JP2002124306A - バッテリーパック - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 冷却用空気による冷却効率を向上させる。 【解決手段】 内ケース１３内において、セル群の間に
は、セル群の対向面と上下ホルダ１５，１６の中央に夫
々形成された仕切板２０，２０との間で内ケース１３を
前後方向に貫通する通気路２１が区画形成される一方、
上ケース４には、組み付け状態で下端の開口を下ホルダ
１６に延設された受部２４の開口に合致させて、吸気口
９と通気路２１の進入口２２とを密封状態で直結する筒
体２３が下方へ延設されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の蓄電池を内
蔵し、電動工具等の電源として使用されるバッテリーパ
ックに関する。

【０００２】

【従来の技術】バッテリーパックは、端子を備えた共通
の装着部を充電器へ装着することで蓄電池へ充電され、
電動工具等の他の電気機器へ装着することで電源として
使用可能となっているが、この充電の際に蓄電池が発熱
し、蓄電池の劣化が進行することから、バッテリーパッ
クには蓄電池の冷却手段が設けられている。例えば本件
出願人は、特開２０００−１８８０９１号公報におい
て、バッテリーパックのケースを蓄電池を収容する内ケ
ースと外ケースとの二重構造として、内ケースと外ケー
スとの間に放熱板を含む通気路を形成し、その通気路を
バッテリーパックの外ケースに形成した吸気口と排気口
とに連通させ、充電の際には、充電器に内蔵したファン
からの冷却用空気を吸気口からバッテリーパック内に送
り、通気路を通してバッテリーパックの外部へ排出させ
ることで、蓄電池の冷却を行う冷却構造の発明を提供し
ている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記冷却構造では、内
ケースと外ケースとの隙間や意図的に開けた蓄電池の隙
間を利用しているから、通気路が広く形成される。この
ため蓄電池に当たらずに排出される無駄な空気流が生じ
て冷却効率が悪くなってしまう。又、バッテリーパック
が大きくなると、それだけ通気路も大きくなるため、冷
却用空気の流速が低下し、十分な冷却が行えないおそれ
がある。

【０００４】そこで、請求項１に記載の発明は、冷却用
空気による効率の良い冷却を可能として、蓄電池の寿命
を延ばすことができるバッテリーパックを提供すること
を目的としたものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載の発明は、ケースに、吸気口と蓄電
池の周囲及び／又は蓄電池の間への進入口とを直結する
連結路を、ケース内で仕切形成したことを特徴とするも
のである。請求項２に記載の発明は、請求項１の目的に
加えて、連結路を簡単に形成するために、連結路を、吸
気口と進入口との何れか一方側又は両方側から延設さ
れ、ケースへの蓄電池の収容状態で他方側と又は互いに
連結される筒体としたものである。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１はバッテリーパックの斜視
図、図２はその分解斜視図で、バッテリーパック１は、
複数の蓄電池（以下「セル」という）を内蔵した箱体で
あるが、ここでは、外ケース２内に、セルを覆う一回り
小さい内ケース１３を収容した二重構造となっている。
まず外ケース２は、内ケース１３が略収まる下ケース３
と、下ケース３の上方からネジで被着される上ケース４
とからなり、後述する充電器への装着面となる上ケース
４の上面には、基端部５と、その基端部５から前方（以
下バッテリーパック１では基端部５側を後方として説明
する）へ突出する二本の平行なスライドレール６，６と
を形成している。このスライドレール６，６は、夫々外
方に張り出し部７，７を設けた断面逆Ｌ字状を呈し、両
スライドレール６，６の間の基端部５には、スライドレ
ール６と平行なスリット８，８・・が形成されている。
又、上ケース４における基端部５の中央後方には、上ケ
ース４を貫通する四角形の吸気口９が形成され、前方に
は、スライドレール６，６の間で形成した段部１０との
境目で開口する排気口１１，１１・・が形成されてい
る。

【０００７】一方、内ケース１３は、４本ずつ２列に並
べたセル１４ａ〜１４ｄからなるセル群１７，１７と、
両セル群１７，１７の間にあって２つのセル１４ｅ，１
４ｆからなるセル群１８との上下から被着される合成樹
脂製の上ホルダ１５及び下ホルダ１６とで形成される。
この上下ホルダ１５，１６は、セル群の全体形状に合わ
せて形成されて各セルの安定が図られており、上ホルダ
１５と下ホルダ１６との側面には、収容時に外ケース２
の内面に当接する突条１９，１９・・が上下方向に形成
されて、収容時のがたつきを防止している。又、内ケー
ス１３内において、セル群１７，１７の間には、図３，
４に示す如く、セル群１７，１７の対向面と上下ホルダ
１５，１６の中央に夫々形成された水平な仕切板２０，
２０との間で内ケース１３を前後方向に貫通する通気路
２１が区画形成されている。この通気路２１は、中央の
セル群１８の位置では、セル群１８の両側を通過する二
股に分岐している。

【０００８】そして、上ケース４には、吸気口９から連
結路としての筒体２３が下方に延設される一方、下ホル
ダ１６には、二股に分岐される通気路２１の２つの進入
口２２，２２を上方へ向けて開口させる皿状の受部２４
が延設されている。この筒体２３は、外ケース２への内
ケース１３の収容状態で下端の開口を受部２４の開口に
合致させて、吸気口９と進入口２２，２２とを密封状態
で直結するもので、受部２４は、二股に分岐される通気
路２１に合わせて冷却用空気がスムーズに左右へ分かれ
るように、底部に２つの谷部２５，２５が形成されてい
る。

【０００９】又、通気路２１内において、２６，２６及
び２７は、夫々セル群１７，１７の対向面側とセル群１
８の全周に設けられた放熱板で、放熱板２６は、各セル
１４ａ〜１４ｄの形状に沿った波形に形成される金属製
で、上下ホルダ１５，１６間に組み付けられて各セル１
４ａ〜１４ｄと接触する。一方、放熱板２７は、セル１
４ｅ，１４ｆの形状に沿って周回する合成樹脂製で、下
ホルダ１６と一体成形されている。ここでは放熱板２
６，２６は、各セル１４ａ〜１４ｄとの周方向での接触
面積を変更している。即ち図５に示すように、最下流に
位置する４番目のセル１４ｄとの接触面積Ｓ４を最も大
きくしており、次いで２番目のセル１４ｂとの接触面積
Ｓ２、３番目のセル１４ｃとの接触面積Ｓ３、１番目の
セル１４ａとの接触面積Ｓ１の順で徐々に接触面積を小
さくしている。このように下流側で接触面積を大きくし
たのは、通気路２１を通過する冷却用空気が上流側のセ
ルとの熱交換で温度上昇し、同じ接触面積では下流側の
セル１４ｄへの冷却効果が低くなるからで、又、２番
目、３番目のセル１４ｂ、１４ｃへの接触面積を１番目
のセル１４ａより大きくしたのは、夫々左右のセルに挟
まれることで冷却効果が低くなるからである。

【００１０】尚、３番目のセル１４ｃは、通気路２１の
下流側でセル間に挟まれることで、２番目のセル１４ｂ
より大きい接触面積が必要となるが、セル群１７の配列
が直線でなく、互いの近接側へカーブすることで必要な
接触面積が確保できないことから、放熱板２６は、３番
目のセル１４ｃとの接触部分の両側において他の部分よ
りも肉厚となる肉厚部分２６ａを形成している。即ち、
放熱板２６自体の熱容量を大きくすることで当該部分と
接触するセル１４ｃの冷却効果の向上を図ったものであ
る。又、セル群１８において放熱板２７を下ホルダ１６
と同じ合成樹脂製としたのは、ここではセルが２本であ
って、略全周で冷却用空気と接触できることで、金属製
でなくても他のセル群１７と同等の冷却効果が期待でき
るからである。但しこの放熱板２７においても、下流側
の冷却用空気の温度上昇を考慮し、下流側のセル１４ｆ
の周回部分の肉厚を上流側のセル１４ｅの周回部分より
薄肉となる薄肉部分２７ａとして、冷却効果の均等化を
図っている。

【００１１】２８，２９は、夫々通気路２１の出口を挟
んで上下ホルダ１５，１６の前面へ上下方向に突設され
る整流リブで、外ケース２への収容状態で外ケース２の
内面と当接して通気路２１の出口から排出された空気流
を排気口１１へ案内する。又、３０は内ケース１３の下
面と下ケース３の内面との間に敷設されるラバーシー
ト、３１，３１はセル群と下ホルダ１６との間に敷設さ
れるスポンジシート、３２は絶縁板で、バッテリーパッ
ク１の後方で外ケース２には、コイルバネ３３で上方へ
付勢され、上ケース４から爪３５を突出させるフック３
４が設けられている。

【００１２】一方、上ホルダ１５の上面後方には、基板
３６がネジ止めされる。基板３６上には、左右に充放電
用端子３７，３７が配置されて、図示しないリード板に
よって上ホルダ１５越しに露出されたセル群両端の正負
の極と夫々電気的接続されている。更に、充放電用端子
３７，３７の間には、温度検出用端子３８とコネクタ形
状の通信用端子３９とが夫々配置されて、外ケース２へ
の収容状態では、充放電用端子３７，３７と温度検出用
端子３８とが上ケース４のスリット８，８・・を介して
外部へ臨み、通信用端子３９が前方へ向けて露出するよ
うになっている。尚、充放電用端子３７，３７は、電動
工具へ装着した際に必要な接圧が得られるように、温度
検出用端子３８より長く形成されている。

【００１３】図６は上記バッテリーパック１が装着され
る充電器４０の全体図で、充電器４０は、上ケース４２
と下ケース４３とで形成される箱状の本体ケース４１内
に、充電回路を構成する基板を内蔵し、上ケース４２の
上面には、バッテリーパック１が着脱可能な結合部４４
が形成されている。この結合部４４には、バッテリーパ
ック１のスライドレール６，６の張り出し部７を含めた
最大幅より広い間隔で二本の平行なガイドレール４５，
４５が突設され、両ガイドレール４５，４５の上縁に、
張り出し部４６が内方に向けて夫々突設されて、基端部
５側を下向きにしたバッテリーパック１のスライドレー
ル６，６を後方（充電器１では図の手前側を後方として
説明する。以下同じ）からガイドレール４５，４５間に
進入させ、そのままスライドさせることで、両レールが
嵌合し、ガイドレール４５，４５がスライドレール６，
６を抱持可能となっている。バッテリーパック１のスラ
イドは、基端部５の最後方両側に立設したストッパ１
２，１２が、ガイドレール４５，４５の後端に当接して
停止する。尚、結合部４４におけるガイドレール４５，
４５間は、前方部４７と後方部４８とで前方部４７が高
くなる段差が形成され、結合部４４には、全体が前方へ
向けて下り坂となる傾斜が付与されている。これはバッ
テリーパック１の重さを利用して終端までのスライドを
スムーズに行わせると共に、終端位置での安定を得るた
めである。

【００１４】そして、後方部４８には、充電用端子５
０，５０及び温度検出用端子５１、コネクタ形状の通信
用端子５２が夫々配置された端子台４９が設けられ、端
子台４９の後方で本体ケース４１内には、図７，８に示
すように、ファン５３が設けられている。ファン５３
は、本体ケース４１の長手方向に沿って配置され、上方
に向けた送気口５４を、上ケース４２に形成した四角形
状の通気口５６に連結させている。５７，５７・・は下
ケース４３に形成した冷却用空気の取り入れ口である。
又、下ケース４３には、ファン５３を囲む仕切壁５８が
形成される一方、上ケース４２には、送気口５４と通気
口５６との連結部分を除いてファン５３の上方形状に合
致する仕切壁５９が形成されて、吸込口５５を後方へ向
けたファン５３に充電器４０外部の空気のみを取り込ん
で上方へ送出させるようにしている。

【００１５】以上の如く構成されたバッテリーパック１
は、充電を行う場合、前述の如くバッテリーパック１の
スライドレール６，６を充電器４０のガイドレール４
５，４５間にあてがい、そのままストッパ１２，１２が
ガイドレール４５，４５の後端に当接するまで前方へス
ライドさせると、端子台４９の充電用端子５０，５０及
び温度検出用端子５１が基端部５のスリット８，８・・
に進入して夫々対応する充放電用端子３７及び温度検出
用端子３８と電気的接続すると共に、通信用端子３９，
５２同士も電気的接続し、充電が開始される。この装着
状態では、図９のように、バッテリーパック１の吸気口
９が充電器４０の通気口５６の真上に位置して両者が連
通する。

【００１６】そして、充電時には、セル１４ａ〜１４ｆ
が発熱して放熱板２６，２７へ伝わり、各放熱板２６，
２７が発熱するが、充電の開始と同時にファン５３が回
転し、取り入れ口５７，５７・・から取り込んだ冷却用
空気を送気口５４から上方へ排出するため、冷却用空気
は、図９の点線矢印で示すように充電器４０の通気口５
６を介してバッテリーパック１の吸気口９から筒体２３
を通って外ケース２内に進入し、そのまま下ホルダ１６
の受部２４から内ケース１３内の通気路２１を通って内
ケース１３の外へ出て、排気口１１から外ケース２の外
部へ排出される。よって、この空気流により放熱板２
６，２７が冷却されてセルの温度上昇が抑えられる。特
にここでは、筒体２３によって吸気口９と通気路２１の
進入口２２とが密封状態で直結されているから、冷却用
空気がロスなく確実に通気路２１へ導かれて各セルを冷
却可能となっている。

【００１７】又ここでは、各セルの位置による発熱状態
の相違に応じて、放熱板２６，２７の材質を変更すると
共に、セル群１７では放熱板２６との接触面積を変更
し、更に放熱板２６，２７の肉厚を変更して、熱容量を
各セルごとに設定しているから、冷却用空気の温度上昇
も含めて各セル１４ａ〜１４ｆの温度のばらつきに有効
に対処でき、各セル１４ａ〜１４ｆの温度バランスがよ
り効果的に調整可能となる。よって、一部のセルが早く
寿命に達してセル全体の寿命劣化を招くといった虞れが
なく、セル全体の寿命を延ばすことができる。又、充電
時間の短縮も実現可能となる。

【００１８】このように上記形態によれば、バッテリー
パック１内に、吸気口９と進入口２２，２２とを直結す
る連結路としての筒体２３を形成したことで、冷却用空
気の漏れや流速低下を生じさせることなく、冷却効率を
向上させてセルの寿命を延ばすことができる。又、セル
の数が増えてバッテリーパック１の体積が大きくなって
も同様の効果が得られる。特に連結路を、吸気口９側か
ら延設され、外ケース２への内ケース１３の収容状態で
内ケース１３側の受部２４と連結される筒体２３とした
ことで、連結路が簡単に仕切形成可能となっている。

【００１９】尚、上記形態では、筒体２３を吸気口９か
ら延設しているが、逆に受部２４を上方へ筒体として延
設し、組み付け状態で上端開口が吸気口９と連結される
構造とすることもできる。一方、吸気口９と内ケース１
３の進入口２２とから夫々筒体を延設させて互いに連結
させることも可能である。又、連結路は、必ずしも筒体
とする必要はなく、上記形態のような内ケースと外ケー
スとの二重構造であれば、例えば内ケースの表面に立設
され、組み付け状態で外ケースの内面に当接するリブに
よって、外ケース側の吸気口と内ケース側の進入口との
間の空間を連結路として仕切形成しても良い。更に、上
記形態では、中央にのみ通気路が形成される構造で説明
しているが、セル群の外側に通気路が形成される構造で
あっても、その通気路への進入口とケースの吸気口とを
連結路で直結すれば良く、通気路が中央と外側とに３本
形成される場合は、連結路も３つに分岐して差し支えな
い。その他、吸気側に加えて排気側についても、内ケー
スの通気路と外ケースの排気口との間に連結路を設ける
ことで更なる効果が期待できる。

【００２０】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、ケース
に、吸気口と蓄電池の周囲及び／又は蓄電池の間への進
入口とを直結する連結路をケース内で仕切形成したこと
で、冷却用空気の漏れや流速低下を生じさせることな
く、冷却効率を向上させて蓄電池の寿命を延ばすことが
できる。又、蓄電池の数が増えてバッテリーパックの体
積が大きくなっても同様の効果が得られる。請求項２に
記載の発明によれば、請求項１の効果に加えて、連結路
を、吸気口と進入口との何れか一方側又は両方側から延
設され、ケースへの蓄電池の収容状態で他方側と又は互
いに連結される筒体としたことで、連結路が簡単に形成
可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】バッテリーパックの斜視図である。

【図２】バッテリーパックの分解斜視図である。

【図３】上ケースと上ホルダとを取り外したバッテリー
パックの平面図である。

【図４】バッテリーパックの中央縦断面図である。

【図５】通気路部分の拡大説明図である。

【図６】充電器の斜視図である。

【図７】ファンの収納部分の平面図である。

【図８】ファンの収納部分の断面図である。

【図９】充電器にバッテリーパックを装着した状態を示
す断面説明図である。

【符号の説明】 １・・バッテリーパック、２・・外ケース、５・・基端
部、６・・スライドレール、９・・吸気口、１１・・排
気口、１３・・内ケース、１４ａ〜１４ｆ・・セル、１
５・・上ホルダ、１６・・下ホルダ、１７，１８・・セ
ル群、２１・・通気路、２２・・進入口、２３・・筒
体、２４・・受部、２６，２７・・放熱板、４０・・充
電器、５３・・ファン、５６・・通気口。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の蓄電池を収容するケース内に、前
   記ケースに形成した吸気口から進入した空気が前記蓄電
   池の周囲及び／又は前記蓄電池の間を通過して前記ケー
   スに形成した排気口から排出可能な通気路を形成したバ
   ッテリーパックであって、 前記ケースに、前記吸気口と前記蓄電池の周囲及び／又
   は前記蓄電池の間への進入口とを直結する連結路を、前
   記ケース内で仕切形成したことを特徴とするバッテリー
   パック。
2. 【請求項２】 連結路を、吸気口と進入口との何れか一
   方側又は両方側から延設され、ケースへの蓄電池の収容
   状態で他方側と又は互いに連結される筒体とした請求項
   １に記載のバッテリーパック。