JP2012074155A - 電池パック及びこれを備えた電動工具 - Google Patents

Abstract

【課題】電池セルの配列や接続板の形状を工夫することにより、電池パック全体のコンパクト化を実現する。
【解決手段】円柱型の電池セル１を、電池セル１の中心軸に直交する縦方向と横方向に少なくとも２個ずつ配列する。縦横２列に隣接する都合４個の電池セル１の端部に設けた電極端子を、同一の接続板２に接合させる。この接続板２を介して、縦方向に隣接する一対の電池セル１をそれぞれ並列接続させてブロックを形成し、且つ、このブロック同士を直列接続させるように設ける。そして、各電池セル１の中心軸が平行四辺形の各頂点に位置するように設け、接続板２の外形についても同様に平行四辺形状とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、電池パックやこれを備えて使用する電動工具に関する。

電動工具等の電池駆動機器に取り付けて使用する電池パックとして、多数の電池セルを配列させたものが使用されている。図５には、特許文献１等にも開示される従来の電池パックの内部構造を示している。

図５に示す電池パックでは、縦２列、横３列の都合６個の電池セル１００を配列している。隣接する電池セル１００間の電気接続は、薄板状の接続板１０１，１０２により行われる。このうち、大型の長方形状の接続板１０１によって、対をなす電池セル１００間の並列接続と、並列接続された電池セル１００のブロック同士の直列接続を、共に行っている。

特開２０１０−５００４４号公報

図５に示す従来の電池パックは、図中下側の列の電池セル１００の真上に、上側の列の電池セル１００を位置させる配置である。そのため、多数配列された電池セル１００全体の上下寸法が嵩むようになっている。また、これら電池セル１００同士を接続するための接続板１０１も、比較的大きな上下寸法を有する長方形状の外形となっている。このように、従来の電池パックにおいては、寸法のコンパクト化が困難であるという問題がある。

本発明は、前記問題点に鑑みて発明したものであって、電池セルの配列や接続板の形状を工夫することにより、電池パック全体のコンパクト化を実現することを、課題とする。

前記課題を解決するため、本発明を、下記構成を具備したものとする。

本発明は、円柱型の電池セルを、前記電池セルの中心軸に直交する縦方向と横方向に少なくとも２個ずつ配列し、縦横２列に隣接する都合４個の前記電池セルの端部に設けた電極端子を同一の接続板に接合させ、前記接続板を介して、同一方向に隣接する一対の前記電池セルをそれぞれ並列接続させて電池セルブロックを形成し、且つ、前記電池セルブロック同士を直列接続させるように設けた電池パックにおいて、縦横２列の隣接する前記電池セルをその端部側から視たとき、前記各電池セルの中心軸が平行四辺形の各頂点に位置するように設け、更に、前記接続板の外形を、前記平行四辺形の各辺に沿った平行四辺形状の外形に設けていることを特徴とする。

また、本発明において、前記接続板と前記各電池セルとは、対をなす溶接点間での通電によるスポット溶接で接合され、前記接続板の前記溶接点間の部分には、スポット溶接時の通電の分流を低減させるための切欠部を設けていることが好ましい。

また、本発明において、前記接続板と前記各電池セルとは、通電によるスポット溶接で接合され、並列接続される一対の前記電池セルの各溶接箇所と、同じく並列接続される他の一対の前記電池セルの各溶接箇所との間には、溶接時の通電の分流を低減させるための電池セル間切欠部を設けていることも好ましい。

このとき、前記電池セル間切欠部は、前記接続板の外縁から互いに接近する方向にむけて同程度だけ切り込んで形成されたものであることが好ましい。

また、本発明を、前記電池パックを備えたことを特徴とする電動工具としてもよい。

本発明は、電池セルの配列や接続板の形状を工夫することにより、電池パック全体のコンパクト化を実現することができるという効果を奏する。

本発明の実施形態１の電池パックの内部構造を示し、（ａ）は側面図、（ｂ）は下面図、（ｃ）は（ａ）とは反対側から視た側面図である。 同上の電池パックの外観を示す斜視図である。 同上の電池パックを装着した状態の電動工具を示す側面図である。 本発明の実施形態２の電池パックの内部構造を示し、（ａ）は側面図、（ｂ）は下面図、（ｃ）は（ａ）とは反対側から視た側面図である。 従来の電池パックの内部構造を示し、（ａ）は側面図、（ｂ）は下面図、（ｃ）は（ａ）とは反対側から視た側面図である。

本発明を、添付図面に示す実施形態に基づいて説明する。

図２には、本発明の実施形態１の電池パックＡの外観を示し、図３には、この電池パックＡを可搬式の電動工具Ｂに装着したときの外観を示す。電動工具Ｂは、モータや駆動伝達機等を内蔵した筒部５０からハンドル部５１を延設した形状であり、このハンドル部５１の先端面にボックス状の電池パックＡを着脱自在に装着する。なお、電池パックＡを装着する機器は、装着した電池パックＡの電力を基に駆動される電池駆動機器であればよく、電動工具Ｂに限定されるわけではない。

電池パックＡの外部ケース内に収容される内部構造を、図１に示す。図１（ａ）は側方から視た状態、（ｂ）は下方から視た状態、（ｃ）は（ａ）とは反対の側方から視た状態である。なお、本文中においては、円柱型の電池セル１の端部側から視たときを基準とし、図１（ａ）及び図１（ｃ）中の左右方向を「横方向」、上下方向を「縦方向」とする。

本実施形態の電池パックＡでは、円柱状である同型同大の電池セル１を、縦方向（上下方向）に２個、横方向（左右方向）に４個の都合８個だけ配列している。各電池セル１は、その中心軸方向が縦方向及び横方向と直交するように設けている。

各電池セル１の中心軸の位置は、図１（ａ）及び図１（ｃ）中の上側の列と下側の列とで、横方向にずらして設けている。そのため、縦横２列に隣接する電池セル１をその端部側から視たとき、各電池セル１の中心軸が平行四辺形（図中の想像線を参照。）の各頂点に位置するようになっている。

上側の列の各電池セル１の下端は、下側の列の各電池セル１の上端よりも下方に位置するように設けている。これにより、前記平行四辺形の上辺と下辺との間の距離が、電池セル１の直径よりも小さくなっている。

この配置によれば、多数配列される電池セル１全体として、その上下寸法をコンパクト化することができる。

また、図１（ａ）では、中央部において縦横２列に隣接する４個の電池セル１の端部に設けた電極端子を、それぞれ共通の接続板２に接合させている。図１（ｃ）では、両側の縦横２列の電池セル１において、電池セル１の端部に設けた電極端子を、同様の接続板２にそれぞれ接合させている。この接続板２と各電池セル１との接合は、対をなす溶接点１０間での通電によるスポット溶接で行われる。

これら接続板２は、従来例の接続板１０１と同様の機能を果たすものである。つまり、この平板状の接続板２を介して、縦方向（上下方向）に隣接する一対の電池セル１をそれぞれ並列接続させ、且つ、この並列接続された電池セル１のブロック同士を横方向（左右方向）で直列接続させる。

そして、本実施形態では、この接続板２の外形を、平行四辺形状の外形に設けている。接続板２の外形は、図中の想像線で示す平行四辺形（つまり、この接続板２により電気接続される縦横２列の電池セル１の中心軸を各頂点とした平行四辺形）の各辺に沿った形状である。

なお、平行四辺形状の接続板２では、安全性を配慮し、四つの角部分に丸みをもたせている。一方、接続板２の四辺（即ち、一対の横縁２ａ及び一対の縦縁２ｂ）は、一直線状に設けている。一対の横縁２ａ同士は平行であり、一対の縦縁２ｂ同士も平行である。このような形状にすることで、接続板２が異極部分の電池セル１等に接触して短絡が生じることを、防止している。平行四辺形状の接続板２の一辺からは、信号端子部３を延設している。なお、「平行四辺形状の接続板２」とは、この信号端子部３を除く部分の外形を意味する。

この大型の接続板２と共に、小型の接続板４を用いることで、一対の電池セル１を並列接続させたブロックを４ブロック形成し、この４ブロック同士を直列接続させている。小型の接続板４は、縦方向に隣接する一対の電池セル１を並列接続させるものであり、大型の接続板２と比較して、縦方向では同様の寸法を有し、横方向では数分の一程度の寸法を有する。

次に、本発明の実施形態２の電池パックＡについて、図４に基づいて説明する。特に、図４（ａ）を参照されたい。なお、本実施形態の構成のうち前述した実施形態１と同様の構成については詳しい説明を省略し、実施形態１とは相違する特徴的な構成についてのみ、以下に詳述する。

本実施形態の電池パックＡでは、接続板２において対をなす溶接点１０間の部分に、スリット状の切欠部５をそれぞれ設けている。溶接点１０間にこのスリット状の切欠部５があることで、一対の溶接点１０に外部から電極を当ててスポット溶接を行う場合に、この際の通電が分流して効率を低下させることが抑制される。つまり、この切欠部５を設けておくことで、スポット溶接を確実に行うことが容易になる。

具体的には、これら切欠部５は、全体として平行四辺形状をなす接続板２の横縁２ａからそれぞれ切り込んだ形状となっている。切欠部５は、接続板２の縦縁２ｂと平行に形成している。

さらに、本実施形態の接続板２では、縦方向に並列接続される電池セル１のブロック（以下「電池セルブロック」という。）の各溶接箇所と、同じく縦方向に並列接続される他の電池セルブロックの各溶接箇所との間にも、溶接時の通電の分流を低減させるための切欠部６を設けている。以下においては、区別のためにこの切欠部６を「電池セル間切欠部６」という。

電池セル間切欠部６は、接続板２の横縁２ａからそれぞれ切り込んだ形状であり、接続板２の縦縁２ｂとの間で、電池セル１の一対の溶接点１０を挟むように位置する。この電池セル間切欠部６は、接続板２の縦縁２ｂと平行に形成している。つまり、接続板２の縦縁２ｂと、横縁２ａから切り込んだ切欠部５と、同じく横縁２ａから切り込んだ電池セル間切欠部６とは、互いに平行になっている。

接続板２の縦縁２ｂと切欠部５との間に形成される突片部には、電池セル１を接続させる一対の溶接点１０の一方が形成され、切欠部５と電池セル間切欠部６との間に形成される突片部には、一対の溶接点１０の他方が形成される。

ところで、この電池セル間切欠部６は、接続板２の上下の横縁２ａから、互いに接近する方向にむけて略同一寸法だけ切り込んだ形状となっている。接続板２は、各電池セル１に対応して１つずつの都合４箇所に形成した電池セル間切欠部６により、２つの並列接続パート２１と、両側の並列接続パート２１をつなぐ直列接続パート２１の、３パートに区分けされる。並列接続パート２１は、縦方向に隣接する一対の電池セル１同士を並列接続させて電池セルブロックを形成するように機能し、直列接続パート２１は、この電池セルブロック同士を直列接続させるように機能する。

本実施形態では、電池セル間切欠部６を、互いに接近する方向にむけて同程度だけ切り込んでいるので、並列接続パート２１はその縦方向中央部分で、直列接続パート２１に連結した形状となっている。そのため、電池セルブロック同士を直列接続させてなる電流回路において、接続板２が各ブロックの電池セル１に及ぼす電気抵抗を、略均等にすることができる。これにより、充放電電流が電池セル１間で不均等になることを抑制している。

なお、本実施形態の接続板２は、横縁２ａから切欠部５，６を切り込んでいるとはいえ、全体としては平行四辺形状である。そのため、横縁２ａ間の縦方向の最大距離においても、電池セル１の直径より小さくなっている。そして、これら切欠部５，６を設けて形成した接続板２全体（信号端子部３は除く。）としては、略点対称な形状になっている。

上述したように、実施形態１，２の電池パックＡでは、円柱型の電池セル１を、電池セル１の中心軸に直交する縦方向と横方向に少なくとも２個ずつ配列している。縦横２列に隣接する都合４個の電池セル１の端部に設けた電極端子を同一の接続板２に接合させ、接続板２を介して、同一方向（縦方向）に隣接する一対の電池セル１をそれぞれ並列接続させて電池セルブロックを形成し、且つ、電池セルブロック同士を直列接続させるように設けている。

そして、縦横２列の隣接する電池セル１をその端部側から視たとき、各電池セル１の中心軸が平行四辺形の各頂点に位置するように設けている。更に、接続板２の外形を、前記平行四辺形の各辺に沿った平行四辺形状の外形に設けている。

このようにすることで、多数の電池セル１を二方向に配列した構成であるにも関わらず、この電池セル１全体の寸法（特に縦方向の寸法）を極力抑えることができる。また、接続板２もこれにあわせて平行四辺形状に設けたので、接続板２が隣接する他部材に接触して短絡を生じることも、効果的に防止される。

また、実施形態２の電池パックＡにおいて、接続板２と各電池セル１とは、対をなす溶接点１０間での通電によるスポット溶接で接合され、接続板２の前記溶接点１０間の部分には、スポット溶接時の通電の分流を低減させるための切欠部５を設けている。

このようにすることで、対をなす溶接点１０間に通電をしてスポット溶接を行う際に、通電が分流して効率を低下させることが抑制される。つまり、この切欠部５を溶接点１０間に設けておくことで、スポット溶接を確実に行うことが容易になる。

また、実施形態２の電池パックＡにおいて、接続板２と各電池セル１とは、通電によるスポット溶接で接合され、並列接続される一対の電池セル１の各溶接箇所と、同じく並列接続される他の一対の電池セル１の各溶接箇所との間には、溶接時の通電の分流を低減させるための電池セル間切欠部６を設けている。

このようにすることで、通電によるスポット溶接を行う際に、この通電が分流して効率を低下させることが抑制される。つまり、この電池セル間切欠部６を設けておくことで、スポット溶接を確実に行うことが容易になる。

さらに、実施形態２の電池パックＡにおいて、電池セル間切欠部６は、接続板２の外縁から互いに接近する方向にむけて同程度だけ切り込むことで形成したものである。

このようにすることで、電池セルブロックを直列接続させてなる電流回路において、接続板２が各ブロックの電池セル１に及ぼす電気抵抗を、略均等にすることができる。これにより、充放電電流が電池セル１間で不均等になることが抑制される。

なお、実施形態１〜３の電池パックＡは、いずれも電動工具Ｂに備えられたものである。したがって、電池パックＡひいてはこれを備えた電動工具Ｂ全体の寸法が、効果的にコンパクト化される。

以上、本発明を添付図面に示す実施形態に基づいて説明したが、本発明は前記各例の実施形態に限定されるものではなく、本発明の意図する範囲内であれば、各例において適宜の設計変更を行うことや、各例の構成を適宜組み合わせて適用することが可能である。

１ 電池セル
２ 接続板
５ 切欠部
６ 電池セル間切欠部
１０ 溶接点
Ａ 電池パック
Ｂ 電動工具

Claims (5)

1. 円柱型の電池セルを、前記電池セルの中心軸に直交する縦方向と横方向に少なくとも２個ずつ配列し、縦横２列に隣接する都合４個の前記電池セルの端部に設けた電極端子を同一の接続板に接合させ、前記接続板を介して、同一方向に隣接する一対の前記電池セルをそれぞれ並列接続させて電池セルブロックを形成し、且つ、前記電池セルブロック同士を直列接続させるように設けた電池パックにおいて、縦横２列の隣接する前記電池セルをその端部側から視たとき、前記各電池セルの中心軸が平行四辺形の各頂点に位置するように設け、更に、前記接続板の外形を、前記平行四辺形の各辺に沿った平行四辺形状の外形に設けていることを特徴とする電池パック。
2. 前記接続板と前記各電池セルとは、対をなす溶接点間での通電によるスポット溶接で接合され、前記接続板の前記溶接点間の部分には、スポット溶接時の通電の分流を低減させるための切欠部を設けていることを特徴とする請求項１に記載の電池パック。
3. 前記接続板と前記各電池セルとは、通電によるスポット溶接で接合され、並列接続される一対の前記電池セルの各溶接箇所と、同じく並列接続される他の一対の前記電池セルの各溶接箇所との間には、溶接時の通電の分流を低減させるための電池セル間切欠部を設けていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電池パック。
4. 前記電池セル間切欠部は、前記接続板の外縁から互いに接近する方向にむけて同程度だけ切り込んで形成されたものであることを特徴とする請求項３に記載の電池パック。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の電池パックを備えたことを特徴とする電動工具。
   
   
   

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