JPH09219182A - 円筒型電池の保持構造体およびその方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 振動などが発生する環境においても円筒型電
池を確実に保持し、かつ円筒型電池の破損を防ぐ構成を
提供する。 【解決手段】 ケース１１は、複数の円筒型電池１を横
に寝かせた状態で保持する。上下方向に互いに隣接する
円筒型電池１どうしの間にスペーサー１３を設ける。各
スペーサー１３は円筒型電池１の外周面と面接触する接
触面を２つ有し、各接触面に円筒型電池１を面接触させ
るようにして円筒型電池１を保持する。仕切板１５は、
ケース１１内で円筒型電池１を列ごとに仕切り、円筒型
電池１が左右方向にずれるのを防ぐ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、円筒型電池を保持・固
定する構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、電気自動車（ＥＶ：Electric Veh
icle）の開発や電動式フォークリフトの実用化などによ
り、大型蓄電池の需要が高まっている。１つの蓄電池
（電池セル）からは、１〜４Ｖ程度（例えば、ニッケル
水素系は、１．２Ｖ）の電圧を取り出すことができる。
そして、蓄電池を利用して電気自動車用のバッテリーの
ような高電圧を得る場合には、通常、多数の電池セルを
直列に接続する。このように、多数の電池セルを必要と
する用途においては、特に、蓄電池の重さ当たりに取り
出すことができる電気量を大きくしたいという要求が強
い。

【０００３】ところで、大型電池の形状としては、角型
と円筒型が知られている。角型電池は、通常、直方体形
状の１つの面に正極用端子および負極用端子が設けられ
ており、それらの端子が上方に位置するようにして使用
される。このため、角型電池を使用する場合は、それを
搭載するために、電池の高さよりも高いスペースが必要
となる。

【０００４】一方、円筒型電池は、通常、円筒形状の両
端にそれぞれ正極用端子および負極用端子が設けられて
おり、電池自体を縦に立てた状態で使用してもよいし、
横に寝かせた状態で使用してもよい。このため、円筒型
電池は、搭載側により規制された狭いスペースを有効に
利用して搭載することができる。このように、円筒型電
池は、その搭載方法に制限が少ないので、「ポジション
フリー」と呼ばれることがある。

【０００５】ここで、一般的な円筒型電池の構成を簡単
に説明する。円筒型電池は、円筒型の金属筒を電槽と
し、その金属筒の中に電解液および電極板が入れられて
いる。そして、一方の端部を正極端子とし、他方の端部
を負極端子としている。電槽である金属筒は、通常、負
極端子に接続されている。正極端子と負極端子との間、
すなわち、正極端子と金属筒との間は、例えばガスケッ
トによって絶縁されている。また、負極と接続されてい
る金属筒（電槽）は、絶縁被覆されている。

【０００６】円筒型電池を使用する場合は、転がらない
ように所定の位置に保持するための構成が必要になる。
特に、高電圧を得るために多数の電池を搭載する場合に
は、複数の円筒型電池を箱（ケース）等に入れて保持す
ることが多い。箱の形状は、角型電池との互換性を考慮
するのであれば、角型電池を複数個並べたときの形状と
同じにする。

【０００７】図５は、円筒型電池を角型ケースに入れて
保持する場合の従来の構成を示す図である。図５では、
例えば１８本の円筒型電池を角型ケースに入れて保持
し、それら円筒型電池を直列に接続して高電圧を取り出
す例を示している。また、ここでは、円筒型電池を横に
寝かせた状態で保持している。

【０００８】ケース１０１は、１８本の円筒型電池１−
１〜１−１８を横に寝かせた状態で３列６段保持する構
成である。円筒型電池１−１〜１−１８は、直列に接続
されている。以下では、上記１８本の円筒型電池をケー
ス１０１に収納して直列接続したものを電池モジュール
を呼ぶ。

【０００９】円筒型電池１−１，１−３，１−
５，．．．，１−１７は、紙面手前側に正極（陽極）が
位置し、円筒型電池１−２，１−４，１−６，．．．，
１−１８は、紙面手前側に負極（陰極）が位置してい
る。隣接する円筒型電池どうしの間は、接続端子２で接
続されている。たとえば、円筒型電池１−２の負極と円
筒型電池１−３の正極とが接続端子２で電気的に接続さ
れている。また、同図では示されていないが、たとえ
ば、円筒型電池１−１の負極と円筒型電池１−２の正極
とが接続端子２で電気的に接続されている。そして、電
池モジュールの出力は、円筒型電池１−１の正極および
円筒型電池１−１８の負極にそれぞれ接続された出力端
子３を介して取り出される。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記構成の
電池モジュールを、たとえば、電気自動車などに搭載す
ることを想定すると、電池モジュールには走行時の振動
による負荷、衝撃が加わり、以下のような問題が生じ
る。

【００１１】円筒型電池１−１〜１−１８は、その外周
面を互いに接触しながらケース１０１内に保持される
が、外周面どうしを互いに接触させると、その接触部は
線接触となり、接触面積が非常に小さくなる。したがっ
て、振動などによって円筒型電池どうしが衝突すると、
その接触部に衝撃力が集中し、円筒型電池の外周面の絶
縁被覆が破れたり、電槽自体が壊れたりする恐れがあ
る。円筒型電池の外周面の絶縁被覆が破れると、負極に
接続されている電槽が露出されるので、円筒型電池どう
しが短絡することがある。

【００１２】円筒型電池１−１〜１−１８は、振動によ
ってケース１０１内での位置がずれる可能性がある。各
円筒型電池の位置が個々に独立してずれると、それらの
間の距離がかわるので、円筒型電池間を接続する接続端
子２に負荷がかかる。この結果、接続端子２が変形した
り、場合によっては、円筒型電池自体が破損（密閉性の
破壊など）する恐れがあった。

【００１３】本発明の課題は、振動などが発生する環境
においても円筒型電池を確実に保持し、かつ円筒型電池
の破損を防ぐ構成を提供することである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、複数の円筒型
電池を保持する構造に関する。保持する円筒型電池の外
周面の一部と面接触する形状の接触面を複数有するスペ
ーサーを用いる。上記接触面にそれぞれ円筒型電池の外
周面の一部を面接触させることにより複数の円筒型電池
を保持する。

【００１５】上記構成において、隣接する円筒型電池ど
うしが互いに接触することがないように上記スペーサー
を介在させる。また、複数の円筒型電池を横に寝かせた
状態で上下に積み重ねて保持する場合には、少なくとも
上下方向に互いに隣り合った円筒型電池どうしが互いに
接触することがないように上記スペーサーを介在させ
る。

【００１６】各円筒型電池は、その外周面部をスペーサ
ーに設けられた接触面と面接触して保持される。即ち、
各円筒型電池は大きな接触面積で保持される。このた
め、円筒型電池に対して振動などによる衝撃が発生した
場合には、その衝撃は接触面全体に分散されるので、円
筒型電池の所定箇所に衝撃が集中することはなく、円筒
型電池が損傷することはない。また、各円筒型電池は大
きな接触面積で保持されるので、所定の位置に確実に固
定される。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態について図面を
参照しながら説明する。以下では、複数の円筒型電池を
組み込んだ電池モジュールを採り上げて説明する。適用
例としては、たとえば、電気自動車の駆動用電源として
搭載されるバッテリであり、大型の蓄電池を想定する。

【００１８】図１は、本発明の一実施形態の電池モジュ
ールの構成を示す図である。本実施形態は、円筒型電池
を横に寝かせた状態で保持する構成を想定する。すなわ
ち、図１(a) に示すように、例えば１８本（または３６
本）の円筒型電池１を横に寝かせた状態で３列６段保持
する。円筒型電池１は、高電圧を得るために接続端子２
を用いて直列に接続されている。また、この電池モジュ
ールの出力は、出力端子３から取り出される。これらの
接続構成は、基本的に図５を参照しながら説明した通り
である。

【００１９】ケース１１は、横に寝かせた円筒型電池１
を３列６段収納する。ケース１１の外形寸法は、たとえ
ば、角型の電池と互換性のある形状とする。ケース１１
の上面および下面の内壁には、図２(a) に示すように、
円筒型電池１の外周面と面接触しながら円筒型電池１を
保持するための凹部１２が設けられている。即ち、凹部
１２の曲率は、円筒型電池１の円の曲率と同じである。

【００２０】スペーサー１３は、上下方向に互いに隣接
する円筒型電池１どうしの間に設けられる。スペーサー
１３は、図２(b) に示すように、円筒型電池１の外周面
の一部と面接触する接触面１４を２つ有する。接触面１
４の曲率は、円筒型電池１の円の曲率と同じである。ス
ペーサー１３の長さは、たとえば、円筒型電池１の長さ
と同じにする。また、スペーサー１３は、軽量であるこ
と、および絶縁性を有することが望ましいので、例え
ば、合成樹脂で形成する。

【００２１】仕切板１５は、ケース１１内に保持される
円筒型電池１を列ごとに仕切るための板状の部材であ
る。この仕切板１５も、スペーサー１３と同様に、例え
ば、合成樹脂で形成する。

【００２２】図１(b) に示す蓋２１は、ケース１１から
円筒型電池１が外に出てしまうのを防ぐために図３に示
すようにケース１１に取り付けられる。図３は、図１
(a) に示した電池モジュールを側方から見た図であり、
ケース１１の内部が見えるように描いている。図３にお
いては、３６本（３×６×２）の円筒型電池１がケース
１１に収容されている例を示している。蓋２１は、通気
孔２２を有し、電池モジュールに２枚取り付けられる。

【００２３】本実施形態の電池モジュールは、円筒型電
池１を寝かせた状態で積み上げる構成において、列間を
仕切るための仕切板１５を設けたので、振動が激しい環
境にこの電池モジュールを搭載した場合においても、各
円筒型電池１が横方向にずれることはない。また、各円
筒型電池１は、接触面１４あるいは凹部１２と面接触し
ているので、大きな接触面積で保持されることになり、
確実に固定される。

【００２４】上記電池モジュールを電気自動車などに搭
載した場合を想定すると、走行時の振動は、主に上下方
向の衝撃として円筒型電池１に加わる。本実施形態のケ
ース１１およびスペーサー１３は、このことを考慮して
いる。すなわち、スペーサー１３は、上下方向に互いに
隣接する円筒型電池１どうしの間に介在し、各接触面１
４と円筒型電池１の外周面とが面接触するように設けら
れる。また、ケース１１の上面および下面の内壁には凹
部１２が設けられており、ケース１１内の最上段および
最下段の円筒型電池１の外周面と凹部１２とが面接触す
るように円筒型電池１が組み込まれる。

【００２５】上記構成とすれば、各円筒型電池１は、そ
の上下方向では、ケース１１の凹部１２またはスペーサ
ー１３の接触面１４と面接触することになる。このた
め、上下方向の衝撃が発生した場合、そに衝撃は面全体
に分散するので、円筒型電池１の特定箇所に大きな衝撃
が加わることはなく、円筒型電池１の外周面の被覆が破
れたり、円筒型電池１の電槽が破壊されることはない。
このため、円筒型電池どうしが互いに電気的に短絡する
ことを回避できる。

【００２６】円筒型電池１を、蓄電池（たとえば、ニッ
ケル水素系）とすると、各円筒型電池１は、電池モジュ
ール単位で充電または放電される。蓄電池の充放電時、
特に充電時にはかなりの発熱を伴う。このため、複数の
円筒型電池が組み込まれる電池モジュールは、放熱性を
考慮する必要がある。

【００２７】本実施形態では、蓋２１に通気孔２２を設
けたので、図３において、左右方向に冷却風を流すこと
ができる。ケース１１の内部では、円筒型電池１どうし
の間にスペーサー１３を設けたが、スペーサー１３は、
円筒型電池１の外周面の一部のみに接触する構造なの
で、冷却風を通過させるための隙間が確保される。した
がって、各円筒型電池１どうしの間に冷却風を通過させ
ることができ、円筒型電池１が冷却される。

【００２８】また、各スペーサー１３を熱伝導媒体とし
て利用することも可能である。すなわち、スペーサー１
３は、円筒型電池１と面接触しているので、円筒型電池
１で生成された熱はスペーサー１３に伝わりやすい。こ
の場合、スペーサー１３は、熱伝導性の良い材料で形成
する。ただし、スペーサー１３を金属で形成する場合
は、絶縁被覆を施しておくことが望ましい。また、スペ
ーサー１３にヒートシンク等を形成あるいは接続すれ
ば、放熱効果がより高まる。

【００２９】上記実施形態では、スペーサー１３の長さ
を円筒型電池１の長さと同じとしたが、この構成に限定
されるものではない。たとえば、スペーサー１３を円筒
型電池１の長手方向に複数個設けるようにしてもよい。
また、たとえば、図３において、横方向に２つ並べて設
けられている円筒型電池１にまたがるようにスペーサー
を設けるようにしてもよい。

【００３０】上記実施形態では、各スペーサーが２つの
接触面を有する構成を示したが、他の形状であってもよ
い。例えば、図４(a) に示すように、円筒型電池１を最
密充填でケース内に組み込む場合は、各スペーサー３１
がそれぞれ３つの接触面を有する形状にする。また、図
４(b) に示すように、各円筒型電池１どうしが接触しな
いように、４つの接触面を有するスペーサー３２を用い
てもよい。特に、この場合は、前記実施例における仕切
板１５を省略することも可能である。

【００３１】上記構成以外にも、各スペーサーに接触面
を介して円筒型電池を面接触させる数はいくつであって
も良く、また、スペーサーにおける面接触の位置がどこ
にあってもよい。すなわち、各円筒型電池間に介されて
面接触するスペーサーであれば良い。

【００３２】また、円筒型電池の収容数や積上げ状態は
前記実施例には限定されず、他の収容数あるいは積上げ
状態であっても適用可能である。さらに、前記実施例に
おける仕切板の代わりにスペーサーを介しても良い。ま
た、スペーサーの材質は絶縁性を有していれば他のいか
なる部材であっても良い。

【００３３】さらに、ケースの両内側面にも上下内面と
同様の接触面（凹部）を設けても良い。あるいは、ケー
スの内側には接触面を設けず、スペーサーのみを設ける
ようにしてもよい。

【００３４】さらに、ケースの形状は実施例に限定され
ず、他の形状であっても勿論よい。たとえば、台形の断
面を有するものが考えられる。蓋に設けられる通気孔
は、実施例の形状には限定されず、通風が可能であれば
他のいかなる形状であってもよい。また、ケース自体に
通気孔を設けてもよい。さらに、円筒型電池の発熱量が
少なく、冷却の必要がなければ通気孔を設けなくてもよ
い。

【００３５】

【発明の効果】複数の円筒型電池をケース内に保持する
際、互いに隣接する円筒型電池どうしの間にスペーサー
を設け、そのスペーサーと円筒型電池とが面接触する構
成としたので、振動などによる衝撃は、接触面全体に分
散するので、円筒型電池が損傷することはない。また、
ケースの内壁において円筒型電池が配置される位置に円
筒型電池と面接触する凹部を設けたので、上記と同様に
円筒型電池の損傷を防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態の電池モジュールおよびその蓋を示
す図である。

【図２】本実施形態のケースおよびスペーサーを示す図
である。

【図３】図１に示す電池モジュールの側面図である。

【図４】本実施形態のスペーサーの他の構成例を説明す
る図である。

【図５】複数の円筒型電池を保持する従来の構成を示す
図である。

【符号の説明】 １ 円筒型電池 ２ 接続端子 ３ 出力端子 １１ ケース １２ 凹部 １３、３１、３２ スペーサー １４ 接触面 １５ 仕切板 ２１ 蓋 ２２ 通気孔

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の円筒型電池を保持する構造体であ
   って、円筒型電池の外周面と面接触する形状の接触面を
   複数有するスペーサーを用い、上記接触面にそれぞれ上
   記円筒型電池の外周面を面接触させることにより複数の
   円筒型電池を保持することを特徴とする円筒型電池の保
   持構造体。
2. 【請求項２】 複数の円筒型電池を収容し、上記円筒型
   電池の外周面と面接触する形状の凹部を内壁に設けたケ
   ースと、 上記円筒型電池の外周面と面接触する形状の接触面を複
   数有するスペーサーとを有し、 上記ケースの内壁に設けられた凹部または上記スペーサ
   が有する接触面に円筒型電池の外周面を面接触させるこ
   とにより上記複数の円筒型電池を保持することを特徴と
   する円筒型電池の保持構造体。
3. 【請求項３】 横に寝かせた状態の複数の円筒型電池を
   上下に積み重ねて保持する構造体であって、上下方向に
   互いに隣り合った円筒型電池の間に、該円筒型電池の外
   周面と面接触する接触面を有するスペーサを介在させた
   ことを特徴とする円筒型電池の保持構造体。
4. 【請求項４】 複数の円筒型電池を保持する方法であっ
   て、円筒型電池の外周面と面接触する形状の接触面を複
   数有するスペーサーを用い、上記接触面にそれぞれ円筒
   型電池の外周面を面接触させることにより上記複数の円
   筒型電池を保持することを特徴とする円筒型電池の保持
   方法。
5. 【請求項５】 複数の円筒型電池と、 上記複数の円筒型電池を収容し、上記円筒型電池の外周
   面と面接触する形状の凹部を内壁に設けたケースと、 上記円筒型電池の外周面と面接触する形状の接触面を複
   数有するスペーサーとを有し、 上記ケースの内壁に設けられた凹部または上記スペーサ
   が有する接触面に円筒型電池の外周面を面接触させるこ
   とにより上記複数の円筒型電池を保持することを特徴と
   する電池モジュール。