JP3643742B2 - パック電池 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は複数の二次電池をケースに内蔵しているパック電池に関する。とくに、本発明は大電流で充放電される用途に最適なパック電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
大電流で充放電されるパック電池は、ケースが熱くなることがある。とくに、大電流で放電させた後、休憩しないで直ちに大電流で充電すると、パック電池のケースは相当な高温になることがある。この状態になると、使用者が満充電された電池を充電器から外すときに、高温に加熱された電池に触って熱く感じる弊害がある。この弊害は、パック電池の満充電を電池温度が低下するまで遅らせて表示することで解消できる。すなわち、満充電した充電を停止したときに満充電と表示せず、電池を冷却する遅延時間を設けて満充電の表示をする方法で解消できる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この方法は、せっかくパック電池を短時間で満充電しながら、実際に使用できる時間を遅らせる弊害がある。とくに、大電流で使用される電動工具等の電源に使用されるパック電池は、満充電されるのを待って、満充電された後に直ちに使用することがある。このため、１Ｃ以上の大電流で急速充電し、できるかぎり短時間の充電で再使用できるようにしている。にもかかわらず、満充電の後に遅延時間を設けたのでは、電池を極減状態で急速充電したメリットが生かされない。
【０００４】
さらに、困ったことに、電池を充電すると、電池温度は、図１に示すように、満充電して電流を遮断した後、さらに上昇する性質がある。このことは、電池を冷却する時間をさらに長くする。このため、短い遅延時間では電池温度を低下できない。したがって、電池を冷却するためには遅延時間を長くする必要があり、満充電された電池を直ちに再使用できない欠点がある。
【０００５】
パック電池は、表面を厚いプラスチックで被覆して表面の温度を低くできる。ただ、厚い皮膜は電池の放熱特性を著しく悪化させる。このため、充電された電池温度が異常に上昇して電池の性能を著しく低下させる。電池の電気性能を低下させないためには、電池から発生する熱を、いかに有効に放熱できるかが極めて大切である。ただ、電池の熱を有効に放熱する構造は、パック電池の表面温度を高くする構造であり、両特性を満足するのが極めて難しい。
【０００６】
本発明の第１の目的は、互いに相反する特性であって、両方を実現することが極めて難しい特性を満足することをにある。すなわち、本発明の大切な目的は、内蔵する電池を有効に放熱しながら、高温に加熱されるケースを熱く感じることなく持つことができるパック電池を提供することにある。
【０００７】
さらに、大電流で充放電される用途のパック電池は、大きな出力が要求される電気機器に使用されることから、多数の二次電池を内蔵している。多数の二次電池を内蔵するパック電池が、大電流で充放電されると、内部の二次電池の放熱が極めて難しくなる。本発明の第２の目的は、複数の二次電池を内蔵して、有効に放熱するのが難しい、内部の二次電池を有効に放熱できるパック電池を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
さらに、本発明の請求項１のパック電池は、複数の二次電池１と、これ等の二次電池１を収納しているケース２と、ケース２内に配設している導電金属プレート３とを備える。ケース２は、一対の両面プレート２Ａと、両面プレート２Ａの両側を連結している側面プレート２Ｂを備える。両面プレート２Ａは平面部を有すると共に、側面プレート２Ｂよりも幅が広い形状にプラスチックで成形している。側面プレート２Ｂは金属プレートで成形している。
【００１３】
さらに、このパック電池は、複数の二次電池１を３列以上の複数列に並べてケース２に収納しており、中間列に並べている二次電池１の表面に沿って導電金属プレート３を配設している。導電金属プレート３は、側面プレート２Ｂに熱結合されて、伝導する熱を側面プレート２Ｂから外部に効率よく放熱する。
【００１４】
【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。
【００１５】
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。
【００１６】
図２と図３に示すパック電池は、電動工具やアシスト自転車用に使用されるものであるが、本発明のパック電池は、用途を以上のものに特定するものではない。図２のパック電池は、複数の二次電池１と、これ等の二次電池１を収納しているケース２とを備える。図３のパック電池は、複数の二次電池１と、これ等の二次電池１を収納しているケース２に加えて、中間列に並べている二次電池１の表面に沿って導電金属プレート３を配設している。
【００１７】
二次電池１は、ニッケル−カドミウム電池又はニッケル−水素電池であるが、リチウムイオン二次電池等の二次電池も使用できる。さらに、図のパック電池は、二次電池１を円筒型電池とするものであるが、角形電池や楕円形電池とすることもできる。
【００１８】
図２と図３のパック電池は、円筒型電池を３列に並べて収納している。このパック電池は、中間列に並べている二次電池１の個数を、外側列に並べている二次電池１の個数よりも１個多くして、中間列に並べている二次電池１の谷間に外側列の二次電池１を配設している。この配列は、二次電池１をケース２に収納して、安定して定位置に保持できる。ケース２に収納される複数の二次電池１は、互いに直列にあるいは並列に接続して、ケース２に設けた出力端子（図示せず）に接続される。
【００１９】
ケース２は、図において上下の両面に配設している一対の両面プレート２Ａと、両面プレート２Ａの両側を連結している側面プレート２Ｂとを備える。パック電池は、両面プレート２Ａを手でつかんで充電器や電気機器に脱着する。両面プレート２Ａは、つかみやすいように、ほぼ全面を平面部とし、その両側を電池に沿って折曲している。さらに、両面プレート２Ａは、側面プレート２Ｂよりも幅の広い形状とし、さらに、内蔵する二次電池１が熱くなっても、手で持つことができるように、プラスチックで成形している。プラスチックは金属板に比較して熱伝導率が低い。このため、収納している電池が熱くなっても、両面プレート２Ａの表面が熱くなることがない。
【００２０】
ケース２に収納している電池の熱は、できるかぎり有効に放熱することが大切である。このことを実現するために、ケース２は全体をプラスチックでは成形していない。ケース２の側面プレート２Ｂを、金属プレートで成形して、電池の熱をより効率よく放熱する。図２と図３に示すパック電池は、電池を３列に並べて収納しているので、中間列の電池の放熱が悪くなる。外側列の電池は、直接にケース２に接触しているので、たとえケースを熱伝導率の低いプラスチックで成形しても、これに直接に接触して放熱されるからである。
【００２１】
図２と図３のパック電池は、中間列の最も外側の電池を金属プレートである側面プレート２Ｂに熱結合、すなわち、熱を伝導できる状態で接触させている。図３のパック電池は、導電金属プレート３を介在して、図２のパック電池は導電金属プレートを介在させることなく、側面プレート２Ｂを円筒型電池の表面に沿って湾曲させて、二次電池１の表面に広い面積で接触させている。この構造のパック電池は、導電金属プレート３や二次電池１が側面プレート２Ｂに広い面積で接触して、側面プレート２Ｂで電池の熱を有効に放熱できる。
【００２２】
とくに、図２と図３に示すように、中間列の電池を外側列の電池よりも多くして、中間列の電池を両側に突出させる配列は、側面プレート２Ｂを円筒型電池の表面に沿って湾曲させて、側面プレート２Ｂを広い面積で中間列の電池や導電金属プレート３に接触できる。
【００２３】
側面プレート２Ｂと両面プレート２Ａは、境界をラップさせてラップ部を接着して連結される。ただし、プラスチック製の両面プレートを成形するときに、金属プレートである側面プレートをインサートして連結することもできる。この構造は、たとえば、両面プレートにインサートされる部分に貫通孔を設けて、両面プレートと側面プレートをより強固に連結できる。
【００２４】
側面プレート２Ｂと両面プレート２Ａが連結されたケース２は筒状となり、内部に複数の二次電池１を並べて収納する。パック電池の両端面は、両面プレートと一体成形しているプラスチック製の蓋、あるいは、両面プレートとは別パーツとして製作している蓋を接着して閉塞される。
【００２５】
図３のパック電池に内蔵される導電金属プレート３は、中間列の電池の熱をより効率よく放熱する。この導電金属プレート３は、金属板を、中間列に並べている二次電池１の表面に沿う形状として、両端部をケース２の側面に向かって延長している。図に示す導電金属プレート３は、中間列に並べられる円筒形電池の表面に沿う波形に成形している。さらに、図の導電金属プレート３は、両端部を側面プレート２Ｂに接触させて熱結合している。導電金属プレート３の幅は、二次電池１の全長にほぼ等しくする。この導電金属プレート３は、幅が広く、中間列の電池の熱を最も効率よくケース２の側面プレート２Ｂに伝導する。ただし、導電金属プレートの幅は、必ずしも二次電池の全長とする必要はなく、二次電池よりも短くすることもできる。
【００２６】
導電金属プレート３は、熱伝導に優れた金属板、たとえば、アルミニウム板、銅板、鉄板等の金属板である。全体の形状を筒状に成形して、中間列の二次電池１の両面に配設する。
【００２７】
導電金属プレート３と側面プレート２Ｂは、熱伝導に優れた接着剤で接着して、導電金属プレート３の熱をより効率よく側面プレート２Ｂに伝導できる。また、導電金属プレート３と側面プレート２Ｂとを接着して結合することにより、ケース２に収納している中間列の二次電池１を定位置に保持できる特長もある。
【００２８】
【発明の効果】
本発明の請求項１のパック電池は、内蔵する電池を有効に放熱しながら、高温に加熱されるケースを熱く感じることなく持つことができる特長がある。それは、本発明のパック電池が、複数の二次電池を内蔵するケースを、一対の両面プレートと、この両面プレートの両側を連結している側面プレートとで構成し、両面プレートを幅が広いプラスチック製として、側面プレートを金属プレートとしているからである。この構造のパック電池は、プラスチック製の両面プレートを手でつかんで充電器や電気機器に脱着できるので、内部の電池が熱くなっても両面プレート表面の温度を低くでき、熱く感じることなく取り扱いできる。また、電池の熱を、手で触ることのない側面プレートで効率よく放熱させて、電池の熱による弊害を防止できる。
【００２９】
【発明の効果】
さらに、本発明の請求項１のパック電池は、複数の二次電池を内蔵して、有効に放熱するのが極めて難しい、中間列に配列している二次電池を有効に放熱できる特長がある。それは、このパック電池が、複数の二次電池を３列以上の複数列に並べてケースに収納すると共に、中間列に並べている二次電池の表面に沿って導電金属プレートを配設し、さらに、この導電金属プレートをケースの側面に延長して、有効に放熱できる構造としているからである。
【図面の簡単な説明】
【図１】電池の充電状態と電池の表面温度との関係を示すグラフ
【図２】パック電池の断面斜視図
【図３】本発明の実施例のパック電池の断面斜視図
【符号の説明】
１…二次電池
２…ケース ２Ａ…両面プレート ２Ｂ…側面プレート
３…導電金属プレート

Claims (1)

1. 複数の二次電池（１）と、これ等の二次電池（１）を収納しているケース（２）と、ケース（２）内に配設している導電金属プレート（３）とを備え、ケース（２）は、一対の両面プレート（２Ａ）と、両面プレート（２Ａ）の両側を連結している側面プレート（２Ｂ）とを備え、両面プレート（２Ａ）は平面部を有すると共に、側面プレート（２Ｂ）よりも幅が広い形状にプラスチックで成形されており、側面プレート（２Ｂ）は金属プレートで成形され、さらに、複数の二次電池（１）は３列以上の複数列に並べてケース（２）に収納され、中間列に並べられる二次電池（１）の表面に沿って導電金属プレート（３）を配設しており、この導電金属プレート（３）を側面プレート（２Ｂ）に熱結合してなるパック電池。

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