JP3843976B2 - Assembled battery - Google Patents

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Description

本発明は、高エネルギー密度かつ小型軽量で大きなエネルギーを供給する電力源として最適な組電池に関する。   The present invention relates to an assembled battery that is optimal as a power source that supplies large energy with high energy density, small size, and light weight.

近年、環境意識の高まりを受けて、自動車の動力源を、化石燃料を利用するエンジンから電気エネルギーを利用するモータに移行しようとする動きがある。このため、モータの電力源となる電池の技術も急速に発展しつつある。   In recent years, in response to growing environmental awareness, there is a movement to shift the power source of automobiles from engines that use fossil fuels to motors that use electrical energy. For this reason, the technology of the battery that serves as the power source of the motor is also rapidly developing.

自動車には、小型軽量で、大きな電力を頻繁に充放電可能な、耐震動性、放熱性に優れた電池の搭載が望まれる。大きな電力を供給することができる放熱性に優れた組電池としては、下記特許文献1に示すようなものがある。   An automobile is desired to be mounted with a battery that is small and light and can be charged and discharged with a large amount of electric power and has excellent vibration resistance and heat dissipation. As an assembled battery excellent in heat dissipation capable of supplying large electric power, there is a battery as shown in Patent Document 1 below.

特許文献1に開示されている組電池は、直列、並列または直並列に電気的に接続された複数の単電池を、当該単電池の厚み方向に所定の間隔で配置し、単電池間に両側の単電池を押圧する押圧部材を配置して、外装部材によって複数の単電池を固定したものである。このような構造とすることによって単電池の放熱特性を良好にして組電池としてのサイクル特性、レート特性を向上させている。
特開2000−195480号公報(段落番号「0014」〜段落番号「0029」および図1、図2、図4の記載を参照)
The assembled battery disclosed in Patent Document 1 includes a plurality of single cells electrically connected in series, parallel, or series-parallel at predetermined intervals in the thickness direction of the single cells, and both sides between the single cells. A pressing member that presses the unit cell is disposed, and a plurality of unit cells are fixed by an exterior member. By adopting such a structure, the heat dissipation characteristics of the single battery are improved, and the cycle characteristics and rate characteristics as an assembled battery are improved.
JP 2000-195480 A (see paragraph numbers “0014” to “0029” and the descriptions of FIGS. 1, 2, and 4)

特許文献1の組電池は、単電池として扁平形電池を用いているため、扁平形電池以外の電池を用いて構成した従来の組電池に比較してエネルギー密度が高く、同一の電力容量の電池であれば小型化が可能である。このため、扁平形電池で構成された組電池は、小型、高エネルギー密度という点では自動車搭載用電池として適している。   Since the assembled battery of Patent Document 1 uses a flat battery as a single battery, the battery has the same energy capacity and higher energy density than a conventional assembled battery configured using a battery other than the flat battery. If so, downsizing is possible. For this reason, the assembled battery comprised by the flat battery is suitable as a battery for motor vehicles from the point of a small size and a high energy density.

しかしながら、特許文献1の組電池では、単電池を順に積層して接続するものである。単電池を直列接続する場合には、積層するたびに積層された単電池の総電圧が上昇してしまう。組電池が出来上がる最後の方では、総電圧は、たとえば、250V〜300Vと非常に高くなっている。これにさらに、単電池を接続していくのでは、作業者は、高電圧のものを取り扱わなくてはならず、取り扱いに注意を払いながら作業するため、作業性が悪い。   However, in the assembled battery of Patent Document 1, single cells are sequentially stacked and connected. When the cells are connected in series, the total voltage of the stacked cells increases every time they are stacked. At the end of the assembled battery, the total voltage is very high, for example, 250V to 300V. In addition, if the cells are connected, the operator must handle a high-voltage battery, and work while paying attention to the handling, so that workability is poor.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、作業性よく、複数の単電池を直列接続できる組電池の提供を目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide an assembled battery capable of connecting a plurality of unit cells in series with good workability.

本発明の組電池は、積層された複数個の単電池と、導電性を有する導電手段と、絶縁性を有する絶縁手段と、を有し、前記導電手段および前記絶縁手段は、前記単電池の積層方向に前記単電池の電極端子を挟んで交互に配置されて、前記単電池を積層方向に電気的に接続し、前記導電手段は、前記単電池の積層方向に伸びる回転軸を中心として回転することにより、前記単電池間を導通または非導通に切り替え可能である。   The assembled battery of the present invention includes a plurality of unit cells stacked, a conductive means having conductivity, and an insulating means having insulating properties, and the conductive means and the insulating means are provided in the unit cell. Alternatingly arranged in the stacking direction across the electrode terminals of the unit cells, the unit cells are electrically connected in the stacking direction, and the conductive means rotates about a rotation axis extending in the stacking direction of the unit cells. By doing so, it is possible to switch between the single cells to conduction or non-conduction.

本発明では、導電手段が回転することにより、単電池間を導通または非導通に切り替え可能であるので、積層した複数の単電池を後から接続できる。ここで、たとえば、高電圧にならない程度に複数の単電池を接続して接続体を構成しておき、最後に、それらの接続体同士を接続することもできる。こうすることによって、組電池内で、複数の接続体を先
に構成しておき、最後に接続体同士を接続するので、電圧に注意を払いながら作業を行わなくて済み、作業性が向上する。
In the present invention, by rotating the conductive means, it is possible to switch between the single cells between conduction and non-conduction, so that a plurality of stacked unit cells can be connected later. Here, for example, a plurality of unit cells are connected to such an extent that the voltage does not become high, and a connection body is configured. Finally, the connection bodies can be connected to each other. In this way, since a plurality of connecting bodies are first configured in the assembled battery, and the connecting bodies are finally connected to each other, it is not necessary to perform work while paying attention to the voltage, thereby improving workability. .

本発明の組電池は、積層された複数個の単電池と、導電性を有する導電手段(導通ワッシャ)と、絶縁性を有する絶縁手段(絶縁ワッシャ)と、を有し、前記導電手段および前記絶縁手段は、前記単電池の積層方向に前記単電池の電極端子を挟んで交互に配置されて、前記単電池を積層方向に電気的に接続し、前記導電手段は、前記単電池の積層方向に伸びる回転軸を中心として回転することにより、前記単電池間を導通または非導通に切り替え可能である。   The assembled battery of the present invention includes a plurality of unit cells stacked, a conductive means having conductivity (a conductive washer), and an insulating means having an insulating property (insulating washer). The insulating means are alternately arranged in the stacking direction of the unit cells with the electrode terminals of the unit cells interposed therebetween, and electrically connect the unit cells in the stacking direction, and the conductive means are stacked in the stacking direction of the unit cells. Between the single cells can be switched between conduction and non-conduction.

この特徴について、以下、[実施の形態1]と[実施の形態2]に分けて、図面を参照しつつ、詳細に説明する。   Hereinafter, this feature will be described in detail with reference to the drawings, divided into [Embodiment 1] and [Embodiment 2].

[実施の形態1]
実施の形態1の組電池では、前記導電手段は、前記回転軸を中心として回転することにより、積層の上下にある前記単電池の電極タブ同士の間に一部が入り込む。
[Embodiment 1]
In the assembled battery according to the first embodiment, the conductive means rotates about the rotation axis so that a part of the conductive means enters between the electrode tabs of the unit cells above and below the stack.

図1は、単電池を示す斜視図である。   FIG. 1 is a perspective view showing a single cell.

単電池1は、扁平型に形成された電池であり、正極板、負極板およびセパレータを順に積層した積層型の発電要素(不図示)を内部に複数含む。なお、以下では、このような扁平型の単電池を単に単電池と記載する。   The unit cell 1 is a flat battery, and includes a plurality of stacked power generation elements (not shown) in which a positive electrode plate, a negative electrode plate, and a separator are sequentially stacked. In the following description, such a flat cell is simply referred to as a cell.

単電池1は、例えば、リチウムイオン二次電池などの二次電池である。単電池1は、積層方向に対して直交する方向に伸びる2つの電極タブとして、正極タブ10と負極タブ12とを有する。また、単電池1の周りには、周縁部14が設けられている。   The unit cell 1 is a secondary battery such as a lithium ion secondary battery, for example. The unit cell 1 includes a positive electrode tab 10 and a negative electrode tab 12 as two electrode tabs extending in a direction orthogonal to the stacking direction. A peripheral edge 14 is provided around the unit cell 1.

図2は、実施の形態1の組電池を示す該略図である。なお、図2では、後述する導通ワッシャおよび絶縁ワッシャを省略している。   FIG. 2 is a schematic diagram showing the assembled battery of the first embodiment. In FIG. 2, a conductive washer and an insulating washer described later are omitted.

本実施の形態では、単電池1は板状のフレーム2a、2b(以下、総称してフレーム2という)上に位置決めされて配置され、該フレーム2を積層することによって、組電池として積層される。ここで、単電池1は、積層方向に正極タブ10と負極タブ12とが交互になるように積層される。   In the present embodiment, the unit cell 1 is positioned and arranged on plate-like frames 2 a and 2 b (hereinafter collectively referred to as the frame 2), and the frame 2 is stacked to be stacked as an assembled battery. . Here, the unit cells 1 are stacked such that the positive electrode tabs 10 and the negative electrode tabs 12 are alternately arranged in the stacking direction.

フレーム2の中央には、単電池1の周縁部14より少し小さな開口20が形成されており、フレーム2は、単電池1の周縁部14を支持している。この開口20により、下の層の単電池1の上部と、上の層の単電池1の下部とが、積層時に接触できる。したがって、組電池の組み立て後には、図示しない圧力付与手段により、積層した全単電池1を積層方向両側から挟んで、各単電池1に均一な面圧を付与できる。   An opening 20 that is slightly smaller than the peripheral edge 14 of the unit cell 1 is formed at the center of the frame 2, and the frame 2 supports the peripheral part 14 of the unit cell 1. By this opening 20, the upper part of the lower unit cell 1 and the lower part of the upper unit cell 1 can be in contact with each other during lamination. Therefore, after assembling the assembled battery, a uniform surface pressure can be applied to each unit cell 1 by sandwiching all the stacked unit cells 1 from both sides in the stacking direction by pressure applying means (not shown).

フレーム2には、後述する絶縁ワッシャ4(絶縁手段)が組み込まれるフレーム2aと、導通ワッシャ3(導電手段)が配置されるフレーム2bとがある。   The frame 2 includes a frame 2a in which an insulating washer 4 (insulating means) described later is incorporated, and a frame 2b in which a conductive washer 3 (conductive means) is disposed.

フレーム2aは、穴部21と、スペース23とが形成されている。穴部21は、後述するように、絶縁ワッシャ4が組み込まれる。スペース23は、上下層にわたって接合された正極タブ10および負極タブ12を通すために設けられている。正極タブ10および負極タブ12は、たとえば、超音波溶接により接合されている。   In the frame 2a, a hole 21 and a space 23 are formed. As will be described later, the insulating washer 4 is incorporated into the hole 21. The space 23 is provided to pass the positive electrode tab 10 and the negative electrode tab 12 joined over the upper and lower layers. The positive electrode tab 10 and the negative electrode tab 12 are joined by, for example, ultrasonic welding.

フレーム2bは、フレーム2aの穴部21と同じ側の端部に切り欠き25を有する。この切り欠き25は、後述する導通ワッシャ3が回転するのを妨げない範囲に形成されている。   The frame 2b has a notch 25 at the end on the same side as the hole 21 of the frame 2a. This notch 25 is formed in a range that does not prevent rotation of a conductive washer 3 described later.

次に、本発明の特徴部分である導通ワッシャに注目して説明する。   Next, a description will be given focusing on the conductive washer which is a characteristic part of the present invention.

図3は実施の形態1の組電池の一部を示す側面図、図4は回転軸を示す図、図5は導通ワッシャの平面図、図6は絶縁ワッシャの平面図、図7はフレームに配置された導通ワッシャの平面図、図8はフレームに配置された絶縁ワッシャの平面図、図9は導通ワッシャ回転前の組電池を示す斜視図、図10は導通ワッシャ回転後の組電池を示す側面図、図11は導通ワッシャ回転後の組電池を示す斜視図である。なお、図3および図9〜11では、フレーム2は省略している。また、図4(A)は回転軸の斜視図であり、図4(B)は回転軸の概略平面図、図5(A)は回転軸挿通前の導通ワッシャ、図5(B)は回転軸挿通後の導通ワッシャ、図6(A)は回転軸挿通前の絶縁ワッシャ、図6(B)は回転軸挿通後の絶縁ワッシャを、それぞれ示す。   3 is a side view showing a part of the assembled battery of the first embodiment, FIG. 4 is a view showing a rotating shaft, FIG. 5 is a plan view of a conductive washer, FIG. 6 is a plan view of an insulating washer, and FIG. FIG. 8 is a plan view of the insulating washer disposed on the frame, FIG. 9 is a perspective view showing the assembled battery before rotating the conductive washer, and FIG. 10 shows the assembled battery after rotating the conductive washer. FIG. 11 is a side view, and FIG. 11 is a perspective view showing the assembled battery after rotation of the conductive washer. 3 and FIGS. 9 to 11, the frame 2 is omitted. 4A is a perspective view of the rotating shaft, FIG. 4B is a schematic plan view of the rotating shaft, FIG. 5A is a conductive washer before insertion of the rotating shaft, and FIG. FIG. 6A shows an insulating washer before insertion of the rotating shaft, and FIG. 6B shows an insulating washer after insertion of the rotating shaft.

本実施の形態では、図3に示す回転軸5が、導電性部材の導通ワッシャ3および絶縁性部材の絶縁ワッシャ4に挿通されている。回転軸5は、熱収縮された樹脂チューブにより被覆され、表面に絶縁層が形成されている。回転軸5の上下には、ナット6と螺合可能なように、ねじ山部52(図4参照)が形成されている。また、回転軸5には、図4(A)、(B)に示すように、周囲の4箇所に回転軸5の長手方向に伸びる凸部50が形成されている。4つの凸部50のうちの1つの凸部50aは、図4(B)に示すように、他の凸部50より大きく形成されている。   In the present embodiment, the rotating shaft 5 shown in FIG. 3 is inserted through the conductive washer 3 of the conductive member and the insulating washer 4 of the insulating member. The rotating shaft 5 is covered with a heat-shrinkable resin tube, and an insulating layer is formed on the surface. Threaded portions 52 (see FIG. 4) are formed above and below the rotary shaft 5 so as to be screwable with the nut 6. Further, as shown in FIGS. 4A and 4B, the rotating shaft 5 is formed with convex portions 50 extending in the longitudinal direction of the rotating shaft 5 at four locations around the rotating shaft 5. One convex portion 50a among the four convex portions 50 is formed larger than the other convex portions 50 as shown in FIG.

導通ワッシャ3は、図3および図5に示すように、円盤型に形成されており、中心から外側にずれたところに、孔30が形成されている。孔30には、回転軸5が挿通される。図5(A)に示すように、導通ワッシャ3の孔30には、回転軸5の凸部50に合致する溝31が形成されている。ここで、回転軸5の凸部50aは、溝31aとしか合致しないので、回転軸5が導通ワッシャ3に挿通される場合には、図5(B)に示すように、回転軸5に対する導通ワッシャ3の姿勢が一義的に定められる。   As shown in FIGS. 3 and 5, the conductive washer 3 is formed in a disk shape, and a hole 30 is formed at a position shifted outward from the center. The rotary shaft 5 is inserted through the hole 30. As shown in FIG. 5A, a groove 31 that matches the convex portion 50 of the rotating shaft 5 is formed in the hole 30 of the conduction washer 3. Here, since the convex part 50a of the rotating shaft 5 only coincides with the groove 31a, when the rotating shaft 5 is inserted into the conducting washer 3, as shown in FIG. The posture of the washer 3 is uniquely determined.

絶縁ワッシャ4は、図6に示すように、回転軸5が挿通される孔40が形成されている。孔40は、図6(A)に示すように、回転軸5の最大径以上の径の孔であり、したがって、導通ワッシャ3に形成されている孔30よりも大きく、図6(B)に示すように、回転軸5が挿通されても、回転軸5とは嵌合しない。   As shown in FIG. 6, the insulating washer 4 has a hole 40 through which the rotating shaft 5 is inserted. As shown in FIG. 6 (A), the hole 40 is a hole having a diameter equal to or larger than the maximum diameter of the rotating shaft 5, and is therefore larger than the hole 30 formed in the conductive washer 3, and is shown in FIG. 6 (B). As shown, even if the rotating shaft 5 is inserted, the rotating shaft 5 is not fitted.

導通ワッシャ3および絶縁ワッシャ4は、図3に示すように、回転軸5が挿通された状態で積層され、ナット6により、回転軸5が上下から締め付けられている。   As shown in FIG. 3, the conductive washer 3 and the insulating washer 4 are stacked in a state where the rotating shaft 5 is inserted, and the rotating shaft 5 is fastened from above and below by a nut 6.

ここで、全ての導通ワッシャ3は、上述の通り、回転軸5により一義的に姿勢が決定されており、最初は、図3に示すように、単電池1の正極タブ10および負極タブ12と接触しないように、単電池1の外側に配置されている。導通ワッシャ3は、フレーム2bに配置された状態で示すと、図7に点線で示すように、フレーム2bの切り欠き25からはみ出して配置されている。回転軸5を回転させると、導通ワッシャ3は、切り欠き25内を矢印の方向に回転し、実線で示す位置に配置される。この位置に配置されて始めて、導通ワッシャ3は、下層の単電池1の負極タブ12と、上層の単電池1の正極タブ10とに接触する。   Here, as described above, all the conductive washers 3 are uniquely determined by the rotating shaft 5, and initially, as shown in FIG. 3, as shown in FIG. It arrange | positions on the outer side of the cell 1 so that it may not contact. The conductive washer 3 is disposed so as to protrude from the notch 25 of the frame 2b as shown by a dotted line in FIG. 7 when it is disposed in the frame 2b. When the rotating shaft 5 is rotated, the conduction washer 3 rotates in the direction of the arrow in the notch 25 and is disposed at a position indicated by a solid line. Only after being disposed in this position, the conductive washer 3 contacts the negative electrode tab 12 of the lower unit cell 1 and the positive electrode tab 10 of the upper unit cell 1.

また、絶縁ワッシャ4は、図3に示すように、1段飛ばしで、上下の単電池1の正極タブ10および負極タブ12間に配置されている。絶縁ワッシャ4は、フレーム2aに配置
された状態で示すと、図8に示すように、フレーム2a内に組み込まれている。絶縁ワッシャ4は、上述の通り回転軸5と嵌合しないので、回転軸5には連動しない。
Further, as shown in FIG. 3, the insulating washer 4 is disposed between the positive electrode tab 10 and the negative electrode tab 12 of the upper and lower unit cells 1 by skipping one stage. The insulating washer 4 is incorporated in the frame 2a as shown in FIG. 8 when it is disposed in the frame 2a. Since the insulating washer 4 does not fit the rotating shaft 5 as described above, the insulating washer 4 does not interlock with the rotating shaft 5.

このように組電池に設けられた導通ワッシャ3および絶縁ワッシャ4は、斜視図として示すと図9に示す通りである。この状態から回転軸5を回転させると、図10および図11に示すように、導通ワッシャ3が連動して回転して、正極タブ10および負極タブ12間に入り込む。導通ワッシャ3が上下の正極タブ10および負極タブ12と接触して、単電池1を互いに電気的に直列に接続する。これにより、図2〜図11に示すような組電池の場合、積層の上層から下層に向かって電流が流れる組電池が構成される。当然、単電池1の積層時の向きを変えることによって、積層の下層から上層に向かって電流を流すこともできる。   The conductive washer 3 and the insulating washer 4 thus provided in the assembled battery are as shown in FIG. 9 as a perspective view. When the rotating shaft 5 is rotated from this state, as shown in FIGS. 10 and 11, the conductive washer 3 rotates in conjunction with each other and enters between the positive electrode tab 10 and the negative electrode tab 12. The conductive washer 3 comes into contact with the upper and lower positive electrode tabs 10 and the negative electrode tab 12 to electrically connect the cells 1 to each other in series. Thereby, in the case of the assembled battery as shown in FIGS. 2-11, the assembled battery in which an electric current flows from the upper layer of a lamination | stacking toward a lower layer is comprised. Naturally, by changing the direction in which the single cells 1 are stacked, a current can be passed from the lower layer to the upper layer of the stack.

なお、回転軸5を回転させる際には、たとえば、回転軸5の上端面または下端面に−型の溝を形成しておき、該溝に−ドライバーを差し込んで回転させることが考えられる。ナット6を回転させて、回転軸5をつれ回させてもよい。回転のために用いる工具は、絶縁処理されたものを用いる。   When rotating the rotating shaft 5, for example, it is conceivable to form a −-type groove on the upper end surface or the lower end surface of the rotating shaft 5 and insert a screwdriver into the groove to rotate the rotating shaft 5. The nut 6 may be rotated to rotate the rotating shaft 5. An insulated tool is used for the rotation.

以上のように、本実施の形態では、導通ワッシャ3を回転させることによって、電池の積層後に単電池1の正極タブ10および負極タブ12間に導通ワッシャ3を配置でき、組電池内の複数の単電池1を一度に接続できる。したがって、作業者が単電池1を接続して高電圧になった接続体の取り扱いに注意を払うことなく作業を行うことができ、作業性を向上することが可能になる。   As described above, in the present embodiment, by rotating the conduction washer 3, the conduction washer 3 can be disposed between the positive electrode tab 10 and the negative electrode tab 12 of the unit cell 1 after stacking the batteries, and a plurality of components in the assembled battery can be arranged. The single cell 1 can be connected at a time. Therefore, the operator can perform the work without paying attention to the handling of the connection body that is connected to the unit cell 1 and has a high voltage, and the workability can be improved.

加えて、組電池として組み上げた後に、単電池1の一つに不具合が生じた場合でも、正極タブ10と負極タブ12との間から外れるように導通ワッシャ3を回転させることによって、単電池1の取り外しも容易に行える。   In addition, even if a failure occurs in one of the single cells 1 after being assembled as a battery assembly, the single battery 1 is rotated by rotating the conductive washer 3 so that it is removed from between the positive electrode tab 10 and the negative electrode tab 12. Can be easily removed.

なお、上記実施の形態では、複数の導通ワッシャ3を一括して回転させる場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。導通ワッシャ3を個々に回転可能にしてもよい。この場合、回転軸5には、凸部50を形成しない。代わりに、導通ワッシャ3に取っ手をつけて、該取っ手を工具により挟持等して、回転軸5の周りを導通ワッシャ3が回転可能とすることができる。   In addition, although the said embodiment demonstrated the case where the some conduction washer 3 was rotated collectively, this invention is not limited to this. The conduction washers 3 may be individually rotatable. In this case, the convex part 50 is not formed in the rotating shaft 5. Instead, the conductive washer 3 can be rotated around the rotation shaft 5 by attaching a handle to the conductive washer 3 and holding the handle with a tool.

このように、個々に導通ワッシャ3を回転可能とすれば、複数の単電池1間を別個に接続できる。これにより、たとえば、所定個おきに導通ワッシャを回転させて、高電圧にならない程度に複数の単電池1を接続して接続体を構成しておき、最後に、それらの接続体同士を接続することもできる。こうすることによって、組電池内で、複数の接続体を先に構成しておき、最後に接続体同士を接続して、高電圧下での単電池の接続作業回数を低減し、作業性の向上を図ることができる。   Thus, if the conduction washer 3 can be rotated individually, the plurality of single cells 1 can be connected separately. Thereby, for example, a conductive washer is rotated every predetermined number, a plurality of single cells 1 are connected to such an extent that a high voltage is not generated, and a connection body is configured. Finally, the connection bodies are connected to each other. You can also. In this way, in the assembled battery, a plurality of connection bodies are configured first, and finally, the connection bodies are connected to each other to reduce the number of cell connection operations under high voltage. Improvements can be made.

[実施の形態2]
実施の形態1では、当初、上下の単電池1の正極タブ10と負極タブ12との間に配置されていない導通ワッシャ3を回転させることにより、正極タブ10と負極タブ12との間に配置させ、単電池1間を一括して電気的に接続していた。実施の形態2では、絶縁ワッシャは予め正極タブ10と負極タブ12との間に配置させているものの、単電池1間を電気的に導通させず、導通ワッシャの一部の回転により単電池1間を一括して電気的に接続可能とする。
[Embodiment 2]
In the first embodiment, the conductive washer 3 that is not initially disposed between the positive electrode tab 10 and the negative electrode tab 12 of the upper and lower unit cells 1 is rotated to be disposed between the positive electrode tab 10 and the negative electrode tab 12. In other words, the single cells 1 were electrically connected together. In the second embodiment, although the insulating washer is disposed between the positive electrode tab 10 and the negative electrode tab 12 in advance, the unit cell 1 is not electrically connected between the unit cells 1 and is rotated by a part of the conduction washer. It is possible to connect them electrically at once.

具体的には、実施の形態2の組電池では、前記導電手段は、第1層および第2層からなる二層構造を有し、前記第1層は、導電部材からなる第1本体部と、該第1本体部に設け
られ絶縁部材からなる突起部とを含み、前記第2層は、導電部材からなる第2本体部と、該第2本体部に設けられ前記突起部がはまり込み可能な穴部とを含み、前記第1層および前記第2層は、最初、前記穴部に前記突起部がはまり込んでおらず、前記第1本体部と前記第2本体部とが接触せずに非導通であり、前記回転軸を中心として前記第1層を前記第2層に対して相対的に回転させることにより、前記穴部に前記突起部がはまり込んで、前記第1本体部と前記第2本体部とが接触して導通となる。
Specifically, in the assembled battery of Embodiment 2, the conductive means has a two-layer structure including a first layer and a second layer, and the first layer includes a first main body portion formed of a conductive member and And a protrusion made of an insulating member provided on the first main body, and the second layer is provided on the second main body and the protrusion can be fitted into the second main body made of a conductive member. In the first layer and the second layer, the protrusion does not fit into the hole at first, and the first main body and the second main body do not contact each other. And by rotating the first layer relative to the second layer around the rotation axis, the protrusion fits into the hole, and the first main body and The second main body portion comes into contact and becomes conductive.

以下では、実施の形態1と同一の構成には、同一の参照番号を付して、その説明は省略する。   In the following, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

図12は、実施の形態2の組電池を示す該略図である。なお、図12では、後述する導通ワッシャおよび絶縁ワッシャを省略している。   FIG. 12 is a schematic diagram showing the assembled battery of the second embodiment. In FIG. 12, a conductive washer and an insulating washer described later are omitted.

実施の形態1と同様に、単電池1はフレーム2上に位置決めされて配列され、該フレーム2を積層することによって、組電池として積層される。正極タブ10と負極タブ12とは、積層方向に交互になるように積層されている。フレーム2は、単電池1の周縁部14より少し小さな開口20が中央に形成されており、単電池1の周縁部14だけを支持している。組電池の組み立て後、全ての単電池1は、均一な面圧が付与される。   As in the first embodiment, the unit cells 1 are positioned and arranged on the frame 2, and the frame 2 is stacked to be stacked as an assembled battery. The positive electrode tab 10 and the negative electrode tab 12 are laminated so as to alternate in the lamination direction. In the frame 2, an opening 20 that is slightly smaller than the peripheral edge portion 14 of the unit cell 1 is formed in the center, and supports only the peripheral portion 14 of the unit cell 1. After assembling the assembled battery, all the single cells 1 are given a uniform surface pressure.

フレーム2には、後述する絶縁ワッシャ4が組み込まれるフレーム2cと、導通ワッシャ3が配置されるフレーム2dとがある。   The frame 2 includes a frame 2c in which an insulating washer 4 described later is incorporated, and a frame 2d in which a conductive washer 3 is disposed.

フレーム2cは、穴部26と、スペース27が形成されている。穴部26は、絶縁ワッシャ4が組み込まれる。スペース27は、たとえば、超音波溶接によって接合された正極タブ10および負極タブ12を通すために設けられている。   The frame 2c has a hole 26 and a space 27 formed therein. The insulating washer 4 is incorporated in the hole 26. The space 27 is provided, for example, for passing the positive electrode tab 10 and the negative electrode tab 12 joined by ultrasonic welding.

フレーム2dは、フレーム2cの穴部26と同じ側の端部に穴部28を有する。この穴部28は、後述する導通ワッシャ7が組み込まれる。   The frame 2d has a hole 28 at the end on the same side as the hole 26 of the frame 2c. The hole 28 incorporates a conductive washer 7 described later.

次に、本発明の特徴部分である導通ワッシャに注目して説明する。   Next, a description will be given focusing on the conductive washer which is a characteristic part of the present invention.

図13は実施の形態2の組電池の一部を示す側面図、図14は第1導通ワッシャの平面図、図15は第2導通ワッシャの平面図、図16はフレームに配置された第1導通ワッシャの平面図、図17はフレームに配置された第2導通ワッシャの平面図、図18は導通ワッシャ回転前の組電池を示す斜視図、図19は導通ワッシャ回転後の組電池を示す側面図、図20は導通ワッシャ回転後の組電池を示す斜視図である。なお、図13および図18〜20では、フレーム2は省略している。また、図14(A)は回転軸挿通前の第1導通ワッシャ、図14(B)は回転軸挿通後の第1導通ワッシャ、図15(A)は回転軸挿通前の第2導通ワッシャ、図15(B)は回転軸挿通後の第2導通ワッシャを、それぞれ示す。   13 is a side view showing a part of the assembled battery according to the second embodiment, FIG. 14 is a plan view of the first conductive washer, FIG. 15 is a plan view of the second conductive washer, and FIG. 16 is a first view arranged on the frame. FIG. 17 is a plan view of the second conductive washer disposed on the frame, FIG. 18 is a perspective view showing the assembled battery before the conductive washer is rotated, and FIG. 19 is a side view showing the assembled battery after the conductive washer is rotated. FIG. 20 and FIG. 20 are perspective views showing the assembled battery after rotation of the conductive washer. In FIG. 13 and FIGS. 18 to 20, the frame 2 is omitted. 14A is a first conductive washer before insertion of the rotary shaft, FIG. 14B is a first conductive washer after insertion of the rotary shaft, and FIG. 15A is a second conductive washer before insertion of the rotary shaft, FIG. 15B shows the second conductive washers after the rotation shaft is inserted.

本実施の形態では、図13に示す回転軸5が、導通ワッシャ7および絶縁ワッシャ4に挿通されている。回転軸5および絶縁ワッシャ4については、実施の形態1と同様である。   In the present embodiment, the rotating shaft 5 shown in FIG. 13 is inserted through the conductive washer 7 and the insulating washer 4. The rotating shaft 5 and the insulating washer 4 are the same as those in the first embodiment.

導通ワッシャ7は、図13〜図15に示すように、円盤型に形成されており、第1導通ワッシャ(第1層)70および第2導通ワッシャ(第2層)75からなる二層構造を有する。第1導通ワッシャ70は、図14(A)に示すように、銅や鉄などの導電部材からなる第1本体部71と、第1本体部71の片面に設けられ樹脂またはセラミックなどの絶縁材からなる突起部72とを含む。   As shown in FIGS. 13 to 15, the conductive washer 7 is formed in a disc shape, and has a two-layer structure including a first conductive washer (first layer) 70 and a second conductive washer (second layer) 75. Have. As shown in FIG. 14A, the first conduction washer 70 includes a first body portion 71 made of a conductive member such as copper or iron, and an insulating material such as resin or ceramic provided on one surface of the first body portion 71. And a projecting portion 72.

第1本体部71の中央には、孔73が形成されている。この孔73には、回転軸5の凸部50に合致する溝74が形成されている。溝74には、凸部50aと合致するように他より広く形成された溝74aが含まれている。したがって、回転軸5の凸部50aは、溝74aとしか合致しないので、回転軸5が第1導通ワッシャ70に挿通される場合には、図14(B)に示すように、回転軸5に対する第1導通ワッシャ70の姿勢が一義的に定められる。   A hole 73 is formed in the center of the first main body 71. A groove 74 is formed in the hole 73 so as to match the convex portion 50 of the rotating shaft 5. The groove 74 includes a groove 74a that is formed wider than the others so as to match the convex portion 50a. Therefore, since the convex part 50a of the rotating shaft 5 only coincides with the groove 74a, when the rotating shaft 5 is inserted through the first conduction washer 70, as shown in FIG. The posture of the first conduction washer 70 is uniquely determined.

第2導通ワッシャ75は、図15(A)に示すように、銅や鉄などの導電部材からなる第2本体部76と、該第2本体部76に設けられる穴部77とを含む。   As shown in FIG. 15A, the second conduction washer 75 includes a second main body portion 76 made of a conductive member such as copper or iron, and a hole portion 77 provided in the second main body portion 76.

第2本体部76の中央には、孔78が形成されている。孔78は、前記回転軸5の最大径よりも大きな径の孔であり、したがって、第1導通ワッシャ70に形成されている孔73よりも大きく、図15(B)に示すように、回転軸5が挿通されても、回転軸5の凸部50とは嵌合しない。   A hole 78 is formed in the center of the second main body 76. The hole 78 is a hole having a diameter larger than the maximum diameter of the rotating shaft 5, and is therefore larger than the hole 73 formed in the first conduction washer 70. As shown in FIG. Even if 5 is inserted, it does not fit with the convex part 50 of the rotating shaft 5.

また第2本体部76は、その外周に出っ張り79が設けられている。この出っ張り79は、フレーム2dに導通ワッシャ7を配置する際にフレーム2dに設けられた凹部29(図17参照)と合致する。これにより、フレーム2dに対する第2導通ワッシャ75の姿勢が一義的に定められ、各階層の第2導通ワッシャ75の姿勢が同一に定められる。   Further, the second body portion 76 is provided with a protrusion 79 on the outer periphery thereof. This protrusion 79 coincides with the recess 29 (see FIG. 17) provided in the frame 2d when the conductive washer 7 is disposed on the frame 2d. Thereby, the attitude | position of the 2nd conduction washer 75 with respect to the flame | frame 2d is defined uniquely, and the attitude | position of the 2nd conduction washer 75 of each hierarchy is defined equally.

穴部77は、第1導通ワッシャ70の突起部72よりも大きな穴であって、該突起部72がはまり込み可能な形状に形成されている。穴部77は、第1導通ワッシャ70に突起部72が3つ形成されている場合、これらの3つがそれぞれ同時に穴部77にはまり込めるように、対応する位置に3つ形成されている。   The hole 77 is a hole larger than the protrusion 72 of the first conduction washer 70, and is formed in a shape in which the protrusion 72 can be fitted. When three protrusions 72 are formed on the first conductive washer 70, three holes 77 are formed at corresponding positions so that these three can fit into the hole 77 simultaneously.

第1導通ワッシャ70は、フレーム2dに配置された状態を示すと、図16に示す通りである。第1導通ワッシャ70には、第2導通ワッシャ75のような出っ張り79が設けられていない。したがって、フレーム2dの凹部29により位置決めされないので、回転軸5の回転に従ってフレーム2d内で回転自在である。   The first conductive washer 70 is as shown in FIG. 16 when placed in the frame 2d. The first conductive washer 70 is not provided with a protrusion 79 like the second conductive washer 75. Therefore, since it is not positioned by the concave portion 29 of the frame 2d, it can rotate within the frame 2d according to the rotation of the rotary shaft 5.

一方、第2導通ワッシャ75は、フレーム2dに配置された状態を示すと、図17に示す通りである。第2導通ワッシャ75は、上述の通り、出っ張り79が、フレーム2dの凹部29に嵌合されているので、フレーム2dに対する姿勢が一義的に固定されている。また、第2導通ワッシャ75は、回転軸5とは嵌合していないので、回転軸5の回転には連動しない。   On the other hand, the second conductive washer 75 is as shown in FIG. 17 when placed in the frame 2d. As described above, since the protrusion 79 is fitted in the concave portion 29 of the frame 2d, the posture of the second conductive washer 75 is uniquely fixed. Further, since the second conduction washer 75 is not fitted to the rotating shaft 5, it does not interlock with the rotation of the rotating shaft 5.

このようにフレーム2dに第1導通ワッシャ70および第2導通ワッシャ75が配置された状態で、図13に示すように、導通ワッシャ7は、絶縁ワッシャ4と交互に積層される。ここで、回転軸5は、第1導通ワッシャ70、第2導通ワッシャ75および絶縁ワッシャ4に挿通されており、ナット6により上下から仮締めされている。斜視図で示すと、図18で示す通りである。   With the first conductive washer 70 and the second conductive washer 75 arranged on the frame 2d as described above, the conductive washer 7 is alternately stacked with the insulating washer 4, as shown in FIG. Here, the rotating shaft 5 is inserted into the first conductive washer 70, the second conductive washer 75, and the insulating washer 4, and is temporarily tightened from above and below by the nut 6. A perspective view is as shown in FIG.

なお、組電池の組み立て時には、勝手に回転軸5が回転しないように、回転軸5を治具等で回り止めする。これにより、回転軸5が勝手に回転せず、第1導通ワッシャ70の突起部72が第2導通ワッシャ75の穴部77にはまり込まない。たとえば、図16および図17に示すように、突起部72と穴部77との位置がずれるように、回転軸5の位置を固定しておく。これにより、第1導通ワッシャ70および第2導通ワッシャ75が、絶縁性の突起部72でのみ接触し、互いに導通しない状態を維持できる。   When the assembled battery is assembled, the rotating shaft 5 is prevented from rotating with a jig or the like so that the rotating shaft 5 does not rotate arbitrarily. Thereby, the rotating shaft 5 does not rotate freely, and the protrusion 72 of the first conduction washer 70 does not fit into the hole 77 of the second conduction washer 75. For example, as shown in FIGS. 16 and 17, the position of the rotating shaft 5 is fixed so that the positions of the protrusion 72 and the hole 77 are shifted. Thereby, the 1st conduction washer 70 and the 2nd conduction washer 75 can contact only with insulating projection part 72, and can maintain the state where it does not conduct mutually.

組み上がった後には、回転軸5を治具から解放し、回転軸5を回転させる。回転軸5に連動して第1導通ワッシャ70も回転するので、突起部72と穴部77との位置が一致して、突起部72が一斉に穴部77にはまり込む。突起部72がはまり込むと、第1導通ワッシャ70の第1本体部71と第2導通ワッシャ75の第2本体部76とが接触して、積層された単電池が相互に直列接続される。突起部72がはまり込むとナット6間に隙間ができるので、さらにナット6を締結する。   After assembling, the rotating shaft 5 is released from the jig, and the rotating shaft 5 is rotated. Since the first conduction washer 70 also rotates in conjunction with the rotation shaft 5, the positions of the protrusion 72 and the hole 77 coincide with each other and the protrusion 72 fits into the hole 77 all at once. When the protrusion 72 is fitted, the first main body 71 of the first conductive washer 70 and the second main body 76 of the second conductive washer 75 come into contact with each other, and the stacked cells are connected in series. When the protrusion 72 is fitted, a gap is formed between the nuts 6, and the nut 6 is further tightened.

以上により、単電池1の正極タブ10および負極タブ12間が、導通ワッシャ7を介して一括して電気的に接続される。このときの導通ワッシャ7の状態は、図19および図20に示す通りである。図12〜図20に示すような組電池の場合、積層の上層から下層に向かって電流が流れる組電池が構成される。当然、単電池1の積層時の向きを変えることによって、積層の下層から上層に向かって電流を流すこともできる。   As described above, the positive electrode tab 10 and the negative electrode tab 12 of the cell 1 are electrically connected together via the conduction washer 7. The state of the conductive washer 7 at this time is as shown in FIGS. In the case of the assembled battery as shown in FIGS. 12 to 20, an assembled battery in which current flows from the upper layer to the lower layer of the stack is configured. Naturally, by changing the direction in which the single cells 1 are stacked, a current can be passed from the lower layer to the upper layer of the stack.

なお、上述の回転軸5の回り止めおよび回転させる際には、たとえば、回転軸5の上端面または下端面に−型の溝を形成しておき、該溝に−ドライバー等の工具を差し込んで固定または回転させることが考えられる。ここで用いる工具は、絶縁処理されているものを用いる。   When rotating and rotating the rotating shaft 5 described above, for example, a -type groove is formed on the upper end surface or the lower end surface of the rotating shaft 5, and a tool such as a screwdriver is inserted into the groove. It can be fixed or rotated. The tool used here is an insulated one.

以上のように、本実施の形態では、導通ワッシャ7の第1導通ワッシャ70を回転させることによって、最初導通していない第1導通ワッシャ70と第2導通ワッシャ75とが導通する。結果として、上下に積層される単電池1の正極タブ10および負極タブ12を後から一括して導通させられる。したがって、作業者が、組電池の電圧に注意を払うことなく一括して単電池1を接続できて、作業性の向上を図ることができる。   As described above, in the present embodiment, by rotating the first conductive washer 70 of the conductive washer 7, the first conductive washer 70 that is not initially conductive and the second conductive washer 75 are electrically connected. As a result, the positive electrode tab 10 and the negative electrode tab 12 of the unit cell 1 that are stacked one above the other can be collectively conducted later. Therefore, the operator can connect the single cells 1 in a lump without paying attention to the voltage of the assembled battery, and workability can be improved.

単電池を示す斜視図である。It is a perspective view which shows a cell. 実施の形態1の組電池を示す該略図である。1 is a schematic diagram showing an assembled battery according to a first embodiment. 実施の形態1の組電池の一部を示す側面図である。3 is a side view showing a part of the assembled battery of Embodiment 1. FIG. 回転軸を示す図であり、図4(A)は回転軸の斜視図であり、図4(B)は回転軸の概略平面図である。It is a figure which shows a rotating shaft, FIG. 4 (A) is a perspective view of a rotating shaft, FIG.4 (B) is a schematic plan view of a rotating shaft. 導通ワッシャの平面図であり、図5(A)は回転軸挿通前の導通ワッシャ、図5(B)は回転軸挿通後の導通ワッシャを示す図である。FIG. 5A is a plan view of the conductive washer, FIG. 5A is a diagram illustrating the conductive washer before insertion of the rotary shaft, and FIG. 5B is a diagram illustrating the conductive washer after insertion of the rotary shaft. 絶縁ワッシャの平面図であり、6(A)は回転軸挿通前の絶縁ワッシャ、図6(B)は回転軸挿通後の絶縁ワッシャを示す図である。It is a top view of an insulating washer, 6 (A) is an insulating washer before rotation axis insertion, and FIG. 6 (B) is a figure which shows the insulation washer after rotation axis insertion. フレームに配置された導通ワッシャの平面図である。It is a top view of the conduction washer arrange | positioned at the flame | frame. フレームに配置された絶縁ワッシャの平面図である。It is a top view of the insulation washer arrange | positioned at the flame | frame. 導通ワッシャ回転前の組電池を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the assembled battery before a conduction washer rotation. 導通ワッシャ回転後の組電池を示す側面図である。It is a side view which shows the assembled battery after a conduction washer rotation. 導通ワッシャ回転後の組電池を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the assembled battery after a conduction washer rotation. 本実施の形態の組電池を示す該略図である。It is this schematic diagram which shows the assembled battery of this Embodiment. 実施の形態2の組電池の一部を示す側面図である。4 is a side view showing a part of the assembled battery of Embodiment 2. FIG. 第1導通ワッシャの平面図であり、図14(A)は回転軸挿通前の第1導通ワッシャ、図14(B)は回転軸挿通後の第1導通ワッシャを示す図である。FIG. 14A is a plan view of the first conduction washer, FIG. 14A is a diagram showing the first conduction washer before insertion of the rotation shaft, and FIG. 14B is a diagram showing the first conduction washer after insertion of the rotation shaft. 第2導通ワッシャの平面図であり、図15(A)は回転軸挿通前の第2導通ワッシャ、図15(B)は回転軸挿通後の第2導通ワッシャを示す図である。FIG. 15A is a plan view of a second conduction washer, FIG. 15A is a diagram showing a second conduction washer before the rotation shaft is inserted, and FIG. 15B is a diagram showing a second conduction washer after the rotation shaft is inserted. フレームに配置された第1導通ワッシャの平面図である。It is a top view of the 1st conduction washer arrange | positioned at the flame | frame. フレームに配置された第2導通ワッシャの平面図である。It is a top view of the 2nd conduction washer arrange | positioned at the flame | frame. 導通ワッシャ回転前の組電池を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the assembled battery before a conduction washer rotation. 導通ワッシャ回転後の組電池を示す側面図である。It is a side view which shows the assembled battery after a conduction washer rotation. 導通ワッシャ回転後の組電池を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the assembled battery after a conduction washer rotation.

Claims (5)

積層された複数個の単電池と、
導電性を有する導電手段と、
絶縁性を有する絶縁手段と、
を有し、
前記導電手段および前記絶縁手段は、前記単電池の積層方向に前記単電池の電極端子を挟んで交互に配置されて、前記単電池を積層方向に電気的に接続し、
前記導電手段は、前記単電池の積層方向に伸びる回転軸を中心として回転することにより、前記単電池間を導通または非導通に切り替え可能とした組電池。
A plurality of unit cells stacked;
A conductive means having electrical conductivity;
Insulating means having insulating properties;
Have
The conductive means and the insulating means are alternately arranged across the unit cell electrode terminals in the stacking direction of the unit cells, and electrically connect the unit cells in the stacking direction,
The assembled battery is configured to be capable of switching between the single cells between conduction and non-conduction by rotating about the rotation axis extending in the stacking direction of the single cells.
前記導電手段は、前記回転軸を中心として回転することにより、前記積層された複数の単電池のうちの少なくとも一対の前記単電池の電極端子同士の間に一部が入り込んで、前記電極タブに接触することによって、少なくとも一対の前記単電池同士を接続することを特徴とする請求項1に記載の組電池。   The conductive means rotates about the rotation axis, so that a part of the conductive means enters between the electrode terminals of at least a pair of the unit cells of the stacked unit cells, and the electrode tabs. The assembled battery according to claim 1, wherein at least a pair of the single cells are connected to each other by contact. 前記導電手段は、第1層および第2層からなる二層構造を有し、
前記第1層は、導電部材からなる第1本体部と、該第1本体部に設けられ絶縁部材からなる突起部とを含み、
前記第2層は、導電部材からなる第2本体部と、該第2本体部に設けられ前記突起部がはまり込み可能な穴部とを含み、
前記第1層および前記第2層は、前記穴部に前記突起部がはまり込んでおらず、前記第1本体部と前記第2本体部とが接触していない非導通状態から、前記回転軸を中心として前記第1層を前記第2層に対して相対的に回転させることにより、前記穴部に前記突起部がはまり込んで、前記第1本体部と前記第2本体部とが接触して導通状態となることを特徴とする請求項1に記載の組電池。
The conductive means has a two-layer structure consisting of a first layer and a second layer,
The first layer includes a first body portion made of a conductive member, and a protrusion portion made of an insulating member provided on the first body portion,
The second layer includes a second main body portion made of a conductive member, and a hole provided in the second main body portion into which the protrusion can be fitted,
In the first layer and the second layer, the projecting portion is not fitted in the hole portion, and the rotating shaft is in a non-conducting state where the first main body portion and the second main body portion are not in contact with each other. By rotating the first layer relative to the second layer around the center, the protrusion fits into the hole and the first main body and the second main body come into contact with each other. The assembled battery according to claim 1, wherein the battery pack is in a conductive state.
前記導電手段は、複数設けられ、該複数の導電手段が一括して、前記回転軸を中心として回転可能であることを特徴とする請求項2または請求項3に記載の組電池。   4. The assembled battery according to claim 2, wherein a plurality of the conductive means are provided, and the plurality of conductive means can be collectively rotated about the rotation axis. 前記単電池は、扁平型の単電池であって、前記電極端子は前記扁平型電池の厚み方向と直交する方向に伸延された板状の電極タブであることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の組電池。   The said single cell is a flat type single cell, The said electrode terminal is a plate-shaped electrode tab extended in the direction orthogonal to the thickness direction of the said flat type battery, The 1 to 4 characterized by the above-mentioned. The assembled battery according to any one of the above.
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