(57)【要約】【課題】組電池に衝撃が加わり単電池間が捩れるような外力が加わった場合においても、単電池の外部端子と接続板との電気抵抗の上昇や溶接強度の低下を抑制し、また、電池ケースや封口板の変形を抑制した信頼性に優れる接続板を備えた組電池を提供する。【解決手段】軸方向が互いに並行となるように並置した少なくとも２個の単電池１ａ，１ｂの外部端子間を電気的に接続する接続板６ａを備えた組電池であって、接続板６ａは単電池１ａ，１ｂの外部端子と溶接する溶接部分４と、少なくとも２個の単電池１ａ，１ｂを連結する連結部分５を有し、この連結部分５に単電池１ａ，１ｂの並置方向とほぼ同じ方向に単電池１ａ，１ｂ間の捩れを吸収する少なくとも１本の溝部７を設ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向が互いに並行となるように並置した少なくとも２個の単電池の外部端子間を電気的に接続する接続板を備えた組電池であって、
前記接続板は単電池の外部端子と溶接する溶接部分と、少なくとも２個の単電池を連結する連結部分を有し、この連結部分に前記単電池の並置方向と同じ方向に単電池間の捩れを吸収する少なくとも１本の溝部を設けた組電池。
【請求項２】
前記接続板を鉄、銅、ニッケル、鉄または銅にニッケルメッキ加工をしたものの中
から選ばれる少なくとも１種で構成した請求項１に記載の組電池。
【請求項３】
前記接続板と単電池の外部端子とを抵抗溶接した請求項１に記載の組電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の単電池の外部端子間を電気的に接続する接続板を備えた組電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年では、ＡＶ機器あるいはパソコンや携帯型通信機器などの電子機器のポータブル化やコードレス化が急速に促進されており、これらの電子機器の駆動用電源として信頼性も高く、メンテナンスも容易であることから、ニッケルカドミウム蓄電池やニッケル水素蓄電池、リチウム二次電池などが各種用途に幅広く使用されている。
【０００３】
また、電動補助付自転車、芝刈機、電気自動車などの大きな負荷特性を必要とする駆動用電源としての用途が拡大しつつあり、一層の大電流の充放電特性が求められ、それに適した電池の開発が要望されている。
【０００４】
上記の電池は、複数個の単電池の異極性間を互いに接続して組電池を組み立てる構成が一般的であり、その単電池間の接続板には、従来、図４（Ａ）のようにフープ状の金属を所定の長さに切断して得られた金属板が接続板１０として使用されている。また、図４（Ｂ）のように円筒形単電池の外部端子の形状に合わせた円形の溶接部分１４を備えた接続板１１が使用されている。
【０００５】
大電流放電に用いられる組電池は、より大電流放電に適した電気抵抗値の小さい構造とするために単電池間の接続板の肉厚を厚くする必要がある。このように、単電池間の接続板の肉厚を厚くして電気抵抗値を低減し、大電流の取り出し時の損失を小さくした接続板の構造が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−２４６００４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながらこのような従来の方法では、単電池間の接続板の電気抵抗を低減できるが、組電池に衝撃が加わり単電池間が捩れるような外力が加わった場合、この接続板の捩れに対する捩れ剛性が大きいために、単電池の外部端子と接続板との溶接点にかかる負担が大きくなり、溶接点の剥がれによる電気抵抗の上昇や溶接強度の低下、或いは電池ケースや封口板が変形するといった問題点があった。
【０００７】
本発明は上記従来の問題点に鑑み、組電池に衝撃が加わり単電池間が捩れるような外力が加わった場合においても、単電池の外部端子と接続板との溶接強度の低下や電気抵抗の上昇を抑制し、また、電池ケースや封口板が変形しない信頼性に優れる接続板を備えた組電池を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために本発明の組電池は、軸方向が互いに並行となるように並置した少なくとも２個の単電池の外部端子間を電気的に接続する接続板を備えた組電池であって、前記接続板は単電池の外部端子と溶接する溶接部分と、少なくとも２個の単電池を連結する連結部分を有し、この連結部分に前記単電池の並置方向と同じ方向に単電池間の捩れを吸収する少なくとも１本の溝部を設けたことを特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、組電池に衝撃が加わり単電池間が捩れるような外力が加わった場合においても、接続板の捩れに対する捩れ剛性を小さくできるため、単電池の外部端子と接続板との溶接点にかかる負担を低減して、溶接点の剥がれによる溶接強度の低下や電気抵抗の上昇、さらには電池ケースや封口板の変形を抑制できる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、組電池に衝撃が加わり単電池間が捩れるような外力が加わった場合においても、単電池の外部端子と接続板との溶接点にかかる負担を低減できるため、この溶接点の剥がれによる溶接強度の低下や電気抵抗の上昇、電池ケースや封口板の変形を抑制した信頼性に優れる単電池間の接続板を備えた組電池を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の形態においては、軸方向が互いに並行となるように並置した少なくとも２個の単電池の外部端子間を電気的に接続する接続板を備えた組電池であって、前記接続板は単電池の外部端子と溶接する溶接部分と、少なくとも２個の単電池を連結する連結部分を有し、この連結部分に前記単電池の並置方向と同じ方向に単電池間の捩れを吸収する少なくとも１本の溝部を設けた。
【００１２】
この構成によれば、組電池に衝撃が加わり単電池間が捩れるような外力が加わった場合においても、単電池の外部端子と接続板との溶接点にかかる負担を低減して、溶接点の剥がれによる溶接強度の低下や電気抵抗の上昇、さらには電池ケースや封口板の変形を抑制できる効果が得られる。また、板厚の厚い接続板を用いて溶接しても単電池の外部端子の穴あきや溶接時の爆飛を抑制できる効果が得られる。
【００１３】
また、前記連結部分の巾寸法を２０ｍｍから４０ｍｍ、前記溝部の巾寸法を０．５ｍｍから２０．５ｍｍとすれば、好適に単電池間の捩れを吸収することができる。
【００１４】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
【００１５】
図１は本発明の組電池の構成例を示す概略図である。図１からわかるように、２本の単電池１ａ，１ｂと、これら単電池間を電気的に接続する接続板６ａにより構成される。接続板６ａは連結部分５と溶接部分４を有し、その両端の溶接部分４に設けたプロジェクション８を介して単電池１ａの電池ケースの底面２と単電池１ｂの封口板３に溶接されている。
【００１６】
図２（Ａ），（Ｂ）は本発明の実施例に用いた接続板の斜視図、図３は図２（Ａ）の接続板を用いて２つの単電池を接続した組電池の概略図である。接続板６ａ，６ｂの連結部分５には両端の溶接部分４の方向に少なくとも１本の溝部７を設けている。溶接部分４は、所定厚さの金属板を鍛造加工や切削加工もしくは、同一材質または異種材質の金属板を接合して形成されており、この溶接部分４の厚みは連結部分５より薄く形成されている。
【００１７】
本発明に係る接続板６ａ，６ｂは溝部７を設けているため、図４（Ｂ）に示した従来の接続板１１と比較して、電気抵抗は同様であるが捩れ剛性が小さくなり、捩れ方向の外力が加わった場合に溶接点にかかる負担が小さくなる。従って、接続板の捩れによる溶接強度の低下や電気抵抗の上昇、および電池ケースや封口板の変形を抑制できる。
【００１８】
なお、接続板６ａ，６ｂの材質は、ニッケル、鉄、銅が好ましい。銅あるいは鉄を用いる場合は加工後にニッケルメッキすることにより、耐腐食性や溶接性を改善することができる。また、これらの材質を複数用いても良い。例えば、溶接部分４に、鉄にニッケルメッキ加工を施したものを用い、連結部分５に、より捩れ剛性を小さくできる銅やアルミニウム合金などを用いても良い。これら材質の組み合わせは抵抗溶接の溶接性や金属の剛性、加工性、コストを考慮して好適に選択することができる。
【００１９】
また、接続板６ａ，６ｂを単電池にシリーズ溶接する際に、溝部７をまたぐ方向で行うことで連結部分５を流れてしまう溶接に寄与しない無効電流を大幅に削減することができるため、安定した溶接が行えるようになる。その結果、過大な溶接電流の印可による電池ケースの穴あきや溶接点の爆飛による溶接強度の低下や電気抵抗の上昇を抑制することができる。
【実施例１】
【００２０】
図２（Ａ）に示す本発明に係る接続板６ａは、厚さ０．４ｍｍのニッケルメッキを施した鉄製の溶接部分４に、厚さ１．６ｍｍのニッケルメッキを施した鉄製の連結部分５を抵抗溶接により接続した。連結部分５のほぼ中央には、両端の溶接部分４の方向に向かう１本の溝部７を設けた。この溝部７は連結部分５の両端の外周部９にも設けた。両端の溶接部分４には、プロジェクション８を各４点、計８点設けた。
【００２１】
次に、接続板６ａの一端の溶接部分４に設けた４点のプロジェクション８に溶接電極を当て、直径３２ｍｍの電池ケースの底面２にシリーズ溶接により接続した。同様に他端の溶接部分４に設けた４点のプロジェクション８に溶接電極を当て、封口板３にシリーズ溶接により接続した。
【００２２】
このようにして図３に示した組電池を作製した。この組電池を実施例１とした。
【実施例２】
【００２３】
図２（ｂ）に示したように、連結部分５の中央部に１本の溝部７を設け、連結部分５の両端の外周部９に溝部を設けない形状の接続板６ｂを用いたことの他は、実施例１と同じように作製した組電池を実施例２とした。
【００２４】
（比較例１）
図４（Ａ）に示した従来の接続板１０を用いたことの他は実施例１と同じように作製した組電池を比較例１とした。
【００２５】
（比較例２）
図４（Ｂ）に示した従来の接続板１１を用いたことの他は実施例１と同じように作製した組電池を比較例２とした。
【００２６】
次に、実施例１，２、および比較例１，２の組電池を用い、捻れ試験を行った。
【００２７】
＜試験方法＞
図６に示したように、単電池１ａ、１ｂをＸ方向、接続板をＹ方向で並べ、単電池１ａを固定し単電池１ｂを矢印で示した接続板に捻れが加わるＺ方向に２０°の捻れを１０秒間かけて加え、次いで１０秒間保持し、再び１０秒かけて元の角度へ戻す捻れ試験を実施した。
【００２８】
＜評価方法＞
捻れ試験前後で接続板の抵抗値の変化を電流値５Ａにて、電圧測定ポイントとして、図１に示す電池ケースの底面２と封口板３の間の電圧を測定し抵抗値を算出した。評価結果を（表１）に示す。
【００２９】
【表１】
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【００３０】
（表１）からわかるように、実施例１の接続板６ａは捻れ試験前後で抵抗値の変化が皆無であった。また、実施例２の接続板６ｂは僅かに抵抗値が上昇したが、比較例２と比べると抵抗値の上昇は格段に小さい値を示した。
【００３１】
また、比較例１の従来の接続板１０は、接続板の厚みが薄いため捻れ試験に対し試験前後において抵抗値の変化がなく良好な試験結果を示したが、そもそもの抵抗値が大きく大電流の充放電特性が悪いため当初の目的である組電池が作成できない。
【００３２】
抵抗値の変化は溶接点の剥離により抵抗値が上昇したものであり、捻れ試験後の抵抗値を抵抗値の低い順にならべると、実施例１＜実施例２＜比較例２＜比較例１となった。捻れ試験前後における抵抗値の上昇も、接続板の厚みを厚くし大電流の充放電特性を大幅に向上させた接続板の中で実施例１，２が小さく良好であった。即ち、実施例１の接続板６ａ、および実施例２の接続板６ｂは組電池に衝撃が加わり単電池間が捻れるような外力が加わった場合に於いても捻れを吸収し、溶接点にかかる負担を低減できる構造であることがわかった。
【００３３】
また、図４（Ｂ）に示す従来の接続板１１に対して、実施例１，２の接続板６ａ，６ｂでは大電流の充放電特性を同等に保ちながらも捩れ方向の外力が加わった場合に従来の接続板１１より溶接点にかかる負担を小さくできることがわかった。
【００３４】
特に実施例１の組電池は、溝部７を連結部分５の両端の外周部９にも設けたため、捩れ方向の外力を効果的に吸収できることがわかった。
【００３５】
また、シリーズ抵抗溶接をする際に溝部７をまたぐ方向で溶接することにより連結部分５を流れてしまう溶接に寄与しない無効電流を大幅に削減することができるため、溶接点以外の温度上昇が少なくなり、安定した溶接が行えるようになった。
【００３６】
また、溶接部分４の剥がれによる電気抵抗の上昇、電池ケースや封口板の変形による電池寸法不良、過大なエネルギーで溶接をすることによるケースの孔あき不良を抑制することが可能となった。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明に係る接続板を備えた組電池は、単電池間に捩れなどの外力が加わった場合においても単電池の外部端子と接続板との溶接点にかかる負担を低減できるため、大きな負荷特性を必要とする電動補助付自転車、芝刈機、さらに電気自動車などの駆動用電源として、大電流の充放電用途に好適に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の組電池の構成例を示す概略図
【図２】（Ａ）本発明の実施例１に用いた接続板の斜視図、（Ｂ）本発明の実施例２に用いた接続板の斜視図
【図３】本発明の組電池の構成例を示す斜視図
【図４】（Ａ）比較例１に用いた接続板により接続された組電池を示す斜視図、（Ｂ）比較例２に用いた接続板により接続された組電池を示す斜視図
【図５】捩れ試験の捩れ方向を示す組電池の斜視図
【符号の説明】
【００３９】
１ａ  単電池
１ｂ  単電池
２    電池ケースの底面
３    封口板
４    溶接部分
５    連結部分
６ａ  接続板
６ｂ  接続板
７    溝部
８    プロジェクション
９    外周部
【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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