電池、組電池及び搭載機器
【課題】車両用電池の端子電極が回転するのを抑制することを目的とする。
【解決手段】発電要素を収容する有底筒状のケースと、前記ケースの蓋体と、台座部とこの台座部から延びる突状部とを備え、他の電池との接続に用いられる端子電極と、前記蓋体と前記端子電極との間に介在する絶縁性のフレームと、を有し、前記フレームには、該フレームの一部が窪んだ端子回り止め部が形成されており、前記端子回り止め部には前記端子電極の前記台座部が係合していることを特徴とする車両用電池。
【解決手段】発電要素を収容する有底筒状のケースと、前記ケースの蓋体と、台座部とこの台座部から延びる突状部とを備え、他の電池との接続に用いられる端子電極と、前記蓋体と前記端子電極との間に介在する絶縁性のフレームと、を有し、前記フレームには、該フレームの一部が窪んだ端子回り止め部が形成されており、前記端子回り止め部には前記端子電極の前記台座部が係合していることを特徴とする車両用電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池に取り付けられる端子電極の取り付け構造等に関する
【背景技術】
【０００２】
電動工具駆動電源用、車両駆動電源用等の携帯機器用の電池と比較して、高容量、高出力の電池として、複数の単電池をバスバーで接続した組電池が知られている。バスバーは、単電池から突出する端子電極にナットを締結することにより固定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−０９７８２２号公報
【特許文献２】国際公開公報２００８−０８４８８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
電動工具や車両等に搭載された電池には、搭載機器作動時に振動が加わる。この振動が大きくなると、バスバーに対して端子電極周りの回転力が加わり、端子電極が回転するおそれがある。そこで、本願発明は、車両用電池の端子電極が回転するのを抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本願発明に係る電池は、（１）発電要素を収容する有底筒状のケースと、前記ケースの蓋体と、台座部とこの台座部から延びる突状部とを備え、他の電池との接続に用いられる端子電極と、前記蓋体と前記端子電極との間に介在する絶縁性のフレームと、を有し、前記フレームには、該フレームの一部が窪んだ端子回り止め部が形成されており、前記端子回り止め部には前記端子電極の前記台座部が係合していることを特徴とする。
【０００６】
（２）上記（１）の構成において、前記フレームには、前記発電要素から延びる集電端子と前記端子電極とを接続する接続端子を支持する支持部が形成されており、前記接続端子は、前記支持部に支持され、前記集電端子が接続される第１の平板部と、この第１の平板板とは異なる高さに位置し、前記端子電極に接続される第２の平板部と、一端部から前記第１の平板部が延出し、他端部から前記第２の平板部が延出する、前記第１の平板部に対して傾斜した方向に延びる傾斜部と、から構成してもよい。（２）の構成によれば、端子電極が軸方向の外力を受けた際に、傾斜部に加わる負荷を軽減することができる。
【０００７】
（３）上記（２）の構成において、前記端子回り止め部の底面は、前記支持部よりも低い位置に形成することができる。（３）の構成によれば、端子電極に軸周りの力が働くことにより、端子回り止め部が台座部により押圧された際に、この押圧力を支持部直下のフレームの肉厚部分により受けることができる。これにより、端子回り止め部が屈曲するのが抑制され、端子電極の回り止め効果を高めることができる。また、台座部がよりケースに近接した領域に設置されるため、電池を小型化することができる。
【０００８】
（４）上記（２）又は（３）の構成において、前記第１の平板部には第１の開口部が形成されており、この第１の開口部には、前記集電端子が備える突状のカシメ部がカシメられており、前記第２の平板部には第２の開口部が形成されており、この第２の開口部には、前記端子部の前記突状部を挿通させることができる。
【０００９】
（５）前記蓋体には、該蓋体の一部が窪んだ第１のフレーム回り止め部と、前記第１のフレーム回り止め部の底面に形成された第２の回り止め部とが形成されており、前記第１のフレーム回り止め部には、前記フレームが係合しており、前記第２のフレーム回り止め部には、前記フレームの下端部に形成されたフレーム突部が係合している。（５）の構成によれば、端子電極の回り止め効果をさらに高めることができる。
【００１０】
（６）上記（１）〜（５）のうちいずれか一つに記載の電池をバスバーを介して接続した組電池であって、前記バスバーは、前記端子電極の前記突状部に挿入された状態で、前記突状部に形成されたネジ溝に締結されるナットにより固定することができる。
【００１１】
（７）上記（６）の構成において、前記組電池は、車両を駆動するための電源として用いることができる。（７）の構成によれば、車両振動に強い組電池を得ることができる。
【００１２】
（８）上記（６）の構成において、前記組電池は、電動工具を駆動するための電源として用いることができる。（８）の構成によれば、作動時に振動する電動工具に好適な組電池を得ることができる。
【００１３】
（９）上記（６）に記載の振動に強い組電池を搭載した搭載機器を得ることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、電池の端子電極が回転するのを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】車両用電池の断面図である。
【図２】端子ボルト（正極）及び発電要素の接続構造の分解斜視図である。
【図３】端子ボルト（正極）及び発電要素の接続構造の断面図である。
【図４】接続端子（正極）に加わる力を模式的に示した模式図である。
【図５】比較例１の接続端子に加わる力を模式的に示した模式図である。
【図６】比較例２の接続端子に加わる力を模式的に示した模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１は、本実施形態に係る車両用電池１の断面図であり、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸は互いに異なる直交する三軸である。なお、図１では、図面を簡略化するため、図２及び図３に図示される一部の要素の符合を省略している。車両用電池１は、非水電解質二次電池である。本実施形態においては、車両用電池として非水電解質二次電池を用いているが、ニッケル水素電池等であってもよい。車両用電池１は、電池ケース１０、蓋体１１、発電要素１２、端子電極としての端子ボルト（正極）１３及び端子ボルト（負極）１４を含む。発電要素１２は、電池ケース１０の内部に電解液とともに収容されている。
【００１７】
発電要素１２は、正極体と、負極体と、正極体及び負極体の間に配置されるセパレータとを含む。発電要素１２のＹ軸方向の一端部には、正極側末塗工部１２ａが形成されており、Ｙ軸方向の他端部には、負極側未塗工部１２ｂが形成されている。正極側末塗工部１２ａには、集電端子（正極）１３１が電気的及び機械的に接続されており、負極側末塗工部１２ｂには、負極側集電端子１４１が電気的及び機械的に接続されている。
【００１８】
集電端子（正極）１３１は、接続端子（正極）１３２を介して端子ボルト（正極）１３に接続されており、負極側集電端子１４１は、負極側接続端子１４２を介して端子ボルト（負極）１４に接続されている。これにより、発電要素１２の電力を端子ボルト（正極）１３及び端子ボルト（負極）１４を介して外部に取り出すことができる。
【００１９】
次に、図１乃至図３を参照しながら、端子ボルト（正極）１３及び発電要素１２の接続構造について説明する。図２は、接続構造の分解斜視図である。図３は、接続構造の断面図である。端子ボルト（正極）１３は、台座部１３ａと、この台座部１３ａから延びる突状部１３ｂとを含む。台座部１３ａは、Ｚ軸方向視において矩形状に形成されている。ただし、台座部１３ａにおける四隅は曲面により形成されている。突状部１３ｂは、Ｘ−Ｙ面方向における断面が円形に形成されており、外周面にはネジ溝が形成されている。
【００２０】
接続端子（正極）１３２は、端子締結面（第２の平板部）１３２ａと、この端子締結面１３２ａとは異なる高さに位置する端子固定面（第１の平板部）１３２ｂと、一端部から端子締結面１３２ａが延出し、他端部から端子固定面１３２ｂが延出する傾斜片（傾斜部）１３２ｃとから構成されている。端子締結面１３２ａは、蓋体１１を含む面内、すなわち、Ｘ−Ｙ面方向に延在しており、その中央には板厚方向（Ｚ軸方向）に貫通する端子挿通孔部（第２の開口部）１３２ａ１が形成されている。端子固定面１３２ｂは、蓋体１１を含む面内、すなわち、Ｘ−Ｙ面方向に延在しており、その中央には板厚方向（Ｚ軸方向）に貫通するカシメ孔部（第１の開口部）１３２ｂ１が形成されている。傾斜片１３２ｃは、端子締結面１３２ａに対して傾斜した方向に延びている。Ｙ軸方向視において、端子締結面１３２ａ及び端子固定面１３２ｂは互いに重ならない位置に位置する。接続端子（正極）１３２は、金属板を折曲することにより構成されている。金属板は、アルミニウムであってもよい。
【００２１】
端子締結面１３２ａにおける端子挿通孔部１３２ａ１には、端子ボルト（正極）１３の突状部１３ｂが挿通されており、この突状部１３ｂには、バスバー４０の貫通孔が挿入されるとともに、締結ナット４１が締結されている。なお、図２では、バスバー４０及び締結ナット４１が省略されている。これにより、バスバー４０が端子ボルト（正極）１３に対して電気的に接続される。ここで、バスバー４０は、隣接する図示しない他の電池の端子ボルト（負極）に接続される。バスバー４０を用いて複数の車両用電池１を接続することにより、組電池が構成される。この組電池は、車両を走行させるモータの動力源として活用することができる。なお、バスバー４０は、複数の車両用電池１を並列に接続するために用いられてもよい。
【００２２】
ここで、接続端子（正極）１３２が前述の形状を備えることによる効果を、比較例を示して詳細に説明する。図４は接続端子（正極）１３２に加わる力を模式的に示した模式図である。図５は接続端子２３２に加わる力を模式的に示した模式図である（比較例１）。図６は接続端子３３２に加わる力を模式的に示した模式図である（比較例２）。これらの図において、接続端子及び端子ボルト（正極）以外の要素を省略している。
【００２３】
図５を参照して、比較例１の接続端子は、端子締結面２３２ａ及び端子固定面２３２ｂが端子締結面２３２ａの板厚方向に延びる垂直部２３２ｃによって接続されている点で、本実施形態に係る接続端子（正極）１３２と異なる。図６を参照して、比較例２の接続端子３３２は、フラットな形状に形成されている点で、本実施形態に係る接続端子（正極）１３２と異なる。
【００２４】
ここで、端子ボルト（正極）１３には、車両搭載時に軸周りの回転力に加えて軸方向の外力が働く場合がある。比較例１の構成では、端子ボルト（正極）１３の軸方向に外力が働いた際に、垂直部２３２ｃに集中的に引っ張り応力が発生する。また、比較例２の構成では、リベット１３１ａのカシメ部に大きな外力が加わり、電池ケース１０のシール性が損なわれるおそれがある。これに対して、本実施形態に係る接続端子（正極）１３２では、傾斜片１３２ｃが傾斜しているため、車両振動時に加わる外力が分散され、傾斜片１３２ｃの一つの方向に応力が集中するのを抑制することができる。
【００２５】
図２及び図３を参照して、接続構造の説明に戻る。フレームとしての絶縁体１３３には、絶縁体１３３の一部が窪んだ電極回り止め部（端子回り止め部）１３３ａと、端子固定面１３２ｂを支持する端子支持部１３３ｂとが形成されている。絶縁体１３３は、絶縁材料で構成されており、蓋体１１と端子ボルト（正極）１３との間に介在している。これにより、蓋体１１を介して端子ボルト（正極）１３及び端子ボルト（負極）１４が短絡するのを防止できる。絶縁体１３３を構成する絶縁材料は、樹脂（例えば、ＰＰＳ樹脂）であってもよい。絶縁体１３３は、射出成型法によって、一体的に形成してもよい。
【００２６】
電極回り止め部１３３ａは、台座部１３aを囲むように形成されており、端子ボルト（正極）１３が軸周りの外力を受けた際に、電極回り止め部１３３ａの壁面に台座部１３ａが当接することにより、端子ボルト（正極）１３の回転を抑制する。ここで、台座部１３ａは、水平方向（Ｙ軸方向）視において、絶縁体１３３の肉厚部分にオーバーラップしている。つまり、電極回り止め部１３３ａの内側底面は、端子支持部１３３ｂの支持面よりも下方に位置する。したがって、端子ボルト（正極）１３の台座部１３ａから電極回り止め部１３３ａの壁面に加わる力を絶縁体１３３の肉厚部分で受けることができる。これにより、電極回り止め部１３３ａの壁部が屈曲するのが抑制され、電極回り止め部１３３ａによる回り止め効果を高めることができる。
【００２７】
ここで、電極回り止め部１３３ａの別の形態（比較例）として、絶縁体１３３の上面にリブを形成する構成が考えられる。しかしながら、この比較例の構成では、台座部１３ａから受ける力が全てリブに加わることにより、リブが屈曲し、回り止め効果が低下する。本実施形態の構成によれば、絶縁体１３３の上面にリブを形成する方法よりも回り止め効果を高めることができる。さらに、電極回り止め部１３３ａは、絶縁体１３３を射出成型する際に同時に成形されるため、製造工程が簡素化され、コストを削減することができる。
【００２８】
また、端子ボルト（正極）１３の台座部１３ａが電極回り止め部１３３ａによって包囲されることにより、台座部１３ａが水平方向に位置ずれするのを抑制できる。これにより、端子ボルト（正極）１３及び蓋体１１の接触によって、車両用電池１が短絡するのを防止できる。さらに、端子ボルト（正極）１３の台座部１３ａが絶縁体１３３の内部に埋没することにより、車両用電池１を高さ方向（Ｚ軸方向）に小型化することができる。
【００２９】
絶縁体１３３の端子支持部１３３ｂには、接続端子（正極）１３２の端子固定面１３２ｂが載置される。端子支持部１３３ｂには、絶縁体開口部１３３ｃが形成されている。絶縁体開口部１３３ｃは、Ｚ軸方向視において端子固定面１３２ｂのカシメ孔部１３２ｂ１と重なる位置に位置する。端子支持部１３３ｂには、端子固定面１３２ｂの外周を囲む外壁部１３３ｄが形成されており、この外壁部１３３ｄに当接することにより、端子固定面１３２ｂの水平方向における移動が抑制される。これにより、端子固定面１３２ｂ及び蓋体１１の接触によって、車両用電池１が短絡するのを防止できる。絶縁体１３３の下端部には、一対のフレーム突部としての突部１３３ｅが形成されており、これらの突部１３３ｅは、Ｙ軸方向に所定の間隔を隔てて形成されている。
【００３０】
蓋体１１のＹ軸方向の略中央には、ガス放出弁１１ｄが形成されている。ガス放出弁１１ｄは、蓋体１１の肉厚を薄くすることにより形成された破壊式の弁であり、電池異常時に電池ケース１０の内圧が作動圧に達すると破壊される。これにより電池ケース１０の圧力上昇を抑制することができる。蓋体１１におけるガス放出弁１１ｄ及び端子ボルト（正極）１３の間には、電解液注入口１１ｅが形成されており、この電解液注入口１１ｅを介して、電池ケース１０の内部に電解液が注入される。
【００３１】
蓋体１１のＹ軸方向の一端部には、絶縁体１３３が固定される。蓋体１１には、第１のフレーム回り止め部としての第１の絶縁体回り止め部１１ａ及び第２のフレーム回り止め部としての第２の絶縁体回り止め部１１ｂが形成されている。第１のフレーム回り止め部１１ａは、絶縁体１３３における電極回り止め部１３３ａの外面を囲むように形成されている。したがって、絶縁体１３３に対してＸ−Ｙ面における回転力が加わった場合、電極回り止め部１３３ａの外面が第１の絶縁体回り止め部１１ａの内面に当接して、絶縁体１３３が回転するのを抑制することができる。これにより、絶縁体１３３に固定される端子ボルト（正極）１３の回り止め効果を、さらに高めることができる。
【００３２】
第２の絶縁体回り止め部１１ｂは、第１の絶縁体回り止め部１１ａの略中央にＹ軸方向に延びて形成されている。絶縁体１３３における一方の突部１３３ｅは、第２の絶縁体回り止め部１１ｂにおけるＹ軸方向の一端面に当接しており、他方の突部１３３ｅは、第２の絶縁体回り止め部１１ｂにおけるＹ軸方向の他端面に当接している。したがって、絶縁体１３３に対してＸ−Ｙ面における回転力が加わった場合に、突部１３３ｅの外面が第２の絶縁体回り止め部１１ｂの内面に当接して、絶縁体１３３が回転するのを抑制することができる。これにより、絶縁体１３３に固定される端子ボルト（正極）１３の回り止め効果をさらに高めることができる。
【００３３】
第１の絶縁体回り止め部１１ａは、蓋体１１の一部を電池ケース１０の内側方向に窪ませることにより形成されている。これにより、端子ボルト（正極）１３が電池ケース１０により近接した領域に配置されるため、車両用電池１をＺ軸方向に小型化することができる。
【００３４】
蓋体１１には、蓋体挿通孔１１ｃが形成されている。蓋体挿通孔１１ｃは、Ｚ軸方向視において絶縁体１３３の絶縁体開口部１３３ｃと重なる位置に設けられている。
【００３５】
蓋体１１と集電端子（正極）１３１との間には、ガスケット１３４が介在している。ガスケット１３４の外周には、集電端子（正極）１３１のリベット支持部１３１ｂを囲む周壁１３４ｂが形成されている。ガスケット１３４は、絶縁材料で形成されている。絶縁材料は、ゴム、樹脂であってもよい。ガスケット１３４には、集電端子（正極）１３１に形成されたリベット１３１ａに密着するガスケット開口部１３４ａが形成されている。リベット１３１ａがガスケット開口部１３４ａに密着することにより、電池ケース１０の密閉性を高まることができる。
【００３６】
車両用電池１の組み立て状態において、リベット１３１ａは、ガスケット開口部１３４ａ、蓋体挿通孔１１ｃ、絶縁体開口部１３３ｃ及びカシメ孔部１３２ｂ１を挿通して、端子固定面１３２ｂにおいて径方向に拡大するようにカシメられている。これにより、端子ボルト（正極）１３、絶縁体１３３、集電端子（正極）１３１及び発電要素１２が一体化される。なお、負極側の端子の構造は、正極側と同様であるため、説明を省略する。
【００３７】
（変形例１）
上述の実施形態では、端子ボルト（正極）１３の台座部１３ａ及び電極回り止め部１３３ａを略矩形に形成したが、本発明はこれに限られるものではなく、端子ボルト（正極）１３の回り止めが可能な他の形状であってもよい。当該他の形状は、六角形などの多角形、或いは凹凸形状であってもよい。これらの変形例においても、電極回り止め部１３３ａ及び絶縁体１３３の肉厚部分を水平方向においてオーバーラップさせることにより、回り止め効果を高めることができる。
【００３８】
（変形例２）
上述の実施形態では、電極回り止め部１３３ａと、絶縁体１３３の肉厚部分が水平方向においてオーバーラップしているが、電極回り止め部１３３ａが絶縁体１３３の肉厚部分及び蓋体１１の肉厚部分の双方にオーバーラップするように構成してもよい。この場合、電極回り止め部１３３ａの内側底面をより下方に形成することにより、絶縁体１３３の肉厚部分及び蓋体１１の肉厚部分の双方を電極回り止め部１３３ａに対してオーバーラップさせることができる。これにより、蓋体１１の肉厚分だけ剛性がさらに高まり、回り止め効果をさらに向上させることができる。
【００３９】
（変形例３）
上述の実施形態では、車両用電池１について説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、他の用途に用いることもできる。当該他の用途は、作動時に振動する電動工具であってもよい。当該電動工具は、芝刈り機、チェーンソーであってもよい。つまり、本発明の電池は、車両のみならず、芝刈り機、チェーンソーなどの作動時に振動を伴う様々な搭載機器に好適に搭載することができる。
【符号の説明】
【００４０】
１ 車両用電池 １０ 電池ケース １１ 蓋体
１１ａ 第１の絶縁体回り止め部 １１ｂ 第２の絶縁体回り止め部
１２ 発電要素 １３ 端子ボルト（正極） １３ａ 台座部 １３ｂ 突状部 １４ 端子ボルト（負極） １３１ 集電端子（正極） １３１ａ リベット
１３１ｂ リベット支持部 １３２ 接続端子（正極） １３２ａ 端子締結面
１３２ａ１ 端子挿通孔部 １３２ｂ 端子固定面 １３２ｂ１ カシメ孔部
１３３ 絶縁体 １３３ａ 電極回り止め部 １３３ｂ 端子支持部
１３３ｃ 絶縁体開口部 １３３ｄ 外壁部 １３３ｅ 突部
１３４ ガスケット １３４ａ ガスケット開口部 １３４ｂ 周壁
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池に取り付けられる端子電極の取り付け構造等に関する
【背景技術】
【０００２】
電動工具駆動電源用、車両駆動電源用等の携帯機器用の電池と比較して、高容量、高出力の電池として、複数の単電池をバスバーで接続した組電池が知られている。バスバーは、単電池から突出する端子電極にナットを締結することにより固定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−０９７８２２号公報
【特許文献２】国際公開公報２００８−０８４８８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
電動工具や車両等に搭載された電池には、搭載機器作動時に振動が加わる。この振動が大きくなると、バスバーに対して端子電極周りの回転力が加わり、端子電極が回転するおそれがある。そこで、本願発明は、車両用電池の端子電極が回転するのを抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本願発明に係る電池は、（１）発電要素を収容する有底筒状のケースと、前記ケースの蓋体と、台座部とこの台座部から延びる突状部とを備え、他の電池との接続に用いられる端子電極と、前記蓋体と前記端子電極との間に介在する絶縁性のフレームと、を有し、前記フレームには、該フレームの一部が窪んだ端子回り止め部が形成されており、前記端子回り止め部には前記端子電極の前記台座部が係合していることを特徴とする。
【０００６】
（２）上記（１）の構成において、前記フレームには、前記発電要素から延びる集電端子と前記端子電極とを接続する接続端子を支持する支持部が形成されており、前記接続端子は、前記支持部に支持され、前記集電端子が接続される第１の平板部と、この第１の平板板とは異なる高さに位置し、前記端子電極に接続される第２の平板部と、一端部から前記第１の平板部が延出し、他端部から前記第２の平板部が延出する、前記第１の平板部に対して傾斜した方向に延びる傾斜部と、から構成してもよい。（２）の構成によれば、端子電極が軸方向の外力を受けた際に、傾斜部に加わる負荷を軽減することができる。
【０００７】
（３）上記（２）の構成において、前記端子回り止め部の底面は、前記支持部よりも低い位置に形成することができる。（３）の構成によれば、端子電極に軸周りの力が働くことにより、端子回り止め部が台座部により押圧された際に、この押圧力を支持部直下のフレームの肉厚部分により受けることができる。これにより、端子回り止め部が屈曲するのが抑制され、端子電極の回り止め効果を高めることができる。また、台座部がよりケースに近接した領域に設置されるため、電池を小型化することができる。
【０００８】
（４）上記（２）又は（３）の構成において、前記第１の平板部には第１の開口部が形成されており、この第１の開口部には、前記集電端子が備える突状のカシメ部がカシメられており、前記第２の平板部には第２の開口部が形成されており、この第２の開口部には、前記端子部の前記突状部を挿通させることができる。
【０００９】
（５）前記蓋体には、該蓋体の一部が窪んだ第１のフレーム回り止め部と、前記第１のフレーム回り止め部の底面に形成された第２の回り止め部とが形成されており、前記第１のフレーム回り止め部には、前記フレームが係合しており、前記第２のフレーム回り止め部には、前記フレームの下端部に形成されたフレーム突部が係合している。（５）の構成によれば、端子電極の回り止め効果をさらに高めることができる。
【００１０】
（６）上記（１）〜（５）のうちいずれか一つに記載の電池をバスバーを介して接続した組電池であって、前記バスバーは、前記端子電極の前記突状部に挿入された状態で、前記突状部に形成されたネジ溝に締結されるナットにより固定することができる。
【００１１】
（７）上記（６）の構成において、前記組電池は、車両を駆動するための電源として用いることができる。（７）の構成によれば、車両振動に強い組電池を得ることができる。
【００１２】
（８）上記（６）の構成において、前記組電池は、電動工具を駆動するための電源として用いることができる。（８）の構成によれば、作動時に振動する電動工具に好適な組電池を得ることができる。
【００１３】
（９）上記（６）に記載の振動に強い組電池を搭載した搭載機器を得ることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、電池の端子電極が回転するのを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】車両用電池の断面図である。
【図２】端子ボルト（正極）及び発電要素の接続構造の分解斜視図である。
【図３】端子ボルト（正極）及び発電要素の接続構造の断面図である。
【図４】接続端子（正極）に加わる力を模式的に示した模式図である。
【図５】比較例１の接続端子に加わる力を模式的に示した模式図である。
【図６】比較例２の接続端子に加わる力を模式的に示した模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１は、本実施形態に係る車両用電池１の断面図であり、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸は互いに異なる直交する三軸である。なお、図１では、図面を簡略化するため、図２及び図３に図示される一部の要素の符合を省略している。車両用電池１は、非水電解質二次電池である。本実施形態においては、車両用電池として非水電解質二次電池を用いているが、ニッケル水素電池等であってもよい。車両用電池１は、電池ケース１０、蓋体１１、発電要素１２、端子電極としての端子ボルト（正極）１３及び端子ボルト（負極）１４を含む。発電要素１２は、電池ケース１０の内部に電解液とともに収容されている。
【００１７】
発電要素１２は、正極体と、負極体と、正極体及び負極体の間に配置されるセパレータとを含む。発電要素１２のＹ軸方向の一端部には、正極側末塗工部１２ａが形成されており、Ｙ軸方向の他端部には、負極側未塗工部１２ｂが形成されている。正極側末塗工部１２ａには、集電端子（正極）１３１が電気的及び機械的に接続されており、負極側末塗工部１２ｂには、負極側集電端子１４１が電気的及び機械的に接続されている。
【００１８】
集電端子（正極）１３１は、接続端子（正極）１３２を介して端子ボルト（正極）１３に接続されており、負極側集電端子１４１は、負極側接続端子１４２を介して端子ボルト（負極）１４に接続されている。これにより、発電要素１２の電力を端子ボルト（正極）１３及び端子ボルト（負極）１４を介して外部に取り出すことができる。
【００１９】
次に、図１乃至図３を参照しながら、端子ボルト（正極）１３及び発電要素１２の接続構造について説明する。図２は、接続構造の分解斜視図である。図３は、接続構造の断面図である。端子ボルト（正極）１３は、台座部１３ａと、この台座部１３ａから延びる突状部１３ｂとを含む。台座部１３ａは、Ｚ軸方向視において矩形状に形成されている。ただし、台座部１３ａにおける四隅は曲面により形成されている。突状部１３ｂは、Ｘ−Ｙ面方向における断面が円形に形成されており、外周面にはネジ溝が形成されている。
【００２０】
接続端子（正極）１３２は、端子締結面（第２の平板部）１３２ａと、この端子締結面１３２ａとは異なる高さに位置する端子固定面（第１の平板部）１３２ｂと、一端部から端子締結面１３２ａが延出し、他端部から端子固定面１３２ｂが延出する傾斜片（傾斜部）１３２ｃとから構成されている。端子締結面１３２ａは、蓋体１１を含む面内、すなわち、Ｘ−Ｙ面方向に延在しており、その中央には板厚方向（Ｚ軸方向）に貫通する端子挿通孔部（第２の開口部）１３２ａ１が形成されている。端子固定面１３２ｂは、蓋体１１を含む面内、すなわち、Ｘ−Ｙ面方向に延在しており、その中央には板厚方向（Ｚ軸方向）に貫通するカシメ孔部（第１の開口部）１３２ｂ１が形成されている。傾斜片１３２ｃは、端子締結面１３２ａに対して傾斜した方向に延びている。Ｙ軸方向視において、端子締結面１３２ａ及び端子固定面１３２ｂは互いに重ならない位置に位置する。接続端子（正極）１３２は、金属板を折曲することにより構成されている。金属板は、アルミニウムであってもよい。
【００２１】
端子締結面１３２ａにおける端子挿通孔部１３２ａ１には、端子ボルト（正極）１３の突状部１３ｂが挿通されており、この突状部１３ｂには、バスバー４０の貫通孔が挿入されるとともに、締結ナット４１が締結されている。なお、図２では、バスバー４０及び締結ナット４１が省略されている。これにより、バスバー４０が端子ボルト（正極）１３に対して電気的に接続される。ここで、バスバー４０は、隣接する図示しない他の電池の端子ボルト（負極）に接続される。バスバー４０を用いて複数の車両用電池１を接続することにより、組電池が構成される。この組電池は、車両を走行させるモータの動力源として活用することができる。なお、バスバー４０は、複数の車両用電池１を並列に接続するために用いられてもよい。
【００２２】
ここで、接続端子（正極）１３２が前述の形状を備えることによる効果を、比較例を示して詳細に説明する。図４は接続端子（正極）１３２に加わる力を模式的に示した模式図である。図５は接続端子２３２に加わる力を模式的に示した模式図である（比較例１）。図６は接続端子３３２に加わる力を模式的に示した模式図である（比較例２）。これらの図において、接続端子及び端子ボルト（正極）以外の要素を省略している。
【００２３】
図５を参照して、比較例１の接続端子は、端子締結面２３２ａ及び端子固定面２３２ｂが端子締結面２３２ａの板厚方向に延びる垂直部２３２ｃによって接続されている点で、本実施形態に係る接続端子（正極）１３２と異なる。図６を参照して、比較例２の接続端子３３２は、フラットな形状に形成されている点で、本実施形態に係る接続端子（正極）１３２と異なる。
【００２４】
ここで、端子ボルト（正極）１３には、車両搭載時に軸周りの回転力に加えて軸方向の外力が働く場合がある。比較例１の構成では、端子ボルト（正極）１３の軸方向に外力が働いた際に、垂直部２３２ｃに集中的に引っ張り応力が発生する。また、比較例２の構成では、リベット１３１ａのカシメ部に大きな外力が加わり、電池ケース１０のシール性が損なわれるおそれがある。これに対して、本実施形態に係る接続端子（正極）１３２では、傾斜片１３２ｃが傾斜しているため、車両振動時に加わる外力が分散され、傾斜片１３２ｃの一つの方向に応力が集中するのを抑制することができる。
【００２５】
図２及び図３を参照して、接続構造の説明に戻る。フレームとしての絶縁体１３３には、絶縁体１３３の一部が窪んだ電極回り止め部（端子回り止め部）１３３ａと、端子固定面１３２ｂを支持する端子支持部１３３ｂとが形成されている。絶縁体１３３は、絶縁材料で構成されており、蓋体１１と端子ボルト（正極）１３との間に介在している。これにより、蓋体１１を介して端子ボルト（正極）１３及び端子ボルト（負極）１４が短絡するのを防止できる。絶縁体１３３を構成する絶縁材料は、樹脂（例えば、ＰＰＳ樹脂）であってもよい。絶縁体１３３は、射出成型法によって、一体的に形成してもよい。
【００２６】
電極回り止め部１３３ａは、台座部１３aを囲むように形成されており、端子ボルト（正極）１３が軸周りの外力を受けた際に、電極回り止め部１３３ａの壁面に台座部１３ａが当接することにより、端子ボルト（正極）１３の回転を抑制する。ここで、台座部１３ａは、水平方向（Ｙ軸方向）視において、絶縁体１３３の肉厚部分にオーバーラップしている。つまり、電極回り止め部１３３ａの内側底面は、端子支持部１３３ｂの支持面よりも下方に位置する。したがって、端子ボルト（正極）１３の台座部１３ａから電極回り止め部１３３ａの壁面に加わる力を絶縁体１３３の肉厚部分で受けることができる。これにより、電極回り止め部１３３ａの壁部が屈曲するのが抑制され、電極回り止め部１３３ａによる回り止め効果を高めることができる。
【００２７】
ここで、電極回り止め部１３３ａの別の形態（比較例）として、絶縁体１３３の上面にリブを形成する構成が考えられる。しかしながら、この比較例の構成では、台座部１３ａから受ける力が全てリブに加わることにより、リブが屈曲し、回り止め効果が低下する。本実施形態の構成によれば、絶縁体１３３の上面にリブを形成する方法よりも回り止め効果を高めることができる。さらに、電極回り止め部１３３ａは、絶縁体１３３を射出成型する際に同時に成形されるため、製造工程が簡素化され、コストを削減することができる。
【００２８】
また、端子ボルト（正極）１３の台座部１３ａが電極回り止め部１３３ａによって包囲されることにより、台座部１３ａが水平方向に位置ずれするのを抑制できる。これにより、端子ボルト（正極）１３及び蓋体１１の接触によって、車両用電池１が短絡するのを防止できる。さらに、端子ボルト（正極）１３の台座部１３ａが絶縁体１３３の内部に埋没することにより、車両用電池１を高さ方向（Ｚ軸方向）に小型化することができる。
【００２９】
絶縁体１３３の端子支持部１３３ｂには、接続端子（正極）１３２の端子固定面１３２ｂが載置される。端子支持部１３３ｂには、絶縁体開口部１３３ｃが形成されている。絶縁体開口部１３３ｃは、Ｚ軸方向視において端子固定面１３２ｂのカシメ孔部１３２ｂ１と重なる位置に位置する。端子支持部１３３ｂには、端子固定面１３２ｂの外周を囲む外壁部１３３ｄが形成されており、この外壁部１３３ｄに当接することにより、端子固定面１３２ｂの水平方向における移動が抑制される。これにより、端子固定面１３２ｂ及び蓋体１１の接触によって、車両用電池１が短絡するのを防止できる。絶縁体１３３の下端部には、一対のフレーム突部としての突部１３３ｅが形成されており、これらの突部１３３ｅは、Ｙ軸方向に所定の間隔を隔てて形成されている。
【００３０】
蓋体１１のＹ軸方向の略中央には、ガス放出弁１１ｄが形成されている。ガス放出弁１１ｄは、蓋体１１の肉厚を薄くすることにより形成された破壊式の弁であり、電池異常時に電池ケース１０の内圧が作動圧に達すると破壊される。これにより電池ケース１０の圧力上昇を抑制することができる。蓋体１１におけるガス放出弁１１ｄ及び端子ボルト（正極）１３の間には、電解液注入口１１ｅが形成されており、この電解液注入口１１ｅを介して、電池ケース１０の内部に電解液が注入される。
【００３１】
蓋体１１のＹ軸方向の一端部には、絶縁体１３３が固定される。蓋体１１には、第１のフレーム回り止め部としての第１の絶縁体回り止め部１１ａ及び第２のフレーム回り止め部としての第２の絶縁体回り止め部１１ｂが形成されている。第１のフレーム回り止め部１１ａは、絶縁体１３３における電極回り止め部１３３ａの外面を囲むように形成されている。したがって、絶縁体１３３に対してＸ−Ｙ面における回転力が加わった場合、電極回り止め部１３３ａの外面が第１の絶縁体回り止め部１１ａの内面に当接して、絶縁体１３３が回転するのを抑制することができる。これにより、絶縁体１３３に固定される端子ボルト（正極）１３の回り止め効果を、さらに高めることができる。
【００３２】
第２の絶縁体回り止め部１１ｂは、第１の絶縁体回り止め部１１ａの略中央にＹ軸方向に延びて形成されている。絶縁体１３３における一方の突部１３３ｅは、第２の絶縁体回り止め部１１ｂにおけるＹ軸方向の一端面に当接しており、他方の突部１３３ｅは、第２の絶縁体回り止め部１１ｂにおけるＹ軸方向の他端面に当接している。したがって、絶縁体１３３に対してＸ−Ｙ面における回転力が加わった場合に、突部１３３ｅの外面が第２の絶縁体回り止め部１１ｂの内面に当接して、絶縁体１３３が回転するのを抑制することができる。これにより、絶縁体１３３に固定される端子ボルト（正極）１３の回り止め効果をさらに高めることができる。
【００３３】
第１の絶縁体回り止め部１１ａは、蓋体１１の一部を電池ケース１０の内側方向に窪ませることにより形成されている。これにより、端子ボルト（正極）１３が電池ケース１０により近接した領域に配置されるため、車両用電池１をＺ軸方向に小型化することができる。
【００３４】
蓋体１１には、蓋体挿通孔１１ｃが形成されている。蓋体挿通孔１１ｃは、Ｚ軸方向視において絶縁体１３３の絶縁体開口部１３３ｃと重なる位置に設けられている。
【００３５】
蓋体１１と集電端子（正極）１３１との間には、ガスケット１３４が介在している。ガスケット１３４の外周には、集電端子（正極）１３１のリベット支持部１３１ｂを囲む周壁１３４ｂが形成されている。ガスケット１３４は、絶縁材料で形成されている。絶縁材料は、ゴム、樹脂であってもよい。ガスケット１３４には、集電端子（正極）１３１に形成されたリベット１３１ａに密着するガスケット開口部１３４ａが形成されている。リベット１３１ａがガスケット開口部１３４ａに密着することにより、電池ケース１０の密閉性を高まることができる。
【００３６】
車両用電池１の組み立て状態において、リベット１３１ａは、ガスケット開口部１３４ａ、蓋体挿通孔１１ｃ、絶縁体開口部１３３ｃ及びカシメ孔部１３２ｂ１を挿通して、端子固定面１３２ｂにおいて径方向に拡大するようにカシメられている。これにより、端子ボルト（正極）１３、絶縁体１３３、集電端子（正極）１３１及び発電要素１２が一体化される。なお、負極側の端子の構造は、正極側と同様であるため、説明を省略する。
【００３７】
（変形例１）
上述の実施形態では、端子ボルト（正極）１３の台座部１３ａ及び電極回り止め部１３３ａを略矩形に形成したが、本発明はこれに限られるものではなく、端子ボルト（正極）１３の回り止めが可能な他の形状であってもよい。当該他の形状は、六角形などの多角形、或いは凹凸形状であってもよい。これらの変形例においても、電極回り止め部１３３ａ及び絶縁体１３３の肉厚部分を水平方向においてオーバーラップさせることにより、回り止め効果を高めることができる。
【００３８】
（変形例２）
上述の実施形態では、電極回り止め部１３３ａと、絶縁体１３３の肉厚部分が水平方向においてオーバーラップしているが、電極回り止め部１３３ａが絶縁体１３３の肉厚部分及び蓋体１１の肉厚部分の双方にオーバーラップするように構成してもよい。この場合、電極回り止め部１３３ａの内側底面をより下方に形成することにより、絶縁体１３３の肉厚部分及び蓋体１１の肉厚部分の双方を電極回り止め部１３３ａに対してオーバーラップさせることができる。これにより、蓋体１１の肉厚分だけ剛性がさらに高まり、回り止め効果をさらに向上させることができる。
【００３９】
（変形例３）
上述の実施形態では、車両用電池１について説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、他の用途に用いることもできる。当該他の用途は、作動時に振動する電動工具であってもよい。当該電動工具は、芝刈り機、チェーンソーであってもよい。つまり、本発明の電池は、車両のみならず、芝刈り機、チェーンソーなどの作動時に振動を伴う様々な搭載機器に好適に搭載することができる。
【符号の説明】
【００４０】
１ 車両用電池 １０ 電池ケース １１ 蓋体
１１ａ 第１の絶縁体回り止め部 １１ｂ 第２の絶縁体回り止め部
１２ 発電要素 １３ 端子ボルト（正極） １３ａ 台座部 １３ｂ 突状部 １４ 端子ボルト（負極） １３１ 集電端子（正極） １３１ａ リベット
１３１ｂ リベット支持部 １３２ 接続端子（正極） １３２ａ 端子締結面
１３２ａ１ 端子挿通孔部 １３２ｂ 端子固定面 １３２ｂ１ カシメ孔部
１３３ 絶縁体 １３３ａ 電極回り止め部 １３３ｂ 端子支持部
１３３ｃ 絶縁体開口部 １３３ｄ 外壁部 １３３ｅ 突部
１３４ ガスケット １３４ａ ガスケット開口部 １３４ｂ 周壁
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電要素を収容する有底筒状のケースと、
前記ケースの蓋体と、
台座部とこの台座部から延びる突状部とを備え、他の電池との接続に用いられる端子電極と、
前記蓋体と前記端子電極との間に介在する絶縁性のフレームと、を有し、
前記フレームには、該フレームの一部が窪んだ端子回り止め部が形成されており、前記端子回り止め部には前記端子電極の前記台座部が係合していることを特徴とする電池。
【請求項２】
前記フレームには、前記発電要素から延びる集電端子と前記端子電極とを接続する接続端子を支持する支持部が形成されており、
前記接続端子は、
前記支持部に支持され、前記集電端子が接続される第１の平板部と、
この第１の平板板とは異なる高さに位置し、前記端子電極に接続される第２の平板部と、
一端部から前記第１の平板部が延出し、他端部から前記第２の平板部が延出する、前記第１の平板部に対して傾斜した方向に延びる傾斜部と、からなることを特徴とする請求項１に記載の電池。
【請求項３】
前記端子回り止め部の底面は、前記支持部よりも低い位置に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の電池。
【請求項４】
前記第１の平板部には第１の開口部が形成されており、この第１の開口部には、前記集電端子が備える突状のカシメ部がカシメられており、
前記第２の平板部には第２の開口部が形成されており、この第２の開口部には、前記端子部の前記突状部が挿通されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の電池。
【請求項５】
前記蓋体には、該蓋体の一部が窪んだ第１のフレーム回り止め部と、前記第１のフレーム回り止め部の底面に形成された第２の回り止め部とが形成されており、
前記第１のフレーム回り止め部には、前記フレームが係合しており、
前記第２のフレーム回り止め部には、前記フレームの下端部に形成されたフレーム突部が係合していることを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか一つに記載の電池。
【請求項６】
請求項１乃至５のうちいずれか一つに記載の電池をバスバーを介して複数個接続した組電池であって、
前記バスバーは、前記端子電極の前記突状部に挿入された状態で、前記突状部に形成されたネジ溝に締結されるナットにより固定されていることを特徴とする組電池。
【請求項７】
前記組電池は、車両を駆動するための電源であることを特徴とする請求項６に記載の組電池。
【請求項８】
前記組電池は、電動工具を駆動するための電源であることを特徴とする請求項６に記載の組電池。
【請求項９】
請求項６に記載の組電池を搭載した搭載機器。
【請求項１】
発電要素を収容する有底筒状のケースと、
前記ケースの蓋体と、
台座部とこの台座部から延びる突状部とを備え、他の電池との接続に用いられる端子電極と、
前記蓋体と前記端子電極との間に介在する絶縁性のフレームと、を有し、
前記フレームには、該フレームの一部が窪んだ端子回り止め部が形成されており、前記端子回り止め部には前記端子電極の前記台座部が係合していることを特徴とする電池。
【請求項２】
前記フレームには、前記発電要素から延びる集電端子と前記端子電極とを接続する接続端子を支持する支持部が形成されており、
前記接続端子は、
前記支持部に支持され、前記集電端子が接続される第１の平板部と、
この第１の平板板とは異なる高さに位置し、前記端子電極に接続される第２の平板部と、
一端部から前記第１の平板部が延出し、他端部から前記第２の平板部が延出する、前記第１の平板部に対して傾斜した方向に延びる傾斜部と、からなることを特徴とする請求項１に記載の電池。
【請求項３】
前記端子回り止め部の底面は、前記支持部よりも低い位置に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の電池。
【請求項４】
前記第１の平板部には第１の開口部が形成されており、この第１の開口部には、前記集電端子が備える突状のカシメ部がカシメられており、
前記第２の平板部には第２の開口部が形成されており、この第２の開口部には、前記端子部の前記突状部が挿通されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の電池。
【請求項５】
前記蓋体には、該蓋体の一部が窪んだ第１のフレーム回り止め部と、前記第１のフレーム回り止め部の底面に形成された第２の回り止め部とが形成されており、
前記第１のフレーム回り止め部には、前記フレームが係合しており、
前記第２のフレーム回り止め部には、前記フレームの下端部に形成されたフレーム突部が係合していることを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか一つに記載の電池。
【請求項６】
請求項１乃至５のうちいずれか一つに記載の電池をバスバーを介して複数個接続した組電池であって、
前記バスバーは、前記端子電極の前記突状部に挿入された状態で、前記突状部に形成されたネジ溝に締結されるナットにより固定されていることを特徴とする組電池。
【請求項７】
前記組電池は、車両を駆動するための電源であることを特徴とする請求項６に記載の組電池。
【請求項８】
前記組電池は、電動工具を駆動するための電源であることを特徴とする請求項６に記載の組電池。
【請求項９】
請求項６に記載の組電池を搭載した搭載機器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−４８０４７（Ｐ２０１３−４８０４７Ａ）
【公開日】平成２５年３月７日（２０１３．３．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８６０１０（Ｐ２０１１−１８６０１０）
【出願日】平成２３年８月２９日（２０１１．８．２９）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月７日（２０１３．３．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月２９日（２０１１．８．２９）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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