JP7055578B2 - バッテリ電源装置のバッテリ固定具 - Google Patents

Description

本発明は、電源のない作業場、特に、換気が不十分でエンジン発電機が使用できない屋内作業場等で使用されるバッテリ電源装置のバッテリ固定具に関するものである。

換気が不十分な屋内作業場等でエンジン発電機を使用すると、エンジンの排気ガスが周囲に充満し、作業員が健康を害してしまう。そのような作業場で電源が必要になったときは、エンジン発電機の代わりに、複数個のバッテリとインバータを筐体内に収納したバッテリ電源装置が用いられる。そして、そのようなバッテリ電源装置は、作業現場で、一人で持ち運びができる等、利便性を向上させるため、小型・軽量化が求められている。

さらに、小型・軽量化を図りながら、製造上、筐体内に収納した複数個のバッテリ間を電気的に接続する配線作業が容易に行えるようにする必要もある。そこで、我々は先に、特願２０１９－７９１７１として、「バッテリ電源装置のバッテリユニット」に関する技術を提案した。

そのバッテリユニットは、図１４に示すようにして組み立てる。まず、図１４（Ａ）に示すように、外形が直方体で、その一面の長手方向端部に正負二つの端子を有するバッテリ１を複数個（例えば３個）、端子１ａ，１ｂを有する上面をそろえて、端子１ａ，１ｂがある側の端部を同じ側にして並列配置してバッテリ群ＢＧ－１を形成する。そして、各バッテリ１の端子１ａ，１ｂを直列接続して、一方側に正負の接続線４ａ，４ｂを引き出す。

その第１のバッテリ群ＢＧ－１を、図１４（Ｂ）に示すように、端子１ａ，１ｂのある面を上にして配置し、端子１ａ，１ｂがある側の端部とは反対側の上面に、上記と同様に、各バッテリ１の端子１ａ，１ｂを直列接続して、一方側に正負の接続線４ａ，４ｂを引き出した別のバッテリ群ＢＧ－２を、端子１ａ，１ｂがある側の端部を下にし、端子１ａ，１ｂがある面を第１のバッテリ群ＢＧ－１の端子１ａ，１ｂ側に向けて載置する。なお、第１のバッテリ群ＢＧ－１の上に第２のバッテリ群ＢＧ－２を載置する際に、第２のバッテリ群ＢＧ－２が第１のバッテリ群ＢＧ－１の端子１ａ，１ｂの上を覆わずに、端子１ａ，１ｂが露出するように、バッテリ１の長さと高さの関係を決定する必要がある。

次に、図１４（Ｃ）に示すように、最初に配置した第１のバッテリ群ＢＧ－１の端子１ａ，１ｂがある側の端面に、前記と同様に、各バッテリ１の端子１ａ，１ｂを直列接続して、一方側に正負の接続線４ａ，４ｂを引き出したさらに別のバッテリ群ＢＧ－３の、端子１ａ，１ｂがある面を、端子１ａ，１ｂがある側の端部を上にして当接する。なお、第３のバッテリ群ＢＧ－３の各バッテリ１，１，１の背面に凹部１ｃが設けられているが、この凹部１ｃは、バッテリ１の製造工程上の必要性からすべてのバッテリ１に設けられている。

そして、図１４（Ｄ）に示すように、第２のバッテリ群ＢＧ－２の端子１ａ，１ｂがある面と、第３のバッテリ群ＢＧ－３の端子１ａ，１ｂがある側の端面との間に、前記と同様に、各バッテリ１の端子１ａ，１ｂを直列接続して、一方側に正負の接続線４ａ，４ｂを引き出したもう１組のバッテリ群ＢＧ－４を、端子１ａ，１ｂがある面を下にし、端子１ａ，１ｂがある側が第２のバッテリ群ＢＧ－２側になるようにして配置する。

このようにして、第１～第４のバッテリ群が組み合わさって一つのバッテリアッセンブ
リーＢＡが形成され、各バッテリ群で囲まれた中央部には、それぞれのバッテリ群の端子が露出し、それらを接続する接続線４ａ，４ｂを内包した形で、空間部３が形成される。各接続線４ａ，４ｂは個別に絶縁され、さらに、正負の別に束ねられて、２本の配線束４が空間部３の一方の開口部から引き出される。なお、第１～第４のバッテリ群の組み合わせ順は、必ずしも上記のような順番でなくてもよく、最終的に図１４（Ｄ）に示すような状態になればよい。

最後に、バッテリアッセンブリーＢＡの上側から矩形枠型の固定帯Ｆを嵌め込み、上段のバッテリ１，１，１・・・をまとめて固定する。その際、後述するバッテリ１の抜き勾配を利用して固定帯Ｆを嵌め込む。そのようにしてバッテリアッセンブリーＢＡの上段に位置する第２のバッテリ群ＢＧ－２と、第４のバッテリ群ＢＧ－４を固定すれば、第２のバッテリ群ＢＧ－２、第４のバッテリ群ＢＧ－４は一体化され、落下を防止できる。

なお、固定帯Ｆは、矩形枠状に形成されており、細長い金属板を折り曲げて矩形枠状に形成し、端部同士を溶接により繋ぐ。その際、金属板としては、例えば、厚さ１ｍｍ、幅１０ｍｍの鉄板を用い、第２のバッテリ群ＢＧ－２と、第４のバッテリ群ＢＧ－４の中間部分で止まる内周寸法とする。

さらに、空間部３から引き出した配線束４は、端部に端子を圧着し、その端子をコネクタ５の一方の接続子に挿入し、接続する。そして、コネクタ５の他方の接続子には出力ケーブル６を接続し、コネクタ５の両接続子を結合させることにより、バッテリアッセンブリーＢＡからの配線と、出力ケーブル６とが接続される。その出力ケーブル６を介して、バッテリユニットの外部に設けられているインバータユニットに接続される。

このバッテリユニットでは、バッテリアッセンブリーＢＡの上側から矩形枠型の固定帯Ｆを嵌め込み、上段のバッテリ１，１，１・・・をまとめて固定するようにしたが、この固定帯Ｆでは、上段のバッテリ１，１，１・・・は固定できるが、下段のバッテリ１，１，１・・・とは固定されていない状態なので、上段のバッテリ１，１，１・・・は不安定で、各バッテリ１の端子１ａ，１ｂを直列接続して、接続線４ａ，４ｂを引き出した後の配線束４への処理や、コネクタ５への処理作業中に、上段のバッテリ１，１，１・・・に触れてしまい、落下させてしまう恐れがある。

一方、複数個のバッテリを並列配置して形成したバッテリ群の固定具として、特許文献１に示されるような技術が提案されている。その固定具のホルダーは、バッテリ群の上端部と勘合する第１ケースと、バッテリ群の下端部と勘合する第２ケースとよりなり、第１ケースと第２ケースは、係合部材により互いに結合させて一体化できるようになっている。また、第１ケースと第２ケースが、隣接するバッテリ間に介在して、バッテリ間に放熱性を良くするための空間を保持させるようにしている。

このような固定具を、上記バッテリ電源装置のバッテリユニットの第１～第４のバッテリ群ＢＧ－１～ＢＧ－４における各バッテリ１，１、・・・の固定に用いれば、上段のバッテリ１，１，１・・・だけでなく、下段のバッテリ１，１，１・・・も強固に固定できて、接続線４ａ，４ｂを引き出す際の作業性も向上する。また、各バッテリ１，１，１・・・の放熱性も維持できて、温度上昇も防止することができる。

特開２０１６－８１７６１号公報

しかしながら、上記公報に示される固定具は、ホルダーが第１ケース，第２ケースと、二つの部品で構成され、構造が複雑で、重量が大きくなり、また、バッテリ群の組み立てに手間がかかるという問題点があった。

本発明は、そのような問題点に鑑み、バッテリ固定具を単一の部品で構成し、構造も簡単で軽量化でき、バッテリ群の組み立てに手間がかからないようにすることを目的とするものである。

前記課題を解決するため、本願の請求項１に係る発明は、外形が直方体で、その一面の長手方向一方の端部に正負二つの端子を有するバッテリを複数個、前記端子がある側の端部を同じ側にして並列させて４組のバッテリ群を形成し、第1のバッテリ群を、前記端子のある面を上にして配置し、第２のバッテリ群を、前記第1のバッテリ群の前記端子がある側の端部とは反対側の上面端部に、前記端子がある側の端部を下にし、該端子がある面を前記第1のバッテリ群の端子側に向けて載置し、第３のバッテリ群を、前記端子がある面を、該端子がある側の端部を上にして、第1のバッテリ群の前記端子がある側の端面に当接し、第４のバッテリ群を、前記端子がある面を下にし、該端子がある側が前記第２のバッテリ群側になるようにして、前記第２のバッテリ群の前記端子がある面と、前記第３のバッテリ群の前記端子がある側の端面との間に配置して形成したバッッテリアッセンブリーにおける、前記各バッテリ群のバッテリ固定具であって、前記各バッテリ群の前記端子がある側とは反対側の端部を収納して、前記バッテリ群を構成する前記各バッテリを一体的に固定できるように、１面を開放面として箱型にしたことを特徴とする。

また、本願の請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において、前記開放面に対向する面から、当該バッテリ固定具に当接する他のバッテリ群の方向に張り出すように、前記他のバッテリ群の一部と係合する係止片を設けたことを特徴とする。

また、本願の請求項３に係る発明は、請求項１又は２に係る発明において、前記開放面に対向する面にある背面板の下端部に、前記各バッテリの一部が外部に露出するように開口部を設けたことを特徴とする。

また、本願の請求項４に係る発明は、請求項１，２又は３に係る発明において、前記バッテリ群の前記端子が位置する面側の内面に、前記開放面から対向面に向かって、前記バッテリが通過可能な間隔で平行に仕切凸条を設け、前記内面の両端に、前記仕切凸条との間に前記バッテリが通過可能な間隔で前記仕切凸条と平行に段差部を設けたことを特徴とする。

本発明は、次のような効果を奏する。
すなわち、請求項１に係る発明においては、各バッテリ群の端子がある側とは反対側の端部を収納して、バッテリ群を構成する前記各バッテリを一体的に固定できるように、１面を開放面として箱型にしたので、単一の部品よりなり、構造も簡単で軽量化でき、バッテリ群の組み立てに手間がかからない。

また、請求項２に係る発明においては、請求項１に係るバッテリ電源装置のバッテリ固定具において、前記開放面に対向する面から、当該バッテリ固定具に当接する他のバッテリ群の方向に張り出すように、前記他のバッテリ群の一部と係合する係止片を設けたので、係止片を係合させることにより、隣接するバッテリ群同士が結合して一体化され、安定する。

また、請求項３に係る発明においては、請求項１又は２に係るバッテリ電源装置のバッテリ固定具において、前記開放面に対向する面にある背面板の下端部に、前記各バッテリの一部が外部に露出するように開口部を設けたので、各バッテリの一部が外部に露出され
て冷却効果が得られ、バッテリの発熱が抑制されるとともに、固定具の軽量化が図れる。

また、請求項４に係る発明においては、請求項１，２又は３に係るバッテリ電源装置のバッテリ固定具において、前記バッテリ群の前記端子が位置する面側の内面に、前記開放面から対向面に向かって、前記バッテリが通過可能な間隔で平行に仕切凸条を設け、前記内面の両端に、前記仕切凸条との間に前記バッテリが通過可能な間隔で前記仕切凸条と平行に段差部を設けたので、各バッテリがバッテリ固定具の中でガタツクことなく、安定的に保持される。

本発明の一実施例に係るバッッテリユニットの内部を示す図である。 本発明の一実施例に係るバッッテリユニットの外観図である。 バッテリを示す図である。 本発明の一実施例に係るバッテリ固定具の斜視図である。 図４のバッテリ固定具の投影図である。 図４のバッテリ固定具にバッテリを装着する途中の状態を示す図である。 図４のバッテリ固定具にバッテリを装着した状態を示す図である。 ２組のバッテリ群を結合させた状態を示す図である。 係止部がバッテリの凹部に係合した状態を示す図である。 ４組のバッテリ群を結合させたバッテリアッセンブリーを示す図である。 第２実施例を示す図である。 第２実施例における係止部を示す図である。 第３実施例のバッテリ固定具を示す図である。 先願発明におけるバッテリアッセンブリーの組み立て方法を示す図である。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施例に係るバッテリユニットの内部を示す図であり、図２は、そのバッテリユニットの外観図である。図１，図２において、符号１はバッテリ、２はバッテリ固定具、３は空間部、４は配線束、５はコネクタ、６は出力ケーブル、７はベース、８はルーフパネル、９はルーバ、１０は表示板、１１は充電用コネクタ、１２は取手である。

複数個のバッテリ１で構成されるバッテリアッセンブリーＢＡは、ベース７とルーフパネル８よりなる筐体の内部に収納されており、ルーフパネル８には、内部に熱がこもらないように換気するためのルーバ９が設けられ、また、バッテリユニットを持ち運ぶための開閉式の取手１２が設けられている。さらに、操作面部には、電源スイッチ１０ａ，出力表示灯１０ｂ，充電表示灯１０ｃ，異常表示灯１０ｄ，バッテリ残量表示ＬＥＤ１０ｅを備えた表示板１０と、バッテリアッセンブリーＢＡに充電する際に、当該バッッテリユニットの外部にある充電器ユニットからの充電用ケーブルを接続するための充電用コネクタ１１が設けられている。なお、充電用コネクタ１１には、開閉式の透明カバーが設けられている。

このバッッテリユニットにおけるバッテリアッセンブリーＢＡは、複数個のバッテリ１の組み合わせ方を工夫して、コンパクトなバッテリアッセンブリーＢＡを形成し、製造時の配線作業も容易にした。

バッテリ１は、外形が直方体のリチウムイオンバッテリで、その外箱は樹脂製であり、図３（Ａ）に示すように、上面の封口板１ｄの長手方向端部に正負二つの端子１ａ，１ｂを有している。そして、製造時の型抜きの必要性から、バッテリ１の側面は、図中、実線で示すように、点線で示す垂直面に比べて若干内側に傾斜していて、端子１ａ，１ｂのある上面から底面に向かって、幅が狭まるような抜き勾配を有している。また、図３（Ｂ）に示すように、バッテリ１の背面には、バッテリ１の製造工程上の必要性から、端子１ａ，１ｂと対向する位置に凹部１ｃが設けられている。

このバッテリ１は、複数個、この実施例では３個、端子１ａ，１ｂを有する面が同一方向に向くようにし、かつ、端子１ａ，１ｂがある側の端部を同じ側にして並列させバッテリ群を構成するが、その際、図４に示すようなバッテリ固定具２により、各バッテリ１，１，１を一体的に固定する。

バッテリ固定具２は、図４に斜視図、図５に投影図で示すように、バッテリ群を構成する各バッテリ１，１，１を一体化できるように、１面を開放面２ａとした箱型をしている。その材料としては、例えば、耐熱性で、機械的強度が大きいＦＲ－ＰＥＴ Ｃ９０３０（ガラス繊維強化ＰＥＴ樹脂）を用いることができる。また、そのように、バッテリ固定具２の材料として樹脂を用いれば、金属板で成形する場合に比べて軽量化ができ、成型も用意である。そして、端子が位置する面側の内面に、開放面２ａから背面板２ｅがある対向面に向かって、バッテリ１がその長手方向にガタツキなく通過可能な間隔で平行に仕切凸条２ｂ，２ｂを設け、その内面の両端部には、仕切凸条２ｂとの間にバッテリ１が長手方向にガタツキなく通過可能な間隔で、仕切凸条２ｂと平行に段差部２ｃ，２ｃを設けている。

また、開放面２ａに対向する面にある背面板２ｅの下端隅部に、バッテリ固定具２にバッテリ１を収納したとき、バッテリ１の一部が外部に露出するように開口部２ｄを設けている。この開口部２ｄは、バッテリ１の発熱を抑えることと、バッテリ固定具２の軽量化に寄与する。さらに、開口部２ｄが設けられている側とは反対側の背面板２ｅの縁部を伸ばして、そこに、当該バッテリ群と組み合わせる別のバッテリ群のバッテリ１の凹部１ｃと係合する係止片２ｆを設けている。

図６に示すように、このバッテリ固定具２に、端子１ａ，１ｂがある側とは反対側の端部を押し込むようにして、バッテリ１を挿入する。その際、バッテリ１は、二つの仕切凸条２ｂ，２ｂ又は一つの仕切凸条２ｂと段差部２ｃとにより、バッテリ１の上面に突出している封口板１ｄの両側面が保持され、バッテリ固定具２の中でガタツクことなく、安定的に保持される。なお、図６に示すものは、バッテリ１の外箱と封口板1ｄの側面との間に段差があり、その段差部に仕切凸条２ｂが収まるようにしたが、バッテリ１の外箱と封口板1ｄの側面との間に段差がない場合には、間に仕切凸条２ｂが介在することにより、隣接するバッテリ１，１の外箱間に隙間ができるが、その分、空気の流動が良くなってバッテリ１の冷却効果が向上する。

また、バッテリ１の、端子１ａ，１ｂがある側とは反対側の底部は、バッテリ固定具２の開口部２ｄから露出する。その際、バッテリ１は、抜き勾配が底面に向かって狭くなっているので、隣接するバッテリ１，１間、及び、バッテリ１と開口部２ｄの縁部との間に隙間ができ、そこから空気が出入りできてより効率的に冷却効果が得られるため、バッテリ１の発熱を抑えることができる。

バッテリ固定具２に３個のバッテリ１を装着した状態を図７に示す。このようにすれば、バッテリ群を構成する各バッテリ１，１，１がバッテリ固定具２で固定されて安定する
ので、それぞれの端子１ａ，１ｂを接続線４ａ，４ｂで直列接続する作業がしやすくなる。

各バッテリ群ＢＧ－１～ＢＧ－４は、バッテリ固定具２で固定した状態で、例えば図８に示すようにして順次連結していく。なお、各バッテリ群ＢＧ－１～ＢＧ－４の連結手順は、図１４に示したような一定の順番でなくてもよい。そして、連結する際には、図９に示すように、一方のバッテリ群の各バッテリ１背面の凹部１ｃに、他方のバッテリ群のバッテリ固定具２の係止片２ｆを係合させることにより、各バッテリ群を連結していく。

そのようにして、四つのバッテリ群ＢＧ－１～ＢＧ－４を組み合わせると、図１０に示すようなバッテリアッセンブリーが一体的に形成される。

図１１は、第２実施例を示す図である。この実施例では、隣接するバッテリ群の一部と係合する係止片２ｇとして、その長さを隣接するバッテリ群のバッテリ固定具２に達するまで伸ばして、図１２に示すように、先端に係合突起２ｈを設けている。そして、隣接するバッテリ群のバッテリ固定具２の対向位置には、係合突起２ｈが係合可能な係合孔２ｉを設けている。

このようにすれば、図１２に示すように、一方のバッテリ群に他方のバッテリ群を押し付けるように近付けていくと、係合突起２ｈが係合孔２ｉの中に入って係合し、バッテリ群同士が結合して一体化される。そして、４組のバッテリ群を結合させて組み合わせると図１１に示すようなバッテリアッセンブリーが形成される。なお、この実施例では、隣接するバッテリ群のバッテリ固定具２の対向位置に、係合突起２ｈが係合可能な係合孔２ｉを設けたが、係合孔２ｉの代わりに、係合突起２ｈが係合可能な突起を設けてもよい。

上記実施例では、バッテリ固定具２として図４，図５に示すような、端子が位置する面側の内面に、仕切凸条２ｂ，２ｂと段差部２ｃ，２ｃを設け、背面板２ｅの下端隅部に、開口部２ｄを設け、さらに、背面板２ｅの縁部に係止片２ｆを設けたものを用いたが、必ずしもそれに限定されず、例えば、図１３に示すような、１面を開放面２０ａとした単なる箱型のバッテリ固定具２０のものでも適用できる。

１ バッテリ
１ａ，１ｂ 端子
１ｃ 凹部
１ｄ 封口板
２，２０ バッテリ固定具
２ａ，２０ａ 開放面
２ｂ 仕切凸条
２ｃ 段差部
２ｄ 開口部
２ｅ 背面板
２ｆ，２ｇ 係止片
２ｈ 係合突起
２ｉ 係合孔
３ 空間部
４ 配線束
５ コネクタ
６ 出力ケーブル
７ ベース
８ ルーフパネル
９ ルーバ
１０ 表示板
１１ 充電用コネクタ
１２ 取手

Claims (4)

1. 外形が直方体で、その一面の長手方向一方の端部に正負二つの端子を有するバッテリを複数個、前記端子がある側の端部を同じ側にして並列させて４組のバッテリ群を形成し、第1のバッテリ群を、前記端子のある面を上にして配置し、第２のバッテリ群を、前記第1のバッテリ群の前記端子がある側の端部とは反対側の上面端部に、前記端子がある側の端部を下にし、該端子がある面を前記第1のバッテリ群の端子側に向けて載置し、第３のバッテリ群を、前記端子がある面を、該端子がある側の端部を上にして、第1のバッテリ群の前記端子がある側の端面に当接し、第４のバッテリ群を、前記端子がある面を下にし、該端子がある側が前記第２のバッテリ群側になるようにして、前記第２のバッテリ群の前記端子がある面と、前記第３のバッテリ群の前記端子がある側の端面との間に配置して形成したバッッテリアッセンブリーにおける、前記各バッテリ群のバッテリ固定具であって、
   前記各バッテリ群の前記端子がある側とは反対側の端部を収納して、前記バッテリ群を構成する前記各バッテリを一体的に固定できるように、１面を開放面として箱型にしたことを特徴とするバッテリ電源装置のバッテリ固定具。
2. 前記開放面に対向する面から、当該バッテリ固定具に当接する他のバッテリ群の方向に張り出すように、前記他のバッテリ群の一部と係合する係止片を設けたことを特徴とする請求項１に記載のバッテリ電源装置のバッテリ固定具。
3. 前記開放面に対向する面にある背面板の下端部に、前記各バッテリの一部が外部に露出するように開口部を設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載のバッテリ電源装置のバッテリ固定具。
4. 前記バッテリ群の前記端子が位置する面側の内面に、前記開放面から対向面に向かって、前記バッテリが通過可能な間隔で平行に仕切凸条を設け、前記内面の両端に、前記仕切凸条との間に前記バッテリが通過可能な間隔で前記仕切凸条と平行に段差部を設けたことを特徴とする請求項１，２又は３に記載のバッテリ電源装置のバッテリ固定具。

Images