JP2001229897A - 組電池、電池の固定方法、および電動車両 - Google Patents

組電池、電池の固定方法、および電動車両

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JP2001229897A JP2000036407A JP2000036407A JP2001229897A JP 2001229897 A JP2001229897 A JP 2001229897A JP 2000036407 A JP2000036407 A JP 2000036407A JP 2000036407 A JP2000036407 A JP 2000036407A JP 2001229897 A JP2001229897 A JP 2001229897A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 二次電池の大型化、複雑化させることなく、
組電池を構成する二次電池の間隔を所定の間隔に保持す
る。 【解決手段】 所定の関係で結線されて組電池を構成し
ている二次電池の各出力端子を利用して、該二次電池に
電池同士の間隔を保持する間隔保持部材を組み付ける。
各二次電池には出力端子が設けられているので、間隔保
持部材を出力端子を利用して組み付ければ、新たなネジ
穴を設けたり、ネジ穴を設けるために電池容器を補強し
たりすることなく、間隔保持部材を組み付けることがで
きる。そのため、二次電池の大型化や電池構造の複雑化
などを伴うことなく、組電池を構成する各二次電池の間
隔を所定の間隔に保持することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、組電池を構成す
る複数の電池同士を所定の間隔に保つ技術に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】複数の二次電池を配列し、該二次電池の
出力端子同士を所定の関係となるよう結線して構成した
組電池が、各種機器の電源として広く使用されている。
二次電池は、充放電時にジュール熱を発して電池温度が
上昇し、また、電池温度が高くなると充放電効率が低下
する性質があるので、一般には電池を冷却しながら使用
される。特に、組電池では電池間で性能のばらつきが発
生しないように、各二次電池を等しく冷却しながら使用
することが望ましい。
【0003】組電池を構成する各二次電池を等しく冷却
するための技術としては、次のような技術が広く使用さ
れている。すなわち、電池の側面に複数のリブあるいは
突起を設け、これらリブあるいは突起の位置を、複数の
電池を側面で互いに接するように並べたときに、隣接す
る電池のリブあるいは突起が向かい合うような位置とし
ておく。このような電池を並べて組電池を構成すれば、
リブあるいは突起の間に、いずれの電池間でも同じ大き
さの隙間を形成することができる。こうして形成した各
隙間に冷却風を供給すれば、それぞれの隙間を通過する
冷却風量は等しくなるので、各二次電池を等しく冷却す
ることが可能となる。
【0004】かかる技術においては、組電池の使用中に
二次電池の位置が動いて、各電池間に形成した隙間の大
きさが変わってしまうことのないように、電池の間隔を
保持するための部材(以下、間隔保持部材という)を各
電池に組み付けて、各電池の間隔が変わらないようにし
ておけば便利である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、間隔保持部材
を二次電池に組み付けるためには、電池側にネジ穴やス
タッドボルトを設けたり、更にはそのために電池容器の
補強が必要になるなどして、電池の大型化、および電池
構造の複雑化を招くという問題がある。かといって、嵌
合などの簡易的な方法を用いて間隔保持部材を電池に組
み付けたのでは、組電池の使用中に、熱膨張や振動など
の影響で二次電池と間隔保持部材との嵌合が弛んでしま
うおそれがある。
【0006】また、いわゆる電動車両の電源として組電
池が使用される場合、車両の走行に伴って、該組電池に
は振動や環境温度の変化が加わるので、二次電池と間隔
保持部材との嵌合が弛んでしまうおそれがある。更に、
車両には乗員の居住空間や荷物の搭載空間をできるだけ
大きく採るという強い要請があり、このため車両搭載用
の組電池はできるだけコンパクトなものにすることが望
ましい。また、車両の運動性能あるいは燃費の向上のた
めには、組電池を軽量化することが望ましい。
【0007】しかし、間隔保持部材を二次電池に組み付
けるために、電池にネジ穴やスタッドボルトなどを設け
たのでは、二次電池の大型化および電池構造の複雑化を
招いてしまい、延いては、組電池の大型化および重量増
加をきたすという問題がある。
【0008】この発明は、従来技術における上述のよう
な問題を解決するためになされたものであり、組電池を
構成する各二次電池の大型化あるいは電池構造の複雑化
を招くことなく、間隔保持部材を二次電池に組み付け
て、各電池の間隔が変わらないように保持する技術を提
供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】上
述の課題の少なくとも一部を解決するため、本発明の組
電池は次の構成を採用した。すなわち、出力端子を有す
る複数の二次電池を所定の間隔で配列し、該各二次電池
の出力端子間を所定の関係に結線して成る組電池におい
て、前記各二次電池の間隔を前記所定の間隔に保持する
間隔保持部材が、前記出力端子を用いて該二次電池に組
み付けられていることを特徴とする。
【0010】また、上記組電池に対応する本発明の二次
電池の固定方法は、出力端子を有する複数の二次電池を
所定の間隔で固定する方法において、前記各二次電池の
間隔を前記所定の間隔に保持する間隔保持部材を、前記
出力端子に組み付けることによって、該各二次電池を固
定することを特徴とする。
【0011】かかる組電池および電池の連結方法におい
ては、組電池を構成する各二次電池の間隔を保持する間
隔保持部材を、該二次電池に設けられた出力端子を利用
して組み付ける。組電池は、二次電池の出力端子同士
を、直列あるいは並列などの所定の関係に結線して形成
されており、各二次電池には予め出力端子が設けられて
いる。従って、これら出力端子を利用して間隔保持部材
を組み付けることとすれば、二次電池側にあらたなネジ
穴やスタッドボルトを設けるといった変更を何ら加える
必要がないので、間隔保持部材を簡便に組み付けること
ができる。また、新たなネジ穴やスタッドボルトなどを
二次電池に設ける必要がないので、二次電池が大型化し
たり、構造が複雑化することを避けることができるので
好適である。
【0012】更には、二次電池の出力端子の位置を、出
力端子同士の接続作業がもっとも容易となる位置に設け
ておけば、同時に、間隔保持部材の組付作業も容易なも
のとすることができる。すなわち、出力端子の接続作業
の作業性と、間隔保持部材の組付作業の作業性とを両立
させて改善することが容易となるので好適である。
【0013】かかる組電池においては、前記出力端子に
取り付けられて該出力端子同士を接続する導電性のある
端子接続部材を備え、該端子接続部材と前記間隔保持部
材とを、前記出力端子に共締めするようにしてもよい。
こうして端子接続部材と間隔保持部材とを出力端子に共
締めすれば、端子接続部材と間隔保持部材とを一度に組
み付けることができるので好適である。
【0014】かかる組電池に用いられる前記間隔保持部
材は、該間隔保持部材とともに共締めされる互いに隣接
した前記端子接続部材の間に立設されて、該端子接続部
材間の導通を妨げる絶縁部材を備えた間隔保持部材とし
てもよい。こうすれば、組電池の使用中に異物が付着す
るといった理由で、隣接する端子接続部材間が導通する
ことを回避することができるので好適である。
【0015】かかる組電池に用いられる前記間隔保持部
材には、該間隔保持部材を前記出力端子に組み付けると
前記端子接続部材も該出力端子に組み付けられるよう
に、予め間隔保持部材に前記端子接続部材を組み付けて
おいてもよい。このような間隔保持部材を前記出力端子
に組み付ければ、該端子接続部材の該出力端子への取り
付けと、該間隔保持部材の取り付けとを同時に完了する
ことができるので好適である。
【0016】かかる組電池においては、間隔保持部材に
組み付けられた端子接続部材の脱落を防止するための脱
落防止部を、該間隔保持部材に設けておいてもよい。こ
うすれば、間隔保持部材の組み付けの際に、あるいは取
り外しの際に、端子接続部材が間隔保持部材から脱落す
ることを回避できるので、作業性が改善されて好適であ
る。
【0017】かかる組電池においては、前記端子接続部
材を、前記間隔保持部材を介して前記二次電池に組み付
けるようにしてもよい。こうすれば、例えば、端子接続
部材が腐食するといった理由で交換が必要になった場合
にも、間隔保持部材を外すことなく、端子接続部材のみ
を交換することができるので、作業性が改善されて好適
である。
【0018】かかる組電池に用いられる前記間隔保持部
材には、前記各二次電池に嵌合され、前記二次電池と干
渉して該二次電池の間隔を所定値範囲内に保持するロッ
ク部を設けておいてもよい。こうしておけば、二次電池
が移動しようとした場合に、該ロック部で間隔保持部材
と二次電池とが干渉して、二次電池の間隔を所定値範囲
内に保持することができる。更に、かかる構造において
は、二次電池の移動はロック部が規制するため、二次電
池の移動を規制するための過大な荷重が出力端子にかか
ることがない。そのため、出力端子が破損するおそれが
ないので好適である。
【0019】かかるロック部を有する前記間隔保持部材
は、該間隔保持部材から突設するようにロック部を設け
てもよい。間隔保持部材は概して単純な形状であるた
め、突設したロック部を比較的に形成することができる
ので好適である。
【0020】かかる組電池においては、端子接続部材を
導電性のある強度部材で形成し、該端子接続部材と間隔
保持部材とを用いて、次のようにして各二次電池の間隔
を保持することとしてもよい。すなわち、該端子接続部
材を出力端子間に組み付けることで該端子間を接続し、
該端子接続部材で接続されていない端子間には絶縁性材
料で形成された間隔保持部材を組み付ける。
【0021】端子接続部材は強度部材で形成されている
ので、該端子接続部材を出力端子に組み付けることで、
該端子同士を接続すると同時に、該端子が設けられてい
る前記二次電池の間隔を保持することができる。該端子
接続部材によって互いの間隔が保持されない二次電池の
各出力端子には、間隔保持部材を組み付ければ、すべて
の二次電池の間隔を所定範囲内に保持することができ
る。こうして端子接続部材に間隔保持部材としての機能
を兼ねさせれば、部品重量が軽減し、あるいは組電池の
構造を合理化することができるので好適である。
【0022】かかる組電池においては、端子接続部材と
間隔保持部材とを一体に構成しておいてもよい。こうす
れば、端子接続部材と間隔保持部材とを別々に組み付け
る必要がなくなるので好適である。
【0023】かかる組電池においては、端子接続部材を
導電性のある強度部材で形成しておき、二次電池に隣接
して組み付けられる端子接続部材同士を、絶縁材料で形
成した結合部材を用いて互いに結合しておいてもよい。
【0024】こうすれば、端子接続部材で出力端子同士
が直接つながっている二次電池の間隔は、該端子接続部
材によって保持することができる。また、出力端子同士
が直接はつながっていない二次電池の間隔も、各出力端
子に組み付けられた端子接続部材同士が結合部材を介し
て結合されているので、電池間隔を保持することができ
る。更に、端子接続部材を互いに結合して一体化してお
けば、各端子接続部材を別々に組み付ける必要がなくな
るので好適である。
【0025】
【発明の他の態様】電力を用いて走行するいわゆる電動
車両においては、複数の二次電池で構成される組電池が
搭載されている。これら組電池は、車両の走行にともな
う振動や温度環境の変化を受けるので、該組電池を構成
する電池の間隔が変わらないように各電池を保持してお
く必要がある。更に、乗員の居住空間の確保や車両の性
能改善のために、電動車両においては、組電池の小型化
および軽量化が強く要請される。従って、本発明は、組
電池を搭載した電動車両としての以下のような態様も含
んでいる。すなわち、出力端子を有する複数の二次電池
を接続して成る組電池を搭載し、該組電池の電力を用い
て走行する電動車両において、前記組電池は、前記各二
次電池の間隔を所定の間隔に保持する間隔保持部材を、
前記出力端子を用いて該二次電池に組み付けるととも
に、該各出力端子間を所定の関係に結線して成る組電池
であることを特徴とする電動車両としての態様である。
【0026】かかる電動車両においては、出力端子に間
隔保持部材を組み付けて電池間隔が保持されている組電
池を搭載しているので、車両の走行に伴う振動などによ
って、組電池を構成する各電池の間隔が変わることがな
いので好適である。
【0027】更に、出力端子を利用して間隔保持部材を
組み付ければ、二次電池にネジ穴やスタッドボルトを追
加したり、そのために二次電池容器を補強するといった
変更を加える必要がない。その結果、二次電池の大型化
や構造の複雑化を招くことがなく、延いては、電動車両
の居住空間の増大や、車両重量軽減等を図ることが可能
となるので好適である。
【0028】
【発明の実施の形態】本発明の作用・効果をより明確に
説明するために、本発明の実施の形態を、次のような順
序に従って説明する。 A.第1実施例: A−1.装置構成: A−2.第1実施例の間隔保持部材の機能: A−3.変形例: B.第2実施例: B−1.第2実施例の間隔保持部材: B−2.変形例: C.電動車両への適用例:
【0029】A.第1実施例: A−1.装置構成:図1は、第1実施例の組電池10の
使用状態を示す分解組立図である。図示するように、本
実施例の組電池10は、ロアケース20とアッパケース
30とからなるケース内に収納して使用される。組電池
10をケース内に収納したものを電池モジュールアセン
ブリ90と呼ぶ。
【0030】組電池10は、薄い箱形形状の電池モジュ
ール50を38枚並べ、それら電池モジュール50を拘
束プレート12で両側から軽く拘束し、電池モジュール
50の各出力端子に一組のバスバーアセンブリ100,
150を締結して構成されている。詳細は後述するが、
バスバーアセンブリ100,150は、電池モジュール
50の各出力端子間を電気的に接続するとともに、電池
モジュール50の間隔が所定間隔となるよう保持する機
能を有している。電池モジュール50についても後述す
る。拘束プレート12は鋼板を打ち抜いて形成されてお
り、この拘束プレート12と鋼鉄製の拘束ボルト14と
ナット16とを用いて、38個の電池モジュール50が
拘束されている。
【0031】ロアケース20は鋼板をプレス加工して形
成され、冷却風を取り入れるための吸気口24と、冷却
風通路22とが設けられている。アッパケース30に
は、冷却風を排出するための排気口36と、組電池10
の電圧を取り出すための正極側出力端子38および負極
側出力端子39とが設けられている。拘束プレート12
を用いて一体化した組電池10を、ロアケース20の冷
却風通路2の上に置き、組電池10と正極側および負極
側の各出力端子38,39とを接続した後、上からアッ
パケース30をかぶせてボルト32でロアケース20と
アッパケース30とを固定すると、電池モジュールアセ
ンブリ90が完成する。後述するように、アッパケース
30の内側にはシール部材が設けられていて、アッパケ
ース30をロアケース20に固定すると、各電池モジュ
ール50の上面にシール部材が押しつけられて組電池1
0が固定される。また、ロアケース20とアッパケース
30との間には、冷却風の漏れを防ぐためのシール34
が設けられている。
【0032】図2は、電池モジュールアセンブリ90の
電気的な接続を示した説明図である。電池モジュール5
0は極性の向きが互い違いとなるように並べられてい
る。このため、各電池モジュールの出力端子は、図示す
るように、正極端子と負極端子とが隣り合う位置関係と
なっている。そこで、端の電池モジュール50から、正
極端子を隣接する電池モジュールの負極端子に接続し、
その電池モジュールの正極端子をその次の電池モジュー
ルの負極端子に接続していけば、図示されているよう
に、すべての電池モジュール50が直列に接続された組
電池を構成することができる。各電池モジュールの正極
端子と負極端子との接続は、後述するようにバスバーア
センブリ100,150を組み付けることによって同時
に行うことができる。こうして得られた組電池の正極側
の一端がアッパケース30の正極側出力端子38に、ま
た組電池の負極側の一端が負極側出力端子39にそれぞ
れ電線で接続されている。
【0033】図3は、電池モジュール50の外観形状を
示した説明図である。電池モジュール50は、薄い箱型
形状をした密閉容器(以下では、モジュール容器52と
呼ぶ)に正極端子54および負極端子55の2つの端子
が突設された形状となっている。正極端子54および負
極端子55には、ネジが切られている。モジュール容器
52の外側の側面には、図示するように、両端に小さな
突出部57が設けられている。電池モジュール50両端
の2つの突出部57に挟まれた部分には、小さな突起5
8が多数設けられている。突出部57および突起58の
役割については後述する。
【0034】電池モジュール50の内部は、セルと呼ば
れる6つの小部屋に分割されていて、各セルには単電池
が1つずつ格納されている。本実施例の電池モジュール
50では単電池として、いわゆるニッケル−水素二次電
池が使用されている。すなわち、ニッケル合金製の正極
板と水素吸蔵合金製の負極板とを、樹脂製の不織布(セ
パレータと呼ばれる)を挟んで複数組積層し、強アルカ
リ性の電解液とともにセルに格納されている。各単電池
は電池モジュール内部で直列に接続され、直列に接続さ
れた単電池のソース側(高電圧側)が正極端子54に、
シンク側(低電圧側)が負極端子55に接続されてい
る。各単電池は約1.2Vの起電力を発生させており、
電池モジュール内では6つの単電池が直列に接続されて
いるので、1つの電池モジュールで7.2Vの電圧を得
ることができる。
【0035】図4および図5は、第1実施例の組電池で
使用される一組のバスバーアセンブリ100,150の
構造を示す説明図である。バスバーアセンブリ100と
バスバーアセンブリ150とは若干形状が異なってい
る。説明の都合上、先ず図4を参照しながら、バスバー
アセンブリ100について説明する。
【0036】バスバーアセンブリ100は、ナイロンな
どの硬質樹脂で形成されたバスバーベース102に、バ
スバー104を組み付けて構成されている。バスバー1
04は、鉄板あるいは銅板などの金属板を打ち抜いて形
成されている。図示するように、バスバーベース102
には、38個の取付穴106が、電池モジュール550
の厚さTと等しい間隔で設けられている。このため、図
1に示したように、拘束プレート12を用いて38個の
電池モジュール50を拘束して一体にしておけば、バス
バーアセンブリ100を電池モジュール50の出力端子
に容易に組み付けることができる。
【0037】図示するように、取付穴106の間には、
2つおきにリブ108が設けられていて、リブ108と
リブ108との間にバスバー104を組み付ける。リブ
108には、小さなツメ112が突設されている。バス
バー104をツメ112とツメ112の間に押し込むよ
うにすると、ツメ112が変形してバスバー104を填
め込むことができる。こうして一旦、バスバーベース1
02に組み付けておけば、バスバー104はツメ112
に妨げられてバスバーベース102から脱落することが
ない。また、隣接するバスバー104の間はリブ108
で遮られているので、組電池の使用中に異物などによっ
てバスバー104間が短絡するといった問題の発生を回
避することができる。
【0038】バスバー104が填め込まれる側と反対側
の側面には、電池モジュール50の動きを拘束するため
のモジュールロック110が設けられている。モジュー
ルロック110の働きについては後述する。
【0039】図5は、バスバーアセンブリ150の構造
を示す説明図である。バスバーアセンブリ150は、前
述したバスバーアセンブリ100に対して、リブ158
の位置が異なっているだけであり、他は同一である。す
なわち、バスバーアセンブリ150は、ナイロンなどの
硬質樹脂で形成されたバスバーベース152にバスバー
104を組み付けて構成されていて、バスバーベース1
52には38個の取付穴156が間隔Tで設けられてい
る。ただし、バスバーアセンブリ150のリブ158
は、図5に示すように、一番端の取付穴156と二番目
の取付穴156との間に設けられた後、以降は取付穴2
つ毎に1つの割合で設けられている。また、バスバーア
センブリ100と同様に、バスバー104が填め込まれ
る側と反対側の側面にはモジュールロック160が設け
られている。
【0040】図1に示した電池モジュールアセンブリ9
0を、電池モジュール50の合わせ面の位置で切断した
ときの断面図を図6に示す。前述したように、ロアケー
ス20に設けられた冷却風通路22の上に組電池10を
置き、その上からアッパケース30を被せてアッパケー
ス30とロアケース20とをボルトで固定する。図6に
示すように、アッパケース内面には組電池と接する位置
にシール部材35が設けられていて、アッパケース30
とロアケース20とをボルトで固定すると、シール部材
35が上からロアケース20に押しつけるようにして組
電池10を固定する。
【0041】図7は、バスバーアセンブリ100が電池
モジュール50の出力端子に組み付けられている様子を
示す説明図である。図7では、38個の電池モジュール
50の中から一部の電池モジュールのみを取り出して、
上方から見た様子を示している。尚、図の煩雑化を避け
るために、図7では拘束ロッド14あるいはロアケース
20等の表示は省略している。
【0042】前述したように、バスバーベース102,
152の取付穴106,156は、電池モジュール50
の厚さTと同じピッチで設けられているので、電池モジ
ュール50をきちんと並べておけば、各モジュールに設
けられた出力端子にバスバーアセンブリ100,150
を組み付けることができる。こうして、バスバーベース
102,152とバスバー104とを、出力端子に切ら
れたネジにナット101で元締めする。
【0043】図4および図5を用いて説明したように、
バスバーアセンブリ100,150は、バスバー104
の組付け位置が取付穴1つ分だけずれている。このた
め、バスバーアセンブリ100,150を組み付けるこ
とで、38個の電池モジュール50を直列に接続するこ
とができる。このことを説明するために、図7に示した
それぞれの電池モジュール50を次のように符合して識
別する。図中の一番上の電池モジュール50を電池モジ
ュールAと符合し、以下、上から順番に各電池モジュー
ル50を電池モジュールB、電池モジュールCと符合す
る。また、各電池モジュールの出力端子も識別するため
に、電池モジュールAの正極端子54をa(+)と符合
し、負極端子をa(−)と符合する。同様に、電池モジ
ュールBの正極端子54,負極端子55をそれぞれb
(+),b(−)と符合し、電池モジュールCの正極端
子54,負極端子55をそれぞれc(+),c(−)と
符合する。図示されているように、電池モジュールAの
正極端子a(+)は、バスバーアセンブリ150のバス
バー104を介して電池モジュールBの負極端子b
(−)に接続されている。電池モジュールBの正極端子
b(+)にはバスバーアセンブリ100が組み付けられ
ている。バスバーアセンブリ100とバスバーアセンブ
リ150とはバスバー104の組み付け位置が電池モジ
ュール50ひとつ分だけずれているので、電池モジュー
ルBの正極端子b(+)は電池モジュールCの負極端子
c(−)に接続される。このように、バスバー104の
組付け位置がずれている2つのバスバーアセンブリ10
0,150を組み付けることによって、すべての電池モ
ジュール50を直列に接続することができる。
【0044】本実施例では拘束プレート12を使用し
て、電池モジュール50同士が側面で接するように拘束
することによって、組電池の構造を簡素化するとともに
形状の小型化を図っている。その一方で、電池モジュー
ル50は放電時あるいは充電時に内部抵抗によってジュ
ール熱を発生するので、電池温度が所定温度を超えない
よう電池モジュールの冷却も考慮しておく必要がある。
電池モジュール50の側面に設けられた突出部57およ
び突起58は、組電池を構成する電池モジュール50を
冷却すると共に、モジュール間で温度のばらつきが生じ
ないように各電池モジュールを等しく冷却するために設
けられている。以下、突出部57および突起58の機能
について簡単に説明する。
【0045】複数の電池モジュール50を拘束プレート
12で拘束すると、モジュール側面には突出部57が設
けられているので、細長い矩形断面の冷却通路60が、
隣接する電池モジュールの間に形成される(図7参
照)。電池モジュール50は同一形状に形成されている
ので、いずれのモジュール間に形成される冷却通路60
も同一形状となっている。従って、図1および図6に示
すように、ロアケース20とアッパケース30との中に
組電池10を収納して、空気をロアケース20に設けら
れた吸気口24から冷却風通路22に供給すれば、冷却
風は電池モジュール間に設けられた冷却通路60の抜け
た後、アッパケース30の排気口36から外部に排出さ
れる。それぞれの冷却通路60は同一形状を有している
ので、各電池モジュール50間を流れる冷却風の風量は
等しくなって、それぞれの電池モジュールを等しく冷却
することができる。
【0046】電池モジュール側面の突起58は、電池モ
ジュールを並べたときに隣接するモジュールの突起58
同士が向かい合うような位置に設けられている。また、
突起58の高さは、突出部57と同じ高さに形成されて
いる。従って、電池モジュール50を並べると、隣接す
るモジュールの突出部57が組合わさって、該モジュー
ル間に形成された冷却通路60の通路間隔を維持する支
柱として機能する。このため、電池モジュール50の充
放電条件によって、組電池10を構成する電池モジュー
ルの中のある電池モジュールの内圧が上昇し、モジュー
ル容器が膨張したとしても、膨張した電池モジュールと
隣接する電池モジュールとの間の冷却通路60の間隔が
狭くなることがない。すなわち、電池モジュール50間
の冷却通路60を流れる冷却風量は常に等しく保たれる
結果、すべての電池モジュール50を等しく冷却するこ
とが可能となる。
【0047】A−2.第1実施例の間隔保持部材の機
能:図1および図7を用いて説明したように、バスバー
アセンブリ100およびバスバーアセンブリ150は、
ナット101によって、電池モジュール50の各出力端
子に組み付けられている。こうすれば、2つのバスバー
アセンブリ100,150によってそれぞれの電池モジ
ュール50が固定されるので、各電池モジュール50の
間隔を所定範囲内に保つことができる。バスバーアセン
ブリ100,150は電池モジュール50の出力端子を
利用して組み付けられているので、バスバーアセンブリ
を組み付けるためのスタッドボルトやネジ穴を新たに設
ける必要がなく、従って、電池モジュールが大型化した
り、モジュール構造が複雑化することがない。
【0048】このように、バスバーアセンブリ100,
150を用いて、それぞれの電池モジュール50を固定
するという本実施例の方法は、図1に示したように、拘
束プレート12を用いて電池モジュール50を両側から
拘束する場合においても、依然として有効である。これ
を図8を用いて説明する。
【0049】図8は、バスバーアセンブリを組み付けず
に構成した組電池を概念的に示した説明図である。尚、
図示の煩雑化を避けるため、電池モジュール50の側面
に設けられた突出部57および突起58の表示は省略し
ている。複数の電池モジュール50は両側を拘束プレー
ト12で拘束されているにもかかわらず、各電池モジュ
ールの間には、電池モジュールのモジュール容器52と
拘束ロッド14との熱膨張係数が異なるために僅かな隙
間が発生し得る。すなわち、樹脂材料で形成されたモジ
ュール容器52は金属材料で形成された拘束ロッド14
よりも温度変化による熱膨張量が大きいので、その分だ
け、通常の使用温度条件では各電池モジュール間に隙間
が生じ得る。例えば、通常の温度条件で電池モジュール
間に隙間が生じないように組み付けておいたとする。こ
の場合、組電池全体の温度が上昇すると各電池モジュー
ル50が熱膨張してモジュール間には大きな熱応力が発
生し、この熱応力によってモジュール容器が塑性変形し
てしまうので、組電池が再び通常の温度条件に戻ったと
きには、電池モジュール間に僅かな隙間が発生してしま
うのである。
【0050】図8に示すように、組電池は多数の電池モ
ジュール50で構成されているから、連続した複数の電
池モジュール50が隙間を詰める方向に移動すると、移
動が累積されていき、結局は、移動した電池モジュール
50と移動しなかった電池モジュール50との間に大き
な隙間ができてしまう。その結果、この部分を通過する
冷却風量が増加するので、各電池モジュール50を等し
く冷却することができなくなってしまう。
【0051】更には、次のような問題も生じうる。例え
ば、二次電池は、一般に、充放電条件によっては電池内
部でガスが発生して内圧が異常に上昇することがある。
図8では、内圧が異常上昇した電池モジュール50にハ
ッチングを付して表示している。38個の電池モジュー
ル50の中の、ある電池モジュール50の内圧が上昇す
ると、モジュール容器52が膨張して両側の電池モジュ
ール50を押しのけようとする。各電池モジュール50
の間には僅かずつ隙間が存在するから、この隙間を詰め
ながら各電池モジュールが少しずつ逃げていく。その結
果、ハッチングを付した電池モジュール50は膨張を抑
制されることなく大きく膨らむことができる。その結
果、最終的には、モジュール容器に亀裂が入るといった
何らかの問題が生じ得る。
【0052】このような場合でも、本実施例のように、
2つのバスバーアセンブリ100,150によって各電
池モジュール50を固定しておけば、かかる問題の発生
を回避できる。
【0053】また、図4,図5に示したように、第1実
施例のバスバーアセンブリ100,150には、モジュ
ールロック110が設けられており、以下に説明するよ
うに、モジュールロック110を用いて各電池モジュー
ル50を固定する構造となっている。このため、各電池
モジュール50をしっかりと固定することが可能であ
り、また、出力端子に大きな荷重がかかって端子が破損
するおそれもない。
【0054】図9は、第1実施例の組電池10におい
て、電池モジュール50にバスバーアセンブリ100が
組み付けられている様子を、拡大して概念的に示した説
明図である。電池モジュール50の反対側にはバスバー
アセンブリ150が組み付けられているが、バスバーア
センブリ150についてはバスバーアセンブリ100と
同様に考えることができるので図示は省略して、バスバ
ーアセンブリ100のみについて説明する。
【0055】バスバーアセンブリ100を、各電池モジ
ュール50の出力端子にナット101で固定すると、バ
スバーアセンブリ100に設けたモジュールロック11
0が、図示するように、各電池モジュール50の肩部の
間に形成された凹部にはまり込むようになっている。モ
ジュールロック110と電池モジュール50との間に
は、製造交差および組付交差を考慮して、若干のクリア
ランスが設けられている。
【0056】このように、電池モジュール50の両側に
バスバーアセンブリ100,150を組み付けておけ
ば、モジュールの間隔が広がる方向に電池モジュール5
0が移動しようとしても、電池モジュール50の肩部が
モジュールロック110に干渉するために、各電池モジ
ュール50はモジュールロック110で規定された範囲
内でしか移動することができない。このように、各電池
モジュール50の移動範囲をモジュールロック110を
用いて個別に規定しているので、その結果、各電池モジ
ュール50がしっかりと固定されることになる。また、
このように各電池モジュール50の移動を個別に規定し
ているため、各電池モジュール50の間隔が少しずつ狭
まるように移動して、移動した電池モジュール50と移
動しなかった電池モジュール50との間の間隔が大きく
広がってしまうことがない。その結果、各電池モジュー
ル50を等しく冷却することが可能となる。また、ある
電池モジュール50の内圧が異常に上昇してモジュール
容器52が膨張しようとしても、隣接する電池モジュー
ル50はモジュールロック110に干渉してクリアラン
ス分しか逃げることができない。図9の例では、ハッチ
ングを付した電池モジュール50が内圧が異常に上昇し
ている電池モジュールである。この電池モジュールが膨
張して両側の電池モジュール50を外側に押したとして
も、図示するように、両側の電池モジュール50はモジ
ュールロック110に干渉するので、それ以上に移動す
ることができない。その結果、内圧が異常上昇している
電池モジュール50は、隣接する電池モジュール50か
ら反力を受けて膨張が抑制されるので、モジュール容器
52に亀裂が入るなどの問題が生じるおそれがない。
【0057】図8に示した組電池は、電池モジュール5
0の各出力端子を電線を用いて結線していたが、電線の
かわりに、第1実施例で使用されているバスバー104
を用いて組電池を構成した場合を図10に示す。電池内
圧が異常に上昇した電池モジュール50が発生した場
合、バスバー104で接続された出力端子の間隔は固定
されているが、接続されていない端子間では移動し得
る。そのため、図10に示すように、電池内圧が上昇し
た電池モジュール(図中ではハッチングを付して示す)
の間隔が大きく広がることとなって、該電池モジュール
のモジュール容器に亀裂が入ったり、あるいは該電池モ
ジュールの出力端子に接続されているバスバー104に
曲げ荷重がかかって、バスバー104の破損あるいは出
力端子の破損といった問題が生じる場合がある。これに
対して、第1実施例の組電池では、バスバーアセンブリ
100,150を組み付けることで、電池モジュール5
0の間隔を所定範囲内に保持することができるので、こ
のような問題が生じるおそれもない。
【0058】また、上述のバスバーアセンブリ100,
150に設けられた取付穴106,156の内径は、電
池モジュール50の出力端子の外径に対して、かなり大
きくなっている。このため、例えば隣接する電池モジュ
ール50から荷重を受けて、電池モジュール50が移動
しようとする場合にも、出力端子が取付穴106に干渉
する前に、電池モジュール50の肩部がモジュールロッ
ク110と干渉するので、出力端子に過大な荷重がかか
って端子が破損するおそれがない。
【0059】上述した第1実施例では、モジュールロッ
ク110,160はバスバーアセンブリ100,150
に突設されて、電池モジュール50の肩部に設けた凹部
にはまり込むものとして説明した。もっとも、モジュー
ルロック110の形状はこれに限らず、例えば図11に
示すように、電池モジュール50の端面に凸部を設けて
モジュールロック210とし、該モジュールロック21
0が、バスバーベース202側に設けた凹部203には
まり込むようにしても構わない。
【0060】また、上述した第1実施例では、バスバー
アセンブリ100,150は、すべての電池モジュール
50の出力端子に組み付けられるものとして説明した。
もっとも、モジュールロックで各電池モジュールの移動
をしっかりと制限することができさえすれば、必ずしも
すべての電池モジュールの出力端子に組み付ける必要は
なく、例えば、図12に示すように、所定数毎の電池モ
ジュールの出力端子に取付穴306を組み付けるような
バスバーベース302を用いて、電池モジュール50の
間隔を保持するようにしてもよい。
【0061】B.第2実施例:以上に説明した第1実施
例では、電池モジュール50の間隔はバスバーベース1
02,152によって保持されており、電池モジュール
50の出力端子を接続するバスバー104は電池モジュ
ール50の間隔保持に活用してはいない。もっとも、バ
スバーは出力端子間に組み付けられて、属材料で形成さ
れているので、バスバーを電池モジュール50の間隔保
持のために積極的に活用するようにしてもよい。以下で
は、バスバーを電池モジュール50の間隔保持のために
活用している第2実施例について説明する。
【0062】B−1.第2実施例の間隔保持部材:図1
3は、第2実施例のバスバーベース402を電池モジュ
ール50に組み付けている様子を示す説明図である。図
示するように、電池モジュール50の出力端子間を接続
するバスバー404に対して、ちょうど互い違いになる
ように、予めバスバーベース402を組み付けておき、
その上からバスバー104を組み付けて、バスバーベー
ス402とバスバー404とをナットで出力端子に共締
めしてもよい。バスバーベース402は、ナイロンなど
の絶縁性の硬質樹脂を用いて十分な強度に形成してお
く。バスバー404は、第1実施例のバスバー104と
同様に、鉄,銅,アルミなどの導電性のある金属板を打
ち抜き加工して形成するが、十分な強度を有するように
厚めの金属板を使用する。
【0063】このようなバスバーベース402とバスバ
ー404とを、図13に示すように互い違いに電池モジ
ュール50に組み付ければ、出力端子同士をバスバーベ
ース402で接続されている電池モジュール50の間隔
は該バスバーベースによって保持され、出力端子同士を
バスバー404で接続されている電池モジュール50の
間隔は該バスバーによって保持されるので、すべての電
池モジュール50の間隔を所定範囲内に保持することが
可能となる。
【0064】その結果、各電池モジュール50の間を通
過する冷却風量が変わって、各電池モジュール50の冷
却が不均一になってしまうおそれがなくなる。また、電
池モジュール50が異常に膨張して、モジュール容器に
亀裂が入るといった何らかの問題が生じるおそれも回避
できる。
【0065】尚、図13では、初めにバスバーベース4
02を組み付けて、その上にバスバー404を組み付け
ているが、もちろん、初めにバスバー404を組み付
け、その上にバスバーベース404を組み付けるように
しても構わない。また、図14に示すように、接着など
の方法を用いて、バスバーベース402とバスバー40
4とを、予め一体化しておいてもよい。こうすれば、電
池モジュール50の出力端子にバスバーベース402を
組み付けるだけで、バスバーベース402とバスバー4
04とを同時に組み付けることができるので好適であ
る。更には、図15に示すように、バスバーベース40
2にリブ408を設けておき、バスバーベース402と
バスバー404とを組み付けたときに、隣接するバスバ
ー404がリブ408で遮られるようにしてもよい。こ
うすれば、組電池の使用中に異物などによってバスバー
間が短絡するといった問題を回避することができる。
【0066】以上の説明では、電池モジュール50は1
つずつ極性の向きが逆になるように配列していたが、こ
れに限らず、所定数の電池モジュール50を組として、
各組毎に極性の向きを逆にして配列してもよい。このよ
うな一例を図16に概念的に示す。図16では、2つの
電池モジュール50を一組として組毎に向きを反転させ
ながら配列し、同じ組の出力端子同士を接続するととも
に、隣接する組の出力端子同士を一つおきに接続した場
合を示している。このように接続すれば、2つの電池モ
ジュールを並列に接続して一組を構成し、このような組
を直列に接続した組電池を構成することができる。この
ような組電池においても、バスバー504で接続されて
いない電池モジュール間をバスバーベース402で接続
すれば、図16に示すように、すべての電池モジュール
50の間隔を保持することができる。
【0067】B−2.変形例:以上に説明した第2実施
例のバスバーは、それぞれ別体に構成されていたが、各
バスバーを絶縁部材を介して結合しておくことも有効で
ある。以下では、このような第2実施例の変形例につい
て説明する。
【0068】図17は、隣接したバスバー604を結合
して構成したバスバーアセンブリ600を、電池モジュ
ール50の出力端子に組み付けている様子を示す説明図
である。バスバーアセンブリ600は、厚めの金属板を
打ち抜いて形成したバスバー604を、絶縁部材602
を介して互いに嵌合させることによって形成されてい
る。絶縁部材602には、硬質のゴムシートなどを用い
ることができる。このようにして形成したバスバーアセ
ンブリ600を、電池モジュール50の出力端子に組み
付ける。説明の便宜から、図示されている各電池モジュ
ールを、左側の電池モジュールから順番に、電池モジュ
ールD,電池モジュールE,電池モジュールF,電池モ
ジュールGと呼んで区別することにする。電池モジュー
ルDと電池モジュールE、あるいは電池モジュールFと
電池モジュールGは、互いの出力端子を接続するバスバ
ー604によってモジュール間隔が保持される。また、
電池モジュールEに組み付けられたバスバー604と、
電池モジュールFのバスバー604とは、絶縁部材60
2を介して結合されているので、この電池モジュールの
間隔も保持される。
【0069】その結果、各電池モジュール50の間を通
過する冷却風量が変わって、各電池モジュール50の冷
却が不均一になってしまうおそれがなくなる。また、電
池モジュール50が異常に膨張して、モジュール容器に
亀裂が入るといった何らかの問題が生じるおそれも回避
することができる。
【0070】C.電動車両への適用例:前述したよう
に、電動車両に搭載される組電池には、走行に伴う振動
や環境温度の変化による熱応力が作用するので、本実施
例の組電池を好適に搭載することができる。以下では、
本実施例の組電池を電動車両に搭載した適用例について
説明する。
【0071】図18は、本実施例の組電池を搭載するハ
イブリッド車両の構成を示す説明図である。ハイブリッ
ド車両とは、エンジンと電動機とを動力源とする車両の
ことである。図示するように、かかるハイブリッド車両
は、エンジン810と、モータ820と、トルクコンバ
ータ830と、駆動回路840と、バッテリユニット8
50と、制御ユニット880と、変速機890などから
構成されている。以下、ハイブリッド車両を構成する各
要素について簡単に説明する。
【0072】エンジン810は、通常のガソリンエンジ
ンである。エンジン810の出力軸812は、モータ8
20のロータ822に結合されている。モータ820
は、外周面に複数の永久磁石が設けられたロータ822
と、内周面に三相コイルを備えたステータ824とから
構成された同期モータである。モータ820の駆動状態
は、駆動回路840を介して制御ユニット880によっ
て制御される。駆動回路840は、半導体素子を用いて
構成されたインバータである。制御ユニット880は、
周知のワンチップ・マイクロコンピュータである。制御
ユニット880の制御の下、モータ820は、電動機と
しても発電機としても機能しうる。モータ820が電動
機として機能する場合は、駆動回路840を介してバッ
テリユニット850から電力の供給を受け、発電機とし
て機能する場合は、バッテリユニット850に電力を蓄
えることができる。バッテリユニット850については
後述する。
【0073】トルクコンバータ830は、液体を利用し
た周知の動力伝達機構であり、モータ820からの動力
は入力軸813を介してトルクコンバータ830に入力
され、出力軸814から変速機890に出力される。変
速機890は、周知の自動変速機であり、入力軸と出力
軸815との間の変速比を切り換える。これらエンジン
810、トルクコンバータ830、変速機890など
は、制御ユニット880によって制御される。変速機の
出力軸815は、ディファレンシャルギヤ816を介し
て車軸817に結合されている。
【0074】以上のような構成のハイブリッド車両は、
エンジン810あるいはモータ820から出力される駆
動力を、トルクコンバータ830を介して変速機890
に伝達し、変速機890で増速あるいは減速して車軸8
17に伝達して車両を駆動する。車両の運転条件に応じ
て、エンジン810およびモータ820の2つの動力源
を使い分けることによって、車両全体としてのエネルギ
効率を向上させることができる。
【0075】図19は、バッテリユニット850の構造
を概念的に示した説明図である。図示するようにバッテ
リユニット850は、図1に示した電池モジュールアセ
ンブリ90を4つ並列に接続したような構造となってい
る。もちろん、必要な電流量あるいは電圧に応じて、よ
り多数の電池モジュールアセンブリ90を並列あるいは
直列に接続しても構わない。
【0076】4つの電池モジュールアセンブリ90の正
極側の各出力端子38は、バッテリユニット850の正
極側出力端子838に接続され、同様に、電池モジュー
ルアセンブリ90の負極側の各出力端子39は、バッテ
リユニット850の負極側出力端子839に接続されて
いる。このように複数個の電池モジュールを組み合わせ
て、直列あるいは並列に適切に接続することによって、
所望の電圧値で所望の電流量を供給し得るバッテリユニ
ット850を構成することができる。
【0077】ハイブリット車両を駆動するためには大き
な電流が必要であり、バッテリユニット850に組み込
まれた各電池モジュールアセンブリ90の発熱量も大き
い。これにともなって、それぞれの電池モジュール50
の冷却も効率化することが望ましい。ところが、車両に
搭載された電池モジュールアセンブリ90には、車両の
走行に伴う振動が加わり、更には環境温度が大きく変動
するので熱膨張の影響も強く受ける。このような影響
で、電池モジュール50の間隔が変わってしまうと、各
電池モジュール50を効率的に冷却することが困難とな
る。これに対して、本実施例の電池モジュールアセンブ
リ90を搭載すれば、電池モジュール50の間隔がバス
バーアセンブリによって保持されているので、電池モジ
ュール50を効率的に冷却することが可能である。その
一方で、電池間隔を保持するために電池モジュールアセ
ンブリの大型化や、重量増加、構造複雑化を招くことが
ないので好適である。
【0078】更には、かかる電池モジュールアセンブリ
では、出力端子間を接続するためのバスバーと、電池モ
ジュール50の間隔を保持するためのバスバーベースと
を、出力端子に共締めすることとすれば、電池モジュー
ルアセンブリ90を組み立てる作業を軽減することがで
きる。特に、ハイブリッド車両に搭載されるバッテリユ
ニット850には、図19に示すように、多数の電池モ
ジュールアセンブリ90が使用されるため、バスバーと
バスバーベースとを共締めすることで軽減される作業量
も大きくなるので好ましい。もちろん、バスバーとバス
バーベースとが一体に構成されている電池モジュールア
センブリや、バスバーが予めバスバーベースに組み付け
られている電池モジュールアセンブリを用いる場合に
も、同様の理由から、バッテリユニット850の組立作
業を大きく軽減することができるので好適である。
【0079】以上、各種の実施例について説明してきた
が、本発明は上記すべての実施例に限られるものではな
く、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実
施することができる。
【0080】例えば、上述した各実施例においては、バ
スバーアセンブリやバスバーはナットで固定するものと
して説明したが、これに限らず周知の他の方法を適用し
ても構わない。
【0081】また、上述した各実施例においては、バス
バーとバスバーベースとを出力端子に共締めしている
が、これに限らず、例えばバスバーを出力端子に組み付
けた後、同じ端子に改めてバスバーベースを組み付ける
ようにしても構わない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施例の組電池を用いて構成した電池モジュ
ールアセンブリの構造を示す分解組立図である。
【図2】本実施例の電池モジュールアセンブリの電気的
な結線関係を示す説明図である。
【図3】本実施例の組電池を構成する電池モジュールの
外観形状を示す説明図である。
【図4】本実施例の電池モジュールの間隔を保持するた
めのバスバーアセンブリの外観形状を示す説明図であ
る。
【図5】本実施例の電池モジュールの間隔を保持するた
めの他のバスバーアセンブリの外観形状を示す説明図で
ある。
【図6】本実施例の電池モジュールアセンブリの断面図
である。
【図7】電池モジュールの結合状態を示す説明図であ
る。
【図8】バスバーアセンブリを組み付けずに構成した組
電池を示す説明図である。
【図9】バスバーアセンブリが電池モジュールの間隔を
保持する機構を示す説明図である。
【図10】バスバーのみを用いて構成した組電池を示す
説明図である。
【図11】他のロック部の態様を示す説明図である。
【図12】第1実施例のバスバーベースの変形例を示す
説明図である。
【図13】第2実施例のバスバーベースを電池モジュー
ルに組み付ける様子を示す説明図である。
【図14】第2実施例のバスバーベースの第1の変形例
を示す説明図である。
【図15】第2実施例のバスバーベースの第2の変形例
を示す説明図である。
【図16】第2実施例のバスバーベースの第3の変形例
を示す説明図である。
【図17】第2実施例のバスバーベースの第4の変形例
を示す説明図である。
【図18】本実施例の組電池を搭載したハイブリッド車
両の機能ブロック図である。
【図19】本実施例の組電池を用いて構成したバッテリ
ユニットの構造を概念的に示す説明図である。
【符号の説明】
10…組電池 12…拘束プレート 14…拘束ボルト 14…拘束ロッド 16…ナット 20…ロアケース 22…冷却風通路 24…吸気口 30…アッパケース 32…ボルト 34…シール 35…シール部材 36…排気口 38,39…出力端子 50…電池モジュール 52…モジュール容器 54…正極端子 55…負極端子 57…突出部 58…突起 60…冷却通路 90…電池モジュールアセンブリ 100…バスバーアセンブリ 101…ナット 102…バスバーベース 104…バスバー 106…取付穴 108…リブ 110…モジュールロック 112…ツメ 150…バスバーアセンブリ 152…バスバーベース 156…取付穴 158…リブ 160…モジュールロック 202…バスバーベース 203…凹部 210…モジュールロック 302…バスバーベース 306…取付穴 402…バスバーベース 404…バスバー 404…バスバーベース 408…リブ 504…バスバー 550…電池モジュール 600…バスバーアセンブリ 602…絶縁部材 604…バスバー 810…エンジン 812…出力軸 813…入力軸 814…出力軸 815…出力軸 816…ディファレンシャルギヤ 817…車軸 820…モータ 822…ロータ 824…ステータ 830…トルクコンバータ 838…正極側出力端子 839…負極側出力端子 840…駆動回路 850…バッテリユニット 880…制御ユニット 890…変速機

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 出力端子を有する複数の二次電池を所定
    の間隔で配列し、該各二次電池の出力端子間を所定の関
    係に結線して成る組電池において、 前記各二次電池の間隔を前記所定の間隔に保持する間隔
    保持部材が、前記出力端子を用いて該二次電池に組み付
    けられていることを特徴とする組電池。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の組電池であって、 導電性のある強度部材で形成され、前記出力端子に取り
    付けられて該出力端子同士を接続するとともに、該各出
    力端子が設けられている前記二次電池の間隔を保持する
    端子接続部材を備え、 前記間隔保持部材は、前記端子接続部材によって互いの
    間隔が保持されない二次電池の各出力端子に組み付けら
    れて、該出力端子が設けられている該二次電池の間隔を
    保持する絶縁性部材である組電池。
  3. 【請求項3】 請求項1記載の組電池であって、 導電性のある強度部材で形成され、前記出力端子に組み
    付けることによって、該端子間の接続と、該端子が設け
    られている前記二次電池の間隔の保持とを行う端子接続
    部材と、 絶縁材料で形成された結合部材とを備え、 前記結合部材は、隣接して組み付けられている前記端子
    接続部材同士を互いに結合する部材である組電池。
  4. 【請求項4】 出力端子を有する複数の二次電池を所定
    の間隔で固定する方法において、 前記各二次電池の間隔を前記所定の間隔に保持する間隔
    保持部材を、前記出力端子に組み付けることによって、
    該各二次電池を固定することを特徴とする固定方法。
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