电池包及电动工具的制作方法

1.本发明涉及电池包及电动工具。


背景技术：

2.水分等液体侵入电池包内可能会发生迁移或短路。因此，提出了关于实施了针对浸水的对策的电池包的方案。例如，在下述专利文献1中，记载了一种通过将内部结构设为双重结构来防止浸水的技术。另外，在下述专利文献2中，记载了一种通过检测液体向壳体内部的侵入来提高电池的安全性的技术。
3.现有技术文献
4.专利文献
5.专利文献1：日本特开2017-50093号公报
6.专利文献2：日本特开平11-191403号公报。


技术实现要素：

7.发明要解决的课题
8.然而，专利文献1所记载的技术是将连接器部作为双重结构进行保护的技术，作为保护电池单元免受浸水的技术是不充分的。另外，在专利文献2记载的技术中，在浸水的检测时刻电池单元被淹没，作为实现电池的安全性的技术是不充分的。
9.因此，本发明的目的之一在于，提供进一步提高了对于浸水的安全性的电池包以及电动工具。
10.用于解决课题的方案
11.为了解决上述课题，本发明为，
12.一种电池包，具备：电池；第一电路基板；外侧壳体；以及配置在外侧壳体的内侧的内侧壳体，
13.电池和第一电路基板收纳在内侧壳体内，
14.在外侧壳体与内侧壳体之间具备检测浸水的传感器部。
15.另外，本发明是具有上述电池包的电动工具。
16.发明的效果
17.根据本发明的至少一个实施方式，能够进一步提高电池包对于浸水的安全性。需要说明的是，本发明的内容不应被解释为限制于本说明书中例示的效果。
附图说明
18.图1是示出一个实施方式所涉及的电池包的外观例的图。
19.图2是在说明一个实施方式所涉及的电池包的内部结构例时参照的图。
20.图3是在说明一个实施方式所涉及的电池包的内部结构例时参照的图。
21.图4是在说明一个实施方式所涉及的电池包的内部结构例时参照的图。
22.图5是在说明一个实施方式所涉及的电池包的内部结构例时参照的图。
23.图6a及图6b是在说明一个实施方式所涉及的浸水检测传感器的配置例时参照的图。
24.图7a及图7b是在说明一个实施方式所涉及的电池包的电气结构例时参照的图。
25.图8是示出一个实施方式所涉及的浸水检测传感器的结构例的图。
26.图9是在说明一个实施方式所涉及的电池包的电气结构例时参照的图。
27.图10是在说明一个实施方式所涉及的电池包的第一动作例时参照的流程图。
28.图11是在说明一个实施方式所涉及的电池包的第二动作例时参照的流程图。
29.图12是用于说明应用例的图。
具体实施方式
30.以下，参照附图对本发明的实施方式等进行说明。需要说明的是，将按照以下顺序进行说明。
31.＜一个实施方式＞
32.＜变形例＞
33.＜应用例＞
34.以下说明的实施方式等是本发明的优选的具体例，本发明的内容并不限制于这些实施方式等。
35.＜一个实施方式＞
36.[概要]
[0037]
首先，对本实施方式的概要进行说明。本实施方式所涉及的电池包具有双重结构，该双重结构具有外侧壳体(也称为外装壳体等)以及收纳在该外侧壳体内的内侧壳体(也称为内层壳体等)。电池单元收纳在内侧壳体内。当由设置在外侧壳体与内侧壳体之间的检测浸水的浸水检测传感器检测到向电池包内浸水时，通过未浸水的内侧壳体内的控制系统切断电池包的输出。由此，对电池单元自身的迁移(migration)、电池单元的短路进行保护。以下，对一个实施方式进行详细说明。
[0038]
[电池包]
[0039]
(电池包的外观例)
[0040]
图1是示出本实施方式所涉及的电池包(电池包1)的外观例的图。电池包1由树脂等形成，具有整体呈箱状的外侧壳体2。外侧壳体2具有外侧上壳体2a以及外侧下壳体2b。从外侧上壳体2a的上表面分别导出正极输出端子3a和负极输出端子3b。另外，在外侧上壳体2a上设置有操作部5以及表示电池的状态的显示部6。操作部5是能够从外部进行操作的结构，例如包括后述的电源开关。显示部6例如具有多个led(light emitting diode：发光二极管)。例如，当按下电源开关时，根据电池包1的剩余容量(电池状态的一例)，点亮规定个数的led。当然，操作部5以及显示部6的内容并不限制于上述示例。
[0041]
(电池包的内部结构例)
[0042]
接下来，参照图2至图5对电池包1的内部结构例进行说明。图2是电池包1的内部结构的分解立体图，图3以及图4是电池包1的一部分的内部结构的分解立体图，图5是从电池包1的一个侧面观察的内部结构的剖视图。
[0043]
如上所述，外侧壳体2具有外侧上壳体2a以及外侧下壳体2b。在外侧上壳体2a上形成有插入正极输出端子3a的圆形状的孔部21a和插入负极输出端子3b的圆形状的孔部21b。另外，在外侧上壳体2a上形成有插入后述的led透镜的孔部22以及插入电源开关的孔部23。
[0044]
外侧上壳体2a和外侧下壳体2b例如通过包括4根螺钉的紧固螺钉24而一体化。例如，通过在外侧上壳体2a以及外侧下壳体2b的各角部附近将紧固螺钉24紧固，使外侧上壳体2a和外侧下壳体2b一体化。在外侧上壳体2a与外侧下壳体2b之间夹设有由弹性部件构成且呈框状的o形环25。由此，外侧壳体2内被密闭，能够提高外侧壳体2内的防水性。
[0045]
在外侧壳体2内配置、收纳有由树脂等构成的内侧壳体30。内侧壳体30具有内侧上壳体31和内侧下壳体32。内侧上壳体31和内侧下壳体32例如通过设置在内侧上壳体31上的爪状突起与内侧下壳体32的凹部嵌合而一体化(省略关于这些结构的图示。)。紧固螺钉33将后述的上侧电池保持件和下侧电池保持件一体化。在内侧上壳体31与内侧下壳体32之间夹设有由弹性部件构成且呈框状的o型环34。由此，电池包1的内侧壳体30内被密闭，能够提高内侧壳体30内的防水性。在此，o形环是由环状的弹性树脂形成的部件。如上所述，外侧壳体2与内侧壳体30分别独立地形成密闭结构。另外，内侧上壳体31具有从上方向下方凹陷的凹部31a。凹部31a位于外侧壳体2与内侧壳体30之间的空间。
[0046]
电池组件40收纳在内侧壳体30内。如图3所示，电池组件40具有电池401、电池保持件402、接片403、接片404和第一电路基板405。电池401具有一个或多个圆筒状的电池单元。在本实施方式中，电池401具有16个电池单元。当然，电池单元的个数和连接方式可以适当变更。电池保持件402是收纳、保持各电池单元的保持件。本实施方式所涉及的电池保持件402具有上侧电池保持件402a和下侧电池保持件402b，两者通过紧固螺钉33一体化，由此通过电池保持件402收纳、保持电池401。接片403、404是焊接在电池401的正极或负极端子上的金属板。在第一电路基板405上安装有进行用于确保电池401的安全性的控制等的ic(integrated circuit：集成电路)等。电池401的输出经由输出线61(参照图2以及图5)供给到正极输出端子3a，经由输出线62供给到负极输出端子3b。
[0047]
如图4所示，操作部5包括电源开关501。电源开关501插入孔部23。另外，显示部6具有：led透镜601；透镜防水橡胶602；作为电路基板的一例的led基板603(第二电路基板的一例)；led基板保持件604；led基板紧固螺钉605；作为fpc(flexible printed circuits：柔性印刷电路)的柔性基板606；以及安装在led基板603上的led元件(未图示)。
[0048]
led透镜601插入外侧上壳体2a的孔部22。经由led透镜601，安装在led基板603上的led元件的光被引导到外侧上壳体2a的上表面。透镜防水橡胶602配置在led透镜601和电源开关501的周围，防止向led基板保持件604内浸水。led基板603是安装有控制led元件或led透镜601的发光的ic等的基板。另外，在led基板603上设置有在按下电源开关501时连接的端子，当按下电源开关501时电导通，led元件发光。led基板保持件604具有箱状的形状，用于在其内部的底面侧保持led基板603。例如，通过将包含4根螺钉的led基板紧固螺钉605紧固在led基板603以及led基板保持件604的各角部附近，从而将led基板603保持在led基板保持件604上。柔性基板606的一端侧与led基板603连接。柔性基板606从led基板保持件604的底面引出，其另一端侧与第一电路基板405连接。根据该结构，如图5所示，在外侧壳体2与内侧壳体30之间的空间中形成有由led基板保持件604划分而成的空间。
[0049]
需要说明的是，电池包1具有作为传感器部的一个或多个浸水检测传感器。浸水检
测传感器配置在外侧壳体2与内侧壳体30之间的空间中。在本实施方式中，在外侧壳体2与内侧壳体30之间的空间中配置有两个浸水检测传感器(浸水检测传感器80a、80b)。在此，为了通过浸水检测传感器有效且正确地检测向电池包1内的浸水，在外侧壳体2与内侧壳体30之间的空间中，在水分容易贮存的部位配置浸水检测传感器是有效的。
[0050]
图6a是示出浸水检测传感器80a的配置位置的具体例的图。需要说明的是，在图6a以及图6b中，关于一部分结构的图示被简化。如图6a所示，在按下电源开关501时，在电源开关501与外侧上壳体2a之间产生微小的间隙。水分有可能经由该间隙侵入。侵入的水分贮存在led基板保持件604内。因此，在操作部5以及显示部6的附近配置有浸水检测传感器80a。具体而言，在连接电源开关501以及led元件的led基板603上配置有浸水检测传感器80a。根据该配置方式，能够效率良好地检测向外侧壳体2与内侧壳体30之间的空间的浸水。
[0051]
另外，在本实施方式中，在内侧上壳体31的上表面形成有凹部31a。通过形成该凹部31a，能够将经由外侧壳体2侵入的水分贮存在凹部31a的底部附近。即，能够使凹部31a作为贮存水分的贮存部而发挥功能。通过在凹部31a，具体而言在凹部31a的底部附近设置浸水检测传感器80b，能够效率良好地检测向外侧壳体2与内侧壳体30之间的空间的浸水。
[0052]
当然，浸水检测传感器的配置位置可以是任意一方，也可以是双方。另外，也可以在其他位置配置浸水检测传感器。例如，浸水检测传感器可以设置在柔性基板606上，该柔性基板606从led基板保持件604内引绕并且配置在外侧壳体2与内侧壳体30之间的空间中。
[0053]
(电池包的电气结构例)
[0054]
图7a是示出一般的电池包的电气结构例的图。在一般的电池包中，在单层的壳体内配置电池、控制电路部，从该壳体导出正极输出端子以及负极输出端子。
[0055]
图7b是示出电池包1的电气结构例的图。在本实施方式所涉及的电池包1中，从外侧壳体2导出正极输出端子3a以及负极输出端子3b。在外侧壳体2与内侧壳体30之间设置有浸水检测传感器。例如，在外侧壳体2与内侧壳体30之间设置有浸水检测传感器80a、80b。图8是示出浸水检测传感器80a(也可以是浸水检测传感器80b)的一例的图。浸水检测传感器80a例如具有梳齿状的两个布线图案81a、81b彼此相对地形成的结构。相邻的布线图案之间的距离较优选为0.5mm左右。
[0056]
另外，在内侧壳体30内设置有与浸水检测传感器80a、80b电连接的浸水检测部85和控制电路部90。浸水检测部85以及控制电路部90安装在第一电路基板405上。
[0057]
图9是示出电池包1的电气结构例的详细情况的图。浸水检测传感器80a、80b与浸水检测部85电连接。浸水检测部85具有：连接在规定的电压vdd与地之间的fet(field effect transistor：场效应晶体管)85a；连接在fet85a的栅极与浸水检测传感器80a、80b之间的电阻85b；以及连接在fet85a与地之间的电阻85c。控制电路部90具有：控制电池401的充放电的充放电控制部91a；以及由充放电控制部91a控制接通/断开的充放电开关91b(例如2个fet)。充放电控制部91a连接在浸水检测部85中的fet85a与电阻85c之间。需要说明的是，充放电开关91b也可以不与电池401的正极侧的电力线连接，而与负极侧的电力线连接。另外，也可以为每个浸水检测传感器设置浸水检测部85以及控制电路部90。
[0058]
另外，在电池401的正极侧的电力线上，与充放电开关91b串联地连接有作为带加热器的保险丝的一例的scp(selfcontrol protector：自控保护器)95。scp95能够通过充放电控制部91a在任意时刻熔断。
[0059]
(电池包的动作例)
[0060]
[基本动作例]
[0061]
接下来，对电池包1的动作例进行说明。在电池包1中，在由浸水检测传感器80a以及浸水检测传感器80b中的至少一个检测到外侧壳体2与内侧壳体30之间的浸水的情况下，进行切断电池包1的输出的控制。
[0062]
对基本动作例进行具体说明。在没有浸水的情况下，例如，布线图案81a、81b的电连接断开，向fet85a的栅极供给高(hi)的信号。在此，当有浸水时，浸水检测传感器80a(也可以是浸水检测传感器80b)导通，向fet85a的栅极供给低(lo)的信号，fet85a接通。通过接通fet85a，切换对充放电控制部91a的输入电平，通过该切换，从浸水检测部85向控制电路部90传递有浸水的情况。充放电控制部91a通过检测输入电平的切换来识别有浸水的情况。另外，充放电控制部91a通过断开充放电开关91b来切断电池包1的输出。由于充放电控制部91a位于内侧壳体30内，因此即使在外侧壳体2的防水机构崩溃，外侧壳体2与内侧壳体30之间有浸水的阶段也能够动作，因此能够可靠地切断电池包1的输出。
[0063]“第一动作例”[0064]
接着，参照图10的流程图对电池包1的第一动作例进行说明。第一动作例是在电池包1的外侧壳体2与内侧壳体30之间检测到浸水的情况下，切断电池包1的输出，并且在水分从外侧壳体2与内侧壳体30之间排出的情况下(浸水解除)，使电池包1的输出恢复的动作。
[0065]
当控制开始时，在步骤st11中，通过由充放电控制部91a接通充放电开关91b的放电开关，断开充电开关的控制，从而进行输出电池包1的电力的通常的输出控制。然后，处理进入步骤st12。
[0066]
在步骤st12中，通过将浸水检测传感器80a、80b的传感数据经由浸水检测部85供给到充放电控制部91a，由充放电控制部91a判断在外侧壳体2与内侧壳体30之间有无浸水。在此，在由充放电控制部91a判断为没有浸水的情况下，处理返回步骤st11，继续通常的输出控制。在由充放电控制部91a判断为有浸水的情况下，处理进入步骤st13。
[0067]
在步骤st13中，通过充放电控制部91a进行断开充放电开关91b的输出切断控制。通过该控制，切断电池包1的输出。然后，处理进入步骤st14。
[0068]
在步骤st14中，充放电控制部91a在判断为在外侧壳体2与内侧壳体30之间有浸水之后，在经过规定时间后再次判断在外侧壳体2与内侧壳体30之间有无浸水。在该判断处理中，在充放电控制部91a再次判断为有浸水的情况下，处理返回步骤st13，继续输出切断控制。另外，在步骤st14所涉及的判断处理中，在充放电控制部91a判断为没有浸水的情况下，处理返回步骤st11。
[0069]
在步骤st11中，充放电控制部91a进行使充放电开关91b的放电开关接通的控制。由此，一度被切断的电池包1的输出被恢复，电池包1的电力被供给到负载。
[0070]“第二动作例”[0071]
接着，参照图11的流程图对电池包1的第二动作例进行说明。需要说明的是，从步骤st11到步骤st13的动作是与第1动作例相同的动作，因此适当省略重复的说明。
[0072]
在步骤st13中进行了输出切断控制后，在步骤st21中，充放电控制部91a每隔规定时间判断有无浸水。在此，在判断为没有浸水的情况下，处理返回步骤st11，进行通常的输出控制。在步骤st21的判断处理中，在判断为有浸水的情况下，处理进入步骤st22。
[0073]
在步骤st22中，由充放电控制部91a判断为有浸水的次数i是否为规定次数的n次以上。如果i小于n次，则处理返回步骤st21，再次进行步骤st21所涉及的判断处理。如果i为n次以上，则处理进入步骤st23。
[0074]
在步骤st23中，充放电控制部91a通过向scp95发送熔断信号来熔断scp95。当scp95被熔断时，电池包1成为只要不更换scp95就不会向外部输出电池包1的电力的状态，即实质上不能输出的状态。
[0075]
根据第二动作例，在检测到浸水的情况下进行输出切断控制，因此能够确保电池包1的安全性。另一方面，浸水检测传感器80a、80b也有可能不是由于浸水而导通，而是由于噪声等而导通。如果浸水检测传感器80a、80b由于噪声等而导通，则在多次判断有无浸水的期间中导通解除的可能性较高，因此步骤st21的判定处理不再是浸水检测。另一方面，在浸水的情况下，即使多次判断有无浸水，也判断为有浸水。即，通过适当地设定规定次数n(例如，n＝5)，能够防止由于来自外部的噪声而继续输出切断控制，并且在浸水的情况下，能够可靠地进行输出切断控制，能够提高噪声耐性。另外，通过熔断scp95，能够可靠地切断电池包1的输出。
[0076]
需要说明的是，可以由电池包1进行第一动作例所涉及的处理以及第二动作例所涉及的处理中的一个，也可以设为能够根据电池包1的用途等来设定第一动作例所涉及的处理以及第二动作例所涉及的处理中的任一个。
[0077]
＜应用例＞
[0078]
本发明所涉及的电池包1能够搭载于电动工具、电动车辆、电子设备等或者用于供给电力。
[0079]
作为具体例，参照图12对作为能够应用本发明的电动工具的电动改锥的例子进行概略说明。在电动改锥431上设置有向轴434传递旋转动力的电机433和用户操作的触发开关432。在电动改锥431的把手的下部箱体内收纳有本发明所涉及的电池包430(实施方式中的电池包1)以及电机控制部435。电池包430内置于电动改锥431，或者能够自由拆装。
[0080]
电池包430以及电机控制部435分别具备微型计算机(未图示)，电池包430的充放电信息可以相互通信。电机控制部435能够控制电机433的动作，并且在过放电等异常时切断对电机433的电源供给。
[0081]
＜变形例＞
[0082]
以上，对本发明的一个实施方式进行了具体说明，但本发明的内容并不限制于上述的实施方式，能够基于本发明的技术思想进行各种变形。
[0083]
电池包的各结构的形状、大小、个数等能够在不脱离本发明的主旨的范围内进行变更。另外，在上述的一个实施方式中，电池包1可以具有一个浸水检测传感器，也可以具有三个以上的浸水检测传感器。
[0084]
上述的实施方式、变形例中说明的事项能够适当组合。另外，实施方式中说明的材料、工序等仅是一例，本发明的内容并不限制于例示的材料等。
[0085]
符号说明
[0086]
1、电池包；2、外侧壳体；5、操作部；6、显示部；25、34、o型环；30、内侧壳体；31a、凹部；80a、80b、浸水检测传感器；85、浸水检测部；91a、充放电控制部；91b、充放电开关；401、电池包；405、第一电路基板；603、led基板；606、柔性基板。