JP2010055882A - 組電池 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の二次電池と検出・制御回路系統との接続作業の簡素化、誤接続の防止および空間スペースの縮小化を図ることが可能な組電池を提供する。
【解決手段】支持壁を有する筐体本体と、支持壁に形成された複数のバスバー収納溝と、各収納溝内に位置する支持壁に開口された一対の端子通過穴とを備える筐体；支持壁のバスバー収納溝に収納され、端子通過孔と対応する箇所に両端部が位置する複数のバスバー；各バスバーが配置された支持壁の面上に載置され、少なくとも１枚の樹脂層表面または複数枚の樹脂層間に配置された複数の配線パターンと、各バスバーの両端部付近が露出するように開口された窓穴と、各バスバーに対応する２つの窓穴のうちの一方の窓穴内に配線パターンから延出して位置し、バスバーと接続される接続片を備える回路基板；および複数の二次電池：を具備する組電池。
【選択図】 図１

Description

本発明は、組電池に関する。

組電池は、同一平面内に正極端子および負極端子が互いに離間して形成された複数の二次電池（例えば角型二次電池）を互いに隣接して容器内に収納した構造を有する。このような非水電解質組電池は、個々の二次電池の充電電圧を検出して管理することが必要である。

従来の組電池は、筐体に組み込まれた複数の二次電池のうち、例えば隣接する二次電池のうち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をバスバーで接続し、このバスバーにリード線を接続し、リード線の他端を引き回して筐体の所定箇所に配置された検出回路等に接続することが行われている。

しかしながら、このような組電池は１）リード線の引き回し部を収めるために束ねたり、揃えたりする作業が必要になる、２）複数のリード線をバスバーと検出回路とに接続する必要があるために接続作業が煩雑になり、かつ誤接続を生じる虞がある、３）さらに収納する二次電池の増大に伴ってリード線の本数が多くなると、二次電池の正負極端子側にリード線の折り曲げ断線を回避するのに十分な空間スペースを確保する必要があるため、筐体が大型化する、等の問題がある。

本発明は、複数の二次電池と検出・制御回路系統との接続作業の簡素化、誤接続の防止および空間スペースの縮小化を図ることが可能な組電池を提供することを目的とする。

本発明によると、支持壁を有する筐体本体と、前記支持壁に形成された複数のバスバー収納溝と、各収納溝内に位置する前記支持壁に開口された一対の端子通過穴とを備える筐体；
前記支持壁のバスバー収納溝に収納され、前記端子通過孔と対応する箇所に両端部が位置する複数のバスバー；
前記各バスバーが配置された前記支持壁の面上に載置され、少なくとも１枚の樹脂層表面または複数枚の樹脂層間に配置された複数の配線パターンと、前記各バスバーの両端部付近が露出するように開口された窓穴と、前記各バスバーに対応する２つの窓穴のうちの一方の窓穴内に前記配線パターンから延出して位置し、前記バスバーと接続される接続片を備える回路基板；および
複数の二次電池：を具備し、
前記各二次電池は、前記筐体の筐体本体内に互いに隣接してそれらの各端子が前記筐体本体の支持壁の端子通過穴に位置するように収納、固定され、隣接する二次電池のうち一方の二次電池の正極端子および他方の二次電池の負極端子が前記支持壁の一対の端子通過穴を通して前記バスバーと接続されることを特徴とする組電池が提供される。

本発明によれば、複数の二次電池と検出・制御系等との接続作業の簡素化、誤接続の防止および空間スペースの縮小化を図ることが可能な組電池を提供することができる。

以下、本発明の実施形態に係る組電池を、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、実施形態に係る組電池の平面図、図２は図１のII−II線に沿う断面図、図３は図１の組電池の分解斜視図である。

組電池は、複数、例えば４個の角型二次電池１₁〜１₄と、例えば合成樹脂のような絶縁材料からなる筐体（蓋体）１１と、複数、例えば４つのバスバー３１₁〜３１₄と、回路基板、例えばフレキシブル回路基板４１とから構成されている。

角型二次電池１₁〜１₄は、それぞれ例えば角型の非水電解質二次電池で、例えばアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる円柱状の正極端子２および円柱状の負極端子３が互いに離間して同一平面（上面）に形成されている。４個の角型二次電池１₁〜１₄は、図示しないケース内に角型二次電池１₁に対して角型二次電池１₂が幅の広い側面同士で、角型二次電池１₃が幅の狭い側面同士で一定の隙間をあけて対向し、かつ角型二次電池１₄が対角線上に位置するように配列して収納されている。

前記筐体１１は、各角型二次電池１₁〜１₄が収納されたケース（図示せず）の上端に各角型二次電池１₁〜１₄を覆うように取付けられている。筐体１１は、矩形枠体１２と、この矩形枠体１２を２つに区画する隔壁１３と、区画された各枠体１２内に配置された支持壁１４および載置壁１５とを有する筐体本体１６を備える。

支持壁１４は、枠体１２の深さ方向の途中、すなわち前記フレキシブル回路基板４１の厚さと後述するカバーの厚さとの総厚さに相当する深さ方向の位置、に一体的かつ水平に配置されている。複数、例えば４つの長方形のバスバー収納溝１７₁〜１７₄は、支持壁１４に形成されている。第１バスバー収納溝１７₁は、隣接する角型二次電池１₁，１₂の負極端子３および正極端子２を含む領域に対応して、第２バスバー収納溝１７₂は隣接する角型二次電池１₂，１₄の負極端子３および正極端子２を含む領域に対応して、第３バスバー収納溝１７₃は隣接する角型二次電池１₂，１₃の負極端子３および正極端子２を含む領域に対応して、第４バスバー収納溝１７₄は隣接する角型二次電池１₃，１₁の負極端子３および正極端子２を含む領域に対応して、それぞれ支持壁１４に形成されている。一対の（矩形）端子通過矩形穴１８ａ，１８ｂは、各バスバー収納溝１７₁〜１７₄内に位置する前記支持壁１４にそれぞれ貫通して開口されている。また、断面十字状のスペーサ１９は支持壁１４のバスバー収納溝１７₁〜１７₄が形成される面と反対側の面および枠体１２の内面に４つの角型二次電池１₁〜１₄をそれらの隣接する側面間に一定の隙間をあけて配列するために一体的に形成されている。

前記載置壁１５は、枠体１２の支持壁１４に比べてより深い位置に一体的かつ水平に配置されている。図示しない検出・制御回路系統は、載置壁１５上に配置されている。なお、隔壁１３には一定幅の切欠部２０が形成されている。

このような筐体１１を各角型二次電池１₁〜１₄が収納されたケース（図示せず）の上端に各角型二次電池１₁〜１₄を覆うように取付けることにより、各角型二次電池１₁〜１₄の上部側は筐体本体１６の支持壁１４裏面側の断面十字状のスペーサ１９で区画された４つの矩形柱状空間内に互いに隣接して収納される。このように各角型二次電池１₁〜１₄の上部側が筐体本体１６内に収納されると、各角型二次電池１₁〜１₄の上面は支持壁１４裏面に当接されると共に、互いに隣接する角型二次電池のうち、一方の二次電池の負極端子３および他方の二次電池の正極端子２は、支持壁１４の一対の端子通過穴１８ａ，１８ｂを通してバスバー収納溝１７₁〜１７₄内にそれぞれ突出する。例えば、図２に示すように隣接する角型二次電池１₁，１₂において、一方の角型二次電池１₁の負極端子は支持壁１４の一方の端子通過穴１８ａを通して第１バスバー収納溝１７₁内に突出し、他方の角型二次電池１₂の正極端子２は支持壁１４の他方の端子通過穴１８ｂを通して第１バスバー収納溝１７₁内に突出する。

前記各バスバー３１₁〜３１₄は、例えばニッケル合金またはアルミニウム合金から作られた長方形板で、かつ円形をなす一対の端子挿入穴３２ａ，３２ｂが支持壁１４に形成された一対の矩形端子通過穴１８ａ，１８ｂに対応して開口されている。

前記フレキシブル回路基板４１は、各バスバー３１₁〜３１₄が収納された支持壁１４の表面に載置されている。フレキシブル回路基板４１は、２枚の樹脂層（例えば熱可塑性樹脂フィルム）４２ａ，４２ｂ間に例えばアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる複数（例えば４つ）の配線パターン４３を配置して積層した構造を有する。フレキシブル回路基板４１は、支持壁１４の各バスバー３１₁〜３１₄に対応して例えば一対の正方形の窓穴４４ａ，４４ｂがそれぞれ開口されている。各配線パターン４３の一端は、各バスバー３１₁〜３１₄に対応する２つの窓穴４４ａ，４４ｂのうちの一方の窓穴（例えば４４ａ）内に延出して先端に広幅の接続片４５がそれぞれ形成されている。各広幅の接続片４５は、前記各バスバー３１₁〜３１₄の端部にそれぞれはんだ付けにより接続されている。すなわち、フレキシブル回路基板４１の裏面側には図３に示すように各配線パターン４３と接続片４５を介して接続されたバスバー３１₁〜３１₄がそれぞれ吊下して配置されている。フレキシブル回路基板４１の長手方向に沿う一側面において、各配線パターン４３の他端を集合したバスライン４６が面方向に突出している。

なお、配線パターン４３（接続片４５を含む）とバスバー３１₁〜３１₄との接続において、いずれも熱伝導性の高いＡｌもしくはＡｌ合金からなり、それら部材間をはんだ付けにより接続する場合、バスバー３１₁〜３１₄が広幅で熱容量が大きいために熱の逃散によりはんだ付けが困難になる。この場合、図４に示すようにバスバー（例えば３１₁）の一端部にそのバスバー３１₁の幅に比べて十分に狭い、つまり熱伝導性の低い（熱滞留性の高い）突出片４７をバスバー３１₁の面と平行な方向に延出して形成し、配線パターン４３の接続片４３を突出片４７にはんだ付けする。このようなはんだ付けにおいて、突出片４７は狭幅で広幅のバスバー３１₁に比べて熱が逃散し難いために、接続片４３を狭幅の突出片４７を介してバスバー３１₁に良好にはんだ付けすることが可能になる。

このようなバスバー３１₁〜３１₄付きのフレキシブル回路基板４１を筐体本体１６の支持壁１４上に各バスバー３１₁〜３１₄が支持壁１４のバスバー収納溝１７₁〜１７₄にそれぞれ支持壁１４の表面と面一に収納されるように、かつバスライン４６が隔壁１３の切欠部１９を跨いで載置壁１５側に位置するように載置する。なお、各バスバー３１₁〜３１₄が図４に示すように突出片４７を有する場合、この突出片もバスバー収納溝に収納される。各バスバー３１₁〜３１₄がバスバー収納溝１７₁〜１７₄に収納されると、各バスバー３１₁〜３１₄の一対の端子挿入穴３２ａ，３２ｂはバスバー収納溝１７₁〜１７₄内に突出した隣接する角型二次電池の負極端子３および正極端子２にそれぞれ嵌合される。例えば、図２に示すように隣接する角型二次電池１₁，１₂において、第１バスバー３１₁の一方の端子挿入穴３２ａは第１バスバー収納溝１７₁内に突出した一方の角型二次電池１₁の負極端子３に嵌合し、第１バスバー３１₁の他方の端子挿入穴３２ｂは第１バスバー収納溝１７₁内に突出した他方の角型二次電池１₂の正極端子２に嵌合する。負極端子３および正極端子２と第１バスバー３１₁（いずれも例えばアルミニウム；Ａｌから作られる）とを低抵抗接続するために、フレキシブル回路基板４１の第１バスバー３１₁に対応する一方の窓穴４４ａを通して負極端子３および正極端子２と端子挿入穴３２ａ，３２ｂの嵌合部（係合部）を溶接、例えばレーザ溶接して接合する。なお、第２〜第４のバスバー３１₂〜３１₄の一対の端子挿入穴３２ａ，３２ｂは、隣接する角型二次電池１₂，１₄、隣接する角型二次電池１₂，１₃、および隣接する角型二次電池１₃，１₁、の負極端子３、正極端子２に同様に嵌合され、負極端子３、正極端子２と第２〜第４のバスバー３１₂〜３１₄とを低抵抗接続するためにレーザ溶接して接合する。溶接は、レーザ溶接に代えて電子ビーム溶接や抵抗溶接を用いてもよい。また、フレキシブル回路基板４１のバスライン４６の各配線パターン４３は、載置壁１５に配置された図示しない検出・制御回路系統に接続される。カバー（図示せず）は、バスバー３１₁〜３１₄付きのフレキシブル回路基板４１を筐体本体１６の支持壁１４上に載置した後、筐体本体１６の枠体１２内に隔壁１３上面およびフレキシブル回路基板４１上面に当接させて配置し、フレキシブル回路基板４１および載置壁１５の図示しない検出・制御回路系統を外界から保護する。

このような実施形態によれば、４つの角型二次電池１₁〜１₄が収納されたケース（図示せず）の上端に筐体１１を各角型二次電池１₁〜１₄を覆うように取付け、バスバー３１₁〜３１₄付きのフレキシブル回路基板４１を筐体１１の支持壁１４上に各バスバー３１₁〜３１₄が支持壁１４のバスバー収納溝１７₁〜１７₄にそれぞれ支持壁１４の表面と面一に収納されるように載置することによって、４つの角型二次電池１₁〜１₄の互いに隣接する角型二次電池（例えば１₁，１₂）のうち一方の二次電池１₁の負極端子３および他方の二次電池１₂の正極端子２をバスバー収納溝１７₁内に収納された第１バスバー３１₁に接続でき、このバスバー３１₁をフレキシブル回路基板４１の接続片４５を介して配線パターン４３に接続でき、バスライン４６で配線パターン４３の他端を載置壁１５に配置された図示しない検出・制御回路系統に接続できる。

したがって、実施形態によれば角型二次電池１₁〜１₄が収納されたケース（図示せず）の上端への筐体１１の取付け、および筐体１１の支持壁１４上へのバスバー３１₁〜３１₄付きのフレキシブル回路基板４１の載置により複数の角型二次電池１₁〜１₄と検出・制御回路系統との接続が可能になるため、従来のように複数のリード線を引き回す場合に比べて接続作業を簡素化でき、かつ誤接続を防止できる。

また、角型二次電池１₁〜１₄の正極端子２および負極端子３側の接続部材が占める空間スペースは実質的に極めて薄いフレキシブル回路基板４１のみで、空間スペースの著しい縮小化を図ることができるため、小型の組電池を実現できる。

なお、前述した実施形態に係る組電池において、次のような形態に変更することが可能である。

（１）実施形態では、角型二次電池を４つ配列する形態を説明したが、これに限定されず、用途等に応じて任意の個数の角型や円筒形二次電池を配列することができる。角型二次電池は、非水電解質二次電池の他に、ニッケル水素二次電池を用いることができる。角型二次電池の正極、負極端子は円柱状の他に、角柱状でもよい。

（２）実施形態では、フレキシブル回路基板を用いたが、配線パターンを間に挟んで積層する樹脂層をエポキシ樹脂のような熱硬化性樹脂から作るリジッド回路基板を用いてもよい。また、フレキシブル回路基板またはリジッド回路基板において単一の樹脂層の表面に配線パターンを形成しても、複数の樹脂層の表面および樹脂層間に配線パターンを形成してもよい。

（３）実施形態では、バスバーに一対の端子挿入孔を開口したが、端子挿入孔のないバスバーを用いてもよい。この場合、二次電池の端子を支持壁のバスバー収納溝の底面に開口された端子通過穴に挿入する際、端子の頂面がバスバー収納溝の底面と面一になるようにし、バスバー収納溝に収納したバスバーと端子とを良好に接続することが好ましい。

（４）実施形態では、予めバスバーをはんだ付け等で取付けた回路基板を用い、回路基板を筐体の支持壁に載置するときに、バスバーを支持壁のバスバー収納溝に収納したが、バスバーを先に独立して支持壁のバスバー収納溝に収納した後、回路基板を支持壁上に載置してもよい。この場合、回路基板の配線パターンの一端に接続された接続片とバスバーとの接続（例えばはんだ付け）は、回路基板の載置後にバスバーに対応して開口された窓穴を通してなされる。ただし、このような接続片とバスバーとの接続は窓穴に露出した接続片とバスバーを目視しながらの位置合わせを伴い、作業が煩雑化する虞がある。

実施形態で説明したように回路基板の配線パターンに接続された広幅の接続片とバスバーとを筐体の支持壁に載置する前に予めはんだ付け等で接続することにより、前述した回路基板のセット後に窓穴を通して広幅の接続片とバスバーと位置合わせし、接続する場合に比べて接続作業が格段に容易になる利点を有する。

（５）実施形態では、筐体を複数の角型二次電池を収納したケースに取り付けられる蓋体として用いたが、筐体をケースとして用いてもよい。この場合、ケースの底部に前述した構造の支持壁を設け、このケース内に複数の角型二次電池をその正極端子および負極端子が底部側に位置するように収納する。

実施形態に係る組電池を示す平面図。 図１のII−II線に沿う断面図。 図１の組電池の分解斜視図。 他の実施形態に係る組電池を示す要部平面図。

符号の説明

１₁〜１₄…角型二次電池、２…正極端子、３…負極端子、１１…筐体、１４…支持壁、１６…筐体本体、１７₁〜１７₄…バスバー収納溝、１８ａ，１８ｂ…端子通過穴、３１₁〜３１₄…バスバー、３２ａ，３２ｂ…端子挿入穴、４１…フレキシブル回路基板、４３…配線パターン、４４ａ，４４ｂ…窓穴、４５…接続片、４７…突出片。

Claims (4)

1. 支持壁を有する筐体本体と、前記支持壁に形成された複数のバスバー収納溝と、各収納溝内に位置する前記支持壁に開口された一対の端子通過穴とを備える筐体；
   前記支持壁のバスバー収納溝に収納され、前記端子通過孔と対応する箇所に両端部が位置する複数のバスバー；
   前記各バスバーが配置された前記支持壁の面上に載置され、少なくとも１枚の樹脂層表面または複数枚の樹脂層間に配置された複数の配線パターンと、前記各バスバーの両端部付近が露出するように開口された窓穴と、前記各バスバーに対応する２つの窓穴のうちの一方の窓穴内に前記配線パターンから延出して位置し、前記バスバーと接続される接続片を備える回路基板；および
   複数の二次電池：を具備し、
   前記各二次電池は、前記筐体の筐体本体内に互いに隣接してそれらの各端子が前記筐体本体の支持壁の端子通過穴に位置するように収納、固定され、隣接する二次電池のうち一方の二次電池の正極端子および他方の二次電池の負極端子が前記支持壁の一対の端子通過穴を通して前記バスバーと接続されることを特徴とする組電池。
2. 前記回路基板は、前記配線パターンに接続された前記各接続片が前記各バスバーにそれぞれ予め金属接合或いは機械接合されていることを特徴とする請求項１記載の組電池。
3. 前記バスバーは、一端部にその面と平行な方向に延び、前記バスバーより幅の狭い突出片を有し、前記接続片は前記突出片に接続されることを特徴とする請求項１または２記載の組電池。
4. 前記バスバーには、前記二次電池の端子が挿入接続される端子挿入穴が設けられていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか記載の組電池。

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