特許 7502716 電池装置

(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】

(24)【登録日】2024-06-11

(45)【発行日】2024-06-19

(54)【発明の名称】電池装置

(51)【国際特許分類】

   H01M 50/244 20210101AFI20240612BHJP

   H01M 50/213 20210101ALI20240612BHJP

   H01M 50/284 20210101ALI20240612BHJP

   H01M 50/50 20210101ALI20240612BHJP

   H01M 50/528 20210101ALI20240612BHJP

【ＦＩ】

H01M50/244 Z

H01M50/213

H01M50/284

H01M50/50 101

H01M50/528

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2020121089

(22)【出願日】2020-07-15

(65)【公開番号】P2022018174

(43)【公開日】2022-01-27

【審査請求日】2023-02-14

(73)【特許権者】

【識別番号】000003757

【氏名又は名称】東芝ライテック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100092565

【弁理士】

【氏名又は名称】樺澤 聡

(74)【代理人】

【識別番号】100112449

【弁理士】

【氏名又は名称】山田 哲也

(72)【発明者】

【氏名】冨山 和也

(72)【発明者】

【氏名】小宮山 重利

【審査官】山本 雄一

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２００８／１２０４５５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特表２００７－５０８６８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０９１５２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０７６４９１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ ５０／２０－５０／２９８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電極部を有する電池と；
貫通部が設けられた基板と、前記貫通部に対向されて前記基板に実装され、前記電池の前記電極部に溶接される接続板とを有し、前記電池の前記電極部と前記接続板との溶接部が前記貫通部に対向する位置にあり、前記接続板に前記電池を支える支え部がある基板ユニットと；
前記電池および前記基板ユニットを収納するケースと；
を備えることを特徴とする電池装置。

【請求項2】

前記接続板は、前記基板の前記貫通部に対向されるとともに、前記電池の前記電極部に押し付け可能とする可撓性を有し、前記電池の前記電極部に溶接される舌片部を備える
ことを特徴とする請求項１記載の電池装置。

【請求項3】

前記ケースは、前記電池を収納する電池収納部と、前記基板ユニットを収納する基板ユニット収納部とを有し、前記電池の前記電極部と前記基板ユニットの前記接続板とを溶接可能に位置決めする
ことを特徴とする請求項１または２記載の電池装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、ケース内に電池を収納した電池装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、電池装置から供給する電源により動作する電気機器がある。このような電気機器に用いられる電池装置は、ケース内に電池を備えるとともに、電気機器との接続のためのコネクタを備えている。この電池装置では、電池の電極部に電極板が溶接され、この電極板とコネクタとの間がリード線や導電板等で接続され、これらがケースに組み込まれている構成がある。このような構成の電池装置では、製造に手間がかかるため、製造性の向上が望まれている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００８－３００２１１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明は、製造性を向上できる電池装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

実施形態の電池装置は、電池、基板ユニットおよびケースを備える。電池は、電極部を有する。基板ユニットは、貫通部が設けられた基板と、貫通部に対向されて基板に実装され、電池の電極部に溶接される接続板とを有し、電池の電極部と接続板との溶接部が貫通部に対向する位置にあり、接続板に電池を支える支え部がある。ケースは、電池および基板ユニットを収納する。

【発明の効果】

【0006】

実施形態の電池装置によれば、製造性を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】一実施形態を示す電池装置の分解状態の斜視図である。

【図2】同上電池装置の分解状態の斜視図である。

【図3】同上電池装置の基板ユニットの斜視図である。

【図4】同上電池装置の製造手順を示す斜視図である。

【図5】同上図４に続く電池装置の製造工程を示す斜視図である。

【図6】同上図５に続く電池装置の製造工程を示す斜視図である。

【図7】同上図６の製造工程での電池装置の断面図である。

【図8】同上図６に続く電池装置の製造工程を示す斜視図である。

【図9】同上電池装置の使用時の姿勢での内部構造を示す斜視図である。

【図10】同上電池装置を用いた誘導灯の分解状態の斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、一実施形態を、図面を参照して説明する。

【0009】

図１０に電池装置10を用いた電気機器としての誘導灯11を示す。誘導灯11は、壁面や天井面に設置される本体ユニット12と、この本体ユニット12の前面側に着脱可能に取り付けられる表示ユニット13とを備えている。

【0010】

表示ユニット13は、前面側に図示しない表示パネルおよび導光板が配置され、上部側には導光板に光を入射して表示パネルを照明する光源ユニット14が配置され、背面側には光源ユニット14に点灯電力を供給する電源ユニット15およびこの電源ユニット15に着脱可能に装着される電池パックである電池装置10が配置されている。

【0011】

電源ユニット15には、電池装置10を着脱可能に装着する電池装着部16が設けられている。この電池装着部16には、電池装置10が電気的に接続されるコネクタ17が設けられている。

【0012】

そして、誘導灯11は、商用交流電源等の外部電源の供給時に、その外部電源の電力により光源ユニット14を点灯させて表示パネルを照明するとともに電池装置10を充電し、また、外部電源の停電時に、電池装置10の電力により光源ユニット14を点灯させて表示パネルを照明するように構成されている。

【0013】

次に、図１および図２に電池装置10を示す。

【0014】

電池装置10は、電池20と、この電池20に接続される基板ユニット21と、これら電池20および基板ユニット21を収納するケース22とを備えている。

【0015】

電池20は、例えばニッケル水素電池等の充放電可能な蓄電池（二次電池）が用いられている。電池20は、円筒状の電池本体25、およびこの電池本体25の長手方向の端面に＋極の電極部26aと－極の電極部26bを有している。電池20は、２本用いられ、＋極と－極の向きが反対になるように並べて配置されるとともに、一方の端面側の電極部26a，26bに導電板27がスポット溶接等の溶接により接続固定され、２本の電池20が導電板27を通じて直列に接続されている。

【0016】

また、図１ないし図３に示すように、基板ユニット21は、ケース22に収納された際に電池20の他方の端面側に対向する位置に配置される。基板ユニット21は、基板30と、この基板30に実装された接続板31、コネクタ32、ヒューズ33および抵抗34等とを有している。

【0017】

基板30は、一面側の基板面に配線パターンが形成された実装面36を有するプリント配線基板が用いられている。基板30の実装面36には、それぞれ面実装部品である接続板31、コネクタ32、ヒューズ33および抵抗34がリフロー方式によるはんだ付け接続により面実装されている。

【0018】

基板30は、ケース22に収納された際に２本の電池20の並設方向に対応する方向に横長に設けられ、その長手方向の一端側に各電池20に接続される２つの接続板31が実装され、長手方向の他端側にコネクタ32、ヒューズ33および抵抗34が実装されている。

【0019】

基板30には、ケース22に収納された際に各電池20の電極部26a，26bに対向する位置に、基板30を貫通する貫通部37が形成されている。貫通部37は、孔部38によって構成されている。孔部38は、基板30の長手方向に沿って長い長孔状に形成されている。実装面36には、孔部38の短手方向の両側に、接続板31をはんだ付けする配線パターンのパッド部が形成されている。

【0020】

なお、貫通部37は、孔部38に限らず、基板30の縁部に連通開口する切欠き部であってもよい。また、貫通部37は、各電池20の電極部26a，26bに対応して別々に設けてもよいが、２本の電池20の電極部26a，26bに対応して一体に設けてもよい。

【0021】

基板30の長手方向の他端側には、ケース22に係合する突部39が設けられている。基板30の長手方向の他端側の一側には、コネクタ32が実装されるコネクタ実装部40が突設されている。コネクタ実装部40の先端側の中央には、嵌合溝部41が設けられている。

【0022】

接続板31は、導電性を有する金属板によって一体に形成されている。接続板31は、接続板部44、およびこの接続板部44の両側から略コ字形に折曲された支え部45を有している。

【0023】

接続板31は、基板30の実装面36において、孔部38の短手方向の両側に設けられた配線パターンのパッド部に両側の支え部45がはんだ付け接続されて実装されている。支え部45は、基板30にはんだ付け接続される接続部45a、この接続部45aから立ち上げられ接続板部44を基板30の実装面36から離反した位置に支持する立上げ部45bを有している。

【0024】

接続板部44は、基板30の孔部38に対向されるとともに支え部45により実装面36から離反した位置に配置されている。接続板部44には、支え部45が設けられた両側とは異なる一側縁に連通開口する一対のスリット46が設けられているとともに、このスリット46間に電池20の電極部26a，26bに溶接される舌片部47が設けられている。舌片部47は、基板30の孔部38に対向され、孔部38の長手方向に沿って配置されている。舌片部47は、一対のスリット46により接続板部44に対して片持ち状態に支持され、溶接時に電池20の電極部26a，26bに押し付けられるように撓むことが可能な可撓性を有している。

【0025】

コネクタ32は、電源ユニット15のコネクタ17に接続可能とする。コネクタ32は、コネクタ17との接続面側を基板30の側縁外方に向けて、基板30のコネクタ実装部40に実装されている。

【0026】

ヒューズ33および抵抗34は、電池20とコネクタ32との間の配線経路中に介在されている。なお、これらヒューズ33および抵抗34は、必要に応じて用いられ、用いられない場合もある。

【0027】

また、図１および図２に示すように、ケース22は、絶縁性を有する樹脂材料により形成されている。ケース22は、電池20を収納する電池ケース部50と、この電池ケース部50の一端側の一側から突出されコネクタ32を収納するコネクタケース部51を有している。なお、図１および図２の図示において電池装置10の各構成の下側を一端側、上側を他端側として説明する。

【0028】

ケース22は、ケース本体である第１ケース52と、ケースカバーである第２ケース53とを有し、これら第１ケース52と第２ケース53とを組み合わせて構成されている。

【0029】

第１ケース52と第２ケース53は、互いに組み合される組合せ面側が開口形成されている。第２ケース53の一端側の両側に係止爪部55が突設され、第１ケース52の一端側の両側に係止爪部55が係止される係止孔56が設けられている。第１ケース52の他端側に係止爪部57が突設され、第２ケース53の他端側に係止爪部57が係止される係止孔58が設けられている。これら係止爪部55と係止孔56、および係止爪部57と係止孔58がそれぞれ係止されることにより、第１ケース52と第２ケース53とが互いに組み合わされた状態で係止される。

【0030】

第１ケース52は、電池20を収納する電池収納部60と、基板ユニット21を収納する基板ユニット収納部61とを有し、これら収納部60，61により電池20と基板ユニット21を互いに位置決め保持した状態に収納する。基板ユニット収納部61には、基板30を位置決め保持する基板収納部62が含まれている。

【0031】

電池収納部60は、第１ケース52の電池ケース部50の位置に、２つ並んで設けられている。電池収納部60は、電池20の周面を保持するように半円の凹状に形成されている。なお、電池収納部60の一部は、軽量化のために切り欠かれている。電池収納部60の一端側は、開口され、基板ユニット収納部61（基板収納部62）に連通されている。

【0032】

電池収納部60の他端側には、電池20の他端側を保持する壁部63が設けられている。壁部63の外面側には窪み部64が形成され、この窪み部64に各電池収納部60に連通する切欠き部65が形成されているとともに係止爪部57が突設されている。また、窪み部64から外れた壁部63の外面には、電源ユニット15の電池装着部16に取り付けるための取付爪部66が突設されている。

【0033】

基板ユニット収納部61は、第１ケース52の電池ケース部50の一端側からコネクタケース部51に亘って設けられている。基板ユニット収納部61に収納される基板ユニット21は、基板30の実装面36およびこの実装面36に実装された接続板31が電池収納部60に対向されるとともにコネクタ32がコネクタケース部51に配置されるように収納される。

【0034】

基板ユニット収納部61は、基板30の長手方向の両端側を保持する両側の側壁部である壁部67、基板30の実装面36の周辺部分を保持する実装面保持壁部である壁部68、基板30の実装面36に対して反対側の基板面を保持する非実装面保持壁部である壁部69を有し、これら壁部67，68，69間に基板30を挿入可能とする基板収納溝である基板収納部62が形成されている。

【0035】

基板ユニット収納部61には、基板30のコネクタ実装部40およびコネクタ32が配置されるコネクタ窓部70が開口形成されている。コネクタ窓部70には、コネクタ実装部40の嵌合溝部41が嵌合する嵌合突部71が突設されている。

【0036】

第２ケース53は、第１ケース52との間に電池20および基板ユニット21を保持するものであり、電池収納部60および基板ユニット収納部61の一部を構成する。

【0037】

第２ケース53の一端側に第１ケース52の一端側を閉塞する外壁部72が設けられ、この外壁部72の内側に基板30の実装面36に対して反対側の基板面を保持する非実装面保持壁部である壁部73が突設されている。壁部73は、少なくとも基板30に実装された各接続板31の位置に対応して設けられている。第２ケース53の他端側に第１ケース52の窪み部64に嵌り込む係合部74が設けられ、この係合部74に係止孔58が設けられている。

【0038】

第２ケース53の一端側には、図８に示すように、電源ユニット15の電池装着部16に係止される取付爪部75を有する取付部76が設けられている。取付部76は、電池装着部16に対して取付爪部75を係止解除操作可能とする。

【0039】

次に、電池装置10の製造について説明する。

【0040】

図４および図５に示すように、導電板27で接続された２本の電池20を第１ケース52の電池収納部60に配置する。このとき、導電板27が接続された電池20の端面側を壁部63に向け、導電板27が接続されていない電池20の端面側を基板ユニット収納部61に向けて配置する。電池20は、周面が電池収納部60に嵌合して径方向の位置が位置決めされるとともに、壁部63と基板ユニット収納部61の壁部68との間で軸方向（長手方向）の位置が位置決めされる。

【0041】

図５および図６に示すように、基板ユニット21を第１ケース52の基板ユニット収納部61に差し込んで収納する。このとき、基板30の実装面36およびこの実装面36に実装された接続板31が電池収納部60に対向される向きとするとともに、コネクタ32がコネクタケース部51に配置される向きとし、基板30の長手方向の両端を第１ケース52の両側の壁部67間に差し込み、基板30の基板面を壁部68と壁部69との間の基板収納部62に差し込んで収納する。

【0042】

第１ケース52に電池20および基板ユニット21を組み込んだ状態では、第１ケース52が位置決め治具として機能し、各電池20の電極部26a，26bと基板30の各接続板31の舌片部47とが互いに対向されて溶接可能な状態に位置決めされる。

【0043】

続いて、図６および図７に示すように、基板30の接続板31の舌片部47を電池20の電極部26a，26bにスポット溶接により溶接する。図６および図７の矢印にて示すように、溶接用の電極棒を基板30の孔部38を通じて接続板31の舌片部47に押し当て、この電極棒で舌片部47を押圧して接続板部44から撓ませながら電池20の電極部26a，26bに圧接し、その圧接状態で電極棒に溶接電流を流し、舌片部47を電池20の電極部26a，26bに溶接する。

【0044】

なお、導電板27についても、第１ケース52に組み込んだ状態で、電池20の電極部26a，26bに溶接してもよい。この場合、溶接棒を第１ケース52の壁部63の切欠き部65を通じて導電板27に押し当てて電池20の電極部26a，26bに圧接し、その圧接状態で電極棒に溶接電流を流し、導電板27を電池20の電極部26a，26bに溶接するようにすればよい。また、導電板27に代えて、基板ユニット21と同様に基板30および接続板31の構成を用いてもよい。

【0045】

続いて、図８に示すように、第１ケース52に第２ケース53を被着して取り付け、第１ケース52と第２ケース53との間に電池20および基板ユニット21を収納保持する。これにより、電池装置10の製造が完了する。

【0046】

また、図１０に示すように、電池装置10は、誘導灯11が有する電源ユニット15の電池装着部16に装着され、電池装置10のコネクタ32が電源ユニット15のコネクタ17に接続されて使用される。

【0047】

図９に電池装置10の使用時の姿勢での内部構造を示す。電池装置10の使用状態では、電池20の軸方向（長手方向）が上下方向で、この電池20の下側に基板ユニット21が配置される。そのため、電池20が自重により下降し、電池20の下端面の外周側（電極部26a，26bよりも外側）が接続板31に当接する場合がある。この場合、接続板31には断面略コ字形で剛性を有する構造の支え部45が設けられているため、電池20を支え部45で支え、電池20の位置ずれや舌片部47に負荷がかかるのを防止することができる。

【0048】

そして、このように構成された電池装置10では、基板30にて実装された接続板31とコネクタ32とを接続し、基板30の貫通部37（孔部38または切欠き部）を通じて接続板31を電池20の電極部26a，26bに溶接可能とするため、製造性を向上できる。

【0049】

また、接続板31は、可撓性を有する舌片部47を備えるため、舌片部47と電池20の電極部26a，26bとの間に隙間があっても、舌片部47を撓ませながら電池20の電極部26a，26bに圧接させて溶接することができる。

【0050】

また、接続板31の支え部45により、電池20を支えることができ、電池20の位置ずれや接続板31との接続箇所に負荷がかかるのを防止できる。

【0051】

また、ケース22の電池収納部60および基板ユニット収納部61に電池20および基板ユニット21を収納することにより、ケース22が位置決め治具として機能し、電池20の電極部26a，26bと基板30の接続板31とが互いに対向されて溶接可能な状態に位置決めすることができ、製造性を向上できる。

【0052】

なお、電池装置10に用いられる電池20は、２本に限らず、例えば４本以上用いてもよい。この場合、基板ユニット21の接続板31は電池20の一方の端面側の電極部26aまたは電極部26bにしか接続されないため、電池20の本数は偶数であることが好ましい。

【0053】

また、電池装置10を用いた電気機器としては、誘導灯に限らず、非常灯等でもよい。

【0054】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0055】

10 電池装置
20 電池
21 基板ユニット
22 ケース
26a，26b 電極部
30 基板
31 接続板
37 貫通部
45 支え部
47 舌片部
60 電池収納部
61 基板ユニット収納部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】