JP4771277B2

JP4771277B2 - 電池パック

Info

Publication number: JP4771277B2
Application number: JP2005110351A
Authority: JP
Inventors: 卓央荒舘; 信宏高野; 智雅西河
Original assignee: Hitachi Koki Co Ltd
Current assignee: Koki Holdings Co Ltd
Priority date: 2005-04-06
Filing date: 2005-04-06
Publication date: 2011-09-14
Anticipated expiration: 2025-04-06
Also published as: JP2006294310A

Description

本発明は、リチウムイオン二次電池の電池パックに関するものである

電動工具の電源として用いられる二次電池として、高容量化、小型化、軽量化の観点からリチウムイオン電池が注目されている。リチウムイオン電池を用いた電池パックの一例を図２に示す。図２（ａ）は、電池パック２０を装着する工具１の外観図であり、図２（ｂ）〜図２（ｄ）は電池パック２０を示した図である。図示した電池パック２０はスライド装着型のものであり、図２（ａ）に矢印で示した挿入方向に電池パック２０をスライドさせながら工具１に装着する。図２（ｂ）は、挿入方向に配向した電池パック２０の正面縦断面図、図２（ｃ）は右側面図、図２（ｄ）は平面図である。

図２（ｂ）乃至図２（ｄ）に示した電池パック２０は、工具１のグリップ部１ａに装着するための装着部２１と、該装着部２１と一体に形成された収納部２２から構成されている。収納部２２には、複数（図示した例では４本）のリチウムイオン電池セル２３と、その保護回路を搭載した保護基板２４とが収納されている。保護回路は充放電時の安全性確保の観点から、特にリチウムイオン電池を用いた場合に必要とされる。

リチウムイオン電池を用いた電池パックの他の例を図３に示す。図示した電池パック３０は差込装着型のものであり、図３（ａ）に矢印で示した挿入方向に電池パック３０を挿入して工具１に装着する。図３（ｂ）は、挿入方向に配向した電池パック３０の正面縦断面図、図３（ｃ）は右側面図、図３（ｄ）は平面図である。

図３（ｂ）乃至図３（ｄ）に示した電池パック３０は、工具１のグリップ部１ａの内部空間に挿入する差込部３１と、該差込部３１と一体に形成された収納部３２とから構成されている。複数（図示した例では４本）のリチウムイオン電池セル３３ａ、３３ｂは、差込部３１と収納部３２に分割収容されている。図示した例では、３本のリチウムイオン電池セル３３ａが収納部３２に、１本のリチウムイオン電池セル３３ｂが差込部３１に収納されている。

なお、図２に示した電池パック２０において、装着部２１にはプラス端子２５、マイナス端子２６、及び情報伝達端子２７が埋設されており、装着部２１の上部には工具１から電池パック２０の離脱を防止するためのラッチ２８が突出している。図３に示した電池パック３０においては、差込部３１の対向する側面にプラス端子３５とマイナス端子３６が取り付けられている。

図２に示した従来例は、電池パック２０をグリップ部１ａの開口部に沿ってスライドさせながら工具に装着する構成のため、グリップ部１ａの内部空間に入り込む電池パック２０の体積を大きくすることができず、電池パック２０の大部分がグリップ部１ａから外方に突出してしまう。このため、電池パック２０を装着した工具１が大型化してしまい、小型なリチウムイオン電池を用いるメリットが十分に生かされていないという問題がある。

また、図３に示した従来例では、グリップ部１ａの内部空間に収容できる電池パック３０の体積を大きくとることができるものの、差込部３１と収容部３２にリチウムイオン電池セル３３ａ、３３ｂを分離収容するため、電池セル間で温度のばらつきが生じ、電池の劣化を早めるといった問題がある。

本発明は、上述した問題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、適切な電池パック設計及び保護回路基板の設置を行なうことにより小型で扱いやすく、電池セルが劣化しにくい電池パックを提供することにある。

上記目的を達成するためになされた請求項１記載の電池パックは、複数のリチウムイオン電池セルを収納し工具に装着して電源として使用する電池パックであって、工具のグリップ部の内部空間に挿入可能な差込部と、差込部をグリップ部の内部空間に挿入したときに、グリップ部の内部空間から工具外方に突出する収納部と、複数のリチウムイオン電池セルに対する保護回路を搭載した保護基板と、を有し、収納部に複数のリチウムイオン電池セルの全てを収納すると共に保護基板の少なくとも一部を差込部に設置したことを特徴としている。

このように構成した電池パックは、リチウムイオン電池セルの保護回路を搭載した保護基板の少なくとも一部がグリップ部の内部空間に挿入される差込部に配設されている。そのため、収納部に保護基板の全てを設置した場合と比べると、グリップ部から工具外方に突出する収納部の体積を減少することができる。また、リチウムイオン電池セルの全てを収納部に一括収納したので、電池パック内の電池セルの温度環境を均一化し、電池セルの劣化を防止することができる。

また、請求項２記載の電池パックは、請求項１記載の電池パックに対して、複数のリチウムイオン電池セルの状態を外部に伝達するための端子を差込部の頂部に設けたことを特徴としている。

本発明の請求項１乃至２記載の電池パックによれば、適切な電池パック設計及び保護回路基板の設置を行なうことにより小型で扱いやすく、電池セルが劣化しにくい電池パックを提供することができる。

以下、本発明の実施の形態を図１を参照しながら説明する。図１（ａ）は、電池パック１０を装着する工具１の外観図であり、図１（ｂ）〜図１（ｄ）は本発明の実施の形態による電池パック１０を示した図である。図示した電池パック１０は挿入装着型のものであり、図１（ａ）に矢印で示した挿入方向に電池パック１０を挿入して工具１に装着する。図１（ｂ）は、挿入方向に配向した電池パック１０の正面縦断面図、図１（ｃ）は右側面図、図１（ｄ）は平面図である。

工具１は、工具１を把持するためのグリップ部１ａとモータ及びモータの回転軸に連結された減速機構等を収容した駆動機構収納部１ｂとから構成されている。グリップ部１ａには、後述する電池パック１０の差込部１１を収納する内部空間が形成されている。

電池パック１０は、グリップ部１ａの内部空間に適合した形状の差込部１１と、差込部１１と一体に形成された収納部１２とにより構成されている。差込部１１には保護回路を搭載した保護基板１４が収納されている。本実施の形態では、保護基板１４の全てを差込部１１に収容するようにしたが、保護基板１４の一部のみを差込部１１に収容し、残りの保護基板１４を収納部１２に収納するようにしてもよい。リチウムイオン電池は、過充電・過放電を行なうと、電池セルの劣化・発火の可能性があるため、かかる事態の発生を防止するための保護回路が必要となる。保護回路として、専用の保護ＩＣを用いても良いし、マイクロコンピュータにより、過放電・過充電を監視するようにしてもよい。いずれの場合においても、リチウムイオン電池の電池電圧が、許容下限値以下に降下した場合、又は許容上限値以上に上昇した場合は、電池パック１０内の充放電経路に設けられたＦＥＴ等の充電経路遮断手段により充放電経路を遮断するように構成されている。

図１（ｃ）に示されるように、差込部１１の側面の対向する位置には、プラス端子１５とマイナス端子１６が取り付けられており、図１（ｄ）に示されるように、差込部１１の頂部には電池情報伝達端子１７が露出している。電池情報伝達端子１７は、電池セルの状態を外部に伝達するための端子である。電池セルの状態とは、例えば過充電、過放電、過電流又は、電池温度等を指す。

収納部１２は、差込部１１をグリップ部１ａの内部空間に挿入したときに、グリップ部１ａの内部空間から工具１外方に突出し、４本のリチウムイオン電池セル１３の全てがここに収納されている。４本のリチウムイオン電池セル１３は直列に接続されており、直列接続された両端の電池セルの一方のプラス側と他方のマイナス側がそれぞれプラス端子１５とマイナス端子１６に接続されている。

また、収納部１２の上端部には、ラッチ１８が枢支されている。ラッチ１８は、差込部１１をグリップ部１ａの内部空間に完全に挿入したときに、グリップ部１ａの内部空間に形成されている係合部と係合し、電池パック１０が工具１に装着保持される。

以上説明したように、本実施の形態による電池パック１０は、差込部１１にリチウムイオン電池セル１３を設置しない構成とした。このため、リチウムイオン電池セル１３の直径とは無関係に工具１のグリップ部１ａの太さを自由に設定することができ、グリップ部１ａの設計の自由度が増し、ユーザーがより扱いやすい工具１を提供できる。

図３に示すように差込部３１に電池セルを１本又は数本入れた場合、その電池セルは他の電池セルと隔離される形で設置されることになる。リチウムイオン電池は、個々の電池セル間の温度ばらつきを起因とする電池セルの劣化が、従来のニカド電池やニッケル水素電池に比べ起きやすい傾向にある。このため差込部３１に設置された電池セルは他の電池セルと隔離されることで、温度差が生じやすくなる。これに対して、本実施の形態のように差込部１１に電池セル１３を設置しない構成にすると、電池セル１３の隔離が生じないため、温度によるばらつきが生じにくくなり、劣化しにくい電池パック１０を提供できる。

また、この電池セル１３を設置していない差込部１１に、電池セルを保護するための保護回路を搭載した保護基板１４の全部又は一部を設けることにより、工具１に装着されていない部分における保護回路の設置体積を縮小させることができる。これにより、電池パック装着時における工具１と電池パック１０を合わせた体積を縮小させることができるので、ユーザーの作業時の取り回しの良い工具を提供することができる。

また、電池セル１３及び電池パック１０の状態を伝達するための電池情報伝達端子１７を電池パック１０の差込部１１に設けることにより多数の端子をコンパクトに設置することができる。

尚、本発明の電池パックは、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、上記した実施の形態では、４本のリチウムイオン電池セル１３を収納した電池パック１０について説明したが、電池セルの本数は４本に限定されず、収納部１２の形状を変更して必要な本数の電池セルを収納するようにしてもよい。

本発明の電池パックを工具の電源として使用することにより、コードレス電動工具を提供することができる。

（ａ）は、電池パックを装着する工具の外観図であり、（ｂ）〜（ｄ）は本発明の実施の形態による電池パックを示した図であり、（ｂ）は、電池パックの正面縦断面図、（ｃ）は右側面図、（ｄ）は平面図である。（ａ）は、電池パックを装着する工具の外観図であり、（ｂ）〜（ｄ）は従来のスライド装着型の電池パックを示した図であり、（ｂ）は、電池パックの正面縦断面図、（ｃ）は右側面図、（ｄ）は平面図である。（ａ）は、電池パックを装着する工具の外観図であり、（ｂ）〜（ｄ）は従来の差し込み装着型の電池パックを示した図であり、（ｂ）は、電池パックの正面縦断面図、（ｃ）は右側面図、（ｄ）は平面図である。

符号の説明

１・・・工具、１ａ・・・グリップ部、１ｂ・・・駆動機構収納部、１０，２０，３０・・・電池パック、１１，３１・・・差込部、２１・・・装着部、１２，２２，３２・・・収納部、１３，２３，３３ａ、３３ｂ・・・リチウムイオン電池セル、１４，２４，３４・・・保護基板、１５，２５，３５・・・プラス端子、１６，２６，３６・・・マイナス端子、１７，２７，３７・・・情報伝達端子、１８，２８，３８・・・ラッチ

Claims

複数のリチウムイオン電池セルを収納し工具に装着して電源として使用する電池パックであって、
前記工具のグリップ部の内部空間に挿入可能な差込部と、前記差込部を前記グリップ部の内部空間に挿入したときに、前記グリップ部の内部空間から前記工具外方に突出する収納部と、前記複数のリチウムイオン電池セルに対する保護回路を搭載した保護基板と、を有し、前記収納部に前記複数のリチウムイオン電池セルの全てを収納すると共に前記保護基板の少なくとも一部を前記差込部に設置したことを特徴とする電池パック。
請求項１記載の電池パックにおいて、前記複数のリチウムイオン電池セルの状態を外部に伝達するための端子を前記差込部の頂部に設けたことを特徴とする電池パック。