(57)【要約】【課題】電源使用機器本体を使用した場合のみ放電端子と接続できる装着構造を簡易な構成で提供する。【解決手段】電源使用機器本体と電池パックの装着構造において、装着構造は、前記電源使用機器本体の外部端子が凸型で、前記電池パックの放電端子が凹型であり、前記電動工具本体の外部端子に、前記外部端子を挿入後回転させるか、又は前記外部端子を挿入後、挿入方向と違う方向にスライドさせることで接続するというダブルアクション機構からなる。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数個の二次電池から構成される電池パックを電源とし、電源使用機器本体と前記電池パックが、装着構造によって交換可能に接続されたポータブル電源システムにおいて、
前記電池パックは、充電端子を持つ充電回路と放電端子を持つ放電回路をそれぞれ備え、前記充電回路には、充電時の電圧および電流を制御する制御回路を備えており、
前記装着構造は、前記電源使用機器本体の外部端子が凸型で、前記電池パックの放電端子が凹型であり、前記電源使用機器本体の外部端子に、前記外部端子を挿入後回転させるか、又は前記外部端子を挿入後、挿入方向と違う方向にスライドさせることで接続するというダブルアクション機構からなることを特徴とするポータブル電源システム。
【請求項２】
前記二次電池がリチウムイオン二次電池であることを特徴とする請求項１記載のポータブル電源システム。
【請求項３】
前記充電回路には制御回路に加え、サーマルプロテクターを備え、前記放電回路にはあらゆる種類の電流規制素子を備えないことを特徴とする請求項１記載のポータブル電源システム。
【請求項４】
前記充電端子と前記放電端子において、負極端子は電気的に独立しており、正極端子は同電位で共通な兼用端子となっており、さらに電池パックの温度測定用のサーミスタ端子からなる請求項１記載のポータブル電源システム。
【請求項５】
放電用の負極端子と正極端子の構造のみが凹型であり、かつダブルアクション機構からなる装着構造である請求項１記載のポータブル電源システム。
【請求項６】
前記電源使用機器は電動工具または電気掃除機である請求項１記載のポータブル電源システム。
【請求項７】
前記電源使用機器は電動自転車または電動バイクである請求項１記載のポータブル電源システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ポータブル電源システムに関し、特に、電源使用機器本体と電池パックとの装着構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ポータブル電源システムを使用した電源使用機器の一例には、ねじ締め作業に使われる電動ドライバー等の電動工具がある。この電動工具は、作業効率が飛躍的に向上するために、主に、業務用として建築現場などで使われていた。近年では、ホームセンター等で売られ、日曜大工用に一般にも使われるようになってきた。
【０００３】
作業現場などでは、まだ電気が配線されていない場合があり、またコードなどがあると作業性が悪くなるため、ドライバー等の比較的低消費電力の電動工具には、電源として複数個の二次電池から構成される電池パックが、一般に使われる。この電池パックは通常、交換可能になっており、充電は、電池パックを専用の充電器に嵌め込むことで行なう。作業現場などでは、予備の交換用電池パックを用意して、作業途中に電池の容量が無くなった時には、電池パックを交換して作業を続けることがよく行われている。
【０００４】
従来の電池パックの一例として、松下電工製の電動工具（ＤＲＩＬＬ＆ＤＲＩＶＥＲ　型番ＥＺ６２２５）の電池パック（型番ＥＺ９０２５）について、図１５から図１７を用いて説明する。
【０００５】
図１５は、電池パック（ＥＺ９０２５）の斜視図であり、図１６は、その上面図である。電池パックが電動工具本体に、挿入される時はガイド１によって位置決めされつつ挿入され、ラッチ２で固定される。電池パックの上端には、充放電兼用の正極端子３、充電専用の充電負極端子４、放電専用の放電負極端子５およびサーミスタ端子６が、剥き出しの状態で設置されている。
【０００６】
図１７に、電池パック（ＥＺ９０２５）の回路図を示す。正極端子３、二次電池７および放電負極端子５からなる放電回路には、電流規制素子が備えられていないが、正極端子３、二次電池７および充電負極端子４からなる充電回路には、制御回路８およびサーマルプロテクタ９が備えられており、充電時の安全性を確保している。さらにサーミスタ端子６には、サーミスタ１０が接続されており、充電時には、このサーミスタ１０の抵抗値により電池パックの温度をモニターして、充電を制御している。従来の電池パックにおいては、充電回路には、充電時に万が一、充電器が故障した場合、電流が流れつづけるため電池パック側にも電流規制素子が備えられている。しかし、放電回路に関しては、使用時に一時的に大電流が流れる場合があること、放電電流の総量は二次電池の容量で規制されることなどから電流規制素子は備えられていない。
【０００７】
以上述べた、正極端子などの外部端子を、電池パックを落下させた時などの外部衝撃から保護するために、外部端子を蓋体の空洞部に面する内周側の部位に設けることで、外部衝撃から外部端子を保護すると共に、外部から外部端子に接触しがたい構造としたものが提案されている（特開２００１−１３５２８７号公報）。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この電池パックにおいても、外部端子は内側にあるとはいえ、依然剥き出しのままであり、自動車用バッテリーなどの大型バッテリーなどからリードを用いて充電することが可能であった。この場合に、放電端子側から充電されると、電流規制素子が無いため非常に危険であるという課題があった。
【０００９】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、電源使用機器本体を使用した場合のみ放電端子と接続できる装着構造を簡易な構成で提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明では、電源使用機器本体と電池パックの装着構造において、装着構造は、前記電源使用機器本体の外部端子が凸型で、前記電池パックの放電端子が凹型であり、前記電源使用機器本体の外部端子に、前記外部端子を挿入後回転させるか、又は前記外部端子を挿入後、挿入方向と違う方向にスライドさせることで接続するというダブルアクション機構からなることを特徴とする。
【００１１】
これにより、電池パックの放電端子には、電源使用機器本体を使用しない場合には、リード等を接続できないように出来る。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、複数個の二次電池から構成される電池パックを電源とし、電源使用機器本体と前記電池パックが、装着構造によって交換可能に接続されたポータブル電源システムにおいて、前記電池パックは、充電端子を持つ充電回路と放電端子を持つ放電回路をそれぞれ備え、前記充電回路には、充電時の電圧および電流を制御する制御回路を備えており、前記装着構造は、前記電源使用機器本体の外部端子が凸型で、前記電池パックの放電端子が凹型であり、前記電源使用機器本体の外部端子に、前記外部端子を挿入後回転させるか、又は前記外部端子を挿入後、挿入方向と違う方向にスライドさせることで接続するというダブルアクション機構からなることを特徴とするポータブル電源システムとしたものである。
【００１３】
この構成においては、電池パックの放電端子が凹型であるため、剥き出しになっておらず、端子に嵌合する凸型の部品を挿入しただけでは接続されず、接続するためには、さらに回転させるか挿入方向と違う方向にスライドさせるというダブルアクション機構が採用されているため、放電端子から充電するという危険行為が防止されている。
【００１４】
本発明の請求項２に記載の発明は、請求項１記載のポータブル電源システムにおいて、前記二次電池がリチウムイオン二次電池であることを特徴としたものであり、過充電に弱いリチウムイオン二次電池を保護できるという作用を有する。
【００１５】
本発明の請求項３に記載の発明は、請求項１記載のポータブル電源システムにおいて、前記充電回路には制御回路に加え、サーマルプロテクターを備え、前記放電回路にはあらゆる種類の電流規制素子を備えないことを特徴としたものであり、充電端子が剥き出しであり、そこからリード等で充電されたときでも安全を確保できるという作用を有する。このサーマルプロテクターには、サーモスタット、ＰＴＣ素子、温度ヒューズなど、従来公知のものが使える。
【００１６】
特に、二次電池がリチウムイオン二次電池の時には、従来構成では電流規制素子が必要なので、本構成のように放電回路に電流規制素子を備えないで大電流が使えるメリットは大きい。
【００１７】
本発明の請求項４に記載の発明は、請求項１記載のポータブル電源システムにおいて、前記充電端子と前記放電端子において、負極端子は電気的に独立しており、正極端子は同電位で共通な兼用端子となっており、さらに電池パックの温度測定用のサーミスタ端子からなることを特徴としたものである。この構成では、正極端子は共通なため、加工等のコストを削減することができる。さらに、サーミスタ端子が備えられているため、充電時の電池パックの温度を測定しながら充電することができる。
【００１８】
本発明の請求項５に記載の発明は、請求項１記載のポータブル電源システムにおいて、放電用の負極端子と正極端子の構造のみが凹型であり、かつダブルアクション機構からなる装着構造である。つまり、充電用の正極端子と負極端子は、従来の剥き出しの構造であるため、挿入のみのシングルアクションで充電器の端子と接続できるため好ましい。この時、正極端子は、放電用の放電正極端子と同電位で、共通な兼用端子となっていても構わない。具体的な実施の形態としては、端子を構成する金属板の先端部がＬ型で端子用溝の凹部の非可視部にあり、ダブルアクション機構を有する放電正極端子となり、金属板の途中が剥き出しになり充電正極端子となる構成がある。この構成によると、二次電池からのリードと金属板が一つですむという効果がある。
【００１９】
【実施例】
以下、本発明の具体例について図面を参照しながら説明する。
【００２０】
（実施例１）
本実施例１においては、外部端子を挿入後回転させるダブルアクション機構を電動工具である電動ドライバーに実施した例を示す。
【００２１】
図１は、本実施例の電池パックの斜視図であり、図２は、その上面図である。さらに図３は、本実施例の電動工具本体の斜視図である。図３において、電動工具本体は、ドライバービット１１、駆動部１２および電池パック保持部１３からなっており、図４は、その電池パック保持部１３の縦断面図である。図３において電源スイッチ、切替スイッチなどは本発明の要部ではないので、図示を省略している。
【００２２】
最後に図５は、電動工具本体に電池パックを接続したときの電池パック保持部１３の縦断面図である。
【００２３】
本電池パックでは、逆接防止用のガイド１ｂ、１ｃは、位置決めの他に、挿入後、右回りに回転するというダブルアクション機構を、確実に行なえるよう電動工具本体のガイド溝１４に添って移動するようになっている。ラッチ２ｂも同様に、挿入しただけでなく、右回りに回転させるとカチッとはまるようになっている。
【００２４】
電池パックの上端には、ダブルアクション機構で接続するようになっている放電正極端子用溝１５および放電負極端子用溝１６と内部に隠された金属板からなる放電正極端子３ａおよび放電負極端子５ａがあり、従来どおりの挿入のみで接続する充電正極端子３ｂおよび充電負極端子４がある。ここで、充電正極端子３ｂは、放電正極端子３ａの金属板の途中が剥き出しになったものであり、同電位でお互いがつながっているものである。本電池パックにおいてもサーミスタを内蔵し、そのサーミスタ端子６が備わっている。
【００２５】
図４に示すとおり、電動工具本体側の正極端子１７および負極端子１８は、Ｌ型になっており、放電正極端子用溝１５および放電負極端子用溝１６の広いほうにまず挿入され、その後の回転により、幅の狭いところに設置されている放電正極端子３ａおよび放電負極端子５ａと図５のように接続する。ここで、接触不良が起こらないようにばね１９で、確実に端子同士を接触させる。
【００２６】
なお、本電池パックは、二次電池７以外に制御回路、サーミスタおよびサーマルプロテクタを内蔵しており、それらを一つのプリント基板上に載せた内部回路２０の配線は図１７に示した従来の電池パックのものと同じである。
【００２７】
本実施例においては、図２から明らかなように、放電正極端子３ａおよび放電用負極端子５ａは、外部から完全に隠れているので、リードを接続することができない。したがって、自動車用バッテリーなどの大型バッテリーなどからリードを用いて充電することは、不可能である。
【００２８】
図６に、本実施例の充電器の斜視図を示す。図６において電源スイッチ、充電状態表示ランプなどは本発明の要部ではないので、図示を省略している。図６において、１７ｂは正極端子、１８ｂは、負極端子、６ｂはサーミスタ端子であり、１４ｂのガイド溝に電池パックのガイド１ｂを嵌合させて、電池パックを充電器に挿入したとき、正極端子３ｂ、充電負極端子４、サーミスタ端子６とそれぞれ接続するようになっている。
【００２９】
以上述べたとおり、本実施例においては、挿入のみのシングルアクションで充電器の端子と接続できるため、操作が容易であるという効果を有する。
【００３０】
なお、本実施例においては、電動工具を例に挙げたが、電源使用機器が電気掃除機であっても、電池パック保持部の構造を本実施例の場合と同じようにすれば、本発明の電動工具と同じ作用効果が得られる。
【００３１】
（実施例２）
本実施例２においては、外部端子を挿入後、挿入方向と直角方向にスライドさせるダブルアクション機構を電動自転車に実施した例を示す。
【００３２】
図７は、本実施例の電動自転車の側面図である。サドル２１を支えるシートチューブ２２の背面に電池パック２３が取付部２４に配置されている。電池パック２３の取り外しには、盗難防止のために鍵２５を使うようになっている。
【００３３】
図８は、本実施例の電池パック２３の斜視図であり、図９は、取付部２４の斜視図である。電池パック２３の長側面には、それぞれガイド溝２６があり、取付部２４のガイド２７により、まず取付面に垂直に電池パック２３を取り付け、その後、取付面に平行にスライドさせるというダブルアクション機構による固定を実現している。さらに、電池パック２３の底面には、充電正極端子用凹部２８ａ、充電負極端子用凹部２８ｂ、サーミスタ端子用凹部２８ｃ、放電正極端子用凹部２８ｄ、放電負極端子用凹部２８ｅおよびロック用凹部２８ｆの合計６個の凹部がある。また、取付部２４の取付面には、フック用窓２９と、形状がＬ型の正極端子３０および負極端子３１がある。
【００３４】
図１０は、本実施例の電池パック２３の底面図である。また、図１１は、図１０のＡ−Ａ線断面図である。充電正極端子用凹部２８ａ、充電負極端子用凹部２８ｂおよびサーミスタ端子用凹部２８ｃの３つ凹部の底面には、端子が剥き出しになっている。放電正極端子用凹部２８ｄおよび放電負極端子用凹部２８ｅには、目隠し板３２があり、それぞれ放電正極端子３３および放電負極端子３４が、剥き出しにならないようにしている。ロック用凹部２８ｃには、しきり３５で、二つの部分に分けられている。
【００３５】
この電池パック２３を電動自転車に取り付けた場合について、さらに図１２から図１４を用いて詳細に説明する。
【００３６】
図１２は、電池パック２３を取付部２４に取り付けた時の上面図である。この図において、ガイド溝２６およびガイド２７は嵌合しており、図示を省略している。図１３は、図１２のＢ−Ｂ線断面図であり、図１４（ａ）は、Ｃ−Ｃ線断面図、図１４（ｂ）はＤ−Ｄ線断面図である。
【００３７】
図１３において、ロック機構３６は、ばね３７に支えられたシリンダ３８とフック３９からなり、電池パック２３のスライドによりフック３９がしきり３５を乗り越えると固定され、鍵２５でロックできるようになる。電池パック２３の放電正極端子３３と取付部２４の正極端子３０は、電池パック２３を最初に挿入した時は接続されていないが、その後のスライドで接続し、ロック機構３６により固定した接続が得られる。図１４（ｂ）に示すように放電負極端子３４と負極端子３１も同様のダブルアクション機構により接続するようになっている。図１４（ａ）に示すように充電用に使われるサーミスタ端子４０および充電正極端子４１等は、そのまま蓋をされている。
【００３８】
本実施例においても、図１３および１４から明らかなように、放電正極端子３３および放電用負極端子３４は、外部から完全に隠れているので、リードを接続することができない。したがって、自動車用バッテリーなどの大型バッテリーなどからリードを用いて充電することは、不可能である。
【００３９】
なお、本実施例においては、電動自転車を例に挙げたが、電源使用機器が電気バイクであっても、電池パック保持部の構造を本実施例の場合と同じようにすれば、本発明の電動自転車と同じ作用効果が得られる。
【００４０】
【発明の効果】
以上のように、本発明のポータブル電源システムによれば、放電端子が完全に隠れており、ダブルアクション機構により、電源使用機器本体を使用した場合のみ放電端子と接続できる装着構造を提供することを可能とするものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施例１の電池パックの斜視図
【図２】本実施例１の電池パックの上面図
【図３】本実施例１の電動工具本体の斜視図
【図４】本実施例１の電池パック保持部１３の縦断面図
【図５】電動工具本体に電池パックを接続した時の電池パック保持部１３の縦断面図
【図６】本実施例１の充電器の斜視図
【図７】本実施例２の電動自転車の側面図
【図８】本実施例２の電池パック２３の斜視図
【図９】本実施例２の取付部２４の斜視図
【図１０】本実施例２の電池パック２３の底面図
【図１１】図１０のＡ−Ａ線断面図
【図１２】電池パック２３を取付部２４に取り付けた時の上面図
【図１３】図１２のＢ−Ｂ線断面図
【図１４】（ａ）図１２のＣ−Ｃ線断面図（ｂ）図１２のＤ−Ｄ線断面図
【図１５】電池パック（ＥＺ９０２５）の斜視図
【図１６】電池パック（ＥＺ９０２５）の上面図
【図１７】電池パック（ＥＺ９０２５）の回路図
【符号の説明】
１、１ｂ、１ｃ　　　　ガイド
２、２ｂ　　　　　　　ラッチ
３、３ａ　　　　　　　正極端子
３ｂ　　　　　　　　　充電正極端子
４　　　　　　　　　　充電負極端子
５、５ａ　　　　　　　放電負極端子
６、６ｂ　　　　　　　サーミスタ端子
７　　　　　　　　　　二次電池
８　　　　　　　　　　制御回路
９　　　　　　　　　　サーマルプロテクタ
１０　　　　　　　　　サーミスタ
１１　　　　　　　　　ドライバービット
１２　　　　　　　　　駆動部
１３　　　　　　　　　電池パック保持部
１４　　　　　　　　　ガイド溝
１５　　　　　　　　　放電正極端子溝
１６　　　　　　　　　放電負極端子溝
１７、１７ｂ　　　　　正極端子
１８、１８ｂ　　　　　負極端子
１９　　　　　　　　　ばね
２０　　　　　　　　　内部回路
２１　　　　　　　　　サドル
２２　　　　　　　　　シートチューブ
２３　　　　　　　　　電池パック
２４　　　　　　　　　取付部
２５　　　　　　　　　鍵
２６　　　　　　　　　ガイド溝
２７　　　　　　　　　ガイド
２８ａ，２８ｂ、２８ｃ、２８ｄ、２８ｅ、２８ｆ　　凹部
２９　　　　　　　　　フック用窓
３０　　　　　　　　　正極端子
３１　　　　　　　　　負極端子
３２　　　　　　　　　目隠し板
３３　　　　　　　　　放電正極端子
３４　　　　　　　　　放電負極端子
３５　　　　　　　　　しきり
３６　　　　　　　　　ロック機構
３７　　　　　　　　　ばね
３８　　　　　　　　　シリンダ
３９　　　　　　　　　フック
４０　　　　　　　　　サーミスタ端子
４１　　　　　　　　　充電正極端子
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2004055147.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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