JP4624012B2 - 電池パック - Google Patents

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Description

本発明は、概して、電池パックに関し、特に、電動工具用電池パックに関する。
一般に、コードレス電動工具などの電気機器に対する電力供給は、充電式電池で行う。こうした電池の充電は、互換性のある電池充電器で定期的に行われる。
図３６〜図３８に、既存の電池パック２３０を例示する。この電池パック２３０は、筐体２４２と、その筐体２４２に支持された少なくとも１個の充電式電池セル２４６（図３９および図４０に図示）とを含む。例示した構造の場合、既存の電池パック２３０は、およそ１．２Ｖの電池セル２４６を１５個直列に接続して含む１８Ｖ電池パックである（図３９〜４０参照）。この電池セル２４６は、ＮｉＣｄ電池セルまたはＮｉＭＨ電池セルなどの充電式電池セル化学タイプである。
図３９および図４０に示すように、既存の電池パック２３０では、各電池セル２４６は、ほぼ円柱状で、その円筒形外側壁部に平行な電池セル軸２５０方向に延在している。既存の電池パック２３０において、セル軸２５０は互いに平行に配置され、また各電池セル２４６のセル長さ２５２は、セル直径２５４の約２倍となっている。この例示した構造の場合、各電池セル２４６は、長さが約４６ミリメートル、直径が約２３ミリメートルである。
既存の電池パック２３０は、電池充電器３８に接続可能であり（図１２参照）、この電池充電器３８は、既存の電池パック２３０を充電するように動作可能なものである。既存の電池パック２３０は、例えば電動工具３４（図１１Ａに図示）などの電気機器に電力供給するため、その電動工具３４に接続できるようになっている。図３６〜図３８に示すように、筐体２４２が、既存の電池パック２３０を電気装置上に支持するための支持部分２５０となる。例示した構造の場合、支持部分２５０が、電気装置上の相補的部分であるＴ字型断面支持部分（電動工具３４の支持部分（図１１Ｂに図示）および／または電池充電器３８の電池支持部分（図１２に図示））に接続可能なＣ字型断面（図３６参照）を提供する。
既存の電池パック２３０（図３６、図３７、図３９および図４０参照）は、電池セル２４６を電気装置内回路に電気的に接続するように動作可能な端子アセンブリ２８６を含み、端子アセンブリ２８６は、プラスの電池端子２９８と、接地端子３０２と、センス端子３０６とを含む。図３９および図４０に例示したように、端子２９８および３０２は、１個または一連の電池セル２４６の両端部に接続され、センス端子３０６は、既存の電池パック２３０の回路内で接続される電気構成部品３１４に接続される（図４０参照）。この例示した構造の場合、電気構成部品３１４は、既存の電池パック２３０および／または電池セル２４６の温度を通信する温度感知装置またはサーミスタである。
いくつかの文献に上述のような従来の技術に関連した技術内容が開示されている（例えば、特許文献１、２参照）。
米国特許第６，４５６，０３５号明細書 米国特許第６，２２２，３４３号明細書
従来の電池パックは、上述した電池パックを含む既存の電池パックに伴う１つまたは複数の独自の問題を実質的に軽減する必要があるという点で、さらなる改善が望まれている。
本発明は、このような状況に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、従来の構造を改良して性能を高めた電池パックを提供することにある。
本発明は、上述した電池パックを含む既存の電池パックに伴う１つまたは複数の独自の問題を実質的に軽減する電池パックを提供する。いくつかの態様およびいくつかの構造において、本発明は、２つの電池セルを互いに非平行に位置付けて含む電池パックを提供する。いくつかの態様において、この２つの電池セルは、互いに垂直な関係に位置付けられる。
具体的に言えば、いくつかの態様およびいくつかの構造において、本発明は、筐体と、第１の電池セル軸方向に延在する第１の電池セルと、第２の電池セル軸方向に延在する第２の電池セルとを含み、第１の電池セルと第２の電池セルは、第１の電池セル軸が第２の電池セル軸と非平行となる配向でその筐体内に支持される。いくつかの態様およびいくつかの構造において、第１の電池セル軸は第２の電池セル軸に対して垂直である。
また、いくつかの態様およびいくつかの構造において、本発明は、電池パック筐体を準備するステップと、第１の電池セルをその筐体で支持するステップと、第２の電池セルを、その筐体内で第１の電池セルと非平行に支持するステップとを含む、電池パック組立て方法を提供する。いくつかの態様において、第２の電池セルを支持するステップは、第２の電池セルを第１の電池セルに対して垂直に支持するステップを含む。
さらに、いくつかの態様およびいくつかの構造において、本発明は、複数個の電池セルと、第１グループの電池セルの電圧を感知するセンサと、第２グループの電池セルの電圧を感知するセンサと、第１グループの電圧と第２グループの電圧とを比較して、その一方が所定電圧以下になっているかどうかを判別するコントローラを含む電池パックを提供する。
さらに、いくつかの態様およびいくつかの構造において、本発明は、電池パック内に備えられた複数個の電池セルのうち、１個の電池セルの電圧を決定する方法を提供する。この方法は、第１グループの電池セルの電圧を感知するステップと、第２グループの電池セルの電圧を感知するステップと、第１グループの電圧と第２グループの電圧とを比較して、そのうち１個の電池セルが所定電圧以下になっているかどうかを判別するステップとを含む。
また、いくつかの態様およびいくつかの構造において、本発明は、筐体と、その筐体に支持される電池セルと、その電池セルに接続されるＦＥＴと、そのＦＥＴと熱伝達関係にあるヒートシンクとを含む電池パックを提供する。
さらに、いくつかの態様およびいくつかの構造において、本発明は、筐体を準備するステップと、その筐体で１個の電池セルを支持するステップと、その筐体でＦＥＴを支持するステップと、ＦＥＴを電池セルに接続するステップと、ヒートシンクを、ＦＥＴと熱伝達関係となるように支持するステップとを含む電池パック組立て方法を提供する。
さらに、いくつかの態様およびいくつかの構造において、本発明は、電気装置で支持できる筐体と、その電気装置に接続可能であり、その筐体で支持される電池セルと、電池を電気装置に係止するための係止アセンブリとを含む電池を提供する。この係止アセンブリは、電池が電気装置に係止される係止位置とそれ以外の非係止位置との間で移動できるように筐体により支持される係止部材と、筐体に支持され、係止部材を係止位置と非係止位置との間で移動させるように動作可能なアクチュエータと、係止部材を係止位置に付勢する（bias）ように動作可能であり、アクチュエータと筐体との間に固定されて、アクチュエータを筐体に対して適位置に保持する付勢部材とを含む。
当業者であれば、以下の詳述および図面から、本発明の各特徴および利点が明らかになるであろう。
以下、図面を参照して本発明を適用できる実施形態を詳細に説明する。本発明の実施形態を詳細に説明する前に、本発明が、その適用にあたり、以下の説明に記載する、または図面に例示する構成部品の具体的な構造および配置に限定されるものではないことを理解されたい。本発明は他の実施形態をも含むものであり、様々に実施または実行できるものである。また、本明細書で用いる表現および用語は、説明のみを目的としており、何ら制限するものではないことも理解されたい。本明細書で用いる用語「含む（including）」「備える（comprising）」「有する（having）」およびこれらを変形語は、その用語の後に列挙された構成要素およびその等価物、ならびにその他の構成要素を含むことを意味している。
本発明の態様を具現化する電池パック３０を、図１〜図９に例示する。この電池パック３０は、例えばコードレス電動工具３４（図１１Ａに図示）に選択的に電力供給するために、電動工具３４などの電気機器に接続可能なものである。電池パック３０は、電動工具３４に対して着脱式となっており、電池充電器３８（図１２に図示）で充電することができる。
図１〜図９に示すように、電池パック３０は、筐体４２と、筐体４２に支持される、少なくとも１個の充電式電池セル４６（図１３〜図１９に図示）とを含む。例示した構造の場合、電池パック３０を、およそ４．２Ｖの電池セル４６Ａ、４６Ｂ、４６Ｃ、４６Ｄおよび４６Ｅを直列に接続して含む２１Ｖ電池パックとすることができる。これ以外の構造（図示せず）において、電池パック３０を、電気機器に電力を供給し、電池充電器３８で充電できる、９．６Ｖ、１２Ｖ、１４ＡＶ、２４Ｖなど、公称電池電圧が２１Ｖ以外のものとしてもよい。他の構造（図示せず）において、電池セル４６を、上記以外の公称電圧のものとする、かつ／または、並列、または並列／直列の組合せなどの別の構造で接続することも可能であることを理解されたい。
電池セル４６は、ニッケルカドミウム（ＮｉＣｄ）、ニッケル水素（ＮｉＭＨ）、リチウム（Ｌｉ）、リチウムイオン（Ｌｉ−イオン）、他のリチウムを主成分とする化学、他の充電式電池セル化学などの、充電式電池セルの化学電池セルタイプであればいずれでもよい。例示した構造の場合、電池セル４６をリチウムイオン（Ｌｉ−イオン）電池セルとすることができる。例えば、電池セル４６の化学的性質を、リチウムコバルト（Ｌｉ−Ｃｏ）、リチウムマンガン（Ｌｉ−Ｍｎ）スピネル、Ｌｉ−Ｍｎニッケルなどとすることができる。
図１３〜図２０に示すように、電池パック３０において、各電池セル４６Ａ〜４６Ｅは、ほぼ円柱形で、その円柱形の外側電池セル壁部に平行な電池セル軸５０Ａ〜５０Ｅ方向に延在させることができる。また、電池パック３０において、各電池セル４６の長さ５２を、その電池セルの直径５４の２倍以上、ほぼ３倍とすることができる。例示した構造の場合およびいくつかの態様において、各電池セル４６の直径を約２６ミリメートルとし、長さを少なくとも約６０ミリメートルとすることができる。構造によっては、各電池セル４６の長さを約６５ミリメートル、または約７０ミリメートルとすることができる。
複数個の電池セル４６を、電池セル４６Ａ、４６Ｂおよび４６Ｃを含む第１のセット５６と電池セル４６Ｄおよび４６Ｅを含む第２のセット５８とに配置する。第１のセット５６では、電池セル軸５０Ａ、５０Ｂおよび５０Ｃを互いに平行にし、第２のセット５８では、電池セル軸５０Ｄおよび５０Ｅを互いに平行にする。ただし、電池セル４６Ａ、４６Ｂおよび４６Ｃが電池セル４６Ｄおよび４６Ｅと非平行になるように、第１のセット５６と第２のセット５８とを配置する。例示した構造の場合、例えば、電池セル４６Ａ、４６Ｂおよび４６Ｃを電池セル４６Ｄおよび４６Ｅに垂直に配置することができる。
複数個の電池セル４６間における熱伝達を低減して、電池セル４６からの熱の収集および除去状態を改善するように、電池セル４６を配置する。これにより、電池セル４６を、より長い使用時間の間、適した温度動作範囲内に維持することができる。また、空間を有効利用し、比較的小型のパックサイズを維持するように、電池セル４６を配置する。
図１〜図４および図７に示すように、筐体４２を、電動工具３４または電池充電器３８などの電気装置上に電池パック３０を支持するための支持部分６０として使用することができる。例示した構造の場合、支持部分６０を、電気装置の、断面をＴ字型とする相補的支持部分に接続可能なＣ字型断面部分（図７参照）として使用することができる。
電池パック３０にはまた、電池パック３０を電動工具３４および／または電池充電器などの電気装置に係止するように動作可能な係止アセンブリ７４を含めることができる（図１〜図４、図８、図９、図２１、図２４、図２５および図３０〜図３８参照）。この係止アセンブリ７４は、電池パック３０を電気装置に係止させるようにその電機装置上の対応係止部材に係合させる係止位置とそれ以外の非係止位置との間で移動可能な係止部材７８と、その係止部材７８を係止位置と非係止位置との間で移動させるアクチュエータ８２とを含む。このアクチュエータ８２には、係止アセンブリ７４の係合を外しやすくするように、操作者の持つ範囲を広く設けている。また、アクチュエータ８２は、係止アセンブリ７４を外すのに必要な把持力を低減できるように支持されている。
図３０〜図３８に示すように、複数の付勢部材８３が、係止部材７８を係止位置に付勢する。例示した構造の場合、各付勢部材８３は、係止部材７８を係止位置に付勢するようにアクチュエータ８２と筐体４２との間に位置付けられた板バネである。
各付勢部材８３は、アクチュエータ８２と筐体４２との間に位置付けられて、アクチュエータ８２（および係止部材７８）を適位置に保持するように動作することにより、アクチュエータ８２（および係止部材７８）が筐体４２に対して不当な動きをしないように制限している。具体的に言えば、付勢部材８３が、係止位置と非係止位置との間の移動方向（すなわち、図３５Ａ〜図３５Ｃの断面図において上向き）に垂直な方向におけるアクチュエータ８２（および係止部材７８）の移動を制限することにより、アクチュエータ８２および／または係止部材７８を筐体４２上で拘束する、または係止アセンブリ７４を動作させるのに望ましい動作で動かなくなることを防止している。
図３２および図３５に示すように、付勢部材８３は、筐体脚部８４を含んでおり、この脚部８４が、筐体４２と係合して、付勢部材８３を下向き（図３５Ｂの断面図において）に押下げている。この付勢部材８３はまた、アクチュエータ脚部８５を含んでおり（図３５Ｃの断面図参照）、この脚部８５が、アクチュエータ８２と係合して、係止アセンブリ７４および電池パック３０の動作時にアクチュエータ８２（および係止部材７８）を正しい下向き位置（図３５の断面図において）に引下げて保持する。
電池パック３０は、電池セル４６を電気装置内回路に電気的に接続するように動作する端子アセンブリ８６を含む（図１〜図５，図７，図１３、図１４および図１７〜図２０参照）。端子アセンブリ８６は、プラスの電池端子９８と、接地端子１０２と、センス端子１０６とを含む（図１〜図３参照）。図２０に概略を例示したように、端子９８および１０２は、１個または一連の電池セル４６の両端部に接続される。
センス端子１０６は、電池セル４６の化学的性質や電池パック３０の公称電圧などを含む、電池パック３０の特徴の識別内容を通信するための識別構成部品（すなわち、抵抗器）、または、電池パック３０および／または電池セル４６（単数または複数）の温度を通信するための温度感知装置またはサーミスタなど、１つ以上の電気構成部品に接続可能な部分である。他の構造（図示せず）では、この電気構成部品を他の種類にして、電池パック３０および／または電池セル４６（単数または複数）の他の特徴または情報を通信することも可能であることを理解されたい。電気構成部品に関する用語「通信」「通信する」とは、電気構成部品が、センサによりまたはその電気構成部品の条件または状態を判定できる装置により感知される、条件または状態を有する、またはそのような条件または状態にあることも含み得ることを理解されたい。
いくつかの構造およびいくつかの態様において、図２１〜図２３、図６８および図６９に示すように、センス端子１０６を回路４３０に接続することができる。回路４３０は、１個または複数個の電池セル４６に電気的に接続可能であると同時に、端子アッセンブリ８６の１個または複数個の電池端子に電気的に接続可能である。いくつかの構造において、回路４３０に複数の構成部品を含めて、電池パック３０の性能を高めることができる。また、いくつかの構造において、回路４３０に複数の構成部品を含めて、電池性能をモニタする、電圧を検出する、電池性能を保存する、電池性能を表示する、特定の電池性能をユーザに知らせる、電池３０内の電流を不通にする、電池パック３０、電池セル４６などの温度を検出する、電池３０からおよび／または内部で熱を伝達する、および１個または複数個の電池セル４６内で不均衡が検出された場合にはそれを平衡化する方法を提供することができる。いくつかの構造およびいくつかの態様において、回路４３０は、電圧検出回路と、昇圧回路と、充電状態表示器などを含む。構造によって、回路４３０をプリント基板（ＰＣＢ）１４５に、または以下で説明するように、フレキシブル回路４４５に連結することができる。また構造によって、そのフレキシブル回路４４５を１個または複数個の電池セル４６の周囲に巻く、または以下で説明するようにフレキシブル回路４４５で筐体４２の内部を覆うことも可能である。
構造によって、回路４３０にマイクロプロセッサ４４０を含めることも可能である。マイクロプロセッサ４４０は、電池パックの様々なパラメータ（電池パックの充電状態、電池セルの充電状態、電池パックの温度、電池セルの温度など）をモニタする、電池パックの様々なパラメータおよび特徴（上記パラメータに加えて、電池パックの公称電圧、化学的性質など）を保存する、回路４３０内の様々な電気的構成部品を制御する、および、電動工具や電池充電器などの他の電気装置との通信を行うことができる。構造によって、マイクロプロセッサ４４０により、各電池セルの充電状態をモニタし、不均衡（例えば、１個の充電状態が、電池セルの平均充電状態を特定量超える、または平均充電状況を特定量下回る）が発生した場合、それを識別することができる。
いくつかの構造およびいくつかの態様において、回路４３０に電圧検出回路４５９を含めることができる。構造によって、電圧検出回路４５９に、抵抗分圧器ネットワークを形成する複数の抵抗器４６０を含めることができる。例示構造に示すように、複数の抵抗器４６０に、抵抗器４６０ａ〜ｄを含めることができる。この複数の抵抗器４６０を、１個または複数個の電池セル４６Ａ〜ｅおよび複数のトランジスタ４６５に電気的に接続することができる。例示した構造の場合、複数のトランジスタ４６５に、トランジスタ４６５ａ〜ｄを含めることができる。構造によって、これらの抵抗器４６０に含める抵抗器の数を、複数のトランジスタ４６５に含めるトランジスタの数と等しくすることができる。
いくつかの構造において、電池パック３０および／または電池セル４６の電圧特性を、マイクロプロセッサ４４０をアクティブモードとし、複数の抵抗器４６０を介してマイクロプロセッサ４４０で読み取ることができる。いくつかの構造において、トランジスタ４７０（単数または複数）のスイッチを切り（すなわち、トランジスタ４７０を非導通状態として）、マイクロプロセッサ４４０で電圧読み取り事象を開始することができる。トランジスタ４７０（単数または複数）が非導通状態となると、トランジスタ４６５ａ〜ｄが導通状態となり、電池パック３０および／または電池セル４６に関する電圧測定がマイクロプロセッサ４４０により行われる。電池パック３０内に複数のトランジスタ４６５を含めることにより、トランジスタ４６５が周期的にのみ導通状態となるため、電池パック３０からの寄生電流引込みを削減することができる。
いくつかの構造において、マイクロプロセッサ４４０により、各電池セル４６の電圧をモニタし、不均衡が発生した場合に電池セル４６間のバランスをとることができる。上述したように、電池パック３０には、電池セル４６の電圧を測定するために複数の抵抗器４６０を含めることができる。これらの抵抗器４６０を、マイクロプロセッサ４４０で各電池セル４６Ａ〜ｅの電圧をほぼ同時に測定できるように配置する。構造によって、マイクロプロセッサ４４０により、１個または複数個の電池セルがおよそ１Ｖに達した時点で、電池パック３０内の不均衡を検出する。
いくつかの構造およびいくつかの態様において、平衡回路４５９を介して不均衡が検出された場合、電池パック３０は電池セル４６間を再度平衡化させることができる。いくつかの構造において、電池パック３０が放電操作中または放電ステップ中にある間、或いは、電池パック３０が放電電流を提供していない、または充電電流を受信していない間であれば、電池パック３０は電池セル４６間を再度平衡化させることができる。いくつかの構造において、均衡回路４５９に複数の抵抗器４６０および複数のトランジスタ４６５を含めることができる。構造によっては、電池セル４６間の平衡比Ｒが許容範囲を超えた時点で、マイクロプロセッサ４４０がスイッチ１８０を介して電池３０を不能とする（例えば、電池動作を中断する、電池動作を阻止する）。電池パック３０を不能とした後、マイクロプロセッサ４４０がどの電池セル４６（単数または複数）が不均衡となったのか（「低電圧電池セル」）を判定する。
構造によって、マイクロプロセッサ４４０が、充電状態が低くない電池セル（すなわち、低電圧電池セルより高い充電状態にある電池セル）に電気的に接続されている、トランジスタ４６５ａ〜ｄなどの各トランジスタを作動させる、またはスイッチを入れる。その後、マイクロプロセッサ４４０により、充電状況の高い電池セル４６の放電が、制御された状態で開始される。例えば、マイクロプロセッサ４４０は、平衡化された電池セル４６から各トランジスタを通してわずかな放電電流を流動させるように制御し、この放電処理全体にわたり、電池セル４６の電圧を測定し続ける。充電状況の高い電池セルの充電状況が、電圧の低かった電池セルとほぼ同レベルまで低下した時点で、制御してきた放電処理を終了する。
ＦＥＴ４８０、ヒートシンク４８５、サーミスタ４５０、燃料計４７０（１個または複数個の発光ダイオード４７０ａ〜ｄを含む）、燃料計４７０を作動させるための押しボタン４６０、マイクロプロセッサ４４０などの、回路４３０および電池パック３０の構成部品を、図２０〜図２９にさらに詳細に例示する。上記のみならず、いくつかの構造およびいくつかの態様に関する、電池パック３０の他の特徴、構造および動作が「System and Method of Battery Protection」という名称の２００３年１１月２０に出願された米国特許出願第１０／７２０，０２７号にさらに詳しく記載されている。
図８に示したように、電池充電器３８は、電池パック３０に接続可能であり、電池パック３０を充電するように動作可能である。電池充電器３８は、支持部分１２４となる充電器筐体１２２を含んでおり、この支持部分１２４上に電池パック３０が支持され、充電回路１２６（図１２に概略を例示）は、筐体１２２により支持され、電源（図示せず）に接続可能である。充電回路１２６は、充電器端子アセンブリ１２８により電池パック３０の端子アセンブリ８６に接続可能であり、電池セル４６（単数または複数）を充電するために電池パック３０に電力を送信するように動作可能である。
いくつかの構造およびいくつかの態様において、充電回路１２６は、２００２年９月２４日に発行された特許文献１、２００１年４月２４日に発行された特許文献２に記載の方法と同様に電池パック３０を充電するように動作する。
上記のみならず、いくつかの構造およびいくつかの態様に関する、電池充電器３８の他の特徴、構造および動作が「System and Method of Battery Protection」という名称の２００３年１１月２０に出願された米国特許出願第１０／７２０，０２７号および「Method of and System of Battery Charging」という名称の２００３年１１月２０に出願された米国特許出願第１０／７１９，６８０号にさらに詳しく記載されている。
電池パック３０は、電動工具３４（図１１Ａに図示）などの電気機器に接続して、その電動工具３４に電力供給することができる。この電動工具３４は、電池パック３０から選択的に電力供給を受けるように、電動工具端子アセンブリ１８６により電池パック３０が電気的に接続される（図１１Ｂ参照）電気モータ１８４（概略を例示）を、支持するための筐体１８２を含む。筐体１８２（図１１Ｂ参照）が、電池パック３０を支持する支持部分１８６となる。この支持部分１８６がほぼＴ字型断面を有しており、これが電池パック３０の支持部分６０のＣ字型断面と相補形となっている。支持部分１８６はまた、係止凹部１８８（１つのみ図示）を画定している。この凹部に係止部材７８を係合させて、電池パック３０を電動工具３４に係止させることができる。
本発明の態様を具現化する電池パック３０Ａの別の構造が、図１０に例示されている。同じ構成要素には、同じ参照番号および「Ａ」を付与している。
上述したように、電池パック３０に含める電池４６の数は、図示した実施形態の場合より増減させることが可能であり、公称電圧についても、図示および説明した構造の場合より増減させることができる。例えば、公称電圧を高くした電池パック３０Ｂの構造例を図４１〜図４７に示す。同じ構成要素には、同じ参照番号および「Ｂ」を付与している。電池パック３０Ｂのさらに別の構造を図４８〜図５４に示し、同じ構成要素には、同じ参照番号および「Ｃ」を付与している。
特に記載のない限り、以下にて、電池パック３０は、様々な構造の電池パック３０（例えば、電池パック３０、電池パック３０Ａ、電池パック３０Ｂおよび電池パック３０Ｃ）を指す可能性がある。また。特に記載のない限り、電池パック３０Ｂは、電池パック３０Ｂおよび電池パック３０Ｃの双方を指す場合がある。
いくつかの構造において、電池パック３０を、様々な電動工具、電池充電器などの様々な電気装置に電力を送信し、これらから電力を受信することができる構造とすることができる。他の構造において、電池パック３０を、様々な高性能電気装置に電力を送信する構造とすることができる。その装置の例として、様々な電動工具および製造組立てに使用する電力供給型工具；芝刈りおよび庭園作業用装置、ならびに農作業用途に用いる工具；携帯型照明、信号出力装置、および懐中電灯；電動スクータ、モペット、モータ付カートなどの動力付車両；掃除機および他の電動式家庭用および産業用用途、工具および装置；電動式玩具；リモコン飛行機、自動車および他の車両、ならびに補助モータなどが挙げられる。図５５および図５６に例示した構造などのいくつかの構造において、電池パック３０は、ドライバドリル３００、丸鋸３０５などの様々な電動工具に電力を供給することができる。いくつかの構造において、電池パック３０は、放電電流速度の速い様々な電動工具（ドライバドリル３００および丸鋸３０５など）に電力供給を行うことができる。例えば、電池パック３０は、およそ２０Ａ以上の平均放電電流を供給し、およそ３．０Ａｈのアンペア時容量を有することができる。
いくつかの構造において、電池パック３０Ｂなどの電池パック３０に、７個の電池セル３４６Ａ〜Ｇ（図５７に図示）を含めることができる。いくつかの構造において、電池セル３４６Ａ〜Ｇを、電池パック３０に含めた電池セル４６Ａ〜Ｅと同様の電池にすることができる。いくつかの構造において、電池セル３４６Ａ〜Ｇを、電池セル４６Ａ〜Ｅとは、その重量、サイズ、公称電圧、化学的性質などについて、別のものにすることもできる。例えば、１構造において、電池セル３４６Ａ〜Ｇを、Ｌｉ−Ｍｎスピネル、ＬｉＭｎニッケル、またはＬｉ−Ｃｏなどの、Ｌｉイオンを含む化学組成にすることができる。いくつかの構造において、各電池セル３４６Ａ〜Ｇの公称電圧をおよそ３．６Ｖにすることができる。他の構造では、各電池セル３４６Ａ〜ｇの公称電圧をおよそ４Ｖに、またさらに別の構造では、各電池セル３４６Ａ〜Ｇの公称電圧をおよそ４．２Ｖにすることができる。いくつかの構造において、電池パック３０Ｂに７個の電池セル３４６Ａ〜Ｇを含め、公称電圧をおよそ２８Ｖとすることができる。他の構造では、電池パック３０Ｂに７個の電池セル３４６Ａ〜Ｇを含め、公称電圧をおよそ２５Ｖとすることができる。
電池セル３４６Ａ〜Ｇの電気的接続方法は、適した方法であれば、いずれも可能であり、その例として、直列、並列、部分的直列（例えば、電池セル３４６Ａ〜Ｇの数個のみを直列に接続）、部分的並列（例えば、電池セル３４６Ａ〜Ｇの数個のみを直列に接続）、および、直列、並列、部分直列または部分並列の組合せが挙げられる。１つの構造例において、電池セル３４６Ａ〜Ｇは直列に電気的に接続される。電池セル３４６Ａ〜Ｇを、導電性金属片４５０を介して電気的に接続することができる。例えば、導電性金属片４５０により、第１の電池セル３４６Ａの負極を第２の電池セル３４６Ｂの正極に接続することができる。また、別の導電性金属片４５０により、第２の電池セル３４６Ｂの負極を第３の電池セル３４６Ｃの正極に接続することができる。
図５８〜図６５に示すように、電池パック３０Ｂなどの電池パック３０に、端末キャップ構造５０５を含めることができる。構造によって、この端末キャップ構造を用いて、電池セル３４６間にスペースを設けることができる。端末キャップ構造５０５は、第１の端末キャップ５１０と第２の端末キャップ５１５とを含み、第１の端末キャップ５１０および第２の端末キャップ５１５を、接続部分５２０により相互に接続することができる。構造によっては、接続部分５２０をヒンジにすることができる。また構造によっては、端末キャップ構造５０５に接続部分５２０を含めないことも可能である。各端末キャップ５１０および５１５により、１つまたは複数の空隙５３０（図６５に図示）を画定することができる。電池セル３４６の端部を空隙５３０内に位置付けることが可能である。例示した構造の場合、第１の端末キャップ５１０および第２の端末キャップ５１５にそれぞれ、空隙５３０Ａ〜Ｇを設けて、７個の電池セル３４６Ａ〜Ｇをそれぞれの中に位置付けている。
例示した構造の場合、第１の端末キャップ５１０は、電池セル３４６構造の第１の端部４９０（図５７に図示）に位置付けられ、第２の端末キャップ５１５は、電池セル３４６構造の第２の端部４９５に位置付けられている。上述したように、各電池セル３４６Ａ〜Ｇの各端部を、第１の端末キャップ５１０および第２の端末キャップ５１５の各空隙５３０Ｇ〜Ｇ内に位置付けることができる。各端末キャップ５１０および５１５により空隙５３０Ｇ〜Ｇを画定して、電池セル３４６を空隙５３０内に位置付けると電池セル３４６間に間隙または空間が形成されるようにすることができる。これにより、電池パック３０Ｂ内で格段に大きな熱放散が起こり、セル３４６間の間隙および空間内を空気が循環するようになる。
いくつかの構造において、第１の端末キャップ５１０および第２の端末キャップ５１５により、開口部５４０をさらに画定することができる。開口部５４０には、導電性金属片４５０を収容して、１個の電池セル３４６を別の電池セル３４６に電気的に接続することができる。
いくつかの構造およびいくつかの態様において、端末キャップ構造５０５にさらに、フレキシブル回路４４５を含めることができる。いくつかの構造において、このフレキシブル回路４４５を、第１の端末キャップ５１０、第２の端末キャップ５１５、接続部分５２０またはこれらの組合せと一体成形することができる。他の構造として、端末キャップ構造５０５により、このフレキシブル回路を支持するための１つまたは複数の領域を画定することができる。さらに別の構造では、このフレキシブル回路を端末キャップ構造５０５に固定することも可能である。例示構造に示すように、フレキシブル回路４４５で電池セル３４６の周囲を巻くことも可能である。
図示した構造では、端末キャップ構造５０５にコネクタ５６０を含めて、フレキシブル回路４４５をＰＣＢ１４５Ｂに電気的に接続することができる。この構造の場合、ＰＣＢ１４５Ｂおよびフレキシブル回路４４５それぞれに、電池パック３０Ｂに含まれる回路４３０の一部を含めることができる。
いくつかの構造およびいくつかの態様において、電池パック３０に、クッション部材または「緩衝器」６４０を含めることができる。図６６および図６７に示すように、電池筐体４２Ｂの内面６４５に、１つまたは複数のクッション部材６４０を含めることができる。いくつかの構造において、クッション部材６４０を筐体４２Ｂと一体成形することができる。他の構造において、クッション部材６４０を筐体４２Ｂの内面６４５に装着または固定することができる。さらに別の構造において、クッション部材６４０を１個または複数個の電池セル３４６に、または、電池セル３４６を一部包囲している端末キャップ構造５０５に接続することができる。いくつかの構造において、クッション部材６４０は、衝撃時にそのエネルギーを吸収して、セル３４６に伝達するエネルギー量を制限することにより、電池セル３４６を保護することができる。クッション部材６４５に、ポリプロピレンＲＰＴ１００ＦＲＨＩ（難燃性耐衝撃性）などのあらゆる熱可塑性ゴムを含めることができる。
本発明の１つまたは複数の独自の特徴や利点を、請求の範囲に記載する。
電池の正面斜視図である。 図１に示した電池パックを示す頂部裏側斜視図である。 図１に示した電池パックを示す底部裏側斜視図である。 図１に示した電池パックを示す上面図である。 図１に示した電池パックを示す底面図である。 図１に示した電池パックを示す正面図である。 図１に示した電池パックを示す背面図である。 図１に示した電池パックを示す右側面図である。 図１に示した電池パックを示す左側面図である。 本発明の態様を具現化した電池パックの別の構造を示す底面図である。 図１に示した電池パックと併用する、電動工具などの電気装置を示す斜視図である。 図１１Ａに示した電動工具の支持部分を示す斜視図である。 図１に示した電池パックと併用する、電池充電器などの電気装置を示す斜視図である。 複数個の電池セルおよび電池端子アセンブリを例示する、図１に示した電池パックの一部を示す斜視図である。 図１３に示した電池セルおよび端子アセンブリを示す上面図である。 図１３に示した電池セルおよび端子アセンブリを示す底面図である。 図１３に示した電池セルおよび端子アセンブリを示す正面図である。 図１３に示した電池セルおよび端子アセンブリを示す背面図である。 図１３に示した電池セルおよび端子アセンブリを示す右側面図である。 図１３に示した電池セルおよび端子アセンブリを示す左側面図である。 図１に示した電池パックのような電池パックの構成部品を示す概略図である。 電池パックの構成部品を示す別の概略図である。 電池パックの構成部品を示す別の概略図である。 電池パックの構成部品を示す別の概略図である。 図１に示した電池パックを、一部を取り除いて示す斜視図である。 図１に示した電池パックを、一部を取り除いて示す斜視図である。 図１に示した電池パックを、一部を取り除いて示す斜視図である。 図２６に示した電池パックの一部を示す上面図である。 図２６に示した電池パックの一部を示す図である。 図２６に示した電池パックの一部を示す図である。 図２６に示した電池パックの一部を示す図である。 図２６に示した電池パックの一部を示す図である。 図２６に示した電池パックの一部を示す図である。 図１に示した電池パックを、一部を取り除いて示す分解組立て斜視図である。 図１に示した電池パックを、一部を取り除いて示す背面斜視図である。 図３０に示した電池パックの一部を示す別の背面斜視図である。 図１に示した電池パックを、一部を取り除いて示す分解組立て斜視図である。 図３２に示した電池パックの一部を示す斜視図である。 図３３に示した電池パックの一部を示す拡大斜視図である。 図１に示した電池パックを、一部を取り除いて示す図である。 図１に示した電池パックを、一部を取り除いて示す図である。 図１に示した電池パックを、一部を取り除いて示す図である。 既存の電池パックを示す背面斜視図である。 図３６に示した電池パックを示す正面斜視図である。 図３６に示した電池パックを示す左側面図である。 複数個の電池セルおよび電池端子アセンブリを例示する、図３６に示した電池パックの一部を示す斜視図である。 図３９に示した電池セルおよび電池端子アセンブリを示す右側面図である。 別の電池パックを示す正面斜視図である。 図４１に示した電池パックを示す右側面図である。 図４１に示した電池パックを示す左側面図である。 図４１に示した電池パックを示す上面図である。 図４１に示した電池パックを示す底部裏側斜視図である。 図４１に示した電池パックを示す正面図である。 図４１に示した電池パックを示す背面図である。 別の電池パックを示す正面斜視図である。 図４８に示した電池パックを示す右側面図である。 図４８に示した電池パックを示す左側面図である。 図４８に示した電池パックを示す上面図である。 図４８に示した電池パックを示す底部裏側斜視図である。 図４８に示した電池パックを示す正面図である。 図４８に示した電池パックを示す背面図である。 電動工具などの第１の電気装置と併用している電池パックを示す斜視図である。 電動工具などの第２の電気装置と併用している電池パックを示す斜視図である。 複数個の電池セルを例示する、電池パックの一部を示す斜視図である。 複数個の電池セル、端子、端末キャップおよび回路構成要素を例示する、電池パックの一部を示す斜視図である。 図５８に示した電池パックの一部を示す背面斜視図である。 図５８に示した電池パックの一部を示す右側面図である。 図５８に示した電池パックの一部を示す左側面図である。 図５８に示した電池パックの一部を示す正面図である。 図５８に示した電池パックの一部を示す背面図である。 図５８に示した電池パックの一部を示す上面図である。 端末キャップを例示する、電池パックの一部を示す斜視図である。 電池パックの筐体の一部を示す部分側面斜視図である。 図６６に示した筐体の一部を示す部分正面斜視図である。 電池パックの構成部品を示す別の概略図である。 電池パックの構成部品を示す別の概略図である。
符号の説明
３０ 電池パック
４２ 筐体
４６Ａ〜４６Ｅ 電池セル
６０ 支持部分
７４ 係止アセンブリ
７８ 係止部材
８２ アクチュエータ
８６ 端子アセンブリ
９８ 端子
１０２ 接地端子
１０６ センス端子
１４５ プリント基板（ＰＣＢ）
４４０ マイクロプロセッサ
４６０ 抵抗器
４７０ トランジスタ
４８０ ＦＥＴ
４８５ ヒートシンク

Claims (9)

  1. 電動工具用の電池パックを含むオペレーションを行う方法であって、前記電池パックは、筐体と、前記筐体に支持される、所定電圧の第１の電池セルと、前記筐体に支持される、所定電圧の第２の電池セルとを含み、電動工具に接続可能であり、前記電動工具を作動させるために電力を供給するように動作可能であり、
    導通状態で前記第１の電池セルに接続される第１のトランジスタを配置するステップと、
    前記第１のトランジスタが前記導通状態の時に、前記第１の電池セルの電圧を測定するステップと、
    導通状態で前記第２の電池セルに接続される第２のトランジスタを配置するステップと、
    前記第２のトランジスタが前記導通状態の時に、前記第２の電池セルの電圧を測定するステップと、
    前記第１の電池セルおよび前記第２の電池セルの一方を、その電圧が前記第１の電池セルおよび前記第２の電池セルの他方の電圧とほぼ等しくなるまで、放電するステップとを備える、方法。
  2. 前記放電するステップは、前記第１の電池セルおよび前記第２の電池セルのうち、電圧がより高い一方を、その電圧が前記他方の電圧とほぼ等しくなるまで放電させることを含む、請求項１に記載の方法。
  3. 前記第１の電池セルおよび前記第２の電池セルの一方に関連する前記測定するステップに基づいて、前記放電するステップが行われる、請求項２に記載の方法。
  4. 前記電池パックは、前記第１の電池セルおよび前記第２の電池セルに接続されたコントローラをさらに含み、前記両測定するステップは、前記電圧を前記コントローラを用いて判定するステップを含む、請求項２に記載の方法。
  5. 前記両測定するステップの後、前記コントローラを用いて、前記第１の電池セルおよび前記第２の電池セルのどちらに、前記放電するステップを実施するかを判定するステップをさらに備える、請求項４に記載の方法。
  6. 前記電池パックは、前記第１の電池セルおよび前記第２の電池セルに接続され、かつ、前記電池パックを前記電動工具に接続するように動作可能な少なくとも１個の端子をさらに含み、前記方法は、前記電動工具に電力を供給するため、前記端子を介して電力を供給するように、前記第１の電池セルおよび前記第２の電池セルを放電するステップをさらに備える、請求項１に記載の方法。
  7. 前記第１の電池セルおよび前記第２の電池セルを充電するステップをさらに備える、請求項１に記載の方法。
  8. 前記電池パックは少なくとも１個の端子をさらに含み、前記端子は、前記第１の電池セルおよび前記第２の電池セルに接続され、かつ、電池充電器に前記電池パックを接続するように動作可能であり、前記電池充電器は、電源に接続可能であり、また前記電池パックに電力を供給するように動作可能であり、前記充電するステップは、前記電池充電器から前記電池パックに電力を供給するステップを含む、請求項７に記載の方法。
  9. 前記電池パックは、前記筐体に支持される、所定電圧の第３の電池セルをさらに含み、前記方法は、前記第３の電池セルの前記電圧が、前記第１の電池セルおよび前記第２の電池セルのうち、前記電圧がより低い電池セルの前記電圧とほぼ等しくなるまで、前記第３の電池セルを放電するステップをさらに備える、請求項１に記載の方法。
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