JP3900132B2 - Assembled battery - Google Patents
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Description
本発明は、高エネルギー密度かつ小型軽量で大きなエネルギーを供給する電力源として最適な組電池に関する。 The present invention relates to an assembled battery that is optimal as a power source that supplies large energy with high energy density, small size, and light weight.
近年、環境意識の高まりを受けて、自動車の動力源を、化石燃料を利用するエンジンから電気エネルギーを利用するモータに移行しようとする動きがある。このため、モータの電力源となる電池の技術も急速に発展しつつある。 In recent years, in response to growing environmental awareness, there is a movement to shift the power source of automobiles from an engine using fossil fuel to a motor using electric energy. For this reason, the technology of the battery that serves as a power source for the motor is also rapidly developing.
自動車には、小型軽量で、大きな電力を頻繁に充放電可能な、耐震動性、放熱性に優れた電池の搭載が望まれる。大きな電力を供給することができる放熱性に優れた組電池としては、下記特許文献1に示すようなものがある。
An automobile is desired to be mounted with a battery that is small and light and can be charged and discharged with a large amount of electric power and has excellent vibration resistance and heat dissipation. As an assembled battery excellent in heat dissipation capable of supplying large electric power, there is a battery as shown in
特許文献1に開示されている扁平型組電池は、直列、並列または直並列に電気的に接続された複数の単電池を、当該単電池の厚み方向に所定の間隔で配置し、単電池間に両側の単電池を押圧する押圧部材を配置して、外装部材によって複数の単電池を固定したものである。このような構造とすることによって単電池の放熱特性を良好にして組電池としてのサイクル特性、レート特性を向上させている。
特許文献1の組電池は、単電池として扁平形電池を用いているため、扁平形電池以外の電池を用いて構成した従来の組電池に比較してエネルギー密度が高く、同一の電力容量の電池であれば小型化が可能である。このため、扁平形電池で構成された組電池は、小型、高エネルギー密度という点では自動車搭載用電池として適している。
Since the assembled battery of
しかしながら、特許文献1の組電池では、単電池を順に積層して接続するものである。単電池を直列接続する場合には、積層するたびに積層された単電池の総電圧が上昇してしまう。組電池が出来上がる最後の方では、総電圧は、たとえば、250V〜300Vと非常に高くなっている。これにさらに、単電池を接続していくのでは、作業者は、高電圧のものを取り扱わなくてはならないため、取り扱いに注意が必要であり、作業性が悪い。
However, in the assembled battery of
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、作業性のよい複数の単電池を直列接続した組電池の提供を目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide an assembled battery in which a plurality of unit cells having good workability are connected in series.
本発明の組電池は、積層された複数個の単電池と、導電性を有する導電手段と、絶縁性を有する絶縁手段と、を有し、前記導電手段および前記絶縁手段は、前記単電池の積層方向に、前記単電池の出力端を挟んで交互に配置されて、前記単電池を積層方向に電気的に直列に接続し、少なくとも1つの前記導電手段は、前記単電池の出力端間に抜き差し可能である。 The assembled battery of the present invention includes a plurality of unit cells stacked, a conductive means having conductivity, and an insulating means having insulating properties, and the conductive means and the insulating means are provided in the unit cell. The unit cells are alternately arranged in the stacking direction with the output ends of the unit cells interposed therebetween, and the unit cells are electrically connected in series in the stacking direction, and at least one of the conductive means is connected between the output ends of the unit cells. Can be inserted and removed.
本発明では、少なくとも1つの導電手段を後から単電池の出力端間に抜き差し可能であるので、高電圧にならない程度に複数の単電池を接続して接続体を構成しておき、最後に、それらの接続体を抜き差し可能な導電手段で接続することができる。したがって、作業者が単電池を接続して高電圧になった接続体にさらに単電池を接続するといった作業を行うことがなく、容易に接続作業ができ、作業性を向上することができる。 In the present invention, since at least one conductive means can be inserted / removed between the output ends of the unit cells later, a plurality of unit cells are connected to such an extent that the high voltage is not reached, and finally, These connecting bodies can be connected by a conductive means that can be inserted and removed. Therefore, it is possible to easily perform the connection work and improve the workability without performing the work of connecting the single battery to the connection body that has become a high voltage by connecting the single battery.
本発明に係る組電池は、積層された複数個の単電池と、導電性を有する導電手段(導通ワッシャ)と、絶縁性を有する絶縁手段(絶縁ワッシャ)と、を有し、前記導電手段および前記絶縁手段は、前記単電池の積層方向に、前記単電池の出力端を挟んで交互に配置されて、前記単電池を積層方向に電気的に接続し、前記導電手段は、前記単電池の出力端間に着脱自在である。 The assembled battery according to the present invention includes a plurality of stacked unit cells, conductive means having conductivity (conductive washers), and insulating means having insulation properties (insulating washers), and the conductive means and The insulating means are alternately arranged in the stacking direction of the unit cells with the output ends of the unit cells interposed therebetween, and electrically connect the unit cells in the stacking direction. It is detachable between the output ends.
この特徴について、以下、[実施の形態1]と[実施の形態2]に分けて、図面を参照しつつ、詳細に説明する。 Hereinafter, this feature will be described in detail with reference to the drawings, divided into [Embodiment 1] and [Embodiment 2].
[実施の形態1]
図1は単電池を示す斜視図である。
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a perspective view showing a unit cell.
扁平型単電池1は、扁平型に形成された電池であり、正極板、負極板およびセパレータを順に積層した積層型の発電要素(不図示)を内部に複数含む。組電池として積層される場合には、扁平型単電池1は、内包する発電要素の積層方向と同じ方向に積層される。以下、このような扁平型単電池1を単に単電池1と記載する。
The
単電池1は、例えば、リチウムイオン二次電池などの二次電池である。単電池1は、積層方向に対して直交する方向に伸びる出力端である2つの電極タブとして、正極タブ10と負極タブ12とを有する。
The
単電池1は、正極タブ10および負極タブ12のいずれか一方に穴部13が設けられている。図1では、負極タブ12に穴部13が設けられたものを示しているが、正極タブ10に穴部13が設けられた単電池1もある。
The
図2は、上記単電池1が複数個積層されて構成された本発明の組電池を示す側面図である。なお、以下の図面では、本発明の特徴部分を明確にするために、一部で単電池1の大きさを小さく示している。
FIG. 2 is a side view showing an assembled battery of the present invention in which a plurality of
本発明の組電池では、上述のように複数個の単電池1を積層してなる。組電池では、正極タブ10および負極タブ12が積層方向に交互になるように単電池1が積層されている。
In the assembled battery of the present invention, a plurality of
導通ワッシャ2および絶縁ワッシャ3は、それぞれ、後述する貫通ピン4が挿通可能な挿通孔を有しており、この挿通孔に貫通ピン4が挿通されることによって貫通ピン4に留められており、ナット5により積層の上下から締結されている。本実施の形態の組電池では下層から上層に向かって電流が流れる。
なお、貫通ピン4は、導電ワッシャ2と電極タブとに対して電気的に絶縁されていなければならないのは言うまでもない。
Each of the
Needless to say, the through
導通ワッシャ2および絶縁ワッシャ3は、それぞれ、後述する貫通ピン4が挿通可能な挿通孔を有しており、この挿通孔に貫通ピン4が挿通されることによって貫通ピン4に留められており、ナット5により積層の上下から締結されている。本実施の形態の組電池では、下層から上層に向かって電流が流れる。
Each of the
導通ワッシャ2は、それぞれ、連結ケース6に保持されている。連結ケース6は、絶縁材より形成されており、道通ワッシャ2を外部に対して絶縁している。後述するように、
導通ワッシャ2は、ナット5の締結前には、絶縁ワッシャ3間に着脱自在である。
Each of the
The
次に、着脱自在な導通ワッシャ2の構成について説明する。
Next, the configuration of the removable
図3は導通ワッシャを外した状態を示す組電池の側面図、図4は導通ワッシャを外した状態を示す組電池の斜視図、図5は導通ワッシャを取り付けた状態を示す組電池の斜視図、図6は連結ケースに取り付けた導通ワッシャを示す図である。なお、図6(A)は図4に示す連結ケースのA−A断面図を示し、図6(B)は連結ケースの上方からみた平面図を示す。 3 is a side view of the assembled battery with the conductive washer removed, FIG. 4 is a perspective view of the assembled battery with the conductive washer removed, and FIG. 5 is a perspective view of the assembled battery with the conductive washer attached. FIG. 6 is a view showing the conductive washer attached to the connection case. 6A shows a cross-sectional view taken along line AA of the connection case shown in FIG. 4, and FIG. 6B shows a plan view seen from above the connection case.
図3に示すように、導通ワッシャ2を取り付ける前には、絶縁ワッシャ3が単電池1の正極タブ10および負極タブ12間に1個飛ばしで配置されている。ここでは、絶縁ワッシャ3は、正極タブ10および負極タブ12の穴部13とともに貫通ピン4に挿通されている。
As shown in FIG. 3, before attaching the
導通ワッシャ2は、絶縁ワッシャ3の間でかつ正極タブ10および負極タブ12間に貫通ピン4に当たるまで差し込まれる。図4および図6(B)に示すように、導通ワッシャ2の挿通孔は、単電池1の積層方向に対して直交する方向から抜き差し可能なように、一部が開口するU字型に形成されている。
The
また、導通ワッシャ2は、図6(B)に示すように、両側面に凹部20が形成されている。該凹部20は、C字型の連結ケース6の端部60と嵌合しており、導通ワッシャ2は、連結ケース6の端部60に挟持されている。導通ワッシャ2は、連結ケース6の端部60による挟持力により挟持されるだけで、連結ケース6に固定されてはいないので、連結ケース6に沿って上下に移動可能である。
Further, as shown in FIG. 6B, the
これにより、貫通ピン4に取り付けられた絶縁ワッシャ3の位置が積層方向に多少ばらついていても、導通ワッシャ2の位置を変えることによって、容易に絶縁ワッシャ3間に導通ワッシャ2を差し込むことができる。
Thereby, even if the position of the
導通ワッシャ2は、複数がケース6により保持されているので、負極タブ12間の貫通ピン4に一括して差し込み可能である。差し込んだ状態は、図5および図2に示す通りである。導通ワッシャ2が差し込まれた後に、ナット5が固く締結される。
Since a plurality of the
また、導通ワッシャ2には、図6に示すように、電圧検出線が接続されている。電圧検出線は、図示しない電圧計(電圧検出手段)に接続されており、導通ワッシャ2を介して単電池単位で電圧を検出するために用いられる。電圧検出線は、連結ケース6内にまとめて収納されている。これにより、作業者がケース6を扱う際に、電圧検出線が邪魔にならない。
In addition, a voltage detection line is connected to the
以上のように、実施の形態1の組電池では、導通ワッシャ2は、後から絶縁ワッシャ3間に配置できる。特に上記実施の形態では、複数の導通ワッシャ2が1つのケース6に保持されているので、該ケース6を操作して一度に複数の導通ワッシャ2を絶縁ワッシャ3間に配置できる。これにより、組電池内の複数の単電池1を一度に接続できる。したがって、たとえば、作業者が単電池1を接続して高電圧になった接続体にさらに単電池1を接続するといった作業を行うことがなく、容易に接続作業ができ、作業性を向上することができる。
As described above, in the battery pack of
[実施の形態2]
上記実施の形態1では、複数の導通ワッシャ2を一度に複数の絶縁ワッシャ3間に配置
する例について説明した。実施の形態2では、絶縁ワッシャ間に差し込み可能な導通ワッシャは、所定の階層おきに絶縁ワッシャ間に配置されている場合について説明する。この場合、絶縁ワッシャ間には、所定の階層おきに導通ワッシャが差し込まれる。他の階層では、絶縁ワッシャ間には、差し込み不可能な導通ワッシャが予め配置されている。以下、詳細に説明する。
[Embodiment 2]
In the first embodiment, the example in which the plurality of
図7は導通ワッシャを取り付ける様子を示す組電池の側面図、図8は導通ワッシャの平面図である。なお、実施の形態1と同一部材には同一の参照番号を付して、その説明は省略する。 FIG. 7 is a side view of the assembled battery showing a state where the conductive washer is attached, and FIG. 8 is a plan view of the conductive washer. The same members as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
本実施の形態の組電池は、図7に示すように、単電池1が積層されており、片側の正極タブ10と負極タブ12が超音波溶接により接合されている。他の側の正極タブ10と負極タブ12は、貫通ピン4が貫通されており、単電池1の積層方向に絶縁ワッシャ3と導通ワッシャ8とが交互に配置されている。ここで、導通ワッシャ8は、導電性を有し、接触する正極タブ10および負極タブ12を電気的に接続する。導通ワッシャ8および絶縁ワッシャ3は、ともにリング形状に形成されており、内部に貫通ピン4が挿通される挿通孔を有している。
As shown in FIG. 7, in the assembled battery of the present embodiment, the
導通ワッシャ8と絶縁ワッシャ3とは、所定の電圧以上のあまり高電圧とならないように、所定数の単電池1を直列接続する。たとえば、図7に示す場合、積層の最上層の単電池1からその6階層下の単電池1aまでと、最下層の単電池1からその5階層上の単電池1bまでとが、それぞれ、導通ワッシャ8により電気的に接続されている。しかし、単電池1aと単電池1bとの間には、導通ワッシャ8は配置されず、それらは接続されていない。
The
単電池1aと単電池1bとを接続するために、図7に示すように、導通ワッシャ20が差し込まれる。導通ワッシャ20の挿通孔は実施の形態1の導通ワッシャ2と同様に、貫通ピン4に差し込めるように、U字型に形成されている。導通ワッシャ20には、絶縁性の材質で形成された取手22が設けられており、該取手22をつまんで、導通ワッシャ20を差し込んだり、引き抜いたりできる。
In order to connect the unit cell 1a and the unit cell 1b, as shown in FIG. 7, the
以上のように、実施の形態2では、ある程度の単電池1をリング形状の導通ワッシャ8により予め接続しておき、それらをまとめて、U字形状の導通ワッシャ20により最後に接続するので、単電池1の積層に伴い電圧が上がることはない。したがって、作業者は、高電圧となった単電池1の接続体を扱わなくて済み、作業性を格段に向上できる。
As described above, in the second embodiment, a certain amount of the
1、1a、1b…単電池、
2、8、20…導通ワッシャ、
3…絶縁ワッシャ、
4…貫通ピン、
5…ナット、
6…ケース、
10…正極タブ、
12…負極タブ。
1, 1a, 1b ... cell,
2, 8, 20 ... conductive washers,
3 ... Insulating washer,
4 ... Penetration pin,
5 ... Nut,
6 ... Case,
10 ... positive electrode tab,
12 ... Negative electrode tab.
Claims (8)
導電性を有する導電手段と、
絶縁性を有する絶縁手段と、
を有し、
前記導電手段および前記絶縁手段は、前記単電池の積層方向に、前記単電池の出力端を挟んで交互に配置されて、前記単電池を積層方向に電気的に直列に接続し、
少なくとも1つの前記導電手段は、前記単電池の出力端間に抜き差し可能である組電池。 A plurality of unit cells stacked;
A conductive means having electrical conductivity;
Insulating means having insulating properties;
Have
The conductive means and the insulating means are alternately arranged in the stacking direction of the unit cells across the output end of the unit cells, and the unit cells are electrically connected in series in the stacking direction,
The assembled battery in which at least one of the conductive means can be inserted and removed between output terminals of the unit cells.
前記貫通ピンは前記導電手段および前記単電池の電極タブに対して電気的に絶縁されており、
前記導電手段は、前記貫通ピンの伸延方向に対して直交する方向から、該貫通ピンに差し込み可能なように、U字型の貫通ピン貫通孔を有していることを特徴とする請求項7に記載の組電池。 Further having a penetrating pin extending through the electrode tab of the unit cell extending in the stacking direction of the unit cell;
The through pin is electrically insulated from the conductive means and the electrode tab of the unit cell,
8. The conductive means has a U-shaped through-pin through hole so that it can be inserted into the through-pin from a direction orthogonal to the extending direction of the through-pin. The assembled battery described in 1.
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