JP2007280831A

JP2007280831A - 電源装置

Info

Publication number: JP2007280831A
Application number: JP2006107357A
Authority: JP
Inventors: Jitsuo Marubayashi; 実雄丸林
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2006-04-10
Filing date: 2006-04-10
Publication date: 2007-10-25

Abstract

【課題】過充電や短絡によってある電池が漏液した場合でも、周囲の電池に影響を与えないように漏液により噴出した電解液の拡散を防止することで液絡を防止し、安全性を高めた電源装置を提供する。
【解決手段】正極と負極とセパレータとからなる電極群を電解液とともに保護ケース２０に収容した単電池１を複数個接続して構成された電源装置であって、前記単電池を個々に保護ケースに密封することで、漏液をした際に隣接する単電池との液絡を防止する。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数個の単電池を接続した電源装置であって、特に安全性が高められた電源装置に関するものである。

電池は一般的に円筒形などの形状を有し、大電流の放電に適した電源装置、例えばハイブリッドカーや電気自動車で用いられる電源装置を構成する場合、複数個の電池を接続してモジュール化し、電源装置として使用する。その際、電源装置を構成する電池はすべて一つにまとめた状態または複数個単位ごとにまとめた状態で固定される。この場合、複数個の電池をまとめてモジュール化しバンドやホルダーケースで固定するのみの設計が多い。（例えば特許文献１参照）
モジュール化された一例としては、図８に示すように円筒形の単電池１１の端子をバスバー９で結合してモジュール化されたものがある。
特開２００５−２８５４５３号公報

しかしながら、従来のバンドやホルダーケースなどでまとめて固定する場合、ただ電池を結束させるだけが目的であって、個々の電池がそれぞれ単体で保護されていない。そのため、ある電池が漏液した場合、隣接する正常な電池と液絡するため、正常な電池にまで悪影響を与える可能性がある。

本発明はこのような問題点を解決し、過充電や短絡によってある電池が漏液した場合でも、周囲の電池に影響を与えないように漏液により噴出した電解液の拡散を防止することで液絡を防止し、安全性を高めることを目的とする。

上記の目的を達成するために本発明は、正極と負極とセパレータとからなる電極群を電解液とともに保護ケースに収容した単電池を複数個接続して構成された電源装置であって、前記単電池を個々に保護ケースに密封するものであり、この構成により漏液をした際に隣接する単電池との液絡を防止することができる。

また、前記保護ケースの同一平面上に正極端子と負極端子を配置することも好ましく、こうすることで、複数個の電池でモジュール化した際にも電池を逆さまにすることがないため、電池の封口板からの漏液の可能性が低くなる。

さらに前記保護ケースの横断面形状を六角形形状とすることも好ましく、こうすることで、他形状に比べて収納空間の無駄が少ない電源装置が構成でき、さらに汎用的な形状にモジュール化することが可能となる。

この六角形形状は、角部が面取りされていたり、曲率をもつＲ形状にされていたりしても良い。さらに直線部である保護ケースの側面部にアリ溝構造を持たせるのも好ましく、嵌め合わせることにより、バンド等が無くとも電池同士を結合することができる。

以上のように、本発明の電源装置によると、過充電や短絡によって電池単体が漏液しても噴出した電解液が拡散しないように電池単体ごとに底部までケースで保護することで、
液絡を防止し、安全性を高めることができる。

本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。

図１は、本実施の形態の単電池を内蔵した保護ケースの斜視図であり、図２は、その保護ケースの蓋を取ったときの斜視図である。また、図３は、保護ケースを複数個接続して構成されたモジュールの斜視図である。さらに、図４は、図１で示した保護ケースの縦断面図である。

単電池１は正極、負極、それらの間に介在させたセパレータで構成された電気素子を金属製の電池ケースに収納した二次電池を使用する。このような二次電池としては、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池などが使用できる。ニッケル水素電池の場合、正極にはオキシ水酸化ニッケル、負極には水素吸蔵合金、電解液に水酸化カリウムを用いる。また、リチウムイオン電池の場合は、正極にはコバルト酸リチウム、負極には黒鉛などの炭素からなる材料が用いられる。

なお、本実施の形態では円筒形電池を使用しているが角型などの単電池も保護ケースの内部形状を角型用に変更することで使用できる。

図１、図２、図４に示すように、保護ケース２０は、単電池１の側面および底面を完全に覆った保護ケース本体部２と保護ケース蓋部３とからなり、保護ケース２０の内部に単電池１を収納する。保護ケース２０の材質は絶縁性、難燃性に優れた材質を用いる。ニッケル水素電池の場合、単電池が漏液した際にも腐食しないようポリプロピレン（ＰＰ）などの耐アルカリ性の材質を用いる必要がある。参考のため、図５に保護ケース本体２のみの斜視図、図６に保護ケース蓋３のみの斜視図を示す。

正極端子４は単電池１の正極部に接合させ、負極端子５は単電池１の側面または底部と接続されており、それぞれ先端形状はボルト形状になっている。また、図３に示すようにそれらを保護ケース蓋３上に突出させることにより、複数個の単電池を用いて電源装置としてモジュール化を行う際、正極部ナット６、負極部ナット７、バスバー８を用いることですべての電池を上向きにした状態で直列に接続が行うことができる。参考のため、図９に電池同士を接続するバスバー８のみの斜視図を示す。保護ケース蓋３から突出した正負極の端子形状を正極端子４、負極端子５で異なる大きさにすることによりモジュール化の際に正極と負極とを誤って接続することを防止することができる。本実施の形態では端子部形状を径の異なる端子ボルトにすることで、誤接続を防止している。

これらにより、すべての単電池の封口板部が上部に配置でき、単電池１の封口板からの漏液の危険性をより軽減できる。

また、電池がすべて上向きに配置したことに加え、保護ケース本体部２および保護ケース蓋部３により単電池１が完全に覆われることとなり、ある一つの単電池が過充電や短絡などにより漏液した場合でも電池から溢れた電解液がケースの底部に溜まり、隣接する単電池と液絡を起こさないようにすることができる。

以下、保護ケースの結束方法について詳細に説明する。

保護ケース２０の横断面形状を六角形形状とすることで、図８に示した従来の円筒形電池をモジュール化した従来のモジュールの場合に比べ、接触面積が多く取れる。このため、図７で示すように保護ケース２０の側面部にアリ溝構造を持たせることが可能となり、
隣接した保護ケース２０同士のアリ溝部を図７のように嵌め合わせることによって結合することができる。

また、断面形状が六角形であることにより複数個でのモジュール化の際にも最密構造でケース同士の結束が可能となるため、空間の効率のよいモジュールが構成可能となる。

なお、図３には保護ケースに収納した単電池１を１６個用いてモジュールを作製しているが電源装置の出力によって適宜必要とされる電池個数で構成可能である。

また、すべての単電池を立てた状態で、かつ直列に接続して高出力の電源装置を構成する際、従来は隣り合った単電池を逆向きにして接続させていき、図８のようにモジュール化を行う。それに対し、先に述べたように本発明では全ての電池を上向きにした状態でモジュール化が可能となるため、モジュールを構成した場合でも単電池の封口板からの漏液の危険性が軽減される。

本発明のケースを用いて構成した電源装置またはモジュールはハイブリッドカーなどの高出力かつ大電流の電源装置として利用できる。

本発明の一実施の形態における単電池を内蔵した保護ケースの斜視図図１の保護ケースの蓋を取ったときの斜視図図１の保護ケースを複数個接続して構成されたモジュールの斜視図図１の保護ケースの縦断面図図１の保護ケースの保護ケース本体のみの斜視図図１の保護ケースの保護ケース蓋のみの斜視図本発明の一実施の形態における保護ケースの嵌め合わせを示す説明図従来の一例におけるモジュールの斜視図本発明の一実施の形態におけるバスバーの斜視図

符号の説明

１、１１単電池
２保護ケース本体
３保護ケース蓋
４正極端子ボルト
５負極端子ボルト
６正極部ナット
７負極部ナット
８、９バスバー
２０保護ケース

Claims

正極と負極とセパレータとからなる電極群を電解液とともに電池ケースに収容した単電池を複数個接続して構成された電源装置であって、
前記単電池が個々に保護ケースに密封されている電源装置。
前記保護ケースの同一平面上に正極端子と負極端子とが配置された請求項１に記載の電源装置。
前記保護ケースの横断面形状が六角形形状である請求項１に記載の電源装置。
保護ケースの側面部にアリ溝構造を持たせた請求項３に記載の電源装置。