JP2008251470A - パック電池 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構造で各々の電池温度を独立して正確に、しかも速やかに検出しながら、短い長尺状感熱体で多数の電池温度を検出する。
【解決手段】パック電池は、複数の電池１と、複数の電池１を定位置に配置するホルダー２と、このホルダー２で定位置に配置される電池１の表面に感熱部を接触するように配設してなる長尺状感熱体３０とを備える。ホルダー２は、複数の電池１を平行な姿勢で複数段に配置すると共に、電池１の各段の間に長尺状感熱体３０を挟着している。長尺状感熱体３０は、両面を感熱部として、両面の感熱部を挟着する電池１の表面に接触させている。
【選択図】図１０

Description

本発明は、複数の電池を備えると共に、各々の電池の温度を検出することができるパック電池に関する。

二次電池は、充放電されて温度が異常に高くなることがある。異常な温度になった電池が充放電されると電気特性が著しく低下する。この弊害を避けるために、各々の電池の温度をセンサで検出し、いずれかの電池が異常温度になると電流を遮断するパック電池が開発されている。（特許文献１参照）

特許文献１に記載されるパック電池は、複数の電池を直列に直線状に連結して電池モジュールとし、さらに複数の電池モジュールを平行に配置している。電池モジュールの表面には、各々の電池温度を検出する温度センサを付着している。温度センサは、電池に接触する部分に感熱部を設けて、電池モジュールに沿う細長い形状としている。このパック電池は、いずれかの温度センサが電池の異常温度を検出すると保護回路（図示せず）で電池の電流を遮断する。このパック電池は、すべての電池の温度を検出して電流を遮断するので、電池の劣化を防止しながら安全に使用できる。とくに、すべての電池の表面に温度センサを配置するので、いずれかひとつの電池が異常温度になっても電流を遮断できる。ただ、この構造のパック電池は、すべての電池の表面に温度センサを配置する必要があって、構造が複雑になる。また、パック電池は、温度センサの個数が多くなるにしたがって、すべての温度センサを電池表面に安定して熱結合状態に配置するのが難しくなる。温度センサが電池に好ましい状態で熱結合されなくなると、電池温度を正確に検出できなくなる。

温度センサの個数を少なくすることを目的として、複数の電池表面に熱伝導体を接触させ、この熱伝導体の温度を温度センサで検出するパック電池が開発されている。（特許文献２参照）このパック電池は、電池の個数に対する温度センサの数を少なくできる。しかしながら、すべての電池温度を均一に、しかも速やかに検出できない欠点がある。それは、温度センサが直接に電池温度を検出できないからである。

さらに、簡単な構造としながら、すべての電池温度を直接に検出するパック電池も開発されている。（特許文献３参照）このパック電池は、表面を感熱部とする長尺状感熱体を電池の表面に巻き付けて、すべての電池温度を検出する。長尺状感熱体は、一対の導電線を熱可溶性絶縁材で絶縁する。熱可溶性絶縁材は、電池の異常温度で熱溶融される。熱可溶性絶縁材が熱溶融されると、一対の導電線はショート状態となる。したがって、この長尺状感熱体を電池表面に巻き付けて、電池の異常温度を検出できる。この長尺状感熱体は、長手方向に連続する感熱部を設けることから、細長いバンド状とし、これを電池表面に巻き付けて電池温度を検出できる。
特開２０００−２２３１６５号公報 特開平７−３０７１７１号公報 特開２００５−３４６９４３号公報

特許文献３のパック電池は、簡単な構造で各々の電池温度を独立して検出できる。ただ、多数の電池を内蔵するパック電池にあっては、相当に長い長尺状感熱体を使用する必要があって、部品コストが高くなる欠点がある。

本発明は、さらにこの欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、簡単な構造で各々の電池温度を独立して正確に、しかも速やかに検出しながら、短い長尺状感熱体で多数の電池温度を検出できるパック電池を提供することにある。

本発明のパック電池は、前述の目的を達成するために以下の構成を備える。
パック電池は、複数の電池１と、複数の電池１を定位置に配置するホルダー２と、このホルダー２で定位置に配置される電池１の表面に感熱部を接触するように配設してなる長尺状感熱体３０とを備える。ホルダー２は、複数の電池１を平行な姿勢で複数段に配置すると共に、電池１の各段の間に長尺状感熱体３０を挟着している。長尺状感熱体３０は、両面を感熱部として、両面の感熱部を挟着する電池１の表面に接触させている。

本発明の請求項２のパック電池は、ホルダー２が複数の電池１を俵積み状態に配設しており、電池１の間に挟着される長尺状感熱体３０を電池表面に沿う波形としている。

本発明の請求項３のパック電池は、ホルダー２が、水平部１０の両面に垂直部１１を突出するように設けて、水平部１０と垂直部１１とで電池１の表面に沿う内形の収納溝１２を両面に設けている。さらに、ホルダー２は、水平部１０に、長尺状感熱体３０を配置するスリット１８を開口して、このスリット１８に長尺状感熱体３０を配置している。

本発明の請求項４のパック電池は、長尺状感熱体３０が、電池１の異常温度で溶融する熱可溶性絶縁材３３を介して一対の導電線３２を長手方向に配設している。この長尺状感熱体３０は、電池１の異常温度を、熱可溶性絶縁材３３の溶融による一対の導電線３２の短絡として検出する。

本発明の請求項５のパック電池は、長尺状感熱体３０の一対の導電線３２が第１の導電線３２Ａと第２の導電線３２Ｂからなり、熱可溶性絶縁材３３が第１の導電線３２Ａを被覆するように配設され、かつ、第２の導電線３２Ｂが熱可溶性絶縁材３３の表面に螺旋状に巻回されている。

本発明の請求項６のパック電池は、熱可溶性絶縁材３３を、９０±１０℃の範囲で溶解するポリエチレンあるいはＰＥＴとしている。

本発明の請求項７のパック電池は、長尺状感熱体３０が、熱可溶性の導電線３２を備えており、電池１が異常温度に達すると導電線３２が溶融切断され、導電線３２の切断で電池１の異常温度を検出する。

本発明のパック電池は、簡単な構造で各々の電池温度を正確に、しかも速やかに検出しながら、長尺状感熱体を短くして多数の電池温度を確実に検出できる特徴がある。それは、本発明のパック電池が、ホルダーでもって、複数の電池を平行な姿勢で複数段に配置すると共に、電池の各段の間に長尺状感熱体を挟着し、さらに、この長尺状感熱体は、両面を感熱部として、両面の感熱部を挟着する電池の表面に接触させるからである。このパック電池は、長尺状感熱体の両面に配列する２段の電池温度をひとつの長尺状感熱体で検出する。このため、短い長尺状感熱体で多数の電池温度を検出する。また、長尺状感熱体は両面を感熱部とするので、この長尺状感熱体を挟着するすべての電池温度を各々独立して検出する。このため、短い長尺状感熱体でもって多数の電池温度を確実に検出する。さらに、長尺状感熱体がホルダーで定位置に配置される電池に挟着されることから、長尺状感熱体をすべての電池表面に確実に熱結合状態で配置できる。このため、短い長尺状感熱体でもって、多数の電池の温度を確実に検出できる特徴が実現できる。

とくに、本発明の請求項２のパック電池は、請求項１の構成に加えて、ホルダーでもって複数の電池を俵積み状態に配設し、電池の間に挟着される長尺状感熱体を電池表面に沿う波形とする。この構造のパック電池は、長尺状感熱体をより安定して確実に、しかも電池表面に長く熱結合で接触できる。このため、長尺状感熱体がより正確に、しかも速やかに電池温度を検出できる。さらに、この構造のパック電池は、俵積み状態の電池が長尺状感熱体を波形に変形するので、変形された長尺状感熱体は、弾性的な復元力で電池表面に密着して熱結合される。このため、長尺状感熱体と電池表面とを理想的な状態で熱結合できる。

また、本発明の請求項３のパック電池は、請求項１の構成に加えて、ホルダーが、水平部の両面に垂直部を突出するように設けて、水平部と垂直部とで電池の表面に沿う内形の収納溝を両面に設けており、さらに、水平部には、長尺状感熱体を配置するスリットを開口して、このスリットに長尺状感熱体を配置している。この構造によると、長尺状感熱体と電池の両方をホルダーで定位置に配置して、長尺状感熱体を電池表面に熱結合する状態に配置できる。このため、すべての電池と長尺状感熱体とを確実に熱結合しながら、長尺状感熱体と電池を簡単に定位置に配置できる。

さらにまた、本発明の請求項４のパック電池は、請求項１の構成に加えて、長尺状感熱体を、電池の異常温度で溶融する熱可溶性絶縁材を介して一対の導電線を長手方向に配設する構造とし、電池の異常温度を熱可溶性絶縁材の溶融による一対の導電線の短絡として検出するので、長尺状感熱体の感熱部を簡単かつ容易に、しかも確実に電池表面に熱結合できる。それは、長尺状感熱体の長手方向に連続して感熱部が設けられるからである。

さらに、本発明の請求項５のパック電池は、請求項１の構成に加えて、長尺状感熱体の一対の導電線が第１の導電線と第２の導電線からなり、前記熱可溶性絶縁材は第１の導電線を被覆するように配設され、かつ、前記第２の導電線が熱可溶性絶縁材の表面に螺旋状に巻回する構造とする。この構造の長尺状感熱体を両面から電池で挟着する構造は、第１と第２の導電線が互いに接近するように、長尺状感熱体を電池で挟着する。このため、異常温度になった電池が熱可溶性絶縁材を熱溶融すると、第１と第２の導電線を確実に短絡する。したがって、電池の異常温度を確実に検出できる。

また、本発明の請求項６のパック電池は、請求項４の構成に加えて、熱可溶性絶縁材を、９０±１０℃の範囲で溶解するポリエチレンあるいはＰＥＴとするので、電池が異常温度になると熱可溶性絶縁材を確実に熱溶融できる。したがって、電池が異常温度になることを確実に検出できる。

また、本発明の請求項７のパック電池は、請求項１の構成に加えて、長尺状感熱体を、熱可溶性の導電部材で構成し、電池が異常温度に達すると導電部材を溶融切断する構造とし、さらにこの熱可溶性絶縁材を両面から電池で挟着する。このパック電池は、両面から挟着する異常温度の電池が熱可溶性絶縁材を確実に溶融切断する。電池が熱可溶性絶縁材を挟着するからである。したがって、このパック電池も電池の異常温度を確実に検出できる特徴がある。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するためのパック電池を例示するものであって、本発明はパック電池を以下のものに特定しない。

さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲」および「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、特許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。

以下の実施例に示すパック電池は、図１に示すように自転車４０の荷台４１の下に配置されて、自転車４０を走行させるモータ４２に電力を供給する電源に使用される。ただし、本発明のパック電池は、自転車の電源のみでなく、大電流、大容量特性が要求される種々の用途、たとえば無停電電源などにも使用できることから、用途を特定するものではない。ただ、自転車や無停電電源に使用されるパック電池は、要求される出力電圧や電流特性が異なるので、本発明のパック電池の用途に最適である。この用途に使用される本発明のパック電池は、用途に最適な電池個数に変更して使用できる。たとえば、自転車の電源に使用されるパック電池は、並列に接続する電池の個数を多くして自転車のトータル走行距離を長くでき、また無停電電源に使用されるパック電池は、並列に接続する電池個数を多くして停電してから機器に供給できる時間を長くできる。また、自転車用や無停電電源に使用されるパック電池は、狭いスペースに有効に配置することが要求されるので、電池の個数を多くしながら全体を薄くできる本発明のパック電池の用途として最適である。

図２ないし図１２に示すパック電池は、複数の電池１をホルダー２で定位置に配置して電池コア４とし、複数の電池コア４をケース５に収納している。電池コア４は、ホルダー２で定位置に配置される電池１の表面に長尺状感熱体３０を熱結合して電池温度を検出するようにしている。

電池１は、円筒型電池のリチウムイオン二次電池である。ただし、電池は、必ずしもリチウムイオン二次電池とする必要はなく、たとえばニッケル水素電池やニッケルカドミウム電池とすることもできる。図のパック電池は、３５個の電池１をホルダー２で定位置に配置する。３５個の電池１は、５並７直、すなわち５個の電池１を並列に接続したものを７組直列に接続している。このパック電池は、出力電圧が１個の電池の７倍となり、電流容量が１個の電池の５倍となる。パック電池は、電池１を直列に接続する個数と並列に接続する個数を変更して、用途に最適な出力電圧と電流容量とする。パック電池は、用途によって内蔵する電池の個数が異なるので、本発明はケースに内蔵する電池の個数を３５個には特定しない。

ホルダー２は、複数のセルホルダー３に分割され、分割された複数のセルホルダー３をケース５に固定している。複数のセルホルダー３は、ケース５に固定して連結され、あるいは互いに連結してケース５に固定される。

複数に分割された各々のセルホルダー３は、プラスチックで同じ形状に成形している。２個のセルホルダー３を連結する状態を図８に示す。図に示すセルホルダー３は、上下２段に配置される電池１の間に配設される水平部１０と、この水平部１０に一体的に成形されて隣接する電池１間に配置される垂直部１１とを有し、垂直部１１と水平部１０とで電池１を定位置に配置する収納溝１２を形成している。水平部１０は、上下の両面に突出するように垂直部１１を設けて、上下に収納溝１２を設けている。垂直部１１は平行に配列されて、その間に複数の収納溝１２を平行に設けている。さらに、収納溝１２は、円筒型電池の外形に沿うように底部をＵ字状としている。収納溝１２は、ここに配置される電池表面の一部をセルホルダー３の外部に表出させる。この構造は、電池１の表出部からの放熱をよくして、電池１を効率よく冷却できる。

図のセルホルダー３は、水平部１０の上下に５列の収納溝１２を設けている。このセルホルダー３は、上段に５個の電池１を互いに平行に配置し、下段にも５個の電池１を互いに平行に収納する。したがって、このセルホルダー３は、図７に示すように、１０個の電池１を収納する電池コア４となる。図５と図６に示すホルダー２は、３５個の電池１を４個のセルホルダー３に収納している。このホルダー２は、図において左上に位置するセルホルダー３に５個の電池１を収納し、残りの３個のセルホルダー３に１０個の電池１を収納して、全体で３５個の電池１を収納している。

各々のセルホルダー３に収納される電池１は、５個を一つのブロックとして互いに並列に接続すると共に、７組のブロックを互いに直列に接続して、３５個の電池１を５並７直に接続している。図６に示す電池コア４は、上下に配置される１０個の電池１のうち、図において上段の左側に配置される３個の電池１と下段の左側に配置される２個の電池１をひとつのブロックとして、同じ向きに配列してリード板６で互いに並列に接続し、上段の右側に配置される２個の電池１と下段の右側に配置される３個の電池１を別のブロックとして、同じ向きに配列してリード板６で互いに並列に接続し、さらに、左右のブロックを構成する５個ずつの電池１を互いに異なる向きとして、リード板６で直列に接続している。

リード板６は、図５と図６に示すように、セルホルダー３の上段と下段の収納溝１２に配置される電池１の両端にスポット溶接などの方法で連結される。この電池コア４は、セルホルダー３の収納溝１２に電池１を配置し、各々の電池１の両端にリード板６をスポット溶接して固定できる。とくに、図５と図６に示す電池コア４は、リード板６を上段と下段の電池１の端部電極に溶接して、リード板６を介して上段と下段の電池１を収納溝１２に配置する。図６に示す４個の電池コア４は、セルホルダー３の一方の面（図において両外側の面）に１枚のリード板６を配設し、このリード板６を１０個の電池１の一方の端部電極にスポット溶接して、すべての電池１をセルホルダー３の定位置に固定する。さらに、図６の電池コア４は、セルホルダー３の他方の面（図において互いに対向する内側の面）には、各ブロックを構成する５個の電池１を接続するリード板６を配設し、このリード板６を各ブロックの電池１の他方の端部電極にスポット溶接して、ブロックごとに電池１を定位置に固定している。さらに、図６に示す４個の電池コア４は、セルホルダー３の他方の面（図において互いに対向する内側の面）において、直線状に連結されるセルホルダー３の境界の両側に隣接するブロックを構成する１０個の電池１を１枚のリード板６で連結している。

さらに、図のセルホルダー３は、上下２段に配置する電池１を各々谷間に配置して、米俵を積むように、「俵積み状態」に配置している。この構造は、上下の電池１を互いに接近して配置して、電池コア４の上下の厚さを薄くできる。

図５ないし図１０に示すセルホルダー３は、両端部に連結片１３を一体的に成形して設けている。連結片１３は、ケース５に止ネジ（図示せず）を挿通するネジ孔１４を設けている。図のセルホルダー３は、各々の連結片１３に複数（２個）のネジ孔１４を設けている。このセルホルダー３は、ネジ孔１４に挿通される止ネジを介してケース５に固定される。ケース５は、プラスチック製で、図１１に示すように、内面に突出してボス２２を一体的に成形して設けている。止ネジは、ネジ孔１４に挿通され、ケース５に一体的に成形して設けているボス２２にねじ込まれて、セルホルダー３をケース５に固定する。

図のセルホルダー３は、水平部１０を垂直部１１から突出させて連結片１３を設けている。隣接するセルホルダー３は、対向して突出する連結片１３を互いに積層して連結される。したがって、セルホルダー３の両側に設けている連結片１３は、互いに積層して連結できるように、連結片１３の厚さに相当する寸法を上下にずらせて設けている。

さらに、図に示す連結片１３は、隣接して連結されるセルホルダー３の相対的な連結位置を特定するために、互いに積層される連結片１３を係止構造で連結している。図５と図６に示すセルホルダー３は、一方の連結片１３に、積層面から突出する係止フック１７を、他方の連結片１３には、この係止フック１７を挿入する係止孔１６を設けている。この係止構造は、図に示すように、一方の連結片１３に設けた係止フック１７を、他方の連結片１３に設けた係止孔１６に挿入して、隣接するセルホルダー３を定位置に連結できる。

さらに、連結片は、図示しないが、両面に連結リブを設けて、隣接して連結されるセルホルダーの相対的な連結位置を特定して正確な位置に連結することもできる。このセルホルダーは、連結片の片面に２列の連結リブを平行な姿勢で設けることができる。この連結リブは、連結片と垂直部に対して直交する姿勢で、連結片と垂直部に連結して設けることができる。さらに、連結リブは連結されるセルホルダーを定位置に連結する嵌合構造とすることができる。このセルホルダーは、一方の連結片に設けている連結リブには嵌合溝を設け、他方の連結片に設けている連結リブには嵌合溝に嵌合される凸条を設けて嵌合構造とすることができる。連結リブは、嵌合溝と凸条とを互いに対向する位置であって、連結片に対して垂直に設けることができる。この嵌合構造は、凸条を嵌合溝に案内して、連結リブを介して隣接するセルホルダーを定位置に連結できる。

セルホルダー３は、図５と図８に示すように、水平部１０に長尺状感熱体３０を配設するスリット１８を上下に貫通して設けている。スリット１８は、両端の連結片１３を除く部分であって、連続する収納溝１２の底部に開口している。これらのスリット１８は、収納溝１２に挿入される電池１の軸方向と直交する方向に並べて開口している。長尺状感熱体３０は、これらのスリット１８を連通する状態で配設される。スリット１８の幅は長尺状感熱体３０の幅よりも広く、長尺状感熱体３０はスリット１８の内側に配設される。スリット１８に配設される長尺状感熱体３０は、セルホルダー３の収納溝１２に配設される電池１の軸方向と直交する方向に配置されて、セルホルダー３の上下に配列されるすべての電池１の表面に接触する。

さらに、図８と図９に示すセルホルダー３は、水平部１０から下方に突出する垂直部１１の中央部に、スリット１８に連通する切欠部１９を設けている。このセルホルダー３は、長尺状感熱体３０を、切欠部１９からスリット１８に案内して簡単に配置できる。ただ、セルホルダーは、必ずしも垂直部に切欠部を設ける必要はない。長尺状感熱体３０は、スリット１８の両端で、スリット１８の開口されない連結片１３の下面に配設される。このセルホルダー３は、長尺状感熱体３０を部分的にスリット１８の開口されない連結片１３に配置して、水平部１０に配置できる。図１０は、スリット１８に長尺状感熱体３０を配置する状態を示す。この図は、電池表面で長尺状感熱体３０が波形とされる状態を示している。ただ、電池コア４の組み立て工程においては、図９に示すように、長尺状感熱体３０をスリット１８に配置し、図７に示すように収納溝１２に電池１を入れると、長尺状感熱体３０は、図１０の断面図に示すように、電池１の表面に沿って波形に変形される。したがって、長尺状感熱体３０を、電池表面に沿う波形に変形させることなくスリット１８に配置して、電池１で表面に沿う波形とすることができる。ただ、長尺状感熱体を電池表面に沿う波形としてスリットに配置して、収納溝に電池を配置することもできる。

セルホルダー３の収納溝１２に電池１を配置し、電池１の端部電極にリード板６を溶接して電池コア４となる。図５と図６は複数の電池コア４を同一平面に連結する状態を示す。この図は、４組の電池コア４を同一平面に配置して縦に２組、横に２組に配置する。互いに連結される電池コア４は、隣接する各々の電池コア４との間に、十字状の断熱隙間７を設けている。縦に連結されるセルホルダー３は、連結片１３で断熱隙間７を設けている。連結片１３の幅が断熱隙間７の幅となる。横に配列されるセルホルダー３は、図３と図４に示すように、ケース５に一体的に成形して設けたリブ溝２６で断熱隙間７を設けている。同一平面で縦横に並べられた電池コア４はケース５に収納される。

ケース５は、横並びの電池コア４の間にリブ溝２６を一体的に成形して設けている。ケース５は、内面に突出するように互いに平行な一対のリブ壁２５を設け、このリブ壁２５の間をリブ溝２６としている。リブ溝２６は、横並びの電池コア４の間に配設され、いいかえると、リブ溝２６の両側に電池コア４を配置して、電池コア４をケース５内の定位置に配置する。一対のリブ壁２５からなるリブ溝２６は、電池コア４をケース５内の定位置に配置しながら、横並びの電池コア４の間に断熱隙間７を設けることができる。さらに、リブ溝２６には、図３、図４及び図１２に示すように、リード線８を収納している。この構造は、リード線８を電池１に接続しているリード板６から確実に絶縁できる。リード線８とリード板６との間にリブ壁２５が配設されるからである。リード線８は絶縁被覆があるので、リード板６に接触してもショートすることはない。ただ、リード線８の絶縁被覆は、振動や衝撃で破損することがある。とくに、金属板からなるリード板６は、側縁が刃物のように絶縁被覆を破損することがある。リブ溝２６にリード線８を配線する構造は、リード線８をリブ溝２６で保護して、リード板６とのショートを確実に阻止できる。したがって、ケース５に一対のリブ壁２５からなるリブ溝２６を設ける構造は、このリブ溝２６でもって、電池コア４の間に断熱隙間７を設けて熱暴走を阻止し、さらに、電池コア４をケース５の定位置に配置して位置ずれを阻止し、さらにまた、リード線８がリード板６に接触するショートなども確実に阻止できる特徴がある。

ケース５は、周壁２１で分割している第１のケース５Ａと第２のケース５Ｂとからなる。第１のケース５Ａと第２のケース５Ｂは、四角形の平面プレート２０の周囲に周壁２１を設けている形状にプラスチックを成形している。図において下方にある第１のケース５Ａは、図１１に示すように、内面に突出してボス２２を設けている。上に位置する第２のケース５Ｂは、ボス２２にねじ込む止ネジ（図示せず）を挿通する貫通孔２３を平面プレート２０に設けている。このケース５は、第２のケース５Ｂの貫通孔２３に止ネジを挿通し、この止ネジを第１のケース５Ａに設けているボス２２にねじ込んで互いに連結される。

第１のケース５Ａは、その内面に突出して前述した一対のリブ壁２５を一体的に成形してリブ溝２６を設けている。さらに、ケース５は、その内部に、回路基板９を配置する回路基板スペース２７と、複数の電池コア４を配置する電池スペース２８とを設けている。第１のケース５Ａは、回路基板スペース２７に、回路基板９を定位置に配置する位置決めリブ２９を内面に突出して一体的に成形して設けている。

回路基板９は、電池１を充放電の電流をコントロールする保護回路を実現する電子部品を実装する。電池１をリチウムイオン二次電池とするパック電池は、保護回路が各々の電池電圧を検出して、充放電の電流をコントロールする。保護回路は、電池１の電圧が最低電圧まで低下すると、放電電流を遮断し、最高電圧まで上昇すると放電電流を遮断する。保護回路が各々の電池電圧を検出するために、電池１の端部電極に接続されるリード板６にリード線８を接続している。このリード線８はリブ溝２６に配線されて、回路基板９に接続される。回路基板９は、ネジ止めして第１のケース５Ａに固定され、あるいは、第１と第２のケースの内面に突出して設けられたボスに挟着されてケース５内に固定される。

さらに、保護回路は、電池温度を検出して、電池温度が最高温度まで上昇すると電流を遮断する。電池温度を検出するために、電池コア４の電池表面に熱結合状態に配置される長尺状感熱体３０を接続している。長尺状感熱体３０は両面を感熱部とし、図１０の断面図に示すように、各段の電池１の間に挟着されて、挟着するすべての電池１の表面に接触して熱結合される。

長尺状感熱体３０を、図１３と図１４に示す。図１３の長尺状感熱体３０は、電池１の異常温度で溶融する熱可溶性絶縁材３３を介して、第１の導電線３２Ａと第２の導電線３２Ｂからなる一対の導電線３２を長手方向に配設している。図１３に示す長尺状感熱体３０は、熱可溶性絶縁材３３を第１の導電線３２Ａを被覆するように配設して、第２の導電線３２Ｂを熱可溶性絶縁材３３の表面に螺旋状に巻回している。この長尺状感熱体３０は、第２の導電線３２Ｂを螺旋状に巻回するが、第２の導電線は、同軸ケーブルやシールド線のように網線を熱可溶性絶縁材の表面に筒状に配置することもできる。一対の導電線３２は、図３に示すように、一端を、コネクタ３６を介して回路基板９に接続すると共に、図示しないが、他端を開放している。この長尺状感熱体３０は、一対の導電線３２の短絡を検出して、電池１の異常温度を検出する。

熱可溶性絶縁材３３は、電池１の異常温度で溶融して、一対の導電線３２を短絡させる。したがって、この長尺状感熱体３０は、異常温度に温度上昇した電池１に加熱される部分で熱可溶性絶縁材３３を溶融して、一対の導電線３２をショートさせる。熱可溶性絶縁材３３の溶融温度と材質は、電池１の種類により最適温度に設定される。電池をニッケル水素電池やニッケルカドミウム電池とするパック電池は、熱可溶性絶縁材の溶融温度を８０℃ないし１００℃とする。また、電池をリチウムイオン二次電池とするパック電池は、熱可溶性絶縁材の溶融温度を９０℃ないし１２０℃とする。この温度で溶融する熱可溶性絶縁材として、ポリエチレン又はＰＥＴが使用される。ただし、熱可溶性絶縁材には、電池の異常温度で溶融されるすべての絶縁材、たとえばポリエチレン以外の熱可塑性プラスチック等も使用できる。

この長尺状感熱体３０は、いずれかの電池１の温度があらかじめ設定している最高温度よりも高くなると、熱可溶性絶縁材３３が溶融されて、一対の導電線３２をショートさせる。保護回路は、一対の導電線３２間の電気抵抗やショートを検出し、電気抵抗が設定値よりも小さく、あるいはショート状態を検出すると、電池温度が最高温度まで上昇したと判定して電池１の電流を遮断する。

長尺状感熱体は、一対の導電線のショートを検出するのに代わって、導電線の切断を検出して電池の異常温度を検出することもできる。図１４の長尺状感熱体３０は、熱可溶性の導電線３２を備える。熱可溶性の導電線３２は、低融点ハンダ等で実現される。この長尺状感熱体３０は、異常温度の電池１に加熱されて熱可溶性の導電線３２を溶融切断する。したがって、導電線３２の切断で電池１の異常温度を検出できる。保護回路は、長尺状感熱体３０の導電線３２が切断されたことを検出して、電池１の異常温度を検出する。

以上の長尺状感熱体３０は、一対の導電線３２を熱可溶性絶縁材３３で絶縁して配置する部分を感熱部とし、また、熱可溶性の導電線３２が感熱部となる。したがって、長尺状感熱体３０は、長手方向に連続して感熱部が設けられる。図９に示す長尺状感熱体３０は、図１３の断面斜視図に示すように、感熱部をテープ３１の中央に配置している。この長尺状感熱体３０は、２枚のテープ３１を互いに接続して、その間に感熱部を固定している。この長尺状感熱体３０は、粘着層（図示せず）でテープ３１をセルホルダー３の水平部１０の連結片１３に接着して、セルホルダー３の定位置に配置できる。長尺状感熱体３０がスリット１８の両端部の連結片１３に粘着層で接着する状態で、収納溝１２に電池１を配置すると、長尺状感熱体３０は電池表面に沿って湾曲されて、波形に変形される。直線状から波形に変形される長尺状感熱体３０は、復元力で電池表面に密着される。とくに、導電線３２に金属線を使用する長尺状感熱体３０は、導電線３２の金属線の復元力で電池表面に確実に密着される。また、熱可溶性絶縁材３３に弾性変形材を使用すると、熱可溶性絶縁材３３の復元力で電池表面に密着される。

さらに、粘着層や接着層を介して長尺状感熱体３０の両端をセルホルダー３の連結片１３に接着する状態で、収納溝１２に電池１を入れ、電池１で直線状の長尺状感熱体３０を波形に変形させる電池コア４は、収納溝１２に入れられる電池１で長尺状感熱体３０を弾性的に伸長する。電池１が、直線状の長尺状感熱体３０を波形に変形して全長を長く伸ばすからである。弾性的に伸長される長尺状感熱体３０は、収縮しようとする復元力によっても電池表面に密着される。したがって、セルホルダー３に円筒形電池を俵積み状態に配置する電池コア４は、電池１で長尺状感熱体３０を波形に変形して電池表面に沿う状態として、理想的な熱結合状態に保持できる。とくに、長尺状感熱体３０を長い距離で電池表面に熱結合に密着できる。ただし、本発明のパック電池は、電池を必ずしも俵積み状態に配置することなく、たとえば電池を碁盤格子状に配列し、上下の電池で長尺状感熱体を挟着して、長尺状感熱体を電池表面に熱結合状態に配置することもできる。

以上のパック電池は、以下のようにして組み立てられる。
（１）図８に示すように、２個のセルホルダー３を縦に連結する。２個のセルホルダー３は、連結片１３を介して連結される。互いに隣接するセルホルダー３は、一方の連結片１３に設けた係止フック１７を、他方の連結片１３に設けた係止孔１６に挿入して定位置に連結される。
（２）図９に示すように、２個のセルホルダー３を縦に連結する状態で、セルホルダー３のスリット１８に長尺状感熱体３０を配置する。長尺状感熱体３０は、たとえば、粘着層や接着層を介してセルホルダー３の両端の連結片１３に接着して定位置に固定し、あるいは、接着することなく定位置に配置される。
（３）図７に示すように、各々のセルホルダー３の収納溝１２に電池１を入れ、図１０に示すように、電池１で直線状の長尺状感熱体３０を波形に変形させる。
この状態で、長尺状感熱体３０は、両面から電池１で狭着されて、感熱部を電池表面に密着させる。
（４）図６に示すように、セルホルダー３の収納溝１２に配置された電池１の両端にリード板６をスポット溶接して接続する。２組の電池コア４の電池１に接続されるリード板６は、図６に示すように、隣接して連結するセルホルダー３を連結位置に配置して、各々の電池コア４を構成する電池１にリード板６をスポット溶接して接続する。縦に連結されるセルホルダー３は、対向する連結片１３を互いに積層して正確な位置に連結される。
（５）図３に示すように、第１のケース５Ａの電池スペース２８に同一平面にあって縦横に連結している４組の電池コア４を配置する。この状態で、電池コア４は、セルホルダー３の水平部１０をケース５の平面プレート２０と平行な姿勢とする。したがって、セルホルダー３の上段に配列される電池１は、ケース５の平面プレート２０と平行な面内に配設され、また、セルホルダー３の下段に配列される電池１も平面プレート２０と平行な面内に配設される。すなわち、各々の電池コア４は、上段の電池１を平面プレート２０と平行な面内で位置し、かつ下段の電池１も平面プレート２０と平行な面内で位置するように同一平面に配列してケース５に収納される。
この組み立て工程において、各々の電池コア４の間に断熱隙間７ができるように電池コア４がケース５にセットされる。また、電池コア４に接続しているリード線８は、リブ溝２６に配線される。電池コア４は、第１のケース５の内面にリブ溝２６を設けるためのリブ壁２５で、電池コア４の間に断熱隙間７ができるように定位置に配置される。
（６）第１のケース５Ａの回路基板スペース２７に回路基板９を配置し、この回路基板９にリード線８を接続する。さらに、長尺状感熱体３０を回路基板９に接続する。長尺状感熱体３０は、コネクタ３６を介して回路基板９に接続される。
さらに、リード板６は出力リード（図示せず）に接続され、あるいは、ケース５に設けられるコネクタ（図示せず）に接続される。
（７）図２に示すように、第１のケース５Ａと第２のケース５Ｂの周壁２１を当接させるように、第１のケース５Ａの上に第２のケース５Ｂを配置する。この状態で、第２のケース５Ｂの貫通孔２３に止ネジ（図示せず）を挿通し、止ネジを第１のケース５Ａに設けているボス２２にねじ込んで、止ネジでもって第２のケース５Ｂを第１のケース５Ａに連結する。この状態で、第１のケース５Ａと第２のケース５Ｂは周壁２１が互いに当接して、第１ケース５Ａの開口部は第２のケース５Ｂで閉塞される。

以上の工程で、複数の電池コア４を同一平面に配置してケース５に収納できる。さらに、図２のケース５は、図の鎖線で示す外ケース３５に収納して、図１に示すように自転車４０等の所定の位置にセットされる。

本発明の一実施例にかかるパック電池の使用例を示す側面図である。 本発明の一実施例にかかるパック電池の斜視図である。 図２に示すパック電池の内部構造を示す斜視図である。 図２に示すパック電池の内部構造を示す平面図である。 パック電池に内蔵される４個の電池コアの連結状態を示す斜視図である。 図５に示す電池コアの分解斜視図である。 ２個の電池コアの連結状態を示す底面斜視図である。 ２個のセルホルダーを連結する状態を示す底面斜視図である。 図８に示すセルホルダーに長尺状感熱体を配置する状態を示す底面斜視図である。 図７に示す電池コアのＡ−Ａ線断面図である。 第１のケースを示す斜視図である。 図５に示すパック電池のＡ−Ａ線断面図である。 長尺状感熱の一例を示す断面斜視図である。 長尺状感熱の他の一例を示す断面斜視図である。

符号の説明

１…電池
２…ホルダー
３…セルホルダー
４…電池コア
５…ケース ５Ａ…第１のケース
５Ｂ…第２のケース
６…リード板
７…断熱隙間
８…リード線
９…回路基板
１０…水平部
１１…垂直部
１２…収納溝
１３…連結片
１４…ネジ孔
１６…係止孔
１７…係止フック
１８…スリット
１９…切欠部
２０…平面プレート
２１…周壁
２２…ボス
２３…貫通孔
２５…リブ壁
２６…リブ溝
２７…回路基板スペース
２８…電池スペース
２９…位置決リブ
３０…長尺状感熱体
３１…テープ
３２…導電線 ３２Ａ…第１の導電線
３２Ｂ…第２の導電線
３３…熱可溶性絶縁材
３５…外ケース
３６…コネクタ
４０…自転車
４１…荷台
４２…モータ

Claims (7)

1. 複数の電池(1)と、複数の電池(1)を定位置に配置するホルダー(2)と、このホルダー(2)で定位置に配置される電池(1)の表面に感熱部を接触するように配設してなる長尺状感熱体(30)とを備えるパック電池であって、
   ホルダー(2)が、複数の電池(1)を平行な姿勢で複数段に配置すると共に、電池(1)の各段の間に長尺状感熱体(30)が挟着され、前記長尺状感熱体(30)は両面を感熱部として、両面の感熱部を挟着する電池(1)の表面に接触させてなることを特徴とするパック電池。
2. ホルダー(2)が複数の電池(1)を俵積み状態に配設しており、電池(1)の間に挟着される長尺状感熱体(30)を電池表面に沿う波形としてなる請求項１に記載されるパック電池。
3. ホルダー(2)が、水平部(10)の両面に垂直部(11)を突出するように設けて、水平部(10)と垂直部(11)とで電池(1)の表面に沿う内形の収納溝(12)を両面に設けており、
   さらに、水平部(10)には長尺状感熱体(30)を配置するスリット(18)を開口して、このスリット(18)に長尺状感熱体(30)を配置している請求項１に記載されるパック電池。
4. 前記長尺状感熱体(30)が、電池(1)の異常温度で溶融する熱可溶性絶縁材(33)を介して一対の導電線(32)を長手方向に配設しており、電池(1)の異常温度を熱可溶性絶縁材(33)の溶融のよる一対の導電線(32)を短絡として検出する請求項１に記載されるパック電池。
5. 前記長尺状感熱体(30)の一対の導電線(32)が第１の導電線(32A)と第２の導電線(32B)からなり、前記熱可溶性絶縁材(33)は第１の導電線(32A)を被覆するように配設され、かつ、前記第２の導電線(32B)が熱可溶性絶縁材(33)の表面に螺旋状に巻回されてなる請求項４に記載されるパック電池。
6. 前記熱可溶性絶縁材(33)が、９０±１０℃の範囲で溶解するポリエチレンあるいはＰＥＴである請求項４に記載されるパック電池。
7. 前記長尺状感熱体(30)が、熱可溶性の導電線(32)を備えており、電池(1)が異常温度に達すると導電線(32)が溶融切断され、導電線(32)の切断で電池(1)の異常温度が検出されるようにしてなる請求項１に記載されるパック電池。

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