JP2019532482A - 受動的空冷システムを伴う携帯用バッテリ装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、ケーシングと、このケーシング内に収納され複数のバッテリ要素（４）で構成されたバッテリブロック（３）とを含む携帯用バッテリ装置を目的とする。バッテリ装置（１）は、密封性収納部（８’）を画定するケーシングの内部体積の区画化用表面手段（７、７’）を含むこと、要素（４）の端部（４’、４’’）は、バッテリ要素（４）の本体（４’’’）の相対する端部部分によりまたはこれらの端部部分を用いて相対する区画化用手段（７、７’）との支持係合状態にそれぞれ入ること、および、前記相対する区画化用手段（７、７’）の間に位置する前記要素（４）の本体（４’’’）の残りの部分（１１）が、ケーシングの有孔または不連続壁部分（６）を通して外部環境に直接さらされていること、を特徴とする。【選択図】図３

Description

本発明は、自律型電源、詳細にはユーザが（一般的には背中で）運搬さらには携帯できるパワーバッテリシステムの分野に関し、受動的空冷システムを内蔵する携帯用バッテリ装置を目的とする。

技術的現状においては、パワー工具電源としての多くの携帯用バッテリ（英語で「ｂａｔｔｅｒｙ ｐａｃｋ」）の実施形態がすでに知られている。

このようなバッテリブロックは概して、２つの相対する端部を含む、好ましくは円筒形形状の細長い密封性本体を伴う複数のバッテリ要素の組立てで構成されている。

これらの要素は、一方では、隣合う要素間に間隙空間を伴って並んで配置され、他方では、単体で構成されているかまたは少なくとも２つの互いに積層されたまたは並置されたサブブロックで構成された１つのブロックの形に配設され、かつ最終的に、既定の直列／並列組立てにしたがって相対する端部の各々のレベルで互いに電気的に接合され、こうして、単体のブロックについてかまたは各々のサブブロックについて２つの相対する電気的接続面を形成している。

さらに、このようなバッテリブロックは、平行６面体形状のケーシング内に普通に収納されている。

汚染性および／または高湿度環境内で高い周囲の温度で使用され得るこれらのバッテリが遭遇する主な課題の１つは、一方では、特に大電流での充電および放電段階の際の構成要素の顕著な発熱のために必要となる冷却要件に対して、また他方では、寿命および機能的安全性要件、特に電気的絶縁および接続部の酸化不在要件そして最後にその取扱いおよび運搬に必要とされる剛性および機械的強度要件に対して、満足のいく形で同時に応えることにある。

低電圧（２４ボルト未満）の一般向け携帯式電動工具の大部分は、完全に密封性のケーシング内に挿入されたバッテリブロックを有するが、それでもこれらのバッテリの連続動作能力は比較的低いものである。こうして、大電流の場合でも、バッテリは、密封性ケーシング内でのその絶縁を考慮に入れてその要素が臨界温度閾値に達する前に放電状態となる。実際、密封ケーシングによる完全な絶縁を考慮すると、これらの要素が消散させるものの周囲空気中には急速に消散されない熱出力のためにこれらの要素の温度が急速に上昇しても、これらの要素は、高温に達する前に放電を終了し、経時的に冷却し、このときバッテリはもう電流を送出しない。一般に、大電流での放電の際のこのようなバッテリの連続動作能力は、数分でしかなく、あらゆる場合において、１時間をはるかに下回る。

これは、１時間超、時として数時間さえ超える連続動作能力を必要とし、したがってバッテリ要素の使用の際の熱管理が求められる職業的な利用分野にはあてはまらない。この場合、屋外で作業するために密封性シェル内でバッテリ要素を絶縁していることから、バッテリの作動中のバッテリ要素の過度に大きい温度上昇を避けるために、大電流を送出することができない。

米国特許出願公開第２０１０／０１３６４１３号明細書から、ケーシングの２つの部分の間に複数の円筒形バッテリ要素が組付けられ、その後樹脂またはそれに類するものを注入することによってカプセル化される実施形態が公知である。

この解決法により、剛性で強度のある構造が得られるものの、空気循環にさらされるセルの表面を制限し、さらにはゼロにまで減少させ、要素が大規模に発熱する場合には強制換気を行う必要性が出てくる。その上、バッテリ要素のこのパッケージングは、無視できない過剰重量を引き起こし、再生利用の際のバッテリの解体を困難にする。

バッテリブロックがわずかな通気用開口部を伴うケーシング内に収納され、場合によっては要素の周りに配設された熱放射体を伴う強制空気循環が必要となる、国際公開第２０１３／１３９４０９号および国際公開第２０１４／０７９５０７号に関連する構造についても、同様のことが言える。

ところが、強制空気循環によるこの能動的冷却機能の実施によって、バッテリのエネルギの一部が消費され、その結果その連続動作能力が減少する。その上、少なくとも１つのアクチュエータおよび可動部品が存在することで、定期的メンテナンス、より大きい重量が引き起こされ、これらのバッテリは、高湿度雰囲気内、さらには雨の中で、バッテリ要素の接点レベルでの短絡または重大な腐食のリスク無く使用することができない。

米国特許第３２１９４８５号明細書から、孔明き壁で分離された２つのプレート間の固定を用いて蓄電池が維持されている、少数の再充電可能なアルカリ蓄電池で構成された携帯用バッテリパックが公知である。蓄電池の電気的接続は、一方では第１の有孔プレート内に組付けられたそれらの端部のうちの唯１つの端部のレベルで、また他方では、外部の空気循環にさらされたそれらの側面上で行なわれる。第２の無孔プレート内に嵌込まれた蓄電池の端子の電気的接続は、全く不可能である。そして最後に、多数の蓄電池の使用だけでなくこれらの蓄電池の製造上の寸法的誤差を考慮すると、蓄電池と有孔プレートの間に密封性を得ることは不可能であり、このため電気的接続のレベルにおける腐食、さらには電気的短絡のリスク無く雨天でこのようなバッテリを使用することはできない。

本発明の目的は、優れた電気的絶縁、剛性である構造、優れた耐腐食性、過剰重量の制限も保証しその寿命が終った時点での再生利用も容易にしながら、雨天でも使用可能で、導入部で言及されたタイプのバッテリ装置の効率の良い冷却を可能にする単純かつ受動的で、一体型で安全かつ安価な解決法を提供することによって、少なくとも前述の主要な欠点を克服することにある。

特開２００１−１５５７０２号公報から、高さ、幅および厚みを有する全体的にほぼ平行６面体の形状をもつジャケット、およびこのジャケット内に収納され、２つの相対する端部を含む好ましくは円筒形形状の細長い密封性本体を伴う複数のバッテリ要素で構成されたバッテリブロックを含むバッテリ装置が公知である。

バッテリ要素は、一方では隣合う要素間に間隙空間を伴って並んで配置され、他方では単体で構成された１つのバッテリブロックの形に配設され、かつ最終的に、既定の直列／並列組立てにしたがってその相対する端部の各々のレベルで互いに電気的に接合され、こうしてバッテリブロックのための２つの相対する電気的接続面を形成する。

その上、この公知のバッテリ装置は、バッテリブロックの各接続面のレベルで、ケーシングの連続壁の一部分と協働して密封性収納部を画定する前記ケーシングの内部体積の区画化用手段を含んでいる。

最後に、この公知のバッテリ装置において、バッテリ要素の端部の少なくとも電気的接続用ゾーンは、これらの密封性収納部内に通じているかまたはその中に配置されており、これらの収納部は、前記要素の電気的接合用手段を封じ込めており、これらの収納部内で、要素の端部は、バッテリ要素の本体の相対する端部部分上でまたはこれらの部分を用いて、相対する区画化用手段との支持係合状態にそれぞれ入り、前記相対する区画化用手段の間に位置する前記要素の本体の残りの部分は、ケーシングの有孔または不連続壁部分を通して外部環境に直接さらされている。

しかしながら、この日本の文献から公知のバッテリ装置は、特徴的に、対応する収納部内に挿入されて車両内に搭載するように構成されている。

その上、要素の周りに想定される空気循環は、強制空気循環を発生させるシステム、すなわち概して給電を受けなければならない能動的機構を使用するシステムとの関係においてのみ有効である。

本発明は、より特徴的には、導入部で言及されているバッテリに関連してこれらの制約を克服することを目的としている。

このため、本発明は、ケーシングが、ユーザによる前記バッテリ装置の携帯および運搬を可能にするように構成され装備されていること、および、前記ケーシングが、高さおよび幅により画定される平面内にほぼ延在する対面する２つの側壁を形成しケーシングによりほぼ形成された平行６面体の主要面を構成する連続した密封性の２つの壁部分を含み、有孔壁部分が前述の２つの主要壁部分の間で周囲方向に延在して、これらの部分を互いに連結しかつ、前記平行６面体のケーシングの少なくとも周囲の３つの側面上、好ましくはこのケーシングの周囲の４つの側面上で、厚みの大部分を画定していること、を想定することによって、前述のようなバッテリ装置を改良することを提案する。

本発明は、非限定的な例として提供され、添付の概略図を参照して説明される好ましい実施形態に関連する以下の記述により、さらに良く理解できるものである。

本発明の第１の実施形態に係る携帯用バッテリ装置のある方向に沿った斜視図であり、ここでは、（給電すべき充電用の、または充電器への）接続ケーブルも、携帯用ハーネス（好ましくは取外し可能）も表わされていない。 本発明の第１の実施形態に係る携帯用バッテリ装置の図１とは別の方向に沿った斜視図であり、ここでは、（給電すべき充電用の、または充電器への）接続ケーブルも、携帯用ハーネス（好ましくは取外し可能）も表わされていない。 図１および２に表わされたバッテリ装置の分解組立斜視図である。 図１および２に表わされた装置の、バッテリ要素列の中央平面を含み方向Ｈに直交する一平面における概略的断面図であり、ここでは前記要素の電気的接続用手段は表わされていない。 図４に示された細部Ａ、Ｂ、ＣおよびＤそれぞれの異なる縮尺の図である。 図１および２に表わされた装置の、バッテリ要素行の中央平面を含み方向Ｌに直交する一平面における概略的断面図であり、ここでは、前記要素の電気的接続用手段は表わされていない。 図５に示された細部Ａ’、Ｂ’、Ｃ’およびＤ’それぞれの異なる縮尺の図である。 接続ケーブルも携帯用ハーネスも無い状態で表わされた、本発明の第２の実施形態に係る携帯用バッテリ装置の、図１の図に類似した方向に沿った斜視図である。 接続ケーブルも携帯用ハーネスも無い状態で表わされた、本発明の第２の実施形態に係る携帯用バッテリ装置の、図２の図に類似した方向に沿った斜視図である。 図６および７に表わされた装置の一部を成しこの装置のケーシング内に収納されたバッテリブロック（積層された３つのサブブロックで形成されている）の斜視図である。 図６および７に表わされたバッテリ装置の分解組立斜視図である。 図８’のＡ−Ａに沿った部分断面、すなわち隣接する２つのサブブロックの整列したバッテリ要素の軸を含む１つの平面に沿った断面の概略的立面図であり、ここでは要素の電気的接合用手段は表わされていない。 図８のＡ−Ａに沿った断面の斜視図であり、ここでは、バッテリ要素の電気的接合用手段が表わされている。 バッテリ要素の軸および方向Ｈに直交した、バッテリサブブロックの中央平面における図６および７に表わされたバッテリ装置の概略的断面図である。 ３つの連続するサブブロックのバッテリ要素軸を含む、方向Ｌに直交するバッテリ装置の中央平面における図６および７に表わされたバッテリ装置の概略的断面図である。 ハーネスが備わった本発明に係るバッテリ装置の図である。

図１〜７、９、１１および１２は、高さＨ、幅Ｌおよび厚みＥを有し全体的にほぼ平行６面体の形状をしたケーシング２と、このケーシング２内に収納されたバッテリブロック３とを含む携帯用バッテリ装置１を示す。

バッテリブロック３は、相対する２つの端部４’および４’’を含む好ましくは円筒形の細長い密封性本体４’’’を伴う複数のバッテリ要素４で構成されている。バッテリ要素４は好ましくは、円筒形１８６５０型のリチウム−イオン技術の蓄電池である。他の蓄電池技術および非円筒形を含めた他の型式も当然、本発明の枠内で使用可能である。

これらのバッテリ要素４は、一方では隣合うバッテリ要素４間に間隙空間を伴って並んで配置され、他方では（本発明の第１の実施形態にしたがって）、単体で構成されているかまたは（本発明の第２の実施形態に関連して以下で説明される）少なくとも２つの互いに積層されたまたは並置されたサブブロック３’’’で構成された１つのバッテリブロック３の形に配設され、かつ最終的に、既定の直列／並列組立てにしたがって相対する端部４’および４’’の各々のレベルで互いに電気的に接合され、こうして、単体のバッテリブロック３用にかまたは各々のサブブロック３’’’用に２つの相対する電気的接続面３’、３’’を形成している。

図３〜５に対応する第１の実用的実施形態において、バッテリブロック３は、１０行および１２列の規則的行列に沿って並んで配置された１２０個のバッテリ要素４を含む。

図８、９、１１および１２に対応する第２の実用的実施形態において、バッテリブロック３は、２つのレベルに並んで配置された２０個のバッテリ要素４を各々含む３つのサブブロック３’’’を含む。

このバッテリ装置１は、単体のバッテリ３または各サブブロック３’’’の接続面３’、３’’の各々のレベルに、区画化用手段７’、７、ケーシング２の連続壁部分５、５’、および全く異なる連続壁５’’のうちの１つを用いて、密封性収納部８、８’、８’’を画定する前記ケーシング２の内部体積の区画化用表面手段７、７’を含んでいる。バッテリ要素４の端部４’、４’’の少なくとも電気的接続用ゾーン９、９’は、これらの密封性収納部８、８’、８’’内に通じているかまたはその中に配置されており、これらの密封性収納部８、８’、８’’は、前記バッテリ要素４の電気的接合用手段１０を封じ込めている。

これらの電気的接合用手段１０は、好ましくは、無溶接接合用手段、例えば、要素４の端部４’、４’’の接続用ゾーン９、９’上で弾性復元力または磁力により維持される金属製接点ストリップ１０’である。しかしながら、溶接接点も検討可能である。

さらに、バッテリ要素４の端部４’、４’’は、本体４’’’の相対する端部部分１６によりまたはこれらの部分を用いて、相対する区画化用手段７、７’との支持係合状態にそれぞれ入り、前記相対する区画化用手段７、７’の間に位置するバッテリ要素４の本体４’’’の残りの部分１１は、ケーシング２の有孔または不連続壁部分６を通して外部環境に直接さらされている。

本発明によると、ケーシング２は、ユーザによる前記バッテリ装置１の携帯および運搬を可能にするように構成され装備されており、前記ケーシング２は、高さＨおよび幅Ｌにより画定される平面内にほぼ延在して対面する２つの側壁を形成しケーシング２によりほぼ形成された平行６面体の主要面を構成する連続した密封性の２つの壁部分５、５’を含み、有孔壁部分６は前述の２つの主要壁部分５および５’の間で周囲方向に延在して、これらの部分を互いに連結しかつ、前記平行６面体のケーシング２の少なくとも周囲の３つの側面上、好ましくはこのケーシング２の周囲の少なくとも４つの側面上で、厚みＥの大部分を画定している。

上述の構造的な措置全体によって、本発明は、電気的接合が、絶縁され密封性のある収納部８、８’および８’’の中に配置されながらバッテリ要素４の２つの相対する端部４’および４’’で実現されていても、各バッテリ要素４の本体４’’’の大部分、さらにはほぼ全体が外部空気にさらされ、この外部空気との最適な熱交換に有利に作用するバッテリ装置１を提供する。収納部８、８’、８’’のこの密封性は、一方では、ケーシング２の外部大気圧と収納部８、８’、８’’の圧力の均衡、そして他方では、内部での偶発的な水分の凝縮を回避する目的でのこの水分の外部への排出を可能にするように構成されている。外部との制御された交換を伴う内部的区画化によるこのような密封性によって、電気的接合レベルの腐食ならびにこれらの同じ接合部における短絡のリスクを著しく制限して、バッテリ装置１の寿命を増大させることを可能にしながら、雨天の場合を含めた屋外での前記バッテリ装置１の使用を可能にする。区画化用手段７、７’は、このために、好ましくは各々が、例えば疎水性または液体不浸透性の繊維膜などで被覆された少なくとも１つの小さい開口部１７’’’を含むことができる。

ケーシング２により形成される平行６面体の周囲の少なくとも４つの小さな側面上に有孔壁部分６’を具備することによって、ケーシング２との関係において円周方向に分布しケーシング２の携帯時に通常開放されている外部表面のレベルに位置する入口および出口において空気が通過する可能性を提供することで、内部体積２４内およびバッテリ要素４間の空気循環を最適化することが可能である（同様に優れた比率すなわち、冷却効率／有孔ゾーン面積）。

周囲側方の有孔壁部分６’の開口部（好ましくはスリット形状）は、周囲空気と直接接触状態にあり、何らかの能動的強制循環システムを使用することなく、要素４のさらされた部分１１の周りおよび間での対流効果による空気循環に有利に作用する。こうして熱も同様に、これらの同じ開口部から周囲空気内に実際に排出される（開口部の一部分は、周囲空気を捕捉し、内部体積２４内に取込み、一方、開口部の他の部分は、より高温の空気の形でそれを放出する）。

区画化用手段７および７’は、バッテリ要素４の支持および維持機能と、その端部４’、４’’レベルでの密封化機能とを同時に果たすことにより、バッテリ装置１の重量を制限することができる。

さらに、本発明は、有利にも、プレート７、７’および部分２’、２’’により形成される機械的強度のある構造的配設によって提供される剛性を補足するものとして、単一のブロック内でまたはサブブロック３’’’により、平行な配設内で全て同一方向に配向された要素４の本体４’’’の累積的剛性を利用する。したがって、この方向において剛化用構造要素を少なくとも本体４’’’の部分１１の延長部分上に具備することは削減され、さらには不必要になる（構造はより単純になり、重量はより軽くなる）。図３は同様に、区画化用手段中に内蔵され図示されていないネジによりこれらの区画化用手段と組立てられた小円柱３０’’を収容するボス３０、３０’を使用することによる区画化用手段７および７’のレベルでのバッテリブロック３の機械的組立て用手段の例も示しており、ここでこれらの小円柱３０’’はバッテリブロック３内で要素４の間に分布し、手段７、７’の間に剛性スペーサを形成している。これらの機械的組立て用手段による収納部８、８’および８’’内での水分の偶発的移動を回避するように、ボス３０、３０’のレベルに密封性を具備することができる。これらの組立て用手段３０、３０’、３０’’の使用により、バッテリブロック３が組付けられた場合に、バッテリ装置１の最終的組立て前に、バッテリブロックを荷役または検査するためのバッテリブロック３の取扱いが容易になる。当然のことながら、同じ向きにまたは交互に逆転された形でバッテリ要素４を組付けて、バッテリ要素４および相互電気的接合用手段１０の直列／並列接続の適切な構成によってバッテリ装置１の電圧および容量特性を確立することができる。

有利には、区画化用手段７、７’は、バッテリ要素４の間隔取りされた配設を決定し、これらのバッテリ要素４の端部部分１６と支持係合状態に入ることによってその側方維持および長手方向固定に寄与する収容部位パターンを形成する凸部１５または凹部１５’および切抜き１５’’を含んでいる。

特に図３、４、５、９、１０Ａ、１０Ｂおよび１２から明らかになる本発明の単純かつ有利な一構造的変形形態によると、区画化用手段７、７’’は、各々、異なるバッテリ要素４の端部４’、４’’と一致し各々接する収納部８、８’、８’’の内部と少なくともバッテリ要素４の対応する端部４、４’’の電気的接続用ゾーン９、９’との間にアクセス通路を画定する切抜き１５’’を有する有孔プレートで構成されており、これらの切抜き１５’’は有利には、考慮対象のプレート７、７’の凹部１５’の底面に位置しているかまたはバッテリ要素４の本体４’’’の端部部分１６を収容する環状凸部１５によって取り囲まれている。

好ましくは、図４、５、１０Ａ、１０Ｂおよび１２が示す通り、接続用ゾーン９、９’は、密封性収納部８、８’、８’’の内部体積との関係において、切抜き１５’’内に引込んで位置しているかまたは少なくとも同じ高さに位置している。

第１の構造的変形形態によると、区画化用手段を形成する有孔プレート７、７’が、各々単体で、かつバッテリ要素４の円筒形本体４’’’の端部４’、４’’の上方に離隔して延在していることを想定することができる。

第２の構造的変形形態によると、好ましくは各々単体で区画化用手段を形成する有孔プレート７、７’が、端部部分１６のレベルでバッテリ要素４の円筒形本体４’’’の相対する端部４’および４’’上に嵌合されていることを想定することができる。

その上、バッテリ要素４の相対する端部４’、４’’を収容してこれらの端部を支持しケーシング２内の所定の位置に剛性的に維持しかつ外部環境と連通した状態でケーシング２の内部体積２４との関係においてこれらの端部４’、４’’を密封して隔離するこれらの有孔プレート７、７’は、バッテリブロック３を完全に包むような保護性と携帯性を有する剛性ケーシング２の構成部分２’、２’’内に固定的に組付けられている。部分２’および２’’は有利にも、２つの相補的な中空ハーフシェルの形を呈している。

本発明の１つの特徴によると、各有孔プレート７、７’は、対面して配置された別の有孔プレート７’、７の周縁部２０’、２０と、または連続壁部分５、５’、５’’の１つの部分の内部形成部１９と、適応された密封性手段１７、１７’’、２１を間置した状態でかつ協働する２つの構成要素７、７’、５、５’間の固定的組付けを実現することによって、機械的に係合することで協働する周縁部７’’’、２０、２０’を含む。

有利には、例えば図３〜５示されているように、密封性収納部８、８’、８’’のうちの少なくとも１つ８’、場合によっては、さらに大きい体積の収納部が、ケーシング２内に組付けられて外部充電または放電装置の１つまたは複数への接続を可能にするコネクタ１２’’に対するバッテリブロック３の電気的接続手段１２、ならびに場合によっては、必要であれば少なくとも１つのカード１３上に集合されているバッテリブロック３の管理および制御用電子的手段１２’を封じ込めている。例えばプラスチック材料製の薄い剛性絶縁層で構成された、図３に示されている絶縁用プレート１３’が、要素４の電気的接合用手段１０と電気的接続用手段１２の間の電気的絶縁を可能にする。コネクタ１２’’を電気的接続用手段１２に連結する電気ケーブルは、例えば区画化用手段７に結び付けられたパッキン箱１７’を介して密封性収納部８’を横切ることができる。

図９、１１および１２の実施形態において、密封性収納部８、８’’の少なくとも１つは、バッテリブロック３の電気的接続用手段１２を密封して封じ込める追加の区画２２に連結されている。

相対する面３’および３’’に由来する接続を活用して、すなわち外部的接合用手段を必要とせずに、極性領域を内部的に連結するために、例えば図３に示されているように、有利には、単体のバッテリブロック３または各サブブロック３’’’が、バッテリ要素４配設内の１つのバッテリ要素４の代りに、このようなバッテリ要素４と同じ寸法で、プレートの形をした２つの区画化用手段７および７’の間のバッテリ要素４にならって剛性的かつ密封して組付けられ密封性収納部８、８’、８’’の間の電気的結合ラインの通過を可能にするダクト１４を内蔵していることを想定することができる。

ダミーのバッテリ要素４を形成するこの結合用ダクト１４は、バッテリ要素４の密封性手段１８と協働するような形で実現される。

外部環境にさらされたバッテリの内部空間で電気的結合用ラインに密封かつ保護された通路を提供することに加えて、ダクト１４は、その形状、その寸法およびその配置のため、バッテリ要素４の配設も、これらのバッテリ要素間の空気循環も妨害しない。このダクト１４はさらに、２つのプレート７および７’間のスペーサとしても役立ち得る。

例えば、図１、２、６および７から明らかになるように、ケーシング２は、少なくとも部分的に有孔または不連続である壁部分６により互いに連結された互いに相対する連続した密封性の２つの壁部分５、５’を含み、各々の壁部分５、５’は、ケーシング２の１つの構成部分２’、２’’に属しており、有孔壁部分６は有利には、２つの構成部分２’、２’’間での嵌合による捕捉を用いて組付けられているかまたはこれらの部分に内蔵されている。

部分２’、２’’の１つ２’は、より大きい体積の収納部８’を構成するため、部分的に凸型のシェルの形状を有することができ、もう１つ２’’はより平担な形状を有することができる。

能動的循環用手段を使用することなく効果的な冷却を保証するために、有孔壁部分６は、横断方向の空気循環に有利に作用するのと同時にケーシング２内への外部からの固形物（例えば木の葉または砂利）の侵入に対するバリア、場合によって前記壁部分６内に設けられた通気口内に組付けられた、例えば空気力学的断面形状の羽根またはスリットを形成する構造６’を含むことができる。これらの壁部分は有利にも、反響板の形で傾斜したブレード６’を伴う鰓状の構造を有することができる。こうして、ケーシング２を通る空気の循環に対する抵抗は削減され、バッテリ要素４の発熱は、この空気循環を対流効果によって強化し、実際にバッテリ要素４の冷却を加速する。

ケーシング２上の有孔壁部分６の位置設定は、２つの区画化用壁７および７’により境界が画定された内部体積内でのバッテリ要素４間の自然対流による空気循環に対して、特に装置１の通常の担持または使用（携帯）位置において有利に作用するような形で決定される。

（例えばネジ留め、接着、弾性またはノッチによる連動によって組立てられる）ケーシングの構成部分２’および２’’ならびに区画化用壁７および７’は、好ましくは熱可塑性材料の成形または熱成形によって製造される。

図１〜５に例示されている第１の実施形態によると、バッテリブロック３が単体つまりモノブロックである場合、バッテリ要素４は、厚み（Ｅ）の方向に沿って長手方向にかつケーシング２により形成される矩形の平行６面体の２つの主要面に直交して配置されることが有利にも想定されている。

第１の実施形態において、バッテリ装置１は、一方では、区画化用手段７、７’とケーシング２の連続壁部分５、５’との間の連続的周囲密封性手段１７、１７’’、そして他方では、各バッテリ要素４の端部４’、４’’と区画化用手段７、７’との間の個別の密封性手段１８を、バッテリ要素４の円筒形本体４’’’の端部４’、４’’のレベルか、または前記円筒形本体４の端部部分１６の側面のレベルで、前記端部４’、４’’との関係において引込んだ状態で含んでいることができる。

図４Ａ〜４Ｄおよび５Ａ〜５Ｄが示すように、本発明は、例えば区画化用手段７、７’が、バッテリ要素４の端部部分１６を収容する環状凸部１５で各々取囲まれた切抜き１５’’が具備されたプレートで構成されていること、および関係する有孔プレート７、７’と関係するバッテリ要素４の端部４’、４’’との間の円周方向密封性手段１８が、各切抜き１５’’のレベルで存在し、前記プレート７、７’は、前記密封性手段１８が間置された状態で、前記端部部分１６に接しておよび／または前記端部部分上に置かれていることを提案することができる。

密封性手段１８は例えば、図示されているような柔軟な座金、環状パッキン、またはシケインに結び付けられた唇状部で構成されていてよい。

密封性手段１８は好ましくは、一方ではバッテリ要素４の端部部分１６と区画化用手段７、７’との間の密封性を確保するため、そして他方では、バッテリが組立てられるときのバッテリ要素メーカー間または製造ロット間で異なる要素４の製造上の寸法的許容誤差を補償するため、独立気泡発泡ポリエチレンプラスチックなどの柔軟な絶縁性材料で製造される。これらの手段はさらに、バッテリ装置１がその耐用期間中に受けることになる偶発的衝撃を要素４のレベルで緩衝することができる。これらの手段は同様に、柔軟な粘着テープで構成され得る。密封性手段１８が、一方では区画化用手段７、７’のうちの一方の手段の表面上、他方ではバッテリ要素４の端部部分１６上に接着するように両面接着テープで被覆されていることも、同様に可能である。このように組立てられたバッテリブロック３は、場合によって、補足的な機械的組立て用手段を必要とせず、こうしてバッテリブロック３の重量を削減する。

密封性手段１８の柔軟性は同様に、長時間にわたるバッテリの集中的な使用および／または極端な周囲温度条件に関係する熱膨張の場合に充分な密封性を保つことも可能にする。

密封性収納部８、８’および８’’を創出する目的で、有孔プレートの形をした各々の区画化用手段７、７’が、その周縁部７’’’の協働的かつ固定的係合によって、かつケーシング２の対応する連続的または密封性の壁部分５、５’の連続的内部形成部１９の中、それに接してまたはそれの上に密封性手段１７、１７’’が間置された状態で収容されており、この形成部が、例えば、肩部、へり、翼、リブ、溝またはそれに類似するもので構成されていることを想定することができる。

第２の実施形態によると、図６〜１２に例示されているように、バッテリブロック３が少なくとも２つのサブブロック３’’’の機械的および電気的組合せで構成されている場合、各サブブロック３’’’は、ケーシング２によってほぼ形成された矩形の平行６面体の高さＨまたは幅Ｌの方向に長手方向に全て配向されかつこのケーシングの主要面に対し平行に配置されている、バッテリ要素４の平行な層の形に配設された少なくとも１つの配列、好ましくは少なくとも２つの配列を含み、前記サブブロック３’’’は、好ましくは２つの隣接するサブブロック３’’’の間に中間密封性収納部８が構成され間置されている状態で、幅Ｌ方向で側方に互いに並置されるかまたは高さＨ方向でバッテリ要素４の段として積層されており、有利にはバッテリブロック３の相対する端部の各々に最大値の密封性収納部８’’が存在している。

前述の図はさらに、各々の中間密封性収納部８が、２つの相補的シェルのように密封性組立てにより互いに協働し一致する周縁部２０、２０’を備えたプレートの形をした２つの区画化用手段７および７’で構成されており、バッテリブロック３が、２つのサブブロック３’’’間に位置する少なくとも１つの間隙密封性収納部８およびバッテリブロック３の相対する２つの長手方向端部のレベルに位置する２つの最大値の収納部８’’を含むことを示している。

各々の最大値の収納部８’’は、例えば、端部サブブロック３’’の要素４上に組付けられた区画化用手段７、７’と連続壁５’’との協働によって形成される。

好ましくは、各々の中間密封性収納部８の２つの区画化用プレート７、７’のうちの１つ７の縁部２０は、溝または喉状の構造を有し、２つの区画化用プレートのうちの他方７’の縁部２０’は、前記溝または喉部内に嵌合されることができかつそれを目的とする少なくとも１つのリブまたは翼を伴う構造を有し、こうして、組立てられた２つの縁部２０および２０’の間にシケインが創出されるようになっており、前記溝２０の中または前記リブ２０’の上には、密封性パッキン２１が存在する。

有利にも、２つの区画化用プレート７および７’の縁部２０、２０’レベルでの嵌合による組立ては、ノッチ／スロットタイプの協働する相補的手段２０’’の弾性的スナップ留めによって係止されている。

図６〜１２に表されている実施形態において、バッテリ装置１、より厳密には、複数のサブブロック３’’’で形成されたバッテリブロック３は、一方では、関係する２つのサブブロック３’’’のバッテリ要素４のアクセス可能な電気的接続用ゾーン９、９’の相互接続手段１０を収納する、積層されたまたは隣接するバッテリ要素４の２つのサブブロック３’’’間に位置する、間隙または中間の密封性収納部８、そして他方では、切抜き１５’’が備わっておらず連続壁５’’を構成する外部区画化用プレート７、７’のうちの一方のプレートを有し、積層されたまたは並置されたサブブロック３’’’の配設の側縁部または下縁部または上縁部のレベルに位置する、最大値のまたは端部の密封性収納部８’’を含んでいる。

第２の実施形態の枠内で、ケーシング２内のバッテリ要素４の配設を考慮すると、有孔壁部分６は同様に、ケーシング２の側方の４つの側面（平行６面体の小さな側面）に加えて、ケーシングの主要面のレベル（寸法ＨおよびＬにより画定される）、すなわち主要壁部分５および／または５’上にも延在することができるが、それでもこれらの主要壁部分は特にそれぞれの中央領域レベルで大部分が連続したままである（図６および７を参照のこと）。

前述のように、バッテリ装置１の使用時における携帯を目的として、このバッテリ装置は同様に、ケーシング２の連結部位２５のレベルでこのケーシング上の解放可能な係止を伴う連係によって後付けされた剛性ハーネス２６も含むことができる（図１３）。

好ましくは、バッテリ要素４は、リチウムイオンまたはリチウムポリマタイプのものであり、ケーシング２および区画化用手段７、７’は熱可塑性材料で製造され、バッテリ要素４の少なくとも外部材料層は、周囲環境のストレスに対する耐性をもつタイプのものである。

運搬用取手２３（図１参照）が、ケーシング２の２つの部分２’、２’’のうちの１つに内蔵されているかまたは２つの部分２’、２’’の組立てにより構成されていてよい（部分２’、２’’はこの取手の互いに相補的な部分を内蔵している）。

図示されていないものの、本発明は同様に、ケーブルにより連結された少なくとも２つの構成要素、すなわち少なくとも１つのアクチュエータと、バッテリ装置の形をした自律型パワー電源とを内蔵する工具を含む携帯式パワー電動工具アセンブリにも関する。このアセンブリは、バッテリ装置が前述のバッテリ装置１であることを特徴とする。

このアセンブリは、同様に、工具と交互にバッテリ装置１に接合することのできる充電器も含むことができる。

当然のことながら、本発明は添付図面に表わされ説明された実施形態に限定されない。特にさまざまな要素の構成の観点から見てまたは等価の技術の置換によって、本発明の保護領域から逸脱することなく、修正を行なうことがつねに可能である。

１ バッテリ装置
２ ケーシング
３ バッテリブロック
３’ 電気的接続面
３’’ 電気的接続面
３’’’ サブブロック
４ バッテリ要素
４’ 端部
４’’ 端部
４’’’ 密封性本体
５ 連続壁部分
６ 有孔または不連続壁部分
７ 区画化用手段
７’ 区画化用手段
８ 密封性収納部
８’ 密封性収納部
８’’’ 密封性収納部
９ 電気的接続用ゾーン
９’ 電気的接続用ゾーン
１０ 電気的接合用手段
１６ 端部部分

米国特許出願公開第２０１０／０１３６４１３号明細書 国際公開第２０１３／１３９４０９号 国際公開第２０１４／０７９５０７号 米国特許第３２１９４８５号明細書 特開２００１−１５５７０２号公報

Claims (24)

1. 高さ（Ｈ）、幅（Ｌ）および厚み（Ｅ）を有し全体的にほぼ平行６面体の形状をしたケーシング（２）と、このケーシング（２）内に収納されたバッテリブロック（３）とを含む携帯用バッテリ装置（１）において、
   バッテリブロック（３）は、相対する２つの端部（４’および４’’）を含む好ましくは円筒形の細長い密封性本体（４’’’）を伴う複数のバッテリ要素（４）で構成されており、
   バッテリ要素（４）は、一方では隣合う要素（４）間に間隙空間を伴って並んで配置され、他方では、単体で構成されているかまたは少なくとも２つの互いに積層されたまたは並置されたサブブロック（３’’’）で構成された１つのバッテリブロック（３）の形に配設され、かつ最終的に、既定の直列／並列組立てにしたがって相対する端部（４’、４’’）の各々のレベルで互いに電気的に接合され、こうして、単体のバッテリブロック（３）用にまたは各サブブロック（３’’’）用に２つの相対する電気的接続面（３’、３’’）を形成しており、
   このバッテリ装置（１）は、単体のバッテリブロック（３）または各サブブロック（３’’’）の接続面（３、３’）の各々のレベルに、ｉ）前記ケーシング（２）の連続壁部分（５、５’）、ｉｉ）別の区画化用手段（７’、７）およびｉｉｉ）全く異なる連続壁（５’’）のうちの１つと協働して、密封性収納部（８、８’、８’’）を画定するケーシング（２）の内部体積の区画化用表面手段（７、７’）を含んでおり、
   バッテリ要素（４）の端部（４’、４’’）の少なくとも電気的接続用ゾーン（９、９’）がこれらの密封性収納部（８、８’、８’’）内に通じているかまたはその中に配置されており、これらの収納部が、前記要素（４）の電気的接合用手段（１０）を封じ込めており、これらの収納部内で、要素（４）の端部（４’、４’’）がバッテリ要素（４）の本体（４’’’）の相対する端部部分（１６）上でまたはこれらの部分を用いて、相対する区画化用手段（７、７’）との支持係合状態にそれぞれ入り、前記相対する区画化用手段（７、７’）の間に位置する前記要素（４）の本体（４’’’）の残りの部分（１１）が、ケーシング（２）の有孔または不連続壁部分（６）を通して外部環境に直接さらされている、バッテリ装置（１）であって、
   装置（１）は、ケーシング（２）が、ユーザによる前記バッテリ装置（１）の携帯および運搬を可能にするように構成され装備されていること、および、前記ケーシング（２）が、高さ（Ｈ）および幅（Ｌ）により画定される平面内にほぼ延在する対面する２つの側壁を形成しケーシング（２）によりほぼ形成された平行６面体の主要面を構成する連続した密封性の２つの壁部分（５、５’）を含み、有孔壁部分（６）が前述の２つの主要壁部分（５および５’）の間で周囲方向に延在して、これらの部分を互いに連結しかつ、前記平行６面体のケーシング（２）の少なくとも周囲の３つの側面上、好ましくはこのケーシング（２）の周囲の４つの側面上で、厚み（Ｅ）の大部分を画定していることを特徴とする、バッテリ装置。
2. 区画化用手段（７、７’）が、要素（４）の間隔取りされた配設を決定し、これらの要素（４）の少なくとも端部部分（１６）と係合状態に入ることによってその側方維持および長手方向固定を確保する収容部位パターンを形成する凸部または凹部（１５’）（１５）および切抜き（１５’’）を含んでいることを特徴とする、請求項１に記載のバッテリ装置。
3. 区画化用手段（７、７’）が各々、異なるバッテリ要素（４）の端部（４’、４’’）と一致し各々接する収納部（８、８’、８’’）の内部と少なくともバッテリ要素（４）の対応する端部（４’、４’’）の電気的接続用ゾーン（９、９’）との間にアクセス通路を画定する切抜き（１５’）を有する有孔プレートで構成されており、これらの切抜き（１５’’）が有利には、考慮対象のプレート（７、７’）の凹部（１５’）の底面に位置しているかまたはバッテリ要素（４）の本体（４’’’）の端部部分（１６）を収容する環状凸部（１５’）によって取り囲まれていることを特徴とする、請求項１または２に記載のバッテリ装置。
4. 区画化用手段を形成する有孔プレート（７、７’）が、各々単体で、かつバッテリ要素（４）の円筒形本体（４’’’）の端部（４’、４’’）の上方に離隔して延在していること、および、バッテリ要素（４）の相対する端部（４’、４’’）を収容してこれらの端部を支持しケーシング（２）内の所定の位置に剛性的に維持しかつ外部環境と連通しているケーシング（２）の内部体積（２４）との関係においてこれらの端部（４’、４’’）を密封して隔離するこれらの有孔プレート（７、７’）が、バッテリブロック３を完全に包むような保護性および携帯性を有する剛性ケーシング（２）の構成部分（２’、２’’）内に固定的に組付けられていることを特徴とする、請求項３に記載のバッテリ装置。
5. 区画化用手段を形成する有孔プレート（７、７’）が、端部部分（１６）レベルで要素（４）の円筒形本体（４’’）の相対する端部（４’および４’’）上に嵌合されていること、および、バッテリ要素（４）の相対する端部（４’、４’’）を収容してこれらの端部を支持しケーシング（２）内の所定の位置に剛性的に維持しかつ外部環境と連通しているケーシング（２）の内部体積（２４）との関係においてこれらの端部（４’、４’’）を密封して隔離するこれらの有孔プレート（７、７’）が、バッテリブロック３を完全に包むような保護性および携帯性を有する剛性ケーシング（２）の構成部分（２’、２’’）の中に固定的に組付けられていることを特徴とする、請求項３に記載のバッテリ装置。
6. 各有孔プレート（７、７’）が、対面して配置された別の有孔プレート（７’、７）の周縁部（２０’、２０）と、または連続壁部分（５、５’、５’’）の１つの部分の内部形成部（１９）と、適応された密封性手段（１７、１７’’、２１）を間置した状態でかつ協働する２つの構成要素（７、７’、５、５’、５’’）間の固定的組付けを実現することによって、機械的に係合することで協働する周縁部（７’’’、２０、２０’）を含むことを特徴とする、請求項３〜５のいずれか１つに記載のバッテリ装置。
7. 密封性収納部（８、８’、８’’）のうちの少なくとも１つ（８）、場合によっては、さらに大きい体積の収納部が、ケーシング（２）内に組付けられて外部充電または放電装置の１つまたは複数への接合を可能にするコネクタ（１２’’）に対するバッテリブロック（３）の電気的接続手段（１２）、ならびに場合によっては、必要であれば少なくとも１つのカード（１３）上に集合されているバッテリブロック（３）の管理および制御用電子的手段（１２）を封じ込めていることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１つに記載のバッテリ装置。
8. 単体のバッテリブロック（３）または各サブブロック（３’’’）が、バッテリ要素（４）配設内の１つのバッテリ要素（４）の代りに、このようなバッテリ要素（４）と同じ寸法で、プレートの形をした２つの区画化用手段（７および７’）の間のバッテリ要素（４）にならって剛性的かつ密封して組付けられ密封性収納部（８、８’、８’’）の間の電気的結合ラインの通過を可能にするダクト（１４）を内蔵していることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１つに記載のバッテリ装置。
9. 少なくとも部分的に有孔または不連続である壁部分（６）により互いに連結された互いに相対する連続した密封性の２つの壁部分（５、５’）が、各々、ケーシング（２）の１つの構成部分（２’、２’’）に属しており、有孔壁部分（６）が有利には、２つの構成部分（２’、２’’）間の嵌合による捕捉を用いて組付けられているかまたはこれらの部分に内蔵されていることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１つに記載のバッテリ装置。
10. 有孔壁部分（６）が、横断方向の空気循環に有利に作用するのと同時にケーシング（２）内への外部からの固形物の侵入に対するバリアを形成する構造（６’）を含むことを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１つに記載のバッテリ装置。
11. 構造（６’）が、場合によって前記壁部分（６）内に設けられた通気口内に組付けられた空気力学的断面形状の羽根またはスリットで構成されていることを特徴とする、請求項１０に記載のバッテリ装置。
12. バッテリブロック（３）が単体つまりモノブロックである場合、バッテリ要素（４）は、厚み（Ｅ）の方向に沿って長手方向にかつケーシング（２）により形成される矩形の平行６面体の２つの主要面に直交して配置されることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか１つに記載のバッテリ装置。
13. 一方では、区画化用手段（７、７’）とケーシング（２）の連続壁部分（５、５’）との間の連続的周囲密封性手段（１７、１７’’）、そして他方では、各バッテリ要素（４）の端部（４’、４’’）と区画化用手段（７、７’）との間の個別の密封性手段（１８）を、バッテリ要素（４）の円筒形本体（４’’’）の端部（４’、４’’）のレベルか、または前記円筒形本体（４’’’）の端部部分（１６）の側面のレベルで、前記端部（４’、４’’）との関係において引込んだ状態で含んでいることを特徴とする、請求項１２に記載のバッテリ装置。
14. 区画化用手段（７、７’）は、各々バッテリ要素（４）の端部部分（１６）を収容する環状凸部（１５）で取囲まれた切抜き（１５’）が具備されたプレートで構成されていること、および関係する有孔プレート（７、７’）と関係するバッテリ要素（４）の考慮対象の端部（４’、４’’）との間に、しかも各切抜き（１５’）のレベルで、円周方向密封性手段（１８）が存在し、前記プレート（７、７’）は、前記密封性手段（１８）が間置された状態で、前記端部部分（１６）に接しておよび／または前記端部部分上に置かれていることを特徴とする、請求項１２または１３に記載のバッテリ装置。
15. 有孔プレートの形をした各々の区画化用手段（７、７’）が、その周縁部（７’’’）の協働的かつ固定的係合によって、かつケーシング（２）の対応する連続的または密封性の壁部分（５、５’）の連続的内部形成部（１９）の中、それに接してまたはそれの上に密封性手段（１７）が間置された状態で収容されており、この形成部は、例えば、肩部、へり、翼、リブ、溝またはそれに類似するもので構成されていることを特徴とする、請求項１２〜１４のいずれか１つに記載のバッテリ装置。
16. バッテリブロック（３）が少なくとも２つのサブブロック（３’’’）の機械的および電気的組合せで構成されている場合、各サブブロック（３’’’）は、ケーシング（２）によってほぼ形成された矩形の平行６面体の高さ（Ｈ）または幅（Ｌ）の方向に長手方向に全て配向されかつこのケーシングの主要面に対し平行に配置されている、バッテリ要素（４）の平行な層の形に配設された少なくとも１つの配列、好ましくは少なくとも２つの配列を含み、前記サブブロック（３’’’）は、好ましくは２つの隣接するサブブロック（３’’’）の間に中間密封性収納部（８）が構成され間置されている状態で、幅（Ｌ）方向で側方に互いに並置されるかまたは高さ（Ｈ）方向でバッテリ要素（４）の段として積層されており、バッテリブロック（３）の相対する端部の各々に最大値の密封性収納部（８’’）が存在していることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか１つに記載のバッテリ装置。
17. 各々の中間密封性収納部（８）が、２つの相補的シェルのように密封性組立てにより互いに協働する一致する周縁部（２０、２０’）を備えたプレートの形をした２つの区画化用手段（７および７’）で構成されており、バッテリブロック（３）は、２つのサブブロック（３’’’）間に位置する少なくとも１つの間隙密封性収納部（８）およびバッテリブロック（３）の相対する２つの長手方向端部のレベルに位置する２つの最大値の収納部（８’）を含むことを特徴とする、請求項１６に記載のバッテリ装置。
18. 各々の中間密封性収納部（８）の２つの区画化用プレート（７、７’）のうちの１つ（７）の縁部（２０）が、溝または喉状の構造を有すること、および、２つの区画化用プレートのうちの他方のプレート（７’）の縁部（２０’）が、前記溝または喉部の中に嵌合させることができかつそれを目的とする少なくとも１つのリブまたは翼を伴う構造を有し、こうして、組立てられた２つの縁部（２０および２０’）の間にシケインが創出されるようになっており、前記溝（２０）の中または前記リブ（２０’）の上には、パッキン（２１）が存在することを特徴とする、請求項１７に記載のバッテリ装置。
19. ２つの区画化用プレート（７および７’）の縁部（２０、２０’）レベルでの嵌合による組立てが、ノッチ／スロットタイプの協働する相補的手段（２０’’）の弾性的スナップ留めによって係止されていることを特徴とする、請求項１８に記載のバッテリ装置。
20. 一方では、関係する２つのサブブロック（３’’’）の要素（４）のアクセス可能な電気的接続用ゾーン（９、９’）の相互接続手段（１０）を収納する、積層されたまたは隣接する要素（４）の２つのサブブロック（３’’’）間に位置する中間密封性収納部（８）、そして他方では、切抜き（１５’’）が備わっておらず連続壁（５’’）を構成する外部区画化用プレート（７、７’）を有し、積層されたまたは並置されたサブブロック（３’’’）の配設の側縁部または下縁部または上縁部のレベルに位置する端部の密封性収納部（８’）を含んでいることを特徴とする、請求項１６〜１９のいずれか１つに記載のバッテリ装置。
21. ケーシング（２）の連結部位（２５）のレベルでこのケーシング上の解放可能な係止を伴う連係によって後付けされた剛性ハーネス（２６）も同様に含まれることを特徴とする、請求項１〜２０のいずれか１つに記載のバッテリ装置。
22. 同様に、ケーシング（２）の２つの構成部分（２’、２’’）のうちの１つに内蔵されているかまたは２つの部分（２’、２’’）の組立てにより構成されている運搬用取手（２３）も含まれていることを特徴とする、請求項１〜２１のいずれか１つに記載のバッテリ装置。
23. バッテリ要素（４）がリチウムイオンまたはリチウムポリマタイプのものであること、およびケーシング（２）および区画化用手段（７、７’）が熱可塑性材料で製造され、バッテリ要素（４）の少なくとも外部材料層が、周囲環境のストレスに対する耐性をもつタイプのものであることを特徴とする、請求項１〜２２のいずれか１つに記載のバッテリ装置。
24. ケーブルにより連結された少なくとも２つの構成要素、すなわち少なくとも１つのアクチュエータと、バッテリ装置の形をした自律型電源とを内蔵する工具を含む携帯式パワー電動工具アセンブリにおいて、バッテリ装置が請求項１〜２３のいずれか１つに記載のバッテリ装置であることを特徴とする、アセンブリ。

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