JP2014130759A - Knapsack type power supply - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、二次電池を搭載し、電動工具に電力を供給する背負式電源に関する。 The present invention relates to a back-fed power source that is equipped with a secondary battery and supplies electric power to a power tool.
従来、モータ等を動力とする電動の工具においては、交流の商用電源や、直流の定電圧電源等を接続して用いる工具のみならず、二次電池を装着可能な電動工具が広く用いられている。二次電池を用いた電動工具、いわゆるコードレス電動工具においては、電動工具の種類・用途の拡大により、電池容量の大容量化の需要が高まっており、工具本体に直接装着する方式の電池パックのみならず、二次電池を収容し、腰に装着可能なバッテリーホルスターが知られている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, in an electric tool powered by a motor or the like, not only a tool used by connecting an AC commercial power source or a DC constant voltage power source, but also an electric tool capable of mounting a secondary battery has been widely used. Yes. In power tools using secondary batteries, so-called cordless power tools, the demand for larger battery capacities is increasing due to the expansion of the types and applications of power tools. Only battery packs that are directly attached to the tool body In addition, a battery holster that houses a secondary battery and can be worn on the waist is known (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、作業者の腰に装着可能なバッテリーホルスターでは、装着可能な二次電池数に限界があり、電動工具等の携帯用電源としては、背負式等、上記バッテリーホルスターよりもさらに大容量の携帯用電源の実用化が望まれている。 However, the battery holster that can be worn on the operator's waist has a limit on the number of secondary batteries that can be worn, and the portable power source for power tools and the like has a larger capacity than the battery holster, such as the backpack type. There is a demand for commercial power supplies.
この場合、背負式等の大容量電源には、大容量とするため、複数の二次電池(例えば、リチウムイオン二次電池)からなる電池ユニットが複数列、並列に配列され収容される。また、大電流の出力が要求される当該技術分野においては、内部抵抗による二次電池の発熱を軽減するため、内部抵抗が低い二次電池を使用することが要求される。 In this case, a large-capacity power source such as a back-loading type has a plurality of secondary battery units (for example, lithium ion secondary batteries) arranged in parallel and accommodated in order to increase the capacity. Further, in the technical field where a high current output is required, it is required to use a secondary battery having a low internal resistance in order to reduce heat generation of the secondary battery due to the internal resistance.
上記構成により、背負い式等の大容量電源は、従来の小容量の電池パックと比較して、電池ユニット毎に温度のバラつきが生じるおそれがある。また、背負式等の大容量電源では、大電流を出力することや長時間の連続使用が想定されるため、二次電池の発熱量も大きくなる。そのため、大容量電源を構成する各々の電池ユニットの特性の若干の差が、使用に伴い拡大する傾向にある。 With the above-described configuration, a large-capacity power source such as a backpack type may cause temperature variation for each battery unit as compared with a conventional small-capacity battery pack. In addition, a large-capacity power source such as a back load type outputs a large current and is expected to be used continuously for a long time, so the amount of heat generated by the secondary battery also increases. Therefore, a slight difference in the characteristics of the battery units constituting the large capacity power source tends to increase with use.
さらに、当該技術分野においては、充電または放電時に温度が上昇する特性からなる二次電池が採用されている。二次電池は、一般に温度が高いほど電池内部の活性化が進むため出力電流が増加する傾向にあり、放電時に温度が上昇する二次電池においては、温度と出力電流が正の相関関係を有している。そのため、ひとたび二次電池の間で温度差が生じるとその差が広がる場合がある。 Furthermore, in this technical field, a secondary battery having a characteristic that the temperature rises during charging or discharging is employed. Secondary batteries generally have a tendency to increase the output current because the activation inside the battery increases as the temperature rises. In a secondary battery whose temperature rises during discharge, the temperature and output current have a positive correlation. doing. For this reason, once a temperature difference occurs between the secondary batteries, the difference may spread.
このような二次電池の温度のバラつきにより、電池ユニットの寿命もバラつくことになる。そして、大容量電源の蓄電能力は、発熱が著しく最も短寿命となった二次電池を有する電池ユニットによって制限されることになる。 Due to such temperature variation of the secondary battery, the life of the battery unit also varies. The power storage capacity of the large-capacity power supply is limited by the battery unit having the secondary battery whose heat generation is extremely shortest.
従って、大容量電源を構成する二次電池の温度のバラつきは、電源の多セル化、又は、大容量化に伴って深刻になる問題であり、電動工具に電力を供給する大容量の携帯用電源を実用化するにあたって十分な対応を行うことが求められる。 Therefore, the variation in temperature of the secondary battery constituting the large-capacity power supply is a problem that becomes more serious as the number of power supply cells increases or the capacity increases. Sufficient measures are required to put the power supply into practical use.
本発明は、斯かる実情に鑑み、二次電池の温度分布が均一になる背負式電源を提供しようとするものである。 In view of such circumstances, the present invention intends to provide a back-fed power source in which the temperature distribution of the secondary battery is uniform.
上記目的を達成するために、本発明は、複数の二次電池セルを備えた電池組と、前記電池組を制御する基板と、前記電池組と前記基板との間に設けられた熱均一化手段と、前記電池組、前記基板、及び、前記熱均一化手段を収容するケース部と、前記ケース部に取り付けられた背負部を有することを特徴とする背負式電源を提供している。 In order to achieve the above object, the present invention provides a battery assembly including a plurality of secondary battery cells, a substrate for controlling the battery assembly, and a heat equalization provided between the battery assembly and the substrate. There is provided a back-type power source comprising means, a case part for accommodating the battery set, the substrate, and the heat equalizing means, and a back-side part attached to the case part.
かかる構成によれば、二次電池セルの温度分布を均一に近づけることが可能になり、結果として、背負式電源の能力をより長期間担保することができる。 According to such a configuration, it becomes possible to make the temperature distribution of the secondary battery cells close to be uniform, and as a result, the capacity of the backpack type power source can be secured for a longer period of time.
前記電池組は、複数の二次電池セルからなる複数のセルユニットを有し、前記熱均一化手段は、各セルユニットを電気的に並列接続する並列接続部を有し、前記並列接続部は、各々の前記セルユニットと前記基板とを接続する電流経路全体の抵抗値が、前記少なくとも2つのセルユニットにおいて等しいことが好ましい。かかる構成によれば、各セルユニットから出力される電流量を等しくすることが可能になり、各セルユニットの発熱量を均一に近づけることができる。 The battery set includes a plurality of cell units each including a plurality of secondary battery cells, and the heat equalization unit includes a parallel connection unit that electrically connects the cell units in parallel. Preferably, the resistance value of the entire current path connecting each of the cell units and the substrate is equal in the at least two cell units. According to such a configuration, it becomes possible to equalize the amount of current output from each cell unit, and the amount of heat generated by each cell unit can be made close to uniform.
前記並列接続部は、少なくとも2つのセルユニットを並列接続する複数の導電性板と、前記複数の導電性板と前記基板とを接続する複数のリード線とを有し、前記複数の導電性板の抵抗値が等しく、かつ、前記複数のリード線の抵抗値が等しいことが好ましい。かかる構成によれば、各セルユニットから出力される電流量を等しくすることが可能になり、各セルユニットの発熱量を均一に近づけることができる。 The parallel connection unit includes a plurality of conductive plates that connect at least two cell units in parallel, and a plurality of lead wires that connect the plurality of conductive plates and the substrate, and the plurality of conductive plates. The resistance values of the plurality of lead wires are preferably equal. According to such a configuration, it becomes possible to equalize the amount of current output from each cell unit, and the amount of heat generated by each cell unit can be made close to uniform.
前記並列接続部は、前記セルユニットと前記基板とを接続する正極側の電流経路の抵抗値と、負極側の電流経路の抵抗値の和が、前記少なくとも2つのセルユニットにおいて等しいことが好ましい。かかる構成によれば、少なくとも2つのセルユニットの温度を均一に近づけることができる。
前記電池組と前記基板との間に、回路を遮断するスイッチ、又はヒューズの少なくとも一方を有することが好ましい。
前記基板は、複数のセルユニットからの電力の供給と切断とを切替えるスイッチング素子をさらに有し、前記スイッチング素子と、前記電池組との間には、前記熱均一化手段として断熱部材が設けられていることが好ましい。かかる構成によれば、スイッチング素子から発生した熱が電池組に移動することを抑制できるため、二次電池セルの温度分布を均一に近づけることができる。
In the parallel connection portion, it is preferable that a sum of a resistance value of a positive current path connecting the cell unit and the substrate and a resistance value of a negative current path is equal in the at least two cell units. According to this configuration, the temperatures of at least two cell units can be made closer to each other.
It is preferable that at least one of a switch for cutting off a circuit or a fuse is provided between the battery set and the substrate.
The substrate further includes a switching element that switches between supply and disconnection of power from a plurality of cell units, and a heat insulating member is provided as the heat uniformizing unit between the switching element and the battery set. It is preferable. According to such a configuration, it is possible to suppress the heat generated from the switching element from moving to the battery set, and thus it is possible to make the temperature distribution of the secondary battery cells closer to uniform.
前記複数のセルユニットは、少なくとも第1のセルユニットと、第2のセルユニットとにより構成され、前記基板は、前記第1のセルユニットと、前記第2のセルユニットとの間に設けられることが好ましい。かかる構成によれば、簡易な構成で、セルユニットを略同一の抵抗値を有する導電性部材で接続することが可能になる。また、基板の放熱効果を利用して、各二次電池セルの温度分布を均一に近づけることが可能になる。 The plurality of cell units include at least a first cell unit and a second cell unit, and the substrate is provided between the first cell unit and the second cell unit. Is preferred. According to such a configuration, the cell units can be connected by the conductive members having substantially the same resistance value with a simple configuration. Moreover, it becomes possible to make the temperature distribution of each secondary battery cell close to uniform using the heat dissipation effect of the substrate.
前記基板は、少なくとも2つの基板から構成されており、前記少なくとも2つの基板の各々が前記セルユニットの側面に設けられることが好ましい。かかる構成によれば、前記少なくとも2つの基板の放熱効果を利用して、各二次電池セルの温度分布を均一に近づけることが可能になる。 Preferably, the substrate is composed of at least two substrates, and each of the at least two substrates is provided on a side surface of the cell unit. According to such a configuration, it is possible to make the temperature distribution of each secondary battery cell closer to uniform using the heat dissipation effect of the at least two substrates.
前記電池組は、複数の二次電池セルからなる複数のセルユニットを有し、前記熱均一化手段は、各セルユニットを電気的に並列接続する並列接続部を有し、前記複数のセルユニットは、前記ケース部の上部に収容された第1のセルユニットと、前記第1のセルユニットよりも下部の前記ケース部に収容された第2のセルユニットとにより構成され、前記並列接続部は、前記第1のセルユニットと前記基板とを接続する電流経路全体の抵抗値が、前記第2のセルユニットに接続されるリード線の抵抗値よりも大きいことが好ましい。かかる構成によれば、各セルユニットの発熱量をリード線の抵抗値で調整することが可能になり、二次電池セルの温度分布をより一層均一に近づけることが可能になる。
前記電池組は、複数の二次電池セルからなる少なくとも3つのセルユニットを有し、前記熱均一化手段は、各セルユニットを電気的に並列接続する並列接続部を有し、前記複数のセルユニットは、前記ケース部内部の端部に載置された第1のセルユニットと、前記ケース部内部の他端に載置された第2のセルユニットと、前記第1のセルユニットと第2のセルユニットの間に載置された第3のセルユニットにより構成され、前記並列接続部は、前記第3のセルユニットと前記基板とを接続する電流経路全体の抵抗値が、前記第1及び第2のセルユニットと前記基板とを接続する電流経路全体の抵抗値よりも大きいことが好ましい。かかる構成によれば、3つのセルユニットの温度分布を均一に近づけることが可能になる。
前記熱均一化手段は熱拡散部材を有し、前記熱拡散部材は前記電池組の周囲の少なくとも一部分に設けられていることが好ましい。前記熱拡散部材は、前記電池組の側面に設けられていることが好ましい。かかる構成によれば、電池組の温度分布を均一に近づけることが可能になる。
前記ケース部は、前記背負部よりも熱伝導率の高い材料で形成されており、前記熱拡散部材は前記ケース部と熱的に接触し、前記ケース部に熱を伝達することが好ましい。かかる構成によれば、ケース部を用いて電池組の温度分布を均一に近づけることができる。
The battery set includes a plurality of cell units each including a plurality of secondary battery cells, and the heat equalization unit includes a parallel connection unit that electrically connects the cell units in parallel. Is composed of a first cell unit housed in the upper part of the case part and a second cell unit housed in the case part lower than the first cell unit, and the parallel connection part is It is preferable that the resistance value of the entire current path connecting the first cell unit and the substrate is larger than the resistance value of the lead wire connected to the second cell unit. According to this configuration, the amount of heat generated by each cell unit can be adjusted by the resistance value of the lead wire, and the temperature distribution of the secondary battery cells can be made more uniform.
The battery set includes at least three cell units including a plurality of secondary battery cells, and the heat equalization unit includes a parallel connection unit that electrically connects the cell units in parallel, and the plurality of cells. The unit includes a first cell unit placed at an end inside the case portion, a second cell unit placed at the other end inside the case portion, the first cell unit, and a second cell unit. The parallel connection portion has a resistance value of an entire current path connecting the third cell unit and the substrate, the first and second cell units being placed between the cell units. It is preferable that the resistance value of the entire current path connecting the second cell unit and the substrate is larger. According to such a configuration, the temperature distributions of the three cell units can be made closer to each other.
It is preferable that the heat equalizing means has a heat diffusing member, and the heat diffusing member is provided in at least a part of the periphery of the battery set. The heat diffusing member is preferably provided on a side surface of the battery set. According to such a configuration, it becomes possible to make the temperature distribution of the battery set closer to uniform.
Preferably, the case portion is formed of a material having a higher thermal conductivity than the backpack portion, and the heat diffusion member is in thermal contact with the case portion and transfers heat to the case portion. According to such a configuration, the temperature distribution of the battery set can be made closer to uniform using the case portion.
本発明の背負式電源によれば、電源に搭載された多数の二次電池セルの温度分布の偏りを軽減することが可能になり、電動工具に電力を供給する背負式電源の能力を長く担保することができる。 According to the back load type power supply of the present invention, it becomes possible to reduce the uneven temperature distribution of a large number of secondary battery cells mounted on the power supply, and the ability of the back load type power supply for supplying power to the power tool is ensured for a long time. can do.
以下、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して説明する。図1は本実施形態の背負式電源の概観を例示したものであり、細部の構成については省略している。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 exemplifies an overview of a backpack type power supply according to this embodiment, and a detailed configuration is omitted.
図1に示すように、本実施の形態による背負式電源1は、内部に収容された複数の電池セル51(図2参照。)を収容したケース部12を背負部13にて背負った状態で、電源ケーブル32を介して接続された電動の工具(農業や庭、街頭等の屋外で用いるチェーンソー、ブロア、刈払い機、芝刈り機等の小型作業器具を含む。)に電力を供給するものである。本実施の形態では、図1に例示するように、背負式電源の下部に接続されたコネクタ31、電源ケーブル32、及び、アダプタ33を介して穿孔、又はネジ締めに用いられる工具2A、2B等に接続される。図2に示すように、背負式電源1は、ボックス形状を有するケース部12と、背負部13と、操作スイッチ14とを備えている。
As shown in FIG. 1, the backpack-type power source 1 according to the present embodiment is in a state in which a
背負部13は、背負子、及び、肩ベルトを有しており、ユーザは、肩ベルトを肩にかけることにより背負式電源1を背負う。
The
ケース部12は、電動工具と共に作業を行うに十分な強度を有するハードケース材料が好適であり、少なくとも、前記内部空間部が非導電性の材料により形成されている。このような材料としては、表面をコーティング等により絶縁処理した金属や、非導電性の樹脂等が好適である。なお、内部において、二次電池等を保持する構造がハード材料であれば、ケース部12の外装自体はソフト材料(繊維状の材料からなる布等。)により構成されていてもよい。
The
図2に示すように、本実施の形態において、ケース部12内には、一例として、合計80個のリチウムイオン二次電池セル(以下、電池セル)51が備えられている。詳細には、ケース部12内において、左右方向に直列接続された10個の電池セル51が上下方向2列の並列に接続された合計20個の電池セル51から構成されたセルユニット52(上から順に52A〜52D)を4ユニット備えている。各セルユニット52は、左右方向に延びており、複数のセルユニット52は上下方向に配列されている。本実施形態において例示した電池セルは合計80個あり、それぞれの電池セル51は定格3.6ボルトのリチウムイオン二次電池セル51であり、全体として定格36ボルトの電源となる。
As shown in FIG. 2, in the present embodiment, a total of 80 lithium ion secondary battery cells (hereinafter referred to as battery cells) 51 are provided in the
ケース部12にはメインスイッチ59が設けられている。メインスイッチ59は、セルユニット52から定格電圧の異なる工具2A、2Bなどへの電力供給経路の一部にあり、外部への出力を遮断可能な素子である。
基板60は、一例として、本実施の形態では、セルユニット52Aの上部に実装されており、背負式電源1全体の制御回路や各セルユニット52の過放電・過充電を監視し、充放電の制御をするための回路が搭載されている。基板60は、FET61A、61Bを有しており、FET61A、61Bは、制御回路、または、過放電、過充電を監視するための回路において用いられる。本実施の形態では、一例として、FET61A、61Bは、各セルユニット52が過放電、過充電のときに放電、充電を停止する遮断素子として用いられる。また、基板60の下面(セルユニット52に対向する面)における、FET61A、61Bの設けられた場所には断熱部材として、断熱シート65が設けられている。断熱シート65のサイズは、前後左右方向等、電池セル51と接する部位において少なくともFET61A、61Bよりも大きい。尚、基板60上には2つのFET61A、61Bが設けられている例を示したが、FETの数は必ずしも2つに限定されない。その場合にも、各FETより前後左右方向等において、電池セル51との熱的離間が十分となるサイズの断熱シート65が基板60に設けられる。図2の例では、FET61A、61Bに対してまとめて一枚の断熱シート65を設けたが、個別に保護シート65を設けてもよい。なお、本発明における「断熱」とは、“熱の伝達を低減する”程度の意味であり、FETと電池セル51との間の熱の移動を妨げるために意図的に挿入され得る任意の材料が採用可能である。一例を挙げれば、断熱シート65を構成する材料は、熱伝導率の低い樹脂材料や多孔性材料等が好適である。
The
As an example, in the present embodiment, the
それぞれのセルユニット52の各電池セル51の端部には、金属プレート56が設けられている。これら金属プレート56は、一つのセルユニットが、電池セル51を上下方向に2並列、左右方向に直列に10本に並んだ構成となるよう接続するものである。
A
図2、3に示すように、セルユニット52の右端側には略直線形状の2枚の金属プレート571(571A、571B)と2本のリード線581(581A、581B)とが設けられている。また、図2、4に示すように、セルユニット52の左端側には略直線形状の2枚の金属プレート572(572A、572B)と、2本のリード線582(582A、582B)とが設けられている。2本のリード線581の長さは互いに略等しく、2本のリード線582の長さも互いに等しい。従って、2本のリード線581の抵抗値は互いに等しく、2本のリード線582の抵抗値も互いに等しい。
As shown in FIGS. 2 and 3, two substantially linear metal plates 571 (571 </ b> A, 571 </ b> B) and two lead wires 581 (581 </ b> A, 581 </ b> B) are provided on the right end side of the
図2に示すように、金属プレート571Aは、セルユニット52A、52Bのプラス側端子を並列接続し、金属プレート571Bは、セルユニット52C、52Dのプラス側端子を並列接続している。また、リード線581A、581Bの一端は、それぞれ金属プレート571A、571Bの上下方向における中央部分に接続され、他端は、基板60の一端子に一点で接続される。これにより、金属プレート571A、571Bが並列接続される。
As shown in FIG. 2, the
金属プレート572Aは、セルユニット52A、52Bのマイナス側端子を並列接続し、金属プレート572Bは、セルユニット52C、52Dのマイナス側端子を並列接続している。また、リード線582A、582Bの一端は、それぞれ金属プレート572A、572Bの上下方向における中央部分に接続され、他端は、スイッチ59の一端子に一点で接続される。これにより、金属プレート572A、572Bが並列接続される。従って、4つのセルユニット52が並列接続される。
The
本実施の形態では、各セルユニット52と本体側の2つの接続点(本実施の形態では、リード線581A及び581Bが接続される基板60上の一端子と、リード線582A、582Bが接続されるスイッチ59の一端子)の間の抵抗(以下、配線抵抗とよぶ)が、各ポイントにおける接触抵抗を含めすべてのセルユニットにおいて均等になるように、金属プレート571,572、及び、2本のリード線581,582の抵抗値を互いに等しく設定している。ここで、“互いに等しく”とは、接続点間の抵抗値の差が完全にゼロでなくともよく、例えば、電池セル51や電池セルユニット52の内部抵抗値より十分小さい値であり、電池セルの温度上昇のバラつきに実質的に影響を与えない程度の差であれば許容可能である。尚、本実施の形態では、一例として、約20mΩ程度の内部抵抗を有する電池セル51を採用している。また、本実施の形態は一つの好適な例示にすぎず、各セルユニットから制御基板等の本体側の接続点までの各々の経路抵抗値が均等となる構成であれば、金属プレート571,572と、リード線581,582は同一の抵抗値でなくともよく、経路中に遮断用のスイッチ59やヒューズ等を介する場合は、遮断用スイッチ59等を含めた経路全体の合成抵抗が、各々のユニットにおいて均等であればよく、各ユニットにおいて経路が共通する部分、例えば、遮断用のスイッチ59から制御基板まで等については、一つの配線で配線を共通化してもよい。
In the present embodiment, each
背負式電源1は大容量の電源であり、出力される電流値も大きくなる。本実施の形態では、一例として、各セルユニット52から5A程度の大電流が出力されることを想定している。このような大電流が流れるため、各セルユニット52からの発熱量の増加に伴い、セルユニット52の温度のバラつきも大きくなることが懸念される。また、配線の経路長の差により配線抵抗に違いが生じると、各セルユニットからの出力電流に差が生じ、結果として、セルユニットの発熱量のバラつきが大きくなる。
The back-type power source 1 is a large-capacity power source, and the output current value also increases. In the present embodiment, as an example, it is assumed that a large current of about 5 A is output from each
例えば、比較例として、4つのセルユニット52のプラス側端子、および、マイナス側端子をそれぞれ一枚の金属プレートで並列接続し、金属プレートの上端又は下端部で本体側の2つの接続点と接続した場合には、4つのセルユニット52の配線抵抗を等しくすることができない。このような場合には、接続点に近いセルユニットと、接続点から遠いセルユニットとの間で、一例として200mΩ程度もの配線抵抗の差が生じる。また、上述したように、リチウムイオン電池からなる電池セル51は内部抵抗が小さく、本実施の形態で採用する電池セルは、20mΩ程度の内部抵抗を有している。
For example, as a comparative example, the positive terminal and the negative terminal of four
したがって、これらの大電流・低内部抵抗の系においては、配線抵抗の寄与を無視することができず、かかる配線抵抗の違いにより、比較例の場合には、電池セルユニット52の温度差が10〜20℃程度生じる可能性がある。これに対して、本実施の形態では、金属プレート571、572をそれぞれ2つに分割し、長さの等しい2本のリード線581、及び、長さの等しい2本のリード線582によって、4つのセルユニット52を並列接続している。このため、各セルユニット52の配線抵抗が等しくなる。そのため、各セルユニット52から出力される電流も等しくなり、各セルユニット52の発熱量を均等にすることができる。
Therefore, in these large current / low internal resistance systems, the contribution of the wiring resistance cannot be ignored. Due to the difference in the wiring resistance, the temperature difference of the
また、本実施の形態では、基板60の下面(セルユニット52に対向する面)における、FET61A、61Bの設けられた場所には断熱シート65が設けられている。基板60において、FET61A、61Bは主たる発熱源である。従って、断熱シート65を設けることにより、FET61A、61Bから発生した熱がセルユニット52側に移動するのを防止することができる。これにより、FET61A、61Bに近接するセルユニット52A、詳細には、セルユニット52A内の電池セル51であって、FET61A、61Bに隣接する電池セル51の温度が上昇するのを防ぐことができる。
In the present embodiment, a
本発明による背負式電源は上述した実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変形や改良が可能である。 The backpack type power supply according to the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and improvements can be made within the scope described in the claims.
例えば、上記の実施の形態において、金属プレート571、572がそれぞれ2枚ずつ設けられていたが金属プレート571、572の数は2枚に限定されない。例えば、金属プレート571、572を、各セルユニットと同数、本実施の形態の例では、それぞれ4枚ずつ用意し、各金属プレート571、572を対応する1つのセルユニット52に接続し、各金属プレート571、572から4本のリード線581,582で接続してもよい。この場合にも、4本のリード線581の長さ(抵抗値)は等しく、4本のリード線582の長さ(抵抗値)は等しい。また、金属プレート571,572を上記比較例と同様にそれぞれ1枚でセルユニット間を接続(各セルユニット共通の1枚)し、一方の金属プレートは下端にて1本のリード線と接続し、他方の金属プレートは上端にて1本のリード線と接続する構成としてもよい。この場合、正極側と負極側各々の経路長はセルユニットごとに異なるが、正極側と負極側の経路長の和、すなわち、本体側の接続点から見たトータルの配線抵抗は、各セルユニットを通じて均等となる。
For example, in the above embodiment, two
上記の実施の形態では、基板60がセルユニット52Aの上部に設けられていたが、基板60を設ける位置は、該上部に限定されるものではない。例えば、セルユニット52Bとセルユニット52Cとの間、即ち、4つのセルユニット52の中間部分に設けてもよい。この場合には、基板60の下面だけでなく、FET61A、61Bの上面を覆うように断熱シートを設けてもよい。かかる構成によれば、金属プレート571と、基板60とを接続するリード線581の長さを等しくしながら、短くすることができる。また、スイッチ59も、その上下方向の位置がセルユニット52Bとセルユニット52Cとの間に近接するように配置されていてもよい。このような構成によればリード線582の長さを等しくしながら、より一層短くすることができる。尚、セルユニット52Bとセルユニット52Cとの間に基板60を設ける以外に、別のセルユニット52の間に基板を設けるようにしてもよく、ケース部の前後方向に、セルユニット52の電池タブ(電極)として用いる金属プレート56とケース部との間に設けてもよい。この場合にも、セルユニット52Aの上部に基板60を設ける場合より、リード線581の長さを短くすることができる。
In the above embodiment, the
また、基板60を複数に分割し、セルユニット52の周囲に配置する構成としてもよい。例えば、基板60を2つに分割し、セルユニット52の前側と後側(図2における手前側と奥側)や、左右、上下などにそれぞれ配置してもよい。かかる構成によれば、を利用して、セルユニット52から発せられる熱、および、FET61A、61Bより発せられる熱を分散し、均一化させることができる。尚、基板60の分割数は2つ以上であってもよい。
Further, the
上記の実施の形態ではリード線581、582の長さを等しくして、配線抵抗を均一にすることで各セルユニット52の発熱を均一になるようにした。一方、セルユニット52を構成する電池セル51やセルユニットの数が増加し、電池セルの密集度が増加すると、各々の二次電池の発熱によって、二次電池が密集した部分、すなわち、ケース部の中央部に位置するセル51の温度が左右方向、及び上下方向の端部に位置するセル51の温度より高くなる傾向が著しくなる。また、各セル51から生じた熱は、ケース部12の上部に上昇するため上部に配置されたセルユニット52(たとえば、52A)は、下部のセルユニット52(たとえば52D)よりも高くなる傾向にある。このように、配線抵抗とは異なる理由により、セルユニットに温度の偏りが生じる場合には、セルユニットの温度の偏りを是正するように、配線抵抗が異なるよう、異なる経路長の配線とする構成としてもよい。
In the above embodiment, the lengths of the
例えば、配線長を均等にした構成では、上側のセルユニット52Aの温度が上昇する場合にあっては、上側の金属プレート571A、572Aに接続されるリード線581A、582Aの配線の長さを下側の金属プレート571B、572Bに接続されるリード線581B、582Bの配線の長さより長くしてもよい。これにより、リード線581A、582Aの抵抗が、リード線581B、582Bの抵抗より大きくなり、リード線581A、582Aに流れる電流が減少する。そのため、上側のセルユニット52A、52B、及び、リード線581A、582Aの発熱量が、それぞれ、下側のセルユニット52C、52D、及び、リード線581B、582Bの発熱量より少なくなる。
For example, in the configuration in which the wiring length is uniform, when the temperature of the
同様に、上記の4本のリード線581、及び、4本のリード線582を用いる変形例を利用して、リード線581、リード線582の長さを上側(セルユニット52Aに接続される側)から下側に向かって順に短くしていき、セルユニット52の配線抵抗が上側から下側のセルユニットに向かって順に小さくなるようにしてもよい。また、配線抵抗を変化させるために、リード線581、582の長さを変化させるのではなく、配線材料を変化させてもよく、別途バランス抵抗素子を挿入してもよい。尚、どのセルユニット52の温度が上昇しやすいかは、セルユニット52の数や、ケース部12の構造によって変化しうる。従って、リード線581、582の抵抗値は上から順に変化する関係に限定されず、上述した中央部のセルユニットの温度が上昇する場合であれば、中央部に位置するセルユニットの経路抵抗値を大きくする等、発熱が多いセルユニット52に対応するリード線581、582の抵抗値を相対的に大きくする構成であればよい。
Similarly, using the above-described four
また、特定の電池セル51、または、基板60(FET61A、61B等)から発生した熱を他の電池セルやセルユニット52全体に拡散するように、電池セル51やセルユニット51の全体、または、その一部分や基板60を放熱材、例えば、熱伝導シートなどの熱拡散部材で覆ってもよい。これにより、温度の上昇しやすい位置に設けられた電池セル51の温度上昇を緩和させることが可能になり、また、基板60等から発生した熱をセルユニット52全体に拡散させることで、セルユニット52全体の温度を均一化することができる。熱拡散部材は、電池セル51やセルユニット51等の電池組の周囲を取り囲むように、電池セル51の側面の少なくとも一部分を覆う構成とすることが好ましい。
Further, the
また、ケース部12の全体、または、少なくとも、セルユニット52や基板60と近接する部位を熱伝導性の高い材料、例えば金属などで構成し、セルユニット52や基板60の熱をケース部12に伝導させるようにしてもよい。この際、セルユニット52や基板60とケース部12とを直接接触させてもよいし、上述した熱拡散部材を介して接触させてもよい。あるいは、ケース部12の内部に熱伝導性の高い金属製などのシャーシを設け、かかるシャーシにセルユニット52の熱を伝導させるようにしてもよい。この際にも、直接セルユニット52とシャーシとを直接接触させてもよいし、上述した熱拡散部材を介して接触させてもよい。また、これらのケース部12やシャーシ等との接触は、熱の伝達の実質的な妨げとならない程度の厚さの絶縁性の部材(絶縁シートや樹脂等)を介して接触する構造であってもよい。
Further, the
また、図5に示すようにセルユニット52の配列方向を90度回転させて、各セルユニット52が上下方向に延び、左右方向に配列するようにしてもよい。この場合には、基板60は、一例として、左端のセルユニット52の左側に設けられる。かかる構成によれば、セルユニット52間に形成された空間70が空気の流路となる。そのためセルユニット52によって熱せられた空気が空間70を通って上部に移動しやすくなり、セルユニット52から発生した熱を効率よく放熱し、特定のセルユニット52が過剰に熱せられることを抑制することができる。なお、該構成における基板60の位置は、上記実施形態と同様に、セルユニット52の左側のみならず、上端,下端等任意の場所に配置できる。また、上述した熱拡散部材を設ける場合は、空気の流路を妨げない配置にすることが好適である。
Further, as shown in FIG. 5, the
1 背負式電源
12 ケース部
13 背負部
52 セルユニット
571、572 金属プレート
581、582 リード線
60 基板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Back
Claims (13)
前記電池組を制御する基板と、
前記電池組と前記基板との間に設けられた熱均一化手段と、
前記電池組、前記基板、及び、前記熱均一化手段を収容するケース部と、
前記ケース部に取り付けられた背負部を有することを特徴とする背負式電源。 A battery set including a plurality of secondary battery cells;
A substrate for controlling the battery set;
Thermal uniformizing means provided between the battery set and the substrate;
A case portion for housing the battery set, the substrate, and the heat equalizing means;
A backpack-type power source comprising a backpack attached to the case.
前記熱均一化手段は、各セルユニットを電気的に並列接続する並列接続部を有し、
前記並列接続部は、各々の前記セルユニットと前記基板とを接続する電流経路全体の抵抗値が、前記少なくとも2つのセルユニットにおいて等しいことを特徴とする請求項1に記載の背負式電源。 The battery set has a plurality of cell units composed of a plurality of secondary battery cells,
The heat equalizing means has a parallel connection part for electrically connecting each cell unit in parallel,
2. The back-type power supply according to claim 1, wherein the parallel connection portion has a resistance value of an entire current path connecting each of the cell units and the substrate equal in the at least two cell units.
少なくとも2つのセルユニットを並列接続する複数の導電性板と、
前記複数の導電性板と前記基板とを接続する複数のリード線とを有し、
前記複数の導電性板の抵抗値が等しく、かつ、前記複数のリード線の抵抗値が等しいことを特徴とする請求項2に記載の背負式電源。 The parallel connection part is:
A plurality of conductive plates connecting at least two cell units in parallel;
A plurality of lead wires connecting the plurality of conductive plates and the substrate;
3. The back-type power source according to claim 2, wherein the resistance values of the plurality of conductive plates are equal and the resistance values of the plurality of lead wires are equal.
前記スイッチング素子と、前記電池組との間には、前記熱均一化手段として断熱部材が設けられていることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の背負式電源。 The substrate further includes a switching element that switches between supply and disconnection of power from a plurality of cell units,
The backpack type power supply according to any one of claims 1 to 5, wherein a heat insulating member is provided as the heat uniformizing means between the switching element and the battery set.
前記基板は、前記第1のセルユニットと、前記第2のセルユニットとの間に設けられることを特徴とする請求項2乃至6のいずれか1項に記載の背負式電源。 The plurality of cell units includes at least a first cell unit and a second cell unit,
The backpack type power supply according to any one of claims 2 to 6, wherein the substrate is provided between the first cell unit and the second cell unit.
前記少なくとも2つの基板の各々が前記セルユニットの側面に設けられることを特徴とする請求項2乃至6のいずれか1項に記載の背負式電源。 The substrate is composed of at least two substrates,
The back-type power supply according to any one of claims 2 to 6, wherein each of the at least two substrates is provided on a side surface of the cell unit.
前記熱均一化手段は、各セルユニットを電気的に並列接続する並列接続部を有し、
前記複数のセルユニットは、前記ケース部の上部に収容された第1のセルユニットと、前記第1のセルユニットよりも下部の前記ケース部に収容された第2のセルユニットとにより構成され、
前記並列接続部は、前記第1のセルユニットと前記基板とを接続する電流経路全体の抵抗値が、前記第2のセルユニットに接続されるリード線の抵抗値よりも大きいことを特徴とする請求項1に記載の背負式電源。 The battery set has a plurality of cell units composed of a plurality of secondary battery cells,
The heat equalizing means has a parallel connection part for electrically connecting each cell unit in parallel,
The plurality of cell units are configured by a first cell unit accommodated in an upper part of the case part and a second cell unit accommodated in the case part lower than the first cell unit,
The parallel connection portion is characterized in that a resistance value of an entire current path connecting the first cell unit and the substrate is larger than a resistance value of a lead wire connected to the second cell unit. The backpack type power supply according to claim 1.
前記熱均一化手段は、各セルユニットを電気的に並列接続する並列接続部を有し、
前記複数のセルユニットは、前記ケース部内部の端部に載置された第1のセルユニットと、前記ケース部内部の他端に載置された第2のセルユニットと、前記第1のセルユニットと第2のセルユニットの間に載置された第3のセルユニットにより構成され、
前記並列接続部は、前記第3のセルユニットと前記基板とを接続する電流経路全体の抵抗値が、前記第1及び第2のセルユニットと前記基板とを接続する電流経路全体の抵抗値よりも大きいことを特徴とする請求項1に記載の背負式電源。 The battery set includes at least three cell units including a plurality of secondary battery cells,
The heat equalizing means has a parallel connection part for electrically connecting each cell unit in parallel,
The plurality of cell units include a first cell unit placed at an end portion inside the case portion, a second cell unit placed at the other end inside the case portion, and the first cell. A third cell unit placed between the unit and the second cell unit;
In the parallel connection portion, the resistance value of the entire current path connecting the third cell unit and the substrate is greater than the resistance value of the entire current path connecting the first and second cell units and the substrate. The back-type power supply according to claim 1, wherein
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