組電池およびバッテリーシステム
【課題】二次電池からなる単電池をコンパクトに連結することができ、互いの単電池がずれることなくしっかり固定でき、配線接続作業も容易な組電池を提供し、この組電池を用いた組電池モジュールをコンパクトに組み付け可能で、配線接続作業などの作業性が容易なバッテリーシステムを提供する。
【解決手段】外装ケース１１と蓋部材１２との結合部２１を外装ケースの外周縁部から外向きに突設して設け、複数の二次電池を積層方向の上下に積み重ね、積み重ねた最上段と最下段の結合部を挟持して複数の二次電池を一体に連結する連結部材７を介装した組電池Ｍ１〜Ｍ４とし、この組電池の側部に回路部８０を一体に組み込んでモジュール化した組電池モジュールＭＪを上下に複数繋いだバッテリーシステムＢＳとした。
【解決手段】外装ケース１１と蓋部材１２との結合部２１を外装ケースの外周縁部から外向きに突設して設け、複数の二次電池を積層方向の上下に積み重ね、積み重ねた最上段と最下段の結合部を挟持して複数の二次電池を一体に連結する連結部材７を介装した組電池Ｍ１〜Ｍ４とし、この組電池の側部に回路部８０を一体に組み込んでモジュール化した組電池モジュールＭＪを上下に複数繋いだバッテリーシステムＢＳとした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池を複数個繋いだ組電池およびこの組電池を用いたバッテリーシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、高エネルギー密度を有し小型軽量化が可能であることからリチウム二次電池が、携帯電話やノート型パソコン等の携帯型電子機器の電源用電池として用いられている。また、大容量化が可能であることから、電気自動車（ＥＶ）やハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）等のモータ駆動電源や、電力貯蔵用蓄電池としても注目されてきている。
【０００３】
上記リチウム二次電池は、電池缶を構成する外装ケース内部に正極板と負極板とをセパレータを挟んで対向配置した電極群を収納し、電解液を充填し、複数の正極板の正極集電タブに連結される正極集電端子と、この正極集電端子と電気的に接続される正極外部端子と、複数の負極板の負極集電タブに連結される負極集電端子と、この負極集電端子と電気的に接続される負極外部端子を備えた構成とされる。
【０００４】
また、このようなリチウム二次電池を複数個繋いで大型の動力用の電極源として用いることが模索されており、例えば、積層型の電極群を備える二次電池からなる単電池を上下に積み重ねて構成する組電池が既に提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
積層型の電極群を備えるリチウム二次電池においては、正極板と負極板とをセパレータを介して複数層積層した電極群を外装ケースに収容し、非水電解液で充填した構成とされ、それぞれの正極板の正極集電タブに連結される正極集電端子と、この正極集電端子と電気的に接続される外部端子、および、負極板の負極集電タブに連結される負極集電端子と、この負極集電端子と電気的に接続される外部端子がそれぞれ設けられている。
【０００６】
このような構成のリチウム二次電池の大容量化を図るためには、正極板および負極板の面積を大きくし、積層数を増加し、充填する電解液量も増加させることが必要である。そのために、積層型の電極群を備える単電池は表面積が大きく、厚みが厚い状態に作製される。
【０００７】
積層型のリチウム二次電池では、電池缶内部で発生するガスなどにより電池缶が膨張したりして積層された正極板と負極板との間隔が広がると内部抵抗が大きくなって電池容量が低下する虞が生じる。また、それぞれの二次電池（単電池）の電池缶の変形に加えて、積み重ねた組電池の構成がずれたり変形したりすると、それぞれの電池缶を互いに接続している接続端子部が変形したり破損したりして、所望の電池容量を発生できなくなる虞も生じる。
【０００８】
すなわち、積層型の電極群を備える単電池を複数個積み重ねて組電池を構築する場合には、それぞれの単電池の膨張を抑制し、さらに複数個の単電池がずれたり変形したりしないように、しっかり固定しておくことが肝要である。そのために、複数個の角形電池を積層する際に、固定部品を用いてしっかり固定する電池ブロックを用いたバッテリーシステムが既に提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００３−２８８８８３号公報
【特許文献２】特開２０１０−１５７４５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
複数個の二次電池を電気的に接続して電池容量の大きな組電池を作製することができ、この組電池を複数組み合わせて大容量のバッテリーシステムを構築することができる。ただし、このような組電池を用いたバッテリーシステムであっても、車載用あるいは家庭用に用いる場合には、コンパクトな構成のバッテリーシステムであることが望ましい。また、コンパクトにする場合でも、設置する部位や環境に応じて、高さの低いバッテリーシステムが求められたり、小さな横幅であることが求められたり、奥行きが短いことが求められたりする。
【００１１】
例えば、家庭用のバッテリーシステムとして用いる場合には、軒下や窓下などの屋外に設置することが想定されるので、隣の家との間隔が狭いことにも対応できるように、奥行きが短く高さも低いコンパクトに構成できることが望ましい。
【００１２】
また、収納する複数個の単電池の膨張を抑制すると共に、それぞれの単電池がずれないようにしっかり固定しておくことが望ましく、さらに、設置作業や設置する際の配線接続作業などが容易となる構成が望ましい。
【００１３】
そのために、積層型の二次電池からなる単電池を用いて組電池を構築する際には、複数個の単電池をコンパクトに連結することができ、また、配線接続作業が容易な組電池構成であることが好ましい。また、この組電池を用いてバッテリーシステムを構築する際には、複数の組電池をコンパクトに組み付け可能で、組電池同士の端子接続のための空間を節約でき省スペース化が可能で、配線接続作業が容易な構成であることが好ましい。
【００１４】
そこで本発明は、上記問題点に鑑み、単電池をコンパクトに連結することができ、互いの単電池がずれることなくしっかり固定でき、配線接続作業も容易な組電池を提供し、この組電池を用いた組電池モジュールをコンパクトに組み付け可能で、配線接続作業などの作業性が容易なバッテリーシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するために本発明は、正極板と負極板とをセパレータを介して複数層積層した電極群を備える積層型の二次電池を複数個連結した組電池であって、前記二次電池は、前記電極群を収容する外装ケースと、当該外装ケースの対向する両側面に配設された外部端子と、前記外装ケースの開口部を密閉する蓋部材とを備え、これらの外装ケースと蓋部材とで構成される電池缶の内部に電解液が注液され、前記外装ケースと前記蓋部材との結合部を前記外装ケースの外周縁部から外向きに突設して設け、複数の前記二次電池を積層方向の上下に積み重ね、積み重ねた最上段と最下段の前記結合部を挟持して複数の前記二次電池を一体に連結する連結部材を介装したことを特徴としている。
【００１６】
この構成によると、電池缶の側部に突出する結合部を介して上下に積み重ねた複数の二次電池を連結するので、積層方向の高さを低く抑えることが可能な連結構成となる。また、外部端子も電池缶の側部に配設されているので、電気的な接続も電池缶の側部で行うことが可能であり、積層する高さ方向をコンパクトにできる。そのために、複数の二次電池（単電池）をコンパクトに連結することができ、互いの単電池がずれることなくしっかり固定でき、配線接続作業も容易な組電池を得ることができる。
【００１７】
また本発明は上記構成の組電池において、前記連結部材は、積み重ねた複数個の前記二次電池の、最下段の結合部と最上段の結合部とを挟持して、複数個の二次電池を一体に固定する締結手段を備え、前記外部端子がある側の前記結合部を介して、前記外部端子および上下の外部端子同士を接続する端子接続部材を避けながら、一体に連結することを特徴としている。この構成によると、積み重ねた複数個の二次電池の両側部を上下方向に挟持して一体に固定するので、積み重ねる複数個の二次電池の膨張を効果的に抑制し、それぞれの二次電池がずれないようにしっかり固定することができる。また、側部にある外部端子や端子接続部材を避けながら連結しているので、幅方向もコンパクトにできる。
【００１８】
また本発明は上記構成の組電池において、前記連結部材に、複数の前記二次電池を保護するための回路部を配設したことを特徴としている。この構成によると、回路部を電池缶の側部に配設する構成となるので、積層方向の高さを低く抑えることができる。また、積み重ねて連結する二次電池間の電気的な接続作業も電池缶の側部で行うことができ、高さを押さえたユニット筐体を用いても、配線作業を容易に行うことができる。
【００１９】
また本発明は上記構成の組電池において、前記連結部材は、積み重ねた複数の前記二次電池を挟持する保持機能と、前記回路部を前記電池缶から離れた位置に配設する電気的機能と、前記外部端子および上下の外部端子同士を接続する端子接続部材などを内包し保護する保護機能と、を有することを特徴としている。この構成によると、この連結部材を用いて、コンパクトに組立可能となり、電気的に安全性を維持し、配線接続作業も容易な組電池となる。
【００２０】
また本発明は上記構成の組電池において、前記締結手段は、前記最上段の結合部に係合する第一係合板と、前記最下段の結合部に係合する第二係合板と、この第一係合板と第二係合板を締め上げる締結ボルトを備えることを特徴としている。この構成によると、積み重ねた複数個の二次電池を締結ボルトを介して上下方向に締め付けて固定するので、連結する複数個の二次電池の膨張を抑制し、それぞれの二次電池がずれないようにしっかり固定しておくことができる。
【００２１】
また本発明は上記構成の組電池において、前記連結部材は、積み重ねた複数個の二次電池の高さより短い長さの本体部を備え、この本体部に、積み重ねた複数個の前記二次電池の結合部との干渉を回避する第一空隙部と、前記外部端子および前記端子接続部材との干渉を回避する第二空隙部と、前記第二空隙部を挟む左右両側に前記締結ボルトを装着するボルト装着孔と、を設け、左右両側の前記ボルト装着孔に前記締結ボルトを装着し、前記第一係合板を前記締結ボルトに装着し前記最上段の結合部に係合させ、前記第二係合板を前記締結ボルトに装着し前記最下段の結合部に係合させ、前記締結ボルトを回転して締め付けて、積み重ねた複数個の二次電池を一体に挟持して締結することを特徴としている。この構成によると、積み重ねた複数個の二次電池の高さより短い本体部長さの連結部材を用いているので、組電池の高さを最小限に抑えることができる。また、積み重ねた複数個の二次電池の側部に、それぞれ外部端子や結合部との干渉を回避する空隙部を有する連結部材を用いているので、側部方向に大きく突出せずにコンパクトな構成にすることができる。また、積み重ねた複数個の二次電池を締結ボルトを回転させて上下方向に締め付けて固定するので、複数個の二次電池を連結して固定する操作を容易に行うことができる。
【００２２】
また本発明は上記構成の組電池において、前記連結部材は、絶縁性を有する樹脂材からなることを特徴としている。この構成によると、複数個の二次電池を連結部材を介して連結しても、この連結部材を介して漏電することがなく、所定の電池能力を正常に発揮することができる。
【００２３】
また本発明は上記構成の組電池において、上下に積み重ねる前記電池缶は、互いに絶縁されていることを特徴としている。この構成によると、絶縁性を十分有さない電池缶からなる二次電池であっても、互いに絶縁する（例えば、絶縁シートを介して積層する）ことで、上下の電池缶同士を確実に絶縁して、積み重ねた電池缶同士の短絡を確実に防止して、所定の電池能力を正常に発揮する。
【００２４】
また本発明は上記構成の組電池において、積み重ねる複数個の前記二次電池は、側部に突出する外部端子の上下の極性が交互に逆とされ、この上下の外部端子を順に接続して直列に接続していることを特徴としている。この構成によると、電池缶の側部に突出している外部端子を上下で交互に接続していくことで、複数個の二次電池を直列に接続可能となって、大容量化を図るために連結する配線接続作業を容易に行うことができる。
【００２５】
また本発明は、請求項１から９のいずれかに記載された組電池の一方の側部に保護回路や配線部を含む回路部を一体に組み込んでモジュール化した組電池モジュールを複数繋いだバッテリーシステムであって、前記組電池モジュールを複数個別に収納する複数段の棚を備え、前記回路部を設ける側部側に配電部を設けたユニット筐体を備えたことを特徴としている。
【００２６】
この構成によると、それぞれの組電池モジュールが、その高さを抑制した構成であるので、この組電池モジュールを複数段重ねて設置した構成でも、高さが低いユニット筐体を用いることができる。また、複数の組電池モジュールを高さ方向に重ね、一方の側部側に配電部を設けたバッテリーシステムを構築するので、配電部を設けた一方の側部側で配線接続作業などを行うことができる。そのために、組電池モジュールをコンパクトに組み付け可能で、配線接続作業などの作業性が容易なバッテリーシステムを得ることができる。
【００２７】
また本発明は上記構成のバッテリーシステムにおいて、前記組電池モジュールを互いに接続する際に、前記回路部を設ける側の側部に突出する外部端子同士を接続端子を介して接続すると共に、接続する下側の外部端子の極性と上側の外部端子の極性とを互いに異なる極性としたことを特徴としている。この構成によると、組電池モジュールを複数段設置する際に、上下の組電池モジュールの同じ側部側にある外部端子同士を接続して直列に接続できるので、配線接続作業が容易となる。また、上下の外部端子同士を接続端子を用いて直接的に接続するので、余分な配線ルートを考慮する必要がなく、上下の組電池モジュール間の間隔を抑えることができる。
【００２８】
また本発明は上記構成のバッテリーシステムにおいて、前記棚に、前記接続端子を略直線的に配設可能とする開放空間部を設けたことを特徴としている。この構成によると、上下の組電池モジュールの同じ側部側にある外部端子同士を直に連結する接続端子でよいので、接続作業が容易となり、上下の組電池モジュール間の間隔を最小限に抑えることができる。
【００２９】
また本発明は上記構成のバッテリーシステムにおいて、前記ユニット筐体は台座の上に設置され、前記台座と前記棚との間に所定高さの高床部を有し、この高床部の上部に前記棚および前記配電部が設けられていることを特徴としている。この構成によると、台座との間に所定高さの高床部を有しているので、雨などが降って周囲に水が溜まっても、組電池モジュールや配電部に水が浸入せず、短絡などの不具合が生じない。また、高床部を空気通路として、冷却用の空気を流すことも可能となり、効果的な運用が可能なバッテリーシステムを得ることができる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、電池缶の側部に突出する結合部を一体に挟持する連結部材を介して上下に積層した複数の二次電池を連結しているので、積層方向の高さを低く抑えることが可能な連結構成の組電池となる。また、外部端子は電池缶の側部に配設されているので、電気的な接続も電池缶の側部で行い、積層する高さ方向をコンパクトにできる。そのために、複数の二次電池（単電池）をコンパクトに連結することができ、互いの単電池がずれることなくしっかり固定でき、配線接続操作も容易な組電池を得ることができる。また、この組電池をモジュール化して複数段積み重ねて収納するユニット筐体の側部に配電部を設け、この側部側で配線可能なバッテリーシステムとしたので、組電池モジュールをコンパクトに組み付け可能で、配線接続作業などの作業性が容易なバッテリーシステムを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に係る組電池の第一実施形態例を示す概略断面図である。
【図２】図１の概略平面図である。
【図３】組電池の第二実施形態例を示す概略断面図である。
【図４Ａ】連結部材の要部を示す斜視図である。
【図４Ｂ】締結手段を示す要部拡大図である。
【図５】組電池の第三実施形態例を示す概略断面図である。
【図６】組電池の第四実施形態例を示す概略断面図である。
【図７】二次電池の分解斜視図である。
【図８】二次電池が備える電極群の分解斜視図である。
【図９】二次電池の完成品を示す斜視図である。
【図１０】電極群の概略断面図である。
【図１１】本発明に係るバッテリーシステムの全体構成を示す概略正面図である。
【図１２】図１１の側面図である。
【図１３】従来のバッテリーシステムの全体構成を示す概略説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下に本発明の実施形態を図面を参照して説明する。また、同一構成部材については同一の符号を用い、詳細な説明は適宜省略する。
【００３３】
本実施形態に係る組電池Ｍ１について図１、図２を用いて説明する。図１は、第一実施形態の組電池Ｍ１の全体構成を示す概略断面図であり、図２は、概略平面図である。この組電池Ｍ１は、積層型の二次電池からなる単電池を複数個繋いで大容量の電池容量を発揮するように構成されたものであって、図１に示すように、複数、例えば四個の単電池ＲＢ１、ＲＢ２、ＲＢ３、ＲＢ４を積み重ねて一体に連結されて組電池Ｍ１として構成される。
【００３４】
また、積み重ねた複数の単電池を連結固定するために、外部端子１１ｆ（１１ｆａ、１１ｆｂ）が配設された側の両側面に、連結部材７（７Ａ）をそれぞれ介装している。
【００３５】
単電池ＲＢ１、ＲＢ２、ＲＢ３、ＲＢ４は、後述するように、それぞれ、電極群と、この電極群を収容する外装ケースと、外装ケースの開口部を密閉する蓋部材とを備えている。また、この外装ケースと蓋部材とは結合部２１（２１ａ〜２１ｄ）にて結合され密閉されて電池缶を形成する。この結合部２１は、外装ケースの外周縁部から外向きに突設して設けられており、連結部材７（７Ａ）は、外部端子および上下の外部端子同士を接続する端子接続部材を避けながら、積み重ねた複数の単電池（二次電池）を連結している。
【００３６】
このように、電池缶の側部に突出した結合部２１を介して連結するので、複数個の単電池（二次電池）を固定するための連結部材７（７Ａ）は、電池の積層方向のサイズより小さく収めることができ、組電池Ｍ１の大きさを抑制することができる。
【００３７】
また、連結部材７（７Ａ）は、積み重ねた複数個の二次電池（単電池ＲＢ１、ＲＢ２、ＲＢ３、ＲＢ４）の、最下段の結合部２１ａと最上段の結合部２１ｄとを挟持して、複数個の二次電池を一体に固定する締結手段を備え、外部端子がある側の結合部を介して、外部端子および上下の外部端子同士を接続する端子接続部材を避けながら、連結している。この構成であれば、積み重ねた複数個の二次電池の両側部を上下方向に挟持して一体に固定するので、積み重ねる複数個の二次電池の膨張を効果的に抑制し、それぞれの二次電池がずれないようにしっかり固定することができる。また、側部にある外部端子や端子接続部材を避けながら連結しているので、幅方向もコンパクトにできる。
【００３８】
また、積み重ねる複数個の単電池（二次電池）は、側部に突出する外部端子１１ｆ（１１ｆａ、１１ｆｂ）の上下の極性が逆とされ、この上下の外部端子（例えば、外部端子１１ｆａと１１ｆｂ）を順に接続して直列に接続していることが好ましい。この構成であれば、電池缶の側部に突出している外部端子１１ｆａ、１１ｆｂを上下で直接交互に接続していくことで、複数個の二次電池を直列に接続可能となって、大容量化を図るための配線接続作業を省スペース化を図りながら容易に行うことができる。
【００３９】
すなわち、図に示すように、単電池ＲＢ１、ＲＢ２、ＲＢ３、ＲＢ４をこの順に積み重ねる。また、それぞれの外装ケースの側面から突出して設けられている外部端子１１ｆの極性を上下でそれぞれ交互に逆にして積み重ねている。例えば、単電池ＲＢ１の正極外部端子１１ｆａの上には単電池ＲＢ２の負極外部端子１１ｆｂが配設されるようにして積み重ねられている。このような構成であれば、電池缶の外側の積み重ねた一方の正極外部端子１１ｆａと他方の負極外部端子１１ｆｂを直接接続することで、上下の単電池同士を電気的に直列に接続することができる。
【００４０】
図２の平面図に示すように、連結部材７（７Ａ）は、外部端子および上下の外部端子同士を接続する端子接続部材（不図示）を避ける上下方向に連通する空隙部（後述する第二空隙部７６）を有する断面コの字状のブロック体とされる。また、この第二空隙部７６を挟む左右両側の上下にそれぞれ係合板を装着し、この上下の係合版を締結ボルト７２を介して締め上げることで、上下に積み重ねた複数の単電池ＲＢ１、ＲＢ２、ＲＢ３、ＲＢ４を一体に固定することができる。
【００４１】
例えば、第二空隙部７６を挟む左右両側に係合する係合爪部を備える係合板を上下一対装着し、この上下の係合版を締結ボルト７２を介して締め上げるようにしてもよい。また、図示するように、第二空隙部７６を挟む左右両側に、それぞれ係合板を装着し、それぞれ締結ボルト７２を介して締め上げるようにしてもよい。次に、この連結部材７の具体的な構成例について図４Ａ、図４Ｂを用いて説明する。
【００４２】
図４Ａに示す連結部材７は、例えば絶縁性を有する硬質樹脂からなるブロックである本体部７１と、本体部７１の上下長手方向に貫通する貫通孔に挿通する締結ボルト７２と、この締結ボルト７２の上側に装着される第一係合板７３と、下側に装着される第二係合板７４（図４Ｂ参照）とを備えた構成とされる。
【００４３】
すなわち、連結部材７が有する締結手段は、最上段の結合部２１ａに係合する第一係合板７３と、最下段の結合部２１ｄに係合する第二係合板７４と、この第一係合板７３と第二係合板７４を締め上げる締結ボルト７２を備えた構成とされる。この構成であれば、積み重ねた複数個の二次電池（単電池ＲＢ１、ＲＢ２、ＲＢ３、ＲＢ４）の側部の四箇所を締結ボルト７２を介して上下方向に締め付けて固定するので、連結する複数個の二次電池の膨張を抑制し、それぞれの二次電池がずれないようにしっかり固定しておくことができる。すなわち、連結部材７は、積み重ねた複数の二次電池を挟持する保持機能を有する。
【００４４】
締結ボルト７２を締め付けて、第一係合板７３と第二係合板７４を締め上げるためには、第一係合板７３と第二係合板７４の両方に、締結ボルト７２のネジ部が挿通自在な開口孔を設け、締結ボルト７２に装着するナット部材との間で、第一係合板７３と第二係合板７４を締め上げる構成としてもよい。また、下側の第二係合板７４に、締結ボルト７２のネジ部に螺合するネジ孔を設け、締結ボルト７２を回転する操作で、第二係合版７４を移動させて締め上げる構成としてもよい。
【００４５】
例えば、連結部材７（７Ａ）に用いる第一係合板７３は、締結ボルト７２のネジ部が挿通自在な開口孔を有し、第二係合板７４は、締結ボルト７２のネジ部に螺合するネジ孔を有する。そして、本体部７１の上面側の貫通孔部に第一係合板７３を載置して締結ボルト７２を挿通して、ネジ部の下側に第二係合板７４を螺合させて装着する。
【００４６】
この第一係合板７３と第二係合板７４は、機械的強度を有する板金製であることが好ましい。また、板金製であれば、所定大きさの孔を形成することや、バーリング加工等により直接ネジ孔を形成することも容易にできる。また、外装ケースと蓋部材との結合部２１に係合するので、この第一係合板７３と第二係合板７４は、その表面、特に、外装ケースや蓋部材との接触部が絶縁処理されていることが好ましい。
【００４７】
また、本体部７１は、積み重ねた複数個の二次電池の高さより短い長さとされ、幅方向に連通した開口切欠部である第一空隙部７５と、長手方向に連通した開口切欠部である第二空隙部７６を有する。この第一空隙部７５は、積み重ねた複数個の二次電池（単電池）の結合部との干渉を回避するための開口切欠部である。また、第二空隙部７６は、二次電池（単電池）の側面から突出している外部端子およびこの外部端子同士を接続する端子接続部材との干渉を回避するための開口切欠部である。
【００４８】
このように、本体部７１は、積み重ねた複数個の二次電池の高さより短い長さとされるので、組電池Ｍ１の高さは、積み重ねた複数個の二次電池の高さ程度となり、結果的に組電池Ｍ１の高さを最小限に抑制できる。また、この本体部７１は、積み重ねる二次電池の外部端子や端子接続部材などをカバーして保護する機能を発揮する。すなわち、連結部材７（７Ａ）は、積み重ねた複数の二次電池を挟持する保持機能に加えて、外部端子および上下の外部端子同士を接続する端子接続部材などを内包し保護する保護機能を有する。
【００４９】
上記のように、連結部材７（７Ａ）は、積み重ねた複数個の二次電池の高さより短い長さの本体部７１を備え、この本体部７１に、積み重ねた複数個の二次電池の結合部との干渉を回避する第一空隙部７５と、外部端子との干渉を回避する第二空隙部７６と、外部端子を挟む両側の長さ方向に貫通した貫通孔と、を有する。また、締結手段として、締結ボルト７２と、該締結ボルト７２に装着され、最上段の結合部２１ｄに係合する第一係合板７３と、最下段の結合部２１ａに係合し締結ボルト７２と螺合するネジ孔を有する第二係合板７４と、を用いる。そして、第一係合板７３を最上段の結合部２１ｄに係合させ、第二係合板７４を最下段の結合部２１ａに係合させ、締結ボルト７２を回転して締め付けて、積み重ねた複数個の二次電池を一体に挟持して締結するようにしている。
【００５０】
すなわち、図４Ｂに示すように、第一係合板７３を締結ボルト７２に装着し、第二係合板７４を締結ボルト７２に装着して、締結ボルト７２を回転すると、締結ボルト７２と螺合する第二係合板７４が、図中の矢印Ｄ１方向に移動する。つまり、第一係合板７３と第二係合板７４とを、締結ボルト７２を介して締め上げることができ、積み重ねた複数個の二次電池を一体に挟持して締結する。
【００５１】
上記した構成であれば、複数個の二次電池を直接積み重ねるので、積み重ねる高さ方向をコンパクトにできる。また、積み重ねた複数個の二次電池の側部に、それぞれ接続端子や結合部との干渉を回避して取り付ける連結部材７を用いているので、側部方向にもコンパクトな構成にすることができる。また、積み重ねた複数個の二次電池の側部四箇所を締結ボルト７２を介して上下方向に締め付けて固定するので、連結する複数個の二次電池の膨張を効果的に抑制し、それぞれの二次電池がずれないようにしっかり固定しておくことができる。
【００５２】
すなわち、本実施形態に係る組電池Ｍ１は、電池缶の側部に突出する結合部を介して上下に積み重ねた複数の二次電池（単電池ＲＢ１〜ＲＢ４）を、積み重ねた複数個の二次電池の高さより短い本体部長さの連結部材を用いて連結するので、積層方向の高さを低く抑えることが可能な連結構成となる。また、それぞれの単電池の外部端子も電池缶の側部に配設されているので、電気的な接続も電池缶の側部で行うことが可能であり、積層する高さ方向をコンパクトできる。そのために、複数の二次電池（単電池ＲＢ１〜ＲＢ４）をコンパクトに連結することができ、互いの単電池がずれることなくしっかり固定でき、配線接続作業も容易な組電池を得ることができる。
【００５３】
本実施形態に用いる単電池は例えば積層型のリチウム二次電池からなる。このリチウム二次電池は、正極板と負極板とをセパレータを介して複数層積層した積層型の電極群１を備えている。また、極板の面積を大きくし、積層数を増やすことで比較的大容量の二次電池となり、電気自動車用蓄電池や電力貯蔵用蓄電池などに適用可能なものである。
【００５４】
次に、積層型のリチウム二次電池ＲＢと電極群１の具体的な構成について、図７〜図１０を用いて説明する。
【００５５】
図７に示すように、積層型のリチウム二次電池ＲＢは平面視矩形とされ、それぞれが矩形とされる正極板と負極板とセパレータとを積層した電極群１を備えている。また、底部１１ａと側部１１ｂ〜１１ｅを備えて箱型とされる外装ケース１１と蓋部材１２とから構成される電池缶１０に収容して、外装ケース１１の側面（例えば、側部１１ｂ、１１ｃの対向する二側面）に設ける外部端子１１ｆから充放電を行う構成としている。
【００５６】
電極群１は、正極板と負極板とをセパレータを介して複数層積層した構成であって、図８に示すように、正極集電体２ｂ（例えば、アルミニウム箔）の両面に正極活物質からなる正極活物質層２ａが形成された正極板２と、負極集電体３ｂ（例えば、銅箔）の両面に負極活物質からなる負極活物質層３ａが形成された負極板３とがセパレータ４を介して積層されている。
【００５７】
セパレータ４により、正極板２と負極板３との絶縁が図られているが、外装ケース１１に充填される電解液を介して正極板２と負極板３との間でリチウムイオンの移動が可能となっている。
【００５８】
ここで、正極板２の正極活物質としては、リチウムが含有された酸化物（ＬｉＣｏＯ２，ＬｉＮｉＯ２，ＬｉＦｅＯ２，ＬｉＭｎＯ２，ＬｉＭｎ２Ｏ４など）や、その酸化物の遷移金属の一部を他の金属元素で置換した化合物などが挙げられる。なかでも、通常の使用において、正極板２が保有するリチウムの８０％以上を電池反応に利用し得るものを正極活物質として用いれば、過充電などの事故に対する安全性を高めることができる。
【００５９】
また、負極板３の負極活物質としては、リチウムが含有された物質やリチウムの挿入／離脱が可能な物質が用いられる。特に、高いエネルギー密度を持たせるためには、リチウムの挿入／離脱電位が金属リチウムの析出／溶解電位に近いものを用いるのが好ましい。その典型例は、粒子状（鱗片状、塊状、繊維状、ウィスカー状、球状および粉砕粒子状など）の天然黒鉛もしくは人造黒鉛である。
【００６０】
なお、正極板２の正極活物質に加えて、また、負極板３の負極活物質に加えて、導電材、増粘材および結着材などが含有されていてもよい。導電材は、正極板２や負極板３の電池性能に悪影響を及ぼさない電子伝導性材料であれば特に限定されず、例えば、カーボンブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、グラファイト（天然黒鉛、人造黒鉛）、炭素繊維などの炭素質材料や導電性金属酸化物などを用いることができる。
【００６１】
増粘材としては、例えば、ポリエチレングリコール類、セルロース類、ポリアクリルアミド類、ポリＮ−ビニルアミド類、ポリＮ−ビニルピロリドン類などを用いることができる。結着材は、活物質粒子および導電材粒子を繋ぎとめる役割を果たすものであり、ポリフッ化ビニリデン、ポリビニルピリジン、ポリテトラフルオロエチレンなどのフッ素系ポリマーや、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン系ポリマーや、スチレンブタジエンゴムなどを用いることができる。
【００６２】
また、セパレータ４としては、微多孔性の高分子フィルムを用いることが好ましい。具体的には、ナイロン、セルロースアセテート、ニトロセルロース、ポリスルホン、ポリアクリロニトリル、ポリフッ化ビニリデン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリブテンなどのポリオレフィン高分子からなるフィルムが使用可能である。
【００６３】
また、電解液としては、有機電解液を用いることが好ましい。具体的には、有機電解液の有機溶媒として、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、γ―ブチロラクトンなどのエステル類、テトラヒドロフラン、２−メチルテトラヒドロフラン、ジオキサン、ジオキソラン、ジエチルエーテル、ジメトキシエタン、ジエトキシエタン、メトキシエトキシエタンなどのエーテル類、さらに、ジメチルスルホキシド、スルホラン、メチルスルホラン、アセトニトリル、ギ酸メチル、酢酸メチルなどが使用可能である。なお、これらの有機溶媒は、単独で使用してもよいし、２種類以上を混合して使用してもよい。
【００６４】
さらに、有機溶媒には電解質塩が含まれていてもよい。この電解質塩としては、過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ４）、ホウフッ化リチウム、六フッ化リン酸リチウム、トリフルオロメタンスルホン酸（ＬｉＣＦ３ＳＯ３）、フッ化リチウム、塩化リチウム、臭化リチウム、ヨウ化リチウムおよび四塩化アルミン酸リチウムなどのリチウム塩が挙げられる。なお、これらの電解質塩は、単独で使用してもよいし、２種類以上を混合して使用してもよい。
【００６５】
電解質塩の濃度は特に限定されないが、約０．５〜約２．５ｍｏｌ／Ｌであれば好ましく、約１．０〜２．２ｍｏｌ／Ｌであればより好ましい。なお、電解質塩の濃度が約０．５ｍｏｌ／Ｌ未満の場合には、電解液中においてキャリア濃度が低くなり、電解液の抵抗が高くなる虞がある。一方、電解質塩の濃度が約２．５ｍｏｌ／Ｌよりも高い場合には、塩自体の解離度が低くなり、電解液中のキャリア濃度が上がらない虞がある。
【００６６】
電池缶１０は、外装ケース１１と蓋部材１２とを備え、鉄、ニッケルメッキされた鉄、ステンレススチール、およびアルミニウムなどからなる。また、本実施形態では、図９に示すように、電池缶１０は、外装ケース１１と蓋部材１２とが組み合わされたときに、外形形状が実質的に扁平角型形状となるように形成されている。
【００６７】
外装ケース１１は、略長方形状の底面を持つ底部１１ａと、この底部１１ａから立設した４面の側部１１ｂ〜１１ｅを有する箱型状とされ、この箱型状内部に電極群１を収容する。電極群１は、正極板の集電タブに連結される正極集電端子と、負極板の集電タブに連結される負極集電端子を備え、これらの集電タブと電気的に接続される外部端子１１ｆが外装ケース１１の側部にそれぞれ設けられている。外部端子１１ｆは、例えば、対向する二側部１１ｂ、１１ｃの二箇所に設けられる。また、１０ａは注液口であって、ここから電解液を注液する。
【００６８】
外装ケース１１に電極群１を収容し、それぞれの集電端子を外部端子に接続した後、もしくは、電極群１の集電端子にそれぞれの外部端子を接続して外装ケース１１に収容し、外部端子を外装ケースの所定部位に固着した後、蓋部材１２を外装ケース１１の開口縁に固定する。すると、外装ケース１１の底部１１ａと蓋部材１２との間に電極群１が挟持され、電池缶１０の内部において電極群１が保持される。なお、外装ケース１１に対する蓋部材１２の固定は、例えば、レーザ溶接などによってなされる。また、集電端子と外部端子との接続は、超音波溶接やレーザ溶接、抵抗溶接などの溶接以外に導電性接着剤などを用いて行うこともできる。
【００６９】
上記したように、本実施形態に係る積層型の二次電池は、正極板２と負極板３とをセパレータ４を介して複数層積層した電極群１と、この電極群１を収容し電解液が充填される外装ケース１１と、外装ケース１１に設ける外部端子１１ｆと、正負の極板と外部端子１１ｆとを電気的に接続する正負の集電端子と、外装ケース１１に装着される蓋部材１２と、を備えた構成である。
【００７０】
外装ケース１１に収容された電極群１は、例えば、図１０に示すように、正極集電体２ｂの両面に正極活物質層２ａが形成された正極板２と、負極集電体３ｂの両面に負極活物質層３ａが形成された負極板３とがセパレータ４を介して積層され、さらに両端面にセパレータ４を配設している。また、両端面のセパレータ４に替えて、このセパレータ４と同じ材質の樹脂フィルムを巻回して、電極群１を絶縁性を有する樹脂フィルムで被覆する構成としてもよい。いずれにしても、積層電極群１の上面は、電解液浸透性および絶縁性を有する部材が積層される構成となる。そのために、この面に直接蓋部材１２を当接させることができ、蓋部材１２を介して所定の圧で押さえ付けることも可能である。
【００７１】
また、このような二次電池を直接積み重ねるためには、電池缶１０同士は、互いに絶縁されていることが好ましく、例えば、電池缶１０の表面を絶縁塗装する。これは、電池缶表面は負極と正極との中間電位を有するので、特に大容量（例えば５０Ａｈ以上）の単電池が直列接続された電池缶表面同士が接触すると、電池缶表面同士で短絡してしまうからである。
【００７２】
また、電池缶１０を積み重ねる際に、例えば、絶縁シートを介装して順に積み重ねると、上下の電池缶同士を確実に絶縁して、積み重ねた電池缶同士の短絡を確実に防止して、所定の電池能力を正常に発揮する。このように、電池缶同士が、互いに絶縁された構成であれば、電池缶１０を構成する外装ケース１１や蓋部材１２のいずれかの表面の絶縁性が十分でない場合でも、積み重ねた電池缶１０同士の短絡を確実に防止可能となる。また、絶縁シートを介装すると、このシートが緩衝材となって、それぞれの二次電池がずれないようにしっかり固定しておくことができる。
【００７３】
例えば、図３に示す第二実施形態の組電池Ｍ２のように、単電池ＲＢ１、ＲＢ２間に絶縁シート１３Ａを介装し、単電池ＲＢ２、ＲＢ３間に絶縁シート１３Ｂを介装し、単電池ＲＢ３、ＲＢ４間に絶縁シート１３Ｃを介装する。この図３に示す組電池Ｍ２は、先に説明した組電池Ｍ１と同様に、単電池ＲＢ１、ＲＢ２、ＲＢ３、ＲＢ４をこの順に積み重ねて、外装ケースと蓋部材との結合部２１（２１ａ、２１ｄ）を介して連結部材７（７Ｂ）を用いて一体に組みつけている。
【００７４】
この絶縁シート１３（１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ）は、例えば、厚み０．１ｍｍ程度のポリカーボネート樹脂フィルムなどの薄いフィルム状のシートでよく、複数の単電池を積み重ねる高さ方向をコンパクトにできることは同じである。
【００７５】
また、この図３には、一方の連結部材７（７Ｂ）の本体部７１Ａに回路部８０を設けた例を示している。回路部８０は、電源線や信号線などを接続するための配線部や保護回路を含む。保護回路は、電極群１の充放電などの動作を制御する機能や、ＩＣ素子などの制御素子に過電流が流れることを防止する機能を有する。このように、連結部材７（７Ｂ）に、積み重ねて連結する二次電池を制御し保護するための回路部８０を設置した構成であれば、電池缶１０の側部に電気関連部品を配設し、ここで配線接続する構成となる。
【００７６】
すなわち、連結部材７（７Ｂ）は、回路部８０を電池缶から離れた位置に配設する電気的機能を有する。また、組電池としての配線接続作業や積み重ねて連結する二次電池間の電気的な接続作業を電池缶１０の側部で行うことができ、高さを押さえたユニット筐体（複数の組電池を一体に収納する筐体）を用いても、この回路部８０がある一方の側部から配線接続作業を容易に行うことができる。
【００７７】
さらに、回路部８０を電池缶１０から離れた側部に配設するので、発熱部となる電極群から離れた位置に回路部８０を設置可能な構成となって、回路部８０に与える熱的影響を抑制できる。また、一方の側部の開放部に回路部８０が配設されるので、熱が溜まることもなく、空冷することも容易な構成となる。
【００７８】
また、連結部材７（７Ａ、７Ｂ）に設ける締結手段は、前述した本体部７１を上下に貫通する貫通孔を挿通して設けられる長い締結ボルト７２に限らず、上下にそれぞれ短い締結ボルトを用いた構成としてもよい。このように構成した一例について図５を用いて説明する。
【００７９】
図５に示す第三実施形態の組電池Ｍ３は、先に説明した組電池Ｍ１と同様に、単電池ＲＢ１、ＲＢ２、ＲＢ３、ＲＢ４をこの順に積み重ねて、外装ケースと蓋部材との結合部を介して連結部材７（７Ｃ）を用いて一体に組みつけている。ただ、最上段の結合部２１ｄに装着する第一係合板７３を固定するために締結ボルト７２Ａを用い、最下段の結合部２１ａに装着する第二係合板７４Ａを固定するために締結ボルト７２Ｂを用いている点が異なる。
【００８０】
そのために、第二係合板７４Ａは、締結ボルト７２Ｂのネジ部が挿通自在な開口孔を有し、本体部７１Ｂには、締結ボルト７２Ａ、７２Ｂをねじ込むための、ネジ孔が設けられている。また、上下の締結ボルト７２Ａ、７２Ｂをねじ込んだときに、第一係合板７３と第二係合板７４Ａとで、積み重ねた複数の二次電池を一体に挟持可能に、本体部７１Ｂの全長が定められることは明らかである。
【００８１】
上記した、貫通孔の挿通する締結ボルト７２を設けた構成、また、ネジ孔にねじ込む締結ボルト７２Ａ、７２Ｂを設けた構成のいずれであっても、連結部材７の第二空隙部７６を挟む左右両側に締結ボルトを装着するボルト装着孔を設け、左右両側のボルト装着孔に締結ボルトを装着し、第一係合板７３を締結ボルトに装着し最上段の結合部に係合させ、第二係合板７４Ａを締結ボルトに装着し最下段の結合部に係合させ、締結ボルトを回転して締め付けて、積み重ねた複数個の二次電池を一体に挟持して締結することは同じである。
【００８２】
また、電池缶１０を構成するために、外装ケース１１と蓋部材１２とを結合する結合部は、前述した平板状の縁辺同士を重ねてレーザ溶接などによって接合する結合部２１（２１ａ〜２１ｄ）以外に、縁辺同士を巻き締めして密閉する構成としてもよい。
【００８３】
縁辺同士を巻き締めして密閉した構成の結合部２２を介して連結部材を装着する構成について図６を用いて説明する。
【００８４】
図６に示す第四実施形態の組電池Ｍ４は、縁辺同士を巻き締めして密閉した構成の結合部２２（２２ａ〜２２ｄ）を有する単電池ＲＢａ１、ＲＢａ２、ＲＢａ３、ＲＢａ４をこの順に積み重ねて、結合部２２を介して連結部材７（７Ｄ）を用いて一体に組みつけている。
【００８５】
また、最上段の結合部２２ｄに装着する係合板として、巻き締め構成部に適応した形状とされる第一係合板７３Ａを用い、最下段の結合部２２ａに装着する係合板として、巻き締め構成部に適応した形状とされる第二係合板７４Ｂを用いている。
【００８６】
また、本体部７１Ｃに設ける開口切欠部は、それぞれの結合部との緩衝を回避するために幅方向に連通して設ける第一空隙部７５Ａと、外部端子およびこの外部端子同士を接続する端子接続部材との干渉を回避するために長手方向に連通して設ける第二空隙部７６（図４Ａ参照）とを有する。
【００８７】
また、最下段の結合部２２ａに装着する第二係合板７４Ｂを設置する部位の開口切欠部として第一空隙部７５Ａよりも少し大きい第一空隙部７５Ｂを設けている。
【００８８】
また、図には、本体部７１Ｃを上下に貫通する貫通孔を挿通して設けられる締結ボルト７２と第二係合板７４Ｂの下側にナット部材Ｎを用いた例を示しているが、これに限らず、第二係合板７４Ｂにネジ孔を設けた構成でも、第一係合板７３Ａと同様にネジ部が挿通自在な開口孔を設け、前述した上下の締結ボルト７２Ａ、７２Ｂを直接本体部にネジ込む構成としてもよい。
【００８９】
以上、単電池を複数積み重ねた組電池について説明してきたが、この組電池の一方の側部に保護回路や配線部を含む回路部を一体に組み込んでモジュール化した組電池モジュールを複数繋いで大容量のバッテリーシステムを構築することができる。そのために、図１１、図１２を用いてこのバッテリーシステムについて説明する。
【００９０】
図１１は、本実施形態に係るバッテリーシステムＢＳの全体構成を示す概略正面図であり、図１２は概略側面図である。
【００９１】
図１１に示すように、このバッテリーシステムＢＳは、前述した組電池Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４をそれぞれモジュール化した組電池モジュールＭＪをユニット筐体３０に一体に収納して構成される。ユニット筐体３０は、台座３１を備え、筐体内に、複数の棚ＳＨ（ＳＨ１〜ＳＨ４）を設けており、この棚ＳＨにそれぞれの組電池モジュールＭＪ（ＭＪ１〜ＭＪ４）を設置している。また、筐体内の一方の側部、例えば、それぞれの組電池モジュールＭＪの回路部を配設した同じ側に配電部４０を設けた構成としている。
【００９２】
すなわち、バッテリーシステムＢＳは、所定の複数個数の二次電池を備えた組電池モジュールＭＪを複数段個別に収納する複数段の棚ＳＨ（ＳＨ１〜ＳＨ４）を備え、組電池モジュールＭＪ（ＭＪ１〜ＭＪ４）の回路部を設ける側部側に配電部４０を設けたユニット筐体３０を備えた構成とされる。
【００９３】
この構成であれば、それぞれの組電池モジュールＭＪ（ＭＪ１〜ＭＪ４）が、その高さを抑制した構成であるので、この組電池モジュールＭＪ（ＭＪ１〜ＭＪ４）を複数段設置した構成でも、高さが低いユニット筐体３０を用いることができる。特に、積み重ねた複数個の二次電池の高さより短い長さの本体部長さを有する連結部材を用いて組電池を組み立てているので、それぞれの棚ＳＨの高さを最小限に抑えることができる。また、このような組電池モジュールＭＪ（ＭＪ１〜ＭＪ４）を高さ方向に重ねてバッテリーシステムＢＳを構築するので、奥行きが短く高さの低いコンパクトな構成のバッテリーシステムＢＳを得ることができる。
【００９４】
また、組電池モジュールＭＪ（ＭＪ１〜ＭＪ４）を互いに接続する際に、回路部８０（８０Ａ〜８０Ｄ）を設ける側の側部に突出する外部端子同士を接続端子１３を介して接続すると共に、接続する下側の外部端子の極性と上側の外部端子の極性とを異なる極性としている。この接続端子１３は前述した、組電池を作製する際に、それぞれの二次電池の外部端子同士を接続している端子接続部材と同様な部材である。すなわち、この接続端子１３は、組電池モジュールＭＪ同士を電気的に接続する接続部材である。
【００９５】
積み重ねる組電池モジュールＭＪの上下で、外部端子の極性を異ならせた構成であれば、組電池モジュールＭＪ（ＭＪ１〜ＭＪ４）を複数段設置する際に、上下の組電池モジュールＭＪの同じ側部側にある外部端子同士を接続して直列に接続できるので、配線接続作業が容易となる。また、上下の組電池モジュールＭＪ同士を接続端子１３を用いて直接的に接続するので、余分な配線ルートを考慮する必要がなく、上下の組電池モジュール間の間隔を抑えることができる。
【００９６】
棚ＳＨには、接続端子１３を略直線的に配設可能とする開放空間部を設けていることが好ましい。この構成であれば、上下の組電池モジュールの同じ側部側にある外部端子同士を、短い長さの接続端子１３を用いて直に連結できるので、接続作業が容易となり、上下の組電池モジュール間の間隔を最小限に抑えることができる。
【００９７】
配電部４０は、二次電池を制御するためのＤＣ電源やセル監視回路や保護回路や各種センサなどの電装部品が設置されていて、各種配線の通路ともなっている。そのために、例えば、入力側電源端子８１Ａとユニット入力側端子８１Ｂとを接続する電源配線Ｗ１が配線されている。また、上下の組電池モジュールＭＪを接続端子１３を介して接続し、最上段の組電池モジュールＭＪ４の外部端子に接続される接続端子にユニット出力側端子８２Ｂを設け、電源配線Ｗ２により出力側電源端子８２Ａに接続する。
【００９８】
このように、各組電池モジュールＭＪの回路部８０（８０Ａ〜８０Ｄ）やバッテリーシステム全体を制御するための配電部４０が、ユニット筐体３０の一方の側部側に配設されるので、一方の側部側からバッテリーシステムを構築するための配線接続作業などを行うことができる。また、高さ方向は、それぞれの組電池モジュールＭＪ（ＭＪ１〜ＭＪ４）を設置可能な程度に低くできる。そのために、組電池モジュールをコンパクトに組み付け可能で、配線接続作業などの作業性が容易なバッテリーシステムを得ることができる。
【００９９】
また、図１２に示すように、開放空間部を挟んで両側部を支持する構成の棚板３３（３３ａ〜３３ｄ）を用いてそれぞれの組電池モジュールＭＪ（ＭＪ１〜ＭＪ４）を支持する。このような構成であれば、複数の二次電池を積層した構成の組電池モジュールＭＪを、ただ上下に積み重ねているので、その幅Ｔ１（正面からみれば奥行き）も二次電池の幅より少し大きな程度の幅に小さくできる。また、上下の組電池モジュール間の間隔を短くできるので、設置高さＨ１も低く抑えることができる。
【０１００】
また、ユニット筐体３０は台座３１の上に設置され、この台座３１と棚ＳＨ（ＳＨ１）との間に所定高さの高床部３２を有し、この高床部３２の上部に棚ＳＨ１および配電部４０を設ける構成としている。この構成であれば、台座３１との間に所定高さの高床部３２を有しているので、雨などが降って周囲に水が溜まっても、組電池モジュールＭＪ（ＭＪ１）や配電部４０に水が浸入せず、短絡などの不具合が生じない。また、高床部３２を空気通路として、冷却用の空気を流すことも可能となり、効果的な運用が可能なバッテリーシステムＢＳを得ることができて好ましい。
【０１０１】
例えば、図１３に示す従来構成のバッテリーシステムＢＳ１では、台座３１Ａの上にユニット筐体３０Ａを設置し、この中に複数の組電池モジュールＭＪ１１〜ＭＪ１４を収納し、一方の側部に配電部４０を設けている構成は同じである。しかし、それぞれの組電池Ｍ１１は、積層型の二次電池ＲＢｂ１、ＲＢｂ２、ＲＢｂ３、ＲＢｂ４を一体化プレート７８と一体化用バンド７９を介して組み付け、端子カバー７７を設置してこの上に回路部８０（８０Ａ〜８０Ｄ）を設ける構成としている。そして、それぞれの組電池モジュールの上部にある外部端子のそれぞれを上下の組電池モジュール間で接続して連結している。そのために、このような構成のバッテリーシステムＢＳ１では、積み重ねる組電池モジュール間のスペースが必要となり、装置全体の設置高さＨ２が高くなってしまう。
【０１０２】
また、配線については、入力側電源端子８１Ａａとユニット入力側端子８１Ｂａとを接続する電源配線Ｗ１１を配電部４０を介して配線し、ユニット出力側端子８２Ｂａと出力側電源端子８２Ａａとを電源配線Ｗ１５により接続する点は同じであるが、上下の組電池モジュール同士を接続する接続配線Ｗ１２、Ｗ１３、Ｗ１４を設ける点が異なる。
【０１０３】
この接続配線Ｗ１２とＷ１４は、配電部４０が配置される側とは反対側にあるので、このような構成では一方の側部から全ての配線接続作業を行うことはできない。
【０１０４】
そのため、積層型の二次電池を、その積層方向に複数積み重ねて組電池を作製し、この組電池をモジュール化して上下に組み付けて構築した本実施形態に係るバッテリーシステムＢＳが、接続作業や配線作業などの電気的な作業が容易で奥行きが短く高さの低いコンパクトな構成のバッテリーシステムを構築する上では好ましいといえる。
【０１０５】
上記したように、本発明に係る組電池によれば、電池缶の側部に突出する結合部を一体に挟持する連結部材を介して上下に積層した複数の二次電池を一括に連結しているので、積層方向の高さを低く抑えることが可能な連結構成となる。そのために、複数の二次電池（単電池）を積み重ねる高さ方向をコンパクトに組立可能で、互いの単電池がずれることなくしっかり固定できる組電池を得ることができる。
【０１０６】
さらに、この連結部材に外部端子や端子接続部材を内包する空隙部（開口切欠部）を設け回路部を配設する構成であれば、積み重ねた複数の二次電池を挟持する保持機能と、回路部を電池缶から離れた位置に配設する電気的機能と、外部端子および上下の外部端子同士を接続する端子接続部材などを内包し保護する保護機能と、を有するので、この連結部材を用いて、横方向にもコンパクトに組立可能で、電気的に安全であり、配線接続作業も容易な組電池となる。
【０１０７】
また、この組電池をモジュール化した組電池モジュールを上下に組み付けた本発明に係るバッテリーシステムによれば、それぞれの組電池モジュールが、その高さを抑制した構成であるので、この組電池モジュールを複数段設置した構成でも、高さが低くできる。また、複数の組電池モジュールを高さ方向に重ねてバッテリーシステムを構築するので、奥行きが短く高さの低いコンパクトな構成のバッテリーシステムを得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１０８】
そのために、本発明に係る組電池およびバッテリーシステムは、コンパクト化および配線接続作業性の容易化が求められる大容量の蓄電池に好適に利用可能となる。
【符号の説明】
【０１０９】
１ 電極群
２ 正極板
３ 負極板
４ セパレータ
７ 連結部材
１０ 電池缶
１１ 外装ケース
１２ 蓋部材
１３ 接続端子
３０ ユニット筐体
３１ 台座
３２ 高床部
４０ 配電部
８０ 回路部
ＲＢ、ＲＢ１〜ＲＢ３ 単電池（二次電池）
Ｍ１〜Ｍ３ 組電池
ＭＪ 組電池モジュール
ＢＳ バッテリーシステム
ＳＨ 棚
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池を複数個繋いだ組電池およびこの組電池を用いたバッテリーシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、高エネルギー密度を有し小型軽量化が可能であることからリチウム二次電池が、携帯電話やノート型パソコン等の携帯型電子機器の電源用電池として用いられている。また、大容量化が可能であることから、電気自動車（ＥＶ）やハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）等のモータ駆動電源や、電力貯蔵用蓄電池としても注目されてきている。
【０００３】
上記リチウム二次電池は、電池缶を構成する外装ケース内部に正極板と負極板とをセパレータを挟んで対向配置した電極群を収納し、電解液を充填し、複数の正極板の正極集電タブに連結される正極集電端子と、この正極集電端子と電気的に接続される正極外部端子と、複数の負極板の負極集電タブに連結される負極集電端子と、この負極集電端子と電気的に接続される負極外部端子を備えた構成とされる。
【０００４】
また、このようなリチウム二次電池を複数個繋いで大型の動力用の電極源として用いることが模索されており、例えば、積層型の電極群を備える二次電池からなる単電池を上下に積み重ねて構成する組電池が既に提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
積層型の電極群を備えるリチウム二次電池においては、正極板と負極板とをセパレータを介して複数層積層した電極群を外装ケースに収容し、非水電解液で充填した構成とされ、それぞれの正極板の正極集電タブに連結される正極集電端子と、この正極集電端子と電気的に接続される外部端子、および、負極板の負極集電タブに連結される負極集電端子と、この負極集電端子と電気的に接続される外部端子がそれぞれ設けられている。
【０００６】
このような構成のリチウム二次電池の大容量化を図るためには、正極板および負極板の面積を大きくし、積層数を増加し、充填する電解液量も増加させることが必要である。そのために、積層型の電極群を備える単電池は表面積が大きく、厚みが厚い状態に作製される。
【０００７】
積層型のリチウム二次電池では、電池缶内部で発生するガスなどにより電池缶が膨張したりして積層された正極板と負極板との間隔が広がると内部抵抗が大きくなって電池容量が低下する虞が生じる。また、それぞれの二次電池（単電池）の電池缶の変形に加えて、積み重ねた組電池の構成がずれたり変形したりすると、それぞれの電池缶を互いに接続している接続端子部が変形したり破損したりして、所望の電池容量を発生できなくなる虞も生じる。
【０００８】
すなわち、積層型の電極群を備える単電池を複数個積み重ねて組電池を構築する場合には、それぞれの単電池の膨張を抑制し、さらに複数個の単電池がずれたり変形したりしないように、しっかり固定しておくことが肝要である。そのために、複数個の角形電池を積層する際に、固定部品を用いてしっかり固定する電池ブロックを用いたバッテリーシステムが既に提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００３−２８８８８３号公報
【特許文献２】特開２０１０−１５７４５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
複数個の二次電池を電気的に接続して電池容量の大きな組電池を作製することができ、この組電池を複数組み合わせて大容量のバッテリーシステムを構築することができる。ただし、このような組電池を用いたバッテリーシステムであっても、車載用あるいは家庭用に用いる場合には、コンパクトな構成のバッテリーシステムであることが望ましい。また、コンパクトにする場合でも、設置する部位や環境に応じて、高さの低いバッテリーシステムが求められたり、小さな横幅であることが求められたり、奥行きが短いことが求められたりする。
【００１１】
例えば、家庭用のバッテリーシステムとして用いる場合には、軒下や窓下などの屋外に設置することが想定されるので、隣の家との間隔が狭いことにも対応できるように、奥行きが短く高さも低いコンパクトに構成できることが望ましい。
【００１２】
また、収納する複数個の単電池の膨張を抑制すると共に、それぞれの単電池がずれないようにしっかり固定しておくことが望ましく、さらに、設置作業や設置する際の配線接続作業などが容易となる構成が望ましい。
【００１３】
そのために、積層型の二次電池からなる単電池を用いて組電池を構築する際には、複数個の単電池をコンパクトに連結することができ、また、配線接続作業が容易な組電池構成であることが好ましい。また、この組電池を用いてバッテリーシステムを構築する際には、複数の組電池をコンパクトに組み付け可能で、組電池同士の端子接続のための空間を節約でき省スペース化が可能で、配線接続作業が容易な構成であることが好ましい。
【００１４】
そこで本発明は、上記問題点に鑑み、単電池をコンパクトに連結することができ、互いの単電池がずれることなくしっかり固定でき、配線接続作業も容易な組電池を提供し、この組電池を用いた組電池モジュールをコンパクトに組み付け可能で、配線接続作業などの作業性が容易なバッテリーシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するために本発明は、正極板と負極板とをセパレータを介して複数層積層した電極群を備える積層型の二次電池を複数個連結した組電池であって、前記二次電池は、前記電極群を収容する外装ケースと、当該外装ケースの対向する両側面に配設された外部端子と、前記外装ケースの開口部を密閉する蓋部材とを備え、これらの外装ケースと蓋部材とで構成される電池缶の内部に電解液が注液され、前記外装ケースと前記蓋部材との結合部を前記外装ケースの外周縁部から外向きに突設して設け、複数の前記二次電池を積層方向の上下に積み重ね、積み重ねた最上段と最下段の前記結合部を挟持して複数の前記二次電池を一体に連結する連結部材を介装したことを特徴としている。
【００１６】
この構成によると、電池缶の側部に突出する結合部を介して上下に積み重ねた複数の二次電池を連結するので、積層方向の高さを低く抑えることが可能な連結構成となる。また、外部端子も電池缶の側部に配設されているので、電気的な接続も電池缶の側部で行うことが可能であり、積層する高さ方向をコンパクトにできる。そのために、複数の二次電池（単電池）をコンパクトに連結することができ、互いの単電池がずれることなくしっかり固定でき、配線接続作業も容易な組電池を得ることができる。
【００１７】
また本発明は上記構成の組電池において、前記連結部材は、積み重ねた複数個の前記二次電池の、最下段の結合部と最上段の結合部とを挟持して、複数個の二次電池を一体に固定する締結手段を備え、前記外部端子がある側の前記結合部を介して、前記外部端子および上下の外部端子同士を接続する端子接続部材を避けながら、一体に連結することを特徴としている。この構成によると、積み重ねた複数個の二次電池の両側部を上下方向に挟持して一体に固定するので、積み重ねる複数個の二次電池の膨張を効果的に抑制し、それぞれの二次電池がずれないようにしっかり固定することができる。また、側部にある外部端子や端子接続部材を避けながら連結しているので、幅方向もコンパクトにできる。
【００１８】
また本発明は上記構成の組電池において、前記連結部材に、複数の前記二次電池を保護するための回路部を配設したことを特徴としている。この構成によると、回路部を電池缶の側部に配設する構成となるので、積層方向の高さを低く抑えることができる。また、積み重ねて連結する二次電池間の電気的な接続作業も電池缶の側部で行うことができ、高さを押さえたユニット筐体を用いても、配線作業を容易に行うことができる。
【００１９】
また本発明は上記構成の組電池において、前記連結部材は、積み重ねた複数の前記二次電池を挟持する保持機能と、前記回路部を前記電池缶から離れた位置に配設する電気的機能と、前記外部端子および上下の外部端子同士を接続する端子接続部材などを内包し保護する保護機能と、を有することを特徴としている。この構成によると、この連結部材を用いて、コンパクトに組立可能となり、電気的に安全性を維持し、配線接続作業も容易な組電池となる。
【００２０】
また本発明は上記構成の組電池において、前記締結手段は、前記最上段の結合部に係合する第一係合板と、前記最下段の結合部に係合する第二係合板と、この第一係合板と第二係合板を締め上げる締結ボルトを備えることを特徴としている。この構成によると、積み重ねた複数個の二次電池を締結ボルトを介して上下方向に締め付けて固定するので、連結する複数個の二次電池の膨張を抑制し、それぞれの二次電池がずれないようにしっかり固定しておくことができる。
【００２１】
また本発明は上記構成の組電池において、前記連結部材は、積み重ねた複数個の二次電池の高さより短い長さの本体部を備え、この本体部に、積み重ねた複数個の前記二次電池の結合部との干渉を回避する第一空隙部と、前記外部端子および前記端子接続部材との干渉を回避する第二空隙部と、前記第二空隙部を挟む左右両側に前記締結ボルトを装着するボルト装着孔と、を設け、左右両側の前記ボルト装着孔に前記締結ボルトを装着し、前記第一係合板を前記締結ボルトに装着し前記最上段の結合部に係合させ、前記第二係合板を前記締結ボルトに装着し前記最下段の結合部に係合させ、前記締結ボルトを回転して締め付けて、積み重ねた複数個の二次電池を一体に挟持して締結することを特徴としている。この構成によると、積み重ねた複数個の二次電池の高さより短い本体部長さの連結部材を用いているので、組電池の高さを最小限に抑えることができる。また、積み重ねた複数個の二次電池の側部に、それぞれ外部端子や結合部との干渉を回避する空隙部を有する連結部材を用いているので、側部方向に大きく突出せずにコンパクトな構成にすることができる。また、積み重ねた複数個の二次電池を締結ボルトを回転させて上下方向に締め付けて固定するので、複数個の二次電池を連結して固定する操作を容易に行うことができる。
【００２２】
また本発明は上記構成の組電池において、前記連結部材は、絶縁性を有する樹脂材からなることを特徴としている。この構成によると、複数個の二次電池を連結部材を介して連結しても、この連結部材を介して漏電することがなく、所定の電池能力を正常に発揮することができる。
【００２３】
また本発明は上記構成の組電池において、上下に積み重ねる前記電池缶は、互いに絶縁されていることを特徴としている。この構成によると、絶縁性を十分有さない電池缶からなる二次電池であっても、互いに絶縁する（例えば、絶縁シートを介して積層する）ことで、上下の電池缶同士を確実に絶縁して、積み重ねた電池缶同士の短絡を確実に防止して、所定の電池能力を正常に発揮する。
【００２４】
また本発明は上記構成の組電池において、積み重ねる複数個の前記二次電池は、側部に突出する外部端子の上下の極性が交互に逆とされ、この上下の外部端子を順に接続して直列に接続していることを特徴としている。この構成によると、電池缶の側部に突出している外部端子を上下で交互に接続していくことで、複数個の二次電池を直列に接続可能となって、大容量化を図るために連結する配線接続作業を容易に行うことができる。
【００２５】
また本発明は、請求項１から９のいずれかに記載された組電池の一方の側部に保護回路や配線部を含む回路部を一体に組み込んでモジュール化した組電池モジュールを複数繋いだバッテリーシステムであって、前記組電池モジュールを複数個別に収納する複数段の棚を備え、前記回路部を設ける側部側に配電部を設けたユニット筐体を備えたことを特徴としている。
【００２６】
この構成によると、それぞれの組電池モジュールが、その高さを抑制した構成であるので、この組電池モジュールを複数段重ねて設置した構成でも、高さが低いユニット筐体を用いることができる。また、複数の組電池モジュールを高さ方向に重ね、一方の側部側に配電部を設けたバッテリーシステムを構築するので、配電部を設けた一方の側部側で配線接続作業などを行うことができる。そのために、組電池モジュールをコンパクトに組み付け可能で、配線接続作業などの作業性が容易なバッテリーシステムを得ることができる。
【００２７】
また本発明は上記構成のバッテリーシステムにおいて、前記組電池モジュールを互いに接続する際に、前記回路部を設ける側の側部に突出する外部端子同士を接続端子を介して接続すると共に、接続する下側の外部端子の極性と上側の外部端子の極性とを互いに異なる極性としたことを特徴としている。この構成によると、組電池モジュールを複数段設置する際に、上下の組電池モジュールの同じ側部側にある外部端子同士を接続して直列に接続できるので、配線接続作業が容易となる。また、上下の外部端子同士を接続端子を用いて直接的に接続するので、余分な配線ルートを考慮する必要がなく、上下の組電池モジュール間の間隔を抑えることができる。
【００２８】
また本発明は上記構成のバッテリーシステムにおいて、前記棚に、前記接続端子を略直線的に配設可能とする開放空間部を設けたことを特徴としている。この構成によると、上下の組電池モジュールの同じ側部側にある外部端子同士を直に連結する接続端子でよいので、接続作業が容易となり、上下の組電池モジュール間の間隔を最小限に抑えることができる。
【００２９】
また本発明は上記構成のバッテリーシステムにおいて、前記ユニット筐体は台座の上に設置され、前記台座と前記棚との間に所定高さの高床部を有し、この高床部の上部に前記棚および前記配電部が設けられていることを特徴としている。この構成によると、台座との間に所定高さの高床部を有しているので、雨などが降って周囲に水が溜まっても、組電池モジュールや配電部に水が浸入せず、短絡などの不具合が生じない。また、高床部を空気通路として、冷却用の空気を流すことも可能となり、効果的な運用が可能なバッテリーシステムを得ることができる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、電池缶の側部に突出する結合部を一体に挟持する連結部材を介して上下に積層した複数の二次電池を連結しているので、積層方向の高さを低く抑えることが可能な連結構成の組電池となる。また、外部端子は電池缶の側部に配設されているので、電気的な接続も電池缶の側部で行い、積層する高さ方向をコンパクトにできる。そのために、複数の二次電池（単電池）をコンパクトに連結することができ、互いの単電池がずれることなくしっかり固定でき、配線接続操作も容易な組電池を得ることができる。また、この組電池をモジュール化して複数段積み重ねて収納するユニット筐体の側部に配電部を設け、この側部側で配線可能なバッテリーシステムとしたので、組電池モジュールをコンパクトに組み付け可能で、配線接続作業などの作業性が容易なバッテリーシステムを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に係る組電池の第一実施形態例を示す概略断面図である。
【図２】図１の概略平面図である。
【図３】組電池の第二実施形態例を示す概略断面図である。
【図４Ａ】連結部材の要部を示す斜視図である。
【図４Ｂ】締結手段を示す要部拡大図である。
【図５】組電池の第三実施形態例を示す概略断面図である。
【図６】組電池の第四実施形態例を示す概略断面図である。
【図７】二次電池の分解斜視図である。
【図８】二次電池が備える電極群の分解斜視図である。
【図９】二次電池の完成品を示す斜視図である。
【図１０】電極群の概略断面図である。
【図１１】本発明に係るバッテリーシステムの全体構成を示す概略正面図である。
【図１２】図１１の側面図である。
【図１３】従来のバッテリーシステムの全体構成を示す概略説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下に本発明の実施形態を図面を参照して説明する。また、同一構成部材については同一の符号を用い、詳細な説明は適宜省略する。
【００３３】
本実施形態に係る組電池Ｍ１について図１、図２を用いて説明する。図１は、第一実施形態の組電池Ｍ１の全体構成を示す概略断面図であり、図２は、概略平面図である。この組電池Ｍ１は、積層型の二次電池からなる単電池を複数個繋いで大容量の電池容量を発揮するように構成されたものであって、図１に示すように、複数、例えば四個の単電池ＲＢ１、ＲＢ２、ＲＢ３、ＲＢ４を積み重ねて一体に連結されて組電池Ｍ１として構成される。
【００３４】
また、積み重ねた複数の単電池を連結固定するために、外部端子１１ｆ（１１ｆａ、１１ｆｂ）が配設された側の両側面に、連結部材７（７Ａ）をそれぞれ介装している。
【００３５】
単電池ＲＢ１、ＲＢ２、ＲＢ３、ＲＢ４は、後述するように、それぞれ、電極群と、この電極群を収容する外装ケースと、外装ケースの開口部を密閉する蓋部材とを備えている。また、この外装ケースと蓋部材とは結合部２１（２１ａ〜２１ｄ）にて結合され密閉されて電池缶を形成する。この結合部２１は、外装ケースの外周縁部から外向きに突設して設けられており、連結部材７（７Ａ）は、外部端子および上下の外部端子同士を接続する端子接続部材を避けながら、積み重ねた複数の単電池（二次電池）を連結している。
【００３６】
このように、電池缶の側部に突出した結合部２１を介して連結するので、複数個の単電池（二次電池）を固定するための連結部材７（７Ａ）は、電池の積層方向のサイズより小さく収めることができ、組電池Ｍ１の大きさを抑制することができる。
【００３７】
また、連結部材７（７Ａ）は、積み重ねた複数個の二次電池（単電池ＲＢ１、ＲＢ２、ＲＢ３、ＲＢ４）の、最下段の結合部２１ａと最上段の結合部２１ｄとを挟持して、複数個の二次電池を一体に固定する締結手段を備え、外部端子がある側の結合部を介して、外部端子および上下の外部端子同士を接続する端子接続部材を避けながら、連結している。この構成であれば、積み重ねた複数個の二次電池の両側部を上下方向に挟持して一体に固定するので、積み重ねる複数個の二次電池の膨張を効果的に抑制し、それぞれの二次電池がずれないようにしっかり固定することができる。また、側部にある外部端子や端子接続部材を避けながら連結しているので、幅方向もコンパクトにできる。
【００３８】
また、積み重ねる複数個の単電池（二次電池）は、側部に突出する外部端子１１ｆ（１１ｆａ、１１ｆｂ）の上下の極性が逆とされ、この上下の外部端子（例えば、外部端子１１ｆａと１１ｆｂ）を順に接続して直列に接続していることが好ましい。この構成であれば、電池缶の側部に突出している外部端子１１ｆａ、１１ｆｂを上下で直接交互に接続していくことで、複数個の二次電池を直列に接続可能となって、大容量化を図るための配線接続作業を省スペース化を図りながら容易に行うことができる。
【００３９】
すなわち、図に示すように、単電池ＲＢ１、ＲＢ２、ＲＢ３、ＲＢ４をこの順に積み重ねる。また、それぞれの外装ケースの側面から突出して設けられている外部端子１１ｆの極性を上下でそれぞれ交互に逆にして積み重ねている。例えば、単電池ＲＢ１の正極外部端子１１ｆａの上には単電池ＲＢ２の負極外部端子１１ｆｂが配設されるようにして積み重ねられている。このような構成であれば、電池缶の外側の積み重ねた一方の正極外部端子１１ｆａと他方の負極外部端子１１ｆｂを直接接続することで、上下の単電池同士を電気的に直列に接続することができる。
【００４０】
図２の平面図に示すように、連結部材７（７Ａ）は、外部端子および上下の外部端子同士を接続する端子接続部材（不図示）を避ける上下方向に連通する空隙部（後述する第二空隙部７６）を有する断面コの字状のブロック体とされる。また、この第二空隙部７６を挟む左右両側の上下にそれぞれ係合板を装着し、この上下の係合版を締結ボルト７２を介して締め上げることで、上下に積み重ねた複数の単電池ＲＢ１、ＲＢ２、ＲＢ３、ＲＢ４を一体に固定することができる。
【００４１】
例えば、第二空隙部７６を挟む左右両側に係合する係合爪部を備える係合板を上下一対装着し、この上下の係合版を締結ボルト７２を介して締め上げるようにしてもよい。また、図示するように、第二空隙部７６を挟む左右両側に、それぞれ係合板を装着し、それぞれ締結ボルト７２を介して締め上げるようにしてもよい。次に、この連結部材７の具体的な構成例について図４Ａ、図４Ｂを用いて説明する。
【００４２】
図４Ａに示す連結部材７は、例えば絶縁性を有する硬質樹脂からなるブロックである本体部７１と、本体部７１の上下長手方向に貫通する貫通孔に挿通する締結ボルト７２と、この締結ボルト７２の上側に装着される第一係合板７３と、下側に装着される第二係合板７４（図４Ｂ参照）とを備えた構成とされる。
【００４３】
すなわち、連結部材７が有する締結手段は、最上段の結合部２１ａに係合する第一係合板７３と、最下段の結合部２１ｄに係合する第二係合板７４と、この第一係合板７３と第二係合板７４を締め上げる締結ボルト７２を備えた構成とされる。この構成であれば、積み重ねた複数個の二次電池（単電池ＲＢ１、ＲＢ２、ＲＢ３、ＲＢ４）の側部の四箇所を締結ボルト７２を介して上下方向に締め付けて固定するので、連結する複数個の二次電池の膨張を抑制し、それぞれの二次電池がずれないようにしっかり固定しておくことができる。すなわち、連結部材７は、積み重ねた複数の二次電池を挟持する保持機能を有する。
【００４４】
締結ボルト７２を締め付けて、第一係合板７３と第二係合板７４を締め上げるためには、第一係合板７３と第二係合板７４の両方に、締結ボルト７２のネジ部が挿通自在な開口孔を設け、締結ボルト７２に装着するナット部材との間で、第一係合板７３と第二係合板７４を締め上げる構成としてもよい。また、下側の第二係合板７４に、締結ボルト７２のネジ部に螺合するネジ孔を設け、締結ボルト７２を回転する操作で、第二係合版７４を移動させて締め上げる構成としてもよい。
【００４５】
例えば、連結部材７（７Ａ）に用いる第一係合板７３は、締結ボルト７２のネジ部が挿通自在な開口孔を有し、第二係合板７４は、締結ボルト７２のネジ部に螺合するネジ孔を有する。そして、本体部７１の上面側の貫通孔部に第一係合板７３を載置して締結ボルト７２を挿通して、ネジ部の下側に第二係合板７４を螺合させて装着する。
【００４６】
この第一係合板７３と第二係合板７４は、機械的強度を有する板金製であることが好ましい。また、板金製であれば、所定大きさの孔を形成することや、バーリング加工等により直接ネジ孔を形成することも容易にできる。また、外装ケースと蓋部材との結合部２１に係合するので、この第一係合板７３と第二係合板７４は、その表面、特に、外装ケースや蓋部材との接触部が絶縁処理されていることが好ましい。
【００４７】
また、本体部７１は、積み重ねた複数個の二次電池の高さより短い長さとされ、幅方向に連通した開口切欠部である第一空隙部７５と、長手方向に連通した開口切欠部である第二空隙部７６を有する。この第一空隙部７５は、積み重ねた複数個の二次電池（単電池）の結合部との干渉を回避するための開口切欠部である。また、第二空隙部７６は、二次電池（単電池）の側面から突出している外部端子およびこの外部端子同士を接続する端子接続部材との干渉を回避するための開口切欠部である。
【００４８】
このように、本体部７１は、積み重ねた複数個の二次電池の高さより短い長さとされるので、組電池Ｍ１の高さは、積み重ねた複数個の二次電池の高さ程度となり、結果的に組電池Ｍ１の高さを最小限に抑制できる。また、この本体部７１は、積み重ねる二次電池の外部端子や端子接続部材などをカバーして保護する機能を発揮する。すなわち、連結部材７（７Ａ）は、積み重ねた複数の二次電池を挟持する保持機能に加えて、外部端子および上下の外部端子同士を接続する端子接続部材などを内包し保護する保護機能を有する。
【００４９】
上記のように、連結部材７（７Ａ）は、積み重ねた複数個の二次電池の高さより短い長さの本体部７１を備え、この本体部７１に、積み重ねた複数個の二次電池の結合部との干渉を回避する第一空隙部７５と、外部端子との干渉を回避する第二空隙部７６と、外部端子を挟む両側の長さ方向に貫通した貫通孔と、を有する。また、締結手段として、締結ボルト７２と、該締結ボルト７２に装着され、最上段の結合部２１ｄに係合する第一係合板７３と、最下段の結合部２１ａに係合し締結ボルト７２と螺合するネジ孔を有する第二係合板７４と、を用いる。そして、第一係合板７３を最上段の結合部２１ｄに係合させ、第二係合板７４を最下段の結合部２１ａに係合させ、締結ボルト７２を回転して締め付けて、積み重ねた複数個の二次電池を一体に挟持して締結するようにしている。
【００５０】
すなわち、図４Ｂに示すように、第一係合板７３を締結ボルト７２に装着し、第二係合板７４を締結ボルト７２に装着して、締結ボルト７２を回転すると、締結ボルト７２と螺合する第二係合板７４が、図中の矢印Ｄ１方向に移動する。つまり、第一係合板７３と第二係合板７４とを、締結ボルト７２を介して締め上げることができ、積み重ねた複数個の二次電池を一体に挟持して締結する。
【００５１】
上記した構成であれば、複数個の二次電池を直接積み重ねるので、積み重ねる高さ方向をコンパクトにできる。また、積み重ねた複数個の二次電池の側部に、それぞれ接続端子や結合部との干渉を回避して取り付ける連結部材７を用いているので、側部方向にもコンパクトな構成にすることができる。また、積み重ねた複数個の二次電池の側部四箇所を締結ボルト７２を介して上下方向に締め付けて固定するので、連結する複数個の二次電池の膨張を効果的に抑制し、それぞれの二次電池がずれないようにしっかり固定しておくことができる。
【００５２】
すなわち、本実施形態に係る組電池Ｍ１は、電池缶の側部に突出する結合部を介して上下に積み重ねた複数の二次電池（単電池ＲＢ１〜ＲＢ４）を、積み重ねた複数個の二次電池の高さより短い本体部長さの連結部材を用いて連結するので、積層方向の高さを低く抑えることが可能な連結構成となる。また、それぞれの単電池の外部端子も電池缶の側部に配設されているので、電気的な接続も電池缶の側部で行うことが可能であり、積層する高さ方向をコンパクトできる。そのために、複数の二次電池（単電池ＲＢ１〜ＲＢ４）をコンパクトに連結することができ、互いの単電池がずれることなくしっかり固定でき、配線接続作業も容易な組電池を得ることができる。
【００５３】
本実施形態に用いる単電池は例えば積層型のリチウム二次電池からなる。このリチウム二次電池は、正極板と負極板とをセパレータを介して複数層積層した積層型の電極群１を備えている。また、極板の面積を大きくし、積層数を増やすことで比較的大容量の二次電池となり、電気自動車用蓄電池や電力貯蔵用蓄電池などに適用可能なものである。
【００５４】
次に、積層型のリチウム二次電池ＲＢと電極群１の具体的な構成について、図７〜図１０を用いて説明する。
【００５５】
図７に示すように、積層型のリチウム二次電池ＲＢは平面視矩形とされ、それぞれが矩形とされる正極板と負極板とセパレータとを積層した電極群１を備えている。また、底部１１ａと側部１１ｂ〜１１ｅを備えて箱型とされる外装ケース１１と蓋部材１２とから構成される電池缶１０に収容して、外装ケース１１の側面（例えば、側部１１ｂ、１１ｃの対向する二側面）に設ける外部端子１１ｆから充放電を行う構成としている。
【００５６】
電極群１は、正極板と負極板とをセパレータを介して複数層積層した構成であって、図８に示すように、正極集電体２ｂ（例えば、アルミニウム箔）の両面に正極活物質からなる正極活物質層２ａが形成された正極板２と、負極集電体３ｂ（例えば、銅箔）の両面に負極活物質からなる負極活物質層３ａが形成された負極板３とがセパレータ４を介して積層されている。
【００５７】
セパレータ４により、正極板２と負極板３との絶縁が図られているが、外装ケース１１に充填される電解液を介して正極板２と負極板３との間でリチウムイオンの移動が可能となっている。
【００５８】
ここで、正極板２の正極活物質としては、リチウムが含有された酸化物（ＬｉＣｏＯ２，ＬｉＮｉＯ２，ＬｉＦｅＯ２，ＬｉＭｎＯ２，ＬｉＭｎ２Ｏ４など）や、その酸化物の遷移金属の一部を他の金属元素で置換した化合物などが挙げられる。なかでも、通常の使用において、正極板２が保有するリチウムの８０％以上を電池反応に利用し得るものを正極活物質として用いれば、過充電などの事故に対する安全性を高めることができる。
【００５９】
また、負極板３の負極活物質としては、リチウムが含有された物質やリチウムの挿入／離脱が可能な物質が用いられる。特に、高いエネルギー密度を持たせるためには、リチウムの挿入／離脱電位が金属リチウムの析出／溶解電位に近いものを用いるのが好ましい。その典型例は、粒子状（鱗片状、塊状、繊維状、ウィスカー状、球状および粉砕粒子状など）の天然黒鉛もしくは人造黒鉛である。
【００６０】
なお、正極板２の正極活物質に加えて、また、負極板３の負極活物質に加えて、導電材、増粘材および結着材などが含有されていてもよい。導電材は、正極板２や負極板３の電池性能に悪影響を及ぼさない電子伝導性材料であれば特に限定されず、例えば、カーボンブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、グラファイト（天然黒鉛、人造黒鉛）、炭素繊維などの炭素質材料や導電性金属酸化物などを用いることができる。
【００６１】
増粘材としては、例えば、ポリエチレングリコール類、セルロース類、ポリアクリルアミド類、ポリＮ−ビニルアミド類、ポリＮ−ビニルピロリドン類などを用いることができる。結着材は、活物質粒子および導電材粒子を繋ぎとめる役割を果たすものであり、ポリフッ化ビニリデン、ポリビニルピリジン、ポリテトラフルオロエチレンなどのフッ素系ポリマーや、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン系ポリマーや、スチレンブタジエンゴムなどを用いることができる。
【００６２】
また、セパレータ４としては、微多孔性の高分子フィルムを用いることが好ましい。具体的には、ナイロン、セルロースアセテート、ニトロセルロース、ポリスルホン、ポリアクリロニトリル、ポリフッ化ビニリデン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリブテンなどのポリオレフィン高分子からなるフィルムが使用可能である。
【００６３】
また、電解液としては、有機電解液を用いることが好ましい。具体的には、有機電解液の有機溶媒として、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、γ―ブチロラクトンなどのエステル類、テトラヒドロフラン、２−メチルテトラヒドロフラン、ジオキサン、ジオキソラン、ジエチルエーテル、ジメトキシエタン、ジエトキシエタン、メトキシエトキシエタンなどのエーテル類、さらに、ジメチルスルホキシド、スルホラン、メチルスルホラン、アセトニトリル、ギ酸メチル、酢酸メチルなどが使用可能である。なお、これらの有機溶媒は、単独で使用してもよいし、２種類以上を混合して使用してもよい。
【００６４】
さらに、有機溶媒には電解質塩が含まれていてもよい。この電解質塩としては、過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ４）、ホウフッ化リチウム、六フッ化リン酸リチウム、トリフルオロメタンスルホン酸（ＬｉＣＦ３ＳＯ３）、フッ化リチウム、塩化リチウム、臭化リチウム、ヨウ化リチウムおよび四塩化アルミン酸リチウムなどのリチウム塩が挙げられる。なお、これらの電解質塩は、単独で使用してもよいし、２種類以上を混合して使用してもよい。
【００６５】
電解質塩の濃度は特に限定されないが、約０．５〜約２．５ｍｏｌ／Ｌであれば好ましく、約１．０〜２．２ｍｏｌ／Ｌであればより好ましい。なお、電解質塩の濃度が約０．５ｍｏｌ／Ｌ未満の場合には、電解液中においてキャリア濃度が低くなり、電解液の抵抗が高くなる虞がある。一方、電解質塩の濃度が約２．５ｍｏｌ／Ｌよりも高い場合には、塩自体の解離度が低くなり、電解液中のキャリア濃度が上がらない虞がある。
【００６６】
電池缶１０は、外装ケース１１と蓋部材１２とを備え、鉄、ニッケルメッキされた鉄、ステンレススチール、およびアルミニウムなどからなる。また、本実施形態では、図９に示すように、電池缶１０は、外装ケース１１と蓋部材１２とが組み合わされたときに、外形形状が実質的に扁平角型形状となるように形成されている。
【００６７】
外装ケース１１は、略長方形状の底面を持つ底部１１ａと、この底部１１ａから立設した４面の側部１１ｂ〜１１ｅを有する箱型状とされ、この箱型状内部に電極群１を収容する。電極群１は、正極板の集電タブに連結される正極集電端子と、負極板の集電タブに連結される負極集電端子を備え、これらの集電タブと電気的に接続される外部端子１１ｆが外装ケース１１の側部にそれぞれ設けられている。外部端子１１ｆは、例えば、対向する二側部１１ｂ、１１ｃの二箇所に設けられる。また、１０ａは注液口であって、ここから電解液を注液する。
【００６８】
外装ケース１１に電極群１を収容し、それぞれの集電端子を外部端子に接続した後、もしくは、電極群１の集電端子にそれぞれの外部端子を接続して外装ケース１１に収容し、外部端子を外装ケースの所定部位に固着した後、蓋部材１２を外装ケース１１の開口縁に固定する。すると、外装ケース１１の底部１１ａと蓋部材１２との間に電極群１が挟持され、電池缶１０の内部において電極群１が保持される。なお、外装ケース１１に対する蓋部材１２の固定は、例えば、レーザ溶接などによってなされる。また、集電端子と外部端子との接続は、超音波溶接やレーザ溶接、抵抗溶接などの溶接以外に導電性接着剤などを用いて行うこともできる。
【００６９】
上記したように、本実施形態に係る積層型の二次電池は、正極板２と負極板３とをセパレータ４を介して複数層積層した電極群１と、この電極群１を収容し電解液が充填される外装ケース１１と、外装ケース１１に設ける外部端子１１ｆと、正負の極板と外部端子１１ｆとを電気的に接続する正負の集電端子と、外装ケース１１に装着される蓋部材１２と、を備えた構成である。
【００７０】
外装ケース１１に収容された電極群１は、例えば、図１０に示すように、正極集電体２ｂの両面に正極活物質層２ａが形成された正極板２と、負極集電体３ｂの両面に負極活物質層３ａが形成された負極板３とがセパレータ４を介して積層され、さらに両端面にセパレータ４を配設している。また、両端面のセパレータ４に替えて、このセパレータ４と同じ材質の樹脂フィルムを巻回して、電極群１を絶縁性を有する樹脂フィルムで被覆する構成としてもよい。いずれにしても、積層電極群１の上面は、電解液浸透性および絶縁性を有する部材が積層される構成となる。そのために、この面に直接蓋部材１２を当接させることができ、蓋部材１２を介して所定の圧で押さえ付けることも可能である。
【００７１】
また、このような二次電池を直接積み重ねるためには、電池缶１０同士は、互いに絶縁されていることが好ましく、例えば、電池缶１０の表面を絶縁塗装する。これは、電池缶表面は負極と正極との中間電位を有するので、特に大容量（例えば５０Ａｈ以上）の単電池が直列接続された電池缶表面同士が接触すると、電池缶表面同士で短絡してしまうからである。
【００７２】
また、電池缶１０を積み重ねる際に、例えば、絶縁シートを介装して順に積み重ねると、上下の電池缶同士を確実に絶縁して、積み重ねた電池缶同士の短絡を確実に防止して、所定の電池能力を正常に発揮する。このように、電池缶同士が、互いに絶縁された構成であれば、電池缶１０を構成する外装ケース１１や蓋部材１２のいずれかの表面の絶縁性が十分でない場合でも、積み重ねた電池缶１０同士の短絡を確実に防止可能となる。また、絶縁シートを介装すると、このシートが緩衝材となって、それぞれの二次電池がずれないようにしっかり固定しておくことができる。
【００７３】
例えば、図３に示す第二実施形態の組電池Ｍ２のように、単電池ＲＢ１、ＲＢ２間に絶縁シート１３Ａを介装し、単電池ＲＢ２、ＲＢ３間に絶縁シート１３Ｂを介装し、単電池ＲＢ３、ＲＢ４間に絶縁シート１３Ｃを介装する。この図３に示す組電池Ｍ２は、先に説明した組電池Ｍ１と同様に、単電池ＲＢ１、ＲＢ２、ＲＢ３、ＲＢ４をこの順に積み重ねて、外装ケースと蓋部材との結合部２１（２１ａ、２１ｄ）を介して連結部材７（７Ｂ）を用いて一体に組みつけている。
【００７４】
この絶縁シート１３（１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ）は、例えば、厚み０．１ｍｍ程度のポリカーボネート樹脂フィルムなどの薄いフィルム状のシートでよく、複数の単電池を積み重ねる高さ方向をコンパクトにできることは同じである。
【００７５】
また、この図３には、一方の連結部材７（７Ｂ）の本体部７１Ａに回路部８０を設けた例を示している。回路部８０は、電源線や信号線などを接続するための配線部や保護回路を含む。保護回路は、電極群１の充放電などの動作を制御する機能や、ＩＣ素子などの制御素子に過電流が流れることを防止する機能を有する。このように、連結部材７（７Ｂ）に、積み重ねて連結する二次電池を制御し保護するための回路部８０を設置した構成であれば、電池缶１０の側部に電気関連部品を配設し、ここで配線接続する構成となる。
【００７６】
すなわち、連結部材７（７Ｂ）は、回路部８０を電池缶から離れた位置に配設する電気的機能を有する。また、組電池としての配線接続作業や積み重ねて連結する二次電池間の電気的な接続作業を電池缶１０の側部で行うことができ、高さを押さえたユニット筐体（複数の組電池を一体に収納する筐体）を用いても、この回路部８０がある一方の側部から配線接続作業を容易に行うことができる。
【００７７】
さらに、回路部８０を電池缶１０から離れた側部に配設するので、発熱部となる電極群から離れた位置に回路部８０を設置可能な構成となって、回路部８０に与える熱的影響を抑制できる。また、一方の側部の開放部に回路部８０が配設されるので、熱が溜まることもなく、空冷することも容易な構成となる。
【００７８】
また、連結部材７（７Ａ、７Ｂ）に設ける締結手段は、前述した本体部７１を上下に貫通する貫通孔を挿通して設けられる長い締結ボルト７２に限らず、上下にそれぞれ短い締結ボルトを用いた構成としてもよい。このように構成した一例について図５を用いて説明する。
【００７９】
図５に示す第三実施形態の組電池Ｍ３は、先に説明した組電池Ｍ１と同様に、単電池ＲＢ１、ＲＢ２、ＲＢ３、ＲＢ４をこの順に積み重ねて、外装ケースと蓋部材との結合部を介して連結部材７（７Ｃ）を用いて一体に組みつけている。ただ、最上段の結合部２１ｄに装着する第一係合板７３を固定するために締結ボルト７２Ａを用い、最下段の結合部２１ａに装着する第二係合板７４Ａを固定するために締結ボルト７２Ｂを用いている点が異なる。
【００８０】
そのために、第二係合板７４Ａは、締結ボルト７２Ｂのネジ部が挿通自在な開口孔を有し、本体部７１Ｂには、締結ボルト７２Ａ、７２Ｂをねじ込むための、ネジ孔が設けられている。また、上下の締結ボルト７２Ａ、７２Ｂをねじ込んだときに、第一係合板７３と第二係合板７４Ａとで、積み重ねた複数の二次電池を一体に挟持可能に、本体部７１Ｂの全長が定められることは明らかである。
【００８１】
上記した、貫通孔の挿通する締結ボルト７２を設けた構成、また、ネジ孔にねじ込む締結ボルト７２Ａ、７２Ｂを設けた構成のいずれであっても、連結部材７の第二空隙部７６を挟む左右両側に締結ボルトを装着するボルト装着孔を設け、左右両側のボルト装着孔に締結ボルトを装着し、第一係合板７３を締結ボルトに装着し最上段の結合部に係合させ、第二係合板７４Ａを締結ボルトに装着し最下段の結合部に係合させ、締結ボルトを回転して締め付けて、積み重ねた複数個の二次電池を一体に挟持して締結することは同じである。
【００８２】
また、電池缶１０を構成するために、外装ケース１１と蓋部材１２とを結合する結合部は、前述した平板状の縁辺同士を重ねてレーザ溶接などによって接合する結合部２１（２１ａ〜２１ｄ）以外に、縁辺同士を巻き締めして密閉する構成としてもよい。
【００８３】
縁辺同士を巻き締めして密閉した構成の結合部２２を介して連結部材を装着する構成について図６を用いて説明する。
【００８４】
図６に示す第四実施形態の組電池Ｍ４は、縁辺同士を巻き締めして密閉した構成の結合部２２（２２ａ〜２２ｄ）を有する単電池ＲＢａ１、ＲＢａ２、ＲＢａ３、ＲＢａ４をこの順に積み重ねて、結合部２２を介して連結部材７（７Ｄ）を用いて一体に組みつけている。
【００８５】
また、最上段の結合部２２ｄに装着する係合板として、巻き締め構成部に適応した形状とされる第一係合板７３Ａを用い、最下段の結合部２２ａに装着する係合板として、巻き締め構成部に適応した形状とされる第二係合板７４Ｂを用いている。
【００８６】
また、本体部７１Ｃに設ける開口切欠部は、それぞれの結合部との緩衝を回避するために幅方向に連通して設ける第一空隙部７５Ａと、外部端子およびこの外部端子同士を接続する端子接続部材との干渉を回避するために長手方向に連通して設ける第二空隙部７６（図４Ａ参照）とを有する。
【００８７】
また、最下段の結合部２２ａに装着する第二係合板７４Ｂを設置する部位の開口切欠部として第一空隙部７５Ａよりも少し大きい第一空隙部７５Ｂを設けている。
【００８８】
また、図には、本体部７１Ｃを上下に貫通する貫通孔を挿通して設けられる締結ボルト７２と第二係合板７４Ｂの下側にナット部材Ｎを用いた例を示しているが、これに限らず、第二係合板７４Ｂにネジ孔を設けた構成でも、第一係合板７３Ａと同様にネジ部が挿通自在な開口孔を設け、前述した上下の締結ボルト７２Ａ、７２Ｂを直接本体部にネジ込む構成としてもよい。
【００８９】
以上、単電池を複数積み重ねた組電池について説明してきたが、この組電池の一方の側部に保護回路や配線部を含む回路部を一体に組み込んでモジュール化した組電池モジュールを複数繋いで大容量のバッテリーシステムを構築することができる。そのために、図１１、図１２を用いてこのバッテリーシステムについて説明する。
【００９０】
図１１は、本実施形態に係るバッテリーシステムＢＳの全体構成を示す概略正面図であり、図１２は概略側面図である。
【００９１】
図１１に示すように、このバッテリーシステムＢＳは、前述した組電池Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４をそれぞれモジュール化した組電池モジュールＭＪをユニット筐体３０に一体に収納して構成される。ユニット筐体３０は、台座３１を備え、筐体内に、複数の棚ＳＨ（ＳＨ１〜ＳＨ４）を設けており、この棚ＳＨにそれぞれの組電池モジュールＭＪ（ＭＪ１〜ＭＪ４）を設置している。また、筐体内の一方の側部、例えば、それぞれの組電池モジュールＭＪの回路部を配設した同じ側に配電部４０を設けた構成としている。
【００９２】
すなわち、バッテリーシステムＢＳは、所定の複数個数の二次電池を備えた組電池モジュールＭＪを複数段個別に収納する複数段の棚ＳＨ（ＳＨ１〜ＳＨ４）を備え、組電池モジュールＭＪ（ＭＪ１〜ＭＪ４）の回路部を設ける側部側に配電部４０を設けたユニット筐体３０を備えた構成とされる。
【００９３】
この構成であれば、それぞれの組電池モジュールＭＪ（ＭＪ１〜ＭＪ４）が、その高さを抑制した構成であるので、この組電池モジュールＭＪ（ＭＪ１〜ＭＪ４）を複数段設置した構成でも、高さが低いユニット筐体３０を用いることができる。特に、積み重ねた複数個の二次電池の高さより短い長さの本体部長さを有する連結部材を用いて組電池を組み立てているので、それぞれの棚ＳＨの高さを最小限に抑えることができる。また、このような組電池モジュールＭＪ（ＭＪ１〜ＭＪ４）を高さ方向に重ねてバッテリーシステムＢＳを構築するので、奥行きが短く高さの低いコンパクトな構成のバッテリーシステムＢＳを得ることができる。
【００９４】
また、組電池モジュールＭＪ（ＭＪ１〜ＭＪ４）を互いに接続する際に、回路部８０（８０Ａ〜８０Ｄ）を設ける側の側部に突出する外部端子同士を接続端子１３を介して接続すると共に、接続する下側の外部端子の極性と上側の外部端子の極性とを異なる極性としている。この接続端子１３は前述した、組電池を作製する際に、それぞれの二次電池の外部端子同士を接続している端子接続部材と同様な部材である。すなわち、この接続端子１３は、組電池モジュールＭＪ同士を電気的に接続する接続部材である。
【００９５】
積み重ねる組電池モジュールＭＪの上下で、外部端子の極性を異ならせた構成であれば、組電池モジュールＭＪ（ＭＪ１〜ＭＪ４）を複数段設置する際に、上下の組電池モジュールＭＪの同じ側部側にある外部端子同士を接続して直列に接続できるので、配線接続作業が容易となる。また、上下の組電池モジュールＭＪ同士を接続端子１３を用いて直接的に接続するので、余分な配線ルートを考慮する必要がなく、上下の組電池モジュール間の間隔を抑えることができる。
【００９６】
棚ＳＨには、接続端子１３を略直線的に配設可能とする開放空間部を設けていることが好ましい。この構成であれば、上下の組電池モジュールの同じ側部側にある外部端子同士を、短い長さの接続端子１３を用いて直に連結できるので、接続作業が容易となり、上下の組電池モジュール間の間隔を最小限に抑えることができる。
【００９７】
配電部４０は、二次電池を制御するためのＤＣ電源やセル監視回路や保護回路や各種センサなどの電装部品が設置されていて、各種配線の通路ともなっている。そのために、例えば、入力側電源端子８１Ａとユニット入力側端子８１Ｂとを接続する電源配線Ｗ１が配線されている。また、上下の組電池モジュールＭＪを接続端子１３を介して接続し、最上段の組電池モジュールＭＪ４の外部端子に接続される接続端子にユニット出力側端子８２Ｂを設け、電源配線Ｗ２により出力側電源端子８２Ａに接続する。
【００９８】
このように、各組電池モジュールＭＪの回路部８０（８０Ａ〜８０Ｄ）やバッテリーシステム全体を制御するための配電部４０が、ユニット筐体３０の一方の側部側に配設されるので、一方の側部側からバッテリーシステムを構築するための配線接続作業などを行うことができる。また、高さ方向は、それぞれの組電池モジュールＭＪ（ＭＪ１〜ＭＪ４）を設置可能な程度に低くできる。そのために、組電池モジュールをコンパクトに組み付け可能で、配線接続作業などの作業性が容易なバッテリーシステムを得ることができる。
【００９９】
また、図１２に示すように、開放空間部を挟んで両側部を支持する構成の棚板３３（３３ａ〜３３ｄ）を用いてそれぞれの組電池モジュールＭＪ（ＭＪ１〜ＭＪ４）を支持する。このような構成であれば、複数の二次電池を積層した構成の組電池モジュールＭＪを、ただ上下に積み重ねているので、その幅Ｔ１（正面からみれば奥行き）も二次電池の幅より少し大きな程度の幅に小さくできる。また、上下の組電池モジュール間の間隔を短くできるので、設置高さＨ１も低く抑えることができる。
【０１００】
また、ユニット筐体３０は台座３１の上に設置され、この台座３１と棚ＳＨ（ＳＨ１）との間に所定高さの高床部３２を有し、この高床部３２の上部に棚ＳＨ１および配電部４０を設ける構成としている。この構成であれば、台座３１との間に所定高さの高床部３２を有しているので、雨などが降って周囲に水が溜まっても、組電池モジュールＭＪ（ＭＪ１）や配電部４０に水が浸入せず、短絡などの不具合が生じない。また、高床部３２を空気通路として、冷却用の空気を流すことも可能となり、効果的な運用が可能なバッテリーシステムＢＳを得ることができて好ましい。
【０１０１】
例えば、図１３に示す従来構成のバッテリーシステムＢＳ１では、台座３１Ａの上にユニット筐体３０Ａを設置し、この中に複数の組電池モジュールＭＪ１１〜ＭＪ１４を収納し、一方の側部に配電部４０を設けている構成は同じである。しかし、それぞれの組電池Ｍ１１は、積層型の二次電池ＲＢｂ１、ＲＢｂ２、ＲＢｂ３、ＲＢｂ４を一体化プレート７８と一体化用バンド７９を介して組み付け、端子カバー７７を設置してこの上に回路部８０（８０Ａ〜８０Ｄ）を設ける構成としている。そして、それぞれの組電池モジュールの上部にある外部端子のそれぞれを上下の組電池モジュール間で接続して連結している。そのために、このような構成のバッテリーシステムＢＳ１では、積み重ねる組電池モジュール間のスペースが必要となり、装置全体の設置高さＨ２が高くなってしまう。
【０１０２】
また、配線については、入力側電源端子８１Ａａとユニット入力側端子８１Ｂａとを接続する電源配線Ｗ１１を配電部４０を介して配線し、ユニット出力側端子８２Ｂａと出力側電源端子８２Ａａとを電源配線Ｗ１５により接続する点は同じであるが、上下の組電池モジュール同士を接続する接続配線Ｗ１２、Ｗ１３、Ｗ１４を設ける点が異なる。
【０１０３】
この接続配線Ｗ１２とＷ１４は、配電部４０が配置される側とは反対側にあるので、このような構成では一方の側部から全ての配線接続作業を行うことはできない。
【０１０４】
そのため、積層型の二次電池を、その積層方向に複数積み重ねて組電池を作製し、この組電池をモジュール化して上下に組み付けて構築した本実施形態に係るバッテリーシステムＢＳが、接続作業や配線作業などの電気的な作業が容易で奥行きが短く高さの低いコンパクトな構成のバッテリーシステムを構築する上では好ましいといえる。
【０１０５】
上記したように、本発明に係る組電池によれば、電池缶の側部に突出する結合部を一体に挟持する連結部材を介して上下に積層した複数の二次電池を一括に連結しているので、積層方向の高さを低く抑えることが可能な連結構成となる。そのために、複数の二次電池（単電池）を積み重ねる高さ方向をコンパクトに組立可能で、互いの単電池がずれることなくしっかり固定できる組電池を得ることができる。
【０１０６】
さらに、この連結部材に外部端子や端子接続部材を内包する空隙部（開口切欠部）を設け回路部を配設する構成であれば、積み重ねた複数の二次電池を挟持する保持機能と、回路部を電池缶から離れた位置に配設する電気的機能と、外部端子および上下の外部端子同士を接続する端子接続部材などを内包し保護する保護機能と、を有するので、この連結部材を用いて、横方向にもコンパクトに組立可能で、電気的に安全であり、配線接続作業も容易な組電池となる。
【０１０７】
また、この組電池をモジュール化した組電池モジュールを上下に組み付けた本発明に係るバッテリーシステムによれば、それぞれの組電池モジュールが、その高さを抑制した構成であるので、この組電池モジュールを複数段設置した構成でも、高さが低くできる。また、複数の組電池モジュールを高さ方向に重ねてバッテリーシステムを構築するので、奥行きが短く高さの低いコンパクトな構成のバッテリーシステムを得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１０８】
そのために、本発明に係る組電池およびバッテリーシステムは、コンパクト化および配線接続作業性の容易化が求められる大容量の蓄電池に好適に利用可能となる。
【符号の説明】
【０１０９】
１ 電極群
２ 正極板
３ 負極板
４ セパレータ
７ 連結部材
１０ 電池缶
１１ 外装ケース
１２ 蓋部材
１３ 接続端子
３０ ユニット筐体
３１ 台座
３２ 高床部
４０ 配電部
８０ 回路部
ＲＢ、ＲＢ１〜ＲＢ３ 単電池（二次電池）
Ｍ１〜Ｍ３ 組電池
ＭＪ 組電池モジュール
ＢＳ バッテリーシステム
ＳＨ 棚
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極板と負極板とをセパレータを介して複数層積層した電極群を備える積層型の二次電池を複数個連結した組電池であって、
前記二次電池は、前記電極群を収容する外装ケースと、当該外装ケースの対向する両側面に配設された外部端子と、前記外装ケースの開口部を密閉する蓋部材とを備え、これらの外装ケースと蓋部材とで構成される電池缶の内部に電解液が注液され、
前記外装ケースと前記蓋部材との結合部を前記外装ケースの外周縁部から外向きに突設して設け、
複数の前記二次電池を積層方向の上下に積み重ね、積み重ねた最上段と最下段の前記結合部を挟持して複数の前記二次電池を一体に連結する連結部材を介装したことを特徴とする組電池。
【請求項２】
前記連結部材は、積み重ねた複数個の前記二次電池の、最下段の結合部と最上段の結合部とを挟持して、複数個の二次電池を一体に固定する締結手段を備え、前記外部端子がある側の前記結合部を介して、前記外部端子および上下の外部端子同士を接続する端子接続部材を避けながら、一体に連結することを特徴とする請求項１に記載の組電池。
【請求項３】
前記連結部材に、複数の前記二次電池を保護するための回路部を配設したことを特徴とする請求項１または２に記載の組電池。
【請求項４】
前記連結部材は、積み重ねた複数個の前記二次電池を挟持する保持機能と、前記回路部を前記電池缶から離れた位置に配設する電気的機能と、前記外部端子および上下の外部端子同士を接続する端子接続部材などを内包し保護する保護機能と、を有することを特徴とする請求項３に記載の組電池。
【請求項５】
前記締結手段は、前記最上段の結合部に係合する第一係合板と、前記最下段の結合部に係合する第二係合板と、この第一係合板と第二係合板を締め上げる締結ボルトを備えることを特徴とする請求項２から４のいずれかに記載の組電池。
【請求項６】
前記連結部材は、積み重ねた複数個の二次電池の高さより短い長さの本体部を備え、この本体部に、積み重ねた複数個の前記二次電池の結合部との干渉を回避する第一空隙部と、前記外部端子および前記端子接続部材との干渉を回避する第二空隙部と、前記第二空隙部を挟む左右両側に前記締結ボルトを装着するボルト装着孔と、を設け、
左右両側の前記ボルト装着孔に前記締結ボルトを装着し、前記第一係合板を前記締結ボルトに装着し前記最上段の結合部に係合させ、前記第二係合板を前記締結ボルトに装着し前記最下段の結合部に係合させ、前記締結ボルトを回転して締め付けて、積み重ねた複数個の二次電池を一体に挟持して締結することを特徴とする請求項５に記載の組電池。
【請求項７】
前記連結部材は、絶縁性を有する樹脂材からなることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の組電池。
【請求項８】
上下に積み重ねる前記電池缶は、互いに絶縁されていることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の組電池。
【請求項９】
積み重ねる複数個の前記二次電池は、側部に突出する外部端子の極性が交互に逆とされ、この上下の外部端子を順に接続して直列に接続していることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の組電池。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれかに記載された組電池の一方の側部に保護回路や配線部を含む回路部を一体に組み込んでモジュール化した組電池モジュールを複数繋いだバッテリーシステムであって、前記組電池モジュールを複数個別に収納する複数段の棚を備え、前記回路部を設ける側部側に配電部を設けたユニット筐体を備えたことを特徴とするバッテリーシステム。
【請求項１１】
前記組電池モジュールを互いに接続する際に、前記回路部を設ける側の側部に突出する外部端子同士を接続端子を介して接続すると共に、接続する下側の外部端子の極性と上側の外部端子の極性とを互いに異なる極性としたことを特徴とする請求項１０に記載のバッテリーシステム。
【請求項１２】
前記棚に、前記接続端子を略直線的に配設可能とする開放空間部を設けたことを特徴とする請求項１１に記載のバッテリーシステム。
【請求項１３】
前記ユニット筐体は台座の上に設置され、前記台座と前記棚との間に所定高さの高床部を有し、この高床部の上部に前記棚および前記配電部が設けられていることを特徴とする請求項１０から１２のいずれかに記載のバッテリーシステム。
【請求項１】
正極板と負極板とをセパレータを介して複数層積層した電極群を備える積層型の二次電池を複数個連結した組電池であって、
前記二次電池は、前記電極群を収容する外装ケースと、当該外装ケースの対向する両側面に配設された外部端子と、前記外装ケースの開口部を密閉する蓋部材とを備え、これらの外装ケースと蓋部材とで構成される電池缶の内部に電解液が注液され、
前記外装ケースと前記蓋部材との結合部を前記外装ケースの外周縁部から外向きに突設して設け、
複数の前記二次電池を積層方向の上下に積み重ね、積み重ねた最上段と最下段の前記結合部を挟持して複数の前記二次電池を一体に連結する連結部材を介装したことを特徴とする組電池。
【請求項２】
前記連結部材は、積み重ねた複数個の前記二次電池の、最下段の結合部と最上段の結合部とを挟持して、複数個の二次電池を一体に固定する締結手段を備え、前記外部端子がある側の前記結合部を介して、前記外部端子および上下の外部端子同士を接続する端子接続部材を避けながら、一体に連結することを特徴とする請求項１に記載の組電池。
【請求項３】
前記連結部材に、複数の前記二次電池を保護するための回路部を配設したことを特徴とする請求項１または２に記載の組電池。
【請求項４】
前記連結部材は、積み重ねた複数個の前記二次電池を挟持する保持機能と、前記回路部を前記電池缶から離れた位置に配設する電気的機能と、前記外部端子および上下の外部端子同士を接続する端子接続部材などを内包し保護する保護機能と、を有することを特徴とする請求項３に記載の組電池。
【請求項５】
前記締結手段は、前記最上段の結合部に係合する第一係合板と、前記最下段の結合部に係合する第二係合板と、この第一係合板と第二係合板を締め上げる締結ボルトを備えることを特徴とする請求項２から４のいずれかに記載の組電池。
【請求項６】
前記連結部材は、積み重ねた複数個の二次電池の高さより短い長さの本体部を備え、この本体部に、積み重ねた複数個の前記二次電池の結合部との干渉を回避する第一空隙部と、前記外部端子および前記端子接続部材との干渉を回避する第二空隙部と、前記第二空隙部を挟む左右両側に前記締結ボルトを装着するボルト装着孔と、を設け、
左右両側の前記ボルト装着孔に前記締結ボルトを装着し、前記第一係合板を前記締結ボルトに装着し前記最上段の結合部に係合させ、前記第二係合板を前記締結ボルトに装着し前記最下段の結合部に係合させ、前記締結ボルトを回転して締め付けて、積み重ねた複数個の二次電池を一体に挟持して締結することを特徴とする請求項５に記載の組電池。
【請求項７】
前記連結部材は、絶縁性を有する樹脂材からなることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の組電池。
【請求項８】
上下に積み重ねる前記電池缶は、互いに絶縁されていることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の組電池。
【請求項９】
積み重ねる複数個の前記二次電池は、側部に突出する外部端子の極性が交互に逆とされ、この上下の外部端子を順に接続して直列に接続していることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の組電池。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれかに記載された組電池の一方の側部に保護回路や配線部を含む回路部を一体に組み込んでモジュール化した組電池モジュールを複数繋いだバッテリーシステムであって、前記組電池モジュールを複数個別に収納する複数段の棚を備え、前記回路部を設ける側部側に配電部を設けたユニット筐体を備えたことを特徴とするバッテリーシステム。
【請求項１１】
前記組電池モジュールを互いに接続する際に、前記回路部を設ける側の側部に突出する外部端子同士を接続端子を介して接続すると共に、接続する下側の外部端子の極性と上側の外部端子の極性とを互いに異なる極性としたことを特徴とする請求項１０に記載のバッテリーシステム。
【請求項１２】
前記棚に、前記接続端子を略直線的に配設可能とする開放空間部を設けたことを特徴とする請求項１１に記載のバッテリーシステム。
【請求項１３】
前記ユニット筐体は台座の上に設置され、前記台座と前記棚との間に所定高さの高床部を有し、この高床部の上部に前記棚および前記配電部が設けられていることを特徴とする請求項１０から１２のいずれかに記載のバッテリーシステム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１２−２４８４１６（Ｐ２０１２−２４８４１６Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１１９３９４（Ｐ２０１１−１１９３９４）
【出願日】平成２３年５月２７日（２０１１．５．２７）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月２７日（２０１１．５．２７）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]