(57)【要約】【課題】  器機が未接続の時に、回路基板によるエネルギの消耗や過放電を防止することが可能な電池パックを提供する。【解決手段】  充電可能な複数の電池セル２を有する電池セル組５に対し、電池セル２を監視する保護回路１３を備えた回路基板９を移動可能に設置する。回路基板９には、機器等を接続する機器接続端子７と電池セル組５を接続する回路基板接続端子８とを設ける。機器を電池パック１に接続する際には、機器側接続端子を機器接続端子７に半分嵌合させつつＸ２方向に回路基板９を押圧する。このとき、第２の位置において回路基板９と機器等が電気的に接続される。同時に、回路基板接続端子８と対応する接続板端子１６とが接続し、電池セル組５と回路基板９とが接続される。機器等未接続時には、電池セル組５と回路基板９とは未接続であり、エネルギを消耗せず、過放電を防止できる。【選択図】  図１
2011009023.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
充電可能な複数の二次電池セルを備えた電池セル組と、
前記電池セル組に対して移動可能に設けられ、所定の電気配線が施された回路基板と、
前記回路基板に設けられ、前記複数の二次電池セルをそれぞれ電気的に監視することにより保護する機能を有する保護回路と、
前記回路基板に設けられ、前記保護回路と前記複数の二次電池セルの各々とを接続する手段を含む第１の端子群と、
前記電池セル組に設けられ、前記第１の端子群と接続可能な第２の端子群と、
前記回路基板を第１の位置に保持するための基板保持手段と、
を備え、
前記電気機器が装着される際には、前記回路基板は前記第１の位置から第２の位置まで移動し、前記第２の位置において、前記第１の端子群と前記第２の端子群とが電気的に接続されることを特徴とする電池パック。
【請求項２】
前記回路基板に設けられ、前記電池セル組と前記電気機器とを前記回路基板を介して接続させる手段を含む第３の端子群をさらに有し、
前記回路基板は、前記電気機器に装着される際には、前記電気機器が前記第３の端子群を介して回路基板を押圧することを特徴とする請求項１に記載の電池パック。
【請求項３】
前記第１の端子群と前記第３の端子群とは、前記回路基板の互いに異なる面に配置されることを特徴とする請求項２に記載の電池パック。
【請求項４】
前記基板保持手段は、前記第２の位置から前記第１の位置への移動を補助するための付勢手段を含むことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の電池パック。
【請求項５】
前記電池セル組及び前記回路基板を内部に配置するケースをさらに有し、
前記基板保持手段は、
前記ケースに固定された少なくとも１つの基板保持用のリブと、
前記回路基板に空けられ、前記リブが挿通されて前記回路基板が第1の位置と第2の位置との間を移動する際に前記リブに対して移動する少なくとも１つのガイド穴と、
をさらにする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の電池パック。
【請求項６】
前記電気機器と前記電池パックとを接続した際には接続した前記電気機器と嵌合し、接続を解除する際には嵌合が解除される機器接続固定手段と、
前記機器接続固定手段の嵌合状態に応じて、前記回路基板を前記ケースに対して固定または移動可能にするための基板固定手段と、
をさらに有することを特徴とする請求項５に記載の電池パック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気機器に使用される電池パックに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電動工具等の電源として、充電可能な二次電池を使用した電池パックが用いられている。図８〜図１０を参照しながら、従来の電池パックの一例について説明する。図８は、従来の電池パック２００の一例を示す鉛直方向断面による断面図であり、図９は、電池パック２００の上面図である。図８、図９に示すように、電池パック２００において、複数の電池セル２がセパレータ３に組み込まれており、接続板４（４ａ〜４ｅ）を溶接等で接続して電池セル組５５をなしている。電池セル組５５の上部には回路基板９０が配置され、回路基板９０は、はんだ付け２０（２０ａ〜２０ｅ）によって電池セル組５５と接続されている。回路基板９０の上面には、電池パック２００を電源として使用する電気機器や、電池セル組５５を充電するための充電器を接続する機器接続端子７が設けられている。
【０００３】
図１０は、電池パック２００の回路構成図である。図１０に示すように、電池パック２００は、回路基板９０と、直列接続された電池セル２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄを備えた電池パック５５とを有している。回路基板９０は、複数の電池セル２ａ〜２ｄのセル毎の電池電圧等を監視する保護回路１３と、電気機器または充電器と接続する機器接続端子７、すなわちプラス端子となる機器接続端子７ａ、マイナス端子となる機器接続端子７ｃ、保護回路１３からの信号を出力する機器接続端子７ｂを有している。
【０００４】
保護回路１３は、電池パック５５の各電池セル２のプラス側端子とはんだ付け２０ａ〜２０ｄにより接続され、電池パック５５の基準電位となる電池セル２ｄのマイナス側端子とはんだ付け２０ｅにより接続されている。この保護回路１３は、複数の電池セル２をセル毎に監視して電池セル２のアンバランス、電池セル２の過充電・過放電を防止する役割をしている。すなわち、過充電・過放電等を検知した場合には機器接続端子７ｂに異常検出信号を出力し、接続された電気機器または充電器に対し電池パック２の異常を知らせる。
【０００５】
このように従来の電池パック２００において、保護回路１３は常時はんだ付け２０によって電池セル組５５に接続されており、回路基板９０は電池セル組５５のエネルギを消費して電池セル２の状態を監視している。
【０００６】
他の例として、電池パックの制御回路を一部切断し、電池パックを接続機器に接続することで、切断されていた回路が接続できることを特徴とした電池パックが開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
二次電池の端子間電圧を検出し、検出結果に基づいて電気機器などへの電流を制御する充放電制御回路を設けるとともに、二次電池と充放電制御回路との間にスイッチを設け、二次電池から電気機器などへの通電を行わない時にスイッチをオフする電池パックもある（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１０−２８３３４
【特許文献２】特開平８−８３６２７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、図８〜図１０を参照しながら説明した電池パック２００は、電池セル組５５と回路基板９０とが常時はんだ付け２０によって接続されており、機器接続端子７に電気機器などが接続されていない状態でも常に保護回路１３と電池パック５５とが接続状態にある。よって、常に電池パック５５の電力を消費することによって、保護回路１３が電池パック５５の電圧を監視している。このため、電気機器を使用しないのに電池パック５５の容量が減少し、過放電状態になってしまうことがある。
【００１０】
特許文献１に記載の電池パックにおいては、複数の電池セルをセル毎に監視しようとすると、回路の切断箇所が多くなるという欠点がある。また、複数の電池セルをセル毎に監視した上で回路の切断箇所を１つとした場合は、保護回路が特定の電池セルのエネルギを消費してしまい、過放電や電池セルがアンバランスになってしまうという欠点がある。
【００１１】
特許文献２に記載の電池パックにおいては、電気機器などへの通電を行わない場合でも電圧検出制御回路が働いているため、電池セルのエネルギが常時消費されており、電池の自己放電による容量低下よりも早く過放電になってしまうという欠点がある。
【００１２】
そこで、本発明は、電池パックに電気機器などを接続していない未使用時において保護回路への通電を切断することにより、電池セルのエネルギの消耗によって過放電となることを防止し、電池パックの寿命が短くなることを防止できる電池パックを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の電池パックは、充電可能な複数の二次電池セルを備えた電池セル組と、電池セル組に対して移動可能に設けられ、所定の電気配線が施された回路基板と、回路基板に設けられ、複数の二次電池セルをそれぞれ電気的に監視することにより保護する機能を有する保護回路と、回路基板に設けられ、保護回路と複数の二次電池セルの各々とを接続する手段を含む第1の端子群と、電池セル組に設けられ、第１の端子群と接続可能な第２の端子群と、回路基板を第１の位置に保持するための基板保持手段と、を備え、電気機器が装着される際には、回路基板は第１の位置から第２の位置まで移動し、第２の位置において、回路基板と二次電池セルとが第1の端子群と第２の端子群とが接続されることにより電気的に接続されることを特徴としている。
【００１４】
このような構成によれば、電気機器と接続される際には回路基板が第１の位置から第２の位置に移動し、回路基板と二次電池セルとは電気的に接続される。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、回路基板に設けられ、電池セル組と電気機器とを回路基板を介して接続させる手段を含む第３の端子群をさらに有し、回路基板は、電気機器に装着される際には、電気機器が第３の端子群を介して回路基板を押圧することを特徴としている。
【００１６】
このような構成によれば、電気機器によって第３の端子群を介して回路基板が押圧されることにより、回路基板が第２の位置に移動する。
【００１７】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、第１の端子群と第３の端子群とは、回路基板の互いに異なる面に配置されることを特徴としている。
【００１８】
このような構成によれば、第１の端子群と第３の端子群とは、回路基板のそれぞれの面での互いの位置への制約が少なくなる。
【００１９】
請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３に記載の発明において、基板保持手段は、第２の位置から第１の位置への移動を補助するための付勢手段を含むことを特徴としている。
【００２０】
このような構成によれば、第２の位置において二次電池セルと接続された回路基板は、充電器または電気機器と電池パックとの接続を解除することによって第２の端子群による押圧が解除されると、付勢手段によって第２の位置から第１の位置へ移動する。
【００２１】
請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項４のいずれかに記載の発明において、電池セル組および回路基板を内部に配置するケースをさらに有し、基板保持手段は、ケースに固定された少なくとも１つの基板保持用のリブと、回路基板に空けられ、リブの一部が移動可能に挿通される少なくとも１つのガイド穴と、をさらに有し、回路基板が第１の位置にある時には、リブの一部はガイド穴の一端に当接し、回路基板が第２の位置にある時には、リブの一部はガイド穴の他端に当接し、第１の位置と第２の位置との間を回路基板が移動する際に、リブは回路基板と接触状態を保つことを特徴としている。
【００２２】
このような構成によれば、基板に空けられたガイド穴にリブが移動可能に挿通されており、回路基板が第１の位置または第２の位置に配置されている時にはリブの一部がガイド穴のいずれかの端部に端部に当接してそれ以上の移動が阻止される。また、第１の位置と第２の位置との間の移動の際に、回路基板とリブとが接触することによって回路基板が支持され、回路基板の安定した移動を補助する。
【００２３】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の発明において、電気機器と電池パックとを接続した際には接続した電気機器と嵌合し、接続を解除する際には嵌合が解除される機器接続固定手段と、機器接続固定手段の嵌合状態に応じて、回路基板をケースに対して固定または移動可能にするための基板固定手段と、をさらに有することを特徴としている。
【００２４】
このような構成によれば、充電器または電気機器と電池パックとが接続されている時には、機器接続固定手段によって充電器または電気機器と電池パックとは互いに固定される。このとき、回路基板は基板固定手段によって第２の位置に固定される。機器接続固定手段の嵌合が解除された時には、基板固定手段による回路基板の固定が解除され、移動可能になる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の請求項１に記載の電池パックによれば、電池パックが電気機器と接続されていない場合には、回路基板は電池セル組と接続されず、保護回路により電池セル組の容量を消費することを防止できる。よって、機器に接続しない状態の時には電池セルの自己放電によるエネルギ消費のみとなるため、容量低下を非常に遅くすることができ、電池セル組が過放電状態となることを防止できる。また、電池パック内部の構造を工夫した構成とすることで接続機器に対する変更が無く、従来機器との接続において高い互換性を維持できる。
【００２６】
請求項２に記載の電池パックによれば、請求項１に記載の電池パックによる効果に加え、回路基板を確実に第２の位置に移動させ、電池セルと電気的に接続させることが可能である。
【００２７】
請求項３に記載の電池パックによれば、請求項２に記載の電池パックによる効果に加え、第１の端子群と第３の端子群とは回路基板の互いに異なる面に配置されるため、基板の面積を最小限に抑えることができるとともに配線を容易とすることが可能である。
【００２８】
請求項４に記載の電池パックによれば、請求項１から請求項３に記載の電池パックによる効果に加え、電池パックが充電池または電気機器との接続を解除されると、回路基板を付勢手段によって第２の位置から第１の位置に戻すことによって、回路基板と電池セル組との間の電気的接続を確実に切断することができる。
【００２９】
請求項５に記載の電池パックによれば、請求項１から請求項４に記載の電池パックによる効果に加え、回路基板が第１の位置または第２の位置に配置されている時にはリブの一部がガイド穴のいずれかの端部に端部に当接してそれ以上の移動を阻止するので、回路基板をそれぞれの位置に安定して配置することができる。また、回路基板の第１の位置と第２の位置との間の移動中、リブが回路基板を支持するため、安定した移動が可能になる。また、電池パックと充電器または電気機器とを接続する時に回路基板が支持されているため、電池セル組側の端子と回路基板に設けられた接続端子との接触部のストレスを解消でき、接触性と耐久性を向上できる。
【００３０】
請求項６に記載の電池パックによれば、請求項５に記載の電池パックによる効果に加え、機器接続固定手段により、電池パックと充電器または電気機器とを互いに確実に固定することができる。またその際、基板固定手段により回路基板を第２の位置に確実に固定することができる。電池パックと充電器または電気機器との接続が解除されると、基板固定手段は回路基板の固定を解除するため、回路基板は第１の位置に移動可能となる。また、基板固定手段を設けたことにより、振動等により回路基板と電池セル組の接続部分の接触不良を防止でき、充電器または電気機器の安定した動作を確保する事ができる。
【００３１】
以上のように本発明の電池パックによれば、充電器や電気機器などが接続されていない時には回路基板と電池セルとの接続を解除することにより、エネルギの消耗や過放電を防止できるという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の一実施の形態による電池パックの鉛直方向断面による断面図。
【図２】本発明の一実施の形態による電池パックの回路構成図。
【図３】本発明の一実施の形態による電池パックの上面図。
【図４】本発明の一実施の形態による電池パックの側面からみた説明図。
【図５】本発明の一実施の形態によるラッチの係合状態を示す説明図。
【図６】本発明の一実施の形態によるラッチの原理を示す正面図。
【図７】本発明の変形例による電池パックの鉛直方向断面による断面図。
【図８】従来の電池パックの一例を示す鉛直方向断面による断面図。
【図９】従来の電池パックの一例を示す上面図。
【図１０】従来の電池パックの一例を示す回路構成図。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態による電池パックについて説明する。
【００３４】
まず、図１から図６を参照しながら、本発明の一実施の形態による電池パック１の構成について説明する。以下、図１における上下を電池パックの上下方向、図３のＸ１、Ｘ２の示す方向をそれぞれＸ１方向、Ｘ２方向、あるいはまとめてＸ方向、Ｙ１、Ｙ２の示す方向をそれぞれＹ１方向、Ｙ２方向、あるいはまとめてＹ方向ということとする。電池パック１は、充電器を接続することによって充電され、電気機器を接続することによって電気機器に電力を供給する電源である。
【００３５】
図１〜図４に示すように、電池パック１には充電可能な複数の電池セル２がセパレータ３に組み込まれており、ニッケル板等の接続板４を溶接等で接続して電池セル組５をなしている。電池セル組５は、上部に後述する回路基板９と電気的に接続するための接続板端子１６ａ〜１６ｅ（まとめて、接続板端子１６ともいう）を有している。
【００３６】
電池セル組５の上部には、電池セル２毎の電圧異常等を監視する機能を持った保護回路１３を搭載した回路基板９がＸ方向に移動可能に配置されている。電池セル組５と回路基板９とは、上ケース１１及び下ケース１２からなるケース内に収納されている。なお図１は、電池パック１に充電器または電気機器等（以下、まとめて機器等という）を接続していない状態を示しており、回路基板９は電池セル組５と電気的に接続されていない第１の位置に配置されている。
【００３７】
回路基板９の上面には、機器等を接続するプラス端子となる機器接続端子７ａ、マイナス端子となる機器接続端子７ｃ、保護回路１３からの信号を出力する端子となる機器接続端子７ｂ（まとめて、機器接続端子７ともいう）が設けられている。回路基板９の下面には、電池セル組５の接続板端子１６と接続することにより電池セル２毎の電圧を検出するための回路基板接続端子８ａ〜８ｅ（まとめて、回路基板接続端子８ともいう）が設けられている。ここで、図１および図３に示すように、基準電位と接続される回路基板接続端子８ｅは、他の回路基板接続端子８ａ〜８ｄよりもＸ方向の断面が長く形成されている。また、回路基板接続端子８ａ、８ｅは大電流が流れるため、他の回路基板接続端子８ｂ〜８ｄよりも板厚が厚いものを選択することが好ましい。
【００３８】
回路基板９のＸ２方向端部には、スプリング支持部２９が設けられている。一方、上ケース１１にはスプリング位置合わせリブ２８が設けられ、スプリング６が、一端部をスプリング位置合わせリブ２８に固定されて設けられている。スプリング支持部２９は、回路基板９に設けられ、スプリング６内に差し込まれることにより抜け止めとして作用する。スプリング６の他端部は、回路基板９のＸ２方向端部に設けられたスプリング位置合わせ溝２７に嵌め込まれている。
【００３９】
図３に示すように、回路基板９には、Ｙ方向よりもＸ方向により長い複数のガイド穴２３が形成されている。上ケースガイドリブ２４及びセパレータガイドリブ２５は、ガイド穴２３に挿通される先端部と、先端部よりも水平方向の断面積が大きく形成された本体部とで構成されている。
【００４０】
上ケースガイドリブ２４は、先端部とは反対側の端部を上ケース１１に固定され、先端部がガイド穴２３に挿通されるとともに、先端部と本体部との境界部分が回路基板９の上面に接触しており、上ケース１１に対して回路基板９を移動可能に支持している。セパレータガイドリブ２５は、先端部とは反対側の端部をセパレータ３に固定され、先端部がガイド穴２３に挿通されるとともに、先端部と本体部との境界部分が回路基板９の下面に接触しており、電池セル組５に対して回路基板９を移動可能に支持している。
【００４１】
上ケースガイドリブ２４とセパレータガイドリブ２５とは、電池セル組５と回路基板９とが電気的に接続されていない場合にはガイド穴２３のＸ２側端部に当接することによりＸ１方向へのそれ以上の移動を阻止し、スプリング６の復元力と相まって回路基板９を第１の位置に固定している。電池セル組５と回路基板９とが電気的に接続されている場合には、ガイド穴２３のＸ１側端部に当接することよりＸ２方向へのそれ以上の移動を阻止し、後述の回路基板固定部材１０とともに回路基板９を第２の位置に配置せしめている。
【００４２】
回路基板9の下面には、２つの基板支持リブ２６が突き当てられている。基板支持リブ２６の下端はセパレータ３に固定され、回路基板９が移動する際には、回路基板９は基板支持リブ２６の上端を擦れ動くことにより支持され、がたつきが防止される。
【００４３】
図３および図５に示すように、上ケース１１側面のＸ２方向端部には、一組のラッチ１４がそれぞれ軸１４ａを支点に回動可能に接続されている。図５の破線に示すように、電池パック１の上面に例えば機器５０が接続された場合、機器５０の内壁に設けられた凹部５２が電池パック１の爪１４ｃと係合することにより機器５０と電池パック１との接続を補助するように構成されている。またラッチ１４は、Ｙ方向両側から内側に向かって押圧部１４ｂを押圧することにより爪１４ｃが図５の矢印Ａのように内側に回動して位置１４ｄに移動して凹部５２から外れ、機器５０と電池パック１との接続を解除可能な状態とする。
【００４４】
図６に示すように、ラッチ１４の押圧部１４ｂの間には、金属で形成された回路基板固定部材１０が挟み込んである。回路基板固定部材１０は、上部が上方に湾曲した湾曲部１０ａをなし、湾曲部１０ａ中央から下方に向かう縦棒部１０ｂを有する略Ｔ字形状の部材である。回路基板９がＸ２方向に押圧されることによってラッチ１４の爪１４ｃが電池パック１の内側に回動すると同時に湾曲部１０ａはさらに湾曲され、縦棒部１０ｂが上方に移動して回路基板９に乗り上げる。爪１４ｃが図５のように機器５０の凹部５２に嵌合すると湾曲部１０ａに働く力は解除され、縦棒部１０ｂは下方に移動する。このとき、縦棒部１０ｂの下端部が回路基板９上に備えられた回路基板固定溝１５に合致し、回路基板９を下向きに押圧することによって第２の位置に固定することになる。
【００４５】
回路基板９が第２の位置に固定されている状態で押圧部１４ｂを押し電池パック１の内側方向に回動させると、回路基板固定部材１０の湾曲部１０ａがさらに湾曲されて縦棒部１０ｂを上方に動かし、端部が回路基板固定溝１５から離脱することにより、回路基板９の固定を解除する。
【００４６】
次に、図２を参照しながら、電池パック１の電気的な構成について説明する。図２に示すように、電池パック１は、電池セル組５と回路基板９とを有している。電池セル組５においては、電池セル２ａ〜２ｄが直列に接続されており、それぞれの電池セル２のプラス極とマイナス極に、電池電圧を監視するための接続板端子１６ａ〜１６ｅが設けてある。
【００４７】
回路基板９は、接続板端子１６ａ〜１６ｅにそれぞれ嵌合する回路基板接続端子８ａ〜８ｅと、保護回路１３と、機器接続端子７ａ〜７ｃとから構成されている。機器等が電池パック１に接続され、電池セル組５の接続板端子１６ａ〜１６ｅと回路基板９の対応する回路基板接続端子８ａ〜８ｅとが電気的に接続した時、保護回路１３は電池セル２の電池電圧を回路基板接続端子８ａ−８ｂ間、８ｂ−８ｃ間、８ｃ−８ｄ間、８ｄ−８ｅ間、８ａ−８ｅ間の電圧により監視をおこない、過放電等の異常が確認できた時は機器接続端子７ｂへ放電禁止信号を出力する。
【００４８】
以下、上記のように構成された電池パック１に、工具など機器等が接続される際の動作について説明する。電池パック１に機器等が接続されていない場合には、回路基板９は図１に示した第１の位置に配置されている。なお、電池パック１に接続可能な機器等には、機器接続端子７に合う図示せぬ接続端子(以下、機器側接続端子という)が設けられているものとする。
【００４９】
電池パック１を機器等に取り付ける際には、機器側接続端子（図示せず）を機器接続端子７に合わせた状態で半勘合状態のまま電池パック１に対し機器等をＸ２方向に押圧する。機器側接続端子が機器接続端子７を押すことにより回路基板９がＸ２方向に押し込まれ、上ケースガイドリブ２４及びセパレータガイドリブ２５の先端部が穴２３のＸ１側端部で止まることによって、回路基板９は第２の位置まで移動して停止する。この際機器側接続端子と機器接続端子７とが嵌合し、機器等と電池パック１とが電気的に接続される。
【００５０】
同時に、回路基板接続端子８が対応する接続板端子１６と嵌合することにより、回路基板９と電池セル組５とが電気的に接続される。このとき、基準電位と接続されている回路基板接続端子８ｅは、他の回路基板接続端子８ａ〜８ｄよりもＸ方向の断面が長く形成されており、他の回路基板接続端子８ａ〜８ｄが対応する接続板端子１６ａ〜１６ｄと接続されるよりも先に接続板端子１６ｅと接続される。このような順で電池セル組５と回路基板９とを接続することによって、回路の基準電位を安定させ、保護回路１３の動作を保証している。
【００５１】
回路基板９が第１の位置から第２の位置に移動する間は、上ケースガイドリブ２４とセパレータガイドリブ２５との先端部と本体部との境界が、それぞれ回路基板９の上下面に接触している。また、セパレータ３に下端を固定された基板支持リブ２６の上端は、回路基板９の下面を擦れ動く。このように、回路基板９を上ケース１１側および電池セル組５側から各リブ２４〜２６が支持することによって、移動時の上下方向のがたつきを防止している。
【００５２】
また、回路基板９が第１の位置から第２の位置に移動する際には、回路基板９のスプリング位置合わせ溝２７がスプリング６をＸ２方向に押圧する。また、機器等が電池パック１に接続される際のＸ２方向への押圧力によってラッチ１４の爪１４ｃにＹ方向内側に向かって圧力が印加されるため機器等と係合し、機器等と電池パック１との接続を固定する。なお、上述のように、回路基板固定部材１０は、回路基板９上に備えられた回路基板固定溝１５に合致し、下向きに押圧することによって回路基板９を第２の位置に固定する。
【００５３】
機器等を電池パック１から離脱する時には、ラッチ１４の押圧部１４ｂを両側から内側方向に押圧して回動させ、爪１４ｃと機器等との係合を解除する。このとき、基板固定部材１０の湾曲部１０ａはさらに湾曲することになり、縦棒部１０ｂは上方向に移動して回路基板９の固定を解除する。すると、回路基板９は移動可能となり、接続されていた機器等をＸ１方向に引き戻すことによって機器側接続端子と機器接続端子７との嵌合が外れる。この機器を引き戻す力とスプリング６の反力とによって回路基板９はＸ１方向に移動し、上ケースガイドリブ２４及びセパレータガイドリブ２５がガイド穴２３のＸ２側端部に当接することによって第１の位置まで戻って固定される。この移動の間も、上ケースガイドリブ２４、セパレータガイドリブ２５、および基板支持リブ２６により回路基板９のがたつきが防止されている。
【００５４】
このとき、回路基板接続端子８と接続板端子１６との嵌合力(摩擦力１)は機器側接続端子と機器接続端子７との嵌合力(摩擦力２)よりも小さく構成されており、回路基板９と電池セル組５との接続が先に外れるようになっている。また、スプリング６の弾性力は、摩擦力１よりもさらに小さくなっている。このスプリング６は、回路基板９の移動の際に回路基板９のＸ方向のがたつきを防止する役割もはたしている。このように、回路基板９と電池セル組５との電気的接続が遮断されることによって保護回路１３が停止し、電池パック１と機器等との間の電気的接続も遮断される。
【００５５】
以上詳細に説明したように、本発明の一実施の形態による電池パック１によれば、工具等の機器等と接続されていない時には、電池セル組５は、回路基板９と離脱した構造になっている。電気機器および充電器に電池パック１を接続する時には、電気機器の機器側接続端子により電池パック１の機器接続端子７を押圧して回路基板９を移動させるとともに機器側接続端子と機器接続端子７とを嵌合する。このとき、回路基板９が移動することにより、回路基板９の回路基板接続端子８と電池セル組５の接続板端子１６とが嵌合する。これにより、電池パック１が電気機器等に対して放電可能となるとともに、充電器と接続することにより充電できる。また、機器等が接続されると、回路基板９の保護回路１３が電池セル２の状態の監視を開始する。
【００５６】
機器等を電池パック１から離脱する時は、ラッチ１４を内側に押圧しつつ機器を電池パック１に対しＸ１方向に移動させる。機器側接続端子と電池パック１の機器接続端子７との嵌合を外す力とスプリング６の反力とにより回路基板９が移動して、回路基板９の回路基板接続端子８と電池セル組５の接続板端子１６との嵌合が外れる。このため、電池パック１は電気機器に対して放電出来なくなるとともに、回路基板９の保護回路１３が停止する。
【００５７】
以上説明したように、本発明の一実施の形態による電池パック１によれば、電池パック１が機器等と接続されていない場合には、回路基板９は電池セル組５と接続されず、保護回路１３により電池セル組５の容量を消費することを防止できる。よって、機器に接続しない状態の時には電池セル２の自己放電によるエネルギ消費のみとなるため、容量低下を非常に遅くすることができ、電池セル組５が過放電状態となることを防止できる。また、電池パック１内部の構造を工夫した構成とすることで接続機器に対する変更が無く、従来機器との接続において高い互換性を維持できる。
【００５８】
また、電池パック１が機器等との接続を解除されると、回路基板９をスプリング６によって第２の位置から第１の位置に戻すことによって、回路基板９と電池セル組５との間の電気的接続を切断することができる。
【００５９】
機器接続端子７と回路基板接続端子８とは回路基板９の互いに異なる面に配置されるため、回路基板９の面積を最小限に抑えることができるとともに配線を容易とすることが可能である。
【００６０】
回路基板９の第１の位置と第２の位置との間の移動中、上ケースガイドリブ２４、セパレータガイドリブ２５および基板支持リブ２６が回路基板９を支持するため、Ｙ方向及び上下方向のがたつきをなくすことができ、安定した移動が可能になる。また、電池パック１と機器等との抜き差しを繰り返すと、回路基板接続端子８と接続板端子１６との嵌合部は端子が開いてしまう等の不具合が考えられ、十分な接触性を得られない等、耐久性に欠け電気機器および充電器の動作不良となる可能性がある。しかし、上記のように回路基板９を支持してＹ１−Ｙ２方向及び上下方向のがたつきをなくすことにより、電池セル組５側の接続板端子１６と回路基板接続端子８との接触部がスムーズに嵌合でき、ストレスを解消して安定した接触性とすぐれた耐久性を確保できる。
【００６１】
さらにラッチ１４により、電池パック１と機器等とを互いに確実に固定することができる。またその際、回路基板固定部材１０により回路基板９を第２の位置に確実に固定することができる。電池パック１と機器等との接続が解除されると、回路基板固定部材１０は回路基板９の固定を解除するため、回路基板９は第１の位置に移動可能となる。また、ラッチ１４を設けたことにより、振動等による回路基板１０と電池セル組５の接続部分の接触不良を防止でき、機器等の安定した動作を確保する事ができる。
【００６２】
次に、図７を参照しながら、本発明の変形例について説明する。図７は、電池パック１の変形例である電池パック１００の鉛直方向断面による断面図である。電池パック１と同様の構成については同一番号を付し、説明を省略する。
【００６３】
本変形例による電池パック１００では、回路基板接続端子８に代えて回路基板接点２２が設けられ、接続板端子１６の代わりに電池セル組接点２１が設けられている。本変形例においても、第１の位置では、回路基板９と電池セル組５とは電気的に接続されていない。機器等により機器接続端子７を介して回路基板９がＸ２方向に押圧され、第２の位置において、機器側接続端子と機器接続端子７とが嵌合して電気的に接続されるとき、回路基板接点２２は電池セル組接点２１に接触することにより電池セル組５と回路基板９とが電気的に接続される。他の構成、動作および効果は、上記実施の形態と同様である。
【００６４】
なお、上記実施の形態および変形例において、基板接続端子８、回路基板接点２２は本発明の第1の端子群に相当し、接続板端子１６、電池セル組接点２１は第２の端子群に相当し、機器接続端子７は第３の端子群に相当し、スプリング６は、基板保持手段及び付勢手段に相当する。また、ガイド穴２３は、基板保持手段に該当し、上ケースガイドリブ２４およびセパレータガイドリブ２５は、基板保持手段および基板保持用のリブに相当し、ラッチ１４は機器接続固定手段に相当し、回路基板固定部材１０は基板固定手段に相当する。
【００６５】
以上のように本発明の電池パックによれば、充電器や電気機器などが接続されていない時には回路基板と電池セルとの接続を解除することにより、エネルギの消耗や過放電を防止することが可能である。
【００６６】
本発明による電池パックは、上述した実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変形や改良が可能である。
【００６７】
例えば、機器接続端子７、回路基板接続端子８、接続板端子１６、電池セル組接点２１、回路基板接点２２等の形状や配置は上記例に限定されず、それぞれ電気的接続が可能であれば他の配置でもよい。基板支持リブ２６、上ケースガイドリブ２４、セパレータガイドリブ２５およびガイド穴２３の形状や配置は上記例に限定されず、回路基板９のがたつき防止及び位置固定が可能であれば、例えばレールのようなもので回路基板９を支持するなど、他の形状、配置でもよい。
【００６８】
スプリング６は、回路基板９の位置に応じて、上ケース１１、下ケース１２、電池セル組５のいずれかへ固定するのが好ましい。また、スプリング６の位置は、回路基板９の回路基板接続端子８と電池セル組５の接続板端子１６との嵌合が外れないように補助するため、回路基板９が移動可能な方向に設ければよい。
【００６９】
また、変形例において、端子同士が接触する構造としては、金属同士が擦れあう構造の他に、電動工具のカーボンブラシの様な構造を採用し、接触部分と導通部分との間に一定の接圧を得る目的からスプリングを入れる構成としてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明の電池パックは、電動工具等の電気機器の電源として利用が可能である。
【符号の説明】
【００７１】
１：電池パック  ２：電池セル  ３：セパレータ  ４：接続板  ５：電池セル組  ６：スプリング  ７：機器接続端子  ８：回路基板接続端子  ９：回路基板  １０：回路基板固定部材  １１：上ケース  １２：下ケース  １３：保護回路  １４：ラッチ  １５：回路基板固定溝  １６：接続板端子  ２０：はんだ付け  ２１：電池セル組接点  ２２：回路基板接点  ２３：ガイド穴  ２４：上ケースガイドリブ  ２５：セパレータガイドリブ  ２６：基板支持リブ  ２７：スプリング位置合わせ溝  ２８：スプリング位置合わせリブ  ２９：スプリング支持部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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