JP6098254B2

JP6098254B2 - 電池パック

Info

Publication number: JP6098254B2
Application number: JP2013052860A
Authority: JP
Inventors: 米田　晴彦; 晴彦米田; 啓一堀; 淳一福森
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2013-03-15
Filing date: 2013-03-15
Publication date: 2017-03-22
Anticipated expiration: 2033-03-15
Also published as: JP2014179256A

Description

本発明は、複数の電池を外装ケースに収納しているパック電池に関し、特に電池を防
水構造でケースに収納している電池パックに関する。

屋外使用の電池パックは、電池を防水構造としてケースに収納する必要がある。図５に示す特許文献１における電池パックは、複数の電池を収納してなる電池コアパック２０Ａと、可撓性の防水シートを防水構造に密閉して袋状として、電池コアパック２０Ａを収納している防水袋９０を備えている。防水袋９０は、筒状に成形された可撓性の防水シートの一端を溶着または接着して、他端にリード線５１０を外部に引き出す筒状の開口部９０Ａを有しており、リード線５１０の先端には充放電端子７８が接続されており、電池コアパック２０Ａと外部機器との電気的接続を可能としている。また、この開口部９０Ａは、リード線５１０の外側に沿って防水袋９０を溶着してなる溶着部９２０を設けて、リード線５１０を外部に引き出す挿通隙間９０Ｅを設けている。この挿通隙間９０Ｅにシール剤１００を充填して、リード線５１０を挿通隙間９０Ｅから水密構造で引き出している。電池パックは、この防水袋９０で被覆された電池コアパック２０Ａを外装ケースに収納している。

特開2008-66000

従来の電池パックにおける防水袋は、筒状に形成された防水シートの一端における開口部を溶着して封止し、防水シートの他端を開口させた構成によって袋状としている。そのため、電池コアパックに接続された充電端子及び放電端子の二つの端子がそれぞれ電池コアパックの両端に位置する場合、どちらかの端子を他端の開口部まで引き回す必要があり、配線が複雑になるという課題がある。また、他端の開口部より二つの端子を引き出すため、開口部に挿通されるリード線の本数が増加し、リード線を引き出す挿通隙間の幅が拡大するため、防水性が低下するという課題が生じる。また、充填するシール剤の量が増加するため、電池パックの重量が増加するという課題も生じる。そこで、筒状の防水シートの両端を開口させ、両開口部よりそれぞれリード線と充電端子及びリード線と放電端子を引き出すことで、挿通隙間の幅を小さくし防水性を向上させることが可能である。

しかし、筒状のシートの両端が開口しているため、防水シート内に電池コアパックを位置決めし保持することができない。そのため、防水シートの開口部に溶着部を設ける作業の際に、防水シートの姿勢が制約されるという課題が生じる。

そこで、本発明は、このような課題を解決するために成されたものであり、筒状の防水シートの両端を開口させ、両開口部よりそれぞれリード線と充電端子又はリード線と放電端子を引き出しながら、同時に防水シート内で電池コアパックの位置決めを行うことを可能としたものである。

本発明の電池パックは、複数の電池を接続して収納してなる電池コアパックと、電池コアパックを防水構造に密閉して収納してなる防水シートと、リード線を介して電池コアパ
ックに接続された充電端子及び放電端子を備えている。また、防水シートは、両端に開口部を備えた筒状であり、両端の開口部がそれぞれリード線と充電端子又はリード線と放電端子を引き出しており、一端の開口部の側に、防水シートを溶着して、防水シートに収納される電池コアパックが一端の開口部より抜け出ることを防止する保持溶着部と、リード線と充電端子又はリード線と放電端子を引き出す開口挿通部とを備えている。さらに、防水シートの両端の開口部は、それぞれリード線の外側に沿って防水シートを溶着してなる溶着部と、リード線を外部に引き出す挿通隙間と、この挿通隙間に充填されたシール剤とを備えている。

また、本発明の電池パックの開口挿通部は、充電端子又は放電端子を挿通することができる大きさとしている。

本発明の電池パックは、筒状の防水シートの両端を開口させ、防水シートの開口部の一端からリード線と充電端子又はリード線と放電端子のいずれか一方を引き出し、防水シートの開口部の他端からリード線と充電端子又はリード線と放電端子のいずれか他方を引き出すことで、配線を簡素化することできる。そのため、リード線の短縮化やリード線の配
線スペースを廃することが可能となった。また、防水シートの両開口部より、充電端子と放電端子とのリード線を個別に引き出すことで、一の開口部より充電端子と放電端子とのリード線をまとめて引き出す場合と比較し、挿通隙間の幅を小さくすることができ防水性を向上させることができる。また、本発明の電池パックは、一端の開口部には、保持溶着部が設けられ、保持溶着部にかからない開口挿通部が、充電端子又は放電端子を挿通することができる大きさであることによって、防水シート内で電池コアパックを位置決めし保持しながら、一端の開口部よりリード線と充電端子及び放電端子のいずれかを引き出すことができるという効果を備えている。

本発明の実施の形態における電池パックの斜視図である。電池パックの分解斜視図である。電池コアパックが防水シートに収納される前の状態を示した電池コアパックと防水袋とを示した斜視図である。電池コアパックが防水シートに収納され、防水シートの両端の開口部に溶着部が形成され、リード線が水密構造に引き出された状態を示した斜視図である。従来例における防水袋に電池コアパックが収納された状態を示した斜視図である。

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電池パックを例示するものであって、部材の形状、寸法、材質等を記載しているが、本発明は電池パックを以下のものに特定しない。

本発明の電池パックは、主として電動の乗り物に装着されて、駆動用のモータに電
力を供給する。本発明は、たとえば、アシスト自転車、電動バイク、電動車椅子、電動三輪車、電動カート等の電源として使用される。ただし、本発明は電池パックの用途を特定するものではなく、電動工具等の屋外で使用される種々の電気機器用の電源として使用することもできる。

図１及び図２に示される本発明の電池パック１２は、主として電子機器本体に装着されて、電子機器本体に電力を供給する。この電池パック１２は、３組の電池ブロックと回路基板４と放電端子７及び充電端子８とが組み立てられて構成された電池コアパック２Ａを備えている。電池ブロックは、一対のホルダユニット３１からなる電池ホルダ３に複数の円筒形の電池１を収納し保持している。また、電池ホルダ３は、両端にそれぞれ異なる電
極を設けた複数の電池１を互いに平行な姿勢とし、多段多列に配置している。さらに、リード板５は、電池ホルダ３の端面に固定されて、複数の電池１の端部電極に接続されて、電池１を直列と並列に接続している。複数の電池１は、リード板５に設けられている接続リードを介して保護回路を実装する回路基板４に接続されて、さらに、リード線５１を介して回路基板４と充電端子８及び放電端子７とが電気的に接続されることで、電子機器と電気的に接続される。

本発明の電池パック１２は、防水性を向上させて水密構造とするため、防水シート９に電池コアパック２Ａを収納しており、とくに、電池コアパック２Ａを防水シート９内で仮固定した状態で、防水シート９からリード線５１と放電端子７及び充電端子８を引き出す構造に関するものである。

電池コアパック２Ａは、図２に示すように、３組の電池ブロック２を、電池１の長手方向である長さ方向に連結して直線状に配置している。この電池コアパック２Ａは、複数の電池１を並列に接続して出力電流を大きくし、複数の電池１を直列に接続して出力電圧を高くしている。

図２に示す電池コアパック２Ａは、３組の電池ブロック２を備える。各々の電池ブロック２は、電池ホルダ３に電池１の挿入筒部を設けて、挿入筒部に電池１を挿入して、電池１を定位置に配置している。電池ブロック２の電池ホルダ３は、一対のホルダユニット３１からなり、一対のホルダユニット３１を長手方向に連結して、各々の電池ホルダ３に設けた挿入筒部に電池１を収納している。また、３組の電池ブロック２は、それぞれの端面が絶縁板６を介して対向するように配置されており、電池ブロック２に収納される電池１の長手方向に沿う方向に連結されている。以上の電池コアパック２Ａは、３組の電池ブロック２を備えるが、本発明の電池パック１２は、電池コアパック２Ａを１組や２組の電池ブロック２で構成することができ、また４組以上の電池ブロック２を長手方向に連結する構造とすることもできる。

挿入筒部は、ここにセットされる電池１を定位置に保持する。図の電池コアパック２Ａは、電池１を円筒形電池として、挿入筒部を、円筒形電池を挿入して定位置に保持する形状としている。ただし、本発明は、電池を必ずしも円筒形電池に特定せず、電池を、例えば、角形電池とすることもできる。電池を角形電池とする電池パックにおいては、挿入筒部を角筒状とする必要がある。また、電池１はリチウムイオン二次電池を用いているが、リチウムポリマー電池やニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池等の充電できる全ての電池とすることができる。

図２に示す電池コアパック２Ａは、３組の電池ブロック２は、それぞれの対向する面に連結ボス（図示せず）と連結孔３２とが設けており、連結ボス（図示せず）と連結孔３２が嵌合することによって、隣接する電池ブロック２間を固定し、位置決めしている。さらに、３組の電池ブロック２は、それぞれの対向する面に突出するように、嵌合リブ３３と嵌合凹部３４が設けられており、嵌合リブ３３と嵌合凹部３４との連結によって、隣接する電池ブロック２が連結されている。

さらに、図２に示すように、電池コアパック２Ａは、電池ブロック２に収納される電池１に接続している回路基板４を備えている。電池コアパック２Ａは、直線状に連結される３組の電池ブロック２の側面に跨るように配置されている。また、回路基板４は、基板ホルダに収納されており、この回路基板４は、基板ホルダを介して電池コアパック２Ａの定位置に配置されている。また、回路基板４の上面には、回路基板４に実装される電子部品を電気的に保護するために絶縁板６が配置されている。

さらに、図２に示す電池コアパック２Ａは、複数の並列ユニットに接続してなる各々のリード板５を、接続リードを介して回路基板４に接続している。回路基板４は、電池１の充放電を制御する保護回路（図示せず）を実装している。回路基板４は、この保護回路を実現する電子部品を実装している。保護回路は、各電池１の電池電圧を検出して、充放電の電流を遮断する回路も備えている。この保護回路は、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電池コアパック２Ａは、電池１を保護しながら安全に使用できる。さらに、回路基板４は、電池１の温度異常を検出する温度検出回路も実装している。この温度検出回路は、温度センサで検出される電池１の温度が異常に上昇することを検出して、電池１の放電と充電の電流を制御し、あるいは充放電を停止する等の制御をする。

図３に示す防水シート９は、可撓性シートを筒状に成形したものである。防水シート９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）、ポリエチレン（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１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、溶融したり化学反応を起こすこともない。ただ、防水シート９に使用される可撓性シートには、上述したもの以外の他のプラスチックシートも使用することができる。また、防水シート９は、透過性のシートであるため図３及び図４では、防水シート９の一部が透過するように記載している。

図３に示す防水シート９は、両端に開口部９Ａを備えた筒状であり、この両開口部９Ａの間に電池コアパック２Ａを収納する収納部９Ｄを備えている。また、両端の開口部９Ａが、それぞれリード線５１と充電端子８又はリード線５１と放電端子７のいずれか一方を引き出している構成となっている。したがって、防水シート９は、収納部９Ｄに電池コアパック２Ａを収納すると共に、防水シート９の両開口からそれぞれリード線５１と充電端子８又はリード線５１と放電端子７のいずれか一方を防水シート９から外部へ引き出している。図３に示すように防水シート９の収納部９Ｄは、電池コアパック２Ａを収納できる形状と大きさに成形している。防水シート９は、電池コアパック２Ａを無理なく収納できるように、電池コアパック２Ａの外形よりも多少大きな直方体形状となっているが、この形状に限定されず、防水袋は、円筒状や楕円筒状とすることもできる。

また、図３に示すように、防水シート９の一端の開口部９Ａ側には、重なる防水シート９同士を溶着して、防水シート９の収納部９Ｄに配置される電池コアパック２Ａが一端の開口部９Ａより抜け出ることを防止する一対の保持溶着部９１が設けられている。図３における一対の保持溶着部９１は、防水シート９の一端の開口部９Ａと収納部９Ｄとの間において、防水シート９の延在方向に直交する方向に沿うように防水シート９の両端縁９Ｃからそれぞれ内部に向かって形成され、さらに一端の開口部９Ａに向かって延在して形成され、所定の幅を備えたＬ字状の形状をしている。また、図３に示すように、この保持溶着部９１は、防水シート９の延在方向に直交する幅方向に沿うように防水シート９の両端縁９Ｃからそれぞれ内部に向かって形成される際に、保持溶着部９１に係らない開口挿通部９Ｂを設けている。この開口挿通部９Ｂは、開口挿通部９Ｂから電池コアパック２Ａが挿通することがない大きさに形成されており、リード線５１を介して電池コアパック２Ａに接続された充電端子８及び放電端子７を挿通することができる大きさの開口幅に形成されている。したがって、防水シート９の一端の開口部９Ａ側に設けられた保持溶着部９１によって、防止シートの収納部９Ｄに配置された電池コアパック２Ａが、一端の開口部９Ａから抜け出ることを防止し、防水シート９の収納部９Ｄに配置された電池コアパック２Ａを収納部９Ｄ内に位置決めすることできる。本実施例における保持溶着部９１の幅は、
約１０ｍｍであり、防水シート９の延在方向に約９０ｍｍ、防水シート９の延在方向に直交する幅方向に約４０ｍｍの寸法を有するL字形状をしている。

本実施例において、保持溶着部９１の形状は図３で示すようなＬ字状としているが、特にこの形状に限定されず、保持溶着部９１が構成されることで形成される開口挿通部９Ｂは、この開口挿通部は、開口挿通部９Ｂから電池コアパック２Ａが挿通することがない大きさに形成されており、リード線５１を介して電池コアパック２Ａに接続された充電端子８及び放電端子７を挿通することができる大きさの開口幅に形成されていれば良いものとする。本実施例において、開口挿通部９Ｂには、放電端子７と放電端子７に接続されたリード線５１が挿通されている。

図４に示すように防水シート９の収納部９Ｄに電池コアパック２Ａが配置され、一端の開口部９Ａ側に設けられた開口挿通部９Ｂから放電端子７とリード線５１とが挿通されて、防水シート９の外部に引き出されている。また、他端の開口部９Ａからは、充電端子８とリード線５１とが引き出されている。よって、筒状の防水シート９の両端に設けられた両開口部９Ａから、電池コアパック２Ａの両端からそれぞれ延出するリード線５１を外部に引き出した構成となり、両リード線５１の先端には、充電端子８又は放電端子７が接続されている。さらに、図４に示すように、両開口部９Ａと収納部９Ｄとの間において、両リード線５１の外側に沿って、重なる防水シート９を溶着してなる溶着部９２を設けている。本実施例において、溶着部９２は、リード線５１の両外側に沿うように挿通隙間９Ｅが形成されている。この挿通隙間９Ｅよりリード線５１が防水シート９の両開口部９Ａより外側に引き出されている。さらに、この溶着部９２の収納部９Ｄ側の端部は、防水シート９の延在方向に直交する方向に沿うように防水シート９の両端縁９Ｃに向かって延出しており、L字状の溶着部９２が形成されている。よって、図４に示すように防水シート９の両端の開口部９Ａには、それぞれL字状の溶着部９２が対向するように形成されている。本実施例における溶着部９２の幅は、約１０ｍｍであり、防水シート９の延在方向に約５０ｍｍ、防水シート９の延在方向に直交する幅方向に約５０〜１００ｍｍの寸法を有するL字形状をしている。また、図４に示すように、保持用着部が形成された防水シート９の一端の開口部９Ａ側では、開口挿通部９Ｂの中に溶着部９２が形成されることとなる。

本実施例においては、開口部９Ａと収納部９Ｄとの間に、L字状の溶着部９２が対向するように形成されているが、この形状に限定されることはなく、開口部９Ａと収納部９Ｄとの間において、開口部９Ａからリード線５１を引き出す挿通隙間９Ｅを形成し、挿通隙間９Ｅ以外は、開口部９Ａと水密構造となるように溶着された構成であれば良い。

さらに、図４に示す防水シート９は、挿通隙間９Ｅにシリコン樹脂等のシール剤１０を充填している。このように、挿通隙間９Ｅにシール剤１０を充填する構造は、リード線５１を挿通隙間９Ｅから水密構造で引き出して、防水シート９を確実に防水できる特長がある。この構成によって、筒状の防水シート９に電池コアパック２Ａを配置し、電池コアパック２Ａの両端からそれぞれ延出するリード線５１と放電端子７及びリード線５１と充電端子８を防水シート９の外部に引き出した構成としながら防水とすることができる。また、防水シート９の開口部９Ａと収納部９Ｄとの間に溶着部９２によって挿通隙間９Ｅが形成されることで、開口部９Ａ全体にシール剤１０を充填する場合と比較し、充填されるシール剤１０の量を削減することができる。

この防水シート９によって、水密に被覆された電池コアパック２Ａは、第一ケースに収納され、防水シート９の両開口部９Ａからそれぞれ引き出された充電端子８と放電端子７とは、第一ケース１１Ａの所定の位置に配置される。その後、図２に示すように第一ケース１１Ａと第二ケース１１Ｂとからなる外装ケースに電池コアパック２Ａの両側面より第
一ケース１１Ａと第二ケース１１Ｂとがそれぞれ向かい合うように配置され、連結されることで電池コアパック２Ａを収納して、電池パック１２としている。

第一ケース１１Ａに第二ケース１１Ｂが嵌合されて、図１に示す電池パック１２が構成される。また、図１に示す電池パック１２は、外部機器と接続できるように充電端子８及び放電端子７とが表出した構成としながら、電池コアパック２Ａを防水シート９によって防水構造としている。

また、外装ケース４は、プラスチックを成形して製作されたものであるが、材質はプラスチックに限られず、放熱性を考慮してアルミ等の金属部材であっても良い。

１…電池
２…電池ブロック
２Ａ、２０Ａ…電池コアパック
３…電池ホルダ
３１…ホルダユニット
３２…連結孔
３３…嵌合リブ
３４…嵌合凹部
４…回路基板
５…リード板
５１、５１０…リード線
６…絶縁板
７…放電端子
８…充電端子
９…防水シート
９Ａ、９０Ａ…開口部
９Ｂ…開口挿通部
９Ｃ…端縁
９Ｄ…収納部
９Ｅ、９０Ｅ…挿通隙間
９１…保持溶着部
９２、９２０…溶着部
１０、１００…シール剤
１１Ａ…第一ケース
１１Ｂ…第二ケース
１２…電池パック
７８…充放電端子
９０…防水袋

Claims

複数の電池を接続して収納してなる電池コアパックと、
前記電池コアパックを防水構造に密閉して収納してなる防水シートと、
リード線を介して前記電池コアパックに接続された充電端子及び放電端子を備えており、
前記防水シートは、両端に開口部を備えた筒状であり、前記防水シートの前記開口部の一端から前記リード線と前記充電端子又は前記リード線と前記放電端子のいずれか一方を引き出し、前記防水シートの前記開口部の他端から前記リード線と前記充電端子又は前記リード線と前記放電端子のいずれか他方を引き出しており、
また、一端の前記開口部の側に、前記防水シートを溶着して、前記防水シートに収納される前記電池コアパックが一端の前記開口部より抜け出ることを防止する保持溶着部と、前記リード線と前記充電端子又は前記リード線と前記放電端子を引き出す開口挿通部とを備えており、
さらに、前記防水シートの両端の前記開口部は、それぞれ前記リード線の外側に沿って前記防水シートを溶着してなる溶着部と、前記リード線を外部に引き出す挿通隙間と、この前記挿通隙間に充填されたシール剤とを備えていることを特徴とする電池パック。
前記開口挿通部は、前記充電端子又は前記放電端子を挿通することができる大きさである請求項１に記載のパック電池。