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1. WO2020095585 - BATTERY PACK, BATTERY PACK PRODUCTION METHOD, ELECTRONIC DEVICE, ELECTRIC POWER TOOL, AND ELECTRIC VEHICLE

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明 細 書

発明の名称 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

技術分野

0001  

背景技術

0002  

先行技術文献

特許文献

0003  

発明の概要

発明が解決しようとする課題

0004   0005  

課題を解決するための手段

0006   0007   0008  

発明の効果

0009  

図面の簡単な説明

0010  

発明を実施するための形態

0011   0012   0013   0014   0015   0016   0017   0018   0019   0020   0021   0022   0023   0024   0025   0026   0027   0028   0029   0030   0031   0032   0033   0034   0035   0036   0037   0038   0039   0040   0041   0042   0043   0044   0045   0046   0047   0048   0049   0050   0051   0052   0053   0054   0055   0056   0057   0058   0059   0060   0061   0062   0063   0064  

符号の説明

0065  

請求の範囲

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13   14   15   16  

図面

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12  

明 細 書

発明の名称 : 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

技術分野

[0001]
 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。

背景技術

[0002]
 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。

先行技術文献

特許文献

[0003]
特許文献1 : 特開2008-112725号公報

発明の概要

発明が解決しようとする課題

[0004]
 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。
[0005]
 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。

課題を解決するための手段

[0006]
 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。
[0007]
 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。
[0008]
 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。

発明の効果

[0009]
 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。

図面の簡単な説明

[0010]
[図1] 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] 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] 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] 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] 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] 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7] 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8] 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9] 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] 図10は、変形例を説明するための図である。
[図11] 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] 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。

発明を実施するための形態

[0011]
 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。
[0012]
<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。
[0013]
 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。
[0014]
 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。
[0015]
 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。
[0016]
 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)。
[0017]
[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。
[0018]
 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。
[0019]
 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。
[0020]
 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。
[0021]
 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。
[0022]
 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。
[0023]
 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。
[0024]
 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。
[0025]
 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。
[0026]
 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。
[0027]
 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。
[0028]
 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。
[0029]
 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。
[0030]
 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。
[0031]
[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。
[0032]
 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。
[0033]
 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。
[0034]
 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。
[0035]
 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。
[0036]
 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。
[0037]
 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。
[0038]
 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。
[0039]
 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。
[0040]
 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。
[0041]
 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。
[0042]
 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。
[0043]
[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。
[0044]
<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。
[0045]
 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。
[0046]
 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。
[0047]
 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。
[0048]
 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。
[0049]
 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。
[0050]
<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。
[0051]
 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。
[0052]
 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。
[0053]
 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。
[0054]
 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。
[0055]
 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。
[0056]
[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。
[0057]
 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。
[0058]
 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。
[0059]
 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。
[0060]
 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。
[0061]
 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。
[0062]
 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。
[0063]
 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。
[0064]
 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。

符号の説明

[0065]
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

請求の範囲

[請求項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。
[請求項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。
[請求項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。
[請求項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。
[請求項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。
[請求項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。
[請求項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。
[請求項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。
[請求項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。
[請求項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。
[請求項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。
[請求項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。
[請求項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。
[請求項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。
[請求項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。
[請求項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。

図面

[ 図 1]

[ 図 2]

[ 図 3]

[ 図 4]

[ 図 5]

[ 図 6]

[ 図 7]

[ 図 8]

[ 図 9]

[ 図 10]

[ 図 11]

[ 図 12]