JP7286204B1 - 電池パック - Google Patents

Abstract

【課題】運搬容易な電池パックを提供すること。【解決手段】電池部と、前記電池部を収容し、柱状の形状を有する筐体と、前記筐体の外面に露出して備えられる外部接続端子と、前記筐体に固定される支持構造体と、を備える電池パックである。前記支持構造体は、前記電池パックの長手方向の少なくとも一方の端に、前記筐体の長手方向に対して垂直に配置されるリング部を含む。【選択図】図１

Description

本開示は、電池パックに関する。

電池パックを運びやすくするための構成が検討されている。例えば特許文献１は、蓄電池本体の両側面に一対のブラケット部材が設けられ、ブラケットにハンドルを着脱可能である電池パックを開示している。

また、特許文献２は、蓄電池モジュールが収納される筐体の側面にボルト穴が配置され、ボルト穴に運搬用取手を着脱可能である電池ユニットを開示している。

特許第７０３６８０１号公報 特開２０１９－１０９９８５号公報

特許文献１、２に記載された電池パックはいずれも、着脱可能な取手を備えることによって、電池パックの移動や設置を容易にする。このような構造は、電池パックが手持ちできる重さ（例えば２０Ｋｇ程度まで）である場合に有用である。しかしながら、持ち上げて運ぶことが困難なほど重い電池パックを運搬するための構成としては、十分であるとはいえない。

本開示の目的は、運搬容易な電池パックを提供することである。

本開示にかかる電池パックは、電池部と、前記電池部を収容し、柱状の形状を有する筐体と、前記筐体の外面に露出して備えられる外部接続端子と、前記筐体に固定される支持構造体と、を備える。前記支持構造体は、前記電池パックの長手方向の少なくとも一方の端に、前記筐体の長手方向に対して垂直に配置されるリング部を含む。

本開示によれば、運搬容易な電池パックを提供できる。

実施の形態１にかかる電池パックの斜視図である。 図１に示す電池パックの側面図である。 図１に示す電池パックを端面から見る状態の平面図である。 図１に示す電池パックの一部を拡大し、運搬時の一状態を示す模式図である。 実施の形態２にかかる電池パックの斜視図である。 図５に示す電池パックの側面図である。 図５に示す電池パックを端面から見る状態の平面図である。 本開示にかかる電池パックを運搬する状態を示す模式図である。 本開示にかかる電池パックを保管および運搬する状態を示す模式図である。

［実施形態の概要］
本開示にかかる電池パックは、電池部と、前記電池部を収容し、柱状の形状を有する筐体と、前記筐体の外面に露出して備えられる外部接続端子と、前記筐体に固定される支持構造体と、を備える。前記支持構造体は、前記電池パックの長手方向の少なくとも一方の端に、前記筐体の長手方向に対して垂直に配置されるリング部を含む。

産業用車輛、農機、建設機械等を含む幅広い分野で電動化が進んでいる。これに伴って、より大容量のバッテリが必要とされ、また、充電が容易なバッテリに対するニーズがある。特に、産業用車輛や農機等では、車輛自体の移動に加えてアームやロータ等の作業機械を駆動させるために大電力が必要とされる。このような用途で使用が想定されるバッテリは、電池としての性能に加えて、移動しやすさ、保管しやすさ、耐環境性能が求められる。一方で、バッテリはその性質上、重量が大きくなることが避けられない。

このような背景の下、持ち上げて運ぶことが困難であるほど重量が大きい（例えば２０Ｋｇ以上など）バッテリであっても、人の手で運搬できるようにするための構成が検討された。そして、持ち上げることなく転がして運搬するという着想が得られた。さらに検討が進められ、柱状の筐体の端部に、リング状の支持構造体が備えられた電池パックが想到された。

本開示にかかる電池パックは、筐体に固定される支持構造体を備え、長手方向の少なくとも一方の端に、筐体の長手方向に対して垂直に配置されるリング部を含む。この構成によれば、電池パックを傾けてリング部を点接地させ、その状態でリング部の形状を利用して電池パック全体を回転させることによって、電池パックを移動させることができる。このため、電池パックを持ち上げることなく、少ない力で移動させることが可能である。すなわち、運搬のための機械装置を用いることなく人の手で、大容量で重量の大きなバッテリを運搬できる。また、支持構造体を下にして電池パックを立てた状態で保管することが可能となる。このとき、床面や地面と筐体の間は支持構造体によって離隔されるため、電池パックの筐体が床面や地面に直接接地することがない。このため、筐体内部への水分や汚染物質の侵入を防止できる。万一保管場所に浸水等が生じた場合でも、筐体に収容される電池が影響を受けにくく、耐環境性能および安全性に優れる。

前記リング部は、前記リング部を側面から見るとき、外側の角が曲面に形成されていてもよい。リング部の角が曲面に形成されていることによって、電池パックを傾けて点接地させることが容易になり、また、安定に運搬できる。

前記外部接続端子は、前記支持構造体で囲まれる領域内に配置されていてもよい。一般に電池パックには、外部装置への給電や電池パックの充電のために外部接続端子（コネクタ）が備えられる。外部接続端子は、取り扱い易さを考慮して筐体から突出した形態で設けられることが多い。このため、電池パックが転倒したり、電池パック同士が衝突したりする場合に外部接続端子が破損するおそれがあった。この点、本開示にかかる電池パックは、支持構造体で囲まれる領域内に外部接続端子が配置されることによって、支持構造体がプロテクタとして機能し、外部接続端子が保護される。このため、運搬および保管がより容易で、安全性の高い電池パックが得られる。

前記電池パックを端面から見るとき、前記支持構造体は、前記筐体の外周面よりも外方に張り出す部分を有さないものであってよい。このような構成であれば、電池パックの筐体同士を近接させて並べることができる。支持構造体が筐体よりも張り出さない構成とすることで、支持構造体を備えることによる電池パックの占有体積の増加を抑えられる。この構造であれば、複数の電池パックを近接させて高密度に並べることが可能となり、保管しやすい電池パックが得られる。

前記支持構造体は、前記筐体の長手方向の両端面のそれぞれから外方に突出するように設けられてもよい。筐体の両端面に支持構造体を備えることによって、電池パックの両端のいずれを接地させた場合にも容易に運搬できる。また、一方の支持構造体を接地させ、他方の支持構造体を手で支えて回転させることによって、より安定かつ容易に電池パックを運搬できる。

前記支持構造体は、前記リング部と、前記リング部と前記筐体との間を接続する複数の支柱部と、を含んでよい。支持構造体がこの構成であれば、支持構造体を取り付けることによる重量増加を抑制できる。また、筐体の端面に水などが溜まることがなく、水分、埃や汚れが付着した場合にも速やかに取り除くことができる。

前記支持構造体は、前記リング部と、前記リング部と前記筐体との間を接続する円筒状の支持壁と、を含み、前記支持壁には、複数の開口部が形成されていてもよい。支持構造体がこの構成であれば、重量の大きなバッテリであっても安定に支持し、運搬できる。また、支持壁に開口部が形成されていることによって、筐体の端面に水などが溜まることがなく、水分、埃や汚れなどが付着した場合にも速やかに取り除くことができる。

［実施形態の具体例］
次に、本開示にかかる電池パックの具体的な実施の形態の一例を、図面を参照しつつ説明する。以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰り返さない。

（実施の形態１）
本開示にかかる電池パックの実施形態の一例である電池パック１の構成を、図１～図３に基づいて説明する。図１は、電池パック１の斜視図である。図２は、電池パック１の側面図である。図３は、電池パック１を端面から見る状態の平面図である。なお、いずれも図面も模式図であり、本開示にかかる効果に直接関連する主要な構成以外は、図示を省略している。

図１を参照して、電池パック１は、電池部１１と、電池部１１を収容する筐体３１と、筐体３１の外面に露出して備えられる外部接続端子４１と、筐体３１に固定される支持構造体５１と、を備える。筐体３１および支持構造体５１が、電池パック１の外装体２１を構成する。

電池パック１の寸法は制限されるものではないが、例えば、筐体３１の長手方向の長さＬ１は５００ｍｍ～１８００ｍｍ程度であってよく、典型的には８００ｍｍ～１４００ｍｍ程度である。筐体３１と両端に備えられる支持構造体５１とを合計した長さＬ２は、７００ｍｍ～２０００ｍｍ程度であってよく、典型的には１０００ｍｍｍ～１８００ｍｍ程度である。この範囲の寸法であれば、電池パックを傾けた状態で点接地させて、人の手で転がすことが容易である。

電池パック１の重量は特に制限されるものではなく、例えば５Ｋｇ以上であってよく、典型的には２０Ｋｇ以上である。重量の上限も限定されないが、例えば２００Ｋｇ以下である。特に、本開示にかかる電池パックは、手で持ち上げて運搬するのが困難であるほど重量の大きなバッテリを、機械装置を用いることなく人の手で運搬可能とするものである。

筐体３１は、長手方向に垂直な断面が略正方形である、四角柱状の形状である。なお、筐体３１の形状は、図１に示す形状以外の角柱状または円柱状の形状であってよい。例えば、筐体３１の長手方向に垂直な断面は、略正方形以外の矩形であってもよいし、矩形の角の一部が切り取られた形状や、六角形、八角形等であってもよい。また、断面の角が曲面とされた角丸多角形であってもよい。なお、柱状とは、長手方向に伸びる１または複数の側面と、側面の端を封止するように延在する端面とから形成される立体形状を広く含み、複数の側面は互いに同一の形状でなくてもよい。すなわち、電池パックが組み込まれる装置の形状や電池パックが備える各種の構成に応じて、角柱の側面および／または角柱の端面に凹部や突起部が形成されていてもよい。また、筐体が円柱状である場合、筐体の長手方向に垂直な断面は、正円、楕円、円弧と直線が組み合わされた形状等のいずれであってもよい。本開示にかかる電池パックは、筐体の形状に関わらず、筐体に固定される支持構造体の端にリング部を備えることによって、人の手で容易に運搬することを可能にする。

筐体３１の内部に、電池部１１が収容される。電池部１１の具体的な構成は制限されないが、大略的には、直列または並列に接続された複数の電池セルと、電池セルと配線を介して接続された配線基板とを含む。配線基板は、電池セルの動作を制御・管理する電子回路を搭載する。電池セルとしては、例えば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池等の二次電池が挙げられる。配線基板は基板ホルダに保持されてよく、基板ホルダと電池セルは互いに固定される。電池部１１は、電池セルと配線基板との組み合わせ（電池モジュール）を複数含んでもよい。筐体３１の内部には、電池部１１以外にも、例えば安全装置、制御装置、センサ等の各種の装置が収容されうる。

電池部１１は、配線を介して外部接続端子４１と接続される。外部接続端子４１は、少なくとも一部が筐体３１の外面に露出して備えられる。外部接続端子４１は、プラス（＋）側端子およびマイナス（－）側端子である一対の端子を含む。当然ながら、外部接続端子４１は、図１に示される態様以外にも１または複数の出力端子、１または複数の入力端子を含んでよい。

電池パック１は、その長手方向の両端それぞれに支持構造体５１を備える。支持構造体５１は、筐体３１に固定されている。具体的には、支持構造体５１は、筐体３１の長手方向の端面に、長手方向に外方に突出するように設けられている。支持構造体５１は、筐体３１に対して取り外し不能に固定されてもよく、筐体３１から取り外し可能に固定されてもよい。

支持構造体５１について説明する。図１，図２を参照して、支持構造体５１は、リング部５２と、支柱部５３と、ベース部５４と、を含む。リング部５２は、その円周が筐体３１の長手方向に対して垂直に位置するよう配設されている。電池パック１は、長手方向の両末端にリング部５２を有している。筐体３１の長手方向の端面３１ａ、３１ｅのそれぞれに、ベース部５４が固定されている。ベース部５４と離隔して、ベース部５４に平行に（すなわち端面３１ａ、３１ｅに平行に）リング部５２が設けられている。ベース部５４とリング部５２は支柱部５３によって接続されている。支柱部５３は、リング部５２の周方向に等間隔に離隔して８箇所に設けられている。支柱部５３の数は当然ながら限定されず、必要な強度に応じて４～１６箇所程度でありえる。リング部５２は、ベース部５４に対してわずかに径が小さい。この構成は必須ではなく、リング部５２とベース部５４は同一径であってもよい。また、ベース部５４を備えず、支柱部５３が直接端面３１ａ、３１ｅに固定されていてもよい。

リング部５２は、全周にわたって一定の太さを有し、その径方向の断面が円形である、パイプ状または中実丸棒状の部材で構成される。このため、リング部５２を側面から見るとき（すなわち図２の状態）、外側の角Ｃは曲面である。角Ｃが曲面であるため、電池パック１を傾けて点接地させる時、接地面に対する安定性に優れる。また、電池パック１を任意の角度に傾けて安定に保持できるため、取扱者の体格等によらず取り扱いが容易である。

支持構造体５１は、例えば鋼材でもよく、硬質樹脂や樹脂複合材料で構成されてもよい。支持構造体５１の材質は特に制限されず、電池パック１の重量と必要強度を考慮して適宜選択される。筐体３１も同様であり、例えば鋼材でもよく、硬質樹脂や樹脂複合材料で構成されてもよい。重量の増加を抑制する観点から、電池パック１の外装体２１を構成する筐体１および支持構造体５１は、硬質樹脂または硬質樹脂と鋼材の組み合わせであることが好ましい。

外部接続端子４１は、筐体３１の端面３１ｅに配置され、支持構造体５１で囲まれる領域の内側に位置している。なお、図示されていないが、支持構造体５１で囲まれる領域内には、外部接続端子４１以外にも例えば、入力端子、出力端子等の各種のコネクタ類、各種スイッチ、各種インジケータ、液晶表示部、取手等が配置されることも好ましい。外部接続端子４１は支持構造体５１に囲まれる領域内のみに配置されてもよく、一部または全部が、それ以外の領域（例えば筐体３１の側面）に配置されてもよい。

図３を参照して、筐体３１の端面３１ｅは略正方形の形状を有する。すなわち、筐体３１の長手方向に垂直な断面（外周面３１ｃが囲む領域の断面）はほぼ正方形である。端面３１ｅの一辺の長さＷ１は、例えば１５０ｍｍ～８００ｍｍ程度であってよく、典型的には２００ｍｍ～５００ｍｍ程度である。図３に示すように電池パック１を端面から見るとき、支持構造体５１は、筐体３１の外周面３１ｃよりも外方に張り出す部分を有さない。リング部５２は正円の円環状であり、リング部５２の外径は端面３１ｅの一辺の長さＷ_１とほぼ同じにされている。

図４は、電池パック１の一部を拡大し、運搬時の一状態を示す模式図である。電池パック１は、ドラム缶を運搬する方法と同様の要領で運搬できる。図４を参照して、電池パック１を運搬する際には、接地面に対して電池パック１を傾けて、リング部５２が点接地するようにする。この状態で、取扱者が電池パック１を支えつつ、リング部５２に沿うように電池パック１を回転させることによって、電池パック１を移動させる。リング部５２の角Ｃが曲面に形成されているため、取扱者は電池パック１を安定に保持できる。

（実施の形態２）
続いて、本開示にかかる電池パックの実施形態の一例である電池パック１０１について説明する。図５は、電池パック１０１の斜視図である。図６は、電池パック１０１の側面図である。図７は、電池パック１０１を端面から見る状態の平面図である。電池パック１０１の筐体３１は電池パック１と同様であり、同じ符号を付して説明を省略する。

図５を参照して、電池パック１０１は、支持構造体１５１の構成において電池パック１と異なる。支持構造体１５１は、筐体３１の両端面３１ａ、３１ｅのそれぞれから長手方向に外方に突出するように設けられている。支持構造体１５１の全体は、板材を曲げて構成された肉厚の円筒状の部材であり、その端部１５２ｅは曲面に形成されている。

図６を参照して、支持構造体１５１は、リング部１５２と支持壁１５３とが連続して一体に構成されている。リング部１５２はその外側の角Ｃが曲面に形成されている。支持壁１５３は円筒状の壁面であり、支持壁１５３の周方向に互いに等間隔に離隔して、複数の開口部１５５が設けられている。支持構造体１５１では開口部１５５が８箇所設けられているが、開口部の数は特に制限されない。開口部１５５は、筐体３１の端面３１ａ、３１ｅに接するように設けられる。

図６、図７を参照して、筐体３１と支持構造体１５１とが、電池パック１０１の外装体１２１を構成する。支持構造体１５１は、筐体３１の外周面３１ｃから外方に突出しないように形成されている。すなわち、リング部１５２の外径は、筐体３１の端面３１ｅの一辺の長さＷ１とほぼ同一とされている。リング部１５２の端部１５２ｅは端面３１ａ、３１ｅと平行であり、筐体３１の長手方向に対して垂直とされている。すなわち、リング部１５２の円周方向は、筐体３１の長手方向に対して垂直とされている。このため、リング部１５２を接地させ、電池パック１０１を立てた状態で保管できる。また、電池パック１０１を傾けて、リング部１５２を点接地させた状態で、電池パック１０１を回転させて容易に運搬できる。

（変形例）
本開示にかかる電池パックは、上記の具体例以外にも様々な態様でありうる。例えば、支持構造体は筐体の端部の一方のみに配設されていてもよい。筐体と支持構造体とが連続した一体として構成されてもよい。支持構造体のリング部は、切れ目のない円環状に限定されず、全体としてリング状をなしていればよい。すなわち、一部に切れ目のある円環状であってもよい。支持構造体のリング部の寸法は、強度および運搬の容易さを考慮して決定されてよく、筐体の一辺よりも外径の小さなリング部としてもよく、また、筐体の一辺よりも外径の大きなリング部であってもよい。リング部は、本開示にかかる効果が得られる限り、正円に限られず、筐体の形状に合わせて、例えば楕円、角丸多角形（例えば八角形、十角形等）等であってもよい。

（使用の態様）
図８は、電池パック１を運搬する状態を示す模式図である。電池パック１を運搬する手順は、おおむね次のとおりである。まず、保管場所において、あるいは電池パックが組み込まれる装置（作業車輛等）から電池パック１を取り出して、リング部５２の一方を下にして電池パック１を立てた状態にする。次いで、取扱者が電池パック１の上部の支持構造体５１に手を掛け、図８に示されるように電池パック１を傾けて点接地させた状態で保持する。次いで、リング部５２の円周に沿うよう電池パック１を回転させることによって、電池パック１を移動させる。このような運搬方法を用いると、例えば１００Ｋｇを超える電池パックであっても、運搬装置を用いることなく人の手で移動させることが可能である。

図９は、電池パック１を保管および運搬する状態を示す模式図である。図９を参照して、電池パック１は、立てた状態で密接させて複数並べて保管することができ、管理しやすさにも優れている。また、下面に支持構造体５１が設けられているため、筐体３１が保管場所の床面や地面に直接接地することがない。また、上部の支持構造体５１にロープ等を掛けて、ホイストクレーンや重機等で移動させることも容易である。

本開示にかかる電池パックの用途は特に制限されないが、電動産業用車輛、電動農機、電動建設機械等の作業車両における交換可能なバッテリとして、産業用、医療用、あるいは一般家庭用の各種作業機械における交換可能なバッテリとして、また、汎用電源（モバイルバッテリ）として、好適に使用されうる。

今回開示された実施形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと解されるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなくて特許請求の範囲により示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が意図される。

１、１０１ 電池パック、１１ 電池部、３１ 筐体、４１ 外部接続端子、５１、１５１ 支持構造体、５２、１５２ リング部、５３ 支柱部、５４ ベース部、１５３ 支持壁、１５５ 開口部。

Claims (6)

1. 電池部と、
   前記電池部を収容し、柱状の形状を有する筐体と、
   前記筐体の外面に露出して備えられる外部接続端子と、
   前記筐体に固定される支持構造体と、を備える
   電池パックであって、
   前記支持構造体は、
   前記筐体の長手方向の少なくとも一方の端面から長手方向に外方に突出するように設けられ、
   前記電池パックの長手方向の端に位置し、前記筐体の長手方向に対して垂直に配置されるリング部を含み、
   前記電池パックを端面から見るとき、前記筐体の外周面よりも外方に張り出す部分を有さない、
   電池パック。
2. 前記リング部は、前記リング部を側面から見るとき、角が曲面に形成されている、
   請求項１に記載の電池パック。
3. 前記外部接続端子は、前記支持構造体で囲まれる領域内に配置される、
   請求項１に記載の電池パック。
4. 前記筐体は、長手方向に垂直な断面が矩形である四角柱状の形状を有する、
   請求項１または請求項２に記載の電池パック。
5. 前記支持構造体は、
   前記リング部と、
   前記リング部と前記筐体との間を接続する複数の支柱部と、を含む、
   請求項１または請求項２に記載の電池パック。
6. 前記支持構造体は、
   前記リング部と、
   前記リング部と前記筐体との間を接続する円筒状の支持壁と、を含み、
   前記支持壁には、複数の開口部が形成されている、
   請求項１または請求項２に記載の電池パック。

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