組電池
【課題】単電池の厚さ方向の積層高さを抑制し、かつ電気部品間の電気抵抗を低減することができる組電池を提供する。
【解決手段】組電池１は、複数個の単電池１０〜１４と、当該複数個の単電池を直列に結線するように電極端子間を接続する複数個のバスバー２０〜２５と、を備える。複数個の単電池１０〜１４は、外装ケースの厚み方向に単電池を積層してなる積層電池群２，３を複数形成する。当該複数の積層電池群２，３を構成するすべての単電池１０〜１４は直列結線されている。複数の積層電池群２，３のうち、少なくとも１つの積層電池群３は、隣接する他の積層電池群２よりも積層個数が少なく構成されて、隣接する他の積層電池群２との間に積層個数の違いによる段差空間４を形成する。直列接続の一端をなす電極端子は、段差空間４に隣接する位置に設定される。
【解決手段】組電池１は、複数個の単電池１０〜１４と、当該複数個の単電池を直列に結線するように電極端子間を接続する複数個のバスバー２０〜２５と、を備える。複数個の単電池１０〜１４は、外装ケースの厚み方向に単電池を積層してなる積層電池群２，３を複数形成する。当該複数の積層電池群２，３を構成するすべての単電池１０〜１４は直列結線されている。複数の積層電池群２，３のうち、少なくとも１つの積層電池群３は、隣接する他の積層電池群２よりも積層個数が少なく構成されて、隣接する他の積層電池群２との間に積層個数の違いによる段差空間４を形成する。直列接続の一端をなす電極端子は、段差空間４に隣接する位置に設定される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の単電池を電気的に直列接続して構成される組電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に記載の組電池は、例えば、３行３列に配置した複数のセル（単電池）をすべて直列に結線してなる。さらに、当該組電池において、最も低電位の負極端子を有するセルＸと最も高電位の正極端子を有するセルＹとが同一の行または同一の列の両端にそれぞれ位置しており、セルＸとセルＹを含む行または列が、組電池の一側面を形成している。
【０００３】
特許文献１の組電池は、３行３列のセル配置によって小型化を図るとともに、最も低電位の負極端子と最も高電位の正極端子とを集合電池の一側面に配置する構成によって、両方の端子を一側面に配するための接続片を不要とするので、部品点数の低減、接続片の発熱に伴う強度低下を防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２０００１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、組電池を搭載する機器には、他の各種部品の搭載スペースとの関係や、当該機器自体の小型化のため、組電池の搭載スペースについて制約があり、組電池の体格を小型化することが要求されている。
【０００６】
この点について、特許文献１の組電池は、前述のように、３行３列のセル配置によって小型化を図っているが、上記の厳しい制約条件を満たすほどの小型化を実現するには十分なものではない。
【０００７】
そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、単電池の厚さ方向の積層高さを抑制し、かつ電気部品間の電気抵抗を低減することができる組電池を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。すなわち、請求項１は、直方体状の外装ケースから突出する正極端子（１０ｂ〜１４ｂ）及び負極端子（１０ａ〜１４ａ）からなる電極端子をそれぞれ有する複数個の単電池（１０〜１４）と、当該複数個の単電池を直列に結線するように電極端子間を接続する複数個のバスバー（２０〜２５）と、を備える組電池（１）に係る発明であって、
複数個の単電池は、直方体状の外装ケースの厚み方向に単電池を積層してなる積層電池群（２，３）を複数形成し、当該複数の積層電池群を構成するすべての単電池は直列結線されており、
複数の積層電池群（２，３）のうち、少なくとも１つの積層電池群（３）は、隣接する他の積層電池群（２）よりも積層個数が少なく構成されて、隣接する他の積層電池群（３）との間に積層個数の違いによる段差空間（４）を形成し、
直列結線の一端をなす電極端子（１４ｂ）は、段差空間（４）に隣接する位置に設定されることを特徴とする。
【０００９】
この発明によれば、単電池の積層個数が異なる積層電池群を複数個有する組電池を構成し、当該積層電池群間に積層個数の差による段差空間を形成することにより、組電池の積層方向長さを抑制した電池配置が実現できるとともに、組電池に関係する部品等を段差空間に配置して搭載スペースの有効活用を図ることができる。さらに、直列結線の一端をなす電極端子を段差空間に隣接させることにより、電気部品間の距離を抑制することができる。したがって、厚さ方向の積層高さの抑制による小型化と、電気部品間の電気抵抗低減とを図る組電池が得られる。
【００１０】
請求項２によると、段差空間（４）には、複数個の単電池の状態を検出する制御基板（５）が配置されることを特徴とする。この発明によれば、制御基板に搭載される部品と単電池との距離を短くして、両者間の電気抵抗を低減でき、電池状態検出用の配線の短縮化や煩雑な引き回し防止を実現できる。また、組電池及びその制御ユニットの搭載スペースの小型化が図れ、電池パックの搭載性を向上することができる。
【００１１】
請求項３によると、単電池の正極端子と負極端子との間に位置する外装ケースの端面に設けられ、単電池内部の圧力が異常な圧力になるときに破断する安全弁（１０ｃ〜１４ｃ）と、安全弁に対向する内壁面を有し、内部の通路（６ａ）に安全弁が露出するように設けられるダクト部（６）と、を備え、複数個のバスバーは、隣接する単電池の電極端子間を上下方向及び左右方向にのみ接続することを特徴とする。
【００１２】
この発明によれば、複数個のバスバーは隣接する単電池の電極端子間を上下方向及び左右方向にのみ接続するため、バスバーが斜め方向延びるように配置されることがない。したがって、バスバーが安全弁に重なったり、安全弁を覆ったりすることを防止できるため、安全弁が破断してガスが噴き出すような事態になったときに、ガスがバスバーに邪魔されずに排出できる通路を構成することができる。
【００１３】
上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明を適用する第１実施形態に係る組電池及び制御基板の配置を説明するための正面図である。
【図２】第１実施形態の組電池、制御基板、及び排煙用ダクトの配置を説明するための正面図である。
【図３】第１実施形態の組電池及び排煙用ダクトの配置を説明するための斜視図である。
【図４】第１実施形態の組電池及び排煙用ダクトの配置を説明するための平面図である。
【図５】第１実施形態の組電池及び排煙用ダクトの構成を説明するための分解斜視図である。
【図６】第１実施形態の組電池の構成を説明するための分解斜視図である。
【図７】第１実施形態の電池パックについてカバーを外した状態の平面図である。
【図８】第１実施形態に係る電池パックのカバーを示した斜視図である。
【図９】第２実施形態の組電池及び排煙用ダクトの配置を説明するための斜視図である。
【図１０】第２実施形態の電池パックについてカバーを外した状態の平面図である。
【図１１】第３実施形態の組電池及び排煙用ダクトの配置を説明するための斜視図である。
【図１２】第３実施形態の電池パックについてカバーを外した状態の平面図である。
【図１３】第４実施形態に係る組電池及び制御基板の配置を説明するための正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組み合わせが可能であることを明示している部分同士の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても実施形態同士を部分的に組み合わせることも可能である。
【００１６】
（第１実施形態）
本発明を適用した第１実施形態について、図１〜図８を参照して説明する。第１実施形態の組電池１を構成する複数個の単電池は、例えばアルミ缶等の外殻を構成する外装ケースを有し、直方体状の外装ケースの一端面から突出する正極端子及び負極端子からなる電極端子をそれぞれ有する。組電池１は、当該複数個の単電池を直列に結線するように電極端子間を接続する複数個のバスバーを備える。
【００１７】
図１に示すように、本実施形態では、組電池１は、一例として５個の単電池１０，１１，１２，１３，１４で構成されている。組電池１は、例えば内燃機関と電池に充電された電力によって駆動されるモータとを組み合わせて走行駆動源とするハイブリッド自動車、モータを走行駆動源とする電気自動車等に用いられる。組電池１を構成する二次電池は、例えばニッケル水素二次電池、リチウムイオン電池、有機ラジカル電池であり、ケース内に収納された状態で自動車の座席下、後部座席とトランクルームとの間の空間、運転席と助手席の間の空間などに配置される。
【００１８】
５個の単電池１０〜１４のそれぞれは、電池ケース７内の所定の位置に収納されることで、一体となって組電池１を構成している。組電池１を構成する５個の単電池１０〜１４は、直方体状の外装ケースの厚み方向Ｘに単電池を積層してなる第１の積層電池群２と第２の積層電池群３を複数形成する。第１の積層電池群２は、単電池１０、単電池１３及び単電池１４を所定の間隔を設けて厚み方向Ｘに積層して構成されている。第２の積層電池群３は、単電池１１及び単電池１２を所定の間隔を設けて厚み方向Ｘに積層して構成されている。すなわち、積層電池群２，３は、複数個の単電池を、直方体状を構成する複数の面のうち最も表面積の大きな面同士を対向させて積層してなる。厚み方向Ｘは、積層電池群の積層方向でもある。換言すれば、積層電池群２，３は、複数個の単電池を平積みに積み上げた電池群である。
【００１９】
単電池１０の負極端子１０ａは、バスバー２０に通電接続されており、さらにバスバー２０が螺子止め等で車両側に接続されることにより、車両のグランドに接続される。バスバー２０の端部は、第１の積層電池群２下部から側方に延びており、すなわち、組電池１Ｃの下部側面から横方向に延びる形状である。単電池１０の正極端子１０ｂは、バスバー２１によって単電池１１の負極端子１１ａに接続されている。単電池１１の正極端子１１ｂは、バスバー２２によって単電池１２の負極端子１２ａに接続されている。単電池１２の正極端子１２ｂは、バスバー２３によって単電池１３の負極端子１３ａに接続されている。
【００２０】
単電池１３の正極端子１３ｂは、バスバー２４によって単電池１４の負極端子１４ａに接続されている。単電池１４の正極端子１４ｂは、バスバー２５に通電接続されており、さらにバスバー２５が螺子止め、はんだ付け等でパワー基板５０に接続されることにより、パワー基板５０に電気的に接続される。これにより、組電池１のすべての単電池１０〜１４は、図１の破線で示したとおり、正面視で電流が蛇行状に流れるように各バスバーを介して電気的に直列接続される。このようにバスバー２０〜２５は、隣接する電池端子間を、斜め方向に接続する構成ではなく、上下方向及び左右方向にのみ接続する構成となっている。
【００２１】
各単電池における外装ケースには、安全弁が設けられている。各安全弁は、正極端子と負極端子の間に位置し、単電池の内部圧力が異常な圧力になるときに破断するように設定されている。安全弁は、例えば、単電池の外装ケースの端面に開口した孔に薄い金属膜を貼り付けて塞いで構成されている。この場合には、単電池の内部圧力が異常な圧力になったときに、当該金属膜が破断して外装ケースの孔が開放されて、単電池の内部のガスが外装ケース外部に放出されることにより、セル内圧が低下し、単電池自身の破裂を防止することができる。図１に示すように、正面視で、安全弁１０ｃ、安全弁１３ｃ及び安全弁１４ｃが厚み方向Ｘに並ぶように配置され、安全弁１１ｃ及び安全弁１２ｃが厚み方向Ｘに並ぶように配置されている。
【００２２】
図５及び図６に示すように、絶縁カバー８は、バスバー２０〜２５と単電池１０〜１４の外装ケースとを絶縁し、少なくとも安全弁１０ｃ〜１４ｃ及び電極端子を除く外装ケースの端面部分を覆うように設けられている。すなわち、絶縁カバー８には、外装ケースの端面を覆うように絶縁カバー８を装着したときに、各安全弁の対応する位置に安全弁よりも大きい開口部が形成されるとともに、各電極端子の対応する位置に電極端子よりも大きい開口部が形成されている。したがって、各安全弁及び各電極端子は、電池ケース７に収容されて一体となる組電池１に絶縁カバー８を装着した状態では、各開口部の内側にあって、絶縁カバー８に覆われることなく露出することになる。
【００２３】
さらに、絶縁カバー８は、各バスバーを位置決めするための凹部を、組電池１が必要とするバスバーの個数分備えている。各バスバーには、単電池の電極端子を挿通する開口部が形成されている。絶縁カバー８の各凹部に対応する各バスバーを嵌めこむと、接続対象の電極端子が各バスバーの開口部に嵌まり、各単電池とバスバーとの位置関係が適正に決まることになる。絶縁カバー８の各凹部に所定の各バスバーを嵌めこむ位置決め工程により、各バスバー２０の位置が規制されるので、バスバーと接続対象の電極端子との溶接等の接合工程を迅速、かつ正確に行うことに貢献し、またバスバーが接触すべきでない部品に触れることを妨げて短絡等の不適切な接続や部品の損傷等を未然に防止することができる。
【００２４】
接続対象である複数個の電極端子を複数個のバスバーによって接続する工程を実施する場合には、まず、各単電池を電池ケース７の所定の位置に設置して収容する。次に、単電池１０〜１４が収容された電池ケース７に対して絶縁カバー８を装着する。このとき、電池ケース７及び絶縁カバー８の上部及び下部は、２個のクリップ３３を用いて締結され、左右の側部は２個のクリップ３２を用いて締結される。次に、電池ケース７及び単電池１０〜１４と一体に組み立てられた絶縁カバー８の６個の凹部に対して、それぞれ対応する所定のバスバーを嵌め込む。この状態で、各バスバーの開口部には、対応する所定の電極端子が挿通されている。さらに、例えばレーザー溶接、アーク溶接等の溶接により、各バスバーと各電極端子とを接合する。
【００２５】
複数の積層電池群２，３のうち、第２の積層電池群３は、隣接する第１の積層電池群２よりも積層個数が少なく構成されている。第２の積層電池群３は、単電池１１及び単電池１２の２個分の積層高さであり、第１の積層電池群２は、単電池１０、単電池１３及び単電池１４の３個分の積層高さである。このようにして、第２の積層電池群３と第１の積層電池群２は、積層個数の違いによる段差空間４を形成する。この場合、段差空間４は、単電池約１個分の厚み寸法に相当する段差をなしている。この段差空間４には、複数個の単電池１０〜１４の状態を検出するための制御基板５が配置されている。このため、制御基板５を含めた組電池１の厚み方向Ｘの高さを低く抑えることができる。また制御基板５の上端部は、隣接する第１の積層電池群２の厚み方向Ｘの上端部以下に収まるように設置されることが好ましい。なお、制御基板５は、単電池を収容する電池ケース７に立てられたボスに載置されて螺子止め固定されている。
【００２６】
直列接続の一端をなす電極端子、すなわち本実施形態の場合、最も高電位となる単電池１４の正極端子１４ｂは、段差空間４に隣接する位置に設定されている。またパワー基板５０は、端子台５１に接続され、ワイヤハーネス５２を介して制御基板５や車両に接続されている。このようにして、複数の積層電池群２，３を構成するすべての単電池１０〜１４は直列結線されている。
【００２７】
組電池１は、内部の排煙用通路６ａにすべての安全弁１０ｃ〜１４ｃを露出するように設けられる排煙用ダクト６を備えている。排煙用ダクト６は、耐熱性を有する材料で形成され、例えば、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）、ポリエチレン樹脂（ＰＥ）、難燃剤を添加した各種樹脂等で形成される。排煙用ダクト６の有する耐熱性は、単電池の内部が異常な高圧状態になって、内部のガスが安全弁の破断によって噴き出しても、ダクト部分が溶けないで破損しない耐熱能力を有することである。また、絶縁カバー８は、絶縁性を有し、例えばポリプロピレン（ＰＰ樹脂）、フィラーやタルクを含有するＰＰ樹脂等の合成樹脂で形成されている。さらに、絶縁カバー８は、排煙用ダクト６と同様に耐熱性を有する樹脂で形成されていることが好ましい。
【００２８】
排煙用ダクト６は、水平方向に延びる筒状体であり、絶縁カバー８に組み付けたときのすべての安全弁１０ｃ〜１４ｃに対応する位置に安全弁よりも大きい開口部を備えている。当該開口部の周縁部は、絶縁カバー８に組み付けたときに、パッキン３０，３１を間に挟み込んで、安全弁１０ｃ〜１４ｃの周囲の外装ケース表面に密着して接触する。当該開口部の周縁表面部とパッキン３０及びパッキン３１とは、排煙用ダクト６と外装ケースとの気密度の確保に寄与する。さらに排煙用ダクト６には、排煙用通路６ａと連通し、側部から外方に延びる内部通路を形成する導出ダクト部６ｂを備えている。導出ダクト部６ｂは、排煙用通路６ａに噴出したガスを組電池１から離れた外部へ排出する機能を果たす。
【００２９】
パッキン３０，３１を備える代わりに、排煙用ダクト６において安全弁１０ｃ〜１４ｃの周縁部を押さえる部分にエラストマー等の軟性の高い樹脂を二色食成形等により設けるようにしてもよい。
【００３０】
排煙用ダクト６には、電圧検知用端子４０が設けられている。電圧検知用端子４０は、段差空間４に上方に突出するように延びており、図２に示すように、段差空間４に配置される制御基板５に接続される。電圧検知用端子４０には、組電池１の所定の電位を測定する電圧検知センサの検出信号が出力されるようになっており、当該検出信号は制御基板５に出力される。
【００３１】
排煙用ダクト６は、長手方向（横方向）の中央付近に位置する上端部及び下端部のそれぞれに、外方に向けて突出する凸部が形成された爪部６ｃを備えている。さらに、排煙用ダクト６は、長手方向（横方向）の一方側に位置する上端部及び下端部のそれぞれに、外方に向けて突出する凸部が形成された爪部６ｄを備えている。一方、絶縁カバー８には、２個の爪部６ｃのそれぞれが対応する位置に嵌合穴部を形成するコの字状の係合片８ａが設けられ、２個の爪部６ｄのそれぞれが対応する位置に嵌合穴部を形成するコの字状の係合片８ｂが設けられている。排煙用ダクト６を絶縁カバー８に組み付けたときに、上下２個の各爪部６ｃが対応する係合片８ａの内壁面に係合し、上下２個の各爪部６ｄが対応する係合片８ｂの内壁面に係合するため、排煙用ダクト６の移動方向が規制されて、排煙用ダクト６が絶縁カバー８側に押し付けられるようにパッキン３０，３１を圧縮し、安全弁１０ｃ〜１４ｃの表面と排煙用通路６ａとの気密確保を実現することができる。
【００３２】
図７及び図８に示すように、ベース９は、制御基板５が載置固定された組電池１、パワー基板５０、端子台５１等の電池パックを構成する主要部品が固定され、これらの部品を下方から支持している。ベース９は、例えば、絶縁性を有し、例えばポリプロピレン（ＰＰ）、強度向上のためのフィラーやタルク含有のＰＰ等の合成樹脂で形成されている。ベース９は、車両側にボルト締め等により固定するための固定部と、組電池１等を上方から覆うカバー６０を取り付けるための取付部とを備えている。このように主要部品が固定されるベース９にカバー６０で蓋をしてパッキングすることにより、電池パックとして車両に搭載される。
【００３３】
電池監視装置は、組電池１の状態を監視する電池ＥＣＵであり、制御基板５に搭載される。電池監視装置は、組電池１の状態に関する情報を検出するために、組電池１の所定の位置に設置された検出端子から延びる複数の検出線を介して、組電池１に接続されている。検出線は、例えば、組電池１の電圧、温度等の情報を電池監視装置に送信するための通信線である。検出端子は、組電池１の状態に関わる情報を検出する電圧計測素子、温度センサ、その他の各種センサである。
【００３４】
電池パックは、複数個の単電池１０〜１４の充電、放電、電池温度監視等を行う電子部品を有する。例えば、電子部品は、ＤＣ／ＤＣコンバータ、インバータ、パワー基板５０に搭載されるパワー素子、制御基板５に搭載される各種電子部品、各種の電子式制御装置等である。電池パックには、例えば電圧、温度等の電池の状態を監視する各種センサからの検出結果が入力される電池監視装置と、電池監視装置と通信可能に構成されＤＣ／ＤＣコンバータの電力授受を制御するとともに、送風装置のモータ等の駆動を制御する制御装置と、各機器を接続するワイヤハーネス等と、が含まれる。また、電池パックには、送風を提供して各単電池を冷却する送風装置を含むようにしてもよい。
【００３５】
次に、本実施形態の組電池１がもたらす作用効果について説明する。組電池１は、複数個の単電池１０〜１４と、当該複数個の単電池を直列に結線するように電極端子間を接続する複数個のバスバー２０〜２５と、を備える。複数個の単電池１０〜１４は、外装ケースの厚み方向に単電池を積層してなる積層電池群２，３を複数形成する。当該複数の積層電池群２，３を構成するすべての単電池１０〜１４は直列結線されている。複数の積層電池群２，３のうち、少なくとも１つの積層電池群３は、隣接する他の積層電池群２よりも積層個数が少なく構成されて、隣接する他の積層電池群２との間に積層個数の違いによる段差空間４を形成する。直列接続の一端をなす電極端子は、段差空間４に隣接する位置に設定される。
【００３６】
この構成によれば、単電池の積層個数が異なる第１の積層電池群２と第２の積層電池群３とを有する組電池１を構成し、当該積層電池群間に積層個数の差による段差空間４を形成する。これにより、組電池１の積層方向長さを抑制した電池配置が実現でき、さらに、組電池１に関係する部品等を段差空間４に配置して部品の搭載スペースを有効活用することができるため、電池パックの小型化に貢献することができる。さらに、直列結線の一端をなす電極端子（最も高電位の正極端子１４ｂ）を段差空間４に隣接させる配置を採用することによって、電気部品間の距離を抑制することができるため、電気部品間の電気抵抗低減に貢献することができる。また、本実施形態の組電池１によれば、電池パックを構成する部品点数の低減が図れ、電池パックの小型化、搭載性の向上、及び製品コストの低減に貢献することができる。
【００３７】
また、組電池に必要とされる電力特性によっては、組電池を直方体状に形成できない単電池の個数となる場合がある。例えば、単電池の個数が直方体状の組電池を形成できない奇数個となる場合である。このような場合においても、本実施形態の組電池１によれば、搭載性、電気抵抗の低減化、配線の短縮化及び簡単化等に関して有用な電池パックを提供できる。
【００３８】
また、排煙用ダクト６は、安全弁の周縁部に相当する外装ケースの端面と、パッキン３０，３１を介して、または直接的に密着して接触する。これによれば、排煙用ダクト６と外装ケースの端面との密着度合いを高め、外部へのガス遮断性を向上することにより、単電池が異常であるときの外部へのガス漏れ防止効果を向上することができる。
【００３９】
また、組電池１が備える段差空間４には、複数個の単電池の状態を検出する制御基板５が配置されている。この構成によれば、制御基板５に搭載される部品と単電池との距離を短くすることができるため、両者間の電気抵抗の低減が図れ、電池状態を検出するための配線の短縮化や煩雑な引き回しの防止を実現できる。また、組電池１及び制御ユニットを搭載するスペースの小型化が図れ、制約条件が厳しい車両に対する電池パックの搭載性を向上することができる。
【００４０】
また、組電池１は、単電池の正極端子と負極端子との間に位置する外装ケースの端面に設けられ、単電池内部の圧力が異常な圧力になるときに破断する安全弁１０ｃ〜１４ｃと、安全弁１０ｃ〜１４ｃに対向する内壁面を有し、内部の排煙用通路６ａに安全弁１０ｃ〜１４ｃが露出するように設けられる排煙用ダクト６と、を備える。複数個のバスバー２０〜２５は、隣接する単電池の電極端子間を上下方向及び左右方向にのみ接続する。
【００４１】
この構成によれば、複数個のバスバー２０〜２５は隣接する単電池の電極端子間を上下方向及び左右方向にのみ接続するため、バスバーが斜め方向延びるように配置されることがない。これにより、各バスバーが安全弁１０ｃ〜１４ｃに対して干渉する位置に配置されることが防止できるため、安全弁が破断してガスが噴き出すような事態になった場合に、噴出されたガスがバスバー２０〜２５に邪魔されずに排出できる通路を形成することができる。したがって、電池の内部からの噴出ガスをスムーズに誘導して組電池から離れた場所に排出でき電池パックを提供できる。
【００４２】
（第２実施形態）
第２実施形態では、第１実施形態に対する他の形態である組電池１Ａについて図９及び図１０を参照して説明する。また、第１実施形態に係る図面と同一符号を付した構成部品、第２実施形態において説明しない他の構成は、第１実施形態と同様であり、また同様の作用効果を奏するものである。
【００４３】
図９及び図１０に示すように、組電池１Ａにおいて、単電池１４の正極端子１４ｂに通電接続されるバスバー２５Ａは、第１実施形態のバスバー２５と異なりパワー基板５０ではなく、制御基板５に接続される構成である。バスバー２５Ａは、制御基板５側、あるいは段差空間４側に延びる端部に貫通穴が形成されている。バスバー２５Ａは、当該貫通穴と制御基板５の所定の端子穴とを合わせてボルトを挿通しボルトとナットで締結することにより、制御基板５の所定の端子部に電気的に接続されることになる。
【００４４】
（第３実施形態）
第３実施形態では、第１実施形態に対する他の形態について図１１及び図１２を参照して説明する。また、第１実施形態に係る図面と同一符号を付した構成部品、第３実施形態において説明しない他の構成は、第１実施形態と同様であり、また同様の作用効果を奏するものである。
【００４５】
第３実施形態の電池パックは、第１実施形態の制御基板５とパワー基板５０とが一つの基板で構成された制御基板７０を備えている。制御基板７０は、図１１及び図１２に示すように、電圧検知用端子４０とバスバー２５Ｂの両方に電気的に接続されている。バスバー２５Ｂは、制御基板５側、あるいは段差空間４側に延びる端部がさらに、上方に突出する３本の端子形状を呈している。当該３本の端子は、制御基板７０の所定の端子部に電気的に接続され、段差空間４で上方に突出する電圧検知用端子４０も段差空間４に配置される制御基板７０に電気的に接続される。
【００４６】
組電池１Ｂに一体に取り付けられる排煙用ダクト６Ａは、長手方向（横方向）の中央付近に位置する上端部及び下端部のそれぞれと、長手方向の一方側に位置する上端部及び下端部のそれぞれとの合計４箇所において、ボルトとナット締めにより、絶縁カバー８Ａに取り付けられる。この締結固定手段により、排煙用ダクト６Ａが絶縁カバー８Ａ側に押し付けられるようにパッキン３０，３１を圧縮し、安全弁１０ｃ〜１４ｃの表面と排煙用通路６ａとの気密確保を実現することができる。
【００４７】
また、図１２に示すように、ベース９Ａは、制御基板７０が載置固定された組電池１Ｂ、端子台５１等の電池パックを構成する主要部品が固定され、これらの部品を下方から支持している。ベース９Ａは、車両側にボルト締め等により固定するための固定部と、組電池１Ｂ等を上方から覆うカバーを取り付けるための取付部とを備える。主要部品が固定されるベース９Ａにカバーで蓋をしてパッキングすることにより、電池パックとして車両に搭載される。
【００４８】
（第４実施形態）
第４実施形態では、第１実施形態に対する他の形態である組電池１Ｃについて図１３を参照して説明する。また、第１実施形態に係る図面と同一符号を付した構成部品、第４実施形態において説明しない他の構成は、第１実施形態と同様であり、また同様の作用効果を奏するものである。
【００４９】
第４実施形態の組電池１Ｃは、組電池１に対して、直列結線される複数個の単電池の通電経路と、複数個のバスバーの形状とが異なる。図１３に示すように、組電池１Ｃを構成する５個の単電池１０〜１４は、直方体状の外装ケースの厚み方向Ｘに単電池を積層してなる第１の積層電池群２と第２の積層電池群３を複数形成する。第１の積層電池群２は、単電池１０、単電池１１及び単電池１２を所定の間隔を設けて厚み方向Ｘに積層して構成されている。第２の積層電池群３は、単電池１３及び単電池１４を所定の間隔を設けて厚み方向Ｘに積層して構成されている。
【００５０】
単電池１０の負極端子１０ａは、バスバー２０Ｃに通電接続されており、さらにバスバー２０Ｃが螺子止め等で車両側に接続されることにより、車両のグランドに接続される。バスバー２０Ｃの端部は、第１の積層電池群２上部から側方に延びており、すなわち、組電池１Ｃの上部側面から横方向に延びる形状である。単電池１０の正極端子１０ｂは、バスバー２１Ｃによって単電池１１の負極端子１１ａに接続されている。単電池１１の正極端子１１ｂは、バスバー２２Ｃによって単電池１２の負極端子１２ａに接続されている。単電池１２の正極端子１２ｂは、バスバー２３Ｃによって単電池１３の負極端子１３ａに接続されている。
【００５１】
単電池１３の正極端子１３ｂは、バスバー２４Ｃによって単電池１４の負極端子１４ａに接続されている。単電池１４の正極端子１４ｂは、バスバー２５Ｃに通電接続されており、さらにバスバー２５Ｃが螺子止め、はんだ付け等で制御基板５に接続されることにより、制御基板５に電気的に接続される。これにより、組電池１Ｃのすべての単電池１０〜１４は、図１３の破線で示したとおり、第１の積層電池群２を上部から下部に向けて接続し、第１の積層電池群２の下部から第１の積層電池群２を下部から上部に向けて直列に結線されるようになり、正面視で電流が蛇行状に流れるように各バスバーを介して電気的に直列接続される。このようにバスバー２０Ｃ〜２５Ｃは、隣接する電池端子間を、斜め方向に接続する構成ではなく、上下方向及び左右方向にのみ接続する構成となっている。
【００５２】
（他の実施形態）
上述の実施形態では、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。
【００５３】
上記実施形態で説明した組電池は、２個の積層電池群を水平方向に並べて単電池約１個分の段差空間を形成したものであるが、本発明は、形成する段差空間を単電池約１個分に限定するものではない。例えば、本発明に含まれる段差空間は、水平方向に単電池約２個以上が並ぶ大きさ、単電池の厚み方向Ｘに単電池約２個分以上の大きさ等であってもよい。また、本発明の組電池には、厚み方向Ｘの長さが異なる段差空間を複数個有する実施形態を含むものである。
【００５４】
上記実施形態において、組電池１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃは、単電池の厚み方向Ｘ（積層方向）が上下方向となる姿勢で設置されているが、本発明の組電池の設置姿勢はこの方向に限定するものではない。例えば、各単電池の電極端子が外装ケースから上方に突出する姿勢となるように、組電池を設置してもよい。
【００５５】
上記実施形態において、電池ケース７と絶縁カバー８は、別個の部材であるが、本発明はこの形態に限定するものではない。電池ケース７と絶縁カバー８は、同一部材で構成してもよい。
【符号の説明】
【００５６】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ…組電池
２…第１の積層電池群（積層電池群）
３…第２の積層電池群（積層電池群）
４…段差空間
５…制御基板
６…排煙用ダクト（ダクト部）
６ａ…排煙用通路（通路）
１０，１１，１２，１３，１４…単電池
１０ａ，１１ａ，１２ａ，１３ａ，１４ａ…負極端子（電極端子）
１０ｂ，１１ｂ，１２ｂ，１３ｂ，１４ｂ…正極端子（電極端子）
１０ｃ，１１ｃ，１２ｃ，１３ｃ，１４ｃ…安全弁
２０，２１，２２，２３，２４，２５…バスバー
Ｘ…厚み方向
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の単電池を電気的に直列接続して構成される組電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に記載の組電池は、例えば、３行３列に配置した複数のセル（単電池）をすべて直列に結線してなる。さらに、当該組電池において、最も低電位の負極端子を有するセルＸと最も高電位の正極端子を有するセルＹとが同一の行または同一の列の両端にそれぞれ位置しており、セルＸとセルＹを含む行または列が、組電池の一側面を形成している。
【０００３】
特許文献１の組電池は、３行３列のセル配置によって小型化を図るとともに、最も低電位の負極端子と最も高電位の正極端子とを集合電池の一側面に配置する構成によって、両方の端子を一側面に配するための接続片を不要とするので、部品点数の低減、接続片の発熱に伴う強度低下を防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２０００１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、組電池を搭載する機器には、他の各種部品の搭載スペースとの関係や、当該機器自体の小型化のため、組電池の搭載スペースについて制約があり、組電池の体格を小型化することが要求されている。
【０００６】
この点について、特許文献１の組電池は、前述のように、３行３列のセル配置によって小型化を図っているが、上記の厳しい制約条件を満たすほどの小型化を実現するには十分なものではない。
【０００７】
そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、単電池の厚さ方向の積層高さを抑制し、かつ電気部品間の電気抵抗を低減することができる組電池を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。すなわち、請求項１は、直方体状の外装ケースから突出する正極端子（１０ｂ〜１４ｂ）及び負極端子（１０ａ〜１４ａ）からなる電極端子をそれぞれ有する複数個の単電池（１０〜１４）と、当該複数個の単電池を直列に結線するように電極端子間を接続する複数個のバスバー（２０〜２５）と、を備える組電池（１）に係る発明であって、
複数個の単電池は、直方体状の外装ケースの厚み方向に単電池を積層してなる積層電池群（２，３）を複数形成し、当該複数の積層電池群を構成するすべての単電池は直列結線されており、
複数の積層電池群（２，３）のうち、少なくとも１つの積層電池群（３）は、隣接する他の積層電池群（２）よりも積層個数が少なく構成されて、隣接する他の積層電池群（３）との間に積層個数の違いによる段差空間（４）を形成し、
直列結線の一端をなす電極端子（１４ｂ）は、段差空間（４）に隣接する位置に設定されることを特徴とする。
【０００９】
この発明によれば、単電池の積層個数が異なる積層電池群を複数個有する組電池を構成し、当該積層電池群間に積層個数の差による段差空間を形成することにより、組電池の積層方向長さを抑制した電池配置が実現できるとともに、組電池に関係する部品等を段差空間に配置して搭載スペースの有効活用を図ることができる。さらに、直列結線の一端をなす電極端子を段差空間に隣接させることにより、電気部品間の距離を抑制することができる。したがって、厚さ方向の積層高さの抑制による小型化と、電気部品間の電気抵抗低減とを図る組電池が得られる。
【００１０】
請求項２によると、段差空間（４）には、複数個の単電池の状態を検出する制御基板（５）が配置されることを特徴とする。この発明によれば、制御基板に搭載される部品と単電池との距離を短くして、両者間の電気抵抗を低減でき、電池状態検出用の配線の短縮化や煩雑な引き回し防止を実現できる。また、組電池及びその制御ユニットの搭載スペースの小型化が図れ、電池パックの搭載性を向上することができる。
【００１１】
請求項３によると、単電池の正極端子と負極端子との間に位置する外装ケースの端面に設けられ、単電池内部の圧力が異常な圧力になるときに破断する安全弁（１０ｃ〜１４ｃ）と、安全弁に対向する内壁面を有し、内部の通路（６ａ）に安全弁が露出するように設けられるダクト部（６）と、を備え、複数個のバスバーは、隣接する単電池の電極端子間を上下方向及び左右方向にのみ接続することを特徴とする。
【００１２】
この発明によれば、複数個のバスバーは隣接する単電池の電極端子間を上下方向及び左右方向にのみ接続するため、バスバーが斜め方向延びるように配置されることがない。したがって、バスバーが安全弁に重なったり、安全弁を覆ったりすることを防止できるため、安全弁が破断してガスが噴き出すような事態になったときに、ガスがバスバーに邪魔されずに排出できる通路を構成することができる。
【００１３】
上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明を適用する第１実施形態に係る組電池及び制御基板の配置を説明するための正面図である。
【図２】第１実施形態の組電池、制御基板、及び排煙用ダクトの配置を説明するための正面図である。
【図３】第１実施形態の組電池及び排煙用ダクトの配置を説明するための斜視図である。
【図４】第１実施形態の組電池及び排煙用ダクトの配置を説明するための平面図である。
【図５】第１実施形態の組電池及び排煙用ダクトの構成を説明するための分解斜視図である。
【図６】第１実施形態の組電池の構成を説明するための分解斜視図である。
【図７】第１実施形態の電池パックについてカバーを外した状態の平面図である。
【図８】第１実施形態に係る電池パックのカバーを示した斜視図である。
【図９】第２実施形態の組電池及び排煙用ダクトの配置を説明するための斜視図である。
【図１０】第２実施形態の電池パックについてカバーを外した状態の平面図である。
【図１１】第３実施形態の組電池及び排煙用ダクトの配置を説明するための斜視図である。
【図１２】第３実施形態の電池パックについてカバーを外した状態の平面図である。
【図１３】第４実施形態に係る組電池及び制御基板の配置を説明するための正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組み合わせが可能であることを明示している部分同士の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても実施形態同士を部分的に組み合わせることも可能である。
【００１６】
（第１実施形態）
本発明を適用した第１実施形態について、図１〜図８を参照して説明する。第１実施形態の組電池１を構成する複数個の単電池は、例えばアルミ缶等の外殻を構成する外装ケースを有し、直方体状の外装ケースの一端面から突出する正極端子及び負極端子からなる電極端子をそれぞれ有する。組電池１は、当該複数個の単電池を直列に結線するように電極端子間を接続する複数個のバスバーを備える。
【００１７】
図１に示すように、本実施形態では、組電池１は、一例として５個の単電池１０，１１，１２，１３，１４で構成されている。組電池１は、例えば内燃機関と電池に充電された電力によって駆動されるモータとを組み合わせて走行駆動源とするハイブリッド自動車、モータを走行駆動源とする電気自動車等に用いられる。組電池１を構成する二次電池は、例えばニッケル水素二次電池、リチウムイオン電池、有機ラジカル電池であり、ケース内に収納された状態で自動車の座席下、後部座席とトランクルームとの間の空間、運転席と助手席の間の空間などに配置される。
【００１８】
５個の単電池１０〜１４のそれぞれは、電池ケース７内の所定の位置に収納されることで、一体となって組電池１を構成している。組電池１を構成する５個の単電池１０〜１４は、直方体状の外装ケースの厚み方向Ｘに単電池を積層してなる第１の積層電池群２と第２の積層電池群３を複数形成する。第１の積層電池群２は、単電池１０、単電池１３及び単電池１４を所定の間隔を設けて厚み方向Ｘに積層して構成されている。第２の積層電池群３は、単電池１１及び単電池１２を所定の間隔を設けて厚み方向Ｘに積層して構成されている。すなわち、積層電池群２，３は、複数個の単電池を、直方体状を構成する複数の面のうち最も表面積の大きな面同士を対向させて積層してなる。厚み方向Ｘは、積層電池群の積層方向でもある。換言すれば、積層電池群２，３は、複数個の単電池を平積みに積み上げた電池群である。
【００１９】
単電池１０の負極端子１０ａは、バスバー２０に通電接続されており、さらにバスバー２０が螺子止め等で車両側に接続されることにより、車両のグランドに接続される。バスバー２０の端部は、第１の積層電池群２下部から側方に延びており、すなわち、組電池１Ｃの下部側面から横方向に延びる形状である。単電池１０の正極端子１０ｂは、バスバー２１によって単電池１１の負極端子１１ａに接続されている。単電池１１の正極端子１１ｂは、バスバー２２によって単電池１２の負極端子１２ａに接続されている。単電池１２の正極端子１２ｂは、バスバー２３によって単電池１３の負極端子１３ａに接続されている。
【００２０】
単電池１３の正極端子１３ｂは、バスバー２４によって単電池１４の負極端子１４ａに接続されている。単電池１４の正極端子１４ｂは、バスバー２５に通電接続されており、さらにバスバー２５が螺子止め、はんだ付け等でパワー基板５０に接続されることにより、パワー基板５０に電気的に接続される。これにより、組電池１のすべての単電池１０〜１４は、図１の破線で示したとおり、正面視で電流が蛇行状に流れるように各バスバーを介して電気的に直列接続される。このようにバスバー２０〜２５は、隣接する電池端子間を、斜め方向に接続する構成ではなく、上下方向及び左右方向にのみ接続する構成となっている。
【００２１】
各単電池における外装ケースには、安全弁が設けられている。各安全弁は、正極端子と負極端子の間に位置し、単電池の内部圧力が異常な圧力になるときに破断するように設定されている。安全弁は、例えば、単電池の外装ケースの端面に開口した孔に薄い金属膜を貼り付けて塞いで構成されている。この場合には、単電池の内部圧力が異常な圧力になったときに、当該金属膜が破断して外装ケースの孔が開放されて、単電池の内部のガスが外装ケース外部に放出されることにより、セル内圧が低下し、単電池自身の破裂を防止することができる。図１に示すように、正面視で、安全弁１０ｃ、安全弁１３ｃ及び安全弁１４ｃが厚み方向Ｘに並ぶように配置され、安全弁１１ｃ及び安全弁１２ｃが厚み方向Ｘに並ぶように配置されている。
【００２２】
図５及び図６に示すように、絶縁カバー８は、バスバー２０〜２５と単電池１０〜１４の外装ケースとを絶縁し、少なくとも安全弁１０ｃ〜１４ｃ及び電極端子を除く外装ケースの端面部分を覆うように設けられている。すなわち、絶縁カバー８には、外装ケースの端面を覆うように絶縁カバー８を装着したときに、各安全弁の対応する位置に安全弁よりも大きい開口部が形成されるとともに、各電極端子の対応する位置に電極端子よりも大きい開口部が形成されている。したがって、各安全弁及び各電極端子は、電池ケース７に収容されて一体となる組電池１に絶縁カバー８を装着した状態では、各開口部の内側にあって、絶縁カバー８に覆われることなく露出することになる。
【００２３】
さらに、絶縁カバー８は、各バスバーを位置決めするための凹部を、組電池１が必要とするバスバーの個数分備えている。各バスバーには、単電池の電極端子を挿通する開口部が形成されている。絶縁カバー８の各凹部に対応する各バスバーを嵌めこむと、接続対象の電極端子が各バスバーの開口部に嵌まり、各単電池とバスバーとの位置関係が適正に決まることになる。絶縁カバー８の各凹部に所定の各バスバーを嵌めこむ位置決め工程により、各バスバー２０の位置が規制されるので、バスバーと接続対象の電極端子との溶接等の接合工程を迅速、かつ正確に行うことに貢献し、またバスバーが接触すべきでない部品に触れることを妨げて短絡等の不適切な接続や部品の損傷等を未然に防止することができる。
【００２４】
接続対象である複数個の電極端子を複数個のバスバーによって接続する工程を実施する場合には、まず、各単電池を電池ケース７の所定の位置に設置して収容する。次に、単電池１０〜１４が収容された電池ケース７に対して絶縁カバー８を装着する。このとき、電池ケース７及び絶縁カバー８の上部及び下部は、２個のクリップ３３を用いて締結され、左右の側部は２個のクリップ３２を用いて締結される。次に、電池ケース７及び単電池１０〜１４と一体に組み立てられた絶縁カバー８の６個の凹部に対して、それぞれ対応する所定のバスバーを嵌め込む。この状態で、各バスバーの開口部には、対応する所定の電極端子が挿通されている。さらに、例えばレーザー溶接、アーク溶接等の溶接により、各バスバーと各電極端子とを接合する。
【００２５】
複数の積層電池群２，３のうち、第２の積層電池群３は、隣接する第１の積層電池群２よりも積層個数が少なく構成されている。第２の積層電池群３は、単電池１１及び単電池１２の２個分の積層高さであり、第１の積層電池群２は、単電池１０、単電池１３及び単電池１４の３個分の積層高さである。このようにして、第２の積層電池群３と第１の積層電池群２は、積層個数の違いによる段差空間４を形成する。この場合、段差空間４は、単電池約１個分の厚み寸法に相当する段差をなしている。この段差空間４には、複数個の単電池１０〜１４の状態を検出するための制御基板５が配置されている。このため、制御基板５を含めた組電池１の厚み方向Ｘの高さを低く抑えることができる。また制御基板５の上端部は、隣接する第１の積層電池群２の厚み方向Ｘの上端部以下に収まるように設置されることが好ましい。なお、制御基板５は、単電池を収容する電池ケース７に立てられたボスに載置されて螺子止め固定されている。
【００２６】
直列接続の一端をなす電極端子、すなわち本実施形態の場合、最も高電位となる単電池１４の正極端子１４ｂは、段差空間４に隣接する位置に設定されている。またパワー基板５０は、端子台５１に接続され、ワイヤハーネス５２を介して制御基板５や車両に接続されている。このようにして、複数の積層電池群２，３を構成するすべての単電池１０〜１４は直列結線されている。
【００２７】
組電池１は、内部の排煙用通路６ａにすべての安全弁１０ｃ〜１４ｃを露出するように設けられる排煙用ダクト６を備えている。排煙用ダクト６は、耐熱性を有する材料で形成され、例えば、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）、ポリエチレン樹脂（ＰＥ）、難燃剤を添加した各種樹脂等で形成される。排煙用ダクト６の有する耐熱性は、単電池の内部が異常な高圧状態になって、内部のガスが安全弁の破断によって噴き出しても、ダクト部分が溶けないで破損しない耐熱能力を有することである。また、絶縁カバー８は、絶縁性を有し、例えばポリプロピレン（ＰＰ樹脂）、フィラーやタルクを含有するＰＰ樹脂等の合成樹脂で形成されている。さらに、絶縁カバー８は、排煙用ダクト６と同様に耐熱性を有する樹脂で形成されていることが好ましい。
【００２８】
排煙用ダクト６は、水平方向に延びる筒状体であり、絶縁カバー８に組み付けたときのすべての安全弁１０ｃ〜１４ｃに対応する位置に安全弁よりも大きい開口部を備えている。当該開口部の周縁部は、絶縁カバー８に組み付けたときに、パッキン３０，３１を間に挟み込んで、安全弁１０ｃ〜１４ｃの周囲の外装ケース表面に密着して接触する。当該開口部の周縁表面部とパッキン３０及びパッキン３１とは、排煙用ダクト６と外装ケースとの気密度の確保に寄与する。さらに排煙用ダクト６には、排煙用通路６ａと連通し、側部から外方に延びる内部通路を形成する導出ダクト部６ｂを備えている。導出ダクト部６ｂは、排煙用通路６ａに噴出したガスを組電池１から離れた外部へ排出する機能を果たす。
【００２９】
パッキン３０，３１を備える代わりに、排煙用ダクト６において安全弁１０ｃ〜１４ｃの周縁部を押さえる部分にエラストマー等の軟性の高い樹脂を二色食成形等により設けるようにしてもよい。
【００３０】
排煙用ダクト６には、電圧検知用端子４０が設けられている。電圧検知用端子４０は、段差空間４に上方に突出するように延びており、図２に示すように、段差空間４に配置される制御基板５に接続される。電圧検知用端子４０には、組電池１の所定の電位を測定する電圧検知センサの検出信号が出力されるようになっており、当該検出信号は制御基板５に出力される。
【００３１】
排煙用ダクト６は、長手方向（横方向）の中央付近に位置する上端部及び下端部のそれぞれに、外方に向けて突出する凸部が形成された爪部６ｃを備えている。さらに、排煙用ダクト６は、長手方向（横方向）の一方側に位置する上端部及び下端部のそれぞれに、外方に向けて突出する凸部が形成された爪部６ｄを備えている。一方、絶縁カバー８には、２個の爪部６ｃのそれぞれが対応する位置に嵌合穴部を形成するコの字状の係合片８ａが設けられ、２個の爪部６ｄのそれぞれが対応する位置に嵌合穴部を形成するコの字状の係合片８ｂが設けられている。排煙用ダクト６を絶縁カバー８に組み付けたときに、上下２個の各爪部６ｃが対応する係合片８ａの内壁面に係合し、上下２個の各爪部６ｄが対応する係合片８ｂの内壁面に係合するため、排煙用ダクト６の移動方向が規制されて、排煙用ダクト６が絶縁カバー８側に押し付けられるようにパッキン３０，３１を圧縮し、安全弁１０ｃ〜１４ｃの表面と排煙用通路６ａとの気密確保を実現することができる。
【００３２】
図７及び図８に示すように、ベース９は、制御基板５が載置固定された組電池１、パワー基板５０、端子台５１等の電池パックを構成する主要部品が固定され、これらの部品を下方から支持している。ベース９は、例えば、絶縁性を有し、例えばポリプロピレン（ＰＰ）、強度向上のためのフィラーやタルク含有のＰＰ等の合成樹脂で形成されている。ベース９は、車両側にボルト締め等により固定するための固定部と、組電池１等を上方から覆うカバー６０を取り付けるための取付部とを備えている。このように主要部品が固定されるベース９にカバー６０で蓋をしてパッキングすることにより、電池パックとして車両に搭載される。
【００３３】
電池監視装置は、組電池１の状態を監視する電池ＥＣＵであり、制御基板５に搭載される。電池監視装置は、組電池１の状態に関する情報を検出するために、組電池１の所定の位置に設置された検出端子から延びる複数の検出線を介して、組電池１に接続されている。検出線は、例えば、組電池１の電圧、温度等の情報を電池監視装置に送信するための通信線である。検出端子は、組電池１の状態に関わる情報を検出する電圧計測素子、温度センサ、その他の各種センサである。
【００３４】
電池パックは、複数個の単電池１０〜１４の充電、放電、電池温度監視等を行う電子部品を有する。例えば、電子部品は、ＤＣ／ＤＣコンバータ、インバータ、パワー基板５０に搭載されるパワー素子、制御基板５に搭載される各種電子部品、各種の電子式制御装置等である。電池パックには、例えば電圧、温度等の電池の状態を監視する各種センサからの検出結果が入力される電池監視装置と、電池監視装置と通信可能に構成されＤＣ／ＤＣコンバータの電力授受を制御するとともに、送風装置のモータ等の駆動を制御する制御装置と、各機器を接続するワイヤハーネス等と、が含まれる。また、電池パックには、送風を提供して各単電池を冷却する送風装置を含むようにしてもよい。
【００３５】
次に、本実施形態の組電池１がもたらす作用効果について説明する。組電池１は、複数個の単電池１０〜１４と、当該複数個の単電池を直列に結線するように電極端子間を接続する複数個のバスバー２０〜２５と、を備える。複数個の単電池１０〜１４は、外装ケースの厚み方向に単電池を積層してなる積層電池群２，３を複数形成する。当該複数の積層電池群２，３を構成するすべての単電池１０〜１４は直列結線されている。複数の積層電池群２，３のうち、少なくとも１つの積層電池群３は、隣接する他の積層電池群２よりも積層個数が少なく構成されて、隣接する他の積層電池群２との間に積層個数の違いによる段差空間４を形成する。直列接続の一端をなす電極端子は、段差空間４に隣接する位置に設定される。
【００３６】
この構成によれば、単電池の積層個数が異なる第１の積層電池群２と第２の積層電池群３とを有する組電池１を構成し、当該積層電池群間に積層個数の差による段差空間４を形成する。これにより、組電池１の積層方向長さを抑制した電池配置が実現でき、さらに、組電池１に関係する部品等を段差空間４に配置して部品の搭載スペースを有効活用することができるため、電池パックの小型化に貢献することができる。さらに、直列結線の一端をなす電極端子（最も高電位の正極端子１４ｂ）を段差空間４に隣接させる配置を採用することによって、電気部品間の距離を抑制することができるため、電気部品間の電気抵抗低減に貢献することができる。また、本実施形態の組電池１によれば、電池パックを構成する部品点数の低減が図れ、電池パックの小型化、搭載性の向上、及び製品コストの低減に貢献することができる。
【００３７】
また、組電池に必要とされる電力特性によっては、組電池を直方体状に形成できない単電池の個数となる場合がある。例えば、単電池の個数が直方体状の組電池を形成できない奇数個となる場合である。このような場合においても、本実施形態の組電池１によれば、搭載性、電気抵抗の低減化、配線の短縮化及び簡単化等に関して有用な電池パックを提供できる。
【００３８】
また、排煙用ダクト６は、安全弁の周縁部に相当する外装ケースの端面と、パッキン３０，３１を介して、または直接的に密着して接触する。これによれば、排煙用ダクト６と外装ケースの端面との密着度合いを高め、外部へのガス遮断性を向上することにより、単電池が異常であるときの外部へのガス漏れ防止効果を向上することができる。
【００３９】
また、組電池１が備える段差空間４には、複数個の単電池の状態を検出する制御基板５が配置されている。この構成によれば、制御基板５に搭載される部品と単電池との距離を短くすることができるため、両者間の電気抵抗の低減が図れ、電池状態を検出するための配線の短縮化や煩雑な引き回しの防止を実現できる。また、組電池１及び制御ユニットを搭載するスペースの小型化が図れ、制約条件が厳しい車両に対する電池パックの搭載性を向上することができる。
【００４０】
また、組電池１は、単電池の正極端子と負極端子との間に位置する外装ケースの端面に設けられ、単電池内部の圧力が異常な圧力になるときに破断する安全弁１０ｃ〜１４ｃと、安全弁１０ｃ〜１４ｃに対向する内壁面を有し、内部の排煙用通路６ａに安全弁１０ｃ〜１４ｃが露出するように設けられる排煙用ダクト６と、を備える。複数個のバスバー２０〜２５は、隣接する単電池の電極端子間を上下方向及び左右方向にのみ接続する。
【００４１】
この構成によれば、複数個のバスバー２０〜２５は隣接する単電池の電極端子間を上下方向及び左右方向にのみ接続するため、バスバーが斜め方向延びるように配置されることがない。これにより、各バスバーが安全弁１０ｃ〜１４ｃに対して干渉する位置に配置されることが防止できるため、安全弁が破断してガスが噴き出すような事態になった場合に、噴出されたガスがバスバー２０〜２５に邪魔されずに排出できる通路を形成することができる。したがって、電池の内部からの噴出ガスをスムーズに誘導して組電池から離れた場所に排出でき電池パックを提供できる。
【００４２】
（第２実施形態）
第２実施形態では、第１実施形態に対する他の形態である組電池１Ａについて図９及び図１０を参照して説明する。また、第１実施形態に係る図面と同一符号を付した構成部品、第２実施形態において説明しない他の構成は、第１実施形態と同様であり、また同様の作用効果を奏するものである。
【００４３】
図９及び図１０に示すように、組電池１Ａにおいて、単電池１４の正極端子１４ｂに通電接続されるバスバー２５Ａは、第１実施形態のバスバー２５と異なりパワー基板５０ではなく、制御基板５に接続される構成である。バスバー２５Ａは、制御基板５側、あるいは段差空間４側に延びる端部に貫通穴が形成されている。バスバー２５Ａは、当該貫通穴と制御基板５の所定の端子穴とを合わせてボルトを挿通しボルトとナットで締結することにより、制御基板５の所定の端子部に電気的に接続されることになる。
【００４４】
（第３実施形態）
第３実施形態では、第１実施形態に対する他の形態について図１１及び図１２を参照して説明する。また、第１実施形態に係る図面と同一符号を付した構成部品、第３実施形態において説明しない他の構成は、第１実施形態と同様であり、また同様の作用効果を奏するものである。
【００４５】
第３実施形態の電池パックは、第１実施形態の制御基板５とパワー基板５０とが一つの基板で構成された制御基板７０を備えている。制御基板７０は、図１１及び図１２に示すように、電圧検知用端子４０とバスバー２５Ｂの両方に電気的に接続されている。バスバー２５Ｂは、制御基板５側、あるいは段差空間４側に延びる端部がさらに、上方に突出する３本の端子形状を呈している。当該３本の端子は、制御基板７０の所定の端子部に電気的に接続され、段差空間４で上方に突出する電圧検知用端子４０も段差空間４に配置される制御基板７０に電気的に接続される。
【００４６】
組電池１Ｂに一体に取り付けられる排煙用ダクト６Ａは、長手方向（横方向）の中央付近に位置する上端部及び下端部のそれぞれと、長手方向の一方側に位置する上端部及び下端部のそれぞれとの合計４箇所において、ボルトとナット締めにより、絶縁カバー８Ａに取り付けられる。この締結固定手段により、排煙用ダクト６Ａが絶縁カバー８Ａ側に押し付けられるようにパッキン３０，３１を圧縮し、安全弁１０ｃ〜１４ｃの表面と排煙用通路６ａとの気密確保を実現することができる。
【００４７】
また、図１２に示すように、ベース９Ａは、制御基板７０が載置固定された組電池１Ｂ、端子台５１等の電池パックを構成する主要部品が固定され、これらの部品を下方から支持している。ベース９Ａは、車両側にボルト締め等により固定するための固定部と、組電池１Ｂ等を上方から覆うカバーを取り付けるための取付部とを備える。主要部品が固定されるベース９Ａにカバーで蓋をしてパッキングすることにより、電池パックとして車両に搭載される。
【００４８】
（第４実施形態）
第４実施形態では、第１実施形態に対する他の形態である組電池１Ｃについて図１３を参照して説明する。また、第１実施形態に係る図面と同一符号を付した構成部品、第４実施形態において説明しない他の構成は、第１実施形態と同様であり、また同様の作用効果を奏するものである。
【００４９】
第４実施形態の組電池１Ｃは、組電池１に対して、直列結線される複数個の単電池の通電経路と、複数個のバスバーの形状とが異なる。図１３に示すように、組電池１Ｃを構成する５個の単電池１０〜１４は、直方体状の外装ケースの厚み方向Ｘに単電池を積層してなる第１の積層電池群２と第２の積層電池群３を複数形成する。第１の積層電池群２は、単電池１０、単電池１１及び単電池１２を所定の間隔を設けて厚み方向Ｘに積層して構成されている。第２の積層電池群３は、単電池１３及び単電池１４を所定の間隔を設けて厚み方向Ｘに積層して構成されている。
【００５０】
単電池１０の負極端子１０ａは、バスバー２０Ｃに通電接続されており、さらにバスバー２０Ｃが螺子止め等で車両側に接続されることにより、車両のグランドに接続される。バスバー２０Ｃの端部は、第１の積層電池群２上部から側方に延びており、すなわち、組電池１Ｃの上部側面から横方向に延びる形状である。単電池１０の正極端子１０ｂは、バスバー２１Ｃによって単電池１１の負極端子１１ａに接続されている。単電池１１の正極端子１１ｂは、バスバー２２Ｃによって単電池１２の負極端子１２ａに接続されている。単電池１２の正極端子１２ｂは、バスバー２３Ｃによって単電池１３の負極端子１３ａに接続されている。
【００５１】
単電池１３の正極端子１３ｂは、バスバー２４Ｃによって単電池１４の負極端子１４ａに接続されている。単電池１４の正極端子１４ｂは、バスバー２５Ｃに通電接続されており、さらにバスバー２５Ｃが螺子止め、はんだ付け等で制御基板５に接続されることにより、制御基板５に電気的に接続される。これにより、組電池１Ｃのすべての単電池１０〜１４は、図１３の破線で示したとおり、第１の積層電池群２を上部から下部に向けて接続し、第１の積層電池群２の下部から第１の積層電池群２を下部から上部に向けて直列に結線されるようになり、正面視で電流が蛇行状に流れるように各バスバーを介して電気的に直列接続される。このようにバスバー２０Ｃ〜２５Ｃは、隣接する電池端子間を、斜め方向に接続する構成ではなく、上下方向及び左右方向にのみ接続する構成となっている。
【００５２】
（他の実施形態）
上述の実施形態では、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。
【００５３】
上記実施形態で説明した組電池は、２個の積層電池群を水平方向に並べて単電池約１個分の段差空間を形成したものであるが、本発明は、形成する段差空間を単電池約１個分に限定するものではない。例えば、本発明に含まれる段差空間は、水平方向に単電池約２個以上が並ぶ大きさ、単電池の厚み方向Ｘに単電池約２個分以上の大きさ等であってもよい。また、本発明の組電池には、厚み方向Ｘの長さが異なる段差空間を複数個有する実施形態を含むものである。
【００５４】
上記実施形態において、組電池１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃは、単電池の厚み方向Ｘ（積層方向）が上下方向となる姿勢で設置されているが、本発明の組電池の設置姿勢はこの方向に限定するものではない。例えば、各単電池の電極端子が外装ケースから上方に突出する姿勢となるように、組電池を設置してもよい。
【００５５】
上記実施形態において、電池ケース７と絶縁カバー８は、別個の部材であるが、本発明はこの形態に限定するものではない。電池ケース７と絶縁カバー８は、同一部材で構成してもよい。
【符号の説明】
【００５６】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ…組電池
２…第１の積層電池群（積層電池群）
３…第２の積層電池群（積層電池群）
４…段差空間
５…制御基板
６…排煙用ダクト（ダクト部）
６ａ…排煙用通路（通路）
１０，１１，１２，１３，１４…単電池
１０ａ，１１ａ，１２ａ，１３ａ，１４ａ…負極端子（電極端子）
１０ｂ，１１ｂ，１２ｂ，１３ｂ，１４ｂ…正極端子（電極端子）
１０ｃ，１１ｃ，１２ｃ，１３ｃ，１４ｃ…安全弁
２０，２１，２２，２３，２４，２５…バスバー
Ｘ…厚み方向
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直方体状の外装ケースから突出する正極端子（１０ｂ〜１４ｂ）及び負極端子（１０ａ〜１４ａ）からなる電極端子をそれぞれ有する複数個の単電池（１０〜１４）と、当該複数個の単電池を直列に結線するように前記電極端子間を接続する複数個のバスバー（２０〜２５）と、を備える組電池（１）であって、
前記複数個の単電池は、前記直方体状の外装ケースの厚み方向に前記単電池を積層してなる積層電池群（２，３）を複数形成し、当該複数の積層電池群を構成するすべての単電池は前記直列結線されており、
前記複数の前記積層電池群（２，３）のうち、少なくとも１つの積層電池群（３）は、隣接する他の積層電池群（２）よりも積層個数が少なく構成されて、前記隣接する他の積層電池群（２）との間に積層個数の違いによる段差空間（４）を形成し、
前記直列結線の一端をなす前記電極端子（１４ｂ）は、前記段差空間（４）に隣接する位置に設定されることを特徴とする組電池。
【請求項２】
前記段差空間（４）には、前記複数個の単電池の状態を検出する制御基板（５）が配置されることを特徴とする請求項１に記載の組電池。
【請求項３】
前記単電池の前記正極端子と前記負極端子との間に位置する前記外装ケースの端面に設けられ、前記単電池内部の圧力が異常な圧力になるときに破断する安全弁（１０ｃ〜１４ｃ）と、
前記安全弁に対向する内壁面を有し、内部の通路（６ａ）に前記安全弁が露出するように設けられるダクト部（６）と、を備え、
前記複数個のバスバーは、隣接する単電池の前記電極端子間を上下方向及び左右方向にのみ接続することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の組電池。
【請求項１】
直方体状の外装ケースから突出する正極端子（１０ｂ〜１４ｂ）及び負極端子（１０ａ〜１４ａ）からなる電極端子をそれぞれ有する複数個の単電池（１０〜１４）と、当該複数個の単電池を直列に結線するように前記電極端子間を接続する複数個のバスバー（２０〜２５）と、を備える組電池（１）であって、
前記複数個の単電池は、前記直方体状の外装ケースの厚み方向に前記単電池を積層してなる積層電池群（２，３）を複数形成し、当該複数の積層電池群を構成するすべての単電池は前記直列結線されており、
前記複数の前記積層電池群（２，３）のうち、少なくとも１つの積層電池群（３）は、隣接する他の積層電池群（２）よりも積層個数が少なく構成されて、前記隣接する他の積層電池群（２）との間に積層個数の違いによる段差空間（４）を形成し、
前記直列結線の一端をなす前記電極端子（１４ｂ）は、前記段差空間（４）に隣接する位置に設定されることを特徴とする組電池。
【請求項２】
前記段差空間（４）には、前記複数個の単電池の状態を検出する制御基板（５）が配置されることを特徴とする請求項１に記載の組電池。
【請求項３】
前記単電池の前記正極端子と前記負極端子との間に位置する前記外装ケースの端面に設けられ、前記単電池内部の圧力が異常な圧力になるときに破断する安全弁（１０ｃ〜１４ｃ）と、
前記安全弁に対向する内壁面を有し、内部の通路（６ａ）に前記安全弁が露出するように設けられるダクト部（６）と、を備え、
前記複数個のバスバーは、隣接する単電池の前記電極端子間を上下方向及び左右方向にのみ接続することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の組電池。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１３−１１００３８（Ｐ２０１３−１１００３８Ａ）
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５５６３３（Ｐ２０１１−２５５６３３）
【出願日】平成２３年１１月２３日（２０１１．１１．２３）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月２３日（２０１１．１１．２３）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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