JP2011009023A - 電池パック - Google Patents
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Abstract
【課題】 器機が未接続の時に、回路基板によるエネルギの消耗や過放電を防止することが可能な電池パックを提供する。
【解決手段】 充電可能な複数の電池セル2を有する電池セル組5に対し、電池セル2を監視する保護回路13を備えた回路基板9を移動可能に設置する。回路基板9には、機器等を接続する機器接続端子7と電池セル組5を接続する回路基板接続端子8とを設ける。機器を電池パック1に接続する際には、機器側接続端子を機器接続端子7に半分嵌合させつつX2方向に回路基板9を押圧する。このとき、第2の位置において回路基板9と機器等が電気的に接続される。同時に、回路基板接続端子8と対応する接続板端子16とが接続し、電池セル組5と回路基板9とが接続される。機器等未接続時には、電池セル組5と回路基板9とは未接続であり、エネルギを消耗せず、過放電を防止できる。
【選択図】 図1
【解決手段】 充電可能な複数の電池セル2を有する電池セル組5に対し、電池セル2を監視する保護回路13を備えた回路基板9を移動可能に設置する。回路基板9には、機器等を接続する機器接続端子7と電池セル組5を接続する回路基板接続端子8とを設ける。機器を電池パック1に接続する際には、機器側接続端子を機器接続端子7に半分嵌合させつつX2方向に回路基板9を押圧する。このとき、第2の位置において回路基板9と機器等が電気的に接続される。同時に、回路基板接続端子8と対応する接続板端子16とが接続し、電池セル組5と回路基板9とが接続される。機器等未接続時には、電池セル組5と回路基板9とは未接続であり、エネルギを消耗せず、過放電を防止できる。
【選択図】 図1
Description
本発明は、電気機器に使用される電池パックに関するものである。
従来、電動工具等の電源として、充電可能な二次電池を使用した電池パックが用いられている。図8〜図10を参照しながら、従来の電池パックの一例について説明する。図8は、従来の電池パック200の一例を示す鉛直方向断面による断面図であり、図9は、電池パック200の上面図である。図8、図9に示すように、電池パック200において、複数の電池セル2がセパレータ3に組み込まれており、接続板4(4a〜4e)を溶接等で接続して電池セル組55をなしている。電池セル組55の上部には回路基板90が配置され、回路基板90は、はんだ付け20(20a〜20e)によって電池セル組55と接続されている。回路基板90の上面には、電池パック200を電源として使用する電気機器や、電池セル組55を充電するための充電器を接続する機器接続端子7が設けられている。
図10は、電池パック200の回路構成図である。図10に示すように、電池パック200は、回路基板90と、直列接続された電池セル2a、2b、2c、2dを備えた電池パック55とを有している。回路基板90は、複数の電池セル2a〜2dのセル毎の電池電圧等を監視する保護回路13と、電気機器または充電器と接続する機器接続端子7、すなわちプラス端子となる機器接続端子7a、マイナス端子となる機器接続端子7c、保護回路13からの信号を出力する機器接続端子7bを有している。
保護回路13は、電池パック55の各電池セル2のプラス側端子とはんだ付け20a〜20dにより接続され、電池パック55の基準電位となる電池セル2dのマイナス側端子とはんだ付け20eにより接続されている。この保護回路13は、複数の電池セル2をセル毎に監視して電池セル2のアンバランス、電池セル2の過充電・過放電を防止する役割をしている。すなわち、過充電・過放電等を検知した場合には機器接続端子7bに異常検出信号を出力し、接続された電気機器または充電器に対し電池パック2の異常を知らせる。
このように従来の電池パック200において、保護回路13は常時はんだ付け20によって電池セル組55に接続されており、回路基板90は電池セル組55のエネルギを消費して電池セル2の状態を監視している。
他の例として、電池パックの制御回路を一部切断し、電池パックを接続機器に接続することで、切断されていた回路が接続できることを特徴とした電池パックが開示されている(例えば、特許文献1参照)。
二次電池の端子間電圧を検出し、検出結果に基づいて電気機器などへの電流を制御する充放電制御回路を設けるとともに、二次電池と充放電制御回路との間にスイッチを設け、二次電池から電気機器などへの通電を行わない時にスイッチをオフする電池パックもある(例えば、特許文献2参照)。
しかし、図8〜図10を参照しながら説明した電池パック200は、電池セル組55と回路基板90とが常時はんだ付け20によって接続されており、機器接続端子7に電気機器などが接続されていない状態でも常に保護回路13と電池パック55とが接続状態にある。よって、常に電池パック55の電力を消費することによって、保護回路13が電池パック55の電圧を監視している。このため、電気機器を使用しないのに電池パック55の容量が減少し、過放電状態になってしまうことがある。
特許文献1に記載の電池パックにおいては、複数の電池セルをセル毎に監視しようとすると、回路の切断箇所が多くなるという欠点がある。また、複数の電池セルをセル毎に監視した上で回路の切断箇所を1つとした場合は、保護回路が特定の電池セルのエネルギを消費してしまい、過放電や電池セルがアンバランスになってしまうという欠点がある。
特許文献2に記載の電池パックにおいては、電気機器などへの通電を行わない場合でも電圧検出制御回路が働いているため、電池セルのエネルギが常時消費されており、電池の自己放電による容量低下よりも早く過放電になってしまうという欠点がある。
そこで、本発明は、電池パックに電気機器などを接続していない未使用時において保護回路への通電を切断することにより、電池セルのエネルギの消耗によって過放電となることを防止し、電池パックの寿命が短くなることを防止できる電池パックを提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、請求項1に記載の電池パックは、充電可能な複数の二次電池セルを備えた電池セル組と、電池セル組に対して移動可能に設けられ、所定の電気配線が施された回路基板と、回路基板に設けられ、複数の二次電池セルをそれぞれ電気的に監視することにより保護する機能を有する保護回路と、回路基板に設けられ、保護回路と複数の二次電池セルの各々とを接続する手段を含む第1の端子群と、電池セル組に設けられ、第1の端子群と接続可能な第2の端子群と、回路基板を第1の位置に保持するための基板保持手段と、を備え、電気機器が装着される際には、回路基板は第1の位置から第2の位置まで移動し、第2の位置において、回路基板と二次電池セルとが第1の端子群と第2の端子群とが接続されることにより電気的に接続されることを特徴としている。
このような構成によれば、電気機器と接続される際には回路基板が第1の位置から第2の位置に移動し、回路基板と二次電池セルとは電気的に接続される。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、回路基板に設けられ、電池セル組と電気機器とを回路基板を介して接続させる手段を含む第3の端子群をさらに有し、回路基板は、電気機器に装着される際には、電気機器が第3の端子群を介して回路基板を押圧することを特徴としている。
このような構成によれば、電気機器によって第3の端子群を介して回路基板が押圧されることにより、回路基板が第2の位置に移動する。
請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の発明において、第1の端子群と第3の端子群とは、回路基板の互いに異なる面に配置されることを特徴としている。
このような構成によれば、第1の端子群と第3の端子群とは、回路基板のそれぞれの面での互いの位置への制約が少なくなる。
請求項4に記載の発明は、請求項1から請求項3に記載の発明において、基板保持手段は、第2の位置から第1の位置への移動を補助するための付勢手段を含むことを特徴としている。
このような構成によれば、第2の位置において二次電池セルと接続された回路基板は、充電器または電気機器と電池パックとの接続を解除することによって第2の端子群による押圧が解除されると、付勢手段によって第2の位置から第1の位置へ移動する。
請求項5に記載の発明は、請求項1から請求項4のいずれかに記載の発明において、電池セル組および回路基板を内部に配置するケースをさらに有し、基板保持手段は、ケースに固定された少なくとも1つの基板保持用のリブと、回路基板に空けられ、リブの一部が移動可能に挿通される少なくとも1つのガイド穴と、をさらに有し、回路基板が第1の位置にある時には、リブの一部はガイド穴の一端に当接し、回路基板が第2の位置にある時には、リブの一部はガイド穴の他端に当接し、第1の位置と第2の位置との間を回路基板が移動する際に、リブは回路基板と接触状態を保つことを特徴としている。
このような構成によれば、基板に空けられたガイド穴にリブが移動可能に挿通されており、回路基板が第1の位置または第2の位置に配置されている時にはリブの一部がガイド穴のいずれかの端部に端部に当接してそれ以上の移動が阻止される。また、第1の位置と第2の位置との間の移動の際に、回路基板とリブとが接触することによって回路基板が支持され、回路基板の安定した移動を補助する。
請求項6に記載の発明は、請求項5に記載の発明において、電気機器と電池パックとを接続した際には接続した電気機器と嵌合し、接続を解除する際には嵌合が解除される機器接続固定手段と、機器接続固定手段の嵌合状態に応じて、回路基板をケースに対して固定または移動可能にするための基板固定手段と、をさらに有することを特徴としている。
このような構成によれば、充電器または電気機器と電池パックとが接続されている時には、機器接続固定手段によって充電器または電気機器と電池パックとは互いに固定される。このとき、回路基板は基板固定手段によって第2の位置に固定される。機器接続固定手段の嵌合が解除された時には、基板固定手段による回路基板の固定が解除され、移動可能になる。
本発明の請求項1に記載の電池パックによれば、電池パックが電気機器と接続されていない場合には、回路基板は電池セル組と接続されず、保護回路により電池セル組の容量を消費することを防止できる。よって、機器に接続しない状態の時には電池セルの自己放電によるエネルギ消費のみとなるため、容量低下を非常に遅くすることができ、電池セル組が過放電状態となることを防止できる。また、電池パック内部の構造を工夫した構成とすることで接続機器に対する変更が無く、従来機器との接続において高い互換性を維持できる。
請求項2に記載の電池パックによれば、請求項1に記載の電池パックによる効果に加え、回路基板を確実に第2の位置に移動させ、電池セルと電気的に接続させることが可能である。
請求項3に記載の電池パックによれば、請求項2に記載の電池パックによる効果に加え、第1の端子群と第3の端子群とは回路基板の互いに異なる面に配置されるため、基板の面積を最小限に抑えることができるとともに配線を容易とすることが可能である。
請求項4に記載の電池パックによれば、請求項1から請求項3に記載の電池パックによる効果に加え、電池パックが充電池または電気機器との接続を解除されると、回路基板を付勢手段によって第2の位置から第1の位置に戻すことによって、回路基板と電池セル組との間の電気的接続を確実に切断することができる。
請求項5に記載の電池パックによれば、請求項1から請求項4に記載の電池パックによる効果に加え、回路基板が第1の位置または第2の位置に配置されている時にはリブの一部がガイド穴のいずれかの端部に端部に当接してそれ以上の移動を阻止するので、回路基板をそれぞれの位置に安定して配置することができる。また、回路基板の第1の位置と第2の位置との間の移動中、リブが回路基板を支持するため、安定した移動が可能になる。また、電池パックと充電器または電気機器とを接続する時に回路基板が支持されているため、電池セル組側の端子と回路基板に設けられた接続端子との接触部のストレスを解消でき、接触性と耐久性を向上できる。
請求項6に記載の電池パックによれば、請求項5に記載の電池パックによる効果に加え、機器接続固定手段により、電池パックと充電器または電気機器とを互いに確実に固定することができる。またその際、基板固定手段により回路基板を第2の位置に確実に固定することができる。電池パックと充電器または電気機器との接続が解除されると、基板固定手段は回路基板の固定を解除するため、回路基板は第1の位置に移動可能となる。また、基板固定手段を設けたことにより、振動等により回路基板と電池セル組の接続部分の接触不良を防止でき、充電器または電気機器の安定した動作を確保する事ができる。
以上のように本発明の電池パックによれば、充電器や電気機器などが接続されていない時には回路基板と電池セルとの接続を解除することにより、エネルギの消耗や過放電を防止できるという優れた効果を奏し得る。
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態による電池パックについて説明する。
まず、図1から図6を参照しながら、本発明の一実施の形態による電池パック1の構成について説明する。以下、図1における上下を電池パックの上下方向、図3のX1、X2の示す方向をそれぞれX1方向、X2方向、あるいはまとめてX方向、Y1、Y2の示す方向をそれぞれY1方向、Y2方向、あるいはまとめてY方向ということとする。電池パック1は、充電器を接続することによって充電され、電気機器を接続することによって電気機器に電力を供給する電源である。
図1〜図4に示すように、電池パック1には充電可能な複数の電池セル2がセパレータ3に組み込まれており、ニッケル板等の接続板4を溶接等で接続して電池セル組5をなしている。電池セル組5は、上部に後述する回路基板9と電気的に接続するための接続板端子16a〜16e(まとめて、接続板端子16ともいう)を有している。
電池セル組5の上部には、電池セル2毎の電圧異常等を監視する機能を持った保護回路13を搭載した回路基板9がX方向に移動可能に配置されている。電池セル組5と回路基板9とは、上ケース11及び下ケース12からなるケース内に収納されている。なお図1は、電池パック1に充電器または電気機器等(以下、まとめて機器等という)を接続していない状態を示しており、回路基板9は電池セル組5と電気的に接続されていない第1の位置に配置されている。
回路基板9の上面には、機器等を接続するプラス端子となる機器接続端子7a、マイナス端子となる機器接続端子7c、保護回路13からの信号を出力する端子となる機器接続端子7b(まとめて、機器接続端子7ともいう)が設けられている。回路基板9の下面には、電池セル組5の接続板端子16と接続することにより電池セル2毎の電圧を検出するための回路基板接続端子8a〜8e(まとめて、回路基板接続端子8ともいう)が設けられている。ここで、図1および図3に示すように、基準電位と接続される回路基板接続端子8eは、他の回路基板接続端子8a〜8dよりもX方向の断面が長く形成されている。また、回路基板接続端子8a、8eは大電流が流れるため、他の回路基板接続端子8b〜8dよりも板厚が厚いものを選択することが好ましい。
回路基板9のX2方向端部には、スプリング支持部29が設けられている。一方、上ケース11にはスプリング位置合わせリブ28が設けられ、スプリング6が、一端部をスプリング位置合わせリブ28に固定されて設けられている。スプリング支持部29は、回路基板9に設けられ、スプリング6内に差し込まれることにより抜け止めとして作用する。スプリング6の他端部は、回路基板9のX2方向端部に設けられたスプリング位置合わせ溝27に嵌め込まれている。
図3に示すように、回路基板9には、Y方向よりもX方向により長い複数のガイド穴23が形成されている。上ケースガイドリブ24及びセパレータガイドリブ25は、ガイド穴23に挿通される先端部と、先端部よりも水平方向の断面積が大きく形成された本体部とで構成されている。
上ケースガイドリブ24は、先端部とは反対側の端部を上ケース11に固定され、先端部がガイド穴23に挿通されるとともに、先端部と本体部との境界部分が回路基板9の上面に接触しており、上ケース11に対して回路基板9を移動可能に支持している。セパレータガイドリブ25は、先端部とは反対側の端部をセパレータ3に固定され、先端部がガイド穴23に挿通されるとともに、先端部と本体部との境界部分が回路基板9の下面に接触しており、電池セル組5に対して回路基板9を移動可能に支持している。
上ケースガイドリブ24とセパレータガイドリブ25とは、電池セル組5と回路基板9とが電気的に接続されていない場合にはガイド穴23のX2側端部に当接することによりX1方向へのそれ以上の移動を阻止し、スプリング6の復元力と相まって回路基板9を第1の位置に固定している。電池セル組5と回路基板9とが電気的に接続されている場合には、ガイド穴23のX1側端部に当接することよりX2方向へのそれ以上の移動を阻止し、後述の回路基板固定部材10とともに回路基板9を第2の位置に配置せしめている。
回路基板9の下面には、2つの基板支持リブ26が突き当てられている。基板支持リブ26の下端はセパレータ3に固定され、回路基板9が移動する際には、回路基板9は基板支持リブ26の上端を擦れ動くことにより支持され、がたつきが防止される。
図3および図5に示すように、上ケース11側面のX2方向端部には、一組のラッチ14がそれぞれ軸14aを支点に回動可能に接続されている。図5の破線に示すように、電池パック1の上面に例えば機器50が接続された場合、機器50の内壁に設けられた凹部52が電池パック1の爪14cと係合することにより機器50と電池パック1との接続を補助するように構成されている。またラッチ14は、Y方向両側から内側に向かって押圧部14bを押圧することにより爪14cが図5の矢印Aのように内側に回動して位置14dに移動して凹部52から外れ、機器50と電池パック1との接続を解除可能な状態とする。
図6に示すように、ラッチ14の押圧部14bの間には、金属で形成された回路基板固定部材10が挟み込んである。回路基板固定部材10は、上部が上方に湾曲した湾曲部10aをなし、湾曲部10a中央から下方に向かう縦棒部10bを有する略T字形状の部材である。回路基板9がX2方向に押圧されることによってラッチ14の爪14cが電池パック1の内側に回動すると同時に湾曲部10aはさらに湾曲され、縦棒部10bが上方に移動して回路基板9に乗り上げる。爪14cが図5のように機器50の凹部52に嵌合すると湾曲部10aに働く力は解除され、縦棒部10bは下方に移動する。このとき、縦棒部10bの下端部が回路基板9上に備えられた回路基板固定溝15に合致し、回路基板9を下向きに押圧することによって第2の位置に固定することになる。
回路基板9が第2の位置に固定されている状態で押圧部14bを押し電池パック1の内側方向に回動させると、回路基板固定部材10の湾曲部10aがさらに湾曲されて縦棒部10bを上方に動かし、端部が回路基板固定溝15から離脱することにより、回路基板9の固定を解除する。
次に、図2を参照しながら、電池パック1の電気的な構成について説明する。図2に示すように、電池パック1は、電池セル組5と回路基板9とを有している。電池セル組5においては、電池セル2a〜2dが直列に接続されており、それぞれの電池セル2のプラス極とマイナス極に、電池電圧を監視するための接続板端子16a〜16eが設けてある。
回路基板9は、接続板端子16a〜16eにそれぞれ嵌合する回路基板接続端子8a〜8eと、保護回路13と、機器接続端子7a〜7cとから構成されている。機器等が電池パック1に接続され、電池セル組5の接続板端子16a〜16eと回路基板9の対応する回路基板接続端子8a〜8eとが電気的に接続した時、保護回路13は電池セル2の電池電圧を回路基板接続端子8a−8b間、8b−8c間、8c−8d間、8d−8e間、8a−8e間の電圧により監視をおこない、過放電等の異常が確認できた時は機器接続端子7bへ放電禁止信号を出力する。
以下、上記のように構成された電池パック1に、工具など機器等が接続される際の動作について説明する。電池パック1に機器等が接続されていない場合には、回路基板9は図1に示した第1の位置に配置されている。なお、電池パック1に接続可能な機器等には、機器接続端子7に合う図示せぬ接続端子(以下、機器側接続端子という)が設けられているものとする。
電池パック1を機器等に取り付ける際には、機器側接続端子(図示せず)を機器接続端子7に合わせた状態で半勘合状態のまま電池パック1に対し機器等をX2方向に押圧する。機器側接続端子が機器接続端子7を押すことにより回路基板9がX2方向に押し込まれ、上ケースガイドリブ24及びセパレータガイドリブ25の先端部が穴23のX1側端部で止まることによって、回路基板9は第2の位置まで移動して停止する。この際機器側接続端子と機器接続端子7とが嵌合し、機器等と電池パック1とが電気的に接続される。
同時に、回路基板接続端子8が対応する接続板端子16と嵌合することにより、回路基板9と電池セル組5とが電気的に接続される。このとき、基準電位と接続されている回路基板接続端子8eは、他の回路基板接続端子8a〜8dよりもX方向の断面が長く形成されており、他の回路基板接続端子8a〜8dが対応する接続板端子16a〜16dと接続されるよりも先に接続板端子16eと接続される。このような順で電池セル組5と回路基板9とを接続することによって、回路の基準電位を安定させ、保護回路13の動作を保証している。
回路基板9が第1の位置から第2の位置に移動する間は、上ケースガイドリブ24とセパレータガイドリブ25との先端部と本体部との境界が、それぞれ回路基板9の上下面に接触している。また、セパレータ3に下端を固定された基板支持リブ26の上端は、回路基板9の下面を擦れ動く。このように、回路基板9を上ケース11側および電池セル組5側から各リブ24〜26が支持することによって、移動時の上下方向のがたつきを防止している。
また、回路基板9が第1の位置から第2の位置に移動する際には、回路基板9のスプリング位置合わせ溝27がスプリング6をX2方向に押圧する。また、機器等が電池パック1に接続される際のX2方向への押圧力によってラッチ14の爪14cにY方向内側に向かって圧力が印加されるため機器等と係合し、機器等と電池パック1との接続を固定する。なお、上述のように、回路基板固定部材10は、回路基板9上に備えられた回路基板固定溝15に合致し、下向きに押圧することによって回路基板9を第2の位置に固定する。
機器等を電池パック1から離脱する時には、ラッチ14の押圧部14bを両側から内側方向に押圧して回動させ、爪14cと機器等との係合を解除する。このとき、基板固定部材10の湾曲部10aはさらに湾曲することになり、縦棒部10bは上方向に移動して回路基板9の固定を解除する。すると、回路基板9は移動可能となり、接続されていた機器等をX1方向に引き戻すことによって機器側接続端子と機器接続端子7との嵌合が外れる。この機器を引き戻す力とスプリング6の反力とによって回路基板9はX1方向に移動し、上ケースガイドリブ24及びセパレータガイドリブ25がガイド穴23のX2側端部に当接することによって第1の位置まで戻って固定される。この移動の間も、上ケースガイドリブ24、セパレータガイドリブ25、および基板支持リブ26により回路基板9のがたつきが防止されている。
このとき、回路基板接続端子8と接続板端子16との嵌合力(摩擦力1)は機器側接続端子と機器接続端子7との嵌合力(摩擦力2)よりも小さく構成されており、回路基板9と電池セル組5との接続が先に外れるようになっている。また、スプリング6の弾性力は、摩擦力1よりもさらに小さくなっている。このスプリング6は、回路基板9の移動の際に回路基板9のX方向のがたつきを防止する役割もはたしている。このように、回路基板9と電池セル組5との電気的接続が遮断されることによって保護回路13が停止し、電池パック1と機器等との間の電気的接続も遮断される。
以上詳細に説明したように、本発明の一実施の形態による電池パック1によれば、工具等の機器等と接続されていない時には、電池セル組5は、回路基板9と離脱した構造になっている。電気機器および充電器に電池パック1を接続する時には、電気機器の機器側接続端子により電池パック1の機器接続端子7を押圧して回路基板9を移動させるとともに機器側接続端子と機器接続端子7とを嵌合する。このとき、回路基板9が移動することにより、回路基板9の回路基板接続端子8と電池セル組5の接続板端子16とが嵌合する。これにより、電池パック1が電気機器等に対して放電可能となるとともに、充電器と接続することにより充電できる。また、機器等が接続されると、回路基板9の保護回路13が電池セル2の状態の監視を開始する。
機器等を電池パック1から離脱する時は、ラッチ14を内側に押圧しつつ機器を電池パック1に対しX1方向に移動させる。機器側接続端子と電池パック1の機器接続端子7との嵌合を外す力とスプリング6の反力とにより回路基板9が移動して、回路基板9の回路基板接続端子8と電池セル組5の接続板端子16との嵌合が外れる。このため、電池パック1は電気機器に対して放電出来なくなるとともに、回路基板9の保護回路13が停止する。
以上説明したように、本発明の一実施の形態による電池パック1によれば、電池パック1が機器等と接続されていない場合には、回路基板9は電池セル組5と接続されず、保護回路13により電池セル組5の容量を消費することを防止できる。よって、機器に接続しない状態の時には電池セル2の自己放電によるエネルギ消費のみとなるため、容量低下を非常に遅くすることができ、電池セル組5が過放電状態となることを防止できる。また、電池パック1内部の構造を工夫した構成とすることで接続機器に対する変更が無く、従来機器との接続において高い互換性を維持できる。
また、電池パック1が機器等との接続を解除されると、回路基板9をスプリング6によって第2の位置から第1の位置に戻すことによって、回路基板9と電池セル組5との間の電気的接続を切断することができる。
機器接続端子7と回路基板接続端子8とは回路基板9の互いに異なる面に配置されるため、回路基板9の面積を最小限に抑えることができるとともに配線を容易とすることが可能である。
回路基板9の第1の位置と第2の位置との間の移動中、上ケースガイドリブ24、セパレータガイドリブ25および基板支持リブ26が回路基板9を支持するため、Y方向及び上下方向のがたつきをなくすことができ、安定した移動が可能になる。また、電池パック1と機器等との抜き差しを繰り返すと、回路基板接続端子8と接続板端子16との嵌合部は端子が開いてしまう等の不具合が考えられ、十分な接触性を得られない等、耐久性に欠け電気機器および充電器の動作不良となる可能性がある。しかし、上記のように回路基板9を支持してY1−Y2方向及び上下方向のがたつきをなくすことにより、電池セル組5側の接続板端子16と回路基板接続端子8との接触部がスムーズに嵌合でき、ストレスを解消して安定した接触性とすぐれた耐久性を確保できる。
さらにラッチ14により、電池パック1と機器等とを互いに確実に固定することができる。またその際、回路基板固定部材10により回路基板9を第2の位置に確実に固定することができる。電池パック1と機器等との接続が解除されると、回路基板固定部材10は回路基板9の固定を解除するため、回路基板9は第1の位置に移動可能となる。また、ラッチ14を設けたことにより、振動等による回路基板10と電池セル組5の接続部分の接触不良を防止でき、機器等の安定した動作を確保する事ができる。
次に、図7を参照しながら、本発明の変形例について説明する。図7は、電池パック1の変形例である電池パック100の鉛直方向断面による断面図である。電池パック1と同様の構成については同一番号を付し、説明を省略する。
本変形例による電池パック100では、回路基板接続端子8に代えて回路基板接点22が設けられ、接続板端子16の代わりに電池セル組接点21が設けられている。本変形例においても、第1の位置では、回路基板9と電池セル組5とは電気的に接続されていない。機器等により機器接続端子7を介して回路基板9がX2方向に押圧され、第2の位置において、機器側接続端子と機器接続端子7とが嵌合して電気的に接続されるとき、回路基板接点22は電池セル組接点21に接触することにより電池セル組5と回路基板9とが電気的に接続される。他の構成、動作および効果は、上記実施の形態と同様である。
なお、上記実施の形態および変形例において、基板接続端子8、回路基板接点22は本発明の第1の端子群に相当し、接続板端子16、電池セル組接点21は第2の端子群に相当し、機器接続端子7は第3の端子群に相当し、スプリング6は、基板保持手段及び付勢手段に相当する。また、ガイド穴23は、基板保持手段に該当し、上ケースガイドリブ24およびセパレータガイドリブ25は、基板保持手段および基板保持用のリブに相当し、ラッチ14は機器接続固定手段に相当し、回路基板固定部材10は基板固定手段に相当する。
以上のように本発明の電池パックによれば、充電器や電気機器などが接続されていない時には回路基板と電池セルとの接続を解除することにより、エネルギの消耗や過放電を防止することが可能である。
本発明による電池パックは、上述した実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変形や改良が可能である。
例えば、機器接続端子7、回路基板接続端子8、接続板端子16、電池セル組接点21、回路基板接点22等の形状や配置は上記例に限定されず、それぞれ電気的接続が可能であれば他の配置でもよい。基板支持リブ26、上ケースガイドリブ24、セパレータガイドリブ25およびガイド穴23の形状や配置は上記例に限定されず、回路基板9のがたつき防止及び位置固定が可能であれば、例えばレールのようなもので回路基板9を支持するなど、他の形状、配置でもよい。
スプリング6は、回路基板9の位置に応じて、上ケース11、下ケース12、電池セル組5のいずれかへ固定するのが好ましい。また、スプリング6の位置は、回路基板9の回路基板接続端子8と電池セル組5の接続板端子16との嵌合が外れないように補助するため、回路基板9が移動可能な方向に設ければよい。
また、変形例において、端子同士が接触する構造としては、金属同士が擦れあう構造の他に、電動工具のカーボンブラシの様な構造を採用し、接触部分と導通部分との間に一定の接圧を得る目的からスプリングを入れる構成としてもよい。
本発明の電池パックは、電動工具等の電気機器の電源として利用が可能である。
1:電池パック 2:電池セル 3:セパレータ 4:接続板 5:電池セル組 6:スプリング 7:機器接続端子 8:回路基板接続端子 9:回路基板 10:回路基板固定部材 11:上ケース 12:下ケース 13:保護回路 14:ラッチ 15:回路基板固定溝 16:接続板端子 20:はんだ付け 21:電池セル組接点 22:回路基板接点 23:ガイド穴 24:上ケースガイドリブ 25:セパレータガイドリブ 26:基板支持リブ 27:スプリング位置合わせ溝 28:スプリング位置合わせリブ 29:スプリング支持部
Claims (6)
- 充電可能な複数の二次電池セルを備えた電池セル組と、
前記電池セル組に対して移動可能に設けられ、所定の電気配線が施された回路基板と、
前記回路基板に設けられ、前記複数の二次電池セルをそれぞれ電気的に監視することにより保護する機能を有する保護回路と、
前記回路基板に設けられ、前記保護回路と前記複数の二次電池セルの各々とを接続する手段を含む第1の端子群と、
前記電池セル組に設けられ、前記第1の端子群と接続可能な第2の端子群と、
前記回路基板を第1の位置に保持するための基板保持手段と、
を備え、
前記電気機器が装着される際には、前記回路基板は前記第1の位置から第2の位置まで移動し、前記第2の位置において、前記第1の端子群と前記第2の端子群とが電気的に接続されることを特徴とする電池パック。 - 前記回路基板に設けられ、前記電池セル組と前記電気機器とを前記回路基板を介して接続させる手段を含む第3の端子群をさらに有し、
前記回路基板は、前記電気機器に装着される際には、前記電気機器が前記第3の端子群を介して回路基板を押圧することを特徴とする請求項1に記載の電池パック。 - 前記第1の端子群と前記第3の端子群とは、前記回路基板の互いに異なる面に配置されることを特徴とする請求項2に記載の電池パック。
- 前記基板保持手段は、前記第2の位置から前記第1の位置への移動を補助するための付勢手段を含むことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の電池パック。
- 前記電池セル組及び前記回路基板を内部に配置するケースをさらに有し、
前記基板保持手段は、
前記ケースに固定された少なくとも1つの基板保持用のリブと、
前記回路基板に空けられ、前記リブが挿通されて前記回路基板が第1の位置と第2の位置との間を移動する際に前記リブに対して移動する少なくとも1つのガイド穴と、
をさらにする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の電池パック。 - 前記電気機器と前記電池パックとを接続した際には接続した前記電気機器と嵌合し、接続を解除する際には嵌合が解除される機器接続固定手段と、
前記機器接続固定手段の嵌合状態に応じて、前記回路基板を前記ケースに対して固定または移動可能にするための基板固定手段と、
をさらに有することを特徴とする請求項5に記載の電池パック。
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