JP2003317688A - 充電式電気機器 - Google Patents

充電式電気機器

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JP2003317688A JP2002121408A JP2002121408A JP2003317688A JP 2003317688 A JP2003317688 A JP 2003317688A JP 2002121408 A JP2002121408 A JP 2002121408A JP 2002121408 A JP2002121408 A JP 2002121408A JP 2003317688 A JP2003317688 A JP 2003317688A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 使用時以外に触れても感電や短絡を生じるこ
とのない安全な電池パックを具備した充電式電気機器を
提供する。 【解決手段】 複数の電池セル３を内蔵した電池パック
１と、前記電池パック１を着脱自在に装着して該電池パ
ック１からの供給電圧で駆動される電気機器本体２０と
から成る充電式電気機器において、前記複数の電池セル
３は複数組の電池ブロック４に区分けされており、電池
パック１の非装着状態では各電池ブロック４間の接続を
遮断すると共に装着状態では複数組の電池ブロック４全
体を直列接続させる切替手段を備える。前記切替手段と
しては、例えば電池パック１内部に各電池ブロック４間
を順に直列接続する接続スイッチ７を備えると共に、電
気機器本体２０には電池パック１の装着状態にて電池パ
ック１内に挿入されて前記接続スイッチ７を閉じる操作
部１０を備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電池パックを着脱
自在に備えた充電式電気機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の充電式電気機器に装着される電池
パックは、複数の電池セルを常に直列接続状態で内蔵し
たものであり、この電池セル全体の直列電圧を電池パッ
クの外部接続端子部から出力して充電式電気機器の電気
機器本体を駆動するものであった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来の充電式電気機器にあっては、１０Ｖ程度な
らまだ良いとしても１００Ｖもの高電圧の電池パックで
あれば、外部接続端子部に身体が触れた場合には感電を
生じたり金属が触れた場合には短絡による発煙発火を生
じたりするといった恐れがあった。
【０００４】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
あり、使用時以外に身体や金属が接触しても感電や短絡
を生じることのない安全な電池パックを具備した充電式
電気機器を提供することを課題とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明を、複数の電池セル３を内蔵した電池パック１
と、前記電池パック１を着脱自在に装着して該電池パッ
ク１からの供給電圧で駆動される電気機器本体２０とか
ら成る充電式電気機器において、前記複数の電池セル３
は複数組の電池ブロック４に区分けされており、電池パ
ック１の非装着状態では各電池ブロック４間の接続を遮
断すると共に装着状態では複数組の電池ブロック４全体
を直列接続させる切替手段を備えたことを特徴としたも
のとする。このようにすることで、電池パック１の装着
状態においては複数組の電池ブロック４全体が直列接続
されることから高電圧を出力可能となり、電池パック１
の非装着状態においては各電池ブロック間４の接続が遮
断されていることから仮に電池パック１から露出した外
部接続端子部８に身体や金属が接触した場合であっても
感電や短絡を生じる恐れがなく安全性が確保される。
【０００６】また、切替手段として、電池パック１内部
に各電池ブロック４間を順に直列接続する接続スイッチ
７を通常は開状態に備えると共に、電気機器本体２０に
は電池パック１の装着状態にて電池パック１内に挿入さ
れて前記接続スイッチ７を閉じる操作部１０を備えるこ
とも好ましく、このようにすることで、電気機器本体２
０に装着状態の電池パック１においては電池パック１内
に挿入される操作部１０により接続スイッチ７が閉じら
れて複数組の電池ブロック４全体の直列接続による高電
圧を出力可能となり、電気機器本体２０に非装着状態の
電池パック１においては接続スイッチ７が開状態になる
ことから各電池ブロック４間の接続が遮断されて感電や
短絡を生じる恐れがなくなり安全性が確保される。
【０００７】また、切替手段として、電池パック１の外
表面に各電池ブロック４毎の接続端子を一対ずつ配設す
ると共に、電気機器本体２０には電池パック１の装着状
態にて前記各接続端子と接触して複数組の電池ブロック
４全体を直列接続させる導電板１３を配設することも好
ましく、このようにすることで、電気機器本体２０に装
着状態の電池パック１においては導電板１３の介在によ
り複数組の電池ブロック４全体が直列接続されて高電圧
を出力可能となり、電気機器本体２０に非装着状態の電
池パック１においては導電板１３が介在しないことから
各電池ブロック４間の接続が遮断されて感電や短絡を生
じる恐れがなくなり安全性が確保される。
【０００８】また、各電池ブロック４の一対の接続端子
を、電池パック１の外表面に設けた多面体形状部１１の
異なる面に同一電池ブロック４の一対の接続端子が別々
に位置するように配設することも好ましく、このように
することで、各電池パック１の一対の接続端子に身体や
金属が接触して感電や短絡を生じることが防止される。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明を添付図面に示す実
施の形態に基づいて説明する。図１には、本発明の実施
の形態における一例の充電式電気機器を示している。本
例の充電式電気機器は、電池パック１と、この電池パッ
ク１を着脱自在に装着して該電池パック１の外部接続端
子部８からの供給電圧で駆動される電気機器本体２０と
から構成されている。
【００１０】電池パック１の外殻を成すハウジング２の
内部には、１．２Ｖの電池セル３を１０個直列接続して
形成した１２Ｖの電池ブロック４を、８組だけ順に隣接
させて設けている。この低電圧の電池ブロック４にはそ
れぞれ、１２Ｖの直列電圧を出力する一対の接続端子と
してプラス端子５とマイナス端子６とを設けており、隣
接する各電池ブロック４のプラス端子５とマイナス端子
６とを順に接続させれば８組の電池ブロック４の全体が
直列接続されて、９６Ｖの高電圧をハウジング２の上面
２ａに突設した外部接続端子部８から出力可能になって
いる。そして、本例にあってはこの隣接する各電池ブロ
ック４のプラス端子５とマイナス端子６との間には接続
スイッチ７を都合７箇所介在させており、通常は前記接
続スイッチ７が開状態となるよう付勢されていることか
ら８組の電池ブロック４全体が直列接続されない状態に
ある。
【００１１】ハウジング２の上面２ａには、前記各接続
スイッチ７の真上の個所にそれぞれ装着孔９を穿設して
おり、外部接続端子部８を電気機器本体２０の所定個所
に接続させて電池パック１を装着した際に電気機器本体
２０の下面２０ａにおいて前記装着孔９と対向する７箇
所の部分からはそれぞれ、装着孔９に挿入可能な円柱形
状の操作部１０を突設している。
【００１２】前記接続スイッチ７は上方からの押圧力に
より閉じられるものであり、電池パック１を装着させる
際に各装着孔９からハウジング２内に挿入される操作部
１０が７箇所ある接続スイッチ７の全てを押圧により閉
じて、８組の電池ブロック４全体を直列接続状態に切替
えるものである。そして、電池パック１を取外す際には
接続スイッチ７への操作部１０による押圧力が解除され
て付勢力により再度開状態となり、８組の電池ブロック
４全体が直列接続されない状態に切替わる。つまり、本
例においては前記接続スイッチ７と操作部１０とにより
切替手段が構成されている。
【００１３】そして、非装着状態にある電池パック１は
常に電池ブロック４間の接続が遮断された状態にあるの
で、仮に露出した外部接続端子部８に身体や金属が接触
した場合であっても感電や短絡を生じる恐れがなく、安
全性が確保される。また、電池パック１を電気機器本体
２０に装着した場合には８組の電池ブロック４全体が直
列接続されて外部接続端子部８から９６Ｖの高電圧で電
気機器本体２０に電力を供給することができる。なお、
電池パック１の装着時には外部接続端子部８は外部から
接触不能の状態にあり、感電や短絡の恐れはない。
【００１４】図２には、本発明の実施の形態における他
例の充電式電気機器を示している。既述した一例と同様
に、前記充電式電気機器は電池パック１と電気機器本体
２０とから構成されており、電池パック１のハウジング
２内部には電池ブロック４を８組配設させている。以
下、この電池ブロック４をプラス側から直列接続される
順にＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈと称する。
【００１５】本例においてはハウジング２の上面２ａに
八角柱形状を成す多面体形状部１１を突設させており、
該多面体形状部１１の８面ある側面のうちの一面には、
電池ブロックＡのマイナス端子Ａ-と電池ブロックＢの
プラス端子Ｂ+とを設置している。そして、その隣りの
側面には電池ブロックＢのマイナス端子Ｂ-と電池ブロ
ックＣのプラス端子Ｃ+とを設置し、またその隣りの側
面には電池ブロックＣのマイナス端子Ｃ-と電池ブロッ
クＤのプラス端子Ｄ+とを設置するといったように、電
池ブロックＡのプラス端子Ａ+から電池ブロックＨのマ
イナス端子Ｈ-に至るまで順に、且つ、同一電池ブロッ
クＡ〜Ｈの一対の接続端子が異なる面に別々に位置する
ように設置している。
【００１６】電気機器本体２０の下面２０ａには、電池
パック１の多面体形状部１１が嵌合する断面八角形状の
電池パック挿入口１２を設けており、該電池パック挿入
口１２の８面ある内側面のうち７面には導電板１３を設
置しており、残り一面には本体側接続端子部２１を設置
している。そして、多面体形状部１１を電池パック挿入
口１２に嵌合させて電池パック１を電気機器本体２０に
装着した場合には、多面体形状部１１において電池ブロ
ックＡのプラス端子Ａ+と電池ブロックＨのマイナス端
子Ｈ-とを設置した側面１６には本体側接続端子部２１
が当たると共に他の側面には導電板１３が当たり、前記
導電板１３によりマイナス端子Ａ-とプラス端子Ｂ+、マ
イナス端子Ｂ-とプラス端子Ｃ+、といったように各電池
ブロックＡ〜Ｈの間が全て接続されて全体が直列接続さ
れた状態に切替り、その９６Ｖの直列電圧が側面１６の
プラス端子Ａ+とマイナス端子Ｈ-から本体側接続端子部
２１に出力されるようになっている。また、電池パック
１を取外せば導電板１３を介した各電池ブロックＡ〜Ｈ
間の接続も全て解除され、電池ブロックＡ〜Ｈの全体が
直列接続されない状態に切替わる。つまり、本例におい
ては各電池ブロックＡ〜Ｈのプラス端子Ａ+〜Ｈ+及びマ
イナス端子Ａ-〜Ｈ-と導電板１３とにより切替手段が構
成されている。
【００１７】非装着状態にある電池パック１は常に各電
池ブロックＡ〜Ｈ間の接続が遮断された状態にあり、仮
に露出した外部接続端子部８に身体や金属が接触した場
合であっても感電や短絡を生じる恐れがなく、安全性が
確保されている。そして、電池パック１を電気機器本体
２０に装着した場合には電極板１３の介在により電池ブ
ロックＡ〜Ｈの全体が直列接続されて９６Ｖの高電圧を
電気機器本体２０に供給するようになっている。なお、
電池パック１の装着時にはプラス端子Ａ+とマイナス端
子Ｈ-は外部から接触不能の状態にあり、感電や短絡の
恐れはない。
【００１８】更に、本例においては電池パック１の内部
電池が各電池ブロックＡ〜Ｈに区分けされていることか
ら、電池交換は各電池ブロックＡ〜Ｈごとに行うことが
できて安全且つ安価に済ませることができる。図３に
は、各電池ブロックＡ〜Ｈごとに診断回路１４とＬＥＤ
１５とを設けて、前記診断回路１４で各電池ブロックＡ
〜Ｈの電圧を測定してこの測定値が所定値以下の場合に
は「ブロック異常」としてＬＥＤを点灯させるものを示
している。これによれば、例えば「ブロック異常」を検
出した際に自動的に経路を遮断して動作を停止させるこ
とで安全性が確保される。なお、同様の診断回路（図示
せず）を電気機器本体２０側に搭載することも可能であ
る。
【００１９】また、上記の「ブロック異常」のみでな
く、正常に動作しているときでも「電池寿命末期」を検
出した際に自動的に経路を遮断して動作を停止させるよ
うにしても良い。これによれば、例えば電池ブロックＡ
が早期に放電終了した場合に低電圧の電池ブロックＡに
電流が送り込まれて逆充電が生じることを防止すること
ができ、安全性を確保すると共にサイクル寿命を延ばす
ことができる。
【００２０】充電方法としては、電池パック１を充電器
（図示せず）に接続した際に電池ブロックＡ〜Ｈの全部
を直列接続し、この９６Ｖの直列電池全体に充電を行う
といった方法も考えられるが、この場合には２８０Ｖ程
度の高出力が要求されることから大型で高価な充電器が
必要になるという問題がある。
【００２１】そこで、本例では電池ブロックＡ〜Ｈごと
に充電する方法をとる。これによれば、充電器としては
３５Ｖ程度の出力で足り、小型で安価な充電器で済むも
のである。また、充電の順番としては各電池ブロックＡ
〜Ｈを、Ａ、Ｂ、Ｃ、…、Ｈの順で所定時間Ｔ1だけ充
電し、この充電が終了した時点で電池ブロックＡ〜Ｈの
いずれも充電完了していなかった場合には更に同じ順に
所定時間Ｔ2だけの充電を繰り返し行う。なお、上記各
所定時間Ｔ1，Ｔ2は状況に応じて多様な値をとり得るも
のである。そして、電池ブロックＡ〜Ｈのいずれかが充
電完了した場合には、最後の電池ブロックＨまで順に充
電を終えてから全ての充電を停止させる。これにより、
充電停止時点で各電池ブロックＡ〜Ｈごとの充電時間は
同一となり、定電流充電とすれば充電された電気量に電
池ブロックＡ〜Ｈ間で差が生じることがなくなる。
【００２２】また、電池ブロックＡ〜Ｈを充電中にオー
プン、ショート、電池電圧が高圧等の異常を検出した場
合には充電を停止させることもできるし、電池温度が所
定値よりも高い場合には充電を待機させておいて電池温
度が所定値以下に戻ったときに充電を再開させることも
できる。例えば電池ブロックＣの電池温度が異常高温と
なった場合には、最後の電池ブロックＨまで順に充電し
た後に充電を停止して待機させておいて電池温度が正常
温度に復帰したときに最初の電池ブロックＡから充電を
再開させても良いし、電池ブロックＣで充電を停止して
待機させておいて電池温度が正常温度に復帰したときに
電池ブロックＣの残り時間から或いは次の電池ブロック
Ｄから充電を再開させても良い。
【００２３】
【発明の効果】上記のように請求項１記載の発明にあっ
ては、電池パックの装着状態においては複数組の電池ブ
ロック全体が直列接続されることから高電圧を出力可能
となり、電池パックの非装着状態においては各電池ブロ
ック間の接続が遮断されていることから仮に電池パック
から露出した外部接続端子部に身体や金属が接触した場
合であっても感電や短絡を生じる恐れがなくなり安全性
が確保されるという効果がある。
【００２４】また、請求項２記載の発明にあっては、請
求項１記載の発明の効果に加えて、電気機器本体に装着
状態の電池パックにおいては電池パック内に挿入される
操作部により接続スイッチが閉じられて複数組の電池ブ
ロック全体の直列接続による高電圧を出力可能となり、
電気機器本体に非装着状態の電池パックにおいては接続
スイッチが開状態になることから各電池ブロック間の接
続が遮断されて感電や短絡を生じる恐れがなく安全性が
確保されるという効果がある。
【００２５】また、請求項３記載の発明にあっては、請
求項１記載の発明の効果に加えて、電気機器本体に装着
状態の電池パックにおいては導電板の介在により複数組
の電池ブロック全体が直列接続されて高電圧を出力可能
となり、電気機器本体に非装着状態の電池パックにおい
ては導電板が介在しないことから各電池ブロック間の接
続が遮断されて感電や短絡を生じる恐れがなくなり安全
性が確保されるという効果がある。
【００２６】また、請求項４記載の発明にあっては、請
求項３記載の発明の効果に加えて、各電池パックの一対
の接続端子に身体や金属が接触して感電や短絡を生じる
ことが防止されるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における一例の充電式電気
機器を示す説明図である。
【図２】本発明の実施の形態における他例の充電式電気
機器を示す説明図である。
【図３】同上の診断回路を備えた電池パックを示す説明
図である。
【符号の説明】
１ 電池パック ２ ハウジング ３ 電池セル ４ 電池ブロック ７ 接続スイッチ １０ 操作部 １１ 多面体形状部 １３ 導電板 ２０ 電気機器本体

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 複数の電池セルを内蔵した電池パック
    と、前記電池パックを着脱自在に装着して該電池パック
    からの供給電圧で駆動される電気機器本体とから成る充
    電式電気機器において、前記複数の電池セルは複数組の
    電池ブロックに区分けされており、電池パックの非装着
    状態では各電池ブロック間の接続を遮断すると共に装着
    状態では複数組の電池ブロック全体を直列接続させる切
    替手段を備えたことを特徴とする充電式電気機器。
  2. 【請求項２】 切替手段として、電池パック内部に各電
    池ブロック間を順に直列接続する接続スイッチを通常は
    開状態に備えると共に、電気機器本体には電池パックの
    装着状態にて電池パック内に挿入されて前記接続スイッ
    チを閉じる操作部を備えたことを特徴とする請求項１記
    載の充電式電気機器。
  3. 【請求項３】 切替手段として、電池パックの外表面に
    各電池ブロック毎の接続端子を一対ずつ配設すると共
    に、電気機器本体には電池パックの装着状態にて前記各
    接続端子と接触して複数組の電池ブロック全体を直列接
    続させる導電板を配設したことを特徴とする請求項１記
    載の充電式電気機器。
  4. 【請求項４】 各電池ブロックの一対の接続端子を、電
    池パックの外表面に設けた多面体形状部の異なる面に同
    一電池ブロックの一対の接続端子が別々に位置するよう
    に配設したことを特徴とする請求項３記載の充電式電気
    機器。
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