WO2011024574A1 - 組電池および組電池の製造方法 - Google Patents

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昌之 中井
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Definitions

  • the present invention relates to an assembled battery having a plurality of battery modules each including a stacked body in which a plurality of secondary batteries are stacked, and a method for manufacturing the assembled battery.
  • Japanese Patent Laid-Open No. 2007-59088 discloses a voltage applied to an electrode tab of each secondary battery housed in each battery module constituting the assembled battery as an assembled battery obtained by combining a plurality of battery modules each housing a plurality of secondary batteries. Connect a detection line, detect the voltage of each secondary battery via this voltage detection line, and control charging / discharging of the secondary battery housed in each battery module constituting the assembled battery based on the detected voltage An assembled battery is disclosed.
  • the number of voltage detection lines increases, and the voltage detection The wiring work was complicated.
  • the number of voltage detection lines is further increased because the number of secondary batteries constituting the assembled battery is generally increased. Was complicated.
  • the problem to be solved by the present invention is to provide a battery pack including a plurality of battery modules each including a stacked body in which a plurality of secondary batteries are stacked. It is an object of the present invention to provide an assembled battery capable of reducing the number of voltage detection lines for detecting the voltage of the secondary battery and a method for manufacturing such an assembled battery.
  • the first aspect of the present invention is used to detect a laminated body in which a plurality of secondary batteries are laminated, a pair of output terminals, and a terminal voltage of the secondary battery, and is equal to or higher than the rated current of the pair of output terminals.
  • a battery pack including a plurality of battery modules each including a voltage detection terminal having a rated current and a bus bar that electrically connects the voltage detection terminals of the plurality of battery modules.
  • the second aspect of the present invention is a method for manufacturing an assembled battery having a plurality of battery modules, comprising a step of stacking a plurality of secondary batteries and an electrode tab of the plurality of stacked secondary batteries.
  • each of the pair of output terminals and the voltage detection terminal having a rated current equal to or higher than the rated current of the pair of output terminals is used to detect the terminal voltage of the secondary battery.
  • a step of obtaining a cell unit by electrical connection, a step of obtaining a battery module by housing the cell unit in a case, a plurality of battery modules, and a plurality of battery module voltage detection terminals Are electrically connected by a bus bar.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a battery module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view of the cell unit of the battery module as viewed from the tab lead-out side.
  • FIG. 3 is a perspective view showing a single cell housed in the battery module according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is an exploded perspective view showing the internal configuration of the battery module according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram showing an electrical connection configuration of single cells constituting the battery module.
  • FIG. 6 is a perspective view showing an assembled battery according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a state before the external bus bar of the assembled battery according to the embodiment of the present invention is attached.
  • FIG. 8 is a diagram showing an electrical connection configuration of unit cells housed in a battery module constituting the assembled battery according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a plan view showing an assembled battery according to another embodiment of the present invention.
  • the battery module 10 is a unit unit for assembling an assembled battery 90 described later, and includes a cell unit 20 including a plurality (four in this example) of single cells 30 (see FIG. 1). 2 and FIG. 3) and a case 50 for accommodating the cell unit 20 therein.
  • the cell unit 20 includes four unit cells 30A to 30D (first unit cell 30A, second unit cell 30B, third unit cell 30C, and fourth unit cell 30D). And spacers 41 to 45 (first spacer 41, second spacer 42, third spacer 43, fourth spacer 44, and fifth spacer 45) attached to both ends of the unit cells 30A to 30D; An external output positive terminal 60, an external output negative terminal 70, and a voltage detection terminal 80 are provided.
  • each single battery (cell) 30 includes, for example, a power generation element composed of an electrode laminate in which positive plates and negative plates are alternately laminated via separators and an electrolyte, and an exterior member 31. Is a flat lithium ion secondary battery having a substantially rectangular shape in plan view.
  • the unit cell 30 is a general term for the unit cells 30A to 30D.
  • the exterior member 31 of the unit cell 30 is composed of, for example, a laminate film in which a synthetic resin layer is laminated on both surfaces of a metal foil.
  • the exterior member 31 accommodates the power generation element in a sealed state by heat-sealing four sides of the exterior member 31 in a state where the power generation element is accommodated to form a flange 32.
  • the positive electrode plate and the negative electrode plate constituting the power generation element are connected to the positive electrode tab 34 and the negative electrode tab 35 led out from the outer member 31 in the outer member 31, respectively. Both of the negative electrode tabs 35 are led out to the outside from the short side on one end side in the longitudinal direction of the exterior member 31.
  • a fixing hole 33 into which a fixing pin of a spacer, which will be described later, is inserted is formed on each short side of the flange 32 at both ends in the longitudinal direction.
  • each of the electrode tabs 34 and 35 is a stack of unit cells 30A to 30D. It extends in the same direction in a direction orthogonal to the direction (Z direction).
  • five spacers 41 to 45 are attached to the end portions of the unit cells 30A to 30D on the side where the electrode tabs 34 are led out.
  • the spacers 41 to 45 define the pitch in the stacking direction of the cells 30A to 30D while being locked and connected in a stacked state.
  • the flange 32 of the lowermost first unit cell 30 ⁇ / b> A is located between the first spacer 41 and the second spacer 42.
  • the flange 32 of the second unit cell 30B is located between the second spacer 42 and the third spacer 43, and the flange 32 of the third unit cell 30C is connected to the third spacer 43 and the fourth spacer 43. It is located between the spacer 44 and the spacer 44.
  • the flange 32 of the fourth unit cell 30 ⁇ / b> D is located between the fourth spacer 44 and the fifth spacer 45.
  • five spacers are also attached to the end portions of the four unit cells 30A to 30D where the electrode tabs 34 and 35 are not led out.
  • the first to fifth spacers 41 to 45 are connected to the external output positive terminal 60 and the external output negative terminal 70 which are output terminals of the battery module 10, and the unit constituting the battery module 10.
  • a voltage detection terminal 80 used for voltage detection of the batteries 30A to 30D is derived.
  • FIG. 4 is a perspective view showing the single battery 30 housed in the battery module 10.
  • the positive tabs 34 of the first unit cell 30A and the second unit cell 30B are joined to the internal bus bar 61 electrically connected to the external output positive terminal 60 by ultrasonic welding or the like.
  • the negative electrode tabs 35 of the first unit cell 30A and the second unit cell 30B are electrically connected to the voltage detection terminal 80 together with the positive electrode tab 34 of the third unit cell 30C and the fourth unit cell 30D.
  • the internal bus bar 81 is joined by ultrasonic welding or the like, and the negative tabs 35 of the third unit cell 30C and the fourth unit cell 30D are electrically connected to the external output negative terminal 70.
  • the internal bus bar 71 is joined by ultrasonic welding or the like.
  • the external output positive terminal 60, the external output negative terminal 70, and the voltage detection terminal 80 are attached to the end portions of the cells 30A to 30D (specifically, the flange 32 on one end side in the longitudinal direction). 5 so that the external force input from the terminals 60, 70, 80 is not transmitted to the positive electrode tab 34 and the negative electrode tab 35 of each battery via the internal bus bars 61, 71, 81. It has become.
  • L parallel M series (L and M are integers of 2 or more) means a circuit configuration in which M pieces of blocks in which L cells are connected in parallel (hereinafter referred to as parallel blocks) are connected in series. Means.
  • the 2 parallel 2 series in this embodiment is a parallel block P1 in which the unit cell 30A and the unit cell 30B are connected in parallel, and a parallel block P2 in which the unit cell 30C and the unit cell 30D are connected in parallel. Means a circuit configuration connected to.
  • the voltage detection terminal 80 is a terminal used for detecting the voltage of the single cells 30A to 30D constituting the battery module 10. Specifically, for the voltages of the first unit cell 30A and the second unit cell 30B, by using the external output positive terminal 60 and the voltage detection terminal 80, by measuring the voltage between these terminals, The voltage of the third unit cell 30C and the fourth unit cell 30D can be detected using the external output negative electrode terminal 70 and the voltage detection terminal 80, and the voltage between these terminals is measured. Thus, it can be detected.
  • the external output positive terminal 60, the external output negative terminal 70, and the voltage detection terminal 80 are configured with terminals that can pass a current according to the battery capacity of the unit cell 30 housed in the battery module 10.
  • the voltage detection terminal 80 a terminal having a rated current equal to or higher than the rated current of the external output positive terminal 60 and the external output negative terminal 70 (or the maximum value of the current that can be passed)
  • the maximum allowable current is equal to or greater than that of the external output positive terminal 60 and the external output negative terminal 70).
  • the voltage detection terminal 80 a terminal having a rated current equal to or higher than the rated currents of the external output positive terminal 60 and the external output negative terminal 70 may be used, but the external output positive terminal 60 and the external output negative terminal 70 By using the same terminal (that is, a terminal having the same rated current as that of the external output positive terminal 60 and the external output negative terminal 70), the manufacturing process of the battery module 10 can be simplified.
  • the first spacer 41 is a substantially plate-like member made of a material having excellent electrical insulation such as a synthetic resin material. As shown in FIG. 4, on the upper surface of the first spacer 41, two fixing pins 411 to be inserted into the fixing holes 33 of the flange 32 of the first unit cell 30A are formed. A sleeve insertion hole 412 into which a sleeve 46 (see FIG. 2) is inserted is formed at both ends of the first spacer 41, and an engagement projecting upward is provided in the vicinity of the sleeve insertion hole 412. A nail 413 is formed. The engaging claw 413 engages with an engaging hole (not shown) formed on the lower surface of the second spacer 42, whereby the first spacer 41 and the second spacer 42 are connected.
  • the second to fourth spacers 42 to 44 shown in FIG. 2 are also made of a material having excellent electrical insulation properties such as a synthetic resin material, and like the first spacer 41, the fixing pins and the sleeve insertion holes are formed. , And engaging claws are formed respectively.
  • the fixing pins of the spacers 41 to 44 are inserted into the fixing holes 33 formed in the flanges 32 at both ends in the longitudinal direction of each unit cell 30, so that the surface direction (X direction or Y direction) of each unit cell 30 A to 30 D is obtained.
  • Direction is defined.
  • the fifth spacer 45 is also made of a material excellent in electrical insulation such as a synthetic resin material, but the fixing pin and the engaging claw are not formed, and only the sleeve insertion hole is formed.
  • the second to fourth spacers 42 to 44 are not shown.
  • the case 50 is a casing that protects the fragile cells 30A to 30D of the cell unit 20, and includes a bottomed box-like lower case 51 that is open at the top, an upper case 52 that closes the opening of the lower case 51, have.
  • the lower case 51 and the upper case 52 are fixed to each other by winding the respective edges together.
  • four bolt insertion holes 521 are formed in the upper case 52 at positions corresponding to the sleeves 46 of the cell unit 20.
  • the lower case 51 is also formed with four bolt insertion holes at positions corresponding to the sleeves 46 of the cell unit 20.
  • the position of the cell unit 20 is fixed in the case 50 by inserting bolts into the insertion holes 521 of the upper case 52, the sleeve 46 of the cell unit 20, and the insertion holes of the lower case 51.
  • three cutouts 511, 512, and 513 are formed on the side surface of the lower case 51 in the longitudinal direction, and an external output positive terminal 60, an external output negative terminal 70, and a voltage detection terminal 80 is derived from these notches 511, 512 and 513, respectively.
  • FIG. 6 is a perspective view showing the assembled battery 90 according to the present embodiment
  • FIG. 7 is a view showing a state before the external bus bars 910, 920, 930 of the assembled battery 90 are attached. 6 and 7, the battery modules constituting the assembled battery 90 are the first battery module 10A and the second battery module 10B, respectively.
  • the assembled battery 90 of the present embodiment includes a first battery module 10 ⁇ / b> A and a second battery module 10 ⁇ / b> B stacked to form a stacked body, and each of the battery modules 10 ⁇ / b> A and 10 ⁇ / b> B
  • the external output positive terminals 60A and 60B, the external output negative terminals 70A and 70B, and the voltage detection terminals 80A and 80B are electrically connected by the external bus bars 910, 920, and 930, respectively.
  • the external output positive terminals 60A and 60B of the battery modules 10A and 10B are the external bus bar 910
  • the external output negative terminals 70A and 70B are the external bus bar 920
  • the voltage detection terminals 80A and 80B are electrically connected by an external bus bar 930.
  • Each terminal 60A, 60B, 70A, 70B, 80A, 80B and each external bus bar 910, 920, 930 are, for example, female screw portions formed on each terminal 60A, 60B, 70A, 70B, 80A, 80B. (Not shown) can be fixed using fixing bolts, whereby the terminals 60A, 60B, 70A, 70B, 80A, 80B and the external bus bars 910, 920, 930 are brought into close contact with each other. These can be electrically connected.
  • the external bus bars 910, 920, and 930 are made of a material and shape (particularly, a cross-sectional shape) that allows a current to flow according to the battery capacity of the unit cell 30 housed in each of the battery modules 10A and 10B.
  • the external bus bars 910, 920, 930 can be formed of a plate-like conductive member.
  • voltage detection lines 911, 921, and 931 are connected to the external bus bars 910, 920, and 930, respectively, and these are connected to voltage sensors (not shown).
  • FIG. 8 shows an electrical connection configuration of unit cells housed in the battery modules 10A and 10B constituting the assembled battery 90.
  • the single cells constituting the battery module 10A are represented by single cells 30E to 30H
  • the single cells constituting the battery module 10B are represented by single cells 30I to 30L.
  • the battery modules 10A and 10B constituting the assembled battery 90 include external output positive terminals 60A and 60B, external output negative terminals 70A and 70B, and voltage detection terminals 80A and 80B, respectively.
  • the 4 parallel 2 series refers to the parallel block P1 in which the single cells 30E and 30F in the battery module 10A and the single cells 30I and 30J in the battery module 10B are connected in parallel, and the battery module 10A. It means a circuit configuration in which the single cells 30G and 30H and the parallel block P2 in which the single cells 30K and 30L in the battery module 10B are connected in parallel are connected in series. That is, in the assembled battery 90, a parallel block of one battery module constituting the stacked body and a parallel block of another battery module constituting the stacked body are connected in parallel.
  • the cells 30E, 30F, 30I, 30J. can be detected.
  • the voltage detection line 921 connected to the external bus bar 920 and the voltage detection line 931 connected to the external bus bar 930 to a voltage sensor (not shown) can be detected.
  • the battery modules 10A and 10B constituting the assembled battery 90 have a rated current equal to or higher than the rated currents of the external output positive terminals 60A and 60B and the external output negative terminals 70A and 70B.
  • the voltage detection terminals 80A and 80B for detection are configured to be provided, and the voltage detection terminals 80A and 80B of the battery modules 10A and 10B are electrically connected by the external bus bar 930. Therefore, according to the present embodiment, the voltage detection line for detecting the terminal voltage of each of the single cells 30E to 30H and 30I to 30L constituting the battery modules 10A and 10B constituting the assembled battery 90 is the voltage detection line 911.
  • the voltage detection terminals 80A and 80B are replaced with rated currents (or external output positive terminals 60A and 60B) that are equal to or higher than the rated currents of the external output positive terminals 60A and 60B and the external output negative terminals 70A and 70B. And a terminal having a maximum allowable current equal to or greater than the maximum allowable current of the external output negative terminals 70A and 70B. For this reason, out of the unit cells 30E to 30H and 30I to 30L constituting the battery modules 10A and 10B, for example, a unit cell constituting the battery module 10A (or 10B) has failed, thereby causing a failure.
  • the voltage detection terminal 80B (or the other battery module 10B (or 10A)) 80A) can be effectively prevented from generating heat and damage.
  • the cells constituting the battery modules 10A and 10B fail due to a short circuit, the power charged in the failed cells is output, which causes a relatively large current to flow instantaneously.
  • a current equal to or higher than the rated current (or the maximum allowable current) of the voltage detection terminals 80A and 80B is passed through the external bus bar 930 that electrically connects the voltage detection terminals 80A and 80B. Is configured to be possible. Therefore, similarly to the above, even when a failure occurs in the single cells constituting the battery modules 10A and 10B, it is possible to effectively prevent the occurrence of problems such as heat generation, breakage, and disconnection of the external bus bar 930.
  • the external output positive terminals 60A and 60B, the external output negative terminals 70A and 70B, and the voltage detection terminals 80A and 80B are fixed to the external bus bars 910, 920, and 930 using the fixing bolts. By connecting, the terminals 60A, 60B, 70A, 70B, 80A, 80B can be more easily electrically connected.
  • the single battery 30 is the secondary battery of the present invention
  • the external output positive terminals 60, 60A, 60B and the external output negative terminals 70, 70A, 70B are the output terminals of the present invention
  • the external bus bar 910. , 920 and 930 correspond to the bus bars of the present invention, respectively.
  • the battery module 10 having the connection configuration of 2 parallel 2 series is used, and the assembled battery 90 having the connection configuration of 4 parallel 2 series is illustrated by combining the two.
  • the connection configuration of the battery modules constituting the battery and the number of battery modules constituting the assembled battery are not particularly limited and can be set as appropriate. That is, for example, as shown in FIG. 9, the battery module 10 has twelve battery modules 10, and the terminals 60, 70, and 80 of the twelve battery modules 10 are connected to each other by external bus bars 910 a, 920 a, and 930 a. It is good also as the assembled battery 90a which is 24 parallel 2 series by electrically connecting. As shown in FIG. 9, in the assembled battery 90a, voltage detection lines 911a, 921a, 931a are connected to the external bus bars 910a, 920a, 930a, respectively, and these are connected to a voltage sensor (not shown). ing.
  • the number of voltage detection terminals 80 formed in the battery module 10 is a number corresponding to the number of series.
  • the number of series is N (N is an integer of 3 or more)
  • the number of voltage detection terminals 80 in the battery module 10 may be N ⁇ 1.
  • the connection configuration of each battery module 10 is L parallel N series
  • the number of battery modules constituting the battery stack is K (K is an integer of 2 or more)
  • the battery pack is , K ⁇ L parallel N series connection configuration.
  • the present invention provides voltage detection for detecting the voltage of each secondary battery housed in each battery module constituting an assembled battery by electrically connecting voltage detection terminals of a plurality of battery modules with a bus bar.
  • the number of lines can be reduced.

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Abstract

本発明は、複数の二次電池が積層された積層体を収納してなる電池モジュールを、複数有する電池において、組電池を構成する各電池モジュールに収納された各二次電池の電圧を検出するための電圧検出線の数の削減が可能な組電池およびこのような組電池の製造方法を提供するためになされたものであり、複数の二次電池（３０）が積層された積層体（２０）と、一対の出力端子（６０，７０）と、二次電池の端子電圧を検出するために用いられ、一対の出力端子の定格電流以上の定格電流を有する電圧検出端子（８０）と、を各々備えた複数の電池モジュール（１０Ａ，１０Ｂ）と、当該複数の電池モジュールの電圧検出端子同士を電気的に接続するバスバ（９３０）と、を備えた組電池に係るものである。

Description

組電池および組電池の製造方法
　本発明は、複数の二次電池が積層された積層体を収納してなる電池モジュールを、複数有する組電池、および組電池の製造方法に関するものである。
　特開２００７－５９０８８号公報は、二次電池を複数収納してなる電池モジュールを複数組み合わせてなる組電池として、組電池を構成する各電池モジュールに収納された各二次電池の電極タブに電圧検出線を接続し、この電圧検出線を介して各二次電池の電圧を検出し、検出した電圧に基づいて、組電池を構成する各電池モジュールに収納された二次電池の充放電の制御を行う組電池を開示している。
　しかしながら、上記組電池では、組電池を構成する各電池モジュールに収納された各二次電池の電極タブに、それぞれ電圧検出線を接続しているため、電圧検出線の数が多くなり、電圧検出線の配線作業が煩雑であった。特に、扁平型の二次電池を用いた組電池では、一般的に、組電池を構成する二次電池の数が多くなるため、さらに電圧検出線の数が多くなり、電圧検出線の配線作業が煩雑となっていた。
　本発明が解決しようとする課題は、複数の二次電池が積層された積層体を収納してなる電池モジュールを、複数有する組電池において、組電池を構成する各電池モジュールに収納された各二次電池の電圧を検出するための電圧検出線の数の削減が可能な組電池およびこのような組電池の製造方法を提供することにある。
　本発明の第１の態様は、複数の二次電池が積層された積層体と、一対の出力端子と、二次電池の端子電圧を検出するために用いられ、一対の出力端子の定格電流以上の定格電流を有する電圧検出端子と、を各々備えた電池モジュールを複数有するとともに、当該複数の電池モジュールの電圧検出端子同士を電気的に接続するバスバを備える組電池である。
　また、本発明の第２の態様は、電池モジュールを複数有する組電池を製造するための方法であって、複数の二次電池を積層する工程と、積層した複数の二次電池の電極タブを、電池モジュールの電気回路に応じて、それぞれ、一対の出力端子、および、二次電池の端子電圧を検出するために用いられ、一対の出力端子の定格電流以上の定格電流を有する電圧検出端子に電気的に接続することでセルユニットを得る工程と、セルユニットを、ケースに収容することで、電池モジュールを得る工程と、電池モジュールを、複数積層するとともに、複数の電池モジュールの電圧検出端子同士を、バスバにより電気的に接続する工程と、を備える組電池の製造方法である。
図１は、本発明の実施形態に係る電池モジュールを示す斜視図である。 図２は、電池モジュールのセルユニットをタブ導出側から見た斜視図である。 図３は、本発明の実施形態に係る電池モジュールに収納される単電池を示す斜視図である。 図４は、本発明の実施形態に係る電池モジュールの内部構成を示す分解斜視図である。 図５は、電池モジュールを構成する単電池の電気的な接続構成を示す図である。 図６は、本発明の実施形態に係る組電池を示す斜視図である。 図７は、本発明の実施形態に係る組電池の外部バスバを取り付ける前の状態を示す図である。 図８は、本発明の実施形態に係る組電池を構成する電池モジュールに収容される単電池の電気的な接続構成を示す図である。 図９は、本発明の他の実施形態に係る組電池を示す平面図である。
　以下、本発明を適用した具体的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
　図１に示すように、本実施形態に係る電池モジュール１０は、後述の組電池９０を組み立てる際の単位ユニットであり、複数（本例では４つ）の単電池３０を含むセルユニット２０（図２、図３参照）と、このセルユニット２０を内部に収容するケース５０と、を備えている。
　セルユニット２０は、図２に示すように、４枚の単電池３０Ａ～３０Ｄ（第１の単電池３０Ａ、第２の単電池３０Ｂ、第３の単電池３０Ｃ、および第４の単電池３０Ｄ）と、単電池３０Ａ～３０Ｄの両端に装着されたスペーサ４１～４５（第１のスペーサ４１、第２のスペーサ４２、第３のスペーサ４３、第４のスペーサ４４、第５のスペーサ４５）と、外部出力正極端子６０、外部出力負極端子７０、および電圧検出用端子８０と、を備えている。
　それぞれの単電池（セル）３０は、図３に示すように、たとえば、セパレータを介して正極板と負極板を交互に積層した電極積層体と電解質とから構成される発電要素を、外装部材３１の内部に収容した、平面視で略矩形形状を呈する扁平型リチウムイオン二次電池である。なお、単電池３０は、単電池３０Ａ～３０Ｄの総称である。
　この単電池３０の外装部材３１は、たとえば、金属箔の両面に合成樹脂層を積層したラミネートフィルム等から構成されている。この外装部材３１は、発電要素を収容した状態でその四辺を熱融着してフランジ３２を形成することで、発電要素を内部にシールした状態で収容している。
　また、上記の発電要素を構成する正極板および負極板は、外装部材３１内において、外装部材３１から外部に導出された正極タブ３４および負極タブ３５にそれぞれ接続されており、これら正極タブ３４および負極タブ３５は、双方とも外装部材３１の長手方向一端側の短辺から外部に導出されている。フランジ３２における長手方向両端側の短辺には、後述するスペーサの固定ピンが挿入される固定孔３３がそれぞれ形成されている。
　セルユニット２０において、４枚の単電池３０Ａ～３０Ｄは、各々の主面において相互に密着するように積層された積層体をなし、各々の電極タブ３４，３５は、単電池３０Ａ～３０Ｄの積層方向（Ｚ方向）に直交する方向で同一の方向に延出している。図２に示すように、単電池３０Ａ～３０Ｄにおける電極タブ３４が導出されている側の端部には、５枚のスペーサ４１～４５が装着されている。スペーサ４１～４５は、互いに積層した状態で係止連結しつつ、単電池３０Ａ～３０Ｄの積層方向におけるピッチを規定している。
　最下段の第１の単電池３０Ａのフランジ３２は、第１のスペーサ４１と第２のスペーサ４２との間に位置している。また、第２の単電池３０Ｂのフランジ３２は、第２のスペーサ４２と第３のスペーサ４３との間に位置し、第３の単電池３０Ｃのフランジ３２は、第３のスペーサ４３と第４のスペーサ４４との間に位置している。さらに、第４の単電池３０Ｄのフランジ３２は、第４のスペーサ４４と第５のスペーサ４５との間に位置している。なお、特に図示しないが、４枚の単電池３０Ａ～３０Ｄにおいて電極タブ３４，３５が導出されていない側の端部にも、５枚のスペーサが装着されている。
　そして、図２に示すように、第１～第５のスペーサ４１～４５からは、電池モジュール１０の出力端子となる外部出力正極端子６０および外部出力負極端子７０と、電池モジュール１０を構成する単電池３０Ａ～３０Ｄの電圧検出に用いられる電圧検出用端子８０と、が導出されている。
　図４は、電池モジュール１０に収納される単電池３０を示す斜視図である。図４に示すように、第１の単電池３０Ａおよび第２の単電池３０Ｂの正極タブ３４は、外部出力正極端子６０と電気的に接続されている内部バスバ６１と超音波溶接等によって接合されている。一方、第１の単電池３０Ａおよび第２の単電池３０Ｂの負極タブ３５は、第３の単電池３０Ｃおよび第４の単電池３０Ｄの正極タブ３４とともに、電圧検出用端子８０と電気的に接続されている内部バスバ８１と超音波溶接等によって接合されており、また、第３の単電池３０Ｃおよび第４の単電池３０Ｄの負極タブ３５は、外部出力負極端子７０と電気的に接続されている内部バスバ７１と超音波溶接等によって接合されている。
　　外部出力正極端子６０、外部出力負極端子７０、および電圧検出用端子８０は、単電池３０Ａ～３０Ｄの端部（具体的には、長手方向一端側のフランジ３２）に装着された第１～第５のスペーサ４１～４５に固定され、各端子６０，７０，８０から入力される外力が、内部ブスバ６１，７１，８１を介して、各電池の正極タブ３４および負極タブ３５に伝達されないようになっている。
　このように単電池３０Ａ～３０Ｄの各電極タブ３４，３５が、内部バスバ６１，７１，８１を介して、外部出力正極端子６０、外部出力負極端子７０、および電圧検出用端子８０にそれぞれ接続されることにより、これら単電池３０Ａ～３０Ｄは、図５に示すように、２並列２直列の接続構成を形成している。本明細書においては、Ｌ並列Ｍ直列（Ｌ，Ｍは２以上の整数）とは、単電池をＬ個並列に接続したブロック（以下、並列ブロックという）を、Ｍ個直列に接続した回路構成を意味する。従って、本実施形態における２並列２直列とは、単電池３０Ａと単電池３０Ｂとを並列に接続した並列ブロックＰ１と、単電池３０Ｃと単電池３０Ｄとを並列に接続した並列ブロックＰ２とを直列に接続した回路構成を意味する。
　図５に示すように、電圧検出用端子８０は、電池モジュール１０を構成する単電池３０Ａ～３０Ｄの電圧を検出するために用いられる端子である。具体的には、第１の単電池３０Ａおよび第２の単電池３０Ｂの電圧については、外部出力正極端子６０と電圧検出用端子８０とを用い、これらの端子間の電圧を測定することにより、検出することができ、また、第３の単電池３０Ｃおよび第４の単電池３０Ｄの電圧については、外部出力負極端子７０と電圧検出用端子８０とを用い、これらの端子間の電圧を測定することにより、検出することができる。
　なお、外部出力正極端子６０、外部出力負極端子７０、および電圧検出用端子８０としては、電池モジュール１０に収納される単電池３０の電池容量に応じた電流を流すことができる端子で構成することが望ましく、特に、本実施形態においては、電圧検出用端子８０として、外部出力正極端子６０および外部出力負極端子７０の定格電流以上の定格電流を有する端子（あるいは、流すことができる電流の最大値である最大許容電流が、外部出力正極端子６０および外部出力負極端子７０と同じか、それ以上である端子）を用いる。ここで、電圧検出用端子８０としては、外部出力正極端子６０および外部出力負極端子７０の定格電流以上の定格電流を有する端子を用いればよいが、外部出力正極端子６０および外部出力負極端子７０と同様の端子（すなわち、外部出力正極端子６０および外部出力負極端子７０と同じ定格電流を有する端子）を用いることで、電池モジュール１０の製造工程の簡略化を図ることができる。
　第１のスペーサ４１は、合成樹脂材料等の電気絶縁性に優れた材料から構成された略板状部材である。図４に示すように、この第１のスペーサ４１の上面には、第１の単電池３０Ａのフランジ３２の固定孔３３に挿入される２つの固定ピン４１１が形成されている。また、この第１のスペーサ４１の両端には、スリーブ４６（図２参照）が挿入されるスリーブ挿入孔４１２が形成されており、このスリーブ挿入孔４１２の近傍には、上方に突出する係合爪４１３が形成されている。この係合爪４１３が第２のスペーサ４２の下面に形成された係合孔（不図示）に係合することで、第１のスペーサ４１と第２のスペーサ４２とが連結する。
　また、図２に示す第２～第４のスペーサ４２～４４も合成樹脂材料等の電気絶縁性に優れた材料から構成されており、第１のスペーサ４１と同様に、固定ピン、スリーブ挿入孔、および係合爪がそれぞれ形成されている。各スペーサ４１～４４の固定ピンが、各単電池３０の長手方向両端部のフランジ３２に形成された固定孔３３に挿入されることによって、各単電池３０Ａ～３０Ｄの面方向（Ｘ方向又はＹ方向）の位置が規定される。一方、第５のスペーサ４５も合成樹脂材料等の電気絶縁性に優れた材料から構成されているが、固定ピンおよび係合爪は形成されておらずスリーブ挿入孔のみが形成されている。なお、図４において第２～第４のスペーサ４２～４４は図示していない。
　図１に戻り、以上のように構成されるセルユニット２０は、図１に示すケース５０の内部に収容されている。このケース５０は、セルユニット２０の脆弱な単電池３０Ａ～３０Ｄを保護する筐体であり、上部が開口している有底箱状のロアケース５１と、ロアケース５１の開口を閉じるアッパケース５２と、を有している。ロアケース５１とアッパケース５２とは、それぞれの縁部を互いに巻き締めることで互いに固定されている。このケース５０にセルユニット２０を収容して電池モジュール１０を形成することにより、後述の組電池９０を、各単電池３０Ａ～３０Ｄの脆弱性を気にせずに組み立てることが可能になる。
　図１に示すように、アッパケース５２には、セルユニット２０のスリーブ４６に対応する位置に、４つのボルト挿入孔５２１が形成されている。特に図示しないが、ロアケース５１にも、セルユニット２０のスリーブ４６に対応する位置に、４つのボルト挿入孔が形成されている。そして、アッパケース５２の挿入孔５２１、セルユニット２０のスリーブ４６、およびロアケース５１の挿入孔にボルトを挿入することで、ケース５０内においてセルユニット２０の位置が固定される。
　図１に示すように、ロアケース５１の長手方向一端側の側面には３つの切り欠き５１１，５１２，５１３が形成されており、外部出力正極端子６０、外部出力負極端子７０、および電圧検出用端子８０は、これらの切り欠き５１１，５１２，５１３からそれぞれ導出されている。
　そして、本実施形態では、以上のようにして構成される本実施形態の電池モジュール１０を、図６に示すように、２つ組み合わせることにより、組電池９０とすることができる。図６は、本実施形態に係る組電池９０を示す斜視図、図７は、組電池９０の外部バスバ９１０，９２０，９３０を取り付ける前の状態を示す図である。なお、図６，図７においては、組電池９０を構成する各電池モジュールを、それぞれ第１の電池モジュール１０Ａ、第２の電池モジュール１０Ｂとした。
　図６，図７に示すように、本実施形態の組電池９０は、第１の電池モジュール１０Ａ、および第２の電池モジュール１０Ｂを積層して積層体とし、かつ、各電池モジュール１０Ａ，１０Ｂの外部出力正極端子６０Ａ，６０Ｂ、外部出力負極端子７０Ａ，７０Ｂ、および電圧検出用端子８０Ａ，８０Ｂを、各外部バスバ９１０，９２０，９３０にて電気的に接続することで構成される。具体的には、各電池モジュール１０Ａ，１０Ｂの外部出力正極端子同士６０Ａ，６０Ｂは外部バスバ９１０で、外部出力負極端子同士７０Ａ，７０Ｂは外部バスバ９２０で、さらに、電圧検出用端子同士８０Ａ，８０Ｂは、外部バスバ９３０で、それぞれ電気的に接続されている。なお、各端子６０Ａ，６０Ｂ，７０Ａ，７０Ｂ，８０Ａ，８０Ｂと各外部バスバ９１０，９２０，９３０とは、たとえば、各端子６０Ａ，６０Ｂ，７０Ａ，７０Ｂ，８０Ａ，８０Ｂに形成されている雌ネジ部（不図示）に、固定用ボルトを用いて、固定することができ、これにより、各端子６０Ａ，６０Ｂ，７０Ａ，７０Ｂ，８０Ａ，８０Ｂと各外部バスバ９１０，９２０，９３０とを密着させることで、これらを電気的に接続させることができる。
　なお、本実施形態においては、外部バスバ９１０，９２０，９３０は、各電池モジュール１０Ａ，１０Ｂに収納される単電池３０の電池容量に応じた電流を流せるような材質および形状（特に、断面形状）とすることが望ましく、本実施形態では、外部出力正極端子６０Ａ，６０Ｂ、外部出力負極端子７０Ａ，７０Ｂおよび電圧検出用端子８０Ａ，８０Ｂの定格電流（あるいは、最大許容電流）以上の電流を、発熱などの不具合を生ずることなく、流すことが可能な構成とする。具体的には、図６に示すように、外部バスバ９１０，９２０，９３０を、板状の導電性部材で構成することができる。
　また、図６に示すように、各外部バスバ９１０，９２０，９３０には、それぞれ電圧検出線９１１，９２１，９３１が接続されており、これらは図示しない電圧センサに接続されている。
　図８に、組電池９０を構成する電池モジュール１０Ａ，１０Ｂに収容される単電池の電気的な接続構成を示す。なお、図８においては、電池モジュール１０Ａを構成する各単電池を単電池３０Ｅ～３０Ｈで表し、電池モジュール１０Ｂを構成する各単電池を単電池３０Ｉ～３０Ｌで表した。
　図８に示すように、組電池９０を構成する電池モジュール１０Ａ，１０Ｂは、外部出力正極端子６０Ａ，６０Ｂ、外部出力負極端子７０Ａ，７０Ｂおよび電圧検出用端子８０Ａ，８０Ｂが、それぞれ外部バスバ９１０，９２０，９３０で接続されることにより、４並列２直列の回路構成を有するものとなる。本実施形態における４並列２直列とは、電池モジュール１０Ａにおける単電池３０Ｅおよび単電池３０Ｆと電池モジュール１０Ｂにおける単電池３０Ｉおよび単電池３０Ｊとが並列に接続された並列ブロックＰ１と、電池モジュール１０Ａにおける単電池３０Ｇおよび単電池３０Ｈと電池モジュール１０Ｂにおける単電池３０Ｋおよび単電池３０Ｌとが並列に接続された並列ブロックＰ２と、を直列に接続した回路構成を意味する。すなわち、組電池９０では、積層体を構成する一の電池モジュールの並列ブロックと当該積層体を構成する他の電池モジュールにおける並列ブロックとが並列に接続される。
　そして、外部バスバ９１０に接続された電圧検出線９１１と、外部バスバ９３０に接続された電圧検出線９３１とを、電圧センサ（不図示）に接続することにより、単電池３０Ｅ，３０Ｆ，３０Ｉ，３０Ｊの電圧を検出することが可能となる。また、同様にして、外部バスバ９２０に接続された電圧検出線９２１と、外部バスバ９３０に接続された電圧検出線９３１とを、電圧センサ（不図示）に接続することにより、単電池３０Ｇ，３０Ｈ，３０Ｋ，３０Ｌの電圧を検出することが可能となる。
　以上のように、本実施形態においては、組電池９０を構成する電池モジュール１０Ａ，１０Ｂを、外部出力正極端子６０Ａ，６０Ｂおよび外部出力負極端子７０Ａ，７０Ｂの定格電流以上の定格電流を有する、電圧検出用の電圧検出用端子８０Ａ，８０Ｂを備える構成とし、かつ、電池モジュール１０Ａ，１０Ｂの電圧検出用端子８０Ａ，８０Ｂを、外部バスバ９３０により電気的に接続している。そのため、本実施形態によれば、組電池９０を構成する電池モジュール１０Ａ，１０Ｂを構成する各単電池３０Ｅ～３０Ｈ，３０Ｉ～３０Ｌの端子電圧を検出するための電圧検出線を、電圧検出線９１１，９２１，９３１の３本と少なくすることができ（最小限の本数とすることができ）、そのため、電圧検出線の配線作業を簡略化することが可能となる。また、電圧検出線を少なくすることができることにより、制御基板側のピン数を減らすことがきる等、省コスト、省スペース化が可能となる。
　加えて、本実施形態においては、電圧検出用端子８０Ａ，８０Ｂを、外部出力正極端子６０Ａ，６０Ｂおよび外部出力負極端子７０Ａ，７０Ｂの定格電流以上の定格電流（あるいは、外部出力正極端子６０Ａ，６０Ｂおよび外部出力負極端子７０Ａ，７０Ｂの最大許容電流以上の最大許容電流）を有する端子で構成している。そのため、電池モジュール１０Ａ，１０Ｂを構成する各単電池３０Ｅ～３０Ｈ，３０Ｉ～３０Ｌのうち、たとえば、電池モジュール１０Ａ（または、１０Ｂ）を構成する単電池に故障が発生し、これにより、故障していない単電池、特に、他方の電池モジュール１０Ｂ（または、１０Ａ）を構成する単電池に流れる電流量が増加した場合でも、他方の電池モジュール１０Ｂ（または、１０Ａ）の電圧検出用端子８０Ｂ（または、８０Ａ）の発熱や、破損などの不具合の発生を有効に防止することができる。特に、電池モジュール１０Ａ，１０Ｂを構成する単電池が、短絡により故障した場合においては、故障した単電池に充電されていた電力が出力され、これにより、瞬間的に比較的大きな電流が流れることとなるが、このような場合においても、電圧検出用端子８０の発熱や、破損などの不具合の発生を有効に防止することができる。
　しかも、本実施形態においては、電圧検出用端子同士８０Ａ，８０Ｂを電気的に接続する外部バスバ９３０を、電圧検出用端子８０Ａ，８０Ｂの定格電流（あるいは、最大許容電流）以上の電流を流すことが可能であるような構成としている。そのため、上記と同様に、電池モジュール１０Ａ，１０Ｂを構成する単電池に故障が発生した場合でも、外部バスバ９３０の発熱や、破損、断線などの不具合の発生を有効に防止することができる。
　さらに、本実施形態によれば、外部出力正極端子６０Ａ，６０Ｂ、外部出力負極端子７０Ａ，７０Ｂおよび電圧検出用端子８０Ａ，８０Ｂを、固定用ボルトを用いて、各外部バスバ９１０，９２０，９３０により接続することにより、これら各端子６０Ａ，６０Ｂ，７０Ａ，７０Ｂ，８０Ａ，８０Ｂ同士の電気的な接続をより簡易に行うことができる。
　なお、上述の実施形態において、単電池３０は本発明の二次電池に、外部出力正極端子６０，６０Ａ，６０Ｂおよび外部出力負極端子７０，７０Ａ，７０Ｂは本発明の出力端子に、外部バスバ９１０，９２０，９３０は本発明のバスバに、それぞれ相当する。
　以上、本発明の実施形態について説明したが、これらの実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載された単なる例示に過ぎず、本発明は、それらの実施形態に限定されるものではない。上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
　たとえば、上述の実施形態では、接続構成が２並列２直列である電池モジュール１０を用い、これを二つ組み合わせることで、接続構成が４並列２直列である組電池９０を例示したが、組電池を構成する電池モジュールの接続構成、および組電池を構成する電池モジュールの数は特に限定されず、適宜設定することができる。すなわち、たとえば、図９に示すように、１２個の電池モジュール１０を有する構成とし、これら１２個の電池モジュール１０の各端子６０，７０，８０同士を、各外部バスバ９１０ａ，９２０ａ，９３０ａにより、電気的に接続することで、２４並列２直列である組電池９０ａとしてもよい。なお、図９に示すように、組電池９０ａにおいては、各外部バスバ９１０ａ，９２０ａ，９３０ａには、それぞれ電圧検出線９１１ａ，９２１ａ，９３１ａが接続されており、これらは図示しない電圧センサに接続されている。
　なお、たとえば、上述した実施形態において、電池モジュール１０を構成する単電池３０の直列数を３以上とする場合には、電池モジュール１０における電圧検出用端子８０の形成数を直列数に応じた数とすればよく、たとえば、直列数をＮ（Ｎは３以上の整数）とした場合は、電池モジュール１０における電圧検出用端子８０をＮ－１個とすればよい。このとき、各電池モジュール１０の接続構成がＬ並列Ｎ直列であり、組電池の積層体を構成する電池モジュールの数がＫ個（Ｋは、２以上の整数）である場合は、組電池は、Ｋ×Ｌ並列Ｎ直列の接続構成となる。
　本出願は、２００９年８月２８日に出願された日本国特許願第２００９－１９７７３４号に基づく優先権を主張しており、これらの出願の全内容が参照により本明細書に組み込まれる。
　本発明は、複数の電池モジュールの電圧検出端子同士を、バスバにより電気的に接続することにより、組電池を構成する各電池モジュールに収納された各二次電池の電圧を検出するための電圧検出線の数の削減が可能となる。
　１０，１０Ａ，１０Ｂ…電池モジュール
　２０…セルユニット
　３０Ａ～３０Ｄ…単電池
　３４…正極タブ
　３５…負極タブ
　５０…ケース
　６０，６０Ａ，６０Ｂ…外部出力用正極端子
　６１…内部バスバ
　７０，７０Ａ，７０Ｂ…外部出力用負極端子
　７１…内部バスバ
　８０，８０Ａ，８０Ｂ…電圧検出用端子
　８１…内部バスバ
　９０，９０ａ…組電池
　９１０，９２０，９３０…外部バスバ
　９１１，９２１，９３１…電圧検出線

Claims (5)

  1. 　複数の二次電池が積層された積層体と、一対の出力端子と、前記二次電池の端子電圧を検出するために用いられ、前記一対の出力端子の定格電流以上の定格電流を有する電圧検出端子と、を各々備えた複数の電池モジュールと、
    　前記複数の電池モジュールの前記電圧検出端子同士を電気的に接続するバスバと、
    　を備えたことを特徴とする組電池。
  2. 　請求項１に記載の組電池において、
    　前記バスバが、前記電圧検出端子の定格電流以上の電流を流すことができるものであることを特徴とする組電池。
  3. 　請求項１または２に記載の組電池において、
    　前記バスバが、板状の導電性部材から構成されることを特徴とする組電池。
  4. 　請求項１～３のいずれかに記載の組電池において、
    　前記複数の電池モジュールの各出力端子同士が、前記電圧検出端子同士を電気的に接続しているバスバとは異なるバスバにより、それぞれ電気的に接続されていることを特徴とする組電池。
  5. 　電池モジュールを複数有する組電池を製造するための方法であって、
    　複数の二次電池を積層する工程と、
    　前記積層した複数の二次電池の電極タブを、前記電池モジュールの電気回路に応じて、それぞれ、一対の出力端子、および、前記二次電池の端子電圧を検出するために用いられ、前記一対の出力端子の定格電流以上の定格電流を有する電圧検出端子に電気的に接続することでセルユニットを得る工程と、
    　前記セルユニットを、ケースに収容することで、電池モジュールを得る工程と、
    　前記電池モジュールを、複数積層するとともに、前記複数の電池モジュールの前記電圧検出端子同士を、バスバにより電気的に接続する工程と、
    　を備えることを特徴とする組電池の製造方法。
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