(57)【要約】【課題】簡単なスペーサで多数の電池を定位置に配置しながら、各々の電池を効率よく冷却する。【解決手段】電源装置は、互いに平行な姿勢で隣接して配列されてなる複数の円筒形電池１と、円筒形電池１に連結されて、隣接する円筒形電池１を表面に冷却空気の送風隙間３を設けて配置するスペーサ２とを備える。電源装置は、スペーサ２で定位置に配置される電池１の送風隙間３に冷却空気を送風して電池１を冷却する。スペーサ２は、電池１の両端部を挿入する一対の連結リング４と、一対の連結リング４を連結している連結リブ５とを備える。電源装置は、連結リブ５が隣接する電池１の接近位置にあって、電池両側の送風隙間３を連結リブ５で区画して、電池１の両側に送風隙間３を設けている。【選択図】図２
2008277054.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに平行な姿勢で隣接して配列されてなる複数の円筒形電池と、円筒形電池に連結されて、隣接する円筒形電池を表面に冷却空気の送風隙間を設けて配置するスペーサとを備え、スペーサで定位置に配置される電池の送風隙間に冷却空気を送風して電池を冷却するようにしてなる電源装置であって、
前記スペーサが、電池の両端部を挿入する一対の連結リングと、一対の連結リングを連結している連結リブとを備え、
連結リブが隣接する電池の接近位置にあって、電池両側の送風隙間を連結リブで区画して、電池の両側に送風隙間を設けるようにしてなる電源装置。
【請求項２】
円形である連結リングの対向位置に第１の連結リブと第２の連結リブを設けており、第１の連結リブと第２の連結リブが互いに連結されて、電池両側の送風隙間を区画している請求項１に記載される電源装置。
【請求項３】
第１の連結リブと第２の連結リブが嵌着構造で連結している請求項２に記載される電源装置。
【請求項４】
第１の連結リブと第２の連結リブの嵌着構造が、第１の連結リブに設けられた連結凸条を第２の連結リブに設けた連結溝に嵌入する構造である請求項３に記載される電源装置。
【請求項５】
前記スペーサの連結リングと連結リブが、プラスチックでもって一体的に成形されてなる請求項１に記載される電源装置。
【請求項６】
円形である連結リングの対向位置に第１の連結リブと第２の連結リブを設けると共に、連結リングの第１の連結リブと第２の連結リブの間に、隣接する電池に挿入されるスペーサを連結する横連結嵌着部を設けている請求項１に記載される電源装置。
【請求項７】
複数の円筒形電池が直線状に連結されて電池モジュールを構成すると共に、各々の円筒形電池にスペーサを連結しており、スペーサが絶縁材のプラスチックで成形されて、連結リングを円筒形電池の絶縁リングに併用している請求項１に記載される電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の円筒形電池をスペーサでもって平行な姿勢で定位置に配置すると共に、電池の表面に送風隙間を設けて電池を冷却する電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
多数の電池を定位置に配置しながら、電池の表面に送風隙間を設ける電源装置は開発されている。この電源装置は、電池を定位置に配置するためにプラスチックを成形して制作される電池ホルダーを使用する。電池ホルダーは、各々の電池を定位置に配置しながら、電池の表面に送風隙間ができる形状に成形される。この電源装置は、複雑で大きな電池ホルダーを使用することから製造コストが高価になる欠点がある。とくに、車両用の電源装置のように、多数の電池を備える電源装置にあっては、電池ホルダーが大型になってコストが極めて高くなる。
【０００３】
この欠点を解消することを目的として、各々の電池にスペーサを連結し、このスペーサで電池を定位置に配置する電源装置が開発されている。（特許文献１参照）
【特許文献１】特開２００５−１２３０６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の電源装置を図１に示す。この電源装置は、スペーサ９２でもって、電池９１の表面に送風隙間９３ができるように配置する。スペーサ９２は、電池ホルダーに比較して簡単な形状であって安価に多量生産できる。また、同じ形状のスペーサ９２を各々の電池９１に連結することから、電池９１の個数が多くなっても、電池ホルダーのように専用の形状に成形する必要がなく、多数の電池９１を装備する電源装置に適している。
【０００５】
しかしながら、この電源装置は、電池を効率よく、とくに温度むらなく理想的な状態で冷却するのが難しい。それは、電池の表面の送風隙間を流れる冷却空気の送風状態を制御できないからである。多数の電池を装備する電源装置は、大型で電流も大きいことから、電池の発熱量が大きく、電池を効率よく冷却することが大切である。とくに、多数の電池を備える電源装置は、各々の電池の温度差を小さくして均一に冷却することが大切である。
【０００６】
本発明は、簡単なスペーサで多数の電池を定位置に配置しながら、各々の電池を効率よく冷却することを目的に開発されたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の電源装置は、前述の目的を達成するために以下の構成を備える。
電源装置は、互いに平行な姿勢で隣接して配列されてなる複数の円筒形電池１と、円筒形電池１に連結されて、隣接する円筒形電池１を表面に冷却空気の送風隙間３を設けて配置するスペーサ２、２２とを備える。電源装置は、スペーサ２、２２で定位置に配置される電池１の送風隙間３に冷却空気を送風して電池１を冷却する。スペーサ２、２２は、電池１の両端部を挿入する一対の連結リング４、２４と、一対の連結リング４、２４を連結している連結リブ５とを備える。電源装置は、連結リブ５が隣接する電池１の接近位置にあって、電池両側の送風隙間３を連結リブ５で区画して、電池１の両側に送風隙間３を設けている。
【０００８】
本発明の請求項２の電源装置は、円形である連結リング４の対向位置に第１の連結リブ５Ａと第２の連結リブ５Ｂを設けており、第１の連結リブ５Ａと第２の連結リブ５Ｂを互いに連結して、電池両側の送風隙間３を区画している。さらに、本発明の請求項３の電源装置は、第１の連結リブ５Ａと第２の連結リブ５Ｂを嵌着構造で連結している。さらにまた、本発明の請求項４の電源装置は、第１の連結リブ５Ａと第２の連結リブ５Ｂの嵌着構造を、第１の連結リブ５Ａに設けられた連結凸条６を第２の連結リブ５Ｂに設けた連結溝７に嵌入する構造としている。
【０００９】
さらに、本発明の請求項５の電源装置は、スペーサ２の連結リング４と連結リブ５を、プラスチックでもって一体的に成形している。
【００１０】
さらに、本発明の請求項６の電源装置は、円形である連結リング２４の対向位置に第１の連結リブ５Ａと第２の連結リブ５Ｂを設けると共に、連結リング２４の第１の連結リブ５Ａと第２の連結リブ５Ｂの間に、隣接する電池１に挿入されるスペーサ２２を連結する横連結嵌着部２５を設けている。
【００１１】
さらにまた、本発明の請求項７の電源装置は、複数の円筒形電池１を直線状に連結して電池モジュール１０を構成している。この電源装置は、各々の円筒形電池１にスペーサ２を連結しており、スペーサ２を絶縁材のプラスチックで成形して、連結リング４を円筒形電池１の絶縁リング８に併用している。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の車両用の電源装置は、簡単なスペーサで多数の電池を定位置に配置して、各々の電池を効率よく冷却できる特徴がある。とくに、多数の電池を備える電源装置にあっては、専用設計される製造コストの高い電池ホルダーを使用することなく、電池を定位置に配置して電池表面に送風隙間を設けることができる。このため、部品コストを低減して、電池の個数が異なる種々の電源装置等を安価に多量生産できる特徴が実現される。それは、本発明の電源装置が、円筒形電池を定位置に配置するスペーサでもって、送風隙間の送風を制御するからである。すなわち、スペーサは、電池の両端部を挿入する一対の連結リングを連結リブで連結する形状とし、連結リブを隣接する電池の接近位置に配置して、電池両側の送風隙間を連結リブで区画する。このため、連結リブで電池の両側に区画される送風隙間が連結リブで区画される。連結リブで電池の両側の送風隙間を区画する電源装置は、図２の概略断面図に示すように、電池の両側に平行に冷却空気を送風して、電池を理想的な状態に冷却できる。
【００１３】
さらに、本発明の請求項２の電源装置は、請求項１の構成に加えて、円形である連結リングの対向位置に第１の連結リブと第２の連結リブを設けており、第１の連結リブと第２の連結リブが互いに連結されて、電池両側の送風隙間を区画している。この構造の電源装置は、一対の連結リングを連結リブでバランスよく確実に連結して、円筒形電池に連結できる。とくに、本発明の請求項３の電源装置は、第１の連結リブと第２の連結リブを嵌着構造で連結するので、スペーサの連結リブを介して隣接する電池を定位置に配置できる。また、請求項４の電源装置は、第１の連結リブと第２の連結リブの嵌着構造が、第１の連結リブに設けられた連結凸条を第２の連結リブに設けた連結溝に嵌入する構造とするので、第１の連結リブと第２の連結リブを簡単な構造としながら、連結リブを介して隣接する電池を定位置に配置できる。
【００１４】
さらに、本発明の請求項５の電源装置は、請求項１の構成に加えて、連結リングと連結リブをプラスチックでもって一体的に成形してスペーサとするので、スペーサを安価に多量生産できる。
【００１５】
また、本発明の請求項６の電源装置は、請求項１の構成に加えて、連結リングの第１の連結リブと第２の連結リブの間に、隣接する電池に挿入されるスペーサを連結する横連結嵌着部を設けている。この電源装置は、横連結嵌着部でもって、横に隣接される電池を定位置に配置できる。
【００１６】
さらにまた、本発明の請求項７の電源装置は、請求項１の構成に加えて、複数の円筒形電池を直線状に連結して電池モジュールとし、各々の円筒形電池にスペーサを連結し、スペーサを絶縁材のプラスチックで成形している。この構造は、連結リングを円筒形電池の絶縁リングに併用して、電池モジュールを確実に絶縁しながら、定位置に配置できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための電源装置を例示するものであって、本発明は電源装置を以下のものに特定しない。さらに、この明細書は、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。
【００１８】
電源装置は、たとえば、ハイブリッドカーや電気自動車などの電動車両に搭載されて、車両を駆動するモータに電力を供給して車両をモータで走行させる。図２は、電源装置の断面図を示す。この図の電源装置は、互いに平行な姿勢で隣接して配列している複数の円筒形電池１と、円筒形電池１に連結されて隣接する円筒形電池１を表面に冷却空気の送風隙間３を設けて配置するスペーサ２と、スペーサ２を連結している電池１を収納するケース９とを備える。
【００１９】
円筒形電池１は、ニッケル水素電池やリチウムイオン二次電池である。ただし、円筒形電池には、現在使用され、あるいは、これら使用される充電できるすべての電池も使用できる。円筒形電池１をニッケル水素電池とする電源装置は、円筒形電池１を直列に接続して電池モジュールとしてケース９に収納している。円筒形電池１を電池モジュールとしてケース９に収納する構造は、多数本の円筒形電池１をケース９に収納するのに適している。ただし、本発明の電源装置は、円筒形電池を電池モジュールとしてケースに収納するものには特定しない。とくに、出力電圧の高いリチウムイオン二次電池は、各々の電池電圧を検出しながら充放電を制御することから、必ずしも電池モジュールの状態ではケースに収納されない。
【００２０】
複数の円筒形電池１を直列に接続する電池モジュール１０、３０の接続部を図３と図４に示す。これらの接続構造は、円筒形電池１の間に金属接続板１６、３６を配設し、金属接続板１６、３６でもって直線状に連結される。金属接続板１６、３６は、対向して配設される円筒形電池１の端面電極に溶接されて、円筒形電池１を直列に直線状に連結される。直列に接続される円筒形電池１の外装缶１Ａは電位差がある。隣接電池１の外装缶１Ａは、プラスチック製の絶縁リング８で絶縁される。
【００２１】
円筒形電池１にスペーサ２を連結している電池モジュール１０を上下から見た斜視図を図５と図６に示す。また、複数の電池モジュール１０を平行に配列する斜視図を図７に示す。図７に示す電池モジュール１０は、その両端の正負の電極端子に、厚い金属板からなるバスバー（図示せず）を固定し、バスバーでもって直列又は並列に接続される。バスバーは、隣の電池モジュール１０を電気接続すると共に、物理的にも連結する。電池モジュール１０は、バスバーを連結するために、図示しないが、ナットや止ネジを溶接して固定する。ナットを固定する電池モジュールは、バスバーを貫通する止ネジをねじ込んでバスバーを固定する。止ネジを固定している電池モジュールは、止ネジをバスバーに貫通し、その先端にナットをねじ込んでバスバーを固定する。
【００２２】
電池モジュール１０を構成する各々の円筒形電池１にはスペーサ２を連結している。スペーサ２は、絶縁材のプラスチックを成形して制作される。スペーサ２は、隣接する円筒形電池１を、その表面に送風隙間３ができるように配置すると共に、電池１の両側にできる送風隙間３を区画する。スペーサ２の斜視図を図８に示し、このスペーサ２に円筒形電池１に挿通する斜視図を図９に示す。これらの図に示すスペーサ２は、電池１の両端部が挿入される一対の連結リング４と、一対の連結リング４を連結している連結リブ５とを備え、連結リング４と連結リブ５とをプラスチックで一体的に成形している。
【００２３】
円筒形電池１の両端部に挿入される連結リング４は、隣接する円筒形電池１を絶縁する絶縁リング８に併用される第１の連結リング４Ａと、外装缶１Ａの底部に挿入される第２の連結リング４Ｂからなる。第１の連結リング４Ａの断面図を図３と図４の断面図に示す。これ等の図に示す第１の連結リング４Ａは、円筒形電池１の外周面をカバーする円筒部１１に、隣接する電池１との間に挿入される円板部１２を連結する形状に成形されて、断面形状をＬ字状としている。円板部１２は、隣接する円筒形電池１の外装缶１Ａとの隙間に挿入されて、図において上下の電池１の外装缶１Ａがショートするのを防止する。第２の連結リング４Ｂは、円筒部１１のみからなり外装缶１Ａの底部に挿入される。連結リング４の円筒部１１は、その内径を円筒形電池１の外径にほぼ等しく成形して、円筒形電池１をスムーズに挿入できるようにしている。円筒部１１の外径は、図２の断面図に示すように、円筒部１１を接触させて、横（図２において左右）に配列される円筒形電池１の間に送風隙間３ができる寸法に成形される。すなわち、スペーサ２の円筒部１１が接触するように配置して、横の円筒形電池１の間に所定の送風隙間３ができるように、円筒部１１の外径を成形している。この構造は、スペーサ２を接触するようにケース９に収納して、横に配列される電池１の間に所定の寸法の送風隙間３ができる。
【００２４】
図１０に示す連結リング２４は、円筒部３１に横連結嵌着部２５を設けている。このスペーサ２２は、円筒部３１の横連結嵌着部２５を連結して、横に配列される円筒形電池１を所定の位置に連結できる。横連結嵌着部２５は、片方の円筒部３１に設けた凸部２５Ａと、他方の円筒部３１に設けられて、凸部２５Ａを陥入する凹部２５Ｂで構成される。横連結嵌着部２５は、横に配列される円筒形電池１の接近位置に配設されるので、図において上下に設けられる連結リブ５の間に設けられる。
【００２５】
連結リブ５は、上下に隣接する電池１の接近位置に設けられて、電池両側の送風隙間３を区画して、電池１の両側に区画された送風隙間３を設ける。図８のスペーサ２は、連結リング４の上下、すなわち対向位置に第１の連結リブ５Ａと第２の連結リブ５Ｂを設けている。このスペーサ２は、第１の連結リブ５Ａと第２の連結リブ５Ｂを連結して、電池両側の送風隙間３を区画する。この構造のスペーサ２は、一対の連結リブ５で連結リング４をバランスよく連結できる。
【００２６】
第１の連結リブ５Ａと第２の連結リブ５Ｂは嵌着構造で連結される。嵌着構造で連結される連結リブ５は、連結リブ５を介して上下のスペーサ２を定位置に位置ずれしないように連結できる。図のスペーサ２の嵌着構造は、第１の連結リブ５Ａに設けられた連結凸条６を第２の連結リブ５Ｂに設けた連結溝７に嵌入する構造とする。図８と図９のスペーサ２は、連結凸条６のある第１の連結リブ５Ａを連結リング４の上部に、連結溝７のある第２の連結リブ５Ｂを下部に設けている。この構造は、第１の連結リブ５Ａの連結凸条６を第２の連結リブ５Ｂの連結溝７に入れて、上下のスペーサ２が連結される。また、互いに連結される上下のスペーサ２の第１の連結リブ５Ａと第２の連結リブ５Ｂで送風隙間３が区画される。いいかえると、第１の連結リブ５Ａと第２の連結リブ５Ｂを連結する状態で、連結リブ５は上下に隣接する電池１の接近位置で送風隙間３を区画する。したがって、互いに連結される連結リブ５は、上下の電池１の接近位置において、上下の電池１の外装缶１Ａの表面に接触して、上下の電池１の隙間を閉塞する。
【００２７】
連結リブ５は、第２の連結リング４Ｂから突出する突出部５ａを有する。突出部５ａの先端を縦に連結されるスペーサ２に接触させて、スペーサ２は縦に連結される。連結リブ５に突出部５ａを設けているスペーサ２は、図５と図６に示すように、縦に連結される状態で、隣接して配設されるスペーサ２の第１の連結リング４Ａと第２の連結リング４Ｂの間に作業隙間１８ができる。この構造のスペーサ２は、円筒形電池１に挿入する状態で、図３に示すように、作業隙間１８に溶接電極１９を入れて、金属接続板１６の筒部１６Ａを外装缶１Ａの底部にスポット溶接できる。さらに、このスペーサ２は、金属接続板１６の厚さよりも連結リング４の円筒部１１を厚くして、隣接して配設される外装缶１Ａに接続される金属接続板１６を非接触状態に分離する。
【００２８】
以上のスペーサ２は、連結リング４の対向位置に一対の連結リブ５を連結しているが、スペーサは、必ずしも連結リングの対向位置に一対の連結リブを設ける必要はなく、たとえば図示しないが、連結リングにひとつの連結リブを連結し、ひとつの連結リブで送風隙間を区画することもできる。このスペーサは、第１の連結リングと第２の連結リングの上部に１本の連結リブを連結する構造とし、１本の連結リブを上下に隣接する電池の接近位置に配置する。連結リブは、上下に配設される電池の外装缶に接触する幅に成形されて、上下の電池の隙間を接近位置で閉塞する。このスペーサは、構造を簡単にできる。
【００２９】
以上の電源装置は以下のようにして組み立てられる。
（１）各々の円筒形電池１がスペーサ２に挿入される。スペーサ２は、第１の連結リブ５Ａを電池１の封口板側に配置するように、円筒形電池１に挿入される。
（２）図３の金属接続板１６で連結される電池モジュール１０は、円筒形電池１の封口板１Ｂに金属接続板１６を載せてスポット溶接した後、金属接続板１６の筒部１６Ａに、縦に連結される電池１の外装缶１Ａの底部を挿入し、金属接続板１６の筒部１６Ａを溶接電極１９でスポット溶接して、円筒形電池１を連結する。
図４の金属接続板３６で連結される電池モジュール３０は、スペーサ２を挿入している円筒形電池１の間に金属接続板３６を配設し、隣接する電池１の外装缶１Ａに溶接電極１９を接触して、金属接続板３６の両面を対向する電池１の端部電極に溶接して、円筒形電池１を直列に連結する。
複数の円筒形電池１を金属接続板１６で直線状にする電池モジュール１０は、各々の円筒形電池１に挿入しているスペーサ２の連結リブ５を直線状に並べる。
（３）電池モジュール１０を平行な姿勢で上下に配置して、上下の電池モジュール１０の円筒形電池１に挿入しているスペーサ２の第１の連結リブ５Ａと第２の連結リブ５Ｂを嵌着状態で連結する。この状態で、上下の電池モジュール１０の両端にバスバーを連結する。図２の電源装置にあっては、４本の電池モジュール１０をスペーサ２を介して連結する。
（４）平行な姿勢で上下に連結された電池モジュール１０をケース９に収納する。電池モジュール１０は、上下の接近位置が垂直に並ぶようにケース９に収納される。この状態で、隣の列に配列される電池モジュール１０は、互いにスペーサ２の連結リング４を接触させて、横に並べられる電池モジュール１０の間隔が特定される。
（５）横列の電池モジュール１０にバスバーが連結され、バスバーを介して隣の電池モジュール１０が電気接続される。この状態で、すべての円筒形電池１が直列に接続される。
【００３０】
以上の状態で、電池モジュール１０は、図２に示す状態でケース９に収納される。この電源装置は、上下に連続するが、横には非連結な送風隙間３ができる。ケース９は送風隙間３に冷却空気を強制的に送風して、電池モジュール１０の円筒形電池１を冷却する。ケース９は、円筒形電池１の間に並列に接続して設けられる送風隙間３に冷却空気を送風するスリット状の送風開口９Ａを天板と底板に設けている。この送風開口９Ａが送風ファン（図示せず）に連結される。送風ファンは、送風開口９Ａから送風隙間３に冷却空気を送風して、電池モジュール１０の円筒形電池１を冷却する。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】従来の電源装置の概略斜視図であって冷却風の流れを示す図である。
【図２】本発明の一実施例にかかる電源装置の概略断面図である。
【図３】複数の電池を直列に接続する一例を示す拡大断面図である。
【図４】複数の電池を直列に接続する他の一例を示す拡大断面図である。
【図５】電池モジュールの一例を示す斜視図である。
【図６】図５に示す電池モジュールの底面斜視図である。
【図７】複数の電池モジュールを連結する構造を示す分解斜視図である。
【図８】スペーサの一例を示す斜視図である。
【図９】図８に示すスペーサを電池に連結した状態を示す斜視図である。
【図１０】スペーサの他の一例を示す拡大図である。
【符号の説明】
【００３２】
１…電池                  １Ａ…外装缶
１Ｂ…封口板
２…スペーサ
３…送風隙間
４…連結リング            ４Ａ…第１の連結リング
４Ｂ…第２の連結リング
５…連結リブ              ５Ａ…第１の連結リブ
５Ｂ…第２の連結リブ
５ａ…突出部
６…連結凸条
７…連結溝
８…絶縁リング
９…ケース                ９Ａ…送風開口
１０…電池モジュール
１１…円筒部
１２…円板部
１６…金属接続板          １６Ａ…筒部
１８…作業隙間
１９…溶接電極
２２…スペーサ
２４…連結リング
２５…横連結嵌着部        ２５Ａ…凸部
２５Ｂ…凹部
３０…電池モジュール
３１…円筒部
３６…金属接続板
９１…電池
９２…スペーサ
９３…送風隙間
【図１】
2008277054.tif 000003
【図２】
2008277054.tif 000004
【図３】
2008277054.tif 000005
【図４】
2008277054.tif 000006
【図５】
2008277054.tif 000007
【図６】
2008277054.tif 000008
【図７】
2008277054.tif 000009
【図８】
2008277054.tif 000010
【図９】
2008277054.tif 000011
【図１０】
2008277054.tif 000012