JP4184628B2 - パック電池 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数本の電池を直列又は並列に接続して所要の電圧あるいは電気容量を得て、これを一個の電池として取り扱いできるようにしたパック電池に関する。
【0002】
【従来の技術】
電池を電源とする携帯電子機器においては、電池はより小型軽量であることが要求される一方で、より電気容量の大きいことが要求される。このような要求を満たす電池としてリチウム電池が知られており、フッ化黒鉛リチウム電池や二酸化マンガン・リチウム電池などのリチウム一次電池では出力電圧が3Vであり、出力電圧が1.5Vのマンガン乾電池やアルカリ乾電池を2本直列接続するところを1本で対応することができる。即ち、必要な電圧を得るための電池本数を減らして電池電源の小型軽量化を図ることができる。
【0003】
また、乾電池を2本直列接続して電池電源としている機器に、同サイズのリチウム電池を2本並列接続して乾電池と入れ換えると、電圧は同一にして電気容量を増加させることができる。リチウム電池の体積エネルギー密度は乾電池より大きいので、2本並列による以上の電気容量の拡大を望むことができる。
【0004】
上記のようなリチウム電池の特質を生かして小型軽量でありながらエネルギー密度が高く、乾電池と入れ換えも可能にする電池電源を実現することを主目的として、本願発明者らは複数の電池を一体化したパック電池の構成について、特開2000−294210号として提案した。ここで提案したパック電池52は、図11に示すような枠体20に直列又は並列接続した電池43、44を挿入し、外装ラベル151を巻き付けることにより、図12に示すようなコンパクトな形態に構成されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記構成になるパック電池52は、枠体20の他方の端面カバー122は、その一側部が棒状連結部123で支持されただけの片側支持であるため強度が低く、支持されていない側から端面カバー122が開きやすく、このパック電池52を故意に分解して枠体20内から電池43、44を取り出すことが容易になる問題点があった。
【0006】
このパック電池は出力電圧が3VのAAサイズ・リチウム電池を用いて構成されたものであるとき、取り出した電池43、44は単3形の乾電池と同形状であるため、これが乾電池に代えて使用されたとき電池電源機器の損傷をまねく恐れがある。また、電池43、44が乾電池と混用されると、乾電池が破裂する危険性もある。電池の種類が異なって出力電圧が違うものであっても外形サイズが同一のものは乾電池以外にも存在し、それらが混用されたり間違って使用されたりしないように、電池は外装カバーに電池の種類や電圧の表示が明記されている。しかし、パック電池として使用される電池は原則的に外装カバーは施されておらず、分解されて単電池の状態になると、それがどのような電池であるかユーザが判断することはできないため、形状だけの判断で誤って使用される恐れが多分にある。
【0007】
また、上記構成になるパック電池52は逆装填を防止するために、図12に示すように一端側と他端側とでは形状が異なっている。即ち、一端側は長円形であるが、他端側は電池43、44の円弧に対応した形状になっている。そのために他端側では電池43、44の一部が外部に露出している。この露出した電池43、44が互いに隣り合う間は、2本の電池を一体化するために接着剤が塗布されるが、その塗布量が多かった場合に露出部分から接着剤が見えることになって外観不良を発生させる問題点があった。また、露出部分は電池43、44の間に塵や異物が入り込みやすく、外観を損ない、電気的不良を発生させる恐れもある。
【0008】
本発明は、上記従来の課題に鑑みて創案されたもので、その目的とするところは、分解され難く、電池の露出部分の外観低下や異物の侵入を防ぐ構造を備えたパック電池を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明は、複数の円筒形の電池を同一平面上に軸心を平行にして隣り合う外周面が近接又は接触した状態に配置し、各電池を直列又は並列に電気的接続して複数の電池を一体化した電池ブロックに形成し、この電池ブロックを電池ホルダー内に収容してなるパック電池であって、前記電池ホルダーは、前記電池ブロックの両端面を覆う一対の端面カバーと、電池が並列する間の一方の凹部に嵌まり込んで凹部を埋めて一対の端面カバーをその一側部で連結する連結部と、一方の端面カバーの他側部から電池が並列する間の他方の凹部の一端に嵌まり込むように突出する位置決め部と、他方の端面カバーの他側部から電池が並列する間の他方の凹部に嵌まり込んで前記位置決め部との近接位置まで延出する保持部と、が一体に成形されてなり、前記電池ホルダー内に前記電池ブロックを収納して、少なくとも一方の端面カバーの側周面から前記保持部の先端側までを覆う幅の外装ラベルが電池ブロック及び電池ホルダーに接着して巻回貼着されてなることを特徴とする。
【0010】
上記構成によれば、電池ホルダーの一方の端面カバーと他方の端面カバーとの間は連結部によって一側部が連結されると共に、他側部は保持部の先端側が外装ラベルが巻回貼着されることによって一方の端面カバーに固着するので、電池ホルダーは一対の端面カバーが両側部で連結された中に電池ブロックを収容した状態となり、パック電池の分解が困難となり、故意の分解を防止する効果を向上させることができる。また、並列配置された電池の間にできる露出部分の凹部は保持部によって塞がれるので、凹部に塵や異物が侵入することによる外観低下などを防止することができる。
【0011】
上記構成において、一対の端面カバーの内面側に電池を電気的接続した接続片又は正極及び負極の端子板が嵌まり込む薄肉部を形成し、前記端子板が配設された側の端面カバーの薄肉部に端子板を外部接続するための端子窓を形成することにより、端面カバーを電池との間に隙間を生じさせることなく密着させることができ、薄肉部に嵌まり込んだ端子板を端子窓に密着させて外部露出させることができる。
【0012】
また、一対の端面カバーのうち、一方の端面カバーは長円形に形成し、他方の端面カバーはその側部に並列配置された電池間の凹部に対応する窪み部分を形成し、この窪み部分の底位置から保持部が一方の端面カバー方向に延出し、その先端側は一方の端面カバーの側部と同一高さ位置に平板面を有する固着部に形成することにより、非対称の形状により逆装填防止構造が形成される。また、保持部は窪み部分の底位置から保持部を延出形成することにより非対称形状が損なわれず、一方の端面カバー側で固着部を立ち上げて一方の端面カバーの長円形に対応させることができる。
【0013】
上記他方の端面カバーの窪み部分から固着部の立ち上がり位置までの長さは、出力電圧仕様に対応するように設定することにより、パック電池の装填位置に窪み部分から固着部の立ち上がり位置までの長さに対応する凸部を設けて、指定外のパック電池が誤って装填されることが防止できる。
【0014】
また、電池ホルダーは、位置決め部と保持部とが薄肉に形成された易破断部で連結された状態に樹脂成形され、電池ブロックの収納時に前記易破断部から位置決め部と保持部との間の連結を切り離すように形成することにより、樹脂成形時には位置決め部と保持部とが易破断部でつながっていることから変形を防止して精度よく電池ホルダーを製造することができ、電池ブロックの収納時には易破断部は加圧により容易に切り離しできるので、電池ブロックの装着に支障とはならない。また、易破断部により位置決め部と保持部との間がつながっているため、電池ホルダーをパーツフィーダ等に投入した際や運搬時に電池ホルダーどうしのからまりがなく、製造工程における電池ホルダーの供給を円滑に行い得る。
【0015】
また、外装ラベルは、一方の端面カバーから保持部の先端側上までの外周面を覆って巻回する巻回部分と、他方の端面カバーの窪み部分形成側から保持部の先端側に至るまでの間の側を外部開放して貼着される貼着部分とを備えて形成することにより、逆装填防止や出力電圧識別に必要な窪み部分から保持部の先端側に至る部位には貼着することなく外装ラベルを施すことができる。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明し、本発明の理解に供する。尚、以下に示す実施形態は本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【0017】
本実施形態は、2本の円筒形リチウム電池を一体に組み合わせて構成したパック電池について示すもので、図1に示すように、円筒形でAAサイズの2本の電池43、44を並列又は直列に接続した電池ブロック1を電池ホルダー2内に収納し、これを外装ラベル51で包み、電池ホルダー2に設けられた端子窓28、29から正極端子及び負極端子が覗く形態に構成されている。
【0018】
電池ブロック1は、2本の電池43、44それぞれの軸心を平行にして側周面が接触又は僅少間隔を設けて配置し、2本の電池43、44を直列又は並列に接続すると共に、電池43、44の間に接着剤を塗布して2本の電池43、44を一体に固着して構成される。電池43、44は、出力電圧が3Vのリチウム電池で、これらを直列接続した場合には出力電圧が6Vのパック電池を構成することができる。ここでは電池43、44を並列接続して出力電圧が3Vのパック電池を構成した例について説明する。リチウム電池はエネルギー密度が高く、更に並列接続することにより大きな電気容量を得ることができ、単3形乾電池を2本直列接続して3Vの出力電圧を得ている電池電源に差し替えて、持続性の高い電池電源に変換することも可能としている。この電池ブロック1の構成について、図2を参照して説明する。
【0019】
図2(a)(b)に示すように、電池43、44の正極端子43a、44aを同一方向に向け、軸心を平行にして配置し、正極端子43a、44a上に正極接続板54の接続片54aを位置決め配置し、スポット溶接機の溶接電極48により接続片54aの両端部を正極端子43a、44aにスポット溶接する。続いて、図2(c)(d)に示すように、電池43、44の負極端子43b、44bに負極接続板57を位置決めし、溶接電極48により負極接続板57の接続片57aの両端部を負極端子43b、44bにスポット溶接する。この正極接続板54及び負極接続板57の取り付けにより、電池43、44は並列接続されると共に一体に固定される。
【0020】
次に、図2(e)に示すように、正極接続板54の接続片54a上に絶縁シート58を接着する。この絶縁シート58上に、図2(f)(g)に示すように、負極接続板57の端子片57cを連結片57bに対して直角に折り曲げて絶縁シート58に接着させる。更に、図2(h)(i)に示すように、正極接続板54の端子片54bを絶縁シート58上に折り曲げて接着する。以上の加工により2本の電池43、44を並列接続すると共に一体に固定し、その一方端に正極端子と負極端子とを設けた電池ブロック1が形成される。
【0021】
電池ホルダー2は、図3に示すように、前記電池ブロック1の両端面を覆う一対の端面カバー21、22と、電池43、44が並列配置された間にできる一方の凹部に嵌まり込んで一対の端面カバー21、22をその一側部で連結する連結部23と、一方の端面カバー21の他側部から電池43、44が並列する間の他方の凹部の一端に嵌まり込むように突出する位置決め部24と、他方の端面カバー22の他側部から電池43、44が並列する間の他方の凹部に嵌まり込んで前記位置決め部24との近接位置まで延出する保持部32と、が樹脂成形により一体に形成されている。
【0022】
一方の端面カバー21は、電池ブロック1の負極側を覆うように長円形で、その内面側に負極端子43b、44bにスポット溶接された負極接続板57が嵌まり込む薄肉部27が形成され、外面側の周囲に中央部より厚さを小さくした段差部39が形成されている。また、他方の端面カバー22は、一側部は2本の電池43、44の円形を接線でつなぐ直線で、他側部はその中央に窪み部分30が形成された形状で、電池ブロック1に設けられた正極端子片54b上に開口する正極端子窓28と、負極端子片57c上に開口する負極端子窓29が形成され、内面側に正極接続板54、負極接続板57及び絶縁シート58の積層を収容する薄肉部33が形成され、外面側の窪み部分30とその両側を除く周囲に厚さを小さくした段差部40が形成されている。
【0023】
上記端面カバー21、22をそれぞれの一側部で連結する連結部23は、2本並列配置された電池43、44の間の外周面に対応するアール面23aが形成され、電池ホルダー2内に電池ブロック1を収容したとき、図4に示すように、2本の電池43、44の並列間にできる凹部を埋めるように配置される。また、端面カバー22の窪み部分30の底位置から延出部32aを延出させた保持部32は、その先端側で端面カバー21側に固着部32bが形成され、固着部32bの先端と対峙して端面カバー21の他側部から位置決め部24が突出形成されている。この位置決め部24及び前記固着部32bの外面は一方の端面カバー21の他側部及び他方の端面カバー22の他側部と同一の高さ位置に平坦面が形成され、両側部は図4に示すように電池43、44の外周面に沿う形状に形成され、位置決め部24の内面側には突出部24aが、固着部32bの内面側には前記突出部24aと同列に突起部32cが形成されている。
【0024】
上記構成になる電池ホルダー2内に電池ブロック1を収納するには、図5に示すように、保持部32をその延出部32aの弾性を生かして外方に開き、一方の端面カバー21をやや外方に開いた状態にして、電池ブロック1を正極端子片54b及び負極端子片57cの側から保持部32と一方の端面カバー21とが開いた間から電池ホルダー2内に挿入する。電池ブロック1が挿入されたら、開いた一方の端面カバー21及び保持部32を戻すと、図4及び図6に示すように、一方の端面カバー21の位置決め部24は電池ブロック1の後端側を連結部23側に押し付け、突出部24aを電池43、44間に挿入した状態にして連結部23と共に電池ブロック1を電池ホルダー2内の所定位置に位置決めする。電池ホルダー2内に収納された電池ブロック1は、正極端子片54b、負極端子片57c、絶縁シート58及び正極接続板54の積層部分が他方の端面カバー22の内面に形成された薄肉部33内に収容され、負極接続板57は一方の端面カバー21の内面に形成された薄肉部27内に収容されるので、電池ホルダー2内の所定位置に位置規制される。
【0025】
電池ホルダー2内に収容された電池ブロック1は、外装ラベル51を貼着して外装を整えると共に、電池ホルダー2と電池ブロック1とを一体化状態に固着する。外装ラベル51は熱収縮性の樹脂フィルムの内面に所定温度(約90℃)で粘着性を生じる接着剤を塗布したものである。この外装ラベル51は図7に示すような形状に裁断され、所定温度に加熱した粘着剤の塗布面上に電池ブロック1を収容した電池ホルダー2を載置し、外装ラベル51を電池ブロック1及び電池ホルダー2に巻き付けて貼着する。外装ラベル51は長さ方向に電池ホルダー2の長さよりやや長く形成され、幅方向は一方の端面カバー21側を大きくした凸形状に形成されている。これが巻き付けられると、図8(a)に示すように、保持部32の固着部32b、位置決め部24及び一方の端面カバー21の側周面を覆い、固着部32b上で打ち合わせに貼着され、他方の端面カバー22側は電池43、44の上面及び保持部32の延出部32aが露出するように貼着される。外装ラベル51は180℃程度の温度で加熱されることにより熱収縮し、図8(c)(d)に示すように、長さ方向に電池ホルダー2より長くはみ出した部分は収縮により一方の端面カバー21の段差部39上及び他方の端面カバー22の段差部40上に貼り付き、幅方向にも電池43、44及び電池ホルダー2に密着して電池ブロック1と電池ホルダー2とを強固に結束する。尚、外装ラベル51は、粘着シートにより構成することもできる。また、外装ラベル51は位置決め部24及び固着部32b上で2重に貼着されるので、位置決め部24と固着部32bとの間の間隙が表面に出ず、外観を損なうことが防止される。
【0026】
上記外装ラベル51の貼着により、図1及び図8(a)に示すように、保持部32はその固着部32bが外装ラベル51により電池43、44や一方の端面カバー21に固定され、他方の端面カバー22は連結部23と保持部32とにより一方の端面カバー21に連結された状態が得られる。前述したように、従来のパック電池の他方の端面カバー122が連結部123だけで一方の端面カバー121に連結され、片支持状態であるために他方の端面カバー122を開いてパック電池を分解することが容易であった問題点は、上記のように他方の端面カバー22が保持部32と連結部23とによる両支持構造により解決される。また、従来は開放状態にあった電池43、44間の隣接部分は保持部32により閉じられるので、電池43、44と固着するための接着剤の量が多かった場合の外観不良や電池43、44間の隙間に塵や異物が侵入することが防止される。
【0027】
上記構成になるパック電池Aは、電池43、44として出力電圧が3Vのリチウム電池を2本並列接続して電気容量が大きな3V出力電圧としているが、電池43、44を直列接続して出力電圧が6Vのものに構成することもできる。また、出力電圧が1.5Vの電池を用いた構成も可能である。このように同一形状サイズで出力電圧が異なるパック電池を構成した場合に、間違って指定以外の電池パックが機器に装填されるのを防止するために、図1及び図8に示すように、窪み部分30から保持部32の固着部32bの立ち上がり位置までの凹部が形成されている部分の長さLを変更する、即ち、保持部32の延出部32aと固着部32bとの長さ比を変更すると共に外装ラベル51の形状サイズを変更し、これに対応させて機器側に凹部に嵌まり合うガイドレールの長さを設定することにより対処することができる。
【0028】
図9は、パック電池Aとこれを装着する機器79の電池装着部80とを示すもので、電池装着部80の電池挿入口81はパック電池Aの横断面形状の外形に対応する開口形状である。電池装着部80の奥にはパック電池Aの正極端子片54b及び負極端子片57cにそれぞれ端子窓28、29を通じて接触する正負両極の接続端子82、83が設けられ、パック電池Aに対応させて断面形状が台形状で凹部に嵌まり合い、その長さLに相当する長さでガイドレール84が接続端子82、83の中間位置から電池挿入口81に向けて形成されている。このガイドレール84の長さとパック電池Aの凹部の長さLとを対応させておくことによって出力電圧が異なる電池パックの装填を防止することができる。また、パック電池Aは他方の端面カバー22にのみ窪み部分30が設けられ、前後方向にも上下方向にも非対称であるため、前後方向又は上下方向に逆向きに装填されることが防止できる。
【0029】
図9に示すように、パック電池Aはその出力電圧が3Vなので、出力電圧が1.5Vの乾電池90を直列接続して使用する機器79に、2本の乾電池90に差し替えて装填することができる。逆に、パック電池Aを使用する機器79に、2本の乾電池90を装填することもできる。前者の場合では乾電池90からパック電池Aに差し替えることによりリチウム電池の性能に合わせて、それが2本並列されていることによる持続性の高い機器79の使用が可能となる。後者の場合ではパック電池Aが電池切れになったとき、入手が容易な乾電池90で機器79を動作させることがきる。このようにパック電池Aと乾電池90とを併用できるようにするために、パック電池Aは2本の単3形乾電池90を並べた状態と同等の形状サイズに形成されている。また、機器79の電池装着部80は、パック電池Aと乾電池90との併用が可能なように、図9に示すように、電池装着部80の電池挿入口81を閉じる蓋体87に乾電池90を直列接続する接続端子88、89が設けられ、乾電池90を装填して施蓋すると、2本の乾電池90の正負両極が直列接続される。
【0030】
以上説明したパック電池Aの構成において、電池ホルダー2の保持部32は他方の端面カバー22から一方の端面カバー21の近くまで延出している。このような構造は樹脂成形時に保持部32に変形が生じやすくなる。そこで、図10に示すように、保持部32を位置決め部24と易破断部35で連結した電池ホルダー2aの構造が好ましいものとなる。
【0031】
図10において、電池ホルダー2aは保持部32の先端側である固着部32bが位置決め部24に易破断部35により連結された状態に形成されている。易破断部35は、樹脂成形が可能な厚さ(0.03〜0.2mmが望ましい)で固着部32bと位置決め部24との間をつなぐもので、図10(c)に拡大図示するように、固着部32bと位置決め部24との間に楔状に切り割りが形成され、この切り割りの底の一部を成形可能な最小厚さで連結して易破断部35が形成されている。この易破断部35は固着部32bを押圧することにより容易に破断するので、電池ブロック1の挿入時に破断させて前述の電池ホルダー2と同様に取り扱いできる。
【0032】
【発明の効果】
以上の説明の通り本発明によれば、複数の円筒形電池を直列又は並列に接続して一体化した電池ブロックを電池ホルダーに収容し、外装ラベルを貼着してパック電池が構成される。電池ブロックを電池ホルダーに収容して外装ラベルが貼着されたとき、電池ブロックの両端面を覆う一対の端面カバーは、並列配置された円筒形電池の間にできる下側の凹部に配設される連結部と上側の凹部に配設される保持部とにより連結されるので、電池ブロックは電池ホルダー内に位置決め保持され、一対の端面カバーは連結部と保持部とにより上下で支持されるので、強固な一体化構造が形成されると同時に分解し難い構造となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施形態に係るパック電池の構成を示す斜視図。
【図2】電池ブロックの形成手順を(a)〜(i)に順を追って示す工程図。
【図3】電池ホルダーの構成を(a)(b)に角度を変えて示す斜視図。
【図4】電池断面で示す連結部と位置決め部の配設位置を示す断面図。
【図5】電池ホルダーに電池ブロックを収容する方法を示す斜視図。
【図6】電池ホルダーに電池ブロックを収容した状態を示す斜視図。
【図7】外装ラベルの貼着を説明する斜視図。
【図8】パック電池の(a)は平面図、(b)は正面図、(c)は左側面図、(d)は右側面図。
【図9】パック電池とその装着部の構成を示す斜視図。
【図10】電池ホルダーの別態様を示す(a)は平面図、(b)は側面図、(c)はC部分の部分拡大図。
【図11】従来構造の電池ホルダーの構成を示す斜視図。
【図12】従来構造のパック電池を示す斜視図。
【符号の説明】
1 電池ブロック
2、2a 電池ホルダー
21 一方の端面カバー
22 他方の端面カバー
23 連結部
24 位置決め部
27、33 薄肉部
28、29 端子窓
30 窪み部分
32 保持部
32a 延出部
32b 固着部
35 易破断部
43、44 電池
51 外装ラベル

Claims (6)

  1. 複数の円筒形の電池を軸心を平行にして隣り合う外周面が近接又は接触した状態に配置し、各電池を直列又は並列に電気的接続して複数の電池を一体化した電池ブロックに形成し、この電池ブロックを電池ホルダー内に収容してなるパック電池であって、
    前記電池ホルダーは、前記電池ブロックの両端面を覆う一対の端面カバーと、電池が並列する間の一方の凹部に嵌まり込んで凹部を埋めて一対の端面カバーをその一側部で連結する連結部と、一方の端面カバーの他側部から電池が並列する間の他方の凹部の一端に嵌まり込むように突出する位置決め部と、他方の端面カバーの他側部から電池が並列する間の他方の凹部に嵌まり込んで前記位置決め部との近接位置まで延出する保持部と、が一体に成形されてなり、
    前記電池ホルダー内に前記電池ブロックを収納して、少なくとも一方の端面カバーの側周面から前記保持部の先端側までを覆う幅の外装ラベルが電池ブロック及び電池ホルダーに接着して巻回されてなることを特徴とするパック電池。
  2. 一対の端面カバーの内面側に電池を電気的接続した接続片又は正極及び負極の端子板が嵌まり込む薄肉部が形成され、前記端子板が配設された側の端面カバーに端子板を外部接続するための端子窓が形成されてなる請求項1に記載のパック電池。
  3. 一対の端面カバーのうち、一方の端面カバーは長円形に形成され、他方の端面カバーはその側部に並列配置された電池間の凹部に対応する窪み部分が形成され、この窪み部分の底位置から保持部が一方の端面カバー方向に延出し、その先端側は一方の端面カバーの側部と同一高さ位置に平坦面を有する固着部に形成されてなる請求項1に記載のパック電池。
  4. 他方の端面カバーの窪み部分から固着部の立ち上がり位置までの長さが、出力電圧仕様に対応するように設定されてなる請求項3に記載のパック電池。
  5. 電池ホルダーは、位置決め部と保持部とが薄肉に形成された易破断部で連結された状態に樹脂成形され、電池ブロックの収納時に前記易破断部から位置決め部と保持部との間の連結を切り離すように形成されてなる請求項1〜4いずれか一項に記載のパック電池。
  6. 外装ラベルは、一方の端面カバーから保持部の先端側上までの外周面を覆って巻回する巻回部分と、他方の端面カバーの窪み部分形成側から保持部の先端側に至るまでの間の側を外部開放して貼着される貼着部分とを備えて形成されてなる請求項1に記載のパック電池。
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