JP2011134540A - 円筒形の電池パック - Google Patents

Abstract

【課題】ケースの外形を筒状として、基板を内蔵しつつも外形の小型化を図る。
【解決手段】電池セル２６の収納空間２８を設けた第一電池ブロック２１と、第一電池ブロック２１を複数、長さ方向に積層したコアブロック２０と、収納空間２８に収納される電池セル２６の放電を制御するための制御回路を実装した平板状の基板３０と、コアブロック２０と基板３０を収納する外形を断面視略線対称の筒形とする外ケース１０とを備える。外ケース１０の断面視において、該筒状の側面に沿うように湾曲して、縦方向に並べて配置される電池セル群２７Ｂと、中央側において、縦方向に略直線状に並べて配置される電池セル群２７Ａと、を配置し、中央に配置された電池セル群２７Ａが、湾曲配置される電池セル群２７Ｂよりも低い位置に配置され、かつ中央に配置された電池セル群２７Ａの上方に基板３０が配置されるよう、収納空間２８が第一電池ブロック２１内に設ける。
【選択図】図４

Description

本発明は、複数の円筒形電池を内蔵する外形円筒形の電池パックに関し、特に外形を小型化可能な電池パックに関する。

電動自転車やアシスト自転車など、駆動に大電流を要する用途に、複数の電池セルを内蔵して電圧を高めた電池パックが使用される。特に近年の大出力化の要求と、携行に容易な小型、軽量化の要求に応えることのできる電池パックが求められている。

このような電池パックでは、従来はスペース効率に優れた角形電池が用いられることが多かった。円筒形電池では、電池を多数並べて配置すると、電池同士の間に隙間が生じて、外形が大きくなるからである。一方で、デザイン上の観点から、外形を円筒状とした電池パックも求められている。

特開２００８−３４２９６号公報 特開２００３−４５５０５号公報 特開２００７−２１３９３９号公報

しかしながら、電池パックには電池セルのみならず、電池セルの放電を制御する放電回路や保護回路を実装した基板を内蔵する必要がある。この場合、基板は通常平板状であることから、外形を円筒形とするケースに平板を配置しようとすれば、電池セルとの配置バランスが悪くなり、外形が大型化する傾向にあった。特に、大出力の電池パックでは多数の電池セルを内蔵する必要があり、この場合に小型化を維持しつつ基板を配置するスペースを確保することは容易でなかった。

本発明は、従来のこのような背景に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、ケースの外形を円筒形として、基板を内蔵しつつも外形の小型化を図ることのできる電池パックを提供することにある。

課題を解決するための手段及び発明の効果

上記目的を達成するために、本発明の第１の電池パックによれば、外形を筒形とし、内部に円柱状の電池セル２６を、円柱状の延在方向が前記筒形の開口方向と一致する姿勢として収納する複数の収納空間２８を設けた第一電池ブロック２１と、前記第一電池ブロック２１を複数、長さ方向に積層したコアブロック２０と、前記収納空間２８に収納される電池セル２６の放電を制御するための制御回路を実装した平板状の基板３０と、前記コアブロック２０と基板３０を収納する外形を断面視略線対称の筒形とする外ケース１０と、を備える電池パックであって、前記外ケース１０の断面視において、該筒状の側面に沿うように湾曲して、縦方向に並べて配置される電池セル群２７Ｂと、中央側において、縦方向に略直線状に並べて配置される電池セル群２７Ａと、を配置し、中央に配置された電池セル群２７Ａが、湾曲配置される電池セル群２７Ｂよりも低い位置に配置され、かつ中央に配置された電池セル群２７Ａの上方に前記基板３０が配置されるよう、前記収納空間２８が前記第一電池ブロック２１内に設けることができる。これにより、円筒形の外ケース内部に効率よく円筒形の電池と、平板状の基板とを配置でき、外ケースの大型化を回避してバランスよく小型化を図ることができる。

また、第２の電池パックによれば、一方向に延在された円柱状の複数の電池セル２６と、外形を筒形とし、内部に前記円柱状の電池セル２６を、円柱状の延在方向が前記筒形の開口方向と一致する姿勢として収納する複数の収納空間２８を設けた第一電池ブロック２１と、前記第一電池ブロック２１を複数、長さ方向に積層したコアブロック２０と、前記電池セル２６の放電を制御するための制御回路を実装した平板状の基板３０と、前記コアブロック２０と基板３０を収納する外形を断面視略線対称の筒形とする外ケース１０と、を備える電池パックであって、前記外ケース１０の断面視において、該筒状の側面に沿うように湾曲して、縦方向に並べて配置される電池セル群２７Ｂと、中央側において、縦方向に略直線状に並べて配置される電池セル群２７Ａと、を配置し、中央に配置された電池セル群２７Ａが、湾曲配置される電池セル群２７Ｂよりも低い位置に配置され、かつ中央に配置された電池セル群２７Ａの上方に前記基板３０を配置させることができる。これにより、円筒形の外ケース内部に効率よく円筒形の電池と、平板状の基板とを配置でき、外ケースの大型化を回避してバランスよく小型化を図ることができる。

さらに、第３の電池パックによれば、さらに前記コアブロック２０は、隣接する第一電池ブロック２１同士が、ヒンジ部材２４を介して折曲自在に連結されてなり、さらに前記ヒンジ部材２４は一の第一電池ブロック２１において、左右に隣接する第一電池ブロック２１に対して各々異なる位置に設けることができる。これにより、第一電池ブロックを交互に異なる側で連結してジグザグ状に折曲でき、第一電池ブロック端面で行われる作業を効率よく纏めて行うことができ、作業性を向上できる利点が得られる。

さらにまた、第４の電池パックによれば、前記ヒンジ部材２４に、隣接する第一電池ブロック２１同士を電気的に接続する折曲リード板４２を配置することができる。これにより、第一電池ブロック同士を連結するために必要なヒンジ部材に併せて電気的接続を担うリード板を配置できる。

さらにまた、第５の電池パックによれば、さらに各第一電池ブロック２１は、内部で中央側の電池セル群２７Ａと側面側の電池セル群２７Ｂとの間に、ねじ穴５２を設けており、各第一電池ブロック２１同士を、前記ヒンジ部材２４を折曲して積層状態に重ねた状態で、前記ねじ穴５２を介して一の貫通ねじ５０で貫通するよう構成できる。これにより、一本の貫通ねじで複数の第一電池ブロックを積層状態に固定でき、機械的強度を向上できる。

さらにまた、第６の電池パックによれば、前記第一電池ブロック２１が、複数の電池セル２６よりなる電池セル群２７を奇数個備えており、これら電池セル群２７は、互いに平行姿勢で配置されると共に、隣接する電池セル群２７同士の正負端子が互いに逆向きとなる姿勢に配置されており、さらに隣接する電池セル群２７の、略同一平面に並ぶ正負極性が逆の端子同士を接続することで、電池セル群２７同士を相互に直列に接続することができる。これにより、第一電池ブロックは、一方の端面に正負いずれかの電極が位置し、他方の端面に他方の電極が位置するため、複数の第一電池ブロック同士を直列に接続する際の接続部位が干渉せず、第一電池ブロックを複数接続する構成に際しての配線をスムーズに行える利点が得られる。

さらにまた、第７の電池パックによれば、さらに、前記奇数個の第一電池ブロック２１の内、少なくともいずれかの端縁に位置する第一電池ブロック２１に接続される第二電池ブロック２２を備え、前記第二電池ブロック２２に含まれる電池セル２６の本数が、第一電池ブロック２１よりも少なくできる。これにより、電池セルを配置しない残ったスペースに他の部材を効率よく配置できる。

さらにまた、第８の電池パックによれば、さらに、前記第二電池ブロック２２に、電池パックの出力用端子コネクタ１６を設けることができる。これにより、電池セルの本数の少ない第二電池ブロックの空きスペースを利用して、出力用端子コネクタを配置することができ、外形のサイズを変更することなく必要な出力用端子コネクタを配置できる。

さらにまた、第９の電池パックによれば、前記基板３０が、前記ケースの延長方向と一致するように延長された形状であり、前記コアブロック２０の上面を、前記基板３０を載置する平面状に形成することができる。これにより、コアブロックの上面に基板を載置して配置でき、円筒形の外ケースの内側に電池セルと基板とをコンパクトに収納できる。

さらにまた、第１０の電池パックによれば、前記第一電池ブロック２１に、３つの電池セル群２７を含めることができる。これにより、３列の電池セル群を円筒状の第一電池ブロックの中央と両側にバランスよく配置し、さらに奇数個の電池セル群を直列に接続して、第一電池ブロックの両端面に異なる電極を位置させることができ、複数の第一電池ブロックの積層に適した形態が提供される。

さらにまた、第１１の電池パックによれば、前記外ケース(10)の断面視筒形形状を、左右対称とすることができる。

さらにまた、第１２の電池パックによれば、前記外ケース(10)の断面視筒形形状を、略円筒形とすることができる。

さらにまた、第１３の電池パックによれば、前記円柱状電池をリチウムイオン二次電池とできる。

さらにまた、第１４の電池パックによれば、前記収納空間２８の一部に、電池セル２６が収納されない構成とできる。これにより、すべての収納空間に電池セルを挿入する必要がなく、必要な数の電池セルのみを必要な収納空間に挿入して、出力電圧を調整できる。

さらにまた、第１５の電池パックによれば、前記電池パックを自転車の駆動用の電源装置として利用できる。

本発明の一実施の形態に係る電池パックを示す外観図である。 図１の電池パックから端面板を外した状態を示す分解斜視図である。 図２のコアブロックを示す外観図である。 コアブロックの横断面図である。 コアブロックの縦断面図である。 第一電池ブロックを示す斜視図である。 図６の第一電池ブロックからリード板を外した状態を示す分解斜視図である。 第二電池ブロックを示す斜視図である。 コアブロックから基板を外した状態を示す分解斜視図である。 第一電池ブロック同士を連結するヒンジ部材を折曲する状態を示す斜視図である。 ヒンジ部材で第一電池ブロック同士を折曲して、電極端面が同一面に並ぶ姿勢とした状態を示す斜視図である。 ヒンジ部材の拡大図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための電池パックを例示するものであって、本発明は電池パックを以下のものに特定しない。なお、特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。特に実施の形態に記載されている構成部材の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。また、一部の実施例、実施形態において説明された内容は、他の実施例、実施形態等に利用可能なものもある。

図１〜図１２に、本発明の一実施の形態に係る電池パック１００を示す。これらの図において図１は電池パックの外観図、図２は図１の電池パックから端面板を外した状態を示す分解斜視図、図３は図２のコアブロックを示す外観図、図４はコアブロックの横断面図、図５はコアブロックの縦断面図、図６は第一電池ブロックの斜視図、図７は図６の第一電池ブロックからリード板を外した状態を示す分解斜視図、図８は第二電池ブロックの斜視図、図９はコアブロックから基板を外した状態を示す分解斜視図、図１０は第一電池ブロック同士を連結するヒンジ部材を折曲する状態を示す斜視図、図１１はヒンジ部材で第一電池ブロック同士を折曲して、電極端面が同一面に並ぶ姿勢とした状態を示す斜視図、図１２はヒンジ部材の拡大図を、それぞれ示している。これらの図に示す電池パック１００は、電動アシスト自転車用の電池パックを例示している。このため電池パック１００は外形を構成する外ケース１０をほぼ円筒状とし、自転車に固定するための固定部材１２として、コ字状に折曲した固定片を、左右対称に一対に離間させ、さらに縦方向に二連に並べて設けている。これにより、自転車側に設けられた板状の連結部材をコ字状の開口部にガイドされるように挿入して、電池パック１００を容易に自転車に装着できる。なお固定部材がこの構成に限定されるものでなく、既知の、或いは将来開発される種々の連結機構が適宜利用できる。また外ケースの断面視形状は、円筒状に限られず、略線対称の筒形が種々利用でき、例えば湾曲した断面の筒状、多角形の筒状とすることもできる。また線対称とは、左右対称の他、上下対称、あるいは上下左右対称とすることもできる。
（外ケース１０）

この電池パック１００は、図１のような円筒形の外ケース１０の両端面を、それぞれ端面板１４で閉塞し、内部に、図２及び図４に示すようにコアブロック２０を収納している。外ケース１０は、強度と放熱性に優れた、例えばアルミニウム等の金属製とする。また端面板１４は外ケース１０の開口端を閉塞できるよう、開口部と同じ円形状に形成される。さらにその材質は、外ケース１０と同様、耐久性と放熱性に優れた金属製とする。この端面板１４は四隅をねじ止めして、外ケース１０に固定される。また端面板１４の一方（図２において左側の端面板１４Ａ）には、出力用端子コネクタ１６を設けている。
（コアブロック２０）

コアブロック２０は、図３の斜視図及び図５の縦断面図に示すように、複数の第一電池ブロック２１を長さ方向に積層して構成される。図３の例では、３つの第一電池ブロック２１と、その端面に連結された１つの第二電池ブロック２２を、相互に積層している。各第一電池ブロック２１同士の間は、ヒンジ部材２４を介して折曲自在に連結される。ヒンジ部材２４は、第一電池ブロック２１同士を連結する板状の部材である。
（第一電池ブロック２１）

第一電池ブロック２１の外形を、図６及び図７の斜視図に示す。この第一電池ブロック２１は、外観を略筒状として両端を開口させ、周壁に沿って円筒形電池セル２６を配置するよう、円筒形電池セル２６の外観に沿った凹凸を設けている。このような凹凸を設けた第一電池ブロック２１は、円筒状の外ケース１０内部に挿入すると、図４の断面図に示すように第一電池ブロック２１と外ケース１０との間に隙間が形成される。この隙間を利用して、外ケース１０に端面板１４を固定するねじ穴５２や、第一電池ブロック２１同士を連結するヒンジ部材２４などを配置する。

さらに第一電池ブロック２１は、電池セル２６を個別に収納する収納空間２８を内部に区画している。これらの収納空間２８は、電池セル２６を収納した際に、電池セル２６の延在方向と第一電池ブロック２１の開口方向と一致する姿勢となるように、収納空間２８の開口方向を規定している。

収納空間２８は、図４及び図７に示すように、電池セル２６を３本ずつまとめた電池セル群２７とし、側面に各々１つと、中央に１つを配置している。この際、中央の電池セル群２７は、側面の電池セル群２７よりも低く配置する。これによって、中央の電池セル群２７の上方に空間を設け、ここに基板３０を配置する基板配置空間３１を形成できる。特に、中央の電池セル２６はほぼ直線状に電池セル２６を並べることに加え、中央部分では断面円形状の下方が若干突出するため、この空間を有効利用できる。また側面に配置する電池セル群２７は、それぞれ側面に沿って湾曲させるように配置するため、距離が長くなり、中央の電池セル群２７よりも相対的に上方に位置させてもバランスを維持できる。このように、電池セル群２７の配置を、中央部分のみ下方にオフセットさせることで、限られた円柱状の空間内を有効利用しつつ、円柱状の電池セル２６の間に平板状の基板３０の配置空間を確保できる。

なお、この例では外ケース１０の端面をほぼ真円状とし、その内部に第一電池ブロック２１を隙間なく挿入できるよう、電池セル２６を収納するための収納空間２８の凹凸を有しつつも外接円が真円に沿った外形に形成している。ただ、本発明は端面を真円とする円柱状に限らず、電池セルの収納数に応じて例えば端面を楕円形としてもよい。例えば、電池セルを５並列にする場合は、横方向に長い楕円状とできる。

以上の第一電池ブロック２１は、３本の電池セル群２７を、それぞれ並列に接続し、かつ電池セル群２７同士を直列に接続することで、一つの第一電池ブロック２１で９本の電池セル２６を３直３並に接続できる。さらに図３に示すように、このような第一電池ブロック２１を３つ、直列に接続して、計２７本の電池セル２６を９直３並に接続できる。加えて、端面の第一電池ブロック２１（図２において左から２番目）にさらに、第二電池ブロック２２を接続する。第二電池ブロック２２は、図８の斜視図に示すように、一方の側面（図８において左側）に３本の電池セル２６を挿入する収納空間２８を画定しており、他の部分は空洞としている。これにより、図２等に示すように空洞部分を出力用端子コネクタ１６の配置スペースとして利用できる。また３本の電池セル２６を第一電池ブロック２１と直列接続することで、これら３つの第一電池ブロック２１と１つの第二電池ブロック２２を組み合わせて、合計３０本の電池セル２６を１０直３並に接続できる。これにより、例えば電池セル２６として１セル当たり３．６Ｖのリチウムイオン二次電池を使用する場合は、１０本直列に接続して３６Ｖの出力を得ることができる。
（第二電池ブロック２２）

第二電池ブロック２２は、外形を第一電池ブロック２１とほぼ同じ形状とし、内部に第一電池ブロック２１よりも少ない本数の電池セル２６を収納する収納空間２８を設けている。図８の例では、図７の第一電池ブロック２１が９本まで電池セル２６を収納できるのに比べ、３本までの電池セル２６を収納する空間としている。収納空間２８を設けない残りの空間は、各種の部材を配置する空間として利用できる。

なお、第一電池ブロック、第二電池ブロックのいずれにおいても、すべての収納空間に電池セルを挿入する必要はなく、電池パックに要求される電圧や、電池セルを並列接続する本数など、要求される仕様に応じて適宜変更されることはいうまでもない。また、第一電池ブロックや第二電池ブロックの積層数も、上記の例に限られず、同様に要求される仕様に応じて適宜変更できる。例えば第二電池ブロックを使用せず、第一電池ブロックのみを積層してコアブロックを形成したり、逆に第二電池ブロックのみでコアブロックを構成することもできる。さらに第一電池ブロックの積層体の両面に、それぞれ第二電池ブロックを設けたり、複数の第二電池ブロックを積層して第一電池ブロックの積層体に連結してもよいことはいうまでもない。これらの第一電池ブロック２１及び第二電池ブロック２２は、例えば樹脂製など、絶縁性に優れた部材で構成される。また図６、図７、図８に示す第一電池ブロック２１及び第二電池ブロック２２は、型抜きの必要上、開口方向に二分割されており、これらを接着剤やねじによって固定している。
（電池セル２６）

電池セル２６は、一方向に延在された円柱状又は円筒状の電池セル２６を使用している。この電池セル２６は、リチウムイオン二次電池やニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池などの二次電池が好適に使用できる。
（基板３０）

基板３０は、電池セル２６の放電あるいは充放電を制御する制御回路等の電子回路を実装している。基板３０は平板状で、図３及び図９に示すようにコアブロック２０の長さ方向に沿って延長されている。またコアブロック２０は、第一電池ブロック２１及び第二電池ブロック２２を積層した際に、上面にほぼ同一平面の基板載置面３２を構成するように設計される。これにより、コアブロック２０の上面に基板３０を固定し、必要な配線を行った後、外ケース１０内に容易に収納できるようになる。特に、従来は基板をコアブロックの端面側に配置していたため、各電池セルの中間電位を検出しようとすれば、基板から所望の電池セルの位置までリード線を延長して電気接続する必要があり、配線の手間がかかる上、電池セルの数が増えるとリード線の本数も増え、リード線同士の縺れや擦れによる機械的強度面での問題もあった。これに対して、電池セル２６を直列接続する長さ方向に沿うように、延長された基板３０を配置することで、基板３０から各電池セル２６までの距離が短くなり、中間電位の検出など、各電池セル２６までの配線が極めて容易となる利点が得られる。図３及び図６の例では、個別のリード線を設けることなく、各電池ブロックのリード板４０の、基板３０と面する端縁から延長させた折曲片４４によって配線を行っており、組み立て工程を簡素化できることに加え、別部材のリード線も不要とできる。

また図３にて確認できるように、コアブロック２０の前後の端面に配置される端面リード４０Ａの断面Ｌ字状折曲片を、基板３０に接続する。さらに図３、図９に示すように、端面リード４０Ａと端面板１４Ａ、１４との間には、絶縁シート４７が配置される。基板３０からの出力は、リード線（図示せず）を介して、内部コネクタを経て、出力用端子コネクタ１６に出力される。
（ヒンジ部材２４）

隣接する第一電池ブロック２１同士及び第一電池ブロック２１と第二電池ブロック２２との界面は、図１０及び図１１に示すように、ヒンジ部材２４を介して折曲自在に連結されている。ヒンジ部材２４は、図１２の拡大図に示すように、板材で構成され、板材を蝶板状に折曲自在とすることで連結されている。この例では、隣接する第一電池ブロック２１の電池セル２６同士を電気的に接続するためのリード板の一部を折曲して、この折曲リード板４２をヒンジ部材２４として機能させている。このように、折曲リード板４２の機械的な強度が許す場合は、この折曲リード板４２をヒンジ部材２４に兼用でき、機械的接続と電気的接続を同一の部材で実現して、必要な部品点数を低減できる。ただ、リード板とヒンジ部材を別部材で構成することもできる。この場合は、ヒンジ部材とリード板とを、第一電池ブロックの同じ側に配置することで、ヒンジ部材を折曲させると、リード板も同様に折曲させることができる。

さらにヒンジ部材２４は、図１０に示すように、一の第一電池ブロック２１において、一方の端面でヒンジ部材２４を設けた位置が、他方の端面でヒンジ部材２４を設ける位置とが、異なる位置、好ましくは対向する位置となるように配置する。例えば一方の端面で左側にヒンジ部材２４を設けると、反対側の端面では右側にヒンジ部材２４を設ける。このように、第一電池ブロック２１毎に、交互に反対側の位置にヒンジ部材２４を設けることにより、ジグザグ状に第一電池ブロック２１を折曲できる。この結果、図１１に示すように、第一電池ブロック２１の開口面が同一面を向くように折曲させた姿勢とすることができる。この姿勢では、各第一電池ブロック２１の端面に設けられたリード板４０が、同一面に面するため、各第一電池ブロック２１でリード板４０を電池セル２６に固定する作業（たとえばスポット溶接）を、同一面から纏めて行うことができるので、従来のように各第一電池ブロック２１毎に個別に各面で作業を行う方法に比べ、作業の効率が各段に改善される。そしてリード板４０の固定作業が終了すると、図１１の姿勢からヒンジ部材２４を折曲させて、図１０を経て図２、図３、図５のようにコアブロック２０として積層でき、この状態で貫通ねじ５０（後述）によって固定できる。

また、上記の構成は、隣接する第一電池ブロック２１同士の接続が、ヒンジ部材２４の位置が交互に逆方向に入れ替わるような並びとなっていることで実現される。すなわち、ヒンジ部材２４の位置を隣接する第一電池ブロック２１同士のリード板４０による固定と一致させ、この位置が交互に出現するように第一電池ブロック２１のリード板４０の位置を構成することによって実現されている。このことを実現するため、各第一電池ブロック２１は、それぞれ、複数の電池セル２６よりなる電池セル群２７を奇数個備えており、さらに電池セル群２７同士が直列に接続されている。具体的には、奇数個の電池セル群２７が、互いに平行姿勢で、隣接する電池セル群２７の、端面がほぼ同一平面に並ぶように配置される。このとき、隣接する電池セル群２７同士の正負端子が互いに逆向きとなるよう、隣接する電池セル群２７は、端面の向きを逆向きの姿勢に配置している。この隣接する電池セル群２７の、ほぼ同一平面に並ぶ端面で、正負極性が逆の端子同士をリード板４０で接続することで、第一電池ブロック２１内の電池セル群２７同士が相互に直列に接続される。これにより、各第一電池ブロック２１は、奇数個の電池セル群２７を平行姿勢で、かつ直列に接続することから、いずれか一方の端面に正負いずれかの電極が位置し、他方の端面に他方の電極が位置することになる。この結果、複数の第一電池ブロック２１同士を積層して直列に接続する際の接続部位が干渉せず、第一電池ブロック２１を複数接続する構成に際しての配線をスムーズに行える。

加えて、各電池セル群２７は、ここに含まれる電池セル２６同士を並列に接続している。このため、リード板４０はこれら同一の電池セル群２７に含まれる電池セル２６をすべて並列に接続すると同時に、隣接する電池セル群２７同士は図６に示すように同じくリード板４０を介して、及び図１２に示すように折曲リード板４２を介して、各々直列接続できる。これによって少ない枚数のリード板４０及び折曲リード板４２で、電池セル２６を並列に、電池セル群２７を直列に、接続することが可能となる。またリード板等の枚数を少なくした上で、さらにこれらを同一面に並べて電池セル２６との接続（溶接）作業を行えるようにしたので、電池パックの組み立て作業の効率が従来に比べ大幅に改善される。

なお折曲された折曲リード板４２及びリード板４０同士の間には、絶縁シート４６を介在させてもよい。これにより、対向するリード板同士の間で意図しない放電が生じる事態を回避できる。
（ねじ穴５２）

また各第一電池ブロック２１及び第二電池ブロック２２を、各連結界面のヒンジ部材２４で折曲して積層状態のコアブロック２０とし、このコアブロック状態を維持するために固定部材で固定される。図２、図３に示すコアブロック２０は、固定部材として貫通ねじ５０を利用している。このため図４、図７、図８などに示すように、各電池ブロックはねじ穴５２を開口している。ねじ穴５２は、好ましくは中央側の電池セル群２７Ａと側面側の電池セル群２７Ｂとの間に配置されたスペーサ５４に設けられる。好ましくは、スペーサ５４は電池ブロックを構成する部材と一体成型により形成される。図４の断面図に示す例では、スペーサ５４は、中央側の電池セル群２７Ａの左右に設けられる。特に中央側の電池セル群２７Ａが直線状に配置されるのに対し、側面側の電池セル群２７Ｂは電池ブロックの円筒状の側面に沿うように、湾曲して配置されるため、中央側の電池セル群２７Ａと側面の電池セル群２７との間には隙間が生じる。この隙間をねじ穴５２を設けるスペースとして利用することで、ねじ穴５２を限られた空間内に有効に配置できる。さらに、ねじ穴５２を画定するスペーサ５４を絶縁性の部材で構成することにより、図４の断面図に示すように中央側の電池セル群２７Ａと側面側の電池セル群２７Ｂとの間を仕切り板で絶縁する効果も得られる。特に熱的に中央側の電池セル群２７Ａと側面の電池セル群２７とを隔離することで、万一いずれかの電池セル群２７の電池セル２６が高温になっても、他の電池セル群２７に及ぼす影響を低減できる。

ねじ穴５２は、各第一電池ブロック２１及び第二電池ブロック２２において、積層状態でねじ穴５２が一致するように設けられる。またねじ穴５２に挿通される貫通ねじ５０は、積層されたすべての電池ブロックを貫通する長さに設計される。この貫通ねじ５０は金属製のねじなど、十分な機械的強度を備える部材とする。これにより、すべての電池ブロックを積層状態として、貫通ねじ５０を貫通させて固定できるので、電池ブロックは一体的に十分な強度で固定される。特に従来のように、隣接する電池ブロック間同士のみを爪などで連結する方式に比べ、電池ブロックの全体を貫通する芯状に、貫通ねじ５０を通すことで、機械的強度は極めて高く、強度面での信頼性は飛躍的に向上する。なお、図４の例では、中央側の電池セル群２７Ａの左右に設けられたスペーサの内、右側のスペーサ５４に、ねじ穴５２を設けており、１本の貫通ねじ５０で電池ブロックを固定している。ただ、要求される強度に応じて、二本以上の貫通ねじで固定する構造も適宜採用できることはいうまでもない。さらにねじ穴を設ける位置も、スペーサに限られず、例えばコアブロックと外ケースとの間にできる隙間部分に配置してもよい。

このようにして、電池ブロック同士の強固な連結構造が実現できる。特に従来は、電池パックにおいては出力の調整や組み立て性などの問題から、複数のブロックに分割して電池セルを収納する構成が採用されていたが、この場合に、電池ブロック同士の固定を十分な強度で行うことが容易でなかった。また従来は、電池ブロック同士を、電池ブロックと一体成型した爪などで係止する構造が主に採用されていたが、この構成では隣接する電池ブロック同士の界面を連結しているに過ぎず、多数の電池ブロック同士を積層するような構成においては、あくまで隣接する界面同士の接続に過ぎず、電池ブロック全体を固定する構造を欠くため、より機械的強度を高めた構造が求められていた。しかしながら、このような固定構造を付加すると、さらに外形が大きくなって、小型化の要求に相反することとなる。これに対して、上述のように積層された電池ブロック全体を貫通ねじ５０で貫通させ、さらにこのためのねじ穴５２を電池セル群２７同士の間の空間に配置することで、爪を外周に設ける構成などに比べ、電池パックの外形が大きくなる事態を回避できる。

本発明に係る電池パックは、アシスト自転車用の電源装置として好適に利用できる。

１００…電池パック
１０…外ケース
１２…固定部材
１４、１４Ａ…端面板
１６…出力用端子コネクタ
２０…コアブロック
２１…第一電池ブロック
２２…第二電池ブロック
２４…ヒンジ部材
２６…電池セル
２７…電池セル群
２７Ａ…中央側の電池セル群
２７Ｂ…側面側の電池セル群
２８…収納空間
３０…基板
３１…基板配置空間
３２…基板載置面
４０、４０Ａ…リード板
４２…折曲リード板
４４…折曲片
４６、４７…絶縁シート
５０…貫通ねじ
５２…ねじ穴
５４…スペーサ

Claims (15)

1. 外形を筒形とし、内部に円柱状の電池セル(26)を、円柱状の延在方向が前記筒形の開口方向と一致する姿勢として収納する複数の収納空間(28)を設けた第一電池ブロック(21)と、
   前記第一電池ブロック(21)を複数、長さ方向に積層したコアブロック(20)と、
   前記収納空間(28)に収納される電池セル(26)の放電を制御するための制御回路を実装した平板状の基板(30)と、
   前記コアブロック(20)と基板(30)を収納する外形を断面視略線対称の筒形とする外ケース(10)と、
   を備える電池パックであって、
   前記外ケース(10)の断面視において、
   該筒形の側面に沿うように湾曲して、縦方向に並べて配置される電池セル群(27B)と、
   中央側において、縦方向に略直線状に並べて配置される電池セル群(27A)と、
   を配置し、
   中央に配置された電池セル群(27A)が、湾曲配置される電池セル群(27B)よりも低い位置に配置され、
   かつ中央に配置された電池セル群(27A)の上方に前記基板(30)が配置されるよう、前記収納空間(28)が前記第一電池ブロック(21)内に設けられてなることを特徴とする電池パック。
2. 一方向に延在された円柱状の複数の電池セル(26)と、
   外形を筒形とし、内部に前記円柱状の電池セル(26)を、円柱状の延在方向が前記筒形の開口方向と一致する姿勢として収納する複数の収納空間(28)を設けた第一電池ブロック(21)と、
   前記第一電池ブロック(21)を複数、長さ方向に積層したコアブロック(20)と、
   前記電池セル(26)の放電を制御するための制御回路を実装した平板状の基板(30)と、
   前記コアブロック(20)と基板(30)を収納する外形を断面視略線対称の筒形とする外ケース(10)と、
   を備える電池パックであって、
   前記外ケース(10)の断面視において、
   該筒形の側面に沿うように湾曲して、縦方向に並べて配置される電池セル群(27B)と、
   中央側において、縦方向に略直線状に並べて配置される電池セル群(27A)と、
   を配置し、
   中央に配置された電池セル群(27A)が、湾曲配置される電池セル群(27B)よりも低い位置に配置され、
   かつ中央に配置された電池セル群(27A)の上方に前記基板(30)が配置されてなることを特徴とする電池パック。
3. 請求項１又は２に記載の電池パックであって、さらに、
   前記コアブロック(20)は、
   隣接する第一電池ブロック(21)同士が、ヒンジ部材(24)を介して折曲自在に連結されてなり、
   さらに前記ヒンジ部材(24)は一の第一電池ブロック(21)において、左右に隣接する第一電池ブロック(21)に対して各々異なる位置に設けられていることを特徴とする電池パック。
4. 請求項３に記載の電池パックであって、
   前記ヒンジ部材(24)に、隣接する第一電池ブロック(21)同士を電気的に接続する折曲リード板(42)を配置してなることを特徴とする電池パック。
5. 請求項３又は４に記載の電池パックであって、さらに、
   各第一電池ブロック(21)は、内部で中央側の電池セル群(27A)と側面側の電池セル群(27B)との間に、ねじ穴(52)を設けており、
   各第一電池ブロック(21)同士を、前記ヒンジ部材(24)を折曲して積層状態に重ねた状態で、前記ねじ穴(52)を介して一の貫通ねじ(50)で貫通するよう構成してなることを特徴とする電池パック。
6. 請求項２から５のいずれか一に記載の電池パックであって、
   前記第一電池ブロック(21)が、
   複数の電池セル(26)よりなる電池セル群(27)を奇数個備えており、
   これら電池セル群(27)は、互いに平行姿勢で配置されると共に、隣接する電池セル群(27)同士の正負端子が互いに逆向きとなる姿勢に配置されており、
   さらに隣接する電池セル群(27)の、略同一平面に並ぶ正負極性が逆の端子同士を接続することで、電池セル群(27)同士を相互に直列に接続してなることを特徴とする電池パック。
7. 請求項６に記載の電池パックであって、さらに、
   前記奇数個の第一電池ブロック(21)の内、少なくともいずれかの端縁に位置する第一電池ブロック(21)に接続される第二電池ブロック(22)を備え、
   前記第二電池ブロック(22)に含まれる電池セル(26)の本数が、第一電池ブロック(21)よりも少ないことを特徴とする電池パック。
8. 請求項７に記載の電池パックであって、さらに、
   前記第二電池ブロック(22)に、電池パックの出力用端子コネクタ(16)を設けてなることを特徴とする電池パック。
9. 請求項１から８のいずれか一に記載の電池パックであって、
   前記基板(30)が、前記ケースの延長方向と一致するように延長された形状であり、
   前記コアブロック(20)の上面が、前記基板(30)を載置する平面状に形成されてなることを特徴とする電池パック。
10. 請求項１から９のいずれか一に記載の電池パックであって、
    前記第一電池ブロック(21)に、３つの電池セル群(27)が含まれてなることを特徴とする電池パック。
11. 請求項１から１０のいずれか一に記載の電池パックであって、
    前記外ケース(10)の断面視筒形形状が、左右対称であることを特徴とする電池パック。
12. 請求項１１に記載の電池パックであって、
    前記外ケース(10)の断面視筒形形状が、略円筒形であることを特徴とする電池パック。
13. 請求項１から１２のいずれか一に記載の電池パックであって、
    前記円柱状電池がリチウムイオン二次電池であることを特徴とする電池パック。
14. 請求項１から１３のいずれか一に記載の電池パックであって、
    前記収納空間(28)の一部に、電池セル(26)が収納されていないことを特徴とする電池パック。
15. 請求項１から１４のいずれか一に記載の電池パックであって、
    前記電池パックが、自転車の駆動用の電源装置であることを特徴とする電池パック。

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