JP3749084B2 - パック電池 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の円筒型電池とプリント基板をケースに収納しているパック電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
パック電池は、主として各種電気機器等の電源に使用されている。とくに、ラップトップパソコンや携帯電話等の携帯電子機器に用いられる場合、これらの機器の小型軽量化に伴って、パック電池についても小型軽量化が求められている。また、パック電池は、使用される機器と一体的に装着されるため、機器の形状に合わせた形状にする必要がある。さらに、機器の使用においては、長時間の連続使用や、安定した電源を確保するため、高出力や高容量のパック電池が求められる。このため、限られた形状やスペースの中で、効率よく電池を収納しなければならない。また、リチウムイオン電池を内蔵しているパック電池等においては、過充電や過放電から保護する保護回路を実装したプリント基板を収納している。したがって、このようなパック電池においては、電池を効率よく配置すると同時に、プリント基板を収納するスペースを確保することが大切である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
さらに、プリント基板を内蔵するパック電池は、外部の衝撃からプリント基板を保護することも大切である。プリント基板を収納するために、ケースの局部を突出させてなるパック電池は、突出部分が衝撃を受けやすいので、プリント基板の衝撃を有効に阻止することが難しい。このため、プリント基板を外部の衝撃から有効に保護するのが難しい。とくに、外形を小さくするために、できる限り薄く成形しているケースは、プリント基板を有効に保護するのがさらに難しくなる。
【０００４】
本発明は、このような欠点を解決することを目的に開発されたもので、本発明の重要な目的は、プリント基板を有効に保護しながら、ケース内に有効に円筒型電池を収納できるパック電池を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明のパック電池は、複数本の円筒型電池２を同一水平面内に配列している第１ブロックＢ１と、同じ形状である複数本の円筒型電池２を同一水平面内に配列している第２ブロックＢ２とを隣接して同一水平面内に並べてケース１に収納している。
【０００６】
ただし、本明細書において、縦横の方向は、円筒型電池の直径方向を横方向とし、全長方向である軸方向を縦方向とする。したがって、横並びとは、複数の電池を横に隣接して平行に並べる状態を意味し、縦並びとは、複数の電池を縦に隣接して、すなわち、軸方向に延長して並べる状態を意味するものとする。
【０００７】
本発明の請求項１のパック電池は、第１ブロックＢ１に、Ｎ本の円筒型電池２を横並びに平行に並べてなる横列電池群２Ａと、この横列電池群２Ａの電池の電極側端部に接近し、かつ、横列電池群２Ａの電池に対して直交する姿勢で配設してなるｎ本の直交電池２Ｂを配設している。また、第２ブロックＢ２に、Ｍ＋ｎ本の円筒型電池２を横に平行に並べて、かつ、端部に配列しているｎ本の電池を、第１ブロックＢ１の直交電池２Ｂに対して縦並びに並べて配設している。このパック電池は、第１ブロックＢ１の横列電池群２Ａと直交電池２Ｂを、直交電池２Ｂの電極側端部が横列電池群２Ａから外側に突出する段差ができるように配設している。この段差によって、横列電池群２Ａとケース１との間に端部スペース４を設けており、この端部スペース４にプリント基板３を配設している。ただし、ｎは自然数である。
【０００８】
さらに、本発明の請求項２のパック電池は、第１ブロックＢ１の横列電池群２Ａと第２ブロックＢ２の電池を、第２ブロックＢ２の電池が横列電池群２Ａから外側に突出する段差ができるように配設して、段差によって、横列電池群２Ａとケース１との間に側部スペース５を設けると共に、第１ブロックＢ１の横列電池群２Ａと直交電池２Ｂを、直交電池２Ｂの電極側端部が横列電池群２Ａから外側に突出する段差ができるように配設して、段差によって横列電池群２Ａとケース１との間に端部スペース４を設けている。このパック電池は、側部スペース５と端部スペース４にプリント基板３を配設している。
【０００９】
本発明のパック電池は、好ましくは、全長寸法が直径寸法の３倍よりも長くて４倍よりも短い円筒型電池２を使用する。このパック電池は、好ましくは、Ｎを３、Ｍを４とする。すなわち、第１ブロックＢ１の横列電池群２Ａに３本、第２ブロックＢ２に４本の円筒型電池２を配設し、あるいは、第１ブロックＢ１に３本の横列電池群２Ａとｎ本の直交電池２Ｂを、第２ブロックＢ２に４＋ｎ本の円筒型電池２を配設する。ただし、ｎは自然数である。
【００１０】
さらに、本発明のパック電池は、好ましくは、ｎを１とする。すなわち、第１ブロックＢ１の横列電池群２Ａの電池の電極側端部に配設する直交電池２Ｂを１本とし、第２ブロックＢ２の横に平行に並べる円筒型電池２をＭ＋１本とする。
【００１１】
さらに、本発明のパック電池は、好ましくは、直交電池２Ｂの電極と、第２ブロックＢ２の円筒型電池２の対向する電極を、Ｕ曲してなるリード１２で接続する。
【００１２】
さらに、本発明のパック電池は、好ましくは、第１ブロックＢ１と第２ブロックＢ２との間に位置して、ケース１に隔壁８を一体成形して設ける。このパック電池は、隔壁８で第１ブロックＢ１と第２ブロックＢ２の電池を区画整理して定位置に装着できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するためのパック電池を例示するものであって、本発明はパック電池を以下のものに特定しない。
【００１４】
さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲の欄」、および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。
【００１５】
図１ないし図３に示すパック電池は、ケース１に複数本の円筒型電池２を収納している。円筒型電池２は、リチウムイオン二次電池、ニッケル−水素電池、ニッケル−カドミウム電池等の二次電池である。円筒型電池２は、好ましくは、全長（Ｙ）を直径（Ｘ）の３倍よりも長く、直径（Ｘ）の４倍よりも短くする電池、たとえば、単３あるいはサブＣと呼ばれる外形の二次電池を使用する。ただ、円筒型電池は、このタイプ以外の電池、たとえば、全長を直径の２倍よりも長く３倍よりも短くする電池、あるいは、全長を直径の４倍よりも長く５倍よりも短くする電池を使用することもできる。
【００１６】
ケース１は、円筒型電池２を、第１ブロックＢ１と第２ブロックＢ２に区画して収納している。第１ブロックＢ１と第２ブロックＢ２の円筒型電池２は、同一水平面内に隣接して並べられてケース１に収納される。
【００１７】
第１ブロックＢ１は、横列電池群２Ａと直交電池２Ｂからなる。横列電池群２Ａは、３本の円筒型電池２を、両端の電極側端部を揃えて、横並びに平行に並べている。直交電池２Ｂは、横列電池群２Ａの電池に直交して配設される。この直交電池２Ｂは、横列電池群２Ａの電極側端部に接近して配設される。図のパック電池は、第１ブロックＢ１に１本の直交電池２Ｂを内蔵させているが、直交電池は２本以上とすることもできる。複数本の直交電池は、図１の鎖線で示すように、互いに横に並べて平行に配列される。
【００１８】
さらに、第１ブロックＢ１は、電池とケース１との間に、プリント基板収納部を外側に突出させないでプリント基板３を収納する端部スペース４をケース１内に設けるために、横列電池群２Ａと直交電池２Ｂを、直交電池２Ｂの電極側端部が横列電池群２Ａから外側に突出する段差ができるように配設して、段差によって横列電池群２Ａとケース１との間に端部スペース４を設けている。図に示す円筒型電池２は全長（Ｙ）が直径（Ｘ）の３倍よりも長いので、横列電池群２Ａと直交電池２Ｂの対向縁において、寸法差（Ｙ−３×Ｘ）が生じる。したがって、直交電池２Ｂの電極側端部を、図３において横列電池群２Ａの下辺である各ブロックの対向縁と同一平面に並べて、直交電池２Ｂの電極側端部を横列電池群２Ａから突出させて、段差を設けることができる。この端部スペース４にプリント基板３を配設している。
【００１９】
第２ブロックＢ２は、５本の円筒型電池２を５列の横並びに平行に並べている。第２ブロックＢ２は、全ての円筒型電池２の電極側端部を揃えて平行に配設している。さらに、第２ブロックＢ２の電池は、図３において右端に配列している１本の電池を、第１ブロックＢ１の直交電池２Ｂに対して縦並びに直線上に並べている。第１ブロックＢ１の直交電池２Ｂは、横列電池群２Ａに直交する姿勢で配列しているので、第２ブロックＢ２の電池は、横列電池群２Ａの電池に対して直交して配設される。
【００２０】
図のパック電池は、第２ブロックＢ２を５本の円筒型電池２としているが、第２ブロックは４＋ｎ（ただしｎは自然数）本の電池を、図１の鎖線で示すように、横に並べて収納することもできる。
【００２１】
さらに、図に示すパック電池は、第１ブロックＢ１と第２ブロックＢ２の電池を、第２ブロックＢ２の電池が横列電池群２Ａから外側に突出して段差ができるように配設し、段差によって、横列電池群２Ａとケース１との間に、プリント基板３を収納する側部スペース５を設けている。図に示す円筒型電池２は全長（Ｙ）が直径（Ｘ）の４倍よりも短いので、第１ブロックＢ１と第２ブロックＢ２との対向縁において、寸法差（４×Ｘ−Ｙ）が生じる。したがって、図３に示すように、第１ブロックＢ１の直交電池２Ｂと、第２ブロックＢ２の右端に配設している円筒型電池２とを直線上に配列して、第２ブロックＢ２の電池を横列電池群２Ａから突出させて段差を設けることができる。
【００２２】
さらに、図２に示すパック電池は、第１ブロックＢ１の直交電池２Ｂと第２ブロックＢ２の円筒型電池２の対向する電極を、Ｕ曲してなるリード１２で接続している。この図に示すパック電池は、第２ブロックＢ２に、６本の円筒型電池２を、図の鎖線で示すように６列の横並びに平行に並べて、これ等の電池の電極側端部をリード１２で連結した後、鎖線で示す位置にある電池を１８０度折り返して直交電池２Ｂとしている。第２ブロックＢ２の左上の端部に配列している電池と直交電池２Ｂとを連結するリード１２は、１８０度Ｕ曲されて、これ等の２本の電池を縦並びに直線上に並べる状態に連結している。このようにして配設される直交電池２Ｂは、リード１２を介して第２ブロックＢ２に一体的に連結されるので、位置ずれを有効に防止してケース１内の所定の位置に配設できる。
【００２３】
以上のパック電池は、図３の概略平面図に示すように、第１ブロックＢ１を４本の円筒型電池２として、第２ブロックＢ２を５本の円筒型電池２とする。このパック電池は、全体で９本の円筒型電池２を収納する。９本の電池は、全てを並列または直列に接続し、あるいは、３本を直列に接続したものを３列に並列に接続することもできる。
【００２４】
図４は、その概略平面図に示すように、第１ブロックＢ１を３本の円筒型電池２として、第２ブロックＢ２を４本の円筒型電池２で構成する。このパック電池は、３本の円筒型電池２を横並びに平行に並べている横列電池群２Ａを第１ブロックＢ１とし、４本の円筒型電池２を横並びに平行に並べて第２ブロックＢ２としている。第１ブロックＢ１の横列電池群２Ａは、第２ブロックＢ２の電池に直交する姿勢で配設される。また、ケース１をプリント基板３の収納部で突出させることなくプリント基板３を収納するために、横列電池群２Ａと第２ブロックＢ２の電池とは、第２ブロックＢ２の電池が横列電池群２Ａから外側に突出する段差ができるように配設している。図に示す円筒型電池２は全長（Ｙ）が直径（Ｘ）の４倍よりも短いので、横列電池群２Ａと第２ブロックＢ２の対向縁において、寸法差（４×Ｘ−Ｙ）が生じる。この寸法差を利用して、第２ブロックＢ２の電池を横列電池群２Ａから外側に突出させて配設し、この段差によって、横列電池群２Ａとケース１との間に側部スペース５を設けている。この側部スペース５にプリント基板３を配設している。
【００２５】
図４の配列で円筒型電池２を収納するパック電池は、図示しないが、第２ブロックとして並べている円筒型電池の数を４本以上とすることもできる。このパック電池は、第２ブロックに並べる円筒型電池の本数をＭ本とすると、横列電池群と第２ブロックの対向縁において、寸法差（Ｍ×Ｘ−Ｙ）が生じる。この寸法差を利用して、第２ブロックの電池を、横列電池群から外側に突出する段差ができるように配設して、この段差によって、横列電池群とケースとの間に側部スペースを設ける。
【００２６】
さらに、図５に示すパック電池は、第１ブロックＢ１を５本の円筒型電池２として、第２ブロックＢ２を６本の円筒型電池２としている。この図に示す円筒型電池２は、全長（Ｙ）を、直径（Ｘ）の４倍よりも長く、５倍よりも短くしている。第１ブロックＢ１は、４本の円筒形電池２を横並びに平行に配設している横列電池群２Ａと、１本の直交電池２Ｂとからなる。第２ブロックＢ２は、６本の円筒形電池２を横並びに平行に配設すると共に、図において右端に配列している１本の電池を第１ブロックＢ１の直交電池２Ｂに対して縦並びに直線上に並べている。
【００２７】
このパック電池は、横列電池群２Ａと直交電池２Ｂの対向縁において、横列電池群２Ａと直交電池２Ｂの寸法差（Ｙ−４×Ｘ）によって、直交電池２Ｂの電極側端部が横列電池群２Ａから外側に突出する段差ができるように第１ブロックＢ１の電池を配設している。この段差によって、横列電池群２Ａとケース１との間に端部スペース４を設けて、この端部スペース４にプリント基板３を配設している。さらに、図に示すパック電池は、第１ブロックＢ１と第２ブロックＢ２の対向縁において、横列電池群２Ａと第２ブロックＢ２の電池の寸法差（５×Ｘ−Ｙ）によって、第２ブロックＢ２の電池が横列電池群２Ａから外側に突出して段差ができるように配設している。この段差によって、横列電池群２Ａとケース１との間に、プリント基板３を収納する側部スペース５を設けている。
【００２８】
以上のように、本発明のパック電池は、第１ブロックと第２ブロックに配列する電池の本数、および、横列電池群や直交電池の本数を種々に組み合わせながら、ケース内に端部スペースや側部スペースを設けて、プリント基板を理想的に配設できる。各ブロックに配列する電池の本数、および、横列電池群や直交電池の本数は、内蔵する円筒型電池の合計の本数や、円筒型電池の直径や全長、さらに、は、ケースの外形等の種々の条件に応じて最適な本数に決定される。
【００２９】
ケース１は、プラスチックの成形品で、電池とプリント基板３を収納して簡単に組み立てできるように、第１ケース１Ａと第２ケース１Ｂに分割している。第１ケース１Ａと第２ケース１Ｂは、全体をほぼ方形状とし、プリント基板３を収納している部分を凹部とする箱形として、外周縁に沿って周壁６を一体成形して設けている。周壁６は、コネクター７の連結部分を除く全ての部分に設けている。周壁６は、先端縁を超音波溶着して確実に連結できるように、一方の周壁６の先端面に縦溝を設け、他方の周壁６の先端縁に、縦溝に嵌入できる凸条を設けている。この周壁６は、凸条を縦溝に嵌入する状態で、第１ケース１Ａと第２ケース１Ｂの周壁６を正確な位置に連結して、確実に超音波溶着して強固に連結できる。
【００３０】
第１ケース１Ａは、内面に突出する隔壁８を一体成形して設けている。隔壁８は、図２の分解斜視図に示すように、電池とプリント基板３との間、第１ブロックＢ１と第２ブロックＢ２の間に配設している。プリント基板３と電池との間に設けている隔壁８は、電池から漏れた電解液でプリント基板３が腐食するのを防止する。第１ブロックＢ１と第２ブロックＢ２の間に設けている隔壁８は、第１ブロックＢ１と第２ブロックＢ２の電池を区画整理して定位置に装着する。
【００３１】
さらに、第１ケース１Ａは、コネクター７を外部に表出させる部分には周壁６を設けないで、電極装着部９としている。この電極装着部９にセットしたコネクター７を挟着するために、第２ケース１Ｂは、周壁６を突出させて押圧プレート１０を一体成形して設けている。押圧プレート１０は、下端縁でコネクター７を上から押圧して、定位置に装着している。
【００３２】
コネクター７はプリント基板３に固定している。コネクター７をケース１の定位置に装着して、コネクター７を介してプリント基板３をケース１の定位置に配設している。コネクター７を第１ケース１Ａの定位置に装着するために、コネクター７は両端に突出して位置決凸部を有する。第２ケース１Ｂは、この位置決凸部を定位置に嵌着する嵌着凹部を設けている。嵌着凹部に位置決凸部を案内して、コネクター７は第１ケース１Ａの定位置に装着される。
【００３３】
プリント基板３は、電池の保護回路を実現し、あるいは、電池の残容量を演算する素子である半導体素子等を固定している。図１と図２に示すパック電池は、側部スペース５と端部スペース４の両方にプリント基板３を配設している。側部スペース５と端部スペース４とに収納されるプリント基板３は、可撓性を有するリード片１１で連結して、Ｌ字状に連結する状態でケース１に収納している。プリント基板３は、半導体素子は、たとえば、ＦＥＴ、トランジスター、ＬＥＤ、１チップマイコン、半導体メモリ等を実装して、電池の保護回路や残容量を演算する回路を実現している。
【００３４】
【発明の効果】
本発明のパック電池は、プリント基板を有効に保護しながら、ケース内に有効に円筒型電池を収納できる特長がある。それは、本発明のパック電池が、複数本の円筒型電池を同一水平面内に配列している第１ブロックと第２ブロックとを隣接してケースに収納しており、これ等の円筒型電池を独特の配列でケース内に収納することにより、ケース内にプリント基板の収納スペースを設けて、ここにプリント基板を配設しているからである。
【００３６】
本発明の請求項１のパック電池は、第１ブロックの横列電池群の電池の電極側端部に接近して、横列電池群の電池に対して直交する姿勢で直交電池を配設しており、第１ブロックの横列電池群と直交電池を、直交電池の電極側端部が横列電池群から外側に突出する段差ができるように配設している。このため、このパック電池は、この段差によって横列電池群とケースとの間に端部スペースを設けて、この端部スペースにプリント基板を配設して有効に保護できる。
【００３７】
さらに、本発明の請求項２のパック電池は、横列電池群とケースとの間に側部スペースと端部スペースとを設けているので、これ等のスペースに配設するプリント基板をより大きくして、しかも有効に保護できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施例のパック電池の分解斜視図
【図２】 図１に示すパック電池の第１ケースに電池とプリント基板を収納する状態を示
す分解斜視図
【図３】 図１に示すパック電池の電池の配列を示す平面図
【図４】 パック電池の電池の配列を示す平面図
【図５】 本発明の他の実施例のパック電池の電池の配列を示す平面図
【符号の説明】
１…ケース １Ａ…第１ケース １Ｂ…第２ケース
２…円筒型電池 ２Ａ…横列電池群 ２Ｂ…直交電池
３…プリント基板
４…端部スペース
５…側部スペース
６…周壁
７…コネクター
８…隔壁
９…電極装着部
１０…押圧プレート
１１…リード片
１２…リード
Ｂ１…第１ブロック
Ｂ２…第２ブロック

Claims (7)

1. 複数本の円筒型電池（２）を同一水平面内に配列している第１ブロック（Ｂ１）と、同じ形状である複数本の円筒型電池（２）を同一水平面内に配列している第２ブロック（Ｂ２）とを隣接して同一水平面内に並べてケース（１）に収納しており、第１ブロック（Ｂ１）は、Ｎ本の円筒型電池（２）横並びに平行に並べてなる横列電池群（２Ａ）と、この横列電池群（２Ａ）の電池の電極側端部に接近し、かつ、横列電池群（２Ａ）の電池に対して直交する姿勢で配設してなるｎ本の直交電池（２Ｂ）を備え、第２ブロック（Ｂ２）は、Ｍ＋ｎ本の円筒型電池（２）を横に平行に並べており、かつ、端部に配列しているｎ本の電池は、第１ブロック（Ｂ１）の直交電池（２Ｂ）に対して縦並びに並べて配設しており、第１ブロック（Ｂ１）の横列電池群（２Ａ）と直交電池（２Ｂ）とは、直交電池（２Ｂ）の電極側端部が横列電池群（２Ａ）から外側に突出する段差ができるように配設して、段差によって横列電池群（２Ａ）とケース（１）との間に端部スペース（４）を設けており、この端部スペース（４）にプリント基板（３）を配設しているパック電池。
   ただし、ｎは自然数である。
2. 複数本の円筒型電池（２）を同一水平面内に配列している第１ブロック（Ｂ１）と、同じ形状である複数本の円筒型電池（２）を同一水平面内に配列している第２ブロック（Ｂ２）とを隣接して同一水平面内に並べてケース（１）に収納しており、第１ブロック（Ｂ１）は、Ｎ本の円筒型電池（２）を横並びに平行に並べてなる横列電池群（２Ａ）と、この横列電池群（２Ａ）の電池の電極側端部に接近し、かつ、横列電池群（２Ａ）の電池に対して直交する姿勢で配設してなるｎ本の直交電池（２Ｂ）を備え、第２ブロック（Ｂ２）は、Ｍ＋ｎ本の円筒型電池（２）を横に平行に並べており、かつ、端部に配列しているｎ本の電池は、第１ブロック（Ｂ１）の直交電池（２Ｂ）に対して縦並びに並べて配設しており、第１ブロック（Ｂ１）の横列電池群（２Ａ）と第２ブロック（Ｂ２）の電池とは、第２ブロック（Ｂ２）の電池が横列電池群（２Ａ）から外側に突出する段差ができるように配設して、段差によって、横列電池群（２Ａ）とケース（１）との間に側部スペース（５）を設けており、さらに、第１ブロック（Ｂ１）の横列電池群（２Ａ）と直交電池（２Ｂ）とは、直交電池（２Ｂ）の電極側端部が横列電池群（２Ａ）から外側に突出する段差ができるように配設して、段差によって横列電池群（２Ａ）とケース（１）との間に端部スペース（４）を設けており、側部スペース（５）と端部スペース（４）にプリント基板（３）を配設しているパック電池。
   ただし、ｎは自然数である。
3. 円筒型電池（２）の全長寸法が、直径寸法の３倍よりも長くて４倍よりも短い請求項１または２に記載のパック電池。
4. Ｎが３で、Ｍが４である請求項３に記載のパック電池。
5. ｎが１である請求項１または２に記載のパック電池。
6. ｎが１で、直交電池（２Ｂ）の電極と、第２ブロック（Ｂ２）の円筒型電池（２）の対向する電極を、Ｕ曲してなるリード（１２）で接続している請求項１または２に記載のパック電池。
7. 第１ブロック（Ｂ１）と第２ブロック（Ｂ２）との間に位置してケース（１）に隔壁（８）を一体成形して設けている請求項１または２に記載のパック電池。

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