JP2011028871A

JP2011028871A - パック電池

Info

Publication number: JP2011028871A
Application number: JP2009170791A
Authority: JP
Inventors: Katsuji Mizuta; 克二水田
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2009-07-22
Filing date: 2009-07-22
Publication date: 2011-02-10
Anticipated expiration: 2029-07-22
Also published as: JP5490459B2; CN101964408A

Abstract

【課題】コストアップを抑えながら、高い耐衝撃性を有するパック電池を提供する。
【解決手段】パック電池は、内部に収納空間が設けられたケースと、ケースの収納空間に収納される複数の素電池と、素電池間を接続するリード板とを備える。リード板１０１ａは、平板状であって、一の素電池の端子に接続される領域Ａと、もう一方の素電池の端子に接続される領域Ｂと、領域Ａと領域Ｂとを連結する連結領域Ｃとが、一体に設けられている。リード板１０１ａにおける連結領域Ｃは、領域Ａと領域Ｂとの中心Ｐ_１，Ｐ_２を結ぶ仮想直線Ａ_Ｘ３から逃げる状態に、上部が連結されたハの字状、またはコの字状、またはＵ字状の形状となっている。
【選択図】図５

Description

本発明は、パック電池に関し、特に、収納されている複数の素電池間を接続するリード板の形状に関する。

ポータブル型トランシーバなどの通信機器や電動工具、さらには電動アシスト自転車、ハイブリッド自動車、電気自動車など幅広い用途にパック電池が用いられている（特許文献１〜３）。これらの用途に用いられるパック電池の多くは、複数の円筒型素電池を、直列もしくは並列、または直並列に接続した状態で、ケース内に収納した構成を採用する。従来技術に係る素電池の接続形態について、図６を用い説明する。

図６に示すように、パック電池では、２本の円筒型素電池９００ａ，９００ｂを、Ｙ軸方向に各々の筒芯を合わせ、且つ、Ｘ軸方向に隣接する状態で並設させている。そして、円筒型素電池９００ａ，９００ｂの端子間がリード板９０１を介して接続されている。
リード板９０１は、短冊状をした金属板であって、一方の端部分９０１ａで円筒型素電池９００ａの一端面にスポット溶接し、他方の端部分９０１ｂで円筒型素電池９００ｂの一端面にスポット溶接されている。図６に示す例では、２本の円筒型素電池９００ａ，９００ｂが、互いの外周面同士が当接された状態で、リード板９０１を介して直列接続されている。

特開２００１−２９１５００号公報特開２００５−９３３６３号公報特開２００８−２８７９９３号公報

しかしながら、上記従来技術に係るパック電池では、落下などにより外部から衝撃が加わった場合に、図６に矢印で示すように、円筒型素電池９００ａ，９００ｂには、Ｚ軸方向に振動する力が加わることになり、これによりリード板９０１と各円筒型素電池９００ａ，９００ｂとの接合箇所が外れてしまう事態が生じることが考えられる。特に、トランシーバなどのポータブル機器に用いられるパック電池では、高い耐衝撃性が求められ、外部からの衝撃に対しても素電池間の接続が外れないようにすることが必要である。

ただし、素電池とリード板との接続箇所数を増やすことは、作業効率の低下を招き、パック電池のコストアップに繋がるので、採用することは困難である。
本発明は、コストアップを抑えながら、高い耐衝撃性を有するパック電池を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係るパック電池は、内部に収納空間が設けられたケースと、ケースの収納空間に収納される複数の素電池と、複数の素電池間の接続に供されるリード板とを備え、次の特徴を有する。
本発明に係るパック電池では、複数の素電池から、互いに隣接する第１の素電池と第２の素電池とを抽出してみるとき、第１の素電池と第２の素電池とが、互いの外周面同士が当接された状態で配されている。そして、第１の素電池と第２の素電池とを接続するリード板は平板状であって、第１の素電池の端子に接続された第１の接続領域と、第１の接続領域に対して距離をあけて配され、第２の素電池の端子に接続された第２の接続領域と、第１の接続領域と前記第２の接続領域とを連結する連結領域とが、一体に設けられている。リード板における連結領域は、第１の接続領域の中心と第２の接続領域の中心とを結ぶ仮想直線から逃げる状態に、上部が連結されたハの字状、またはコの字状、またはＵ字状の形状で形成されている。

本発明に係るパック電池では、第１の素電池と第２の素電池との間の接続に供されているリード板が、第１の接続領域と第２の接続領域との間に連結領域を有する。そして、リード板における連結領域は、上記仮想直線を逃げる状態に、上部が連結されたハの字状、またはコの字状、またはＵ字状の形状とされているので、外部からの衝撃付加により素電池が振動する場合にも、連結領域を中心にリード板が撓み、衝撃に対する緩衝領域として機能する。このため、本発明に係るパック電池では、第１の素電池および第２の素電池とリード板との各接続にかかる衝撃が、リード板における連結領域で緩衝されるので、接続箇所が外れ難い。

具体的には、上述のように、落下などによってパック電池に外部から衝撃が加わった場合に、各素電池は、隣接する素電池との接続方向に対して交差する方向に移動あるいは振動する。このとき、図６に示すような従来技術に係る短冊状のリード板を用いている場合には、素電池とリード板との接続箇所（スポット溶接部）にせん断力が作用し、接続外れを生じ易い。

これに対して、本発明に係るパック電池では、リード板における連結領域を、上記仮想直線から逃げる状態に、上部が連結されたハの字状、またはコの字状、またはＵ字状の形状としているので、当該部分が上記衝撃に対して当該部分の弾性変形により衝撃を吸収する。よって、本発明に係るパック電池では、上記接続箇所にかかるせん断力が緩和されるので、従来技術に係るパック電池よりも高い耐衝撃性を有する。

また、本発明に係るパック電池では、リード板に上記形状の連結領域を設けることにより高い耐衝撃性を得ることができるので、リード板と素電池との間の溶接点を増やす必要がなく、製造における工数が増えることがなく、コストアップに繋がることがない。
また、本発明に係るパック電池では、リード板は平板状であって、ケース内における無駄なスペースが生じることも抑制される。例えば、リード板において、連結領域の代わりに蛇腹状に形成した領域を設けることもできるが、この場合には、蛇腹状とするためのリード板の厚み方向でのスペースが必要となるが、本発明では、本発明に係るリード板は平板状であるので、連結領域を蛇腹状とする場合などに比べて無駄なスペースを生じることがない。また、打ち抜き加工などにより平板状のリード板は作製できるので、打ち抜き後にプレス加工などを必要とする３次元構造のリード板を採用する場合に比べて、リード板を作製するための工数という観点から優れる。

従って、本発明に係るパック電池は、コストアップを伴わず、高い耐衝撃性を有する構造である。
本発明に係るパック電池では、例えば、次のようなバリエーションを採用することができる。
上記本発明に係るパック電池では、リード板の連結領域において、縁辺同士の突き合わせ部分が曲率加工（Ｒ加工）されているという構成を採用することもできる。連結領域の縁辺同士の突き合わせ部分を曲率加工することにより、外部からの衝撃が加わった場合にも当該突き合わせ部分からのクラック等の伸展が抑制でき、また、応力集中を抑制することもできる。

また、上記本発明に係るパック電池では、複数の素電池の各々が、円筒状の外観形状を有し、互いに同一形状であって、リード板における連結領域が、第１の素電池および第２の素電池の端面同士により形成される包絡領域内に収まるように、その形状およびサイズが設定されているという構成を採用することができる。
なお、上記における「包絡領域内に収まる」とは、隣接して配された第１の素電池と第２の素電池とを、各素電池の円形の端面に対し直交する軸方向外側から見るときに、外接する２本の仮想直線を引く場合において、リード板における連結領域が、これら２本の仮想直線の間に収まっていることを意味する。

実施の形態に係るパック電池１の外観構成を示す斜視図である。パック電池１の内部構成を示す展開斜視図である。パック電池１の構成中に含まれるコアパック１０の構成を示す斜視図である。（ａ）は、コアパック１０の一部を拡大して示す部分斜視図であり、（ｂ）は、素電池１００ａ，１００ｂに対するリード板１０１ａの接続関係を示す展開斜視図である。リード板１０１ａの構成を示す平面図である。従来技術に係る素電池９００ａ，９００ｂとリード板９０１との接続構成を示す斜視図である。

以下では、本発明を実施するための形態について、一例を示して説明する。なお、以下の説明で用いる実施の形態は、本発明の構成および作用・効果を分かりやすく説明するために用いる一例であって、本発明は、その本質的部分以外に以下の形態に何ら限定を受けるものではない。
［実施の形態］
１．パック電池１の外観構成
実施の形態に係るパック電池１の外観構成について、図１を用い説明する。

図１に示すように、パック電池１は、各コーナーがＲ加工された直方体形状の外観を有する。図１では、パック電池１の外観の内、上側のケース部材１１が図示され、下側のケース部材については、Ｚ軸方向下側に隠れている。
ケース部材１１におけるＸ軸方向左端の端辺の近傍には、５つの窓部１１ａ〜１１ｅが設けられており、各々から充電端子１０４ａ〜１０４ｅの一部が露出している。一方、ケース部材１１におけるＸ軸方向右側の端面にも、３つの窓部１１ｆ〜１１ｈが設けられており、各々から放電端子１０５ｆ〜１０５ｈが露出している。

２．パック電池１の内部構成
パック電池１の内部構成について、図２および図３を用い説明する。
図２に示すように、パック電池１では、ケース部材１１とケース部材１２とにより構成される内部空間に、６本の素電池１００ａ〜１００ｆを構成要素として含むコアパック１０が収納されている。６本の素電池１００ａ〜１００ｆは、互いに同じ円筒形の外観形状を有しており、筒芯がＹ軸方向に沿うように互いの外周面同士が当接された状態で並設されている。

なお、パック電池１では、ケース部材１１およびケース部材１２は、ともに樹脂材料から構成されている。
内部空間には、コアパック１０の他に、ケース部材１１とコアパック１０との間に介挿された両面粘着テープ１３も収納されている。さらに、Ｚ軸方向の下側のケース部材１２には、８つの通気孔１２ａ〜１２ｇが開けられており、各通気孔１２ａ〜１２ｇには、防水透湿シート１４ａ〜１４ｈが貼着されている。防水透湿シート１４ａ〜１４ｈは、防水機能と透湿機能とを兼ね備える。防水透湿シート１４ａ〜１４ｈは、例えば、ポリテトラフルオレエチレンを延伸加工したフィルムと、ポリウレタンポリマーとを複合化することで得られたシート材からなる。

コアパック１０は、６本の素電池１００ａ〜１００ｆが、各間を４つのリード板１０１ａ〜１０１ｄとブレーカ素子１０２とにより、６直接続されている。具体的には、素電池１００ａと素電池１００ｂとがリード板１０１ａを介して直列接続され、素電池１００ｂと素電池１００ｃとがリード板１０１ｂを介して直列接続され、素電池１００ｃと素電池１００ｄとがリード板１０１ｃを介して直列接続され、素電池１００ｄと素電池１００ｅとがブレーカ素子１０２を介して直列接続され、素電池１００ｅと素電池１００ｆとがリード板１０１ｄを介して直列接続されている。

なお、ブレーカ素子１０２は、素子本体部１０２ａの両端から素子リード１０２ｂ，１０２ｃが延出された構成を有し、素子リード１０２ｂの先端部分が素電池１００ｄの端面に形成された極端子に接続され、他方の素子リード１０２ｃの先端部分が素電池１００ｅの端面における極端子に接続されている。また、ブレーカ素子１０２と素電池１００ｄ，１００ｅの外周面との間には、絶縁板１１０が介挿されている。

並設された６本の素電池１００ａにＺ軸方向下側には、波形状に曲折加工された絶縁板１１３が当接され、素電池１００ａおよび素電池１００ｆの各側方には、各外周面に沿うように弧状に加工された絶縁板１１１，１１２がそれぞれ当接されている。
図２に示すように、６本の素電池１００ａ〜１００ｆに対しては、絶縁板１１１〜１１３を介して、フレーム状の端子ユニット１０３が配置されている。端子ユニット１０３は、充電端子１０４ａ〜１０４ｅ、放電端子１０５ｆ〜１０５ｈ、サーミスタ素子１０６、ダイオード素子１０７、ブレーカ素子１０８が、リード板１０３ａ〜１０３ｄ，・・により接続され構成されている。また、端子ユニット１０３に対しては、Ｘ軸方向左側にロックレバー１０９が取り付けられている。

図３に示すように、コアパック１０では、素電池１００ａ〜１００ｆに対して、間に大きなスペースをあけることなく、Ｚ軸方向の下側およびＸ軸方向の左右両側を取り囲むように、端子ユニット１０３が配されている。充電端子１０４ａ〜１０４ｅは、絶縁板１１１を介した状態で、素電池１００ａの外周面上に配置され、放電端子１０５ｆ〜１０５ｈは、絶縁板１１２，１１３を介した状態で素電池１００ｆの外周面側方に配置されている。

３．リード板１０１ａ〜１０１ｄ
先ず、素電池１００ａ，１００ｂとリード板１０１ａとの接続について、図４を用い説明する。
図４（ａ）に示すように、リード板１０１ａは、素電池１００ａにおける手前側端面に形成された正極端子、および素電池１００ｂにおける手前側端面に対し、スポット溶接により接続されている。

図４（ｂ）に示すように、リード板１０１ａは、素電池１００ａに対し正極端子においてのみ接続し、他の部分には接触しないようになっている。なお、素電池１００ａとリード板１０１ａとの間において、スポット溶接する箇所を除く部分に絶縁板を介挿させることもできる。
４．リード板１０１ａ〜１０１ｄの形状
リード板１０１ａ〜１０１ｄの形状について、リード板１０１ａを一例として、図５を用い説明する。

図５に示すように、リード板１０１ａは、一枚の導電性平板からなり、平面視において、素電池１００ａおよび素電池１００ｂのそれぞれとの接続のための領域Ａおよび領域Ｂが、素電池１００ａと素電池１００ｂとの配列ピッチに合わせて設けられている。即ち、領域Ａおよび領域Ｂの各中心Ｐ_１，Ｐ_２は、これらを通る軸Ａ_Ｘ１，Ａ_Ｘ２間のピッチが、コアパック１０における素電池１００ａと素電池１００ｂとのピッチに相当している（図３を参照）。

なお、領域Ａおよび領域Ｂには、渦電流の発生を防止するためのスリット１０１ａ_１およびスリット１０１ａ_２が開けられている。
リード板１０１ａでは、領域Ａおよび領域Ｂと、これらの間を連結する連結領域Ｃとが一体に形成されている。連結領域Ｃは、中心Ｐ_１と中心Ｐ_２とを結ぶ仮想直線Ａ_Ｘ３に対し、上部が連結されたハの字状、またはコの字状、またはＵ字状に迂回した形状で形成されている（入江状部分Ｃ_１）。即ち、本実施の形態に係るリード板１０１ａは、上記従来技術に係るリード板９０１のように、単なる短冊状のものではなく、全体として、上部が連結されたハの字状、あるいは、八の字状、またはＵ字状に形成されている。

また、図５に示すように、リード板１０１ａでは、連結領域Ｃ内における各縁辺同士の突き合わせ部分が曲率をもって形成されている。具体的には、連結領域Ｃにおける入江状部分Ｃ_１の最も奥まった箇所は、曲率Ｒ_１で形成され、領域Ａおよび領域Ｂに続く各部分は、曲率Ｒ_２および曲率Ｒ_３で形成されている。
なお、図５では、リード板１０１ａを一例に説明したが、他のリード板１０１ｂ〜１０１ｄについても同一構成となっている。

５．優位性
本実施の形態に係るパック電池１では、コアパック１０におけるリード板１０１ａ〜１０１ｄの連結領域Ｃを、上部が連結されたハの字状、またはコの字状、またはＵ字状としているので（図５を参照）、当該連結領域Ｃが落下などに起因する衝撃（図５における矢印Ｆ）に対して弾性変形することで衝撃を吸収する機能を有する。よって、パック電池１では、高い耐衝撃性を有する。

また、パック電池１では、リード板１０１ａ〜１０１ｄに上記のような、上部が連結されたハの字状、またはコの字状、またはＵ字状の連結領域Ｃを設けることにより高い耐衝撃性を得ることができるので、リード板１０１ａ〜１０１ｄと素電池１００ａ〜１００ｆとの間の溶接点（スポット数）を増やす必要がなく、製造における工数が増えることがなく、コストアップを抑制することができる
また、パック電池１におけるリード板１０１ａ〜１０１ｄは、平板状でも上記のように衝撃吸収機能を有するので、衝撃吸収のために蛇腹状の連結領域などを形成する場合に比べて、ケース内における無駄なスペースが生じることも抑制される。

また、本実施の形態に係るパック電池１では、リード板１０１ａ〜１０１ｄにおける連結領域Ｃが、Ｘ軸方向に直列配置された６本の素電池１００ａ〜１００ｆに対し、それらの円形の端面で構成される包絡領域内に収まるように、その形状およびサイズが設定されている。このため、リード板１０１ａ〜１０１ｄの連結領域Ｃにより無駄なスペースを必要とせず、全体としての小型化および高スペース効率化に優れている。

なお、上記における「包絡領域内に収まる」とは、上述と同様に、隣接して配された６本の素電池１００ａ〜１００ｆを、各素電池の円形の端面に対し直交する軸方向外側から見るときに、外接する２本の仮想直線を引く場合において、リード板１０１ａ〜１０１ｄにおける連結領域Ｃが、これら２本の仮想直線の間に収まっていることを意味する。
また、パック電池１における平板状のリード板１０１ａ〜１０１ｄは、打ち抜き加工などにより少ない工数を以って作製できるので、打ち抜き後にプレス加工などを必要とする３次元構造のリード板を採用する場合に比べて、リード板を作製するための工数という観点から優れる。

また、パック電池１におけるリード板１０１ａ〜１０１ｄでは、連結領域Ｃにおいて、縁辺同士の突き合わせ部分が曲率Ｒ_１，Ｒ_２，Ｒ_３を以って形成されているので、外部からの衝撃が加わった場合にも当該突き合わせ部分からクラック等の伸展が抑制され、また、突き合わせ部分への応力集中も抑制される。
［その他の事項］
上記実施の形態では、素電池１００ａ〜１００ｆの各々が、円筒形の外観形状を有することとしたが、これ以外にも角形の外観形状の素電池を採用することもできる。また、上記実施の形態１では、６本の素電池１００ａ〜１００ｆを内蔵する構成を一例として採用したが、内蔵する素電池の数はこれに限定されるものではなく、５本以下であってもよく、逆に７本以上とすることもできる。

また、上記実施の形態では、リード板１０１ａ〜１００ｄにおける連結領域Ｃの形状を略コの字状としたが、より丸味をもたせて、Ｕの字状とすることもできる。逆に、連結領域Ｃにおける縁辺同士の突き合わせ部分については、必ずしも図５に示すような曲率Ｒ_１，Ｒ_２，Ｒ_３をもたせる必要はなく、テーパーカットするだけでもよい。
また、パック電池１では、内部において、６本の素電池１００ａ〜１００ｆが６直接続されている形態を一例として採用したが、これ以外にも、並列接続あるいは直並列接続した構成を採用することもできる。

また、上記実施の形態では、一つのリード板により２本の素電池を接続する構成としたが、一つのリード板で３本以上の素電池を接続する構成とすることもできる。この場合にも、各素電池との接続領域間に、図５に示すような連結領域Ｃを設けることによって、上記同様の効果を奏することができる。

本発明は、通信機器を始めとするポータブル機器の電源として、高い耐衝撃性を有し、コスト面で優位なパック電池を実現するのに有用である。

１．パック電池
１０．コアパック
１１，１２．ケース部材
１３．両面粘着テープ
１４ａ〜１４ｈ．防水透湿シート
１００ａ〜１００ｆ．素電池
１０１ａ〜１０１ｄ．リード板
１０２．ブレーカ素子
１０３．端子ユニット
１０３ａ〜１０３ｄ．リード板
１０４ａ〜１０４ｅ．充電端子
１０５ｆ〜１０５ｈ．放電端子
１０６．サーミスタ素子
１０７．ダイオード素子
１０８．ブレーカ素子
１０９．ロックレバー
１１０〜１１３．絶縁板

Claims

内部に収納空間が設けられたケースと、前記収納空間に収納される複数の素電池と、前記複数の素電池間の接続に供されるリード板とを備えるパック電池であって、
前記複数の素電池から、互いに隣接する第１の素電池と第２の素電池とを抽出してみるとき、
前記第１の素電池と前記第２の素電池とは、互いの外周面同士が当接された状態で配されており、
前記第１の素電池と前記第２の素電池とを接続するリード板は、平板状であって、前記第１の素電池の端子に接続された第１の接続領域と、前記第１の接続領域に対して距離をあけて配され、前記第２の素電池の端子に接続された第２の接続領域と、前記第１の接続領域と前記第２の接続領域とを連結する連結領域とが、一体に設けられてなるものであり、
前記連結領域は、前記第１の接続領域の中心と前記第２の接続領域の中心とを結ぶ仮想直線から逃げる状態に、上部が連結されたハの字状、またはコの字状、またはＵ字状の形状で形成されている
ことを特徴とするパック電池。
前記連結領域では、縁辺同士の突き合わせ部分が曲率加工されている
ことを特徴とする請求項１に記載のパック電池。
前記複数の素電池の各々は、円筒状の外観形状を有し、互いに同一形状であって、
前記リード板は、前記連結領域が、前記第１の素電池および前記第２の素電池の端面同士により形成される包絡領域内に収まるように、その形状およびサイズが設定されている
ことを特徴とする請求項１または２に記載のパック電池。
前記複数の素電池は、全ての筒軸同士が平行となるように、並設されている
ことを特徴とする請求項１から３の何れかに記載のパック電池。