JP4863643B2 - パック電池 - Google Patents

Description

本発明は、ホルダーでもって複数の電池を特定の配列に連結しているパック電池に関する。

パック電池は、複数の電池を特定の姿勢と位置に配列してケースに連結する。電池の配列は、各々の電池の冷却や、電池間の絶縁を考慮して決定される。電池をケース内に特定の配列で収納する構造のパック電池は開発されている（特許文献１及び２参照）。

特許文献１のパック電池は、電池の両端をカバーするホルダーを固定し、このホルダーで複数の電池を特定の配列に保持している。パック電池は、ホルダーをリング状に成形して、電池をリング状に配列している。

特許文献２のパック電池は、複数本の円筒型電池を互いに平行に集合している。さらに、このパック電池は、外形と同軸に円筒スペーサーとなるホルダーを配設している。ホルダーである円筒スペーサーの内側と外側に沿って、複数本の円筒型電池を並べている。
特開２００１−１３５２９０号公報 特開２００１−２１０２９５号公報

これ等の公報に記載するパック電池は、カバー体や円筒スペーサー等の電池ホルダーを介して複数の電池を特定の配列に配置するので、ホルダーが電池の配列を特定する。複数の電池をケース内の決められた位置に正確に配列するには、電池ホルダーを高い精度で製作する必要がある。電池ホルダーのずれが、電池の姿勢や配列を狂わせるからである。パック電池は、特殊な用途、たとえばラジコン用の軽量化が厳しく要求される用途を除いて、複数の電池をプラスチックケース内の定位置に収納している。すなわち、電池ホルダーで複数の電池を特定の姿勢と配列に配置してケースに収納している。この構造のパック電池は、電池ホルダーとケースに高い加工精度が要求される。両者の形状に狂いがあると、電池に無理な力が作用し、あるいは電池を正常な姿勢と配列でケースに収納できなくなるからである。

また、電池をホルダーで定位置に配列して、ケースに収納するパック電池は、複数の電池をホルダーに連結している電池のコアパックを簡単にケースに収納できないことがある。とくに、ケースの決められた位置に隙間なく電池のコアパックを収納するパック電池は、余分な隙間がないので、コアパックをケースに入れるのが難しくなって、組み立てに手間がかかることがある。コアパックをスムーズにケースに入れることができる形状、いいかえれば、組み立てに便利な構造を採用すると、電池の冷却や絶縁を理想の配置にできなくなることがある。

さらに、パック電池を電源に使用する電気機器は、ますます多品種少量生産の傾向が強く、パック電池には種々の構造や形態のものが要求され、このことがパック電池の製造コストを高くする原因となっている。

本発明は、従来の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ある。本発明の重要な目的は、電池を特定の位置に保持するホルダーに高い加工精度が要求されずに安価に多量生産でき、さらに電池を用途に最適な配列としながら、能率よく組み立てできるパック電池を提供することにある。

また、本発明の他の大切な目的は、ひとつのホルダーを使用しながら、種々の形状のパック電池に組み立てでき、多品種少量生産に最適な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、前述の目的を達成するために以下の構成を備える。
パック電池は、複数の電池１をホルダー２の表面に互いに平行に並べて連結している。ホルダー２は、電池１の長手方向に直交する電池１の配列方向の断面形状を変形できる可撓性のあるプレート３で構成している。このホルダー２は、配列方向の断面形状を非直線形状として表面に電池１を配列している。パック電池は、このホルダー２の表面に、配列方向に直交する姿勢で、かつ平行な姿勢で複数の電池１を配列している。

本発明のパック電池は、ホルダー２の表面に、配列方向に直交するリブ４を設けて、このリブ４に沿って電池１を配設することができる。このパック電池は、リブ４を電池１間に配設して、リブ４でもって隣接して配設している電池１を絶縁することができる。

本発明のパック電池は、非直線形状に変形されたホルダー２の内側に突出して嵌合凸部５を設けて、ホルダー２を非直線形状に変形させる状態で、嵌合凸部５を当接させて変形される非直線形状を特定することができる。

さらに、本発明のパック電池は、ホルダー２の両端を互いに連結できる嵌着構造とすることができる。

本発明のパック電池は、電池を特定の位置に保持するホルダーに高い加工精度が要求されずに安価に多量生産できると共に、電池を用途に最適な配列としながら、能率よく組み立てできる特長がある。それは、本発明のパック電池が、複数の電池の配列位置を特定するホルダーを、電池の長手方向に直交する電池の配列方向の断面形状を変形できる可撓性のあるプレートで構成しており、このホルダーの断面形状を非直線形状として表面に電池を配列しているからである。この構造のパック電池は、ホルダーを変形させて複数の電池を表面の定位置に配置できるので、ホルダーに高い加工精度が要求されず、安価に多量生産できる。しかも、変形できるホルダーは、複数の電池を用途に最適な配列として定位置に配置しながら、能率よく組み立てできる。さらに、本発明のパック電池は、ホルダーを変形させて、複数の電池の配列を種々に変更できるので、ひとつのホルダーを使用しながら、種々の形状のパック電池に組み立てでき、多品種少量生産に最適なパック電池とすることができる。

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１ないし図３に示すパック電池は、複数本の円筒型電池１を互いに平行に配列している。このパック電池は、複数の電池１をホルダー２の表面に平行に並べて所定の配列で連結している。図に示すパック電池は、ホルダー２の定位置に複数の電池１を連結して電池のコアパック１０としている。電池のコアパック１０は、図１と図２の鎖線で示す形状のプラスチックケース１１に入れ、あるいはプラスチックケースに入れることなく、表面をテープ１２（図２において一点鎖線で示す）や熱収縮フィルム等でカバーする。

図１と図２に示すパック電池のホルダー２を展開した斜視図を図４に示す。ホルダー２は、電池１の長手方向に直交する電池１の配列方向の断面形状を変形できる可撓性のあるプレート３である。このホルダー２は、組み立て時に手で変形できる程度の可撓性のある材料で成形される。さらに、ホルダー２は、絶縁性の成形材で成形される。このホルダー２は、ポリプロピレン樹脂、シリコン樹脂、ウレタン樹脂等の可撓性のあるプラスチックで成形される。ただ、ホルダーは、天然又は合成ゴム等の可撓性成形材料を成形して製作することもできる。ホルダー２は、全体を一体的に成形して、能率よく製作される。

ホルダー２は、図５に示すように、プレート３の表面に、電池１の方向に延びる折曲溝６を設けて、電池１の配列方向の断面形状を変形できる可撓性を向上できる。折曲溝６は一定の間隔で設けられ、あるいは特定の折曲部分に設けることができる。このように、プレート３の表面に折曲溝６を設けたホルダー２は、成形材料の可撓性を少なく、いいかえると変形に大きな力を有するものを使用し、またプレート３を厚く成形して、電池１の配列方向の断面形状を非直線形状に変形できる。すなわち、折曲溝６の部分を変形させて、他の部分を変形しないようにプレート３を成形できる。このホルダー２は、ナイロン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂で一体的に成形することができる。

ホルダー２は、電池１の長手方向に直交する方向、すなわち電池１の配列方向の断面形状を、直線状から非直線形状に変形させて表面に電池１を平行に配列している。図４のホルダー２は、プレート３の表面に、複数のリブ４を一体的に成形して設けている。リブ４は、電池１の配列方向に直交するように、すなわち電池１の長手方向に延びるようにプレート３の表面に設けられる。リブ４は、電池１の配列方向におけるプレート３の断面形状を、直線状から非直線形状に変形させるのを阻止しない。しかしながら、電池１の配列方向に直交する方向におけるプレート３の断面形状を非直線形状に変形させるのを阻止して、この方向の曲げ強度を向上させる。したがって、表面にリブ４を一体的に成形して設けているホルダー２は、プレート３を薄く成形しながら、充分な強度にできる特徴がある。

さらに、図のホルダー２は、リブ４と平行に電池１を配列して、リブ４で電池１を整列する。図のホルダー２は、互いに隣接するリブ４の間を、電池１を収納する収納スペース１４としており、この収納スペース１４に電池１を配置している。図のホルダー２は、リブ４の間に２本の電池１を配置できるように、リブ間隔を特定して、各収納スペース１４に２本の電池１を配置している。このホルダー２は、リブ４の間隔を円筒型電池１の外径のほぼ２倍としている。ホルダーは、図示しないが、リブの間隔をリブ間に１本の電池を配置する間隔として、リブの間の収納スペースに１本の電池を配置することも、あるいは、リブの間隔を３本以上の電池を配置する間隔として、収納スペースに３本以上の電池を配置することもできる。リブ４は、高さを円筒型電池１の外径以下としている。好ましくは、リブ４の高さは、円筒型電池１の半径よりも高くて、直径以下とする。このリブ４は、図に示すように、隣接する電池１の間に配設されて、隣接する電池１を絶縁し、しかも電池１から内側あるいは外側に突出しない。ただ、リブを電池の外径よりも高くして、電池の間から突出させて、電池の絶縁をより確実にすることもできる。

図のホルダー２は、リブ４を板状に成形している。リブ４は、図６に示すように、先端の断面形状をＴ字状とし、あるいはＬ字状として、先端縁に沿って係止部７を設けることができる。このリブ４は、電池１をリブ４の間に安定して保持できる特徴がある。

図１、図２及び図４に示すホルダー２は、プレート３の幅を円筒型電池１の全長にほぼ等しくしている。このホルダー２は、円筒型電池１の全長の全体をホルダー２の表面に配設して定位置に配置できる。ただ、ホルダーの幅は、電池の全長よりも短く、あるいは長くすることもできる。また、ホルダー２の長さは、表面に配置する電池１の個数を特定する。ホルダーを長くして多数の電池を配列でき、短くして配列する電池の個数を少なくできる。

ホルダー２は、図１ないし図３に示すように、プレート３を平面から変形させて、電池１の配列方向の断面形状を非直線形状として表面に電池１を配列している。図１と図２のホルダー２は、電池１の配列方向の断面形状を円筒状として、非直線形状としている。図３のホルダー２は、ケース１１の凹部に沿う形状にプレート３を変形させて非直線形状としている。

図４のホルダー２は、プレート３の両端を互いに連結できる嵌着構造としている。このホルダー２は、プレート３の両端を簡単に定位置に連結できる。図のホルダー２は、プレート３の一端に嵌合孔８を、他端に嵌合孔８に案内して連結される連結爪９を一体的に成形して設けている。図のホルダー２は、プレート３の端部に、複数の嵌合孔８と連結爪９を設けている。連結爪９は先端をフック形状としている。この嵌合構造は、連結爪９を嵌合孔８に入れて、プレート３の両端を連結する。

ホルダー２に配列される複数の電池１は、電池１の両端面に配設されるリード板（図示せず）を介して互いに接続される。リード板は、たとえば、金属プレートで、隣接して配列される複数の電池１の端面に接続されて、これらの電池１を物理的に連結しながら電気的に接続する。互いに隣接する電池１は、リード板を介して、並列または直列に接続される。複数の電池１は、互いに隣接する電池１の電極面を平面状のリード板で接続するために、図に示すように、両端の電池端面を同一平面に位置させる姿勢で配列している。

図１と図２に示すパック電池は、ホルダー２のリブ４の間に形成される各収納スペース１４に２本の電池１を配設して、全体で１０本の電池１を配置している。これらの図に示すパック電池は、同一の収納スペース１４に配設される２本の電池１の向きを等しくし、隣合う収納スペース１４同士では、配設される電池１の向きが逆向きとなるように配列している。すなわち、隣接する収納スペース１４に配置される電池１の向きを逆向きとして、図においてホルダー２の上下に表出する電池１の極性を、隣接する収納スペース１４同士では互いに異なる極性としている。したがって、ホルダー２の両端面において、同一の収納スペース１４に配置される２本の電池１の電極をリード板で接続して、これらの電池１を並列に接続でき、また、互いに隣接する収納スペース１４に配置される電池１の電極をリード板で接続して、これらを直列に接続できる。すなわち、図に示すパック電池は、各収納スペース１４に配列される２本の電池１を並列に接続しながら、並列に接続された５組の電池を隣合う収納スペース１４間で直列に接続して、１０本の電池を並列と直列に接続できる。

以上の接続状態は、２本の電池を並列に接続しながら、並列接続された電池を直列に接続するが、本発明のパック電池は、複数の電池の接続状態を以上に特定しない。本発明のパック電池は、３本以上の電池を並列に接続しながら、並列接続された電池を直列に接続することも、全ての電池を直列に接続することもできる。たとえば、図示しないが、ホルダーのリブ間に１本の電池を配列するパック電池においては、隣接する全ての電池を互いに反対となる向きに配列し、これらの電池の端面を交互にリード板で連結して全ての電池を直列に接続することができる。この構造のパック電池は、最も出力電圧を高くできる。また、ホルダーのリブ間に３本以上の電池を配列するパック電池においては、同一の収納スペースに配設される電池を同じ向きとしながら、隣接する収納スペース同士では電池の向きを互いに逆向きとして、複数の電池を並列接続しながら直列に接続することができる。

さらに、ひとつの収納スペースに複数の電池を配設するパック電池においては、同一の収納スペースに配置される電池を逆向きに配列することもできる。このパック電池は、ホルダーの両端面において、リード板で交互に接続して直列に接続できる。また、パック電池は、隣接する複数の収納スペースの電池を同じ向きとして、これらの電池を並列に接続することもできる。たとえば、パック電池は、隣接する２つずつの収納スペースに配置される電池の向きを等しくして、これらの電池を並列に接続して、並列に接続する電池の個数を２倍にすることができる。

以上のように、パック電池は、互いに隣接して同じ向きに配列される電池同士を並列に接続しながら、互いに隣接して逆向きに配列される電池同士を直列に接続して、これらの電池を並列と直列に接続できる。パック電池は、並列に接続する電池の個数を多くして、内部抵抗を小さくし、最大出力電流を大きくできる。また、パック電池は、直列に接続する電池の個数を多くして、出力電圧を高くして、最大出力を大きくできる。本発明のパック電池は、互いに並列に接続する電池の数と直列に接続する電池の数とを用途に応じて種々に変更することができる。

図１のパック電池は、ホルダー２のリブ４間に電池１をセットし、プレート３を円筒状に変形して、その内側に電池１を配列するコアパック１０とする。電池１のコアパック１０は、リブ４で電池１を挟んで定位置に保持するので、電池１をホルダー２に外れないように装着できる。電池のコアパック１０が、鎖線で示すケース１１に収納されて、パック電池として組み立てられる。ケース１１は、コアパック１０の中心の空洞１３に挿入される内筒と、コアパック１０の両端を閉塞する円盤状の蓋部と、ホルダー２の外側をカバーする外筒とを有する。このパック電池は、電池１の外側にホルダー２のプレート３があるので、ケース１１には必ずしも外筒を設ける必要がない。このパック電池は、電池１を内部から効率よく冷却できる特徴がある。それは、ホルダー２を電池１の外側に配置して、電池１の内側に空洞１３を設けているからである。この構造のパック電池は、電池１の熱を空洞１３に放熱して、内部で効率よく冷却できる。

図２のパック電池は、ホルダー２のリブ４間に電池１をセットし、プレート３を円筒状である非直線形状に変形して、電池のコアパック１０とする。このコアパック１０は、ホルダー２のプレート３の外側に電池１を配列する。電池のコアパック１０は、外側にテープ１２を巻き付け、あるいは熱収縮チューブでカバーして、電池１をリブ４間に固定する。電池のコアパック１０は、鎖線で示すケース１１に収納されて、パック電池として組み立てられる。ケース１１は、コアパック１０の中心の空洞１３に挿入される内筒と、コアパック１０の両端を閉塞する円盤状の蓋部と、電池１の外側をカバーする外筒とを有する。このパック電池は、電池１の内側にホルダー２のプレート３があるので、ケース１１には必ずしも内筒を設ける必要がない。このパック電池も、電池１を内部から効率よく冷却できる。ケース１１の中心部に空洞１３を設けているので、空洞１３に換気して、パック電池を内部から冷却できるからである。

図７と図８に示すホルダー２は、非直線形状に変形されるプレート３の内側に突出して嵌合凸部５を設けている。このホルダー２は、隣接する嵌合凸部５を互いに当接させて、プレート３を変形させる非直線形状を特定できる。図７に示すホルダー２は、嵌合凸部５を当接して、プレート３が円筒状に変形される。このホルダー２は、嵌合凸部５でプレート３を特定の形状に変形できる特徴がある。

図３のパック電池は、電池１をリブ４間に配置しているホルダー２を、ケース１１の内面にセットして組み立てられる。ホルダー２は、ケース１１とプレート３間に電池１を配置するように、ケース１１に装着される。このパック電池は、ケース１１の形状にホルダー２を変形させて電池１を定位置に配置するので、種々の形状のケースに、電池を簡単かつ容易に、しかも能率よくセットできる。このパック電池は、ホルダー２の両端にリブ４を一体的に成形して設け、このリブ４をケース１１に連結する。あるいは、ケースの両端にホルダーのプレートに連結されるケースリブ（図示せず）を一体的に成形して設け、このケースリブにホルダーのプレートを連結して組み立てられる。さらに、ケースは、図示しないが、両側に側壁を一体的に成形して設け、この側壁にプレートの両側を連結して、側壁で電池の端部を絶縁状態で閉塞する。

本発明の一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概略断面図である。 図１に示すパック電池のホルダーを展開した斜視図である。 ホルダーの他の一例を示す一部拡大斜視図である。 本発明の他の実施例にかかるパック電池の概略平面図である。 本発明の他の実施例にかかるパック電池の概略平面図である。 図７に示すパック電池のホルダーを展開した平面図である。

符号の説明

１…電池
２…ホルダー
３…プレート
４…リブ
５…嵌合凸部
６…折曲溝
７…係止部
８…嵌合孔
９…連結爪
１０…コアパック
１１…ケース
１２…テープ
１３…空洞
１４…収納スペース

Claims (3)

1. 複数の電池(1)をホルダー(2)の表面に互いに平行に並べて連結しているパック電池であって、
   ホルダー(2)が、電池(1)の長手方向に直交する電池(1)の配列方向の断面形状を変形できる可撓性のあるプレート(3)で、このホルダー(2)は、配列方向の断面形状を非直線形状として表面に電池(1)を配列しており、
   このホルダー(2)の表面に、配列方向に直交する姿勢とし、かつ平行な姿勢で複数の電池(1)を配列し、
   ホルダー(2)が、配列方向に直交するリブ(4)を表面に設けており、このリブ(4)に沿って電池(1)を配設して、
   リブ(4)を電池(1)間に配設して、リブ(4)でもって隣接して配設している電池(1)を絶縁しているパック電池。
2. 非直線形状に変形されたホルダー(2)の内側に突出して嵌合凸部(5)を設けており、ホルダー(2)を非直線形状に変形させる状態で、嵌合凸部(5)を当接させて変形される非直線形状を特定するようにしてなる請求項１に記載されるパック電池。
3. ホルダー(2)の両端を互いに連結できる嵌着構造としている請求項１に記載されるパック電池。
   

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