JP3805664B2 - 電池パック - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ケース内に複数の電池セルを備える電池パックに関する。この電池パックは、充電器に取付けて電池セル群を充電し、充電済みの電池パックを電動工具等に取付けて電動工具等に電力を供給するのに用いられる。
【０００２】
【従来の技術】
電池パックを充電器に取付けて充電すると電池セル自身が発熱して電池セル温度が上昇する。ニッケル−水素電池は、電池容量が大きいという優れた特徴をもつ一方、充電時の発熱量が大きく、しかも電池セルの温度が所定温度を超えて上昇すると電池セルの寿命が敏感に短くなるという特性を備えている。充電中の電池セル群を効率的に冷やして電池セル群の温度を均一に下げる技術がないと、ニッケル−水素電池の実用化は難しい。
電動工具に用いられる電池パックには大電力を供給する能力が求められ、電池パック内で短絡等が発生すると重大な問題がおこりかねない。そこで、電池パック内の電池セルは、外界の水分から確実に隔離されて劣化の進行を抑制し、外界からの異物の侵入が確実に禁止された状態で電池パック内に収容されていなければならない。
即ち、電池パック内の電池セル群は、充電中に効率的に冷やされて電池セル群の温度が均一に維持され、それでいながら、大気や外界からの水分や異物が電池セルに到達しないように、電池パック内に収容しておかなければならない。
特開平１１−２８８７４４号公報に記載の技術では、もっぱら冷やすことにのみ専念しており、水分や異物から電池セルを護るための方策を講じていない。電動工具等に脱着される電池パックには小型化の要請が強く、その制約の中で、効率的に冷却しながら電池セルを水分や異物から護ることは難しい。
【０００３】
上記の課題に対応して、本出願人は、特開２０００-１８８０９１号公報に記載の技術を開発した。この技術では電池セル群を二重のケースに収容する。内側のケースはアルミ等の熱伝導性の良好な材質で形成されて電池セル群に当接する。外側のケースの内面は内側ケースの外面よりも大きく、ケース間に冷却風通路が形成される。
この構造によると、電池セル群は内側ケースによって外界からの水分や異物から隔離され、内外のケース間に形成される冷却風通路によって電池セル群は効率的に冷却され、しかも、熱伝導性が良好な内側容器が複数の電池セル間に亘って伸びていることから電池セル群の温度が均一に維持される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
特開２０００-１８８０９１号公報に記載されている二重ケース構造は極めて優れており、充電時の発熱量が大きく、しかも温度上昇が電池セルの寿命を敏感に短くするニッケル−水素電池の信頼性と耐久性を大幅に向上することに成功した。しかしながら、性能に優れる反面、製造コストが高く、電池パックが重くなるという問題を残している。
そこで本発明では、ニッケル−水素電池等のように温度管理条件が厳しく、短絡等が発生すると重大な事態が発生しうるために、外界の水分や異物から電池セルを厳重に隔離しておく必要がある電池セルを内蔵する電池パックであって、前記二重ケース方式による電池パックよりも軽くて簡単に製造することができる電池パックを実現することを目的にする。
【０００６】
【課題を解決するための手段と作用と効果】
本発明は、充電器に取付けて充電し、電動工具に取付けて電動工具に電力を供給する電池パックに好適に適用される。この電池パックも、電池セル群がケースに収容されて形成されている。電池セル群は、複数の柱状の電池セルの端面同士が同一面内に位置するように並置されたものであり、並置された電池セルの端面同士が電気的に接続されている。電池セル群を収容するケースには、冷却風導入口と、冷却風排気口と、電池セル群の側面に当接して電池セル群を固定する固定壁が形成されている。電池セル群がケース内に固定されて収容されて電池パックが完成した状態では、電池セル群の側面とケース内面と固定壁とで画定された冷却風通路がケース内に形成されており、その冷却風通路は冷却風導入口と冷却風排気口を連通させている。その冷却風通路は固定壁によって電池セル群の端面から隔離されている。
この場合、冷却風は電池セル群の側面に触れながら電池セル群を効果的に冷却する。その一方において電池セル群の端面は固定壁によって冷却風から隔離され、電池セル群の電気的接続部は外界の水分や異物から保護されている。
【０００７】
充電器に取付けて充電し、電動工具に取付けて電動工具に電力を供給する電池パックの場合、複数の柱状の電池セルの側面同士が密着した状態で並置して電池セル群を構成することが好ましい。この場合、電池セル群の最外周側面に当接して電池セル群を固定する固定壁をケースに形成しておくと、電池セル群がケース内に固定されて収容されて電池パックが完成した状態では、電池セル群の最外周側面とケース内面と固定壁とで画定されて冷却風通路がケース内に形成される。その冷却風通路は冷却風導入口と冷却風排気口を連通させる。この場合、冷却風通路が固定壁によって電池セル群の端面のみならず電池セル間の空間からも隔離される。電池セル間の空間等、冷却風通路から隔離された空間内に温度センサが収容されている。
この場合、冷却風は電池セル群の最外周側面に触れながら電池セル群を効果的に冷却する。その一方において電池セル群の端面は冷却風から隔離され、電池セル群の電気的接続部は外界の水分や異物から保護されている。また、温度センサは冷却風から隔離されており、電池セルの温度を正確に測定することができる。さらに、電池セルの側面同士が密着されているために、温度の高い電池セルから温度の低い電池セルに熱量が移動しやすく、電池セルの温度が均質化される。
【０００８】
冷却風通路が柱状電池セルの長手方向に直交して伸びていることが好ましい。この場合、電池パック内に収容する電池セルの数の変化に応じて簡単に設計変更することができ、電池セル毎の温度を均質に維持し易い。冷却風通路が柱状電池セルの長手方向に平行に伸びていると、分岐している分岐冷却風通路の風量分布を適値に調整するのが困難であり、設計が難しくなる。
【０００９】
冷却風通路が複数の柱状電池セルの側面に亘って伸びている場合、冷却風導入口に近い側の電池セルの側面が断熱シートで被覆されていることが好ましい。
この場合、冷却風導入口に近くて低温の冷却風によって冷却される電池セルが冷えやすいところ、それが断熱シートで被覆されているため、冷えすぎることがない。ここでいう断熱シートとは、冷却風が電池セル側面から熱を奪う作用を低減する効果を有するものをいい、例えば樹脂製シートや樹脂製カバーなどを用いることもできる。
【００１０】
冷却風通路が複数の柱状電池セルの側面に亘って伸びている場合、冷却風排気口に近い側の電池セルの近傍に、ケース内面に沿って流れる冷却風を電池セルの側面に向ける風向変更体が形成されていることが好ましい。
この場合、冷却風排気口の近くでは冷却風がすでに加熱されて電池セルを冷却しずらくなっているのに対し、その冷えにくい電池セルの近傍に、ケース内面に沿って流れる冷却風を電池セルの側面に向ける風向変更体が形成されているために、ケース内面に沿って流れてきたためにまだ加熱されていない冷却風が電池セルに当てられ、風下側にあって冷えにくい電池セルが効果的に冷却される。この結果、冷却風導入口に近い電池セルと冷却風排気口に近い電池セルの温度の均質化が促進される。
【００１１】
冷却風通路が複数の柱状電池セルの側面に亘って伸びている場合、冷却風通路に面する電池セルの側面の面積が、冷却風導入口に近い電池セルでは小さく、冷却風排気口に近い電池セルでは大きいことが好ましい。
この場合、冷却風排気口の近くでは冷却風がすでに加熱されて電池セルを冷却しずらくなっているのに対し、その冷えにくい電池セルでは冷却風通路に大面積が曝されるので、風下側にあるために冷えにくい電池セルが効果的に冷却され、冷却風導入口に近い電池セルと冷却風排気口に近い電池セルの温度の均質化が促進される。
【００１２】
電池パックのケース内に収容されることを予定した電池セルは紙で覆われている。そこで、この電池セルの側面を防水シートで被覆しておいて電池パックケースに収容することが好ましい。
この場合、水分や異物の侵入を厳格に排除する必要のある電池セルの端面は冷却風通路から隔離されているために、電池セルを二重のケースに収容しないでも必要な信頼性を確保することができる。冷却風に曝される電池セルの側面を防水シートで被覆しておけば必要な耐久性を確保することができる。
【００１３】
隣接する電池セルの極性が逆向きの位置関係で複数の電池セルが並置され、極性が逆向きの電池セルの端面同士が電気的に接続された電池セル群を用いると、複数の電池セルが直列に接続され、電池パックの出力電圧が高くなる。この場合には電池セル群の両サイドにある端面の中央面に対して冷却風通路を対称にすることが好ましい。
冷却風通路を対称に配置することによって、電池セル群の温度分布が均質化され、特定の電池セルが突出して昇温する現象の発生を抑制することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
下記に説明する実施例の主要な特徴を最初に列記する。
（形態１) 電池パックケース内に柱状の電池セルが収容されている。電池パックケースは上下に分割されており、下側ケースには電池セルの下側側面に当接する固定壁が形成され、上側ケースには電池セルの上側側面に当接する固定壁が形成されている。その固定壁は、電池セルの一方側端面に近接する側面に当接する壁と、電池セルの他方側端面に近接する側面に当接する壁から構成されている。冷却風導入口と冷却風排出口は、一対の固定壁の間に形成されている。
完成した電池パックには、一対の固定壁の間に位置する電池セルの側面と、ケース内面と、一対の固定壁とによって画定された冷却風通路が形成されている。それぞれの固定壁の外側空間は、ケース内面と、固定壁と、電池セル自体で画定された密封空間となっており、そこに電池セルの端面が収容されている。電池セルの端面は、外界からも冷却風通路からも隔離されており、水分や異物から保護されている。
（形態２） 形態１において、円柱状の電池セルが水平方向に伸びた姿勢で水平方向に複数本が並んだ状態で収容されている。電池セルは、端面同士が密着するのではなく、側面同士が密着した位置関係で並置されている。電池セルの端面同士はほぼ同一面内に配置されている。
下側ケースの固定壁の上面と、上側ケースの固定壁の下面には、各電池セルの円弧状の側面に密着する半円状の窪みが形成されている。その半円状の窪みが固定壁の長手方向に繰返されており、電池セル群は側面同士が密着した位置関係に固定され、電池セル群の側面はケース内面から離反されている。
（形態３） 形態２において、電池セル群が上下２段で構成されている。上下２段の電池セル間に形成される空間は、電池セル自体によって外界から遮断されており、固定壁外側の密封空間に連通している。両サイドに存在する固定壁外側空間は上下の電池セル間空間によって連通している。
（形態４） 形態３において、上ケースの上面に冷却風導入口と冷却風排気口が形成されている。上ケースの内面に沿って冷却風導入口から冷却風排気口に達する第１冷却風通路が形成されている。上ケースの冷却風導入口から冷却風排気口とは反対に伸びる内面と、ケースの側壁の内面と、下ケースの内面に沿って、第２冷却風通路が形成されている。
(形態５) 第１冷却風通路の通気抵抗は第２の冷却風通路の通気抵抗よりも高く、第１冷却風通路の風量は第２冷却風通路の風量よりも少ない。
(形態６) 第２冷却風通路を画定する下ケースの一対の固定壁間の間隔は、冷却風通路の上流側で狭く、下流側で広い。
(形態７) 第２冷却風通路を画定する下ケースの内面には、冷却風の上流側から下流側に向けて電池セルの側面に向かって接近する傾斜部が形成されている。
【００１５】
【実施例】
図１は電池パック９９の分解斜視図を示す。電池パック９９は、外蓋１０と、フック３０と、基盤４０と、上ケース５０と、電池セル群７０と、下ケース８０等から構成され、４本のネジ１１で結合されている。
【００１６】
電池セル群７０は合計１０本の電池セル７２−１から７２−１０で構成されている。各電池セル７２は円柱形状であり、長手方向が水平に伸び、電池セルの端面７２ａ、７２ｂ同士が同一平面内に納まる位置関係におかれている。電池セル７２は水平方向に５本並置され、上下２段に並置されている。上下方向と水平方向で隣接する電池セル７２の側面同士は密着している。
各電池セル７２の側面は、表側が防水加工された紙で被覆されている。裏側は吸湿性を有し、電池セルから電解液が漏れてもその紙で吸い取られ、電解液が外部に滲みでないようにしている。電池セル７２の端面７２ａ、７２ｂには、電極を構成する金属板が露出している。
【００１７】
電池セル７２は、隣接する電池セルの間で極性が逆向きになるように配置されている。電池セル７２−１が左側でプラスであれば、隣接する電池セル７２−２は左側でマイナスである。隣接する電池セル７２の端面７２ａ、７２ｂ同士は、リードプレート７３で電気的に接続されている。リードプレート７３群によって、１０本の電池セル７２は直列に接続されている。リードプレート７３は電池セル７２の端面７２ａ、７２ｂに溶接されており、電気的接続を確保するとともに、電池セル７２同士を物理的にも接続している。電池セル群７０は、水平方向に５本の電池セル７２の側面同士を密着させた状態で並置したものが上下２段に積層されている。電池セル７２の側面同士は上下方向にも密着している。
電池セル７２の端面７２ａのリードプレート７３の外側には絶縁シート７４が被せられ、端面７２ｂのリードプレート７３の外側には絶縁シート７１が被せられる。
【００１８】
上記の電池セル群７０は、下ケース８０に収容される。下ケース８０は、底板９０と側板８２が樹脂で一体成形された箱状であり、上面が開放されている。下ケース８０はネジ孔８１を有し、ネジ１１がねじ込まれることで、外蓋１０に固定される。
底板９０の内面には、電池セルの長手方向に直交して伸びる一対の固定壁８６、８７が形成されている。固定壁８６、８７の上面には、電池セル７２の側面に密着する半円形の凹形状８６ａ、８７ａが形成されている。凹形状８６ａ、８７ａは、固定壁８６、８７に沿って連続的に５個形成されている。電池セル群７０が下ケース８０に収容されると、電池セル群７０の下側の５本の電池セル７２の側面の下側半分が固定壁８６、８７の上面の凹形状８６ａ、８７ａに嵌りこみ、電池セル群７０は下ケース８０内で固定される。この状態で、水平方向に隣接する電池セル７２の側面同士は強く密着しあう。
【００１９】
固定壁８６、８７は、電池セル群７０の下側の５本の電池セル７２の側面を底板９０の内面から持ち上げる。このために、下側の電池セル７２の側面と底板９０の内面との間に間隔ができる。一対の固定壁８６、８７間にできる電池セル７２の側面と底板９０の内面との間の間隔は、後で説明する第２冷却風通路９２となる。第２冷却風通路９２は、一対の固定壁８６、８７と、電池セル７２の側面と、下ケース８０の内面に囲まれて形成される。
【００２０】
固定壁８６、８７の上面に半円形の凹形状８６ａ、８７ａが形成されているために、固定壁８６、８７の上面は電池セル群７０の側面に隙間なく密着する。このために、一対の固定壁８６、８７間の空間９２と、固定壁８６、８７の外側の空間（固定壁８６と下ケースの側壁８２ｃ間の空間と、固定壁８７と下ケースの側壁８２ａ間の空間）は気密に分離される。固定壁８６は、電池セル群７０の図示左側端面７２ａに近接する側面に当接し、電池セル群７０の図示左側端面７２ａを、一対の固定壁８６、８７間に形成される冷却風通路９２から隔離する。同様に、固定壁８７は、電池セル群７０の図示右側端面に近接する側面に当接し、電池セル群７０の図示右側端面７２ｂを、一対の固定壁８６、８７間に形成される冷却風通路９２から隔離する。
【００２１】
電池セル７２間を電気的に接続するリードプレート７３や、電気的に絶縁されていない電池セル７２の端面７２ａ、７２ｂは、固定壁８６と８７の外側の空間に収容される。電池セル群７０の両サイドの端面７２ａ、７２ｂは、一対の固定壁８６、８７間に形成される冷却風通路９２から隔離されており、冷却風と一緒にケース内に入り込む可能性がある水分や異物が電池セル群７０の端面７２ａ、７２ｂに到達しないようにしている。
【００２２】
後記するように、冷却風は、一対の固定壁８６、８７間に形成される第２冷却風通路９２を図１の右から左に進む。図１では右側が上流である。一対の固定壁８６，８７間の距離は、上流側で狭く下流側で広くなっている。図１４は上流側での断面を示し、一対の固定壁８６，８７間の間隔はＬ１で狭い。図１３はそれよりも下流での断面を示し、第２冷却風通路９２に巾はＬ２に広がっている。図１２はさらに下流での断面を示し、第２冷却風通路９２の巾はＬ３に広がっている。即ち、複数の柱状電池セル７２の側面に亘って伸びている冷却風通路９２に面する電池セル７２の側面の面積は、上流側電池セルでは小さく、下流側電池セルでは大きくされている。冷却風が下流に近づくほど冷却風が加熱されて電池セルを冷却しずらくなっているのに応じて、冷えにくい電池セルでは冷却風通路９２に大面積が曝されるようにしているので、全部の電池セル７２が均一に冷却され、上流側電池セル７２と下流側電池セル７２の温度の均質化が促進される。
【００２３】
図１に示すように、下ケース８０の底板９０の内面には、冷却風の下流に向けて電池セル７２の側面に接近するスロープ８５，８３，８４が形成されている。このスロープ８５，８３，８４は、第２冷却風通路９２の全体から見ると下流部分に配置され、しかも、最下流では１本の電池セルに対して２個のスロープ８３，８４が形成されている。
スロープ８５は、図８に示すように、下ケース８０の内面に沿って流れる冷却風を電池セル７２−６の側面にあてるように風向を変更する。スロープ８３，８４は、図９に示すように、下ケース８０の内面に沿って流れる冷却風を電池セル７２−８と７２−１０の側面にあてるように風向を変更する。
複数の柱状電池セル７２の側面に亘って伸びている冷却風通路９２の下流側の電池セル７２の近傍に、ケース内面９０に沿って流れる冷却風を電池セル７２の側面に向ける風向変更体８３，８４，８５が形成されていると、冷却風がすでに加熱されて冷却しずらくなっている下流側で、ケース内面９０に沿って流れてきたまだ加熱されていない冷却風が電池セル７２の側面に当たるように風向が変えられるために、冷えにくい下流側電池セル７２の冷却が促進され、上流側電池セル７２と下流側電池セル７２の温度の均質化が促進される。
なお、図１に示す壁８８，８９は電池セルの端面近傍の側面を補助的にささえる補助壁であり、下ケースの側壁８２に隠されて見えない反端側にも存在している。
【００２４】
図１に示すように、上ケース５０は、両サイドに、電池セル群７０の上側の５本の電池セル７２の側面の上側半分に密着するそれぞれが半円形内面を持つ蒲鉾形状の上面５１を持つ。外蓋１０が下ケース８０に固定されて上ケース５０が下ケース８０に密着すると、電池セル群７０の上側の５本の電池セルの側面の上側半分が蒲鉾形状の上面５１の内側の半円形面に当接する。この状態で水平方向に隣接する電池セルの側面同士並びに上下方向に隣接する電池セルの側面同士は強く密着しあう。
上ケース５０の中央には、ダクト状に膨出している壁５６、６０が形成されている。また、上ケースのほぼ中央部には冷却風導入口５２が形成され、左側端部に冷却風排気口５５が形成されている。ダクト状の壁５６は、冷却風導入口５２と冷却風排気口５５を直接に接続し、その裏側に第１冷却風通路９１を形成する。ダクト状の壁６０の裏側には第２冷却風通路９２が形成され、冷却風導入口５２から導入された冷却風を図示右側に導く。冷却風導入口５２には、冷却風を第１冷却風通路９１と第２冷却風通路９２に分岐させる分岐板６１が設けられている。
【００２５】
図８に示すように、第１冷却風通路９１は、専ら電池セル７２−５、７２−７、７２−９を冷却する。３本しか冷却しないために最下流の電池セル７２−９に至るまで効果的に冷却する。このために、第１冷却風通路９１に流れる風量は第２冷却風通路９２に流れる流量よりも少ない。第１冷却風通路９１の通気抵抗は、第２冷却風通路９２の通気抵抗よりも高く設定されている。
図８に示すように、ダクト状の壁６０の裏側に形成された第２冷却風通路９２は、電池セル群７０の図示右側面に接した後に、下ケース８０の一対の固定壁８６，８７間に導かれる。第２冷却風通路９２を流れる冷却風は、順に、電池セル７２−３、７２−１、７２−２、７２−４、７２−６、７２−８、７２−１０を冷却する。冷却風は下流に進むほど加熱され、電池セルを冷却する能力が低下する。したがって最も下流にある電池セル７２−１０が加熱されやすい。実際には、冷却風は電池セル７２−１０に沿って曲がり、電池セル７２−１０の大きな面積を冷やすので、電池セル７２−８が最も温度上昇しやすい。前記したように、電池セル７２−８の近傍には、ケース内面に沿って進む比較的低温の冷却風を電池セル７２−８の側面に向けるスロープ８３，８４を設けたり、固定壁８６、８７間の間隔を広げて電池セル７２−８の側面の広範囲が冷却風に曝されるようにして冷却効果を高めているが、それでも冷却されにくい。そのために、第２冷却風通路９２に大風量を流すようにして電池セル７２−８の温度上昇を防いでいる。
【００２６】
その結果、第２冷却風通路９２の上流側に位置している電池セル７２−３、７２−１、７２−２は冷えすぎるという傾向にある。特に、電池セル７２−１はコーナ部にあるために、上側側面と横側側面の双方が第２冷却風通路９２に臨んでおり、冷えやすい。また電池セル７２−２は横側側面と下側側面の双方が第２冷却風通路９２に臨んでおり、冷えやすい。そこでこの実施例では、冷えすぎやすい電池セル７２−３、７２−１，７２−２については第２冷却風通路９２に面する面を断熱剤７５で覆って冷えすぎを防いでいる。
【００２７】
１つの冷却風通路９２が複数の電池セルに亘って伸びて順々に冷却する構造では、上流側の電池セルを断熱材７５で覆って冷えにくくし、下流側の電池セルでは風向変更体８３，８４を活用したり、冷却風通路に面する面積を増大させたりして冷えやすくすることによって、複数の電池セル７２の温度を均一に維持することができる。
【００２８】
図１に示されているように、上ケース５０の上面には一対のボス５３が形成され、ここに、基盤４０がネジ４３によって固定される。基盤４０の上面には、プラス端子４１、接地端子４５、サーモスタット端子４２が固定されている。プラス端子４１は、図示省略したリードプレートによって、直列に接続されている電池セル群７０の最終プラス電極７３ａに接続される。このリードフレームは上ケース５０に形成されている開口５７を通過する。接地端子４５は、図示省略したリードプレートによって、直列に接続されている電池セル７０群の最終マイナス電極７３ｂに接続される。このリードフレームは上ケース５０に形成されている開口５９を通過する。サーモスタット端子４２は、図示省略したリードプレートによって、電池セル群７０のセル間空間に収容されている図示されないサーモスタットに接続される。このリードフレームは上ケース５０に形成されている開口５８を通過する。電池セル群７０の温度が所定温度以下であれば、サーモスタット端子４１には電池セル群７０のプラス電圧がかかり、所定温度以上となるとサーモスタットがオフして電圧がフローティングする。サーモスタット端子４１の電圧変化を監視することによって、電池セル群７０の温度が所定温度以下であるのか、所定温度以上に昇温したのかがわかる。
【００２９】
この電池パック９９は、図示しない充電器又は電動工具に対して、電池パック９９を矢印Ａ方向に移動させることによって、充電器又は電動工具に接続される。電池パック９９は、充電器と電動工具の双方に接続することができる。但し、同時には接続することができず、いずれか一方に接続される。充電器と電動工具には、図１の矢印Ｂ方向に伸びる３つの端子が設けられており、電池パック９９を矢印Ａ方向に移動させて取付けると、プラス端子４１には充電器又は電動工具のプラス端子が接続され、接地端子４５には充電器又は電動工具の接地端子が接続され、サーモスタット端子４２にはサーモスタット信号検出端子が接続される。充電器に電池パック９９が取付けられると、サーモスタット端子４２で電池パック９９の異常昇温を監視しながら、プラス端子４１と接地端子４５間に充電電流を流して電池セル群７０を充電する。電動工具に電池パック９９が取付けられると、プラス端子４１と接地端子４５を使って電動工具に駆動電力を供給する。
【００３０】
基盤４０には信号端子４４も固定されている。信号端子４４には、一定電圧を受け入れる端子、接地端子、電池セル群７０の温度に応じて電圧を変える端子、電池パック毎に固有のＩＤ信号を出力する端子が用意されており、充電器に電池パック９９が取付けられると、充電器側の信号端子に接続されて、充電器と電池パック９９間で信号を送受することが可能となる。
【００３１】
電池セル群７０の温度に応じて電圧を変える端子にはサーミスタが接続されており、そのサーミスタは電池セル間空間に収容されている。電池パック毎に固有のＩＤ信号を出力する端子にはＥＰＲＯＭが記憶されており、そのＥＰＲＯＭは基盤４０の裏面に固定されている。ＥＰＲＯＭには、電池パック９９の仕様、特性、過去の充放電履歴等の様々な情報が記憶されており、この信号を充電器が読み取ることによって、充電器に取付けられた電池パック９９に適した態様で充電することができる。
【００３２】
前記したように、図示しないサーミスタとサーモスタットは、電池セル間の空間に収容されている。即ち上下左右が電池セル７２で囲繞された空間に収容されている。電池セル７２の側面同士は密着しているために、セル間空間は冷却風通路から隔離されている。電池セル７２の端面７２ａ、７２ｂ同士を接続するリードプレート７３やサーミスタとサーモスタットといった電気回路を構成するための部材はすべて冷却風通路から隔離されている。
【００３３】
上ケース５０と外蓋１０との間には、フック３０が上下方向にスライド可能に収容されており、バネ３２で上方に付勢されている。図８に良く示されているように、フック３０の上端３３は上蓋１０から上方に飛び出している。電池パック９９を矢印Ａ方向にスライドさせて充電器又は電動工具に接続する場合には、充電器と電動工具に用意されている固定壁がフック上端３３のテーパ面３３ａに当接してフック３０を押し下げる。電池パック９９が充電器又は電動工具に完全に接続されるまで矢印Ａ方向にスライドさせると、充電器と電動工具に用意されている固定壁がフックの上端３３の右側に回りこみ、フック３０はバネ３２によって上昇する。こうなると、充電器と電動工具に対して電池パック９９が矢印Ｂ方向に移動することが禁止される。即ち、電池パック９９が充電器と電動工具から抜け出すことが禁止される。電池パック９９を充電器や電動工具から取外す場合には、作業者が指でフック３０の操作部３１を押し下げる。これによって抜けとめ禁止状態が解除される。
【００３４】
図１に示されているように、上ケース５０の上側に外蓋１０が被せられる。外蓋１０の上面ほぼ中央には冷却風導入口１２が設けられており、これは上ケース５０の冷却風導入口５２に連通する。充電器には冷却風吹出し口が用意されており、電池パック９９が充電器に接続されると、上蓋１０の冷却風導入口１２は充電器の冷却風吹出し口に重ねられる。この結果、充電中は、充電器から強制的に冷却風が冷却風導入口１２に送り込まれる。上蓋１０の上面の左側端部には、冷却風排気口１４が設けられている。この冷却風排気口１４は、図８に良く示されているように、上ケース５０の冷却風排気口５５と、上ケース５０の図８での左側の壁６２の外側に連通している。第２冷却風通路９２は、上ケース５０の図８での左側の壁６２の外側に連通しているために、第２冷却風通路９２を通過した冷却風９４も排気口１４から排気される。
【００３５】
図１に示すように、外蓋１０には様々な開口が設けられている。スリット１３は、充電器や電動工具のプラス端子を案内してプラス端子４１に導く。スリット１６は、充電器や電動工具の接地端子を案内して接地端子４４に導く。スリット１９は、充電器や電動工具のサーモスタット端子を案内してサーモスタット端子４４に導く。開口１５は、充電器や電動工具の信号端子が信号端子４４に接続されることを許容する。開口１７は、フック３０の上端３３が上蓋１０上に飛び出すことを許容する。
４本のネジ１１が、下ケース８０の４箇所のネジ穴８１にネジこまれることで電池パック９９は組立て状態に維持される。
【００３６】
完成した電池パック９９では、第１冷却風通路９１と第２冷却風通路９２が、電池セル群７０の両サイドの端面７２ａ、７２ｂの中央面に対して左右対称になっている。電池セル群７０の右側にプラス極がある電池セル７２と左側にプラス極がある電池セル７２が同数あるのに対応して、冷却風通路９１，９２が対称に用意されていると、電池セル７２ごとの温度の相違が小さく抑えられる。
【００３７】
上ケース５０と下ケース８０で形成されるケース内空間は大きく２分されている。第１空間は一対の固定壁８６，８７間の空間であり、第２空間は一対の固定壁８６，８７の外側空間である。固定壁８６が電池セル群７０の左下側端面７２ａ近傍の側面に当接し、上ケース５０の内面が電池セル群７０の左下側端面７２ａ近傍の側面に当接することによって、左側の第２空間（固定壁８６とケース８０の左壁８２ｃ間の空間）は第１空間から隔離されている。同様に、固定壁８７が電池セル群７０の右上側端面７２ｂ近傍の側面に当接し、上ケース５０の内面が電池セル群７０の右上側端面７２ｂ近傍の側面に当接することによって、右側の第２空間（固定壁８７とケース８０の右壁８２ａ間の空間）は第１空間から隔離されている。なお、左右の第２空間は、電池セル間空間によって連通しているが、その電池セル間空間も電池セル７２によって第１空間から隔離されている。冷却風に含まれる水分や異物が侵入しない第２空間に、電池セル７２の端面７２ａ、７２ｂ、リードプレート７３、サーモスタット、サーミスタ等の電気回路を構成する部品が収容されているために、この電池パック９９は水分や異物の侵入に強く、信頼性が高い。一方において、電池セル７２の側面を直接に冷却するために、電池セル７２の過熱を効果的に防止することができる。しかも、上記した様々な冷却能力調整手段を講じたために、電池セル７２毎の温度のばらつきを小さな範囲内に押させることに成功している。
本実施例の電池パック９９は、二重ケースに収容するの同等の信頼性を持ち、それでいて８〜１０％の軽量化が計られる。また、製造コストを大幅に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施例にかかわる電池パックの分解斜視図。
【図２】 図１の電池パックの平面図。
【図３】 図１の電池パックの外蓋を外した平面図。
【図４】 図１の電池パックの底面図。
【図５】 図１の電池パックの側面図。
【図６】 図１の電池パックの正面図。
【図７】 図１の電池パックの背面図。
【図８】 図２のＡ−Ａ断面図。
【図９】 図２のＢ−Ｂ断面図。
【図１０】 図２のＣ−Ｃ断面図。
【図１１】 図２のＤ−Ｄ断面図。
【図１２】 図２のＥ−Ｅ断面図。
【図１３】 図２のＦ−Ｆ断面図。
【図１４】 図２のＧ−Ｇ断面図。
【符号の説明】
１０：外蓋
３０：フック
４０：基盤
５０：上ケース
５１：上ケースに形成されている蒲鉾形状の上面
５６：第１冷却風通路用のダクト状の壁
５５：冷却風排気口
６０：第２冷却風通路用のダクト状の壁
７０：電池セル群
７２：電池セル
７２ａ、７２ｂ：電池セル端面
７３：リードプレート
７５：断熱材
８０：下ケース
８３，８４，８５：スロープ
８６：固定壁
８７：固定壁
８６ａ、８７ａ：円柱状電池セルの側面を受け入れて密着する半円形凹形状

Claims (8)

1. 電動工具と充電器の双方に脱着可能な電池パックであり、
   複数の柱状の電池セルの端面同士が同一面内に位置するように並置され、並置された電池セルの端面同士が電気的に接続された電池セル群と、
   その電池セル群を収容する、冷却風導入口と冷却風排気口と電池セル群の側面に当接して電池セル群を固定する固定壁が形成されたケースを備え、
   電池セル群がケース内に固定されて収容されており、電池セル群の側面とケース内面と固定壁とで画定されて冷却風導入口と冷却風排気口を連通させる冷却風通路がケース内に形成されており、その冷却風通路が固定壁によって電池セル群の端面から隔離されている電池パック。
2. 電動工具と充電器の双方に脱着可能な電池パックであり、
   複数の柱状の電池セルの側面同士が密着した状態で並置され、並置された電池セルの端面同士が電気的に接続された電池セル群と、
   その電池セル群を収容する、冷却風導入口と冷却風排気口と電池セル群の最外周側面に当接して電池セル群を固定する固定壁が形成されたケースを備え、
   電池セル群がケース内に固定されて収容されており、電池セル群の最外周側面とケース内面と固定壁とで画定されて冷却風導入口と冷却風排気口を連通させる冷却風通路がケース内に形成されており、その冷却風通路が固定壁によって電池セル群の端面と電池セル間空間から隔離されており、温度センサが冷却風通路から隔離された空間内に収容されている電池パック。
3. 冷却風通路が、柱状電池セルの長手方向に直交して伸び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. 冷却風通路が、複数の柱状電池セルの側面に亘って伸びており、冷却風導入口に近い側の電池セルの側面が断熱シートで被覆されていることを特徴とする請求項３に記載の電池パック。
5. 冷却風通路が、複数の柱状電池セルの側面に亘って伸びており、冷却風排気口に近い側の電池セルの近傍に、ケース内面に沿って流れる冷却風を電池セルの側面に向ける風向変更体が形成されていることを特徴とする請求項３に記載の電池パック。
6. 冷却風通路が、複数の柱状電池セルの側面に亘って伸びており、冷却風通路に面する電池セルの側面の面積が、冷却風導入口に近い電池セルでは小さく、冷却風排気口に近い電池セルでは大きいことを特徴とする請求項３に記載の電池パック。
7. 各電池セルの側面が、防水シートで被覆され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。
8. 隣接する電池セルの極性が逆向きの位置関係で複数の電池セルが並置され、極性が逆向きの電池セルの端面同士が電気的に接続された電池セル群が収容されており、電池セル群の両側の端面の中央面に対して冷却風通路が対称であ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。

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