JP4224673B2

JP4224673B2 - 組電池

Info

Publication number: JP4224673B2
Application number: JP2002157981A
Authority: JP
Inventors: 田才　　博志; 下薗　　武司; 哲三小島; 胸永　　訓良; 英樹増田
Original assignee: GS Yuasa Corp
Current assignee: GS Yuasa Corp
Priority date: 2002-05-30
Filing date: 2002-05-30
Publication date: 2009-02-18
Anticipated expiration: 2022-05-30
Also published as: JP2003346754A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電池を枠体で囲んだモジュールを並べて固定した組電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的な組電池は、複数個の電池を１個の組電池枠にまとめて収納したものが多い。しかしながら、このような組電池では、組み合わせる電池の個数ごとに組電池枠を樹脂成形等により作製しなければならず、需要者の要望に応じて任意の個数の電池を組み合わせた組電池を供給することが容易ではない。
【０００３】
そこで、個々の電池をそれぞれ樹脂製等の枠体で囲んでモジュールとし、このモジュールを複数個並べて固定することにより、任意個数の電池を組み合わせた組電池を作製することができるようにする提案が従来からなされている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、組電池は、この組電池を構成する各電池の端子間を接続杆等で接続するので、上方を覆ってこの接続部分を保護したいという要望がある。しかしながら、複数個の電池をまとめて収納する組電池枠であれば、接続作業の完了後に上端開口部に蓋を被せて覆うことはできるが、任意個のモジュールを並べた組電池の場合には、モジュール単体では電池間の接続作業が未だ行われていないのでこの接続部を覆うことができず、組電池にした後で各モジュールの上方を個々に覆うとすると、作業が面倒になるという問題があった。
【０００５】
本発明は、かかる事情に対処するためになされたものであり、各枠体の上端部に設けた蓋カバー係止部に蓋カバーを順次係合させてスライドさせることにより、全モジュールの上方をまとめて覆うことができる組電池を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、上面に端子を有する電池の周囲を枠体で囲んだモジュールを前後方向に１個以上並べ、挟持固定手段によりこれらのモジュールの前後両側から各枠体を挟持し固定すると共に、各電池の端子間を接続した組電池において、各枠体の上端部の左右に蓋カバー係止部が設けられると共に、これらの枠体の上端部に、左右方向の側縁部をこれらの蓋カバー係止部に係合させて前後方向にスライド可能となった蓋カバーが配置されたことを特徴とする。
【０００７】
請求項１の発明によれば、組電池の端に配置されたモジュールから枠体の上端部の前後に設けられた蓋カバー係止部の間に蓋カバーを挿入し側縁部をこれらの蓋カバー係止部に係合させてスライドさせることにより、この組電池の上部を蓋カバーで覆うことができるようになる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【０００９】
図１〜図４は本発明の一実施形態を示すものであって、図１は組電池の全体構成を示す斜視図、図２は非水電解質二次電池の構成を示す斜視図、図３は樹脂枠の構成を示す斜視図、図４は側板の構成を示す正面図と側面図である。
【００１０】
本実施形態は、図１に示すように、７個の非水電解質二次電池１を組み合わせた組電池について説明する。各非水電解質二次電池１は、図２に示すように、上下の深さと左右の長さに比べて前後の幅が狭いステンレス鋼板製の筐体状の電池容器１ａの内部に、図示しない２個の長円筒形巻回型の発電要素を横置きに並べて収納し、この電池容器１ａの上端開口部をステンレス鋼板製の矩形の蓋板１ｂで塞いだものであり、この蓋板１ｂの左右の両端部からは、上方に向けて正極端子１ｃと負極端子１ｄが突設されている。また、この非水電解質二次電池１の電池容器１ａには、右側の側面に安全弁１ｅが設けられている。安全弁１ｅは、ステンレス鋼板製の電池容器１ａの側面に開口した孔に５０μｍ程度の厚さの金属膜を張り付けて塞いだものであり、電池内部が異常な高圧になった場合に、この金属膜が破断してガス抜きを行うことにより非水電解質二次電池１自体の破裂を防止するためのものである。ただし、安全弁１ｅでこのような薄い金属箔が露出していると、外部から尖った物が当たるだけで容易に破損し非水電解質二次電池１が使用不可能になるおそれがある。この非水電解質二次電池１は、実際には、図示しない太いチューブ状の熱収縮樹脂を上方から被せ、これを熱収縮させることにより周囲を絶縁被覆するようになっている。なお、熱収縮樹脂は、極めて薄い樹脂膜からなるため、電池内部が高圧になって安全弁１ｅが開くと、この圧力によって樹脂膜も破断されるので、この安全弁１ｅの動作に支障を与えることはない。
【００１１】
上記各非水電解質二次電池１は、図１に示すように、前後両側を一対の樹脂枠２，２に挟まれてモジュールとなる。モジュールとは、１個の非水電解質二次電池１とこれを囲む一対の樹脂枠２，２とからなる組電池の構成単位であり、図１に示す組電池は、このモジュールを前後方向に７個並べて両側から側板３，３で挟持することにより一体化したものである。従って、このモジュールは、並べて挟持する個数を自在に変更することができるので、任意個の非水電解質二次電池１から構成される組電池が作製できるようになる。
【００１２】
上記各樹脂枠２は、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）樹脂を成形した枠体である。対となる一方の樹脂枠２は、図３に示すように、後方側の端面に図２の非水電解質二次電池１の前方側の半分が嵌まり込む凹状の電池収容部２ａが形成された枠体であり、これと同一形状の枠体を前後方向が逆になるように半回転させて図３の後方側に配置したものが対となる他方の樹脂枠２となる。そして、この他方の樹脂枠２の電池収容部２ａに図２の非水電解質二次電池１の後方側の半分を嵌め込んで、これら一対の樹脂枠２，２の端面同士を重ね合わせることによりモジュールとなる。なお、このようなモジュールを組み立てる際には、実際には、図示しない緩衝材を各樹脂枠２の電池収容部２ａの特に底面付近に張り付けておき、非水電解質二次電池１の電池容器１ａとの間の隙間を埋めるようにしている。従って、モジュールの対となる樹脂枠２，２が前後方向の両側から挟持されると、これらの樹脂枠２，２の電池収容部２ａ，２ａと非水電解質二次電池１の電池容器１ａとの間に緩衝材が圧迫されて介在するので、この非水電解質二次電池１をガタつきなく収納することができるようになると共に、外部から衝撃や振動を受けた場合にも、この非水電解質二次電池１に直接加わる衝撃等を緩和することができるようになる。
【００１３】
各樹脂枠２は、図３に示すように、前方側の端面、即ちモジュールとなった場合に電池収容部２ａで挟んだ内側の非水電解質二次電池１とは逆の外側を向く外側端面に、周縁部を除くほとんどの部分を開口した窓部２ｂが形成されている。また、この窓部２ｂは、そのまま左右の側面の前方側まで続いて開口しているので、この樹脂枠２の上部と下部は、左右の側面の後方側で上下に細長く伸びた一対の遮蔽板部２ｃ，２ｃのみを介して繋がっている。これにより、樹脂枠２，２が対となって非水電解質二次電池１を挟みモジュールを構成した場合に、双方の樹脂枠２，２の遮蔽板部２ｃ，２ｃが中央で隙間なく隣り合って、この非水電解質二次電池１の左右の側面の中央部を遮ることになる。また、これらの遮蔽板部２ｃ，２ｃは、電池収容部２ａの内側面よりも少し左右の外側に配置されているので、非水電解質二次電池１の左右の側面の直前ではなく、少し隙間を開けて配置されることになる。従って、非水電解質二次電池１の右側の側面に形成された安全弁１ｅのさらに右方向には、対となる樹脂枠２，２の右側で隣合う遮蔽板部２ｃ，２ｃが隙間を開けて配置されることになるので、電池異常時にこの安全弁１ｅが開いて高圧ガスと共に電解液が噴出しても、この遮蔽板部２ｃ，２ｃに遮られて周囲の広い範囲に飛散するのを防止することができるようになる。
【００１４】
上記各樹脂枠２は、外側端面の四隅部にそれぞれ凹凸部２ｄが形成されている。各凹凸部２ｄは、電池収容部２ａの内側面よりも少し図３の場合には前方に位置する垂直な平坦面に２箇所の長円形の凸部を突設すると共に、この凸部と互い違いに２箇所の長円形の凹部を穿設したものである。また、左右の凹凸部２ｄでは、凸部と凹部の位置が逆になるように形成されている。従って、モジュールを前後方向に並べて、後方側のモジュールの前方側の樹脂枠２の外側端面と、前方側に隣接するモジュールの後方側の樹脂枠２の外側端面とを背中合わせに重ねた場合に、一方の樹脂枠２の各凹凸部２ｄの凸部が他方の樹脂枠２の各凹凸部２ｄの凹部に嵌まり込んで、これら隣接するモジュールが前後方向から挟持されることにより上下方向や左右方向に互いの位置がずれがないようにすることができる。また、組み立て時には、これら凹凸部２ｄ同士が嵌まり合うことによって、並べたモジュールの位置決めを行うことができるようになる。さらに、隣接するモジュール間では、それぞれの片方の樹脂枠２がこれらの凹凸部２ｄで背中合わせに密着するので、これらのモジュールの非水電解質二次電池１，１の間には隙間が生じる。従って、隣接するモジュール間では、背中合わせの樹脂枠２，２の窓部２ｂ，２ｂを通し非水電解質二次電池１，１の側面間に左右方向の冷却風を流すことができるので、組電池の非水電解質二次電池１の冷却を確実に行うことができるようになる。また、このように非水電解質二次電池１，１の最も広い側面の間に隙間が設けられていれば、ここに電池内部の圧力上昇による電池容器１ａの側面の膨らみを検出する異常検出センサを取り付けることが可能となり、組電池の安全性を高めることができる。
【００１５】
なお、対となる樹脂枠２，２は、上記のように同じ部品を半回転させて使用するために、ほぼ左右対称形の形状に構成されている。しかしながら、凹凸部２ｄだけは、左右で凸部と凹部の位置が相違するように形成しているので、正確な左右対称形にはなっていない。
【００１６】
上記各樹脂枠２は、下部の左右両側の凹凸部２ｄ，２ｄの下方と、窓部２ｂの上方の左右の中央部付近に、それぞれ２箇所ずつの通し孔２ｅが形成されている。これらの通し孔２ｅは、図１に示す通しボルト４を貫通させるための丸孔であり、モジュールを並べた場合にこの通しボルト４が組電池の両端部以外で露出することがないように、樹脂枠２の前後方向の幅分だけ周囲が樹脂材で覆われている。即ち、図３に示すように、下部の２本の通し孔２ｅ，２ｅは、電池収容部２ａの下方の枠状部分を貫通する孔として形成され、上部の２本の通し孔２ｅ，２ｅは、この電池収容部２ａの上方の桟状部分の上に円筒状に形成されている。従って、図１に示すように、７個のモジュールを前後に並べ、４本の通しボルト４を各樹脂枠２の通し孔２ｅに通して、両端部に配置した側板３，３のボルト孔３ｄを介して各通しボルト４の両端部にナットを螺着することにより、これら７個のモジュールの各対の樹脂枠２，２を挟持して固定することができ、これによって７個の非水電解質二次電池１が確実に支持されるようになる。また、各モジュールでは、対となる樹脂枠２，２に覆われてステンレス鋼材からなる通しボルト４が露出することがないので、確実な絶縁を維持することができると共に、これらの通しボルト４の両端部にナットを螺着したときに、各樹脂枠２を確実に挟持することができるようになる。
【００１７】
上記各樹脂枠２は、電池収容部２ａの上方の桟状部分の上に形成された２箇所の通し孔２ｅ，２ｅの間に、内向きに向かい合って配線係止部２ｆ，２ｆが突設されている。各モジュールの非水電解質二次電池１の端子１ｃ，１ｄは、隣接するモジュールの非水電解質二次電池１の端子１ｃ，１ｄとの間を樹脂枠２の上部に配置した図示しない接続杆によって直列に接続される。また、これらの端子１ｃ，１ｄには、充放電電圧等を監視するための管理装置への配線が接続される。各樹脂枠２の配線係止部２ｆ，２ｆは、この配線を各樹脂枠２の上部を通して組電池の前方に引き出す際に、この配線を係止するためのものであり、これによって配線が組電池の上方や側方に広がって取り扱いの邪魔になるのを防ぐことができる。
【００１８】
上記各樹脂枠２は、電池収容部２ａの上方の桟状部分の両端部からさらに上方に向けて蓋カバー係止部２ｇ，２ｇが突設されている。これらの蓋カバー係止部２ｇ，２ｇは、桟状部分よりも十分上方に配置された水平方向に平坦な蓋カバー支持部と、この蓋カバー支持部のさらに上方に鉤状に折れ曲がって突出するスライドガイド部とからなる。組電池の７個のモジュールの各樹脂枠２にこのような蓋カバー係止部２ｇ，２ｇが形成されていると、図１に示すような平板状の蓋カバー５の左右方向の側縁部を係合させて前後方向にスライドさせることができるようになる。即ち、例えば蓋カバー５の前方端の左右の側縁部を、まず組電池の最も後方側の樹脂枠２の上部の蓋カバー係止部２ｇ，２ｇの蓋カバー支持部上に載置すると共にスライドガイド部との間に挿入することにより係合させ、この蓋カバー５を前方側にスライドさせながら順次左右の側縁部を前方側の樹脂枠２の蓋カバー係止部２ｇ，２ｇに係合させて行くことにより、この組電池の上方を覆うことができる。ただし、この蓋カバー５を取り付ける前に、各非水電解質二次電池１の端子１ｃ，１ｄ間に接続杆を接続したり配線を接続する作業は完了させておく。また、これらの端子１ｃ，１ｄの配線は、上記のように各樹脂枠２の配線係止部２ｆ，２ｆに係止させてまとめておけば、蓋カバー５の取り付け作業の邪魔になるようなことも生じない。この蓋カバー５は、樹脂製の方形の平板状であるが、対角線上の両端に位置する２箇所の隅部に切り欠きが設けられ、ここから両端のモジュールの非水電解質二次電池１，１の端子１ｃ，１ｄが露出するようになっている。そして、７個の非水電解質二次電池１の端子１ｃ，１ｄは、この蓋カバー５の切り欠き部で露出するもの以外が隣接するもの同士で接続杆により直列に接続されるので、これら露出する一対の端子１ｃ，１ｄが組電池の正負極端子となる。なお、本実施形態では、非水電解質二次電池１を奇数個組み合わせた組電池について説明しているので、この組電池の正負極端子は、対角線上の両端に配置されるが、偶数個の非水電解質二次電池１を組み合わせた組電池の場合には、左右いずれか一方の側辺の両端に配置されることになる。
【００１９】
上記側板３，３は、図１に示すように、樹脂枠２の外側端面とほぼ同じ大きさのステンレス鋼板からなり、モジュールを７個並べた前後方向の両端に配置される。各側板３は、図４に示すように、平坦面を垂直に配置した凸字形状のステンレス鋼板からなるが、下端辺を折り曲げてモジュールとは反対側に水平に突出させることにより補強部３ａを形成している。また、この側板３の本体と補強部３ａとの間の両端には、ステンレス鋼板をほぼ直角二等辺三角形状にして、直交する二辺を溶接したリブ３ｂ，３ｂが接合されている。さらに、この側板３は、凸字形状の本体の上端辺を折り曲げてモジュールとは反対側に水平に突出させることにより把持部３ｃを形成している。このように各側板３は、単なる平板状のステンレス鋼板ではなく、上下端辺を折り曲げて補強部３ａと把持部３ｃを形成すると共に、本体と補強部３ａとの間にはリブ３ｂ，３ｂを接合しているので、重量のある非水電解質二次電池１のモジュールを７個並べたものを両側から十分な強度で挟持することができるようになる。また、各側板３の補強部３ａは、組電池を設置した際の安定性を高めると共に、図１に示すように、Ｕ字状の切り欠きを設けることによりボルト・ナットによる設置固定を容易にすることができるようになる。
【００２０】
７個のモジュールの前後両端に配置される側板３，３は、図４に示すように、凸字形状の本体の下端両端部と上端部の中央部付近の両側の４箇所に上記ボルト孔３ｄが穿設されていて、これらのボルト孔３ｄを通して４本の通しボルト４を７個のモジュールの各樹脂枠２の通し孔２ｅに貫通させ、図１に示すように、これらの通しボルト４の両端部にナットを螺着することにより、７個の非水電解質二次電池１を各対の樹脂枠２，２で挟んで挟持固定する。この際、各側板３の本体は、最端部の樹脂枠２の外側端面と向かい合うが、実際には凹凸部２ｄの凸部の先端が当接するために、通し孔２ｅの開口縁部との間にはわずかな隙間が生じる。このため、通しボルト４には、予め双方の側板３，３のボルト孔３ｄを通したモジュール側にスペーサとなる図示しないワッシャを嵌めておき、最端部の樹脂枠２の通し孔２ｅの開口縁部との間の隙間をなくすようにしている。従って、このワッシャがない場合に、通しボルト４の両端部にナットを螺着すると、側板３，３のボルト孔３ｄ付近が最端部の樹脂枠２の通し孔２ｅの開口縁部側に撓むのを防止することができ、樹脂枠２の挟持固定を安定したものにすることができる。なお、各通しボルト４は、一方の端にボルト頭部を有するものを用いたり、この一方の端部に予めナットを螺合させて溶接等により固着させておいたものを使用し、ナットの螺着を他方の端部だけにすることもできる。
【００２１】
上記各側板３には、本体の両端上部に、挟持するモジュール側に突出する一対の爪部３ｅ，３ｅが設けられている。これらの爪部３ｅ，３ｅは、側板３の本体から左右に突出する板片を後方又は前方に向けて折り曲げたものであり、挟持する最端部の樹脂枠２の上端部の両側面を左右両側から挟み込むようになっている。各モジュールの対となる樹脂枠２，２は、電池収容部２ａに非水電解質二次電池１を嵌め込むことにより、上下左右方向にずれることなく確実に係合し、モジュール間の樹脂枠２，２も凹凸部２ｄによって凸部が凹部に嵌まり込むことにより、上下左右方向にずれることなく確実に係合する。ただし、爪部３ｅ，３ｅがない場合には、側板３と樹脂枠２とは単に重なり合うだけであるため、係合が不安定になる。しかしながら、各側板３には、爪部３ｅ，３ｅが設けられているので、この爪部３ｅ，３ｅが少なくとも最端部の樹脂枠２を左右両側から挟み込むことにより、確実に係合することができ、組電池の挟持固定を安定したものにすることができる。しかも、本実施形態では、これらの爪部３ｅ，３ｅが挟み込む樹脂枠２の両側面には溝状の窪みが形成されているので、上下方向にも確実に係合することができるようになる。
【００２２】
また、少なくともいずれか一方の側板３には、図４に示すように、本体の中央下部に長円形の配線用孔３ｆが穿設されていて、この本体のモジュールとは反対側の端面には、図示しない管理装置が取り付けられると共に、図１に示す側板カバー６が取り付けられる。配線用孔３ｆは、７個の非水電解質二次電池１の端子１ｃ，１ｄに接続されて各樹脂枠２の配線係止部２ｆに係止された配線を最端部の樹脂枠２の上部の桟状部分の外側を通して側板３の本体のモジュール側からモジュールとは反対側に引き出すようにした孔であり、これによって管理装置と各非水電解質二次電池１の端子１ｃ，１ｄとの間を接続することができるようになる。従って、組電池の管理装置を非水電解質二次電池１の端子１ｃ，１ｄとの接続が行われる上端部に配置する必要がなくなり、前後方向のいずれかの端の側板３に取り付けることによってスペース効率を高めることができるようになる。側板カバー６は、この管理装置を保護するためのものであり、側板３にネジ止めされる。なお、管理装置は、双方の側板３，３に取り付けてもよいが、片方に取り付けた場合には、配線用孔３ｆもこの片方の側板３にのみ形成すればよい。ただし、これらの側板３，３は、左右対称形とすることにより共通部品とすることができるので、管理装置を片方の側板３にのみ取り付ける場合にも、配線用孔３ｆは双方の側板３に形成してもよい。
【００２３】
上記側板３，３には、ステンレス鋼板の表面に絶縁塗装が施されている。従って、非水電解質二次電池１の周囲を絶縁性の樹脂枠２と共に取り囲むことにより、組電池全体の絶縁性を高めることができるようになる。しかも、材質自体はステンレス鋼板からなるので、十分な剛性を有すると共に、電解液や湿気塩分等に対して高い耐食性も備え、組電池の安全性も向上させることができる。
【００２４】
上記構成により、本実施形態によれば、各モジュールの対となる樹脂枠２，２の上端部に蓋カバー係止部２ｇ，２ｇが形成されるので、蓋カバー５の左右の側縁部を係合させてスライドさせることにより組電池の上方を容易に覆うことができるようになる。従って、任意個の非水電解質二次電池１を組み合わせた組電池であっても、前後方向の長さの異なる蓋カバー５を用意するだけで、端子１ｃ，１ｄの接続部を覆う蓋カバー５を容易に取り付けることができるようになる。
【００２５】
なお、上記実施形態では、通しボルト４を用いて挟持固定する場合を示したが、前後方向に並べた複数個のモジュールを前後両側から挟持固定するものであれば、このようなボルト状のものに限らず、任意の構成の挟持固定手段を用いることができる。また、上記実施形態では、複数個のモジュールを前後両端に配置した側板３，３によって挟持固定する場合を示したが、挟持固定手段の構成によっては、このような側板３，３を用いることなく挟持固定を行うこともできる。
【００２６】
また、上記実施形態では、一対の樹脂枠２，２で非水電解質二次電池１を挟むことによりモジュールとする場合を示したが、例えば単体の容器状の樹脂枠に非水電解質二次電池１を上方から嵌め込んで収納することによりモジュールとすることもでき、非水電解質二次電池１の周囲を囲む枠体であれば、どのような構成のものを用いてもよい。さらに、上記実施形態では、樹脂製の樹脂枠を用いる場合を示したが、この枠体の材質も限定されない。
【００２７】
また、上記実施形態では、非水電解質二次電池１を枠体で囲んだモジュールを複数個並べて組電池を構成する場合を示したが、このモジュールの個数も少なくとも１個あれば、本発明は実施可能である。さらに、上記実施形態では、非水電解質二次電池１を組み合わせた組電池について示したが、他の種類の電池を用いた組電池にも同様に実施可能である。
【００２８】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の組電池によれば、各枠体に設けた蓋カバー係止部によって１枚の蓋カバーをスライドさせることにより組電池の上部を覆うことができるので、個数の異なるモジュールを組み合わせた組電池であっても、長さの異なる蓋カバーを用意するだけで、各電池の端子接続部を容易に保護することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示すものであって、組電池の全体構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態を示すものであって、非水電解質二次電池の構成を示す斜視図である。
【図３】本発明の一実施形態を示すものであって、樹脂枠の構成を示す斜視図である。
【図４】本発明の一実施形態を示すものであって、側板の構成を示す正面図と側面図である。
【符号の説明】
１非水電解質二次電池
２樹脂枠
２ｇ蓋カバー係止部
３側板
４通しボルト
５蓋カバー

Claims

上面に端子を有する電池の周囲を枠体で囲んだモジュールを前後方向に１個以上並べ、挟持固定手段によりこれらのモジュールの前後両側から各枠体を挟持し固定すると共に、各電池の端子間を接続した組電池において、
各枠体の上端部の左右に蓋カバー係止部が設けられると共に、これらの枠体の上端部に、左右方向の側縁部をこれらの蓋カバー係止部に係合させて前後方向にスライド可能となった蓋カバーが配置されたことを特徴とする組電池。