状態で締結することにより、全てのセル１４０の端子板１４１をバスバー１５１，１５２，１５３，１５４，１５５，１５６，１５７，１５８に一定の面積で接触させ、これによって、セル間の電流／電圧の不均衡の問題を解消することができる。
【００８７】
さらに、前記構成のユニットパック１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃは、セル１４０の個数を必要に応じて調節することにより、全体ユニットパックの電流容量を容易に調節でき（セルの個数を減らしたり増やしたりすることが容易である）、特に全てのセル１４０が機構物により締結及び接続されるため、必要な場合、不良セルの交換やＡＳが容易である。
【００８８】
一方、図４に示すように、本発明の実施の形態によるユニットパック組合せ型セルカートリッジ１００は、カートリッジケース１１０内に複数のユニットパック１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃが挿入された後、ユニットパックが機構物（中間導体板）により電気的に接続された状態で、その上にＰＣＢ１６０が装着される。
【００８９】
この時、外部に露出したユニットパック１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃの接続部１５１ａ，１５２ａ，１５３ａ，１５４ａ，１５５ａ，１５６ａをＰＣＢ１６０の端子１６２に直接接続するか、ユニットパック１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃの接続部１５２ａ，１５３ａ，１５４ａ，１５５ａを中間導体板１５０を用いて接続することにより、カートリッジケース１１０内に挿入された全体ユニットパック１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃが電気的に接続された１つのユニットパック組合せ型セルカートリッジ１００を構成することになる。
【００９０】
本発明の実施の形態ではユニットパック１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃの内部のセル１４０が、上述したように、並列接続されると共に、カートリッジケース１１０に挿入されたユニットパック１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃは互いに直列・並列接続され、全体セル１４０が直列・並列複合接続方式で接続されたセルカートリッジ１００が構成されるが、大容量、高電圧、大電流のユニットパック組合せ型セルカートリッジが構成される。
【００９１】
カートリッジケース１１０内に挿入される複数のユニットパック１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃは、互いに接触せず、離隔配置されるために、カートリッジケース内でユニットパックの位置が設定されて固定される。
【００９２】
ユニットパック１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃは、上述したように、カートリッジケース１１０とユニットパック１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃの上の側面部に形成された締結孔１２５ｂにスクリュー１１７を締結することにより固定されるが、ユニットパック１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃの側面部とカートリッジケース１１０の内側面との間が離隔されるように、ユニットパック１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃの締結孔１２５ｂはユニットパック１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃ外部表面、すなわち前記側面部の表面から所定高さで突出した締結部１２５ａに形成されることが好ましい。
【００９３】
また、ユニットケース１２１の側面部から突出した締結部１２５ａがカートリッジケース１１０の内側面に接触した状態で、ユニットケース１２１の締結孔１２５ｂとカートリッジケース１１０の締結孔１１６にスクリュー１１７が締結されることにより、締結部の高さだけユニットケース１２１（ユニットパック）の外部表面がカートリッジケース１１０の内側面から離隔された状態になる。
【００９４】
そして、好ましい実施の形態で、セルカートリッジ１００に内蔵されるユニットパック１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃが全て離隔配置されるように、カートリッジケース１１０内に複数の離隔部１１８が形成される。
【００９５】
前記離隔部１１８は、カートリッジケース１１０内側面に所定間隔で形成され、カートリッジケース１１０内に挿入されたユニットパック１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃの間に入るように突出形成される。
【００９６】
結局、前記離隔部１１８は、カートリッジケース１１０内に挿入されたユニットパック１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃの間隔を維持させるものであって、カートリッジケース１１０内にユニットパック１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃを各離隔部１１８の間に挿入することにより、全体ユニットパック１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃが所定間隔で離隔配置される。
【００９７】
そして、各ユニットパック１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃには、バスバー１５１，１５３，１５５と一体化された（＋）極性の接続部１５１ａ，１５３ａ，１５５ａ（セルの（＋）端子板に電気的に接続）と（−）極性の接続部１５２ａ，１５４ａ，１５６ａ（セルの（―）端子板に電気的に接続）が外部に突出しているが、隣接しているユニットパック１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃの接続部１５２ａ，１５３ａ，１５４ａ，１５５ａを中間導体板１５０により接続し、この中間導体板１５０をＰＣＢ１６０の端子１６２に接続することにより、電気的な接続が行われる。
【００９８】
前記中間導体板１５０は、ユニットパックを直列または並列接続する導体部材であって、前記ユニットパック１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃが直列接続される時、前記中間導体板１５０は、隣接しているユニットパック１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃ間に反対極性を有する（＋）、（−）接続部１５２ａ，１５３ａ，１５４ａ，１５５ａの間を接続する。
【００９９】
また、前記ユニットパック１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃが並列接続される時、前記中間導体板１５０は、隣接しているユニットパック１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃ間に同一極性を有する接続部１５２ａ，１５３ａ，１５４ａ，１５５ａの間を接続する。
【０１００】
図４と図５は、直列接続する例を示している。
より詳細に説明すると、カートリッジケース１１０内に入れたユニットパック１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃを直列接続する場合、カートリッジケース１１０内にユニットパック１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃを挿入する時、各ユニットパック１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃの方向が変わらないように注意して挿入しなければならない。
【０１０１】
この時、挿入した後、隣接しているユニットパック１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃの接続部１５２ａ，１５３ａ，１５４ａ，１５５ａが中間導体板１５０により直列接続しなければならないため、カートリッジケース１１０内のユニットパック１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃは、反対極性の接続部が同じ方向に交互に設けられて配置される。すなわち、同じ方向に（＋）、（−）、（＋）、（−）の順で反対極性の接続部が隣接して交互に位置する。
【０１０２】
上記のような配列のとおりユニットパック１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃが挿入されると、隣接している２つのユニットパックの反対極性を有する接続部１５２ａ，１５３ａ，１５４ａ，１５５ａが中間導体板１５０を用いて接続され、その後、ＰＣＢ１６０を装着するが、両端に位置する２つのユニットパック１２０ａ，１２０ｃの接続部１５１ａ，１５６ａは直接ＰＣＢ１６０の端子１６２に接続して電気的な接続が行われ、各中間導体板１５０をＰＣＢ１６０の所定の端子に接続させる。
【０１０３】
前記ＰＣＢ１６０の端子１６２に直接接続される両端の２つのユニットパック１２０ａ，１２０ｃの接続部１５１ａ，１５６ａのうち１つは（＋）極性の接続部になり、他の１つは（−）極性の接続部になる。
【０１０４】
前記接続部１５２ａ，１５３ａ，１５４ａ，１５５ａと中間導体板１５０は、締結孔を介して面接触状態になってボルト（図示せず）またはリベットにより締結して電気的に接続することができ、ＰＣＢ１６０の端子１６２と接続部１５１ａ，１５２ａ，１５３ａ，１５４ａ，１５５ａ，１５６ａ、ＰＣＢ１６０の端子１６２と中間導体板１５０は、面接触状態になってボルト１５１ｂ，１５６ｂ，１６３ａにより締結して電気的に接続することができる。
【０１０５】
このようにユニットパック１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃの接続部１５１ａ，１５２ａ，１５３ａ，１５４ａ，１５５ａ，１５６ａが中間導体板１５０などを介して最終接続されるようにＰＣＢ１６０を装着し、前記ＰＣＢ１６０の上に上面板１１２を組み立てることで、１つのユニットパック組合せ型セルカートリッジ１００が完成される。
【０１０６】
前記ＰＣＢ１６０には、セル１４０とユニットパック１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃの電流及び電圧をモニターリングするための回路、過電流、過電圧、過充電、過放電を遮断するための安全回路などが構成される。
【０１０７】
図４の符号１２８は、誤組み立てを防止するためのガイド板１２８であって、各ユニットパック１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃの端部における所定の位置にスクリュー１２８ａなどにより締結されて組み立てられ、ユニットパック１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃがカートリッジケース１１０内に挿入された状態で、ガイド板１２８はユニットパック１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃの端部から上方に突出する構造物になる。
【０１０８】
また、ＰＣＢ１６０の所定の位置には、各ユニットパック１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃのガイド板１２８が挿入される複数のガイドスリット１６１が形成されるが、ユニットパック１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃがカートリッジケース１１０内に挿入された状態で、その上側にＰＣＢ１６０が組み立てられる時、ＰＣＢ１６０の各位置に形成されたガイドスリット１６１にユニットパック１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃのガイド板１２８がそれぞれ挿入される。
【０１０９】
ユニットパック１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃが挿入される時、その上下方向が変わると（ユニットパックがひっくり返して挿入）、中間導体板１５０に接続できないだけでなく、所定の直列・並列接続を行うことができなくなるため、ユニットパック１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃの挿入時、組立者が容易に上下方向を認知するように前記ガイド板１２８を設置し、ＰＣＢ１６０のガイドスリット１６１にガイド板１２８が挿入されたか否かを確認したから組み立てを開始する。
【０１１０】
何れのユニットパック１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃでも上下方向が変わって挿入されると、ＰＣＢ１６０装着時、上下方向が反対に誤組み立てられたユニットパック１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃのガイド板１２８は、ＰＣＢ１６０のガイドスリット１６１に挿入できなくなるため、組立者はこれを認知してユニットパック１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃの上下方向を確認して挿入することができる。
【０１１１】
このようにガイド板１２８とガイドスリット１６１を設けることにより、誤組み立てを防止できるだけでなく、組立がより容易になり、作業時間の短縮、作業速度の向上などの長所がある。
【０１１２】
一方、本発明の実施の形態は、上述した複数のユニットパック組合せ型セルカートリッジ１００を外部ケース２に収納してカートリッジ相互間の直列・並列複合接続構造で接続されることにより、１つのシステムとして構成されるカートリッジ組合せ型蓄電装置１を含む。
【０１１３】
図１４と図１５は、本発明の実施の形態による蓄電装置を示す図面であって、図１４は本発明による蓄電装置１の外形を示しており、図１５は蓄電装置１の外部ケース２に複数のセルカートリッジ１００が挿入された状態を示す概略図である。
【０１１４】
図面に示すように、外部ケース２に複数のセルカートリッジ１００が収納されてカートリッジ間に電気的に接続されることにより、一体のシステム、すなわち前記充電装置１が構成されるが、各セルカートリッジ１００は、外部ケース２に載置された状態で、接続部１５１ａ，１５６ａの間にケーブル接続方式、バスバー接続方式、またはコネクター接続方式により電気的に接続される。この時、接続部位には、各接続部１５１ａ，１５６ａに一体に設置されたボルト１５１ｂ、１５６ｂが用いられる。
【０１１５】
前記セルカートリッジ１００は、外部ケース２の内側で直列接続、または並列接続、または直列・並列複合接続されることができる。
【０１１６】
例えば、外部ケース２の内側に、セルカートリッジ１００の接続部１５１ａ，１５６ａが接続されるコネクター（図示せず）を設け、前記コネクター間を直列接続、または並列接続、または直列・並列複合接続する回路を外部ケース２に備えることにより、セルカートリッジ１００が外部ケース２に載置されると共にコネクターに自動接続されることが可能になる。
【０１１７】
この時、必要であれば、セルカートリッジ１００の載置時、外部ケース２のコネクターに自動接続される別途のコネクターを各セルカートリッジの接続部１５１ａ，１５６ａに接続してもよい。
【０１１８】
また、前記外部ケース２には複数の通風口３を形成することが好ましい。
結局、上記のような本発明の実施の形態のセルカートリッジ１００は、ユニットパック１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃの個数を必要に応じて適切に調節することにより、全体セルカートリッジ１００の電圧と電流容量を容易に調節でき（ユニットパックの個数を減らしたり増やしたりすることが容易である）、特にユニットパック１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃの間が全て機構物により締結及び接続されるため、組立性及び生産性が向上される。また、個別のユニットパック１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃの交換やＡＳが容易である。
【０１１９】
また、ユニットパック１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃが全て単純機構物により締結、接続されるため、ケーブルなどの配線が不要であり、機構物によりセル１４０とセル、ユニットパック１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃとユニットパック、カートリッジ１００とカートリッジが直列・並列に接続されてセルバランスを実現するため、別途のバランス調節のための回路構成が不要である。
【符号の説明】
【０１２０】
１００  セルカートリッジ
１１０  カートリッジケース
１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ  ユニットパック
１４０  セル
１４１  端子板
１５１、１５２、１５３、１５４、１５５、１５６、１５７、１５８  バスバー
１６０  ＰＣＢ
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【国際調査報告】
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