JP2010135273A - 電池パック及びそれを備えた電動工具 - Google Patents

Abstract

【課題】従来の技術では、3.0Ahと電池容量が大きな電池パックの差込み部を小型化すると全長が高くなる問題を解決するため、コンパクト化を図ることができる電池パックを提供する。
【解決手段】５本の電池セル３１〜３５は、横置きの状態で互いの長軸が平行となるように２段に積み重ねて配置し、下段側に配置されている電池セルを３本とし、上段側に配置する電池セルを２本としている。従って、本実施形態では下段側に配置される電池セルの数が上段側に配置される電池セルの数よりも多い。このように配置された電池セルの外郭は台形形状となっており、この主ケース部２１の形状もこの外郭形状に合わせて台形形状とした。
【選択図】図５

Description

本発明は、二次電池を使用する電池パックおよびそれを用いた電動工具に関する。

電動工具に用いられる電池パックとして、たとえば特許文献１に記載されているものが知られている。これはケース内に複数の電池セルを収容して構成されており、横倒しの状態で並べた２つのセルを多段に積み重ねて配置されている。

特開平１−３１５９６３号公報

上記特許文献１の構成では、電池セルの並列配置の数を２つとしており、これによって電池パックの横幅寸法を抑えてスリムにすることができる。しかしながら、ケース内に多数の電池セルを収容しようとした場合、電池パックが縦方向に長くなり、これによって電池パックを電動工具に装着したときに工具全体としてマスが分散し、工具使用時の作業性が犠牲になることが考えられる。また、縦寸法を抑えるために、並列配置する電池セルの数を増やすことも考えられるが、そうすると電池パックの横幅寸法が大きくなって、上記と同様に作業性が犠牲になることが懸念される。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、電池パック内に多数の電池セルを収容する場合に、電池パックをコンパクト化しつつ電池パック装着時の電動工具の作業性を確保することができる電池パック等を提供することである。

上記目的を達成するために、請求項１の発明では、複数の電池セルと、複数の電池セルを収容するケースとを備え、電池セルは、ケース内に横置きの状態で複数を並べて配置するとともに複数段に積み重ねて配置し、下段側に配置される電池セルの数を上段側に配置される電池セルの数よりも多くなるように設定し、ケースは、複数の電池セルの外形形状に沿った形状に形成されていることを特徴としている。

請求項２の発明では、複数の電池セルのうち、上段側の電池セルと下段側の電池セルとは、複数の電池セルの積み重ね方向及び並び方向の双方に直行する軸線が、並び方向で互いに異なる位置に配されていることを特徴としている。

請求項３の発明では、ケースには、ケースが外部の電気機器に対して正規の装着位置に達したときに外部の電気機器に設けられたロック受け部と係合するロック片が形成されており、ロック片は、ケースのうち、上段側の電池セルの高さ位置から積み重ね方向に延びていることを特徴としている。

請求項４の発明では、ケースは、下段側の電池セルの高さ位置で積み重ね方向に分割可能な構成とされていることを特徴としている。

請求項５の発明では、複数の電池セルのうち最上段に配置されている電池セルの上に、縦置き姿勢の電池セルを配置して構成されており、ロック片は、最上段に配置された電池セルから縦置き姿勢の電池セルにかけて延びていることを特徴としている。

請求項６の発明では、ロック片は、ケースの上端とロック片が延出されている側面との間で形成される仮想線よりも電池パック側に位置していることを特徴とする請求項３から請求項５のいずれかに記載の電池パック。

請求項７の発明では、複数の電池セルの一方側及び他方側の面にそれぞれ配された電極を並列接続または直列接続し、上段側の電池セルから上方に向けて突き出すタブ端子部を有する端子板を備えることを特徴としている。

請求項８の発明では、請求項１から請求項７のいずれかに記載の電池パックを着脱可能に装着されることを特徴とする電動工具。

請求項１の発明によれば、電池セルにおける積み重ね方向の寸法及び並び方向の寸法の双方を抑えることができる。また、電池パックの外形形状が台形とされることにより、電池パックの重心位置を下げることができるため、電池パック単体で置いておく場合に、外部からの衝撃や振動等か与えられたとしても倒れることがなく、安定させることができる。また、電動工具に装着したときにも工具全体としてのマスの分散を抑えることができ作業性を向上させることができる。

請求項２の発明によれば、電池セルを上段側の電池セルを下段側の電池セルの間に配置することができるため、電池セルの積み重ね方向の寸法をさらに小さくすることができる。

請求項３の発明によれば、ロック片が並び方向の寸法が小さい上段側の電池セルの高さ位置から伸びているため、作業者がロック片を操作する際に操作しづらいといった不具合がなく、操作性を向上させることができる。

請求項４の発明によれば、電池パックのケース内に電池セルを収容する際に、並び方向の寸法が大きい位置で分割さてたことにより、電池セルを収容する等の組み立て作業の作業性を向上させることができる。

請求項５の発明によれば、ロック片のみが電池パックから延出することがないため、電池パックを持ち歩く際にロック片が引っかかったりして不便を感じることがない。また、ロック片の延出長を長くすることができるため、ロック片を操作するときの操作性を軽くすることができる。

請求項６の発明によれば、電池パックが横倒しにされたとしてもロック片にはその衝撃が伝わらないため、ロック片を好適に保護できる。

請求項７の発明によれば、タブ端子部を上段側の電池セルから上方へ向けて突き出す構成としたため、電池セルの並び方向の寸法を抑えることができる。

本発明をドライバドリルに適用した一実施形態について図１ないし図５を参照して説明する。なお、図１において、矢印により上下前後方向を示すとともに、矢印Iの方向を電池パック１の差込方向（挿入方向）とする。図１に示すように、ドライバドリル１００は側面視Ｔ字状に形成されており、横長形状の本体部内１１０には、駆動源であるモータが横置きで収容されている。本体部１１０の中央下端位置からは作業者が当該ドライバドリル１００を把持するためのハンドル部１３０が下方へ延伸形成されている。また、ハンドル部１３０下端には矩形状の台座１４０が形成されており、この台座１４０の下側から電池パック１がドライバドリル１００に装着されている。

ハンドル部１３０内部には、後述する電池パック１の差込部２２を収容する収容空間が形成されている。台座１４０下面には、電池パック１の電極端子が接続される雄型の本体側電極端子が下方に向いた姿勢で配置されており、この本体側電極端子とモータとが電線を介して電気的に接続された状態となっている。従って、電池パック１の差込部２２をハンドル部１３０の収容空間に進入させた後、進入動作が停止したところで両端子が接続される。

図３から図５に示すように、電池パック１のケース体１０は、上下に３分割されたケース分割体１１，１２，１３を合体させることで形成されている。このケース体１０は、前後に延びる主ケース部２１とこの主ケース部２１から上方へ（主ケース部２１に対して直交方向に）突出した差込部２２とで構成されており、側面視Ｌ字型の形態とされている。これら３つのケース分割体１１，１２，１３は、主ケース体２１と差込部２２との間でケース分割体１１と１２とが分割されるとともに、主ケース部２１はケース分割体１２と１３とで分割されるようになっている。各ケース分割体１１，１２，１３はねじ止めにより一体化されている。

主ケース部２１の前方視形状は、台形形状とされており、下面の横幅寸法W2が上面の横幅寸法W1よりも大きくなっている。この主ケース部２１は上述したようにケース分割体１２，１３で構成されており、横幅寸法が最大となる高さ位置（寸法W2となる位置）で上下に分割されるようになっている。主ケース部２１の後面には、内部に収容されている電池セル３１〜３６の残存容量を表示するための表示ランプ１５０及びこの表示ランプ１５０で残存量表示を行うための操作ボタン１５１が配置されいてる。

主ケース部２１の左右両側面のうち差込部２２と同じ前後位置には、差込部２２がドライバドリル１００の収容空間内に収容されたときに、当該ドライバドリル１００に形成されているロック受け部に係止可能な１対のロック片２１１が形成されている。このロック片２１１は、電池パック１側に撓み変形可能な状態で、後述する上段側の電池セル３４，３５の収容位置から差込部２２にかけて延びている。従って、一対のロック片２１１の左右幅は、主ケース体２１の最大横幅寸法（W2）よりも小さい幅寸法（W1）となっている。また、主ケース部２１と差込部２２との境界領域のうち、両ロック片２１１に対応する位置に、それぞれのロック片２１１側へ突出形成された撓み規制部材２１２が形成されている。この撓み規制部材２１２によって、ロック片２１１の電池パック１側への撓み変形量が所定量に規制されるようになっている。

主ケース部１０の内部には、５本の電池セル３１〜３５、電池セル３１〜３６の保護機能を備えた保護回路が実装された回路基板４０、及び、ドライバドリル１００の本体側電極端子に接続される複数の電極端子が収容されている。５本の電池セル３１〜３５は、横置きの状態で互いの長軸Lが平行となるように２段に積み重ねて配置し、下段側に配置されている電池セル３１〜３３を３本とし、上段側に配置する電池セル３４，３５を２本としている。従って、本実施形態では下段側に配置される電池セル３１〜３３の数が上段側に配置される電池セル３４，３５の数よりも多い。このように配置された電池セル３１〜３５の外郭は台形形状となっており、この主ケース部２１の形状もこの外郭形状に合わせて台形形状とされいる。また、各電池セル３１〜３５の長軸Lを横方向で互いに異なる位置となるように配置することで、上段の電池セル３４，３５を下段の電池セル３１〜３３の間に配置され、電池セル３１〜３５全体としての上下寸法が小さくされている。
図６、７に示すように、ケース分割体１２の下端面の開口幅W2は上端面の開口幅W１よりもを大きい。これは電池パック１の本体取り付け側となるケース分割体１２の上端面の開口幅W1を小さくすることによる本体取り付け部の小型化と、下端面の開口幅W2を大きくすることでドライバ本体１００が転倒しにくい形状とし、かつ電池パック１の全高L1を低くすることを目的としている。また、このような寸法としたことにより差込部２２の先端と主ケース部２１の側面との間で形成される仮想線Bよりもロック片２１１が電池パック１側に位置することになり、電池パック１が横倒しされても、ロック片２１１にその衝撃が伝わらないようになっている。

一方、差込部２２には縦置き姿勢の電池セル３６が１本収容されており、主ケース部２１に配置された上段側の電池セル３４，３５の中央部分に配されている。また、下段の電池セル３１〜３３の下側、及び縦置きされた電池セル３６の上側にはそれぞれ弾性変形可能な緩衝部材２１２が設けられている。

ケース体１０に収容されている６本の電池セル３１〜３６は、２本を並列接続し、さらにこれら並列接続した電池セルの組を直列接続して構成している。図８，９に示すように、主ケース部２１に収容されている５本の電池セル３１〜３５は、上記の接続関係となるように、各電池セル３１〜３５の両端面に配置された電極を端子板２１３で接続されている。具体的には、各電池セル３１〜３５は、同一端面に配置されている電極が端子板２１３で接続されているとともに、上段の電池セル３４，３５に貼り付けられた端子板２１３から後述する回路基盤４０から延びる電線を接続するためのタブ２１４が上方へ向けて突出形成されている。

上段の電池セル３４，３５の上側には板面を当該電池セルの円周面に対面させた状態で回路基板４０が配置されている。回路基板４０には、雌型の電極端子が本体側電極端子１８０を上方から受け入れられるようにして実装されている。電極端子は７本実装されており、このうち５本の電極端子が横置きの電池セル３４，３５の並び方向に沿って互いに隣接した状態で一列に並べて配置されている。また、残り２本の電極端子が縦置きの電池セル３６と５本の電極端子の間に配置されている。 これらの電極端子には、それぞれ充電電力供給、電池温度出力、電池種別出力、エラー出力等の機能が割り当てられている。

主ケース部２１の上面には段部２１Ａが形成されており、この段部２１Ａを境にして、当該主ケース部２１の中央位置から差込部２２までの領域における高さ寸法が、主ケース部２１の先端側の高さ寸法よりも大となっている。この段部２１Ａには、電池セル３４，３５の並び方向に沿って５本のスリット２１５が形成されているとともに、これら５本のスリット２１５と差込部２２との間にさらに２本のスリット２１６が形成されている。これらのスリット２１５，２１６のうち、スリット２１５は前方および上方に開口するＬ字型の開口形状とされているとともに、スリット２１６は前方のみが開口した形状とされている。これらのスリット２１５，２１６はケース分割体１１，１２を合体させたときに電極端子の位置に対応して配置されており、工具１００の本体側電極端子が電極端子に接続されるときには、本体側電極端子がこれらのスリット２１５，２１６を介してケース体１０内に進入可能となっている。

図５に示すように、差込部２２の基端側には、差込部２２の突出方向と直交方向に膨出形成された挿入規制用凸部２２Ａが設けられているとともに、ドライバドリル１００の収容空間１３０Ａ内には挿入規制用凸部２２Ａに対応した挿入規制部（不図示）が形成されている。この挿入規制用凸部２２Ａの膨出位置は、電池パック１内に内蔵される電池の電池種に応じて決定されており、例えば、公称電圧の低い電池パック１については、挿入規制用凸部２２Ａの膨出位置を差込部２２の基端側に配置する一方、公称電圧の高い電池パック１については、逆にその膨出位置を差込部２２の先端側に配置するようにする。そして、電池パック１が装着されるドライバドリル１００側については、電池パック１が正規装着されたときに、当該ドライバドリル１００に使用可能な電池パック１のうち最も公称電圧の高いものに形成された挿入規制用凸部２２Ａに係合する挿入規制部を形成しておく。

本実施形態の電池パック１では、各電池セル３１〜３６及び回路基板４０を一体化した後に、これらをケース分割体１２の下側から収容し、その後、上下のケース分割体１１，１３をケース分割体１２にねじ止めして一体化する。従って、電池セル３１〜３６を一体化したままケース内１０に収容することができるため、組み立て時の作業性を向上させることができる。
本実施形態の電池パック１では、主ケース部２１に収容されている電池セル３１〜３５を台形形状に配置しているため、電池パック１の上下寸法及び幅寸法の双方を抑えることができる。また、電池パック１の外形形状が台形形状とされることにより、電池パック１の重心位置を下げることができるため、電池パック１単体で置いておく場合に、外部からの衝撃や振動等か与えられたとしても倒れることがなく安定させることができるとともに、電池パック１を電動工具に装着した場合にも外部の衝撃によって転倒しにくくなる。
また、各電池セル３１〜３５の長軸Lを横方向で互いに異なる位置となるように配置することで、上段の電池セル３４，３５を下段の電池セル３１〜３３の間に配置でき、電池パック１の上下寸法を小さくすることができる。また、タブ２１４を上段側の電池セル３４，３５から上方へ向けて突き出す構成としたため、電池パック１の横幅寸法を抑えることができる。

ロック片２１１を横幅寸法の小さい上段の電池セル３４，３５の高さ位置から延ばしたため、電動工具１００に電池パック１を装着するためにあるいは外すために作業者がロック片２１１を操作する際に、ロック片２１１を確実に内側へ撓ませるだけの操作力を発揮することができ、操作性を向上させることができる。また、ロック片２１１が差込部２２にかけて延出されているために、ロック片２１１の延出長を確保でき、ロック片２１１を操作するときの操作性を軽くすることができる。また、差込部２２の存在によってロック片２１１のみが電池パック１から突き出すことがないため、電池パック１を持ち歩く際にロック片２１１が引っかかったりして不便を感じることがない。

本発明は、上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。

本実施形態の電動工具を示した側面図である。 本実施形態の電動工具を示した後面図である。 電池パックの側面図である。 電池パックの上面図である。 電池パックのI-I線断面図である。 電池パックのケース分割体の上方視図である。 電池パックのケース分割体の下方視図である。 電池セル群の前方視図である。 電池セル群の後方視図である。

符号の説明

１…電池パック
２１…主ケース部
２２…差込部
３１，３２，３３，３４，３５，３６…電池セル
４０…回路基板
１００…ドライバドリル
１１０…本体部
１２０…モータ
１３０…ハンドル部
２１１…ロック片
２１２…緩衝部材
２１３…端子板
２１４…タブ
２１５，２１６…スリット
Ｂ…仮想線
L…長軸

Claims (8)

1. 複数の電池セルと、前記複数の電池セルを収容するケースとを備え、
   前記複数の電池セルは、前記ケース内に横置きの状態で複数を並べて配置するとともに複数段に積み重ねて配置し、下段側に配置される電池セルの数を上段側に配置される電池セルの数よりも多くなるように設定し、
   前記ケースは、前記複数の電池セルの外形形状に沿った形状に形成されていることを特徴とする電池パック。
2. 前記複数の電池セルのうち、上段側の電池セルと下段側の電池セルとは、前記複数の電池セルの積み重ね方向及び並び方向の双方に直行する軸線が、前記並び方向で互いに異なる位置に配されていることを特徴とする請求項１に記載の電池パック。
3. 前記ケースには、前記ケースが外部の電気機器に対して正規の装着位置に達したときに前記外部の電気機器に設けられたロック受け部と係合するロック片が形成されており、
   前記ロック片は、前記ケースのうち、上段側の電池セルの高さ位置から前記積み重ね方向に延びていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電池パック。
4. 前記ケースは、前記下段側の電池セルの高さ位置で積み重ね方向に分割可能な構成とされていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の電池パック。
5. 前記複数の電池セルのうち最上段に配置されている電池セルの上に、縦置き姿勢の電池セルを配置して構成されており、
   前記ロック片は、前記最上段に配置された電池セルから前記縦置き姿勢の電池セルにかけて延びていることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の電池パック。
6. 前記ロック片は、前記ケースの上端と前記ロック片が延出されている側面との間で形成される仮想線よりも電池パック側に位置していることを特徴とする請求項３から請求項５のいずれかに記載の電池パック。
7. 前記複数の電池セルの一方側及び他方側の面にそれぞれ配された電極を並列接続または直列接続し、前記上段側の電池セルから上方に向けて突き出すタブ端子部を有する端子板を備えることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の電池パック。
8. 請求項１から請求項７のいずれかに記載の電池パックを着脱可能に装着されることを特徴とする電動工具。

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