(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
有底矩形筒形状の電槽内に発電要素を収容して成る単電池を複数個直列配置し、各単電池を相互に一体接合するとともに電槽の開口部を一体型の蓋体にて封止した集合型密閉二次電池において、隣接する単電池同士を電気的に接続する接続体を蓋体の内側に配設し、単電池の配置方向に対してその両側に冷却媒体通路を配設し、各単電池の電槽の対向壁面間に両側の冷却媒体通路間を連通する電槽間冷却通路を形成するとともに、接続体の上部にも両側の冷却媒体通路に連通する接続体冷却通路を形成したことを特徴とする集合型密閉二次電池。
【請求項２】
直列配置された複数個の単電池の配置方向と直交する方向の両側に板状の冷却ジャケット部材を接合して冷却媒体通路を構成し、この冷却媒体通路の上端部を接続体冷却通路の両端位置まで延出して連通させたことを特徴とする請求項１記載の集合型密閉二次電池。
【請求項３】
各単電池の電槽の互いに対向する対向壁面に突設した突部を互いに当接させ、対向壁面間に電槽間冷却通路を形成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の集合型密閉二次電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、単電池を複数個直列配置して一体電槽としてなる集合型密閉二次電池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の集合型密閉二次電池としては、特開平７−８５８４７号公報に開示されたものが知られている。その集合型密閉二次電池６１は、図７に示すように、有底矩形筒形状に形成された電槽６３内に発電要素を収容し、電槽６３の開口部を蓋体６４により封止してなる単電池６２を複数個直列配置し、これら単電池６２の電槽６３を端板６５及び拘束バンド６６にて緊締状態で連結し、また各単電池６２の正極端子６７及び負極端子６８を蓋体６４を貫通させて上方に突出させ、これら端子６７、６８を電気接続バー６９で順次直列に接続した構造となっている。
【０００３】
また、特開平６−２１５８０４号公報には、プラスチック製の電槽と蓋体を熱溶着したモノブロック蓄電池において、その電槽の２つの対向する側壁の外面にそれぞれ内側に凹入空間を形成した側板を熱溶着して電槽の側壁と側板との間に冷却ジャケット部を構成し、側板の両端部の上部に冷却液体の入口オリフィスと出口オリフィスを設けたものが開示されている。
【０００４】
また、特開昭６１−４５５７１号公報には、モノブロック電槽のセル間の隔壁に上下に貫通する冷却通路を設けるとともにその上下に冷却媒体を流入・排出用のヘッダを設け、各セル毎に分離された蓋体を設けたものが開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平７−８５８４７号公報の集合型密閉二次電池では、各単電池が密接配置されて緊締されているので、周囲温度が高い場合や大電流で充放電した場合に各単電池からの放熱が十分に行われず、電池温度が上昇して電池寿命が低下するという問題がある。また、単電池６２毎に正極端子６７及び負極端子６８を蓋体上に突出させているので、多数の極端子及びその貫通部の密封シール構造が必要となり、コスト高になるという問題がある。
【０００６】
これに対して、特開平６−２１５８０４号公報の蓄電池では、電槽の両側面が水冷ジャケット部で冷却されるため、ある程度温度上昇を抑制できるが、図７のように単電池を集合した二次電池では、特に単電池間を冷却できないために、単電池の温度上昇を十分に抑制できないという問題がある。
【０００７】
一方、特開昭６１−４５５７１号公報の蓄電池では、モノブロック電槽におけるセル間の隔壁における上下の冷却通路を形成した部分は強制冷却されるが、各セルの外側面の全体を強制冷却するものでないために冷却効果が十分でなく、また電槽の構造が複雑であるために製造コストが高くなり、またセル毎に蓋体を設ける必要があって、組立工数が多くなってコスト高になる等の問題がある。
【０００８】
また、上記特開平７−８５８４７号公報や特開昭６１−４５５７１号公報におけるセル間の電気的接続を内蔵させた接続体にて行うようにして、端子貫通部に必要な密封シール構造を少なくすることも考えられるが、その場合には接続体部分での発熱も大きいために、さらに冷却性能が低下するという問題がある。
【０００９】
さらに、各セルが所定温度以上に達したときに対策を講ずるため、各セルの極板上部の空間部に温度センサが配設されることがあるが、空間部と極板群とで温度に隔たりが生じ、正確な電池温度が検出されていないという問題があった。
【００１０】
本発明は、上記従来の問題点に鑑み、各単電池間の電気的接続を内蔵した接続体で行って安価な構成とするとともに各単電池及び接続体を効果的に冷却できる集合型密閉二次電池を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の集合型密閉二次電池は、有底矩形筒形状の電槽内に発電要素を収容して成る単電池を複数個直列配置し、各単電池を相互に一体接合するとともに電槽の開口部を一体型の蓋体にて封止した集合型密閉二次電池において、隣接する単電池同士を電気的に接続する接続体を蓋体の内側に配設し、単電池の配置方向に対してその両側に冷却媒体通路を配設し、各単電池の電槽の対向壁面間に両側の冷却媒体通路間を連通する電槽間冷却通路を形成するとともに、接続体の上部にも両側の冷却媒体通路に連通する接続体冷却通路を形成したものであり、冷却媒体通路及び電槽間冷却通路を通る冷却媒体にて単電池間を含めて単電池のすべての側面を冷却媒体にて強制冷却でき、さらに接続体もその上部から冷却できるため、すべての単電池及び内蔵した接続体を効果的に冷却することができ、かつ接続体冷却通路を流れる冷却媒体にて各単電池における発電要素の上部の空間部も冷却されるために発電要素と温度の隔たりを生じず、この空間部に配置された温度センサにより正確な電池温度を検出することができる。
【００１２】
また、直列配置された複数個の単電池の配置方向と直交する方向の両側に板状の冷却ジャケット部材を接合して冷却媒体通路を構成し、この冷却媒体通路の上端部を接続体冷却通路の両端位置まで延出して連通させると、冷却媒体通路から接続体冷却通路に冷却媒体を流通させることができ、かつコンパクトな板状の冷却ジャケット部材を用いることにより軽量かつ安価に構成することができる。
【００１３】
また、各単電池の電槽の互いに対向する対向壁面に突設した突部を互いに当接させ、対向壁面間に電槽間冷却通路を形成すると、各単電池の電槽の対向壁面に突部を形成するだけで、単電池の対向壁面間の略全面にわたる電槽間冷却通路を簡単かつ安価に形成することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の集合型密閉二次電池の一実施形態について、図１〜図６を参照して説明する。
【００１５】
本実施形態の集合型密閉二次電池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ニッケル・水素二次電池であり、図１〜図３に示すように、単電池２を複数個直列配置して相互に接合して一体電槽とし、単電池列の両端に端板６を接合し、単電池２及び端板６の配列方向に対してその両側に内側に扁平な空間を凹入形成した板状の冷却ジャケット部材３を接合し、その上に単一体の蓋体５を接合して各単電池２及び端板６を密閉し、端板６、６間を拘束バンド７にて緊締して構成されている。８は一端と他端の単電池２から上方に突出された正極端子や負極端子が貫通するように蓋体５に形成された端子装着穴、９は各単電池２に対応して蓋体５に貫通形成された安全弁装着穴である。１０、１１は冷却媒体の入口オリフィスと出口オリフィスであり、蓋体５の両端部に一体的に装着される。上記単電池２、冷却ジャケット部材３、蓋体５、端板６、入口オリフィス１０、出口オリフィス１１等は、ＰＰ／ＰＰＥアロイなどの合成樹脂にて構成され、溶着によって相互に一体接合されている。また、隣接する単電池２、２は、図２、図３に示すように、接続体１２にて電気的に接続されている。
【００１６】
以下、詳細に説明すると、単電池２は、図２、図３に示すように、有底矩形筒形状の電槽１４内に発電要素１５を収容して成り、各単電池２を直列に配列した状態で互いに対向する電槽１４の対向壁面１６に、相互に当接する多数の突部１７がマトリックス状に突設され、これら突部１７にて両対向壁面１６、１６間に形成された空間にて電槽間冷却通路１８が構成されている。なお、単電池列の両端の単電池２の外側の対向壁面１６には端板６が当てられて接合され、その端板６と対向壁面１６との間にも冷却媒体が流通する通路が形成されており、この通路も電槽間冷却通路１８に含める。また、適当箇所の複数（図示例では４箇所）の突部１７は大径に形成され、その端面に互いに嵌入係合する係合突起１９ａと係合凹部１９ｂが形成されて電槽１４相互の位置決めがなされている。また、電槽１４の上端から適当距離下方位置と下端縁部には互いに当接する接合縁部２０が突設されている。そして、単電池２を直列に配列した状態で互いに当接している突部１７及び接合縁部２０を相互に溶着することによって各単電池２が一体電槽として一体接合されている。
【００１７】
この単電池２の配列方向に対してその両側における単電池２と冷却ジャケット部材３の内側面との間に形成された空間にて冷却媒体通路２１が構成されている。また、冷却ジャケット部材３は単電池２の電槽１４の上端よりも上方の蓋体５の側面の下部まで延出されており、冷却媒体通路２１は一体電槽とされた各電槽１４の上端よりも上部まで延びている。また、上記端板６の上縁には両側の冷却媒体通路２１に連通して冷却媒体（水）を分配する分配ヘッダ形成樋２２が形成されている。なお、冷却ジャケット部材３の内側面には冷却媒体通路２１の全面を冷却媒体が均等に流れるように、上下に蛇行する蛇行流通路を形成する整流突条（図示せず）が適宜に突設されている。
【００１８】
一体電槽とされた各単電池２の電槽１４における上方の接合縁部２０より上部の上部枠２６には、図２、図３及び図４に示すように、隣接する単電池２を電気的に接続する接続体１２を配置する略三角形状の切欠１３が千鳥状に形成されており、接続体１２は切欠１３に配置された状態で電槽１４及び蓋体５に密封状態で一体接合されている。そして、上部枠２６、２６間の空間が接続体１２を冷却する接続体冷却通路４０の下半部を構成しており、冷却媒体通路２１の上端部はこの接続体冷却通路４０に連通している。
【００１９】
接続体１２は、図２、図３及び図５に示すように、金属（ニッケル等）製の接続軸２７と合成樹脂製の支持体２８にて構成され、接続軸２７が支持体２８の保持筒部２９に圧入状態で貫通されるとともに、接続軸２７の鍔部２７ａと保持筒部２９内周との間に介装したＯリング３１にて完全に密封されている。また、支持体２８には保持筒部２９から一対の三角形状の翼部３０が突設され、この接続体１２を切欠１３に配置したときそれぞれ上部枠２６に接合されるように構成されている。
【００２０】
蓋体５は、図２、図３及び図６に示すように、内面に各電槽１４の上部枠２６に対応するように個別枠３２が形成されており、個別枠３２、３２間の空間が接続体１２を冷却する接続体冷却通路４０の下半部を構成している。また、長手方向両端部には分配ヘッダ形成樋２２の上端に接合されて分配ヘッダ３５を密閉形成する密封突条３４が突設されている。
【００２１】
また、蓋体５の両端部の一側部には端子装着穴８が形成され、他側部には入口オリフィス１０と出口オリフィス１１を接合する接合突条３６が突設されている。これらオリフィス１０、１１は、平面形状が略Ｊ字状で下面開放のＪ字ボックス片３７の短辺の先端から接続口３８を突出させて構成されている。また、蓋体５のＪ字ボックス片３７の長辺先端部に対向する部分に分配ヘッダ３５に連通する連通開口３９が形成されている。
【００２２】
また、各単電池２における発電要素１５の上部の空間部の略中央部に、図２、図３に示すように、蓋体５の上壁から温度センサ４３が垂設され、発電要素１５の温度を検出し、発電要素１５が所定温度以上になるとしかるべき対策を講じるように構成されている。
【００２３】
以上の構成の集合型密閉二次電池１においては、入口オリフィス１０から冷却媒体を供給すると、分配ヘッダ３５を通って両側の冷却媒体通路２１に流入し、この冷却媒体通路２１内を下流側に向かって流れるとともに、単電池２間の電槽間冷却通路１８を通って両冷却媒体通路２１、２１間でも流通し、単電池２の電槽１４の対向壁面１６を含めてすべての側面が冷却媒体にて強制冷却され、冷却媒体はその後出口オリフィス１１から排出される。また、冷却媒体通路２１を流れる冷却媒体の一部は接続体冷却通路４０を流通し、接続体１２が直接上部から冷却される。したがって、すべての単電池２の四周側面及び内蔵した接続体１２を効果的に冷却することができる。
【００２４】
また、各単電池２を溶着して相互に一体接合して一体電槽とするとともにその開口部に一体型の蓋体５を溶着して封止しているので、少ない部品数で簡単に一体電槽とした集合型密閉二次電池１を得ることができ、また各単電池２の電槽１４の対向壁面１６に突部１７を形成して突部１７を当接させて相互に溶着しているので簡単かつ安価に対向壁面１６、１６間の略全面にわたる電槽間冷却通路１８を形成することができる。また、単電池列の両側にコンパクトな板状の冷却ジャケット部材３を接合して冷却媒体通路２１を構成しているので軽量に構成することができる。さらに、電槽１４と蓋体５との間に接続体１２を配置し、また電槽１４の上端部間と蓋体５内に対応する空間に接続体冷却通路４０を形成し、冷却媒体通路２１から冷却媒体を流通させるようにしているので、少ない部品数と組立工数で上記のように単電池２の四周側面及び内蔵した接続体１２を効果的に冷却できる集合型密閉二次電池１を製作することができる。
【００２５】
また、接続体冷却通路４０を流れる冷却媒体によって、各単電池２の発電要素１５の上部の空間部の周囲が冷却されるため、この空間部の温度と発電要素１５の温度との間に隔たりを発生せず、温度センサ４３によって発電要素１５の温度を正確に検出することができる。したがって、空間部が発電要素１５と隔たった高い温度となってその温度を温度センサ４３が検出し、発電要素１５が未だ所定温度に到達していないのにしかるべき対策が講じられてしまうというような不都合を無くすことができる。
【００２６】
また、冷却媒体通路２１に対して冷却媒体を供給、排出する冷却媒体の入口オリフィス１０と出口オリフィス１１を単電池配置方向の両端に配設するとともに分配ヘッダ３５を介して両側の冷却媒体通路２１に接続しているので、単一の冷却媒体経路にて上記構成と相まってすべての単電池２の全周を効果的に冷却することができる。
【００２７】
また、上記実施形態では各構成部材を溶着によって一体接合する例を示したが、接着材にて一体接合してもよい。
【００２８】
【発明の効果】
本発明の集合型密閉二次電池によれば、以上の説明から明らかなように、隣接する単電池同士を電気的に接続する接続体を蓋体の内側に配設し、単電池の配置方向に対してその両側に冷却媒体通路を配設し、各単電池の電槽の対向壁面間に両側の冷却媒体通路間を連通する電槽間冷却通路を形成するとともに、接続体の上部にも両側の冷却媒体通路に連通する接続体冷却通路を形成したので、単電池のすべての側面を冷却媒体にて強制冷却でき、さらに接続体もその上部から冷却できるため、すべての単電池及び内蔵した接続体を効果的に冷却することができ、かつ接続体冷却通路を流れる冷却媒体にて各単電池における発電要素の上部の空間部も冷却されるために発電要素と温度の隔たりを生じず、この空間部に配置された温度センサにより正確な電池温度を検出することができる。したがって、内蔵した接続体で各単電池間の電気的接続を行って安価に構成できるとともに電池温度の上昇を防止して電池寿命を向上でき、かつ温度上昇を過剰に検出して不当に電池寿命を短縮させることもない。
【００２９】
また、直列配置された複数個の単電池の配置方向と直交する方向の両側に板状の冷却ジャケット部材を接合して冷却媒体通路を構成し、この冷却媒体通路の上端部を接続体冷却通路の両端位置まで延出して連通させると、冷却媒体通路から接続体冷却通路に冷却媒体を流通させることができ、かつコンパクトな板状の冷却ジャケット部材を用いることにより軽量かつ安価に構成することができる。
【００３０】
また、各単電池の電槽の互いに対向する対向壁面に突設した突部を互いに当接させ、対向壁面間に電槽間冷却通路を形成すると、各単電池の電槽の対向壁面に突部を形成するだけで、単電池の対向壁面間の略全面にわたる電槽間冷却通路を簡単かつ安価に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の集合型密閉二次電池の一実施形態の外観斜視図である。
【図２】同実施形態の縦断側面図である。
【図３】同実施形態の部分縦断正面図である。
【図４】同実施形態の単電池群の上端部における部分斜視図である。
【図５】同実施形態の電気接続体の斜視図である。
【図６】同実施形態の蓋体の斜視図である。
【図７】従来例の集合型密閉二次電池の正面図である。
【符号の説明】
１  集合型密閉二次電池
２  単電池
５  蓋体
１２  接続体
１４  電槽
１５  発電要素
１６  対向壁面
１７  突部
１８  電槽間冷却通路
２１  冷却媒体通路
４０  接続体冷却通路
【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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