JP6382640B2 - バッテリシステム - Google Patents

Description

本発明は、主として大電流で充放電されるバッテリシステムに関し、とくに、電動車両などの電源として最適なバッテリシステムに関する。

多数の電池セルを積層して電池ブロックとするバッテリシステムは開発されている（特許文献１参照）。このバッテリシステムは、電池セルを直列に接続して出力電圧を高くでき、並列に接続して出力電流を大きく出来ることから、ハイブリッドカーや電動バイクなどの電源装置のように大電流で充放電される用途に使用される。このバッテリシステムは、車両を加速するときに極めて大きな電流で放電され、また、回生制動等の状態では、相当に大きな電流で充電される。このバッテリシステムは、大電流を流すことから、太い出力ラインを低抵抗な状態で接続する必要がある。このことを実現するために、電池ブロックを構成する電池セルの電極端子に接続している出力プレートに、出力ラインの接続端子を強い締め付けトルクで締め付けて接続している。

複数の電池セルを積層しているバッテリシステムは、電池セルとして角形電池が使用される。角形電池は、外周面に電極端子を絶縁して固定している。この電池セルは、電極端子に連結している出力プレートに強いトルクで止ネジが締め付けられると、その回転トルクで電極端子に強い力が作用して、電極端子の連結部に損傷を受ける弊害がある。電極端子連結部の損傷を防止するために、止ネジの回転トルクを小さくすると、電極端子に接続している出力プレートに、確実に安定して低抵抗な状態で出力ラインを接続できなくなる。とくに、ハイブリッドカーや電動バイク等の電動車両に搭載されるバッテリシステムは、出力ラインに大電流が流れることから、出力ラインを出力プレートに確実に、しかも接触抵抗を小さくして接続することが要求される。接触抵抗と電流の二乗の積に比例する電力を無駄に消費し、さらに、この消費電力が接続部分を発熱させるからである。ところが、従来のバッテリシステムは、締め付けトルクを大きくして出力ラインの接続状態を好ましい状態にすると出力プレートに強い回転モーメントが作用して電極端子の連結部が損傷されやすく、反対に締め付けトルクを小さくすると、電極端子の損傷は防止できるが、出力ラインを安定して小さい接触抵抗で出力プレートに接続できなくなる。

この欠点を解消するために、電池ブロックの両端面に配置されて、電池セルを積層方向に加圧する状態で固定しているエンドプレートに、出力ラインをネジ止めするバッテリシステムが開発されている。（特許文献２参照）

特開２００１−２２９８９６号公報 特開２０１０−８０３５３号公報

特許文献２のバッテリシステムは、図１２と図１３に示すように、連結具で連結される一対のエンドプレート９４にナット９３をインサート成形して固定すると共に、このナット９３に出力ライン９０を固定する止ネジ９２をねじ込んで固定し（図１２）、あるいはエンドプレート９４に設けたボス９５に、タッピングビスの止ネジ９７をねじ込んで出力ライン９０を固定している（図１３）。すなわち、出力ライン９０を固定する止ネジ９２、９７が、エンドプレート９４に固定しているナット９３やエンドプレート９４に設けたボス９５にねじ込まれて、出力プレート９６と出力ライン９０とを電気接続して固定している。

以上のバッテリシステムは、エンドプレートにナットをインサート成形し、あるいはエンドプレートにボスを設けるので、エンドプレートの製作に手間がかかって、製造コストが高くなる欠点がある。さらに、エンドプレートに固定しているナットに止ネジをねじ込み、あるいはエンドプレートに設けたボスにタッピングビスの止ネジをねじ込んで出力ラインを出力プレートに固定するので、止ネジの位置がナットやボスの位置で特定されることから、ナットやボスの位置と出力プレートとの相対位置を正確に特定する必要がある。相対位置がずれて止ネジが位置ずれると、出力ラインを無理なく出力プレートに接続できず、また連結する状態で、出力ラインを介して電極端子に無理な応力が作用する欠点がある。ところで、電池セルは、製造工程において外形に寸法誤差が発生する。電池セルの寸法誤差は、電池ブロックの両端面に配置されるエンドプレートのナットやボスとの相対位置をずらせる原因となる。さらに、止ネジを介して出力プレートと出力ラインとをエンドプレートに固定する構造は、組み立て後における電池セルとエンドプレートとの相対的な位置ずれが、電池セルの電極端子に無理な応力を作用させる原因となる。ハイブリッドカーや電動バイクに搭載されるバッテリシステムは、使用状態における振動から電池セルとエンドプレートとの相対的な位置ずれを皆無にすることが難しい。この状態における位置ずれは、電極端子の連結部を損傷する原因となる。

本発明は、さらに以上の欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、電池セルの電極端子に無理な応力を作用させることなく、確実に安定して、しかも低抵抗な状態で、出力プレートに出力ラインを連結できるバッテリシステムを提供することにある。

本発明のバッテリシステムは、正負の電極端子１３を端子面１０に設けてなる複数の電池セル１と、複数の電池セル１を積層している電池ブロック２の両端部に配置されて、電池ブロック２を積層方向に加圧状態で固定しているエンドプレート４とを備える。エンドプレート４の内側に配置している電池セル１の電極端子１３には、出力ライン２０を接続する金属製の出力プレート６を固定している。さらに、バッテリシステムは、エンドプレート４に連結されて、出力プレート６を保持する絶縁ホルダー７を備えている。絶縁ホルダー７は、出力プレート６を係止して位置ずれを抑制する出力プレート係止部３１と、エンドプレート４に連結されるエンドプレート連結部３２とを有している。また、絶縁ホルダー７は、エンドプレート連結部３２をエンドプレート４に連結し、出力プレート係止部３１に出力プレート６を配置して、出力プレート６に作用する回転トルクによる出力プレート６の位置ずれを阻止する構造としている。

本発明のバッテリシステムは、出力プレート６の下面に突出部６Ｃを設け、絶縁ホルダー７には突出部６Ｃを案内する凹部３４を設けて出力プレート係止部３１とし、この凹部３４の出力プレート係止部３１に突出部６Ｃを案内して、出力プレート６の回転トルクによる位置ずれを阻止する構造とする。

本発明のバッテリシステムは、絶縁ホルダー７が出力プレート６の両側に配置される一対のガイド壁３３を備えて、一対のガイド壁３３の間に出力プレート６を配置して、出力プレート６の突出部６Ｃを絶縁ホルダー７の凹部３４に案内することができる。

本発明のバッテリシステムは、出力プレート６に貫通孔６Ｂを設けて、この貫通孔６Ｂに挿入される止ネジ２２、２４にナット２３、２５をねじ込んで、出力ライン２０を出力プレート６にネジ止めすることができる。

本発明のバッテリシステムは、出力プレート６には両面を貫通する雌ねじ孔６Ｄを設けて、この雌ねじ孔６Ｄに止ネジ２４をねじ込んで、出力ライン２０を出力プレート６にネジ止めする。

本発明のバッテリシステムは、絶縁ホルダー７の出力プレート係止部３１に、出力プレート６をネジ止めする止ネジ２２のネジ頭２２Ａ又はナット２５を案内して、出力プレート６の回転トルクによる位置ずれを阻止することができる。

本発明のバッテリシステムは、エンドプレート４を金属製とし、電池セル１の端子面１０と平行な外周面に、絶縁ホルダー７のエンドプレート連結部３２が挿入される連結穴４ｂを有し、この連結穴４ｂに絶縁ホルダー７のエンドプレート連結部３２が挿入されて、絶縁ホルダー７をエンドプレート４に連結することができる。

本発明のバッテリシステムは、絶縁ホルダー７のエンドプレート連結部３２を、エンドプレート４の連結穴４ｂに脱着自在に連結する構造とすることができる。

本発明のバッテリシステムは、出力プレート６を絶縁ホルダー７の出力プレート係止部３１に出し入れ自在に配置することができる。

以上のバッテリシステムは、電池セルの電極端子に無理な応力を作用させることなく、確実に安定して、しかも低抵抗な状態で、出力プレートに出力ラインを連結できる特徴がある。それは、以上のバッテリシステムが、出力プレートを保持する絶縁ホルダーをエンドプレートに連結して設け、この絶縁ホルダーの出力プレート係止部の内側に出力プレートを配置し、エンドプレート連結部をエンドプレートに連結して、絶縁ホルダーでもって出力プレートの回転トルクによる位置ずれを阻止するからである。

本発明の一実施の形態にかかるバッテリシステムの斜視図である。 図１に示すバッテリシステムの分解斜視図である。 図１に示すバッテリシステムの平面図である。 図３に示すバッテリシステムのＩＶ−ＩＶ線断面図である。 電池ブロックの積層構造を示す分解斜視図である。 図１に示すバッテリシステムの要部拡大分解斜視図である。 図６に示す絶縁ホルダーと出力プレートの底面斜視図である。 図３に示すバッテリシステムの要部拡大平面図である。 出力プレートと出力ラインの接続構造の他の一例を示す拡大分解断面図である。 出力プレートと出力ラインの接続構造の他の一例を示す拡大断面図である。 出力プレートと出力ラインの接続構造の他の一例を示す拡大分解断面図である。 従来のバッテリシステムにおける出力ラインの接続構造の一例を示す要部拡大断面図である。 従来のバッテリシステムにおける出力ラインの接続構造の他の一例を示す要部拡大断面図である。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するためのバッテリシステムを例示するものであって、本発明はバッテリシステムを以下のものに特定しない。さらに、本発明は、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。

以下の実施例に示すバッテリシステムは、主として、エンジンとモータの両方で走行するハイブリッドカーやプラグインハイブリッドカー、モータのみで走行する電気自動車、モータで走行する電動バイクなどの電動車両の電源に最適である。ただし、本発明のバッテリシステムは、電動車両以外の大出力が要求される用途にも使用できる。

図１ないし図４のバッテリシステムは、複数の電池セル１を積層している電池ブロック２と、この電池ブロック２の両端面に配置されて、積層された電池セル１を積層方向に加圧する状態で固定している一対のエンドプレート４と、一対のエンドプレート４を連結している連結具５と、電池ブロック２を構成する電池セル１の電極端子１３に固定している出力プレート６とを備える。

電池セル１は、図５に示すように、厚さに比べて幅が広い、言い換えると幅よりも薄い角形電池で、厚さ方向に積層されて電池ブロック２としている。電池セル１はリチウムイオン二次電池である。ただし、電池セルは、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池等、充電できる全ての二次電池とすることもできる。図の電池セル１は、幅の広い両表面を四角形とする角形の電池で、両表面を対向するように積層して電池ブロック２としている。電池セル１は、正負の電極端子１３を設けている端子面１０を同一面、図４と図５にあっては上面とする姿勢で積層される。隣接する電池セル１を絶縁するために、電池セル１の間には絶縁スペーサ１５を挟着している。図の電池セル１は、端子面１０の両端部に正負の電極端子１３を設けて、中央部には、ガス排出弁１１のガス排出口１２を設けている。図示しないが、ガス排出口１２から排出されるガスを外部に排気する中空状のガス排出ダクトが、電池ブロック２の端子面１０の中央に積層方向に伸びるように配置されて、電池セル１のガス排出弁１１から排出されるガスを外部に排出する。

電池ブロック２は、隣接する電池セル１の正負の電極端子１３に金属板のバスバー１４を接続して、バスバー１４でもって電池セル１を直列に接続している。バスバー１４は、貫通孔を設けて、この貫通孔に電極端子１３を挿入し、電極端子１３に設けた雄ネジにナット１６をねじ込んで電極端子１３に連結している。ただし、バスバーは、図示しないが、貫通孔に電極端子を挿入し、電極端子と貫通孔との境界にレーザービームを照射して電極端子に溶接することもできる。さらに、電極端子に雌ネジ孔を設け、この雌ネジ孔に止ネジをねじ込んでバスバーを連結することもできる。

隣接する電池セル１を互いに直列に接続するバッテリシステムは、出力電圧を高くして出力を大きくできる。ただし、バッテリシステムは、隣接する電池セル１を並列に接続して出力電流を大きくでき、また直列と並列に接続して出力電圧と出力電流を大きくすることができる。

電池ブロック２は、図４と図５に示すように、積層している電池セル１の間に絶縁スペーサ１５を挟着している。絶縁スペーサ１５は、隣接する電池セル１を絶縁する。絶縁スペーサ１５で絶縁して積層される電池セル１は、外装缶をアルミニウムなどの金属製にできる。電池セル１の間に絶縁スペーサ１５を挟着する構造は、絶縁スペーサ１５をプラスチック等の熱伝導率の小さい材質で製作して、隣接する電池セル１の熱暴走を効果的に防止できる効果もある。ただ、電池ブロックは、電池セルの外装缶の表面を、絶縁被膜で覆って絶縁することにより、絶縁スペーサを挟着することなく複数の電池セルを積層することもできる。この絶縁被膜には、プラスチック製の熱収縮チューブや絶縁塗料が使用できる。この電池ブロックは、電池セルの底面や上面を冷却パイプや冷却プレートで冷却する構造として、電池セルを底面や上面から効率よく冷却できる。

さらに、図２のバッテリシステムは、電池ブロック２の両端に配置される電池セル１の外側に、絶縁性のエンドスペーサ１５’を介してエンドプレート４を配置している。この構造は、エンドプレート４を金属製としながら、外装缶を金属製とする電池セル１を、絶縁性を有するエンドスペーサ１５’で絶縁して積層できる。この構成によると、積層される複数の電池セル１の絶縁を確実に行うことができ、より信頼性の高いバッテリシステムを提供できる。

電池ブロック２は、積層している複数の電池セル１が、一対のエンドプレート４と、一対のエンドプレート４を連結する連結具５とで積層方向に加圧される状態で固定されている。

エンドプレート４は、電池セル１の外形と同じ形状と寸法の四角形として、積層している電池ブロック２を両端面から挟着して、電池セル１を積層方向に加圧して固定している。エンドプレート４は金属製で、アルミニウムやアルミニウム合金などの軽くて強靭な金属が使用されている。ただ、エンドプレートはプラスチックに金属プレートを積層する構造とすることもできる。

連結具５は鉄などの金属製で、その両端部を止ネジ１９でエンドプレート４に固定している。図の連結具５は、金属板を折曲加工して、両端部に内側に折曲している折曲部５Ａを設けている。折曲部５Ａが止ネジ１９を介してエンドプレート４に固定されて、連結具５は一対のエンドプレート４を電池セル１を積層方向に加圧する状態で固定する。エンドプレート４は、連結具５を固定する止ネジ１９をねじ込む雌ネジ孔４ａを表面の両側に沿って設けている。エンドプレート４は、止ネジ１９をねじ込んで固定するナットを非回転状態に固定することができ、また、ナットを回転しないように嵌着できる凹部を内側に設けて、ここにナットを嵌着して回転しないように配置して、このナットに止ネジ１９をねじ込んで連結具を固定することもできる。

バッテリシステムは、電極端子１３に出力プレート６を固定して、この出力プレート６に出力ライン２０を固定して、電極端子１３を出力ライン２０に接続している。出力ライン２０は、出力プレート６を介して電極端子１３に接続される。出力ライン２０は、電池ブロック２をモータなどの負荷や発電機などの充電器に接続するライン、あるいは、複数の電池ブロックを互いに並列や直列に接続するラインである。

図４、及び図６〜図８に示す出力ライン２０は、圧着端子などの接続端子２１を端部に接続して、この接続端子２１を出力プレート６にネジ止めして固定している。接続端子２１は貫通孔２１Ａを有する金属板の丸端子で、出力ライン２０のリード線を圧着して連結している。

出力プレート６は、一端を電池セル１の電極端子１３に固定して、他端を出力ライン２０に固定している。図４、及び図６〜図８に示す出力プレート６は金属板で、両端部に貫通孔６Ａ、６Ｂを設けている。この出力プレート６は、電極端子１３を貫通孔６Ａに挿通し、この電極端子１３に設けた雄ネジにナット１６をねじ込んで電極端子１３に固定される。また、出力プレート６は、他方に設けた貫通孔６Ｂに止ネジ２２を挿入し、この止ネジ２２にナット２３をねじ込んで出力ライン２０の接続端子２１を出力プレート６に固定している。止ネジ２２は、上向きに貫通孔６Ｂに挿入されると共に、ネジ頭２２Ａを溶接等の方法で出力プレート６に非回転状態に固定している。この止ネジ２２の先端部であって、出力プレート６から上に突出する部分に出力ライン２０の接続端子２１を挿入して、出力ライン２０の接続端子２１を出力プレート６に重ねると共に、止ネジ２２にナット２３がねじ込まれて、接続端子２１を出力プレート６に固定している。

ただ、本発明は、出力ライン２０を出力プレート６にネジ止めする構造を特定しない。たとえば、図９に示すように、出力ライン２０に接続された接続端子２１の貫通孔２１Ａに下向きに止ネジ２４を挿入して、この止ネジ２４にナット２５をねじ込んで、出力ライン２０の接続端子２１を出力プレート６に固定することもできる。この止ネジ２４は、出力ライン２０の接続端子２１に挿入されて、出力プレート６の貫通孔６Ｂに挿入され、出力プレート６の下面に溶接等により固定されたナット２５にねじ込まれて、出力ライン２０を出力プレート６に固定する。さらに、別の連結構造として、図１０に示すように、出力プレート６に雌ねじ孔６Ｄを設けて、出力ライン２０の接続端子２１に挿入している止ネジ２４を雌ねじ孔６Ｄにねじ込んで、出力ライン２０を出力プレート６に固定することもできる。

出力プレート６は、ナット２３や止ネジを締め付けて出力ライン２０を固定するときに、図８の矢印Ａで示すように、止ネジ２２の軸を中心とする回転モーメントを受ける。出力プレート６に作用する回転モーメントは、電極端子１３の連結部に損傷を与える原因となる。出力プレート６の回転モーメントによる電極端子１３の連結部の損傷を防止するために、絶縁ホルダー７を設けている。

絶縁ホルダー７は、出力プレート６を係止する出力プレート係止部３１と、エンドプレート４に連結されるエンドプレート連結部３２とを有し、全体を絶縁材のプラスチックで成形している。図１〜図４の絶縁ホルダー７は、電池ブロック２の上面に配置される絶縁カバー８に一体的に成形している。ただ、絶縁ホルダーは、絶縁カバーと別の部材として成形することもできる。

図６〜図８に示す絶縁ホルダー７は、出力プレート６に作用する回転トルクによる位置ずれを阻止するための出力プレート係止部３１として、凹部３４が設けられている。出力プレート６は、下面に突出部６Ｃが設けられており、絶縁ホルダー７の凹部３４へ突出部６Ｃが案内されるように構成される。図に示す出力プレート６は、突出部６Ｃとして、下方に突出する折曲リブ６ｘを先端に設けており、絶縁ホルダー７は、出力プレート６の先端に設けた折曲リブ６ｘを案内する係止凹部３４ｘを設けている。出力プレート係止部３１の係止凹部３４ｘは、上方を開口している溝状の凹部で、その横幅（Ｗ）を、出力プレート６の折曲リブ６ｘを挿入できるが、狭い隙間となる大きさとして、出力プレート６の回転モーメントによる横ずれを阻止する。係止凹部３４ｘは、出力プレート６の先端に設けた折曲リブ６ｘを保持して、回転モーメントによる位置ずれを阻止するので、極めて効果的に出力プレート６を保持して回転を阻止できる。また、絶縁ホルダー７は、出力プレート６の両側に配置される一対のガイド壁３３を有している。ガイド壁３３は、出力プレート６を絶縁ホルダー７に配置する際、出力プレート６の突出部６Ｃを絶縁ホルダー７の係止凹部３４ｘへ案内するようになっている。なお、ガイド壁３３は、出力プレート６と他の部品との接触を防止するための絶縁部材も兼ねている。

さらに、図４と図６に示す絶縁ホルダー７は、止ネジ２２のネジ頭２２Ａを入れる挿入凹部３５を設けている。挿入凹部３５は、止ネジ２２のネジ頭２２Ａを挿入して、ネジ頭２２Ａを位置ずれしないように定位置に保持するように構成することもできる。この挿入凹部３５は、止ネジ２２のネジ頭２２Ａを挿入できるが、挿入する状態で位置ずれしないように、内形をネジ頭２２Ａの外形よりもわずかに大きくして、ネジ頭２２Ａと挿入凹部３５との隙間を、たとえば１ｍｍ以下とする。

さらに、絶縁ホルダー７の挿入凹部３５は、図１１に示すように、ここに挿入される止ネジ２２のネジ頭２２Ａを多角形状（例えば六角形）とし、挿入凹部３５の内形を、ネジ頭２２Ａと同じ多角形状（六角形）であって、ネジ頭２２Ａの外形よりもわずかに大きな内形とすることで、ネジ頭２２Ａを挿入凹部３５に対して回転しないように保持できる。この挿入凹部３５は、その内形をネジ頭２２Ａの外形と同じ形状として、ネジ頭２２Ａを回転しない状態に嵌入して、ナット２３をねじ込むときに止ネジ２２が回転しないように保持できる。 この挿入凹部３５は、止ネジ２２の回転を阻止するので、止ネジ２２のネジ頭２２Ａを溶接等により出力プレート６に非回転状態に固定することで、ナット２３を締め付ける際における出力プレート６の回転トルクによる位置ずれを阻止できる。したがって、この挿入凹部３５は、出力プレート係止部３１として、出力プレート６の回転モーメントによる位置ずれを阻止することができる。この挿入凹部３５も、その内形をネジ頭２２Ａの外形よりもわずかに大きくして、ネジ頭２２Ａと挿入凹部３５との隙間を、たとえば１ｍｍ以下とする。

以上の図の絶縁ホルダー７は、止ネジ２２のネジ頭２２Ａを挿入凹部３５に入れて保持するが、図９に示すように、止ネジ２２に代わってナット２５を嵌入することもできる。絶縁ホルダー７の挿入凹部３５に嵌入されるナット２５は、下向きにねじ込まれる止ネジ２４がねじ込まれて、出力ライン２０を出力プレート６に固定する。この挿入凹部３５は、ナット２５の外形よりもわずかに大きい内形の多角形（六角形）で、ナット２５を回転しないように保持する。この挿入凹部３５も、ナット２５の回転を阻止するので、ナット２５を溶接等により出力プレート６に非回転状態に固定することで、止ネジ２４を締め付ける際における出力プレート６に生じる回転トルクによる位置ずれを阻止できる。したがって、この挿入凹部３５も、出力プレート係止部３１として、出力プレート６の回転モーメントによる位置ずれを阻止することができる。

さらに、図１１と図９に示すように、挿入凹部３５に挿入される止ネジ２２のネジ頭２２Ａやナット２５の外形を多角形状とし、挿入凹部３５の内形をこれ等の外形に沿う多角形状とする構造は、止ネジ２２のネジ頭２２Ａやナット２５を、必ずしも出力プレート６の下面に非回転状態に固定する必要はない。それは、挿入凹部３５の内形をネジ頭２２Ａの外形と同じ形状としてネジ頭２２Ａを嵌入することで、ナット２３をねじ込むときに止ネジ２２が回転しないように保持でき、あるいは、挿入凹部３５の内形をナット２５の外形と同じ形状としてナット２５を嵌入することで、止ネジ２４をねじ込むときにナット２５が回転しないように保持できるからである。このため、止ネジ２２のネジ頭２２Ａやナット２５を出力プレート６の下面に溶接等により固定することなく、止ネジ２２にナット２３をねじ込み、あるいは、ナット２５に止ネジ２４をねじ込んで出力ライン２０の接続端子２１を出力プレート６に固定できる。

エンドプレート連結部３２は、金属製のエンドプレート４に設けた連結穴４ｂに挿入されて、エンドプレート４の定位置に連結される。エンドプレート４は、電池セル１の端子面１０と平行な外周面（図４及び図５において上面）に、エンドプレート連結部３２を挿入する連結穴４ｂを設けている。図４の断面図に示すエンドプレート４は、図において上下に貫通する連結穴４ｂを設けている。この連結穴４ｂにエンドプレート連結部３２を挿入して、絶縁ホルダー７を位置ずれしないようにエンドプレート４に連結している。エンドプレート連結部３２は、図６に示すように、下面に突出する突出リブ３２ｘで、突出リブ３２ｘを横ずれしないように、エンドプレート４の連結穴４ｂに挿入している。突出リブ３２ｘは、エンドプレート４の連結穴４ｂに隙間なく、あるいは狭い隙間で挿入できる形状としている。とくに、出力プレート６の回転モーメントが作用する横方向に隙間なく、あるいは狭い隙間としている。絶縁ホルダー７は、エンドプレート連結部３２が連結穴４ｂに挿入されて、位置ずれしないようにエンドプレート４に連結される。

絶縁ホルダー７は、プラスチック等の絶縁材で製作して、金属製の出力プレート６、止ネジ２２、２４、ナット２３、２５などを金属製のエンドプレート４から絶縁して定位置に保持する。図４の絶縁ホルダー７は、エンドプレート連結部３２がエンドプレート４の連結穴４ｂに脱着自在に連結される。また、出力プレート６は、絶縁ホルダー７の出力プレート係止部３１に出し入れ自在に配置される。このバッテリシステムは、簡単に能率よく組み立てできる。それは、電池ブロック２のエンドプレート４の定位置に絶縁ホルダー７を連結し、その後、絶縁ホルダー７の出力プレート係止部３１に出力プレート６を配置して、これを電極端子１３に連結し、電極端子１３に連結された出力プレート６に出力ライン２０を連結して、出力プレート６の回転モーメントによる位置ずれを防止しながら、出力プレート６に出力ライン２０を固定できるからである。

以上のバッテリシステムは、出力プレート６が絶縁ホルダー７に設けられる出力プレート係止部３１に係止されると共に、絶縁ホルダー７のエンドプレート連結部３２をエンドプレート４の連結穴４ｂに挿入して絶縁ホルダー７をエンドプレート４に固定する構成となっている。また、上述の通り、電池セル１は、一対のエンドプレート４と、一対のエンドプレート４を連結する連結具５とで積層方向に加圧される状態で固定されている。そのため、出力プレート６が絶縁ホルダー７に設けられる出力プレート係止部３１に係止されることで、電池セル１に対する出力プレート６の相対位置がずれることを抑制することができるようになっている。つまり、この構成によると、出力プレート６の回転モーメントによる位置ずれを抑制することで、締め付けトルクを大きくしても電極端子１３の損傷を防止できる。

一方で、エンドプレート４と電池セル１の相対位置を完全に固定できるとは限らない。例えば、上述の構成では、複数の電池セル１を積層方向に加圧した状態で固定するようになっており、複数の電池セル１は、絶縁スペーサ１５との間に生じる摩擦力によって保持される構成となる。このような緊圧状態とすることで電池セル１を固定する構造では、生じる摩擦力より大きな外力が加わった場合には、固定状態を維持できず、エンドプレート４に対して電池セル１が位置ずれすることがある。

次に、この問題を考慮した本発明の他の実施形態について説明する。上述の通り、緊圧状態とすることで電池セル１を固定する構造において、生じる摩擦力より大きな外力が加わった場合には、電池セル１は、エンドプレート４に対して、電池セル１の積層方向に対して垂直な方向へ変位することになる。そのため、出力プレート６がエンドプレート４に対して完全に固定される構成において、電池セル１がエンドプレート４に対して位置ずれすると、出力プレート６と電極端子１３の連結部分に応力がかかることになる。この問題を解決するために、本発明の他の実施形態では、絶縁ホルダー７に対する出力プレート６の積層方向に対して垂直な方向へ変位が許容されるように構成される。上述の構成とすることで、絶縁ホルダー７は、エンドプレート４に対して固定されているが、絶縁ホルダー７に対する出力プレート６の積層方向に対して垂直な方向へ変位が許容されるので、エンドプレート４に対して電池セル１が位置ずれしても、出力プレート６と電極端子１３の連結部分に応力がかかることを防止できる。

具体的には、係止凹部３４ｘの横幅（Ｗ）は、電池セル１と共に変位する出力プレート６の突出部６Ｃと、当接しないように構成される。本発明の実施形態におけるバッテリシステムでは、連結具５が電池ブロック２の側面に配置されている構成となっているが、この構成では、製造上の制約により、連結具５と電池セル１あるいは、連結具５と絶縁スペーサ１５との間にはある程度の寸法の隙間が形成される。具体的には、電池セル１や絶縁スペーサ１５の寸法ばらつきが生じても、バッテリシステムを形成した際に、連結具５と電池セル１や絶縁スペーサ１５とが干渉しないように、所定の寸法のクリアランスを設けるように設計される。振動等による電池セル１の位置ずれを考えた場合、電池セル１は、連結具５によって変位が規制されるので、このクリアランスとして設けた隙間の寸法以上に電池セル１が変位することはない。例えば、係止凹部３４ｘの横幅（Ｗ）は、このクリアランスを考慮した寸法とすることで、ネジ止めの回転モーメントによる出力プレート６の位置ずれを防止しながら、車両の振動等によって電池セル１が位置ずれした際に、出力プレート６に負荷がかかることを防止することができるように構成することができる。なお、係止凹部３４ｘは、回転モーメントによる出力プレート６の変位は抑制する必要があるため、積層方向における出力プレート６の位置ずれを規制するように構成される。また、ガイド壁３３や挿入凹部３５についても同様であり、このクリアランスを考慮した寸法とすることで、絶縁ホルダー７に対する出力プレート６の積層方向に対して垂直な方向へ変位が許容されるように構成することができる。

以上の構成によると、係止凹部３４ｘは、積層方向に対して垂直な方向における出力プレート６の変位は抑制せず、出力プレート６の回転モーメントによる変位のみを規制するようになっている。つまり、この構成によると、ネジ止めの回転モーメントによる出力プレート６の位置ずれを防止しながら、車両の振動等によってエンドプレート４に対して電池セル１が位置ずれした際に、電極端子１３に負荷がかかることを防止できる。

なお、絶縁ホルダー７に対する出力プレート６の積層方向に対して垂直な方向へ変位が許容されるように構成すればよいので、突出部６Ｃや係止凹部３４ｘは、上述の形状に限定されるわけではない。例えば、突出部６Ｃを出力プレート６の側面側に設ける構成とすることもでき、このような形状の変更を行っ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。

本発明のバッテリシステムは、大電力が要求される車両のモータに電力を供給する電源装置や、自然エネルギーや深夜電力を蓄電する蓄電装置に最適に使用される。

１…電池セル
２…電池ブロック
４…エンドプレート
４ａ…雌ネジ孔
４ｂ…連結穴
５…連結具
５Ａ…折曲部
６…出力プレート
６Ａ…貫通孔
６Ｂ…貫通孔
６Ｃ…突出部
６ｘ…折曲リブ
６Ｄ…雌ねじ孔
７…絶縁ホルダー
８…絶縁カバー
１０…端子面
１１…ガス排出弁
１２…ガス排出口
１３…電極端子
１４…バスバー
１５…絶縁スペーサ
１５’…エンドスペーサ
１６…ナット
１９…止ネジ
２０…出力ライン
２１…接続端子
２１Ａ…貫通孔
２２…止ネジ
２２Ａ…ネジ頭
２３…ナット
２４…止ネジ
２５…ナット
３１…出力プレート係止部
３２…エンドプレート連結部
３２ｘ…突出リブ
３３…ガイド壁
３４…凹部
３４ｘ…係止凹部
３５…挿入凹部
９０…出力ライン
９２…止ネジ
９３…ナット
９４…エンドプレート
９５…ボス
９６…出力プレート
９７…止ネジ

Claims (6)

1. 正負の電極端子を端子面に設けてなる複数の電池セルと、
   前記複数の電池セルを積層してなる電池ブロックの両端部に配置されて、前記電池ブロックを積層方向に加圧状態で固定してなるエンドプレートとを備え、
   前記エンドプレートの内側に配置してなる前記電池セルの電極端子に、出力ラインを接続する金属製の出力プレートを固定してなるバッテリシステムであって、
   前記エンドプレートに連結されて、前記出力プレートを保持する絶縁ホルダーを備えており、
   前記絶縁ホルダーは、前記出力プレートを係止する出力プレート係止部と、前記エンドプレートに連結されるエンドプレート連結部とを有し、
   前記エンドプレート連結部が前記エンドプレートに連結され、前記出力プレート係止部に前記出力プレートが保持されて、前記絶縁ホルダーでもって前記出力プレートの回転トルクによる位置ずれを阻止され、
   さらに、前記出力プレートが下面に突出部を有し、前記絶縁ホルダーの出力プレート係止部が、前記突出部を案内する凹部を有し、前記突出部が凹部である出力プレート係止部に案内されて、前記出力プレートに作用する回転トルクによる位置ずれを阻止するようにしてなることを特徴とするバッテリシステム。
2. 請求項１に記載されるバッテリシステムであって、
   前記絶縁ホルダーが前記出力プレートの両側に配置される一対のガイド壁を有し、前記一対のガイド壁の間に前記出力プレートが配置されて、前記突出部が前記凹部に案内されるようにしてなるバッテリシステム。
3. 請求項１または２に記載されるバッテリシステムであって、
   前記出力プレートが貫通孔を有し、この貫通孔に挿入される止ネジにナットがねじ込まれて前記出力ラインが前記出力プレートにネジ止めされるようにしてなるバッテリシステム。
4. 請求項３に記載されるバッテリシステムであって、
   前記絶縁ホルダーの出力プレート係止部が、前記出力プレートをネジ止めする止ネジのネジ頭又はナットを案内して、前記出力プレートの回転トルクによる位置ずれを阻止するようにしてなることを特徴とするバッテリシステム。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載されるバッテリシステムであって、
   前記エンドプレートが金属製であって、前記電池セルの端子面と平行な外周面には、前記絶縁ホルダーのエンドプレート連結部が挿入される連結穴を設けており、この連結穴に前記絶縁ホルダーのエンドプレート連結部が挿入されて、前記絶縁ホルダーが前記エンドプレートに連結されてなることを特徴とするバッテリシステム。
6. 請求項５に記載されるバッテリシステムであって、
   前記絶縁ホルダーのエンドプレート連結部が、前記エンドプレートの連結穴に脱着自在に連結されてなることを特徴とするバッテリシステム。

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