JP2011134549A - 電池モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】複数の二次電池からなる電池モジュールにおいて、各二次電池に流出入する電流量のばらつきを抑制する電池モジュールを提供する。
【解決手段】ｎ個の素電池１０ａを備えた組電池と、組電池を収納するケースと、ケースの外面の一つに設けられた第１及び第２の外部接続用端子８１ａ，８２ａとを備え、組電池は、第１及び第２の接続部材２０，３０が１番目からｎ番目まで順に並べられた複数の素電池を並列に接続して構成されており、第１及び第２の接続部材は、素電池の並べられた方向に延びる第１及び第２の通電仲介部材６０ａ，７２ａとそれぞれ接続しており、第１の外部接続用端子は、第１の通電仲介部材に接続し、１番目の素電池との間で最短の電流経路を形成しており、第２の外部接続用端子は、第２の通電仲介部材に接続し、ｎ番目の素電池との間で最短の電流経路を形成している電池モジュールである。
【選択図】図１

Description

本発明は、電池モジュールに関し、特に二次電池であるｎ個の素電池を備えた組電池をケースに収納した電池モジュールに関するものである。

近年、省資源や省エネルギーの観点から、繰り返し使用できるニッケル水素、ニッケルカドミウムやリチウムイオンなどの二次電池の需要が高まっている。中でもリチウムイオン二次電池は軽量でありながら起電力が高く、高エネルギー密度であるという特徴を有している。そのため、携帯電話やデジタルカメラ、ビデオカメラ、ノート型パソコンなどの様々な種類の携帯型電子機器や移動体通信機器の駆動用電源としての需要が拡大している。

一方、化石燃料の使用量を低減させるためやＣＯ_２の排出量を削減するために、自動車などのモータ駆動用の電源として、あるいは家庭用や産業用との電源として電池モジュールへの期待が大きくなっている。このような電池モジュールの一例として、所望の電圧や容量を得るために、複数の素電池からなりそれらを並列接続及び直列接続した組電池を複数個搭載して構成されているものを挙げることができる。特許文献１にはそのような電池モジュールが開示されている。

特許文献１の図５には５本の「１８６５０」と呼ばれる素電池が直列に接続された状態が記載されているが、自動車用途としては大きな電池容量が必要とされるので、このような組電池を複数並列に並べることが必要になる。

特表２００８−５４１３８６号公報 特開２００１−２５０５７５号公報 特開２００２−２９８８０５号公報

電池モジュールにおいては、複数の素電池を互いに接続して巨大な一つの電池のようにするのであるが、各素電池の並べ方や保持方法、接続方法、冷却など様々な課題がある。１本の素電池が充放電不可となったり、電池容量などの電池特性が大きく低下することの対策も必要となる。そのような対策の一つして、１本の素電池が充放電不可となっても電池モジュール全体としては使用可能なシステムを作り上げることが考えられ、また全ての素電池に均等に充放電の負荷がかかるようにする対策も必要となる。なぜならば、電気自動車の動力源として電池モジュールを使用する場合、１本の素電池が充放電不可となっただけで電池モジュール全体が使用不可となると、電気自動車の運転中に突然モータが停止してしまう事態が発生してしまい、非常に危険だからである。特許文献１に開示されているような電池モジュールは検討が始まってから日が浅く、前記のような対策はまだまだ進んでいないところがある。

例えば、充放電において個々の素電池に、あるいは個々の素電池から流れる電流にばらつきがあると、充放電を繰り返すうちに、流れる電流が相対的に多い素電池の劣化が流れる電流が相対的に少ない素電池よりも早く進んでいく。それに加えて電流量が多ければ発熱量も増え、この熱によっても素電池の劣化が進んでしまう。このように各素電池における電流量のばらつきは、各素電池の劣化の進み度合いの差を大きくしてしまう。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、複数の二次電池からなる電池モジュールにおいて、各二次電池に流出入する電流量のばらつきを抑制する電池モジュールを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の電池モジュールは、ｎ個の二次電池である素電池を備えた組電池と、多面体形状であって該組電池を収納するケースと、該ケースの外面の一つに設けられた第１及び第２の外部接続用端子とを備え、前記組電池は、第１及び第２の接続部材が１番目からｎ番目まで順に並べられた複数の前記素電池を電気的に並列に接続して構成されており、前記第１の接続部材は、前記素電池の並べられた方向に延びる第１の通電仲介部材と電気的に接続しており、前記第２の接続部材は、前記素電池の並べられた方向に延びる第２の通電仲介部材と電気的に接続しており、前記第１の外部接続用端子は、前記第１の通電仲介部材に電気的に接続しているとともに、前記素電池のうち１番目の素電池との間で最短の電流経路を形成しており、前記第２の外部接続用端子は、前記第２の通電仲介部材に電気的に接続しているとともに、前記素電池のうちｎ番目の素電池との間で最短の電流経路を形成している構成とした。

前記組電池は複数存在しているとともに、該組電池同士は直列に接続されて一つの前記ケースに収納されている構成とすることができる。

前記第１の外部接続用端子は、直列に接続された前記組電池のうち一方の端の組電池に接続されており、前記第２の外部接続用端子は、他方の端の組電池に接続されている構成とすることができる。このような構成の場合は、電流経路に沿った単位長さあたりの電気抵抗が、前記第１の通電仲介部材よりも前記一方の端以外の前記組電池における前記第１の接続部材の方が大きい構成とすることができる。また、電流経路に沿った単位長さあたりの電気抵抗が、前記第２の通電仲介部材よりも前記他方の端以外の前記組電池における前記第２の接続部材の方が大きい構成とすることができる。

前記素電池は円柱形状であり、前記組電池においては側面同士が隣り合うように複数の前記素電池が並べられており、前記ケースは六面体である構成とすることができる。

前記第１の通電仲介部材は、前記第１の接続部材に沿って延びている延伸部と、該延伸部から前記１番目の素電池側の前記第１の接続部材端部と繋がっている連結部とを有している構成としてもよい。

上記構成により、組電池の中の各素電池に流出入する電流の大きさがほぼ均等となり、使用中の各素電池の電池特性の変化や寿命のばらつきを小さくすることができる。

実施形態に係る組電池に第１及び第２の接続部材と第１及び第２の外部接続用端子を取り付けたところの斜視図である。 実施形態に係る組電池の上方からの斜視図である。 実施形態に係る組電池の下方からの斜視図である。 第２の接続部材の断面図である。 組電池集合体からなる電池本体構成の斜視図である。 実施形態に係る電池モジュールの分解図である。

（定義）
ケースの外面の一つに第１及び第２の外部接続用端子が設けられているというのは、多面体形状であるケースの一つの面の外面側にプラスとマイナスの外部接続用端子が両方とも設けられているということである。

第１の外部接続用端子は、第１の接続部材に電気的に接続しているとともに、素電池のうち１番目の素電池との間で最短の電流経路を形成しているというのは、ｎ個ある各素電池と第１の外部接続用端子との間のｎ個の電流経路のうち１番目の素電池との電流経路が最短となるように第１の外部接続用端子と第１の接続部材とが電気的に接続していることである。

六面体のケースは例えば直方体や、立方体、各面が平行四辺形や台形である六面体、一部の面が曲面である六面体などを例示できる。

（検討経緯）
実施形態について説明する前に検討経緯について述べる。

既に述べたように、自動車等の産業用途、家庭用バッテリーとして二次電池が使われるようになってきているが、大きな電池容量と大電力との両立が求められているため、一般的には大型の素電池を１つあるいは数個で１つの電池モジュールとする技術が開発されてきている。大型の素電池の方が電池モジュール全体に占める発電要素（活物質など）の割合を大きくでき、素電池間の制御も容易になるからである。

しかしながら、電池の重量及び体積に比して電池容量及び電圧が高いリチウムイオン二次電池では、内部短絡による熱暴走のおそれがあり、大型の素電池では内部短絡によって発生する熱が膨大なものとなるため、内部短絡が生じないように完璧な対策を取る必要がある。一方、素電池の単位を小さくして、多数の素電池を組み合わせて一つの電池モジュールとすれば、１つの素電池が内部短絡することにより発生する熱はそれほど大きくはなく、１つの素電池が内部短絡して熱暴走しても、それが隣の素電池に影響を与えない対策をとれば電池モジュール全体としてはそのまま使用することが可能となる。

本願発明者らはこのような考えから、小型の素電池を多数使用した電池モジュールについての検討を始めた。電池モジュールの外部接続端子の配置は、例えば、特許文献３に開示されているように、略直方体形状のケースの一つの面に出力端子（外部接続端子）が全て集められているものとなっている。電池モジュールを電源とする機器側では、設計上の要請でこのような端子を一つの面に配置するようになっている。特許文献３の場合は、２個の素電池を並列に接続した２組を直列に接続しており、１組の中での出力端子との接続に関しては、＋側も−側も出力端子に近い側の素電池にまず接続され、そこからリードが延びて隣の素電池に接続されている。このような構造であると、電流の出入は出力端子に近い側の素電池に集中しやすく、隣り合う素電池では電流値が大きく異なってしまい、発明が解決しようとする課題の欄に記載したような問題が生じる。特許文献３のパック電池は、並列にしているのは２個の素電池であるが、自動車用途などでは１０個以上の素電池を並列にする必要があり、問題がより深刻になる。

特許文献２には、全てのセルで均等に発電できるように多数のセルの接続に工夫を凝らした技術が開示されているが、このセルは固体電解質型燃料電池であって、リチウムイオン二次電池やニッケル水素電池のような二次電池とはセルの構造及びセル同士の接続構造が全く異なるため、二次電池を用いた電池モジュールに特許文献２に開示されている技術をそのまま適用することはできない。

本願発明者らは、以上のような考え、それに基づいて種々の検討を行って本発明に想到するに至った。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の図面においては、説明の簡潔化のため、実質的に同一の機能を有する構成要素を同一の参照符号で示す。

（実施形態１）
＜組電池＞
図１は実施形態１に係る組電池一つと第１及び第２の通電仲介部材とを電気的に接続させた電池本体構成１１０である。この電池本体構成１１０のもととなる組電池を、斜め上方及び斜め下方から見たところを図２、図３に示す。なお、この組電池１００は、後述の組電池集合体にも用いるものであり、図１の電池本体構成１１０に用いる場合は少し構造を変えている。

本実施形態の組電池１００は２０本の素電池１０ａ，１０ｂ，１０ｃが１列に並べられて、２０本全てが並列に接続されたものである。素電池１０ａは２０番目の素電池であり、素電池１０ｂは１０番目の素電池であり、素電池１０ｃは１番目の素電池である。素電池１０ａ，１０ｂ，１０ｃ同士は、第１の接続部材２０および第２の接続部材３０によって電気的に並列に接続されている。

本実施形態では素電池１０ａ，１０ｂ，１０ｃは、円柱形のリチウムイオン二次電池である。第２の接続部材３０の帯状部３２の上に素電池１０ａ，１０ｂ，１０ｃの負極（第２の極）側が載せられて電気的に接続されている。そして、第１の接続部材２０は正極（第１の極）側と接続されている。第１の接続部材２０はＣｕからなる帯状の薄板で、素電池１０ａ，１０ｂ，１０ｃの正極側の肩部に絶縁スペーサ５０を介して置かれ、正極と電気的に接続されている。接続はここではスポット溶接で行っているが、レーザー溶接など別の溶接方法を用いてもよいし、導電性接着剤で接着する方法を用いてもよく、接続方法は特に限定されない。

第２の接続部材３０は、素電池１０ａ，１０ｂ，１０ｃの負極と電気的に接続されている帯状部３２と、帯状部３２の側辺の一部から素電池１０ａ，１０ｂ，１０ｃの側面に沿って正極側へ延びている導電部３４とを備えている。帯状部３２はＮｉ（第１の金属）からなる帯状の薄板であって、２０本の素電池１０ａ，１０ｂ，１０ｃが一列に並べられてその上に置かれている。帯状部３２と素電池１０ａ，１０ｂ，１０ｃの負極とはスポット溶接によって接続・固定されている。素電池１０ａ，１０ｂ，１０ｃの負極は鉄の表面にＮｉめっきを施した板からなっていて、帯状部３２はＮｉからなっているので、スポット溶接により両者は電気的及び機械的に確実かつ強固に接続される。

図４に示すように、帯状部３２の素電池１０ａ，１０ｂ，１０ｃを載せる面（一方の面３８）を上面とすると、導電部３４は帯状部３２から垂直に上方に立ち上がっている。帯状部３２と導電部３４は１枚のＮｉの板を折り曲げて作られたものである。導電部３４は素電池１０ａ，１０ｂ，１０ｃの直径の２倍程度の幅で帯状部３２から上方へ延びており、帯状部３２の側辺に等間隔で４つ設置されている。導電部３４の上端には、素電池１０ａ，１０ｂ，１０ｃから離れる方向に直角に曲げられた負極側連結部４２が形成されている。負極側連結部４２は、この組電池１００の隣に置かれるもう一つの組電池の正極側連結部２２に電気的に接続され固定される。負極側連結部４２および正極側連結部２２には孔が開けられている。複数の組電池１００を組み合わせて電池モジュールを作成する場合は、その孔を利用して両者はねじ止めなどで連結される。

電流の取り出し効率を上げるとともに各素電池１０ａ，１０ｂ，１０ｃからの電流のばらつきを少なくするためには、導電部３４は帯状部３２の側辺全てから立ち上がっている一枚板であることが好ましい。しかし後述するように、素電池１０ａ，１０ｂ，１０ｃは冷却部に接触して冷却されないと温度が上昇して電池性能が低下してしまうため、素電池１０ａ，１０ｂ，１０ｃの側面はなるべく直接冷却部に接触できるように導電部３４は小さくて面積が小さい方が好ましい。このような２つの関係のバランスをとって、本実施形態では１つの帯状部３２に４つの導電部を等間隔で設置し、１２本の素電池１０ａ，１０ｂ，１０ｃの側面が直接冷却部に接触するようにしている。

帯状部３２において、素電池１０ａ，１０ｂ，１０ｃが載っている面３８（上面）とは反対側の面（下面、他方の面４０）には、Ｃｕ（第２の金属）からなる通電アシスト部３６が帯状部３２に固定され電気的に接続されている。本実施形態では通電アシスト部３６は、レール状に２本の銅板が帯状部３２の長手方向に連続して延びているものである。帯状部３２の幅方向における中央部には通電アシスト部３６は設置されていない。つまり、帯状部３２の他方の面４０において、一方の面３８側のスポット溶接される部分に対応する部分Ａが露出しているのである。これにより帯状部３２と素電池１０ａ，１０ｂ，１０ｃとのスポット溶接が妨げられずに確実に溶接が行われる。なぜならば、Ｎｉ板の上にＣｕ板が載っていて、そのＣｕ板の上に電極を接触させてスポット溶接を行うと、Ｃｕ板のために確実な溶接が妨げられて溶接部の機械強度が小さく電気的な接続も確実性が小さくなってしまうからである。

通電アシスト部３６はＣｕからなっておりＮｉよりも電気抵抗が低い。従って帯状部３２全体として電気抵抗が低くなって組電池１００全体として電気を有効に利用することができる。また、導電部３４との距離が相対的に小さい素電池１０ａ，１０ｃ（側面に導電部が配置されている素電池）と相対的に大きい素電池１０ｂとでは、導電部３４までの通電経路の長さによって電圧降下の量が異なってくるが、通電アシスト部３６が存在すると通電アシスト部３６がない場合に比べて各素電池１０ａ，１０ｂ，１０ｃから電流取り出し端子までの電圧降下量がいずれの素電池でも相対的に小さくなり、各素電池１０ａ，１０ｂ，１０ｃの電流値のばらつきが小さくなる。つまり、素電池１０ａ，１０ｂ，１０ｃの負極同士を電気的に接続させる第２の接続部材３０において、帯状部３２の裏面４０側に帯状部３２材料よりも電気抵抗が低い材料の通電アシスト部３６を固定し電気的に接続させているので、組電池１００全体の内部抵抗が小さくなり、電気を有効に利用できる。

図１に示される電池本体構成１１０は、組電池１００が一つのみからなっており、組電池１００からは第１の接続部材２０の正極側連結部２２が取り除かれている。そして、第１の接続部材２０に第１の通電仲介部材６０ａが電気的に接続されており、第２の接続部材３０に第２の通電仲介部材７２ａが電気的に接続されている。

第１の通電仲介部材６０ａは肉厚の銅板からなっていて、第１の接続部材２０に平行に延びている延伸部６１ａと、第１の接続部材２０のうち１番目の素電池１０ｃに隣接する部分に繋がっている連結部６２ａとを有している。２０番目の素電池１０ａ側において、組電池１００の外方へ突き出した第１の外部接続用端子８１ａが第１の通電仲介部材６０ａに電気的に接続され、固定されている。延伸部６１ａは、１番目の素電池１０ｃから２０番目の素電池１０ａまで２０本の素電池の並びに沿って延びている。このような構成により、第１の外部接続用端子８１ａから組電池へと流れこむ電流は、まず１番目の素電池１０ｃに流れ込み、以降順次２番目から２０番目までに流れていく。即ち第１の外部接続用端子８１ａと各素電池との間の電流経路は、１番目の素電池１０ｃとの間のものが最短であり、２０番目の素電池１０ａとの間のものが最長である。

第２の通電仲介部材７２ａは肉厚の銅板からなっていて１番目の素電池１０ｃから２０番目の素電池１０ａまで素電池の並びに沿って延びており、４つの負極側連結部４２に電気的に接続されている。２０番目の素電池１０ａ側において、組電池１００の外方へ突き出した第２の外部接続用端子８２ａが第２の通電仲介部材７２ａに電気的に接続され、固定されている。このような構成により、第２の外部接続用端子８２ａから組電池へと流れこむ電流は、まず２０番目の素電池１０ａに流れ込み、以降順次１９番目から１番目までに流れていく。即ち第２の外部接続用端子８２ａと各素電池との間の電流経路は、２０番目の素電池１０ａとの間のものが最短であり、１番目の素電池１０ｃとの間のものが最長である。

上述の第１及び第２の通電仲介部材６０ａ，７２ａの構成によって、２つの外部接続用端子８１ａ，８２ａが共に２０番目の素電池１０ａの横から、素電池が並ぶ方向に沿って組電池１００の外方へ突き出しているので、この電池本体構成１１０を用いた電池モジュールを電力源とする電気機器は電池モジュールの受け入れ部において、電気コネクタを一つの面に二つ並べて設置することができ、設計が容易になる。そして電気機器への電池モジュールの組み込みが容易に行えるようになる。

また電流のＩＮとＯＵＴとが素電池の並びの列の両端にそれぞれ配置されているため、各素電池から流れ出る、あるは各素電池に流れ込む電流のばらつきが抑制され、その結果電流の出入による素電池の温度上昇も各素電池でばらつきがなくなり、組電池１００内においてそれぞれの素電池に対して充放電がほぼ同じ量で行われ、温度上昇も同じ程度となる。従って、各素電池の劣化も同程度に進行し、組電池全体として寿命の減少を抑制できる。特に特定の１、２本の素電池に電流の出入りが集中することを仮定してみると、その素電池だけが充放電に多く使用され、温度も他の素電池に比べて上昇するため劣化が進み、結果として全ての素電池が平等に使用される場合に比べて遙かに早く電池寿命が尽き、他の素電池は使用可能であるのにかかわらず組電池としての寿命が尽きてしまう。

上記のことは電流分布のシミュレーションから確かめられた。図１に示す電池本体構成１１０と、電池本体構成１１０において第１の通電仲介部材６０ａを取り除いて第１の外部接続用端子８１ａを第１の接続部材２０の２０番目の素電池１０ａの部分に接続した比較用電池本体とを比較した。第１及び第２の外部接続用端子８１ａ，８２ａからの条件として入力電流４０Ａ、出力電圧０Ｖ、環境温度２５度によって充電を行うとしてコンピュータによるシミュレーションを行ったところ、本実施形態では２０本の素電池に流れる電流値は、最大２．０５Ａ、最小１．９５Ａとなり、各素電池間での電流値のばらつきは平均値２．０Ａに対して±０．０５Ａとなった。一方比較用電池本体では、２０本の素電池に流れる電流値は、最大２．１２Ａ、最小１．９１Ａとなり、各素電池間での電流値のばらつきは平均値２．０Ａに対して＋０．１２Ａ、−０．０９Ａとなり、本実施形態の約２倍のばらつきの大きさであった。電流のばらつきは平均値に対して±５％以内が好ましく、本実施形態では±２．５％であり、望ましい範囲内に十分はいっている。

以上を別の表現をすれば、複数の素電池が並べられ電気的に並列に接続されてなる組電池において、外部接続用端子の両極が素電池の並びの両端にそれぞれ接続されているので、組電池の中の各素電池に流出入する電流の大きさがほぼ均等となり、使用中の各素電池の電池特性の変化や寿命のばらつきを小さくすることができる、ということである。

＜組電池集合体＞
図５は、組電池１００を７つ並べた組電池集合体からなる電池本体構成２００の図である。組電池集合体は各組電池１００，１００，…を直列に接続して構成されている。隣り合う組電池１００同士は負極側連結部４２と正極側連結部２２とで電気的に接続されている。負極側連結部４２は第２の接続部材３０の上端に設けられていて、正極側連結部２２は組電池１００の上部において第１の接続部材２０の側方に突き出して設けられている。組電池１００同士を並べて接続する際は、負極連結部４２と正極連結部２２とが重なるように組電池１００同士を並べて、負極連結部４２および正極連結部２２にそれぞれ開いている孔の位置を合わせて、そこにねじなどを差し込んで固定すればよい。

第１の通電仲介部材６０は図に示した左端（一方の端）の組電池１００に取り付けられている。第１の通電仲介部材６０は肉厚の銅板からなっていて、第１の接続部材２０に平行に延びている延伸部６１と、第１の接続部材２０のうち１番目の素電池１０ｃに隣接する部分に繋がっている連結部６２とを有している。さらに第１の接続部材２０の正極連結部２２とねじにより固定される第１の通電仲介部材６０の固定部７１が組電池１００の各素電池の並びに沿って延びている。組電池集合体からなる電池本体構成２００においては、上述した組電池１００一つだけからなる電池本体構成１１０とは異なり、延伸部６１が固定部７１の下側に配置され側方への張り出しが抑制されて、電池本体構成２００がコンパクトになっている。

そして２０番目の素電池１０ａ側において、電池本体構成２００の外方へ突き出した第１の外部接続用端子８１が第１の通電仲介部材６０に電気的に接続され、固定されている。延伸部６１は、１番目の素電池１０ｃから２０番目の素電池１０ａまで２０本の素電池の並びに沿って延びている。このような構成により、第１の外部接続用端子８１から組電池へと流れこむ電流は、まず１番目の素電池１０ｃに流れ込み、以降順次２番目から２０番目までに流れていく。

第２の通電仲介部材７２は図に示した右端（他方の端）の組電池１００に取り付けられている。第２の通電仲介部材７２は肉厚の銅板からなっていて１番目の素電池１０ｃから２０番目の素電池１０ａまで素電池の並びに沿って延びており、４つの負極側連結部４２に電気的に接続されている。２０番目の素電池１０ａ側において、組電池１００の外方へ突き出した第２の外部接続用端子８２が第２の通電仲介部材７２に電気的に接続され、固定されている。このような構成により、第２の外部接続用端子８２から組電池へと流れこむ電流は、まず２０番目の素電池１０ａに流れ込み、以降順次１９番目から１番目までに流れていく。

各組電池１００の第１の接続部材２０，第２の接続部材３０は、第１及び第２の通電仲介部材６０，７２よりも厚みの薄い金属からなっており、電流が流れる経路に沿った単位長さあたりの電気抵抗は、第１の接続部材２０，第２の接続部材３０の方が第１及び第２の通電仲介部材６０，７２よりも大きい。第１の接続部材２０，第２の接続部材３０よりも第１及び第２の通電仲介部材６０，７２の方が大電流が流れるため、このように第１及び第２の通電仲介部材６０，７２の電気抵抗を小さくして電流損失と熱の発生とを抑制する。

組電池集合体からなる電池本体構成２００でも、組電池１００一つだけからなる電池本体構成１１０と同様に、第１及び第２の通電仲介部材６０，７２を採用することにより各素電池１０ａ，１０ｂ，１０ｃ間の電流値のばらつきを小さくすることができるようにし、上記組電池１００一つだけからなる電池本体構成１１０と同じ効果が得られる。このように組電池１００において素電池１０ａ，１０ｂ，１０ｃを並列に接続すると、素電池１０ａ，１０ｂ，１０ｃの１つが充放電を行わないようになっても組電池１００および組電池集合体２００としては充放電が可能である。一方、組電池において素電池を直列接続すると、１つの素電池に不具合が生じると、組電池集合体さらには組電池集合体を複数繋いだ電池パックも充放電しないようになってしまう。こうなると、例えば電気自動車において走行中に素電池が１本壊れると電力が供給されなくなって自動車は止まってしまうことになり、交通事故等が生じる危険がある。本実施形態の組電池１００、組電池集合体においてはこのような危険はなく、電気自動車用の電源として高い安全性を確保できる。

＜電池モジュール＞
図６は、組電池集合体からなる電池本体構成２００を使用した電池モジュール３００の分解図である。電池モジュール３００は、ケース本体２２０と冷却部２１０と電池本体構成２００と上蓋２３０と端子側蓋２４０とを備えている。なおここでは、外部接続用端子８１，８２は端子側蓋２４０に取り付けられている。

ケース本体２２０は冷却部２１０と組電池集合体とを収納している。冷却部２１０は各素電池１０ａ，１０ｂ，１０ｃに対応する凹部２１６を備えていて、素電池１０ａ，１０ｂからなる電池本体構成の側面が凹部２１６からなる冷却部２１０表面に接触する構成となっている。組電池集合体２００を冷却部２１０に組み込む際には、各素電池１０ａ，１０ｂを凹部２１６に押し込み、素電池１０ａ，１０ｂ側面を凹部２１６表面に接触させる。冷却部２１０は水冷式であり、水入口２１２と水出口２１４を備えている。ケース本体２２０と、上蓋２３０と、端子側蓋２４０とでケースが構成されている。

電池モジュール３００の組立は、まず冷却部２１０に電池本体構成２００を組み込み、それに端子側蓋２４０を填めこんでモジュール本体を組み立てることから始まる。次にケース本体２２０にモジュール本体を組み込んで、上蓋２３０をかぶせて固定することで電池モジュール３００が出来上がる。

本実施形態では、導電部３４が側面側に存する素電池１０ａ以外の素電池１０ｂは、側面の大半が冷却部２１０に接触して効率的に冷却される。導電部３４が側面側に存する素電池１０ａも側面の１／３程度は冷却部２１０に接触して冷却されるので、電池モジュール３００内の素電池１０ａ，１０ｂが全てほぼ同じ温度に保たれ、温度の高低による電池特性のばらつきが抑制できる。また、１本の素電池が充放電不可になった場合にも電池モジュール３００としては充放電が可能なことは、組電池集合体のところで説明したとおりである。そして、２つの外部接続用端子８１，８２が直方体の電池モジュール３００の一つの面に配置されているので、電池モジュール３００を機器に搭載・組み付ける際に一方の側から組付けを行うだけで良いため容易に組み付けが行うことができ、機器への搭載の空間も小さくすることができる。

（その他の実施形態）
上記の実施形態は本発明の例示であり、本発明はこの例に限定されない。素電池の形状や大きさはどのようなものであっても構わない。一つの組電池における素電池の数や、組電池集合体における組電池の数も特に限定されない。

素電池の並べ方は、直線的以外にもジグザグ、曲線的、並びの途中での屈曲などの並べ方であっても構わない。

電池モジュールの形状は直方体に限定されず、側面が台形であったり平行四辺形である六面体や、一部の面が曲面である六面体であっても構わない。

通電仲介部材の形状も特に限定されない。例えば、図５，６の上面の対角線の端同士に外部接続用端子を配置すれば、第１の通電仲介部材は延伸部が不要となり、第１及び第２の通電仲介部材を同じ形状とすることができる。

以上説明したように、本発明に係る電池モジュールは電池モジュールを構成する複数の二次電池のそれぞれに流入する電流のばらつきを抑制できるので、電気自動車等の電源として有用である。

１０ａ，１０ｂ，１０ｃ 素電池
２０ 第１の接続部材
３０ 第２の接続部材
６０，６０ａ 第１の通電仲介部材
６１，６１ａ 延伸部
６２，６２ａ 連結部
７１ 固定部
７２，７２ａ 第２の通電仲介部材
８１，８１ａ 第１の外部接続用端子
８２，８２ａ 第２の外部接続用端子
１００ 組電池
２００ 組電池集合体
２１０ 冷却部
３００ 電池モジュール

Claims (7)

1. ｎ個の二次電池である素電池を備えた組電池と、多面体形状であって該組電池を収納するケースと、該ケースの外面の一つに設けられた第１及び第２の外部接続用端子とを備えた電池モジュールであって、
   前記組電池は、第１及び第２の接続部材が１番目からｎ番目まで順に並べられた複数の前記素電池を電気的に並列に接続して構成されており、
   前記第１の接続部材は、前記素電池の並べられた方向に延びる第１の通電仲介部材と電気的に接続しており、
   前記第２の接続部材は、前記素電池の並べられた方向に延びる第２の通電仲介部材と電気的に接続しており、
   前記第１の外部接続用端子は、前記第１の通電仲介部材に電気的に接続しているとともに、前記素電池のうち１番目の素電池との間で最短の電流経路を形成しており、
   前記第２の外部接続用端子は、前記第２の通電仲介部材に電気的に接続しているとともに、前記素電池のうちｎ番目の素電池との間で最短の電流経路を形成している、電池モジュール。
2. 前記組電池は複数存しているとともに、該組電池同士は直列に接続されて一つの前記ケースに収納されている、請求項１に記載されている電池モジュール。
3. 前記第１の外部接続用端子は、直列に接続された前記組電池のうち一方の端の組電池に接続されており、前記第２の外部接続用端子は、他方の端の組電池に接続されている、請求項２に記載されている電池モジュール。
4. 電流経路に沿った単位長さあたりの電気抵抗が、前記第１の通電仲介部材よりも前記一方の端以外の前記組電池における前記第１の接続部材の方が大きい、請求項３に記載されている電池モジュール。
5. 電流経路に沿った単位長さあたりの電気抵抗が、前記第２の通電仲介部材よりも前記他方の端以外の前記組電池における前記第２の接続部材の方が大きい、請求項３または４に記載されている電池モジュール。
6. 前記素電池は円柱形状であり、前記組電池においては側面同士が隣り合うように複数の前記素電池が並べられており、前記ケースは六面体である、請求項１から５のいずれか一つに記載されている電池モジュール。
7. 前記第１の通電仲介部材は、前記第１の接続部材に沿って延びている延伸部と、該延伸部から前記１番目の素電池側の前記第１の接続部材端部と繋がっている連結部とを有している、請求項１に記載されている電池モジュール。