パック電池
【課題】電池を効率よく冷却しながら、多数の電池をしっかりと強靭な状態で連結する。
【解決手段】パック電池は、複数の電池１を収納している内ケース３を外ケース２に内蔵している。内ケース３は、複数の電池１を保持筒６に挿入して複数段に収納する中間ケース４と、この中間ケース４に収納する電池１の両端に固定している一対のエンドプレート５とを備える。中間ケース４の保持筒６は、電池１の端部を外部に表出させる開口部を両端に開口している。エンドプレート５は、各々の電池端面にリードを接続する電極窓を開口している。さらに、中間ケース４は、収納する電池１を離して配置して、電池１間に空隙を設けて、空隙には電池１を冷却する空気の換気路７を設けている。パック電池は、この換気路７に一対のエンドプレート５を連結する止ネジ９を挿通して、止ネジ９でもって一対のエンドプレート５を中間ケース４の両端に固定している。
【解決手段】パック電池は、複数の電池１を収納している内ケース３を外ケース２に内蔵している。内ケース３は、複数の電池１を保持筒６に挿入して複数段に収納する中間ケース４と、この中間ケース４に収納する電池１の両端に固定している一対のエンドプレート５とを備える。中間ケース４の保持筒６は、電池１の端部を外部に表出させる開口部を両端に開口している。エンドプレート５は、各々の電池端面にリードを接続する電極窓を開口している。さらに、中間ケース４は、収納する電池１を離して配置して、電池１間に空隙を設けて、空隙には電池１を冷却する空気の換気路７を設けている。パック電池は、この換気路７に一対のエンドプレート５を連結する止ネジ９を挿通して、止ネジ９でもって一対のエンドプレート５を中間ケース４の両端に固定している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主として大電流の放電に適しているパック電池に関し、とくに、複数の電池を並列と直列に配列してケースに収納しているパック電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
パック電池は、並列に接続する電池の個数を多くして出力電流を大きくでき、また、直列に接続する電池の個数で出力電圧を高くできる。このことから、大出力が要求される用途、たとえば自転車、工具、自動車等に使用されるパック電池は、複数の電池を並列に接続し、さらに、これを直列に接続して出力を大きくできる。この構造のパック電池は、多数の電池を内蔵するので、組み立てを容易にすることが大切である。このことを実現するパック電池として、独特の構造で電池をケースに収納するパック電池が開発されている。（特許文献１参照）
【特許文献１】特開２００１−４３８３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
この公報に記載されるパック電池は、図１に示すように、複数の電池３１を多段に配置してエンドプレート３５の間に配置している。エンドプレート３５は、電池３１の端部を挿入して連結する円筒部３６を設けている。このパック電池は、一対のエンドプレート３５の間に円筒型電池を配置する。円筒型電池は、端部をエンドプレート３５の円筒部３６に挿入し、エンドプレート３５に連結される。一対のエンドプレート３５は、四隅部の突出部３７で連結されて、円筒型電池を挟着する状態で保持する。このパック電池は、電池３１の両端をエンドプレート３５で挟着して電池のコアパックとし、このコアパックを外ケースに収納している。
【０００４】
この構造のパック電池は、大きな出力が要求される用途、たとえば電動工具や電動自転車等の電源に使用されるので、大電流で充放電される。このため、このパック電池は、各々の電池を能率よく冷却することが極めて大切である。ただ、この構造のパック電池は、一対のエンドプレートの間に複数の電池を多段に配置しているので、全ての電池を効率よく冷却できない欠点がある。とくに、中央部分に配置される電池の冷却が難しい欠点がある。中央部分に配置される電池は、周囲部分に配置される電池よりも放熱され難く、内部に熱がこもりやすいからである。
【０００５】
さらに、この構造のパック電池は、大きな出力を実現するために、大きくて重くて大容量の二次電池を多数に内蔵することから、コアパックをしっかりと強靭な構造で連結することも大切である。コアパックの強度が充分でないと、振動や衝撃を受けるときに、電池の位置がずれてこれに接続しているリード板等が外れたり破損するからである。ただ、この構造のコアパックは、多数の電池をしっかりと強靭な状態で連結できない欠点がある。それは、一対のエンドプレートの相対的な捻れを阻止する状態では連結できないからである。
【０００６】
本発明は、以上の欠点を解消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、電池を効率よく冷却しながら、多数の電池をしっかりと強靭な状態で連結できるパック電池を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の請求項１のパック電池は、複数の電池１を収納している内ケース３と、この内ケース３を内蔵する外ケース２とを備える。内ケース３は、複数の電池１の両端に固定している絶縁材からなる一対のエンドプレート５を備え、複数の電池１を、端面が同一の面に位置する平行な姿勢で、各段に複数の電池１を並べて複数段に収納している。エンドプレート５は、電池１を定位置に固定すると共に、各々の電池端面にリードを接続する電極窓を開口して、この電極窓から電池１の電極にリードを接続している。さらに、内ケース３は、収納する電池１を離して配置して、電池１間に空隙を設けて、空隙には電池１を冷却する空気の換気路７を設けている。さらに、パック電池は、この換気路７に、一対のエンドプレート５を連結する止ネジ９を挿通して、止ネジ９でもって一対のエンドプレート５を電池１の両端に固定している。
【０００８】
本発明の請求項２のパック電池は、複数の電池１を収納している内ケース３と、この内ケース３を内蔵する外ケース２とを備える。内ケース３は、複数の電池１の両端に固定している絶縁材からなる一対のエンドプレート５を備え、複数の電池１を、端面が同一の面に位置する平行な姿勢で、各段に複数の電池１を並べて複数段に収納している。エンドプレート５は、電池１を定位置に固定すると共に、各々の電池端面にリードを接続する電極窓を開口して、この電極窓から電池１の電極にリードを接続している。さらに、内ケース３は、収納する電池１を離して配置して、電池１間に空隙を設けて、空隙には電池１を冷却する空気の換気路７を設けている。さらに、パック電池は、この換気路７に配置される中空壁１１を外ケース２の内面に突出して設けており、この中空壁１１の中空部を外ケース２の外部に開口して、中空壁１１を介して換気路７の電池１を冷却している。
【０００９】
本発明のパック電池は、一対のエンドプレート５の周縁部を止ネジ９で連結して固定することができる。
【００１０】
本発明のパック電池は、内ケース３に、複数の電池１を保持筒６に挿入して収納する絶縁材の中間ケース４を設けて、この中間ケース４の両端に一対のエンドプレート５を固定することができる。
【００１１】
本発明のパック電池は、一対のエンドプレート５に、回路基板１９を収納する基板ホルダ２０を固定して、基板ホルダ２０で一対のエンドプレート５を連結することができる。
【００１２】
本発明のパック電池は、エンドプレート５に、電池１を直列又は並列に接続するリード板１３を連結して、このリード板１３を電池１の端面に溶接して連結して、リード板１３を回路基板１９に接続することができる。
【００１３】
本発明のパック電池は、内ケース３に、止ネジ９を挿通するネジボス８を設けて、このネジボス８に止ネジ９を挿通して、一対のエンドプレート５を連結することができる。
【００１４】
本発明のパック電池は、電池１を円筒型電池として、止ネジ９を円筒型電池の谷間に配置することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の請求項１のパック電池は、電池を効率よく冷却しながら、多数の電池をしっかりと強靭な状態で連結できる特長がある。それは、このパック電池が、外ケースに内蔵される内ケースに複数の電池を収納しており、この内ケースは、複数の電池の両端に一対のエンドプレートを固定すると共に、収納する電池を離して配置して電池間に空隙を設けて、電池を冷却する空気の換気路を設けており、この換気路に一対のエンドプレートを連結する止ネジを挿通して、止ネジで一対のエンドプレートを電池の両端に固定しているからである。
この構造のパック電池は、電池間に空気の換気路を設けているので、パック電池の中央部分を効果的に冷却できる特長がある。とくに、このパック電池は、エンドプレートを連結する止ネジを換気路に挿通しているので、この止ネジを電池の熱を外部に放熱する部材に併用して、電池をしっかりと強靭な状態で連結しながら、冷却が難しい内部の電池をより効果的に冷却できる。
【００１６】
さらに、本発明の請求項２のパック電池は、外ケースの内面に突出して設けた中空壁を内ケースの換気路に配置しており、この中空壁の中空部を外ケースの外部に開口して、換気路の電池を冷却しているので、中空壁の内部の中空部を外ケースの外部に開口して換気し、電池の熱を、中空壁と、中空壁に換気される空気を介して外部に放熱して、内部の電池を効果的に冷却できる。しかも、このパック電池は、外ケースの中空壁を、内ケースの電池間の換気路に挿入して配置するので、内ケースを、中空壁で補強しながら、多数の電池をしっかりと強靭な状態で連結できる。
【００１７】
さらに、本発明の請求項３のパック電池は、一対のエンドプレートの周縁部を止ネジで連結して固定しているので、一対のエンドプレートの間に多数の電池を配置しながら、これらの電池をよりしっかりと強靭な状態で連結できる特長がある。
【００１８】
さらに、本発明の請求項４のパック電池は、内ケースに、複数の電池を保持筒に挿入して収納する中間ケースを設けて、この中間ケースの両端に一対のエンドプレートを固定しているので、多数の電池を中間ケースに収納しながら、電池の両端に固定される一対のエンドプレートの相対的な捻れを阻止して、多数の電池をしっかりと強靭な状態で連結できる。
【００１９】
以上のように、本発明のパックは、内部の電池を効率よく冷却しながら、複数の電池をしっかりと強靭な構造で連結できるので、大きな出力が要求される用途に使用して強い振動や衝撃を受けても、電池の位置ずれを極減して、これに接続しているリード板等が外れたり破損するのを有効に防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
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パック電池を例示するものであって、本発明はパック電池を以下のものに特定しない。
【００２１】
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」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。
【００２２】
本発明の実施例のパック電池を図２ないし図９に示す。これ等の図に示すパック電池は、複数の電池１を収納している内ケース３と、内ケース３を内蔵する外ケース２とを備える。
【００２３】
内ケース３は、複数の電池１を定位置に収納している中間ケース４と、中間ケース４の両端に固定している一対のエンドプレート５とを備える。中間ケース４とエンドプレート５は、絶縁材のプラスチックで成形している。ただ、内ケースは、図示しないが、中間ケースを省略して、複数の電池の両端に一対のエンドプレートを固定することもできる。この構造のパック電池は、より効果的に電池を放熱させて冷却できる特長がある。
【００２４】
図７と図８の断面図に示す中間ケース４は、複数の電池１を挿入して定位置に配置する保持筒６を備える。保持筒６は、電池１の端面が同一面に位置する平行な姿勢で、複数の電池１を収納している。この中間ケース４は、各段に複数の電池１を並べて複数段に配置するように保持筒６を設けている。図の中間ケース４は、各段に５列の電池１を並べて、これを４段に配設して、全体で２０本の電池１を収納している。ただし、本発明のパック電池は、各段に配列する電池の本数を５本には特定しない。各段には、たとえば、３〜２０本の電池を平行に配置でする。また、図のパック電池は、電池を４段に配置するが、３〜１０段に配置することもできる。
【００２５】
保持筒６は、電池１の外周面を保持して、電池１を所定の位置に保持する。図の保持筒６は、円筒型電池の表面に沿う湾曲面を有する。保持筒は、必ずしも電池の全周を保持する形状とする必要はない。たとえば、円筒型電池の保持筒は、必ずしも電池の全周に沿う円筒状に成形する必要はないが、図の保持筒６は、電池１の表面のほぼ全周に沿う筒状としている。ただ、中間ケースは、全ての電池を保持筒のみで定位置に配置する必要はなく、たとえば、電池を保持筒とネジボス８で定位置に配置することもできる。
【００２６】
中間ケース４は、電池１を離して配置して、電池１間に空隙を設けている。空隙は、電池１を冷却する空気の換気路７である。図のパック電池は、４段に収納する電池１の中央部、すなわち、上２段と下２段の電池１の間に空隙を設けて、換気路７を設けている。このパック電池は、積層方向の厚さの増加を最小にして、電池温度が高くなる中央部の電池１を効率よく冷却する。このため、全体をコンパクトにして電池１の温度差を少なく、全ての電池温度を均一にできる特徴がある。ただ、図示しないが、本発明のパック電池は、各段の間に空隙の換気路を設け、あるいは隣接する電池の間にも空隙を設けて換気路とすることができる。
【００２７】
換気路７は、外部の空気を流して電池１を冷却する。図７と図８の断面図に示す中間ケース４は、多段に配置している電池１の中央部に隙間を設けて換気路７としている。
【００２８】
図のパック電池は、電池１を複数の電池ブロック１０に分離して、電池ブロック１０の間に隙間を設けて換気路７としている。図のパック電池は、第１電池ブロック１０Ａと第２電池ブロック１０Ｂからなる２ブロックに電池１を分離している。上２段の電池１を第１電池ブロック１０Ａ、下２段の電池１を第２電池ブロック１０Ｂとして、第１電池ブロック１０Ａと第２電池ブロック１０Ｂの間に隙間を設けて換気路７としている。電池ブロック１０は、上下の電池１を並列に絶縁し、隣の電池１を直列に接続している。したがって、第１電池ブロック１０Ａは、上下に配置される電池１を並列に接続して、同じ段で隣に配置する電池１を直列に接続している。第２電池ブロック１０Ｂも、上下に配置される電池１を並列に接続して、同じ段で隣に配置する電池１を直列に接続している。電池ブロック１０は、直列に接続して出力電圧を高くでき、並列に接続して電流容量を大きくできる。図のパック電池は、第１電池ブロック１０Ａと第２電池ブロック１０Ｂの電池１を直列に接続している。このように電池ブロック１０の間に隙間を設けて換気路７とするパック電池は、換気路７でもって電位差のある第１電池ブロック１０Ａと第２電池ブロック１０Ｂの電池１を有効に絶縁できる。
【００２９】
上下２段の電池１をひとつの電池ブロック１０するパック電池は、電池１を偶数段に配置するのに適している。このパック電池は、電池ブロック１０の間に隙間を設けて換気路７として、多数の電池１を内部まで均一に冷却できる。ただ、パック電池は、必ずしも上下２段の電池をひとつの電池ブロックとせず、上下３段以上の電池をひとつの電池ブロックとして、電池ブロックの間に換気路を設けることもできる。
【００３０】
図７の内ケース３は、換気路７にネジボス８を設けている。ネジボス８は、エンドプレート５を連結する止ネジ９を挿通する。ネジボス８は内部に止ネジ９を挿通できる筒状で、プラスチック製の中間ケース４に一体的に成形して設けられる。この図の中間ケース４は、中央の電池１の両側の谷間に一対のネジボス８を設けている。ただ、ネジボスは、一対のエンドプレートに一体的に成形して設けることもできる。
【００３１】
換気路７にネジボス８を設けるパック電池は、ネジボス８を介して内部の電池１を効果的に冷却する。ネジボス８が効果的に電池１を冷却するのは、ネジボス８に挿通される止ネジ９を介して電池１の熱を外部に有効に放熱できるからである。止ネジ９は、その両端をエンドプレート５に連結し、またエンドプレート５から外部に表出させているので、ネジボス８から伝導させる電池１の熱を有効に放熱できる。このため、止ネジ９を挿通しているネジボス８でもって、冷却が難しい内部の電池１を有効に冷却できる。しかも、内部の電池１に冷却専用の部材や機構を設けることなく冷却できる特徴がある。
【００３２】
ネジボス８は、中間ケース４の両端にエンドプレート５を固定するものであるから、エンドプレート５の周縁部にも設けることができる。図７のパック電池は、エンドプレート５の上下各々に２カ所と、換気路７に２カ所で、全体に６カ所にネジボス８を設けている。また、図８のパック電池は、エンドプレート５の上下各々の２カ所にネジボス８を設けている。ネジボス８は円筒状でここに止ネジ９を挿通して、一対のエンドプレート５を連結する。
【００３３】
図８に示す中間ケース４は、内部の電池１を効果的に冷却するために、上下の電池ブロック１０の間に換気路７を設けて、この換気路７に外ケース２に設けた中空壁１１を挿入している。図のパック電池は、中空壁１１を電池１に直接に接触させるために、保持筒６に冷却開口１２を設けている。冷却開口１２は、中空壁１１を電池１に接触させるので、中空壁１１が電池１に接触する部分に設けている。このパック電池は、中空壁１１を電池１に直接に接触させるので、中空壁１１で効果的に電池１を冷却できる。ただし、保持筒は、必ずしも冷却開口を設ける必要はない。電池を保持筒に入れ、電池を保持筒を介して中空壁に接触し、保持筒と中空壁を介して電池を冷却できるからである。
【００３４】
中空壁１１は、外ケース２から内面に突出する形状として、プラスチック製の外ケース２に一体的に成形して設けられる。中空壁１１は、内部の中空部を外ケース２の外部に開口して、外部の空気を換気する。この中空壁１１は、換気される外部空気で冷却され、冷却された中空壁１１が電池１を冷却する。すなわち、電池１の熱を中空壁１１と、中空壁１１に換気される空気を介して外部に放熱する。
【００３５】
電池１は、中間ケース４の保持筒６に収納された状態で端部にリード板１３を接続する。このことを実現するために、中間ケース４は、電池１の端部を外部に表出させる開口部を設けている。中間ケース４は、一方の開口部を、電池１を出し入れできる構造とし、他方の開口部を、電池１が出ない構造とする。電池１を出し入れできる開口部は、保持筒６の開口部を電池１を通過できる大きさとする。電池１が出ない構造の開口部は、電池１の挿通を阻止するストッパ凸部（図示せず）を一体的に成形して設ける。ストッパ凸部は、電池１の端面に当接して、電池１が開口部から出るのを阻止する。
【００３６】
以上の構造の中間ケース４は、エンドプレート５を外す状態で中間ケース４の保持筒６に電池１を挿入し、その後、開口部にエンドプレート５を固定して、電池１を中間ケース４から出ないように収納できる。ただ、中間ケースの保持筒は、両端の開口部を電池を通過できる構造として、この開口部にエンドプレートを固定して電池を出ない構造とすることもできる。
【００３７】
エンドプレート５は、プラスチック等の絶縁材で製作される。エンドプレート５は、中間ケース４の開口部に固定されて、電池１を中間ケース４から出ないように定位置に固定する。また、このエンドプレート５は、これを中間ケース４に固定する状態で、電池１の端部にリード板１３を固定できるように、各々の電池１の端面電極の位置に電極窓を開口している。図のパック電池は、４段５列に２０個の電池１を収納するので、エンドプレート５は２０個の電極窓を開口している。
【００３８】
エンドプレート５は、中間ケース４の定位置に連結される。エンドプレート５を中間ケース４の定位置に連結するために、図のエンドプレート５は、止ネジ９を挿通して中間ケース４の両端に連結するためのネジボス８を設けている。エンドプレート５は、ネジボス８に止ネジ９を挿通し、この止ネジ９で一対のエンドプレート５を中間ケース４の両端に連結する。
【００３９】
さらに、パック電池は、エンドプレート５に中間ケース４の保持筒６を嵌着する嵌着部１４を設け、この嵌着部１４の間に保持筒６を挿入して、エンドプレート５を中間ケース４の定位置に連結している。図のエンドプレート５は、保持筒６の谷間に挿入される嵌着部１４を設け、この嵌着部１４の間に保持筒６を入れて、定位置に連結している。図示しないが、中間ケースのない内ケースは、エンドプレートに設けた嵌着部の間に電池の端部を入れて、定位置に連結することができる。
【００４０】
以上のように、エンドプレート５を中間ケース４の定位置に連結するパック電池は、リード板１３をエンドプレート５の定位置に連結し、電池１を中間ケース４の保持筒６で中間ケース４の定位置に連結することにより、リード板１３を電池１の定位置に配置して、簡単に電池１の電極に連結できる。ただ、本発明のパック電池は、エンドプレートを中間ケースの定位置に連結する構造を以上の構造に特定しない。パック電池は、エンドプレートを中間ケースの定位置に連結できる他の全て構造でエンドプレートと中間ケースを連結することができる。
【００４１】
エンドプレート５は、リード板１３を外側の定位置に連結している。図のエンドプレート５は、リード板１３を嵌入する位置決凹部１５を外側面に設け、この位置決凹部１５にリード板１３を入れて定位置に配置している。図のエンドプレート５は、リード板１３の外周に沿う垂直壁１６を一体成形して設けて、垂直壁１６の内側を位置決凹部１５としている。位置決凹部１５は、細長いリード板１３や四角形のリード板１３の外形よりもわずかに大きい内形として、ここにリード板１３を入れて定位置に配置する。
【００４２】
エンドプレート５は、電池１の端部に位置して電極窓を設けている。凸部電極側の電極窓は、凸部電極を挿通できるように、凸部電極の外形にほぼ等しい。凸部電極と反対側の平面電極を挿通する平面電極側の電極窓は、電池１の平面電極側を挿通して、平面電極をエンドプレート５の外側面に位置させる。したがって、平面電極側の電極窓は、電池１の外形にほぼ等しい大きさに開口される。凸部電極と平面電極は、電極窓に挿通されて、エンドプレート５の外側面に積層されるリード板１３に接触する。この状態で、凸部電極と平面電極は、リード板１３の連結部に溶接して連結される。リード板１３は、リード線１７やリードピン１８等を半田付けして連結し、リード線１７等を介して回路基板１９に接続される。
【００４３】
図のパック電池は、中間ケース４の両端に固定している一対のエンドプレート５に、回路基板１９を収納する基板ホルダ２０を固定している。基板ホルダ２０は、一対のエンドプレート５を連結して補強し、さらに内部には回路基板１９を収納している。図のパック電池は、一対のエンドプレート５の上に基板ホルダ２０を固定して、この基板ホルダ２０に回路基板１９を収納している。基板ホルダ２０は、プラスチックでもって、エンドプレート５と中間ケース４とは別に成形された上方開口の箱である。基板ホルダ２０の内部に固定している回路基板１９は、リード線１７やリードピン１８等を介してリード板１３に接続している。図のパック電池は、回路基板１９にリード線１７やリードピン１８の一端を半田付けして連結し、リード線１７やリードピン１８の他端をリード板１３に半田付けして連結している。
【００４４】
回路基板１９は、各々の電池電圧を検出して、電池１の充放電を制御する電圧検出回路を実装している。図のパック電池は、全ての電池電圧を別々に独立して電圧検出回路で検出する。電池１をリチウムイオン二次電池とするパック電池は、全ての電池電圧を検出して、充放電を理想的な状態で制御できる。図のパック電池は、２個の電池１を並列に接続しているので、並列接続している電池１は一緒に電圧が検出される。リチウムイオン二次電池は、満充電された状態と、完全に放電された状態を電圧で検出できる。複数の電池１を直列に接続しているパック電池は、全ての電池１を同じ電流で充放電させる。ただ、全ての電池１が同じ状態で充放電されるとは限らない。全ての電池１が同じように劣化せず、また、製造工程においても全く同じ特性には製作されない。このため、直列に接続された複数の電池１は、実質的に満充電できる容量や内部抵抗等にばらつきがある。このような電池１を同じ電流で充放電すると、いずれかの電池１が先に満充電され、あるいは完全に放電される。
【００４５】
電圧検出回路で全ての電池電圧を検出しながら、充放電をコントロールするパック電池は、全ての電池１の過充電と過放電を防止しながら充放電する。電圧検出回路は、パック電池を充電しているときに、いずれかの電池電圧が最高電圧まで上昇すると充電電流を遮断する。また、放電しているときは、いずれかの電池１の電圧が最低電圧まで低下すると放電電流を遮断する。
【００４６】
電池１をニッケル水素電池やニッケルカドミウム電池とするパック電池においても、全ての電池電圧を検出しながら充放電を制御して、全ての電池１の過充電と過放電を防止しながら使用できる。したがって、本発明は、電池をリチウムイオン二次電池に特定しない。
【００４７】
さらに、図のパック電池は、電池１と中間ケース４とエンドプレート５と回路基板１９と基板ホルダ２０を連結している電池１のコアパック２１を、外ケース２に収納している。外ケース２は、図２の分解斜視図に示すように、両側面に２分割できる形状にプラスチックを成形したものである。ただし、図２は、一方の外ケース２のみを示している。図示しない他方の外ケースは、図示する一方の外ケース２と対称な形状をしている。一対の外ケース２は、止ネジ（図示せず）で連結されて、内部に電池１のコアパック２１を収納する。外ケース２は、コアパック２１を定位置に配置するために内部に突出して位置決めリブ２２を設けている。
【００４８】
図８と図９の外ケース２は、コアパック２１の換気路７に挿入される中空壁１１を一体的に成形して設けている。
【００４９】
以上のパック電池は、以下のようにして組み立てられる。
(1) 中間ケース４の保持筒６に電池１を挿入する。
(2) 中間ケース４の両端にエンドプレート５を配設する。エンドプレート５のネジボス８に止ネジ９を入れ、止ネジ９でもって、中間ケース４両端にエンドプレート５を固定する。
エンドプレート５は、中間ケース４の開口部を閉塞して、中間ケース４から電池１を出ないようにする。
(3) エンドプレート５の上に基板ホルダ２０を固定する。
(4) 基板ホルダ２０の定位置に回路基板１９を固定する。
(5) エンドプレート５の外側に設けている位置決凹部１５にリード板１３を入れて、リード板１３を定位置に配置する。
(4) リード板１３を、スポット溶接などの方法で電池１の電極に連結する。
(5) リード板１３に、リード線１７やリードピン１８の一端を半田付けして連結し、このリード線１７やリードピン１８の他端を回路基板１９に接続する。
【００５０】
以上の工程で電池１のコアパック２１が組み立てられる。
(6) 電池１のコアパック２１を一対の外ケース２に入れて、外ケース２を止ネジで連結する。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】従来のパック電池の電池コアの分解斜視図である。
【図２】本発明の一実施例にかかる電池パックの分解斜視図である。
【図３】図２に示す電池パックのコアパックの斜視図である。
【図４】図３に示すコアパックの正面図である。
【図５】図３に示すコアパックの背面図である。
【図６】図３に示すコアパックの側面図である。
【図７】図６に示すコアパックのＡ−Ａ線断面図である。
【図８】本発明の他の実施例にかかるパック電池の断面図であって図９のＡ−Ａ線断面に相当する図である。
【図９】図８に示すパック電池の側面図である。
【符号の説明】
【００５２】
１…電池
２…外ケース
３…内ケース
４…中間ケース
５…エンドプレート
６…保持筒
７…換気路
８…ネジボス
９…止ネジ
１０…電池ブロック １０Ａ…第１電池ブロック
１０Ｂ…第２電池ブロック
１１…中空壁
１２…冷却開口
１３…リード板
１４…嵌着部
１５…位置決凹部
１６…垂直壁
１７…リード線
１８…リードピン
１９…回路基板
２０…基板ホルダ
２１…コアパック
２２…位置決めリブ
３１…電池
３５…エンドプレート
３６…円筒部
３７…突出部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主として大電流の放電に適しているパック電池に関し、とくに、複数の電池を並列と直列に配列してケースに収納しているパック電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
パック電池は、並列に接続する電池の個数を多くして出力電流を大きくでき、また、直列に接続する電池の個数で出力電圧を高くできる。このことから、大出力が要求される用途、たとえば自転車、工具、自動車等に使用されるパック電池は、複数の電池を並列に接続し、さらに、これを直列に接続して出力を大きくできる。この構造のパック電池は、多数の電池を内蔵するので、組み立てを容易にすることが大切である。このことを実現するパック電池として、独特の構造で電池をケースに収納するパック電池が開発されている。（特許文献１参照）
【特許文献１】特開２００１−４３８３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
この公報に記載されるパック電池は、図１に示すように、複数の電池３１を多段に配置してエンドプレート３５の間に配置している。エンドプレート３５は、電池３１の端部を挿入して連結する円筒部３６を設けている。このパック電池は、一対のエンドプレート３５の間に円筒型電池を配置する。円筒型電池は、端部をエンドプレート３５の円筒部３６に挿入し、エンドプレート３５に連結される。一対のエンドプレート３５は、四隅部の突出部３７で連結されて、円筒型電池を挟着する状態で保持する。このパック電池は、電池３１の両端をエンドプレート３５で挟着して電池のコアパックとし、このコアパックを外ケースに収納している。
【０００４】
この構造のパック電池は、大きな出力が要求される用途、たとえば電動工具や電動自転車等の電源に使用されるので、大電流で充放電される。このため、このパック電池は、各々の電池を能率よく冷却することが極めて大切である。ただ、この構造のパック電池は、一対のエンドプレートの間に複数の電池を多段に配置しているので、全ての電池を効率よく冷却できない欠点がある。とくに、中央部分に配置される電池の冷却が難しい欠点がある。中央部分に配置される電池は、周囲部分に配置される電池よりも放熱され難く、内部に熱がこもりやすいからである。
【０００５】
さらに、この構造のパック電池は、大きな出力を実現するために、大きくて重くて大容量の二次電池を多数に内蔵することから、コアパックをしっかりと強靭な構造で連結することも大切である。コアパックの強度が充分でないと、振動や衝撃を受けるときに、電池の位置がずれてこれに接続しているリード板等が外れたり破損するからである。ただ、この構造のコアパックは、多数の電池をしっかりと強靭な状態で連結できない欠点がある。それは、一対のエンドプレートの相対的な捻れを阻止する状態では連結できないからである。
【０００６】
本発明は、以上の欠点を解消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、電池を効率よく冷却しながら、多数の電池をしっかりと強靭な状態で連結できるパック電池を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の請求項１のパック電池は、複数の電池１を収納している内ケース３と、この内ケース３を内蔵する外ケース２とを備える。内ケース３は、複数の電池１の両端に固定している絶縁材からなる一対のエンドプレート５を備え、複数の電池１を、端面が同一の面に位置する平行な姿勢で、各段に複数の電池１を並べて複数段に収納している。エンドプレート５は、電池１を定位置に固定すると共に、各々の電池端面にリードを接続する電極窓を開口して、この電極窓から電池１の電極にリードを接続している。さらに、内ケース３は、収納する電池１を離して配置して、電池１間に空隙を設けて、空隙には電池１を冷却する空気の換気路７を設けている。さらに、パック電池は、この換気路７に、一対のエンドプレート５を連結する止ネジ９を挿通して、止ネジ９でもって一対のエンドプレート５を電池１の両端に固定している。
【０００８】
本発明の請求項２のパック電池は、複数の電池１を収納している内ケース３と、この内ケース３を内蔵する外ケース２とを備える。内ケース３は、複数の電池１の両端に固定している絶縁材からなる一対のエンドプレート５を備え、複数の電池１を、端面が同一の面に位置する平行な姿勢で、各段に複数の電池１を並べて複数段に収納している。エンドプレート５は、電池１を定位置に固定すると共に、各々の電池端面にリードを接続する電極窓を開口して、この電極窓から電池１の電極にリードを接続している。さらに、内ケース３は、収納する電池１を離して配置して、電池１間に空隙を設けて、空隙には電池１を冷却する空気の換気路７を設けている。さらに、パック電池は、この換気路７に配置される中空壁１１を外ケース２の内面に突出して設けており、この中空壁１１の中空部を外ケース２の外部に開口して、中空壁１１を介して換気路７の電池１を冷却している。
【０００９】
本発明のパック電池は、一対のエンドプレート５の周縁部を止ネジ９で連結して固定することができる。
【００１０】
本発明のパック電池は、内ケース３に、複数の電池１を保持筒６に挿入して収納する絶縁材の中間ケース４を設けて、この中間ケース４の両端に一対のエンドプレート５を固定することができる。
【００１１】
本発明のパック電池は、一対のエンドプレート５に、回路基板１９を収納する基板ホルダ２０を固定して、基板ホルダ２０で一対のエンドプレート５を連結することができる。
【００１２】
本発明のパック電池は、エンドプレート５に、電池１を直列又は並列に接続するリード板１３を連結して、このリード板１３を電池１の端面に溶接して連結して、リード板１３を回路基板１９に接続することができる。
【００１３】
本発明のパック電池は、内ケース３に、止ネジ９を挿通するネジボス８を設けて、このネジボス８に止ネジ９を挿通して、一対のエンドプレート５を連結することができる。
【００１４】
本発明のパック電池は、電池１を円筒型電池として、止ネジ９を円筒型電池の谷間に配置することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の請求項１のパック電池は、電池を効率よく冷却しながら、多数の電池をしっかりと強靭な状態で連結できる特長がある。それは、このパック電池が、外ケースに内蔵される内ケースに複数の電池を収納しており、この内ケースは、複数の電池の両端に一対のエンドプレートを固定すると共に、収納する電池を離して配置して電池間に空隙を設けて、電池を冷却する空気の換気路を設けており、この換気路に一対のエンドプレートを連結する止ネジを挿通して、止ネジで一対のエンドプレートを電池の両端に固定しているからである。
この構造のパック電池は、電池間に空気の換気路を設けているので、パック電池の中央部分を効果的に冷却できる特長がある。とくに、このパック電池は、エンドプレートを連結する止ネジを換気路に挿通しているので、この止ネジを電池の熱を外部に放熱する部材に併用して、電池をしっかりと強靭な状態で連結しながら、冷却が難しい内部の電池をより効果的に冷却できる。
【００１６】
さらに、本発明の請求項２のパック電池は、外ケースの内面に突出して設けた中空壁を内ケースの換気路に配置しており、この中空壁の中空部を外ケースの外部に開口して、換気路の電池を冷却しているので、中空壁の内部の中空部を外ケースの外部に開口して換気し、電池の熱を、中空壁と、中空壁に換気される空気を介して外部に放熱して、内部の電池を効果的に冷却できる。しかも、このパック電池は、外ケースの中空壁を、内ケースの電池間の換気路に挿入して配置するので、内ケースを、中空壁で補強しながら、多数の電池をしっかりと強靭な状態で連結できる。
【００１７】
さらに、本発明の請求項３のパック電池は、一対のエンドプレートの周縁部を止ネジで連結して固定しているので、一対のエンドプレートの間に多数の電池を配置しながら、これらの電池をよりしっかりと強靭な状態で連結できる特長がある。
【００１８】
さらに、本発明の請求項４のパック電池は、内ケースに、複数の電池を保持筒に挿入して収納する中間ケースを設けて、この中間ケースの両端に一対のエンドプレートを固定しているので、多数の電池を中間ケースに収納しながら、電池の両端に固定される一対のエンドプレートの相対的な捻れを阻止して、多数の電池をしっかりと強靭な状態で連結できる。
【００１９】
以上のように、本発明のパックは、内部の電池を効率よく冷却しながら、複数の電池をしっかりと強靭な構造で連結できるので、大きな出力が要求される用途に使用して強い振動や衝撃を受けても、電池の位置ずれを極減して、これに接続しているリード板等が外れたり破損するのを有効に防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
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パック電池を例示するものであって、本発明はパック電池を以下のものに特定しない。
【００２１】
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」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。
【００２２】
本発明の実施例のパック電池を図２ないし図９に示す。これ等の図に示すパック電池は、複数の電池１を収納している内ケース３と、内ケース３を内蔵する外ケース２とを備える。
【００２３】
内ケース３は、複数の電池１を定位置に収納している中間ケース４と、中間ケース４の両端に固定している一対のエンドプレート５とを備える。中間ケース４とエンドプレート５は、絶縁材のプラスチックで成形している。ただ、内ケースは、図示しないが、中間ケースを省略して、複数の電池の両端に一対のエンドプレートを固定することもできる。この構造のパック電池は、より効果的に電池を放熱させて冷却できる特長がある。
【００２４】
図７と図８の断面図に示す中間ケース４は、複数の電池１を挿入して定位置に配置する保持筒６を備える。保持筒６は、電池１の端面が同一面に位置する平行な姿勢で、複数の電池１を収納している。この中間ケース４は、各段に複数の電池１を並べて複数段に配置するように保持筒６を設けている。図の中間ケース４は、各段に５列の電池１を並べて、これを４段に配設して、全体で２０本の電池１を収納している。ただし、本発明のパック電池は、各段に配列する電池の本数を５本には特定しない。各段には、たとえば、３〜２０本の電池を平行に配置でする。また、図のパック電池は、電池を４段に配置するが、３〜１０段に配置することもできる。
【００２５】
保持筒６は、電池１の外周面を保持して、電池１を所定の位置に保持する。図の保持筒６は、円筒型電池の表面に沿う湾曲面を有する。保持筒は、必ずしも電池の全周を保持する形状とする必要はない。たとえば、円筒型電池の保持筒は、必ずしも電池の全周に沿う円筒状に成形する必要はないが、図の保持筒６は、電池１の表面のほぼ全周に沿う筒状としている。ただ、中間ケースは、全ての電池を保持筒のみで定位置に配置する必要はなく、たとえば、電池を保持筒とネジボス８で定位置に配置することもできる。
【００２６】
中間ケース４は、電池１を離して配置して、電池１間に空隙を設けている。空隙は、電池１を冷却する空気の換気路７である。図のパック電池は、４段に収納する電池１の中央部、すなわち、上２段と下２段の電池１の間に空隙を設けて、換気路７を設けている。このパック電池は、積層方向の厚さの増加を最小にして、電池温度が高くなる中央部の電池１を効率よく冷却する。このため、全体をコンパクトにして電池１の温度差を少なく、全ての電池温度を均一にできる特徴がある。ただ、図示しないが、本発明のパック電池は、各段の間に空隙の換気路を設け、あるいは隣接する電池の間にも空隙を設けて換気路とすることができる。
【００２７】
換気路７は、外部の空気を流して電池１を冷却する。図７と図８の断面図に示す中間ケース４は、多段に配置している電池１の中央部に隙間を設けて換気路７としている。
【００２８】
図のパック電池は、電池１を複数の電池ブロック１０に分離して、電池ブロック１０の間に隙間を設けて換気路７としている。図のパック電池は、第１電池ブロック１０Ａと第２電池ブロック１０Ｂからなる２ブロックに電池１を分離している。上２段の電池１を第１電池ブロック１０Ａ、下２段の電池１を第２電池ブロック１０Ｂとして、第１電池ブロック１０Ａと第２電池ブロック１０Ｂの間に隙間を設けて換気路７としている。電池ブロック１０は、上下の電池１を並列に絶縁し、隣の電池１を直列に接続している。したがって、第１電池ブロック１０Ａは、上下に配置される電池１を並列に接続して、同じ段で隣に配置する電池１を直列に接続している。第２電池ブロック１０Ｂも、上下に配置される電池１を並列に接続して、同じ段で隣に配置する電池１を直列に接続している。電池ブロック１０は、直列に接続して出力電圧を高くでき、並列に接続して電流容量を大きくできる。図のパック電池は、第１電池ブロック１０Ａと第２電池ブロック１０Ｂの電池１を直列に接続している。このように電池ブロック１０の間に隙間を設けて換気路７とするパック電池は、換気路７でもって電位差のある第１電池ブロック１０Ａと第２電池ブロック１０Ｂの電池１を有効に絶縁できる。
【００２９】
上下２段の電池１をひとつの電池ブロック１０するパック電池は、電池１を偶数段に配置するのに適している。このパック電池は、電池ブロック１０の間に隙間を設けて換気路７として、多数の電池１を内部まで均一に冷却できる。ただ、パック電池は、必ずしも上下２段の電池をひとつの電池ブロックとせず、上下３段以上の電池をひとつの電池ブロックとして、電池ブロックの間に換気路を設けることもできる。
【００３０】
図７の内ケース３は、換気路７にネジボス８を設けている。ネジボス８は、エンドプレート５を連結する止ネジ９を挿通する。ネジボス８は内部に止ネジ９を挿通できる筒状で、プラスチック製の中間ケース４に一体的に成形して設けられる。この図の中間ケース４は、中央の電池１の両側の谷間に一対のネジボス８を設けている。ただ、ネジボスは、一対のエンドプレートに一体的に成形して設けることもできる。
【００３１】
換気路７にネジボス８を設けるパック電池は、ネジボス８を介して内部の電池１を効果的に冷却する。ネジボス８が効果的に電池１を冷却するのは、ネジボス８に挿通される止ネジ９を介して電池１の熱を外部に有効に放熱できるからである。止ネジ９は、その両端をエンドプレート５に連結し、またエンドプレート５から外部に表出させているので、ネジボス８から伝導させる電池１の熱を有効に放熱できる。このため、止ネジ９を挿通しているネジボス８でもって、冷却が難しい内部の電池１を有効に冷却できる。しかも、内部の電池１に冷却専用の部材や機構を設けることなく冷却できる特徴がある。
【００３２】
ネジボス８は、中間ケース４の両端にエンドプレート５を固定するものであるから、エンドプレート５の周縁部にも設けることができる。図７のパック電池は、エンドプレート５の上下各々に２カ所と、換気路７に２カ所で、全体に６カ所にネジボス８を設けている。また、図８のパック電池は、エンドプレート５の上下各々の２カ所にネジボス８を設けている。ネジボス８は円筒状でここに止ネジ９を挿通して、一対のエンドプレート５を連結する。
【００３３】
図８に示す中間ケース４は、内部の電池１を効果的に冷却するために、上下の電池ブロック１０の間に換気路７を設けて、この換気路７に外ケース２に設けた中空壁１１を挿入している。図のパック電池は、中空壁１１を電池１に直接に接触させるために、保持筒６に冷却開口１２を設けている。冷却開口１２は、中空壁１１を電池１に接触させるので、中空壁１１が電池１に接触する部分に設けている。このパック電池は、中空壁１１を電池１に直接に接触させるので、中空壁１１で効果的に電池１を冷却できる。ただし、保持筒は、必ずしも冷却開口を設ける必要はない。電池を保持筒に入れ、電池を保持筒を介して中空壁に接触し、保持筒と中空壁を介して電池を冷却できるからである。
【００３４】
中空壁１１は、外ケース２から内面に突出する形状として、プラスチック製の外ケース２に一体的に成形して設けられる。中空壁１１は、内部の中空部を外ケース２の外部に開口して、外部の空気を換気する。この中空壁１１は、換気される外部空気で冷却され、冷却された中空壁１１が電池１を冷却する。すなわち、電池１の熱を中空壁１１と、中空壁１１に換気される空気を介して外部に放熱する。
【００３５】
電池１は、中間ケース４の保持筒６に収納された状態で端部にリード板１３を接続する。このことを実現するために、中間ケース４は、電池１の端部を外部に表出させる開口部を設けている。中間ケース４は、一方の開口部を、電池１を出し入れできる構造とし、他方の開口部を、電池１が出ない構造とする。電池１を出し入れできる開口部は、保持筒６の開口部を電池１を通過できる大きさとする。電池１が出ない構造の開口部は、電池１の挿通を阻止するストッパ凸部（図示せず）を一体的に成形して設ける。ストッパ凸部は、電池１の端面に当接して、電池１が開口部から出るのを阻止する。
【００３６】
以上の構造の中間ケース４は、エンドプレート５を外す状態で中間ケース４の保持筒６に電池１を挿入し、その後、開口部にエンドプレート５を固定して、電池１を中間ケース４から出ないように収納できる。ただ、中間ケースの保持筒は、両端の開口部を電池を通過できる構造として、この開口部にエンドプレートを固定して電池を出ない構造とすることもできる。
【００３７】
エンドプレート５は、プラスチック等の絶縁材で製作される。エンドプレート５は、中間ケース４の開口部に固定されて、電池１を中間ケース４から出ないように定位置に固定する。また、このエンドプレート５は、これを中間ケース４に固定する状態で、電池１の端部にリード板１３を固定できるように、各々の電池１の端面電極の位置に電極窓を開口している。図のパック電池は、４段５列に２０個の電池１を収納するので、エンドプレート５は２０個の電極窓を開口している。
【００３８】
エンドプレート５は、中間ケース４の定位置に連結される。エンドプレート５を中間ケース４の定位置に連結するために、図のエンドプレート５は、止ネジ９を挿通して中間ケース４の両端に連結するためのネジボス８を設けている。エンドプレート５は、ネジボス８に止ネジ９を挿通し、この止ネジ９で一対のエンドプレート５を中間ケース４の両端に連結する。
【００３９】
さらに、パック電池は、エンドプレート５に中間ケース４の保持筒６を嵌着する嵌着部１４を設け、この嵌着部１４の間に保持筒６を挿入して、エンドプレート５を中間ケース４の定位置に連結している。図のエンドプレート５は、保持筒６の谷間に挿入される嵌着部１４を設け、この嵌着部１４の間に保持筒６を入れて、定位置に連結している。図示しないが、中間ケースのない内ケースは、エンドプレートに設けた嵌着部の間に電池の端部を入れて、定位置に連結することができる。
【００４０】
以上のように、エンドプレート５を中間ケース４の定位置に連結するパック電池は、リード板１３をエンドプレート５の定位置に連結し、電池１を中間ケース４の保持筒６で中間ケース４の定位置に連結することにより、リード板１３を電池１の定位置に配置して、簡単に電池１の電極に連結できる。ただ、本発明のパック電池は、エンドプレートを中間ケースの定位置に連結する構造を以上の構造に特定しない。パック電池は、エンドプレートを中間ケースの定位置に連結できる他の全て構造でエンドプレートと中間ケースを連結することができる。
【００４１】
エンドプレート５は、リード板１３を外側の定位置に連結している。図のエンドプレート５は、リード板１３を嵌入する位置決凹部１５を外側面に設け、この位置決凹部１５にリード板１３を入れて定位置に配置している。図のエンドプレート５は、リード板１３の外周に沿う垂直壁１６を一体成形して設けて、垂直壁１６の内側を位置決凹部１５としている。位置決凹部１５は、細長いリード板１３や四角形のリード板１３の外形よりもわずかに大きい内形として、ここにリード板１３を入れて定位置に配置する。
【００４２】
エンドプレート５は、電池１の端部に位置して電極窓を設けている。凸部電極側の電極窓は、凸部電極を挿通できるように、凸部電極の外形にほぼ等しい。凸部電極と反対側の平面電極を挿通する平面電極側の電極窓は、電池１の平面電極側を挿通して、平面電極をエンドプレート５の外側面に位置させる。したがって、平面電極側の電極窓は、電池１の外形にほぼ等しい大きさに開口される。凸部電極と平面電極は、電極窓に挿通されて、エンドプレート５の外側面に積層されるリード板１３に接触する。この状態で、凸部電極と平面電極は、リード板１３の連結部に溶接して連結される。リード板１３は、リード線１７やリードピン１８等を半田付けして連結し、リード線１７等を介して回路基板１９に接続される。
【００４３】
図のパック電池は、中間ケース４の両端に固定している一対のエンドプレート５に、回路基板１９を収納する基板ホルダ２０を固定している。基板ホルダ２０は、一対のエンドプレート５を連結して補強し、さらに内部には回路基板１９を収納している。図のパック電池は、一対のエンドプレート５の上に基板ホルダ２０を固定して、この基板ホルダ２０に回路基板１９を収納している。基板ホルダ２０は、プラスチックでもって、エンドプレート５と中間ケース４とは別に成形された上方開口の箱である。基板ホルダ２０の内部に固定している回路基板１９は、リード線１７やリードピン１８等を介してリード板１３に接続している。図のパック電池は、回路基板１９にリード線１７やリードピン１８の一端を半田付けして連結し、リード線１７やリードピン１８の他端をリード板１３に半田付けして連結している。
【００４４】
回路基板１９は、各々の電池電圧を検出して、電池１の充放電を制御する電圧検出回路を実装している。図のパック電池は、全ての電池電圧を別々に独立して電圧検出回路で検出する。電池１をリチウムイオン二次電池とするパック電池は、全ての電池電圧を検出して、充放電を理想的な状態で制御できる。図のパック電池は、２個の電池１を並列に接続しているので、並列接続している電池１は一緒に電圧が検出される。リチウムイオン二次電池は、満充電された状態と、完全に放電された状態を電圧で検出できる。複数の電池１を直列に接続しているパック電池は、全ての電池１を同じ電流で充放電させる。ただ、全ての電池１が同じ状態で充放電されるとは限らない。全ての電池１が同じように劣化せず、また、製造工程においても全く同じ特性には製作されない。このため、直列に接続された複数の電池１は、実質的に満充電できる容量や内部抵抗等にばらつきがある。このような電池１を同じ電流で充放電すると、いずれかの電池１が先に満充電され、あるいは完全に放電される。
【００４５】
電圧検出回路で全ての電池電圧を検出しながら、充放電をコントロールするパック電池は、全ての電池１の過充電と過放電を防止しながら充放電する。電圧検出回路は、パック電池を充電しているときに、いずれかの電池電圧が最高電圧まで上昇すると充電電流を遮断する。また、放電しているときは、いずれかの電池１の電圧が最低電圧まで低下すると放電電流を遮断する。
【００４６】
電池１をニッケル水素電池やニッケルカドミウム電池とするパック電池においても、全ての電池電圧を検出しながら充放電を制御して、全ての電池１の過充電と過放電を防止しながら使用できる。したがって、本発明は、電池をリチウムイオン二次電池に特定しない。
【００４７】
さらに、図のパック電池は、電池１と中間ケース４とエンドプレート５と回路基板１９と基板ホルダ２０を連結している電池１のコアパック２１を、外ケース２に収納している。外ケース２は、図２の分解斜視図に示すように、両側面に２分割できる形状にプラスチックを成形したものである。ただし、図２は、一方の外ケース２のみを示している。図示しない他方の外ケースは、図示する一方の外ケース２と対称な形状をしている。一対の外ケース２は、止ネジ（図示せず）で連結されて、内部に電池１のコアパック２１を収納する。外ケース２は、コアパック２１を定位置に配置するために内部に突出して位置決めリブ２２を設けている。
【００４８】
図８と図９の外ケース２は、コアパック２１の換気路７に挿入される中空壁１１を一体的に成形して設けている。
【００４９】
以上のパック電池は、以下のようにして組み立てられる。
(1) 中間ケース４の保持筒６に電池１を挿入する。
(2) 中間ケース４の両端にエンドプレート５を配設する。エンドプレート５のネジボス８に止ネジ９を入れ、止ネジ９でもって、中間ケース４両端にエンドプレート５を固定する。
エンドプレート５は、中間ケース４の開口部を閉塞して、中間ケース４から電池１を出ないようにする。
(3) エンドプレート５の上に基板ホルダ２０を固定する。
(4) 基板ホルダ２０の定位置に回路基板１９を固定する。
(5) エンドプレート５の外側に設けている位置決凹部１５にリード板１３を入れて、リード板１３を定位置に配置する。
(4) リード板１３を、スポット溶接などの方法で電池１の電極に連結する。
(5) リード板１３に、リード線１７やリードピン１８の一端を半田付けして連結し、このリード線１７やリードピン１８の他端を回路基板１９に接続する。
【００５０】
以上の工程で電池１のコアパック２１が組み立てられる。
(6) 電池１のコアパック２１を一対の外ケース２に入れて、外ケース２を止ネジで連結する。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】従来のパック電池の電池コアの分解斜視図である。
【図２】本発明の一実施例にかかる電池パックの分解斜視図である。
【図３】図２に示す電池パックのコアパックの斜視図である。
【図４】図３に示すコアパックの正面図である。
【図５】図３に示すコアパックの背面図である。
【図６】図３に示すコアパックの側面図である。
【図７】図６に示すコアパックのＡ−Ａ線断面図である。
【図８】本発明の他の実施例にかかるパック電池の断面図であって図９のＡ−Ａ線断面に相当する図である。
【図９】図８に示すパック電池の側面図である。
【符号の説明】
【００５２】
１…電池
２…外ケース
３…内ケース
４…中間ケース
５…エンドプレート
６…保持筒
７…換気路
８…ネジボス
９…止ネジ
１０…電池ブロック １０Ａ…第１電池ブロック
１０Ｂ…第２電池ブロック
１１…中空壁
１２…冷却開口
１３…リード板
１４…嵌着部
１５…位置決凹部
１６…垂直壁
１７…リード線
１８…リードピン
１９…回路基板
２０…基板ホルダ
２１…コアパック
２２…位置決めリブ
３１…電池
３５…エンドプレート
３６…円筒部
３７…突出部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電池(1)を収納している内ケース(3)と、この内ケース(3)を内蔵する外ケース(2)とを備え、
内ケース(3)は、複数の電池(1)の両端に固定している絶縁材からなる一対のエンドプレート(5)を備え、複数の電池(1)を、端面が同一の面に位置する平行な姿勢で、各段に複数の電池(1)を並べて複数段に収納しており、
エンドプレート(5)は、電池(1)を定位置に固定すると共に、各々の電池端面にリードを接続する電極窓を開口して、この電極窓から電池(1)の電極にリードを接続しており、
さらに、内ケース(3)は、収納する電池(1)を離して配置して、電池(1)間に空隙を設けて、空隙には電池(1)を冷却する空気の換気路(7)を設けると共に、この換気路(7)には一対のエンドプレート(5)を連結する止ネジ(9)を挿通して、止ネジ(9)でもって一対のエンドプレート(5)を電池(1)の両端に固定してなるパック電池。
【請求項２】
複数の電池(1)を収納している内ケース(3)と、この内ケース(3)を内蔵する外ケース(2)とを備え、
内ケース(3)は、複数の電池(1)の両端に固定している絶縁材からなる一対のエンドプレート(5)を備え、複数の電池(1)を、端面が同一の面に位置する平行な姿勢で、各段に複数の電池(1)を並べて複数段に収納しており、
エンドプレート(5)は、電池(1)を定位置に固定すると共に、各々の電池端面にリードを接続する電極窓を開口して、この電極窓から電池(1)の電極にリードを接続しており、
さらに、内ケース(3)は、収納する電池(1)を離して配置して、電池(1)間に空隙を設けて、空隙には電池(1)を冷却する空気の換気路(7)を設けると共に、この換気路(7)に配置される中空壁(11)を外ケース(2)の内面に突出して設けており、この中空壁(11)の中空部を外ケース(2)の外部に開口して、中空壁(11)を介して換気路(7)の電池(1)を冷却するようにしてなるパック電池。
【請求項３】
一対のエンドプレート(5)の周縁部を止ネジ(9)で連結して固定してなる請求項１または２に記載されるパック電池。
【請求項４】
内ケース(3)が、複数の電池(1)を保持筒(6)に挿入して収納する絶縁材の中間ケース(4)を備え、この中間ケース(4)の両端に一対のエンドプレート(5)を固定している請求項１ないし３のいずれかに記載されるパック電池。
【請求項５】
一対のエンドプレート(5)に、回路基板(19)を収納する基板ホルダ(20)を固定して、基板ホルダ(20)で一対のエンドプレート(5)を連結している請求項１ないし３のいずれかに記載されるパック電池。
【請求項６】
エンドプレート(5)に、電池(1)を直列又は並列に接続するリード板(13)を連結しており、このリード板(13)を電池(1)の端面に溶接して連結して、リード板(13)を回路基板(19)に接続している請求項１ないし３のいずれかに記載されるパック電池。
【請求項７】
内ケース(3)が、止ネジ(9)を挿通するネジボス(8)を備えており、このネジボス(8)に止ネジ(9)を挿通して、一対のエンドプレート(5)を連結してなる請求項１または３に記載されるパック電池。
【請求項８】
電池(1)が円筒型電池で、止ネジ(9)を円筒型電池の谷間に配置している請求項１または３に記載されるパック電池。
【請求項１】
複数の電池(1)を収納している内ケース(3)と、この内ケース(3)を内蔵する外ケース(2)とを備え、
内ケース(3)は、複数の電池(1)の両端に固定している絶縁材からなる一対のエンドプレート(5)を備え、複数の電池(1)を、端面が同一の面に位置する平行な姿勢で、各段に複数の電池(1)を並べて複数段に収納しており、
エンドプレート(5)は、電池(1)を定位置に固定すると共に、各々の電池端面にリードを接続する電極窓を開口して、この電極窓から電池(1)の電極にリードを接続しており、
さらに、内ケース(3)は、収納する電池(1)を離して配置して、電池(1)間に空隙を設けて、空隙には電池(1)を冷却する空気の換気路(7)を設けると共に、この換気路(7)には一対のエンドプレート(5)を連結する止ネジ(9)を挿通して、止ネジ(9)でもって一対のエンドプレート(5)を電池(1)の両端に固定してなるパック電池。
【請求項２】
複数の電池(1)を収納している内ケース(3)と、この内ケース(3)を内蔵する外ケース(2)とを備え、
内ケース(3)は、複数の電池(1)の両端に固定している絶縁材からなる一対のエンドプレート(5)を備え、複数の電池(1)を、端面が同一の面に位置する平行な姿勢で、各段に複数の電池(1)を並べて複数段に収納しており、
エンドプレート(5)は、電池(1)を定位置に固定すると共に、各々の電池端面にリードを接続する電極窓を開口して、この電極窓から電池(1)の電極にリードを接続しており、
さらに、内ケース(3)は、収納する電池(1)を離して配置して、電池(1)間に空隙を設けて、空隙には電池(1)を冷却する空気の換気路(7)を設けると共に、この換気路(7)に配置される中空壁(11)を外ケース(2)の内面に突出して設けており、この中空壁(11)の中空部を外ケース(2)の外部に開口して、中空壁(11)を介して換気路(7)の電池(1)を冷却するようにしてなるパック電池。
【請求項３】
一対のエンドプレート(5)の周縁部を止ネジ(9)で連結して固定してなる請求項１または２に記載されるパック電池。
【請求項４】
内ケース(3)が、複数の電池(1)を保持筒(6)に挿入して収納する絶縁材の中間ケース(4)を備え、この中間ケース(4)の両端に一対のエンドプレート(5)を固定している請求項１ないし３のいずれかに記載されるパック電池。
【請求項５】
一対のエンドプレート(5)に、回路基板(19)を収納する基板ホルダ(20)を固定して、基板ホルダ(20)で一対のエンドプレート(5)を連結している請求項１ないし３のいずれかに記載されるパック電池。
【請求項６】
エンドプレート(5)に、電池(1)を直列又は並列に接続するリード板(13)を連結しており、このリード板(13)を電池(1)の端面に溶接して連結して、リード板(13)を回路基板(19)に接続している請求項１ないし３のいずれかに記載されるパック電池。
【請求項７】
内ケース(3)が、止ネジ(9)を挿通するネジボス(8)を備えており、このネジボス(8)に止ネジ(9)を挿通して、一対のエンドプレート(5)を連結してなる請求項１または３に記載されるパック電池。
【請求項８】
電池(1)が円筒型電池で、止ネジ(9)を円筒型電池の谷間に配置している請求項１または３に記載されるパック電池。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００６−２１６４７１（Ｐ２００６−２１６４７１Ａ）
【公開日】平成１８年８月１７日（２００６．８．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２９８６１（Ｐ２００５−２９８６１）
【出願日】平成１７年２月４日（２００５．２．４）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年８月１７日（２００６．８．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年２月４日（２００５．２．４）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【Ｆターム（参考）】
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