JP7320792B2 - 電池モジュール - Google Patents

Description

本発明は、複数の素電池を備えた電池モジュールに関するものである。

近年、省資源や省エネルギーの観点から、繰り返し使用できるニッケル水素、ニッケルカドミウムやリチウムイオンなどの二次電池の需要が高まっている。中でもリチウムイオン二次電池は軽量でありながら起電力が高く、高エネルギー密度であるという特徴を有している。そのため、携帯電話やデジタルカメラ、ビデオカメラ、ノート型パソコンなどの様々な種類の携帯型電子機器や移動体通信機器の駆動用電源としての需要が拡大している。

一方、化石燃料の使用量を低減させるためやＣＯ_２の排出量を削減するために、自動車などのモータ駆動用の電源として、あるいは家庭用や産業用の電源として電池モジュールへの期待が大きくなっている。このような電池モジュールの一例として、所望の電圧や容量を得るために、複数の素電池からなりそれらを並列接続及び直列接続した組電池を複数個搭載して構成されているものを挙げることができる。特許文献１にはそのような電池モジュール（バッテリーパック）であって、複数個のバッテリーセルを含み、この複数個のバッテリーセルは、当該複数個のバッテリーセルの第１の端部のところに前記バッテリーセルの第１の端子を有すると共に当該複数個のバッテリーセルの前記第１の端部のところに前記バッテリーセルの第２の端子の複数個の部分を有し、前記複数個のバッテリーセルの前記第１の端部は、同一平面上配置状態にあり、前記複数個のバッテリーセルの前記第１の端部の近くに設けられると共に前記複数個のバッテリーセルを直列接続、並列接続、又は直列及び並列接続のうちの１つの接続状態に配置するよう前記複数個のバッテリーセルの前記第１の端子及び前記第２の端子の前記部分に結合された複数個のバスバーを含むものが開示されている。

特表２０１６－５１６２７３号公報

しかしながら、特許文献１に開示されている電池モジュールでは、バッテリーセルの端子とバスバーとの接続をワイヤボンドにより行っているため、接続工程における接続加工の時間が長くなりコストも増大するとともに、このボンディング部分が電流密度が最も高くなるためヒューズとしての機能を果たすが、ボンディングワイヤの長さや太さを電池モジュール内で全て同じ長さ、太さにすることが困難であるためヒューズ特性の安定性にかけるという問題があった。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、セル同士の接続加工を低コストで行うことができ、セルの配置の自由度も高くすることが可能な電池モジュールを提供することにある。

本発明の電池モジュールは、数の素電池を備えた電池モジュールであって、前記素電池は一方の端部に正極端子及び負極端子が配置されており、前記複数の素電池は、前記一方の端部が同じ側に並ぶように且つ最密充填に配置されており、隣合うｍ個（ｍは自然数）の前記素電池が電気的に並列接続されている電池ブロックがｎ個（ｎは自然数）直列接続されており、１つの前記電池ブロック内において、直列の電流方向に対して垂直な方向に前記素電池が並んでいる列が２以上存在しているとともに、１つの前記列における前記素電池の数は（ｍ－１）以下であり、配列された前記複数の素電池の前記一方の端部の上方には電気絶縁性の板が配置されており、前記板には、各前記素電池の前記正極端子及び前記負極端子が露出する穴が設けられているとともに、前記素電池に対向する面とは反対側の面の上に複数の導電性部材が設けられており、前記導電性部材は、前記電池ブロックにおける前記素電池が並んだ前記列に沿って延びていて、１つの前記電池ブロックに対して２つ配置されているとともに、前記１つの前記電池ブロックに含まれる各前記素電池の同じ極の端子に前記穴を通って接続される端子接続部を備えている構成を有している。

電池モジュール全体において、少なくとも１つの前記列は、含まれている前記素電池の数が他の前記列とは異なっている構成であってもよい。

前記導電性部材は板状の金属材料からなっていてもよく、前記導電性部材は金属箔からなっていることが好ましい。

前記端子接続部は、電流の流路断面積を所定の面積以下とすることによるヒューズ機能を備えていてもよい。

前記電池ブロックは３つ以上並んでおり、
端以外の位置に配置された前記導電性部材は、一つの前記電池ブロックにおける複数の前記素電池の前記正極端子に接続されているとともに別の前記電池ブロックにおける複数の前記素電池の前記負極端子に接続されていてもよい。

上述の電池モジュールを複数に分割して互いに引き離すことによって、複数の前記素電池が設置される複数の設置領域を有するとともに、隣合う２つの前記設置領域間に前記素電池が設置されない非設置領域を有しており、
前記導電性部材は、前記非設置領域を挟んで隣合う２つの前記設置領域間を電気的に連結しているリンク領域を有している構成であってもよい。

本発明では、電気絶縁性の板の面上に複数の導電性部材が設けられていて、それが電気絶縁性の板に設けられた穴を通して電池ブロック内のそれぞれの素電池の同じ極の端子に接続されているので、簡単な構造であって複数の素電池同士の同じ極同士を容易に接続することができる。また、素電池の配置の自由度が大きくなる。

素電池の模式的な断面図である。 電池モジュールの一部を拡大した図である。 実施形態に係る電池モジュールの１つのセルの一方の端部側を拡大した図である。 実施形態１に係る電池モジュールの模式的な斜視図である。 実施形態１に係る電池モジュールにおける素電池の並び方を示す図である。 実施形態１に係る導電性部材を示す平面図である。 実施形態２に係る電池モジュールの模式的な斜視図である。 実施形態２に係る電池モジュールにおける素電池の並び方を示す図である。 実施形態２に係る導電性部材を示す平面図である。 実施形態３に係る電池モジュールの模式的な斜視図である。 実施形態３に係る電池モジュールにおける素電池の並び方を示す図である。 実施形態３に係る導電性部材を示す平面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。以下の図面においては、説明の簡潔化のため、実質的に同一の機能を有する構成要素を同一の参照符号で示す。

（実施形態１）
＜素電池＞
図１は、本発明の実施形態１における電池モジュールに使用する素電池１０の構成を模式的に示した断面図である。なお、本発明の電池モジュールに使用する電池は、ノート型パソコン等の携帯用電子機器の電源として単体でも使用できる電池であってもよい（以下、電池モジュールに使用する電池を、「素電池」と呼ぶ）。この場合、高性能の汎用電池を、電池モジュールの素電池として使用することができるため、電池モジュールの高性能化、低コスト化をより容易に図ることができる。

本発明の電池モジュールに使用する素電池１０は、例えば、図１に示すような、円筒形のリチウムイオン二次電池を採用することができる。このリチウムイオン二次電池は、通常の構成をなすもので、内部短絡等の発生により電池内の圧力が上昇したとき、ガスを電池外に放出する安全機構を備えている。以下、図１を参照しながら、素電池１０の具体的な構成を説明する。

図１に示すように、正極２と負極１とがセパレータ３を介して捲回された電極群４が、非水電解液とともに、電池ケース７に収容されている。電極群４の上下には、絶縁板９、１１０が配され、正極２は、正極リード５を介してフィルタ１１２に接合され、負極１は、負極リード６を介して負極端子を兼ねる電池ケース７の底部に接合されている。

フィルタ１１２は、インナーキャップ１１３に接続され、インナーキャップ１１３の突起部は、金属製の弁板１１４に接合されている。さらに、弁板１１４は、正極端子８を兼ねる端子板に接続されている。そして、端子板、弁板１１４、インナーキャップ１１３、及びフィルタ１１２が一体となって、ガスケット１１１を介して、電池ケース７の開口部を封口している。なお、電池ケース７は、ガスケット１１１の上端にまで載せられてガスケット１１１を押さえ込むことで、電池ケース７の開口部を強固に封口している。このガスケット１１１の上端に載せられた電池ケース７の上端部分（負極端子７ａ）が端子板（正極端子８）と隣合う位置にあり、円筒の一方側の端部（図では上側）に正極端子８と負極端子７ａとが存していることになる。

素電池１０に内部短絡等が発生して、素電池１０内の圧力が上昇すると、弁体１１４が端子板に向かって膨れ、インナーキャップ１１３と弁体１１４との接合がはずれると、電流経路が遮断される。さらに素電池１０内の圧力が上昇すると、弁体１１４が破断する。これによって、素電池１０内に発生したガスは、フィルタ１１２の貫通孔１１２ａ、インナーキャップ１１３の貫通孔１１３ａ、弁体１１４の裂け目、そして、端子板の開放部８ａを介して、外部へ排出される。

なお、素電池１０内に発生したガスを外部に排出する安全機構は、図１に示した構造に限定されず、他の構造のものであってもよい。

＜参考形態の電池モジュール＞
図２は参考形態としての電池モジュール１００の構造を説明するために、電池モジュール１００の一部を拡大した模式的な斜視図である。なお、この図は、説明のためカバー等を取り外した内部構造を示しているとともに、導電性部材４０の形状は以下に説明する実施形態１の導電性部材の形状は異なる形状を有している。素電池１０，１０，・・の配置は実施形態１と同じである。図３は電池モジュール１００の中の１つの素電池１０の正極端子８及び負極端子７ａの部分を拡大した図面である。

電池モジュール１００の中には複数の素電池１０，１０，・・が、正極端子８および負極端子７ａが配置されている一方の端部を図２において上側に向けて並べられている。素電池１０，１０，・・の他方の端部は、電池ホルダ１２０に填め込まれて固定されている。素電池１０，１０，・・は電池モジュール１００内で千鳥状に配置され、安全性を考慮した上で最密に充填されているので、隣同士がほぼ近接して並べられている。すなわち、図示の形態においては、上から見ると正六角形の各頂点及び中心に素電池１０，１０，・・が並んでいるが、素電池１０，１０，・・の並びは上から見て正六角形に限定されず、千鳥配置であればよい。例えば、上から見て正六角形を偏平にさせた六角形の各頂点及びその中心に素電池１０，１０，・・を並べることが考えられる。

この電池モジュール１００は、隣合う素電池１０，１０，・・により形成され、それらの素電池１０，１０，・・が、一つの直線状に並んだ列が複数隣合って平行に配置されている。電池モジュール１００の両側端のそれぞれには、これらの列と平行に伸びる正極側集電部材と負極側集電部材が配置され、それらの端部にそれぞれ正極側外部端子接続部１３０と負極側外部端子接続部１４０が設けられている。

素電池１０，１０，・・の一方の端部の上方には絶縁板（電気絶縁性の板）３０が配置されている。絶縁板３０には一つ一つの素電池１０に対応した穴３１がそれぞれ開けられている。穴３１はそれぞれの素電池１０の正極端子８と負極端子７ａとを露出させている。絶縁板３０の素電池１０に対向する面とは反対側の面の上に板状の金属材料からなる導電性部材４０が設けられている。導電性部材４０は絶縁板３０上に複数存しており、各導電性部材４０はスリット４４，４４ａ，４４ｂによって隔てられていて電気的にそれぞれ独立している。

絶縁板３０の材料としては、例えばガラス繊維をエポキシ樹脂で固めた薄板やアクリル（ＰＭＭＡ）やポリカーボネート（ＰＣ）など樹脂製の板を挙げることができる。導電性部材４０の材料としては、例えばアルミニウム、銅などを挙げることができる。

導電性部材４０は、穴３１に対向している部分の大半が除去されて同じように穴が空いている。ただし、正極端子８に接続されている正極端子接続部４１と負極端子７ａに接続されている負極端子接続部４３とは導電性部材４０の穴に突き出している形状となっている。さらには絶縁板３０の穴３１の縁部分において導電性部材４０が穴３１に対して少しオーバーハングした形状となっている。このようにオーバーハングする形状とすることにより、導電性部材４０の面積を大きくすることができ、それにより１つの導電性部材４０を流れる電流量を大きくすることができる。また、導電性部材４０の表面積を大きくすることができ、それにより放熱量を大きくすることができる。

また、負極端子接続部４３のうち、導電性部材４０の本体部分に繋がる連結部分４２が狭幅の短冊形状となっていて、この連結部分４２を通過する単位断面積当たりの電流密度が導電性部材４０の中で最も高くなるように設計されている。即ち、連結部分４２を流れる電流の流路断面積を所定の面積以下にしており、これによって過電流が流れたときに連結部分４２が焼き切れるので、連結部分４２はヒューズの機能を担っていることになる。

導電性部材４０は、レーザーによる切断加工やエッチングなどで形成することが可能である。このような加工をすることにより、それぞれの正極端子接続部４１及び負極端子接続部４３の形状、寸法および断面積のバラツキを小さくすることができる。そのため、負極端子接続部４３の連結部分４２が焼き切れる電流量が、いずれの連結部分４２においてもバラツキなく一定の量にすることができる。

＜実施形態１の電池モジュール＞
次に実施形態１に係る電池モジュール１１０の素電池１０，１０，・・の配置と電気的な接続、及びその電気的な接続を行うための導電性部材の構成について図４から図６を用いて説明する。

図４は実施形態１に係る電池モジュール１１０を、説明をしやすくするために素電池１０，１０，・・と複数の導電性部材２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，・・とだけを示した斜視図である。

本実施形態では８個の素電池１０，１０，・・が並んだ列（Ａ，Ｂ，Ｃ，・・）が１０並んでおり、素電池１０，１０，・・は８０個ある。

図５は図４の平面構成を基にして、素電池１０，１０，・・の電気的な接続の順を示した図である。図５において数字が内部に書かれた円又は矩形同士が線で結ばれているのは、その円又は矩形で表した素電池同士が並列接続されていることを表している。この並列接続された素電池１０，１０，・・の１つの集合体を電池ブロック５１，５２，５３，・・と呼ぶ。すなわち、本実施形態では１０個の素電池１０，１０，・・が並列接続された電池ブロック５１，５２，５３，・・が８個存在しており、隣合う電池ブロック同士が直列に接続されている。各電池ブロック５１，５２，５３，・・に含まれている素電池１０，１０，・・の数は全ての電池ブロックで同数である。このような並列及び直列の接続は、導電性部材２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，・・の構造・構成によって形成されている。なお、電池モジュール１１０全体の正極は図４の最も左側に配置された導電性部材２００ａの列Ａに沿った辺６１全体から構成されており、負極は最も右側に配置された導電性部材の列Ａに沿った辺６２全体から構成されている。

図６は、複数の導電性部材２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，・・だけを示した平面図である。

第１の電池ブロック５１は、１番目の素電池１０が列Ｂに位置しており、２番目の素電池１０は列Ａに位置していて１番目の素電池１０の左斜め下側の隣接する位置にある。３から５番目の素電池１０，１０，１０はそれぞれ列Ａに位置していて一つ前の素電池１０の下の隣接する位置にある。６番目の素電池１０は列Ｂに位置し、５番目の素電池１０の右斜め下側の隣接する位置にある。７番目の素電池１０は列Ａに位置していて６番目の素電池１０の左斜め下側の隣接する位置にある。８から１０番目の素電池１０，１０，１０はそれぞれ列Ａに位置していて一つ前の素電池１０の下の隣接する位置にある。

従って、第１の電池ブロック５１では、列Ａに８個の素電池１０，１０，・・が位置しており、列Ｂに２個の素電池１０，１０が位置している。

第２の電池ブロック５２は、１番目の素電池１０が列Ｃに位置しており、２番目の素電池１０は列Ｂに位置していて１番目の素電池１０の左斜め下側の隣接する位置にある。３，４番目の素電池１０，１０はそれぞれ列Ｂに位置していて一つ前の素電池１０の下の隣接する位置にある。５番目の素電池１０は列Ｃに位置し、４番目の素電池１０の右斜め下側の隣接する位置にある。６番目の素電池１０は列Ｃに位置していて５番目の素電池１０の下の隣接する位置にある。７番目の素電池１０は列Ｂに位置していて６番目の素電池１０の左斜め下側の隣接する位置にある。８，９番目の素電池１０，１０はそれぞれ列Ｂに位置していて一つ前の素電池１０の下の隣接する位置にある。１０番目の素電池１０は列Ｃに位置し、９番目の素電池１０の右斜め下側の隣接する位置にある。

従って、第２の電池ブロック５２では、列Ｂに６個の素電池１０，１０，・・が位置しており、列Ｃに４個の素電池１０，１０，・・が位置している。

このように、本実施形態の電池モジュール１１０に含まれている８個の電池ブロック５１，５２，５３，・・は、いずれも２つの列にまたがって素電池１０が配置されており、各電池ブロックにおいて１つの列に配置されている素電池１０の数は９個以下である。

そして、第１の電池ブロック５１では、左端の導電性部材２００ａによって全ての素電池１０，１０，・・の正極端子が接続されており、その隣の導電性部材２００ｂによって全ての素電池１０，１０，・・の負極端子が接続されている。この導電性部材２００ｂは第２の電池ブロック５２の全ての素電池１０，１０，・・の正極端子を接続しているとともに、第１の電池ブロック５１と第２の電池ブロック５２とを直列に接続している。同様にして第２の電池ブロック５２では３番目の導電性部材２００ｃによって全ての素電池１０，１０，・・の負極端子が接続されており、この導電性部材２００ｃが第３の電池ブロック５３の全ての素電池１０，１０，・・の正極端子を接続しているとともに、第２の電池ブロック５２と第３の電池ブロック５３とを直列に接続している。

なお、複数の導電性部材のうち、両端に配置された導電性部材は、一方の端の導電性部材が一方の端側の電池ブロックの正極端子を並列接続するのみであり、他方の端の導電性部材が他方の端側の電池ブロックの負極端子を並列接続するのみである。

また、各電池ブロック５１，５２，５３，・・に対しては、含まれている素電池１０，１０，・・の全ての正極端子を接続している導電性部材と、含まれている素電池１０，１０，・・の全ての負極端子を接続している別の導電性部材との、２つの導電性部材が配置されている。

従って、図４に示す電池モジュール１１０は、１０個の素電池１０，１０，・・が並列に接続されて構成された電池ブロックが８個直列接続された構成となっている。そして、電池モジュールの両側端にそれぞれ配置される正極側集電部材および負極側集電部材には、電池モジュールの両側端にそれぞれ配置される一方端及び他方端の導電性部材がそれぞれ電気的に接続される。そのため、素電池の１０並列８直列分の電力を電池モジュールの両側端のそれぞれに設けられる正極側外部端子接続部と負極側外部端子接続部とから出力することができる。

ここで、本実施形態の電池モジュール１１０は辺６１から辺６２に向かって電流が流れるように構成されているので、８個の素電池１０，１０，・・が一直線に並んだ列Ａ，Ｂ，Ｃ，・・は、直列の電流方向に対して垂直な方向に素電池１０，１０，・・が並んでいる構成を有している。

本実施形態においては、穴を開けた絶縁板と金属箔からなる導電性部材との組み合わせにより各素電池からの集電を行うことができるので、構造が簡単であって製造コストを低くできる。また導電性部材は金属箔からなっているので、エッチング等で精度良く低コストで加工をすることができ、各素電池に接続されるヒューズ機能を有した部分の各々も、１つの電池モジュール内で破断電流量のバラツキを小さく抑えることができる。

電池モジュールの各列を構成する素電池の個数よりも多い個数を並列に接続することができ、電池モジュールの設計の自由度を上げることができる。

また、素電池の端子との接続と、集電とを１つの金属箔で行っているので、集電のロスを小さく抑えることができる。なお、素電池として１８６５０を用い、導電性部材として厚み１５０μｍのＡｌ箔を用いると、連結部の幅を１ｍｍ、正極端子接続部の幅を３ｍｍ、隣接する導電性部材の穴間の最小寸法を８ｍｍとすると、２Ａ／セルの電流を流すことができる。

さらに、素電池内に発生したガスは、素電池内の圧力が上昇して素電池の外部へ排出されると、その排出口は金属箔である導電性部材が塞いでいるだけなので、ガスは金属箔を破断して容易に排出され、素電池内の圧力が上がりすぎることはない。

正極端子接続部及び負極端子接続部は、形成する位置、形状などを比較的自由に設計できるので、内部短絡が生じにくい設計とすることができ、安全性を高めることができる。

正極端子接続部と正極端子、及び負極端子接続部と負極端子との接続は、正極端子接続部及び負極端子接続部が金属箔からなっているため、溶接等により比較的容易に且つ確実に行うことができて製造コストを低くできる。

（実施形態２）
実施形態２は、実施形態１とは素電池の配置が異なり、電池モジュールの外形が異なっており、さらに異なる形状の導電性部材を用いているが、素電池自体や前記の相違点以外の部分はほぼ実施形態１と同じであるので、実施形態１とは異なる部分を以下に説明する。

実施形態２に係る電池モジュール１２０の素電池１０，１０，・・の配置と電気的な接続、及びその電気的な接続を行うための導電性部材の構成について図７から図９を用いて説明する。

図７は実施形態２に係る電池モジュール１２０を、説明をしやすくするために素電池１０，１０，・・と複数の導電性部材２１０ａ，２１０ｂ，２１０ｃ，・・とだけを示した斜視図である。

本実施形態では、素電池１０が１個の列Ａ１と、４個の列Ｂ１と、６個の列Ｃ１と、８個の列Ｄ１，Ｆ１と、７個の列Ｅ１と、のように列によって構成する素電池の個数が異なっている。全体では、素電池１０が１個の列、３個の列、４個の列が各１つずつ、６個の列が２つ、７個の列が４つ、８個の列が４つ、計１３の列が並んでおり、素電池１０，１０，・・は合計８０個ある。

図８は図７の平面構成を基にして、素電池１０，１０，・・の電気的な接続の順を示した図である。図８において線で結ばれているのは並列接続されていることを表している。この並列接続された素電池１０，１０，・・の１つの集合体を電池ブロック７１，７２，７３，・・と呼ぶ。すなわち、本実施形態では１０個の素電池１０，１０，・・が並列接続された電池ブロック７１，７２，７３，・・が８個存在しており、隣合う電池ブロック同士が直列に接続されている。各電池ブロック７１，７２，７３，・・に含まれている素電池１０，１０，・・の数は全ての電池ブロックで同数である。このような並列及び直列の接続は、導電性部材２１０ａ，２１０ｂ，２１０ｃ，・・の構造・構成によって形成されている。なお、電池モジュール１２０全体の正極は図７の最も左側に配置された導電性部材２１０ａの左側の辺の集合体６３全体から構成されており、負極は右側に配置された導電性部材の右側の辺の集合体６４全体から構成されている。

図９は、複数の導電性部材２１０ａ，２１０ｂ，２１０ｃ・・だけを示した平面図である。

第１の電池ブロック７１は、１、２番目の素電池１０，１０が列Ｄ１に位置しており、１番目の下に２番目が位置している。３番目の素電池１０は列Ｃ１に位置していて２番目の素電池１０の左斜め下側の隣接する位置にある。４，５番目の素電池１０，１０はそれぞれ列Ｃ１に位置していて一つ前の素電池１０の下の隣接する位置にある。６番目の素電池１０は列Ｂ１に位置し、５番目の素電池１０の左斜め下側の隣接する位置にある。７，８番目の素電池１０，１０はそれぞれ列Ｂ１に位置していて一つ前の素電池１０の下の隣接する位置にある。９番目の素電池１０は列Ａ１に位置していて８番目の素電池１０の左斜め下側の隣接する位置にある。１０番目の素電池１０は列Ｂ１に位置していて９番目の素電池１０の右斜め下側の隣接する位置にある。

従って、第１の電池ブロック７１では、列Ａ１に１個の素電池１０が位置しており、列Ｂ１に４個の素電池１０，１０，・・が位置しており、列Ｃ１に３個の素電池１０，１０，・・が位置しており、列Ｄ１に２個の素電池１０，１０が位置していて、合計４つの列Ａ１，Ｂ１，Ｃ１，Ｄ１に１０個の素電池１０，１０，・・が配置されている。

第２の電池ブロック７２は、１、２番目の素電池１０，１０が列Ｅ１に位置しており、１番目の下に２番目が位置している。３番目の素電池１０は列Ｄ１に位置していて２番目の素電池１０の左斜め下側の隣接する位置にある。４，５番目の素電池１０，１０はそれぞれ列Ｄ１に位置していて一つ前の素電池１０の下の隣接する位置にある。６番目の素電池１０は列Ｃ１に位置し、５番目の素電池１０の左斜め下側の隣接する位置にある。７番目の素電池１０は列Ｄ１に位置していて６番目の素電池１０の右斜め下側の隣接する位置にある。８番目の素電池１０は列Ｃ１に位置していて７番目の素電池１０の左斜め下側の隣接する位置にある。９番目の素電池１０は列Ｃ１に位置していて８番目の素電池１０の下の隣接する位置にある。１０番目の素電池１０は列Ｄ１に位置していて９番目の素電池１０の右斜め下側の隣接する位置にある。

従って、第２の電池ブロック７２では、列Ｃ１に３個の素電池１０，１０，１０が位置しており、列Ｄ１に５個の素電池１０，１０，・・が位置しており、列Ｅ１に２個の素電池１０，１０が位置していて、合計３つの列Ｃ１，Ｄ１，Ｅ１に１０個の素電池１０，１０，・・が配置されている。

このように、本実施形態の電池モジュール１２０に含まれている８個の電池ブロック７１，７２，７３，・・は、いずれも複数の列（２列から４列）にまたがって素電池１０が配置されており、各電池ブロックにおいて１つの列に配置されている素電池１０の数は９個以下である。

そして、第１の電池ブロック７１では、左端の導電性部材２１０ａによって全ての素電池１０，１０，・・の正極端子が接続されており、その隣の導電性部材２１０ｂによって全ての素電池１０，１０，・・の負極端子が接続されている。この導電性部材２１０ｂは第２の電池ブロック７２の全ての素電池１０，１０，・・の正極端子を接続しているとともに、第１の電池ブロック７１と第２の電池ブロック７２とを直列に接続している。同様にして第２の電池ブロック７２では３番目の導電性部材２１０ｃによって全ての素電池１０，１０，・・の負極端子が接続されており、この導電性部材２１０ｃが第３の電池ブロック７３の全ての素電池１０，１０，・・の正極端子を接続しているとともに、第２の電池ブロック７２と第３の電池ブロック７３とを直列に接続している。

なお、複数の導電性部材のうち、両端に配置された導電性部材は、一方の端の導電性部材が一方の端側の電池ブロックの正極端子を並列接続するのみであり、他方の端の導電性部材が他方の端側の電池ブロックの負極端子を並列接続するのみである。

また、各電池ブロック７１，７２，７３，・・に対しては、含まれている素電池１０，１０，・・の全ての正極端子を接続している導電性部材と、含まれている素電池１０，１０，・・の全ての負極端子を接続している別の導電性部材との、２つの導電性部材が配置されている。

従って、図７に示す電池モジュール１２０は、１０個の素電池１０，１０，・・が並列に接続されて構成された電池ブロックが８個直列接続された構成となっている。

ここで、本実施形態の電池モジュール１２０は左側の辺の集合体６３から右側の辺の集合体６２に向かって電流が流れるように構成されているので、各列Ｂ１，Ｃ１，Ｄ１，Ｅ１，・・は、直列の電流方向に対して垂直な方向に素電池１０，１０，・・が並んでいる構成を有している。

本実施形態においても、実施形態１と同じ効果を奏するとともに、電池モジュールの全体の形状を矩形以外の形状に設計することができるという高い設計の自由度を有している。

（実施形態３）
実施形態３は、実施形態１とは素電池の配置が異なり、電池モジュールの外形が異なっており、さらに異なる形状の導電性部材を用いているが、素電池自体や前記の相違点以外の部分はほぼ実施形態１と同じであるので、実施形態１とは異なる部分を以下に説明する。

実施形態３に係る電池モジュール１３０の素電池１０，１０，・・の配置と電気的な接続、及びその電気的な接続を行うための導電性部材の構成について図１０から図１２を用いて説明する。

図１０は実施形態３に係る電池モジュール１３０を、説明をしやすくするために素電池１０，１０，・・と複数の導電性部材２２０ａ，２２０ｂ，２２０ｃ・・とだけを示した斜視図である。

図１１は図１０の平面構成を基にして、素電池１０，１０，・・の電気的な接続の順を示した図である。図１１において線で結ばれているのは並列接続されていることを表している。この並列接続された素電池１０，１０，・・の１つの集合体を電池ブロック８１，８２，８３，８４，・・と呼ぶ。本実施形態では実施形態１と同様に８個の電池ブロック８１，８２，・・が存在しており、各電池ブロックには１０個の素電池１０，１０，・・が含まれている。

図１２は、複数の導電性部材２２０ａ，２２０ｂ，２２０ｃ，２２０ｄ，２２０ｅ，・・だけを示した平面図である。

本実施形態では、実施形態１における素電池１０，１０，・・の配置を基にして、各電池ブロック８１，８２，・・において５番目と６番目の素電池１０の間を離間させ、列Ｄ２と列Ｅ２との間を離間させて４つの設置領域９１，９２，・・を形成している。左側の２つの設置領域９１，９２にはそれぞれ１６個の素電池１０，１０，・・が設置されており、左側の２つの設置領域９３，９４にはそれぞれ２４個の素電池１０，１０，・・が設置されている。隣合う設置領域９１，９２，・・の間は、素電池１０，１０，・・が設置されていない非設置領域１９１，１９２となっている。すなわち、実施形態３に係る電池モジュール１３０は、実施形態１に係る電池モジュール１１０の素電池の１０，１０，・・の集合体を４分割して間を離間させているが、素電池１０の並び及び素電池１０同士の電気的接続は実施形態１と同じである。なお、非設置領域１９１，１９２は、例えば素電池１０の設置に障害となる障害物を回避するために設けられたり、電池モジュール１３０を車両に設置する場合に電池モジュール１３０の設置箇所の形状によって設けられる。

別の言葉で言うと、実施形態１に係る電池モジュール１１０では８０個の素電池１０，１０，・・を千鳥状配置により矩形状に集合させているが、実施形態３に係る電池モジュール１３０では１６個と２４個の素電池１０，１０，・・をそれぞれ千鳥配置状態に矩形状に集合させた４つの設置領域９１，９２，・・を有していて、設置領域９１，９２，・・同士の間は素電池１０が配置されていない空間である非設置領域１９１，１９２となっていて、非設置領域１９１，１９２を除くことによって隣合う設置領域９１，９２，・・同士を結合させると、実施形態１に係る電池モジュール１１０と同じものになる。導電性部材２２０ａ，２２０ｂ，２２０ｃ，・・は、実施形態１の導電性部材２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，・・において、非設置領域１９１，１９２の上に配置される部分はそのまま引き延ばされた形状となっている。この非設置領域１９１，１９２の上に配置される部分はリンク領域２２１，２２２，２２３，２２４，２２５，２２６，２２７，２２８，・・であって、非設置領域１９１，１９２を挟んで隣合う設置領域９１，９２，・・同士を電気的に連結している部分である。

次に、電池ブロック８３，８４における素電池１０，１０，・・の配置について説明する。

第３の電池ブロック８３では、１から５番目の素電池１０，１０，・・が設置領域９１に設置されており、６から１０番目の素電池１０，１０，・・が設置領域９２に設置されている。そのうち、１、２番目の素電池１０，１０が列Ｄ２に位置しており、１番目の下に２番目が位置している。３番目の素電池１０は列Ｃ２に位置していて２番目の素電池１０の左斜め下側の隣接する位置にある。４番目の素電池１０は列Ｃ２に位置していて３番目の素電池１０の下側の隣接する位置にある。５番目の素電池１０は列Ｄ２に位置していて４番目の素電池１０の右斜め下側の隣接する位置にある。６番目の素電池１０は列Ｄ２に位置していて、５番目の素電池１０の下側であって非設置領域１９１を挟んで隣合う位置にある。７番目の素電池１０は列Ｄ２に位置していて６番目の素電池１０の下側の隣接する位置にある。８番目の素電池１０は列Ｃ２に位置していて７番目の素電池１０の左斜め下側の隣接する位置にある。９番目の素電池１０は列Ｃ２に位置していて８番目の素電池１０の下側の隣接する位置にある。１０番目の素電池１０は列Ｄ２に位置していて９番目の素電池１０の右斜め下側の隣接する位置にある。

第４の電池ブロック８４では、１，２，４，５番目の素電池１０が設置領域９４に、３番目の素電池１０が設置領域９１に、６，７，９，１０番目の素電池１０が設置領域９３に、８番目の素電池１０が設置領域９２に、設置されている。そのうち、１、２番目の素電池１０，１０が列Ｅ２に位置しており、１番目の下に２番目が位置している。３番目の素電池１０は列Ｄ２に位置していて、２番目の素電池１０の左斜め下側であって非設置領域１９２を挟んで隣合う位置にある。４番目の素電池１０は列Ｅ２に位置していて、３番目の素電池１０の右斜め下側であって非設置領域１９２を挟んで隣合う位置にある。５番目の素電池１０は列Ｅ２に位置していて４番目の素電池１０の下側の隣接する位置にある。６番目の素電池１０は列Ｅ２に位置していて、５番目の素電池１０の下側であって非設置領域１９１を挟んで隣合う位置にある。７番目の素電池１０は列Ｅ２に位置していて６番目の素電池１０の下側の隣接する位置にある。８番目の素電池１０は列Ｄ２に位置していて、７番目の素電池１０の左斜め下側であって非設置領域１９２を挟んで隣合う位置にある。９番目の素電池１０は列Ｅ２に位置していて、８番目の素電池１０の右斜め下側であって非設置領域１９２を挟んで隣合う位置にある。１０番目の素電池１０は列Ｅ２に位置していて９番目の素電池１０の下側の隣接する位置にある。

ここで、本実施形態の電池モジュール１３０は辺６５から辺６６に向かって電流が流れるように構成されているので、素電池１０，１０，・・が一直線に並んだ列Ａ２，Ｂ２，Ｃ２，・・は、直列の電流方向に対して垂直な方向に素電池１０，１０，・・が並んでいる構成を有している。

従って本実施形態の電池モジュール１３０は、実質的に実施形態１の電池モジュール１１０と同じ素電池の配置である。そのため、実施形態１と同じ効果を奏する。さらに、電池モジュールを任意の位置で分割することができ、設計の自由度が向上する。

（その他の実施形態）
上述の実施形態は本願発明の例示であって、本願発明はこれらの例に限定されず、これらの例に周知技術や慣用技術、公知技術を組み合わせたり、一部置き換えたりしてもよい。また当業者であれば容易に思いつく改変発明も本願発明に含まれる。

一つの電池モジュールおよび電池ブロックに含まれる素電池の数は特に限定されない。また、電池モジュールや電池ブロックの平面上の形状も、電池モジュール（素電池の設置領域）において素電池が千鳥配置されていれば特に限定されない。

絶縁板と導電性部材とは接着剤等で固定することが好ましい。例えば、穴を開けた絶縁板に金属箔を貼り合わせて、その金属箔をエッチング等で加工することにより、導電性部材を形成する方法が製造コストや精度の点で好ましい。

絶縁板の穴の形状は、正極端子と負極端子とが露出すればどのような形状であっても構わない。

導電性部材の素材及び厚みは、電池モジュールの容量や充放電レートの設定などの設計値によって適宜設定すればよい。金属箔を用いてもよいし、金属板を用いてもよい。

ヒューズの機能を担う部分は、正極側の端子接続部でも構わない。また、ヒューズ機能を発揮するために電流の流路断面積を所定の面積以下とするには、その所定の面積はそれぞれの電池モジュールによって異なるため、１列当たりの素電池の本数、電池ブロックを構成する列の数、導電部材の素材と厚みや面積、電池モジュールの充放電レートの設定などを考慮して所定の面積を設定すればよい。

電池モジュールの分割は、実施形態３の分割状態に限定されず、分割の数が多くても少なくても構わず、分割された設置領域に含まれる素電池の数が同じでも異なっていてもよい。また、非設置領域の形状も実施形態３では矩形であったが、形状は特に限定されない。

７ａ 負極端子
８ 正極端子
１０ 素電池
３０ 絶縁板（電気絶縁性の板）
３１ 穴
４０ 導電性部材
９１，９２，９３，９４ 設置領域
１００，１１０，１２０，１３０ 電池モジュール
１９１，１９２ 非設置領域
２００ａ，２００ｂ，２００ｃ 導電性部材
２１０ａ，２１０ｂ，２１０ｃ 導電性部材
２２０ａ，２２０ｂ，２２０ｃ 導電性部材
２２０ｄ，２２０ｅ 導電性部材
２２１，２２２，２２３，２２４ リンク領域
２２５，２２６，２２７，２２８ リンク領域
Ａ，Ｂ，Ｃ 列
Ａ１，Ｂ１，Ｃ１，Ｄ１，Ｅ１，Ｆ１ 列
Ａ２，Ｂ２，Ｃ２，Ｄ２，Ｅ２ 列

Claims (7)

1. 複数の素電池を備えた電池モジュールであって、
   前記素電池は一方の端部に正極端子及び負極端子が配置されており、
   前記複数の素電池は、前記一方の端部が同じ側に並ぶように且つ千鳥状に配置されており、
   隣合うｍ個（ｍは自然数）の前記素電池が電気的に並列接続されている電池ブロックがｎ個（ｎは自然数）直列接続されており、
   １つの前記電池ブロック内において、直列の電流方向に対して垂直な方向に前記素電池が並んでいる列が２以上存在しているとともに、１つの前記列における前記素電池の数は（ｍ－１）以下であり、
   配列された前記複数の素電池の前記一方の端部の上方には電気絶縁性の板が配置されており、
   前記板には、各前記素電池の前記正極端子及び前記負極端子が露出する穴が設けられているとともに、前記素電池に対向する面とは反対側の面の上に複数の導電性部材が設けられており、
   前記導電性部材は、前記電池ブロックにおける前記素電池が並んだ前記列に沿って延びていて、１つの前記電池ブロックに対して２つ配置されているとともに、前記１つの前記電池ブロックに含まれる各前記素電池の同じ極の端子に前記穴を通って接続される端子接続部を備え、
   前記列は３列以上存しているとともに、前記直列の電流方向において第１列、第２列、第３列の順で並んでいる列群を少なくとも１つ構成しており、
   前記列群のうちの少なくとも１つおいて、前記電池ブロックのうちの第１電池ブロックが、前記第１列の前記素電池と前記第２列の素電池とを有しており、
   前記電池ブロックのうちの第２電池ブロックが、前記第１電池ブロックに隣接していると共に前記第２列の前記素電池と前記第３列の素電池とを有しており、
   前記第１電池ブロックにおいて前記第２列の素電池に並列接続する前記第１列の素電池は、当該第２列の素電池よりも前記第２列の一端側または他端側に存しており、
   前記第２電池ブロックにおいて前記第３列の素電池に並列接続する前記第２列の素電池は、当該第３列の素電池よりも前記第３列の一端側または他端側に存しており、
   前記第２電池ブロックに存する前記第３列の素電池の数は前記第１電池ブロックに存する前記第２列の素電池の数よりも多い、電池モジュール。
2. 電池モジュール全体において、少なくとも１つの前記列は、含まれている前記素電池の数が他の前記列とは異なっている、請求項１に記載の電池モジュール。
3. 前記導電性部材は板状の金属材料からなる、請求項１又は２に記載の電池モジュール。
4. 前記導電性部材は金属箔からなる、請求項１又は２に記載の電池モジュール。
5. 前記端子接続部は、電流の流路断面積を所定の面積以下とすることによるヒューズ機能を備えている、請求項１から４のいずれか一つに記載の電池モジュール。
6. 前記電池ブロックは３つ以上並んでおり、
   端以外の位置に配置された前記導電性部材は、一つの前記電池ブロックにおける複数の前記素電池の前記正極端子に接続されているとともに別の前記電池ブロックにおける複数の前記素電池の前記負極端子に接続されている、請求項１から５のいずれか一つに記載の電池モジュール。
7. 請求項１から６のいずれか一つに記載の電池モジュールを複数に分割して互いに引き離すことによって、複数の前記素電池が設置される複数の設置領域を有するとともに、隣合う２つの前記設置領域間に前記素電池が設置されない非設置領域を有しており、
   前記導電性部材は、前記非設置領域を挟んで隣合う２つの前記設置領域間を電気的に連結しているリンク領域を有している、電池モジュール。
   

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