(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
幅方向寸法ならびに高さ方向寸法に対して厚さ方向寸法が小さな略直方体形状をなすケースと、
このケースの底面の少なくとも一方の長辺に沿って設けられた複数のキャスタと、
上記ケース内に収容された電池と、
を備えてなり、
上記電池は、外装体から突出した端子を有し、この端子の突出方向が、上記ケースの短辺側の側壁に向かっている、ことを特徴とするポータブル電源装置。
【請求項２】
上記端子は、単電池の端子である、請求項１に記載のポータブル電源装置。
【請求項３】
上記端子は、複数の単電池を含むモジュールの端子である、請求項１に記載のポータブル電源装置。
【請求項４】
上記電池は、上記外装体として可撓性を有するラミネートフィルムを用いた偏平な電池であり、上記端子は、上記ラミネートフィルムの接合面から延びる薄板状の端子である、請求項１に記載のポータブル電源装置。
【請求項５】
上記ケースの長辺側の一つの側壁に沿って、伸縮式ハンドルを備えている、請求項１〜４のいずれかに記載のポータブル電源装置。
【請求項６】
上記ケースは、厚さ方向の中間部に位置する境界に沿って、本体とカバーとに分割構成されており、
複数の単電池を含む偏平な箱状のモジュールが、上記本体の主面をなす側壁と略平行となる姿勢でもって上記ケース内に収容されている、請求項１〜５のいずれかに記載のポータブル電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電池好ましくは繰り返し充放電が可能な二次電池をキャスタ付きのケース内に収容したポータブル電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
二次電池を車輪を備えたケース内に収容し、ユーザが所望の場所に移動できるように構成したポータブル電源装置が例えば特許文献１等に開示されている。
【０００３】
この特許文献１の装置では、電池を収容したケースが転倒して内部の電池が損傷することのないように、ケースが、平面視において略正方形をなし、かつ高さが低い偏平な箱状をなすように構成されている。そして、ケースの両側面に比較的大きな車輪を備えた構成となっている。このようなケースの形状であれば、例えば移動中におけるケースの転倒は生じにくい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２９６１０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記のように偏平な略正方形のケースでは、電池を収容する内部の容積に比較して床面における専有面積が大きくなり、例えば多数のポータブル電源装置を使用するような状況を想定すると、好ましくない。
【０００６】
一方、ケースの形状を、幅方向寸法に対して厚さ方向寸法が小さな直方体形状とすると、床面における専有面積を相対的に小さくすることができるが、その反面、厚さ方向に薄いケースが転倒しやすくなる。特に、底面にキャスタを備えて移動可能としたケースにおいては、内部の電池を含めて重量物となるケースがより転倒しやすく、その際に、電池が衝撃によって振動ないし移動し、電池の外装体から突出している端子がケース内部で他の部位と干渉して損傷しやすい。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明は、幅方向寸法に対して厚さ方向寸法が小さな直方体形状のケースでは、厚さ方向に転倒しやすいことに着目してなされたものである。
【０００８】
すなわち、この発明に係るポータブル電源装置は、幅方向寸法ならびに高さ方向寸法に対して厚さ方向寸法が小さな略直方体形状をなすケースと、このケースの底面の少なくとも一方の長辺に沿って設けられた複数のキャスタと、上記ケース内に収容された電池と、を備えてなり、上記電池は、外装体から突出した端子を有し、この端子の突出方向が、上記ケースの短辺側の側壁に向かっている、ことを特徴としている。
【０００９】
このような構成では、ケースがその厚さ方向に転倒して、衝撃により内部の電池が振動ないし移動したとしても、端子は、ケースの短辺側の側壁へ向かって突出しているので、端子の損傷を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、キャスタ付きケースの転倒による端子の損傷を防止しつつ、ポータブル電源装置の床面における専有面積を小さくすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明に係るポータブル電源装置の外観を示す斜視図。
【図２】側方から見たポータブル電源装置の内部構成を模式的に示す説明図。
【図３】ポータブル電源装置の回路図。
【図４】モジュール内の単電池の接続回路図。
【図５】モジュール内の単電池の要部を示す分解斜視図。
【図６】モジュールの支持構造を示す要部の（ａ）分解斜視図、（ｂ）組立後の斜視図、（ｃ）正面図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、この発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１３】
図１は、一実施例のポータブル電源装置の外観斜視図である。このポータブル電源装置は、ＡＢＳ樹脂等の硬質合成樹脂からなるケース１の内部に、電池、詳しくは繰り返し充放電が可能なリチウムイオン電池等の二次電池が収容されたものである。ケース１は、幅方向Ｗの寸法に対して厚さ方向Ｔの寸法が小さな略直方体形状をなし、一実施例では、高さ方向Ｈの寸法が幅方向Ｗの寸法と略等しい形状をなしている。従って、ケース１は、基本的な形状として、各々略長方形をなす底面２および頂面３と、同じく長方形をなす一対の側面４，４と、最も面積の大きな主面として正方形に近い矩形をなす前面５および背面６と、を有する六面体である。これらの各面は、略一定肉厚の合成樹脂製の壁として構成されている。なお、一対の側面４，４が「短辺側の側壁」に相当し、前面５および背面６が「長辺側の側壁」に相当する。
【００１４】
また、ケース１は、厚さ方向Ｔの中間部に位置する境界７に沿って、背面６を含む本体１Ａと、前面５を含むカバー１Ｂと、に分割構成されている。従って、底面２、頂面３および一対の側面４，４は、詳しくは、本体１Ａ側の部分とカバー１Ｂ側の部分とから構成されている。これらの本体１Ａおよびカバー１Ｂは、硬質合成樹脂によって各々深皿状に一体成形されており、枠状のシール部材９（図２参照）を介して互いに組み合わされた上で、境界７を跨ぐように複数箇所に設けられたバックル（図示せず）により締め付けることで、互いに一体に組み立てられている。なお、図示例では、本体１Ａの方がカバー１Ｂよりも厚さ方向Ｔの寸法が大きい。つまり、本体１Ａの方がカバー１Ｂよりも深い皿状となっている。
【００１５】
ケース１は、底面２の四隅にキャスタ８をそれぞれ備えている。このキャスタ８としては、好ましくは、ケース１を斜め方向などを含む任意の方向に移動できるように、ケース１底面２に対する取付軸を中心に３６０°旋回可能な形式のキャスタ８が用いられている。
【００１６】
ケース１の背面６には、ポータブル電源装置の移動時に上方へ引き出して用いる伸縮式ハンドル１０が設けられている。この伸縮式ハンドル１０は、一対の縦棒１０ａを上端の横棒１０ｂが連結した構成であり、縦棒１０ａがケース１の背面６に固定されたハンドルベース部１０ｃ（図２参照）からスライドするようにして伸縮し、伸縮式ハンドル１０の不使用時には横棒１０ｂがケース１の頂面３にほぼ揃った高さ位置となるように格納可能となっている。なお、図１は、伸縮式ハンドル１０を引き出した状態を示している。
【００１７】
図２は、一方の側面４の方向からポータブル電源装置の内部構成を見た状態を模式的に示した断面説明図である。図示するように、本体１Ａの内側には、略矩形の金属板からなるベースプレート１２が背面６の壁に沿って配置されている。このベースプレート１２は、背面６を構成する壁のほぼ全体を内側から覆う大きさを有し、背面６の外側に位置するハンドルベース部１０ｃに対し、ケース１の壁を貫通する複数のリベット１３を介して固定されている。つまり、リベット１３をかしめることによって、背面６の合成樹脂製の壁をベースプレート１２とハンドルベース部１０ｃとで両側から挟んだ構成となっている。
【００１８】
ベースプレート１２には、柱状に突出した複数のスタッド１４が設けられており、この複数のスタッド１４の先端に、略矩形の金属板からなるモジュール支持プレート１６が固定されている。つまり、モジュール支持プレート１６は、ベースプレート１２と平行でかつベースプレート１２から所定間隔離れた形に、ベースプレート１２によって支持されている。このベースプレート１２とモジュール支持プレート１６との間に形成される空間には、二次電池の直流電流を商用電源と同じ１００Ｖ交流に変換するインバータユニット１８と、ケース１内に冷却用の空気を強制循環させるファンユニット１９と、が収容されている。これらのインバータユニット１８およびファンユニット１９は、ベースプレート１２に支持されている。
【００１９】
上記モジュール支持プレート１６には、後述するように複数の単電池を収容してなる偏平な箱状をなす２つのモジュール２１，２１’が、互いに積層された状態で支持されている。詳しくは、２つのモジュール２１，２１’を挟んでモジュール支持プレート１６に対向する略矩形の金属板からなるエンドプレート２２が配置されており、モジュール２１，２１’の四隅を貫通した４本のボルト２３でもってエンドプレート２２をモジュール支持プレート１６に向けて締め付けることにより、２つのモジュール２１，２１’が両者間に挟まれた形に固定支持されている。
【００２０】
ケース１の本体１Ａ側の底部には、底面２の壁に沿って金属板からなるキャスタ補強ブラケット２５が設けられている。このキャスタ補強ブラケット２５は、ケース１の幅方向Ｗの全体に亘って延びており、両端の矩形状の座部に本体１Ａ側のキャスタ８がそれぞれ取り付けられている。詳しくは、キャスタ８の取付基部８ａがケース１の底面２の壁を貫通する複数のボルト２６を介してキャスタ補強ブラケット２５に固定されており、ケース１の合成樹脂製の壁がキャスタ補強ブラケット２５とキャスタ８の取付基部８ａとの間に挟まれている。
【００２１】
キャスタ補強ブラケット２５の前縁部２５ａは、ケース１の底面２の壁から離れてステップ状に立ち上がっている。一方、エンドプレート２２の下端には、モジュール支持プレート１６へ向かって９０°折れ曲がった折曲部２２ａが設けられている。この折曲部２２ａは、キャスタ補強ブラケット２５の前縁部２５ａの上に重なっており、図示せぬ複数のボルトを介して互いに結合されている。つまり、エンドプレート２２は、モジュール２１，２１’を貫通する複数のボルト２３を介してモジュール支持プレート１６ひいてはベースプレート１２に支持される一方で、キャスタ補強ブラケット２５を介して本体１Ａ側のキャスタ８の取付基部８ａに連結されている。
【００２２】
また、モジュール支持プレート１６の上端には、モジュール２１，２１’の上方に位置するＢＭＳ支持ブラケット２７が図示せぬボルトを介して取り付けられている。このＢＭＳ支持ブラケット２７の上面に、ＢＭＳ（バッテリマネジメントシステム）ユニット２８が支持されている。
【００２３】
以上のように、ケース１内に収容される構成要素は、全て本体１Ａ側に直接ないし間接に支持されている。なお、カバー１Ｂ側のキャスタ８は、カバー１Ｂ側の底面２に取り付けられており、必要に応じて、底面２の壁の内側に金属製の補強板を設けることができる。
【００２４】
図３の回路図は、上記のポータブル電源装置（図３には符号１０１で示す）の基本的な回路構成を示しており、ポータブル電源装置１０１は、図示するように、２つのモジュール２１，２１’を直列接続した二次電池１０２、インバータ１０３、ＢＭＳ（バッテリマネジメントシステム）１０４、ファン１０５、操作表示部１１０、電流検出器１１１、およびスイッチ１１２，１１３を備えている。このポータブル電源装置１０１の二次電池１０２への充電は、ＡＣ／ＤＣコンバータを具備した充電器１０６を用いて、一般的な交流１００Ｖの商用電源により行われる。まず、充電器１０６は、充電端子１０７に接続される。ＢＭＳ１０４は、充電端子１０７の電圧を検出し、充電器１０６が接続されたことを判定し、スイッチ１１２を導通状態とすることで、二次電池１０２への充電が開始される。充電中は、ＢＭＳ１０４は、二次電池１０２の電圧および電流を検出し、充電が完了したと判定した場合は、充電を停止すべくスイッチ１１２を非導通状態とするとともに、操作表示部１１０にて充電が終了した旨の表示を行う。
【００２５】
次に、充電器１０６をポータブル電源装置１０１から取り外し、出力端子１０８に家電製品等の負荷１０９が接続される。ＢＭＳ１０４は、操作表示部１１０の給電開始ボタンが押下されたことを検出したとき、スイッチ１１３を導通状態とするとともに、インバータ１０３内のコントローラに開始指示を伝える。これにより、商用電源と同じ交流１００Ｖに変換した上で、負荷１０９への給電が行われる。また、ＢＭＳ１０４は、インバータ１０３の動作状態をモニタし、異常であると判定したり、二次電池１０２の電圧や電流を検出し、過放電状態と判定したら、スイッチ１１３を非導通状態にすることで給電を停止する。この際、操作表示部１１０にてアラーム表示も行う。さらに、ＢＭＳ１０４は、充電の際や給電の際、インバータ１０３の温度および二次電池１０２の温度を検出し、インバータ１０３の温度が所定値以上の高温になると、ファン１０５を作動させ、二次電池１０２の温度が所定値以上の高温になると、スイッチ１１３を非導通状態とする。
【００２６】
なお、図３の回路図における二次電池１０２は２つのモジュール２１，２１’を直列接続したものに対応し、インバータ１０３、ＢＭＳ１０４、ファン１０５は、それぞれ、インバータユニット１８、ＢＭＳユニット２８、ファンユニット１９、に対応する。充電端子１０７、出力端子１０８および操作表示部１１０は、具体的には図示しないが、ケース１の適宜位置に設けられている。
【００２７】
次に、本発明の要部であるモジュール２１，２１’の支持構造についてさらに説明する。本実施例のモジュール２１は、４つの単電池４１を含んでおり、図４に示すように、２個ずつ並列に接続した上で直列に接続した、いわゆる「２並２直」の構成となっている。より具体的には、単電池４１として、図５に示すように、シート状の正極および負極をセパレータを介して交互に多数積層してなる電極積層体を、ラミネートフィルムからなる可撓性を有する外装体４２の内部に電解液とともに収容した偏平なリチウムイオン電池が用いられている。この単電池４１は、外装体４２の周縁部が熱融着されてなる長方形の外形状を有し、短辺側の一辺に、正負の薄板状の端子４３が外装体４２から突出して設けられている。この薄板状の端子４３は、外装体４２の一辺における接合面を通して内部の電極積層体から外装体４２の外部へ導出されている。
【００２８】
４つの単電池４１は、その短辺に沿って上下に配置された合成樹脂製のフレーム４５，４６とともに互いに積層され、かつ箱状の金属缶からなるモジュールケース内に収容されて、モジュール２１として構成されている。４つの単電池４１の一対の端子４３は、図示するように、その正負の向きならびに短辺上における位置がそれぞれ異なっており、３つの端子バー４７，４８，４９の対応位置にそれぞれ溶接されることで、図４に示した回路となるように、互いに電気的に接続されている。そして、各端子バー４７，４８，４９は、正端子５１、負端子５２、および中間電位検出端子５３、をそれぞれ備えている。これらの端子５１，５２，５３は、モジュール２１の短辺側の側面において、それぞれ矩形の突起状に突出して設けられている。
【００２９】
モジュール２１’もモジュール２１と同様に構成されており、端子５１’，５２’，５３’を備えている。
【００３０】
なお、モジュール２１，２１’を本発明の「電池」とすると、モジュールケースが「外装体」に相当し、このモジュールケースから端子５１，５２，５３，５１’，５２’，５３’が突出している。
【００３１】
図６（ａ），（ｂ），（ｃ）は、一対のモジュール２１，２１’をモジュール支持プレート１６とエンドプレート２２との間で支持した構成の説明図であり、長方形の箱型をなすモジュール２１，２１’は、その短辺が側方を向くような姿勢で配置される。つまり、各々の端子５１，５２，５３，５１’，５２’，５３’がケース１の一方の側面４に向かって突出した形となるように、正面（図（ｃ）参照）から見てモジュール２１，２１’が横長となる姿勢で配置される。モジュール２１，２１’は、四隅に貫通孔５５を備えており、前述したように、４本のボルト２３でもってエンドプレート２２とモジュール支持プレート１６とを互いに締め付けることにより、図（ｂ）のように一対のモジュール２１，２１’が固定支持される。なお、貫通孔５５は、図５に示したフレーム４５，４６の両端の円形開口部５５ａに対応した位置にあり、各ボルト２３は、このフレーム４５，４６の円形開口部５５ａを貫通する。モジュール２１，２１’の側面から突出した端子５１，５２，５３，５１’，５２’，５３’には、図示しないバスバーがネジを介して取り付けられ、端子５１と端子５２’とが接続されるとともに、端子５１’は図３のポータブル電源装置１０１内の高電位ラインに、端子５２は低電位ラインに、それぞれ接続される。さらに、端子５１（または５２’），５２，５３，５１’，５３’は、各端子間電圧を測定するため、ＢＭＳ１０４に電気的に接続される。
【００３２】
モジュール２１，２１’内の単電池４１における薄板状の端子４３は、前述したように、モジュール２１，２１’の側面に露出した端子５１，５２，５３，５１’，５２’，５３’と同じ方向に突出している。従って、単電池４１の薄板状の端子４３の突出方向も、ケース１の一方の側面４に向かっている。
【００３３】
上記のように構成されたポータブル電源装置は、キャスタ８と伸縮式ハンドル１０とを利用して、一般的なキャスタ付きスーツケースなどと同様に、ユーザが引っ張って歩くことができ、野外を含めて所望の位置まで容易に移動させることができる。そして、上記ポータブル電源装置においては、ケース１の基本形状として幅方向Ｗの寸法に対して厚さ方向Ｔの寸法が小さな直方体形状をなすので、床面での専有面積が小さくなり、多数のポータブル電源装置をまとめて置くような場合に有利であるとともに、移動の際に、必要に応じて、ケース１を傾けた状態で移動させやすくなる。
【００３４】
一方、幅方向Ｗの寸法に対して厚さ方向Ｔの寸法が小さいことから、移動の際などにケース１が転倒する可能性があり、特に、寸法の小さな厚さ方向Ｔに転倒しやすいものとなる。換言すれば、ケース１の転倒は、基本的に寸法の小さな厚さ方向Ｔに沿って生じ、これと直交する幅方向Ｗには転倒しにくくなる。
【００３５】
このようなケース１の転倒の際には、その衝撃によってモジュール２１，２１’がケース１内で振動ないし移動し、同様に、モジュール２１，２１’内の単電池４１がモジュールケース内で振動ないし移動する。このとき、モジュール２１，２１’の端子５１，５２，５３，５１’，５２’，５３’や単電池４１の端子４３が移動方向に向かって突出していると、ケース１内あるいはモジュールケース内の何らかの部位に衝突ないし接触して、変形などの損傷が生じるおそれがある。これに対し、上記実施例の構成では、モジュール２１，２１’の端子５１，５２，５３，５１’，５２’，５３’は転倒方向に対して直交する方向つまりケース１の側面４に向かって突出しているので、転倒時の衝撃による変形などの損傷を抑制することができる。同様に、単電池４１の端子４３も、モジュール２１，２１’内で、転倒方向に対して直交する方向つまりケース１の側面４に向かって突出しているので、転倒時の衝撃による損傷を抑制することができる。
【００３６】
特に、ラミネートフィルムからなる外装体４２を有する単電池４１では、端子４３が薄い金属板からなるので、モジュールケース内で単電池４１が端子４３の突出方向に動くと、端子バー４７，４８，４９やモジュールケース内壁面によって押されたり、逆に強く引っ張られたりして、変形ないし損傷しやすい。上記実施例のように転倒方向に対し直交する方向へ端子４３を導出することで、このような変形・損傷を抑制することができる。
【００３７】
また上記実施例では、伸縮式ハンドル１０による引張方向がケース１の高さ方向Ｈに沿ったものとなり、また走行面の凹凸による振動もケース１の高さ方向Ｈに沿って加わるが、モジュール２１，２１’の端子５１，５２，５３，５１’，５２’，５３’ならびに単電池４１の端子４３の突出方向がこれらの荷重入力方向に直交しているので、同様に、これらの荷重入力による端子５１，５２，５３，５１’，５２’，５３’，４３の変形・損傷の可能性が低くなる。
【００３８】
さらに上記実施例では、ケース１の面の中で最も大きな主面となる背面６と基本的に平行となるようにモジュール２１，２１’ひいては多数の偏平な単電池４１が積層されて収容されているので、底面２と平行に単電池４１を積層する構成に比べて、電極面積の大きな単電池４１を利用することが可能となる。従って、ケース１の内容積を有効に利用して大きな電池容量を確保することができる。
【００３９】
なお、上記実施例では、モジュール２１，２１’の端子５１，５２，５３，５１’，５２’，５３’ならびに単電池４１の端子４３の双方が側面４に向かって突出した構成となっているが、本発明においては、いずれかの一方の端子がケースの短辺側の側壁に向かって突出した構成であればよい。
【００４０】
また上記実施例では、単電池４１は、一つの辺に正負一対の端子４３を備えているが、互いに反対側となる２つの辺の一方に正極端子を配置し、他方に負極端子を配置した単電池についても、本発明は同様に適用が可能である。
【００４１】
また上記実施例では４個のキャスタ８を備えているが、底面２の一方の側つまり背面６側に一対のキャスタを備え、他方の側は固定した脚部を有する構成とすることもできる。
【符号の説明】
【００４２】
１…ケース
１Ａ…本体
１Ｂ…カバー
２…底面
８…キャスタ
１０…伸縮式ハンドル
１２…ベースプレート
１６…モジュール支持プレート
１８…インバータユニット
１９…ファンユニット
２１，２１’…モジュール
２８…ＢＭＳユニット
４１…単電池
４２…外装体
４３…端子
５１，５２，５３，５１’，５２’，５３’…端子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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