JP5478099B2 - バッテリパック - Google Patents

Description

本発明は、主として、電動バイクやモータでアシストするアシスト自転車などの高出力な電源に使用されるバッテリパックに関する。

高出力なバッテリパックは、多数の電池を直列に接続して出力電圧を高く、また並列に接続して出力電流を大きくしている。多数の電池を直列と並列に接続してなるバッテリパックは、多数の電池を内蔵するので、各々の電池を効率よく冷却して温度上昇を少なくすることが望まれる。さらに、各々の電池の温度差を少なくすることも大切である。温度差が電池の電気特性をアンバランスにして、特定の電池を劣化させてバッテリパック全体の寿命を短くするからである。

多数の電池を収納するために、複数列複数段に電池を収納しているバッテリパックは開発されている（特許文献１参照）。この構造のバッテリパックは、電池を平行な姿勢として複数列複数段に収納するので、多数の電池を収納して出力を大きくできる特徴がある。

特開２００５−５６７２１号公報

しかしながら、この構造のバッテリパックは、内部に収納している電池の熱を効率よく外部に放熱することが難しい。電池の充放電電流を大きくして発熱量が大きくなると、電池の温度上昇が大きくなる欠点がある。とくに、内部に収納している電池の放熱が難しくなって、電池の温度差が大きくなる欠点がある。多数の電池を複数列複数段に収納しているバッテリパックは、各々の電池の電気特性のアンバランスを少なくすることが大切である。それは、電池のアンバランスが特定の電池を劣化させる原因となるからである。電池の電気特性は温度によって変化するので、電池に温度差ができると電気特性がアンバランスとなって特定の電池を劣化させる原因となる。

本発明は、以上の課題を解決するものであって、多数の電池モジュールを複数列に外装ケースに収納しながら、全ての電池モジュールを効率よく放熱し、かつ電池モジュールの温度差を少なくしてバッテリパックの寿命を長くでき、しかも多数に分割している外装ケースを簡単かつ確実に、しかも優れた放電効率を実現するように連結して安価に多量生産できるバッテリパックを提供するものである。

課題を解決するための手段及び発明の効果

本発明のバッテリパックは、円筒形電池１からなる複数本の電池モジュール２を、複数列に配設して外装ケース５０に収納している。複数列に配列してなる電池モジュール２は、複数列の１段で又は２段に分割して互いに平行な姿勢で複数の外装ケース５０に収納している。複数列に電池モジュール２を収納してなる外装ケース５０は、その対向面を、複数列の電池モジュール２の表面に熱結合状態で接触する放熱面５４としている。さらに、分割された複数の外装ケース５０は、互いに放熱面５４を対向して配設するように配置して、一方の外装ケース５０の放熱面５４には連結凸部５７を、他方の外装ケース５０には連結凸部５７を挿入して連結する連結凹部５８を設けている。連結凸部５７は、電池モジュール２の長手方向に伸びる先端縁の幅を広くしてなるアンダーカット凸条で、連結凹部５８は、アンダーカット凸条を電池モジュール２の長手方向に挿入できる縦溝で、溝の開口部の幅を狭くしてなるアンダーカット溝で、アンダーカット凸条をアンダーカット溝に挿入して、隣接する外装ケース５０を連結する構造としている。連結凸部５７と連結凹部５８は２つ設けられて、一方を外装ケース５０の端部近傍に配置している。さらに、連結凸部５７と連結凹部５８は、連結凸部５７が連結凹部５８に挿入されて隣接する外装ケース５０が連結される状態で、隣接する外装ケース５０の対向する放熱面５４に通風隙間５９を設ける構造としている。

以上のバッテリパックは、多数の電池モジュール２を複数列に外装ケースに収納しながら、全ての電池モジュールを効率よく放熱し、かつ電池モジュールの温度差を少なくしてバッテリパックの寿命を長くでき、しかも多数に分割している外装ケースを簡単かつ確実に、しかも優れた放電効率を実現するように連結して安価に多量生産できる特徴がある。それは、以上のバッテリパックが、複数列に配列している電池モジュールを、複数の外装ケースに分割して、複数列であって１段又は２段に収納して、外装ケースの対向面を電池モジュールの表面に熱結合状態で接触する放熱面とし、さらに、分割された複数の外装ケースを、互いに放熱面を対向して配設するように配置して、放熱面に設けた連結凸部と連結凹部とで外装ケースを連結する構造とし、さらに、連結凸部をアンダーカット凸条として、連結凹部をアンダーカット凸条を挿入して連結できるアンダーカット溝とし、連結凸部を連結凹部に連結する状態では隣接する外装ケースの放熱面に通風隙間を設けているからである。

とくに、以上の構造のバッテリパックは、外装ケースの表面に強制送風しない自然冷却の状態で電池モジュールを冷却できるので、冷却機構を簡単にして電池モジュールの温度上昇を少なくできる。

本発明のバッテリパックは、外装ケース５０が、電池モジュール２を互いに平行な姿勢であって複数列２段に配設して、複数列２段の電池モジュールの間にセパレータを配設することができる。
以上のバッテリパックは、外装ケースに電池モジュールを複数列２段に収納するので、ひとつの外装ケースに多数の電池モジュールを収納しながら、全ての電池モジュールを外装ケースの放熱面に熱結合状態として効率よく放熱できる。

本発明のバッテリパックは、外装ケース５０の放熱面５４を、電池モジュール２の表面に沿う湾曲波形面として、この湾曲波形面を電池モジュール２の表面に面接触状態で熱結合させることができる。
以上のバッテリパックは、電池モジュールを熱結合状態に接触させる放熱面を湾曲波形面とするので、電池モジュールと放熱面との接触面積を広くして、電池モジュールの熱を有効に外装ケースの放熱面に伝導して効果的に放熱できる。

本発明のバッテリパックは、連結凸部５７と連結凹部５８とを、放熱面５４である湾曲波形面から突出して設けて、互いに連結される外装ケース５０の放熱面５４に通風隙間５９を設けている。
以上のバッテリパックは、湾曲波形面から突出して連結凸部と連結凹部とを設けているので、連結凸部と連結凹部とを連結して、対向する放熱面の間に広い通風隙間を設けて効率よく放熱できる。

本発明のバッテリパックは、外装ケース５０が、一方の放熱面５４に連結凸部５７を、他方の放熱面５４に連結凹部５８を設けることができる。
以上のバッテリパックは、同じ形状の外装ケースとして、複数の外装ケースを連結して電池モジュールの個数を調整できる。

本発明のバッテリパックは、電池モジュール２が、複数の円筒形電池１を直線状に直列に接続することができる。さらに、本発明のバッテリパックは、円筒形電池１をリチウムイオン電池とすることができる。

本発明の一実施例にかかるバッテリパックの外観斜視図である。 図１に示すバッテリパックの垂直横断面図である。 図１に示すバッテリパックの出力端子部分の分解斜視図である。 図１に示すバッテリパックの外装ケースを連結する状態を示す斜視図である。 図１に示すバッテリパックを分割した状態を示す外観斜視図である。 図５に示すバッテリパックの分解斜視図である。 図５に示すバッテリパックの電池組立体の斜視図である。 図７に示す電池組立体の分解斜視図である。 図８に示すセパレータの分解斜視図である。 リード板と回路基板の連結構造を示す拡大断面図である。 本発明の他の実施例にかかるバッテリパックの垂直横断面図である。

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バッテリパックを例示するものであって、本発明はバッテリパックを以下のものに特定しない。

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。

図１ないし図１０に示すバッテリパックは、円筒形電池１からなる複数本の電池モジュール２を、複数列に配設して外装ケース５０に収納している。複数列に配列している電池モジュール２は、複数列２段に分割して、互いに平行な姿勢で複数の外装ケース５０に収納して、複数の外装ケース５０を連結している。

外装ケース５０は金属製であり、アルミニウム製で、その対向面を、複数列の電池モジュール２の表面に熱結合状態で接触する放熱面５４としている。図の外装ケース５０は、放熱面５４を複数列２段に収納している電池モジュール２の表面に沿う湾曲波形面として、内面を電池モジュール２の表面に面接触状態で、広い面積で熱結合状態に接触させている。外装ケース５０に複数列２段に収納される電池モジュール２は、片面を放熱面５４に熱結合状態に接触できる。図１１に示す外装ケース５０は、電池モジュール２を複数列１段に収納している。複数列１段に収納される電池モジュール２は、両面を放熱面５４に熱結合状態に接触してより効率よく放熱できる。さらに、外装ケースは、表面に放熱フィンを設けることでより効果的に放熱することもできる。放熱フィンは、複数の外装ケースを連結する状態で、互いに隣接する外装ケースの放熱面に接触しない位置に、または高さに設けられる。

外装ケース５０は、アルミニウムを押し出し加工して製作される。この方法で製作される外装ケース５０は、両端の開口部を蓋ケース５２で閉塞している。蓋ケース５２は、図６に示すように、外装ケース５０の両端の開口部を閉塞するように外装ケース５０に固定される。外装ケース５０の一方の開口部（出力リード板１０側）を閉塞する蓋ケース５２Ａは、一対の出力端子１３（１３Ａ、１３Ｂ）を設けている。この蓋ケース５２Ａは、図に示すように、外側に絶縁性樹脂材料からなる端子カバー１６を固定しており、この端子カバー１６から一対の出力端子１３の端子部１３ａを表出させている。また、外装ケース５０の他方の開口部（中間リード板２０側）を閉塞する蓋ケース５２Ｂは、全体の形状を平面状としている。図６のバッテリパックは、蓋ケース５２の内面に絶縁プレート５５を配設して、収納される導電部から絶縁している。さらに、図２に示すバッテリパックは、電池モジュール２と、湾曲形状の外装ケース５０の内面との間に絶縁材５６（図において鎖線で示す）を挟着しており、この絶縁材５６を介して電池モジュール２を外装ケース５０に熱結合状態としている。この絶縁材５６には、たとえば、熱伝導に優れた絶縁シートが使用できる。このバッテリパックは、複数の円筒形電池１やリード板３を絶縁シートでもって外装ケース５０から絶縁する。ただ、外装ケースは、内面に絶縁塗料を塗布して、収納される導電部から絶縁することもできる。

複数に分割された外装ケース５０は、互いに放熱面５４を対向して配設するように配置して、一方の外装ケース５０の放熱面５４には連結凸部５７を、他方の外装ケース５０には連結凸部５７を挿入して連結する連結凹部５８を設けている。連結凸部５７は、電池モジュール２の長手方向に伸びる先端縁の幅を広くしているアンダーカット凸条としている。連結凹部５８は、アダーカット凸条を電池モジュール２の長手方向に挿入できる縦溝である。図２の連結凹部５８は、外装ケース５０の放熱面５４の外側に突出して電池モジュール２の長手方向に伸びるリブを設けて、このリブに縦溝を設けている。連結凹部５８の縦溝は、溝の開口部の幅を狭くしているアンダーカット溝である。アンダーカット凸条がアンダーカット溝に挿入されて、隣接する外装ケース５０は互いに連結される。

連結凸部５７と連結凹部５８は、連結凸部５７を連結凹部５８に挿入して隣接する外装ケース５０を連結する状態で、隣接する外装ケース５０の対向する放熱面５４に通風隙間５９を設けている。図２の外装ケース５０は、連結凸部５７と連結凹部５８を、放熱面５４である湾曲波形面から突出して設けている。この外装ケース５０は、湾曲波形面によって放熱面５４の外側面にできる凹部溝によって、互いに連結される状態で隣接する外装ケース５０の放熱面５４に広い通風隙間５９を設けることができる。

外装ケース５０は同じ形状であって、連結個数を自由に調整して、バッテリパック全体として複数列複数段に配列される電池モジュール２のトータル個数を用途に最適に設定できるように、一方の放熱面５４に連結凸部５７を、他方の放熱面５４に連結凹部５８を設けて、連結凸部５７と連結凹部５８とを対向面にある放熱面５４の対向位置に配置している。さらに、外装ケース５０は、複数個を強固に位置ずれしないように連結するために、互いに平行に複数列の連結凸部５７と連結凹部５８を設けている。図２の外装ケース５０は、２列の連結凸部５７と連結凹部５８とを設けて、外装ケース５０を強固に連結している。

図１ないし図４に示すバッテリパックは、３個の外装ケース５０を連結している。複数の外装ケース５０を連結してなるバッテリパックは、図３に示すように、各々の出力端子１３をバスバー１７で連結して出力することができる。図３に示すバッテリパックは、互いに隣接する３個の出力端子１３をバスバー１７で並列に接続している。ただ、バッテリパックは、各々の出力端子を互いに直列に接続することもできる。出力端子１３に接続されたバスバー１７の表面には、絶縁キャップ１８を装着している。

分割された各々の外装ケース５０は、図５ないし図９に示すように、複数の円筒形電池１を直線状に多段に連結してなる複数の電池モジュール２と、円筒形電池１を直列と並列に接続してなるリード板３と、このリード板３を介して各々の円筒形電池１の正負の電極に接続されて各々の円筒形電池１の電圧を検出する電圧検出回路を実装する回路基板４０と、電池モジュール２と回路基板４０を収納してなる外装ケース５０とを備える。各々の電池モジュール２は、直線状に連結してなる円筒形電池１の個数を同じとして、互いに平行な姿勢で複数列２段に配設されて、複数列２段の電池モジュール２の間にセパレータ６０を配設している。また、リード板３は、各々の電池モジュール２の両端を並列に接続して回路基板４０に接続するメインリード板９と、直線状に連結している複数の円筒形電池１の接続部を回路基板４０に接続してなるサブリード板３０とを備える。

図８の電池モジュール２は、５個の円筒形電池１を直列に直線状に連結している。円筒形電池１はリチウムイオン電池である。電池モジュール２は、複数の円筒形電池１の間の接続点にサブリード板３０を配設し、このサブリード板３０を隣接する円筒形電池１の正負の電極に溶接して製作される。したがって、電池モジュール２は、円筒形電池１の整数倍の長さの円筒形となる。電池モジュール２は、５個よりも少なく、あるいは５個よりも多数の円筒形電池１を直線状に連結することができる。電池モジュール２は、直線状に接続する円筒形電池１の個数で電圧を調整する。図に示すバッテリパックは、２段に配列している２組の電池モジュール２を直列に接続するので、出力電圧は電池モジュール２の電圧の２倍となる。したがって、電池モジュール２を５個の円筒形電池１で構成するバッテリシパックにあっては、１０個の円筒形電池１が直列に接続される。このことから、円筒形電池１に定格電圧を３．６Ｖとするリチウムイオン電池を使用し、電池モジュール２に５個の円筒形電池１を直線状に連結するバッテリパックにあっては、出力電圧が３６Ｖとなる。円筒形電池１をリチウムイオン電池とするバッテリパックは、充放電容量を大きくできる。ただ、円筒形電池は、リチウムイオン電池に代わって、ニッケル水素電池などの充電できる他の全ての円筒形電池を使用することができる。

サブリード板３０は、平面板をＵ字状に折り曲げた状態のＵ曲された金属板で、Ｕ曲された両側の金属板に、直線状に連結される２段の円筒形電池１の電極を溶接して接続している。サブリード板３０は、同じ列の円筒形電池１を並列に接続し、かつ、直線状に連結する円筒形電池１を直列に接続する。図のバッテリパックは１段に６本の電池モジュール２を配設している。したがって、サブリード板３０は、両側に各々６本ずつ、全体で１２本の円筒形電池１を溶接した後、中央をＵ曲して、６本の円筒形電池１を並列に接続しながら、直線状に連結する円筒形電池１を直列に接続する。さらに、サブリード板３０は、回路基板４０に接続するための接続タブ３１を一端に突出して設けている。接続タブ３１は回路基板４０の電圧検出回路に接続される。

サブリード板３０は、同じ段の円筒形電池１を並列に接続し、さらに直線状に連結される円筒形電池１を直列に接続するので、サブリード板３０で直線状に連結されて同じ段に配設される複数の電池モジュール２は、サブリード板３０を介して互いに連結される。したがって、サブリード板３０で接続された電池モジュール２は互いに連結された電池ブロック４となる。図８の電池ブロック４は、サブリード板３０でもって６本の電池モジュール２を並列に接続している。各々の電池モジュール２は、５本の円筒形電池１を直線状に直列に接続しており、６本の電池モジュール２で電池ブロック４を構成している。バッテリパックは、２組の電池ブロック４をセパレータ６０の両面に配設して、電池モジュール２を２段に配設している。

２段に配設される電池ブロック４は、その両端にメインリード板９を接続している。メインリード板９は、各々の電池モジュール２の両端を並列に接続して回路基板４０に接続する。このメインリード板９は、同じ段に配設している全ての電池モジュール２、すなわち同じ電池ブロック４を構成する電池モジュール２の一端に接続している正負の出力リード板１０と、全ての電池モジュール２の反対側の端部に接続している中間リード板２０とからなる。

出力リード板１０は、各々の電池モジュール２の端縁を並列に接続する。出力リード板１０は、同じ段に配設している全ての電池モジュール２、すなわち同じ電池ブロック４を構成する電池モジュール２の一端に接続している。さらに、出力リード板１０は、同じ段の電池モジュール２を並列に接続して出力端子１３に接続している。２組の電池ブロック４に接続している一対の出力リード板１０は、各々正負の出力端子１３に接続している。

図７と図８に示す一対の出力リード板１０は、電池モジュール２に接続される部分から突出して、出力端子１３に接続される接続片１１、１２をそれぞれ設けている。図において、一方の出力リード板１０Ａ（図７と図８において左側）は、下端部の側縁から突出する接続片１１を設けており、この接続片１１を電池ブロック４の外側方向に折曲して、蓋ケース５２の外側において一方の出力端子１３Ａに接続している。また、他方の出力リード板１０Ｂ（図７と図８において右側）は、上端から突出する部分を電池モジュール２に沿う方向に折曲して接続片１２を設けており、この折曲片１２を、後述する基板ホルダ４２に固定して回路基板４０に接続している。さらに、この接続片１２は、基板ホルダ４２内において保護素子１４を介して接続リード１５に接続しており、この接続リード１５を蓋ケース５２の外側において他方の出力端子１３Ｂに接続している。蓋ケース５２の外側に配設される一対の出力端子１３は、一方がプラス側の出力端子となり、他方がマイナス側の出力端子となる。

中間リード板２０は、各段に配設している電池ブロック４を構成する電池モジュール２を並列に接続して、２段に配設している２組の電池ブロック４を直列に接続する。中間リード板２０は１枚の金属板からなり、出力リード板１０と反対側にあって、全ての電池モジュール２の端部に接続されて、２組の電池ブロック４を直列に接続し、かつ同じ段の電池モジュール２を並列に接続する。この中間リード板２０も、円筒形電池１の電圧を回路基板４０に入力するために接続タブ２１を突出して設けており、接続タブ２１を回路基板４０の電圧検出回路に接続している。中間リード板２０は１枚の金属板であって、２組の電池ブロック４を連結するので、中間リード板２０を接続する状態で、２組の電池ブロック４はセパレータ６０を挟んで互いに連結された状態となる。

セパレータ６０は、図９に示すように、２枚のセパレータプレート６１を積層している。セパレータプレート６１は絶縁材のプラスチックを成形して製作している。このセパレータ６０は、複数列２段に配設される電池モジュール２間に配設されて、２段の電池ブロック４を絶縁すると共に、複数列の電池モジュール２を湾曲形状の外装ケース５０の内面に弾性的に押圧する。２枚のセパレータプレート６１からなるセパレータ６０は、２段の電池ブロック４を絶縁して外装ケース５０の内面に押圧するので、セパレータプレート６１の外形を電池ブロック４の外形とする四角形としている。すなわち、セパレータプレート６１は、長さと幅を電池ブロック４に等しくしている。

図９に示す各々のセパレータプレート６１は、円筒形電池に沿う嵌着溝（又は湾曲溝）６２のある形状にプラスチックを成形している。このセパレータプレート６１は、電池モジュール２を嵌着溝６２に案内して定位置に配置しながら、外装ケース５０の内面に押圧できる。図１と図８に示すように、電池ブロック４は、６列の電池モジュール２を平行に配列しているので、セパレータプレート６１は、表面に６列の嵌着溝６２を設けている。セパレータプレート６１は、嵌着溝６２に両面接着テープ（図示せず）を介して電池モジュール２を接着して、電池モジュール２を定位置に配置できる。

２枚のセパレータプレート６１は、その間に弾性押圧材６５を配設している。弾性押圧材６５は、２枚のセパレータプレート６１を互いに離す方向に押圧して、セパレータプレート６１を外装ケース５０の内面に向かって弾性的に押圧する。図の弾性押圧材６５は、弾性金属板からなる複数本の金属バネ６６で、２枚のセパレータプレート６１の間に配設している。２枚のセパレータプレート６１は、各々の内面の互いに対向する位置に位置決ボス６４を設けており、一方の位置決ボス６４を他方の位置決ボス６４に挿入して位置決めしながら互いに積層される。金属バネ６６は、電池モジュール２の横方向に伸びる細長い板バネで、複数本をセパレータプレート６１の間に平行に配設している。金属バネ６６は、その中間を一方のセパレータプレート６１の対向する内面に固定している。金属バネ６６は、止ネジ６７とナット６８を介してセパレータプレート６１の内面に固定している。１本の金属バネ６６は、複数箇所をセパレータプレート６１の内面に固定して、回転しないようにしている。さらに、金属バネ６６は、固定されないセパレータプレート６１を内面から弾性的に押圧するように、折曲加工されている。図２の金属バネ６６は、嵌着溝６２の間にある凹部６３に案内される複数の突出部６６Ａを中間に設けており、両端部をセパレータプレート６１の側縁に配置するように折曲加工している。

さらに、図のセパレータ６０は、複数の弾性押圧材６５である金属バネ６６で、セパレータプレート６１の全面を均一に押圧するために、両端部と中間に２列ずつ、全体で４列の金属バネ６６を配設している。金属バネ６６の弾性押圧材６５で押圧されるセパレータ６０は、その表面に配列される電池モジュール２を外装ケース５０の内面に弾性的に押圧して、理想的な熱結合状態とする。

以上のバッテリパックは、２枚のセパレータプレート６１の間に金属バネ６６の弾性押圧材６５を配設しているが、金属バネ６６に代わってゴム状弾性体を２枚のセパレータプレートの間に配設して、各々のセパレータプレートを分離する方向に押圧することもできる。また、図のバッテリパックは、セパレータ６０の両面に複数列に電池モジュール２を配設しているので、セパレータ６０の間に弾性押圧材６５を配設しているが、電池モジュールを１段に配列するバッテリパックにあっては、セパレータと外装ケースとの間に弾性押圧材を配設して、セパレータでもって電池モジュールを外装ケースの内面に押圧することができる。

セパレータ６０の側縁には回路基板４０を配設している。回路基板４０は、基板ホルダ４２を介してセパレータ６０の側縁の定位置に配設される。基板ホルダ４２は、プラスチック等の絶縁材を成形して製作している。図２の基板ホルダ４２は、電池ブロック４との対向面に、２段に配設される電池モジュール２を案内する案内溝４４を２列に設けている。この基板ホルダ４２は、案内溝４４に２段の電池モジュール２を案内して、２段の電池ブロック４に対して位置ずれしないように配置できる。さらに、基板ホルダ４２は、電池モジュール２との対向面の反対側の外側面には、回路基板４０を定位置に配置する周壁４６を設けている。回路基板４０は周壁４６の内側に入れて、定位置に配設される。

さらに、図８の一部拡大斜視図と図１０に示す基板ホルダ４２は、電池ブロック４との対向面の両側に、サブリード板３０の接続タブ３１と中間リード板２０の接続タブ２１を挿通する貫通孔４５を開口して設けている。図の基板ホルダ４２は、周壁４６の内側に配置される回路基板４０の外周を支持する支持台４８を、基板ホルダ４２の内面に突出して設けており、この支持台４８に貫通孔４５を設けている。図の支持台４８は、周壁４６の内面の下端部に位置して設けており、回路基板４０の外周部を支持して定位置に配置する。さらに、基板ホルダ４２は、貫通孔４５に挿入された接続タブ３１、２１を案内する連結溝４７を周壁４６の内面に設けている。この連結溝４７は、周壁４６の高さ方向に延長されると共に、貫通孔４５に連結して設けており、貫通孔４５に挿通された接続タブ３１、２１を回路基板４０の側縁を通過させて、回路基板４０の上面側に案内できるようにしている。サブリード板３０の接続タブ３１と中間リード板２０の接続タブ２１は、基板ホルダ４２の貫通孔４５に挿入されると共に、周壁４６の連結溝４７に案内されて回路基板４０の上面側に突出し、回路基板４０の上面にハンダ付けして接続される。さらに、図７と図１０の基板ホルダ４２は、回路基板４０を抜けないように固定する係止リブ４９を、基板ホルダ４２の端部の周壁４６の内面に突出して設けている。この係止リブ４９は、回路基板４０の端縁を係止して、回路基板４０を定位置に配置する。

基板ホルダ４２は、回路基板４０をセパレータ６０の両面に直交する姿勢とし、かつ電池モジュール２の長手方向に伸びる姿勢であって、セパレータ６０の両面に突出するように配置して、外装ケース５０の定位置に収納する。

回路基板４０は、電池モジュール２の長さに略等しく、かつ２段に配設される２組の電池ブロック４に接続しているサブリード板３０と中間リード板２０の接続タブ３１、２１を接続できる幅としている。図２の回路基板４０は、２段の電池ブロック４の幅にほぼ等しくしている。回路基板４０は、全ての円筒形電池１の電圧を検出して、電池の充放電を制御する電圧検出回路と保護回路とを実装している。図２のバッテリパックは、１本の電池モジュール２に５本の円筒形電池１を直列に接続し、さらに、２段の電池モジュール２を中間リード板２０で直列に接続して、全体で１０本の円筒形電池１を直列に接続している。したがって、電圧検出回路は、互いに直列に接続している１０本の円筒形電池１の電圧を検出する。互いに直列に接続される１０本の円筒形電池１は、各々の円筒形電池１が６本ずつ並列に接続されるが、並列に接続している円筒形電池１の電圧は同じ電圧となるので、１０本の円筒形電池１の電圧を検出して、電圧検出回路は全ての円筒形電池１の電圧を検出できる。各々の円筒形電池１の電圧は、サブリード板３０とメインリード板９を介して電圧検出回路に入力される。

メインリード板９とサブリード板３０からなるリード板３は、互いに平行に配設されて、回路基板４０に接続される。メインリード板９は電池モジュール２の両端の電圧を電圧検出回路に入力し、サブリード板３０は、電池モジュール２を構成する円筒形電池１同士の接続点の電圧を電圧検出回路に入力する。各々の円筒形電池１の電圧は、メインリード板９とサブリード板３０を介して電圧検出回路に入力される。したがって、メインリード板９とサブリード板３０は、各々の円筒形電池１の電圧を電圧検出回路に入力すると共に、全ての円筒形電池１を並列と直列に接続する。メインリード板９とサブリード板３０からなるリード板３は、熱伝導に優れた金属板である。リード板３は、同じ段に配設される全ての円筒形電池１の両端に連結されて、同じ段にある円筒形電池１を並列に接続し、さらに同じ段にある円筒形電池１を熱結合状態として、円筒形電池１の温度差を少なくする。

以上のバッテリパックは、以下の工程で組み立てられる。
（１）サブリード板３０を介して複数の円筒形電池１を並列と直列に接続して電池ブロック４とする。
（２）２枚のセパレータプレート６１を、間に金属バネ６６の弾性押圧材６５を配設する状態で積層してセパレータ６０とする。
（３）２組の電池ブロック４をセパレータ６０の両面に配設して、電池ブロック４にメインリード板９を接続する。
（４）基板ホルダ４２を介して、２段に連結している電池ブロック４に回路基板４０を連結して電池組立体とする。
（５）電池組立体を、絶縁材５６である絶縁シートで被覆して、外装ケース５０に挿入する。外装ケース５０に挿入された電池組立体のメインリード板９の外側に絶縁プレート５５を配設して、蓋ケース５２を本体ケース５１の開口部に固定する。
（６）メインリード板９の出力リード板１０を、蓋ケース５２の外側において出力端子１３に接続する。出力端子１３が固定された蓋ケース５２の表面に端子カバー１６を固定する。
（７）図４に示すように、複数の外装ケース５０を連結する。複数の外装ケース５０は、連結凸部５７を連結凹部５８に挿入して、図の矢印で示すようにスライドさせて互いに連結される。
（８）図３に示すように、各々の端子カバー１６から表出する出力端子１３をバスバー１７で連結して接続する。

本発明のバッテリパックは、屋外で使用される電気機器、とくに、電動自転車や電動オートバイの電源として好適に使用される。

１…円筒形電池
２…電池モジュール
３…リード板
４…電池ブロック
９…メインリード板
１０…出力リード板 １０Ａ…出力リード板
１０Ｂ…出力リード板
１１…接続片
１２…接続片
１３…出力端子 １３Ａ…出力端子
１３Ｂ…出力端子
１３ａ…端子部
１４…保護素子
１５…接続リード
１６…端子カバー
１７…バスバー
１８…絶縁キャップ
２０…中間リード板
２１…接続タブ
３０…サブリード板
３１…接続タブ
４０…回路基板
４２…基板ホルダ
４４…案内溝
４５…貫通孔
４６…周壁
４７…連結溝
４８…支持台
４９…係止リブ
５０…外装ケース
５２…蓋ケース ５２Ａ…蓋ケース
５２Ｂ…蓋ケース
５４…放熱面
５５…絶縁プレート
５６…絶縁材
５７…連結凸部
５８…連結凹部
５９…通風隙間
６０…セパレータ
６１…セパレータプレート
６２…嵌着溝
６３…凹部
６４…位置決ボス
６５…弾性押圧材
６６…金属バネ ６６Ａ…突出部
６７…止ネジ
６８…ナット

Claims (6)

1. 円筒形電池(1)からなる複数本の電池モジュール(2)が、複数列に配設されて外装ケース(50)に収納してなるバッテリパックであって、
   複数列に配列してなる電池モジュール(2)は、複数列の１段で又は２段に分割して互いに平行な姿勢で複数の外装ケース(50)に収納しており、
   複数列に電池モジュール(2)を収納してなる前記外装ケース(50)は、その対向面を、複数列の電池モジュール(2)の表面に熱結合状態で接触する放熱面(54)としており、
   さらに、分割された複数の外装ケース(50)は、互いに放熱面(54)を対向して配設するように配置して、一方の外装ケース(50)の放熱面(54)には連結凸部(57)を、他方の外装ケース(50)には連結凸部(57)を挿入して連結する連結凹部(58)を設けており、
   前記連結凸部(57)は電池モジュール(2)の長手方向に伸びる先端縁の幅を広くしてなるアンダーカット凸条で、前記連結凹部(58)が前記アンダーカット凸条を電池モジュール(2)の長手方向に挿入できる縦溝で、溝の開口部の幅を狭くしてなるアンダーカット溝で、アンダーカット凸条をアンダーカット溝に挿入して、隣接する外装ケース(50)を連結する構造としており、
   さらに、前記連結凸部(57)と前記連結凹部(58)とが、前記放熱面(54)である湾曲波形面から突出して設けられると共に、前記連結凸部(57)と前記連結凹部(58)とが２つ設けられて、一方は前記外装ケース(50)の端部近傍に配置され、
   さらにまた、連結凸部(57)と連結凹部(58)は、連結凸部(57)が連結凹部(58)に挿入されて隣接する外装ケース(50)が連結される状態で、隣接する外装ケース(50)の対向する放熱面(54)に通風隙間(59)を設ける構造としてなるバッテリパック。
2. 前記外装ケース(50)が、電池モジュール(2)を互いに平行な姿勢であって複数列２段に配設して、複数列２段の電池モジュール(2)の間にセパレータ(60)を配設している請求項１に記載されるバッテリパック。
3. 前記外装ケース(50)の放熱面(54)が、電池モジュール(2)の表面に沿う湾曲波形面で、この湾曲波形面が電池モジュール(2)の表面に面接触状態で熱結合している請求項１に記載されるバッテリパック。
4. 前記外装ケース(50)が一方の放熱面(54)に連結凸部(57)を、他方の放熱面(54)に連結凹部(58)を設けている請求項１に記載されるバッテリパック。
5. 前記電池モジュール(2)が複数の円筒形電池(1)を直線状に直列に接続してなる請求項１に記載されるバッテリパック。
6. 前記円筒形電池(1)がリチウムイオン電池である請求項１に記載されるバッテリパック。

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