WO2012131799A1 - 電池パックおよび電動自転車 - Google Patents

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WO2012131799A1
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battery pack
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flat
plate
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鈴木　亨
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Ｎｅｃエナジーデバイス株式会社
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    • B62M6/80—Accessories, e.g. power sources; Arrangements thereof
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
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    • B62J43/00—Arrangements of batteries
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    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
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    • H—ELECTRICITY
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    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
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    • H01M50/242—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by physical properties of casings or racks, e.g. dimensions adapted for protecting batteries against vibrations, collision impact or swelling
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    • H01M50/502—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing
    • H01M50/503—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing characterised by the shape of the interconnectors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a battery pack configured by connecting a plurality of secondary batteries, and an electric bicycle equipped with the battery pack.
  • Lithium ion secondary batteries in which charging and discharging are performed by moving lithium ions between the negative electrode and the positive electrode, Since it has battery characteristics of high energy density and high output, it is suitable as a battery for driving power supply.
  • the lithium ion battery a cylindrical battery obtained by winding a positive electrode and a negative electrode laminated via a separator, and a flat battery obtained by laminating a positive electrode and a negative electrode via a separator are known.
  • the flat ones can easily increase the capacity per unit cell by increasing the area of the positive electrode and negative electrode, or increasing the number of positive and negative electrodes to be stacked.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2007-257901 proposes a battery pack for an electric bicycle using a film-clad battery.
  • Some electric bicycles have wheels mounted on a bearing attached to the vehicle body via a shock absorber, but the impact applied to the vehicle body is significantly different from that of an automobile. For this reason, the battery pack attached to the bicycle body is greatly affected by impact and vibration from the road surface.
  • a film-clad battery with excellent energy density is covered with a thin film-shaped packaging material, so impact and vibration countermeasures and heat dissipation are emphasized compared to batteries stored in metal-made cans.
  • the battery pack is easily exposed to the outside air, and measures regarding the battery pack being easily exposed to moisture are not taken into consideration.
  • a heat collecting member in which an intermediate heat collecting plate is disposed with a space between the heat collecting plates at both ends. No measures are taken against this. If moisture enters the battery pack, it may cause corrosion of the wiring in the battery pack, etc., so countermeasures against moisture are also important.
  • a heat collecting member in order to dissipate the heat generated from the flat film-clad battery, a heat collecting member is provided in which an intermediate heat collecting plate is disposed with a space between the heat collecting plates at both ends. A work is required for inserting a flat battery having low rigidity into a space in which three sides between the heat collecting plates are opened without causing deformation or the like.
  • battery packs attached to bicycles are limited in places where they can be attached.
  • the seat post is generally attached to the rear portion of the seat tube that connects the bottom bracket and the seat post.
  • it is necessary to increase the distance between the rear end to which the rear wheel is attached and the bottom bracket.
  • this distance is increased, the wheelbase becomes longer and the vehicle is operated. It must be hard and large.
  • in order to increase the battery capacity in a battery pack in which a large number of unit batteries are mounted, it has been required to take out the charging energy of the batteries equally and efficiently from each battery.
  • the present invention is capable of stably holding a battery having a large volume capacity density, such as a film-clad battery in which a lithium ion secondary battery is sealed with a film-like packaging material, by reducing vibrations and impacts received from a bicycle,
  • the present invention provides a pack in which a large-capacity battery can be mounted without changing the structure of the bicycle.
  • the battery pack can be assembled and maintained easily and can operate stably over a long period of time.
  • the present invention solves the above problems, and includes a battery connection structure on which a plurality of flat batteries are mounted, and a buffer member disposed in two orthogonal directions on the outer surface of the battery connection structure.
  • the battery pack includes a housing part for the battery connection structure in which the clearance between the outer surfaces of the buffer material in one direction is positive and the clearance between the outer surfaces of the buffer members in the other direction is negative.
  • the battery connection structure is integrally coupled to the first plate-like portion and both end portions in the width direction of the first plate-like portion, and is substantially perpendicular to both surfaces of the first plate-like portion.
  • the battery pack includes a battery protection member having a second plate-like portion extending, and the flat battery is placed on the first plate-like portion.
  • substantially vertical includes a state in which vertical and a desired action and effect can be substantially obtained, and includes, for example, an angle of 80 ° to 100 °.
  • the positive direction of the clearance is a direction parallel to the bottom surface of the housing portion. It is the said battery pack in which the mounting surface of a flat battery is formed in both surfaces of said 1st plate-shaped part.
  • a flat plate surface of the flat battery is laminated on the first plate-like portion.
  • the flat battery is a film-clad battery.
  • the flat tab of the flat battery is taken out in the longitudinal direction of the first plate-like portion of the protection member.
  • one adhesive surface of a double-sided adhesive tape is bonded to the flat battery, and the flat battery is bonded to the first plate-shaped portion or the adjacent flat battery surface.
  • the term “substantially vertical” includes a state in which vertical and a desired action and effect can be substantially obtained, and includes, for example, an angle of 80 ° to 100 °.
  • the mounting surface of the flat battery is formed on both surfaces of the first plate-like portion.
  • a flat plate surface of the flat battery is laminated on the first plate-like portion.
  • the flat battery is a film-clad battery.
  • the flat tab of the flat battery is taken out in the longitudinal direction of the first plate-like portion of the protection member.
  • one adhesive surface of a double-sided adhesive tape is bonded to the flat battery, and the flat battery is bonded to the first plate-shaped portion or the adjacent flat battery surface.
  • a plurality of flat batteries such as lithium-ion batteries excellent in energy efficiency that are packaged in a film-shaped packaging material are placed on the plate-shaped portion of the battery protection member for electrical connection.
  • the two battery connection structures having different lengths in the mounting direction of the flat battery and different lengths in the direction perpendicular to the mounting direction are arranged so that the respective mounting direction surfaces are orthogonal to each other.
  • the battery pack has the same wiring length with the protection circuit board that protects the battery when charging and discharging the battery, it is not adversely affected by impact and vibration, and the impedances of the two battery connection structures are equal. So the operation is stable.
  • the clearance between the outer surfaces of the buffer members attached to the orthogonal surfaces of the battery connection structure with respect to the housing part of the battery connection structure is one positive, and the other is negative.
  • the battery connection structure can be easily accommodated in the body, and when the other case body is attached and fixed, the battery connection structure is securely fixed by pressing the other case body. Therefore, a battery pack that is more stable against vibration and impact can be provided.
  • the battery pack has a plurality of drain holes, water that has entered the inside and water generated by condensation can be quickly discharged to the outside, so that a battery pack with high reliability can be provided. Can do.
  • a vehicle such as an electric bicycle may be left in a horizontal position when not in use, it is very effective to make it possible to always drain water in a plurality of sections.
  • the battery pull-out tab is disposed above the substantially horizontal direction, so that it should be used for a long time in applications where it is constantly subjected to vibration and impact, such as a battery pack of an electric bicycle. Even when a force in the direction of gravity is repeatedly applied to the battery pack, it is possible to provide a highly reliable battery pack in which a situation such as a short-circuit of the drawer tab portion does not occur.
  • FIG. 1 is a diagram showing a unit battery 100 constituting a battery pack according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1A is a diagram showing a unit battery 100 that is sealed by forming heat-sealed portions on four sides.
  • FIG. 1B is a diagram illustrating a unit battery 100 that is sealed by forming a heat-sealed portion on three sides.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a state in which the connection tab 125 is joined to the positive electrode extraction tab 120 of the unit battery 100.
  • FIG. 3 is a view showing a state in which holes are provided in the positive and negative lead tabs for series connection of the unit cells 100.
  • FIG. 4 is a view for explaining a holder member 200 constituting the battery pack according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 1A is a diagram showing a unit battery 100 that is sealed by forming heat-sealed portions on four sides.
  • FIG. 1B is a diagram illustrating a unit battery 100 that is sealed by
  • FIG. 5 is a perspective view of a substrate 300 used for series connection of unit batteries 100 in the battery pack according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a view for explaining a battery protection member 400 constituting the battery pack according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining a manufacturing process of the battery connection structure 500 constituting the battery pack according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining a manufacturing process of the battery connection structure 500 constituting the battery pack according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining a manufacturing process of the battery connection structure 500 constituting the battery pack according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a diagram for explaining a manufacturing process of the battery connection structure 500 constituting the battery pack according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a diagram for explaining a manufacturing process of the battery connection structure 500 constituting the battery pack according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a diagram for explaining a manufacturing process of the battery connection structure 500 constituting the battery pack according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a diagram for explaining a manufacturing process of the battery connection structure 500 constituting the battery pack according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a diagram for explaining a manufacturing process of the battery connection structure 500 constituting the battery pack according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a diagram for explaining a manufacturing process of the battery connection structure 500 constituting the battery pack according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a diagram for explaining a manufacturing process of the battery connection structure 500 constituting the battery pack according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a diagram for explaining
  • FIG. 15 is a diagram for explaining a manufacturing process of the battery connection structure 500 constituting the battery pack according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 16 is a diagram for explaining a manufacturing process of the battery connection structure 500 constituting the battery pack according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 17 is a diagram for explaining a manufacturing process of the battery connection structure 500 constituting the battery pack according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 18 is a diagram illustrating a manufacturing process of the battery pack according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 19 is a diagram for explaining a manufacturing process of the battery pack according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 20 is a diagram illustrating a manufacturing process of the battery pack according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 21 is a diagram illustrating a manufacturing process of the battery pack according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 22 is a diagram for explaining a manufacturing process of the battery pack according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 23 is a diagram illustrating a manufacturing process of the battery pack according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 24 is a diagram illustrating a manufacturing process of the battery pack according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 25 is a diagram for explaining a manufacturing process of the battery pack according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 26 is a diagram illustrating an electric bicycle according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a diagram showing a unit battery 100 constituting a battery pack according to an embodiment of the present invention.
  • the unit battery 100 a lithium ion secondary battery that is charged and discharged by moving lithium ions between a negative electrode and a positive electrode is used.
  • the unit battery 100 of the present invention is also referred to as a flat battery because its shape is flat.
  • the unit battery main body 110 includes a laminated electrode body in which a plurality of sheet-like positive electrodes and a plurality of sheet-like negative electrodes are laminated via separators, and an electrolyte solution (both not shown) having a rectangular film shape in plan view It has a structure housed in the material.
  • a positive electrode extraction tab 120 and a negative electrode extraction tab 130 are extracted from the upper end portion 111 of the unit battery main body 110.
  • the positive electrode extraction tab 120 and the negative electrode extraction tab 130 are both planar, and are connected to the sheet-shaped positive electrode and the sheet-shaped negative electrode directly or via a lead body in the film-shaped packaging material, respectively.
  • a film-shaped packaging material having a heat-sealing resin layer on the inner surface of the battery and laminated on a metal foil such as an aluminum foil having a protective film laminated on the outer surface of the battery is used.
  • a member having strength and heat resistance such as nylon and polyethylene terephthalate is provided on the surface located on the outer surface side of the aluminum foil, and heat fusion properties such as polypropylene and polyethylene are good on the inner surface side. Those obtained by laminating materials can be used.
  • the inside of the portion 113 is hermetically sealed by heat sealing.
  • the material of the positive electrode extraction tab 120 is typically aluminum or an aluminum alloy
  • the material of the negative electrode extraction tab 130 is nickel, nickel-plated copper, or nickel-copper clad. It is used for.
  • a positive electrode extraction tab 120 made of aluminum and a negative electrode extraction tab 130 made of nickel are used.
  • the film-shaped exterior material has been described in which the upper end portion 111, the lower end portion 112, and the two side end portions 113 of the battery element are heat-sealed. May be bent and covered, and the three sides of the battery element may be sealed by thermal fusion.
  • any of the end portions may be a folded portion of the film-shaped exterior material, but the lower end portion 112 is preferably a folded portion of the film-shaped exterior material.
  • the positive pull-out tab of the unit battery 100 and the negative pull-out tab of the unit battery 100 adjacent to the unit battery 100 are mechanically tightened with a bolt and nut. Secure with and make electrical connection.
  • the nickel members are located at the location where the positive electrode extraction tab of the unit cell 100 and the negative electrode extraction tab adjacent to the unit cell 100 are mechanically fixed. The drawer tabs were connected so as to contact each other. A configuration for this will be described.
  • the aluminum positive electrode extraction tab 120 in the unit battery 100 has a length a from the upper end portion 111, and the nickel negative electrode extraction tab 130 has a length from the upper end portion 111.
  • B (b> a).
  • a tab member 125 made of nickel is joined by ultrasonic joining so that the length from the upper end 111 is b to the positive electrode extraction tab 120 made of aluminum having a length a, and is added ( (See FIGS. 2 and 3).
  • a hole 127 is provided in the tab member 125 as a positive polarity extraction tab
  • a hole 137 is provided in the negative electrode extraction tab 130.
  • the entire extraction tab formed by bonding the tab member 125 may be referred to as the positive electrode extraction tab 120.
  • the nickel members tab member 125, negative electrode extraction tab 130
  • the electrical connection portions of adjacent unit cells are electrically connected by the same kind of metal material, there is no problem of potential difference, and almost no deterioration in conductivity due to the passage of time occurs. .
  • FIG. 4A and 4B are views for explaining the holder member 200
  • FIG. 4A is a view of the holder member 200 viewed from the first main surface side
  • FIG. 4B is a view of the holder member 200 viewed from the second main surface side
  • 4C is a view showing a cross section XX ′ of FIG. 4A
  • FIG. 4D is a view of the holder member 200 as seen from the side.
  • the holder member 200 is a member made of a synthetic resin such as an ABS resin in which a first surface 210 and a second surface 250 having a front and back relationship with the first surface 210 are formed.
  • drawer tab insertion holes 215 are formed side by side from the top to the bottom.
  • drawer tab insertion holes 215 are formed side by side from the top to the bottom.
  • the pull-out tab insertion hole 215 is used.
  • the extraction tab insertion hole 215 is a hole that penetrates from the first surface 210 side to the second surface 250 side, and is a hole through which the extraction tab of the unit battery 100 can be inserted.
  • a pull-out tab guide rib 203 is provided on the upper side and the lower side of the first row 211 and the second row 212. Further, the pull-out tab guide portion 213 is sandwiched between the pull-out tab guide ribs 203 on the first row 211 side, and the lead-out tab guide portion 213 is sandwiched between the pull-out tab guide ribs 203 on the second row 212 side. A recess 214 is provided. On the first row 211 side, the pull-out tabs of the unit cells 100 on the end side among the plurality of unit cells 100 connected in series are arranged from the first surface 210 side based on the restriction by the pull-out tab guide ribs 203.
  • the two sides 250 are guided so as to pass through the drawing tab drawing portion 213.
  • the drawer tabs of the unit cells 100 on the end side among the plurality of unit cells 100 connected in series are arranged on the first surface 210 side based on the regulation by the drawer tab guide ribs 203. From the first side to the second surface 250 side, it is guided so as to pass through the drawing tab drawing recess 214.
  • the pull-out tab of the unit battery 100 that is not on the end side is attached to the holder member 200 so as to be inserted into the pull-out tab insertion hole 215.
  • the pull-out tab guide protrusions 220 that sandwich the pull-out tab insertion hole 215 from above and below.
  • the pull-out tab guide protrusion 220 is roughly constituted by a top portion 221 and two tapered side surfaces 222 connected to the top portion 221, and when the pull-out tab of the unit battery 100 is to be inserted into the pull-out tab insertion hole 215, The space between the two tapered side surfaces 222 is gradually narrowed, and attachment of the unit battery 100 to the holder member 200 is facilitated. For this reason, the work efficiency at the time of connecting the some unit battery 100 in series improves, and it can improve productivity.
  • the substrate 300 is attached to the second surface 250 of the holder member 200.
  • substrate 300 the drawer tabs of the adjacent unit battery 100 are folded up, connected, and conduction
  • the nut accommodating portion 255 for accommodating the nut 256 is the first row on the second surface 250 side.
  • Six are provided on the 211 side and five are provided on the second row 212 side.
  • the alignment protrusions 263 are protrusions that are used for alignment when the substrate 300 is attached to the holder member 200, and are arranged one on each of the first row 211 side and the second row 212 side.
  • the screw holes 270 used for fixing the substrate 300 and the holder member 200 after the substrate 300 is attached to the holder member 200 using the alignment protrusion 263 described above are provided on the first row 211 side. And one on each of the second row 212 side.
  • FIG. 5 is a perspective view of a substrate 300 used for series connection of unit batteries 100 in the battery pack according to the embodiment of the present invention.
  • the substrate 300 mainly composed of glass epoxy or the like is used by being attached to the second surface 250 side of the holder member 200, and the outer peripheral shape of the substrate 300 is the second surface 250 of the holder member 200.
  • the outer peripheral shape substantially coincides with the outer peripheral shape.
  • a drawing tab drawing notch 314 is formed so as to correspond to the drawing tab drawing recess 214 of the holder member 200.
  • the substrate 300 is provided with a pull-out tab pull-out hole 315 so as to correspond to the pull-out tab insertion hole 215 of the holder member 200.
  • the substrate 300 is provided with partition piece extraction holes 317 so as to correspond to the partition pieces 260 of the holder member 200.
  • the substrate 300 is provided with a pull-out tab and partition piece pull-out hole 316 corresponding to both the pull-out tab insertion hole 215 of the holder member 200 and the partition piece 260.
  • Each of these holes is a hole penetrating from one main surface of the substrate 300 to the other main surface, and is configured such that the drawer tab of the unit battery 100, the partition piece 260, and the like can be inserted.
  • a thin film electrode part 320a, a thin film electrode part 320b, and a thin film electrode part 320c are provided at locations where the extraction tab of the unit battery 100 is fixed to the substrate 300 with bolts and nuts.
  • the thin film electrode portion 320 a is electrically connected to the metal positive electrode terminal washer 321 fixed on the substrate 300, and the thin film electrode portion 320 c is used for the metal negative electrode terminal fixed on the substrate 300. Conduction with the electrode washer 322 is achieved. Since the lead tab at the end of the unit battery 100 connected in series is connected to the electrode washer 321 for the positive terminal and the electrode washer 322 for the negative terminal, the electrode washer 321 for the positive terminal and the electrode washer for the negative terminal are connected. 322 is used as a terminal for charging and discharging power as a battery pack. Further, the thin film electrode part 320 b is electrically connected to a terminal part (not shown) of the connector 340, and the potential for monitoring each unit battery 100 can be measured via the connector 340. . The connector 340 can also be configured such that a signal from a temperature measurement sensor (not shown) that measures the temperature of the unit battery 100 can be taken out.
  • each of the thin film electrode part 320a, the thin film electrode part 320b, and the thin film electrode part 320c is provided with a pull-out tab connection screw hole 325 through which a pull-out tab connection bolt 257 used for fixing the pull-out tab of the unit battery 100 is inserted. It has been.
  • the thin film electrode part 320a and the thin film electrode part 320c one drawer tab of the unit battery 100 at the end of the unit batteries 100 connected in series is fixed.
  • two thin film electrode portions 320b are fixed so that the pull-out tabs of adjacent unit cells 100 are folded.
  • the substrate fixing screw hole 329 formed in the substrate 300 is a hole through which the substrate fixing screw 271 used for fixing the holder member 200 and the substrate 300 is inserted.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a battery protection member 400 constituting the battery pack according to the embodiment of the present invention, and FIG. 6A faces the first plate-like portion 410 to which the main surface of the unit battery 100 is attached.
  • 6B is a view of the battery protection member 400, and FIG. 6B is a view of the battery protection member 400 viewed from the upper side of FIG. 6A.
  • the battery protection member 400 of the present invention is used so as to be inserted between the unit batteries 100 placed when the unit battery 100 is placed.
  • the battery protection member 400 can be formed of a synthetic resin such as an ABS resin, a polyethylene terephthalate resin, or a polycarbonate resin. By using such a material, the battery protection member 400 can be realized in a lightweight and inexpensive manner.
  • the battery protection member 400 can also be formed of a metal member or a synthetic resin member in which good heat conductive material particles are dispersed.
  • the metal member is any one selected from aluminum, an aluminum alloy, and copper
  • the good heat conductive material particles are any one of aluminum nitride, silicon nitride, and alumina.
  • the synthetic resin material include an ABS resin, a polyethylene terephthalate resin, and a polycarbonate resin, and materials in which good heat conductive material particles are dispersed can be cited. Of these, aluminum and aluminum alloys are preferable.
  • the first plate-like portion 410 of the battery protection member 400 is a member that is sandwiched between the unit battery 100 and the unit battery 100 connected in series therewith.
  • the second plate-shaped portion 440 is provided so as to extend from both ends of the first plate-shaped portion 410 in a direction perpendicular to the first plate-shaped portion 410. Therefore, as shown in FIG. 6B, the battery protection member 400 is a member having an H-shaped cross section.
  • the first plate-like portion 410 has a first notch portion 421 that is the deepest notch portion, and is arranged on both sides of the first notch portion 421, and the deep notch portion next to the first notch portion 421.
  • the second notch portion 422 and the third notch portion 423 which is the shallowest notch portion disposed on both sides of the second notch portion 422 are configured.
  • FIGS. 7 to 17 are views for explaining a manufacturing process of the battery connection structure 500 constituting the battery pack according to the embodiment of the present invention.
  • the nuts 256 are attached to all the nut accommodating portions 255 provided on the second surface 250 of the holder member 200.
  • the inner circumference of the nut accommodating portion 255 is set to such a size that the nut 256 cannot be easily removed when the nut 256 is fitted into the nut accommodating portion 255.
  • the positioning of the holder member 200 and the substrate 300 is performed by inserting the alignment protrusion 263 of the holder member 200 into the alignment hole 328 of the substrate 300.
  • the two board fixing screws 271 are inserted into the board fixing screw holes 329 and screwed into the screw holes 270, so that the holder member 200 and the board 300 are fixed.
  • various types of screws can be used as the board fixing screw holes 329.
  • the use of tapping screws improves the working efficiency during manufacturing.
  • the unit cell 100 is arranged on the first surface 210 of the holder member 200, the negative electrode extraction tab 130 of the unit cell 100 is used, and the thin film electrode of the substrate 300 using the extraction tab drawing recess 214. It bends so that it may contact the part 320b.
  • the positive electrode pull-out tab 120 of the unit cell 100 is bent using the pull-out tab lead-out portion 213 so as to contact the thin film electrode portion 320a of the substrate 300, and the pull-out tab connection bolt 257 is formed in the hole of the positive electrode pull-out tab 120 127, the lead-out tab connection screw hole 325 is inserted, and the lead-out tab connection bolt 257 and the nut 256 housed in the nut housing portion 255 are screwed together. Thereby, the attachment of the first unit battery 100 is completed.
  • the double-sided adhesive tape 460 is used to fix the unit battery 100 that is first attached to the holder member 200 and the unit battery 100 that is secondly attached to the holder member 200.
  • the double-sided adhesive tape 460 is provided on the main surface of the unit battery 100 as shown in the figure because a spacer described later is arranged between the two double-sided adhesive tapes 460 to increase productivity. is there.
  • the spacer is further disposed on the spacer.
  • the two drawer tabs of the second unit battery 100 are inserted into the drawer tab insertion hole 215 so as to slide.
  • the pull-out tab guide protrusions 220 are arranged above and below the two pull-out tab insertion holes 215. Furthermore, since the pull-out tab guide protrusions 220 are provided with tapered side surfaces 222, The space between the drawer tab guide protrusions 220 is gradually narrowed. Thereby, the drawer tab of the unit battery can be easily guided to the drawer tab insertion hole 215 of the holder member 200.
  • the positive electrode extraction tab 120 of the unit battery 100 that is first attached to the holder member 200 is arranged on the first row 211 side, and the negative electrode extraction tab 130 is arranged on the second row 212 side.
  • the positive electrode extraction tab 120 of the unit battery 100 that is secondly attached to the holder member 200 is arranged on the second row 212 side, and the negative electrode extraction tab 130 is arranged on the first row 211 side.
  • the positive electrode extraction tabs 120 of the odd-numbered unit cells 100 are arranged on the first row 211 side, and the negative electrode extraction tabs 130 are arranged on the second row 212 side.
  • the positive lead tabs 120 of the unit batteries 100 that are evenly attached are arranged on the second row 212 side, and the negative lead tabs 130 are arranged on the first row 211 side.
  • the orientation of the pull-out tabs of the adjacent unit cells 100 is different in the placement or stacking direction, it is not necessary to make a diagonal connection in the placement or stacking direction on the substrate 300 side.
  • the positive electrode pull-out tab 120 of the unit battery 100 attached second is bent downward in the figure and overlapped with the negative electrode 130 of the unit battery 100 attached first.
  • the extraction tab connection bolts 257 are inserted into the holes of the extraction tabs and the extraction tab connection screw holes 325, and the extraction tab connection bolts 257 and the nuts 256 are screwed together to form the thin film electrode portion 320b.
  • a connection portion between the negative electrode extraction tab 130 of the unit battery 100 attached first and the positive electrode extraction tab 120 of the unit battery 100 attached second is formed, and the electrical connection is completed.
  • the negative electrode extraction tab 130 of the unit battery 100 attached second is bent upward in the drawing to prepare for connection with the positive electrode extraction tab 120 of the unit battery 100 attached third.
  • the battery protection member 400 is attached using a spacer in the same manner as when the second unit battery 100 is attached.
  • the upper surface of the second unit battery 100 and the lower surface of the battery protection member 400 are attached by two double-sided adhesive tapes 460.
  • two double-sided adhesive tapes 460 are attached to the upper surface of the battery protection member 400.
  • the double-sided adhesive tape 460 secures the battery protection member 400 and the unit battery 100 that is thirdly attached to the holder member 200.
  • FIG. 14 shows a state in which the third unit battery 100 to the eighth unit battery 100 are sequentially attached to the holder member 200 and the substrate 300 by the same method as described above.
  • the drawer tab is folded, and the drawer tab connection bolts 257 are used to connect the drawer tabs of the adjacent unit cells 100 to make electrical connection. Is going.
  • the process shown in FIG. 15 shows a state where the battery protection member 400 is further attached after the eighth unit battery 100 is attached.
  • the two battery protection members 400 are arranged, and the two battery protection member blocks 450 protected by the battery protection members are formed, and each unit is formed.
  • the battery 100 is protected from external impacts.
  • the unit battery 100 is placed beyond the upper end portion in the height direction of the second plate-like portion 440 from the first plate-like portion 420.
  • the battery placed beyond the upper end of the second plate-shaped portion 440 can be placed on either the upper part or the lower part of the figure, or the battery protection member 400 of both.
  • FIG. 16 illustrates a state in which the ninth unit battery 100 and the tenth unit battery 100 are further attached to the holder member 200 and the substrate 300 on the first plate-like portion 420 of the battery protection member 400. ing.
  • the negative electrode extraction tab 130 of the tenth unit cell 100 is fixed to the thin film electrode portion (not shown) of the substrate 300 using the extraction tab drawing portion 213. Accordingly, the drawer tabs of the first to tenth unit cells 100 are connected on the substrate 300, and the series connection of the ten unit cells 100 is completed, so that the two battery protection member blocks 450 are connected.
  • the provided battery connection structure 500 is completed.
  • 16A and 16B are cross-sectional views illustrating the relationship between the first plate-shaped portion and the unit battery, in the battery pack of the present invention, the first outer edge 112A of the lower end portion 112 of the unit battery 100 is used.
  • the vertical projection plane onto the plate-like portion 410 is located inside the first plate-like portion outer edge 480. Therefore, even when a large impact is applied to the battery pack, it is possible to prevent the unit battery 100 from being directly impacted by the outer edge 480 of the first plate-like portion of the battery pack. Can be protected.
  • the unit battery 100 extends beyond the upper end portion in the height direction from the surface of the first plate portion 420 of the second plate portion 440 on the side surface of the battery protection member.
  • the side surfaces of some of the unit cells are not covered by the second plate-shaped portion 400. Therefore, ambient air flows from between the second plate-like parts 440 of the upper and lower battery protection members 400 to the placed unit battery 100, and the heat dissipation characteristics of the unit battery 100 are improved.
  • the unit battery 100 covered with a film-like exterior material has a heat-sealed portion around it, the side end portion 113 is not bent, and the side end portion 113 is the second end of the battery protection member 400. Since it has the magnitude
  • the film-like exterior material is flexible, the heat-sealed portion is formed with a portion having a higher hardness than other portions, so that the force applied from the side end portion 113 has sufficient proof strength. Therefore, it becomes possible to receive vibrations, impacts and the like.
  • FIG. 17 is a view of the battery connection structure shown in FIG. 16 as viewed from the substrate side.
  • Two battery protection member blocks 450 are provided, and charging / discharging of ten unit batteries 100 connected in series uses a positive terminal electrode washer 321 and a negative terminal electrode washer 322 attached to the substrate 300. Done.
  • a terminal member 331 is attached to the electrode washer 321 for positive terminal, and a terminal member 332 is attached to the electrode washer 322 for negative electrode terminal.
  • the work of inserting the positive and negative pull-out tabs of the plurality of unit batteries 100 into the pull-out tab insertion holes 215 of the holder member 200 is performed.
  • the pull-out tabs having different polarities of the plurality of unit batteries 100 are connected to each other on the substrate 300, work efficiency in manufacturing the battery pack is high, and productivity is improved.
  • the pull-out tabs of the plurality of unit cells 100 having different polarities are connected to each other on the substrate 300 by the pull-out tab connection bolts 257 and the nuts 256, the plurality of unit cells 100 can be easily electrically connected. This increases the work efficiency in manufacturing the battery pack and improves the productivity.
  • the discharge terminal mounting recess 611 and the charge terminal mounting recess 612 provided in the first case body 600 are used for the first case body 600 for housing the battery connection structure 500. Then, the discharge terminal 613 and the charge terminal 614 are screwed.
  • the first buffer member 621 is attached to the second housing portion 602 of the first case body 600, and the second buffer member 622 is attached to the circuit housing portion 603 with an adhesive or the like.
  • the battery pack of the present invention is provided with a drain hole 681 in the upper partition 680 together with a drain hole 682 at the bottom of the battery pack. Since the battery pack is used outdoors, it may be caused by rain or the like, or by condensation of moisture that has entered from the outside due to heat generation and cooling of the unit battery inside the battery pack and the protection circuit board. Although measures against moisture are taken inside, it is preferable to discharge quickly.
  • the present invention it is possible to avoid an adverse effect due to moisture by providing not only the drain hole 682 at the bottom but also the upper partition 680 such as a partition where a protection circuit board that may be affected by moisture is mounted.
  • two-wheeled vehicles such as electric bicycles may be left sideways when not in use, so that the case body is not limited to the above example, and the interior of the case body can be divided into a plurality of compartments so that water can always be drained. It is effective to provide drainage holes in two or more compartments.
  • a drain hole is provided at the center of the compartment, but it is also effective to provide it at the corner of the compartment (in the vicinity of the intersection of two or three surfaces of the inner wall of the container). It is also effective to provide drain holes in a plurality of directions within the same section.
  • the third buffer member 663 is attached to the second housing portion 662 of the second case body 660 with an adhesive or the like.
  • the process shown in FIG.21 and FIG.22 performs the process of attaching a shock absorbing material with respect to the battery connection structure 500.
  • FIG. In the battery pack according to the present invention, the first battery connection structure 500 and the second battery connection structure 500 are configured to be accommodated in the battery pack.
  • a thick fourth buffer member 504 is attached to the unit battery 100 at the end with respect to the first battery connection structure 500, and the second plate-like parts of all battery protection members.
  • a fifth buffer member 505 thinner than the fourth buffer member 504 is attached.
  • an adhesive or the like is used when attaching the fourth buffer member 504 and the fifth buffer member 505 to each part.
  • the fourth buffer member 504 is attached to the unit battery 100 at the end with respect to the second battery connection structure 500, and the second plate-like portion of the battery protection member on one side. Only the 5th buffer member 505 is attached.
  • an adhesive or the like is used when attaching the fourth buffer member 504 and the fifth buffer member 505 to each part.
  • the discharge terminal 613 and the charge terminal 614 are connected to the protection circuit board 700, and the protection circuit board 700 is screwed to the circuit housing portion 603 of the first case body 600.
  • the first battery connection structure 500A to which the buffer member is attached and the second battery connection structure 500B to which the buffer member is attached are connected to the protection circuit board 700 and the first case.
  • 500A of 1st battery connection structures are stored in the 1st accommodating part 601 of the body 600, and the 2nd battery connection structure 500B is accommodated in the 2nd accommodating part 602, respectively.
  • the direction of the flat battery mounting surface of the first battery connection structure housed in the first housing portion 601 is horizontal with respect to the bottom surface 601U of the first housing portion 601 as indicated by arrows 510X and 510Y. It is.
  • the direction of the flat battery mounting surface of the second battery connection structure is substantially orthogonal to the bottom surface 602U of the second housing portion 602, as indicated by arrows 512X and 512Y. Since the first housing portion and the second housing portion are parallel to each other, the mounting surfaces of the flat batteries of the first and second battery connection structures are substantially orthogonal to each other.
  • the second accommodating portion 602 positioned below has a surface of the shortest interval of the substantially rectangular parallelepiped constituted by the outline of the battery connection structure, that is, in this figure,
  • the surface orthogonal to the mounting surface of the flat battery of the battery connection structure is disposed in parallel to the bottom surface 602U of the second housing portion 602.
  • the flat surface of the first battery connection structure and the second battery connection structure is arranged with the mounting surface of the flat battery of the battery connection structure parallel to the bottom surface of the first housing portion 601U.
  • the battery connection structure having the same shape and structure is mounted on the first housing portion 601 having a large thickness and the second housing portion 602 having a small thickness, with the mounting surfaces of the flat batteries of the battery arranged perpendicular to each other. To do.
  • the first battery connection structure 500A to which the buffer member is attached has a direction in which the clearance is negative with respect to the first housing portion 601, with the direction CP in the positive direction parallel to the bottom surface 601U of the first housing portion 601.
  • the CM is arranged and accommodated in a direction perpendicular to the bottom surface of the first accommodation unit 601.
  • the second battery connection structure 500B to which the buffer member is attached also has a negative clearance with the positive direction CP being parallel to the bottom surface 601U of the first housing portion 601 with respect to the second housing portion 602.
  • the direction CM is stored in a direction perpendicular to the bottom surface 602U of the second storage unit 602.
  • the positive clearance means that the distance between the outer surfaces of the buffer members is 1.5 mm to 2 mm smaller than the size of the housing portion, and a gap of 1.5 mm to 2 mm is generated. To do. Further, the negative clearance means that the distance between the outer surfaces of the buffer members is 3 mm to 4 mm larger than the size of the accommodating portion, and it is necessary to crush the buffer members.
  • the foam which has an independent foaming cell can be used for a buffer member.
  • a neoprene sponge obtained by foaming neoprene (DuPont) mainly composed of chloroprene rubber is suitable because of its weather resistance and wide operating temperature range.
  • the first battery connection structure 500A to which the buffer member is attached and the second battery connection structure 500B to which the buffer member is attached are connected to the protection circuit board 700 by lead wires having substantially the same wiring length, so It becomes possible to make it short, and the impedance between a protection circuit board and each battery connection structure can be made equal. As a result, when two battery connection structures are connected in parallel, battery energy can be efficiently extracted.
  • the fact that the wiring lengths are substantially equal means that the wiring lengths of both are tolerances ⁇ 3 mm.
  • the flat battery mounting surface of the first battery connection structure 500A, the second battery connection structure 500B, and the first battery connection structure 601 housed in the first housing portion 601 is the first housing portion.
  • the mounting surface of the flat battery of the second battery connection structure is orthogonal to the second housing portion. Since the first housing portion and the second housing portion are parallel to each other, the mounting surfaces of the flat batteries of the first and second battery connection structures are orthogonal to each other.
  • the second accommodating portion 602 positioned below has a surface of the shortest interval of the substantially rectangular parallelepiped constituted by the outline of the battery connection structure, that is, in this figure, A surface orthogonal to the mounting surface of the flat battery of the battery connection structure is disposed in parallel to the bottom surface of the second housing portion 602.
  • the mounting surface of the flat battery of the battery connection structure is arranged in parallel to the bottom surface of the first housing portion 601 so that the flat shape of the first battery connection structure and the second battery connection structure is obtained. It arrange
  • the battery connection structure having the same shape and structure can be mounted on the first housing portion 601 having a large thickness and the second housing portion 602 having a small thickness.
  • the pull-out direction A of the flat battery drawer tab is stored toward the A side of the first storage part 601.
  • the pull-out direction of the flat battery pull-out tab is substantially the same as the horizontal plane in the form of use of the battery pack. It becomes possible to arrange
  • the first case body 600 and the second case body 660 are screwed together to complete the battery pack according to the present invention.
  • the second case body is placed on the first case body 600, and the direction in which the clearance of the battery connection structure to which the buffer member is attached is pressed and screwed is attached, so that vibration and impact can be achieved.
  • the first battery connection structure 500 in which the surface direction 520 of the shortest interval of the substantially rectangular parallelepiped surrounding the battery connection structure 500 is aligned with the traveling direction 522 of the bicycle is changed to the rear surface of the seat tube.
  • the electric bicycle is completed, which is disposed below the battery pack attached to the side, and another battery coupling body is disposed above the first battery coupling structure.
  • FIG. 26 is a diagram illustrating an electric bicycle equipped with the battery pack of the present invention.
  • the electric bicycle 1 is equipped with a battery pack 4 of the present invention on a frame 2, and supplies electric power to a drive mechanism 3 of the electric bicycle.
  • the battery pack 4 has two storage portions with different structures that store the battery connection structure of the same shape, and has a thickness corresponding to the first storage portion 601 of FIG. 24. Since the thick battery pack upper part 41 is located in the space between the saddle 5 and the rear wheel, a foot or the like does not come into contact with the bicycle when riding. Further, since the surface direction 520 of the shortest interval of the substantially rectangular parallelepiped surrounding the battery connection structure 500 corresponding to the first housing portion 602 in FIG.
  • the battery pack 4 of the present invention is directly attached to the frame 2 that receives vibrations and shocks from the road surface. However, since the battery pack 4 is provided with measures against vibrations and shocks, stable operation is achieved. Can be realized.
  • the battery pack of the present invention is provided with measures against vibration and impact, it is not affected by vibration or the like, and the outer shape is an irregular shape. Bicycles equipped with large-capacity battery packs that do not sometimes become an obstacle can be provided.
  • the impedances of the two battery connection structures become equal. Is stable.
  • the battery connection structure since the clearance between the outer surfaces of the buffer members attached to the surfaces of the battery connection structure orthogonal to the battery connection structure with respect to the housing part of the battery connection structure is positive, the other is negative, the battery connection structure The body is easily accommodated, and the other case body is fixed in a pressed state, so that it is more stable against vibration and impact. In addition, since a plurality of drain holes are provided, water that has entered the inside and water generated by condensation can be quickly discharged to the outside, so that a highly reliable battery pack can be provided.
  • Electrode washer for positive electrode terminal 322
  • Electrode washer for negative electrode terminal 325.
  • Battery protection member 410 ... First plate-like part, 420 ... notch, 421 ... 1 notch, 422 ... 2nd notch, 423 ... 3rd notch, 440 ... 2nd plate-shaped part, 450 ... battery protection member block, 460 ... double-sided adhesive tape, 500 ... battery connection structure, 504 ... fourth buffer member (thickness), 505 ... fifth buffer member (thin), 510X, 510Y, 512X, 512Y ... arrow, 520 ...

Abstract

【課題】　振動、衝撃等の影響を受けにくく特性が安定した電池パックとそれを使用した電動自転車を提供する。 【解決手段】　複数個の扁平状電池を載置した電池連結構造体と、前記電池連結構造体の外面の直交する二方向に配置された緩衝部材であって、前記の一方向の緩衝材の外面間のクリアランスが正で、他方向の緩衝部材の外面間のクリアランスが負である前記電池連結構造体の収容部を有することを特徴とする電池パック。

Description

電池パックおよび電動自転車
　本発明は、二次電池を複数接続して構成される電池パック、および電池パックを搭載した電動自転車に関する。
　電動自転車には各種の二次電池が駆動用あるいは補助駆動用電源として用いられているが、なかでもリチウムイオンが負極と正極とを移動することにより充放電が行われるリチウムイオン二次電池は、高エネルギー密度で、高出力である電池特性を有することから駆動用電源用の電池として好適である。
　リチウムイオン電池には正極と負極をセパレータを介して積層したものを卷回した円柱状のもの、正極と負極をセパレータを介して積層した扁平状ものが知られている。
　これらのなかでも扁平状のものは正極、負極の面積を大きくしたり、積層する正極、負極の枚数を増加することによって単位電池当たりの容量を大きくすることが容易であるので、機器駆動モーター等の電源用の電池として好適である。
　扁平状のリチウムイオン電池の単位電池は、電池要素をフィルム状外装材で外装することによって、リチウムイオン電池の有する高いエネルギー密度を有効に利用することができる。
　フィルム外装電池は、各種の用途に用いられているが、例えば、特許文献１（特開２００７－２５７９０１号公報）には、フィルム外装電池を使用した電動自転車用の電池パックが提案されている。
特開２００７－２５７９０１号公報
　電動自転車には装着したモーターの作用によって自転車の走行時の運転者の負担を軽減するものと、運転者がペダルを踏み込むことなく自走可能なものが知られている。電動自転車には、モーター、駆動機器、およびモーター駆動用の電池の質量が加わるので、これらの機器類の質量を小さくすることが求められている。長距離、あるいは長時間の移動時にモーターの作用を利用するためには容量が大きな電池が必要となる。
　各種の電池のなかでも、質量エネルギー密度および容積エネルギー密度が大きなリチウムイオン電池は電動自転車には好適である。なかでもフィルム状外装材によって外装したフィルム外装電池は金属製の缶を外装材とした電池に比べてエネルギー効率が大きいという特徴を有している。
　電動自転車には、車体に緩衝装置を介して取り付けた軸受けに車輪が装着されているものもあるが、車体に加わる衝撃は自動車とは大きく異なっている。このため、自転車の車体に取り付けた電池パックには路面からの衝撃、振動の影響が大きい。
　一方、エネルギー密度に優れたフィルム外装電池は、厚みが薄いフィルム状外装材で覆われているので金属製の外装缶に収納した電池に比べて衝撃、振動の対策や放熱性が重要視されていることが多いが、電動自転車に電池パックを装着する場合には自動車と異なって電池パックが外気に触れやすく、電池パックが水分にさらされやすいことに関する対策はあまり考慮されていない。特許文献１の電池パックでも、扁平なフィルム外装電池からの発熱を放熱するために、両端部の集熱板の間に間隔を設けて中間集熱板を配置した集熱部材を設けているが、水分に対する対策は講じられていない。水分が電池パック内に浸入すると、電池パック内の配線などの腐食等を引き起こす可能性もあることから、水分への対策も重要である。
　特許文献１の電池パックでは、扁平なフィルム外装電池からの発熱を放熱するために、両端部の集熱板の間に間隔を設けて中間集熱板を配置した集熱部材を設けているが、各集熱板の間の三方が開放された空間に剛性が小さな扁平状電池を変形等を生じさせることなく挿入する作業には手数を必要とする。
　また、扁平状電池の挿入を容易とするために間隔を大きくすると中間集熱板との間に空隙が生じるので、単位電池と集熱板との熱的接触が不十分なものとなる。一方、間隔が小さな場合には、短時間に作業をすることは困難となる。特許文献１の電池パックでは、集熱部材は三方が開放しているので、フィルム外装電池の固定、振動および衝撃対策には不十分であった。
　また、自転車に装着する電池パックにあっては、装着する場所が限られている。運転者のペダルやハンドル操作の障害とならず、走行性能にも悪影響を及ぼさない場所として、一般には、シートポストあるいは、ボトムブラケットとシートポストを結合するシートチューブの後部に取り付けられている。この部分に容量が大きな大型の電池パックを取り付けるためには、後輪を取り付けるリアエンドとボトムブラケットの間の間隔を大きくすることが必要となるが、この間隔を大きくすると、ホイールベースが長くなり運転しづらい大型のものとならざるを得ない。また、電池容量を大きくするために、多数の単位電池を装着した電池パックにおいては、電池の充電エネルギーをそれぞれの電池から、均等に、効率よく取り出すことが求められていた。
　本発明は、リチウムイオン二次電池をフィルム状外装材で封口したフィルム外装電池のような体積容量密度が大きな電池を、自転車から受ける振動、衝撃を緩和して安定した保持が可能であって、大容量の電池を自転車の構造を変更することなく装着可能なパックを提供するものである。また、電池パックの組み立て、およびメンテナンスが容易であるとともに、長期間にわたり安定した動作をする電池パックするものである。
　本発明は、上記課題を解決するものであって、複数個の扁平状電池を載置した電池連結構造体と、前記電池連結構造体の外面の直交する二方向に配置された緩衝部材であって、前記の一方向の緩衝材の外面間のクリアランスが正で、他方向の緩衝部材の外面間のクリアランスが負である前記電池連結構造体の収容部を有する電池パックである。
　前記電池連結構造体が、第一の板状部と、前記第一の板状部の幅方向の両端部に一体に結合し、前記第一の板状部の両面に対して略垂直方向に延びる第二の板状部とを有した電池保護部材を備え、前記第一の板状部に前記扁平状電池を載置したものである前記の電池パックである。
　本発明において、略垂直とは、垂直及び所望の作用効果を実質的に得ることができる状態を含み、例えば８０°～１００°の角度をなすものも含む。
　前記クリアランスが正の方向が、前記収容部の底面と平行な方向である前記の電池パックである。
　扁平状電池の載置面が前記第一の板状部の両面に形成されている前記の電池パックである。
　前記扁平状電池の平板面が前記第一の板状部に積層されている前記の電池パックである。
　前記扁平状電池がフィルム外装電池である前記の電池パックである。
　前記保護部材の第一の板状部の長手方向に前記扁平状電池の引出タブが取り出されたものである前記の電池パックである。
　前記扁平状電池に両面接着テープの一方の接着面を接着して、前記第一の板状部または隣接する扁平状電池面に接着したものである前記の電池パックである。
　前記の電池パックを備えた電動自転車である。
　本発明において、略垂直とは、垂直及び所望の作用効果を実質的に得ることができる状態を含み、例えば８０°～１００°の角度をなすものも含む。
　また、扁平状電池の載置面が前記第一の板状部の両面に形成されている前記の電池パックである。
　前記扁平状電池の平板面が前記第一の板状部に積層されている前記の電池パックである。
　前記扁平状電池がフィルム外装電池である前記の電池パックである。
　前記保護部材の第一の板状部の長手方向に前記扁平状電池の引出タブが取り出されたものである前記の電池パックである。
　前記扁平状電池に両面接着テープの一方の接着面を接着して、前記第一の板状部または隣接する扁平状電池面に接着したものである前記の電池パックである。
　前記の電池パックを備えた電動自転車である。
　本発明に係る電池パックによれば、フィルム状外装材に外装したエネルギー効率に優れたリチウムイオン電池等の複数個の扁平状電池を電池保護部材の板状部上に載置して電気的接続した、前記扁平状電池の載置方向の長さと載置方向と直交方向の長さが異なる２個の電池連結構造体をそれぞれの載置方向面が直交するように配置した電池パックであるので、載置方向を自転車の前後方向に対して直交することで、大型の電池パックであっても、自転車のホイールベースを長くすることなく収容することができ、運転操作時に障害とならない大容量の電池パックを装着した自転車を提供することができる。また、電池の充放電時の電池の保護をする保護回路基板との配線長が等しい電池パックであるので、衝撃、振動による悪影響を受けず、また２個の電池連結構造体のインピーダンスが等しくなるので動作が安定する。
　また、前記電池連結構造体の直交する方向の面に取り付けた緩衝部材の外面間の距離の電池連結構造体の収容部に対するクリアランスを、一方は正とし、他方は負としたので、一方のケース体への前記電池連結構造体の収容を容易に行うことができ、また他方のケース体を取り付けて固着する際には、他方のケース体を押圧することによって電池連結構造体を確実に固定することができるので、振動、衝撃に対して更に安定した電池パックを提供することができる。
　電池パックには、複数個の水抜き穴を設けているので，内部に浸入した水、結露で生じた水を速やかに外部へ放出することができるので、信頼性が大きな電池パックを提供することができる。特に、電気自転車等の車両は使用しないときに横置きで放置される可能性もあることから複数区画にわけて常に水抜きできるようにすることが非常に効果的である。
　また、電池使用時の形態においても電池引出タブを略水平方向よりも上方へ配置したので、電動自転車の電池パックのように振動、衝撃を常時受ける用途において長期間の使用をした場合に万一、電池パックに対して重力方向に向かう力が繰り返し加わった場合でも、引出タブ部の短絡等の事態が生じない信頼性が大きな電池パックを提供することができる。
図１は、本発明の実施形態に係る電池パックを構成する単位電池１００を示す図である。　図１Ａは、四辺に熱融着部を形成して封口した単位電池１００を示す図である。図１Ｂは、三辺に熱融着部を形成して封口した単位電池１００を示す図である。 図２は、単位電池１００の正極引出タブ１２０に対して接続タブ１２５を接合する様子を示す図である。 図３は、単位電池１００の直列接続のため正極性の引出タブと負極性の引出タブに穴を設けた状態を示す図である。 図４は、本発明の実施形態に係る電池パックを構成するホルダ部材２００を説明する図である。 図５は、本発明の実施形態に係る電池パックで単位電池１００の直列接続に利用される基板３００の斜視図である。 図６は、本発明の実施形態に係る電池パックを構成する電池保護部材４００を説明する図である。 図７は、本発明の実施形態に係る電池パックを構成する電池連結構造体５００の製造工程を説明する図である。 図８は、本発明の実施形態に係る電池パックを構成する電池連結構造体５００の製造工程を説明する図である。 図９は、本発明の実施形態に係る電池パックを構成する電池連結構造体５００の製造工程を説明する図である。 図１０は、本発明の実施形態に係る電池パックを構成する電池連結構造体５００の製造工程を説明する図である。 図１１は、本発明の実施形態に係る電池パックを構成する電池連結構造体５００の製造工程を説明する図である。 図１２は、本発明の実施形態に係る電池パックを構成する電池連結構造体５００の製造工程を説明する図である。 図１３は、本発明の実施形態に係る電池パックを構成する電池連結構造体５００の製造工程を説明する図である。 図１４は、本発明の実施形態に係る電池パックを構成する電池連結構造体５００の製造工程を説明する図である。 図１５は、本発明の実施形態に係る電池パックを構成する電池連結構造体５００の製造工程を説明する図である。 図１６は、本発明の実施形態に係る電池パックを構成する電池連結構造体５００の製造工程を説明する図である。 図１７は、本発明の実施形態に係る電池パックを構成する電池連結構造体５００の製造工程を説明する図である。 図１８は、本発明の実施形態に係る電池パックの製造工程を説明する図である。 図１９は、本発明の実施形態に係る電池パックの製造工程を説明する図である。 図２０は、本発明の実施形態に係る電池パックの製造工程を説明する図である。 図２１は、本発明の実施形態に係る電池パックの製造工程を説明する図である。 図２２は、本発明の実施形態に係る電池パックの製造工程を説明する図である。 図２３は、本発明の実施形態に係る電池パックの製造工程を説明する図である。 図２４は、本発明の実施形態に係る電池パックの製造工程を説明する図である。 図２５は、本発明の実施形態に係る電池パックの製造工程を説明する図である。 図２６は、本発明の実施形態に係る電動自転車を説明する図である。
　以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。図１は本発明の実施形態に係る電池パックを構成する単位電池１００を示す図である。この単位電池１００としては、リチウムイオンが負極と正極とを移動することにより充放電が行われるリチウムイオン二次電池が用いられる。
　また、本発明の単位電池１００は、その形状が扁平であるので扁平状電池とも称す。
　単位電池本体部１１０は、複数のシート状正極と複数のシート状負極とがセパレータを介して積層された積層電極体、および電解液（いずれも図示しない）が、平面視で矩形のフィルム状外装材内に収容された構造となっている。そして、単位電池本体部１１０の上端部１１１からは、正極引出タブ１２０及び負極引出タブ１３０が引き出されている。
　正極引出タブ１２０及び負極引出タブ１３０は、いずれも平面状で、フィルム状外装材内において、それぞれ、シート状正極、シート状負極と直接またはリード体などを介して接続されている。フィルム状外装材は、電池内側となる面に熱融着樹脂層を有し、電池外側となる面に保護フィルムを積層したアルミニウム箔等の金属箔に積層したフィルム状外装材が用いられる。
　具体的には、アルミニウム箔の外面側に位置する面には、ナイロン、ポリエチレンテレフタレート等の強度、および耐熱性を有する部材を、内面側には、ポリプロピレン、ポリエチレン等の熱融着性が良好な材料をそれぞれ積層したものを用いることができる。
　フィルム状外装材によって、正極および負極をセパレータを介して積層した電池要素、および電解液を、内部に収容した状態でフィルム状外装材の周囲、すなわち上端部１１１、下端部１１２、２つの側端部１１３が熱融着されることで、その内部が密閉されている。
　上記のような単位電池１００においては、正極引出タブ１２０の材質としてはアルミニウムまたはアルミニウム合金が、また、負極引出タブ１３０の材質としては、ニッケル、ニッケルメッキをした銅、ニッケル－銅クラッドが一般的に用いられている。本実施形態においては、アルミニウム製の正極引出タブ１２０が、また、ニッケル製の負極引出タブ１３０がそれぞれ用いられている。
　以上の説明では、フィルム状外装材が電池要素の上端部１１１、下端部１１２、２つの側端部１１３を熱融着するものについて説明したが、例えば、電池要素を一枚のフィルム状外装材を折り曲げて覆い、電池要素の三辺を熱融着によって封口したものであっても良い。この場合には、いずれの端部をフィルム状外装材の折り曲げ部としても良いが、下端部１１２をフィルム状外装材の折り曲げ部とすることが好ましい。
　本発明に係る電池パックを構成する上では、単位電池１００の正極性の引出タブと、この単位電池１００に隣り合う単位電池１００の負極性の引出タブとを、ボルトナットによって機械的に締め付けることで固着し、電気接続を行う。ここで、単位電池１００のアルミニウム製の正極引出タブ１２０と、ニッケル製の負極引出タブとを機械的に固着させる構成では、電位差の問題により所定の年月が経過した後の導電性が劣化する可能性がある。そこで、本発明に係る電池パックにおいては、単位電池１００の正極性の引出タブと、この単位電池１００に隣り合う負極性の引出タブとを機械的に固着する箇所においては、ニッケル製部材同士が接触するようにして、引出タブ同士を連結した。
　このための構成について説明する。図１に示すように、電池パックを構成する上では、単位電池１００におけるアルミニウム製の正極引出タブ１２０は上端部１１１から長さａとされ、ニッケル製の負極引出タブ１３０は上端部１１１から長さｂ（ｂ＞ａ）とされる。次に、長さａのアルミニウム製の正極引出タブ１２０に対しては、上端部１１１からの長さがｂとなるように、ニッケル製のタブ部材１２５が超音波接合によって接合され、継ぎ足される（図２、図３参照）。単位電池１００同士を直列接続するために、正極性の引出タブとしてのタブ部材１２５には穴１２７が設けられ、負極引出タブ１３０には穴１３７が設けられる。なお、以下、タブ部材１２５が接合されて形成された引出タブ全体を、正極引出タブ１２０と称することもある。
　後述するように、本発明に係る電池パックにおいては、複数の単位電池１００を電気接続する上では、ニッケル製部材同士（タブ部材１２５、負極引出タブ１３０）が接触するようにして、異なる極性の引出タブ同士を連結するので、隣り合う単位電池同士の電気接続部は、同種の金属材料による電気接続となり、電位差の問題がなく、年月の経過による導電性の劣化が発生することがほとんどなくなる。
　次に、本発明の実施形態に係る電池パックにおいて、複数の単位電池１００の正極性の引出タブと負極性の引出タブとを電気接続する上で用いられるホルダ部材２００について説明する。図４はホルダ部材２００を説明する図であり、図４Ａは、第１の主面側からホルダ部材２００を見た図であり、図４Ｂは、第２の主面側からホルダ部材２００を見た図であり、図４Ｃは図４ＡのＸ－Ｘ’断面を示す図であり、図４Ｄはホルダ部材２００を側面から見た図である。
　ホルダ部材２００は、第１面２１０と、この第１面２１０と表裏の関係にある第２面２５０が形成されてなるＡＢＳ樹脂などの合成樹脂製の部材である。ホルダ部材２００の第１面２１０の第１列２１１には、図４Ａでみて、上から下に引出タブ挿通穴２１５が並んで形成されている。同じく、第１面２１０の第２列２１２側にも、上から下に引出タブ挿通穴２１５が並んで形成されている。ホルダ部材２００に単位電池１００を取り付ける際には、この第１面２１０側に設けられた引出タブ挿通穴２１５が利用される。引出タブ挿通穴２１５は、第１面２１０側から第２面２５０側に貫通する穴で、単位電池１００の引出タブを挿通可能な穴である。
　図４Ａで見て、第１列２１１及び第２列２１２の上側、下側には、引出タブ案内リブ２０３が設けられている。また、第１列２１１側の引出タブ案内リブ２０３に挟まれるようにして引出タブ引回部２１３が、また、第２列２１２側の引出タブ案内リブ２０３に挟まれるようにして引出タブ引回凹部２１４が設けられている。
　第１列２１１側においては、引出タブ案内リブ２０３による規制に基づいて、直列接続される複数の単位電池１００のうちの端部側の単位電池１００の引出タブが、第１面２１０側から第２面２５０側に、引出タブ引回部２１３を通るようにして、案内されるようになっている。
　また、第２列２１２側においては、引出タブ案内リブ２０３による規制に基づいて、直列接続される複数の単位電池１００のうちの端部側の単位電池１００の引出タブが、第１面２１０側から第２面２５０側に、引出タブ引回凹部２１４を通るようにして、案内されるようになっている。
　直列接続される複数の単位電池１００のうち、端部側にない単位電池１００の引出タブは、引出タブ挿通穴２１５に挿通するようにして、ホルダ部材２００に取り付けられる。この引出タブ挿通穴２１５の上下（図４Ａで見て）には、これを上下から挟むような引出タブガイド突状部２２０が設けられている。この引出タブガイド突状部２２０は、頂部２２１とこれに連なる２つのテーパー側面２２２とにより概略構成されており、単位電池１００の引出タブを引出タブ挿通穴２１５に挿通させようとする際には、２つのテーパー側面２２２で挟まれる空間が徐々に狭くなるようになっており、単位電池１００のホルダ部材２００への取り付けが容易となっている。このため、複数の単位電池１００を直列に接続する際の作業効率が向上し、生産性を高めることができる。
　ホルダ部材２００の第２面２５０においては、基板３００が取り付けられるようになっている。この基板３００上で、隣り合う単位電池１００の引出タブ同士が折り重ねられて、連結され、導通が図られる。隣り合う単位電池１００の引出タブ同士を連結する際には、ボルトナットによる機械的な固着によるが、このためのナット２５６を収容するためのナット収容部２５５が第２面２５０側の第１列２１１側に６個、第２列２１２側に５個設けられている。また、第２面２５０側においては、基板３００上に形成される単位電池１００の引出タブ連結部間、或いは、引出タブ連結部と引出タブとの間の絶縁を確保するための仕切り片２６０が、第１列２１１側に３箇所、第２列２１２側に２箇所設けられている。
　位置合わせ用突起部２６３は、基板３００をホルダ部材２００に取り付ける際の位置合わせに用いられる突起で、第１列２１１側及び第２列２１２側のそれぞれに１つずつ配されている。また、上記の位置合わせ用突起部２６３を用いて、基板３００をホルダ部材２００に取り付けた後に、基板３００とホルダ部材２００とを固着するために利用されるネジ穴２７０が、第１列２１１側及び第２列２１２側のそれぞれに１つずつ設けられている。
　次に、本発明の実施形態に係る電池パックにおいて、複数の単位電池１００の引出タブ同士の連結部が形成される基板３００の構成について説明する。
　図５は本発明の実施形態に係る電池パックで単位電池１００の直列接続に利用される基板３００の斜視図である。
　主としてガラスエポキシなどを基材として構成されてなる基板３００はホルダ部材２００の第２面２５０側に取り付けられて利用されるものであり、基板３００の外周形状は、ホルダ部材２００の第２面２５０側の外周形状に略一致するようになっている。基板３００の外周の２箇所には、ホルダ部材２００の引出タブ引回凹部２１４に対応するように引出タブ引回切欠部３１４が形成されている。
　また、基板３００には、ホルダ部材２００の引出タブ挿通穴２１５に対応するように、引出タブ引出穴３１５が設けられている。また、基板３００には、ホルダ部材２００の仕切り片２６０に対応するように、仕切り片引出穴３１７が設けられている。また、基板３００には、ホルダ部材２００の引出タブ挿通穴２１５と仕切り片２６０の双方に対応するような、引出タブ、仕切り片引出穴３１６が設けられている。これらの穴は、いずれも基板３００の一方の主面から、他方の主面に貫通する穴であり、単位電池１００の引出タブや、仕切り片２６０などが挿通可能に構成されるものである。
　単位電池１００の引出タブが、ボルトナットで基板３００に固着される箇所には、薄膜電極部３２０ａ、薄膜電極部３２０ｂ、薄膜電極部３２０ｃが設けられている。
　薄膜電極部３２０ａは、基板３００上に固着されている金属製の正極端子用電極座金３２１と導通が図られており、薄膜電極部３２０ｃは基板３００上に固着されている金属製の負極端子用電極座金３２２と導通が図られている。正極端子用電極座金３２１及び負極端子用電極座金３２２には、直列接続される単位電池１００の端部の引出タブが接続されることとなるので、正極端子用電極座金３２１及び負極端子用電極座金３２２は電池パックとしての電力の充放電のための端子として利用されることとなる。
　また、薄膜電極部３２０ｂは、コネクタ３４０の不図示の端子部と導通が図られており、個々の単位電池１００のモニタを行うための電位が、コネクタ３４０を介して測定できるようになっている。なお、コネクタ３４０は、単位電池１００の温度を測定する温度測定センサ（不図示）からの信号を取り出せるように構成することもできる。
　また、薄膜電極部３２０ａ、薄膜電極部３２０ｂ、薄膜電極部３２０ｃのそれぞれには、単位電池１００の引出タブの固着に利用される引出タブ接続ボルト２５７が挿通される引出タブ接続ネジ穴３２５が設けられている。薄膜電極部３２０ａ及び薄膜電極部３２０ｃにおいては、直列接続される単位電池１００のうち端部の単位電池１００の引出タブが１枚固着されるようになっている。一方、薄膜電極部３２０ｂは、隣り合う単位電池１００の引出タブが折り重ねられるようにして２枚固着されるようになっている。
　基板３００には、ホルダ部材２００の第２面２５０側に設けられている位置合わせ用突起部２６３に対応する位置合わせ穴３２８が２つ形成されており、２つの位置合わせ用突起部２６３を、位置合わせ穴３２８に貫通させることにより、簡便にホルダ部材２００と基板３００とを固着する際の位置合わせが行えるようになっており、生産性向上に寄与している。また、基板３００に形成されている基板固着ネジ穴３２９は、ホルダ部材２００と基板３００とを固着するために利用される基板固着ネジ２７１を挿通する穴である。
　次に、本発明の実施形態に係る電池パックにおいて、複数の単位電池１００を直列接続し電池連結構造体５００としたときに、これを保護するための電池保護部材４００について説明する。
　図６は本発明の実施形態に係る電池パックを構成する電池保護部材４００を説明する図であり、図６Ａは単位電池１００の主面が貼着される第一の板状部４１０を臨むように電池保護部材４００を見た図であり、図６Ｂは図６Ａの上側から電池保護部材４００を見た図である。
　本発明の電池保護部材４００は、単位電池１００を載置する際に、載置された単位電池１００間に介挿されるようにして利用されるものである。
電池保護部材４００は、ＡＢＳ樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリカーボネート樹脂などの合成樹脂で形成することができる。こういった材料を用いることで、電池保護部材４００を軽量かつ安価に実現できる。
　また、電池保護部材４００は、金属製部材、良熱伝導性材料粒子を分散した合成樹脂製部材でも形成することができる。こういった材料を用いることで、電池保護部材４００を熱伝導性が良好であってかつ軽量に実現できる。
　具体的には、金属製部材が、アルミニウム、アルミニウム合金、銅から選ばれるいずれかであり、良熱伝導性材料粒子が窒化アルミニウム、窒化ケイ素、アルミナのいずれかである。
　合成樹脂材料としては、ＡＢＳ樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリカーボネート樹脂を挙げることができ、これらに良熱伝導性材料粒子を分散した材料を挙げることができる。
　これらのなかでも、アルミニウム、アルミニウム合金が好ましい。
　アルミニウム、アルミニウム合金等の場合には、表面にアルマイト処理膜や絶縁性皮膜を形成することが好ましい。これによって、万一保護部材に電圧の印加部が接触しても問題の発生を防止することができる。
　電池保護部材４００の第一の板状部４１０は、単位電池１００と、これと直列接続される単位電池１００との間に挟まれる部材である。一方、第一の板状部４１０の両端部からは、第一の板状部４１０に垂直な方向に第二の板状部４４０が延在するように設けられている。したがって、図６Ｂに示すように、電池保護部材４００は断面がＨ字状の部材となる。
　また、第一の板状部４１０には、最も深い切り欠き部である第１切欠部４２１と、この第１切欠部４２１の両サイドに配され、第１切欠部４２１に次いで深い切り欠き部である第２切欠部４２２と、第２切欠部４２２の両側に配された最も浅い切り欠き部である第３切欠部４２３とからなる切欠部４２０が構成されている。
　次に、以上のような各部材から、単位電池１００を連結してなる電池連結構造体５００を製造する手順について図７乃至図１７に基づいて説明する。図７乃至図１７は本発明の実施形態に係る電池パックを構成する電池連結構造体５００の製造工程を説明する図である。
　まず、図７に示す工程においては、ホルダ部材２００の第２面２５０に設けられている全てのナット収容部２５５に対してナット２５６を装着する。ナット収容部２５５の内周は、ナット収容部２５５にナット２５６が内嵌されると、ナット２５６が簡単には外れない程度の寸法とされている。
　続く図８に示す工程では、ホルダ部材２００の位置合わせ用突起部２６３を、基板３００の位置合わせ穴３２８に挿通させることで、ホルダ部材２００と基板３００との位置合わせを行う。続いて、２つの基板固着ネジ２７１を、基板固着ネジ穴３２９に挿通させて、ネジ穴２７０にネジ止めすることで、ホルダ部材２００と基板３００とを固着する。なお、基板固着ネジ穴３２９としては、様々な種類のネジを利用することができるが、タッピング用のネジを用いることで、製造時の作業効率が向上する。
　次の図９に示す工程では、ホルダ部材２００の第１面２１０に単位電池１００を配し、単位電池１００の負極引出タブ１３０を、引出タブ引回凹部２１４を利用して基板３００の薄膜電極部３２０ｂに接触するようにして折り曲げる。また、単位電池１００の正極引出タブ１２０を、引出タブ引回部２１３を利用して、基板３００の薄膜電極部３２０ａに接触するようにして折り曲げ、引出タブ接続ボルト２５７を正極引出タブ１２０の穴１２７、引出タブ接続ネジ穴３２５に挿通し、引出タブ接続ボルト２５７と、ナット収容部２５５に収容されているナット２５６とを螺着させる。これにより、第１番目の単位電池１００の取り付けが完了する。
　次の図１０に示す工程では、ホルダ部材２００の第１面２１０側での作業となる。この工程では、図示するように、単位電池１００の上主面に２条の両面接着テープ４６０を貼着する。この両面接着テープ４６０は、ホルダ部材２００に第１番目に取り付けられる単位電池１００と、ホルダ部材２００に第２番目に取り付けられる単位電池１００との間の固着を行うために用いられるものである。両面接着テープ４６０を単位電池１００の主面に、図示するように２条設けるのは、２つの両面接着テープ４６０の中間に、後述するスペーサーを配して生産性を上げるようにしているからである。
　続く図１１に示す工程においては、両面接着テープ４６０の厚さ分以上のスペーサー（不図示）を、第１番目に取り付けられた単位電池１００の上に配した上で、さらに、このスペーサー上を滑らせるようにして、第２番目の単位電池１００の２つの引出タブを引出タブ挿通穴２１５に挿通するようにしている。２つの引出タブ挿通穴２１５の上下には、前述したように引出タブガイド突状部２２０が配されており、さらに、引出タブガイド突状部２２０にテーパー側面２２２が設けられているため、上下の引出タブガイド突状部２２０に挟まれる空間は徐々に狭くなるようになっている。これにより、単位電池の引出タブをホルダ部材２００の引出タブ挿通穴２１５に簡単に導くことができるようになっている。
　ここで、ホルダ部材２００に対して第１番目に取り付けられる単位電池１００の正極引出タブ１２０は第１列２１１側に、負極引出タブ１３０は第２列２１２側になるように配されるが、ホルダ部材２００に対して第２番目に取り付けられる単位電池１００の正極引出タブ１２０は第２列２１２側に、負極引出タブ１３０は第１列２１１側になるように配される。以下、単位電池１００を順次載置する上では、奇数番目に取り付けられる単位電池１００の正極引出タブ１２０は第１列２１１側に、負極引出タブ１３０は第２列２１２側になるように配され、偶数番目に取り付けられる単位電池１００の正極引出タブ１２０は第２列２１２側に、負極引出タブ１３０は第１列２１１側になるように配される。このように、載置あるいは積層方向において、隣り合う単位電池１００の引出タブの向きが異なるように配されているため、基板３００側では、載置あるいは積層方向斜めの接続を行う必要がない。
　第２番目の単位電池１００の上端部１１１がホルダ部材２００の第１面２１０に突き当てられるまで押し込まれたことを確認した上で、次の基板３００側の作業に移行する。
　続く図１２に示す工程においては、第２番目に取り付けられた単位電池１００の正極引出タブ１２０は図示下側に折り曲げられ、第１番目に取り付けられた単位電池１００の負極１３０と重ねられる。このようにされた上で、引出タブ接続ボルト２５７を、各引出タブの穴、引出タブ接続ネジ穴３２５に挿通し、引出タブ接続ボルト２５７とナット２５６とを螺着させて、薄膜電極部３２０ｂ上に第１番目に取り付けられた単位電池１００の負極引出タブ１３０と、第２番目に取り付けられた単位電池１００の正極引出タブ１２０との連結部を形成し、電気接続を完了する。
　一方、第２番目に取り付けられた単位電池１００の負極引出タブ１３０は図で示す上側に折り曲げられ、第３番目に取り付けられた単位電池１００の正極引出タブ１２０との連結の準備を行う。
　次の図１３に示す工程においては、第２番目の単位電池１００を取り付けた場合と同様の要領で、スペーサーを用いて、電池保護部材４００を取り付ける。第２番目の単位電池１００の上面と、電池保護部材４００の下面とは２条の両面接着テープ４６０によって貼着される。さらに、図示するように、電池保護部材４００の上面に２条の両面接着テープ４６０を貼着する。この両面接着テープ４６０によって、電池保護部材４００と、ホルダ部材２００に第３番目に取り付けられる単位電池１００との間の固着を行う。
　図１４は、これまで説明した方法と同様の方法によって、第３番目の単位電池１００から第８番目の単位電池１００を、ホルダ部材２００、基板３００に順次取り付けた状態を示している。基板３００側においては、単位電池１００がひとつずつ取り付けられる度毎に、引出タブを折り重ねて、引出タブ接続ボルト２５７を利用して、隣り合う単位電池１００の引出タブを連結し、電気接続を行っている。
　次の図１５に示す工程においては、第８番目の単位電池１００を取り付けた後に、さらに、電池保護部材４００を取り付けた状態を示している。このように、本実施形態に係る電池連結構造体５００においては、二つの電池保護部材４００が配されており、電池保護部材によって保護された二つの電池保護部材ブロック４５０が形成されて、各単位電池１００を外的な衝撃などから保護するようになっている。
　また、単位電池１００は、第一の板状部４２０からの第二の板状部４４０の高さ方向の上端部を越えて載置している。このように、第二の板状部４４０の上端部を越えて単位電池を載置することによって、単位電池の周囲からの放熱を良好にすることができる。
　上記の第二の板状部の上端部を越えて載置する電池は、図上で上部または下部のいずれか、あるいは両者の電池保護部材４００に載置することができる。
　図１６は、電池保護部材４００の第一の板状部４２０上に、さらに第９番目の単位電池１００と、第１０番目の単位電池１００を、ホルダ部材２００、基板３００に取り付けた状態を示している。
　第１０番目の単位電池１００の負極引出タブ１３０については、引出タブ引回部２１３を利用して、基板３００の薄膜電極部（図示せず）に固着する。これにより、第１番乃至第１０番目までの単位電池１００の各引出タブが、基板３００上で連結されて、１０個の単位電池１００の直列接続が完了して二つの電池保護部材ブロック４５０を備えた電池連結構造体５００が完成する。
　また、図１６Ａ、および図１６Ｂに第一の板状部と単位電池の関係を説明する断面図で示すように、本発明の電池パックでは、単位電池１００の下端部１１２の外縁１１２Ａの第一の板状部４１０への垂直投影面は、第一の板状部外縁４８０よりも内側に位置している。
　したがって、電池パックに大きな衝撃が加わった場合でも、単位電池１００には、電池パックの第一の板状部の外縁４８０によって直接の衝撃が加わるのを防止することができるので、単位電池を確実に保護することができる。
　また、この図で示す電池連結構造体５００は、電池保護部材の側面の第二の板状部４４０の第一の板状部４２０面からの高さ方向の上端部を越えて単位電池１００が載置されており、一部の単位電池は、側面が第二の板状部４００によって覆われていない。
　したがって、載置した単位電池１００には、上下の電池保護部材４００の第二の板状部４４０の間からも周囲の空気が流通することになり単位電池１００の放熱特性が向上する。
　フィルム状外装材で外装された単位電池１００は、周囲に熱融着部を有しており、側端部１１３は折り曲げておらず、その側端部１１３は、電池保護部材４００の第二の板状部４４０の内面に接触する大きさを有しているので、電池保護部材４００上で正確な位置決めを行うとともに第一の板状部上に円滑に載置することができる。
　また、フィルム状外装材は、柔軟であるものの熱融着部は、他の部分に比べて硬度が高い部分が形成されているので、側端部１１３からの加わる力には十分な耐力を有しており、振動、衝撃等を受け止めることが可能となる。
　図１７は、図１６で示した電池連結構造体を基板側から見た図である。
　二つの電池保護部材ブロック４５０を備えており、直列接続された１０個の単位電池１００への充放電は、基板３００に取り付けられた正極端子用電極座金３２１及び負極端子用電極座金３２２を利用して行われる。正極端子用電極座金３２１には端子部材３３１が、また、負極端子用電極座金３２２には端子部材３３２が取り付けられている。
　以上のように、本発明に係る電池パックによれば、複数の単位電池１００の正極性の引出タブと負極性の引出タブとを、ホルダ部材２００の引出タブ挿通穴２１５に挿通する作業を行い、複数の単位電池１００の互いに異なる極性の引出タブ同士を基板３００上で連結するように構成するので、電池パックを製造する上での作業効率が高く、生産性が向上する。
　また、複数の単位電池１００の互いに異なる極性の引出タブ同士を引出タブ接続ボルト２５７とナット２５６により基板３００上で連結するように構成されているので、複数の単位電池１００同士を簡単に電気接続することができ、電池パックを製造する上での作業効率が高くなり、生産性が向上する。
　次に、以上のように構成される電池連結構造体５００を用いて、本発明に係る電池パックを構成する工程について、図１８乃至図２５を参照して説明する。
　図１８に示す工程では、電池連結構造体５００を収容するための第１ケース体６００に対して、第１ケース体６００に設けられている放電端子取付凹部６１１及び充電端子取付凹部６１２を利用して、放電端子６１３及び充電端子６１４をネジ止めする。
　図１９に示す工程では、第１ケース体６００の第２収容部６０２に第１緩衝部材６２１を、また、回路収容部６０３に第２緩衝部材６２２を接着剤などで取り付ける。
　本発明の電池パックは、図１８，１９に示すように、電池パックの底部の水抜き穴６８２とともに、上部区画部６８０に水抜き穴６８１を設けている。
　電池パックは、屋外で使用されるので、雨等が浸入したり、電池パック内部の単位電池、保護回路基板部の発熱と冷却によって外部から浸入した水分の結露等によるものであって、電池パック内部には、水分に対する対策が施されているが、速やかに排出することが好ましい。
　本発明では、底部の水抜き穴６８２のみではなく、水分による影響を受ける可能性がある保護回路基板を装着する区画のような上部区画部６８０にも設けることによって水分による悪影響を回避することができる。特に、電気自転車等の２輪の車両は使用しないときに横置きで放置される可能性もあることから、上記の例に限らず、ケース体内部を複数区画にわけて常に水抜きできるようにすることが効果的であり、水抜き穴も２以上の区画に設けることが有効である。図においては区画の中央部に水抜き穴を設けているが、区画の隅（容器の内壁の２面または３面の交わる付近）に設けることも有効である。また、同じ区画内で複数の方向に水抜き穴を設けることも有効である。
　図２０に示す工程では、第２ケース体６６０の第２収容部６６２に第３緩衝部材６６３を接着剤などで取り付ける。
　図２１及び図２２に示す工程は、電池連結構造体５００に対して、緩衝材を取り付ける工程が行われる。本発明に係る電池パックにおいては、第１の電池連結構造体５００、及び、第２の電池連結構造体５００の２つの構造体が電池パックに収容される構成となっている。
　図２１の工程においては、第１の電池連結構造体５００に対して、端部の単位電池１００に肉厚の第４緩衝部材５０４が取り付けられ、全ての電池保護部材の第二の板状部に、第４緩衝部材５０４より薄い第５緩衝部材５０５が取り付けられる。第４緩衝部材５０４、第５緩衝部材５０５を各部に取り付ける際には接着剤などが利用される。
　一方、図２２の工程においては、第２の電池連結構造体５００に対して、端部の単位電池１００に第４緩衝部材５０４が取り付けられ、一方側の電池保護部材の第二の板状部にのみ、第５緩衝部材５０５が取り付けられる。先に述べたものと同様、第４緩衝部材５０４、第５緩衝部材５０５を各部に取り付ける際には接着剤などが利用される。
　図２３に示す工程においては、放電端子６１３及び充電端子６１４と保護回路基板７００とが結線されると共に、第１ケース体６００の回路収容部６０３に保護回路基板７００がネジ止めされる。
　図２４に示す工程においては、緩衝部材を取り付けた第１の電池連結構造体５００Ａと緩衝部材を取り付けた第２の電池連結構造体５００Ｂが、保護回路基板７００と結線されると共に、第１ケース体６００の第１収容部６０１に第１の電池連結構造体５００Ａを、また、第２収容部６０２に第２の電池連結構造体５００Ｂがそれぞれ収容される。
　第１収容部６０１に収容される第１の電池連結構造体の扁平状電池の載置面の方向は、矢印５１０Ｘ、５１０Ｙで示すように、第１収容部６０１の底面６０１Ｕに対して水平方向である。一方、第２の電池連結構造体の扁平状電池の載置面の方向は、矢印５１２Ｘ、５１２Ｙで示すように、第２収容部６０２の底面６０２Ｕに対して略直交している。第１収容部、第２収容部はそれぞれ平行であるので、第１、および第２電池連結構造体のそれぞれの扁平状電池の載置面は略直交する。
　また、電池パックを自転車に装着した場合には、下方に位置する第２収容部６０２には、電池連結構造体の外形線で構成される略直方体の最も短い間隔の面、すなわちこの図では、電池連結構造体の扁平状電池の載置面と直交する面を第２収容部６０２の底面６０２Ｕに対して平行に配置する。
　一方、第１収容部６０１Ｕの底面に対しては、電池連結構造体の扁平状電池の載置面を平行に配置して、第１の電池連結構造体および第２電池連結構造体の扁平状電池の扁平状電池の載置面を直交するように配置して、同一の形状および構造の電池連結構造体を、厚みが厚い第１収容部６０１と、厚みが薄い第２収容部６０２に装着する。
　また、緩衝部材を取り付けた第１の電池連結構造体５００Ａは、第１収容部６０１に対してクリアランスが正の方向ＣＰを第１収容部６０１の底面６０１Ｕに平行にして、クリアランスが負の方向ＣＭを第１収容部６０１の底面と垂直方向に配置して収容する。
　また、緩衝部材を取り付けた第２の電池連結構造体５００Ｂについても、第２収容部６０２に対してクリアランスが正の方向ＣＰを第１収容部６０１の底面６０１Ｕに平行にして、クリアランスが負の方向ＣＭを第２収容部６０２の底面６０２Ｕと垂直方向に配置して収容する。
　なお、クリアランスが正であるとは、収容部の大きさに対して、緩衝部材間の外面の距離が１．５ｍｍ～２ｍｍ小さいことを意味し、１．５ｍｍから２ｍｍの隙間が生じることを意味する。また、クリアランスが負であるとは、収容部の大きさに対して、緩衝部材間の外面の距離が３ｍｍ～４ｍｍ大きく、緩衝部材を押しつぶすことが必要であることを意味する。
　また、緩衝部材には、独立発泡気泡を有する発泡体を用いることができる。具体的には、耐候性、使用温度範囲の広さからクロロプレンゴムを主成分とするネオプレン（デュポン社）を発泡させたネオプレンスポンジが好適である。
　緩衝部材を取り付けた第１の電池連結構造体５００Ａと緩衝部材を取り付けた第２の電池連結構造体５００Ｂは、それぞれ保護回路基板７００と配線長が略等しいリード線によって結線されるので、配線を短くすることが可能となるとともに、保護回路基板とそれぞれの電池連結構造体との間のインピーダンスを等しくすることができる。
　その結果、二つの電池連結構造体を並列に接続した場合には電池のエネルギーを効率的に取り出すことが可能となる。
　本発明において、配線長が略等しいとは、両者の配線長が公差±３ｍｍであることを意味する。
　また、第１の電池連結構造体５００Ａ、第２の電池連結構造体５００Ｂと、第１収容部６０１に収容される第１の電池連結構造体の扁平状電池の載置面は第１収容部に対して水平方向である。一方、第２の電池連結構造体の扁平状電池の載置面は第２収容部に対して直交している。第１収容部、第２収容部はそれぞれ平行であるので、第１、および第２電池連結構造体のそれぞれの扁平状電池の載置面は、直交する。
　また、電池パックを自転車に装着した場合には、下方に位置する第２収容部６０２には、電池連結構造体の外形線で構成される略直方体の最も短い間隔の面、すなわちこの図では、電池連結構造体の扁平状電池の載置面と直交する面を第２収容部６０２の底面に対して平行に配置する。
　一方、第１収容部６０１の底面に対しては、電池連結構造体の扁平状電池の載置面を平行に配置して、第１の電池連結構造体および第２電池連結構造体の扁平状電池の扁平状電池の載置面を直交するように配置する。これによって、同一の形状および構造の電池連結構造体を、厚みが厚い第１収容部６０１と、厚みが薄い第２収容部６０２に装着することができる。
　電池パックを自転車に装着した使用時の形態において上部に位置する第１収容部６０１対しては、扁平状電池の引出タブの引出方向Ａは、第１収容部６０１のＡ側に向けて収容される。電池パックの使用状態において下部に位置する第２収容部６０１には、扁平状電池の引出タブの引出方向Ｂは、第１収容部６０２のＢ側に向けて収容される。
　その結果、第１収容部、第２収容部のいずれに収容された電池連結構造体にあっても、扁平状電池の引出タブの引出方向を電池パックの使用時の形態において水平面に対して略水平方向よりも上方へ向けて配置することが可能となる。
　図２５に示す工程において、第１ケース体６００と第２ケース体６６０とがネジ止めされることで、本発明に係る電池パックが完成する。
　この工程において、第１ケース体６００上に第２ケース体を載置して、緩衝部材を取り付けた電池連結構造体のクリアランスが負である方向を押圧してネジ止めすることで、振動、衝撃によって電池連結構造体が移動することはない本発明に係る電池パックが完成する。
　完成した電池パックを電動自転車に装着すると、電池連結構造体５００を囲む略直方体の最も短い間隔の面方向５２０を自転車の走行方向５２２に一致させた第一電池連結構造体５００をシートチューブの背面側に装着した電池パック内の下方に配置され、前記第一電池連結構造体の上方に他の電池連結体が配置した電動自転車が完成する。
　図２６は、本発明の電池パックを装着した電動自転車を説明する図である。
　電動自転車１は、フレーム２に、本発明の電池パック４を装着しており、電動自転車の駆動機構３に対して電力を供給している。
　電池パック４は、図２４で説明したように、同一形状の電池連結構造体を収容する、構造が異なる二つの収容部を有しており、図２４の第１収容部６０１に対応する厚みが厚い電池パック上部４１は、サドル５と後輪の間の空間に位置しているので、自転車乗車時には足等が接触することはない。
　また、図２４の第１収容部６０２に対応する電池連結構造体５００を囲む略直方体の最も短い間隔の面方向５２０を自転車の走行方向５２２と一致して電池パック下部４２に装着したので、シートチューブ６と後輪の間の空間に配置しても厚みが薄いのでペダル７を回転させてもペダルや足が接触することはなく、自転車の運転には影響を与えることはない。
　また、本発明の電池パック４は、路面からの振動、衝撃を受けるフレーム２に直接装着しているが、電池パック４内には、振動、衝撃の対策が施されているので、安定した作動が実現できる。
　本発明の電池パックは、振動、衝撃の対策が施されているので、振動等による影響を受けることがなく、また外形が異形の形状としたので、電動自転車に装着した場合には、運転操作時に障害とならない大容量の電池パックを装着した自転車を提供することができる。
また、装着した２個の電池連結構造体と電池の充放電時の電池の保護をする保護回路基板との配線長を等しくした場合には２個の電池連結構造体のインピーダンスが等しくなるので動作が安定する。また、電池連結構造体の直交する方向の面に取り付けた緩衝部材の外面間の距離の電池連結構造体の収容部に対するクリアランスを、一方は正とし、他方は負としたので、前記電池連結構造体の収容を容易に行うとともに、他方のケース体を押圧した状態で固着するするのことで、振動、衝撃に対してもより安定している。また、複数個の水抜き穴を設けているので，内部に浸入した水、結露で生じた水を速やかに外部へ放出することができるので、信頼性が大きな電池パックを提供することができる。
１・・・電動自転車、２・・・フレーム、３・・・駆動機構、４・・・電池パック、４１・・・電池パック上部、４２・・・電池パック下部、５・・・サドル、６・・・シートチューブ、７・・・ペダル、１００・・・単位電池、１１０・・・単位電池本体部、１１１・・・上端部、１１２・・・下端部、１２０・・・正極引出タブ、１２５・・・タブ部材、１２７・・・穴、１３０・・・負極引出タブ、１３７・・・穴、２００・・・ホルダ部材、２０３・・・引出タブ案内リブ、２１０・・・第１面、２１１・・・第１列、２１２・・・第２列、２１３・・・引出タブ引回部、２１４・・・引出タブ引回凹部、２１５・・・引出タブ挿通穴、２２０・・・引出タブガイド突状部、２２１・・・頂部、２２２・・・テーパー側面、２５０・・・第２面、２５５・・・ナット収容部、２５６・・・ナット、２５７・・・引出タブ接続ボルト、２６０・・・仕切り片、２６３・・・位置合わせ用突起部、２７０・・・ネジ穴、２７１・・・基板固着ネジ、３００・・・基板、３１４・・・引出タブ引回切欠部、３１５・・・引出タブ引出穴、３１６・・・引出タブ・仕切り片引出穴、３１７・・・仕切り片引出穴、３２０ａ、３２０ｂ、３２０ｃ・・・薄膜電極部、３２１・・・正極端子用電極座金、３２２・・・負極端子用電極座金、３２５・・・引出タブ接続ネジ穴、３２８・・・位置合わせ穴、３２９・・・基板固着ネジ穴、３３１、３３２・・・端子部材、３４０・・・コネクタ、４００・・・電池保護部材、４１０・・・第一の板状部、４２０・・・切欠部、４２１・・・第１切欠部、４２２・・・第２切欠部、４２３・・・第３切欠部、４４０・・・第二の板状部、４５０・・・電池保護部材ブロック、４６０・・・両面接着テープ、５００・・・電池連結構造体、５０４・・・第４緩衝部材（厚）、５０５・・・第５緩衝部材（薄）、５１０Ｘ、５１０Ｙ、５１２Ｘ、５１２Ｙ・・・矢印、５２０・・・間隔の最も短い面方向、５２２・・・走行方向、６００・・・第１ケース体、６０１・・・第１収容部、６０１Ｕ・・・底面、６０２・・・第２収容部、６０２Ｕ・・・底面、６０３・・・回路収容部、６１１・・・放電端子取付凹部、６１２・・・充電端子取付凹部、６１３・・・放電端子、６１４・・・充電端子、６２１・・・第１緩衝部材、６２２・・・第２緩衝部材、６６０・・・第２ケース体、６６１・・・第１収容部、６６２・・・第２収容部、６６３・・・第３緩衝部材、６７３・・・回路収容部、７００・・・保護回路基板

Claims (9)

  1. 　複数個の扁平状電池を載置した電池連結構造体と、
    　前記電池連結構造体の外面の直交する二方向に配置された緩衝部材であって、
    　前記の一方向の緩衝材の外面間のクリアランスが正で、他方向の緩衝部材の外面間のクリアランスが負である前記電池連結構造体の収容部を有することを特徴とする電池パック。
  2. 　前記電池連結構造体が、第一の板状部と、前記第一の板状部の幅方向の両端部に一体に結合し、前記第一の板状部の両面に対して略垂直方向に延びる第二の板状部とを有した電池保護部材を備え、
    　前記第一の板状部に前記扁平状電池を載置したものであることを特徴とする請求項１記載の電池パック。
  3. 　前記クリアランスが正の方向が、前記収容部の底面と平行な方向であることを特徴とする請求項１または２記載の電池パック。
  4. 　扁平状電池の載置面が前記第一の板状部の両面に形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の電池パック。
  5. 　前記扁平状電池の平板面が前記第一の板状部に積層されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１記載の記載の電池パック。
  6. 　前記扁平状電池がフィルム外装電池であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１のいずれか１項記載の記載の電池パック。
  7. 　前記保護部材の第一の板状部の長手方向に前記扁平状電池の引出タブが取り出されたものであることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項記載の記載の電池パック。
  8. 　前記扁平状電池に両面接着テープの一方の接着面を接着して、前記第一の板状部または隣接する扁平状電池面に接着したものであることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項記載の記載の電池パック。
  9. 　請求項１から８のいずれか１項記載の電池パックを備えたことを特徴とする電動自転車。
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