JP7043145B2

JP7043145B2 - バッテリ電源装置のバッテリユニット

Info

Publication number: JP7043145B2
Application number: JP2019079171A
Authority: JP
Inventors: 愛齋藤
Original assignee: デンヨー株式会社
Priority date: 2019-04-18
Filing date: 2019-04-18
Publication date: 2022-03-29
Anticipated expiration: 2039-04-18
Also published as: JP2020177804A

Description

本発明は、電源のない作業場、特に、換気が不十分でエンジン発電機が使用できない屋内作業場等で使用されるバッテリ電源装置のバッテリユニットに関するものである。

換気が不十分な屋内作業場等でエンジン発電機を使用すると、エンジンの排気ガスが周囲に充満し、作業員が健康を害してしまう。そのような作業場で電源が必要になったときは、エンジン発電機の代わりに、複数個のバッテリとインバータを筐体内に収納したバッテリ電源装置が用いられる。そして、そのようなバッテリ電源装置は、作業現場で、一人で持ち運びができる等、利便性を向上させるため、小型・軽量化が求められている。

さらに、小型・軽量化を図りながら、製造上、筐体内に収納した複数個のバッテリ間を電気的に接続する配線作業が容易に行えるようにする必要もある。例えば、特許文献１に示される従来の電池パックでは、筐体を、筐体本体を形成する本体部と側板部、及び天板部とで構成し、本体部は、直方体箱形の一方の側壁を取り除いた形状にし、側板部は、取り除いた前記側壁に合致する板状にしている。

そして、本体部と側板部とを組み合わせる前に、本体部と側板部とに、それぞれ電池モジュールと中継回路等を取り付け、必要な電気接続も行っておく。その状態で本体部と側板部とを組み付ける。その後、本体部と側板部とに取り付けられているモジュール間の電気接続を行い、最後に天板部を装着する。

このようにすれば、電池パックの小型化を図ることができる上、電気接続の作業が容易になる。

特開２０１７－７６５０６号公報

しかしながら、上記従来の電池パックには、電池モジュール間に無駄な空間ができて、その分、全体が大きくなる上、接続線の長さも長くなって、筐体も含めた全体の重量も重くなるという問題点があった。

本発明は、そのような問題点に鑑み、バッテリ電源装置におけるバッテリユニットをより一層、小型・軽量化し、製造時の電気配線作業も容易にすることを目的とするものである。

前記課題を解決するため、本願の請求項１に係る発明は、外形が直方体で、その一面の長手方向一方の端部に正負二つの端子を有するバッテリを複数個、前記端子を有する面が同一方向に向くようにし、かつ、前記端子がある側の端部を同じ側にして並列させて４組のバッテリ群を形成し、第1のバッテリ群を、前記端子のある面を上にして配置し、第２のバッテリ群を、前記第1のバッテリ群の前記端子がある側の端部とは反対側の上面端部に、前記端子がある側の端部を下にし、該端子がある面を前記第1のバッテリ群の端子側に向けて載置し、第３のバッテリ群を、前記端子がある面を、該端子がある側の端部を上にして、第1のバッテリ群の前記端子がある側の端面に当接し、第４のバッテリ群を、前記端子がある面を下にし、該端子がある側が前記第２のバッテリ群側になるようにして、前記第２のバッテリ群の前記端子がある面と、前記第３のバッテリ群の前記端子がある側の端面との間に配置してバッテリアッセンブリーを形成し、該バッテリアッセンブリーを形成する４組のバッテリ群で囲まれる空間部に各バッテリ群の各バッテリの端子を接続して引き出す接続線を配置したことを特徴とする。

また、本願の請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において、前記バッテリは、外形が、前記端子のある面からその対面に向かって、幅が狭まるような抜き勾配を有しており、該抜き勾配を利用して前記バッテリアッセンブリーの上方から枠型の固定帯を嵌め込んで、該バッテリアッセンブリー上段の前記第２のバッテリ群と第４のバッテリ群を固定するようにしたことを特徴とする。

また、本願の請求項３に係る発明は、請求項１又は２に係る発明において、前記空間部に配置した接続線を、前記空間部の一方の開口部から引き出し、それらの端部をまとめてコネクタに接続し、該コネクタにより出力ケーブルと接続するようにしたことを特徴とする。

本発明は、次のような効果を奏する。
すなわち、請求項１に係る発明においては、各バッテリ群の端子をすべて内側に向けて、それらを囲むように４組のバッテリ群を順次積み重ねてバッテリアッセンブリーを形成し、４組のバッテリ群で囲まれる空間部に各バッテリ群の各バッテリの端子を接続して引き出す接続線を配置して、内部に無駄な空間を極力無くしたので、バッッテリユニットを小型化でき、それに伴って筐体も小型化でき、配線類も短くできて、バッッテリユニットを軽量化できる。また、各バッテリ群毎にそれぞれのバッテリの接続を行ってから各バッテリ群を順次積み重ねることができるので、製造時の配線作業も容易になる。しかも、各バッテリ群の端子及び接続線は、各バッテリ群で完全に囲まれるため、埃や雨水等から守られる。

また、請求項２に係る発明においては、請求項１に係るバッテリ電源装置のバッテリユニットにおいて、バッテリの抜き勾配を利用してバッテリアッセンブリーの上方から枠型の固定帯を嵌め込んで、バッテリアッセンブリー上段の第２のバッテリ群と第４のバッテリ群を固定するようにしたので、バッテリアッセンブリーの組立時に、上段のバッテリを一体化でき、落下の防止ができる。

また、請求項３に係る発明においては、請求項１又は２に係るバッテリ電源装置のバッテリユニットにおいて、前記空間部に配置した接続線を、一方の開口部から引き出し、それらの端部をまとめてコネクタに接続し、該コネクタにより出力ケーブルと接続するようにしたので、接続線を端子台に繋ぎ込むための無駄なスペースが不要になり、配線も短くなってより一層の小型化と軽量化ができる。

本発明の一実施例に係るバッッテリユニットの内部を示す図である。本発明の一実施例に係るバッッテリユニットの外観図である。バッテリを示す図である。バッテリアッセンブリーの組み立て方法を示す図である。固定帯を示す図である。ベースを示す図である。ルーフパネルを示す図である。ルーフパネルの内部を示す図である。取手取付部の構造を示す図である。取手保護板を示す図である。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施例に係るバッッテリユニットの内部を示す図であり、図２は、そのバッッテリユニットの外観図である。図１，図２において、符号１はバッテリ、２は固定帯、３は空間部、４は配線束、５はコネクタ、６は出力ケーブル、７はベース、８はルーフパネル、９はルーバ、１０は表示板、１１は充電用コネクタ、１２は取手である。

複数個のバッテリ１で構成されるバッテリアッセンブリーＢＡは、ベース７とルーフパネル８よりなる筐体の内部に収納されており、ルーフパネル８には、内部に熱がこもらないように換気するためのルーバ９が設けられ、また、バッテリユニットを持ち運ぶための開閉式の取手１２が設けられている。さらに、操作面部には、電源スイッチ１０ａ，出力表示灯１０ｂ，充電表示灯１０ｃ，異常表示灯１０ｄ，バッテリ残量表示ＬＥＤ１０ｅを備えた表示板１０と、バッテリアッセンブリーＢＡに充電する際に、当該バッッテリユニットの外部にある充電器ユニットからの充電用ケーブルを接続するための充電用コネクタ１１が設けられている。なお、充電用コネクタ１１には、開閉式の透明カバーが設けられている。

このバッッテリユニットにおけるバッテリアッセンブリーＢＡは、複数個のバッテリ１の組み合わせ方を工夫して、コンパクトなバッテリアッセンブリーＢＡを形成し、製造時の配線作業も容易にした。

バッテリ１は、図３に示すように、外形が直方体のリチウムイオンバッテリで、その外箱は樹脂製であり、上面の長手方向端部に正負二つの端子１ａ，１ｂを有している。そして、製造時の型抜きの必要性から、バッテリ１の側面は、図中、実線で示すように、点線で示す垂直面に比べて若干内側に傾斜していて、端子１ａ，１ｂのある上面から底面に向かって、幅が狭まるような抜き勾配を有している。

次に、バッテリアッセンブリーＢＡの組み立て方法について説明する。図４は、バッテリアッセンブリーＢＡの組み立て方法を示す図である。図４（Ａ）に示すようなバッテリ１を、図４（Ｂ）に示すように、複数個、端子１ａ，１ｂを有する上面をそろえて、端子１ａ，１ｂがある側の端部を同じ側にして並列配置してバッテリ群を形成する。ここでは、３個のバッテリ１を用いることとし、このバッテリ群を第１のバッテリ群ＢＧ－１ということにする。そして、各バッテリ１の端子１ａ，１ｂを直列接続して、一方側に正負の接続線４ａ，４ｂを引き出す。

その第１のバッテリ群ＢＧ－１を、図４（Ｃ）に示すように、端子１ａ，１ｂのある面を上にして配置し、端子１ａ，１ｂがある側の端部とは反対側の上面に、上記と同様に、各バッテリ１の端子１ａ，１ｂを直列接続して、一方側に正負の接続線４ａ，４ｂを引き出した別のバッテリ群を、端子１ａ，１ｂがある側の端部を下にし、端子１ａ，１ｂがある面を第１のバッテリ群ＢＧ－１の端子１ａ，１ｂ側に向けて載置する。ここでは、上記別のバッテリ群を第２のバッテリ群ＢＧ－２ということにする。なお、第１のバッテリ群ＢＧ－１の上に第２のバッテリ群ＢＧ－２を載置する際に、第２のバッテリ群ＢＧ－２が第１のバッテリ群ＢＧ－１の端子１ａ，１ｂの上を覆わずに、端子１ａ，１ｂが露出するように、バッテリ１の長さと高さの関係を決定する必要がある。

次に、図４（Ｄ）に示すように、最初に配置した第１のバッテリ群ＢＧ－１の端子１ａ
，１ｂがある側の端面に、前記と同様に、各バッテリ１の端子１ａ，１ｂを直列接続して、一方側に正負の接続線４ａ，４ｂを引き出したさらに別のバッテリ群の、端子１ａ，１ｂがある面を、端子１ａ，１ｂがある側の端部を上にして当接する。ここでは、第１のバッテリ群ＢＧ－１の端面に当接させたバッテリ群を第３のバッテリ群ＢＧ－３ということにする。なお、第３のバッテリ群ＢＧ－３の各バッテリ１，１，１の背面に凹部１ｃが設けられているが、この凹部１ｃは、バッテリ１の製造工程上の必要性からすべてのバッテリ１に設けられている。

そして、図４（Ｅ）に示すように、第２のバッテリ群ＢＧ－２の端子１ａ，１ｂがある面と、第３のバッテリ群ＢＧ－３の端子１ａ，１ｂがある側の端面との間に、前記と同様に、各バッテリ１の端子１ａ，１ｂを直列接続して、一方側に正負の接続線４ａ，４ｂを引き出したもう１組のバッテリ群を、端子１ａ，１ｂがある面を下にし、端子１ａ，１ｂがある側が第２のバッテリ群ＢＧ－２側になるようにして配置する。なお、ここでは、第２のバッテリ群ＢＧ－２と、第３のバッテリ群ＢＧ－３との間に配置したバッテリ群を第４のバッテリ群ＢＧ－４ということにする。

このようにして、第１～第４のバッテリ群が組み合わさって一つのバッテリアッセンブリーＢＡが形成され、各バッテリ群で囲まれた中央部には、それぞれのバッテリ群の端子が露出し、それらを接続する接続線４ａ，４ｂを内包した形で、空間部３が形成される。各接続線４ａ，４ｂは個別に絶縁され、さらに、正負の別に束ねられて、２本の配線束４が空間部３の一方の開口部から引き出される。

最後に、図４（Ｆ）に示すように、バッテリアッセンブリーＢＡの上側から矩形枠型の固定帯２を嵌め込み、上段のバッテリ１，１，１・・・をまとめて固定する。その際、前述したバッテリ１の抜き勾配を利用して固定帯２を嵌め込む。そのようにしてバッテリアッセンブリーＢＡの上段に位置する第２のバッテリ群ＢＧ－２と、第４のバッテリ群ＢＧ－４を固定すれば、第２のバッテリ群ＢＧ－２、第４のバッテリ群ＢＧ－４は一体化され、落下を防止できる。

なお、固定帯２は、図５に示すように、矩形枠状に形成されており、細長い金属板を折り曲げて矩形枠状に形成し、端部同士を溶接により繋ぐ。その際、金属板としては、例えば、厚さ１ｍｍ、幅１０ｍｍの鉄板を用い、第２のバッテリ群ＢＧ－２と、第４のバッテリ群ＢＧ－４の中間部分で止まる内周寸法とする。

さらに、空間部３から引き出した配線束４は、端部に端子を圧着し、その端子をコネクタ５の一方の接続子に挿入し、接続する。そして、コネクタ５の他方の接続子には出力ケーブル６を接続し、コネクタ５の両接続子を結合させることにより、バッテリアッセンブリーＢＡからの配線と、出力ケーブル６とが接続される。その出力ケーブル６を介して、バッテリユニットの外部に設けられているインバータユニットに接続される。このように、バッテリアッセンブリーＢＡからの配線と、出力ケーブル６とをコネクタ５で接続するようにしたことにより、バッテリアッセンブリーＢＡの交換時に、バッテリアッセンブリーＢＡをコネクタ５で切り離すことができるので、メンテナンスが容易になる。なお、コネクタ５は、インシュロックタイによりベース７に簡単に取り付けることができる。

図６は、ベースを示す図である。図６において、７ａは固定部材、７ｂは出力ケーブル６を引き出すための引出口、７ｃは表示板１０の取付窓、７ｄは充電用コネクタ１１の取付口、７ｅは電動ファン（図示せず）の取付口である。バッテリアッセンブリーＢＡは、この底面に据え付けられる。その底面には、バッテリアッセンブリーＢＡの下部のサイズに合わせて、固定部材７ａ，７ａ，・・・が設けられており、それらによりバッテリアッセンブリーＢＡの下部を支持するようにしている。なお、図示はしないが、それらの固定
部材７ａ，７ａ，・・・の内側には、ゴムシールが貼り付けられ、固定部材７ａ，７ａ，・・・とバッテリアッセンブリーＢＡの下部とを密着させて、ガタが生じないようにする。

図７は、ルーフパネルを示す図である。図７において、８ａは固定部材、８ｂは後述する取手保護板１３を取り付けるためのスタッドボルト、８ｃは取手１２を取り付けるための取付穴である。ルーフパネル８の裏面には、バッテリアッセンブリーＢＡの上部のサイズに合わせて、固定部材８ａ，８ａ，・・・が設けられており、それらによりバッテリアッセンブリーＢＡの上部を支持するようにしている。これらの固定部材８ａ，８ａ，・・・内側にも、ベース７の固定部材７ａ，７ａ，・・・と同様にゴムシールが貼り付けられる。また、図８に示すように、ルーフパネル８の裏面には、スポンジ系の緩衝材１４を貼り付け、ベース７にルーフパネル８を取り付けた際に、バッテリアッセンブリーＢＡの上端面を押さえ付けて、バッテリアッセンブリーＢＡを安定的に固定できるようにしている。

図９は、取手取付部の構造を示す図であり、図１０は、取手保護板を示す図である。図７に示される取付穴８ｃに取手１２の枠体１２ａを取り付けた後、その取付ボルトの先がバッテリアッセンブリーＢＡに当たらないように、取手保護板１３を取り付ける。その取付は、取手保護板１３の取付片１３ａ，１３ａ，・・・のボルト穴に、図７に示すスタッドボルト８ｂ，８ｂ，・・・を通して行う。

１バッテリ
２固定帯
３空間部
４配線束
５コネクタ
６出力ケーブル
７ベース
８ルーフパネル
９ルーバ
１０表示板
１１充電用コネクタ
１２取手
１３取手保護板
１４緩衝材

Claims

外形が直方体で、その一面の長手方向一方の端部に正負二つの端子を有するバッテリを複数個、前記端子を有する面が同一方向に向くようにし、かつ、前記端子がある側の端部を同じ側にして並列させて４組のバッテリ群を形成し、
第1のバッテリ群を、前記端子のある面を上にして配置し、第２のバッテリ群を、前記第1のバッテリ群の前記端子がある側の端部とは反対側の上面端部に、前記端子がある側の端部を下にし、該端子がある面を前記第1のバッテリ群の端子側に向けて載置し、第３のバッテリ群を、前記端子がある面を、該端子がある側の端部を上にして、第1のバッテリ群の前記端子がある側の端面に当接し、第４のバッテリ群を、前記端子がある面を下にし、該端子がある側が前記第２のバッテリ群側になるようにして、前記第２のバッテリ群の前記端子がある面と、前記第３のバッテリ群の前記端子がある側の端面との間に配置してバッテリアッセンブリーを形成し、
該バッテリアッセンブリーを形成する４組のバッテリ群で囲まれる空間部に各バッテリ群の各バッテリの端子を接続して引き出す接続線を配置したことを特徴とするバッテリ電源装置のバッテリユニット。
前記バッテリは、外形が、前記端子のある面からその対面に向かって、幅が狭まるような抜き勾配を有しており、該抜き勾配を利用して前記バッテリアッセンブリーの上方から枠型の固定帯を嵌め込んで、該バッテリアッセンブリー上段の前記第２のバッテリ群と第４のバッテリ群を固定するようにしたことを特徴とする請求項１に記載のバッテリ電源装置のバッテリユニット。
前記空間部に配置した接続線を、前記空間部の一方の開口部から引き出し、それらの端部をまとめてコネクタに接続し、該コネクタにより出力ケーブルと接続するようにしたこ
とを特徴とする請求項１又は２に記載のバッテリ電源装置のバッテリユニット。