JP2015191741A - 電池パック及び電動工具 - Google Patents

Abstract

【課題】端子に加わる機械的負担を軽減することの可能な電池パック及びそれを装着した電動工具を提供する。【解決手段】電池パック１００は、電池セル１ａ,１ｂ,１ｃと、保護基板５と、電池セル１ａ,１ｂ,１ｃを所定位置に保持するセパレータ６と、下部電池ケース７及び上部電池ケース８と、クッション９と、を備える。保護基板５には、給電用の正極端子２及び負極端子３、並びに異常を報知するための異常信号用端子４が設けられる。保護基板５は、セパレータ６上に設けられるが、セパレータ６にネジ等の締結部材では固定されず、セパレータ６に対して可動する。【選択図】図１

Description

本発明は、電動工具等の対象機器に装着する電池パック、及び電池パックを装着する電動工具に関する。

近年、各種の電気機器を駆動する電池パックとして、高容量化及び軽量化が可能なリチウムイオン二次電池が広く使用されている。電池パックは、電源供給用のプラス端子とマイナス端子の他に、電圧異常や過電流、温度異常等の異常を報知するための端子を有し、これらの外部接続端子によって装着先の対象機器と電気的に接続される。通常、外部接続端子は電池パック内の回路基板上に設けられ、回路基板は電池パック内でネジ止め等により固定される。

下記特許文献１は、電池パックにおいて、保護回路の回路基板を電池セル組に対し移動可能に設置し、電池パックを対象機器に接続していない状態では電池セル組と回路基板とが電気的に接続されないようにすることで、対象機器に接続していないときの電池パックの放電を抑制している。なお、特許文献１の電池パックでは、対象機器に装着した状態では回路基板は固定状態になる。

特開２０１１−９０２３号公報

電池パックは対象機器にラッチ機構等により簡易に着脱自在であるが、それゆえ装着状態において電池パックと対象機器との間に若干のがたつきが生じることは避けられない。このため、対象機器に振動が加わると、電池パックと対象機器が相互に振動し、両者を電気的に接続する端子に機械的負担が加わる。特に対象機器が電動工具である場合、作業時に加わる振動が大きく、端子に加わる機械的負担も大きくなる。

本発明はこうした状況を認識してなされたものであり、その目的は、端子に加わる機械的負担を軽減することの可能な電池パック及びそれを装着した電動工具を提供することにある。

本発明のある態様は、電池パックである。この電池パックは、
電池ケースと、
前記電池ケース内に収納された少なくとも１つの電池セルと、
前記電池セル上に設けられた回路基板と、
前記回路基板上に設けられた、対象機器との電気的接続用の端子と、を備える電池パックであって、
前記回路基板が前記電池セルに対して可動する。

前記電池ケース内で前記電池セルを所定位置に保持するセパレータを有し、
前記回路基板は、前記セパレータ上に設けられてもよい。

前記回路基板が貫通穴を有し、前記セパレータは前記貫通穴を貫く突起部を有し、前記貫通穴の内周面と前記突起部の外周面との間に隙間が存在してもよい。

前記突起部が段付き構造であり、前記突起部の段差部に前記回路基板が乗っていてもよい。

前記セパレータは、前記回路基板の下面を支持する突起部と、前記回路基板の上面に隙間を持って係合する爪部と、を有してもよい。

前記回路基板は、少なくとも上面に開口する穴を有し、前記爪部は、前記穴内に延びる凸部を有し、前記穴の内周面と前記凸部の外周面との間に隙間が存在してもよい。

前記電池セル及び前記回路基板を相互に電気的に接続するリード線を備え、前記リード線にたるみを持たせてあってもよい。

前記電池ケースは、相互に分離可能な上ケース及び下ケースを含み、前記上ケース及び下ケースにより前記電池セルを挟持していてもよい。

本発明のもう1つの態様は、前記電池パックを着脱自在に装着した本体を備える電動工具である。

本発明のもう1つの態様は、電動工具である。この電動工具は、
端子が設けられた端子ユニットを備え、電池セル及び前記端子に接続される電池側端子を有する電池パックが接続可能な電動工具であって、
前記電池側端子は前記電池セル上に設けられた回路基板に設けられ、前記回路基板は前記電池セルに対して可動する。

前記端子ユニットは本体ハウジングに対して可動してもよい。

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法やシステムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、端子に加わる機械的負担を軽減することの可能な電池パック及びそれを装着した電動工具を提供することができる。

本発明の実施の形態に係る電池パック１００の一部分解斜視図。 図１の電池パック１００において保護基板５を省略した一部分解斜視図。 図１の電池パック１００において下部電池ケース７及び上部電池ケース８を省略した右側面図。 図３のＡ−Ａ断面図。 図３のＢ−Ｂ断面図。 図３のＣ部拡大図。 図３の要部拡大図。 図７においてセパレータ６のみを抽出した要部拡大図。 セパレータ６の斜視図。 図１の電池パック１００において下部電池ケース７及び上部電池ケース８の左半分を切断して内部を示した左側面図。 図１の電池パック１００を装着する電動工具の本体ハウジングの分解上方斜視図。 同分解下方斜視図。 図１の電池パック１００を装着した電動工具の斜視図。

以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態を詳述する。なお、各図面に示される同一または同等の構成要素、部材等には同一の符号を付し、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は発明を限定するものではなく例示であり、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

図１は、本発明の実施の形態に係る電池パック１００の一部分解斜視図である。図１では、上部電池ケース８を上方にシフトしている。図２は、電池パック１００において保護基板５を省略した一部分解斜視図である。図３は、電池パック１００において下部電池ケース７及び上部電池ケース８を省略した右側面図である。図４は、図３のＡ−Ａ断面図である。図５は、図３のＢ−Ｂ断面図である。図６は、図３のＣ部拡大図である。図７は、図３の要部拡大図である。図８は、図７においてセパレータ６のみを抽出した要部拡大図である。図９は、セパレータ６の斜視図である。図１０は、電池パック１００において下部電池ケース７及び上部電池ケース８の左半分を切断して内部を示した左側面図である。

電池パック１００は、リチウムイオン二次電池等の電池セル１ａ,１ｂ,１ｃと、回路基板としての保護基板５と、電池セル１ａ,１ｂ,１ｃを所定位置に保持するセパレータ６と、電池ケースを成す下部電池ケース７及び上部電池ケース８と、ゴム等の弾性部材からなるクッション９と、を備える。保護基板５には、給電用の正極端子２及び負極端子３、並びに電圧異常や過電流、温度異常等の異常を報知するための異常信号用端子４が設けられる。相互に分離可能な下部電池ケース７及び上部電池ケース８は、ネジ止め等により相互に固定された状態で、クッション９を挟んで電池セル１ａ,１ｂ,１ｃ及びセパレータ６を挟持している。保護基板５は、セパレータ６上に設けられるが、セパレータ６にネジ等の締結部材では固定されず、後述のようにセパレータ６に対して可動する。

セパレータ６は、例えば樹脂製であり、図２等に示すように、爪部３１ａ,３１ｂ、リブ３２ａ,３２ｂ、リブ３３ａ,３３ｂ、及び段付き突起部３４ａ,３４ｂを有する。図５等に示すように、爪部３１ａ,３１ｂには、凸部３１ｃ,３１ｄが設けられる。リブ３２ａ,３２ｂ及びリブ３３ａ,３３ｂは、保護基板５の下面を支持する突起部の例示である。図４等に示すように、保護基板５は、断面が例えば円形の貫通穴５１ａ,５１ｂ及び貫通穴５４ａ,５４ｂを有する。図１及び図１０に示すように、保護基板５は、リブ３２ａ,３２ｂ及びリブ３３ａ,３３ｂの上面、並びに段付き突起部３４ａ,３４ｂの段差部に乗っている。段付き突起部３４ａ,３４ｂは、二段の円柱形状であり、貫通穴５４ａ,５４ｂを貫通し、先端が保護基板５の上面から突出する。

図６に示すように、段付き突起部３４ａの上段外周面と貫通穴５４ａの内周面との間には隙間が存在する。この隙間の長さは、両者が同軸となっている状態で、例えば段付き突起部３４ａの上段の径Ｄの１／１０程度とする。段付き突起部３４ｂの上段外周面と貫通穴５４ｂの内周面との間にも同様に隙間が存在する。保護基板５はセパレータ６に対してネジ等の締結部材で固定されないため、保護基板５は、段付き突起部３４ａ,３４ｂの上段外周面と貫通穴５４ａ,５４ｂの内周面との間の隙間の分だけセパレータ６に対して前後左右方向に移動可能となる。

図７及び図１０に示すように、爪部３１ａ,３１ｂは、保護基板５の上面に僅かな隙間を持って係合する。上部電池ケース８と保護基板５の上面との間にも僅かな隙間があるため、保護基板５は、セパレータ６に対して上下方向に移動可能となる。爪部３１ａ,３１ｂと保護基板５の外縁との間にも僅かな隙間が設けられる。爪部３１ａ,３１ｂに設けられた凸部３１ｃ,３１ｄは、断面が例えば円形であり、保護基板５の貫通穴５１ａ,５１ｂ内に延びる。凸部３１ｃ,３１ｄの外周面と貫通穴５１ａ,５１ｂの内周面との間には隙間が存在する。

図８及び図１０に示すように、リブ３２ａ,３２ｂは、上面のうち爪部３１ａ,３１ｂ側の端部から所定長の範囲に、傾斜面３２ｃ,３２ｄを有する。傾斜面３２ｃ,３２ｄは、爪部３１ａ,３１ｂ側に向かって下るように傾斜する。傾斜面３２ｃ,３２ｄにより、保護基板５を爪部３１ａ,３１ｂの凸部３１ｃ,３１ｄの下方に差し入れるときの作業性が良好となる。

図１０に示すように、電池セル１ａ,１ｂ,１ｃと保護基板５との電気的接続は、リード線５５ａ,５５ｂ,５５ｃ及びその端末の例えば半田付けによって行われる。リード線５５ａ,５５ｂ,５５ｃは、セパレータ６に対する保護基板５の可動を妨げないように、またセパレータ６に対する保護基板５の移動により断線しないように、それぞれ若干のたるみを持たせてある。

図１１は、電池パック１００を装着する電動工具の本体ハウジングの分解上方斜視図である。図１２は、同分解下方斜視図である。図１３は、図１の電池パック１００を装着した電動工具の斜視図である。相互に分離可能な左側本体ハウジング１１及び右側本体ハウジング１２は、ネジ止め等によって相互に固定され、両者の間に端子ユニット１０が挟み込んで保持（固定）される。端子ユニット１０には、正極端子１０ａ、負極端子１０ｂ及び異常信号用端子１０ｃが設けられる。左側本体ハウジング１１及び右側本体ハウジング１２に電池パック１００を装着すると、正極端子１０ａ、負極端子１０ｂ及び異常信号用端子１０ｃは、電池パック１００の正極端子２、負極端子３及び異常信号用端子４と接触（嵌合）する。左側本体ハウジング１１及び右側本体ハウジング１２に対して電池パック１００は、例えば周知のラッチ機構により着脱自在である。図１３の電動工具において、左側本体ハウジング１１及び右側本体ハウジング１２の内部には不図示のモータや減速機構等が内蔵され、チャック１３にはドライバビット等の不図示の先端工具が保持される。使用者がトリガスイッチ１４を引くと、電池パック１００からの供給電力により前記モータが回転し、前記モータの回転により前記先端工具が回転駆動される。

本実施の形態によれば、下記の効果を奏することができる。

(1) 電池パック１００を電動工具の本体ハウジングに装着した状態で保護基板５がセパレータ６に対して可動するため、保護基板５がセパレータ６に固定されている場合と異なり、電池パック１００と電動工具が相互に振動した際に電池パック１００の各端子が電動工具の各端子に追従移動できる。このため、端子に加わる機械的負担を軽減でき、端子の破損防止や磨耗低減が可能となる。また、端子同士のチャタリング（振動による意図しない一時的なオンオフ）の発生を防止できる。なお、振動対策として電動工具側の端子ユニット１０を左側本体ハウジング１１及び右側本体ハウジング１２に対して可動する構造も考えられるが、端子ユニット１０と電池パック１００の嵌合部のバラつきにより振動抑制機能がうまく作用しない場合がある。また、電動工具側の端子ユニット１０にはコントロール基板が一体になっている場合があり、電池パック１００の保護基板５のみの方が質量が小さく振動による振れが小さいため、電動工具側の端子ユニット１０の可動よりも、電池パック１００の保護基板５が可動することの方が端子への機械的負担をより小さくすることができる。なお、本実施の形態では、保護基板５の可動と端子ユニット１０の可動との併用により、さらに有効的に端子への機械的負担の軽減を図ることが可能である。

(2) 保護基板５をセパレータ６に対してネジ等の締結部材で固定しないため、電池パック１００の組立作業性が良い。

(3) 電池セル１ａ,１ｂ,１ｃと保護基板５との電気的接続をリード線５５ａ,５５ｂ,５５ｃによって行うため、金属端子同士の接触による電気的接続の場合と異なり、保護基板５がセパレータ６に対して可動する構成であってもチャタリングの発生を防止することができる。また、リード線５５ａ,５５ｂ,５５ｃにたるみを持たせてあるため、リード線５５ａ,５５ｂ,５５ｃは、セパレータ６に対する保護基板５の可動を妨げず、またセパレータ６に対する保護基板５の移動により断線しにくい。

以上、実施の形態を例に本発明を説明したが、実施の形態の各構成要素や各処理プロセスには請求項に記載の範囲で種々の変形が可能であることは当業者に理解されるところである。以下、変形例について触れる。電池パック１００の装着先（対象機器）は、電動工具以外の電気機器であってもよい。

１ａ,１ｂ,１ｃ：電池セル、２：正極端子、３：負極端子、４：異常信号用端子、５：保護基板（回路基板）、６：セパレータ、７：下部電池ケース、８：上部電池ケース、９：クッション 、１０：端子ユニット、１０ａ：正極端子、１０ｂ：負極端子、１０ｃ：異常信号用端子、１１：左側本体ハウジング、１２：右側本体ハウジング、１３：チャック（先端工具保持部）、１４：トリガスイッチ、３１ａ,３１ｂ：爪部、３１ｃ,３１ｄ：凸部、３２ａ,３２ｂ：リブ（突起部）、３２ｃ,３２ｄ 傾斜面、３３ａ,３３ｂ：リブ（突起部）、３４ａ,３４ｂ：段付き突起部、５１ａ,５１ｂ：貫通穴、５４ａ,５４ｂ：貫通穴、５５ａ,５５ｂ,５５ｃ：リード線

Claims (11)

1. 電池ケースと、
   前記電池ケース内に収納された少なくとも１つの電池セルと、
   前記電池セル上に設けられた回路基板と、
   前記回路基板上に設けられた、対象機器との電気的接続用の端子と、を備える電池パックであって、
   前記回路基板が前記電池セルに対して可動する、電池パック。
2. 前記電池ケース内で前記電池セルを所定位置に保持するセパレータを有し、
   前記回路基板は、前記セパレータ上に設けられる、請求項１に記載の電池パック。
3. 前記回路基板が貫通穴を有し、前記セパレータは前記貫通穴を貫く突起部を有し、前記貫通穴の内周面と前記突起部の外周面との間に隙間が存在する、請求項２に記載の電池パック。
4. 前記突起部が段付き構造であり、前記突起部の段差部に前記回路基板が乗っている、請求項３に記載の電池パック。
5. 前記セパレータは、前記回路基板の下面を支持する突起部と、前記回路基板の上面に隙間を持って係合する爪部と、を有する、請求項２から４のいずれか一項に記載の電池パック。
6. 前記回路基板は、少なくとも上面に開口する穴を有し、前記爪部は、前記穴内に延びる凸部を有し、前記穴の内周面と前記凸部の外周面との間に隙間が存在する、請求項５に記載の電池パック。
7. 前記電池セル及び前記回路基板を相互に電気的に接続するリード線を備え、前記リード線にたるみを持たせてある、請求項１から６のいずれか一項に記載の電池パック。
8. 前記電池ケースは、相互に分離可能な上ケース及び下ケースを含み、前記上ケース及び下ケースにより前記電池セルを挟持している、請求項１から７のいずれか一項に記載の電池パック。
9. 請求項１から８のいずれか一項に記載の電池パックと、前記電池パックを着脱自在に装着した本体と、を備える、電動工具。
10. 端子が設けられた端子ユニットを備え、電池セル及び前記端子に接続される電池側端子を有する電池パックが接続可能な電動工具であって、
    前記電池側端子は前記電池セル上に設けられた回路基板に設けられ、前記回路基板は前記電池セルに対して可動する、電動工具。
11. 前記端子ユニットは本体ハウジングに対して可動する、請求項１０に記載の電動工具。