電池パック
【課題】リード線に比して電気配線を容易に信頼性高く行えるようにする。
【解決手段】充電可能な一以上の二次電池１と、二次電池１を所定の姿勢で収納するための電池ホルダ７０と、二次電池１を監視する電子回路を実装したパック基板７４と、パック基板７４を電気配線するための電気接続線８５と、を備え、電気接続線８５は、金属線を折曲して構成できる。これにより、金属線を用いた配線が実現され、配線後は電気接続線が固定されるため、振動などで従来のリード線のように移動、変形することが回避され、信頼性を高めることができる。また金属線の折曲という簡単な構成のため、製造が容易で製造コストも低減でき、加えて信頼性の向上に伴い、絶縁に必要な部材を低減してコストダウンを図ることもできる。
【解決手段】充電可能な一以上の二次電池１と、二次電池１を所定の姿勢で収納するための電池ホルダ７０と、二次電池１を監視する電子回路を実装したパック基板７４と、パック基板７４を電気配線するための電気接続線８５と、を備え、電気接続線８５は、金属線を折曲して構成できる。これにより、金属線を用いた配線が実現され、配線後は電気接続線が固定されるため、振動などで従来のリード線のように移動、変形することが回避され、信頼性を高めることができる。また金属線の折曲という簡単な構成のため、製造が容易で製造コストも低減でき、加えて信頼性の向上に伴い、絶縁に必要な部材を低減してコストダウンを図ることもできる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動工具や電動芝刈り機、電動ブロワ等の電池駆動機器に脱着自在に装着されて電力を供給する電池パックに関する。
【背景技術】
【０００２】
電動工具等の電池駆動機器は、充電できる電池を内蔵している電池パックを脱着自在に装着することで、コードレス方式として建築現場等において便利に使用できる。また、電池駆動機器から電池パックを取り外し式とすることで、取り外した電池パックを充電して繰り返し使用できる。内蔵する電池パックの残容量が少なくなった電池パックは、電池パック用の充電器にセットして充電される。
【０００３】
図２８〜図３４に、このような電池パックの一例を示す。これらの図において、図２８は電池パックの外観斜視図、図２９は図２８の電池パックの分解斜視図、図３０は図２９の電池ホルダ７０Ｘの斜視図、図３１は図３０の電池ホルダ７０Ｘからパック基板７４Ｘを外した分解斜視図、図３２は図３０の電池ホルダ７０ＸのＸＸＸＩＩ−ＸＸＸＩＩ線における垂直断面図、図３３は図３２の拡大断面図、図３４はリード線の斜視図を、それぞれ示している。これらの図に示すように、電池パックの内部には、複数の二次電池を連結した電池ホルダ７０Ｘと、これを監視する電子回路を実装したパック基板７４Ｘが収納されている。パック基板７４Ｘと二次電池の配線には、リード線や電池リード板８０Ｘが利用されている。一般には、二次電池の端面同士を電池リード板８０Ｘで接続し、電池リード板８０Ｘとパック基板７４Ｘとの配線にはリード線が利用されている。特に、高電圧の出力ラインの配線には、径の太い動力リード線８５Ｘが用いられている。
【０００４】
しかしながら、限られたスペース内で太い動力リード線８５Ｘを配線し、半田付けを行うことは容易でなかった。特に図３３、図３４において実線矢印で示すように、動力リード線８５Ｘを省スペース内で曲げ加工を行うことは困難となる。また動力リード線８５Ｘの半田付けができたとしても、動力リード線８５Ｘは配線後も自由に動くことができる。例えば図３３においては、破線矢印で示す方向にリード線が動くことがある。このため、電池パックに振動や衝撃が加わると動力リード線８５Ｘが電池パック内部で暴れて、摩擦によって擦り切れてリード線が露出したり、断線したり、あるいは電圧の異なる他の部材と接触して短絡する等の可能性があった。
【０００５】
これに対して、金属製の配線リード板を用いて、パック基板に対して配線を行うことが考えられる。しかしながら、配線リード板では基板上に配置する構成が取られるため、配置スペースがそれなりに必要となることに加え、厚さが薄いため導電率の面でも不利となる。特に電池パックの小型化が強く求められる今日においては、配線スペースを極力小さくでき、かつ信頼性も要求されるところ、このような要求に見合う配線構造は実現されていなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−１４６８７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものである。本発明の主な目的は、リード線に比して電気配線を容易に信頼性高く行えるようにした電池パックを提供することにある。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【０００８】
上記の目的を達成するために、本発明の第１の側面に係る電池パックによれば、充電可能な一以上の二次電池１と、前記二次電池１を所定の姿勢で収納するための電池ホルダ７０と、前記二次電池１を監視する電子回路を実装したパック基板７４と、前記パック基板７４を電気配線するための電気接続線８５と、を備え、前記電気接続線８５は、金属線を折曲して構成できる。これにより、金属線を用いた配線が実現され、配線後は電気接続線が固定されるため、振動などで従来のリード線のように移動、変形することが回避され、信頼性を高めることができる。また金属線の折曲という簡単な構成のため、製造が容易で製造コストも低減でき、加えて信頼性の向上に伴い、絶縁に必要な部材を低減してコストダウンを図ることもできる。
【０００９】
また、第２の側面に係る電池パックによれば、前記電気接続線８５を、前記二次電池１の出力線とできる。これにより、高電圧の出力線を信頼性の高い電気接続線として、長期に渡って安定的に利用できる利点が得られる。
【００１０】
さらに、第３の側面に係る電池パックによれば、前記電気接続線８５を、コ字状に折曲された折曲部８５ａを形成できる。これにより、折曲部を利用して電気接続線の位置決めを行うことができ、例えば電気接続線の配線時における回転などを防止できる。また、外部からの衝撃を受けた場合に、折曲部が変形することで衝撃を緩和し、接続部分の破損を低減できる効果も得られる。
【００１１】
さらにまた、第４の側面に係る電池パックによれば、前記電池ホルダ７０に、その上面に前記電気接続線８５の折曲部８５ａを保持するための保持リブ７８を複数設けることができる。これにより、折曲部でもって電気接続線の長さ方向及び高さ方向における位置決めを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施例１に係る電池パックを示す斜視図である。
【図２】図１の電池パックを背面から見た図を示す斜視図である。
【図３】図１の姿勢における電池パックの分解斜視図である。
【図４】図２の姿勢における電池パックの分解斜視図である。
【図５】電池ホルダの分解斜視図である。
【図６】電池ホルダの斜視図である。
【図７】図６の電池ホルダからパック基板を外した状態を示す斜視図である。
【図８】図７の電池ホルダから電気接続線を外した状態を示す斜視図である。
【図９】図６の電池ホルダを左側面から見た斜視図である。
【図１０】図９の電池ホルダの平面図である。
【図１１】図１０の電池ホルダの側面図
【図１２】図１０の電池ホルダのＸＩＩ−ＸＩＩ線における垂直断面図である。
【図１３】電気接続線の外観斜視図である。
【図１４】従来の電池ホルダの側面図である。
【図１５】図１４の電池ホルダの要部拡大図である。
【図１６】図１１の電池ホルダのＸＶＩ部分を示す要部拡大図である。
【図１７】図１０のリードピンを電池リード板のリード穴に挿入したＸＶＩＩ部分を示す拡大図である。
【図１８】図１０の電池ホルダのＸＶＩＩＩ−ＸＶＩＩＩ線における垂直断面図である。
【図１９】図１８の誘い込みリブを示すＸＩＸ部分の拡大断面図である。
【図２０】図１０の誘い込みリブを用いてリードピンをリード穴に挿入した部分を示す拡大斜視図である。
【図２１】図１１の電池ホルダのＸＸＩ−ＸＸＩ線における垂直断面図である。
【図２２】図２１のリードピンをピン固定穴に固定したＸＸＩＩ部分を示す拡大断面図である。
【図２３】従来の電池ホルダを示す平面図である。
【図２４】図２３のリードピンをピン固定穴に固定したＸＸＩＶ部分を示す拡大図である。
【図２５】図２４のリードピンをピン固定穴に固定する様子を示す分解斜視図である。
【図２６】図１０のリードピンをピン固定穴に固定したＸＸＶＩ部分を示す拡大図である。
【図２７】図２６のリードピンをピン固定穴に固定する様子を示す分解斜視図である。
【図２８】従来の電池パックを示す外観斜視図である。
【図２９】図２８の電池パックの分解斜視図である。
【図３０】図２９の電池ホルダの斜視図である。
【図３１】図３０の電池ホルダからパック基板を外した状態を示す分解斜視図である。
【図３２】図３０の電池ホルダのＸＸＸＩＩ−ＸＸＸＩＩ線における垂直断面図である。
【図３３】図３２の拡大断面図である。
【図３４】図３２に示す動力リード線の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための電池パックを例示するものであって、本発明は電池パックを以下のものに特定しない。なお、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決してない。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も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、本発明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。また、一部の実施例、実施形態において説明された内容は、他の実施例、実施形態等に利用可能なものもある。
（実施例１）
【００１４】
図１〜図４に、本発明の実施例１に係る電池パックとして、電動工具用の電池パックを示す。これらの図において、図１は電池パック３０を示す斜視図、図２は図１の電池パック３０を背面から見た図を示す斜視図、図３は図１の姿勢における電池パック３０の分解斜視図、図４は図２の姿勢における電池パック３０の分解斜視図を、それぞれ示している。なお、以下では電動工具用の電池パックを説明するが、本発明の電池パックは電動工具用の電池パックに限定されるものでなく、他の電池駆動機器にも適宜利用可能であることはいうまでもない。
【００１５】
これらの図に示す電池パック３０は、外形を箱形とし、内部に二次電池１を内蔵している。具体的には、電池パック３０は、充電可能な複数の二次電池１を保持する電池ホルダ７０と、二次電池１同士を端面で接続する電池リード板８０と、二次電池１の保護回路を実装したパック基板７４と、電池駆動機器や電池パック用充電器と接続する複数の外部接続端子３３と、電池ホルダ７０及びパック基板７４を収納する電池ケース３１とを備える。
（電池ケース３１）
【００１６】
電池ケース３１は、図１〜図２に示すように、外観を箱状に形成されており、隅部を面取りすると共に、表面に電池駆動機器や電池パック用充電器の接続端子と接続するための外部接続端子３３を表出させている。また電池パック３０を電池駆動機器や電池パック用充電器に装着する際に、装着状態を保持するためのラッチ部５０を備える。この電池ケース３１は、絶縁性と強度に優れた樹脂等により成型される。
【００１７】
また電池ケース３１は、図３〜図４の分解斜視図に示すように上ケーシング３１Ａと下ケーシング３１Ｂに二分割されている。電池ケース３１の内部には収納空間を構成しており、ここに電池ホルダ７０とパック基板７４、及びラッチ部５０を収納する。さらに電池ケース３１の側面は、側面カバー３１Ｃで被覆している。側面カバー３１Ｃは上ケーシング３１Ａと下ケーシング３１Ｂと別部材で構成している。側面カバー３１Ｃは、上ケーシング３１Ａと下ケーシング３１Ｂにそれぞれ設けられた溝部に、端縁を挿入して、上ケーシング３１Ａと下ケーシング３１Ｂで挟持されて固定される。
（電池ホルダ７０）
【００１８】
電池ホルダ７０は、図３〜図５に示すように、二次電池１と、パック基板７４と、電池リード板８０と、各種リード線とを備えている。またこの電池ホルダ７０は、下面に二次電池１を収納する電池収納空間と、上面にパック基板７４を固定する基板固定部７５とを設けている。二次電池１同士は、電池ホルダ７０の端面に開口された表出部７１から表出する二次電池１の端面同士を、電池リード板８０で電気接続され、さらに電池ホルダ７０に二次電池１を収納した電池コアの出力を、出力リード板や出力リード線等を介してパック基板７４に接続している。また電池リード板８０は、信号リード線８４を介してパック基板７４と接続されている。
（外部接続端子３３）
【００１９】
また電池パック３０は、電池駆動機器や電池パック用充電器と接続するための外部接続端子３３を複数備えている。外部接続端子３３は、パック基板７４上に固定されており、二次電池１の出力の他、接続先の外部の電池パック用充電器や電池駆動機器との間で信号のやりとりを行うための信号端子等を設けることができる。この外部接続端子３３は、金属板を折曲して形成される。各外部接続端子３３は、図６、図９等に示すように、後端縁を上面視コ字状に折曲されると共に、電池パック用充電器や電池駆動機器といった外部接続機器の接続端子と電気的に接続される先端側においては、コ字状の開口端が徐々に狭くなるように、テーパ状に折曲されている。このように折曲された２枚の金属板の間に、外部接続機器の接続端子が挿入され、金属板同士の間で挟持されることによって電気接続が確立される。
（ラッチ部５０）
【００２０】
一方で電池パック３０に設けられたラッチ部５０は、図１〜図４に示すように部分的に電池ケース３１から表出させるようにして、電池ケース３１内に可動自在に収納される。ラッチ部５０は、ユーザが手で操作するための着脱操作部５２を前面に形成すると共に、図において上部には、電池パック３０の装着時の進行方向に面して傾斜させた傾斜面と、傾斜面から連続して形成された垂直面とを有する係止フック５４を設けている。この係止フック５４は着脱操作部５２と一体成型されている。上ケーシング３１Ａには、ラッチ部５０の係止フック５４を突出させるフック突出窓１５を開口している。また装着部２には、この係止フック５４と対応する位置に保持凹部１７を形成している。この保持凹部１７も、傾斜面と一致する凹部傾斜面と、水直面と一致する凹部垂直面とを有している。
（保護回路）
【００２１】
またパック基板７４上には、二次電池１の保護回路が実装されている。保護回路は、各電池リード板８０と信号リード線を介して接続されており、例えば各二次電池１の電池電圧を検出する。さらにパック基板７４は、外部接続端子３３として、充放電端子に加え、保護回路の出力や電池情報等を出力する信号端子も備えている。これら充放電端子や信号端子は、図２等に示すように、電池ケース３１の表面から表出される。
（二次電池１）
【００２２】
電池ケース３１は、内部に二次電池１を内蔵できる形状に形成される。ここでは、二次電池１として外装缶を長手方向に延長された円筒状とした円筒形二次電池を使用している。この電池ケース３１は、図４等に示すように電池ケース３１内に複数本の二次電池１を互いにほぼ平行姿勢で、同一平面上に横並びに隣接するように配置している。電池パック３０に内蔵される二次電池１は、リチウムイオン電池である。ただ、二次電池は、ニッケル水素電池やニッケルカドミウム電池、ポリマー電池等の充電できる他の全ての電池とすることもできる。複数の二次電池は、複数本を直列に接続して出力電圧を高くし、また複数本を並列に接続して出力電流を大きくできる。この例では、二次電池１をリチウムイオン電池とし、２本を並列にして５組を直列に接続して出力電圧を１８Ｖとしている。ただ電池パックは、内蔵する二次電池の本数や接続状態を特定しない。電池パックは、使用する電池駆動機器の種類や用途に応じて内蔵する二次電池の本数と出力電圧を種々に設計できる。
（電池収納空間）
【００２３】
電池ホルダ７０の電池収納空間は、図５の分解斜視図に示すように第一サブホルダ７１Ａ、第二サブホルダ７１Ｂに二分割されており、これら第一サブホルダ７１Ａ、第二サブホルダ７１Ｂの間に二次電池１が挟持される。この例では、電池ホルダは１０本の二次電池１を収納している。この電池ホルダ７０は、二次電池１を電池収納空間に収納した状態で、表出部７１から表出される端面同士を電池リード板８０で接続する。
（電池リード板８０）
【００２４】
電池リード板８０は図５の分解斜視図などに示すように、導電性に優れた平板状の金属板であり、電池収納空間に収納できる大きさに形成される。この電池リード板８０はスポット溶接のため、溶接スリットを形成しており、電池収納空間に収納された状態で隣接する二次電池１の端面同士に固定される。
（基板固定部７５）
【００２５】
電池ホルダ７０の上面には、パック基板７４を固定するための基板固定部７５が設けられる。図６〜図７に、基板固定部７５にパック基板７４を装着する様子を示す。これらの図において、図６は電池ホルダ７０の斜視図、図７は図６の電池ホルダ７０からパック基板７４を外した状態を示す斜視図を、それぞれ示している。これらの図に示す電池ホルダ７０は、パック基板７４を支承するボス７２を設けている。一方、パック基板７４は、ボス７２と対応する位置にボス穴７６を開口している。このボス穴７６は、パック基板７４の裏面側からボス７２の先端を挿入して、ねじ止めなどにより固定される。この例では上ケーシング３１Ａの内面に、図示しないがボス７２と対応する位置に、パック基板７４に向かって突出させた円柱部と、その先端に挿入ピンを設けている。また円柱部の挿入ピンは、ねじを挿入するねじ穴を貫通させ、上ケーシング３１Ａの上面に開口されたねじ穴３７と連通している。この上ケーシング３１Ａに対して、図３及び図４に示すように、ねじ穴３７からねじ３８を螺合して、パック基板７４を上ケーシング３１Ａに固定できる。
（電気接続線８５）
【００２６】
このパック基板７４は、電池ホルダ７０に収納された二次電池１の出力と接続するために、動力リード線に代えて、電気接続線８５を使用している。この様子を、図８〜図１３に示す。これらの図において、図８は図７の電池ホルダ７０から電気接続線８５を外した状態を示す斜視図、図９は図６の電池ホルダ７０を左側面から見た斜視図、図１０は図９の電池ホルダ７０の平面図、図１１は図１０の電池ホルダ７０の側面図、図１２は図１０の電池ホルダ７０のＸＩＩ−ＸＩＩ線における垂直断面図、図１３は電気接続線８５の外観斜視図を、それぞれ示している。これらの図に示す電気接続線８５は、金属線を折曲して構成される。金属製の電気接続線８５は、図１３に示すように両端縁をそれぞれ折曲して、図９に示すように一方をパック基板７４に、他方を電池リード板８０に、それぞれ挿入して半田付けなどにより固定される。端縁の折曲方向は、図１３に示すように異なる方向とすることができ、柔軟な接続経路に設定できる。またパック基板７４には、電気接続線８５の端縁を挿入する接続穴７４ｃが開口されている。電気接続線８５は端縁を接続穴７４ｃに挿入して、半田付けなどによりパック基板７４上に固定される。
【００２７】
電気接続線８５を構成する金属線は、電気導電率に優れた金属製とでき、例えばニッケルや錫、銅などとする。また、リード板のような板状の金属板でなく円柱状の金属線とすることで、抵抗率を抑えてジュール熱を抑制できる。加えて、リード線やリード板のようにパック基板７４の表面を這わせるのでなく、端縁を折曲してパック基板７４の表面から浮かせるように配置することも容易となる。このように空間的にパック基板７４の表面と離間できることは、絶縁性や放熱性の点からも有利となる。加えて、リード線のような可撓性がないため、機械振動や衝撃によって線が移動する、いわゆる暴れる状態となることもなく、摩擦による擦り切れや断線の虞も極減できる。さらに加えて、単に金属線を折曲することで構成できるので、製造コストも抑えることができ、さらに折曲が容易なことなら加工性にも優れる。このように金属線を折曲した電気接続線８５を利用することで、従来のリード線やリード板による配線に比べて、信頼性や作業性、加工の容易性等の面において優れた効果を発揮できる。
（保持リブ７８）
【００２８】
電気接続線８５は、図８の分解斜視図に示すように、電池ホルダ７０の上面に保持され、さらに図７の分解斜視図に示すようにパック基板７４と固定される。電池ホルダ７０の上面には、電気接続線８５を保持する保持リブ７８が複数設けられている。
（折曲部８５ａ）
【００２９】
また電気接続線８５は、図１３の斜視図に示すように中間部分にコ字状（Ｕ字状）に折曲された折曲部８５ａを形成することができる。この折曲部分を利用して、図８の分解斜視図に示すように、高さの異なる保持リブ７８によって所定の姿勢に保持できる。すなわち、電池ホルダ７０の上面に設けられた複数の保持リブ７８の内、折曲部８５ａを保持する一対の中間保持リブ７８ｂは、折曲部８５ａの深さに応じて高さを高くしている。この結果、線状で本来的に回転しやすい電気接続線８５の位置決めが図られ、その端縁を正確にパック基板７４や電池リード板８０に挿入できるようになる。特に、組立時において電気接続線８５の端縁をパック基板７４の接続穴７４ｃに挿入する際に、電気金属線が転倒するのを中間保持リブ７８ｂによって防止する。また、一対の中間保持リブ７８ｂでもってコ字状の折曲部８５ａの両側を保持することで、電気接続線８５の長手方向における位置決めも行える。さらに、このように複数の保持リブで電気接続線８５を指示することで、外部から衝撃力が印加された場合の、電気接続線８５の変形量の緩和も実現される。
【００３０】
折曲部８５ａは、好ましくは電気接続線８５の中央近傍に設ける。これにより、安定的な位置決めを図ることができる。また、外部から強い衝撃を受けた場合等に、硬質な金属線では可撓性のあるリード線と比べて衝撃を伝えやすく、接続部分に衝撃力が伝搬されて破損される可能性があるところ、このような折曲部８５ａを設けておくことで、折曲部８５ａを変形させて衝撃力を吸収し、このような接続部分の破損リスクを低減できる効果も期待できる。
【００３１】
上記の例では、電気接続線８５を二次電池の出力線としたが、これに限らず信号線も、金属線を折曲した電気接続線８５とすることもできる。
（中間電位の測定）
【００３２】
一方で、二次電池１を複数接続した電池パック３０においては、各二次電池１の状態を把握するため、中間電位を測定することが行われている。特に二次電池１としてリチウムイオン電池を使用する場合は、二次電池毎のセル電圧の測定が行われている。そこで、二次電池同士を接続する電池リード板８０毎に電圧を測定して、この電圧値をパック基板７４側に伝達する構成が採用されている。具体的には、電池ホルダ７０の上面に固定されたパック基板７４は、電池リード板８０と電気的に接続されており、このパック基板７４に実装された保護回路が、電池の状態を監視している。また電池リード板８０は、電池ホルダ７０の側面において二次電池１と固定されており、パック基板７４でもって二次電池１の状態を監視している。また電池リード板８０の側面には、各電池リード板８０を固定するためのリード板固定枠８６が設けられている。
（リードピン９０）
【００３３】
パック基板と各電池リード板とは、リードピンを介して接続されている。この様子を図１４に示す電池ホルダ７０Ｘの側面図、及び図１４の破線で示す部分を拡大した図１５の要部拡大図に基づいて説明する。これらの図に示すように、リードピン９０は、細い金属線を折曲して構成されている。リードピン９０は一端をパック基板７４Ｘ上に設けられたピン固定穴７４ａに挿入されて固定される。またリードピン９０の他端は、電池リード板８０Ｘに係止されて固定される。このためリードピン９０の他端は、図１５の拡大図に示すように折曲された係止端９１としている。また電池リード板８０Ｘには、その上端にリードピン９０の係止端９１を係止するための切り込み８０ａを設けている。切り込み８０ａは、パック基板７４から見て電池リード板８０Ｘの遠い側の縁部に開口されている。これにより、リードピン９０の他端を切り込み８０ａに係止すると、リードピン９０が抜けないように保持される。さらに必要に応じてリードピン９０と電池リード板８０Ｘとを半田付けなどによって固定する。
【００３４】
このような構成においては、作業者がリードピン９０の先端を電池リード板８０Ｘの切り込みに手動で係止する必要がある。作業者はリードピン９０の他端を切り込みに案内するため、一旦リードピン９０を引き出すと共に切り込みの奥側に押し込んで、さらに逆向きに跳ね上げるようにして係止させる。このような係止動作を実現するためには、図１５の拡大図に示すように、電池リード板８０Ｘの切り込みを設けた端縁と、電池ホルダ７０Ｘのリード板固定枠８６との間にｄで示す空間を予め設けておく必要がある。このような空間は電池パックの組立時にのみ必要となるに過ぎず、組立終了後には余剰空間として残ることとなり、スペース効率が悪い上、電池リード板８０Ｘにとっても、複雑な形状の切り込みを設けるための加工費が嵩む上、電池リード板８０Ｘ上部の幅を狭くすることで、電池リード板８０Ｘとリードピン９０との固定部分の強度が低下するといった問題もあった。
（リード開口８１）
【００３５】
これに対して本実施例に係る電池パック３０では、図１１、図１６等に示すように、電池リード板８０の上端部分に、リードピン９０の係止端９１を挿入するためのリード開口８１を設けている。このリード開口８１は、閉じた周囲としている。いいかえると、リード開口８１が電池リード板８０の端縁と連通した切り込みを有しないことで、電池リード板８０の強度を増すことができる。また、図１５及び図１６との対比から明らかなとおり、従来の電池リード板８０のような誘い込み用の切り込みを設けないことから、その分電池リード板８０の上端を幅広とできる。このことは、電池リード板８０の機械強度を増すことに加え、リード開口幅をリードピン９０の長さ方向に延長できる、いいかえるとリード開口８１を広く開口できることにも繋がり、リード係止端９１をリード開口８１に挿入し易くして、組立時の作業性向上にも寄与する。加えて、電池リード板８０の加工に際してもリード開口８１として閉じた穴を開口すれば足りるので、複雑な切り込みを設ける作業を不要として、電極リード板の製造、加工コストも削減できる。
【００３６】
一方リードピン９０は、他端が予めパック基板７４上に開口されたピン固定穴７４ａに固定されている。このリードピン９０は、図１０の平面図などに示すように、一端のリード係止端９１が、リード開口８１側に突出するように配置されている。またリードピン９０の、ピン固定穴７４ａからリード係止端９１までの長さが、ピン固定穴７４ａから電池リード板８０までの距離とほぼ等しくなるよう設計されている。これにより、リード係止端９１をリード開口８１に挿入する際、ピン固定穴７４ａを支点としてリード係止端９１を、図１６において一点鎖線で示すように電池リード板８０の上方から押し下げることで、リード係止端９１が弾性変形して、リード開口８１から突出できる。この工程は、図１５に示すように一旦リード係止端９１を引き延ばした上で切り込み部分に押し戻すような複雑な工程が不要となって、単にリード係止端９１を押し下げるようにすれば足り、リード係止端９１をリード開口８１に挿入する作業を簡便とでき、作業性が高まる利点が得られる。またリード係止端９１の長さを、リード開口８１の開口幅よりも短くすることで、リード係止端９１をリード開口８１に弾性的に押し込みやすくできる。
（誘い込みリブ７９）
【００３７】
加えて、電池リード板８０のリード開口８１にリード係止端９１を案内しやすくするために誘い込みリブ７９を設けることができる。この様子を、図１７〜図２０に基づいて説明する。これらの図において、図１７は図１０のリードピン９０を電池リード板８０のリード穴に挿入した部分を示す拡大図、図１８は図１０の電池ホルダ７０のＸＶＩＩＩ−ＸＶＩＩＩ線における垂直断面図、図１９は図１８の誘い込みリブ７９を示す拡大断面図、図２０は図１０の誘い込みリブ７９を用いてリードピン９０をリード穴に挿入した部分を示す拡大斜視図を、それぞれ示している。これらの図に示すように、電池ホルダ７０は、電池リード板８０のリード開口８１に向けて傾斜面を設けた誘い込みリブ７９を設けている。誘い込みリブ７９は、図１９の断面図に示すように、傾斜面を外側、すなわち電池リード板８０側に向かって下り勾配となるようにしている。また図１７の平面図に示すように、誘い込みタブは各リード開口８１に対して２連設けられている。このようにすることで、図２０の斜視図及び図１６の側面図に示すように、誘い込みリブ７９によってリードピン９０をリード開口８１に案内でき、この挿入作業をより迅速にかつ確実に行える。
（パック基板７４とリードピン９０の位置決め）
【００３８】
一方でリードピン９０とパック基板７４との固定構造を、図２１〜図２７に基づいて説明する。これらの図において、図２１は図１１の電池ホルダ７０のＸＸＩ−ＸＸＩ線における垂直断面図、図２２は図２１のリードピン９０をピン固定穴７４ａに固定した部分を示す拡大断面図、図２３は従来の電池ホルダ７０Ｙを示す平面図、図２４は図２３のリードピン９０Ｙをピン固定穴７４ｘに固定した部分を示す拡大図、図２５は図２４のリードピン９０Ｙをピン固定穴７４ｘに固定する様子を示す分解斜視図、図２６は図１０のリードピン９０をピン固定穴７４ａに固定した部分を示す拡大図、図２７は図２６のリードピン９０をピン固定穴７４ａに固定する様子を示す分解斜視図を、それぞれ示している。
【００３９】
従来は、図２５のように複雑な方向に折曲したリードピン９０Ｙと、図２４のようにパック基板７４Ｙに開口されたピン固定穴７４ｘとピン固定スリット７４ｙとを用いて、図２３のように固定していた。すなわち、単にリードピンの一端をパック基板に固定するのみでは、姿勢や方向性が定まらないため、パック基板７４Ｙにピン固定スリット７４ｙを開口し、このピン固定スリット７４ｙに挿入できるような形状にリードピン９０Ｙの一部を折曲していた。この構成では、パック基板７４Ｙにピン固定スリット７４ｙを開口させる加工が必要となり、またこのピン固定スリット７４ｙに応じてリードピン９０Ｙの一部を折曲する加工も必要となって、加工の手間がかかっていた。
【００４０】
そこで、より簡易な構造で、リードピン９０を所定の姿勢で位置決めして固定できるよう、本実施例では図２６〜図２７に示すようなパック基板７４及びリードピン９０を採用している。まず図２６に示すように、パック基板７４は、ピン固定穴７４ａと近接したパック基板７４の端縁にピン係止部７４ｂを形成している。一方リードピン９０は、図２７に示すようにリード係止端９１を設けた端部とは反対側の端部を、端縁とほぼ平行になるように折り返してコ字状（Ｕ字状）に折曲したピン固定端９２としている。ピン固定端９２の折り返し部分の幅は、パック基板７４のピン固定穴７４ａとピン係止部７４ｂとの幅と一致させる。このようにすることで、図２２に示すようにピン固定端９２の端部をピン固定穴７４ａに挿入して固定すると共に、このコ字状の折曲部分をピン係止部７４ｂに係止して、リードピン９０を折り返すことができる。このようにすることで、リードピン９０はピン固定端９２でピン固定穴７４ａとピン係止部７４ｂとの間を橋渡しすることにより位置決めでき、またリードピン９０をパック基板７４に挿入する作業も行いやすくなる。またパック基板側の加工においても、パック基板にピン固定スリットを開口させる必要が無く、単に端縁の一部にピン係止部７４ｂを形成すれば足りるので、加工工程を大幅に簡素化できる。またリードピン９０の折曲もより簡単となって、製造コストの低減を図ることが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明に係る電池パックは、電動工具等の電池駆動機器用の電池パックや、アシスト自転車、電動バイク、携帯電話等の携帯機器等を駆動するための電池パックとして好適に利用できる。
【符号の説明】
【００４２】
１…二次電池
１５…フック突出窓
３０…電池パック
３１…電池ケース；３１Ａ…上ケーシング；３１Ｂ…下ケーシング
３１Ｃ…側面カバー
３２…セット面
３３…外部接続端子
３８…ねじ
５０…ラッチ部
５２…着脱操作部
５４…係止フック
７０、７０Ｘ、７０Ｙ…電池ホルダ；７１Ａ、７１Ｂ…サブホルダ
７１…表出部
７２…ボス；
７４、７４Ｘ、７４Ｙ…パック基板
７４ａ、７４ｘ…ピン固定穴；７４ｂ…ピン係止部；７４ｃ…接続穴
７４ｙ…ピン固定スリット
７５…基板固定部
７６…ボス穴
７８…保持リブ；７８ｂ…中間保持リブ
７９…誘い込みリブ
８０、８０Ｘ…電池リード板；８０ａ…切り込み
８１…リード開口
８５…電気接続線；８５Ｘ…動力リード線；８５ａ…折曲部
８６…リード板固定枠
９０、９０Ｙ…リードピン
９１…リード係止端
９２…ピン固定端
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動工具や電動芝刈り機、電動ブロワ等の電池駆動機器に脱着自在に装着されて電力を供給する電池パックに関する。
【背景技術】
【０００２】
電動工具等の電池駆動機器は、充電できる電池を内蔵している電池パックを脱着自在に装着することで、コードレス方式として建築現場等において便利に使用できる。また、電池駆動機器から電池パックを取り外し式とすることで、取り外した電池パックを充電して繰り返し使用できる。内蔵する電池パックの残容量が少なくなった電池パックは、電池パック用の充電器にセットして充電される。
【０００３】
図２８〜図３４に、このような電池パックの一例を示す。これらの図において、図２８は電池パックの外観斜視図、図２９は図２８の電池パックの分解斜視図、図３０は図２９の電池ホルダ７０Ｘの斜視図、図３１は図３０の電池ホルダ７０Ｘからパック基板７４Ｘを外した分解斜視図、図３２は図３０の電池ホルダ７０ＸのＸＸＸＩＩ−ＸＸＸＩＩ線における垂直断面図、図３３は図３２の拡大断面図、図３４はリード線の斜視図を、それぞれ示している。これらの図に示すように、電池パックの内部には、複数の二次電池を連結した電池ホルダ７０Ｘと、これを監視する電子回路を実装したパック基板７４Ｘが収納されている。パック基板７４Ｘと二次電池の配線には、リード線や電池リード板８０Ｘが利用されている。一般には、二次電池の端面同士を電池リード板８０Ｘで接続し、電池リード板８０Ｘとパック基板７４Ｘとの配線にはリード線が利用されている。特に、高電圧の出力ラインの配線には、径の太い動力リード線８５Ｘが用いられている。
【０００４】
しかしながら、限られたスペース内で太い動力リード線８５Ｘを配線し、半田付けを行うことは容易でなかった。特に図３３、図３４において実線矢印で示すように、動力リード線８５Ｘを省スペース内で曲げ加工を行うことは困難となる。また動力リード線８５Ｘの半田付けができたとしても、動力リード線８５Ｘは配線後も自由に動くことができる。例えば図３３においては、破線矢印で示す方向にリード線が動くことがある。このため、電池パックに振動や衝撃が加わると動力リード線８５Ｘが電池パック内部で暴れて、摩擦によって擦り切れてリード線が露出したり、断線したり、あるいは電圧の異なる他の部材と接触して短絡する等の可能性があった。
【０００５】
これに対して、金属製の配線リード板を用いて、パック基板に対して配線を行うことが考えられる。しかしながら、配線リード板では基板上に配置する構成が取られるため、配置スペースがそれなりに必要となることに加え、厚さが薄いため導電率の面でも不利となる。特に電池パックの小型化が強く求められる今日においては、配線スペースを極力小さくでき、かつ信頼性も要求されるところ、このような要求に見合う配線構造は実現されていなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−１４６８７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものである。本発明の主な目的は、リード線に比して電気配線を容易に信頼性高く行えるようにした電池パックを提供することにある。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【０００８】
上記の目的を達成するために、本発明の第１の側面に係る電池パックによれば、充電可能な一以上の二次電池１と、前記二次電池１を所定の姿勢で収納するための電池ホルダ７０と、前記二次電池１を監視する電子回路を実装したパック基板７４と、前記パック基板７４を電気配線するための電気接続線８５と、を備え、前記電気接続線８５は、金属線を折曲して構成できる。これにより、金属線を用いた配線が実現され、配線後は電気接続線が固定されるため、振動などで従来のリード線のように移動、変形することが回避され、信頼性を高めることができる。また金属線の折曲という簡単な構成のため、製造が容易で製造コストも低減でき、加えて信頼性の向上に伴い、絶縁に必要な部材を低減してコストダウンを図ることもできる。
【０００９】
また、第２の側面に係る電池パックによれば、前記電気接続線８５を、前記二次電池１の出力線とできる。これにより、高電圧の出力線を信頼性の高い電気接続線として、長期に渡って安定的に利用できる利点が得られる。
【００１０】
さらに、第３の側面に係る電池パックによれば、前記電気接続線８５を、コ字状に折曲された折曲部８５ａを形成できる。これにより、折曲部を利用して電気接続線の位置決めを行うことができ、例えば電気接続線の配線時における回転などを防止できる。また、外部からの衝撃を受けた場合に、折曲部が変形することで衝撃を緩和し、接続部分の破損を低減できる効果も得られる。
【００１１】
さらにまた、第４の側面に係る電池パックによれば、前記電池ホルダ７０に、その上面に前記電気接続線８５の折曲部８５ａを保持するための保持リブ７８を複数設けることができる。これにより、折曲部でもって電気接続線の長さ方向及び高さ方向における位置決めを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施例１に係る電池パックを示す斜視図である。
【図２】図１の電池パックを背面から見た図を示す斜視図である。
【図３】図１の姿勢における電池パックの分解斜視図である。
【図４】図２の姿勢における電池パックの分解斜視図である。
【図５】電池ホルダの分解斜視図である。
【図６】電池ホルダの斜視図である。
【図７】図６の電池ホルダからパック基板を外した状態を示す斜視図である。
【図８】図７の電池ホルダから電気接続線を外した状態を示す斜視図である。
【図９】図６の電池ホルダを左側面から見た斜視図である。
【図１０】図９の電池ホルダの平面図である。
【図１１】図１０の電池ホルダの側面図
【図１２】図１０の電池ホルダのＸＩＩ−ＸＩＩ線における垂直断面図である。
【図１３】電気接続線の外観斜視図である。
【図１４】従来の電池ホルダの側面図である。
【図１５】図１４の電池ホルダの要部拡大図である。
【図１６】図１１の電池ホルダのＸＶＩ部分を示す要部拡大図である。
【図１７】図１０のリードピンを電池リード板のリード穴に挿入したＸＶＩＩ部分を示す拡大図である。
【図１８】図１０の電池ホルダのＸＶＩＩＩ−ＸＶＩＩＩ線における垂直断面図である。
【図１９】図１８の誘い込みリブを示すＸＩＸ部分の拡大断面図である。
【図２０】図１０の誘い込みリブを用いてリードピンをリード穴に挿入した部分を示す拡大斜視図である。
【図２１】図１１の電池ホルダのＸＸＩ−ＸＸＩ線における垂直断面図である。
【図２２】図２１のリードピンをピン固定穴に固定したＸＸＩＩ部分を示す拡大断面図である。
【図２３】従来の電池ホルダを示す平面図である。
【図２４】図２３のリードピンをピン固定穴に固定したＸＸＩＶ部分を示す拡大図である。
【図２５】図２４のリードピンをピン固定穴に固定する様子を示す分解斜視図である。
【図２６】図１０のリードピンをピン固定穴に固定したＸＸＶＩ部分を示す拡大図である。
【図２７】図２６のリードピンをピン固定穴に固定する様子を示す分解斜視図である。
【図２８】従来の電池パックを示す外観斜視図である。
【図２９】図２８の電池パックの分解斜視図である。
【図３０】図２９の電池ホルダの斜視図である。
【図３１】図３０の電池ホルダからパック基板を外した状態を示す分解斜視図である。
【図３２】図３０の電池ホルダのＸＸＸＩＩ−ＸＸＸＩＩ線における垂直断面図である。
【図３３】図３２の拡大断面図である。
【図３４】図３２に示す動力リード線の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための電池パックを例示するものであって、本発明は電池パックを以下のものに特定しない。なお、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決してない。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も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、本発明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。また、一部の実施例、実施形態において説明された内容は、他の実施例、実施形態等に利用可能なものもある。
（実施例１）
【００１４】
図１〜図４に、本発明の実施例１に係る電池パックとして、電動工具用の電池パックを示す。これらの図において、図１は電池パック３０を示す斜視図、図２は図１の電池パック３０を背面から見た図を示す斜視図、図３は図１の姿勢における電池パック３０の分解斜視図、図４は図２の姿勢における電池パック３０の分解斜視図を、それぞれ示している。なお、以下では電動工具用の電池パックを説明するが、本発明の電池パックは電動工具用の電池パックに限定されるものでなく、他の電池駆動機器にも適宜利用可能であることはいうまでもない。
【００１５】
これらの図に示す電池パック３０は、外形を箱形とし、内部に二次電池１を内蔵している。具体的には、電池パック３０は、充電可能な複数の二次電池１を保持する電池ホルダ７０と、二次電池１同士を端面で接続する電池リード板８０と、二次電池１の保護回路を実装したパック基板７４と、電池駆動機器や電池パック用充電器と接続する複数の外部接続端子３３と、電池ホルダ７０及びパック基板７４を収納する電池ケース３１とを備える。
（電池ケース３１）
【００１６】
電池ケース３１は、図１〜図２に示すように、外観を箱状に形成されており、隅部を面取りすると共に、表面に電池駆動機器や電池パック用充電器の接続端子と接続するための外部接続端子３３を表出させている。また電池パック３０を電池駆動機器や電池パック用充電器に装着する際に、装着状態を保持するためのラッチ部５０を備える。この電池ケース３１は、絶縁性と強度に優れた樹脂等により成型される。
【００１７】
また電池ケース３１は、図３〜図４の分解斜視図に示すように上ケーシング３１Ａと下ケーシング３１Ｂに二分割されている。電池ケース３１の内部には収納空間を構成しており、ここに電池ホルダ７０とパック基板７４、及びラッチ部５０を収納する。さらに電池ケース３１の側面は、側面カバー３１Ｃで被覆している。側面カバー３１Ｃは上ケーシング３１Ａと下ケーシング３１Ｂと別部材で構成している。側面カバー３１Ｃは、上ケーシング３１Ａと下ケーシング３１Ｂにそれぞれ設けられた溝部に、端縁を挿入して、上ケーシング３１Ａと下ケーシング３１Ｂで挟持されて固定される。
（電池ホルダ７０）
【００１８】
電池ホルダ７０は、図３〜図５に示すように、二次電池１と、パック基板７４と、電池リード板８０と、各種リード線とを備えている。またこの電池ホルダ７０は、下面に二次電池１を収納する電池収納空間と、上面にパック基板７４を固定する基板固定部７５とを設けている。二次電池１同士は、電池ホルダ７０の端面に開口された表出部７１から表出する二次電池１の端面同士を、電池リード板８０で電気接続され、さらに電池ホルダ７０に二次電池１を収納した電池コアの出力を、出力リード板や出力リード線等を介してパック基板７４に接続している。また電池リード板８０は、信号リード線８４を介してパック基板７４と接続されている。
（外部接続端子３３）
【００１９】
また電池パック３０は、電池駆動機器や電池パック用充電器と接続するための外部接続端子３３を複数備えている。外部接続端子３３は、パック基板７４上に固定されており、二次電池１の出力の他、接続先の外部の電池パック用充電器や電池駆動機器との間で信号のやりとりを行うための信号端子等を設けることができる。この外部接続端子３３は、金属板を折曲して形成される。各外部接続端子３３は、図６、図９等に示すように、後端縁を上面視コ字状に折曲されると共に、電池パック用充電器や電池駆動機器といった外部接続機器の接続端子と電気的に接続される先端側においては、コ字状の開口端が徐々に狭くなるように、テーパ状に折曲されている。このように折曲された２枚の金属板の間に、外部接続機器の接続端子が挿入され、金属板同士の間で挟持されることによって電気接続が確立される。
（ラッチ部５０）
【００２０】
一方で電池パック３０に設けられたラッチ部５０は、図１〜図４に示すように部分的に電池ケース３１から表出させるようにして、電池ケース３１内に可動自在に収納される。ラッチ部５０は、ユーザが手で操作するための着脱操作部５２を前面に形成すると共に、図において上部には、電池パック３０の装着時の進行方向に面して傾斜させた傾斜面と、傾斜面から連続して形成された垂直面とを有する係止フック５４を設けている。この係止フック５４は着脱操作部５２と一体成型されている。上ケーシング３１Ａには、ラッチ部５０の係止フック５４を突出させるフック突出窓１５を開口している。また装着部２には、この係止フック５４と対応する位置に保持凹部１７を形成している。この保持凹部１７も、傾斜面と一致する凹部傾斜面と、水直面と一致する凹部垂直面とを有している。
（保護回路）
【００２１】
またパック基板７４上には、二次電池１の保護回路が実装されている。保護回路は、各電池リード板８０と信号リード線を介して接続されており、例えば各二次電池１の電池電圧を検出する。さらにパック基板７４は、外部接続端子３３として、充放電端子に加え、保護回路の出力や電池情報等を出力する信号端子も備えている。これら充放電端子や信号端子は、図２等に示すように、電池ケース３１の表面から表出される。
（二次電池１）
【００２２】
電池ケース３１は、内部に二次電池１を内蔵できる形状に形成される。ここでは、二次電池１として外装缶を長手方向に延長された円筒状とした円筒形二次電池を使用している。この電池ケース３１は、図４等に示すように電池ケース３１内に複数本の二次電池１を互いにほぼ平行姿勢で、同一平面上に横並びに隣接するように配置している。電池パック３０に内蔵される二次電池１は、リチウムイオン電池である。ただ、二次電池は、ニッケル水素電池やニッケルカドミウム電池、ポリマー電池等の充電できる他の全ての電池とすることもできる。複数の二次電池は、複数本を直列に接続して出力電圧を高くし、また複数本を並列に接続して出力電流を大きくできる。この例では、二次電池１をリチウムイオン電池とし、２本を並列にして５組を直列に接続して出力電圧を１８Ｖとしている。ただ電池パックは、内蔵する二次電池の本数や接続状態を特定しない。電池パックは、使用する電池駆動機器の種類や用途に応じて内蔵する二次電池の本数と出力電圧を種々に設計できる。
（電池収納空間）
【００２３】
電池ホルダ７０の電池収納空間は、図５の分解斜視図に示すように第一サブホルダ７１Ａ、第二サブホルダ７１Ｂに二分割されており、これら第一サブホルダ７１Ａ、第二サブホルダ７１Ｂの間に二次電池１が挟持される。この例では、電池ホルダは１０本の二次電池１を収納している。この電池ホルダ７０は、二次電池１を電池収納空間に収納した状態で、表出部７１から表出される端面同士を電池リード板８０で接続する。
（電池リード板８０）
【００２４】
電池リード板８０は図５の分解斜視図などに示すように、導電性に優れた平板状の金属板であり、電池収納空間に収納できる大きさに形成される。この電池リード板８０はスポット溶接のため、溶接スリットを形成しており、電池収納空間に収納された状態で隣接する二次電池１の端面同士に固定される。
（基板固定部７５）
【００２５】
電池ホルダ７０の上面には、パック基板７４を固定するための基板固定部７５が設けられる。図６〜図７に、基板固定部７５にパック基板７４を装着する様子を示す。これらの図において、図６は電池ホルダ７０の斜視図、図７は図６の電池ホルダ７０からパック基板７４を外した状態を示す斜視図を、それぞれ示している。これらの図に示す電池ホルダ７０は、パック基板７４を支承するボス７２を設けている。一方、パック基板７４は、ボス７２と対応する位置にボス穴７６を開口している。このボス穴７６は、パック基板７４の裏面側からボス７２の先端を挿入して、ねじ止めなどにより固定される。この例では上ケーシング３１Ａの内面に、図示しないがボス７２と対応する位置に、パック基板７４に向かって突出させた円柱部と、その先端に挿入ピンを設けている。また円柱部の挿入ピンは、ねじを挿入するねじ穴を貫通させ、上ケーシング３１Ａの上面に開口されたねじ穴３７と連通している。この上ケーシング３１Ａに対して、図３及び図４に示すように、ねじ穴３７からねじ３８を螺合して、パック基板７４を上ケーシング３１Ａに固定できる。
（電気接続線８５）
【００２６】
このパック基板７４は、電池ホルダ７０に収納された二次電池１の出力と接続するために、動力リード線に代えて、電気接続線８５を使用している。この様子を、図８〜図１３に示す。これらの図において、図８は図７の電池ホルダ７０から電気接続線８５を外した状態を示す斜視図、図９は図６の電池ホルダ７０を左側面から見た斜視図、図１０は図９の電池ホルダ７０の平面図、図１１は図１０の電池ホルダ７０の側面図、図１２は図１０の電池ホルダ７０のＸＩＩ−ＸＩＩ線における垂直断面図、図１３は電気接続線８５の外観斜視図を、それぞれ示している。これらの図に示す電気接続線８５は、金属線を折曲して構成される。金属製の電気接続線８５は、図１３に示すように両端縁をそれぞれ折曲して、図９に示すように一方をパック基板７４に、他方を電池リード板８０に、それぞれ挿入して半田付けなどにより固定される。端縁の折曲方向は、図１３に示すように異なる方向とすることができ、柔軟な接続経路に設定できる。またパック基板７４には、電気接続線８５の端縁を挿入する接続穴７４ｃが開口されている。電気接続線８５は端縁を接続穴７４ｃに挿入して、半田付けなどによりパック基板７４上に固定される。
【００２７】
電気接続線８５を構成する金属線は、電気導電率に優れた金属製とでき、例えばニッケルや錫、銅などとする。また、リード板のような板状の金属板でなく円柱状の金属線とすることで、抵抗率を抑えてジュール熱を抑制できる。加えて、リード線やリード板のようにパック基板７４の表面を這わせるのでなく、端縁を折曲してパック基板７４の表面から浮かせるように配置することも容易となる。このように空間的にパック基板７４の表面と離間できることは、絶縁性や放熱性の点からも有利となる。加えて、リード線のような可撓性がないため、機械振動や衝撃によって線が移動する、いわゆる暴れる状態となることもなく、摩擦による擦り切れや断線の虞も極減できる。さらに加えて、単に金属線を折曲することで構成できるので、製造コストも抑えることができ、さらに折曲が容易なことなら加工性にも優れる。このように金属線を折曲した電気接続線８５を利用することで、従来のリード線やリード板による配線に比べて、信頼性や作業性、加工の容易性等の面において優れた効果を発揮できる。
（保持リブ７８）
【００２８】
電気接続線８５は、図８の分解斜視図に示すように、電池ホルダ７０の上面に保持され、さらに図７の分解斜視図に示すようにパック基板７４と固定される。電池ホルダ７０の上面には、電気接続線８５を保持する保持リブ７８が複数設けられている。
（折曲部８５ａ）
【００２９】
また電気接続線８５は、図１３の斜視図に示すように中間部分にコ字状（Ｕ字状）に折曲された折曲部８５ａを形成することができる。この折曲部分を利用して、図８の分解斜視図に示すように、高さの異なる保持リブ７８によって所定の姿勢に保持できる。すなわち、電池ホルダ７０の上面に設けられた複数の保持リブ７８の内、折曲部８５ａを保持する一対の中間保持リブ７８ｂは、折曲部８５ａの深さに応じて高さを高くしている。この結果、線状で本来的に回転しやすい電気接続線８５の位置決めが図られ、その端縁を正確にパック基板７４や電池リード板８０に挿入できるようになる。特に、組立時において電気接続線８５の端縁をパック基板７４の接続穴７４ｃに挿入する際に、電気金属線が転倒するのを中間保持リブ７８ｂによって防止する。また、一対の中間保持リブ７８ｂでもってコ字状の折曲部８５ａの両側を保持することで、電気接続線８５の長手方向における位置決めも行える。さらに、このように複数の保持リブで電気接続線８５を指示することで、外部から衝撃力が印加された場合の、電気接続線８５の変形量の緩和も実現される。
【００３０】
折曲部８５ａは、好ましくは電気接続線８５の中央近傍に設ける。これにより、安定的な位置決めを図ることができる。また、外部から強い衝撃を受けた場合等に、硬質な金属線では可撓性のあるリード線と比べて衝撃を伝えやすく、接続部分に衝撃力が伝搬されて破損される可能性があるところ、このような折曲部８５ａを設けておくことで、折曲部８５ａを変形させて衝撃力を吸収し、このような接続部分の破損リスクを低減できる効果も期待できる。
【００３１】
上記の例では、電気接続線８５を二次電池の出力線としたが、これに限らず信号線も、金属線を折曲した電気接続線８５とすることもできる。
（中間電位の測定）
【００３２】
一方で、二次電池１を複数接続した電池パック３０においては、各二次電池１の状態を把握するため、中間電位を測定することが行われている。特に二次電池１としてリチウムイオン電池を使用する場合は、二次電池毎のセル電圧の測定が行われている。そこで、二次電池同士を接続する電池リード板８０毎に電圧を測定して、この電圧値をパック基板７４側に伝達する構成が採用されている。具体的には、電池ホルダ７０の上面に固定されたパック基板７４は、電池リード板８０と電気的に接続されており、このパック基板７４に実装された保護回路が、電池の状態を監視している。また電池リード板８０は、電池ホルダ７０の側面において二次電池１と固定されており、パック基板７４でもって二次電池１の状態を監視している。また電池リード板８０の側面には、各電池リード板８０を固定するためのリード板固定枠８６が設けられている。
（リードピン９０）
【００３３】
パック基板と各電池リード板とは、リードピンを介して接続されている。この様子を図１４に示す電池ホルダ７０Ｘの側面図、及び図１４の破線で示す部分を拡大した図１５の要部拡大図に基づいて説明する。これらの図に示すように、リードピン９０は、細い金属線を折曲して構成されている。リードピン９０は一端をパック基板７４Ｘ上に設けられたピン固定穴７４ａに挿入されて固定される。またリードピン９０の他端は、電池リード板８０Ｘに係止されて固定される。このためリードピン９０の他端は、図１５の拡大図に示すように折曲された係止端９１としている。また電池リード板８０Ｘには、その上端にリードピン９０の係止端９１を係止するための切り込み８０ａを設けている。切り込み８０ａは、パック基板７４から見て電池リード板８０Ｘの遠い側の縁部に開口されている。これにより、リードピン９０の他端を切り込み８０ａに係止すると、リードピン９０が抜けないように保持される。さらに必要に応じてリードピン９０と電池リード板８０Ｘとを半田付けなどによって固定する。
【００３４】
このような構成においては、作業者がリードピン９０の先端を電池リード板８０Ｘの切り込みに手動で係止する必要がある。作業者はリードピン９０の他端を切り込みに案内するため、一旦リードピン９０を引き出すと共に切り込みの奥側に押し込んで、さらに逆向きに跳ね上げるようにして係止させる。このような係止動作を実現するためには、図１５の拡大図に示すように、電池リード板８０Ｘの切り込みを設けた端縁と、電池ホルダ７０Ｘのリード板固定枠８６との間にｄで示す空間を予め設けておく必要がある。このような空間は電池パックの組立時にのみ必要となるに過ぎず、組立終了後には余剰空間として残ることとなり、スペース効率が悪い上、電池リード板８０Ｘにとっても、複雑な形状の切り込みを設けるための加工費が嵩む上、電池リード板８０Ｘ上部の幅を狭くすることで、電池リード板８０Ｘとリードピン９０との固定部分の強度が低下するといった問題もあった。
（リード開口８１）
【００３５】
これに対して本実施例に係る電池パック３０では、図１１、図１６等に示すように、電池リード板８０の上端部分に、リードピン９０の係止端９１を挿入するためのリード開口８１を設けている。このリード開口８１は、閉じた周囲としている。いいかえると、リード開口８１が電池リード板８０の端縁と連通した切り込みを有しないことで、電池リード板８０の強度を増すことができる。また、図１５及び図１６との対比から明らかなとおり、従来の電池リード板８０のような誘い込み用の切り込みを設けないことから、その分電池リード板８０の上端を幅広とできる。このことは、電池リード板８０の機械強度を増すことに加え、リード開口幅をリードピン９０の長さ方向に延長できる、いいかえるとリード開口８１を広く開口できることにも繋がり、リード係止端９１をリード開口８１に挿入し易くして、組立時の作業性向上にも寄与する。加えて、電池リード板８０の加工に際してもリード開口８１として閉じた穴を開口すれば足りるので、複雑な切り込みを設ける作業を不要として、電極リード板の製造、加工コストも削減できる。
【００３６】
一方リードピン９０は、他端が予めパック基板７４上に開口されたピン固定穴７４ａに固定されている。このリードピン９０は、図１０の平面図などに示すように、一端のリード係止端９１が、リード開口８１側に突出するように配置されている。またリードピン９０の、ピン固定穴７４ａからリード係止端９１までの長さが、ピン固定穴７４ａから電池リード板８０までの距離とほぼ等しくなるよう設計されている。これにより、リード係止端９１をリード開口８１に挿入する際、ピン固定穴７４ａを支点としてリード係止端９１を、図１６において一点鎖線で示すように電池リード板８０の上方から押し下げることで、リード係止端９１が弾性変形して、リード開口８１から突出できる。この工程は、図１５に示すように一旦リード係止端９１を引き延ばした上で切り込み部分に押し戻すような複雑な工程が不要となって、単にリード係止端９１を押し下げるようにすれば足り、リード係止端９１をリード開口８１に挿入する作業を簡便とでき、作業性が高まる利点が得られる。またリード係止端９１の長さを、リード開口８１の開口幅よりも短くすることで、リード係止端９１をリード開口８１に弾性的に押し込みやすくできる。
（誘い込みリブ７９）
【００３７】
加えて、電池リード板８０のリード開口８１にリード係止端９１を案内しやすくするために誘い込みリブ７９を設けることができる。この様子を、図１７〜図２０に基づいて説明する。これらの図において、図１７は図１０のリードピン９０を電池リード板８０のリード穴に挿入した部分を示す拡大図、図１８は図１０の電池ホルダ７０のＸＶＩＩＩ−ＸＶＩＩＩ線における垂直断面図、図１９は図１８の誘い込みリブ７９を示す拡大断面図、図２０は図１０の誘い込みリブ７９を用いてリードピン９０をリード穴に挿入した部分を示す拡大斜視図を、それぞれ示している。これらの図に示すように、電池ホルダ７０は、電池リード板８０のリード開口８１に向けて傾斜面を設けた誘い込みリブ７９を設けている。誘い込みリブ７９は、図１９の断面図に示すように、傾斜面を外側、すなわち電池リード板８０側に向かって下り勾配となるようにしている。また図１７の平面図に示すように、誘い込みタブは各リード開口８１に対して２連設けられている。このようにすることで、図２０の斜視図及び図１６の側面図に示すように、誘い込みリブ７９によってリードピン９０をリード開口８１に案内でき、この挿入作業をより迅速にかつ確実に行える。
（パック基板７４とリードピン９０の位置決め）
【００３８】
一方でリードピン９０とパック基板７４との固定構造を、図２１〜図２７に基づいて説明する。これらの図において、図２１は図１１の電池ホルダ７０のＸＸＩ−ＸＸＩ線における垂直断面図、図２２は図２１のリードピン９０をピン固定穴７４ａに固定した部分を示す拡大断面図、図２３は従来の電池ホルダ７０Ｙを示す平面図、図２４は図２３のリードピン９０Ｙをピン固定穴７４ｘに固定した部分を示す拡大図、図２５は図２４のリードピン９０Ｙをピン固定穴７４ｘに固定する様子を示す分解斜視図、図２６は図１０のリードピン９０をピン固定穴７４ａに固定した部分を示す拡大図、図２７は図２６のリードピン９０をピン固定穴７４ａに固定する様子を示す分解斜視図を、それぞれ示している。
【００３９】
従来は、図２５のように複雑な方向に折曲したリードピン９０Ｙと、図２４のようにパック基板７４Ｙに開口されたピン固定穴７４ｘとピン固定スリット７４ｙとを用いて、図２３のように固定していた。すなわち、単にリードピンの一端をパック基板に固定するのみでは、姿勢や方向性が定まらないため、パック基板７４Ｙにピン固定スリット７４ｙを開口し、このピン固定スリット７４ｙに挿入できるような形状にリードピン９０Ｙの一部を折曲していた。この構成では、パック基板７４Ｙにピン固定スリット７４ｙを開口させる加工が必要となり、またこのピン固定スリット７４ｙに応じてリードピン９０Ｙの一部を折曲する加工も必要となって、加工の手間がかかっていた。
【００４０】
そこで、より簡易な構造で、リードピン９０を所定の姿勢で位置決めして固定できるよう、本実施例では図２６〜図２７に示すようなパック基板７４及びリードピン９０を採用している。まず図２６に示すように、パック基板７４は、ピン固定穴７４ａと近接したパック基板７４の端縁にピン係止部７４ｂを形成している。一方リードピン９０は、図２７に示すようにリード係止端９１を設けた端部とは反対側の端部を、端縁とほぼ平行になるように折り返してコ字状（Ｕ字状）に折曲したピン固定端９２としている。ピン固定端９２の折り返し部分の幅は、パック基板７４のピン固定穴７４ａとピン係止部７４ｂとの幅と一致させる。このようにすることで、図２２に示すようにピン固定端９２の端部をピン固定穴７４ａに挿入して固定すると共に、このコ字状の折曲部分をピン係止部７４ｂに係止して、リードピン９０を折り返すことができる。このようにすることで、リードピン９０はピン固定端９２でピン固定穴７４ａとピン係止部７４ｂとの間を橋渡しすることにより位置決めでき、またリードピン９０をパック基板７４に挿入する作業も行いやすくなる。またパック基板側の加工においても、パック基板にピン固定スリットを開口させる必要が無く、単に端縁の一部にピン係止部７４ｂを形成すれば足りるので、加工工程を大幅に簡素化できる。またリードピン９０の折曲もより簡単となって、製造コストの低減を図ることが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明に係る電池パックは、電動工具等の電池駆動機器用の電池パックや、アシスト自転車、電動バイク、携帯電話等の携帯機器等を駆動するための電池パックとして好適に利用できる。
【符号の説明】
【００４２】
１…二次電池
１５…フック突出窓
３０…電池パック
３１…電池ケース；３１Ａ…上ケーシング；３１Ｂ…下ケーシング
３１Ｃ…側面カバー
３２…セット面
３３…外部接続端子
３８…ねじ
５０…ラッチ部
５２…着脱操作部
５４…係止フック
７０、７０Ｘ、７０Ｙ…電池ホルダ；７１Ａ、７１Ｂ…サブホルダ
７１…表出部
７２…ボス；
７４、７４Ｘ、７４Ｙ…パック基板
７４ａ、７４ｘ…ピン固定穴；７４ｂ…ピン係止部；７４ｃ…接続穴
７４ｙ…ピン固定スリット
７５…基板固定部
７６…ボス穴
７８…保持リブ；７８ｂ…中間保持リブ
７９…誘い込みリブ
８０、８０Ｘ…電池リード板；８０ａ…切り込み
８１…リード開口
８５…電気接続線；８５Ｘ…動力リード線；８５ａ…折曲部
８６…リード板固定枠
９０、９０Ｙ…リードピン
９１…リード係止端
９２…ピン固定端
【特許請求の範囲】
【請求項１】
充電可能な一以上の二次電池(1)と、
前記二次電池(1)を所定の姿勢で収納するための電池ホルダ(70)と、
前記二次電池(1)を監視する電子回路を実装したパック基板(74)と、
前記パック基板(74)を電気配線するための電気接続線(85)と、
を備え、
前記電気接続線(85)が、金属線を折曲して構成されてなることを特徴とする電池パック。
【請求項２】
請求項１に記載の電池パックであって、
前記電気接続線(85)が、前記二次電池(1)の出力線であることを特徴とする電池パック。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の電池パックであって、
前記電気接続線(85)が、コ字状に折曲された折曲部(85a)を形成してなることを特徴とする電池パック。
【請求項４】
請求項３に記載の電池パックであって、
前記電池ホルダ(70)が、その上面に前記電気接続線(85)の折曲部(85a)を保持するための保持リブ(78)を複数設けてなることを特徴とする電池パック。
【請求項１】
充電可能な一以上の二次電池(1)と、
前記二次電池(1)を所定の姿勢で収納するための電池ホルダ(70)と、
前記二次電池(1)を監視する電子回路を実装したパック基板(74)と、
前記パック基板(74)を電気配線するための電気接続線(85)と、
を備え、
前記電気接続線(85)が、金属線を折曲して構成されてなることを特徴とする電池パック。
【請求項２】
請求項１に記載の電池パックであって、
前記電気接続線(85)が、前記二次電池(1)の出力線であることを特徴とする電池パック。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の電池パックであって、
前記電気接続線(85)が、コ字状に折曲された折曲部(85a)を形成してなることを特徴とする電池パック。
【請求項４】
請求項３に記載の電池パックであって、
前記電池ホルダ(70)が、その上面に前記電気接続線(85)の折曲部(85a)を保持するための保持リブ(78)を複数設けてなることを特徴とする電池パック。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【公開番号】特開２０１３−１１４７８０（Ｐ２０１３−１１４７８０Ａ）
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５７３８１（Ｐ２０１１−２５７３８１）
【出願日】平成２３年１１月２５日（２０１１．１１．２５）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月２５日（２０１１．１１．２５）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【Ｆターム（参考）】
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