JP6170753B2 - 円筒電池収容ケース - Google Patents
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Description
図6は特許文献1記載の円筒電池収容ケースの斜視図で、図6(A)は円筒電池収容を収容して組み付け完了した状態の円筒電池収容ケース、図6(B)は図6(A)の円筒電池収容ケースの分解斜視図である。
図6(A)および図6(B)において、円筒電池収容ケース100は直方体形状をしており、上面部と、これに対向する底面部と、直方体の長手方向に対向する二つの側面部により形成された金属筐体102と、直方体の短手方向に対向する2つの平板状部材であるサイドプレート103とを備えている。
金属筐体102の内部には円筒電池Cが収納される収納室が多数形成されており、この収納室に円筒電池Cが、その軸方向が円筒電池収容ケースの短手方向となるように収納されている。
サイドプレート103は、絶縁性樹脂から成る成型体であり、金属筐体102の短手方向に向かい合うように金属筐体102に固定されている。サイドプレート103には各円筒電池Cの軸と中心が一致する部分に短手方向の貫通孔が設けられており、貫通孔の直径は円筒電池Cの直径よりも小さい。円筒電池Cはサイドプレート103によって挟持されて固定されており、金属筐体102とは絶縁されている。
複数の円筒電池Cは、短冊形状の導電性薄肉金属板で構成されるバスバー104により電気的に直列接続されている。バスバー104はサイドプレート103とは別体の構成になっている。バスバー104の両端部の平面部位は2つの円筒電池Cの電極部に接合されている。両端部の中間の平面部部位(2つの円筒電池Cとの溶接部位間を渡る渡り部)は、円筒電池Cとの接合部位よりも高い位置に配置されて、サイドプレート103を避けるように、円筒電池Cとの溶接部位から直角に折り曲げられて、サイドプレート103の貫通孔間の壁を跨げる位置まで持ち上げられている。
サイドプレート103には、複数の円筒電池Cのそれぞれの電圧を検出するための複数の電圧検出導体を有する電圧検出基板105が設けられている。
サイドプレート103,複数のバスバー104及び電圧検出基板105によってサイドプレートアセンブリ106を構成している。サイドプレートアセンブリ106は複数のねじ109により金属筐体102に固定されている。サイドプレートアセンブリ106の電圧検出基板105と全てのバスバー104はねじ110による締め付け固定により電気的に接続される。
図7(A)は特許文献1記載の円筒電池収容ケースと構造的に同じような円筒電池収容ケースの部分拡大斜視図であり、図7(B)は図7(A)のブロック7Bの拡大図である。
図7(A)において、金属筐体100は2個あり、図7(A)で手前と奥にそれぞれ配置されている。各金属筐体100は同じ構造であり、それぞれに設けられた多数の円筒電池収容室102Rにそれぞれ1個の円筒電池Cが収容される。各円筒電池収容室102Rは内部形状は同じである。また、各円筒電池Cも陽極と陰極を有する同じ円筒形状である。
図7(A)で最右側の上下方向に1列に並ぶ5つの円筒電池収容室102Rには、それぞれ1個の円筒電池Cが例えば陽極側を円筒電池収容室102Rの手前にし、陰極側を円筒電池収容室102Rの奥にして収容されている。
図7(B)において、円筒電池Cが円筒電池収容室102Rにスムーズに収容されるために、円筒電池Cの外径よりも円筒電池収容室102Rの内径が若干大きくなっている。
図8(A)は図7(A)の円筒電池収容ケースの正面図であり、図8(B)は図8(A)の8B−8B矢視断面図であり、図8(C)は図8(B)のブロック8Cの拡大図である。
図8(A)において、最下段の各円筒電池収容室102Rに収容された円筒電池の電極を通る直線8B−8Bで円筒電池Cの長さ方向に円筒電池収容ケース100を切断すると、図8(B)のように、奇数列に位置する円筒電池Cが円筒電池収容ケース100に収容される様子が分かる。各円筒電池Cを収容する各円筒電池収容室102Rは内部に円筒状空間が形成される隔壁100Wで形成されている。
図8(C)は図8(B)のブロック8Cの拡大図である。図8(C)において、円筒電池収容室102Rの内径はT100であり、円筒電池Cの円筒部の外径はTc(Tc<T100)である。これによってその差(T100−Tc)が、円筒電池Cが円筒電池収容室102Rに作業効率良くスムーズに収容されるためクリアランス(ゆとり、隙間)となっている。
しかしながら、多数の円筒電池Cがクリアランスを持って円筒電池収容室102Rに収容されているため、車両の振動時に円筒電池Cが円筒電池収容室102R内でガタツキが生じることとなり、繰り返し応力が発生し、これが長時間続くと円筒電池Cとバスバーとの溶接部が破損したり、バスバー自体が破損する恐れがあった。
また、円筒電池が円筒電池収容室内でガタつかないようにする円筒電池収容ケースとして、特許文献2記載のものがある。特許文献2記載の円筒電池収容ケースは円筒電池をクリアランスを持って収容する円筒電池収容室の側面の端部に、円筒電池側に張り出す突起を形成して、突起間の内径を円筒電池の外径よりも若干小さくして、円筒電池を円筒電池収容室の側面端部の突起間に圧入させることによって、ガタツキを防止している。
円筒電池を円筒電池収容室の側面端部の突起間に圧入させることによって、ガタツキを防止しているため、多数の円筒電池を円筒電池収容室に収容するのに毎回大きな挿入力が必要となり、作業効率が落ちることとなった。
また、車両の振動時に円筒電池が動こうとしても動くことができず、円筒電池と突起の間に大きな抗力が生じることとなり、抗力が繰り返して長時間続くと円筒電池と突起に破損が生じる恐れがあった。
本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、高い振動が発生してもガタつかないようにして破損が生じる恐れのない、しかも円筒電池を低挿入力で円筒電池収容室に収容できる作業効率の良い円筒電池収容ケースを提供することを目的としている。
(1)1個の円筒電池を収容する円筒状の円筒電池収容室を複数個有する円筒電池収容ケースであって、
各前記円筒電池収容室は、複数の切り欠きを有する側壁と、前記切り欠き内に片持ち支持された状態で設けられると共に前記円筒電池の円筒部を押さえるためのツメを有する複数の長尺弾性体と、を備え、
各前記円筒電池収容室に設けられた複数の前記長尺弾性体は、正面視で、前記側壁を含む円周上に間隔を空けて配置され、
複数の前記円筒電池収容室は、互いに平行に隣接するように、且つ、第1の前記円筒電池収容室に設けられた複数の前記長尺弾性体のうちの1つが、正面視で、前記第1の円筒電池収容室に隣接する第2の前記円筒電池収容室に設けられた複数の前記長尺弾性体を含む円周上であって隣接する前記長尺弾性体の間に位置するように、配置されたこと。
(2)前記(1)の円筒電池収容ケースにおいて、各前記円筒電池収容室は、4つの前記長尺弾性体を備えること。
また、円筒電池を低挿入力で円筒電池収容室に収容できるので、作業効率が良くなる。
また、簡単な構成で頑丈な長尺弾性体が形成される。
更には、円筒電池収容室に隣接する円筒電池収容室に形成する長尺弾性体が、正面視で、前記円筒電池収容室に形成する長尺弾性体から円周方向に変位して形成されるので、省スペース化が可能となる。
図1(A)は本発明に係る円筒電池収容ケースに円筒電池を収容した状態の斜視図であり、図1(B)は図1(A)のブロック1Bの拡大図、図2は円筒電池を収容しない状態の本発明に係る円筒電池収容ケースの部分拡大斜視図である。
高電圧大電流用電池装置は、本発明に係る円筒電池収容ケース2個と、複数個の円筒電池と、複数個のバスバーとから構成される。そこで、本発明に係る円筒電池収容ケースについて以下に詳しく説明する。
図1(A)において、本発明に係る円筒電池収容ケース1は2個用いられる。1個は手前に、もう1個はその奥に設けられる。各円筒電池収容ケース1は同じ構造である。2個の円筒電池収容ケース1を互いに重ね合わせて形成される1個の長い円筒電池収容室10に円筒電池Cが1個収容される。収容される円筒電池Cはすべて同じ形状で、陽極と陰極を対向面に有する円筒形状をしている。
以下では、1個の円筒電池収容ケース1について説明する。
円筒電池収容ケース1は略直方体形状をしており、その内部には円筒電池収容室10が、上下方向の1列に5個、横方向に9列の全部で45個設けられている。
円筒電池収容室10に円筒電池Cを収容する場合、最右列(第1列目)の上下方向の5個の円筒電池Cは電極の向きがすべて同じ向き(例えば、手前側が陽極)となるように収容し、そしてその左側の第2列目の上下方向の5個の円筒電池Cは第1列目の円筒電池Cの電極の向きと逆向き(例えば、手前側が陰極)になるように配置されている。
また、第1列目の円筒電池収容室10と2列目の円筒電池収容室10とは上下方向に少しずらして千鳥配置にして、単位体積あたりの電池収容密度を上げている。
さらに、第3列目の上下方向5個の円筒電池収容室10は第1列目の上下方向5個の円筒電池収容室10と同じ高さであり、さらに第4列目の上下方向5個の円筒電池収容室10は第2列目の上下方向5個の円筒電池収容室10と同じ高さである。
以下、同じように、奇数列目の円筒電池収容室10は第1列目の円筒電池収容室10と同じ高さであり、偶数列目の円筒電池収容室10は第2列目の円筒電池収容室10と同じ高さである。
次に、本発明に係る円筒電池収容室10の構造について、図1(A)のブロック1Bの拡大図である図1(B)および図2で説明する。
図1(B)で円筒電池収容室10は円筒状をした円筒電池Cが収容されることのできる内部空間を有する側壁10W(図2参照)から成り、かつ、その側壁10Wの手前側端部から軸方向に側壁中央に向けて切り欠き10S0が形成され、さらにその切り欠き10S0の中に、先端に内側(電池側)に向くツメ10N1(図4(B)参照)が形成された長尺弾性体10K1が切り欠き10S0の底B0に片持ち支持で設けられている。
切り欠きは、円筒電池収容室10の側壁10Wの4箇所に設けられている。その4箇所の位置は、円筒電池収容室10を正面視で丸い時計に見立てて、1個目の切り欠き10S0は時計の0時(12時)の位置に設けられ、2個目の切り欠き10S3は時計の3時の位置に、3個目の切り欠き10S6は時計の6時の位置に、4個目の切り欠き10S9は時計の9時の位置に設けられている。
そして、各切り欠きの中に長尺弾性体が切り欠きの底から片持ち支持で設けられている。
図1(B)および図2において、切り欠き10S0の中に、先端に内側(電池側)に向くツメが形成された長尺弾性体10K1が、切り欠き10S0の底B0に片持ち支持で設けられている。長尺弾性体10K1のツメは円筒電池Cの円筒部を押さえる役目をする。
同じく、3時の位置に設けられた切り欠き10S3には長尺弾性体10K2が切り欠き10S3の底B3に片持ち支持で設けられている。
同じく、6時の位置に設けられた切り欠き10S6には長尺弾性体10K3が切り欠き10S6の底B6に片持ち支持で設けられている。
同じく、9時の位置に設けられた切り欠き10S9には長尺弾性体10K4が切り欠き10S9の底B9に片持ち支持で設けられている。
次に、本発明に係る長尺弾性体10K1〜10K4の形状について図3を用いて説明する。
図3(A)は図1(A)の円筒電池収容ケースの正面図であり、図3(B)は図3(A)の3B−3B矢視断面図であり、図3(C)は図3(B)のブロック3Cの拡大図である。
図3(A)において、円筒電池収容ケース1の最下段の右から第3列目の円筒電池収容室10に収容された円筒電池Cを例に説明する。
第3列目の円筒電池収容室10に収容された円筒電池Cの先端部分を拡大した図3(C)において、円筒電池収容室10の側壁10W(図2)に形成された切り欠き10S3(図2)の底部B3(図2)から片持ち支持で上方に延びる長尺弾性体10K2は脚部10F2と頭部10H2とから構成される。脚部10F2は長尺体でなので、材料自体の持つ弾性により撓むことができる。頭部10H2は内側(電池挿入側)に向けてテーパのついたツメ(突起)10N2が形成されている。
同じく、円筒電池収容室10の側壁10W(図2)に形成された切り欠き10S9(図2)の底部B9(図2)から片持ち支持で上方に延びる長尺弾性体10K4は脚部10F4と頭部10H4とから構成される。脚部10F4は弾性により撓むことができる。頭部10H4は内側(電池挿入側)に向けてテーパのついたツメ(突起)10N4が形成されている。
長尺弾性体10K2のツメ10N2と長尺弾性体10K4のツメ10N4との間隔はTnであり、円筒電池Cの円筒部の外径はTcであり、円筒電池収容室10の内径はT10であり、これらは、式1の関係になっている。
Tn<Tc<T10 ・・・(式1)
すなわち、T10−Tcが円筒電池Cが円筒電池収容室10にスムーズに挿入されるための僅かなクリアランスである。
また、(Tc−Tn)/2が、長尺弾性体10K2、10K4が撓んでその先端のツメ10N2、10N4がそれぞれ変位(後退)する距離である。
次に、図3(C)の長尺弾性体10K2、10K4の作用について図4を用いて説明する。図4(A)は円筒電池を本発明に係る円筒電池収容ケースに収容する直前の断面図、図4(B)は円筒電池を円筒電池収容ケースに収容完了した状態の断面図である。
図4(A)は、円筒電池Cが円筒電池収容ケース1の円筒電池収容室10に挿入される途中で、その先端がまだ長尺弾性体10K2のツメ10N2および長尺弾性体10K4のツメ10N4に接触していない状態である。長尺弾性体10K2および10K4はまだ撓んでいない。
図4(B)は、円筒電池Cが長尺弾性体10K2のツメ10N2および長尺弾性体10K4のツメ10N4に接触してそのテーパを越えてツメ10N2とツメ10N4に挟まれて挿入が完了した状態である。
図4では長尺弾性体10K2、10K4について説明したが、同じことは、長尺弾性体10K1、10K3についても当てはまる。
したがって、1個の円筒電池Cは円筒電池収容室10の側壁に片持ち支持で形成された4個の長尺弾性体10K1〜10K4の頭部のツメ10N1〜10N4によって四方から挟まれた状態で円筒電池収容室10に収容されることとなるので、車両の振動時に円筒電池Cが円筒電池収容室10内で動くと、ツメ10N1〜10N4のどれかが押されてその押されたツメを持つ長尺弾性体が撓み、円筒電池Cの動きを吸収する。このように、10K1〜10K4が接触しているので、電池の前後左右のガタツキを抑え、円筒電池Cとバスバーとの溶接部が破損したり、バスバー自体が破損する恐れがない。
また、長尺弾性体10K1〜10K4の頭部のツメ10N1〜10N4によって四方から挟まれた状態で円筒電池Cが円筒電池収容室10に収容されるので、円筒電池のセンタリングがなされており、電池とバスバーの溶接位置出しが容易となる。
そして、円筒電池収容ケース自身により電池保持をするので、他の保持部品が不要となり、部品点数の削減となる。
本発明に係る円筒電池収容ケース1は、以上説明した円筒電池収容室10が多数個上下方向および横方向に同じように配置されることで目的を達成することができるが、さらに好ましい円筒電池収容ケース1としては、上記円筒電池収容室10と次に述べる円筒電池収容室10’との混成から成るものがある。
そこで、円筒電池収容室10’の構造について説明する。
図1(B)に本発明に係る円筒電池収容室10’が示されている。
円筒電池収容室10’は、円筒電池収容室10と同じく、円筒電池収容室10の側壁に4個の長尺弾性体10’K1〜10’K4が片持ち支持で形成され、その各先端の頭部にツメが形成されている。円筒電池収容室10と円筒電池収容室10’異なるのは、4個の長尺弾性体を設ける位置である。
円筒電池収容室10では、4個の長尺弾性体を、時計に見立てて、12時の位置に切り欠き10S0、3時の位置に切り欠き10S3、6時の位置に切り欠き10S6、9時の位置に切り欠き10S9が形成されたが、円筒電池収容室10’では、周方向に45度シフトさせて、短針に指す位置が1時30分の位置と、4時30分の位置と、7時30分の位置と、10時30分の位置に、それぞれ切り欠きを形成している。
そして、各切り欠きの中に、円筒電池収容室10と同じ形状の長尺弾性体10’K1〜10’K4が各切り欠きの底から片持ち支持で設けられている。
このようにすることで、長尺弾性体10’K1〜10’K4が長尺弾性体10K1〜10K4と互い違いに配置されることになるため、省スペース化が可能となる。
例えば円筒電池収容室10’は長尺弾性体10’K4(第1長尺弾性体)とこれに隣接する長尺弾性体10’K1(第2長尺弾性体)とを有すると、この円筒電池収容室10’の隣の列にある円筒電池収容室10に形成される長尺弾性体10K3は、正面視で、前記第1長尺弾性体と前記第2長尺弾性体との中間部位に形成される。
以上説明した円筒電池収容ケース2個と複数個の円筒電池と複数個のバスバーとを組み合わせることで高電圧大電流用電池装置Aが完成する。
図5は本発明に係る円筒電池収容ケース1を2個を含む高電圧大電流用電池装置Aの分解斜視図である。図5において、高電圧大電流用電池装置Aは、本発明に係る円筒電池収容ケース1の2個をそれぞれの長尺弾性体が形成された側の面が背中合わせになるように重ね合わせ、重ね合わせてできた1個の長い円筒電池収容室10に円筒電池Cが1個収容される。円筒電池収容室10は第1列目には上下方向の1列に5個、横方向に6列の全部で30個形成される。
第1列目の上下方向の5個の円筒電池収容室10に円筒電池C1が5個同じ向きに収容される。そして第2列目の上下方向の5個の円筒電池C2はすべて第1列目の円筒電池C1の電極の向きと逆向きになるように配置されている。
以下、同じように、奇数列目の円筒電池C3、C5、C7、C9は円筒電池C1と同じ向きに収容され、偶数列目の円筒電池C4、C6、C8は円筒電池C2と同じ向きに収容される。
バスバー11は、1列用バスバー11−1、11−10と、2列用バスバー11−2、11−4、11−6、11−8と、11−3、11−5、11−7、11−9の2種類ある。
1列用バスバー11−1は、第1列目の上下方向の5個の円筒電池C1の各陰極に突起L1が溶接接続される。
2列用バスバー11−2は、第1列目の上下方向の5個の円筒電池C1の各陽極にバスバー11−2の突起R2が溶接接続されると共に第2列目の上下方向の5個の円筒電池C2の各陰極にバスバー11−2の突起L2が溶接接続される。
2列用バスバー11−3は、第2列目の上下方向の5個の円筒電池C2の各陽極にバスバー11−3の突起R3が溶接接続されると共に第3列目の上下方向の5個の円筒電池C3の各陰極にバスバー11−3の突起L3が溶接接続される。
2列用バスバー11−4は、第3列目の上下方向の5個の円筒電池C3の各陽極にバスバー11−4の突起R4(図で見えない)が溶接接続されると共に第4列目の上下方向の5個の円筒電池C4の各陰極にバスバー11−4の突起L4(図で見えない)が溶接接続される。
2列用バスバー11−5は、第4列目の上下方向の5個の円筒電池C4の各陽極にバスバー11−5の突起R5が溶接接続されると共に第5列目の上下方向の5個の円筒電池C5の各陰極にバスバー11−5の突起L5が溶接接続される。
以下、同じように繰り返し、最後は、1列用バスバー11−10が第9列目の上下方向の5個の円筒電池C9の各陽極に突起R10が溶接接続される。
このようにして、並列接続された5個の円筒電池群が9個直列接続されることで、高電圧大電流用電池装置Aが出来上がる。
円筒電池収容ケース1の各円筒電池収容室には本発明に係る長尺弾性体がそれぞれ設けられているので、高い振動が発生しても破損が生じる恐れはない。
上記のように、本発明に係る円筒電池収容ケースによれば、高い振動が発生してもガタつかないので、電池とバスバーとの溶接部が破損したり、バスバー自体が破損する恐れがない。
また、円筒電池を低挿入力で円筒電池収容室に収容できるので、作業効率が良くなる。
また、簡単な構成で頑丈な長尺弾性体が形成されることができる。
さらに、円筒電池収容室に隣接する円筒電池収容室に形成する長尺弾性体が、正面視で、前記円筒電池収容室に形成する長尺弾性体から円周方向に変位して形成されるので、省スペース化が可能となる。
1 円筒電池収容ケース
10、10’ 円筒電池収容室
10K1〜10K4、10’K1〜10’K4 長尺弾性体
10N1〜10N4 ツメ
10S0〜10S9 切り欠き
10W 側壁
11 バスバー
B0〜B9 切り欠きの底
L1、R2、・・・R10 突起
C 円筒電池
Claims (2)
- 1個の円筒電池を収容する円筒状の円筒電池収容室を複数個有する円筒電池収容ケースであって、
各前記円筒電池収容室は、複数の切り欠きを有する側壁と、前記切り欠き内に片持ち支持された状態で設けられると共に前記円筒電池の円筒部を押さえるためのツメを有する複数の長尺弾性体と、を備え、
各前記円筒電池収容室に設けられた複数の前記長尺弾性体は、正面視で、前記側壁を含む円周上に間隔を空けて配置され、
複数の前記円筒電池収容室は、互いに平行に隣接するように、且つ、第1の前記円筒電池収容室に設けられた複数の前記長尺弾性体のうちの1つが、正面視で、前記第1の円筒電池収容室に隣接する第2の前記円筒電池収容室に設けられた複数の前記長尺弾性体を含む円周上であって隣接する前記長尺弾性体の間に位置するように、配置されたことを特徴とする円筒電池収容ケース。 - 各前記円筒電池収容室は、4つの前記長尺弾性体を備えることを特徴とする請求項1記載の円筒電池収容ケース。
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