JP2019053816A - 電池パック - Google Patents

Abstract

【課題】円筒形電池の熱暴走の誘発を効果的に防止しながら、外装缶の破裂による悪影響を効果的に抑制する。【解決手段】電池パックは、複数の円筒形電池１と、複数の円筒形電池１を平行な姿勢で配置する電池ホルダ２とを備えている。電池ホルダ２は、複数の円筒形電池１を収納する複数の挿入部４を有する電池収納部３を備え、電池収納部３は、隣接する円筒形電池１の間に挿入部４を形成する隔壁５を配置すると共に、挿入部４の内面に円筒形電池１の長手方向に延びる縦溝６を設けて、縦溝６と円筒形電池１の外周面との間に空気層７を形成しており、互いに隣接する円筒形電池１の対向面の間に空気層７を配置している。【選択図】図２

Description

本発明は、複数の円筒形電池を備える電池パックであって、１つの円筒形電池の熱暴走が近接する他の円筒形電池の熱暴走を誘発するのを確実に防止しながら、円筒形電池が側面から破裂する異常な状態においても類焼を確実に防止できる電池パックに関する。

二次電池は、内部ショートや過充電等、種々の原因で熱暴走を起こすことがある。例えば、リチウムイオン二次電池が熱暴走すると、電池温度は急激に上昇して３００℃〜４００℃以上となることもある。複数の二次電池を備える電池パックの場合、何れかの二次電池が熱暴走して、隣の二次電池の熱暴走を誘発すると、多数の二次電池が熱暴走して熱暴走のエネルギが極めて大きくなる弊害がある。この弊害は、二次電池の周囲に樹脂などで成形された隔壁を配置し、あるいは二次電池の周囲に空気の層を設けることで隣接する二次電池への熱暴走を防止している。

ここで、いずれかの二次電池が異常に発熱した際における、隣接する二次電池への熱の影響については、熱伝導の観点からみると空気の層を設ける構造が断熱性が高く有利である。しかしながら、二次電池が過熱されて異常な状態になると、外装缶の側面が裂けて直接火炎が発生するような異常な状態となることも有り、このような状態に対しては、樹脂などの遮断物を設けることの方が有効である。

特開２０１１−４０３８２号公報 特開２０１１−１８６４０号公報

本発明は、以上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、円筒形電池の熱暴走の誘発を効果的に防止しながら、外装缶の破裂による悪影響を効果的に抑制できる電池パックを提供することにある。

本発明の電池パックは、複数の円筒形電池１と、複数の円筒形電池１を平行な姿勢で配置する電池ホルダ２とを備えている。電池ホルダ２は、複数の円筒形電池１を収納する複数の挿入部４を有する電池収納部３を備え、電池収納部３は、隣接する円筒形電池１の間に挿入部４を形成する隔壁５を配置すると共に、挿入部４の内面に円筒形電池１の長手方向に延びる縦溝６を設けて、縦溝６と円筒形電池１の外周面との間に空気層７を形成しており、互いに隣接する円筒形電池１の対向面の間に空気層７を配置している。

上記構成により、電池パックは、複数の円筒形電池を電池ホルダの挿入孔に収納して、互いに隣接する円筒形電池の間に、挿入部を形成する隔壁と、円筒形電池の表面に沿って形成された空気層とを備えるので、過熱された円筒形電池の熱の移動を空気層で効果的に遮断して、隣接する円筒形電池間の熱伝導を抑制しながら、いずれかの円筒形電池が異常な状態となって円筒形電池の側面が破裂等を起こす状態では、隣接する円筒形電池の間に設けた隔壁により、隣接する円筒形電池に類焼等の悪影響を及ぼすのを抑制できる。

本発明の電池パックは、空気層７を、隣接する円筒形電池１の中心間に配置することができる。上記構成により、隣接する円筒形電池間で最短距離における熱伝導を回避して熱伝導の距離を稼ぐことで熱暴走を抑制できる。

本発明の電池パックは、電池ホルダ２が、互いに隣接する円筒形電池１の対向面の間に、各々の円筒形電池１の表面に沿って形成された空気層７を対向する姿勢で配置することができる。上記構成により、互いに隣接する円筒形電池の各々の表面に形成された空気層を対向姿勢で配置することで、隣接する円筒形電池間の熱伝導を効果的に抑制できる。

本発明の電池パックは、対向する空気層７を、円筒形電池１の外周方向に位置ずれされた状態で配置することができる。上記構成により、対向する円筒形電池の間の広い領域を２つの空気層で効率よくカバーして熱伝導を抑制できる。

本発明の電池パックは、互いに隣接する円筒形電池１の対向面の間に、各々の円筒形電池１の表面に沿って形成された空気層７をオーバーラップされた状態で配置することができる。上記構成により、隣接する円筒形電池間で最短距離における熱伝導を回避して、熱伝導の経路を非直線状とし、隣接する円筒形電池間での熱伝導を効果的に抑制できる。

本発明の電池パックは、電池ホルダ２の横断面視において、空気層７を円筒形電池１の外周に沿って複数設けることができる。

本発明の電池パックは、電池ホルダ２は、挿入部４の内側に円筒形電池１の外周面に沿う挿入孔８を備えて、挿入孔８に円筒形電池１を収納することができる。

本発明の電池パックは、電池ホルダ４２は、複数の挿入部４を多段多列に配置して、上下左右に配置される４つの挿入部４の間に空隙１８を形成することができる。

本発明の電池パックは、電池ホルダ６２は、挿入部６４の内側に円筒形電池１の外周面に沿う保持溝６８を備えて、保持溝６８に円筒形電池１を収納することができる。

本発明の電池パックは、電池ホルダ２は、隣接する挿入部４の間に谷間１４を形成して、谷間１４の一部を隣接する円筒形電池１の対向面の間に配置することができる。上記構成により、隣接する円筒形電池の間に谷間を浸入させることで、この部分における円筒形電池間の熱伝導を抑制できる特徴がある。

本発明の電池パックは、円筒形電池１が、円筒状で有底の外装缶１１の開口部を封口板１２で閉塞して、挿入部４が、円筒形電池１の封口板１２側の端部と対向する領域に空気層７を形成することができる。

本発明の電池パックは、円筒形電池１の外周面に沿って形成される空気層７の開口幅を円筒形電池１の外周全体の１／２０〜１／３とすることができる。

本発明の電池パックは、電池ホルダ２が、空気層７の全長を、円筒形電池１の全長の３０％以上とすることができる。

本発明の電池パックは、電池ホルダ２が、空気層７の両端を挿入部４の両端面に開口することができる。

本発明の一実施例にかかる電池パックの概略分解斜視図である。 図１に示す電池パックの電池ホルダの垂直横断面図である。 図２に示す電池ホルダのＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。 本発明の他の実施例にかかる電池パックの電池ホルダを示す水平断面図である。 図４に示す電池ホルダのＶ−Ｖ線断面図である。 図４に示す電池ホルダのＶＩ−ＶＩ線断面図である。 本発明の他の実施例にかかる電池パックの電池ホルダを示す分解水平断面図である。 図７に示す電池パックのＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線断面図である。 本発明の他の実施例にかかる電池パックの電池ホルダを示す垂直横断面図である。 本発明の他の実施例にかかる電池パックの電池ホルダを示す垂直横断面図である。 本発明の他の実施例にかかる電池パックの電池ホルダを示す垂直横断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施形態は、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。また、本明細書は特許請求の範囲に示される部材を、実施形態の部材に特定するものでは決してない。特に実施形態に記載されている構成部品の寸法、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若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。

本発明の電池パックは、主として動力用の電源として使用される。この電池パックは、例えば、電動工具、電動アシスト自転車、電動バイク、電動車椅子、電動三輪車、電動カート等のモータで駆動される電動機器の電源として使用される。ただし、本発明は、電池パックの用途を特定するものではなく、電動機器以外の電気機器、例えば、クリーナーや無線機、照明装置、デジタルカメラ、ビデオカメラ等の屋内外で使用される種々の電気機器用の電源として使用することができる。

図１〜図３に、本発明の実施例１に係る電池パックを示している。これらの図において、図１は電池パックの斜視図、図２は電池ホルダに円筒形電池を収納した横断面図、図３は図２の電池ホルダの水平断面図をそれぞれ示している。なお、これ等の図において、電池ホルダ２は、その形状及び構成をわかりやすくするために、厚さを誇張して示している。すなわち、実際の電池パックにおいては、円筒形電池の半径に対する電池ホルダの厚みの比率は、これ等の図に示す比率よりも小さくなる。

図１〜図３に示す電池パックは、複数の円筒形電池１と、複数の円筒形電池１を互いに平行な姿勢で定位置に保持する電池ホルダ２とを備えている。さらに、図１に示す電池パックは、電池ホルダ２で保持された複数の円筒形電池１を外装ケース１０に収納している。

（円筒形電池１）
円筒形電池１は、円筒状で有底の外装缶１１に電極体を収納すると共に、電解液を充填して外装缶１１の開口部を封口板１２で閉塞している。円筒形電池１は、両端面である外装缶１１の底面と、封口板１２の中央部に設けた凸部電極とを正負の電極端子としている。円筒形電池１は、充放電できるリチウムイオン二次電池である。ただ、円筒形電池は、リチウムイオン二次電池に限定されず、ニッケル水素電池やニッケルカドミウム電池等の充放電できる電池とすることもできる。

（電池ホルダ２）
電池ホルダ２は、絶縁材料である熱可塑性樹脂等の樹脂によって所定の形状に成形されている。電池ホルダ２は、好ましくは難燃性に優れた樹脂製とすることができる。このような樹脂として、例えば、ＰＣ（ポリカーボネート）やＰＰ（ポリプロピレン）が使用できる。

電池ホルダ２は、図１〜図３に示すように、複数の円筒形電池１を平行な姿勢で配置する構造としている。電池ホルダ２は、円筒形電池１を収納する複数の挿入部４を有する電池収納部３を備えている。図に示す挿入部４は、内側に円筒形電池１を挿通させる挿入孔８を電池収納部３の両面に貫通して開口している。挿入孔８は、円筒形電池１の外周面に沿う内形としている。

図１〜図３に示す電池ホルダ２は、２本の円筒形電池１を収納できるように、２つの挿入部４を平行な姿勢で横に並べた形状としている。図に示す電池ホルダ２は、挿入部４を円筒状としており、２本の円筒を連結して、横断面視が略８の字状となる形状に形成している。各挿入部４は、電池ホルダ２の外周面を構成する外周壁９と、隣接する円筒形電池１の間に配置される隔壁５とで形成されている。すなわち、この電池ホルダ２は、外周壁９と隔壁５とを一体成形して挿入部４を形成して、隣接して配置される２本の円筒形電池１の間に隔壁５を配置している。図２に示す電池ホルダ２は、外周壁９と隔壁５とをほぼ等しい厚さに成形している。ただし、挿入部４の連結部分においては、隔壁５の両側（図２においては隔壁５の上下の両端部）の厚さが他の部分よりも厚くなるように成形している。これにより、複数の挿入部４の連結強度を高めている。

図２に示す電池ホルダ２は、隣接する挿入部４の間に谷間１４を形成しており、この谷間１４が隔壁５に切り込むように設けている。この構造は、谷間部分の樹脂を節約することで、使用する樹脂の量を少なくして製造コストを低減できる。また、隣接する円筒形電池１の間に谷間１４を浸入させることで、この部分における熱伝導を抑制できる特徴がある。ただ、電池ホルダは、隣接する挿入部の間に形成する谷間を浅くして、隣接する円筒形電池の間に谷間が浸入しない形状とすることもできる。さらに、電池ホルダは、隣接する挿入部の間に谷間を形成することなく、挿入部の間に対向する外周面を略平面状とすることもできる。この場合、隣接する挿入部の間に貫通孔を設けて、この部分における熱伝導を抑制することもできる

（縦溝６、空気層７）
さらに、図１〜図３に示す電池ホルダ２は、挿入部４の内面に円筒形電池１の長手方向に延びる縦溝６を形成している。この電池ホルダ２は、図２と図３に示すように、挿入部４の内面に形成された縦溝６と円筒形電池１の外周面との間に空気層７を形成している。図１と図２に示す電池ホルダ２は、各挿入部４に４本の縦溝６を等間隔で設けている。各々の縦溝６は、図２に示すように、円筒形電池１の外周面の円弧に沿って形成されており、縦溝６の底面を円筒形電池１の外周面に沿う湾曲面としている。

さらに、電池ホルダ２は、互いに隣接する円筒形電池１の対向面の間に位置して、少なくとも１つの空気層７を配置している。本明細書において、「互いに隣接する円筒形電池１の対向面」とは、横断面視において隣接する２本の円筒形電池１の中心を結ぶ中心線と平行な２本の共通接線の間において対向する湾曲面であって、半円柱状の湾曲面を意味するものとする。図２に示す電池ホルダ２は、隣接する円筒形電池１の対向面の間に、各々の円筒形電池１の表面に沿って形成された空気層７を対向して配置している。図の電池ホルダ２は、対向する空気層７を円筒形電池１の外周に沿って位置ずれさせた状態で配置しており、対向する円筒形電池１の間の広い領域を２つの空気層７でカバーする構造としている。

さらに、対向する２つの空気層７は、隣接する円筒形電池１の中心を結ぶ線上において、互いにオーバーラップさせる状態で配置している。これにより、隣接する円筒形電池１間で最短距離における熱伝導を回避して、図２の矢印で示すように、熱伝導の経路が非直線状となるようにしている。互いに隣接する円筒形電池１の間に配置される隔壁５は、いずれか一方の円筒形電池１が過熱されて熱暴走した際に、熱伝導の経路となる。図２の矢印は、向かって左側の円筒形電池１が過熱されたときの熱伝導の経路を示している。この図に示すように、隔壁５の中央部分を通過する経路では、対向する空気層７の間を縫うように熱伝導させることで、熱伝導の方向を非直線状として熱伝導の距離を稼ぐことができる。同様に、隔壁５の上部または下部を通過する経路では、対向する空気層７を避けるように熱伝導させることで熱伝導の方向を非直線状として熱伝導の距離を稼ぐことができる。したがって、以上のように、対向する空気層７を円筒形電池１の外周に沿って位置ずれさせると共に、隣接する円筒形電池１の中心を結ぶ線上で互いにオーバーラップさせる構造は、直線的な熱伝導を回避して、隣接する円筒形電池１間での熱伝導を効果的に抑制できる。

図に示す電池ホルダは、各々の挿入部４に形成された４列の空気層７を、隣接する円筒形電池１の中心を結ぶ線分の中点を対称の中心とする点対称な配置としている。これにより、隣接する円筒形電池１の対向面の間に配置される２つの空気層７をバランスよく配置できる。また、外周壁９に対向して形成される他の空気層７についても、均等に配置できる。

図２に示す電池ホルダ２は、縦溝６の開口幅を円筒形電池１の外周の約１／８としている。この電池ホルダ２は、挿入部４の内面に４本の縦溝６を設けることで、円筒形電池１の外周に沿って形成される空気層７の領域を円筒形電池１の外周面の約１／２としている。このように、挿入部４の内面に形成される空気層７の割合を高くする構造は、隣接する円筒形電池１間における熱伝導を抑制して、円筒形電池１の発熱時における熱伝導を有効に防止できる。また、図に示すように、円筒形電池１の周囲に均等に空気層７を設けることで、発熱時の放熱バランスを均等にできる特徴がある。

ただ、円筒形電池１の外周に沿って形成される空気層７の幅、すなわち縦溝６の開口幅は、円筒形電池１の外周の１／８よりも小さくすることも、大きくすることもできる。ここで、空気層７の開口幅、すなわち、縦溝６の開口幅は、挿入部４の内面に形成される空気層７の数や、隣接する円筒形電池１の間に対向して配置される空気層７の有無や配置によっても変更されるが、円筒形電池１の外周の１／２０〜１／３、好ましくは、１／１２〜１／４とすることができる。例えば、対向する２つ空気層７で円筒形電池１間の広い領域をカバーする場合には、各空気層２の開口幅を、円筒形電池１の外周の１／２０〜１／６とすることができる。後述するが、隣接する円筒形電池１の間を単一の空気層７でカバーする場合には、空気層２の開口幅を、円筒形電池１の外周の１／８〜１／３、好ましくは、１／６〜１／４とすることができる。

さらに、電池ホルダ２は、隣接する円筒形電池１の対向面の間に配置される隔壁５の厚さ及び縦溝６の深さを、縦溝６（空気層７）の個数や配置、間隔、さらには使用される円筒形電池１の種類や容量、さらにまた、使用される樹脂の材料等を考慮して最適な値となるように決定する。例えば、円筒形電池１として容量を４Ａｈとするリチウムイオン二次電池を使用し、電池ホルダ２をポリカーボネートで成形すると共に、図２に示すように、隣接する円筒形電池１の間に配置される隔壁５の両面に開口幅を円筒形電池１の外周の約１／８とする空気層７をオーバーラップさせる配置で設けてなる電池ホルダ２においては、隔壁５全体の厚さを２ｍｍとし、縦溝６の深さを０．５ｍｍとして、理想的な状態で熱伝導を抑制できる。ただし、電池ホルダは、隔壁の厚さを０．５〜３．５ｍｍとし、縦溝の深さを０．１〜１．３ｍｍとすることもできる。

さらに、図１と図３に示す電池ホルダ２は、４本の縦溝６を、挿入部４の両端まで延長して開口している。この構造は、円筒形電池１の全体にわたって熱伝導を抑制できる。ただ、縦溝６は、詳細には後述するが、挿入部４の長手方向において、部分的に設けることもできる。また、縦溝は、複数に分割して設けることもできる。ここで、電池ホルダ２の挿入部４に形成される縦溝の長手方向における全長は、円筒形電池１の全長の３０％以上、好ましくは５０％以上とすることができる。

以上の電池ホルダ２は、電池収納部３である２つの挿入部４に、２本の円筒形電池１を逆向きに挿入している。逆向きに挿通される２本の円筒形電池１は、リード板１５を介して直列に接続される。さらに、直列に接続された２本の円筒形電池１の両端には、出力用のリード板１５Ａが接続される。電池収納部３に収納された円筒形電池１がリード板１５で接続された電池ホルダ２は、外装ケース１０に収納されて電池パックとなる。

（外装ケース１０）
図１に示す外装ケース１０は、複数の円筒形電池１を定位置に配置してなる電池ホルダ２を収納している。図に示す外装ケース１０は、本体ケース１０Ａと蓋ケース１０Ｂに分割されており、内部には電池ホルダ２を収納する収納部を形成している。図１に示す本体ケース１０Ａは、電池ホルダ２のほぼ全体を収納可能な深さを有する箱形としている。この外装ケース１０は、本体ケース１０Ａと蓋ケース１０Ｂに設けている周壁の端面を超音波溶着し、あるいは接着して連結される。図示しないが、本体ケースと蓋ケースは、一方のケースを貫通する止ネジをして、他方のケースに設けたボスにねじ込んで連結することもできる。

さらに、外装ケースは、電池ホルダ２に加えて回路基板を収納することもできる。回路基板は保護回路などの電子部品を実装することができる。保護回路は、各々の円筒形電池の電圧、残容量、温度などを検出する検出回路と、この検出回路で検出される電池データでオンオフにスイッチングされるスイッチング素子を備えることができる。また、回路基板を収納してなる電池パックは、回路基板に接続している出力コネクタを外装ケースに固定することもできる。出力コネクタは出力端子と信号端子とを有し、出力端子を介して充放電され、信号端子を介してセットされる機器と通信することができる。ただ、電池パックは、出力コネクタを設けることなく、出力端子と信号端子からなる接続端子を回路基板に固定し、これらの接続端子を底ケースから表出させて、外部接続する構造とすることもできる。

以上の実施例の電池パックは、電池収納部３を形成する挿入部４の内面に４列の縦溝６を設けて、各円筒形電池１の表面には４本の空気層７を形成している。ただ、電池パックは、必ずしも円筒形電池１の外周面の全体に空気層を設ける必要はなく、隣接する円筒形電池の間にのみ空気層を設けることもできる。また、隣接する円筒形電池の間に形成される空気層は、必ずしも対向する円筒形電池の両方に設ける必要はなく、対向する円筒形電池のいずれか一方にのみ設けることもできる。以下、図４〜図１１に本発明の他の実施例にかかる電池パックに使用する電池ホルダの例を示している。これ等の図においても、電池ホルダ２は、その形状及び構成をわかりやすくするために、厚さを誇張して示している。

（実施例２の電池ホルダ）
図４〜図６に示す電池ホルダ２２は、３本の円筒形電池１を収納できるように、３つの挿入部４を平行な姿勢で横一列に並べた形状の電池収納部２３を備えている。図に示す電池ホルダ２２は、挿入部４を円筒状としており、３本の円筒を連結してなる形状に成形している。この電池ホルダ２は、外周壁９と隔壁２５とを一体成形して挿入部４を形成して、隣接して配置される３本の円筒形電池１の間に隔壁２５を配置している。

さらに、図４〜図６に示す電池ホルダ２２は、隣接する円筒形電池１の対向面の間において、対向する円筒形電池１のいずれか一方の円筒形電池１の外周面にのみ空気層２７を設けている。図に示す電池ホルダ２２は、挿入部４の内面であって、円筒形電池１の封口板１２が配置される側の端部にのみ縦溝２６を設けて空気層２７を形成している。この電池ホルダ２２は、図４と図５に示すように、３つの挿入部４のうち、中間の挿入部４に収納される円筒形電池１の封口板１２側の端部の両側に配置された隔壁２５の内面に縦溝２６を設けて空気層２７を形成し、図４と図６に示すように、３つの挿入部４のうち、両側の挿入部４に収納される円筒形電池１の封口板１２側の端部と対向する隔壁５の内面に縦溝２６を設けて空気層２７を形成している。

図５と図６に示す電池ホルダ２２は、縦溝２６（空気層２７）の開口幅を円筒形電池１の外周の約１／６としている。この電池ホルダ２２は、互いに隣接する円筒形電池１のうち、一方の円筒形電池１と対向する隔壁２５にのみ縦溝２６を設けて空気層２７を形成する。したがって、構造を簡単にしながら、隣接する円筒形電池１間では熱伝導を抑制できる特徴がある。この電池ホルダ２２も、いずれかの円筒形電池１が過熱されて熱暴走する状態では、熱伝導の経路が非直線状となるようにして、速やかな熱伝導を回避している。図の電池ホルダ２２は、縦溝２６の開口幅を、円筒形電池１の端部の外周面の約１／６として、対向する円筒形電池１の間の広い領域を単一の空気層７でカバーする構造としている。

さらに、図に示す電池ホルダ２２は、円筒形電池１の封口板１２と対向する端部にのみ空気層２７を設ける構造としている。この電池ホルダ２２は、図４に示すように、挿入部４に形成される縦溝２６の全長を挿入部４全体の約１／２として、挿入部４の中間部分まで空気層２７を有する構造としている。この電池ホルダ２２は、図４に示すように３つの挿入部４のうち、中間に配置される挿入部４については、図において下側の端部の両側に対向して配置された隔壁２５の内面に縦溝２６を設けている。この縦溝２６は、図４において下側の開口端から挿入部４の中間まで延長して形成されている。また、図４に示すように３つの挿入部４のうち両側に配置される挿入部４については、図において上側の端部の中央側に対向して配置された隔壁２５の内面に縦溝２６を設けている。この縦溝２６は、図４において上側の開口端から挿入部４の中間まで延長して形成されている。

このように、対向する円筒形電池１のいずれか一方にのみ空気層２７を設ける構造は、電池ホルダ２２を製造する金型を簡素化して安価に製造できる特徴がある。とくに、図に示す電池ホルダ２２は、挿入部４に収納される円筒形電池１の封口板１２側の端部と対向する領域にのみ空気層２７を設ける構造としている。円筒形電池１は、図示しないが、凸部電極を設けた封口板１２に排気口を設けて、この排気口に安全弁を設けている。この円筒形電池１は、過充電や内部短絡等により電池の内圧が上昇すると、安全弁を開弁して内部のガスを排気口から排気して安全性を保証するようにしている。このため、円筒形電池１は、異常が発生してさらに過熱されると、封口板１２側から高温のガスが噴出し、あるいは燃焼する火炎となって噴出されるため、缶底側に比べて封口板１２側の方が高温になる弊害が発生しやすい。このため、電池ホルダ２２は、挿入部４に収納される円筒形電池１の両端のうち、封口板１２側の方が高温になる弊害が生じやすい。したがって、電池ホルダ２２は、図４〜図６に示すように、封口板１２側の端部と対向する内面に空気層２７を設けることでより効果的に熱暴走による弊害を抑制できる。

（実施例３の電池ホルダ）
さらに、図７と図８に示す電池ホルダ３２は、中間で分割してなる一対のホルダーユニット３２Ａで構成している。図７と図８に示す電池ホルダ３２は、円筒形電池１を挿通して保持する電池収納部３３の両端に、円筒形電池１の両端の電極端子を表出させる開口窓３４ａを開口すると共に、この開口窓３４ａから表出する円筒形電池１の電極端子にリード板１５及び出力用のリード板１５Ａを接続できるようにしている。電池ホルダ３２は、両端面にリード板１５及び出力用のリード板１５Ａを配置する凹部３１を形成している。さらに、両端面において、円筒形電池１の端面を位置決めする位置決凸部３４ｂを内側に突出して設けている。

さらに、図の電池ホルダ３２は、円筒形電池１の全体を挿入部３４で被覆できるように、各ホルダーユニット３２Ａに形成される挿入部３４の長さを円筒形電池１の全長のほぼ半分の長さとしている。一対のホルダーユニット３２Ａは、円筒形電池１の両端部から装着されて互いに連結する状態で、一対の挿入部３４で円筒形電池１の全体を被覆する。このように円筒形電池１の全体を挿入部３４で被覆する構造は、隣接する円筒形電池１間の類焼を有効に防止できる。

さらに、図の電池ホルダ３２は、ホルダーユニット３２Ａを形成する挿入部３４の内面に１列の縦溝３６を設けて、各円筒形電池１の外周面との間に空気層３７を形成している。図の電池ホルダ３２は、隣接する円筒形電池１の間に形成された隔壁３５の両面に空気層３７を設けている。この電池ホルダ３２は、図８に示すように、隣接する円筒形電池１の対向面の間に、各々の円筒形電池１の表面に沿って形成された空気層３７を対向して配置している。図の電池ホルダ３２は、対向する空気層３７を円筒形電池１の外周に沿って位置ずれさせた状態で配置しており、対向する円筒形電池１の間の広い領域を２つの空気層７でカバーする構造としている。さらに、対向する２つの空気層３７は、隣接する円筒形電池１の中心を結ぶ線上において、互いにオーバーラップさせる状態で配置している。これにより、隣接する円筒形電池１間で最短距離における熱伝導を回避して、熱伝導の経路が非直線状となるようにしている。

さらに、図７に示す電池ホルダ３２は、２本の縦溝３６を、挿入部３４の両端まで延長することなく、ホルダーユニット３２Ａの中間開口部から電池収納部３３の両端部まで延長している。電池収納部３３の両端部においては、挿入部３４の内面が円筒形電池１の端部の外周面に沿う形状としている。この構造は、円筒形電池１の中央部分のほぼ全体にわたって熱伝導を抑制できる。また、円筒形電池１の両端部においては、挿入部３４の内面を円筒形電池１の外周面に接近させることで、隣接する円筒形電池１間の類焼を有効に防止できる。

以上の電池ホルダ３２は、各ホルダーユニット３２Ａの挿入部３４に円筒形電池１の端部を挿入して保持する状態、すなわち、対向する挿入部３４に挿入孔８に円筒形電池１の両端部を挿入する状態で一対のホルダーユニット３２Ａを連結して、円筒形電池１を定位置に保持している。一対のホルダーユニット３２Ａは、挿入部３４の谷間１４に設けた連結部１６を互いに当接させた状態で止ネジ１７をねじ込むことで連結して固定される。ただ、一対のホルダーユニットは、係止構造で連結し、あるいは接着して連結し、あるいはこれ等を組み合わせて連結することもできる。

（実施例４の電池ホルダ）
以上の実施例の電池ホルダは、２〜３本の円筒形電池１を横に並べて収納する構造としたが、電池パックは、図９に示すように、複数の円筒形電池１を多段多列に配置する構造とすることもできる。図９に示す電池ホルダ４２は、複数の挿入部４を縦横に並べた形状の電池収納部４３を備えており、この電池収納部４３に１０個の円筒形電池１を２段５列に配置している。

図９に示す電池ホルダ４２は、図において左右の両端に配置される挿入部４には２列の縦溝６を設けて、対向する円筒形電池１の間に配置された隔壁５の内面に空気層７を形成している。また、図において左右の両端を除く中間に配置される挿入部４には３列の縦溝６を設けて、対向する円筒形電池１の間に配置された隔壁５の内面に空気層７を形成している。図に示す電池ホルダ４２は、前述の図２に示す電池ホルダと同様に、各縦溝６及び各空気層７の開口幅を、円筒形電池１の外周の約１／８として、これ等の縦溝及び空気層を９０度のピッチで配置している。

図９に示す電池ホルダ４２は、隣接する円筒形電池１の間に配置される隔壁５の両面に、各々の円筒形電池１の表面に沿って形成された空気層７を対向して配置している。図の電池ホルダ４２は、対向する空気層７を円筒形電池１の外周に沿って位置ずれさせた状態で配置しており、対向する円筒形電池１の間の広い領域を２つの空気層７でカバーする構造としている。さらに、対向する２つの空気層７は、隣接する円筒形電池１の中心を結ぶ線上において、互いにオーバーラップさせる状態で配置している。これにより、隣接する円筒形電池１間で最短距離における熱伝導を回避して、熱伝導の経路が非直線状となるようにしている。

さらに、図に示す電池ホルダ４２は、４つの挿入部４の間には空隙１８を形成しており、４つの挿入部４のうち、対角の位置に配置される円筒形電池１の間における熱伝導をこの空隙１８により抑制している。これにより、縦横に隣接する円筒形電池１の熱伝導だけでなく、斜め方向に隣接する円筒形電池１間における熱伝導も効果的に抑制できる特徴が実現できる。このことは、図１０に示すように、多数の円筒形電池１を縦横に並べてマトリクス状に配置する構造において、とくに有効である。

（実施例５の電池ホルダ）
さらに、電池ホルダ５２は、図１０に示すように、複数の円筒形電池１を挿入部５４に挿入して俵積み状態に配置する構造とすることもできる。この電池ホルダ５２は、複数の円筒形電池１を俵積み状態で収納できるように複数の挿入部５４を連結してなる電池収納部５３を備えており、この電池収納部５３に円筒形電池１を複数段に配置して、各段に配置される円筒形電池１を対向する段の円筒形電池１の谷間に配置している。図１０に示す電池ホルダ５２は、１５個の円筒形電池１を３段５列に配置している。この電池ホルダ５２は、多数の円筒形電池１を互いに接近して配置できるので、電池ホルダ５２の外形を小さくして多数の円筒形電池１を収納できる。

図１０に示す電池ホルダ５２は、隣接する円筒形電池１の対向面の間において、対向する円筒形電池１のいずれか一方の円筒形電池１の外周面にのみ空気層５７を設けている。図に示す電池ホルダ５２は、各挿入部５４に１〜３個の縦溝５６を設けて円筒形電池１の外周面との間に空気層５７を設けている。図１０において、中段に配置される挿入部５４に形成される縦溝５６及び空気層５７は、挿入部５４の三方に等間隔で設けている。図に示す挿入部５４は、３つの縦溝５６を１２０度のピッチで等間隔に設けている。また、図において上下段の両端、すなわち四隅に位置する挿入部５４は、単一の縦溝５６及び空気層５７が形成されており、この縦溝５６及び空気層５７を隣接する円筒形電池１との間に配置された隔壁５５の内面に設けている。さらにまた、上段及び下段の両端を除く中間部分に設けられた挿入部５４に形成される縦溝５６及び空気層５７は、隣接する円筒形電池１との間に配置された隔壁５５の内面に設けられている。

図１０に示す電池ホルダ５２は、縦溝５６（空気層５７）の開口幅を円筒形電池１の外周の約１／６としている。この電池ホルダ５２は、互いに隣接する円筒形電池１のうち、一方の円筒形電池１と対向する隔壁５５にのみ縦溝５６を設けて空気層５７を形成している。このため、構造を簡単にしながら、隣接する円筒形電池１間では熱伝導を抑制できる特徴がある。この電池ホルダ５２も、隣接する円筒形電池１間における熱伝導の経路が非直線状となるように、円筒形電池１の対向面の間には空気層５７が配置されている。したがって、いずれかの円筒形電池１が過熱されて熱暴走する状態においても、熱暴走による弊害を効果的に抑制できる。

（実施例６の電池ホルダ）
以上の実施例の電池ホルダは、挿入部４を円筒形電池１の外周面に沿う挿入孔としている。ただ、本発明は、円筒形電池１を保持する構造を挿入孔には特定せず、保持溝とすることもできる。図１１に示す電池ホルダ６２は、底板６９の周囲に底板６９と垂直方向に周壁６９Ａを設けて上方を開口する箱形に成形してなる電池収納部６３を備えている。この電池収納部６３は、円筒形電池１を案内して水平方向の同一平面で定位置に保持する複数の挿入部６４を備えている。図１１の電池収納部６３は、挿入部６４の内側に円筒形電池１の外周面に沿う保持溝６８を備えており、この保持溝６８に円筒形電池１を収納している。底板６９は、円筒形電池１の表面に沿う形状の保持溝６８を有する波形に成形している。この底板６９は、円筒形電池１の下側の半面に密着して、円筒形電池１を熱結合状態に配置する。

底板６９の保持溝６８は、円筒形電池１の外周面の約１／２の領域の表面に沿う形状に成形される。さらに、波形の底板６９は、保持溝６８の間であって、隣接する円筒形電池１の間に配置される隔壁６５を備えている。隔壁６５は、保持溝６８に配置される円筒形電池１の直径よりも低く、理想的には、図１１に示すように、円筒形電池１の上端面と同じ高さとなる突出高さに成形される。ただ、底板から突出する隔壁の高さは、円筒形電池の上端面よりも低くすることもできる。

電池ホルダ６２は、周壁６９Ａの高さを円筒形電池１の高さとほぼ等しくし、言い換えると、周壁６９Ａの上端を円筒形電池１の上端と同一平面に配置して、周壁６９Ａの内側に円筒形電池１を配置している。ただ、電池ホルダは、周壁を円筒形電池の上面よりも低くすることもできる。さらに、電池ホルダ６２は、複数の保持溝６８に円筒形電池１を収納した状態で、上方開口部が蓋プレート７０で閉塞されている。図に示す蓋プレート７０は、隔壁６５及び周壁６９Ａの上端面に接着又は溶着等により固定される。

さらに、図１１に示す電池ホルダ６２は、挿入部６４の内面に円筒形電池１の長手方向に延びる縦溝６６を設けており、この縦溝６６と円筒形電池１の外周面との間に空気層６７を形成している。図１１に示す電池ホルダ６２は、隣接する円筒形電池１の間に配置される隔壁６５の両面に縦溝６６を設けており、隔壁６５の両側において、円筒形電池１との間に空気層６７を形成している。図に示す電池ホルダ６２は、隣接する円筒形電池１の対向面の間に、各々の円筒形電池１の表面に沿って形成された空気層６７を対向して配置している。

図１１において隔壁６５の左側に形成される第１の縦溝６６Ａは、保持溝６８の内面に沿う形状としており、円筒形電池１の外周面の円弧に沿う形状の第１の空気層６７Ａを形成している。また、図１１において隔壁６５の右側に形成される第２の縦溝６６Ｂは、下部を保持溝６８の内面に沿う円弧状とし、上部を隔壁６５の内面に沿う平面状として、隔壁の内面に沿う第２の空気層６７Ｂを形成している。図の電池ホルダ６２は、対向する第１の空気層６７Ａと第２の空気層６７Ｂを上下方向に位置ずれさせた状態で配置しており、対向する円筒形電池１の間の広い領域を２つの空気層６７でカバーする構造としている。さらに、対向する２つの空気層６７は、互いにオーバーラップさせる状態で配置している。これにより、隣接する円筒形電池１間で最短距離における熱伝導を回避して、熱伝導の経路が非直線状となるようにしている。

本発明の電池パックは、複数の円筒形電池を備える構造としながら、円筒形電池の熱暴走の誘発を防止して安全に使用できる。

１…円筒形電池
２…電池ホルダ
３…電池収納部
４…挿入部
５…隔壁
６…縦溝
７…空気層
８…挿入孔
９…外周壁
１０…外装ケース
１０Ａ…本体ケース
１０Ｂ…蓋ケース
１１…外装缶
１２…封口板
１４…谷間
１５…リード板
１５Ａ…出力用のリード板
１６…連結部
１７…止ネジ
１８…空隙
２２…電池ホルダ
２３…電池収納部
２５…隔壁
２６…縦溝
２７…空気層
３１…凹部
３２…電池ホルダ
３２Ａ…ホルダーユニット
３３…電池収納部
３４…挿入部
３４ａ…開口窓
３４ｂ…凸部
３５…隔壁
３６…縦溝
３７…空気層
４２…電池ホルダ
４３…電池収納部
５２…電池ホルダ
５３…電池収納部
５４…挿入部
５５…隔壁
５６…縦溝
５７…空気層
６２…電池ホルダ
６３…電池収納部
６４…挿入部
６５…隔壁
６６…縦溝
６６Ａ…第１の縦溝
６６Ｂ…第２の縦溝
６７…空気層
６７Ａ…第１の空気層
６７Ｂ…第２の空気層
６８…保持溝
６９…底板
６９Ａ…周壁
７０…蓋プレート

Claims (14)

1. 複数の円筒形電池と、
   前記複数の円筒形電池を平行な姿勢で配置する電池ホルダと、
   を備える電池パックであって、
   前記電池ホルダは、前記複数の円筒形電池を収納する複数の挿入部を有する電池収納部を備え、
   前記電池収納部は、隣接する前記円筒形電池の間に前記挿入部を形成する隔壁を配置すると共に、前記挿入部の内面に該円筒形電池の長手方向に延びる縦溝を設けて、前記縦溝と該円筒形電池の外周面との間に空気層を形成しており、
   互いに隣接する前記円筒形電池の対向面の間に、前記空気層を配置してなることを特徴とする電池パック。
2. 請求項１に記載される電池パックであって、
   前記空気層が、隣接する前記円筒形電池の中心間に配置されてなる電池パック。
3. 請求項１または２に記載される電池パックであって、
   前記電池ホルダが、互いに隣接する前記円筒形電池の対向面の間に、各々の円筒形電池の表面に沿って形成された前記空気層を対向する姿勢で配置してなる電池パック。
4. 請求項３に記載される電池パックであって、
   対向する前記空気層が前記円筒形電池の外周方向に位置ずれされた状態で配置されてなる電池パック。
5. 請求項１から４のいずれか一に記載される電池パックであって、
   互いに隣接する前記円筒形電池の対向面の間に、各々の円筒形電池の表面に沿って形成された前記空気層がオーバーラップされた状態で配置されてなる電池パック。
6. 請求項１から５のいずれか一に記載される電池パックであって、
   前記電池ホルダの横断面視において、前記空気層を前記円筒形電池の外周に沿って複数設けてなる電池パック。
7. 請求項１から６のいずれか一に記載される電池パックであって、
   前記電池ホルダは、前記挿入部の内側に前記円筒形電池の外周面に沿う挿入孔を備えており、前記挿入孔に該円筒形電池を収納してなる電池パック。
8. 請求項１から７のいずれか一に記載される電池パックであって、
   前記電池ホルダは、前記複数の挿入部を多段多列に配置しており、上下左右に配置される４つの該挿入部の間に空隙が形成されてなる電池パック。
9. 請求項１から６のいずれか一に記載される電池パックであって、
   前記電池ホルダは、前記挿入部の内側に前記円筒形電池の外周面に沿う保持溝を備えており、前記保持溝に該円筒形電池を収納してなる電池パック。
10. 請求項１から９のいずれか一に記載される電池パックであって、
    前記電池ホルダは、隣接する前記挿入部の間に谷間を形成しており、前記谷間の一部が隣接する円筒形電池の対向面の間に配置されてなる電池パック。
11. 請求項１から１０のいずれか一に記載される電池パックであって
    前記円筒形電池が、円筒状で有底の外装缶の開口部を封口板で閉塞しており、
    前記挿入部が、前記円筒形電池の封口板側の端部と対向する領域に前記空気層を形成してなる電池パック。
12. 請求項１から１１のいずれか一に記載される電池パックであって、
    前記円筒形電池の外周面に沿って形成される前記空気層の開口幅が該円筒形電池の外周全体の１／２０〜１／３である電池パック。
13. 請求項１から１２のいずれか一に記載される電池パックであって、
    前記電池ホルダが、前記空気層の全長を、前記円筒形電池の全長の３０％以上としてなる電池パック。
14. 請求項１から１３のいずれか一に記載される電池パックであって、
    前記電池ホルダが、前記空気層の両端を前記挿入部の両端面に開口してなる電池パック。

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