JP2007128696A - 電気機器用の電池パック - Google Patents

Abstract

【課題】使用者の操作負担を可及的に低減しながら、監視回路による電力消費を抑制する。
【解決手段】二次電池ＲＢと、前記二次電池ＲＢからの電力供給を受けて前記二次電池の動作状態を監視する監視回路ＧＣと、電気機器側の端子と接触して前記二次電池の電力を電気機器へ供給するための接続端子Ｔ１，Ｔ２とが備えられた電気機器用の電池パックにおいて、前記接続端子Ｔ１，Ｔ２を覆う姿勢に取付け操作自在の保護キャップＣＣが備えられ、電池パックの本体側への前記保護キャップＣＣの取付け操作に伴って、前記二次電池ＲＢから前記監視回路ＧＣへ電力を供給する通電経路が切り操作されるように構成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、二次電池と、前記二次電池からの電力供給を受けて前記二次電池の動作状態を監視する監視回路と、電気機器側の端子と接触して前記二次電池の電力を電気機器へ供給するための接続端子とが備えられた電気機器用の電池パックに関する。

かかる電気機器用の電池パックは電気機器に対して着脱自在で、取付けた状態で電気機器に電力を供給し、電気機器から取外して例えば電池パック内の二次電池への充電等を行う。
電池パックには、例えば、二次電池のセル電圧の監視や二次電池の残存容量の検知等の動作状態の監視を行う監視回路が内蔵されている。
このような監視回路は、電池パック内の二次電池からの供給電力で動作するため、二次電池の電力消費を極力抑制するべく低消費電力化が図られているが、それでも、二次電池の監視のために二次電池を微少電流で放電させてしまうことになる。
このため、従来、下記特許文献１に記載のように、監視回路をオン・オフするスイッチを電池パックに備えることが考えられている。
特開２００１−２８３９３０号公報

しかしながら、上記従来構成では、電気機器の使用者が電池パックに監視回路が内蔵されていることを認識すると共に、どのような状態で監視回路の作動を停止させるべきかを把握して、スイッチの入り切り操作を行う必要があり、電気機器の使用者に大きな操作負担をかけるものとなっていた。
本発明は、かかる実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、使用者の操作負担を可及的に低減しながら、監視回路による電力消費を抑制する点にある。

本出願の第１の発明は、二次電池と、前記二次電池からの電力供給を受けて前記二次電池の動作状態を監視する監視回路と、電気機器側の端子と接触して前記二次電池の電力を電気機器へ供給するための接続端子とが備えられた電気機器用の電池パックにおいて、前記接続端子を覆う姿勢に取付け操作自在の保護キャップが備えられ、電池パックの本体側への前記保護キャップの取付け操作に伴って、前記二次電池から前記監視回路へ電力を供給する通電経路が切り操作されるように構成されている。
すなわち、電池パックの本体に保護キャップが取付けられている状態は、電池パックが電気機器等から離脱され、二次電池のから電気機器へ電力を供給することや、二次電池に充電することが行われていない状態となっている。
この状態は、監視回路によって二次電池の動作状態を監視する必要のない状態であることを意味しており、この電池パックの本体に保護キャップを取付けるという操作に連動して、監視回路への通電を切り操作するのである。

又、本出願の第２の発明は、上記第１の発明の構成に加えて、電池パックの本体側に、前記通電経路を入り切り操作するための一対の制御端子と、その一対の制御端子が電気的に接続されるに伴って、前記通電経路を切り操作する通電制御回路とが備えられ、前記保護キャップに、前記電池パックの本体側に取付けたときに前記一対の制御端子を電気的に接続する接続回路が備えられている。
従って、電気機器の使用者が電池パックの本体側に保護キャップを取付けると、保護キャップの接続回路が電池パックの本体側の一対の制御端子を電気的に接続し、それに伴って、本体側の通電制御回路が監視回路への電力供給を停止させる。

又、本出願の第３の発明は、上記第１の発明の構成に加えて、電池パックの本体側に、被操作片が移動操作されるに伴って前記通電経路を切り操作するスイッチが備えられ、前記保護キャップに、前記電池パックの本体側に取付けたときに前記被操作片を移動操作する操作部が形成されている。
従って、電気機器の使用者が電池パックの本体側に保護キャップを取付けると、保護キャップの操作部が本体側の被操作片を移動操作して、監視回路への電力供給を入り切りするスイッチを切り操作する。

上記第１の発明によれば、電池パックの本体側に保護キャップを取付けるという操作によって、監視回路への通電を切り操作できるタイミングを的確に特定することができので、電気機器の使用者はそのようなタイミングを意識する必要がない。
もって、使用者の操作負担を可及的に低減しながら、監視回路による電力消費を抑制できるに至った。
又、上記第２の発明によれば、保護キャップによって制御端子を電気的に接続するだけの簡素な構成で保護キャップの取付け操作を検知することができ、装置構成の簡素化を図ることができる。
又、上記第３の発明によれば、電池パックの本体側に備えたスイッチを保護キャップにて操作するだけの簡素な構成で監視回路への電力供給を切り操作することができ、装置構成の簡素化を図ることができる。

以下、本発明の電気機器用の電池パックの実施の形態を図面に基づいて説明する。
＜第１実施形態＞
第１実施形態の電気機器用の電池パックは、図１の外観斜視図及び図２の概略回路図に示すように、電池パックＢＰの本体側の筐体ＢＤ内には二次電池ＲＢとして３個のリチウムイオン電池の電池セルＣ１，Ｃ２，Ｃ３を直列接続して構成した組電池と、二次電池ＲＢの動作状態を監視するための監視回路ＧＣとが内蔵されている。
監視回路ＧＣは、電池セルＣ１，Ｃ２，Ｃ３の電圧低下を監視して過放電状態となるのを防止する回路でも良いし、電池セルＣ１，Ｃ２，Ｃ３の残存容量を監視する回路でも良く、二次電池ＲＢの動作状態を監視する各種の回路を実装することができる。
図２に示すように、監視回路ＧＣは、二次電池ＲＢからの電力供給を受けて監視動作を行う。

この電池パックＢＰは、二次電池ＲＢに対する負荷である各種の電気機器に取付けられて使用される。
電池パックＢＰの筐体ＢＤには、電気機器側と接続するための接続部ＪＴが、筐体ＢＤの１側面から突出する姿勢で形成され、接続部ＪＴの上端には、電気機器側の端子と接続して二次電池ＲＢの電力を電気機器へ供給するための一対の接続端子Ｔ１，Ｔ２と、二次電池ＲＢから監視回路ＧＣへ電力を供給する通電経路が入り切り操作するための一対の制御端子Ｔ３，Ｔ４とが筐体ＢＤ表面に露出する状態で配置されている。
これらの端子のうち、接続端子Ｔ２と制御端子Ｔ４とは単一の端子を共用している。

制御端子Ｔ３は、電池パックＢＰの筐体ＢＤ内に備えられたスイッチ制御回路１１へ接続され、スイッチ制御回路１１は、二次電池ＲＢの負極側と監視回路ＧＣとを接続する通電経路の途中に配置されたスイッチング素子１２の入り切り（オンオフ）を制御する。
すなわち、スイッチ制御回路１１は、一対の制御端子Ｔ３，Ｔ４が電気的に接続されると（より具体的には短絡されると）、スイッチング素子１２をオン状態からオフ状態へ切換えて、二次電池ＲＢから監視回路ＧＣへ電力を供給する通電経路が切り操作される。

上記の一対の制御端子Ｔ３，Ｔ４の短絡は、図１に示す保護キャップＣＣを用いて行う。
保護キャップＣＣは、樹脂製で、図１において二点鎖線で取付けた状態を示すように、電池パックＢＰ本体の接続部ＪＴに被せる状態で取付け操作自在であり、保護キャップＣＣを電池パックＢＰの本体側に取付けた状態で、一対の接続端子Ｔ１，Ｔ２を覆う姿勢となって、各端子Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３を保護している。
保護キャップＣＣには、図１において破線で示す階段状の金属片１３が、保護キャップＣＣの内面側に露出する状態で埋め込まれている。
金属片１３は、保護キャップＣＣを電池パックＢＰの本体側に取付けた状態で、一対の制御端子Ｔ３，Ｔ４に接触する位置に埋め込まれている。
従って、保護キャップＣＣを電池パックＢＰの本体側の接続部ＪＴに差し込んで取付けると、金属片１３が一対の制御端子Ｔ３，Ｔ４を短絡させ、これに伴ってスイッチ制御回路１１がスイッチング素子１２をオフ状態に切換え、二次電池ＲＢから監視回路ＧＣへの電力供給が停止する。

これによって、電気機器の使用者は、電気機器から取外した電池パックＢＰの接続部ＪＴに保護キャップＣＣを被せるという通常の操作だけで、監視回路ＧＣへの電力供給を停止させることができ、監視回路ＧＣへの通電を停止させるということを全く意識することなく、監視回路ＧＣによる二次電池ＲＢの放電を防ぐことができる。
尚、図示を省略するが、電池パックＢＰの本体と保護キャップＣＣとはひも状の部材でつながれており、使用者が接続部ＪＴに保護キャップＣＣを被せる作業を忘れてしまうのを防止している。

以上は、監視回路ＧＣが、３つの電池セルＣ１，Ｃ２，Ｃ３からなる二次電池ＲＢを一括して監視する場合を説明したが、図３に示すように、監視回路ＧＣが３つの電池セルＣ１，Ｃ２，Ｃ３を個別に監視する場合にも、上記と同様に二次電池ＲＢから監視回路ＧＣへの電力供給を切り操作できる。
すなわち、監視回路ＧＣと二次電池ＲＢの負極側（電池セルＣ１の負極側）との間の通電経路の途中に配置されるスイッチング素子２１に加えて、監視回路ＧＣと電池セルＣ２，Ｃ３夫々の負極側との間の通電経路の途中に、夫々スイッチング素子２２，２３を配置し、スイッチ制御回路１１は、電池パックＢＰ本体側の接続部ＪＴに保護キャップＣＣが取付けられるに伴って、各スイッチング素子２１，２２，２３をオフ状態に切換えて、監視回路ＧＣへの電力供給を切り操作しても良い。

以上から、図２の回路におけるスイッチ制御回路１１及びスイッチング素子１２、並びに、図３の回路におけるスイッチ制御回路１１及びスイッチング素子２１，２２，２３は、一対の制御端子Ｔ３，Ｔ４が接続されるに伴って、二次電池ＲＢから監視回路ＧＣへ電力を供給する通電経路を切り操作する通電制御回路ＳＣとして機能し、保護キャップＣＣに備えられた金属片１３は、保護キャップＣＣを電池パックＢＰの本体側に取付けたときに一対の制御端子Ｔ３，Ｔ４を電気的に接続する接続回路ＪＣとして機能している。

＜第２実施形態＞
本第２実施形態の電気機器用の電池パックは、図４の外観斜視図及び図５の概略回路図に示すように、電池パックＢＰの本体側の筐体ＢＤ内に二次電池ＲＢとして３個のリチウムイオン電池の電池セルＣ１，Ｃ２，Ｃ３を直列接続して構成した組電池と、二次電池ＲＢの動作状態を監視するための監視回路ＧＣとを内蔵している点、及び、それらの機能は、上記第１実施形態と共通している。
すなわち、電池パックＢＰは、二次電池ＲＢに対する負荷である各種の電気機器に取付けられて使用され、監視回路ＧＣは、二次電池ＲＢからの電力供給を受けて二次電池ＲＢの動作状態を監視する。

電池パックＢＰの筐体ＢＤには、上記第１実施形態と同様に、電気機器側と接続するための接続部ＪＴが、筐体ＢＤの１側面から突出する姿勢で形成され、更に、接続部ＪＴの上端には、電気機器側の端子と接続して二次電池ＲＢの電力を電気機器へ供給するための一対の接続端子Ｔ１，Ｔ２が筐体ＢＤ表面に露出する状態で配置されている。
上記第１実施形態では、監視回路ＧＣへの電力供給を入り切りするために一対の制御端子Ｔ３，Ｔ４と通電制御回路ＳＣとが備えられているのに対して、本第２実施形態では、二次電池ＲＢの負極側と接続端子Ｔ２との間にスイッチＳＷが備えられている。
スイッチＳＷは、被操作片３２が図示を省略する付勢手段によって筐体ＢＤ外方側に付勢されており、電池パックＢＰの筐体ＢＤの接続部ＪＴの箇所には、被操作片３２を外部に露出させる開口が形成されている。
被操作片３２に他の外力が作用していない状態では、二次電池ＲＢの負極側と接続端子Ｔ２側とを電気的に接続する閉状態（オン状態）になっており、被操作片３２が筐体ＢＤ内方側に移動操作されることにより、二次電池ＲＢの負極側と接続端子Ｔ２側とを電気的に切り離す開状態（オフ状態）となる。
監視回路ＧＣへの配線は、スイッチＳＷと接続端子Ｔ２との間に接続され、スイッチＳＷが切り操作されることによって、二次電池ＲＢから監視回路ＧＣへ電力を供給する通電経路が切り操作される。

スイッチＳＷの切り操作は、図４に示す保護キャップＣＣを用いて行う。
保護キャップＣＣは、樹脂製で、図４において二点鎖線で取付けた状態を示すように、電池パックＢＰ本体の接続部ＪＴに被せる状態で取付け操作自在であり、保護キャップＣＣを電池パックＢＰの本体側に取付けた状態で、一対の接続端子Ｔ１，Ｔ２を覆う姿勢となって、各端子Ｔ１，Ｔ２を保護している。
保護キャップＣＣの側面には、一対の切り欠き溝を並行に形成することによって可撓性を有する操作部ＯＰが形成され、操作部ＯＰの内面側には保護キャップＣＣの内方に突出する突出部３１が形成されている。

突出部３１の形成位置は、保護キャップＣＣを電池パックＢＰの本体側に取付けた状態で、スイッチＳＷの被操作片３２を押圧する位置に設定されている。
従って、図５に概略的に示すように、保護キャップＣＣを電池パックＢＰの本体側の接続部ＪＴに差し込んで取付けると、操作部ＯＰの突出部３１がスイッチＳＷの被操作片３２を押し操作（筐体ＢＤ内方側へ移動操作）し、それによってスイッチＳＷが閉状態（オン状態）から開状態（オフ状態）へ移行して、スイッチＳＷを切り操作することになる。
これに伴って、二次電池ＲＢから監視回路ＧＣへの電力供給が停止する。

これによって、上記第１実施形態と同様に、電気機器の使用者は、電気機器から取外した電池パックＢＰの接続部ＪＴに保護キャップＣＣを被せるという通常の操作だけで、監視回路ＧＣへの電力供給を停止させることができ、監視回路ＧＣへの通電を停止させるということを全く意識することなく、監視回路ＧＣによる二次電池ＲＢの放電を防ぐことができる。
尚、図示を省略するが、本第２実施形態においても、電池パックＢＰの本体と保護キャップＣＣとはひも状の部材でつながれており、使用者が接続部ＪＴに保護キャップＣＣを被せる作業を忘れてしまうのを防止している。

〔その他の実施形態〕
以下、本発明のその他の実施形態を列記する。
（１）上記第１実施形態及び第２実施形態では、二次電池ＲＢとして電池セルＣ１，Ｃ２，Ｃ３を３個直列接続したものを例示して説明しているが、電池セルの個数や接続形態は種々に変更可能である。
（２）上記第１実施形態では、電池セルＣ１，Ｃ２，Ｃ３の負極側と監視回路ＧＣとの接続配線途中にスイッチング素子１２，２１，２２，２３を配置する場合を例示しているが、電池セルＣ１，Ｃ２，Ｃ３の正極側と監視回路ＧＣとの接続配線途中にスイッチング素子を配置して、二次電池ＲＢから監視回路ＧＣへ電力を供給する通電経路を入り切りするように構成しても良い。

（３）上記第１実施形態では、保護キャップＣＣに備えた金属片１３で一対の制御端子Ｔ３，Ｔ４を短絡する場合を例示しているが、適宜の抵抗値の抵抗を介して一対の制御端子Ｔ３，Ｔ４を電気的に接続するように構成しても良い。
（４）上記第１実施形態では、一対の接続端子Ｔ１，Ｔ２と一対の制御端子Ｔ３，Ｔ４とにおいて、接続端子Ｔ２と制御端子Ｔ４とを兼用する場合を例示しているが、接続端子Ｔ１を一対の制御端子Ｔ３，Ｔ４の一方として兼用しても良い。
（５）上記第２実施形態では、二次電池ＲＢの負極側と接続端子Ｔ２との間にスイッチＳＷを配置する場合を例示しているが、二次電池ＲＢの正極側と接続端子Ｔ１との間にスイッチＳＷを配置しても良い。

本発明の第１実施形態にかかる電池パックの外観斜視図 本発明の第１実施形態にかかる電池パックの概略回路図 本発明の第１実施形態にかかる電池パックの概略回路図 本発明の第２実施形態にかかる電池パックの外観斜視図 本発明の第２実施形態にかかる電池パックの概略回路図

符号の説明

ＣＣ 保護キャップ
ＧＣ 監視回路
ＪＣ 接続回路
ＯＰ 操作部
ＲＢ 二次電池
ＳＣ 通電制御回路
ＳＷ スイッチ
Ｔ１，Ｔ２ 接続端子
Ｔ３，Ｔ４ 制御端子
３２ 被操作片

Claims (3)

1. 二次電池と、前記二次電池からの電力供給を受けて前記二次電池の動作状態を監視する監視回路と、電気機器側の端子と接触して前記二次電池の電力を電気機器へ供給するための接続端子とが備えられた電気機器用の電池パックであって、
   前記接続端子を覆う姿勢に取付け操作自在の保護キャップが備えられ、
   電池パックの本体側への前記保護キャップの取付け操作に伴って、前記二次電池から前記監視回路へ電力を供給する通電経路が切り操作されるように構成されている電気機器用の電池パック。
2. 電池パックの本体側に、前記通電経路を入り切り操作するための一対の制御端子と、その一対の制御端子が電気的に接続されるに伴って、前記通電経路を切り操作する通電制御回路とが備えられ、
   前記保護キャップに、前記電池パックの本体側に取付けたときに前記一対の制御端子を電気的に接続する接続回路が備えられている請求項１記載の電気機器用の電池パック。
3. 電池パックの本体側に、被操作片が移動操作されるに伴って前記通電経路を切り操作するスイッチが備えられ、
   前記保護キャップに、前記電池パックの本体側に取付けたときに前記被操作片を移動操作する操作部が形成されている請求項１記載の電気機器用の電池パック。

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