JP4961627B2

JP4961627B2 - 電池ホルダおよび組電池

Info

Publication number: JP4961627B2
Application number: JP2000221775A
Authority: JP
Inventors: 豪範土屋; 晴義山下
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2000-07-24
Filing date: 2000-07-24
Publication date: 2012-06-27
Anticipated expiration: 2020-07-24
Also published as: JP2002042753A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電池ホルダおよび組電池に関し、詳しくは、外周面が導電性材料により形成された電池を挟持することにより保持する電池ホルダおよび外周面が導電性材料により形成された複数の電池を備える組電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の組電池としては、金属または金属と樹脂とにより形成された発電要素収納容器に発電要素を収納してなる単電池を樹脂により形成された単電池収納容器に１個または２個以上収納したものが提案されている（例えば、特開２０００−１１９７５号公報など）。この組電池では、発電要素収納容器の耐圧（Ｐ１）と温度（Ｔ）との関係を表わす関数Ｐ１＝ｆ１（Ｔ）と、単電池収納容器の変形圧（Ｐ２）と温度（Ｔ）との関係を表わす関数Ｐ２＝ｆ２（Ｔ）とを導入し、ｆ２（Ｔ）≧ｆ１（Ｔ）、即ちＰ２≧Ｐ１となるようにして、単電池の発熱による膨張に対応できるものとしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、こうした組電池では、単電池を複数収納したときの対応については考慮されていない。単電池収納容器に外周面が金属材料により形成された単電池を複数収納する場合には、単電池間の絶縁や単電池を直列または並列に接続するための接続要素に対する考慮が必要となる。また、複数の単電池の温度管理を適切に行なう必要もある。さらに、複数の単電池を組み付ける際の作業性の良し悪しも問題となる。
【０００４】
本発明の電池ホルダは、外周面が導電性材料により形成された電池を複数組み付けて組電池にする際の単電池間の絶縁を確保することを目的の一つとする。また、本発明の電池ホルダは、単電池の外周面に熱交換媒体を供給して単電池を冷却または加温可能にすることを目的の一つとする。さらに、本発明の電池ホルダは、複数の単電池を組み付ける際の作業性の向上を目的の一つとする。あるいは、本発明の電池ホルダは、単電池を直列または並列に接続する際の接続の容易化を図ることを目的の一つとする。
【０００５】
本発明の組電池は、各単電池の温度管理をより適切に行なうことを目的の一つとする。また、本発明の組電池は、組み付け性の向上を目的の一つとする。
【０００６】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
本発明の電池ホルダおよび組電池は、上述の目的の少なくとも一部を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
本発明の電池ホルダは、
外周面が導電性材料により形成された電池を挟持することにより保持する電池ホルダであって、
少なくとも表面が非導電性材料により形成され、対向する外縁部に前記電池を保持する保持部が形成されてなる
ことを要旨とする。
【０００８】
この本発明の電池ホルダでは、電池を挟持する際に、少なくとも表面が非導電性材料により形成され対向する外縁部に形成された保持部で外周面が導電性材料により形成された電池を保持する。これにより単電池の絶縁を得ることができる。
【０００９】
こうした本発明の電池ホルダにおいて、前記保持部は、前記電池と共に交互に積層されたときに隣接する電池を保持するよう両面に形成されてなるものとすることもできる。こうすれば、電池間の絶縁を得ながら電池と電池ホルダとを交互に積層することができる。
【００１０】
また、本発明の電池ホルダにおいて、電池を挟持したときに保持部が形成される一対の保持外縁部の間を連絡し、互いに対向する一対の連絡外縁部と、連絡外縁部に設けられ流体が出入する流体出入口となる開口部と、一対の保持外縁部と、一対の連絡外縁部と協働して、流体出入口からの流体が流れる流路となる複数の開口空間を形成する複数のリブと、を備えるものとすることもできる。こうすれば、外部から流体流路に熱交換媒体を供給することにより電池の温度管理を行なうことができる。また、リブと保持外縁部または連絡外縁部との間、またはリブ間の開口された部位を流体流路として構成することができる。
【００１１】
さらに、本発明の電池ホルダにおいて、前記電池を挟持して保持した状態で固定する固定部が形成されてなるものとすることもできる。こうすれば、電池を保持した状態で固定することができる。
【００１２】
本発明の組電池は、
外周面が導電性材料により形成された複数の電池を備える組電池であって、
保持部が両面に形成された態様の各種態様の本発明の電池ホルダと前記電池とを交互に積層してなる
ことを要旨とする。
【００１３】
この本発明の組電池では、保持部が両面に形成された態様の各種態様の本発明の電池ホルダと外周面が導電性材料により形成された電池とを交互に積層して構成するから、本発明の電池ホルダが奏する効果、即ち電池間の絶縁の確保や電池と電池ホルダの積層の容易性などの効果により作業性よく容易に組電池を構成することができる。
【００１４】
こうした本発明の組電池において、前記電池ホルダと前記電池とを交互に積層してなる積層体に積層方向に力を作用させて拘束する拘束手段を備えるものとすることもできる。こうすれば、電池ホルダと電池とに均等な拘束力を作用させることができる。
【００１５】
また、本発明の組電池において、電池ホルダは流体流路形成部とその出入口が形成された態様であり、前記出入口を介して前記流体流路に熱交換媒体を給排する熱交換媒体給排手段を備えるものとすることもできる。こうすれば、熱交換媒体の給排量を調節することにより電池を適正な温度に管理することができる。この態様の本発明の組電池において、前記熱交換媒体給排手段は、前記電池ホルダと前記電池とからなる積層体の長さと略同一の長さに亘る前記熱交換媒体の供給口と、該積層体の長さと略同一の長さに亘る前記熱交換媒体の排出口とを備えるものとすることもできる。こうすれば、積層体全体に熱交換媒体を供給すると共に積層体全体から熱交換媒体を排出することができるから、積層体を構成する各電池をより均等な温度に調節することができる。更にこの態様の本発明の組電池において、前記供給口は前記流体流路の入口に面して配置され、前記排出口は前記流体流路の出口に面して配置されてなるものとすることもできる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を実施例を用いて説明する。図１は、本発明の一実施例である電池ホルダ３０と電池２０と積層してなる組電池１０の一部を分解して示す分解斜視図である。図示するように、組電池１０は、電池２０と電池ホルダ３０とを交互に複数積層して構成される。
【００１７】
電池２０は、例えばリチウムイオン電池としての発電部を外周面が導電性材料（例えば、金属）により形成された電槽に収納されて構成されており、図中左端部の上下に正負の電極２２を備える。
【００１８】
電池ホルダ３０は、非導電性材料（例えば、ポリプロピレンなどの樹脂等）により形成されており、図中上下に延びる左右の外縁部３２，３４の表裏両側の内側には電池２０の外周と整合して電池２０を保持する電池保持部３６が形成されている。図２は、組電池１０における図１のＡ−Ａ線断面を例示する断面図である。図示するように、電池２０は電池ホルダ３０の外縁部３２，３４の電池保持部３６によって挟持されて保持されている。
【００１９】
図中左側の外縁部３２の表裏両側の上部および下部には、二つの半円形の切欠として形成された電極接続部３８が形成されており、電池２０の正負の電極２２が電池ホルダ３０の図中左側に突出するようになっている。二つの外縁部３２，３４は、その厚みより薄く形成された上下の連絡外縁部４２，４４によって連絡されており、この上下の連絡外縁部４２，４４は、三つのリブ４６によって接続されている。こうした外縁部３２，３４と連絡外縁部４２，４４とリブ４６とにより四つの開口空間４８が形成される。図３は、組電池１０における図１のＢ−Ｂ線断面を例示する断面図である。図示するように、上下の連絡外縁部４２，４４は、断面が略五角形に形成されており、連絡外縁部４２，４４の両側には組電池１０との間に開口部５０が形成されている。また、三つのリブ４６により形成された四つの開口空間４８は、電池１０間の冷却風の流路５２を形成し、開口部５０から供給された冷却風により電池２０が冷却できるようになっている。なお、三つのリブ４６は、電池２０が発熱に伴って膨張したときに隣り合う電池２０と接触しないように電池２０を絶縁できれば、積層したときに電池２０に接触するよう形成してもよいし接触しないように形成してもよい。
【００２０】
また、外縁部３２，３４の対向する角部近傍には、電池２０と電池ホルダ３０とを積層した積層体を拘束すると共に積層体に面圧を作用させるための拘束ボルト用の貫通孔５４を有する拘束部５６が形成されている。なお、拘束部５６を形成する代わりに、図４に例示するように、積層体の両端にエンドプレート５８を配置すると共に拘束ボルト５９を用いてエンドプレート５８を締め上げるものとしてもよい。
【００２１】
図５は組み付けた組電池１０を冷却風を供給する冷却装置６０に取り付けた状態を例示する説明図であり、図６は図５に例示する冷却装置６０の断面図である。冷却装置６０は、図示するように、組電池１０を配置可能に断面がクランク状の中空部を形成するケース６２と、このケース６２の冷却風の吸入口６４に取り付けられたクロスフローファン６６とから構成されている。吸入口６４は、組電池１０の積層方向の長さと略同一の長さに形成されており、クロスフローファン６６により吸入された冷却風が電池ホルダ３０の連絡外縁部４４と電池２０とにより形成される開口部５０へ供給されるようにこの開口部５０に面するように形成されている。ケース６２の吸入口６４と対向する端部には、冷却風の排気口６８が、組電池１０の積層方向の長さと略同一の長さとなると共に電池ホルダ３０の連絡外縁部４２と電池２０とにより形成される開口部５０に面するように形成されている。したがって、クロスフローファン６６により吸入された冷却風は、組電池１０を構成する各電池２０と電池ホルダ３０の連絡外縁部４４とにより形成される各開口部５０に略均等に供給され、各電池２０間に形成される冷却風の流路５２を通って電池２０を冷却し、各電池２０と電池ホルダ３０の連絡外縁部４２とにより形成される各開口部５０から略均等に排気される。
【００２２】
以上説明した実施例の電池ホルダ３０によれば、外周面が導電性材料により形成された電池２０の絶縁を確保しながら電池２０を保持することができる。しかも、両側に電池保持部３６を形成したから、電池２０と交互に積層することができる。また、実施例の電池ホルダ３０によれば、外縁部３２，３４に電極接続部３８を形成することにより各電池２０の正負の電極２２の容易に接続することができる。更に、実施例の電池ホルダ３０によれば、電池２０と共に積層したときに連絡外縁部４２，４４と電池２０とにより開口部５０を形成すると共に隣り合う電池２０間に冷却風の流路５２を形成するから、電池２０の温度管理の容易化を図ることができる。また、連絡外縁部４２，４４を三つのリブ４６により接続し、隣り合う電池２０が発熱により膨張したときでも絶縁するように形成したから、隣り合う電池２０がショートするのを防止することができる。この他、実施例の電池ホルダ３０によれば、外縁部３２，３４に拘束部５６を形成したから、組電池１０を構成したときに容易に各電池２０に面圧を作用させることができると共に各電池２０を固定することができる。
【００２３】
実施例の組電池１０によれば、組電池１０の積層方向の長さと略同一の長さとなると共に電池ホルダ３０の連絡外縁部４２，４４と電池２０とにより形成される開口部５０に面する吸入口６４と排気口６８とを備える冷却装置６０にセットすることにより、組電池１０を構成する各電池２０を均等に冷却することができる。
【００２４】
実施例の電池ホルダ３０では、非導電性材料により形成することにより電池２０の絶縁を得るものとしたが、電池２０の絶縁が確保できればよいから、電池ホルダ３０の電池２０と接触する部分（例えば電池保持部３６）や電池２０の膨張などにより電池２０と接触する可能性がある部分（例えばリブ４６）の少なくとも表面が非導電性材料により形成されていれば、内部や他の部分については如何なる材料で形成してもよい。また、電池２０の冷却効果を考慮すれば、電池ホルダ３０を形成する材料としては非導電性を有すると共に熱伝導性の高い材料が特に望ましい。
【００２５】
実施例の電池ホルダ３０では、連絡外縁部４２，４４を三つのリブ４６により接続したが、隣り合う電池２０が発熱により膨張したときでも接触しないものとすればリブ４６を備えないものとしてもよい。もとより、リブ４６の数は幾つであってもかまわない。
【００２６】
実施例の電池ホルダ３０では、連絡外縁部４２，４４を外縁部３２，３４より薄く形成することにより電池２０との間に開口部５０が形成されるものとしたが、連絡外縁部４２，４４を外縁部３２，３４と同一の厚みに形成すると共に開口部５０に相当するものとして連絡外縁部４２，４４に冷却風の流路５２に連通する貫通孔を形成するものとしてもよい。
【００２７】
実施例の電池ホルダ３０では、外縁部３２，３４に電池２０の外周に整合する電池保持部３６を形成するものとしたが、電池２０を保持できればよいから、電池保持部３６を電池２０の外周の一部に整合するよう形成するものとしてもよい。
【００２８】
以上、本発明の実施の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例である電池ホルダ３０と電池２０と積層してなる組電池１０の一部の構成を分解して示す分解斜視図である。
【図２】組電池１０における図１のＡ−Ａ線断面を例示する断面図である。
【図３】組電池１０における図１のＢ−Ｂ線断面を例示する断面図である。
【図４】変形例の組電池の拘束の様子を例示する構成図である。
【図５】組電池１０を冷却装置６０に取り付けた状態を例示する説明図である。
【図６】図５に例示する冷却装置６０の断面図である。
【符号の説明】
１０組電池、２０電池、２２正負の電極、３０電池ホルダ、３２，３４外縁部、３６電池保持部、３８電極接続部、４２，４４連絡外縁部、４６リブ、４８開口空間、５０開口部、５２冷却風の流路、５４貫通孔、５６拘束部、５８エンドプレート、５９拘束ボルト、６０冷却装置、６２ケース、６４吸入口、６６クロスフローファン、６８排気口。

Claims

外周部が導電性材料により形成された電池を挟持することにより保持する電池ホルダであって、少なくとも表面が非導電性材料により形成され、
前記電池を挟持したときに前記電池を保持する保持部が形成され、互いに対向する一対の保持外縁部を備え、
前記保持外縁部は、前記電池と共に交互に積層したときに、隣接する前記電池を保持するように、両面に前記保持部が形成されることを特徴とする電池ホルダ。
前記一対の保持外縁部の間を連絡し、互いに対向する一対の連絡外縁部と、
前記連絡外縁部に設けられ流体が出入する流体出入口となる開口部と、
前記一対の保持外縁部と、前記一対の連絡外縁部と協働して、前記流体出入口からの流体が流れる流路となる複数の開口空間を形成する複数のリブと、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の電池ホルダ。
前記電池を挟持して保持した状態で固定する固定部を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電池ホルダ。
外周面が導電性材料により形成された複数の電池を備える組電池であって、
請求項１から請求項３のいずれか１に記載の前記電池ホルダと前記電池とを交互に積層した積層体として構成されることを特徴とする組電池。
前記積層体に、積層方向に力を作用させて拘束する拘束手段を備えることを特徴とする請求項４に記載の組電池。
請求項４または請求項５に記載の組電池であって、
前記電池ホルダは、
請求項２に記載の前記電池ホルダ、または、
請求項２に記載の前記電池ホルダであって、前記電池を挟持して保持した状態で固定する固定部を備える前記電池ホルダであり、
前記開口部を介して、前記開口空間に、熱交換媒体を給排する熱交換媒体給排手段を備えることを特徴とする組電池。
前記熱交換媒体給排手段は、前記積層体の長さと同一の長さに亘る前記熱交換媒体の供給口と、前記積層体の長さと同一の長さに亘る前記熱交換媒体の排出口とを備えることを特徴とする請求項６に記載の組電池。
前記供給口は、前記流体出入口のうち、流体入口となる前記開口部に面して配置され、排出口は、前記流体出入口のうち、流体出口となる前記開口部に面して配置されることを特徴とする請求項７に記載の組電池。