JP3728254B2 - 組電池 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、電池から排出されるガスを外部に排気できる組電池に関する。
【0002】
【従来の技術】
電池は、過充電され、あるいは内部短絡されると内部でガスが発生する。発生したガスは、電池の内圧を上昇させる。内圧上昇で外装缶が破裂するのを防止するために、電池は安全弁を備える。安全弁は、内圧が設定圧力よりも高くなると、開弁してガスを外部に排出させる。電池から排出されるガスは、種々の弊害を発生させる原因となる。たとえば、ニッケル−水素電池から排出される水素ガスは、空気と所定の混合比で爆破することがある。また、ニッケル−水素電池に限らず、種々の電池から排出されるガスは、電装部品を腐食させる等の弊害の原因となる。
【0003】
電池から排出されるガスを外部に排気できるガスの排出装置は開発されている(特開平7−245089号)。この公報に記載される装置は、電池のケースに固定している排気管にホースを連結している。ホースで電池から排出されるガスを外部に排気する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
以上の構造の排気装置は、電池のケースに、安全弁に連結される排気管を固定する必要がある。このため、電池のケースの構造が複雑になって、製造コストが高くなる。とくに、ケースを金属製の外装缶と封口板とで製作している電池は、安全弁の排気孔に連結して排気管を連結するのが極めて難しい。それは、排気管を気密に連結するために、排気管を封口板の排気孔に溶接や半田付け等の方法で連結するからである。この構造で封口板に排気管を連結することは、机上プランとしては可能であっても、現実には製作コストが高くなり、また気密に連結するための信頼性の点からも現実にはほとんど不可能である。
【0005】
本発明は、このような従来の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、電池の構造を特別な形状に変更することなく、電池の封口板に設けている安全弁から排出されるガスを、簡単な構造で確実に外部に排気できる組電池を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明の組電池は、端部に安全弁50を有する複数の電池10を直列に接続して直線状に連結している。組電池は、直線状に連結している電池10の端部をシールドキャップ60に連結して、シールドキャップ60でもって電池10の間に安全弁50の排気孔55に連結する密閉室63を設けている。シールドキャップ60は、互いに連結される一方の電池10の端部を挿入して連結する筒状の第1挿入部61と、他方の電池10の端部を挿入して連結する筒状の第2挿入部62とを有する。第1挿入部61と第2挿入部62は、互いに直線状に配設している。組電池は、隣接するふたつの電池10の端部をシールドキャップ60の第1挿入部61と第2挿入部62に挿入して、電池10の間に密閉室63を形成している。シールドキャップ60は、この密閉室63に連通してガス抜孔64を開口している。組電池は、ガス抜孔64をガスの排気路70に連結して、安全弁50から排出されるガスを排気するようにしている。
【0007】
シールドキャップ60は、第1挿入部61と第2挿入部62の内面と電池10の外周面との間をシール材72で気密にシールすることができる。さらに、シールドキャップ60は、第1挿入部61と第2挿入部62との間に、内面に突出する隔壁67を設けることができる。このシールドキャップ60は、隔壁67と電池端面との間をシールリング73で気密にシールすると共に、一方の挿入部と電池外周面とをシール材72でシールして、電池10の間に安全弁50の排気孔55に連結される密閉室63を設けることができる。
【0008】
さらに、シールドキャップ60は、プラスチック製として、ガス抜孔64に連通するニップル65を一体成形して設けて、このニップル65に排気路70であるホース71を連結することができる。さらに、本発明の組電池は、シールドキャップ60の内側に、電池10と電池10とを連結する保持キャップ30を配設することができる。シールドキャップ60は、第1挿入部61の内面と保持キャップ30の外周面との間、及び第2挿入部62の内面と二次電池10の外周面との間に、各々シール材72を設けている。
【0009】
【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。
【0010】
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。
【0011】
図1と図2に示す組電池は、端部に安全弁を有する複数の二次電池10を直列に接続して直線状に連結している。この組電池は、直線状に連結している二次電池10の端部にシールドキャップ60を連結して、シールドキャップ60でもって二次電池10間に安全弁の排気孔に連結する密閉室を設けている。
【0012】
図1に示す組電池は、複数の二次電池10を直列に接続して直線状に連結している。この構造の組電池は、複数個を直列に接続して、主としてハイブリッドカー等の電動車両に使用される。ただ、本発明の組電池は、電動車両以外の用途であって、大出力が要求される用途にも使用できる。図の組電池は、円筒型電池である二次電池を直線状に連結して直列に接続している。ただし、組電池は、角型電池である二次電池を直線状に連結して直列に接続することもできる。
【0013】
組電池は、図2に示すように、同一平面に平行に並べてケース80に収納される。横に並べている組電池は、互いに直列に接続されて出力電圧を高くしている。組電池は、その両端をケース80に固定される。組電池を構成する二次電池10は、ニッケル−水素電池、リチウムイオン二次電池、ニッケル−カドミウム電池等の充電できる全ての電池を使用することができる。ただ、電動車両用の組電池に使用される二次電池には、ニッケル−水素電池が適している。体積と重量に対する出力が大きくて、優れた大電流特性を有するからである。
【0014】
二次電池10は、図3の断面図に示すように、外装缶11の開口部を封口板12で気密に密閉している。外装缶11と封口板12は金属板である。外装缶11は、金属板を底のある筒状にプレス成形して製作される。封口板12は、中央に凸部電極13を設けており、この凸部電極13に安全弁50を内蔵させている。安全弁50は、弾性体であるコイルスプリング51と、このコイルスプリング51に押圧されて封口板12の弁孔53に押し付けられている弁体52と、弁体52とコイルスプリング51を内蔵して凸部電極13を構成する金属蓋54とを備える。金属蓋54には、排気孔55を開口している。この構造の安全弁50は、二次電池10の内圧が上昇すると弁体52が弁孔53を開口する。弁孔53が開口されると、電池内のガスは、弁孔53と排気孔55を通過して電池外に排気される。通常の使用状態では、コイルスプリング51が弁体52を押圧して弁孔53を気密に閉塞している。
【0015】
外装缶11は、電極17を内蔵しており、さらに、電解液も充填している。外装缶11は、開口部の端部をかしめ加工して封口板12を気密に固定している。封口板12は、ガスケット14を介して外装缶11のかしめ部に挟着されて気密に固定される。ガスケット14は絶縁材のゴム状弾性体で、封口板12と外装缶11とを絶縁すると共に、封口板12と外装缶11との隙間を気密に閉塞する。この構造の二次電池10は、封口板12をかしめて挟着するために、封口板12を設けている端部に、周囲に沿って溝部15が設けられる。さらに、封口板12の周縁にはカシメ凸条16が設けられる。この二次電池10は、封口板12を第1の電極として、外装缶11を第2の電極としている。ニッケル−水素電池は、第1の電極を正極として第2の電極を負極としている。二次電池は、第1の電極を負極として第2の電極を正極とすることもできる。
【0016】
シールドキャップ60が二次電池10を連結する構造を図4〜図7に示す。これ等の図に示すシールドキャップ60は、互いに連結される一方の二次電池10の端部を挿入して連結する筒状の第1挿入部61と、他方の二次電池10の端部を挿入して連結する筒状の第2挿入部62とを有する。第1挿入部61と第2挿入部62は、互いに直線状に配設されている。隣接するふたつの二次電池10の端部が、シールドキャップ60の第1挿入部61と第2挿入部62に挿入されて、シールドキャップ60でもって、二次電池10の間に密閉室63を形成している。シールドキャップ60は、密閉室63に連通してガス抜孔64を開口している。このガス抜孔64は、ガスの排気路70であるホース71を連結している。ホース71の排気路70は、開弁した安全弁50から排出されるガスを外部に排気する。シールドキャップ60はプラスチック製で、ガス抜孔64に連通するニップル65を一体成形して設けており、このニップル65に排気路70であるホース71を連結している。
【0017】
図4と図5に示す組電池は、シールドキャップ60の内側に二次電池10を連結する保持キャップ30を配設している。二次電池10は、接続体20と保持キャップ30で直線状に連結され、保持キャップ30の外側にシールドキャップ60を配設している。これ等の図に示すシールドキャップ60は、第1挿入部61の内面と保持キャップ30の外周面との間にシール材72を設け、このシール材72で第1挿入部61の内面と保持キャップ30の外周面との間を気密にシールしている。さらに、シールドキャップ60は、第2挿入部62の内面と二次電池10の外周面との間にシール材72を設け、このシール材72で第2挿入部62の内面と二次電池10の外周面との間を気密にシールしている。シール材72はOリングやパッキンで、第1挿入部61と第2挿入部62の内面に設けたリング溝66に位置ずれしないように入れている。
【0018】
図6と図7の組電池は、シールドキャップ60を二次電池10を連結する保持キャップ30に併用している。このシールドキャップ60は、第1挿入部61と第2挿入部62に二次電池10の端部を挿入して連結し、二次電池10の間に密閉室63を設けている。図6のシールドキャップ60は、第1挿入部61及び第2挿入部62の内面と二次電池10の外周面との間にシール材72を配設して、二次電池10の間に気密の密閉室63としている。図7のシールドキャップ60は、第1挿入部61と第2挿入部62との間に、内面に突出する隔壁67を設けている。この隔壁67と電池端面との間には、Oリング等のシールリング73を入れて、隔壁67と二次電池10の底面とを気密にシールしている。シールリング73は、二次電池10の底面に気密に密着している。さらに、第1挿入部61と電池外周面との間にもシール材72を設けている。第1挿入部61は、安全弁50を設けている二次電池10の封口板12のある端部を挿入している。この組電池は、第1挿入部61の内面に設けているシール材72と、隔壁67に設けているシール材72との間に、安全弁50の排気孔55に連結される密閉室63を設けている。
【0019】
以上の組電池は、安全弁50が開弁して排気孔55からガスが放出されると、このガスは、接続体20と二次電池10との間の隙間を通過してシールドキャップ60の密閉室63にいたり、ガス抜孔64から排気路70を通過して外部に排気される。
【0020】
シールドキャップ60のガス抜孔64に連結している排気路70であるホース71は、図2に示すように互いに連結され、組電池の外部まで引き出されて、ガスを外部に排気する。ハイブリッドカーや電気自動車に搭載される組電池は、排気路70であるホース71を自動車の外部まで延長して、ガスを車外に排気する。
【0021】
二次電池10を直列に接続して直線状に連結する接続体20を図8ないし図11に示す。図8と図9の接続体20は、図4、図6、図7の組電池において二次電池10を連結する。この接続体20は、上下に突出して溶接凸部22を有し、上下の溶接凸部22を図において上下に配設している二次電池10の電池端面に溶接して接続している。図10と図11に示す接続体は、同心円状に内側と外側に溶接凸部22を設けている。内側の溶接凸部22を下方の二次電池10の封口板12に溶接し、外側の溶接凸部22を上方の二次電池10の外装缶11の底面に溶接して接続している。
【0022】
保持キャップ30は、全体をプラスチック等の絶縁材で成形している。保持キャップ30は、隣接する二次電池10の間に配設されて、接続体20を抜け難いように定位置に保持する。保持キャップ30は、保持する接続体20の両面を対向する電池端面に溶接するために貫通孔33を設けている。
【0023】
図4の保持キャップ30は、接続体20を定位置に保持する保持部32と、この保持部32の外周に連結するように成形している筒部31とを一体成形している。貫通孔33は、保持部32に開口される。筒部31は、周囲に溝部15のある二次電池10の端部を挿入している。さらに筒部31は、抜け難いように二次電池10に挿入するために、内面に突出して係止凸部34を設けている。係止凸部34は、二次電池10の端部にある溝部15に嵌入されて、保持キャップ30が二次電池10から抜け難くする。さらに、図4に示す保持キャップ30は、筒部31の外周面にシールドキャップ60の内面を密着させているので、二次電池10と筒部31との間からガスが漏れないように、係止凸部34を溝部15の開口部に密着する形状として保持キャップ30を気密に二次電池10に装着している。図の係止凸条34は、筒部31の内面に沿う凸条として、溝部15との気密性を高くしている。ただ、図示しないが、保持キャップは、筒部の内面と二次電池の外周面との間にシール材を設け、このシール材で筒部と二次電池との間を気密にシールすることもできる。
【0024】
さらに、図4の保持キャップ30は、カシメ凸条16の表面と内面を保持部32で被覆している。二次電池10は、封口板12を第1の電極、外装缶11を第2の電極としているので、封口板12に接続される接続体20が外装缶11の一部であるカシメ凸条16に接触するとショートする。図の保持キャップ30は、カシメ凸条16の内面を絶縁するために、カシメ凸条16の内側に嵌入される凸部リング35を一体成形して設けている。この凸部リング35は、保持キャップ30を二次電池10の定位置に嵌着する働きもする。すなわち、二次電池10のショートを防止しながら接続体20を定位置に保持する。さらに、図の保持キャップ30は、保持部32に設けている貫通孔33の開口部上端に、内側に突出する抜止ストッパ36を設けている。この保持キャップ30は、保持部32に設けている貫通孔33の内周面に接続体20の外周縁を当接させて、接続体20を位置ずれしないようにしながら、抜止ストッパ36で抜け難いように保持する。
【0025】
図5に示す保持キャップ30は、隣接する二次電池10の間に配設されて隣接する二次電池10を連結する。隣接する二次電池10を連結するために、保持キャップ30は、互いに連結される一方の二次電池10の端部を挿入して連結する第1筒部37と、他方の二次電池10の端部を挿入して連結する第2筒部38とを有し、第1筒部37と第2筒部38とを互いに直線状に配設して一体成形している。隣接するふたつの二次電池10は、各々の端部を第1筒部37と第2筒部38に挿入して、保持キャップ30でもって直線状に連結される。
【0026】
第1筒部37及び第2筒部38は、二次電池10の外装缶11の端部を隙間なく挿入できる筒状に成形される。円筒型電池の二次電池10を挿入する第1筒部37及び第2筒部38は、円筒形で、その内径を円筒型電池の外径にほぼ等しくしている。第1筒部37は、二次電池10の端部にある溝部15に嵌入されて、二次電池10を抜け難くする係止凸部34を内面に突出して設けている。さらに、図5に示す保持キャップ30は、第1筒部37の外周面にシールドキャップ60の内面を密着させているので、二次電池10と第1筒部37との間からガスが漏れないように、係止凸部34を溝部15の開口部に密着する形状として保持キャップ30を気密に二次電池10に装着している。ただ、この保持キャップも、第1筒部の内面と二次電池の外周面との間にシール材を設け、このシール材で第1筒部と二次電池との間を気密にシールすることもできる。第2筒部38は、発生するガスをスムーズに外部に排出できる程度に、二次電池10に密着している。ただ、保持キャップは、発生したガスをスムーズに外部に排出するために、第2筒部に貫通孔やスリットを設けることもできる。
【0027】
さらに、図5の保持キャップ30は、接続体20を抜け難いように定位置に保持する保持部32を設けている。保持部32は、第1筒部37と第2筒部38との間に配設されると共に、保持する接続体20の両面を対向する電池端面に溶接するために貫通孔33を設けている。さらに、図5の保持キャップ30は、カシメ凸条16を絶縁しない。カシメ凸条16を絶縁するために絶縁リング41を配設している。絶縁リング41は、内周縁にリング凸条42を設けている。この絶縁リング41は、カシメ凸条16と接続体20の外周部24との間に配設されて、接続体20とカシメ凸条16とを絶縁する。絶縁リング41は、外形を二次電池10の外形にほぼ等しくして、保持キャップ30で定位置に保持され、さらに、リング凸条42をカシメ凸条16の内側に嵌入して、カシメ凸条16によっても位置ずれしないように定位置に配設される。
【0028】
さらに、図5に示す保持キャップは、保持部を設けることなく、第1筒部に挿入される二次電池と、第2筒部に挿入される二次電池とで、接続体を挟着して所定の位置に保持することもできる。この保持キャップは、接続体の外周縁を保持キャップの内周面に当接させて、あるいは、接続体の段差部を絶縁リングの内周面に当接させて接続体を所定の位置に保持できる。さらに、この保持キャップは、絶縁リングをプラスチックで一体的に成形することもできる。
【0029】
【発明の効果】
本発明の組電池は、電池の封口板に設けている安全弁から排出されるガスを、簡単な構造で確実に外部に排気できる特長がある。それは、本発明の組電池が、互いに連結される電池の端部にシールドキャップを連結して、シールドキャップでもって安全弁の排気孔に連結する密閉室を設けており、この密閉室に連通して開口されたガス抜孔をガスの排気路に連結して安全弁から排出されるガスを排気しているからである。この構造の組電池は、電池の連結部分にシールドキャップを装着することによって、シールドキャップの内側に密閉室を設けている。したがって、従来のように、電池の構造を特別な形状に変更することなく、極めて簡単な構造として安全弁から排出されるガスを確実に外部に排気できる。とくに、このシールドキャップは、第1挿入部と第2挿入部とを備え、第1挿入部に一方の電池の端部を挿入すると共に、第2挿入部に他方の電池の端部を挿入してこれらを連結するので、電池の端部に簡単かつ確実に装着できる特長がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例にかかる組電池の側面図
【図2】図1に示す組電池をケースに収納する状態を示す概略図
【図3】二次電池の安全弁の構造を示す断面図
【図4】本発明の一実施例にかかる組電池の連結構造を示す拡大断面図
【図5】本発明の他の実施例にかかる組電池の連結構造を示す拡大断面図
【図6】本発明の他の実施例にかかる組電池の連結構造を示す拡大断面図
【図7】本発明の他の実施例にかかる組電池の連結構造を示す拡大断面図
【図8】図4、図6及び図7に示す組電池の接続体を示す平面図
【図9】図8に示す接続体のA−A線断面図
【図10】図5に示す組電池の接続体を示す平面図
【図11】図10に示す接続体のA−A線断面図
【符号の説明】
10…電池
11…外装缶
12…封口板
13…凸部電極
14…ガスケット
15…溝部
16…カシメ凸条
17…電極
20…接続体
22…溶接凸部
30…保持キャップ
31…筒部
32…保持部
33…貫通孔
34…係止凸部
35…凸部リング
36…抜止ストッパ
37…第1筒部
38…第2筒部
41…絶縁リング
42…リング凸条
50…安全弁
51…コイルスプリング
52…弁体
53…弁孔
54…金属蓋
55…排気孔
60…シールドキャップ
61…第1挿入部
62…第2挿入部
63…密閉室
64…ガス抜孔
65…ニップル
66…リング溝
67…隔壁
70…排気路
71…ホース
72…シール材
73…シールリング
80…ケース
Claims (4)
- 端部に安全弁(50)を有する複数の電池(10)を直列に接続して直線状に連結している組電池であって、直線状に連結している電池(10)の端部をシールドキャップ(60)に連結して、シールドキャップ(60)でもって電池(10)の間に安全弁(50)の排気孔(55)に連結する密閉室(63)を設けており、
シールドキャップ(60)は、互いに連結される一方の電池(10)の端部を挿入して連結する筒状の第1挿入部(61)と、他方の電池(10)の端部を挿入して連結する筒状の第2挿入部(62)とを有し、第1挿入部(61)と第2挿入部(62)とは互いに直線状に配設されており、
隣接するふたつの電池(10)の端部をシールドキャップ(60)の第1挿入部(61)と第2挿入部(62)に挿入して、電池(10)の間に密閉室(63)を形成しており、この密閉室(63)に連通してシールドキャップ(60)にガス抜孔(64)を開口しており、ガス抜孔(64)をガスの排気路(70)に連結して、安全弁(50)から排出されるガスを排気するようにしてなり、
第1挿入部 (61) と第2挿入部 (62) との間で内面に突出する隔壁 (67) を設けており、この隔壁 (67) と電池端面との間をシールリング (73) で気密にシールすると共に、一方の挿入部と電池外周面とをシール材 (72) でシールして、電池 (10) の間に安全弁 (50) の排気孔 (55) に連結される密閉室 (63) を設けている組電池。 - 第1挿入部(61)と第2挿入部(62)の内面と電池(10)の外周面との間をシール材(72)で気密にシールしている請求項1に記載される組電池。
- シールドキャップ(60)がプラスチック製で、ガス抜孔(64)に連通するニップル(65)を一体成形して設けており、このニップル(65)に排気路(70)であるホース(71)を連結している請求項1に記載される組電池。
- 端部に安全弁 (50) を有する複数の電池 (10) を直列に接続して直線状に連結している組電池であって、直線状に連結している電池 (10) の端部をシールドキャップ (60) に連結して、シールドキャップ (60) でもって電池 (10) の間に安全弁 (50) の排気孔 (55) に連結する密閉室 (63) を設けており、
シールドキャップ (60) は、互いに連結される一方の電池 (10) の端部を挿入して連結する筒状の第1挿入部 (61) と、他方の電池 (10) の端部を挿入して連結する筒状の第2挿入部 (62) とを有し、第1挿入部 (61) と第2挿入部 (62) とは互いに直線状に配設されており、
隣接するふたつの電池 (10) の端部をシールドキャップ (60) の第1挿入部 (61) と第2挿入部 (62) に挿入して、電池 (10) の間に密閉室 (63) を形成しており、この密閉室 (63) に連通してシールドキャップ (60) にガス抜孔 (64) を開口しており、ガス抜孔 (64) をガスの排気路 (70) に連結して、安全弁 (50) から排出されるガスを排気するようにしてなり、
シールドキャップ (60) の内側に、電池 (10) と電池 (10) を連結する保持キャップ (30) を配設しており、
シールドキャップ (60) は、第1挿入部 (61) の内面と保持キャップ (30) の外周面との間、及び第2挿入部 (62) の内面と二次電池 (10) の外周面との間に、各々シール材 (72) を設けている組電池。
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