JP4206319B2 - 電池の接続構造 - Google Patents

Description

本発明は、電池の接続構造に関し、特に、負極側の有底筒体と、該有底筒体の開口端を塞ぐようにして絶縁部材を介して前記有底筒体の開口端部に取付けられる正極側の封口板とをそれぞれ有するとともに直列配置される一対の電池が、接続リングを介して接続される電池の接続構造の改良に関する。

直列配置される一対の電池を、一端を開口した円筒状にして有底筒体の外周面に嵌装、溶接される大径短円筒部と、大径短円筒部の他端から半径方向内方に張り出して有底筒体の閉塞端外面に対向する第１鍔部と、第１鍔部の内周に一端が連設されて大径短円筒部とは逆向きに延びる小径短円筒部と、小径短円筒部の他端から半径方向内方に張り出して封口板に溶接される第２鍔部とを一体に有する接続リングを介して接続するようにした接続構造が、たとえば特許文献１および特許文献２等で既に知られている。
特許第３３１２８５３号公報 特開２０００−２６８７９３号公報

上記従来の接続構造では、全面にわたって板厚を一定とした接続リングを用いて一対の電池を接続するようにしている。ところで、接続リングとして、電池における有底筒体の閉塞端および封口板よりも厚い金属板を用いると、電池から接続リングを引き剥がすような外力が接続リングに加わると、電池側が破損してしまうので、電池において接続リングが溶接される部分よりも接続リングを薄くする必要がある。

一方、接続リングの板厚を全体的に薄くすると、接続抵抗が高くなり、電池から大電流を充放電すると、接続リングでの電圧降下が大となり、大きな電力が取り出せなかったり、接続リングが発熱して電池温度が上昇し、寿命の低下を招く可能性がある。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、電池側の破損が生じることを回避しつつ接続抵抗の低減を図った電池の接続構造を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、負極側の有底筒体と、該有底筒体の開口端を塞ぐようにして絶縁部材を介して前記有底筒体の開口端部に取付けられる正極側の封口板とをそれぞれ有して直列配置される一対の電池が、一端を開口した円筒状にして有底筒体の外周面に嵌装、溶接される大径短円筒部と、大径短円筒部の他端から半径方向内方に張り出して有底筒体の閉塞端外面に対向する第１鍔部と、第１鍔部の内周に一端が連設されて大径短円筒部とは逆向きに延びる小径短円筒部と、小径短円筒部の他端から半径方向内方に張り出して封口板に溶接される第２鍔部とを一体に有する接続リングを介して接続される電池の接続構造において、前記大径短円筒部の一部であって前記有底筒体に溶接する溶接部分が、その大径短円筒部の残余の部分よりも薄く且つ該有底筒体よりも薄く形成されると共に、前記第２鍔部のうち少なくとも前記封口板への溶接部分が該封口板よりも薄く形成され、前記接続リングが、前記大径短円筒部および前記第２鍔部の前記各溶接部分を除く部分の肉厚を、前記各溶接部分のうち厚い方の肉厚以上として形成されることを特徴とする。

また請求項２記載の発明は、上記請求項１記載の発明の構成に加えて、前記大径短円筒部の前記溶接部分に、プロジェクション溶接用の突起が突設されることを特徴とする。

上記請求項１記載の発明によれば、接続リングのうち電池が備える有底筒体の閉塞端部に溶接される大径短円筒部の一部であって前記有底筒体に溶接する溶接部分が、その大径短円筒部の残余の部分よりも薄く且つ該有底筒体よりも薄く形成され、また接続リングのうち電池が備える封口板に溶接される第２鍔部の少なくとも封口板への溶接部分の板厚が封口板の板厚よりも薄いので、電池から接続リングを引き剥がすような外力が接続リングに加わっても接続リング側で破損が生じ易くして電池側で損傷が生じるのを回避することができる。また接続リングのうち大径短円筒部および第２鍔部の各溶接部分を除く部分の板厚が、大径短円筒部および第２鍔部の各溶接部分のうち厚い方の板厚よりも厚く形成されるので、接続リングのうち電池との溶接部分を除く部分が比較的厚肉となっており、接続リングの電気抵抗を比較的低く抑えることが可能であり、電池からの大電流の充放電時にも接続リングでの電圧降下を小さく抑え、出力の増大を図るとともに、接続リングの発熱を回避して電池の寿命向上を図ることができる。

また上記請求項２記載の発明によれば、接続リングの大径短円筒部を電池の有底筒体にプロジェクション溶接する際の溶接安定性を確保することができ、接続リングおよび電池の接続部での電気抵抗を低く抑えることができる。

以下、本発明の実施形態を、添付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。

図１〜図５は本発明の実施例を示すものであり、図１は電池モジュールの斜視図、図２は電池モジュールの分解斜視図、図３は電池モジュールの縦断面図、図４は接続リングを図２の４−４線矢視方向から見た正面図、図５は図４の５−５線断面図である。

先ず図１〜図３において、この電池モジュールは、一対の電池１１，１１が直列に接続されて成るものであり、高出力を必要とする電気自動車および燃料電池自動車の電源や、電動工具の電源として好適に用いられるものである。

電池１１は、肉厚を一定として有底円筒状に形成される負極側の有底筒体１３と、絶縁部材である絶縁シールリング１５を介して有底筒体１３の開口端部に取付けられる正極側の封口板１４とを有する。有底筒体１３は、導電金属製たとえば鋼製であり、その開口端部に環状ビード部１３ａが形成される。また封口板１４は、導電金属製たとえば鋼製であり、前記環状ビード部１３ａに絶縁シールリング１５を嵌合して有底筒体１３の開口端を塞ぐようにして有底筒体１３の開口端部に取付けられ、封口板１４の中央部には、電池１１を単独で用いるときに正極端子として機能する円形突出部１６ａを有する導電金属製の蓋板１６が、封口板１４の中央部の透孔１７を塞ぐようにして溶接される。なお、図３では電池１１の内部構造は省略されている。

両電池１１，１１は導電金属製たとえば鋼製の接続リング１８を介して接続されるものであり、接続リング１８は、一方の電池１１の有底筒体１３および他方の電池１１の封口板１４に溶接される。

図４および図５を併せて参照して、前記接続リング１８は、一端を開口した円筒状にして有底筒体１３の外周面に嵌装、溶接される大径短円筒部１８ａと、その大径短円筒部１８ａの他端から半径方向内方に張り出して有底筒体１３の閉塞端外面に密着する第１鍔部１８ｂと、第１鍔部１８ｂの内周に一端が連設されて大径短円筒部１８ａとは逆向きに延びる小径短円筒部１８ｃと、小径短円筒部１８ｃの他端から半径方向内方に張り出して封口板１４に溶接される第２鍔部１８ｄとを一体に有し、第２鍔部１８ｄの内周は、封口板１４から突出する円形突出部１６ａを挿通せしめる挿通孔１９を形成する。

大径短円筒部１８ａの周方向複数箇所たとえば周方向に等間隔をあけた４箇所に有底筒体１３に溶接されるべき溶接部分１８ａａ…が設けられ、第２鍔部１８ｄの周方向複数箇所たとえば周方向に等間隔をあけた４箇所に封口板１４に溶接されるべき溶接部分１８ｄａ…が設けられる。しかも大径短円筒部１８ａの一部である溶接部分１８ａａ…の肉厚が前記有底筒体１３の肉厚Ａ１たとえば０．５ｍｍよりも薄く設定されるものであり、この実施例では部分的に薄肉とされた溶接部分１８ａａ…が前記有底筒体１３の肉厚Ａ１よりも薄い肉厚Ｂ１（Ｂ１＜Ａ１）たとえば０．４ｍｍを有するように形成される。また第２鍔部１８ｄのうち少なくとも溶接部分１８ｄａ…の肉厚が前記封口板１４の肉厚Ａ２たとえば１．０ｍｍよりも薄く設定されるものであり、この実施例では溶接部分１８ｄａ…を含む第２鍔部１８ｄの全面が封口板１４の肉厚Ａ２よりも薄い肉厚Ｂ２（Ｂ２＜Ａ２）たとえば０．８ｍｍを有するように形成される。

接続リング１８のうち前記大径短円筒部１８ａの溶接部分１８ａａ…および第２鍔部１８ｄの溶接部分１８ｄａ…を除く部分の肉厚は、溶接部分１８ａａ…，１８ｄａ…のうち厚い方の肉厚以上に設定される。すなわちこの実施例では、第２鍔部１８ｄにおける溶接部分１８ｄａ…の肉厚Ｂ２が大径短円筒部１８ａにおける溶接部分１８ａａ…の肉厚Ｂ１よりも厚いので、接続リング１８のうち前記溶接部分１８ａａ…，１８ｄａ…を除く部分の肉厚は、溶接部分１８ｄａ…の板厚Ｂ２以上に設定される。

而して接続リング１８における第１鍔部１８ｂおよび小径短円筒部１８ｃの肉厚Ｃは、溶接部分１８ｄａ…の板厚Ｂ２以上であってたとえば１．０ｍｍであり、大径短円筒部１８ａにおいて溶接部分１８ａａ…を除く部分の肉厚は前記板厚Ｂ２以上であってたとえば１．０ｍｍであり、第２鍔部１８ｄにおいて溶接部分１８ｄａ…を除く部分の肉厚は前記板厚Ｂ２と等しくたとえば０．８ｍｍである。

また大径短円筒部１８ａにおける溶接部分１８ａａ…には、有底筒体１３の外周面に溶接部分１８ａａ…をプロジェクション溶接するための突起２０，２０…がたとえば一対ずつ突設される。

ところで、配列方向一端側の電池１１の封口板１４に第２鍔部１８ｄが溶接された接続リング１８の大径短円筒部１８ａには、正極端子２２が嵌装、溶接され、配列方向他端側の電池１１の有底筒体１３が大径短円筒部１８ａに嵌装、溶接された接続リング１８の第２鍔部１８ｄには負極端子２３が溶接される。

また両電池１１，１１間には、隣り合う電池１１，１１の正、負極間の短絡防止と、隣り合う電池１１，１１の接続部の補強機能とを果たす絶縁リング２４が挟着されるものであり、該絶縁リング２４は、有底筒体１３の開口端部外周を嵌合せしめる円筒部２４ａと、前記接続リング１８の第１鍔部１８ｂおよび前記有底筒体１３の開口端部間に嵌合されるようにして前記円筒部２４ａから半径方向内方に張り出す嵌合鍔部２４ｂとを一体に有して合成樹脂により形成される。

また前記絶縁リング２４は、配列方向一端側の電池１１の封口板１４に第２鍔部１８ｄが溶接された接続リング１８の第１鍔部１８ｂおよび前記有底筒体１３の開口端部間に嵌合鍔部２４ｂを嵌合せしめるようにして、配列方向一端側の電池１１における有底筒体１３の開口端部外周にも装着される。

次にこの実施例の作用について説明すると、接続リング１８のうち有底筒体１３に溶接される大径短円筒部１８ａの一部である溶接部分１８ａａ…が有底筒体１３よりも薄く形成され、接続リング１８のうち封口板１４に溶接される第２鍔部１８ｄの少なくとも溶接部分１８ｄａ…、この実施例では第２鍔部１８ｄ全体が封口板１４よりも薄く形成されるので、電池１１，１１から接続リング１８を引き剥がすような外力が接続リング１８に加わっても，接続リング１８側で破損が生じ易くして電池１１側で損傷が生じるのを回避することができる。

また接続リング１２のうち大径短円筒部１８ａの溶接部分１８ａａ…および第２鍔部１８ｄの溶接部分１８ｄａ…を除く部分の板厚が、前記溶接部分１８ａａ…，１８ｄａ…のうち厚い方の板厚、この実施例では第２鍔部１８ｄにおける溶接部分１８ｄａ…の板厚Ｂ２よりも厚く形成されるので、接続リング１８のうち電池１１，１１との溶接部を除く部分が比較的厚肉となっており、接続リング１８の電気抵抗を比較的低く抑えることが可能であり、電池１１，１１からの大電流の充放電時にも接続リング１８での電圧降下を小さく抑え、出力の増大を図るとともに、接続リング１８の発熱を回避して電池１１，１１の寿命向上を図ることができる。

また接続リング１８の大径短円筒部１８ａにおける溶接部分１８ａａ…には、プロジェクション溶接用の突起２０…が突設されるので、接続リング１８の電池１１へのプロジェクション溶接時の溶接安定性を確保することができ、接続リング１８および電池１１の接続部での電気抵抗を低く抑えることができる。

図６および図７は参考例を示すものであり、図６は接続リングの図４に対応した正面図、図７は図６の７−７線断面図である。

接続リング２５は、一端を開口した円筒状にして有底筒体１３（前記実施例参照）の外周面に嵌装、溶接される大径短円筒部２５ａと、その大径短円筒部２５ａの他端から半径方向内方に張り出して有底筒体１３の閉塞端外面に密着する第１鍔部２５ｂと、第１鍔部２５ｂの内周に一端が連設されて大径短円筒部２５ａとは逆向きに延びる小径短円筒部２５ｃと、小径短円筒部２５ｃの他端から半径方向内方に張り出して封口板１４（前記実施例参照）に溶接される第２鍔部２５ｄとを一体に有し、第２鍔部２５ｄの内周は、封口板１４から突出する円形突出部１６ａ（前記実施例参照）を挿通せしめる挿通孔２６を形成する。

大径短円筒部２５ａの周方向複数箇所たとえば周方向に等間隔をあけた４箇所に有底筒体１３に溶接されるべき溶接部分２５ａａ…が設けられ、第２鍔部２５ｄの周方向複数箇所たとえば周方向に等間隔をあけた４箇所に封口板１４に溶接されるべき溶接部分２５ｄａ…が設けられる。前記大径短円筒部２５ａの溶接部分２５ａａ…の肉厚が前記有底筒体１３の肉厚Ａ１たとえば０．５ｍｍよりも薄く設定されるものであり、この参考例では溶接部分２５ａａ…を含んで全面が均等な肉厚とされた大径短円筒部２５ａが前記有底筒体１３の肉厚Ａ１よりも薄い肉厚Ｂ１′（Ｂ１′＜Ａ１）たとえば０．４ｍｍを有するように形成される。また第２鍔部２５ｄのうち少なくとも溶接部分２５ｄａ…の肉厚が前記封口板１４の肉厚Ａ２たとえば１．０ｍｍよりも薄く設定されるものであり、この参考例では溶接部分２５ｄａ…を含む第２鍔部２５ｄの全面が封口板１４の肉厚Ａ２よりも薄い肉厚Ｂ２′（Ｂ２′＜Ａ２）たとえば０．４ｍｍを有するように形成される。

また接続リング２５のうち前記大径短円筒部２５ａの溶接部分２５ａａ…および第２鍔部２５ｄの溶接部分２５ｄａ…を除く部分の肉厚は、溶接部分２５ａａ…，２５ｄａ…のうち厚い方の肉厚以上に設定される。すなわちこの参考例では、第２鍔部２５ｄにおける溶接部分２５ｄａ…の肉厚Ｂ２′ならびに大径短円筒部２５ａにおける溶接部分２５ａａ…の肉厚Ｂ１′が等しいので、接続リング２５のうち前記溶接部分２５ａａ…，２５ｄａ…を除く部分の肉厚は溶接部分２５ａａ…，２５ｄａ…の肉厚Ｂ１′，Ｂ２′以上に設定される。

而して接続リング２５における第１鍔部２５ｂおよび小径短円筒部２５ｃの肉厚Ｃ′は、溶接部分２５ａａ…，２５ｄａ…の板厚Ｂ１′，Ｂ２′以上であってたとえば１．０ｍｍであり、大径短円筒部２５ａにおいて溶接部分２５ａａ…を除く部分の肉厚は前記板厚Ｂ１′と等しくたとえば０．４ｍｍであり、第２鍔部２５ｄにおいて溶接部分２５ｄａ…を除く部分の肉厚は前記板厚Ｂ２′と等しくたとえば０．４ｍｍである。

また大径短円筒部２５ａにおける溶接部分２５ａａ…には、有底筒体１３の外周面に溶接部分２５ａａ…をプロジェクション溶接するための突起２７，２７…がたとえば一対ずつ突設される。

以上、本発明の実施例を説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行うことが可能である。

本発明の実施例の電池モジュールの斜視図である。 電池モジュールの分解斜視図である。 電池モジュールの縦断面図である。 接続リングを図２の４−４線矢視方向から見た正面図である。 図４の５−５線断面図である。 参考例の接続リングの図４に対応した正面図である。 図６の７−７線断面図である。

符号の説明

１１・・・電池
１３・・・有底筒体
１４・・・封口板
１５・・・絶縁部材としての絶縁シールリング
１８，２５・・・接続リング
１８ａ，２５ａ・・・大径短円筒部
１８ａａ，１８ｄａ，２５ａａ，２５ｄａ…溶接部分
１８ｂ，２５ｂ・・・第１鍔部
１８ｃ，２５ｃ・・・小径短円筒部
１８ｄ，２５ｄ・・・第２鍔部
２０，２７・・・突起

Claims (2)

1. 負極側の有底筒体（１３）と、該有底筒体（１３）の開口端を塞ぐようにして絶縁部材（１５）を介して前記有底筒体（１３）の開口端部に取付けられる正極側の封口板（１４）とをそれぞれ有して直列配置される一対の電池（１１）が、一端を開口した円筒状にして有底筒体（１３）の外周面に嵌装、溶接される大径短円筒部（１８ａ）と、大径短円筒部（１８ａ）の他端から半径方向内方に張り出して有底筒体（１３）の閉塞端外面に対向する第１鍔部（１８ｂ）と、第１鍔部（１８ｂ）の内周に一端が連設されて大径短円筒部（１８ａ）とは逆向きに延びる小径短円筒部（１８ｃ）と、小径短円筒部（１８ｃ）の他端から半径方向内方に張り出して封口板（１４）に溶接される第２鍔部（１８ｄ）とを一体に有する接続リング（１８）を介して接続される電池の接続構造において、
   前記大径短円筒部（１８ａ）の一部であって前記有底筒体（１３）に溶接する溶接部分（１８ａａ）が、その大径短円筒部（１８ａ）の残余の部分よりも薄く且つ該有底筒体（１３）よりも薄く形成されると共に、前記第２鍔部（１８ｄ）のうち少なくとも前記封口板（１４）への溶接部分（１８ｄａ）が該封口板（１４）よりも薄く形成され、
   前記接続リング（１８）が、前記大径短円筒部（１８ａ）および前記第２鍔部（１８ｄ）の前記各溶接部分（１８ａａ；１８ｄａ）を除く部分の肉厚を、前記各溶接部分（１８ａａ；１８ｄａ）のうち厚い方の肉厚以上として形成されることを特徴とする、電池の接続構造。
2. 前記大径短円筒部（１８ａ）の前記溶接部分（１８ａａ）に、プロジェクション溶接用の突起（２０）が突設されることを特徴とする、請求項１記載の電池の接続構造。

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