JP2016207569A - 電池ホルダ、及び、これを備えた電池パック - Google Patents

Abstract

【課題】電池収納室に収納された電池との接触状態が安定し、電池から電池ホルダへの熱伝導性を向上させることができる電池ホルダを提供する。【解決手段】複数の円筒型の電池１を整列した状態に保持する電池ホルダ１０は、各電池１をそれぞれ収納する複数の円柱状の電池収納部１２を有する。各電池収納部１２は電池挿入時に拡径変形可能なバネ性を備える略円筒状の壁部１４によって形成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、複数の円筒型電池を整列した状態に保持する電池ホルダと、これを備えた電池パックに関する。

従来、特許文献１には、複数本の円筒型の電池を所定の位置関係に整列した状態でケースに収納して電池ブロックを構成することが記載されている。上記ケースには、各電池を収納するための円形貫通穴からなる電池収納部が形成されている。そして、各ケースの電池収納部に収納された各電池は、その外周側面が電池収納部の内壁面に接触することにより、電池の充放電時に発生する熱をケースに伝導して放熱するように構成される。

特開２０１４−１４６５１６号公報

上記のように複数の電池を整列状態に保持するケースは、金属あるいは樹脂により形成されるが、円柱状の電池を挿入し易くするために電池収納部の直径が電池の直径よりも公差分だけ大きく形成されている。そのため、電池収納部に収納された電池の外周側面と電池収納部の内壁面とが密接した状態になり難く、電池からケースへの熱伝導性が悪くなることがある。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、複数の円筒型の電池を整列状態に保持する電池ホルダにおいて、電池の外周面と電池収納部の内壁面とを安定して密接した状態にして電池から電池ホルダへの熱伝導性を向上させることを課題とする。

本発明に係る電池ホルダは、複数の円筒型の電池を整列した状態に保持する電池ホルダであって、各電池をそれぞれ収納する複数の円柱状の電池収納部を有し、各電池収納部は電池挿入時に拡径変形可能なバネ性を備える略円筒状の壁部によって形成されているものである。

本発明に係る電池ホルダおよびこれを用いた電池パックによれば、各電池収納部が電池挿入時に拡径変形可能なバネ性を備える略円筒状の壁部によって形成されていることで、電池収納部の壁部が電池の外周側面に空気層を介在させることなく密接した状態に電池が収納される。これにより、電池と電池ホルダとの接触状態が安定し、電池から電池ホルダへの熱伝導性を向上させることができる。

第１実施形態の電池ホルダの斜視図である。 図１の電池ホルダを備えた電池パックの部分断面図である。 第２実施形態である電池ホルダの（ａ）上面図と、（ｂ）側面図である。

以下に、本発明に係る実施の形態について添付図面を参照しながら詳細に説明する。この説明において、具体的な形状、材料、数値、方向等は、本発明の理解を容易にするための例示であって、用途、目的、仕様等にあわせて適宜変更することができる。また、以下において複数の実施形態や変形例などが含まれる場合、それらの特徴部分を適宜に組み合わせて用いることは当初から想定されている。

図１は、第１実施形態の電池ホルダ１０の斜視図である。電池ホルダ１０は、複数の円筒型の電池１を所定の整列状態で保持する保持部材である。本実施形態では、２列×５組で計１０本の電池１を収納して保持する例が示されている。なお、１つの電池ホルダに収納可能な電池１の本数は、これに限定されるものではなく、電池パックの仕様、容量等に応じて適宜に変更されてもよい。また、電池ホルダにおける電池１の整列状態は図１に示す例において１列目と２列目の電池１が電池直径の略半分だけずれて整列した状態で保持されている例が示されているが、これに限定されず、１列目と２列目の電池１は電池直径の方向のずれ量が電池直径の半分でなくても良いし、ずれていなくてもよい。

電池１は、充放電可能な二次電池である。二次電池としては、リチウムイオン電池が好適に用いられる。これ以外に、ニッケル水素電池、アルカリ電池等の二次電池を用いてもよい。また、電池１は、円筒型の外形を有する。円筒型の両端部のうち一方端が正極電極、他方端が負極電極として用いられる。本実施形態では、図１に示す電池１の上端に正極電極２が設けられ、下端に負極電極３が設けられている。電池１の一例を挙げると、それぞれは、直径が１８ｍｍ、高さが６５ｍｍ、電極間電圧が３．６Ｖ、容量が２．５Ａｈのリチウムイオン電池である。

電池ホルダ１０は、各電池１をそれぞれ収納可能な電池収納部１２を備える。電池収納部１２は、円柱状の空間として形成されている。本実施形態では、電池１と同数の１０個の電池収納部１２が形成されている。

各電池１は、電池ホルダ１０の電池収納部１２に矢印方向に挿入されて収納される。各電池１は、電池１の軸方向一端部に突出して設けられる正極電極２が同じ方向（本実施形態では上向き）に揃った状態で電池ホルダ１０に収納される。この場合、電池１の負極電極３は、図１において下向きに揃った状態で収納保持される。

電池ホルダ１０は、図１に示すように、例えば１枚の金属板をＳ字状に繰り返し曲げ加工して形成することができる。電池ホルダ１０を構成する金属板には、例えば、剛性が低くて曲げ加工が容易なアルミニウム板またはアルミ合金板を好適に用いることができる。ただし、これに限定されるものではなく、鉄板や鋼板を用いて電池ホルダが形成されてもよい。

あるいは、電池ホルダ１０は、１枚の樹脂板をＳ字状に繰り返し曲げ加工して形成されてもよいし、樹脂射出成形によって連続的に形成されたものを所定長さＬｈに切断して形成されてもよい。

上記のように金属板または樹脂板によって形成される電池ホルダ１０の電池収納部１２は、電池挿入時に拡径変形可能なバネ性を備える円筒状の壁部１４によって形成されている。各電池収納部１２の壁部１４は、電池ホルダの軸方向一端側から見て略Ｃ字状の端面形状をなしている。このように壁部１４が完全な円筒ではなく、周方向の一部に不連続な部分を有することで、壁部１４に適当なバネ性を付与することができる。

電池収納部１２の壁部１４の長さＬｈは、電池１の外周側面の軸方向長さＬｂと同等に形成されるのが好適である。このように電池収納部１２の壁部１４の長さを設定することで、各電池収納部１２に電池１がそれぞれ収納されたとき、電池１の外周側面全体が壁部１４で覆われ、隣接する電池１間に壁部１４が必ず介在することになる。その結果、或る電池１が異常高温になった場合に、その熱的影響が隣接する電池１に直ちに波及するのを効果的に抑制することができる。

上記のようにバネ性を備える壁部１４によって形成される電池収納部１２の内径は、電池１の直径よりも僅かに小さく形成されている。これにより、電池収納部１２に電池１を挿入するとき、壁部１４が径方向外側に押されて拡径変形した状態になる。その結果、バネ性を備える壁部１４の内壁面が電池１の外周側面に対し空気層を介さずに圧接した状態になる。したがって、電池１と電池ホルダ１０との接触状態が安定し、電池から電池ホルダへの熱伝導性を向上させることができる。

図２は、上述した電池ホルダ１０を備えた電池パック１００の部分断面図である。電池パック１００は、電池ホルダ１０、および、電池ホルダ１０の電池収納部１２に収納された電池１以外に、正極側集電部材２０と、正極側絶縁板２２と、負極側集電部材３０と、負極側絶縁板３２とを備える。電池ホルダ１０に収納される１０本の電池１は、正極側集電部材２０および負極側集電部材３０により並列接続される。なお、図２において電池ホルダ１０の壁部１４は、理解を容易にするために電池１の外周側面よりも若干短く描かれているが、電池１の外周側面のほぼ全体を覆う程度の長さを有しており、電池１の円筒型ケースと同等の長さを有するとみなせる。

正極側集電部材２０は、電池ホルダ１０に整列状態で収納された複数の電池１の正極電極２に電気的に接続される部材である。正極側集電部材２０は、各電池１の正極電極２に対応する接続片（正極接続部）２１を有し、各接続片２１が正極電極２に例えば溶接等によって固着されている。各接続片２１は、正極側集電部材２０に形成された切欠部によって区画形成される。

正極側絶縁板２２は、各電池収納部１２に電池１を収納した電池ホルダ１０と正極側集電部材２０との間に配置されている。正極側絶縁板２２は、電池１における正極電極２以外の上端面と正極側集電部材２０との間を絶縁する機能を有する。正極側絶縁板２２は、絶縁樹脂製の板材からなり、各電池１の正極電極２に対応する位置に貫通孔２４が形成されている。この貫通孔２４を介して正極側集電部材２０の接続片２１を電池１の正極電極２に接続することができる。

また、電池ホルダ１０が例えば金属製であって導電性を有する場合であって、壁部１４が電池１の円筒ケースより上側に突出する場合には、正極側絶縁板２２は電池ホルダ１０と正極側集電部材２０とを絶縁する機能も有する。

なお、電池１の正極電極２の周囲に電池内部が所定の高圧になったときに作動する安全弁が設けられる場合、正極側絶縁板２２の貫通孔２４および正極側集電部材２０に形成された切欠部は、正極側集電部材２０の上側に設けられる排気ダクト（図示せず）に連通する排気通路として機能する。

負極側集電部材３０は、電池ホルダ１０に整列状態で収納された複数の電池１の負極電極３に電気的に接続される部材である。負極側集電部材３０は、各電池１の負極電極３に対応する接続片（負極接続部）３１を有し、各接続片３１が負極電極３に例えば溶接等によって固着されている。各接続片３１は、負極側集電部材３０に形成された切欠部によって区画形成される。

負極側絶縁板３２は、各電池収納部１２に電池１を収納した電池ホルダ１０と負極側集電部材３０との間に配置されている。負極側絶縁板３２は、電池１における負極電極３の周縁部分と負極側集電部材３０との間を絶縁する機能を有する。負極側絶縁板３２は、絶縁樹脂製の板材からなり、各電池１の負極電極３に対応する位置に貫通孔３４が形成されている。この貫通孔３４を介して負極側集電部材３０の接続片３１を電池１の負極電極３に接続することができる。

また、電池ホルダ１０が例えば金属製であって導電性を有する場合であって、壁部１４が電池１の円筒ケースより下側に突出する場合には、負極側絶縁板３２は電池ホルダ１０と負極側集電部材３０とを絶縁する機能も有する。

なお、電池１の負極電極３側に電池内部が所定の高圧になったときに作動する安全弁が設けられる場合、負極側絶縁板３２の貫通孔３４および負極側集電部材３０に形成された切欠部は、負極側集電部材３０の下側に設けられる排気ダクト（図示せず）に連通する排気通路として機能する。

上記の構成からなる本実施形態の電池ホルダ１０およびこれを備えた電池パック１００によれば、各電池１を収納する電池収納部１２の壁部１４が電池挿入時に拡径変形可能なバネ性を備えている。そのため、電池収納部１２に電池１が挿入配置されたとき、壁部１４の内壁面が電池１の外周側面に対し空気層を介さずに密着した状態で接触することができる。したがって、電池１と電池ホルダ１０との接触状態が安定し、電池から電池ホルダへの熱伝導性を向上させることができる。

また、電池ホルダ１０の電池収納部１２に収納された各電池１は、バネ性を有する壁部１４の復元力によって電池収納部１２にしっかりと保持されることになり、電池１の保持状態も安定する。したがって、従来のように金属製または樹脂製のブロックに円筒状の貫通孔を形成して構成される電池ホルダの場合には電池収納部の内壁面と電池の外周側面との間に例えば接着剤等を充填して電池１をがたつき無く保持されるようにすることがあったが、本実施形態によればそのような工程が不要になり、電池パックの製造が容易になる。

また、本実施形態の電池ホルダ１０は、金属板または樹脂板によって形成されるため、従来のブロック型の電池ホルダに比べて、壁部１４を薄くすることができる。したがって、電池パック１００として構成されたときの外形輪郭を小型化することができ、設置スペースが制限される対象物（例えば自動車等）への搭載に有利となる。

さらに、本実施形態の電池ホルダ１０は、金属板または樹脂板によって形成されることで、従来のブロック型の電池ホルダに比べて、使用する材料の量を減らすことができる。したがって、電池ホルダ１０ひいては電池パック１００の製造コストを抑制することができる。

次に、図３を参照して、第２実施形態の電池ホルダ１０Ａについて説明する。なお、上述した第１実施形態の電池ホルダ１０および電池パック１００と同一の構成については同一符号を付して重複する説明を行わないこととし、ここでは主として相違する構成について説明する。

図３は、第２実施形態の電池ホルダ１０Ａの（ａ）上面図と、（ｂ）側面図である。第２実施形態の電池ホルダ１０Ａは、例えば、樹脂射出成形によって一体成形される。電池ホルダ１０Ａは、図３（ａ）の左右方向である長手方向に延伸する連結部１５と、この連結部１５の両側から略半円筒状をなして延出する壁部１４ａ，１４ａを備え、対をなす略半円筒状の壁部１４ａ，１４ａによって円柱状の内部空間を含む電池収納部１２が形成されている。本実施形態の電池ホルダ１０Ａもまた、上記第１の実施形態の電池ホルダ１０と同様に、１０個の電池収納部１２を有している。

各電池収納部１２を形成する２つの壁部１４ａ，１４ａは、切れ目１６において不連続となった略円筒状をなしている。このように切り目１６が形成されることで、各壁部１４ａ，１４ａには、電池収納部１２に収納された電池１の外周側面に圧接するための適当なバネ性が付与されている。

また、本実施形態の電池ホルダ１０Ａでは、長手方向に隣り合う電池収納部１２を形成する２つの壁部１４ａ，１４ａ間に隙間１８が形成されるのが好適である。このような隙間１８が形成されていることで、電池収納部１２に電池１を挿入配置するときに各壁部１４ａが径方向外側へ拡径変形するのを許容することができる。ただし、この隙間１８の幅ｗは、各電池収納部１２に電池１が収納された後においては、隣り合う電池収納室１２の壁部１４ａ同士が互いに接触する程度に設定するのが好ましい。このように隙間１８を設定することで、各電池１を収納した後における各電池１の保持状態が安定したものになる。

上記の構成を備える第２実施形態の電池ホルダ１０Ａおよびこれを備えた電池パック１００によっても、上述した第１実施形態の場合と同様の作用効果を奏することができる。

なお、本発明は、上述した実施形態の構成に限定されるものではなく、本願の特許請求の範囲に記載された事項およびその均等な範囲内において、種々の改良や変更が可能である。

例えば、上記においては円柱状の電池収容部１２が周方向の一部で不連続となる略円筒状の壁部１４，１４ａで形成される例を説明したが、これに限定されるものではなく、電池挿入時に拡径変形可能なバネ性又は弾性を有する材料で電池収納部の壁部が形成される場合には、周方向に切れ目がない完全な円筒状の壁部によって電池収納部が形成されてもよい。

１ 電池、２ 正極電極、３ 負極電極、１０，１０Ａ 電池ホルダ、１２ 電池収納部、１４，１４ａ 壁部、１５ 連結部、１６ 切れ目、１８ 隙間、２０ 正極側集電部材、２１，３１ 接続片、２２ 正極側絶縁板、２４，３４ 貫通孔、３０ 負極側集電部材、３２ 負極側絶縁板、１００ 電池パック、ｗ 幅。

Claims (5)

1. 複数の円筒型の電池を整列した状態に保持する電池ホルダであって、
   前記各電池をそれぞれ収納する複数の円柱状の電池収納部を有し、前記各電池収納部は電池挿入時に拡径変形可能なバネ性を備える略円筒状の壁部によって形成されている、
   電池ホルダ。
2. 請求項１に記載の電池ホルダにおいて、
   前記電池収納部を形成する壁部は略Ｃ字状の端面形状を有する、電池ホルダ。
3. 請求項１または２に記載の電池ホルダにおいて、
   前記電池収納部を形成する壁部は、前記電池の外周側面と同等の軸方向長さに形成されている、電池ホルダ。
4. 請求項１ないし３のいずれか一項に記載の電池ホルダにおいて、
   １枚の金属板または樹脂板をＳ字状に繰り返し曲げ加工して形成されるか、または、樹脂射出成形によって一体形成される、電池ホルダ。
5. 複数の円筒状の電池と、
   前記複数の電池を前記各電池収納部に正極端子が同じ方向に揃った状態でそれぞれ収納して保持する請求項１ないし４のいずれか一項に記載の電池ホルダと、
   前記各電池の正極端子にそれぞれ接続される正極接続部を有する正極側集電部材と、
   前記電池ホルダと前記正極側集電部材との間に配置されて、前記正極側集電部材と前記各電池とを絶縁する正極側絶縁板と、
   前記各電池の負極端子にそれぞれ接続される負極接続部を有する負極側集電部材と、
   前記電池ホルダと前記負極側集電部材との間に配置されて、前記負極側集電部材と前記各電池とを絶縁する負極側絶縁板と、を備える、
   電池パック。

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