JP2000251951A - 集合型密閉二次電池 - Google Patents

集合型密閉二次電池

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JP2000251951A JP5561299A JP5561299A JP2000251951A JP 2000251951 A JP2000251951 A JP 2000251951A JP 5561299 A JP5561299 A JP 5561299A JP 5561299 A JP5561299 A JP 5561299A JP 2000251951 A JP2000251951 A JP 2000251951A
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真介 福田
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真一 湯浅
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 安価な構成で各単電池を効果的に冷却できる
集合型密閉二次電池を提供する。 【解決手段】 単電池2を複数個直列配置した集合型密
閉二次電池1において、単電池2の配置方向に対してそ
の両側に冷却媒体通路部21を配設するとともに、各単
電池2の電槽14、14間に両側の冷却媒体通路21、
21間を連通する電槽間冷却媒体通路18を形成し、か
つ両側の冷却媒体通路21、21の断面積を異ならせる
等の電槽間冷却媒体通路18の両端で圧力差を発生させ
る手段を設けて冷却媒体が確実に電槽間冷却媒体通路1
8を流通するように構成し、冷却媒体にて単電池2間を
含めて各単電池2のすべての側面を冷却媒体にて強制冷
却するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、単電池を複数個直
列配置して一体電槽としてなる集合型密閉二次電池に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】この種の集合型密閉二次電池としては、
特開平7−85847号公報に開示されたものが知られ
ている。その集合型密閉二次電池61は、図14に示す
ように、有底矩形筒形状に形成された電槽63内に発電
要素を収容し、電槽63の開口部を蓋体64により封止
してなる単電池62を複数個直列配置し、これら単電池
62の電槽63を端板65及び拘束バンド66にて緊締
状態で連結し、また各単電池62の正極端子67及び負
極端子68を蓋体64を貫通させて上方に突出させ、こ
れら端子67、68を電気接続バー69で順次直列に接
続した構造となっている。
【0003】また、特開平6−215804号公報に
は、プラスチック製の電槽と蓋体を熱溶着したモノブロ
ック蓄電池において、その電槽の2つの対向する側壁の
外面にそれぞれ内側に凹入空間を形成した側板を熱溶着
して電槽の側壁と側板との間に冷却ジャケット部を構成
し、側板の両端部の上部に冷却液体の入口オリフィスと
出口オリフィスを設けたものが開示されている。
【0004】また、特開昭61−45571号公報に
は、モノブロック電槽のセル間の隔壁に上下に貫通する
冷却通路を設けるとともにその上下に冷却媒体を流入・
排出用のヘッダを設け、各セル毎に分離された蓋体を設
けたものが開示されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
7−85847号公報の集合型密閉二次電池では、各単
電池が密接配置されて緊締されているので、周囲温度が
高い場合や大電流で充放電した場合に各単電池からの放
熱が十分に行われず、電池温度が上昇して電池寿命が低
下するという問題がある。
【0006】これに対して、特開平6−215804号
公報の蓄電池では、電槽の両側面が水冷ジャケット部で
冷却されるため、ある程度温度上昇を抑制できるが、図
14のように単電池を集合した二次電池では、特に単電
池間を冷却できないために、単電池の温度上昇を十分に
抑制できないという問題がある。
【0007】一方、特開昭61−45571号公報の蓄
電池では、モノブロック電槽におけるセル間の隔壁にお
ける上下の冷却通路を形成した部分は強制冷却される
が、各セルの外側面の全体を強制冷却するものでないた
めに冷却効果が十分でなく、また電槽の構造が複雑であ
るために製造コストが高くなり、またセル毎に蓋体を設
ける必要があって、組立工数が多くなってコスト高にな
る等の問題がある。
【0008】本発明は、上記従来の問題点に鑑み、安価
な構成で各単電池を効果的に冷却できる集合型密閉二次
電池を提供することを目的としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の集合型密閉二次
電池は、有底矩形筒形状の電槽内に発電要素を収容して
その開口部を封止して成る単電池を複数個直列配置した
集合型密閉二次電池において、単電池の配置方向に対し
てその両側に冷却媒体通路を配設するとともに、各単電
池の電槽間に両側の冷却媒体通路間を連通する電槽間冷
却媒体通路を形成し、かつ電槽間冷却媒体通路の両端で
圧力差を発生させる手段を設けたものであり、両側の冷
却媒体通路及び電槽間冷却媒体通路を通る冷却媒体にて
単電池間を含めて単電池のすべての側面を冷却媒体にて
強制冷却できるとともに、特に冷却媒体を両側の冷却媒
体通路に流通させた場合にそのまま流出し易く、両側の
冷却媒体通路から分岐した電槽間冷却媒体通路には流通
し難い傾向があるのに対して、電槽間冷却媒体通路の両
端に圧力差を発生するようにしたことにより、冷却媒体
を滞留することなく電槽間冷却媒体通路に確実に流通さ
せることができ、すべての単電池を効果的に冷却するこ
とができる。
【0010】上記電槽間冷却媒体通路の両端で圧力差を
発生させる手段の具体構成には、両側の冷却媒体通路の
流路断面積を互いに異ならせること、または各電槽の対
向壁面を一側から他側に向けてテーパさせ、電槽間冷却
媒体通路を他側から一側に向けてテーパさせること、ま
たは両側の冷却媒体通路内に整流突条にて蛇行流通路を
形成し、両側の冷却媒体通路の互いに対向する流通路の
厚みを異ならせること、その場合に両側の冷却媒体通路
の壁面の厚さを異ならせて流通路の厚みを異ならせるこ
と、または整流突条の高さを異ならせて流通路の厚みを
異ならせること、または両側の冷却媒体通路内に整流突
条にて蛇行流通路を形成するとともに、整流突条間の流
通路幅を交互にかつ両側の冷却媒体通路の互いに対向す
る流通路間で異ならせること、または両側の冷却媒体通
路に冷却媒体を分配・集合する分配ヘッダを両端に配設
するとともに、一端の分配ヘッダに入口オリフィスを、
他端の分配ヘッダに出口オリフィスを設け、少なくとも
一方のオリフィスと両側の冷却媒体通路との間に互いに
流路断面積の異なる部分を設けること、または両側の冷
却媒体通路に冷却媒体を分配・集合する分配ヘッダを両
端に配設するとともに、一端の分配ヘッダに入口オリフ
ィスを、他端の分配ヘッダに出口オリフィスを設け、少
なくとも一方のオリフィスと両側の冷却媒体通路との間
の流路長さを互いに異ならせること等の手段を含むこと
ができ、それぞれ比較的簡単な構成にてかつ大きな圧力
損失を発生せずに、槽間冷却媒体通路に適切に冷却媒体
を流通させるような圧力差を発生することができる。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明の集合型密閉二次電
池の一実施形態について、図1〜図7を参照して説明す
る。
【0012】本実施形態の集合型密閉二次電池1は、電
気自動車用の駆動電源として好適に用いることができる
ニッケル・水素二次電池であり、図1〜図3に示すよう
に、単電池2を複数個直列配置して相互に接合して一体
電槽とし、単電池列の両端に端板6を接合し、単電池2
及び端板6の配列方向に対してその両側に内側に扁平な
空間を凹入形成した板状の冷却ジャケット部材3を接合
し、その上に単一体の蓋体5を接合して各単電池2及び
端板6を密閉し、端板6、6間を拘束バンド7にて緊締
して構成されている。8は一端と他端の単電池2から上
方に突出された正極端子や負極端子が貫通するように蓋
体5に形成された端子装着穴、9は各単電池2に対応し
て蓋体5に貫通形成された安全弁装着穴である。10、
11は冷却媒体の入口オリフィスと出口オリフィスであ
り、蓋体5の両端部に一体的に装着される。上記単電池
2、冷却ジャケット部材3、蓋体5、端板6、入口オリ
フィス10、出口オリフィス11等は、PP/PPEア
ロイなどの合成樹脂にて構成され、溶着によって相互に
一体接合されている。また、隣接する単電池2、2は、
図2、図3に示すように、接続体12にて電気的に接続
されている。
【0013】以下、詳細に説明すると、単電池2は、図
2、図3に示すように、有底矩形筒形状の電槽14内に
発電要素15を収容して成り、各単電池2を直列に配列
した状態で互いに対向する電槽14の対向壁面16に、
相互に当接する多数の突部17がマトリックス状に突設
され、これら突部17にて両対向壁面16、16間に形
成された空間にて電槽間冷却媒体通路18が構成されて
いる。なお、単電池列の両端の単電池2の外側の対向壁
面16には端板6が当てられて接合され、本実施形態で
はその端板6と対向壁面16との間にも冷却媒体通路
(この冷却媒体通路も電槽間冷却媒体通路18に含まれ
る)18が形成されている。また、適当箇所の複数(図
示例では4箇所)の突部17は大径に形成され、その端
面に互いに嵌入係合する係合突起19aと係合凹部19
bが形成されて電槽14相互の位置決めがなされてい
る。また、電槽14の上端から適当距離下方位置と下端
縁部には互いに当接する接合縁部20が突設されてい
る。そして、単電池2を直列に配列した状態で互いに当
接している突部17及び接合縁部20を相互に溶着する
ことによって各単電池2が一体電槽として一体接合され
ている。
【0014】この単電池2の配列方向に対してその両側
における単電池2と冷却ジャケット部材3の内側面との
間に形成された空間にて両側の冷却媒体通路21が構成
されている。また、上記端板6の上縁には両側の冷却媒
体通路21に連通して冷却媒体(水)を分配する分配ヘ
ッダ形成樋22が形成されている。
【0015】一体電槽とされた各単電池2の電槽14に
おける上方の接合縁部20より上部の上部枠26には、
図2、図3及び図4に示すように、隣接する単電池2を
電気的に接続する接続体12を配置する略三角形状の切
欠13が千鳥状に形成されており、接続体12は切欠1
3に配置された状態で電槽14及び蓋体5に密封状態で
一体接合されている。
【0016】接続体12は、図2、図3及び図5に示す
ように、金属(ニッケル等)製の接続軸27と合成樹脂
製の支持体28にて構成され、接続軸27が支持体28
の保持筒部29に圧入状態で貫通されるとともに、接続
軸27の鍔部27aと保持筒部29内周との間に介装し
たOリング31にて完全に密封されている。また、支持
体28には保持筒部29から一対の三角形状の翼部30
が突設され、この接続体12を切欠13に配置したとき
それぞれ個別枠26に接合されるように構成されてい
る。
【0017】蓋体5は、図2、図3及び図6に示すよう
に、内面に各電槽14の上部枠26に対応するように個
別枠32が形成されるとともに、外周部に断面倒立L字
状に外周枠33が垂下され、長手方向両端部には分配ヘ
ッダ形成樋22の上端に接合されて分配ヘッダ35を密
閉形成する密封突条34が突設されている。
【0018】また、蓋体5の両端部の一側部には端子装
着穴8が形成され、他側部には入口オリフィス10と出
口オリフィス11を接合する接合突条36が突設されて
いる。これらオリフィス10、11は、平面形状が略J
字状で下面開放のJ字ボックス片37の短辺の先端から
接続口38を突出させて構成されている。また、蓋体5
のJ字ボックス片37の長辺先端部に対向する部分に分
配ヘッダ35に連通する連通開口39が形成されてい
る。
【0019】また、冷却ジャケット部材3の内側面に
は、図7に示すように、両側の冷却媒体通路21の全面
を冷却媒体が均等に流れるように、上下に蛇行する蛇行
流通路40(図13参照)を形成する整流突条41が突
設されるとともに、一側の冷却媒体通路21aの整流突
条41aの高さh1を他側の冷却媒体通路21bの整流
突条41bの高さh2よりも高くし、一側の冷却媒体通
路21aの流路断面積が他側の冷却媒体通路21bの流
路断面積よりも大きくなるように構成されている。
【0020】なお、整流突条41は単電池2の電槽14
側に設けてもよく、また場合によっては上下に蛇行する
蛇行流通路40を形成するようなものでなくてもよく、
さらには整流突条41を設けない構成であってもよい。
【0021】以上の構成の集合型密閉二次電池1におい
ては、入口オリフィス10から冷却媒体を供給すると、
分配ヘッダ35を通って両側の冷却媒体通路21a、2
1bに流入し、これらの冷却媒体通路21a、21b内
を下流側に向かって流れるとともに、単電池2間の電槽
間冷却媒体通路18を通って両冷却媒体通路21、21
間でも流通した後出口オリフィス11から排出される。
【0022】その際に、両側の冷却媒体通路21a、2
1bの流路断面積を互いに異ならせているので、両冷却
媒体通路21a、21b内の圧力に差を生じ、電槽間冷
却媒体通路18の両端で圧力差が存在することによっ
て、冷却媒体通路21a、21bから分岐した電槽間冷
却媒体通路18にも冷却媒体が滞留することなく確実に
流通することになる。したがって、単電池2の電槽14
の対向壁面16を含めてすべての側面が冷却媒体にて強
制冷却され、すべての単電池2が冷却媒体にて効果的に
冷却される。また、整流突条41a、41bの高さを異
ならせるだけでよいので簡単に構成でき、かつ多数の単
電池2間の電槽間冷却媒体通路18に冷却媒体を流通さ
せるために大きな圧力損失を発生するというようなこと
もない。
【0023】また、本実施形態では両側の冷却媒体通路
21a、21bに対して冷却媒体を供給、排出する冷却
媒体の入口オリフィス10と出口オリフィス11を単電
池配置方向の両端に配設するとともに分配ヘッダ35を
介して両側の冷却媒体通路21a、21bに接続してい
るので、複数の二次電池1を接続して使用する場合に単
一の冷却媒体経路によって上記構成と相まってすべての
単電池2の全周を効果的に冷却することができる。
【0024】また、各単電池2を溶着して相互に一体接
合して一体電槽とするとともにその開口部に一体型の蓋
体5を溶着して封止しているので、少ない部品数と組立
工数にて一体電槽とした集合型密閉二次電池1を得るこ
とができ、また各単電池2の電槽14の対向壁面16に
突部17を形成して突部17を当接させて相互に溶着し
ているので簡単かつ安価に対向壁面16、16間の略全
面にわたる電槽間冷却媒体通路18を形成することがで
きる。
【0025】また、単電池列の両側にコンパクトな板状
の冷却ジャケット部材3を接合して両側の冷却媒体通路
21を構成しているので軽量に構成することができる。
【0026】以上の説明では、電槽間冷却媒体通路18
に確実に冷却媒体を流通させるためにその両端間に圧力
差を発生させる手段として、両側の冷却媒体通路21
a、21bの流路断面積を異ならせた例を示したが、そ
の他の各種手段を講じてもよい。
【0027】例えば、図8に示すように、各電槽14の
対向壁面16を若干テーパさせることにより電槽間冷却
媒体通路18の一側の幅w1に対して他側の幅w2が小
さくなるようにし、電槽間冷却媒体通路18を一側から
他側に向けてテーパさせてもよい。この場合、電槽間冷
却媒体通路18の一側の圧力が他側に比して高くなり、
冷却媒体は一側から他側に向け流れることになる。
【0028】また、図9に示すように、両側の冷却媒体
通路21a、21bに形成した蛇行流通路40における
互いに対向する流通路の壁面厚さをt1、t2のように
異ならせることによって、流通路の断面積を互いにかつ
交互に異ならせてもよい。この場合も両側の冷却媒体通
路21a、21b間で流通路断面積の大きい方の圧力が
高く、小さい方の圧力が低くなり、高い方から低い方に
電槽間冷却媒体通路18を冷却媒体が流れることにな
る。
【0029】また、図10に示すように、両側の冷却媒
体通路21a、21bにおいて蛇行流通路40を形成す
る整流突条41の高さをh1、h2のように互いにかつ
交互に異ならせることによって、両側の冷却媒体通路2
1a、21bに形成した蛇行流通路40における互いに
対向する流通路の断面積を互いにかつ交互に異ならせて
もよい。この場合も両側の冷却媒体通路21a、21b
間で流通路断面積の大きい方の圧力が高く、小さい方の
圧力が低くなり、高い方から低い方に冷却媒体が流れる
ことになる。
【0030】また、図11に示すように、両側の冷却媒
体通路21a、21bにおいて蛇行流通路40を形成す
る整流突条41、41間の間隔をc1、c2のように互
いにかつ交互に異ならせることによって、両側の冷却媒
体通路21a、21bに形成した蛇行流通路40の互い
に対向する流通路間でその流通路の断面積を互いにかつ
交互に異ならせてもよい。この場合も、両側の冷却媒体
通路21a、21b間で流通路断面積の大きい方の圧力
が高く、小さい方の圧力が低くなり、高い方から低い方
に向けて電槽間冷却媒体通路18を通って冷却媒体が流
れることになる。
【0031】また、図12(a)に示すように、両側の
冷却媒体通路21a、21bに冷却媒体を分配する分配
ヘッダ35に設けた入口オリフィス10と両側の冷却媒
体通路21a、21bとの間に規制流路部44a、44
bを設けてそれらの流路断面積s1とs2を異ならせた
り、或いは図12(b)に示すように、分配ヘッダ35
に設けた入口オリフィス10と両側の冷却媒体通路21
a、21bとの接続部45a、45bとの間の距離d1
とd2を異ならせたりすることによって、両側の冷却媒
体通路21a、21bの圧力を異ならせてもよい。この
場合も圧力の高い冷却媒体通路21aから各電槽間冷却
媒体通路18を通って低い冷却媒体通路21bに向けて
冷却媒体が流れることになる。
【0032】なお、図12に代えて出口オリフィス11
が配設されて両側の冷却媒体通路21a、21bからの
冷却媒体を集合する分配ヘッダ35において同様に構成
してもよく、若しくは両方の分配ヘッダ35にそれらの
作用が相乗するように規制流路部44a、44bを設け
たり、入口・出口オリフィス10、11の配置位置を設
定したりしてもよい。
【0033】また、上記実施形態では蓋体5が端板6上
に被さり、入口オリフィス10及び出口オリフィス11
が蓋体5に設けられた例を示したが、図13に示すよう
に、蓋体5は単電池2群上のみを覆い、両端の端板6の
上端部に分配ヘッダ部52を一体的に設け、その上面に
入口オリフィス10や出口オリフィス11を突設し、冷
却ジャケット部材3の両端の上端部に内部の冷却媒体通
路21を分配ヘッダ部52の両端に対して接続する接続
部53を屈曲形成してもよい。なお、図13中で斜線で
示した部分は、単電池2の集合体と冷却ジャケット部材
3の溶着部54である。
【0034】本実施形態においても基本的に上記実施形
態と同様の作用効果が得られる。
【0035】また、上記実施形態では各構成部材を溶着
によって一体接合する例を示したが、接着材にて一体接
合してもよい。
【0036】
【発明の効果】本発明の集合型密閉二次電池によれば、
以上の説明から明らかなように、単電池の配置方向に対
してその両側に冷却媒体通路を配設するとともに、各単
電池の電槽間に両側の冷却媒体通路間を連通する電槽間
冷却媒体通路を形成し、かつ電槽間冷却媒体通路の両端
で圧力差を発生させる手段を設けたので、両側の冷却媒
体通路及び電槽間冷却媒体通路を通る冷却媒体にて単電
池間を含めて単電池のすべての側面を冷却媒体にて強制
冷却できるとともに、特に電槽間冷却媒体通路の両端に
圧力差を発生するようにしたことより冷却媒体を滞留す
ることなく電槽間冷却媒体通路に確実に流通させること
ができ、すべての単電池を効果的に冷却することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の集合型密閉二次電池の一実施形態の外
観斜視図である。
【図2】同実施形態の縦断側面図である。
【図3】同実施形態の部分縦断正面図である。
【図4】同実施形態の単電池群の上端部における部分斜
視図である。
【図5】同実施形態の電気接続体の斜視図である。
【図6】同実施形態の蓋体の斜視図である。
【図7】同実施形態における電槽間冷却媒体通路の両端
に圧力差を発生する手段の第1の構成例を示す概略横断
平面図である。
【図8】同実施形態における電槽間冷却媒体通路の両端
に圧力差を発生する手段の第2の構成例を示す概略横断
平面図である。
【図9】同実施形態における電槽間冷却媒体通路の両端
に圧力差を発生する手段の第3の構成例を示す概略横断
平面図である。
【図10】同実施形態における電槽間冷却媒体通路の両
端に圧力差を発生する手段の第4の構成例を示す概略横
断平面図である。
【図11】同実施形態における電槽間冷却媒体通路の両
端に圧力差を発生する手段の第5の構成例を示す概略横
断平面図である。
【図12】同実施形態における電槽間冷却媒体通路の両
端に圧力差を発生する手段の第6と第7の構成例を示す
斜視図である。
【図13】本発明の集合型密閉二次電池の他の実施形態
の分解斜視図である。
【図14】従来例の集合型密閉二次電池の正面図であ
る。
【符号の説明】
1 集合型密閉二次電池 2 単電池 10 入口オリフィス 11 出口オリフィス 14 電槽 15 発電要素 16 対向壁面 18 電槽間冷却媒体通路 21(21a、21b) 両側の冷却媒体通路 35 分配ヘッダ 40 蛇行流通路 41(41a、41b) 整流突条 44a、44b 規制流路部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 福田 真介 静岡県湖西市境宿555番地 パナソニック EVエナジー株式会社内 (72)発明者 湯浅 真一 静岡県湖西市境宿555番地 パナソニック EVエナジー株式会社内 (72)発明者 浜田 真治 静岡県湖西市境宿555番地 パナソニック EVエナジー株式会社内 Fターム(参考) 5H020 AS06 AS11 CC06 5H031 AA09 HH08 KK06

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 有底矩形筒形状の電槽内に発電要素を収
    容してその開口部を封止して成る単電池を複数個直列配
    置した集合型密閉二次電池において、単電池の配置方向
    に対してその両側に冷却媒体通路を配設するとともに、
    各単電池の電槽間に両側の冷却媒体通路間を連通する電
    槽間冷却媒体通路を形成し、かつ電槽間冷却媒体通路の
    両端で圧力差を発生させる手段を設けたことを特徴とす
    る集合型密閉二次電池。
  2. 【請求項2】 両側の冷却媒体通路の流路断面積を互い
    に異ならせたことを特徴とする請求項1記載の集合型密
    閉二次電池。
  3. 【請求項3】 各電槽の対向壁面を一側から他側に向け
    てテーパさせ、電槽間冷却媒体通路を他側から一側に向
    けてテーパさせたことを特徴とする請求項1記載の集合
    型密閉二次電池。
  4. 【請求項4】 両側の冷却媒体通路内に整流突条にて蛇
    行流通路を形成し、両側の冷却媒体通路の互いに対向す
    る流通路の厚みを異ならせたことを特徴とする請求項1
    記載の集合型密閉二次電池。
  5. 【請求項5】 両側の冷却媒体通路の壁面の厚さを異な
    らせて流通路の厚みを異ならせたことを特徴とする請求
    項4記載の集合型密閉二次電池。
  6. 【請求項6】 整流突条の高さを異ならせて流通路の厚
    みを異ならせたことを特徴とする請求項4記載の集合型
    密閉二次電池。
  7. 【請求項7】 両側の冷却媒体通路内に整流突条にて蛇
    行流通路を形成するとともに、整流突条間の流通路幅を
    交互にかつ両側の冷却媒体通路の互いに対向する流通路
    間で異ならせたことを特徴とする請求項1記載の集合型
    密閉二次電池。
  8. 【請求項8】 両側の冷却媒体通路に冷却媒体を分配・
    集合する分配ヘッダを両端に配設するとともに、一端の
    分配ヘッダに入口オリフィスを、他端の分配ヘッダに出
    口オリフィスを設け、少なくとも一方のオリフィスと両
    側の冷却媒体通路との間に互いに流路断面積の異なる部
    分を設けたことを特徴とする請求項1記載の集合型密閉
    二次電池。
  9. 【請求項9】 両側の冷却媒体通路に冷却媒体を分配・
    集合する分配ヘッダを両端に配設するとともに、一端の
    分配ヘッダに入口オリフィスを、他端の分配ヘッダに出
    口オリフィスを設け、少なくとも一方のオリフィスと両
    側の冷却媒体通路との間の流路長さを互いに異ならせた
    ことを特徴とする請求項1記載の集合型密閉二次電池。
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