JP6698484B2

JP6698484B2 - 組電池

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Publication number: JP6698484B2
Application number: JP2016184732A
Authority: JP
Inventors: 隆幸信平
Original assignee: Envision AESC Japan Ltd
Current assignee: Envision AESC Japan Ltd
Priority date: 2016-09-21
Filing date: 2016-09-21
Publication date: 2020-05-27
Anticipated expiration: 2036-09-21
Also published as: JP2018049753A

Description

本発明は、複数個の電池を一列状に配置した電池列を、ユニット筐体に上下方向に複数段積み上げてなる組電池に関する。

例えば、電気自動車やハイブリッド車の車載電源装置は、車両のシステム側の要求に応じ、モータジェネレータに対しインバータを介して三相交流電力に変換される直流電流を供給する。一般に、この種の車載電源装置は、複数個の電池を組み合わせた組電池で構成される。
従来のこの種の組電池として、例えば、特許文献１に示すものが知られている。特許文献１に示す組電池は、複数個の電池（リチウムイオン二次電池）を組み合わせた電池モジュールであって、各電池は、一対の底面と側面とからなる柱状形で、前記側面が一対の平面部と一対の曲面部とからなる角丸長方形の形状を有しており、複数個の電池のぞれぞれの平面部が隙間を空けながら対面し、かつそれぞれの底面が同じ方向を向くように一列状に配列されている。

この特許文献１に示した組電池においては、複数個の電池が一列状に配列されているので、かかる電池の個数を増加しようとすると、複数個の電池の配列方向の大きさが大きくなってしまうという問題がある。
この問題を解決するために、複数個の電池の配列方向の大きさを大きくせずに電池の個数を増加させるものとして、例えば、特許文献２に示すものが知られている。

特許文献２に示す組電池は、複数個の電池を一列状にユニットケース内に収納固定したユニット電池を、上下方向に複数段積み上げて載置して構成されている。
この組電池によれば、複数個の電池の配列方向の大きさを大きくせずに電池の個数を増加させることができる。
また、複数個の電池を一列状に配置した電池列を、上下方向に複数段積み上げてなる組電池として、例えば、特許文献３に示すものが知られている。

特許文献３に示す組電池は、上下方向及び水平方向に延びる所定板厚のウェイト本体を備え、ウェイト本体の厚み方向の面に、ウェイト本体から突出する第１の載置部、第２の載置部、第３の載置部及び第４の載置部を上下方向に沿って所定の間隔で設け、第１の載置部、第２の載置部、第３の載置部及び第４の載置部のそれぞれの上に、複数個の電池を一列状に配置したもの（電池モジュール）を載置して構成されている。
この特許文献３に示す組電池においても、複数個の電池の配列方向の大きさを大きくせずに電池の個数を増加させることができる。

特開２０１２−１４６５８８号公報特開２００３−５１２９９号公報特開２０１４−１２０２７２号公報

しかしながら、これら従来の特許文献２及び特許文献３に示す組電池にあっては、以下の問題点があった。
即ち、特許文献２に示す組電池にあっては、上段のユニット電池における複数個の電池と下段のユニット電池における複数個の電池とが密着しているため、放熱性が悪いという問題がある。つまり、上段側の複数個の電池で発生した熱が下段側の複数個の電池に直接伝熱し、また、下段側の複数個の電池で発生した熱が上段側の複数個の電池に直接伝熱し、上段側及び下段側の電池が加熱されやすく、電池特性が劣化しやすいという問題がある。

一方、特許文献３に示す組電池の場合には、上段側の複数個の電池と下段側の複数個の電池との間に隙間が設けられているため、放熱性の問題はないが、上段側の複数個の電池と下段側の複数個の電池との間には載置部が設けられている。具体的に述べると、２段目の複数個の電池と１段目の複数個の電池との間に第１載置部、３段目の複数個の電池と２段目の複数個の電池との間に第２載置部、４段目の複数個の電池と３段目の複数個の電池との間に第３載置部が設けられている。このため、これら複数の載置部の存在により、組電池の上下方向の高さが高くなってしまうという問題がある。

従って、本発明は、このような問題点に着目してなされたものであり、その目的は、上下方向の高さを高くすることなくコンパクト性を維持しつつ放熱性を向上させて電池特性の長期信頼性を確保することができる、複数個の電池を一列状に配置した電池列をユニット筐体に上下方向に複数段積み上げてなる組電池を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る組電池は、複数個の電池を一列状に配置した電池列をユニット筐体に上下方向に複数段積み上げてなる組電池であって、前記ユニット筐体は、前記上下方向に延びる４本の柱部材であって、複数段に積み上げられる電池列の配列方向である左右方向及び該左右方向に直交する前後方向において、各段の電池列の外側に配置される４本の柱部材と、前記前後方向において各段の電池列の外側に配置される各段ごとに２本ずつ設けられる梁部材であって、それぞれが前記左右方向に延びてそれぞれの両端が２本の前記柱部材に固定される複数の梁部材とを備え、最下段以外の段の電池列が、当該段に対応して設けられた２本の前記梁部材に１つ下の段の電池列と隙間を設けて浮かした状態で固定部材によって固定されることを要旨とする。

本発明に係る組電池によれば、上下方向の高さを高くすることなくコンパクト性を維持しつつ放熱性を向上させて電池特性の長期信頼性を確保することができる、複数個の電池を一列状に配置した電池列をユニット筐体に上下方向に複数段積み上げてなる組電池を提供できる。

本発明の一実施形態に係る組電池の斜視図である。図１に示す組電池の平面図である。図１に示す組電池の右側面図である。図２における４−４線に沿う断面図である。各電池の斜視図である。図１に示す組電池を構成するユニット筐体の一部の斜視図である。ハーネスと電池に設けられた負極端子との接続状態を説明するための図である。図１に示す組電池が搭載された車両が進行方向において急発進した場合の２段目の電池列の挙動を説明するための図である。但し、図８において、２段目の第１梁部材は図示されていない。図１に示す組電池の模式的回路図である。２段目の電池列を第１梁部材に固定するための第１固定部材の変形例を説明するための図である。

以下、本発明の一実施形態に係る組電池について図１乃至図１０を参照して説明する。
図１には、本発明の一実施形態に係る組電池１が示されており、この組電池１は、例えば、車両のシステム側の要求に応じ、モータジェネレータに対しインバータを介して三相交流電力に変換される直流電流を供給する電気自動車やハイブリッド車の車載電源装置に用いられる。

図１に示す組電池１は、複数個（本実施形態にあっては１６個）の電池２を一列状に配置した電池列３ａ，３ｂをユニット筐体１０に上下方向に複数段（本実施形態にあっては２段）に積み上げてなる。ここで、１段目の電池列３ａは、図１における矢印Ａで示す右方向及び矢印Ｂで示す左方向である左右方向に複数個の電池２が配列されている。また、２段目の電池列３ｂは、１段目の電池列３ａに対し、矢印Ｅで示す上方向に配置され、複数個の電池２が左右方向に配列されている。図１において、矢印Ｃは前方向を、矢印Ｄは後方向を、矢印Ｆは下方向を示している。以後、本明細書においては、これらの方向を基準に説明する。

１段目の電池列３ａ及び２段目の電池列３ｂのそれぞれを構成する各電池２は、図５に示すように、扁平な直方体形状のケース内にリチウム二次イオン電池である複数の図示しないセルが収納されている。そして、各電池２の一側端面には、正極端子２ａと負極端子２ｂとが設けられている。
ここで、１段目の電池列３ａにおいて、左端の電池２から右端の電池２まで１６個の電池２が一列状に配列されている。そして、左端の電池２は、正極端子２ａ及び負極端子２ｂを設けた一端側面（前面）を前側とし、正極端子２ａを上側、負極端子２ｂを下側に配置している。以後、左端から右端にかけて電池２は、正極端子２ａ及び負極端子２ｂを設けた一端側面を前側とし、隣接する電池２の正極端子２ａ及び負極端子２ｂと上下が逆になるように正極端子２ａ及び負極端子２ｂを上下に配置している。このため、右端の電池２は、負極端子２ｂを上側、正極端子２ａを下側に配置している。

また、２段目の電池列３ｂにおいて、左端の電池２から右端の電池２まで１６個の電池２が一列状に配列されている。そして、左端の電池２は、正極端子２ａ及び負極端子２ｂを設けた一端側面（前面、端子面）を前側とし、正極端子２ａを上側、負極端子２ｂを下側に配置している。以後、左端から右端にかけて電池２は、正極端子２ａ及び負極端子２ｂを設けた一端側面（前面、端子面）を前側とし、隣接する電池２の正極端子２ａ及び負極端子２ｂと上下が逆になるように正極端子２ａ及び負極端子２ｂを上下に配置している。このため、右端の電池２は、負極端子２ｂを上側、正極端子２ａを下側に配置している。

ここで、組電池１の電気回路は、図９に示すように、２段目の電池列３ｂと１段目の電池列３ａとが直列に接続される。
２段目の電池列３ｂにおいて、図１及び図９に示すように、左端の電池２の正極端子２ａがハーネスＨを介してジャンクションボックス１７内のリレーＲＬ１に接続され、負極端子２ｂが右隣の電池２の正極端子２ａにバスバー５を介して接続され、この右隣の電池２の負極端子２ｂが更に右隣の電池２の正極端子２ａにバスバー５を介して接続され、これが繰り返されて、右端一個手前の電池２の負極端子２ｂが右端の電池２の正極端子２ａにバスバー５を介して接続される。そして、２段目の電池列３ｂの右端の電池２の負極端子２ｂが、１段目の電池列３ａの右端の電池２の正極端子２ａに導電経路としてのハーネスＨを介して接続される。そして、この１段目の電池列３ａの右端の電池２の負極端子２ｂが右端１個手前の電池２の正極端子２ａにバスバー５を介して接続され、これが繰り返されて、左端１個手前の電池２の負極端子２ｂが左端の電池２の正極端子２ａにバスバー５を介して接続される。そして、２段目の電池列３ｂの左端の電池２の負極端子２ｂがリレーＲＬ２にハーネスＨを介して接続される。また、リレーＲＬ１及びリレーＲＬ２は、それぞれコネクタＣに接続され、このコネクタＣが図示しない負荷に接続される。

ここで、２段目の電池列３ｂの右端の電池２の負極端子２ｂと、１段目の電池列３ａの右端の電池２の正極端子２ａとを接続するハーネスＨは、図１及び図７に示すように、電線Ｗの両端に圧着端子Ｔを接続して構成される。そして、圧着端子Ｔと負極端子２ｂ及び正極端子２ａとの接続は、圧着端子Ｔを取付けねじ６によって負極端子２ｂ及び正極端子２ａに取り付けることにより達成される。

そして、１段目の電池列３ａ及び２段目の電池列３ｂを固定するユニット筐体１０は、図１乃至図４に示すように、２本の柱支持部材１１ａ，１１ｂと、４本の柱部材１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄと、２本の第１梁部材１３ａ，１３ｂと、２本の第２梁部材１４ａ，１４ｂと、２本の基礎梁部材１５ａ，１５ｂとを備えている。
２本の柱支持部材１１ａ，１１ｂの各々は、図１、図２及び図６に示すように、２段に積み上げられる電池列３ａ，３ｂの配列方向である左右方向において、１段目の電池列３ａの外側に配置され、前後方向に延びている。柱支持部材１１ａは、１段目の電池列３ａの左外側に配置され、柱支持部材１１ｂは、１段目の電池列３ａの右外側に配置される。各柱支持部材１１ａ，１１ｂは、前後方向において１段目の電池列３ａの外側に至るまで延びている。各柱支持部材１１ａ，１１ｂは、断面ハット形の鋼製部材である。

また、４本の柱部材１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄは、上下方向に延び、２段に積み上げられる電池列３ａ，３ｂの配列方向である左右方向及び前後方向において、各段の電池列３ａ，３ｂの外側に配置される。具体的に述べると、柱部材１２ａは、柱支持部材１１ａの前端上に、柱部材１２ｂは、柱支持部材１１ａの後端上に固定される。また、柱部材１２ｃは、柱支持部材１１ｂの前端上に、柱部材１２ｄは、柱支持部材１１ｂの後端上に固定される。各柱部材１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄは、鋼製の角筒部材である。

また、第１梁部材１３ａ，１３ｂは、前後方向において２段目の電池列３ｂの外側に配置されて２本設けられるものであり、それぞれが左右方向に延びてそれぞれの両端が、左右方向及び前後方向において、各段の電池列３ａ，３ｂの外側に配置される２本の柱部材１２ａ，１２ｃ、１２ｂ，１２ｄに固定される。具体的に述べると、図６に示すように、第１梁部材１３ａは、２段目の電池列３ｂの前外側に配置され、左右方向に延びてその両端が柱部材１２ａ，１２ｃに固定される。また、第１梁部材１３ｂは、２段目の電池列３ｂの後外側に配置され、左右方向に延びてその両端が柱部材１２ｂ，１２ｄに固定される。各第１梁部材１３ａ，１３ｂは、鋼製の角筒部材である。

また、第２梁部材１４ａ，１４ｂは、左右方向において２段目の電池列３ｂの外側に配置されて２本設けられるものであり、それぞれが前後方向に延びてそれぞれの両端が、左右方向及び前後方向において、各段の電池列３ａ，３ｂの外側に配置される２本の柱部材１２ａ，１２ｂ、１２ｃ，１２ｄに固定される。具体的に述べると、図６に示すように、第２梁部材１４ａは、２段目の電池列３ｂの左外側に配置され、前後方向に延びてその両端が柱部材１２ａ，１２ｂに固定される。また、第２梁部材１４ｂは、２段目の電池列３ｂの後外側に配置され、前後方向に延びてその両端が柱部材１２ｃ，１２ｄに固定される。各第２梁部材１４ａ，１４ｂは、鋼製の角筒部材である。

また、基礎梁部材１５ａ，１５ｂは、前後方向において１段目の電池列３ａの外側に配置されて２本設けられるものであり、それぞれが左右方向に延びてそれぞれの両端が、左右方向及び前後方向において、各段の電池列３ａ，３ｂの外側に配置される２本の柱部材１２ａ，１２ｃ、１２ｂ，１２ｄにが固定される。具体的に述べると、図１乃至図４に示すように、基礎梁部材１５ａは、１段目の電池列３ａの前外側に配置され、左右方向に延びてその両端が柱部材１２ａ，１２ｃ及び柱支持部材１１ａ，１１ｂに固定される。基礎梁部材１５ａは、図４に示すように、鋼製板を折り曲げてなる第１基礎梁部材１５ａａと、鋼製板を折り曲げてなる第２基礎梁部材１５ａｂとを互いに合わせて、断面略矩形状に形成される。一方、基礎梁部材１５ｂは、１段目の電池列３ａの後外側に配置され、左右方向に延びてその両端が柱部材１２ｂ，１２ｄ及び柱支持部材１１ａ，１１ｂに固定される。基礎梁部材１５ａは、図４に示すように、鋼製板を折り曲げてなる第１基礎梁部材１５ｂａと、鋼製板を折り曲げてなる第２基礎梁部材１５ｂｂとを互いに合わせて、断面略矩形状に形成される。

ここで、第１梁部材１３ａ，１３ｂと基礎梁部材１５ａ，１５ｂとが請求項１に規定する「梁部材」を構成する。
また、２本の第１梁部材１３ａ，１３ｂのそれぞれは、図１及び図４に示すように、１本の副柱部材１５によって下側から支持されている。前側の第１梁部材１３ａを支持する副柱部材１５は、２本の柱部材１２ａ，１２ｃの間の左右方向略中間部であって、基礎梁部材１５ａの第２基礎梁部材１５ａｂの上面と第１梁部材１３ａとの間に設置される。また、後側の第１梁部材１３ｂを支持する副柱部材１５は、２本の柱部材１２ｂ，１２ｄの間の左右方向略中間部であって、基礎梁部材１５ｂの第２基礎梁部材１５ｂｂの上面と第１梁部材１３ａとの間に設置される。副柱部材１５は、１本に限らず、２本以上設けてもよい。

更に、図１に示すように、前側の第１梁部材１３ａと前側の第１梁部材１３ａを固定する２本の柱部材１２ａ，１２ｃとは、１段目の電池列３ａが配置されている側において斜め方向に延びる２つの筋交１６ａによって結合されている。また、後側の第１梁部材１３ｂと後側の第１梁部材１３ｂを固定する２本の柱部材１２ｂ，１２ｄとは、１段目の電池列３ａが配置されている側において斜め方向に延びる２つの筋交（図示せず）によって結合されている。

そして、図１に示すように、前側の筋交１６ａの柱部材１２ｃとの交点の位置Ｐは、１段目の電池列３ａにおける各電池２の下側端子（各電池２における下側に配置された正極端子２ａあるいは負極端子２ｂ）よりも高く上側端子（各電池２における上側に配置された負極端子２ｂあるいは正極端子２ａ）よりも低い位置となっている。前側の筋交１６ａの柱部材１２ａとの交点の位置についても同様である。また、後側の筋交の柱部材１２ｄとの交点の位置及び後側の筋交の柱部材１２ｂとの交点の位置については、図示はしないが、それぞれ、前側の筋交１６ａの柱部材１２ｃとの交点の位置Ｐ及び前側の筋交１６ａの柱部材１２ａとの交点の位置と同一の高さ一である。

また、図１に示すように、前側の２つの筋交１６ａと前側の副柱部材１５とは、斜め方向に延びる２つの副筋交１６ｂによって結合されている。また、後側の２つの筋交と後側の副柱部材１５とも、斜め方向に延びる２つの副筋交（図示せず）によって結合されている。
そして、各段の電池列３ａ，３ｂは、次のようにしてユニット筐体１０に固定される。

先ず、１段目の電池列３ａは、図１、図３及び図４に示すように、１段目に対応して設けられた２本の基礎梁部材１５ａ，１５ｂに２つの第１固定部材１８によって固定される。１段目の電池列３ａを基礎梁部材１５ａに固定する第１固定部材１８は、左右方向に細長く延びる断面Ｌ字形の固定金具であり、１段目の電池列３ａを構成する複数の電池２の前面を基礎梁部材１５ａの第２基礎梁部材１５ａｂの上面に固定する。この際に、第１固定部材１８を構成する断面Ｌ字形固定金具の上方へ延びる部分を複数の取付けねじ１９によって複数の電池２の前面に固定し、断面Ｌ字形固定金具の前方へ延びる部分を複数の取付けねじ１９によって第２基礎梁部材１５ａｂの上面に固定する。また、１段目の電池列３ａを基礎梁部材１５ｂに固定する第１固定部材１８は、左右方向に細長く延びる断面Ｌ字形の固定金具であり、１段目の電池列３ａを構成する複数の電池２の後面を基礎梁部材１５ｂの第２基礎梁部材１５ｂｂの上面に固定する。この際に、第１固定部材１８を構成する断面Ｌ字形固定金具の上方へ延びる部分を複数の取付けねじ１９によって複数の電池２の後面に固定し、断面Ｌ字形固定金具の後方へ延びる部分を複数の取付けねじ１９によって第２基礎梁部材１５ｂｂの上面に固定する。

また、１段目の電池列３ａの左端の電池２の外側面には、エンドプレート４ｂが固定され、１段目の電池列３ａの右端の電池２の外側面にも図３に示すようにエンドプレート４ｂが固定されている。そして、１段目の電池列３ａの左端の電池２の外側面に固定されたエンドプレート４ｂが第２固定部材２０によって柱支持部材１１ａの上面に固定され、右端の電池２の外側面に固定されたエンドプレート４ｂが第２固定部材２０によって柱支持部材１１ｂの上面に固定される。ここで、右端の電池２の外側面に固定されたエンドプレート４ｂを柱支持部材１１ｂの上面に固定する第２固定部材２０は、断面Ｌ字形の固定金具であり、固定金具の上方へ延びる部分を右端の電池２の外側面に固定されたエンドプレート４ｂに固定し、断面Ｌ字形固定金具の右方へ延びる部分を複数の取付けねじ２１によって柱支持部材１１ｂの上面に固定する。また、左端の電池２の外側面に固定されたエンドプレート４ｂを柱支持部材１１ａの上面に固定する第２固定部材２０は、断面Ｌ字形の固定金具であり、固定金具の上方へ延びる部分を左端の電池２の外側面に固定されたエンドプレート４ｂに固定し、断面Ｌ字形固定金具の左方へ延びる部分を複数の取付けねじ２１によって柱支持部材１１ａの上面に固定する。

次に、２段目の電池列３ｂは、図１乃至図４に示すように、２段目に対応して設けられた２本の第１梁部材１３ａ，１３ｂに１段目の電池列３ａと隙間δを設けて浮かした状態で２つの第１固定部材１８によって固定される。２段目の電池列３ｂを第１梁部材１３ａに固定する第１固定部材１８は、左右方向に細長く延びる断面Ｌ字形の固定金具であり、２段目の電池列３ｂを構成する複数の電池２の前面を第１梁部材１３ａの上面に固定する。この際に、第１固定部材１８を構成する断面Ｌ字形固定金具の上方へ延びる部分を複数の取付けねじ１９によって複数の電池２の前面に固定し、断面Ｌ字形固定金具の前方へ延びる部分を複数の取付けねじ１９によって第１梁部材１３ａの上面に固定する。また、２段目の電池列３ｂを第１梁部材１３ｂに固定する第１固定部材１８は、左右方向に細長く延びる断面Ｌ字形の固定金具であり、２段目の電池列３ｂを構成する複数の電池２の後面を第１梁部材１３ｂの上面に固定する。この際に、第１固定部材１８を構成する断面Ｌ字形固定金具の上方へ延びる部分を複数の取付けねじ１９によって複数の電池２の後面に固定し、断面Ｌ字形固定金具の後方へ延びる部分を複数の取付けねじ１９によって第１梁部材１３ｂの上面に固定する。

また、２段目の電池列３ｂの左端の電池２の外側面には、エンドプレート４ａが固定され、２段目の電池列３ｂの右端の電池２の外側面にもエンドプレート４ｂが固定されている。そして、２段目の電池列３ｂの左端の電池２の外側面に固定されたエンドプレート４ａが第２固定部材２０によって第２梁部材１４ａの上面に固定され、右端の電池２の外側面に固定されたエンドプレート４ｂが第２固定部材２０によって第２梁部材１４ｂの上面に固定される。ここで、右端の電池２の外側面に固定されたエンドプレート４ｂを第２梁部材１４ｂの上面に固定する第２固定部材２０は、断面Ｌ字形の固定金具であり、固定金具の上方へ延びる部分を右端の電池２の外側面に固定されたエンドプレート４ｂに固定し、断面Ｌ字形固定金具の右方へ延びる部分を複数の取付けねじ２１によって第２梁部材１４ｂの上面に固定する。また、左端の電池２の外側面に固定されたエンドプレート４ｂを第２梁部材１４ａの上面に固定する第２固定部材２０は、断面Ｌ字形の固定金具であり、固定金具の上方へ延びる部分を左端の電池２の外側面に固定されたエンドプレート４ｂに固定し、断面Ｌ字形固定金具の左方へ延びる部分を複数の取付けねじ２１によって第２梁部材１４ａの上面に固定する。

そして、１段目の電池列３ａ及び２段目の電池列３ｂをユニット筐体１０に固定した組電池１は、そのユニット筐体１０を例えば車両の筐体に固定することにより車両に搭載される。
ここで、本実施形態に係る組電池１によれば、２段目の電池列３ｂが２段目に対応して設けられた２本の第１梁部材１３ａ，１３ｂに１段目の電池列３ａと隙間δを設けて浮かした状態で第１固定部材１８によって固定されるので、２段目の電池列３ｂと１段目の電池列３ａとが密着していないため、放熱性が良好である。つまり、２段目の電池列３ｂで発生した熱が隙間の存在で１段目の電池列３ａに直接伝熱することはなく、また、１段目の電池列３ａで発生した熱が隙間の存在で２段目の電池列３ｂに直接伝熱することはなく、２段目の電池列３ｂ及び１段目の電池列３ａが加熱されづらくなる。これにより電池２の熱劣化を抑制することができ、電池特性の長期信頼性を確保することができる。

また、２段目の電池列３ｂが１段目の電池列３ａと隙間δを設けて浮かした状態で第１梁部材１３ａ，１３ｂに固定されるので、２段目の電池列３ｂと１段目の電池列３ａとの間に載置部が存在せず、上下方向の高さを高くすることなく組電池１のコンパクト性を維持することができる。
ここで、２段目の電池列３ｂと１段目の電池列３ａとの隙間δは、１ｍｍ以上かつ第１梁部材１３ａ，１３ｂの高さ方向の寸法よりも小さい寸法に設定することが好ましい。この隙間δが１ｍｍよりも小さいと、放熱性が悪くなる。一方、隙間δが第１梁部材１３ａ，１３ｂの高さ方向の寸法以上であった場合には、上下方向の高さがコンパンクトにならないという不都合があり、また、相対的に第１梁部材１３ａ，１３ｂの高さ方向の寸法が小さいということになり、２段目の電池列３ｂに対する剛性が不十分となるおそれがある。

また、図４に示すように、２段目の電池列３ｂが固定される２本の第１梁部材１３ａ，１３ｂの下面の位置は、１段目の電池列３ａの上端よりも下側としてある。このため、組電池１の高さを維持した状態で第１梁部材１３ａ，１３ｂの上下方向の寸法を大きくすることができ、２段目の電池列３ｂに対する剛性を大きくすることができる。これは、電池２の端子面側の第１梁部材１３ａにおいて有効である。第１梁部材１３ａに２段目の電池列３ｂを固定するための第１固定部材１８は、電池２に設けられた端子と干渉しないように端子より下側に設置することになるので、端子面側の第１梁部材１３ａの高さは隙間δの高さ近傍となることが、端子の設置位置の自由度の点から好ましいからである。

なお、２段目の電池列３ｂが固定される２本の第１梁部材１３ａ，１３ｂの下面の位置は、少なくとも１段目の電池列３ａの電池２に設けられた下側端子よりも上が好ましい。当該下側端子からハーネスＨなどの導電経路を引き出して２段目の電池列３ｂの電池２に設けられた端子への接続あるいはジャンクションボックス１７への接続を行えるようにするためである。

更に、本実施形態に係る組電池１によれば、２段目の電池列３ｂが固定される２本の第１梁部材１３ａ，１３ｂのそれぞれは、副柱部材１５によって下側から支持されている。このため、第１梁部材１３ａ，１３ｂが支える２段目の電池列３ｂの荷重が重かったり電池列３ｂを構成する電池２の配列数が多かったりしても、第１梁部材１３ａ，１３ｂの変形を少なくしながらこれらの電池列３ｂを支持することができる。

また、本実施形態に係る組電池１によれば、２段目の電池列３ｂが固定される２本の第１梁部材１３ａ，１３ｂのそれぞれと２本の第１梁部材１３ａ，１３ｂのそれぞれを固定する２本の柱部材１２ａ，１２ｃ、１２ｂ，１２ｄとを、１段目の電池列３ａが配置されている側において斜め方向に結合する複数（本実施形態にあっては２つ）の筋交１６ａを設けてある。
これら筋交１６ａを設けた効果について説明する。図８に示すように、組電池１を搭載した車両が進行方向である矢印Ｂで示す左方向に急発進すると、２段目の電池列３ｂは、一点鎖線で示すように、車両の進行方向と反対方向の矢印Ａで示す右方向に大きく移動しようとする。一方、組電池１を搭載した車両が急停止すると、２段目の電池列３ｂは、車両の進行方向である矢印Ｂで示す左方向に大きく移動しようとする。この際に、各筋交１６ａにより２段目の電池列３ｂの移動を抑制することができる。

そして、前側の筋交１６ａの柱部材１２ｃとの交点の位置Ｐは、１段目の電池列３ａにおける各電池２の下側端子（各電池２における下側に配置された正極端子２ａあるいは負極端子２ｂ）よりも高く上側端子（各電池２における上側に配置された負極端子２ｂあるいは正極端子２ａ）よりも低い位置となっている。前側の筋交１６ａの柱部材１２ａとの交点の位置についても同様である。こうすることにより、以下に述べる効果がある。２段目の電池２と１段目の電池２との間の配線を最適化して図９に示す回路を構成する場合、２段目の電池２と１段目の電池２との接続経路は、最も端側に位置する電池２同士としたい。すると、おのずとその接続経路の電池端子との接続部分は柱部材１２ａ，１２ｃ（本実施形態の場合は柱部材１２ｃ）に近接した位置となる。ここで、筋交１６ａの柱部材１２ｃとの交点の位置Ｐが、１段目の電池列３ａにおける各電池２の下側端子よりも高くすることで、接続経路の電池端子との接続部分が突出した構造となっていても、筋交１６ａと干渉することはない。

更に、前側の２つの筋交１６ａと前側の副柱部材１５とは、斜め方向に延びる２つの副筋交１６ｂによって結合され、後側の２つの筋交と後側の副柱部材１５とも、斜め方向に延びる２つの副筋交によって結合されている。このため、これら副筋交により２段目の電池列３ｂの移動をより一層抑制することができる。
また、２段目の電池列３ｂの右端の電池２の負極端子２ｂと、１段目の電池列３ａの右端の電池２の正極端子２ａとが導電経路としてのハーネスＨによって接続されているので、２段目の電池列３ｂの右端の電池２と１段目の電池列３ａの右端の電池２とを直列に電気的に接続することができる。

また、導電経路としてのハーネスＨは、１段目の電池列３ａにおいて、右端の電池２の下側端子（正極端子２ａ）から引き出されている。このため、このハーネスＨと電池端子との接続部分との接続部分が突出した構造となっていても、あるいはハーネスＨの経路自体が、２段目に対応して設けられた第１梁部材１３ａに干渉するおそれは少ない。これにより、第１梁部材１３ａの断面積を大きくすることができるので、２段目の電池列３ｂの荷重に対する十分な剛性を確保することができる。

前述の筋交１６ａを設けた効果について詳細に述べると、ハーネスＨなどの導電経路と電池２に設けられた端子との接続部分の接続状態の信頼性、ひいては電池特性の長期信頼性の向上にも寄与することになる。このことについて説明すると、図８に示すように、組電池１を搭載した車両が進行方向である矢印Ｂで示す左方向に急発進すると、２段目の電池列３ｂは、一点鎖線で示すように、車両の進行方向と反対方向の矢印Ａで示す右方向に大きく移動しようとする。一方、組電池１を搭載した車両が急停止すると、２段目の電池列３ｂは、車両の進行方向である矢印Ｂで示す左方向に大きく移動しようとする。この際に、導電経路と端子との接続部分には伸縮力や曲げ応力などが作用する場合がある。この現象は長期使用により繰り返し起こりうる。そこで、各筋交１６ａにより２段目の電池列３ｂの移動を規制することで、導電経路と端子との接続部分に作用する負荷を軽減して接続状態の劣化を抑制することができる。

また、ハーネスＨなどの導電経路が、１段目の電池列３ａにおいて、右端の電池２の下側端子に接続されていることで、このハーネスＨと電池端子との接続部分がたとえば突出した構造となっていても、筋交１６ａと干渉することを抑制することができる。筋交１６ａは斜め方向に延びているため、ハーネスＨと電池端子との接続部分が上側端子にないことで、筋交１６ａが当該上側端子と重複するレイアウトが可能になるからである。

なお、図１０には、２段目の電池列３ｂを第１梁部材１３ａに固定するための固定部材の変形例が示されている。
図１０に示す変形例に係る第１固定部材１８０は、左右方向に細長く延びる断面Ｌ字形の固定金具であり、前述した第１固定部材１８と異なり、第１梁部材１３ａの下面に沿って延びる第１部分１８１と、第１部分１８１の後端部から上方に延びる第２部分１８２とを備えている。そして、２段目の電池列３ｂを第１梁部材１３ａに固定するには、取付けねじ１９のねじ部を第２部分１８２に形成された貫通孔１８２ａを挿通して電池２に螺号固定し、別個の取付けねじ１９のねじ部を第１部分１８１に形成された貫通孔１８１ａを挿通して、第１梁部材１３ａの下面に形成されためねじ部１３ａａに螺号固定する。

以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明はこれに限定されずに種々の変更、改良を行うことができる。
例えば、本発明の一実施形態に係る組電池１は、電気自動車やハイブリッド車の車載電源装置に用いられる場合に限られない。
また、本発明の実施形態に係る組電池１は、電池列を２段に積み上げているが、３段以上に積み上げてもよい。

電池列を３段以上に積み上げる場合には、ユニット筐体１０において、３段目以降の各段ごとに２本の第１梁部材１３ａ，１３ｂを設け、３段目以降の電池列が、当該段に対応して設けられた２本の第１梁部材１３ａ，１３ｂに１つ下の段の電池列と隙間δを設けて浮かした状態で第１固定部材１８によって固定されることになる。
また、電池列を３段以上に積み上げる場合には、隙間δを、１ｍｍ以上かつ当該段の電池列が固定される２本の第１梁部材１３ａ，１３ｂのそれぞれの高さ方向の寸法よりも小さい寸法に設定するとよい。

また、電池列を３段以上に積み上げる場合には、当該段の電池列が固定される２本の第１梁部材１３ａ，１３ｂの下面の位置を、１つ下の段の電池列の上端よりも下側とするとよい。
また、電池列を３段以上に積み上げる場合には、当該段の電池列が固定される２本の第１梁部材１３ａ，１３ｂのそれぞれを下側から支持する少なくとも一つの副柱部材１５を、当該段の電池列が固定される２本の第１梁部材１３ａ，１３ｂのそれぞれを固定する２本の柱部材１２ａ，１２ｃ、１２ｂ、１２ｄの間に設置するとよい。

また、電池列を３段以上に積み上げる場合には、当該段の電池列が固定される２本の第１梁部材１３ａ，１３ｂのそれぞれと２本の第１梁部材１３ａ，１３ｂのそれぞれを固定する２本の柱部材１２ａ，１２ｃ、１２ｂ、１２ｄとを、１つ下の段の電池列が配置されている側において斜め方向に結合する筋交１６ａを設けるとよい。
また、電池列を３段以上に積み上げる場合には、筋交１６ａの柱部材１２ａ，１２ｃ、１２ｂ、１２ｄとの交点の位置を、１つ下の段の電池列における各電池２の下側端子（下側に配置される正極端子２ａあるいは負極端子２ｂ）よりも高く上側端子（上側に配置される負極端子２ｂあるいは正極端子２ａ）よりも低い位置とすることが好ましい。

更に、電池列を３段以上に積み上げる場合には、当該段の電池列を構成する電池２の端子（正極端子２ａあるいは負極端子２ｂ）と１つ下の段の電池列を構成する電池２の端子（負極端子２ｂあるいは正極端子２ａ）とがハーネスＨによって接続されているとよい。
また、当該段の電池列を構成する電池２の端子（正極端子２ａあるいは負極端子２ｂ）と１つ下の段の電池列を構成する電池２の端子（負極端子２ｂあるいは正極端子２ａ）とをハーネスＨによって接続する場合、１つ下の段の電池列を構成する電池２の端子は、電池２に設けられた上側端子及び下側端子のうち下側端子であることが好ましい。また、１段目と２段目の間で電池２同士を接続する手段としては、ハーネス以外の導電経路を用いてもよい。

また、２段目の電池列３ｂを当該段に対応して設けられた第１梁部材１３ａ，１３ｂに固定する第１固定部材（固定部材）１８、及び、電池列を３段以上に積み上げる場合における、３段目以降の電池列を、当該段に対応して設けられた第１梁部材１３ａ，１３ｂに固定する第１固定部材１８は、断面Ｌ字形の固定金具を用いる必要は必ずしもなく、別の形の部材を用いてもよい。また、当該第１固定部材１８は第１梁部材１３ａ，１３と一体化してもよく、あるいは当該第１固定部材１８を電池２と一体化してもよい。この場合、第１固定部材１８は第１梁部材１３ａ，１３ｂあるいは電池２と別体の部品とはならないが、本発明の効果を同様に得ることができる。

また、２段目の電池列３ｂを当該段に対応して設けられた第２梁部材１４ａ，１４ｂに固定する第２固定部材２０、及び、電池列を３段以上に積み上げる場合における、３段目以降の電池列を、当該段に対応して設けられた第２梁部材１４ａ，１４ｂに固定する第２固定部材２０は、断面Ｌ字形の固定金具を用いる必要は必ずしもなく、別の形の部材を用いてもよい。また、当該第２固定部材２０は第２梁部材１４ａ，１４ｂと一体化してもよく、あるいは当該第２固定部材２０を電池２と一体化してもよい。

また、第１梁部材１３ａ，１３ｂの下面の位置は、最下段以外の段の電池列の端子が設けられていない側（端子面でない側）については、１つ下の段の電池列の上端よりも必ずしも下側でなくてよい。
また、電池２の端子露出面を覆うカバーを設けてもよい。筋交１６ａを設置する場合、筋交１６ａと電池端子との間にカバーを設けてもよい。

１組電池
２電池
２ａ正極端子
２ｂ負極端子
３ａ１段目の電池列
３ｂ２段目の電池列
４ａ，４ｂエンドプレート
５バスバー
６取付けねじ
１０ユニット筐体
１１ａ，１１ｂ柱支持部材
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ柱部材
１３ａ，１３ｂ第１梁部材（梁部材）
１４ａ，１４ｂ第２梁部材
１５副柱部材
１５ａ，１５ｂ基礎梁部材（梁部材）
１５ａａ，１５ｂａ第１基礎梁部材
１５ａｂ，１５ｂｂ第２基礎梁部材
１６ａ筋交
１６ｂ副筋交
１７ジャンクションボックス
１８第１固定部材（固定部材）
１９取付けねじ
２０第２固定部材
２１取付けねじ
１８０第１固定部材
１８１第１部分
１８１ａ貫通孔
１８２第２部分
１８２ａ貫通孔
Ｃコネクタ
Ｐ筋交１６ａの柱部材１２ｃとの交点の位置
ＲＬ１，ＲＬ２リレー
Ｈハーネス（導電経路）
Ｔ圧着端子
Ｗ電線

Claims

複数個の電池を一列状に配置した電池列をユニット筐体に上下方向に複数段積み上げてなる組電池であって、
前記ユニット筐体は、前記上下方向に延びる４本の柱部材であって、複数段に積み上げられる電池列の配列方向である左右方向及び該左右方向に直交する前後方向において、各段の電池列の外側に配置される４本の柱部材と、前記前後方向において各段の電池列の外側に配置される各段ごとに２本ずつ設けられる梁部材であって、それぞれが前記左右方向に延びてそれぞれの両端が２本の前記柱部材に固定される複数の梁部材とを備え、
最下段以外の段の電池列が、当該段に対応して設けられた２本の前記梁部材に１つ下の段の電池列と隙間を設けて浮かした状態で固定部材によって固定され、
前記隙間を、１ｍｍ以上かつ前記最下段以外の段の電池列が固定される２本の前記梁部材のそれぞれの高さ方向の寸法よりも小さい寸法に設定したことを特徴とする組電池。
前記前後方向に向く電池の面のうち少なくとも１面は端子が設けられた端子面となっており、前記最下段以外の段の電池列の少なくとも前記端子面の側の前記梁部材の下面の位置を、１つ下の段の電池列の上端よりも下側としたことを特徴とする請求項１に記載の組電池。
複数個の電池を一列状に配置した電池列をユニット筐体に上下方向に複数段積み上げてなる組電池であって、
前記ユニット筐体は、前記上下方向に延びる４本の柱部材であって、複数段に積み上げられる電池列の配列方向である左右方向及び該左右方向に直交する前後方向において、各段の電池列の外側に配置される４本の柱部材と、前記前後方向において各段の電池列の外側に配置される各段ごとに２本ずつ設けられる梁部材であって、それぞれが前記左右方向に延びてそれぞれの両端が２本の前記柱部材に固定される複数の梁部材とを備え、
最下段以外の段の電池列が、当該段に対応して設けられた２本の前記梁部材に１つ下の段の電池列と隙間を設けて浮かした状態で固定部材によって固定され、
前記前後方向に向く電池の面のうち少なくとも１面は端子が設けられた端子面となっており、前記最下段以外の段の電池列の少なくとも前記端子面の側の前記梁部材の下面の位置を、１つ下の段の電池列の上端よりも下側としたことを特徴とする組電池。
前記最下段以外の段の電池列が固定される２本の前記梁部材のそれぞれを下側から支持する少なくとも一つの副柱部材を、前記最下段以外の段の電池列が固定される２本の前記梁部材のそれぞれを固定する２本の前記柱部材の間に設置したことを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか一項に記載の組電池。
前記最下段以外の段の電池列が固定される２本の前記梁部材のそれぞれと２本の前記梁部材のそれぞれを固定する２本の前記柱部材とを、１つ下の段の電池列が配置されている側において斜め方向に結合する筋交を設けたことを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか一項に記載の組電池。
前記筋交の前記柱部材との交点の位置を、前記１つ下の段の電池列における各電池の下側端子よりも高く上側端子よりも低い位置としたことを特徴とする請求項５に記載の組電池。
前記最下段以外の段の電池列を構成する電池の端子と前記１つ下の段の電池列を構成する電池の端子とが導電経路によって接続されていることを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれか一項に記載の組電池。
前記１つ下の段の電池列を構成する電池の端子は、前記電池に設けられた上側端子及び下側端子のうち下側端子であることを特徴とする請求項７に記載の組電池。