JP4916480B2 - セル用ホルダ、ホルダ組立体及び電池パック - Google Patents

Description

本発明は、例えばノート型パーソナルコンピュータ、携帯電話、携帯用端末機、デジタルカメラ、ビデオカメラ等の電子機器、モータ、工具等の電動機器、通信機器、計測機器等の各種機器に電力を供給する電源装置に用いられるセル用ホルダ、ホルダ組立体及び電池パックに関し、特に、セルを保持するセル用ホルダ、そのセル用ホルダを組み立てて構成されたホルダ組立体、セル用ホルダ又はホルダ組立体を備えた電池パックに関する。

一般に、電池パックは、ノート型パーソナルコンピュータ、携帯電話、携帯用端末機、デジタルカメラ、ビデオカメラ等の電子機器、モータ、工具等の電動機器、通信機器、計測機器等の各種機器に電力を供給する電源装置として用いられている。

電池パックは、例えば内部電池である複数のセルと、セルを収容するケースとを有している。

従来の電池パックのケースは、セルを外部の衝撃から保護する役割と、セルを保持する役割を有し、所望の形状のものにオーダーメイドで製造していた（以下、この技術を従来例１という）。

また、特許文献１には、車両等の電動機器を駆動させる電源装置において、直線状に並べられた複数のセルを保持するセル用ホルダ（カセットホルダ）同士を連結してモジュール化する技術が提案されている（以下、この技術を従来例２という）。
特開２００５−２８５４５８号公報

従来例１では、所望の形状のケースをオーダーメイドで製造していたので、金型等の設計費が増大し、製造コストがかかるという課題があった。

また、複数のセルを金属板等の接続部材で溶接して接続する場合、専用の治具を用いてセルを固定して溶接作業を行っていたので面倒であり、作業効率が悪いという課題があった。

従来例２では、セルを縦置きに配列して保持されたセル用ホルダ同士を水平方向に連結してモジュール化しているが、垂直方向に連結できるように構成されているものではない。そのため、立体的な構造にモジュール化することができず、モジュール化できる構造の種類が限定されるという課題があった。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、製造コストの低減、作業効率の向上及び多種類の構造のモジュール化を図ることができるセル用ホルダ、ホルダ組立体及び電池パックを提供することを目的とする。

本発明のセル用ホルダは、セルを保持するセル用ホルダにおいて、
前記セルの端部に嵌合される開口部が形成された本体と、
前記本体に設けられ、前記開口部の内側に延びて、前記セルの端面に当接する当接部と、
前記本体の側面に設けられ、他のセル用ホルダの本体の側面と連結する第１の連結部と、
前記本体の上面及び下面に設けられ、他のセル用ホルダの本体の下面及び上面と連結する第２の連結部と、
を有し、
前記第１の連結部は、前記本体の一方の側面に形成された第１の連結穴と、他方の側面に設けられた突起とからなり、前記第１の連結穴に他のセル用ホルダの突起が嵌入され、前記突起は他のセル用ホルダの第１の連結穴に嵌入されることにより、他のセル用ホルダと水平方向に連結し、
前記第２の連結部は、連結ピンが嵌入される有底の第２の連結穴が形成されており、前記第２の連結穴と他のセル用ホルダの有底の第２の連結穴との間に前記連結ピンを嵌入することにより、他のセル用ホルダと垂直方向に連結し、
ことを特徴とするものである。

前記当接部の外側の上部には断面略Ｌ字状に折れ曲がり、先端部が上側に向いた上側突片が設けられ、その下部には断面略Ｌ字状に折れ曲がり、先端部が下側に向いた下側突片が設けられ、他のセル用ホルダと垂直方向に連結することにより、前記上側突片又は前記下側突片が他のセル用ホルダの前記下側突片又は前記上側突片に当接して配線用の空間部が形成されてよい。

前記上側突片と前記下側突片との間に形成されるスペースに、前記開口部に嵌合されたセルの端面の電極端子間を接続するための接続部材が配置されていてもよい。
前記開口部は、前記本体に複数形成され、隣接する開口部同士は、保持される隣接するセル同士が接触しないように間隔を隔てていてもよい。

本発明のホルダ組立体は、前記セル用ホルダを複数有し、
前記セル用ホルダの第１の連結部及び又は第２の連結部によって、複数のセル用ホルダを水平方向及び又は垂直方向に連結して構成されていることを特徴とするものである。

本発明の第１の電池パックは、セルと、前記セルを保持する前記セル用ホルダ又は前記ホルダ組立体と、前記セル、前記セル用ホルダ又はホルダ組立体を収容するケースとを有することを特徴とするものである。

本発明の第２の電池パックは、セルと、前記セルを保持する前記セル用ホルダ又は前記ホルダ組立体と、前記セル、前記セル用ホルダ又はホルダ組立体に被覆され、熱収縮性の材質で作られたチューブと、
を有することを特徴とするものである。

請求項１に係る発明によれば、第１の連結部及び第２の連結部によって、水平方向及び垂直方向に連結することができるので、種々の仕様や使用目的等に応じて、セルの数や配置を変える必要がある場合であっても、セル用ホルダを組み立てることにより、セミオーダー的に容易に対応でき、金型等の設計費がかからず、製造コストを低減できる。

また、複数のセルを接続部材で溶接して接続する場合、専用の治具を用いることなく、セル用ホルダでセルを保持した状態で溶接作業を行うことができるので、作業をスムーズに行うことができ、作業効率を向上させることができる。
また、セル用ホルダ同士の水平方向の連結をより確実に行うことができる。
さらに、セル用ホルダ同士の垂直方向の連結をより確実に行うことができる。

請求項２に係る発明によれば、上側突片又は下側突片が他のセル用ホルダの下側突片又は上側突片に当接して配線用の空間部が形成されるので、空間部にケーブル等を通すことができる。

請求項３に係る発明によれば、開口部に嵌合されたセル同士を接続部材によって電気的に接続することができる。
請求項４に係る発明によれば、隣接するセル同士が接触しないように配置されるので、放熱効果が高くなるとともに、一方のセルがショート等により発熱しても、他方の正常なセルに飛び火することがなくなり、大きな発火の発生を未然に防止できる。

請求項５に係る発明によれば、セル用ホルダを水平方向及び垂直方向に連結してモジュール化して構成されているので、立体的な構造を含め多種類の構造のモジュール化を実現することができる。

請求項６及び請求項７に係る発明によれば、上記セル用ホルダ又はホルダ組立体の効果を奏する電池パックを提供することができるとともに、上記セル用ホルダ又はホルダ組立体を外部の衝撃から保護することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

まず、本発明の実施形態例に係るセル用ホルダを説明する。図１（Ａ）は、本発明の実施形態例に係るセル用ホルダを示す斜視図、（Ｂ）はその正面図、（Ｃ）はその背面図、（Ｄ）はその平面図、（Ｅ）はその一方の側面図、（Ｆ）はその他方の側面図、図２（Ａ）は、２つのセル用ホルダを水平方向に連結する前の状態を説明するための正面断面図、（Ｂ）は連結した後の状態を説明するための正面断面図、図３（Ａ）は、２つのセル用ホルダを垂直方向に連結する前の状態を説明するための正面断面図、（Ｂ）は連結した後の状態を説明するための正面断面図、（Ｃ）は上下の突片同士が重なった状態を示す側面断面図、図４（Ａ）は、セルをセル用ホルダに保持した状態を示す側面断面図、（Ｂ）は、セルの端子同士を接続部材を介して接続している状態を示す背面図である。

本発明の実施形態例に係るセル用ホルダＨは、例えば合成樹脂等の材料で作られており、各種形状（本実施形態例では円筒型）の内部電池であるセルＳの端部を保持するものである。

図１〜図４に示すように、セル用ホルダＨは、セルＳの端部に嵌合される複数（本実施形態例では２つ）の開口部１が形成された本体２と、本体２に設けられ、背面側の開口部１の内側に延びて、セルの端面に当接する複数（本実施形態例では４つ）の当接部３と、本体２の側面に設けられ、他のセル用ホルダの本体２の側面と連結する第１の連結部４と、本体２の上面及び下面に設けられ、他のセル用ホルダの本体２の下面及び上面と連結する第２の連結部５とを有する。

第１の連結部４は、本体２の一方の側面に形成された複数（本実施形態例では４つ）の第１の連結穴４ａ（図１（Ｅ）参照）と、他方の側面に設けられた複数（本実施形態例では４つ）の突起４ｂ（図１（Ｆ）参照）とからなる。

図２（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、一方のセル用ホルダＨ１の第１の連結穴４ａに他方のセル用ホルダＨ２の突起４ｂが嵌入される。これによって、セル用ホルダＨ１，Ｈ２同士を水平方向に連結することができる。

第２の連結部５は、本体２の中央部に複数（本実施形態例では２つ）の第２の連結穴５ａが並んで形成されている。

図３（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、一方のセル用ホルダＨ１の第２の連結穴５ａに連結ピン６の一方側を嵌入し、他方のセル用ホルダＨ２の第２の連結穴５ａに連結ピン６の他方側を嵌入することにより、セル用ホルダＨ１，Ｈ２同士を垂直方向に連結することができる。

当接部３の背面側には、ケーブル等の配線（図示せず）が通ることができるように、断面略Ｌ字状に折れ曲がった突片７が設けられている。すなわち、図３（Ｃ）に示すように、２つのセル用ホルダＨ１、Ｈ２が垂直方向に連結することにより、上下の突片７が重なって空間部７ａができるので、その空間部７ａにケーブル等が通る。

図４（Ａ）に示すように、セル用ホルダＨの開口部１にセルＳが嵌合され、開口部１の内側に延びている当接部３にセルＳの端面が当接される。

また、図４（Ｂ）に示すように、開口部１に嵌合された複数のセルＳの端面の電極端子間を接続するために、ニッケル等の金属板で作られた接続部材８を、上下の突片７の間に形成された直線状のスペースに配置し、溶接等により接続している。
さらに、隣接する開口部１同士は、保持される隣接するセルＳ同士が接触しないように間隔を隔てて形成されている（図１（Ａ）、図４（Ｂ）参照）。

本発明の実施形態例に係るセル用ホルダＨによれば、第１の連結部４及び第２の連結部５によって、水平方向及び垂直方向に連結することができるので、種々の仕様や使用目的等に応じて、セルの数や配置を変える必要がある場合であっても、セル用ホルダＨを組み立てることにより、セミオーダー的に容易に対応でき、金型等の設計費がかからず、製造コストを低減できる。

また、複数のセルＳを接続部材８で溶接して接続する場合、専用の治具を用いることなく、セル用ホルダＨでセルＳを保持した状態で溶接作業を行うことができるので、作業をスムーズに行うことができ、作業効率を向上させることができる。
さらに、隣接するセルＳ同士が接触しないように配置されるので、放熱効果が高くなるとともに、一方のセルＳがショート等により発熱しても、他方の正常なセルＳに飛び火することがなくなり、大きな発火の発生を未然に防止できる。

次に、本発明の実施形態例に係るホルダ組立体を説明する。図５は、セル用ホルダを水平方向に連結したホルダ組立体を示す斜視図、図６は、セル用ホルダを水平方向及び垂直方向に連結したホルダ組立体を示す斜視図、図７（Ａ）〜（Ｃ）はホルダ組立体の他の例を概略的に示す斜視図である。

本発明の実施形態例に係るホルダ組立体Ｋは、上記説明されたセル用ホルダＨを複数有し、セル用ホルダＨの第１の連結部４及び又は第２の連結部５によって、複数のセル用ホルダＨを水平方向及び又は垂直方向に連結して、モジュール化して構成されているものである。

例えば、図５に示すホルダ組立体Ｋ１では、第１の連結部４によって、４つのセルＳの両端部を保持する４つのセル用ホルダＨ１〜Ｈ４を水平方向に連結して、モジュール化している。

ホルダ組立体Ｋ１には、セルＳを過放電や過充電等から電気的に保護するための保護回路部９が取り付けられている。

また、図６に示すホルダ組立体Ｋ２では、第１の連結部４によって、４つのセルＳの両端部を保持する４つのセル用ホルダＨ１〜Ｈ４を水平方向に連結し、他の４つのセルＳの両端部を保持する４つのセル用ホルダＨ５〜Ｈ８を水平方向に連結し、さらに、図３に示す連結ピン６を用いて、第２の連結部５によって、４つのセル用ホルダＨ１〜Ｈ４と４つのセル用ホルダＨ５〜Ｈ８を垂直方向に連結して、２段にモジュール化している。

ホルダ組立体Ｋ２には、セルＳを過放電や過充電等から電気的に保護するための保護回路部９が取り付けられている。

ホルダ組立体Ｋは、上記の例に限らず、種々な構造にモジュール化することが可能である。例えば、図７（Ａ）に示すホルダ組立体Ｋ３は、中間部に上下に延びた空間１０を設けて、ビルの吹き抜けのような構造をしている。このような構造のホルダ組立体Ｋ３では、中間部の空間１０に空気が通るため、冷却効果が向上する。

また、図７（Ｂ）に示すホルダ組立体Ｋ４は、略凸形状の構造をしており、図７（Ｃ）に示すホルダ組立体Ｋ５は、略十字形状の構造をしている。

なお、上記ホルダ組立体Ｋの構造は例示であり、これに限定されるものではない。

本発明の実施形態例に係るホルダ組立体Ｋによれば、セル用ホルダＨを水平方向及び垂直方向に連結してモジュール化して構成されているので、立体的な構造を含め多種類の構造のモジュール化を実現することができる。

次に、本発明の実施形態例に係る電池パックを説明する。図８は第１の電池パックを示す斜視図、図９は第１の電池パックの内部構造を示す分解斜視図である。

本発明の実施形態例に係る第１の電池パックＰ１は、図８及び図９に示すように、複数のセルＳと、セルＳを保持する複数のセル用ホルダＨを組み立てたホルダ組立体Ｋと、ホルダ組立体Ｋに取り付けられ、セルＳを電気的に保護するための保護回路部９と、セルＳ、ホルダ組立体Ｋ、保護回路部９を収容するケース１１とを有する。

ケース１１は、例えば合成樹脂等で作られており、図９に示すように、前面と後面を開口した中空のケース本体１１ａと、ケース本体１１ａの前面に装着される前面パネル１１ｂと、ケース本体１１ａの後面に装着される後面パネル１１ｃと、前面パネル１１ｂにネジ１１ｄによって取り付けられる前面ラベル１１ｅと、後面パネル１１ｃにネジ１１ｆによって取り付けられる後面ラベル１１ｇと、ケース本体１１ａの上面にネジ１１ｈによって取り付けられる上面ラベル１１ｉとを有する。

なお、ケース１１内には、ホルダ組立体Ｋではなく、セルＳを保持する１以上のセル用ホルダＨだけを単独で収容してもよい。

また、ケース１１内に、複数の別個のホルダ組立体Ｋを収容してもよい。
図１０は本発明の実施形態例に係る第２の電池パックを示す斜視図である。
本発明の実施形態例に係る第２の電池パックＰ２は、例えばコードレスホンの子機等の各種装置の内部に収納され、例えば図１０に示すようなチューブ１２によりホルダ組立体Ｋの周囲を被覆している。これによって、外部からの衝撃等からホルダ組立体Ｋを保護することができる。
チューブ１２は、例えばポリ塩化ビニルのような熱収縮性樹脂によって作られており、チューブ１２をホルダ組立体Ｋに被着した後、ドライヤ等で熱を加えて収縮させることにより、チューブ１２をホルダ組立体Ｋに密に被覆することができる。

本発明の実施形態例に係る電池パックＰ１，Ｐ２によれば、上記セル用ホルダＨ又はホルダ組立体Ｋの効果を奏する電池パックを提供することができるとともに、上記セル用ホルダＨ又はホルダ組立体Ｋを外部の衝撃から保護することができる。

本発明は、上記実施の形態に限定されることはなく、特許請求の範囲に記載された技術的事項の範囲内において、種々の変更が可能である。

例えば、セル用ホルダＨによって保持されるセルＳは、円筒型や角型等の各種形状のものであっても適用できる。
また、セル用ホルダＨ、ホルダ組立体Ｋ及び電池パックＰの全体及び部分的な形状、構造、材質等は例示であり、これに限定されるものではない。
また、本発明は、リチウムイオン電池、ニッカド電池、ニッケル水素電池等の２次電池、および乾電池等の１次電池にも適用できる。

さらに、保護回路部９は、電池の種類等に応じて用いられる場合と用いられない場合がある。

本発明は、例えばノート型パーソナルコンピュータ、携帯電話、携帯用端末機、デジタルカメラ、ビデオカメラ等の電子機器、モータ、工具等の電動機器、通信機器、計測機器等の各種機器に電力を供給するために用いられる。

（Ａ）は、本発明の実施形態例に係るセル用ホルダを示す斜視図、（Ｂ）はその正面図、（Ｃ）はその背面図、（Ｄ）はその平面図、（Ｅ）はその一方の側面図、（Ｆ）はその他方の側面図である。 （Ａ）は、２つのセル用ホルダを水平方向に連結する前の状態を説明するための正面断面図、（Ｂ）は連結した後の状態を説明するための正面断面図である。 （Ａ）は、２つのセル用ホルダを垂直方向に連結する前の状態を説明するための正面断面図、（Ｂ）は連結した後の状態を説明するための正面断面図、（Ｃ）は上下の突片同士が重なった状態を示す側面断面図である。 （Ａ）は、セルをセル用ホルダに保持した状態を示す側面断面図、（Ｂ）は、セルの端子同士を接続部材を介して接続している状態を示す背面図である。 セル用ホルダを水平方向に連結したホルダ組立体を示す斜視図である。 セル用ホルダを水平方向及び垂直方向に連結したホルダ組立体を示す斜視図である。 （Ａ）〜（Ｃ）はホルダ組立体の他の例を概略的に示す斜視図である。 第１の電池パックを示す斜視図である。 第１の電池パックの内部構造を示す分解斜視図である。 第２の電池パックを示す斜視図である。

符号の説明

Ｓ：セル
Ｈ：セル用ホルダ
Ｋ：ホルダ組立体
Ｐ１、Ｐ２：電池パック
１：開口部
２：本体
３：当接部
４：第１の連結部
４ａ：第１の連結穴
４ｂ：突起
５：第２の連結部
５ａ：第２の連結穴
６：連結ピン
７：突片
８：接続部材
９：保護回路部
１０：空間
１１：ケース
１２：チューブ

Claims (7)

1. セルを保持するセル用ホルダにおいて、
   前記セルの端部に嵌合される開口部が形成された本体と、
   前記本体に設けられ、前記開口部の内側に延びて、前記セルの端面に当接する当接部と、
   前記本体の側面に設けられ、他のセル用ホルダの本体の側面と連結する第１の連結部と、
   前記本体の上面及び下面に設けられ、他のセル用ホルダの本体の下面及び上面と連結する第２の連結部と、
   を有し、
   前記第１の連結部は、前記本体の一方の側面に形成された第１の連結穴と、他方の側面に設けられた突起とからなり、前記第１の連結穴に他のセル用ホルダの突起が嵌入され、前記突起は他のセル用ホルダの第１の連結穴に嵌入されることにより、他のセル用ホルダと水平方向に連結し、
   前記第２の連結部は、連結ピンが嵌入される有底の第２の連結穴が形成されており、前記第２の連結穴と他のセル用ホルダの有底の第２の連結穴との間に前記連結ピンを嵌入することにより、他のセル用ホルダと垂直方向に連結する、
   ことを特徴とするセル用ホルダ。
2. 前記当接部の外側の上部には断面略Ｌ字状に折れ曲がり、先端部が上側に向いた上側突片が設けられ、その下部には断面略Ｌ字状に折れ曲がり、先端部が下側に向いた下側突片が設けられ、他のセル用ホルダと垂直方向に連結することにより、前記上側突片又は下側突片が他のセル用ホルダの前記下側突片又は上側突片に当接して配線用の空間部が形成される、
   ことを特徴とする請求項１に記載のセル用ホルダ。
3. 前記上側突片と前記下側突片との間に形成されるスペースに、前記開口部に嵌合されたセルの端面の電極端子間を接続するための接続部材が配置されることを特徴とする請求項２に記載のセル用ホルダ。
4. 前記開口部は、前記本体に複数形成され、
   隣接する開口部同士は、保持される隣接するセル同士が接触しないように間隔を隔てている、
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか1つの項に記載のセル用ホルダ。
5. 前記請求項１乃至４のいずれか１つの項に記載のセル用ホルダを複数有し、
   前記セル用ホルダの第１の連結部及び又は第２の連結部によって、複数のセル用ホルダを水平方向及び又は垂直方向に連結して構成されていることを特徴とするホルダ組立体。
6. セルと、
   前記セルを保持する前記請求項１乃至４のいずれか１つの項に記載のセル用ホルダ又は請求項５に記載のホルダ組立体と、
   前記セル、前記セル用ホルダ又はホルダ組立体を収容するケースと、
   を有することを特徴とする電池パック。
7. セルと、
   前記セルを保持する前記請求項１乃至４のいずれか１つの項に記載のセル用ホルダ又は請求項５に記載のホルダ組立体と、
   前記セル、前記セル用ホルダ又はホルダ組立体に被覆され、熱収縮性の材質で作られたチューブと、
   を有することを特徴とする電池パック。

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