JP7276440B2 - 電池パック及び電気機器 - Google Patents

Description

本発明は無線通信機能付きの電池パックに関するものである。

特許文献１では、電気機器の利便性を高めるために、電気機器の使用履歴情報を、通信部を有するアダプタを介して外部機器へ送信することが開示されている。

特開２０１９－２５６１１号公報

発明者らは電池パックのマイコンが管理する情報を外部に読み出して、さらに高度な管理を行いたいと考えた。そのため電池パックに無線通信機構を搭載することを考えた。無線通信機構は、アンテナとマイクロコントローラが１チップになっているモジュールを搭載することで実現できる。通常、電池パック内の回路基板には、防水塵を目的に搭載される素子の上に樹脂を塗布するようにしている。しかしながら、防水塵を目的にアンテナの上にまで何かを塗布することは遮蔽物になりえる可能性から、可能な限り避けるべきである。一方、量産において樹脂の塗布に細かい制約を求めることは生産効率を大きく落とす要因になり得ると同時に、不良率の増加や完成品の性能個体差を大きくしてしまうことが懸念される。

本発明は上記背景に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、無線通信部を最適な位置に搭載した電池パックを提供することにある。本発明の他の目的は、無線通信部の防塵、防水を効果的に達成できる電池パックを提供することにある。本発明のさらに他の目的は、無線通信部を搭載した基板の組み立て効率を向上させた電池パックを提供することにある。

本願において開示される発明のうち代表的な特徴を説明すれば次のとおりである。本発明の一つの特徴によれば、複数の電池セルを収容するケースと、電池セルに接続される正極端子及び負極端子と、外部機器との無線通信を行うための無線通信部と、無線通信部を制御する無線制御回路と、無線通信部を搭載する回路基板と、を有する電池パックであって、無線通信部は、無線通信回路と無線通信回路から回路基板の面に沿うように延在させたアンテナ線を含み、無線通信部の面方向の周囲に、無線通信部への樹脂の塗布を避けるため又は水や塵の入り込みを抑制するための抑制部を設けた。そして、抑制部以外の回路基板の領域において、搭載された電子素子のハンダ付け部分を覆う樹脂層を形成した。抑制部は、無線通信部の面方向の周囲を覆う枠部と、枠部を覆う蓋部からなり、枠部の開口面を回路基板に接するように位置づけることによって、抑制部の内側に無線通信回路とアンテナ線を収容した。さらに、抑制部は、樹脂層に比べ、使用される周波数帯において電波の透過性が高いものを選択すると良い。

本発明の他の特徴によれば、複数の電池セルを収容するケースと、電池セルに接続される正極端子及び負極端子と、外部機器との無線通信を行うための無線通信部と、無線通信部を制御する無線通信回路と、無線通信部を搭載する回路基板と、を有する電池パックであって、無線通信部は、無線通信回路と、無線通信回路から回路基板の面に沿うように延在させたアンテナ線を含み、無線通信部の上面を覆うゴムシート部材を設け、ゴムシート部材以外の回路基板の領域において、搭載された電子素子のハンダ付け部分を覆う樹脂層を形成した。ゴムシート部材は、アンテナ線部分を外部に露出させるように切り欠きが形成される。また、ゴムシート部材の外縁部であって回路基板側と反対側のゴムシートの外面の一部に、樹脂層を形成するようにした。

本発明のさらに他の特徴によれば、回路基板には正極端子と負極端子を含む複数の接続端子群が左右方向に並べて配置され、回路基板の接続端子群を基準にして装着方向前側に無線通信部が搭載される。また、樹脂層はシリコンを塗布して形成したものであって、接続端子群は脚部以外が樹脂層から外部に露出する。さらに、無線通信部は、マイコンに内蔵された無線通信回路と、マイコンに接続されるアンテナ部を含んで構成され、アンテナ部は、マイコンよりも装着方向にみて前側に配置される。

本発明によれば、電池パックの回路基板上の特定の位置に無線通信装置とアンテナを搭載したので、金属端子の付近、基板裏を可能な限り避けた配置を実現でき、電波の特性からもアンテナ効率の低下を抑えることが可能となった。また、アンテナ部分を避けて樹脂層形成による防水塵が可能となった。さらにアンテナ近傍にシール部材を装着、又は、ゴムシート部材張るという組み立て行程が増えるが、細かい制約の下、塗布する作業より作業がよく人為的ミスが減らせることで製品生産精度の向上に繋がる。

本発明の実施例にかかる電池パック１００を用いた管理システムの全体概略図である。 本発明の実施例に係る電池パック１００の斜視図である。 本発明に係る電池パック１００が装着される電動工具本体１の斜視図である。 図３の電池パック１００の展開斜視図である。 （Ａ）は電池パック１００の正極端子（１６２と１７２）、負極端子（１６７と１７７）の形状を示す部分斜視図と高電圧出力時の接続回路を示す図であり、（Ｂ）は高電圧電気機器のターミナル部５０と、電池パック１００側の端子との接続状況を示すための部分斜視図である。 （Ａ）は電池パック１００の正極端子（１６２と１７２）、負極端子（１６７と１７７）の形状を示す部分斜視図と低電圧出力時の接続回路を示す図であり、（Ｂ）は低電圧電気機器のターミナル部８０と、電池パック１００側の端子との接続状況を示すための部分斜視図である。 図４のセパレータ２４５を用いた電池セルのスタック状況および配線方法を説明するための展開斜視図である。 電池パック１００の基本的な内部回路を示すブロック図である。 電圧自動切替式の電池パック１００を接続する高電圧用の電気機器の回路図である。 図５の部品を組み立てた後のセパレータ２４５の側面図であり、（Ａ）は右側面であり、（Ｂ）は左側面図である。 セパレータ２４５に回路基板１５０を固定した状態を示す斜視図である（左前上方より見た斜視図）。 セパレータ２４５に回路基板１５０を固定した状態を示す斜視図である（右後上方より見た斜視図）。 図１６は電池パック１００の 引出し板２６１、２６６、２７１、２７６と正極端子（１６２、１７２）及び負極端子（１６７、１７７）への接続方法を説明するための図である。 本発明に係る電池パック１００の回路基板１５０の上面図である。 図１４の回路基板１５０のうち、無線通信用のモジュールを取り外した状態を示す上面図である。 図１４の電池パック１００の回路基板１５０のＡ－Ａ断面図である。 図１４の電池パック１００の回路基板１５０の正面図である。 本発明に係る電池パック１００の回路基板１５０へのシリコン塗布状況を示す図である。 図１８の枠体２８１の斜視図である。 図１８とは別の方法による回路基板１５０へのシリコン塗布状況を示す図である。 枠体２８１を上ケース１１０で蓋をする構成を示す部分拡大図である。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。以下の図において、同一の部分には同一の符号を付し、繰り返しの説明は省略する。本明細書においては、電気機器の一例として電池パックにて動作する電動工具を用いて説明するものとする。

図１は本発明の実施例にかかる電池パック１００を用いた管理システムの全体概略図である。電動工具本体１は、電池パック１００－１を電源として使用可能な携帯型の電気機器であって、従来から広く用いられるインパクト工具である。本実施例の電池パック１００は、内部にマイコンが搭載され、そのマイコンとの近接無線通信を可能とするブルートゥース（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ：Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ ＳＩＧ， Ｉｎｃ． ＵＳＡの登録商標）が搭載される。このように電池パック１００の内部に無線通信装置が搭載されるため、外部機器たる端末装置３０１との電池パック１００－１～３の間での双方向に無線通信が可能となる。端末装置３０１は、電動工具本体１に装着されている状態の電池パック１００－１との通信も可能であるし、電動工具本体１等の電気機器から取り外した状態の電池パック１００－２、１００－３とも通信が可能である。

電池パック１００－１～ｎは、定格電圧３．６Ｖのリチウムイオン電池セルを複数本直列接続して、例えば１８Ｖ又は３６Ｖの直流電流を選択的に出力可能としたものである。電池パック１００が装着される側の電動工具（図示せず）には、ブルートゥース（登録商標）が設けられている機種も存在する。その場合は、端末装置３０１が電動工具と接続することによって、端末装置３０１が電池パック１００の情報を間接的に取得することも可能な場合もある。しかしながら、本実施例では電池パック１００と端末装置３０１が直接通信を行うことによって、どんな電動工具に装着されている電池パック１００であっても、また、電動工具から取り外された状態の電池パック１００であっても、端末装置３０１は電池パック１００の情報を読み取ることが可能である。

電池パック１００－１～３は、ここでは同一型式、同一容量の電池パックとしているが、同一の電池パック１００だけに限られず、異なる形式の様々な電圧、容量の電池パックでも良い。但し、それぞれの電池パック１００内には電池の管理を行うプロセッサと無線通信装置を有することが重要である。端末装置３０１は、例えば電話会社が販売するスマートフォンを用いることができる。端末装置３０１は、電話通信網３６１を用いて電話会社の基地局３６０に接続可能であり、インターネット等のネットワーク３５０を用いて、電池パック１００の製造メーカーや、サポート会社３００のサーバ装置に接続可能である。よって、端末装置３０１は電池パック１００－１～３から受信した情報をサポート会社３００のサーバ装置に送信することが可能であり、また、端末装置３０１から何らかの情報を受信して表示画面３０２に表示することができる。さらには、無線通信装置を用いて特定の電池パック（例えば１００－２）と無線通信を行い、電池パック１００－２のマイコンに情報を書き込むことが可能である。

電池パック１００（例えば１００－１）は端末装置３０１とペアリングを行う。「ペアリング」とは、無線通信を用いて端末装置３０１と、電池パック１００側の関連づけ登録を行う作業であり、これらの登録作業（ペアリング）を行うことにより、端末装置３０１は、ペアリングされた電池パック１００から必要な情報を取得することができる。このペアリング相手の関係は、端末装置：電池パックの数＝１：１でも良いが、図のように１：ｎ（ｎは自然数）であっても良い。ｎがいくつまでペアリングできるかは、使用する無線通信規格に依存する。また、所有するすべての無線接続可能な電池パックと同時にペアリングさせても良いが、必ずしも全数を同時に行う必要は無く、状態を確認したい対象の電池パック１００だけを選択してペアリングさせるようにしても良い。

端末装置３０１は、電池パック１００から無線通信によって受信した情報を処理し、電池パック１００の状態、特に充電回数、過充電回数、過放電回数、装着した電動工具の種類や、使用時の電圧記録の各種使用状況を取得し、電池パック１００の現在の状態を把握する。把握された情報は電話通信網３６１、ネットワーク３５０を介してサポート会社３００にそのデータが送信される。端末装置３０１には、電池パック１００との無線通信を可能とするために、専用のソフトウェア、いわゆるアプリケーションソフトをインストールしておく。なお、端末装置３０１は、いわゆるスマートフォンだけに限定されず、電池パック１００側の無線通信装置と双方向または片方向の無線通信が可能であれば、タブレット型のＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）や、汎用のＰＣ等であっても良い。

図２は本発明の実施例に係る電池パック１００の斜視図である。この電池パック１００は、３．６Ｖのリチウムイオン電池のセルが５本直列接続されたセルユニットが２組収容され、２組のセルユニットの接続方法の変更により、１８Ｖ出力（低電圧出力）と３６Ｖ出力（高電圧出力）の双方を切り換えることができる「電圧可変電池パック」である。

電池パック１００の筐体は、上下方向に分割可能な下ケース１０１と上ケース１１０により形成される。上ケース１１０は、電動工具本体１の電池パック装着部２ｃ（図３で後述）に取り付けるために２本のレール１３８ａ、１３８ｂが形成された装着機構が形成される。レール１３８ａ、１３８ｂは、電池パック１００の装着方向と平行な方向に延びるように、且つ、上ケース１１０の左右側面に突出するように形成される。レール１３８ａ、１３８ｂは、電動工具本体１の電池パック装着部２ｃに形成されたレール溝（図示せず）と対応した形状に形成され、レール１３８ａ、１３８ｂが電気機器本体側のレール溝と嵌合した状態で、ラッチ１４１の爪となる係止部１４２にて係止することにより電池パック１００が電動工具本体１に固定される。電池パック１００を電動工具本体１から取り外すときは、左右両側にあるラッチ１４１を押すことにより、係止部１４２が内側に移動して係止状態が解除されるので、その状態で電池パック１００を装着方向と反対側に移動させる。

上ケース１１０の下段面１１１と上段面１１５は階段状に高さが異なるように形成され、それらの接続部分から後方側に延びる複数のスロット１２１～１２８が形成される。スロット１２１～１２８は電池パック装着方向に所定の長さを有するように切り欠かれた部分であって、この切り欠かれた部分の内部には、電動工具本体１又は外部の充電装置（図示せず）の機器側端子と嵌合可能な複数の接続端子（接続端子群）が配設される。スロット１２１～１２８は、電池パック１００の右側のレール１３８ａに近い側のスロット１２１が充電用正極端子（Ｃ＋端子）の挿入口となり、スロット１２２が放電用正極端子（＋端子）の挿入口となる。また、左側のレール１３８ｂに近い側のスロット１２７が負極端子（－端子）の挿入口となる。正極端子と負極端子の間には、電池パック１００と電動工具本体１や外部の充電装置（図示せず）への信号伝達用の複数の信号端子が配置され、ここでは信号端子用の４つのスロット１２３～１２６が電力端子群の間に設けられる。スロット１２３は予備の端子挿入口であり、本実施例では端子は設けられない。スロット１２４は電池パック１００の識別情報となる信号を電動工具本体又は充電装置に出力するためのＴ端子用の挿入口である。スロット１２５は外部の充電装置（図示せず）からの制御信号が入力されるためのＶ端子用の挿入口である。スロット１２６はセルに接触して設けられた図示しないサーミスタ（感温素子）による電池の温度情報を出力するためのＬＳ端子用の挿入口である。負極端子（－端子）の挿入口となるスロット１２７の左側には、さらに電池パック１００内に含まれる電池保護回路（図示せず）による異常停止信号を出力するＬＤ端子用のスロット１２８が設けられる。

上段面１１５の後方側には、隆起するように形成された隆起部１３２が形成される。隆起部１３２の中央付近に窪み状のストッパ部１３１が形成される。ストッパ部１３１は、電池パック１００を、電池パック装着部２ｃ（図３にて後述）に装着した際に突き当て面となる。電池パック１００が電動工具本体１の所定の位置に装着されると電動工具本体１に配設された複数の端子（機器側端子）と電池パック１００に配設された複数の接続端子が接触して導通状態となる。下段面１１１の前方左側角部には、従来の１８Ｖ用電池パックを３６Ｖ用の電動工具本体に装着できないようにするための、識別用の切り欠き部１１１ａが形成される。

図３は本発明に係る電池パック１００が装着される電動工具本体１の斜視図である。ここで示す電動工具本体１はインパクトドライバであって、ハウジング２の胴体部分から下方に延びるハンドル部２ｂが設けられ、ハンドル部２ｂの下側に電池パック装着部１０が形成される。ハンドル部２ｂにはトリガスイッチ４が設けられる。ハウジング２の前方側には出力軸たるアンビル（図示せず）が設けられ、アンビルの先端には先端工具９を装着するための先端工具保持部８が設けられる。ここでは先端工具９としてプラスのドライバービットが装着されている。電動工具だけに限られずに、電池パックを用いた電気機器全般では、装着される電池パックの形状に対応させた電池パック装着部１０が形成され、電池パック装着部１０に適合しない電池パックを装着できないように構成する。電池パック装着部１０には、左右両側の内壁部分に前後方向に平行に延びるレール溝１１ａ、１１ｂが形成され、それらの間にターミナル部２０が設けられる。ターミナル部２０は、合成樹脂等の不導体材料の一体成形により製造され、そこに金属製の複数の端子、例えば正極入力端子２２、負極入力端子２７、ＬＤ端子（異常信号端子）２８が鋳込まれる。ターミナル部２０は、装着方向（前後方向）の突き当て面となる垂直面２０ａと、水平面２０ｂが形成され、水平面２０ｂは電池パック１００の装着時に、上段面１１５（図２参照）と隣接、対向する面となる。水平面２０ｂの前方側には、電池パック１００の隆起部１３２（図２参照）と当接する湾曲部１２が形成され、湾曲部１２の左右中央付近には突起部１４が形成される。突起部１４は左右方向に２分割で形成される電動工具本体１のハウジングのネジ止め用のボスを兼ねると共に、電池パック１００の装着方向への相対移動を制限するストッパの役目も果たす。

図４は図３の電池パック１００の展開斜視図である。電池パック１００の筐体は、上下方向に分離可能な上ケース１１０と下ケース１０１によって形成され、下ケース１０１の内部空間には、１０本の電池セルが収容される。複数の電池セル（図示せず）は、５本ずつ２段にスタックさせた状態で、合成樹脂等の不導体で構成されたセパレータ２４５にて固定される。セパレータ２４５は電池セルの両端部となる左右両側だけが開口するようにして複数の電池セルを保持する。

セパレータ２４５の上側には、回路基板１５０が固定される。回路基板１５０は複数の接続端子（１６１、１６２、１６４～１６８、１７１、１７２、１７７）を半田付けによって固定すると共に、これら接続端子と図示しない回路パターンとの電気的な接続を行う。回路基板１５０にはさらに、電池保護ＩＣやＰＴＣサーミスタ、抵抗、コンデンサ、ヒューズ、発光ダイオード等の様々な電子素子（ここでは図示していない）を搭載する。さらに、点線１５２で占める領域には、無線通信装置を形成する通信モジュールとアンテナ（ともに後述）が搭載される。回路基板１５０の材質は、素材に対して絶縁性のある樹脂を含浸した基板上に、銅箔など導電体によってパターン配線を印刷したプリント基板と呼ばれるものであり、単層基板、両面基板、多層基板を用いることができる。本実施例では、両面基板を用いて回路基板１５０の上面（表面であって図４から見える上側の面）と下面（裏面）に配線パターンが形成される。回路基板１５０の前後方向の中央よりもやや前側には、接続端子群１６０が設けられ、そこに複数の接続端子（１６１、１６２、１６４～１６８、１７１、１７２、１７７）が横方向に並べて固定される。

正極端子（１６１、１６２、１７１、１７２）と負極端子（１６７、１７７）は、左右方向に大きく離れた箇所に配置され、それらの間には３つの信号端子（Ｔ端子１６４、Ｖ端子１６５、ＬＳ端子１６６）が設けられる。本実施例では電力端子用の部品として、水平方向に延びる腕部が上側の左右に１組、下側の左右に１組の合計２組設けられたものを用いる。負極端子対（１６７、１７７）の左側にはＬＤ端子１６８が設けられる。すべての信号端子（１６４～１６６、１６８）は、回路基板１５０の形成された複数の取付孔１５１ａ、１５１ｂにそれぞれの脚部を表面から裏面にまで貫通させて、裏面側で半田付けにより固定される。以上のように、回路基板１５０上に図示しない電子素子が搭載され、複数の接続端子が半田付けにより固定されたあとに、回路基板１５０の表面に防水塵のために樹脂（図示せず）を塗布する。

下ケース１０１は、上面が開口された略直方体の形状である。前面壁のほぼ中央には、スリット１０４が設けられる。上ケース１１０のスリット１３４は、充電装置にて充電を行う際に電池パック１００の内部空間に充電装置側から送出される冷却風を流入させるための流入口として用いられ、下ケース１０１のスリット１０４は冷却風の排出口として用いられる。

電池セル側からの出力の回路基板１５０との接続は、上方向に板状に延びる接続用の引出しタブ２６１ａ、２６６ａ、２７１ａ、２７６ａを介して行われる。また直列接続された電池セルの中間接続点からのリード線の端部２９４ｂ、２９６ｂ～２９９ｂが上方向に延びるように配置され、回路基板上に半田付けされる。さらに、直列接続された電池セルの中間接続点からの中間引出しタブ２６２ａ、２６３ａが回路基板１５０に接続されるべく、上方向に延びるように配置される。セパレータ２４５の上側には、回路基板１５０を固定する為のネジボス２４７ａ、２４７ｂが形成される。

次に図５を用いて、２組の電力端子の形状を説明する。図５は電池パック１００の回路基板１５０の部分図であり、回路基板１５０に固定された正極端子対（上側正極端子１６２と下側正極端子１７２）と、負極端子対（上側負極端子１６７と下側負極端子１７７）だけを図示したものである。図５（Ａ）は本実施例の電池パック１００の正極端子（１６２と１７２）、負極端子（１６７と１７７）の形状を示す部分斜視図と高電圧出力時の接続回路を示す図である。図５（Ｂ）は高電圧用電気機器のターミナル部５０と、電池パック１００側の端子との接続状況を示すための部分斜視図である。図５（Ａ）に示すように、電池パック１００のスロット１２２（図２参照）には、上側正極端子１６２と下側正極端子１７２が並んで配置される。上側正極端子１６２と下側正極端子１７２は金属板のプレス加工によって形成され、脚部を回路基板１５０に半田付け等により強固に固定したものである。上側正極端子１６２と下側正極端子１７２は距離を隔てて配置され、電気的に非導通状態にある。同様にしてスロット１２７（図２参照）には、上側負極端子１６７と下側負極端子１７７が並んで配置される。上側正極端子１６２と上側負極端子１６７は同じ金属部品であり、下側正極端子１７２と下側負極端子１７７は同じ金属部品である。

電池パック１００の内部には、５本のリチウムイオン電池セルが直列に接続された上側セルユニット（第一セルユニット）１４６と下側セルユニット（第二セルユニット）１４７が収容され、上側セルユニット１４６の正極が第一正極端子に相当する上側正極端子１６２に接続され、上側セルユニット１４６の負極が第一負極端子に相当する下側負極端子１７７に接続される。同様にして、下側セルユニット１４７の正極が第二正極端子に相当する下側正極端子１７２に接続され、下側セルユニット１４７の負極が第二負極端子に相当する上側負極端子１６７に接続される。このような電池パック１００の形態において、電動工具本体１側の正極用入力端子を上側正極端子１６２に接続し、負極用入力端子を上側負極端子１６７に接続するとともに、点線５９で示すように下側正極端子１７２と下側負極端子１７７を電気的に接続すれば、上側セルユニット１４６と下側セルユニット１４７の直列接続の出力、即ち定格３６Ｖが電池パック１００から電動工具本体１の負荷装置７０に出力されることになる。

出力用の正極端子は、電気的に独立した上側正極端子１６２と下側正極端子１７２が、回路基板１５０の取り付け位置で見て前後方向に並ぶように配置される。これらは互いに近接して配置される複数の端子（１６２、１７２）であって、電圧の切替え用に使用される切替端子群として機能する。上側正極端子１６２と下側正極端子１７２は、それぞれが前方側に延在する腕部組（腕部１６２ａと１６２ｂ、腕部１７２ａと１７２ｂ）を有する。ここでは腕部１６２ａ、１６２ｂと腕部１７２ａ、１７２ｂが上下方向に離れた位置であって、その嵌合部の前後方向位置がほぼ同一となるような形状とされる。これら正極端子対（１６２、１７２）は、単一のスロット１２２内に配置される。負極端子対も、正極端子対の形状と同じであって、上側負極端子１６７と下側負極端子１７７により構成され、これら負極端子対（１６７、１７７）が単一のスロット１２７の内部に配置される。これらは互いに近接して配置される複数の端子（１６７、１７７）であって、電圧の切替え用に使用される切替端子群として機能する。スロット１２７の内部では、上側に上側負極端子１６７の腕部組が配置され、上側負極端子１６７の腕部組の下側に下側負極端子１７７の腕部組が配置される。尚、図５では図示していないが、放電用の正極端子対（上側正極端子１６２と下側正極端子１７２）の右側には、充電用の正極端子対（上側正極端子１６１と下側正極端子１７１：図４参照）が配置される。充電用の正極端子対（１６１、１７１）の形状は、上側正極端子１６２と下側正極端子１７２と同じである。

図５（Ｂ）は定格３６Ｖの電動工具本体１のターミナル部５０と、電池パック１００側の接続端子（１６２、１６７、１７２，１７７）との接続関係を示す図である。ターミナル部５０は、電動工具本体１の電池パック装着部２ｃに設けられる。ターミナル部５０には、電池パック１００のスロット１２１～１２８（図２参照）に対応する機器側端子（５２、５９ａ、５４～５６、５７、５９ｂ、５８）が設けられ、合成樹脂製の基台５１に鋳込まれるようにして固定される。基台５１の上側の接続端子部と、下側の板状の端子部であって同じ参照符号の部分は電気的に導通されている金属板により構成される。ここではスロット１２３（図２参照）に対応する位置には機器側端子は設けられない。電力用の入力端子として、受電用の正極入力端子５２と、負極入力端子５７が小さいサイズで、短絡用端子５９ａ、５９ｂの上側に設けられる。正極入力端子５２と短絡用端子５９ａは導通していない。また、負極入力端子５７と短絡用端子５９ｂは導通していない。

電池パック１００の装着時において、正極入力端子５２は上側正極端子１６２だけに嵌合し、負極入力端子５７は上側負極端子１６７だけに嵌合する。また、電動工具本体１のターミナル部５０には、下側正極端子１７２と下側負極端子１７７を短絡させる小さい端子５９ａ、５９ｂが設けられる。小さい端子５９ａ、５９ｂは短絡回路５９の両側端部であり、基台５１の内部で接続されている。

正極入力端子５２は、上側正極端子１６２と嵌合する部分であって平板状に形成された端子部と、電動工具本体１側の回路基板側との結線を行うものであって基台５１の上方に突出する端子部により構成される。正極入力端子５２は合成樹脂製の基台５１に鋳込まれる。負極入力端子５７も正極入力端子５２と同様であって、端子の高さが、他の端子部（５４～５６、５８）に比べて半分よりやや小さい程度の大きさとされる。他の端子部（５４～５６、５８）は信号伝達用の端子である。ターミナル部５０の合成樹脂製の基台５１の前側と後側には、ハウジングによって挟持されるための凹部５１ａと５１ｂが設けられる。

図５（Ｂ）において、電池パック１００を装着する際には、電池パック１００を電動工具本体１に対して差し込み方向に沿って相対移動させると、正極入力端子５２と短絡用端子５９ｂが同一のスロット１２２（図２参照）を通って内部まで挿入され、上側正極端子１６２と下側正極端子１７２にそれぞれ嵌合される。このとき、正極入力端子５２が上側正極端子１６２の嵌合部間を押し広げるようにして上側正極端子１６２の腕部１６２ａと１６２ｂの間に圧入され、短絡用端子５９ｂが下側正極端子１７２の腕部１７２ａと１７２ｂの間を押し広げるようにして圧入される。同様にして、負極入力端子５７と短絡用端子５９ｂが同一のスロット１２７（図２参照）を通って内部まで挿入され、それぞれ上側負極端子１６７と下側負極端子１７７に嵌合される。この際、負極入力端子５７が嵌合部間を押し広げるようにして上側負極端子１６７の腕部１６７ａと１６７ｂの間に圧入される。さらに、短絡用端子５９ｂが下側負極端子１７７の腕部１７７ａと１７７ｂの間を押し広げるようにして圧入される。このように図５（Ｂ）の接続形態の実現によって、上側セルユニット１４６と下側セルユニット１４７の直列接続の出力、即ち定格３６Ｖが電池パック１００から出力されることになる。

図６（Ａ）及び（Ｂ）は、１８Ｖ用の電動工具本体１（図３参照）に本実施例の電池パック１００を装着した際の接続状態を示す図である。電池パック１００が電動工具本体１に取り付けられるときは、正極入力端子８２の端子部は、上側正極端子１６２と下側正極端子１７２の開口端部の双方を押し広げるように嵌合圧入されて、正極入力端子８２の端子部の上側一部の領域が上側正極端子１６２と接触し、下側一部の領域が下側正極端子１７２と接触する。このように正極入力端子８２の端子部を上側正極端子１６２の腕部１６２ａ、１６２ｂと下側正極端子１７２の腕部１７２ａ、１７２ｂに同時に嵌合させることによって、２つの正極端子（１６２と１７２）が短絡状態となる。同様にして負極入力端子８７の端子部は、上側負極端子１６７と下側負極端子１７７の開口端部の双方を押し広げるように嵌合圧入されて、負極入力端子８７の端子部の上側一部の領域が上側負極端子１６７と接触し、下側一部の領域が下側負極端子１７７と接触する。このように負極入力端子８７の端子部を上側負極端子１６７の腕部１６７ａ、１６７ｂと下側負極端子１７７の腕部１７７ａ、１７７ｂに同時に嵌合させることによって、２つの負極端子（１６７と１７７）が短絡状態となり、電動工具本体１には上側セルユニット１４６と下側セルユニット１４７の並列接続の出力、即ち定格１８Ｖが出力される。

以上のように本実施例の電池パック１００は、１８Ｖ用の電動工具本体１（図３参照）か３６Ｖ用の電動工具本体（図示せず）のいずれかに装着することにより、電池パック１００の出力が自動的に切り替わる。この電圧切り替えは電池パック１００側にて行うのではなくて、電動工具本体１側のターミナル部の形状によって自動的に行われるので、電圧設定ミスが生ずる虞が全くない。また、電池パック１００側には、機械的なスイッチのような専用の電圧切替機構を設ける必要が無いので、構造が単純で故障の虞が低く、長寿命の電池パックを実現できる。

電池パック１００を外部充電装置（図示せず）を用いて充電する場合は、従来の１８Ｖ用電池パックと同じ充電装置にて充電が可能である。電池パック１００のスロット１２１には、上側正極端子１６２と下側正極端子１７２と同等の形状の充電用の正極端子が設けられるので、放電用の正極端子（１６２、１７２）の代わりに、充電用の正極端子（図示せず）を外部充電装置（図示せず）の正極端子に接続するようにすれば良い。

次に図７の展開斜視図を用いてセパレータ２４５（図４参照）を用いた電池セルのスタック状況および配線方法を説明する。セパレータ２４５（図４参照）は１０本の電池セル１４６ａ～１４６ｅ、１４７ａ～１４７ｅを５本ずつ、上下２段にスタックしたものである。図７では電池セル１４６ａ～１４６ｅ、１４７ａ～１４７ｅがセパレータ２４５から引き出された状態を示しているが、組立時にはセパレータ２４５の円筒状の空間２４６内に挿入され、セパレータの左右両側に露出した端子間に、接続板２６２～２６５、２７２～２７５にて相互に接続され、引出し板２６１、２６６、２７１、２７６が電池セルに接続される。その後に、絶縁のために絶縁シート２７８ａ、２７８ｂが接続板２６２～２６５、２７２～２７５や引出し板２６１、２６６、２７１、２７６の上に貼り付けられる。

各電池セルの軸線はそれぞれ平行になるように積み重ねられ、隣接するセルの向きを交互に逆になるように配置して、隣接する電池セルの正極端子と負極端子を金属製の接続板２６２～２６５、２７２～２７５を用いて接続される。電池セルの両側端子と接続板２６２～２６５、２７２～２７５は、複数箇所のスポット溶接によって固定される。ここでは上段に設置された５本の直列接続された電池セルが上側セルユニット１４６（図９にて詳述）を形成し、下側に設置された５本の直列接続された電池セルが下側セルユニット１４７（図９にて詳述）を形成する。

電池セル１４６ａ～１４６ｅ、１４７ａ～１４７ｅは、１８６５０サイズと呼ばれる直径１８ｍｍ、長さ６５ｍｍの複数回充放電可能なリチウムイオン電池セル（図示せず）が用いられるが、電池セルのサイズや本数は任意である。電池セルの長さ方向の両端には２つの電極が設けられている。２つの電極のうち、一方は正極であり他方は負極である。

上側セルユニット１４６の正極は、引出しタブ２６１ａが形成された引出し板２６１を用いて回路基板１５０に接続され、上側セルユニット１４６の負極は、引出しタブ２６６ａが形成された引出し板２６６を用いて回路基板１５０に接続される。同様にして下側セルユニット１４７の正極は、引出しタブ２７１ａが形成された引出し板２７１を用いて回路基板１５０に接続され、下側セルユニット１４７の負極は、引出しタブ２７６ａが形成された引出し板２７６を用いて回路基板１５０に接続される。セパレータ２４５の上面には、金属の薄板を折り曲げた形状の引出し板２６１、２６６、２７１、２７６のタブを保持するためのタブホルダ２５０～２５２、２５５～２５７が形成される。タブホルダ２５０～２５２、２５５～２５７は、Ｌ字状に折り曲げられた引出しタブ２６１ａ、２６２ａ、２６３ａ、２６６ａ、２７１ａ、２７６ａを保持するために形成されるタブ保持部であり、セパレータ２４５の成形時に座面、背面、両側側面を有する凹部として一体成形され、この凹部に引出しタブ２６１ａ、２６２ａ、２６３ａ、２６６ａ、２７１ａ、２７６ａがそれぞれ嵌め込まれる。セパレータ２４５の上部には回路基板１５０をネジ止めするための２つのネジボス２４７ａ、２４７ｂが形成される。引出し板２６１、２７１と接続板２６３、２６５、２７３、２７５の右側は絶縁シート２７８ａにて覆われ、引出し板２６６、２７６と接続板２６２、２６４、２７２、２７４の左側は絶縁シート２７８ｂにて覆われる。絶縁シート２７８ａは電気を通さない材質であって、その内側部分はシール材が塗布されている。

図８は電池パック１００が装着される電動工具本体（高電圧用電気機器）１の回路図であり、電動工具本体１内に短絡回路（短絡経路）５９を組み込んだ構成である。右側が電池パック１００であり、ここでは説明を容易にするため必要な構成だけを抜き出して図示している。定格３６Ｖの電動工具本体１に、電池パック１００から３６Ｖの電圧を取り出すのは、電動工具本体１側のターミナル部５０に、太線で示す短絡回路５９を設ける。短絡回路５９は金属板でできた短絡子で構成でき、図５で示したように正極入力端子５２や負極入力端子５７等の他の機器側端子と共に、合成樹脂製の基台５１にＵ字状に折り曲げた金属板を鋳込むことで構成できる。Ｕ字状に折り曲げた金属板の一方側の端部が短絡用端子５９ａとなり、他方側の端部が短絡用端子５９ｂとなる。このような形状のターミナル部５０に電池パック１００を装着するだけで、正極入力端子５２と負極入力端子５７に定格３６Ｖの直流電力が供給される。電動工具本体１には、モータ３の回転制御を行うためのマイコン６０が含まれる。マイコン６０の駆動用の電圧（５Ｖ又は３．３Ｖ）は、短絡用端子５９ａと負極入力端子５７の両端電圧を入力とする電源装置６１により供給される。このように電動工具本体１に短絡回路５９を有するターミナル部５０を設けることによって、２つの正極端子（１６２、１７２）と２つの負極端子（１６７、１７７）を有する本実施例の電池パック１００を装着するだけで、上側セルユニット１４６と下側セルユニット１４７の直列接続回路を確立することができる。

図９は本実施例の電池パック１００の内部回路を示すブロック図である。ここでは上側セルユニット１４６及び下側セルユニット１４７に対する、マイコン１５４と保護ＩＣ１８０、１９０の接続状況を説明するための基本的な構成部分だけを図示しており、その他の関連する回路、特に、本体機器側の信号端子とのやりとりを行うための回路等の図示を省略している。電池パック１００は、図４にて示したように上側正極端子（上＋）１６２と、下側正極端子（下＋）１７２と、上側負極端子（上－）１６７と、下側負極端子（下＋）１７７を有して構成される。電池パック１００にはこれら以外に、その他の信号端子群（Ｔ端子、Ｖ端子、ＬＳ端子、ＬＤ端子）が設けられるが、ここではそれらの図示を省略している。上側正極端子１６２と下側負極端子１７７には、上側セルユニット１４６の出力が接続される。即ち、上側セルユニット１４６の正極（＋出力）が上側正極端子１６２に接続され、上側セルユニット１４６の負極（－出力）が下側負極端子１７７に接続される。同様にして、下側セルユニット１４７の正極（＋出力）が下側正極端子１７２に接続され、下側セルユニット１４７の負極（－出力）が上側負極端子１６７に接続される。

上側セルユニット１４６と下側セルユニット１４７にはそれぞれ、電池セルの電圧を監視するための保護ＩＣ１８０、１９０が接続され、これら保護ＩＣ１８０、１９０にはマイコン１５４が接続される。保護ＩＣ１８０は、上側セルユニット１４６の各電池セルの両端電圧を入力することにより、過充電保護機能、過放電保護機能の他、セルバランス機能、カスケード接続機能、断線検出機能を実行するもので、“リチウムイオン電池用保護ＩＣ”として市販されている集積回路である。また、保護ＩＣ１８０は、上側セルユニット１４６の電池セルの電圧が所定値未満に低下して過放電状態になった場合は、過放電を示す信号（ハイ信号）１８３をマイコン１５４に出力し、上側セルユニット１４６の電池セルの電圧が充電時に所定値以上に到達して過充電状態でなった場合は、過充電を示す信号（ハイ信号）１８４をマイコン１５４に出力する。

下側セルユニット１４７には保護ＩＣ１９０が接続される。ここでは、下側セルユニット１４７の回路中、即ち下側正極端子１７２と上側負極端子１６７の間の回路中に、マイコン（Ｍｉｃｒｏ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ｕｎｉｔ）１５４が接続される。マイコン１５４には、保護ＩＣ１８０からの出力（過放電信号１８３、過充電信号１８４）と、保護ＩＣ１９０からの出力（過放電信号１９１、過充電信号１９２）が入力される。マイコン１５４には、例えばアナログ・フロント・エンド（ＡＦＥ）と呼ばれる電圧検出回路を含み、電流検出回路１９３の出力電圧から下側セルユニット１４７に流れる電流値を測定する。マイコン１５４の駆動用の電源は、下側セルユニット１４７に接続される電源回路１８５によって生成され、電源電圧（ＶＤＤ１）がマイコン１５４に供給される。下側セルユニット１４７のグランド側には電流値を測定するためのシャント抵抗１９４が設けられる。

マイコン１５４は、電流値やセル温度の監視を行うと共に、上側セルユニット１４６と下側セルユニット１４７の状態を監視して双方の動作状況を統合して制御する。また、電動工具本体１の緊急的な停止が必要となった場合には、図示しないＬＤ端子を介して放電禁止信号を電気機器本体側に送出する。保護ＩＣ１９０は下側セルユニット１４７内の電池セルの電圧を監視し、電圧が所定の下限値まで低下した状態（過放電状態）を検出した場合に過放電信号１９１をマイコン１５４に送出する。マイコン１５４には、図示しないマイクロプロセッサとともに、タイマー回路や記憶装置が含まれる。マイコン１５４は監視された電池電圧、温度、充電回数のカウント値を記憶装置に格納する。

マイコン１５４には無線通信回路１５５が接続される。無線通信回路１５５にはアンテナ１５６が接続される。ここでは市販されている無線通信モジュール１５３を用いて、それを回路基板１５０に搭載する。無線通信モジュール１５３は、無線通信回路１５５とアンテナ１５６を共通のベース（図示せず）にまとめて搭載したものである。ここで、無線通信モジュール１５３又はアンテナ１５６が本発明における無線通信部に該当する。

電池パック１００が図示しない外部の充電装置に装着されて、充電が行われている際に、保護ＩＣ１９０は電池セルの電圧が所定の上限値を越えたことを検出した場合に、過充電状態を示す過充電信号１９２をマイコン１５４に送出する。マイコン１５４はその情報を記憶装置に格納するとともに、図示しないＬＳ端子を介して図示しない充電装置に充電停止信号を送出する。

電源回路１８５は、下側セルユニット１４７の電力によってマイコン１５４の動作用の電源を生成するものである。下段側にマイコン１５４用の電源回路１８５を設け、マイコン１５４を下側セルユニット１４７の回路中に設けた。このマイコン１５４の配置により、出力電圧を定格１８Ｖと３６Ｖの切替式としてもマイコン１５４を安定して稼働させることができる。マイコン１５４は、自身にかかる電源電圧（ＶＤＤ１）の保持と、解除を切り替えることができ、通常動作状態（ノーマルモード）と動作停止状態（いわゆるスリープモード）を有する。

マイコン１５４には、上側正極端子１６２に接続される上側電圧検出回路１８２の出力が入力される。この出力は、電池パック１００が電動工具本体１や外部充電装置（図示せず）に装着されていない場合は、上側セルユニット１４６の電位を示す。一方、低電圧（１８Ｖ）用の電動工具本体１に装着された場合、上側正極端子１６２と下側正極端子１７２が接続されるため、上側セルユニット１４６と下側セルユニット１４７の各々の正極が同電位となり、各々の負極が同電位となる。このことからマイコン１５４は、上側正極端子１６２の電位と、下側正極端子１７２の電位を比較することによって、電池パック１００が非装着の状態であるか、低電圧機器本体に装着されているか、高電圧機器に装着されているかを判別できる。尚、下側正極端子１７２の電位検出のためには、下側セルユニット１４７内の電池セルのうち最上位の電池セル１４７ａの正極電位をマイコン１５４が取得できるように構成すると良い。図５では図示していないが、電池パック１００からの電力供給を止めなければならない状況、例えば、放電時の過大電流、放電時のセル電圧の低下（過放電）、セル温度の異常上昇（過温度）等が生じた際には、マイコン１５４を介して電動工具本体側にＬＤ信号を伝達することで、電動工具本体１の動作を素早く停止できる。

図１０は図５に示した部品を組み立てた後のセパレータ２４５の側面図であり、（Ａ）は右側面であり、（Ｂ）は左側面図である。ここでは説明上の容易さから、接続端子群は、放電用の正極端子（１６２、１７７）と、負極端子（１６７、１７７）の２組だけを図示し、その他の接続端子（１６１、１６４～１６６，１６８、１７１）の図示を省略している。また、回路基板１５０の上の樹脂層は形成される前の状況を示している。上側セルユニット１４６は上段側に配置された電池セル１４６ａ～１４６ｅにより構成され、正極側の引出し板２６１から上方に延びる引出しタブ２６１ａと、負極側の引出し板２６６から上方に延びる引出しタブ２６６ａにて回路基板１５０に接続される。回路基板１５０にはスリット状の貫通孔（図示せず）が開けられ、その貫通孔を下側から上側まで貫通させて、引出しタブ２６１ａ、２６６ａの上部が回路基板１５０の表面から上側に露出する。その部分を半田付けすることにより、回路基板１５０と引出しタブ２６１ａ、２６６ａとの電気的な接続が行われる。同様にして、下側セルユニット１４７は下段側に配置された電池セル１４７ａ～１４７ｅにより構成され、両端に設けられた引出し板２７１、２７６から上方に延びる接続用の引出しタブ２７１ａ、２７６ａにて回路基板１５０に接続される。回路基板１５０にはスリット状の貫通孔（図示せず）が開けられ、その貫通孔を下側から上側まで貫通させて、引出しタブ２７１ａ、２７６ａの上部が回路基板１５０の表面から上側に露出する。その部分を半田付けすることにより、回路基板１５０と引出しタブ２７１ａ、２７６ａとの電気的な接続が行われる。

図１０（Ａ）に示す接続板２６３には上方に延びる中間引出しタブ２６３ａが設けられ、図１０（Ｂ）に示す接続板２６２には上方に延びる中間引出しタブ２６２ａが設けられる。中間引出し２６２ａ、２６３ａは、上段側に配置される接続板２６２、２６３から上側に板状部材を延ばして、回路基板１５０に沿って内側に折り曲げ、再度上側に折り曲げることによって中間引出しタブ２６２ａ、２６３ａを形成した金属の薄板の折曲体である。回路基板１５０にはスリット状の貫通孔（図示せず）が開けられ、その貫通孔を下側から上側まで貫通させて、中間引出しタブ２６２ａ、２６３ａの上部が回路基板１５０の表面から上側に露出する。中間引出しタブ２６２ａ、２６３ａは回路基板１５０に半田付けすることにより固定される。中間引出しタブ２６２ａ、２６３ａの幅（前後方向の距離）は、図１０（Ａ）の引出しタブ２６１ａや図１０の引出しタブ２６６ａの幅（前後方向長さ）よりも小さく形成される。これは引出しタブ２６１ａ、２６６ａ、２７１ａ、２７６ａは電力の出力用の端子であって高電圧、大電流が流れる端子であるのに対して、中間引出しタブ２６２ａ、２６３ａは中間電位の測定用に接続される端子であり、わずかな電流しか流れないためである。上段側に設けられるその他の接続板２６４と接続板２６５にも中間引出しタブを形成することも可能である。しかしながら、ここでは配線パターンの形成の関係から、接続端子２６４ａ、２６５ａを設けて図示しないリード線にて回路基板１５０と接続することにした。下段側に設けられる接続板２７２～２７５については、引出しタブによる回路基板１５０との接続が困難であるため、接続端子２７２ａ～２７５ａを設けてリード線２９６～２９９にて回路基板１５０と接続するようにした。

図１１はセパレータ２４５に回路基板１５０を固定した状態を示す斜視図であって、左前上方より見た状態を示す。回路基板１５０にはスリット状の貫通孔１５９ａ～１５９ｄからタブ２６１ａ、２６６ａ、２７１ａ、２７６ａの上部が回路基板１５０の表面から上側に露出する。それらのタブの露出部分を半田付けすることにより、回路基板１５０と引出しタブ２６１ａ、２６６ａ、２７１ａ、２７６ａとの電気的な接続が行われる。以上のようにして上側セルユニット１４６の電池セル１４６ａ～１４６ｅは回路基板１５０に直接接続され、下側セルユニット１４７の電池セル１４７ａ～１４７ｅは回路基板１５０に直接接続される。また、接続板２６２～２６４及び接続板２７２～２７４の電位を測定するためのリード線２９６～２９９（但し図１１では２９７、２９９は見えない）が接続される。図４に示したリード線の端部２９４ｂ、２９６ｂ、２９７ｂ、２９８ｂ、２９９ｂは回路基板１５０に半田付けされる。回路基板１５０に近接している接続板２６２、２６３（図１２参照）は、Ｌ字状に折り曲げられ、垂直板部分が上方に延びる中間引出しタブ２６２ａ、２６３ａを用いて回路基板１５０に直接接続される。

上側セルユニット１４６の出力（＋出力、－出力）用の引出しタブ２６１ａ、２６６ａは正面視又は後面視で略Ｌ字形状となるような形状とされ、その長手方向は略長方形の回路基板１５０の長辺と平行になるように配置される。引出しタブ２６１ａ、２６６ａは、引出し板２６１、２６６の電池セルの端子に固定された面を上側に延ばして内側に折り曲げ、セパレータの上面を水平方向内側に少し延ばして、適当な箇所で上方向にＬ字状に折り曲げることにより、折り曲げた鉛直壁部分を引出しタブ２６１ａ、２６６ａとした、金属の薄板の折曲体である。しかしながら、下段に配置した電池セルからは、上段に電池セル用の電極が位置するため、同様の引き出し方法は採用できない。そこで、本実施例では下側セルの端子面２７１ｂ（図１３（Ａ）も参照）からの引出し板２７１を前方側に延ばしてから左側に直角に折り曲げて側面部２７１ｃを形成し、側面部２７１ｃを上側に延ばす。つまり、引出し板２７１をセパレータ２４５の上面視で短辺側となる側面を這わせて上方向に延ばし、セパレータ２４５の前側側面から後方側に折り曲げて水平面部２７１ｄを形成し、水平面部２７１ｄを上側に直角にタブ状に延ばして引出しタブ２７１ａを形成した。引出しタブ２７１ａは回路基板１５０に形成されたスリット状の貫通孔１５９ｃを裏面から表面まで貫通させ、半田付けされる。引出しタブ２７１ａ、２７６ａの長手方向は略長方形の短辺と平行になるように配置される。このように形成することによって、下段側の電池セルからの引出し板２７１を、上段側の電池セルの引出し板に干渉することなく配置することができる。

下段のマイナス端子からの引出し板２７６も同様の方法で引き出され（後述の図１２参照）、引出しタブ２７６ａまで引き出される。このように、セパレータを左右両側側面だけでなく、前側側面及び後側側面を利用して上方向に引き出すことによって、下段に配置された電池セルからの出力を、上段の電池セルの上側部分、即ちセパレータの上面部にまで効率良く引き出すことができる。引出し板２７１にはさらに、接続経路の幅を大きく絞った部分、即ちヒューズ部２７１ｅを形成した。ヒューズ部２７１ｅは、引出し板２７１の右側から切り抜き部２７１ｆを形成し、左側から切り抜き部２７１ｇを形成して残りの部分の幅（左右方向幅）を十分狭くしたもので、この部分によって引出し板２７１に電力ヒューズとしての機能を持たせた。同様のヒューズ機能は、上側セルユニット１４６のプラス端子からの引出し板２６１（図１２参照）の引出しタブ２６１ａの近傍にも同様に設けられる。隣接する電池セルの電極間を接続するための長円状の接続板２６２、２６４、２７３、２７４は、ステンレス等の金属の薄板にて形成され、電池セルに対してスポット溶接をすることで固定される。

上側セルユニット１４６は、プラス出力用として引出しタブ２６１ａが設けられ、マイナス出力用として引出しタブ２６６ａが設けられる。また、下側セルユニット１４７は、プラス出力用として引出しタブ２７１ａが設けられ、マイナス出力用として引出しタブ２７６ａが設けられる。本実施例では引出しタブ２６１ａ、２６６ａ、２７１ａ、２７６ａの設置位置も工夫した。回路基板１５０の左右中心線又は正極端子対（１６２、１７２）と負極端子対（１６７、１７７）の中心線を点線で示す左右中心線Ａ１とする。また、上側正極端子１６２と下側正極端子１７２の脚部間の中心位置と、上側負極端子１６７と下側負極端子１７７の脚部間の中心位置の２つの中心位置を結んだ線を点線で示す仮想線Ａ２とする。これら左右中心線Ａ１と前後方向の脚部中心線Ａ２を引いた際に、上側正極端子１６２の脚部がある領域内に上側セルユニット１４６の正極の引出しタブ２６１ａが存在し、下側正極端子１７２の脚部がある領域内に下側セルユニット１４７の正極の引出し板２７１ａが存在するようにした。このように引出しタブ２６１ａ、２７１ａを配置することによって引出しタブ２６１ａと上側正極端子１６２、引出し板２７１ａと下側正極端子１７２を回路基板１５０上に配置する配線パターンにて効率良く接続できる。同様にして、上側負極端子１６７の脚部がある領域内に下側セルユニット１４７の負極の引出しタブ２７６ａが存在し、下側負極端子１７７の脚部がある領域内に上側セルユニット１４６の負極の引出しタブ２６６ａが存在するようにした。このように引出しタブ２７６ａ、２６６ａを配置することによって上側負極端子１６７、下側負極端子１７７と回路基板１５０上に配置する配線パターンにて効率良く接続できる。

図１２は、セパレータ２４５に回路基板１５０を固定した状態を示す斜視図であって、右後上方より見た状態を示す。回路基板１５０の前後方向にみて中央付近の左右縁部には、回路基板１５０のセパレータ２４５に対する位置決めのための凹部１５０ｃ、１５０ｄが形成され、それらにセパレータ２４５に形成された凸部２４５ｃ、２４５ｄが係合する。また、セパレータ２４５の前方側には、回路基板１５０の前端を保持する突当て部２４５ｅが形成され、回路基板１５０の前縁部に当接する。尚、引出し板２６１には電池セルの電極と平行に延在する端子面２６１ｂと、端子面２６１ｂからセパレータ２４５の上側に直角方向に折り曲げられた水平面部２６１ｃが形成され、水平面部２６１ｃを上側に直角にタブ状に延ばして引出しタブ２６１ａを形成した。ヒューズ部２６１ｄは水平面の一部を前方側から大きく切り抜いた切り抜き部２６１ｅを形成することによって、ヒューズ部２６１ｄの幅（前後方向の距離）を小さくしたものである。引出し板２６１だけでなく、その他の引出し板２６６、２７１、２７６や、接続板２６２～２６５、２７２～２７５はステンレス等の薄板をプレス加工することにより形成される。従って、上側セルユニット１４６と下側セルユニット１４７に別体式のヒューズ素子を付加する必要が無い。

図１３は電池パック１００の 引出し板２６１、２６６、２７１、２７６と正極端子（１６２、１７２）及び負極端子（１６７、１７７）への接続方法を説明するための図である。（Ａ）が前方側から見た図であり、（Ｂ）が後方側から見た図である。接続端子群のうち、放電用の正極端子（１６２、１７２）と負極端子（１６７、１７７）以外の接続端子の図示は省略している。上側セルユニット１４６の＋出力となる引出しタブ２６１ａは上側正極端子１６２の後方側の領域丸２にて回路基板１５０に接続される。点線で示すように引出しタブ２６１ａと上側正極端子１６２は直線的に短い距離にて接続できる。上側セルユニット１４６の－出力となる引出しタブ２６６ａは下側負極端子１７７の前方側の領域丸３にて回路基板１５０に接続される。点線で示すように引出しタブ２６６ａと下側負極端子１７７は直線的に短い距離にて接続できる。下側セルユニット１４７の＋出力となる引出しタブ２７１ａは下側正極端子１７２の前方側の領域丸１にて回路基板１５０に接続される。従って点線で示すように引出しタブ２７１ａと下側正極端子１７２は直線的に短い距離にて接続できる。下側セルユニット１４７の－出力となる引出しタブ２７６ａは上側負極端子１６７の後方側の領域丸４にて回路基板１５０に接続される。従って点線で示すように引出しタブ２７６ａと上側負極端子１６７は直線的に短い距離にて接続できる。以上のように、回路基板１５０上に示した４本の点線のように電力用の配線は接続端子（１６２、１６７、１７２、１７７）へ直線的に接続できるので、それらの配線パターンが交差すること無く太い配線パターンとして回路基板上に効率良く配置できる。

このように本実施例の電池パック１００においては、電池セルから正極端子（１６２、１７２）及び負極端子（１６７、１７７）への出力端子群への接続を回路基板１５０上の配線パターンにおいて実現した。そのため、無線通信回路や無線アンテナの設置は配線パターンから離れた位置に設けるのが好ましい。そうすると、設置箇所の後方は、上面視で長方形の回路基板１５０の前側の短辺付近であって左右中央付近か、回路基板１５０の後側の短辺付近であって左右中央付近の２カ所しか候補がない。しかしながら、本実施例では点線１５２で示す後辺付近の左右中央付近は、電池電圧チェック用のＬＥＤが４つ設けられ、その隣に電圧チェックボタン用のスイッチ２９０が設けられるので、そこに無線通信回路を搭載することは難しい。そこで、本実施例では点線１５２に示す位置に、無線通信回路とアンテナ部を搭載するようにした。この位置に搭載することによって回路基板１５０の裏面であって、金属部分が多い接続端子群から可能な限り遠い位置であって、主要なパワーライン（電力用の配線）から可能な限り通り領域に無線通信回路を搭載することができた。

図１４は本発明に係る電池パック１００の回路基板１５０の上面図である。ここでは上面視で四角形の領域に無線通信モジュール１５３を配置した。無線通信モジュール１５３は樹脂製の基台上に、アンテナ１５６を配線パターンによって形成したもので、アンテナ１５６の一方側端部にはマイコン１５４が設けられ、アンテナ１５６の他方側端部にはコンデンサ１５７が設けられる。コンデンサ１５７はアンテナ１５６の先端に設けられ、アンテナ１５６を回路基板１５０の配線パターンに半田付けするためにも用いられる。マイコン１５４は、ブルートゥース（登録商標）の通信回路を組み込んだ汎用マイコンであって、ここでは電池の充放電制御用の保護ＩＣ１８０、１９０と接続されることにより、保護ＩＣ１８０、１９０からの情報を集約して、装着される電気機器本体、充電器へＬＤ信号やＬＳ信号を送信する制御を行う共に、上側セルユニット１４６、下側セルユニット１４７の状態を監視し、図示しない記憶装置（不揮発性メモリ）内に電池セルの状態を定期的に記憶する。さらにマイコン１５４は、外部からのペアリング要求に応じて、ブルートゥース（登録商標）による通信を可能とし、ここでは外部の端末装置３０１（図１参照）との通信を行う。

本実施例の回路基板１５０には１８Ｖ直流又は３６Ｖ直流による大電流が流れる正極、負極の金属端子２６１ａ、２６６ａ、２７１ａ、２７６ａが対角に配置される。また、図１３にて示したように金属端子２６１ａ、２６６ａ、２７１ａ、２７６ａから、接続端子群１６０への配線が回路基板１５０に形成された回路パターンによって行われる（尚、これらをリード線を用いた配線でも良い）。このように、無線通信モジュール１５３の近傍には、高電圧・高電流が流れる部分があり、さらには、大きな金属端子が存在するため、無線通信の妨げとなる。そこで、本実施例ではこれらの影響を低減させてアンテナ１５６からの放射効率を良くするために、無線通信モジュール１５３を、電池パック１００の装着方向を基準にして回路基板１５０の前側縁部のほぼ中央に配置した。しかも、アンテナ１５６がマイコン１５４よりも前側に位置するようにして、接続端子群１６０とも極力離すように配置した。このように配置すれば、アンテナ１５６の周囲、特に前側、上側、下側を金属製部分にて覆わずにすむので、アンテナ１５６から良好に電波が放射される。

回路基板１５０の中央付近、例えば矢印１５０ｂに示す位置付近に無線通信モジュール１５３を配置することを想定すると、前側に金属製の接続端子群、右側や左側には電池セルからの延びる金属端子（中間引出しタブ２６２ａ、２６３ａ、引出しタブ２６１ａ、２７６ａ）があり、後方には保護ＩＣ１８０、１９０等があり、金属製の部品にて周囲が囲まれることになる。しかも、装着される電気機器が図３に示すようなインパクト工具の場合は、矢印１５０ｂの上側には電動工具本体側の制御回路基板（図示せず）が搭載されることになり、電波の放射環境としては好ましくない。

回路基板１５０の後方縁部で左右中央付近に無線通信モジュール１５３を配置することも想定される。しかしながら、後方の取付孔１５１ｂの近傍には、電圧チェック用のスイッチユニット（図１３の２９０参照）と、５つのＬＥＤ１５８が搭載される。従って、その位置に無線通信モジュール１５３を搭載することはできない。以上の観点を総合して本実施例では、回路基板１５０の接続端子群１６０の前側領域を左右方向に３等分した際に、左右両側の領域内に電池セルからの接続タブをそれぞれ配置し、中央の領域内に無線通信モジュール１５３を搭載するようにした。

図１５は図１４の回路基板１５０のうち、無線通信用のモジュールを取り外した状態を示す上面図である。図１４との違いは、無線通信モジュール１５３部分を取り外した状態し、回路基板１５０に形成された半田付け用のパッド（ランド）群１９５を示している。ここでは図示していないが無線通信モジュール１５３の背面図も、接続パッド群１９５に対応する形状であり、これらをリフロー行程によって半田付けを行う。

図１６は図１４の回路基板１５０のＡ－Ａ断面図である。ここでは無線通信モジュール１５３の大きさと保護ＩＣ１９０だけを図示しており、それ以外の金属端子や搭載素子の図示は省略している。マイコン１５４は金属製のカバーによって覆われており、そのカバー比べるとアンテナ１５６の配線は十分小さい。従って、アンテナ１５６からの電波の放射を考えると、マイコン１５４よりも前側にアンテナ１５６が位置するようにした方が良い。また、保護ＩＣ１９０を含む電池セルの制御回路は、接続端子群１６０よりも後方側に配置した。

図１７は図１４の電池パック１００の回路基板１５０の正面図である。この図も無線通信モジュール１５３（マイコン１５４、アンテナ１５６、コンデンサ１５７）の大きさと保護ＩＣ１８０だけを図示している。この図からアンテナ１５６は回路基板１５０にほぼ密着するように配置されることが理解できるであろう。

図１８は本発明に係る電池パック１００の回路基板１５０へのシリコン塗布状況を示す図である。回路基板１５０に搭載されるすべての電子素子を半田付けし、さらには接続端子群まで半田付けが完了したら、防塵及び防水のために回路基板１５０の上面のほぼすべてにシリコン樹脂層を形成する。シリコン樹脂層の形成は種々考えられるが、例えば塗布により形成できる。この際、アンテナとマイコンが１モジュール化されている部分のすべてに、防水塵の目的によりシリコンを塗布すると、アンテナの上にもシリコン樹脂層が形成されるので、シリコン自体が電波放射の遮蔽物になりえる可能性がある。そこで、本実施例では可能な限りアンテナ部へのシリコン樹脂の塗布を避けるようにした。しかしながら、量産工程において、シリコン塗布に細かい制約を求めることは生産効率を大きく落とす要因になり得ると同時に、不良率の増加や完成品の性能個体差を大きくしてしまう。そこで本実施例では、ゴムの枠体２８１による防水壁を形成し、防水壁となる枠体２８１の内側部分にはシリコン樹脂を塗布しないようにした。枠体２８１はゴムの一体成形であり、マイコン１５４の外枠部分にはめ込むようにして位置づけする。電池パック１００の上ケース１１０と下ケース１０１とを一体とした状態において、枠体２８１の上面は、上ケース１１０のセルユニット側の面と接触し、枠体２８１と上ケース１１０との間に隙間がなくなるように構成される。これにより、アンテナ部にシリコン樹脂を塗布しなくても、アンテナ部に水や塵が入り込むことがなくなる。枠体２８１が本発明における抑制部およびシール部材に該当する。

シリコン樹脂は、波線のハッチングで示すように回路基板１５０の上面すべてに塗布される。接続端子群１６０は、ハンダ付けされる脚部分の周囲にだけ樹脂を塗布する。接続端子群１６０の後方側は、樹脂を塗布する必要が無い左右の両サイド２８５ａ、２８５ｂを除いてすべての部分に樹脂を塗布する。尚、図１８では見えないが回路基板１５０の裏面もほぼ全面をシリコン樹脂にて覆うようにすると好ましい。

図１９は図１８の枠体２８１の斜視図である。枠体２８１はゴムの一体成形によって製造されたもので、アンテナ部（アンテナ線１５６とコンデンサ１５７）とマイコン１５４の外枠部分にはめ込むものである。枠体２８１と電池パック１００の上ケース１１０とを接触させるのではなく、枠体２８１の上側にはゴムシート２８２をさらに設けても良い。これにより、アンテナ部にシリコン樹脂を塗布しなくても、アンテナ部に水や塵が入り込むことがなくなる。ゴムシート２８２は、接着によって枠体２８１の上面に固定すれば良い。

図２０は図１８とは別の方法による回路基板１５０へのシリコン塗布状況を示す図である。ここでは枠体２８１によってマイコン１５４の前後左右方向を制限するのでなくて、シート状のゴム２８３にてマイコン１５４の前後左右だけでなく上面を覆うようにした。但し、アンテナ１５６まで覆ってしまうと電波の放射効率の低下を招く恐れがあるので、アンテナ１５６の周囲だけはゴムシート２８３の前側縁部に凹状の切り欠き２８３ａを設けるようにした。この際、切り欠き２８３ａの縁部をマイコン１５４を覆うシールドの側面に密着させるように貼り付けることで防水性が担保される。ゴムシート２８３の周囲、特に右側、左側、後側にはシリコン樹脂が塗布されるが、ゴムシート２８３の外縁に隙間無く接するように塗布するのが難しい場合は、図２０のように外縁部分２８３ｂの上側に樹脂がつくようにゴムシート２８３にも重ねて樹脂を塗布する。

図１８～図２０で示した実施例によれば、無線通信モジュール１５３以外の回路基板１５０をほぼすべてシリコンにて覆うことにより樹脂層を形成したので、回路基板１５０に搭載される電子素子の防水性、防塵性を大幅に向上させることができた。また、無線通信モジュール１５３については、特にアンテナ部分を樹脂で覆わないようにしたので、電波の放射性能を低下させる虞をなくすことができた。尚、樹脂層の材質はシリコンだけに限られず、加工性や防水、防塵性が優れているそのほかの樹脂であっても良い。

図２１は、枠体２８１を上ケース１１０で密封する構成を示す部分拡大図である。電池パック１００の上ケース１１０電池セルと対向する面には、電池セル方向に延びるリブ１１６が設けられている。リブ１１６は、枠体２８１と接触する接触面を有しており、電池パック１００の組み立て状態において、接触面の全周が枠体２８１と接触するよう構成されている。これにより、電池パック１００の組み立て状態では、回路基板１５０、枠体２８１、リブ１１６、上ケース１１０が通信モジュール１５３を密封することが可能となり、電波の放射性能を低下させる虞を抑制するとともに、防水、防塵性を向上させることが可能となる。

以上、本発明を実施例に基づいて説明したが、本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。例えば上述の実施例では電圧可変電池パックにブルートゥース（登録商標）を搭載するようにしたが、電圧可変電池パックだけでなく、電圧固定電池パックにおいても本発明を用いて無線通信装置を搭載するようにしても良い。

１…電動工具本体、２…ハウジング、２ａ…胴体部、２ｂ…ハンドル部、２ｃ…電池パック装着部、３…モータ、４…トリガスイッチ、５…正逆切替レバー、８…先端工具保持部、９…先端工具、１０…電池パック装着部、１１ａ，１１ｂ…レール溝、１２…湾曲部、１４…突起部、２０…ターミナル部、２０ａ…垂直面、２０ｂ…水平面、２２…正極入力端子、２７…負極入力端子、５０…ターミナル部、５１…基台、５１ａ，５１ｂ…凹部、５２…正極入力端子、５２ｃ…配線部、５４ｃ…配線部、５７…負極入力端子、５９…短絡回路、５９ａ，５９ｂ…短絡用端子、６０…マイコン、６１…電源装置、７０…負荷装置、８０…ターミナル部、８１…基台、８２…正極入力端子、８４～８６…信号端子、８７…負極入力端子、８８…信号端子、１００…電池パック、１０１…下ケース、１０４…スリット、１１０…上ケース、１１１…下段面、１１１ａ…切り欠き部、１１５…上段面、１１６、リブ部１２１～１２８…スロット、１３１…ストッパ部、１３２…隆起部、１３４…スリット、１３８ａ，１３８ｂ…レール、１４１…ラッチ、１４２…係止部、１４６…上側セルユニット（第一セルユニット）、１４５ａ～１４５ｅ…電池セル、１４７…下側セルユニット（第二セルユニット）、１４７ａ～１４７ｅ…電池セル、１５０…回路基板、１５０ｂ…矢印、１５０ｃ…凹部、１５１ａ，１５１ｂ…（回路基板の）取付孔、１５２…（無線通信装置の）搭載領域、１５３…無線通信モジュール、１５４…マイコン、１５５…無線通信回路、１５６…アンテナ、１５７…コンデンサ、１５８…ＬＥＤ、１５９ａ～１５９ｄ…貫通穴、１６０…接続端子群、１６１，１６２…上側正極端子、１６２ａ，１６２ｂ…腕部、１６４…Ｔ端子、１６５…Ｖ端子、１６６…ＬＳ端子、１６７…上側負極端子、１６７ａ，１６７ｂ…腕部、１６８…ＬＤ端子、１７１，１７２…下側正極端子、１７２ａ，１７２ｂ…腕部、１７７…下側負極端子、１７７ａ，１７７ｂ…腕部、１８０…保護ＩＣ、１８２…上側電圧検出回路、１８３…過放電信号、１８４…過充電信号、１８５…電源回路、１９０…保護ＩＣ、１９１…過放電信号、１９２…過充電信号、１９３…電流検出回路、１９４…シャント抵抗、１９５…パッド群、２４５…セパレータ、２４５ｃ…凸部、２４５ｅ…突当て部、２４６…空間、２４７ａ…ネジボス、２５０…タブホルダ、２６１…引出し板、２６１ａ…引出しタブ、２６１ｂ…端子面、２６１ｃ…水平面部、２６１ｄ…ヒューズ部、２６１ｅ…切り抜き部、２６２，２６３，２６４，２６５…接続板、２６２ａ，２６３ａ…タブ、２６４ａ…接続端子、２６６…引出し板、２６６ａ…タブ、２７１…引出し板、２７１ａ…引出しタブ、２７１ｂ…端子面、２７１ｃ…側面部、２７１ｄ…水平面部、２７１ｅ…ヒューズ部、２７１ｆ…切り抜き部、２７２…接続板、２７２ａ…接続端子、２７６…引出し板、２７６ａ…引出しタブ、２７８ａ，２７８ｂ…絶縁シート、２８１…型枠、２８２…ゴムシート、２８３…ゴムシート、２８３ａ…切り欠き、２８３ｂ…外縁部分、２８５ａ，２８５ｂ…（回路基板の）両サイド、２９０…スイッチ、２９４ｂ…（リード線の）端部、２９６～２９９…リード線、２９６ｂ，２９７ｂ，２９８ｂ，２９９ｂ…（リード線の）端部、２９６…リード線、３００…サポート会社、３０１…端末装置、３０２…表示画面、３５０…ネットワーク、３６０…基地局、３６１…電話通信網

Claims (10)

1. 複数の電池セルを収容するケースと、
   前記電池セルに接続される正極端子及び負極端子と、
   外部機器との無線通信を行うための無線通信部と、
   前記無線通信部を制御する無線通信回路と、
   前記無線通信部を搭載する回路基板と、を有する電池パックであって、
   前記無線通信部は、前記無線通信回路と、前記無線通信回路から前記回路基板の面に沿うように延在させたアンテナ線を含み、
   前記無線通信部の面方向の周囲を覆う枠部と、前記枠部を覆う蓋部と、を有する抑制部を設け、
   前記枠部の開口面を前記回路基板に接するように位置づけることによって、前記抑制部の内側に前記無線通信回路と前記アンテナ線を収容し、
   前記抑制部以外の前記回路基板の領域において、搭載された電子素子のハンダ付け部分を覆う樹脂層を形成したことを特徴とする電池パック。
2. 前記抑制部は、前記樹脂層に比べ、電波の透過性が高いことを特徴とする請求項１に記載の電池パック。
3. 前記枠部の上面と前記ケースの下面が接触することを特徴とする請求項１又は２に記載の電池パック。
4. 複数の電池セルを収容するケースと、
   前記電池セルに接続される正極端子及び負極端子と、
   外部機器との無線通信を行うための無線通信部と、
   前記無線通信部を制御する無線通信回路と、
   前記無線通信部を搭載する回路基板と、を有する電池パックであって、
   前記無線通信部は、前記無線通信回路と、前記無線通信回路から前記回路基板の面に沿うように延在させたアンテナ線を含み、
   前記無線通信部の上面を覆うゴムシート部材を設け、
   前記ゴムシート部材以外の前記回路基板の領域において、搭載された電子素子のハンダ付け部分を覆う樹脂層を形成したことを特徴とする電池パック。
5. 前記ゴムシート部材は、前記アンテナ線部分を外部に露出させるように切り欠きが形成されることを特徴とする請求項４に記載の電池パック。
6. 前記ゴムシート部材の外縁部であって前記回路基板側と反対側のゴムシートの外面の一部に、前記樹脂層を形成することを特徴とする請求項４又は５に記載の電池パック。
7. 前記回路基板には正極端子と負極端子を含む複数の接続端子群が左右方向に並べて配置され、
   前記回路基板の前記接続端子群を基準にして装着方向における前側に前記無線通信部が搭載されることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の電池パック。
8. 前記樹脂層はシリコンを塗布して形成したものであって、前記接続端子群は脚部以外が樹脂層から外部に露出することを特徴とする請求項７に記載の電池パック。
9. 前記無線通信部は、マイコンに内蔵された前記無線通信回路と、前記マイコンに接続されるアンテナ部を含んで構成され、
   前記アンテナ部は、前記マイコンよりも前記装着方向にみて前側に配置されることを特徴とする請求項７又は８に記載の電池パック。
10. 請求項１から９のいずれか一項に記載の前記電池パックと、前記電池パックを装着及び取り外し可能とする装着機構と、前記電池パックからの電力によって稼働する負荷機器と、を有することを特徴とする電気機器。
    

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