(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直方体状の単位電池をその最大面積の側面を重ねるようにかつ各単位電池間に冷却媒体通路を形成した状態で並列配置し、単位電池の配列方向の両端に配設したエンドプレートを拘束バンドで緊締して一体化してなる組電池において、組電池の長側面を貫通する方向に冷却媒体を流動させると共に、組電池の長側面に適当間隔置きに複数の拘束バンドを配設し、かつその拘束バンドは、組電池の長側面に対して垂直方向の寸法が平行方向の寸法以上の断面形状であることを特徴とする組電池。
【請求項２】
拘束バンドの断面形状は、冷却媒体通路を通る冷却媒体の流れ方向に沿う曲面又は流れ方向に平行な平面が外面の大部分を占める形状であることを特徴とする請求項１記載の組電池。
【請求項３】
拘束バンドは、断面円形の部材からなり、その両端部に板面がエンドプレートの取付面に沿う取付部が設けられていることを特徴とする請求項１記載の組電池。
【請求項４】
拘束バンドは、断面長方形状でその長辺が組電池の長側面に垂直に配設された板材から成り、その両端部に板面がエンドプレートの取付面に沿う取付部が設けられていることを特徴とする請求項１記載の組電池。
【請求項５】
エンドプレート内に組電池の長側面に対して垂直方向の冷却媒体通路を形成したことを特徴とする請求項１記載の組電池。
【請求項６】
直方体状の単位電池をその最大面積の側面を重ねるように並列配置し、単位電池の配列方向の両端に配設したエンドプレートを拘束バンドで緊締して一体化してなる組電池において、組電池の長側面を貫通する方向に冷却媒体を流動させると共に、少なくとも拘束バンドの一端部と一方のエンドプレートの取付部は、拘束バンドの長手方向に沿って配設されて拘束バンドの実効長さを伸縮するねじ機構を備えていることを特徴とする組電池。
【請求項７】
拘束バンドの一端部に頭部を係合され又は一端が固着された締結ボルトを設け、エンドプレートに締結ボルトが貫通するボルト穴を形成し、締結ボルトに螺合するナットをエンドプレートの単位電池との重合面とは反対側に係合させたことを特徴とする請求項６記載の組電池。
【請求項８】
エンドプレートは、引抜き成形材からなることを特徴とする請求項１〜７の何れかに記載の組電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の角型の単位電池を並列配置して構成した組電池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
複数の角型の単位電池を並列配置して構成した従来の組電池２１としては、図７に示すように、単位電池２２の並列方向両端にエンドプレート２３を配置し、両エンドプレート２３、２３を拘束バンド２４で連結することにより各単位電池２２を拘束して一体化したものが知られている。また、その組電池２１においては、並列配置した各単位電池２２を有効に冷却するため、単位電池２２の両側面にこれら単位電池２２を並列配置したときに互いに当接する多数の突起を分散して突設し、各単位電池２２の対向側面間に冷却媒体通路が形成されている。
【０００３】
拘束バンド２４は、一般に帯状板にて構成され、組電池２１の互いに対向する１対の長側面にそれぞれ適当間隔あけて一対、その板面を長側面に沿わせて配設され、その両端部がエンドプレート２３にリベット２５にて固定されている。
【０００４】
また、図８に示すように、組電池２１の互いに対向する１対の短側面に沿わせて１又は複数の拘束バンド２６を配設し、その両端をエンドプレート２３にリベットにて固定し、組電池２１の長側面を貫通する方向に、白抜き矢印の如く冷却流体を流通させて各単位電池２２の両側面を効果的に冷却するようにしたものも考えられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、図７のような組電池２１の構成では、冷却流体を組電池２１の長側面を貫通する方向に流通させて単位電池２２を冷却する場合に、拘束バンド２４が冷却媒体の流通の障害となり、拘束バンド２４を配設した広い面積の領域で冷却流体が十分に流れず、単位電池２２を均一に冷却できずかつ冷却効率も悪く、出力特性及び寿命が低下するという問題がある。
【０００６】
また、図８のような組電池２１の構成では、長側面の全面を冷却媒体が流通するので、単位電池２２を効率的に冷却することができるが、単位電池２２の充放電による膨張や内圧上昇によって大きな荷重が作用すると、拘束バンド２６、２６間のスパンが長いためにエンドプレート２３の中央部に変形が生じるという問題がある。
【０００７】
また、拘束バンド２４、２６の両端をエンドプレート２３にリベット２５にて固定しているので、メンテナンス時に組電池２１を分解する際にはリベット２５を切断する必要があり、エンドプレート２３や拘束バンド２４に傷を付ける恐れがあり、またリベット２５の切断と同時に組電池２１に作用している圧縮力が一気に解放されるために、リベット２５の破片が飛散したり、エンドプレート２３や拘束バンド２４が跳ね上がったりする恐れがあり、また組電池２１の組み付け時にも別途に拘束治具が必要であり、組電池２１のメーカー以外での作業が困難であり、またリベット接続部が強度不足になり勝ちで、破断する恐れがあるという問題がある。
【０００８】
本発明は、上記従来の問題点に鑑み、単位電池を効率的に冷却できるとともにエンドプレートの変形の恐れがなく、また拘束バンドを十分な強度を持って組み付けることができるとともにその組み付け取外しが特別な治具無しで行うことができて組み付けやメンテナンスを容易かつ作業性良く行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。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の組電池は、直方体状の単位電池をその最大面積の側面を重ねるようにかつ各単位電池間に冷却媒体通路を形成した状態で並列配置し、単位電池の配列方向の両端に配設したエンドプレートを拘束バンドで緊締して一体化してなる組電池において、組電池の長側面に適当間隔置きに複数の拘束バンドを配設し、かつその拘束バンドは、組電池の長側面に対して垂直方向の寸法が平行方向の寸法以上の断面形状のものである。
【００１０】
これによれば、長側面に複数の拘束バンドが適当間隔おきに配設されているので、拘束バンド間のスパンが短いためエンドプレートの変形の恐れがなく、しかも長側面を貫通する方向に冷却媒体を流動させることにより単位電池を冷却するようにし、かつその長側面に複数の拘束バンドを配設しても、各拘束バンドはその断面寸法が冷却媒体の流れを阻害する方向に小さいために、単位電池を効果的に冷却することができて出力特性及び寿命を向上することができる。
【００１１】
好適には、拘束バンドの断面形状は、冷却媒体通路を通る冷却媒体の流れ方向に沿う曲面又は流れ方向に平行な平面が外面の大部分を占める形状とされる。具体的には拘束バンドは、断面円形の部材からなり、その両端部に板面がエンドプレートの取付面に沿う取付部が設けられ、又は拘束バンドは、断面長方形状でその長辺が組電池の長側面に垂直に配設された板材から成り、その両端部に板面がエンドプレートの取付面に沿う取付部が設けられる。
【００１２】
また、エンドプレート内に組電池の長側面に対して垂直方向の冷却媒体通路を形成すると、エンドプレートに接する単電池の側面も効率的に冷却でき、組電池を構成する全ての単位電池の出力特性及び寿命を向上できる。
【００１３】
また、本発明の組電池は、直方体状の単位電池をその最大面積の側面を重ねるように並列配置し、単位電池の配列方向の両端に配設したエンドプレートを拘束バンドで緊締して一体化してなる組電池において、少なくとも拘束バンドの一端部と一方のエンドプレートの取付部は、拘束バンドの長手方向に沿って配設されて拘束バンドの実効長さを伸縮するねじ機構を備えているものであり、ねじ機構に必要な強度を持たせることにより拘束バンドを十分な強度を持って組み付けることができるとともに、ねじ機構の操作によって拘束バンドの組み付け取外しを特別な治具無しで行うことができ、組み付けやメンテナンスを容易かつ作業性良く行うことができる。
【００１４】
好適には、拘束バンドの一端部に頭部を係合され又は一端が固着された締結ボルトを設け、エンドプレートに締結ボルトが貫通するボルト穴を形成し、締結ボルトに螺合するナットをエンドプレートの単位電池との重合面とは反対側に係合させることによる、簡単な構成で、上記作用効果を奏することができる。
【００１５】
また、上記エンドプレートを、引抜き成形材にて構成することにより、任意の断面形状のものを得ることができてコンパクトな大きさで必要な強度を有するものを得ることができるとともに上記のような冷却媒体通路を有するものも簡単に形成できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の組電池の一実施形態について、図１〜図４を参照して説明する。
【００１７】
図１〜図３において、本実施形態の組電池１は電気自動車用の駆動電源として好適に用いることができるように構成されたものであり、ニッケル・水素二次電池から成る平板状の角型の単位電池２を複数個（図示例では１５個）並列配置して構成されている。並列配置した単位電池２の並列方向両端にはエンドプレート３、４が配置され、それらの上端部と下端部がそれぞれ適当間隔置きに配設された複数（図示例では３本）の拘束バンド５にて緊締され、組電池１として一体化されている。
【００１８】
各単位電池２の長手方向の両端面の上端部に正極と負極の接続端子１１、１２が突設され、各単位電池２は正極と負極の接続端子１１、１２が交互に反対向きとなるように並列配置され、隣接する接続端子１１、１２を順次相互に接続して各単位電池２が直列に接続されている。
【００１９】
各単位電池２は、図３に破線で示すように、幅の狭い短側面と幅の広い長側面とを有する直方体状の電槽１３を複数（本実施形態では６つ）、その短側面を電槽１３、１３間の隔壁１４として共用して相互に一体的に連結して成る一体電槽にて構成されており、両端の電槽１３の外側の短側面は一体電槽の端壁１５を構成している。各電槽１３内にその長側面と平行な多数の正極板と負極板をセパレータを介して短側面方向に積層してなる極板群と電解液を収納してセルが構成され、単位電池２はこれら６つのセルを一体電槽内で直列に接続して構成され、両端のセルに接続端子１１、１２が接続されている。
【００２０】
また、一体電槽の上端は蓋体１６が一体的に接合されて閉鎖されており、この蓋体１６には各セルの内部圧力が一定以上になったときに圧力を開放するための安全弁１７が配設され、また各セルの温度を検出する温度検出センサを装着する温度検出穴１８が形成されている。
【００２１】
各単位電池２の長側面には、各電槽１３の両側端の隔壁１４及び端壁１５に対向する位置に上下に延びるリブ状突起１９が突設されており、かつリブ状突起１９、１９間にも必要に応じて適当ピッチ間隔でマトリックス状に多数の比較的小さな円形突起などが突設され、単位電池２を並列配置したときにそれらの間に冷却媒体通路２０を形成するように構成されている。
【００２２】
拘束バンド５は、断面長方形状でその長辺が組電池１の長側面に垂直に配設された板材にて構成され、冷却媒体通路２０を通る冷却媒体の流れ方向に平行な平面が外面の大部分を占めるように構成されている。拘束バンド５の一端部は、拘束バンド５の長手方向に対してＬ字状に折曲げられてエンドプレート３の単位電池２との対向面に重合するＬ字取付部５ａが形成され、拘束バンド５の他端部には、拘束バンド５の断面方向にＬ字状に延出されてエンドプレート４の周側面に重合する取付板部５ｂが形成されている。
【００２３】
Ｌ字取付部５ａには、拘束バンド５の長手方向に延びる締結ボルト６が挿通されてその頭部６ａが係合固定され、締結ボルト６はエンドプレート３に形成されたボルト穴を貫通し、この締結ボルト６に先端側から螺合されたナット７がエンドプレート３の単位電池２との重合面とは反対側に係合されている。取付板部５ｂは取付ボルト８にてエンドプレート４に締結固定されている。
【００２４】
以上の構成の組電池１においては、組電池１の長側面に複数の拘束バンド５が適当間隔おきに配設されているので、拘束バンド５、５間の配設スパンを短くでき、各単位電池２の充放電に伴う膨張や内圧上昇によってエンドプレート３、４が変形する恐れをなくすことができる。しかも、拘束バンド５は、断面長方形状でその長辺が組電池１の長側面に垂直に配設された板材にて構成されているので、各単位電池２を効率的にかつ全体を均一に冷却するために、図３に矢印で示すように、組電池１の長側面を貫通する方向に冷却風を流動させても、これらの拘束バンド５の断面寸法は冷却風の流れを阻害する方向に小さいため、冷却風の流れを阻害することはなく、単位電池２を効率的に冷却することができる。かくして、組電池１の各単位電池２を効果的に冷却することができて出力特性及び寿命を向上することができる。
【００２５】
また、組電池１の組立て時には、単位電池２を並列配置するとともにその両端にエンドプレート３、４を配置し、拘束バンド５の一端部のＬ字取付部５ａから延出された締結ボルト６をエンドプレート３のボルト穴に挿通してその締結ボルト６の先端側からナット７を螺合し、拘束バンド５の他端部の取付板部５ｂを取付ボルト８にてエンドプレート４に締結固定し、その後、図４に示すように、ナット７を螺進させてエンドプレート３を矢印の如く単位電池２群に押し付けて行くことにより、所定の拘束状態とすることができ、特別な治具を用いずに容易に作業性よく拘束バンド５の組み付けを行うことができる。また、単位電池２の充放電に伴う膨張や内圧上昇による拘束力は締結ボルト６の軸方向の荷重で受けるため、締結ボルト６に必要な強度を持たせることにより拘束バンド５を十分な強度を持って組み付けることができる。
【００２６】
また、メンテナンス時などにおいて組電池１を分解する場合には、ナット７を緩めることによって徐々に単位電池２の拘束力を解除することができ、従来例でリベットを切断する時のようにエンドプレート３、４や拘束バンド５に傷を付ける恐れもなく、安全にかつ作業性よく分解したり、組み付けたりすることができる。
【００２７】
上記実施形態では拘束バンド５として断面長方形状の板状のものを用いたが、図５に示すように、丸棒やパイプなどの断面円形の部材にて構成してもよい。この場合も、拘束バンド５の両端部にはエンドプレート３、４に対して取付けるため、上記実施形態と同様の取付構造とされている。この実施形態においても、拘束バンド５はその断面寸法が冷却媒体の流れを阻害することは少なく、単位電池を効果的に冷却することができて出力特性及び寿命を向上することができる。
【００２８】
また、上記実施形態では、エンドプレート３、４の断面構成については特定せず、板金製などの任意の材質で任意の形状・構造のものを用いることができるものとしているが、アルミ合金などの引抜き成形材にて構成すると、任意の断面形状のものを得ることができてコンパクトな形状で必要な強度を有するものを得ることができ、特に図６に示すように、組電池１の長側面に対して垂直方向の冷却媒体通路１０をエンドプレート３、４内に形成すると、組電池１の上方から送られる冷媒を下方に回り込ませるための通路を他に設ける必要がなく、体積効率の良い組電池を得ることができるとともに、エンドプレート３、４に接する単位電池２の側面も効率的に冷却でき、組電池１を構成する全ての単位電池２の出力特性及び寿命を向上できる。
【００２９】
さらに、上記実施形態では、組電池１の上側と下側の両方の長側面にそれぞれ拘束バンド５を配設した例を示したが、一方は他の構造物で支持した状態でその構造物に設けた押圧手段などで拘束するように構成してもよい。
【００３０】
【発明の効果】
本発明の組電池によれば、以上の説明から明らかなように、組電池の長側面に複数の拘束バンドが適当間隔おきに配設されていることで、拘束バンド間のスパンが短いためエンドプレートの変形の恐れがなく、しかも長側面を貫通する方向に冷却媒体を流動させることにより単位電池を冷却するようにし、かつその長側面に複数の拘束バンドを配設しても、各拘束バンドは組電池の長側面に対して垂直方向の寸法が平行方向の寸法以上の断面形状であるので、その断面寸法が冷却媒体の流れを阻害する方向に小さいために、単位電池を効果的に冷却することができて出力特性及び寿命を向上することができる。
【００３１】
また、エンドプレート内に組電池の長側面に対して垂直方向の冷却媒体通路を形成すると、組電池１の上方から送られる冷媒を下方に回り込ませるための通路を他に設ける必要がなく、体積効率の良い組電池を得ることができるとともに、エンドプレートに接する単電池の側面も効率的に冷却でき、組電池を構成する全ての単位電池の出力特性及び寿命を向上できる。
【００３２】
また、本発明の組電池によれば、少なくとも拘束バンドの一端部と一方のエンドプレートの取付部は、拘束バンドの長手方向に沿って配設されて拘束バンドの実効長さを伸縮するねじ機構を備えているので、ねじ機構に必要な強度を持たせることで拘束バンドを十分な強度を持って組み付けることができるとともに、ねじ機構の操作によって拘束バンドの組み付け取外しを特別な治具無しで行うことができ、組み付けやメンテナンスを容易かつ作業性良く行うことができる。
【００３３】
また、拘束バンドの一端部に頭部を係合され又は一端が固着された締結ボルトを設け、エンドプレートに締結ボルトが貫通するボルト穴を形成し、締結ボルトに螺合するナットをエンドプレートの単位電池との重合面とは反対側に係合させることによる、簡単な構成で、上記作用効果を奏することができる。
【００３４】
また、上記エンドプレートを、引抜き成形材にて構成することにより、任意の断面形状のものを得ることができてコンパクトな大きさで必要な強度を有するものを得ることができるとともに上記のような冷却媒体通路を有するものも簡単に形成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の組電池の斜視図である。
【図２】同実施形態の組電池の平面図である。
【図３】同実施形態の組電池の正面図である。
【図４】同実施形態の組電池の拘束工程の側面図である。
【図５】本発明の他の実施形態の組電池の正面図である。
【図６】本発明のさらに別の実施形態の組電池の斜視図である。
【図７】従来例の組電池の斜視図である。
【図８】他の従来例における拘束バンドを分離して示した斜視図である。
【符号の説明】
１  組電池
２  単位電池
３  エンドプレート
４  エンドプレート
５  拘束バンド
５ａ  Ｌ字取付部
６  締結ボルト
６ａ  頭部
７  ナット
１０  冷却媒体通路
２０  冷却媒体通路
【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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