WO2023068005A1

WO2023068005A1 - 電源装置及びその製造方法

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Publication number: WO2023068005A1
Application number: PCT/JP2022/036350
Authority: WO
Inventors: 文哉松下; 匠汰松原
Original assignee: 三洋電機株式会社
Priority date: 2021-10-21
Filing date: 2022-09-29
Publication date: 2023-04-27
Also published as: CN118077090A

Abstract

電源装置は、複数のホルダ貫通孔を形成した複数の電池ブロックと、各ホルダ貫通孔が芯合された姿勢に連結方向に複数の電池ブロックを連結した状態でホルダ貫通孔にそれぞれ挿通される複数のシャフト部と、電池ブロックを収納する筒状で、両端を開口した外装ケースと、外装ケースの第一開口端を閉塞する第一蓋部と、外装ケースの第二開口端を閉塞する第二蓋部とを備える。複数のシャフト部は、それぞれ少なくとも先端に螺子山を形成しており、第一蓋部は、複数の電池ブロックを連結したコアブロックに複数のシャフト部を挿通した状態で、各シャフト部の先端に形成された螺子山で固定されるよう構成している。

Description

電源装置及びその製造方法

　本開示は、複数の電池セルを備える電源装置及びその製造方法に関する。

　複数の電池セルを直列や並列に接続した電源装置は、アシスト自転車や電動カート、電動スクータ等の移動体、あるいは電動工具や掃除機等の駆動用電源として用いられている。この種の電源装置は、複数の電池セルを直列や並列に接続した電池ブロックを、さらに複数個連結する構成を取るものが多い（特許文献１）。

　このような複数の電池ブロックを連結する構成としては、シャフトとナットの締結によりコアブロックを固定する方法が挙げられる。しかしながら、この方法ではシャフトをナットに取り付ける作業が必要であり、手間がかかるという問題があった。

　また別の方法として、電池ブロック同士を直接螺子止めで固定する方法も考えられる。しかしながらこの方法も、電池ブロックの数に応じて作業工数が増大するという問題があった。

特開２０１１－１３４５４０号公報

　本開示の目的の一は、電池ブロックの連結と外装ケースへの固定を容易に行えるようにした電源装置及びその製造方法を提供することにある。

　上記の目的を達成するために、本開示の一形態に係る電源装置は、それぞれが複数の電池セルを直列又は並列に接続しており、複数のホルダ貫通孔を形成した複数の電池ブロックと、前記複数の電池ブロックを、前記複数のホルダ貫通孔が芯合された姿勢に連結方向に連結した状態で、前記複数のホルダ貫通孔にそれぞれ挿通される複数のシャフト部と、前記複数の電池ブロックを収納する筒状で、両端を開口して第一開口端と第二開口端とを有する外装ケースと、前記外装ケースの前記第一開口端を閉塞する第一蓋部と、前記外装ケースの前記第二開口端を閉塞する第二蓋部とを備える。前記複数のシャフト部は、それぞれ少なくとも先端に螺子山を形成している。前記複数の電池ブロックは連結方向に連結されてコアブロックを構成する。前記コアブロックの前記複数の電池ブロックの前記複数のホルダ貫通孔に前記複数のシャフト部を挿通した状態で、前記第一蓋部は前記複数のシャフト部の前記螺子山で固定されている。

　また他の形態に係る電源装置の製造方法によれば、それぞれが複数の電池セルを直列又は並列に接続した複数の電池ブロックを準備する。前記複数の電池ブロックにそれぞれ開口された複数のホルダ貫通孔を芯合させた姿勢で連結方向に連結した状態で、前記ホルダ貫通孔にそれぞれ複数のシャフト部を挿入し、各シャフト部の少なくとも先端に形成された螺子山を、前記コアブロックの端面に配置した第一蓋部に螺合させて固定してコアブロックを形成する。両端を開口して第一開口端と第二開口端とを有する外装ケースを準備する。前記外装ケースの一方の前記第一開口端から、前記コアブロックを挿入する。前記外装ケースの前記第二開口端を、第二蓋部で閉塞する。

　一形態に係る電源装置及びその製造方法によれば、複数の電池ブロックを連結したコアブロックを貫通するシャフト部でもって、コアブロックを第一蓋部に固定できるので、各電池ブロックを個別に固定する手間を省くことができ、また外装ケース内に収納するコアブロックを安定的に固定できる利点が得られる。これにより、電源装置に落下や振動等の外力が加えられても、コアブロックが外装ケース内で安定的に固定されていることで内部部品の破断・破損等の対策となる。

図１は、本開示の実施形態１に係る電源装置の外観斜視図である。図２は、図１の電源装置の分解斜視図である。図３は、図２の電源装置を背面側から見た分解斜視図である。図４は、図２のコアブロックの分解斜視図である。図５は、図４のコアブロックの分解斜視図である。図６は、図５の電池ブロックの分解斜視図である。図７は、図１の電源装置のＶＩＩ－ＶＩＩ線における垂直断面図である。図８は、本開示の実施形態１に係る電源装置の模式水平断面図である。図９は、図１の電源装置のＩＸ－ＩＸ線における水平断面図である。図１０は、図１の電源装置のＸ－Ｘ線における要部拡大断面図付き水平断面図である。図１１は、図４の第一パッキンの要部拡大断面図付き斜視図である。図１２は、図３の第二パッキンの正面図である。図１３は、本開示の実施形態２に係る電源装置の模式水平断面図である。

　本開示の実施形態は、以下の構成や特徴によって特定されてもよい。

　本開示の他の形態に係る電源装置は、上記いずれかの形態において、前記第一蓋部は、前記複数の電池ブロックを連結したコアブロックに前記複数のシャフト部を挿通した状態で、各シャフト部の先端に形成された螺子山と歯合するインサートナットを埋設している。上記構成により、長尺のシャフト部でもインサートナットでもって確実に先端を第一蓋部に連結することが可能となり、電池ブロックの連結が安定する。

　本開示の他の形態に係る電源装置は、上記いずれかの形態において、さらに、前記シャフト部で第一蓋部が固定された前記コアブロックを、前記外装ケースの第一開口端から挿入した状態で、前記第一蓋部を前記外装ケースの第一開口端に固定する複数の第一螺子部を備えており、前記外装ケースは、前記第一開口端の端縁に、前記第一螺子部を螺合する第一螺子穴を設けている。上記構成により、コアブロックを第一蓋部を介して外装ケースに確実に固定できる利点が得られる。

　本開示の他の形態に係る電源装置は、上記いずれかの形態において、さらに、前記第一蓋部と前記外装ケースの界面に介在される第一パッキンを備えており、前記第一パッキンは、前記第一開口端から見て、前記第一螺子穴よりも前記外装ケースの内面側に位置されている。上記構成により、第一蓋部を第一螺子部で外装ケースに固定した状態で、第一パッキンを第一蓋部と外装ケースとの界面で密着させて外装ケース内部への防水を図ることが可能となる。

　本開示の他の形態に係る電源装置は、上記いずれかの形態において、前記第一螺子部が、前記外装ケースの端面から見て、前記シャフト部よりも外側に位置されている。上記構成により、外装ケース内のコアブロックをシャフト部で固定しながら、第一螺子部で外装ケースの第一開口端を第一パッキンを介して閉塞し、防水を図ることが可能となる。

　本開示の他の形態に係る電源装置は、上記いずれかの形態において、さらに、前記シャフト部で第一蓋部が固定された前記コアブロックを、前記外装ケースの第一開口端から挿入した状態で、前記第二蓋部を前記外装ケースの第二開口端に、前記コアブロックを押圧する状態で固定する複数の第二螺子部を備えており、前記外装ケースは、前記第二開口端の端縁に、前記第二螺子部を螺合する第二螺子穴を設けている。上記構成により、コアブロックを第一蓋部に固定した状態で、外装ケースに挿入した上で第二蓋部を固定できるので、組立工程を効率よく行える利点が得られる。

　本開示の他の形態に係る電源装置は、上記いずれかの形態において、さらに、前記第二蓋部と前記外装ケースの界面に介在される第二パッキンを備えており、前記第二パッキンは、前記第二開口端から見て、前記第二螺子穴よりも前記外装ケースの内面側に位置されている。上記構成により、第二蓋部を第二螺子部で外装ケースに固定した状態で、第二パッキンを第二蓋部と外装ケースとの界面で密着させて外装ケース内部への防水を図ることが可能となる。

　本開示の他の形態に係る電源装置は、上記いずれかの形態において、前記第二パッキンは、前記電池ブロックの連結方向に沿って前記外装ケースとの界面に向かって突出する突起部を形成している。上記構成により、第二蓋部を第二螺子部で外装ケースに固定する際、突起部が弾性変形して隙間を埋めることができる。

　本開示の他の形態に係る電源装置は、上記いずれかの形態において、前記第二螺子部が、前記外装ケースの端面から見て、前記シャフト部よりも外側に位置されている。上記構成により、外装ケース内のコアブロックをシャフト部で固定しながら、第二螺子部で外装ケースの第二開口端を第二パッキンを介して閉塞し、防水を図ることが可能となる。

　本開示の他の形態に係る電源装置は、上記いずれかの形態において、さらに、前記複数の電池ブロックを連結したコアブロックの一方の端面であって、前記第二蓋部と対向する端面に配置される基板ホルダと、前記基板ホルダに保持される回路基板とを備えており、前記基板ホルダは、前記シャフト部を挿通するホルダ挿通孔を開口しており、前記シャフト部は、前記基板ホルダのホルダ挿通孔から挿通されて、螺子頭側を前記基板ホルダ側に位置させている。すなわち、複数のシャフト部は、それぞれ螺子山の反対側に設けられた螺子頭を有し、基板ホルダと螺子頭との間の距離は、基板ホルダと螺子山との間の距離より短い。

　本開示の他の形態に係る電源装置は、上記いずれかの形態において、さらに、前記コアブロックの側面のいずれかと、前記外装ケースの内面との間に配置された、前記電池ブロックの連結方向に延長された一以上の側面弾性体を備えている。上記構成により、電源装置の側面方向から衝撃が加えられた場合に、外装ケースの内部でコアブロックが外装ケース内壁と衝突して破損する事態を抑制できる。

　本開示の他の形態に係る電源装置は、上記いずれかの形態において、前記側面弾性体は、前記電池ブロックの連結方向に沿って巾を狭くした狭窄部を形成している。上記構成により、コアブロックを外装ケースに圧入する際の作業を、狭窄部で圧力を部分的に低減して行い易くできる利点が得られる。

　以下、本開示の実施形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための例示であって、本発明は以下のものに特定されない。また、本明細書は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決してない。特に実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、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若しくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本開示を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。

　本開示の電源装置は、電池セルを多数直列や並列に接続して電圧や容量を増し、アシスト自転車や電動自転車、電動バイク、電動車椅子、電動三輪車、電動カートなどの移動体用の駆動用電源として好適に利用できる。また電源装置は、電動クリーナや電動工具等の屋内外で使用される種々の電気機器用の電源として使用することもできる。さらに電源装置は、サーバー用のバックアップ電源、ハイブリッド車や電気自動車などの電動車両に搭載されて走行モータに電力を供給する電源、太陽光発電や風力発電などの自然エネルギーの発電電力を蓄電する電源、あるいは深夜電力を蓄電する電源用、電力ピーク時の電力負荷平準化用蓄電電源など、種々の用途に使用される。以下、本開示の一実施形態に係る電源装置として、アシスト自転車用のバッテリーパックとして用いる例を説明する。

　［実施形態１］
　本開示の実施形態１に係る電源装置１０００を図１～図１２に示す。これらの図において、図１は本開示の実施形態１に係る電源装置１０００の外観斜視図、図２は図１の電源装置１０００の分解斜視図、図３は図２の電源装置１０００を背面側から見た分解斜視図、図４は図２のコアブロック１００の分解斜視図、図５は図４のコアブロック１００の分解斜視図、図６は図５の電池ブロック１０の分解斜視図、図７は図１の電源装置１０００のＶＩＩ－ＶＩＩ線における垂直断面図、図８は本開示の実施形態１に係る電源装置１０００の模式水平断面図、図９は図１の電源装置１０００のＩＸ－ＩＸ線における水平断面図、図１０は図１の電源装置１０００のＸ－Ｘ線における要部拡大断面図付き水平断面図、図１１は図４の第一パッキン６０の要部拡大断面図付き斜視図、図１２は図３の第二パッキン７０の拡大平面図を、それぞれ示している。これらの図に示す電源装置１０００は、コアブロック１００と、外装ケース２０と、第一蓋部３０と、第二蓋部４０を備える。

　外装ケース２０は、図１に示すように外観を一方向に延長された棒状としている。外装ケース２０の内部には、図２～図３に示すようにコアブロック１００が挿入される、両端を開口した筒状の筐体である。外装ケース２０の開口端の内、第一開口端２１は第一蓋部３０で閉塞される。また第一開口端２１の反対側の第二開口端２２は、第二蓋部４０で閉塞される。

　コアブロック１００は、図２～図５に示すように、複数の電池ブロック１０を連結方向Ｄｃに連結して構成される。複数の電池ブロック１０は積層された状態で、シャフト部５０により連結される。各電池ブロック１０は、図６～図７に示すように、複数の電池セル１を保持する電池ホルダ１１を備える。電池ホルダ１１で複数本の電池セル１を定位置に配置している。各電池ブロック１０で保持される複数の電池セル１は、直列や並列に接続される。

　また各電池ブロック１０は、複数のホルダ貫通孔１２を形成している。図４に示すように、複数の電池ブロック１０を、各ホルダ貫通孔１２が芯合された姿勢に一方向に連結した状態で、連結されたホルダ貫通孔１２に対し、それぞれシャフト部５０が挿通される。複数のシャフト部５０は、それぞれ少なくとも先端に螺子山５１を形成している。

　第一蓋部３０は、コアブロック１００に複数のシャフト部５０を挿通した状態で、各シャフト部５０の先端に形成された螺子山５１で固定される。このような構成により、図８に示すように、複数の電池ブロック１０を連結したコアブロック１００を貫通するシャフト部５０でもって、コアブロック１００を第一蓋部３０に固定できるので、各電池ブロック１０を個別に固定する手間を省くことができ、また外装ケース２０内に収納するコアブロック１００を安定的に固定できる利点が得られる。これにより、電源装置１０００に落下や振動等の外力が加えられても、コアブロック１００が外装ケース２０内で安定的に固定されていることで内部部品の破断・破損等の対策となる。

　従来、外装ケース内に収納するコアブロックの固定方法としては、Ｅリングやプッシュナットを用いた締結方法が知られていた。しかしながらこの方法では加工が複雑という問題があった。また外装ケースに下穴をあけ、外部から電池ブロックを螺子で固定する方法も考えられる。しかしこの方法でも、加工工数が多く、追加の防水機能が必要となる等の問題があった。さらにシャフトとナットの締結によりコアブロックを固定する方法も考えられる。しかしこの方法では、シャフトをナットに取り付ける作業が必要であり、手間がかかるという問題があった。これに対し本実施形態に係る電源装置１０００では、上述の通り、電池ブロック１０を貫通するシャフト部５０で第一蓋部３０まで連結し、この第一蓋部３０を固定したコアブロック１００を外装ケース２０に挿入することで、広い面積を有する第一蓋部３０でもって強固な固定を実現している。以下、各部材について詳述する。

　（外装ケース２０）
　外装ケース２０は、図１～図３に示すように、両端開口の筒状に形成された外装ケース２０と、この外装ケース２０の両端の開口端の内、第一開口端２１を閉塞する第一蓋部３０と、第二開口端２２を閉塞する第二蓋部４０を備えている。この外装ケース２０は、図３に示すようにコアブロック１００に第一蓋部３０を固定した状態で、外装ケース２０に挿入し、第一螺子部３１で第一蓋部３０を外装ケース２０に固定する。そして図２に示すように、第二螺子部４１で第二蓋部４０を外装ケース２０に固定する。

　外装ケース２０は、横断面形状を略四角形状として、両端を開口した略角筒状に成形している。さらに、四角筒状の外装ケース２０は、四隅部を湾曲面として面取りしている。この形状の外装ケース２０は、外装ケース２０の隅部を湾曲面とする四角筒状とするので、美しい外観と優しい触感を実現できる。

　第一蓋部３０、第二蓋部４０は、外装ケース２０の第一開口端２１、第二開口端２２をそれぞれ外観良く閉塞できるように、横断面視における形状を、外装ケース２０の外形に沿う形状に形成している。さらに第一蓋部３０、第二蓋部４０は、外装ケース２０の第一開口端２１、第二開口端２２に挿入される第一段差壁３２、第二段差壁４２を備えている。これら第一蓋部３０、第二蓋部４０は、第一段差壁３２、第二段差壁４２を外装ケース２０の第一開口端２１、第二開口端２２の内側に挿入した状態で、第一段差壁３２、第二段差壁４２を外装ケース２０の第一開口端２１、第二開口端２２の内面に当接させて、これらの第一開口端２１、第二開口端２２を閉塞するようにしている。すなわち、第一蓋部３０、第二蓋部４０は、第一段差壁３２、第二段差壁４２の外形を外装ケース２０の内形よりもやや小さくし、第一段差壁３２、第二段差壁４２の外形を外装ケース２０の外形とほぼ等しくし、あるいはやや大きくしている。これら第一蓋部３０、第二蓋部４０は、第一段差壁３２、第二段差壁４２の外側に形成される当接面を外装ケース２０の第一開口端２１、第二開口端２２に当接させて閉塞する。外装ケース２０は、第一蓋部３０、第二蓋部４０に第一段差壁３２、第二段差壁４２を設けることで、第一蓋部３０、第二蓋部４０を位置決めしながら外装ケース２０に連結できる。

　また図２～図３に示す第一蓋部３０、第二蓋部４０は、第一段差壁３２、第二段差壁４２の外周面にリング状の第一パッキン６０、第二パッキン７０を配置している。この外装ケース２０は、第一段差壁３２、第二段差壁４２の外周面に配置されるリング状の第一パッキン６０、第二パッキン７０を介して、外装ケース２０と第一蓋部３０、第二蓋部４０とを密閉構造で連結している。第一パッキン６０、第二パッキン７０は、図９～図１０に示すように、第一開口端２１、第二開口端２２からこれらの内面にかけて連続的に折曲された形状に一体的に形成されている。このような形状の第一パッキン６０、第二パッキン７０は、第一蓋部３０、第二蓋部４０と第一開口端２１、第二開口端２２の界面から、第一段差壁３２、第二段差壁４２の外周面と第一開口端２１、第二開口端２２の外周面の界面において連続的に介在されて、これらの界面で押圧されて弾性的に押し潰され、水密状態を維持する。この結果、安定した密閉効果が得られる。

　さらに第二蓋部４０は、内蔵する電池セル１から放電するための放電コネクタや内蔵する電池セル１を充電するための充電コネクタを設けることができる。さらにまた第一蓋部３０や第二蓋部４０は、電源装置１０００の残容量等を表示する表示部を表面に設けることもできる。この表示部は、例えばＬＥＤ等の光源の点灯状態で電源装置の残容量等を表示する。

　（第一蓋部３０）
　第一蓋部３０は、図１０に示すように第一螺子部３１で外装ケース２０に固定される。第一蓋部３０は、先にシャフト部５０でコアブロック１００に固定された状態で、外装ケース２０に固定される。図２～図３に示すように第一蓋部３０を固定したコアブロック１００を、外装ケース２０の第一開口端２１側から挿入して、図１０に示すように第一螺子部３１で第一蓋部３０を外装ケース２０に固定する。外装ケース２０の第一開口端２１には、第一螺子部３１を螺合する第一螺子孔２３が開口されている。また第一蓋部３０には、第一螺子部３１を挿通する第一挿通孔３３が開口されている。なお第一挿通孔３３も、螺子孔としてもよい。このように、コアブロック１００を固定した第一蓋部３０を外装ケース２０に固定する構造とすることで、第一蓋部３０を介して、コアブロック１００が外装ケース２０に強固に固定される。また第一蓋部３０を外装ケース２０に固定した状態で、図２に示すように第二蓋部４０も同様に、第二螺子部４１で外装ケース２０に固定される。

　第一螺子部３１は、外装ケース２０の端面から見て、シャフト部５０よりも外側に位置されている。このような配置により、外装ケース２０内のコアブロック１００をシャフト部５０で固定しながら、第一螺子部３１で外装ケース２０の第一開口端２１を第一パッキン６０を介して閉塞し、防水を図ることが可能となる。

　また図１０に示すように、第一パッキン６０は、第一開口端２１から見て、第一螺子部３１よりも外装ケース２０の内面側に位置されている。このような配置により、第一蓋部３０を第一螺子部３１で外装ケース２０に固定した状態で、第一パッキン６０を第一蓋部３０と外装ケース２０との界面で密着させて外装ケース２０内部への防水を図ることが可能となる。換言すると、第一螺子部３１の部位における防水は不要であり、外装ケース２０の第一開口端２１と第一蓋部３０で押圧されて変形した第一パッキン６０でもって界面が密着され、外装ケース２０内への浸水が阻止される。

　第一パッキン６０の斜視図を図１１に示す。第一パッキン６０は、環状に形成されており、第一蓋部３０の第一挿通孔３３を設けた部位を避けるように折曲されている。これにより、第一パッキン６０を第一螺子部３１よりも外装ケース２０の内面側に位置させることができる。また第一パッキン６０は、環状に沿って外周側に突出した第一鍔部６１を形成している。図１０の要部拡大断面図に示すように第一鍔部６１が第一蓋部３０と第一開口端２１で挟持されて弾性変形することで、第一開口端２１と第一蓋部３０との界面における防水が図られる。さらに第一パッキン６０は、第一鍔部６１とほぼ平行で、第一鍔部６１よりも外周を小さくした第一ひだ部６２を形成している。第一ひだ部６２は、環状に形成された第一パッキン６０の外周側に突出される。また第一ひだ部６２は、複数を平行に連ねている。このような第一ひだ部６２は、図１０に示すように第一パッキン６０が第一開口端２１に圧入された際に、外装ケース２０の内面側に突出して弾性変形する。この構造の第一パッキン６０は、図１０に示すように仮に第一鍔部６１を越えて浸水が生じても、第一開口端２１から外装ケース２０の内面に伝ってくる水分が、外装ケース２０内に侵入することを阻止する。すなわち防水性能を高めることに寄与する。特に第一ひだ部６２を二重に設けることで、防水性能の信頼性が一層向上する。第一ひだ部６２の数は、要求される防水性能に応じて１又は３以上としてもよい。このような第一パッキン６０は、熱可塑性エラストマー（Thermoplastic Elastomers：ＴＰＥ）等が好適に利用できる。

　（第二蓋部４０）
　以上のようにして第一蓋部３０が固定された外装ケース２０に、第二蓋部４０を第二螺子部４１で固定する。これにより、コアブロック１００を第一蓋部３０に固定した状態で、外装ケース２０に挿入した上で第二蓋部４０を固定できるので、組立工程を効率よく行える利点が得られる。外装ケース２０の第二開口端２２には、第二螺子部４１を螺合する第二螺子孔２４が開口されている。また第二蓋部４０には、第二螺子部４１を挿通する第二挿通孔４３が開口されている。なお第二挿通孔４３も、螺子孔としてもよい。

　第二螺子部４１も、外装ケース２０の端面から見て、シャフト部５０よりも外側に位置されている。このような配置により、外装ケース２０内のコアブロック１００をシャフト部５０で固定しながら、第二螺子部４１で外装ケース２０の第二開口端２２を第二パッキン７０を介して閉塞し、防水を図ることが可能となる。

　また図２に示すように第二パッキン７０が、第二蓋部４０と外装ケース２０の間に介在されて、この界面における防水を図る。第二パッキン７０も、第二開口端２２から見て第二螺子穴よりも外装ケース２０の内面に位置されている。このような配置により、第二蓋部４０を第二螺子部４１で外装ケース２０に固定した状態で、第二パッキン７０を第二蓋部４０と外装ケース２０との界面で密着させて外装ケース２０内部への防水を図ることが可能となる。

　また第二パッキン７０も、第一パッキン６０と同様に、第二鍔部７１と第二ひだ部７２を有している。第二パッキン７０は、図１０の要部拡大断面図に示すように第一蓋部３０が固定された外装ケース２０に、第二蓋部４０を第二螺子部４１で固定する際に、第二蓋部４０と外装ケース２０の間に介在されて、この界面における防水を図る。

　さらに第二パッキン７０は、図１２に示すように、電池ブロック１０の連結方向Ｄｃに沿って外装ケース２０との界面に向かって突出する突起部７４を形成している。このような構成により、第二蓋部４０を第二螺子部４１で外装ケース２０に固定する際、突起部７４が弾性変形して隙間を埋めることができる。特に電池ブロック１０の数が多くなるなどしてコアブロック１００が長尺化すると、公差が累積されて隙間が生じやすくなる。そこで、電池ブロック１０の積層方向、すなわちシャフト部５０の延長方向に突出させた突起部７４を第二パッキン７０に設けることで、第二パッキン７０を挟持する際に突起部７４を弾性変形させて隙間の発生を抑制でき、コアブロックの固定強度が向上される。第二パッキン７０も、第一パッキン６０と同じく、ＴＰＥ等で構成できる。

　（シャフト部５０）
　シャフト部５０は、コアブロック１００を構成する複数の電池ブロック１０を、直線状に連結する。図４、図９に示すシャフト部５０は、後端に螺子頭５２を有すると共に、先端部には螺子山５１を設けており、３個の電池ブロック１０を連結可能な全長を有している。シャフト部５０は、好ましくは金属製であって、複数の電池ブロック１０を両側から締結して連結できる強度を有する。金属製のシャフト部５０は、熱容量が大きく、電池セル１の発熱時においても、効果的に熱を吸収して伝熱できる特長がある。以上のシャフト部５０は、各電池ブロック１０の電池ホルダ１１に設けたホルダ貫通孔１２に挿通し、直線状に配置された複数の電池ブロック１０を一体的に連結する。

　第一蓋部３０は、コアブロック１００に複数のシャフト部５０を挿通した状態で、各シャフト部５０の先端に形成された螺子山５１と歯合するインサートナット３４を埋設している。この構成により、長尺のシャフト部５０でもインサートナット３４でもって確実に先端を第一蓋部３０に連結することが可能となり、電池ブロック１０の連結が安定する。インサートナット３４は、第一蓋部３０にインサート成型される。

　シャフト部５０は、先端に螺子山５１を設ければ足りる。ただ、シャフト部の全長に渡って螺子山を形成してもよい。これにより、電池ブロック同士を強固に連結できる利点が得られる。

　［実施形態２］
　以上の例では、第一蓋部３０に、各シャフト部５０の先端に形成された螺子山５１と歯合するインサートナット３４を埋設する例を説明した。この構成により、電池ブロック１０や電池セル１の数を多くしてコアブロックが長い場合でも、長尺のシャフト部５０を使用して安定的に第一蓋部３０に固定することが可能となる。ただ本発明はこの構成に限られず、シャフト部５０の先端にタッピング螺子を形成し、第一蓋部３０にねじ込んでもよい。特に、電池ブロック１０の数が少ない場合等、コアブロックの全長が比較的短い場合は、シャフト部５０の長さを短くして先端の振れ幅を少なくできるので、タッピング螺子でも安定的に固定することが可能となる。このような例を実施形態２に係る電源装置２０００として、図１３の模式水平断面図に示す。この図に示す電源装置において、上述した実施例１と同様の部材については、同じ符号を付して詳細説明を省略する。

　この電源装置２０００は、コアブロック１００Ｂを２つの電池ブロック１０で構成しており、この結果、実施形態１と比べてシャフト部５０Ｂの全長を短くしている。またシャフト部５０Ｂの先端は、螺子山５１Ｂを木螺子状としたタッピング螺子となっている。このような短尺のシャフト部５０Ｂであれば、先端の螺子山５１Ｂの第一蓋部３０Ｂへの位置決めも行い易くなり、タッピング螺子を直接ねじ込んで安定的に固定できる。

　（コアブロック１００）
　コアブロック１００は、複数の電池ブロック１０が外装ケース２０の軸方向に積層された姿勢で外装ケース２０に収納されている。コアブロック１００は、図２、図３、図４、図５、図６に示すように、複数の電池セル１を電池ホルダ１１に多段多列に配列してなる複数の電池ブロック１０を、電池セル１の長手方向である長さ方向に積層して直線状に連結している。この例ではコアブロック１００は３組の電池ブロック１０を備えている。このコアブロック１００は、複数の電池セル１を並列に接続して電池容量［Ａｈ］を大きくし、複数の電池セル１を直列に接続して出力電圧［Ｖ］を高くしている。なお本開示の電源装置は、コアブロックを構成する電池ブロック１０の数を３組に限定するものでなく、用途や仕様に応じて２組以下の電池ブロック１０で構成してもよく、また４組以上の電池ブロック１０で構成してもよい。

　（電池ブロック１０）
　各電池ブロック１０は、図６に示すように、電池ホルダ１１に電池セル１の挿入筒部１３を設けて、挿入筒部１３に電池セル１を挿入して、電池セル１を定位置に配置している。電池ブロック１０は、充電できる複数の電池セル１を、電池ホルダ１１に多段多列に配置している。

　電池セル１は、円筒形の充電できる二次電池で、リチウムイオン二次電池が好適に利用できる。ただ本発明は、電池セルをリチウムイオン電池に特定せず、ニッケル水電池セルやニッケルカドミウム電池、リチウムポリマー電池等の充電可能な他の二次電池を使用できる。

　電池ブロック１０は、複数の電池セル１を、各々の電池セル１の長手方向が同じ方向を向く平行な姿勢で配置している。電池ブロック１０を構成する複数の電池セル１は、電池セル１の両端の端面電極に接続してなるリード板１４でもって、所望の並列数、直列数になるように接続され、図５に示すように配線板１５を介して回路基板１６に接続される。コアブロック１００は、１０本の電池セル１を備える電池ブロック１０を３個連結しており、全体では、３０本の電池セル１を３並列１０直列に接続している。ただコアブロック１００は、電池セル１の本数や接続形態を適宜変更することができる。

　（電池ホルダ１１）
　電池ホルダ１１は、絶縁材のプラスチックを同じ形状に成形して、電池セル１の挿入筒部１３と、シャフト部５０が連結される連結凸部１７とを一体的に成形して設けている。

　挿入筒部１３は、ここにセットされる電池セル１を定位置に保持する。図の電池ホルダ１１は、電池セル１を円筒形電池として、挿入筒部１３の形状を挿入筒部１３に円筒形電池を挿入して定位置に保持する形状としている。ただ本発明は、電池セルを必ずしも円筒形電池に特定せず、電池セルを、例えば、角形電池とすることもできる。電池セルを角形電池とする電源装置は、電池ホルダの挿入筒部を角筒状とする。

　図７の電池ホルダ１１は、１０本の電池セル１を、上下４段に配列すると共に、各段に配置される電池を上から順に３列、２列、３列、２列として、上下に位置する電池セル１が、左右に隣接する電池セル１の谷間に上下に位置する電池セル１を配置する俵積みの姿勢となるように配列している。

　電池ホルダ１１は、図６に示すように、一対のセルホルダ１１ａ、１１ｂに分割して成形している。電池ホルダ１１を構成する各々のセルホルダ１１ａ、１１ｂは、電池セル１を平行な姿勢で挿入する挿入筒部１３を設けている。挿入筒部１３は、両端を開口して、ここに挿入される円筒形電池の端面電極を露出させて、端面電極にリード板１４を接続できるようにしている。セルホルダ１１ａ、１１ｂの挿入筒部１３は、電池セル１の半分を挿入できる長さであって、各々の電池セル１は、半分を一方のセルホルダ１１ａに、残りの半分を他方のセルホルダ１１ｂに挿入して、電池ホルダ１１の定位置に配置される。

　また電源装置１０００は、基板ホルダ１８と、この基板ホルダ１８に保持される回路基板１６を備える。基板ホルダ１８は、コアブロック１００の一方の端面であって、第二蓋部４０と対向する端面に配置される。この基板ホルダ１８は、シャフト部５０を挿通するホルダ挿通孔を開口している。シャフト部５０は、基板ホルダ１８のホルダ挿通孔から挿通されて、螺子頭側を基板ホルダ１８側に位置させている。すなわち、シャフト部５０は、螺子頭５２を、基板ホルダ１８に設置させて固定される。

　（回路基板１６）
　さらにコアブロック１００は、電池ブロック１０に接続している回路基板１６を備えている。図５に示すコアブロック１００は、直線状に連結される電池ブロック１０の端面に回路基板１６を配置している。回路基板１６は、基板ホルダ１８を介して定位置に配置される。回路基板１６は、複数の電池セル１に接続してなる各々のリード板１４が、直接に、あるいは配線板１５を介して接続される。回路基板１６は、電池セル１の充放電を制御する保護回路を実現する電子部品を実装している。保護回路は、各々の電池電圧を検出して、充放電の電流を遮断する回路も備えている。さらに、回路基板１６は、電池セル１の温度異常を検出する温度検出回路も実装している。

　（側面弾性体８０）
　さらに電源装置は、コアブロック１００の側面と外装ケース２０の内面との間に、一以上の側面弾性体８０を設けてもよい。このような側面弾性体８０を介在させることで、電源装置の側面方向から衝撃が加えられた場合に、外装ケース２０の内部でコアブロック１００が外装ケース２０内壁と衝突して破損する事態を抑制できる。

　側面弾性体８０は、図４に示すように電池ブロック１０の連結方向Ｄｃに延長された棒状とする。また側面弾性体８０を複数設けることが好ましい。複数の側面弾性体８０を、コアブロック１００の例えば両側の側面と、外装ケース２０の内面との間に配置することで、左右いずれの側面からの衝撃に対しても、コアブロック１００を外装ケース２０内で保護することができる。このような側面弾性体８０としては、弾性に優れたゴム材、例えばフッ素ゴム、イソプレンゴム、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム、クロロプロンゴム、ニトリルゴム、水素化ニトリルゴム、ホリイソブチレンゴム、エチレンプロピレンゴム、エチレン酢酸ビニル共重合体ゴム、クロロスルホン化ポリエチレンゴム、アクリルゴム、エピクロルヒドリンゴム、ウレタンゴム、シリコンゴム、熱可塑性オレフィンゴム、エチレンプロピレンジエンゴム、ブチルゴム、ポリエーテルゴム等が利用できる。

　また側面弾性体８０は、電池ブロック１０の連結方向Ｄｃに沿って巾を狭くした狭窄部８２を形成することが好ましい。このような構成により、コアブロック１００を外装ケース２０に圧入する際の作業を、狭窄部８２で圧力を部分的に低減して行い易くできる利点が得られる。

　（電源装置の製造方法）
　以上のような構成を有する電源装置の製造方法を、説明する。まず複数の電池ブロック１０を、各電池ブロック１０に開口された複数のホルダ貫通孔１２を芯合させた姿勢で一方向に連結した状態とする。そして各ホルダ貫通孔１２に、それぞれシャフト部５０を挿入し、各シャフト部５０の少なくとも先端に形成された螺子山５１を、コアブロック１００の端面に配置した第一蓋部３０に螺合させて固定する。この状態で、外装ケース２０の一方の開口端である第一開口端２１から、コアブロック１００を挿入し、第一蓋部３０で第一開口端２１を閉塞する。さらに外装ケース２０の他方の開口端である第二開口端２２を、第二蓋部４０で閉塞する。このようにして、複数の電池ブロック１０を連結したコアブロック１００を貫通するシャフト部５０でもって、コアブロック１００を第一蓋部３０に固定できるので、各電池ブロック１０を個別に固定する手間を省くことができる。また外装ケース２０内に収納するコアブロック１００を安定的に固定できる利点が得られる。これにより、電源装置に落下や振動等の外力が加えられても、コアブロック１００が外装ケース２０内で安定的に固定されていることで内部部品の破断・破損等の対策となる。

　本開示に係る電源装置及びその製造方法は、電動の乗り物に装着されて、駆動用のモータに電力を供給する電源装置、例えばアシスト自転車、電動バイク、電動車椅子、電動三輪車、電動カート等の駆動用電源として好適に利用できる。

１０００，２０００　　電源装置
１００，１００Ｂ　　コアブロック
１　　電池セル
１０　　電池ブロック
１１　　電池ホルダ
１１ａ，１１ｂ　　セルホルダ
１２　　ホルダ貫通孔
１３　　挿入筒部
１４　　リード板
１５　　配線板
１６　　回路基板
１７　　連結凸部
１８　　基板ホルダ
２０　　外装ケース
２１　　第一開口端
２２　　第二開口端
２３　　第一螺子孔
２４　　第二螺子孔
３０，３０Ｂ　　第一蓋部
３１　　第一螺子部
３２　　第一段差壁
３３　　第一挿通孔
３４　　インサートナット
４０　　第二蓋部
４１　　第二螺子部
４２　　第二段差壁
４３　　第二挿通孔
５０　　シャフト部
５１，５１Ｂ　　螺子山
５２　　螺子頭
６０　　第一パッキン
６１　　第一鍔部
６２　　第一ひだ部
７０　　第二パッキン
７１　　第二鍔部
７２　　第二ひだ部
７４　　突起部
８０　　側面弾性体
８２　　狭窄部
Ｄｃ　　連結方向

Claims

　それぞれが複数の電池セルを直列又は並列に接続しており、複数のホルダ貫通孔を形成した複数の電池ブロックと、
　前記複数の電池ブロックを、前記複数のホルダ貫通孔が芯合された姿勢に連結方向に連結した状態で、前記複数のホルダ貫通孔にそれぞれ挿通される複数のシャフト部と、
　前記複数の電池ブロックを収納する筒状で、両端を開口して第一開口端と第二開口端とを有する外装ケースと、
　前記外装ケースの前記第一開口端を閉塞する第一蓋部と、
　前記外装ケースの前記第二開口端を閉塞する第二蓋部と、
を備え、
　前記複数のシャフト部は、それぞれ少なくとも先端に螺子山を形成しており、
　前記複数の電池ブロックは連結方向に連結されてコアブロックを構成し、
　前記コアブロックの前記複数の電池ブロックの前記複数のホルダ貫通孔に前記複数のシャフト部を挿通した状態で、前記第一蓋部は前記複数のシャフト部の前記螺子山で固定されている、電源装置。
　請求項１に記載の電源装置であって、
　前記第一蓋部に埋設された複数のインサートナットをさらに備え、
　前記複数のインサートナットは、前記コアブロックにおいて前記複数のホルダ貫通孔に前記複数のシャフト部を挿通した状態で、前記複数のシャフト部の前記螺子山とそれぞれ歯合いされている、電源装置。
　請求項１又は２に記載の電源装置であって、
　前記複数のシャフト部で前記第一蓋部が固定された前記コアブロックを、前記外装ケースの前記第一開口端から挿入した状態で、前記第一蓋部を前記外装ケースの前記第一開口端に固定する複数の第一螺子部をさらに備え、
　前記外装ケースは、前記第一開口端の端縁に、前記複数の第一螺子部を螺合する複数の第一螺子穴を設けてなる、電源装置。
　請求項３に記載の電源装置であって、
　前記第一蓋部と前記外装ケースの界面に介在される第一パッキンをさらに備え、
　前記第一パッキンは、前記第一開口端から見て、前記複数の第一螺子穴よりも前記外装ケースの内面側に位置されてなる、電源装置。
　請求項４に記載の電源装置であって、
　前記複数の第一螺子部が、前記外装ケースの端面から見て、前記複数のシャフト部よりも外側に位置されてなる電源装置。
　請求項１～５のいずれか一項に記載の電源装置であって、
　前記複数のシャフト部で前記第一蓋部が固定された前記コアブロックを前記外装ケースの前記第一開口端から挿入した状態で、前記コアブロックを押圧する状態で前記第二蓋部を前記外装ケースの前記第二開口端に固定する複数の第二螺子部をさらに備え、
　前記外装ケースは、前記第二開口端の端縁に、前記複数の第二螺子部を螺合する複数の第二螺子穴を設けてなる、電源装置。
　請求項６に記載の電源装置であって、
　前記第二蓋部と前記外装ケースの界面に介在される第二パッキンをさらに備え、
　前記第二パッキンは、前記第二開口端から見て、前記複数の第二螺子穴よりも前記外装ケースの内面側に位置されてなる、電源装置。
　請求項７に記載の電源装置であって、
　前記第二パッキンは、前記連結方向に沿って前記外装ケースとの界面に向かって突出する突起を有する、電源装置。
　請求項７又は８に記載の電源装置であって、
　前記複数の第二螺子部が、前記外装ケースの端面から見て、前記複数のシャフト部よりも外側に位置されてなる電源装置。
　請求項１～９のいずれか一項に記載の電源装置であって、
　前記複数の電池ブロックを連結した前記コアブロックの一方の端面であって前記第二蓋部と対向する前記端面に配置される基板ホルダと、
　前記基板ホルダに保持される回路基板と、
をさらに備え、
　前記基板ホルダは、前記複数のシャフト部を挿通する複数のホルダ挿通孔を開口しており、
　前記複数のシャフト部は、それぞれ前記螺子山の反対側に設けられた螺子頭を有し、
　前記複数のシャフト部は、前記基板ホルダの前記複数のホルダ挿通孔から挿通されており、
前記螺子頭を、前記基板ホルダに設置させて固定される、電源装置。
　請求項１～１０のいずれか一項に記載の電源装置であって、
　前記コアブロックの側面のいずれかと、前記外装ケースの内面との間に配置された、前記連結方向に延長された一以上の側面弾性体をさらに備えた電源装置。
　請求項１１に記載の電源装置であって、
　前記側面弾性体は、前記連結方向に沿って局部的に巾を狭くした狭窄部を有する、電源装置。
　それぞれが複数の電池セルを直列又は並列に接続した複数の電池ブロックを準備する工程と、
　前記複数の電池ブロックにそれぞれ開口された複数のホルダ貫通孔を芯合させた姿勢で連結方向に連結した状態で、前記ホルダ貫通孔にそれぞれ複数のシャフト部を挿入し、各シャフト部の少なくとも先端に形成された螺子山を、前記コアブロックの端面に配置した第一蓋部に螺合させて固定してコアブロックを形成する工程と、
　両端を開口して第一開口端と第二開口端とを有する外装ケースを準備する工程と、
　前記外装ケースの一方の前記第一開口端から、前記コアブロックを挿入する工程と、
　前記外装ケースの前記第二開口端を、第二蓋部で閉塞する工程と、
を含む、電源装置の製造方法。