JP6881466B2 - 電池パック及び電池パックを用いた電気機器 - Google Patents

Description

本発明はモータ、照明等の負荷装置を備えた電気機器本体に対して電源を供給する電池パックに関するものである。また、電池パックを用いた電動工具等の電気機器に関するものである。

商用電源を用いる電動工具や電気機器が、リチウムイオン電池等の二次電池を用いた電池パックにて駆動されるようになり、電動工具や電気機器のコードレス化が進んでいる。例えば、モータにより先端工具を駆動する手持ち式の電動工具においては、複数の二次電池セルを収容した電池パックが用いられ、電池パックに蓄電された電気エネルギーにてモータを駆動する。電池パックは電動工具本体に着脱可能に構成され、放電によって電圧が低下したら電池パックを電動工具本体から取り外して、外部充電器を用いて充電される。

コードレス型の電動工具や電気機器においては所定の稼働時間の確保や、所定の出力の確保が要求され、二次電池の性能向上に伴い高出力化や高電力化が図られてきた。また、電池パックを電源とする電気機器が開発されるにつれ、様々な電圧の電池パックが準備されるようになった。通常、電池パックの出力電圧は固定であるが、特許文献１では電池を収容するハウジング内に複数のバッテリユニットを設け、それらを直列接続として出力するか、並列接続として出力するかを接続手段により選択可能とすることにより、異なる電圧の機器に対応可能とした電動機器用の電源装置が提案されている。

特開２０１４−１７９５４号公報

ユーザにとって、複数の電動工具、電気機器を使用する際に、複数種類の電池パックを準備するのは煩雑であり、電圧を切り替えることで異なる電圧の電動工具や電気機器に対応する使い勝手の良い電池パックの実現が望まれている。しかも、特許文献１のような電気機器本体とは別体型の電源装置ではなくて、電気機器に容易に装着できる電池パックで電圧切替式を実現することが望まれていた。

本発明は上記背景に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、電気機器本体に装着できる電池パックであって、出力電圧を切り替え可能とした電池パック及びそれを用いた電気機器を提供することにある。本発明の他の目的は、出力する電圧を容易に切り替えることができる電池パック及びそれを用いた電気機器を提供することにある。本発明の他の目的は、電池パックの出力する電圧が電気機器本体の定格電圧とは異なる電圧に設定された状態で電池パックが電気機器本体に装着されることを防止できる電池パック及びそれを用いた電気機器を提供することにある。

本願において開示される発明のうち代表的なものを説明すれば次のとおりである。第１の発明は、電気機器本体に装着できる電池パックであって、少なくとも一つのセルを有する複数のセルユニットと、電気機器本体に装着可能であり複数のセルユニットを収容するハウジングと、複数のセルユニットを互いに並列に接続して低電圧を出力するか、あるいは複数のセルユニットを互いに直列に接続して高電圧を出力するかを切り替える切替機構と、を有することを特徴とする電池パック及びそれを用いた電気機器である。第１の発明によれば、上記の特徴を備えることにより、電気機器本体に装着できる電池パックであって、出力電圧を切り替え可能とした電池パック及びそれを用いた電気機器を提供するという課題を解決することができる。

第２の発明は、電気機器本体に装着できる電池パックであって、少なくとも一つのセルを有する複数のセルユニットと、複数のセルユニットを収容するハウジングと、複数のセルユニットを互いに並列に接続して低電圧を出力するか、あるいは複数のセルユニットを互いに直列に接続して高電圧を出力するかを切り替える切替機構と、を有し、切替機構は、低電圧を出力する第１の位置と高電圧を出力する第２の位置を有する切替スイッチと、電池パックの外部から操作することで切替スイッチを第１又は第２の位置に切り替える操作部と、を備えることを特徴とする電池パック及びそれを用いた電気機器である。第２の発明によれば、上記の特徴を備えることにより、出力する電圧を容易に切り替えることができる電池パック及びそれを用いた電気機器を提供するという課題を解決することができる。

第３の発明は、電気機器本体に装着できる電池パックであって、少なくとも一つのセルを有するセルユニットと、電気機器本体に装着可能でありセルユニットを収容するハウジングと、低電圧を出力するか高電圧を出力するかを切り替える切替機構と、を有し、切替機構は、低電圧を出力する第１の位置と高電圧を出力する第２の位置を有する切替スイッチと、電池パックの外部から操作することで切替スイッチを第１又は第２の位置に切り替える操作部とを備え、切替スイッチが電気機器本体の定格電圧とは異なる電圧を出力する位置にある場合に、電池パックが電気機器本体に装着される途中で、電気機器本体が操作部と干渉し、切替スイッチが前記位置を維持したまま電池パックを電気機器本体に装着できないよう構成したことを特徴とする電池パック及びそれを用いた電気機器である。第３の発明によれば、電池パックの出力する電圧が電気機器本体の定格電圧とは異なる電圧に設定された状態で電池パックが電気機器本体に接続されることを防止できる電池パック及びそれを用いた電気機器を提供するという課題を解決することができる。

そして上記のような特徴を備えた発明に限らず、例えば以下のような特徴を備えた発明によっても、上記の課題のうち少なくともいずれかの課題を解決することができる。またこれら発明に、発明を実施するための形態の欄に記載された実施例が備える構成を組み合わせることもできる。

第４の発明は、電気機器本体に向かって前方に移動させることで前記電気機器本体に装着可能とされた電池パックであって、前記電池パックは、複数のセルが複数個ずつ直列接続されて構成される複数のセルユニットを収容するハウジングと、前記ハウジングの上部において前後方向に延びるよう設けられたレール機構と、前記複数のセルユニットに接続される正極端子及び負極端子と、前記セルユニットを並列に接続して低電圧を出力するか、あるいは前記セルユニットを直列に接続して高電圧を出力するかを切り替える切替機構と、を有し、前記切替機構は、出力する電圧を切り替える切替スイッチと、前記切替スイッチを操作するための操作部と、を備え、前記切替スイッチの少なくとも一部又は前記操作部の少なくとも一部が、前記正極端子及び前記負極端子と同じ高さの位置において、前記正極端子及び前記負極端子よりも後方に位置するよう構成したことを特徴とする電池パックである。

第５の発明は、第４の発明において、前記電池パックは、前記電池パックを前記電気機器本体から抜けないように固定する一対のラッチを有し、前記切替スイッチは、前記一対のラッチの間に配置されたことを特徴とする電池パックである。

第６の発明は、第４又は第５のいずれか一の発明において、前記電池パックは、前記正極端子及び負極端子が接続された回路基板を有し、前記切替スイッチは、前記回路基板の後方に配置され、前記回路基板に接続されることを特徴とする電池パックである。

第７の発明によれば、複数のセルが複数個ずつ直列接続されて構成される複数のセルユニットを収容するハウジングと、ハウジングに設けられ接続される電気機器本体の装着部と嵌合するためのレール機構と、セルユニットを並列に接続して低電圧を出力するか、あるいはセルユニットを直列に接続して高電圧を出力するかを切り替える切替機構と、を有する電池パックであって、切替機構は出力を切り替える切替スイッチと切替スイッチを操作するための操作部を備え、操作部が操作されることによって切替スイッチが第１又は第２の位置に切り替えられる。操作部の少なくとも一部は、正極端子及び負極端子よりも上方に突出するか、あるいは前記正極端子及び前記負極端子と同じ高さの位置において前記正極端子及び前記負極端子よりも後方に位置するよう構成される。第７の発明によれば、上記の特徴を備えることにより、電気機器本体に装着できる電池パックであって、出力電圧を切り替え可能とした電池パックを提供するという課題を解決することができる。また出力する電圧を容易に切り替えることができる電池パックを提供するという課題を解決することができる。さらに第４の発明によれば、出力電圧を切り替えるための操作部を操作しやすくなり、例えば作業者の手で操作部を操作する場合に、手が正極端子及び負極端子に触れにくくなるという効果を奏する。

第８の発明によれば、切替機構は、電池パックの電気機器本体への装着方向で見て、正極端子と負極端子が装着方向に対して交差する方向で並んで配置される端子配置領域よりも後方側に配置する。

第９の発明によれば、電池パックには、操作部の位置に応じてセルユニットの接続状態を切り替える接点部材を備え、接点部材をインナーケースに収容するとともに、インナーケースをハウジング内に収容した。

第１０の発明によれば、電池パックに、正極端子と負極端子が電池パックの電気機器本体への装着方向と交差する方向で並んで配置される端子配置領域と、端子配置領域に対して装着方向の後方側に位置して電池パックを電気機器本体から抜けないように固定するラッチ機構を収容するラッチ収容領域を設け、切替機構を装着方向に見てラッチ収容領域とオーバーラップする範囲内に配置した。

第１１の発明によれば、電池パックの端子配置領域は下段面から上方に突出するように設けられ、ラッチ収容領域は端子配置領域よりも上方に突出するように設けられるようにした。切替機構はレール機構よりも後方側に配置される。また、装着方向に対して交差する方向に並んで配置される正極端子及び負極端子と、レール機構は交差する方向において正極端子及び負極端子の外側で装着方向に延びる一対のレールを備え、切替機構は装着方向において正極端子及び負極端子よりも後方側であって、一対のレール間に配置されるようにした。

第１２の発明によれば、操作部が切替スイッチを低電圧側の第１の位置として、低電圧に適合する第１の電気機器本体に電池パックが装着され、操作部が切替スイッチを高電圧側の第２の位置として、高電圧に適合する第２の電気機器本体に電池パックが装着されるようにした。操作部は、付勢手段によって電池パックが電気機器本体から取り外された際に切替スイッチを第１の位置に復帰する。さらに、電池パックには、正極端子及び負極端子を収容するハウジングの上段面から上方に***する***部と、***部によって囲まれるストッパ部が形成され、上段面の両側にレール機構が設けられ、操作部はストッパ部内に、即ち、電気機器本体への接続時に外部から隠れる部分に配置される。電池パックは、装着方向に対して交差する方向における***部の中央付近には、ハウジングの内部への通風口を配置するための窪み部が設けられ、操作部は窪み部において通風口の近傍に設けると良い。

第１３の発明によれば、出力を切り替える切替スイッチを有する電池パックと、電池パックに接続可能な低電圧に適合した第１の電気機器本体とを有する電気機器であって、電池パックは、操作部が第１の位置にある場合に低電圧を出力し、操作部が第２の位置にある場合は高電圧を出力するよう構成される。第１の電気機器本体は操作部と係合可能な切替素子を有しており、電池パックの操作部が第２の位置にある場合は、電池パックを第１の電気機器本体に接続する途中で、切替素子が操作部と係合する。また、操作部が第２の位置にある場合は、電池パックを第１の電気機器本体に接続する途中で、切替素子が操作部と係合して操作部を第１の位置へと移動させるよう構成する。さらに、操作部が第２の位置にある場合は、電池パックを第１の電気機器本体に接続する途中で、切替素子が操作部と係合して電池パックと第１の電気機器本体との接続を阻止するよう構成する。

第１４の発明によれば、複数のセルユニットを備えた電池パックと、電池パックが接続される第１の電気機器本体と、電池パックが接続され第１の電気機器本体よりも定格電圧の大きな第２の電気機器本体と、を有する電気機器システムであって、第１の電気機器本体は、接続方向と交差する方向に離間して配置される第１正極入力端子と第１負極入力端子とを含む第１電源端子組を備え、第２の電気機器本体は、交差する方向で第１電源端子組と異なる位置に配置される第２正極端子と第２負極端子を含む第２電源端子組と、セルユニットを直列接続するための直列用端子を備え、電池パックは第１電源端子組と接続される第１出力端子組と、第２電源端子組と接続される第２出力端子組と、直列用端子を接続される直列接続端子とを備え、電池パックが第１の電気機器本体に接続されると第１電源端子組と第１出力端子組が接続されて複数のセルユニットが並列接続され、電池パックが第２の電気機器本体に接続されると第２電源端子組と第２出力端子組が接続されると共に、直列用端子と直列接続端子が接続されてセルユニットが直列接続されるように構成した。

第１５の発明によれば、複数のセルユニットを備える電池パックと、電池パックが接続される第１の電気機器本体と、電池パックが接続され第１の電気機器本体よりも定格電圧の大きな第２の電気機器本体と、を有する電気機器システムであって、第１の電気機器本体は、並列用正極端子と並列用負極端子とを備え、第２の電気機器本体は、直列用正極端子と直列用負極端子と直列用端子とを備える。電池パックは、並列用正極端子、並列用負極端子、直列用正極端子、直列用負極端子、及び直列用端子のそれぞれと接続可能な並列用端子組、直列用端子組、及び直列接続端子を備え、電池パックが第１の電気機器本体に接続されると、並列用正極端子及び並列用負極端子が並列用端子組に接続される。また、電池パックが第２の電気機器本体に接続されると、直列用正極端子及び直列用負極端子が直列用端子組に接続されると共に、直列用端子が直列接続端子に接続されるように構成した。

第１６の発明によれば、前記第１の電気機器本体は、前記正極端子群に接続される第１の機器側正極端子と、前記負極端子群に接続される第１の機器側負極端子とを有し、前記電池パックと前記第１の電気機器本体が接続されると、前記複数のセルユニットが互いに並列に接続される。また、前記第２の電気機器本体は、前記直列端子群に接続される機器側直列端子と、前記正極端子に接続される第２の機器側正極端子と、前記負極端子に接続される第２の機器側負極端子とを有し、前記電池パックと前記第２の電気機器本体が接続されると、前記複数のセルユニットが互いに直列に接続される。

第１７の発明によれば、複数のセルを収容するハウジングを有し、セルが複数本ずつ直列接続されて複数のセルユニットが構成され、複数のセルユニットを並列に接続して第１の電圧を出力するか、あるいは複数のセルユニットを直列に接続して第２の電圧を出力するかを切替え可能とした電池パックであって、低電圧用の正極端子及び負極端子を有する低電圧用端子組と、高電圧用の正極端子及び負極端子を有する高電圧用端子組と、をそれぞれ独立して設け、低電圧用の端子組の占める領域は高電圧用の端子組の占める範囲に含まれるように配置され、接続する電気機器本体の端子の装着に応じて電圧切替機構が動作して電圧を切り替えるようにした。電圧切替機構は、電気機器本体に接続されたときに、装着された端子組の位置に応じてセルユニット間の配線用の接点位置が移動することにより、複数のセルユニットを並列に接続するか直列に接続するかを切り替える。また、電圧切替機構は電池パックの電気機器本体への装着方向と交差する方向に移動可能な複数の可動部材を備え、可動部材は低電圧用端子組又は高電圧用端子組の一方に接続される電気機器本体の電源端子が接触することにより交差する方向に移動し、可動部材が移動してセルユニット間の接続を切り替える。さらに、電圧切替機構は付勢手段を有し、電気機器本体の電源端子が可動部材に接触していないときに可動部材を低電圧側の接続位置に移動させるようにした。

第１８の発明によれば、第１又は第２の電圧を切替え可能とした電池パックであって、電池パックが電気機器本体に接続されたときに、電気機器本体の端子の位置に応じてセルユニット間の接点位置が移動することにより、複数のセルユニットを並列に接続するか直列に接続するかを切り替えるように構成した。そのため、第１の電圧を出力する第１電源端子と、第２の電圧を出力する第２電源端子を有し、電圧切替機構は、第１電源端子または第２電源端子と接続される電気機器本体の機器側電源端子の位置に応じて移動する可動部材を備え、可動部材の移動により複数のセルユニットの接続を切り替える。電圧切替機構は、電池パックの電気機器本体への装着方向と交差する方向に移動可能な複数の可動部材を備え、複数の可動部材は、電気機器側の電源端子が接触することにより交差する方向に移動し、可動部材が移動して複数のセルユニットの接続を切り替える。さらに、電圧切替機構は付勢手段を有し、電気機器側の電源端子が可動部材に接触していないときに可動部材を低電圧側の接続位置に戻すようにした。

第１９の発明によれば、セルユニットを並列に接続して第１の電圧を出力するか、あるいは複数のセルユニットを直列に接続して第２の電圧を出力するかを切替え可能とした電池パックであって、セルユニット間の接続を直列又は並列に切り替えるための移動式の切替スイッチ手段を設け、切替スイッチ手段は電池パックの電気機器本体への装着方向と交差する方向に移動する可動部材を有し、可動部材は、第１又は第２の電圧用の電気機器本体の端子の挿入によって移動されることにより電池パックの出力電圧を切り替えるようにした。可動部材は、装着方向と交差する方向に互いに接近又は離合するように移動する２つの部材により構成され、可動部材は、電気機器本体の端子の挿入によって２つの部材を接近させるための傾斜面を有する。また、複数のセルを収容するハウジングを備え、セルが複数本ずつ直列接続されて複数のセルユニットが構成され、セルユニットを並列に接続して第１の電圧を出力するか、あるいは複数のセルユニットを直列に接続して第２の電圧を出力するかを切り替え可能とした電池パックであって、接続される電気機器本体の電源端子の位置に応じて移動する移動端子を有し、移動端子が移動することによってセルユニット間の接続形態を切り替えるように構成した。

本発明によれば、電気機器本体に装着できる電池パックであって、出力電圧を切り替え可能とした電池パック及びそれを備えた電気機器を提供することができる。また本発明によれば、出力する電圧を容易に切り替えることができる電池パック及びそれを備えた電気機器を提供することができる。また本発明によれば、電池パックの出力する電圧が電気機器本体の定格電圧とは異なる電圧に設定された状態で電池パックが電気機器本体に装着されることを防止できる電池パック及びそれを備えた電気機器を提供することができる。

本発明に係る電池パックの電動工具への装着状況を説明するための図である。 図１の電動工具本体１の電池パック装着部１０の形状を示す斜視図である。 電動工具本体３０Ａを示す図であって、（１）は電源コード９０から給電される状態での側面図であり、（２）は電池パック装着部４０の底面図であり、（３）は電源コード９０とコネクタ部９３の形状を示す図である。 モータ３５の駆動制御系の構成を示すブロック図である。 電動工具本体への電源コード９０の接続状況を説明するための図であって、（１）は電動工具本体３０Ａでの接続例であり、（２）及び（３）はその変形例に係る電動工具本体３０Ｂ、３０Ｃへの接続例を示す図である。 （１）は電動工具本体３０Ｂの駆動制御系の回路ブロック図であり、（２）は電動工具本体３０Ｃの駆動制御系の回路ブロック図である。 第１の実施例の電池パック１００の外観形状を示す斜視図である。 電池パック１００の内部に収容されるセルパック１５０を示す図であり、（１）は斜視図であり、（２）はセル１５１の軸線方向から見たセルパック１５０の側面図である。 （１）は電池パック１００を定格３６Ｖの電動工具本体に装着した際のターミナル部２０Ａ付近の状態を示す図であり、（２）はその接続回路図である。 （１）は電池パック１００を定格１０８Ｖの電動工具本体に装着した際のターミナル部８０付近の状態を示す図であり、（２）はその接続回路図である。 第２の実施例に係る電池パック２００とそれに接続されるターミナル部の形状を示す斜視図であり、（１）は定格３６Ｖの電気機器に接続される際の状態を示し、（２）は定格１０８Ｖの電気機器に接続される際の状態を示す。 図１１の電池パック２００の接続回路図である。 図１２の端子２３１〜２３５の形状を示す図であり、（１）は上面図、（２）は端子群２３２の側面図（（１）のＢ方向からの矢視図）である。 電池パック２００をターミナル部２７０、２８０に装着した時の状態を示す図であり、（１）は３６Ｖ出力状態、（２）は１０８Ｖ出力状態である。 第２の実施例の変形例に係る１０８Ｖ専用の電池パック２００Ａ、２００Ｂの回路図を説明するための図であり、（１）は図１１及び図１２と同じターミナル部２８０を用いる場合を示し、（２）は変形例のターミナル部２８０Ａを用いる場合を示す。 本発明の第３の実施例に係る電池パック３００と、それに装着されるターミナル部３７０、３８０の形状を示す概略斜視図である。 図１６の電池パック３００の内部、特に段差部３１２の後方側であってスロット３２１〜３２４の位置付近に配置される電圧切替機構３２０の構成パーツを示す図である。 可動案内部材３３０、３４０と端子３５１〜３５４を用いた電圧切替機構３２０を説明するための図であり、（１）は電圧切替機構３２０の電池パック３００内での収容位置を示す図であり、（２）は電圧切替機構３２０の上面から見た展開図であり、（３）は（１）のＣ−Ｃ部の断面図である。 定格１８Ｖの電気機器と接続される時の電圧切替機構３２０によるセルパックの接続状態を説明図であり、（１）がターミナル部３７０を電池パック３００に装着する前の状態で、（２）が装着後の状態を示す図である。 定格３６Ｖの電気機器と接続される時の電圧切替機構３２０によるセルパックの接続状態を説明図であり、（１）がターミナル部３８０を電池パック３００に装着する前の状態で、（２）が装着後の状態を示す図である。 第４の実施例に係る電池パック４００の斜視図であり、（１）は出力１８Ｖの時の状態を示し、（２）は出力３６Ｖの時の状態を示す図である。 定格１８Ｖの電気機器の一例である電動工具本体１Ａの形状を示す斜視図である。 定格３６Ｖの電気機器の一例である電動工具本体４８０の形状を示す斜視図である。 電池パック４００の上ケース４１０（図２１参照）を取り外した状態の斜視図であり、（１）は操作レバー４５２が第１の位置にある場合であり、（２）は操作レバー４５２が第２の位置にある場合である。 第４の実施例に係る電池パック４００の回路図であり、（１）が１８Ｖ出力時、（２）が３６Ｖ出力時の接続状態を示す。 スイッチ機構４５０の接点端子４６１〜４６５の形状を示す図である。 スイッチケース４５１の内部構造を示す斜視図である。 図２７の状態から切替素子４５５を移動させて３６Ｖ出力状態とした時のスイッチケース４５１の内部構造を示す斜視図である。 第４の実施例の変形例であって、高電圧用の電気機器本体へ低電圧に設定した電池パック４００を装着できないようにした電動工具本体４８０Ａを示す図である。 本発明の第５の実施例に係る電池パック５００の１８Ｖ出力時の状態を示す図である。 本発明の第５の実施例に係る電池パック５００の３６Ｖ出力時の状態を示す図である。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。以下の図において、同一の部分には同一の符号を付し、繰り返しの説明は省略する。本明細書においては、電気機器の一例として電池パックにて動作する電動工具を例示して説明するものとし、電動工具の本体側の前後左右の方向は図２に示す方向とし、電池パックの単体で見た際の前後左右、上下の方向は、電池パックの装着方向を基準として図３に示す方向であるとして説明する。尚、電池パックの装着方向は、説明の都合上、電動工具本体側を動かさずに電池パック側を移動させる状況を基準とした方向として説明する。

図１は本実施例に係る電池パックの電動工具への装着状況を説明するための図である。電気機器の一形態である電動工具は、電池パックを有し、ビット等の先端工具によりボルトやナット、ねじ等を締結する工具であって、いわゆるインパクト工具と呼ばれるものである。電動工具本体１の先端には、軸方向と垂直な断面形状が六角形の装着孔を有する出力軸を有し、出力軸の外周側に前後方向に可動に保持されるスリーブを用いてワンタッチでドライバビット等の先端工具９を装着孔に取り付け又は取り外し可能な先端工具保持部８が形成される。電動工具本体３０は、図示しないソケットレンチ等の先端工具に回転力や軸方向の打撃力を加えることにより図示しないボルトやナット等の締め付け作業を行う工具である。これらの電動工具本体１、３０は、外形を形成する外枠たるハウジング２、３２を備え、ハウジング２，３２にはハンドル部３、３３が形成される。作業者が片手で、又は片手で把持して他方の手を添えながら電動工具本体１、３０を保持して作業を行う。電動工具本体１、３０は電池パック１５又は１００から供給される直流を電源として、ハウジング２、３２の内部に収容された図示しないモータを駆動する。ハンドル部３、３３の一部であって作業者が把持した際に人差し指があたる付近には、トリガ状の動作スイッチ４、３４が設けられ、ハンドル部３、３３の下方には電池パック１５、１００を装着するための電池パック装着部１０、４０が形成される。

電動工具本体１は定格電圧３６Ｖの従来技術による電池パック１５を用いる電気機器であって、負荷装置としてモータを駆動する。従って、矢印ａの組み合わせのように、電池パック１５を３６Ｖ対応の電気機器（電動工具本体１）の電池パック装着部１０に装着できる。一方、電動工具本体３０は、定格電圧１０８Ｖという商用電圧並の高電圧を必要とし、矢印ｂ１に示すように１０８Ｖの出力が可能な電池パック１００を電池パック装着部４０に装着する。高電圧を出力可能な電池パック１００の内部には、定格３．６Ｖのリチウムイオン電池のセルが３０本収容される。以上のように、電動工具本体１、３０においては定格電圧に応じた専用の電池パック１５、１００を装着するのが通常であるが、本実施例では電池パック１００を複数電圧対応に構成し、低電圧での出力も可能とすることにより、矢印ｂ２で示すように電池パック１００を３６Ｖ対応の電動工具本体１にも装着できるようにした。電池パック１００を矢印ｂ１、ｂ２のように異なる電圧の電動工具本体１、３０に装着できるようにするためには、電池パック装着部１０、４０の形状をほぼ同じ形状にすることと、電池パック１００の電圧を切り替え可能にすることが重要である。また、電池パック１００の設定された電圧が、装着される電気機器や電動工具の電圧と対応しない場合には、電池パック１００を装着できないように、又は装着できても動作しないように構成することが重要である。尚、図１の例では電気機器本体の例として電動工具本体１、３０を示したが、電池パックの電力にて動作する負荷装置として、電気エネルギーを運動エネルギー、熱エネルギー、磁気エネルギー、又は、光エネルギーに変換するような任意の電気機器が考えられる。

図２は電動工具本体１の電池パック装着部１０の形状を示す斜視図である。ここで示す電動工具本体１はインパクトドライバであって、ハウジング２の胴体部分から下方に延びるハンドル部が設けられ、ハンドル部の下側に電池パック装着部１０が形成される。ハンドル部にはトリガスイッチ４が設けられる。ハウジング２の前方側には出力軸たるアンビル（図示せず）が設けられ、アンビルの先端には先端工具９を装着するための先端工具保持部８が設けられる。ここでは先端工具９としてプラスのドライバビットが装着されている。電動工具だけに限られずに、電池パックを用いた電気機器全般では、装着される電池パックの形状に対応させた電池パック装着部１０が形成され、電池パック装着部１０に適合しない電池パックを装着できないように構成する。電池パック装着部１０には、左右両側の内壁部分に前後方向に平行に延びるレール溝１１ａ、１１ｂが形成され、それらの間にターミナル部２０が設けられる。ターミナル部２０は、合成樹脂等の不導体材料の一体成形により製造され、そこに金属製の複数の端子、例えば正極入力端子２１、負極入力端子２２、ＬＤ端子（異常信号端子）２３が鋳込まれる。ターミナル部２０は、装着方向（前後方向）の突き当て面となる垂直面２０ａと、水平面２０ｂが形成され、水平面２０ｂは電池パック１００の装着時に、上段面１１５（図７にて後述）と隣接、対向する面となる。水平面２０ｂの前方側には、電池パック１００の***部１３２（図７にて後述）と当接する湾曲部１２が形成され、湾曲部１２の左右中央付近には突起部２４が形成される。突起部２４は左右方向に２分割で形成される電動工具本体１のハウジングのネジ止め用のボスを兼ねると共に、電池パック１００の装着方向への相対移動を制限するストッパの役目も果たす。突起部２４の左右方向の幅Ｓ１は、電池パック１００側に形成されるストッパ部１３１（図７で後述）に対応する幅とされる。

図３は１０８Ｖ対応の別の電動工具本体３０Ａを示す図であって、（１）は電源コード９０から給電される状態での側面図であり、（２）は電池パック装着部４０の底面図であり、（３）は電源コード９０とコネクタ部９３の形状を示す図である。電動工具本体３０Ａは、使用されるモータが交流１００Ｖと同等仕様のブラシレスモータ、例えば、インバータ回路（図４にて後述）によって駆動されるブラシレスＤＣモータである。従って、インバータ回路に電池パック１００から出力される直流１０８Ｖが入力されるか、又は、交流１００Ｖ（６０Ｈｚ）のような商用電源（交流電源装置）を、後述する整流回路によって整流させた後にインバータ回路に入力する。このように電池パック１００の出力電圧を商用電圧と同程度まで高めることによって、電池パックでも商用電圧でも動作するＡＣ／ＤＣ兼用の高出力の電動工具本体３０Ａを実現できる。電動工具本体３０Ａに装着される電源コード９０は、接続コード９４の一方側に２つの端子９２ａ、９２ｂを保持し、商用電源のコンセントに装着されるためのプラグ部９１を有し、他方側に電動工具本体３０Ａに接続されるコネクタ部９３が形成される。本実施例では、コネクタ部９３を接続する箇所を、電池パック１００を取り外した後の電池パック装着部４０内に配置した。つまり、電源コード９０を電動工具本体３０Ａに接続する場合は、電池パック１００を電動工具本体３０Ａから取り外す必要があり、逆に、電池パック１００を電動工具本体３０Ａに装着する場合には電源コード９０を取り外す必要がある。

図３（２）は電動工具本体３０Ａの電池パック装着部４０を下から見た図であり、（１）のＡ方向からの矢視図である。この図は電池パック１００及び電源コード９０のいずれもが取り外された状態を示している。電池パック装着部４０には、後方側から前方側（図中右から左）にかけて電池パック１００をスライドさせるようにして、電池パック１００が装着される。そのため取付面４０ａには、装着方向上流側に開口部分が形成され、側方側に２本のレール溝（機器側レール）４８ａ、４８ｂが形成される。また、開口部分よりも上流側（後方側部分）には上方向に窪むように形成された窪み部４０ｂが形成される。取付面４０ａのレール溝４８ａ、４８ｂに挟まれた部分のほぼ中央付近には、電池パック１００の正極端子や負極端子と接続されるターミナル部４１が設けられる。本実施例では、ターミナル部４１よりもやや後方部分にＡＣソケット４９を設けた。ＡＣソケット４９には、周方向においてピン状の第１機器側端子４９ａ、第２機器側端子４９ｂ、第３機器側端子４９ｃが形成される。

図３（３）は電源コード９０のコネクタ部９３の形状を示す図であり、左側がコネクタ部９３を長手方向外側から見た図であって、右側がコネクタ部９３を含む電源コード９０の全体形状を示す側面図である。コネクタ本体９３ａの外周面には雄ねじが形成され、その雄ねじの外周側に円筒状の固定用ネジ９３ｂが相対回転可能であって軸方向の移動量を制限された状態で保持される。コネクタ部９３の外形は円形であって、内周部分において３つの雌型の端子、第１コード側端子９５ａ、第２コード側端子９５ｂ、第３コード側端子９５ｃが周方向に並んで配置される。ここでは、商用電源供給のためには第１コード側端子９５ａと第２コード側端子９５ｂの２つだけを結線すれば良く、第３コード側端子９５ｃに接続される第３機器側端子４９ｃは、電動工具本体３０Ａ内で非配線状態としても良いし、アース線として利用するようにしても良い。固定用ネジ９３ｂは電源コード９０が電動工具本体３０Ａから抜け落ちないように保持するもので、固定用ネジ９３ｂの内周側の雌ねじ部が、ＡＣソケット４９の外周面に形成された雄ねじ部４９ｄと螺合する。このように、コネクタ本体９３ａをＡＣソケット４９に挿入した後に、固定用ネジ９３ｂを締めてＡＣソケット４９側の雄ねじと螺合させることによって電源コード９０が電動工具本体３０Ａから抜け落ちないように固定できる。尚、図３では電気機器本体の一例として電動工具本体３０Ａで説明したが、電池パック装着部４０を有して電池パック１、３０を装着することができる任意の電気機器本体であれば、電池パックが電池パック装着部４０に装着された場合に外部に露出しない箇所に、電源コード９０を接続する構成にすることが可能である。また、図３においては、電源コード９０が、本発明の交流電源装置に相当するが、電源コード９０と電動工具本体３０Ａへの固定方法は、ネジ式にしなくても、端子部の嵌合圧力にて保持されるような電源コードとしても良いし、その他の公知の固定又は保持方法を用いた電源コードとしても良い。

次に、モータ３５の駆動制御系の構成と作用を図４に基づいて説明する。図４はモータ３５の駆動制御系の構成を示すブロック図である。本実施例の電動工具では、電池パック１００から供給される直流を、インバータ回路７０を用いて励磁電流を生成し、モータ３５の所定のコイルに励磁電流を切り替えながら流すことによりブラシレス方式のモータ３５を回転させる。電池パック１００からの入力は、電池パック１００の正極端子１６１に接続される正極入力端子８１と、電池パック１００の負極端子１６２に接続される負極入力端子８２を介して入力される。モータ３５は、例えばインナーロータ型とすることができ、複数組（本実施例では２組）のＮ極とＳ極を含む永久磁石（マグネット）を含んで構成される回転子（ロータ）３５ａと、スター結線された３相の固定子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗから成る固定子３５ｂと、回転子３５ａの回転位置を検出するために周方向に所定の間隔毎、例えば角度６０°毎に配置された３つの回転位置検出素子（ホール素子）６５を有する。これらの出力は回転位置検出回路５３によりパルス列に変換され、演算部５１に出力される。回転数検出回路５４は回転位置検出回路５３の出力を用いてモータ３５の回転数を検出して演算部５１に出力する。演算部５１では、これらの出力を用いて固定子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗへの通電方向と時間を決定する。

制御信号出力回路５２は、印加電圧設定回路５８と回転位置検出回路５３の出力信号に基づいて演算部５１の指示により所定のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６をスイッチングするための駆動信号を形成し、その駆動信号をインバータ回路７０に出力する。インバータ回路７０は、３相ブリッジ形式に接続されたＩＧＢＴ等の６個のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６を含む。スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の各ゲートは制御信号出力回路５２に接続され、各エミッタまたは各コレクタはスター結線された固定子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗに接続される。これによって、６個のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６は、制御信号出力回路５２から入力されたスイッチング素子駆動信号（Ｈ１〜Ｈ６等の駆動信号）によってスイッチング動作を行い、インバータ回路７０に印加される電池パック１００の直流電圧を３相（Ｕ相、Ｖ相及びＷ相）電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗとして固定子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗに印加する。

演算部５１は、動作スイッチ５６を操作するためのトリガ３４Ａ（又は図１の動作スイッチ４、３４）の操作の有無をスイッチ操作検出回路５７により設定し、操作量（ストローク）の大きさによって変化する印加電圧設定回路５８からの信号に基づいてＰＷＭ信号のパルス幅（デューティ比）を変化させ、制御信号出力回路５２を介して６個のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の各ゲートを駆動する。この駆動制御によって、モータ３５への電力供給量を調整し、モータ３５の起動／停止と回転速度を制御する。ここでＰＷＭ信号は、インバータ回路７０の正電源側スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ３または負電源側スイッチング素子Ｑ４〜Ｑ６の何れか一方に供給され、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ３またはスイッチング素子Ｑ４〜Ｑ６を高速スイッチングさせることによって電池パック１００の直流電圧から各固定子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗに供給する電力量を制御する。

演算部５１は、図示していないが、処理プログラムとデータに基づいて駆動信号を出力するためのマイクロコンピュータを含んで構成される。演算部５１には、処理プログラムや制御データを記憶するためのＲＯＭ、データを一時記憶するためのＲＡＭ、タイマ等を含んで構成される。コンデンサ６１の両端電圧は、入力電源の電圧として電圧検出回路５９にて検出され演算部５１に出力される。

電動工具本体３０Ａの電源は、電池パック１００だけでなく電源コード９０を用いた供給も可能であり、電動工具本体３０Ａに設けられたＡＣ入力用のＡＣソケット４９の第１機器側端子４９ａと第２機器側端子４９ｂがダイオードブリッジ６０の入力側に接続される。ダイオードブリッジ６０は、４つの整流用のダイオードを用いて全波整流を行うことで電流をどちらか一方にのみ流れるようにする整流回路であり、交流電圧を直流電圧に変換する。ダイオードブリッジ６０の出力はインバータ回路７０に接続される。ダイオードブリッジ６０の出力は脈流であるので、ダイオードブリッジ６０とインバータ回路７０の間に、平滑回路を介在させても良い。インバータ回路７０に流れる電流の大きさは、シャント抵抗６２を用いて電流検出回路５５によって測定され、その値が演算部５１にフィードバックされることにより、設定された駆動電力がモータ３５に印加されるように調整される。

図５は電動工具本体への電源コード９０の接続状況を説明するための図であって、（１）は電動工具本体３０Ａでの接続例であり、（２）及び（３）はその変形例に係る電動工具本体３０Ｂ、３０Ｃへの接続例を示す図である。電動工具本体３０Ｂ、３０Ｃは電源コード９０の接続位置や接続方法が異なるだけで、電源コード９０の接続に関係しないその他の構成は図３にて示した電動工具本体３０Ａの構成と同じである。従って、電動工具本体３０Ａ〜３０Ｃのいずれにも図１で示した電圧切替式の電池パック１００を装着することが可能である。また、ここでは図示していないが電圧固定式の１０８Ｖ電池パックや、後述の実施例２、３にて説明する電池パック２００、３００を電動工具本体３０Ａ〜３０Ｃに取り付けることも可能である。尚、電池パック２００、３００を装着できるために、電池パック装着部４０の形状を装着する電池パックに対応させて形成する必要があることは言うまでもない。

図５（１）に示す本実施例の形態では、電池パック装着部４０にＡＣソケット４９（図３参照）が設けられるため、電池パック１００を装着した際には電源コード９０を取り付けることができない。また、電源コード９０を装着する際には電池パック１００を必ず取り外す必要がある。このように電池パック１００の装着時にはアクセスできない位置に、電源コード９０用のＡＣソケット４９を設けたので、電池パック１００からの電源供給と電源コード９０からの電源供給を誤ること無く確実に区別していずれか一方を選択できる。また、電動工具本体３０に定格入力電圧が１００Ｖ以上のブラシレスモータを搭載しているので、商用交流電源にて駆動させることも、電池パック１００で駆動させることも可能であり、ＡＣ／ＤＣ共用の電動工具を実現できた。

電源コード９０は、作業者が電動工具本体３０Ａのハンドル部３３を片手で把持した状態で作業できる程度に十分な長さとすれば良いが、電源コード９０の長さが届かないような場所での一時的な作業では、電源コード９０を取り外して電池パック１００を装着すれば、電動工具本体３０Ａの出力低下を気にせずに同等に作業を行うことができる。また、図５（１）に示す形態での電動工具本体３０Ａへの電源コード９０の接続の仕方は、ＡＣ電源での作業時に電池パック１００を必ず取り外すために電動工具本体３０Ａの重量が軽くなるという利点がある。さらに、電源コード９０から電池パック１００を用いた運転に切り替える際には、電源コード９０を取り外さない限り電池パック１００を装着できないために、電源コード９０の取り外し忘れを確実に防止できる。また、電池パック１００を装着した際にはＡＣソケット４９が外部に露出しないために、ＡＣソケット４９が粉塵や水等に曝される虞を大幅に低下でき、ＡＣソケット４９を覆うカバーの設置も省略できる。

図５（２）は、同図（１）の電動工具本体３０Ａの変形例に係る電動工具本体３０Ｂであって、ここでは、ＡＣソケット４９Ａの位置を、電動工具本体３０Ｂのハウジングの下面であって、電池パック１００よりも前方側に形成した点にある。符号４９Ａの下の枠内には、ＡＣソケット４９Ａの底面図を示している。ここで理解できるようにＡＣソケット４９Ａの形状は図３（２）で示したＡＣソケット４９と完全に同一であり、商用電源供給のために結線される第１機器側端子４９ａと第２機器側端子４９ｂに加えて、第３機器側端子４９ｃが設けられる。第３機器側端子４９ｃを電動工具本体３０Ｂ内で配線するか非配線状態とするかは任意である。このように配置すれば、電池パック１００を装着したままで電源コード９０を接続することが可能となる。電源コード９０を取り外した際に、ＡＣソケット４９Ａが外部に露出されることを防ぐために、ＡＣソケット４９Ａの開口を塞ぐような何らかのキャップやカバーを設けても良い。本実施例では、電池パック１００の出力電圧が直流接続時で１０８Ｖであって、商用交流電力が交流１００Ｖ〜１２０Ｖであるので、両方の入力を任意に用いて電動工具本体３０Ｂを駆動させることができる。但し、両方の電源の利用が可能な場合は、電源コード９０から供給される商用交流電力を用いる方が、電池パック１００の放電を防止できるので好ましい。そこで、図５（２）による電動工具本体３０Ｂでは、電池パック１００と商用交流電力が双方利用可能である場合に、商用交流電力側を使用するような入力自動切替手段を設けた。図５（１）、（２）においては、電源コード９０が、本発明の交流電源装置に相当する。

図６（１）は、図５（２）で示す電動工具本体３０Ｂの駆動制御系の回路ブロック図である。基本的には図４で示した回路と同様であるが、電池パック１００からの正極側入力線の途中に、ＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）等の半導体のスイッチング素子６６を介在させている。スイッチング素子６６のゲート信号は、演算部５１からの制御信号線６６ａに接続され、演算部５１によってスイッチング素子６６のソース・ドレイン端子間を接続又は遮断を制御する。また、電池パック１００の電圧を監視する電池電圧検出回路６７と、ＡＣ電圧の有無（又は電圧）を監視する商用電源検出回路６８を設けて、それぞれの出力を演算部５１に入力する。演算部５１は商用電源９９が利用可能な状態にあるときには、スイッチング素子６６のゲート信号をオフにすることにより電池パック１００からの入力回路を遮断する。一方、商用電源９９が利用不能な状態になったら演算部５１はスイッチング素子６６のゲート信号をオンにすることにより電池パック１００からの入力回路を接続状態とする。

このような回路構成とすることにより電動工具本体３０Ｂにおいて、電池パック１００が接続されると直流１０８Ｖ（定格）が供給され、その状態で電源コード９０によりＡＣコンセントに接続されると自動的にＡＣ電源が供給されるようになり、電源コード９０が取り外されると自動的に電池パック１００による駆動に切り替わるので、使い勝手の良い電動工具本体３０Ｂを実現できた。また、電池パック１００の着脱と電源コード９０の接続状態、特に一方を接続した際の他方の取り外し忘れを気にする必要が無いので、電池パック１００の装着と取り外しの扱いも容易になる。尚、図６の例では入力電圧の自動切り替え手段をスイッチング素子６６を用い、演算部５１が制御するように構成したが、他の方法で実現しても良い。例えば、ダイオードブリッジ６０の出力電圧によって作動するリレー手段を用いて、ダイオードブリッジ６０の出力がある場合にはダイオードブリッジ６０の出力がインバータ回路７０に接続されるようにし、電池パック１００とインバータ回路７０との接続を遮断する。一方、電源コード９０のプラグ部９１（図５参照）をコンセントから抜いた場合にはインバータ回路７０からの出力電圧がゼロになるので、リレー手段の切替動作によってダイオードブリッジ６０とインバータ回路７０との接続を遮断して、電池パック１００の出力がインバータ回路７０に接続されるように構成すれば良い。使用中の電動工具３０Ｂが、どちらの電力で稼働しているかを示す識別手段、例えば商用交流電力による駆動中にはＬＥＤが表示するように構成しても良い。

再び図５に戻る。図５（３）は本実施例の別の変形例に係る電動工具本体３０Ｃである。電動工具本体３０Ｃは、直流１０８Ｖの電池パック１００による駆動と電源コード９０を介したＡＣ電源による駆動が可能である点は同図（１）、（２）と同じであるが、電源コード９０を接続アダプタ７５を介して接続するようにした。ここでは、接続アダプタ７５は電源コード９０からの２本の出力線を、電池パック１００用の正極入力端子８１と負極入力端子８２に接続させるための、いわゆるダミーケースである。接続アダプタ７５の外観形状、特に上側半分の形状（上ケース）は電池パック１００と互換性があるように構成されるが、その内部には電池セルは収容されない。接続アダプタ７５の下ケースの形状は任意であるが、上ケースと下ケースによる接続アダプタ７５のケース形状を、電池パック１００と同一にしても良い。また、電動工具本体３０Ａ〜３０Ｃ内に、ダイオードブリッジ６０を用いた整流回路が含まれているので、接続アダプタ７５内に整流回路を含める必要は無い。尚、電動工具本体３０Ａ〜３０Ｃに含まれる電気回路の動作を助けるための補助電気回路を接続アダプタ７５内に配置することを排除するものではない。接続アダプタ７５には、上段面の左右両側に図示しないレール（アダプタ側レール）が形成され、アダプタ側レールが電気機器本体３０Ｂ側に形成されたレール溝（形状は図３（２）にて示すレール溝４８ａ、４８ｂと同じ）と係合する。接続アダプタ７５には電池パック１００と同じラッチ機構が設けられ、その操作用のラッチボタン７８が設けられる。左右両側に配置されるレールに囲まれる領域には、複数のスロット（図では見えない）が形成され、そのうちの２つのスロットからアクセス可能な部分に正極端子と負極端子の２つだけが形成される（図６（２）で後述）。接続アダプタ７５のケースの下面には、図３（２）で示したＡＣソケット４９と同じ形状のＡＣソケット７９が設けられる。図５（３）の符号７９の下の枠内には、接続アダプタ７５の下面に設けられたＡＣソケット７９の底面図を示している。ここで理解できるようにＡＣソケット７９の形状は図３（２）で示したＡＣソケット４９と完全に同一であり、商用電源供給のために結線される第１アダプタ側端子７９ａと第２アダプタ側端子７９ｂに加えて、第３アダプタ側端子７９ｃが設けられる。第３アダプタ側端子７９ｃを接続アダプタ７５内で配線して、電動工具本体側への何らかの端子と結線するか、又は、非配線状態とするかは任意である。ここでは、ＡＣソケット７９の第１アダプタ側端子７９ａが、接続アダプタ７５内に配線される電力線７６ａによりアダプタ側正極端子７７ａを介して、電動工具３０側の正極入力端子８１（図４参照）に接続される。同様に、第２アダプタ側端子７９ｂが、接続アダプタ７５内に配線される電力線７６ｂによりアダプタ側負極端子７７ｂを介して、電動工具３０側の負極入力端子８２（図４参照）に接続される。図５（３）においては、電源コード９０及び接続アダプタ７５が、本発明の交流電源装置に相当する。尚、接続アダプタ７５の下面において、ＡＣソケット７９とコネクタ部９３を用いて電源コード９０を着脱可能に構成したが、接続アダプタ７５と接続コード４４を直結して、接続アダプタ７５のケースから直接接続コード４４が伸びるように構成しても良い。また、電源コード９０を取り外した際に、ＡＣソケット７９が外部に露出されることを防ぐために、ＡＣソケット７９の開口を塞ぐような何らかのキャップやカバーを設けても良い。

電動工具本体３０Ｃの回路図は、図４に示したブロック図において電池パック１００の入力経路を変更して、電池パック１００の使用時にもダイオードブリッジ６０を介してインバータ回路７０に接続されるようにした。図６（２）は図５（３）で示す電動工具本体３０Ｃの駆動制御系の回路ブロック図である。基本的には図４で示した回路と同様であるが、ダイオードブリッジ６０の入力端子８１、８２に電池パック１００の正極端子１６１と負極端子１６２が装着されるように配線した。電池パック１００は直流１０８Ｖであるので、ダイオードブリッジ６０を介してインバータ回路７０に接続しても問題はない。また、接続アダプタ７５を装着して、接続アダプタ７５に形成されたアダプタ側正極端子（第１端子）７７ａを正極入力端子８１に接続し、アダプタ側負極端子（第２端子）７７ｂを負極入力端子８２装着しても、ダイオードブリッジ６０によって交流電流が整流されるので、インバータ回路７０を同様に作動させてモータ３５を駆動できる。接続アダプタ７５の内部には電池セルは含まれないため、アダプタ側正極端子７７ａとアダプタ側負極端子７７ｂ以外のその他の信号伝達用の接続端子を設けなくても良い。但し、接続アダプタ７５が接続されている旨を電動工具本体３０Ｃ側に識別させるために、いずれかの接続端子を活用しても良い。本実施例では、直流１０８Ｖの直流入力とインバータ回路７０を介してブラシレスＤＣモータを駆動するようにしたが、使用するモータの種類はブラシレスモータだけに限られずに、ＡＣ１００〜１２０Ｖ程度で駆動される別のモータ、例えば交流整流子モータであっても良い。この構成により、交流整流子モータを用いた電動工具を電池パック１００にて駆動することも可能となり、ＡＣ／ＤＣ共用の電動工具を容易に実現できる。

次に図７〜図９を用いて出力電圧を３６Ｖと１０８Ｖに切替可能とした電池パック１００について説明する。図７は電池パック１００の外観形状を示す斜視図である。電池パック１００の筐体は、上下方向に分割される下ケース１０１と上ケース１１０により形成され、下ケース１０１と上ケース１１０は図示しない４本のネジによって固定される。上ケース１１０は、電池パック装着部４０に取り付けるために２本のレール１３８ａ、１３８ｂが形成された装着部が形成される。電池パック側のレール１３８ａ、１３８ｂは、電池パック１００の装着方向と平行な方向であって、上ケース１１０の左右側面に平行するように形成される。レール１３８ａ、１３８ｂは、電動工具本体３０の電池パック装着部４０に形成されたレール溝４８ａ、４８ｂ（図３(２)参照）と対応して形成され、レール１３８ａ、１３８ｂがレール溝４８ａ、４８ｂと嵌合した状態で、ラッチ機構が動作することにより電池パック１００が電動工具本体３０に固定される。上ケース１１０の前方側は平らな下段面１１１が形成され、中央付近は下段面１１１よりも高く形成された上段面１１５が形成される。下段面１１１と上段面１１５の接続部は段差状に形成された段差部１１２となり、段差部１１２から上段面１１５の前方側領域がスロット群配置領域１２０（図７（２）参照）になる。スロット群配置領域１２０には、前方の段差部１１２から後方側に延びる複数のスロット（１２１〜１２４）が形成される。ここでは、左側のレール１３８ｂに近い側に正極端子挿入口１２１が配置され、右側のレール１３８ａに近い側に負極端子挿入口１２２が形成される。正極端子挿入口１２１と負極端子挿入口１２２に挟まれる部分には、低電圧切替部材挿入口１２３と高電圧切替部材挿入口１２４が形成される。正極端子挿入口１２１と負極端子挿入口１２２の内部には、図では見えない金属製の正極端子と負極端子が配置される。また、低電圧切替部材挿入口１２３と高電圧切替部材挿入口１２４の位置に重複する部分（上ケース１１０の内部空間）には、後述する電圧切替手段が配置される。尚、図７ではスロット群配置領域１２０には４つのスロット（１２１〜１２４）だけを有するように図示して、４つ以外のスロットを図示していないが、その他の接続端子を収容するためのスロットを形成しても良い。また、上述したようにスロット群配置領域１２０が位置する上ケース１１０の内部空間には端子や電圧切替手段（例えば切替端子）が配置されるため、スロット群配置領域１２０は端子配置領域となる。

上段面１１５の後方側には、***するように形成された***部１３２が形成される。***部１３２はその外形が上段面１１５より上側に***しており、その中央付近に窪み状のストッパ部１３１が形成される。ストッパ部１３１は、電池パック１００を、電池パック装着部１０の突起部２４（図２参照）に装着した際の収容及び突き当て面となるもので、電動工具本体１側の突起部２４がストッパ部１３１に当接するまで挿入されると、電動工具本体１に配設された複数の端子２１〜２３（図２参照）と電池パック１００に配設された端子群が接触して導通状態となる。ストッパ部１３１の内側には、電池パック１００の内部とつながる冷却風取入口たるスリット１３４が設けられる。また、電池パック１００のラッチ１４１の係止部がばねの作用によりレール１３８ａ、１３８ｂの下部で垂直方向外側に飛び出して、電動工具本体３０のレール溝４８ａ、４８ｂに形成された図示しない凹部と係合することにより、電池パック１００の脱落が防止される。この電池パック１００が電動工具本体１に装着された状態では、スリット１３４が外部から視認できないように覆われる。スリット１３４は、電池パック１００を図示せぬ充電器に連結して充電を行う際に、電池パック１００の内部に冷却用の空気を強制的に流すために用いられる風窓であって、電動工具本体３０に装着されている際には冷却風取入口たるスリット１３４が閉鎖状態とされる。

図７（１）において、３６Ｖで駆動される電動工具本体１側のターミナル部２０Ａは、金属製の正極入力端子２１と負極入力端子２２が合成樹脂製の端子取付部にて固定されたものである。ここではさらに電池パック１００の出力を低電圧側に切り替えるための切替用突起２４Ａが形成される。切替用突起２４Ａはターミナル部２０Ａの基台部分と一体に形成された切替要素であって合成樹脂製とする。切替用突起２４Ａ自体は、回動式ターミナル基台１７１（図９参照）を移動させるだけのものであり、電力または信号を伝達させる端子としては用いないため、導電材料で作る必要は無くターミナル部の基台部分と同様の絶縁材料で一体に形成しても良い。

図７（２）は１０８Ｖにて駆動される電動工具本体３０側のターミナル部８０に装着される状態を示している。ターミナル部８０は、金属製の正極入力端子８１と負極入力端子８２が合成樹脂製の基台部分にて固定されたものである。ここではさらに電池パック１００の出力を高電圧側に切り替えるための切替用突起８４が形成される。切替用突起８４はターミナル部８０の基台部分と一体に形成された部材であって合成樹脂製とする。本実施例によれば、電池パック１００の外観形状は、３６Ｖ出力でも１０８Ｖ出力でも同じである。作業者は電池パック１００の出力電圧の設定を何ら気にすること無く、３６Ｖ用の電気機器本体又は１０８Ｖ用の電気機器本体に単に装着するだけで、切替用突起２４Ａ又は切替用突起８４によって装着された電気機器本体に最適な出力電圧が選択される（切り替えられる）。

図８は、電池パック１００の内部に収容されるものであって、複数のセル１５１をスタックさせて１つのパックにまとめたセルパック１５０の外観を示す斜視図である。同図（１）は斜視図であり、（２）はセル１５１の軸線方向から見た側面図である。ここでは１４５００サイズと呼ばれる、直径１４ｍｍ、長さ５０ｍｍの複数回充放電可能な二次電池によるセル１５１を合計３０本スタックした。セル１５１は、１０本ずつを１つのユニットとし、３つのセルユニット１５６〜１５８を形成した。各セルユニット１５６〜１５８内においては、各セル１５１の軸線Ａ１がそれぞれ平行になるように積み重ねられ、隣接するセル１５１の向きが交互に逆になるように配置して、隣接するセル１５１の正極端子と負極端子を金属の薄板１５９により接続して１０本の直列接続とする。スタックされたセル１５１の最外側の円筒部分は、絶縁体となる合成樹脂製のセパレータ１５２によって覆われることにより、セル１５１がセパレータ１５２に対して動かないように保持される。セル１５１としてリチウムイオン電池（１本の定格出力３．６Ｖ）を用いる場合は、各セルユニット１５６〜１５８からは、定格３６Ｖの出力が得られるので、セルユニット１５６〜１５８の＋出力（プラス出力、正極端子）と−出力（マイナス出力、負極端子）を並列に接続した状態で電池パック１００からの出力を取り出すことによって３６Ｖの大容量の電源として利用できる。一方、セルユニット１５６〜１５８の＋出力と−出力を直列に接続した状態とすると、１０８Ｖの高電圧の電源として利用できる。

１４５００サイズのセル１５１を３０本スタックすると、軸方向の長さが５０ｍｍ、軸方向と直交する幅方向が１２４．８ｍｍ、軸方向と直交する高さ方向が５７．３ｍｍとなる。また、セル１５１の単体重量は約２３ｇであるので、セル１５１の合計重量が６９０ｇになる。体積的には、セル１５１が占める部分の体積が２３０，９０７ｍｍ^３であり、セパレータ１５２の占める体積が６７，３９２ｍｍ^３であり、合計体積が２９８，２９９ｍｍ^３となった。従って、電池パック１００の全体重量を８００ｇ又は２ｌｂ（ポンド）未満に収めることが可能となった。現在、電動工具の電池パックで広く用いられているリチウムイオン電池は、いわゆる１８６５０サイズと呼ばれるものである。１８６５０サイズとは、直径１８ｍｍ、長さ６５ｍｍであって体積的には１４５００サイズの２倍をわずかに超える。重量的には、１４５００サイズのセルの２倍の４６ｇである。直流１０８Ｖを得るために、仮に１８６５０サイズのセルを３０本スタックすると、セルの重量だけで１３８０ｇとなり、電池パック自体の重量が重くなってしまうため、作業者が片手で把持しながらの作業を可能とする電動工具においては実用性のない大きさと重さになってしまう。

発明者らの実験によると、作業者が片手で快適に作業を行うことができる上限は、電池パックを装着した後の電動工具の総重量で２ｋｇ又は５ｌｂ以内であることがわかった。従って、１８６５０サイズのセル３０本を用いて１０８Ｖの出力を得る場合には、片手で操作可能な携帯型の電動工具の実現が難しいことになる。本実施例では、１４５００サイズという、いわゆる単三乾電池と同じサイズのリチウムイオン電池をスタックすることにより携帯性を維持しながら高電圧の電動工具を実現することができた。本実施例の電池パック１００では、ＡＣ電源と同等の出力電圧１００Ｖ以上を確実に確保でき、しかもそのセルパック１５０のセル重量を０．６９ｋｇに抑えることできた。このリチウムイオン電池からは１５Ａほどの電流を得ることができるので、電池パックとしてのパワーウェイトレシオは１００Ｖ×１５Ａ／０．６９ｋｇ＝２１７３Ｗ／ｋｇ以上、１００Ｖ／０．６９ｋｇ＝１４４Ｖ／ｋｇ以上の値をクリアすることができた。尚、片手で携帯できるという携帯性よりも、重さを犠牲にしても電池容量を重視する場合は、１８６５０サイズの電池セルを用いたり、またはその他のサイズの電池セルを用いた電池パックとして良い。

図９（１）は、電池パック１００を定格３６Ｖの電動工具本体又は電気機器本体に装着した際の状態を示す図である。電池パック１００には、セルユニット１５６〜１５８の出力を並列接続とするか、又は、直列接続をするかを切り替えるための電圧切替機構１７０を含んで構成される。電池パック１００の出力電圧を切り替える電圧切替要素である電圧切替機構１７０は、基板１６０上に固定された揺動軸１７２により軸支される回動式ターミナル基台１７１を含んで構成され、電池パック１００の装着方向において電源用の接続端子が配置される端子配置領域に設けられる。回動式ターミナル基台１７１は、揺動軸１７２から２つの方向に延びる部材に、複数の角棒状の接続端子１７３ａ〜１７３ｄを設置することにより、接続端子１７３ａ〜１７３ｄの内周側に位置する複数の接点と、外周側に位置する接点を短絡又は開放させるための部材である。回動式ターミナル基台１７１は合成樹脂製であって、揺動軸１７２の一方側と他方側に金属製の接続端子１７３ａ〜１７３ｄを間隔を空けて２本ずつ鋳込んだものである。負極端子１６２に近い側には、接続端子１７３ａと１７３ｂが基板１６０に対向する側一面を露出するように配置され、正極端子１６１に近い側には、接続端子１７３ｃと１７３ｄが基板１６０に対向する側一面を露出するように配置される。

基板１６０は、正極端子１６１と負極端子１６２を固定すると共に、これらの端子からセルユニット１５６〜１５８への電気的な接続経路を確立又は変更するために用いられる複数の電極（接点）１７６ａ〜１７６ｊを配置するために用いられる。基板１６０の上部であって回動式ターミナル基台１７１の回動領域と部分的に重複する領域には、複数の接点１７６ａ〜１７６ｊが設けられ、回動式ターミナル基台１７１の下面に露出する接続端子１７３ａ〜１７３ｄがこれら接点１７６ａ〜１７６ｊのいずれかと接触することにより、正極端子１６１から負極端子１６２へと至る電気的な接続経路を変更する。３６Ｖ用の電動工具本体１においては、ターミナル部２０Ａに切替用突起２４Ａが形成される。切替用突起２４Ａは出力電圧を切り替える切替素子又は接続素子としての機能を果たし、正極入力端子が挿入される第１のスロット１２１と、負極入力端子が挿入される第２のスロット１２２との間にある第３のスロット１２３又は１２４に挿入される。電池パック１００が電動工具本体に装着されると、切替用突起２４Ａが矢印２５の位置で回動式ターミナル基台１７１を押すことにより、回動式ターミナル基台１７１が上面視で反時計回りに回転して図９（１）に示す第１の位置になる。この第１の位置では、接続端子１７３ａは電極（接点）１７６ｄと１７６ｂを短絡し、接続端子１７３ｂは電極（接点）１７６ｅと１７６ｃを短絡することが理解できよう。同様にして、接続端子１７３ｃは接点１７６ｉと１７６ｇを短絡し、接続端子１７３ｄは接点１７６ｊと１７６ｈを短絡することが理解できよう。電圧切替要素たる電圧切替機構１７０は、正極端子１６１及び負極端子１６２が配置された位置と略同じ高さに収まるように配置される。このため、電池パック１００の下段面１１１から上段面１１５に至る段差の位置関係を変更する必要が無い。

図９（２）は、（１）のように切替用突起２４Ａによって回動式ターミナル基台１７１が上面視で反時計回りに回転した位置、即ち第１の位置にある状態の接続を示している。セルユニット１５６の＋側出力は正極端子１６１に直接接続される。セルユニット１５７の＋側出力は接点１７６ｂに接続され、セルユニット１５８の＋側出力は接点１７６ｇに接続される。セルユニット１５６の−側出力は、接点１７６ｅに接続され、セルユニット１５７の−側出力は接点１７６ｊに接続され、セルユニット１５８の−側出力は負極端子１６２に直接接続される。この状態では、接点１７６ｄと１７６ｂ、接点１７６ｅと１７６ｃ、接点１７６ｉと１７６ｇ、接点１７６ｊと１７６ｈが接続状態となる。この結果、セルユニット１５６〜１５８が並列接続状態となり、正極端子１６１と負極端子１６２の間には、定格３６Ｖの直流が出力される。尚、回動式ターミナル基台１７１が第１の位置にない場合に、電池パックを１８Ｖ用の電気機器本体（第１の電気機器本体）に接続する際には、装着の途中で切替用突起２４Ａが回動式ターミナル基台１７１と係合して第１の位置へと移動させることになる。

図１０（１）は、電池パック１００を定格１０８Ｖの電動工具本体又は電気機器本体に装着した際の状態を示す図である。定格１０８Ｖの電動工具では、ターミナル部８０に切替用突起８４が形成され、３６Ｖ機器のターミナル部２０の切替用突起２４Ａの位置には突起は形成されていない。切替用突起８４は出力電圧を切り替える切替素子又は接続素子としての機能を果たし、正極入力端子が挿入される第１のスロット１２１と、負極入力端子が挿入される第２のスロット１２２との間にある第３のスロット１２４に挿入される。この状態で電池パック１００を電動工具本体又は電気機器本体に装着すると、正極入力端子８１と正極端子１６１が接触し、負極入力端子８２と負極端子１６２が接触するが、同時に切替用突起８４が回動式ターミナル基台１７１の一方のアームに矢印８４ａのように接触することにより、回動式ターミナル基台１７１を上面視で時計回りに回転させて第２の位置に位置づける。この回転によって回動式ターミナル基台１７１の接続端子１７３ａ〜１７３ｄと、接点１７６ａ〜１７６ｊとの接続関係が切り替わる。切り替え後の接続状態を示すのが同図（２）である。ここでは、回動式ターミナル基台１７１の位置が図９（２）の第１の位置から図１０（２）の第２の位置に切り替わることにより、接点１７６ｄと１７６ａ、接点１７６ｅと１７６ｂ、接点１７６ｉと１７６ｆ、接点１７６ｊと１７６ｇが接続状態となる。この結果、セルユニット１５６〜１５８が直列接続状態となり、正極端子１６１と負極端子１６２からは定格１０８Ｖの直流が出力されることになる。尚、揺動部材たる回動式ターミナル基台１７１の揺動軸１７２にクリック機構又はラッチ機構を設けて、切替用突起２４Ａ又は切替用突起８４によって揺動部材に所定以上の回転トルクを加えないと揺動しないように構成すると良い。また、接点１７６ａと１７６ｆはどこにも結線されていない電極であるので、これらを無くして接点１７６ｂと１７６ｃ、接点１７６ｇと１７６ｈの電極間隔を大きくすることで、切り替え時に隣接する電極間の短絡のリスクを低減させても良い。

本実施例によれば、コードレス電動工具においても、商用電源駆動の電動工具と同等の高い電圧を電池パック１００から得ることができ、高出力の携帯型の電動工具や電気機器を実現できる。また、電圧を上げるためにセルの本数を増やしたものであっても、１８６５０サイズのセルでは無くて１４５００サイズのリチウムセルを３０本使用したので、高出力でありながら小型軽量であり、パワーウェイトレシオを大きくすることができる。さらに、本実施例の電池パック１００は、電池パック１００の内部に並列接続と直列接続を切り替える電圧切替要素（電圧切替機構１７０）を配置してセルユニット１５６〜１５８の接続を切り替えることで、３６Ｖと１０８Ｖの出力切替を可能としたので、広く用いられている定格３６Ｖの電動工具や電気機器を動作させることができる。また本実施例の電池パック１００においては、電圧切替要素として機能する電圧切替機構１７０が、電源端子として機能する正極端子１６１及び負極端子１６２が配置された位置と略同じ高さの位置に配置されているから、電池パック１００の上下方向のサイズをコンパクトに構成することができる。

次に図１１〜図１４を用いて本発明の第２の実施例を説明する。第２の実施例では、第１の実施例と同様に、出力電圧を低電圧側の３６Ｖと高電圧側の１０８Ｖの２段階に切り替えることができる電池パック２００を提供するものである。図１１は電池パック２００とそれに接続されるターミナル部の形状を示す斜視図であり、（１）は定格３６Ｖの電気機器に接続される際の状態を示し、（２）は定格１０８Ｖの電気機器に接続される際の状態を示す。電池パック２００の外観形状は、基本的には図１〜図８で示した第１の実施例の電池パック１００の形状と一部（スロット群の配置領域付近の形状）を除いて同じである。

電池パック２００は、下ケース２０１と上ケース２１０を接合することによって形成されるハウジング内に、図８に示したのと同様に１４５００サイズのリチウムイオン電池によるセル１５１が３０本収容される。ハウジングが大きくなることが許容されるならば、セルとして１８６５０サイズを用いても良いし、その他の形状やサイズのセルを用いても良い。電池パック２００の上ケース２１０には電動工具本体１又は電動工具本体３０側への装着のための取付機構が形成されるが、その構成や形状は図７で示した第１の実施例の電池パック１００の形状とほとんど同じである。上ケース２１０には、電気機器側のターミナル部を案内するための下段面２１１と、その上側に配置される上段面２１５が形成され、下段面２１１と上段面２１５の境界となる段差部２１２において、複数の端子挿入口（スロット）が形成される。上段面２１５の左右両側縁部には、電気機器本体側溝レール溝と嵌合するレール部２３８ａ、２３８ｂが形成される。ここでは、左右方向に５つの端子挿入口が図示されているが、配置される端子挿入口の数は任意であり、さらに増やしても良い。上段面２１５の上側には***部２４０が形成され、***部２４０の左右両側にはラッチ部２４１が設けられる。ラッチ部２４１はラッチ爪２４１ａに連動している。***部２４０内にはストッパ部や冷却風取入口たるスリットが形成されるが、その形状は図７で示した第１の実施例と同型状であるので、ここでの説明は省略する。

図１１（１）は、３６Ｖ定格の電気機器本体、電動工具本体１等に接続される場合を示している。電気機器本体１側に設けられるターミナル部２７０は、左右方向に狭い幅を有し、電池パック２００は、正極入力端子２７１と負極入力端子２７２が中央寄りの２つの端子挿入口２２２、２２４に挿入されるように移動される。図１１（２）は、１０８Ｖ定格の電気機器本体、電動工具本体３０等に接続される場合を示している。電動工具本体３０のターミナル部２８０は、ターミナル部２７０に対して左右方向に広い幅を有し、この間の領域が端子配置領域となる。端子配置領域では左右両端近くに配置された正極入力端子２８１と負極入力端子２８２を有し、左右方向のほぼ中央に接続素子２８３が形成される。接続素子２８３の長手方向の長さは、正極入力端子２８１と負極入力端子２８２とほぼ同じ（厳密にはわずかに短い）である。また、高さ方向においては同一寸法である。このことは、電圧切替要素を操作するための接続素子２８３を付加したことによって、正極入力端子２８１と負極入力端子２８２の寸法関係を変更しなくてもすむので、電圧切替要素を付加したことによる電池パック２００の大型化を回避できることである。電池パック２００が電動工具本体３０に装着されると、正極入力端子２８１と負極入力端子２８２が端子挿入口２２１と２２５に挿入され、接続素子２８３が端子挿入口２２３に挿入されることになる。

図１２は、電池パック２００の接続回路図である。電池パック２００内には３つのセルユニット１５６〜１５８（図８（２）参照）が収容される。セルユニット１５６〜１５８は図８で示したセルパック１５０として形成され、セパレータ１５２によって保持されたものであり、それぞれ１４５００サイズのリチウムイオン電池のセル１５１が１０本ずつ直列接続されている。尚、図１２では１０本分のセルをまとめて１つの電池として図示しているので注意されたい。ターミナル部２７０、２８０側の入力端子を挿入するための端子挿入口（スロット）２２１〜２２５にはそれぞれ１〜４個の接続端子が、ターミナル部２７０、２８０の挿入方向に並べて配置される。ここに配置される接続端子群は、電池パック２００の並列接続と直列接続を切り替える電圧切替要素となるものである。端子挿入口２２２と端子挿入口２２４の組は、３６Ｖ用のターミナル部２７０に対応するものあり、そこには低電圧を出力するための切替端子群（端子群２３２と端子群２３４）が配置される。正極入力端子２７１は端子群２３２の３つの端子と接触するように装着され、負極入力端子２７２は端子群２３４の３つの端子と接触するように装着される。

端子挿入口２２１と端子挿入口２２５の組は１０８Ｖ用のターミナル部２８０に対応するものあり、そこには高電圧を出力するための切替端子（端子２３１と端子群２３５）が配置される。正極入力端子２８１は端子２３１と接触するように装着され、負極入力端子２８２は端子２３５と接触するように装着される。ターミナル部２８０の左右中央部には、出力電圧を切り替えるための接続素子２８３がさらに設けられる。並列接続と直列接続を切り替える電圧切替要素となる接続素子２８３は端子挿入口２２３に挿入される。接続素子２８３は先端側（図中、電池パック２００に近い側）の導通部２８３ａと後端側の導通部２８３ｃを有し、それらの導通部２８３ａと２８３ｃの間に絶縁体２８３ｂを配置することによって、導通部２８３ａと導通部２８３ｃが電気的に非導通状態とされる。導通部２８３ａと２８３ｃの目的は、端子群２３３中の所定の端子間を短絡させる短絡子として機能させるものであって、電気機器本体側では導通部２８３ａと２８３ｃから配線する必要がない。従って、接続素子２８３はターミナル部２８０と一体成形で形成される非導電体による接続素子基台に、導通部２８３ａと２８３ｃを形成する金属板を鋳込むようにして製造するか、又は非導電体による接続素子基台の外周面に金属板を張り付けるか又は外周面を金属メッキ等による導電処理することで製造すると良い。このようにターミナル部２８０には複数のセルユニットを互いに直列に接続する短絡子を付加して形成した。

図１３は端子２３１〜２３５の形状を示す図であり、（１）は上面図であり、（２）は端子群２３２の側面図（（１）のＢ方向からの矢視図）である。ここでは端子２３１、２３５と、端子２３２ａ、２３３ａ、２３４ａは従来から広く用いられている端子と同じ形状であり、平板をＵ字形状に曲げ、開口端部付近の両側側面を内側に向けて凸状にへこませたような形状にし、凸状部分による最狭部がターミナル部側の板状の端子の両面と接触するように形成される。端子２３１、２３５、２３２ａ、２３３ａ、２３４ａは、嵌合するターミナル部側の金属端子が後方側に貫通しないため、後方側が閉鎖された形状とされる。一方、その他の端子群、即ち端子２３２ｂ、２３２ｃ、２３３ｂ〜２３３ｄ、２３４ｂ、２３４ｃは、接触するターミナル部側の金属端子を前方から後方に貫通させた状態で嵌合するため、前方側だけでなく後方側にも開口部が形成される。（２）の側面図においてその具体型な形状を示しており、端子２３２ａは上端の後方付近（矢印２３６ａ）が閉鎖されているが、端子２３２ｂ、２３２ｃは前方側だけで無く後方側（矢印２３６ｂ、２３６ｃで示す付近）が開放されているような形状とされる。このため、図に示すようなターミナル部２７０が矢印２６５の方向に挿入されると、正極入力端子２７１が３つの端子２３２ａ〜２３２ｃに同時に接触することにより、それぞれが電気的に導通状態になる。この接続状態は、負極入力端子２７２と３つの端子２３４ａ〜２３４ｃにおいても同様となる。このように一つの端子挿入口において、複数の端子を装着方向と同方向（平行方向）に並べ、ターミナル部の電極板を用いて電池パック２００内のセルユニット１５６〜１５８の接続状態を並列接続と直列状態のいずれかに設定することができるようにした。

図１４は電池パック２００をターミナル部２７０、２８０に装着した時の状態を示す図であり、（１）は３６Ｖ出力状態、（２）は１０８Ｖ出力状態である。（１）に示す３６Ｖ出力の時のターミナル部２７０は、正極入力端子２７１と負極入力端子２７２を有する。正極入力端子２７１は、端子２３２ａ、２３２ｂ、２３２ｃと接触することによりこれらが導通する。端子２３２ａはセルユニット１５６の＋端子（正極）に接続されており、端子２３２ｂはセルユニット１５７の＋端子に接続されており、端子２３２ｃはセルユニット１５８の＋端子に接続されている。従って、正極入力端子２７１が３つのセルユニット１５６〜１５８の＋端子に接続されたことになる。同様にして負極入力端子２７２は、端子２３４ａ、２３４ｂ、２３４ｃと接触することによりこれらが導通する。端子２３４ａはセルユニット１５６の−端子（負極）に接続されており、端子２３４ｂはセルユニット１５７の−端子に接続されており、端子２３４ｃはセルユニット１５８の−端子に接続されている。従って、負極入力端子２７２が３つのセルユニット１５６〜１５８の−端子に接続されたことになる。尚、端子群２３３には何も接続されないため、端子２３３ａ〜２３３ｄは開放状態にされる。これらの結果、セルユニット１５６〜１５８が並列接続され、即ち定格３６Ｖの直流が正極入力端子２７１と負極入力端子２７２に出力されることになる。

図１４（２）は電池パック２００をターミナル部２８０に装着した時の状態を示す図である。１０８Ｖ出力の時のターミナル部２８０は、正極入力端子２８１と負極入力端子２８２と接続素子２８３を有する。正極入力端子２８１は、セルユニット１５６の＋端子と接続される端子２３１とだけ接触する。同様にして負極入力端子２８２は、セルユニット１５８の−端子と接続される端子２３５とだけ接触する。また接続素子２８３（接続端子）が４つの端子群（直列端子要素２３３ａ〜２３３ｄ）と接触するようにして挿入される。この接続素子２８３により、端子２３３ａと端子２３３ｂが導通部２８３ａ（図１２参照）により短絡し、端子２３３ｃと端子２３３ｄが導通部２８３ｃ（図１２参照）により短絡する。ここで、端子２３３ｂと端子２３３ｃの間は、接続素子２８３に形成された絶縁体２８３ｂ（図１２参照）によって非導電状態で保たれる。端子２３３ａはセルユニット１５６の−端子に接続され、端子２３３ｂはセルユニット１５７の＋端子に接続されるため、セルユニット１５６、１５７間の直列接続状態が確立される。同様にして、端子２３３ｃはセルユニット１５７の−端子に接続され、端子２３３ｄはセルユニット１５８の＋端子に接続されるため、セルユニット１５７、１５８間の直列接続状態が確立される。これらの導通状態の結果、セルユニット１５６〜１５８が直列接続され、定格１０８Ｖの直流が正極の端子２３１と負極の端子２３５に出力されることになる。尚、端子群２３２と端子群２３４の各端子は開放状態にされる。

以上、第２の実施例では電圧を切替えるための複数の端子（端子群）を備えて、切替端子群は複数のセルユニットのそれぞれから延びる端子を隣接して配置するように構成したので、複数電源に対応できる電池パック２００を実現できた。特に、スロット２２３内に複数のセルユニットの正極又は負極に接続されたものであって、複数のセルユニットを直列に接続するための直列端子群（直列端子要素２３３ａ〜２３３ｄ）を備えたので３６Ｖと１０８Ｖの切り替えが可能な電池パック２００を実現できた。この際、電動工具本体（電気機器本体）側のターミナル部２７０又は２８０を図示したような形状に設定しておくことによって、正極入力端子が挿入されるスロット（２２１又は２２２）と、負極入力端子が挿入されるスロット（２２４と２２５）とは別に、出力電圧を切り替える切替素子（接続素子２８３）が挿入される第３のスロット（２２３）を設けたので、電池パック２００を装着するだけで電池パック２００側からの出力電圧が自動的に切り替わる。よって、作業者は電池電圧の切り替え作業に注意する必要は無い上に、設定電圧ミスによって電気機器本体側を破損する虞もない。さらに、電池パック２００を取り外した際に、３つのセルユニット１５６〜１５７が開放状態（非接続状態）とされるため、保管時や輸送時に最適な状態とすることができる。第２の実施例の電池パック２００においては、電圧切替要素として機能する端子群２３２、端子群２３４及び接続素子２８３と、電源端子として機能する端子２３１、端子２３５、端子群２３２及び端子群２３４が、上下方向において略同じ高さの位置に配置されているから、電池パック２００の上下方向のサイズをコンパクトに構成することができる。

第２の実施例を用いた電池パック２００の構造は、電圧切替式の電池パックだけに限られずに、電圧固定の電池パックにおいても有効に適用できる。そのような電池パックの構造を示したのが図１５である。図１５は１０８Ｖ専用の電池パック２００Ａの回路図を説明するための図である。ここでは、図１４（２）の端子群２３２、２３４を取り除いたものと同じ構造であり、端子群２３２、２３４の挿入位置に形成される端子挿入口２２２、２２４（共に図１１参照）は閉鎖される。１０８Ｖ用の電動機器本体は、正極入力端子２８１と負極入力端子２８２と接続素子２８３を有するターミナル部２８０を用いる。ターミナル部２８０の構造は図１２で示した構造と同一であり、接続素子２８３は先端側の導通部２８３ａと後端側の導通部２８３ｃを有し、それらの導通部２８３ａと２８３ｃの間が絶縁体２８３ｂによって電気的に非導電状態で接続されるものである。このように複数の端子群を用いて、ターミナル部２８０が接続されたときにセルユニット１５６〜１５８の直列接続状態を確立させるので、電気機器に電池パック２００Ａが装着されていない際に（取り外した際に）３つのセルユニット１５６〜１５８が非接続状態とされるため、保管時や輸送時に最適な状態とすることができる。また、スロット２２２、２２４の開口部分を閉鎖すれば、１０８Ｖ用電池パック２００Ａが、３６Ｖ用電気機器本体に装着できないように構成できるので、誤装着を効果的に防止できる。

図１５（２）は別の変形例の電池パック２００Ｂを示す回路図である。正極入力端子２８１Ａと負極入力端子２８２Ａは、左右方向の間隔を広くした点を除いて、端子形状や嵌合対象（端子２３１と２３５）は、（１）の構造と同様である。しかしながら、（２）は（１）の接続素子２８３を左右方向に２つに分けて、第１接続端子２８５と第２接続端子２８６に分割したものである。この分割に併せて端子２３３ａ〜２３３ｄを横方向に分けて配置した。第１接続端子２８５は、セルユニット１５７の＋端子側と接続される端子２３３ｂと、セルユニット１５６の−端子側と接続される端子２３３ａを短絡させるための金属板である。同様にして、第２接続端子２８６は、セルユニット１５７の−端子側と接続される端子２３３ｃと、セルユニット１５８の＋端子側と接続される端子２３３ｄを短絡させるための金属板である。この変形例でも（１）と同等の効果を得ることができる上に、端子２３３ａと２３３ｂ、２２３ｃと２３３ｄの設置スペースが小さくて済むので、既存の電池パックに実装する上では有利である。尚、図１５（２）の変形例において、端子挿入口を横方向に６列設けるようにすれば、（２）の構成に３６Ｖ出力用の端子群２３２、２３４（図１３参照）を配置することができ、前後方向の端子の長さを短くした電池パックを実現できる。

次に図１６〜図２０を用いて本発明の第３の実施例を説明する。第３の実施例の電池パック３００においては、第１及び第２の実施例に比べて電池パックの出力電圧を、低電圧側と高電圧側の２段階に切り替えることができる点で共通する。しかしながら、第３の実施例では、３６Ｖと１０８Ｖのように電圧比を３倍で切り替えるのではなくて、１８Ｖと３６Ｖのように電圧比を２倍で切り替えるようにしたものである。図１６は本発明の第３の実施例に係る電池パック３００と、それに装着されるターミナル部３７０、３８０の形状を示す概略斜視図である。電池パック３００に装着可能な電気機器は、ターミナル部３７０を有する定格１８Ｖ機器と、ターミナル部３８０を有する定格３６Ｖ機器の２種類である。ターミナル部３７０には第１の電源入力端子組（機器側電源端子）たる正極入力端子３７１と負極入力端子３７２が形成され、ターミナル部３８０には第２の電源入力端子組（機器側電源端子）たる正極入力端子３８１と負極入力端子３８２の機器側電源端子が形成される。これらターミナル部３７０、３８０は電気機器本体側の電池パック装着部に設けられ、電気機器のハウジング内部において、負荷装置等に電気的に接続される。正極入力端子３７１、３８１と負極入力端子３７２、３８２は金属製の板状部材で形成され、これらを固定する基台部分は合成樹脂等の非導電体の成形品で形成される。

ここで図示される電池パック３００は、概略図であって下段面３１１と上段面３１５の間の段差部３１２から後方側にかけて、複数のスロット３２１〜３２４が形成される。これらスロット３２１〜３２４を含めた電池パック３００の上側形状は図７で示した電池パック１００の形状とほぼ同等の形状とすれば良いが、ここでは***部やラッチ部等の図示は省略している。１８Ｖ用のターミナル部３７０は、左右方向に幅が狭く構成され、３６Ｖ用のターミナル部３８０は左右方向の幅が広く構成される。これらのターミナル部３７０、３８０の幅の違いに応じて正極入力端子３７１と負極入力端子３７２の間隔は狭く形成され、正極入力端子３８１と負極入力端子３８２の間隔は広く形成される。また、低電圧用の端子組（３７１、３７２）の占める領域は、高電圧用の端子組（３８１、３８２）の占める範囲に含まれるように配置される。正極入力端子３７１と負極入力端子３７２は、スロット３２２とスロット３２３にそれぞれ挿入され、正極入力端子３８１と負極入力端子３８２は、スロット３２１とスロット３２４にそれぞれ挿入される。これらの端子とスロットの位置は、電動工具本体側の電池パック装着部に形成されたレール溝と、電池パック３００に形成されるレール部（ここでは図示を省略している）によって適切に案内される。このように電気機器本体側のターミナル部のクリップ（正極入力端子３７１、３８１と負極入力端子３７２、３８２）が挿入されるスロットを２パターン設け、ターミナル部のクリップの幅が異なる１８Ｖと３６Ｖの製品を取り付けることにより、出力切り替えを可能とした。作業者は電池パック３００を１８Ｖ用の電動工具等の電気機器本体又は３６Ｖ用の電気機器本体に単に装着するだけで、電池パック３００から適切な出力電圧を得ることができる。

図１７は、電池パック３００の内部、特に段差部３１２（図１６参照）の後方側であってスロット３２１〜３２４の位置付近（端子配置領域）に配置される電圧切替機構（電圧切替要素）３２０の構成パーツを示す図である。電圧切替機構３２０は切替スイッチ手段であり、金属製の端子部材が鋳込まれた合成樹脂製の２つの可動案内部材３３０、３４０を有し、これらはスプリング３４８等の付勢手段によって、電池パック３００の電気機器本体への装着方向に対して交差する方向においてお互いが離れるように付勢される。可動案内部材３３０、３４０の左右両側付近と中央付近後方側には、接点端子（３５１〜３５４）が４つ設けられる。可動案内部材３３０、３４０には、正極入力端子３７１と負極入力端子３７２が挿入されるための端子装着部３３１、３４１が形成される。図１７（１）の左側の図は電池パック３００が電気機器本体に装着されていない時の可動案内部材３３０、３４０の位置を示しており、この状態では正極入力端子３７１と負極入力端子３７２を、端子装着部３３１、３４１にそのまま挿入させることができる。一方、図１７（２）の左側の図に示すようにターミナル部３８０を装着するときは状況が異なる。ターミナル部３８０の接続素子である正極入力端子３８１と負極入力端子３８２に対して電池パック３００を相対移動させると、正極入力端子３８１が可動案内部材３３０の傾斜部３３２に接触し、負極入力端子３８２が可動案内部材３４０の傾斜部３４２に接触する。これはスプリング３４８の作用によって可動案内部材３３０、３４０の平行面３３３、３４３が正極入力端子３８１と負極入力端子３８２の間隔よりも広い間隔の位置に静止しているためである。

正極入力端子３８１が傾斜部３３２に接触しながら、負極入力端子３８２が傾斜部３４２に接触しながらターミナル部３８０が矢印３４９のように押し込まれると、すなわち、正極入力端子３８１、負極入力端子３８２がそれぞれ、スロット３２１、３２４（図１６参照）に挿入されていくと、スプリング３４８を圧縮しながら可動案内部材３３０、３４０が内側に向けて矢印３３６、３４６の方向（互いに近づく方向）に移動する。尚、本実施例での説明では、ターミナル部３８０を電池パック３００に近づけるように図示した矢印３４９の意味は、電池パック３００側との距離が縮まることを意味するだけであって、便宜上方向を示したにすぎず、固定した電気機器本体側に電池パック３００側を移動させる場合と、電池パック３００側に電気機器本体側を移動させる場合の双方を含む。本実施例では理解の容易性から、これらの相対移動をターミナル部３８０が矢印３４９のように電池パック３００側に移動するとして説明したが、どちら側を移動させても装着後の状態は同じである。

可動案内部材３３０、３４０が矢印３３６、３４６の方向に移動しながらターミナル部３８０がさらに挿入されると、スプリング３４８がさらに圧縮されて可動案内部材３３０、３４０がさらに互いに接近するので、正極入力端子３８１が可動案内部材３３０の外側（右側）の平行面３３３と第１＋端子（第１正極端子）３５１の間に入り込み、同様にして負極入力端子３８２が可動案内部材３４０の外側（左側）の平行面３４３と第２−端子（第２負極端子）３５４の間に入り込む。この入り込んだ状態でターミナル部３８０が矢印３４９の方向の所定位置まで移動したら、電池パック３００の装着完了であって、この状態を示すのが図１７（２）の右側の図である。この可動案内部材３３０、３４０の移動によって、同時に中間端子３３５、３４５の位置も移動して、それらの最接近点が“非接触”状態から“接触”状態に変わって中間端子３３５、３４５間が導通することになる。さらに、可動案内部材３３０、３４０と端子３５１〜３５４との接触状態が変わり、この結果ターミナル部３８０には定格３６Ｖの直流が出力されることになる。

図１８は、可動案内部材３３０、３４０と端子３５１〜３５４を用いた電圧切替機構３２０を説明するための図である。同図（１）は電圧切替機構３２０の電池パック３００内での収容位置を示す図である。同図（１）において電圧切替機構３２０は、電池パックの下段面３１１と上段面３１５により形成される段差部３１２よりも後方側であって、上面視では複数のスロット３２１〜３２４（図１６参照）の配置位置と重複する位置に収容される。可動案内部材３３０、３４０は端子基板３６０（図１８（３）参照）上において、左右方向に移動する可動部材であり、４つの接点端子（３５１〜３５４）は端子基板３６０に固定されて動かない非可動部材である。

図１８（２）は電圧切替機構３２０の上面から見た展開図であり、各部品の構成がわかるように距離的に離して図示している。同図（２）において、可動案内部材３３０は、上面視で四角形の部材と三角形の部材を連結したような基本形状であって、基本形状部分はプラスチック等の合成樹脂で製造される。合成樹脂部分には、金属製の中間端子３３５が鋳込まれ、これらは強固に固定される。中間端子３３５は後方側に２つの接触子３３５ｃと３３５ｄが形成され、端子装着部３３１の間に延びるようにして前方側に延在してターミナル部３７０の正極入力端子３７１と接触するために内側から外側に凸状に曲げられた接触子３３５ａが形成され、内側部分（図中、可動案内部材３３０の左側）には他方の可動案内部材３４０側の中間端子３４５の接触子３４５ｂと接触する接触子３３５ｂが形成される。可動案内部材３４０とそれに鋳込まれる中間端子３４５は、可動案内部材３３０と中間端子３３５と左右対称に形成されるものである。中間端子３４５は後方側に２つの接触子３４５ｃと３４５ｄが形成され、端子装着部３４１の間に延びるようにして前方側に延在してターミナル部３７０の負極入力端子３７２と接触するために内側から外側に向けて凸状に曲げられた接触子３４５ａが形成され、内側部分（図中、可動案内部材３４０の右側）には他方の中間端子３３５の接触子３３５ｂと接触する接触子３４５ｂが形成される。接触子３３５ａと３４５ａが低い電圧を出力する低電圧用端子組であって第一電源端子を構成する。可動案内部材３３０、３４０の間にはスプリング３４８（図１８（２）では図示省略）が鋳込まれ、成形時点において可動案内部材３３０、３４０が弾性体を介して連結される。スプリング３４８は金属製の圧縮コイルバネである。

中間端子３３５、３４５の後方側には、４つの端子３５１〜３５４が配置される。左右方向で中央寄りに配置されるのは、第一セルユニットの＋端子（正極端子）に接続される第２＋端子（第２正極端子）３５２と、第１セルユニットの−端子（負極端子）に接続される第１−端子（第１負極端子）３５３である。第２＋端子３５２には、前方側に凸状に曲げられ左右方向に並んで配置した接触子３５２ａ、３５２ｂが形成され、第１−端子３５３には前方側に凸状に曲げられ左右方向に並んで配置した接触子３５３ａ、３５３ｂが形成される。接触子３３５ｃは接触子３５２ａ、３５２ｂのいずれかと択一的に接触し、接触子３４５ｃは接触子３５３ａ、３５３ｂのいずれかと択一的に接触する。

中間端子３３５の右側には第１＋端子（第１正極端子）３５１が配置され、中間端子３４５の左側には第２−端子（第２負極端子）３５４が配置される。第１＋端子３５１は上面視で略Ｌ字状に折り曲げられた部材であり、前側に位置する一方の端部には、ターミナル部３８０の正極入力端子３８１（図１７参照）と接触するために外側から内側に向けて凸状に曲げられた接触子３５１ａが形成され、後方に位置する他方の端部には、中間端子３３５の接触子３３５ｄと接触するために前側に凸状に曲げられた接触子３５１ｂが形成される。第２−端子３５４は第１＋端子３５１と左右対称の形状とされ、前側に位置する一方の端部には、ターミナル部３８０の負極入力端子３８２（図１７参照）と接触するために凸状に曲げられた接触子３５４ａが形成され、後方に位置する他方の端部には、中間端子３４５の接触子３４５ｄと接触するために凸状に曲げられた接触子３５４ｂが形成される。接触子３５１ａと３５４ａが高い電圧を出力する高電圧用端子組であって第２電源端子を構成する。

図１８（３）は、同図（１）のＣ−Ｃ部の断面図である。可動案内部材３３０は上側を電池パック３００の上ケース３１０にて覆われ、下側は端子基板３６０によって左右方向に摺動可能なように保持される。端子基板３６０の上面には、上側に向けて凸状に突出し、左右方向に直線状に延びる案内レール３６１が形成される。また、上ケース３１０の上段面３１５の内側壁には、左右方向に直線状に延びるように設けられた案内レール３１６が形成される。一方、可動案内部材３３０の上側面には左右方向に連続して形成される案内溝部３３４ａが形成され、下側面には左右方向に連続して形成される案内溝部３３４ｂが形成される。案内溝部３３４ａが案内レール３１６と係合し、案内溝部３３４ａが案内レール３６１と係合する。尚、可動案内部材３３０の案内溝部３３４ａと、可動案内部材３４０側に設けられる案内溝部３４４ａは図１８（１）にて図示されていが、図１８（２）にはその図示を省略しているので注意されたい。

このように案内溝部３３４ｂが案内レール３６１により案内され、案内溝部３３４ａが案内レール３１６により案内されることによって、可動案内部材３３０は電池パック３００の装着方向と交差する方向（ここでは直交方向）に移動可能となる。可動案内部材３４０側も同様にして、案内溝部と案内レールが形成され、それらによって案内されることによって、可動案内部材３４０が電池パック３００の装着方向と交差する方向（左右方向）にスムーズに摺動可能となり、装着方向と同方向（前後方向）には移動しないことになる。中間端子３３５は可動案内部材３３０に固定されるため、端子基板３６０とはほぼ非接触となるように配置される。第２＋端子３５２は位置決め用のピン部３５２ｃが端子基板３６０の内部に嵌合し、電気的な接続用のピン（図示せず）が端子基板３６０を貫通して半田付けされる。なお、ピン部３５２ｃと接続用のピンを分けずに、ピン部３５２ｃを回路基板３６０の配線パターンに直接半田付けしても良い。

以上、第３の実施例によれば端子基板３６０の上面であって電源端子（正極端子と負極端子）が配置される端子配置領域において、電池パック３００の装着方向と交差する方向に移動可能な複数の可動案内部材たる電圧切替要素（３３０、３４０）によって、複数のセルユニットを並列に接続するか直列に接続するかを切り替えることができるので、電圧の自動切り替え機構を有する電池パック３００を実現できた。尚、本実施例では可動案内部材３３０の移動方向は電池パック３００の装着方向と直交するようにしているが、必ずしも９０度の交差角に限られる訳で無く、９０度よりも所定の角度だけ増減させて斜めに交差するように移動させても良い。このように第３の実施例では、可動案内部材３３０、３４０を電池パック３００の装着方向において、端子３５１〜３５４、３３５、３４５の配置領域（スロット３２１〜３２４が配置されている領域）の範囲内に収めるように配置しているので、電池パックを大きくすることなく電圧の切り替えを行うことができる。

次に、図１９を用いて定格１８Ｖの電気機器本体と接続される時の電圧切替機構３２０によるセルユニットの接続状態を説明する。図１９は（１）がターミナル部３７０を電池パック３００に装着する前の状態を示している。同図（２）が装着後の状態を示すもので、４つの端子３５１〜３５４からセルユニット３５６、３５７への結線状態を回路図として示している。電池パック３００には２つのセルユニット３５６、３５７が収容される。セルユニット３５６、３５７はそれぞれ５本のリチウムイオン電池のセル１６１が直列に接続された集合体であって、その出力は定格１８Ｖである。セルユニット（第１セルユニット）３５６の＋出力（プラス出力）は第１＋端子３５１にリード線により配線され、−出力（マイナス出力）は第１−端子３５３にリード線により配線される。同様にして、セルユニット（第２セルユニット）３５７の＋出力は第２＋端子３５２にリード線により配線され、−出力は第２−端子３５４にリード線により配線される。

ターミナル部３７０が装着されていない場合は、可動案内部材３３０、３４０はスプリング３４８によって互いに離反するように付勢される。この状態では接触子３３５ｂと接触子３４５ｂは離反しており非接触状態である。図１９（１）の状態からターミナル部３７０が装着されると、同図（２）に示すようにターミナル部３７０の正極入力端子３７１がスロット３２２（図１６参照）を介して端子装着部３３１内に収容され、その結果、接触子３３５ａと正極入力端子３７１が接触する。同様にして負極入力端子３７２がスロット３２３（図１６参照）を介して端子装着部３４１に収容され、その結果、接触子３４５ａと負極入力端子３７２が接触する。しかしながら可動案内部材３３０と３４０は矢印３４９と同方向にも直交する方向（左右方向又は上下方向）にも移動しないため、中間端子３３５、３４５と４つの端子３５１〜３５４との接触関係に変化はない。この状態では接触子３３５ｄと３５１ｂが接触し、接触子３３５ｃと３５２ａが接触し、接触子３４５ｃと３５３ａが接触し、接触子３４５ｄと３５４ｂが接触する。これら接触子の接触の結果、正極入力端子３７１からセルユニット３５６、３５７の＋出力（プラス出力、正極端子）への接続経路が確立され、負極入力端子３７２からセルユニット３５６、３５７の−出力（マイナス出力、負極端子）への接続経路が確立され、２つのセルユニット３５６、３５７は並列接続され、その出力、即ち定格１８Ｖの直流が電池パック３００から出力されることになる。

図２０は（１）がターミナル部３８０を電池パック３００に装着する前の状態を示し、（２）が装着後の状態を示すもので、４つの端子３５１〜３５４からセルユニット３５６、３５７への結線状態を回路図で示している。図２０（１）に示すように、ターミナル部３８０が装着されていない場合は、可動案内部材３３０、３４０はスプリング３４８によって互いに離反するように付勢される。この状態では接触子３３５ｂと接触子３４５ｂは離反しており非接触状態である。同図（１）の状態からターミナル部３８０が装着されると、正極入力端子３８１がスロット３２１（図１６参照）を介して傾斜部３３２に接触するが、接触したままターミナル部３８０を押し込む（又は、電池パック３００をターミナル部３８０側に移動させる）と、傾斜部３３２が正極入力端子３８１の内側に逃げるようにして移動するため、可動案内部材３３０が矢印３３６の方向にスプリング３４８を圧縮しながら移動する。同様にして負極入力端子３８２がスロット３２４（図１６参照）を介して傾斜部３４２に接触しながら押し込まれると、傾斜部３４２が負極入力端子３８２の内側に逃げるようにして移動するため、可動案内部材３４０が矢印３４６の方向にスプリング３４８を圧縮しながら移動する。可動案内部材３３０が内側に移動すると、正極入力端子３８１は傾斜部３３２よりも側方側に位置する平行面３３３と第１＋端子３５１の間に入り込み、スプリング３４８の付勢によってその状態（図２０（２）で示す状態）にて保持され、正極入力端子３８１が第１＋端子３５１の接触子３５１ａと良好に接触する。同様にして可動案内部材３４０が内側に移動すると、負極入力端子３８２は傾斜部３４２よりも側方側に位置する平行面３４３と第２−端子３５４の間に入り込み、その状態（同図（２）で示す状態）にて保持され、負極入力端子３８２が第２−端子３５４の接触子３５４ａと良好に接触する。

可動案内部材３３０、３４０が内側に移動すると他の接触子の接触関係も変化する。まず中間端子３３５の接触子３３５ｂと中間端子３４５の接触子３４５ｂが接触することにより、中間端子３３５と３４５が導通状態になる。また、中間端子３３５の接触子３３５ｃと接触するのが、図２０（１）で示すような接触子３５２ａから同図（２）で示すように接触子３５２ｂに切り替わり、中間端子３３５の接触子３３５ｄと第１＋端子３５１の接触子３５１ｂとの接続状態が解消される。同様にして、中間端子３４５の接触子３４５ｃと接触するのが、同図（１）で示すような接触子３５３ａから同図（２）で示すように接触子３５３ｂに切り替わり、中間端子３４５の接触子３４５ｄと第２−端子３５４の接触子３５４ｂとの接続状態が解消される。これら接触子の接触状態の切り替えの結果、正極入力端子３８１からセルユニット３５６の＋出力（プラス出力、正極端子）への接続経路が確立され、セルユニット３５６の−出力（マイナス出力、負極端子）からセルユニット３５７の＋出力への接続経路が確立され、セルユニット３５７の−出力から負極入力端子３８２への接続経路が確立される。この接続は、２つのセルユニット３５６、３５７の直列接続であって、電池パック３００から定格３６Ｖの直流が出力されることになる。尚、電圧切替機構３２０の可動案内部材３３０、３４０はスプリング３４８によって付勢されているので、図２０（２）の状態からターミナル部３８０を取り外した場合は、元の同図（１）の状態に戻るため、セルユニット３５６と３５７の直列接続状態は自動的に解消され、並列接続状態に戻る。

以上のように、可動案内部材３３０、３４０を用いた電圧切替機構３２０を実現することによって、作業者は電池パック３００を定格１８Ｖの電気機器本体又は定格３６Ｖの電気機器本体のいずれかに単に装着するだけで、電気機器本体に対して最適な出力電圧を得ることができる。尚、上述した第３の実施例は、電圧比が２倍であれば、他の電圧、例えば５４Ｖ／１０８Ｖの切替をおこなう電池パックにおいても実現可能である。さらに、可動案内部材を３つ用いることによって切り替え電圧比が３倍となるような切り替え機構を実現しても良い。第３の実施例の電池パック３００においては、電圧切替要素として機能する電圧切替機構３２０と、電源端子として機能する接触子３３５ａ及び接触子３４５ａが、上下方向において略同じ高さの位置に配置されているから、電池パック３００の上下方向のサイズをコンパクトに構成することができる。

次に、本発明の第４の実施例に係る電池パック４００を図２１〜図２８を用いて説明する。図２１は電池パック４００の斜視図であり、（１）は出力１８Ｖの時の状態を示し、（２）は出力３６Ｖの時の状態を示す。第４の実施例では、切替機構による１８Ｖと３６Ｖの出力電圧の切り替えを作業者が切替スイッチにより手動で行うようにした。そのため、電池パック４００の上側の一部に、切替スイッチの操作レバー（操作部）４５２を設けた。その他の基本構成は、従来から用いられている１８Ｖ用の電池パックと互換に構成した。電池パック４００の上側には、レール部４３８ａ、４３８ｂと、複数のスロット群と、接続用の接点端子を有する電池パックの装着機構が設けられる。左右両側に配置されるレール部４３８ａ、４３８ｂの上側は上段面４１５になっており、上段面４１５の前方側の下段面４１１との境界は段差部４１２となっており、段差部４１２から後方側に向けて複数のスロットが形成された端子配置領域４２０が設けられる。更に、上段面４１５の後部にはその上面から上方に突出する***部４３２が上面視で略コの字状に設けられており、操作レバー４５２を***部４３２で囲まれた窪み領域に配置している。操作レバー４５２は少なくともその一部が、上段面４１５よりも上方に突出するように設けられる。端子配置領域４２０では８つのスロットが形成され、＋出力と−出力に加えて様々な信号が出力される。上段面４１５と同一面であって、***部４３２の左右ほぼ中央付近にはハウジング内への通風口を配置するための窪み部分とされたストッパ部４３１が形成される。

従来の１８Ｖ用の電動工具で用いられる電池パックに対して、互換性を阻害しない位置に操作レバー４５２が設けられる。操作レバー４５２は、電気機器本体に装着して通電中には操作できないようにすることが重要であるので、本実施例では、電池パック４００の上段面４１５の後方側であって、レール部４３８ａ、４３８ｂよりも後方側の前後方向の距離Ｌの範囲内にスイッチ機構の操作レバー４５２が設けられる。操作レバー４５２の設けられる位置は、ストッパ部４３１として利用する空間内であって、ラッチ４４１を有するラッチ機構と前後方向にオーバーラップする領域内である。操作レバー４５２の周囲には、その可動範囲を確保するために上カバー４１０の壁面に切り抜き部４３５が形成され、切り抜き部４３５を避けるようにして窪み部分の左側部分に冷却風取入れ用のスリット４３４が形成される。（１）は１８Ｖ出力時の状態を示し、この状態において操作レバー４５２まで含めた右側部分の幅Ｗ_１は、左側部分の幅Ｗ_３と同じに設定され、ストッパ部４３１の左右方向の幅Ｓ_１は、従来から市販されている１８Ｖ用の電池パックと同じになるようにすると良い。右側部分の幅Ｗ_１を実現するために、右側部分の***部４３２の幅Ｗ_２は、従来よりもわずかに小さく形成される。このように構成した結果、本実施例による電池パック４００を、従来の１８Ｖ用の電気機器にそのまま装着することができる。

図２１（２）は電池パック４００の出力電圧を３６Ｖに設定した時の状態である。３６Ｖ出力の際には、揺動式の操作レバー４５２を矢印４７１の方向に移動させて第２の位置に位置づける。電圧を１８Ｖに戻すときは（２）の状態から操作レバー４５２を矢印４７１と反対方向に移動させる。この第２の位置は、***部４３２の左右中央付近に形成される略長方体の空間内に操作レバー４５２が突出するような状態にある。***部４３２で囲まれた窪み領域において、第１の位置にある際には上面視で操作レバー４５２が***部４３２による壁面に接するような位置にあり、第２の位置にある際には、***部４３２による壁面から操作レバー４５２の揺動片側が大きく離れるように位置する。この操作レバー４５２のストッパ部４３１内への突出現象を利用することで、操作レバー４５２の固定位置を変化させるようにし、操作レバー４５２が突出して第２の位置にある状態、即ち３６Ｖ出力に設定されている際にはストッパ部４３１の左右方向の幅がＳ_１からＳ_２のように小さく限定されるようにした。これは電池パック４００が３６Ｖ設定のままでは、１８Ｖ用の電気機器本体の電池パック装着部には取り付けができないことを意味する。以上のように、電圧切替用のスイッチの取り付け位置を工夫して、操作レバー４５２を３６Ｖ側に設定した際には、１８Ｖ用の電気機器本体には装着できないようにした。また、操作レバー４５２の設置位置は、電池パック４００を電気機器本体側に装着している最中には操作できない位置にあるので、電気機器の稼働中に電圧を切り替えてしまう虞を確実に防止できる。

図２２は定格１８Ｖの電気機器の一例である電動工具本体１Ａの形状を示す斜視図である。電動工具本体１Ａは、インパクトドライバであって略円筒形の胴体部２から下方に延びるハンドル部３を有し、ハンドル部３の下側には電池パック装着部１０Ａが形成される。電池パック装着部１０Ａの一部には、電池パック４００の装着方向への相対移動を阻害するため、電池パックの装着の位置決め用の突起部４４が形成され、突起部４４がストッパ部４３１に当接するようにして電池パック４００が装着される。ここで突起部４４は、左右方向に２分割で形成される電動工具本体１Ａのハウジングのネジ止め用のボスを兼ねていることもあり、左右方向に所定の幅Ｓ_１を有するような凸部を構成している。従って、操作レバー４５２を１８Ｖモード側に設定している際には、***部４３２に形成された凹部（窪み部）に対応するので、電池パック４００を電動工具本体１Ａにスムーズに装着することができる。一方、操作レバー４５２を３６Ｖモード側に設定している際には、操作レバー４５２がストッパ部４３１の内側に突出して、ストッパ部４３１の左右方向の幅がＳ_２（図２１（２）参照）のように小さくなるため突起部４４と干渉してしまい、電池パック４００を電動工具本体１Ａには装着できない。従って、作業者が対象とする電動工具本体１Ａとは異なる電圧設定をしたままで電池パック４００を装着することを防止できる。

図２３は定格３６Ｖの電気機器の一例である電動工具本体４８０の形状を示す斜視図である。本実施例において１８Ｖと３６Ｖ用の切替式の電池パック４００を実現するにあたり、３６Ｖ用の電動工具本体４８０の電池パック装着部４８１の形状が図２２に示す電池パック装着部４８１とほぼ形状とされる。しかしながら、突起部４８４の幅だけがＳ_２（＜Ｓ_１）のように小さく形成されており、操作レバー４５２が３６Ｖ側であって、左方向に突出している場合でも電池パック４００を電動工具本体４８０に装着できるようになっている。

図２４は電池パック４００の上ケース４１０（図２１参照）を取り外した状態の斜視図である。スイッチ機構４５０は、セル１５１Ａが５本ずつ直列接続された２組のセルユニットを、並列接続又は直列接続に切り替えるためのスイッチである。セル１５１Ａは、１８６５０サイズのリチウムイオン電池であり、上下２段、前後方向に５本の計１０本が収容される。セル１５１Ａは合成樹脂製のセパレータ１５２Ａに収容された状態で下ケース４０１内に配置される。セパレータ１５２Ａの上側には複数の端子４２１〜４２７を固定するための端子基板（回路基板）４７０が配置され、端子基板４７０の後方側にはスイッチ機構４５０が設けられる。スイッチ機構４５０はスイッチケース４５１の内部から延在し、端子基板４７０に半田付けされる４つの接点（４６１、４６２と図２５、図２６で後述する４６４，４６５）を有する。ここではスイッチケース４５１が電池パック４００から見るとインナーケースとなる関係であり、スイッチ機構４５０内の接点部材はインナーケース内に収容されることになる。スイッチケース４５１の長手方向中心線Ｃ１が電池パック４００の装着方向を示す線Ｂ１と所定の角度を有するようにスイッチ機構４５０が斜めに配置されるが、これは上ケース４１０と下ケース４０１によるハウジング内の限られた範囲内にスイッチ機構４５０を収容するためである。よって、収容スペースが十分にあれば長手方向中心線Ｃ１が装着方向線Ｂ１と一致するように、又は、長手方向中心線Ｃ１が装着方向線Ｂ１と直交するように配置しても良い。また、スイッチ機構４５０は、左右方向（装着方向と交差する方向）に見て一対のレール部４３８ａ、４３８ｂ（図２１参照）の間に配置され、前後方向（装着方向）に見てレール部４３８ａ、４３８ｂで囲まれる領域よりも後方側に配置される。また、スイッチ機構４５０のハウジング（スイッチケース）４５１の上面位置は、上下方向で見て複数の端子４２１〜４２７の上端位置と同じか、それよりも低い位置に配置される。

複数の端子４２１〜４２７のうち端子４２２が＋出力端子（正極端子）となり、端子４２６が−出力端子（負極端子）となる。図２４（２）は作業者が操作レバー４５２を矢印θの方向に揺動させることにより第１の位置から第２の位置に切り替えて、スイッチ機構４５０の回路を並列接続側から直列接続側、即ち、出力１８Ｖ側から出力３６Ｖ側に設定した状態を示す図である。ここでは操作レバー４５２が後端側が揺動支点になり、前方側が移動する移動端となるように形成される。このような操作レバー４５２の形状としたことによって、操作レバー４５２の前方側が大きく揺動するように構成できた。この操作レバー４５２の位置（第２の位置）とした際には、収容されたセル１５１Ａが１０本の直列接続状態となり、端子４２２と４２６から定格電圧３６Ｖの直流が出力される。ここで、操作レバー４５２の少なくとも一部が、正極端子４２２及び負極端子４２６よりも上方に突出するような位置関係となる。

図２５は電池パック４００の接続状態を示す回路図であって、（１）が１８Ｖ出力時であり、（２）が３６Ｖ出力時である。電池パック４００内には５本のセル１５１Ａが直列接続された第１のセルユニット３５６と第２のセルユニット３５７が収容されており、セルユニット３５６の＋出力（＋端子）は正極端子４２２に接続され、セルユニット３５７の−出力（−端子）は負極端子４２６に接続される。スイッチ機構４５０内は６つの接点４６１ａ、４６２ａ、４６３ａ、４６３ｂ、４６４、４６５が設けられ、操作レバー４５２（図２４参照）によって移動する切替素子４５５によってこれらの接続状態が変化する。切替素子４５５の揺動支点側は、接点端子４６４と４６５に接続される。接点端子４６４はセルユニット３５６の−出力（−端子）に接続され、接点端子４６５はセルユニット３５７の＋出力（＋端子）に接続される。さらに、セルユニット３５６の＋出力（＋端子）は接点４６１ａに接続され、セルユニット３５７の−出力（−端子）は接点４６２ａに接続される。さらに短絡用の接続端子４６３（後述する図２６参照）によって接点４６３ａと接点４６３ｂが接続される。図２５（１）に示す１８Ｖ出力状態時には、切替素子４５５によって接点端子４６４と接点４６２ａが接続され、接点端子４６５と接点４６１ａが接続される。これらの接続関係によって、セルユニット３５６、３５７のそれぞれの＋出力（＋端子）が正極端子４２２に接続され、セルユニット３５６、３５７のそれぞれの−出力（−端子）が負極端子４２６に接続されることになり、２組のセルユニット３５６、３５７が並列接続されて電池パック４００から定格１８Ｖが出力される。

図２５（２）のようにスイッチ機構４５０を切り替えて３６Ｖ出力とした際には、切替素子４５５に接続される接点が変更され、接点端子４６４は接点４６３ａに接続され、接点端子４６５は接点４６３ｂに接続される。つまり接点４６３ａと４６３ｂは、接続端子４６３（後述する図２６参照）によって短絡されることになり、この結果、セルユニット３５６の−端子（−出力）はセルユニット３５７の＋端子（＋出力）と接続される。一方、接点４６１ａと４６２ａは共に開放状態とされる。このようにしてセルユニット３５６と３５７が直列接続され、その＋出力が正極端子４２２に接続され、−出力が負極端子４２６に接続されて電池パック４００から定格３６Ｖが出力される。

図２６は、スイッチケース４５１内における接点端子４６１〜４６５の形状を示す図である。接点端子４６１〜４６５は金属の部材により構成され、スイッチケース４５１の内部に収容され、接続端子４６３を除く接点端子４６１、４６２、４６４、４６５の一部が配線用にスイッチケース４５１の外部に露出する。尚、接点端子４６１〜４６５の形状を示すために、ここでは図２７及び図２８で後述する切替素子４５５の記載を省略していることに注意されたい。スイッチ機構４５０は、スイッチケース４５１の外部に露出する４つの端子が形成された、２回路２接点スイッチである。接点端子４６１、４６２の一部が延在して端子基板４７０（図２４参照）に接続され、接点端子４６４、４６５が電力線によってセルユニット３５６の−出力（−端子）と、セルユニット３５７の＋出力（＋端子）に接続される。スイッチケース４５１の短辺側の一方には、略正方形の平面状の４つの接点４６２ａ、４６３ａ、４６４ａ、４６４ｂが所定の間隔を隔てて配置される。ここでは接点４６２ａ、４６３ａ、４６４ａ、４６４ｂの水平方向の開口側に半円筒状に曲げられたラッチ爪４６２ｂ、４６３ｃ、４６３ｄ、４６４ｃが形成される。ラッチ爪４６２ｂ、４６３ｃ、４６３ｄ、４６４ｃは、後述する接続端子４６３が接点４６２ａと接点４６４ａ側、又は、接点４６３ａと接点４６４ｂ側のいずれか側に位置する際に、金属部材のバネ力によって容易に接触状態が解消されないようにする、いわばラッチ機構として作用する。ここでは接点４６２ａと接点４６４ａ、又は、接点４６３ａと接点４６４ｂのいずれか一方側が短絡されることになる。スイッチケース４５１の短辺側の他方には、平面状に形成された４つの接点４６１ａ、４６３ｂ、４６５ａ、４６５ｂが所定の間隔を隔てて配置される。ここでは接点４６１ａと接点４６５ａ、又は、接点４６３ｂと接点４６５ｂのいずれかが短絡されることになる。

図２７はスイッチケース４５１の内部構造を示す斜視図であって、（１）と（２）は見る角度を変えた同じ図である。図２６に比べて切替素子４５５も図示した。切替素子４５５は揺動軸４５３を中心に所定範囲で揺動可能に構成され、各接点間を短絡するためのＵ字状の湾曲された金属部材４５６と４５７を保持する。切替素子４５５の揺動軸４５３を隔てた反対側には、操作レバー４５２（図２４参照）を固定するための操作片４５４が形成される。図２７では操作片４５４の形状を平面状に図示しているが、図２４で示すように切り抜き部４３５（図２１参照）の開口を覆うような形状にすると共にその上側に延びるレバー状の操作部（操作レバー４５２）と一体に形成してもよい。操作片４５４、切替素子４５５、操作レバー４５２、揺動軸４５３は、合成樹脂の一体成形により製造できる。切替素子４５５は上下方向に並ぶ接点間の接続をする目的であるため、合成樹脂の成形品に金属部材４５６、４５７を固定又は鋳込んで形成するか、またはスプリング等で付勢して固定させるようにしてもよい。金属部材４５６、４５７は上面視でＵ字状に曲げられた金属の板材であって、Ｕ字状の湾曲部分が接点側に向くように配置される。図２７に示す切替素子４５５は揺動軸４５３を中心に揺動されたことにより、金属部材４５６が接点４６２ａと４６４ｂを短絡し、金属部材４５７が接点４６１ａと接点４６５ａを短絡する。

図２８は切替素子４５５を図２７の状態から揺動して３６Ｖ出力状態とした時のスイッチケース４５１の内部構造を示す斜視図であって、（１）と（２）は見る角度を変えた同じ図である。図２８に示す切替素子４５５の位置では、揺動軸４５３から見て外側の金属部材４５６が接点４６３ａと接点４６４ｂを短絡し、内側の金属部材４５７が接点４６３ｂと接点４６５ｂを短絡する。この切替素子４５５による切替の結果、図２５（２）の回路図で示したようなセルユニット３５６と３５７の直列出力が得られることになる。第４の実施例ではスイッチ機構４５０の切替素子４５５を回動式とすることで、切替動作が安定し、粉塵等による接点の動作悪化を抑制することが可能となる。また、高電圧の設定時には操作レバー４５２と干渉することにより低電圧用の電気機器を装着できないように構成することで、異なる電圧の電池パックの誤装着による電気機器の破損を抑制することが可能となる。さらに出力切替を手動スイッチ式とすることで、切替機構の訴求力向上を図ることが可能となる。さらに電池パック４００のケース（４０１、４１０）の内部に切替機構のケースをさらに設けて２重構造とすることで、粉塵等の接点部への流入を抑制でき、接点不良を抑制することが可能となる。

以上説明したように、第４の実施例においては、スイッチ機構４５０を用いて手動にて電圧切替えが可能とされた電池パック４００を実現できた。しかも、電気機器本体側の突起部４４（図２２参照）又は突起部４８４（図２３参照）の幅を変えることにより、低電圧側の電気機器本体に高電圧側に設定された電池パックを装着してしまうミスを防止することができる。更に、スイッチ機構４５０を、装着方向に見てラッチ収容領域とオーバーラップする範囲、言い換えると、装着方向で見てレール部４３８ａと４３８ｂ（図２１参照）よりも後方側に配置している。そのため、電池パック４００の左右方向の寸法が大きくなることを抑えることができる。更に、スイッチ機構４５０を***部４３２で囲まれた領域に配置することで、電池パック４００を電気機器本体に装着した際に、スイッチ機構４５０が外部に露出することがない。尚、３６Ｖ用の電気機器本体に、１８Ｖにセットした電池パック４００を装着しても実害はない。これは定格１８Ｖの直流を３６Ｖ用機器に装着しても、電池パックの使用可能下限電圧（例えば２４Ｖ）以下となって、電気機器が動作しないためである。このような低い電圧では、電気機器のモータを駆動することは難しいが、電気機器の演算部を動作させることは可能である。従って、電気機器本体側にブザーやその他の手段を設けて、高電圧に適合する電気機器本体に切替スイッチが低電圧状態のまま装着しようとした際に電池電圧の設定ミスを知らせる警告音を発するようにしても良い。このアラームは音だけに限られずに、ＬＥＤランプを利用した光の点滅によるアラーム表示を行うようにしても良いし、モータをわずかに駆動させて人為的な振動を発生させて振動により伝達しても良いし、その他の報知手段で合っても良い。

図２９は第４の実施例の変形例であって、高電圧用の電気機器本体４８０Ａへ１８Ｖに設定した電池パック４００を装着できないようにした構成を示す図である。ここでは、３６Ｖ用の電気機器たる電動工具本体４８０Ａ側の電池パック装着部４８１に形成され突起部４８４に隣接して、第２の突起部４８５を設けたものである。第２の突起部４８５の形状は、下側から上方向を見た際に略三角形の形状とされる。突起部４８５の前側頂点の位置は、１８Ｖに設定した際の電池パック４００の操作レバー４５２の位置と一致するように形成され、操作レバー４５２が１８Ｖのままでは電池パック４００が装着できない。このように構成することにより電池パック４００の装着ミスを効果的に防止することができる。上述の誤装着防止機構は、電池パック４００を装着する際に誤りに気がつくようにしたものであるが、本変形例ではさらに電池パック側の一部に出力電圧の切り替え状況がわかる表示窓４９０を設けて、作業者が設定電圧を一目で見てわかるように構成した。表示窓４９０は、切り抜かれた開口又は透明素材による窓であり、内部にスイッチ機構４５０の操作レバー４５２の移動に伴う表示態様が切り替わるようにした。表示窓４９０を形成する位置は、作業者が電池パック４００を装着する時に見やすい位置、例えば、後方側上部で左右に設けられたラッチ４４１の間付近の後壁面に配置すると良い。ここでは電池パック４００Ａを１８Ｖ設定とした際には矢印４９１に示すように赤く表示されるようにし、電池パック４００Ａを３６Ｖ設定とした際には矢印４９２のように別の色で表示されるようにした。しかしながら、表示窓４９０内の表示形態を変えるのは色だけに限定されずに、表示窓４９０の大きさをさらに大きくして、表示窓４９０の内側に“１８Ｖ”又は“３６Ｖ”と文字で表示するように切り替えても良いし、その他の文字、図形又は色彩の組み合わせで表示するようにしても良い。以上のように構成することにより、作業者にとっても電池電圧の状態を一目でわかるように構成できた。

以上、第４の実施例について説明したが、電池パックを接続する電気機器本体の電圧に合わせて、低電圧又は高電圧を出力可能とする切替素子（スイッチ機構４５０）を設け、切替動作を操作する操作部（操作レバー４５２）が第１の位置にあるときは低電圧を出力するように構成し、第２の位置にある場合は高電圧を出力するように構成した。この構成は、図２１〜図２３にて示したような電池パック４００、即ちラッチ４４１が左右両側に存在して、***部４３２が上面視でコの字状の凹部として形成され、その内側部分のストッパ部４３１を有する構成だけに適用するのではなく、他の電池パックの筐体や、ラッチ形状を有する電池パックにおいても同様に適用できる。第４の実施例で重要なことは、電池パックのハウジングの内部にスイッチ機構を設けること、スイッチ機構を操作するための操作レバー等の操作部を設けること、電池パックの装着時に操作部が操作できないようにするために操作部は電池パック装着時に外から触れることができない場所に設けることである。これらの要件を満たすことにより、様々な構成の電池パックに対して第４の実施例を適用することができる。

例えば、ラッチ機構のボタンが２つでなくて、ハウジングの後方側中央に１つだけあるような電池パックであっても、実施例４で示した発明を適用することができる。ラッチ機構のボタンが１つの場合であっても、電池パックのハウジングの内部にスイッチ機構を収容し、レール機構によって挟まれる空間又は正極端子と負極端子が配置される端子配置領域の後方側に、又はレール機構によって挟まれる空間や端子配置領域と部分的に重複するように後方側にスイッチ機構を操作する操作部を、電池パックの装着時に隠れる位置に設けるようにすれば良い。操作部の形状は揺動式の操作レバーだけに限られずに、プッシュ式の操作ボタン又はスライド式のレバーであっても良い。

次に図３０及び図３１を用いて本発明の第５の実施例を説明する。第５の実施例の電池パック５００においては、第４の実施例と同様に１８Ｖと３６Ｖを切替スイッチにより切り替え可能としたが、切替スイッチを作業者が手動でおこなうのではなく、電池パック５００が電気機器本体に装着された際に、自動的に本体側の定格電圧に対応した出力電圧に切り替わるように構成した。ここでは電気機器本体側の突出部（図２の２４、図２２の４４）の幅に対応して、２つのスイッチレバー５７２、５７７が自動的に移動することによって切替スイッチ機構を動作させて電気回路の接続状態を変更するものである。

図３０（１）は本発明の第５の実施例に係る電池パック５００の上面図（一部断面部）であり、（２）は（１）の状態の時の回路図である。電池パック５００の***部４３２（図２１参照）には、左右方向に移動するラッチ１４１が形成される。ラッチ１４１は前方側にラッチ爪を有する部材であって、スプリング１４２によって外側に突出するように付勢される。本実施例では２つのラッチ１４１の内側部分に移動式のスイッチレバー５７２と５７７を有するスイッチ機構を設けた。スイッチレバー５７２、５７７はぞれぞれのスイッチハウジング５７１、５７６によって収容されており、電池パック５００の左右方向にスイッチレバー５７２、５７７が移動可能なように保持する。スイッチハウジング５７１とスイッチレバー５７２の間にはスプリング５７３が介在され、スイッチレバー５７２が電池パックの内側に近づくように付勢する。同様にして、スイッチハウジング５７６とスイッチレバー５７７の間には同じ付勢手段、即ちスプリング５７８が介在され、スイッチレバー５７７が電池パックの内側に近づくように付勢する。

図３０（１）に示すスイッチレバー５７２、５７７の位置は、電気機器本体１Ａ側の突起部４４に挿入される際に、突出部４４の左右側面に当接することによって外側に押し込まれた状態である。ここではスイッチレバー５７２、５７７の挿入方向でみて電気機器本体１Ａ側（図２２）の端部に、点線で示す突起部４４の角部が当接することによって装着方向と直交する外側方向にスイッチレバー５７２、５７７が押し出されるようにした。この押し出される方向への移動を容易にするために、スイッチレバー５７２、５７７の接触部付近には前方から後方に掛けて内側に傾斜するような斜面部５７２ａと５７７ａを形成した。電池パック５００を電気機器本体１Ａに対して完全に装着すると、スイッチレバー５７２、５７７の先端位置が***部４３２の内側壁面とほぼ同一となるまで移動する。スイッチレバー５７２の前方側には絶縁端子５４１を保持するためのスライダ５７２ｂが形成される。同様にして、スイッチレバー５７７の前方側には絶縁端子５４２と短絡端子５４４を保持するためのスライダ５７７ｂが形成される。絶縁端子５４１、５４２はプラスチック等の合成樹脂の成形品であって、対向する接触端子対５３１、５３２の間に入り込み、それぞれの接触している端子間を離合させて電気的に遮断させる。短絡端子５４４は金属製の薄板であって、スイッチレバー５７７側にだけ固定される。ここでは、絶縁端子５４１、５４２は、合成樹脂の成形によってスイッチレバー５７２、５７７と一体に成形され、短絡端子５４４はその成形の際に金属板が鋳込まれることによりスライダ５７７ｂに強固に固定される。

図３０（２）は、電池パック５００が図２２に示す電気機器本体１Ａに装着された際の接続状態を示す回路図である。接触端子対５３１、５３２はそれぞれが２つの短絡端子から構成され、配線の途中に位置して短絡端子が接触している状態で配線を接続状態にし、２つの短絡端子が離反して非接触状態になったら配線を非接続状態にする。電気機器本体１Ａが装着されていない状態では、接触端子対５３１、５３２のそれぞれの２つの短絡端子は接触していて接続状態にある。非接触端子対５３４は、２つの離合している金属端子から構成され、セルユニット３５６の−出力（−端子）とセルユニット３５７の＋出力（＋端子）を接続する直列接続用の配線内に位置し、２つの金属端子の間に導通用の金属部材、即ち短絡端子５４４が介在することによって配線が接続状態とされる。図３０の状態では、絶縁端子５４１、５４２が接触端子対５３１、５３２から離れており、短絡端子５４４が非接触端子対５３４から離れているので、結果として２つのセルユニット３５６、３５７の並列回路が形成され、正極出力端子５２１と負極出力端子５２２から定格１８Ｖの直流が出力される。

図３１（１）は、３６Ｖ用の電気機器本体４８０（図２３）に電池パック５００が装着された時の状態を示す図である。ここでは電気機器本体４８０の電池パック装着部４８１に形成される突起部４８４Ｂの幅を、左右方向に狭く形成してＳ_３とした。この幅Ｓ_３は、図２２で示した幅Ｓ_１や図２３で示した幅Ｓ_２よりも狭く形成することによって、電池パック５００を３６Ｖ用の電気機器本体４８０に装着された際に、突起部４８４Ｂはスイッチレバー５７２、５７７のいずれにも接触しないようにした。つまり、図３１（１）の各端子組の状態は、電池パック５００が３６Ｖ用の電気機器本体４８０に装着された状態を示すと共に、電池パック５００が電気機器本体等から取り外されている状態を示している。この状態においては、（２）の回路図で示すように、接触端子対５３１、５３２の間に絶縁端子５４１、５４２が入り込んでいる状態にあり電気的導通は解除される、一方、非接触端子対５３４の間には短絡端子５４４が入り込んでいる状態にあって電気的導通は確立される。従って、セルユニット３５６、３５７の並列接続状態が解消されて、直列接続状態となり、正極出力端子５２１と負極出力端子５２２から定格３６Ｖの直流が出力されることになる。第５の実施例においては、切替スイッチ機構を、装着方向に見てラッチ収容領域Ｌ１とオーバーラップする範囲Ｌ２に配置した。ラッチ収容領域Ｌ１は、ラッチ機構を設置するのに要する前後方向長さであり、長さＬ２はスイッチレバーとスイッチハウジングを含むスイッチ機構を設置するのに要する前後方向長さである。この切替スイッチ機構の位置は、装着方向で見てレール部５３８ａと５３８ｂ（図３１では図示省略）が配置される箇所よりも後方側に配置されることになる。そのため、電池パック５００の左右方向の寸法が大きくなることを抑えることができる。更に、切替スイッチ機構は電池パック５００の上段面（図２１の上段面４１５と同様の位置）よりも下方であって、上面視において***部４３２で囲まれたコの字状の内側領域と部分的に重複するように配置したため、電池パック５００を電気機器本体に装着した際に切替スイッチ機構が外部に露出することがない。

以上、第５の実施例によれば、基本状態を直列回路構成とし、スイッチ機構による切り替え後の出力形態を並列回路構成とすれば、電池パックの出力電圧の切り替えを容易に行うことが可能となる。更に、本構成に用いた電池パックの基本形状は、従来から用いられている１８Ｖ用の電池パック同等の大きさを維持した状態で、本実施例に対応する変更が可能である。本実施例の構成によれば、従来技術に比べ異電圧切替構造は単純化が可能となり、部品点数も少なく、本実施例の構造を採用するに当たりコスト上昇を抑制することができる。更に従来の電池パックと比較しても、サイズ的に大きくならないという利点もあり、課題であった従来の電池パックとの互換性も図れるという効果を得られる。

上述の実施例は種々の変更が可能である。上述の実施例では１８Ｖと３６Ｖの電圧切り変えに対応させたが、その他の電圧比としても良い。

１、１Ａ、３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ…電動工具本体，２、３２…ハウジング，３、３３…ハンドル部，４、３４…動作スイッチ（トリガ），１０…電池パック装着部，１１ａ…レール溝，１２…湾曲部，１５…電池パック，１８ａ…レール，２０、２０Ａ…ターミナル部，２０ａ…垂直面，２０ｂ…水平面，２１…正極入力端子，２２…負極入力端子，２３…ＬＤ端子，２４…突起部，２４Ａ…切替用突起，２６…ネジ，３５…モータ，３５ａ…回転子，３５ｂ…固定子，３８…先端工具保持部，３８ａ…ピン穴，４０…電池パック装着部，４０ａ…取付面，４０ｂ…窪み部，４１…ターミナル部，４８ａ、４８ｂ…レール溝，４９、４９Ａ…ＡＣソケット，４９ａ…第１機器側端子，４９ｂ…第２機器側端子，４９ｃ…第３機器側端子，５１…演算部，５２…制御信号出力回路，５３…回転位置検出回路，５４…回転数検出回路，５５…電流検出回路，５６…動作スイッチ，５７…スイッチ操作検出回路，５８…印加電圧設定回路，５９…電圧検出回路，６０…ダイオードブリッジ，６１…コンデンサ，６２…シャント抵抗，６６ａ…制御信号線，６６…スイッチング素子，６７…電池電圧検出回路，６８…商用電源検出回路，７０…インバータ回路，７５…接続アダプタ，７６ａ、７６ｂ…電力線，７７ａ…アダプタ側正極端子，７７ｂ…アダプタ側負極端子，７８…ラッチボタン，７９…ＡＣソケット，７９ａ…第１アダプタ側端子，７９ｂ…第２アダプタ側端子，７９ｃ…第３アダプタ側端子，８０…ターミナル部，８１…正極入力端子，８２…負極入力端子，８４…切替用突起，９０…電源コード，９１…プラグ部，９２ａ…端子，９３…コネクタ部，９３ａ…コネクタ本体，９３ｂ…固定用ネジ，９４…接続コード，９５ａ…第１コード側端子，９５ｂ…第３コード側端子，９５ｃ…第３コード側端子，１００…電池パック，１０１…下ケース，１１０…上ケース，１１１…下段面，１１２…段差部，１１５…上段面，１２０…スロット群配置領域，１２１…正極端子挿入口，１２２…負極端子挿入口，１２３…低電圧切替部材挿入口，１２４…高電圧切替部材挿入口，１３１…ストッパ部，１３２…***部，１３４…スリット（冷却風取入口），１３８ａ、１３８ｂ…レール，１４１…ラッチ，１４２…スプリング，１５０…セルパック，１５１、１５１Ａ…セル，１５２、１５２Ａ…セパレータ，１５６〜１５８…セルユニット，１５９…薄板，１６０…基板，１６１…正極端子，１６２…負極端子，１７０…電圧切替機構，１７１…回動式ターミナル基台，１７２…揺動軸，１７３ａ〜１７３ｄ…接続端子，１７６ａ〜１７６ｊ…接点，２００、２００Ａ、２００Ｂ…電池パック，２０１…下ケース，２１０…上ケース，２１１…下段面，２１２…段差部，２１５…上段面，２２１〜２２５…端子挿入口，２３１、２３５…端子，２３２、２３３、２３４…端子群，２３２ａ〜２３２ｃ、２３３ａ〜２３３ｄ、２３４ａ〜２３４ｃ…端子，２３８ａ、２３８ｂ…レール部，２４０…***部，２４１…ラッチ部，２４１ａ…ラッチ爪，２７０、２８０、２８０Ａ…ターミナル部，２７１、２８１…正極入力端子，２７２、２８２…負極入力端子，２８３…接続素子，２８３ａ…導通部，２８３ｂ…絶縁体，２８３ｃ…導通部，３００…電池パック，３１０…上ケース，３１１…下段面，３１２…段差部，３１５…上段面，３１６…案内レール，３２０…電圧切替機構，３２１〜３２４…スロット，３３０、３４０…可動案内部材，３３１、３４１…端子装着部，３３２、３４２…傾斜部，３３３、３４３…平行面，３３４ａ、３３４ｂ…案内溝部，３３５、３４５…中間端子，３３５ａ、３３５ｂ、３３５ｃ、３３５ｄ…接触子，３４５ａ、３４５ｂ、３４５ｃ、３４５ｄ…接触子，３４８…スプリング，３５１…第１＋端子，３５１ａ、３５１ｂ…接触子，３５２…第２＋端子，３５２ａ、３５２ｂ、…接触子，３５２ｃ…ピン部，３５３…第１−端子，３５３ａ、３５３ｂ…接触子，３５４…第２−端子，３５４ａ、３５４ｂ…接触子，３５６、３５７…セルユニット，３６０…端子基板，３６１…案内レール，３７０、３８０…ターミナル部，３７１、３８１…正極入力端子，３７２、３８２…負極入力端子，４００、４００Ａ…電池パック，４０１…下ケース，４１０…上ケース，４１１…下段面，４１２…段差部，４１５…上段面，４２０…端子配置領域，４２１…端子，４２２…正極端子，４２６…負極端子，４３１…ストッパ部，４３２…***部，４３４…スリット，４３５…切り抜き部，４３８ａ、４３８ｂ…レール部，４４１…ラッチ，…４５０…スイッチ機構，４５１…スイッチケース，４５２…操作レバー，４５３…揺動軸，４５４…操作片，４５５…切替素子，４５６、４５７…金属部材，４６１〜４６５…接点端子，４６１ａ、４６２ａ、４６３ａ、４６３ｂ、４６４ａ、４６４ｂ，接点，４６２ｂ、４６３ｃ、４６３ｄ、４６４ｃ…ラッチ爪，４６５ａ、４６５ｂ…接点，４７０…端子基板，４８０、４８０Ａ…電動工具本体，４８１…電池パック装着部，４８４、４８４Ｂ、４８５…突起部，４９０…表示窓，５００…電池パック，５２１…正極出力端子，５２２…負極出力端子，５３１…接触端子対，５３４…非接触端子対，５３８ａ、５３８ｂ…レール部，５４１、５４２…絶縁端子，５４４…短絡端子，５７１、５７６…スイッチハウジング，５７２、５７７…スイッチレバー，５７２ａ、５７７ａ…斜面部，５７２ｂ、５７７ｂ…スライダ，５７３、５７８…スプリング

Claims (12)

1. 電気機器本体に向かって前方に移動させることで前記電気機器本体に装着可能とされた電池パックであって、
   前記電池パックは、ハウジングの上部において前後方向に延びるよう設けられたレール機構と、複数のセルユニットに接続される正極端子及び負極端子と、前記セルユニットを並列に接続して低電圧を出力するか、あるいは前記セルユニットを直列に接続して高電圧を出力するかを切り替える切替機構と、を有し、
   前記切替機構は、出力する電圧を切り替える切替スイッチと、前記切替スイッチを操作するための操作部と、を備え、
   前記切替スイッチの少なくとも一部又は前記操作部の少なくとも一部が、前記正極端子及び前記負極端子の上端と同じ高さの位置において前記正極端子及び前記負極端子よりも後方に位置するよう構成したことを特徴とする電池パック。
2. 前記操作部は、少なくとも前記操作部の一部が前記正極端子及び負極端子よりも上方に突出するよう設けられていることを特徴とする請求項１に記載の電池パック。
3. 電気機器本体に向かって前方に移動させることで前記電気機器本体に装着可能とされた電池パックであって、
   前記電池パックは、ハウジングの上部において前後方向に延びるよう設けられたレール機構と、複数のセルユニットに接続される正極端子及び負極端子と、前記セルユニットを並列に接続して低電圧を出力するか、あるいは前記セルユニットを直列に接続して高電圧を出力するかを切り替える切替機構と、を有し、
   前記切替機構は、出力する電圧を切り替える切替スイッチと、前記切替スイッチを操作するための操作部と、を備え、
   前記切替スイッチの少なくとも一部又は前記操作部の少なくとも一部が、前記正極端子及び前記負極端子よりも上方に突出するか、あるいは前記正極端子及び前記負極端子の上端と同じ高さの位置において前記正極端子及び前記負極端子よりも後方に位置するよう構成し、
   更に前記電池パックは、前記レール機構の上側に設けられた上段面と、前記上段面の前方側に設けられた下段面と、前記上段面と前記下段面の境界となる段差部とを有しており、前記段差部から後方側に向けて複数のスロットが形成された端子配置領域が設けられ、
   前記操作部の少なくとも一部は、前記正極端子及び前記負極端子の上端と同じ高さの位置において、前記端子配置領域の後方側の位置に設けられることを特徴とする電池パック。
4. 前記操作部は、少なくとも前記操作部の一部が前記上段面よりも上方に突出するように設けられていることを特徴とする請求項３に記載の電池パック。
5. 前記電池パックは、前記電池パックを前記電気機器本体から抜けないように固定する一対のラッチを有し、
   前記切替スイッチは、前記一対のラッチの間に配置されたことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一に記載の電池パック。
6. 前記電池パックは、前記正極端子及び負極端子が接続された回路基板を有し、
   前記切替スイッチは、前記回路基板の後方に配置され、前記回路基板に接続されることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一に記載の電池パック。
7. 前記正極端子と前記負極端子が前記電池パックの電気機器本体への装着方向と交差する方向で並んで配置される端子配置領域と、
   前記端子配置領域に対して前記装着方向の後方側に位置するように設けられ、前記電池パックを前記電気機器本体から抜けないように固定するラッチ機構を収容するラッチ収容領域と、を備え、
   前記切替機構を、前記装着方向に見てラッチ収容領域とオーバーラップする範囲に配置したことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一に記載の電池パック。
8. 前記端子配置領域は、前記電池パックの下段面から上方に突出するように設けられ、
   前記ラッチ収容領域は、前記端子配置領域よりも上方に突出するように設けられることを特徴とする請求項７に記載の電池パック。
9. 電気機器本体に向かって前方に移動させることで前記電気機器本体に装着可能とされた電池パックであって、
   前記電池パックは、ハウジングの上部において前後方向に延びるよう設けられたレール機構と、複数のセルユニットに接続される正極端子及び負極端子と、前記セルユニットを並列に接続して低電圧を出力するか、あるいは前記セルユニットを直列に接続して高電圧を出力するかを切り替える切替機構と、を有し、
   前記切替機構は、出力する電圧を切り替える切替スイッチと、前記切替スイッチを操作するための操作部と、を備え、
   前記切替スイッチの少なくとも一部又は前記操作部の少なくとも一部が、前記正極端子及び前記負極端子よりも上方に突出するか、あるいは前記正極端子及び前記負極端子の上端と同じ高さの位置において前記正極端子及び前記負極端子よりも後方に位置するよう構成し、
   前記切替機構は、前記電池パックの電気機器本体への装着方向で見て、前記レール機構よりも後方側に配置されることを特徴とする電池パック。
10. 電気機器本体に向かって前方に移動させることで前記電気機器本体に装着可能とされた電池パックであって、
    前記電池パックは、ハウジングの上部において前後方向に延びるよう設けられたレール機構と、複数のセルユニットに接続される正極端子及び負極端子と、前記セルユニットを並列に接続して低電圧を出力するか、あるいは前記セルユニットを直列に接続して高電圧を出力するかを切り替える切替機構と、を有し、
    前記切替機構は、出力する電圧を切り替える切替スイッチと、前記切替スイッチを操作するための操作部と、を備え、
    前記切替スイッチの少なくとも一部又は前記操作部の少なくとも一部が、前記正極端子及び前記負極端子よりも上方に突出するか、あるいは前記正極端子及び前記負極端子の上端と同じ高さの位置において前記正極端子及び前記負極端子よりも後方に位置するよう構成し、
    前記レール機構は、左右方向において前記正極端子及び前記負極端子の外側で前後方向に延びる一対のレールを備え、
    前記切替機構は、前後方向において前記正極端子及び前記負極端子よりも後方側であって、左右方向において一対の前記レール間に配置されることを特徴とする電池パック。
11. 電気機器本体に向かって前方に移動させることで前記電気機器本体に装着可能とされた電池パックであって、
    前記電池パックは、ハウジングの上部において前後方向に延びるよう設けられたレール機構と、複数のセルユニットに接続される正極端子及び負極端子と、前記セルユニットを並列に接続して低電圧を出力するか、あるいは前記セルユニットを直列に接続して高電圧を出力するかを切り替える切替機構と、を有し、
    前記切替機構は、出力する電圧を切り替える切替スイッチと、前記切替スイッチを操作するための操作部と、を備え、
    前記切替スイッチの少なくとも一部又は前記操作部の少なくとも一部が、前記正極端子及び前記負極端子よりも上方に突出するか、あるいは前記正極端子及び前記負極端子の上端と同じ高さの位置において前記正極端子及び前記負極端子よりも後方に位置するよう構成し、
    前記操作部は、左右方向に揺動又は移動可能に構成されることを特徴とする電池パック。
12. 請求項１から請求項１１のいずれか一に記載の電池パックと、前記電池パックに接続可能な低電圧に適合した第１の電気機器本体と、を有する電気機器であって、
    前記電池パックは、前記操作部が第１の位置にある場合に低電圧を出力し、前記操作部が第２の位置にある場合は高電圧を出力するよう構成され、
    前記操作部が前記第２の位置にある場合は、前記電池パックを前記第１の電気機器本体に接続する途中で前記操作部が前記第１の電気機器本体と干渉し、前記電池パックを前記第１の電気機器本体に装着できないよう構成されたことを特徴とする電気機器。
    

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