JP2015191842A - 組電池およびスペーサ構造体 - Google Patents

Abstract

【課題】意図しない電気的接続を防止できる組電池を提供する。
【解決手段】組電池２は、複数の単電池２０と、隣接する単電池２０，２０の間に配置されるスペーサ２６と、隣接する単電池２０，２０の端子２１，２２を接続するバスバー２５と、隣接するバスバー２５，２５の間に配置されスペーサ２６に取り付けられる仕切部５０とを備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、組電池およびスペーサ構造体に関する。

従来、組電池としては、特開２０１１−７６９３６号公報（特許文献１）に記載されたものがある。この組電池は、第１方向に配列される複数の単電池と、隣接する単電池の間に配置されるスペーサと、隣接する単電池の端子を接続するバスバーとを備えている。

特開２０１１−７６９３６号公報

ところで、上記従来の組電池を実際に組み立てようとすると、次の問題があることを発見した。組電池の組立時、例えば、金尺やバスバーなどの金属物が、単電池の端子上に落ちた際、隣接する単電池の端子が、金属物により、電気的に接続されるおそれがある。また、組電池の組立後も、例えば、作業者の不注意で、隣接するバスバーが、電気的に接続されるおそれがある。これらの電気的接続は、何れも、作業者の意図しない電気的接続である。

そこで、本発明の課題は、意図しない電気的接続を防止できる組電池およびスペーサ構造体を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明の組電池は、
複数の単電池と、
隣接する上記単電池の間に配置されるスペーサと、
隣接する上記単電池の端子の間、または、上記単電池の端子を接続する隣接するバスバーの間に配置され、上記スペーサに取り付けられる仕切部と
を備えることを特徴としている。

本発明の組電池によれば、上記仕切部は、隣接する単電池の端子の間、または、単電池の端子を接続する隣接するバスバーの間に配置され、スペーサに取り付けられる。この仕切部により、隣接する単電池の端子または隣接するバスバーが、不意に電気的に接続されることを抑制できる。したがって、意図しない電気的接続を防止できる。

また、一実施形態の組電池では、上記仕切部は、上記スペーサに対して着脱自在に、取り付けられる。

上記実施形態の組電池によれば、上記仕切部は、上記スペーサに対して着脱自在に、取り付けられるので、仕切部を所望の位置に容易に取り付けることができる。

また、一実施形態の組電池では、
上記仕切部は、
上記隣接する単電池の端子の間または上記隣接するバスバーの間に位置する壁部と、
上記壁部に交差するように接続され、上記隣接する単電池の端子または上記隣接するバスバーの外側に位置する取付部と
を有する。

上記実施形態の組電池によれば、上記仕切部は、隣接する単電池の端子の間または隣接するバスバーの間に位置する壁部と、隣接する単電池の端子または隣接するバスバーの外側に位置する取付部とを有するので、取付部が、隣接する単電池の端子または隣接するバスバーの外側で、ストッパとなり、仕切部の位置決めがしやすい。

また、一実施形態の組電池では、上記仕切部の上端は、上記隣接する単電池の端子の間または上記隣接するバスバーの間に位置する第１部分よりも低くなる第２部分を有する。

ここで、上方向とは、単電池の端子面に直交する方向である。

上記実施形態の組電池によれば、上記仕切部の上端は、上記隣接する単電池の端子の間または上記隣接するバスバーの間に位置する第１部分よりも低くなる第２部分を有する。これにより、組電池の組立時、仕切部を、予め、隣接する単電池の端子または隣接するバスバーの間となるスペーサに取り付けておく。このとき、例えば、金尺やバスバーなどの金属物が、仕切部の上端の第１部分上に落ちた際、金属物は、仕切部の上端の第２部分へ転がり落ちる。この結果、隣接する単電池の端子または隣接するバスバーは、金属物を介して、電気的に接続されない。

また、一実施形態の組電池では、
上記バスバーに接続され、上記バスバーから立ち上がる立ち上がり部を有し、
上記立ち上がり部と上記立ち上がり部に隣接する上記単電池の端子または上記バスバーとの間には、上記仕切部が配置されている。

上記実施形態の組電池によれば、上記立ち上がり部と上記立ち上がり部に隣接する上記単電池の端子または上記バスバーとの間には、仕切部が配置されている。この仕切部により、立ち上がり部と立ち上がり部に隣接する単電池の端子またはバスバーとが、電気的に接続されることを抑制できる。

また、一実施形態のスペーサ構造体では、
スペーサと、
上記スペーサに取り付けられる仕切部と
を備える。

上記実施形態のスペーサ構造体によれば、上記仕切部を備えるので、意図しない電気的接続を防止できる。

本発明の組電池によれば、上記仕切部は、隣接する単電池の端子の間、または、単電池の端子を接続する隣接するバスバーの間に配置され、スペーサに取り付けられるので、この仕切部により、隣接する単電池の端子または隣接するバスバーが、不意に電気的に接続されることを抑制できる。

本発明のスペーサ構造体によれば、上記仕切部を備えるので、意図しない電気的接続を防止できる。

本発明の第１実施形態の電池装置を示す斜視図である。 組電池およびバッテリ監視要素の分解斜視図である。 組電池の分解斜視図である。 組電池のＹ方向からみた矢視図である。 組電池の分解斜視図である。 組電池のＺ方向からみた矢視図である。 本発明の第２実施形態の組電池を示すＺ方向からみた矢視図である。 本発明の第３実施形態の組電池を示す斜視図である。 本発明の第４実施形態の組電池を示すＹ方向からみた矢視図である。

以下、本発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。

（第１の実施形態）
図１は、この発明の第１実施形態の電池装置を示す斜視図である。図１に示すように、この電池装置は、ケース１と、このケース１内に収容される組電池２と、このケース１内に収容されるバッテリ監視要素４とを備える。

上記ケース１は、開口部を有する本体１０と、この開口部を閉じるように本体１０に取り付けられる蓋体１１とを有する。ケース１の外部には、正極外部端子５と負極外部端子６とが配置されている。正極外部端子５と負極外部端子６は、蓋体１１を貫通して、組電池２に電気的に接続される。上記バッテリ監視要素４は、組電池２に取り付けられる。バッテリ監視要素４は、カバー４０により覆われている。

図２と図３に示すように、上記組電池２は、第１方向（Ｚ方向）に配列された８つの単電池２０を有する。隣接する単電池２０，２０の間には、スペーサ２６が配置されている。

上記単電池２０は、例えば、非水電解質二次電池である。単電池２０は、密閉容器２４と、この密閉容器２４内に収容されている発電要素とを有する。発電要素は、正極板と、負極板と、正極板と負極板との間に介在されたセパレータとを有する。密閉容器２４の蓋体には、正極端子２１と負極端子２２とが外部に露出するように設けられている。正極端子２１と正極板、および、負極端子２２と負極板は、それぞれ、密閉容器２４内に配置された集電体により、電気的に接続される。

上記正極端子２１は、図中「＋」と記され、上記負極端子２２は、図中「−」と記されている。単電池２０の正極端子２１と負極端子２２とが並ぶ方向を、Ｘ方向とする。Ｘ方向は、Ｚ方向に直交する。Ｘ方向とＺ方向に直交する方向を、Ｙ方向とする。

上記密閉容器２４の蓋体には、正極端子２１と負極端子２２との間に、安全弁２３が設けられている。安全弁２３は、密閉容器２４内で発生する気体の圧力が所定値以上になったときに、この気体を密閉容器２４外へ放出する。各単電池２０の安全弁２３は、第１方向に延在する排気管８によって、覆われている。

第１から第８の単電池２０は、第１方向の一方側（図中の上側）から他方側（図中の下側）へ順に、配列されている。第１と第２の単電池２０は、それぞれの正極端子２１が図中右側に揃うように、配置され、第３と第４の単電池２０は、それぞれの正極端子２１が図中左側に揃うように、配置され、第５と第６の単電池２０は、それぞれの正極端子２１が図中右側に揃うように、配置され、第７と第８の単電池２０は、それぞれの正極端子２１が図中左側に揃うように、配置されている。

第１と第２の単電池２０と、第３と第４の単電池２０と、第５と第６の単電池２０と、第７と第８の単電池２０とは、バスバー２５を介して、電気的に直列に接続されている。つまり、単電池２０は、２つずつ並列に接続され、並列に接続された単電池２０が、直列に接続される。

そして、直列に接続された複数の単電池２０の正極側は、（図示しない）正極側バスバーを介して、正極外部端子５に電気的に接続される。一方、この複数の単電池２０の負極側は、（図示しない）負極側バスバーを介して、負極外部端子６に電気的に接続される。

上記組電池２は、第１エンドプレート３１と第２エンドプレート３２とを有する。第１エンドプレート３１は、複数の単電池２０の第１方向の一方側に位置する。第２エンドプレート３２は、複数の単電池２０の第１方向の他方側に位置する。複数の単電池２０は、第１、第２エンドプレート３１，３２により、挟持されている。

上記組電池２は、第１方向を中心とした周方向に、４つの側面を有する。この４つの側面は、周方向に順に、第１側面２ａ、第２側面２ｂ、第３側面２ｃおよび第４側面２ｄである。第１側面２ａは、各単電池２０の安全弁２３および端子２１，２２が位置する面である。

上記複数の単電池２０と上記第１、上記第２エンドプレート３１，３２とは、４つの金属製の拘束バンド７により、一体に拘束されている。拘束バンド７は、第１方向に沿って延在し、第１エンドプレート３１と第２エンドプレート３２に連結されている。第２側面２ｂと第４側面２ｄには、それぞれ、１つの拘束バンド７が位置し、第３側面２ｃには、２つの拘束バンド７が位置する。

上記バッテリ監視要素４は、各単電池２０の状態を監視する。バッテリ監視要素４は、樹脂からなる基台４１と、この基台４１の一面に配置された制御基板４２、遮断器４３およびコネクタ４４とを有する。制御基板４２は、単電池２０の入出力電流等を制御する。遮断器４３は、単電池２０から大電流が流れることを防止する。コネクタ４４は、例えば車両などの外部端子と電気的に接続される。基台４１は、組電池２の第２側面２ｂに取り付けられる。

図４に示すように、第１方向に隣接するバスバー２５，２５の間に、隙間があり、この隙間に、仕切部５０が配置されている。この隙間から、スペーサ２６が露出し、この露出したスペーサ２６に、仕切部５０が取り付けられる。隣接するバスバー２５，２５の電位は、同じ電位でなく、異なる電位である。仕切部５０とスペーサ２６は、別体である、仕切部５０とスペーサ２６は、絶縁性を有する。仕切部５０とスペーサ２６とで、スペーサ構造体を構成する。

図５に示すように、上記スペーサ２６は、メインプレート部２６０と、メインプレート部２６０に接続され、互いに対向する第１、第２フランジ部２６１，２６２とを有する。メインプレート部２６０は、隣接する単電池２０，２０に挟まれる。第１フランジ部２６１は、単電池２０の端子２１，２２側に位置する。第２フランジ部２６２は、単電池２０の端子２１，２２と反対側に位置する。第１フランジ部２６１と第２フランジ部２６２との間に、単電池２０が嵌まり込む。第１フランジ部２６１のＸ方向の両端には、台座部２６１ａが設けられている。

図４と図５に示すように、上記仕切部５０は、壁部５１と、壁部５１に接続される取付部５２とを有する。壁部５１と取付部５２とは、互いに、交差（直交）する。壁部５１は、隣接する単電池２０の端子２１，２２の間に、位置する。取付部５２は、隣接する単電池２０の端子２１，２２の外側に、位置する。これにより、取付部５２が、隣接する単電池２０の端子２１，２２の外側で、ストッパとなり、仕切部５０の位置決めがしやすい。

図６に示すように、上記仕切部５０の取付部５２は、第１フランジ部２６１の台座部２６１ａを挟んで、台座部２６１ａに取り付けられる。取付部５２は、凸部５２ｂを有し、台座部２６１ａは、凹部２６１ｂを有する。取付部５２の凸部５２ｂは、台座部２６１ａの凹部２６１ｂに、着脱自在に係止する。なお、わかりやすくするために、図６では、仕切部５０とスペーサ２６とをハッチングにて示している。

上記仕切部５０の壁部５１の上端５１ａは、バスバー２５の上端よりも、高い位置にある。壁部５１の上端５１ａは、単電池２０の端子２１，２２の面と平行な平面である。ここで、上方向とは、単電池２０の端子２１，２２の面に直交する方向（Ｙ方向）である。壁部５１のＸ方向の幅は、単電池２０の端子２１，２２の幅（バスバー２５の幅）よりも、大きい。

上記実施形態の組電池２によれば、上記仕切部５０は、第１方向に隣接するバスバー２５の間に配置され、スペーサ２６に取り付けられる。この仕切部５０により、第１方向に隣接するバスバー２５（隣接する単電池２０の端子２１，２２）が、電気的に接続されることを抑制できる。したがって、意図しない電気的接続を防止できる。

具体的に述べると、上記組電池２の組立時、仕切部５０を、予め、隣接するバスバー２５，２５の間となるスペーサ２６に取り付けておく。このとき、仕切部５０の取付部５２を、第１フランジ部２６１の台座部２６１ａに、挟んで取り付ける。これにより、例えば、金尺やバスバー２５などの金属物が、単電池２０の端子２１，２２上に落ちた際、仕切部５０は、金属物が隣接する単電池２０の端子２１，２２を電気的に接続することを、抑制する。

また、上記組電池２の組立後、隣接するバスバー２５は、仕切部５０により、電気的に接続されない。

また、上記組電池２の組立時、バスバー２５を配置する前に、所定の位置に仕切部５０を取り付けておくことで、バスバー２５の配置ミスをなくすことができる。

また、上記仕切部５０は、スペーサ２６に対して着脱自在に、取り付けられるので、端子２１，２２やバスバー２５の位置や高さが変わった場合でも、スペーサ２６を変更せずに、仕切部５０の取付位置や形状だけ変えればよく、設計変更が容易となる。

また、上記仕切部５０の壁部５１は、板状であるので、仕切部５０の強度が、大きくて、仕切部５０の耐久性が、よい。また、壁部５１の絶縁性が、向上する。

上記実施形態のスペーサ構造体によれば、上記仕切部５０を備えるので、意図しない電気的接続を防止できる。

（第２の実施形態）
図７は、本発明の第２実施形態の組電池を示すＺ方向からみた矢視図である。上記第２実施形態は、上記第１実施形態とは、仕切部の構成のみが相違する。この相違する構成のみを以下に説明する。なお、上記第２実施形態において、上記第１実施形態と同一の部分には、同一の参照番号を付して、詳細な説明を省略する。

図７に示すように、仕切部５０Ａの壁部５１の上端５１ａは、隣接する単電池２０の端子２１，２２の間に位置する第１部分５１１よりも低くなる第２部分５１２を有する。仕切部５０Ａの壁部５１の上端５１ａは、平滑な傾斜面である。つまり、仕切部５０Ａの上端５１ａの単電池２０の端子２１，２２からの高さは、単電池２０のＸ方向の外側に向かって連続的に小さくなる。なお、わかりやすくするために、図７では、仕切部５０Ａとスペーサ２６とをハッチングにて示している。

上記実施形態によれば、上記仕切部５０Ａの上端５１ａは、仕切部５０Ａの上端５１ａの単電池２０の端子２１，２２からの高さが単電池２０の外側に向かって小さくなるように、形成されている。これにより、組電池２の組立時、仕切部５０Ａを、予め、隣接するバスバー２５の間となるスペーサ２６に取り付けておく。このとき、例えば、金尺やバスバー２５などの金属物が、単電池２０の端子２１，２２上に落ちた際、金属物は、単電池２０の外側に向かって、仕切部５０Ａの上端５１ａを転がり落ちる。この結果、隣接する単電池２０の端子２１，２２は、電気的に接続されない。

なお、上記仕切部５０Ａの壁部５１の上端５１ａは、平滑な傾斜面となっているが、湾曲面であってもよい。また、上記仕切部５０Ａの上端５１ａの単電池２０の端子２１，２２からの高さは、単電池２０のＸ方向の外側に向かって段階的に小さくなるようにしてもよい。

また、上記仕切部５０Ａの上端５１ａは、傾斜面であるが、第１部分５１１よりも低くなる第２部分５１２を有していればよい。また、仕切部５０Ａの上端５１ａは、単電池２０のＸ方向の外側に向かって、順に、低くなり、高くなり、低くなるというような形状であってもよい。また、仕切部５０Ａの上端５１ａのうち最も高さが低い部分が、端子２１，２２およびバスバー２５よりも、高くてもよく、転がり落ちた金属物が、端子２１，２２およびバスバー２５に電気的に接続されない。

（第３の実施形態）
図８は、本発明の第３実施形態の組電池を示す斜視図である。上記第３実施形態は、上記第１実施形態とは、バスバーの構成のみが相違する。この相違する構成のみを以下に説明する。なお、上記第３実施形態において、上記第１実施形態と同一の部分には、同一の参照番号を付して、詳細な説明を省略する。

図８に示すように、バスバー２５には、立ち上がり部６０が接続される。立ち上がり部６０は、バスバー２５からバスバー２５に直交する方向に立ち上がる。立ち上がり部６０は、外部端子と電気的に接続されるための部分である。なお、立ち上がり部６０は、例えば、電圧センサなどのセンサを取り付けるための部分であってもよい。また、立ち上がり部には、単に、他の端子よりも高くなっている端子や、他のバスバーよりも高くなっているバスバーを含むようにしてもよい。

上記立ち上がり部６０と、上記立ち上がり部６０の第１方向（Ｚ方向）に隣接するバスバー２５との間には、仕切部５０が配置されている。したがって、この仕切部５０により、立ち上がり部６０と立ち上がり部６０の第１方向に隣接するバスバー２５とが、電気的に接続されることを抑制できる。つまり、立ち上がり部６０は、他の端子やバスバーよりも高くなっているので、他の端子やバスバーと短絡しやすくなっている。そのような短絡リスクが高い部位の周辺に仕切部を付けることで、効果的となる。なお、立ち上がり部６０の周囲だけ、仕切部５０を取り付けるようにしてもよく、または、立ち上がり部６０の周囲だけ、仕切部５０の壁部５１を高くするようにしてもよい。

（第４の実施形態）
図９は、本発明の第４実施形態の組電池を示すＹ方向からみた矢視図である。上記第４実施形態は、上記第１実施形態とは、単電池の配置のみが相違する。この相違する構成のみを以下に説明する。なお、上記第４実施形態において、上記第１実施形態と同一の部分には、同一の参照番号を付して、詳細な説明を省略する。

図９に示すように、全ての単電池２０は、直列に接続されている。つまり、複数の単電池２０は、正極端子２１と負極端子２２が第１方向に交互に反転するように、配置されている。そして、隣接する単電池２０の正極端子２１と単電池２０の負極端子２２とが、バスバー２５を介して、接続されている。隣接するバスバー２５，２５の間に、仕切部５０が配置されている。

したがって、単電池２０の配置（つまり、単電池２０の並列数）が変わり、隣接するバスバー２５，２５の間の位置が変わっても、隣接するバスバー２５，２５の間の位置に仕切部５０を簡単に配置することができる。また、仕切部５０とスペーサ２６とが別体になっているため、単電池２０の並列数が変わっても、スペーサ２６を設計変更する必要がない。

仮に、上記仕切部５０と上記スペーサ２６とを一体にすると、図９に示すように、仕切部５０が全スペーサ２６に取り付けられている場合、１種類のスペーサで対応可能となる。一方、図４に示すように、半分のスペーサに仕切部を取り付け、半分のスペーサに仕切部を取り付けない場合、２種類のスペーサが必要になる。

なお、本発明は上述の実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で設計変更可能である。例えば、上記第１から上記第４の実施形態のそれぞれの特徴点を様々に組み合わせてもよい。

上記実施形態では、仕切部を、スペーサを挟むようにしてスペーサに取り付けたが、超音波溶接によりスペーサに接合するようにしてもよい。または、仕切部を、ねじ等にてスペーサに固定するようにしてもよい。または、仕切部を、接着剤によりスペーサに固定するようにしてもよい。

上記実施形態では、仕切部の壁部を、板状に形成したが、線状に形成するようにしてもよい。これにより、仕切部の軽量化を図ることができる。

上記実施形態では、仕切部を、第１方向に隣接するバスバーの間や、第１方向に隣接する単電池の端子の間に配置したが、仕切部を、電池幅方向で隣接するバスバーの間や、電池高さ方向で隣接するバスバーの間に配置して、これらのバスバー同士の短絡を防止するようにしてもよい。

１ ケース
２ 組電池
４ バッテリ監視要素
５ 正極外部端子
６ 負極外部端子
７ 拘束バンド
８ 排気管
１０ 本体
１１ 蓋体
２０ 単電池
２１ 正極端子
２２ 負極端子
２３ 安全弁
２５ バスバー
２６ スペーサ
２６０ メインプレート部
２６１ 第１フランジ部
２６１ａ 台座部
２６１ｂ 凹部
２６２ 第２フランジ部
３１ 第１エンドプレート
３２ 第２エンドプレート
５０，５０Ａ 仕切部
５１ 壁部
５１ａ 上端
５１１ 第１部分
５１２ 第２部分
５２ 取付部
５２ｂ 凸部
６０ 立ち上がり部

Claims (6)

1. 複数の単電池と、
   隣接する上記単電池の間に配置されるスペーサと、
   隣接する上記単電池の端子の間、または、上記単電池の端子を接続する隣接するバスバーの間に配置され、上記スペーサに取り付けられる仕切部と
   を備えることを特徴とする組電池。
2. 請求項１に記載の組電池において、
   上記仕切部は、上記スペーサに対して着脱自在に、取り付けられることを特徴とする組電池。
3. 請求項１または２に記載の組電池において、
   上記仕切部は、
   上記隣接する単電池の端子の間または上記隣接するバスバーの間に位置する壁部と、
   上記壁部に交差するように接続され、上記隣接する単電池の端子または上記隣接するバスバーの外側に位置する取付部と
   を有することを特徴とする組電池。
4. 請求項１から３の何れか一つに記載の組電池において、
   上記仕切部の上端は、上記隣接する単電池の端子の間または上記隣接するバスバーの間に位置する第１部分よりも低くなる第２部分を有することを特徴とする組電池。
5. 請求項１から４の何れか一つに記載の組電池において、
   上記バスバーに接続され、上記バスバーから立ち上がる立ち上がり部を有し、
   上記立ち上がり部と上記立ち上がり部に隣接する上記単電池の端子または上記バスバーとの間には、上記仕切部が配置されていることを特徴とする組電池。
6. スペーサと、
   上記スペーサに取り付けられる仕切部と
   を備えることを特徴とするスペーサ構造体。

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