JP3837366B2

JP3837366B2 - パック電池

Info

Publication number: JP3837366B2
Application number: JP2002189846A
Authority: JP
Inventors: 尉浩大野; 秀世森田
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2002-06-28
Filing date: 2002-06-28
Publication date: 2006-10-25
Anticipated expiration: 2022-06-28
Also published as: JP2004031284A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の二次電池を内蔵するパック電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複数の円筒型電池を内蔵するパック電池は、図１と図２に示すように、円筒型電池２１を複数列に並べてケース２０に収納している。図１に示すように、円筒型電池２１を縦横に並べて収納するパック電池は、円筒型電池２１の間にスペーサー２２を配置している。また、図２に示すように、複数の円筒型電池２１を、通称「俵積み」と呼ばれるように、隣の円筒型電池２１を谷間に配置して複数列に並べるパック電池は、スペーサーを使用することなく、円筒型電池２１を決められた位置に配置できる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１に示すように、円筒型電池２１を縦横に並べて複数列に配置するパック電池は、隣の列との間隔が大きくなって幅が広くなる欠点がある。また、図２に示す俵積みのパック電池は、図１のパック電池よりは幅を狭くできるが、さらに幅を狭くすることはできず、また円筒型電池２１をスペーサーで正確な位置に保持できない欠点がある。また、図１のパック電池は、スペーサー２２と円筒型電池２１との接触面積が局部に限られ、さらに図２のパック電池は、隣の円筒型電池２１との接触部分が線状となってさらに狭くなる。このため、衝撃を受けるときに、円筒型電池２１の局部に強い力が作用して、電池の局部に無理な力が作用する弊害もある。
【０００４】
本発明は、これ等の従来のパック電池が有する欠点を解消すると共に、さらに優れた特長を実現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、パック電池の幅を狭くしながら、耐衝撃性に優れた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、複数列に配列されてなる複数個の円筒型電池１と、円筒型電池１の間に配設されて円筒型電池１を定位置に配置するスペーサー２と、スペーサー２で配置されている複数の円筒型電池１を収納するケース８とを備える構造とすることができる。このパック電池は、同列に並べて配置される円筒型電池１の間に電池間隙間１０を設けて、この電池間隙間１０にスペーサー２を配置すると共に、隣の列の円筒型電池１の一部を電池間隙間１０に侵入させるように隣の円筒型電池１を配置している。スペーサー２は、同列に並べている円筒型電池１の表面に沿う湾曲形状に成形している一対の同列電池保持面２Ａと、隣の列に並べている円筒型電池１の表面に沿う湾曲形状に成形している隣接電池保持面２Ｂとを有する。パック電池は、スペーサー２の同列電池保持面２Ａと隣接電池保持面２Ｂとで、複数列の円筒型電池１を保持してケース８に収納している。
【０００６】
スペーサー２は、同列電池保持面２Ａの一部に、円筒型電池１の表面に沿う湾曲面２ａを設けることができる。このスペーサー２は、両側に設けている一対の同列電池保持面２Ａの互いに反対側の側部を湾曲面２ａとして、非アンダーカット形状の同列電池保持面２Ａを設けることができる。隣接電池保持面２Ｂは、円筒型電池１の表面に沿う湾曲面とすることができる。
【０００７】
さらに、本発明のパック電池は、円筒型電池１に連結される回路基板３を備えて、この回路基板３と円筒型電池１とをリード板５で連結することができる。リード板５は、引張力が作用する方向と交差する方向に長い長孔１１を設けることができる。
【０００８】
さらに、本発明のパック電池は、長方形の回路基板３と、この回路基板３の一方の端縁部に沿って所定の間隔で配置されてなる複数の接続端子４と、回路基板３の長手方向と中心軸とが平行となる姿勢で、複数列に配列されてなる複数個の円筒型電池１と、円筒型電池１の間に配設されて円筒型電池１を定位置に配置するスペーサー２と、スペーサー２で配置している円筒型電池１両端の端面を、回路基板３の両端縁部に連結しているリード板５と、回路基板３と円筒型電池１との間に配設されて円筒型電池１と回路基板３を定位置に配置する絶縁材の基板ホルダー６と、リード板５で連結している円筒型電池１を収納しているケース８とを備える。基板ホルダー６は、接続端子４の間にリード板５を案内するガイド溝１２を設けており、電池の一方の端面と回路基板３の端縁部とを連結している一方の第１リード板５Ａをこのガイド溝１２に入れて、第１リード板５Ａの先端を回路基板３に連結している。
【０００９】
基板ホルダー６は、ガイド溝１２の開口部をケース８で閉塞すると共に、ケース８で閉塞されるガイド溝１２に第１リード板５Ａを案内することができる。第１リード板５Ａは、複数の電池の端面を連結してい電池連結部の幅よりも、ガイド溝１２に入れている引出部５ａの幅を狭くすることができる。円筒型電池１を連結するリード板５は、引張力が作用する方向と交差する方向に長い長孔１１を設けることができる。さらに、基板ホルダー６は、円筒型電池１に沿う面に湾曲面６ａを設けることができる。
【００１０】
【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。
【００１１】
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。
【００１２】
図３ないし図１１に示すパック電池は、長方形の回路基板３と、この回路基板３の一方の端縁部に沿って所定の間隔で配置している複数の接続端子４と、回路基板３に連結している複数の円筒型電池１と、円筒型電池１の間に配設されて円筒型電池１を定位置に配置するスペーサー２と、スペーサー２で複数列に配置している円筒型電池１の両端の端面を、回路基板３の両端部に連結しているリード板５と、回路基板３と円筒型電池１との間に配設されて円筒型電池１と回路基板３を定位置に配置する絶縁材の基板ホルダー６と、基板ホルダー６と回路基板３と円筒型電池１を連結している電池のコアパック７を収納しているケース８とを備える。ところで、本明細書において、電池の列は回路基板と垂直な面に並べている列を意味するものとする。
【００１３】
回路基板３は、円筒型電池１の保護回路を実現する電子部品（図示せず）を実装している。保護回路は、電池の過充電や過放電を検出して電流を制御する回路、電池の過電流を検出して電流を遮断する回路、電池の温度を検出して異常温度になると電流を遮断する回路等である。回路基板３は、円筒型電池１の長さ方向に細長い長方形である。回路基板３の長さは、円筒型電池１の全長よりも短く、その両端を円筒型電池１の電池端面に接近させるようにし、幅は複数列に並べている円筒型電池１全体の幅よりも狭い。回路基板３は、その両端部に円筒型電池１に固定しているリード板５を固定する固定部を有する。リード板５は半田付けして回路基板３に固定できるので半田付けできる、回路基板３はその両端部分に半田付けする導電部３Ａを設けている。
【００１４】
接続端子４は、絶縁材であるプラスチックの成形体である端子ホルダー９に固定されている。図のパック電池は、端子ホルダー９に４つの接続端子４を固定している。この接続端子４は、正負の電源端子と、パック電池と電気機器との間で通信する信号端子と、パック電池から電気機器に電池温度の信号を出力する温度端子である。パック電池は、少なくとも正負の電源端子を必要とするが、その他の端子は必ずしも必要としない。端子ホルダー９は、基板ホルダー６に連結されて、定位置に固定される。基板ホルダー６は、回路基板３も定位置に保持する。したがって、基板ホルダー６でもって端子ホルダー９と回路基板３の両方が定位置に固定される。端子ホルダー９に固定している接続端子４は、回路基板３に半田付けや溶接等の方法で連結される。
【００１５】
円筒型電池１は、ニッケル−水素電池、リチウムイオン二次電池、ニッケル−カドミウム電池等の充電できる電池である。複数の円筒型電池１は、回路基板３の長手方向と中心軸が平行となる姿勢で、複数列に配列されている。図のパック電池は、円筒型電池１を２列に並べて、ひとつの列には２個の電池を並べて、全体で４個の円筒型電池１としている。ただし、本発明のパック電池は、図１２に示すように、円筒型電池１を３列に並べることもでき、また、図示しないが４列以上に並べることもできる。本発明のパック電池は、複数の円筒型電池１を複数列に並べて配置するが、最小構成のものは、ひとつの列に２個、他の列に１個、トータルで３個の円筒型電池を並べたものである。
【００１６】
同列に並べて配置している円筒型電池１は、互いに直接に接触させることなく、その間に電池間隙間１０を設けている。この電池間隙間１０にはスペーサー２を配置している。さらに、複数列に並べている円筒型電池１は、隣の列の円筒型電池１の一部が電池間隙間１０に侵入するように、互いに接近させて配置している。図のパック電池は、１列に配置している２本の円筒型電池１の間に互いに隣の列の円筒型電池１の一部を侵入させるようにして配置している。互いに円筒型電池１を電池間隙間１０に侵入させる侵入深さ（ｄ）は、円筒型電池１の直径の５〜３０％、好ましくは１０〜２５％とする。図のパック電池は、侵入深さ（ｄ）を円筒型電池１の直径の約１８％としている。侵入深さ（ｄ）を深くすると、パック電池の幅を狭くできるが、１列の長さが長くなる。反対に侵入深さ（ｄ）を浅くすると、１列の長さを短くできるが幅が広くなる。また、侵入深さ（ｄ）を浅くするスペーサー２の端部の隣接電池保持面２Ｂが円筒型電池１の表面に沿う幅が狭くなる。スペーサー２の隣接電池保持面２Ｂは、電池間隙間１０に配設されたスペーサー２が、隣の列の円筒型電池１に接触する面である。したがって、侵入深さ（ｄ）は、スペーサー２と円筒型電池１との接触面と、パック電池の幅や高さを考慮して特定される。
【００１７】
スペーサー２は、円筒型電池１の間の電池間隙間１０に挟着されて、円筒型電池１を定位置に保持する。スペーサー２は、同列に並べている円筒型電池１の電池間隙間１０に挟着されるので、対向する面に一対の同列電池保持面２Ａを設けている。この同列電池保持面２Ａは、同列に並べている円筒型電池１の表面に沿う湾曲形状に成形している。さらに、スペーサー２は、電池間隙間１０に配設されて、隣の列に並べられている円筒型電池１の表面に沿う湾曲形状に成形している隣接電池保持面２Ｂとを有する。スペーサー２は、同列電池保持面２Ａと隣接電池保持面２Ｂとを複数列の円筒型電池１の表面に当接させて、複数列の円筒型電池１を定位置に保持している。
【００１８】
スペーサー２は、図１３ないし図１５に示すように、同列電池保持面２Ａに、円筒型電池１の表面に沿う湾曲面２ａを一部に設けている。スペーサー２は、プラスチックで円筒型電池１の長さにほぼ等しい長さに成形される。スペーサー２の両側に設けている一対の同列電池保持面２Ａは、互いに反対側の側部を湾曲面２ａとして、非アンダーカット形状の同列電池保持面２Ａを設けている。非アンダーカット形状のスペーサー２は、成形された形状にアンダーカット部分がなく、金型を図１５の矢印Ａ、Ｂで示す方向に開いて脱型できる。このため、簡単な構造の金型で安価に多量生産できる。図１５に示すスペーサー２は、この図において左側の同列電池保持面２Ａには上半分に湾曲面２ａを設け、右側の同列電池保持面２Ａには下半分に湾曲面２ａを設けている。このスペーサー２は、湾曲面２ａを円筒型電池１の表面に広い面積で接触して、円筒型電池１を広い面積で保持する。スペーサー２は、端部湾曲面２ａの形状を、円筒型電池１の表面に沿う湾曲面２ａとしている。このスペーサー２は、同列電池保持面２Ａと隣接電池保持面２Ｂの両方が円筒型電池１に広い面積で接触する。このため、パック電池に強い衝撃があっても、スペーサー２で円筒型電池１を損傷しないように保持できる。
【００１９】
リード板５は、円筒型電池１の両端を回路基板３に連結して、円筒型電池１と回路基板３とを連結している。円筒型電池１は、その両端をリード板５で回路基板３に連結している。円筒型電池１の一方の端面は、図６に示すように第１リード板５Ａで回路基板３に連結され、他方の端部は、図７に示すように２本の第２リード板５Ｂで回路基板３に連結される。図のパック電池は、図１６に示すように、並列に接続している円筒型電池１を直列に接続している。第１リード板５Ａは、並列に接続している円筒型電池１を直列に接続して回路基板３に接続する。第２リード板５Ｂは、円筒型電池１の出力端子側を回路基板３を介して接続端子４に接続する。
【００２０】
円筒型電池１の一方の端面に連結している第１リード板５Ａは、複数の電池の端面を連結して電池連結部の幅よりも、引出部５ａの幅を狭くしている。接続端子４の間に通過させて回路基板３に接続するためである。また、幅の狭い引出部５ａは、パック電池が落下される等で強い衝撃を受けるときに切断されて衝撃を吸収することもできる。引出部５ａは、円筒型電池１に流れる負荷電流が流れることはないので、幅を狭くしても、パック電池の内部抵抗を増加させることはない。第１リード板５Ａは、円筒型電池１を互いに連結する部分には負荷電流が流れるので、この部分は引出部５ａよりも幅を広くして電気抵抗を小さくしている。第２リード板５Ｂは、負荷電流が流れるので引出部５ａよりも幅を広くして電気抵抗を小さくしている。
【００２１】
さらに、リード板５は、図６と図７に示すように、パック電池が衝撃を受けたときに、その衝撃を吸収する長孔１１を設けている。長孔１１は、引張力を有効に吸収するために、引張力が作用する方向と交差する方向に長くしている。図６の第１リード板５Ａは、引出部５ａに作用する引張力を吸収するために、引出部５ａの方向と交差する方向、図において引張力が作用する引出部５ａの方向に直交する方向に長くしている。図７の第２リード板５Ｂは、縦方向に引張力が作用するので、横方向に長い長孔１１を設けている。これらの長孔１１は、リード板５に強い引張力が作用すると、図１７の実線で示す形状から鎖線で示す形状、すなわち、長孔１１が開く方向に変形して、リード板５を引っ張り方向に伸長させて引張力を吸収する。たとえば、１０ｋｇの引張力が作用すると０．５ｍｍ伸びて切断されるリード板５は、長孔１１を設けることにより、同じ引張力で伸びが１．５ｍｍとなるが切れなくなる。このリード板５で円筒型電池１を連結しているパック電池は、円筒型電池１とケース８とのクリアランスを１ｍｍ以下にすれば、リード板５が１ｍｍよりも長くは伸びないので、衝撃で切断されないようにできる。
【００２２】
基板ホルダー６を図１８ないし図２０に示している。これ等の図に示す基板ホルダー６は、プラスチックを成形して製作される。基板ホルダー６は、端子ホルダー９と回路基板３を定位置に連結するために、底面に周壁６Ａを設けている。端子ホルダー９を連結している回路基板３は、周壁６Ａの内側に配設して定位置に装着される。図示しないが、基板ホルダー６は、回路基板３を定位置に装着するために複数の位置決ボスを下面に突出して設けている。この位置決ボスを回路基板３に設けている貫通孔に入れて、回路基板３を定位置に装着する。さらに、周壁６Ａの内面に突出して、回路基板３を係止する爪（図示せず）を設けて、確実に保持できる。
【００２３】
基板ホルダー６は、上面に２列に配置される円筒型電池１を保持する湾曲面６ａを設けている。２列の円筒型電池１は上下に位置ずれして配置されるので、ふたつの湾曲面６ａは上下に段差ができるように設けている。この基板ホルダー６は、接続端子４の間にリード板５を案内するガイド溝１２を設けている。ガイド溝１２は、図６、図９ないし図１１に示すように、端部縁に凹部を設けて成形している。このガイド溝１２には、第１リード板５Ａの引出部５ａを入れている。第１リード板５Ａは、引出部５ａをガイド溝１２に入れて、その先端を回路基板３に固定している。さらに、図のパック電池は、接続端子４を固定している端子ホルダー９にもガイド溝１２を設けている。端子ホルダー９は、基板ホルダー６のガイド溝１２に連結して、その底面にもガイド溝１２を設けている。図のパック電池は、基板ホルダー６と端子ホルダー９とを別々のプラスチックで成形しているので、基板ホルダー６と端子ホルダー９にガイド溝１２を設けている。パック電池は、基板ホルダー６と端子ホルダー９とを一体構造とすることもできる。このパック電池は、基板ホルダーにガイド溝を設け、ここにリード板を入れて回路基板に連結できる。
【００２４】
図のパック電池は、端子ホルダー９の底面から端面に延長して接続端子４を固定している。したがって、ガイド溝１２も端子ホルダー９の底面から基板ホルダー６の端部まで延長して設けて、ここにリード板５を入れている。ガイド溝１２に入れられるリード板５は、図９に示すように、端子ホルダー９の端面側において接続端子４と同一平面に配設されることがなく、また図６に示すように、端子ホルダー９の底面側においても接続端子４と同一平面に配設されることがない。すなわち、リード板５は、ガイド溝１２に入れることによって、接続端子４に対して立体的に配設されて、これらの間に充分な空間距離が確保される。このため、接続端子４とリード板５との間隔を狭くして省スペースに配置しながら、リード板５が接続端子４に接触するのを確実に防止できる。さらに、図８のパック電池は、ガイド溝１２の開口部をケース８で閉塞して、ケース８で閉塞されるガイド溝１２に第１リード板５Ａを案内している。この構造は、リード板５がガイド溝１２から出ることがなく、リード板５と接続端子４のショートを確実に阻止できる。
【００２５】
ケース８は、コアパック７を収納する本体ケース８Ａと、この本体ケース８Ａの開口部を閉塞する蓋ケース８Ｂとからなる。本体ケース８Ａは、コアパック７を収納できる大きさであって、天板の内面には、低い列の円筒型電池１の上面に当接する複数の保持リブ１３を一体的に成形して設けている。複数の保持リブ１３は、互いに平行に配列されて、円筒型電池１の上面に当接する部分を、円筒型電池１の沿う形状に湾曲させている。
【００２６】
本体ケース８Ａにコアパック７を入れた状態で、蓋ケース８Ｂが本体ケース８Ａに連結されて、コアパック７をケース８に収納する。蓋ケース８Ｂは、係止構造で、あるいは溶着して、あるいはまた接着して本体ケース８Ａに連結される。蓋ケース８Ｂは、接続端子４を外部に表出される電極窓１４を開口している。
【００２７】
以上のパック電池は、回路基板３と基板ホルダー６とをケース８を内蔵させて接続端子４を定位置に配置している。ただ、本発明のパック電池は、ケースからリード線を引き出して、その先端に接続用のコネクターを連結する構造とすることもできる。
【００２８】
【発明の効果】
以上のパック電池は、パック電池の幅を狭くできることに加えて、耐衝撃特性を向上できる特長がある。それは、以上のパック電池が、円筒型電池を複数列に並べると共に、同じ列に並べている円筒型電池の間に電池間隙間を設けて、この電池間隙間にスペーサーを配置し、さらに、隣の列の円筒型電池の一部を電池間隙間に侵入させるようにして隣の円筒型電池を配置し、この状態で配列される円筒型電池の間に配設しているスペーサーには、同列に並べている円筒型電池の表面に沿う湾曲形状とする一対の同列電池保持面と、隣の列に並べられてる円筒型電池の表面に沿う湾曲形状とする隣接電池保持面とを設けており、同列電池保持面と隣接電池保持面とで、複数列の円筒型電池を保持してケースに収納しているからである。
【００２９】
以上の構造のパック電池は、同列の円筒型電池の間に電池間隙間を設けて、ここの電池間隙間に隣の円筒型電池の一部を侵入させるので、隣の列の円筒型電池を極めて接近させて配列できる。このため、太い円筒型電池を収納して、パック電池全体を幅を狭くできる。したがって、パック電池全体の容量を大きくしながら幅を狭くできる特長がある。さらに、同じ列の電池間隙間に入れているスペーサーは、同じ列の円筒型電池に広い面積で対向すると共に、隣の列に配列している円筒型電池にも広い面積で対向する。したがって、パック電池が落下するなどで強い衝撃を受けるとき、円筒型電池はスペーサーに広い面積で対抗して、局部的に強い衝撃力が作用するのを防止できる。このため、衝撃に強くできる特長がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のパック電池の一例を示す概略断面図
【図２】従来のパック電池の他の一例を示す概略断面図
【図３】本発明の一実施例にかかるパック電池の側面図
【図４】図３に示すパック電池の底面図
【図５】図３に示すパック電池の正面図
【図６】図３に示すパック電池のＡ−Ａ線断面図
【図７】図３に示すパック電池のＢ−Ｂ線断面図
【図８】図３に示すパック電池の垂直断面図であって図４のＣ−Ｃ線断面に相当する図
【図９】図３に示すパック電池のＤ−Ｄ線断面図
【図１０】図３に示すパック電池に内蔵されるコアパックの斜視図
【図１１】図３に示すパック電池の分解斜視図
【図１２】本発明の他の実施例にかかるパック電池の断面図
【図１３】スペーサーの斜視図
【図１４】図３に示すスペーサーの正面図及び側面図
【図１５】図３に示すスペーサーの横断面図
【図１６】パック電池の回路図
【図１７】リード板に設けた長孔の拡大正面図
【図１８】基板ホルダーの斜視図
【図１９】図１８に示す基板ホルダーの横断面図
【図２０】図１８に示す基板ホルダーの底面図
【符号の説明】
１…円筒型電池
２…スペーサー２Ａ…同列電池保持面２Ｂ…隣接電池保持面
２ａ…湾曲面
３…回路基板３Ａ…固定部
４…接続端子
５…リード板５Ａ…第１リード板５Ｂ…第２リード板
５ａ…引出部
６…基板ホルダー６Ａ…周壁
６ａ…湾曲面
７…コアパック
８…ケース８Ａ…本体ケース８Ｂ…蓋ケース
９…端子ホルダー
１０…電池間隙間
１１…長孔
１２…ガイド溝
１３…保持リブ
１４…電極窓
２０…ケース
２１…円筒型電池
２２…スペーサー

Claims

長方形の回路基板(3)と、この回路基板(3)の一方の端縁部に沿って所定の間隔で配置されてなる複数の接続端子(4)と、回路基板(3)の長手方向と中心軸とが平行となる姿勢で、複数列に配列されてなる複数個の円筒型電池(1)と、円筒型電池(1)の間に配設されて円筒型電池(1)を定位置に配置するスペーサー(2)と、スペーサー(2)で配置している円筒型電池(1)両端の端面を、回路基板(3)の両端縁部に連結しているリード板(5)と、回路基板(3)と円筒型電池(1)との間に配設されて円筒型電池(1)と回路基板(3)を定位置に配置する絶縁材の基板ホルダー(6)と、リード板(5)で連結している円筒型電池(1)を収納しているケース(8)とを備え、
基板ホルダー(6)が、接続端子(4)の間にリード板(5)を案内するガイド溝(12)を設けており、電池の一方の端面と回路基板(3)の端縁部とを連結している一方の第１リード板(5A)をこのガイド溝(12)に入れて、第１リード板(5A)の先端を回路基板(3)に連結してなるパック電池。
基板ホルダー(6)のガイド溝(12)の開口部をケース(8)で閉塞しており、ケース(8)で閉塞されるガイド溝(12)に第１リード板(5A)を案内している請求項１に記載されるパック電池。
第１リード板(5A)が、複数の電池の端面を連結している電池連結部の幅よりも、ガイド溝(12)に入れている引出部(5a)の幅を狭くしている請求項１に記載されるパック電池。
円筒型電池(1)を連結しているリード板(5)が、引張力が作用する方向と交差する方向に長い長孔(11)を設けている請求項１に記載されるパック電池。
基板ホルダー(6)が、円筒型電池(1)に沿う面に湾曲面(6a)を設けている請求項１に記載されるパック電池。