(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに平行に配設している円筒型電池(2)の間にスペーサー(3)を配設し、このスペーサー(3)でもって隣接する円筒型電池(2)を定位置に配置している電池パックであって、
スペーサー(3)が、隣接して配置される円筒型電池(2)の間にできる谷間に沿う形状に成形されてなる電池装着面(31)と、この電池装着面(31)の反対側の面にあって、リード(6)を定位置に保持する凸部と凹部のいずれか又は両方を設けてなるリード保持面(32)とを有し、電池装着面(31)に円筒型電池(2)を当接させて所定の位置に配置し、リード保持面(32)の凸部と凹部のいずれかまたは両方でリード(6)を所定の位置に配置してなり、
リード保持面(32)が、円筒型電池(2)の谷間に沿うＶ溝状であって、Ｖ溝状に対向しているふたつの面に、第１リード保持面(32A)と第２リード保持面(32B)とを設けて、第１リード保持面(32A)には第１リード(6A)を、第２リード保持面(32B)には第２リード(6B)を配設しており、
第１リード保持面(32A)と第２リード保持面(32B)の間には、第１リード(6A)と第２リード(6B)とを定位置に保持する凸部(34)を一体的に成形して設けており、この凸部(34)の両側面(34A)と第１リード保持面(32A)及び第２リード保持面(32B)との角度を鋭角とし、かつ、凸部(34)の両側面(34A)を互いに平行ないしはほぼ平行としてなる電池パック。
【請求項２】
円筒型電池(2)の端面に、絶縁ホルダー(5)を介して回路基板(4)を配設してなる請求項１に記載される電池パック。
【請求項３】
リード(6)が、その一端を回路基板(4)に連結して、他端を円筒型電池(2)の電極(2A)に連結している請求項２に記載される電池パック。
【請求項４】
絶縁ホルダー(5)が、隣接して配設される円筒型電池(2)の間に向かって伸びる電池保持部(53)を有し、この電池保持部(53)を円筒型電池(2)とリード(6)との間に配設して、リード(6)と円筒型電池(2)とを絶縁している請求項２に記載される電池パック。
【請求項５】
スペーサー(3)が、円筒型電池(2)の電池端面をカバーする端面カバー部(33)を一体的に成形して設けており、この端面カバー部(33)をリード(6)と電池端面との間に配設して、端面カバー部(33)でもってリード(6)と電池端面とを絶縁している請求項１ないし４のいずれかに記載される電池パック。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の円筒型電池を平行に配設している電池パックに関する。
【０００２】
【従来の技術】
複数の円筒型電池を平行に配設している電池パックは、特開昭５０−７０８３２号に記載されるように、電池を定位置に配置するために電池の間の谷間にスペーサーを配設している。スペーサーは、円筒型電池の表面に沿う電池装着面を設けており、ここに円筒型電池を当接させて、隣接する円筒型電池を定位置に固定している。さらに、複数の電池を内蔵する電池パックは、電池を直列、または並列に接続している。電池を直列または並列に接続するには、隣の電池の端面にある電極を互いにリードで連結して実現できる。電池の正負の方向を同じようにして並べて電池端面をリードで連結すると、電池は並列に接続される。また、電池の正負の方向が逆になるように並べて電池端面をリードで連結すると、電池は直列に接続される。この接続構造は、短いリードで電池を直列に接続できる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ただ、電池パックは、内蔵する電池の種類によっては、たとえば、リチウムイオン二次電池等は、各々の電池電圧を保護回路で検出して、過充電や過放電を防止する必要がある。このことを実現する電池パックは、保護回路を実装する回路基板を内蔵している。回路基板は、各々の電池電圧を検出するために、各々の電池の電極をリードで接続する必要がある。回路基板を電池端面に対向する位置に配設して、この回路基板に電池の正負の電極を接続する電池パックは、電池の円筒表面に沿ってリードを配設する必要がある。この回路構成ではなく、たとえば、各々の電池を、電池端面に配設している独立する出力端子に接続する電池パックも、電池の円筒表面に沿ってリードを配線する必要がある。電池の円筒表面に配線されるリードは、電池の外装缶の表面に、テープ等で固定され、あるいは接着材で固定している。ただ、この構造では、リードを固定する位置がずれやすくて、定位置にしっかりと固定するのが難しく、また固定するために手間がかかる欠点もある。さらに、リードを電池の外装缶から絶縁するために、電池の外装缶とリードとの間に絶縁シート等を挟む必要がある。このため、リードの配線にさらに手間がかかる欠点があった。
【０００４】
本発明は、このような欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、円筒型電池の円筒表面に沿って、簡単かつ容易に、しかも位置ずれしないようにしっかりとリードを配線できる電池パックを提供することにある。また、専用の絶縁材を使用することなく、リードを電池の外装缶から絶縁して配線できる電池パックを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の電池パックは、互いに平行に配設している円筒型電池２の間にスペーサー３を配設し、このスペーサー３でもって隣接する円筒型電池２を定位置に配置している。スペーサー３は、隣接して配置される円筒型電池２の間にできる谷間に沿う形状に成形されてなる電池装着面３１と、この電池装着面３１の反対側の面にあって、リード６を定位置に保持する凸部と凹部のいずれか又は両方を設けてなるリード保持面３２とを有する。電池パックは、スペーサー３の電池装着面３１に円筒型電池２を当接させて所定の位置に配置し、リード保持面３２の凸部と凹部のいずれかまたは両方でリード６を所定の位置に配置している。
【０００６】
リード保持面３２は、円筒型電池２の谷間に沿うＶ溝状とし、Ｖ溝状に対向しているふたつの面に、第１リード保持面３２Ａと第２リード保持面３２Ｂとを設けて、第１リード保持面３２Ａには第１リード６Ａを、第２リード保持面３２Ｂには第２リード６Ｂを配設することができる。さらに、第１リード保持面３２Ａと第２リード保持面３２Ｂの間には、第１リード６Ａと第２リード６Ｂとを定位置に保持する凸部３４を一体的に成形して設けることができる。この凸部３４は、両側面３４Ａと第１リード保持面３２Ａ及び第２リード保持面３２Ｂとの角度を鋭角として、リード６が抜けるのを確実に阻止できる。さらに、この凸部３４は、両側面３４Ａを互いに平行ないしはほぼ平行として、スペーサー３を成形する金型から簡単に脱型できる。
【０００７】
さらに、本発明の電池パックは、円筒型電池２の端面に、絶縁ホルダー５を介して回路基板４を配設することができる。この電池パックは、リード６Ａの一端を回路基板４に連結して、他端を円筒型電池２の電極２Ａに連結することができる。さらに、絶縁ホルダー５は、隣接して配設される円筒型電池２の間に向かって伸びる電池保持部５３を設けて、この電池保持部５３を円筒型電池２とリード６との間に配設して、リード６と円筒型電池２とを絶縁することができる。さらに、スペーサー３は、円筒型電池２の電池端面をカバーする端面カバー部３３を一体的に成形して設けて、この端面カバー部３３をリード６と電池端面との間に配設して、端面カバー部３３でもってリード６と電池端面とを絶縁することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための電池パックを例示するものであって、本発明は電池パックを以下のものに特定しない。
【０００９】
さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲の欄」、および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。
【００１０】
図１ないし図に示す電池パックは、ケース１に複数の円筒型電池２を内蔵している。図の電池パックは、ケース１に２本の円筒型電池２を内蔵している。以下、２本の円筒型電池を内蔵する電池パックの構造を詳述するが、本発明の電池パックは２本以上の円筒型電池を内蔵することもできる。２本以上の円筒型電池を内蔵する電池パックは、全ての円筒型電池を同一平面に横に平行に並べ、あるいは複数の電池を直線状に連結して電池モジュールとし、複数の電池モジュールを横に平行に並べる構造とすることができる。
【００１１】
円筒型電池２は、リチウムイオン二次電池、ニッケル−水素電池、ニッケル−カドミウム電池等の二次電池である。リチウムイオン二次電池は、出力電圧が高いので、内蔵する複数の電池を独立して出力端子９に接続して出力電圧を高くできる。この電池パックは、各々の正負の電極２Ａを独立する出力端子９に接続している。この電池パックは、各々の電池２を独立して最適な状態で充放電できるので、実質的に充放電できる容量を最大にしながら寿命を長くできる特長がある。
【００１２】
ケース１はプラスチック製で、第１ケース１Ａと第２ケース１Ｂを連結して、内部に電池のコアパックを入れている。電池のコアパックは、電池２に回路基板４を連結して一体構造としたものである。第１ケース１Ａは、図２の断面図に示すように、コアパックの出力端子９を外部に表出させる電極窓１１を開口している。第２ケース１Ｂは、図３と図４に示すように、周壁１２から突出して係止片１３を設けている。第１ケース１Ａは、第２ケース１Ｂを除いた図５の平面図に示すように、係止片１３の係止孔１３Ａに案内される係止凸部１４を周壁１２の内面に突出して設けている。係止片１３の係止孔１３Ａに係止凸部１４が入れられて、第１ケース１Ａと第２ケース１Ｂは互いに抜けないように連結される。この状態で、係止片１３は、ケース１の周壁１２と円筒型電池２との間の狭い隙間に入れられて変形が阻止される。このため、係止状態に保持されて係止状態が解除されることがなく、第１ケース１Ａと第２ケース１Ｂは外れないように連結される。さらに、図の第１ケース１Ａと第２ケース１Ｂは、周壁１２の当接面に沿って凸条１５と凹部１６とを設け、凸条１５を凹部１６に入れてずれないように連結されている。
【００１３】
コアパックは、円筒型電池２とスペーサー３と回路基板４と絶縁ホルダー５とを備え、これ等を一体的に連結している。スペーサー３は、プラスチック等の絶縁材を成形して製作される。スペーサー３は、互いに平行に配設している円筒型電池２の間に配設されて、隣接する円筒型電池２を定位置に配設する。このスペーサー３は、隣接して配置される円筒型電池２の間にできる谷間に沿う形状に成形している電池装着面３１と、この電池装着面３１の反対側の面にあって、リード６を定位置に保持するリード保持面３２とを有する。このスペーサー３は、電池装着面３１に円筒型電池２を当接させて電池を所定の位置に配置し、リード保持面３２にはリード６を配設して所定の位置に保持する。
【００１４】
スペーサー３は、回路基板４を配設している円筒型電池２の一方の端部の近傍から、他方の端部まで延長される全長を有する。このように長いスペーサー３は、２本の円筒型電池２をしっかりと定位置に固定できる。ただ、スペーサーは、必ずしもこのように長くする必要はない。また、図示しないが、複数のスペーサーを電池の縦方向に並べて、円筒型電池とリードとを固定することもできる。
【００１５】
スペーサー３は、図４に示すように、一端に円筒型電池２の電池端面をカバーする端面カバー部３３を一体的に成形して設けている。この端面カバー部３３は、リード６と電池端面との間に配設されて、リード６と電池端面とを絶縁する。端面カバー部３３は、回路基板４を配設するのと反対側の電池端面をカバーして絶縁する。このスペーサー３は、電池端面の周縁にリード６が電気的に接触してショートするのを確実に阻止できる。
【００１６】
スペーサー３の電池装着面３１は、円筒型電池２の外装缶の表面に沿うように、外装缶の曲率半径にほぼ等しい湾曲面である。電池装着面３１は、２本の円筒型電池２の谷間に配設されるので、図６に示すように、ほぼＶ字状であって、円筒型電池２に沿う形状に成形される。
【００１７】
スペーサー３のリード保持面３２も、図６に示すように、円筒型電池２の谷間に沿うＶ溝状に成形されて、Ｖ溝状に対向してなるたつの面を、第１リード保持面３２Ａと第２リード保持面３２Ｂとしている。第１リード保持面３２Ａには第１リード６Ａを、第２リード保持面３２Ｂには第２リード６Ｂを配線している。
【００１８】
リード保持面３２は、リード６を定位置に保持するために、凸部と凹部のいずれか又は両方を設けている。凸部を設けているリード保持面は、凸部の間にリードを案内してリードを定位置に配線する。リード保持面に凹部を設けているスペーサーは、凹部にリードを案内して、定位置に配線する。さらに、凹部の両側に凸部を設けているリード保持面は、凹部にリードを案内して定位置に配線できる。
【００１９】
図５と図６に示すスペーサー３は、第１リード保持面３２Ａと第２リード保持面３２Ｂの間に、第１リード６Ａと第２リード６Ｂとを定位置に保持する凸部３４を一体的に成形して設けている。図の凸部３４は、電池２の横方向に長いリブの形状に成形している。凸部３４は、スペーサー３の両端部分と、その中間にひとつ、あるいは複数設けられる。図５のスペーサー３は、両端部分と中間にふたつの凸部３４を設けている。図のスペーサー３は、リード６の外側に細長い凸条３５を設けて、長い凸条３５と凸部３４との間にリード６を配設している。凸条３５は、スペーサー３のほぼ全体にわたって設けられている。
【００２０】
図のリブ形状の凸部３４は、リード６を抜けないように保持する形状に成形される。すなわち、リブ形状の凸部３４は、両側面３４Ａと第１リード保持面３２Ａ及び第２リード保持面３２Ｂとの角度（α）を鋭角としている。この凸部３４は、図５の矢印Ａで示す方向に抜けようとするリード６の抜けを確実に阻止できる。さらに、凸部３４は、スペーサー３を成形する金型から簡単に脱型できるように、凸部３４の両側面３４Ａを互いに平行ないしはほぼ平行としている。ほぼ平行とは、金型を矢印Ｂで示す方向に脱型して、抜ける角度、すなわち、矢印Ｂで示す方向に向かって、凸部３４の幅を狭くする方向に傾斜する形状である。
【００２１】
なお、リード６が矢印Ａで示す方向に抜けようとするのは、リード６の端を、図４に示すように、円筒型電池２の端部でその中心に向かって折曲して、先端を電極２Ａに溶着して連結しているからである。とくに、リード６に金属板であるリード板を使用すると、矢印Ａで示す方向にしか変形しなくなる。それは、リード板が、両面に直交する矢印Ａで示す方向には変形するが、リード板の両面と平行な方向には変形しないからである。図の電池パックは、リード６に金属板を使用しているが、リードには金属線も使用できる。金属線であるリードも、図に示す凸部３４と細長い凸条３５でもって、リード保持面３２から離れる方向に変形するのを防止して、リード保持面３２に位置ずれしないように配線できる。
【００２２】
図７のコアパックは、円筒型電池２の端面に、絶縁ホルダー５を介して回路基板４を配設している。回路基板４は、電池２の保護回路を実現する電子部品７を実装している。保護回路は、電池電圧を検出して電池２を過充電や過放電から防止し、また、電池２に過電流が流れると電流を遮断する。回路基板４は、プリント基板で、図７に示すように、電池端面の外形にほぼ沿う形状であって、絶縁ホルダー５を嵌入する切欠部４１を設けている。図の回路基板４は、リード６を半田付けして連結する連結部４２を４ヶ所に設けている。図のおいて、中間の２ヶ所に設けている連結部４２は、スペーサー３のリード保持面３２に配線されるリード６の端を半田付けして連結する。両側部分に設けている連結部４２に半田付けして連結されるリード８は、回路基板４と対向して配設される円筒型電池２の電池端面にある電極２Ａに溶着して連結される。この回路基板４は、４つのリード６、８で円筒型電池２にしっかりと連結される。
【００２３】
絶縁ホルダー５は、出力端子９を固定しており、この出力端子９を回路基板４に半田付けして連結される。出力端子９は、図２の断面図に示すように、Ｌ字状に折曲された金属板で、絶縁ホルダー５に貫通して固定され、絶縁ホルダー５を貫通して突出している先端を、回路基板４の連結部４３に半田付けして固定している。絶縁ホルダー５は、図２と図４に示すように、回路基板４と円筒型電池２の電池端面との間に配設されて、回路基板４を電池端面から絶縁する。これ等の図に示す絶縁ホルダー５は、回路基板４と電池端面との間に配設されて絶縁する絶縁プレート部５１と、この絶縁プレート部５１から直角方向に突出している出力端子固定部５２と、円筒型電池２の間に向かって伸びる電池保持部５３を、プラスチック等の絶縁材で一体的に成形している。
【００２４】
絶縁プレート部５１は、図８の絶縁ホルダー５の背面図に示すように、電池端面のほぼ全体をカバーする形状、正確には、２本の電池端面の両端の一部を除く形状に成形されている。さらに、図８のクロスハッチングで示す突出部分５４をわずかに厚く成形して、突出部分５４の間に、電池端面の電極２Ａに溶着しているリード８を配設している。出力端子固定部５２は、図２の断面図に示すように、回路基板４の切欠部４１に嵌入される形状で、ここに嵌入されて回路基板４の表面側に突出している。出力端子固定部５２は、Ｌ字状に折曲している出力端子９を表面に固定している。
【００２５】
電池保持部５３は、円筒型電池２の円筒面に沿うリブ形状に成形されて、隣接する円筒型電池２を定位置に保持する。電池保持部５３は、図５の平面図に示すように、リード６と円筒型電池２の円筒面との間まで延長されて、リード６を円筒型電池２から絶縁している。この構造の絶縁ホルダー５は、電池保持部５３でもってリード６が円筒型電池２の外装缶に電気的に接触してショートするのを確実に防止できる。
【００２６】
電池２の表面に沿ってリード６を配線している電池パックは、電池端面の外周縁でリード６と外装缶とが電気的に接触してショートしやすい傾向がある。とくに、電池端面で折曲して配線しているリード６は、この傾向が強くなる。それは、電池端面の周縁を絶縁しても、この部分でリード６が外装缶と局部的に強く接触して、絶縁が破壊されやすくなるからである。図の電池パックは、円筒型電池２の一方の電池端面の外周縁をスペーサー３の端面カバー部３３で絶縁し、他方の電池端面の外周縁を絶縁ホルダー５の電池保持部５３で絶縁している。このため、リード保持面３２に配線しているリード６が円筒型電池２の外装缶に接触してショートするのを極めて有効に防止できる特長がある。
【００２７】
以上の構造の電池パックは、以下のようにして組み立てされる。
(1)  絶縁ホルダー５に固定している出力端子９の先端を、回路基板４の連結部４３に半田付けして、絶縁ホルダー５を回路基板４に連結する。回路基板４には、絶縁ホルダー５を連結する前工程で、保護回路等を実装する電子部品７を固定している。
(2)  ２本の円筒型電池２の谷間にスペーサー３を配設し、このスペーサー３のリード保持面３２にリード６を配線して、リード６の一端をスペーサー３の端面カバー部３３に沿って折曲し、折曲した先端を円筒型電池２の電極２Ａにスポット溶接やレーザー溶接等の方法で溶接する。
(3)  スペーサー３のリード保持面３２に配線しているリード６を回路基板４に半田付けして連結し、さらに、回路基板４と対向する面に溶接して連結しているリード８も、回路基板４に半田付けして連結する。この状態で、回路基板４がリード６、８を介して円筒型電池２に連結され、回路基板４を介して絶縁ホルダー５も一体的に連結されて、コアパックとなる。
(4)  コアパックを第１ケース１Ａに入れる。コアパックを構成している絶縁ホルダー５は、コアパックを第１ケース１Ａの定位置に固定するため、とくに出力端子９を正確な位置に配置するために、図５に示すように、位置決め用の嵌入部５５を設けている。図の嵌入部５５は、絶縁ホルダー５の両側に設けた嵌入凹部５５Ａと、中央部分に設けている貫通孔５５Ｂである。第１ケース１Ａは、絶縁ホルダー５の嵌入部５５に案内される嵌入凸部１７を一体的に成形して設けている。図の嵌入凸部１７は、嵌入凹部５５Ａに案内される嵌入リブ１７Ａと、貫通孔５５Ｂに挿入される嵌入ロッド１７Ｂである。このように、絶縁ホルダー５を第１ケース１Ａに嵌着して定位置に案内する構造は、円筒型電池２の寸法誤差に関係なく、出力端子９を正確な位置に配置できる。
【００２８】
(5)  第１ケース１Ａに第２ケース１Ｂを連結して、ケース１内にコアパックを収納する。第２ケース１Ｂは、係止片１３を第１ケース１Ａの係止凸部１４に案内して連結される。ただし、第１ケース１Ａと第２ケース１Ｂは、周壁１２を溶着し、あるいは接着して連結することもできる。
【００２９】
【発明の効果】
本発明の電池パックは、円筒型電池の円筒表面に沿って、簡単かつ容易に、しかも位置ずれしないようにしっかりとリードを配線できる特長がある。それは、本発明の電池パックが、互いに平行に配設している円筒型電池の間に、電池装着面とリード保持面とを備えるスペーサーを配設しており、電池装着面に円筒型電池を当接させて所定の位置に配置すると共に、リード保持面でリードを所定の位置に配置しているからである。スペーサーの電池装着面は、隣接して配置される円筒型電池の間にできる谷間に沿う形状に成形しているので、隣接する円筒型電池を位置ずれしないように定位置に配置できる。さらに、スペーサーのリード保持面は、電池装着面の反対側の面にあって、リードを定位置に保持する凸部と凹部のいずれか又は両方でリードを所定の位置に配置するので、リードを円筒型電池の円筒表面に沿って位置ずれしないように配線できる。したがって、本発明の電池パックは、簡単かつ容易に、しかも位置ずれしないようにリードを定位置にしっかりと配線できる。さらに、本発明の電池パックは、スペーサーを絶縁材に併用してリードを電池の外装缶から絶縁できるので、専用の絶縁材を使用することなく、能率良く、しかも低コストに多量生産できる特長もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例にかかる電池パックの斜視図
【図２】図１に示す電池パックのＡ−Ａ線断面図
【図３】図１に示す電池パックのＢ−Ｂ線断面図
【図４】図１に示す電池パックのＣ−Ｃ線断面図
【図５】図１に示す電池パックの第２ケースを除いた状態を示す平面図
【図６】スペーサーの拡大断面図
【図７】図１に示す電池パックに内蔵されるコアパックの正面図
【図８】絶縁ホルダーの背面図
【符号の説明】
１…ケース              １Ａ…第１ケース        １Ｂ…第２ケース
２…電池                ２Ａ…電極
３…スペーサー
４…回路基板
５…絶縁ホルダー
６…リード              ６Ａ…第１リード        ６Ｂ…第２リード
７…電子部品
８…リード
９…出力端子
１１…電極窓
１２…周壁
１３…係止片            １３Ａ…係止孔
１４…係止凸部
１５…凸条
１６…凹部
１７…嵌入凸部          １７Ａ…嵌入リブ        １７Ｂ…嵌入ロッド
３１…電池装着面
３２…リード保持面      ３２Ａ…第１リード保持面
３２Ｂ…第２リード保持面
３３…端面カバー部
３４…凸部              ３４Ａ…側面
３５…凸条
４１…切欠部
４２…連結部
４３…連結部
５１…絶縁プレート部
５２…出力端子固定部
５３…電池保持部
５４…突出部分
５５…嵌入部            ５５Ａ…嵌入凹部        ５５Ｂ…貫通孔
【図１】
0003877638.tif 000002
【図２】
0003877638.tif 000003
【図３】
0003877638.tif 000004
【図４】
0003877638.tif 000005
【図５】
0003877638.tif 000006
【図６】
0003877638.tif 000007
【図７】
0003877638.tif 000008
【図８】
0003877638.tif 000009