JP4374809B2 - 組電池 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は組電池に係り、特に、複数個の柱状単電池を電気的、機械的に接続し、極性を持つ上下に電気絶縁シートを配置した組電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、複数個の単電池を組み合わせた組電池では、単電池が直列及び／又は並列に組電池内で接続されている。例えば、複数個の円柱状単電池を上下方向を逆にして隣接して並置した組電池では、単電池の端子間が板状の金属製接続ブスバで接続されており、組電池における両端（単電池）には外部出力端子が接続され、組電池全体を電気絶縁樹脂製の外装ケースで抱持したり熱収縮シュリンクチューブ等で被覆して電気的絶縁性を確保している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した組電池では、電気絶縁樹脂製の外装ケースに成形品を使用すると、成形金型を使用するために形状が固定化され、例えば、ユーザの要望で使用電池本数が変わるような場合に、ユーザのニーズに対して素早い対応ができないと共に、数多くの組電池を製造しない限り設備が過大となり成形金型の償却も困難となる。
【０００４】
また、熱収縮シュリンクチューブで全体を被覆しただけの組電池では、鋭いエッジや突起部分があれば熱収縮時にチューブが破れ易いため、電気絶縁紙等でエッジや突起部分を隠している。しかし、単電池に、例えば、高性能２次電池であるリチウム電池を使用する場合には、各単電池の電圧を全て測定し単電池間の電圧を一定バラツキ内に確保する必要があることから、配線作業も煩雑となり電気絶縁紙等でエッジや突起部分を隠すことも難しくなる。逆に、単電池を接続する金属製の接続ブスバが完全に露出している状態では、組立作業が危険でもあり組立効率が低下する、という問題点がある。
【０００５】
本発明は上記事案に鑑み、単電池の使用本数の変化にも素早く対応でき、安全に組立作業を行うことができる組電池を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、複数個の柱状単電池を電気的、機械的に接続し、極性を持つ上下に電気絶縁シートを配置した組電池において、前記電気絶縁シートは、前記組電池の外周より小さく、表面に配線用リード線が固定され、かつ、前記単電池間の接続部に対応する位置に開閉可能な切り込みが形成されている。
【０００７】
本発明では、複数個の柱状単電池が上下に配置され単電池間が電気的、機械的に接続され、極性を持つ上下に電気絶縁シートが配置される。電気絶縁シートを組電池の外周よりも小さくしたので目視による配置でも組電池外周からはみ出すことを防止でき、電気絶縁シートの表面には配線用リード線が固定されるので配線作業の作業性が向上し、単電池間の接続部に対応する位置に開閉可能な切り込みが形成されているので、配線用リード線を各単電池へハンダ等で接続するときに、切り込みを開いて単電池間の接続部だけを露出させて配線用リード線の接続ができ接続後切り込みを閉じることで、ハンダの垂れやコテ先の接触などによる単電池間の短絡を防止することができ、組立作業（配線作業）の安全性を向上させることができると共に、組電池を構成する単電池本数に増減があっても、電気絶縁シートの加工を変更することで対応ができるので、ユーザのニーズに逸早く対応することができる。
【０００８】
この場合において、複数個の円柱状単電池を俵積み状に配列すると、組電池外周に沿った単電池間の谷状空間が組電池の左右で単電池１個分のデッドスペースとなるが、このデッドスペースとなる谷状空間に対応する位置に電気絶縁シートに折り曲げ部分を形成すれば、単電池組み付け時の位置決めリブとして機能させることができるので、組立作業性を向上させることができる。このとき、折り曲げ部分を組電池の短側面側に形成すれば、デッドスペースの位置に折り曲げ部分を電気絶縁シートの外周より小さく形成することができるので、電気絶縁シート切断時の無駄を少なくし、コストを低減させることができる。また、組電池を更に熱収縮シュリンクチューブで覆えば、電気絶縁性及び耐振性を高めることができると共に、該熱収縮シュリンクチューブの組電池の短側面側に配線用リード線を導出するための開口部を形成すれば、配線用リード線等を開口部から取り出すことができるので、単電池間のデッドスペースが生じる谷状空間の利用効率を高めることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明が適用可能な組電池の実施の形態について説明する。
【００１０】
図１に示すように、本実施形態の組電池１は、１４本の柱状単電池２が５本、４本、５本の列順で俵積み状に配置されている。単電池２は、マンガン酸リチウム等を正極合剤の主要構成材料とし、非晶質炭素等を負極合剤の主要構成材料とした高性能リチウム二次電池であり、熱伝導性の高いケーシングで被覆されている。各単電池２は単電池間金属ブスバで接続されており、組電池１は電気的に単電池２を２本並列に接続し、並列接続された７組の単電池２を直列接続した接続構造を有している。
【００１１】
単電池２を接続する単電池間金属ブスバには、組電池１の出力側となる出力ブスバ３、７字状の接続ブスバ４、Ｊ字状の接続ブスバ５の３種類があり、組電池の底面側でも図１に示す平面側と同じ種類及び個数の単電池間金属ブスバにより同じ配列の接続がなされている。また、各単電池間金属ブスバには、単電池２間に相当する部分に上部側に立ち上がった段部６が形成されており、単電池２の位置ずれ補正乃至衝撃の吸収等の機能を有している。
【００１２】
図２に示すように、組電池１を構成する単電池２は３種類の治具１６により上述した俵積み状に拘束され、各単電池間金属ブスバを単電池２の上側に配設される治具１６のブスバ保持溝１７に載置した後、各単電池間金属ブスバに形成された溶接用プロジェクション部７（図１参照）をスポット溶接することで、各単電池２間が機械的・電気的に接続される。図２の底面側でも同様に、プロジェクション部７がスポット溶接で接続され、組電池１を構成する単電池２の接続が全て終了した後、治具１６による単電池２の拘束が解除される。その後、図３に示すように、組電池１の外周に沿った形状で組電池１の外周より小さい形状に切断された電気絶縁紙８が載置され両面テープで固定される。
【００１３】
図４に示すように、電気絶縁紙８上には単電池２の電池電圧を検出するための電圧検出線９（配線用リード線）が配置されており、電圧検出線９は図示しないテープ又は接着剤により電気絶縁紙８に固定されている。また、電気絶縁紙８の単電池２間に対応する位置には、特定の一辺を残した矩形状の切り込み１０が複数個形成されている。なお、電気絶縁紙８は、組電池１側の長手方向側部に、電気絶縁紙８を組電池１に接着固定するための両面テープを配置するテープ配置領域１８を有している。また、組電池１の下側に配置される電気絶縁紙８は、上側に配置される電気絶縁紙８と同形のものを上面を下面にして配置されている。
【００１４】
図３に示すように、電気絶縁紙８に固定された電圧検出線９の端部を単電池２間の接続部に接続する際に、切り込み１０は特定の一辺が電気絶縁紙８上に残留されており扉の如く開閉することができるので、接続対象となる特定の単電池２間の接続部の切り込み１０だけを開き単電池２間の接続部を露出させて、ハンダ付けにより電圧検出線９の端部と組電池２間の接続部とが接続される。
【００１５】
図３及び図４に示すように、電気絶縁紙８の短側面側には、電気絶縁紙８を組電池１に被せたときに、俵積み状に単電池２が配列されて形成された谷状空間のデッドスペース１１に折り曲げ部１２が形成されている。折り曲げ部１２は当初展開されており、電気絶縁紙８を単電池２に被せる前に折り曲げられる。また、図３に示すように、出力ブスバ３の末端は２５０シリーズのタブ形状１３を有しているので、簡易に電力ケーブル１４との接続を行うことができる。
【００１６】
図５に示すように、組電池１は、全体を円筒状のチューブを熱収縮させた熱収縮シュリンクチューブ１５で被覆されている。熱収縮シュリンクチューブ１５には、組電池１の短側面側に、電気絶縁紙８上に固定された電圧検出線９を組電池１の一方側から取り出すと共に、電池ケーブル１４を導出する開口部が形成されている。
【００１７】
次に、本実施形態の組電池１の作用について説明する。
【００１８】
本実施形態の組電池１は、上述したように、複数個の単電池２の極性を交互に俵積み状で配置し、電気電導性の単電池間金属ブスバ３、４、５で接続した後、単電池間金属ブスバ上から電気絶縁紙８を被せる訳であるが、電気絶縁紙８が組電池１の外周よりも小さ目であるため目視による配置であっても、組電池１の外周からはみ出して熱収縮シュリンクチューブ１５を破断させることを防止していると共に、電気絶縁紙８の隅部を円弧形状としたので、その可能性を低減させている。
【００１９】
また、本実施形態の組電池１では、電気絶縁紙８に、各単電池２の電圧検出線９を予め固定することが可能なため、配線作業の作業性を向上させることができる。更に、電圧検出線９と各単電池２との接続作業を行う場合に、組電池１における絶縁がなされていない状態（電気絶縁紙８等が配置されていない）でハンダ等による配線の接続を行うときにはハンダの垂れやコテ先の接触などによる単電池２間での短絡が起きる危険性があるが、本実施形態の組電池１では、電気絶縁紙８上に特定の一辺を残した矩形状の切り込み１０を複数個形成したので、電気絶縁紙８上に残留している一辺において開閉が可能で扉の如く開くことができるため、特定の単電池２間の接続部だけを露出させた状態で電圧検出線９の接続ができ安全性を向上させることができる。
【００２０】
更に、本実施形態の組電池１では、複数個の円柱状単電池２を俵積み状に配列しているため、組電池１の左右で単電池１本分のデッドスペースが生じてしまい、単電池２が円柱状であるため組電池１の外周に沿った単電池２間に谷状空間がデッドスペース１１となるが、電気絶縁紙８を組電池１に被せたときに、デッドスペース１１の位置に対応させて折り曲げ部１２を形成したので、折り曲げ部１２が組み付け時の位置決めリブとして機能し作業性を向上させることができる。このように、折り曲げ部１２を位置決めリブとして機能させているが、折り曲げ部１２を電気絶縁紙８の最外周よりも大きくすると、電気絶縁紙８から形状を切り出す時の余り部分が多くなりコスト高となる。本実施形態の組電池１では、組電池１の短側面側が、単電池２を俵積み状に配列したときに組電池１の最外周よりも小さい位置でデッドスペース１１が発生するため、この部分を折り曲げ部１２とすることで、電気絶縁紙８の切断時における無駄を少なくし、コストの低減を図っている。
【００２１】
また、本実施形態の組電池１では、単電池２間は単電池間金属ブスバで電気的、機械的に接続されているが、熱の影響を考慮して単電池２間には僅かな隙間が設定されている。従って、耐振動という意味では各単電池２の固定が不足しているため、組電池１全体を一体とする必要がある。このため、組電池１全体を熱収縮シュリンクチューブ１５で被覆することで絶縁性を高めると共に、組電池１全体を一体とすることで持ち運び等の作業性を向上させている。
【００２２】
更に、本実施形態の組電池１では、各単電池２の電圧検出線９等を取り出すための開口部を、円筒状のチューブを熱収縮させることで短側面部に形成したので、単電池２間のデッドスペース１１が生じる空間を有効に利用することができる。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、電気絶縁シートを組電池の外周よりも小さくしたので目視による配置でも組電池外周からはみ出すことを防止でき、電気絶縁シートの表面には配線用リード線が固定されるので配線作業の作業性が向上し、単電池間の接続部に対応する位置に開閉可能な切り込みが形成されているので、配線用リード線を各単電池へハンダ等で接続するときに、切り込みを開いて単電池間の接続部だけを露出させて配線用リード線の接続ができ接続後切り込みを閉じることで、ハンダの垂れやコテ先の接触などによる単電池間の短絡を防止することができ、組立作業の安全性を向上させることができると共に、組電池を構成する単電池本数に増減があっても、電気絶縁シートの加工を変更することで対応ができるので、ユーザのニーズに逸早く対応することができる、という効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用可能な実施形態の組電池を構成する単電池に単電池間金属ブスバを接続した状態を示す外観斜視図である。
【図２】実施形態の組電池を構成する単電池を治具で拘束した状態を示す外観斜視図である。
【図３】単電池に単電池間金属ブスバを接続した後電気絶縁紙を被せた状態を示す実施形態の組電池の外観斜視図である。
【図４】実施形態の組電池に被せられ電圧検出線が固定された電気絶縁紙で、組電池の下側に配置される電池絶縁紙の底面図である。
【図５】実施形態の組電池の外観斜視図である。
【符号の説明】
１ 組電池
２ 単電池
８ 電気絶縁紙（電気絶縁シート）
９ 電圧検出線（配線用リード線）
１２ 折り曲げ部（折り曲げ部分）
１５ 熱収縮シュリンクチューブ

Claims (4)

1. 複数個の柱状単電池を電気的、機械的に接続し、極性を持つ上下に電気絶縁シートを配置した組電池において、前記電気絶縁シートは、前記組電池の外周より小さく、表面に配線用リード線が固定され、かつ、前記単電池間の接続部に対応する位置に開閉可能な切り込みが形成されていることを特徴とする組電池。
2. 前記電気絶縁シートは、前記柱状単電池が配列されて形成される谷状空間に対応する位置に折り曲げ部分を有していることを特徴とする請求項１に記載の組電池。
3. 前記折り曲げ部分は、前記組電池の短側面側に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の組電池。
4. 前記組電池は更に熱収縮シュリンクチューブで覆われており、該熱収縮シュリンクチューブの前記組電池の短側面側に前記配線用リード線を導出する開口部が形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の組電池。

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