JP3668084B2

JP3668084B2 - 組電池

Info

Publication number: JP3668084B2
Application number: JP37321399A
Authority: JP
Inventors: 英樹岡島; 貴史小田; 良治高崎; 達人堀内
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1999-12-28
Filing date: 1999-12-28
Publication date: 2005-07-06
Anticipated expiration: 2019-12-28
Also published as: JP2001185102A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
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組電池に関し、とくに、複数本のモジュール電池をケースに収納している組電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用の電源に使用される組電池は、複数本のモジュール電池をホルダーケースに平行に並べて収納している。モジュール電池は、複数の二次電池を、金属製の皿状接続体を介して直線状に直列に接続している。自動車用の電源は、この構造のモジュール電池をさらに直列に接続してホルダーケースに収納して組電池としている。この構造のモジュール電池は、二次電池の間に皿状接続体を挟む状態で配設し、皿状接続体を隣接している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体３を使用して、図３の断面図で示すように、円筒型電池９を直列に接続する。皿状接続体３は、連結プレート部３Ａを円筒型電池９の正極に溶接し、フランジ部３Ｂを円筒型電池９の負極に溶接して連結する。
【０００４】
皿状接続体３の連結プレート部３Ａは、円筒型電池９の正極に溶接するプロジェクション７を設けている。皿状接続体３のプロジェクション７が正極に溶接されるとき、プロジェクション７の上面に溶接用電極棒が押圧される。皿状接続体３と円筒型電池９とのショートを阻止するために、皿状接続体３と円筒型電池９との間にリング状の絶縁体８を挟着している。
【０００５】
さらに、皿状接続体３は、フランジ部３Ｂの内側に円筒型電池９を挿入して、フランジ部３Ｂを円筒型電池９の負極である外装缶９Ａにスポット溶接する。フランジ部３Ｂも、連結プレート部３Ａと同じように、内面に設けたプロジェクション７を外装缶９Ａに溶接する。このとき、フランジ部３Ｂには、プロジェクション７の外側に溶接用電極棒が押圧される。
【０００６】
図４は、皿状接続体３で複数の円筒型電池９を連結したモジュール電池１を示す。モジュール電池１は、この図に示すように、複数の円筒型電池９を直線状に直列に連結して、両端には、正極端子５と負極端子６を固定する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
図４に示す構造で連結されたモジュール電池は、表面に皿状接続体３のフランジ部３Ｂが表出している。フランジ部３Ｂは、電池の電極に接続しているので、これが金属等に接触してショートすることがある。ショートによる大電流は電池の性能を低下させるばかりでなく、電池やショート金属が高温になって危険な状態となることがある。したがって、この構造のモジュール電池は、フランジ部がショートしないように注意してホルダーケースに収納する必要があり、組み立てに手間がかかる。
【０００８】
この欠点を防止するために、表面を熱収縮チューブで被覆するモジュール電池が開発されている。このモジュール電池は、熱収縮チューブが破損しないかぎり、ショートを防止できる。ただ、熱収縮チューブの一部が破損すると、ショートすることがある。とくに、フランジ部は、表面から突出しており、また、金属板を加工するバリ等が原因で破損することがあり、ショートを皆無にすることはできない。
【０００９】
本発明は、このような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、モジュール電池のショートを確実に阻止して、能率よく組み立てできる組電池を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の組電池は、金属製の皿状接続体３を介して複数の二次電池４を直線状に接続してなる複数本のモジュール電池１をホルダーケース２内に平行に並べて収納している。モジュール電池１は、皿状接続体３と二次電池４との間に、皿状接続体３を二次電池４から絶縁する絶縁体８を配設している。絶縁体８は、二次電池４の端部を挿入している筒状キャップ８Ａを有すると共に、二次電池４の外周面から突出する凸部１２を有する。
さらに、本発明の組電池は、好ましくは、二次電池４と皿状接続体３との間に配設される絶縁体８の絶縁プレート部８Ｂに位置決凸起１３を設け、この位置決凸起１３を嵌入する位置決切欠部１４を皿状接続体３に設ける。この組電池は、位置決凸起１３を位置決切欠部１４に案内して、絶縁体８と皿状接続体３とを定位置に連結する。
【００１１】
さらに、本発明の組電池は、好ましくは、絶縁体８の筒状キャップ８Ａをホルダーケース２の支持リブ１５に当接させて、モジュール電池１をホルダーケース２に内蔵させる。
【００１２】
さらに、本発明の組電池は、絶縁体８の全体を、たとえば、弾性体で成形する。さらにまた、絶縁体８の筒状キャップ８Ａは、ホルダーケース２の支持リブ１５に当接する部分を弾性体で成形して、絶縁体８の全体を硬質のプラスチックで成形することもできる。
【００１３】
さらに、本発明の組電池は、好ましくは、絶縁体８の筒状キャップ８Ａに設けた凸部１２を弾性体で成形して、この凸部１２をホルダーケース２の支持リブ１５に当接させて、モジュール電池１をホルダーケース２に収納する。
【００１４】
さらに、本発明の組電池は、好ましくは、絶縁体８の筒状キャップ８Ａの外周に沿って凸部１２を設けると共に、この凸部１２を複数に分割して、凸部１２の間に隙間を設ける。
【００１６】
【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。
【００１７】
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。
【００１８】
図５と図６に示す組電池は、複数本のモジュール電池１をホルダーケース２に収納している。モジュール電池１は、平行に配設されてホルダーケース２に収納している。ホルダーケース２は、図５の分解斜視図において上下に図示している蓋ケース２Ａと、上下の蓋ケース２Ａの間に配設される中間ケース２Ｂとを備える。
【００１９】
蓋ケース２Ａと中間ケース２Ｂは、全体をプラスチックで成形している。蓋ケース２Ａと中間ケース２Ｂは、モジュール電池１を挟着して定位置に保持するために、支持リブ１５を一体成形している。図に示す蓋ケース２Ａと中間ケース２Ｂは、両端縁と中間に、複数列の支持リブ１５を平行に設けている。
【００２０】
支持リブ１５は、蓋ケース２Ａの内面と、中間ケース２Ｂの両面に設けられる。支持リブ１５は、円筒状のモジュール電池１を定位置に保持するために、モジュール電池１の外形に沿って湾曲している半円状の保持凹部１５Ａを設けている。円筒状のモジュール電池１は、保持凹部１５Ａに嵌着されて、定位置に挟着状態で保持される。
【００２１】
支持リブ１５は、保持凹部１５Ａに沿ってゴム状弾性体の緩衝パッキン１６を連結して、電池の耐衝撃性を向上できる。ただ、モジュール電池の支持リブに当接する部分をゴム状弾性体としているものは、緩衝パッキンを使用することなく、モジュール電池をホルダーケースに内蔵できる。
【００２２】
図５のホルダーケース２は、２列の支持リブ１５に緩衝パッキン１６を連結している。緩衝パッキン１６は、図７に示すように、支持リブ１５に沿う形状に成形している。支持リブ１５に緩衝パッキン１６を連結しているホルダーケース２、あるいは、モジュール電池１の支持リブ当接部分をゴム状弾性体とする組電池は、緩衝パッキン１６やゴム状弾性体に振動を吸収させて、電池を振動から保護できる。
【００２３】
支持リブ１５は、モジュール電池１の表面に凸条の状態で突出する温度センサーやセンサーリードを案内するためのガイド溝１７を、保持凹部１５Ａの底部に設けている。温度センサーとセンサーリードをガイド溝１７に入れて、支持リブ１５は保持凹部１５Ａでモジュール電池１を挟着して定位置に保持する。
【００２４】
モジュール電池１は、図８に示すように、複数本の二次電池４を皿状接続体３で直線状に直列に接続している。さらに、この図のモジュール電池１は、皿状接続体３と二次電池４との間には、図９に示すように、絶縁体８を配設している。さらにまた、モジュール電池１は、皿状接続体３を介して正極端子５と負極端子６とを、両端部に連結している。
【００２５】
図８示すモジュール電池１は、二次電池４を円筒型電池としている。二次電池４を直列に接続する皿状接続体３と同じものを使用して、両端に正極端子５と負極端子６を接続している。このモジュール電池１は、正極端子５と負極端子６を接続するために専用に設定している皿状接続体を使用する必要がない。正極端子５と負極端子６もスポット溶接し、あるいはレーザー溶接して皿状接続体３に連結される。
【００２６】
図の二次電池４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、モジュール電池の二次電池を単一型のニッケル−水素電池に特定しない。二次電池には、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、二次電池のサイズも単一に特定せず、角型等の種々の二次電池とすることができる。
【００２７】
皿状接続体３は、金属板をプレス加工して製作される。皿状接続体３の金属板は、例えば、厚さを０．２〜１．２ｍｍ、好ましくは０．４〜１．２ｍｍとする。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。皿状接続体３は、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。
【００２８】
皿状接続体３は、図９に示すように、連結プレート部３Ａの外周にフランジ部３Ｂを設けている。この図の皿状接続体３は、円筒型電池である二次電池４を挿入するために、フランジ部３Ｂを円筒状としている。筒状のフランジ部３Ｂは、ここに二次電池４の端部を挿入して、仮り止めできるように、内面を弾性的に二次電池４の外周面に押圧できる形状としている。フランジ部３Ｂは、二次電池４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固定される。
【００２９】
皿状接続体３は、二次電池４に溶接する部分には、好ましくは、図示しないが圧接凸部を設ける。より確実に二次電池に溶接するためである。さらに、図に示す皿状接続体３は、連結プレート部３Ａの中心に、電極孔１０を開口して、ここに凸部電極４Ａを挿入している。
【００３０】
さらに、図９に示す皿状接続体３は、円筒状のフランジ部３Ｂに二次電池４を挿入して仮り止でき、かつ、各々のフランジ部３Ｂを独立して二次電池４の外周表面に圧接できるように、フランジ部３Ｂに切除部１１を設けて、隣接するフランジ部３Ｂを切り離している。切除部１１は、９０度ピッチで等間隔に設けている。図の切除部１１は、フランジ部３Ｂから連結プレート部３Ａの周縁まで延長して設けている。
【００３１】
この構造の皿状接続体３は、切除部１１で分離された各々のフランジ部３Ｂを、それぞれ独立してより弾性変形させて、確実に二次電池４の表面に圧接できる。ただ、切除部は、かならずしも連結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体とすることもできる。さらに、図の皿状接続体３は、４つの切除部１１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。
【００３２】
絶縁体８は、プラスチック等の絶縁材で全体を成形している。図９の絶縁体８は、二次電池４の端部を挿入するための筒状キャップ８Ａと絶縁プレート部８Ｂ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、エラストマー等が使用できる。
【００３３】
絶縁体８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８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、ホルダーケース２の支持リブ１５に当接する部分を成形する。図９に示す絶縁体８は、筒状キャップ８Ａ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８Ａ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。
【００３４】
絶縁体８の筒状キャップ８Ａは、内形を二次電池４の端部外形にほぼ等しい形状として、ここに二次電池４の端部を嵌入して、二次電池４に連結している。筒状キャップ８Ａ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８は、筒状キャップ８Ａの内形を二次電池４の外形よりも多少小さく成形する。この絶縁体８は、筒状キャップ８Ａに二次電池４の端部を挿入する状態で、筒状キャップ８Ａを二次電池４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８を二次電池４に抜けない状態で連結できる特長がある。
【００３５】
筒状キャップ８Ａは、二次電池４の外周面から突出する凸部１２を有する。凸部１２は、皿状接続体３のフランジ部３Ｂよりも外側に突出する高さ、いいかえると、凸部１２の先端が、モジュール電池１の最外周に位置するような突出高さに設けられる。
【００３６】
図９の絶縁体８は、筒状キャップ８Ａの表面に複数の凸条を設けて凸部１２としている。凸条は円周方向に延長して設けられて、両端を軸方向に折曲する形状としている。凸部１２の間には隙間を設けて、各々の凸部１２を分離している。この構造の絶縁体８は、図１０と図１１に示すように、二次電池４を連結するときに使用するジグ１８にセットする位置決めをする部材に、凸部１２を併用できる。凸部１２をジグ１８のガイド溝１９に案内して、絶縁体８を所定の回転位置にセットでき、絶縁体８によって二次電池４と皿状接続体３を所定の回転位置にセットできるからである。
【００３７】
皿状接続体３を絶縁体８に所定の回転位置で連結するために、図９の絶縁体８は、二次電池４と皿状接続体３との間に配設される絶縁プレート部８Ｂに位置決凸起１３を設けている。位置決凸起１３は、皿状接続体３に設けた位置決切欠部１４に嵌入されて、皿状接続体３を所定の位置に連結する。図の絶縁体８は、絶縁プレート部８Ｂの外周にバランスよく複数の位置決凸起１３を設けている。皿状接続体３は、連結プレート部３Ａに位置決切欠部１４を設けている。この位置決切欠部１４は、フランジ部３Ｂの切除部１１に連結している。
【００３８】
以上の絶縁体８と皿状接続体３は、以下の工程で、二次電池４に連結される。
▲１▼ 二次電池４の端部を絶縁体８の筒状キャップ８Ａに挿入して、各々の二次電池４に絶縁体８を連結する。
▲２▼ 絶縁体８を挟むようにして、皿状接続体３の連結プレート部３Ａを二次電池４にスポット溶接やレーザー溶接して連結する。このとき、絶縁体８の位置決凸起１３を、皿状接続体３の位置決切欠部１４に案内して、皿状接続体３を絶縁体８に対して決められた回転位置で連結する。
▲３▼ 皿状接続体３と絶縁体８を連結している二次電池４をジグ１８にセットする。このとき、絶縁体８の凸部１２をガイド溝１９に案内して、二次電池４をジグ１８に対して定位置にセットする。この状態でジグ１８にセットされる全ての二次電池４は、全ての凸部１２をガイド溝１９で直線状に並べる。皿状接続体３のフランジ部３Ｂに二次電池４の端部を挿入する状態で、フランジ部３Ｂを二次電池４にスポット溶接やレーザー溶接して連結する。
▲４▼ その後、モジュール電池１の両端部に皿状接続体３を介して＋−の電極端子を連結する。さらに、必要ならば、各々の二次電池４の表面に、温度センサーを付着する。温度センサーは、接着材で電池の表面に付着され、あるいは、熱収縮チューブやテープを介して電池の表面に固定される。
【００３９】
以上のように、筒状キャップ８Ａの表面に、局部的に突出する凸部１２を設けている絶縁体８は、凸部１２をガイド溝１９に案内して、複数の二次電池４を決められた位置に連結できる特長がある。ただ、本発明の組電池は、必ずしも筒状キャップの一部を突出させて凸部を設ける必要はない。たとえば、図示しないが、筒状キャップの全体を厚く成形して、筒状キャップを二次電池の表面から突出させることもできる。この絶縁体は、局部的に突出する凸部はなく、筒状キャップ全体が凸部を構成する。
【００４０】
【発明の効果】
本発明の組電池は、モジュール電池のショートを確実に阻止して、能率よく組み立てできる特長がある。それは、本発明の組電池に内蔵されるモジュール電池が、皿状接続体と二次電池との間に配設される絶縁体に、二次電池の端部を挿入する筒状キャップを設けると共に、二次電池の外周面から突出する凸部を設けているからである。この構造の絶縁体を介して複数の二次電池を直線状に連結しているモジュール電池は、ホルダーケースに収納するとき、あるいは、組電池を使用しているときに、皿状接続体のフランジ部が外部の金属等に直接に接触してショートするのを有効に防止できる。このため、本発明の組電池は、長期間にわたって安心して使用できると共に、組み立てにかかる手間を省いて、能率よく多量生産できる特長がある。
さらに、本発明の組電池は、絶縁体の絶縁プレート部に位置決凸起を設け、皿状接続体に位置決凸起を嵌入する位置決切欠部を設けて、位置決凸起を位置決切欠部に案内することによって、絶縁体と皿状接続体とを簡単かつ確実に、定位置に連結できる特長がある。
【００４１】
さらに、本発明の組電池は、絶縁体の筒状キャップをホルダーケースの支持リブに当接させる状態で、モジュール電池をホルダーケースに内蔵することによって、より確実にモジュール電池がショートするのを防止できる。
【００４２】
さらに、本発明の組電池は、絶縁体の全体を弾性体で成形して、あるいは、絶縁体の筒状キャップの、ホルダーケースの支持リブに当接する部分を弾性体で成形して、モジュール電池を効果的に振動から保護できる特長がある。それは、弾性体で振動を吸収できるからである。
【００４３】
とくに、絶縁体の筒状キャップに設けた凸部を弾性体で成形し、この凸部をホルダーケースの支持リブに当接させる組電池は、モジュール電池をより安定した状態でホルダーケースの定位置に収納できる特長がある。
【００４４】
さらに、本発明の組電池は、絶縁体の筒状キャップの外周に沿って設けた凸部を複数に分割して、凸部の間に隙間を設けることによって、簡単に、しかも、能率よく複数の二次電池を所定の回転位置にセットして直線状に連結できる特長がある。それは、絶縁体の外周部から突出する凸部を、二次電池を連結するときに使用するジグにセットする位置決め部材に併用できるからである。この絶縁体は、凸部をジグのガイド溝に案内することによって、所定の位置にセットされた絶縁体で、二次電池と皿状接続体を所定の回転位置にセットして能率よく組み立てできる。しかも、このようにして複数の二次電池を直線状に連結したモジュール電池は、凸部の位置が規則正しく整列するので、外観を良くできる特長もある。さらに、二次電池の表面に、温度センサーを付着するモジュール電池においては、温度センサーを接続するセンサーリードを、分割された凸部の間の隙間に配設できる特長もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のモジュール電池に使用する皿状接続体の斜視図
【図２】図１に示す皿状接続体の側面図
【図３】図１に示す皿状接続体を使用して二次電池を連結する状態を示す断面図
【図４】二次電池を皿状接続体で連結している従来のモジュール電池の側面図
【図５】本発明の実施例の組電池の分解斜視図
【図６】ホルダーケース内にモジュール電池を並べる状態を示す一部拡大斜視図
【図７】図６に示す緩衝パッキンの拡大斜視図
【図８】本発明の実施例の組電池に内蔵されるモジュール電池の斜視図
【図９】図８に示すモジュール電池の分解斜視図
【図１０】複数の二次電池をジグにセットして連結する状態を示す斜視図
【図１１】図１０に示すジグの断面図
【符号の説明】
１…モジュール電池
２…ホルダーケース２Ａ…蓋ケース２Ｂ…中間ケース
３…皿状接続体３Ａ…連結プレート部３Ｂ…フランジ部
４…二次電池４Ａ…凸部電極
５…正極端子
６…負極端子
７…プロジェクション
８…絶縁体８Ａ…筒状キャップ８Ｂ…絶縁プレート部
９…円筒型電池９Ａ…外装缶
１０…電極孔
１１…切除部
１２…凸部
１３…位置決凸起
１４…位置決切欠部
１５…支持リブ１５Ａ…保持凹部
１６…緩衝パッキン
１７…ガイド溝
１８…ジグ
１９…ガイド溝

Claims

金属製の皿状接続体(3)を介して複数の二次電池(4)を直線状に接続してなる複数本のモジュール電池(1)をホルダーケース(2)内に平行に並べて収納しており、モジュール電池(1)が、皿状接続体(3)と二次電池(4)との間に、皿状接続体(3)を二次電池(4)から絶縁する絶縁体(8)を配設してなる組電池において、絶縁体(8)が、二次電池(4)の端部を挿入している筒状キャップ(8A)を有すると共に、二次電池(4)の外周面から突出する凸部(12)を有しており、絶縁体 (8) が、二次電池 (4) と皿状接続体 (3) との間に配設される絶縁プレート部 (8B) に位置決凸起 (13) を有し、この位置決凸起 (13) を嵌入する位置決切欠部 (14) を皿状接続体 (3) に設けており、位置決凸起 (13) を位置決切欠部 (14) に案内して、絶縁体 (8) と皿状接続体 (3) とを定位置に連結していることを特徴とする組電池。
絶縁体(8)の筒状キャップ(8A)をホルダーケース(2)の支持リブ(15)に当接させて、モジュール電池(1)をホルダーケース(2)に内蔵してなる請求項１に記載される組電池。
絶縁体(8)の全体を弾性体で成形している請求項１に記載される組電池。
金属製の皿状接続体 (3) を介して複数の二次電池 (4) を直線状に接続してなる複数本のモジュール電池 (1) をホルダーケース (2) 内に平行に並べて収納しており、モジュール電池 (1) が、皿状接続体 (3) と二次電池 (4) との間に、皿状接続体 (3) を二次電池 (4) から絶縁する絶縁体 (8) を配設してなる組電池において、絶縁体 (8) が、二次電池 (4) の端部を挿入している筒状キャップ (8A) を有すると共に、二次電池 (4) の外周面から突出する凸部 (12) を有しており、絶縁体 (8) の筒状キャップ (8A) をホルダーケース (2) の支持リブ (15) に当接させて、モジュール電池 (1) をホルダーケース (2) に内蔵し、絶縁体(8)の筒状キャップ(8A)が、ホルダーケース(2)の支持リブ(15)に当接する部分を弾性体で成形して、絶縁体(8)の全体を硬質のプラスチックで成形していることを特徴とする組電池。
絶縁体(8)の筒状キャップ(8A)に設けた凸部(12)を弾性体で成形して、この凸部(12)をホルダーケース(2)の支持リブ(15)に当接させて、モジュール電池(1)がホルダーケース(2)に収納されてなる請求項１に記載される組電池。
絶縁体(8)の筒状キャップ(8A)の外周に沿って凸部(12)を設けると共に、この凸部(12)を複数に分割して、凸部(12)の間に隙間を設けてなる請求項１に記載される組電池。