WO2022209866A1 - 蓄電装置、電動工具および電動車両 - Google Patents
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Abstract
電池ホルダの動きを抑制しつつ、漏液した電解液によるショートの発生を防止する。 外装ケースと、複数の電池と、複数の電池が格納される電池ホルダと、複数の電池を電気的に接続する第1の接続板と、第1の接続板、および、第1の接続板の接続箇所の電位と異なる電位を有する箇所に接続される第2の接続板と、電池ホルダの一方の主面に設けられる第1の突条部を複数有する第1の突条部群と、第1の突条部と係合する第2の突条部を複数有する第2の突条部群とを有し、少なくとも第1の突条部は、第1の接続板と第2の接続板との間に設けられている蓄電装置である。
Description
本発明は、蓄電装置、電動工具およ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。下記の特許文献1および特許文献2には、複数のリチウムイオン電池間に障壁やリブを設ける構造が開示されている。
しかしながら、上述した特許文献に記載の技術は、単体の電池ユニット若しくは複数の電池ユニットの位置決めに関する考慮が不十分である。電池ユニットの位置決めが安定しないため、電池から漏れ出した電解液が異電位の箇所まで漏れ出し、ショートが発生する虞が高くなるという問題があった。
したがって、本発明は、電池ユニットの位置を安定させつつ、電解液の漏液に起因してショートが発生する虞を低減した、蓄電装置、電動工具および電動車両を提供することを目的の一つとする。
本発明は、
外装ケースと、
複数の電池と、
複数の電池が格納される電池ホルダと、
複数の電池を電気的に接続する第1の接続板と、
第1の接続板、および、第1の接続板の接続箇所の電位と異なる電位を有する箇所に接続される第2の接続板と、
電池ホルダの一方の主面に設けられる第1の突条部を複数有する第1の突条部群と、
第1の突条部と係合する第2の突条部を複数有する第2の突条部群と
を有し、
少なくとも第1の突条部は、第1の接続板と第2の接続板との間に設けられている
蓄電装置である。
外装ケースと、
複数の電池と、
複数の電池が格納される電池ホルダと、
複数の電池を電気的に接続する第1の接続板と、
第1の接続板、および、第1の接続板の接続箇所の電位と異なる電位を有する箇所に接続される第2の接続板と、
電池ホルダの一方の主面に設けられる第1の突条部を複数有する第1の突条部群と、
第1の突条部と係合する第2の突条部を複数有する第2の突条部群と
を有し、
少なくとも第1の突条部は、第1の接続板と第2の接続板との間に設けられている
蓄電装置である。
本発明の少なくとも実施形態によれば、蓄電装置が有する電池ユニットの位置を安定させつつ、漏液した電解液が異電位の箇所まで達し、これによってショートが発生してしまう虞を低減することができる。なお、本明細書で例示された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。
以下、本発明の実施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われる。
<一実施形態>
<変形例>
<応用例>
以下に説明する実施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形態等に限定されるものではない。
なお、特許請求の範囲に示される部材を、実施形態の部材に特定するものではない。特に、実施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があり、また、図示が煩雑となることを防止するために、参照符号の一部のみを図示する場合や、説明の便宜を考慮して図示を簡略化する場合がある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、重複する説明を適宜省略する。
<一実施形態>
<変形例>
<応用例>
以下に説明する実施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形態等に限定されるものではない。
なお、特許請求の範囲に示される部材を、実施形態の部材に特定するものではない。特に、実施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があり、また、図示が煩雑となることを防止するために、参照符号の一部のみを図示する場合や、説明の便宜を考慮して図示を簡略化する場合がある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、重複する説明を適宜省略する。
<一実施形態>
[蓄電装置の構成例]
図1は、一実施形態に係る蓄電装置(蓄電装置1)の分解斜視図である。蓄電装置1は、概略的には、箱状の形状を有している。蓄電装置1は、外装ケース11を有している。外装ケース11は、上面、2個の側面、および、背面が連結された第1の外装ケース11Aと、第1の外装ケース11Aの上面と対向する底面としての第2の外装ケース11Bと、第1の外装ケース11Aの背面と対向する前面としての第3の外装ケース11Cとを含む。本実施形態に係る外装ケース11は、金属によって構成されている。これにより、優れた放熱性を得ることができ、外装ケース11内の温度上昇を抑制することができる。外装ケース11の材料としては、アルミニウムまたはアルミニウム合金、銅または銅合金、鉄または鉄合金を例示することができる。第3の外装ケース11Cの外側には、正極出力端子12Aと負極出力端子12Bとが設けられている。
[蓄電装置の構成例]
図1は、一実施形態に係る蓄電装置(蓄電装置1)の分解斜視図である。蓄電装置1は、概略的には、箱状の形状を有している。蓄電装置1は、外装ケース11を有している。外装ケース11は、上面、2個の側面、および、背面が連結された第1の外装ケース11Aと、第1の外装ケース11Aの上面と対向する底面としての第2の外装ケース11Bと、第1の外装ケース11Aの背面と対向する前面としての第3の外装ケース11Cとを含む。本実施形態に係る外装ケース11は、金属によって構成されている。これにより、優れた放熱性を得ることができ、外装ケース11内の温度上昇を抑制することができる。外装ケース11の材料としては、アルミニウムまたはアルミニウム合金、銅または銅合金、鉄または鉄合金を例示することができる。第3の外装ケース11Cの外側には、正極出力端子12Aと負極出力端子12Bとが設けられている。
蓄電装置1は、外装ケース11内に、電池ユニットを有している。例えば、蓄電装置1は、2個の電池ユニット(電池ユニット13A、電池ユニット13B)を有している。例えば、電池ユニット13Aの上部に電池ユニット13Bが積み重ねられるようにして接続されている。図1に示すように、電池ユニット13Aと第2の外装ケース11Bとの間には、絶縁板14が配置されている。また、一体化された電池ユニット13A、13Bと第1の外装ケース11Aとの間には、絶縁板15が配置されている。絶縁板14、15は、例えば、樹脂によって構成されている。
[電池ユニットの構成例]
次に、図2~図5を参照して、電池ユニットの構成例について説明する。なお、以下では、電池ユニット13Aを例にして説明するが、特に断らない限り、電池ユニット13Aに説明した事項は電池ユニット13Bに対しても適用することができる。図2は電池ユニット13Aの分解斜視図であり、図3は電池ユニット13Aを図2とは反対側から視た分解斜視図である。また、図4は図2に示す各構成を一体化した電池ユニット13Aの斜視図であり、図5は図3に示す各構成を一体化した電池ユニット13Aの斜視図である。
次に、図2~図5を参照して、電池ユニットの構成例について説明する。なお、以下では、電池ユニット13Aを例にして説明するが、特に断らない限り、電池ユニット13Aに説明した事項は電池ユニット13Bに対しても適用することができる。図2は電池ユニット13Aの分解斜視図であり、図3は電池ユニット13Aを図2とは反対側から視た分解斜視図である。また、図4は図2に示す各構成を一体化した電池ユニット13Aの斜視図であり、図5は図3に示す各構成を一体化した電池ユニット13Aの斜視図である。
(電池ホルダ)
電池ユニット13Aは、樹脂により構成される電池ホルダ132を有する。電池ホルダ132は、例えば、上下に分割された第1の電池ホルダ132Aおよび第2の電池ホルダ132Bを有する。第1の電池ホルダ132Aおよび第2の電池ホルダ132Bは、後述する電池(電池131)を収納する円筒形状の収納空間を有している。第1の電池ホルダ132Aは、各電池131の一方の端部から中央付近までを自身の収納空間に収納し、第2の電池ホルダ132Bは、各電池131の他方の端部から中央付近までを自身の収納空間に収納する。第1の電池ホルダ132Aおよび第2の電池ホルダ132Bのそれぞれが有する円筒形状の収納空間の端部には略円形の孔部が設けられており、当該孔部を介して電池131の正極端子または負極端子が外部に露出する。
電池ユニット13Aは、樹脂により構成される電池ホルダ132を有する。電池ホルダ132は、例えば、上下に分割された第1の電池ホルダ132Aおよび第2の電池ホルダ132Bを有する。第1の電池ホルダ132Aおよび第2の電池ホルダ132Bは、後述する電池(電池131)を収納する円筒形状の収納空間を有している。第1の電池ホルダ132Aは、各電池131の一方の端部から中央付近までを自身の収納空間に収納し、第2の電池ホルダ132Bは、各電池131の他方の端部から中央付近までを自身の収納空間に収納する。第1の電池ホルダ132Aおよび第2の電池ホルダ132Bのそれぞれが有する円筒形状の収納空間の端部には略円形の孔部が設けられており、当該孔部を介して電池131の正極端子または負極端子が外部に露出する。
(電池ホルダに格納される電池)
電池ホルダ132には、複数の電池131が格納される。電池131は、例えば、円筒形状のリチウムイオン電池であるが、他の電池を適用することも可能である。例えば、電池ホルダ132には、120本の電池131が格納される。勿論、これ以外の個数の電池131が電池ホルダ132に格納されてもよい。120本の電池131は、例えば、15本の電池131が図2におけるY方向で並列接続され、並列接続された15本の電池131が図2におけるX方向(8列)で直列接続されている。Y方向に沿って整列している15本の電池131はそれぞれ同じ極性の向きで整列しており、当該15本の電池131と隣接する15本の電池は極性の向きが反対となるように整列している。例えば、図2において、最も端部(原点寄り)に位置する15本の電池131は負極端子が上を向くようにして整列しており、隣接する15本の電池131は正極端子が上を向くようにして整列している。すなわち、図2において上側に位置する、若しくは、下側に位置する極性が、15本の電池131の組毎に交互に入れ替わる。
電池ホルダ132には、複数の電池131が格納される。電池131は、例えば、円筒形状のリチウムイオン電池であるが、他の電池を適用することも可能である。例えば、電池ホルダ132には、120本の電池131が格納される。勿論、これ以外の個数の電池131が電池ホルダ132に格納されてもよい。120本の電池131は、例えば、15本の電池131が図2におけるY方向で並列接続され、並列接続された15本の電池131が図2におけるX方向(8列)で直列接続されている。Y方向に沿って整列している15本の電池131はそれぞれ同じ極性の向きで整列しており、当該15本の電池131と隣接する15本の電池は極性の向きが反対となるように整列している。例えば、図2において、最も端部(原点寄り)に位置する15本の電池131は負極端子が上を向くようにして整列しており、隣接する15本の電池131は正極端子が上を向くようにして整列している。すなわち、図2において上側に位置する、若しくは、下側に位置する極性が、15本の電池131の組毎に交互に入れ替わる。
(リード板)
外部に露出する電池131の正極端子または負極端子に対して、金属製の接続板であるリード板が溶接等により接続される。これにより、複数の電池131が電気的に接続される。例えば、図2に示すように、電池ホルダ132の一方の主面140A(第1の電池ホルダ132Aにおいて、収納された電池131の正極端子または負極端子が露出する側の面、図4参照)には、第1のリード板135が配置される。図2に示すように、第1のリード板135は、例えば、5個のリード板135A~135Eを含む。
外部に露出する電池131の正極端子または負極端子に対して、金属製の接続板であるリード板が溶接等により接続される。これにより、複数の電池131が電気的に接続される。例えば、図2に示すように、電池ホルダ132の一方の主面140A(第1の電池ホルダ132Aにおいて、収納された電池131の正極端子または負極端子が露出する側の面、図4参照)には、第1のリード板135が配置される。図2に示すように、第1のリード板135は、例えば、5個のリード板135A~135Eを含む。
図4に示すように、リード板135Aは、X方向における最も手前側(原点側)に位置する15本(Y方向)の電池131の負極端子に溶接される。リード板135Bは、リード板135Aが溶接される電池131と隣接する電池131の正極端子、および、当該電池131にさらに隣接する電池131の負極端子に、接続箇所の極性が交互となるように溶接される。リード板135Cは、リード板135Bが溶接される電池131と隣接する電池131の正極端子、および、当該電池131にさらに隣接する電池131の負極端子に、接続箇所の極性が交互となるように溶接される。リード板135Dは、リード板135Cが溶接される電池131と隣接する電池131の正極端子、および、当該電池131にさらに隣接する電池131の負極端子に、接続箇所の極性が交互となるように溶接される。リード板135Eは、X方向における最も奥側(原点から離れた側)に位置する15本(Y方向)の電池131の正極端子に溶接される。例えば、リード板135Eが、適宜な配線やバスバー等を介して正極出力端子12Aに電気的に接続される。また、リード板135Aが、適宜な配線やバスバー等を介して負極出力端子12Bに電気的に接続される。
図3に示すように、電池ホルダ132他方の主面140B(第2の電池ホルダ132Bにおいて、収納された電池131の正極端子または負極端子が露出する側の面)には、第2のリード板136が配置される。図3に示すように、第2のリード板136は、例えば、4個のリード板136A~136Dを含む。
図5に示すように、リード板136Aは、X方向における手前側(原点側)2列(30本)の電池131に対して、接続箇所の極性が交互となるように溶接される。リード板136Bは、X方向における次の2列(30本)の電池131に対して、接続箇所の極性が交互となるように溶接される。リード板136Cは、X方向における次の2列(30本)の電池131に対して、接続箇所の極性が交互となるように溶接される。リード板136Dは、X方向における次の2列(30本)の電池131に対して、接続箇所の極性が交互となるように溶接される。
(突条部)
電池ホルダ132の一方の主面には、複数の突条部を含む突条部群が設けられている。例えば、図4に示すように、主面140Aには4個の突条部(突条部21A~21D)を含む突条部群21が設けられている。突条部21A~21Dのそれぞれが第1の突条部に対応し、突条部群21が第1の突条部群に対応している。各突条部は、薄板状の形状を有し、Y方向に沿って延在している。
電池ホルダ132の一方の主面には、複数の突条部を含む突条部群が設けられている。例えば、図4に示すように、主面140Aには4個の突条部(突条部21A~21D)を含む突条部群21が設けられている。突条部21A~21Dのそれぞれが第1の突条部に対応し、突条部群21が第1の突条部群に対応している。各突条部は、薄板状の形状を有し、Y方向に沿って延在している。
突条部21A~21Dのそれぞれは、電池ホルダ132の一方の主面140Aにおける第1のリード板(第1の接続板)と第2のリード板(第2の接続板)との間に設けられている。ここで、第1のリード板および第2のリード板とは、所定のリード板を第1のリード板としたときに、第2のリード板は当該第1のリード板の接続箇所の電位と異なる電位を有する箇所に接続されるリード板である。例えば、リード板135Aを第1のリード板とした場合に、リード板135Bの接続箇所には正極端子すなわち負極端子と電位が異なる箇所が含まれる。すなわち、リード板135Aに対してリード板135Bは第2のリード板に対応する。従って、リード板135Aとリード板135Bとの間に突条部(本例では突条部21A)が設けられる。また、リード板135Bを第1のリード板とした場合に、リード板135A、リード板135Cの接続箇所にはリード板135Bの接続箇所と電位が異なる箇所が含まれる。すなわち、リード板135Bに対してリード板135A、135Cは第2のリード板に対応する。従って、リード板135Aとリード板135Bとの間に突条部(上述した突条部21A)、リード板135Bとリード板135Cとの間に突条部(本例では突条部21B)が設けられる。同様にして、リード板135Cとリード板135Dとの間に突条部(本例では突条部21C)が設けられ、リード板135Dとリード板135Eとの間に突条部(本例では突条部21D)が設けられる。
なお、本実施形態に係る突条部21A~21Dのそれぞれは、突起22および孔部23を有している。突起22および孔部23の個数や形状等は特に限定されるものではないが電池ユニット13AをY軸を中心軸として上下反転した場合に、突起22が孔部23に嵌合されるように、突起22および孔部23の位置や形状、個数等が設定されている。
本実施形態では、電池ホルダ132の他方の主面140Bにも、複数の突条部を含む突条部群が設けられている。例えば、図5に示すように、主面140Bには3個の突条部(突条部25A~25C)を含む突条部群25が設けられている。突条部25A~25Cのそれぞれが第3の突条部に対応し、突条部群25が第3の突条部群に対応している。各突条部は、薄板状の形状を有し、Y方向に沿って延在している。
突条部25A~25Cのそれぞれは、電池ホルダ132の他方の主面140Bにおける第1のリード板(第1の接続板)と第2のリード板(第2の接続板)との間に設けられている。上述したように、第1のリード板および第2のリード板とは、所定のリード板を第1のリード板としたときに、第2のリード板は当該第1のリード板の接続箇所の電位と異なる電位を有する箇所に接続されるリード板である。例えば、リード板136Aを第1のリード板とした場合に、リード板136Bの接続箇所にはリード板136Aの接続箇所と電位が異なる箇所が含まれる。従って、リード板136Aとリード板136Bとの間に突条部(本例では突条部25A)が設けられる。同様にして、リード板135Bとリード板135Cとの間に突条部(本例では突条部25B)が設けられ、リード板136Cとリード板135Dとの間に突条部(本例では突条部25C)が設けられる。なお、本実施形態では、突条部25A~25Cは、突起22や孔部23を有していない。また、突条部25A~25Cのそれぞれの大きさは、突条部21A~21Dのそれぞれの大きさより小さく設定されている。
[電池ホルダ同士の接続について]
次に、図6~図9を参照しつつ、電池ユニット13Aおよび電池ユニット13Bの接続について説明する。図6は、接続前の電池ユニット13A、13BをX方向に沿う断面で切断した断面を示す図である。図7は、図6における点線を付した箇所を拡大した部分拡大断面図である。図8は、接続状態の電池ユニット13A、13Bを図9における切断線XB-XBで切断した断面を示す図である。図9は、接続状態の電池ユニット13A、13Bを図8における切断線XA-XAで切断した断面を示す図である。
次に、図6~図9を参照しつつ、電池ユニット13Aおよび電池ユニット13Bの接続について説明する。図6は、接続前の電池ユニット13A、13BをX方向に沿う断面で切断した断面を示す図である。図7は、図6における点線を付した箇所を拡大した部分拡大断面図である。図8は、接続状態の電池ユニット13A、13Bを図9における切断線XB-XBで切断した断面を示す図である。図9は、接続状態の電池ユニット13A、13Bを図8における切断線XA-XAで切断した断面を示す図である。
なお、本実施形態に係る電池ユニット13Aおよび電池ユニット13Bは同一形状である。従って、電池ユニット13Bは、電池ユニット13Aと同様に、電池ホルダ132、突条部21A~21D、および、突条部25A~25Cを有している。以下の説明では、電池ユニット13Aおよび電池ユニット13Bのそれぞれが有する構成を区別するために、電池ユニット13Bが有する突条部のうち、電池ホルダ132に対応する電池ホルダを電池ホルダ132AA(主面140Aに対応する主面を140AA、主面140Bに対応する主面を140BB)、突条部21A~21Dに対応する突条部を突条部21AA~21DD、突条部25A~25Cに対応する突条部を突条部25AA~25CCと適宜、称する。本実施形態では、4個の突条部21AA~21DDが第2の突条部群に対応し、突条部21AA~21DDのそれぞれが第2の突条部に対応する。
図6に示すように、電池ホルダ132および電池ユニット132AAのそれぞれの主面140A、140AAが対向するように、一方の電池ユニット(例えば、電池ユニット13B)が上下反転される。主面140A、140AA同士が対向した状態では、対向する突条部(例えば、突条部21Aと突条部21DD)は、それぞれの突条部の先端面同士が対向せず、オフセットされた位置(ややずれた位置)となる。以下の説明では、図7に示すように、突条部21Aの先端面を先端面TA、突条部21Aの一方の側面、具体的には、電池ユニット13Aの外側を向く側面を側面SA、当該側面SAと交差し、突条部21Aが立設する面をベース面BAと称する。また、突条部21DDの先端面を先端面TB、突条部21DDの一方の側面、具体的には、電池ユニット13Aの中心側を向く側面(側面SAとは反対側を向く面)を側面SB、当該側面SBと交差し、突条部21DDが立設する面をベース面BBと称する。
電池ユニット13Aおよび電池ユニット13BがZ方向において近づくように移動されることで、電池ユニット13Aと電池ユニット13Bとが積み重ねられるようにして接続される。電池ユニット13Aと電池ユニット13Bとが接続された状態では、図8に示すように、電池ホルダ同士、具体的には、対向する突条部同士(例えば、突条部21Aと突条部21DD)とが係合する。具体的には、突条部21Aの側面SAと突条部21DDの側面SBとが当接し、突条部21Aの先端面TAが突条部21DDのベース面BAと当接し、突条部21DDの先端面TBが突条部21Aのベース面BAと当接するようにして、突条部21Aと突条部21DDとが係合する。他の一対の突条部(突条部21Bと突条部21CC、突条部21Cと突条部21BB、突条部21Dと突条部21AA)も同様に係合する。
なお、本実施形態では、係合する一対の第1の突条部および第2の突条部のそれぞれの位置が、第1の突条部および第2の突条部の延在方向と略直交する方向において入れ替わる。例えば、係合する突条部21Aおよび突条部21DDのうち、突条部21Aは電池ユニット13Aの中央寄りに位置するのに対して、突条部21DDは電池ユニット13Aの外側に位置する。突条部21Aおよび突条部21DDの延在方向(Y方向)と略直交する方向(X方向)において、係合する突条部21Aおよび突条部21DDに隣接する一対の突条部(突条部21Bおよび突条部21CC)では、位置が入れ替わり反対になる。すなわち、係合する突条部21Bおよび突条部21CCのうち、突条部21CCは電池ユニット13Aの中央寄りに位置するのに対して、突条部21Bは電池ユニット13Aの外側に位置する。
このように、係合する一対の第1の突条部および第2の突条部のそれぞれの位置が、X方向において交互に若しくは一部が入れ替わることで、接続状態にある電池ユニット13Aおよび電池ユニット13Bの横方向(X方向)への動きを抑制することができる。従って、蓄電装置1が車両等の移動体に適用された場合でも、2個の電池ホルダの位置がずれてしまうことを抑制することができる。
図8に示すように、電池ユニット13Aと電池ユニット13Bが接続した状態では、電池ユニット13Aと電池ユニット13Bとの間に、第1の突条部(本例では、突条部21A~21D)および第2の突条部(本例では、突条部21AA~21DD)の延在方向(Y方向)に通じる空間Sが形成されている。空間Sが形成されることで、格納される電池131からガスが噴出した場合であっても空間Sから当該ガスを電池ユニットの外部に排出することが可能となる。
図9に示すように、係合する一対の突条部のそれぞれが有する突起と孔部とが篏合する。例えば、突条部21Aが有する突起22が突条部21DDが有する孔部23に篏合する。さらに、突条部21DDが有する突起22が突条部21Aが有する孔部23に篏合する。係合する他の一対の突条部についても同様である。これにより、電池ユニット13Aおよび電池ユニット13Bの接触状態をより安定した状態とすることができる。
(本実施形態により得られる効果)
本実施形態によれば、例えば、下記の効果を得ることができる。
本実施形態では、第1のリード板と第2のリード板との間に突条部が形成されている。これにより、異常が発生した電池131から導電性物質(例えば、電解液)が漏れ出した場合でも、電解液を突条部によって遮蔽することができる。すなわち、漏れ出した電解液によって電位が異なるリード板同士が接続され、これによりショートが発生してしまうことを防止できる。
本実施形態では、X方向の動きを抑制するように、一対の突条部が係合している。これにより、接続状態の電池ユニットの動きを抑制しつつ、上述したショートの発生を防止できる。さらに、電池ユニットが動くことによって漏液した電解液が広範囲に広がってしまうことを防止できる。また、単体の突条部だと漏液した電解液が当該突条部を乗り越えてしまう虞があるが、本実施形態では、一対の突条部が係合しているのでそのような虞を無くすことができる。
本実施形態では、接続状態の電池ユニット間に空間Sが設けられている。これにより、異常が発生した電池131からガスが発生した場合でも、空間Sを介してガスを排出することができる。従って、電池ユニット内にガスが滞留することを防止することができ、滞留したガスへの引火や、ガスが滞留することによる電池ユニットの変形等を防止できる。
本実施形態では、係合する一対の突条部のそれぞれが有する突起22および孔部23が嵌合する構成とすることにより、2個の電池ユニットの接続強度を向上させることができる。さらに、突起22および孔部23を突条部が有する構成とすることにより、突起22および孔部23を突条部以外の場所に設ける構成と比べて省スペース化を図ることできる。
本実施形態では、2個の電池ホルダが同一形状であることから、別形状の2個の電池ホルダを用いる場合に比べて部品点数を削減できる。従って、蓄電装置1のコストを低減できる。
本実施形態によれば、例えば、下記の効果を得ることができる。
本実施形態では、第1のリード板と第2のリード板との間に突条部が形成されている。これにより、異常が発生した電池131から導電性物質(例えば、電解液)が漏れ出した場合でも、電解液を突条部によって遮蔽することができる。すなわち、漏れ出した電解液によって電位が異なるリード板同士が接続され、これによりショートが発生してしまうことを防止できる。
本実施形態では、X方向の動きを抑制するように、一対の突条部が係合している。これにより、接続状態の電池ユニットの動きを抑制しつつ、上述したショートの発生を防止できる。さらに、電池ユニットが動くことによって漏液した電解液が広範囲に広がってしまうことを防止できる。また、単体の突条部だと漏液した電解液が当該突条部を乗り越えてしまう虞があるが、本実施形態では、一対の突条部が係合しているのでそのような虞を無くすことができる。
本実施形態では、接続状態の電池ユニット間に空間Sが設けられている。これにより、異常が発生した電池131からガスが発生した場合でも、空間Sを介してガスを排出することができる。従って、電池ユニット内にガスが滞留することを防止することができ、滞留したガスへの引火や、ガスが滞留することによる電池ユニットの変形等を防止できる。
本実施形態では、係合する一対の突条部のそれぞれが有する突起22および孔部23が嵌合する構成とすることにより、2個の電池ユニットの接続強度を向上させることができる。さらに、突起22および孔部23を突条部が有する構成とすることにより、突起22および孔部23を突条部以外の場所に設ける構成と比べて省スペース化を図ることできる。
本実施形態では、2個の電池ホルダが同一形状であることから、別形状の2個の電池ホルダを用いる場合に比べて部品点数を削減できる。従って、蓄電装置1のコストを低減できる。
<変形例>
以上、本発明の実施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。
以上、本発明の実施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。
上述した一実施形態において、第3の突条部(例えば、突条部25A~25C、および、突条部25AA~25CCの少なくとも一方)のそれぞれと係合する突条部を複数有する突条部群(第4の突条部群)が設けられてもよい。例えば、図10Aに示すように、絶縁板14の上面(電池ホルダ132の主面140Bと対向する面)に突条部25A~25Cのそれぞれと係合する第4の突条部群(具体的には、3個の第4の突条部31A~31C)が設けられる。また、図10Bに示すように、絶縁板15の内面(電池ホルダ132AAの主面140BBと対向する面)に突条部25AA~25CCのそれぞれと係合する第4の突条部群(具体的には、3個の第4の突条部32A~32C)が設けられる。係合する一対の突条部は、例えば、一実施形態と同様の態様で係合する。本変形例により、電池ユニット13Aおよび電池ユニット13Bの接続状態を一層、安定させることができる。
一実施形態に係る蓄電装置1において、絶縁板14、15がなくてもよい。係る構成の場合、外装ケース11は、樹脂等の絶縁性部材により構成される。絶縁板14、15がない構成の場合、上述した第4の突条部群が外装ケース11に設けられてもよい。例えば、図11Aに示すように、第2の外装ケース11Bの内面(電池ホルダ132の主面140Bと対向する面)に上述した突条部31A~31Cが設けられる。また、図11Bに示すように、第1の外装ケース11Aの内面(電池ホルダ132AAの主面140BBと対向する面)に上述した突条部32A~32Cが設けられる。係合する一対の突条部は、例えば、一実施形態と同様の態様で係合する。本変形例によっても、電池ユニット13Aおよび電池ユニット13Bの接続状態を一層、安定させることができる。
なお、第3の突条部および第4の突条部は、第1の突条部と同じように、突起および孔部を有していてもよい。また、第3の突条部および第4の突条部は、比較的重量のある電池ホルダ同士を接続する際に係合する第1の突条部および第2の突条部に比して、強固に係合する必要性が少ない。従って、第3の突条部および第4の突条部の大きさは、第1の突条部および第2の突条部に比して小さく設定されているが、同じ大きさであってもよい。
上述した一実施形態では、蓄電装置1が2個の電池ユニットを有する構成を説明したが、3個以上の電池ユニットが積み重ねられるようにして接続されてもよい。例えば、電池ユニット13Bの上側に、別の電池ユニットが有する電池ホルダの主面(主面140Bまたは主面140BBに対応する面)同士が対向するように配置され、当該電池ユニットと電池ユニット13Bとが接続されてもよい。この場合は、突条部25Cと突条部25AAとが、突条部25Bと突条部25BBとが、突条部25Aと突条部25CCとが、一実施形態と同様の態様で係合する。
また、蓄電装置1が1個の電池ユニットを有する構成であってもよい。この場合、一実施形態に係る第2の突条部群に係る構成(例えば、突条部21AA~21DDに係る構成)が、絶縁板や外装ケースに設けられてもよい。例えば、絶縁板や外装ケースの内面において、1個の電池ユニットが有する電池ホルダ(例えば、電池ユニット132)の主面140Aと対向する面に、突条部21AA~21DDが設けられていてもよい。
上述した一実施形態では、X方向において、2個の一対の突条部間で、第1の突条部および第2の突条部の位置が入れ替わるようにした。X方向において、全ての一対の突条部間で、第1の突条部および第2の突条部の位置が入れ替わるようにしてもよい。
上述した一実施形態における電池やリード板の数、各構成の材料等は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜、変更可能である。
<応用例>
本発明に係る蓄電装置は、電動工具、電動車両、各種の電子機器等に搭載または電力を供給するために使用することができる。以下、具体的な応用例について説明する。
本発明に係る蓄電装置は、電動工具、電動車両、各種の電子機器等に搭載または電力を供給するために使用することができる。以下、具体的な応用例について説明する。
図12を参照して、本発明が適用可能な電動工具として電動ドライバの例について概略的に説明する。電動ドライバ431には、シャフト434に回転動力を伝達するモーター433と、ユーザが操作するトリガースイッチ432が設けられている。電動ドライバ431の把手の下部筐体内に、電池パック430およびモーター制御部435が収容されている。電池パック430は、電動ドライバ431に対して内蔵されているか、または着脱自在とされている。電池パック430に本発明に係る蓄電装置を適用することができる。
電池パック430およびモーター制御部435のそれぞれには、マイクロコンピュータ(図示せず)が備えられており、電池パック430の充放電情報が相互に通信できるようにしてもよい。モーター制御部435は、モーター433の動作を制御すると共に、過放電などの異常時にモーター433への電源供給を遮断することができる。
本発明を電動車両用の蓄電システムに適用した例として、図13に、シリーズハイブリッドシステムを採用したハイブリッド車両(HV)の構成例を概略的に示す。シリーズハイブリッドシステムはエンジンを動力とする発電機で発電された電力、あるいはそれをバッテリ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600には、エンジン601、発電機602、電力駆動力変換装置(直流モーターまたは交流モーター。以下単に「モーター603」という。)、駆動輪604a、駆動輪604b、車輪605a、車輪605b、バッテリー608、車両制御装置609、各種センサ610、充電口611が搭載されている。バッテリー608としては、本発明の蓄電装置、または、本発明の蓄電装置を複数搭載した蓄電モジュールが適用され得る。
バッテリー608の電力によってモーター603が作動し、モーター603の回転力が駆動輪604a、604bに伝達される。エンジン601によって産み出された回転力によって、発電機602で生成された電力をバッテリー608に蓄積することが可能である。各種センサ610は、車両制御装置609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を制御したりする。
図示しない制動機構によりハイブリッド車両600が減速すると、その減速時の抵抗力がモーター603に回転力として加わり、この回転力によって生成された回生電力がバッテリー608に蓄積される。バッテリー608は、ハイブリッド車両600の充電口611を介して外部の電源に接続されることで充電することが可能である。このようなHV車両を、プラグインハイブリッド車(PHVまたはPHEV)という。
なお、本発明に係る二次電池を小型化された一次電池に応用して、車輪604、605に内蔵された空気圧センサシステム(TPMS: Tire Pressure Monitoring system)の電源として用いることも可能である。
以上では、シリーズハイブリッド車を例として説明したが、エンジンとモーターを併用するパラレル方式、または、シリーズ方式とパラレル方式を組み合わせたハイブリッド車に対しても本発明は適用可能である。さらに、エンジンを用いない駆動モーターのみで走行する電気自動車(EVまたはBEV)や、燃料電池車(FCV)に対しても本発明は適用可能である。
1・・・蓄電装置
11・・・外装ケース
13A,13B・・・電池ユニット
14,15・・・絶縁板
131・・・電池
132,132AA・・・電池ホルダ
21A~21D,21AA~21DD・・・突条部
25A~25C,25AA~25CC・・・突条部
31A~31C,32AA~32CC・・・突条部
135A~135E,136A~136D・・・リード板
140A,140AA・・・(一方の)主面
140B,140BB・・・(他方の主面)
11・・・外装ケース
13A,13B・・・電池ユニット
14,15・・・絶縁板
131・・・電池
132,132AA・・・電池ホルダ
21A~21D,21AA~21DD・・・突条部
25A~25C,25AA~25CC・・・突条部
31A~31C,32AA~32CC・・・突条部
135A~135E,136A~136D・・・リード板
140A,140AA・・・(一方の)主面
140B,140BB・・・(他方の主面)
Claims (15)
- 外装ケースと、
複数の電池と、
前記複数の電池が格納される電池ホルダと、
前記複数の電池を電気的に接続する第1の接続板と、
前記第1の接続板、および、前記第1の接続板の接続箇所の電位と異なる電位を有する箇所に接続される第2の接続板と、
前記電池ホルダの一方の主面に設けられる第1の突条部を複数有する第1の突条部群と、
前記第1の突条部と係合する第2の突条部を複数有する第2の突条部群と
を有し、
少なくとも前記第1の突条部は、前記第1の接続板と前記第2の接続板との間に設けられている
蓄電装置。 - 第1の電池ホルダと、前記第1の電池ホルダと接続される第2の電池ホルダとを有し、
前記第1の電池ホルダの一方の主面に前記第1の突条部群が設けられており、前記第2の電池ホルダにおける前記主面と対向する主面に、前記第2の突条部群が設けられ、
前記第2の突条部は、前記第1の接続板と前記第2の接続板の間に設けられている
請求項1に記載の蓄電装置。 - 前記第1の電池ホルダと前記第2の電池ホルダとの間に、前記第1の突条部および前記第2の突条部の延在方向に通じる空間が形成されている
請求項2に記載の蓄電装置。 - 前記第1の電池ホルダと前記第2の電池ホルダとが同一形状である
請求項2または3に記載の蓄電装置。 - 前記外装ケースと前記電池ホルダとの間に絶縁板が配置されており、
前記第2の突条部群が、前記絶縁板における前記主面と対向する面に設けられている
請求項1に記載の蓄電装置。 - 前記第2の突条部群が、前記外装ケースにおける前記主面と対向する内面に設けられている
請求項1に記載の蓄電装置。 - 前記係合する一対の第1の突条部および第2の突条部は、当該第1の突条部および第2の突条部の延在方向と略直交する方向への動きを抑制するように係合する
請求項1から6までの何れかに記載の蓄電装置。 - 前記第1の突条部の側面と前記第2の突条部の側面とが当接し、前記第1の突条部の先端面が前記第2の突条部が立設する面と当接し、且つ、前記第2の突条部の先端面が前記第1の突条部が立設する面と当接するように、前記第1の突条部と前記第2の突条部とが係合している
請求項7に記載の蓄電装置。 - 前記係合する一対の第1の突条部および第2の突条部のそれぞれの位置が、前記延在方向と略直交する方向において入れ替わる
請求項7に記載の蓄電装置。 - 複数の第3の突条部を有する第3の突条部群と、
前記第3の突条部と係合する第4の突条部を複数有する第4の突条部群と
を有し、
前記第3の突条部群は、前記電池ホルダの他方の主面に前記第1の接続板と前記第2の接続板との間に設けられている
請求項1に記載の蓄電装置。 - 前記外装ケースと前記電池ホルダとの間に絶縁板が配置されており、
複数の前記第4の突条部群が、前記絶縁板における前記他方の主面と対向する面に設けられている
請求項10に記載の蓄電装置。 - 複数の前記第4の突条部群が、前記外装ケースにおける前記他方の主面と対向する内面に設けられている
請求項10に記載の蓄電装置。 - 前記第1の突条部は突起および孔部を有し、前記第2の突条部は、前記第1の突条部が有する突起が嵌合する孔部と、前記第1の突条部が有する孔部に嵌合する突起とを有する
請求項1から12までの何れかに記載の蓄電装置。 - 請求項1から13までの何れかに記載の蓄電装置を有する電動工具。
- 請求項1から13までの何れかに記載の蓄電装置を有する電動車両。
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