JP5078349B2 - パック電池 - Google Patents

Description

本発明は、主として大電流の放電に適しているパック電池に関し、特に複数の電池を並列や直列に接続しているパック電池に関する。

大出力が要求されるパック電池は多数の電池を備える。このパック電池は、電池を保護しながら充放電し、安全性を向上するために、保護回路を実装する回路基板を備える。回路基板は、リードを介して電池の電極に接続され、電池の電圧や電流を検出して、電池に流れる電流を制御する。このパック電池は、複数の電池と回路基板を定位置に配置することが大切である。また、このパック電池は大きくて重いので、優れた耐衝撃強度も要求される。このことを実現するために、本出願人は、多数の電池をインナーケースで定位置に配置し、さらに回路基板を基板ホルダに入れて定位置に配置するパック電池を開発している。（特許文献１参照）
特開２００５−３１７４５９号公報

特許文献１のパック電池は、図１に示すように、複数の電池９１をインナーケース９２に収納して定位置に固定し、電池ブロック集合体９０としている。電池ブロック集合体９０には、基板ホルダ９７を連結して、基板ホルダ９７に回路基板９６を固定している。回路基板９６は、電池９１の電圧を検出して充放電をコントロールする保護回路を実装している。このパック電池は、回路基板９６を基板ホルダ９７を介して電池ブロック集合体９０の定位置に配置することに加えて、回路基板９６を振動や衝撃から保護し、さらに耐水性を向上するために、基板ホルダ９７を箱形として内部にポッティング樹脂９８を充填している。このため、回路基板９６を定位置に固定するために、別に成形している基板ホルダ９７を使用するので部品コストが高くなる。また、基板ホルダ９７にポッティング樹脂９８を充填するので、この処理にも手間がかかる。また、ポッティング樹脂９８は、充填して硬化させるのに時間がかかるので、回路基板９６の埋設処理に手間と時間がかかる欠点がある。さらに、硬化したポッティング樹脂９８が柔らかいことから、回路基板９６をしっかりと強靱な状態で振動しない状態では固定できず、強い衝撃で部品が振動して、ハンダ付け不良などの故障を起こすことがある。また、ポッティングは、ペースト状の未硬化樹脂を充填するので、一緒に空気が混入して内部に気泡ができて、さらに部品を固定する強度が低下して、耐衝撃強度が低下することがある。

本発明は、さらにこの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、別成形された基板ホルダとポッティング樹脂を使用することなく、基板ホルダを成形するプラスチックに回路基板をインサート成形することで、部品コストを低減し、簡単かつ容易にしかも短時間で能率よく多量生産でき、さらに回路基板に実装する部品をしっかりと固定して衝撃強度と耐水性を向上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、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を平行に配列してなる電池ブロック集合体２０と、この電池ブロック集合体２０を構成する電池１にリード板５を介して接続してなる電池１の保護回路を実装する回路基板６と、この回路基板６を定位置に配置するプラスチック製の基板ホルダ７と、基板ホルダ７を介して回路基板６を定位置に連結してなる電池ブロック集合体２０を収納している外装ケース４とを備える。回路基板６は、電池１に接続される接続リード２１を連結している。プラスチック製の基板ホルダ７は、回路基板６に連結している接続リード２１を外部に突出または表出させる状態で回路基板６をインサート成形して埋設しており、基板ホルダ７から突出または表出する接続リード２１を電池１に接続している。

本発明の請求項２のパック電池は、請求項１の構成に加えて、回路基板６が、電池１に接続される接続リード２１に加えて、パック電池の出力端子に接続される出力リード８を連結している。このパック電池は、出力リード８を外部に突出させる状態で、基板ホルダ７が回路基板６をインサート成形している。

本発明の請求項３のパック電池は、請求項２の構成に加えて、出力リード８を可撓性のリード線としている。

本発明の請求項４のパック電池は、請求項１の構成に加えて、基板ホルダ７が、電池ブロック集合体２０との対向面を嵌着形状に成形している。

本発明の請求項５のパック電池は、請求項１の構成に加えて、電池１をリチウムイオン二次電池として、電池ブロック集合体２０を構成する全ての電池１を回路基板６に接続している。さらに、このパック電池は、回路基板６に実装される保護回路が、電池電圧を検出して電池の充放電をコントロールする電圧検出回路を備えている。

本発明のパック電池は、別成形された基板ホルダとポッティング樹脂を使用することなく、基板ホルダを成形するプラスチックに回路基板をインサート成形して、部品コストを低減し、簡単かつ容易にしかも短時間で能率よく多量生産でき、さらに回路基板に実装する部品をしっかりと固定して衝撃強度と耐水性を向上できる特徴がある。それは、本発明のパック電池が、電池に接続される接続リードを回路基板に連結すると共に、プラスチック製の基板ホルダが、回路基板に連結している接続リードを外部に突出または表出させる状態でインサート成形して埋設しており、基板ホルダから突出または表出する接続リードを電池に接続しているからである。

また、本発明の請求項４に記載するパック電池は、請求項１の構成に加えて、基板ホルダの形状を、電池ブロック集合体との対向面を嵌着形状に成形しているので、回路基板をインサートしながら、電池ブロック集合体に定位置に配置できる特徴がある。

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２ないし図８に示すパック電池は、複数の電池１を連結している電池のコアパック１０と、電池のコアパック１０を収納する外装ケース４とを備える。これらの図のパック電池は、図９ないし図１１に示すように、電池のコアパック１０が、複数の電池１を平行に配列してなる電池ブロック集合体２０と、この電池ブロック集合体２０を構成する電池１にリード板５を介して電池１に接続してなる回路基板６と、この回路基板６をインサート成形しているプラスチック製の基板ホルダ７とを備える。電池ブロック集合体２０は、複数の電池１を電池ホルダ２で定位置に保持している。この電池ホルダ２に基板ホルダ７を連結して、回路基板６を定位置に配置している。

電池１は、充電できる二次電池で、リチウムイオン二次電池である。ただし、電池は、ニッケル水素電池やニッケルカドミウム電池とすることもできる。さらに、図のパック電池は、電池１を円筒型電池とするが、角型電池とすることもできる。図の電池ブロック集合体２０は、平行な姿勢で、同一面に７本の電池１を並べて、さらに同一面に並べた電池１を上下２段に配置して、端面を同一面に位置させるように電池ホルダ２で定位置に保持している。ただ、パック電池は、３段以上に電池を並べて収納することができ、また、同一段に６本以下、あるいは８本以上の電池を並べることもできる。

電池１は、端面の電極にリード板５を溶着して、互いに直列と並列とに接続している。図の電池ブロック集合体２０は、７本の電池１を直列に接続したものを２組並列に接続している。図の電池ブロック集合体２０は、各々のリード板５を、電池ホルダ２の上部に配置している回路基板６に接続している。リード板５は、回路基板６に接続する接続部５Ａを端部から突出するように設けている。接続部５Ａは、回路基板６に接続している接続リード２１に連結している。

電池ホルダ２は、図１０と図１１に示すように、電池１を挿通して保持する保持筒１１の両端に、支持側壁１２を一体的に成形して連結している。この電池ホルダ２は、一対の支持側壁１２の対向する内側に保持筒１１を設けて電池収納部４０としている。保持筒１１に電池１を入れて、電池１は定位置に保持される。この電池ホルダ２は、絶縁材を成形して製作される。電池ホルダ２を成形する絶縁材はプラスチックである。保持筒１１は、電池１を挿通する複数の挿通穴１３を貫通して設けている。電池ホルダ２は、保持筒１１の挿通穴１３に電池１を挿通して、複数の電池１を所定の位置に保持している。図の電池ホルダ２は、１４本の円筒型電池１を連結して保持するので、保持筒１１に１４個の挿通穴１３を設けている。１４個の挿通穴１３は、２段に並べて、各々７個設けている。さらに、図に示す保持筒１１は、隣接して配設している電池１の谷間に他の電池１を配設しており、複数段に配置する電池１を俵積みの状態で配設している。

図１０と図１１に示す電池ホルダ２は、保持筒１１を軸方向の中間で２分割して、一対の支持側壁１２に一体的に成形して連結している。分割された保持筒１１の端部を支持側壁１２の内側に連結する形状に成形している。この電池ホルダ２は、保持筒１１の分割端である開口部を挿通穴１３として電池１を挿入し、一対の支持側壁１２を連結して、複数の電池１を電池ホルダ２に収納している。

保持筒１１は、図５、図１０、及び図１１に示すように、電池１の表面のほぼ全周に沿う筒状に挿通穴１３を開口している。ただ、保持筒は、必ずしも電池の全周に沿う筒状に挿通穴を開口する必要はない。さらに、図１０と図１１に示す電池ホルダ２は、保持筒１１の一部に開口部１１Ａを設けている。図の電池ホルダ２は、分割された一方の保持筒１１の開口端部を切欠して開口部１１Ａを設けている。この電池ホルダ２は、保持筒１１に設けた開口部１１Ａに温度センサー（図示せず）を配設して、電池の温度を検出することができる。このパック電池は、温度センサーで電池温度を検出しながら、電池の充放電を制御できる特徴がある。ただ、保持筒は、必ずしも開口部を設ける必要はない。

中間で分割される保持筒１１は、図示しないが、分割端側から支持側壁１２側に向かって次第に内径が小さくなるテーパー状に内面を成形している。この保持筒１１は、支持側壁１２側の端部の内面に突出する部分を電池１の表面に面接触させて電池１を定位置に保持できる。このように、保持筒１１を分割する構造は、プラスチックを成形する金型の設計を簡単にして、プラスチック成形を容易にできる特長がある。

一対の支持側壁１２は、電池収納部４０である保持筒１１の両端に位置して、互いに平行な姿勢で設けられている。支持側壁１２は、保持筒１１に対して直交する板状に成形されている。この支持側壁１２は、図５ないし図８に示すように、外装ケース４の内形に沿う形状としている。すなわち、一対の支持側壁１２は、図７と図８に示すように、外装ケース４の横断面における内面に沿う形状としている。また、各支持側壁１２は、図５と図６に示すように、その外周形状を、外装ケース４の縦断面における内形に沿う形状としている。一対の支持側壁１２は、中央部に保持筒１１を設けて電池収納部４０とし、外周部に基板の収納スペース４１を設けている。図７ないし図９に示す電池ホルダ２は、一対の支持側壁１２を、保持筒１１の両端から、図において上方に突出させており、一対の支持側壁１２の間に、基板ホルダ７を収納する基板の収納スペース４１を設けている。基板の収納スペース４１は、保持筒１１の長さ、すなわち電池１の長さで幅が特定され、支持側壁１２が保持筒１１から上方に突出する突出高さで深さが特定される。収納スペース４１の深さ、すなわち、支持側壁１２の突出高さは、収納スペース４１に基板ホルダ７を収納して、基板ホルダ７が外装ケース４の内面に接触しない高さとする。

さらに、支持側壁１２は、外周に沿って、外装ケース４の内面に面接触する接触プレート部１２Ａを設けている。電池ホルダ２は、接触プレート部１２Ａを外装ケース４の内面に接触させて電池のコアパック１０を外装ケース４の内部に収納する。図の電池ホルダ２は、接触プレート部１２Ａを支持側壁１２の内側、すなわち保持筒１１を連結している側に突出して設けている。電池ホルダ２は、この接触プレート部１２Ａを介して、支持側壁１２の外周を外装ケース４の内面に面接触状態で配置する。接触プレート部１２Ａは、その幅を広くして、外装ケース４の内面に面接触する接触面積を大きくできる。この接触面積を大きくすることは、落下などの衝撃を受けるときに、電池ホルダ２と外装ケース４の局部に強い衝撃力が作用するのを防止できる。衝撃力が広い面積に分散されるからである。接触プレート部１２Ａの幅は、たとえば５ｍｍ以上で２ｃｍ以下とする。接触プレート部１２Ａの幅が広すぎると、基板の収納スペース４１に基板ホルダ７を入れるのが難しくなる。また、狭すぎると、衝撃を広い面積に分散できなくなる。したがって、接触プレート部１２Ａの幅は、電池ホルダ２に収納する電池１の個数、大きさ、重量を考慮して最適値に特定される。図７と図８に示す接触プレート部１２Ａは、基板の収納スペース４１に位置する部分の幅を狭くして基板ホルダ７を入れ易くすると共に、電池収納部４０に位置する部分の幅を広くして衝撃を広い面積に分散できるようにしている。

さらに、パック電池は、接触プレート部１２Ａと外装ケース４との間にクッション材３０を配置している。このパック電池は、接触プレート部１２Ａがクッション材３０を介して外装ケース４の内面に面接触する。この構造は、クッション材３０が衝撃を吸収して、耐衝撃強度を向上する。図のパック電池は、電池のコアパック１０を防水袋３に入れて外装ケース４に収納して、防水袋３をクッション材３０に併用する。ただ、本発明のパック電池は、必ずしも接触プレート部と外装ケースとの間にクッション材を配置する必要はなく、また、必ずしも電池のコアパックを防水袋に入れて外装ケースに収納する必要はない。

さらに、電池ホルダ２は、電池収納部４０の両側に位置する支持側壁１２に、リード板５を連結している。支持側壁１２は、保持筒１１の外側において、挿通穴１３の開口部から表出する電池端面にリード板５を溶着して連結している。図９ないし図１１の支持側壁１２は、リード板５を嵌入する位置決凹部２４を外側面に設けており、この位置決凹部２４にリード板５を入れて定位置に配置している。位置決凹部２４は、リード板５の外形よりもわずかに大きい外形として、ここにリード板５を入れて定位置に配置している。

さらに、支持側壁１２は、リード板５の接続部５Ａを回路基板６に接続するための接続窓１２Ｂを開口している。接続窓１２Ｂは、位置決凹部２４に配設されるリード板５の接続部５Ａの位置に開口されており、接続部５Ａを収納スペース４１に表出させている。リード板５の接続部５Ａは、接続窓１２Ｂに配置されて、収納スペース４１に配置される基板ホルダ７の回路基板６に接続している。この構造のパック電池は、支持側壁１２の接続窓１２Ｂにリード板５の接続部５Ａを配置するので、電池のコアパック１０を防水袋３に収納した状態で、リード板５の接続部５Ａが防水袋３を損傷するのを有効に防止できる特長がある。それは、接続窓１２Ｂに配置されるリード板５の接続部５Ａを、支持側壁１２と接触プレート部１２Ａで保護して、接続部５Ａが防水袋３に直接接触するのを阻止するからである。したがって、この構造は、リード板５の接続部５Ａが局部的に防水袋３を内面から突いて破損するのを有効に防止できる。

以上の電池ホルダ２は、図１０と図１１に示すように、一対の支持側壁１２に保持筒１１を一体的に成形してホルダーユニット２Ａとし、このホルダーユニット２Ａを連結している。一対のホルダーユニット２Ａは、一体的に成形されたボス２２に止ネジ２３をねじ込んで互いに連結される。図５、図１０、及び図１１に示すホルダーユニット２Ａは、両端部と中央下部に、ボス２２を一体的に成形して設けている。ボス２２は筒状で、内部に止ネジ２３を挿通している。ただ、図示しないが、分割されたホルダーユニットは、係止構造で連結し、あるいは接着して連結し、あるいはまた、これらを組み合わせて連結することもできる。

以上の電池ホルダ２は、保持筒１１の半分と支持側壁１２とを一体的に成形してホルダーユニット２Ａとしているが、電池ホルダは以上の構造に特定しない。電池ホルダは、複数の電池を所定の位置に保持できる他の全ての構造とすることができる。電池ホルダは、たとえば、保持筒と支持側壁を分割することなく一体構造とすることも、保持筒と両端の支持側壁とを分割してなる構造とすることもできる。

以上のように、複数の電池１を電池ホルダ２で定位置に保持して電池ブロック集合体２０とする構造は、電池ブロック集合体２０の組み立てを簡単かつ容易にできる特長がある。さらに、複数の電池１を定位置に保持している電池ブロック集合体２０に基板ホルダ７を連結してなるコアパック１０を、防水袋３にスムーズに収納できる特徴もある。

図のコアパック１０は、電池ホルダ２に設けている支持側壁１２の間に基板ホルダ７を配設し、この基板ホルダ７に回路基板６をインサート成形して埋設している。回路基板６は、電池１の電圧を検出して、電池１の充放電をコントロールする保護回路を実装する。

回路基板６は、リード板５を介して電池１に接続される。回路基板６は、各々の電池電圧を検出して、充放電の電流を遮断する保護回路（図示せず）を実装している。保護回路は、いずれかの電池電圧が最低電圧よりも低くなると、放電電流を遮断するスイッチング素子をオフに切り換えて、放電電流を遮断する。また、いずれかの電池電圧が最高電圧よりも高くなると、充電を停止するスイッチング素子をオフに切り換えて、充電を停止する。このように、各々の電池電圧を検出して、充放電をコントロールする保護回路を実装するパック電池は、電池１を保護しながら安全に使用できる。

基板ホルダ７は、図５、図７、図１２、及び図１３に示すように、回路基板６をインサート成形して所定の位置に埋設している。回路基板６は、図１４に示すように、接続リード２１をハンダ付け等の方法で接続している。接続リード２１は、金属線材または金属板である。図の回路基板６は、接続リード２１として、金属線材であるリードピン２１Ａと金属板であるリード板２１Ｂとを接続している。これらの接続リード２１は、電池１に連結しているリード板５に一端を接続している。さらに、回路基板６は、パック電池の出力端子（図示せず）に接続される出力リード８も接続している。出力リード８は可撓性のリード線、すなわち、多数の細い銅線をプラスチック等の絶縁外皮で被覆するコードである。基板ホルダ７は、プラスチック１４で成形する工程で、回路基板６をインサート成形して定位置に配置し、さらに基板ホルダ７を成形するプラスチック１４に絶縁状態で埋設する。基板ホルダ７にインサート成形される回路基板６は、接続リード２１を基板ホルダ７の外部に引き出している。接続リード２１は、リードピン２１Ａを基板ホルダ７の外部に突出させており、リード板２１Ｂを基板ホルダ７の表面に表出させている。さらに、回路基板６に接続される出力リード８も基板ホルダ７の外部に突出させて引出している。

基板ホルダ７は、以下の工程で回路基板６をインサート成形する。
（１）金型の成形室を開いた状態として、一方の金型の成形室に定位置に回路基板６をセットする。
（２）金型を型締めして、成形室を閉鎖室とする。このとき、回路基板６は金型に設けている仮止めピン（図示せず）等に両面から挟着されて、成形室の定位置に仮止めされる。回路基板６は、接続リードであるリードピンを金型に設けている仮止めピン（図示せず）で挟着して、定位置に配置することもできる。成形室に仮止めされる回路基板６は、接続リード２１のリードピン２１Ａと出力リード８の一部を、成形室の外部に突出させている。また、回路基板６は、接続リード２１のリード板２１Ｂの一部を、成形室の金型の内面に密着させて、リード板２１Ｂの接続面をプラスチック１４から表出させるようにしている。リード板２１Ｂは、内面にナット材２５を固定しており、このナット材２５をプラスチックに埋設する。ここに埋設されるナット材２５は、リード板２１Ｂにねじ込まれる連結ネジ３１をスムーズにねじ込みできる。ただ、基板ホルダは、必ずしもナット材をプラスチックに埋設する必要はない。ナット材を埋設しない基板ホルダは、接続リードであるリード板を貫通する連結ネジを、直接にプラスチックにねじ込んでリード板の接続部を連結する。金型は、接続リード２１と出力リード８を、金型の当接面に挟着して、成形室を閉鎖状態とする。言い換えると、金型は当接面に接続リード２１と出力リード８を隙間なく案内する凹部（図示せず）を設けている。閉鎖状態の成形室は、ここに注入される溶融状態のプラスチックが漏れることなく成形される。
（３）成形室に溶融状態のプラスチックが注入される。成形室に仮止めされる回路基板６は、注入されるプラスチックで位置ずれしない状態に金型に保持されている。したがって、回路基板６は、成形室に注入されるプラスチックに埋設される状態でインサート成形される。
（４）注入させるプラスチックを冷却して硬化させたのち、金型を開いて成形された基板ホルダ７を成形室から取り出す。この状態で、成形された基板ホルダ７は、回路基板６を内部にインサート成形している。接続リード２１のリードピン２１Ａと出力リード８は成形室から突出していたので、成形された基板ホルダ７からも突出される。また、接続リード２１のリード板２１Ｂは、成形室の内面に密着していたので、成形された基板ホルダ７の表面に表出する。

基板ホルダ７の成形に使用されるプラスチックは、ポリアミド樹脂である。ポリアミド樹脂にはエポキシ樹脂を添加することもできる。エポキシ樹脂を添加しているポリアミド樹脂は、ポリアミド樹脂のみのものに比較して回路基板６と接続リード２１と出力リード８への接着力を強くできる。ポリアミド樹脂は、軟化温度が低く、しかも溶融時の粘度も低いので、他の熱可塑性合成樹脂に比較して、低温、低圧で成形できる。また、金型の成形室から速やかに脱型できる特長もある。低温、低圧で成形される基板ホルダは、成形に要する時間を短縮できると共に、樹脂成形時における熱や射出圧による保護素子等への悪影響を低減できる特長がある。ただし、本発明のパック電池は、基板ホルダを成形する樹脂をポリアミド樹脂には特定しない。ポリアミド樹脂以外の樹脂、たとえばポリウレタン樹脂等も使用できる。さらに、基板ホルダにインサートされる回路基板に実装される保護素子等の耐熱性を向上できるなら、ポリエチレン、アクリル、ポリプロピレン樹脂等の熱可塑性樹脂を使用できる。

基板ホルダ７は、電池ブロック集合体２０との対向面を嵌着形状に成形して、電池ブロック集合体２０の定位置に連結される。図５と図１３の基板ホルダ７は、円筒形電池１を収納する保持筒１１の谷間に嵌着される位置決凸部２５を下方に突出して設けている。基板ホルダ７は、複数の位置決凸部２８を設けて、電池ブロック集合体２０の定位置に決まった姿勢で嵌着される。さらに、基板ホルダ７は、この位置決凸部２８に連結孔２７を設けており、この連結孔２７に止ネジ３９をねじ込んで電池ホルダ２の定位置に固定している。電池ホルダ２は、位置決凸部２８に止ネジ３９をねじ込むために、支持側壁１２の内側に突出する連結ボス２９を一体成形して設けている。基板ホルダ７は、図１５に示すように、連結ボス２９を貫通する止ネジ３９が位置決凸部２８にねじ込まれて、電池ホルダ２の定位置に固定される。ただ、基板ホルダは、図示しないが、係止構造で電池ホルダに連結することもできる。

基板ホルダ７から外部に突出する出力リード８は、外部機器に接続されるコネクタ１５を先端に接続している。図示しないが、回路基板は、通信用のリード線をインサート成形させる基板ホルダから引き出してコネクタに接続することもできる。コネクタ１５は、内蔵する電池１の出力用の出力端子や、外部機器との接続端子を装備している。コネクタ１５は、出力端子や接続端子を外部に表出する状態で外装ケース４に設けた開口窓４ａに配設される。

以上のように、複数の電池１を電池ホルダ２で所定の位置に保持して電池ブロック集合体２０とし、回路基板６がインサートされた基板ホルダ７を電池ブロック集合体２０に固定する共に、各々の電池１の端面に接続したリード板５を回路基板６に接続して、電池のコアパック１０となる。電池のコアパックが、外装ケース４に収納されて、パック電池となる。

外装ケース４は、プラスチックを成形して製作される。図２ないし図８の外装ケース４は、プラスチック製の第１ケース４Ａと第２ケース４Ｂを連結して、コアパック１０を収納してなる防水袋３を内部に収納している。第１ケース４Ａと第２ケース４Ｂは周壁３４を一体的に成形して設けている。さらに、図の外装ケース４は、内側に、ボス３５を突出して設けている。ボス３５は、第１ケース４Ａと第２ケース４Ｂの四隅部に設けている。ボス３５に止ネジ（図示せず）を挿通し、この止ネジで第１ケース４Ａと第２ケース４Ｂを連結する。連結された第１ケース４Ａと第２ケース４Ｂは、互いに周壁３４の開口縁を隙間なく接触させて閉塞される。

さらに、外装ケース４は、電気機器に連結するコネクタ１５を外部に表出させる開口窓４ａを設けている。このパック電池は、第１ケース４Ａと第２ケース４Ｂの連結部に開口窓４ａを設けており、第１ケース４Ａと第２ケース４Ｂの開口窓４ａでコネクタ１５を挟着して、コネクタ１５を外装ケース４の開口窓４ａから表出させる状態で連結している。このパック電池は、コネクタ１５が電気機器（図示せず）の電源供給部に接続されて、パック電池が定位置に連結される。コネクタ１５は、パック電池の出力端子（図示せず）を表出して設けている。出力端子は出力リード８を介して電池１に連結している。さらに、このパック電池は、コネクタ１５が充電器（図示せず）の充電接続部にも接続される。充電器は、充電接続部にコネクタ１５を接続して、パック電池を定位置に連結して充電する。

さらに、図のパック電池は、電池のコアパック１０を防水袋３に収納し、その開口部を水密に閉塞して防水構造として、外装ケース４に収納している。このパック電池は、電池１に回路基板６を接続しているコアパック１０を防水袋３に収納するので、電池１に加えて、電池１と回路基板６との接続部を含むコアパック全体を防水袋３に収納できる。このため、従来のインナーケースに電池のコアパックを収納するパック電池に比較して、より理想的な状態で、電池１と回路基板６との接続部を防水構造として外装ケース４に収納できる。このため、電池１と回路基板６との接続部分を防水構造とするためにシール材を塗布する等の手間を必要としない。また、シール材が劣化して防水構造に保持できない弊害も発生しない。この構造のパック電池は、防水袋３からリード線８のみを引き出す極めて簡単な構造となる。このため、リード線８のみを防水袋３の開口部から防水構造で引き出して、電池１と回路基板６の全体を防水構造として外装ケース４に収納できる。さらに、このパック電池は、防水袋３で電池のコアパック１０を防水しながら、これをクッション材３０に使用して、外装ケース４の衝撃を吸収して、耐衝撃強度を向上することもできる。

防水袋３は、図１６に示すように、可撓性シートを袋状に成形したものである。防水袋３の可撓性シートには、プラスチックシートが使用できる。プラスチックシートには、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエチレンイミド（ＰＥＩ）、ペット（ＰＥＴ）等が使用できる。これらのプラスチックシートは、可撓性と耐熱性に優れている特長がある。また、電池の安全弁が開弁されたときに排出される電解液によって、溶融されたり化学反応を起こすこともない。ただ、可撓性シートには、他のプラスチックシートも使用できる。

図１６に示す防水袋３は、電池のコアパック１０を収納する収納部３Ｂを備えており、リード線８を引き出すために一部を開口している。防水袋３は、収納部３Ｂに電池のコアパック１０を収納すると共に、コアパック１０から引き出されたリード線８を開口部から外部に引き出している。防水袋３の収納部３Ｂは、電池のコアパック１０を収納できる形状と大きさに成形している。防水袋３は、収納される電池のコアパック１０の外形に沿う袋状、たとえば、コアパック１０を無理なく収納できるように、コアパック１０の外形よりも多少大きな直方体形状や角筒状とすることができる。ただ、防水袋は、円筒状や楕円筒状とすることもできる。

防水袋３は、図１６ないし図１９に示すように、収納部３Ｂを、電池のコアパック１０を収納できる袋状として、この部分に電池のコアパック１０を収納すると共に、リード線８を引き出す部分である開口部を細く絞ってリード線引出部３Ｙとしている。図に示す防水袋３は、開口部と収納部３Ｂを同じ太さの筒状としている。この防水袋３は、プラスチックを筒状にインフレーション成形したものを、所定の長さに切断して、能率よく安価に多量生産できる。図に示す防水袋３は、筒状に成形された可撓性シートの一端を溶着または接着して、他端を開口部とする袋状に成形している。さらに、袋状に成形された防水袋３の収納部３Ｂに電池のコアパック１０を挿入し、開口部からリード線８を引き出すと共に、この部分を細く絞ってリード線引出部３Ｙとしている。

防水袋３は、細く絞られたリード線引出部３Ｙを、図１８に示すように、閉塞具９で閉塞して、電池のコアパック１０を防水構造で収納できる。図に示す閉塞具９は、リード線引出部３Ｙを外部から結束する結束具９Ａである。図１８の結束具９Ａは結束バンドである。結束バンドである結束具９Ａは、リード線８を挿通しているリード線引出部３Ｙにバンド部９ａを巻き付けて、バンド部９ａを係止部９ｂに挿通した後、係止部９ｂをバンド部９ａの根元に向かって締め付けして外れないように結束する。ただ、結束具には線材を使用することもできる。線材である結束具には、図示しないが、針金や結束紐が使用できる。線材である結束具は、リード線を挿通しているリード線引出部に外部から巻き付けて結束する。さらに、閉塞具には、粘着テープを使用することもできる。粘着テープである閉塞具は、リード線引出部に巻き付けて閉塞する。以上の閉塞具は、簡単な構造で、しかも低コストにリード線引出部３Ｙを外部から閉塞できる。また、結束具９Ａや粘着テープである閉塞具９は、たとえば、防水袋３から引き出されるリード線８と開口部との隙間に接着剤を充填する状態として、その外側から結束する等の構造で防水袋３の開口部を確実に閉塞できる。

さらに、防水袋は、図示しないが、リード線引出部をコードブッシュで閉塞することもできる。コードブッシュは、たとえば、ゴムや軟質プラスチック等のゴム状弾性体で成形して、リード線を水密に挿通させると共に、外周面に沿って防水袋の可撓性シートを水密に結束して水密に閉塞できる。このように、ゴム状弾性体でのコードブッシュは、リード線や防水袋の可撓性シートを弾性的に挟着して、防水構造に密閉しながらリード線を引き出すことができる。ゴム状弾性体であるコードブッシュは、リード線をインサート成形して、リード線を水密に挿通することも、リード線を貫通孔に圧入する状態で挿通して水密に挿通することもできる。以上のコードブッシュは、リード線と防水袋とを別々に密閉するので、リード線と防水袋の両方を確実に防水構造で閉塞できる特徴がある。ただ、閉塞具は、リード線と可撓性シートとの両方を水密に挟着して、リード線を防水構造で防水袋から引き出すこともできる。

以上のように、リード線引出部３Ｙが防水構造で閉塞される防水袋３は、外部から水分が浸入するのを有効に防止して、内部に収納されるコアパック１０を確実に防水する。さらに、防水構造で閉塞される防水袋３は、収納される電池１の安全弁が開弁されたときに排出される電解液が防水袋３の外側に漏れるのを有効に防止できる特長もある。

防水袋３からリード線８を引き出したリード線引出部３Ｙは、図１９に示すように、コアパック１０の端部において折り返されて、電池ホルダ２の下方に設けた引出スペース４２に配置される。電池ホルダ２は、図７と図８に示すように、一対の支持側壁１２の間に、防水袋３のリード線引出部３Ｙを配置する引出スペース４２を設けている。引出スペース４２は、基板の収納スペース４１の反対側に設けられる。図７と図８の電池ホルダ２は、電池収納部４０の上方に基板の収納スペース４１を設けているので、電池収納部４０の下方に引出スペース４２を設けている。図に示す電池ホルダ２は、一対の支持側壁１２を、保持筒１１の両端から、図において下方に突出させており、一対の支持側壁１２の間に、リード線引出部３Ｙを収納する引出スペース４２を設けている。引出スペース４２は、リード線８を収納している防水袋３の開口部であるリード線引出部３Ｙを配設できる深さに設計される。

以上のパック電池は、以下のようにして組み立てられる。
(1) 図１１に示すように、全ての電池１を電池ホルダ２の保持筒１１に挿入した後、一対のホルダユニット２Ａを連結して電池ブロック集合体２０とする。
(2) 電池ホルダ２の収納スペース４１に基板ホルダ７を固定する。基板ホルダ７は、図１５に示すように、位置決凸部２８を、止ネジ３９を介して電池ホルダ２に固定する。基板ホルダ７は、回路基板６をインサートして内蔵している。
(3) 各々の電池１の端面電極に、リード板５を溶着して固定する。リード板５の接続部５Ａを回路基板６に接続する。リード板５の接続部５Ａは、支持側壁１２の接続窓１２Ｂに配置されて、基板ホルダ７から引き出された接続リード２１に接続される。リード板５の接続部５Ａは、接続リード２１のリードピン２１Ａにハンダ付け等の方法で接続され、あるいは、接続リード２１のリード板２１Ｂに連結ネジ３１をねじ込んで、ネジ止めして連結される。
以上の工程で、電池のコアパック１０が組み立てられる。

(4) 図１６ないし図１９に示すように電池のコアパック１０を防水袋３に入れて、出力リード８を防水袋３の開口部から外部に引き出す。出力リード８を引き出す開口部は、結束具やコードブッシュ等の閉塞具９で閉塞することができる。出力リード８を引き出す部分をリード線引出部３Ｙとして、このリード線引出部３Ｙを折り返して、電池ホルダ２の引出スペース４２に配置する。このとき、コアパック１０が収納された防水袋３の外側を収縮チューブや粘着テープで被覆することもできる。
(5) 防止袋３に収納された電池のコアパック１０を外装ケース４に収納する。
(6) 外装ケース４の第１ケース４Ａと第２ケース４Ｂとを連結する。

本発明のパック電池は、屋外で使用される電気機器、たとえば電動自転車や電動車両、作業用ロボット用の電源として使用される。

従来のパック電池の横断面図である。 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２に示すパック電池の分解斜視図である。 図３に示すパック電池を下側から見た背面斜視図である。 図２に示すパック電池の垂直縦断面図である。 図５に示すパック電池にコアパックが収納される状態を示す垂直縦断面図である。 図２に示すパック電池の垂直横断面図である。 図７に示すパック電池にコアパックが収納される状態を示す垂直横断面図である。 図２に示すパック電池のコアパックの斜視図である。 図９に示すコアパックの分解斜視図である。 図９に示すコアパックの電池ブロック集合体の分解斜視図である。 図９に示すコアパックの横断面図である。 基板ホルダの斜視図である 図１３に示す基板ホルダの底面斜視図である 回路基板の斜視図である。 コアパックを防水袋に挿入する状態を示す斜視図である。 コアパックを防水袋に挿入した状態を示す斜視図である。 図１７に示すコアパックのリード線を防水袋から引き出す状態を示す斜視図である。 防水袋から引き出したリード線を引出スペースに配置した状態を示す斜視図である。

符号の説明

１…電池
２…電池ホルダ ２Ａ…ホルダーユニット
３…防水袋 ３Ｂ…収納部
３Ｙ…リード線引出部
４…外装ケース ４Ａ…第１ケース
４Ｂ…第２ケース
４ａ…開口窓
５…リード板 ５Ａ…接続部
６…回路基板
７…基板ホルダ
８…出力リード
９…閉塞具 ９Ａ…結束具
９ａ…バンド部
９ｂ…係止部
１０…コアパック
１１…保持筒 １１Ａ…開口部
１２…支持側壁 １２Ａ…接触プレート部
１２Ｂ…接続窓
１３…挿通穴
１４…プラスチック
１５…コネクタ
２０…電池ブロック集合体
２１…接続リード ２１Ａ…リードピン
２１Ｂ…リード板
２２…ボス
２３…止ネジ
２４…位置決凹部
２５…ナット材
２７…連結孔
２８…位置決凸部
２９…連結ボス
３０…クッション材
３１…連結ネジ
３４…周壁
３５…ボス
３９…止ネジ
４０…電池収納部
４１…収納スペース
４２…引出スペース
９０…電池ブロック集合体
９１…電池
９２…インナーケース
９６…回路基板
９７…基板ホルダ
９８…ポッティング樹脂

Claims (5)

1. 複数の電池(1)を平行に配列してなる電池ブロック集合体(20)と、この電池ブロック集合体(20)を構成する電池(1)にリード板(5)を介して接続してなる電池(1)の保護回路を実装する回路基板(6)と、この回路基板(6)を定位置に配置するプラスチック製の基板ホルダ(7)と、基板ホルダ(7)を介して回路基板(6)を定位置に連結してなる電池ブロック集合体(20)を収納している外装ケース(4)とを備えるパック電池であって、
   回路基板(6)が電池(1)に接続される接続リード(21)を連結しており、プラスチック製の基板ホルダ(7)は、回路基板(6)に連結している接続リード(21)を外部に突出または表出させる状態で回路基板(6)をインサート成形して埋設しており、基板ホルダ(7)から突出または表出する接続リード(21)を電池(1)に接続してなることを特徴とするパック電池。
2. 回路基板(6)が、電池(1)に接続される接続リード(21)に加えて、パック電池の出力端子に接続される出力リード(8)を連結しており、出力リード(8)を外部に突出させる状態で、基板ホルダ(7)が回路基板(6)をインサート成形してなる請求項１に記載されるパック電池。
3. 出力リード(8)が可撓性のリード線である請求項２に記載されるパック電池。
4. 基板ホルダ(7)が、電池ブロック集合体(20)との対向面を嵌着形状に成形してなる請求項１に記載されるパック電池。
5. 電池(1)がリチウムイオン二次電池で、電池ブロック集合体(20)を構成する全ての電池(1)を回路基板(6)に接続しており、回路基板(6)に実装される保護回路が、電池電圧を検出して電池の充放電をコントロールする電圧検出回路を備える請求項１に記載されるパック電池。

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