(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
単電池の発電要素を収容した電槽が幅の狭い短側面と幅の広い長側面とからなる直方体に形成されてなり、この電槽の前記短側面間で当接させて複数の単電池を電気的に直列に連結して所要電力容量の集合電池に形成した蓄電池であって、
前記発電要素は、複数の正極板と複数の負極板とがセパレータを介して交互に積層され、前記発電要素の幅の広い長側面が前記電槽の幅の広い長側面に接するように収容され、
前記電槽の長側面の上下方向に複数のリブが形成され、
前記複数の単電池は、各電槽の長側面の両側から一対の結束板により挟まれた状態で拘束されており、
前記各電槽の長側面に形成されたリブに結束板が当接することにより、前記リブ間に冷媒流路が形成されていることを特徴とする蓄電池。
【請求項２】
単電池の発電要素を収容した電槽が幅の狭い短側面と幅の広い長側面とからなる直方体に形成されてなり、この電槽の前記短側面間で当接させて複数の単電池を電気的に直列に連結した単位電池を、電槽の長側面間で隣接させて複数列に並列配置して所要電力容量の集合電池に形成した蓄電池であって、
前記発電要素は、複数の正極板と複数の負極板とがセパレータを介して交互に積層され、前記発電要素の幅の広い長側面が前記電槽の幅の広い長側面に接するように収容され、
前記電槽の長側面の上下方向に複数のリブが形成され、
前記複数列に並列配置された単位電池は、外側の単位電池の電槽の長側面の両側から一対の結束板により挟まれた状態で拘束されており、
外側の単位電池の電槽の長側面に形成されたリブに結束板が当接することにより、及び隣接する単位電池の長側面に形成されたリブどうしが当接することにより、前記リブ間に冷媒流路が形成されていることを特徴とする蓄電池。
【請求項３】
前記並列配置された複数の単電池間に、熱伝導性のよい伝熱プレートを配設した請求項２記載の蓄電池。
【請求項４】
前記並列配置された複数の単電池間に、熱伝導性のよい伝熱プレートを配設すると共に、この伝熱プレートの前記複数の単電池の連結方向の端部に、一体化された複数の単電池から外部に露出する端部伝熱プレートを連結した請求項２または３記載の蓄電池。
【請求項５】
伝熱プレート及び／又は端部伝熱プレートに、冷媒を流通させるようにした請求項３または４記載の蓄電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の単電池を接続して所要の電力容量が得られるように集合電池の形態に構成された蓄電池に関し、特に、集合電池としての放熱性を向上させ、各単電池の温度差が小さくなるようにして充電効率を均等化させ、各単電池の電池容量のばらつきをなくした蓄電池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
複数の単電池を接続して一体的に連結し、集合電池として所要の電力容量が得られるように構成した従来の蓄電池は、図１６に示すように構成される。この蓄電池は密閉型アルカリ蓄電池により集合電池を構成した例を示すもので、この集合電池を構成する単電池１ａ〜１ｊは、図１５に示すように構成されている。
【０００３】
図１５において、単電池１は、正極板と負極板とをセパレータを介して積層した電極群７を電解液と共に電槽２内に収容し、電槽２の開口部を安全弁５を設けた蓋６で閉じ、前記電極群７を構成する各正極板から引き出されたリードに接続された正極端子３及び各負極板から引き出されたリード９に接続された負極端子４が蓋６に取り付けられて構成されている。
【０００４】
この単電池１は、図１６に示すように、複数個の各単電池１ａ〜１ｊをそれぞれの電槽２の幅の広い長側面間で当接させ、両端に位置する電槽２の外側に当接させたエンドプレート３２、３２間を結束バンド３３で結束することにより一体的に連結され、連結されて隣合う単電池１間の正極端子３と負極端子４との間が接続板３１で接続され、各単電池１は直列接続される。また、各電槽２間が連結されるとき、電槽２の長側面の上下方向に形成されたリブ８が隣接間で突き合わされる状態になり、突き合わされるリブ８、８間に電槽２の上下方向に貫通する冷媒流路が形成される。
【０００５】
蓄電池は充放電に伴って化学反応による反応熱やジュール熱が発生し、電気容量が大きくなるほどに発生する熱量が増加し、密閉化すると熱の電池外部への放熱が遅れて電池内部に蓄熱される度合いが増すため、密閉型蓄電池により大きな電力容量の集合電池を構成する場合に、発生する熱を効率よく放熱するための構成を設けることが不可欠な要件となる。図１６に示した蓄電池の構成では、前述したように隣接する単電池１間にリブ８による冷媒流路が形成されるので、この冷媒流路に空気等の冷媒を強制的に流通させることにより、各単電池１の発熱を効果的に放熱することができる。このような放熱構造は、特開平３−２９１８６７号公報等に開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来構成のように単電池を配列して集合電池を構成した場合、単電池１を多数配列するほどに、その中ほどに位置する単電池１と外側に位置する単電池１との温度差が大きくなる問題点がある。図１６に示した従来構成の場合、外側に位置する単電池１ａ、１ｊは他の単電池１の発熱の影響を受ける度合いも少なく、エンドプレート３２に熱伝導する放熱効果もあり、放熱性のよい条件下におかれる。これに引き替え、中ほどの単電池１になるほど両側の単電池１の発熱の影響を受け、温度上昇が大きいのに放熱性が低い状態になる。従って、従来構成では、中ほどの単電池１になるほど放熱の条件が悪くなるため、各単電池１ａ〜１ｊの温度は、外側で低く、中ほどで高くなる温度差が生じることになる。
【０００７】
蓄電池はその温度により充電効率に差が生じるので、従来構成のように集合電池を構成する各単電池に温度差がある状態では、各単電池の電池容量に差が生じることになる。このような電池容量に差が生じた各単電池を直列接続した集合電池は、放電末期に電池容量の少ない単電池は過放電の状態となる。また、このような単電池の電池容量に差が生じた状態での充放電の繰り返しは、集合電池のサイクル寿命を低下させ、放電可能な容量の低下を来すことになる。
【０００８】
本発明が目的とするところは、集合電池を構成する各単電池の温度差をなくして集合電池としての電池性能を向上させた蓄電池を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本願の第１発明に係る蓄電池は、単電池の発電要素を収容した電槽が幅の狭い短側面と幅の広い長側面とからなる直方体に形成されてなり、この電槽の前記短側面間で隣接させて複数の単電池を連結して所要電力容量の集合電池に形成したことを特徴とする。
【００１０】
この蓄電池の構成によれば、集合電池を構成する複数の単電池は、電槽の短側面の間で隣接させた状態で一列に配列されるので、各単電池の長側面は全て外部に面した均等の温度環境となるため、各単電池の温度差が極めて小さくなる。従って、電池温度により変化する充電効率にも差が生じ難く、電池容量にばらつきがなくなる結果、放電時に過放電となる単電池の発生はなく蓄電池としてのサイクル寿命を長く保つことができる。
【００１１】
また、上記目的を達成するための本願の第２発明に係る蓄電池は、単電池の発電要素を収容した電槽が幅の狭い短側面と幅の広い長側面とからなる直方体に形成されてなり、この電槽の前記短側面間で隣接させて複数の単電池を連結した単位電池を形成し、この単位電池をそれらの電槽の長側面間で隣接させて複数列に並列配置し、複数列の単位電池を連結して所要電力容量の集合電池に形成したことを特徴とする。
【００１２】
この蓄電池の構成によれば、集合電池を構成する複数の単電池は、電槽の短側面の間で隣接させた状態で一列に配列された単位電池に形成され、更に単位電池は複数列に並列配置されるので、各単電池の長側面を外部に面した状態に配置することができ、温度環境を均等化することが容易となるため、各単電池の温度差が極めて小さくなる。従って、電池温度により変化する充電効率にも差が生じ難く、電池容量にばらつきがなくなる結果、放電時に過放電となる単電池の発生はなく蓄電池としてのサイクル寿命を長く保つことができる。また、短側面間で連結した単位電池を更に並列に配置することにより、連結数を増加させたり、連結長さを短くして構成することが可能となる。
【００１３】
上記構成において、並列配置された単位電池間に、熱伝導性のよい伝熱プレートを配設して構成することにより、電槽の長側面が隣接して放熱性が低下する並列対面間の熱を伝熱プレートに熱交換させることができ、放熱性の低下する並列対面間の温度上昇を抑えることができる。
【００１４】
また、並列配置された単位電池間に、熱伝導性のよい伝熱プレートを配設すると共に、伝熱プレートの単位電池の連結方向の端部に、一体化された複数の単電池から外部に露出する端部伝熱プレートを連結して構成することにより、熱交換により温度上昇した伝熱プレートの熱を外部に露出する端部伝熱プレートから放熱させることができる。
【００１５】
また、伝熱プレート及び／又は端部伝熱プレートに、冷媒を流通させるように構成することにより、熱交換器を介した積極的な冷却が可能となり、各単位電池を最適温度に維持することができる。
【００１６】
また、各電槽をその短側面間で隣接させた状態に一体的に形成した電池ケース内に、各単電池の発電要素を配設して複数の単電池を連結状態に構成することにより、複数の単電池それぞれに共通の電池ケースを各単電池の電槽として複数の単電池を一体的に構成するので、電槽間を連結する構成を簡易に形成することができる。
【００１７】
また、一対の結束板により複数の単電池を挟み、一対の結束板の間を拘束することにより、複数の単電池を一体的に連結して構成することができ、複数の単電池の配列状態にかかわらず強固に一体化して連結することができる。
【００１８】
また、複数個の単電池を任意の連結位置で任意方向に連結方向を変えて一体的に連結することができ、蓄電池の設置場所の状態により直線方向だけでなく任意方向への折り曲げ状態に連結することもできる。
【００１９】
また、電槽の側面に複数のリブを形成し、リブ間に形成される空間に冷媒を流通させるように構成することができ、リブに当接する結束板あるいは隣接電槽のリブどうしの当接により、リブ間に冷媒流路が形成されるので、この冷媒流路に冷媒を流通させることにより、各単電池の放熱を効果的に実施することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の一実施形態について説明し、本発明の理解に供する。尚、以下に示す実施形態は本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【００２１】
本実施形態は、アルカリ蓄電池の一例であるニッケル水素蓄電池を集合電池として構成したものであるが、本構成を他の種類の蓄電池に対しても同様に適用することができる。以下、図１〜図１２を参照して本発明の各実施形態に係る蓄電池の構成について説明する。尚、従来構成と共通する要素には同一の符号を付し、本構成の新規要素を明らかにしている。
【００２２】
図１において、第１の実施形態に係る蓄電池Ａは、ニッケル水素蓄電池である１０個の単電池１ａ〜１ｊを連結すると共に、各単電池１ａ〜１ｊの正負の各電極端子３、４の間を直列接続して所要出力電圧が得られる集合電池として構成されている。各単電池１ａ〜１ｊは、それぞれの直方体に形成された電槽２の狭い幅の短側面間を当接させて縦列状態に配列し、電槽２の広い幅の長側面の両側から結束板１４、１４で挟むことにより一体的に連結される。２枚の結束板１４、１４の間は、図示するように両端側で結束バンド１３により挟圧固定される。
【００２３】
尚、単電池１の連結数が多い場合に、長い結束板１４をその両端側で結束バンド１３により挟圧すると、結束板１４が薄い素材で形成されていると中間部位で膨らみを生じて、単電池１の連結に緩みを生じることになるが、このような場合には中央部位または複数部位を結束部材により挟圧固定することができる。例えば、図２に示すように、中央部位の底面方向から両結束板１４、１４を挟み込んで嵌入したコの字状の結束部材１２の開放端をボルト１５及びナット１６で締結することによって、長く連結した単電池列も確実に結束固定される。
【００２４】
前記結束板１４は、連結する各単電池１ａ〜１ｊを結束すると同時に、それぞれの単電池１の電槽２の長側面に形成された複数のリブ８に当接して、図３に示すように、複数のリブ８間に冷媒流路１１を形成する。この単電池１の上下方向に形成された冷媒流路に冷媒、例えば空気を強制流通させることにより、各単電池１ａ〜１ｊの発熱は、電槽２の長側面の両側から空気に奪われて冷却される。
【００２５】
この集合電池の冷却構成によれば、各単電池１ａ〜１ｊはその配列位置に関係なく均等に冷却されるので、各単電池１ａ〜１ｊの温度は均等化される。
【００２６】
蓄電池はその温度により充電効率に差が生じるため、複数の単電池を接続して集合電池を構成するとき、各単電池の温度が異なると充電効率に差が生じて各単電池の電池容量に差が生じる結果、放電時の末期において電池容量の小さい単電池は過放電状態となり、その単電池に劣化を来すだけでなく、集合電池としての放電可能容量が低下する。各単電池の温度を均等化することは、集合電池を構成する上で重要な課題であるが、上記第１の実施形態の構成によれば、各単電池１ａ〜１ｊの温度環境はほぼ均等であり、各単電池１ａ〜１ｊの電池性能は均等な状態に保たれる。従って、各単電池１ａ〜１ｊの充電効率は均等化され、放電時においても過放電の状態に陥る単電池１の発生はなく、集合電池としてのサイクル寿命や放電可能容量は安定した状態に保たれる。
【００２７】
図４は、第２の実施形態に係る蓄電池Ｂとして使用する集合電池２０の構成を示すもので、１０個の単電池２１ａ〜２１ｊそれぞれの電槽は電池ケース２２として一体的に形成されている。前記電池ケース２２は外形上は一体化されているが、各単電池２１ａ〜２１ｊの単位で仕切り１８を設けて、各単電池２１ａ〜２１ｊは独立した状態に構成されている。このように各単電池２１ａ〜２１ｊは構造的には一体化されるが個々に独立しているので、それぞれの正極端子３と負極端子４との間は、接続板１０により直列接続して所要の出力電圧が得られる集合電池２０として構成される。この集合電池２０の状態は、比較的小容量の集合電池を構成し、温度環境が良好な状態であれば、この状態で自然放熱することにより使用することも可能であるが、比較的大きな電池容量に構成し、集合電池としての機械的強度を保つには、図５に示すように、結束板１４、１４を取り付けて機械的強度を強化すると共に、放熱構造を備えた蓄電池Ｂとして構成される。
【００２８】
図５に示すように、前記集合電池２０の両面に形成されたリブ２３に当接させて結束板１４、１４を配し、その両端側で結束バンド１３により結束して蓄電池Ｂが構成される。各単電池２１ａ〜２１ｊそれぞれの電槽は電池ケース２２として一体化されているので、各単電池２１ａ〜２１ｊの発熱は一体化された電池ケース２２に分散するため平均化され、更に、各単電池２１ａ〜２１ｊの放熱条件はほぼ同一条件にあるので、各単電池２１ａ〜２１ｊそれぞれの温度差は少ない。また、第１の実施形態の構成と同様に、リブ２３により結束板１４と電池ケース２２との間に形成される冷媒流路１９に空気を強制流通させることによって放熱性を強化する冷却構造も、各単電池２１ａ〜２１ｊでほぼ同一の放熱効果が得られるので、各単電池２１ａ〜２１ｊそれぞれの温度差は少なく、各単電池２１ａ〜２１ｊの電池性能は均等な状態に保たれる。従って、各単電池２１ａ〜２１ｊの充電効率は均等化され、放電時においても過放電の状態に陥る単電池２１の発生はなく、集合電池としてのサイクル寿命や放電可能容量は安定した状態に保たれる。
【００２９】
以上説明した蓄電池Ａ、Ｂの構成は、単電池の配列方向に長いが、薄型の蓄電池として構成されるので、電気設備／機器等において、その多くが直線的な形状に形成される筐体内に、その筐体に沿って蓄電池を配設することができ、筐体内の有効利用を図ることができる。また、蓄電池の収容スペースに苦慮する電気自動車内への配設においても、狭いスペースを有効利用することができる。また、単電池の連結は必ずしも直線的でなくてもよく、連結の途中から直角に折り曲げた形態、コの状に配列した形態等に構成することもできるので、収容スペースに合わせた連結構造に構成することもできる。
【００３０】
図６は、単電池の配列方向に長くなることを抑えて、単電池を折り返し構造にして連結した第３の実施形態に係る蓄電池Ｃの構成を示すもので、１０個の単電池１ａ〜１ｊを５個づつ２列に配列し、第１の実施形態に示した蓄電池Ａと同じ出力電圧を得ることができるようにしたものである。この構成では、蓄電池Ａの構成における配列方向の長さを短くすることができ、長さ方向の収容スペースに制約がある場合に有効である。収容スペースの制約がなく、高い出力電圧が要求される場合では、蓄電池Ａの構成を２列に配列して、このような折り返し構造に構成することもできる。
【００３１】
図６において、蓄電池Ｃは、電気的には直列接続される各単電池１ａ〜１ｊを、単電池１ａ〜１ｅの列（単位電池）と、単電池１ｆ〜１ｊの列（単位電池）とに２列に配列し、各列間を電槽２の長側面に形成されたリブ８どうしで当接させ、各列の外面側となる長側面に形成されたリブ８に当接させて結束板２４、２４を配し、各結束板２４、２４をその両端側で結束バンド２５で結束固定して構成される。この構成では、第１の実施形態で示した蓄電池Ａの場合と異なる点は、単電池１間が長側面で当接する側の放熱条件が低下することにある。
【００３２】
図７に示すように、並列する単電池１、１が当接する間は互いのリブ８、８で当接して、その間に中央冷媒流路２６が形成される。一方、両外側のそれぞれの長側面はリブ８に結束板２４が当接して外側冷媒流路２７が形成される。この中央冷媒流路２６及び外側冷媒流路２７には、強制送風される空気の流通により各単電池１ａ〜１ｊは冷却されるが、長側面間で接する内側では単電池間で互いの発熱の影響を受けて温度上昇が大きく内側の長側面の放熱条件はよくない。これに引き替え、長側面の外側は結束板２４に熱伝導する放熱や外気に触れる度合いも大きいので放熱条件は良好である。このように、蓄電池Ｃの構成は、個々の単電池１の長側面の内側と外側とで温度差が生じるが、この温度状態は各単電池１ａ〜１ｊに均等な条件であり、それぞれの温度は均等化されるので、充電効率の均等化を図ることができ、集合電池としてのサイクル寿命や放電可能容量は安定した状態に保つことはできる。尚、リブ８の形状は任意の断面形状に形成することができるので、中央冷媒流路２６は図７（ｂ）（ｃ）に示すような開口形状にすることもできる。外側冷媒流路２７についても同様である。
【００３３】
図８は、第４の実施形態に係る蓄電池Ｄの構成を示すもので、前記蓄電池Ｃの構成における単電池１ａ〜１ｅの列と、単電池１ｆ〜１ｊの列との間に、伝熱プレート３０を配設すると共に、この伝熱プレート３０の両端に端部伝熱プレート２９、２９を配設して構成されている。この伝熱プレート３０を配設することにより、アルミニウムあるいは銅等の熱伝導性のよい材料により形成された伝熱プレート３０は、図９に示すように冷媒流路２７及び単電池１ａ〜１ｊに接して、単電池１から熱を奪うと同時に冷媒と熱交換する効果も向上し、並列する単電池１、１間の放熱効果を向上させ、単電池１の内側と外側との温度差を小さくする。また、伝熱プレート３０はその両端で端部伝熱プレート２９、２９に連結されているため、熱交換した熱を端部伝熱プレート２９に逃がし、端部伝熱プレート２９は外部に対する開放面を有し、結束バンド３５に当接しているので放熱性がよく、伝熱プレート３０の熱を効果的に放熱する。
【００３４】
この伝熱プレート３０及び端部伝熱プレート２９、２９を用いた構成により、単電池１をその短側面で連結した縦列連結の状態を並列に連結する構成においても、各単電池１ａ〜１ｊそれぞれの温度差がほぼ均等となり、充電効率の均等化を図ることができ、過放電の状態に陥る単電池１の発生はなく、集合電池としてのサイクル寿命や放電可能容量は安定した状態に保つことができる。
【００３５】
前記伝熱プレート３０及び端部伝熱プレート２９、２９による伝熱効果を向上させることにより、図８に示したような２列に並列した構成だけでなく、３列以上の並列して構成することも可能となる。例えば、伝熱プレート３０として更に熱伝導性のよい材料を採用することや、伝熱プレート３０に冷媒流路を形成した中空構造とする等の構成によって、並列する単電池１、１間の対面部の温度上昇を抑え、外側に位置する単電池１の温度と同等に保ことができる。
【００３６】
また、図１０（ａ）に示すように、単電池１、１の隣接間に配した伝熱プレート４０と結束バンドに相当する伝熱プレート４１、４１とを一体的に形成し、伝熱プレート４０と伝熱プレート４１、４１とをつなぐ底面に冷媒流路４３を設けて構成することにより、放熱効果をより向上させることができる。また、図１０（ｂ）に示すように、各伝熱プレート４２、４２、４２それぞれに冷媒流路４４を設けて構成することにより、更なる放熱効果の向上を図ることができる。また、端部伝熱プレート２９の露出位置に熱交換器を介した冷媒を流通させることにより、放熱効果を向上させることができる。また、端部伝熱プレート２９においても、冷媒流路を設けて構成することにより、更なる放熱効果の向上を図ることができる。
【００３７】
上記第３及び第４の各実施形態に示した各構成は、第２の実施形態に示した電池ケース２２を用いた蓄電池Ｂの構成にも同様に適用することができる。
【００３８】
図１１は、第５の実施形態に係る蓄電池Ｅの構成を示すもので、仕切り１８を設けた電池ケース３６、３６により、５個の単電池２１ａ〜２１ｅを接続して一体化した単位電池３８ａと、同じく５の単電池２１ｆ〜２１ｊを接続して一体化した単位電池３８ｂとを並列にして当接させ、結束板２４、２４を各集合電池３８ａ、３８ｂの外側に当接させて、その両端間を結束バンド２５により結束固定して構成されている。
【００３９】
また、図１２は、第６の実施形態に係る蓄電池Ｆの構成を示すもので、仕切り１８を設けた電池ケース３６、３６により、５個の単電池２１ａ〜２１ｅを接続して一体化した単位電池３８ａと、同じく５の単電池２１ｆ〜２１ｊを接続して一体化した単位電池３８ｂとを並列にして、その間に伝熱プレート３０を挟んで当接させ、この伝熱プレート３０の両端に端部伝熱プレート２９、２９を連結し、結束板２４、２４を各集合電池３８ａ、３８ｂの外側に当接させて、その両端間を結束バンド３５により結束固定して構成されている。
【００４０】
これら蓄電池Ｅ及び蓄電池Ｆの放熱作用及び効果は、先に示した第３及び第４の実施形態の構成と同様なので、その説明は省略し、以下に示す放熱効果とサイクル寿命とについての検証結果でその差を示す。
【００４１】
以上説明した第１〜第６の各実施形態に係る蓄電池Ａ〜Ｆと、図１６に示した従来構成とについて、その放熱効果と、充放電サイクルに伴う放電容量の変化を比較検証した結果について次に説明する。尚、各蓄電池Ａ、Ｃ、Ｄの構成と各蓄電池Ｂ、Ｅ、Ｆを構成する単電池とは、後者が個別の電槽２を一体的な電池ケース２２または３６としている点において前者と異なるだけで内部構成は共通のものである。また、各蓄電池Ａ、Ｃ、Ｄの構成と従来構成とに採用した単電池１は同一である。
【００４２】
まず、全構成に共通となる単電池の構成及び電池容量の規模について説明する。単電池１は、図１５に示したように構成される。尚、単電池２１の場合は前記の通り電槽２を電池ケース２２または３６に変更したものである。
【００４３】
図１５において、極板群７を構成する正極板は活物質である水酸化ニッケル粉末を発泡状ニッケル多孔体に充填し、所定厚さに圧延した後、所定寸法に切断し、極板１枚当たりの容量が１０Ａｈとなるニッケル正極に形成される。また、負極板は電気化学的に水素の吸蔵・放出が可能な組成を有する水素吸蔵合金粉末を結着剤と共にパンチングメタルに塗着し、所定厚さに圧延した後、所定寸法に切断して、極板１枚当たりの容量が１３Ａｈとなる水素吸蔵合金負極に形成される。これらの正極板、負極板それぞれを袋状のセパレータで包み、このセパレータで包まれた正極板１０枚と負極板１１枚とを交互に積層して、この積層厚さが電槽２または電池ケース２２、３６の内寸に対して約８５〜１００％となるように形成する。正極板それぞれから引き出されたリードは正極端子３に接続され、負極板それぞれから引き出されたリード９は負極端子４に接続され、ポリプロピレン製の電槽２または電池ケース２２、３６に収容される。この電槽２または電池ケース２２、３６内にアルカリ電解液を注液し、電槽２または電池ケース２２、３６の開口部を安全弁５を設けた蓋６により密閉する。このように形成された単電池１または２１は、初充放電（充電＝１０Ａ×１５時間、放電＝２０Ａで１．０Ｖまで）を行い、前記極板群７を膨張させることにより極板群７の最外部が電槽２または電池ケース２２、３６に接する状態にする。この単電池１または２１は、正極で電池容量が規制されるので、電池容量は１００Ａｈとなる。尚、ニッケル水素蓄電池の単電池当たりの公称電圧は１．２Ｖである。従って、本実施形態の構成及び従来構成に示す１０個直列接続した場合の出力電圧は１２Ｖとなる。
【００４４】
上記のような電池容量に形成された単電池１を用いて構成された蓄電池Ａ〜Ｆ及び従来構成について、サイクル寿命試験を実施した。この試験は、１０Ａで１２時間充電した後、１時間放置し、その後２０Ａで９Ｖに電圧低下するまで放電させる。放電容量の計算は、電池電圧が９Ｖになるまでの放電時間を用いて算出した。また、充電時には、環境温度２０℃の条件下で蓄電池の底部側から上方に向けてファンにより送風し、冷媒流路に平均１．５ｍ／ｓｅｃの流速で空気流通させた。
【００４５】
このサイクル寿命試験１００サイクル時の充電終了時における各蓄電池Ａ、Ｃ、Ｄと従来構成とにおける各単電池１ａ〜１ｊの温度分布状態の測定結果は、図１３（ａ）に示すようになった。また、単電池２１を用いて構成された蓄電池Ｂ、Ｅ、Ｆと従来構成とにおける各単電池２１ａ〜２１ｊ（従来構成は１ａ〜１ｊ）の温度分布状態の測定結果は、図１３（ｂ）に示すようになった。
【００４６】
従来構成では両端に位置する単電池１ａ、１ｊの温度は比較的低いが、中ほどの単電池１ｄ〜１ｇの温度は高く、単電池間の温度差が大きいことが分かる。これに比較して、蓄電池Ａ、Ｂの構成では単電池間の温度差はほとんどなく、ほぼ均等な温度分布状態にある。また、蓄電池Ｃは全体の温度が比較的高いが温度分布は許容範囲内にあるといえる。この蓄電池Ｃの構成に伝熱プレート３０を介在させた蓄電池Ｄの構成では、伝熱プレート３０の放熱効果が明らかで全体温度の低下に寄与している。この傾向は、蓄電池Ｅと蓄電池Ｆとの間でも同様の効果を示している。この比較検証からも明らかなように、従来構成に比して本実施形態の構成では単電池間の温度差が著しく減少し、全体温度の低下にも寄与していることがわかる。
【００４７】
次に、上記試験条件のもとで実施したサイクル寿命の結果について、図１４（ａ）（ｂ）に示す。図１４（ａ）は蓄電池Ａ、Ｃ、Ｄと従来構成との比較、図１４（ｂ）は蓄電池Ｂ、Ｅ、Ｆと従来構成との比較である。
【００４８】
従来構成では、放電容量が１００Ａｈであったものが７０Ａｈとなってしまう充放電サイクルが短く、サイクル寿命は本実施形態の各構成に比して短いことがわかる。本実施形態の中でもサイクル寿命の点でも優れているのは、蓄電池Ａ、Ｂの構成で、単電池間の温度差が極めて小さいため、充電効率が単電池間での差が少なく、電池容量のばらつきがなくなり、過放電となる単電池がなくなることが要因と考えられる。また、蓄電池Ｃ、Ｅの構成はここでも伝熱プレート３０の放熱効果が単電池間の温度差を少なくして、並列配置した場合でも優れた電池性能が得られることを示している。
【００４９】
【発明の効果】
以上の説明の通り本発明によれば、複数の単電池を接続して所要の出力電力が得られる集合電池として蓄電池を構成するとき、各単電池の温度差が少なくなるので、温度条件により変化する充電効率の差が少なくなり、その結果、電池容量の差が少なくなり、放電時に過放電となる単電池が発生することがなく、過放電による電池の劣化を来すことがなく、電池のサイクル寿命を長く保つことができる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態に係る蓄電池Ａの構成を示す斜視図。
【図２】結束板による単電池の結束構造を強化する構成を示す斜視図。
【図３】第１の実施形態の構成における冷媒流路の形成を示す平面図。
【図４】第２の実施形態に係る集合電池構成を示す斜視図。
【図５】第２の実施形態に係る蓄電池Ｂの構成を示す斜視図。
【図６】第３の実施形態に係る蓄電池Ｃの構成を示す斜視図。
【図７】第３の実施形態の構成における冷媒流路の形成を示す平面図。
【図８】第４の実施形態に係る蓄電池Ｄの構成を示す斜視図。
【図９】第４の実施形態の構成における冷媒流路の形成を示す平面図。
【図１０】伝熱プレートの放熱性の向上を図った変形例を示す断面図。
【図１１】第５の実施形態に係る蓄電池Ｅの構成を示す斜視図。
【図１２】第６の実施形態に係る蓄電池Ｆの構成を示す斜視図。
【図１３】各実施形態の構成と従来構成との各単電池温度の温度差を示す温度分布図。
【図１４】各実施形態の構成と従来構成との放電容量の変化からサイクル寿命の差を示す電池寿命図。
【図１５】単電池の構成を示す斜視図。
【図１６】従来技術に係る蓄電池の構成を示す斜視図。
【符号の説明】
Ａ〜Ｆ  蓄電池
１ａ〜１ｊ、２１ａ〜２１ｊ  単電池
２  電槽
８、２３  リブ
１１、１９、２６、２７、２８  冷媒流路
１３、２５、３３  結束バンド
１４、２４  結束板
２０  集合電池
２２、３６  電池ケース
２９  端部伝熱プレート
３０  伝熱プレート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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