JP5201812B2

JP5201812B2 - パック電池

Info

Publication number: JP5201812B2
Application number: JP2006200782A
Authority: JP
Inventors: 浩市福川; 正一遠矢
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2006-07-24
Filing date: 2006-07-24
Publication date: 2013-06-05
Anticipated expiration: 2026-07-24
Also published as: JP2008027801A

Description

本発明は、複数の電池を外装ケースに収納すると共に、電池の間に仕切りを設けているパック電池に関する。

横に隣接する電池の間に仕切りを設けて、複数本の電池を外装ケースに収納しているパック電池は開発されている。（特許文献１及び２参照）
特開平１０−２７５８７号公報特開平５−２７５８７号公報

特許文献１は、図１に示すパック電池を記載する。このパック電池は、隣接する電池９１の間に帯状フィルムからなる仕切り９３を配設する。帯状フィルムの仕切り９３は、プラスチック成形体９４に連結されて、外装ケース９２内の定位置に配置される。この構造のパック電池は、仕切り９３を薄くできるので、仕切り９３を設けて外装ケース９２の外形が大きくなるのを最小にできる。ただ、この構造のパック電池は、帯状フィルムをプラスチック成形体に連結して、外装ケースの定位置に配置するので、組み立てに手間がかかる。また、薄い帯状フィルムで電圧差のある電池を絶縁するパック電池は、安全性を高くするのが難しい。帯状フィルムを薄くするほど衝撃などで破損しやすくなるからである。

この弊害は、特許文献２に記載されるように、電池の間に配置する仕切り板を、プラスチック製の外装ケースに一体的に成形して解消できる。この仕切り板は、外装ケースと一緒に厚く成形して、電圧差のある電池を確実に絶縁できる。しかしながら、電池の間に配置する仕切り板を、外装ケースに一体的に成形して厚くすると、パック電池の外形が大きくなってしまう。したがって、パック電池は、電圧差のある電池間の絶縁を確実にして安全性を高くすると外形が大きくなり、反対に外形を小さくすると電圧差のある電池間の絶縁を確実にできなくなる欠点があり、電圧差のある電池間の絶縁を確実にすることと、外形を小さくすることは互いに相反する特性であって両方を満足できない。

本発明は、この難しい問題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、外形が大きくなるのを最小にしながら、電圧差のある電池間の絶縁性を高くして安全性を高く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、一対の表面プレート７の外周を周壁８で連結して、表面プレート７と周壁８で囲まれる内部を収納室９とする外装ケース２と、この外装ケース２の収納室９にあって、一対の表面プレート７の間で横に隣接して平行に並べられてなる４本以上の電池１と、電池１を定位置に保持するプラスチック製の電池ホルダ３と、電池１に接続してなる回路基板４とを備える。外装ケース２に収納している電池１は、隣接する複数の電池１をリード板６で並列に接続して並列ユニット５とし、さらに複数の並列ユニット５をリード板６で直列に接続している。さらに、電池ホルダ３は、隣接する並列ユニット５の間に配設される隔壁１３を有している。また、電池ホルダ(3)が、並列ユニット(5)を構成する複数の電池(1)を嵌着して定位置に配置する複数列の保持溝(15)からなる並列ユニット嵌着部(14)を有し、隣接する並列ユニット嵌着部(14)が前記隔壁(13)で連結されると共に、隔壁(13)両側の並列ユニット嵌着部(14)は、互いに保持溝(15)を反対側の面に開口している。

本発明のパック電池は、外装ケース２に４本の電池１を収納して、両側２本の電池１を並列に接続して並列ユニット５とし、両側２本の電池１からなる２組の並列ユニット５を直列に接続することができる。さらに、外装ケース２は、各々の表面プレート７に並列ユニット(5)を構成する電池(1)の間に突出するひとつの仕切プレート１１を一体的に成形して設けることができる。

本発明のパック電池は、表面プレート７の仕切プレート１１を、並列ユニット嵌着部１
４の保持溝１５の境界に向かって突出するように設けることができる。

本発明のパック電池は、電池ホルダ３に、回路基板４を定位置に配置する嵌着部１６を設けて、この嵌着部１６に回路基板４を装着することができる。さらに、本発明のパック電池は、電池ホルダ３が、並列ユニット嵌着部１４の背面に回路基板４の嵌着部１６を設けて、並列ユニット嵌着部１４の背面に回路基板４を配置することができる。

本発明のパック電池は、電池１に接続してなる出力端子１８を備えると共に、この出力端子１８を並列ユニット嵌着部１４の背面に配設し、この出力端子１８を設けている並列ユニット嵌着部１４に隣接する並列ユニット嵌着部１４の背面に回路基板４を設けて、隔壁１３を貫通するリード１９で、回路基板４と出力端子とを連結することができる。

本発明のパック電池は、電池１を円筒形電池として、仕切プレート１１の先端部を次第に薄くして、先端部を隣接する電池１の谷間に挿入することができる。

本発明のパック電池は、外形が大きくなるのを最小にしながら、電圧差のある電池間の絶縁性を向上して安全性を高くできる特徴がある。それは、本発明のパック電池が、外装ケースの収納室に複数の電池を横に並べて電池ホルダで定位置に保持して収納すると共に、隣の電池を並列に接続して並列ユニットとし、並列ユニットを直列に接続すると共に、並列ユニットを構成する電池の間には、外装ケースの表面プレートに一体的に成形している仕切プレートを配設し、直列に接続している並列ユニットの間には、プラスチック製の電池ホルダに設けている隔壁を配設しているからである。とくに、本発明のパック電池は、電圧差のある並列ユニットの間には、プラスチック製の電池ホルダに設けている隔壁を配設して、電池間を確実に絶縁するが、電圧差のない並列ユニットを構成する電池の間には、外装ケースの表面プレートに一体的に成形している仕切プレートを配設する。この仕切プレートは、電圧差のない電池間に配設されるので隣接する電池を絶縁する必要がない。このため、電池間に挟着される必要がない。このため、電池の間に仕切プレートを設けるにもかかわらず、外形が大きくなることはない。電圧差のない電池間に設けている仕切プレートは、電圧差のない電池の間に深く挿入されて、電池の輻射熱を阻止する。このため、本発明のパック電池は、仕切プレートによって電池の熱暴走を阻止して安全性を向上できる。したがって、本発明のパック電池は、プラスチック製の電池ホルダに設けた隔壁で電圧差のある電池を確実に絶縁すると共に、電圧差のない電池間に配設される仕切プレートで熱暴走を阻止して、絶縁不良と熱暴走の両方を効果的に防止して安全性を著しく向上できる。

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２ないし図７に示すパック電池は、プラスチック製の外装ケース２と、この外装ケース２に収納している電池１と、電池１を定位置に配置する電池ホルダ３と、電池１に接続されて電池１の保護回路を実装する回路基板４とを備える。

図のパック電池は、４本の電池１を外装ケース２に収納している。ただし、本発明のパック電池は、外装ケースに収納する電池の本数を４本に特定しない。外装ケースには、６本以上の電池を収納することもできるからである。本発明のパック電池は、複数の電池１を並列に接続して並列ユニット５とし、さらに複数の並列ユニット５を直列に接続している。図のパック電池は、両側２本の電池１を並列に接続して並列ユニット５とし、両側２本の電池１からなる２組の並列ユニット５を直列に接続している。このパック電池は、並列ユニット５を２本の電池１で構成し、２組の並列ユニット５を直列に接続している。したがって、全体で４本の電池１で構成される。ただし、本発明のパック電池は、２本の電池を並列に接続してなる３組の並列ユニットを直列に接続することもできる。このパック電池は、外装ケースに６本の電池を収納する。また、３本の電池を並列に接続して並列ユニットとし、この並列ユニットを２組直列に接続して全体で６本の電池とし、あるいは３組を直列に接続して９本の電池で構成することもできる。本発明のパック電池は、並列ユニットを構成する電池の本数を２本以上とし、また直列に接続する並列ユニットも２組以上とする。したがって、パック電池の電池の本数は４本以上となる。

図のパック電池は、電池１の外形を円筒形電池とし、また電池１のタイプをリチウムイオン二次電池とする。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。電池１は、両端の電極にリード板６を接続して並列に接続され、また直列に接続される。並列ユニット５を構成する電池１は、同じ方向に向けられて両端の電極にリード板６を接続している。直列に接続される並列ユニット５は、電池１の方向を逆向きとして、一方の電極をリード板６で接続する。図のパック電池は、両側２本の電池１を並列に接続して並列ユニット５とするので、両側２本の電池１を同じ方向に向けて両端をリード板６で接続している。また、両側の２組の並列ユニット５は直列に接続されるので、２組の並列ユニット５の電池１は、逆向きとして、一端にリード板６を接続している。図３と図５において、電池１の左端に接続されるリード板６Ａは、４本の電池１の電極に接続される。このリード板６Ａは、２本の電池１を並列に接続して、さらに並列に接続している電池１を直列に接続する。電池１の右端に接続されるリード板６Ｂは、両側２本の電池１に接続されて、２本の電池１を並列に接続する。リード板６は金属板で、スポット溶接して、あるいはレーザ溶接して電池１の電極に接続される。

外装ケース２に収納される電池１は、一対の表面プレート７の間に収納される。したがって、複数の電池１は、表面プレート７と平行な面内に並べられて、一対の表面プレート７の間に収納される。一対の表面プレート７の間隔、言い換えると収納室９の深さは、電池１の外径よりもわずかに広く、ここに電池１と電池ホルダ３と回路基板４を一体的に連結している電池１のコアパック１０が収納される。

外装ケース２は、一対の表面プレート７の外周を周壁８で連結して、表面プレート７と周壁８で囲まれる内部に収納室９を設ける形状にプラスチックを成形している。収納室９は、電池１のコアパック１０を収納する。したがって、収納室９は、同一平面に、平行な姿勢で、横並びに配列される電池１のコアパック１０を収納できる大きさとする。図の外装ケース２は、表面プレート７の外形をほぼ長方形として、直方体に近い箱形としている。さらに、図の外装ケース２は、本体ケース２Ａと、この本体ケース２Ａの開口部を閉塞する蓋ケース２Ｂとで構成される。本体ケース２Ａと蓋ケース２Ｂは、１枚の表面プレート７の外周に沿って周壁８を一体的に成形する形状としている。本体ケース２Ａは、蓋ケース２Ｂよりも周壁８の高さを高くして、蓋ケース２Ｂよりも深くしている。蓋ケース２Ｂは、周壁８の高さを低くして浅くしている。本体ケース２Ａと蓋ケース２Ｂは、周壁８の端縁を連結して、内部に閉鎖された収納室９を形成する。この外装ケース２は、本体ケース２Ａと蓋ケース２Ｂを周壁８の端縁で連結するので、本体ケース２Ａと蓋ケース２Ｂの周壁８は、端縁の連結部の形状を同じ形状としている。本体ケース２Ａと蓋ケース２Ｂは、周壁８の端縁を溶着し、又は接着し、あるいは嵌着して互いに連結される。

外装ケース２は、収納室９に突出する仕切プレート１１を一体的に成形して設けている。仕切プレート１１は、並列ユニット５を構成する電池１の間に突出する位置に設けられる。並列ユニット５を構成する電池１は、隣接する電池１間に電圧差がない。すなわち、電池１の外装缶は同電位となる。したがって、並列ユニット５を構成する電池１は、外装缶を接触させてもショート電流が流れない。仕切プレート１１は、このように電圧差のない電池１の間に配設される。

仕切プレート１１は、直線状の薄板状に成形される。仕切プレート１１は、たとえば１ｍｍ以下、好ましくは０．８ｍｍ以下、さらに好ましくは０．６ｍｍ以下の薄板状に成形される。さらに仕切プレート１１は、先端部を次第に薄くして、先端部を隣接する円筒形電池１の谷間に挿入している。この仕切プレート１１は、隣接する電池１で先端部を挟着し、あるい電池１に挟着されることなく、円筒形電池１を互いに接触させてできる谷間に奥深く侵入される。とくに先端部を次第に薄くしている仕切プレート１１は変形しやすく、電池１の間に挿入される形状に変形される。このため、この仕切プレート１１は、寸法誤差があっても、電池１の間に挿入できる特徴がある。

図の仕切プレート１１は、両側に補強リブ１２を一体的に成形して設けている。この構造の仕切プレート１１は、補強リブ１２で倒れないように表面プレート７に連結される。したがって、仕切プレート１１を薄くして、表面プレート７に強靱な構造で連結できる。図の外装ケース２は、補強リブ１２を、円筒形電池１の表面に沿う形状に成形している。この補強リブ１２は、円筒形電池１を定位置に保持できる特徴がある。

図６の外装ケース２は、各々の表面プレート７に１列の仕切プレート１１を設けている。各々の表面プレート７に設けた仕切プレート１１は、並列ユニット５を構成する電池１の間に配設される。この外装ケース２は、本体ケース２Ａに設けた仕切プレート１１を下方に突出させて、右２列の電池１の間に配置している。蓋ケース２Ｂに設けた仕切プレート１１は、上方に突出して、左２列の電池１の間に配置される。この図に示すように、隣に配設される並列ユニット５は、互いに反対方向に突出する仕切プレート１１を電池１の間に配設する。電池ホルダ３が、並列ユニット５の間に隔壁１３を通過させて、隣の並列ユニット５を反対方向に保持するからである。

電池ホルダ３は、絶縁材であるプラスチックを成形して製作される。電池ホルダ３は、並列ユニット５を定位置に配置する並列ユニット嵌着部１４を有し、隣接する並列ユニット嵌着部１４を隔壁１３で連結している。並列ユニット嵌着部１４は、並列ユニット５を構成する複数の電池１を嵌着して定位置に配置する複数列の保持溝１５を有する。図のパック電池は、２個の円筒形電池１を並列に接続して並列ユニット５とするので、並列ユニット嵌着部１４は２列の保持溝１５を設けている。保持溝１５は、図５の斜視図に示すように、円筒形電池１の表面に沿う溝型に成形される。この保持溝１５は、円筒形電池１の表面に面接触して、円筒形電池１を位置ずれしないように定位置に保持する。

隔壁１３の両側に連結される並列ユニット嵌着部１４は、図６の断面図に示すように、互いに保持溝１５を反対側の面に開口している。この図の電池ホルダ３は、右側の並列ユニット嵌着部１４の保持溝１５を上方に開口し、左側の並列ユニット嵌着部１４の保持溝１５を下方に開口する。隔壁１３で連結される並列ユニット嵌着部１４が、保持溝１５を交互に反対側に開口するのは、隔壁１３が並列ユニット嵌着部１４の間を通過するからである。

さらに、電池ホルダ３は、並列ユニット嵌着部１４の背面に回路基板４の嵌着部１６を設けて、ここに回路基板４を配置している。回路基板４の嵌着部１６は、回路基板４の両側に沿う凸条で構成される。図６において、電池ホルダ３は、右側の並列ユニット嵌着部１４の背面である下面に回路基板４の嵌着部１６を設けて、ここに回路基板４を配置している。さらに、この図のパック電池は、上の表面プレート７に電極窓１７を設けてここから出力端子１８を外部に表出させている。この出力端子１８は、リード１９を介して回路基板４に接続される。出力端子１８と回路基板４を接続するリード１９は、隔壁１３に設けた貫通孔１３Ａを通過する。回路基板４が右側の並列ユニット嵌着部１４の下方にあって、出力端子１８が左側の並列ユニット嵌着部１４の上方にあるからである。リード１９を通過させるために、図４の斜視図に示すように、電池ホルダ３は隔壁１３に貫通孔１３Ａを設けている。

さらに、図４のパック電池は、蓋ケース２Ｂの表面プレート７側に出力コネクタ２０を設けている。この出力コネクタ２０は、本体ケース２Ａの周壁８に設けた嵌着凹部２１に嵌着して定位置に配置され、リード２２を介して回路基板４に接続される。

回路基板４は、絶縁基板に電子部品を実装した基板で、各々の並列ユニット５の電池電圧を検出して、電池１の充放電電流を制御する保護回路を実装している。このパック電池は、保護回路で電池１の過充電と過放電を防止しながら充放電する。また、保護回路は、電池１の過電流を検出して、電池１の充放電を制御することもできる。

以上のパック電池は、以下の工程で組み立てられる。
（１）電池ホルダ３の並列ユニット嵌着部１４に電池１をセットする。電池１は、並列ユニット嵌着部１４の保持溝１５に入れて定位置に配置される。
（２）電池１の両端にリード板６をスポット溶接して、電池１をリード板６で連結する。
（３）電池ホルダ３の嵌着部１６に、あらかじめ電子部品を実装している回路基板４をセットする。
（４）出力コネクタ２０にリード２２の一端を連結すると共に、外装ケース２の出力端子１８にリード板６の一端をハンダ付けして連結する。
（５）出力端子１８に連結しているリード１９を隔壁１３の貫通孔１３Ａに挿通しながら、電池１と電池ホルダ３と回路基板４を一体構造とするコアパック１０を本体ケース２Ａの収納室９にセットする。
（６）一端を出力コネクタ２０に連結しているリード２２の他端と、一端を出力端子１８に連結しているリード１９の他端を、回路基板４にハンダ付けして連結する。この状態で、コアパック１０は本体ケース２Ａの収納室９にセットされる。
（７）本体ケース２Ａの開口部を閉塞するように、本体ケース２Ａに蓋ケース２Ｂを連結して固定する。
以上の工程でパック電池が組み立てられる。

従来のパック電池の断面図である。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２に示すパック電池の内部構造を示す上下反転した斜視図である。電池と電池ホルダの連結構造を示す分解斜視図である。図２に示すパック電池の断面図である。図２に示すパック電池の平面図である。

符号の説明

１…電池
２…外装ケース２Ａ…本体ケース
２Ｂ…蓋ケース
３…電池ホルダ
４…回路基板
５…並列ユニット
６…リード板６Ａ…リード板
６Ｂ…リード板
７…表面プレート
８…周壁
９…収納室
１０…コアパック
１１…仕切プレート
１２…補強リブ
１３…隔壁１３Ａ…貫通孔
１４…並列ユニット嵌着部
１５…保持溝
１６…嵌着部
１７…電極窓
１８…出力端子
１９…リード
２０…出力コネクタ
２１…嵌着凹部
２２…リード
９１…電池
９２…外装ケース
９３…仕切り
９４…プラスチック成形体

Claims

一対の表面プレート(7)の外周を周壁(8)で連結して、表面プレート(7)と周壁(8)で囲まれる内部を収納室(9)とする外装ケース(2)と、この外装ケース(2)の収納室(9)にあって、一対の表面プレート(7)の間で横に隣接して平行に並べられてなる４本以上の電池(1)と、電池(1)を定位置に保持するプラスチック製の電池ホルダ(3)と、電池(1)に接続してなる回路基板(4)とを備えるパック電池であって、
外装ケース(2)に収納している電池(1)は、隣接する複数の電池(1)をリード板(6)で並列に接続して並列ユニット(5)とし、さらに複数の並列ユニット(5)をリード板(6)で直列に接続しており、
さらに、電池ホルダ(3)は、隣接する並列ユニット(5)の間に配設される隔壁(13)を有しており、
電池ホルダ(3)が、並列ユニット(5)を構成する複数の電池(1)を嵌着して定位置に配置する複数列の保持溝(15)からなる並列ユニット嵌着部(14)を有し、隣接する並列ユニット嵌着部(14)が前記隔壁(13)で連結されると共に、隔壁(13)両側の並列ユニット嵌着部(14)は、互いに保持溝(15)を反対側の面に開口しているパック電池。
外装ケース(2)に４本の電池(1)を収納しており、両側２本の電池(1)を並列に接続して並列ユニット(5)とし、両側２本の電池(1)からなる２組の並列ユニット(5)を直列に接続しており、外装ケース(2)は、各々の表面プレート(7)に並列ユニット(5)を構成する電池(1)の間に突出するひとつの仕切プレート(11)を一体的に成形して設けている請求項１に記載されるパック電池。
表面プレート(7)の仕切プレート(11)が、並列ユニット嵌着部(14)の保持溝(15)の境界に向かって突出するように設けている請求項２に記載されるパック電池。
電池ホルダ(3)が、回路基板(4)を定位置に配置する嵌着部(16)を備えており、この嵌着部(16)に回路基板(4)を装着している請求項１に記載されるパック電池。
電池ホルダ(3)が、並列ユニット嵌着部(14)の背面に回路基板(4)の嵌着部(16)を設けて、並列ユニット嵌着部(14)の背面に回路基板(4)を配置している請求項４に記載されるパ
ック電池。
電池(1)に接続してなる出力端子(18)を備えると共に、この出力端子(18)を並列ユニット嵌着部(14)の背面に配設しており、この出力端子(18)を設けている並列ユニット嵌着部(14)に隣接する並列ユニット嵌着部(14)の背面に回路基板(4)を設けており、隔壁(13)を貫通するリード(19)で、回路基板(4)と出力端子(18)とを連結している請求項１に記載されるパック電池。
電池(1)が円筒形電池で、仕切プレート(11)の先端部を次第に薄くして、先端部を隣接する電池(1)の谷間に挿入している請求項２に記載されるパック電池。