БЛОКИ АККУМУЛЯТОРНЫХ БАТАРЕЙ
PACKAGES OF ACCUMULATOR BATTERIES

Данная заявка выспрашивает приоритет заявки на патент Японии № 2008-140715, содержание которой включено в данный документ посредством ссылки.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к блокам аккумуляторных батарей для электроинструментов, а также относится к устройствам для электрического соединения между батареями и электрическими схемами блоков аккумуляторных батарей.
Описание известного уровня техники
Известный блок аккумуляторных батарей включает в себя основной элемент корпуса с верхним отверстием, крышку для закрытия верхнего отверстия основного элемента корпуса, множество перезаряжаемых батарей, размещенных в основном элементе корпуса, электрические выводы для зарядки и разрядки для соединения с электроинструментом или зарядным устройством батарей, устройство управления для контроля условий зарядки и разрядки и сигнальные линии, передающие сигналы из перезаряжаемых батарей в устройство управления. Японская выложенная патентная публикация № 2002-124306 раскрывает технологию, относящуюся к блоку аккумуляторных батарей вышеописанного типа. В данной публикации блок аккумуляторных батарей включает в себя устройство управления для контроля условий зарядки и разрядки перезаряжаемых батарей на основе сигналов напряжения, передаваемых из перезаряжаемых батарей. В качестве сигнальных линий для передачи сигналов напряжения перезаряжаемых батарей в устройство управления используются электропровода.
Для передачи сигналов напряжения множества перезаряжаемых батарей в устройство управления необходимо множество электропроводов и, следовательно, требуется значительное пространство для прокладки проводов. Это приводит к увеличению размеров блока аккумуляторных батарей.
Поэтому в данной области техники существует необходимость в предотвращении увеличения размеров блока аккумуляторных батарей посредством компактного размещения множества сигнальных линий в блоке аккумуляторных батарей.
Сущность изобретения
Один аспект, соответствующий настоящему изобретению, включает в себя блок аккумуляторных батарей, содержащий устройство для электрического соединения между батареями и электрической схемой блока аккумуляторных батарей. Данное устройство включает в себя множество сигнальных линий, выполненных на гибкой подложке или внутри гибкой подложки.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 изображает перспективный вид, иллюстрирующий блок аккумуляторных батарей в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения с крышкой, удаленной с верхнего отверстия основного элемента корпуса блока аккумуляторных батарей;
фиг.2 изображает общий перспективный вид блока аккумуляторных батарей;
фиг.3(А) изображает увеличенный перспективный вид блока аккумуляторных батарей, если смотреть с направления, указанного стрелкой III на фиг.1;
фиг.3(В) изображает перспективный вид, иллюстрирующий основание и участок, расположенный рядом с основанием гибкой подложки;
фиг.4 изображает принципиальную схему блока аккумуляторных батарей;
фиг.5(А) и 5(В) изображают виды, иллюстрирующие этапы изготовления гибкой подложки; и
фиг.5(С) изображает перспективный вид гибкой подложки после сгибания.
Подробное описание изобретения
Каждый из дополнительных признаков и идей, раскрытых выше и ниже, может быть использован в отдельности или в сочетании с другими признаками и идеями для создания усовершенствованных блоков аккумуляторных батарей. Типичные примеры настоящего изобретения, в которых используется множество данных дополнительных признаков и идей, как в отдельности, так и в сочетании друг с другом, будут подробно описаны ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи. Данное подробное описание предназначено только для сообщения специалисту в данной области техники дополнительных деталей для практической реализации предпочтительных аспектов настоящего изобретения и не предназначено для ограничения объема данного изобретения. Только формула изобретения определяет объем заявленного изобретения. Следовательно, комбинации признаков и этапов, раскрытых в приведенном ниже подробном описании, не могут считаться обязательными для практического осуществления изобретения в самом широком смысле, и сообщаются только для конкретного описания типичных примеров данного изобретения. Кроме того, различные признаки типичных примеров и зависимых пунктов формулы изобретения могут сочетаться способами, которые специально не перечислены, для обеспечения дополнительных предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения.
В одном варианте осуществления блок аккумуляторных батарей для электроинструмента включает в себя основной элемент корпуса, содержащий верхнее отверстие, крышку, способную закрывать верхнее отверстие основного элемента корпуса, множество перезаряжаемых батарей, размещенных в основном элементе корпуса, выводы для зарядки и разрядки, способные соединять перезаряжаемые батареи с электроинструментом или зарядным устройством батарей, устройство управления, способное контролировать состояние зарядки и разрядки перезаряжаемых батарей на основе сигналов, передаваемых из перезаряжаемых батарей, и множество сигнальных линий, способных передавать сигналы из перезаряжаемых батарей в устройство управления. Множество сигнальных линий выполнено на одной полосообразной гибкой подложке или внутри одной полосообразной гибкой подложки.
Таким образом, пространство, требующееся для проводки, может быть уменьшено по сравнению с индивидуальной прокладкой множества электропроводов. Следовательно, можно уменьшить размеры блока аккумуляторных батарей.
Гибкая подложка может сгибаться под углом, приблизительно равным 180°. Следовательно, увеличивается свобода размещения гибкой подложки, и гибкую подложку можно размещать, используя свободное пространство основного элемента корпуса.
Гибкая подложка может включать в себя первую полосообразную пластину, вторую полосообразную пластину и основание, соединенное с нижними концевыми участками первой и второй полосообразных пластин. Первая полосообразная пластина сгибается под прямым углом на виде сверху относительно основания, и первая полосообразная пластина дополнительно сгибается по существу в L-образную форму на виде сверху, так что передний концевой участок первой полосообразной пластины выполнен с возможностью размещения параллельно основанию. Вторая полосообразная пластина сгибается в направлении, противоположном первой полосообразной пластине, и вторая полосообразная пластина дополнительно сгибается по существу в L-образную форму на виде сверху, так что передний концевой участок второй полосообразной пластины выполнен с возможностью размещения параллельно основанию.
Более конкретно, поскольку полосообразная гибкая подложка может сгибаться по существу в Е-образную форму на виде сверху, стоимость изготовления может быть уменьшена по сравнению с формованием подложки по существу в Е-образной форме посредством использования пресс-формы или подобного средства.
Гибкая подложка может размещаться на закрывающих верхних поверхностях внутреннего корпуса перезаряжаемых батарей и может быть видна при открытой крышке. Таким образом, операция прикрепления гибкой подложки и операция соединения сигнальной линии могут выполняться более удобно.
Плоская поверхность для размещения гибкой подложки может быть выполнена на внутреннем корпусе. На данной плоской поверхности может быть выполнен установочный выступ. По меньшей мере, два ограничительных выступа могут быть выполнены на обеих сторонах относительно направления по ширине плоской поверхности. Каждый из ограничительных выступов включает в себя вертикальную перегородку и фиксирующий элемент. Вертикальная перегородка может ограничивать гибкую подложку в направлении по ширине. Фиксирующий элемент проходит из боковой поверхности вертикальной перегородки по направлению к внутренней стороне относительно направления по ширине плоской поверхности и ограничивает часть концевой кромки гибкой подложки с верхней стороны. Гибкая подложка может включать в себя вырезанные участки и сквозное отверстие, причем вырезанные участки расположены на обеих концевых кромках гибкой подложки таким образом, что они могут совмещаться с фиксирующими элементами ограничительных выступов. Сквозное отверстие способно входить в зацепление с установочным выступом плоской поверхности. Сквозное отверстие и установочный выступ могут входить в зацепление друг с другом посредством размещения вырезанных участков гибкой подложки с возможностью совмещения с фиксирующими элементами ограничительных выступов, размещения гибкой подложки на плоской поверхности, и перемещения гибкой подложки в заданном направлении для обеспечения ограничения концевой кромки гибкой подложки посредством ограничительных выступов с верхней стороны.
Таким образом, можно предотвратить перемещение гибкой подложки, а также удаление (смещение) гибкой подложки с плоской поверхности. Кроме того, посредством перемещения гибкой подложки и размещения вырезанных участков гибкой подложки для совмещения с фиксирующими элементами ограничительных выступов гибкой подложки может быть легко удалена с плоской поверхности.
Вариант осуществления настоящего изобретения будет описан со ссылкой на фиг.1-5. Блок аккумуляторных батарей данного варианта осуществления используется для электроинструментов, таких как гайковерт и электродрель, и может перезаряжаться при помощи зарядного устройства батарей. На чертежах указания "передняя сторона", "задняя сторона", "правая сторона", "левая сторона", "верхняя сторона" и "нижняя сторона" соответствуют передней, задней, правой, левой, верхней или нижней частям блока аккумуляторных батарей.
Общее устройство блока аккумуляторных батарей
Как показано на фиг.1 и 2, блок 10 аккумуляторных батарей, соответствующий данному варианту осуществления, содержит основной элемент 12 корпуса с верхним отверстием 12h и крышку 14 для закрытия верхнего отверстия 12h основного элемента 12 корпуса. Основной элемент 12 корпуса и крышка 14 имеют по существу прямоугольную форму на виде сверху. Крышка 14 может прикрепляться к основному элементу 12 корпуса винтами на четырех периферийных участках крышки 14.
Основной элемент 12 корпуса содержит восемь перезаряжаемых батарей Se, каждая имеет цилиндрическую форму. Более конкретно, восемь перезаряжаемых батарей разделены на два комплекта из четырех перезаряжаемых батарей, уложенных вертикально и содержащихся в основном элементе 12 корпуса. Как показано на фиг.4, каждые две перезаряжаемые батареи соединены параллельно, и четыре комплекта из двух перезаряжаемых батарей Se соединены последовательно. Положительная сторона узла из восьми перезаряжаемых батарей Se (сторона "+" на фиг.4) соединена с выводом Pt для зарядки и разрядки положительной стороны через проводник Р положительной стороны. Отрицательная сторона узла перезаряжаемых батарей Se (сторона "-" на фиг.4) соединена с выводом Nt для зарядки и разрядки отрицательной стороны через проводник N отрицательной стороны. Выводы Pt и Nt зарядки и разрядки положительной и отрицательной стороны выполнены с возможностью соответственного соединения с пластинчатыми выводами положительной и отрицательной стороны электроинструмента (не показаны).
Как показано на фиг.1, восемь перезаряжаемых батарей Se размещаются в основном элементе 12 корпуса, причем их наружные периферийные поверхности закрыты внутренним корпусом 20. Прямоугольная электрическая схемная плата 22 расположена на задней части верхней поверхности внутреннего корпуса 20, закрывающей четыре перезаряжаемых батареи, уложенные друг на друга на верхней стороне. Схема 23 управления для контроля условий разрядки и зарядки перезаряжаемых батарей Se (смотрите фиг.4, не показана на фиг.1) выполнена в центральной части верхней поверхности электрической схемной платы 22. Как показано на фиг.1, выводы Pt и Nt для зарядки и разрядки закреплены на правом и левом концах верхней поверхности электрической схемной платы 22. Каждый из выводов Pt и Nt для зарядки и разрядки содержит пару правых и левых выводов t1 и t2 типа пластинчатых пружин. Концевые участки выводов t1 и t2 типа пластинчатых пружин контактируют друг с другом посредством упругости. Электрическое зарядное устройство или пластинчатые выводы электроинструмента выдвинуты из передней стороны между правым и левым выводами t1 и t2 типа пластинчатых пружин выводов Pt и Nt для зарядки и разрядки. Таким образом, пластинчатые выводы и выводы Pt и Nt для зарядки и разрядки могут быть электрически соединены.
Выходной разъем 25 схемы 23 управления закреплен на верхней поверхности электрической схемной платы 22 между электрическими выводами Pt и Nt зарядки и разрядки положительной стороны и отрицательной стороны. Выходной разъем 25 выполнен с возможностью ориентирования по направлению к передней стороне, так что разъем электрического разрядного устройства или электроинструмента могут соединяться с выходным разъемом 25 с передней стороны.
Как показано на фиг.2, направляющие 16 выполнены как на правой, так и на левой стороне крышки 14 блока 10 аккумуляторных батарей, так что направляющие 16 проходят в переднем и заднем направлениях. Каждая из правой и левой направляющих 16 содержит основной элемент 16m направляющей и выступ 16t, выступающий на заданное расстояние из верхней боковой поверхности основного элемента 16m направляющей в сторону в направлении по ширине. На заднем конце основного элемента 16m направляющей выполнен ограничитель 16u.
Соединительные элементы (не показаны), выполненные на электрическом зарядном устройстве или электроинструменте, способны входить в зацепление с правой и левой направляющими 16 крышки 14 с передней стороны. При вхождении в зацепление соединительные элементы могут дополнительно перемещаться в заднем направлении вдоль направляющих 16 до вхождения в контакт с ограничителями 16u.
Направляющие щели 17 выполнены на внутренней стороне относительно направления по ширине правой и левой направляющих 16. Направляющие щели 17 предназначены для направления пластинчатых выводов зарядного устройства батарей или электроинструмента для достижения выводов Pt и Nt для зарядки и разрядки положительной и отрицательной стороны. На участке между направляющими щелями 17 выполнено отверстие 14х для открытия выходного разъема 25 схемы 23 управления.
В соответствии с упомянутым устройством соединительные элементы зарядного устройства для батарей или электроинструмента входят в зацепление с направляющими 16 крышки 14 с передней стороны. При вхождении в зацепление соединительные элементы могут дополнительно перемещаться в заднем направлении до вхождения в контакт с ограничителями 16u. Таким образом, пластинчатые выводы и разъем зарядного устройства батарей или электроинструмента могут соответственно соединяться с выводами Pt и Nt для зарядки и разрядки и выходным разъемом 25 блока 10 аккумуляторных батарей.
Гибкая подложка
Как показано на фиг.1, гибкая подложка 30 прикрепляется к верхней поверхности внутреннего корпуса 20, размещающегося в основном элементе 12 корпуса блока 10 аккумуляторных батарей. Как показано на фиг.4, гибкой подложкой 30 является пленочный элемент для передачи сигналов напряжения перезаряжаемых батарей Se в схему 23 управления электрической схемной платы 22. Гибкая подложка 30 включает в себя множество электропроводящих линий или сигнальных линий 31 и основной элемент 40 подложки, выполненный из электроизоляционного материала и содержащий встроенные в него сигнальные линии 31.
Как показано на фиг.5(А) и 5(В), основной элемент 40 подложки содержит прямолинейную первую полосообразную пластину 41, вторую полосообразную пластину 42, расположенную параллельно первой полосообразной пластине 41, и более широкое основание 43, соединенное с нижними концевыми участками полосообразных пластин 41 и 42. Основание выполнено таким образом, что передний конец основания 43 соединяется с разъемом (не показанным) электрической схемной платы 22. Нижние концевые участки 32 сигнальных линий 31 закреплены на переднем концевом участке основания 43 таким образом, что они проходят параллельно друг другу.
Как показано на фиг.5(В), две сигнальные линии 31 выполнены с возможностью прохождения из основания 43 основного элемента 40 подложки в первую полосообразную пластину 41, и две другие сигнальные линии 31 выполнены с возможностью прохождения из основания 43 во вторую полосообразную пластину 42. Передние концевые участки 33 сигнальных линий 31 расположены в заданных положениях на первой и второй полосообразных пластинах 41 и 42. Как показано на фиг.3(А), проводники С на стороне перезаряжаемых батарей Se соединяются с передними концевыми участками 33 сигнальных линий 31. В качестве устройства управления может быть использована схема 23 управления электрической схемной платы 22.
Из положения, изображенного на фиг.5(В), первая полосообразная пластина 41 основного элемента 40 подложки сгибается влево под прямым углом относительно основания 43 и дополнительно сгибается назад, так что первая полосообразная пластина 41 имеет по существу L-образную форму (смотрите фиг.5(С)). Таким образом, передняя концевая часть полосообразной пластины 41 выполнена с возможностью размещения параллельно основанию 43. Кроме того, вторая полосообразная пластина 42 сгибается вправо под прямым углом относительно основания 43 и затем сгибается назад, так что вторая полосообразная пластина 42 имеет по существу L-образную форму. Таким образом, передняя концевая часть второй полосообразной пластины 42 выполнена с возможностью размещения параллельно основанию 43. Другими словами, основной элемент 40 подложки образован из положения, изображенного на фиг.5(В), по существу в Е-образной форме на виде сверху, как показано на фиг.5(С).
Основной элемент 40 подложки выполнен из такого материала, как полиимид (PI). Стеклопластик (FR4) на основе эпоксидной смолы нанесен на участки основного элемента 40 подложки, исключая участки W сгиба основного элемента 40 подложки (смотрите фиг.5(А)) и передний конец основания 43. Благодаря упомянутому устройству участки W сгиба основного элемента 40 подложки могут сгибаться под углом, приблизительно равным 180°.
Как показано на фиг.3(В), основание 43 основного элемента 40 подложки содержит сквозное отверстие 43h, образованное в нем в центральном положении относительно направления по ширине, где нанесен слой стеклопластика (FR4) на основе эпоксидной смолы. На обеих сторонах относительно направления по ширине основания 43 выполнены прямоугольные вырезанные участки 43с на участках, находящихся на заданном расстоянии вперед от сквозного отверстия 43h.
Как показано на фиг.1 и фиг.3(А), Е-образная плоская поверхность 26 образована на верхней поверхности внутреннего корпуса 20, размещенного в основном элементе 12 корпуса блока 10 аккумуляторных батарей. Гибкая подложка, согнутая по существу в Е-образную форму на виде сверху, расположена на Е-образной плоской поверхности 26. Штыреобразный установочный выступ 28 выполнен в виде выступающего вверх элемента на Е-образной плоской поверхности 26, на которой расположено основание 43 гибкой подложки 30. Установочный выступ 28 размещает основание 43 гибкой подложки 30 в заданное положение относительно Е-образной плоской поверхности 26 посредством вставки в сквозное отверстие 43h основания 43 гибкой подложки 30.
На передней стороне установочного выступа 28 и на обеих сторонах относительно направления по ширине (правого и левого направлений) Е-образной плоской поверхности 26 выполнена пара ограничительных выступов 27, которые ограничивают обе концевые кромки основания 43 гибкой подложки 30 с правого и левого направлений и с верхнего направления. Как показано на фиг.3(А), каждый из ограничительных выступов 27 включает в себя вертикальную перегородку 27е и фиксирующий элемент 27р и имеет по существу перевернутую L-образную форму. Вертикальная перегородка 27е предотвращает перемещение основания 43 в правом или левом направлении. Фиксирующий элемент 27р выступает из боковой поверхности вертикальной перегородки 27е в направлении внутрь относительно направления по ширине и параллельно Е-образной плоской поверхности 26 и ограничивает соответствующую концевую кромку основания 43 с верхней стороны. Для этой цели между Е-образной плоской поверхностью 26 и нижними поверхностями фиксирующих элементов 27р образовано пространство для обеспечения вставки концевой кромки гибкой подложки 30.
Фиксирующие элементы 27р правого и левого ограничительных выступов 27 выполнены таким образом, чтобы совмещаться с вырезанными участками 43с центральной части 43 гибкой подложки 30. Кроме того, расчетная площадь фиксирующих элементов 27р на Е-образной плоской поверхности 26 установлена немного меньше по сравнению с площадью вырезанных участков 43с основания 43.
Поэтому, посредством размещения правого и левого вырезанных участков 43с основания 43 гибкой подложки 30 в фиксирующих элементах 27р ограничительных выступов 27, фиксирующие элементы 27р ограничительных выступов 27 не входят в зацепление с основанием 43 гибкой подложки 30. Следовательно, при данном положении можно разместить основание 43 гибкой подложки на Е-образной плоской поверхности 26. Можно также легко удалить основание 43 гибкой подложки 30 с Е-образной плоской поверхности 26.
Расстояние от вырезанных участков 43с основания 43 гибкой подложки 30 до сквозного отверстия 43h в переднем и заднем направлении установлено больше на заданную длину, чем расстояние от фиксирующих элементов 27р ограничительных выступов 27 до установочного выступа 28 в переднем и заднем направлениях.
При совмещении вырезанных участков 43с основания 43 гибкой подложки 30 с фиксирующими элементами 27р ограничительных выступов 27 основание 43 размещается на Е-образной плоской поверхности 26 и затем перемещается вперед на заданное расстояние, так что сквозное отверстие 43h центральной части 43 может входить в зацепление с установочным выступом 28. Как показано на фиг.3(А), при данном положении концевая кромка основания 43 гибкой подложки 30, более конкретно, задние стороны вырезанных участков 43с ограничиваются фиксирующими элементами 27р с верхней стороны. Таким образом, можно предотвратить удаление (смещение) основания 43 гибкой подложки 30 при установке в заданном положении.
Кроме того, выступы, имеющие конфигурации, подобные ограничительным выступам 27, выполнены на соответствующих участках на периферийной кромке Е-образной плоской поверхности 26. Благодаря этому концевые кромки первой полосообразной пластины 41 и второй полосообразной пластины 42 могут быть ограничены выступами с верхней стороны.
Преимущества блока аккумуляторных батарей
В соответствии с блоком 10 аккумуляторных батарей настоящего изобретения множество сигнальных линий 31 выполнено внутри гибкой подложки 30, которой является одна полосообразная пластина. Следовательно, пространство, требующееся для проводки, может быть уменьшено по сравнению с индивидуальной прокладкой множества электропроводящих проводников. Следовательно, можно уменьшить размеры блока аккумуляторных батарей.
Поскольку гибкая подложка 30 может сгибаться под углом, приблизительно равным 180°, форма гибкой подложки 30 может произвольно изменяться. Следовательно, увеличивается свобода размещения гибкой подложки 30, и гибкую подложку 30 можно разместить, используя свободное пространство основного элемента 12 корпуса. Кроме того, поскольку полосооразная гибкая подложка 30 может сгибаться по существу в Е-образную форму на виде сверху, стоимость изготовления может быть уменьшена по сравнению с формованием подложки по существу в Е-образной форме посредством использования пресс-формы или подобного средства.
Гибкая подложка 30 размещается на внутреннем корпусе 20, закрывающем верхние боковые поверхности батарей Se, и может быть видна, когда крышка 14 открыта относительно основного элемента 12 корпуса. Поэтому операция установки гибкой подложки 30 и операция соединения сигнальной линии 31 могут выполняться легко.
Когда установочный выступ 28 Е-образной плоской поверхности 26 внутренней поверхности 20 входит в зацепление со сквозным отверстием 43h гибкой подложки 30, концевая кромка гибкой подложки 30 ограничивается с верхней стороны фиксирующими элементами 27р пары правого и левого ограничительных выступов 27. Следовательно, перемещение гибкой подложки 30, а также удаление (смещение) гибкой подложки 30 с Е-образной плоской поверхности 26 может быть предотвращено.
Кроме того, посредством перемещения гибкой подложки 30 и размещения вырезанных участков 43с гибкой подложки 30 для совмещения с фиксирующими элементами 27р ограничительных выступов 27, гибкая подложка 30 может быть легко удалена с Е-образной плоской поверхности 26.
Возможные модификации
Объем настоящего изобретения не может быть ограничен вышеописанным вариантом осуществления. Различные изменения или модификации могут быть выполнены в упомянутом варианте осуществления в пределах объема настоящего изобретения.
В упомянутом варианте осуществления гибкая подложка 30 включает в себя первую полосообразную пластину 41, вторую полосообразную пластину 42 и основание 43 и сгибается по существу в Е-образную форму. Однако форма гибкой подложки 30 может соответствующим образом изменяться, исходя из размещения батарей Se и размещения электрической схемной платы 22.
В упомянутом варианте осуществления гибкая подложка 30 включает в себя четыре сигнальные линии 31. Однако количество сигнальных линий может быть соответствующим образом изменено.
В упомянутом варианте осуществления основание 43 гибкой подложки 30 ограничивается посредством использования ограничительных выступов 27 внутреннего корпуса 20, установочного выступа 28, вырезанных участков 43 гибкой подложки 30 и сквозного отверстия 43h. Однако возможно ограничение первой полосообразной пластины 41 и/или второй полосообразной пластины 42 посредством использования подобного устройства.
Кроме того, в упомянутом варианте осуществления основной элемент 40 гибкой подложки 30 выполнен из полиимида (PI) и стеклопластика (FR4) на основе эпоксидной смолы. Однако материал основного элемента 40 подложки может быть соответствующим образом изменен.