(57)【要約】【課題】複数の電池パックやダミー電池などを用意することなく、電気機器の駆動電圧に応じて電池電圧を容易に調整すること。【解決手段】電池３が挿抜自在に挿入される複数の挿入部４の両端に、それぞれ、電池電極３ａ,３ｂに接触して電池電圧を出力端子２ａ,２ｂに出力するためのプラス側とマイナス側の電池端子９ａ,９ｂを設けた電池パック１である。少なくとも１つ以上の挿入部４に、電池３の挿抜を検出する電池検出手段５と、電池検出手段５の検出に連動してスイッチ動作を行うスイッチング手段６とをそれぞれ設ける。スイッチング手段６は、電池挿入が検出されない挿入部４の両端の電池端子９ａ,９ｂ間を電気的に接続状態とし且つ電池挿入が検出された挿入部４の両端の電池端子９ａ,９ｂ間の接続を遮断するものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気機器に着脱可能に装着される電池パックに、該電気機器に直流電圧を供給するための出力端子と、電池が挿抜自在に挿入される複数の挿入部とが設けられると共に、各挿入部の両端には、それぞれ、電池電極に接触して電池電圧を前記出力端子に出力するためのプラス側とマイナス側の電池端子が設けられた電池パックの構造であって、少なくとも１つ以上の前記挿入部に、電池の挿抜を検出する電池検出手段と、この電池検出手段の検出に連動してスイッチ動作を行うスイッチング手段とをそれぞれ設け、前記スイッチング手段は、電池挿入が検出されない前記挿入部の両端の電池端子間を電気的に接続状態とし且つ電池挿入が検出された前記挿入部の両端の電池端子間の接続を遮断することを特徴とする電池パックの構造。
【請求項２】
前記電池検出手段として、前記挿入部に前記電池を挿入したときに機械的に変位する変位部材を備え、この変位部材の変位に連動して前記スイッチング手段がスイッチ動作を行うことを特徴とする請求項１記載の電池パックの構造。
【請求項３】
前記複数の挿入部のうち少なくとも１つの挿入部に、前記電池検出手段及び前記スイッチング手段を設けないようにしたことを特徴とする請求項１又は２記載の電池パックの構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば電動工具などの電気機器に装着される電池パックの構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電動工具の電池パックは、出力電圧に応じて直列に接続する電池数を変えた電池パックが各々用意されている。そのため、作業に合わせて電池パックと電動工具本体とを交換するか、或いは、大きな作業ができる電動工具と電池パックとを使ってすべての作業を行うことが多い。しかし、前者の場合は、複数の電池パックを用意する必要があるため、コストがかさむという問題がある。また後者の場合は、大きな作業ができる電動工具ですべての作業を兼用することになり、特に、軽作業をする際には、非常に微妙な操作が求められ、熟練が求められるという問題がある。
【０００３】
そこで、従来の電池パックとして、蓄電池を着脱自在に挿入する挿脱口を有すると共に、複数の蓄電池による起電力を適宜変更するためにこの電池パックのケーシング内部に蓄電池と同じ大きさのダミー電池を一部の蓄電池の替わりに装填し、ダミー電池を入れることで、１つの電池パックで出力電圧が調整できるようにした電池パックが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−２９１７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記特許文献１に示される従来例にあっては、作業中に電圧を調整するためには、常にダミー電池を携帯する必要があり、ダミー電池を忘れたり紛失したような場合は電池パックが使えなくなるなど、実用的ではなかった。
【０００６】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、複数の電池パックやダミー電池などを用意することなく、電気機器の駆動電圧に応じて、電池電圧を容易に調整できるようにした電池パックの構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記の課題を解決するために、本発明は、電気機器に着脱可能に装着される電池パックに、該電気機器に直流電圧を供給するための出力端子と、電池が挿抜自在に挿入される複数の挿入部とが設けられると共に、各挿入部にはそれぞれ、電池電極に接触して電池電圧を前記出力端子に出力するためのプラス側とマイナス側の電池端子が設けられた電池パックの構造であって、少なくとも１つ以上の前記挿入部に、電池の挿抜を検出する電池検出手段と、この電池検出手段の検出に連動してスイッチ動作を行うスイッチング手段とをそれぞれ設ける。前記スイッチング手段は、電池挿入が検出されない前記挿入部の両端の電池端子間を電気的に接続状態とし且つ電池挿入が検出された前記挿入部の両端の電池端子間の接続を遮断することを特徴とする。
【０００８】
また、前記電池検出手段として、前記挿入部に電池を挿入したときに機械的に変位する変位部材を備え、この変位部材の変位に連動して前記スイッチング手段がスイッチ動作を行うようにするのが好ましい。
【０００９】
また、前記複数の挿入部のうち少なくとも１つの挿入部に、前記電池検出手段及び前記スイッチング手段を設けないようにするのが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、複数の電池パックやダミー電池などを用意することなく、電気機器の駆動電圧に応じて、１つの電池パックの電池電圧を容易に調整できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態の電池検出手段、スイッチング手段を備えた電池パック内部における電池の直列接続状態の一例を示す配線図である。
【図２】同上の電池パックの電池ケースの斜視図である。
【図３】同上の電池パック全体の斜視図である。
【図４】同上の電池ケースの各挿入部に電池を挿入した状態の斜視図である。
【図５】本発明の他の実施形態であり、電池検出手段をフォトセンサで構成した場合の一例を示し、（ａ）は電池を挿入部に挿入する前、（ｂ）は挿入した後のそれぞれの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１３】
図３は電池パック１の全体図であり、電池パック１のハウジング７には、充電式の電動工具（図示せず）に直流電圧を供給するためのプラス側の出力端子２ａとマイナス側の出力端子２ｂとが設けられている。ハウジング７は、電池ケース７ａとケースカバー７ｂとに分かれており、電池ケース７ａにケースカバー７ｂをネジで固定している。図４はケースカバー７ｂを取り外した状態の電池ケース７ａの斜視図である。電池３は例えばリチウムイオン電池等の２次電池である。
【００１４】
電池ケース７ａには、図２に示すように、電池３（図４）を挿入するための挿入部４として、複数（本例では４つ）のセルスペース４ａ〜４ｄが並列的に設けられている。各セルスペース４ａ〜４ｄの両端には、それぞれ、電池３のプラス電極３ａに接触するプラス電池端子９ａと、マイナス電極３ｂに接触するマイナス電池端子９ｂとが設けられている。
【００１５】
図１は電池ケース７ａの配線の一例を示している。セルスペース列の始端に位置する１列目のセルスペース４ａのプラス側電池端子９ａは、プラス側の出力端子２ａに接続されている。セルスペース４ａのマイナス側電池端子９ｂはリード線８ａを介して次列のセルスペース４ｂのプラス側電池端子９ａに接続されている。セルスペース４ｂのマイナス側電池端子９ｂはリード線８ｃを介して次列のセルスペース４ｃのプラス側電池端子９ａに接続されている。セルスペース４ｃのマイナス側電池端子９ｂはリード線８ｄを介してセルスペース列の終端に位置する４列目のセルスペース４ｄのプラス側電池端子９ａに接続されている。４列目のセルスペース４ｄのマイナス側電池端子９ｂはマイナス側の出力端子２ｂに接続されている。これらプラス側とマイナス側の出力端子２ａ、２ｂから、電動工具に直流電圧が供給されるようになっている。
【００１６】
上記１列目のセルスペース４ａを除いて、２〜４列目のセルスペース４ｂ〜４ｄには、それぞれ、電池検出手段５を構成する突起５ａと、スイッチング手段６を構成する機械的スイッチ６ａとが設けられる。
【００１７】
以下、図１の２列目のセルスペース４ｂに設けられた突起５ａと機械的スイッチ６ａとを説明する。
【００１８】
セルスペース４ｂの底面中央部には電池検出手段５として突起５ａ（図２）が設けられている。突起５ａは、機械的に変位する変位部材を構成しており、本例では押上バネ（図示せず）によって常に上方にバネ付勢されている。突起５ａは、電池３を挿入しない時は上方に突出した位置で保持され、電池３が挿入されるとバネ力に抗して下に押し込まれて、機械的スイッチ６ａをＯＮからＯＦＦに切り替える働きをする。
【００１９】
機械的スイッチ６ａは、ＯＮ状態ではセルスペース４ｂの両端に位置する電池端子９ａ,９ｂ間を導通状態とし、ＯＦＦ状態では電池端子９ａ,９ｂ間を遮断状態とするものである。本例の機械的スイッチ６ａは、プラス側電池端子９ａに接続される入力側の接点６ｂと、マイナス側電池端子９ｂに接続される出力側の接点６ｃと、両接点６ｂ,６ｃに接離する可動接片６ｄとからなる。この可動接片６ｄは、上記突起５ａの上下動に連動して上下動するものである。突起５ａが上昇しているときは可動接片６ｄが両接点６ｂ,６ｃに接触して、電池端子９ａ,９ｂ間が電気的に接続された状態となる。一方、突起５ａが電池３で押し下げられたときは可動接片６ｄが両接点６ｂ,６ｃから離れて、電池端子９ａ,９ｂ間の接続状態が遮断されるようになっている。
【００２０】
尚、３列目以降のセルスペース４ｃ,４ｄに設けられる突起５ａ及び機械的スイッチ６ａにおいても、上記２列目のセルスペース４ｂに設けられる突起５ａ及び機械的スイッチ６ａと同じ構造及び機能を有しており、説明は省略する。
【００２１】
次に、使用例を説明する。
【００２２】
図１に示すように、電池３を１列目〜３列目のセルスペース４ａ〜４ｃにそれぞれ挿入すると、２列目と３列目のセルスペース４ｂ,４ｃにそれぞれ設けられている突起５ａが押し下げられる。これにより２列目と３列目の機械的スイッチ６ａがそれぞれＯＦＦとなる。このとき電池３が挿入されない４列目のセルスペース４ｄの突起５ａは下降せず、４列目の機械的スイッチ６ａはＯＮに保たれるので、３本の電池電圧の合計の電圧が出力端子２ａ,２ｂ間から出力されるようになる。さらに図１の状態から４列目のセルスペース４ｄにも電池３を挿入したときは、４列目の機械的スイッチ６ａもＯＦＦとなる。このとき４本の電池電圧の合計の電圧が出力端子２ａ,２ｂ間から出力されるようになる。
【００２３】
一方、２〜４列目のセルスペース４ｂ〜４ｄのいずれかから、任意の数の電池３を取り出すと、電池３が取り出されたセルスペースの突起５ａが上方に突出して機械的スイッチ６ａがＯＮに切り替えられる。これにより残った電池電圧の合計の電圧が出力端子２ａ,２ｂ間から出力されるようになる。
【００２４】
しかして、上記構成の電池パック１においては、１列目のセルスペース４ａには電池３を必ず挿入しておき、他の２〜４列目のセルスペース４ｂ〜４ｄを自由に選んで電池３を挿入できるようにした。これにより挿入した電池電圧を合計した電圧を出力端子２ａ,２ｂから出力して電動工具に供給できるものであり、また挿入する電池３の数を調整することで１つの電池パック１から異なる電池電圧を出力できるものである。従って、１つの電池パック１で駆動電圧が異なる複数の電動工具に対応することができるので、従来のように使用者が電動工具ごとに異なる出力の電池パック１を購入する必要がなくなり、コスト削減を図ることができる。しかも従来のようなダミー電池を使用する必要もなく、そのうえ作業に合わせて必要な電池３を挿抜することですべての作業に対応できるようになるので、実用性が飛躍的に向上する。
【００２５】
また電動工具による作業時には電動工具はさまざまな方向に向けられるが、このとき、手に持ったときの重量バランスが作業性に大きく影響する。本例の電池パック１では、２〜４列目のセルスペース４ｂ〜４ｄを自由に選んで電池３を挿入できるので、電池３全体の重量バランスや重心位置を考慮して電池３の挿入位置を調整できるようになり、作業性を向上させることができる。
【００２６】
また本例では、電池検出手段５として機械的に変位する突起５ａを用いたので、電池検出手段５を単純な構造で且つ容易に実現できる。またスイッチング手段６として突起５ａにより駆動される機械的スイッチ６ａを用いた。この結果、不要な電池３の取り外しや、必要な電池３の追加のたびに、スイッチ操作を行う必要がなく、スイッチ動作のための電源も不要となり、コスト節約に寄与できる。もちろん、突起５ａに限らず、電池３の押し込み時に機械的に変位する部材であれば電池検出手段５として機能させることができる。
【００２７】
さらに本例では、１列目のセルスペース４ａには電池検出手段５とスイッチング手段６とを設けない構造とした。つまり、１列目のセルスペース４ａは電気機器が動作する最低駆動電圧を確保する部分であり、この部分では突起５ａと機械的スイッチ６ａを省くことができるため、より一層のコスト削減を実現できる。また、１列目のセルスペース４ａに電池３が挿入されていないと、電池パック１として動作しないため、１列目のセルスペース４ａには電池３が外されないようにするための固着手段を設けるようにしてもよい。
【００２８】
なお、使用する電動工具によっては、動作させるために必要な最低電圧が異なり、それに合わせて、突起５ａと機械的スイッチ６ａを備えないセルスペースの数を調整すればよい。例えば必要な最低電圧が高い場合は突起５ａと機械的スイッチ６ａを備えないセルスペースの数を増やすことができるのであり、一層のコスト削減を図ることができる。
【００２９】
本発明の他の実施形態として、電池検出手段５を例えばフォトセンサで構成し、スイッチング手段６を例えばＦＥＴ等の半導体素子からなる電気的スイッチで構成してもよい。本例の具体例を図５に示す。図５において、セルスペース４ｂ（或いは４ｃ或いは４ｄ）の対向する両側壁にフォトセンサ１０の発光部１０ａと受光部１０ｂとを対向して配置する。電池３がセルスペース４ｂに挿入されると受光部１０ｂへの光Ｌが遮断されることで、フォトセンサ１０が電池３を光学的に検知して、ＦＥＴ（図示せず）をＯＦＦにする。これにより、前記実施形態と同様な電池３の検知動作とスイッチング動作とを、電子的に実現できるものとなる。
【００３０】
電池検出手段の更に他の実施形態として、電池３の挿入を例えばホール素子を用いて磁気的に検出する方法であってもよい。
【００３１】
前記実施形態では挿入部４として、４つのセルスペース４ａ〜４ｄを例示したが、セルスペース４ａ〜４ｄの数は適宜に設計変更自在である。
【００３２】
前記実施形態では、セルスペース４ａには電池検出手段５とスイッチング手段６とを設けない構成を例示したが、これに限らず、セルスペース４ａにも電池検出手段５とスイッチング手段６を設けるようにしてもよい。
【００３３】
前記実施形態では、挿入する電池３として電池単体を例示したが、これに限らず、複数個の電池が直列又は並列に繋がって一体化された組電池を使用する場合でも、同様に適用可能である。
【符号の説明】
【００３４】
１  電池パック
２ａ,２ｂ  出力端子
３  電池
３ａ  電池電極
４  挿入部
５  電池検出手段
５ａ  突起
６  スイッチング手段
９ａ,９ｂ  電池端子
【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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