JP5764911B2 - 組電池及び電力消費機器 - Google Patents

Description

本発明は、組電池及び電力消費機器に関する。

電池パックは、携帯電話やデジタルスチルカメラ、携帯ゲーム機、ノート型パーソナルコンピュータ、電動工具等、多様なポータブル機器に既に使用されている。そして、現在、これに留まらず、電動アシスト自転車や電気自動車、更には、家庭用蓄電装置等の、より高出力、高容量を要求される分野に使用されつつある。

電池パックに組み込まれた二次電池セルとして、現在、最も主力的に用いられているものの１つに、リチウムイオン二次電池セルがある。リチウムイオン二次電池セルは、充電により繰返し使用できる、高電圧出力である、高エネルギー密度である、自己放電が少ない、長寿命であるといった多数の特徴により、非常に広い範囲で使用されている。また、より高出力、高容量という機器の要求に対応するため、二次電池セル（単セル）を多直列接続や多並列接続とし、組電池の形態で使用されるケースも増加している。このような使用方法は、利点も大きいが、扱われるエネルギー量が非常に大きくなるため、従来よりも、より一層注意深く取り扱う必要がある。

組電池を構成する二次電池セルの劣化が進み、内部短絡が生じた場合、この二次電池セルに並列接続された他の全ての二次電池セルから過大電流が流れ込んでくる。このような現象が発生すると、内部短絡した二次電池セルだけではなく、放電している他の二次電池セルも急激に発熱するといった問題が生じる虞がある。

特開２００８−１３５３４２

このような問題を解決する手段として、特開２００８−１３５３４２に開示された技術にあっては、二次電池セルが並列に接続された部分に定電流ダイオード等の電流制限素子を配設することで、過大な電流の発生を抑えている。しかしながら、この特許公開公報に開示された技術では、二次電池セルの配置が電流制限素子の形状によって制限されるだけでなく、二次電池セルを相互に接続する導電部材が複雑になり、しかも、製造コストが上昇するという問題がある。

従って、本発明の目的は、簡素な構成、構造であるにも拘わらず、組電池を構成する二次電池セルに内部短絡が生じた場合であっても、高い安全性を確保し得る組電池、及び、係る組電池を組み込んだ電力消費機器を提供することにある。
を提供することにある。

上記の目的を達成するための本発明の第１の態様〜第３の態様に係る組電池は、
二次電池セルが、複数、直列に接続された二次電池セル・直列モジュールを、複数、有する組電池であって、
各二次電池セル・直列モジュールにおいて、二次電池セルは、第１接続部材によって直列に接続されており、
二次電池セル・直列モジュールを構成する二次電池セルは、該二次電池セル・直列モジュールに隣接する二次電池セル・直列モジュールを構成する二次電池セルと、第２接続部材によって並列に接続されている。

そして、本発明の第１の態様に係る組電池にあっては、
第２接続部材の電気抵抗値は、第１接続部材の電気抵抗値よりも高く、
第２接続部材を構成する材料の融点は、第１接続部材を構成する材料の融点よりも低い。

また、本発明の第２の態様に係る組電池にあっては、
第２接続部材の電気抵抗値は、第１接続部材の電気抵抗値よりも高く、
各二次電池セル・直列モジュールの一端には電流遮断手段が設けられている。

更には、本発明の第３の態様に係る組電池にあっては、
第２接続部材の電気抵抗値は、第１接続部材の電気抵抗値よりも高く、
組電池に電気的に接続される負荷の電気抵抗値をＲ₀、第２接続部材の電気抵抗値をＲ₂としたとき、
Ｒ₂／Ｒ₀≧２
を満足する。

上記の目的を達成するための本発明の第４の態様に係る組電池は、
二次電池セルが、複数、直列に接続された二次電池セル・直列モジュールを、複数、有する組電池であって、
各二次電池セル・直列モジュールにおいて、二次電池セルは、第１接続部材によって直列に接続され、且つ、第１接続部材によって相互に支持されており、
二次電池セル・直列モジュールを構成する二次電池セルは、他の二次電池セル・直列モジュールを構成する二次電池セルと、第２接続部材によって並列に接続され、且つ、第２接続部材によって相互に支持されており、
第２接続部材の電気抵抗値は、第１接続部材の電気抵抗値よりも高い。

本発明の第１の態様〜第４の態様に係る組電池にあっては、第２接続部材の電気抵抗値は第１接続部材の電気抵抗値よりも高い。従って、二次電池セルに内部短絡が生じていない場合（以下、このような二次電池セルを『正常な二次電池セル』と呼ぶ）、組電池の動作が平衡状態となった後には、実質的に、隣接する二次電池セル・直列モジュールを構成する二次電池セル間で電流は流れない。一方、二次電池セルに内部短絡が生じた場合（以下、このような二次電池セルを『異常な二次電池セル』と呼ぶ）、隣接する二次電池セル・直列モジュールを構成する二次電池セルから、異常な二次電池セルへと電流が流れ込むが、第２接続部材を介しているため、電流値を低く抑えることができる。このように、本発明の第１の態様〜第４の態様に係る組電池は、特別な素子を配設する必要が無く、簡素な構成、構造であるにも拘わらず、組電池を構成する二次電池セルに内部短絡が生じた場合であっても、高い安全性を確保することができるし、大幅な製造コストの増加を招くこともない。

しかも、本発明の第１の態様に係る組電池にあっては、第２接続部材を構成する材料の融点が第１接続部材を構成する材料の融点よりも低く、第２接続部材に大電流が流れた場合、第２接続部材が溶断するので、ヒューズとしても機能し、より一層高い安全性を確保することができる。また、本発明の第２の態様に係る組電池にあっては、各二次電池セル・直列モジュールの一端に電流遮断手段が設けられているので、二次電池セル・直列モジュールに大電流が流れた場合、電流遮断手段が動作して、この二次電池セル・直列モジュールからの出力が停止させられ、より一層高い安全性を確保することができる。更には、本発明の第３の態様に係る組電池にあっては、負荷の電気抵抗値と第２接続部材の電気抵抗値とは所定の関係を満足するので、二次電池セル内を流れ方向が正常な方向とは異なる電流が発生することを効果的に抑制することができる。また、本発明の第４の態様に係る組電池にあっては、二次電池セルは第１接続部材及び第２接続部材によって相互に支持されているので、組電池の取扱い等が容易となる。

図１の（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、実施例１の組電池を一方の側から眺めた模式図、及び、反対の側から眺めた模式図である。 図２は、実施例１の組電池が正常に動作しているときの回路図である。 図３は、実施例１の組電池を構成する二次電池セルに異常が発生したときの回路図である。 図４は、実施例２の組電池が正常に動作しているときの回路図である。 図５は、実施例２の組電池を構成する二次電池セルに異常が発生したときの回路図である。

以下、図面を参照して、実施例に基づき本発明を説明するが、本発明は実施例に限定されるものではなく、実施例における種々の数値や材料は例示である。尚、説明は、以下の順序で行う。
１．本発明の第１の態様〜第４の態様に係る組電池、全般に関する説明
２．実施例１（本発明の第１の態様、第３の態様、第４の態様に係る組電池）
３．実施例２（本発明の第２の態様、第３の態様及び第４の態様に係る組電池）その他

［本発明の第１の態様〜第４の態様に係る組電池、全般に関する説明］
本発明の第１の態様に係る組電池において、第２接続部材を構成する材料の融点は、限定するものではないが、例えば、２３２゜Ｃ（錫の融点である）以下である形態とすることが望ましい。

上記の好ましい形態を含む本発明の第１の態様に係る組電池、あるいは又、本発明の第２の態様〜第４の態様に係る組電池にあっては、第１接続部材の電気抵抗値をＲ₁、第２接続部材の電気抵抗値をＲ₂としたとき、
Ｒ₂／Ｒ₁≧１０
望ましくは、
Ｒ₂／Ｒ₁≧１００
を満足する形態とすることが好ましい。

上記の好ましい形態を含む本発明の第１の態様、第３の態様あるいは第４の態様に係る組電池にあっては、各二次電池セル・直列モジュールの一端に電流遮断手段が設けられている構成とすることができ、この場合、二次電池セルに異常（例えば、内部短絡）が発生したとき、異常が発生した二次電池セルを含む二次電池セル・直列モジュール以外の二次電池セル・直列モジュールにおける電流遮断手段が遮断動作する構成とすることができ、更には、電流遮断手段の遮断動作によって二次電池セルの異常発生を検知する構成とすることができる。ここで、電流遮断手段は、例えば、各二次電池セル・直列モジュールの出力端と二次電池セルとの間に直列に接続すればよい。電流遮断手段として、ヒューズ、ＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）サーミスタを例示することができる。電流遮断手段の遮断動作によって二次電池セルの異常発生を検知する構成とする場合、具体的には、例えば、電流遮断手段の導通／非導通状態を検出する手段を配設し、導通状態にある電流遮断手段が非導通状態となることを検出することで、電流遮断手段に遮断動作が生じたことを検出すればよい。本発明の第２の態様に係る組電池においても同様である。

上記の好ましい形態を含む本発明の第１の態様、第２の態様あるいは第４の態様に係る組電池にあっては、組電池に電気的に接続される負荷の電気抵抗値をＲ₀、第２接続部材の電気抵抗値をＲ₂としたとき、
Ｒ₂／Ｒ₀≧２
好ましくは、
Ｒ₂／Ｒ₀≧１０
を満足する形態とするとすることができる。ここで、Ｒ₀の値として、限定するものではないが、一例として、０．１Ω乃至１０Ωを挙げることができる。本発明の第３の態様に係る組電池においても同様である。

上記の好ましい形態を含む本発明の第２の態様に係る組電池にあっては、二次電池セルに異常（例えば、内部短絡）が発生したとき、異常が発生した二次電池セルを含む二次電池セル・直列モジュール以外の二次電池セル・直列モジュールにおける電流遮断手段が遮断動作する構成とすることができ、更には、電流遮断手段の遮断動作によって二次電池セルの異常発生を検知する構成とすることができる。

本発明の第１の態様に係る組電池において、第２接続部材を構成する材料として、錫（融点：２３２゜Ｃ）；太平金属工業株式会社製のＳＫ−ＡＬＬＯＹシリーズ（融点：１３０〜１７０゜Ｃ）やＴＳＫシリーズ（融点：１３９゜Ｃ〜１７０゜Ｃ）；株式会社大阪アサヒメタル工場製のＵアロイシリーズ；Ｉｎ（インジウム：融点１５７゜Ｃ）；インジウム−金系の低融点合金；Ｓｎ₈₀Ａｇ₂₀（融点２２０〜３７０゜Ｃ）、Ｓｎ₉₅Ｃｕ₅（融点２２７〜３７０゜Ｃ）等の錫（Ｓｎ）系高温はんだ；Ｐｂ_97.5Ａｇ_2.5（融点３０４゜Ｃ）、Ｐｂ_94.5Ａｇ_5.5（融点３０４〜３６５゜Ｃ）、Ｐｂ_97.5Ａｇ_1.5Ｓｎ_1.0（融点３０９゜Ｃ）等の鉛（Ｐｂ）系高温はんだ；Ｚｎ₉₅Ａｌ₅（融点３８０゜Ｃ）等の亜鉛（Ｚｎ）系高温はんだ；Ｓｎ₅Ｐｂ₉₅（融点３００〜３１４゜Ｃ）、Ｓｎ₂Ｐｂ₉₈（融点３１６〜３２２゜Ｃ）等の錫−鉛系標準はんだ；Ａｕ₈₈Ｇａ₁₂（融点３８１゜Ｃ）等のロウ材（以上の添字は全て原子％を表す）を例示することができる。場合によっては、例えば、帯状の絶縁材料にこれらの材料をメッキすることで第２接続部材を得ることもできる。更には、本発明の第１の態様〜第４の態様に係る組電池において、第１接続部材を構成する材料として、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）等の金属やこれらの合金を例示することができる。

本発明の第４の態様に係る組電池において、二次電池セルを第１接続部材によって相互に支持するためには、第１接続部材を、例えば、帯状の剛性を有する上記の材料から構成すればよい。同様に、二次電池セルを第２接続部材によって相互に支持するためには、第２接続部材を、例えば、帯状の剛性を有する上記の材料から構成すればよい。本発明の第１の態様〜第４の態様に係る組電池において、二次電池セルへの第１接続部材の取付け方法は、二次電池セルの第１接続部材を取り付ける部分の材質、第１接続部材を構成する材料に依存して、適宜、選択すればよく、超音波溶接法や抵抗溶接法を含む溶接法、圧接法、ロウ付け法、半田付け法を挙げることができる。二次電池セルへの第２接続部材の取付け方法も同様である。尚、二次電池セルへ第２接続部材を取り付ける代わりに、二次電池セルへ取り付けられた第１接続部材に第２接続部材を取り付けてもよい。

本発明の第１の態様に係る組電池において、第２接続部材の電気抵抗値は、第１接続部材の電気抵抗値よりも高く、また、本発明の第１の態様〜第４の態様に係る組電池の好ましい形態にあっては、Ｒ₂／Ｒ₁≧１０を満足するが、このような要件は、第１接続部材及び第２接続部材を構成する材料を、適宜、選択することによって、また、第１接続部材及び第２接続部材の断面積を適切に選択することによって達成することができる。

二次電池セルとしてリチウムイオン二次電池を挙げることができるが、これに限定するものではなく、要求される特性に応じて、適宜、使用する二次電池セルの種類を選択すればよい。二次電池セルの構成、構造は、周知の構成、構造とすることができるし、二次電池セルの形状も、周知の円筒型、角型とすることができる。組電池の充放電を制御するためには、組電池と充放電制御回路とから電池パックを構成することが好ましい。充放電制御回路は、ＭＰＵや記憶手段（例えば、ＥＥＰＲＯＭから成る）を備えた周知の回路から構成することができる。充放電制御回路の電源は、組電池を構成する二次電池セルとすればよい。充放電制御回路には周知の電池保護回路が備えられており、必要に応じて電池パックの機能を停止させるために、電池保護回路を作動させればよい。

本発明における組電池は、例えば、電気自動車（ハイブリッド自動車を含む）、ゴルフカート、電動カート、電動オートバイ、電動スクーター、電動アシスト自転車、鉄道車両、電動ドリル等の電動工具、電力供給ユニットあるいはホームエネルギーサーバ（家庭用蓄電装置）、パーソナルコンピュータ、携帯電話、ＰＤＡ（携帯情報端末）、デジタルスチルカメラやビデオカメラ、カムコーダ、電子書籍、電子辞書、音楽プレーヤ、ラジオ、ヘッドホン、コードレス電話子機、電気シェーバー、冷蔵庫、 エアコンディショナー、テレビジョン受像機や画像表示装置、モニター、ステレオ装置、温水器、電子レンジ、食器洗い器、洗濯機、乾燥器、室内灯等の照明機器、ゲーム機、ナビゲーションシステム、メモリーカード、ペースメーカー、補聴器、医療機器、玩具、ロボット、ロードコンディショナー、信号機等といった各種の電力消費機器に適用することができ、これらの電力消費機器の駆動用電源又は補助用電源とすることができる。即ち、本発明の電力消費機器は、以上に説明した種々の好ましい形態、構成を含む本発明の第１の態様〜第４の態様に係る組電池を備えている。あるいは又、本発明における組電池は、例えば、住宅をはじめとする建築物用又は発電設備用の電力貯蔵用電源等の機器に適用することができるし、これらの機器に電力を供給するために使用することもできるし、所謂スマートグリッドにおける蓄電装置としても用いることができる。尚、このような蓄電装置は、電力を供給するだけでなく、他の電力源から電力の供給を受けることにより蓄電することができる。更には、本発明における組電池を、ホーム・エネルギー・マネジメント（管理）・システム（ＨＥＭＳ，Home Energy Management System）、ビル・エネルギー管理システム（ＢＥＭＳ，Building Energy Management Systems）に組み込むこともできる。また、組電池を構成する二次電池セルを充電するための電源として、商用電源だけでなく、種々の太陽電池、燃料電池、火力発電設備、原子力発電設備、水力発電設備、風力発電装置、マイクロ水力発電装置、地熱発電装置等を例示することができるし、電力消費機器が生成する回生エネルギーを例示することもできるが、これらに限定するものではない。

実施例１は、本発明の第１の態様、第３の態様及び第４の態様に係る組電池に関する。実施例１の組電池を一方の側から眺めた模式図を図１の（Ａ）に示し、実施例１の組電池を反対の側から眺めた模式図を図１の（Ｂ）に示す。また、実施例１の組電池の回路図を図２及び図３に示す。

実施例１あるいは後述する実施例２の組電池１０Ａ，１０Ｂは、二次電池セル２１が、複数（図示した例では４つ）、直列に接続された二次電池セル・直列モジュール２０を、複数（図示した例では４つ）、有する組電池である。即ち、組電池を構成する二次電池セル２１の数は、図示した例では１６個である。但し、組電池を構成する二次電池セルの数は、これに限定するものではない。そして、各二次電池セル・直列モジュール２０において、二次電池セル２１は、第１接続部材３１によって直列に接続されており、二次電池セル・直列モジュール２０を構成する二次電池セル２１は、この二次電池セル・直列モジュール２０に隣接する二次電池セル・直列モジュール２０を構成する二次電池セル２１と、第２接続部材３２によって並列に接続されている。即ち、二次電池セル・直列モジュール２０を構成する直列に接続された二次電池セル２１の個数をＮとし、二次電池セル・直列モジュール２０の個数をＭとしたとき、各二次電池セル・直列モジュール２０を構成する第ｎ番目（ｎ＝１，２，・・・Ｎ）の二次電池セル２１は、Ｍ個の二次電池セル・直列モジュール２０において、並列に接続されている。

実施例１あるいは後述する実施例２にあっては、限定するものではないが、二次電池セル２１を円筒型のリチウムイオン二次電池とした。組電池１０Ａ，１０Ｂの充放電を制御するため、組電池１０Ａ，１０Ｂは、図示しない充放電制御回路に配線を介して接続され、組電池１０Ａ，１０Ｂと充放電制御回路とから電池パックが構成される。充放電制御回路は、ＭＰＵや記憶手段（例えば、ＥＥＰＲＯＭから成る）を備えた周知の回路から構成されている。充放電制御回路には周知の電池保護回路が備えられており、必要に応じて電池パックの機能を停止させるために、電池保護回路が作動させられる。

そして、実施例１にあっては、第２接続部材３２の電気抵抗値Ｒ₂は、第１接続部材３１の電気抵抗値Ｒ₁よりも高い。また、第２接続部材３２を構成する材料の融点は、第１接続部材３１を構成する材料の融点よりも低い。

実施例１において、具体的には、第１接続部材３１は、銅（融点：１０８４゜Ｃ）から成る帯状材料から構成されており、二次電池セル２１の正極と、この二次電池セル２１に隣接する二次電池セル２１の負極とが、第１接続部材３１によって接続されている。具体的には、第１接続部材３１は、正極及び負極に抵抗溶接法に基づき固定されている。また、実施例１において、第２接続部材３２は、例えば、ＡＢＳ樹脂といった絶縁材料の一面に錫（融点：２３２゜Ｃ）のメッキ層が形成された帯状材料から構成されており、二次電池セル２１の正極あるいは負極が、この二次電池セル２１に隣接する二次電池セル２１の正極あるいは負極と第２接続部材３２によって接続されている。具体的には、第２接続部材３２は、二次電池セル２１に固定された第１接続部材３１に対して、抵抗溶接法に基づき固定されている。ここで、第１接続部材３１を構成する材料である銅の室温における体積抵抗値は１．７２×１０^-8Ω・ｍであり、第２接続部材３２を構成する材料である錫の室温における体積抵抗値は１．２８×１０^-7Ω・ｍである。そして、第１接続部材３１の厚さを０．１ｍｍ、幅を１５ｍｍ、長さを２０ｍｍとし、第２接続部材３２の錫メッキ層の厚さを０．０１ｍｍ、幅を０．２ｍｍ、長さを４０ｍｍとすれば、
Ｒ₁＝０．２ｍΩ
Ｒ₂＝２．５６Ω
となる。尚、Ｒ₂／Ｒ₁≧１０を満足している。

実施例１の組電池１０Ａは、このように、二次電池セル２１が、複数、直列に接続された二次電池セル・直列モジュール２０を、複数、有する組電池である。そして、本発明の第４の態様に係る組電池に則って説明すれば、各二次電池セル・直列モジュール２０において、二次電池セル２１は、第１接続部材３１によって直列に接続され、且つ、第１接続部材３１によって相互に支持されており、二次電池セル・直列モジュール２０を構成する二次電池セル２１は、他の二次電池セル・直列モジュール２０を構成する二次電池セル２１と、第２接続部材３２によって並列に接続され、且つ、第２接続部材３２によって相互に支持されている。即ち、図１の（Ａ）及び（Ｂ）に示した状態を、何らの補助無く、保持している。そして、第２接続部材３２の電気抵抗値Ｒ₂は、第１接続部材３１の電気抵抗値Ｒ₁よりも高い。このように、二次電池セル２１は第１接続部材３１及び第２接続部材３２によって相互に支持されているので、組電池の取扱い等が容易となる。

また、本発明の第３の態様に係る組電池に則って説明すれば、実施例１の組電池１０Ａは、例えば、電動アシスト自転車、電動スクーター、電気自動車のモーターや家庭用電気機器といった負荷５０に電気的に接続される。ここで、第２接続部材３２の電気抵抗値Ｒ₂は、第１接続部材３１の電気抵抗値Ｒ₁よりも高く、しかも、負荷の電気抵抗値をＲ₀としたとき、Ｒ₀の最大値は、例えば、
Ｒ₀＝１Ω
であり、
Ｒ₂／Ｒ₀≧２
を満足している。それ故、二次電池セル２１内を流れ方向が正常な方向とは異なる電流が発生すること（二次電池セル内における電流の逆流）を、効果的に抑制することができる。

以下の説明において、異常な二次電池セルを含む二次電池セル・直列モジュールを、便宜上、『異常・二次電池セル・直列モジュール』と呼び、正常な二次電池セルのみを含む二次電池セル・直列モジュールを、便宜上、『正常・二次電池セル・直列モジュール』と呼ぶ。

放電時、二次電池セル２１の性能に偏りが無い限り、また、組電池１０Ａの放電状態が平衡状態となった後には、図２に回路図を示すように、二次電池セル２１に電流が流れる。即ち、二次電池セル・直列モジュールの最終段以外には並列方向に電流は流れない。尚、図２〜図５において、流れる電流の流れを矢印で示す。ここで、図３に示すように、第３番目の二次電池セル・直列モジュールの第３番目の二次電池セル２１Ａに内部短絡が発生した場合、隣接する正常・二次電池セル・直列モジュールを構成する二次電池セル２１から、異常な二次電池セル２１Ａを含む異常・二次電池セル・直列モジュールを構成する二次電池セル２１へと電流が流れ込むが、第２接続部材３２を介しているため、電流値を低く抑えることができる。このように、実施例１の組電池１０Ａは、簡素な構成、構造であるにも拘わらず、組電池１０Ａを構成する二次電池セル２１に内部短絡が生じた場合であっても、高い安全性を確保することができる。しかも、実施例１の組電池１０Ａにあっては、第２接続部材３２を構成する材料の融点が第１接続部材３１を構成する材料の融点よりも低いので、第２接続部材３２に大電流が流れた場合、次に述べるように、第２接続部材３２が溶断し、ヒューズとしても機能し、より一層高い安全性を確保することができる。

二次電池セル２１の出力電圧を３．７ボルト、二次電池セル２１の内部抵抗値ｒ₀を０．０１Ωとする。また、Ｍ＝４，Ｎ＝４とした。ところで、負荷の電気抵抗値Ｒ₀は１Ωであるので、二次電池セル２１Ａが短絡状態になると、第２接続部材３２Ａの７１４ミリアンペアの電流Ｉ_32Aが流れる。つまり、発熱量は、
Ｉ_32A×Ｒ₂ ²＝０．７１４×２．５６²＝４．６８ワット
となる。また、第２接続部材３２は錫から構成されており、錫の比熱は０．２２Ｊ・Ｋ^-1・ｇ^-1、密度は７．３１×１０^-3ｇ／ｍｍ³である。また、第２接続部材３２の体積は、０．０１ｍｍ×０．２ｍｍ×４０ｍｍであるので０．０８ｍｍ³であり、質量は５．８５×１０^-4グラムである。従って、熱容量は１．２９×１０^-4Ｊ・Ｋ^-1となる。第２接続部材３２の温度を２５゜Ｃとすると、融点２３２゜Ｃとの間の温度差は２０７゜Ｋとなり、第２接続部材３２Ａの溶融に必要なエネルギーは０．０２７Ｊとなり、第２接続部材３２Ａは０．００６秒で溶融することになる。

実施例２は、本発明の第２の態様、第３の態様及び第４の態様に係る組電池に関する。実施例２の組電池を一方の側から眺めた模式図及び反対の側から眺めた模式図は、図１の（Ａ）及び（Ｂ）と同様である。実施例２の組電の回路図を図４及び図５に示す。

実施例２の組電池１０Ｂにおいても、第２接続部材６２の電気抵抗値Ｒ₂は、第１接続部材６１の電気抵抗値Ｒ₁よりも高い。また、各二次電池セル・直列モジュール２０の一端には電流遮断手段４０が設けられている。尚、図１においては、電流遮断手段４０を図示していない。電流遮断手段４０は、二次電池セル・直列モジュール２０の出力端と二次電池セル２１との間に直列に接続されている。電流遮断手段４０は、具体的には、ヒューズ（電力ヒューズ）から成り、１０アンペアの電流が流れると溶断する。実施例２にあっては、二次電池セルに異常（例えば、内部短絡）が発生したとき、異常が発生した二次電池セルを含む二次電池セル・直列モジュール（異常・二次電池セル・直列モジュール）以外の二次電池セル・直列モジュール（正常・二次電池セル・直列モジュール）における電流遮断手段４０が遮断動作する。更には、電流遮断手段４０の遮断動作によって、二次電池セルの異常発生を検知する。具体的には、電流遮断手段４０の導通／非導通状態を検出する手段を配設し、導通状態にある電流遮断手段４０が非導通状態となることを充放電制御回路（図示せず）において検出することで、電流遮断手段４０に遮断動作が生じたことを検出することができる。電流遮断手段４０の導通／非導通状態を検出する手段として、より具体的には、トランジスタを用いた導通検出回路を挙げることができる。

実施例２において、第１接続部材６１は銅から成り、第２接続部材６２はニクロム（室温における体積抵抗値：１．４０×１０^-6Ω・ｍ）から成る。具体的には、第１接続部材６１の厚さを０．１ｍｍ、幅を１５ｍｍ、長さを２０ｍｍとしたので、
Ｒ₁＝０．２ｍΩ
である。一方、第２接続部材６２の厚さを０．０２ｍｍ、幅を０．１ｍｍ、長さを４０ｍｍとしたので、
Ｒ₂＝２８．０Ω
である。尚、Ｒ₂／Ｒ₁≧１０を満足している。そして、二次電池セル２１の正極と、この二次電池セル２１に隣接する二次電池セル２１の負極とが、抵抗溶接法に基づき、第１接続部材６１によって接続されている。また、二次電池セル２１の正極あるいは負極が、この二次電池セル２１に隣接する二次電池セル２１の正極あるいは負極と、抵抗溶接法に基づき、第２接続部材６２によって接続されている。より具体的には、第２接続部材６２は、二次電池セル２１に固定された第１接続部材６１に対して、抵抗溶接法に基づき固定されている。

尚、実施例２にあっても、第２接続部材６２を、実施例１と同様に、ＡＢＳ樹脂といった絶縁材料の一面にニクロムのメッキ層が形成された帯状材料から構成してもよい。これによって、各二次電池セル・直列モジュール２０において、二次電池セル２１は、第１接続部材６１によって直列に接続され、且つ、第１接続部材６１によって相互に支持されており、二次電池セル・直列モジュール２０を構成する二次電池セル２１は、他の二次電池セル・直列モジュール２０を構成する二次電池セル２１と、第２接続部材６２によって並列に接続され、且つ、第２接続部材６２によって相互に支持されている構成とすることができる。即ち、図１の（Ａ）及び（Ｂ）に示した状態を、何らの補助無く、保持することができる。

実施例２の組電池１０Ｂは、例えば、電動アシスト自転車、電動スクーター、電気自動車のモーターや家庭用電気機器といった負荷５０に電気的に接続される。ここで、第２接続部材３２の電気抵抗値Ｒ₂は、第１接続部材３１の電気抵抗値Ｒ₁よりも高く、しかも、負荷の電気抵抗値をＲ₀としたとき、Ｒ₀の最大値は、例えば、
Ｒ₀＝１０Ω
であり、
Ｒ₂／Ｒ₀≧２
を満足している。

実施例２にあっても、二次電池セル２１の出力電圧を３．７ボルト、二次電池セル２１の内部抵抗値ｒ₀を０．０１Ωとした。尚、Ｒ₁＝０．２ｍΩであり、二次電池セル２１の内部抵抗値ｒ₀が０．０１Ωであるが故に、第１接続部材６１の電気抵抗値は無視できる値である。また、Ｍ＝４，Ｎ＝４とした。

この組電池１０Ｂ（より具体的には、電池パック）に１０オームの負荷５０を接続すると、組電池１０Ｂの放電状態が平衡状態となった後、各二次電池セル２１から０．３７アンペアの電流が流れ、負荷５０に１．４８アンペアの電流が流れる。このとき、並列方向の第２接続部材６２には電流は流れない（図４参照）。

ここで、二次電池セル２１に内部短絡が発生すると、異常・二次電池セル・直列モジュール２０以外の各正常・二次電池セル・直列モジュール２０から２３．３アンペアの電流が流れ出し、６８．８アンペアの電流が、異常・二次電池セル・直列モジュール２０に流れ込もうとする。実施例２においては、１０アンペアの電流が流れると溶断するヒューズから成る電流遮断手段４０が各二次電池セル・直列モジュール２０の出力端側に配設されている。それ故、異常・二次電池セル・直列モジュール２０以外の、各正常・二次電池セル・直列モジュール２０における電流遮断手段４０が全て溶断する。そして、そして、図５に示すように、隣接する正常・二次電池セル・直列モジュール２０から、異常・二次電池セル・直列モジュール２０に、第２接続部材６２を介して電流が流れ込み、異常・二次電池セル・直列モジュール２０のみから電力が出力される。尚、異常な二次電池セル２１Ａに隣接した２つの第２接続部材６２に、専ら、電流が流れ、異常な二次電池セル２１Ａに隣接していない第２接続部材６２には、余り電流は流れない。このとき、どの二次電池セルも急激な放電や充電に晒されていないので、安全に組電池１０Ｂを使用できる。但し、正常・二次電池セル・直列モジュールの電圧が１４．８ボルトであるのに対して、二次電池セル１つ分の電圧低下が生じているので、１１．１ボルトになる。従って、１０Ωの負荷５０には１．１１アンペアの電流が流れる。

この瞬時の電圧低下や、電流遮断手段４０の溶断状態をモニターすることで、各二次電池セルの状態をモニターすることなく、二次電池セルに内部短絡が発生したと判断することができる。従って、この組電池（より具体的には、電池パック）は、この電池パックを使用している機器に対して異常を知らせることができる。例えば、電気自動車において使用されている場合、この異常に対応して、電気自動車側が、予備の組電池（電池パック）に接続を切り替えたり、異常発生を使用者に知らせて短時間で安全な場所に停止するように促すことができる。

このように、実施例２の組電池１０Ｂは、第２接続部材６２を備えているので、簡素な構成、構造であるにも拘わらず、組電池１０Ｂを構成する二次電池セル２１に内部短絡が生じた場合であっても、高い安全性を確保することができる。しかも、実施例２の組電池１０Ｂにあっては、各二次電池セル・直列モジュール２０の一端に電流遮断手段４０が設けられているので、二次電池セル・直列モジュール２０に大電流が流れた場合、電流遮断手段４０が動作して、一部の二次電池セル・直列モジュール２０からの出力が停止させられ、残りの二次電池セル・直列モジュール２０からの出力は停止させられることがなく、より一層高い安全性を確保することができる。

以上、本発明を好ましい実施例に基づき説明したが、本発明はこれらの実施例に限定するものではない。実施例にて説明した組電池、組電池、電池パック等の構成、構造、接続関係等は例示であり、適宜、変更することができる。実施例２の組電池を、実施例１にて説明した組電池に適用することができる。本発明における組電池を、例えば、電気自動車（ハイブリッド自動車を含む）、ゴルフカート、電動カート、電動オートバイ、電動スクーター、電動アシスト自転車、鉄道車両といった電力消費機器に適用することができる。そして、これらに備えられた、電力を供給することにより電力を駆動力に変換する変換装置（具体的には、例えば、モータ）の駆動のために組電池を放電させ、また、係る装置からの回生エネルギーを用いて組電池を充電することができる。尚、これらの電力消費機器には、例えば、電池残量表示を含む制御装置や、二次電池セルに関する情報に基いて電力消費機器の制御に関する情報処理を行なう制御装置が備えられている。

１０Ａ，１０Ｂ・・・組電池、２０・・・二次電池セル・直列モジュール、２１・・・二次電池セル、３１，６１・・・第１接続部材、３２，６２・・・第２接続部材、４０・・・電流遮断手段、５０・・・負荷

Claims (8)

1. 二次電池セルが、複数、直列に接続された二次電池セル・直列モジュールを、複数、有する組電池であって、
   各二次電池セル・直列モジュールにおいて、二次電池セルは、第１接続部材によって直列に接続されており、
   二次電池セル・直列モジュールを構成する二次電池セルは、該二次電池セル・直列モジュールに隣接する二次電池セル・直列モジュールを構成する二次電池セルと、第２接続部材によって並列に接続されており、
   第２接続部材の電気抵抗値は、第１接続部材の電気抵抗値よりも高く、
   各二次電池セル・直列モジュールの一端には電流遮断手段が設けられており、
   電流遮断手段の導通／非導通状態を検出する手段を更に有し、
   導通状態にある電流遮断手段が非導通状態となることを該手段によって検出することで、二次電池セルの異常発生を検知し、
   二次電池セルに異常が発生したとき、異常が発生した二次電池セルを含む二次電池セル・直列モジュール以外の二次電池セル・直列モジュールにおける電流遮断手段が遮断動作する組電池。
2. 第２接続部材を構成する材料の融点は、第１接続部材を構成する材料の融点よりも低く、
   第２接続部材は、帯状の絶縁材料、及び、帯状の絶縁材料の一面に形成されたメッキ層から構成されている請求項１に記載の組電池。
3. メッキ層を構成する材料の融点は、２３２゜Ｃ以下である請求項２に記載の組電池。
4. 第１接続部材の電気抵抗値をＲ₁、第２接続部材の電気抵抗値をＲ₂としたとき、
   Ｒ₂／Ｒ₁≧１０
   を満足する請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の組電池。
5. 電流遮断手段の遮断動作によって、二次電池セルの異常発生を検知する請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の組電池。
6. 組電池に電気的に接続される負荷の電気抵抗値をＲ₀、第２接続部材の電気抵抗値をＲ₂としたとき、
   Ｒ₂／Ｒ₀≧２
   を満足する請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の組電池。
7. 各二次電池セル・直列モジュールにおいて、二次電池セルは、第１接続部材によって直列に接続され、且つ、第１接続部材によって相互に支持されており、
   二次電池セル・直列モジュールを構成する二次電池セルは、他の二次電池セル・直列モジュールを構成する二次電池セルと、第２接続部材によって並列に接続され、且つ、第２接続部材によって相互に支持されている請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の組電池。
8. 請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の組電池を備えている電力消費機器。

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