JP4610316B2 - パック電池 - Google Patents

Description

本発明は、全ての電池の両端をリード線を介して回路基板に接続しているパック電池に関する。

複数の電池を直列に接続しているパック電池は、直列に接続している電池を同じ電流で充放電する。このため、全ての電池の特性が同じであると、全ての電池の残容量は同じになる。ただ、現実には全ての電池の特性は全く同じでなく、同じ電流で充放電させても、全ての電池の残容量は同じにならない。この状態で、充放電すると、残容量の小さい電池は過放電されやすく、また残容量の大きい電池は過充電されやすくなる。電池の過充電と過放電は、電気特性を低下させるので、全ての電池の過充電と過放電を防止しながら、パック電池を充放電するには、全ての電池の電圧を検出しながら充放電する必要がある。とくに、リチウムイオン二次電池を内蔵するパック電池は、安全に保護するために、全ての電池の正負の電極を、電圧検出回路を実装する回路基板に接続している。このパック電池は、全ての電池の状態を監視しながら充放電できる。この構造のパック電池はすでに開発されている（特許文献１参照）。
特開平１０−３０８２０５号公報

以上の公報に記載するパック電池は、図１に示すように、回路基板５３に電池５２を直列に接続する金属プレート５７を直接に接続する。この構造は、全ての電池５２の正負の電極を回路基板５３に接続できる。とくに、この構造は金属プレート５７で直接に電池５２を回路基板５３に接続できる。ただ、この構造は、回路基板の表面に電池を、回路基板と平行に固定するので、回路基板が大きくなって、これを小さくできない欠点がある。とくに、多数の電池を内蔵するパック電池では、回路基板の外形が極めて大きくなる欠点がある。

パック電池は、図２に示すように、電池６２を縦横に並べて配置し、回路基板６３を電池６２の端面に対向して配置して、電池６２の個数に対して回路基板６３を小さくできる。また、この配列は、電池を立体的に積層する状態で配置して、パック電池の外形をコンパクトにすることもできる。ただ、この配列のパック電池は、全ての電池６２の電極を回路基板６３に接続するために、電池６２を直列に接続している金属プレート６７と回路基板６３とをリード線６６で接続する必要がある。電池６２を円筒型電池とするパック電池は、電池６２の間にできる谷間の空隙にリード線６６を配置して、隙間を有効利用して、外形をコンパクトにできる。ただ、全ての電池６２の正負の電極を回路基板６３に接続するリード線６６の数は多く、図に示すように、ひとつの谷間に複数のリード線６６を配置する必要がある。ところが、ひとつの谷間に複数のリード線６６が配線されると、各々のリード線６６には電位差があるので、リード線６６の絶縁被膜が破損すると、ショートする弊害が発生する。

通常、複数のリード線が接近する状態で配設されても、これらのリード線の絶縁被膜が共に破損されることはまずない。このため、リード線同士に電位差があってもこれらがショートすることはない。しかしながら、図に示すように、複数の電池６２を縦横に並べて配置する構造では、中間に位置する電極の電圧を検出するために、中間接続点にも金属プレート６７を連結して、この金属プレート６７にリード線６６を接続している。リード線６６は、絶縁被膜を除去した先端部分を、金属プレート６７から突出する接続片６８に半田付けして接続される。すなわち、この接続部分においてはリード線の絶縁被膜は除去されている。したがって、この部分で別のリード線の絶縁被膜が破損すると、電位差のあるリード線同士がショートする弊害が発生する。とくに、この接続部分には、金属プレートの接続片が突出しているので、この接続片に接触する絶縁被膜が損傷を受けやすく、ショートする確率が高くなる。また、接続片にリード線を半田付けするときに発生する突起やバリ等も、リード線の絶縁被膜を損傷させる原因となる。この弊害は、振動の多い環境で使用されるパック電池、たとえば電動工具、電動バイク、電動自転車等に搭載されるパック電池で発生しやすい。

本発明は、独特の配列でこの欠点を解決するもので、本発明の重要な目的は、全ての電池の正負の電極を回路基板に接続しながら回路基板を小さくでき、さらに電池と回路基板とを接続するリード線のショートを確実に防止できるパック電池を提供することにある。

本発明のパック電池は、複数のｎ個の電池２を平行な姿勢で横に並べて、両端の正負電極を金属プレート１７で接続して並列に連結して並列ユニット２１としており、さらに複数のｍ個の並列ユニット２１を軸方向に直線状に並べて金属プレート１７で直列に接続して直列ユニット２２としており、さらに軸方向に１個の直列ユニット(22)を平行な姿勢で横に複数並べて、直列ユニット２２の端部の電極を金属プレート１７で直列に接続して電池コア２０としている。さらに、パック電池は、電池コア２０の端面に対向して回路基板３を配置しており、この回路基板３には、各々の電池２の電極に接続している金属プレート１７をリード線１６を介して接続している。並列ユニット２１における電池２の並列接続個数ｎは、直列ユニット２２における並列ユニット２１の直列接続個数ｍ以上である。さらに、金属プレート１７を回路基板３に接続するリード線１６は、電池２の谷間に配線している。谷間に配線している全てのリード線１６は、同じ谷間に複数本配線することなく、各々のリード線１６を別々の谷間に配線して、谷間のリード線１６の一端を金属プレート１７に、他端を回路基板３に接続している。

本発明のパック電池は、金属プレート１７が、直列ユニット２２の中間で電池２を接続している中間金属プレート１７Ｂと、直列ユニット２２の端部で電池２を接続している端部金属プレート１７Ａとを備えて、中間金属プレート１７Ｂの外形を電池２の外形よりも小さくすることができる。

本発明のパック電池は、並列ユニット２１が２個の電池２を並列に接続して、直列ユニット２２が２個の並列ユニット２１を直列に接続することができる。

本発明のパック電池は、回路基板３が、各々の並列ユニット２１の電圧を検出する電圧検出回路を備え、この電圧検出回路でもって、各々の並列ユニット２１の電圧を検出しながら充放電電流をコントロールすることができる。さらに、本発明のパック電池は、電池２をリチウムイオン二次電池とすることができる。

本発明のパック電池は、各々の電池の正負の電極を回路基板に接続して回路基板を小さくでき、さらに電池と回路基板とを接続するリード線のショートを確実に防止できる特徴がある。それは、本発明のパック電池が、電池を独得の配置として、電池間のひとつの谷間に複数のリード線を配線することなく、全てのリード線を別の谷間に配線して、電池の電極を回路基板に接続しているからである。全てのリード線を別々の谷間に配置するために、本発明のパック電池は、２個以上であるｎ個の電池を平行な姿勢で横に並べて、両端の正負電極を金属プレートで接続して並列に連結して並列ユニットとし、さらに複数のｍ個の並列ユニットを軸方向に直線状に並べて金属プレートで直列に接続して直列ユニットとし、さらに複数のｌ個の直列ユニットを平行な姿勢で横に並べて、直列ユニットの端部の電極を金属プレートで直列に接続して電池コアとし、並列ユニットの電池の並列接続個数ｎは、直列ユニットの並列ユニットの直列接続個数ｍ以上としている。たとえば、並列ユニットとして２個の電池を並列に接続し、直列ユニットとして２個の並列ユニットを直列に接続すると、図１１に示すように、各々のリード線を別々の谷間に配線でき、また、並列ユニットとして３個の電池を並列に接続し、直列ユニットとして３個の並列ユニットを直列に接続すると、図１６に示すように、各々のリード線を別々の谷間に配線できる。

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。

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」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。

図３と図４は、本発明の実施例のパック電池１０と、これを装着する電気機器３０を示している。図５はパック電池１０を外した電気機器３０を示している。これ等の図に示すパック電池１０は、装着する電気機器３０をハンマードリルやドリル等の電動工具としている。ただし、本発明のパック電池は、ハンマードリルやドリル以外の電動工具の電源として使用でき、また、電動工具以外の電気機器の電源、たとえば、電動バイク、電動自転車等に搭載されるパック電池にも使用できる。

図６ないし図１０に示すパック電池１０は、充電できる複数の電池２を電池コア２０としてケース１に収納している。このパック電池１０は、複数の円筒型電池２を所定の姿勢で連結してなる電池コア２０と、この電池コア２０の端面に対向して配置している回路基板３と、この電池コア２０と回路基板３を収納しているケース１とを備える。

電池コア２０は、図９に示すように、複数の円筒型電池２の両端の正負電極を金属プレート１７で接続して、複数の円筒型電池２を所定の姿勢に連結している。円筒型電池２は、リチウムイオン二次電池である。図の電池コア２０は、後述するが、インナーケース６の周囲に複数本の円筒型電池２を配置して所定の姿勢に連結している。図１１は、複数の円筒型電池２を金属プレート１７で接続する状態を示す概略図である。ただし、この図は、理解しやすいように、図９に示す電池コア２０の円筒型電池２を展開した状態として図示している。

図の電池コア２０は、２個の円筒型電池２を平行な姿勢で横に並べて、両端の正負電極を金属プレート１７で接続して並列に連結して並列ユニット２１とし、さらに２個の並列ユニット２１を軸方向に直線状に並べて金属プレート１７で直列に接続して直列ユニット２２とし、さらに５個の直列ユニット２２を平行な姿勢で横に並べて、直列ユニット２２の端部の電極を金属プレート１７で接続して、複数の直列ユニット２２を直列に接続している。すなわち、図に示す電池コア２０は、全体で２０本の円筒型電池２を所定の姿勢に連結している。

円筒型電池２を接続する金属プレート１７は、直列ユニット２２の中間で円筒型電池２を接続する中間金属プレート１７Ｂと、直列ユニット２２の端部で円筒型電池２を接続する端部金属プレート１７Ａとを備える。中間金属プレート１７Ｂは、直列ユニット２２の中間で４本の円筒型電池２の電極に接続されて、２本の円筒型電池２を並列に接続すると共に、２個の並列ユニット２１を直列に接続している。中間金属プレート１７Ｂは、図１１において、横隣の円筒型電池２を並列に接続して、上下の円筒型電池２を直列に接続している。

端部金属プレート１７Ａは、隣接する直列ユニット２２の端部を接続する端部接続プレート１７ａと、パック電池の出力端子に接続される端部出力プレート１７ｂとからなる。端部接続プレート１７ａは、直列ユニット２２の端部で隣接する４本の円筒型電池２の電極に接続されて、２本の円筒型電池２を並列に接続しながら、２個の直列ユニット２２を直列に接続している。端部出力プレート１７ｂは、直列に接続している直列ユニット２２の終端に接続されて、終端に位置する２本の円筒型電池２を並列に接続しながら、電池コア２０からの出力を取り出している。

金属プレート１７は、その外形を円筒型電池２の外形よりも小さくすることができる。図の金属プレート１７は、端部接続プレート１７ａと中間金属プレート１７Ｂの外形を円筒型電池２の外形よりも小さくしている。ただし、本明細書において、金属プレートの外形を円筒型電池の外形よりも小さくするとは、図１２に示すように、金属プレート（図では中間金属プレート１７Ｂを示している）の外形を、金属プレートで連結された複数の円筒型電池全体の外形よりも小さくすることを意味するものとする。連結状態における円筒型電池全体の外形とは、図１２の一点鎖線で示すように、円筒型電池だけでなく、電池間の谷間を含む領域全体の外形を意味するものとする。したがって、図８や図９に示すように、直列ユニット２２の端面において４本の円筒型電池２を連結する端部接続プレート１７ａの外形も、連結状態にある４本の円筒型電池２の外形よりも小さくしている。

さらに、電池コア２０は、全ての円筒型電池２の電極を、リード線１６を介して回路基板３に接続している。リード線１６は、一端を金属プレート１７に接続して、円筒型電池２の正負の電極に接続すると共に、他端を回路基板３に接続している。金属プレート１７を回路基板３に接続するリード線１６は、円筒型電池２の谷間に配線している。谷間に配線している全てのリード線１６は、同じ谷間に複数本配線することなく、各々のリード線１６を別々の谷間に配線している。円筒型電池２の谷間に配設されるリード線１６は、互いに接触してショートすることがなく、またリード線を接続していない中間金属プレート１７Ｂや端部金属プレート１７Ａに接触してショートすることがない。

リード線１６を金属プレート１７に接続するために、金属プレート１７は接続片１８を設けている。回路基板３と反対側の端面に配設される端部金属プレート１７Ａと、直列ユニット２２の中間に配設される中間金属プレート１７Ｂは、図９と図１２に示すように、金属プレート１７の本体部分から外側に向かって突出して接続片１８を設けている。これらの接続片１８は、先端を円筒型電池２の軸方向に折曲しており、この折曲部分にリード線１６を接続している。回路基板３と反対側の端面に配設される端部接続プレート１７ａと中間金属プレート１７Ｂは、金属プレート１７の中央部分であって、隣接する円筒型電池２の谷間に位置するように接続片１８を設けている。回路基板３と反対側の端面に配設される端部出力プレート１７ｂは、谷間と反対側の側面に位置して接続片１８を設けている。さらに、回路基板３と対向する端面に配設される金属プレート１７は、回路基板３に向かって折曲してなる接続片１８を設けている。図９において、回路基板３と対向する端面側の接続片１８は電池の谷間や側面に位置して設けているが、これらの接続片は電池の端面に位置して設けることもできる。ただ、いずれの接続片１８も、円筒型電池２の谷間に配線される全てのリード線１６が、同じ谷間に複数本配線されることなく、別々の谷間に配線されるように設けられる。

リード線１６は、たとえば、半田付けして接続片１８に電気接続される。さらに、リード線は、図示しないが、接続片に貫通孔を設けて、この貫通孔に機構的に連結しながら半田付けしてより強固に連結することもできる。

回路基板３は、図７と図９に示すように、電池コア２０の端面に配設される。回路基板３は、円筒型電池２に対して直交する姿勢で配設している。回路基板３は、各々の並列ユニット２１の電圧を検出する電圧検出回路（図示せず）を実装する。この電圧検出回路は、各々の並列ユニット２１の電圧を検出して、充放電の電流をコントロールする。この電圧検出回路は、たとえば、いずれかの電池電圧が最高電圧まで上昇すると充電電流を遮断し、またいずれかの電池電圧が最低電圧まで低下すると放電電流を遮断する。

さらに、図に示す回路基板３は、ホルダーケース１９を介して電池コア２０の定位置に配置している。ホルダーケース１９は、電池コア２０と回路基板３との間に配設している。図に示すホルダーケース１９は、回路基板３を定位置に位置決めするための位置決リブ１９Ａを一方の面に設けている。さらに、ホルダーケース１９は、反対側の面に、電池コア２０のインナーケース６の開口部に嵌入する連結リブ１９Ｂを設けており、この連結リブ１９Ｂをインナーケース６に嵌合させて電池コア２０の定位置に保持するようにしている。この構造のホルダーケース１９は、電池コア２０の定位置に連結しながら、回路基板３を定位置に配設できる。

さらに、ホルダーケース１９は、電池コア２０から引き出されたリード線１６を位置決めしながら回路基板３に案内するために、外周面に、複数列の配線スリット１９Ｃを円筒型電池２と平行に設けている。この配線スリット１９Ｃは、電池コア２０の円筒型電池２の谷間に対向して設けている。各々の配線スリット１９Ｃには、電池コア２０から引き出されたリード線１６が個別に案内される。ただ、各リード線は、ホルダーケースを貫通して回路基板に案内することもできる。図に示すホルダーケース１９は、一部のリード線１６をホルダーケース１９に貫通させて回路基板３に案内している。以上の構造のホルダーケース１９は、複数のリード線１６を互いに接触させることなく回路基板３に案内する。さらに、このホルダーケース１９は、外周面をケース１の内面に当接させる状態でケース１内に配設して、電池コア２０と回路基板３をケース１内の正確な位置に位置ずれしないように配設する。

ケース１はプラスチック製で、長手方向の両端に位置する第１の端面壁１１及び第２の端面壁１２と、第１の端面壁１１と第２の端面壁１２との間にあって第１の端面壁１１と第２の端面壁１２を外周部で連結している外周壁１３とを有する形状に成形している。ケース１は、図７の断面図に示すように、内部にＬ字状の空気ダクト４を設けている。この空気ダクト４は、縦ダクト４Ａに横ダクト４Ｂを連結してＬ字状としている。縦ダクト４Ａは、第１の端面壁１１に開口している端開口部１４に一端を連結して、他端をケース１内部で閉塞している。この縦ダクト４Ａは、ケース１内部のほぼ中央にあって、第１の端面壁１１の端開口部１４から第２の端面壁１２に向かって縦方向に伸びている。縦ダクト４Ａの周囲に電池収納部５を設けている。

横ダクト４Ｂは、縦ダクト４Ａの中間に一端を連結して、他端を外周壁１３の本体嵌合面１３Ａに開口する横開口部１５に連結している。本体嵌合面１３Ａは、外周壁１３のひとつの面、あるいは外周壁の一部分であって、電気機器３０の装着面３１に装着される面である。図のパック電池１０は、横ダクト４Ｂを縦ダクト４Ａの中間に連結しているが、横ダクトを縦ダクトの更に奥に連結することもできる。横ダクト４Ｂの開口部である横開口部１５は、電気機器３０に装着する状態で水平装着面３１Ａに閉塞される。図のパック電池１０は、ケース１の上面を本体嵌合面１３Ａとしており、この本体嵌合面１３Ａを電気機器３０の水平装着面３１Ａに装着するので、横開口部１５をケース１の上面に設けている。なお、以上の実施例において、パック電池の上下方向は、パック電池１０を電気機器３０に装着する状態での上下方向、すなわち図における上下方向を意味するものとする。

縦ダクト４Ａは、その上方と両側と下方に直列ユニット２２を配設している。したがって、縦ダクト４Ａは、上と下に直列ユニット２２を配設できる幅を有し、かつ両側にも直列ユニット２２を配置できる高さを有する。縦ダクト４Ａは、上方に横ダクト４Ｂを連結しているので、縦ダクト４Ａの上に配設される直列ユニット２２は、横ダクト４Ｂの両側に配設している。図のパック電池１０は、縦ダクト４Ａの上方に２組、両側に１組、下方に１組の直列ユニット２２を配列して、全体で５組の直列ユニット２２を配列している。

縦ダクト４Ａは、ケース１に収納する円筒型電池２を内側から冷却する。したがって、ケース１に収納する円筒型電池２は、その内側を縦ダクト４Ａに接触させている。また、円筒型電池２の外側はケース１で冷却するので、円筒型電池２は外側をケース１の外周壁１３の内面に接触させている。図のケース１は、縦ダクト４Ａと円筒型電池２との接触面積を広くするために、ケース１内にプラスチックを筒状に成形しているインナーケース６を配設している。

インナーケース６の斜視図を図１３に示している。この図のインナーケース６は、内面を縦ダクト４Ａの外側面に接触する形状の筒状に成形し、外側には、円筒型電池２の谷間に突出するスペーサー凸条７を一体的に成形して設けている。図のインナーケース６は、全ての円筒型電池２の谷間に突出してスペーサー凸条を設けないで、２列の円筒型電池２の間にスペーサー凸条７を設けている。すなわち、縦ダクト４Ａの上方と側部の円筒型電池２の間と、側部と底部の円筒型電池２の間とにスペーサー凸条７を設けている。スペーサー凸条７は、円筒型電池２の表面に沿う形状に成形されて、円筒型電池２との接触面積を広くしている。インナーケースは、図示しないが、全ての電池の谷間に突出するようにスペーサー凸条を設けて、電池と縦ダクトとの接触面積を大きくすることもできる。インナーケース６は、横ダクト４Ｂを開口するために、横ダクト４Ｂを案内する部分を開口している。

図のケース１は、本体ケース１Ａと蓋ケース１Ｂとからなり、本体ケース１Ａに縦ダクト４Ａを一体的に成形している。本体ケース１Ａは、第１の端面壁１１と外周壁１３と縦ダクト４Ａを一体的に成形して、第２の端面壁１２で閉塞される端面を開口している。蓋ケース１Ｂは、第２の端面壁１２を一体的に成形して、本体ケース１Ａの開口部に連結されて、ここを閉塞する。この構造のケース１は、図１０に示すように、蓋ケース１Ｂを外した状態で、本体ケース１Ａに、電池コア２０と回路基板３とを一体的に連結する状態で挿入してセットし、その後、蓋ケース１Ｂで本体ケース１Ａの開口部を閉塞して組み立てられる。インナーケース６の周囲に円筒型電池２を配設している電池コア２０は、インナーケース６を縦ダクト４Ａに嵌合させると共に、電池コア２０の外周を本体ケース１Ａの内面に当接させて本体ケース１Ａの定位置に収納される。

以上のパック電池１０は、内部にＬ字状の空気ダクト４を設けて、その外周に５個の直列ユニット２２を配置して電池コア２０としている。ただ、本発明のパック電池は、必ずしも内部にＬ字状の空気ダクトを設ける必要はなく、図１４に示すように、インナーケース６の周囲全体に複数の直列ユニット２２を配置して電池コア２０とすることもできる。この電池コア２０は、図示しないが、本体ケースに収納された後、蓋ケースで本体ケースの開口部を閉塞して組み立てられる。

ケース１は、外周壁１３の本体嵌合面１３Ａに、電気機器３０の水平装着面３１Ａの連結溝３５に連結する連結凸条８を一体的に成形して設けている。図８と図１０の連結凸条８は、上端に沿って外側に折曲された係止部８Ａを設けている。この連結凸条８は、係止部８Ａを連結溝３５に係止して、電気機器３０の水平装着面３１Ａに連結される。パック電池１０は、電気機器３０の定位置に装着されて、ストッパ（図示せず）でこの位置に外れないように連結される。ストッパを解除して、パック電池１０は電気機器３０から外される。さらに、図のケース１は、本体嵌合面１３Ａに出力端子９を設けている。この出力端子９は、パック電池１０が電気機器３０の定位置に装着される状態で、電気機器３０の水平装着面３１Ａに設けている接続端子３４に接続される。

以上の構造のパック電池は、以下のようにして組み立てられる。
(1) 図１２に示すように、２本の円筒型電池２を平行な姿勢で横に並列に並べて並列ユニット２１とする。図１１に示すように、２個の並列ユニット２１を軸方向に直線状に並べて、これらを中間金属プレート１７Ｂで直列に接続して直列ユニット２２とする。すなわち、４本の円筒型電池２を、２本ずつ同じ向きに平行に並べると共に、平行に並べた２本ずつの円筒型電池２を中間金属プレート１７Ｂで直線状に直列に接続して直列ユニット２２とする。中間金属プレート１７Ｂは、たとえば、抵抗溶接して、円筒型電池２の電極に接続される。２０本の円筒型電池２は、４本ずつが中間金属プレート１７Ｂで連結されて、５組の直列ユニット２２となる。

(2) ５組の直列ユニット２２をインナーケース６の周囲に配置する。５組の直列ユニット２２は、図８に示すように、インナーケース６の外周に沿って、上方に２組、両側に２組、下側に１組が配置される。このとき、隣接する直列ユニット２２の間に、スペーサー凸条７が位置するように配置する。インナーケース６の周囲に配置された５組の直列ユニット２２は、外周に接着テープが巻き付けられて、あるいは、接着してインナーケース６に固定される。

(3) インナーケース６の周囲に配置された５組の直列ユニット２２の端面を端部金属プレート１７Ａで接続する。端部接続プレート１７ａは、隣接する４本の円筒型電池２の電極に接続されて、直列ユニット２２の２本の円筒型電池２を並列に接続しながら、互いに隣接する２組の直列ユニット２２を直列に接続する。端部出力プレート１７ｂは、直列に接続している直列ユニット２２の終端に接続されて、終端に位置する２本の円筒型電池２を並列に接続する。端部金属プレート１７Ａも、たとえば、抵抗溶接して、円筒型電池２の電極に接続される。
この状態で、複数の円筒型電池２は、所定の姿勢で連結されて電池コア２０となる。

(4) 円筒型電池２の電極に接続された金属プレート１７の接続片１８にリード線１６を接続する。リード線１６は、たとえば、半田付けして接続片１８に電気接続される。
(5) 金属プレート１７に接続されるリード線１６を、円筒型電池２の谷間に配線する。谷間に配線している全てのリード線１６は、同じ谷間に複数本配線することなく、各々のリード線１６を別々の谷間に配線する。

(6) 電池コア２０の一方の端面にホルダーケース１９を配設し、このホルダーケース１９に回路基板３を配設する。ホルダーケース１９は、背面に設けた連結リブ１９Ｃをインナーケース６の開口部に嵌入して、ホルダーケース１９をインナーケース６に連結する。ホルダーケース１９は、連結リブ１９Ｃを嵌着して、あるいは接着して、あるいはまた係止構造でインナーケース６の開口部に連結することができる。回路基板３は、位置決リブ１９Ａで位置決めしながらホルダーケース１９の所定の位置に配設する。
(7) 金属プレート１７に接続された全てのリード線１６を回路基板３に接続する。各リード線１６は、ホルダーケース１９を貫通して、あるいは、ホルダーケース１９の外周に設けた配線スリット１９Ｃに挿入して回路基板３に案内されて接続される。

(8) 端面に回路基板３が配設された電池コア２０を本体ケース１Ａに挿入する。インナーケース６の周囲に配設された２０本の円筒型電池２は、縦ダクト４Ａと外周壁１３との間に形成される電池収納部５の定位置に配置される。
(9) 本体ケース１Ａの開口部に蓋ケース１Ｂを連結して閉塞する。

以上のようにして組み立てられたパック電池１０は、図３と図４に示すように、電気機器３０に設けているＬ字状の装着面３１に装着されて、電気機器３０の電源として使用される。図の電気機器３０は、本体３２に連結しているグリップ３３の下端に連結している水平装着面３１Ａと、この水平装着面３１Ａの一端に直角に連結している垂直装着面３１Ｂとを有し、水平装着面３１Ａと垂直装着面３１Ｂとにパック電池１０が連結される。図の電気機器３０は、水平装着面３１Ａに、パック電池１０の出力端子９を接続する接続端子３４を設けている。また、水平装着面３１Ａは、パック電池１０を連結する連結溝３５を設けている。連結溝３５は、水平装着面３１Ａの両側に長手方向に伸びて設けられる。垂直装着面３１Ｂは平面状で、ここに装着されるパック電池１０の第１の端面壁１１に設けている端開口部１４を閉塞する。パック電池１０の外周壁１３の本体嵌合面１３Ａに設けている横開口部１５は、水平装着面３１Ａで閉塞される。電気機器３０に装着されたパック電池１０は、内蔵する円筒型電池２を放電させて電気機器３０に電力を供給する。内蔵する円筒型電池２が放電されたパック電池１０は、充電器（図示せず）で充電される。

さらに、本発明のパック電池は、必ずしも複数の直列ユニットをインナーケースの周囲に配設して電池コアとする必要はなく、図１５に示すように、複数の直列ユニット２２を平面状に並べて電池コア２０とすることもできる。この図に示す電池コア２０も、金属プレート１７を回路基板３に接続するリード線１６を、円筒型電池２の谷間に配線している。谷間に配線している全てのリード線１６は、同じ谷間に複数本配線することなく、各々のリード線１６を別々の谷間に配線している。

以上の実施例のパック電池は、２個の円筒型電池で並列ユニット２１を構成し、２個の並列ユニット２１で直列ユニット２２を構成し、さらに、５個の直列ユニット２２で電池コア２０を構成している。ただ、本発明のパック電池は、電池コア２０の構成を以上に特定しない。本発明のパック電池は、複数のｎ個の円筒型電池を平行な姿勢で横に並べて、両端の正負電極を金属プレートで接続して並列に連結して並列ユニットとし、さらに複数のｍ個の並列ユニットを軸方向に直線状に並べて金属プレートで直列に接続して直列ユニットとし、さらに複数のｌ個の直列ユニットを平行な姿勢で横に並べて、直列ユニットの端部の電極を金属プレートで直列に接続して電池コアとすることもできる。

ただし、並列ユニットにおける円筒型電池の並列接続個数ｎは、直列ユニットにおける並列ユニットの直列接続個数ｍ以上とする。円筒型電池の谷間に配線するリード線を、同じ谷間に複数本配線することなく、各々のリード線を別々の谷間に配線するためである。本発明のパック電池は、複数の電池を横に並べて並列ユニットとし、複数の並列ユニットを軸方向に並べて直列ユニットとしている。このため、並列に並べる電池の数を多くすると、電池間にできる谷間の数が多くなる。また、直列に接続する並列ユニットの数を多くすると、並列ユニットに接続する金属プレートの数が多くなるので、金属プレートを回路基板に接続するためのリード線の数が多くなる。本発明のパック電池は、たとえば、並列ユニットにおける円筒型電池の並列接続個数ｎと、直列ユニットにおける並列ユニットの直列接続個数ｍとを等しくすると、電池の谷間の数とリード線の数を一致させて、各々のリード線を別々の谷間に配線することができる。また、並列ユニットにおける円筒型電池の並列接続個数ｎを、直列ユニットにおける並列ユニットの直列接続個数ｍよりも多くすると、金属プレートに接続するリード線の数よりも、電池の谷間の数の方が多くなるので、各々のリード線を容易に別々の谷間に配線することができる。

図１６に示すパック電池は、３個の円筒型電池２を平行な姿勢で横に並べて、両端の正負電極を金属プレート１７で接続して並列に連結して並列ユニット２１とし、さらに３個の並列ユニット２１を軸方向に直線状に並べて金属プレート１７で直列に接続して直列ユニット２２とし、さらに３個の直列ユニット２２を平行な姿勢で横に並べて、直列ユニット２２の端部の電極を金属プレート１７で直列に接続して電池コア２０としている。この図に示す電池コア２０も、金属プレート１７を回路基板３に接続するリード線１６を、円筒型電池２の谷間に配線している。谷間に配線している全てのリード線１６は、同じ谷間に複数本配線することなく、各々のリード線１６を別々の谷間に配線しており、互いに接触してショートするのを防止している。

さらに、以上の実施例のパック電池は、電池２として円筒型電池を使用している。このように、円筒型電池を使用する構造は、電池間にできる谷間を大きくできるので、電池間の谷間にリード線１６を容易に配線できる特長がある。ただ、本発明のパック電池は、電池を円筒型電池に特定しない。本発明のパック電池は、電池を角型電池とすることもできる。このパック電池は、たとえば、図１７に示すように、角型電池２を平行な姿勢で横に並べて、両端の正負電極を金属プレート１７で並列に接続して並列ユニット２１とし、角型電池２のコーナー部にできる谷間にリード線１６を配線する。図に示す角型電池２は、四隅を完全な直角とすることなく、湾曲されたコーナー部としている。したがって、この形状の角型電池２を横に並べてできる谷間にリード線１６を配線して、並列ユニット２１全体の外形よりも外側にリード線１６を突出させることなく理想的に配線できる。

従来のパック電池の一例を示す側面図である。 従来のパック電池の他の一例を示す概略平面図である。 本発明の一実施例にかかるパック電池を電気機器に装着する状態を示す分解斜視図である。 本発明の一実施例にかかるパック電池を電気機器に装着した状態を示す背面斜視図である。 パック電池を外した電気機器を示す背面斜視図である。 本発明の一実施例にかかるパック電池の斜視図である。 図６に示すパック電池の垂直縦断面図である。 図７に示すパック電池のＡ−Ａ線断面図である。 図６に示すパック電池に内蔵される電池コアと回路基板を示す分解斜視図である。 図６に示すパック電池の本体ケースの斜視図である。 図９に示す電池コアの円筒型電池を回路基板に接続する状態を示す概略展開図である。 ２本の円筒型電池を金属プレートで連結する状態を示す正面図である。 インナーケースの斜視図である。 本発明の他の実施例にかかるパック電池に内蔵される電池コアと回路基板を示す分解斜視図である。 本発明の他の実施例にかかるパック電池の概略斜視図である。 本発明の他の実施例にかかるパック電池の電池コアであって、複数の円筒型電池を回路基板に接続する状態を示す概略展開図である。 ２本の角型電池を金属プレートで連結する状態を示す正面図である。

符号の説明

１…ケース １Ａ…本体ケース
１Ｂ…蓋ケース
２…電池
３…回路基板
４…空気ダクト ４Ａ…縦ダクト
４Ｂ…横ダクト
５…電池収納部
６…インナーケース
７…スペーサー凸条
８…連結凸条 ８Ａ…係止部
９…出力端子
１０…パック電池
１１…第１の端面壁
１２…第２の端面壁
１３…外周壁 １３Ａ…本体嵌合面
１４…端開口部
１５…横開口部
１６…リード線
１７…金属プレート １７Ａ…端部金属プレート
１７ａ…端部接続プレート
１７ｂ…端部出力プレート
１７Ｂ…中間金属プレート
１８…接続片
１９…ホルダーケース １９Ａ…位置決リブ
１９Ｂ…連結リブ
１９Ｃ…配線スリット
２０…電池コア
２１…並列ユニット
２２…直列ユニット
３０…電気機器
３１…装着面 ３１Ａ…水平装着面
３１Ｂ…垂直装着面
３２…本体
３３…グリップ
３４…接続端子
３５…連結溝
５２…電池
５３…回路基板
５７…金属プレート
６２…電池
６３…回路基板
６６…リード線
６７…金属プレート
６８…接続片

Claims (5)

1. 複数のｎ個の電池(2)を平行な姿勢で横に並べて、両端の正負電極を金属プレート(17)で接続して並列に連結して並列ユニット(21)としており、さらに複数のｍ個の並列ユニット(21)を軸方向に直線状に並べて金属プレート(17)で直列に接続して直列ユニット(22)としており、さらに軸方向に１個の直列ユニット(22)を平行な姿勢で横に複数並べて、直列ユニット(22)の端部の電極を金属プレート(17)で接続して直列に接続して電池コア(20)としており、
   この電池コア(20)の端面に対向して回路基板(3)を配置しており、この回路基板(3)には、各々の電池(2)の電極に接続している金属プレート(17)をリード線(16)を介して接続しているパック電池であって、
   並列ユニット(21)における電池(2)の並列接続個数ｎは、直列ユニット(22)における並
   列ユニット(21)の直列接続個数ｍ以上であり、かつ、
   金属プレート(17)を回路基板(3)に接続するリード線(16)を、電池(2)の谷間に配線すると共に、谷間に配線している全てのリード線(16)は、同じ谷間に複数本配線されることなく、各々のリード線(16)が別々の谷間に配線されて、谷間のリード線(16)の一端を金属プレート(17)に、他端を回路基板(3)に接続してなるパック電池。
2. 金属プレート(17)が、直列ユニット(22)の中間で電池(2)を接続している中間金属プレ
   ート(17B)と、直列ユニット(22)の端部で電池(2)を接続している端部金属プレート(17A)
   とを備え、
   中間金属プレート(17B)の外形を電池(2)の外形よりも小さくしている請求項１に記載されるパック電池。
3. 並列ユニット(21)が２個の電池(2)を並列に接続しており、直列ユニット(22)が２個の
   並列ユニット(21)を直列に接続している請求項１に記載されるパック電池。
4. 回路基板(3)が、各々の並列ユニット(21)の電圧を検出する電圧検出回路を備え、この電圧検出回路でもって、各々の並列ユニット(21)の電圧を検出しながら充放電電流をコントロールする請求項１に記載されるパック電池。
5. 電池(2)がリチウムイオン二次電池である請求項１に記載されるパック電池。
   

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