(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電池セルを内蔵した電池パックと、前記電池パックを着脱自在に装着して該電池パックからの供給電圧で駆動される電気機器本体とから成る充電式電気機器において、前記複数の電池セルは複数組の電池ブロックに区分けされており、電池パックの非装着状態では各電池ブロック間の接続を遮断すると共に装着状態では複数組の電池ブロック全体を直列接続させる切替手段を備えたことを特徴とする充電式電気機器。
【請求項２】
切替手段として、電池パック内部に各電池ブロック間を順に直列接続する接続スイッチを通常は開状態に備えると共に、電気機器本体には電池パックの装着状態にて電池パック内に挿入されて前記接続スイッチを閉じる操作部を備えたことを特徴とする請求項１記載の充電式電気機器。
【請求項３】
切替手段として、電池パックの外表面に各電池ブロック毎の接続端子を一対ずつ配設すると共に、電気機器本体には電池パックの装着状態にて前記各接続端子と接触して複数組の電池ブロック全体を直列接続させる導電板を配設したことを特徴とする請求項１記載の充電式電気機器。
【請求項４】
各電池ブロックの一対の接続端子を、電池パックの外表面に設けた多面体形状部の異なる面に同一電池ブロックの一対の接続端子が別々に位置するように配設したことを特徴とする請求項３記載の充電式電気機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電池パックを着脱自在に備えた充電式電気機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の充電式電気機器に装着される電池パックは、複数の電池セルを常に直列接続状態で内蔵したものであり、この電池セル全体の直列電圧を電池パックの外部接続端子部から出力して充電式電気機器の電気機器本体を駆動するものであった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来の充電式電気機器にあっては、１０Ｖ程度ならまだ良いとしても１００Ｖもの高電圧の電池パックであれば、外部接続端子部に身体が触れた場合には感電を生じたり金属が触れた場合には短絡による発煙発火を生じたりするといった恐れがあった。
【０００４】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、使用時以外に身体や金属が接触しても感電や短絡を生じることのない安全な電池パックを具備した充電式電気機器を提供することを課題とするものである。
【０００５】
【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を、複数の電池セル３を内蔵した電池パック１と、前記電池パック１を着脱自在に装着して該電池パック１からの供給電圧で駆動される電気機器本体２０とから成る充電式電気機器において、前記複数の電池セル３は複数組の電池ブロック４に区分けされており、電池パック１の非装着状態では各電池ブロック４間の接続を遮断すると共に装着状態では複数組の電池ブロック４全体を直列接続させる切替手段を備えたことを特徴としたものとする。このようにすることで、電池パック１の装着状態においては複数組の電池ブロック４全体が直列接続されることから高電圧を出力可能となり、電池パック１の非装着状態においては各電池ブロック間４の接続が遮断されていることから仮に電池パック１から露出した外部接続端子部８に身体や金属が接触した場合であっても感電や短絡を生じる恐れがなく安全性が確保される。
【０００６】
また、切替手段として、電池パック１内部に各電池ブロック４間を順に直列接続する接続スイッチ７を通常は開状態に備えると共に、電気機器本体２０には電池パック１の装着状態にて電池パック１内に挿入されて前記接続スイッチ７を閉じる操作部１０を備えることも好ましく、このようにすることで、電気機器本体２０に装着状態の電池パック１においては電池パック１内に挿入される操作部１０により接続スイッチ７が閉じられて複数組の電池ブロック４全体の直列接続による高電圧を出力可能となり、電気機器本体２０に非装着状態の電池パック１においては接続スイッチ７が開状態になることから各電池ブロック４間の接続が遮断されて感電や短絡を生じる恐れがなくなり安全性が確保される。
【０００７】
また、切替手段として、電池パック１の外表面に各電池ブロック４毎の接続端子を一対ずつ配設すると共に、電気機器本体２０には電池パック１の装着状態にて前記各接続端子と接触して複数組の電池ブロック４全体を直列接続させる導電板１３を配設することも好ましく、このようにすることで、電気機器本体２０に装着状態の電池パック１においては導電板１３の介在により複数組の電池ブロック４全体が直列接続されて高電圧を出力可能となり、電気機器本体２０に非装着状態の電池パック１においては導電板１３が介在しないことから各電池ブロック４間の接続が遮断されて感電や短絡を生じる恐れがなくなり安全性が確保される。
【０００８】
また、各電池ブロック４の一対の接続端子を、電池パック１の外表面に設けた多面体形状部１１の異なる面に同一電池ブロック４の一対の接続端子が別々に位置するように配設することも好ましく、このようにすることで、各電池パック１の一対の接続端子に身体や金属が接触して感電や短絡を生じることが防止される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を添付図面に示す実施の形態に基づいて説明する。図１には、本発明の実施の形態における一例の充電式電気機器を示している。本例の充電式電気機器は、電池パック１と、この電池パック１を着脱自在に装着して該電池パック１の外部接続端子部８からの供給電圧で駆動される電気機器本体２０とから構成されている。
【００１０】
電池パック１の外殻を成すハウジング２の内部には、１．２Ｖの電池セル３を１０個直列接続して形成した１２Ｖの電池ブロック４を、８組だけ順に隣接させて設けている。この低電圧の電池ブロック４にはそれぞれ、１２Ｖの直列電圧を出力する一対の接続端子としてプラス端子５とマイナス端子６とを設けており、隣接する各電池ブロック４のプラス端子５とマイナス端子６とを順に接続させれば８組の電池ブロック４の全体が直列接続されて、９６Ｖの高電圧をハウジング２の上面２ａに突設した外部接続端子部８から出力可能になっている。そして、本例にあってはこの隣接する各電池ブロック４のプラス端子５とマイナス端子６との間には接続スイッチ７を都合７箇所介在させており、通常は前記接続スイッチ７が開状態となるよう付勢されていることから８組の電池ブロック４全体が直列接続されない状態にある。
【００１１】
ハウジング２の上面２ａには、前記各接続スイッチ７の真上の個所にそれぞれ装着孔９を穿設しており、外部接続端子部８を電気機器本体２０の所定個所に接続させて電池パック１を装着した際に電気機器本体２０の下面２０ａにおいて前記装着孔９と対向する７箇所の部分からはそれぞれ、装着孔９に挿入可能な円柱形状の操作部１０を突設している。
【００１２】
前記接続スイッチ７は上方からの押圧力により閉じられるものであり、電池パック１を装着させる際に各装着孔９からハウジング２内に挿入される操作部１０が７箇所ある接続スイッチ７の全てを押圧により閉じて、８組の電池ブロック４全体を直列接続状態に切替えるものである。そして、電池パック１を取外す際には接続スイッチ７への操作部１０による押圧力が解除されて付勢力により再度開状態となり、８組の電池ブロック４全体が直列接続されない状態に切替わる。つまり、本例においては前記接続スイッチ７と操作部１０とにより切替手段が構成されている。
【００１３】
そして、非装着状態にある電池パック１は常に電池ブロック４間の接続が遮断された状態にあるので、仮に露出した外部接続端子部８に身体や金属が接触した場合であっても感電や短絡を生じる恐れがなく、安全性が確保される。また、電池パック１を電気機器本体２０に装着した場合には８組の電池ブロック４全体が直列接続されて外部接続端子部８から９６Ｖの高電圧で電気機器本体２０に電力を供給することができる。なお、電池パック１の装着時には外部接続端子部８は外部から接触不能の状態にあり、感電や短絡の恐れはない。
【００１４】
図２には、本発明の実施の形態における他例の充電式電気機器を示している。既述した一例と同様に、前記充電式電気機器は電池パック１と電気機器本体２０とから構成されており、電池パック１のハウジング２内部には電池ブロック４を８組配設させている。以下、この電池ブロック４をプラス側から直列接続される順にＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈと称する。
【００１５】
本例においてはハウジング２の上面２ａに八角柱形状を成す多面体形状部１１を突設させており、該多面体形状部１１の８面ある側面のうちの一面には、電池ブロックＡのマイナス端子Ａ-と電池ブロックＢのプラス端子Ｂ+とを設置している。そして、その隣りの側面には電池ブロックＢのマイナス端子Ｂ-と電池ブロックＣのプラス端子Ｃ+とを設置し、またその隣りの側面には電池ブロックＣのマイナス端子Ｃ-と電池ブロックＤのプラス端子Ｄ+とを設置するといったように、電池ブロックＡのプラス端子Ａ+から電池ブロックＨのマイナス端子Ｈ-に至るまで順に、且つ、同一電池ブロックＡ〜Ｈの一対の接続端子が異なる面に別々に位置するように設置している。
【００１６】
電気機器本体２０の下面２０ａには、電池パック１の多面体形状部１１が嵌合する断面八角形状の電池パック挿入口１２を設けており、該電池パック挿入口１２の８面ある内側面のうち７面には導電板１３を設置しており、残り一面には本体側接続端子部２１を設置している。そして、多面体形状部１１を電池パック挿入口１２に嵌合させて電池パック１を電気機器本体２０に装着した場合には、多面体形状部１１において電池ブロックＡのプラス端子Ａ+と電池ブロックＨのマイナス端子Ｈ-とを設置した側面１６には本体側接続端子部２１が当たると共に他の側面には導電板１３が当たり、前記導電板１３によりマイナス端子Ａ-とプラス端子Ｂ+、マイナス端子Ｂ-とプラス端子Ｃ+、といったように各電池ブロックＡ〜Ｈの間が全て接続されて全体が直列接続された状態に切替り、その９６Ｖの直列電圧が側面１６のプラス端子Ａ+とマイナス端子Ｈ-から本体側接続端子部２１に出力されるようになっている。また、電池パック１を取外せば導電板１３を介した各電池ブロックＡ〜Ｈ間の接続も全て解除され、電池ブロックＡ〜Ｈの全体が直列接続されない状態に切替わる。つまり、本例においては各電池ブロックＡ〜Ｈのプラス端子Ａ+〜Ｈ+及びマイナス端子Ａ-〜Ｈ-と導電板１３とにより切替手段が構成されている。
【００１７】
非装着状態にある電池パック１は常に各電池ブロックＡ〜Ｈ間の接続が遮断された状態にあり、仮に露出した外部接続端子部８に身体や金属が接触した場合であっても感電や短絡を生じる恐れがなく、安全性が確保されている。そして、電池パック１を電気機器本体２０に装着した場合には電極板１３の介在により電池ブロックＡ〜Ｈの全体が直列接続されて９６Ｖの高電圧を電気機器本体２０に供給するようになっている。なお、電池パック１の装着時にはプラス端子Ａ+とマイナス端子Ｈ-は外部から接触不能の状態にあり、感電や短絡の恐れはない。
【００１８】
更に、本例においては電池パック１の内部電池が各電池ブロックＡ〜Ｈに区分けされていることから、電池交換は各電池ブロックＡ〜Ｈごとに行うことができて安全且つ安価に済ませることができる。図３には、各電池ブロックＡ〜Ｈごとに診断回路１４とＬＥＤ１５とを設けて、前記診断回路１４で各電池ブロックＡ〜Ｈの電圧を測定してこの測定値が所定値以下の場合には「ブロック異常」としてＬＥＤを点灯させるものを示している。これによれば、例えば「ブロック異常」を検出した際に自動的に経路を遮断して動作を停止させることで安全性が確保される。なお、同様の診断回路（図示せず）を電気機器本体２０側に搭載することも可能である。
【００１９】
また、上記の「ブロック異常」のみでなく、正常に動作しているときでも「電池寿命末期」を検出した際に自動的に経路を遮断して動作を停止させるようにしても良い。これによれば、例えば電池ブロックＡが早期に放電終了した場合に低電圧の電池ブロックＡに電流が送り込まれて逆充電が生じることを防止することができ、安全性を確保すると共にサイクル寿命を延ばすことができる。
【００２０】
充電方法としては、電池パック１を充電器（図示せず）に接続した際に電池ブロックＡ〜Ｈの全部を直列接続し、この９６Ｖの直列電池全体に充電を行うといった方法も考えられるが、この場合には２８０Ｖ程度の高出力が要求されることから大型で高価な充電器が必要になるという問題がある。
【００２１】
そこで、本例では電池ブロックＡ〜Ｈごとに充電する方法をとる。これによれば、充電器としては３５Ｖ程度の出力で足り、小型で安価な充電器で済むものである。また、充電の順番としては各電池ブロックＡ〜Ｈを、Ａ、Ｂ、Ｃ、…、Ｈの順で所定時間Ｔ1だけ充電し、この充電が終了した時点で電池ブロックＡ〜Ｈのいずれも充電完了していなかった場合には更に同じ順に所定時間Ｔ2だけの充電を繰り返し行う。なお、上記各所定時間Ｔ1，Ｔ2は状況に応じて多様な値をとり得るものである。そして、電池ブロックＡ〜Ｈのいずれかが充電完了した場合には、最後の電池ブロックＨまで順に充電を終えてから全ての充電を停止させる。これにより、充電停止時点で各電池ブロックＡ〜Ｈごとの充電時間は同一となり、定電流充電とすれば充電された電気量に電池ブロックＡ〜Ｈ間で差が生じることがなくなる。
【００２２】
また、電池ブロックＡ〜Ｈを充電中にオープン、ショート、電池電圧が高圧等の異常を検出した場合には充電を停止させることもできるし、電池温度が所定値よりも高い場合には充電を待機させておいて電池温度が所定値以下に戻ったときに充電を再開させることもできる。例えば電池ブロックＣの電池温度が異常高温となった場合には、最後の電池ブロックＨまで順に充電した後に充電を停止して待機させておいて電池温度が正常温度に復帰したときに最初の電池ブロックＡから充電を再開させても良いし、電池ブロックＣで充電を停止して待機させておいて電池温度が正常温度に復帰したときに電池ブロックＣの残り時間から或いは次の電池ブロックＤから充電を再開させても良い。
【００２３】
【発明の効果】
上記のように請求項１記載の発明にあっては、電池パックの装着状態においては複数組の電池ブロック全体が直列接続されることから高電圧を出力可能となり、電池パックの非装着状態においては各電池ブロック間の接続が遮断されていることから仮に電池パックから露出した外部接続端子部に身体や金属が接触した場合であっても感電や短絡を生じる恐れがなくなり安全性が確保されるという効果がある。
【００２４】
また、請求項２記載の発明にあっては、請求項１記載の発明の効果に加えて、電気機器本体に装着状態の電池パックにおいては電池パック内に挿入される操作部により接続スイッチが閉じられて複数組の電池ブロック全体の直列接続による高電圧を出力可能となり、電気機器本体に非装着状態の電池パックにおいては接続スイッチが開状態になることから各電池ブロック間の接続が遮断されて感電や短絡を生じる恐れがなく安全性が確保されるという効果がある。
【００２５】
また、請求項３記載の発明にあっては、請求項１記載の発明の効果に加えて、電気機器本体に装着状態の電池パックにおいては導電板の介在により複数組の電池ブロック全体が直列接続されて高電圧を出力可能となり、電気機器本体に非装着状態の電池パックにおいては導電板が介在しないことから各電池ブロック間の接続が遮断されて感電や短絡を生じる恐れがなくなり安全性が確保されるという効果がある。
【００２６】
また、請求項４記載の発明にあっては、請求項３記載の発明の効果に加えて、各電池パックの一対の接続端子に身体や金属が接触して感電や短絡を生じることが防止されるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における一例の充電式電気機器を示す説明図である。
【図２】本発明の実施の形態における他例の充電式電気機器を示す説明図である。
【図３】同上の診断回路を備えた電池パックを示す説明図である。
【符号の説明】
１  電池パック
２  ハウジング
３  電池セル
４  電池ブロック
７  接続スイッチ
１０  操作部
１１  多面体形状部
１３  導電板
２０  電気機器本体
【図１】
0004211276.tif 000002
【図２】
0004211276.tif 000003
【図３】
0004211276.tif 000004