WO2024062771A1

WO2024062771A1 - 電池パック

Info

Publication number: WO2024062771A1
Application number: PCT/JP2023/027911
Authority: WO
Inventors: 尚苗村
Original assignee: パナソニックエナジー株式会社
Priority date: 2022-09-20
Filing date: 2023-07-31
Publication date: 2024-03-28

Abstract

電池ホルダに収納される円筒型電池が振動や衝撃等で回転するのを有効に防止しながら定位置に保持して、円筒型電池の回転に起因する弊害を有効に防止する。電池パックは、円筒型電池１と、円筒型電池１を定位置に配置する電池ホルダ２とを備える。電池ホルダ２は、円筒型電池１を内側に収納して、円筒型電池１の外周面１２を被覆する保持筒部２０を備え、保持筒部２０は、収納された円筒型電池１の外周面１２を外部に表出させる表出窓８が開口されており、表出窓８から表出する円筒型電池１の表出部分を、接着部材５を介して電池ホルダ２に固定している。

Description

電池パック

　本開示は、円筒型電池を電池ホルダに収納してなる電池パックに関する。

　充放電できる二次電池を備える電池パックとして、円筒型の二次電池を複数備える電池パックが開発されている。この電池パックは、複数の円筒型電池を直列に接続して出力電圧を高くでき、また並列に接続して充放電の電流を大きくできる。この電池パックは、複数の円筒型電池を所定の配列で接続するために、電池ホルダに収納している。電池ホルダは、円筒型電池を収納するための円柱状の電池収納部を有する形状に成型されて、この電池収納部に円筒型電池を収納することで複数の円筒型電池を所定の配列で収納している。また、電池ホルダに収納される複数の円筒型電池は、両端の端面電極を電池ホルダに設けた電極窓から露出させている。複数の円筒型電池は、電池ホルダから露出する端面電極がリード板で接続されて直列または並列に接続される。

　このように、電池ホルダに円筒型電池を収納してなる電池パックは、その使用用途によって、振動や落下等により円筒型電池が電池ホルダ内で回転しようとする負荷がかかることがある。この場合、円筒型電池の端面電極とリード板との接続部分に負荷が集中し、接続不良等の弊害が生じることがある。例えば、端面電極にリード板を溶接等により固定している電池パックにおいては、端面電極とリード板との接続部分の近傍でリード板が部分的に切断されて接続不良が生じることがある。このような接続不良は、電池パックを正常に使用できなくなるばかりでなく、発熱等の弊害をおこす可能性が有り、決して好ましい状態とは言えない。

　このような問題点を解決するために、円筒型電池の回転を防止する電池パックが提案されている。（特許文献１参照）

特開２０１９－０８３０８７号公報

　この公報に記載される電池パックは、充放電できる円筒型電池と、円筒型電池を定位置に配置する電池ホルダとを備えており、電池ホルダは、円筒型電池の外周面を被覆する周壁と円筒型電池の端面と対向する端面プレートとを有し、周壁と端面プレートで円筒型電池を収納する電池収納部を設けている。さらに、電池ホルダは、電池収納部の端部であって、端面プレートの内側面と周壁の内周面との境界部に、電池収納部に収納される円筒型電池の端部コーナー部を部分的に押圧する傾斜凸部を備えている。この傾斜凸部は、周壁の内周面からの突出量が端面プレートに向かって次第に大きくなる形状としている。

　以上の電池パックは、円筒型電池を電池ホルダの電池収納部に収納する状態で、端面プレートの内側面と周壁の内周面との境界部に設けた傾斜凸部によって円筒型電池の端面コーナー部を部分的に押圧することで、円筒型電池を電池収納部の定位置に保持して円筒型電池の回転を有効に防止できる特長がある。また、この電池パックは、傾斜凸部を周壁の内周面からの突出量が端面プレートに向かって次第に大きくなる形状としているので、円筒型電池の軸方向への移動も確実に防止できる特長がある。

　ただ、以上のように、電池収納部の内側に傾斜凸部を設けて、この傾斜凸部に円筒型電池の端部を押圧させて位置決めする構造は、傾斜凸部の突出量の調整が難しい問題点がある。それは、円筒型電池の外形や電池ホルダの電池収納部の内形には製造誤差があるため、これらの誤差を考慮して傾斜凸部の形状や突出量を調整する必要があるからである。傾斜凸部の突出量が小さすぎると、円筒型電池を確実に非回転状態に保持できず、反対に傾斜凸部の突出量が大きすぎると、円筒型電池を速やかに電池収納部の定位置に挿入するのが難しくなる。また、電池ホルダを成形するための金型も複雑になり、製造コストが高くなる問題点もある。さらに、樹脂で成形される傾斜凸部は、経時的に劣化するので、長期間わたって安定して円筒型電池を回転しないように保持するのが難しい問題点もある。

　本発明は、以上の欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の目的の一は、電池ホルダに収納される円筒型電池が振動や衝撃等で回転するのを有効に防止しながら定位置に保持して、円筒型電池の回転に起因する弊害を有効に防止できる電池パックを提供することにある。

　本発明のある態様に係る電池パックは、円筒型電池と、円筒型電池を定位置に配置する電池ホルダとを備える。電池ホルダは、円筒型電池を内側に収納して、円筒型電池の外周面を被覆する保持筒部を備え、保持筒部は、収納された円筒型電池の外周面を外部に表出させる表出窓が開口されており、表出窓から表出する円筒型電池の表出部分を、接着部材を介して電池ホルダに固定している。

　本発明の電池パックによれば、電池ホルダに収納される円筒型電池が振動や衝撃等で回転するのを有効に防止して、円筒型電池の回転に起因する弊害を有効に防止できる特長がある。

本発明の一実施形態に係る電池パックを示す外観斜視図である。図１の電池パックの製造工程を示す斜視図である。図２の電池パックの電池組立の分解斜視図である。図３の電池組立の電池ホルダを分解した分解斜視図である。図２に示す電池組立の側面図である。図２に示す電池組立のＶＩ－ＶＩ線断面図である。図２に示す電池組立のＶＩＩ－ＶＩＩ線断面図である。表出窓を設けた保持筒部の拡大断面斜視図である。図６に示す表出窓の拡大断面図である。図４に示す表出窓の拡大正面図である。表出窓に接着テープを配置する他の一例を示す拡大断面図である。表出窓に接着剤を配置する一例を示す拡大断面図である。

　本発明の一実施形態にかかる電池パックは、円筒型電池と、円筒型電池を定位置に配置する電池ホルダとを備える電池パックであって、電池ホルダは、円筒型電池を内側に収納して、円筒型電池の外周面を被覆する保持筒部を備え、保持筒部は、収納された円筒型電池の外周面を外部に表出させる表出窓が開口されており、表出窓から表出する円筒型電池の表出部分を、接着部材を介して電池ホルダに固定している。

　以上の電池パックによると、電池ホルダの保持筒部に収納される円筒型電池の外周面を、保持筒部に設けた表出窓から外部に表出させると共に、表出部分を接着部材を介して電池ホルダに固定するので、保持筒部と円筒型電池とのクリアランスを十分に確保して製造や組み立てを簡単にしながら、円筒型電池を確実に電池ホルダに固定して、円筒型電池が保持筒部の内部で回転する弊害を確実に防止できる。このように円筒型電池の回転が阻止される電池パックは、円筒型電池の回転に起因する接触不良等の弊害を有効に防止できる特長がある。

　本発明の他の形態に係る電池パックは、円筒型電池を複数備えると共に、電池ホルダは、複数の円筒型電池を互いに平行な姿勢で収納する複数の保持筒部を備えており、複数の保持筒部が、互いに隣接する円筒型電池の間に配置される区画壁部と、電池ホルダの外側面を形成する周壁部とを備え、周壁部に表出窓を開口して設けている。

　以上の電池パックによると、複数の保持筒部に円筒型電池を収納しながら、電池ホルダの外側面を形成する周壁部に設けた表出窓から各円筒型電池の外周面を表出させて、全ての円筒型電池を接着部材を介して電池ホルダに固定できる。

　本発明の他の形態に係る電池パックは、さらに、電池ホルダで定位置に配置してなる複数の円筒型電池を電気接続するリード板を備えており、円筒型電池は両端に端面電極を備え、電池ホルダは、円筒型電池の端面電極と対向する端面プレート部を備えると共に、端面プレート部には端面電極を表出させる電極窓を設けており、電極窓から露出する端面電極にリード板を連結して、複数の円筒型電池を直列及び／又は並列に接続している。

　以上の電池パックによると、電池ホルダで定位置に保持された複数の円筒型電池の端面電極をリード板で接続する構造としながら、電池ホルダ内での円筒型電池の回転を防止することで端面電極とリード板との接続部分の損傷を防止して安定した通電状態を維持できる。

　本発明の他の形態に係る電池パックは、電池ホルダが、保持筒部の端部に位置して表出窓を備えている。

　以上の電池パックによると、電池ホルダの保持筒部の端部に表出窓を設けているので、円筒型電池の端部を電池ホルダに固定できる。このため、リード板が接続される端面電極に近い部分を確実に電池ホルダに固定して、端面電極とリード板との接続不良を効果的に防止できる。

　本発明の他の形態に係る電池パックは、接着部材が接着テープで、接着テープの接着面を表出窓から表出する円筒型電池の表出部分と表出窓の開口縁部とに接着している。

　以上の電池パックによると、接着テープを使用して簡単かつ容易に、しかも短時間で円筒型電池の表出部分を電池ホルダに固定できる。

　本発明の他の形態に係る電池パックは、表出窓が、保持筒部の母線方向に切断された一対の第一開口縁と、第一開口縁と交差する方向に切断された一対の第二開口縁とで形成されてなる正面視矩形状であって、接着テープが接着される開口縁部を、一対の第一開口縁に沿って切断された保持筒部の切断面としている。

　以上の電池パックによると、保持筒部に開口される表出窓を一対の第一開口縁と一対の第二開口縁からなる正面視矩形状とすると共に、接着テープが接着される開口縁部を、母線方向に延びる第一開口縁に沿って切断された保持筒部の切断面とするので、円筒型電池の回転方向に設けた第一開口縁の開口縁部に対して表出窓から表出する表出部分を接着テープで固定することで円筒型電池の回転をより効果的に阻止できる特長がある。

　本発明の他の形態に係る電池パックは、表出窓の両側に形成される切断面が、保持筒部の横断面視において表出窓から表出する円筒型電池の外周面の中央部における接線方向に延びる平面状としている。

　以上の電池パックによると、表出窓の両側に形成される切断面を表出窓から表出する円筒型電池の外周面の中央部における接線方向に延びる平面状とするので、これらの切断面に跨がって接着される接着テープの中間部を切断面の間において円筒型電池の外周面に接着して、円筒型電池を確実に電池ホルダに固定できる。とくに、表出窓の両側に形成される切断面を外周面の接線方向に延びる平面状とすることで、接着テープを張った状態で定位置に貼付できるので、接着テープの位置決めを簡単にしながら、簡単かつ容易に円筒型電池を固定できる。

　本発明の他の形態に係る電池パックは、切断面が、円筒型電池の中心軸と第一開口縁を含む平面に対して傾斜する傾斜面または湾曲面であって、表出窓から表出する円筒型電池の外周面となす角を鈍角としている。

　以上の電池パックによると、接着テープが接着される切断面を、円筒型電池の中心軸と第一開口縁を含む平面に対して傾斜する傾斜面または湾曲面として、表出窓から表出する円筒型電池の外周面となす角を鈍角とするので、保持筒部の切断面をより広くして接着テープを表出窓の開口縁部に確実に接着でき、円筒型電池をより強い接着力で電池ホルダに固定できる。

　本発明の他の形態に係る電池パックは、電池ホルダが、複数の保持筒部に開口された表出窓を正面視直線上に配置しており、接着部材が接着テープであって、接着テープが複数の表出窓に跨がって付着されて、複数の円筒型電池を電池ホルダに固定している。

　以上の電池パックによると、１枚の接着テープを複数の表出窓に跨がって付着することで、複数の円筒型電池を同時に電池ホルダに固定できるので、複数の円筒型電池を効率よく電池ホルダに固定して製造時間を短縮できる。

　本発明の他の形態に係る電池パックは、接着部材を接着剤としている。

　以上の電池パックによると、保持筒部に設けた表出窓から表出する外周面に対して接着剤を簡単かつ容易に、しかも正確な位置に供給しながら円筒型電池を電池ホルダに固定できる。

　本発明の他の形態に係る電池パックは、表出窓が、保持筒部の母線方向に切断された一対の第一開口縁と、第一開口縁と交差する方向に切断された一対の第二開口縁とで形成されてなる正面視矩形状であって、少なくとも一対の第一開口縁と円筒型電池の外周面との境界部分に接着剤を塗布している。

　以上の電池パックによると、保持筒部に開口される表出窓を一対の第一開口縁と一対の第二開口縁からなる正面視矩形状とすると共に、少なくとも一対の第一開口縁と円筒型電池の外周面との境界部分に接着剤を塗布するので、円筒型電池の回転方向に設けた第一開口縁を円筒型電池の外周面に固定して、円筒型電池の回転をより効果的に阻止できる特長がある。

　以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための例示であって、本発明は以下のものに特定されない。また、本明細書は請求の範囲に示される部材を、実施形態の部材に特定するものでは決してない。特に実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一若しくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。

　本発明の電池パックは、スピーカー、電動クリーナー、電動工具などの電気機器用の電源として、あるいは据え置き型の蓄電用途でサーバーのバックアップ用電源や家庭用、事業所用、工場用の電源装置として、さらにはアシスト自転車の駆動用電力源や電動スクータ、電動カート、あるいはハイブリッド車や電気自動車などの車両の駆動用電源等に利用できる。以下、本発明の一実施形態として、ワイヤレススピーカー用の電源として用いる電池パックについて説明する。

［実施形態１］
　本発明の実施形態１に係る電池パック１００を図１ないし図１０に示す。図１は電池パックの外観斜視図を、図２は図１の電池パックの製造工程を示す斜視図を、図３は図２の電池組立のリード板を外した分解斜視図を、図４は図３の電池組立の電池ホルダを分解した分解斜視図を、図５は図２に示す電池組立の側面図を、図６は図２に示す電池組立のＶＩ－ＶＩ線断面図を、図７は図２に示す電池組立のＶＩＩ－ＶＩＩ線断面図をそれぞれ示している。

　これらの図に示す電池パック１００は、円筒型電池１と、円筒型電池１を定位置に配置する電池ホルダ２とを備えている。電池ホルダ２は、円筒型電池１を内側に収納して、円筒型電池１の外周面１２を被覆する保持筒部２０を備え、保持筒部２０は、収納された円筒型電池１の外周面１２を外部に表出させる表出窓８が開口されてなり、表出窓８から表出する円筒型電池１の表出部分を接着部材５を介して電池ホルダ２に固定している。以下、本発明の実施形態１に係る電池パックとして、複数の円筒型電池１を備える電池パック１００について説明する。図に示す電池パック１００は、円筒型電池１を複数備えており、電池ホルダ２は、複数の円筒型電池１を互いに平行な姿勢で収納する複数の保持筒部２０を備えている。さらに、図に示す電池パック１００は、電池ホルダ３で定位置に配置してなる複数の円筒型電池１を電気接続するリード板３を備えている。

（電池組立１０）
　図１ないし図７に示す電池パック１００は、複数の円筒型電池１を電池ホルダ２の複数の保持筒部２０に収納して定位置に配置すると共に、電池ホルダ２の両端面にリード板３を固定し、さらに、電池ホルダ２の上部に回路基板４を配置して電池組立１０とし、電池組立１０の上面を絶縁部材６で被覆して、表面を外装シート８で被覆している。

（円筒型電池１）
　各円筒型電池１は、その外装缶を円筒形とする円筒型の電池セルである。円筒型電池１は、一例として、金属製で円筒型の外装缶に電極体を収納し、電解液を充填して、外装缶の開口部を封口板で気密に閉塞したものが使用できる。円筒型電池１は、長手方向の両端に端面電極１１を設けている。円筒型電池１は、両端面である外装缶の底面と、封口板の中央部に設けた電極を正負の電極としている。図の円筒型電池１は、第一電極１１Ａを、封口板の中央部に配置する凸部電極で構成しており、他方の端面電極１１は第二電極１１Ｂとして外装缶の底面電極で構成している。

　このような円筒型電池１には、エネルギー効率の高い非水電解液二次電池、例えばリチウムイオン二次電池が好適に利用できる。ただ、本発明の電池パックは、円筒型電池をリチウムイオン二次電池には特定しない。円筒型電池には、充電できるすべての電池、例えばニッケル水素電池やニッカド電池等も使用できる。

（電池ホルダ２）
　電池ホルダ２は、複数の円筒型電池１を定位置に保持している。電池ホルダ２は、円筒型電池１を内側に収納して、円筒型電池１の外周面１２を被覆する保持筒部２０を備えている。図の電池ホルダ２は、複数の円筒型電池１を互いに平行な姿勢で収納する複数の保持筒部２０を備えている。図の電池ホルダ２は、複数の円筒型電池１を長手方向に互いに平行な姿勢とし、かつ、両端の端面電極１１を同一平面に配置する姿勢で保持している。電池ホルダ２は、複数の保持筒部２０を連結してなる形状に樹脂で成形している。電池ホルダ２は、好ましくは、絶縁性、耐熱性に優れた材質で構成され、例えばポリカーボネートやＡＢＳ等の樹脂製とする。

　図の電池ホルダ２は、外形を箱形としており、複数の円筒型電池１を多段多列に配置している。複数の円筒型電池１を多段多列に収納する電池ホルダ２は、複数の保持筒部２０を多段多列に連結してなる形状に成形している。複数の保持筒部２０は、互いに隣接して収納される円筒型電池１の間に配置される区画壁部２３と、電池ホルダ２の外側面を形成する周壁部２２とを備えている。本発明の電池パック１００は、電池ホルダ２を構成する各保持筒部２０が、収納される円筒型電池１の外周面１２の一部を外部に表出させる表出窓８を備えており、この表出窓８から外部に表出する表出部分を接着部材５を介して電池ホルダ２に固定することで、保持筒部２０に収納される円筒型電池１が電池ホルダ２内で回転するのを防ぐことを特徴としている。したがって、電池ホルダ２を構成する各々の保持筒部２０は、円筒型電池１を部分的に表出させる表出窓８を開口している。図に示すように、複数の円筒型電池１を多段多列に収納する電池ホルダ２は、互いに隣接する円筒型電池１の間には区画壁部２３を設けて、電池ホルダ２の外側面を形成する領域に周壁部２２を設けている。したがって、電池ホルダ２は、各々の保持筒部２０の周壁部２２に表出窓８を開口して設けている。図３に示すように電池ホルダ２は、外形を箱形とする電池ホルダ２の第一面２Ａと第三面２Ｃに円筒型電池１の端面電極１１を配置しており、第二面２Ｂと第四面２Ｄに円筒型電池１を部分的に表出させる表出窓８を開口して設けている。

　図４及び図６の電池ホルダ２は、８個の保持筒部２０を平行姿勢で４段２列に連結する形状であって、保持筒部２０の内側を円筒型電池１の外形にほぼ等しくして電池収納部２１としている。図の電池ホルダ２は、８本の円筒型電池１を４段２列に配置して、図において上下左右に並べた姿勢となるように保持している。図の電池ホルダ２は、８本の円筒型電池１を正面視において左右対称の姿勢となるようにマトリックス状に配置している。この構造は、円筒型電池１が複数段に配置される電池ホルダ２を安定した起立姿勢に保持できる特長がある。円筒型電池１の本数や配列は、この構成に限定されず、７本以下、あるいは９本以上の円筒型電池１を備える構造としてもよい。またマトリックス状に配置する他、各段で交互になるように千鳥状に配置してもよい。図に示す電池パック１００は、８本の円筒型電池１を水平方向に２列に並べて上下方向に４段に重ねる配列としているが、電池パックは複数の円筒型電池の配列や電池パックの設置姿勢を特定するものではない。

　ただ、本発明の電池パック１００においては、電池ホルダ２に収納される全ての円筒型電池１の外周面１２の一部を外部に表出させるように配置することから、上下方向に３段以上に重ねる場合には水平方向を２列以下とし、また水平方向に３列以上に並べる場合には上下方向を２段以下とする。すなわち、左右方向又は上下方向に並ぶ円筒型電池１の数が２本以下となるようにすることで、全ての保持筒部２０に周壁部２２を設けて、周壁部２２に表出窓８を開口することができる。図３に示す電池パック１００は、リード板３が配置される電池ホルダ２の第一面２Ａと第三面２Ｃを前後方向に配置して、表出窓８を設けた第二面２Ｂと第四面２Ｄを左右方向に配置する姿勢としている。ただ、電池パックは、リード板３が配置される電池ホルダ２の第一面２Ａと第三面２Ｃを上下方向に配置して上下面とすることも、表出窓８を設けた電池ホルダ２の第二面２Ｂと第四面２Ｄを上下方向に配置して上下面とすることもできる。また、図に示す電池ホルダは、円筒型電池１が複数段に配置される電池ホルダ２の第二面２Ｂと第四面２Ｄに表出窓８を設けているが、表出窓は、第五面や第六面に設けることもできる。

　図４の電池ホルダ２は、円筒型電池１の長手方向において、第一ホルダ２Ｘと第二ホルダ２Ｙに分割している。図の電池ホルダ２は、分割された保持筒部２０の一端に端面プレート部２６を一体的に成形してなる第一ホルダ２Ｘと第二ホルダ２Ｙを開口部で互いに連結して内部に円筒型電池１を収納する電池収納部２１を設けている。この電池ホルダ２は、細長い円筒型電池１をスムーズに挿入できる。第一ホルダ２Ｘと第二ホルダ２Ｙは、樹脂成形して別々に製作されて、円筒型電池１を挿入して互いに連結される。第一ホルダ２Ｘと第二ホルダ２Ｙは、円筒形の円筒型電池１を挿入して定位置に配置するために、円柱状の電池収納部２１を設けている。電池収納部２１の内形は、円筒型電池１の外形にほぼ等しく、正確には円筒型電池１をスムーズに挿入して定位置に配置できるように僅かに大きくしている。この構造の第一ホルダ２Ｘと第二ホルダ２Ｙは、円筒型電池１の両端部を挿入する状態で、円筒型電池１を介して互いに定位置に連結される。さらに、第一ホルダ２Ｘと第二ホルダ２Ｙは、係止構造で連結される。図４の第二ホルダ２Ｙは、保持筒部３３の外側に軸方向に延びる係止フック２７を一体成形して設けており、第一ホルダ２Ｘは、係止フック２７を案内する係止部２８を対向位置に設けている。この第一ホルダ２Ｘと第二ホルダ２Ｙは、係止フック２７を係止部２８に連結して互いに外れないように連結される。

　以上の電池ホルダ２は、保持筒部の中間部において第一ホルダ２Ｘと第二ホルダ２Ｙに分割する構造とするが、電池ホルダは、図示しないが、円筒型電池のほぼ全体を収納する保持筒部の一端に端面プレート部を一体成形した本体部と、保持筒部の他端の開口部に配置される端面プレート部を備える蓋体からなる２部材で構成することもできる。あるいは、電池ホルダは、円筒型電池のほぼ全体を収納する両端開口の保持筒部からなる本体部と、この本体部の両端開口部に配置される端面プレート部を備える一対の蓋体からなる３部材で構成することもできる。

　図４と図６に示す電池組立１０は、隣接する円筒型電池１の間に配置される区画壁部２３の内部に非溶融プレート１３を配置している。非溶融プレート１３は、異常発熱した円筒型電池１の温度で変形しないプレートで、好ましくはマイカプレート等の無機プレートが使用される。図の電池ホルダ２は、円筒型電池１を４段２列に配置するので、上下左右に配置している８個の円筒型電池１の間には、十字状の区画壁部２３を上下に設けている。区画壁部２３は、内部に非溶融プレート１３を挿入する挿入隙間１４を設けている。この電池ブロック１０は、何れかの円筒型電池１が熱暴走して異常発熱する状態で、隣の円筒型電池１に熱暴走が誘発されるのを防止できる。

　さらに、電池ホルダ２は、円筒型電池１の端面電極１１と対向する端面プレート部２６に、端面電極１１を表出させてリード板３を接続するための接続窓２４を開口して設けている。凸部電極である第一電極１１Ａを案内する接続窓２４は、凸部電極の外形よりも大きく、凸部電極を内側に挿入できる大きさとしている。この接続窓２４は、凸部電極を内側に配置して、リード板３に溶接できるので、接続窓２４から表出する第一電極１１Ａとの段差を低くして、リード板３を第一電極１１Ａに溶接できる。外装缶の底面である第二電極１１Ｂとの対向位置に配置される接続窓２４は、第二電極１１Ｂにリード板３の溶接部３３を案内できる大きさに開口される。

　さらに電池ホルダ２は、上部に、回路基板４を収納する収納領域２５を設けている。図３に示す電池ホルダ２は、前後左右の周壁を上面から突出させており、４辺の周壁の内側に凹部を設けて回路基板４の収納領域２５としている。図６の電池ホルダ２は、収納領域２５の底面との間に隙間を設けて回路基板４を配置している。図３の回路基板４は、外周の形状を収納領域２５の内周に嵌合する外形として定位置に配置している。ただ、電池ホルダは、回路基板の設置領域においてネジ止め等により直接固定し、あるいは回路基板を保持する基板ホルダを別途設けてもよい。

（表出窓８）
　表出窓８は、図３～図１０に示すように、保持筒部２０の周壁部２２に設けられて、電池収納部２１に収納された円筒型電池１の外周面１２の一部を表出させる。図１０に示す表出窓８は、保持筒部２０の母線方向に切断された一対の第一開口縁８Ａと、第一開口縁８Ａと交差する方向に切断された一対の第二開口縁８Ｂとで形成されてなる正面視矩形状としている。さらに、図８～図１０に示す表出窓８は、一対の第一開口縁８Ａに沿って切断された保持筒部２０の切断面２９を開口縁部に設けている。図９に示す電池ホルダ２は、切断面２９の面積が広くなるように、円筒型電池１の半径方向に対して傾斜する方向に保持筒部２０を切断して切断面２９を設けている。図９に示す電池ホルダ２は、表出窓８の両側に形成される一対の切断面２９を、保持筒部２０の横断面視において表出窓８から表出する円筒型電池１の外周面１２の中央部における接線方向に延びる平面状としている。

　以上のように、表出窓８の両側に形成される切断面２９は、詳細には後述するが、接着部材５として使用される接着テープ５Ａを接着するのに適している。とくに、表出窓８の開口縁であって、保持筒部２０の母線方向に延びる第一開口縁８Ａに沿って形成される切断面２９に接着テープ５Ａを接着して、円筒型電池１の表出部分を電池ホルダ２に固定するのに適している。それは、図９の矢印Ａで示すように、保持筒部２０の内側で円筒型電池１が回転しようとする方向に位置して表出窓８の両側に設けられた切断面２９に接着テープ５Ａを接着して円筒型電池１を電池ホルダ２に固定できるからである。この構造は、接着テープ５Ａを貼付する際に、両側の切断面２９に跨がって接着テープ５Ａを接着することで、円筒型電池１の外周面１２に接着された接着テープ５Ａの両側を切断面２９に接着して円筒型電池１を確実に電池ホルダ２に固定できる。とくに、接着テープ５Ａを張った状態で表出窓８の定位置に貼付できるので、接着テープ５Ａの位置決めを簡単にしながら、簡単かつ容易に円筒型電池１を固定できる。

　以上のように、表出窓８の両側に外周面１２の接線方向に延びる一対の切断面２９を設ける構造は、一対の第一開口縁８Ａの間隔である開口幅（Ｈ）を狭くしながら、円筒型電池１の表出部分を接着テープ５Ａを介して確実に電池ホルダ２に固定できる特長がある。ただ、表出窓８は、図１１に示すように、一対の第一開口縁８Ａの間隔である開口幅（Ｈ）をより広くして円筒型電池１の表出部分を外側方向に突出させる構造とすることもできる。図１１に示す電池ホルダ２は、表出窓８の両側に設ける切断面２を、円筒型電池１の中心軸Ｏと第一開口縁８Ａを含む平面Ｐに対して傾斜する傾斜面であって、表出窓８から表出する円筒型電池１の外周面１２となす角αを鈍角としている。この構造の電池ホルダ２は、表出窓８から表出する円筒型電池１の表出部分を広くして、接着テープ５Ａをより広い面積で接着できる特長がある。以上の電池ホルダ２は、保持筒部８の切断面２９を平面状とするが、切断面は湾曲面とすることもできる。このように、保持筒部２０の切断面２９を傾斜面もしくは湾曲面とする構造は、面積を広くして接着テープ５Ａより広い面積で確実に接着できる特長がある。

　図１０に示すように正面視を矩形状とする表出窓８は、一対の第一開口縁８Ａの間隔である開口幅（Ｈ）と、一対の第二開口縁８Ｂの間隔である開口長さ（Ｌ）とを、使用する接着テープ５Ａの幅や接着力に応じて種々に変更できる。一対の第一開口縁８Ａの間隔である開口幅（Ｈ）は、例えば、収納する円筒型電池１の半径（ｒ）の０．３～１．０倍とし、一対の第二開口縁８Ｂの間隔である開口長さ（Ｌ）は、例えば、接着テープ５Ａの横幅（Ｗ）の１～１．５倍であって、８ｍｍ～２０ｍｍとすることができる。

　図３～図５に示す電池ホルダ２は、円筒型電池１の長手方向の両端部に対向する位置であって、保持筒部２０の端部に位置して表出窓８を設けている。この構造は、円筒型電池の端部であって、リード板３が接続される端面電極１１に近い部分を確実に電池ホルダ２に固定して、端面電極１１とリード板３との接続不良を効果的に防止できる特長がある。ただ、表出窓は、円筒型電池の中央部に対向して、保持筒部の中間部分に設けることもできる。

　さらに、図３～図５に示す電池ホルダ２は、複数の保持筒部２０に開口された表出窓８を正面視において直線上に配置しており、複数の表出窓８に跨がって貼付される１枚の接着テープ５Ａを介して複数の円筒型電池１を電池ホルダ２に固定している。この構造によると、１枚の接着テープ５Ａを複数の表出窓８に跨がって付着することで、複数の円筒型電池１を効率よく電池ホルダ２に固定して製造時間を短縮できる。ただ、１枚の接着テープ５Ａを１つの表出窓８に付着して１本の円筒型電池１を固定してもよい。

　さらに、図３～図５に示す電池ホルダ２は、保持筒部２０に挿入される円筒型電池１の一方の端部に対向して、すなわち、図においては第二ホルダ２Ｙの端部にのみ表出窓８を設けている。ただ、電池ホルダは、図示しないが、保持筒部に挿入される円筒型電池の両方の端部に対向して、すなわち、第一ホルダと第二ホルダの端部に各々表出窓を設けることもできる。この構造は、円筒型電池の両端部を電池ホルダに固定できるので、円筒型電池の回転をさらに効果的に防止できる

（接着部材５）
　接着部材５は、保持筒部２０の表出窓８から表出する円筒型電池１の表出部分を電池ホルダ２に固定して円筒型電池１が保持筒部２０の内部で回転するのを防止する。このような接着部材５として、接着テープ５Ａや接着剤５Ｂが使用できる。

　接着テープ５Ａは、帯状のシート材の片側面に接着層や粘着層を設けたものが使用できる。接着テープ５Ａは、片側面に設けた接着層や粘着層を接着面として表出窓８から表出する円筒型電池１の表出部分に接着すると共に、表出部分に隣接する開口縁部にも接着面を接着させて、円筒型電池１を電池ホルダ２に固定する。したがって、接着テープ５Ａは、表出窓８から表出する円筒型電池１の表出部分と表出窓８の開口縁部とに接着して電池ホルダ２に固定される。

　接着剤５Ｂである接着部材５には、たとえば、液状ないしゲル状のものや固形のものも使用できる。接着剤５Ｂには、好ましくは、短時間で硬化して優れた接着力を示すものが使用される。このような接着剤として、例えば、エポキシ系やアクリル系のものが使用できる。このように、接着部材５を接着剤５Ｂとする場合、例えば図１２に示すように、表出窓８の開口縁を円筒型電池１の半径方向となるように保持筒部２０を切断して開口することができる。

　図１２に示す表出窓８も、前述のように保持筒部２０の母線方向に切断された一対の第一開口縁８Ａと、第一開口縁８Ａと交差する方向に切断された一対の第二開口縁８Ｂとで形成されてなる正面視矩形状とすることができる。この形状の表出窓８に塗布される接着剤５Ｂは、図１２に示すように、少なくとも一対の第一開口縁８Ａと円筒型電池１の外周面１２との境界部分に塗布することができる。この構造は、円筒型電池１の回転方向に設けた第一開口縁８Ａを接着剤５Ｂを介して円筒型電池１の外周面に固定するので、円筒型電池１の回転をより効果的に阻止できる特長がある。さらに、接着剤５Ｂは、図の鎖線で示すように、表出窓８の全体にわたって充填することもできる。

　さらに、接着部材５として接着剤５Ｂを使用して円筒型電池１を電池ホルダ２に固定する構造は、表出窓８の形状を必ずしも正面視矩形状とする必要はなく、種々の形状、例えば円形や楕円形、多角形状とすることもできる。さらに、円筒型電池１の外周面１２に接着される接着剤５Ｂは、表出窓８の開口縁部に固定されるが、仮に接着剤５Ｂと電池ホルダ２との接着強度が低下して剥離する状態となっても、円筒型電池１の外周面１２に対して強固に接着されることで、この接着剤５Ｂが表出窓８に配置されたストッパとなって円筒型電池１の回転を抑制する働きもある。したがって、接着剤には、円筒型電池１の外周面１２に対して優れた接着力を有するものを使用することもできる。このような接着剤５Ｂとして、例えば、エポキシ系やアクリル系の接着剤が使用できる。

（リード板３）
　さらに、図に示す電池パック１００は、電池ホルダ２で定位置に保持された複数の円筒型電池１の両端の端面電極１１をリード板３で接続している。リード板３は、導電性に優れた金属板をプレス成形して製造されており、電池ホルダ２の円筒型電池１の端面に設けた端面電極１１に溶接して固定されている。図２及び図３に示す電池組立１０は、８本の円筒型電池１を、リード板３を介して直列と並列に接続している。図４の電池組立１０は、図において左右２列に配置されて上下４段に配列された４本の円筒型電池１を互いに並列に接続して並列ユニット１Ｘとすると共に、左右の並列ユニット１Ｘを互いに直列に接続して、８本の円筒型電池１を４並列２直列に接続してなる電池ブロック１Ｙとしている。電池組立１０は、図３に示すように、箱形の電池ホルダ２の第三面２Ｃにおいて、２組の並列ユニット１Ｘを中間リード板３Ｂを介して直列に接続すると共に、図５及び図７に示すように、直列接続された並列ユニット１Ｘの出力側を電池ホルダ２の第一面２Ａにおいて出力リード板３Ａに接続している。

　出力リード板３Ａは、電池ブロック１Ｙの出力側において、並列ユニット１Ｘを構成する複数の円筒型電池１の第一電極１１Ａ同士を接続する第一出力リード板３Ａａと、第二電極１１Ｂ同士を接続する第二出力リード板３Ａｂとを備えている。図３に示す第一出力リード板３Ａａは、外形を箱形とする電池ホルダ２の第一面２Ａの右側部に配置されて上下に隣接する第一電極１１Ａに接続される。図３に示す第一出力リード板３Ａａは、電池ホルダ２の表面であって接続窓２４の開口縁部の表面に積層される積層部３１と、積層部３１よりも一段下がった段差形状に形成されて接続窓２４に配置された第一電極１１Ａに接続される溶接部３３とが交互に連結された形状としている。この第一出力リード板３Ａａは、交互に連結された積層部３１と溶接部３３により、縦断面形状が略矩形波形状となるように折曲加工されている。第一出力リード板３Ａａは、４本の円筒型電池１の第一電極１１Ａを接続するので、上下に４つの溶接部３３を備えると共に、これらの溶接部３３の間と外側とにそれぞれ積層部３１を設けている。

　中間リード板３Ｂは、電池ホルダ２の第三面２Ｃのほぼ全面にわたって配置されて、上下左右に隣接する円筒型電池１の端面電極１１に接続される板状積層部３８を備えている。この中間リード板３Ｂは、電池ホルダ２の第三面２Ｃにおいて板状積層部３８を介して上下に隣接する円筒型電池１同士を並列接続しながら、左右に隣接する円筒型電池１同士を直列に接続している。中間リード板３Ｂは、円筒型電池１の端面電極に溶着する溶接部３３を板状積層部３８に設けている。この溶接部３３は、板状積層部３８から段差を設けて延長されており、電池ホルダ２の表面と端面電極１１の表面とに高低差がある場合でも、端面電極１１の表面に対して溶接部３３を面接触状態で接触させて溶接の信頼性を高めている。中間リード板３Ｂは、本実施形態では左右に隣接する円筒型電池１同士を直列に接続することからこの直列接続する板状積層部３８の部位に段差を有さない平板状に形成されている。

　さらに、第二出力リード板３Ａｂも、隣接する円筒型電池１の第二電極１１Ｂを接続する板状の板状積層部３８に、第二電極１１Ｂに接続される溶接部３３を設けている。ここで、第二出力リード板３Ａｂと中間リード板３Ｂにおいては、第二電極１１Ｂに接続される溶接部３３を、細長い形状で延伸された溶断部４１を介して板状積層部３８に連結しており、過電流が流れる状態で溶断部４１を溶断して、円筒型電池１をリード板３から確実に遮断できる構造としている。

　さらに、リード板３は、回路基板４に連結するための接続端子部３９を上方に突出して設けている。出力リード板３Ａから引き出された接続端子部３９は、回路基板４に接続されて、電池ブロック１Ｙの出力を回路基板４に供給する。中間リード板３Ｂから引き出された接続端子部３９は、回路基板４に接続されて、電池ブロック１Ｙの中間電圧を回路基板４に供給する。

（回路基板４）
　回路基板４は、円筒型電池１が直列や並列に接続された電池ブロック１Ｙの総電位や、中間の電位を検出する電圧検出回路、充放電を制御する制御回路や保護回路等の電子回路が実装される。回路基板４は、矩形状に形成されており、電池ホルダ２の上部に設けた収納領域２５に配置される。

（絶縁板）
　さらに、電池パックは、図示しないが、電池ホルダ２に固定されたリード板３の表面に積層されて、リード板３を被覆して絶縁する絶縁板を備えることができる。絶縁板には、樹脂製あるいは紙製として、安価で扱いを容易にしながら、円筒型電池１から排出されるガス等の排出物の熱に対して優れた耐熱性と難燃性を有するものが好適に使用される。このような絶縁板として、例えば、アラミド紙（デュポン社製のＮｏｍｅｘ［登録商標]）等が使用できる。以上の絶縁板は、例えば、外形を箱形とする電池ホルダ２の第一面２Ａに配置されて出力リード板３Ａを被覆する第一絶縁板と、電池ホルダ２の第三面２Ｃに配置されて中間リード板３Ｂを被覆する第二絶縁板と、電池ホルダ２の第二面２Ｂに配置されて第一出力リード板３Ａａの接続端子部３９を被覆する第三絶縁板と、電池ホルダ２の第四面２Ｄに配置されて第二出力リード板３Ａｂの接続端子部３９を被覆する第四絶縁板とで構成することができる。

（外装シート７）
　リード板３の表面に絶縁板が配置され、回路基板４の表面が絶縁部材６で被覆された電池組立１０は、図１に示すように、外装シート７で被覆される。外装シート７は図２に示すように、熱収縮性の袋やチューブとして、内側に電池組立１０を収納した状態で熱収縮させることによって被覆する。このような外装シート７には、好ましくは絶縁性、安定性に優れたＰＥＴ等の樹脂が利用できる。特にＰＥＴ樹脂製のシュリンクチューブは、熱収縮チューブとして安価で好ましい。この外装シート７は、円筒型電池１の第一電極１１Ａの安全弁から排出される高温のガス等の排出物により溶融されて、排出物を速やかに電池パック１００の外部に排出する。

（引出線１８、コネクタ１９）
　さらに、図１ないし図５に示す電池パック１００は、複数の引出線１８を回路基板４に接続して、これを電池組立１０から外部に引き出している。引出線１８は、正負の電力ラインと信号ラインからなり、電池パック１００をセットする機器のコネクタに直接に接続される。複数の引出線１８は、一端を回路基板４に連結すると共に、他端にはコネクタ１９を接続している。

　以上の電池パック１００は以下の工程で組み立てられる。
（１）第一ホルダ２Ｘと第二ホルダ２Ｙの定位置に円筒型電池１と非溶融プレート１３を配置して連結する。第一ホルダ２Ｘと第二ホルダ２Ｙは、各電池収納部２１に円筒型電池１を挿入し、区画壁部２３の各挿入隙間１４に非溶融プレート１３を挿入した状態で連結される。第一ホルダ２Ｘと第二ホルダ２Ｙは、内蔵される円筒型電池１と非溶融プレート１３を介して定位置に連結され、さらに、第一ホルダ２Ｘと第二ホルダ２Ｙの対向位置に設けた係止構造により外れないように連結される。
（２）電池ホルダ２の各保持筒部２０に開口された表出窓８から表出する円筒型電池１の外周面１２を接着部材５を介して電池ホルダ２に固定する。接着部材５を接着テープ５Ａとする場合、表出窓８から表出する円筒型電池１の外周面１２と表出窓８の開口縁部に接着テープ５Ａの接着面を接着して固定する。接着部材５を接着剤５Ｂとする場合、表出窓８から表出する円筒型電池１の外周面１２と表出窓８の開口縁との境界部分に接着剤５Ｂを塗布した後、接着剤５Ｂを硬化させて、円筒型電池１の外周面１２を電池ホルダ２に固定する。
（３）電池ホルダ２の両端面から表出する円筒型電池１の端面電極１１にリード板３を接続して、電池ホルダ２に収納された全ての円筒型電池１を電気接続する。リード板３は、円筒型電池１の端面電極１１に溶接により電気接続されて固定される。
（４）電池ホルダ２の定位置に回路基板４を連結する。図３に示す電池ホルダ２は、上面に収納領域２５を備えており、この収納領域２５の定位置に回路基板４を配置する。
（５）電池ホルダ２に連結された回路基板４に、リード板３から引き出された接続端子部３９を電気接続する。接続端子部３９は、回路基板４の定位置に配置されると共に、スポット溶接等により回路基板４に電気接続され、かつ物理的に連結される。回路基板４に接続された引出線１８を外部に引き出すと共に、電池ホルダ２の上面を絶縁部材６で被覆して絶縁する。以上の状態で、図２に示すように、電池組立１０が製造される。
（６）電池組立１０を外装シート７で被覆する。外装シート７は図２に示すように、熱収縮性の袋やチューブとして、内側に電池組立１０を収納した状態で熱収縮させることによって被覆する。

　以上の電池パック１００は、スピーカー等の電気機器の機器本体に内蔵されて電源として使用される。電池パック１００は、外部に引き出された引出線１８を介して本体機器に電力を供給し、あるいは本体機器から電力が供給されて内蔵する円筒型電池１が充電される。電池パック１００から引き出され引出線１８は、先端に接続された出力コネクタ１９を介して本体側の接続コネクタに接続されて電力が供給される。

　本発明に係る電池パックは、ワイヤレススピーカーや電動クリーナー、電動工具などの電気機器の電源として好適に利用できる。また、アシスト自転車や電動カートなどの移動体用の電源装置等の用途にも適宜利用できる。

１００…電池パック
１…円筒型電池
１Ｘ…並列ユニット
１Ｙ…電池ブロック
２…電池ホルダ
２Ｘ…第一ホルダ
２Ｙ…第二ホルダ
２Ａ…第一面
２Ｂ…第二面
２Ｃ…第三面
２Ｄ…第四面
３…リード板
３Ａ…出力リード板
３Ａａ…第一出力リード板
３Ａｂ…第二出力リード板
３Ｂ…中間リード板
４…回路基板
５…接着部材
５Ａ…接着テープ
５Ｂ…接着剤
６…絶縁部材
７…外装シート
８…表出窓
８Ａ…第一開口縁
８Ｂ…第二開口縁
１０…電池組立
１１…端面電極
１１Ａ…第一電極
１１Ｂ…第二電極
１２…外周面
１３…非溶融プレート
１４…挿入隙間
１８…引出線
１９…コネクタ
２０…保持筒部
２１…電池収納部
２２…周壁部
２３…区画壁部
２４…接続窓
２５…収納領域
２６…端面プレート部
２７…係止フック
２８…係止部
２９…切断面
３１…積層部
３３…溶接部
３８…板状積層部
３９…接続端子部
４１…溶断部
Ｏ…中心軸
Ｐ…平面

Claims

　円筒型電池と、
　前記円筒型電池を定位置に配置する電池ホルダと、
を備える電池パックであって、
　前記電池ホルダは、前記円筒型電池を内側に収納して、前記円筒型電池の外周面を被覆する保持筒部を備え、
　前記保持筒部は、収納された前記円筒型電池の外周面を外部に表出させる表出窓が開口されており、
　前記表出窓から表出する前記円筒型電池の表出部分を、接着部材を介して前記電池ホルダに固定してなる電池パック。
　請求項１に記載される電池パックであって、
　前記円筒型電池を複数備えると共に、前記電池ホルダは、複数の前記円筒型電池を互いに平行な姿勢で収納する複数の前記保持筒部を備えており、
　複数の前記保持筒部が、
　　互いに隣接する前記円筒型電池の間に配置される区画壁部と、
　　前記電池ホルダの外側面を形成する周壁部と、を備え、
　前記周壁部に前記表出窓を開口して設けてなる電池パック。
　請求項２に記載される電池パックであって、さらに、
　前記電池ホルダで定位置に配置してなる前記複数の円筒型電池を電気接続するリード板を備えており、
　前記円筒型電池は両端に端面電極を備え、
　前記電池ホルダは、前記円筒型電池の前記端面電極と対向する端面プレート部を備えると共に、前記端面プレート部には前記端面電極を表出させる電極窓を設けており、
　前記電極窓から露出する前記端面電極に前記リード板を連結して、前記複数の円筒型電池を直列及び／又は並列に接続してなる電池パック。
　請求項３に記載される電池パックであって、
　前記電池ホルダが、前記保持筒部の端部に位置して前記表出窓を備える電池パック。
　請求項１ないし４のいずれか一項に記載される電池パックであって、
　前記接着部材が接着テープで、前記接着テープの接着面を前記表出窓から表出する前記円筒型電池の前記表出部分と前記表出窓の開口縁部とに接着してなる電池パック。
　請求項５に記載される電池パックであって、
　前記表出窓が、
　　前記保持筒部の母線方向に切断された一対の第一開口縁と、
　　前記第一開口縁と交差する方向に切断された一対の第二開口縁と、
で形成されてなる正面視矩形状であって、
　前記接着テープが接着される前記開口縁部を、一対の前記第一開口縁に沿って切断された前記保持筒部の切断面としてなる電池パック。
　請求項６に記載される電池パックであって、
　前記表出窓の両側に形成される前記切断面が、前記保持筒部の横断面視において前記表出窓から表出する前記円筒型電池の前記外周面の中央部における接線方向に延びる平面状である電池パック。
　請求項６に記載される電池パックであって、
　前記切断面は、前記円筒型電池の中心軸と前記第一開口縁を含む平面に対して傾斜する傾斜面または湾曲面であって、前記表出窓から表出する前記円筒型電池の前記外周面となす角が鈍角である電池パック。
　請求項２ないし４のいずれか一項に記載される電池パックであって、
　前記電池ホルダは、前記複数の保持筒部に開口された前記表出窓を正面視直線上に配置しており、
　前記接着部材が接着テープであって、前記接着テープが複数の前記表出窓に跨がって付着されて、前記複数の円筒型電池を前記電池ホルダに固定してなる電池パック。
　請求項１ないし４のいずれか一項に記載される電池パックであって、
　前記接着部材が接着剤である電池パック。
　請求項１０に記載される電池パックであって、
　前記表出窓が、
　　前記保持筒部の母線方向に切断された一対の第一開口縁と、
　　前記第一開口縁と交差する方向に切断された一対の第二開口縁と、
で形成されてなる正面視矩形状であって、
　前記接着剤が、少なくとも一対の前記第一開口縁と前記円筒型電池の前記外周面との境界部分に塗布されてなる電池パック。