JP6001079B2 - 電池ブロック - Google Patents

Description

本発明は、複数の素電池を含む電池ブロックに関する。

近年、ハイブリッド車（Hybrid Vechicle；ＨＶ）、プラグインハイブリッド車（Plug-in HV；ＰＨＶ）、電気自動車（Electric Vechicle；ＥＶ）が普及してきている。これらの環境対応車にはキーデバイスとして二次電池が搭載される。車載用二次電池としては主に、ニッケル水素電池およびリチウムイオン電池が普及している。今後、エネルギー密度が高く、メモリ効果が生じないリチウムイオン電池の普及が加速すると予想される。

車載用の二次電池は高出力、大容量を実現するため、多数の素電池を接続して使用している。車載用の二次電池は通常、複数の素電池を配列した電池ブロックを複数連結して電池パックとして提供される。

特開２０１０−２３２１０２号公報

車載用の二次電池では走行中、電池パックに振動が加わるため堅牢なパッケージングが求められる。また車載用の二次電池では車両内のスペースを有効活用するため、車種ごとに最適な形状のパッケージングが望まれる。複数の電池ブロックを連結してケースに収納して電池パックを生成する場合、電池パックの形状は基本的にケースの形状に規定される。

本発明はこうした状況に鑑みなされたものであり、その目的は、堅牢で形状の汎用性が高い二次電池のパッケージングを実現する技術を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の電池ブロックは、複数の素電池が配列されて形成される。前記電池ブロックの外面に、他の電池ブロックと連結させるためのレールを通すためのガイド部材を設ける。

本発明によれば、堅牢で形状の汎用性が高い二次電池のパッケージングを実現できる。

比較例に係る電池モジュールの構成を示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係る電池モジュールの構成を示す斜視図である。 図２の第４．２ガイド部材、第４．２支持部材、第４．３ガイド部材をＤＩＮレールが通る方向に見た断面図である。 図４（Ａ）−（Ｂ）は、図２の電池モジュールを複数連結して生成される別の電池モジュールの構成を示す斜視図である。 図５（Ａ）−（Ｂ）は、図２の２個連結電池モジュールを複数連結して生成されるさらに別の電池モジュールの構成を示す斜視図である。 図６（Ａ）−（Ｄ）は、図５（Ａ）の電池モジュールの組立方法を説明するための図である。 図７（Ａ）−（Ｂ）は、図５（Ｂ）の電池モジュールの組立方法を説明するための図である。

図１は、比較例に係る電池モジュール５００ａの構成を示す斜視図である。図１に示す電池モジュール５００ａは二つの電池ブロック１００（第１電池ブロック１００ａ、第２電池ブロック１００ｂ）が連結されて形成される。以下、各電池ブロックの構成について説明する。電池ブロック１００は、図示しない複数の素電池が正極の方向を揃えて配列される。素電池は円筒形の二次電池で、発電要素が電池ケース内に収容されている。各素電池は正極と負極を有している。対向する二端面の一方に正極を設け、他方に負極を設ける。各素電池の正極は正極板を介して接続され、負極は負極板を介して接続される。これにより複数の素電池が電気的に並列接続される。

このように電池ブロック１００は直方体状に構成される。電池ブロック１００の正極板および負極板が配置される対向する二面を除く四面のうち、相対的に面積が小さい対向する二面に外部電極端子部材を配置する。その二面の一方に正極外部端子部材を配置し、他方に負極外部端子部材を配置する。以下、この二面を電極面と呼ぶ。

図１にて第１電池ブロック１００ａの電極面に蓋部材２０ａが配設される。図示しないが反対側の電極面にも同様の蓋部材が設けられる。蓋部材２０ａの外面には正極外部端子部材３０ａが埋設される。正極外部端子部材３０ａは上記正極板とＬ字状に一体的に形成される。なお両者は電気的に接続されていればよく、両者は物理的に別の部材であってもよい。

図１に示す第１電池ブロック１００ａおよび第２電池ブロック１００ｂは下面に素電池の正極が上面に素電池の負極がくる向きに描かれている。正極外部端子部材３０ａが設けられる電極面と反対側の電極面における蓋部材の外面には負極外部端子部材が埋設される。当該負極外部端子部材は上記負極板とＬ字状に一体的に形成される。

第２電池ブロック１００ｂの蓋部材２０ｂおよび正極外部端子部材３０ｂ、反対面の図示しない蓋部材および負極外部端子部材の構成は、第１電池ブロック１００ａのそれぞれと同様であるため説明を省略する。

第１ブラケット１０ａは平面部と、その長手方向の両辺から垂直に延びる把持部を有する。第１ブラケット１０ａは、第１電池ブロック１００ａの上記負極板が配置される面を挟持するように第１電池ブロック１００ａに嵌め合わされる。第２ブラケット１０ｂも平面部と、その長手方向の両辺から垂直に延びる把持部を有する。第１ブラケット１０ａの把持部は平面部から一方向にしか延びていないが、第２ブラケット１０ｂの把持部は平面部から両方向に延びる。

第２ブラケット１０ｂは、第１電池ブロック１００ａの上記正極板が配置される面を挟持しつつ、第２電池ブロック１００ｂの上記負極板が配置される面を挟持するよう、第１電池ブロック１００ａおよび第２電池ブロック１００ｂのそれぞれに嵌め合わされる。第３ブラケット１０ｃは第１ブラケット１０ａと同じ形状である。第３ブラケット１０ｃは、第２電池ブロック１００ｂの上記正極板が配置される面を挟持するように第２電池ブロック１００ｂに嵌め合わされる。

なお第１電池ブロック１００ａと第２電池ブロック１００ｂの正極外部端子部材間および負極外部端子部材間をそれぞれ、図示しないバスバーで接続することにより、第１電池ブロック１００ａと第２電池ブロック１００ｂを電気的に並列接続できる。

図２は、本発明の実施の形態に係る電池モジュール５００ｂの構成を示す斜視図である。本発明の実施の形態では電池ブロック１００の外面に、他の電池ブロック１００と連結させるためのレール部材を通すためのガイド部材を設ける。本実施の形態ではレール部材としてＤＩＮ（Deutsche Industrie Normen）レールを用いる。ＤＩＮレールには複数の取付孔が長手方向に等間隔に空けられている。

ＤＩＮレールを通すためのガイド部材は、電池ブロック１００の電極面を除く四面（以下、側面という）のうち、少なくとも角が接している二側面に設けられる。当該ガイド部材は、設置されるそれぞれの側面において電極面と平行な方向にＤＩＮレールが通る向きに設けられる。またガイド部材は、設置されるそれぞれの側面において電極面と平行な同一平面上の位置に設けられる。

図２に示す例では第１ブラケット１０ａの平面部の外面に、短手方向に３本のＤＩＮレールを通して固定するためのガイド部材が設けられる。具体的にはＤＩＮレールの一方の側端部を収納する隙間を有するＬ字状の第１．１ガイド部材１１ａ、当該ＤＩＮレールの他方の側端部を収納する隙間と別のＤＩＮレールの一方の側端部を収納する隙間を有するＴ字状の第１．２ガイド部材１２ａ、当該ＤＩＮレールの他方の側端部を収納する隙間とさらに別のＤＩＮレールの一方の側端部を収納する隙間を有するＴ字状の第１．３ガイド部材１３ａ、及び当該ＤＩＮレールの他方の側端部を収納する隙間を有するＬ字状の第１．４ガイド部材１４ａが設けられる。第１．１ガイド部材１１ａおよび第１．４ガイド部材１４ａには後述するプレート型取付部材３００（図４（Ａ）−（Ｂ）参照）をネジ止めするためのネジ孔が設けられる。

第１．１ガイド部材１１ａ、第１．２ガイド部材１２ａ、第１．３ガイド部材１３ａおよび第１．４ガイド部材１４ａは第１ブラケット１０ａの長手方向に等間隔で直線上に配列される。第１．１ガイド部材１１ａと第１．２ガイド部材１２ａの間に、ＤＩＮレールを固定するための第１．１支持部材１５ａが設けられる。第１．１支持部材１５ａにはＤＩＮレールをネジにより固定するためのネジ孔が設けられる。同様に第１．２ガイド部材１２ａと第１．３ガイド部材１３ａの間に、ＤＩＮレールを固定するための第１．２支持部材１６ａが設けられ、第１．３ガイド部材１３ａと第１．４ガイド部材１４ａの間に、ＤＩＮレールを固定するための第１．３支持部材１７ａが設けられる。第１．２支持部材１６ａおよび第１．３支持部材１７ａにもＤＩＮレールをネジにより固定するためのネジ孔がそれぞれ設けられる。これら直線上に配列される複数のガイド部材と複数の支持部材は、第１ブラケット１０ａの平面部の長辺に沿った側端部に設けられる。

第１ブラケット１０ａの当該側端部に接している方の把持部の外面に、第２．１ガイド部材１１ｂ、第２．１支持部材１５ｂ、第２．２ガイド部材１２ｂ、第２．２支持部材１６ｂ、第２．３ガイド部材１３ｂ、第２．３支持部材１７ｂ、第２．４ガイド部材１４ｂが長手方向に順に配列される。第２．１ガイド部材１１ｂ、第２．１支持部材１５ｂ、第２．２ガイド部材１２ｂ、第２．２支持部材１６ｂ、第２．３ガイド部材１３ｂ、第２．３支持部材１７ａ、第２．４ガイド部材１４ｂのそれぞれの構造は、第１．１ガイド部材１１ａ、第１．１支持部材１５ａ、第１．２ガイド部材１２ａ、第１．２支持部材１６ａ、第１．３ガイド部材１３ａ、第１．３支持部材１７ａ、第１．４ガイド部材１４ａのそれぞれの構造と略同じである。第１ブラケット１０ａの平面部に設けられた各部材と、第１ブラケット１０ａの把持部に設けられた各部材は、それぞれ電極面に平行な同一平面上に位置する。従って各部材間のピッチも両者で共通である。

第２ブラケット１０ｂの把持部の外面に、第３．１ガイド部材１１ｃ、第３．１支持部材１５ｃ、第３．２ガイド部材１２ｃ、第３．２支持部材１６ｃ、第３．３ガイド部材１３ｃ、第３．３支持部材１７ｃ、第３．４ガイド部材１４ｃが長手方向に順に配列される。第１電池ブロック１００ａと第２電池ブロック１００ｂを連結している第２ブラケット１０ｂの把持部は、第１ブラケット１０ａまたは第３ブラケット１０ｃの把持部の２個分の面積になる。それに伴いガイド部材および支持部材の、ＤＩＮレールが通る方向の長さが２倍になり、支持部材に設けられるネジ孔が２個になる。それ以外の第３．１ガイド部材１１ｃ、第３．１支持部材１５ｃ、第３．２ガイド部材１２ｃ、第３．２支持部材１６ｃ、第３．３ガイド部材１３ｃ、第３．３支持部材１７ｃ、第３．４ガイド部材１４ｃのそれぞれの構造は、第２．１ガイド部材１１ｂ、第２．１支持部材１５ｂ、第２．２ガイド部材１２ｂ、第２．２支持部材１６ｂ、第２．３ガイド部材１３ｂ、第２．３支持部材１７ａ、第２．４ガイド部材１４ｂのそれぞれの構造と略同じである。第２ブラケット１０ｂの把持部に設けられた各部材と、第１ブラケット１０ａの把持部に設けられた各部材は、それぞれ同一直線上に位置する。従って各部材間のピッチも両者で共通である。

第３ブラケット１０ｃの把持部の外面に、第４．１ガイド部材１１ｄ、第４．１支持部材１５ｄ、第４．２ガイド部材１２ｄ、第４．２支持部材１６ｄ、第４．３ガイド部材１３ｄ、第４．３支持部材１７ｄ、第４．４ガイド部材１４ｄが長手方向に順に配列される。第４．１ガイド部材１１ｄ、第４．１支持部材１５ｄ、第４．２ガイド部材１２ｄ、第４．２支持部材１６ｄ、第４．３ガイド部材１３ｄ、第４．３支持部材１７ｄ、第４．４ガイド部材１４ｄのそれぞれの構造は、第２．１ガイド部材１１ｂ、第２．１支持部材１５ｂ、第２．２ガイド部材１２ｂ、第２．２支持部材１６ｂ、第２．３ガイド部材１３ｂ、第２．３支持部材１７ｂ、第２．４ガイド部材１４ｂのそれぞれの構造と略同じである。第３ブラケット１０ｃの把持部に設けられた各部材と、第２ブラケット１０ｂの把持部に設けられた各部材は、それぞれ同一直線上に位置する。従って各部材間のピッチも両者で共通である。なお図示しないが第３ブラケット１０ｃの平面部の外面にも、第１ブラケット１０ａの平面部の外面と同様にガイド部材および支持部材が設けられる。

なお図２には描かれていないが、これまで説明した複数のガイド部材と複数の支持部材が反対側にも設置されてもよい。また図２では一つの面上に３本のＤＩＮレールを通すためのガイド部材と支持部材を設ける例を示したが、１本、２本または４本以上のＤＩＮレールを通すためのガイド部材と支持部材を設けてもよい。

図３は、図２の第４．２ガイド部材１２ｄ、第４．２支持部材１６ｄ、第４．３ガイド部材１３ｄをＤＩＮレールが通る方向に見た断面図である。ＤＩＮレール２００の両側端は、第４．２ガイド部材１２ｄおよび第４．３ガイド部材１３ｄのそれぞれの側面の凹部に嵌め込まれる。ＤＩＮレール２００に設けられる複数の取付孔のいずれかと、第４．２支持部材１６ｄに設けられるネジ孔が位置合わせされ、１本のネジ２５０が差し込まれて締結される。これによりＤＩＮレール２００と第３ブラケット１０ｃが固定される。

以下、図２に示す二つの電池ブロックにより形成された電池モジュール５００ｂを基本単位として、より大きな電池モジュールを形成する例を説明する。

図４（Ａ）−（Ｂ）は、図２の電池モジュール５００ｂを複数連結して生成される別の電池モジュール５００ｃ、５００ｄの構成を示す斜視図である。図４（Ａ）は、図２の電池モジュール５００ｂを３個連結して生成される電池モジュール５００ｃを示す。即ち、合計６個の電池ブロックが連結された電池モジュール５００ｃを示す。図４（Ａ）に示す例では第１電池ブロック１００ａと第２電池ブロック１００ｂの同一平面上にある電極面の極性を逆にしている。図４（Ａ）では第１電池ブロック１００ａの負極外部端子部材３０ａａと第２電池ブロック１００ｂの正極外部端子部材３０ｂが同一方向の面に配設されている。

図２の２個連結電池モジュール５００ｂの電極面と、別の２個連結電池モジュール５００ｂの電極面が溶接により結合される。その際、極性が異なる同士の電極面が溶接により結合される。図４（Ａ）では手前の２個連結電池モジュール５００ｂの第１電池ブロック１００ａの正極外部端子部材と、真ん中の２個連結電池モジュール５００ｂの第１電池ブロック１００ａの負極外部端子部材が結合され、手前の２個連結電池モジュール５００ｂの第２電池ブロック１００ｂの負極外部端子部材と、真ん中の２個連結電池モジュール５００ｂの第２電池ブロック１００ｂの正極外部端子部材が結合される。また真ん中の２個連結電池モジュール５００ｂの第１電池ブロック１００ａの負極外部端子部材と、奥の２個連結電池モジュール５００ｂの第１電池ブロック１００ａの正極外部端子部材が結合され、真ん中の２個連結電池モジュール５００ｂの第２電池ブロック１００ｂの正極外部端子部材と、奥の２個連結電池モジュール５００ｂの第２電池ブロック１００ｂの負極外部端子部材が結合される。奥の２個連結電池モジュール５００ｂの第１電池ブロック１００ａの露出した電極面の正極外部端子部材と、第２電池ブロック１００ｂの露出した電極面の負極外部端子部材は図示しないバスバーにより接続される。これにより、電池ブロックを６個直列に接続した電池モジュールが生成される。

図４（Ａ）では各２個連結電池モジュール５００ｂにおいて、３本のＤＩＮレールのガイド機構の内、真ん中のガイド機構のみを使用している。なお２個連結電池モジュール５００ｂの堅牢性をより高めるために、３本のＤＩＮレールのガイド機構の全てを使用してもよい。

第２．２ガイド部材１２ｂ、第２．２支持部材１６ｂおよび第２．３ガイド部材１３ｂを用いてＤＩＮレール２００の一方の先端部が、第１電池ブロック１００ａの、素電池の側面と平行な側面（以下、長手側面という）の外側端部に固定される。第３．２ガイド部材１２ｃ、第３．２支持部材１６ｃおよび第３．３ガイド部材１３ｃを用いてＤＩＮレール２００の中央部が、第１電池ブロック１００ａおよび第２電池ブロック１００ｂの長手側面の内側端部に固定される。第４．２ガイド部材１２ｄ、第４．２支持部材１６ｄおよび第４．３ガイド部材１３ｄを用いてＤＩＮレール２００の他方の先端部が、第２電池ブロック１００ｂの長手側面の外側端部に固定される。

図４（Ａ）に示す例ではＤＩＮレール２００は、第２．２支持部材１６ｂと１本のネジ２５０で、第３．２支持部材１６ｃと２本のネジ２５０で、第４．２支持部材１６ｄと１本のネジ２５０でそれぞれ固定される。図示しないが反対側の長手側面も同様に、ＤＩＮレール２００により固定される。

また隣接する２個連結電池モジュール５００ｂ間は、２個の取付孔を有するプレート型取付部材３００により連結される。各電池ブロック１００の、素電池の上面または下面と平行な側面（以下、短手側面という）に設けられる複数のガイド部材のうち、両端のガイド部材にはネジ孔が設けられる。図４（Ａ）に示す例では第２電池ブロック１００ｂの外側の短手側面における連結する側の端部に設けられた第５．４ガイド部材１４ｅのネジ孔と、隣接する第２電池ブロック１００ｂの外側の短手側面における連結する側の端部に設けられた第５．１ガイド部材１１ｅのネジ孔と、プレート型取付部材３００の２個の取付孔が位置合わせされ、２本のネジ３５０が差し込まれて締結される。図示しないが反対側の短手側面も同様に、プレート型取付部材３００により連結される。

図４（Ｂ）は、図４（Ａ）の電池モジュール５００ｃを３個連結して生成される電池モジュール５００ｄを示す。即ち、合計１８個の電池ブロックが連結された電池モジュール５００ｄを示す。図４（Ｂ）に示す例では第１電池ブロック１００ａと第２電池ブロック１００ｂの同一平面上にある電極面の極性を同じにしている。種々の形状のバスバーを用いることにより、任意の直列回路、並列回路または直並列回路を構成できる。

図４（Ｂ）に示すように６個連結電池モジュール５００ｃが３個並べられる。具体的には、隣接する６個連結電池モジュール５００ｃの長手側面同士が接するように並べられる。接触している長手側面上にはＤＩＮレール２００は通されない。各６個連結電池モジュール５００ｃの短手側面において、３本のＤＩＮレールのガイド機構の内、真ん中のガイド機構のみを使用している。６個連結電池モジュール５００ｃの堅牢性をより高めるために、３本のＤＩＮレールのガイド機構の全てを使用してもよい。

図４（Ｂ）にて左奥の６個連結電池モジュール５００ｃの短手側面に設けられる第１．２ガイド部材１２ａ、第１．２支持部材１６ａおよび第１．３ガイド部材１３ａを用いてＤＩＮレール２００の一方の先端部が、左奥の６個連結電池モジュール５００ｃの短手側面の外側端部に固定される。真ん中の６個連結電池モジュール５００ｃの短手側面に設けられる第１．２ガイド部材１２ａ、第１．２支持部材１６ａおよび第１．３ガイド部材１３ａを用いてＤＩＮレール２００の中央部が、真ん中の６個連結電池モジュール５００ｃの短手側面に固定される。右手前の６個連結電池モジュール５００ｃの短手側面に設けられる第１．２ガイド部材１２ａ、第１．２支持部材１６ａおよび第１．３ガイド部材１３ａを用いてＤＩＮレール２００の他方の先端部が、右手前の６個連結電池モジュール５００ｃの短手側面の外側端部に固定される。ＤＩＮレール２００は、それぞれの第１．２支持部材１６ａと１本のネジ２５０でそれぞれ固定される。図示しないが反対側の短手側面も同様にＤＩＮレール２００により固定される。

図５（Ａ）−（Ｂ）は、図２の２個連結電池モジュール５００ｂを複数連結して生成されるさらに別の電池モジュール５００ｅ、５００ｆの構成を示す斜視図である。図５（Ａ）は、図４（Ａ）の電池モジュール５００ｃの変形例を示す。電池モジュール５００ｅでは一方の長手側面（図５（Ａ）では底面側）を通るＤＩＮレール２１０の長さが、短手側面間の長さより長くなっている。即ち、ＤＩＮレール２１０が電池モジュール５００ｅの外部に、はみ出している。この長いＤＩＮレール２１０を用いるのは、短手側面においてガイド部材が設けられる側の長手側面である。ＤＩＮレール２１０のはみ出し部分と短手側面により形成される角に、Ｌ字型取付部材４００が取付けられる。Ｌ字型取付部材４００は二つの平面部にそれぞれ１個の取付孔を有する。

各電池ブロックの外側の短手側面において、Ｌ字型取付部材４００の短手側面に接している平面部の両側端部が第５．２ガイド部材１２ｅおよび第５．３ガイド部材１３ｅのそれぞれの側面の凹部に嵌め込まれる。Ｌ字型取付部材４００の短手側面に接している平面部の取付孔と第５．２支持部材１６ｅに設けられるネジ孔が位置合わせされ、１本のネジ４５０が差し込まれて締結される。Ｌ字型取付部材４００のＤＩＮレール２１０に接している平面部の取付孔およびＤＩＮレール２１０の一番の外側の取付孔に、図示しない１本のネジが差し込まれ、電池モジュール５００ｅの設置位置に設けられる図示しない支持部材のネジ孔に締結される。即ち、ＤＩＮレール２１０のはみ出し部分は、電池モジュール５００ｅ全体を固定するための取付部となる。

図５（Ｂ）は、図４（Ｂ）の電池モジュール５００ｄを１個、図５（Ａ）の電池モジュール１００ｅを２個連結して生成される電池モジュール５００ｆを示す。即ち、合計３０個の電池ブロックが連結された電池モジュール５００ｆを示す。図４（Ｂ）の１８個連結電池モジュールｄの両方の長手側面のそれぞれに、短手側面が接するように図５（Ａ）の６個連結電池モジュール５００ｅがそれぞれ配置される。

１８個連結電池モジュール５００ｄの両方の長手側面上に通されるＤＩＮレール２００と、６個連結電池モジュール５００ｅの長手側面上に通されるＤＩＮレール２００により形成される角に、Ｌ字型取付部材４１０が取付けられる。Ｌ字型取付部材４１０は、１８個連結電池モジュール５００ｄ側のＤＩＮレール２００に接している平面部に２個の取付孔を有し、６個連結電池モジュール５００ｅ側のＤＩＮレール２００に接している平面部に１個の取付孔を有する。電池モジュール５００ｆの具体的な組立方法は後述する。

図６（Ａ）−（Ｄ）は、図５（Ａ）の電池モジュール５００ｅの組立方法を説明するための図である。図６（Ａ）に示すように図２の２個連結電池モジュールが３個、電極面同士が接するように並べられる。隣接する２個連結電池モジュール５００ｂ間はプレート型取付部材３００により連結される。２個連結電池モジュール５００ｂの短手側面に設けられる最も連結部分に近い第５．４ガイド部材１４ｅのネジ孔と、隣接する２個連結電池モジュール５００ｂの短手側面に設けられる最も連結部分に近い第５．１ガイド部材１１ｅのネジ孔と、プレート型取付部材３００の２個の取付孔が位置合わせされ、２本のネジ３５０が差し込まれて締結される。反対側の短手側面も同様に、プレート型取付部材３００により連結される。図６（Ａ）に示す例では計４箇所がプレート型取付部材３００により連結される。

次に図６（Ｂ）に示すように各２個連結電池モジュール５００ｂの長手側面において、第２．２ガイド部材１２ｂと第２．３ガイド部材１３ｂの間、第３．２ガイド部材１２ｃと第３．３ガイド部材１３ｃの間、第４．２ガイド部材１２ｄと４．３ガイド部材１３ｄの間にＤＩＮレール２００が挿入される。当該長手側面は、６個連結電池モジュール５００ｅが設置された場合に上面となるべき面である。当該長手側面上に通されるＤＩＮレール２００は、電極面間の長さと略同じ長さのＤＩＮレールである。即ち、当該ＤＩＮレール２００は、６個連結電池モジュール５００ｅの外部に、はみ出さない。各２個連結電池モジュール５００ｂの下面となるべき反対側の長手側面において、上面と同様の位置関係にある３組のガイド部材間に、電極面間の長さより長いＤＩＮレール２１０が挿入される。

次に図６（Ｃ）に示すように各２個連結電池モジュール５００ｂの上面となるべき長手側面において、ＤＩＮレール２００が第２．２支持部材１６ｂ、第３．２支持部材１６ｃ、及び第４．２支持部材１６ｄに４本のネジ２５０でネジ止めされる。また各２個連結電池モジュール５００ｂの下面となるべき長手側面において、ＤＩＮレール２１０が上面と同様の位置関係にある三つの支持部材に４本のネジ２５０でネジ止めされる。

次に図６（Ｄ）に示すように各２個連結電池モジュール５００ｂの下面となるべき長手側面において、ＤＩＮレール２１０の一端（図６（Ｄ）では右端）が２個連結電池モジュール５００ｂの外部に、はみ出している。このＤＩＮレール２１０のはみ出し部分と、そのはみ出し部分と直角をなす短手側面により形成される角に、Ｌ字型取付部材４００を取り付ける。具体的には、Ｌ字型取付部材４００の短手側面に接している平面部の両側端部が第５．２ガイド部材１２ｅおよび第５．３ガイド部材１３ｅのそれぞれの側面の凹部に嵌め込まれる。当該平面部の取付孔と第５．２支持部材１６ｅに設けられるネジ孔が位置合わせされ、１本のネジ４５０によりネジ止めされる。

図７（Ａ）−（Ｂ）は、図５（Ｂ）の電池モジュール５００ｆの組立方法を説明するための図である。図７（Ａ）に示すように１８個連結電池モジュール５００ｄの両方の長手側面のそれぞれに、短手側面が接するように、図７（Ａ）に示すように組み立てられた６個連結電池モジュール５００ｅがそれぞれ配置される。６個連結電池モジュール５００ｅのＤＩＮレール２１０がはみ出してない短手側面を１８個連結電池モジュール５００ｄの長手側面に接触させる。

１８個連結電池モジュール５００ｄの両方の長手側面上に通されるＤＩＮレール２００と、６個連結電池モジュール５００ｅの長手側面上に通されるＤＩＮレール２００により形成される角に、Ｌ字型取付部材４１０が取付けられる。Ｌ字型取付部材４１０は、１８個連結電池モジュール５００ｄ側のＤＩＮレール２００に接している平面部に２個の取付孔を有し、６個連結電池モジュール５００ｅ側のＤＩＮレール２００に接している平面部に１個の取付孔を有する。

Ｌ字型取付部材４１０の１８個連結電池モジュール側のＤＩＮレール２００に接している平面部の２個の取付孔は、当該ＤＩＮレール２００の中央部の２個の取付孔を覆うように位置合わせされる。ニ重の取付孔と第３．２支持部材１６ｃに設けられる２個のネジ孔が位置合わせされ、２本のネジ４５０が差し込まれてそれぞれ締結される。図７（Ａ）に示す例では計６箇所にＬ字型取付部材４１０が取り付けられる。

図７（Ｂ）は、図５（Ｂ）の電池モジュール５００ｆを下面から見た図である。この下面は３０個連結電池モジュール５００ｆが設置される際に底面となるべき面である。６個連結電池モジュール５００ｅの下面となるべき長手側面上に通されるＤＩＮレール２１０の内側の先端部と、１８個連結電池モジュール５００ｄの下面となるべき短手側面上に通されるＤＩＮレール２１０の先端部を覆うようにプレート型取付部材３１０が取り付けられる。プレート型取付部材３１０は２個の取付孔を有する。

プレート型取付部材３１０の一方の取付孔は、６個連結電池モジュール５００ｅの下面となるべき長手側面上に通されるＤＩＮレール２１０の最も内側の取付孔を覆うように位置合わせされる。二重の取付孔と、設置すべき支持部材に設けられるネジ孔が位置合わせされ、ネジ３５０が差し込まれて締結される。プレート型取付部材３１０の他方の取付孔は、１８個連結電池モジュール５００ｄの下面となるべき短手側面上に通されるＤＩＮレール２００の最も端部にある取付孔を覆うように位置合わせされる。ニ重の取付孔と、設置すべき支持部材に設けられるネジ孔が位置合わせされ、ネジ３５０が差し込まれて締結される。

以上説明したように本実施の形態によれば、ＤＩＮレールを用いて複数の電池ブロックを連結することにより、堅牢で形状の汎用性が高い二次電池のパッケージングを実現できる。即ち、ＤＩＮレールを使用しない図１に示したような電池モジュールでは、電池ブロック間の連結が解けないように、電池モジュールの形状に応じたケースに収納されてパッケージ化されることが通常である。

図４（Ａ）−（Ｂ）に示すような規則的な形状の電池モジュールであればケースに収納しやすいが、図５（Ｂ）に示すような不規則形状の電池モジュールの場合、通常のケースには収納しにくい。したがって、電池ブロックの組立形態を規則的な形状に制限するか、様々な形状に合わせたケースをそれぞれ用意する必要がある。前者は設置スペースに応じた電池パックの形状のカスタマイズが困難となり、後者はケースのコストが増大する。

この点、本実施の形態のようにＤＩＮレールを使用すれば複数の電池ブロックを、堅牢性を確保しつつ任意形状に組み立ることができる。電池ブロックをＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の全ての方向に連結できる。また二つの電池ブロック間を個々にネジ止めなどにより連結する場合と比較し、電池モジュール全体の剛性を向上させることができる。

またガイド部材を長手側面と短手側面において電極面と平行な方向にＤＩＮレールが通る向きに設け、電極面と平行な同一平面上の位置に設けることにより、横置きと縦置きの電池ブロックを連結することも容易である。

以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

なお、本実施の形態に係る発明は、以下に記載する項目によって特定されてもよい。

［項目１］
複数の素電池が配列されて形成される電池ブロックであって、
前記電池ブロックの外面に、他の電池ブロックと連結させるためのレールを通すためのガイド部材を設けることを特徴とする電池ブロック。

［項目２］
前記電池ブロックは直方体状に形成され、
前記ガイド部材は、前記電池ブロックの正極外部端子および負極外部端子がそれぞれ配置される対向する二面以外の四面のうち、少なくとも隣り合う二面に設けられることを特徴とする項目１に記載の電池ブロック。

前記ガイド部材は、それぞれの設置面において前記端子が配置される面と平行な方向に前記レールを通す向きに設けられ、それぞれの設置面において前記端子が配置される面からの距離が等しくなる位置に設けられることを特徴とする項目２に記載の電池ブロック。

１００ 電池ブロック、 ５００ａ，５００ｂ，５００ｃ，５００ｄ，５００ｅ，５００ｆ 電池モジュール、 １０ａ 第１ブラケット、 １０ｂ 第２ブラケット、 １０ｃ 第３ブラケット、 ２０ａ，２０ｂ 蓋部材、 ３０ａ，３０ｂ 正極外部端子部材、 １１ａ 第１ガイド部材、 １２ａ 第２ガイド部材、 １３ａ 第３ガイド部材、 １４ａ 第４ガイド部材、 １５ａ 第１支持部材、 １６ａ 第２支持部材、 １７ａ 第３支持部材、 ２００，２１０ ＤＩＮレール、 ２５０ ネジ、 ３００ プレート型取付部材、 ３１０ プレート型取付部材、 ３５０ ネジ、 ４００，４１０ Ｌ字型取付部材、 ４５０ ネジ。

本発明は、車載用二次電池や蓄電システムに利用可能である。

Claims (3)

1. 複数の素電池が配列されて形成される電池ブロックであって、
   前記電池ブロックは直方体状に形成され、
   前記電池ブロックに嵌め合わされるブラケットを備え、
   前記ブラケットは前記電池ブロックの一面を覆う平面部と、前記平面部の辺から前記一面に隣り合う面に延びる把持部とを有し、
   前記ブラケットの平面部が重なる方向に複数の電池ブロックを並べて配置した第１の配置状態において、前記複数の電池ブロックの各ブラケットの把持部にそれぞれレールを通すための第１のガイド部材を設け、
   前記ブラケットの平面部が同一平面上となるように複数の電池ブロックを並べて配置した第２の配置状態において、前記複数の電池ブロックの各ブラケットの平面部にそれぞれ前記レールを通すための第２のガイド部材を設け、
   複数の電池ブロックを第１の配置状態に並べて配置した場合において、前記複数の電池ブロックの各ブラケットのそれぞれの前記第１のガイド部材を介して前記レールを前記複数の電池ブロック間に架設して前記複数の電池ブロックを第１の配置状態に並べて連結させると共に、複数の電池ブロックを第２の配置状態に並べて配置した場合において、前記複数の電池ブロックの各ブラケットのそれぞれの前記第２のガイド部材を介して前記レールを前記複数の電池ブロック間に架設して前記複数の電池ブロックを第２の配置状態に並べて連結させることを特徴とする電池ブロック。
2. 前記第１のガイド部材および前記第２のガイド部材は、それぞれ前記電池ブロックの正極外部端子および負極外部端子がそれぞれ配置される対向する二面以外の四面のうち、少なくとも隣り合う二面に設けられ、
   前記第１のガイド部材を通して架設されるレールと前記第２のガイド部材を通して架設されるレールとにより前記電池ブロックの隣り合う二面の方向にそれぞれ他の電池ブロックを連結させることを特徴とする請求項１に記載の電池ブロック。
3. 複数の電池ブロックを前記第１の配置状態に並べて配置した場合において、前記第１のガイド部材は、複数の電池ブロックを連結させた電池モジュールの上面および下面に設けられ、
   前記電池モジュールの上面と下面に設けられるレールは、それぞれ異なる長さであり、前記電池モジュールの下面のレールは、前記電池モジュールの上面のレールより長く、前記電池モジュールの外部にはみ出されるはみ出し部分を有し、
   前記はみ出し部分は前記電池モジュールを設置位置に固定する取付部になっていることを特徴とする請求項１に記載の電池ブロック。