(57)【要約】      （修正有）【課題】ハンドル部が破損した場合でも、部材の割れを防止し、高い安全性を発揮することの可能なパック電池を比較的低コストで提供する。【解決手段】複数の素電池を有するコアパックを、一対の外装ケース１０の内部に収納してパック電池を構成する。外装ケースにハンドル部１００を設ける。ハンドル部の内部には長手方向に沿って所定間隔で複数の中空部１０１０を形成する。各々の中空部に臨むハンドル部の内部表面に、ハンドル部の長手方向に沿った断面が楔形の破断溝１０２０を、長手方向と直交する短手方向に沿って形成する。ハンドル部の強度限界時には破断溝に破断部分を誘導させる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂製のハンドルを備える外装体に素電池が収納されてなるパック電池であって、
前記ハンドルは、長尺状のハンドル本体の内部に所定間隔で配された複数の中空部を有するように構成され、
前記中空部に臨むハンドル本体の内部表面には肉盗み部が形成されている
ことを特徴とするパック電池。
【請求項２】
前記ハンドル本体は、前記ハンドル本体の短手方向に沿って中空部を横断する断面形状が円弧状であり、
前記肉盗み部は、前記円弧に沿って形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載のパック電池。
【請求項３】
前記肉盗み部は、ハンドル本体の長手方向に沿った断面形状が楔形である
ことを特徴とする請求項１または２に記載のパック電池。
【請求項４】
前記肉盗み部は、ハンドル本体の長手方向に沿った断面形状が曲面状である
ことを特徴とする請求項１または２に記載のパック電池。
【請求項５】
前記外装体において、少なくともハンドル部が樹脂製である
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のパック電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外装ケースにハンドルを備えるパック電池に関し、特に、ハンドル周辺の安全性を向上させる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動アシスト自転車や電動工具用の電源等として、繰り返し利用が可能なニッケル水素電池、リチウムイオン電池などの二次電池が利用されている。これらの二次電池は給電対象の電子機器の出力や形態に合わせ、成型樹脂からなる外装体（外装ケース）に素電池として１または複数個にわたり収納され、パック電池の形態で利用される。パック電池にはユーザーによる取り回しが利くように、外装ケースにハンドル部が設けられることがある。
ここで図５（ａ）、（ｂ）は従来のパック電池の構成例を示す正面図、側面図である。当図に示すパック電池は、樹脂成型された一対の外装ケース１０X，２０Xの間に、複数の素電池と制御基板等を収納してなる。図５（ｂ）中、右側側面の端部には、給電対象の機器と電気的に接続して電力供給するためのコネクターが備えられている。外装ケース１０Xの左側には、図５（ｃ）の外装ケース１０Xの背面図に示すように、ユーザーが手で下げるためのハンドル部１００Xが一体成型で配設されている。ハンドル部１００Xの構成は、樹脂成型の都合及び強度確保の観点から領域Ａの構成を拡大して示す斜視図（図６（ａ））のように、複数の中空部１０１０Xが所定間隔で形成され、いわゆる中空リブ構造をなすようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−６６０００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、ユーザーが誤ってパック電池を落下させた場合などには、ハンドル部が衝撃を受けて脆性破壊を生ずることがある。このとき、破断時のハンドル部の様子を示す図６（ｂ）のように、破断部分がハンドル部の厚み方向に斜に割れて鋭利になり、ユーザーに対して危険な形状となる場合がある。また、パック電池の外装ケースがこのように斜に割れると、内容物が露出するおそれもある。
【０００５】
このような問題に対し、外装ケースの樹脂肉厚を増加したり、樹脂材料を強度の高い材料に変更する対策が考えられている。しかしながら、これらの場合は限界強度の一定の向上は期待できるものの、その限界強度を超えたときに一気に割れるおそれがあり、ユーザーに不測の事態を招き、安全性において別途課題が生じる。また、増量した樹脂材料や代替樹脂材料に伴い、製造コストの上昇を招くおそれもある。
【０００６】
このようにパック電池においては、外装ケースの破損に関して適切に安全対策を講じることが望まれている。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、ハンドル部が破損した場合でも、部材の割れを防止し、高い安全性を発揮することの可能なパック電池を比較的低コストで提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は、樹脂製のハンドルを備える外装体に素電池が収納されてなるパック電池であって、前記ハンドルは、長尺状のハンドル本体の内部に所定間隔で配された複数の中空部を有するように構成され、前記中空部に臨むハンドル本体の内部表面には、肉盗み部が形成されているものとした。
ここで、前記ハンドル本体は、前記ハンドル本体の短手方向に沿って中空部を横断する断面形状が円弧状であり、前記肉盗み部は、前記円弧に沿って形成することもできる。
【０００８】
前記肉盗み部は、ハンドル本体の長手方向に沿った断面形状が楔形である構成とすることもできる。
或いは、前記肉盗み部は、ハンドル本体の長手方向に沿った断面形状が曲面状である構成とすることもできる。これらの楔形、曲面状の各盗み部はハンドル部において互いに併用することもできる。
【発明の効果】
【０００９】
以上の構成を有する本発明のパック電池では、外装体（ケース）のハンドル部の中空部に臨むハンドル本体の内部表面において、肉盗み部を設けることにより、ハンドル部の破断時には部材が割れるのを防止し、意図的に肉盗み部を横断して破断または屈曲する形態となるように、破壊モードが制御される。このため本発明では、図６（ｂ）に示した如く、ハンドル部が斜に割れて鋭利な破断部分を生ずるのが防止され、たとえ破断しても、破断面がほぼ平坦な面となるように制御される。このため、ユーザーが破断部分でけがをするおそれが低く、良好な安全性を発揮できる。また、外装体が大きく斜に割れることで内容物が露出する問題も防止することが可能となる。
【００１０】
なお、ハンドル本体の長手方向に沿って、楔形断面形状の肉盗み部を形成すると、破断形態が折れるように調節でき、曲面状の断面形状を持つ肉盗み部を形成すると、一定の負荷が掛った場合に屈曲するように調節できる。
また本発明では、破断・屈曲位置を肉盗み部の配設位置に誘導することができるため、予め破断位置や屈曲位置を考慮してパック電池を設計することが可能であり、製造上で非常に有効である。  
【００１１】
さらに従来のハンドル部では、ある一定の限界強度を超えた瞬間に突然割れが発生する場合があったが、本発明のパック電池では肉盗み部を設けることで、ハンドル部に一定以上の応力が掛かると、その破断前に肉盗み部付近の部材が変形を生じる。この変形を外部より視認することにより、破断発生前にユーザーに対して注意を促すことができるため、極めて高い安全性を発揮できるようにもなっている。
【００１２】
また、ハンドル部に肉盗み部を設けることで、従来に比べてハンドル部の破断限界点を下げることができる。従って、高い衝撃が加わった際に一気にハンドル部が破断してしまう危険が抑制されており、この点でも安全性を高められている。
このような本発明は、従来構成のパック電池において、ハンドル部に所定の肉盗み部を設けることで実現できるため、樹脂材料の使用量を増加させたり高価な樹脂材料を使用せずに実現できる。このため、比較的低コストで構成でき、高い実現性を有するものである。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施の形態１のパック電池の構成を示す組図である。
【図２】外装ケースの構成を示す図である。
【図３】外装ケースのハンドル部周辺の構成を示す部分組図である。
【図４】破断時のハンドル部の状態を説明するための図である。
【図５】従来のパック電池及び外装ケースの構成を示す図である。
【図６】従来のパック電池における外装ケースのハンドル部周辺の構成と、破断時のハンドル部の状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、本発明の各実施の形態を説明するが、当然ながら本発明はこれらの構成に限定されない。すなわち、本発明の技術的範囲を逸脱しない範囲で適宜変更して実施することができる。
＜実施の形態１＞
図１は、実施の形態１のパック電池１の構成を示す組図である。図２（ａ）〜（ｆ）は外装ケース１０の構成を示す各図である。図２の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）は、それぞれ同順に外装ケース１０の右側面図、正面図、左側面図、裏面図、上面図、下面図を表している。
【００１５】
図１に示されるように、パック電池１はｙ方向を長手方向とし、X方向を短手（幅）方向とする長尺状の直方体である。発電要素であるコアパック３０が一対の外装ケース１０、２０からなる外装体の間に収納され、当該ケース１０、２０が各々の内面に設けられたボスを利用してネジ止めにより固定されてなる。
コアパック３０は、ここでは複数の円筒型の素電池３０３を所定の配列に並べ、これを一対のリード板（３０４のみ図示）及びホルダー３０１、３０２で挟んで構成される。コアパック３０はコネクター４０と図示しない配線で接続され、コネクター４０を通じて素電池３０３が充放電されるようになっている。図１中、５０はコネクター４０に接続される端子の構成例を示すが、この端子形状はこれに限定されない。
【００１６】
素電池３０３は、ここではリチウムイオン二次電池を利用し、合計８０本の素電池３０３を所定の配列（図の場合、１０直列×４並列で配列する）で接続している。この接続により、パック電池１の全体出力として、３７Ｖ、７０００Ａｈの出力が得られるようになっている。この出力は、パック電池１を電動アシスト自転車に適用した場合を想定したものである。なお、素電池３０３の接続方法は、給電対象の機器側の要求に応じて任意に設定する。
【００１７】
素電池３０３としてリチウムイオン二次電池を使用する場合には、さらに外装ケース１０、２０の内部に図示しない制御基板が収納される。当該制御基板は素電池３０３及びコネクター４０に電気接続されるものであって、素電池３０３の出力を制御するとともに、当該素電池３０３を温度管理するためのサーミスタ素子、および熱暴走時に通電を遮断するＰＣＴ素子、残容量を演算し異常を検出する等の機能を備えるマイコン等が実装されてなる。
【００１８】
一対の外装ケース１０、２０は、いずれも機械的強度及び絶縁性に優れるエンジニアリングプラスチック材料（ここではＡＢＳ）を用いて射出成型されたものである。
外装ケース１０は、図１及び図２に示すように、直方体状のトレー部１０１を有し、その長手方向に沿った一方の端部に固定部１０２が配され、他方の端部にハンドル部１００が配されてなる。ハンドル部１００の裏面には、樹脂成型の都合及び一定の強度確保の観点から、図２（ｄ）のように複数の中空部１０２０が所定間隔をおいて配設され、中空リブ構造が形成されている。ここで、ハンドル部１００については、ユーザーによる取り回しが利くように、即ち、パック電池１がユーザーが容易に、電子機器（電動自転車）、充電器に着脱できるように、また、持ち運びが容易になうように、外装ケースにハンドル部１００が設けられる。
【００１９】
外装ケース２０は、前記トレー部１０１とサイズ・形状を合わせた直方体状のトレー部２０１を有し、その長手方向に沿った一方の端部に、コネクター４０を嵌め込むためのスリット２００が形成されてなる。前記コアパック３０は、前記トレー部１０１、２０１の内部に収納される。
固定部１０２は、その両側部に設けられた外装ケースが突出したピン１０３、１０３とともに、給電対象の機器に対してパック電池１を固定・接続する部分として用いられる。また、コネクター４０を内包するためのスペースとしても用いられる。
【００２０】
続いて図３（ａ）は、図２（ｄ）の領域Ａの構成を拡大して示す斜視図である。図３（ｂ）は、図２（ｄ）のＢ−Ｂ線矢視断面図を示す。
これらの各図に示すように、ハンドル部１００は、主にX方向を長手方向とし、同方向両端部がトレー部１０１側に向かってカーブする長尺状のハンドル本体を有する。ハンドル本体の内部には、前記長手方向に沿って複数の中空部１０１０が所定間隔で配されている。この中空部１０１０の存在より、前記長手方向と直交する短手方向に沿ったハンドル本体の断面形状はほぼ円弧状となる。各々の中空部１０１０に臨むハンドル本体の内部表面には、複数の破断溝１０２０が、前記円弧に沿って形成される。この破断溝１０２０はハンドル本体の樹脂部材の肉盗み部（肉薄部）として構成されたものである。その形成方法としては射出成型の金型によりモールドすることが挙げられるが、いったんハンドル部を形成したのち、部材を削って形成することもできる。
【００２１】
この破断溝１０２０は、中空部１０１０に臨むハンドル本体の内部表面の前記長手方向に沿った断面形状が、ハンドル部１００の厚み方向外方に向けて楔状のエッジを持つように形成される。
このような形状の破断溝１０２０を形成したことにより、本発明のパック電池１では、ハンドル部１００の破断時における安全性が従来よりも飛躍的に向上されている。
【００２２】
以下、この効果を、破断時のハンドル部の様子を示す図４（ａ）を用いて具体的に説明する。
パック電池１の使用時において、ユーザーがパック電池１に落下等の衝撃を与え、ハンドル部１００に一定以上の負荷が掛った場合、ハンドル部１００を構成する樹脂部材が脆性破壊を起こす。この場合、ハンドル部１００は外力を受けて塑性変形し、それ以上の変形が進むと破断を生じるプロセスとなる。
【００２３】
このときの破壊モードは図４（ａ）に示すように、意図的に破断部分が破断溝１０２０に誘導され、破断溝１０２０の楔状のエッジ（前記断面形状における頂部）を横断してハンドル部１００を厚み方向に横断するように破断する。これにより、ほぼ平坦な破断面が、ハンドル部１００の厚み方向に沿って形成される。
このようにパック電池１では、ハンドル部１００に平坦な破断面を形成するように導くことで、従来のハンドル部のように樹脂部材が厚み方向斜めに割れ、鋭利な破断部分が形成されるのを効果的に防止できる。従って、ハンドル部分で破断を生じたとしてもユーザーが怪我をするおそれが少なく、良好な安全性を発揮できる。また、部材が斜に割れるという破壊モードを抑制したことにより、外装ケース１０及び外装ケースが大きく割れ、内容物が露出するといった問題も効果的に防止できる。
【００２４】
さらにパック電池１では、ハンドル部１００における破断溝１０２０の配設位置を調節することで、ハンドル部１００の破断位置を誘導することができる。このため、予め破断位置を考慮したパック電池１の設計が可能である。この利点は製造上で非常に有効である。
また、パック電池１では破断溝１０２０を設けることで、従来に比べて意図的にハンドル部１００の限界強度を下げることができる。従って、高い衝撃が加わった際にハンドル部１００が一気に破断してしまう危険が抑制されており、この点でも安全性を高めることができる。
【００２５】
さらに、このようなパック電池１は、従来のハンドル部の中空部に所定の破断溝１０２０を形成するだけで実現でき、樹脂材料の使用量を増加させたり高価な樹脂材料を使用する必要がない。このため、比較的低コストで構成できるメリットを有しており、生産上、優れた実現性を発揮できる。
なお、破断溝１０２０の形状は、厳密な楔形の断面形状に限定されず、ハンドル部の厚み方向外方に向かって前記エッジを有する形状であればよい。たとえば放物線状の断面形状を基本とし、その頂点に相当する部分にエッジ部分を有するような形状であってもよい。また、一つの溝内に複数のエッジを形成するようにしてもよい。
【００２６】
＜実施の形態２＞
実施の形態２について、実施の形態１との差異を中心に説明する。
ハンドル部１００に設ける肉盗み部は、破断を誘導するための破断溝のみに限定するものではなく、ハンドル部に一定以上の負荷が掛った場合に、部材を屈曲させるための屈曲溝を、前記破断溝とともに形成してもよい。
【００２７】
図４（ｂ）はこのような屈曲溝１０３０を破断溝１０２０と併用したハンドル部の破断時の様子を示す図である。屈曲溝１０３０は、ハンドル部１００の中空部１０１０に臨む内部表面において、ハンドル部１００の長手方向に沿った断面形状がエッジを持たない曲面状（ここでは放物線状）の溝として形成されている。
ハンドル部１００に限界強度が加わった際は、前述と同様に破断溝１０２０において破断部分が形成される。破断部分において平坦な破断面が形成される結果、実施の形態１と同様に高い安全性が発揮される。この効果が奏されるとともに、屈曲溝１０３０を形成した部分では外力を受けて樹脂部材が内方へ屈曲するので、この塑性変形により良好に衝撃が吸収される。このように本実施の形態２のパック電池では、屈曲溝１０３０を採用したことにより、破断の発生自体を効果的に低減できるので、破断時に部材が飛び散るおそれが小さい。また、衝撃が軽い場合にはハンドル部１００は屈曲のみを生じて破断を生じないようにすることもできる。これにより、さらに安全性を向上させることが可能となっている。
【００２８】
また、実施の形態２では、ハンドル部１００が破断する前に、屈曲溝１０３０においてハンドル部１００が変形するため、ユーザーが外から視認してハンドル部１００で生じている異常を早期に発見できる。従来のハンドル部では、ある一定の限界強度を超えた瞬間に突然割れが発生する場合があり、割れる直前までユーザーがハンドル部の異常を知ることは難しかったが、実施の形態２のパック電池ではハンドル部が脆性破壊を起こす前に変形することによって、ユーザーに予め注意を促すことができる。この点においても実施の形態２のパック電池は優れた安全性を発揮できるようになっている。
【００２９】
なお、実施の形態２ではハンドル部１００において破断溝１０２０及び屈曲溝１０３０とを併用する構成を例示したが、ハンドル部１００に屈曲溝１０３０のみを設けることもできる。この場合、ハンドル部１００は異常時には衝撃の加わった部分を中心に屈曲し、衝撃を吸収して安全性を確保する効果を奏するように特化された構成となる。なお、更なる力が加わったときは、このような屈曲溝１０３０から破断することになる。よって、屈曲溝１０３０が、破断溝としても機能することになる。
【００３０】
なお、破断溝１０２０や屈曲溝１０３０を設けたことによる効果の程度は、ハンドル部１００の部材の特性や使用量、並びに溝の数、溝の深さと相関関係があるので、この点を考慮してハンドル部１００の設計を行うべき点に留意する。
また、破断溝１０２０と屈曲溝１０３０を併用する場合、ハンドル部１００における各々の配設個数は限定されないが、たとえば前述のように屈曲による効果を優先して得たい場合には、屈曲溝１０３０の個数を破断溝１０２０の個数よりも多く調節することが好適である。
【００３１】
＜その他の事項＞
上記実施の形態では、外部から視認できるハンドル部の内部表面に破断溝及び屈曲溝を設ける構成を示したが、この構成に限定されない。これらの肉盗み部は、ハンドル部を構成する樹脂の内部または二次外観面に設けることができる。
また本発明では、所定の形状の肉盗み部をハンドル部以外の外装ケース部分に設け、外装ケース破損時の安全性を一層高めることもできる。例えば図１に示す外装ケース１０、２０の各トレー部１０１、２０１の外周部をハンドル部１００と同様に中空リブ構造をなすように形成し、それぞれの中空リブ構造において、破断溝１０２０や屈曲溝１０３０に相当する肉盗み部を所定間隔で複数にわたり形成する。この場合は、外装ケース１０、２０の合わせ目付近に外部から衝撃が加わった場合、前記したハンドル部１００と同様にして部材が大きく斜に破断するのが防止されるので、良好な安全性が発揮されることとなる。
【００３２】
また、これと同様に、トレー部１０１、２０１の各主面部分も前記した所定の肉盗み部を備える中空リブ構造をなすように構成してもよい。この構成は、トレー部１０１、２０１をそれぞれ２つ以上の部材を組み合わせて（重ねて）接合して作製するほか、金型を工夫して一体成型品として構成することもできる。この場合は、外装ケース１０、２０の広い面積にわたって斜に破断するのが抑制されるとともに、内容物の露出を効果的に防止できるなど、パック電池１の安全性を一層高められるので望ましい。
【００３３】
このような所定の肉盗み部を備える中空構造は、ハンドル部１００とこれ以外の外装ケース１０、２０の部分に併せて設けても良いし、ハンドル部１００を除く外装ケース１０、２０の部分のみに設けても良い。
上記実施の形態では、素電池としてリチウムイオン二次電池を例示したが、当然ながらこれに限定するものではない。その他ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池、リチウムイオンポリマー電池等、各種二次電池を挙げることができる。また、素電池の形状も円筒型に限定せず、角型や専用の形状であってもよい。素電池の個数も任意に設定することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明のパック電池は、例えば電動アシスト自転車や電動工具等の電源として幅広く利用することが可能である。特に、比較的大型のパック電池を安全に使用する場合に有効であると考えられる。
【符号の説明】
【００３５】
１    パック電池
１０    外装ケース
２０    外装ケース
３０    コアパック
４０    コネクター
１００    ハンドル部
１０１、２０１    トレー部
１０２    固定部
１０１０    中空部
１０２０    破断溝（肉盗み部）
１０３０    屈曲溝（肉盗み部）
【図１】
2010251223.tif 000003
【図２】
2010251223.tif 000004
【図３】
2010251223.tif 000005
【図４】
2010251223.tif 000006
【図５】
2010251223.tif 000007
【図６】
2010251223.tif 000008