JP2013062092A - 電池パック用耐衝撃緩衝材、電池パック - Google Patents

Abstract

【課題】低コストで製造することができ、かつ電池に加わる衝撃を確実に緩和することができる電池パック用耐衝撃緩衝材を提供すること。
【解決手段】電池パック１０において、複数の電池１１が電気的に並列に接続されるとともに各端子面１８を揃えた状態で互いに平行な姿勢で配置されており、各端子面１８に耐衝撃緩衝材１４が取り付けられている。耐衝撃緩衝材１４は、電池パック１０における各電池１１の端子面１８よりも外形寸法が大きな板状に形成され、外縁部２７が各端子面１８の外側に張り出すように固定される。耐衝撃緩衝材１４には、各電池１１の端子１６及びタブ端子１２を露出させるための開口部２８が形成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、複数の電池が直列または並列に接続された電池パックに加わる衝撃を緩和するために使用される耐衝撃緩衝材、及びその耐衝撃緩衝材を取り付けた電池パックに関するものである。

従来、電動工具やライトなどの携帯型電気機器の電源として、複数本の電池を直列または並列に接続して大電流を流す構成とした電池パック（組み電池）が搭載されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１の電池パックでは、多数の電池がケース内に収納され、各電池とケース内面との隙間にクッション材が設けられている。このように、クッション材を取り付けたケースで各電池を覆うことにより、衝撃や振動から電池を守るようにしている。

特開２０１０−２７７７９５号公報

ところで、上記従来の電池パックにおいて、ケースは各電池全体を覆っているため、ケースの材料費やクッション材の材料費が高くなるといった問題がある。また、ケースは、立体的な形状であり樹脂成形によって製造されている。このため、ケースを製造するための成形金型の費用もかかってしまう。さらに、電池パックを構成する電池の本数が変更される場合には、ケース形状も変更されるため、その都度、成形金型の変更費用がかかってしまう。このようなコストアップは、電池パックの量産化の障害となっていた。

本発明者らは、発泡ウレタンなどの比較的柔らかいクッション材のケースで各電池全体を覆うようにした電池パックを検討している。この場合、部品点数が少なくなるため、製造コストが低減される。しかしながら、落下時等に電池に大きな衝撃が加わる場合には、その衝撃をクッション材で十分に吸収することができないことがある。この場合、電池が変形して、電池の端子面に設けられた安全弁が誤作動してしまうといった問題が考えられる。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、低コストで製造することができ、かつ電池に加わる衝撃を確実に緩和することができる電池パック用耐衝撃緩衝材を提供することにある。また、別の目的は、前記耐衝撃緩衝材を装着することにより、各電池に加わる衝撃を確実に緩和することができる電池パックを提供することにある。

上記課題を解決するための手段［１］〜［６］を以下に列挙する。

［１］電気的に直列または並列に接続されるとともに各端子面を揃えた状態で複数の電池が互いに平行な姿勢で配置された電池パックの前記各端子面に取り付けられ、前記電池パックに加わる衝撃を緩和するための耐衝撃緩衝材であって、前記電池パックにおける各電池の端子面よりも外形寸法が大きな板状に形成され、外縁部が前記各端子面の外側に張り出すように固定されるとともに、前記各電池の端子接続部を露出させるための開口部を有することを特徴とする電池パック用耐衝撃緩衝材。

手段１に記載の発明によると、電池パックにおいて各電池の端子面の外側に張り出すように耐衝撃緩衝材が取り付けられているので、電池パックの落下時には、その衝撃が耐衝撃緩衝材に加わり各電池に直接伝わることが回避される。また、耐衝撃緩衝材は、開口部が形成されているため撓み易く、衝撃を効率よく吸収することができる。このように、耐衝撃緩衝材を設けることで、各電池の変形を防止することができ、各電池を確実に保護することができる。また、耐衝撃緩衝材の開口部を介して電池接続部が露出しているので、耐衝撃緩衝材の装着後において各電池の接続が可能となる。さらに、耐衝撃緩衝材は板状であるため、従来技術で用いられているケースのように樹脂成形等にて形成する必要がなく、打ち抜き加工にて容易に形成することができる。この場合、材料コストや金型コストが安くなるため、耐衝撃緩衝材の製造コストを低く抑えることができる。

［２］手段１において、前記電池が円筒型電池であり、前記各電池間に形成される谷間形状に合わせて前記外縁部に凹みを設けたことを特徴とする電池パック用耐衝撃緩衝材。

手段２に記載の発明によると、耐衝撃緩衝材の外縁部に凹みが形成され、円筒型電池の谷間に対応した形状となっているので、外縁部の凹みに電子部品のリード線を配置させることができ、電子部品の接続を容易に行うことができる。また、各電池間の谷間のスペースに沿って電子部品を収容することができるため、電子部品を設けたことによる電池パックのサイズアップを抑えることができる。さらに、電池パックを小型化できるため、電池パックの搭載機器における電源の設置スペースを抑制することができる。

［３］手段１または２において、形成材料がポリプロピレン樹脂またはポリエチレンテレフタレート樹脂であることを特徴とする電池パック用耐衝撃緩衝材。

手段３に記載の発明によると、電池パック用耐衝撃緩衝材がポリプロピレン樹脂またはポリエチレンテレフタレート樹脂を用いて形成されるので、電池パックの落下時等の衝撃に耐えうる十分な強度を確保することができる。また、ポリプロピレン樹脂またはポリエチレンテレフタレート樹脂は汎用的な樹脂材料であるので、材料コストを低く抑えることができる。

［４］手段１乃至３のいずれか１項において、前記各端子面と対向する一方の表面に設けられた粘着層と、前記粘着層の粘着面に剥離可能に設けられた保護層とを備えたことを特徴とする電池パック用耐衝撃緩衝材。

手段４に記載の発明によると、電池パックへの電池パック用耐衝撃緩衝材の装着時には、保護層を剥離することで耐衝撃緩衝材の表面に設けられている粘着層の粘着面が露出される。その後、粘着層の粘着面を各電池の端子面に押し付けることで耐衝撃緩衝材を容易に接着固定することができる。またこのとき、耐衝撃緩衝材の固定により、各端子面を揃えた状態で複数の電池が互いに平行な姿勢で配置される。そして、耐衝撃緩衝材の開口部を介して露出している各電池の端子接続部にタブ端子等を配置することができ、溶接等にてタブ端子を容易に接続することができる。

［５］手段１乃至４のいずれか１項に記載の耐衝撃緩衝材が取り付けられたことを特徴とする電池パック。

手段５に記載の発明によると、電池パックに上記耐衝撃緩衝材を取り付けることで、電池パックの落下時に加わる衝撃を吸収することができ、各電池を確実に保護することができる。

［６］手段５において、前記電池は一方の端子面に安全弁が設けられるものであり、前記耐衝撃緩衝材は、前記安全弁が設けられる端子面に固定されることを特徴とする電池パック。

手段６に記載の発明によると、安全弁が設けられる端子面に耐衝撃緩衝材が固定されるので、電池パックの落下時において安全弁に加わる衝撃を吸収することができる。この結果、落下時等の衝撃で安全弁が誤作動するといった問題を回避することができる。

以上詳述したように、手段１乃至４に記載の発明によると、低コストで製造することができ、かつ電池に加わる衝撃を確実に緩和することができる耐衝撃緩衝材を提供することができる。また、手段５または６に記載の発明によると、前記耐衝撃緩衝材を装着することにより、各電池に加わる衝撃を確実に緩和することができる電池パックを提供することができる。

一実施の形態の電池パックを示す平面図。 一実施の形態の電池パックを示す正面図。 耐衝撃緩衝材を示す平面図。 耐衝撃緩衝材を示す側面図。 別の実施の形態の耐衝撃緩衝材を示す平面図。 別の実施の形態の耐衝撃緩衝材を示す平面図。

以下、本発明を具体化した一実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。図１は、本実施の形態における電池パックを示す平面図であり、図２は、その電池パックの正面図である。

図１及び図２に示されるように、電池パック１０は、複数の円筒型電池１１と、各電池１１を接続するためのタブ端子１２と、タブ端子１２を介して各電池１１に接続される電子部品１３と、電池パック１０に加わる衝撃を緩和する耐衝撃緩衝材１４とを備える。

本実施の形態の電池パック１０では、３本の電池１１が電気的に並列に接続されている。詳しくは、電池パック１０において、各電池１１の同一極性の端子１６，１７を同じ向きにして配置するとともに、各端子面１８，１９を揃えた状態で複数の電池１１が互いに平行な姿勢で配置されている。そして、各電池１１において同一方向にある同一極性の各端子１６，１７が細長い帯状のタブ端子１２によって接続されている。このタブ端子１２は、例えば溶接接続にて各端子１６，１７に接続されている。なお、はんだ付けにてタブ端子１２を接続することも可能である。また、各電池１１の外周面は、熱を加えることで収縮するシュリンクチューブ２０によって包装されている。

電子部品１３は、リード線２１と同軸上に設けられたアキシャルタイプの電子部品であり、例えばダイオードや抵抗などである。電子部品１３は、各電池１１間に形成されている谷間のスペースに沿って配置されており、リード線２１を介してタブ端子１２に接続されている。

各電池１１において、一方の端子面１８（図１では下側の端子面）には、円弧状のノッチ２３（図２参照）が設けられている。ノッチ２３は、断面Ｖ字状の溝であり、電池１１内でのガス発生時に開裂して電池内圧を開放する安全弁として機能する。本実施の形態の電池パック１０では、ノッチ２３が形成される端子面１８側に、両面テープの粘着層２５を介して耐衝撃緩衝材１４が固定されている。

図１〜図４に示されるように、本実施の形態における耐衝撃緩衝材１４は、各電池１１の端子面１８の外径寸法（横Ｘ１，縦Ｙ１）よりも外形寸法（横Ｘ２，縦Ｙ２）が大きな板状に形成され、外縁部２７が各端子面１８の外側に張り出すように固定されている。より詳しくは、耐衝撃緩衝材１４の外縁部２７は、各電池１１の端子面１８よりも外側に１ｍｍ以上３ｍｍ以下の寸法だけ張り出している。また、各電池１１の配列方向（図２では左右方向）の両端に位置する外縁部２７は、それ以外の（図２では上下に配置される）外縁部２７よりも外側に張り出している寸法が大きくなっている。

さらに、耐衝撃緩衝材１４には、各電池１１の端子接続部（具体的には、端子１６，１７及びタブ端子１２の接続部）を露出させるための矩形状の開口部２８が設けられている。つまり、耐衝撃緩衝材１４は、中央部分が略矩形状にくり抜かれることで環状に形成されている。そして、耐衝撃緩衝材１４における開口部２８の内側に帯状のタブ端子１２が配置されている。この耐衝撃緩衝材１４は、例えばポリプロピレン（ＰＰ）樹脂からなる樹脂板を打ち抜き加工することで形成されている。なお、ポリプロピレン樹脂以外にポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂などの樹脂板を用いて耐衝撃緩衝材１４を形成してもよい。

耐衝撃緩衝材１４には、各電池１１間に形成される谷間形状に合わせて外縁部２７に凹み２９が設けられている。凹み２９は、耐衝撃緩衝材１４において長手方向の対向する２辺となる外縁部２７に設けられており、その凹み２９を設けることで外縁部２７が波形に湾曲した形状となっている。また、耐衝撃緩衝材１４において、各電池１１の配列方向の端部は、電池１１の外周面に合わせて円弧状に形成されている。

図４に示されるように、組み付け前の耐衝撃緩衝材１４には、電池１１の端子面１８と対向する一方の表面３１（図では上面）に粘着層２５を有する両面テープ３２が設けられている。この両面テープ３２の一方の粘着面が耐衝撃緩衝材１４に接着固定され、他方の粘着面に剥離可能な保護テープ３３（保護層）が設けられている。そして、耐衝撃緩衝材１４を電池パック１０に装着する直前に保護テープ３３が剥がされて、粘着層２５が露出される。その後、粘着層２５の粘着面を各電池１１の端子面１８に押し付けることで粘着層２５を介して耐衝撃緩衝材１４が接着固定される。

従って、本実施の形態によれば以下の効果を得ることができる。

（１）本実施の形態の電池パック１０では、各電池１１の端子面１８の外側に張り出すように耐衝撃緩衝材１４が取り付けられている。このようにすると、電池パック１０の落下時には、その衝撃が耐衝撃緩衝材１４に加わり各電池１１に直接伝わることが回避される。また、耐衝撃緩衝材１４は、開口部２８が形成されているため撓み易く、衝撃を効率よく吸収することができる。このように、耐衝撃緩衝材１４を設けることで、落下時等に衝撃が加わった場合でも各電池１１の変形を防止することができ、各電池１１を確実に保護することができる。さらに、耐衝撃緩衝材１４は板状であるため、従来技術で用いられているケースのように樹脂成形等にて形成する必要がなく、打ち抜き加工にて容易に形成することができる。この加工時に用いられる打ち抜き用の金型は、樹脂成形金型と比較して安価であり、設備コストも低く抑えることができる。このように、耐衝撃緩衝材１４の材料コストや設備コストが安くなるため、電池パック１０の製造コストを低く抑えることができる。

（２）本実施の形態の耐衝撃緩衝材１４には、電池接続部（端子１６，１７及びタブ端子１２）を露出させる開口部２８が形成されている。この開口部２８は、各電池１１の端子１６間を接続するタブ端子１２の形状に合わせて略矩形状に形成されている。このため、耐衝撃緩衝材１４の装着後において、タブ端子１２を用いて各電池１１の端子１６を接続することができる。

（３）本実施の形態の耐衝撃緩衝材１４は、従来技術のケースのように電池パック全面を覆うものではなく、電池パック１０の端部に設けられている。また、耐衝撃緩衝材１４の外縁部２７は、各電池１１の端子面１８よりも外側に１ｍｍ以上３ｍｍ以下の寸法だけ張り出している。このようにすると、耐衝撃緩衝材１４を設けたことによる電池パック１０のサイズアップを抑えることができる。

（４）本実施の形態の耐衝撃緩衝材１４の外縁部２７は、凹み２９が形成されて電池１１の谷間に対応した形状となっている。この場合、耐衝撃緩衝材１４の外縁部２７の凹み２９に電子部品１３のリード線２１を配置させることができ、電子部品１３の接続を容易に行うことができる。また、各電池１１間の谷間のスペースに沿って電子部品１３を収容することができるため、電池パック１０のサイズアップを抑えることができる。さらに、電池パック１０を小型化できるため、電池パック１０の搭載機器における電源の設置スペースを抑制することができる。

（５）本実施の形態の耐衝撃緩衝材１４は、ポリプロピレン樹脂からなるので、電池パック１０の落下時等の衝撃に耐えうる十分な強度を確保することができる。また、ポリプロピレン樹脂は汎用的な樹脂材料であるので、耐衝撃緩衝材１４の材料コストを低く抑えることができる。

（６）本実施の形態では、耐衝撃緩衝材１４の一方の表面３１には粘着層２５を有する両面テープ３２が設けられ、粘着層２５の粘着面を各電池１１の端子面１８に押し付けることで耐衝撃緩衝材１４を容易に接着固定することができる。またこのとき、耐衝撃緩衝材１４の固定により、各端子面１８を揃えた状態で複数の電池１１が互いに平行な姿勢で配置される。その後、耐衝撃緩衝材１４の開口部２８を介して露出している各電池１１の端子１６にタブ端子１２を容易に接続することができる。

（７）本実施の形態の電池パック１０では、各電池１１においてノッチ２３（安全弁）が設けられる端子面１８に耐衝撃緩衝材１４が固定されている。このようにすると、電池パック１０の落下時等において安全弁２３に加わる衝撃を確実に吸収することができるため、その衝撃で安全弁２３が誤作動するといった問題を回避することができる。

（８）本実施の形態の耐衝撃緩衝材１４において、各電池１１の配列方向の両端に位置する外縁部２７は、それ以外の外縁部２７よりも外側に張り出している寸法が大きくなっている。電池パック１０において、各電池１１の配列方向の端部から地面等に落下する場合には、応力集中が起きてより大きな衝撃が加わる。このため、耐衝撃緩衝材１４において、両端に位置する外縁部２７の張り出し寸法を大きくすることで、衝撃を確実に吸収することができる。

（９）本実施の形態において、耐衝撃緩衝材１４の外縁部２７は湾曲した形状であり角部がないため、耐衝撃緩衝材１４を手で持ち易くなる。また、手触りや外観が良好となるため、耐衝撃緩衝材１４の商品価値を高めることができる。

なお、本発明の実施の形態は以下のように変更してもよい。

・上記実施の形態において、電池パック１０は３本の電池１１を並列接続した組み電池として構成されていたが、複数の電池１１を直列接続して電池パック１０を構成してもよい。電池パック１０を構成する電池１１は、円筒型電池であったが、これに以外に角型電池を用いて電池パック１０を形成してもよい。さらに、電池１１の本数は３本に限定されるものではなく、２本や４本以上の複数の電池１１からなる電池パック１０に本発明を適用してもよい。なお、図５には、５本の電池１１からなる電池パック用の耐衝撃緩衝材１４Ａを示している。この耐衝撃緩衝材１４Ａでは、上記実施の形態の耐衝撃緩衝材１４（図３参照）に対して、電池１１が５本に増加するのに伴い外縁部２７の凹み２９が多く形成されている。なお、耐衝撃緩衝材１４，１４Ａにおいて、必ずしも外縁部２７に凹み２９を形成する必要はなく、例えば、外縁部２７を直線状に形成してもよい。ここで、耐衝撃緩衝材１４，１４Ａは打ち抜き加工にて形成されるため、電池数が増えるなどして形状変更があったとしても、金型変更にかかる費用を抑えることができる。このため、費用面において形状変更の対応がし易くなる。

・上記実施の形態において、耐衝撃緩衝材１４，１４Ａは、開口部２８を有する環状に形成されていたが、一部を切り欠いた形状（例えば、略Ｃ字状）に形成されるものでもよい。このようにすると、耐衝撃緩衝材が撓み易くなるため、電池１１に加わる衝撃を確実に吸収することができる。

・上記実施の形態において、耐衝撃緩衝材１４，１４Ａには１つの開口部２８を形成していたが、図６に示される耐衝撃緩衝材１４Ｂのように複数の開口部２８Ａを設けてもよい。図６は、４本の電池１１を直列接続して電池パック１０Ａを構成する場合の耐衝撃緩衝材１４Ｂを示している。この電池パック１０Ａでは、極性が異なる端子面１８，１９を交互に配置するとともに、それら端子面１８，１９を揃えた状態で各電池１１を互いに平行な姿勢で配置し、隣り合う電池１１の極性の異なる端子１６，１７を比較的短いタブ端子１２Ａで接続している。また、耐衝撃緩衝材１４Ｂには、タブ端子１２Ａの接続部分を露出するために２つの開口部２８Ａが形成されている。このように電池パック１０Ａを構成しても、耐衝撃緩衝材１４Ｂによって各電池１１に加わる衝撃を確実に吸収することができる。また、耐衝撃緩衝材１４Ｂの装着後において、各電池１１の各端子１６，１７をタブ端子１２Ａによって容易に接続することができる。

・上記実施の形態の電池パック１０では、各電池１１の一方の端子面１８のみに耐衝撃緩衝材１４が固定されるものであったが、これに限定されるものではない。例えば、複数の電池１１を直列接続して電池パック１０Ａを構成する場合、安全弁２３が設けられる端子面１８は、隣り合う電池１１において異なる端部に配置される。このような電池パック１０Ａには、各電池１１における両方の端部に耐衝撃緩衝材１４Ｂを固定してもよい。このようにすれば、電池パック１０Ａの落下時には、いずれかの耐衝撃緩衝材１４Ｂで電池１１に加わる衝撃を吸収することができ、安全弁２３の誤作動を確実に回避することができる。なお、上記実施の形態の電池パック１０において、安全弁２３が設けられていない端子面１９側にも耐衝撃緩衝材１４を固定してもよい。

次に、特許請求の範囲に記載された技術的思想のほかに、前述した実施の形態によって把握される技術的思想を以下に列挙する。

（１）手段１乃至４のいずれか１項において、前記外縁部は、前記各電池の端子面よりも外側に１ｍｍ以上３ｍｍ以下の寸法だけ張り出していることを特徴とする電池パック用耐衝撃緩衝材。

（２）手段１乃至４のいずれか１項において、前記各電池の配列方向の両端に位置する外縁部は、それ以外の外縁部よりも外側に張り出している寸法が大きいことを特徴とする電池パック用耐衝撃緩衝材。

（３）手段１乃至４のいずれか１項において、前記開口部は、前記電池の端子間を接続するタブ端子の形状に合わせて略矩形状に形成されていることを特徴とする電池パック用耐衝撃緩衝材。

（４）手段１乃至４のいずれか１項において、ポリプロピレン樹脂またはポリエチレンテレフタレート樹脂からなる樹脂板を打ち抜き加工することにより形成されることを特徴とする電池パック用耐衝撃緩衝材。

（５）手段５または６において、リード線を介して前記電池の端子に接続される電子部品であって、前記リード線と同軸上に設けられるアキシャルタイプの電子部品が前記各電池間に形成される谷間に沿って配置されることを特徴とする電池パック。

１０，１０Ａ…電池パック
１１…電池
１２，１２Ａ…端子接続部を構成するタブ端子
１４，１４Ａ，１４Ｂ…電池パック用耐衝撃緩衝材としての耐衝撃緩衝材
１６，１７…端子接続部を構成する端子
１８，１９…端子面
２３…安全弁としてのノッチ
２５…粘着面
２７…外縁部
２８，２８Ａ…開口部
２９…凹み
３１…耐衝撃緩衝材の表面
３３…保護層としての保護テープ
Ｘ１，Ｙ１…端子面の外形寸法
Ｘ２，Ｙ２…耐衝撃緩衝材の外形寸法

Claims (6)

1. 電気的に直列または並列に接続されるとともに各端子面を揃えた状態で複数の電池が互いに平行な姿勢で配置された電池パックの前記各端子面に取り付けられ、前記電池パックに加わる衝撃を緩和するための耐衝撃緩衝材であって、
   前記電池パックにおける各電池の端子面よりも外形寸法が大きな板状に形成され、外縁部が前記各端子面の外側に張り出すように固定されるとともに、前記各電池の端子接続部を露出させるための開口部を有することを特徴とする電池パック用耐衝撃緩衝材。
2. 前記電池が円筒型電池であり、前記各電池間に形成される谷間形状に合わせて前記外縁部に凹みを設けたことを特徴とする請求項１に記載の電池パック用耐衝撃緩衝材。
3. 形成材料がポリプロピレン樹脂またはポリエチレンテレフタレート樹脂であることを特徴とする請求項１または２に記載の電池パック用耐衝撃緩衝材。
4. 前記各端子面と対向する一方の表面に設けられた粘着層と、前記粘着層の粘着面に剥離可能に設けられた保護層とを備えたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電池パック用耐衝撃緩衝材。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の耐衝撃緩衝材が取り付けられたことを特徴とする電池パック。
6. 前記電池は一方の端子面に安全弁が設けられるものであり、前記耐衝撃緩衝材は、前記安全弁が設けられる端子面に固定されることを特徴とする請求項５に記載の電池パック。

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