組電池
【課題】２以上の二次電池が接続されてなる組電池の軽量化を図ることができる技術を提供する。
【解決手段】組電池１０は、電極体が収容された筐体と、当該筐体の同一の側面３１ａに設けられ電極体に電気的に接続された正極端子５０および負極端子６０とを有する２以上の電池３０を備える。直列接続される少なくとも２つの電池３０は、一方の電池３０の正極端子５０が設けられた側面３１ａと他方の電池３０の負極端子６０が設けられた側面３１ａとが向かい合うように配置されている。
【解決手段】組電池１０は、電極体が収容された筐体と、当該筐体の同一の側面３１ａに設けられ電極体に電気的に接続された正極端子５０および負極端子６０とを有する２以上の電池３０を備える。直列接続される少なくとも２つの電池３０は、一方の電池３０の正極端子５０が設けられた側面３１ａと他方の電池３０の負極端子６０が設けられた側面３１ａとが向かい合うように配置されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２以上の二次電池が接続されてなる組電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、複数の二次電池が接続されてなる組電池では、隣接する二次電池の一方の正極端子と他方の負極端子とがバスバーで直列接続されていた。これに対し、部品点数の削減を目的として、隣接する電池の端子間をバスバーを用いずに接続する構成が知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
この構成は、隣接する電池の端子と直接接続されることになる相互接続部が正極端子または負極端子に一体的に形成された扁平型電池を備える。相互接続部は、一方の端部が扁平型電池の筐体の側面から突出する端子に接続され、他方の端部が端子の突出方向に対して垂直な方向に延びている。複数の扁平型電池は、端子の設けられた側面が同じ方向を向くようにして同一平面上に配置されている。そして、隣接する２つの扁平型電池のうち一方の扁平型電池の端子に形成され他方の扁平型電池の端子に向けて延びる相互接続部が、他方の端子に接続されることで、隣接する２つの扁平型電池が直列接続されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３３２６２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した従来の構造では、端子の設けられた側面が同じ方向を向くように扁平型電池が配置されていた。すなわち、隣接する２つの扁平型電池は、端子の設けられたそれぞれの側面が同一平面上に配置されていた。そして、隣接する２つの扁平型電池の端子間に延在する相互接続部を介して両者が直列接続されていた。そのため、従来の組電池には、組電池の軽量化を図る上で改善の余地があった。
【０００６】
本発明はこうした課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、２以上の二次電池が接続されてなる組電池の軽量化を図ることができる技術の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のある態様は、組電池である。当該組電池は、電極体が収容された筐体と、当該筐体の同一の側面に設けられ電極体に電気的に接続された正極端子および負極端子とを有する２以上の二次電池を備え、直列接続される少なくとも２つの二次電池は、一方の二次電池の正極端子が設けられた側面と他方の二次電池の負極端子が設けられた側面とが向かい合うように配置されていることを特徴とする。
【０００８】
この態様によれば、端子の設けられた側面が同じ方向を向くように電池が配置された従来構造に比べて、一方の二次電池の正極端子と他方の二次電池の負極端子とを接続する端子接続部材の長さを短くすることができる。あるいは、端子接続部材を省略することができる。そのため、２以上の二次電池が接続されてなる組電池の軽量化を図ることができる。
【０００９】
上述した態様において、二次電池は、２つの主表面を持つ扁平状であり、側面は、２つの主表面に接続した面であってもよい。
【００１０】
上述したいずれかの態様において、少なくとも２つの二次電池は、同一平面上に配置されてもよい。あるいは、少なくとも２つの二次電池は、正極端子と負極端子の接続部および２つの二次電池の筐体を通る軸を中心として屈折してもよい。
【００１１】
上述したいずれかの態様において、２つの二次電池のうち少なくとも一方の二次電池の主表面上方に配置された他の二次電池と、他の二次電池と一方の二次電池の正極端子同士および負極端子同士を並列接続するための端子接続部材と、をさらに備えてもよい。
【００１２】
上述した態様において、複数の二次電池が直列接続されてなる第１電池層と、第１電池層の各二次電池の主表面上方に配置された複数の二次電池が直列接続されてなる第２電池層と、第１電池層の各二次電池と当該各二次電池に対応する第２電池層の各二次電池の正極端子同士および負極端子同士を並列接続ための複数の端子接続部材と、を備え、第１電池層の直列接続と第２電池層の直列接続のそれぞれにおける、一方の終端となる端子同士を接続する端子接続部材、および他方の終端となる端子同士を接続する端子接続部材の少なくとも一方は、当該端子接続部材によって接続される端子を通る直線に垂直な方向の断面積が、他の端子接続部材と比べて大きくてもよい。
【００１３】
上述したいずれかの態様において、正極端子および前記負極端子は、互いに向かい合うとともに、着脱可能に接続されてもよい。また、上述したいずれかの態様において、正極端子および負極端子は、互いに向かい合うとともに、正極端子と負極端子の接続部および２つの二次電池の筐体を通る軸を中心として回動可能に接続されてもよい。さらに、上述したいずれかの態様において、正極端子および負極端子は、互いに向かい合うとともに、直に接してもよい。
【００１４】
上述したいずれかの態様において、組電池は自動車に搭載されてもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、２以上の二次電池が接続されてなる組電池の軽量化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１（Ａ）は、実施形態に係る組電池の概略構造を示す平面図である。図１（Ｂ）は、実施形態に係る組電池の概略構造を示す斜視図である。
【図２】電池の概略構造を示す断面図である。
【図３】組電池の屈折部近傍の概略構造を示す斜視図である。
【図４】屈折部と平面部とが組み合わされた組電池の概略構造を示す斜視図である。
【図５】図５（Ａ）は、直列接続された複数の電池からなる第１電池層および第２電池層を有し、各電池層の電池が層間で並列接続された構造を有する組電池の概略構造を示す側面図である。図５（Ｂ）は、第１電池層の概略構造を示す平面図である。図５（Ｃ）は、第２電池層の概略構造を示す平面図である。
【図６】図６（Ａ）は、複数の電池が直列接続および並列接続された構造を有する従来の組電池における一部分の概略構造を示す平面図である。図６（Ｂ）は、図６（Ａ）に示す組電池の回路構成を示す回路図である。図６（Ｃ）は、複数の電池が直列接続および並列接続された構造を有する実施形態１に係る組電池における一部分の概略構造を示す側面図である。図６（Ｄ）は、図６（Ｃ）に示す組電池の回路構成を示す回路図である。
【図７】図７（Ａ）および図７（Ｂ）は、一例としての金属製面ファスナーの概略構造を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。なお、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００１８】
図１（Ａ）は、実施形態に係る組電池の概略構造を示す平面図である。図１（Ｂ）は、実施形態に係る組電池の概略構造を示す斜視図である。図１（Ａ）および図１（Ｂ）に示すように、組電池１０は、正極端子５０および負極端子６０を有する２以上の電池３０を備える。本実施形態では、計６個の電池３０ａ〜３０ｆが直列に接続されて組電池１０が形成されている。以下では適宜、電池３０ａ〜３０ｆを総称して電池３０とする。なお、電池３０の数は特に限定されない。
【００１９】
図２は、電池の概略構造を示す断面図である。図２は、図１（Ｂ）におけるＡ−Ａ線を通る面に沿った断面図に相当する。電池３０は、リチウムイオン二次電池などの非水電解質二次電池であり、外装缶（筐体）３１内に、正負極が渦巻状に巻回されてなる電極体３２が、外装缶３１の缶軸方向に対し横向きに収容されている。外装缶３１の開口は、外装缶３１の側面３１ａを構成する封口板３３により封口されている。封口板３３には電池３０の外方に突出した正極端子５０と負極端子６０が設けられている。また、封口板３３には、ガス排出弁（図示せず）が形成されている。外装缶３１の内部には、非水電解質が含浸されている。
【００２０】
正極端子５０は、略柱状であり、側面にガスケット３４が当接した状態で、封口板３３の正極用開口３３ａに嵌め込まれている。また、正極端子５０は、封口板３３の電池内側において正極タブ部材５３と接続している。正極端子５０の電池内側の端部には、正極用開口３３ａに沿って側壁が形成されるような凹部５１が設けられている。凹部５１の縁部分が広がるようにかしめることで、正極端子５０が正極タブ部材５３に対して固定されている。正極端子５０の電池外方に突出した端部の側面には、周方向に延びる凸部５０ａが形成されている。したがって、正極端子５０は、オス型端子構造をとる。
【００２１】
正極タブ部材５３と封口板３３の電池内側面との間には、絶縁板３５が設けられている。正極用開口３３ａにおいて、絶縁板３５とガスケット３４とが当接している。これにより、正極タブ部材５３および正極端子５０が封口板３３から絶縁されている。正極タブ部材５３は、電極体３２の一方の端面から突出した正極集電板群３２ａに接続されている。なお、正極集電板群３２ａは、電極体３２の一方の端面から突出した複数の正極集電板を束ねたものである。
【００２２】
負極端子６０は、略柱状であり、側面にガスケット３４が当接した状態で、封口板３３の負極用開口３３ｂに嵌め込まれている。また、負極端子６０は、封口板３３の電池内側において負極タブ部材６２と接続している。なお、負極端子６０の端部には、負極用開口３３ｂに沿って側壁が形成されるような凹部６１が設けられている。凹部６１の縁部分が広がるようにかしめることで、負極端子６０が負極タブ部材６２に対して固定されている。負極端子６０の電池外方に突出した端部には、正極端子５０の電池外方側端部の形状に沿った椀状空間６０ａが形成されている。したがって、負極端子６０は、メス型端子構造をとる。
【００２３】
負極タブ部材６２と封口板３３の電池内側面との間には、絶縁板３５が設けられている。負極用開口３３ｂにおいて、絶縁板３５とガスケット３４とが当接している。これにより、負極タブ部材６２および負極端子６０が封口板３３から絶縁されている。負極タブ部材６２は、電極体３２の他方の端面から突出した負極集電板群３２ｂに接続されている。なお、負極集電板群３２ｂは、電極体３２の他方の端面から突出した複数の負極集電板を束ねたものである。
【００２４】
組電池１０において、直列接続される少なくとも２つの電池３０は、一方の電池３０の正極端子５０が設けられた側面３１ａと他方の電池３０の負極端子６０が設けられた側面３１ａとが向かい合うように配置されている。このように、一方の電池３０の正極端子５０が設けられた側面３１ａと他方の電池３０の負極端子６０が設けられた側面３１ａとを対向配置することで、これらの側面３１ａが同じ方向を向く従来構造に比べて、上述した相互接続部などの正極端子５０と負極端子６０との間に介在する端子接続部材の長さを短くすることが可能となる。したがって、組電池１０の軽量化を図ることができる。
【００２５】
本実施形態では、図１（Ａ）および図１（Ｂ）に示すように、直列接続される電池３０ａ，３０ｂにおいて、電池３０ａの側面３１ａの負極端子６０近傍の領域と、電池３０ｂの側面３１ａの正極端子５０近傍の領域とが対向配置されている。また、直列接続される電池３０ｂ，３０ｃにおいて、電池３０ｂの側面３１ａの負極端子６０近傍の領域と、電池３０ｃの側面３１ａの正極端子５０近傍の領域とが対向配置されている。また、直列接続される電池３０ｃ，３０ｄにおいて、電池３０ｃの側面３１ａの負極端子６０近傍の領域と、電池３０ｄの側面３１ａの正極端子５０近傍の領域とが対向配置されている。また、直列接続される電池３０ｄ，３０ｅにおいて、電池３０ｄの側面３１ａの負極端子６０近傍の領域と、電池３０ｅの側面３１ａの正極端子５０近傍の領域とが対向配置されている。また、直列接続される電池３０ｅ，３０ｆにおいて、電池３０ｅの側面３１ａの負極端子６０近傍の領域と、電池３０ｆの側面３１ａの正極端子５０近傍の領域とが対向配置されている。
【００２６】
さらに、本実施形態では、電池３０ａの負極端子６０と電池３０ｂの正極端子５０、電池３０ｂの負極端子６０と電池３０ｃの正極端子５０、電池３０ｃの負極端子６０と電池３０ｄの正極端子５０、電池３０ｄの負極端子６０と電池３０ｅの正極端子５０、電池３０ｅの負極端子６０と電池３０ｆの正極端子５０とが、それぞれ対向配置されている。そのため、端子接続部材の長さをより短くすることができる。よって、組電池１０のさらなる軽量化が可能である。
【００２７】
また、本実施形態では、正極端子５０の凸部５０ａを含む端部が負極端子６０の椀状空間６０ａに収容されることで、正極端子５０と負極端子６０とが接続されている。具体的には、負極端子６０の椀状空間６０ａを形成する側壁が弾性変形可能であり、正極端子５０の端部と負極端子６０の端部とが互いに押し付けられると、椀状空間６０ａの側壁が凸部５０ａによって押し広げられて正極端子５０の端部が椀状空間６０ａ内に収容される。正極端子５０および負極端子６０は、互いに接続された状態でそれぞれの中心軸が重なり、当該中心軸回りに相対回動することができる。また、正極端子５０および負極端子６０が接続された状態で正極端子５０と負極端子６０に互いに離れる方向の力が加えられると、椀状空間６０ａを形成する側壁が凸部５０ａによって外側に押し広げられて正極端子５０の端部が負極端子６０の椀状空間６０ａから退出する。
【００２８】
すなわち、正極端子５０および負極端子６０は、上述したバスバーや相互接続部を介することなく直に接している。そのため、組電池１０のさらなる軽量化が可能である。また、正極端子５０および負極端子６０は、着脱可能に接続されている。そのため、電池３０を組電池１０に対して簡単に着脱することができる。これにより、各電池３０の着脱や交換などを含む、組電池１０のメンテナンスを容易に行うことができる。
【００２９】
なお、複数の電池３０の直列接続の一方の終端となる電池３０ａの正極端子５０’と、他方の終端となる電池３０ｆの負極端子６０’は、外部に引き回される配線を介して外部負荷（ともに図示せず）と接続可能になっている。
【００３０】
電池３０は、２つの主表面を持つ扁平状である。正極端子５０および負極端子６０は、２つの主表面に接続する同一の側面３１ａに設けられている。このように電池３０が扁平型電池であり、かつ端子の設けられた側面３１ａが対向配置されて電池３０が直列接続されているため、組電池１０の全体形状は面状となる。したがって、本実施形態に係る組電池１０は、高さの少ない空間に収容することができる。例えば、組電池１０は、電池を収容するための空間として、面方向の空間は確保しやすいが高さ方向の空間を確保することが難しい自動車に対して、好適に搭載することができる。
【００３１】
また、直列接続される少なくとも２つの電池３０は、同一平面上に配置されている。２つの電池３０が同一平面上に配置されることで、この２つの電池３０の収容空間において、デッドスペースの少ない空間設計を容易に実現することができる。したがって、組電池１０の収容空間におけるデッドスペースを減らすことができる。なお、本実施形態では、電池３０ａおよび電池３０ｂ、電池３０ｂおよび電池３０ｃ、電池３０ｃおよび電池３０ｄ、電池３０ｄおよび電池３０ｅ、電池３０ｅおよび電池３０ｆが、それぞれ同一平面上に配置されている。すなわち、全ての電池３０が同一平面上に配置されている。そのため、組電池１０の収容空間におけるデッドスペースが最小となる空間設計を容易に実現することができる。
【００３２】
図３は、組電池の屈折部近傍の概略構造を示す斜視図である。図４は、屈折部と平面部とが組み合わされた組電池の概略構造を示す斜視図である。上述のように、略柱状の正極端子５０および負極端子６０は、互いに接続された状態でそれぞれの中心軸が重なり、中心軸回りに回動自在である。すなわち、正極端子５０および負極端子６０は、正極端子５０と負極端子６０の接続部７０および２つの電池３０の外装缶３１を通る軸Ｘを中心として回動可能に接続されている。軸Ｘは、正極端子５０および負極端子６０のそれぞれの中心軸と重なる軸である。したがって、組電池１０は、軸Ｘ回りに電池３０を回動させることで、多様な形状をとることができる。これにより、組電池１０の搭載配置をより自由に設定することができる。
【００３３】
たとえば図３に示すように、電池３０ｂ,３０ｃの軸Ｘを中心として２つの電池３０ｂ,３０ｃを屈折させて、組電池１０に屈折部１２を設けることができる。屈折部１２の角度は自由に設定することができる。
【００３４】
また、たとえば図４に示すように、組電池１０は、電池３０ｄ，３０ｅ，３０ｆが平面上に配置され、電池３０ａ，３０ｂが他の平面上に配置され、電池３０ｂおよび電池３０ｃが互いに９０°屈折し、電池３０ｃおよび電池３０ｄが互いに９０°屈折した構造、すなわち電池３０ｃで折り返された構造とすることができる。
【００３５】
また、本実施形態に係る組電池１０には、直列接続された２つの電池３０のうち少なくとも一方の電池３０の主表面上方に配置された他の電池３０と、他の電池３０と一方の電池３０の正極端子５０同士および負極端子６０同士を並列接続するためのバスバー８０（端子接続部材）とをさらに設けることができる。
【００３６】
図５（Ａ）は、直列接続された複数の電池からなる第１電池層および第２電池層を有し、各電池層の電池が層間で並列接続された構造を有する組電池の概略構造を示す側面図である。図５（Ｂ）は、第１電池層の概略構造を示す平面図である。図５（Ｃ）は、第２電池層の概略構造を示す平面図である。なお、図５（Ａ）において、電池３０ｂ，３０ｄ，３０ｆと、電池３０ｂ，３０ｄ，３０ｆの主表面上方に配置された他の電池３０ｈ，３０ｊ，３０ｌを破線で示している。
【００３７】
本実施形態では、図５（Ａ）、図５（Ｂ）および図５（Ｃ）に示すように、電池３０ａの主表面に垂直な方向（主表面上方）に、電池３０ｇが配置されている。電池３０ａと電池３０ｇとは、互いの主表面が対向している。同様に、電池３０ｂの主表面上方に電池３０ｈが、電池３０ｃの主表面上方に電池３０ｉが、電池３０ｄの主表面上方に電池３０ｊが、電池３０ｅの主表面上方に電池３０ｋが、電池３０ｆの主表面上方に電池３０ｌがそれぞれ配置されている。これにより、電池３０ａ〜３０ｆからなる第１電池層１４と、電池３０ｇ〜３０ｌからなる第２電池層１６とが形成されている。なお、電池層の数は特に限定されず、３層以上であってもよい。
【００３８】
電池３０ｇ〜３０ｌは、電池３０ａ〜３０ｆと同様の形状を有する。また、電池３０ｇ〜３０ｌの配置は、電池３０ａ〜３０ｆと同様である。すなわち、電池３０ｇの負極端子６０が設けられた側面と、電池３０ｈの正極端子５０が設けられた側面とが対向配置されている。また、電池３０ｈの負極端子６０が設けられた側面と電池３０ｉの正極端子５０が設けられた側面、電池３０ｉの負極端子６０が設けられた側面と電池３０ｊの正極端子５０が設けられた側面、電池３０ｊの負極端子６０が設けられた側面と電池３０ｋの正極端子５０が設けられた側面、電池３０ｋの負極端子６０が設けられた側面と電池３０ｌの正極端子５０が設けられた側面が、それぞれ対向配置されている。
【００３９】
電池３０ａの負極端子６０と電池３０ｂの正極端子５０との間、電池３０ｂの負極端子６０と電池３０ｃの正極端子５０との間、電池３０ｃの負極端子６０と電池３０ｄの正極端子５０との間、電池３０ｄの負極端子６０と電池３０ｅの正極端子５０との間、および電池３０ｅの負極端子６０と電池３０ｆの正極端子５０との間には、それぞれ帯状のバスバー８０の一方の端部が配置されている。電池３０ａの正極端子５０’の先端部および電池３０ｆの負極端子６０’の先端部にはそれぞれ、各電池の端子間に配置されたバスバー８０よりも太い（長手方向に垂直な方向の断面積が大きい）バスバー８０’の一方の端部が配置されている。
【００４０】
また、電池３０ｇの負極端子６０と電池３０ｈの正極端子５０との間には、電池３０ａの負極端子６０と電池３０ｂの正極端子５０との間に配置されたバスバー８０の他方の端部が配置されている。電池３０ｈの負極端子６０と電池３０ｉの正極端子５０の間には、電池３０ｂの負極端子６０と電池３０ｃの正極端子５０との間に配置されたバスバー８０の他方の端部が配置されている。電池３０ｉの負極端子６０と電池３０ｊの正極端子５０の間には、電池３０ｃの負極端子６０と電池３０ｄの正極端子５０との間に配置されたバスバー８０の他方の端部が配置されている。電池３０ｊの負極端子６０と電池３０ｋの正極端子５０の間には、電池３０ｄの負極端子６０と電池３０ｅの正極端子５０との間に配置されたバスバー８０の他方の端部が配置されている。電池３０ｋの負極端子６０と電池３０ｌの正極端子５０との間には、電池３０ｅの負極端子６０と電池３０ｆの正極端子５０との間に配置されたバスバー８０の他方の端部が配置されている。
【００４１】
第２電池層１６における一方の終端となる電池３０ｇの正極端子５０’の先端部には、電池３０ａの正極端子５０’の先端部に配置されたバスバー８０’の他方の端部が配置されている。第２電池層１６における他方の終端となる電池３０ｌの負極端子６０’の先端部には、電池３０ｆの負極端子６０’の先端部に配置されたバスバー８０’の他方の端部が配置されている。
【００４２】
バスバー８０は、両端部の第１主表面上に正極端子５０の先端部と同一形状のオス型端子部８２を有し、両端部の第２主表面上に負極端子６０の先端部と同一形状のメス型端子部８４を有する。また、電池３０ａおよび電池３０ｇの正極端子５０’の先端部に配置されたバスバー８０’は、両端部の一方の主表面上にメス型端子部８４を有する。電池３０ｆおよび電池３０ｌの負極端子６０’の先端部に配置されたバスバー８０’は、両端部の一方の主表面上にオス型端子部８２を有する。なお、電池層が３層以上である場合は、バスバー８０，８０’の長手方向に沿って、層数に対応する数のオス型端子部８２およびメス型端子部８４が設けられる。また、バスバー８０’は、長手方向の略中間位置において長手方向に対して垂直に延びる、外部配線が接続される接続部８６を有する。
【００４３】
電池３０ａ〜３０ｅの負極端子６０は、バスバー８０の一方の端部の第１主表面上に設けられたオス型端子部８２に着脱可能かつ回動可能に接続されている。また、電池３０ｂ〜３０ｆの正極端子５０は、バスバー８０の一方の端部の第２主表面上に設けられたメス型端子部８４に着脱可能かつ回動可能に接続されている。したがって、電池３０ａ〜３０ｆにおいて、直列接続される２つの電池３０の一方の正極端子５０と他方の負極端子６０とは、バスバー８０の一方の端部を介して直列接続されている。
【００４４】
また、電池３０ｇ〜３０ｋの負極端子６０は、バスバー８０の他方の端部の第１主表面上に設けられたオス型端子部８２に着脱可能かつ回動可能に接続されている。また、電池３０ｈ〜３０ｌの正極端子５０は、バスバー８０の他方の端部の第２主表面上に設けられたメス型端子部８４に着脱可能かつ回動可能に接続されている。したがって、電池３０ｇ〜３０ｌにおいて、直列接続される２つの電池３０の一方の正極端子５０と他方の負極端子６０とは、バスバー８０の他方の端部を介して直列接続されている。
【００４５】
さらに、電池３０ａおよび電池３０ｇの正極端子５０’は、それぞれバスバー８０’の一方あるいは他方の端部に設けられたメス型端子部８４に着脱可能かつ回動可能に接続されている。また、電池３０ｆおよび電池３０ｌの負極端子６０’は、それぞれバスバー８０’の一方あるいは他方の端部に設けられたオス型端子部８２に着脱可能かつ回動可能に接続されている。
【００４６】
このようなバスバー８０，８０’の接続によって、第１電池層１４の電池３０と第２電池層１６の電池３０とが並列接続されている。具体的には、電池３０ａおよび電池３０ｇの正極端子５０’同士および負極端子６０同士、電池３０ｂおよび電池３０ｈの正極端子５０同士および負極端子６０同士、電池３０ｃおよび電池３０ｉの正極端子５０同士および負極端子６０同士、電池３０ｄおよび電池３０ｊの正極端子５０同士および負極端子６０同士、電池３０ｅおよび電池３０ｋの正極端子５０同士および負極端子６０同士、電池３０ｆおよび電池３０ｌの正極端子５０同士および負極端子６０’同士が、それぞれバスバー８０，８０’によって並列接続されている。
【００４７】
図６（Ａ）は、複数の電池が直列接続および並列接続された構造を有する従来の組電池における一部分の概略構造を示す平面図である。図６（Ｂ）は、図６（Ａ）に示す組電池の回路構成を示す回路図である。図６（Ｃ）は、複数の電池が直列接続および並列接続された構造を有する実施形態１に係る組電池における一部分の概略構造を示す側面図である。図６（Ｄ）は、図６（Ｃ）に示す組電池の回路構成を示す回路図である。
【００４８】
図６（Ａ）および図６（Ｂ）に示すように、従来の組電池１０は、並列接続された複数の電池３０からなるユニットを複数有し、これらの複数のユニットが直列接続された構造を有する。具体的には、複数の電池３０が、平面視で電池３０の長手方向が略平行になるように所定の間隔で並設されている。各電池３０の正極端子５０および負極端子６０は、上方に向けられている。そして、隣接する３つの電池３０の正極端子５０同士、負極端子６０同士がそれぞれバスバー８０で接続されて、３つの電池３０からなるユニットが形成されている。バスバー８０は、正極端子５０および負極端子６０に対してねじ止め固定されている。
【００４９】
そして、隣接する２つのユニットにおける一方のユニットの正極端子５０同士を接続するバスバー８０と、他方のユニットの負極端子６０同士を接続するバスバー８０とが連結されて、隣接する２つのユニットが直列接続されている。図６（Ａ）に示す従来の組電池１０では、一方のユニットの正極端子５０を接続するバスバー８０と、他方のユニットの負極端子６０同士を接続するバスバー８０とは、一体的に形成された一本のバスバー８０からなっている。したがって、この一本のバスバーに、一方のユニットを構成する３つの電池３０の正極端子５０と、他方のユニットを構成する３つの電池３０の負極端子６０とが接続されている。なお、各ユニットを構成する電池３０の数は３つに限定されない。
【００５０】
一方、図６（Ｃ）および図６（Ｄ）に示すように、本実施形態に係る組電池１０は、直列接続された複数の電池からなる第１電池層１４、第２電池層１６および第３電池層１８を有し、各電池層の電池３０が層間で並列接続された構造を有する。各電池層において電池３０同士が直列接続される構造、および各電池層の電池が電池層間で並列接続される構造については上述した通りである。
【００５１】
従来の組電池１０では、複数の電池３０が並列接続されたユニットが直列接続されていたため、バスバー８０のユニット間を接続する部分に電流が集中してしまっていた。したがって、バスバー８０の抵抗Ｒに応じた発熱（ＲＩ２）が生じ、無視できない電力ロスが生じるおそれがあった。これに対し、実施形態１に係る組電池１０では、各電池層の各電池３０が層間で並列接続されているため、各電池３０が均質で電池間に電位差がなければ、電池層間で電池３０同士を並列接続するバスバー８０には理論上電流が流れない。
【００５２】
実際は、各電池３０間に電位差があることが多いため、バスバー８０には、並列接続する２つの電池３０間の電位が等しくなるだけの電流が流れる。しかしながら、この電流は、従来の構造においてバスバー８０に流れる電流に比べて極めて小さいものである。したがって、電流がバスバー８０を通過することによる電力ロスを小さくすることができる。また、バスバー８０を細くすることができる。
【００５３】
なお、図５（Ａ）〜図５（Ｃ）に示すように、各電池層の直列接続の一方の終端となる正極端子５０’および他方の終端となる負極端子６０’を並列接続するバスバー８０’は、各電池層を流れる電流が集合するため、他のバスバー８０に比べて太くなっている。すなわち、バスバー８０’は、バスバー８０’によって接続される、隣り合う端子の並ぶ方向に垂直な断面積（隣り合う端子を通る直線に垂直な方向の断面積）が、他のバスバー８０に比べて大きい。
【００５４】
このように、本実施形態に係る組電池１０によれば、正極端子５０’および負極端子６０’を接続するバスバー８０’を相対的に太くし、他のバスバー８０を相対的に細くすることができるため、組電池１０における電力ロスの低減と、組電池１０の軽量化とを図ることができる。なお、バスバー８０’のうち少なくとも一方が他のバスバー８０よりも太くなっていれば、従来の組電池１０に比べて、上述した電力ロスの低減を図ることができる。
【００５５】
なお、正極端子５０および負極端子６０の接続構造は、上述した構造に限定されない。たとえば、正極端子５０および負極端子６０の着脱可能な接続構成として、正極端子５０および負極端子６０の端部を金属製面ファスナーを用いて接続する構成を挙げることができる。
【００５６】
図７（Ａ）および図７（Ｂ）は、一例としての金属製面ファスナーの概略構造を示す斜視図である。金属製面ファスナーとしては、例えば図７（Ａ）および図７（Ｂ）に示すように、フック−ループファスナー型のものを用いることができる。この金属製面ファスナーは、例えば正極端子５０の上面に溶接等により固定されたフック部材９０Ａと、負極端子６０の上面に溶接等により固定されたループ部材９０Ｂとからなる。フック部材９０Ａは、その表面にマトリクス状に配列された複数のフックを有し、ループ部材９０Ｂは、その表面にマトリクス状に配列された複数のループを有する。正極端子５０の上面と負極端子６０の上面とが押し合わされた際に、フック部材９０Ａのフックがループ部材９０Ｂのループに引っかかることで、正極端子５０と負極端子６０とが着脱可能に接続される。
【００５７】
以上説明したように、本実施形態に係る組電池１０では、直列接続される少なくとも２つの電池３０において、一方の電池３０の正極端子５０が設けられた側面３１ａと他方の電池３０の負極端子６０とが設けられた側面３１ａとが向かい合うように配置されている。そのため、端子の設けられた側面が同じ方向を向くように電池３０が配置されていた従来構造に比べて、正極端子５０と負極端子６０との間に介在する端子接続部材の長さをより短くすることができる。さらには、正極端子５０および負極端子６０を端子接続部材を介さずに直に接続することもできる。したがって、組電池１０の軽量化を図ることができる。また、端子接続部材の短縮あるいは省略によって組電池１０の製造コストを削減することができ、また、端子接続部材における電気抵抗の増大も軽減あるいは回避することができる。
【００５８】
本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施形態も本発明の範囲に含まれうるものである。
【符号の説明】
【００５９】
１０ 組電池、 １２ 屈折部、 ３０，３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ，３０ｅ，３０ｆ，３０ｇ，３０ｈ，３０ｉ，３０ｊ 電池、 ３１ 外装缶、 ３１ａ 側面、 ３２ 電極体、 ５０，５０’ 正極端子、 ６０，６０’ 負極端子、 ７０ 接続部、 Ｘ 軸。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２以上の二次電池が接続されてなる組電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、複数の二次電池が接続されてなる組電池では、隣接する二次電池の一方の正極端子と他方の負極端子とがバスバーで直列接続されていた。これに対し、部品点数の削減を目的として、隣接する電池の端子間をバスバーを用いずに接続する構成が知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
この構成は、隣接する電池の端子と直接接続されることになる相互接続部が正極端子または負極端子に一体的に形成された扁平型電池を備える。相互接続部は、一方の端部が扁平型電池の筐体の側面から突出する端子に接続され、他方の端部が端子の突出方向に対して垂直な方向に延びている。複数の扁平型電池は、端子の設けられた側面が同じ方向を向くようにして同一平面上に配置されている。そして、隣接する２つの扁平型電池のうち一方の扁平型電池の端子に形成され他方の扁平型電池の端子に向けて延びる相互接続部が、他方の端子に接続されることで、隣接する２つの扁平型電池が直列接続されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３３２６２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した従来の構造では、端子の設けられた側面が同じ方向を向くように扁平型電池が配置されていた。すなわち、隣接する２つの扁平型電池は、端子の設けられたそれぞれの側面が同一平面上に配置されていた。そして、隣接する２つの扁平型電池の端子間に延在する相互接続部を介して両者が直列接続されていた。そのため、従来の組電池には、組電池の軽量化を図る上で改善の余地があった。
【０００６】
本発明はこうした課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、２以上の二次電池が接続されてなる組電池の軽量化を図ることができる技術の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のある態様は、組電池である。当該組電池は、電極体が収容された筐体と、当該筐体の同一の側面に設けられ電極体に電気的に接続された正極端子および負極端子とを有する２以上の二次電池を備え、直列接続される少なくとも２つの二次電池は、一方の二次電池の正極端子が設けられた側面と他方の二次電池の負極端子が設けられた側面とが向かい合うように配置されていることを特徴とする。
【０００８】
この態様によれば、端子の設けられた側面が同じ方向を向くように電池が配置された従来構造に比べて、一方の二次電池の正極端子と他方の二次電池の負極端子とを接続する端子接続部材の長さを短くすることができる。あるいは、端子接続部材を省略することができる。そのため、２以上の二次電池が接続されてなる組電池の軽量化を図ることができる。
【０００９】
上述した態様において、二次電池は、２つの主表面を持つ扁平状であり、側面は、２つの主表面に接続した面であってもよい。
【００１０】
上述したいずれかの態様において、少なくとも２つの二次電池は、同一平面上に配置されてもよい。あるいは、少なくとも２つの二次電池は、正極端子と負極端子の接続部および２つの二次電池の筐体を通る軸を中心として屈折してもよい。
【００１１】
上述したいずれかの態様において、２つの二次電池のうち少なくとも一方の二次電池の主表面上方に配置された他の二次電池と、他の二次電池と一方の二次電池の正極端子同士および負極端子同士を並列接続するための端子接続部材と、をさらに備えてもよい。
【００１２】
上述した態様において、複数の二次電池が直列接続されてなる第１電池層と、第１電池層の各二次電池の主表面上方に配置された複数の二次電池が直列接続されてなる第２電池層と、第１電池層の各二次電池と当該各二次電池に対応する第２電池層の各二次電池の正極端子同士および負極端子同士を並列接続ための複数の端子接続部材と、を備え、第１電池層の直列接続と第２電池層の直列接続のそれぞれにおける、一方の終端となる端子同士を接続する端子接続部材、および他方の終端となる端子同士を接続する端子接続部材の少なくとも一方は、当該端子接続部材によって接続される端子を通る直線に垂直な方向の断面積が、他の端子接続部材と比べて大きくてもよい。
【００１３】
上述したいずれかの態様において、正極端子および前記負極端子は、互いに向かい合うとともに、着脱可能に接続されてもよい。また、上述したいずれかの態様において、正極端子および負極端子は、互いに向かい合うとともに、正極端子と負極端子の接続部および２つの二次電池の筐体を通る軸を中心として回動可能に接続されてもよい。さらに、上述したいずれかの態様において、正極端子および負極端子は、互いに向かい合うとともに、直に接してもよい。
【００１４】
上述したいずれかの態様において、組電池は自動車に搭載されてもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、２以上の二次電池が接続されてなる組電池の軽量化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１（Ａ）は、実施形態に係る組電池の概略構造を示す平面図である。図１（Ｂ）は、実施形態に係る組電池の概略構造を示す斜視図である。
【図２】電池の概略構造を示す断面図である。
【図３】組電池の屈折部近傍の概略構造を示す斜視図である。
【図４】屈折部と平面部とが組み合わされた組電池の概略構造を示す斜視図である。
【図５】図５（Ａ）は、直列接続された複数の電池からなる第１電池層および第２電池層を有し、各電池層の電池が層間で並列接続された構造を有する組電池の概略構造を示す側面図である。図５（Ｂ）は、第１電池層の概略構造を示す平面図である。図５（Ｃ）は、第２電池層の概略構造を示す平面図である。
【図６】図６（Ａ）は、複数の電池が直列接続および並列接続された構造を有する従来の組電池における一部分の概略構造を示す平面図である。図６（Ｂ）は、図６（Ａ）に示す組電池の回路構成を示す回路図である。図６（Ｃ）は、複数の電池が直列接続および並列接続された構造を有する実施形態１に係る組電池における一部分の概略構造を示す側面図である。図６（Ｄ）は、図６（Ｃ）に示す組電池の回路構成を示す回路図である。
【図７】図７（Ａ）および図７（Ｂ）は、一例としての金属製面ファスナーの概略構造を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。なお、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００１８】
図１（Ａ）は、実施形態に係る組電池の概略構造を示す平面図である。図１（Ｂ）は、実施形態に係る組電池の概略構造を示す斜視図である。図１（Ａ）および図１（Ｂ）に示すように、組電池１０は、正極端子５０および負極端子６０を有する２以上の電池３０を備える。本実施形態では、計６個の電池３０ａ〜３０ｆが直列に接続されて組電池１０が形成されている。以下では適宜、電池３０ａ〜３０ｆを総称して電池３０とする。なお、電池３０の数は特に限定されない。
【００１９】
図２は、電池の概略構造を示す断面図である。図２は、図１（Ｂ）におけるＡ−Ａ線を通る面に沿った断面図に相当する。電池３０は、リチウムイオン二次電池などの非水電解質二次電池であり、外装缶（筐体）３１内に、正負極が渦巻状に巻回されてなる電極体３２が、外装缶３１の缶軸方向に対し横向きに収容されている。外装缶３１の開口は、外装缶３１の側面３１ａを構成する封口板３３により封口されている。封口板３３には電池３０の外方に突出した正極端子５０と負極端子６０が設けられている。また、封口板３３には、ガス排出弁（図示せず）が形成されている。外装缶３１の内部には、非水電解質が含浸されている。
【００２０】
正極端子５０は、略柱状であり、側面にガスケット３４が当接した状態で、封口板３３の正極用開口３３ａに嵌め込まれている。また、正極端子５０は、封口板３３の電池内側において正極タブ部材５３と接続している。正極端子５０の電池内側の端部には、正極用開口３３ａに沿って側壁が形成されるような凹部５１が設けられている。凹部５１の縁部分が広がるようにかしめることで、正極端子５０が正極タブ部材５３に対して固定されている。正極端子５０の電池外方に突出した端部の側面には、周方向に延びる凸部５０ａが形成されている。したがって、正極端子５０は、オス型端子構造をとる。
【００２１】
正極タブ部材５３と封口板３３の電池内側面との間には、絶縁板３５が設けられている。正極用開口３３ａにおいて、絶縁板３５とガスケット３４とが当接している。これにより、正極タブ部材５３および正極端子５０が封口板３３から絶縁されている。正極タブ部材５３は、電極体３２の一方の端面から突出した正極集電板群３２ａに接続されている。なお、正極集電板群３２ａは、電極体３２の一方の端面から突出した複数の正極集電板を束ねたものである。
【００２２】
負極端子６０は、略柱状であり、側面にガスケット３４が当接した状態で、封口板３３の負極用開口３３ｂに嵌め込まれている。また、負極端子６０は、封口板３３の電池内側において負極タブ部材６２と接続している。なお、負極端子６０の端部には、負極用開口３３ｂに沿って側壁が形成されるような凹部６１が設けられている。凹部６１の縁部分が広がるようにかしめることで、負極端子６０が負極タブ部材６２に対して固定されている。負極端子６０の電池外方に突出した端部には、正極端子５０の電池外方側端部の形状に沿った椀状空間６０ａが形成されている。したがって、負極端子６０は、メス型端子構造をとる。
【００２３】
負極タブ部材６２と封口板３３の電池内側面との間には、絶縁板３５が設けられている。負極用開口３３ｂにおいて、絶縁板３５とガスケット３４とが当接している。これにより、負極タブ部材６２および負極端子６０が封口板３３から絶縁されている。負極タブ部材６２は、電極体３２の他方の端面から突出した負極集電板群３２ｂに接続されている。なお、負極集電板群３２ｂは、電極体３２の他方の端面から突出した複数の負極集電板を束ねたものである。
【００２４】
組電池１０において、直列接続される少なくとも２つの電池３０は、一方の電池３０の正極端子５０が設けられた側面３１ａと他方の電池３０の負極端子６０が設けられた側面３１ａとが向かい合うように配置されている。このように、一方の電池３０の正極端子５０が設けられた側面３１ａと他方の電池３０の負極端子６０が設けられた側面３１ａとを対向配置することで、これらの側面３１ａが同じ方向を向く従来構造に比べて、上述した相互接続部などの正極端子５０と負極端子６０との間に介在する端子接続部材の長さを短くすることが可能となる。したがって、組電池１０の軽量化を図ることができる。
【００２５】
本実施形態では、図１（Ａ）および図１（Ｂ）に示すように、直列接続される電池３０ａ，３０ｂにおいて、電池３０ａの側面３１ａの負極端子６０近傍の領域と、電池３０ｂの側面３１ａの正極端子５０近傍の領域とが対向配置されている。また、直列接続される電池３０ｂ，３０ｃにおいて、電池３０ｂの側面３１ａの負極端子６０近傍の領域と、電池３０ｃの側面３１ａの正極端子５０近傍の領域とが対向配置されている。また、直列接続される電池３０ｃ，３０ｄにおいて、電池３０ｃの側面３１ａの負極端子６０近傍の領域と、電池３０ｄの側面３１ａの正極端子５０近傍の領域とが対向配置されている。また、直列接続される電池３０ｄ，３０ｅにおいて、電池３０ｄの側面３１ａの負極端子６０近傍の領域と、電池３０ｅの側面３１ａの正極端子５０近傍の領域とが対向配置されている。また、直列接続される電池３０ｅ，３０ｆにおいて、電池３０ｅの側面３１ａの負極端子６０近傍の領域と、電池３０ｆの側面３１ａの正極端子５０近傍の領域とが対向配置されている。
【００２６】
さらに、本実施形態では、電池３０ａの負極端子６０と電池３０ｂの正極端子５０、電池３０ｂの負極端子６０と電池３０ｃの正極端子５０、電池３０ｃの負極端子６０と電池３０ｄの正極端子５０、電池３０ｄの負極端子６０と電池３０ｅの正極端子５０、電池３０ｅの負極端子６０と電池３０ｆの正極端子５０とが、それぞれ対向配置されている。そのため、端子接続部材の長さをより短くすることができる。よって、組電池１０のさらなる軽量化が可能である。
【００２７】
また、本実施形態では、正極端子５０の凸部５０ａを含む端部が負極端子６０の椀状空間６０ａに収容されることで、正極端子５０と負極端子６０とが接続されている。具体的には、負極端子６０の椀状空間６０ａを形成する側壁が弾性変形可能であり、正極端子５０の端部と負極端子６０の端部とが互いに押し付けられると、椀状空間６０ａの側壁が凸部５０ａによって押し広げられて正極端子５０の端部が椀状空間６０ａ内に収容される。正極端子５０および負極端子６０は、互いに接続された状態でそれぞれの中心軸が重なり、当該中心軸回りに相対回動することができる。また、正極端子５０および負極端子６０が接続された状態で正極端子５０と負極端子６０に互いに離れる方向の力が加えられると、椀状空間６０ａを形成する側壁が凸部５０ａによって外側に押し広げられて正極端子５０の端部が負極端子６０の椀状空間６０ａから退出する。
【００２８】
すなわち、正極端子５０および負極端子６０は、上述したバスバーや相互接続部を介することなく直に接している。そのため、組電池１０のさらなる軽量化が可能である。また、正極端子５０および負極端子６０は、着脱可能に接続されている。そのため、電池３０を組電池１０に対して簡単に着脱することができる。これにより、各電池３０の着脱や交換などを含む、組電池１０のメンテナンスを容易に行うことができる。
【００２９】
なお、複数の電池３０の直列接続の一方の終端となる電池３０ａの正極端子５０’と、他方の終端となる電池３０ｆの負極端子６０’は、外部に引き回される配線を介して外部負荷（ともに図示せず）と接続可能になっている。
【００３０】
電池３０は、２つの主表面を持つ扁平状である。正極端子５０および負極端子６０は、２つの主表面に接続する同一の側面３１ａに設けられている。このように電池３０が扁平型電池であり、かつ端子の設けられた側面３１ａが対向配置されて電池３０が直列接続されているため、組電池１０の全体形状は面状となる。したがって、本実施形態に係る組電池１０は、高さの少ない空間に収容することができる。例えば、組電池１０は、電池を収容するための空間として、面方向の空間は確保しやすいが高さ方向の空間を確保することが難しい自動車に対して、好適に搭載することができる。
【００３１】
また、直列接続される少なくとも２つの電池３０は、同一平面上に配置されている。２つの電池３０が同一平面上に配置されることで、この２つの電池３０の収容空間において、デッドスペースの少ない空間設計を容易に実現することができる。したがって、組電池１０の収容空間におけるデッドスペースを減らすことができる。なお、本実施形態では、電池３０ａおよび電池３０ｂ、電池３０ｂおよび電池３０ｃ、電池３０ｃおよび電池３０ｄ、電池３０ｄおよび電池３０ｅ、電池３０ｅおよび電池３０ｆが、それぞれ同一平面上に配置されている。すなわち、全ての電池３０が同一平面上に配置されている。そのため、組電池１０の収容空間におけるデッドスペースが最小となる空間設計を容易に実現することができる。
【００３２】
図３は、組電池の屈折部近傍の概略構造を示す斜視図である。図４は、屈折部と平面部とが組み合わされた組電池の概略構造を示す斜視図である。上述のように、略柱状の正極端子５０および負極端子６０は、互いに接続された状態でそれぞれの中心軸が重なり、中心軸回りに回動自在である。すなわち、正極端子５０および負極端子６０は、正極端子５０と負極端子６０の接続部７０および２つの電池３０の外装缶３１を通る軸Ｘを中心として回動可能に接続されている。軸Ｘは、正極端子５０および負極端子６０のそれぞれの中心軸と重なる軸である。したがって、組電池１０は、軸Ｘ回りに電池３０を回動させることで、多様な形状をとることができる。これにより、組電池１０の搭載配置をより自由に設定することができる。
【００３３】
たとえば図３に示すように、電池３０ｂ,３０ｃの軸Ｘを中心として２つの電池３０ｂ,３０ｃを屈折させて、組電池１０に屈折部１２を設けることができる。屈折部１２の角度は自由に設定することができる。
【００３４】
また、たとえば図４に示すように、組電池１０は、電池３０ｄ，３０ｅ，３０ｆが平面上に配置され、電池３０ａ，３０ｂが他の平面上に配置され、電池３０ｂおよび電池３０ｃが互いに９０°屈折し、電池３０ｃおよび電池３０ｄが互いに９０°屈折した構造、すなわち電池３０ｃで折り返された構造とすることができる。
【００３５】
また、本実施形態に係る組電池１０には、直列接続された２つの電池３０のうち少なくとも一方の電池３０の主表面上方に配置された他の電池３０と、他の電池３０と一方の電池３０の正極端子５０同士および負極端子６０同士を並列接続するためのバスバー８０（端子接続部材）とをさらに設けることができる。
【００３６】
図５（Ａ）は、直列接続された複数の電池からなる第１電池層および第２電池層を有し、各電池層の電池が層間で並列接続された構造を有する組電池の概略構造を示す側面図である。図５（Ｂ）は、第１電池層の概略構造を示す平面図である。図５（Ｃ）は、第２電池層の概略構造を示す平面図である。なお、図５（Ａ）において、電池３０ｂ，３０ｄ，３０ｆと、電池３０ｂ，３０ｄ，３０ｆの主表面上方に配置された他の電池３０ｈ，３０ｊ，３０ｌを破線で示している。
【００３７】
本実施形態では、図５（Ａ）、図５（Ｂ）および図５（Ｃ）に示すように、電池３０ａの主表面に垂直な方向（主表面上方）に、電池３０ｇが配置されている。電池３０ａと電池３０ｇとは、互いの主表面が対向している。同様に、電池３０ｂの主表面上方に電池３０ｈが、電池３０ｃの主表面上方に電池３０ｉが、電池３０ｄの主表面上方に電池３０ｊが、電池３０ｅの主表面上方に電池３０ｋが、電池３０ｆの主表面上方に電池３０ｌがそれぞれ配置されている。これにより、電池３０ａ〜３０ｆからなる第１電池層１４と、電池３０ｇ〜３０ｌからなる第２電池層１６とが形成されている。なお、電池層の数は特に限定されず、３層以上であってもよい。
【００３８】
電池３０ｇ〜３０ｌは、電池３０ａ〜３０ｆと同様の形状を有する。また、電池３０ｇ〜３０ｌの配置は、電池３０ａ〜３０ｆと同様である。すなわち、電池３０ｇの負極端子６０が設けられた側面と、電池３０ｈの正極端子５０が設けられた側面とが対向配置されている。また、電池３０ｈの負極端子６０が設けられた側面と電池３０ｉの正極端子５０が設けられた側面、電池３０ｉの負極端子６０が設けられた側面と電池３０ｊの正極端子５０が設けられた側面、電池３０ｊの負極端子６０が設けられた側面と電池３０ｋの正極端子５０が設けられた側面、電池３０ｋの負極端子６０が設けられた側面と電池３０ｌの正極端子５０が設けられた側面が、それぞれ対向配置されている。
【００３９】
電池３０ａの負極端子６０と電池３０ｂの正極端子５０との間、電池３０ｂの負極端子６０と電池３０ｃの正極端子５０との間、電池３０ｃの負極端子６０と電池３０ｄの正極端子５０との間、電池３０ｄの負極端子６０と電池３０ｅの正極端子５０との間、および電池３０ｅの負極端子６０と電池３０ｆの正極端子５０との間には、それぞれ帯状のバスバー８０の一方の端部が配置されている。電池３０ａの正極端子５０’の先端部および電池３０ｆの負極端子６０’の先端部にはそれぞれ、各電池の端子間に配置されたバスバー８０よりも太い（長手方向に垂直な方向の断面積が大きい）バスバー８０’の一方の端部が配置されている。
【００４０】
また、電池３０ｇの負極端子６０と電池３０ｈの正極端子５０との間には、電池３０ａの負極端子６０と電池３０ｂの正極端子５０との間に配置されたバスバー８０の他方の端部が配置されている。電池３０ｈの負極端子６０と電池３０ｉの正極端子５０の間には、電池３０ｂの負極端子６０と電池３０ｃの正極端子５０との間に配置されたバスバー８０の他方の端部が配置されている。電池３０ｉの負極端子６０と電池３０ｊの正極端子５０の間には、電池３０ｃの負極端子６０と電池３０ｄの正極端子５０との間に配置されたバスバー８０の他方の端部が配置されている。電池３０ｊの負極端子６０と電池３０ｋの正極端子５０の間には、電池３０ｄの負極端子６０と電池３０ｅの正極端子５０との間に配置されたバスバー８０の他方の端部が配置されている。電池３０ｋの負極端子６０と電池３０ｌの正極端子５０との間には、電池３０ｅの負極端子６０と電池３０ｆの正極端子５０との間に配置されたバスバー８０の他方の端部が配置されている。
【００４１】
第２電池層１６における一方の終端となる電池３０ｇの正極端子５０’の先端部には、電池３０ａの正極端子５０’の先端部に配置されたバスバー８０’の他方の端部が配置されている。第２電池層１６における他方の終端となる電池３０ｌの負極端子６０’の先端部には、電池３０ｆの負極端子６０’の先端部に配置されたバスバー８０’の他方の端部が配置されている。
【００４２】
バスバー８０は、両端部の第１主表面上に正極端子５０の先端部と同一形状のオス型端子部８２を有し、両端部の第２主表面上に負極端子６０の先端部と同一形状のメス型端子部８４を有する。また、電池３０ａおよび電池３０ｇの正極端子５０’の先端部に配置されたバスバー８０’は、両端部の一方の主表面上にメス型端子部８４を有する。電池３０ｆおよび電池３０ｌの負極端子６０’の先端部に配置されたバスバー８０’は、両端部の一方の主表面上にオス型端子部８２を有する。なお、電池層が３層以上である場合は、バスバー８０，８０’の長手方向に沿って、層数に対応する数のオス型端子部８２およびメス型端子部８４が設けられる。また、バスバー８０’は、長手方向の略中間位置において長手方向に対して垂直に延びる、外部配線が接続される接続部８６を有する。
【００４３】
電池３０ａ〜３０ｅの負極端子６０は、バスバー８０の一方の端部の第１主表面上に設けられたオス型端子部８２に着脱可能かつ回動可能に接続されている。また、電池３０ｂ〜３０ｆの正極端子５０は、バスバー８０の一方の端部の第２主表面上に設けられたメス型端子部８４に着脱可能かつ回動可能に接続されている。したがって、電池３０ａ〜３０ｆにおいて、直列接続される２つの電池３０の一方の正極端子５０と他方の負極端子６０とは、バスバー８０の一方の端部を介して直列接続されている。
【００４４】
また、電池３０ｇ〜３０ｋの負極端子６０は、バスバー８０の他方の端部の第１主表面上に設けられたオス型端子部８２に着脱可能かつ回動可能に接続されている。また、電池３０ｈ〜３０ｌの正極端子５０は、バスバー８０の他方の端部の第２主表面上に設けられたメス型端子部８４に着脱可能かつ回動可能に接続されている。したがって、電池３０ｇ〜３０ｌにおいて、直列接続される２つの電池３０の一方の正極端子５０と他方の負極端子６０とは、バスバー８０の他方の端部を介して直列接続されている。
【００４５】
さらに、電池３０ａおよび電池３０ｇの正極端子５０’は、それぞれバスバー８０’の一方あるいは他方の端部に設けられたメス型端子部８４に着脱可能かつ回動可能に接続されている。また、電池３０ｆおよび電池３０ｌの負極端子６０’は、それぞれバスバー８０’の一方あるいは他方の端部に設けられたオス型端子部８２に着脱可能かつ回動可能に接続されている。
【００４６】
このようなバスバー８０，８０’の接続によって、第１電池層１４の電池３０と第２電池層１６の電池３０とが並列接続されている。具体的には、電池３０ａおよび電池３０ｇの正極端子５０’同士および負極端子６０同士、電池３０ｂおよび電池３０ｈの正極端子５０同士および負極端子６０同士、電池３０ｃおよび電池３０ｉの正極端子５０同士および負極端子６０同士、電池３０ｄおよび電池３０ｊの正極端子５０同士および負極端子６０同士、電池３０ｅおよび電池３０ｋの正極端子５０同士および負極端子６０同士、電池３０ｆおよび電池３０ｌの正極端子５０同士および負極端子６０’同士が、それぞれバスバー８０，８０’によって並列接続されている。
【００４７】
図６（Ａ）は、複数の電池が直列接続および並列接続された構造を有する従来の組電池における一部分の概略構造を示す平面図である。図６（Ｂ）は、図６（Ａ）に示す組電池の回路構成を示す回路図である。図６（Ｃ）は、複数の電池が直列接続および並列接続された構造を有する実施形態１に係る組電池における一部分の概略構造を示す側面図である。図６（Ｄ）は、図６（Ｃ）に示す組電池の回路構成を示す回路図である。
【００４８】
図６（Ａ）および図６（Ｂ）に示すように、従来の組電池１０は、並列接続された複数の電池３０からなるユニットを複数有し、これらの複数のユニットが直列接続された構造を有する。具体的には、複数の電池３０が、平面視で電池３０の長手方向が略平行になるように所定の間隔で並設されている。各電池３０の正極端子５０および負極端子６０は、上方に向けられている。そして、隣接する３つの電池３０の正極端子５０同士、負極端子６０同士がそれぞれバスバー８０で接続されて、３つの電池３０からなるユニットが形成されている。バスバー８０は、正極端子５０および負極端子６０に対してねじ止め固定されている。
【００４９】
そして、隣接する２つのユニットにおける一方のユニットの正極端子５０同士を接続するバスバー８０と、他方のユニットの負極端子６０同士を接続するバスバー８０とが連結されて、隣接する２つのユニットが直列接続されている。図６（Ａ）に示す従来の組電池１０では、一方のユニットの正極端子５０を接続するバスバー８０と、他方のユニットの負極端子６０同士を接続するバスバー８０とは、一体的に形成された一本のバスバー８０からなっている。したがって、この一本のバスバーに、一方のユニットを構成する３つの電池３０の正極端子５０と、他方のユニットを構成する３つの電池３０の負極端子６０とが接続されている。なお、各ユニットを構成する電池３０の数は３つに限定されない。
【００５０】
一方、図６（Ｃ）および図６（Ｄ）に示すように、本実施形態に係る組電池１０は、直列接続された複数の電池からなる第１電池層１４、第２電池層１６および第３電池層１８を有し、各電池層の電池３０が層間で並列接続された構造を有する。各電池層において電池３０同士が直列接続される構造、および各電池層の電池が電池層間で並列接続される構造については上述した通りである。
【００５１】
従来の組電池１０では、複数の電池３０が並列接続されたユニットが直列接続されていたため、バスバー８０のユニット間を接続する部分に電流が集中してしまっていた。したがって、バスバー８０の抵抗Ｒに応じた発熱（ＲＩ２）が生じ、無視できない電力ロスが生じるおそれがあった。これに対し、実施形態１に係る組電池１０では、各電池層の各電池３０が層間で並列接続されているため、各電池３０が均質で電池間に電位差がなければ、電池層間で電池３０同士を並列接続するバスバー８０には理論上電流が流れない。
【００５２】
実際は、各電池３０間に電位差があることが多いため、バスバー８０には、並列接続する２つの電池３０間の電位が等しくなるだけの電流が流れる。しかしながら、この電流は、従来の構造においてバスバー８０に流れる電流に比べて極めて小さいものである。したがって、電流がバスバー８０を通過することによる電力ロスを小さくすることができる。また、バスバー８０を細くすることができる。
【００５３】
なお、図５（Ａ）〜図５（Ｃ）に示すように、各電池層の直列接続の一方の終端となる正極端子５０’および他方の終端となる負極端子６０’を並列接続するバスバー８０’は、各電池層を流れる電流が集合するため、他のバスバー８０に比べて太くなっている。すなわち、バスバー８０’は、バスバー８０’によって接続される、隣り合う端子の並ぶ方向に垂直な断面積（隣り合う端子を通る直線に垂直な方向の断面積）が、他のバスバー８０に比べて大きい。
【００５４】
このように、本実施形態に係る組電池１０によれば、正極端子５０’および負極端子６０’を接続するバスバー８０’を相対的に太くし、他のバスバー８０を相対的に細くすることができるため、組電池１０における電力ロスの低減と、組電池１０の軽量化とを図ることができる。なお、バスバー８０’のうち少なくとも一方が他のバスバー８０よりも太くなっていれば、従来の組電池１０に比べて、上述した電力ロスの低減を図ることができる。
【００５５】
なお、正極端子５０および負極端子６０の接続構造は、上述した構造に限定されない。たとえば、正極端子５０および負極端子６０の着脱可能な接続構成として、正極端子５０および負極端子６０の端部を金属製面ファスナーを用いて接続する構成を挙げることができる。
【００５６】
図７（Ａ）および図７（Ｂ）は、一例としての金属製面ファスナーの概略構造を示す斜視図である。金属製面ファスナーとしては、例えば図７（Ａ）および図７（Ｂ）に示すように、フック−ループファスナー型のものを用いることができる。この金属製面ファスナーは、例えば正極端子５０の上面に溶接等により固定されたフック部材９０Ａと、負極端子６０の上面に溶接等により固定されたループ部材９０Ｂとからなる。フック部材９０Ａは、その表面にマトリクス状に配列された複数のフックを有し、ループ部材９０Ｂは、その表面にマトリクス状に配列された複数のループを有する。正極端子５０の上面と負極端子６０の上面とが押し合わされた際に、フック部材９０Ａのフックがループ部材９０Ｂのループに引っかかることで、正極端子５０と負極端子６０とが着脱可能に接続される。
【００５７】
以上説明したように、本実施形態に係る組電池１０では、直列接続される少なくとも２つの電池３０において、一方の電池３０の正極端子５０が設けられた側面３１ａと他方の電池３０の負極端子６０とが設けられた側面３１ａとが向かい合うように配置されている。そのため、端子の設けられた側面が同じ方向を向くように電池３０が配置されていた従来構造に比べて、正極端子５０と負極端子６０との間に介在する端子接続部材の長さをより短くすることができる。さらには、正極端子５０および負極端子６０を端子接続部材を介さずに直に接続することもできる。したがって、組電池１０の軽量化を図ることができる。また、端子接続部材の短縮あるいは省略によって組電池１０の製造コストを削減することができ、また、端子接続部材における電気抵抗の増大も軽減あるいは回避することができる。
【００５８】
本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施形態も本発明の範囲に含まれうるものである。
【符号の説明】
【００５９】
１０ 組電池、 １２ 屈折部、 ３０，３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ，３０ｅ，３０ｆ，３０ｇ，３０ｈ，３０ｉ，３０ｊ 電池、 ３１ 外装缶、 ３１ａ 側面、 ３２ 電極体、 ５０，５０’ 正極端子、 ６０，６０’ 負極端子、 ７０ 接続部、 Ｘ 軸。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極体が収容された筐体と、当該筐体の同一の側面に設けられ前記電極体に電気的に接続された正極端子および負極端子とを有する２以上の二次電池を備え、
直列接続される少なくとも２つの二次電池は、一方の二次電池の正極端子が設けられた側面と他方の二次電池の負極端子が設けられた側面とが向かい合うように配置されていることを特徴とする組電池。
【請求項２】
前記二次電池は、２つの主表面を持つ扁平状であり、
前記側面は、前記２つの主表面に接続した面である請求項１に記載の組電池。
【請求項３】
前記少なくとも２つの二次電池は、同一平面上に配置されている請求項１または２に記載の組電池。
【請求項４】
前記少なくとも２つの二次電池は、前記正極端子と前記負極端子の接続部および前記２つの二次電池の筐体を通る軸を中心として屈折している請求項１または２に記載の組電池。
【請求項５】
前記２つの二次電池のうち少なくとも一方の二次電池の主表面上方に配置された他の二次電池と、
前記他の二次電池と前記一方の二次電池の正極端子同士および負極端子同士を並列接続するための端子接続部材と、
をさらに備える請求項１乃至４のいずれか１項に記載の組電池。
【請求項６】
複数の前記二次電池が直列接続されてなる第１電池層と、
前記第１電池層の各二次電池の主表面上方に配置された複数の前記二次電池が直列接続されてなる第２電池層と、
前記第１電池層の各二次電池と当該各二次電池に対応する前記第２電池層の各二次電池の正極端子同士および負極端子同士を並列接続ための複数の端子接続部材と、
を備え、
前記第１電池層の直列接続と前記第２電池層の直列接続のそれぞれにおける、一方の終端となる端子同士を接続する前記端子接続部材、および他方の終端となる端子同士を接続する前記端子接続部材の少なくとも一方は、当該端子接続部材によって接続される端子を通る直線に垂直な方向の断面積が、他の端子接続部材と比べて大きい請求項１乃至５のいずれか１項に記載の組電池。
【請求項７】
前記正極端子および前記負極端子は、互いに向かい合うとともに、着脱可能に接続されている請求項１乃至６のいずれか１項に記載の組電池。
【請求項８】
前記正極端子および前記負極端子は、互いに向かい合うとともに、前記正極端子と前記負極端子の接続部および前記２つの二次電池の筐体を通る軸を中心として回動可能に接続されている請求項１乃至７のいずれか１項に記載の組電池。
【請求項９】
前記正極端子および前記負極端子は、互いに向かい合うとともに、直に接している請求項１乃至８のいずれか１項に記載の組電池。
【請求項１０】
自動車に搭載される請求項１乃至９のいずれか１項に記載の組電池。
【請求項１】
電極体が収容された筐体と、当該筐体の同一の側面に設けられ前記電極体に電気的に接続された正極端子および負極端子とを有する２以上の二次電池を備え、
直列接続される少なくとも２つの二次電池は、一方の二次電池の正極端子が設けられた側面と他方の二次電池の負極端子が設けられた側面とが向かい合うように配置されていることを特徴とする組電池。
【請求項２】
前記二次電池は、２つの主表面を持つ扁平状であり、
前記側面は、前記２つの主表面に接続した面である請求項１に記載の組電池。
【請求項３】
前記少なくとも２つの二次電池は、同一平面上に配置されている請求項１または２に記載の組電池。
【請求項４】
前記少なくとも２つの二次電池は、前記正極端子と前記負極端子の接続部および前記２つの二次電池の筐体を通る軸を中心として屈折している請求項１または２に記載の組電池。
【請求項５】
前記２つの二次電池のうち少なくとも一方の二次電池の主表面上方に配置された他の二次電池と、
前記他の二次電池と前記一方の二次電池の正極端子同士および負極端子同士を並列接続するための端子接続部材と、
をさらに備える請求項１乃至４のいずれか１項に記載の組電池。
【請求項６】
複数の前記二次電池が直列接続されてなる第１電池層と、
前記第１電池層の各二次電池の主表面上方に配置された複数の前記二次電池が直列接続されてなる第２電池層と、
前記第１電池層の各二次電池と当該各二次電池に対応する前記第２電池層の各二次電池の正極端子同士および負極端子同士を並列接続ための複数の端子接続部材と、
を備え、
前記第１電池層の直列接続と前記第２電池層の直列接続のそれぞれにおける、一方の終端となる端子同士を接続する前記端子接続部材、および他方の終端となる端子同士を接続する前記端子接続部材の少なくとも一方は、当該端子接続部材によって接続される端子を通る直線に垂直な方向の断面積が、他の端子接続部材と比べて大きい請求項１乃至５のいずれか１項に記載の組電池。
【請求項７】
前記正極端子および前記負極端子は、互いに向かい合うとともに、着脱可能に接続されている請求項１乃至６のいずれか１項に記載の組電池。
【請求項８】
前記正極端子および前記負極端子は、互いに向かい合うとともに、前記正極端子と前記負極端子の接続部および前記２つの二次電池の筐体を通る軸を中心として回動可能に接続されている請求項１乃至７のいずれか１項に記載の組電池。
【請求項９】
前記正極端子および前記負極端子は、互いに向かい合うとともに、直に接している請求項１乃至８のいずれか１項に記載の組電池。
【請求項１０】
自動車に搭載される請求項１乃至９のいずれか１項に記載の組電池。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−１７８２７１（Ｐ２０１２−１７８２７１Ａ）
【公開日】平成２４年９月１３日（２０１２．９．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−４０６００（Ｐ２０１１−４０６００）
【出願日】平成２３年２月２５日（２０１１．２．２５）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月１３日（２０１２．９．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月２５日（２０１１．２．２５）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【Ｆターム（参考）】
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