(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数個の単電池と、単電池の充電又は放電の制御回路を有するプリント基板と、プリント基板を固定する基板ホルダーとから構成されたバッテリパックにおいて、単電池を複数段積み上げて並べて配置し、各段に並べられる単電池の本数を異ならせることによって、隣接する段において、並べられた単電池の本数の差によって形成される空間部を設け、この空間部に、前記基板ホルダーを配置させ、前記基板ホルダーは、前記空間部に収まる形状で、バッテリパック全体を略直方体形状とし、外装をシュリンクチューブで固定したことを特徴とするバッテリパック。
【請求項２】
前記基板ホルダーは、前記空間部体積よりも小さくすることを特徴とする請求項１記載のバッテリパック。
【請求項３】
前記基板ホルダーは、少なくとも隣接する単電池と対向する面に隔壁を有していることを特徴とする請求項１記載のバッテリパック。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の単電池を積み上げて構成したバッテリパックに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ニッケル−カドミウム電池やニッケル水素電池のような単電池を複数個直列または並列に接続してバッテリパックとし、各種電気機器等の電源に使用している。これらバッテリパックは、使用される機器の定格に合わせて必要な電圧や電流が得られるよう、必要本数の単電池をリード板等で直列または並列に接続されている。また、その形状についても、装着される機器の形状に合わせて、内蔵する単電池の配置を工夫してコンパクトにし、またバッテリパックの出力端子の取り出しについても、機器への電気接続が行いやすいように配線や配置が工夫されている。
【０００３】
バッテリパックは、その外観を樹脂等のハードケースで構成するか、熱収縮性のあるシュリンクチューブで構成するものが多い。例えば、バッテリパックが装着される機器の外観に露呈し、機器とともに機器全体の外観の一部を構成するような場合は、機器と同様の素材にした樹脂ケースで構成される。一方、バックアップ用電源として用いられるように機器に内蔵される場合は、シュリンクチューブで構成されることが多い。
【０００４】
さらに、バッテリパックは、複数の単電池を内蔵するだけでなく、充電や放電の制御回路を実装したプリント基板を内蔵するものもある。プリント基板を内蔵するバッテリパックは、内蔵する単電池の過放電や過充電を防止したり、異常発熱やショート等を検出して、電池の劣化を防いだり、発熱や短絡事故等を未然に防止することができる。またバッテリパックに制御回路を内蔵することで、装着される機器や充電装置側に制御回路を設ける必要がなくなり、内蔵する単電池の特性に合わせて制御を行うことができ、より正確に制御を行うことができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
バッテリパックの外観を樹脂等のハードケースで構成する場合は、内蔵する単電池を位置決め固定することによって、複雑な凹凸を有した種々の形状に構成することができる。また、プリント基板等を内蔵する場合でも、ケース内の所定の位置に固定することで自由に配置することができる。
【０００６】
しかしながら、バッテリパックの外観をシュリンクチューブで構成する場合は、チューブが単電池の外郭に沿って収縮するために複雑な凹凸を有した形状にすることが難しい。また、プリント基板を内蔵する場合は、プリント基板を内蔵する分だけ外郭の形状がいびつになりやすく、シュリンクチューブを熱収縮する場合、いびつな部分にチューブの収縮による圧力が加わり、プリント基板や実装している素子を破損してしまう可能性がある。さらに、チューブの収縮により、プリント基板と単電池とが密接されるため、万一、単電池から電解液が漏液した場合にプリント基板に付着してしまい、素子間のマイグレーションが起きてしまう可能性がある。
【０００７】
従って、この発明は、複数の単電池とプリント基板とを内蔵したバッテリパックにおいて、単電池やプリント基板の配置を工夫することによって、バッテリパックの外郭を複雑な凹凸形状とすることなく、シュリンクチューブで固定しやすいバッテリパックを提案するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明は、複数個の単電池と、単電池の充電又は放電の制御回路を有するプリント基板と、プリント基板を固定する基板ホルダーとから構成されたバッテリパックにおいて、単電池を複数段積み上げて並べて配置し、各段に並べられる単電池の本数を異ならせることによって、隣接する段において、並べられた単電池の本数の差によって形成される空間部を設け、この空間部に、前記基板ホルダーを配置させる。
【０００９】
そして、前記基板ホルダーは、前記空間部に収まる形状で、バッテリパック全体を略直方体形状とし、外装をシュリンクチューブで固定したことを特徴とする。
【００１０】
さらに、前記基板ホルダーは、前記空間部体積よりも小さくすることを特徴とする。
【００１１】
さらにまた、前記基板ホルダーは、少なくとも隣接する単電池と対向する面に隔壁を有していることを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例を図面に基づき説明する。本発明のバッテリパックは、光ケーブルで送受信される光信号を電気信号に変換して構内の情報端末機器に入出力するための光伝送装置のバックアップ用電源に用いられる。本発明のバッテリパックは、複数個の単電池１と、単電池１の充電や放電の制御回路を実装したプリント基板２と、プリント基板２を固定する基板ホルダー３とから構成されている。
【００１３】
単電池１はニッケル水素電池やニッケル−カドミウム電池、リチウムイオン電池等のものが挙げられる。尚、本実施例では円筒型のニッケル水素電池が用いられている。この単電池１は、バッテリパック内に合計３０本収納されている。３０本の単電池１は二段に積み重ねて配置されている。
【００１４】
その並べ方は、まず、円筒型の２本の単電池１を細長く縦に積み上げて、２本分の長さの厚紙等で形成されたペーパーチューブ１１を被せる。この２本組の単電池を１４本準備する。さらに、１本の単電池を１本分の長さのペーパーチューブ１１を被せたものを２本準備する。その結果、合計３０本の単電池１を２本組１４本と１本組２本で構成する。
【００１５】
そして、１４本の２本組の単電池のうちの７本を横に並べ、その横に１本組の単電本を１本並べる。このようにして１５本の単電池１を並べる。残りの１５本の単電池１についても同様に並べる。そして、これら１５本の単電池１を、絶縁板１２を介して、この絶縁板１２の両側に並べながら貼り付ける。
【００１６】
その結果、合計３０本の単電池は、二段に積み上げられて配置され、一段目には１本組の単電池が２本存在するため、一段目に１６本、二段目に１４本の単電池が並べられることになる。そして、一段目と二段目でそれぞれ、ポリエチレンテープ１３を巻き付けて固定している。
【００１７】
このように単電池１を二段に積み重ねた結果、単電池の一段目と二段目とでは、二段目の方が単電池２本少なく積まれているから、ここに単電池２本分の空間部１４が形成されることになる。この空間部１４に後述する基板ホルダー３を収納するようになっている。
【００１８】
次に、プリント基板２は、単電池１の充電や放電の制御回路を実装している。このバッテリパックは前述の通り、光伝送装置のバックアップ用電源に用いられるため、常時は商用交流により充電が行われ、停電時等に装置の駆動用電源として使用されるものである。そこで、常時行われる充電により過充電となって単電池１が劣化してしまわないように、制御回路が設けられている。
【００１９】
また、この制御回路は、単電池１の温度を検出するサーミスタ２１を備えており、サーミスタ２１は単電池１の温度情報を制御回路に出力して、制御回路が電池を充電や放電を制御して単電池１の温度上昇による劣化を防ぐ。また、図示しないが、充電や放電を制御するための回路素子がプリント基板２に実装されている。
【００２０】
この制御回路は、単電池１の自己放電量を算出して、自己放電量だけを補充電する間欠充電を行うようになっている。これによって、商用交流による装置の運転時における常時連続充電を避け、単電池１を過充電から保護し、バッテリパックの長寿命化を図っている。尚、この制御回路は内蔵する単電池１の種類や容量等に応じて補充電を行うタイミングを変更することができる。本実施例においては、自己放電量が公称容量の２０％に達したときに補充電を行うようになっている。
【００２１】
プリント基板２は、このようにサーミスタ２１や制御回路を実装すると共に、入出力用のリード線２２が引き出されている。リード線２２の先端にはコネクタ２３が設けられ、前記光伝送装置との電気接続が行われるようになっている。
【００２２】
次に、基板ホルダー３は、前記プリント基板２を固定する。基板ホルダー３はホルダー本体３１と蓋体３２とから構成される。ホルダー本体３１は、一面を開口した箱型となっており、底壁と４つの側壁とから構成されている。底壁の内側は、前記プリント基板２を固定するための一対の係合爪３３が設けられる。そして、底壁の外側は、円筒型の単電池１と密着して配置されるように電池の曲面に沿った円弧状に形成されている。また、ホルダー本体３１の側壁は、前記サーミスタ２１を通す溝３４や、前記入出力用のリード線２２を通す溝３５が形成されている。そして、ホルダー本体３１の開口されている一面に前記蓋体３２が閉じられる。
【００２３】
ホルダー本体３１に蓋体３２を閉じた基板ホルダー３は、内蔵するプリント基板２を単電池１から完全に隔離している。このため、万一、単電池１から電解液が漏液したとしても、プリント基板２に電解液が付着することがないので、各素子間のマイグレーション等による事故をなくすことができる。
【００２４】
尚、箱型に形成される基板ホルダー３は、略直方体の形状となっており、基板ホルダー３の高さは単電池１の高さよりも若干低くなっている。また、基板ホルダー３の奥行きは単電池１の直径よりも若干短くなっている。そして、基板ホルダー３の幅は単電池１の２本分の幅と等しいか、やや短くなっている。
【００２５】
この基板ホルダー３は、バッテリパックに収納される際に、前記空間部１４に配置される。前記空間部１４は、一段目と二段目の単電池の本数の差である単電池２本分の大きさとなっている。これに対し、基板ホルダー３は、前述の通り、高さ、奥行き、幅とも、単電池２本分の体積よりも若干小さくなっているから、基板ホルダー３はこの空間部１４からはみ出さずに収まるようになっている。その結果、バッテリパック全体の外観は、凹凸のない略直方体形状とすることができる。
【００２６】
そして、基板ホルダー３はこの空間部１４に配置された後、ポリエチレンテープ３６によって、隣接する単電池１に固定される。このとき、基板ホルダー３が単電池１に密着して配置されるとはいえ、プリント基板２はホルダー本体３１の底壁や側壁等によって単電池１と隔離され、前述の通り、万一、単電池１から電解液が漏液したとしても、プリント基板２に電解液が付着することがないので、各素子間のマイグレーション等による事故をなくすことができる。
【００２７】
このようにして単電池１と基板ホルダー３とを連結し、全体をシュリンクチューブ４によって固定する。このとき、前記基板ホルダー３は前記空間部１４内に収められ、且つ、基板ホルダー３の大きさは、空間部１４の体積よりも若干小さく、バッテリパック全体の外観に基板ホルダー３による出っ張りがないため、シュリンクチューブ４を熱収縮させたときに、基板ホルダー３に収縮による圧力がかからないようになっている。このため、基板ホルダー３が破損したり、また蓋体３２が外れてしまうということがなく、内蔵するプリント基板２にもストレスがかからず、素子の外れ等を防止することができる。さらに、基板ホルダー３の隅部がシュリンクチューブ４に当たらないので、シュリンクチューブ４を破ってしまうこともない。
【００２８】
尚、本実施例におけるバッテリパックは、単電池１の総数を３０本とし、二段に積み上げた際の、一段目と二段目の本数の差を２本としているが、これに限らず、使用される装置の定格や、基板ホルダーの大きさに応じて、様々な総数と本数の差に変更できることは言うまでもない。
【００２９】
また、本発明でいう一段目及び二段目とは必ずしも最下段とその上段というように限定されたものではなく、二段目と三段目であってもよく、また、上下が反転した場合でも構わない。
【００３０】
さらに、バックアップ用電源として、大容量で高電圧のバッテリパックが必要な場合は、バッテリパックに内蔵する単電池の総数を増やすこともできるが、この実施例のように３０本を総数とするバッテリパックを複数準備して、それらを接続するようにしてもよい。この場合、本発明によるバッテリパックの外観が略直方体形状となっていることから、隙間なく並べて配置することができ、装置内でコンパクトに収めることができる。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば、単電池を並べたときにできる空間部に基板ホルダーを配置することで、バッテリパック全体の形状が凹凸の少ない外郭となり、シュリンクチューブで固定しやすくすることができる。
【００３２】
また、基板ホルダーは、前記空間部よりも若干小さくすることで、バッテリパック全体の外観に基板ホルダーによる出っ張りがないため、シュリンクチューブを熱収縮させたときに、基板ホルダーに収縮による圧力がかからないようにできる。このため、内蔵するプリント基板にもストレスがかからず、素子の外れ等を防止することができる。さらに、基板ホルダーの隅部がシュリンクチューブに当たらないので、シュリンクチューブを破ってしまうこともない。
【００３３】
さらに、基板ホルダーは、単電池と対向する面に隔壁を有しているので、万一、単電池から電解液が漏液したとしても、プリント基板に電解液が付着することがないので、各素子間のマイグレーション等による事故をなくすことができる。
【００３４】
このように、本発明のバッテリパックは、プリント基板を内蔵しているとはいえ、バッテリパック全体の外郭に凹凸が少なく、シュリンクチューブでの固定に適しているから、例えば、充電や放電等の保護回路を内蔵させて、単電池の長寿命化を図ることができるバックアップ用電源として用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】バッテリパックの外観斜視図
【図２】バッテリパックの平面図
【図３】単電池と基板ホルダーをテープで固定した状態の平面図
【図４】単電池の組立手順図
【図５】単電池の組立図
【図６】ホルダー本体の平面図
【図７】ホルダー本体と蓋体の平面図
【図８】電気回路図
【符号の説明】
１        単電池
１１      ペーパーチューブ
１２      絶縁板
１３      ポリエチレンテープ
１４      空間部
２        プリント基板
２１      サーミスタ
２２      リード線
２３      コネクタ
３        基板ホルダー
３１      ホルダー本体
３２      蓋体
３３      係合爪
３４      溝
３５      溝
３６      ポリエチレンテープ
４        シュリンクチューブ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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