JP2012054086A

JP2012054086A - 電池パック

Info

Publication number: JP2012054086A
Application number: JP2010195471A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Nishihara; 毅西原
Original assignee: Hitachi Maxell Energy Ltd
Current assignee: Hitachi Maxell Energy Ltd
Priority date: 2010-09-01
Filing date: 2010-09-01
Publication date: 2012-03-15

Abstract

【課題】
スライド接続構造の電池パックにおいて、利便性の高い防塵防滴性を持たせること。
【解決手段】
電池セルと電池セル及び前記電池パック側の接続端子を収納するケースであって、電池パック側の接続端子に対応する位置に外部機器との接続のためのスリットが設けられたケースと、ケースに対しスライドするように設けられ、テーパー部と前記ケースのスリットの間隔に対応して設けられたスリット部とを有するシャッターと、前記シャッターをスライド方向に付勢するバネとを備え、電池パックが外部の機器と接続されないときには、シャッターがケースのスリット部を塞ぐことで、電池パック側の接続端子をカバーし、電池パックが外部の機器と接続されるときには、シャッターのテーパー部と外部の機器の端子が接触することにより、シャッターがスライドし、接続端子と外部の機器の端子とが接続可能になる構成とする。
【選択図】図１０

Description

本発明はスライド接続構造を持つ電池パックに係り、屋外や工事現場などの粉塵、金属粉や水滴の存在する環境下で、スライド型接続構造の電池パックを短絡などから守り、その安全性や信頼性を高めた電池パックに関する。

電動工具などに使用される電池パックは従来差し込みタイプの接続構造を持ったものが主流であり、機器内部に接続部を持ち、電池パック側に突起部を設け、先端部近辺に接続端子を設けたものが多い。また、それら電池パックの端子を防塵、防滴するシャッター構造なども考案されている（特許文献１参照）。一方、特許文献１における差込の接続構造では電池パックの寸法が突起の部分があるためにどうしても大きくなってしまうという問題がある。そこで最近では、スライド接続タイプの機器が増えてきている。この構造では、電池パックに接続用の突起は不要であり、上記差し込みタイプの機器と比較して電池パックを小さくすることができる。

実開平５−４８２１４号公報

一方、スライド接続構造の電池パックには機器側の接続端子が刺さるためのスリットが必要である。このスリットは電池パック上面及びその直角方向に入っており、且つスリットから覗ける位置に電池側の端子が存在している。屋外での使用を考えたとき電池パックの防塵、防滴を行いたいが、上面及びその垂直面に入ったスリットの溝穴を上記特許文献１に記載されているような方法で塞ぐことはできない。キャップのような部品を外部から取り付ける方法も考えられるが、キャップし忘れやキャップ自身を紛失することがあり利便性はあまり良くない。

本発明はこのような問題を解決するものであって、目的とするところはスライド接続構造の電池パックにおいて、利便性の高い防塵防滴性を持たせることにある。

上記の課題を解決するために本発明は以下の構成とする。電池セルと電池セル及び前記電池パック側の接続端子を収納するケースであって、電池パック側の接続端子に対応する位置に外部機器との接続のためのスリットが設けられたケースと、ケースに対しスライドするように設けられ、テーパー部と前記ケースのスリットの間隔に対応して設けられたスリット部とを有するシャッターと、前記シャッターをスライド方向に付勢するバネとを備え、電池パックが外部の機器と接続されないときには、シャッターがケースのスリット部を塞ぐことで、電池パック側の接続端子をカバーし、電池パックが外部の機器と接続されるときには、シャッターのテーパー部と外部の機器の端子が接触することにより、シャッターがスライドし、接続端子と外部の機器の端子とが接続可能になる構成とする。

また、シャッターの材質はポリアセタール樹脂とする構成とする。また、シャッターはケースの内部に設けられたガイド溝によってスライドする構成とする。

これにより、電池パックの安全性や信頼性が高まり、屋外や悪環境下での使用が容易になり、また自動で閉じることからキャップし忘れやキャップの紛失なども無くなる。使用者の利便性は大きく向上する。また、外部機器には基本的に手を加える必要が無いので、端子位置や機器寸法によっては、既存機器がそのまま使え、商品価値を高めることができる。

スライド差込型電池パック外観図スライド差込型電池パック機器接続前上面図スライド差込型電池パック機器接続後上面図シャッター形状シャッターが閉じた位置でのシャッターと上部ケース付勢バネの位置関係（上面図）シャッターが閉じた位置でのシャッターと上部ケース付勢バネの位置関係（上面拡大図）シャッター中間位置でのシャッターと上部ケース付勢バネの位置関係（上面拡大図）シャッター開放位置でのシャッターと上部ケース付勢バネの位置関係（上面拡大図）機器と電池パックの外観図電池パック断面詳細

図１〜図３にスライド差込型電池パックの外観図及び外部機器との接続前後の状態を示す。図１〜図３では本発明のシャッターについては図示していないが、図４以降で詳細に説明する。図１の電池パック１の中にはリチウムイオン電池等の二次電池が収納されており、電動工具等の機器に対し、電力を供給する。電池パック１の上部側面にはガイド溝２が設けられ、階段状となった電池パック１の上部には機器側端子挿入スリット３が設けられている。電池パック１は上部ケース２１と下部ケース２２により構成される。図２は、スライド差込型電池パック１と機器１１との接続前の状態を示す。機器側との接続は、電池パックのガイド溝２に対し、機器側のガイド部１３が矢印の方向にスライドすることで接続することにより行われる。スライド接続の際に機器側端子１２が、機器側端子挿入スリット３から電池パック１に挿入され、電池パック内の接続端子４と接続される。図３は、電池パック１と機器１１のスライド接続が完了した状態を示す図である。

スライド式接続構造において、防塵シャッターの設置が困難なのは図１乃至図３から分かるように、スリット３は水平方向と垂直方向の２方向に開口しており、水平方向と垂直方向を共に開閉する必要があることと、機器側の端子の抜き差し時の経路も同時確保すること、及びスリット内部に接続端子４があり、抜き差し時にシャッターはこの端子とも干渉しないように設計しなければならないことにある。

図４には、上記の点を解決すべく、差し込み方向（スリット方向）と直角方向にスライドさせる機構を持たせるシャッター５を示す。シャッター５は、電池パック１の内部に収容され、機器との接続を行わないときには、電池パック１の各スリットを塞ぐ。

シャッター５には電池パックの上部ケース２１のスリット３と同一ピッチまたほぼ同一幅でスリットを入れている。シャッター５の各スリット間の壁にはテーパー部を入れている。このテーパーは機器側の端子が挿入されたときに、シャッターを端子と直角方向にスライドさせるためのものである。またテーパー部の横に切り欠き部を設けるが、これはシャッターの閉じ状態をより確実するためには、横スライド量をスリット幅より多く取る必要がある。そのためスリット幅より増やしたスライド量の分だけ上ケースとの干渉が生じ、それを回避するための逃げが必要であるためである。

以下、図５〜図８にて機器側端子が挿入されたときのシャッターの位置、挙動を説明する。以下の図のシャッターは上部ケース２１の内部に配置したものである。同様の機構をもったシャッターを電池パック外面に露出させて配置することも可能であるが、以下の図では、シャッターを上部ケース内部に組み込んだもので説明を行う。

図５はシャッターが閉じた位置でのシャッターと上部ケース内に設けられた付勢バネの位置関係を示す。図６にその拡大図を示す。電池パックのスリットにはシャッター５が配置されるが、この状態では、完全にシャッター５は電池パック１のスリットをふさいでいる。シャッター５は、上部ケースの内部に設けられたガイド溝（図示しない）に嵌合して配置され、スリットの方向に対し垂直にスライドが可能となっている。付勢バネ６は上部ケース２１に設けられた凹部と、シャッター５の側面部に設けられた凸部に嵌合して配置される。これにより、シャッター５は、シャッターが閉じるように付勢される。また、シャッターのスライド方向の他方の側面は、上部ケース２１により規制され、スライド量が決められる。図６においてスリット３にはシャッター５のテーパー壁が覗いていることが分かる。

図７は中間位置でのシャッターと上部ケースの付勢バネの位置関係を示す。この状態では、シャッター５は半分程度開いている。機器側端子が差し込まれるとテーパーが押され、更に開かれていくことになる。

図８はシャッター開放位置でのシャッターと上部ケースの付勢バネの位置関係を示す。この状態では、シャッター５は完全に開いており、機器側端子１２が差し込まれた状態である。バネ６は図６、図７よりも強く付勢されている。シャッター５の移動量はほぼスリット幅となり、非常に小さくてすむことも機器組み込み設計上の大きな利点である。
機器端子１２を引き抜くとバネの付勢により、自動的にシャッターが閉じられることになる。尚、図５〜図８はシャッターが上部ケース内部に配置された例を示したが、上部ケース外側に配置しても、同様の機構を実現できる。上部ケース外部に付勢バネを固定するための溝を設け、また、シャッターをスライドさせるガイド溝を設けることで実現することができる。
シャッター５の材質としては、すべり性の良い材料がより適しており、ポリアセタール樹脂が適している。

図９は電池パック１と機器１１の関係を示す。図９に示すとおり機器１１に電池パック１が挿入される。機器側と電池パック側の端子が導通するようになり、電池と機器間で電源及び各種信号がやり取り可能となる。機器１１を電池パック１から抜いたときは、付勢されたバネの力により直ちにシャッターが閉じられ、埃や、水滴、金属粉などはケース内に侵入できなくなる。

図１０は電池パック１の断面図である。電池パック１は、単数或いは複数の単電池からなり、電池セパレータ３２にて電池パックケース所定の位置に配置されている。電池パック端子台７（回路基板を含む）の所定位置に電池パック側の端子４が配置されている。上部ケース２１と端子の間にシャッター５が配置されており、紙面垂直方向にスライド可能となっており、図では隠れているが、後部からバネにて付勢されている。その結果、短絡や端子および金属部の劣化が抑制され、電池パックの安全性と信頼性は大きく向上することとなる。特に屋外や悪環境下での使用が想定される電動工具用電池パックとしての効果は高い。

１電池パック
２ガイド溝
３端子挿入スリット
４電池パック側接続端子
５シャッター
６付勢バネ
７端子台
１１機器
１２機器側端子
１３機器側ガイド
２１上部ケース
２２下部ケース
３１電池セル
３２電池セパレータ

Claims

外部機器とスライド接続する電池パックであって、
電池セルと、
前記電池セル及び前記電池パック側の接続端子を収納するケースであって、前記電池パック側の接続端子に対応する位置に外部機器との接続のためのスリットが設けられたケースと、
前記ケースに対しスライドするように設けられ、テーパー部と前記ケースのスリットの間隔に対応して設けられたスリット部とを有するシャッターと、
前記シャッターをスライド方向に付勢するバネと、を備え、
前記電池パックが外部の機器と接続されないときには、前記シャッターが前記ケースのスリット部を塞ぐことで、前記電池パック側の接続端子をカバーし、
前記電池パックが外部の機器と接続されるときには、前記シャッターのテーパー部と外部の機器の端子が接触することにより、前記シャッターがスライドし、前記接続端子と外部の機器の端子とが接続可能になることを特徴とする電池パック。
前記シャッターの材質はポリアセタール樹脂であることを特徴とする請求項１に記載の電池パック。
前記シャッターは前記ケースの内部に設けられたガイド溝によってスライドすることを特徴とする請求項１に記載の電池パック