JP3569152B2 - バッテリーパック - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ケース内部に蓄電池を収容し、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】
上記バッテリーパックは、電動工具等に装着することで、ケースに露出させた充放電端子と電動工具内のバッテリーホルダとが電気的接続され、電源として使用可能となる。又、充電量が減少すると、充電器に装着することで、充放電端子が充電器側の充電端子と電気的接続され、充電が可能となる。
ところで、蓄電池への充電の際には、蓄電池自身が発熱するのに加え、充電器側のトランス等の発熱部品からの影響もあって電池温度が上昇する。特にニッケル−水素電池のような蓄電池では温度上昇が大きく、このため蓄電池の劣化が進行して寿命の短縮化に繋がってしまう。そこで、例えば実開平６−５４２０９号公報には、充電器に、端子部分へ送風する送風機を設けると共に、バッテリーパックに、ケースに開口して蓄電池間を通る通気路を形成し、充電器への装着状態で送風機からの風を蓄電池間に通気させ、蓄電池の温度上昇の抑制を図る考案が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記考案においては、蓄電池の温度上昇を抑えて劣化の防止が可能となるが、通気路の形成に伴ってケースに設けられる開口から水や異物等が侵入しやすく、このため蓄電池に錆が生じて電解液が漏出したり、導電性の異物であればショートを起こしたりする虞れがある。そこで、実公平５−３７６３４号公報には、ケースに設けた開口部に、充電器への装着に連動して開き、充電器からの取り外しに連動して閉じる連動扉を設けて、非充電時での異物等の侵入防止を図る考案も開示されているが、ここでは、バッテリーパック側への連動扉の付加に加えて、充電器側にも連動扉を開閉させるガイドボスを設ける必要があるため、コストアップに繋がる上、充電可能なバッテリーパックの種類が限定されて充電器の汎用性が消失してしまう。又、バッテリーパックの装着時にガイドボスが折れる虞れもあって、耐久性や信頼性に問題が残る。
【０００４】
そこで、請求項１に記載の発明は、内部の蓄電池の温度上昇と異物等の侵入との防止を、バッテリーパック単独の構成で簡単に実現可能な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、蓄電池を、ケース内で前記ケースより一回り小さい内ケースに収容するバッテリーパックであって、放熱体を前記蓄電池と接触状態で前記内ケースの一部に組み込むと共に、前記放熱体の放熱面を含んで前記ケース外部に開口する通気路を前記ケースと前記内ケースとの間に形成し、更に前記ケースと前記内ケースとの間に、前記通気路を前記ケースと前記内ケースとの間でシールする弾性体を介在させ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、蓄電池の数が多い場合にも温度上昇による劣化を効果的に防止するために、蓄電池を複数のブロックに分離し、前記ブロック間を通過する第二通気路を通気路と連通させて設けたものである。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２の目的に加えて、蓄電池のより効果的な放熱作用を得るために、放熱体における通気路及び／又は第二通気路側の表面に、通気方向に沿って複数のリブを立設させたものである。
【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。
《形態１》
図１は、バッテリーパック１の斜視図、図２はその分解説明図で、バッテリーパック１は、リード板５，５・・によって直列接続された蓄電池としての８つのニッケル−水素電池（以下「セル」という）４，４・・を起立状態で収容する立方体形状の内ケース２を、更に立方体形状のケース３に収容する二重構造となっている。まず内ケース２は、各セル４が載置される底板６と、各セル４の上方に被着されるカバー７とを、一側面側の延設部８，８同士で連結し、延設部８側を除いてセル４を側面の露出状態で収容すると共に、底板６とカバー７との間に、コ字状に折曲される帯状の放熱体９を、図３，４のようにセル４の露出部分を完全に覆い且つ没入状態で組み込んでなり、後述する充放電端子１２，１２との溶接部分を残してセル４を略完全に密封可能としている。又、放熱体９はアルミニウム製で、セル４と接触する内面は、熱伝導性の高い絶縁材料が被覆され、コ字状端部の両外面には、端部の長手方向に沿って複数のリブ１０，１０・・が互いに平行に立設されている。
【０００７】
又、カバー７の上面には、ガイド板１１，１１・・が互いに平行に立設され、各ガイド板１１の間には、セル４の終始端の電極に接触する充放電用端子１２，１２の他、セル４に添着される温度センサ１３と接続される温度検出用端子や、延設部８に設けられるコントローラ１４に接続される通信用端子等の端子群１５，１５・・が夫々設けられている。
更に、カバー７の上面で充放電用端子１２，１２の間には、ガイド板１１，１１・・に近接して立設され、そのままカバー７の上面を覆いながら延設部８と反対の側面７ａまで連設される上面部１６と、その上面部１６の両側にあって、上面部１６におけるガイド板１１側への近接部分から側面７ａにかけて立設される一対の仕切板１７，１７とが夫々配置され、この上面部１６と仕切板１７，１７とで形成される溝状部１８が、側面７ａに上下方向で形成された凹溝１９と連続している。
【０００８】
そして、ケース３は、内ケース２を略完全に収容する箱状のケース本体２０と、ケース本体２０の上方の開口に溶着される蓋体２１とからなり、蓋体２１の上面には、内ケース２上部のガイド板１１，１１・・全体が嵌入し、ガイド板１１，１１間の各端子に合わせて複数のスリット２３，２３・・を形成した連結部２２が突設されている。この連結部２２は、図５にも示すように、スリット２３，２３・・の両外側を張り出し部２４，２４に突設して、スリット２３方向で略Ｔ字状を呈しており、電動工具のハウジング等に形成され、連結部２２がスリット２３方向で嵌合可能な抱持部にスライドさせることで、電動工具への装着と各端子の電気的接続とが可能となっている。尚、ケース３のケース本体２０において張り出し部２４，２４の下方位置には、上端に平面三角形状のストッパ２６を夫々突設したロックボタン２５，２５が、図示しない板バネで外方への付勢状態で設けられており、連結部２２を電動工具の抱持部にスライド嵌入させると、ストッパ２６がハウジング側のストッパを乗り越えてこれに係止し、連結部２２の抜け止めがなされるようになっている。又、連結部２２におけるスリット２３の終端側は、内ケース２の仕切板１７，１７の上縁に沿って傾斜し、上面部１６の上方を閉塞しているが、ここには開口２７が穿設されている。
【０００９】
更に、図５に示すように、内ケース２における底板６及びカバー７には、コーナー部及び外周縁に沿って断面Ｌ字状の切除部２８，２９が夫々形成され、各切除部２８，２９に沿ってケース３との間に、ゴムやスポンジ等からなる断面四角形の弾性体３０，３０が介在されている。又、ケース本体２０における放熱体９の両終端に当たる位置には、開口３１，３１が夫々形成されており、これにより、ケース３への内ケース２の収容状態で、ケース３の開口２７から、内ケース２の溝状部１８及び凹溝１９と、内ケース２の放熱体９とケース３内面との間を通って開口３１，３１に至る通気路３２が形成されることになる。尚、ここでは弾性体３０，３０は、仕切板１７，１７と共に、通気路３２を内ケース２における端子やセルの露出部分からシールする機能も有している。
【００１０】
以上の如く構成されたバッテリーパック１は、バッテリーパック１を図示しない充電器に装着して（この充電器への装着構造も電動工具側と同様のスライド装着となる）充電を行う際、セル４が発熱しても、セル４に接触する放熱体９が内ケース２とケース３との間の通気路３２内にあって外気と接触しているため、充電器に設けられる冷却用ファンの風が、図６の矢印で示すように開口２７から通気路３２を通って側面の開口３１，３１から排出される。この空気の流れによって、セル４の熱が放熱体９を介して間接的に放熱され、セル４の温度上昇が抑えられるため、セル４の劣化防止に繋がる。同様に、電動工具へ装着した電源としての使用時にも、負荷によりセル４が発熱するが、この場合も、電動工具に設けられるモータの冷却用ファンの風が前述のように通気路３２を通過するため、セル４の放電時においても温度上昇の抑制が期待できる。特にここでは、放熱体９にリブ１０，１０・・を立設しているから、通気路３２内の空気との接触面積を多く確保でき、より効果的な放熱作用が得られる。
【００１１】
そして、バッテリーパック１を内ケース２とケース３との二重構造にして、通気路３２を上下の弾性体３０，３０でシールされる状態で形成したことで、雨水や異物が侵入することがあっても通気路３２内までにとどまり、内ケース２の防水及び防塵は確保できるため、セル４の錆やそれに伴う電解液の漏れ、ショート等の虞れを解消できる。よって、上記形態では、バッテリーパック１内のセル４の温度上昇と、実際にセル４が収容される内ケース２への異物侵入とを、バッテリーパック１単独の構造で簡単に実現可能となるのである。
更に、ここでは、二重構造の内ケース２とケース３との間に弾性体３０を介在させているから、セル４を収容する内ケース２ががたつきなく支持されると共に、外部からの衝撃や振動が効果的に緩和される。よって、振動を受けやすい電動工具の電源として使用しても、セル４のリード板５や充放電端子１２，１２のスポット溶接が外れたりすることがなく、耐久性に優れたものとなる。又、通気路３２のシールも兼ねた合理的な構成ともなる。
【００１２】
《形態２》
形態１においても、セルの数が多くなると、放熱体に接触せず他のセルで囲まれる一部のセルの温度上昇が効果的に防止されず、当該一部のセルに劣化を進行させてしまうおそれがある。よって、セルの数が多い場合に有効な本発明の実施の形態を以下に説明する。尚、形態１と同じ符号は同じ機能の部品を示すため、説明は省略する。
図７，８に示すバッテリーパック１においては、内ケース２内に２４個のセル４，４・・が収納されるが、ここでは、１２個ずつの２つのブロック３３，３３に分離し、各ブロック３３ごとにリブ３５，３５・・を立設した放熱体３４を周設して、両ブロック３３，３３の間に、通気路３２に連続する第二通気路３６を形成している。この第二通気路３６は、延設部８及びケース本体２０に穿設される開口３７（コントローラ１４があるため他の開口３１より面積は制限される）によってバッテリーパック１の外部に連通している。又、第二通気路３６の形成に伴い内ケース２の密閉性を維持するために、底板６とカバー７とには、放熱体３４，３４をその形状に沿って支持する仕切壁３８．３８が夫々連設されている。
【００１３】
このように形態２においても、通気路３２によるセル４，４・・の温度上昇の防止、密閉による防塵、弾性体３０による緩衝といった形態１と同様の効果が得られる。特に本形態では、セル４，４・・を２つのブロック３３，３３に分離して夫々放熱体３４を周設する第二通気路３６を設けたことで、充電器や電動工具の冷却用ファンからの風が第二通気路３６も通って開口３７から排出され、更なる放熱作用が奏される。よって、全てのセル４が放熱体３４に接触して均一に冷却されることとなり、温度変化のむらがなくなって、セル４の数が多くても温度上昇による劣化をより効果的に防止可能となる。尚、分離する形態は、本形態のような２つのブロックに限らず、第二通気路の数を増やすことで３以上のブロックに分離しても良いし、第二通気路の形態も十字状や格子状としても差し支えない。
【００１４】
尚、形態１，２において、通気路３２は、内ケース２側に形成した溝状部１８や凹溝１９及び放熱体９，３４といった凹面部と、ケース３側のフラットな内面との間で形成しているが、逆に内ケース２の側面をフラットにしてケース３の内面側に凹面部を連続状に設けることで通気路を形成することもできる。又、放熱体９，３４は、コントローラ１４がなければ延設部８を狭くして内ケース２やブロック３３，３３の略全周を周回させたり、幅をもっと広くしてセル４との接触面積を増やしたりすることもできる。更に、リブ１０，３５を放熱体９，３４における側面７ａ側の外面にも設けたり、内面の絶縁材料を別体にしてセル４に直接巻回したり等の設計変更も可能である。
その他、弾性体も、通気路３２のシール性を考慮する必要がなければ、コーナー部等に部分的に設けても良いし、シート状にして通気路３２以外の内ケース２とケース３との間に配置しても差し支えない。
【００１５】
そして、上記バッテリーパック１は、連結部２２によって充電器や電動工具にスライド装着させる構造となっているが、電動工具等へ筒状の先端部を差し込むことでバッテリーホルダに把持させる構造にあっても本発明の通気路の構成は採用できる。よって、このようなバッテリーパックの装着構造に合わせて、通気路や第二通気路の出入口も、例えば開口２７をケース３の側面に、開口３１、３７をケース３の下面に夫々形成する等の設計変更が考えられる。又、これらの開口は小孔の集合や複数のスリット等に代えることもできる。
【００１６】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、蓄電池を、ケース内で前記ケースより一回り小さい内ケースに収容するバッテリーパックであって、放熱体を蓄電池と接触状態で前記内ケースの一部に組み込むと共に、前記放熱体の放熱面を含んで前記ケース外部に開口する通気路を前記ケースと前記内ケースとの間に形成し、更に前記ケースと前記内ケースとの間に、前記通気路を前記ケースと前記内ケースとの間でシールする弾性体を介在させたことで、バッテリーパック単独での簡単な構造で、蓄電池の発熱による温度上昇を抑制して寿命の低価を効果的に防止できると共に、雨水や異物のケースへの侵入を防止して、蓄電池の錆やそれに伴う電解液の漏れ、ショート等の虞れを解消できる。
また、二重構造の内ケースとケースとの間に、通気路をケースと内ケースとの間でシールする弾性体を介在させることで、内ケースががたつきなく支持されると共に、外部からの衝撃や振動による蓄電池への影響を緩和して耐久性を向上させることができる。加えて、通気路のシールも兼ねた合理的な構成となる。
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、蓄電池を複数のブロックに分離し、ブロック間を通過する第二通気路を通気路と連続して設けたことで、全ての蓄電池が均一に冷却されて温度変化のむらがなくなり、蓄電池の数が多くても温度上昇による劣化をより効果的に防止可能となる。
請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は２の効果に加えて、放熱体における通気路及び／又は第二通気路側の表面に、通気方向に沿って複数のリブを立設させたことで、蓄電池において効果的な放熱作用を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】形態１のバッテリーパックの斜視図である。
【図２】形態１のバッテリーパックの分解説明図である。
【図３】形態１の内ケースを側面７ａ側から見た斜視図である。
【図４】形態１の内ケースをコントローラ１４側から見た斜視図である。
【図５】形態１のバッテリーパックの断面説明図である。
【図６】形態１の通気路の通気状態を示す説明図である。
【図７】形態２のバッテリーパックの分解説明図である。
【図８】形態２のバッテリーパックの断面説明図である。
【符号の説明】
１・・バッテリーパック、２・・内ケース、３・・ケース、４・・セル、６・・底板、７・・カバー、９，３４・・放熱体、１０，３５・・リブ、１２・・充放電端子、１７・・仕切板、１８・・溝状部、１９・・凹溝、２０・・ケース本体、２１・・蓋体、２７，３１，３７・・開口、３０・・弾性体、３２・・通気路、３３・・ブロック、３６・・第二通気路。

Claims (3)

1. 蓄電池を、ケース内で前記ケースより一回り小さい内ケースに収容するバッテリーパックであって、放熱体を前記蓄電池と接触状態で前記内ケースの一部に組み込むと共に、前記放熱体の放熱面を含んで前記ケース外部に開口する通気路を前記ケースと前記内ケースとの間に形成し、更に前記ケースと前記内ケースとの間に、前記通気路を前記ケースと前記内ケースとの間でシールする弾性体を介在させたことを特徴とするバッテリーパック。
2. 蓄電池を複数のブロックに分離し、前記ブロック間を通過する第二通気路を通気路と連通させて設けた請求項１に記載のバッテリーパック。
3. 放熱体における通気路及び／又は第二通気路側の表面に、通気方向に沿って複数のリブを立設させた請求項１又は２に記載のバッテリーパック。

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