JPWO2009078262A1

JPWO2009078262A1 - 電池パック

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Inventors: 和征榊原
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Abstract

商用電源確保ができない場所に持ち運び可能であり、安価であり、取り扱いが容易であり、かつ、商用電源電圧に相当する交流電圧を出力可能な電池パックを提供する。その一例である電池パック１００は、（ａ）複数の電池セル１１１が直列接続された電池セル群と、（ｂ）その電池セル群の直流電圧を交流電圧に変換する放電制御回路１２０と、（ｃ）その放電制御回路の出力を電気機器へ供給するための交流出力端子１２２と、（ｄ）商用電源電圧を直流電圧に変換し前記電池セル群を充電する充電制御回路１２３と、（ｅ）前記商用電源から電池セル群へ電力を供給するための充電端子１２４とがケース内に収容されて成る。交流出力端子１２２は、商用電源で駆動する前記電気機器の電力入力用のコンセントプラグに接続可能であり、充電端子１２４は、商用電源のコンセントに接続可能である。

Description

本発明は、リチウムイオン電池等の２次電池を用いて構成される電池パックに関するものである。

電気機器は、主に、商用電源から得られる交流電圧、または、電池セルから得られる直流電圧を用いて駆動される。前述の電池セルを電源として用いる電気機器には、例えば、携帯電話に代表されるように、負荷電流が微小であることに特化し小型軽量を重視した電池パックを用いる種類の電気機器と、電動工具に代表されるように、大きな負荷電流を必要とし大電流放電を重視した電池パックを用いる種類の電気機器とがある。

そのような電池パックの一従来例が、日本国特開２００２−２５４３５５号公報に開示されている。

前述の大電流放電を重視した種類の電池パックを用いる電気機器においては、近年の電池技術や充電制御技術等の発達により、その性能は高まりつつある。しかし、従来、商用電源電圧より大幅に低い電圧を有する電池パックを用いるため、商用電源を用いる電気機器に対し負荷電流を相対的に大きくする必要がある。そのため、その負荷電流の増大に伴う電気ロス等により性能低下を容認せざるを得ない。

これに対し、従来、商用電源を確保できない場所で前記商用電源を用いて駆動する電気機器を使用する場合、エンジン駆動式発電機等の機器が用いられる。しかし、取り扱いの難しさや高いコストを要するなどの理由で、その用途は業務用途に限られてしまう。そのため、一般家庭用途において、商用電源を確保できない場所で、前記商用電源を用いて駆動する電気機器を使うという状況は極めて少ない。

したがって、一般家庭用途を想定して、商用電源を確保できない場所に持ち運びが可能であり、安価であり、取り扱いが容易であり、かつ、商用電源電圧に相当する出力を可能とする電池パックが要望される。

以上の事情を背景として、本発明は、上記の要望を満たすことを課題としてなされたものである。

本発明によって下記の各態様が得られる。各態様は、項に区分し、各項には番号を付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。これは、本発明が採用し得る技術的特徴の一部およびそれの組合せの理解を容易にするためであり、本発明が採用し得る技術的特徴およびそれの組合せが以下の態様に限定されると解釈すべきではない。すなわち、下記の態様には記載されていないが本明細書には記載されている技術的特徴を本発明の技術的特徴として適宜抽出して採用することは妨げられないと解釈すべきなのである。

さらに、各項を他の項の番号を引用する形式で記載することが必ずしも、各項に記載の技術的特徴を他の項に記載の技術的特徴から分離させて独立させることを妨げることを意味するわけではなく、各項に記載の技術的特徴をその性質に応じて適宜独立させることが可能であると解釈すべきである。

（１）電気機器の電源として用いる電池パックであって、
複数の電池セルが直列接続された電池セル群と、
その電池セル群の直流電圧を交流電圧に変換する放電制御回路と、
その放電制御回路の出力を前記電気機器へ供給するための交流出力端子と、
商用電源の電圧を直流電圧に変換し前記電池セル群を充電する充電制御回路と、
前記商用電源から電池セル群へ電力を供給するための充電端子と、
それら電池セル群、放電制御回路、交流出力端子、充電制御回路および充電端子が収容されたケースと
を含み、
前記交流出力端子は、前記商用電源で駆動する前記電気機器の電力入力用接続具に接続可能であり、
前記充電端子は、前記商用電源の充電用接続具に接続可能であり、
当該電池パックは、さらに、前記ケース内に収容された差込検知部であって、前記交流出力端子に前記電力入力用接続具が差し込まれたことを検知するものを含み、
前記放電制御回路は、前記電力入力用接続具の差込が検知されることに応答して、前記電池セル群の放電制御のシーケンスに移行する一方、前記電力入力用接続具の差込が検知されない場合には、前記放電制御のシーケンスに移行しないように構成された電池パック。

（２）前記ケースは、前記電力入力用接続具が挿入される側に位置する前面ケースと、その前面ケースに近い側には前記交流出力端子、前記前面ケースから遠い側には前記充電端子がそれぞれ配置される後面ケースとを含むように構成され、
当該電池パックは、さらに、隔壁を含み、
前記ケースは、前記前面ケースと前記後面ケースとが前記隔壁を挟んで互いに合体されることによって構成される（１）項に記載の電池パック。

（３）前記前面ケースは、前記電力入力用接続具の挿入に伴って可動するカバーを有し、
前記隔壁は、弾性体により構成され、それにより、前記電力入力用接続具の挿入に伴って前記カバーが押されるとそれに伴って押されて変形するものであり、
前記差込検知部は、前記隔壁が変形しない状態と変形した状態で信号が変化し、それにより、前記カバーの変形を検出するカバースイッチを有し、
前記放電制御回路は、そのカバースイッチの信号に基づいて作動する（２）項に記載の電池パック。

（４）さらに、前記交流出力端子からの出力状態を、前記充電端子に前記商用電源の交流電圧が入力される場合には、その入力された交流電圧を、前記充電制御回路も前記放電制御回路も経由せずに、前記交流出力端子から出力する状態に切り替える一方、前記充電端子に前記商用電源の交流電圧が入力されない場合には、前記放電制御回路が出力した電圧を前記交流出力端子から出力する状態に切り替える出力切替部を含む（１）ないし（３）項のいずれかに記載の電池パック。

（５）さらに、前記充電端子から前記交流出力端子への通電経路に流れる電流が、前記出力切替部を過負荷状態に陥らせる限界値を超えようとする場合に、前記通電経路を遮断する遮断手段を含む（４）項に記載の電池パック。

（６）前記放電制御回路は、前記電池セル群の直流電圧を、前記商用電源の電圧の実効値とほぼ等しい実効値と、前記商用電源の電圧の周波数とほぼ等しい周波数とを有する前記交流電圧に変換する（１）ないし（５）項のいずれかに記載の電池パック。

本発明によれば、さらに、次のような電池パック（第１の態様）も提供される。

すなわち、電気機器の電源として用いる電池パックであって、（ａ）複数の電池セルが直列接続された電池セル群と、（ｂ）その電池セル群の直流電圧を交流電圧に変換する放電制御回路と、（ｃ）その放電制御回路の出力を前記電気機器へ供給するための交流出力端子と、（ｄ）商用電源電圧を直流電圧に変換し前記電池セル群を充電する充電制御回路と、（ｅ）前記商用電源から電池セル群へ電力を供給するための充電端子とがケース内に収容されて成り、前記交流出力端子は、商用電源で駆動する前記電気機器の電力入力用のコンセントプラグに接続可能であり、前記充電端子は、商用電源のコンセントに接続可能である電池パックが提供されるのである。

前記交流出力端子は、例えば、商用電源で駆動する前記電気機器の電力入力用のコンセントプラグが挿入可能な形状を有し、そのコンセントプラグに直接接続可能であることが、使い勝手向上およびコンパクト化にとって望ましい。また、前記充電端子は、例えば、商用電源のコンセントへ挿入可能な形状を有し、そのコンセントに直接接続可能であることが、使い勝手向上およびコンパクト化にとって望ましい。

また、前記交流出力端子の別の態様は、商用電源で駆動する電気機器の電力入力用のコンセントプラグへ挿入可能な形状を有せず、その代わりに、アタッチメントを用いて前記コンセントプラグに接続される。同様に、前記充電端子の別の態様は、商用電源のコンセントへ挿入可能な形状を有せず、その代わりに、アタッチメントを用いて前記コンセントに接続される。

本発明によれば、さらに、次のような電池パック（第２の態様）も提供される。

すなわち、上記第１の態様に従う電池パックであって、前記交流出力端子より出力する交流電圧は、前記充電端子より入力した商用電源の交流電圧、および、前記放電制御回路が出力した交流電圧のうちのいずれかを選択する手段をさらに有する電池パックが提供されるのである。

本発明によれば、さらに、次のような電池パック（第３の態様）も提供される。

すなわち、上記第１または第２の態様に従う電池パックであって、その電池パックの充電端子を接続相手の電池パックの交流出力端子に接続するための係合部を前記ケースに有する電池パックが提供されるのである。

本発明によれば、さらに、次のような電池パック（第４の態様）も提供される。

すなわち、第１ないし第３の態様のうちのいずれかに従う電池パックであって、前記充電端子より入力した交流電圧特性を記憶する手段を有し、前記放電制御回路は、その記憶した交流電圧特性に基づき、前記交流出力端子の出力を選択的に変更する手段を有する電池パックが提供されるのである。

前記第１の態様によれば、商用電源確保ができない場所に持ち運び可能であり、安価であり、取り扱いが容易であり、かつ、商用電源電圧に相当する交流電圧を出力可能な電池パックを提供することができる。

前記第２の態様によれば、前述の第１の態様の効果に加え、電池パックの充電端子を商用電源に接続している状態において、前記商用電源の交流電圧を交流出力端子から出力することにより継続的な電気機器の使用を可能とし、ユーザーにさらに直感的な取り扱い易さを提供することができる。

前記第３の態様によれば、前述の第１または第２の態様の効果に加え、複数の電池パックを接続することで、接続した電池パックの個数に応じた放電容量、すなわち電気機器の使用時間の延長を実現できる。また、１個の電池パックが商用電源に接続され、かつ、前記電池パックと連結された複数の電池パックは、その連結された状態を維持しながら、個々の電池パックの充電を実現できる。これにより、用途に応じた電池パックの連結個数の選択と直感的な取り扱い易さを提供することできる。

前記第４の態様によれば、前述の第１ないし第３の態様のいずれかの効果に加え、地域別の商用電源状況に対して１機種の電池パックで自動的に出力対応することができ、ユーザー自身による地域別の設定がなくなり利便性が高まる。

次に、本発明の一実施形態に従う電池パック１００を図面に基づいて説明する。

図１には、電池パック１００の外観が概略的に示され、図２および図３には、電池パック１００の機能ブロック図が概略的に示されている。また、図４には、電池パック１００の制御シーケンスが概略的に示され、図５および図６には、電池パック１００の内部構造が概略的に示されている。

図１は、電池パック１００の外観を示す。

この電池パック１００は、後述する内部構成部品を前面ケース１０１と後面ケース１０２により収容している。前面ケース１０１には、電気機器の電力入力用のコンセントプラグの挿入に応じて可動するコンセントカバー１０３と電池パック１００に収容される電池セルの残容量を示す残容量表示ライト１０４を有する。また、後面ケース１０２には、充電端子１２４（図５参照）を有する。

電気機器の電力入力用のコンセントプラグは、前述の「電力入力用接続具」の一例であり、図示しないが、よく知られているように、図５に示す充電端子１２４と共通の形状を有する。

電池パック１００の望ましい一形態として、電池パックに複数の電池モジュールを収容する方式を説明する。電池パックに用いる電池セル総数は、直列接続した電池セル群の直流電圧を正逆発振し商用電圧に相当する実効値を出力できるような個数とする。電池モジュールは、電池パックが有する電池セル総数より相対的に少ない個数の電池セルを直列接続して電池モジュールのケース内に収容する。この際、電池モジュールの個数は、少なくとも２個以上として、電池モジュールに収容する電池セルの個数は、電池パックが有する電池セルの総数の約数とすると良い。電池セルの種類は、リチウムイオン電池を望ましい一形態とするが、電池パックに収容して電圧出力が可能な２次電池を広く包含する。

図２は、電池パック１００が収容する電池モジュール１１０の機能ブロック図を示す。

９個の電池セル１１１が直列接続され、電池モジュール充電用ＦＥＴ１１２、電池モジュール放電用ＦＥＴ１１３を介し、電池モジュール入出力部１１４に接続される。

電池モジュールコントローラ１１５は、セル電圧検知のための電圧モニタ線１１６、および、セル温度検知のための温度センサ１１７を用いて電池セル１１１の状態を検知し、電池モジュール充電用ＦＥＴ１１２と電池モジュール放電用ＦＥＴ１１３を用いて制御を行う。

また、電池モジュールコントローラ１１５は、電池モジュールコントローラデジタル通信部１１８を設け、後述のメインコントローラ１２５とデジタル通信を行う。

図３は、電池パック１００の機能ブロック図を示す。

直列接続された４個の電池モジュール１１０は、４個のＦＥＴを主要な素子として構成される放電制御部１２０と出力切替部１２１とを介して交流出力端子１２２に接続され、また、１個のＳＣＲを主要な素子として構成される充電制御部１２３を介して充電端子１２４に接続される。

メインコントローラ１２５は、バックアップ付電源回路１２６より電力供給を受け駆動し、電池モジュール１１０の電圧を検知する電池モジュール電圧検知部１２７、コンセントカバー１０３の動作を検知するコンセント差込検知部１２８、充電端子１２４に商用電源のコンセントが接続されたことを検知する充電端子入力検知部１２９、および、電流検知部１３０と接続する。

商用電源のコンセントは、前述の「充電用接続具」の一例であり、図示しないが、よく知られているように、電気機器の電力入力用のコンセントプラグが嵌り入る形状を有する。

また、メインコントローラ１２５は、電池モジュールコントローラデジタル通信部１１８を介して、電池モジュールコントローラ１１５とデジタル通信を行う。

電池モジュールコントローラ１１５は、電池セル１１１の電圧、温度、また、メインコントローラ１１５から受信した情報に基づき、充電、および、放電の可否を判断し、電池モジュール充電用ＦＥＴ１１２、および、電池モジュール放電用ＦＥＴ１１３を制御し、選択的に入出力、および、停止する。

また、電池モジュールコントローラ１１５は、前述の電池セル１１１の状態や制御情報をデジタル通信にてメインコントローラ１２５に送信する。

メインコントローラ１２５は、電池モジュール１１０の電圧、電流、また、デジタル通信にて電池モジュール１１０より受信した情報に基づき、充電、および、放電の可否を判断し、充電制御部１２３、および、放電制御部１２０を制御し、選択的に入出力、および、停止する。また、メインコントローラ１２５は、充電、および、放電の可否の判断結果を電池モジュールコントローラ１１５へ送信する。

放電制御部１２０は、よく知られているように、電池セル１１１と交流出力端子１２２との間に接続された複数のスイッチとしての４個のＦＥＴ（各ＦＥＴは、スイッチと、そのスイッチをバイパスするダイオードとの並列回路と等価である）の状態を選択的にオン・オフに切り替えることにより、電池セル１１１から交流出力端子１２２に向かう電流の流れを交互に変化させ、それにより、電池セル１１１の直流電圧を交流電圧に変換する回路である。

放電制御部１２０は、例えば、図３において上から１番目のＦＥＴと２番目のＦＥＴと３番目のＦＥＴと４番目のＦＥＴとをいずれもオフにする非出力状態と、１番目のＦＥＴと４番目のＦＥＴとをいずれもオンにする一方、２番目のＦＥＴと３番目のＦＥＴとをいずれもオフにする正出力状態と、１番目のＦＥＴと４番目のＦＥＴとをいずれもオフにする一方、２番目のＦＥＴと３番目のＦＥＴとをいずれもオンにする負出力状態とを、商用電源周波数のもと、選択的に実現することを繰り返す。それにより、パルスの平均値が商用電源の正弦波形になるように、正弦波が擬似的に出力される。

満充電状態のリチウムイオン電池セルの電圧を４．２Ｖとした場合、図２ないし図３に示す一実施形態では、電池モジュール１１０が４個、直列接続されて成る電池モジュール群の満充電時の直流電圧は１５１．２Ｖとなる。放電制御部１２０は、その直流電圧１５１．２Ｖを、例えば、実効値１００Ｖ、周波数６０Ｈｚの商用電源電圧とほぼ等しい交流電圧に変換する。

なお、周波数が６０Ｈｚの交流１００Ｖの例に限らず、電池パック１００が有する電池モジュール１１０の個数、電池モジュール１１０が有する電池セル１１１の個数、および、放電制御部１２０の出力制御特性の組み合わせを調整することで、各地域の交流電圧に合わせた電池パック１００を提供できる。

放電制御部１２０は、商用電源電圧に相当する交流電圧、例えば、正弦波、または、矩形波を出力する。特に、出力電圧の実効値が商用電源電圧の実効値に相当する一定値を保つように制御すると、ユーザーが電池セル群の残容量低下に伴う出力低下を感じることなく使用できる。

また、電池セル群の残容量低下に伴う電圧低下時まで交流出力波形を商用電源電圧の正弦波に近づけるために、電池セル群の直流電圧が商用電源電圧よりも相対的に低い場合、昇圧回路を用いて電池セル群の直流電圧を昇圧してから正逆発振しても良い。

メインコントローラ１２５および電池モジュールコントローラ１１５は、電池セル１１１等が、例えば、過放電、高温、過負荷といった放電を許可できない状態であることを検知し、選択的に出力、および、停止する。また、電池パック１００は、コンセントカバー１０３に連動するコンセント差込検知部１２８を有し、メインコントローラ１２５が交流出力端子１２２に電気機器等のコンセントプラグが接続される状態を検知し、選択的に出力、および、停止する。

充電制御部１２３は、商用電源等の交流電圧を直流電圧に変換し、電池セル群の充電を行う。特に電池セルにリチウムイオン電池を用いて充電する場合、電池セル電圧が所定電圧に達するまでは上限電流を設けた電流制御を行い、電池セル電圧が所定電圧に達してからは、充電中の電池セル電圧が前記所定電圧を超えないように電流制御を行う。例えば、電池セル電圧、および、充電電流を検知し、前記電池セルの状態に適した充電電流と充電電圧が目的の値となるようにＳＣＲの点弧角を制御すると良い。

メインコントローラ１２５および電池モジュールコントローラ１１５は、電池セル１１１等が、例えば、過充電、高温、過電流充電といった充電を許可できない状態を検知し、選択的に充電、および、停止する。また、電池パック１００は、充電端子入力検知部１２９を有し、メインコントローラ１２５が、充電端子１２４に充電可能な電圧が入力される状態を検知し、選択的に充電、および、停止する。

電池パック１００の出力切替部１２１は、後述する制御シーケンスに基づき、出力切替部１２１のＡ側、すなわち、充電端子１２４側、または、出力切替部１２１のＢ側、すなわち、放電制御部１２０側のいずれかと選択的に接続する。これにより、交流出力端子１２２からは、充電端子１２４から入力した商用電源等の交流電圧、または、電池セル群の直列電圧を放電制御部１２０により交流変換した交流電圧を選択的に出力することができる。

図４は、電池パック１００の制御シーケンスを示すフローチャートである。

ステップＳ１０１に示すようにメインコントローラ１２５が、充電端子１２４に商用電源等の交流電圧が入力される状態を検知した場合はステップＳ１０２、前記状態を検知しない場合は、ステップＳ１０３に進む。

ステップＳ１０２では、出力切替部１２１をＡ側に接続する。これにより、充電端子１２４から交流出力端子１２２への通電経路、および、充電端子１２４から充電制御部１２３を介して電池モジュール１１０へ充電する経路が形成される。

なお、前述の状態において、メインコントローラ１２５が、充電端子１２４から交流出力端子１２２への通電経路に流れる電流が、出力切替部１２１等に負担がかかる過負荷状態に近づいていることを検知した場合は、出力切替部１２１をＢ側に接続し、前記経路を遮断しても良い。また、前記遮断手段として、充電端子１２４と出力切替部１２１との間にブレーカ等の遮断素子を設けても良い。

ステップＳ１０４において、メインコントローラ１２５、および、電池モジュールコントローラ１１５は、電池セル１１１等が充電可能な状態であるかを検知し、選択的にステップＳ１０５の充電制御、または、ステップＳ１０７の充電停止を実行する。なお、ステップＳ１０５の充電中において、交流出力端子１２２に電池パック１００の外部の電気機器の電力入力用のコンセントプラグが接続された場合、電池パック１００は、充電端子１２４から入力された商用電源等の交流電力を前記の電気機器へ直接電力供給できる。また、ステップＳ１０５の充電が完了すると、ステップＳ１０６にてメインコントローラ１２５は、充電端子１２４より入力した交流電圧特性、例えば実効電圧、および、周波数を記憶する。

ステップＳ１０３では、出力切替部１２１をＢ側に接続する。これにより、充電端子１２４から充電制御部１２３を介して電池モジュール１１０へ充電する経路、および、電池モジュール１１０から放電制御部１２０を介して交流出力端子１２２へ放電する経路が形成される。

ステップＳ１０８において、メインコントローラ１２５は、図３に示すコンセントカバースイッチ１３９（後に図５を参照して詳述する）を介して、電池パック１００の外部の電気機器の電力入力用のコンセントプラグが、電池パック１００の交流出力端子１２２に差し込まれたことを検知すると、ステップＳ１０９へ移行する。

ステップＳ１０９においてメインコントローラ１２５、および、電池モジュールコントローラ１１５は、電池セル１１１等が放電可能な状態であるかを検知し、選択的にステップＳ１１０の放電制御、または、ステップＳ１１１の放電停止を実行する。

ステップＳ１１０の放電制御においては、ステップＳ１０６にて記憶された交流電圧特性に基づき、交流出力端子１２２の出力を変更する。

なお、前述の出力の変更は、電池パック１００に設けたスイッチ等で選択する手段を用いることもできる。ステップＳ１１１で放電停止した以降は、電池セル１１１の残容量がないため、充電が必要となり、ステップＳ１０２へ移行する。

図５は、電池パック１００の内部構造を示す側面図である。

メインコントローラ１２５に接続された４個の電池モジュール１１０、充電端子１２４、交流出力端子１２２、コンセントカバー１０３、コンセントカバースプリング１４０などを前面ケース１０１と後面ケース１０２を用いて収容する。

なお、前記ケース１０１，１０２間に隔壁１４１を介することで、コンセントカバー１０３と前面ケース１０１との隙間等からメインコントローラ１２５や電池モジュール１１０への異物侵入を防ぐことができる。

隔壁１４１は、ゴム等の、絶縁性の弾性体を用いて形成するとともに、隔壁１４１には、コンセントプラグが交流出力端子１２２へ挿入される部位のみ切り込み部を設けると好適である。

図５に示すように、電気機器の電力入力用のコンセントプラグを交流出力端子１２２に挿入しようとすると、その挿入に先立ち、コンセントプラグの本体部がコンセントカバー１０３に当たり、そのコンセントカバー１０３を押す。このコンセントカバー１０３はやがて、弾性体である隔壁１４１のうちの突起部（背後にコンセントカバースイッチ１３９の可動部材が位置する）に当たる。

コンセントカバー１０３がさらに前進すると、それに伴い、隔壁１４１のうちの突起部が弾性的につぶれ、その結果、コンセントカバースイッチ１３９がオンし、それにより、放電制御のシーケンスへ移行する。

コンセント差込検知部１２８は、前述の「差込検知部」の一例であり、また、コンセントカバースイッチ１３９は、前述の「カバースイッチ」の一例である。

コンセントカバースイッチ１３９は、隔壁１４１に押されて、隔壁１４１と一体的に移動する可動部材（図示しない）を有し、その可動部材の位置に応じてオン状態とオフ状態とに切り換わるように設計される。可動部材の位置は、隔壁１４１が図５に示す初期状態と、図６において隔壁１４１Ａとして示す弾性変形状態（つぶれた状態）とに切り換わるのに応じて、初期位置と作用位置とに切り換わる。

図６は、電池パック１００Ａに電池パック１００Ｂを接続した状態を示す内部構造の側面図である。

電池パック１００Ｂのケース後面係合部１４２Ｂが、電池パック１００Ａのケース前面係合部１４３Ａに沿って、かつ、電池パック１００Ｂの充電端子１２４Ｂが電池パック１００Ａの放電出力端子１２２Ａに挿入されることで、２個の電池パック１００Ａと１００Ｂが電気的かつ機械的に接続される。

なお、図６の左側の電池パック１００Ａについては、隔壁１４１Ａのうちの突起部が、コンセントカバー１０３Ａによって弾性的につぶされている状態で示されている。ただし、図６は、コンセントカバー１０３Ａの前進が、電気機器の電力入力用のコンセントプラグのうちの本体部がコンセントカバー１０３Ａに当たることによって引き起こされるのではなく、別の電池パック１００Ｂのうちの後面ケース１０２Ｂがコンセントカバー１０３Ａに当たることによって引き起こされる。

一方の電池パックのうち、他方の電池パックと係合する部分には、例えば、図６に示すケース後面係合部１４２Ｂのように、電池パック１００Ａおよび１００Ｂ同士の合わせ面が延びる方向とは異なる方向（例えば、法線方向）に突出するリブ（例えば、周壁、環状隆起部など）が設けられている。これにより、２個の電池パック１００Ａ，１００Ｂの端子接続部における合わせ面の延長面が各電池パック１００Ａ，１００Ｂの外部に直接露出しない。その結果、各電池パックの１００Ａ，１００Ｂ外部から端子接続部へ異物が直接侵入することが防止される。

次に、本発明の別の実施形態を説明する。ただし、先の実施形態と共通する要素については同一の符号を付して参照することにより、重複した説明を省略する。

別の実施形態によれば、電池パック１００Ａ，１００Ｂ間の接続は、図６に示すような２個に限らず、３個以上の複数の電池パック１００の連結が可能となる。連結された複数の電池パック１００は、図４の制御シーケンスに基づき、個々の電池パック１００が個別に充電、放電、および、停止の制御を行う。連結された個々の電池パック１００は、充電端子１２４より、商用電源、または、電池パック１００自身の充電端子１２４側に接続された他方の電池パック１００のいずれかの交流電圧を入力し充電を行う。

また、交流出力端子１２２より、電池パック１００自身の充電端子１２４側に接続された商用電源、電池パック１００自身の充電端子１２４側に接続された他方の電池パック１００の交流電圧、または、電池パック１００自身の電池セル群の直流電圧を交流変換した交流電圧のいずれかを出力する。交流出力端子１２２より出力される交流電圧は、電池パック１００自身の交流出力端子１２２側に接続される電気機器、または、他方の電池パック１００のいずれかへ供給される。

以上より、本実施形態に従う、複数の電池パック１００の連結体は、個々の電池パック１００の残容量が自動的に調整され、連結個数に応じた放電容量を実現できる。すなわち、電気機器の使用時間に応じて連結個数を選択するだけという簡単な取り扱い方法を提供できる。

また、電池パック１００間の接続において、フックボタンと、そのフックボタンに対応する係止部とを設け、接続された複数の電池パック１００が前記フックボタンの解除操作が行われるまで外れない構造とし、より利便性を高めることもできる。

また、前述のコンセントプラグは、例えば、図５に記載するコンセントプラグの配置方向から９０度回転し、ケース後面に沿ってケース表面より内側に収納する手段を有することで未使用時のコンセントプラグが外部から衝撃を受けにくくすることもできる。

また、電池パック１００の交流出力端子１２２を複数設け、かつ、前記電池パック１００の充電端子１２４を接続相手となる電池パック１００の複数の交流出力端子１２２のいずれかと係合できる位置に設けることで、より利便性を高めることもできる。

また、電池パック１００に、その接続相手である別の電池パック１００と通信する手段を設け、接続相手となる複数の電池パック１００の情報、例えば、各電池パック１００の充放電サイクル数、残容量、充放電制御状態などを認識し、制御を行うことで電池パック１００の性能、および、利便性を向上することもできる。

連結された複数の電池パック１００の中で、その電池パック１００自身の充放電サイクル数が接続相手の他の電池パック１００より相対的に少ない、または、その電池パック１００自身の残容量が接続相手の他の電池パック１００より相対的に多いと判断した電池パック１００が、優先的に放電制御を行う。前述の判断が為されない場合は、放電制御を開始しない。

すなわち、複数連結された電池パック１００は、前述の各電池パック１００の充放電サイクル数の少ない順、または、残容量の多い順に従って放電制御を順次行うことになる。

これにより連結された複数の電池パック１００の中の特定の電池パック１００が集中的に充放電されたり、特定の電池パック１００の残容量が早く減ることを抑制でき、電池パック１００の寿命低下を抑制したり、連結解除した後の各電池パック１００の残容量を相応に残すこともできる。

また、連結された複数の電池パック１００において、特に、商用電源側に近い方に位置した電池パック１００は、商用電源から得た交流電圧、または電池セル群の直流電圧から変換した交流電圧を、交流出力端子１２２側に配置された複数の電池パック１００の充電を同時に行うために供給することがある。

すなわち、充電する必要がある電池パック数が多いほど、かつ、同時に使用される電気機器の負荷電流が多いほど、前述の商用電源に近い方に位置する電池パック１００の通電容量をより大きくする必要性があり、その通電容量を超えると電池パック１００の故障の原因となる。

そこで、連結された複数の電池パック１００の中で充電開始を予定している電池パック１００は、前述の通信を用いて、連結された複数の電池パック１００の中で通電電流が最大となっている電池パック１００の電流値を認識し、前記通電電流と電池パック１００自身が必要とする充電電流値との総和が、前記最大負荷の電池パックの通電許容値を超えなければ充電開始、超えていたら充電待機、または、前記通電許容値を超えないように充電電流値を低減して充電開始する。

また、充電開始を予定している電池パック１００が複数ある場合は、前述の通信を用いて、その電池パック１００自身の充放電サイクル数が接続相手の他の電池パック１００より相対的に少ない、または、その電池パック１００自身の残容量が接続相手の他の電池パック１００より相対的に少ないと判断された場合に優先的に充電を開始する。これにより、電池パック１００個々の通電容量を大きくすることなく、かつ、連結個数に上限を設けることなく通電容量を超えることによる電池パック１００の故障を防ぐこともできる。

以上、本発明のいくつかの実施形態を図面に基づいて詳細に説明したが、これらは例示であり、前記［発明の開示］の欄に記載の態様を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変形、改良を施した他の形態で本発明を実施することが可能である。

本発明の一実施形態に従う電池パックの外観を示す斜視図である。図１に示す電池パックが収容する電池モジュールの機能ブロック図である。図１に示す電池パックの機能ブロック図である。図１に示す電池パックの制御シーケンスを示すフローチャートである。図１に示す電池パックの内部構造を示す側面図である。図１に示す電池パック２個を接続した状態を示す内部構造の側面図である。

Claims

電気機器の電源として用いる電池パックであって、
複数の電池セルが直列接続された電池セル群と、
その電池セル群の直流電圧を交流電圧に変換する放電制御回路と、
その放電制御回路の出力を前記電気機器へ供給するための交流出力端子と、
商用電源の電圧を直流電圧に変換し前記電池セル群を充電する充電制御回路と、
前記商用電源から電池セル群へ電力を供給するための充電端子と、
それら電池セル群、放電制御回路、交流出力端子、充電制御回路および充電端子が収容されたケースと
を含み、
前記交流出力端子は、前記商用電源で駆動する前記電気機器の電力入力用接続具に接続可能であり、
前記充電端子は、前記商用電源の充電用接続具に接続可能であり、
当該電池パックは、さらに、前記ケース内に収容された差込検知部であって、前記交流出力端子に前記電力入力用接続具が差し込まれたことを検知するものを含み、
前記放電制御回路は、前記電力入力用接続具の差込が検知されることに応答して、前記電池セル群の放電制御のシーケンスに移行する一方、前記電力入力用接続具の差込が検知されない場合には、前記放電制御のシーケンスに移行しないように構成された電池パック。
前記ケースは、前記電力入力用接続具が挿入される側に位置する前面ケースと、その前面ケースに近い側には前記交流出力端子、前記前面ケースから遠い側には前記充電端子がそれぞれ配置される後面ケースとを含むように構成され、
当該電池パックは、さらに、隔壁を含み、
前記ケースは、前記前面ケースと前記後面ケースとが前記隔壁を挟んで互いに合体されることによって構成される請求の範囲第１項に記載の電池パック。
前記前面ケースは、前記電力入力用接続具の挿入に伴って可動するカバーを有し、
前記隔壁は、弾性体により構成され、それにより、前記電力入力用接続具の挿入に伴って前記カバーが押されるとそれに伴って押されて変形するものであり、
前記差込検知部は、前記隔壁が変形しない状態と変形した状態で信号が変化し、それにより、前記カバーの変形を検出するカバースイッチを有し、
前記放電制御回路は、そのカバースイッチの信号に基づいて作動する請求の範囲第２項に記載の電池パック。
さらに、前記交流出力端子からの出力状態を、前記充電端子に前記商用電源の交流電圧が入力される場合には、その入力された交流電圧を、前記充電制御回路も前記放電制御回路も経由せずに、前記交流出力端子から出力する状態に切り替える一方、前記充電端子に前記商用電源の交流電圧が入力されない場合には、前記放電制御回路が出力した電圧を前記交流出力端子から出力する状態に切り替える出力切替部を含む請求の範囲第１項に記載の電池パック。
さらに、前記充電端子から前記交流出力端子への通電経路に流れる電流が、前記出力切替部を過負荷状態に陥らせる限界値を超えようとする場合に、前記通電経路を遮断する遮断手段を含む請求の範囲第４項に記載の電池パック。
前記放電制御回路は、前記電池セル群の直流電圧を、前記商用電源の電圧の実効値とほぼ等しい実効値と、前記商用電源の電圧の周波数とほぼ等しい周波数とを有する前記交流電圧に変換する請求の範囲第１項に記載の電池パック。