JP4461940B2 - 組電池 - Google Patents

Description

本発明は、単電池ごとに電圧を検出するための電圧検出端子がフローティング状態で取り付けられた組電池に関する。

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。

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。

特許文献１に開示されている組電池は、位置決め板上に複数の薄型単電池を載置し、その位置決め板を積層することによって構成したものである。このような構造とすることによって組電池のエネルギー密度、耐振動性、放熱性を向上させている。
特開２００４−２２４９６号公報

特許文献１の組電池は、薄型単電池を積層しているため、薄型以外の単電池を用いて構成した従来の組電池に比較すればエネルギー密度が高く、同一の電力容量の組電池であればその小型化が可能である。このため、薄型単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。

しかしながら、組電池としての信頼性を向上させるためには、各単電池の充放電容量を常に監視し、そのバランスを調整することが必要になる。このため、組電池には単電池ごとにその電圧を検出するための仕組みを設ける必要がある。

単電池ごとに電圧を検出するためには、単電池の電極タブごとに電圧検出用のハーネスを接続すればよいが、組電池を組み立てる段階でその接続をしていたのでは組み立て効率が悪く現実的ではない。

そこで、各単電池の電極タブにあらかじめ電圧検出用の端子を設けておき、この電圧検出用端子を備えた単電池を積層した後に、電圧検出用のハーネスが接続されたコネクタを電圧検出用端子に接続して、複数の電圧検出用端子と複数の電圧検出用ハーネスとを一括して一度に接続することが考えられるが、各単電池や各フレームの厚みのばらつきによって、電圧検出用端子の位置にばらつきが発生し、コネクタの接続が難しいという問題があった。

上記目的を達成するための本発明にかかる組電池は、単電池が載置された板状のフレームを当該フレームの厚み方向に複数積層してなる組電池であって、前記フレームには当該単電池の電圧を検出するための電圧検出端子が前記フレームに隣接する他のフレームとの間で前記フレームの厚み方向に可動自在に保持されていることを特徴とするものである。

単電池の電圧を検出するための電圧検出端子はフレーム間においてフレームの厚み方向に可動自在に（フローティング状態で）保持される。このため、各電圧検出端子はある程度の範囲でフレームの厚み方向に動くことができる。各単電池の厚みや各フレームの厚みは厳密には同一ではなくある程度の範囲内でばらつくが、このように電圧検出端子をフローティング状態にしておくと、それらの厚みのばらつきを吸収することができ、複数の電圧検出端子に同時にコネクタを接続させるときの作業性が向上する。

上記のように構成された本発明にかかる組電池によれば、電圧検出端子をフレーム間でその厚み方向に可動自在に保持したので、複数の電圧検出端子に同時に取り付けるコネクタの接続作業が容易になり、組電池の組み立て作業性が向上する。

以下に、本発明にかかる組電池の実施の形態を［実施の形態１］〜［実施の形態３］に分けて説明する。
［実施の形態１］
実施の形態１で説明する組電池は、フレームに４個の単電池をその幅方向に配列し、このフレームを２４枚積層して電池ユニットを構成し、この電池ユニットを積層方向両面からヒートシンクで加圧して一体的に保持してなるものである。電池ユニットは９６個の単電池を有しており、各フレームの両側面には単電池の電圧を検出するための電圧検出端子がガイド突起によってフローティング状態で取り付けられ、この電圧検出端子に電圧検出線が接続されたコネクタを取り付けて各単電池の電圧を外部の制御装置から検出できるようにしている。

（組電池の構造）
図１は本発明にかかる組電池の外観を示す斜視図、図２は図１に示した組電池の主要な構成要素の積層状態を示すための図１Ａ−Ａ方向の模式的な部分断面図、図３は図２の一部拡大断面図、図４は図１に示した組電池のバスバーと通しボルトとの接続関係を示す図、図５は図１に示した組電池を構成する単電池相互間の接続状態を模式的に示す図である。

図１に示すとおり、本願発明にかかる組電池１００は、板形状のフレームがその厚み方向に複数個積層されてなる電池ユニット２００を、ヒートシンク３００、３５０でその積層方向の両面から挟んで加圧し一体的に保持したものである。

図示されていないフレームは４個の扁平状の単電池を並列に配置するため４箇所の保持部を有している。組電池１００はフレームが２４枚積層され、積層方向６枚おきに中間ヒートシンク３２５が介挿される。したがって、組電池１００は４個並列に配置された単電池がそれぞれ２４個ずつ積層されており、合計９６個の単電池を有している。

ヒートシンク３００および３５０は両ヒートシンクを連結する６個の加圧ユニットをナット３１０Ａ〜３１０Ｆで取り付けることによって固定する。加圧ユニットは引っ張りコイルばねの両端にナット３１０Ａ〜３１０Ｆで固定されるシャフトを取り付けたものであり、これをヒートシンク３００および３５０間に取り付けることによって電池ユニット２００を構成するすべての単電池に対して積層方向に適切な面圧を与えている。

組電池１００の積層構造は図２および図３に示すとおりである。なお、これらの図は発明の理解を容易にするために簡略化して記載してある。これらの図では、ヒートシンク３５０と中間ヒートシンク３２５との間には４枚のフレームしか設けられていないが、実際には６枚のフレームが設けられている。

小モジュールを構成することになるフレーム２１０（絶縁ワッシャ埋め込みフレーム）の一端部には絶縁性の部材である絶縁ワッシャ２１２が埋め込まれ、フレーム２１０の周囲には単電池２１４の周縁部２１６を支持する周縁支持部２１８が形成されている。フレーム２１０において周縁支持部２１８によって囲まれているフレーム２１０の中央部分は開口され、積層方向に隣接する要素(ヒートシンク３５０および単電池２２４)と単電池２１４の外装面とが直接接触するようになっている。フレーム２１０の他端部には単電池２１４の電極タブ２１５Ｂを、積層方向に隣接する単電池２２４の電極タブ２２５Ｂと超音波溶接するための開口部２１７Ａが設けられている。単電池２１４の電極タブ２１５Ａは絶縁ワッシャ２１２および後述するバスバー２６０と接触する。なお、絶縁ワッシャ２１２の厚みは、フレーム２１０の厚みよりも厚く単電池２１４の厚みよりも薄くしてある。つまり、絶縁ワッシャ２１２の厚みはフレーム２１０と単電池２１４の厚みの間の厚みとなるようにしている。組電池１００を構成するすべての絶縁ワッシャ埋め込みフレームはこのような厚み関係の絶縁ワッシャを使用している。また、単電池２１４の厚みはフレーム２１０の厚みよりも厚くなっており、フレーム２１０に載置された単電池２１４の積層面の位置がフレーム２１０の積層面の位置よりも高くなるようにしてあるが、これは、積層したときに単電池２１４に十分な面圧がかかるようにして、電池寿命を向上させるためである。組電池１００を構成するすべての単電池とフレームとはこのような厚み関係になっている。

フレーム２２０（導通ワッシャ埋め込みフレーム）の一端部には導電性の部材である導通ワッシャ２２２が埋め込まれ、フレーム２２０の周囲にはフレーム２１０と同様の周縁支持部２２８が形成され、また、周縁支持部２２８によって囲まれているフレーム２２０の中央部分は開口されている。フレーム２２０の他端部にはフレーム２１０と同様の開口部２１７Ｂが設けられている。単電池２２４の一方の電極タブ２２５Ａは導通ワッシャ２２２と接触し、この導通ワッシャ２２２を介して単電池２３４の電極タブ２３５Ａと接続される。なお、導通ワッシャ２２２の厚みは、フレーム２２０の厚みよりも厚く単電池２２４の厚みよりも薄くしてある。つまり、導通ワッシャ２２２の厚みはフレーム２２０と単電池２２４の厚みの間の厚みとなるようにしている。このような厚み関係とすれば、単電池２２４に所望の面圧を与えつつ電極タブ２２５Ａと導通ワッシャ２２２とを接触させることができるからである。組電池１００を構成するすべての導通ワッシャ埋め込みフレームはこのような厚み関係の導通ワッシャを使用している。

フレーム２１０に位置決め支持されている単電池２１４の電極タブ２１５Ｂとフレーム２２０に位置決め支持されている単電池２２４の電極タブ２２５Ｂは、それぞれのフレームに設けられている開口部２１７Ａ、２１７Ｂの両側から図示しない冶具で加圧され超音波溶接が施される。

フレーム２３０（絶縁ワッシャ埋め込みフレーム）の一端部には絶縁ワッシャ２３２が埋め込まれ、フレーム２３０の周囲にはフレーム２１０と同様の周縁支持部２３８が形成され、また、周縁支持部２３８によって囲まれているフレーム２３０の中央部分は開口されている。フレーム２３０の他端部にはフレーム２１０と同様の開口部２１７Ｃが設けられている。単電池２３４の一方の電極タブ２３５Ａは絶縁ワッシャ２３２および導通ワッシャ２２２と接触する。フレーム２２０とフレーム２３０を積層すると、開口部２１７Ｃの存在によって、単電池２３４の電極タブ２３５Ｂが溶接済みの下側の電極タブ２１５Ｂ、２２５Ｂと接触してしまうので、電極タブ２２５Ｂの上側には絶縁テープ２５０Ａが貼り付けてある。

フレーム２６５（導通ワッシャ埋め込みフレーム）の一端部には導通ワッシャ２６６が埋め込まれ、このフレーム２６５の上に積層される中間ヒートシンク３２５の載置部２７３が形成されている。また、フレーム２６５の周囲にはフレーム２１０と同様の周縁支持部２７８が形成され、また、周縁支持部２７８によって囲まれているフレーム２６５の中央部分は開口されている。フレーム２６５の他端部にはフレーム２１０と同様の開口部２７７Ｄが設けられている。単電池２７４の一方の電極タブ２７５Ａは導通ワッシャ２６６と接触している。なお、導通ワッシャ２６６の厚みは、絶縁ワッシャまたは導通ワッシャの厚み（絶縁ワッシャの厚み＝導通ワッシャの厚み）に中間ヒートシンク３２５の厚みを加えた厚みに等しくしている。

図２および図３ではヒートシンク３５０と中間ヒートシンク３２５との間に４枚のフレームしか介在されていないが、実際には、ヒートシンク３５０と中間ヒートシンク３２５との間に、下側の層から（絶縁ワッシャ埋め込みフレーム）−（導通ワッシャ埋め込みフレーム）−（絶縁ワッシャ埋め込みフレーム）−（導通ワッシャ埋め込みフレーム）−（絶縁ワッシャ埋め込みフレーム）−（導通ワッシャ埋め込みフレーム）という順番でフレームが６枚積層される。

フレーム２６５の載置部２７３には中間ヒートシンク３２５が載せられる。中間ヒートシンク３２５と導通ワッシャ２６６とはフレーム２６５によって絶縁されている。

中間ヒートシンク３２５の上側にはさらに（６枚のフレーム）−（中間ヒートシンク）−（６枚のフレーム）−（中間ヒートシンク）−（６枚のフレーム）−ヒートシンク３００がこの順番で積層される。ヒートシンク３００の直下のフレーム２４０は、フレーム２２０と同様の構成となっている。つまり、フレーム２４０には導通ワッシャ２４２が埋め込まれ、フレーム２１０と同様の周縁支持部２４８が形成され、また、周縁支持部２４８によって囲まれているフレーム２４０の中央部分は開口されている。フレーム２４０の他端部にはフレーム２１０と同様の開口部２１７Ｅが設けられている。単電池２４４の一方の電極タブ２４５Ａは導通ワッシャ２４２と接触している。図示はしていないが、単電池２４４の電極タブ２４５Ｂはその下側に位置する単電池の電極タブと超音波溶接されている。電極タブ２４５Ｂの上側にはヒートシンク３００との絶縁を図るため絶縁テープ２５０Ｂが貼り付けられている。

積層されたすべてのフレームは通しボルト２７０とボルト２７１とによって固定される。ナット２７１と導通ワッシャ２４２との間には絶縁ワッシャ２７８、ワッシャ２７９が介在しているが、絶縁ワッシャ２７８はバスバー２６２の絶縁用として、ワッシャ２７９は絶縁ワッシャ２７８がセラミック製のためその破損防止用として、それぞれ用いられる。

ヒートシンク３５０には、図４に示すように、積層されている単電池をその単電池の配列方向に隣接する単電池と電気的に接続するためのバスバー２６０が設けられている。バスバー２６０は絶縁ワッシャ２６１によってヒートシンク３５０と絶縁されている。バスバー２６０にはその周囲を絶縁処理した通しボルト２７０が機械的に接続されている。組電池１００に存在しているバスバー２６０、２６２、２６４と通しボルト２７０、２７５、２８０、２８５とは図に示すように連結されている。通しボルト２７０、２７５、２８０、２８５はヒートシンク３５０の底面から立設され、通しボルト２７０、２７５、２８０、２８５は積層されている単電池同士をバスバー２６０、２６２、２６４によって直列に接続する。

図２および図３において、これらの図が図４のＡ−Ａ断面を表しているとするならば、符番２６２は電力端子４５０Ａに繋がる部材２６３を、これらの図が図４のＢ−Ｂ断面を表しているとするならば、符番２６２はバスバーをそれぞれ表すことになる。

ヒートシンク３００と３５０が電池ユニット２００を介在させた状態でボルトおよびナット３１０Ａ〜３１０Ｆによって固定され、４本の通しボルトが４個の連結端子で締め付けられると、組電池１００を構成する単電池は図５に示すように直列に接続される。

組電池１００は、２４個の単電池が積層された４列の単電池積層体を有しているが、図５に示すように、各単電池積層体４００、４１０、４２０、４３０は、単電池がその積層方向にすべて直列に接続されている。すなわち、単電池積層体４００の左側の単電池同士の接続（図中の×印部分）は超音波溶接によって行われ、単電池同士の絶縁（図中の四角印部分）は絶縁テープ（たとえば図２の２５０Ａ、２５０Ｂ）によって行われている。一方、単電池積層体４００の右側の単電池同士の接続（図中の○印部分）は導通ワッシャ（たとえば図２の２２２、２６６など）によって行われ、単電池同士の絶縁（図示三角印部分）は絶縁ワッシャによって行われている。したがって、組電池１００が組み上がると、単電池積層体４００を構成するすべての単電池が直列に接続される。他の単電池積層体４１０、４２０、４３０も同一の構造によりすべての単電池が直列に接続される。

各単電池積層体４００、４１０、４２０、４３０は、さらにヒートシンク（図２の３００、３５０）に取り付けられたバスバー２６０、２６２、２６４（図４参照）によって直列に接続される。このように、組電池１００を構成するすべての単電池は直列に接続される。このような接続方法を採用すると、電力端子４５０Ａ、４５０Ｂの接続部を一方向（ヒートシンク３００の上側）のみにすることができるので、組電池設置後の電力配線が行いやすくなり生産性が向上する。

組電池１００の全体の構造は以上のとおりである。次に、組電池を構成する主要な構成要素について詳細に説明する。

（単電池）
本実施の形態で用いる単電池２１４は、図６に示すような矩形状の扁平型積層二次電池であり、少なくとも正極板と負極板を順に積層した積層型の発電要素を内部に備えており、例えば、特開２００３−０５９４８６号公報に開示されているような構造を持つものである。単電池２１４はその外装材としてラミネートフィルムが用いられ、内蔵されている発電要素は単電池２１４の周縁部が熱融着接合されることで封止される。単電池２１４の長手方向両側面からは電極タブ２１５Ａ、２１５Ｂが引き出されている。電極タブ２１５Ａは＋の電極タブでありたとえば厚さ０．２ｍｍ程度のアルミニウム薄板で構成されている。一方、電極タブ２１５Ｂは−の電極タブでありたとえば厚さ０．２ｍｍ程度の銅の薄板で構成されている。両電極タブ２１５Ａ、２１５Ｂには通しボルト（図２の２７０）を挿入するための挿入孔２７２Ａ、２７２Ｂが開口されている。なお、熱融着接合されている単電池２１４の周縁部２１６はフレームに形成されている保持部で位置決め保持される。単電池の積層方向は、この発電要素を構成する正極板と負極板の積層方向と同一の方向である。

本実施の形態では図６のように対抗する２辺に別々の極性の電極タブが取り付けられているタイプの単電池を用いて組電池１００を構成しているが、特開２００３−０５９４８６号公報に開示されているように、１辺のみに別々の極性の電極タブが取り付けられているタイプの単電池を用いて組電池１００を構成しても良い。ただ、このタイプの単電池を用いた場合には、フレームの構造や単電池同士の接続方法は本実施の形態とは大きく異なる。また、本実施の形態では、１つの扁平型電池を単電池としているが、直列接続された複数の電池、または並列接続された複数の電池、直列と並列の接続を交えて接続された複数の電池をそれぞれ単電池としてフレームに保持させても良い。

（フレーム）
本実施の形態で用いるフレームは、図７Ａに示すような絶縁ワッシャ埋め込みフレーム２１０、図７Ｂに示すような導通ワッシャ埋め込みフレーム２２０の２種類である。

絶縁ワッシャ埋め込みフレーム２１０は、その一端部２1０Ａに絶縁ワッシャ２１２が埋め込まれている。絶縁ワッシャ２１２の厚みはフレーム２１０の厚みよりも若干厚く単電池の厚みよりも薄くなっている。

導通ワッシャ埋め込みフレーム２２０は、その一端部２２０Ａに導通ワッシャ２２２が埋め込まれている。導通ワッシャ２２２の厚みは絶縁ワッシャと同様、フレーム２２０の厚みよりも若干厚く単電池の厚みよりも薄くなっている。導通ワッシャは、フレームに保持されている単電池の一方の電極タブを積層方向に隣接する他のフレームに保持されている単電池の一方の電極タブと電気的に接続する機能を備えている。

上記の各フレーム２１０、２２０は、図７に示すように、１の平面上に配列される４個の単電池を位置決め保持する保持部を備えている。すなわち、単電池２１４（図６参照）の周縁部２１６の少なくとも１部を支持する周縁支持部２１８、２２８と、単電池２１４を位置決めする位置決め部とを備えている。なお、位置決め部とは、周縁支持部２１８、２２８の周囲に形成され、単電池２１４の周縁端がはまり込むように形取られている部分である。フレーム２１０、２２０の２隅には図示しないロケートピンを挿入する図示しないロケートピン挿入孔が開口されている。

単電池はフレームの位置決め部によってその位置が固定され、周縁支持部でその周縁部が支持される。単電池の周縁部とフレームの周縁支持部は両面テープで仮止めされる。したがって、製造段階において単電池をフレームに載置した状態で容易に搬送することができる。

各フレームの端部（図７の手前側と奥側）には図８に模式的に示したような電圧検出端子５００がそのガイド孔（後述する）を貫通するガイド突起５１０によってフレームの厚み方向に対して可動自在に保持されている。つまり、電圧検出端子５００はフレームに隣接する他のフレームとの間でフローティング状態に保持されている。電圧検出端子５００は各単電池の電圧を検出するために設けられている端子であり、後で単電池の電極タブに接合される。

図７に示したように、フレーム２１０、２２０には単電池が４個ずつ保持されるので、電圧検出端子５００は、各フレームの１の長辺側（図７の手前側または奥側の端部）に４個ずつ取り付けられる。なお、本実施の形態では、あるフレームには電圧検出端子５００を図７の手前側に、その上に積層されるフレームには電圧検出端子５００を図７の奥側に設けている。このため、あるフレームには、その手前側の長辺にガイド突起５１０が、その奥側の長辺にガイド突起５１０の先端部分を挿入する挿入穴（図示せず）がそれぞれ設けられ、そのフレームの上に積層されるフレームには、その手前側の長辺に挿入穴が、その奥側の長辺にガイド突起５１０がそれぞれ設けられる。

したがって、フレームが積層され電池ユニット２００が形成されると、その対向する両側の長辺において、図９に示すように、電圧検出端子５００はフレームの厚み方向に１枚おきに規則正しい間隔で１列ずつ配列されることになる。これらの電圧検出端子５００には、図１０に示すように、３個の電圧検出端子５００に同時に接続可能な接続口６００Ａ〜６００Ｃを備えたコネクタ６００によって一括して接続される。図示されていないが、コネクタ６００から引き出された電線は、個々の単電池の電圧を検出しその充放電を制御する外部の制御装置に接続されることになる。

図１１〜図１４は本実施の形態にかかる保持手段の説明に供する図である。図１１に示すように、フレーム２１０にはフレーム２１０の厚みよりもその高さの低い円柱状のガイド突起５１０が立設されている。フレーム２１０は樹脂で成形されているため、ガイド突起５１０はフレーム２１０の成形時にフレーム２１０と一体的に形成する。なお、フレーム２１０が紙などの樹脂以外の材料で形成される場合には、ガイド突起５１０はフレーム２１０に接着やはめ込みなどによって取り付ける。

電圧検出端子５００はガイド突起５１０が挿入されるガイド孔５２０が開口されている。ガイド孔５２０は、ガイド突起５１０に容易に差し込むことができ、また電圧検出端子５００がガイド突起５１０に沿って容易に上下動できるように、その口径をガイド突起５１０の外径よりも大きめにしている。電圧検出端子５００がガイド突起５１０に取り付けられると、電圧検出端子５００のフレーム面方向（フレーム２１０の面上の２次元方向）の位置が規制され、電圧検出端子５００のフレーム２１０の厚み方向の動きが案内される。

一方、フレーム２１０の上に積層されるフレーム２２０には、フレーム２１０のガイド突起５１０を挿入するための挿入孔５３０が設けられている。挿入穴５３０はフレーム２２０を貫通するように形成され、ガイド突起５１０がしっかりとはまり込みように、その内径はガイド突起５１０の外径と同じかそれよりも若干大きい程度に形成されている。

フレーム２１０とフレーム２２０とを積層すると、図１２に示すようにフレーム２２０の挿入孔５３０にフレーム２１０のガイド突起５１０がはまり込み、電圧検出端子５００はフレーム２１０と２２０との間でフローティング状態として保持される。

フローティング状態で保持されている状況は図１３と図１４に示す通りである。図１３は図１２に示した積層状態を図示手前側から見た図であり、図１４は図１３のＡ−Ａ断面図である。単電池２１４、２２４は、フレーム２１０、２２０の厚みよりも厚くなっている（図１４参照）。したがって、フレーム２１０と２２０とを積層した状態では単電池２２４の厚みからフレーム２２０の厚みを差し引いた寸法Ｌ（０．５ｍｍ前後）分の遊びがフレーム２１０と２２０との間に存在している。単電池２１４の電極タブ２１５Ａと電圧検出端子５００とは超音波接合されているが、電極タブ２１５Ａの厚みは０．２ｍｍ程度であるので、電圧検出端子５００はフレーム２１０と２２０との間でガイド突起５１０に沿って自由に上下動できる。
［実施の形態２］
実施の形態２で説明する組電池は、電圧検出端子の取り付け構造を除き、実施の形態１で説明した組電池と同一の構造を有している。したがって、本実施の形態では、電圧検出端子の取り付け構造の部分のみを図面に基づいて詳細に説明する。本実施の形態では、電圧検出端子がガイドピンによってフローティング状態で取り付けられ、この電圧検出端子に電圧検出線が接続されたコネクタを取り付けて各単電池の電圧を外部の制御装置から検出できるようにしている。

図１５〜図１８は本実施の形態にかかる保持手段の説明に供する図である。図１５は電圧検出端子をガイドピンで取り付ける場合の説明に供する図であり、図１６は電圧検出端子がフレームに取り付けられた状態を示す図である。

図１５に示すように、フレーム２１０にはガイドピン５５０を固定するための埋め込み穴５６０が開口されている。埋め込み穴５６０はガイドピン５５０をフレーム２１０にしっかりと固定するために設けられているため、埋め込み穴５６０の内径はガイドピン５５０の一端（下端）の外径と同じかそれよりも若干大きい程度に形成されている。なお、本実施の形態ではガイドピン５５０を埋め込み穴５６０に圧入して取り付けているが、ガイドピン５５０の一端にねじを形成し、ガイドピン５５０をフレーム２１０にねじ込んで取り付けるようにしても良い。

ガイドピン５５０はフレーム２１０の厚みよりも高さの低い円柱状のピンであり、その他端（上端）には電圧検出端子のガイド孔５２０よりも外径の大きい抜け止め部５７０を有している。

電圧検出端子５００はガイドピン５５０が挿入されるガイド孔５２０が開口されている。ガイド孔５２０は、ガイドピン５５０に容易に差し込むことができ、また電圧検出端子５００がガイドピン５５０に沿って容易に上下動でき、抜け止め部５７０から抜けてしまうことのないように、その口径をガイドピン５５０の外径よりも大きく、抜け止め部５７０の外径よりも小さくしている。電圧検出端子５００がガイドピン５５０に取り付けられると、図１６に示すようなフローティング状態となり、電圧検出端子５００のフレーム面方向（フレーム２１０の面上の２次元方向）の位置が規制され、電圧検出端子５００のフレーム２１０の厚み方向の動きがフレーム面と抜け止め部５７０との間で案内される。なお、電圧検出端子５００は単電池２１４の電極タブ２１５Ａと超音波接合される。

フローティング状態で保持されている状況は図１７と図１８に示す通りである。図１７は図１６に示した積層状態を図示手前側から見た図であり、図１８は図１７のＢ−Ｂ断面図である。単電池２１４、２２４は、フレーム２１０、２２０の厚みよりも厚くなっている（図１８参照）。したがって、フレーム２１０と２２０とを積層した状態では単電池２２４の厚みからフレーム２２０の厚みを差し引いた寸法Ｌ（０．５ｍｍ前後）分の遊びがフレーム２１０と２２０との間に存在している。単電池２１４の電極タブ２１５Ａと電圧検出端子５００とは超音波接合されているが、電極タブ２１５Ａの厚みは０．２ｍｍ程度であるので、電圧検出端子５００はフレーム２１０と２２０との間においてフレーム面と抜け止め部５７０との間でガイドピン５５０に沿って自由に上下動できる。なお、図１８においては、フレーム２２０のガイドピン５５０の対応位置にガイドピン埋設穴５８０が開口されているが、ガイドピン５５０のフレーム２１０面からの突出高さが上記の寸法Ｌ内に収まるのであればガイドピン埋設穴５８０は開口しなくとも良い。
［実施の形態３］
実施の形態３で説明する組電池も、電圧検出端子の取り付け構造を除き、実施の形態１で説明した組電池と同一の構造を有している。したがって、本実施の形態でも、電圧検出端子の取り付け構造の部分のみを図面に基づいて詳細に説明する。本実施の形態では、フレームに設けたガイド溝とこのガイド溝に挿入されるガイド突起を持つ電圧検出端子によって、電圧検出端子がフローティング状態で取り付けられ、この電圧検出端子に電圧検出線が接続されたコネクタを取り付けて各単電池の電圧を外部の制御装置から検出できるようにしている。図１９〜図２２は本実施の形態にかかる保持手段の説明に供する図である。

図１９および図２０は電圧検出端子に形成されているガイド突起とフレームに設けられたガイド溝との説明に供する図である。

図１９に示すように、電圧検出端子５００は、その外周部の少なくとも１部をＬ字状に折り曲げることによって形成されたガイド突起５８５を有している。フレーム２１０には、ガイド突起５８５を収容し、それをフレームの厚み方向に可動自在に保持するガイド溝５９０が設けられている。ガイド突起の長さ（深さ）は、電圧検出端子５００がフレーム２１０とこれに隣接する他のフレームとの間で動いてもガイド溝５９０から抜けることがないような長さに形成されている。

電圧検出端子５００がガイド溝５９０に取り付けられると、フレーム間においてフローティング状態となり、電圧検出端子５００のフレーム面方向（フレーム２１０の面上の２次元方向）の位置が規制され、電圧検出端子５００のフレーム２１０の厚み方向の動きがフレーム面間においてガイド突起５８５とガイド溝５９０によって案内される。なお、電圧検出端子５００は単電池２１４の電極タブ２１５Ａと超音波接合される。

フローティング状態で保持されている状況は図２１と図２２に示す通りである。図２１は図１９に示した積層状態を図示手前側から見た図であり、図２２は図２１のＣ−Ｃ断面図である。単電池２１４、２２４は、フレーム２１０、２２０の厚みよりも厚くなっている（図２２参照）。したがって、フレーム２１０と２２０とを積層した状態では単電池２２４の厚みからフレーム２２０の厚みを差し引いた寸法Ｌ（０．５ｍｍ前後）分の遊びがフレーム２１０と２２０との間に存在している。単電池２１４の電極タブ２１５Ａと電圧検出端子５００とは超音波接合されているが、電極タブ２１５Ａの厚みは０．２ｍｍ程度であるので、電圧検出端子５００はフレーム２１０と２２０との間においてガイド溝５９０に沿って自由に上下動できる。なお、電圧検出端子５００のガイド突起５８５の長さは、上記の寸法Ｌよりも大きくしているので、ガイド突起５８５がガイド溝５９０から外れてしまうようなことはない。

このように、本発明では、フレーム間において、電圧検出端子をフローティング状態で保持するようにしているので、単電池やフレームの製造時に生じる寸法ばらつき、および、組電池の組み立て時に生じる寸法ばらつきによる電圧検出端子のフレーム積層方向の位置ばらつきを吸収することができ、複数の電圧検出端子を同時に接続するコネクタの接続作業が効率化できる。

本発明にかかる組電池は組み立て性に優れているので組電池の製造分野において利用可能である。

本発明にかかる組電池の外観を示す斜視図である。 図１に示した組電池の主要な構成要素の積層状態を示す図１Ａ−Ａ方向の模式的な部分断面図である。 図２の一部拡大断面図である。 図１に示した組電池のバスバーと通しボルトとの接続関係を示す図である。 図１に示した組電池を構成する単電池相互間の接続状態を模式的に示す図である。 単電池の外観を示す斜視図である。 本発明にかかる組電池の各フレームの構成図である。 電圧検出用端子が取り付けられている部分のフレームの拡大図である。 電池ユニットにおける電圧検出端子の配列状態およびそれに接続されるコネクタを示す図である。 コネクタの外観図である。 実施の形態１にかかる保持手段の説明に供する図である。 実施の形態１にかかる保持手段の説明に供する図である。 実施の形態１にかかる保持手段の説明に供する図である。 実施の形態１にかかる保持手段の説明に供する図である。 実施の形態２にかかる保持手段の説明に供する図である。 実施の形態２にかかる保持手段の説明に供する図である。 実施の形態２にかかる保持手段の説明に供する図である。 実施の形態２にかかる保持手段の説明に供する図である。 実施の形態３にかかる保持手段の説明に供する図である。 実施の形態３にかかる保持手段の説明に供する図である。 実施の形態３にかかる保持手段の説明に供する図である。 実施の形態３にかかる保持手段の説明に供する図である。

符号の説明

１００ 組電池、
２００ 電池ユニット、
２１０、２２０、２３０ フレーム、
２１２、２３２ 絶縁ワッシャ、
２１４、２２４、２３４、２４４、２７４ 単電池、
２１５Ａ、２１５Ｂ、２２５Ａ、２２５Ｂ、２３５Ａ、２３５Ｂ、２４５Ａ、２４５Ｂ、２７５Ａ 電極タブ、
２１６ 周縁部、
２１７Ａ、２１７Ｂ、２１７Ｃ、２１７Ｄ、２１７Ｅ 開口部、
２１８、２２８、２３８、２４８ 周縁支持部、
２２２、２４２ 導通ワッシャ、
２５０Ａ、２５０Ｂ 絶縁テープ、
２６０、２６２、２６４ バスバー、
２７０、２７５、２８０、２８５ 通しボルト、
２７２Ａ、２７２Ｂ 挿入孔、
３００、３５０ ヒートシンク、
３１０Ａ〜３１０Ｆ ナット、
３２５ 中間ヒートシンク、
３８０〜３８５ 取り付け孔、
４００、４１０、４２０、４３０ 単電池積層体、
４５０Ａ、４５０Ｂ 電力端子、
５００ 電圧検出用端子、
５１０ ガイド突起、
５２０ ガイド孔、
５３０ 挿入穴、
５５０ ガイドピン、
５６０ 埋め込み穴、
５７０ 抜け止め部、
５８０ ガイドピン埋設穴、
５８５ ガイド突起、
５９０ ガイド溝、
６００ コネクタ、
６００Ａ〜６００Ｃ 接続口。

Claims (9)

1. 単電池が載置された板状のフレームを当該フレームの厚み方向に複数積層してなる組電池であって、
   前記フレームには当該単電池の電圧を検出するための電圧検出端子が前記フレームに隣接する他のフレームとの間で前記フレームの厚み方向に可動自在に保持されていることを特徴とする組電池。
2. 前記フレームには前記電圧検出端子の前記フレーム面方向の位置を規制しつつ前記フレームの厚み方向の動きを案内するための保持手段が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の組電池。
3. さらに、前記フレームの厚み方向に配列されている複数の電圧検出端子には、これらの電圧検出端子に同時に接続可能な複数の接続口を備えたコネクタが取り付けられることを特徴とする請求項１または２に記載の組電池。
4. 前記保持手段は、前記電圧検出端子に開口されたガイド孔と当該ガイド孔に挿入される前記フレームに立設されたガイド突起であることを特徴とする請求項２または３に記載の組電池。
5. 前記ガイド突起の先端部分は、前記フレームと隣接する他のフレームに設けられた挿入孔に挿入されることを特徴とする請求項４に記載の組電池。
6. 前記保持手段は、前記電圧検出端子に開口されたガイド孔、前記フレームに設けられた埋め込み穴および当該ガイド孔を貫通しその一端が当該埋め込み穴に挿入されるガイドピンであることを特徴とする請求項２または３に記載の組電池。
7. 前記ガイドピンの他端には、前記電圧検出端子のガイド孔の前記ガイドピンからの抜け出しを防止する抜け止め部が設けられていることを特徴とする請求項６に記載の組電池。
8. 前記保持手段は、前記電圧検出端子の外周部の少なくとも１部をＬ字状に折り曲げることによって形成されたガイド突起と当該ガイド突起を前記フレームの厚み方向に可動自在に保持する前記フレームに設けられたガイド溝であることを特徴とする請求項２または３に記載の組電池。
9. 前記ガイド突起の長さは、前記電圧検出端子が前記フレームとこれに隣接する他のフレームとの間で動いても前記ガイド溝から抜けることがないような長さであることを特徴とする請求項８に記載の組電池。