JPWO2020095585A1 - 電池パック、電池パックの製造方法、電子機器、電動工具及び電動車両 - Google Patents

電池パック、電池パックの製造方法、電子機器、電動工具及び電動車両 Download PDF

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Abstract

筐体部の外部からの第１締結部材の締結に伴って第１移動部材が第１収容部内を移動し、第１移動部材の移動後に、第１バスバーと正極出力端子とが接触されるように構成され、筐体部の外部からの第２締結部材の締結に伴って第２移動部材が第２収容部内を移動し、第２移動部材の移動後に、第２バスバーと負極出力端子とが接触されるように構成されている電池パックである。図９

Description

本発明は、電池パック、電池パックの製造方法、電子機器、電動工具及び電動車両に関する。
近年、二次電池の用途が拡大している。例えば、二次電池の代表例であるリチウムイオン二次電池の用途は、種々の電子機器だけでなく、自動車、バイク、電動飛行体等にも拡大してきている。リチウムイオン電池の用途の拡大に伴い様々な環境下でリチウムイオン電池が使用されるため、リチウムイオン電池を含む電池パックの耐久性や機械的強度についても、より高いものであることが要求されつつある。かかる要求に対応すべく、下記特許文献１には、堅固な結合状態を維持するために、締結部及び基板モールディング体の側面に対して締結ボルトを貫通させる構造を採用した二次電池が記載されている。
特開２００８−１１２７２５号公報
特許文献１に記載の技術では、堅固な結合状態を維持するために、ベアセル上に複数の締結部を設け、基板モールディング体の側面から複数箇所でネジ止めする構成を有している。しかしながら、締結部は溶接によってベアセルに設ける必要があり、作業工程が増えてしまうという問題があった。
従って、本発明は、正極出力端子及び負極出力端子とケース内に収納された電池部とを、簡易な作業によって接続することが可能な電池パックを提供することを目的とする。
本発明は、
電池部と、
筐体部と、
筐体部の内部に配置された、電池部の正極側の第１バスバーと、
筐体部の内部に配置された、電池部の負極側の第２バスバーと、
第１バスバーに接続された、正極出力端子と、
第２バスバーに接続された、負極出力端子と、
筐体部の内部に設けられた第１収容部により回転方向の動きが規制された第１移動部材と、
筐体部の内部に設けられた第２収容部により回転方向の動きが規制された第２移動部材と、
第１移動部材と締結される第１締結部材と、
第２移動部材と締結される第２締結部材と
を有し、
筐体部、正極出力端子、第１バスバー及び第１移動部材は、第１締結部材を挿入可能なように位置決めされた開口部をそれぞれ有し、
筐体部、負極出力端子、第２バスバー及び第２移動部材は、第２締結部材を挿入可能なように位置決めされた開口部をそれぞれ有し、
第１締結部材の締結に伴って第１移動部材が第１収容部内を第１バスバーの方向に移動可能であり、該移動によって第１バスバーと正極出力端子とが接触するように構成され、
第２締結部材の締結に伴って第２移動部材が第２収容部内を第２バスバーの方向に移動可能であり、該移動によって第２バスバーと負極出力端子とが接触するように構成されている
電池パックである。
また、本発明の他の態様は、
電池部と、
筐体部と、
筐体部の内部に配置された、電池部の正極側の第１バスバーと、
筐体部の内部に配置された、電池部の負極側の第２バスバーと、
第１バスバーに接続された正極出力端子と、
第２バスバーに接続された負極出力端子と、
筐体部の内部に設けられた第１収容部により回転方向の動きが規制された第１移動部材と、
筐体部の内部に設けられた第２収容部により回転方向の動きが規制された第２移動部材と
を有し、
筐体部、正極出力端子、第１バスバー及び第１移動部材は、第１締結部材を挿入可能なように位置決めされた開口部をそれぞれ有し、
筐体部、負極出力端子、第２バスバー及び第２移動部材は、第２締結部材を挿入可能なように位置決めされた開口部をそれぞれ有し、
第１締結部材が第１移動部材と締結されていることにより、第１移動部材と第１バスバーとが接触し、且つ、第１バスバーと正極出力端子とが接触しており、
第２締結部材が第２移動部材と締結されていることにより、第２移動部材と第２バスバーとが接触し、且つ、第２バスバーと負極出力端子とが接触している
電池パックである。
本発明は、上述した電池パックを有する電子機器や電動工具、電動車両であっても良い。
また、本発明の他の態様は、
電池部と、
筐体部と、
筐体部の内部に配置された、電池部の正極側の第１バスバーと、
筐体部の内部に配置された、電池部の負極側の第２バスバーと、
第１バスバーに接続された正極出力端子と、
第２バスバーに接続された負極出力端子と、
筐体部の内部に設けられた第１収容部により回転方向の動きが規制された第１移動部材と、
筐体部の内部に設けられた第２収容部により回転方向の動きが規制された第２移動部材と
を有し、
筐体部、正極出力端子、第１バスバー及び第１移動部材は、第１締結部材を挿入可能なように位置決めされた開口部をそれぞれ有し、
筐体部、負極出力端子、第２バスバー及び第２移動部材は、第２締結部材を挿入可能なように位置決めされた開口部をそれぞれ有する電池パックの製造方法であって、
筐体部の外部から第１締結部材を締結することにより、第１移動部材を第１収容部内で移動させ、第１移動部材を移動させることにより、第１移動部材と第１バスバーとを接触させ、且つ、第１バスバーと正極出力端子とを接触させ、
筐体部の外部から第２締結部材を締結することにより、第２移動部材を第２収容部内で移動させ、第２移動部材を移動させることにより、第２移動部材と第２バスバーとを接触させ、且つ、第２バスバーと負極出力端子とを接触させる
電池パックの製造方法である。
本発明によれば、ケース外に導出された正極出力端子及び負極出力端子とケース内に収納された電池部とバスバーとを、ケース外からネジを締結するだけで接続することができる。このように、簡易な作業によって、正極出力端子及び負極出力端子とケース内に収納された電池部とバスバーとを接続することができる。
また、本発明の他の構成によれば、線膨張係数の違いを極力生じない構造を実現することができる。これにより、ネジ等を締結した後の構造の強度を長期間にわたって維持することが可能となり、過酷な環境下（例えば、−４５℃程度の極寒や１２５℃程度の高温下）で使用され得る電池パックの信頼性を向上させることができる。
なお、本明細書で例示された効果は一例であり、その効果により本発明の内容が限定して解釈されるものではない。
図１は、実施の形態にかかる電池パックの外観例を示す斜視図である。 図２は、実施の形態にかかる電池パックの上ケースと下ケースとを分離した状態を示す斜視図である。 図３は、実施の形態にかかる電池パックの構成を説明する際に参照される分解斜視図である。 図４は、実施の形態にかかるバスバーユニットの構成を説明する際に参照される分解斜視図である。 図５は、実施の形態にかかるバスバーと各電池セルとの接続態様を説明する際に参照される上面図である。 図６は、実施の形態にかかるリレーバスバーを使用した接続態様を説明する際に参照される図である。 図７Ａ及び図７Ｂは、実施の形態にかかる電池パックの製造方法を説明する際に参照される図である。 図８Ａ及び図８Ｂは、実施の形態にかかる電池パックの製造方法を説明する際に参照される図である。 図９Ａ及び図９Ｂは、実施の形態にかかる電池パックの製造方法を説明する際に参照される図である。 図１０は、変形例を説明するための図である。 図１１は、応用例にかかるウェアラブル機器の回路構成を示す図である。 図１２は、応用例にかかる電動車両の構成例を示す図である。
以下、本発明の実施の形態等について図面を参照しながら説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
＜実施の形態＞
＜変形例＞
＜応用例＞
以下に説明する実施の形態等は本発明の好適な具体例であり、本発明の内容がこれらの実施の形態等に限定されるものではない。また、以下に説明する実施の形態、変形例、応用例は、適宜組み合わせて実施することが可能である。また、各実施の形態や変形例において、同一又は同質の構成については同一の参照符号を付し、重複した説明を適宜、省略する。また、特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものではない。特に、実施の形態に記載されている構成部材の寸法、材質、形状、その相対的配置、上下左右等の方向の記載等は特に限定する旨の記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることもある。
＜実施の形態＞
［電池パックの外観］
図１は、本発明の実施の形態にかかる電池パック（電池パック１００）の外観例を示す斜視図である。電池パック１００は、箱状のケース１を有している。本実施の形態では、ケース１は、上下に分割可能とされる、上ケース１ａと下ケース１ｂとを有している。本実施の形態では、上ケース１ａが筐体部に対応している。
電池パック１００は、正極出力端子２ａと、負極出力端子２ｂとを有している。正極出力端子２ａ及び負極出力端子２ｂは、銅やアルミニウム等の導電性の金属により構成されている。正極出力端子２ａ及び負極出力端子２ｂは、例えば、複数の屈曲部を有する形状を有し、一部がケース１外に露出していると共に、その他の箇所が上ケース１ａ内に配置されるようにして、上ケース１ａにより支持されている。そして、正極出力端子２ａが上ケース１ａの内部まで延在し、所定のリレーバスバーに接続されることで、正極出力端子２ａが後述する電池部の正極と電気的に接続される。且つ、負極出力端子２ｂが上ケース１ａの内部まで延在し、所定のバスバーに接続されることで、負極出力端子２ｂが後述する電池部の負極と電気的に接続される。
上ケース１ａの上面の所定位置には、第１上ケース開口部３ａ及び第２上ケース開口部３ｂが設けられている。第１上ケース開口部３ａ及び第２上ケース開口部３ｂは、例えば、四角形状を有している。第１上ケース開口部３ａにネジ４ａ（第１締結部材）が挿入される。第２上ケース開口部３ｂにネジ４ｂ（第２締結部材）が挿入される。ネジ４ａ及びネジ４ｂは、鉄、ステンレス、アルミニウム等の金属により構成されている。
図２は、上ケース１ａと下ケース１ｂとを分離した状態を示す斜視図である。下ケース１ｂの上方（上ケース１ａの内部）には、板状のバスバーユニット５が取り付けられている。バスバーユニット５の詳細については、後述する。バスバーユニット５に対しては、プリント回路基板６が接続されている。プリント回路基板６は、電池パック１００の制御や保護動作等を行うための回路を有している。プリント回路基板６は、バスバーユニット５に対して、例えば、ネジ６ａ及びネジ６ｂを螺合させることにより締結される。
なお、図１及び図２に示すように、正極出力端子２ａには開口部２０ａ（以後、「正極端子開口部」ということがある。）が設けられ、負極出力端子２ｂには開口部２０ｂ（以後、「負極端子開口部」ということがある。）が設けられている。正極端子開口部２０ａは、ネジ４ａを挿入可能なように第１上ケース開口部３ａの下側に配置される位置に設けられている。負極端子開口部２０ｂは、ネジ４ｂを挿入可能なように第２上ケース開口部３ｂの下側に配置される位置に設けられている。なお、正極出力端子２ａ及び負極出力端子２ｂは、例えば、板状の金属片を複数回折り曲げ、複数の屈曲部を有する形状を有している。両端子はそれぞれ一体形成されていることが望ましいが、同一又は類似の金属部材を結合して形成されたものであっても良い。また、両端子のうち上ケース１ａの内部まで延在した部分は、正極端子開口部２０ａ、負極端子開口部２０ｂを避ける態様で、モールド樹脂などによって上ケース１ａの内側と固定されていても良い（図示せず）。また、両端子のうち当該延在した部分と反対側の端部は、例えば、上ケース１ａの側部において、上ケース１ａに埋め込まれる態様で固定されていても良い（図示せず）。
［電池パックの構成］
実施の形態にかかる電池パック１００が有する構成の詳細を、図３乃至図６を参照して説明する。図３は、電池パック１００の分解斜視図である。電池パック１００は、上述したケース１（上ケース１ａ及び下ケース１ｂ）、バスバーユニット５、プリント回路基板６等の他に、下ケース１ｂ内に収納される電池部７を有している。
電池部７は、例えば、複数のリチウムイオン電池セル（以下、単に電池セルと称する）を有している。本実施の形態では、電池部７は、直列に接続される４個の電池セル（電池セル１１、１２、１３、１４）を有している。各電池セルは、正極タブ及び負極タブを有している。具体的には、電池セル１１は、正極タブ１１ａ及び負極タブ１１ｂを有している。電池セル１２は、正極タブ１２ａ及び負極タブ１２ｂを有している。電池セル１３は、正極タブ１３ａ及び負極タブ１３ｂを有している。電池セル１４は、正極タブ１４ａ及び負極タブ１４ｂを有している。なお、本実施の形態では、図３に示すように、各電池セルが継ぎタブ（継ぎタブ１１ｃ、１２ｃ、１３ｃ、１４ｃ）と称されるタブを更に有する構成としているが、継ぎタブはなくても良い。
次に、図４に示す分解斜視図を参照して、バスバーユニット５の詳細について説明する。バスバーユニット５は、板状を有し、樹脂等により構成されるベース２１を有している。ベース２１には、上方に向かって突出する、第１ナット収容部（第１収容部）２２ａ及び第２ナット収容部（第２収容部）２２ｂが設けられている。第１ナット収容部２２ａは、ベース２１の一方の端部付近に設けられており、第２ナット収容部２２ｂは、ベース２１の他方の端部付近に設けられている。両収容部は、例えば四角形状を有している。
第１ナット収容部２２ａ内には、四角形状の第１ナット２３ａ（第１移動部材）が収納される。第１ナット収容部２２ａの内側のスペースの大きさは、第１ナット２３ａの大きさと略同じ大きさに設定されている。このため、第１ナット収容部２２ａ内に収納された状態では、第１ナット２３ａの回転方向（図４、図８Ｂにおいて水平方向の回転）の動きが、第１ナット収容部２２ａにより規制される。なお、実際の電池の作製プロセスにおける回転方向は水平方向だけとは限らず、ネジ４ａを挿入する方向により、鉛直方向や斜め方向でもあり得る（ネジ４ｂについても同様）。ここで説明した「回転方向」の定義は、本明細書において同様である。
第２ナット収容部２２ｂ内には、四角形状の第２ナット２３ｂ（第２移動部材）が収納される。第２ナット収容部２２ｂの内側のスペースの大きさは、第２ナット２３ｂの大きさと略同じ大きさに設定されている。このため、第２ナット収容部２２ｂ内に収納された状態では、第２ナット２３ｂの回転方向の動きが、第２ナット収容部２２ｂにより規制される。なお、ここでは、第２ナット２３ｂ（及びそれに対応する第２ナット収容部２２ｂの内側のスペース）は、第１ナット２３ａ（及びそれに対応する第１ナット収容部２２ａの内側のスペース）と同一形状、同一サイズであるが、互いに異なる形状、異なるサイズであっても良い。
第１ナット２３ａ及び第２ナット２３ｂは、鉄、ステンレス等の金属により構成されている。第１ナット２３ａは、中央に円形状の第１ナット開口部２５ａを有している。第１ナット開口部２５ａに対してネジ４ａを挿入可能なように、第１ナット収容部２２ａがベース２１に設けられている。具体的には、第１上ケース開口部３ａ及び正極端子開口部２０ａの下側となる位置に第１ナット収容部２２ａが設けられている。第２ナット２３ｂは、中央に円形状の第２ナット開口部２５ｂを有している。第２ナット開口部２５ｂに対してネジ４ｂを挿入可能なように、第２ナット収容部２２ｂがベース２１に設けられている。具体的には、第２上ケース開口部３ｂ及び負極端子開口部２０ｂの下側となる位置に第２ナット収容部２２ｂが設けられている。
バスバーユニット５は、バスバー及びリレーバスバーを有している。本実施の形態にかかるバスバーユニット５は、５個のバスバー（バスバー３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ、３１ｅ）及び１個のリレーバスバー３２を有している。バスバー及びリレーバスバーの数は、適宜、変更することができる。
バスバー３１ａは、薄板状の形状を有している。同様に、バスバー３１ｂ〜３１ｄも薄板状の形状を有している。バスバー３１ｅは、中央付近が上側に向かって屈曲する段部を有し、上面視においてＬ字状となる形状を有している。バスバー３１ｅは、上方に位置する端部付近に形成されている円形状のバスバー開口部３５を有している。バスバー開口部３５は、ネジ４ｂを挿入可能な位置に設けられている。具体的には、第２上ケース開口部３ｂ及び負極端子開口部２０ｂの下側となる位置であり、第２ナット開口部２５ｂの上側となる位置にバスバー開口部３５が設けられている。
リレーバスバー３２は、全体としては薄板状の形状を有しており、中央付近が下方から上方に向かってやや湾曲している。リレーバスバー３２の下側に位置する端部付近には、円形状のリレーバスバー開口部３６ａが設けられている。リレーバスバー３２の反対側の端部付近には、円形状のリレーバスバー開口部３６ｂが設けられている。
リレーバスバー開口部３６ａは、ネジ４ａを挿入可能な位置に設けられている。具体的には、第１上ケース開口部３ａ及び正極端子開口部２０ａの下側となる位置であり、第１ナット開口部２５ａの上となる位置にリレーバスバー開口部３６ａが設けられている。リレーバスバー開口部３６ｂには、ネジ４１が挿入され、ネジ４１がベース２１の端部中央付近に設けられたネジ穴４２に螺合されることにより、リレーバスバー３２の一端側がベース２１に締結される。
上述した５個のバスバーがベース２１上に配置される。各バスバーは、ベース２１に設けられた突起等により係止されても良いし、両面テープ等により接着されても良い。例えば、図５に示すように、ベース２１を上面視した場合において左下側から左上側に向かって、バスバー３１ａ、３１ｃ、３１ｅが整列して設けられている。また、ベース２１を上面視した場合において右下側から右上側に向かって、バスバー３１ｂ、３１ｄが整列して設けられている。
図５は、バスバーと電池セル１１〜１４との接続態様を説明する上面図であるが、各電池セルは、ベース２１の下側（図５の紙面の裏側）に配置されている。バスバーと電池セルのタブとの接続態様としては、例えば、ベース２１に設けられたスリット又は間隙からなるタブ引き出し部２９（図４参照）を介して電池セルのタブを上部に引き出し、各バスバーに対して、電池セルのタブがレーザ等によって溶接されることにより、電気的な接続がなされる。図４に示すように、本実施の形態では８箇所のタブ引き出し部２９（タブ引き出し部２９ａ、２９ｂ・・・２９ｈ）が設けられているが、これに限定されない。また、図５に示すように、本実施の形態では、バスバー３１ａに対して、タブ引き出し部２９ａから引き出された電池セル１１の正極タブ１１ａが接続されている。バスバー３１ｂに対して、タブ引き出し部２９ｂから引き出された電池セル１１の負極タブ１１ｂ及びタブ引き出し部２９ｃから引き出された電池セル１２の正極タブ１２ａが接続されている。バスバー３１ｃに対して、タブ引き出し部２９ｄから引き出された電池セル１２の負極タブ１２ｂ及びタブ引き出し部２９ｅから引き出された電池セル１３の正極タブ１３ａが接続されている。バスバー３１ｄに対して、タブ引き出し部２９ｆから引き出された電池セル１３の負極タブ１３ｂ及びタブ引き出し部２９ｇから引き出された電池セル１４の正極タブ１４ａが接続されている。バスバー３１ｅに対して、タブ引き出し部２９ｈから引き出された電池セル１４の負極タブ１４ｂが接続されている。
なお、本実施の形態のように、リレーバスバー３２を用いることにより、正極出力端子２ａと負極出力端子２ｂとを適切な間隔でもって、外部に導出することができる。この点について図６を参照して説明する。例えば、図６に示すように、負極出力端子２ｂと負極側のバスバー３１ｅとをネジ４ｂを使用して接触したとする。一方で、正極出力端子２ａは、正極側のバスバー３１ａに接触される必要がある。ここで、正極出力端子２ａをバスバー３１ａに接触し、その一部を負極出力端子２ｂの露出箇所と同一方向に導出する場合、正極出力端子２ａと負極出力端子２ｂとの間の距離が一定以上、確保できなくなる虞がある。正極出力端子２ａと負極出力端子２ｂとの間の距離が一定以上、確保できない場合には、ショートの発生を防止する必要が生じる等、電池パック１００の使い勝手が悪くなってしまう。
そこで、図６に示すように、バスバー３１ａとリレーバスバー３２の一端側を連結部５１により接続する。そして、リレーバスバー３２の他端側に正極出力端子２ａを接触し、当該正極出力端子２ａの一部を外部に導出するようにすれば、正極出力端子２ａ及び負極出力端子２ｂを同一方向に導出する場合であっても、正極出力端子２ａと負極出力端子２ｂとの間の距離を確保することができる。なお、連結部５１は、ハーネス、導電性の金属板、ヒューズ、ＦＥＴ（Field Effect Transistor）、ＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）サーミスタの少なくとも一つを含む。連結部５１の具体例としては、ハーネス、導電性の金属板等を使用し、ハーネス等が配置される箇所に、過電流により溶断するヒューズ、充放電制御のためのＦＥＴ、ＰＴＣサーミスタ等の安全機構が設けられる構成が挙げられる。ＰＴＣサーミスタは、所定の温度を超えると電流が流れなくなるという特性を持っており、所定の温度を超えると電流がストップし、電池セルが過熱状態にならないように制御することが可能となる。上述したとおり、本実施の形態では、バスバー３１ｅが負極出力端子２ｂに接続されることから、バスバー３１ｅが第２バスバーに対応している。また、バスバー３１ａがリレーバスバー３２を介して接続されていることから、バスバー３１ａ及びリレーバスバー３２を含む構成が第１バスバーに対応している。
［電池パックの製造方法について］
次に、図３、図４、図７乃至図９を参照して、電池パック１００の製造方法について説明する。以下では、本発明に関連する製造方法、具体的には、正極出力端子２ａとリレーバスバー３２とを接触させる方法、及び、負極出力端子２ｂとバスバー３１ｅとを接触させる方法を中心に説明する。その他の電池パック１００の製造方法については、公知の製造方法を適用することができる。
まず、図４に示すバスバーユニットの構成について、その製造方法を簡易的に説明する。バスバーユニット５のバスバーに対して、各電池セルの正極タブ及び負極タブがそれぞれレーザ溶接等により接続される。そして、プリント回路基板６がネジ６ａ及び６ｂを螺合することによりバスバーユニット５に対して取り付けられる。そして、バスバーユニット５に接触された電池部７が下ケース１ｂ内に収納された後、上ケース１ａが取り付けられる（図３、図８参照）。なお、上述した工程の順序は、適宜、変更可能である。
各構成が位置決めされた状態では、第１上ケース開口部３ａ、正極端子開口部２０ａ、リレーバスバー開口部３６ａ及び第１ナット開口部２５ａによって、ネジ４ａを挿入及び締結可能なように、垂直方向に通じる開口部が構成される。
各構成が位置決めされた状態では、第２上ケース開口部３ｂ、負極端子開口部２０ｂ、バスバー開口部３５及び第２ナット開口部２５ｂによって、ネジ４ｂを挿入及び締結可能なように、垂直方向に通じる開口部が構成される。
図７Ａ、図７Ｂはそれぞれ、ネジ４ａを締結する前後に共通する電池パック１００の上面図及び正面図である。図８Ａは、ネジ４ａを締結する前の図７Ｂにおける切断線Ａ−Ａ'で電池パック１００を切断した場合の断面図である。図８Ｂは、図８Ａにおける参照符号ＰＰで囲まれた箇所を拡大した部分拡大図である。
図７Ａ及び図８Ｂに示すように、第１上ケース開口部３ａ、正極端子開口部２０ａ等を含む垂直方向に通じる開口部に対してネジ４ａが挿入される。図８Ｂに示すように、第１ナット収容部２２ａ内に第１ナット２３ａが収納されている。具体的には、第１ナット収容部２２ａの底部に第１ナット２３ａが載置されている。なお、第１ナット２３ａは、第１ナット２３ａの回転方向の動きが規制される程度に第１ナット収容部２２ａ内に収納されていればよく、必ずしも第１ナット２３ａ全体が第１ナット収容部２２ａ内に収納されている必要は無く、第１ナット２３ａの一部が第１ナット収容部２２ａの外部に位置していても良い。第２ナット収容部２２ｂ内に収納される第２ナット２３ｂについても同様である。
第１ナット収容部２２ａに第１ナット２３ａが収納された状態で、ネジ４ａ（具体的には、ネジ４ａの鍔部）と第１ナット２３ａとの間に、下側から順にリレーバスバー３２及び正極出力端子２ａが積層するように（層状に）配置される。なお、図８Ｂにおいて、リレーバスバー３２と正極出力端子２ａは接触しているように見えるが、実際には空隙が設けられていたり、部分的に接触しているに過ぎず、両者の接触は不完全である。したがって、後述するように、ネジ４ａ及び第１ナット２３ａにより、リレーバスバー３２及び正極出力端子２ａを狭持する必要がある。
具体的には、ネジ４ａに対して所定の締め付けトルクを印加する締結動作がなされる。かかる締結動作は、自動で行われても良いし、手動で行われても良い。
図９Ａは、ネジ４ａを締結した後に、図７Ｂにおける切断線Ａ−Ａ'で電池パック１００を切断した場合の断面図である。図９Ｂは、図９Ａにおける参照符号ＱＱで囲まれた箇所を拡大した部分拡大図である。
第１ナット２３ａの上下方向への動きは規制されていないため、ネジ４ａの締結に伴って作用する軸力（引張力）により、第１ナット２３ａが上方に引き上げられ、上方に移動する。そして、ネジ４ａと第１ナット２３ａによりリレーバスバー３２及び正極出力端子２ａが狭持される箇所で、第１ナット２３ａの上方向への移動が規制される。即ち、第１ナット２３ａの移動後には、図９Ｂに示すように、ネジ４ａと第１ナット２３ａによりリレーバスバー３２及び正極出力端子２ａが狭持され、リレーバスバー３２と正極出力端子２ａとの確実な電気的接触が実現される。
なお、図示は省略しているが、負極出力端子２ｂとバスバー３１ｅとの接触も同様にして実現される。以下、概略的に説明する。第２上ケース開口部３ｂ、負極端子開口部２０ｂ等を含む垂直方向に通じる開口部にネジ４ｂが挿入される。また、第２ナット収容部２２ｂに、第２ナット２３ｂが収納される。第２ナット収容部２２ｂに第２ナット２３ｂが収納された状態で、ネジ４ｂ（具体的には、ネジ４ｂの鍔部）と第２ナット２３ｂとの間に、下側から順にバスバー３１ｅ及び負極出力端子２ｂが積層するように（層状に）配置される。
そして、ネジ４ｂに対して所定の締め付けトルクを印加する締結動作がなされる。第２ナット２３ｂの上下方向への動きは規制されていないため、ネジ４ｂの締結に伴って作用する軸力（引張力）により、第２ナット２３ｂが上方に引き上げられ、上方に移動する。そして、ネジ４ｂと第２ナット２３ｂによりバスバー３１ｅ及び負極出力端子２ｂが狭持される箇所で、第２ナット２３ｂの上方向への移動が規制される。即ち、第２ナット２３ｂの移動後には、ネジ４ｂと第２ナット２３ｂによりバスバー３１ｅ及び負極出力端子２ｂが狭持され、バスバー３１ｅと負極出力端子２ｂとの接触が実現される。なお、ネジ４ａとネジ４ｂとの締結動作は、同時に行われることが望ましい。また、本実施の形態では、第１ナット２３ａ及び第２ナット２３ｂが上方に引き上げられる例を説明したが、ネジ４ａ及び４ｂの挿入方向によっては、水平方向や斜め方向への移動もあり得る。
［実施の形態により得られる効果］
以上、本発明の実施の形態について説明した。本発明の実施の形態によれば、下記の効果が得られる。
本実施の形態では、ケース外に導出された正極出力端子及び負極出力端子とケース内に収納された電池部とを、ケース外からネジを締結するだけで接続することができる。このように、容易な作業によって、正極出力端子及び負極出力端子とケース内に収納された電池部とを接続することができる。また、ケーブル等を介して配線する場合とは異なり、締結される位置が予め設定されているので、ネジが他の部品と干渉してしまう虞もない。また、ネジを締結するための２箇所の開口部をケースに設ければ良いので、気密性や防水性が極端に低下してしまうことがない。
また、本実施の形態の他の構成では、接触されるバスバーユニット及び正極出力端子と、接触するためのネジやナットを全て同種の素材（実施の形態では、金属（同一の金属材料でも良い。））で構成したことにより、線膨張係数を略同一とし、線膨張係数の違いを極力生じない構成を採用した。かかる構成により、線膨張係数の違いに起因するネジの緩みの発生を防止することができる。従って、環境温度の変化によってネジの緩みが生じにくく、強度的に安定した接触構造を実現することができ、電池パックの信頼性を向上させることができる。
＜変形例＞
以上、本発明の実施の形態について具体的に説明したが、本発明の内容は上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。以下、変形例について説明する。
例えば、第１ナット２３ａ及び第２ナット２３ｂの形状は、四角形状に限定されず、他の形状、例えば、図１０に示すような六角形状であっても良い。しかしながら、六角形状のナットの場合は、締め付けトルクに対する保持力が四角形状と比較して弱くなるため、ネジの締め付け時にナットが回転しまう虞がある。従って、ナットの形状は、四角形状であることが好ましい。
上述した実施の形態では、電池部の正極側の出力がリレーバスバーを使用して所定箇所に引き回される構成について説明したが、電池部の負極側の出力がリレーバスバーを使用して所定箇所に引き回される構成であっても良い。具体的には、バスバー３１ｅがリレーバスバーの一端側に接続され、リレーバスバーの他端側が負極出力端子２ｂに接続される構成であっても良い。
上述した実施の形態では、リレーバスバーを用いた接続態様について説明したが、リレーバスバーが無くても良い。
図６に示した連結部を使用する場合、ネジ４１が締結される箇所に対して、実施の形態と同様の接触構造を適用しても良い。
上述した実施の形態にかかる電池パックに他の構成が適宜、追加されても良い。電池部は、鉛電池等、リチウムイオン電池以外の電池を適用することもできる。
＜応用例＞
［応用例としての電子機器］
以下、本発明を電子機器に対して適用した応用例について説明する。図１１は、電子機器１６０１の回路構成例を示す。電子機器１６０１は、上述した表示装置１６１２の他に、駆動制御部としてのコントローラＩＣ１６１５と、センサ１６２０と、ホスト機器１６１６と、電源としての電池パック１６１７とを有している。センサ１６２０がコントローラＩＣ１６１５を含んでいても良い。
センサ１６２０は、押圧と曲げとの両方を検出可能なものである。センサ１６２０は、押圧に応じた静電容量の変化を検出し、それに応じた出力信号をコントローラＩＣ１６１５に出力する。また、センサ１６２０は、曲げに応じた抵抗値の変化（抵抗変化）を検出し、それに応じた出力信号をコントローラＩＣ１６１５に出力する。コントローラＩＣ１６１５は、センサ１６２０からの出力信号に基づき、センサ１６２０の押圧及び曲げを検出し、それの検出結果に応じた情報をホスト機器１６１６に出力する。
ホスト機器１６１６は、コントローラＩＣ１６１５から供給される情報に基づき、各種の処理を実行する。例えば、表示装置１６１２に対する文字情報や画像情報等の表示、表示装置１６１２に表示されたカーソルの移動、画面のスクロール等の処理を実行する。
表示装置１６１２は、例えばフレキシブルな表示装置であり、ホスト機器１６１６から供給される映像信号や制御信号等に基づき、画面を表示する。表示装置１６１２としては、例えば、液晶ディスプレイ、エレクトロルミネッセンス（Electro Luminescence：ＥＬ）ディスプレイ、電子ペーパー等が挙げられるが、これに限定されるものではない。
電池パック１６１７は、上述した実施の形態又はその変形例にかかる電池パックを有するものである。
本発明に係る電池パックは種々の電子機器に適用可能であり、主に電動工具、電動アシスト自転車、ロボット用電池、蓄電モジュール、蓄電システムなどに適している。電動工具としては、電動ドリル、チェーンソー、ガーデンツールなどが挙げられる。ロボット用電池としては、ドローンなどの飛行体ロボットも含む。蓄電システムには、ロードコンディショナー（夜間の割安な電気の蓄電、昼間の需要ピーク時における電気の供給（放電）が可能なデバイス）や、太陽電池などの自然エネルギーなどを利用したハイブリッドのシステムなども含まれる。
上述した応用例以外の電子機器としては、例えば、オーディオ機器、ゲーム機器、ナビゲーションシステム、エアコンなどの家電用品、照明機器、医療機器、玩具などが挙げられる。
また、電池パックの小型化が可能であれば、ノート型パーソナルコンピュータ、タブレット型コンピュータ、携帯電話（スマートフォンを含む）、携帯情報端末（Personal Digital Assistants：ＰＤＡ）、表示装置（ＬＣＤ、ＥＬディスプレイ、電子ペーパ等）、撮像装置（例えばデジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ等）、スマートウオッチ、メガネ型端末（ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）等）、にも適用可能である。勿論、本発明の応用範囲は上記に限定されるものでなない。
［応用例としてのハイブリッド車両］
本発明を車両用の蓄電システムに適用した例について、図１２を参照して説明する。図１２に、本発明が適用されるシリーズハイブリッドシステムを採用するハイブリッド車両の構成を概略的に示す。シリーズハイブリッドシステムはエンジンで動かす発電機で発電された電力、あるいはそれをバッテリーに一旦貯めておいた電力を用いて、電力駆動力変換装置で走行する車である。
このハイブリッド車両７２００には、エンジン７２０１、発電機７２０２、電力駆動力変換装置７２０３、駆動輪７２０４ａ、駆動輪７２０４ｂ、車輪７２０５ａ、車輪７２０５ｂ、蓄電装置７２０８、車両制御装置７２０９、各種センサ７２１０、充電口７２１１が搭載されている。蓄電装置７２０８は、上述した実施の形態及びその変形例のいずれかにおける電池パックを有している。
ハイブリッド車両７２００は、電力駆動力変換装置７２０３を動力源として走行する。電力駆動力変換装置７２０３の一例は、モーターである。蓄電装置７２０８の電力によって電力駆動力変換装置７２０３が作動し、この電力駆動力変換装置７２０３の回転力が駆動輪７２０４ａ、７２０４ｂに伝達される。なお、必要な個所に直流−交流（ＤＣ−ＡＣ）あるいは逆変換（ＡＣ−ＤＣ変換）を用いることによって、電力駆動力変換装置７２０３が交流モーターでも直流モーターでも適用可能である。各種センサ７２１０は、車両制御装置７２０９を介してエンジン回転数を制御したり、図示しないスロットルバルブの開度（スロットル開度）を制御したりする。各種センサ７２１０には、速度センサ、加速度センサ、エンジン回転数センサ等が含まれる。
エンジン７２０１の回転力は発電機７２０２に伝えられ、その回転力によって発電機７２０２により生成された電力を蓄電装置７２０８に蓄積することが可能である。
図示しない制動機構によりハイブリッド車両が減速すると、その減速時の抵抗力が電力駆動力変換装置７２０３に回転力として加わり、この回転力によって電力駆動力変換装置７２０３により生成された回生電力が蓄電装置７２０８に蓄積される。
蓄電装置７２０８は、ハイブリッド車両の外部の電源に接続されることで、その外部電源から充電口７２１１を入力口として電力供給を受け、受けた電力を蓄積することも可能である。
図示しないが、二次電池に関する情報に基づいて車両制御に関する情報処理を行う情報処理装置を備えていても良い。このような情報処理装置としては、例えば、電池残量表示装置等がある。
なお、以上は、エンジンで動かす発電機で発電された電力、或いはそれをバッテリーに一旦貯めておいた電力を用いて、モーターで走行するシリーズハイブリッド車を例として説明した。しかしながら、エンジンとモーターの出力がいずれも駆動源とし、エンジンのみで走行、モーターのみで走行、エンジンとモーター走行という３つの方式を適宜切り替えて使用するパラレルハイブリッド車に対しても本発明は有効に適用可能である。さらに、エンジンを用いず駆動モーターのみによる駆動で走行する所謂、電動車両に対しても本発明は有効に適用可能である。
以上、本発明にかかる技術が適用され得るハイブリッド車両７２００の一例について説明した。本発明にかかる技術は、以上説明した構成のうち、蓄電装置７２０８に好適に適用され得る。
１・・・ケース、１ａ・・・上ケース、１ｂ・・・下ケース、２ａ・・・正極出力端子、２ｂ・・・負極出力端子、３ａ・・・第１上ケース開口部、３ｂ・・・第２上ケース開口部、４ａ，４ｂ・・・ネジ、５・・・バスバーユニット、７・・・電池部、１１，１２，１３，１４・・・電池セル、１１ａ，１２ａ，１３ａ，１４ａ・・・正極タブ、１１ｂ，１２ｂ，１３ｂ，１４ｂ・・・負極タブ、２０ａ・・・正極出力端子の開口部、２０ｂ・・・負極出力端子の開口部、２２ａ・・・第１ナット収容部、２２ｂ・・・第２ナット収容部、２３ａ・・・第１ナット、２３ｂ・・・第２ナット、２５ａ・・・第１ナット開口部、２５ｂ・・・第２ナット開口部、３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ，３１ｅ・・・バスバー、３２・・・リレーバスバー、３５・・・バスバー開口部、３６ａ，３６ｂ・・・リレーバスバー開口部、１００・・・電池パック

Claims (16)

  1. 電池部と、
    筐体部と、
    前記筐体部の内部に配置された、前記電池部の正極側の第１バスバーと、
    前記筐体部の内部に配置された、前記電池部の負極側の第２バスバーと、
    前記第１バスバーに接続された、正極出力端子と、
    前記第２バスバーに接続された、負極出力端子と、
    前記筐体部の内部に設けられた第１収容部により回転方向の動きが規制された第１移動部材と、
    前記筐体部の内部に設けられた第２収容部により回転方向の動きが規制された第２移動部材と、
    前記第１移動部材と締結される第１締結部材と、
    前記第２移動部材と締結される第２締結部材と
    を有し、
    前記筐体部、前記正極出力端子、前記第１バスバー及び前記第１移動部材は、前記第１締結部材を挿入可能なように位置決めされた開口部をそれぞれ有し、
    前記筐体部、前記負極出力端子、前記第２バスバー及び前記第２移動部材は、前記第２締結部材を挿入可能なように位置決めされた開口部をそれぞれ有し、
    前記第１締結部材の締結に伴って前記第１移動部材が前記第１収容部内を前記第１バスバーの方向に移動可能であり、該移動によって前記第１バスバーと前記正極出力端子とが接触するように構成され、
    前記第２締結部材の締結に伴って前記第２移動部材が前記第２収容部内を前記第２バスバーの方向に移動可能であり、該移動によって前記第２バスバーと前記負極出力端子とが接触するように構成されている
    電池パック。
  2. 電池部と、
    筐体部と、
    前記筐体部の内部に配置された、前記電池部の正極側の第１バスバーと、
    前記筐体部の内部に配置された、前記電池部の負極側の第２バスバーと、
    前記第１バスバーに接続された正極出力端子と、
    前記第２バスバーに接続された負極出力端子と、
    前記筐体部の内部に設けられた第１収容部により回転方向の動きが規制された第１移動部材と、
    前記筐体部の内部に設けられた第２収容部により回転方向の動きが規制された第２移動部材と
    を有し、
    前記筐体部、前記正極出力端子、前記第１バスバー及び前記第１移動部材は、第１締結部材を挿入可能なように位置決めされた開口部をそれぞれ有し、
    前記筐体部、前記負極出力端子、前記第２バスバー及び前記第２移動部材は、第２締結部材を挿入可能なように位置決めされた開口部をそれぞれ有し、
    前記第１締結部材が前記第１移動部材と締結されていることにより、前記第１移動部材と前記第１バスバーとが接触し、且つ、前記第１バスバーと前記正極出力端子とが接触しており、
    前記第２締結部材が前記第２移動部材と締結されていることにより、前記第２移動部材と前記第２バスバーとが接触し、且つ、前記第２バスバーと前記負極出力端子とが接触している
    電池パック。
  3. 前記正極出力端子が、前記筐体部の内部から外部にわたって配置され、
    前記負極出力端子が、前記筐体部の内部から外部にわたって配置されている
    請求項２に記載の電池パック。
  4. 前記第１締結部材と前記第１移動部材とにより、前記第１バスバーと前記正極出力端子とが狭持されるように構成され、
    前記第２締結部材と前記第２移動部材とにより、前記第２バスバーと前記負極出力端子とが狭持されるように構成されている
    請求項２又は３に記載の電池パック。
  5. 前記第１締結部材及び前記第２締結部材は、ネジであり、
    前記第１移動部材及び前記第２移動部材は、ナットであり、
    前記ネジの鍔部と前記ナットとの間に、前記第１バスバーと前記正極出力端子とが狭持され、
    前記ネジの鍔部と前記ナットとの間に、前記第２バスバーと前記負極出力端子とが狭持されている
    請求項４に記載の電池パック。
  6. 前記第１バスバーは、前記電池部の正極タブが接続されるバスバーと当該バスバーに電気的に接続されるリレーバスバーとを含み、
    前記第１移動部材の移動後に、前記リレーバスバーと前記正極出力端子とが接触されるように構成されている
    請求項２から５までの何れかに記載の電池パック。
  7. 前記第２バスバーは、前記電池部の負極タブが接続されるバスバーと当該バスバーに電気的に接続されるリレーバスバーとを含み、
    前記第２移動部材の移動後に、前記リレーバスバーと前記負極出力端子とが接触されるように構成されている
    請求項２から５までの何れかに記載の電池パック。
  8. 前記電池部は、複数の電池セルを有する
    請求項２から７までの何れかに記載の電池パック。
  9. 前記第１バスバー、前記第２バスバー、前記正極出力端子、前記負極出力端子、前記第１移動部材及び前記第２移動部材は、線膨張係数が略同一の材料から構成される
    請求項２から８までの何れかに記載の電池パック。
  10. 前記第１バスバー、前記第２バスバー、前記正極出力端子、前記負極出力端子、前記第１移動部材及び前記第２移動部材は、同一の金属材料から構成される
    請求項２から９までの何れかに記載の電池パック。
  11. 前記第１バスバーは、所定の前記電池セルの正極タブに接続されたバスバーと、リレーバスバーと、該バスバーと該リレーバスバーとの間に設けられた連結部とから構成されている
    請求項９に記載の電池パック。
  12. 前記連結部は、ハーネス、導電性の金属板、ヒューズ、ＦＥＴ（Field Effect Transistor）、ＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）サーミスタの少なくとも一つを含む
    請求項１１に記載の電池パック。
  13. 電池部と、
    筐体部と、
    前記筐体部の内部に配置された、前記電池部の正極側の第１バスバーと、
    前記筐体部の内部に配置された、前記電池部の負極側の第２バスバーと、
    前記第１バスバーに接続された正極出力端子と、
    前記第２バスバーに接続された負極出力端子と、
    前記筐体部の内部に設けられた第１収容部により回転方向の動きが規制された第１移動部材と、
    前記筐体部の内部に設けられた第２収容部により回転方向の動きが規制された第２移動部材と
    を有し、
    前記筐体部、前記正極出力端子、前記第１バスバー及び前記第１移動部材は、第１締結部材を挿入可能なように位置決めされた開口部をそれぞれ有し、
    前記筐体部、前記負極出力端子、前記第２バスバー及び前記第２移動部材は、第２締結部材を挿入可能なように位置決めされた開口部をそれぞれ有する電池パックの製造方法であって、
    前記筐体部の外部から前記第１締結部材を締結することにより、前記第１移動部材を前記第１収容部内で移動させ、前記第１移動部材を移動させることにより、前記第１移動部材と前記第１バスバーとを接触させ、且つ、前記第１バスバーと前記正極出力端子とを接触させ、
    前記筐体部の外部から前記第２締結部材を締結することにより、前記第２移動部材を前記第２収容部内で移動させ、前記第２移動部材を移動させることにより、前記第２移動部材と前記第２バスバーとを接触させ、且つ、前記第２バスバーと前記負極出力端子とを接触させる
    電池パックの製造方法。
  14. 請求項１から１２までの何れかに記載の電池パックを有する電子機器。
  15. 請求項１から１２までの何れかに記載の電池パックを有する電動工具。
  16. 請求項１から１２までの何れかに記載の電池パックを有する電動車両。
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