JP2011023261A - 電池パック - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、電池パックに関するもので、振動に対する信頼性を高めることを目的とするものである。
【解決手段】そして、この目的を達成するために本発明は、複数の筒状電池３を、その径方向に並べて配置した電池パック２において、前記筒状電池３は、一端が開口した筒状の電池ケース１０と、この電池ケース１０内に設けられた電池素子１１と、この電池素子１１の正極側を、前記電池ケース１０の正極１３に接続したリード線１６と、前記電池素子１１の負極側を、前記電池ケース１０に接続したリード線１４とを備え、前記リード線１４は、電池ケース内における緩衝用屈曲部を有し、前記電池ケース１０の外表面には、前記緩衝用屈曲部の位置を示す緩衝用屈曲部マーク１０ａを設けた。
【選択図】図３

Description

本発明は、複数の筒状電池を、径方向、あるいは中心軸方向に並べて配置することにより構成された電池パックに関するものである。

従来の、この種電池パックは、複数の筒状電池を、その径方向、あるいは中心軸方向に並べた構成となっている。

また、前記筒状電池は、一端が開口した筒状の電池ケースと、この電池ケース内に設けられた電池素子と、この電池素子の正極側を、前記電池ケースの一端開口部に配置した正極に接続した第一のリード線と、前記電池素子の負極側を、前記電池ケースに接続した第二のリード線とを備えた構造となっていた。

そして、これら複数の筒状電池の一端側において、隣接する筒状電池の正極と負極を交互に接続体で接続した構造となっていた（例えば下記特許文献１）。

実開平２−７８６２号公報

上記従来例における課題は、振動に対する信頼性が低くなる、と言うことであった。

すなわち、各筒状電池の電池ケース内においては、第一、第二のリード線に緩衝用屈曲部を設けることで、その振動に対する劣化を抑制しようとしている。

この緩衝用屈曲部は、例えばバネのように、伸縮方向に対しては劣化を抑制出来るが、ねじれ方向の劣化を抑制出来ない場合もある。

しかしながら、従来の筒状電池には、緩衝用屈曲部の位置が表示されていなかったので、これを複数用いて電池パックを構成する場合、並べられた複数の筒状電池間で、その緩衝用屈曲部の位置がばらばらな状態となり、この結果として、電池パックとしての劣化を抑制することが出来ず、振動に対する信頼性が低くなるのであった。

そこで、本発明は振動に対する信頼性を高めることを目的とするものである。

そして、この目的を達成するために本発明は、複数の筒状電池を、その径方向、あるいは中心軸方向に並べて配置した電池パックにおいて、前記筒状電池は、一端が開口した筒状の電池ケースと、この電池ケース内に設けられた電池素子と、この電池素子の正極側を、前記電池ケースの一端開口部に配置した封口体の正極に接続した第一のリード線と、前記電池素子の負極側を、前記電池ケースに接続した第二のリード線とを備え、前記第一、第二のリード線のうち、少なくとも一方は、電池ケース内における緩衝用屈曲部を有し、前記電池ケースの外表面、あるいは前記封口体の外表面には、前記緩衝用屈曲部の位置を示す緩衝用屈曲部マークを設け、これにより所期の目的を達成するものである。

以上のように本発明は、複数の筒状電池を、その径方向、あるいは中心軸方向に並べて配置した電池パックにおいて、前記筒状電池は、一端が開口した筒状の電池ケースと、この電池ケース内に設けられた電池素子と、この電池素子の正極側を、前記電池ケースの一端開口部に配置した封口体の正極に接続した第一のリード線と、前記電池素子の負極側を、前記電池ケースに接続した第二のリード線とを備え、前記第一、第二のリード線のうち、少なくとも一方は、電池ケース内における緩衝用屈曲部を有し、前記電池ケースの外表面、あるいは前記封口体の外表面には、前記緩衝用屈曲部の位置を示す緩衝用屈曲部マークを設けたものであるので、振動に対する信頼性を高めることが出来る。

すなわち、本発明においては、電池ケースの外表面、あるいは前記封口体の外表面には、前記緩衝用屈曲部の位置を示す緩衝用屈曲部マークを設けたものであるので、電池パックとして、複数の筒状電池を径方向、あるいは中心軸方向に並べて配置する場合に、複数の筒状電池の緩衝用屈曲部マークを揃えて配置することが出来る。

このため、振動に対する個々の筒状電池の劣化度合いがばらつかず、この結果として振動に対する信頼性を高めることが出来るのである。

本発明の（実施の形態１）にかかる電池装置の斜視図 同要部平面図 同要部断面図 同要部斜視図 同要部斜視図 本発明の（実施の形態２）にかかる電池装置の要部斜視図

以下、本発明の一実施形態を、添付図面を用いて説明する。

（実施の形態１）
図１は本発明の（実施の形態１）を示し、本体ケース１は平面形状が長方形となった箱型となっている。

この本体ケース１内には、図２に示すように、電池パック２が７列平行状態に配置されている。

各電池パック２は、２０本の筒状電池３を、その径方向（本体ケース１の長手方向でもある）に直線的に並べて構成したもので、一つの電池パック２自体では、各筒状電池３の正極（図示せず）どうし、負極（図示せず）どうしを接続することで、これら２０本の筒状電池３を電気的に並列接続している。つまり、１本の筒状電池３の起電力が３．６Ｖなら、２０本の筒状電池３を電気的に並列接続した電池パック２の起電力も３．６Ｖとなっている。

また、隣接する電池パック２どうしでは、その正極（図示せず）と、負極（図示せず）を交互に接続することで、電気的に直列接続している。つまり、一つの電池パック２が７列、直列接続されることで、全体的な起電力は、２５．２Ｖとなっている。

さてこのようにして得られた２５．２Ｖの起電力は、図１の本体ケース１外周壁に設けた電極端子４、５間から取り出されるようになっている。

なお、この電極端子４、５の上方に設けているのは、筒状電池３の充放電制御を行うための制御端子６、７である。

また、電極端子４、５の下方に設けているのは、冷却水の入口８と、出口９であり、入口８から本体ケース１内に冷却水を流入させることで、筒状電池３の冷却を行い、この冷却により温度上昇した冷却水は、出口９から本体ケース１外に流出させ、その温度を低下させた後に、再び前記入口８から本体ケース１内に流入させる。

以下、前記電池パック２について説明するが、先ず、この電池パック２を構成している筒状電池３について図３を用いて説明する。

図３に示すように筒状電池３は、一端（上端）が開口した有底円筒状の電池ケース１０と、この電池ケース１０内に設けられた電池素子１１と、前記電池ケース１０の一端開口部を覆った封口体１２と、この封口体１２を構成すると共に、前記電池ケース１０の一端開口部外に露出した正極１３とを有している。

前記電池ケース１０は導電性の金属よりなり、その外周を露出させることで、外周面全体を負極としている。

また、電池素子１１は、図面の煩雑化を避けるために符号を付してはいないが、素子第一電極と、素子第二電極間に電解質を介在させたものを、絶縁フィルムで、素子第一電極と、素子第二電極間が短絡しないようにして円筒状に巻いたものである。

そして、この電池素子１１の負極側を、リード線１４を介して電池ケース１０の内底面に溶接し、電気的、機械的に接続している。また、これにより、上述のごとく、電池ケース１０の外周面全体が負極となっている。

なお、このリード線１４を電池ケース１０の内底面に溶接する時には、図３において未だ、電池素子１１の一端開口部を封口体１２で覆っていない状態で、電池素子１１の中心の円筒状隙間１１ａから溶接電極（図示せず）を挿入し、この溶接電極でリード線１４を電池ケース１０の内底面に押し付けた状態で溶接する。

このリード線１４の電池ケース１０の内底面への溶接後、絶縁板１５を電池ケース１０の一端開口部（上端開口部）から、その内部に挿入し、電池素子１１の上面に配置する。

この絶縁板１５はその中心部分に貫通孔１５ａが設けられているので、この貫通孔１５ａを貫通させて、電池素子１１の正極側に接続したリード線１６を封口体１２側に引き上げる。

封口体１２は、下から上に向かって、金属板１７、１８、絶縁板１９、金属製弁板２０、正極１３を順次重ねて設けることによって構成されており、その外周にはパッキング２１が設けられている。

封口体１２の各部について、さらに詳細に説明すると、金属板１７の下面には、リード線１６の上端が電気的に接続され、またこの金属板１７の中央部には、貫通孔２２が設けられており、さらにこの金属板１７の外周上面部は、金属板１８の下面に電気的に接続されている。

また、金属板１８にも貫通孔２３が設けられており、またこの金属板１８中央部に設けた突部２４は、絶縁板１９の中央貫通孔２５を貫通後、金属製弁板２０の下面中央部に当接させられている。

つまり、電池ケース１０内の圧力が所定値よりも高くなると、その圧力が金属板１７の貫通孔２２、金属板１８の貫通孔２３を介して金属製弁板２０を破断し、これによりその圧力は、正極１３の貫通孔２６から電池ケース１０外へと放出される。

また、金属製弁板２０が破断すると、この金属製弁板２０を介して繋がっていた金属板１７、１８と正極１３の電気的接続状態も断たれることになる。

このような構造となった筒状電池３は、図２〜図５に示すように、その径方向に２０本直線状に並べられ、電池パック２となる。なお、２０本の筒状電池３を並べた電池パック２の長手方向は、本体ケース１の長手方向と同じ方向となる。

そして、その状態で、これら２０本の筒状電池３に被せるように図３、図４に示すように横長帯状の電極板２７が設けられている。

この電極板２７には、各筒状電池３に対応して、貫通孔２８と、溶接代２９、３０が設けられている。

各貫通孔２８には各筒状電池３の正極１３と、その貫通孔２６が表出するようになっている。

また、溶接代２９、３０は図３、図４から理解されるように、電極板２７の長手方向に直行する両側に設けられており、この内、溶接代２９は、電池ケース１０の外周に巻き付くように当接され、この状態で電池ケース１０の外周部に溶接されている。

また、溶接代３０は、その中部までが電池ケース１０の外周に巻き付くように当接され、この状態で電池ケース１０の外周部に溶接されているが、下端側は水平方向に起こされて接続部３１となっている。

なお、電極板２７の板厚は、電池ケース１０の板厚と同じ、もしくは薄くし、この電極板２７を電池ケース１０に溶接する際の、電池ケース１０への溶接ストレスを回避する構造としている。

このようにして電池ケース１０上に一体化された電極板２７上で、電池ケース１０の上端開口部上には、絶縁体３２を設け、その上に、複数の筒状電池３の正極１３に接続した横長帯状の電極板３３を設けている。

つまり、径方向に並んだ２０本の筒状電池３群と同じく、横長帯状となった電極板２７、３３間には、同じ方向に長くなった横長帯状の絶縁体３２が、介在した状態となっている。

また、電極板３３にも、筒状電池３の一端側に設けた正極１３が表出する貫通孔３４を設けている。

この電極板３３の板厚は、電池ケース１０の板厚よりも厚くすることで、抵抗値を出来るだけ小さくしており、電極板３３と筒状電池３の正極１３は、接続板３５を介して接続している。

この接続板３５の板厚は、電極板３３の板厚よりも薄くしており、この接続板３５の一端を電極板３３に溶接するとともに、この接続板３５の他端を正極１３に溶接している。

つまり、このように帯状の２枚の電極板２７、３３を設けることで、径方向に並べた２０本の筒状電池３の負極（電池ケース１０）どうし、正極１３どうしを接続し、これら２０本の筒状電池３を電気的に並列状態とし、一列の電池パック２を構成している。

また、この一列の電池パック２は隣接する電池パック２に直列接続されるようになっており、そのためには図３に示す電極板２７の接続部３１を、隣接する電池パック２の電極板３３の接続部３６上に当て、溶接する。

つまり、電極板３３にも、水平方向に延ばした接続部３６を設けているのである。

以上の説明で全体的な構成が理解されたところで、以下に（実施の形態１）の特徴部分について説明する。

図３に示すように筒状電池３内において、電池素子１１の負極側は、リード線１４を介して電池ケース１０の内底面に溶接し、電気的、機械的に接続されている。

また、電池素子１１の正極側は、リード線１６を介して金属板１７の下面に電気的、機械的に接続されている。

このうち、リード線１４はＬ字状に曲げられることで、緩衝用屈曲部を構成しており、またリード線１６はＳ字状に曲げられることで、緩衝用屈曲部を構成している。

つまり、これらの緩衝用屈曲部を設けることで、振動により、電池素子１１が上下動することによる衝撃から、リード線１４、１６が断線したり、接続部から外れたりしないようにしているのである。

この（実施の形態１）においては、筒状電池３を立てた状態で電池パック２化するものであるので、特に下方のリード線１４に対する振動対策を重要視する必要がある。

このような振動対策を講じるために、電池ケース１０の外周面と底面には図３〜図６に示すように、リード線１４の緩衝用屈曲部に合わせて緩衝用屈曲部マーク１０ａを設けている。

このため、電池パック２化するために筒状電池３を、その径方向に図４〜図６に並べる時には、この緩衝用屈曲部マーク１０ａを揃えて配置する。

この結果、個々の筒状電池３ごとの振動劣化状態がばらつきにくく、これにより振動に対する信頼性を高めることが出来るのである。

また、リード線１４の緩衝用屈曲部に合わせ、電池ケース１０の外周面と底面に緩衝用屈曲部マーク１０ａを設けると、複数の筒状電池３を揃えて配置しやすくなる。

（実施の形態２）
図６は（実施の形態２）を示し、この例では、１個ごとの筒状電池３に、電極板２７、３３を設けている。

つまり、１個ごとの筒状電池３に、電極板２７、３３を設けておけば、本体ケース１内で、適宜の個数の筒状電池３を、直列、もしくは並列に接続することが出来るのであるが、その時にも緩衝用屈曲部マーク１０ａにより、複数の筒状電池３を揃えて配置する。

なお、以上の（実施の形態１、２）においては、複数の筒状電池３をその径方向（例えば横方向とも表現される）に配置したが、これら複数の筒状電池３を、その中心軸方向（例えば長手方向とも、縦方向とも表現される）に配置しても良い。つまり、この時にも、電池ケース１０の特に、外周面に設けた緩衝用屈曲部マーク１０ａを、上下方向に直線状に並べた状態で、複数の筒状電池３を揃えて配置すれば、個々の筒状電池３ごとの振動劣化状態がばらつきにくく、これにより振動に対する信頼性を高めることが出来るのである。

また、以上の（実施の形態１、２）においては、電池ケース１０の外周面と底面に、図３〜図６に示すように、リード線１４の緩衝用屈曲部に合わせて緩衝用屈曲部マーク１０ａを設けたが、この緩衝用屈曲部マーク１０ａを、電池ケース１０の一端開口部を覆った封口体１２に設けても良い。この封口体１２部分に、緩衝用屈曲部マーク１０ａを設ける時には、前記電池ケース１０の一端開口部外に露出しているのは、この封口体１２を構成している正極１３であるので、この正極１３の表面側に、前記緩衝用屈曲部マーク１０ａを設けることになる。

なお、以上の（実施の形態１、２）において、緩衝用屈曲部マーク１０ａは、電池ケース１０や、封口体１２の正極１３部分に、それらを組み立て前に、形成しておく。

つまり、電池ケース１０や、封口体１２の正極１３等に、事前にインクジェット印字、レーザ刻印、凹凸加工等により、緩衝用屈曲部マーク１０ａを形成し、その後この電池ケース１０と封口体１２を組み立てるようにするのである。

また、以上の（実施の形態１、２）において、上述した冷却水は、電極板２７、３３の下方にまでしか届かないように仕切板（図示せず）等を設けている。

以上のように本発明は、複数の筒状電池を、その径方向、あるいは中心軸方向に並べて配置した電池パックにおいて、前記筒状電池は、一端が開口した筒状の電池ケースと、この電池ケース内に設けられた電池素子と、この電池素子の正極側を、前記電池ケースの一端開口部に配置した封口体の正極に接続した第一のリード線と、前記電池素子の負極側を、前記電池ケースに接続した第二のリード線とを備え、前記第一、第二のリード線のうち、少なくとも一方は、電池ケース内における緩衝用屈曲部を有し、前記電池ケースの外表面、あるいは前記封口体の外表面には、前記緩衝用屈曲部の位置を示す緩衝用屈曲部マークを設けたものであるので、振動に対する信頼性を高めることが出来る。

すなわち、本発明においては、電池ケースの外表面、あるいは前記封口体の外表面には、前記緩衝用屈曲部の位置を示す緩衝用屈曲部マークを設けたものであるので、電池パックとして、複数の筒状電池を径方向、あるいは中心軸方向に並べて配置する場合に、複数の筒状電池の緩衝用屈曲部マークを揃えて配置することが出来る。

このため、振動に対する個々の筒状電池の劣化度合いがばらつかず、この結果として振動に対する信頼性を高めることが出来るのである。

したがって、自動車や、家庭用電力用として、広く活用が期待される。

１ 本体ケース
２ 電池パック
３ 筒状電池
４，５ 電極端子
６，７ 制御端子
８ 入口
９ 出口
１０ 電池ケース
１０ａ 緩衝用屈曲部マーク
１１ 電池素子
１１ａ 円筒状隙間
１２ 封口体
１３ 正極
１４ リード線
１５ 絶縁板
１５ａ 貫通孔
１６ リード線
１７，１８ 金属板
１９ 絶縁板
２０ 金属製弁板
２１ パッキング
２２，２３ 貫通孔
２４ 突部
２５ 中央貫通孔
２６ 貫通孔
２７ 電極板
２８ 貫通孔
２９，３０ 溶接代
３１ 接続部
３２ 絶縁体
３３ 電極板
３４ 貫通孔
３５ 接続板
３６ 接続部

Claims (4)

1. 複数の筒状電池を、その径方向、あるいは中心軸方向に並べて配置した電池パックにおいて、前記筒状電池は、一端が開口した筒状の電池ケースと、この電池ケース内に設けられた電池素子と、この電池素子の正極側を、前記電池ケースの一端開口部に配置した封口体の正極に接続した第一のリード線と、前記電池素子の負極側を、前記電池ケースに接続した第二のリード線とを備え、前記第一のリード線、第二のリード線のうち、少なくとも一方は、電池ケース内における緩衝用屈曲部を有し、前記電池ケースの外表面、あるいは前記封口体の外表面には、前記緩衝用屈曲部の位置を示す緩衝用屈曲部マークを設けた電池パック。
2. 緩衝用屈曲部マークの方向を揃えて、複数の筒状電池を、その径方向、あるいは中心軸方向に並べて配置した請求項１に記載の電池パック。
3. 第一のリード線、第二のリード線に、それぞれ緩衝用屈曲部を設け、第二のリード線の緩衝用屈曲部の位置を示す緩衝用屈曲部マークは、電池ケースの外周面と、他端に設けた請求項１、または２に記載の電池パック。
4. 緩衝用屈曲部マークは、インクジェット印字、またはレーザ刻印、あるいは凹凸加工により形成した請求項１〜３のいずれか一つに記載の電池パック。

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