JP2001345089A - 組電池 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電気抵抗の小さい皿状接続金具を使用して、
複数の電池を確実に溶接する。 【解決手段】 組電池は、複数の電池２を皿状接続金具
１を介して直線状に連結している。皿状接続金具１は、
一方の電池２の端面に溶接されるプレート部１Ａと、こ
のプレート部１Ａの外周に連結されて他方の電池２の外
装缶４の表面に溶接される側壁部１Ｂとを有する。さら
に、皿状接続金具１は、プレート部１Ａの肉厚を側壁部
１Ｂの肉厚よりも厚くしている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の電池を直線
状に接続している組電池に関する。とくに、本発明は、
主として自動車を走行させるモーター用の電源として利
用されるのに最適な組電池に関する。

【０００２】

【従来の技術】複数の電池を直線状に接続している組電
池は、二次電池の間に皿状接続金具を挟む状態で配設
し、皿状接続金具を介して二次電池の正極と負極とにス
ポット溶接して、二次電池を直線状に、直列に連結して
いる。この構造の電源モジュールは、特開平１０−１０
６５３３号公報に記載される。この構造のモジュール電
池は、とくに、自動車用などの大電流を必要とする用途
に適している。

【０００３】従来のモジュール電池は、図１と図２に示
す形状の皿状接続金具２１を使用して、図３の断面図で
示すように、円筒型電池２２を直列に接続する。皿状接
続金具２１は、プレート部２１Ａを円筒型電池２２の端
面に位置する正極に溶接し、側壁部２１Ｂを円筒型電池
２２の外装缶２４の側面に位置する負極に溶接して連結
する。

【０００４】皿状接続金具２１のプレート部２１Ａは、
円筒型電池２２の正極に溶接するプロジェクション２３
を設けている。プロジェクション２３の上面を溶接用電
極棒で押圧して、プロジェクション２３を正極に溶接す
る。

【０００５】さらに、皿状接続金具２１は、側壁部２１
Ｂの内側に円筒型電池２２を挿入して、側壁部２１Ｂを
円筒型電池２２の負極である外装缶２４にスポット溶接
する。側壁部２１Ｂも、プレート部２１Ａと同じよう
に、プロジェクション２３の外側を溶接用電極棒で押圧
して、内面に設けたプロジェクション２３を外装缶２４
に溶接する。

【０００６】図４は、皿状接続金具２１で複数の円筒型
電池２２を連結したモジュール電池を示す。モジュール
電池は、この図に示すように、複数の円筒型電池２２を
直線状に直列に連結している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】この構造の組電池は、
主として大電流で放電される用途、たとえば、自動車を
走行されるモーターを駆動する等の用途に使用される。
この使用状態において、自動車の加速性能を向上させる
ためには、組電池の抵抗をできるかぎり小さくすること
が要求される。抵抗が放電できる電流を制限するからで
ある。従来の組電池は、皿状接続金具を厚い金属板で製
作して抵抗を減少できる。皿状接続金具の抵抗をいかに
小さくできるかは、この構造の組電池にとって極めて大
切である。それは、大電流を流す用途に使用される組電
池は、たとえば、１００個以上と多数の電池を直列に接
続しているので、皿状接続金具の抵抗を小さくして、組
電池全体の抵抗を相当に小さくできるからである。

【０００８】しかしながら、厚い金属板の皿状接続金具
は、電池に確実に溶接するのが難しくなる。とくに、側
壁部を電池の外装缶の側面に確実に溶接するのが難しく
なる。皿状接続金具のプレート部は、溶接用電極棒に押
圧されて、電池の端面に確実に接触するので、溶接不良
が発生しない。しかしながら、側壁部は溶接用電極棒で
押圧しても、必ずしも外装缶の表面に接触できるとは限
らない。溶接用電極棒が側壁部を弾性的に変形して、外
装缶の表面に接触させるからである。

【０００９】理論的には、側壁部の内形、あるいは、側
壁部に設けたプロジェクションの先端面が、外装缶の表
面に接触する形状に成形することはできる。ただ、電池
の外装缶には寸法誤差があり、また、皿状接続金具を成
形するときに側壁部の形状にも誤差ができるので、必ず
しも側壁部の内形やプロジェクションの先端面を、外装
缶の表面に接触できる形状には成形できない。側壁部の
内形が外装缶の外径よりも小さいと、電池を側壁部の内
側に挿入できなくなる。側壁部に外装缶をスムーズに挿
入できるように、側壁部の内形を外装缶の外径よりも多
少は大きく成形している。この構造の皿状接続金具は、
側壁部を外装缶に溶接するときに、溶接用電極棒で側壁
部を押圧し、側壁部を変形させて外装缶の表面に接触さ
せる。しかしながら、側壁部を厚くすると変形し難くな
るので、溶接用電極棒で押しても、外装缶の表面に接触
できないことがある。この状態になると、側壁部を外装
缶に確実に溶接できなくなる。

【００１０】したがって、皿状接続金具の電気抵抗を小
さくするために、厚い金属板で製作すると、皿状接続金
具の側壁部を確実に溶接できない不良品が発生しやすく
なる弊害が発生する。多数の皿状接続金具で多数の電池
を接続している組電池は、全ての皿状接続金具を確実に
溶接する必要がある。このため、各々の皿状接続金具を
極めて高い精度で電池に溶接する必要がある。どれかひ
とつの皿状接続金具が確実に溶接されなくても、組電池
は全体として使用できなくなるからである。

【００１１】本発明は、この欠点を解決することを目的
に開発されたものである。本発明の重要な目的は、電気
抵抗の小さい皿状接続金具を使用して、複数の電池を確
実に溶接できる組電池を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の組電池は、複数
の電池２を皿状接続金具１を介して直線状に連結してい
る。皿状接続金具１は、一方の電池２の端面に溶接され
るプレート部１Ａと、このプレート部１Ａの外周に連結
されて他方の電池２の外装缶４の表面に溶接される側壁
部１Ｂとを有する。さらに、皿状接続金具１は、プレー
ト部１Ａの肉厚を側壁部１Ｂの肉厚よりも厚くしてい
る。

【００１３】皿状接続金具１は、好ましくは、側壁部１
Ｂの肉厚を、これを溶接している外装缶４の側壁プレー
トよりも薄くする。側壁部１Ｂの肉厚は、たとえば、
０．２〜０．８ｍｍとすることができる。

【００１４】さらに、皿状接続金具１は、好ましくは、
プレート部１Ａの肉厚を、側壁部１Ｂの肉厚よりも０．
１〜０．５ｍｍ厚くする。さらに、プレート部１Ａは、
好ましくは、これを溶接している電池２の封口板５の肉
厚よりも薄くする。

【００１５】さらに、本発明の組電池は、好ましくは、
電池２を円筒型電池として、側壁部１Ｂを円筒型電池の
外側面に沿って湾曲する。

【００１６】さらに、本発明の組電池は、皿状接続金具
１を、好ましくは、金属板をプレス加工して製作し、さ
らに好ましくは、プレス加工の前または後にアニール処
理を行う。アニール処理して焼きなましした金属板は、
厚くして変形しやすくできる特長があるからである。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面に基
づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明
の技術思想を具体化するための組電池を例示するもので
あって、本発明は組電池を以下のものに特定しない。

【００１８】さらに、この明細書は、特許請求の範囲を
理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する
番号を、「特許請求の範囲の欄」、および「課題を解決
するための手段の欄」に示される部材に付記している。
ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材
に特定するものでは決してない。

【００１９】図５ないし図７に示す組電池は、複数の電
池２を皿状接続金具１で直線状に直列に接続している。
さらに、この図の組電池１は、皿状接続金具１と電池２
との間に、図７に示す絶縁体３を配設している。図の組
電池は、電池２を円筒型二次電池としている。皿状接続
金具１は、スポット溶接して電池２に接続され、あるい
は、レーザー溶接して電池２に接続される。スポット溶
接は、溶接用電極棒を皿状接続金具１に押圧して、皿状
接続金具１を電池２に溶接する。溶接用電極棒で押圧さ
れる皿状接続金具１は、電池２の表面に接触され、この
状態で大電流が流されて、電池２に溶接される。レーザ
ー溶接は、押圧具で皿状接続金具１を押圧して電池２に
接触させる。この状態で、レーザー光線を皿状接続金具
１の溶接部に照射し、レーザー光線で皿状接続金具１を
溶融して電池２に溶接する。

【００２０】電池２は、単一型のニッケル−水素電池で
ある。ただ、本発明の組電池は、電池２を単一型のニッ
ケル−水素電池に特定しない。電池には、ニッケル−カ
ドミウム電池やリチウムイオン二次電池等の電池も使用
できる。また、電池のサイズも単一型には特定せず、角
型等の種々の二次電池とすることができる。

【００２１】皿状接続金具１は、図７に示すように、プ
レート部１Ａの外周に側壁部１Ｂを連結した形状として
いる。皿状接続金具１は、金属板をプレス加工して、プ
レート部１Ａと側壁部１Ｂを一体構造とする形状として
製作される。皿状接続金具１は、プレス加工の前または
後にアニール処理して焼きなましすることができる。ア
ニール処理して焼きなましした金属板は、厚くして変形
しやすくできる。金属板は、鉄製鋼板にニッケルメッキ
をしたものを使用する。メッキした金属板を裁断してプ
レス加工し、あるいは、メッキしていない金属板を裁断
してプレス加工した後メッキして製作される。

【００２２】皿状接続金具１は、全体を同じ肉厚とはし
ない。プレート部１Ａの肉厚を側壁部１Ｂの肉厚よりも
厚くする。より低抵抗な状態で確実にふたつの電池２を
直列に接続するためである。プレート部１Ａを側壁部１
Ｂよりも厚くするのは、プレート部１Ａは変形させない
で電池２に溶接できるが、側壁部１Ｂは弾性変形して電
池２に溶接するからである。好ましくは、プレート部１
Ａの肉厚を、溶接される電池２の封口板５の肉厚よりも
薄くして、側壁部１Ｂの肉厚を、溶接される外装缶４の
側壁プレートよりも薄くする。プレート部１Ａと側壁部
１Ｂを、電池２の封口板５と外装缶４とに確実に溶接す
るためである。

【００２３】皿状接続金具１は、側壁部１Ｂの肉厚を
０．２〜０．８ｍｍ、さらに好ましくは、０．３〜０．
７ｍｍとし、プレート部１Ａの肉厚を、側壁部１Ｂより
も０．１〜０．５ｍｍ、より好ましくは０．２〜０．４
ｍｍ厚くする。プレート部１Ａは、厚くすると封口板５
に確実に溶接するのが難しくなり、反対に薄くすると抵
抗が増加する。側壁部１Ｂも、厚くすると変形し難くな
って確実に溶接するのが難しくなり、反対に薄くすると
抵抗が増加する。したがって、封口板５と側壁部１Ｂの
肉厚は、確実に溶接でき、かつ、抵抗を小さくできるこ
とから前述の最適範囲とする。

【００２４】プレート部１Ａは、外形を電池２の端面形
状にほぼ等しくしている。円筒型電池を接続する皿状接
続金具１は、プレート部１Ａを円盤状とする。図示しな
いが、角型電池を接続する皿状接続金具は、プレート部
を、角形電池端面の外形にほぼ等しい角形とする。さら
に、プレート部１Ａは、電極孔６を中心に開口して、こ
こに凸部電極７を挿入している。また、皿状接続金具１
のプレート部１Ａは、図６に示すように、外周部分を除
く中央部分を突出させて、突出部分を封口板５に溶接し
ている。突出部分の大きさは、電池端面の周縁に表出し
ている外装缶４の周縁よりも小さくしている。突出部分
が外装缶４に接触するのを防止するためである。さら
に、図６の組電池は、プレート部１Ａの突出部分と外装
缶４の周縁との間に絶縁体３を配設して、皿状接続金具
１が外装缶４の周縁に接触するのを阻止している。

【００２５】図の皿状接続金具１は、円筒型の電池２を
連結するので、プレート部１Ａを円盤状として、側壁部
１Ｂを円筒状としている。側壁部１Ｂは、電池２の外周
面に、スポット溶接され、あるいはレーザー溶接して溶
接される。皿状接続金具１は、プレート部１Ａと側壁部
１Ｂの電池溶接部分に、好ましくは、プロジェクション
（図示せず）を設けてもよい。

【００２６】図の皿状接続金具１は、筒状に形成してい
る側壁部１Ｂに切除部８を設けて、複数に分割してい
る。この側壁部１Ｂは変形しやすく、外装缶４の表面に
確実に接触される。図の皿状接続金具１は、切除部８
を、９０度ピッチで等間隔に設けている。さらに、図の
皿状接続金具１は、切除部８を、側壁部１Ｂからプレー
ト部１Ａの周縁まで延長して設けている。

【００２７】この構造の皿状接続金具１は、側壁部１Ｂ
とプレート部１Ａの両方を変形させて側壁部１Ｂを弾性
変形できるので、側壁部１Ｂをより確実に外装缶４の表
面に接触できる。ただ、切除部は、かならずしもプレー
ト部まで延長して設ける必要はなく、また、切除部のな
い皿状接続金具とすることもできる。さらに、図の皿状
接続金具１は、４つの切除部８を設けているが、切除部
は、３つ以下とし、あるいは、５つ以上とすることもで
きる。

【００２８】絶縁体３は、プラスチック等の絶縁材で全
体を成形している。図６の絶縁体３は、電池２の端部を
挿入するための筒状キャップ３Ａと絶縁プレート部３Ｂ
とを、プラスチックで一体的に成形している。全体を一
体的に成形している絶縁体３は、硬質または軟質のプラ
スチックで成形し、あるいはまたゴム状弾性体で成形す
る。硬質のプラスチックには、ポリエチレン樹脂、ポリ
プロピレン樹脂、ナイロン樹脂、塩化ビニル樹脂等が使
用できる。軟質のプラスチックには、軟質塩化ビニル樹
脂、ＥＶＡ、ウレタン樹脂、シリコン樹脂等が使用でき
る。ゴム状弾性体には、天然あるいは合成ゴム等が使用
できる。

【００２９】絶縁体３は、全体をプラスチックやゴム状
弾性体で成形することなく、一部を軟質のプラスチック
やゴム状弾性体で成形して、他の部分を硬質のプラスチ
ックで成形することもできる。この絶縁体３は、軟質の
プラスチックやゴム状弾性体を、硬質プラスチックにイ
ンサート成形して成形される。軟質プラスチックやゴム
状弾性体は、たとえば、組電池を配設するホルダーケー
スの支持リブに当接する部分を成形する。図６に示す絶
縁体３は、筒状キャップ３Ａを支持リブに当接させるの
で、この部分を軟質プラスチックやゴム状弾性体で成形
し、あるいは、筒状キャップの表面に突出して設けてい
る突出する部分を軟質プラスチックやゴム状弾性体で成
形する。

【００３０】絶縁体３の筒状キャップ３Ａは、内形を電
池２の端部外形にほぼ等しい形状として、ここに電池２
の端部を嵌入して、電池２に連結している。筒状キャッ
プを、弾性変形できる軟質のプラスチックやゴム状弾性
体で成形している絶縁体は、筒状キャップの内形を電池
の外形よりも多少小さく成形する。この絶縁体は、筒状
キャップに電池の端部を挿入する状態で、筒状キャップ
を電池の表面に弾性的に押圧する状態で連結する。この
ため、絶縁体を電池に抜けない状態で連結できる特長が
ある。

【００３１】

【実施例】［実施例］電池２に単一型のニッケル−水素
電池を使用し、皿状接続金具１には、プレート部１Ａの
肉厚を０．８ｍｍ、側壁部１Ｂの肉厚を０．５ｍｍとす
るものを使用して、２個の電池２を直列に接続して、皿
状接続金具１の接続部分の抵抗を測定すると、０．０９
ｍΩと極めて小さくなった。

【００３２】［比較例］比較のために、皿状接続金具の
全体を０．５ｍｍの肉厚とする以外、実施例と同じよう
にして、皿状接続金具で２個の電池を直列に接続して、
皿状接続金具の接続部分の抵抗を測定すると、０．１２
ｍΩとなった。実施例の抵抗が０．０９ｍΩであるか
ら、実施例の構造は、皿状接続金具の接続部分の抵抗を
２５％も低減できた。

【００３３】

【発明の効果】本発明の組電池は、皿状接続金具の電気
抵抗を小さくして、しかも複数の電池を確実に溶接でき
る特長がある。それは、本発明の組電池が、複数の電池
を直線状に連結する皿状接続金具のプレート部の肉厚を
側壁部の肉厚よりも厚くしているからである。皿状接続
金具は、プレート部を一方の電池の端面に溶接すると共
に、プレート部の外周に連結された側壁部を、他方の電
池の外装缶の表面に溶接して２つの電池を直線状に連結
する。プレート部は、変形させることなく電池に溶接す
るので、肉厚を厚くして低抵抗にできる。さらに、側壁
部は、弾性変形して電池の外装缶に溶接するので、プレ
ート部よりも薄くすることによって、確実に弾性変形さ
せて外装缶に溶接して接触不良を極限できる。したがっ
て、本発明の組電池は、皿状接続金具のプレート部と側
壁部とを理想的な状態で電池に溶接して複数の電池を確
実に連結でき、不良品の発生を低減できる特長がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の組電池に使用する皿状接続金具の斜視図

【図２】図１に示す皿状接続金具の側面図

【図３】図１に示す皿状接続金具を使用して円筒型電池
を連結する状態を示す断面図

【図４】円筒型電池を皿状接続金具で連結している従来
の組電池の側面図

【図５】本発明の実施例の組電池の側面図

【図６】図５に示す組電池の電池と皿状接続金具との連
結状態を示す断面図

【図７】図５に示す組電池の分解斜視図

【符号の説明】

１…皿状接続金具 １Ａ…プレート部 １
Ｂ…側壁部 ２…電池 ３…絶縁体 ３Ａ…筒状キャップ ３
Ｂ…絶縁プレート部 ４…外装缶 ５…封口板 ６…電極孔 ７…凸部電極 ８…切除部 ２１…皿状接続金具 ２１Ａ…プレート部 ２
１Ｂ…側壁部 ２２…円筒型電池 ２３…プロジェクション ２４…外装缶

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の電池(2)を皿状接続金具(1)を介し
   て直線状に連結している組電池において、 皿状接続金具(1)が、一方の電池(2)の端面に溶接される
   プレート部(1A)と、このプレート部(1A)の外周に連結さ
   れて他方の電池(2)の外装缶(4)の表面に溶接される側壁
   部(1B)とを有し、プレート部(1A)の肉厚を側壁部(1B)の
   肉厚よりも厚くしてなる組電池。
2. 【請求項２】 側壁部(1B)の肉厚が、これを溶接してい
   る外装缶(4)の側壁プレートよりも薄い請求項１に記載
   される組電池。
3. 【請求項３】 側壁部(1B)の肉厚が０．２〜０．８ｍｍ
   である請求項１または２に記載される組電池。
4. 【請求項４】 プレート部(1A)が、側壁部(1B)の肉厚よ
   りも０．１〜０．５ｍｍ厚い請求項１または３に記載さ
   れる組電池。
5. 【請求項５】 プレート部(1A)が、これを溶接している
   電池(2)の封口板(5)の肉厚よりも薄い請求項１に記載さ
   れる組電池。
6. 【請求項６】 電池(2)が円筒型電池で、側壁部(1B)が
   円筒型電池の外側面に沿って湾曲している請求項１に記
   載される組電池。
7. 【請求項７】 皿状接続金具(1)が、金属板をプレス加
   工して製作され、かつ、プレス加工の前または後にアニ
   ール処理してなる請求項１に記載される組電池。