(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024081612
(43)【公開日】2024-06-18
(54)【発明の名称】バッテリパック
(51)【国際特許分類】
H01M 50/204 20210101AFI20240611BHJP
H01M 50/211 20210101ALI20240611BHJP
H01M 50/284 20210101ALI20240611BHJP
H01M 10/613 20140101ALI20240611BHJP
H01M 10/647 20140101ALI20240611BHJP
H01M 10/6235 20140101ALI20240611BHJP
H01M 10/653 20140101ALI20240611BHJP
H01M 50/289 20210101ALI20240611BHJP
H01M 50/247 20210101ALN20240611BHJP
【FI】
H01M50/204 401D
H01M50/211
H01M50/284
H01M50/204 401H
H01M10/613
H01M10/647
H01M10/6235
H01M10/653
H01M50/289 101
H01M50/247
【審査請求】有
【請求項の数】15
【出願形態】OL
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2023203851
(22)【出願日】2023-12-01
(31)【優先権主張番号】63/430,585
(32)【優先日】2022-12-06
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(71)【出願人】
【識別番号】598073073
【氏名又は名称】ミルウォーキー エレクトリック ツール コーポレイション
(74)【代理人】
【識別番号】100107766
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠重
(74)【代理人】
【識別番号】100070150
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠彦
(74)【代理人】
【識別番号】100135079
【弁理士】
【氏名又は名称】宮崎 修
(74)【代理人】
【識別番号】110002848
【氏名又は名称】弁理士法人NIP&SBPJ国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】メイヤー、ザカリー
(72)【発明者】
【氏名】シルハ、ワイアット アール.
(72)【発明者】
【氏名】シュメリング、トーマス エー.
(72)【発明者】
【氏名】ザイデル、エリ エム.
(72)【発明者】
【氏名】クエンザー、ジョナサン
(72)【発明者】
【氏名】シェンク、アレクサンダー アール.
(72)【発明者】
【氏名】ファスベンダー、カイル シー.
(72)【発明者】
【氏名】ボーク、ケビン ダブリュー.
【テーマコード(参考)】
5H031
5H040
【Fターム(参考)】
5H031AA09
5H031CC09
5H031KK01
5H040AA03
5H040AA28
5H040AS19
5H040AT04
5H040AT06
5H040AY05
5H040AY10
5H040AY12
5H040DD08
5H040DD26
5H040NN03
(57)【要約】 (修正有)
【課題】例えば、温度センサによりパウチセルのスタックの温度が正確になることを可能にする、改良されたバッテリパックを提供する。
【解決手段】バッテリパックは、バッテリハウジングと、バッテリハウジング内に配置されたコアハウジングと、コアハウジング内に配置された少なくとも1つのパウチセル202と、コアハウジングの内面に沿って延びるフレキシブル回路212と、フレキシブル回路に動作可能に結合された温度センサ224と、を含む。
【選択図】
図10
【特許請求の範囲】
【請求項1】
バッテリハウジングと、
前記バッテリハウジング内に配置されたコアハウジングと、
前記コアハウジング内に配置された少なくとも1つのパウチセルと、
前記コアハウジングの内面に沿って延びるフレキシブル回路と、
前記フレキシブル回路に動作可能に結合された温度センサと、
を備える、バッテリパック。
【請求項2】
前記温度センサが、サーミスタを含む、請求項1に記載のバッテリパック。
【請求項3】
前記サーミスタが、負温度係数サーミスタである、請求項2に記載のバッテリパック。
【請求項4】
前記コアハウジングが、前記温度センサと位置合わせされた開口部を更に含む、請求項1に記載のバッテリパック。
【請求項5】
前記コアハウジングの前記開口部内に配置されたフォームブロックを更に含む、請求項4に記載のバッテリパック。
【請求項6】
前記バッテリハウジングが、前記コアハウジング内の前記開口部と位置合わせされた1つ以上のリブを含む、請求項5に記載のバッテリパック。
【請求項7】
前記リブが、前記フォームブロックを押圧する、請求項6に記載のバッテリパック。
【請求項8】
バッテリハウジングと、
前記バッテリハウジング内に配置されたコアハウジングと、
前記コアハウジング内に配置された少なくとも1つのパウチセルと、
前記コアハウジングの外面に沿って延びるフレキシブル回路と、
前記フレキシブル回路に動作可能に結合された温度センサと、
前記温度センサに動作可能に結合されて、前記コアハウジング内に延びる銅トレースと、
を備える、バッテリパック。
【請求項9】
前記銅トレースが、2つの隣接するパウチセルの間の位置内にまで延びている、請求項8に記載のバッテリパック。
【請求項10】
上部バッテリハウジング部分及び下部バッテリハウジング部分を有するバッテリハウジングと、
前記バッテリハウジング内に配置されたコアハウジングと、
前記コアハウジング内に配置された少なくとも1つのパウチセルと、を備え、
前記コアハウジングが熱伝導性材料から作成されている、バッテリパック。
【請求項11】
前記コアハウジングの底部が、ヒートシンクである、請求項10に記載のバッテリパック。
【請求項12】
前記コアハウジングが、複数のスタンドオフによって結合された、下部プレート及び上部プレートを含む、請求項10に記載のバッテリパック。
【請求項13】
前記コアハウジングが、複数のスロット対を含む、請求項10に記載のバッテリパック。
【請求項14】
プレートが、位置合わせされたスロット対内に設置されている、請求項13に記載のバッテリパック。
【請求項15】
前記パウチセルが、前記プレート上に配置されている、請求項14に記載のバッテリパック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
関連出願の相互参照
本出願は、2022年12月6日に出願された、米国仮特許出願第63/430,585号に対する優先権を主張するものであり、その内容全体は、参照により本明細書に組み込まれる。
【0002】
本開示は、コードレス動力工具に関し、より具体的には、コードレス動力工具用のバッテリに関する。
【背景技術】
【0003】
家庭におけるDIYプロジェクトから大規模な商業建設プロジェクトまで、コードレス動力工具は至る所にある。これらの工具は、生産性及び効率を向上させている。これらの工具は、常に改良されているバッテリパックを必要とする。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0004】
本開示は、一態様では、バッテリハウジングと、バッテリハウジング内に配置されたコアハウジングと、コアハウジング内に配置された少なくとも1つのパウチセルと、コアハウジングの内面に沿って延びるフレキシブル回路と、フレキシブル回路に動作可能に結合された温度センサと、を含む、バッテリパックを提供する。
【0005】
本開示は、別の態様では、バッテリハウジングと、バッテリハウジング内に配置されたコアハウジングと、コアハウジング内に配置された少なくとも1つのパウチセルと、コアハウジングの外面に沿って延びるフレキシブル回路と、フレキシブル回路に動作可能に結合された温度センサと、温度センサに動作可能に結合されて、コアハウジング内に延びる銅トレースと、を含む、バッテリパックを提供する。
【0006】
本開示は、別の態様では、上部バッテリハウジング部分及び下部バッテリハウジング部分を有するバッテリハウジングと、バッテリハウジング内に配置されたコアハウジングと、コアハウジング内に配置された少なくとも1つのパウチセルと、を含み、コアハウジングが熱伝導性材料から作成されている、バッテリパックを提供する。
【0007】
本開示の他の特徴及び態様は、以下の詳細な説明及び添付の図面を検討すれば明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【
図7】下部バッテリハウジング部分が取り外された状態の、
図1のバッテリパックの側部平面図である。
【
図8】下部バッテリハウジング部分及びコアハウジングが取り外された状態の、
図1のバッテリパックの側部平面図である。
【
図9】バッテリハウジングが取り外された状態の、
図1のバッテリパックのコアハウジングの前部斜視図である。
【
図10】
図1のバッテリパックの部分断面図である。
【
図15】なおも別のコアハウジングの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
本開示のいずれかの実施形態を詳細に説明する前に、本開示は、その適用において、以下の記述で説明されるか又は以下の図面に図示される構造の詳細及び構成要素の配置に限定されないことを理解されたい。本開示は、他の実施形態が可能であり、様々な方法で実践又は実行することが可能である。本明細書で使用される語法及び専門用語は、説明を目的としたものであり、限定するものとみなすべきではないことも理解されたい。
【0010】
一実施形態の一部として図示又は説明された特徴は、別の実施形態と共に使用されて、更に別の実施形態を生み出すことができる。したがって、本開示は、添付の特許請求の範囲及びそれらの均等物の範囲内に入るような修正及び変形をカバーすることが意図されている。詳細な説明では、図面における特徴を参照するために、数字及び文字を使用している。図面及び説明における同様又は類似の表記は、本開示の同様又は類似の部分を参照するために使用されている。
【0011】
本明細書で使用される場合、「第1」、「第2」、及び「第3」という用語は、1つの構成要素を別の構成要素から区別するために互換的に使用することができ、個々の構成要素の位置又は重要性を表すことは意図されていない。単数形「a」、「an」、及び「the」は、文脈上明らかにそうでないことを指示しない限り、複数形の参照を含む。「結合された」、「固定された」、「に取り付けられた」などの用語は、本明細書において別段の定めがない限り、直接的な結合、固定、又は取り付け、並びに1つ以上の中間構成要素若しくは特徴部を介した間接的な結合、固定、又は取り付けの両方を指す。本明細書で使用される場合、「備える」、「備えている」、「含む」、「有する」、「有している」、又はそれらの任意の他の変形は、非排他的な包含をカバーすることが意図されている。例えば、特徴部の列挙を含むプロセス、方法、物品、又は装置は、必ずしもそれらの特徴のみに限定されず、明示的には列挙されていない、又はそのようなプロセス、方法、物品、若しくは装置に固有の他の特徴を含んでもよい。更に、明示的に反対の記載がない限り、「又は」は、包括的な「又は」を意味し、排他的な「又は」を意味しない。例えば、条件A又は条件Bは、以下のいずれか1つによって満たされる。Aが真であり(又は存在し)且つBが偽である(又は存在しない)、Aが偽であり(又は存在しない)且つBが真である(又は存在する)、及びAとBとの両方が真である(又は存在する)。
【0012】
「概ね」、「おおよそ」、又は「実質的に」などの近似値の用語は、記載された値より10%以内で大きいか又は10%以内で小さい値を含む。角度又は方向の文脈で使用される場合、そのような用語は、記載された角度又は方向よりも10度以内で大きいか又は10度以内で小さい範囲を含む。例えば、「概ね垂直」は、任意の方向、例えば時計回り又は反時計回りにおいて、垂直の10度以内の方向を含む。
【0013】
利益、他の利点、及び課題に対する解決策を、特定の実施形態に関して以下に説明する。しかしながら、利益、利点、課題に対する解決策、及び利益、利点、又は解決策を生じさせるか、又はそれらをより顕著にし得る特徴(単数又は複数)は、いずれか又はすべての特許請求の範囲の重要な特徴、必須の特徴、又は必須の特徴として解釈されるべきではない。
【0014】
図1~
図6を参照すると、バッテリパック100が示されている。示されるように、バッテリパック100は、複数のねじ付き締結具110(例えば、ねじ)を介して、継ぎ目108、すなわち界面に沿って下部バッテリハウジング部分106に結合された上部バッテリハウジング部分104を有するバッテリハウジング102を含む。上部バッテリハウジング部分104は、上面112と、そこから延びる工具本体係合アセンブリ114と、を含む。工具本体係合アセンブリ114は、上部バッテリハウジング部分104の第1の端118に隣接する上部バッテリハウジング部分104上に配置されたラッチアセンブリハウジング116を含む。レールアセンブリ120は、上部バッテリハウジング部分104の第2の端部122に隣接するラッチアセンブリハウジング116から上部バッテリハウジング部分104の上面112に沿って延びている。レールアセンブリ120は、レールアセンブリ120の第1の端部128からレールアセンブリ120の第2の端部130までレールアセンブリ120の長さに沿って延びる第1のレール124及び第2のレール126を含む。
【0015】
示されるように、レール124、126は、レール124、126が中心軸134に対して平行であるように、バッテリパック100の中心軸134から離れてレールアセンブリ120の中心部分132から外向きに延びている。各レール124、126は、概ね、逆「L」のような形状であり、コードレス動力工具のバッテリレセプタクルの相補的な形状の特徴部に適合するようなサイズ及び形状である。工具本体係合アセンブリ114は、レールアセンブリ120の第2の端部130内に延びて、複数の端子開口部138において終端する凹部136を更に含む。バッテリパック100がコードレス動力工具上のバッテリレセプタクルと係合されると、端子開口部138は、コードレス動力工具内の1つ以上の端子の周りに適合することになり、端子開口部138内のバッテリ端子は、バッテリパック100からコードレス動力工具に直流(DC)電力を伝達してコードレス動力工具内のモータ及び他の電気構成要素にDC電力を供給するために、互いに動作可能に結合されることになる。
【0016】
工具本体係合アセンブリ114はまた、ラッチアセンブリハウジング116内に配置されて、レールアセンブリ120の第1の端部128内に部分的に延びる、第1のラッチ140及び第2のラッチ142を含む。第1のラッチ140は、フック150と解除ボタン152とを含む。第2のラッチ142もまた、フック154と解除ボタン156を含む。第1のラッチ140及び第2のラッチ142は、1つ以上のばねを介して中心軸134に対して外向きに付勢されている。使用中、バッテリパック100がコードレス動力工具のバッテリレセプタクルと係合されると、フック150、154は、バッテリレセプタクルの相補的な特徴部と係合して、バッテリパック100をコードレス工具と係合した状態に保持する。解除ボタン152、156が使用者によって押圧されると、フック150、154が後退し、バッテリパック100は、バッテリパック100をバッテリレセプタクルからスライドさせることによって、コードレス動力工具から取り外すことができる。
【0017】
図7を参照すると、バッテリパック100は、バッテリハウジング102内に配置されたコアハウジング200を含む。更に、
図8が示すように、複数のパウチセル202が、コアハウジング200内に配置されている。パウチセル202は。互いに電気的に結合されている。隣接するパウチセル202は、プレート204、すなわちスペーサによって分離されている。
図9に示されるように、バッテリパック100は、コアハウジング200の上部上に配置されたプリント回路基板アセンブリ(PCBA)206を更に含む。PCBA206は、その上に配置された下部PCB208及び上部PCB210を含む。
【0018】
示されるように、バッテリパック100は、近位端214及び遠位端216を有するフレキシブル回路212を含む。フレキシブル回路212の近位端214は、コネクタ218に電気的に動作可能に結合されており、フレキシブル回路212は、コアハウジング200の内壁220に沿ってコネクタ218から下方に延びている。コアハウジング200の内壁220に沿って延びる際に、フレキシブル回路212はまた、複数のパウチセル202の各々の外面222に沿って延びている。
図10は、バッテリパック100が、フレキシブル回路212の遠位端に電気的に動作可能に結合された温度センサ224を含むことを更に示している。例えば、温度センサ224は、サーミスタである。一実施形態では、サーミスタは、温度が上昇するにつれて電気抵抗が減少する負温度係数(NTC)サーミスタである。別の実施形態では、サーミスタは、温度が上昇するにつれて電気抵抗が増加する正温度係数(PTC)サーミスタである。
【0019】
図10に更に示されるように、フォームバッキングブロック226は、コアハウジング200の側壁内の開口部228を通って延びて、温度センサ224と位置合わせされている。フォームバッキングブロック226は、温度センサ224を押圧して、パウチセル202の外面222との位置合わせ及び係合を維持する。下部ハウジング部分106は、下部ハウジング部分106の内面232から内向きに延びる1つ以上のリブ230を含む。リブ230は、コアハウジング200の側壁内の開口部228と位置合わせされている。コアハウジング200が下部バッテリハウジング部分106内に設置されると、リブ230は、フォームバッキングブロック226を押圧して、温度センサ224にフォームバッキングブロック226を押し付け、パウチセル202の外面222に対して温度センサ224を所定の位置に維持するのを助ける。
【0020】
温度センサ224により、パウチセル202のスタックの温度が正確になることを可能にする。更に、本明細書に開示される配置は、バッテリパック100に組み立てることが比較的容易であり、比較的耐久性がある。リブ230は、組み立てを容易にするために傾斜され、又は角度付けされ得る。サーミスタ224及びフレキシブル回路212は、コアハウジング200内にあり、組立中に下部バッテリハウジング部分106に対してスライドしない。
【0021】
別の態様では、
図11に示されるように、バッテリパック300は、スタック状に配置された第1のパウチセル302、第2のパウチセル304、第3のパウチセル306、第4のパウチセル308、及び第5のパウチセル310を含む。PCBA312は、パウチセル302、304、306、308、310の上方に配置されている。第1のフレキシブル回路320は、パウチセル302、304、306、308、310の外面に沿って第1のコネクタ322から下方に延びている。特定の態様では、第1のフレキシブル回路320は、パウチセル302、304、306、308、310が配置されているコアハウジングの外部に配置され、下部バッテリハウジング部分の内部、すなわち、コアハウジングの外面とコアハウジングが配置されている下部バッテリハウジング部分の内面との間に配置される。
【0022】
示されるように、第1のフレキシブル回路320は、コアハウジングの外部及び下部バッテリハウジング部分の内部、すなわち、コアハウジングの外面とコアハウジングが配置されている下部バッテリハウジング部分の内面との間に配置された、第1の温度センサ324及び第2の温度センサ326を含む。温度センサ324、326は、第1のフレキシブル回路320に電気的に動作可能に接続されている。温度センサ324、326は、例えば、サーミスタである。一実施形態では、サーミスタは、温度が上昇するにつれて電気抵抗が減少する負温度係数(NTC)サーミスタである。別の実施形態では、サーミスタは、温度が上昇するにつれて電気抵抗が増加する正温度係数(PTC)サーミスタである。
【0023】
図11は、第1のフレキシブル回路銅トレース328が、第1の温度センサ324に電気的に動作可能に結合されており、第1の温度センサ324から第3及び第4のパウチセル306、308の間のコアハウジング内の位置内にまで延びていることを示している。第2のフレキシブル回路銅トレース330は、第2の温度センサ326に電気的に動作可能に結合されており、第2の温度センサ326から第1及び第2のパウチセル302、304の間のコアハウジング内の位置内にまで延びている。
【0024】
更に図示されるように、第2のフレキシブル回路340は、パウチセル302、304、306、308、310の外面に沿って、第2のコネクタ342から下方に延びている。特定の態様では、第2のフレキシブル回路340は、パウチセル302、304、306、308、310が配置されているコアハウジングの外部に配置され、下部バッテリハウジング部分の内部、すなわち、コアハウジングの外面とコアハウジングが配置されている下部バッテリハウジング部分の内面との間に配置される。
【0025】
示されるように、第2のフレキシブル回路340は、コアハウジングの外部及び下部バッテリハウジング部分の内部、すなわち、コアハウジングの外面とコアハウジングが配置されている下部バッテリハウジング部分の内面との間に配置された、第3の温度センサ344及び第4の温度センサ346を含む。温度センサ344、346は、第2のフレキシブル回路340に電気的に動作可能に接続されている。温度センサ344、346は、例えば、サーミスタである。一実施形態では、サーミスタは、温度が上昇するにつれて電気抵抗が減少する負温度係数(NTC)サーミスタである。別の実施形態では、サーミスタは、温度が上昇するにつれて電気抵抗が増加する正温度係数(PTC)サーミスタである。
【0026】
図11は、第3のフレキシブル回路銅トレース348が、第3の温度センサ344に電気的に動作可能に結合されており、第3の温度センサ344から第4及び第5のパウチセル308、310の間のコアハウジング内の位置内にまで延びていることを示している。第4のフレキシブル回路銅トレース350は、第4の温度センサ346に電気的に動作可能に結合されており、第4の温度センサ346から第2及び第3のパウチセル304、306の間のコアハウジング内の位置内にまで延びている。この配置により、銅トレース328、330、348、350は、パウチセル302、304、306、308、310からの熱を温度センサ324、326、344、346に伝達して、パウチセル302、304、306、308、310のスタックの非常に正確な温度データを提供することができる。
【0027】
図12は、ベースプレート410を含むコアハウジング400の別の実施形態を示している。第1の側壁412及び第2の側壁414は、ベースプレート410から垂直に延びている。側壁412、414は、互いに対して平行である。後壁416は、側壁412、414の間でベースプレート410から垂直に延びている。後壁416は、側壁412、414の全体高さに沿って延びており、側壁412、414に対して垂直である。前壁418もまた、後壁416の反対側でベースプレート410から垂直に延びている。前壁418は、後壁416に対して平行である。更に、前壁418は、開口部420が側壁412、414の間の前壁418内に形成されるように、側壁412、414の高さの一部のみに沿って延びている。前端部プレート422は、前壁418で開口部420内に配置されている。コアハウジング402は、熱伝導性プラスチック材料から形成され、その中にインサート成形された1つ以上の金属特徴部を有し得る。これらの特徴部は、1つ以上のヒートシンク、1つ以上の金属フィン、又はそれらの組み合わせを含み得る。更に、コアハウジング402は、ベースプレート410、側壁412、414、又は後壁416内に、1つ以上の空隙、又は開口部を形成して成形されて、その中に配置された1つ以上のパウチセルから熱を運び去るための通気及び空気流を提供することができる。
【0028】
図13は、2つの後部スタンドオフ506及び前部スタンドオフ508を介して結合された、下部プレート502及び上部プレート504を含む別のコアハウジング500を示している。スタンドオフ506、508は、円筒形支柱、プレート、角柱、又はそれらの組み合わせであり得る。更に、スタンドオフ506、508は、アルミニウムから作成され得る。示されるように、1つ以上のドア510、512は、前部スタンドオフ508上に搭載されている。この配置は、壊れやすいパウチセルに対して比較的強い構造を提供する。この配置はまた、サイズ及び重量を最小にする。ドア510、512は、組み立てのためにスイングイン及びスイングアウトする。更に、ドア510、512は、プラスチック製であり得、一対のパウチセルタブから前部スタンドオフ508を絶縁して、短絡を防止することができる。
【0029】
図14は、同じ平面に沿って水平に配置された複数のスロット対604で形成された外側ハウジング602を含む更に別のコアハウジング600を示している。パウチセル608が取り付けられたプレート606は、各スロット対604内にスライドされる。この配置は、パウチ拡張のための実質的なクリアランスを提供し、全体高さに対するコアの積み重ね公差を最小にする。別の態様では、スロット対604は、垂直に配置され得る。
【0030】
図15は、その中に配置された複数のパウチセル704を含む、外側ハウジング702を有する別のコアハウジング700を示している。ハウジング702の底部706は、アルミニウム又は熱伝導率の高い他の材料から作成されているヒートシンクである。コアハウジング700はまた、パウチセル704の側部に沿って1つ以上の熱伝導性インサートを含み得る。
【0031】
本開示を、特定の好適な実施形態を参照して詳細に説明してきたが、記載されている本開示の1つ以上の独立態様の範囲及び趣旨内に変形形態及び修正形態が存在する。
【外国語明細書】