【手続補正書】
【提出日】平成16年8月5日(2004.8.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】          明細書
【発明の名称】      円筒型電池の組電池
【特許請求の範囲】
【請求項１】  円筒型の単電池を複数個組み合わせた組電池において、
これらの複数個の単電池が、互いにこの単電池の外径の２％以上の隙間を開け、かつ、１０％以下の隙間を介して順に配置されたことを特徴とする円筒型電池の組電池。
【請求項２】  １端面に正負端子を有する６個の円筒型単電池が２列３行に直列接続して配置されるとともに、これらの単電池が下枠板と組電池の正負端子が突出された上枠板とで固定されたことを特徴とする請求項１に記載の円筒型電池の組電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、円筒型の単電池を複数個組み合わせた組電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用の鉛蓄電池には、樹脂製の方形容器状の電槽の内部を隔壁によって区切った各セルにそれぞれ積層型のエレメントを挿入したものが長年にわたって用いられて来た。これに対して、図２に示すように、鉛蓄電池の円筒型の単電池１を複数個組み合わせた組電池が想定される。単電池１は、巻回型のエレメントを収納した円筒形の電槽をさらに円筒形のアルミニウム外装缶で覆ったものであり、上端面から正負の電池端子１ａが突出している。６個の単電池１は、２行３列に並べられてそれぞれ下端部を下枠板２上の凹部に嵌入される。これら単電池１の上端部には、上枠板３が嵌め込まれると共に、各電池端子１ａが直列に接続されて、この上枠板３上の組電池の正負の端子３ａに接続されている。また、これらの下枠板２と上枠板３は、連結棒材４を介して連結固定される。
【０００３】
上記鉛蓄電池の組電池は、各単電池１に巻回型のエレメントを使用することにより、薄い極板を用いて極板面積を広げると共に極間距離を狭めることができるので、鉛蓄電池の高出力化を図ることができる。例えばこの構成の組電池では、ほぼ倍の容量を持つ積層一体型の電池と同程度の始動性能を実現することが可能となる。
【０００４】
しかも、積層一体型の鉛蓄電池は、電槽の中央部に配置されたセルが両側の隣接セルに挟まれるために冷却効率が悪くなるので、この中央部のセルに熱が籠もって劣化の進行が早まるという欠点があったが、この組電池では、円筒形の各単電池１が個々に比較的独立して配置されているので、特定の単電池１のみの冷却効率が極端に悪くなるようなことはなくなる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記組電池は、単電池１の周側面同士が互いに接触するように配置したとしても、角部に配置された４個の単電池１は全周側面の３／４が外周側に露出することになり、これらの間に配置された２個の単電池１でも全周側面の１／２が外周側に露出することになるので、積層一体型の鉛蓄電池に比べれば、各単電池１の冷却効率の差はそれほど大きくはならない。しかも、円筒形の単電池１は、このように密接して配置した場合にも、湾曲する周側面の間にある程度の隙間が生じるので、設置時に占有する容積効率は、積層型に比べて低下する。このため、従来検討されていた鉛蓄電池の組電池は、容積効率がこれ以上低下するのを避けるために、各単電池１を密接させて配置していた。
【０００６】
ところが、この組電池は、自動車始動に代表されるような高率放電性能に優れていることから、ＨＥＶ（ハイブリット電気自動車）等の高率充放電を繰り返す用途にも適している。そして、この用途では、回生制動時に大きな充電電流が流れ込むので、電池の発熱も大きくなる。このため、従来の鉛蓄電池の組電池は、容積効率を優先することから、放熱が十分になされないという問題が生じていた。
【０００７】
また、例えば非水電解質二次電池の円筒型の単電池を組み合わせた組電池では、電池温度の上昇による破壊を防止するために冷却効率を重視するので、各単電池を例えば千鳥状の極めて広い間隔を開けて配置する場合があった。しかし、このように隙間が大きい場合には、容積効率が悪くなりすぎるので、比較的スペースに余裕のある施設設置型等の電池にしか利用できないという問題が生じる。
【０００８】
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、各単電池を適度に間隔を開けて配置することにより、容積効率をほとんど損なうことなく、冷却効率の高い円筒型電池の組電池を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、円筒型の単電池を複数個組み合わせた組電池において、これらの複数個の単電池が、互いにこの単電池の外径の２％以上の隙間を開け、かつ、１０％以下の隙間を介して順に配置されたことを特徴とする。
【００１０】
請求項１の発明によれば、各単電池の間に適度な隙間が設けられて配置されるので、設置時に占有する容積効率をほとんど低下させることなく、この隙間を通って外気が各単電池の周側面の全周に行き渡ることにより、冷却効率を十分に高めることができるようになる。
【００１１】
請求項２の発明は、１端面に正負端子を有する６個の円筒型単電池が２列３行に直列接続して配置されるとともに、これらの単電池が下枠板と組電池の正負端子が突出された上枠板とで固定されたことを特徴とする。
【００１２】
請求項２の発明によれば、具体的に最適な円筒型の単電池を組電池として構成することができるものである。
【００１３】
【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。
【００１４】
図１は本発明の一実施形態を示すものであって、鉛蓄電池の組電池の構成を示す組み立て斜視図である。なお、図２に示した従来例と同様の機能を有する構成部材には同じ番号を付記する。
【００１５】
本実施形態は、従来例と同様に、鉛蓄電池の円筒型の単電池１を６個組み合わせた組電池について説明する。図１に示す各単電池１は、従来例と同様に、正負の極板をセパレータを介して巻回した巻回型のエレメントを収納した円筒形の電槽をさらに円筒形のアルミニウム外装缶で覆ったものである。本実施形態の単電池１は、このアルミニウム外装缶の外径が４９ｍｍであるものを用いている。この単電池１は、エレメントを収納した電槽の上端面から、このエレメントの正負の極板に接続された電池端子１ａが上方に突出している。
【００１６】
上記６個の単電池１は、２行３列に並べられて、それぞれ行方向と列方向に隣接する各単電池１の間が１ｍｍの間隔となるように配置されている。ただし、本発明では、この単電池１の個数は２個以上であれば任意であり、配置配列の態様も限定されない。また、単電池１の外径も、４９ｍｍには限定されない。ただし、この単電池１の外径は、４０〜７０ｍｍの範囲の大きさのものが最適である。
【００１７】
上記各単電池１は、最低でもこの単電池１の外径の２％以上の隙間を開けて配置されなければならないので、４９ｍｍの外径を有する本実施形態の単電池１の場合には、０．９８ｍｍ以上の隙間を開ける必要がある。単電池１を行列方向に配置する場合には、この行方向と列方向に隣接する各単電池１の間が最短の隙間となるので、本実施形態でここが１ｍｍの間隔であれば外径の２％以上の隙間は確保されることになる。この隙間が単電池１の外径の２％未満の場合には、この隙間を空気が抜ける際の流体抵抗が大きくなりすぎるので、実質的に通気がほとんどなくなり、単電池１の間が密着している従来の場合と変わりがなくなる。
【００１８】
また、上記各単電池１は、この単電池１の外径の１０％以下の隙間を介して順に配置されていなければならないので、４９ｍｍの外径を有する本実施形態の単電池１の場合には、４．９ｍｍ以下の隙間を介して連続的に配置されている必要がある。単電池１を行列方向に配置する場合には、この行方向と列方向に沿って最短の隙間を介し各単電池１が順に配置されるので、本実施形態でここが１ｍｍの間隔であれば、隙間が１０％を超えることにはならない。この隙間が単電池１の外径の１０％を超える場合には、ここで十分な通気は得られるが、これ以上隙間が広がったとしても流体抵抗は十分に小さくほとんど変化がないので、冷却効率の大きな向上は望めない。しかし、組電池の設置時に占有する容積は、この隙間の広がりに比例して確実に大きくなるので、容積効率だけが低下することになる。
【００１９】
ここで、各単電池１が外径の１０％以下の隙間を介して順に配置されているとは、いずれか１個の単電池１から始まって、隣接するいずれか１個の単電池１を順に辿り、又は、隣接する２個以上の単電池１に分岐してそれぞれ順に辿り、全ての単電池１を辿り終えることができた場合の一筆書き状の経路上又はツリー状の分岐経路上で隣接する２個の単電池１の間の隙間が全て外径の１０％以下であるような辿り方が少なくとも１つ存在することを意味する。つまり、辿り方によっては、外径の１０％を超える広い隙間を有する経路が別に存在していてもかまわない。例えば、本実施形態の２行３列の単電池１の場合、行列方向にのみ経路を辿った場合の隙間が１０％以下となり、単電池１を斜め方向に辿った場合には、この斜めの経路上の単電池１の間の隙間が１０％を超えることはあり得る。
【００２０】
上記６個の単電池１は、下枠板２の上面に形成された各凹部に下端部を嵌入載置することにより一定の隙間を開けて２行３列に配置される。また、これら６個の単電池１の上端部には、上枠板３が嵌め込まれる。これらの下枠板２と上枠板３は、連結棒材４の上下の両端部に形成された雄ネジ部をそれぞれ貫通させてナットを螺着することにより、６個の単電池１を挟み込んだ状態で互いに連結固定される。上枠板３は、上面に組電池の正負の端子３ａがそれぞれ突設された枠体であり、この枠内で６個の単電池１の各電池端子１ａが直列に接続されて、それぞれの接続端が正負の端子３ａに接続されるようになっている。なお、この上枠板３上には、図示しない化粧板が貼り付けられて、組電池の正負の端子３ａのみが上方に突出するようになっている。
【００２１】
上記構成の組電池によれば、各単電池１の間にこの単電池１の外径の２％以上の隙間が形成されるので、この隙間を通して組電池の内部にも通気が行われる。従って、各単電池１は、周側面の全周から空冷による放熱を行うことができるようになるので、冷却効率を高めることができるようになる。また、各単電池１は、この単電池１の外径の１０％以下の隙間を介して順に配置されるので、これによって組電池の設置時に占有する面積が必要以上に広くなるようなことがなくなり、容積効率が著しく低下するようなこともなくなる。
【００２２】
なお、上記実施形態では、鉛蓄電池の組電池について説明したが、円筒型の単電池を組み合わせた組電池であれば、鉛蓄電池に限定されるものではなく、また、巻回型のエレメントを用いた電池に限定されるものでもない。さらに、上記実施形態では、エレメントを収納した円筒形の電槽をさらに円筒形のアルミニウム外装缶で覆った単電池１について示したが、電池容器の構成は任意であり、例えば電槽だけで外装したものであってもよい。
【００２３】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の円筒型電池の組電池によれば、各単電池の間に適度な隙間が設けられるので、組電池の容積効率と冷却効率との双方を両立させて、実用性を高め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、鉛蓄電池の組電池の構成を示す組み立て斜視図である。
【図２】
従来例を示すものであって、鉛蓄電池の組電池の構成を示す組み立て斜視図である。
【符号の説明】
１    単電池
２    下枠板
３    上枠板