JP5323471B2 - パック電池 - Google Patents

Description

本発明は、パック電池に関し、特に素電池がケース内に収納されてなるパック電池に関する。

近年では、ノートブック型パーソナルコンピュータや電動工具、さらには電動アシスト自転車などの電源としてパック電池が用いられている。従来技術に係るパック電池について、図６および図７を用い説明する。
図６に示すように、パック電池は、外装体を構成する２つのケース部材９１０，９２０と、その内部空間に収納されたコアパック９３０とを有してなる。

図７（ａ）に示すように、ケース部材９１０は、側壁９１０ｃとこれに並設された内リブ９１０ｈとを有し、側壁９１０ｃと内リブ９１０ｈとの間に形成される溝部９１０ｋに対して、ケース部材９２０の側壁９２０ｃの端辺が嵌入されることにより、２つのケース部材９１０，９２０が結合されている。
図６に戻って、コアパック９３０は、複数の素電池９３１１〜９３１６と、外部コネクタ９３７が取り付けられた基板９３６との組み合わせを以って構成されている。図７（ｂ）に示すように、コアパック９３０は、ケース部材９１０，９２０に対して、殆ど隙間がない状態で収納されている。
特開２００７−３１１３０１号公報 特開２００８−１４０７３０号公報

しかしながら、図７（ｂ）に示すように、従来技術に係るパック電池においては、コアパック９３０における素電池の端面とケース部材９２０の側壁９２０ｃとの間に、ケース部材９１０の内リブ９１０ｈの厚みに相当する隙間が生じてしまう。より一層の小型化・高エネルギ密度化が求められている現状では、パック電池の構成中、充放電に寄与しないスペースなど部分を出来る限りなくすことが必要である。

本発明は、上記のような問題の解決を図るべくなされたものであって、２つのケース部材の組み合わせを以って構成される外装体を有するパック電池において、充放電に寄与しないスペースを減らして高エネルギ密度化を実現することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、ともに皿状をした２つのケース部材を有してなる箱状の外装体と、当該外装体の内部空間に収納された素電池とを有するパック電池において、次の構成を採用することとする。
本発明に係るパック電池では、２つのケース部材の内の一方は、その側壁に対して間隔をあけ、且つ、並設状態で内リブが形成されている。他方のケース部材は、その側壁の端辺が、上記一方のケース部材における側壁と内リブとの間に形成される溝部に嵌入されている。そして、本発明に係るパック電池では、上記一方のケース部材における内リブが、素電池の端面に相当する箇所が切欠かれた状態になっており、素電池は、その端部分が内リブの切欠かれた部分に侵入した状態にある、ことを特徴とする。

上記のように、本発明に係るパック電池では、ケース部材の内リブにおいて、少なくとも素電池の端面に相当する箇所が切欠かれており、当該切欠かれた部分に素電池の端部分が侵入した状態となっている。このため、本発明に係るパック電池では、内リブの厚みに相当する分だけ、外装体内部における無駄なスペースをなくすることができ、パッケージのサイズを小型化、あるいは、素電池のサイズアップを図ることができる。

なお、本発明に係るパック電池では、上記切欠き部分を除き、上記一方のケース部材における側壁と内リブとの間に形成される溝部に対し、他方のケース部材の端辺が嵌入されているので、２つのケース部材同士の結合は強く維持される。
従って、本発明に係るパック電池では、２つのケース部材の組み合わせを以って構成される外装体を有しながら、充放電に寄与しないスペースが少なく、高いエネルギ密度を有する。

本発明に係るパック電池では、次のようなバリエーションを採用することができる。
上記本発明に係るパック電池では、素電池の端部分が、ケース部材の内リブにおける切欠かれた部分を通り、素電池の端面が他方のケース部材の側壁に当接または近接している、という構成を採用することができる。なお、ここでいう“近接”とは、素電池の端面と上記他方のケース部材の側壁とが、０．４５［ｍｍ］以下の隙間を以って配されている状態をいう。

また、上記本発明に係るパック電池では、素電池が円筒形の外観形状を有するものであって、上記一方のケース部材における内リブにおける切欠部分の縁が、素電池の外周面に沿った円弧状となっている、という構成を採用することもできる。このような構成を採用する場合には、振動の付加などにより、素電池が外装体の内部で動き難くなる。
また、上記本発明に係るパック電池では、上記一方のケース部材における内リブと、上記他方のケース部材における側壁とにおいて、一方に爪部が形成され、他方に前記爪部と係合関係を有する窓部が形成されている、という構成を採用することができる。

また、上記本発明に係るパック電池では、素電池の外面のうち、上記端面とは異なる部分に基板が取り付けられており、上記一方のケース部材における内リブが、基板に対応する箇所も切欠かれた状態になっている、という構成を採用することができる。このように、上記一方のケース部材の内リブにおいて、基板に対応する箇所も切欠くという構成にすれば、当該部分についても無駄なスペースをなくすことができ、より一層の小型化・高エネルギ密度化を図ることができる。

以下では、本発明を実施するための最良の形態について、一例を示して説明する。なお、以下の説明で用いる実施の形態は、本発明の構成および作用・効果を分かりやすく説明するために用いる一例であって、 本発明は、その本質的部分以外に何ら以下の形態に限定を受けるものではない。
１．全体構成
実施の形態に係るパック電池１の全体構成について、図１および図２を用い説明する。図１は、パック電池１の外観構成を示す斜視図であり、図２は、内部構成を示す展開斜視図である。

図１に示すように、パック電池１は、２つのケース部材１０，２０により構成される外装体を有する。２つのケース部材１０，２０は、ともに矩形の皿状をしており、開口部同士を向い合せて結合されている。ケース部材２０におけるＸ軸方向左下部分には、外部コネクタ３７が露出されている。
また、ケース部材１０とケース部材２０との境界部分からは、Ｘ軸方向右上に向けてタブシート３３が延出されている。タブシート３３は、装着機器からパック電池１を取り外す際などに用いられる。

次に、図２に示すように、パック電池１は、ケース部材２０の内方空間２０ａにコアパック３０が収納され、ケース部材２０の開口がケース部材１０で塞がれることにより構成されている。コアパック３０は、素電池群３１と、当該素電池群３１のＸ軸方向左側の端部に取り付けられているホルダ３５および基板３６と、素電池群３１のＺ軸方向上下に貼着されている粘着テープ３２，３４とを有してなる。

ホルダ３５は、素電池群３１と基板３６との間に介挿されており、基板３６のＸ軸方向左側主面には外部コネクタ３７が接合されている。
Ｚ軸方向上側に貼着されている粘着テープ３２には、Ｘ軸方向右側に延出する状態で、タブシート３３が取り付けられている。
２．素電池群３１の構成
コアパック３０の構成要素のうち、素電池群３１の構成について、図３を用い説明する。図３は、素電池群３１の構成を示す展開斜視図である。

図３に示すように、素電池群３１には、６本の素電池３１１〜３１６が含まれている。素電池３１１〜３１６は、それぞれ円筒型の二次電池であって、ともに同一サイズである。このうち、素電池３１１と素電池３１４とは、互いの負極同士が対向するように配されており、互いの負極同士は、リード板３１７により接続されている。素電池３１１の正極にはリード板３１８が接続され、素電池３１４の正極にはリード板３１９が接続されている。そして、リード板３１８とリード板３１９とは、リード線３２４により接続されている。

素電池３１２と素電池３１３とは、ともにＸ軸方向左下側に負極がくるように配されており、負極同士がリード板３２６により接続されている。また、素電池３１２と素電池３１３とは、正極同士がリード板３２７で接続されており、当該リード板３２７は、素電池３１５と素電池３１６との負極同士を接続するのにも供されている。
素電池３１５と素電池３１６とは、正極同士がリード板３２８で接続されており、リード板３２８とリード板３１７とは、リード線３３０により接続されている。

ここで、リード板３１８およびリード板３２６は、Ｘ軸方向左向きに曲折された部分を有し、当該部分で基板３６に接続されている。また、リード板３１７には、リード線３２３が接続され、リード板３２７には、リード線３２９が接続されている。リード線３２３，３２９は、中間電圧に関する信号を取り出すために信号線である。
各素電池３１１〜３１６とリード板３１７，３１８，３１９，３２６，３２７，３２８との間には、絶縁板３２０，３２１，３２５，３３１などが介挿されており、また、リード線３２４に対しては、絶縁板３２２が配されている。

以上のように、素電池群３１では、６本の素電池３１１〜３１６が、２並３直で接続されている。
３．ケース部材１０の構成
ケース部材１０の構成について、図４を用い説明する。
図４に示すように、ケース部材１０は、矩形状をした底壁１０ａと、その縁辺からＺ軸方向に起立する４つの側壁１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅとを有し構成されている。また、Ｙ軸方向両側の側壁１０ｂ，１０ｄに対しては、その内側において対向する内リブ１０ｆ，１０ｇが設けられている。なお、内リブ１０ｆ，１０ｇには、複数の窓部１０ｉが設けられている。この窓部１０ｉは、ケース部材２０の側壁２０ｂ，２０ｄに設けられた爪部２０ｉ（図２を参照。）が掛止されることになる。

一方、ケース部材１０におけるＸ軸方向右奥の側壁１０ｃに対しては、その一部が切欠かれた（切欠き部１０ｍ）内リブ１０ｈが設けられている。内リブ１０ｈにも、上記内リブ１０ｆ，１０ｇと同様、窓部１０ｊが設けられている。この窓部１０ｊについても、ケース部材２０における側壁２０ｃに設けられた爪部２０ｊ（図２を参照。）が掛止されることになる。なお、図２および図４では、図示を省略しているが、ケース部材１０の側壁１０ｅにも、その内側に窓部が設けられ、ケース部材２０の側壁２０ｅに対応する爪部が設けられている。

ケース部材１０において、側壁１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅとそれぞれに対向する内リブ１０ｆ，１０ｇ，１０ｈ，１０ｋとの間に形成される溝に対し、ケース部材２０における各対応する側壁２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，２０ｅの端辺が嵌入されることになる。そして、爪部２０ｉ，２０ｊと窓部１０ｉ，１０ｊとの掛止により、ケース部材１０とケース部材２０とが嵌合される。

４．ケース部材１０とケース部材２０との嵌合形態、およびコアパック３０との関係
ケース部材１０とケース部材２０との結合形態の詳細と、コアパック３０との関係について、図５を用い説明する。図５は、ケース部材１０とケース部材２０とが嵌合状態を示す模式図である。
図５（ａ）に示すように、パック電池１におけるケース部材２０は、その側壁２０ｃの端辺が、ケース部材１０における側壁１０ｃ（図５（ａ）では、図示を省略。）とこれに対向する内リブ１０ｈとの間に形成される溝部に嵌入される。このとき、ケース部材２０の側壁２０ｃに形成された爪部２０ｊが、ケース部材１０の内リブ１０ｈに形成された窓部１０ｊに対し掛止され、これにより容易にケース部材１０とケース部材２０とは外れない。

図５（ａ）に示すように、ケース部材１０の内リブ１０ｈは、コアパック３０における素電池３１４〜３１６の各端面に対応する箇所が切欠かれている（当該切欠かれた箇所を、「切欠き部１０ｍ」と記載する）。切欠き部１０ｍを臨む端辺の形状は、素電池３１４〜３１６の各外周面に沿った円弧状となっている。
図５（ｂ）に示すように、ケース部材１０の内リブ１０における切欠き部１０ｍには、素電池３１４の端部が侵入し、その端面がケース部材２０の側壁２０ｃに接触または近接している。なお、図３に示すように、素電池３１４の端面には、リード板３１９が接合されているので、実際には、リード板３１９が側壁２０ｃに接触し、素電池３１４の端面は、側壁２０ｃに近接することになる。

なお、「近接」とは、側壁２０ｃと素電池３１４の端面とが、０．４５［ｍｍ］以下（望ましくは、０．３［ｍｍ］以下）の間隙をあけて配されている状態を示す。
次に、ケース部材１０およびケース部材２０と、素電池３１４を含むコアパック３０との関係を、図５（ｂ）における矢印の方向に見た模式図を図５（ｃ）に示す。
図５（ｃ）に示すように、本実施の形態に係るパック電池１では、ケース部材１０における内リブ１０ｈに切欠き部１０ｍ（図５（ａ）を参照。）を形成し、この部分にコアパック３０の素電池３１４の端部を侵入させている。よって、パック電池１では、コアパック３０の端部分とケース部材２０の側壁２０ｃとの間に、内リブ１０ｈに相当する隙間があくことはない。

従って、パック電池１では、図７（ｂ）に示す従来技術に係るパック電池と比較して、内リブ１０ｈの厚みに相当する分だけ（寸法ｔ_ｉｒ）、小型化が図られている。
５．その他の事項
上記実施の形態では、基板３６とケース部材１０，２０との関係については、触れていないが、ケース部材１０における内リブ１０ｋに対し、基板３６に対応する箇所を切欠く構成を採用すれば、上記同様に、基板３６が配される側においてもケース部材１０，２０の小型化を図ることができる。具体的には、内リブ１０ｈ，１０ｋの肉厚が０．５〜０．６［ｍｍ］とするとき、図４のＸ軸方向両側で内リブ１０ｈ，１０ｋの肉厚分の小型化を図るとすれば、合計で１．０〜１．２［ｍｍ］の小型化を図ることができる。

また、パック電池１のような構成を採用するにあたって、パッケージ全体の小型化を図る代わりに、内リブ１０ｈ，１０ｋの肉厚分だけ、内蔵する素電池３１１〜３１６のサイズを大型化することもでき、この場合にはパック電池全体としての電池容量の増大を図ることができる。
上記実施の形態では、コアパック３０に６本の素電池３１１〜３１６が含まれている構成を採用し、また、各素電池３１１〜３１６が円筒形の外観を有することとしたが、素電池の構成数および形状、更には電池種類について制限を受けるものではない。例えば、角形の外観を有する素電池を採用することや、素電池数を５本以下あるいは７本以上とすることもできるし、電池種類については、リチウムイオン二次電池の他、ニッケルカドミウム二次電池やニッケル水素二次電池などを適用することもできる。

また、ケース部材１０およびケース部材２０は、それぞれ浅皿状であって、直方形状の内部空間を有することとしたが、ケース部材の形状については適宜変更することができる。例えば、有底円筒形のケースを縦に２分割し、各々をケース部材とすることもできる。

本発明は、ノートブック型パーソナルコンピュータなどのモバイル機器に用いることができ、高いエネルギ密度を有するパック電池を実現するのに有用である。

実施の形態に係るパック電池１の外観を示す外観斜視図である。 パック電池１の内部構成を示す展開斜視図である。 素電池群３１の構成を示す展開斜視図である。 ケース部材１０の構成を示す斜視図である。 ケース部材１０とケース部材２０との嵌合状態を示す模式図である。 従来技術に係るパック電池の概略構成を示す展開斜視図である。 従来技術におけるケース部材９１０とケース部材９２０との嵌合状態を示す模式図である。

符号の説明

１．パック電池
１０，２０．ケース部材
３０．コアパック
３１．素電池群
３２，３４．粘着テープ
３３．タブシート
３５．ホルダ
３６．基板
３７．外部コネクタ
３１１〜３１６．素電池
３１７，３１８，３１９，３２６，３２７，３２８．リード板
３２０，３２１，３２２，３２５，３３１．絶縁板
３２３，３２４，３２９，３３０．リード線

Claims (5)

1. ともに皿状をした２つのケース部材からなる箱状の外装体と、当該外装体の内部空間に収納された素電池とを有するパック電池であって、
   前記２つのケース部材の内の一方は、その側壁に対して間隔をあけ、且つ、並設状態で内リブが形成されており、
   前記２つのケース部材のうちの他方は、その側壁の端辺が、前記一方のケース部材における前記側壁と前記内リブとの間に嵌入されており、
   前記一方のケース部材における内リブは、前記素電池の端面に対応する箇所が切欠かれた状態になっており、
   前記素電池は、その端部分が前記内リブの切欠かれた部分に侵入した状態にある
   ことを特徴とするパック電池。
2. 前記素電池は、前記端部分が前記内リブにおける前記切欠かれた部分を通り、前記端面が前記他方のケース部材の側壁に当接または近接している
   ことを特徴とする請求項１に記載のパック電池。
3. 前記素電池は、円筒形の外観形状を有し、
   前記内リブにおける前記切欠かれた部分の縁は、前記素電池の外周面に沿った円弧状となっている
   ことを特徴とする請求項１または２に記載のパック電池。
4. 前記一方のケース部材における前記内リブと、前記他方のケース部材における前記側壁とは、一方に爪部が形成され、他方に前記爪部と係合関係を有する窓部が形成されている
   ことを特徴とする請求項１から３の何れかに記載のパック電池。
5. 前記素電池には、その外面のうち、前記端面とは異なる部分に基板が取り付けられており、
   前記内リブは、前記基板に対応する箇所も切欠かれた状態になっている
   ことを特徴とする請求項１から４の何れかに記載のパック電池。

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