(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極端子、負極端子、ファン駆動端子及びスイッチを有する電池利用機器と、複数の電池を収納する電池ケース及び充放電端子から構成され、電池利用機器及び充電器に着脱可能な電池パックと、前記電池ケースに取り付けられ、電池ケース取付面及び取付面以外に通風口を設けたファンケースと、前記ファンケース内に設けられ、前記電池利用機器のファン駆動端子及び電池パックの負極端子に接続される端子を有する冷却ファンとを備え、電池利用機器の使用時に冷却ファンを駆動させて電池パック内の電池を冷却するようにしたことを特徴とする電池パックの冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は携帯用機器等の電源として用いられるニッケルカドミウム電池（以下ニッカド電池という）やニッケル水素電池等の電池パックの冷却装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ニッカド電池やニッケル水素電池等の電池パックの高容量化及び大電流による充放電特性の改善は目覚ましいものがあり、高負荷機器のコードレス化が可能となった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、電池パックには内部抵抗が存在するため、充放電電流及び容量が大きくなればなるほど発熱は大きくなり、上記した改善は必然的に充放電時に大きな発熱を引き起こしてしまう。
この結果、電池パックのサイクル寿命特性が低減してしまうと共に電池及び電池パック内の部品等が発熱により性能劣化あるいは破損してしまうという欠点があった。
【０００４】
また、充電器は通常、電池パックが高温となることを防止するために電池温度が設定値以上である時には充電しないようにしているが、高負荷での使用直後の電池パックは電池温度が設定値以上となってしまう確率が高く、直ちに充電することができず作業性が悪いという欠点があった。
本発明の目的は、上記欠点を解消し、充放電時の発熱を抑制し、サイクル寿命特性及び作業性の向上を図ることができる電池パックの冷却装置を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、充放電時に駆動する冷却ファンを電池パックに設けることにより達成される。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明電池パックの冷却装置の一実施形態を図１、図２を用いて以下説明する。図１は本発明電池パックの冷却装置を備えた電池パックの一実施形態を示す一部断面図であり、図２は電池パックの内部構造を説明するための図１の要部断面平面図である。
電池パック１は、電池ケースを形成する上外枠３、下外枠４及び下外枠４に取付けられるファンケース５、電池ケース内に収納される複数の電池２、電池２を接続する接続板６、正極端子７、負極端子８、温度端子９、ファン駆動端子１０、これらの端子を保持する端子ホルダ１１、温度端子９に接続され電池２に接触または近接して設けられたサーミスタ等の感温素子１２、ファンケース５内に収納された冷却ファン１３、冷却ファン１３とファン駆動端子１０とを接続するコネクタ１４とから構成されている。
【０００７】
電池パック１の上外枠３、下外枠４及びファンケース５には複数個の通風口１５Ａ〜１５Ｆが設けられており、冷却ファン１３が駆動すると通風口１５Ｃ〜１５Ｆから冷却風が電池パック１内に流入し、複数の電池２の隙間を通り、通風口１５Ａ、１５Ｂから排出され電池パック１内部は冷却される。
この電池パック１の冷却ファン１３を電池２の充電、放電または充放電時に駆動させることにより、充放電時の電池の発熱を冷却ファン１３が発生させる冷却風により抑制することができるので、サイクル寿命特性の低減を抑制することができると共に、高負荷での使用直後の電池パック１においても電池温度が高温となることを抑制することができる。
【０００８】
また、図１に示すように冷却ファン１３を収納するファンケース５が下外枠４に着脱可能な構成をしていると共に、冷却ファン１３とファン駆動端子１０とがコネクタ１４を介して接続可能な構成をしているため、使用する電池パック１に冷却ファン１３を収納したファンケース５を取付ければ良く、電池パック１の数量分の冷却ファン１３を用意する必要がないと共に、何らかの原因で冷却ファン１３が故障してしまったとしても冷却ファン１３のみの交換が可能であり経済的である。
【０００９】
以下、冷却ファン１３の駆動方法を図３、図４を用いて説明する。
図３は図１の電池パック１を充電器１００に接続した状態を示す回路図である。図において、１０１は交流電源、１０２は第１整流平滑回路、１０３は第１高周波トランス、１０４は第１スイッチング素子、１０５は第１スイッチング制御回路であり、第１スイッチング素子１０４の駆動パルス幅を変えて第１整流平滑回路１０２の出力電圧を調整する。１０６は第２整流平滑回路、１０７は電流検出回路、１０８は電池電圧検出回路、１０９は電池温度検出回路、１１０はマイコンであり、電池電圧検出回路１０８及び電池温度検出回路１０９の出力をマイコン１１０に入力し、電池電圧検出回路１０８及び電池温度検出回路１０９の出力に応じて充電を制御する。
１１１は第３整流平滑回路、１１２は第２高周波トランス、１１３は第２スイッチング素子、１１４は第４整流平滑回路、１１５は電圧検出回路、１１６は電圧制御回路、１１７は第２スイッチング制御回路、１１８は電圧設定回路であり、冷却ファン１３に印加する電圧を設定する。
７Ａ〜１０Ａは電池パック１の正極端子７、負極端子８、温度端子９及びファン駆動端子１０に夫々対応する充電器１００に設けられた正極端子、負極端子、温度端子及びファン駆動端子である。
【００１０】
図３において電池パック１が充電器１００に接続されると、マイコン１１０は電池電圧検出回路１０８の出力によりこれを判別し、電池温度検出回路１０９の出力により電池パック１の電池２の電池温度を検出し、電池温度が設定値（例えば６０℃以上）の時は、第１スイッチング制御回路１０５を介して第１スイッチング制御回路１０４に充電停止信号を出力する。
更に、マイコン１１０は電圧設定回路１１８に冷却ファン１３を所定の電圧にて駆動させるための信号を出力し、電圧検出回路１１５の出力と電圧設定回路１１８の出力から電圧制御回路１１６にて第２スイッチング制御回路１１７が出力する駆動パルスの出力を制御し、第２スイッチング素子１１３を駆動させて充電器１００のファン駆動端子１０Ａと、負極端子８Ａに所定の電圧を印加させ、冷却ファン１３を駆動する。マイコン１１０は、電池温度検出回路１０９の出力、すなわち電池温度が設定値以下になったら第１スイッチング制御回路１０５に充電開始信号を出力する。
【００１１】
充電器１００に電池２の温度が上記設定値以下の電池パック１が接続されると、マイコン１１０は第１スイッチング制御回路１０５に充電開始信号を出力し、第１スイッチング制御回路１０５は駆動パルスの出力を発生し、第１スイッチング素子１０４を駆動させ定電流制御にて電池２の充電を行うと共に、電圧設定回路１１８に冷却ファン１３を所定の電圧にて駆動させるための信号を出力し、冷却ファン１３を駆動させる。すなわち、冷却ファン１３を駆動させながら充電を行う。
【００１２】
また、充電器１００に接続された電池パック１の電池温度がある所定値以下の低温である場合には、マイコン１１０は電圧設定回路１１８を介して電圧制御回路１１６に冷却ファン１３を停止させる、すなわちファン駆動端子１０Ａと、負極端子８Ａに電圧を印加させない信号を電圧制御回路１１６に出力し、第２スイッチング制御回路１１７が出力する駆動パルスの出力を停止させて、第２スイッチング素子１１３の駆動を停止し、第４整流平滑回路１１５に冷却ファン１３を駆動させる電圧を発生させず、冷却ファン１３を停止させる。
【００１３】
上記したように、電池パック１の電池温度が高温である時には充電を行わずに冷却ファン１３を駆動させて電池温度を冷却するようにしたので、電池パック１の温度を直ちに充電可能な温度まで低下させることができるようになり、作業性を向上させることができる。
また、電池パック１の電池温度が低温である時には、電池２が発熱することで充電の受け入れ性が向上し、一充電あたりの放電容量が向上する面に着目し、冷却ファン１３を駆動させずに充電を行うようにしたので電池パック１の充電特性を低下させることを防止できる。
また、上記以外の時には充電を行いながら冷却ファン１３を駆動させるようにしたので、充電中に電池温度が極度に上昇することを抑制することができ、満充電前に充電が停止してしまうこと及び電池２等が発熱により性能劣化してしまうことを抑制することができる。
【００１４】
なお、電圧設定回路１１８は電池温度検出回路１０９の出力に応じて冷却ファン１３に印加する電圧を設定する、すなわち電池温度が高ければ高い電圧を設定し、低ければ低い電圧を設定する構成であることが望ましい。このような構成とすることにより、電池温度が極度に低下してしまい電池パック１の充電特性が低下してしまうことを抑制することができる。
【００１５】
図４は図１の電池パック１を携帯用機器２００に接続した状態を示す回路図である。図において、２０１はモータ、２０２はスイッチ、７Ｂ、８Ｂ及び１０Ｂは電池パック１の正極端子７、負極端子８及びファン駆動端子１０に夫々対応する携帯用機器２００に設けられた正極端子、負極端子及びファン駆動端子である。
電池パック１が接続された携帯用機器２００は、スイッチ２０２を閉じると電池パック１の電池電圧が印加され、モータ２０１が駆動する。この時、スイッチ２０２を介して正極端子７Ｂと接続されたファン駆動端子１０Ｂに電池電圧が印加され電池パック１に取り付けられている冷却ファン１３が駆動し電池パック１の内部を冷却する。
【００１６】
このように、放電時に電池パック１内の冷却ファン１３が駆動するようにしたので、電池パック１は放電時に常に冷却されることになり、電池パック１内部が高温となることを抑制できる。すなわち、電池パック１の電池温度が極度に上昇することを抑制することができるので、電池のサイクル寿命特性の低減及び電池２等の性能劣化あるいは破損を抑制することができると共に高負荷での使用直後の電池パック１であっても充電器１００で直ちに充電を開始することができるようになり作業性を向上させることができる。
【００１７】
なお、上記実施形態では、電池ケースを形成する下外枠４に着脱可能なファンケース５に冷却ファン１３を収納する構成としたが、上外枠３、下外枠４内に収納される構成であっても良く。また、電池温度が低温である時には冷却ファン１３を駆動させない構成としたが、電池パック１が充電器１００に接続されると冷却ファン１３が駆動する構成であっても良い。
更に、上記実施形態では、充放電時に冷却ファン１３が駆動する構成としたが、例えば充電時のみ、放電時のみに冷却ファン１３が駆動する構成であっても良い。
【００１８】
【発明の効果】
本発明によれば、充放電時に駆動する冷却ファンを電池パックに設けた構成としたので、充放電時の発熱を抑制し、サイクル寿命特性及び作業性の向上を図ることができる電池パックの冷却装置を提供することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明電池パックの冷却装置を備えた電池パックの一実施形態を示す一部断面図。
【図２】図１の電池パックにおいて、上外枠を外し下外枠の上部を切除した状態を示す平面図。
【図３】図１の電池パックを充電器に接続した状態を示す回路図。
【図４】図１の電池パックを携帯用機器に接続した状態を示す回路図。
【符号の説明】
１は電池パック、２は電池、５はファンケース、１０はファン駆動端子、１３は冷却ファンである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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