JP2004039512A - 電池 - Google Patents

Abstract

【課題】電池容器１ａの側面に配置したレバー４を介してこの側面の膨らみをマイクロスイッチ３に伝達させることにより、組電池の電池間等にマイクロスイッチ３等を配置してスペースを無駄にするようなことのない電池を提供する。
【解決手段】上端面の蓋板１ｂから正負極の端子１ｃ，１ｃが突設された電池容器１ａのほぼ垂直な側面の外側に沿って上下に弾性を有するレバー４が配置され、このレバー４の下端部がこの電池容器１ａ等を囲む枠体２，２の下端部に固定されると共に、このレバー４の上端部が蓋板１ｂよりも上方に突出して配置され、このレバー４の上端部の変位によりオン／オフ動作を行うレバー４を枠体２の上端部に取り付けた構成とする。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電池内圧の異常な上昇を電池容器等の膨らみによって検出する電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
単電池である非水電解質二次電池を複数個組み合わせた組電池の従来の構成例を図３に示す。組電池は、複数個の非水電解質二次電池を１個の枠体にまとめて収納し一体化する場合もあるが、ここでは、各非水電解質二次電池１を２個の枠体２，２の間に挟んだモジュールを複数個並べて組電池としたものを示す。なお、この組電池は、実際には複数個のモジュールを両側から挟持固定することにより枠体２と非水電解質二次電池１を一体化して使用する。
【０００３】
上記非水電解質二次電池１は、左右方向に幅広のステンレス鋼からなる箱形容器状の電池容器１ａの上端開口部にステンレス鋼からなる矩形板状の蓋板１ｂを嵌め込んで周囲を溶接することにより角型の電池外装体を形成したものである。この非水電解質二次電池１は、蓋板１ｂの左右両端部から正負極の端子１ｃ，１ｃが突設されている。これらの端子１ｃ，１ｃは、電池容器１ａの内部に収納された図示しない発電要素の正極と負極に接続されている。
【０００４】
各枠体２は、矩形の浅い盆の底を周縁部を除いてくり抜いたような形状に樹脂を成形したものである。即ち、この枠体２は、上下に配置された左右方向に長い水平な上縁部２ａと下縁部２ｂ、及び、これらの縁部２ａ，２ｂの間の左右端部を繋ぐ上下方向に長い垂直な左縁部２ｃと右縁部２ｄからなる。また、各縁部２ａ〜２ｄは、Ｌ字状の横断面の垂直片側を内側に向けることにより、枠体２の前後方向の一方の面に凹部２ｅを形成している。
【０００５】
上記枠体２は、２個を一対として、凹部２ｅ，２ｅ同士を向かい合わせにし、非水電解質二次電池１の前後方向の両側に配置される。また、これら対となる枠体２，２の図示前方側に配置されるものには、下縁部２ｂの中央にスイッチ台２ｆが突設されている。スイッチ台２ｆは、下縁部２ｂの中央から上方に向けて突出する柱状であり、上端が枠体２の中央付近まで突出して、この上に小型薄型のマイクロスイッチ３が載置固定されている。マイクロスイッチ３は、常時開路接点（メーク接点）を有する機械式のスイッチ手段であり、アクチュエータ３ａが後方に向けて突出するように配置され、このアクチュエータ３ａが前方に押されることにより接点が閉じるようになっている。
【０００６】
各非水電解質二次電池１は、上記一対の枠体２，２の間に挟み込まれる。即ち、各非水電解質二次電池１の電池外装体の前後方向を向く最も広い両側面の周縁部をそれぞれ前後の枠体２，２の凹部２ｅ，２ｅに嵌め込むことにより、この非水電解質二次電池１を枠体２，２で挟んでモジュールを構成する。そして、このようなモジュールを前後方向に複数個並べて、図示しない挟持固定手段により挟持固定することによって組電池となる。
【０００７】
上記構成の組電池は、正常時には、図４（ａ）に示すように、マイクロスイッチ３のアクチュエータ３ａがフリーな状態であるため、このマイクロスイッチ３が開路状態となる。ここで、各非水電解質二次電池１に例えば過充電が行われると、非水電解液等が熱分解することによりガスを発生して電池外装体の内部圧力が異常に上昇するので、この電池外装体を構成する電池容器１ａや蓋板１ｂが破壊されるおそれが生じる。しかしながら、内部圧力が上昇すると、図４（ｂ）に示すように、電池外装体の最も広い側面である電池容器１ａの前後方向を向く両側面が特に膨らむので、マイクロスイッチ３のアクチュエータ３ａがこの側面の膨らみに押されてオンとなり閉路状態に変化する。従って、このマイクロスイッチ３がオンになったことを組電池の図示しない管理装置が検出すると、充電電流を強制的に遮断することにより発熱によるガスの発生を停止させて電池の安全を図るようになっている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来の組電池は、各非水電解質二次電池１の電池外装体の側面の膨らみをマイクロスイッチ３が直接検出するので、動作が確実であるという利点はあるものの、このマイクロスイッチ３を非水電解質二次電池１の間に配置するために、組電池の設置床面積が大きくなって電池の集積度が低下するという問題があった。即ち、図３や図４に示すように、各非水電解質二次電池１の前方側に嵌まり込む枠体２は、スイッチ台２ｆやマイクロスイッチ３がこの枠体２の前方端面よりもさらに前方側に突出するため、モジュール間で枠体２，２同士が背中合わせに密着せずに間隙Ｓだけ離れて並ぶことになる。このため、各非水電解質二次電池１の間は、間隙Ｓの分だけ必要以上に広げて配置する必要があり、組電池の前後方向の長さが長くなる。しかも、この間隙Ｓをできるだけ狭めるために小型薄型のマイクロスイッチ３を使用する必要があるので、このマイクロスイッチ３の動作の信頼性が低下することになるという問題も生じる。
【０００９】
本発明は、かかる事情に対処するためになされたものであり、レバーを介して電池外装体の膨らみをスイッチ手段に伝達させることにより、組電池の電池間等にマイクロスイッチ等を配置してスペースを無駄にするようなことのない電池を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１の電池は、レバー式電池外装体膨れ検知手段と、オン／オフ動作を行うスイッチ手段とを備え、電池外装体の膨れが前記レバー式電池外装体膨れ検知手段の一部に伝わることにより、前記スイッチ手段をオン又はオフさせるよう構成されたことを特徴とする。
【００１１】
請求項１の発明によれば、電池外装体が電池内圧の異常な上昇により膨らんだ場合に、この膨らみがレバー式電池外装体膨れ検知手段の一部に伝わり、スイッチ手段がオン／オフ動作を行うので、電池内圧の異常を確実に検出することができるようになる。しかも、スイッチ手段は、レバー式電池外装体膨れ検知手段を介することにより、電池外装体が実際に膨らむ部分とは異なる場所に設置できるので、電池の側方や組電池の場合の電池間等に無駄なスペースを占有するようなことがなくなる。
【００１２】
なお、電池外装体とは、発電要素を電解質等と共に直接覆って密閉する電池ケースをいい、通常は金属製等の電池容器や電槽の開口部を蓋で塞いだもので構成される。また、この電池外装体の表面には、内部の発電要素の電極を外部の回路と接続するための正負の端子が突設されている。ただし、正負いずれかの端子については、電池外装体自身がこの端子を構成する場合もある。
【００１３】
請求項２の電池は、力点部を含むほぼ全長が電池外装体の側面に沿うと共に、少なくとも一端側の作用点部が当該側面の端縁を超えて外側に突出するように配置されたレバーの支点部がこの電池外装体を囲む枠体に支持され、このレバーの作用点部の変位によりオン／オフ動作を行うスイッチ手段が枠体に取り付けられたことを特徴とする。
【００１４】
請求項２の発明によれば、電池外装体の側面が電池内圧の異常な上昇により膨らんだ場合に、この膨らみがレバーの力点部に作用し、支点部を介して当該側面の端縁を超えて突出した作用点部に変位をもたらしスイッチ手段がオン／オフ動作を行うので、電池内圧の異常を確実に検出することができるようになる。しかも、電池外装体の側面にはレバーのみが配置され、スイッチ手段は、この側面の端縁部の外側の枠体に取り付けられるので、電池の側方に無駄な突出部を設ける必要がなくなる。特に、組電池の場合、電池間に無駄な間隙を設ける必要がなくなるので、組電池の電池集積度が低下するのを防止することができる。なお、電池外装体の側面とは、この電池外装体における端子が突出する面を除く全ての面をいうものとする。
【００１５】
請求項３の電池は、上端面から正負極の端子が突設された電池外装体のほぼ垂直な側面の外側に沿って上下に弾性を有するレバーが配置され、このレバーの下端部が電池外装体を囲む枠体の下端部に固定されると共に、このレバーの上端部が電池外装体の上端面よりも上方に突出して配置され、このレバーの上端部の変位によりオン／オフ動作を行うマイクロスイッチが枠体の上端部に固定されたことを特徴とする。
【００１６】
請求項３の発明によれば、電池外装体の側面が電池内圧の異常な上昇により膨らんだ場合に、下端部を枠体に固定されたレバーの中央部をこの側面の膨らみが押すので、弾性を有するレバーが上端部ほど外側に撓み、枠体の上端部に固定されたマイクロスイッチのアクチュエータに作用してオン／オフ動作をさせることができ、電池内圧の異常を確実に検出することができるようになる。しかも、電池外装体の側面にはレバーのみが配置され、マイクロスイッチは、この側面の端縁部の外側の枠体に固定されるので、電池の側方に無駄な突出部を設ける必要がなくなる。特に、組電池の場合、電池間に無駄な間隙を設ける必要がなくなるので、組電池の電池集積度が低下するのを防止することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１８】
図１〜図２は本発明の一実施形態を示すものであって、図１は非水電解質二次電池を一対の枠体で挟んだモジュールを組み合わせた組電池の構成を示す組み立て斜視図、図２は正常時（ａ）と電池内圧上昇時（ｂ）のレバーとマイクロスイッチの動作を説明するための１個のモジュールについての縦断面側面図である。なお、図３〜図４に示した従来例と同様の機能を有する構成部材には同じ番号を付記する。
【００１９】
本実施形態は、図３に示した従来例と同様に、各非水電解質二次電池１を対となる枠体２，２の間に挟んだモジュールを組み合わせた組電池について説明する。即ち、各枠体２は、図１及び図２に示すように、従来例と同様の上下左右を矩形に囲む縁部２ａ〜２ｄからなり、一対の枠体２，２が凹部２ｅ，２ｅ同士を向かい合わせにして非水電解質二次電池１の電池外装体を前後方向から挟み込むように挟持することによりモジュールが構成される。
【００２０】
上記対となる枠体２，２の図示前方側に配置されるものには、従来例で示したスイッチ台２ｆを形成する代りに、下縁部２ｂにレバー４が取り付けられている。レバー４は、上下に細長い弾性を有するバネ板材であり、下端部が樹脂製の下縁部２ｂに埋め込まれて固定されている。このレバー４は、下端部が埋め込まれた下縁部２ｂから垂直に上方に向かって枠体２の中央部を貫くように伸び、上縁部２ａの凹部２ｅとは反対側の面に形成された溝２ｇに嵌入して上端部をさらに少し上方に突出させるようになっている。
【００２１】
また、上記対となる枠体２，２の図示前方側に配置されるものには、上縁部２ａの中央上方にマイクロスイッチ３が取り付け固定されている。このマイクロスイッチ３は、常時閉路接点（ブレーク接点）を有する機械式のスイッチ手段であり、アクチュエータ３ａが前方に向けて突出するように配置され、このアクチュエータ３ａが後方に押されることにより接点が開くようになっている。そして、このマイクロスイッチ３は、正常時には、図２（ａ）に示すように、溝２ｇに嵌入したレバー４の上端部によりアクチュエータ３ａが後方に押されて接点が開いている。
【００２２】
上記一対の枠体２，２の間に非水電解質二次電池１を挟んでモジュールが構成されると、図１に示すように、これらのモジュールを前後方向に複数個並べて図示しない挟持固定手段により挟持固定することによって組電池となる。この際、従来例の場合には、枠体２にスイッチ台２ｆを形成してマイクロスイッチ３を非水電解質二次電池１の側面の間に配置していたが、本実施形態の場合には、マイクロスイッチ３を枠体２の上方に配置することができ、レバー４もこの枠体２より前方側に突出することはないので、各モジュール間では枠体２同士を背中合わせに密着させることができるようになる。従って、組電池全体の前後方向の長さは、組み合わせる非水電解質二次電池１の個数をＮとし、図３に示した従来例の場合に生じる間隙をＳとすると、この従来例のものに比べ（Ｎ−１）×Ｓだけ短くなる。
【００２３】
上記構成の組電池は、正常時には、図２（ａ）に示したように、レバー４の上端部がマイクロスイッチ３のアクチュエータ３ａを後方に押し込んだ状態となるため、常時閉路接点のマイクロスイッチ３が開路状態となる。従って、レバー４が正しく組み付けられない等の不良が発生した場合には、アクチュエータ３ａがフリーとなってマイクロスイッチ３が閉路状態となり異常であるとの検出が行われるので、このような組み立て不良等を見過ごして本当の異常を検出し損なうようなことがなくなり、フェイル・セーフを図ることができる。
【００２４】
上記組電池の各非水電解質二次電池１に例えば過充電が行われると、非水電解液等が熱分解することによりガスを発生して電池外装体の内部圧力が異常に上昇し、図２（ｂ）に示すように、電池外装体の最も広い側面である電池容器１ａの前後方向を向く両側面が膨らむ。すると、下端部を下縁部２ｂに固定されたレバー４の中央部がこの膨らみにより前方に押されるので、このレバー４が弾性により撓んで上端部が大きく前方に変位する。そして、このレバー４の上端部の前方への変位によって、アクチュエータ３ａが開放されてマイクロスイッチ３が閉路状態に変化する。従って、このマイクロスイッチ３がオンになったことを組電池の図示しない管理装置が検出することにより、充電電流を強制的に遮断することにより発熱によるガスの発生を停止させて、各非水電解質二次電池１の安全を図ることができる。
【００２５】
以上説明したように、本実施形態によれば、組電池の各非水電解質二次電池１の間にマイクロスイッチ３を配置しなくても電池内圧の異常な上昇を確実に検出することができるので、各モジュール間に無駄な間隙Ｓを設ける必要がなくなり、組電池の前後方向の長さを短くして設置床面積が小さくなるようにすることができる。しかも、異常検出に用いられるマイクロスイッチ３は、非水電解質二次電池１よりも上方の枠体２上に配置されるので、従来例で非水電解質二次電池１の間に配置する場合にように小型薄型のものを用いる必要がなくなり、多少大きくなっても信頼性が高く安価なものを選択して使用することができるようになる。また、本実施形態の場合には、各非水電解質二次電池１の端子１ｃが突出する組電池の上方にマイクロスイッチ３も配置されるので、これらの端子１ｃと共にマイクロスイッチ３の保守点検も容易に行うことができるようになる。
【００２６】
なお、上記実施形態では、非水電解質二次電池１の電池容器１ａの前方を向く側面の膨らみを検出する場合を示したが、この膨らみの検出は、電池外装体のどの面を用いて行ってもよく、端子１ｃが突出する面を除く側面（電池外装体の側面という場合、上記実施形態では、電池容器１ａの底面も含む）を用いることが好ましい。例えば電池容器１ａの右方向の側面の膨らみを検出する場合、従来であれば、組電池の右方向にマイクロスイッチ３が突出することになるが、本発明では、この部分に薄いレバー４が配置されるだけとなるため、この場合にも組電池の設置床面積を縮小することはできる。ただし、電池外装体は、最も面積の広い側面が最も大きく膨らむことになり、また、この最も広い側面を向かい合わせにして複数の非水電解質二次電池１を並べて組電池を構成することが最もスペース効率がよいことから、このような非水電解質二次電池１の並び方向の側面の膨らみを検出する構成が好ましいものとなる。さらに、上記実施形態では、角型の電池外装体を用いた非水電解質二次電池１について説明したが、長円筒型や円筒型等の任意の形状の電池外装体にも同様に実施可能である。
【００２７】
また、上記実施形態では、弾性を有するレバー４を撓ませることによりマイクロスイッチ３にオン／オフ動作をさせる場合を示したが、剛体のレバー４を枠体２に揺動可能に支持させることもできる。この場合、レバー４の下端の支点部を揺動可能に支持し、中央の力点部を電池外装体の側面の膨らみで押すことにより、上端の作用点部を変位させるようにしてもよいし、例えば力点部と作用点部の間の支点部を揺動可能に支持して、このレバー４をシーソーのように動作させることもできる。このようなレバー４は、金属製であってもよいし、樹脂製やその他の材料を用いることもできる。また、このレバー４は、枠体２と一体成形することも可能である。
【００２８】
また、上記実施形態では、電池外装体の側面の膨らみのみによってレバー４の作用点部が変位する場合を示したが、このレバー４を温度によって変形するバイメタルや形状記憶合金等を用いて構成することにより、電池温度の異常な上昇の検出も行うようにすることができる。
【００２９】
また、上記のようなレバー４に限らず、電池外装体のいずれかの面の膨らみが一端に伝わることによりマイクロスイッチ３を動作させるように構成されたレバー式電池外装体膨れ検知手段であれば、どのような構造のものを用いてもよい。
【００３０】
また、上記実施形態では、マイクロスイッチ３の常時閉路接点を用いて検出を行う場合を示したが、従来例のように常時開路接点を用いて、電池外装体の側面が膨らんだ場合にレバー４等がマイクロスイッチ３のアクチュエータ３ａから離反することにより検出を行うように構成することもできる。さらに、電池外装体の側面が膨らんだ場合にマイクロスイッチ３の接点が閉じるように構成する他、この接点が開くことにより異常を検出することもできる。
【００３１】
また、上記実施形態では、マイクロスイッチ３を用いる場合を示したが、レバー４等によって光軸を遮るフォトインタラプタやレバー４等に取り付けた磁石の接近と離反を検出するリードスイッチ等の他のスイッチ手段を用いることもできる。さらに、レバー４等の変位をアナログ的に検出し、コンパレータ等の電気回路によってこのアナログ出力をオン／オフ動作に変換するスイッチ手段を用いることもできる。
【００３２】
また、上記実施形態では、各非水電解質二次電池１を一対の枠体２，２で挟んだ組電池について示したが、複数の非水電解質二次電池１を１個の枠体にまとめて収納した組電池にも同様に実施可能である。さらに、上記実施形態では、複数の非水電解質二次電池１を組み合わせた組電池について説明したが、１個の非水電解質二次電池１と枠体のみからなる電池にも同様に実施可能である。この場合、非水電解質二次電池１の電池外装体は一対又は複数のパーツからなる枠体で囲むようにしてもよいし、１個の枠体に１個の非水電解質二次電池１を収納するようにしたものであってもよい。さらに、上記実施形態では、非水電解質二次電池１の電池外装体を枠体で囲む場合を示したが、枠体を用いない非水電解質二次電池１にも同様に実施可能である。この場合、レバー４等やスイッチ手段は、電池外装体に取り付けてもよいし、非水電解質二次電池１の装着部に取り付けることも可能である。
【００３３】
また、上記実施形態では、非水電解質二次電池１について示したが、本発明は、任意の電池について実施可能である。
【００３４】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、電池外装体の膨らみをレバーを介して外側のスイッチ手段により検出することができるので、この電池外装体の周囲に無駄なスペースを設けることなく確実に電池内圧の異常な上昇を確実に検出することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示すものであって、非水電解質二次電池を一対の枠体で挟んだモジュールを組み合わせた組電池の構成を示す組み立て斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態を示すものであって、正常時（ａ）と電池内圧上昇時（ｂ）のレバーとマイクロスイッチの動作を説明するための１個のモジュールについての縦断面側面図である。
【図３】従来例を示すものであって、非水電解質二次電池を一対の枠体で挟んだモジュールを組み合わせた組電池の構成を示す組み立て斜視図である。
【図４】従来例を示すものであって、正常時（ａ）と電池内圧上昇時（ｂ）のマイクロスイッチの動作を説明するための２個のモジュールについての縦断面側面図である。
【符号の説明】
１　　非水電解質二次電池
１ａ　電池容器
１ｂ　蓋板
１ｃ　端子
２　　枠体
３　　マイクロスイッチ
４　　レバー

Claims (3)

1. レバー式電池外装体膨れ検知手段と、オン／オフ動作を行うスイッチ手段とを備え、
   電池外装体の膨れが前記レバー式電池外装体膨れ検知手段の一部に伝わることにより、前記スイッチ手段をオン又はオフさせるよう構成されたことを特徴とする電池。
2. 力点部を含むほぼ全長が電池外装体の側面に沿うと共に、少なくとも一端側の作用点部が当該側面の端縁を超えて外側に突出するように配置されたレバーの支点部がこの電池外装体を囲む枠体に支持され、このレバーの作用点部の変位によりオン／オフ動作を行うスイッチ手段が枠体に取り付けられたことを特徴とする電池。
3. 上端面から正負極の端子が突設された電池外装体のほぼ垂直な側面の外側に沿って上下に弾性を有するレバーが配置され、このレバーの下端部が電池外装体を囲む枠体の下端部に固定されると共に、このレバーの上端部が電池外装体の上端面よりも上方に突出して配置され、このレバーの上端部の変位によりオン／オフ動作を行うマイクロスイッチが枠体の上端部に固定されたことを特徴とする電池。

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