JP2010244760A - 二次電池集合体 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の二次電池が直列接続された二次電池集合体にて、短絡を引き起こしにくい二次電池集合体を提案する。
【解決手段】正極端子と負極端子を有した二次電池と、二次電池の負極と正極端子を接続する電極間接続部材と、電極間接続部材により複数の二次電池が直列接続されて収容される集合体ケースとを備えた二次電池集合体において、頂部面が行方向と列方向にマトリックス状となるように複数の二次電池を配列し、二次電池頂部面の長辺と短辺の長さの比を２：１と仮定し、短辺の長さを１とした場合、二次電池ブロックの辺長さが奇数行×奇数列となる配列と２行又は２列を含む配列とを除き、二次電池ブロックの辺長さが（１）偶数行×偶数列、（２）奇数行×偶数列、（３）偶数行×奇数列の何れかとなり、且つ二次電池ブロックの外周に位置する隣り合った２個の二次電池が、直列接続した端部の二次電池となるように電極間接続部材で二次電池間を接続する。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の二次電池が直列に相互接続された二次電池集合体に関する。

従来、バッテリフォーク、電気自動車、工場や病院などのバックアップ電源等に搭載される二次電池には、複数個の二次電池を直列接続した二次電池集合体が多く用いられている。
二次電池単体としては、発電要素が封止された外装体を備え、該外装体の頂部に正極端子及び負極端子が設けられ、これらの電極端子が外装体から絶縁された構造を有するものがある。この二次電池を複数直列に接続することにより高電圧の二次電池集合体が得られるため、二次電池集合体は、バッテリフォーク、電気自動車、工場や病院などのバックアップ電源等の電源装置として広く用いられている。

図１１に従来の二次電池集合体の一例を示す。これは二次電池集合体１を二次電池の頂部面側からみた平面図であり、同図に示すように二次電池集合体１は、直方体状の集合体ケース２内に複数の二次電池３を並べて配置し、各二次電極３における電極の正極端子３２と負極端子３３を電極間接続部材４で相互接続した構成となっている。直列接続した両端に位置する二次電池３の正極端子３２及び負極端子３３には夫々端子ケーブル８、９が接続され、該端子ケーブル８、９は集合体ケース２に形成された開口から外部に引き出されている。

例えば、特許文献１（特開平５−２４２８７９号公報）には、頂部に電極端子が形成され相互に直列接続された複数の二次電池と、これら複数の二次電池を覆う単一の電気絶縁性のカバーとを備え、カバーに形成された開口から２個の端子ケーブルが引き出されるように構成した二次電池集合体が開示されている。
また、複数の二次電池を相互接続する構成として、特許文献２（特開２００８−７１７３３号公報）には、正極端子と負極端子を連結する連結具を備え、この連結具が接する各端子の端部を軸方向に対して平行な接触面とし、二次電池間の接続部の接触抵抗を低減するようにした構成が開示されている。

特開平５−２４２８７９号公報 特開２００８−７１７３３号公報

上記したような二次電池集合体において、図１１に示すように複数の二次電池３を一側から順に配列し、これを同様に一側から順に直列接続した場合、両端に位置する二次電池が離れてしまう。一方、端子ケーブル８、９は装置構造上、集合体ケース２の同じ箇所から引き出される必要があるため、両端に位置する二次電池の正極端子、負極端子に夫々接続された端子ケーブル８、９は電極間接続部材４上を這う形となる。これは短絡を引き起こしやすい構造であり好ましくない。特に、二次電池集合体が移動体に搭載される場合には、振動や外部衝撃を避けられないため、端子ケーブルの絶縁被覆が摩耗し、短絡が引き起こされやすくなる。

従って本発明は、複数の二次電池が直列接続された二次電池集合体にて、短絡を引き起こしにくい二次電池集合体を提案することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明は、箱型外装体の頂部に正極端子と負極端子を有した二次電池と、隣り合った前記二次電池の負極端子と正極端子を接続する電極間接続部材と、前記電極間接続部材により複数の二次電池が直列接続されて収容される集合体ケースと、を備えた二次電池集合体において、
前記集合体ケース内にて前記二次電池の頂部面が行方向と列方向にマトリックス状となるように複数の二次電池を配列し、前記二次電池の頂部面の長辺と短辺の長さの比を２：１と仮定し、短辺の長さを１とすると、
前記複数の二次電池を配列した二次電池ブロックの辺長さが奇数行×奇数列となる配列と、２行又は２列を含む配列と、を除き、
前記二次電池ブロックの辺長さが（１）偶数行×偶数列、（２）奇数行×偶数列、（３）偶数行×奇数列の何れかとなるように前記二次電池を方形状に配列するとともに、
前記二次電池ブロックの外周に位置する隣り合った２個の二次電池が、前記直列接続した端部の二次電池となるように前記電極間接続部材で二次電池間を接続することを特徴とする。

本発明によれば、複数の二次電池をその頂部面が行方向と列方向にマトリックス状となるように配列するとともに、該複数の二次電池からなる二次電池ブロックを方形状に配列することにより、省スペースでより多くの二次電池を格納することが可能となる。また、二次電池ブロックの外周に位置する隣り合った２個の二次電池が、直列接続した端部の二次電池となるように電極間接続部材で二次電池間を接続する構成としているため、二次電池に接続される２本の端子ケーブルが接近した状態となり、また集合体ケースに近い外周側から引き出されることとなり、該端子ケーブルが集合体ケース内を引き回されることがなく、振動等により端子ケーブルの絶縁被覆が摩耗することが防止でき、短絡を起こし難い構造とすることが可能となる。

また、前記二次電池ブロックは、行方向又は列方向に対して両端側に位置する２つの端部ブロックと、該２つの端部ブロックの間に位置する架橋ブロックと、からなり、
前記架橋ブロックは方形で拡張性を有する形状であり、前記端部ブロックと前記架橋ブロックを接合する複数の前記電極間接続部材が線対称に配置され、
前記二次電池集合体が所望の二次電池個数となるように前記架橋ブロックを１又は複数追加することにより二次電池ブロックを拡張自在としたことを特徴とする。
さらに、前記二次電池ブロックは、行方向又は列方向に対して両端側に位置する２つの端部ブロックと、該２つの端部ブロックの間に位置する架橋ブロックと、からなり、
前記架橋ブロックは嵌合部を備え拡張性を有する形状であり、前記端部ブロックと前記架橋ブロックを接合する複数の前記電極間接続部材が前記嵌合部に配置されるとともに他の部位は線対称に配置され、
前記二次電池集合体が所望の二次電池個数となるように前記架橋ブロックを１又は複数追加することにより二次電池ブロックを拡張自在としたことを特徴とする。

これらの構成によれば、架橋ブロックは複数連結可能であるため、端部ブロックに対して所望の二次電池個数が得られるように架橋ブロックを必要数だけ追加することにより簡単に二次電池ブロックを拡張することが可能となる。尚、二次電池の必要個数は、二次電池単体の電圧と、二次電池集合体が搭載される装置が必要とする電圧の関係で決定される。

また、箱型外装体の頂部に正極端子と負極端子を有した二次電池と、隣り合った前記二次電池の負極端子と正極端子を接続する電極間接続部材と、前記電極間接続部材により複数の二次電池が直列接続されて収容される集合体ケースと、を備えた二次電池集合体において、
前記集合体ケース内にて前記二次電池の頂部面が行方向と列方向にマトリックス状となるように複数の二次電池を配列し、前記二次電池の頂部面の長辺と短辺の長さの比を２：１と仮定し、短辺の長さを１とすると、
前記複数の二次電池を配列した二次電池ブロックの辺長さが奇数行×奇数列となる配列と、２行又は２列を含む配列と、を除き、
前記二次電池ブロックの辺長さが（１）偶数行×偶数列、（２）奇数行×偶数列、（３）偶数行×奇数列の何れかとなるように前記二次電池を配列するとともに、
（１）偶数行×偶数列、（２）奇数行×偶数列、（３）偶数行×奇数列の夫々が、予め設定されたｎ個（ｎ≧２）の二次電池からなる基本配列と、ｍ個（ｍ≧２）の二次電池からなる固有の繰り返しパターン配列とを有し、所望の二次電池個数が得られるように前記基本配列に前記繰り返しパターン配列を追加して配列し、
前記二次電池ブロックの外周に位置する隣り合った２個の二次電池が、前記直列接続した端部の二次電池となるように前記電極間接続部材で二次電池間を接続することを特徴とする。

本発明によれば、複数の二次電池をマトリックス状に配列する時に、基本配列に対して繰り返しパターン配列を追加するのみで所望の二次電池個数の二次電池集合体を得ることができ、簡単に拡張、縮減することが可能となる。尚、繰り返しパターン配列は、１又は複数存在するものである。
繰り返しパターン配列は、所望の二次電池個数に応じて一又は複数追加される。また、基本配列に繰り返しパターン配列を追加する際には、基本配列の外周側に追加する場合と、基本配列の内部に挿入して追加する場合とがあり、適宜何れかの追加形式を選択する。
また、二次電池ブロックの外周に位置する隣り合った２個の二次電池が、直列接続した端部の二次電池となるように電極間接続部材で二次電池間を接続する構成としているため、二次電池に接続される２本の端子ケーブルが接近した状態となり、また集合体ケースに近い外周側から引き出されることとなり、該端子ケーブルが集合体ケース内を引き回されることがなく、振動等により端子ケーブルの絶縁被覆が摩耗することが防止でき、短絡を起こし難い構造とすることが可能となる。

具体的には、各配列形式において以下のように設定することが好ましい。
（１）偶数行×偶数列の場合、
前記基本配列は２個の二次電池を並列に配置した配列であり、前記繰り返しパターン配列も同様に２個の二次電池を並列に配置した配列である。
（２）奇数行×偶数列の場合、
前記基本配列は２個の二次電池を並列に配置するとともに該２個の短辺に沿って１個の二次電池を配置した配列であり、前記繰り返しパターン配列は、２個の二次電池を並列に配置した配列を含む。
（３）偶数行×奇数列の場合、
前記基本配列は２個の二次電池を並列に配置するとともに該２個の短辺に沿って１個の二次電池を配置した配列であり、前記繰り返しパターン配列は、２個の二次電池を並列に配置するとともに該２個の二次電池の何れか一方の長辺に対して１個の二次電池を短辺長さずらして長辺が平行となるように配置した配列を含む。
このように、行数と列数に応じてパターン分けして配列することにより、略すべての二次電池個数において、自在に拡張することが可能となる。但し、複数の二次電池を配列した二次電池ブロックの辺長さが奇数行×奇数列となる配列と、２行又は２列を含む配列と、を除く。

さらにまた、前記直列接続した端部の負極端子又は正極端子を有する２個の二次電池が、方形状に配列された前記二次電池ブロックの角部に位置するように前記電極間接続部で複数の二次電池を接続することが好ましい。
これにより、二次電池の個数を増減する時に設計変更しやすくなる。

本発明によれば、複数の二次電池をその頂部面が行方向と列方向にマトリックス状となるように配列するとともに、該複数の二次電池からなる二次電池ブロックを方形状に配列することにより、省スペースでより多くの二次電池を格納することが可能となる。また、二次電池ブロックの外周に位置する隣り合った２個の二次電池が、直列接続した端部の二次電池となるように電極間接続部材で二次電池間を接続する構成としているため、二次電池に接続される２本の端子ケーブルが接近した状態となり、また集合体ケースに近い外周側から引き出されることとなり、該端子ケーブルが集合体ケース内を引き回されることがなく、振動等により端子ケーブルの絶縁被覆が摩耗することが防止でき、短絡を起こし難い構造とすることが可能となる。
また、二次電池ブロックは、端部ブロックの間に拡張性を有する架橋ブロックを挿入した構成とすることにより、架橋ブロックは複数連結可能であるため端部ブロックに対して所望の二次電池個数が得られるように架橋ブロックを必要数だけ追加することによって簡単に二次電池ブロックを拡張することが可能となる。
さらに、複数の二次電池をマトリックス状に配列する時に、基本配列に対して繰り返しパターン配列を追加するのみで所望の二次電池個数の二次電池集合体を得ることができ、簡単に拡張、縮減することが可能となる。

本発明の実施形態に係る二次電池集合体の平面図である。 図１に示した二次電池集合体の接続状態を説明する平面図である。 図２に示した二次電池集合体の接続状態を応用させた平面図である。 マトリックス状に配置した二次電池集合体の全配列パターンを示す図である。 二次電池集合体の偶数行×偶数列の配列パターンを示す図である。 二次電池集合体の奇数行×偶数列の配列パターンを示す図である。 二次電池集合体の偶数行×奇数列の配列パターンを示す図である。 各配列パターンにおける架橋ブロックの一例を示す図で、（１）偶数行×偶数列の場合、（２）奇数行×偶数列の場合、（３）偶数行×奇数列の場合を夫々示す。 各配列パターンにおける基本配列と繰り返しパターン配列の一例を示す図で、（１）偶数行×偶数列の場合、（２）奇数行×偶数列の場合、（３）偶数行×奇数列の場合を夫々示す。 二次電池の一例を示す部分断面斜視図である。 従来の二次電池集合体の平面図である。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
本発明の実施形態に係る二次電池集合体１は、バッテリフォークや電気自動車等の車両、又は工場やビル、発電施設等の施設などに搭載されるが、特に好適には、バッテリフォークや電気自動車等の車両に用いられる。

図１に示すように、本実施形態の二次電池集合体１は、直列に接続された複数の二次電池３と、該複数の二次電池３が収容される集合体ケース２と、直列接続された端部の二次電池３の負極端子３２に接続された端子ケーブル８と、正極端子３３に接続された端子ケーブル９と、を備える。
前記集合体ケース２は電気絶縁性を有し、例えば難燃性の樹脂で形成される。
前記二次電池３は、発電要素を収容した箱型の外装体３１と、該外装体３１の頂部面に設けられた負極端子３２及び正極端子３３と、から構成される。ここで発電要素とは、電解液を含み発電、充放電を行なうための電池の電気化学的な要素である。

二次電池３の具体的構成の一例を図１０に示す。二次電池３は導電性の箱型外装体３１を有し、その内部には電解溶液（図示省略）が充填されている。外装体３１内において負極３６、セパレータ３８、正極３７、セパレータ３８、負極３６、セパレータ３８、正極３７、・・・の順に多数積層され、全ての負極３６及び正極３７が夫々並列に接続されている。また、並列に接続された多数の負極３６は負極端子３２に、同様に正極３７は正極端子３３に夫々集約されている。負極端子３２及び正極端子３３は、外装体３１の頂部から同一方向に延出しており、負極端子３２及び正極端子３３と外装体３１の間には絶縁材（図示省略）が介装されている。

集合体ケース２内に収容された複数の二次電池３は夫々独立に支持されて、隣り合う二次電池３の間に間隙を有して配置されている。この間隙には、絶縁材５が配されている。また、二次電池３は、隣り合う二次電池３又は近傍の二次電池３と電気的に相互接続され、直列に接続された電池ブロックを形成する。具体的には、一の二次電池３の負極端子３２と、この近傍に位置する他の二次電池３の正極端子３３とが電極間接続部材４により接続される。電極間接続部材４は、導電性部材で形成され剛性を有する長尺状部材であり、例えば板状のバスバー４が用いられる。

電気的に直列接続された端部の二次電池３の負極端子３２及び正極端子３３には、夫々端子ケーブル８、９が接続され、該端子ケーブル８、９は集合体ケース２の１箇所又は２箇所に設けられた開口よりケース外部に引き出されている。また、端子ケーブル８、９が接続される２個の二次電池３は、複数の二次電池３からなる二次電池ブロックの外周側の隣り合った２個の二次電池３とする。好適には、直列接続した端部の二次電池が、方形に配列した二次電池ブロックの角部に位置するようにバスバー４で複数の二次電池を接続するとよい。

図２は、図１に示した二次電池集合体の接続状態を説明する平面図である。図中の一点鎖線は、直列接続された二次電池の電流の流れ（電気的経路）を示すものであり、この直列接続された二次電池のうち該接続の両端に位置する隣り合った２個の二次電池３ａ_１、３ａ_２が二次電池ブロックの外周側に位置するようになっている。
また、図３は、図２に示した二次電池集合体の接続状態を応用させた平面図であり、他の部位に直列接続の両端（二次電池３ｂ_１、３ｂ_２）を位置させた状態を示している。
このように、二次電池ブロックの外周に沿って電気的経路が存在する場合、任意の位置に端子ケーブル８、９を取り付けることができる。例えば、図２に示す電気的経路を備えた二次電池集合体１において、端子ケーブル８、９を取り外して二次電池の３ａ_１、３ａ_２の電極をバスバー４により接続して閉回路を形成した後、他の二次電池３ｂ_１、３ｂ_２のバスバー４を取り外して該３ｂ_１、３ｂ_２の負極端子、正極端子に夫々端子ケーブル８、９を接続する。これにより、任意の位置に端子ケーブル８、９を取り付けることが可能となる。

次いで、複数の二次電池３の配列について説明する。
本実施形態では、集合体ケース２内にて二次電池３の頂部面が行方向と列方向にマトリックス状となるように複数の二次電池３を配列する。その際、二次電池３の頂部面の長辺と短辺の長さの比を２：１と仮定し、短辺の長さを１とすると、二次電池ブロックの辺長さが（１）偶数行×偶数列、（２）奇数行×偶数列、（３）偶数行×奇数列の何れかとなるように二次電池３を方形状に配列する。そして、方形状に配列された二次電池ブロックの外周に位置する隣り合った２個の二次電池３が、直列接続した端部の二次電池３となるようにバスバー４で二次電池３間を接続する。尚、本実施形態では二次電池の頂部面の長辺と短辺の長さの比を２：１と仮定しているが、これは一般的な二次電池形状に基づく値であり、且つ二次電池集合体にて二次電池間の間隙には空冷又は水冷するためのある程度の空間が備えられているため、この間隙を調整することにより２：１の比を有していない二次電池にも適用できるものである。

具体的には、二次電池集合体の全配列パターンは図４に示されるようになる。ここで、行方向、列方向に付した数値は二次電池集合体の縦横の辺の長さを記している。また、一例として端子ケーブル８、９の引き出し部を左上隅から隣接して取り出すように配置しているが、これは図２及び図３にて説明したように、異なる位置に変更することも可能である。
尚、本実施形態では、複数の二次電池を配列した二次電池ブロックの辺長さが奇数行×奇数列となる配列と、２行又は２列を含む配列と、を除いている。これらを除いた理由は、１個の二次電池３は「２」の面積に相当するため、縦×横の値が奇数（即ち奇数×奇数）の箇所に二次電池集合体を長方形に配置することは物理的に不可能であり、図４のＤに示されるように必ず空隙が存在してしまうためである。２行又は２列を含む配列は、もとから端子ケーブル８、９が集合体ケース１内を引き回しされる可能性が少なく、短絡の問題が生じにくいためである。

図４は、二次電池ブロックの全配列パターンを示す。また、図４の全配列パターンを（１）偶数行×偶数列、（２）奇数行×偶数列、（３）偶数行×奇数列に場合分けした配列パターンを図５乃至図７に示す。図５は二次電池ブロックの偶数行×偶数列の配列パターンを示す図、図６は二次電池ブロックの奇数行×偶数列の配列パターンを示す図、図７は二次電池ブロックの偶数行×奇数列の配列パターンを示す図である。尚、破線より左側、破線より上側は２行又は２列を含む配列であるため除かれる。

図５乃至図７に示されるように、全ての配列パターンにおいて、二次電池ブロックは方形状に形成されるとともに、直列接続された端部の二次電池が、二次電池ブロックの外周に位置する隣り合った２個の二次電池（ここでは何れも左上に位置する）となるように、二次電池間をバスバーで接続した構成となっている。
ここで、１つの二次電池ブロックを、行方向（横方向）又は列方向（縦方向）の両端側に位置する端部ブロックＡ、Ｂと、これらの端部ブロックＡ、Ｂの間の架橋ブロックＣに分割する。

図５に示す（１）偶数行×偶数列、及び図６に示す（２）奇数行×偶数列において、架橋ブロックＣは、方形で拡張性を有する形状とし、且つ端部ブロックＡ、Ｂと架橋ブロックＣを接合する複数の接合点（バスバー）が線対称に配置されるようにする。
図８は各配列パターンにおける架橋ブロックの一例を示す図で、図８（１）は偶数行×偶数列、（２）は奇数行×偶数列における架橋ブロックＣの一例である。（１）及び（２）において左図は行方向（横方向）に拡張する時の架橋ブロックＣであり、左右両側に線対称に設けられた接合点により複数の架橋ブロックＣを横方向に連結可能となっている。また、破線１０で囲まれたブロックは、縦方向に複数連結可能であるため任意の行数とすることができる。
右図は列方向（縦方向）に拡張する時の架橋ブロックＣであり、上下両側に線対称に設けられた接合点により複数の架橋ブロックＣを縦方向に連結可能となっている。また、破線１１で囲まれたブロックは、横方向に複数連結可能であるため任意の列数とすることができる。

図７に示す（３）偶数行×奇数列において、行方向に拡張する場合、架橋ブロックＣは上記した（１）偶数行×偶数列及び（２）奇数行×偶数列と同様の構成を有する。列方向に拡張する場合、架橋ブロックＣは、嵌合部を備え拡張性を有する形状とし、且つ端部ブロックＡ、Ｂと架橋ブロックＣを接合する複数の接合点が嵌合部に配置されるとともに、他の部位は線対称に配置されるようにする。
図８（３）は偶数行×奇数列における架橋ブロックＣの一例である。左図は行方向に拡張する時の架橋ブロックＣであり、左右両側に線対称に設けられた接合点により複数の架橋ブロックＣを横方向に連結可能となっている。また、破線１０で囲まれたブロックは、縦方向に複数連結可能であるため任意の行数とすることができる。
右図は列方向に拡張する時の架橋ブロックＣであり、凹凸を有する嵌合部１２、１２と、他の部位の上下両側に線対称に接合点が設けられており、複数の架橋ブロックＣを縦方向に連結可能となっている。また、破線１１で囲まれたブロックは、横方向に複数連結可能であるため任意の列数とすることができる。

このように本実施形態によれば、拡張性を有する形状の架橋ブロックＣを備えることにより、所望の二次電池個数となるように架橋ブロックＣを１又は複数追加するだけで容易に二次電池ブロックを拡張することが可能となる。

また、本実施形態では、集合体ケース２内にて二次電池３の頂部面が行方向と列方向にマトリックス状となるように複数の二次電池３を配列する。その際、二次電池３の頂部面の長辺と短辺の長さの比を２：１と仮定し、短辺の長さを１とした場合、（１）偶数行×偶数列、（２）奇数行×偶数列、（３）偶数行×奇数列の夫々が、予め設定されたｎ個（ｎ≧２）の二次電池３からなる基本配列と、ｍ個（ｍ≧２）の二次電池３からなる固有の繰り返しパターン配列とを有し、所望の二次電池個数が得られるように基本配列に繰り返しパターン配列を追加して配列する。繰り返しパターン配列は、上記（１）〜（３）に場合分けした各配列パターンにおいて夫々固有の配列であり、１又は複数存在する。、方形状に配列された二次電池ブロックの外周に位置する隣り合った２個の二次電池３が、直列接続された端部の二次電池３となるようにバスバー４で二次電池３間を接続する。

図５を参照して、（１）偶数行×偶数列の場合、２個の二次電池を並列に配置した基本配列に対して、２個の二次電池を並列に配置した繰り返しパターン配列Ｘを所望の電池個数となるまで追加することで、偶数行×偶数列の各組み合わせ配列が形成できる。このようにして配列した複数の二次電池３はバスバー４で接続される。
ここでは、繰り返しパターン配列は、上記したように２個の二次電池を並列に配置した配列Ｘとする（図９（１）参照）。
４行の配列を例に挙げると、４行４列の配列は基本配列に対して３つの繰り返しパターン配列Ｘを追加しており、さらに、４行６列の配列は４行４列の配列のうち配列Ａと配列Ｂの間に繰り返しパターン配列Ｘを縦に２つ組み合わせた配列Ｃを挿入している。配列Ｃは複数挿入することができ、これにより行方向に拡張が自在となる。同様に、６行４列の配列に対して８行４列の配列は、繰り返しパターン配列Ｘを横に２つ組み合わせた配列Ｃを挿入している。配列Ｃは複数挿入することができ、これにより列方向に拡張が自在となる。これらの配列Ｃは、図８（１）で示した架橋ブロックＣと同じである。

図６を参照して、（２）奇数行×偶数列の場合、２個の二次電池を並列に配置するとともに該２個の短辺に沿って１個の二次電池を配置した基本配列に対して、２個の二次電池を並列に配置した配列を含む繰り返しパターン配列を所望の電池個数となるまで追加することで、奇数行×偶数列の各組み合わせ配列が形成できる。複数の二次電池間はバスバー４で接続される。
ここでは、繰り返しパターン配列は、上記したように２個の二次電池を並列に配置した配列Ｘと、基本配列と同様の形状を有する配列Ｙの２つとする（図９（２）参照）。
５行の配列を例に挙げると、５行４列の配列は基本配列に対して繰り返しパターン配列Ｘを２つ追加するとともに、繰り返しパターン配列Ｙを１つ追加しており、５行６列の配列は５行４列の配列のうち配列Ａと配列Ｂの間に、１つの繰り返しパターン配列Ｘと１つの繰り返しパターン配列Ｙを縦に組み合わせた配列Ｃを挿入している。配列Ｃは複数挿入することができ、これにより行方向に拡張が自在となる。同様に、５行４列の配列に対して７行４列の配列は、繰り返しパターン配列Ｘを横に２つ組み合わせた配列Ｃを挿入している。配列Ｃは複数挿入することができ、これにより列方向に拡張が自在となる。これらの配列Ｃは、図８（２）で示した架橋ブロックＣと同じである。

図７を参照して、（３）偶数行×奇数列の場合、２個の二次電池を並列に配置するとともに該２個の短辺に沿って１個の二次電池を配置した基本配列に対して、２個の二次電池を並列に配置するとともに該２個の二次電池の何れか一方の長辺に対して１個の二次電池を短辺長さずらして長辺が平行となるように配置した配列を含む繰り返しパターン配列を所望の電池個数となるまで追加することで、奇数行×偶数列の各組み合わせ配列が形成できる。複数の二次電池間はバスバー４で接続される。
ここでは、繰り返しパターン配列は、上記したように２個の二次電池を並列に配置するとともに該２個の二次電池の何れか一方の長辺に対して１個の二次電池を短辺長さずらして長辺が平行となるように配置した配列Ｘと、２個の二次電池を並列に配置するとともにこれらの二次電池を挟むように短辺に沿って二次電池を１個ずつ配置した配列Ｙと、２個の二次電池を並列に配置した配列Ｚの３つとする（図９（３）参照）。
４行の配列を例に挙げると、４行５列の配列は１つの繰り返しパターン配列Ｘを基本配列に挿入して追加するとともに１つの繰り返しパターン配列Ｙを追加しており、４行７列の配列は４行５列の配列のうち配列Ａと配列Ｂの間に、繰り返しパターン配列Ｙからなる配列Ｃを挿入している。配列Ｃは複数挿入することができ、これにより行方向拡張が自在となる。同様に、４行５列の配列に対して６行５列の配列は、１つの繰り返しパターン配列Ｘと１つの繰り返しパターン配列Ｚを組み合わせた配列Ｃを挿入している。配列Ｃは複数挿入することができ、これにより列方向に拡張が自在となる。これらの配列Ｃは、図８（３）で示した架橋ブロックＣと同じである。
また、バスバー４による接合点が、配列Ｃにおいて線対称になるように位置させることにより、配列を拡張する際にこの配列ブロックを所望の数だけ接合点にて連結して挿入することで容易に拡張することが可能となる。嵌合部を有する場合は、嵌合部に接合点が位置するようにバスバーを設ける。

このように本実施形態によれば、複数の二次電池３をマトリックス状に配列する時に、基本配列に対して繰り返しパターン配列を追加するのみで所望の二次電池個数の二次電池集合体１を得ることができ、簡単に拡張、縮減することが可能となる。
また、二次電池ブロックの外周に位置する隣り合った２個の二次電池３が、直列接続した端部の二次電池３となるように電極間接続部材４で二次電池間を接続する構成としているため、二次電池３に接続される２本の端子ケーブル８、９が接近した状態となり、また集合体ケース２に近い外周側から引き出されることとなり、該端子ケーブル８、９が集合体ケース２内を引き回されることがなく、振動等により端子ケーブル８、９の絶縁被覆が摩耗することが防止でき、短絡を起こし難い構造とすることが可能となる。

本発明は、短絡を引き起こしにくい構成を備えた二次電池集合体であるため、バッテリフォーク、電気自動車、工場や病院などのバックアップ電源等に搭載される二次電池集合体として利用することができ、特にバッテリフォーク、電気自動車等の車両に搭載される大型の二次電池集合体として好適に利用することができる。

１ 二次電池集合体
２ 集合体ケース
３ 二次電池
４ バスバー
５ 絶縁材
８、９ 端子ケーブル
３１ 外装体
３２ 負極端子
３３ 正極端子

Claims (8)

1. 箱型外装体の頂部に正極端子と負極端子を有した二次電池と、隣り合った前記二次電池の負極端子と正極端子を接続する電極間接続部材と、前記電極間接続部材により複数の二次電池が直列接続されて収容される集合体ケースと、を備えた二次電池集合体において、
   前記集合体ケース内にて前記二次電池の頂部面が行方向と列方向にマトリックス状となるように複数の二次電池を配列し、前記二次電池の頂部面の長辺と短辺の長さの比を２：１と仮定し、短辺の長さを１とすると、
   前記複数の二次電池を配列した二次電池ブロックの辺長さが奇数行×奇数列となる配列と、２行又は２列を含む配列と、を除き、
   前記二次電池ブロックの辺長さが（１）偶数行×偶数列、（２）奇数行×偶数列、（３）偶数行×奇数列の何れかとなるように前記二次電池を方形状に配列するとともに、
   前記二次電池ブロックの外周に位置する隣り合った２個の二次電池が、前記直列接続した端部の二次電池となるように前記電極間接続部材で二次電池間を接続することを特徴とする二次電池集合体。
2. 前記二次電池ブロックは、行方向又は列方向に対して両端側に位置する２つの端部ブロックと、該２つの端部ブロックの間に位置する架橋ブロックと、からなり、
   前記架橋ブロックは方形で拡張性を有する形状であり、前記端部ブロックと前記架橋ブロックを接合する複数の前記電極間接続部材が線対称に配置され、
   前記二次電池集合体が所望の二次電池個数となるように前記架橋ブロックを１又は複数追加することにより二次電池ブロックを拡張自在としたことを特徴とする請求項１記載の二次電池集合体。
3. 前記二次電池ブロックは、行方向又は列方向に対して両端側に位置する２つの端部ブロックと、該２つの端部ブロックの間に位置する架橋ブロックと、からなり、
   前記架橋ブロックは嵌合部を備え拡張性を有する形状であり、前記端部ブロックと前記架橋ブロックを接合する複数の前記電極間接続部材が前記嵌合部に配置されるとともに他の部位は線対称に配置され、
   前記二次電池集合体が所望の二次電池個数となるように前記架橋ブロックを１又は複数追加することにより二次電池ブロックを拡張自在としたことを特徴とする請求項１記載の二次電池集合体。
4. 箱型外装体の頂部に正極端子と負極端子を有した二次電池と、隣り合った前記二次電池の負極端子と正極端子を接続する電極間接続部材と、前記電極間接続部材により複数の二次電池が直列接続されて収容される集合体ケースと、を備えた二次電池集合体において、
   前記集合体ケース内にて前記二次電池の頂部面が行方向と列方向にマトリックス状となるように複数の二次電池を配列し、前記二次電池の頂部面の長辺と短辺の長さの比を２：１と仮定し、短辺の長さを１とすると、
   前記複数の二次電池を配列した二次電池ブロックの辺長さが奇数行×奇数列となる配列と、２行又は２列を含む配列と、を除き、
   前記二次電池ブロックの辺長さが（１）偶数行×偶数列、（２）奇数行×偶数列、（３）偶数行×奇数列の何れかとなるように前記二次電池を配列するとともに、
   （１）偶数行×偶数列、（２）奇数行×偶数列、（３）偶数行×奇数列の夫々が、予め設定されたｎ個（ｎ≧２）の二次電池からなる基本配列と、ｍ個（ｍ≧２）の二次電池からなる固有の繰り返しパターン配列とを有し、所望の二次電池個数が得られるように前記基本配列に前記繰り返しパターン配列を追加して配列し、
   前記二次電池ブロックの外周に位置する隣り合った２個の二次電池が、前記直列接続した端部の二次電池となるように前記電極間接続部材で二次電池間を接続することを特徴とする二次電池集合体。
5. 前記二次電池ブロックの辺長さが（１）偶数行×偶数列の場合、
   前記基本配列は２個の二次電池を並列に配置した配列であり、前記繰り返しパターン配列も同様に２個の二次電池を並列に配置した配列であることを特徴とする請求項４記載の二次電池集合体。
6. 前記二次電池ブロックの辺長さが（２）奇数行×偶数列の場合、
   前記基本配列は２個の二次電池を並列に配置するとともに該２個の短辺に沿って１個の二次電池を配置した配列であり、前記繰り返しパターン配列は、２個の二次電池を並列に配置した配列を含むことを特徴とする請求項４記載の二次電池集合体。
7. 前記二次電池ブロックの辺長さが（３）偶数行×奇数列の場合、
   前記基本配列は２個の二次電池を並列に配置するとともに該２個の短辺に沿って１個の二次電池を配置した配列であり、前記繰り返しパターン配列は、２個の二次電池を並列に配置するとともに該２個の二次電池の何れか一方の長辺に対して１個の二次電池を短辺長さずらして長辺が平行となるように配置した配列を含むことを特徴とする請求項４記載の二次電池集合体。
8. 前記直列接続した端部の負極端子又は正極端子を有する２個の二次電池が、方形状に配列された前記二次電池ブロックの角部に位置するように前記電極間接続部で複数の二次電池を接続したことを特徴とする請求項４記載の二次電池集合体。

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