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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-11-06
(45)【発行日】2023-11-14
(54)【発明の名称】組電池
(51)【国際特許分類】
H01M 10/48 20060101AFI20231107BHJP
H01M 50/204 20210101ALI20231107BHJP
H01M 50/209 20210101ALI20231107BHJP
H01M 50/284 20210101ALI20231107BHJP
H01M 50/342 20210101ALI20231107BHJP
【ＦＩ】
H01M10/48 301
H01M50/204 401D
H01M50/209
H01M50/284
H01M50/342 101
【請求項の数】
11
(21)【出願番号】P 2019223612
(22)【出願日】2019-12-11
(65)【公開番号】P2021093309
(43)【公開日】2021-06-17
【審査請求日】2022-10-07
(73)【特許権者】
【識別番号】000003078
【氏名又は名称】株式会社東芝
(73)【特許権者】
【識別番号】598076591
【氏名又は名称】東芝インフラシステムズ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100111121
【弁理士】
【氏名又は名称】原 拓実
(74)【代理人】
【識別番号】100200218
【弁理士】
【氏名又は名称】沼尾 吉照
(72)【発明者】
【氏名】近藤 敦美
(72)【発明者】
【氏名】黒田 和人
(72)【発明者】
【氏名】萩原 敬三
(72)【発明者】
【氏名】山本 雅秋
【審査官】宮本 秀一
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１０－０５６０３５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００５－３１７４５４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００５－０８０３７３（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｍ１０／４２－１０／４８
Ｈ０１Ｍ５０／２０－５０／４９７
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の電池セルが収容されるケース筐体と、前記電池セルの温度を測定する温度センサが設けられた監視基板と、
前記監視基板に対して圧縮された状態で前記ケース筐体内に設けられ、前記電池セルと
前記温度センサとを熱結合させる結合材と、
を有する組電池。
【請求項2】
前記結合材は、前記温度センサと前記電池セルとの距離が短縮する方向に圧縮されている、
請求項１記載の組電池。
【請求項3】
前記結合材は、前記電池セルと前記ケース筐体の蓋体との間に、前記監視基板を介在させた状態で前記蓋体によって圧縮された状態で固定されている、
請求項1又は請求項２記載の組電池。
【請求項4】
前記結合材は、前記電池セルと前記監視基板との間に、前記温度センサを介在させた状態で前記監視基板によって圧縮された状態で固定されている、
請求項1又は請求項２記載の組電池。
【請求項5】
前記結合材は、可撓性のある樹脂材料である、請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の組電池。
【請求項6】
前記電池セルは、前記電池セルの内部の電解液を放出する手段である開放弁を有し、前記結合材は、前記開放弁の位置を避けて配置される、
請求項１乃至請求項５のいずれか１項記載の組電池。
【請求項7】
前記監視基板には貫通孔を有し、前記結合材は、紫外線硬化樹脂で形成されており、前記貫通孔を貫通した状態で硬化さ
れることにより前記貫通孔に対して移動を抑制する突起部が形成されている、
請求項１、請求項２、又は請求項４乃至請求項６のいずれか１項記載の組電池。
【請求項8】
前記監視基板には貫通孔を有し、前記結合材は、前記貫通孔に挿通した状態で固定されることにより前記貫通孔に対して
移動を抑制する固定具をさらに有する、
請求項１、請求項２、又は請求項４乃至請求項６のいずれか１項記載の組電池。
【請求項9】
前記結合材は、前記監視基板に吸着する吸盤形状を有する、請求項１、請求項２、又は請求項４乃至請求項６のいずれか１項記載の組電池。
【請求項10】
前記結合材は、前記監視基板から前記電池セルにかけて蛇腹形状を有する、請求項９記載の組電池。
【請求項11】
前記結合材は、可撓性を有する弾性体で形成されている、請求項９又は請求項１０記載の組電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明の実施形態は、組電池に関する。
【背景技術】
【0002】
リチウムイオン電池をはじめとする二次電池は、複数個の電池がケース内に収納され組
電池として使用される。この組電池は、リチウムイオン電池の電流、電圧及び温度等を逐
次モニタしている。これらをモニタすることにより、リチウムイオン電池の状態を監視す
る。また、得られた電流、電圧及び温度情報に基づき充放電可能性やＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ
ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ：充電率）等を算出し、組電池の充放電運用を行う。このような二
次電池は、電池セルの温度履歴、充放電パターン及び保存条件によって劣化速度が変わる
ため、特に電圧及び温度を精度よく検知する構造あるいは技術が求められている。
電池として使用される。この組電池は、リチウムイオン電池の電流、電圧及び温度等を逐
次モニタしている。これらをモニタすることにより、リチウムイオン電池の状態を監視す
る。また、得られた電流、電圧及び温度情報に基づき充放電可能性やＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ
ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ：充電率）等を算出し、組電池の充放電運用を行う。このような二
次電池は、電池セルの温度履歴、充放電パターン及び保存条件によって劣化速度が変わる
ため、特に電圧及び温度を精度よく検知する構造あるいは技術が求められている。
【0003】
また、組電池は高圧用途の場合に、高圧回路である電池セルを有する主回路と、温度セ
ンサであるサーミスタ、電圧センサ等含む低圧回路とを有する。これら高圧回路と低圧回
路との間の絶縁は沿面、空間距離を開けるなどの処置を行わなければならない。
ンサであるサーミスタ、電圧センサ等含む低圧回路とを有する。これら高圧回路と低圧回
路との間の絶縁は沿面、空間距離を開けるなどの処置を行わなければならない。
【0004】
高圧回路と低圧回路とを物理的に距離を離してしまうと、低圧回路の一部である温度セ
ンサと電池セルの表面との距離が大きくなり、電池表面の温度と温度センサによる測定温
度とが乖離したものとなり、電池セルの表面温度を高精度に検出することが困難となる。
ンサと電池セルの表面との距離が大きくなり、電池表面の温度と温度センサによる測定温
度とが乖離したものとなり、電池セルの表面温度を高精度に検出することが困難となる。
【0005】
また、電池セル自体の表面に絶縁物を介して温度センサを強固に密着固定することも考
えられるが、電池セルをリサイクル・リユースする際に組電池の解体を妨げる、という弊
害が出る。
えられるが、電池セルをリサイクル・リユースする際に組電池の解体を妨げる、という弊
害が出る。
【0006】
さらに、二次電池と回路基盤に固定した温度センサとの間に熱結合材を充填することに
より、二次電池と温度センサとを熱結合する技術も知られている。（特許文献１）
より、二次電池と温度センサとを熱結合する技術も知られている。（特許文献１）
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【文献】特開２００５－３１７４５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
しかしながら、二次電池と温度センサとの間に熱結合材を充填したのみでは、熱結合材
の熱伝導率は小さく、二次電池が発熱してからその温度が温度センサに伝達するまでに時
間が掛かり、電池表面の温度測定に時間遅れが生じるとともに測定精度も低下してしまう
という問題がある。
の熱伝導率は小さく、二次電池が発熱してからその温度が温度センサに伝達するまでに時
間が掛かり、電池表面の温度測定に時間遅れが生じるとともに測定精度も低下してしまう
という問題がある。
【0009】
本発明が解決しようとする課題は、高圧用途の電池セルに適用可能な、精度の高い温度
検出機能を備える組電池を提供することである。
検出機能を備える組電池を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0010】
上記課題を解決するために、実施形態に係る組電池は、複数の電池セルが収容されるケ
ース筐体と、前記電池セルの温度を測定する温度センサが設けられた監視基板と、前記監
視基板に対して圧縮された状態で前記ケース本体内に設けられ、前記電池セルと前記温度
センサとを熱結合させる結合材と、を有する。
ース筐体と、前記電池セルの温度を測定する温度センサが設けられた監視基板と、前記監
視基板に対して圧縮された状態で前記ケース本体内に設けられ、前記電池セルと前記温度
センサとを熱結合させる結合材と、を有する。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】第１の実施形態に係る組電池全体の内部構成の概略を示す分解斜視図。
【図2】第１の実施形態に係る組電池全体の内部構成の概略を示す断面図。
【図3】第１の実施形態に係る組電池の内部構成を示す拡大断面図。
【図4】第１の実施形態に係る組電池の結合材の状態を示す図。
【図5】第１の実施形態に係る組電池の電池セル周辺の温度を示す図。
【図6】第２の実施形態に係る組電池の内部構成を示す断面図。
【図7】第２の実施形態に係る組電池の変形例を示す図。
【図8】第２の実施形態に係る組電池の別の変形例を示す図。
【図9】第３の実施形態に係る組電池の内部構成を示す図。
【図10】第４の実施形態に係る組電池の内部構成を示す図。
【図11】第５の実施形態に係る組電池の内部構成を示す図。
【図12】第６の実施形態に係る組電池の内部構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、発明を実施するための実施形態について説明する。
【0013】
【0014】
図１は、第１の実施形態に係る組電池１の内部構成の概略を示す分解斜視図である。
【0015】
図２は、第１の実施形態に係る組電池１の内部構成の概略を示す断面図である。
【0016】
図３は、第１の実施形態に係る組電池１の内部構成を示す拡大断面図である。
【0017】
図１、図２及び図３に示すように、組電池１は、ケース筐体１２と、正極端子１４と負
極端子１５とを有する電池セル１６と、電池セル１６に設けられた開放弁１７と、バスバ
ー１８と、監視基板１３と、ボルト１０と、ワッシャー１１と、ナット１９と、セパレー
タ９と、温度センサ２２と、結合材２１Ａとを備える。
極端子１５とを有する電池セル１６と、電池セル１６に設けられた開放弁１７と、バスバ
ー１８と、監視基板１３と、ボルト１０と、ワッシャー１１と、ナット１９と、セパレー
タ９と、温度センサ２２と、結合材２１Ａとを備える。
【0018】
ケース筐体１２は、ケース本体１２Ａと、蓋体１２Ｂとを有する。ケース本体１２Ａに
は、複数の電池セル１６が収容される。鉄道用途や車載用途や産業用途等の組電池は、例
えば図１に示すようにケース筐体１２の中に２個以上の電池セル１６が収容される。
は、複数の電池セル１６が収容される。鉄道用途や車載用途や産業用途等の組電池は、例
えば図１に示すようにケース筐体１２の中に２個以上の電池セル１６が収容される。
【0019】
電池セル１６は、正極端子１４と負極端子１５とを備える。電池セル１６は、ケース筐
体１２に接着剤、コンパウンド及びギャップフィラー等の密着固定及び接着機能を持つ材
料を介して接着及び固定される。
体１２に接着剤、コンパウンド及びギャップフィラー等の密着固定及び接着機能を持つ材
料を介して接着及び固定される。
【0020】
また、電池セル１６は、開放弁１７を有する。開放弁１７は、万が一過充電等の理由に
より電池セル１６内で電解液が沸騰し霧状となった電解液により、内圧が上がった場合に
霧状の電解液を放出する機能を有する。
より電池セル１６内で電解液が沸騰し霧状となった電解液により、内圧が上がった場合に
霧状の電解液を放出する機能を有する。
【0021】
バスバー１８は、電池セル１６の正極端子１４及び負極端子１５を電気的に接続する機
能を有する。バスバー１８は、正極端子１４及び負極端子１５に溶接などの手段で接合さ
れているものとする。バスバー１８の形状並びに正極端子１４及び負極端子１５との接続
の組み合わせなどにより、所望の直列及び並列数を組電池１内で構成する。
能を有する。バスバー１８は、正極端子１４及び負極端子１５に溶接などの手段で接合さ
れているものとする。バスバー１８の形状並びに正極端子１４及び負極端子１５との接続
の組み合わせなどにより、所望の直列及び並列数を組電池１内で構成する。
【0022】
監視基板１３は、電池セル１６の電圧を検知する電圧センサや温度を検知する温度セン
サ２２等の電子部品を電子的に導通させる機能を有する。監視基板１３の表面上には、銅
箔を用いて形成する回路パターンが形成される。電池セル１６の主回路配線等も監視基板
１３上を介して接続されることもある。監視基板１３は、別名ＣＭＵ（セルモニタリング
ユニット、Ｃｅｌｌ Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ Ｕｎｉｔ）とよばれる。監視基板１３は、
複数のボルト１０及びワッシャー１１並びにナット１９によって、バスバー１８に固定さ
れる。
サ２２等の電子部品を電子的に導通させる機能を有する。監視基板１３の表面上には、銅
箔を用いて形成する回路パターンが形成される。電池セル１６の主回路配線等も監視基板
１３上を介して接続されることもある。監視基板１３は、別名ＣＭＵ（セルモニタリング
ユニット、Ｃｅｌｌ Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ Ｕｎｉｔ）とよばれる。監視基板１３は、
複数のボルト１０及びワッシャー１１並びにナット１９によって、バスバー１８に固定さ
れる。
【0023】
組電池１は複数個直並列接続して、ある別の装置内に収納されることもある。その場合
、主回路側すなわち電池セル１６の正極端子１４及び負極端子１５にはときに７５０Ｖ、
１５００Ｖ等の高電圧が印加されることがある。したがって、組電池１の内部構造は、電
池セル１６の高電圧が印加される正極端子１４、負極端子１５及びバスバー１８等が配置
される高圧側と、監視基板１３の低圧回路部とは絶縁距離又は沿面距離を設ける。あるい
はＣＴＩ（Ｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅ ｔｒａｃｋｉｎｇ ｉｎｄｅｘ；比較トラッキング
指数）が高い材料によって形成されたセパレータ９等を設けることにより、低圧回路と高
圧回路とが物理的に離隔されている。
、主回路側すなわち電池セル１６の正極端子１４及び負極端子１５にはときに７５０Ｖ、
１５００Ｖ等の高電圧が印加されることがある。したがって、組電池１の内部構造は、電
池セル１６の高電圧が印加される正極端子１４、負極端子１５及びバスバー１８等が配置
される高圧側と、監視基板１３の低圧回路部とは絶縁距離又は沿面距離を設ける。あるい
はＣＴＩ（Ｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅ ｔｒａｃｋｉｎｇ ｉｎｄｅｘ；比較トラッキング
指数）が高い材料によって形成されたセパレータ９等を設けることにより、低圧回路と高
圧回路とが物理的に離隔されている。
【0024】
温度センサ２２は、電池セル１６の温度を測定する手段である。温度センサ２２は、監
視基板１３上に設けられる。温度センサ２２は例えばサーミスタや、熱電対等の公知の温
度センサでもよい。
視基板１３上に設けられる。温度センサ２２は例えばサーミスタや、熱電対等の公知の温
度センサでもよい。
【0025】
結合材２１Ａは、監視基板１３に対して圧縮された状態で、ケース本体１２Ａ内に設け
られ、電池セル１６と温度センサ２２とを熱結合させる機能を有する。
られ、電池セル１６と温度センサ２２とを熱結合させる機能を有する。
【0026】
【0027】
例えば、図３に示すように、結合材２１Ａは電池セル１６と蓋体１２Ｂとの間に、監視
基板１３を介在させた状態で蓋体１２Ｂによって圧縮された状態で固定してもよい。この
とき、電池セル１６の開放弁１７を結合材によって塞ぐと、電池セル１６の内圧が上がっ
たときに霧状の電解液の放出ができなくなることから、結合材２１Ａは開放弁１７の位置
を避けた位置に設けられる。
基板１３を介在させた状態で蓋体１２Ｂによって圧縮された状態で固定してもよい。この
とき、電池セル１６の開放弁１７を結合材によって塞ぐと、電池セル１６の内圧が上がっ
たときに霧状の電解液の放出ができなくなることから、結合材２１Ａは開放弁１７の位置
を避けた位置に設けられる。
【0028】
なお、図３における矢印は、結合材２１Ａに加えられる圧縮力の向きである。
【0029】
このとき、結合材２１Ａは温度センサ２２に対して温度センサ２２と電池セル１６との
距離が短縮する方向に圧縮される。
距離が短縮する方向に圧縮される。
【0030】
また、結合材２１Ａは、蓋体１２Ｂと監視基板１３との間に空隙がなくなるような厚み
で形成しておく。
で形成しておく。
【0031】
それにより、温度センサ２２を含めた監視基板１３を介在した状態で蓋体１２Ｂと監視
基板１３とが圧縮密着し、蓋体１２Ｂと監視基板１３との間の空隙を埋めることが可能と
なる。
基板１３とが圧縮密着し、蓋体１２Ｂと監視基板１３との間の空隙を埋めることが可能と
なる。
【0032】
結合材２１Ａは、熱伝導率が既知の圧縮変形する柔軟な樹脂でもよい。また、結合材２
１Ａは可撓性のある樹脂材料であってもよい。
１Ａは可撓性のある樹脂材料であってもよい。
【0033】
また、結合材２１Ａは、シリコーン等の絶縁性を有し、熱伝導率が大きい（例えば１［
Ｗ／ｍ・Ｋ］以上）材料を使用することが望ましい。
Ｗ／ｍ・Ｋ］以上）材料を使用することが望ましい。
【0034】
結合材２１Ａは、例えば、ＣＴＩ値が高く硬度を表すＡｓｋｅｒ Ｃが数十程度、絶縁
破壊電圧が５［ｋＶ／ｍｍ］以上、燃焼性ＵＬ９４規格である難燃性樹脂クラスがＶ－０
以上の樹脂であることが望ましい。
破壊電圧が５［ｋＶ／ｍｍ］以上、燃焼性ＵＬ９４規格である難燃性樹脂クラスがＶ－０
以上の樹脂であることが望ましい。
【0035】
また、本実施形態では圧縮力をかけたまま結合材２１Ａが保持固定されるため、結合材
２１はクリープがすくない材料としてシリコーン等で実現されることが望ましい。
２１はクリープがすくない材料としてシリコーン等で実現されることが望ましい。
【0036】
このように、監視基板１３に対して圧縮された状態で電池セル１６と温度センサ２２と
を熱結合させる圧縮変形する結合材２１Ａを設けているので、温度センサ２２と電池セル
１６の温度が近づくので、正確な温度検出が可能になる。また、電池セル２２の温度が変
化してから温度センサ２２で検知されるまでの時間である時定数も短くなる。従って、電
池セル１６の表面温度の変化に応じて精度よく温度検出が可能になるものである。
を熱結合させる圧縮変形する結合材２１Ａを設けているので、温度センサ２２と電池セル
１６の温度が近づくので、正確な温度検出が可能になる。また、電池セル２２の温度が変
化してから温度センサ２２で検知されるまでの時間である時定数も短くなる。従って、電
池セル１６の表面温度の変化に応じて精度よく温度検出が可能になるものである。
【0037】
次に、結合材２１Ａの状態について説明する。
【0038】
図４は、第１の実施形態に係る組電池１の結合材２１Ａの状態を示す図である。
【0039】
なお、図４（ｂ）における矢印は、結合材２１Ａに加えられる圧縮力の向きである。
【0040】
【0041】
本実施形態では、結合材２１Ａを例えば、約３０パーセント変形する程度圧縮させる。
または、圧縮の手段として用いるねじ等が締付トルク１６７［Ｎ・ｃｍ］となる程度の力
で圧縮させる。
または、圧縮の手段として用いるねじ等が締付トルク１６７［Ｎ・ｃｍ］となる程度の力
で圧縮させる。
【0042】
結合材２１Ａは、圧縮すると、圧縮された方向への熱伝導率が増加する。また結合材２
１Ａは、圧縮した場合に概ね圧縮の方向の熱伝導率が増加する。熱は熱伝導率が大きい場
所を早く、多く伝導する。ゆえに、結合材２１Ａを圧縮して電池セル１６の表面と監視基
板１３との間に密着させると、熱伝導率が大きい電池セル１６の表面及び空気８よりも熱
伝導率の大きい監視基板１３に熱が伝導する。
１Ａは、圧縮した場合に概ね圧縮の方向の熱伝導率が増加する。熱は熱伝導率が大きい場
所を早く、多く伝導する。ゆえに、結合材２１Ａを圧縮して電池セル１６の表面と監視基
板１３との間に密着させると、熱伝導率が大きい電池セル１６の表面及び空気８よりも熱
伝導率の大きい監視基板１３に熱が伝導する。
【0043】
熱伝導率は例えば、監視基板１３は約０．１～０．３［Ｗ／ｍ・Ｋ］、電池セル１６の
表面（アルミ製）は約１３７［Ｗ／ｍ・Ｋ］、空気８は約０．０２５７［Ｗ／ｍ・Ｋ］、
結合材２１Ａは約１～５［Ｗ／ｍ・Ｋ］である。
表面（アルミ製）は約１３７［Ｗ／ｍ・Ｋ］、空気８は約０．０２５７［Ｗ／ｍ・Ｋ］、
結合材２１Ａは約１～５［Ｗ／ｍ・Ｋ］である。
【0044】
本実施形態では、電池セル１６や監視基板１３にある熱はその周囲に伝導するが、熱伝
導率の小さい空気８へは伝導しにくいため、結合材２１Ａへ熱伝導し易くなり、更に結合
材２１Ａは圧縮している方向に熱流束［Ｗ／ｍ２］が増加するという原理を利用している
。熱伝導率が大きい方へ熱が伝わりやすいため、電池セル１６から出た熱の多くが結合材
２１Ａを介して監視基板１３の裏側へ伝わるため、監視基板１３の裏にある温度センサ２
２で取得される温度が電池セル１６の表面温度に近づく。
導率の小さい空気８へは伝導しにくいため、結合材２１Ａへ熱伝導し易くなり、更に結合
材２１Ａは圧縮している方向に熱流束［Ｗ／ｍ２］が増加するという原理を利用している
。熱伝導率が大きい方へ熱が伝わりやすいため、電池セル１６から出た熱の多くが結合材
２１Ａを介して監視基板１３の裏側へ伝わるため、監視基板１３の裏にある温度センサ２
２で取得される温度が電池セル１６の表面温度に近づく。
【0045】
さらに、図４記載のように、電池セル１６の表面及び監視基板１３の表面には微細な凹
凸が存在する。電池セル１６と監視基板１３との間に結合材２１Ａを介在させて矢印方向
に加圧すると、結合材２１Ａは伸縮可能な材料であるので、電池セル１６の表面及び監視
基板１３の表面の微細な凹凸を埋めることとなる。その結果、電池セル１６の表面と結合
材２１Ａとの間、及び監視基板１３と結合材２１Ａとの間には空気が減り、接触熱抵抗が
低下し、熱伝導性能が向上する。
凸が存在する。電池セル１６と監視基板１３との間に結合材２１Ａを介在させて矢印方向
に加圧すると、結合材２１Ａは伸縮可能な材料であるので、電池セル１６の表面及び監視
基板１３の表面の微細な凹凸を埋めることとなる。その結果、電池セル１６の表面と結合
材２１Ａとの間、及び監視基板１３と結合材２１Ａとの間には空気が減り、接触熱抵抗が
低下し、熱伝導性能が向上する。
【0046】
次に、電池セル１６周辺の温度分布について説明する。
【0047】
図５は、第１の実施形態に係る組電池１の電池セル１６周辺の温度を示す図である。
【0048】
【0049】
例えば、Ｘ、Ｙ、Ｚ及びＷの時間に対する温度変化は図５（ｂ）のようになる。電池セ
ル１６の側面中央部Ｚの温度を取得したい場合に、結合材２１Ａ上部Ｘの温度を取得すれ
ば、精度の高い計測値を得ることができる。
ル１６の側面中央部Ｚの温度を取得したい場合に、結合材２１Ａ上部Ｘの温度を取得すれ
ば、精度の高い計測値を得ることができる。
【0050】
本実施形態によって、監視基板１３上に設置された温度センサ２２と、バスバー１８及
び電池セル１６の温度を近づけることが可能となる。
び電池セル１６の温度を近づけることが可能となる。
【0051】
また、電池セル１６の表面温度の変化に応じて精度よく電池セル１６表面の温度に近い
温度を温度センサ２２にて検出することが可能となる。
温度を温度センサ２２にて検出することが可能となる。
【0052】
また、本実施形態により、たとえ組電池１に外部からの振動が加えられたとしても結合
材２１Ａが圧縮変形することにより組電池１内部の監視基板１３等の破損を防止すること
も可能となる。
材２１Ａが圧縮変形することにより組電池１内部の監視基板１３等の破損を防止すること
も可能となる。
【0053】
また、第１の実施形態により、電池セル１６をリサイクル・リユースする際に結合材２
１Ａを簡単に取り外すことができ、組電池の解体を容易にすることが可能な組電池を提供
できる。
１Ａを簡単に取り外すことができ、組電池の解体を容易にすることが可能な組電池を提供
できる。
【0054】
また、第１の実施形態により、高圧用途の電池セルに適用可能な温度検出機能を備える
組電池を提供できる。
組電池を提供できる。
【0055】
なお、本実施形態では、温度検出を行う温度センサ２２および結合材２１Ａは電池セル
１６が有する開放弁１７の位置、すなわち霧状の電解液放出方向を避ける位置となるよう
配置されてもよい。
１６が有する開放弁１７の位置、すなわち霧状の電解液放出方向を避ける位置となるよう
配置されてもよい。
【0056】
また、図３では、監視基板１３の両面の空隙を埋めるよう配置しているが、バスバー１
８からの熱が温度センサ２２に伝わらないようにバスバー１８部は空隙があるままとし、
ボルト１０、ワッシャー１１、蓋体１２Ｂ、温度センサ２２及びナット１９付近の空隙だ
けを埋めるよう結合材２１Ａを固定する構成としてもよい。
８からの熱が温度センサ２２に伝わらないようにバスバー１８部は空隙があるままとし、
ボルト１０、ワッシャー１１、蓋体１２Ｂ、温度センサ２２及びナット１９付近の空隙だ
けを埋めるよう結合材２１Ａを固定する構成としてもよい。
【0057】
（第２の実施形態）
第２の実施形態は、結合材２１Ｂを監視基板１３によって圧縮するものである。
第２の実施形態は、結合材２１Ｂを監視基板１３によって圧縮するものである。
【0058】
【0059】
なお、組電池２の、第１の実施形態の組電池１と同様の機能を有する構成は、同一の符
号を付して説明を省略する。
号を付して説明を省略する。
【0060】
【0061】
第１の実施形態に係る組電池１と第２の実施形態に係る組電池２との違いは、温度セン
サ２２の配置される位置である。
サ２２の配置される位置である。
【0062】
第２の実施形態に係る組電池２は、温度センサ２２が監視基板１３の電池セル１６側に
配置される。一般的に基板は両面に回路パターンをエッチングして配置することが可能な
ので、温度センサ２２を電池セル１６側に配置することもまた可能である。
配置される。一般的に基板は両面に回路パターンをエッチングして配置することが可能な
ので、温度センサ２２を電池セル１６側に配置することもまた可能である。
【0063】
本実施形態は、温度センサ２２と電池セル１６表面とが対向する位置に配置されること
が特徴である。
が特徴である。
【0064】
温度センサ２２は、電池セル１６が有する開放弁１７から万が一霧状の電解液が放出さ
れたとき、その霧状の電解液によって直撃しない位置に配置される。
れたとき、その霧状の電解液によって直撃しない位置に配置される。
【0065】
結合材２１Ｂは、電池セル１６と監視基板１３との間に温度センサ２２を介在させた状
態で、監視基板１３によって圧縮された状態で固定される。
態で、監視基板１３によって圧縮された状態で固定される。
【0066】
結合材２１Ｂは、結合材２１Ａに用いられるシリコーン等の熱伝導率が明らかな圧縮変
形する柔軟な樹脂でもよい。また、結合材２１Ｂは絶縁樹脂であってもよい。絶縁樹脂及
び圧縮変形する柔軟な樹脂とは、たとえばＣＴＩ値が高く熱伝導率は１［Ｗ／ｍ・Ｋ］以
上、硬度を表すＡｓｋｅｒ Ｃが数十程度、絶縁破壊電圧が５［ｋＶ／ｍｍ］以上、燃焼
性ＵＬ９４規格である難燃性樹脂クラスがＶ－０以上の樹脂である。
形する柔軟な樹脂でもよい。また、結合材２１Ｂは絶縁樹脂であってもよい。絶縁樹脂及
び圧縮変形する柔軟な樹脂とは、たとえばＣＴＩ値が高く熱伝導率は１［Ｗ／ｍ・Ｋ］以
上、硬度を表すＡｓｋｅｒ Ｃが数十程度、絶縁破壊電圧が５［ｋＶ／ｍｍ］以上、燃焼
性ＵＬ９４規格である難燃性樹脂クラスがＶ－０以上の樹脂である。
【0067】
電池セル１６の表面と監視基板１３の間を圧縮された結合材２１Ｂによって埋めること
により、温度センサ２２と電池セル１６の表面との間に固体伝熱経路が形成される。
により、温度センサ２２と電池セル１６の表面との間に固体伝熱経路が形成される。
【0068】
本実施形態の構造により、結合材２１Ｂは温度センサ２２近傍にのみ介在させたので、
結合材２１Ｂの材料コストを削減することができ、簡易な構造にすることが可能となる。
結合材２１Ｂの材料コストを削減することができ、簡易な構造にすることが可能となる。
【0069】
【0070】
【0071】
図７に示すように、監視基板１３の位置は電池セル１６の正極端子１４側に対して直立
した位置であってもよい。このとき、結合材２１Ｂを押圧し圧縮する押圧板７を監視基板
１３に有する構成であってもよい。図７では、監視基板１３に設けられた押圧板７によっ
て結合材２１Ｂを電池セル１６側に押圧圧縮した状態で、監視基板１３をボルト１０及び
ナット１９でバスバー１８に固定している。もしくは、その他の部材（ケース本体１２Ａ
や蓋体１２Ｂ等）によって結合材２１Ｂが押圧圧縮される構造であってもよい。
した位置であってもよい。このとき、結合材２１Ｂを押圧し圧縮する押圧板７を監視基板
１３に有する構成であってもよい。図７では、監視基板１３に設けられた押圧板７によっ
て結合材２１Ｂを電池セル１６側に押圧圧縮した状態で、監視基板１３をボルト１０及び
ナット１９でバスバー１８に固定している。もしくは、その他の部材（ケース本体１２Ａ
や蓋体１２Ｂ等）によって結合材２１Ｂが押圧圧縮される構造であってもよい。
【0072】
【0073】
図８に示すように、監視基板１３の位置は電池セル１６の側面に並列した位置であって
もよい。
もよい。
【0074】
（第３の実施形態）
第３の実施形態は、結合材２１Ｃは監視基板１３に対して移動を抑制する突起部３１が
形成されているものである。
第３の実施形態は、結合材２１Ｃは監視基板１３に対して移動を抑制する突起部３１が
形成されているものである。
【0075】
第３の実施形態に係る組電池３を、図９を用いて説明する。
【0076】
なお、組電池３の、第１の実施形態並びに第２の実施形態の組電池と同様の機能を有す
る構成は、同一の符号を付して説明を省略する。
る構成は、同一の符号を付して説明を省略する。
【0077】
【0078】
図９に示すように、監視基板１３は貫通孔２５を有する。また、結合材２１Ｃは紫外線
硬化樹脂で形成されている。
硬化樹脂で形成されている。
【0079】
結合材２１Ｃは、貫通孔２５を貫通した状態で紫外線が照射されて硬化されることによ
り貫通孔２５に対して移動を抑制する突起部３１が形成されている。
り貫通孔２５に対して移動を抑制する突起部３１が形成されている。
【0080】
貫通孔２５の周囲に、監視基板１３の表と裏の間の回路配線として機能する金属箔（ラ
ンド）２６を有していてもよい。温度センサ２２が監視基板１３の電池セル１６側にある
場合、電池セル１６と逆側の回路と温度センサ２２の接続をする際に金属箔（ランド）２
６を使用する。
ンド）２６を有していてもよい。温度センサ２２が監視基板１３の電池セル１６側にある
場合、電池セル１６と逆側の回路と温度センサ２２の接続をする際に金属箔（ランド）２
６を使用する。
【0081】
結合材２１Ｃは、監視基板１３と電池セル１６の表面の間を熱結合させる伝熱部材とし
て機能する。
て機能する。
【0082】
結合材２１Ｃは、紫外線照射によって硬度が向上して硬化する特徴を持つ樹脂材料で成
形される。
形される。
【0083】
結合材２１Ｃは、円筒形または直方体の圧縮変形可能な部分と、貫通孔２５を貫通した
状態で監視基板１３に係止されるように、テーパー状の突起部３１を備える。
状態で監視基板１３に係止されるように、テーパー状の突起部３１を備える。
【0084】
テーパー状の突起部３１は、監視基板１３の電池セル１６側から貫通し引っかかった状
態で保持される特徴を持つ。結合材２１Ｃは、監視基板１３と電池セル１６表面の間に介
在して保持された状態で、突起部３１の頂点部３０から紫外線を照射して硬化させる。
態で保持される特徴を持つ。結合材２１Ｃは、監視基板１３と電池セル１６表面の間に介
在して保持された状態で、突起部３１の頂点部３０から紫外線を照射して硬化させる。
【0085】
これにより、貫通孔２５と結合材２１Ｃとがより強固に固定保持される。
【0086】
本実施形態は、温度センサ２２が電池セル１６の表面と固体伝熱経路を持つことによっ
て、温度センサ２２と電池セル１６の表面温度が近づき精度良い温度検出を実現すること
が可能になる。
て、温度センサ２２と電池セル１６の表面温度が近づき精度良い温度検出を実現すること
が可能になる。
【0087】
また、本実施形態は、監視基板１３の貫通孔２５と結合材２１Ｃとが強固に固定保持さ
れるため、結合材２１Ｃが組電池３の内部で移動することを防止するが可能となる。
れるため、結合材２１Ｃが組電池３の内部で移動することを防止するが可能となる。
【0088】
なお、結合材２１Ｃを圧縮状態にするために、図示しないボルト及びナットを用いて、
監視基板１３をバスバー１８に固定するようにしても良い。
監視基板１３をバスバー１８に固定するようにしても良い。
【0089】
（第４の実施形態）
第４の実施形態は、結合材２１Ｄは監視基板１３に固定具２３により固定されるもので
ある。
第４の実施形態は、結合材２１Ｄは監視基板１３に固定具２３により固定されるもので
ある。
【0090】
第４の実施形態に係る組電池４を、図１０を用いて説明する。
【0091】
なお、組電池４の、第１～３の実施形態の組電池と同様の機能を有する構成は、同一の
符号を付して説明を省略する。
符号を付して説明を省略する。
【0092】
【0093】
【0094】
第３の実施形態と同様に、貫通孔２５の周囲に、金属箔（ランド）２６を有していても
よい。
よい。
【0095】
図１０に示すように、監視基板１３と電池セル１６表面の間を熱結合する結合材２１Ｄ
とその固定を、固定具２３を用いて実現する。
とその固定を、固定具２３を用いて実現する。
【0096】
結合材２１Ｄはあらかじめ固定具２３が挿通するよう穴が形成されていて、穴に入り込
むように固定具２３が挿通している。
むように固定具２３が挿通している。
【0097】
監視基板１３と電池セル１６の間にまず変形圧縮可能な結合材２１Ｄを挟み、監視基板
１３の電池セル１６側に温度センサ２２がある。
１３の電池セル１６側に温度センサ２２がある。
【0098】
監視基板１３の電池セル１６と反対側から、貫通孔２５を介して固定具２３を挿通して
力を与えると、固定具２３の先端が開き結合材２１Ｄに入り込んで刺さり、固定保持され
る。
力を与えると、固定具２３の先端が開き結合材２１Ｄに入り込んで刺さり、固定保持され
る。
【0099】
結合材２１Ｄは熱伝導率が大きく、絶縁性を有する樹脂材料であればよい。例えばシリ
コーン等が挙げられるが、本実施形態では特にシリコーンに限定しない。
コーン等が挙げられるが、本実施形態では特にシリコーンに限定しない。
【0100】
本実施形態により、監視基板１３と電池セル１６間の密着固定を実現し、温度センサ２
２と電池セル１６間に固体伝熱経路を形成し、電池セル１６の表面温度と監視基板１３上
の温度センサ２２の検出温度とが近づくことを可能とする。
２と電池セル１６間に固体伝熱経路を形成し、電池セル１６の表面温度と監視基板１３上
の温度センサ２２の検出温度とが近づくことを可能とする。
【0101】
また、本実施形態は、監視基板１３の貫通孔２５と結合材２１Ｄとが強固に固定保持さ
れるため、結合材２１Ｄが組電池４の内部で移動することを防止するが可能となる。
れるため、結合材２１Ｄが組電池４の内部で移動することを防止するが可能となる。
【0102】
なお、結合材２１Ｄを圧縮状態にするために、図示しないボルト及びナットを用いて、
監視基板１３をバスバー１８に固定するようにしても良い。
監視基板１３をバスバー１８に固定するようにしても良い。
【0103】
（第５の実施形態）
第５の実施形態は、結合材２１Ｅは監視基板１３に吸着する吸盤形状を有するものであ
る。
第５の実施形態は、結合材２１Ｅは監視基板１３に吸着する吸盤形状を有するものであ
る。
【0104】
第５の実施形態に係る結合材２１Ｅを、図１１を用いて説明する。
【0105】
なお、組電池５の、第１～４の実施形態の組電池と同様の機能を有する構成は、同一の
符号を付して説明を省略する。
符号を付して説明を省略する。
【0106】
【0107】
図１１（ｂ）に示すように、結合材２１Ｅは、平面状のものに押し付けられ変形する吸
盤形状となっている吸盤部３２を有する。吸盤部３２は、図１１（ｂ）に示すような円形
状の皿のような形状となっている。吸盤部３２は、吸着時に、吸着される平面状のものと
円形状の皿の内部との間の空気が脱気され、密着する構造となっている。
盤形状となっている吸盤部３２を有する。吸盤部３２は、図１１（ｂ）に示すような円形
状の皿のような形状となっている。吸盤部３２は、吸着時に、吸着される平面状のものと
円形状の皿の内部との間の空気が脱気され、密着する構造となっている。
【0108】
結合材２１Ｅは、監視基板１３と電池セル１６表面とを熱結合させる伝熱部材として機
能する。
能する。
【0109】
結合材２１Ｅは、熱伝導率が高く、絶縁性及び可撓性を有する弾性体で形成されること
が望ましい。例えば、シリコーンやフッ素ゴム等である。
が望ましい。例えば、シリコーンやフッ素ゴム等である。
【0110】
吸盤部３２は、本実施形態では図１１（ａ）に示すように、監視基板１３側に設けてい
るが、電池セル１６側と監視基板１３側との両方に設けてもよい。
るが、電池セル１６側と監視基板１３側との両方に設けてもよい。
【0111】
結合材２１Ｅは、電池セル１６と監視基板１３の間の距離よりもあらかじめやや大きく
成形し、押しつぶされた時に密着する構成が望ましい。
成形し、押しつぶされた時に密着する構成が望ましい。
【0112】
本実施形態により、監視基板１３と電池セル１６との間の密着固定を実現し、温度セン
サ２２と電池セル１６との間に固体伝熱経路を形成し、電池セル１６表面温度と監視基板
１３上の温度センサ２２の検出温度が近づくことを実現する。
サ２２と電池セル１６との間に固体伝熱経路を形成し、電池セル１６表面温度と監視基板
１３上の温度センサ２２の検出温度が近づくことを実現する。
【0113】
また本実施形態により、可撓性を有するゴム等で形成可能なため、樹脂等で形成するよ
りも製造コストを削減することができる。
りも製造コストを削減することができる。
【0114】
なお、結合材２１Ｅを圧縮状態にするために、図示しないボルト及びナットを用いて、
監視基板１３をバスバー１８に固定するようにしても良い。
監視基板１３をバスバー１８に固定するようにしても良い。
【0115】
（第６の実施形態）
第６の実施形態は、結合材２１Ｆは監視基板１３から電池セル１６にかけて蛇腹形状を
有するものである。
第６の実施形態は、結合材２１Ｆは監視基板１３から電池セル１６にかけて蛇腹形状を
有するものである。
【0116】
第６の実施形態に係る組電池６を、図１２を用いて説明する。
【0117】
なお、組電池６の、第１～５の実施形態の組電池と同様の機能を有する構成は、同一の
符号を付して説明を省略する。
符号を付して説明を省略する。
【0118】
【0119】
結合材２１Ｆは、電池セル１６表面と監視基板１３との間を熱結合する伝熱部材である
。
。
【0120】
結合材２１Ｆは、熱伝導率が大きく、絶縁性及び可撓性を有する弾性体で形成されるこ
とが望ましい。例えば、シリコーンやフッ素ゴム等である。
とが望ましい。例えば、シリコーンやフッ素ゴム等である。
【0121】
結合材２１Ｆは、蛇腹形状を有する。結合材２１Ｆの蛇腹形状は、ばねのように伸縮自
在な構造である。本実施形態では、蛇腹３３の個数は限定しておらず、成形可能な範囲で
１個以上とする。また、結合材２１Ｆは、樹脂等で充填され中空でない構造である。
在な構造である。本実施形態では、蛇腹３３の個数は限定しておらず、成形可能な範囲で
１個以上とする。また、結合材２１Ｆは、樹脂等で充填され中空でない構造である。
【0122】
電池セル１６と監視基板１３との間の距離よりもあらかじめ結合材２１Ｆをやや長めに
成形し、電池セル１６と監視基板１３との間に挟み、両側から圧縮してつぶすことで電池
セル１６と監視基板１３との間の密着固定を実現する。それにより、電池セル１６と温度
センサ２２との間に固体伝熱経路を形成する。
成形し、電池セル１６と監視基板１３との間に挟み、両側から圧縮してつぶすことで電池
セル１６と監視基板１３との間の密着固定を実現する。それにより、電池セル１６と温度
センサ２２との間に固体伝熱経路を形成する。
【0123】
本実施形態により、電池セル１６と監視基板１３との間の密着固定を実現し、電池セル
１６と温度センサ２２との間に固体伝熱経路を形成し、電池セル１６表面温度と監視基板
１３上の温度センサ２２の検出温度が近づくことを実現する。
１６と温度センサ２２との間に固体伝熱経路を形成し、電池セル１６表面温度と監視基板
１３上の温度センサ２２の検出温度が近づくことを実現する。
【0124】
なお、結合材２１Ｆを圧縮状態にするために、図示しないボルト及びナットを用いて、
監視基板１３をバスバー１８に固定するようにしても良い。
監視基板１３をバスバー１８に固定するようにしても良い。
【0125】
また本実施形態により、可撓性を有するゴム等で形成可能なため、樹脂等で形成するよ
りも製造コストを削減することができる。
りも製造コストを削減することができる。
【0126】
また本実施形態により、耐振動性、耐久性が高く、鉄道用途や車載用途産業用途等に適
用可能な組電池を提供できる。
用可能な組電池を提供できる。
【0127】
このように、第１の実施形態乃至第６の実施形態によれば、高圧用途の電池セルに適用
可能な、精度の高い温度検出機能を備える組電池を提供できる。
可能な、精度の高い温度検出機能を備える組電池を提供できる。
【0128】
また、第１の実施形態乃至第６の実施形態によれば、耐振動性、耐久性が高く、鉄道用
途や車載用途産業用途等に適用可能な組電池を提供できる。
途や車載用途産業用途等に適用可能な組電池を提供できる。
【0129】
また、第１の実施形態乃至第６の実施形態によれば、電池セルをリサイクル・リユース
する際に結合材を簡単に取り外すことができ、組電池の解体を容易にすることが可能な組
電池を提供できる。
する際に結合材を簡単に取り外すことができ、組電池の解体を容易にすることが可能な組
電池を提供できる。
【0130】
本実施形態では、角柱型の電池セルを例にした組電池を説明したが、比較的剛体構造で
ある円筒型の電池セルや扁平型の電池セルであれば同様の実施は可能である。
ある円筒型の電池セルや扁平型の電池セルであれば同様の実施は可能である。
【0131】
本実施形態では、組電池の構成単位として組電池１～６を例に説明したが、より直並列
の多いパックや装置でも本発明は適用できる。
の多いパックや装置でも本発明は適用できる。
【0132】
本実施形態では温度センサ２２と電池セル１６の空隙を埋めながら絶縁と熱伝導性をそ
なえる構造を提案しているので、バスバー１８と正極端子１４及び負極端子１５との接続
方法は特に限定しない。
なえる構造を提案しているので、バスバー１８と正極端子１４及び負極端子１５との接続
方法は特に限定しない。
【0133】
また、本実施形態ではバスバー１８と正極端子１４及び負極端子１５とを溶接により接
合しているが、接合方法は溶接による接合に限定しない。
合しているが、接合方法は溶接による接合に限定しない。
【0134】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したも
のであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その
他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の
省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や
要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる
。
のであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その
他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の
省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や
要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる
。
【符号の説明】
【0135】
１、２、３、４、５、６・・・組電池
７・・・押圧板
８・・・空気
９・・・セパレータ
１０・・・ボルト
１１・・・ワッシャー
１２・・・ケース筐体
１２Ａ・・・ケース本体
１２Ｂ・・・蓋体
１３・・・監視基板
１４・・・正極端子
１５・・・負極端子
１６・・・電池セル
１７・・・開放弁
１８・・・バスバー
１９・・・ナット
２１、２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄ、２１Ｅ、２１Ｆ・・・結合材
２２・・・温度センサ
２３・・・固定具
２５・・・貫通孔
２６・・・金属箔（ランド）
３０・・・頂点部
３１・・・突起部
３２・・・吸盤部
３３・・・蛇腹
７・・・押圧板
８・・・空気
９・・・セパレータ
１０・・・ボルト
１１・・・ワッシャー
１２・・・ケース筐体
１２Ａ・・・ケース本体
１２Ｂ・・・蓋体
１３・・・監視基板
１４・・・正極端子
１５・・・負極端子
１６・・・電池セル
１７・・・開放弁
１８・・・バスバー
１９・・・ナット
２１、２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄ、２１Ｅ、２１Ｆ・・・結合材
２２・・・温度センサ
２３・・・固定具
２５・・・貫通孔
２６・・・金属箔（ランド）
３０・・・頂点部
３１・・・突起部
３２・・・吸盤部
３３・・・蛇腹
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】