JP3894183B2 - Assembled battery - Google Patents
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Description
本発明は、組電池に関する。 The present invention relates to an assembled battery.
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 an engine using fossil fuel to a motor using electric energy. For this reason, the technology of the battery that serves as a power source for 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。
このような組電池では、通常、各単電池の過充電などの不具合を防止するために、単電池ごと、または数個の単電池を一組として、端子間電圧を検出し、過充電が発生しそうな場合にその端子間の電池への充電回路をバイパスする充電制御回路を設けている。 In such an assembled battery, normally, in order to prevent problems such as overcharging of each unit cell, overcharge occurs by detecting the voltage between terminals for each unit cell or a group of several unit cells. In such a case, a charging control circuit is provided to bypass the charging circuit for the battery between the terminals.
このため、組電池では、各単電池ごと、または数個を組みにした電池群ごとに電圧検出用の端子を付けて、さらにそこから充電制御回路まで配線する必要がある。 For this reason, in the assembled battery, it is necessary to attach a voltage detection terminal to each unit cell or to each battery group in which several batteries are assembled, and to further connect to the charge control circuit.
ところが上記従来の組電池のように複数の単電池が横方向に、かつ縦方向にも積層されている場合、各単電池や、数個を組みにした電池群ごとに電圧検出用の端子を付けて、さらにそこから充電制御回路まで配線する作業が非常に煩雑であり、かつ難しくなると言った問題があった。 However, when a plurality of unit cells are stacked in the horizontal direction and the vertical direction as in the above-described conventional assembled battery, a terminal for voltage detection is provided for each unit cell or a group of several batteries. In addition, there is a problem that the work of wiring from there to the charge control circuit is very complicated and difficult.
そこで本発明の目的は、各単電池、または数個を組みにした電池群ごとの電極間電圧を検出するための配線作業をなくした組電池を提供することである。 Accordingly, an object of the present invention is to provide an assembled battery that eliminates the wiring work for detecting the voltage between the electrodes of each single battery or a group of several batteries.
本発明の組電池は、電極端子を有し、当該電極端子を通じて互いに電気的に接続された複数個の単電池と、積層した前記複数個の単電池を当該積層方向の両面から狭持して一体的に保持する保持手段と、前記電極端子と電気的に接続され、前記単電池の積層された側面に沿って前記保持手段の方向へ延伸した導電性のリード手段と、前記リード手段を介して前記電極端子の電圧を検出する検出手段と、を有することを特徴とする。 The assembled battery of the present invention has an electrode terminal, and a plurality of unit cells electrically connected to each other through the electrode terminal, and the plurality of unit cells stacked are sandwiched from both sides in the stacking direction. holding means for holding integrally, are pre-Symbol collector terminal electrically connected, wherein a conductive lead means extending in the direction of the holding means along the laminated side of the cell, the read unit And detecting means for detecting the voltage of the electrode terminal via the electrode .
本発明は、単電池の電極端子を接続されたリードを積層させた単電池の積層側面に沿って配置したので、単電池の電極間電圧を検出するための配線作業をなくし、組電池の製作を容易にすることができる。 Since the present invention is arranged along the side surface of the unit cell where the leads connected to the electrode terminals of the unit cell are stacked, the wiring work for detecting the voltage between the electrodes of the unit cell is eliminated, and the assembled battery is manufactured. Can be made easier.
以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態を説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
本発明の組電池は、フレームに４個の単電池をその幅方向に配列し、このフレームを２４枚積層して電池ユニットを構成し、この電池ユニットを積層方向両面からヒートシンクで加圧して一体的に保持してなるものである。組電池ユニットは９６個の単電池を有しているが、すべての単電池はフレームやヒートシンクに設けられた接続手段によって直列に接続されている。そして、各単電池の電極タブには、電圧検出用の弾性のある導電材でできたリードが接合されており、このリードがヒートシンク上に設置した充電制御回路に接続されている。 In the assembled battery of the present invention, four unit cells are arranged in a width direction on a frame, and 24 frames are stacked to form a battery unit. The battery unit is pressed by heat sinks from both sides in the stacking direction and integrated. It is what is held. The assembled battery unit has 96 single cells, but all the single cells are connected in series by connecting means provided on a frame or a heat sink. A lead made of an elastic conductive material for voltage detection is joined to the electrode tab of each unit cell, and this lead is connected to a charge control circuit installed on the heat sink.
本実施の形態の組電池は概略以上のような構造となっているが、以下にこの組電池の構造とその製造手順を図面に基づいて詳細に説明する。 The assembled battery of the present embodiment has a structure as described above. Hereinafter, the structure of the assembled battery and the manufacturing procedure thereof will be described in detail with reference to the drawings.
［組電池の構造］
図１は本発明にかかる組電池の外観の概略を示す斜視図、図２は図１に示した組電池の主要な構成要素の積層状態を示す図１Ａ−Ａ方向の模式的な部分断面図、図３は図２の一部拡大断面図、図４は図１に示した組電池のバスバーと通しボルトとの接続関係を示す図、図５は図１に示した組電池を構成する単電池相互間の接続状態を模式的に示す図、図６はヒートシンク上の集線コネクター部分を示す概略斜視図である。
[Battery structure]
FIG. 1 is a perspective view showing an outline of the appearance of an assembled battery according to the present invention, and FIG. 2 is a schematic partial sectional view in the direction of FIGS. 1A-A showing a stacked state of main components of the assembled battery shown in FIG. 3 is a partially enlarged cross-sectional view of FIG. 2, FIG. 4 is a diagram showing the connection relationship between the bus bar and through bolts of the assembled battery shown in FIG. 1, and FIG. 5 is a single unit constituting the assembled battery shown in FIG. FIG. 6 is a schematic perspective view showing a concentrating connector portion on a heat sink.
図１に示すとおり、本願発明にかかる組電池１００は、板形状のフレームがその厚み方向に複数個積層されてなる電池ユニット２００を、保持手段として機能するヒートシンク３００、３５０でその積層方向の両面から挟んで加圧し一体的に保持したものである。
As shown in FIG. 1, an assembled
図示されていないフレームは４個の扁平状の単電池を並列に配置するため４箇所の保持部を有している。組電池１００はフレームが２４枚積層され、積層方向６枚おきに中間ヒートシンク３２５が介挿される。したがって、組電池１００は４個並列に配置された偏平型単電池がそれぞれ２４個ずつ積層されており、合計９６個の偏平型単電池を有している。なお、以下では、偏平型単電池を単に単電池と称する。
The frame (not shown) has four holding portions for arranging four flat cells in parallel. In the assembled
ヒートシンク３００および３５０は両ヒートシンクを連結する６個の加圧ユニットをナット３１０Ａ〜３１０Ｆで取り付けることによって固定する。加圧ユニットは引っ張りコイルばねの両端にナット３１０Ａ〜３１０Ｆで固定されるシャフトを取り付けたものであり、これをヒートシンク３００および３５０間に取り付けることによって電池ユニット２００を構成するすべての単電池に対して積層方向に適切な面圧を与えている。
The heat sinks 300 and 350 are fixed by attaching six pressure units connecting the heat sinks with nuts 310A to 310F. The pressure unit has shafts fixed by nuts 310 </ b> A to 310 </ b> F attached to both ends of a tension coil spring, and is attached between the
組電池１００の積層構造は図２および図３に示すとおりである。なお、図２および図３においては、説明簡略化のために、フレーム４枚おきに中間ヒートシンク３２５が介挿されているが、実際には、上述のとおりフレーム６枚おきに中間ヒートシンクが介挿される。
The laminated structure of the assembled
フレーム２１０（絶縁ワッシャ埋め込みフレーム）の一端部には絶縁ワッシャ２１２が埋め込まれ、フレーム２１０の周囲には単電池２１４の周縁部２１６を支持する周縁支持部２１８が形成されている。フレーム２１０において周縁支持部２１８によって囲まれているフレーム２１０の中央部分は開口され、積層方向に隣接する要素（ヒートシンク３５０および単電池２２４）と単電池２１４の外装面とが直接接触するようになっている。フレーム２１０の他端部には単電池２１４の電極タブ２１５Ｂを、積層方向に隣接する単電池２２４の電極タブ２２５Ｂと超音波溶接するための開口部２１７Ａが設けられている。単電池２１４の電極タブ２１５Ａは絶縁ワッシャ２１２と接触している。なお、絶縁ワッシャ２１２の厚みは、フレーム２１０の厚みよりも厚く単電池２１４の厚みよりも薄くしてある。つまり、絶縁ワッシャ２１２の厚みはフレーム２１０と単電池２１４の厚みの間となるようにしている。組電池１００を構成するすべての絶縁ワッシャ埋め込みフレームはこのような厚み関係の絶縁ワッシャを使用している。
An
フレーム２２０（導通ワッシャ埋め込みフレーム）の一端部には導通ワッシャ２２２が埋め込まれ、フレーム２２０の周囲にはフレーム２１０と同様の周縁支持部２２８が形成され、また、周縁支持部２２８によって囲まれているフレーム２２０の中央部分は開口されている。フレーム２２０の他端部にはフレーム２１０と同様の開口部２１７Ｂが設けられている。単電池２２４の一方の電極タブ２２５Ａは導通ワッシャ２２２と接触している。なお、導通ワッシャ２２２の厚みは、フレーム２２０の厚みよりも厚く単電池２２４の厚みよりも薄くしてある。つまり、導通ワッシャ２２２の厚みはフレーム２２０と単電池２２４の厚みの間となるようにしている。このような厚み関係とすれば、単電池２２４に所望の面圧を与えつつ電極タブ２２５Ａと導通ワッシャ２２２とを接触させることができるからである。組電池１００を構成するすべての導通ワッシャ埋め込みフレームはこのような厚み関係の導通ワッシャを使用している。
A
フレーム２１０に位置決め支持されている単電池２１４の電極タブ２１５Ｂとフレーム２２０に位置決め支持されている単電池２２４の電極タブ２２５Ｂは、それぞれのフレームに設けられている開口部２１７Ａ、２１７Ｂの両側から図示しない冶具で加圧され超音波溶接が施されている。
The
フレーム２３０（絶縁ワッシャ埋め込みフレーム）の一端部には絶縁ワッシャ２３２が埋め込まれ、フレーム２３０の周囲にはフレーム２１０と同様の周縁支持部２３８が形成され、また、周縁支持部２３８によって囲まれているフレーム２３０の中央部分は開口されている。フレーム２３０の他端部にはフレーム２１０と同様の開口部２１７Ｃが設けられている。単電池２３４の一方の電極タブ２３５Ａは絶縁ワッシャ２３２と接触している。フレーム２２０とフレーム２３０を積層すると、開口部２１７Ｃの存在によって、単電池２３４の電極タブ２３５Ｂが溶接済みの下側の電極タブ２１５Ｂ、２２５Ｂと接触してしまうので、電極タブ２２５Ｂの上側には絶縁テープ２５０Ａが貼り付けてある。
An
フレーム２６５（導通ワッシャ埋め込みフレーム）の一端部には導通ワッシャ２６６が埋め込まれ、このフレーム２６５の上に積層される中間ヒートシンク３２５の載置部２７３が形成されている。また、フレーム２６５の周囲にはフレーム２１０と同様の周縁支持部２７８が形成され、また、周縁支持部２７８によって囲まれているフレーム２６５の中央部分は開口されている。フレーム２６５の他端部にはフレーム２１０と同様の開口部２７７Ｄが設けられている。単電池２７４の一方の電極タブ２７５Ａは導通ワッシャ２６６と接触している。なお、導通ワッシャ２６６の厚みは、絶縁ワッシャまたは導通ワッシャの厚み（絶縁ワッシャの厚み＝導通ワッシャの厚み）に中間ヒートシンク３２５の厚みを加えた厚みに等しくしている。
A
以上のようにして、下側の層から（絶縁ワッシャ埋め込みフレーム）−（導通ワッシャ埋め込みフレーム）−（絶縁ワッシャ埋め込みフレーム）−（導通ワッシャ埋め込みフレーム）−（絶縁ワッシャ埋め込みフレーム）−（導通ワッシャ埋め込みフレーム）という順番でフレームが６枚積層される。 As described above, from the lower layer (insulating washer embedded frame)-(conducting washer embedded frame)-(insulating washer embedded frame)-(conducting washer embedded frame)-(insulating washer embedded frame)-(conducting washer embedded) Six frames are stacked in the order of (frame).
フレーム２７４の載置部２７３には中間ヒートシンク３２５が載せられる。中間ヒートシンク３２５と導通ワッシャ２６６とはフレーム２６５によって絶縁されている。
An
中間ヒートシンク３２５の上側にはさらに（６枚のフレーム）−（中間ヒートシンク）−（６枚のフレーム）−（中間ヒートシンク）−（６枚のフレーム）−ヒートシンク３００がこの順番で積層される。ヒートシンク３００の直下のフレーム２４０は、フレーム２２０と同様の構成となっている。つまり、フレーム２４０には導通ワッシャ２４２が埋め込まれ、フレーム２１０と同様の周縁支持部２４８が形成され、また、周縁支持部２４８によって囲まれているフレーム２４０の中央部分は開口されている。フレーム２４０の他端部にはフレーム２１０と同様の開口部２１７Ｅが設けられている。単電池２４４の一方の電極タブ２４５Ａは導通ワッシャ２４２と接触している。図示はしていないが、単電池２４４の電極タブ２４５Ｂはその下側に位置する単電池の電極タブと超音波溶接されている。電極タブ２４５Ｂの上側にはヒートシンク３００との絶縁を図るため絶縁テープ２５０Ｂが貼り付けられている。
On the upper side of the
積層されたすべてのフレームは通しボルト２７０とナット２７１とによって固定される。ナット２７１と導通ワッシャ２４２との間には絶縁ワッシャ２７８、ワッシャ２７９が介在しているが、絶縁ワッシャ２７８はバスバー２６２の絶縁用として、ワッシャ２７９は絶縁ワッシャ２７８がセラミック製のためその破損防止用としてそれぞれ用いられる。
All the laminated frames are fixed by through
ヒートシンク３５０には隣接する単電池同士を電気的に接続するためのバスバー２６０が設けられている。バスバー２６０は絶縁ワッシャ２６１によってヒートシンク３５０と絶縁されている。バスバー２６０にはその周囲を絶縁処理した通しボルト２７０が挿通されている。
The
図２および図３において、これらの図が図４のＡ−Ａ断面を表しているとするならば、符番２６２は電力端子４５０Ａに繋がる部材２６３を、これらの図が図４のＢ−Ｂ断面を表しているとするならば、符番２６２はバスバーをそれぞれ表すことになる。
2 and 3, if these figures represent the AA cross section of FIG. 4, the
ヒートシンク３００と３５０が電池ユニット２００を介在させた状態でボルトおよびナット３１０Ａ〜３１０Ｆによって固定され、６本の通しボルトが６個の連結端子で締め付けられると、組電池１００を構成する単電池は図５に示すように直列に接続される。
When the
組電池１００は、２４個の単電池が積層された４列の単電池積層体を有しているが、図５に示すように、各単電池積層体４００、４１０、４２０、４３０は、単電池がその積層方向にすべて直列に接続されている。すなわち、単電池積層体４００の左側の単電池同士の接続（図中の×印部分）は超音波溶接によって行われ、単電池同士の絶縁（図中の四角印部分）は絶縁テープ（図２の２５０Ａ、２５０Ｂ）によって行われている。一方、単電池積層体４００の右側の単電池同士の接続（図中の○印部分）は導通ワッシャ（図２の２２２、２６６など）によって行われ、単電池同士の絶縁（図示三角印部分）は絶縁ワッシャによって行われている。したがって、組電池１００が組み上がると、単電池積層体４００を構成するすべての単電池が直列に接続される。他の単電池積層体４１０、４２０、４３０も同一の構造によりすべての単電池が直列に接続される。
The assembled
各単電池積層体４００、４１０、４２０、４３０は、さらにヒートシンク（図２の３００、３５０）に取り付けられたバスバー２６０、２６２、２６４によって直列に接続される。したがって、組電池１００を構成するすべての単電池は直列に接続される。このような接続方法を採用すると、電力端子４５０Ａ、４５０Ｂの接続部を一方向（ヒートシンク３００の上側）のみにすることができるので、組電池設置後の電力配線が行いやすくなり生産性が向上する。
Each
ヒートシンク３００および３５０上には、図６に示すように、外部の充電制御回路（不図示）と接続するための集線コネクター１５０が設置されている。充電制御回路は、各単電池の電圧や電流などを検出する検出手段を有し、検出された電圧値や電流値に基づいて単電池の充放電を制御する。また、集線コネクター１５０には、このほかにたとえば、単電池の容量調整などを行うための回路など、さまざまな制御回路を接続してもよい。
On the
この集線コネクター１５０は集線手段であり、各単電池の電極タブに接合されているリード１５１が接続されていて、この集線コネクター１５０に充電制御回路からの配線を接続するだけで、すべての単電池ごとの電極タブ間電圧を検出し、充電制御が行えるようになっている。なお、図６においてはヒートシンク３００側の集線コネクター１５０を示したが、ヒートシンク３５０側も同様である。これは、本実施の形態では、単電池の積層数が２４個であるため、片側のヒートシンク側に１２層分を引き出したことによる。なお、各単電池の電極タブと接続されるリードについては後に詳細に説明する。
This
組電池１００の全体の構造は以上のとおりである。次に、組電池を構成する主要な構成要素について詳細に説明する。
The overall structure of the assembled
（単電池）
本実施の形態で用いる単電池２１４は、図７に示すような矩形状の扁平形積層二次電池であり、少なくとも正極板と負極板を順に積層した積層型の発電要素を含んでおり、たとえば、特開２００３−０５９４８６号公報に開示されているような構造を持つものである。
(Single cell)
The
単電池２１４はその外装材としてラミネートフィルムが用いられ、内蔵されている発電要素は単電池２１４の周縁部が熱融着接合されることで封止される。単電池２１４の長手方向両側面からは電極タブ２１５Ａ、２１５Ｂが引き出されている。電極タブ２１５Ａは＋の電極タブであり、たとえば板厚０．２ｍｍ程度のアルミニウム薄板で構成されている。一方、電極タブ２１５Ｂは−の電極タブであり、たとえば板厚０．２ｍｍ程度の銅の薄板で構成されている。両電極タブ２１５Ａ、２１５Ｂには通しボルト（図２の２７０）を挿入するための挿入孔２７２Ａ、２７２Ｂが開口されている。なお、熱融着接合されている単電池２１４の周縁部２１６はフレームに形成されている保持部で位置決め保持される。単電池の積層方向は、この発電要素を構成する正極板と負極板の積層方向と同一の方向である。
A laminating film is used as the exterior material of the
（リード）
単電池２１４の両電極タブ２１５Ａ、２１５Ｂには、図７に示すように、リード手段であるリード１５１Ａ、１５１Ｂ（なお、これらを総称する場合をリード１５１と記す）が接合されている。このリード１５１Ａ、１５１Ｂは、たとえば銅またはアルミニウムであり、接合しやすいようにアルミニウム薄板を用いている電極タブ２１５Ａにはアルミニウムのリード１５１Ａ、銅薄板を用いている電極タブ２１５Ｂには銅のリード１５１Ｂを用いるとよい。電極タブとリードとの接合には、たとえば、超音波溶接、半田付けなどが用いられる。
(Lead)
As shown in FIG. 7, leads 151 </ b> A and 151 </ b> B (which are collectively referred to as leads 151) as lead means are joined to both
このリード１５１Ａ、１５１Ｂの電極タブ２１５Ａまたは２１５Ｂと接合されていない側の端部は、組電池として組み立てられる前の状態では、図示するように単電池から垂直上方に延びて開放された状態となっている。
The ends of the
そして、組電池として組み上げられた段階で、単電池が積層された側面に沿って外側のヒートシンク３００および３５０方向へ延伸し、ヒートシンク３００および３５０から出た部分が、ヒートシンク３００および３５０上に設けた集線コネクター１５０の方向に折り曲げられて（図６参照）、集線コネクター１５０と接続される。集線コネクター１５０とリード１５１との接続は、超音波溶接や半田付けなどによって行われる。
Then, at the stage of being assembled as a battery pack, the cells were extended in the direction of the
また、このリード１５１は、銅またはアルミニウムなどを用いることが好ましい。このような銅またはアルミニウムなどの板材は、ある程度の剛性と共に弾性力を有しており、組電池を組み上げる際には、その剛性によって、電極タブに接合された状態で、積層される方向に沿ってその形状が保たれており、組み上げられた後には、その弾性力により折り曲げても破断することがない。また、この弾性力があること、特に、集線コネクターと接続される部分で弾性力を有することで、組電池ができあがった際に、各単電池の厚さばらつきを吸収してリードの厳密な長さ調整を不要としている。
The
このリード１５１、１５１Ｂの電極タブ２１５Ａまたは２１５Ｂ上での接合位置は、図８Ａに示すように、積層される列の単電池ごとに異なる。
As shown in FIG. 8A, the joining position of the
これは、図８ＡおよびＢに示すように、一つの積層列内において、各電極タブに接合されたリード１５１が、ヒートシンク３００方向へ直接延ばす際に互いに干渉しないようにするためである。なお、ヒートシンク３５０側に延ばしたリードについても同様であるので図示省略する。
This is to prevent the
なお、本実施の形態では、単電池は、図７のように対抗する２辺に別々の極性の電極タブが取り付けられているタイプの単電池を用いて組電池１００を構成しているが、特開２００３−０５９４８６号公報に開示されているように、１辺のみに別々の極性の電極タブが取り付けられているタイプの単電池を用いて組電池１００を構成しても良い。このような形態の単電池の場合も、同様に各電極タブにリードを接合して、積層方向に延伸させればよい。ただし、このタイプの単電池を用いた場合には、フレームの構造や単電池同士の接続方法は本実施の形態とは大きく異なる。また、本実施の形態では、１つの扁平形電池を単電池としているが、直列接続された複数の電池、または並列接続された複数の電池、直列と並列の接続を交えて接続された複数の電池をそれぞれ単電池としてフレームに保持させても良く、これらの場合も同様に各電池または、直列に接続されている数個の電池の電極にリードを接合することになる。
In the present embodiment, the unit cell constitutes the assembled
（フレーム）
本実施の形態で用いるフレームは、図９Ａに示すような絶縁ワッシャ埋め込みフレーム２１０、図９Ｂに示すような導通ワッシャ埋め込みフレーム２２０の２種類である。
(flame)
There are two types of frames used in the present embodiment: an insulating washer embedded
絶縁ワッシャ埋め込みフレーム２１０は、その一端部２１０Ａに絶縁ワッシャ２１２が埋め込まれている。絶縁ワッシャ２１２の厚みはフレーム２１０の厚みよりも若干厚く単電池の厚みよりも薄くなっている。
The insulating washer embedded
導通ワッシャ埋め込みフレーム２２０は、その一端部２２０Ａに導通ワッシャ２２２が埋め込まれている。導通ワッシャ２２２の厚みは絶縁ワッシャと同様、フレーム２２０の厚みよりも若干厚く単電池の厚みよりも薄くなっている。導通ワッシャは、フレームに保持されている単電池の一方の電極タブを積層方向に隣接する他のフレームに保持されている単電池の一方の電極タブと電気的に接続する第１接続手段としての機能を備えている。
The conductive washer embedded
上記の各フレーム２１０、２２０は、図７に示すように、１の平面上に配列される４個の単電池を位置決め保持する保持部を備えている。すなわち、単電池２１４（図６参照）の周縁部２１６の少なくとも１部を支持する周縁支持部２１８、２２８と、単電池２１４を位置決めする位置決め部とを備えている。なお、位置決め部とは、周縁支持部２１８、２２８の周囲に形成され、単電池２１４の周縁端がはまり込むように形取られている部分である。
As shown in FIG. 7, each of the
単電池はフレームの位置決め部によってその位置が固定され、周縁支持部でその周縁部が支持される。単電池の周縁部とフレームの周縁支持部は両面テープで仮止めされる。したがって、製造段階において単電池をフレームに載置した状態で容易に搬送することができる。 The position of the cell is fixed by the positioning part of the frame, and the peripheral part is supported by the peripheral support part. The peripheral part of the cell and the peripheral support part of the frame are temporarily fixed with a double-sided tape. Therefore, the unit cell can be easily transported in a state of being placed on the frame in the manufacturing stage.
各フレームには、いずれも図１０に示すように、電極タブが配置される配置部分１５９の近傍にリード１５１を通すための貫通穴１５２が設けてある。この貫通穴１５２は、設置されるリード１５１の数と同じ数、またはこれより多い数だけ設けられている。したがって、本実施の形態では、１２個設けられている。また、すべてのフレームは絶縁部材（たとえば樹脂部材）であるため、このフレームにあけられた貫通穴１５２を通すことで、リード１５１が他のリードと接触したり、他の電極タブと接触することを防止している。シタがって、各フレームが絶縁手段として機能することになる。
As shown in FIG. 10, each frame is provided with a through
なお、この貫通穴は図８Ａから分かるとおり、下層のフレームでは上方のフレームよりもリードを通る数が少ないので、層数に合わせて貫通穴の数を異なるようにしてもよいが、そのようにした場合、フレーム製作時に貫通穴の数の違いにより異なる金型が必要となり、また、組電池を組み立てる際も、層に合わせて貫通穴の数のあったフレームを選択する必要があり作業性が悪くなるので好ましくない。 As can be seen from FIG. 8A, the number of through-holes in the lower frame is smaller than that in the upper frame, so the number of through-holes may be varied according to the number of layers. In this case, different molds are required due to the difference in the number of through holes when manufacturing the frame, and when assembling the assembled battery, it is necessary to select a frame with the number of through holes according to the layer. Since it gets worse, it is not preferable.
（ヒートシンク）
本実施の形態で用いるヒートシンクは、図１に示したとおり、最上段に位置されるヒートシンク３００、積層されているフレーム間に少なくとも１以上介挿される中間ヒートシンク３２５、最下段に位置されるヒートシンク３５０の３種類である。
(heatsink)
As shown in FIG. 1, the heat sink used in the present embodiment includes a
最下段のヒートシンク３５０は、図１１に示すように、積層されるフレームを位置決めするためのロケートピン５１０、５２０を備えている。もちろんフレームにはこれらのロケートピン５１０、５２０が挿入されるロケートピン挿入孔が開口されている。ヒートシンク３５０にフレームを積層する場合には、フレームのロケートピン挿入孔をこれらのロケートピン５１０、５２０に挿入しフレームの位置決めを行う。また、ヒートシンク３５０の一端部には隣り合う単電池積層体同士、たとえば単電池積層体４００と４１０（図５参照）を電気的に直列接続するためのバスバー２６０、２６４を埋め込むバスバー埋め込み溝３６０、３７０が設けられている。バスバー埋め込み溝３６０、３７０には通しボルト２７０（図４参照）をヒートシンク３５０の底面から立設するための通しボルト挿入孔３６２、３６４、３７２、３７４が開口されている。さらに、ヒートシンク３５０には、電池ユニット２００に適切な面圧を付与するとともに電池ユニット２００をヒートシンク３００、３５０と一体的に保持するための保持手段としての機能を有する加圧ユニットの取り付け孔３８０〜３８５が設けられている。
As shown in FIG. 11, the
これらの取り付け孔３８０〜３８５には図１２に示すように、６個の加圧ユニット５３０〜５３５が取り付けられる。加圧ユニット５３０〜５３５は、ヒートシンク３００と３５０で電池ユニット２００を挟み込むときに、電池ユニット２００に付与する面圧を容易に微調整できるようにするものである。ヒートシンク３００、３５０の材質としては銅、アルミニウム、マグネシウムなどが適切であるが、放熱性や軽量化を考慮するとアルミニウムが最適である。ヒートシンク３５０は、放熱効率を向上させるためその長手方向に貫通する通気口３５２が形成されている。
As shown in FIG. 12, six
加圧ユニット５３０〜５３５は具体的には次のような構造になっている。図１３は加圧ユニットの具体的な構成図、図１４は加圧ユニットの動作説明図である。特に、図１３（Ａ）は加圧ユニットの全体構成を示す図、図１３（Ｂ）はバネ保持部の構成を示す図であり、図１４（Ａ）は加圧ユニットの初期状態を示す図、図１４（Ｂ）は加圧ユニットをヒートシンク間に取り付けた様子を示す図である。
Specifically, the pressurizing
加圧ユニット５３０は、引っ張りコイルバネ５４２（弾性体）と、引っ張りコイルバネ５４２の両端を保持するバネ保持部５４３とからなる。
The
引っ張りコイルバネ５４２は、引き延ばされた状態でヒートシンク３００、３５０（図１参照）間に取り付けられる。これによって、引っ張りコイルバネ５４２は収縮しようと作用し、ヒートシンク３００、３５０を相互に接近させる方向の引っ張り力を発生する。
The
バネ保持部５４３は、本体部５４４と、引っ張りコイルバネ５４２のピッチＰ１よりも大きなピッチＰ２でねじ山が形成された螺合部５４５と、螺合部５４５から引っ張りコイルバネ５４２の中心に向かって伸びる突合せ部５４６と、本体部５４４から伸びてヒートシンク３００、３５０に挿通される挿通部５４７とを含む。
The
本体部５４４は、引っ張りコイルバネ５４２より大きな径を有し、引っ張りコイルバネ５４２が外れないように、これに当接する。また、本体部５４４は、加圧ユニット５３０を組電池に取り付けたときに、ヒートシンク３００、３５０と当接する。
The
螺合部５４５は、図示のとおり、引っ張りコイルバネ５４２の端部にねじ込まれて、引っ張りコイルバネ５４２の内側と螺合し、これを固定する。螺合部５４５は、図１３（Ｂ）に示すように、表面にピッチＰ２のねじ山が形成されている。螺合部５４５のピッチＰ２は、引っ張りコイルバネ５４２のピッチＰ１より大きい。したがって、螺合部５４５を図１３（Ｂ）中矢印の方向にねじ込むことができる。螺合部５４５をねじ込むことによって、突合せ部５４６が、引っ張りコイルバネ５４２の中央に向かって進行する。
As shown in the figure, the screwing
引っ張りコイルバネ５４２の両端から螺合部５４５をねじ込んで行くと、図１３に示すように、両側から進行してきた突合せ部５４６が突き当たる。この状態で、引っ張りコイルバネ５４２は自然長より伸ばされ、加圧ユニット５３０の初期状態として、初期張力が与えられている。
When the screwing
挿通部５４７は、先端にナット５４１と締結可能なねじ山が形成されている。挿通部５４７の頭には、後述する回り止め用のスリット５４８が設けられている。スリット５４８に、マイナスドライバー等を挿すことによって、バネ保持部５４３を容易に回り止めできる。
The
以上のような、加圧ユニット５３０を、ヒートシンク３００、３５０間に配置すると、図１４（Ａ）に示すようになる。
When the pressurizing
ここで、挿通部５４７は、ヒートシンク３００取り付け孔に挿通されている。この状態で、一方のバネ保持部５４３を回り止めしながら、他方のバネ保持部５４３の挿通部５４７をナット５４１で締結する。すると、バネ保持部５４３がナット５４１側に引き寄せられる。これを両方のバネ保持部５４３で行うと、図１４（Ｂ）に示すように、バネ保持部５４３が引っ張りコイルバネ５４２を保持した状態で相対的に引き離され、引っ張りコイルバネ５４２がヒートシンク３００、３５０間に引き伸ばされた状態で保持される。
Here, the
このように、ヒートシンク３００、３５０間の幅に合わせて、引っ張りコイルバネ５４２を引き伸ばすので、ナット５４１の締め付けトルクに関わらず、引っ張りコイルバネ５４２による収縮する方向の弾性力が得られる。該弾性力が電池ユニット２００を構成する単電池への加圧力となる。
In this manner, the
中間ヒートシンク３２５は、図１５に示すように、ロケートピン５１０、５２０を貫通するロケートピン挿入孔３３０、３３２、加圧ユニット５３０〜５３５を貫通させる加圧ユニット貫通孔３３５〜３４０、通しボルトを貫通させる通しボルト貫通口３４１〜３４４が開口されている。
As shown in FIG. 15, the
中間ヒートシンク３２５はヒートシンク３５０に取り付けられているロケートピン５１０、５２０をロケートピン挿入孔３３０、３３２に挿入することで位置決めされる。中間ヒートシンク３２５は、電池ユニット２００に等間隔で３枚介挿される。中間ヒートシンク３２５の材質としてはヒートシンク３５０と同一のものでも良いが、軽量化を考慮して樹脂を用いても良い。
The
最上段のヒートシンク３００は、図１６に示すように、ロケートピン５１０、５２０を挿入するロケートピン挿入孔３１２、３１４、加圧ユニット５３０〜５３５の上に取り付けられているボルトを貫通させそれをナット３１０Ａ〜３１０Ｆで固定するためのボルト挿入孔３１５〜３２０、通しボルトを貫通させる通しボルト貫通口３２１、３２２、電力端子４５０Ａ、４５０Ｂ（図５参照）を取り付けるための電力端子取り付け孔３２３、３２４が開口されている。ヒートシンク３００はロケートピン挿入孔３１２、３１４にロケートピン５１０、５２０を挿入することで位置決めされる。ヒートシンク３００を位置決めするときに加圧ユニット５３０〜５３５の上に取り付けられているボルトをボルト挿入孔３１５〜３２０に挿入し、ナット３１０Ａ〜３１０Ｆでヒートシンク３００を固定する。この固定によってヒートシンク３００と３５０が電池ユニット２００と一体化される。通しボルト貫通口３２１、３２２には図示上から下方向に向けて通しボルトが挿入される。この通しボルトにはバスバー２６２（図５参照）が取り付けられる。電力端子取り付け孔３２３、３２４には電力端子４５０Ａ、４５０Ｂが取り付けられ、これらの電力端子が充電装置または動力源のモータに接続される。
As shown in FIG. 16, the
ヒートシンク３００と３５０は、電池ユニット２００をその積層方向の両面から加圧して一体的に保持する保持手段として機能し、この保持手段は、電池ユニット２００を構成するすべての単電池に積層方向の面圧を付与する加圧手段としての機能と、電池ユニット２００から生じる熱を放散する冷却手段としての機能とを備えている。また、ヒートシンク３００と３５０は、電池ユニット２００を構成する１つの単電池積層体（例えば図５の電池積層体４００）を別の単電池積層体（例えば図５の電池積層体４１０）に電気的に接続する第３接続手段としてのバスバー（例えば図５の２６０）を取り付ける機能を備えている。
The heat sinks 300 and 350 function as holding means that pressurizes and integrally holds the
また、ヒートシンク３００と３５０は、フレームと同様に（図１０参照）リード１５１を通すための貫通穴が設けてある。この貫通穴の設置位置や設置数は、フレームの場合と同様に、電極タブ位置の近傍であり、リードの数と同じ数かこれより多い数である。
Further, the
このヒートシンクに設けた貫通穴内周面には、絶縁のために樹脂などを埋め込んでおき、リードとヒートシンクとの絶縁を図っている。 A resin or the like is embedded in the inner peripheral surface of the through hole provided in the heat sink to insulate the lead from the heat sink.
［組電池の製造手順］
次に、本実施の形態にかかる組電池の製造手順を図面に基づいて詳細に説明する。
[Battery manufacturing procedure]
Next, the manufacturing procedure of the assembled battery according to the present embodiment will be described in detail with reference to the drawings.
まず、図１７に示すように、電池ユニット２００の最下層に位置されることになるフレーム２１０に単電池２１４Ａ〜２１４Ｄを載置する。単電池を載置するときには、各単電池の周縁部２１６に厚みの非常に薄い両面テープを貼り付け、周縁部２１６をフレーム２１０の周縁支持部２１８に載置させてその位置決め部にはめ込むようにする。これによって４個の単電池はフレームに仮止めされ、製造現場での搬送が可能になる。４個の単電池がフレームに載置された状態は図１８に示すとおりであるが、単電池をフレームに配列させるときには、その電極タブ２１５の極性が図１７、図１８に示すように、単電池の配列方向に正負交互となるようにする。つまり、単電池の極性が＋−交互に並ぶように単電池の向きを変えながら配列する。このとき図においてリードが図示下方向を向いているのは、最下層側のフレーム、すなわち、ヒートシンク３５０側にリードを出す部分を示しているためであり、ヒートシンク３００側へ出るリードは本図とは逆方向（図示上方向）を向く。
First, as shown in FIG. 17, the
以上の単電池の配列、電極タブとの接合を、電池ユニット２００を構成することになる２４枚のフレームに対して行う。なお、単電池を配列するときには図１９に示すようにその極性が配列方向が正負交互となるようにするだけではなく、フレームの積層方向にもその極性が正負交互となるように注意する。たとえば、最下層位置されるフレームに載置する単電池の極性が図１９に示すように手前左端から「＋」、「−」、「＋」、「−」と並んでいるのであれば、そのフレームの上に積層されるフレームに載置する単電池の極性は手前左端から「−」、「＋」、「−」、「＋」となるように配列する。単電池をこのように配列しないと、最終的に図５に示すような回路を構成することができないからである。
The arrangement of the unit cells and the joining with the electrode tabs are performed on the 24 frames constituting the
次に、導通ワッシャが埋め込まれているフレーム２１０に絶縁ワッシャが埋め込まれているフレーム２２０を図１９に示すように重ねる。重ねるときには、導通ワッシャと絶縁ワッシャが取り付けられている側を同一方向にして重ねる。また、各電極タブに接合されているリード１５１Ａおよび１５１Ｂが図では、上層に位置するフレーム２２０から下層に位置するフレーム２１０に設けられている貫通穴を通して抜け出るようにする。
Next, superimposing the
フレームの導通ワッシャと絶縁ワッシャが取り付けられていない側の端部には図１７に示すように開口部２１７Ａが形成されている。フレーム２１０の下側およびフレーム２２０の上側の開口部２１７Ａに超音波溶接装置の冶具を挿入し、フレーム２１０とフレーム２２０に載置されている単電池の電極タブをその冶具で挟んで超音波溶接を行う。この超音波溶接は４組の単電池の片側の電極タブ２１５、２２５に対して行う。
As shown in FIG. 17, an
電極タブ同士の接合に超音波溶接を用いるのは次の２つの理由からである。超音波溶接は、接合される部分に高周波振動を与えることによって金属の原子を拡散させ、再結晶させることによって機械的な接合を行うため、同種、異種の金属の重ね溶接に対して非常に効果的である。本実施の形態で用いている単電池は、その一方の電極タブがアルミニウム箔であり、他方の電極タブが銅箔である。また、バスバーは銅製である。したがって、電極タブ同士の接合、電極タブとバスバーとの接合は異種金属同士の接合になる。これがまず１つ目の理由である。次に、超音波溶接は、接合時に高い温度に達することなく、接合面の最高温度は融点の３５〜５０％程度に抑えることができるため、高温溶接を行ったときに生じる母材の溶融やもろい鋳造組織が形成されることはない。本実施の形態で用いている単電池は、外装がラミネート材であり電極タブをあまり高い温度に上げることができないため、単電池を高温状態にさらすことなく、非常に薄い金属で形成されている電極タブを接合するのには最適である。これが２つ目の理由である。 The ultrasonic welding is used for joining the electrode tabs for the following two reasons. Ultrasonic welding is very effective for lap welding of the same or different kinds of metals because it performs mechanical joining by diffusing and recrystallizing metal atoms by applying high-frequency vibration to the parts to be joined. Is. In the cell used in the present embodiment, one electrode tab is an aluminum foil, and the other electrode tab is a copper foil. In addition, the bus bar is made of copper. Therefore, the bonding between the electrode tabs and the bonding between the electrode tab and the bus bar are bonding between different metals. This is the first reason. Next, in ultrasonic welding, the maximum temperature of the joint surface can be suppressed to about 35 to 50% of the melting point without reaching a high temperature at the time of joining. A brittle cast structure is not formed. The unit cell used in the present embodiment is made of a very thin metal without exposing the unit cell to a high temperature state because the exterior is a laminate material and the electrode tab cannot be raised to a very high temperature. Ideal for joining electrode tabs. This is the second reason.
ここまでの作業によって導通ワッシャが埋め込まれているフレーム２１０と絶縁ワッシャが埋め込まれているフレーム２２０を１組とするフレームユニットが形成される。フレームユニットが積層されて行くときに、フレームユニット間で溶接した側で、溶接されていない層の電極タブ同士の電気的な絶縁を図るため、図２０に示すように電極タブ２１５の外側の面に絶縁テープ２５０Ａを貼り付ける。
Frame unit for the
次に、図２１に示すように、ヒートシンク３５０にロケートピン５１０、５２０を立て、加圧ユニット５３０〜５３５を取り付け、バスバー２６０、２６４を設置して通しボルト２７０、２７５、２８０、２８５を取り付ける。そして、上記のフレームユニット５５０に設けられているそれぞれの孔に図に示すようにロケートピン５１０、５２０、加圧ユニット５３０〜５３５、通しボルト２７０、２７５、２８０、２８５を通し、フレームユニット５５０をヒートシンク３５０上に載せる。フレームユニット５５０は導通ワッシャが取り付けられているフレームを下側にして載置する。フレームに取り付けられている導通ワッシャは、バスバー２６０または２６４と直接接触し電気的に接続される。なお、バスバー２６０、２６４はヒートシンク３５０との間では絶縁ワッシャによって絶縁されている。
Next, as shown in FIG. 21, locate
上記のようにしてフレームユニット５５０を３組、絶縁ワッシャが取り付けられているフレームを下側にして図２２のように積層する。３組のフレームユニットが積層されると６個の単電池が積層されることになる。フレームは単電池を支持する周縁部以外が開口されているので、積層方向に積み重ねられる単電池の外装面同士は直接接触する。３組のフレームユニットの上には図に示すように中間ヒートシンク３２５が積み重ねられる。したがって、６個の単電池がヒートシンク３５０と中間ヒートシンク３２５に挟まれる。単電池の外装面同士は直接接触しているので、単電池の内部で発生した熱はヒートシンク３５０および中間ヒートシンク３２５に効率的に伝達されて放熱される。もちろん熱の一部はフレームから間接的にこれらのヒートシンクに伝えられる。放熱性を考慮すれば、フレームの材料は熱伝達特性の良いものを使用することが望ましい。
As described above, three sets of the
さらに、中間ヒートシンク３２５の上に（３組のフレームユニット）−（中間ヒートシンク３２５）−（３組のフレームユニット）−（中間ヒートシンク３２５）−（３組のフレームユニット）を積み重ね、最後にヒートシンク３００を重ねて、ナット３１０Ａ〜３１０Ｆ（図１参照）でヒートシンク３００を仮止めし、通しボルト２７０、２７５、２８０、２８５をナットで仮止めする。
Further, (three sets of frame units)-(intermediate heat sink 325)-(three sets of frame units)-(intermediate heat sink 325)-(three sets of frame units) are stacked on the
なお、本実施の形態においては、導通ワッシャの厚みを単電池の厚み以下としているため、単にフレームユニットを積層しただけでは、フレームユニット間の通電は行われず、作業者は電圧を考慮することなく作業ができる。なお、電圧を考慮することなく作業を容易に行うためには、その電圧を４０Ｖ以下とすることが望ましい。また、１枚のフレームユニットが積層される度に通しボルト（図５の２７０）に紙製の絶縁ワッシャを挿入して各フレームユニットを確実に絶縁することが好ましい。これにより組電池としては電力端子４５０Ａ、４５０Ｂ間には高電圧が得られる。
In the present embodiment, since the thickness of the conductive washer is equal to or less than the thickness of the unit cell, the current between the frame units is not simply energized by simply stacking the frame units, and the operator does not consider the voltage. I can work. In order to easily perform the work without considering the voltage, it is desirable that the voltage be 40 V or less. Further, it is preferable that a paper insulating washer is inserted into a through bolt (270 in FIG. 5) each time one frame unit is stacked, so that each frame unit is reliably insulated. As a result, a high voltage is obtained between the
以上のようにして組電池１００が組み立て、フレームユニット間に介在されている紙製の絶縁ワッシャを取り除き、仮止め状態のすべてのナットを締め込むと、組電池１００を構成するすべての単電池は、図５に示したように電力端子４５０Ａ、４５０Ｂ間で直列に接続される。そして、各リードを折り曲げて集線コネクターに接続する。
When the assembled
これにより単電池１個の電圧は３Ｖ程度であるので、組電池としては電力端子４５０Ａ、４５０Ｂ間には３００Ｖ弱の高電圧が得られる。
Thereby, since the voltage of one cell is about 3V, a high voltage of less than 300V is obtained between the
以上のように、本実施の形態では、各電池の電極タブから電池積層方向に沿ってリードを取り出し、ヒートシンク上に設けた集線コネクターに接続したので、一つひとつの電池から電圧検出用の端子を取り出しそこから配線する必要がなくなり、集線コネクターに充電制御回路からの配線をコネクター接続するだけで簡単に配線することが可能となる。 As described above, in the present embodiment, the lead is taken out from the electrode tab of each battery along the battery stacking direction and connected to the concentrator connector provided on the heat sink, so that the voltage detection terminal is taken out from each battery. Wiring from there is no longer necessary, and wiring can be easily made by simply connecting the wiring from the charging control circuit to the concentrating connector.
また、フレームに組み込まれた複数の単電池してから、フレームの貫通穴を通して出てきたリードを折り曲げて集線コネクターに接続することとしているので、複数の単電池を席そうした段階で、ここの組電池の全体の厚さが異なってもリードの長さ調整が折り曲げ位置を変えるだけで簡単に可能であり、また、リード自体の弾性力によってこの厚さの違いを吸収して確実に集線コネクターと接続することが可能である。さらに、単電池の積層数そのものを変えた場合でも容易に対応することができる。 In addition, since a plurality of single cells built into the frame are connected, and the leads coming out through the through-holes of the frame are bent and connected to the concentrator connector, the multiple cells are placed at this stage. Even if the overall thickness of the battery is different, the lead length can be adjusted simply by changing the bending position, and this thickness difference is absorbed by the elastic force of the lead itself to ensure that the connector is It is possible to connect. Furthermore, even when the number of unit cells itself is changed, it can be easily handled.
また、この組電池は単電池間に隙間を設けることなく積層し、必要放熱量に応じた数の中間ヒートシンクを介在させ、各単電池に適切な面圧を付与しているので、小型でエネルギー密度の高い自動車搭載用電池が構成できる。さらに、隙間の存在しない堅固な構造であるので、剛性が高く耐振動性に優れている。また、その組み立てはフレームユニットを単に積み重ねてボルト締めするだけでよいので、組み立て作業性も良好である。 In addition, this battery pack is stacked without any gaps between the cells, and a number of intermediate heat sinks according to the required heat dissipation are interposed to give each cell a suitable surface pressure. A high-density battery for automobiles can be constructed. Furthermore, since it has a solid structure with no gaps, it has high rigidity and excellent vibration resistance. Moreover, the assembly workability is also good because the frame units are simply stacked and bolted.
なお、本実施の形態では、一つの単電池の両方の電極タブにそれぞれリードを接合して、一つひとつの単電池ごとに電圧検出ができるようにしているが、これに代えて、たとえば、絶縁ワッシャと接触する側の電極タブ（すなわち超音波溶接されていない側の電極タブ）にのみにリードを設置してもよい。こうすることで超音波溶接によって直列に接続された２つの電池の電極間電圧を検出することになるが、リードの数が減るため組電池の製造工数やそれにかかる時間を短縮することが可能となる。 In this embodiment, leads are joined to both electrode tabs of one unit cell so that voltage can be detected for each unit cell. Instead, for example, an insulating washer is used. You may install a lead only in the electrode tab of the side which contacts with (namely, the electrode tab of the side which is not ultrasonically welded). By doing this, the voltage between the electrodes of two batteries connected in series by ultrasonic welding will be detected, but the number of leads will be reduced, and it will be possible to reduce the manufacturing man-hour of the assembled battery and the time required for it. Become.
また、ヒートシンク上には集線コネクターを設けてこの集線コネクターにリードを接続することとしているが、集線コネクターの代わりに各電極からの電圧を検出するための検出手段などを備えた充電制御回路そのものをヒートシンク上に配設して、リードを直接この充電制御回路に接続するようにしてもよい。 In addition, a concentrator connector is provided on the heat sink and leads are connected to this concentrator connector. Instead of the concentrator connector, a charging control circuit itself equipped with detection means for detecting the voltage from each electrode is provided. It may be arranged on the heat sink and the lead may be directly connected to the charge control circuit.
また、本実施の形態では、単電池の一方の電極タブを超音波溶接し、他方の電極タブを通しボルトで固定したが、両側の電極タブを通しボルトで固定するようにしても良い。両側の電極タブを通しボルトで固定する場合には、通しボルトに導通ワッシャと絶縁ワッシャとを交互に入れて隣接する電極タブ同士を導通または絶縁させる。また、両方の電極タブを超音波溶接するようにしても良い。この場合、フレームを積層しながら超音波溶接をする必要があるので、超音波溶接の冶具が狭い隙間内でも設置することができるように、単電池の電極タブの引き出し位置を単電池の積層位置によって変えると良い。たとえば、最下層に配置されるフレームユニットに載置する単電池はその電極タブが左側にオフセットされているものを配置し、その上に積層されるフレームユニットに載置する単電池はその電極タブが通常通り中央から引き出されているものを配置し、さらにその上に積層されるフレームユニットに載置する単電池はその電極タブが右側にオフセットされているものを配置する。このようにすれば、フレームユニットを積層した状態でも超音波溶接の冶具の設置スペースを確保しやすくなる。 In the present embodiment, one electrode tab of the unit cell is ultrasonically welded and the other electrode tab is fixed with a through bolt, but the electrode tabs on both sides may be fixed with a through bolt. When the electrode tabs on both sides are fixed with through bolts, conductive washers and insulating washers are alternately inserted into the through bolts to conduct or insulate adjacent electrode tabs . Also, both the electrode tabs may be ultrasonic welding. In this case, it is necessary to perform ultrasonic welding while laminating the frames, so the position where the electrode tabs of the unit cells are pulled out is positioned so that the ultrasonic welding jig can be installed even in a narrow gap. It is good to change by. For example, the unit cell placed on the frame unit arranged in the lowermost layer is arranged such that the electrode tab is offset to the left side, and the unit cell placed on the frame unit laminated thereon is arranged on the electrode tab Is arranged as usual, and the unit cell placed on the frame unit stacked thereon is arranged such that its electrode tab is offset to the right side. If it does in this way, it will become easy to ensure the installation space of the jig of ultrasonic welding even in the state where the frame unit was laminated.
（変形形態）
本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、特に、リードの構成にはさまざまな変形形態が可能である。以下、本発明を適用してリードの変形形態について説明する。なお、組電池としての形態は上述した実施の形態と同様であるので、省略する。
(Deformation)
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made to the configuration of the leads. In the following, a description will be given of modifications of the lead by applying the present invention. In addition, since the form as an assembled battery is the same as that of embodiment mentioned above, it abbreviate | omits.
図２３は、他のリードの構成を示す斜視図であり、図２４はこのリードの断面図であって、図２４Ａは縦断面図、図２４Ｂは図２４ＡにおけるＣ−Ｃ線に沿う断面図である。 FIG. 23 is a perspective view showing the configuration of another lead, FIG. 24 is a sectional view of this lead, FIG. 24A is a longitudinal sectional view, and FIG. 24B is a sectional view taken along the line CC in FIG. is there.
このリード１７１は、全体として棒形状をなし、その表面に、導通部１７２と非導通部１７３が設けられている。導通部１７２は、リード内部においても分離している。
The
リード１７１の表面に出ている導通部１７２は、その間隔Ｌが積層される単電池の電極タブ間隔とほぼ同じにしてある。表面の導通部１７２の数は１ないし３程度であり、図２５に示すように、電圧を検出するために接触させる電極タブのうち、それぞれ近接した電極タブと接触するようになっている。これは、単電池を積層したときに積層数が多くなると、電極タブの間隔誤差ができあがった組電池ごとに異なるようになるため、積層位置が遠い電極タブ同士を一つのリード１７１の複数の導通部とうまく接触させことができなくなるので、このように、一つのリード１７１には、近接する電極タブ同士を接触させるようにしている。なお、図２５においては、リード１７１によって一つおきに電極タブと接触するようにした状態を示している。
The
一方、非導通部１７３は絶縁手段となり、他の電極タブやヒートシンクなどとの電気的な絶縁を図っている。
On the other hand, the
このリード１７１の電極タブ側とは反対側の端部には、各導通部１７２に接続されているリード線１７４が引き出されている。このリード線１７４はヒートシンク３００上に設けられている集線コネクター１５０に接続される。
A
なお、ここで棒形状のリード１７１の形状は、円柱形状の棒形状のみならず、他にも楕円形上や角柱形状などであってもよい。
Here, the shape of the rod-shaped
図２６は、この棒形状のリードを用いる場合の電極タブの構成を示す斜視図である。 FIG. 26 is a perspective view showing the configuration of the electrode tab when this rod-shaped lead is used.
このリード１７１を用いる場合、電極タブ２１５は、リード１７１表面の導通部１７２が接触する部分にリング状で導電性の接続部１７６を接合してある。この接続部１７６の内径は、リード１７１の外径よりわずかに小さく、リード１７１が挿入されたときに嵌合して電極タブ２１５とリード１７１の導通部１７２が電気的に接続される。
When this
また、電極タブ２１５には、他のリード１７１を通すためのリード用穴１７７が設けられている。また、このリード１７１を用いる場合、ヒートシンク３００および３５０の電極タブ２１５の貫通穴に対応する位置に、同様な貫通穴を設ける。なお、この貫通穴には、リード１７１自体に絶縁処理（非導通部）があるため、絶縁処理は必要ない。
Further, the
したがって、この棒形状のリード１７１を用いる場合は、組電池を組み上げてから、このリード１７１を所定の位置に差し込めば簡単に電極タブ２１５と接続することができる。
Therefore, when this rod-shaped
このリード１７１においては、さらにその変形例として、電極タブ側に挿入される先端部の形状を、たとえば、図２７に示すように、くびれ１７８もったプラグ形状としてもよい。この場合、先端のくびれ１７８が接触する電極タブには、より内径の小さな接続部を設けることで、リード１７１がいっそう確実に保持されるようになる。
In the
さらに、このリード１７１においては、集線コネクター１５０と接続される側に弾性部１８０を設けるようにしてもよい。弾性部は、たとえば、図２８Ａに示すように、コイルバネを用いたり、図２８Ｂに示すように、板状の部材を波型に形成して弾性力を持たせた部材１８１などである。
Further, the
この弾性部材は、いずれも複数の互いに絶縁された導通部をもち、リード１７１の導通部１７２と接続され、前記リード線の代わりとなる。したがって、この弾性部材によって単電池を積層したときの厚さばらつきを吸収して、集線コネクターと電極タブとをこの弾性部材を介してリードにより確実に接続することができる。
Each of the elastic members has a plurality of electrically conductive portions that are insulated from each other, and is connected to the
また、この弾性部は、前述のリード１５１と組み合わせてもよい。この場合、各リード１５１は、各電池の電極タブに接続されたフレームの積層方向のみに延びる部材とし、フレーム積層後にリード１５１の先端に弾性部を接続することによって実現される。
Further, this elastic portion may be combined with the
本発明にかかる組電池は耐振動性、放熱性が特に優れ、また、小型軽量であるので、自動車用の電池に好適であり、また、環境の劣悪な現場で作業を行うロボット用電源、工事現場用電源としても利用することができる。 The assembled battery according to the present invention is particularly excellent in vibration resistance and heat dissipation, and is small and light. Therefore, the battery pack is suitable for a battery for an automobile, and is a power source for a robot that performs work in a poor environment. It can also be used as an on-site power source.
１００ 組電池、
１５０ 集線コネクター、
１５１、１５１Ａ、１５１Ｂ、１７１ リード、
１７２ 導通部、
１７３ 非導通部、
１７４ リード線、
２００ 電池ユニット、
２１０、２２０、２３０、２４０ フレーム、
２２２、２４２ 導通ワッシャ、
２１４、２２４、２３４、２４４ 単電池、
２１５Ａ、２１５Ｂ、２２５Ａ、２２５Ｂ、２３５Ａ、２３５Ｂ、２４５Ａ、２４５Ｂ 電極タブ、
２１６ 周縁部、
２１７Ａ、２１７Ｂ、２１７Ｃ、２１７Ｄ、３２７ 開口部、
２１８、２２８、２３８、２４８ 周縁支持部、
２１２、２３２ 絶縁ワッシャ、
２５０Ａ、２５０Ｂ 絶縁テープ、
３１０、３２９ 導通部材、
２６０、２６２、２６４ バスバー、
２７０、２７５、２８０、２８５ 通しボルト、
２７２Ａ、２７２Ｂ 挿入孔、
３００、３５０ ヒートシンク、
３０５ 連結端子、
３１０Ａ〜３１０Ｆ ナット、
３２５ 中間ヒートシンク、
３１２、３１４、３３０、３３２ ロケートピン挿入孔、
３１５〜３２０ ボルト挿入孔、
３３５〜３４０ 加圧ユニット貫通孔、
３２１、３２２ 通しボルト貫通口、
３２３、３２４ 電力端子取り付け孔、
３４１〜３４４ 通しボルト貫通口、
３５２ 通気口、
３６０、３７０ バスバー埋め込み溝、
３６２、３６４、３７２、３７４ 通しボルト挿入孔、
３８０〜３８５ 取り付け孔、
４００、４１０、４２０、４３０ 単電池積層体、
４５０Ａ、４５０Ｂ 電力端子、
５１０、５２０ ロケートピン、
５３０〜５３５ 加圧ユニット、
５５０ フレームユニット
100 battery packs,
150 concentrator connector,
151, 151A, 151B, 171 lead,
172 conduction part,
173 non-conducting part,
174 lead wire,
200 battery unit,
210, 220, 230, 240 frames,
222, 242 conduction washers,
214, 224, 234, 244 cells,
215A, 215B, 225A, 225B, 235A, 235B, 245A, 245B electrode tabs,
216 rim,
217A, 217B, 217C, 217D, 327 opening,
218, 228, 238, 248 peripheral support,
212, 232 insulation washers,
250A, 250B insulating tape,
310, 329 conducting member,
260, 262, 264 bus bars,
270, 275, 280, 285 through bolts,
272A, 272B insertion hole,
300, 350 heat sink,
305 connecting terminal,
310A-310F nut,
325 Intermediate heat sink,
312, 314, 330, 332 Locate pin insertion hole,
315-320 bolt insertion hole,
335-340 Pressure unit through hole,
321, 322 through bolt through hole,
323, 324 power terminal mounting hole,
341-344 through-bolt through holes,
352 vents,
360, 370 Busbar embedded groove,
362, 364, 372, 374 through bolt insertion hole,
380-385 mounting holes,
400, 410, 420, 430 cell stack,
450A, 450B power terminal ,
510, 520 locate pin,
530-535 pressure unit,
550 frame unit
Claims (9)
積層した前記複数個の単電池を当該積層方向の両面から狭持して一体的に保持する保持手段と、
前記電極端子と電気的に接続され、前記単電池の積層された側面に沿って前記保持手段の方向へ延伸した導電性のリード手段と、
前記リード手段を介して前記電極端子の電圧を検出する検出手段と、
を有することを特徴とする組電池。 A plurality of cells having electrode terminals and electrically connected to each other through the electrode terminals ;
Holding means for holding and integrally holding the plurality of stacked unit cells from both sides in the stacking direction;
Is pre Symbol collector terminal electrically connected, and the single cell conductive leads means extending in the direction of the holding means along the laminated side of,
Detecting means for detecting the voltage of the electrode terminal via the lead means;
An assembled battery comprising:
を有することを特徴とする請求項１記載の組電池。 Insulating means for performing electrical insulation between the lead means and the stacked side surface portions of the single cells along the lead means;
The assembled battery according to claim 1, comprising:
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