JPH0590816U - 組電池 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単な構造で充放電中における電池の温度上
昇を抑制する。 【構成】 組電池は、複数本の充電式単電池１を並列に
並べて連結している。隣接する単電池１の間にスペーサ
３を配設している。スペーサ３は、単電池の側面の一部
に配設されている。スペーサ３を介して、単電池１の間
に冷却換気空隙４が設けられており、この冷却換気空隙
４を通過させて空気を換気し、単電池１の表面全体を効
率よく放熱させる。 【効果】 この考案の組電池は、スペーサーを設けるこ
とによって、単電池の間に冷却換気空隙を設け、冷却換
気空隙によって電池の放熱を改善し、電池温度を低下さ
せる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、複数本の充電式単電池を並列に並べて連結した組電池に関する。

【０００２】

【従来の技術】

複数本の充電式単電池を並列に並べて連結した組電池は、種々の用途に使用さ れている。前記組電池は、電池の数を調整することによって、電圧や容量を大幅 に調整することができる。従来の組電池は、一般に、複数本の前記単電池を並列 に並べてケ−スに収納するか、あるいは、並列に並べた状態でその側面を熱収縮 フィルムで密着状態に被覆して構成されている。そして、熱収縮フィルムで被覆 した組電池では、フィルムの一部を開口することにより、放熱性を良くすること が試みられている。しかしながら、これら構造の組電池は、充放電時の発熱によ り、電池温度が上昇する性質があり、特に、充放電の電流を大きくし、あるいは 、過放電すると電池温度が著しく上昇する性質がある。

【０００３】 さらにまた、組電池は、全長を短くするために、並列に並べて複数段に積層し て構成される。前記単電池を複数段に積層した組電池は、図７に示すように、周 囲が前記単電池１に囲まれて、空気の換気が悪い空洞２ができる。したがって、 全ての前記単電池１を均一に冷却できない欠点がある。十分に放熱できない組電 池は、温度によって電池電圧が影響を受け、結果的に充電電流や放電電流に制限 を受ける。特に、高温に弱いニッケル−水素電池等は、充電中に温度が上昇する と、電池性能に著しい悪影響を及ぼすため、充電方法に制限を受ける欠点がある 。

【０００４】 また、前記単電池は、大きくなるほど放熱が大切になる。それは、容量を増加 させるために前記単電池を大きくすると、放熱部分となる電池表面の面積の増加 が、電池容量の増加よりも少なくなるからである。例えば、円柱状の充電式単電 池は、長さを一定にして太さを２倍にすると容量は２倍以上にアップできる。し かし、太さを２倍にした前記単電池の表面積は２倍にしかならない。このため太 さが２倍の単電池は、容量当りの表面積が前述のものと比較して減少し、結果的 に放熱面積も減少する。

【０００５】 更に困ったことに、大容量の前記単電池は、充電時間を短くするために、充電 電流を大きくすることが要求される。しかし、大電流で充電すると、前記単電池 は内部で発生する熱を効果的に表面から放熱できず、電池温度の上昇に拍車がか かるという欠点がある。また、大容量の前記単電池は、大電流で放電されること が多く、内部の発熱が増加して電池温度を上昇させる。このため大容量の前記単 電池を連結した組電池は、いかにして放熱を良くするかが極めて大切である。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

この考案は、組電池にとって大切な放熱性を改善することを目的に開発された もので、この考案の重要な目的は、極めて簡単な構造で、充放電中における電池 の温度上昇を抑制できる組電池を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

この考案は、前述した目的を達成するために、複数本の充電式単電池を並列に 並べて連結した組電池を改良したものである。この考案の組電池は、図１及び図 ３に示すように、隣接する単電池１の側面の一部、例えば、側面の両端部にスペ ーサ３を配設している。このスペーサ３は前記単電池１間に介在し、互いに並列 に連結される前記単電池１の側面部間に冷却換気空隙４を形成する。前記単電池 １の間にできる冷却換気空隙４は、ここを通過して空気が流れ、前記単電池１の 表面全体から効率良く放熱する。

【０００８】 この考案の組電池は、充電式単電池１の側面の一部に配設したスペーサ３によ って、前記単電池１の間に冷却換気空隙４を形成することを特徴とするものであ る。スペーサは、好ましくは、全ての単電池の側面の両端部に配設される。但し 、必ずしも全ての単電池の側面の両端部にスペーサを配設する必要はない。例え ば、隣接する単電池の一方の側面の両端部にスペーサを配設しておけば、他方の 単電池にスペーサを配設しなくても、これらの単電池間には、冷却換気空隙を形 成することができる。更に、側面の上端のみにスペーサを配設した単電池の隣に 、側面の下端のみにスペーサを配設した単電池を配し、これらを交互に並べて冷 却換気空隙を形成することもできる。スペーサの配設個所は、単電池の側面の一 部であれば必ずしも両端部である必要はなく、単電池間に冷却換気空隙を形成で きれば、両端部より中央部側に配設しても良い。また、スペーサは、電池の全周 を覆うものだけに限らず、隣接する電池と接する部分にのみ配設しても良い。

【０００９】

【作用】

この考案の組電池は、図１及び図３に示すように、隣接する充電式単電池１の 側面の一部にスペーサ３を配設し、そのスペーサ３によって単電池間に冷却換気 空隙４を設けている。前記単電池１の間に存在する空気は、この冷却換気空隙４ を通って、容易に移動可能となるため、単電池を効率的に冷却できる。また、図 ６に示すように、単電池１を横向けにして積み重ねて使用する場合には、単電池 １で囲まれる空洞に位置する空気の温度が上昇すると、空気が軽くなって前記冷 却換気空隙４を通過して、速やかに換気される。このため、連結された複数の単 電池１は、電池の全周から効果的に放熱して温度上昇を抑制できる。

【００１０】

【実施例】

以下に、この考案の実施例を図面に基づいて説明する。但し、以下に示す実施 例は、この考案の技術思想を具体化するための組電池を例示するものであって、 この考案の組電池は、構成部品の材質、形状、構造、配置を下記の構造に特定す るものではない。この考案の組電池は、実用新案登録請求の範囲において、種々 の変更を加えることができる。

【００１１】 更に、この明細書は、実用新案登録請求の範囲を理解し易いように、実施例に 示される部材に対応する番号を、「実用新案登録請求の範囲の欄」、及び「課題 を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、実用新案登 録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。

【００１２】 図１と図２に示す組電池は、４本の充電式単電池１を並列に並べて連結してい る。４本の前記単電池１は、その側面の両端部にテ−プからなるスペーサ３が貼 着されており、このスペーサ３によって、隣接する単電池１の間に冷却換気空隙 ４を形成している。スペーサ３は、好ましくは絶縁性、耐熱性材料が使用される 。絶縁性部材であれば、負極端子または正極端子と兼用される金属製の電池外装 缶を、別途絶縁性のチュ−ブなどで被覆しておくことなしに、外装缶同志を電気 的に絶縁して連結できる。また、耐熱性材料であれば、電池が異常に発熱した場 合においても、電池間の絶縁及び冷却換気空隙の確保が可能となる。このように 、金属製の外装缶を直接冷却できる組電池は、特に放熱効果を高くできる特徴が ある。更に、スペーサ３は、前記単電池１に簡単に配設することができるように 、片面に粘着層を有する絶縁性、耐熱性部材が有効である。

【００１３】 隣接する単電池１間の冷却換気空隙４の間隔は、スペーサ３の厚さで調整でき る。図１で示すように、全ての単電池１の側面両端部にスペーサを配設して連結 した組電池は、冷却換気空隙４の間隔がスペーサ３の厚さの２倍となる。したが って、この場合におけるスペーサ３の厚さは、冷却換気空隙４の半分に設計され る。図示しないが、隣接する電池の一方にのみ、その側面両端部にスペーサを配 した組電池は、前記単電池の間にスペーサが一つ介在することになるので、冷却 換気空隙はスペーサの厚さに等しくなる。そして、冷却換気空隙の間隔を広くす ると、空気の換気流通量を多くすることが可能であるが、冷却換気空隙が広くな ると、組電池の外形が大きくなるため、冷却換気空隙の間隔は、空気の換気流通 量と組電池との外形とを考慮して決定される。

【００１４】 また、図１及び図２に示す組電池は、スペーサ３を配設した部分を、図２の破 線で示すように、結束線材５で捲回して連結することができる。

【００１５】 図３及び図４に示す組電池は、角柱状の充電式単電池１を並列に並べて連結し ている。この組電池は前記単電池１の側面の両端部にスペーサ３を配設し、単電 池の対向面の間に冷却換気空隙４を形成している。これに対して、前記スペーサ を用いずに角柱状の単電池を連結した従来の組電池は、単電池間は広い面積で対 向面が密着する。そして、この従来の組電池では、密着する単電池の対向面は換 気が極めて悪いため、十分に放熱することができない。しかしながら、図３及び 図４に示す組電池は、対向面に冷却換気空隙４を設けているため、十分に換気が でき、前記単電池１の全周から効率良く放熱できる。

【００１６】 更に、図５に示す組電池は、８本の円柱状の充電式単電池１をケ−ス６内に並 列に並べて収納したものである。この組電池は、その隣接する単電池１の谷間に 、単電池の長さ方向に平行な空洞２が形成されている。また、隣接する単電池１ の側面の両端部には、テ−プからなるスペーサ３が貼着されており、このスペー サ３によって、隣接する単電池１間に冷却換気空隙４が形成されている。この冷 却換気空隙４は、電池の長さ方向に平行な前記空洞２同志を相互に連通し、電池 の長さ方向に垂直な方向の空気の流れを形成することができる。一方、これらの 単電池１を収納するケ−ス６は、前記単電池１がスペーサ３を配設した部分で密 着状態で収納できるような内形を有している。そして、このケ−ス６は、前記単 電池１の間を十分に換気できるように、ケ−ス６の側面に空気穴７、上面に空気 穴８が開口している。側面の空気穴７は、前記単電池１の間に形成された空洞２ に対応する位置に開口しており、空気穴８は、前記空気穴７が形成されたケ−ス ６の側面と対向する側面近傍のケ−ス上面に形成されている。

【００１７】 この組電池は、前記ケ−ス６の上面に形成した空気穴８から空気を吸い上げる ことで、ケ−ス６内に収納した単電池１を効果的に冷却することができる。即ち 、ケ−ス６の上面に形成した空気穴８から空気を吸い上げると、ケ−ス６の側面 に形成した空気穴７からケ−ス６内に空気が流入し、この流入した空気は、単電 池１の長さ方向に平行な空洞２を通ってケ−ス６の内部に入り、更に、単電池１ 間の冷却換気空隙４を通ってケ−ス６の上面に上昇して、空気穴８からケ−ス６ の外部に放出される。このように前記冷却換気空隙４を形成することによって、 組電池内に単電池１の長さ方向と平行な空気の流れに加えて、単電池１の長さ方 向と異なる方向の空気の流れを作り出すことが可能となり、単電池をその側面全 体から効率良く冷却して、電池の温度上昇を防止することが可能である。

【００１８】 以上の組電池は、充電式単電池１の側面の両端部に帯状のスペーサ３を配設し て冷却換気空隙４を設けている。帯状のスペーサ３は、前記単電池１の端に配設 し易く、また、これを緩衝材として、隣接する前記単電池１を連結できる効果が ある。ただ、スペーサ３は、この考案では、材質の種類は特定されるものではな く、隣接する電池間に空隙が形成できるものであれば良い。

【００１９】 次いで、この考案の一実施例の組電池と、従来の組電池に関する実験結果につ いて言及する。

【００２０】 ［実施例］ 高さ１０９．５ｍｍ、直径４２．０ｍｍの公称容量１５Ａｈのニッケル−カド ミウム電池を用意し、この単電池の側面の両端部に、幅２０ｍｍ、厚さ０．１９ ｍｍのガラスクロステ−プからなるスペーサを、２重に巻き付けることにより貼 着する。このスペーサを貼着した単電池４本を、隣接する単電池の端面に露出す る電極の極性が異なるようにして、図１及び図２に示すように配し、直列に接続 して組電池を作製した。これを本考案の組電池とする。

【００２１】 ［従来例］ 上記実施例において、前記スペーサを単電池に貼着せず、その他は同様にして 組電池を作製した。これを従来の組電池とする。

【００２２】 上記組電池を用い、これらの組電池の側面から１５ｃｍ離れた位置に１２Ｗの ファンを設置して強制的に送風（矢印方向）を行いながら、前記組電池を０．３ Ｃ（４．５Ａ）の電流で４時間充電した後、１時間休止し、１Ｃ（１５Ａ）の電 流で放電し、電池電圧が０．８Ｖに到達した時点で放電を停止して、電池の表面 温度を測定した。この結果を表１に示す。

【００２３】 尚、単電池１の温度測定部分は、４本の単電池１に囲まれた空洞２に面する表 面と、前記空洞２に面しない表面の２個所であり、表中に夫々内側、外側として 示している。また、測定の際の雰囲気温度は２０℃である。

【００２４】

【表１】

【００２５】 表１から明らかなように、本考案の組電池と従来の組電池では、放電末期にお ける単電池の外側温度と内側温度の差が、本考案では１．７℃であるのに対して 、従来では２．３℃と、本考案の組電池の方が０．６℃低くなっている。また、 放電時の放電電流を更に大きくすると、本考案の組電池と従来の組電池の放電末 期における前記温度差はより顕著に現れる。これは、本考案の組電池が、極めて 簡単な構成であるにもかかわらず、単電池が効率良く放熱できているのに対して 、従来の組電池では単電池に局部的な放熱不良が生じているからである。

【００２６】 組電池に内蔵される単電池は、内部で発生する熱量と、電池の表面から放射で きる放熱量によって上昇温度が決定する。このため、従来の組電池で見られるよ うな単電池の局部的な放熱不良が生じると、電池全体の放熱量が減少して単電池 の温度が上昇し、電池性能に悪影響を与える結果となる。

【００２７】

【発明の効果】

この考案の組電池は、隣接する充電式単電池間に、単電池の側面の一部に配設 したスペーサを介在させて、前記単電池間に冷却換気空隙を設けている。冷却換 気空隙は、ここに空気を通過させることによって、単電池の側面全周に効果的に 空気を流動させる。このため、この考案の組電池は、空気の流動によって、充放 電時に電池内部で発生する熱を、単電池表面の広い面積にて放散して、電池の温 度上昇を抑制できる特徴を有する。特に、この考案の組電池は、前記単電池の一 部にテ−プなどのスペーサを配設するという極めて簡単な構造によって、組電池 にとって極めて大切な電池の温度上昇の抑制を行うことができるという極めて優 れた特徴を実現する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案の一実施例を示す組電池の正面図

【図２】図１に示す組電池の平面図

【図３】この考案の他の実施例を示す組電池の正面図

【図４】図３に示す組電池の平面図

【図５】この考案の他の実施例を示す組電池の斜視図

【図６】図５の組電池に収納される単電池の連結状態を
示す斜視図

【図７】従来の組電池を示す斜視図

【符号の説明】

１…単電池 ２…空洞 ３…スペーサ ４…冷却換気空隙 ５…結束線材 ６…ケース ７…空気穴 ８…空気穴

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 北岡 和洋 大阪府守口市京阪本通２丁目18番地 三洋 電機株式会社内

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数本の充電式単電池(1)を並列に並べ
   て連結した組電池において、 隣接する前記単電池(1)の間に、前記単電池(1)の側面の
   一部に配設したスペーサ(3)を介在させて、前記単電池
   (1)間に冷却換気空隙(4)を設けたことを特徴とする組電
   池。