JP2012009277A - バッテリパック - Google Patents
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Abstract
【解決手段】バッテリパックは、複数の電池1を直列と並列に接続して収納してなる外装ケース40と、この外装ケース40に設けられて、内蔵する電池1を充電する充電コネクタ70を備えている。充電コネクタ70は、外装ケース40の側面に配設されると共に、この側面を下方に向かって対向面に接近するアンダーカット面52として、充電コネクタ70の端子挿入部70Aが水平よりも下方を向く姿勢で配置している。
【選択図】図1
Description
さらに、放電コネクタや充電コネクタとして防水機能を有するものも開発されている。ただ、これらのコネクタは、非常に高価であって、製造コストが高くなる等の問題点がある。
さらに、本発明の他の大切な目的は、簡単な構造としながら、放電コネクタに雨水が浸水しても、浸入する雨水に起因するショート等の弊害を確実に防止できるバッテリパックを提供することにある。
以上のバッテリパックは、簡単な構造としながら、放電コネクタに雨水が浸水しても、浸入する雨水に起因するショート等の弊害を確実に防止できる特長がある。それは、以上のバッテリパックが、放電コネクタを、外装ケースの垂直面に配設すると共に、複数の出力端子を上下に離して配置しているからである。このように複数の出力端子を上下に離して垂直面に配置する構造は、コネクタ部分が浸水しても、全ての出力端子が同時に浸水するのを確実に防止できるので、ショート等の弊害の発生を有効に防止できる。
以上のバッテリパックは、複数列の出力端子を水平な姿勢で上下に離して配列しながら、コネクタ部分の浸水時において、全ての出力端子が同時に浸水するのを確実に防止できる。
以上のバッテリパックは、外装ケースを水平な姿勢としながら、閉塞部の端面である垂直面に配設される放電コネクタを電動機器に接続できる
以上のバッテリパックは、放電用リード線と充電用リード線とを互いに異なる方向に引き出すので、放電用リード線と充電用リード線とを互いに干渉させることなく、また、他の部品との干渉を防ぎつつ、効率よく部品配置できる特長がある。
以上のバッテリパックは、閉塞部の内側に配置される放電コネクタを、簡単な構造で確実に防水構造にできる。
以上のバッテリパックは、簡単かつ安価に、充電コネクタに防水機能を設けて、充電コネクタから引き出される充電用リード線を防水できる。
以上のバッテリパックは、自転車のスタンド側の側面に充電コネクタを配置しているので、スタンドを介して傾斜姿勢で自転車を駐輪する状態において、充電コネクタの端子挿入部を、さらに下向きの姿勢として、充電コネクタからの雨水の浸入をより確実に阻止できる。
なお、本明細書において、外装ケースの垂直面とは、バッテリパックを電動機器に装着する状態で垂直な姿勢となる面を意味するものとし、バッテリパックの上下方向は、外装ケースを電動機器に装着する状態における上下方向を意味するものとする。ただし、垂直な姿勢とは、垂直方向から多少は傾斜する姿勢も含む広い意味で使用する。
外装ケース40は、筒部を有するケース本体41と、このケース本体41の開口部を閉塞する閉塞部42、43とを備える。図の外装ケース40は、ケース本体41を、両端を開口してなる筒体とし、この筒状のケース本体41の両端開口部を閉塞部42、43で閉塞して、内部に電池のコアパック10を収納している。ただ、外装ケースは、ケース本体を、一方の端面のみを開口させた有底の筒状として、ひとつの閉塞部で端面開口を閉塞する構成とすることもできる。
放電コネクタ60は、図9に示すように、電動機器の入力端子92に接続される複数の出力端子62を備えている。放電コネクタ60は、外装ケース40の垂直面40Xに配置されており、複数の出力端子62を上下に離して配列している。図の放電コネクタ60は、垂直面40Xに設けた開口窓51から表出する端子挿入部60Aに、複数列の横溝60Bを上下に離して平行に設けており、この横溝60Bの内部に弾性接点である出力端子62を配設している。弾性接点である出力端子62は、図9に示すように、横溝60Bに挿入される板状の入力端子92を両側から弾性的に挟着して、入力端子92に電気接続される。図の放電コネクタ60は、出力端子62の接続面を、横溝60Bに沿った水平姿勢として、複数の出力端子62を互いに平行な姿勢で配列している。図の放電コネクタ60は、3列の出力端子62を備えている。ただ、出力端子は、2列とすることも、4列以上とすることもできる。3列以上の出力端子は、正負の出力端子と通信端子とすることができる。以上の放電コネクタ60は、図9と図19に示すように、バッテリパック100を電動機器90の装着部91に装着する状態で、電動機器90に設けた入力端子92に接続される。図のバッテリパック100は、閉塞部43の端部の片側に、放電コネクタ60を内蔵してなる段差凸部54を設けており、この段差凸部54を電動機器90に設けた連結凹部94に嵌入して、放電コネクタ60を電動機器90の定位置に連結して、出力端子62を入力端子92に接続するようにしている。
充電コネクタ70は、外装ケース40の側面に設けたアンダーカット面52に配置されており、充電器の充電プラグ(図示せず)が接続されて充電器から電力が供給される。図7と図8に示す充電コネクタ70は、アンダーカット面52の表面に配置される鍔部70Cと、この鍔部70Cに対して垂直な姿勢で連結してなるコネクタ本体部70Bとを備えている。図の充電コネクタ70は、鍔部70Cの中央部に配置されるコネクタ本体部70Bの先端に、充電器の充電プラグが接続される端子挿入部70Aを設けている。この充電コネクタ70は、アンダーカット面52に設けた貫通穴53にコネクタ本体部70Bを挿入して、鍔部70Cをアンダーカット面52の表面に固定している。充電コネクタ70は、鍔部70Cを貫通する止ネジ78を介して、アンダーカット面52に固定される。アンダーカット面52に固定される充電コネクタ70は、端子挿入部70Aが水平よりも下方を向く姿勢で配置される。図6に示すように、充電コネクタ70の端子挿入部70Aが水平よりも下方を向く俯角(α)は、3〜45度、好ましくは5〜30度とすることができる。バッテリパックは、端子挿入部70Aの俯角(α)を大きくして、より確実に雨水の浸入を防止できる。
コアパック10は、図11ないし図14に示すように、複数の素電池1を多段多列に配列してなる複数の電池ブロック3を、素電池1の長手方向である長さ方向に積層して直線状に配置している。このコアパック10は、複数本の素電池1を並列に接続して並列ユニット2として出力電流を大きくすると共に、複数組の並列ユニット2を直列に接続して出力電圧を高くしている。
電池ブロック3は、図15と図16の分解斜視図に示すように、充電できる複数の素電池1を、多段多列に配置している。素電池1は、円筒形の充電できる二次電池で、リチウムイオン二次電池である。ただし、本発明は、素電池をリチウムイオン電池に特定せず、ニッケル水素電池やニッケルカドミウム電池、リチウムポリマー電池等の充電できる他の全ての二次電池が使用できる。さらに、図のバッテリパックは、素電池1を円筒形電池とするが、素電池は角形電池とすることもできる。
電池ブロック3は、素電池1を定位置に配置する電池ホルダー4を備えており、この電池ホルダー4でもって、電池ブロック3を構成する複数の素電池1を定位置に配置している。電池ホルダー4は、絶縁性に優れた部材、例えばプラスチック等で成形している。電池ホルダー4は、各々の素電池1を平行な姿勢として、素電池1の両端の端面電極1Aを同一面に位置させるように定位置に保持している。
さらに、図14に示す電池のコアパック10は、複数の電池ブロック3を直線状に配置してなる電池ブロック3の積層体10Aの一端に、サブ電池ブロック6を配置している。このサブ電池ブロック6は、電池ブロック3よりも少ない組数の並列ユニット2を備えている。図のコアパック10は、電池ブロック3の積層体10Aの一端にのみ、サブ電池ブロック6を配置しているが、サブ電池ブロックは、電池ブロックの積層体の両端に配置することもできる。
なお、サブ電池ホルダー7について、前述の電池ホルダー4と同じ構成要素については、同符号を付して、その詳細な説明を省略する。
リード板5は、電池ホルダー4の両端面において、挿通穴21の開口部から表出する素電池1の端面電極1Aにスポット溶接等で溶着して固定している。リード板5は、導電性に優れた薄い金属板で構成される。リード板5は、並列ユニット2を構成する複数の素電池1の端面電極1Aが同一平面となるように連結して、これらの素電池1を並列に接続すると共に、隣接して配置している並列ユニット2同士を直列に接続している。図に示すリード板5は、同一の電池ブロック3を構成する並列ユニット2を直列に接続する平面リード板5Xと、互いに隣接する電池ブロック3の並列ユニット2を直列に接続する折曲リード板5Yとを備えている。
以上のようにして複数の電池ブロック3及びサブ電池ブロック6を直線状に連結する際は、図14に示すように、対向する電池ブロック3同士、及び電池ブロック3とサブ電池ブロック6の境界面で、リード板5がショートしないよう、絶縁シート18を介在させる。絶縁シート18には、絶縁性に優れた紙やプラスチックフィルムなどが利用できる。図に示す絶縁シート18は、電池ホルダー4に設けた位置決凹部28に嵌入する外形として、位置決凹部28に配置されるリード板5の表面を覆うことができるようにしている。さらに、図14に示す絶縁シート18は、電池ホルダー4の端面に配置する状態で、位置決ブロック27Aを案内する貫通穴18Aを開口している。この貫通穴18Aは、位置決ブロック27Aを嵌入できる形状としており、この貫通穴18Aに位置決ブロック27Aを嵌入して、対向する電池ブロック3同士、及び電池ブロック3とサブ電池ブロック6の境界の定位置に絶縁シート18を挟着して配置している。なお、図に示す絶縁シート8は、折曲された折曲リード板5Yの接続片5cの間にも介在させている。これにより、対向する接続片5c同士の間で意図しない放電が生じる事態を回避できる。
さらに、図に示すコアパック10は、直線状に連結された複数の電池ブロック3及びサブ電池ブロック6をより強固に連結するために、連結部材を介して連結している。図に示す連結部材は、コアパックの10の中央部を貫通する貫通ネジ12としている。電池ホルダー4とサブ電池ホルダー7は、中央部の2ヶ所に貫通ネジ12を挿通する貫通孔26を開口している。このコアパック10は、複数の電池ブロック3とサブ電池ブロック6を直線状に連結する状態で、電池ホルダー4とサブ電池ホルダー7を貫通する貫通ネジ12を挿通し、貫通ネジ12の先端部をナット13にねじ込んで、複数の電池ブロック3を直線状に連結された状態に保持している。図12に示すバッテリパックは、貫通ネジ12の先端がねじ込まれるナット13を、サブ電池ホルダー7のセルホルダー7Aにインサートして固定している。ただ、ナットは、インサートすることなく、貫通孔の外側に配置することもできる。
さらに、図3に示すバッテリパックは、電池のコアパック10に接続している回路基板8を備えている。図12と図13に示すコアパック10は、互いに連結してなる電池ホルダー4とサブ電池ホルダー7の上面に回路基板8を配置する収納凹部11を設けており、この収納凹部11に回路基板8を配置している。回路基板8は、基板ホルダ9を介してコアパック10の定位置に配置している。図のコアパック10は、各々のリード板5を、基板ホルダ9に配置している回路基板8に接続している。
2…並列ユニット
3…電池ブロック
4…電池ホルダー 4A…セルホルダー
4B…セルホルダー
4X…外側端面
4Y…分割端面
5…リード板 5X…平面リード板
5Y…折曲リード板
5Z…端面リード板
5a…接続端子部
5b…折曲部
5c…接続片
5d…折曲片
5e…貫通穴
6…サブ電池ブロック
7…サブ電池ホルダー 7A…セルホルダー
7B…セルホルダー
8…回路基板
9…基板ホルダ 9A…連結部
10…コアパック 10A…積層体
11…収納凹部
12…貫通ネジ
13…ナット
14…リード
15…電子部品
16…止ネジ
17…絶縁シート
18…絶縁シート 18A…貫通穴
19…温度センサ
20…保持筒
21…挿通穴
22…表出開口
23…連結部
24…連結ボス
25…連結凹部
26…貫通孔
27…突出阻止部 27A…位置決ブロック
27B…位置決凸条
28…位置決凹部
29…固定ボス
30…爪嵌合
31…係止凸部
32…係止部 32A…突出片
32B…係止孔
34…連結ボス
35…連結凹部
40…外装ケース 40X…垂直面
41…ケース本体
42…閉塞部 42A…端面プレート
42B…周壁
42C…リング溝
42D…ボス
43…閉塞部 43A…端面プレート
43B…周壁
43C…リング溝
43D…ボス
44…凸条
45…縦溝
46…ねじ穴
47…止ネジ
48…パッキン
49…谷間スペース
50…収納部
51…開口窓
52…アンダーカット面
53…貫通穴
54…段差凸部
55…収納凹部
56…嵌合凹部
57…隔壁 57A…切欠部
60…放電コネクタ 60A…端子挿入部
60B…横溝
61…放電用リード線
62…出力端子
63…防水パッキン
64…閉塞プレート
65…両面テープ
66…止ネジ
70…充電コネクタ 70A…端子挿入部
70B…コネクタ本体部
70C…鍔部
71…充電用リード線
72…絶縁部
73…絶縁チューブ
74…絶縁樹脂
75…パッキン 75A…貫通孔
76…コネクタカバー 76A…筒部
77…折曲連結部
78…止ネジ
90…電動機器 90A…自転車
91…装着部
92…入力端子
94…連結凹部
95…荷台
96…後輪
97…サドル
98…スタンド
100…バッテリパック
200…バッテリパック
240…外装ケース 240X…垂直面
252…アンダーカット面
260…放電コネクタ
270…充電コネクタ
Claims (9)
- 複数の電池を直列と並列に接続して収納してなる外装ケースと、前記外装ケースに設けられて、内蔵する電池を充電する充電コネクタを備えるバッテリパックであって、
前記充電コネクタは、外装ケースの側面に配置されると共に、この側面を下方に向かって対向面に接近するアンダーカット面として、充電コネクタの端子挿入部が水平よりも下方を向く姿勢で配置してなることを特徴とするバッテリパック。 - 外部に電力を出力する放電コネクタを備え、前記放電コネクタは、外装ケースの垂直面に配設されると共に、複数の出力端子を上下に離して配置してなる請求項1に記載されるバッテリパック。
- 前記放電コネクタが、前記出力端子の接続面を水平姿勢として、複数の出力端子を互いに平行な姿勢で配列してなる請求項2に記載されるバッテリパック。
- 前記外装ケースが、筒部を有するケース本体とこのケース本体の開口部を閉塞する閉塞部とを備えており、この閉塞部の端面を垂直面として放電コネクタを配置すると共に、閉塞部の側面に充電コネクタを配置してなる請求項2または3に記載されるバッテリパック。
- 前記閉塞部の内部において、前記放電コネクタから引き出される放電用リード線と前記充電コネクタから引き出される充電用リード線とを互いに異なる方向に引き出して配線してなる請求項4に記載されるバッテリパック。
- 前記閉塞部が、前記垂直面の内面に前記放電コネクタを収納する収納凹部を備えており、この収納凹部に前記放電コネクタを収納して、端子挿入部を前記垂直面に設けた開口窓から外部に表出させると共に、前記収納凹部の開口部を両面テープを介して接着される閉塞プレートで閉塞しており、さらに、前記放電コネクタから引き出される放電用リード線を防水パッキンを介して防水してなる請求項4または5に記載されるバッテリパック。
- 前記充電コネクタが、コネクタ本体部から引き出される充電用リード線の引き出し部を絶縁部で防水構造としており、前記絶縁部が、コネクタ本体部の後端部に連結してなる絶縁チューブと、この絶縁チューブに充填してなる絶縁樹脂とからなる請求項1ないし6のいずれかに記載されるバッテリパック。
- 前記バッテリパックが自転車の駆動用の電源であって、荷台部分に水平姿勢で配置されるようにしてなることを特徴とする請求項1ないし7のいずれかに記載されるバッテリパック。
- 前記バッテリパックが自転車の駆動用の電源であって、前記自転車が、車体を傾斜姿勢で保持するスタンドを片側に有しており、このスタンドを有する側の側面に充電コネクタを配置してなる請求項1ないし8のいずれかに記載されるバッテリパック。
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