JP2013149571A - 蓄電池モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】電源を管理する際の利便性を向上させること。
【解決手段】電池箱台座が、蓄電池セルを収納する。そして、ガイドレールが、電池箱台座の対向する側面の内側に水平方向にそれぞれ設けられる。そして、バスバーが、両端がガイドレールそれぞれと係合して、当該ガイドレールに沿って電池箱台座内部を移動するとともに、端子の向きがガイドレールと平行となるように電池箱台座に収納された蓄電池セルの当該端子に取り付けられた差込用コネクタが差し込まれる。
【選択図】 図２

Description

この発明は、蓄電池モジュールに関する。

従来、通信機器等のバックアップ電源として高エネルギー密度のＮｉ−ＭＨ（Nickel Metal Hydride）蓄電池等を用いることで、通信機器と同じ部屋に設置された架に蓄電池を収容することができ、蓄電池用スペースや、接続ケーブル敷設距離の削減を可能とする技術が開発されている。

かかる技術においては、蓄電池として、例えば、Ｎｉ−ＭＨ蓄電池の単セルを複数個組み合わせた蓄電池モジュールが用いられる。蓄電池モジュールは、直列に接続された複数個の電池セルが冷却ファンやコネクタを備えた電池箱に収納されたものであり、通信機器等のシステムの規模に応じた数が設置される。

宮坂 明宏、正代 尊久、「大型ニッケル水素電池を用いた高信頼性電源システム」、第６１回新電池構想部会講演会、２００７年４月２３日

しかしながら、上述した従来技術では、電源を管理する際に利便性が悪くなる場合があった。例えば、上述した従来技術においては、蓄電池モジュールは、蓄電池の単セルを絶縁性の電池把持板にボルト止めによって固定する構造をしており、定められた本数の単セルを設置するように予め形状が固定された電池把持板を用いていることから、モジュールに収納される単セルの本数を変更することが困難であり、電源を管理する際の利便性が悪い。

また、例えば、上述した従来技術においては、単セルのモジュールへの脱着にスパナ
等の工具が必要となるため、多数の単セルを脱着する際には、多大な時間及び労力がかかると共に、工具接触による短絡事故に注意を払う必要があり、電源を管理する際の利便性が悪い。

そこで、本願に係る技術は、上述した従来技術の問題に鑑みてなされたものであって、電源を管理する際の利便性を向上させることを可能とする蓄電池モジュールを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するため、本願の蓄電池モジュールは、複数の蓄電池セルを組み合わせた蓄電池モジュールであって、前記蓄電池セルを収納する電池箱と、前記電池箱の対向する側面の内側に水平方向にそれぞれ設けられた案内部材と、両端が前記案内部材それぞれと係合して、当該案内部材に沿って前記電池箱内部を移動可能であり、端子の向きが前記案内部材と平行となるように前記電池箱に収納された蓄電池セルの当該端子に取り付けられた差込用コネクタを差し込み可能なバスバーとを備えたことを特徴とする。

本願の蓄電池モジュールは、電源を管理する際の利便性を向上させることを可能にする。

図１は、従来技術に係る蓄電池モジュールの構成の一例を示す図である。 図２は、実施例１に係る蓄電池モジュールの構成の一例を示す図である。 図３は、実施例１に係る蓄電池セルとバスバーとの接続を説明するための図である。 図４は、実施例１に係る差込用コネクタの構成の一例を示す図である。 図５は、実施例１に係るバスバーの構成の一例を示す図である。

以下に添付図面を参照して、本願に係る蓄電池モジュールの実施例を詳細に説明する。なお、本願に係る蓄電池モジュールは、以下の実施例により限定されるものではない。

まず、従来技術に係る蓄電池モジュールにおいて電源を管理する際に利便性が悪くなる場合について説明する。図１は、従来技術に係る蓄電池モジュール２００の構成の一例を示す図である。図１においては、上側の図が、電池箱に収納される複数個の蓄電池セルを示し、下側の図が、電池箱を示す。

例えば、従来技術に係る蓄電池モジュール２００は、図１の上側の図に示すように、１０本の円筒型の蓄電池セル２２０が、５列２段の状態で電池把持板２１０に固定される。なお、円筒型の蓄電池セルとしては、例えば、９５ＡｈＮｉ−ＭＨ蓄電池セル（φ６０ｍｍ×Ｌ１７０ｍｍ）が用いられ、各セル間の幅５ｍｍで電池把持板２１０に固定される。

そして、蓄電池モジュール２００は、図１の下側の図に示す電池箱台座２３０と外箱２４０とから構成される電池箱に、電池把持板２１０によって固定された１０本の蓄電池セル２２０が収納される。ここで、外箱２４０には、図１の下側の図に示すように、電気コネクタ２５０と、冷却ファン２６０が取り付けられる。電気コネクタ２５０は、蓄電池セル２２０の電力を電源システムに導通させる。冷却ファン２６０は、図１の下側の図に示すように、外箱２４０の側面に配置され、対向する側面に形成された通気穴２４１から取り込んだ外気によって複数の蓄電池セル２２０からの発熱を排熱する。

ここで、図１に示すように、蓄電池モジュール２００内の複数の円筒状の蓄電池セル２２０が、当該円筒軸を水平、かつ、通気穴２４１及び冷却ファン２６０が配置された対向平面板に平行になるように配置される。そして、冷却ファン２６０が、通気穴２４１から取り込んだ外気によって複数の円筒状の蓄電池セル２２０からの発熱を排熱するよう駆動されるので、対向平面板の一方に付設された通気穴２４１から取り込まれた外気は、通気穴２４１に最も近い円筒状の蓄電池セル２２０の側面に当たってその背面に回りこみ、次に隣接する円筒状の蓄電池セル２２０の側面に当たってその背面に回りこむことを繰り返すことによって発熱体である円筒状の蓄電池セル２２０と熱交換し、冷却ファン２６０が配置された平面板に付設された通気穴２４１から排気されて排熱される。この時、蓄電池セルの形状が円筒形であるため導入した外気の不要な乱流は抑制される。また、蓄電池セル２２０の円筒軸を水平、かつ、対向平面板に平行になるように電池箱内に配置されているので、通風抵抗が小さくなる。その結果、複数の蓄電池セル２２０からの排熱は、対向平面板が向き合う方向に効率的に行われる。

しかしながら、上述した従来技術に係る蓄電池モジュール２００では、１０本の蓄電池セル２２０を１組としているため、１０本より少ない単位での蓄電池セル２２０の交換及び劣化判定試験を行うことができない。また、蓄電池モジュール２００では、冷却ファン２６０、電池把持板２１０などの把持部及び電気コネクタ２５０を必須標準装備としているため、小型化に一定の限界があった。さらに、蓄電池モジュール２００においては、蓄電池セル２２０間の接続、蓄電池セル２２０の蓄電池モジュール２００への接続をボルト止めで行っているため多数のセルを脱着する際には、多大な時間がかかるとともに、工具接触による短絡に注意を払う必要があった。

このように、従来技術に係る蓄電池モジュール２００は、電源の管理に係る種々の状況において利便性が悪くなる場合があった。そこで、本願に係る蓄電池モジュールは、電源を管理する際の利便性を向上させることを可能にする。以下、本願に係る蓄電池モジュールの詳細について説明する。

図２は、実施例１に係る蓄電池モジュールの構成の一例を示す図である。図２においては、上側の図が、蓄電池セルを電池箱台座に収納する際の状態を示し、下側の図が、蓄電池セルを電池箱台座に収納済みの状態を示す。図２の上側の図に示すように、実施例１に係る蓄電池モジュール１００は、モジュール接続バー１１０と、コネクタ部１２０と、電池箱台座１３０と、底板１３１と、蓄電池セル１４０と、ガイドレール１６０（案内部材）と、バスバー１７０とを有し、例えば、通信機器と同じ部屋に設置された架に収容される。

モジュール接続バー１１０は、蓄電池モジュール１００と架とを電気的に接続する。コネクタ部１２０は、モジュール接続バー１１０及びバスバー１７０それぞれと接続され、モジュール接続バー１１０とバスバー１７０との間を導通させる。電池箱台座１３０は、蓄電池セル１４０を収納する。そして、電池箱台座１３０は、図２の上側の図に示すように、内側の面にガイドレール１６０が設けられる。

底板１３１は、蓄電池セル１４０を支持する。例えば、底板１３１は、パンチングメタル又はスリットが形成された板である。蓄電池セル１４０は、通信機器等のバックアップ電源である。例えば、蓄電池セル１４０は、円筒型の９５ＡｈＮｉ−ＭＨ蓄電池セル（φ６０ｍｍ×Ｌ１７０ｍｍ）であり、端子にガイドピン１５１と差込用バー１５２とを有する差込用コネクタが取り付けられる。そして、蓄電池セル１４０は、端子の向きがガイドレール１６０と平行となるように電池箱台座１３０に収納される。

ガイドレール１６０は、バスバー１７０を水平方向に移動させるためのレールであり、電池箱台座１３０の内側の面にそれぞれに設けられる。バスバー１７０は、両端がガイドレール１６０それぞれと係合して、当該ガイドレール１６０に沿って電池箱台座１３０の内部を移動するとともに、端子の向きがガイドレール１６０と平行となるように収納された蓄電池セル１４０の当該端子に取り付けられた差込用コネクタが差し込まれる。

上述したように、実施例１に係る蓄電池モジュール１００は、電池箱台座１３０に設けられたガイドレール１６０に沿って移動可能なバスバー１７０に差込用コネクタを介して蓄電池セル１４０を差し込むことによって、例えば、図２の下側の図に示すように、バスバー１７０の間に２本ずつ、合計８本の蓄電池セル１４０が配置される。

ここで、蓄電池モジュール１００においては、蓄電池セル１４０は直列に接続されるように配置される。そして、蓄電池モジュール１００においては、蓄電池セル１４０の一方の極がバスバー１７０、コネクタ部１２０を経由してモジュール接続バー１１０に接続され、他方の極がコネクタ部１２０と接続されたバスバー１７０から最も離れた場所にあるバスバー１７０から電池箱台座１３０に配設された導体を経由してモジュール接続バー１１０に接続される。ここで、バスバー１７０は、電池箱台座１３０及びガイドレール１６０と接する部分に絶縁部１７１を有し、当該絶縁部１７１により、蓄電池セル１４０と電池箱台座１３０及びガイドレール１６０とが絶縁される。

次に、蓄電池セル１４０と、バスバー１７０との接続の詳細について説明する。図３は、実施例１に係る蓄電池セル１４０とバスバー１７０との接続を説明するための図である。図３に示すように、円筒型の蓄電池セル１４０は、一方の端部に＋極端子１４１を有し、他方の端部に−極端子１４２を有する。そして、＋極端子１４１及び−極端子１４２は、ガイドピン１５１及び差込用バー１５２を有する差込用コネクタ１５０がそれぞれ取り付けられる。

ここで、差込用コネクタ１５０の詳細について、図４を用いて説明する。図４は、実施例１に係る差込用コネクタの構成の一例を示す図である。図４においては、図４の（Ａ）は、差込用コネクタ１５０の表面（蓄電池セル１４０に取り付けられる側の面）を示す。また、図４においては、図４の（Ｂ）は、差込用コネクタ１５０の裏面（ガイドピン１５１及び差込用バー１５２が設けられた側の面）を示す。

例えば、差込用コネクタ１５０は、図４に（Ａ）に示すように、蓄電池セル１４０に取り付けられる側に端子挿入部１５３を有する。そして、差込用コネクタ１５０は、図４に（Ｂ）に示すように、端子挿入部１５３が設けられた裏面に、ガイドピン１５１及び差込用バー１５２が設けられる。差込用コネクタ１５０は、端子挿入部１５３に蓄電池セル１４０の＋極端子１４１又は−極端子１４２が挿入され、蓄電池セル１４０に取り付けられる。

図３に戻って、差込用コネクタ１５０が取り付けられた蓄電池セル１４０は、差込用コネクタ１５０を介して、ガイドピン穴１７２及び挟み込み部１７３を有するバスバー１７０に接続される。ここで、バスバー１７０の詳細について、図５を用いて説明する。図５は、実施例１に係るバスバー１７０の構成の一例を示す図である。図５においては、図５の（Ａ）は、蓄電池セル１４０が接続される面を示す。また、図５においては、図５の（Ｂ）は、図５の（Ａ）に示す領域１０を縦方向に切断した場合の断面図を示す。

例えば、バスバー１７０は、図５の（Ａ）に示すように、蓄電池セル１４０が接続される面にガイドピン穴１７２と挟み込み部１７３とを有する。また、バスバー１７０は、両端にガイドレール１６０と係合する係合凸部１７４を有する。そして、バスバー１７０は、ガイドレール１６０のレールの溝に係合凸部１７４がはめ込まれる。そして、バスバー１７０は、ガイドレール１６０に沿って移動して、蓄電池セル１４０に取り付けられた差込用コネクタ１５０が差し込まれる。

すなわち、差込用コネクタ１５０のガイドピン１５１がバスバー１７０のガイドピン穴１７２に差し込まれ、差込用バー１５２が挟み込み部１７３に差し込まれる。ここで、挟み込み部１７３は、例えば、板バネによって形成されることで、図５の（Ｂ）に示すように、差込用バー１５２が差し込まれる入口部分が大きく開き、奥に行くに従って狭くなるように構成される。このように構成することで、挟み込み部１７３に対する差込用バー１５２の脱着を容易にすることが可能である。そして、ガイドピン１５１をガイドピン穴１７２に差し込むことで、差込用コネクタ１５０をバスバー１７０に差し込む際の位置を固定するとともに、蓄電池セル１４０の重量が差込用バー１５２及び挟み込み部１７３に直接かからないようにすることが可能である。

上述したように、蓄電池セル１４０とバスバー１７０とは差込用コネクタ１５０を介して接続される。そして、バスバー１７０を介して複数の蓄電池セル１４０が接続される場合には、蓄電池セル１４０の間に配設されたバスバー１７０の一方の面に蓄電池セル１４０の＋極が接続され、他方の面に蓄電池セル１４０の−極が接続されることにより、バスバー１７０を介した蓄電池セル１４０が直列に接続される。

ここで、実施例１に係る蓄電池モジュールにおいては、上述したように、コネクタ部１２０が接続されたバスバー１７０から最も離れた位置のバスバー１７０から電池箱台座１３０に配設された導体を経由して電流が流れる。実施例１に係る蓄電池モジュール１００においては、この導体とバスバーとの接続部分にバネが用いられることで導通が確保される。具体的には、蓄電池モジュール１００においては、導体側の接続端子をバネの力によりバスバー１７０に押し付けることで導通が確保される。

［実施例１の効果］
上述したように、実施例１によれば、電池箱台座１３０は、蓄電池セル１４０を収納する。そして、ガイドレール１６０は、電池箱台座１３０の対向する側面の内側に水平方向にそれぞれ設けられる。そして、バスバー１７０は、両端がガイドレール１６０それぞれと係合して、当該ガイドレールに沿って電池箱台座１３０内部を移動するとともに、端子の向きがガイドレール１６０と平行となるように電池箱台座１３０に収納された蓄電池セル１４０の当該端子に取り付けられた差込用コネクタ１５０が差し込まれる。従って、実施例１に係る蓄電池モジュール１００は、必要とされる蓄電池容量に合わせた蓄電池モジュールに収納される蓄電池セルの増減や、工具を用いない蓄電池モジュールの組み立て及び蓄電池モジュールからの蓄電池セルの取り外しを行うことができ、電源を管理する際の利便性を向上させることを可能にする。

例えば、実施例１に係る蓄電池モジュール１００は、差込用コネクタを用いることにより、ボルトを用いることなく蓄電池セル１４０をバスバー１７０に直接取り付けることが可能となる。また、例えば、実施例１に係る蓄電池モジュール１００は、バスバー１７０を電池箱台座１３０のガイドレール１６０に組み込むことで、取り外しが容易となり、蓄電池セル１４０の単位で、蓄電池セルの交換や、劣化判定試験などの作業を行うことを可能にする。また、実施例１に係る蓄電池モジュール１００は、蓄電池セル１４０とバスバー１７０との接続部においてボルトなどが不要となり、１モジュールあたりの軽量化を可能とし、蓄電池モジュールの交換に関する作業性を向上させる。

また、実施例１によれば、差込用コネクタ１５０は、凸型に形成された差込用バー１５２を有する。そして、バスバー１７０は、差込用バー１５２が差し込まれる板バネを有する。従って、実施例１に係る蓄電池モジュール１００は、取り付けを容易にすることができ、蓄電池交換の稼働を大幅に削減することを可能にする。

また、実施例１によれば、差込用コネクタは、差込用コネクタを固定するガイドピンをさらに有する。従って、実施例１に係る蓄電池モジュール１００は、蓄電池セル１４０の重量が差込用バー１５２及び挟み込み部１７３に直接かからないようにすることができ、接続部分の損傷を防止することを可能にする。

また、実施例１によれば、底板１３１が、パンチングメタル又はスリットが形成された板である。従って、実施例１に係る蓄電池モジュール１００は、蓄電池モジュール内の通風を確保することができ、架に設置した冷却ファンにより蓄電池セル１４０を冷却させることを可能にする。その結果、蓄電池モジュール１００を小型化させることを可能にする。

また、実施例１によれば、電池箱台座１３０に配設された導体をバスバー１７０側に押し出すバネをさらに備える。従って、実施例１に係る蓄電池モジュール１００は、確実に導通を確保することを可能にする。

これまで実施例１を説明したが、本願に係る実施例は、実施例１に限定されるものではない。すなわち、これらの実施例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。

上述した実施例１においては、蓄電池セル１４０が８本収納される場合について説明した。しかしながら、実施例はこれ限定されるものではなく、任意の本数の蓄電池セルが収納される場合でもよく、例えば、蓄電池セル１４０が１０本収納される場合であってもよい。

上述した実施例１においては、８本すべてが蓄電池セル１４０である場合について説明した。しかしながら、実施例はこれに限定されるものではなく、例えば、ダミーの導体を蓄電池セル１４０の代わりに用いる場合であってもよい。一例を挙げると、８本の蓄電池セル１４０のうち、２本をダミーの導体に代えて用いる場合であってもよい。

これらの実施例やその変形は、本願に係る技術に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１００ 蓄電池モジュール
１３０ 電池箱台座
１４０ 蓄電池セル
１５０ 差込用コネクタ
１６０ ガイドレール
１７０ バスバー

Claims (5)

1. 複数の蓄電池セルを組み合わせた蓄電池モジュールであって、
   前記蓄電池セルを収納する電池箱と、
   前記電池箱の対向する側面の内側に水平方向にそれぞれ設けられた案内部材と、
   両端が前記案内部材それぞれと係合して、当該案内部材に沿って前記電池箱内部を移動可能であり、端子の向きが前記案内部材と平行となるように前記電池箱に収納された蓄電池セルの当該端子に取り付けられた差込用コネクタを差し込み可能なバスバーと、
   を備えたことを特徴とする蓄電池モジュール。
2. 前記差込用コネクタは、凸型に形成された差込用バーを有し、
   前記バスバーは、前記差込用バーが差し込まれる板バネを有することを特徴とする請求項１に記載の蓄電池モジュール。
3. 前記差込用コネクタは、差込用コネクタを固定するガイドピンをさらに有することを特徴とする請求項１又は２に記載の蓄電池モジュール。
4. 前記電池箱の底板は、パンチングメタル又はスリットが形成された板であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の蓄電池モジュール。
5. 前記電池箱は、前記案内部材と同一面に設けられた接続端子を前記バスバー側に押し出すバネをさらに備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の蓄電池モジュール。
   

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