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発明の名称 2次電池
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平8−180854
公開日 平成8年(1996)7月12日
出願番号 特願平6−323086
出願日 平成6年(1994)12月26日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】川▲崎▼ 研二 (外1名)
発明者 佐々木 孝視 / 溝川 隆司 / 内山 敦 / 善野 徹
要約 目的
単電池を強固に支持することができる2次電池を提供する。

構成
軸線を互いに平行にして配列された複数の単電池50と、これら単電池50をそれらの両端部側から挟むようにして支持する一対の固定具31,32と、各単電池50の電極59a,50bどうしを接続する接続具55とを備えている。各固定具31,32に、単電池50のそれぞれの端部と嵌合する嵌合部40を設け、かつ、固定具31,32どうしを互いに固定する固定手段25を備えている。
特許請求の範囲
【請求項1】 軸線を互いに平行にして配列された複数の単電池と、これら単電池をそれらの両端部側から挟むようにして支持する一対の固定具と、上記各単電池の電極どうしを接続する接続具とを備え、上記各固定具に上記単電池のそれぞれの端部と嵌合する嵌合部を設け、かつ、上記固定具どうしを互いに固定する固定手段を備えたことを特徴とする2次電池。
【請求項2】 前記嵌合部は、前記単電池の両端部に嵌合することにより上記単電池の側面のほぼ全域と密着する凹部であることを特徴とする請求項1に記載の2次電池。
【請求項3】 前記固定具を合成樹脂で構成し、該固定具の内部にその外表面に露出する金属材を埋設したことを特徴とする請求項1または2に記載の2次電池。
【請求項4】 前記一対の固定具をケーシングに収容し、このケーシングの内面と上記固定具の外面との間に、防振材を介装したことを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の2次電池。
【請求項5】 前記固定具に、前記凹部に露出して前記単電池の表面と接触することにより、上記単電池の温度を検出する温度センサを埋設したことを特徴とする請求項2ないし4のいずれかに記載の2次電池。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、搬送車、電気自動車、補助動力付き人力車両等の電動車両の電源として用いられる2次電池に関する。
【0002】
【従来の技術】たとえば補助動力付き自転車等の電動車両では、その電源として、鉛電池、ニッカド電池等の2次電池が用いられている。これら2次電池は、一対の電極からなる単電池を複数直列に接続した組電池として用いられている。このような2次電池が電動車両に用いられる場合には、2次電池に伝わる振動によって単電池どうしの接続不良あるいは断線が生じることが懸念される。また、単電池が放電することにより発熱するため、使用中に冷却する必要がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、単電池の効果的な防振や冷却を考慮した2次電池は現在のところ提供されていないのが実情である。このため、単電池を強固に支持することができ、しかも冷却能が高い2次電池が強く要望されていた。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、請求項1に記載の2次電池は、軸線を互いに平行にして配列された複数の単電池と、これら単電池をそれらの両端部側から挟むようにして支持する一対の固定具と、上記各単電池の電極どうしを接続する接続具とを備え、上記各固定具に上記単電池のそれぞれの端部と嵌合する嵌合部を設け、かつ、上記固定具どうしを互いに固定する固定手段を備えたことを特徴としている。
【0005】請求項2に記載の2次電池は、請求項1の構成に加え、前記嵌合部が前記単電池の両端部に嵌合することにより上記単電池の側面のほぼ全域と密着する凹部であることを特徴としている。
【0006】請求項3に記載の2次電池は、請求項1または2の構成に加え、前記固定具を合成樹脂で構成し、該固定具の内部にその外表面に露出する金属材を埋設したことを特徴としている。
【0007】請求項4に記載の2次電池は、請求項1ないし3のいずれかの構成に加え、前記一対の固定具をケーシングに収容し、このケーシングの内面と上記固定具の外面との間に、防振材を介装したことを特徴としている。
【0008】請求項5に記載の2次電池は、請求項2ないし4のいずれかの構成に加え、前記固定具に、前記凹部に露出して前記単電池の表面と接触することにより、上記単電池の温度を検出する温度センサを埋設したことを特徴としている。
【0009】
【作用】請求項1に記載の2次電池においては、各固定具の嵌合部に単電池の端部がそれぞれ嵌合し、かつ、固定具が互いに固定されているので、単電池が固定具内で動かないように保持される。
【0010】請求項2に記載の2次電池においては、嵌合部が単電池の側面のほぼ全域と密着するから、単電池が発する熱が固定具に直接伝達されて放散される。また、請求項3の2次電池では、単電池の熱が固定具を介して金属材に伝達され、固定具の外表面から放散されるので、冷却効果をより一層高めることができる。
【0011】請求項4に記載の2次電池においては、固定具をケーシングに防振材を介して収容しているから、車両の走行時に固定具に伝わる振動が低減される。また、請求項5に記載の2次電池においては、単電池の温度を検出する温度センサを固定具に埋設しているから、温度センサが固定具内で強固に保持される。よって、温度センサと単電池との接触状態を確実に保つことができる。
【0012】
【実施例】
A.第1実施例(1)実施例の構成次に図1および図2を参照してこの発明の一実施例について説明する。図1は、実施例の2次電池を補助動力付き自転車(以下、「自転車」と略称する)に搭載した状態を示す側断面図であり、図1は図2(C)のI−I線断面を示している。自転車は、運転者がペダルを回転させる踏力とほぼ比例した補助トルクをモータから供給するようにしたもので、実施例の2次電池はそのモータに電流を供給する。図1において符号1はシートチューブである。シートチューブ1の上端部には、サドル2が取り付けられている。サドル2は、自転車の進行方向とその逆方向へ向けて回転自在とされている。シートチューブ1の進行方向と逆側の側部には、2次電池のアウターボックス10が取り付けられている。
【0013】アウターボックス10は、断面矩形状をなす有底筒状の箱体であり、その上端開口部には蓋11が開閉自在に取り付けられている。この実施例では、蓋11は、自転車の後方へ向けて開くように構成されているが、側方へ向けて開くように構成することもできる。そのように構成することにより、蓋11とシートチューブとの干渉を避けることができ、構成を簡略化することができる。また、アウターボックス10の底部には、その内側へ向けて突出する複数の端子12が取り付けられている。端子12は、次に説明するインナーボックス(ケーシング)20に設けられた端子(図示略)と接触することにより、2次電池からの電流をモータへ供給する。
【0014】インナーボックス20は、その厚さ方向(図1において紙面と直交する方向)で2つ割りにされた矩形状の箱であり、アウターボックス10の内部にわずかな隙間をもって着脱自在に収納されている。インナーボックス20の下端部には、端子ケース21が形成されている。端子ケース21の底部には開口部21aが形成されている。そして、インナーボックス20をアウターボックス10に挿入することにより、アウターボックス10の端子12が開口部21aから端子ケース21内に挿入され、図示しない端子と弾性的に接触する。また、インナーボックス20の上面には、取っ手22が回転自在に取り付けられている。この取っ手22は、蓋11を閉める際には真横に倒される。
【0015】インナーボックス20の内部には、単電池組立体30が収容されている。図2は単電池組立体30を示すものであり、(A)はその平面図、(B)は(A)の矢印B矢視、(C)は図1のII−II線断面に相当する断面である。図中符号31,32は単電池組立体30の本体を構成する右ケースおよび左ケースである。なお、車載状態において右ケース31は自転車の進行方向へ向かって右側に、左ケースは32は左側に位置し、図1には左ケース32の断面を示している。
【0016】右ケース31および左ケース32は、例えばABS樹脂などのような熱伝導率の高い合成樹脂で構成されている。左ケース32の角部には、図2に示すように穴33が形成され、穴33にはタッピングスクリュー34が取り付けられている。タッピングスクリュー34の先端部は右ケース31に螺合され、これにより右ケース31および左ケース32どうしが仮止めされている。また、右ケース31および左ケース32の平面部には、それらの厚さ方向へ向けて延びるとともに側方に開口する穴35が複数形成されている。
【0017】一方、インナーボックス20には、内側へ突出するボス(固定手段)25が穴35と同じ位置に形成されている。右ケース31側のボス25にはタッピングスクリュー36が取り付けられ(図2(A)にのみ示す)、タッピングスクリュー36の先端部は左ケース32側のボス25に螺合されている。これにより、図2(B)中Lで示す線で2つ割にされたインナーボックス20は互いに締付け固定され、これにより、両者のボス25,25によって右ケース31および左ケース32が締付け固定されている。そして、取付状態において、インナーボックス20の内面と右ケース31および左ケース32の表面との間には隙間が形成されている。
【0018】次に、右ケース31および左ケース32には、それらの突合せ面に開口して円筒状の空間を構成する穴(嵌合部、凹部)40が形成されている。穴40は、図1に示すように、下から上へ向けて3個ずつ稠密六方状に配置され、各穴40には単電池50が収容されている。単電池50は、図1中最下段から最上段に至るまで、同じ段に配置されたものの電極50a,50bが同じ方向を向くように配置されている。すなわち、最下段の3つの単電池50は、図1中紙面を見て手前側に正の電極50aが来るように配置され、隣の段の3つの単電池50は、手前側に負の電極50bが来るように配置されている。そして、このようにして、単電池50の電極50a,50bが互い違いになるように配置されている。隣合う段の単電池50の電極50a,50bどうしは、次に説明するコネクタ板(接続部)55によって互いに接続され、これにより全ての単電池50が直列に接続されている。
【0019】図2(C)に示すように、穴40の底部には溝(図示略)が形成され、溝にはコネクタ板(接続具)55が嵌め込まれている。そして、単電池50(図2(C)では省略)の電極50a,50bは、右ケース32および左ケース32が互いに締め付けられる力によってコネクタ板55に押し付けられている。
【0020】次に、右ケース31および左ケース32には、それらの厚さ方向へ延びる放熱ピン(金属材)60,61が埋め込まれている。放熱ピン60,61の端面は右ケース31および左ケース32の平面部に露出している。この構成のもとに、単電池50から発せられる熱は、右ケース31および左ケース32に伝達され、右ケース31および左ケース32から放熱ピン60,61に伝達されてそれらの端面から空気中に放散される。
【0021】ここで、放熱ピン60,61からの放熱を効果的に行うために、アウターボックス10の走行方向を向く側面上部には、ラビリンス状の空気取入れ口が形成され、その反対側面の下部にもラビリンス状の空気排出口(それぞれ図示略)が形成されている。空気排出口の位置はリアフェンダーの陰になるため、走行時における泥の浸入が防止される。さらに、空気取入れ口から空気排出口へ流れる空気を内部に取り入れるために、インナーボックス20にも複数のスリット(図示略)が形成されている。
【0022】次に、右ケース31および左ケース32のいずれかには、サーミスタ(温度センサ)70,71が埋設されている。サーミスタ70は放電時の単電池50の温度を検出するためのものであり、サーミスタ71は充電時の単電池50の温度を検出するためのものである。サーミスタ70の配線は端子ケース21の端子に接続され、自転車に搭載したコントローラ(図示略)に温度情報が伝達される。これにより、コントローラは、単電池50の温度が設定された値を上回る場合に、システムを停止するような制御を行う。
【0023】一方、サーミスタ71の配線は、インナーボックス20に取り付けた端子台75に接続されている。また、端子台75には、単電池50が接続されており、端子台75のレセプタクル75aに、充電器のプラグを接続して充電が行われる。そして、サーミスタ71は、充電の際に単電池50の温度情報を充電器のコントローラに供給し、コントローラは、単電池50の温度が設定範囲を逸脱する場合に充電待ちなどの制御を行う。
【0024】(2)実施例の作用・効果まず、2次電池に充電を行うには、アウターボックス10の蓋11を開けて2次電池を取り出す。そして、家庭用電源に接続した充電器のプラグをインナーボックス20のレセプタクル75aに差し込む。充電用の電流は、レセプタクル75aから単電池50に供給される。また、充電に際してはサーミスタ70から温度情報が充電器のコントローラに伝達され、充電の制御に供される。充電が終了すると、インナーボックス20をアウターボックス10に挿入する。これにより、単電池50と自転車の駆動回路とが端子12を介して接続される。
【0025】自転車が運転されると、運転者の踏力に比例した値の電流が単電池50からモータへ供給され、このモータの補助トルクと踏力との合成トルクが後輪へ伝えられる。そして、走行中は、アウターボックス10の前面上部に形成した空気取入れ口から内部に冷却風が導入され、これがインナーボックス20の内部に導入されて単電池組立体30の表面を冷却する。
【0026】一方、単電池50は放電中に発熱し、その熱は右ケース31および左ケース32に直接伝導する。右ケース31および左ケース32に伝導した熱は、上記した冷却風によってそれらの表面から放散されるとともに、放熱ピン60,61に直接伝導する。そして、その熱は、放熱ピン60,61の端面に冷却風が供給されることにより放散される。
【0027】上記構成の2次電池においては、右ケース31および左ケース32の穴40に単電池50の端部がそれぞれ嵌合し、かつ、右ケース31および左ケース32が互いに固定されているので、単電池50が動かないように内部で保持される。したがって、自転車の走行により2次電池が振動しても、単電池50とコネクタ板55とが離れるようなことがなく、モータへ電流を円滑に供給することができる。
【0028】特に、上記実施例では、単電池50の側面のほぼ全域が穴40と接触しているので、単電池50が発する熱が右ケース31および左ケース32に直接伝達されて放散される。したがって、単電池50が効率よく冷却される。さらに、上記実施例では、単電池50の熱が右ケース31および左ケース32を介して放熱ピン60,61に伝達され、それらの端面から放散されるので、冷却効果をより一層高めることができる。加えて、上記実施例では、サーミスタ70,71を右ケース31または左ケース32に埋設しているので、サーミスタ70,71と単電池との接触状態が確実に維持される。よって、単電池50の温度を正確に検出することができる。
【0029】B.第2実施例次に、図3および図4を参照して本発明の第2実施例について説明する。なお、以下の説明においては、前記第1実施例と同等の構成要素には同符号を付してその説明を省略する。図中符号80はインナーボックス(ケーシング)である。インナーボックス80の内部には、防振材81を介して単電池組立体82が取り付けられている。図中符号83,84は単電池組立体82の本体を構成する右ケース(固定具)および左ケース(固定具)である。右ケース83および左ケース84の内側を向く面には、複数の穴(嵌合部、凹部)85,86が図1に示すものと同様の稠密六方状の配列で形成され、互いに隣接する穴85,86どうしを連通する長穴93が形成されている。
【0030】穴85には単電池50の正の電極50a側の端部が嵌合させられ、穴86には負の電極50b側の端部が嵌合させられている。また、穴85は穴86よりも深く形成されることにより、取付状態において単電池50の正負の電極50a,50bの端面位置が一致している。そして、単電池50は、防振材81の弾性力で右ケース83および左ケース84が互いに接近する方向へ押圧されることにより、それらの間で保持されている。
【0031】隣接する単電池50の電極50a,50bどうしは、それらに溶接にて固着されたコネクタ板(接続具)87によって互いに接続されている。なお、図に示すように、端に位置する単電池50の電極50aは、充電器と接続されるコネクタ88にリード線89によって接続されている。そのため、その単電池50の電極50a側に位置する右ケース83の壁部には、丸穴90が形成されている。また、インナーボックス80のコネクタ88が位置する部分には穴(図示略)が形成されており、充電器のプラグをコネクタ88に差し込めるようになっている。
【0032】次に、図3において符号91はサーミスタ(温度センサ)であり、このサーミスタ91は、単電池50の側面の軸線方向中央部に貼り付けられている。このサーミスタ91は、充電時の単電池50の温度を検出するためのもので、そのリード線91aはコネクタ88に接続されている。なお、図中符号92はリード線89,91aを固定する金具である。また、この実施例のインナーボックス80にも通風用の複数のスリットが形成されており、冷却風が単電池50の側面に供給されることにより、単電池50の冷却が行われる。
【0033】上記構成の2次電池においても単電池50が右ケース83および左ケース84の穴85,86によって強固に固定される。よって、2次電池が振動しても単電池50とコネクタ板87との接触状態が維持され、モータへ電流を円滑に供給することができる。特に、上記実施例では、インナーボックス80と右ケース83および左ケース84との間に防振材81を介装しているから、単電池組立体82に伝えられる振動が減衰させられる。これにより、振動による2次電池の故障の発生をさらに有効に防止することができる。
【0034】C.変更例本発明は前記実施例に限定されるものではなく、以下のように種々の変更が可能である。
■図5に示すように、単電池50,…を格子状に配置し、コネクタ板87を図中上下方向に隣接する単電池50どうしに架設することができる。
■図6に示すように、稠密六方状に配置した単電池50,…のうち上下方向に隣接した単電池50にコネクタ板87を架設することができる。
■前記各実施例では、左右のケースに穴を形成して単電池50を嵌合させているが、図7に示すように、プレート96に突起97,…を円弧状に形成し、突起97,の内周に単電池50の端部を嵌合させてもよい。この場合において、突起97,…が構成する内周面の内径を単電池50の外径よりもわずかに小さくすることにより、単電池50とプレート96とを結合することができる。なお、図中符号98は隣接する単電池50どうしを連通する長穴であり、この長穴98にコネクタ板87が配置されている。
■前記第2実施例では、単電池50の電極50a,50bにコネクタ板87を溶接しているが、コネクタ87の両端部を単電池50側へ突出するように屈曲させ、コネクタ板87の中央部を右ケース83または左ケース84にネジ止してもよい。
■前記各実施例では、単電池組立体をインナーボックスの中に収容しているが、単電池組立体を直接アウターボックスに収容するように構成することもできる。
■前記各実施例では、単電池組立体とインナーボックスとの間に隙間を設けているが両者を密着させることもできる。
■単電池組立体30をインナーボックス20にもアウターボックス10にも収容せずに、そのまま自転車に装着することもできる。
■単電池組立体30を前記インナーボックス20のようなケーシングに収容し、このケーシングをそのまま自転車に装着することもできる。
【0035】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれば、各固定具の嵌合部に単電池の端部がそれぞれ嵌合し、かつ、固定具が互いに固定されているので、単電池が固定具内で動かないように保持され、したがって、モータ等への電流の供給を円滑に行うことができる等の効果を奏する。




 

 


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