特許 5919904 電池パック

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5919904

(24)【登録日】2016年4月22日

(45)【発行日】2016年5月18日

(54)【発明の名称】電池パック

(51)【国際特許分類】

   H01M 2/10 20060101AFI20160428BHJP

   B25F 5/00 20060101ALI20160428BHJP

【ＦＩ】

   H01M2/10 G

   B25F5/00 H

【請求項の数】3

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2012-54555(P2012-54555)

(22)【出願日】2012年3月12日

(65)【公開番号】特開2013-191287(P2013-191287A)

(43)【公開日】2013年9月26日

【審査請求日】2014年12月26日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006301

【氏名又は名称】マックス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100074918

【弁理士】

【氏名又は名称】瀬川 幹夫

(74)【代理人】

【識別番号】100157912

【弁理士】

【氏名又は名称】中島 健

(72)【発明者】

【氏名】寺西 明

(72)【発明者】

【氏名】竹村 元

【審査官】 藤原 敬士

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−０５００４４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｍ ２／１０

Ｂ２５Ｆ ５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電動工具に装着して使用する電池パックであって、
複数の円柱形状の電池を軸が平行となるように並設したセルユニットと、
前記セルユニットを収容するケース本体の開口部を蓋部材で塞いで構成される外殻体と、
前記蓋部材と前記セルユニットとの間に配設されるインナーカバーと、
複数のセルユニットを重ねたときに該複数のセルユニットの間に配設されるセパレータと、
を備え、
前記セパレータを使用したときには、前記インナーカバーの下側に配設したセルユニットの下部を前記セパレータで支持するとともに、前記セパレータの下側に別のセルユニットを配設して、当該別のセルユニットの下部を前記ケース本体で支持して２並列の電池パックを構成可能とし、
前記セパレータを使用しないときには、前記インナーカバーの下側に配設したセルユニットの下部を前記ケース本体で支持して１並列の電池パックを構成可能とし、
前記インナーカバーの端部付近には、最上部のセルユニットを構成する複数の電池のうちの最も端に配置された電池の円柱面を保護するために下方に延出した支持壁が設けられ、
前記支持壁を前記外殻体の内側に当接させることで、セルユニットの位置決めを行うことを特徴とする、電池パック。

【請求項2】

前記支持壁の中間部にスリットを設けたことを特徴とする、請求項１記載の電池パック。

【請求項3】

前記支持壁は、セルユニットを構成する複数の電池が重なる方向に見たときに前記最上部のセルユニットの下端から突出していないことを特徴とする、請求項１又は２記載の電池パック。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電動工具等の電源として用いられる電池パックに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、電動工具等の電源として、複数の電池を直列あるいは並列に接続した電池パックが用いられている。こうした電池パックにおいては、直列に接続した電池の本数で電圧が決定されるとともに、並列数によって容量が決定される。

【0003】

このような電池パックにおいて、電圧が同じであっても、容量の異なる２以上の電池パックが求められるケースがある。例えば、容量を増やして長時間使用したい場合と、容量は小さくてもよいので軽量の電池パックを使用したい場合とで、電池パックを２種類用意したいケースなどである。

【0004】

容量の異なる２以上の電池パックを用意する場合、直列数を変えずに並列数を変えることになるので、電池パックの縦横を変えずに高さのみを変えた形状とすることが合理的である。

【0005】

ところで、こうした複数の電池を備えた電池パックにおいては、例えば特許文献１に示されるように、複数の電池の周囲を保護する部材（インナーカバー）が必要となる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００７−１４９５６０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、上記した特許文献１記載の構成においては、このインナーカバーが複数の電池の周囲を囲んだ形状となっているため、電池の並列数を変えた場合にはインナーカバーの形状も変えざるを得ない。このため、容量の異なる２以上の電池パックでインナーカバーを共用化できなかった。

【0008】

そこで、本発明は、電池の並列数を変えた電池パックにおいてインナーカバーを共用可能とすることで、製造コストを削減することができる電池パックを提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明は、上記した課題を解決するためになされたものであり、以下を特徴とする。

【0010】

（請求項１）
請求項１に記載の発明は、以下の点を特徴とする。

【0011】

すなわち、請求項１に記載の電池パックは、電動工具に装着して使用する電池パックであって、複数の円柱形状の電池を軸が平行となるように並設したセルユニットと、前記セルユニットを収容するケース本体の開口部を蓋部材で塞いで構成される外殻体と、前記蓋部材と前記セルユニットとの間に配設されるインナーカバーと、複数のセルユニットを重ねたときに該複数のセルユニットの間に配設されるセパレータと、を備え、前記セパレータを使用したときには、前記インナーカバーの下側に配設したセルユニットの下部を前記セパレータで支持するとともに、前記セパレータの下側に別のセルユニットを配設して、当該別のセルユニットの下部を前記ケース本体で支持して２並列の電池パックを構成可能とし、前記セパレータを使用しないときには、前記インナーカバーの下側に配設したセルユニットの下部を前記ケース本体で支持して１並列の電池パックを構成可能とし、前記インナーカバーの端部付近には、最上部のセルユニットを構成する複数の電池のうちの最も端に配置された電池の円柱面を保護するために下方に延出した支持壁が設けられ、前記支持壁を前記外殻体の内側に当接させることで、セルユニットの位置決めを行うことを特徴とする。

【0012】

（請求項２）
請求項２に記載の発明は、上記した請求項１記載の発明の特徴点に加え、以下の点を特徴とする。

【0013】

すなわち、前記支持壁の中間部にスリットを設けたことを特徴とする。

【0014】

（請求項３）
請求項３に記載の発明は、上記した請求項１又２記載の発明の特徴点に加え、以下の点を特徴とする。

【0015】

すなわち、前記支持壁は、セルユニットを構成する複数の電池が重なる方向に見たときに前記最上部のセルユニットの下端から突出していないことを特徴とする。

【発明の効果】

【0016】

本発明は上記の通りであり、セパレータを使用するか否かによって２並列の電池パックと１並列の電池パックとを構成可能としたため、並列数の異なる２つの電池パックでインナーカバーを共用化することができ、製造コストを削減することができる。

【0017】

このとき、インナーカバーの支持壁がセルユニットを構成する複数の電池が重なる方向に見たときに最上部のセルユニットの下端から突出しないように構成することが望ましい。このような構成とすることで、インナーカバーを１並列の電池パックで使用した場合でも、インナーカバーの下端がケース本体等と干渉することを有効に防止できる。

【0018】

また、このインナーカバーの支持壁を外殻体の内側に当接させることで、セルユニットの位置決めを行うようにしてもよい。このような構成によれば、最上部のセルユニットを保護するインナーカバーの支持壁で位置決めを行うこととなるため、対象機器との接続部に近い位置で有効に接続部のガタを抑えることができる。そのため、電池パックと対象機器接続部との接点不良等を防止できて品質が向上し、安定した電源供給ができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】電池パックを取り付けた電動工具の外観斜視図である。

【図2】２並列の電池パックの外観斜視図である。

【図3】電池パックの平面図である。

【図4】２並列の電池パックの分解図である。

【図5】２並列の電池パックの内部ユニットを（ａ）前から見た斜視図（ｂ）後から見た斜視図である。

【図6】インナーカバーを（ａ）上から見た斜視図（ｂ）下から見た斜視図である。

【図7】セパレータを（ａ）上から見た斜視図（ｂ）下から見た斜視図である。

【図8】２並列用ケース本体を（ａ）前から見た斜視図（ｂ）後から見た斜視図である。

【図9】２並列の電池パックのＡ−Ａ断面図である。

【図10】１並列の電池パックの外観斜視図である。

【図11】１並列の電池パックの分解図である。

【図12】１並列の電池パックの内部ユニットを（ａ）前から見た斜視図（ｂ）後から見た斜視図である。

【図13】１並列用ケース本体を（ａ）前から見た斜視図（ｂ）後から見た斜視図である。

【図14】１並列の電池パックのＡ−Ａ断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

本発明の実施形態について、図を参照しつつ説明する。

【0021】

本実施形態に係る電池パック１０は、図１に示すように、電動工具１００に着脱可能に形成されている。この図１の例においては、電動工具１００としての電動回転工具を例にしているが、この電動工具１００のグリップの下端部には、電池パック１０を取り付けるための取付部１０１が形成されており、グリップの下端面と電池パック１０の上端面とが接触するように電池パック１０を取り付け可能となっている。

【0022】

本実施形態に係る電池パック１０の上側部には、図２に示すように、電動工具１００の取付部１０１に摺動案内されるガイドレール部２１及び溝２２が形成されており、このガイドレール部２１及び溝２２が設けられていることによって電池パック１０を電動工具１００の取付部１０１に対してスライドさせて着脱可能となっている。

【0023】

また、この電池パック１０の上面には、電動工具１００の取付部１０１に凹設された被係合部（図示せず）と係合するストッパ１４が突出方向に付勢されている。このストッパ１４は、ガイドレール部２１及び溝２２の延設方向と直交する方向に出没するように設けられている。これにより、ストッパ１４と被係合部とが係合する方向に、電池パック１０を所定の位置までスライドさせると、ストッパ１４が被係合部に嵌り込み、電池パック１０が取付部１０１にしっかりと固定されるようになっている。

【0024】

なお、取付部１０１に固定された電池パック１０を取り外す際には、ラッチ操作部１５を電池パック１０の内方に押し込み操作すればよい。ラッチ操作部１５を押し込み操作することで、ストッパ１４と被係合部との係合を解除可能となっている。

【0025】

図４は、電池パック１０の分解図である。この図４が示すように、電池パック１０は、複数の電池１３を直列に接続して形成したセルユニット１２、このセルユニット１２を収容するケース本体１１、前記ケース本体１１の上部を覆う蓋部材２０、前記蓋部材２０と前記セルユニット１２との間に配設されるインナーカバー３０、複数のセルユニット１２を重ねたときに該複数のセルユニット１２の間に配設されるセパレータ４０、セルユニット１２を制御するための制御回路基板５０、を備えて構成されている。

【0026】

セルユニット１２は、複数の円柱形状の電池１３を軸が平行となるように並設したものであり、本実施形態においては図４に示すように４本の電池１３を電気的に直列に接続して構成されている。図４に示すような２並列の電池パック１０においてはセルユニット１２は２つ使用され、図１１に示すような１並列の電池パック１０においてはセルユニット１２は１つだけ使用される。複数のセルユニット１２を使用する場合には、この複数のセルユニット１２は電気的に並列に接続される。

【0027】

ケース本体１１は、上部が開口した箱状部材である。このケース本体１１は、電池パック１０の並列数（容量）に応じて形状の異なる部材が使用される。具体的には、図４に示すような２並列の電池パック１０においては２並列用ケース本体Ａが使用され、図１１に示すような１並列の電池パック１０においては１並列用ケース本体Ｂが使用される。

【0028】

このケース本体１１の内側面には、図８及び図１３に示すように、前部において突出して設けられた前方支持部１１ａと、後部においてリブ状に突出して設けられた後方支持部１１ｂと、が形成されている。この前方支持部１１ａ及び後方支持部１１ｂは、ケース本体１１の底部付近から上端付近まで高さ方向にほぼ全長に渡って設けられている。なお、本実施形態の前方支持部１１ａ及び後方支持部１１ｂは、成型時の抜き勾配を考慮して上方に行くに従って外側に傾斜した形状となっている。

【0029】

蓋部材２０は、電池パック１０の上部を覆う部材であり、ケース本体１１に対してネジ固定されることによってケース本体１１の開口部を塞ぎ、ケース本体１１と相俟って他部材を収容する外殻体を形成するものである。この蓋部材２０の上面には、前述したストッパ１４を突出させるためのラッチ口２０ｂや、制御回路基板５０上に実装された接続端子５１をカバーする端子カバー部２０ｃが形成されている。なお、この端子カバー部２０ｃのスリットの内側に制御回路基板５０上に実装された接続端子５１が接続可能に半露出することで、電動工具１００の端子と接続するための接続部２０ａが形成されている。これにより、端子カバー部２０ｃのスリットから電動工具１００の端子が入り込むことで、この端子が電池パック１０の接続端子５１と電気的に接続されるようになっている。

【0030】

インナーカバー３０は、蓋部材２０と最上部のセルユニット１２との間に配設される部材であり、最上部のセルユニット１２の上面及び側面を保護するものである。このインナーカバー３０は、図５等に示すように上面に制御回路基板５０を載置した状態で電池パック１０の内部に収容される。

【0031】

このインナーカバー３０は、図６に示すように、下面側が開口した複数の（本実施形態においては４つの）保持溝３４を備えている。この保持溝３４は、天面が半円弧状となっており、セルユニット１２を構成する電池１３の外周上面に接触することでセルユニット１２を保持可能となっている。各保持溝３４の間には中間保護壁３３が下方に延出して設けられており、この中間保護壁３３が各保持溝３４に保持した各電池１３の間に差し込まれることで、各電池１３は接触しないように隔てられている。

【0032】

また、前端の保持溝３４の前部には前方支持壁３１が下方に延出して設けられており、最上部のセルユニット１２を構成する複数の電池１３のうちの最も前端に配置された電池１３の円柱面を保護している。これにより、当該最も前端に配置された電池１３の円柱面がケース本体１１に接触しないように形成されている。

【0033】

また、後端の保持溝３４の後部には後方支持壁３２が下方に延出して設けられており、最上部のセルユニット１２を構成する複数の電池１３のうちの最も後端に配置された電池１３の円柱面を保護している。これにより、当該最も後端に配置された電池１３の円柱面がケース本体１１に接触しないように形成されている。

【0034】

なお、前述した中間保護壁３３及び後方支持壁３２は、図６に示すように中間部にスリットが設けられている。このスリットは、充電器（図示せず）に装着したときに、充電器から送り出される冷却風を通すためのものである。

【0035】

セパレータ４０は、重ねて設けられたセルユニット１２の間に配設される部材であり、上部において上側のセルユニット１２の下面を保護し、下部において下側のセルユニット１２の上面を保護するものである。

【0036】

セパレータ４０は、図７に示すように、上面側が開口した複数の（本実施形態においては４つの）上側保持溝４３と、下面側が開口した複数の（本実施形態においては４つの）下側保持溝４４を備えている。

【0037】

上側保持溝４３は、底面が円弧状となっており、セルユニット１２を構成する電池１３の外周下面に接触することでセルユニット１２を載置可能となっている。各上側保持溝４３の間には上隔離壁４１が上方に突出して設けられている。この上隔離壁４１は、前述した中間保護壁３３の中間部に設けられたスリットに挿入され、中間保護壁３３と相俟って各電池１３が接触しないように隔てている。

【0038】

また、下側保持溝４４は、天面が半円弧状となっており、セルユニット１２を構成する電池１３の外周上面に接触することでセルユニット１２を保持可能となっている。各下側保持溝４４の間には下隔離壁４２が下方に延出して設けられており、この下隔離壁４２が各下側保持溝４４に保持した各電池１３の間に差し込まれることで、各電池１３は接触しないように隔てられている。

【0039】

本実施形態に係る電池パック１０は、このセパレータ４０を使用するか否かによって２並列の電池パック１０または１並列の電池パック１０を選択的に構成可能となっている。

【0040】

すなわち、２並列の電池パック１０を構成する際には、図４及び図５に示すように、インナーカバー３０の下側に配設したセルユニット１２の下部をセパレータ４０で支持するとともに、このセパレータ４０の下側に別のセルユニット１２を配設して、当該別のセルユニット１２の下部を前記ケース本体１１で支持する。なお、このとき使用するケース本体１１は２並列用ケース本体Ａであるため、図２に示すように２列分の高さの電池パック１０が構成される。

【0041】

このとき、図９に示すように、インナーカバー３０の前方支持壁３１、後方支持壁３２及び中間保護壁３３は、セルユニット１２を構成する複数の電池１３が重なる方向に見たときに最上部のセルユニット１２の下端から突出しない長さとなっている。

【0042】

また、図９に示すように、インナーカバー３０の前方支持壁３１が２並列用ケース本体Ａの前方支持部１１ａに当接し、インナーカバー３０の後方支持壁３２が２並列用ケース本体Ａの後方支持部１１ｂに当接することで、セルユニット１２の位置決めが行われる。このとき、最下部に配置されたセルユニット１２が２並列用ケース本体Ａと接触しないように設定されている。

【0043】

なお、図９に示すように、最下部に配置されたセルユニット１２の底面にスポンジテープ１６などを貼設し、セルユニット１２を構成する電池１３がばらけないように固定するとともに、２並列用ケース本体Ａの底面との間で緩衝及び絶縁させるようにしてもよい。

【0044】

一方、１並列の電池パック１０を構成する際には、図１１及び図１２に示すように、インナーカバー３０の下側に配設したセルユニット１２の下部をケース本体１１で支持する。なお、このとき使用するケース本体１１は１並列用ケース本体Ｂであるため、図１０に示すように１列分の高さの電池パック１０が構成される。

【0045】

このとき、既に説明したように、インナーカバー３０の前方支持壁３１、後方支持壁３２及び中間保護壁３３は、セルユニット１２を構成する複数の電池１３が重なる方向に見たときに最上部のセルユニット１２の下端から突出しない長さとなっている。このため、ケース本体１１の底面と干渉しない構造となっている。

【0046】

また、図１４に示すように、インナーカバー３０の前方支持壁３１が１並列用ケース本体Ｂの前方支持部１１ａに当接し、インナーカバー３０の後方支持壁３２が１並列用ケース本体Ｂの後方支持部１１ｂに当接することで、セルユニット１２の位置決めが行われる。

【0047】

なお、図１４に示すように、最下部に配置されたセルユニット１２の底面にスポンジテープ１６などを貼設し、セルユニット１２を構成する電池１３がばらけないように固定するとともに、１並列用ケース本体Ｂの底面との間で緩衝及び絶縁させるようにしてもよい。

【0048】

本実施形態は上記の通りであり、セパレータ４０を使用するか否かによって２並列の電池パック１０と１並列の電池パック１０とを構成可能としたため、並列数の異なる２つの電池パック１０でインナーカバー３０を共用化することができ、製造コストを削減することができる。

【0049】

また、インナーカバー３０の支持壁３１，３２がセルユニット１２を構成する複数の電池１３が重なる方向に見たときに最上部のセルユニット１２の下端から突出しないように構成したため、インナーカバー３０を１並列の電池パック１０で使用した場合でも、インナーカバー３０の下端がケース本体１１等と干渉することを有効に防止できる。

【0050】

また、インナーカバー３０の支持壁３１，３２をケース本体１１の内側に当接させることでセルユニット１２の位置決めを行うようにしたので、最上部のセルユニット１２を保護するインナーカバー３０の支持壁３１，３２で位置決めを行うこととなり、電動工具１００との接続部２０ａに近い位置で有効に接続部２０ａのガタを抑えることができる。そのため、電池パック１０と電動工具１００との接続部２０ａとの接点不良等を防止でき、結果的に品質が向上し、安定した電源供給ができる。

【0051】

なお、上記した実施形態においては、電池パック１０を１並列にした構成と２並列にした構成とについて説明したが、これに限らず、３並列以上の電池パック１０を構成してもよい。

【0052】

例えば、３並列の電池パック１０を構成する場合には、３並列用ケース本体を用意するとともに、セパレータ４０を２つ使用する。すなわち、インナーカバー３０の下側に１段目のセルユニット１２を配設し、１段目のセルユニット１２の下部を１段目のセパレータ４０で支持し、１段目のセパレータ４０の下側に２段目のセルユニット１２を配設し、２段目のセルユニット１２の下部を２段目のセパレータ４０で支持し、２段目のセパレータ４０の下側に３段目のセルユニット１２を配設し、３段目のセルユニット１２の下部をケース本体１１で支持すればよい。

【0053】

このように、並列数に応じたケース本体１１を用意するとともに、セパレータ４０を並列数に応じて増減させれば、３並列以上の電池パック１０を構成することができる。

【符号の説明】

【0054】

１０ 電池パック
１１ ケース本体
１１ａ 前方支持部
１１ｂ 後方支持部
１２ セルユニット
１３ 電池
１４ ストッパ
１５ ラッチ操作部
１６ スポンジテープ
２０ 蓋部材
２０ａ 接続部
２０ｂ ラッチ口
２０ｃ 端子カバー部
２１ ガイドレール部
２２ 溝
３０ インナーカバー
３１ 前方支持壁
３２ 後方支持壁
３３ 中間保護壁
３４ 保持溝
４０ セパレータ
４１ 上隔離壁
４２ 下隔離壁
４３ 上側保持溝
４４ 下側保持溝
５０ 制御回路基板
５１ 接続端子
１００ 電動工具
１０１ 取付部
Ａ ２並列用ケース本体
Ｂ １並列用ケース本体

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】