組電池
【課題】汎用性が高く、また小型化できる組電池を提供する。
【解決手段】積層された複数の電池モジュール５１が直列もしくは並列、あるいは直並列に接続して、ケーシング５２の内部に収納されてユニット化された組電池５０において、ケーシング５２における電池モジュール５１の積層方向での少なくとも一方の端部にエンドプレート５３Ａ，５３Ｂが設けられ、そのエンドプレート５３Ａ，５３Ｂの内面には、最端部に積層されている電池モジュール５１の電極に導通させられる電力用リード５９と、最端部に積層されている電池モジュール５１に設けられて電池モジュール５１を制御する制御基板に導通させられる制御用リード６０との少なくともいずれか一方のリードが設けられ、かつそのリードを他の機器に接続するためのソケット６１が前記エンドプレート５３Ａ，５３Ｂの外面に設けられている。
【解決手段】積層された複数の電池モジュール５１が直列もしくは並列、あるいは直並列に接続して、ケーシング５２の内部に収納されてユニット化された組電池５０において、ケーシング５２における電池モジュール５１の積層方向での少なくとも一方の端部にエンドプレート５３Ａ，５３Ｂが設けられ、そのエンドプレート５３Ａ，５３Ｂの内面には、最端部に積層されている電池モジュール５１の電極に導通させられる電力用リード５９と、最端部に積層されている電池モジュール５１に設けられて電池モジュール５１を制御する制御基板に導通させられる制御用リード６０との少なくともいずれか一方のリードが設けられ、かつそのリードを他の機器に接続するためのソケット６１が前記エンドプレート５３Ａ，５３Ｂの外面に設けられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複数の単電池を積層し、あるいは複数の単電池を一体化した電池モジュールを、複数、積層した組電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
出力できる電流や電圧を目的に合ったものとするために、適当数の単電池あるいはこれをユニット化した電池モジュールを直列もしくは並列あるいは直並列に接続して使用することが行われている。複数の単電池あるいは電池モジュールを接続した組電池は、その全体が一体となって電源となるのであるから、その出力のための電極として、直列接続された単電池群もしくは電池モジュール群の両端の正極あるいは負極が使用されているのが通常である。例えば特許文献１には、正極と負極とをそれぞれ備えている単電池を直列に接続し、一端側に位置する単電池の負極が、複数の単電池からなる二次電池全体の負極となり、他端側に位置する単電池の正極が、複数の単電池からなる二次電池全体の正極となるように構成された二次電池が記載されている。また、特許文献２には、複数の蓄電セルを積層するとともに、それらの蓄電セルの正極を正極端子にそれぞれ接続し、また各蓄電セルの負極を負極端子にそれぞれ接続した蓄電モジュールが記載されている。これら特許文献１や特許文献２に記載された二次電池もしくは蓄電モジュールは、電池の内部に設けられている陽極あるいは陰極に接続されている端子自体が、全体としての入力もしくは出力のための接続部となっている。
【０００３】
また、単電池もしくは蓄電セルを複数、接続して電源とした場合、各単電池もしくは蓄電セルにおける電気化学的反応に伴う熱や、通電に伴うジュール熱が発生する。これに対して、単電池や蓄電セルの耐久性や電気的特性は温度に影響される。そこで、従来では、単電池や蓄電セルの温度管理が種々の方法で行われており、上記の特許文献１に記載された蓄電モジュールでは、蓄電セル同士の間に冷却流路を設け、ここに冷却風を流すことにより蓄電セルの温度が過剰に上昇しないようにしている。また、特許文献２に記載された二次電池では、組電池容器本体の内部に冷却液配管を設けて組電池容器本体の内部に冷却液を流すことにより、温度上昇を抑制している。なお、冷却のために流体を流通させるように構成された装置あるいは二次電池が特許文献３や特許文献４に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−３００１０３号公報
【特許文献２】特開平８−９６８３８号公報
【特許文献３】特開２００６−３１８８９３号公報
【特許文献４】特開２００３−１７１３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
単電池もしくは電池モジュールを、複数、積層して組電池を構成する場合、単電池や電池モジュールは、組電池とするための積層のし易さや組電池の小型化などの点で有利になるように構成される。これに対して、組電池を電源として使用される各種の電気機器は、多くの場合、汎用性のあるコンセントを備えており、その形状あるいは合口は、上記の単電池や電池モジュールにおける電極あるいは端子とは異なっている。そのため、組電池の電極あるいは端子に汎用性のあるソケットをハンダ付けしたり、あるいは溶接したりすることが従来行われることがあるが、このような構造では、そのソケットが接続されている電極もしくは端子のある単電池もしくは電池モジュールを交換することになった場合、ソケットを接続し直さなければならないなどの問題が生じる。また、組電池を構成する単電池や電池モジュールの数が変更された場合、ソケットが接続されている電極もしくは端子のある単電池もしくは電池モジュールの位置が変化し、そのためにその組電池を電源としている周辺機器の配置や構成を変更しなければならなくなる可能性も生じる。
【０００６】
また一方、組電池は、使用することにより発熱し、その温度が耐久性や電気的特性に影響を及ぼすので、冷却することが好ましく、上記の各特許文献に記載されているように、空気や冷却液を内部に流通させることが行われているが、各特許文献に記載されているように、積層し、あるいは接続した複数の単電池あるいは電池モジュールを容器に収容することに加えて、冷却のための配管や流路を別途設けるとすれば、組電池の全体としての構成が複雑化し、また大型化するなどの課題が生じる。
【０００７】
この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであって、構成が簡単で、かつ汎用性の高い組電池を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、平板型電池モジュールもしくは扁平電池モジュールを、複数、積層するとともに、それらの電池モジュールが直列もしくは並列、あるいは直並列に接続された状態でケーシングの内部に収納されてユニット化された組電池において、前記ケーシングの前記電池モジュールの積層方向における少なくとも一方の端部にエンドプレートが設けられ、そのエンドプレートの内面には、最端部に積層されている電池モジュールの電極に導通させられる電力用リードと、前記最端部に積層されている電池モジュールに設けられている、前記電池モジュールを制御する制御基板に導通させられる制御用リードとの少なくともいずれか一方のリードが設けられ、かつそのリードを他の機器に接続するためのソケットが前記エンドプレートの外面に設けられていることを特徴とするものである。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記ケーシングは、前記電池モジュールの積層方向での両端側に位置する一対のエンドプレートを備え、それらのエンドプレートは積層された電池モジュールの外周側に位置する複数本の支柱部材で連結され、前記積層された複数の電池モジュールはそれらの支柱部材によって外周部を拘束されて前記エンドブレートの間に保持されていることを特徴とする組電池である。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項２の発明において、前記各支柱部材の外面を連結した状態に外壁部が設けられるとともに、その外壁部の内面と前記積層された電池モジュールの外周部との間に冷却用通気スペースが形成されていることを特徴とする組電池である。
【００１１】
請求項４の発明は、請求項３の発明において、前記外壁部の少なくとも一部に、前記冷却用通気スペースに連通した開口部が形成されていることを特徴とする組電池である。
【００１２】
請求項５の発明は、請求項２ないし４のいずれかの発明において、前記支柱部材と前記電池モジュールとの間に緩衝材が介在されていることを特徴とする組電池である。
【００１３】
請求項６の発明は、請求項１ないし５のいずれかの発明において、前記電池モジュールは、一方の面側に正極が設けられるとともに、他方の面に負極が設けられ、かつその正極が積層状態で隣接する他の電池モジュールの負極に対向して導通させられ、前記負極が積層状態で隣接する他の電池モジュールの正極に対向して導通させられるように構成され、積層状態での最端部の電池モジュールの正極もしくは負極が前記エンドブレートにおける電力用リードに導通していることを特徴とする組電池である。
【発明の効果】
【００１４】
この発明においては、積層された電池モジュールは、相互に直列もしくは並列、あるいは直並列に接続され、またそれぞれの制御基板が電気的に導通させられ、その積層状態でのケーシングの内部に収容されている。その積層状態での少なくとも一方の端部に位置する電池モジュールの正極もしくは負極の少なくともいずれか一方が、エンドプレートに設けられている電力用リードに導通され、または制御基板が制御用リードに導通される。そのリードは、エンドプレートに設けられているソケットに接続されており、そのソケットを介して外部の機器に接続される。したがって、そのソケットは、電池モジュール同士を導通させるためのものとは異なり、電気機器の接続に一般的に用いられるものを採用することができ、またケーシングの一部を構成しているエンドプレートに設けられているから、広く一般に使用されている電気機器を特殊なアダプタなどの介在物を用いることなく接続でき、汎用性の高い組電池もしくは電源とすることができる。
【００１５】
特に請求項２に記載されている構成とした場合には、ケーシングの骨格をなす支柱部材によって、積層されている複数の電池モジュールを固定できるので、電池モジュール同士の接続、および前記リードと電池モジュールとの接続を安定的に維持することができる。
【００１６】
また、請求項３あるいは請求項４に記載されている構成とした場合には、ケーシングの骨格をなす支柱部材と、密閉構造とするための外壁とによって冷却用通気スペースを確保することができるので、冷却のための新たな部材を追加するなどのことがなく、その結果、全体としての構成を簡素化でき、また小型化することができる。
【００１７】
さらに、請求項５に記載されている構成とした場合には、緩衝材が撓むことにより、各電池モジュールに過剰な荷重が掛かることを回避もしくは抑制でき、したがって電池モジュールのケースを薄肉化して軽量にすることができ、またその放熱性を向上させることができる。
【００１８】
そして、請求項６に記載されている構成とした場合には、電池モジュールをその姿勢を揃えて積層することにより、それらの電池モジュール同士を電気的に直列接続することができ、これをケーシング内に納めることによりエンドプレートからそのソケットを介して電力を取り出すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】この発明に係る組電池の一例を示す分解斜視図である。
【図２】その一方のエンドプレートを示す斜視図である。
【図３】この発明で使用できる電池モジュールの一例を示す分解斜視図である。
【図４】そのサポートプレートの平面図である。
【図５】そのサポートプレートの側面図である。
【図６】その基板ホルダを示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【図７】そのリードホルダを示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【図８】ケースにおける本体部の平面図である。
【図９】この発明に係る組電池を電源スタンドに設置した状態を示す斜視図である。
【図１０】その側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
この発明に係る組電池は、複数の単電池もしくは電池モジュール（以下、これらをまとめて電池モジュールと記す）を直列もしくは並列、あるいは直並列に接続し、その電力を外部に取り出すよう構成されており、それらの相互に接続された電池モジュールをケーシングの内部に収納し、そのケーシングを構成しているエンドプレートに、接続のためのソケットが設けられている。図１はその一例を示す分解斜視図であって、ここに示す組電池５０は、平板型もしくは扁平状の複数の電池モジュール５１を積層し、その積層した電池モジュール５１をケーシング５２の内部に収納して構成されている。
【００２１】
そのケーシング５２は、電池モジュール５１の形状に合わせた形状に構成されており、図１に示す例では全体として直方体状に形成されている。具体的に説明すると、電池モジュール５１の積層方向での両端部側に位置する一対のエンドプレート５３Ａ，５３Ｂを備えており、これらのエンドプレート５３Ａ，５３Ｂは電池モジュール５１の形状に合わせて、矩形形状をなしている。これらのエンドプレート５３Ａ，５３Ｂは、互いに平行となるように対向して配置され、それらの四隅部の間に支柱部材５４が配置され、各エンドプレート５３Ａ，５３Ｂがこれらの支柱部材５４を挟み付けた状態で、各エンドプレート５３Ａ，５３Ｂを貫通して締結するロングボルト５５によってこれらエンドプレート５３Ａ，５３Ｂおよび支柱部材５４が一体となるように組み付けられている。
【００２２】
各支柱部材５４は、その断面形状がＬ字状をなすアルミ合金などの金属製部材であり、そのＬ字状に窪んでいる部分に、電池モジュール５１のコーナ部を嵌め込むように構成されている。なお、電池モジュール５１のコーナ部と各支柱部材５４との間には、緩衝材５６が挟み込まれている。この緩衝材５６は、例えばゴムや合成樹脂などからなる弾性材であって、弾性的に撓むことにより、電池モジュール５１と支柱部材５４との間の寸法誤差を吸収し、またその弾性力で電池モジュール５１を保持し、さらには組付時あるいは振動が生じた場合などに電池モジュール５１に対して過剰な荷重が掛かることを回避するようになっている。
【００２３】
各支柱部材５４は、それぞれのＬ字状に窪んでいる箇所がケーシング５２の内側を向くように配置されている。このように配置された支柱部材５４の外面側に、外壁部を形成する外板５７が取り付けられている。これらの外板５７は、ケーシング５２を密閉構造とするためのものであるから、各支柱部材５４同士の間隔程度の幅で、かつ各エンドプレート５３Ａ，５３Ｂ同士の間隔程度の長さの矩形の金属板である。これらの外板５７が支柱部材５４の外面側に取り付けられるのに対して、積層された電池モジュール５１は支柱部材５４のいわゆる内側の部分で保持されるから、電池モジュール５１の外周面と外板５７の内面との間には、支柱部材５４の肉厚に応じたスペースが生じ、そのスペースが外気を導入して流通させることにより電池モジュール５１を冷却する冷却用通気スペース５８になっている。なお、特には図示しないが、冷却用通気スペース５８への外気の導入および冷却用通気スペース５８からの排出のための開口部を外板５７の適当な箇所に設けることが好ましい。
【００２４】
上記のエンドプレート５３Ａ，５３Ｂは端子板を兼ねており、その内面側には、電力用リード５９と、制御用リード６０とが設けられている。図２には一方のエンドプレート５３Ａを示しており、電池モジュール５１に対向する内面に、銅板などの導電性材料からなる電力用リード５９が設けられ、その電力用リード５９はエンドプレート５３Ａに対して絶縁されている。また、制御用リード６０は通信ケーブルなどのデータ送信のためのケーブルを内蔵した通信線であって、エンドプレート５３Ａにおける電池モジュール５１に対向する内面に配置されている。そして、エンドプレート５３Ａの外面には、電気的な接続を行うためのソケット６１が設けられており、上記の各リード５９，６０はそのソケット６１に接続されている。ソケット６１は、図１および図２には示していない受け部（もしくはプラグ）と対をなすものであって、そのプラグを介して適宜な外部機器に電力やデータを出力するように構成されている。
【００２５】
電力用リード５９および制御用リード６０のそれぞれは、電池モジュール５１をエンドプレート５３Ａに接触させあるいは押し付けることにより、電池モジュール５１に電気的に導通するように構成されており、そこで先ず、電池モジュール５１の構成について説明する。図３はこの発明で採用することのできる電池モジュール５１の一例を分解して示しており、２枚のセル１Ａ，１Ｂをケースの内部に収納して構成した電池モジュールの例であり、各セル１Ａ，１Ｂは矩形もしくは方形の平板状に形成されており、その所定の一つの辺に相当する側縁部に、アルミ、銅などの薄い金属片からなる正極のリード端子２Ａ，２Ｂおよび負極のリード端子３Ａ，３Ｂが突出した状態に設けられている。なお、図３における上側のセル１Ａにおける各リード端子２Ａ，３Ａは、先端部が幾分、図３での下側になるようにクランク状に屈曲しており、また図３における上側のセル１Ｂにおける各リード端子２Ｂ，３Ｂは、先端部が幾分、図３での上側になるようにクランク状に屈曲している。
【００２６】
上記のセル１Ａ，１Ｂの間には、これらのセル１Ａ，１Ｂに挟み込まれた状態に配置されるサポートプレート４が設けられている。サポートプレート４の一例を図４および図５に示してあり、サポートプレート４は上記のセル１Ａ，１Ｂの一方の面とほぼ等しい面積、あるいはそれより広い面積の平板状の部分４Ａと、その平板状の部分４Ａにおける対向する二辺側に設けられた複数の台座部４Ｂ，４Ｃ，４Ｄとを備えている。なお、以下の説明では、これらの台座部４Ｂ，４Ｃ，４Ｄを、順に、第一台座部４Ｂ、第二台座部４Ｃ、第三台座部４Ｄとする。これらの台座部４Ｂ，４Ｃ，４Ｄのうち、セル１Ａ，１Ｂにおける前記リード端子２Ａ，３Ａ，２Ｂ，３Ｂが形成されている側縁とは反対側の側縁に近い第一台座部４Ｂは、平板状の部分４Ａの一つの側縁の全長に亘って形成され、この第一台座部４Ｂは、平板状の部分４Ａに対してその一方の面側（図３の下面側）にオフセットしている。すなわち、平板状の部分４Ａに対してクランク状に折り曲げられている。また、この第一台座部４Ｂの長手方向の両端部に比較的大径の固定孔５が形成され、これに近接して小径のピン孔６が形成されている。
【００２７】
平板状の部分４Ａの上記の第一台座部４Ｂとは反対側の側縁における各端部に幅（もしくは長さ）の小さい第二台座部４Ｃがそれぞれ形成されており、これらの第二台座部４Ｃには上記の固定孔５およびピン孔６と同様の固定孔５およびピン孔６が形成されている。また、これらの第二台座部４Ｃは、上記の長い第一台座部４Ｂと同様に平板状の部分４Ａに対してその一方の面側（図３の下面側）にオフセットしている。すなわち、平板状の部分４Ａに対してクランク状に折り曲げられている。
【００２８】
さらに、平板状の部分の周縁部のうち上記の長短（大小）の第一および第二台座部４Ｂ，４Ｃが形成されていない一対の側縁部は、図４および図５に示すように、一方の面側（図３の下側）に折り曲げられている。その折り曲げ幅（深さ）は、セル１Ａ，１Ｂの厚さ以下であって、セル１Ａ，１Ｂの側面が引っ掛かる程度である。したがって、サポートプレート４は、上記の各台座部４Ｂ，４Ｃが平板状の部分４Ａに対してクランク状に屈曲し、これ以外の側縁部が上記のように折り曲げられていることにより、全体として深さの浅い箱形になっている。その深さは、一つのセル１Ｂの厚さ程度であって、セル１Ｂを前後左右に相対的に移動しないようにその箱形の部分に嵌め込むことができるようになっている。また、箱形にすることにより、平板状の部分４Ａに対して垂直ないわゆる壁部が形成されるので、サポートプレート４の全体としての剛性が高くなって撓みなどの変形が生じにくくなっている。なお、このような剛性の向上のためには、上記のような箱形に構成する以外に、平板状の部分４Ａのいずれかの箇所にビードもしくはリブを形成してよい。すなわち、これら箱状にするために板厚方向に折り曲げた部分や、ビードやリブのために折り曲げた部分が補強部となっている。
【００２９】
上記の一対のいわゆる小さい第二台座部４Ｃの間に、前記正負のリード端子２Ａ，３Ａ（もしくは２Ｂ，３Ｂ）の間隔より小さい幅（もしくは長さ）の第三台座部４Ｄが形成されている。この第三台座部４Ｄは、平板状の部分４Ａに対して屈曲せずに平板状の部分４Ａを延長した板状の部分であり、後述するバスバー７Ａ，７Ｂを固定するための部分である。したがって、この第三台座部４Ｄには、バスバー７Ａ，７Ｂを取り付けるための複数の取り付け孔が形成されている。
【００３０】
図３に示すこの発明に係る電池モジュール５１は、マイクロコンピュータやセンサ、それらを接続しているＦＰＣ（フレキシブル・プリント・サーキット）やＦＦＣ（フレキシブル・フラット・ケーブル）などからなる制御基板８を備えている。この制御基板８は、上述した第一台座部４Ｂの幅と同程度の幅の細長い部材であって、信号を授受するポート部８Ａがその中央部に設けられている。また、この制御基板８を上記のサポートプレート４に取り付けるための基板ホルダ９が設けられている。基板ホルダ９は、前述した第一台座部４Ｂに載せられて固定されるように、第一台座部４Ｂと同程度の幅の細長い部材であり、図６に示すように、その両端部には中空の円柱部９Ａがそれぞれ一体に形成されている。これらの円柱部９Ａの間隔は、前述した第一台座部４Ｂに形成されている二つの固定孔５の間隔と同じであり、また各円柱部９Ａの上下両端部は、上記の固定孔５の内径とほぼ等しい外径でかつ第一台座部４Ｂや後述するケースを形成している金属板の板厚とほぼ等しい高さ（長さ）に突出している。この突出部９Ｂを固定孔５に嵌合させることにより、基板ホルダ９と第一台座部４Ｂもしくはケースとを連結し、かつ上下の突出部９Ｂに嵌合させられている部材の間隔を保持するようになっている。すなわち、この円柱部９Ａが支柱部となっている。なお、各円柱部９Ａの近傍には、前述したピン孔６と位置および径が一致するピン孔９Ｃが形成されている。さらに、基板ホルダ９の適宜な位置に、制御基板８を取り付けるためのピン９Ｄが設けられ、また長手方向の中央部には、制御基板８を挟み込む一対の板片からなる挟持部９Ｅが設けられている。
【００３１】
ここで、バスバー７Ａ，７Ｂについて説明すると、各セル１Ａ，１Ｂのリード端子２Ａ，２Ｂ，３Ａ，３Ｂを外部に導通させるためのものであって、矩形断面の棒状材であり、その表面は絶縁処理され、一方の端部に銅などからなる導電性の端子１０Ａ，１０Ｂが長手方向に突出して設けられている。また、バスバー７Ａ，７Ｂの中心部には、上記の端子１０Ａ，１０Ｂに導通したコネクタ（図示せず）が内部に露出して設けられたコネクタ孔１１Ａ，１１Ｂが設けられている。なお、一方のバスバー７Ａが正極で、他方のバスバー７Ｂが負極とされ、したがって一方のバスバー７Ａにおける端子１０Ａが、各セル１Ａ，１Ｂにおける正側のリード端子２Ａ，２Ｂに挟み込まれ、他方のバスバー７Ｂにおける端子１０Ｂが、各セル１Ａ，１Ｂにおける負側のリード端子３Ａ，３Ｂに挟み込まれるように構成されている。
【００３２】
これらのバスバー７Ａ，７Ｂが設けられている側でサポートプレート４をケースに対して固定するリードホルダ１２が設けられている。そのリードホルダ１２の一例を図７に示してあり、ここに挙げてあるリードホルダ１２は両端部に中空の円柱部１２Ａが一体化されている細長い部材であって、その円柱部１２Ａは前述した基板ホルダ９における円柱部９Ａと同様の形状に構成されている。すなわち、円柱部１２Ａの間隔は、前述した第二台座部４Ｃに形成されている二つの固定孔５の間隔と同じであり、また各円柱部１２Ａの上下両端部は、上記の固定孔５の内径とほぼ等しい外径でかつ第二台座部４Ｃや後述するケースを形成している金属板の板厚とほぼ等しい高さ（長さ）に突出している。この突出部１２Ｂを固定孔５に嵌合させることにより、リードホルダ１２と第二台座部４Ｃもしくはケースとを連結し、かつ上下の突出部１２Ｂに嵌合させられている部材の間隔を保持するようになっている。すなわち、この円柱部９Ａが支柱部となっている。なお、各円柱部１２Ａの近傍には、前述したピン孔６と位置および径が一致するピン孔１２Ｃが形成されている。
【００３３】
上記のセル１Ａ，１Ｂやサポートプレート４などを収容するケースは、薄い（浅い）凹断面形状のいわゆる本体部１３Ａと、その開口端に取り付けられて閉鎖する蓋体１３Ｂとから構成されている。これら本体部１３Ａと蓋体１３Ｂとは、上記のサポートプレート４の輪郭程度もしくはそれより幾分大きい内法をもった矩形もしくは方形に形成されており、本体部１３Ａおよび蓋体１３Ｂにおける四つのコーナ部で前記サポートプレート４の第一および第二の台座部４Ｂ，４Ｃにおける各固定孔５に対応する位置に、各固定孔５と同様の固定孔１４が形成されている。図８は本体部１３Ａの平面図である。また、本体部１３Ａにおけるこれらの固定孔１４に隣接する位置で前記サポートプレート４の第一および第二の台座部４Ｂ，４Ｃにおける各ピン孔６に対応する位置に、各ピン孔６と同様のピン孔１５が形成されている。さらに、本体部１３Ａには、前述した一方のバスバー７Ｂにおけるコネクタ孔１１Ｂに対応してこのコネクタ孔１１Ｂより大径のコネクタ窓孔１６Ａが形成されている。これと同様にこの蓋体１３Ｂには、前述した他方のバスバー７Ａにおけるコネクタ孔１１Ａに対応してこのコネクタ孔１１Ａより大径のコネクタ窓孔１６Ｂが形成されている。さらに、本体部１３Ａおよび蓋体１３Ｂのそれぞれには、前述したポート部８Ａを外部に対して開口させるポート孔１７Ａ，１７Ｂが、前記ポート部８Ａに対応する箇所に形成されている。
【００３４】
上記の電池モジュールは、前記本体部１３Ａにセル１Ａ，１Ｂやサポートプレート４などを図３に示す順序で配列して収容し、その本体部１３Ａを蓋体１３Ｂによって閉じることにより構成される。その組み立ての順序は任意であるが、例えばサポートプレート４に他の各部材を取り付け、そのユニット化されたものを本体部１３Ａに入れて蓋体１３Ｂによって閉じればよい。先ず、サポートプレート４における第三台座部４Ｄに上下のバスバー７Ａ，７Ｂを取り付ける。その場合、それぞれの端子１０Ａ，１０Ｂが対応する極側のリード端子２Ａ，３Ａ，２Ｂ，３Ｂ側に延びているように向きを定めて取り付ける。なお、その取付は、上下のバスバー７Ａ，７Ｂに形成されているピンを第三台座部４Ｄに貫通孔を通して互いに嵌合させることにより行えば良く、あるいはネジ止めや接着などの方法を採用してもよい。
【００３５】
ついで、サポートプレート４の上下のそれぞれにセル１Ａ，１Ｂを組み付ける。その場合、サポートプレート４が前述したように浅い箱状に構成されているので、図３での下側のセル１Ｂはその内部に嵌め込まれることになる。このセル１Ｂは両面テープなどの粘着材を介してサポートプレート４の下面に貼り付けてもよい。また、図３での上側のセル１Ａはサポートプレート４の上面に載せられるが、その場合、粘着材を介してサポートプレート４の図３での上面に貼り付けてもよい。サポートプレート４の上下両面にセル１Ａ，１Ｂを配置することにより、正極のリード端子２Ａ，２Ｂが正極側のバスバー７Ａの端子１０Ａを挟み付けて電気的に導通し、また負極のリード端子３Ａ，３Ｂが負極側のバスバー７Ｂの端子１０Ｂを挟み付けて電気的に導通する。なお、電気的な導通を確実にするためにハンダ付け、レーザー溶接、超音波接合などされていてもよい。
【００３６】
セル１Ａ，１Ｂおよびバスバー７Ａ，７Ｂが上記のように組み付けられたサポートプレート４をケースを構成している前記本体部１３Ａの内部に嵌め込むと、第一台座部４Ｂおよび第二台座部４Ｃにそれぞれ形成されている固定孔５が、本体部１３Ａに形成されている固定孔１４に一致し、またピン孔６が本体部１３Ａに形成されているピン孔１５に一致する。この状態で第一台座部４Ｂの上に基板ホルダ９を載せると、その両端部に形成されている円柱部９Ａにおける突出部９Ｂがサポートプレート４の固定孔５、あるいはこれに加えて本体部１３Ａの固定孔１４に嵌合してこれらが連結される。
【００３７】
また同様に、第二台座部４Ｃの上にリードホルダ１２を載せると、その両端部に形成されている円柱部１２Ａにおける突出部１２Ｂがサポートプレート４の固定孔５、あるいはこれに加えて本体部１３Ａの固定孔１４に嵌合してこれらが連結される。そして、本体部１３Ａの図３における底面側からピン孔１５に固定ピン１８を挿入すると、その先端部は各ホルダ９，１２におけるピン孔９Ｃ，１２Ｃまで到り、したがってその先端部をカシメルなどのことによりサポートプレート４が各ホルダ９，１２を介して本体部１３Ａに固定される。このようにして固定された基板ホルダ９に制御基板８を載せると、基板ホルダ９におけるピン９Ｄや挟持部９Ｅに制御基板８が係合し、制御基板８が基板ホルダ９によって保持される。なお、図３における下側のバスバー７Ｂにおけるコネクタ孔１１Ｂが本体部１３Ａに形成されているコネクタ窓孔１６Ａを介して外部に開口する。また同様に、制御基板８におけるポート部８Ａが、本体部１３Ａに形成されているポート孔１７Ａを介して外部に開口している。
【００３８】
上記のようにして各セル１Ａ，１Ｂやサポートプレート４などを本体部１３Ａに納めた状態で、本体部１３Ａに対する向きを整えた状態で蓋体１３Ｂを本体部１３Ａの開口端に被せると、蓋体１３Ｂが本体部１３Ａの開口端に嵌り込むとともに、前述した各円柱部９Ａ，１２Ａにおける突出部９Ｂ，１２Ｂが蓋体１３Ｂに形成されている固定孔１４が嵌合し、両者が連結される。また、図３における上側のバスバー７Ａにおけるコネクタ孔１１Ａが蓋体１３Ｂに形成されているコネクタ窓孔１６Ｂを介して外部に開口し、同様に、制御基板８におけるポート部８Ａが、蓋体１３Ｂに形成されているポート孔１７Ｂを介して外部に開口する。
【００３９】
上記の電池モジュール５１は、その姿勢あるいは表裏を揃えて積層され、前述したケーシング５２の内部に収納される。各電池モジュール５１には、上述したように、表裏の互いに対応する位置にコネクタ窓孔１６Ａ，１６Ｂが形成されているから、姿勢を揃えて積層すれば、それらのコネクタ窓孔１６Ａ，１６Ｂが一直線上に並ぶことになる。したがって、銅などの導電性材料からなるピン形状もしくはプラグ形状のコネクタ６２を各電池モジュール５１の間に配置し、その一端部を一方の電池モジュール５１のコネクタ窓孔１６Ａに差し込んでコネクタ孔１１Ａに嵌合させ、かつ他方の端部を他方の電池モジュール５１におけるコネクタ窓孔１６Ｂに差し込んでコネクタ孔１１Ｂに嵌合させることにより、互いに隣接する電池モジュール５１が電気的に接続される。前述した電力用リード５９は、上記のコネクタ６２によって電池モジュール５１のセル１Ａ（もしくは１Ｂ）に接続されるようになっている。すなわち、電力用リード５９は、積層されている電池モジュール５１のうちその端部に位置する電池モジュール５１との距離が、前記コネクタ６２によって接続可能な距離となり、かつその電池モジュール５１のコネクタ窓孔１６Ａ，１６Ｂと対向する位置にあるように配置されている。そして、そのコネクタ窓孔１６Ａ，１６Ｂもしくは前記コネクタ孔１１Ａ，１１Ｂと同様の接続孔５９Ａが形成されている。したがって、前記支柱部材５４の長さもしくはその両端部に位置するエンドプレート５３Ａ，５３Ｂ同士の間隔に相当する数の電池モジュール５１を積層し、これをエンドプレート５３Ａ，５３Ｂの間に配置すれば、その積層方向での端部に位置する電池モジュール５１の電極がコネクタ６２によって電力用リード５９に接続される。
【００４０】
また一方、各電池モジュール５１におけるポート部８Ａは、蓋体１３Ｂから突出しており、これに対して本体部１３Ａの底部には、ポート部８Ａに対応したポート孔１７Ａが形成されているので、積層されて互いに隣接している電池モジュール５１の一方の電池モジュール５１におけるポート部８Ａが他方の電池モジュール５１におけるポート孔１７Ａに差し込まれて、それぞれの制御基板８同士が導通する。前述した制御用リード６０は、電池モジュール５１同士での導通と同様にして電池モジュール５１に導通するように構成されている。すなわち、制御用リード６０は、積層されている電池モジュール５１のうちその端部に位置する電池モジュール５１の電極との距離が、前記ポート部８Ａを嵌合させることのできる距離となり、かつそのポート孔１７Ａ，１７Ｂと対向する位置に配置されている。そして、そのポート孔１７Ａに差し込まれて、あるいはポート部８Ａを挿入させて制御基板８にデータ通信可能に導通するコネクタ６０Ａが設けられている。したがって、前記支柱部材５４の長さもしくはその両端部に位置するエンドプレート５３Ａ，５３Ｂ同士の間隔に相当する数の電池モジュール５１を積層し、これをエンドプレート５３Ａ，５３Ｂの間に配置すれば、その積層方向での端部に位置する電池モジュール５１の制御基板８がコネクタ６０Ａによって制御用リード６０に接続される。
【００４１】
なお、図１に示す例では、一方のエンドプレート５３Ａ（もしくは５３Ｂ）の電力用リード５９が正極となり、他方のエンドプレート５３Ｂ（もしくは５３Ａ）の電力用リード５９が負極となり、したがって両端部の各エンドプレート５３Ａ，５３Ｂに電力用リードを設けることになる。これに対して制御用リード６０はいずれか一方のエンドプレート５３Ａ（もしくは５３Ｂ）にのみ設けるように構成することもできる。
【００４２】
また、前述したエンドプレート５３Ａ，５３Ｂおよび各支柱部材５４を締結するロングボルト５５を設ける位置について説明すると、積層されて各支柱部材５４の間に保持された電池モジュール５１は、それぞれ構成が同じであって、また姿勢もしくは表裏を揃えて配列されているから、基板ホルダ９の円柱部９Ａ同士、およびリードホルダ１２の円柱部１２Ａ同士は、一直線上に並び、それぞれ一本の貫通孔を形成した状態となる。各エンドプレート５３Ａ，５３Ｂには、それらの貫通孔と中心軸線を一致させたボルト孔６３が形成されている。したがって、ロングボルト５５は、このボルト孔６３から各電池モジュール５１における円柱部９Ａ，１２Ａに挿入され、かつ他方のエンドプレート５３Ａ（５３Ｂ）からロングボルト５５が突出させられ、その突出端にナット６４が取り付けられている。したがって、積層された電池モジュール５１は、各支柱部材５４によってコーナ部を保持されるとともに、ロングボルト５５によっても、積層状態を維持するように保持されている。
【００４３】
図９および図１０に上記の組電池５０の使用状態の一例を示してある。ここに示す例は、電源スタンド６５を使用した例であり、その電源スタンド６５は、組電池５０を載せてその長手方向の両端位置を規定するサドル６６と、ボード部６７とを備えている。このボード部６７は、電源スタンド６５の主要部分をなしており、組電池５０の長さ以上の長さを有する立壁状の部分であり、そのボード部６７における組電池５０側を向く面には、前記ソケット６１を差し込む受け部６８が、各ソケット６１に対応して設けられている。この受け部６８は、ソケット６１と対をなすものであって、ソケット６１における電力用の接点に導通する接点や、制御用の接点に導通する接点などを備えている。
【００４４】
また、ボード部６７の内部には、インバータやコンバータ、あるいは変圧器、非常用継電器、ヒューズが設けられ、さらに外部の電気機器を接続するためのコンセント（それぞれ図示せず）などが設けられている。
【００４５】
したがって、この発明に係る上記の組電池５０においては、支柱部材５４の長さなどによって決まる数の電池モジュール５１を、その姿勢もしくは向きを揃えて積層し、かつそれぞれの電池モジュール５１の間に前述したコネクタ６２を介在させる。この状態では、各電池モジュール５１におけるバスバー７Ａ，７Ｂがコネクタ６２によって互いに導通し、また制御基板８同士がポート部８Ａによって接続される。このように積層した一群の電池モジュール５１のコーナ部に支柱部材５４をあてがい、かつその支柱部材５４の両端部にエンドプレート５３Ａ，５３Ｂを突き当てる。そして、ロングボルト５５を一方のエンドプレート５３Ａ（５３Ｂ）から他方のエンドプレート５３Ｂ（５３Ａ）に亘って貫通させ、その先端部にナット６４を締め込んで各エンドプレート５３Ａ，５３Ｂおよび一群の電池モジュール５１を締結する。なお、支柱部材５４に前記外板５６を取り付けて筒状に形成してある場合には、その内部に所定数の電池モジュール５１を順に送り込んでそれらの電池モジュール５１を一方のエンドプレート５３Ａ（５３Ｂ）の内面側に積層するようにしてもよい。
【００４６】
こうしてケーシング５２の内部に組み付けられた一群の電池モジュール５１は、エンドプレート５３Ａ，５３Ｂの間を埋めて各エンドプレート５３Ａ，５３Ｂの内面にほぼ密着するので、積層された状態での両端部に位置する電池モジュール５１は、コネクタ６２を介して前述した電力用リード５９に導通させられ、またポート部８Ａやポート孔１７Ａ，１７Ｂを介して前述した制御用リード６０に導通させられる。このようにして組み上げた組電池５０を上記の電源スタンド６５に規定の向きに載せれば、組電池５０におけるソケット６１が受け部６８に差し込まれ、外部に電力や制御データを取り出すことができる。
【００４７】
そのソケット６１や受け部６８は、電池モジュール５１に直接接続するためのものではないので、その形状や構造は任意に選択でき、したがってそれらを汎用性の高いものとして組電池５０自体を汎用性の高いものとすることができる。
【００４８】
そして、いずれかの電池モジュール５１の電圧が低下したり、断線などによって通電できなくなったりした場合、そのような異常のある電池モジュール５１を正常品に交換する。この発明における組電池５０では電池モジュール５１は、前述した各リード５９，６０もしくは電池モジュール５１同士に接続されているだけであって、外部の電気機器には直接は接続されていないので、電池モジュール５１の交換の際に特別な接続替えの作業を必要とせず、この点でも汎用性の高いものとすることができ、併せてメインテナンスの容易なものとすることができる。また、この発明における電池モジュール５１は、エンドプレート５３Ａ，５３Ｂにおける各リード５９，６０に接続されるものの、外部の電気機器にはソケットを介して接続され、外部の電気機器に直接接続されるものではないから、積層されているいずれかの電池モジュール５１に異常があってこれを取り外し、残余の複数の電池モジュール５１を適宜なケーブルやダミーモジュールなどによって各リード５９，６０に結線すれば、取り出し得る電力が幾分低下するものの従前と同様に電源として使用することができ、この点においても汎用性を高くすることができ、また利便性の良いものとすることができる。
【００４９】
また、この発明に係る組電池は、支柱部材５４の内側に電池モジュール５１を配置し、その支柱部材５４によって電池モジュール５１を支持するとともに、その支柱部材５４の外面側に外壁部を設けたので、積層された電池モジュール５１とこれを収容しているケーシング５２の内面との間に冷却用通気スペース５８を確保することができ、電池モジュール５１が発熱して温度が上昇した場合、空気の対流やケーシング５２の内外での外気の流動が生じ、その結果、電池モジュール５１を冷却してその電気的特性の低下や耐久性の低下を防止もしくは抑制することができる。特にその冷却用通気スペース５８は、電池モジュール５１を支持するための支柱部材５４を設けることにより形成することができ、新たな部材を追加するものではないから、組電池５０の全体としての構成を簡素化し、あるいは小型化することができる。これに加えて、上記の組電池５０では、積層した複数の電池モジュール５１を緩衝材５６を介して支柱部材５４によって保持するように構成されているので、電池モジュール５１に掛かる荷重が緩衝材５６によって緩和される。そのため、電池モジュール５１の本体部１３Ａや蓋体１３Ｂは、アルミ合金などの薄い金属板によって構成でき、その結果、軽量化を図ることができるとともに、放熱性を向上させることができる。
【００５０】
なお、この発明は上記の具体例に限定されるものではないのであって、積層する電池モジュールは、制御基板を備えていないものであってもよく、したがってエンドプレートには制御用リードを設けずに、電力用リードのみを設けた構成であってもよい。また、上記の具体例では、電池モジュールを一列に積層した例を示したが、この発明では、単電池を含む複数の電池モジュールを複数例に積層して配列してもよい。その場合、全ての電池モジュールを直列に接続してもよく、また各列では直列接続し、かつ各列を並列に接続してもよい。さらに、この発明では、正極用のソケットと、負極用のソケットとを設けることになるが、これら両方のソケットをいずれか一方のエンドプレートにまとめて設けてもよい。その場合、他方のエンドプレート側の電極から一方のエンドプレートの電力用リードに電流を導く電路をケーシングの内部に設ければよい。そして、この発明では、前述した電源スタンドを用いずに、エンドプレートに設けられているソケットに、外部の電気機器を直接接続して組電池を電源として使用するように構成してもよい。
【符号の説明】
【００５１】
１Ａ，１Ｂ…セル、 ７Ａ，７Ｂ…バスバー、 ８…制御基板、 ８Ａ…ポート部、 ９…基板ホルダ、 ９Ａ…円柱部、 １１Ａ，１１Ｂ…コネクタ孔、 １２…リードホルダ、 １２Ａ…円柱部、 １３Ａ…本体部、 １３Ｂ…蓋体、 １６Ａ…コネクタ窓孔、 １６Ｂ…コネクタ窓孔、 １７Ａ，１７Ｂ…ポート孔、 ５０…組電池、 ５１…電池モジュール、 ５２…ケーシング、 ５３Ａ，５３Ｂ…エンドプレート、 ５４…支柱部材、 ５５…ロングボルト、 ５６…緩衝材、 ５８…冷却用通気スペース、 ５９…電力用リード、 ５９Ａ…接続孔、 ６０…制御用リード、 ６１…ソケット、 ６２…コネクタ、 ６０Ａ…コネクタ、 ６５…電源スタンド、 ６６…サドル、 ６７…ボード部、 ６８…受け部。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複数の単電池を積層し、あるいは複数の単電池を一体化した電池モジュールを、複数、積層した組電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
出力できる電流や電圧を目的に合ったものとするために、適当数の単電池あるいはこれをユニット化した電池モジュールを直列もしくは並列あるいは直並列に接続して使用することが行われている。複数の単電池あるいは電池モジュールを接続した組電池は、その全体が一体となって電源となるのであるから、その出力のための電極として、直列接続された単電池群もしくは電池モジュール群の両端の正極あるいは負極が使用されているのが通常である。例えば特許文献１には、正極と負極とをそれぞれ備えている単電池を直列に接続し、一端側に位置する単電池の負極が、複数の単電池からなる二次電池全体の負極となり、他端側に位置する単電池の正極が、複数の単電池からなる二次電池全体の正極となるように構成された二次電池が記載されている。また、特許文献２には、複数の蓄電セルを積層するとともに、それらの蓄電セルの正極を正極端子にそれぞれ接続し、また各蓄電セルの負極を負極端子にそれぞれ接続した蓄電モジュールが記載されている。これら特許文献１や特許文献２に記載された二次電池もしくは蓄電モジュールは、電池の内部に設けられている陽極あるいは陰極に接続されている端子自体が、全体としての入力もしくは出力のための接続部となっている。
【０００３】
また、単電池もしくは蓄電セルを複数、接続して電源とした場合、各単電池もしくは蓄電セルにおける電気化学的反応に伴う熱や、通電に伴うジュール熱が発生する。これに対して、単電池や蓄電セルの耐久性や電気的特性は温度に影響される。そこで、従来では、単電池や蓄電セルの温度管理が種々の方法で行われており、上記の特許文献１に記載された蓄電モジュールでは、蓄電セル同士の間に冷却流路を設け、ここに冷却風を流すことにより蓄電セルの温度が過剰に上昇しないようにしている。また、特許文献２に記載された二次電池では、組電池容器本体の内部に冷却液配管を設けて組電池容器本体の内部に冷却液を流すことにより、温度上昇を抑制している。なお、冷却のために流体を流通させるように構成された装置あるいは二次電池が特許文献３や特許文献４に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−３００１０３号公報
【特許文献２】特開平８−９６８３８号公報
【特許文献３】特開２００６−３１８８９３号公報
【特許文献４】特開２００３−１７１３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
単電池もしくは電池モジュールを、複数、積層して組電池を構成する場合、単電池や電池モジュールは、組電池とするための積層のし易さや組電池の小型化などの点で有利になるように構成される。これに対して、組電池を電源として使用される各種の電気機器は、多くの場合、汎用性のあるコンセントを備えており、その形状あるいは合口は、上記の単電池や電池モジュールにおける電極あるいは端子とは異なっている。そのため、組電池の電極あるいは端子に汎用性のあるソケットをハンダ付けしたり、あるいは溶接したりすることが従来行われることがあるが、このような構造では、そのソケットが接続されている電極もしくは端子のある単電池もしくは電池モジュールを交換することになった場合、ソケットを接続し直さなければならないなどの問題が生じる。また、組電池を構成する単電池や電池モジュールの数が変更された場合、ソケットが接続されている電極もしくは端子のある単電池もしくは電池モジュールの位置が変化し、そのためにその組電池を電源としている周辺機器の配置や構成を変更しなければならなくなる可能性も生じる。
【０００６】
また一方、組電池は、使用することにより発熱し、その温度が耐久性や電気的特性に影響を及ぼすので、冷却することが好ましく、上記の各特許文献に記載されているように、空気や冷却液を内部に流通させることが行われているが、各特許文献に記載されているように、積層し、あるいは接続した複数の単電池あるいは電池モジュールを容器に収容することに加えて、冷却のための配管や流路を別途設けるとすれば、組電池の全体としての構成が複雑化し、また大型化するなどの課題が生じる。
【０００７】
この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであって、構成が簡単で、かつ汎用性の高い組電池を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、平板型電池モジュールもしくは扁平電池モジュールを、複数、積層するとともに、それらの電池モジュールが直列もしくは並列、あるいは直並列に接続された状態でケーシングの内部に収納されてユニット化された組電池において、前記ケーシングの前記電池モジュールの積層方向における少なくとも一方の端部にエンドプレートが設けられ、そのエンドプレートの内面には、最端部に積層されている電池モジュールの電極に導通させられる電力用リードと、前記最端部に積層されている電池モジュールに設けられている、前記電池モジュールを制御する制御基板に導通させられる制御用リードとの少なくともいずれか一方のリードが設けられ、かつそのリードを他の機器に接続するためのソケットが前記エンドプレートの外面に設けられていることを特徴とするものである。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記ケーシングは、前記電池モジュールの積層方向での両端側に位置する一対のエンドプレートを備え、それらのエンドプレートは積層された電池モジュールの外周側に位置する複数本の支柱部材で連結され、前記積層された複数の電池モジュールはそれらの支柱部材によって外周部を拘束されて前記エンドブレートの間に保持されていることを特徴とする組電池である。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項２の発明において、前記各支柱部材の外面を連結した状態に外壁部が設けられるとともに、その外壁部の内面と前記積層された電池モジュールの外周部との間に冷却用通気スペースが形成されていることを特徴とする組電池である。
【００１１】
請求項４の発明は、請求項３の発明において、前記外壁部の少なくとも一部に、前記冷却用通気スペースに連通した開口部が形成されていることを特徴とする組電池である。
【００１２】
請求項５の発明は、請求項２ないし４のいずれかの発明において、前記支柱部材と前記電池モジュールとの間に緩衝材が介在されていることを特徴とする組電池である。
【００１３】
請求項６の発明は、請求項１ないし５のいずれかの発明において、前記電池モジュールは、一方の面側に正極が設けられるとともに、他方の面に負極が設けられ、かつその正極が積層状態で隣接する他の電池モジュールの負極に対向して導通させられ、前記負極が積層状態で隣接する他の電池モジュールの正極に対向して導通させられるように構成され、積層状態での最端部の電池モジュールの正極もしくは負極が前記エンドブレートにおける電力用リードに導通していることを特徴とする組電池である。
【発明の効果】
【００１４】
この発明においては、積層された電池モジュールは、相互に直列もしくは並列、あるいは直並列に接続され、またそれぞれの制御基板が電気的に導通させられ、その積層状態でのケーシングの内部に収容されている。その積層状態での少なくとも一方の端部に位置する電池モジュールの正極もしくは負極の少なくともいずれか一方が、エンドプレートに設けられている電力用リードに導通され、または制御基板が制御用リードに導通される。そのリードは、エンドプレートに設けられているソケットに接続されており、そのソケットを介して外部の機器に接続される。したがって、そのソケットは、電池モジュール同士を導通させるためのものとは異なり、電気機器の接続に一般的に用いられるものを採用することができ、またケーシングの一部を構成しているエンドプレートに設けられているから、広く一般に使用されている電気機器を特殊なアダプタなどの介在物を用いることなく接続でき、汎用性の高い組電池もしくは電源とすることができる。
【００１５】
特に請求項２に記載されている構成とした場合には、ケーシングの骨格をなす支柱部材によって、積層されている複数の電池モジュールを固定できるので、電池モジュール同士の接続、および前記リードと電池モジュールとの接続を安定的に維持することができる。
【００１６】
また、請求項３あるいは請求項４に記載されている構成とした場合には、ケーシングの骨格をなす支柱部材と、密閉構造とするための外壁とによって冷却用通気スペースを確保することができるので、冷却のための新たな部材を追加するなどのことがなく、その結果、全体としての構成を簡素化でき、また小型化することができる。
【００１７】
さらに、請求項５に記載されている構成とした場合には、緩衝材が撓むことにより、各電池モジュールに過剰な荷重が掛かることを回避もしくは抑制でき、したがって電池モジュールのケースを薄肉化して軽量にすることができ、またその放熱性を向上させることができる。
【００１８】
そして、請求項６に記載されている構成とした場合には、電池モジュールをその姿勢を揃えて積層することにより、それらの電池モジュール同士を電気的に直列接続することができ、これをケーシング内に納めることによりエンドプレートからそのソケットを介して電力を取り出すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】この発明に係る組電池の一例を示す分解斜視図である。
【図２】その一方のエンドプレートを示す斜視図である。
【図３】この発明で使用できる電池モジュールの一例を示す分解斜視図である。
【図４】そのサポートプレートの平面図である。
【図５】そのサポートプレートの側面図である。
【図６】その基板ホルダを示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【図７】そのリードホルダを示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【図８】ケースにおける本体部の平面図である。
【図９】この発明に係る組電池を電源スタンドに設置した状態を示す斜視図である。
【図１０】その側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
この発明に係る組電池は、複数の単電池もしくは電池モジュール（以下、これらをまとめて電池モジュールと記す）を直列もしくは並列、あるいは直並列に接続し、その電力を外部に取り出すよう構成されており、それらの相互に接続された電池モジュールをケーシングの内部に収納し、そのケーシングを構成しているエンドプレートに、接続のためのソケットが設けられている。図１はその一例を示す分解斜視図であって、ここに示す組電池５０は、平板型もしくは扁平状の複数の電池モジュール５１を積層し、その積層した電池モジュール５１をケーシング５２の内部に収納して構成されている。
【００２１】
そのケーシング５２は、電池モジュール５１の形状に合わせた形状に構成されており、図１に示す例では全体として直方体状に形成されている。具体的に説明すると、電池モジュール５１の積層方向での両端部側に位置する一対のエンドプレート５３Ａ，５３Ｂを備えており、これらのエンドプレート５３Ａ，５３Ｂは電池モジュール５１の形状に合わせて、矩形形状をなしている。これらのエンドプレート５３Ａ，５３Ｂは、互いに平行となるように対向して配置され、それらの四隅部の間に支柱部材５４が配置され、各エンドプレート５３Ａ，５３Ｂがこれらの支柱部材５４を挟み付けた状態で、各エンドプレート５３Ａ，５３Ｂを貫通して締結するロングボルト５５によってこれらエンドプレート５３Ａ，５３Ｂおよび支柱部材５４が一体となるように組み付けられている。
【００２２】
各支柱部材５４は、その断面形状がＬ字状をなすアルミ合金などの金属製部材であり、そのＬ字状に窪んでいる部分に、電池モジュール５１のコーナ部を嵌め込むように構成されている。なお、電池モジュール５１のコーナ部と各支柱部材５４との間には、緩衝材５６が挟み込まれている。この緩衝材５６は、例えばゴムや合成樹脂などからなる弾性材であって、弾性的に撓むことにより、電池モジュール５１と支柱部材５４との間の寸法誤差を吸収し、またその弾性力で電池モジュール５１を保持し、さらには組付時あるいは振動が生じた場合などに電池モジュール５１に対して過剰な荷重が掛かることを回避するようになっている。
【００２３】
各支柱部材５４は、それぞれのＬ字状に窪んでいる箇所がケーシング５２の内側を向くように配置されている。このように配置された支柱部材５４の外面側に、外壁部を形成する外板５７が取り付けられている。これらの外板５７は、ケーシング５２を密閉構造とするためのものであるから、各支柱部材５４同士の間隔程度の幅で、かつ各エンドプレート５３Ａ，５３Ｂ同士の間隔程度の長さの矩形の金属板である。これらの外板５７が支柱部材５４の外面側に取り付けられるのに対して、積層された電池モジュール５１は支柱部材５４のいわゆる内側の部分で保持されるから、電池モジュール５１の外周面と外板５７の内面との間には、支柱部材５４の肉厚に応じたスペースが生じ、そのスペースが外気を導入して流通させることにより電池モジュール５１を冷却する冷却用通気スペース５８になっている。なお、特には図示しないが、冷却用通気スペース５８への外気の導入および冷却用通気スペース５８からの排出のための開口部を外板５７の適当な箇所に設けることが好ましい。
【００２４】
上記のエンドプレート５３Ａ，５３Ｂは端子板を兼ねており、その内面側には、電力用リード５９と、制御用リード６０とが設けられている。図２には一方のエンドプレート５３Ａを示しており、電池モジュール５１に対向する内面に、銅板などの導電性材料からなる電力用リード５９が設けられ、その電力用リード５９はエンドプレート５３Ａに対して絶縁されている。また、制御用リード６０は通信ケーブルなどのデータ送信のためのケーブルを内蔵した通信線であって、エンドプレート５３Ａにおける電池モジュール５１に対向する内面に配置されている。そして、エンドプレート５３Ａの外面には、電気的な接続を行うためのソケット６１が設けられており、上記の各リード５９，６０はそのソケット６１に接続されている。ソケット６１は、図１および図２には示していない受け部（もしくはプラグ）と対をなすものであって、そのプラグを介して適宜な外部機器に電力やデータを出力するように構成されている。
【００２５】
電力用リード５９および制御用リード６０のそれぞれは、電池モジュール５１をエンドプレート５３Ａに接触させあるいは押し付けることにより、電池モジュール５１に電気的に導通するように構成されており、そこで先ず、電池モジュール５１の構成について説明する。図３はこの発明で採用することのできる電池モジュール５１の一例を分解して示しており、２枚のセル１Ａ，１Ｂをケースの内部に収納して構成した電池モジュールの例であり、各セル１Ａ，１Ｂは矩形もしくは方形の平板状に形成されており、その所定の一つの辺に相当する側縁部に、アルミ、銅などの薄い金属片からなる正極のリード端子２Ａ，２Ｂおよび負極のリード端子３Ａ，３Ｂが突出した状態に設けられている。なお、図３における上側のセル１Ａにおける各リード端子２Ａ，３Ａは、先端部が幾分、図３での下側になるようにクランク状に屈曲しており、また図３における上側のセル１Ｂにおける各リード端子２Ｂ，３Ｂは、先端部が幾分、図３での上側になるようにクランク状に屈曲している。
【００２６】
上記のセル１Ａ，１Ｂの間には、これらのセル１Ａ，１Ｂに挟み込まれた状態に配置されるサポートプレート４が設けられている。サポートプレート４の一例を図４および図５に示してあり、サポートプレート４は上記のセル１Ａ，１Ｂの一方の面とほぼ等しい面積、あるいはそれより広い面積の平板状の部分４Ａと、その平板状の部分４Ａにおける対向する二辺側に設けられた複数の台座部４Ｂ，４Ｃ，４Ｄとを備えている。なお、以下の説明では、これらの台座部４Ｂ，４Ｃ，４Ｄを、順に、第一台座部４Ｂ、第二台座部４Ｃ、第三台座部４Ｄとする。これらの台座部４Ｂ，４Ｃ，４Ｄのうち、セル１Ａ，１Ｂにおける前記リード端子２Ａ，３Ａ，２Ｂ，３Ｂが形成されている側縁とは反対側の側縁に近い第一台座部４Ｂは、平板状の部分４Ａの一つの側縁の全長に亘って形成され、この第一台座部４Ｂは、平板状の部分４Ａに対してその一方の面側（図３の下面側）にオフセットしている。すなわち、平板状の部分４Ａに対してクランク状に折り曲げられている。また、この第一台座部４Ｂの長手方向の両端部に比較的大径の固定孔５が形成され、これに近接して小径のピン孔６が形成されている。
【００２７】
平板状の部分４Ａの上記の第一台座部４Ｂとは反対側の側縁における各端部に幅（もしくは長さ）の小さい第二台座部４Ｃがそれぞれ形成されており、これらの第二台座部４Ｃには上記の固定孔５およびピン孔６と同様の固定孔５およびピン孔６が形成されている。また、これらの第二台座部４Ｃは、上記の長い第一台座部４Ｂと同様に平板状の部分４Ａに対してその一方の面側（図３の下面側）にオフセットしている。すなわち、平板状の部分４Ａに対してクランク状に折り曲げられている。
【００２８】
さらに、平板状の部分の周縁部のうち上記の長短（大小）の第一および第二台座部４Ｂ，４Ｃが形成されていない一対の側縁部は、図４および図５に示すように、一方の面側（図３の下側）に折り曲げられている。その折り曲げ幅（深さ）は、セル１Ａ，１Ｂの厚さ以下であって、セル１Ａ，１Ｂの側面が引っ掛かる程度である。したがって、サポートプレート４は、上記の各台座部４Ｂ，４Ｃが平板状の部分４Ａに対してクランク状に屈曲し、これ以外の側縁部が上記のように折り曲げられていることにより、全体として深さの浅い箱形になっている。その深さは、一つのセル１Ｂの厚さ程度であって、セル１Ｂを前後左右に相対的に移動しないようにその箱形の部分に嵌め込むことができるようになっている。また、箱形にすることにより、平板状の部分４Ａに対して垂直ないわゆる壁部が形成されるので、サポートプレート４の全体としての剛性が高くなって撓みなどの変形が生じにくくなっている。なお、このような剛性の向上のためには、上記のような箱形に構成する以外に、平板状の部分４Ａのいずれかの箇所にビードもしくはリブを形成してよい。すなわち、これら箱状にするために板厚方向に折り曲げた部分や、ビードやリブのために折り曲げた部分が補強部となっている。
【００２９】
上記の一対のいわゆる小さい第二台座部４Ｃの間に、前記正負のリード端子２Ａ，３Ａ（もしくは２Ｂ，３Ｂ）の間隔より小さい幅（もしくは長さ）の第三台座部４Ｄが形成されている。この第三台座部４Ｄは、平板状の部分４Ａに対して屈曲せずに平板状の部分４Ａを延長した板状の部分であり、後述するバスバー７Ａ，７Ｂを固定するための部分である。したがって、この第三台座部４Ｄには、バスバー７Ａ，７Ｂを取り付けるための複数の取り付け孔が形成されている。
【００３０】
図３に示すこの発明に係る電池モジュール５１は、マイクロコンピュータやセンサ、それらを接続しているＦＰＣ（フレキシブル・プリント・サーキット）やＦＦＣ（フレキシブル・フラット・ケーブル）などからなる制御基板８を備えている。この制御基板８は、上述した第一台座部４Ｂの幅と同程度の幅の細長い部材であって、信号を授受するポート部８Ａがその中央部に設けられている。また、この制御基板８を上記のサポートプレート４に取り付けるための基板ホルダ９が設けられている。基板ホルダ９は、前述した第一台座部４Ｂに載せられて固定されるように、第一台座部４Ｂと同程度の幅の細長い部材であり、図６に示すように、その両端部には中空の円柱部９Ａがそれぞれ一体に形成されている。これらの円柱部９Ａの間隔は、前述した第一台座部４Ｂに形成されている二つの固定孔５の間隔と同じであり、また各円柱部９Ａの上下両端部は、上記の固定孔５の内径とほぼ等しい外径でかつ第一台座部４Ｂや後述するケースを形成している金属板の板厚とほぼ等しい高さ（長さ）に突出している。この突出部９Ｂを固定孔５に嵌合させることにより、基板ホルダ９と第一台座部４Ｂもしくはケースとを連結し、かつ上下の突出部９Ｂに嵌合させられている部材の間隔を保持するようになっている。すなわち、この円柱部９Ａが支柱部となっている。なお、各円柱部９Ａの近傍には、前述したピン孔６と位置および径が一致するピン孔９Ｃが形成されている。さらに、基板ホルダ９の適宜な位置に、制御基板８を取り付けるためのピン９Ｄが設けられ、また長手方向の中央部には、制御基板８を挟み込む一対の板片からなる挟持部９Ｅが設けられている。
【００３１】
ここで、バスバー７Ａ，７Ｂについて説明すると、各セル１Ａ，１Ｂのリード端子２Ａ，２Ｂ，３Ａ，３Ｂを外部に導通させるためのものであって、矩形断面の棒状材であり、その表面は絶縁処理され、一方の端部に銅などからなる導電性の端子１０Ａ，１０Ｂが長手方向に突出して設けられている。また、バスバー７Ａ，７Ｂの中心部には、上記の端子１０Ａ，１０Ｂに導通したコネクタ（図示せず）が内部に露出して設けられたコネクタ孔１１Ａ，１１Ｂが設けられている。なお、一方のバスバー７Ａが正極で、他方のバスバー７Ｂが負極とされ、したがって一方のバスバー７Ａにおける端子１０Ａが、各セル１Ａ，１Ｂにおける正側のリード端子２Ａ，２Ｂに挟み込まれ、他方のバスバー７Ｂにおける端子１０Ｂが、各セル１Ａ，１Ｂにおける負側のリード端子３Ａ，３Ｂに挟み込まれるように構成されている。
【００３２】
これらのバスバー７Ａ，７Ｂが設けられている側でサポートプレート４をケースに対して固定するリードホルダ１２が設けられている。そのリードホルダ１２の一例を図７に示してあり、ここに挙げてあるリードホルダ１２は両端部に中空の円柱部１２Ａが一体化されている細長い部材であって、その円柱部１２Ａは前述した基板ホルダ９における円柱部９Ａと同様の形状に構成されている。すなわち、円柱部１２Ａの間隔は、前述した第二台座部４Ｃに形成されている二つの固定孔５の間隔と同じであり、また各円柱部１２Ａの上下両端部は、上記の固定孔５の内径とほぼ等しい外径でかつ第二台座部４Ｃや後述するケースを形成している金属板の板厚とほぼ等しい高さ（長さ）に突出している。この突出部１２Ｂを固定孔５に嵌合させることにより、リードホルダ１２と第二台座部４Ｃもしくはケースとを連結し、かつ上下の突出部１２Ｂに嵌合させられている部材の間隔を保持するようになっている。すなわち、この円柱部９Ａが支柱部となっている。なお、各円柱部１２Ａの近傍には、前述したピン孔６と位置および径が一致するピン孔１２Ｃが形成されている。
【００３３】
上記のセル１Ａ，１Ｂやサポートプレート４などを収容するケースは、薄い（浅い）凹断面形状のいわゆる本体部１３Ａと、その開口端に取り付けられて閉鎖する蓋体１３Ｂとから構成されている。これら本体部１３Ａと蓋体１３Ｂとは、上記のサポートプレート４の輪郭程度もしくはそれより幾分大きい内法をもった矩形もしくは方形に形成されており、本体部１３Ａおよび蓋体１３Ｂにおける四つのコーナ部で前記サポートプレート４の第一および第二の台座部４Ｂ，４Ｃにおける各固定孔５に対応する位置に、各固定孔５と同様の固定孔１４が形成されている。図８は本体部１３Ａの平面図である。また、本体部１３Ａにおけるこれらの固定孔１４に隣接する位置で前記サポートプレート４の第一および第二の台座部４Ｂ，４Ｃにおける各ピン孔６に対応する位置に、各ピン孔６と同様のピン孔１５が形成されている。さらに、本体部１３Ａには、前述した一方のバスバー７Ｂにおけるコネクタ孔１１Ｂに対応してこのコネクタ孔１１Ｂより大径のコネクタ窓孔１６Ａが形成されている。これと同様にこの蓋体１３Ｂには、前述した他方のバスバー７Ａにおけるコネクタ孔１１Ａに対応してこのコネクタ孔１１Ａより大径のコネクタ窓孔１６Ｂが形成されている。さらに、本体部１３Ａおよび蓋体１３Ｂのそれぞれには、前述したポート部８Ａを外部に対して開口させるポート孔１７Ａ，１７Ｂが、前記ポート部８Ａに対応する箇所に形成されている。
【００３４】
上記の電池モジュールは、前記本体部１３Ａにセル１Ａ，１Ｂやサポートプレート４などを図３に示す順序で配列して収容し、その本体部１３Ａを蓋体１３Ｂによって閉じることにより構成される。その組み立ての順序は任意であるが、例えばサポートプレート４に他の各部材を取り付け、そのユニット化されたものを本体部１３Ａに入れて蓋体１３Ｂによって閉じればよい。先ず、サポートプレート４における第三台座部４Ｄに上下のバスバー７Ａ，７Ｂを取り付ける。その場合、それぞれの端子１０Ａ，１０Ｂが対応する極側のリード端子２Ａ，３Ａ，２Ｂ，３Ｂ側に延びているように向きを定めて取り付ける。なお、その取付は、上下のバスバー７Ａ，７Ｂに形成されているピンを第三台座部４Ｄに貫通孔を通して互いに嵌合させることにより行えば良く、あるいはネジ止めや接着などの方法を採用してもよい。
【００３５】
ついで、サポートプレート４の上下のそれぞれにセル１Ａ，１Ｂを組み付ける。その場合、サポートプレート４が前述したように浅い箱状に構成されているので、図３での下側のセル１Ｂはその内部に嵌め込まれることになる。このセル１Ｂは両面テープなどの粘着材を介してサポートプレート４の下面に貼り付けてもよい。また、図３での上側のセル１Ａはサポートプレート４の上面に載せられるが、その場合、粘着材を介してサポートプレート４の図３での上面に貼り付けてもよい。サポートプレート４の上下両面にセル１Ａ，１Ｂを配置することにより、正極のリード端子２Ａ，２Ｂが正極側のバスバー７Ａの端子１０Ａを挟み付けて電気的に導通し、また負極のリード端子３Ａ，３Ｂが負極側のバスバー７Ｂの端子１０Ｂを挟み付けて電気的に導通する。なお、電気的な導通を確実にするためにハンダ付け、レーザー溶接、超音波接合などされていてもよい。
【００３６】
セル１Ａ，１Ｂおよびバスバー７Ａ，７Ｂが上記のように組み付けられたサポートプレート４をケースを構成している前記本体部１３Ａの内部に嵌め込むと、第一台座部４Ｂおよび第二台座部４Ｃにそれぞれ形成されている固定孔５が、本体部１３Ａに形成されている固定孔１４に一致し、またピン孔６が本体部１３Ａに形成されているピン孔１５に一致する。この状態で第一台座部４Ｂの上に基板ホルダ９を載せると、その両端部に形成されている円柱部９Ａにおける突出部９Ｂがサポートプレート４の固定孔５、あるいはこれに加えて本体部１３Ａの固定孔１４に嵌合してこれらが連結される。
【００３７】
また同様に、第二台座部４Ｃの上にリードホルダ１２を載せると、その両端部に形成されている円柱部１２Ａにおける突出部１２Ｂがサポートプレート４の固定孔５、あるいはこれに加えて本体部１３Ａの固定孔１４に嵌合してこれらが連結される。そして、本体部１３Ａの図３における底面側からピン孔１５に固定ピン１８を挿入すると、その先端部は各ホルダ９，１２におけるピン孔９Ｃ，１２Ｃまで到り、したがってその先端部をカシメルなどのことによりサポートプレート４が各ホルダ９，１２を介して本体部１３Ａに固定される。このようにして固定された基板ホルダ９に制御基板８を載せると、基板ホルダ９におけるピン９Ｄや挟持部９Ｅに制御基板８が係合し、制御基板８が基板ホルダ９によって保持される。なお、図３における下側のバスバー７Ｂにおけるコネクタ孔１１Ｂが本体部１３Ａに形成されているコネクタ窓孔１６Ａを介して外部に開口する。また同様に、制御基板８におけるポート部８Ａが、本体部１３Ａに形成されているポート孔１７Ａを介して外部に開口している。
【００３８】
上記のようにして各セル１Ａ，１Ｂやサポートプレート４などを本体部１３Ａに納めた状態で、本体部１３Ａに対する向きを整えた状態で蓋体１３Ｂを本体部１３Ａの開口端に被せると、蓋体１３Ｂが本体部１３Ａの開口端に嵌り込むとともに、前述した各円柱部９Ａ，１２Ａにおける突出部９Ｂ，１２Ｂが蓋体１３Ｂに形成されている固定孔１４が嵌合し、両者が連結される。また、図３における上側のバスバー７Ａにおけるコネクタ孔１１Ａが蓋体１３Ｂに形成されているコネクタ窓孔１６Ｂを介して外部に開口し、同様に、制御基板８におけるポート部８Ａが、蓋体１３Ｂに形成されているポート孔１７Ｂを介して外部に開口する。
【００３９】
上記の電池モジュール５１は、その姿勢あるいは表裏を揃えて積層され、前述したケーシング５２の内部に収納される。各電池モジュール５１には、上述したように、表裏の互いに対応する位置にコネクタ窓孔１６Ａ，１６Ｂが形成されているから、姿勢を揃えて積層すれば、それらのコネクタ窓孔１６Ａ，１６Ｂが一直線上に並ぶことになる。したがって、銅などの導電性材料からなるピン形状もしくはプラグ形状のコネクタ６２を各電池モジュール５１の間に配置し、その一端部を一方の電池モジュール５１のコネクタ窓孔１６Ａに差し込んでコネクタ孔１１Ａに嵌合させ、かつ他方の端部を他方の電池モジュール５１におけるコネクタ窓孔１６Ｂに差し込んでコネクタ孔１１Ｂに嵌合させることにより、互いに隣接する電池モジュール５１が電気的に接続される。前述した電力用リード５９は、上記のコネクタ６２によって電池モジュール５１のセル１Ａ（もしくは１Ｂ）に接続されるようになっている。すなわち、電力用リード５９は、積層されている電池モジュール５１のうちその端部に位置する電池モジュール５１との距離が、前記コネクタ６２によって接続可能な距離となり、かつその電池モジュール５１のコネクタ窓孔１６Ａ，１６Ｂと対向する位置にあるように配置されている。そして、そのコネクタ窓孔１６Ａ，１６Ｂもしくは前記コネクタ孔１１Ａ，１１Ｂと同様の接続孔５９Ａが形成されている。したがって、前記支柱部材５４の長さもしくはその両端部に位置するエンドプレート５３Ａ，５３Ｂ同士の間隔に相当する数の電池モジュール５１を積層し、これをエンドプレート５３Ａ，５３Ｂの間に配置すれば、その積層方向での端部に位置する電池モジュール５１の電極がコネクタ６２によって電力用リード５９に接続される。
【００４０】
また一方、各電池モジュール５１におけるポート部８Ａは、蓋体１３Ｂから突出しており、これに対して本体部１３Ａの底部には、ポート部８Ａに対応したポート孔１７Ａが形成されているので、積層されて互いに隣接している電池モジュール５１の一方の電池モジュール５１におけるポート部８Ａが他方の電池モジュール５１におけるポート孔１７Ａに差し込まれて、それぞれの制御基板８同士が導通する。前述した制御用リード６０は、電池モジュール５１同士での導通と同様にして電池モジュール５１に導通するように構成されている。すなわち、制御用リード６０は、積層されている電池モジュール５１のうちその端部に位置する電池モジュール５１の電極との距離が、前記ポート部８Ａを嵌合させることのできる距離となり、かつそのポート孔１７Ａ，１７Ｂと対向する位置に配置されている。そして、そのポート孔１７Ａに差し込まれて、あるいはポート部８Ａを挿入させて制御基板８にデータ通信可能に導通するコネクタ６０Ａが設けられている。したがって、前記支柱部材５４の長さもしくはその両端部に位置するエンドプレート５３Ａ，５３Ｂ同士の間隔に相当する数の電池モジュール５１を積層し、これをエンドプレート５３Ａ，５３Ｂの間に配置すれば、その積層方向での端部に位置する電池モジュール５１の制御基板８がコネクタ６０Ａによって制御用リード６０に接続される。
【００４１】
なお、図１に示す例では、一方のエンドプレート５３Ａ（もしくは５３Ｂ）の電力用リード５９が正極となり、他方のエンドプレート５３Ｂ（もしくは５３Ａ）の電力用リード５９が負極となり、したがって両端部の各エンドプレート５３Ａ，５３Ｂに電力用リードを設けることになる。これに対して制御用リード６０はいずれか一方のエンドプレート５３Ａ（もしくは５３Ｂ）にのみ設けるように構成することもできる。
【００４２】
また、前述したエンドプレート５３Ａ，５３Ｂおよび各支柱部材５４を締結するロングボルト５５を設ける位置について説明すると、積層されて各支柱部材５４の間に保持された電池モジュール５１は、それぞれ構成が同じであって、また姿勢もしくは表裏を揃えて配列されているから、基板ホルダ９の円柱部９Ａ同士、およびリードホルダ１２の円柱部１２Ａ同士は、一直線上に並び、それぞれ一本の貫通孔を形成した状態となる。各エンドプレート５３Ａ，５３Ｂには、それらの貫通孔と中心軸線を一致させたボルト孔６３が形成されている。したがって、ロングボルト５５は、このボルト孔６３から各電池モジュール５１における円柱部９Ａ，１２Ａに挿入され、かつ他方のエンドプレート５３Ａ（５３Ｂ）からロングボルト５５が突出させられ、その突出端にナット６４が取り付けられている。したがって、積層された電池モジュール５１は、各支柱部材５４によってコーナ部を保持されるとともに、ロングボルト５５によっても、積層状態を維持するように保持されている。
【００４３】
図９および図１０に上記の組電池５０の使用状態の一例を示してある。ここに示す例は、電源スタンド６５を使用した例であり、その電源スタンド６５は、組電池５０を載せてその長手方向の両端位置を規定するサドル６６と、ボード部６７とを備えている。このボード部６７は、電源スタンド６５の主要部分をなしており、組電池５０の長さ以上の長さを有する立壁状の部分であり、そのボード部６７における組電池５０側を向く面には、前記ソケット６１を差し込む受け部６８が、各ソケット６１に対応して設けられている。この受け部６８は、ソケット６１と対をなすものであって、ソケット６１における電力用の接点に導通する接点や、制御用の接点に導通する接点などを備えている。
【００４４】
また、ボード部６７の内部には、インバータやコンバータ、あるいは変圧器、非常用継電器、ヒューズが設けられ、さらに外部の電気機器を接続するためのコンセント（それぞれ図示せず）などが設けられている。
【００４５】
したがって、この発明に係る上記の組電池５０においては、支柱部材５４の長さなどによって決まる数の電池モジュール５１を、その姿勢もしくは向きを揃えて積層し、かつそれぞれの電池モジュール５１の間に前述したコネクタ６２を介在させる。この状態では、各電池モジュール５１におけるバスバー７Ａ，７Ｂがコネクタ６２によって互いに導通し、また制御基板８同士がポート部８Ａによって接続される。このように積層した一群の電池モジュール５１のコーナ部に支柱部材５４をあてがい、かつその支柱部材５４の両端部にエンドプレート５３Ａ，５３Ｂを突き当てる。そして、ロングボルト５５を一方のエンドプレート５３Ａ（５３Ｂ）から他方のエンドプレート５３Ｂ（５３Ａ）に亘って貫通させ、その先端部にナット６４を締め込んで各エンドプレート５３Ａ，５３Ｂおよび一群の電池モジュール５１を締結する。なお、支柱部材５４に前記外板５６を取り付けて筒状に形成してある場合には、その内部に所定数の電池モジュール５１を順に送り込んでそれらの電池モジュール５１を一方のエンドプレート５３Ａ（５３Ｂ）の内面側に積層するようにしてもよい。
【００４６】
こうしてケーシング５２の内部に組み付けられた一群の電池モジュール５１は、エンドプレート５３Ａ，５３Ｂの間を埋めて各エンドプレート５３Ａ，５３Ｂの内面にほぼ密着するので、積層された状態での両端部に位置する電池モジュール５１は、コネクタ６２を介して前述した電力用リード５９に導通させられ、またポート部８Ａやポート孔１７Ａ，１７Ｂを介して前述した制御用リード６０に導通させられる。このようにして組み上げた組電池５０を上記の電源スタンド６５に規定の向きに載せれば、組電池５０におけるソケット６１が受け部６８に差し込まれ、外部に電力や制御データを取り出すことができる。
【００４７】
そのソケット６１や受け部６８は、電池モジュール５１に直接接続するためのものではないので、その形状や構造は任意に選択でき、したがってそれらを汎用性の高いものとして組電池５０自体を汎用性の高いものとすることができる。
【００４８】
そして、いずれかの電池モジュール５１の電圧が低下したり、断線などによって通電できなくなったりした場合、そのような異常のある電池モジュール５１を正常品に交換する。この発明における組電池５０では電池モジュール５１は、前述した各リード５９，６０もしくは電池モジュール５１同士に接続されているだけであって、外部の電気機器には直接は接続されていないので、電池モジュール５１の交換の際に特別な接続替えの作業を必要とせず、この点でも汎用性の高いものとすることができ、併せてメインテナンスの容易なものとすることができる。また、この発明における電池モジュール５１は、エンドプレート５３Ａ，５３Ｂにおける各リード５９，６０に接続されるものの、外部の電気機器にはソケットを介して接続され、外部の電気機器に直接接続されるものではないから、積層されているいずれかの電池モジュール５１に異常があってこれを取り外し、残余の複数の電池モジュール５１を適宜なケーブルやダミーモジュールなどによって各リード５９，６０に結線すれば、取り出し得る電力が幾分低下するものの従前と同様に電源として使用することができ、この点においても汎用性を高くすることができ、また利便性の良いものとすることができる。
【００４９】
また、この発明に係る組電池は、支柱部材５４の内側に電池モジュール５１を配置し、その支柱部材５４によって電池モジュール５１を支持するとともに、その支柱部材５４の外面側に外壁部を設けたので、積層された電池モジュール５１とこれを収容しているケーシング５２の内面との間に冷却用通気スペース５８を確保することができ、電池モジュール５１が発熱して温度が上昇した場合、空気の対流やケーシング５２の内外での外気の流動が生じ、その結果、電池モジュール５１を冷却してその電気的特性の低下や耐久性の低下を防止もしくは抑制することができる。特にその冷却用通気スペース５８は、電池モジュール５１を支持するための支柱部材５４を設けることにより形成することができ、新たな部材を追加するものではないから、組電池５０の全体としての構成を簡素化し、あるいは小型化することができる。これに加えて、上記の組電池５０では、積層した複数の電池モジュール５１を緩衝材５６を介して支柱部材５４によって保持するように構成されているので、電池モジュール５１に掛かる荷重が緩衝材５６によって緩和される。そのため、電池モジュール５１の本体部１３Ａや蓋体１３Ｂは、アルミ合金などの薄い金属板によって構成でき、その結果、軽量化を図ることができるとともに、放熱性を向上させることができる。
【００５０】
なお、この発明は上記の具体例に限定されるものではないのであって、積層する電池モジュールは、制御基板を備えていないものであってもよく、したがってエンドプレートには制御用リードを設けずに、電力用リードのみを設けた構成であってもよい。また、上記の具体例では、電池モジュールを一列に積層した例を示したが、この発明では、単電池を含む複数の電池モジュールを複数例に積層して配列してもよい。その場合、全ての電池モジュールを直列に接続してもよく、また各列では直列接続し、かつ各列を並列に接続してもよい。さらに、この発明では、正極用のソケットと、負極用のソケットとを設けることになるが、これら両方のソケットをいずれか一方のエンドプレートにまとめて設けてもよい。その場合、他方のエンドプレート側の電極から一方のエンドプレートの電力用リードに電流を導く電路をケーシングの内部に設ければよい。そして、この発明では、前述した電源スタンドを用いずに、エンドプレートに設けられているソケットに、外部の電気機器を直接接続して組電池を電源として使用するように構成してもよい。
【符号の説明】
【００５１】
１Ａ，１Ｂ…セル、 ７Ａ，７Ｂ…バスバー、 ８…制御基板、 ８Ａ…ポート部、 ９…基板ホルダ、 ９Ａ…円柱部、 １１Ａ，１１Ｂ…コネクタ孔、 １２…リードホルダ、 １２Ａ…円柱部、 １３Ａ…本体部、 １３Ｂ…蓋体、 １６Ａ…コネクタ窓孔、 １６Ｂ…コネクタ窓孔、 １７Ａ，１７Ｂ…ポート孔、 ５０…組電池、 ５１…電池モジュール、 ５２…ケーシング、 ５３Ａ，５３Ｂ…エンドプレート、 ５４…支柱部材、 ５５…ロングボルト、 ５６…緩衝材、 ５８…冷却用通気スペース、 ５９…電力用リード、 ５９Ａ…接続孔、 ６０…制御用リード、 ６１…ソケット、 ６２…コネクタ、 ６０Ａ…コネクタ、 ６５…電源スタンド、 ６６…サドル、 ６７…ボード部、 ６８…受け部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平板型電池モジュールもしくは扁平電池モジュールを、複数、積層するとともに、それらの電池モジュールが直列もしくは並列、あるいは直並列に接続して、ケーシングの内部に収納されてユニット化された組電池において、
前記ケーシングの前記電池モジュールの積層方向における少なくとも一方の端部にエンドプレートが設けられ、
そのエンドプレートの内面には、最端部に積層されている電池モジュールの電極に導通させられる電力用リードと、前記最端部に積層されている電池モジュールに設けられている、前記電池モジュールを制御する制御基板に導通させられる制御用リードとの少なくともいずれか一方のリードが設けられ、かつ
そのリードを他の機器に接続するためのソケットが前記エンドプレートの外面に設けられている
ことを特徴とする組電池。
【請求項２】
前記ケーシングは、前記電池モジュールの積層方向での両端側に位置する一対のエンドプレートを備え、
それらのエンドプレートは積層された電池モジュールの外周側に位置する複数本の支柱部材で連結され、
前記積層された複数の電池モジュールはそれらの支柱部材によって外周部を拘束されて前記エンドブレートの間に保持されている
ことを特徴とする請求項１に記載の組電池。
【請求項３】
前記各支柱部材の外面を連結した状態に外壁部が設けられるとともに、
その外壁部の内面と前記積層された電池モジュールの外周部との間に冷却用通気スペースが形成されている
ことを特徴とする請求項２に記載の組電池。
【請求項４】
前記外壁部の少なくとも一部に、前記冷却用通気スペースに連通した開口部が形成されていることを特徴とする請求項３に記載の組電池。
【請求項５】
前記支柱部材と前記電池モジュールとの間に緩衝材が介在されていることを特徴とする請求項２ないし４のいずれかに記載の組電池。
【請求項６】
前記電池モジュールは、一方の面側に正極が設けられるとともに、他方の面に負極が設けられ、かつその正極が積層状態で隣接する他の電池モジュールの負極に対向して導通させられ、前記負極が積層状態で隣接する他の電池モジュールの正極に対向して導通させられるように構成され、
積層状態での最端部の電池モジュールの正極もしくは負極が前記エンドブレートにおける電力用リードに導通している
ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の組電池。
【請求項１】
平板型電池モジュールもしくは扁平電池モジュールを、複数、積層するとともに、それらの電池モジュールが直列もしくは並列、あるいは直並列に接続して、ケーシングの内部に収納されてユニット化された組電池において、
前記ケーシングの前記電池モジュールの積層方向における少なくとも一方の端部にエンドプレートが設けられ、
そのエンドプレートの内面には、最端部に積層されている電池モジュールの電極に導通させられる電力用リードと、前記最端部に積層されている電池モジュールに設けられている、前記電池モジュールを制御する制御基板に導通させられる制御用リードとの少なくともいずれか一方のリードが設けられ、かつ
そのリードを他の機器に接続するためのソケットが前記エンドプレートの外面に設けられている
ことを特徴とする組電池。
【請求項２】
前記ケーシングは、前記電池モジュールの積層方向での両端側に位置する一対のエンドプレートを備え、
それらのエンドプレートは積層された電池モジュールの外周側に位置する複数本の支柱部材で連結され、
前記積層された複数の電池モジュールはそれらの支柱部材によって外周部を拘束されて前記エンドブレートの間に保持されている
ことを特徴とする請求項１に記載の組電池。
【請求項３】
前記各支柱部材の外面を連結した状態に外壁部が設けられるとともに、
その外壁部の内面と前記積層された電池モジュールの外周部との間に冷却用通気スペースが形成されている
ことを特徴とする請求項２に記載の組電池。
【請求項４】
前記外壁部の少なくとも一部に、前記冷却用通気スペースに連通した開口部が形成されていることを特徴とする請求項３に記載の組電池。
【請求項５】
前記支柱部材と前記電池モジュールとの間に緩衝材が介在されていることを特徴とする請求項２ないし４のいずれかに記載の組電池。
【請求項６】
前記電池モジュールは、一方の面側に正極が設けられるとともに、他方の面に負極が設けられ、かつその正極が積層状態で隣接する他の電池モジュールの負極に対向して導通させられ、前記負極が積層状態で隣接する他の電池モジュールの正極に対向して導通させられるように構成され、
積層状態での最端部の電池モジュールの正極もしくは負極が前記エンドブレートにおける電力用リードに導通している
ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の組電池。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１３−３７９１３（Ｐ２０１３−３７９１３Ａ）
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７３４２３（Ｐ２０１１−１７３４２３）
【出願日】平成２３年８月８日（２０１１．８．８）
【出願人】（０００２０８４５５）大和製罐株式会社 (309)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月８日（２０１１．８．８）
【出願人】（０００２０８４５５）大和製罐株式会社 (309)
【Ｆターム（参考）】
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