JPH07245095A - 着脱式電池ユニット - Google Patents

着脱式電池ユニット

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JPH07245095A
JPH07245095A JP6036684A JP3668494A JPH07245095A JP H07245095 A JPH07245095 A JP H07245095A JP 6036684 A JP6036684 A JP 6036684A JP 3668494 A JP3668494 A JP 3668494A JP H07245095 A JPH07245095 A JP H07245095A
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battery
pack
circuit
terminal
battery pack
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 電池パックを回路パックから外しても電池の
安全性が確保できるようにする。 【構成】 電池パック11の電池と直列にスイッチ32
を設け、回路パック12を電池パック11に装着したと
きそのスイッチ32がオンし、電池パック11を回路パ
ック12から離脱したとき、そのスイッチ32がオフと
なるようにしておく。このように構成すると電池パック
11を回路パック12に装着したときは電池31の充放
電が可能になるが、電池パック11を回路パック12か
ら離脱させると電池31の電圧はスイッチ32で切断さ
れ、外部に現れなくなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電池ユニットの取り外
しが自在に可能な着脱式電池ユニットに関する。
【0002】
【従来の技術】近年、電池動作する携帯形の電子機器が
増えている。図22は、このように電池で動作する装置
3の電源部を示し、電池1の端子を、保護回路および容
量表示回路を有する回路部2を介して、正端子4および
負端子5に接続している。
【0003】これらの装置の電源は、経済性を考慮し
て、充電可能な2次電池が使用されているものが多い。
ところが、2次電池は充放電回数の制約があることか
ら、寿命に達したものは新しいものに交換できるように
している。
【0004】この場合、経済性を考慮すると、充電機能
を有する回路部と、電池本体からなる電池部に分けて、
電池が寿命に達したときは、電池部だけを交換するよう
にしている。図23は、このような構成を示し、電池パ
ック11と回路パック12に分け、電池パック11は、
端子13および端子14を有し、回路パック12は、端
子15乃至18を備えている。
【0005】そして、電池パック11と回路パック12
を装着すると、図24に示すように、端子13と端子1
5が接触し、端子14と端子16が接触して、電池パッ
ク11の充放電が行えるようになっている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の着脱式電池ユニットは、電池部分の端子が露
出しているので、図25に示すように、その端子に負荷
を接続することが容易にできることから、電池の安全性
および過放電による電池の破壊等の危険がある。
【0007】本発明はこのような状況に鑑みてなされた
もので、電池端子に負荷を接続しただけでは負荷に電源
が供給されないようにし、電池の安全性を確保するよう
にしたものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】このような目的を解決す
るために請求項1の発明は、電池パック(11)と、こ
の電池パック(11)に装着されたとき電池パックの出
力端子(13、14)を介して電池電圧が供給される回
路パック(12)とから構成される着脱式電池ユニット
において、電池パック(11)内の電池(31)は電池
パック(11)が回路パック(12)から離脱したとき
出力端子(13、14)から切り離されることを特徴と
する。
【0009】請求項2の発明は請求項1の発明におい
て、回路パック(12)は側面に設けた突起(71)を
有し、電池パック(11)は側面に設けた開口(43)
およびその開口(43)の奥に設けられ突起(71)が
開口(43)に挿入されたとき押圧される弾性押圧部材
(42)を有し、弾性押圧部材(42)の押圧が解除さ
れたとき弾性力によって形状変形し、その弾性変形によ
って電池(31)との回路が切り離されることを特徴と
する。
【0010】請求項3の発明は請求項2の発明におい
て、弾性押圧部材(42)は導電性でありかつ開口部
(43)方向に凸の弧を有し、その凸部を突起(71)
が押圧することによって弾性押圧部材(42)の先端が
移動し、電池側回路と接触する構造であることを特徴と
する。
【0011】請求項4の発明は請求項2の発明におい
て、弾性押圧部材は導電性の可動接片(61)と、この
導電性可動接片(61)を開口部(63)方向に押圧す
る絶縁性押圧部材から構成され、導線性可動接片(6
1)は開口部(63)側に付勢されたときと、突起(7
1)によって押圧されたときとで異なる固定接片(1
4、62)に押圧されることを特徴とする。
【0012】請求項5の発明は請求項1の発明におい
て、電池(31)は電子スイッチ(51、52)が直列
に接続された状態で出力端子(14)に接続され、電子
スイッチ(51、52)の制御端子は回路パック(1
2)が電池パック(11)に装着されたとき接続される
スイッチ(53)を介して外部から制御信号が供給され
ることを特徴とする。
【0013】請求項6の発明は、請求項5の発明におい
て、制御端子は電池パック(11)を回路パック(1
2)から離脱したときに露出しない構造であることを特
徴とする。
【0014】
【作用】請求項1の発明は、電池パック(11)が回路
パック(12)から離脱したとき電池パック(11)内
の電池(31)が出力端子(13、14)から切り離さ
れる。
【0015】請求項2の発明は、突起(71)が開口
(43)から離脱することにより、弾性押圧部材(4
2)の押圧が解除され、その弾性力によって形状変形
し、その弾性変形によって電池(31)との回路が切り
離される、
【0016】請求項3の発明は、弾性押圧部材(42)
の先端が移動し、電池側回路と接触する。
【0017】請求項4の発明は、導線性可動接片(6
1)が開口部(63)側に付勢されたときと、突起(7
1)によって押圧されたときとで異なる固定接片(1
4、62)に押圧される。
【0018】請求項5の発明は、電子スイッチ(51、
52)の制御端子は回路パック(12)が電池パック
(11)に装着されたとき接続されるスイッチ(53)
を介して外部から制御信号が供給される。
【0019】
【実施例】図1は、本発明の基本形態を示す図であり、
電池パック11と回路パック12とからなり、電池パッ
ク11は、電池31と直列に挿入されたスイッチ32を
介して、正端子13、負端子14に接続されている。
【0020】回路パック12は、電池パック11側の正
端子13および負端子14に接続される正端子15およ
び負端子16、負荷に接続される正端子17および負端
子18を供え、電池31に充電電流を供給したり、過負
荷時の電流制限などをするようになっている。
【0021】電池31が寿命に達したときは、電池パッ
ク11を取り外し、新たなものと交換する。そして、図
2に示すように、新たな電池パック11を回路パック1
2に装着すると、端子13と端子15が接触し、端子1
4と端子16が接触して、交換した電池パック11が使
用可能になる。
【0022】また、電池パック11のスイッチ32は、
後述する構造によって、図1のように、電池パック11
を取り外すとオフになるが、電池パック11を回路パッ
ク12に装着すると、図2に示すように、オンとなるよ
うに構成されている。
【0023】そして、スイッチ32がオンになること
で、回路パック12からの充電が可能になり、また電池
31から回路パック12の方向への放電も可能になり、
その放電電圧は、回路パック12の端子17、18から
図示しない負荷に供給されるようになる。
【0024】すなわち、電池パック11を取り外した状
態では、電池パック11の端子13、14には電池31
の電圧が現れないようにしているので、その端子に負荷
あるいは充電器を接続しても、電池31には全く影響を
与えず、安全である。しかし、電池パック11を回路パ
ック12に接続することで、電池31は、負荷あるいは
充電器に接続され、使用可能になる。
【0025】図3は、回路パック12を取り外したと
き、電池31を端子13、14から切り放す構造を示す
図であり、主として電池パック11の断面を示してい
る。電池パック11は、電池31の負側端子が回路パッ
ク外部接続用の負端子14に接続されており、電池31
の正側端子は、電池パック11の筺体内部空間右上隅に
筺体と一体に設けられたL形固定部11aのうち、比較
的上方の位置へ水平な状態で固設された接片41に接続
されている。
【0026】電池パック11の筺体右側壁の中央付近に
は、回路パック12の左側に設けられた突起71が嵌合
される開口43が設けられており、その開口43の奥に
あるL字形固定部11aには、突起71に押圧されて弾
性変形する接片42が固設されている。
【0027】そして接片42は、突起71に押圧されて
弾性変形する半円状の弾性部42a、およびその先端部
から接片41と平行な状態で立ち上がる接片部42bを
有しており、弾性部42aが突起71に押圧されて弾性
変形を起こすと、接片部42bが上方に移動し、接片4
1と接触するようになっている。
【0028】接片42の左端は、正側端子13に接続さ
れており、これにより、回路パック12の突起71が電
池パック11に嵌合されることにより、電池パック11
と回路パック12が装着されると、接片42が弾性変形
して接片41と接片部42bが接触するので、電池31
の回路が形成され、端子13、14に電池が接続され
る。
【0029】また、電池パック11と回路パック12の
装着が解除されると、弾性部42aの弾性変形が解除さ
れ、接片41と接片部42bが接触しなくなるので、電
池31は端子13から切り離される。
【0030】図4は、第2の実施例を示す回路図であ
り、電池パック11と回路パック12を装着することに
よって、スイッチ53が図と反対の位置に接続され、回
路パック12の制御端子61から送出される制御信号
が、電池パック11の制御端子54を介してFET5
1、52をオンさせ、これによって、電池31の電圧が
正端子13、負端子14に出力されるようになってい
る。
【0031】電池パック11の正端子13は電池31の
正極に接続され、電池31の負極はFET52のドレイ
ンに接続され、FET52のソースはFET51のソー
スに接続され、FET51のドレインは負端子14およ
びスイッチ53のA端子、すなわち、回路パック非装着
時に親端子と接続される端子に接続されている。
【0032】FET51、52のゲートは共通接続され
スイッチ53の親端子に接続されており、スイッチ53
のB端子、すなわち回路パック装着時に親端子と接続さ
れる端子は、制御端子54に接続されている。FET5
1は、トランジスタ51aと寄ダイオード51bから構
成されている。FET52は、トランジスタ52aと寄
生ダイオード52bから構成されている。
【0033】スイッチ53は、図5に示すように構成さ
れている。すなわち、電池パック11の筺体右側壁中央
部付近に、回路パック12の突起71が嵌合する開口6
3が設けられており、開口63の下端部に接して負端子
14が設けられている。また、電池パック11の右側壁
で開口63より少し上側に制御端子54が設けられ、そ
れより上側に正端子13が設けられている
【0034】そして、負端子14には、弾性を有する絶
縁体60によって押圧された接片61が接触しており、
その接片61は、回路パック12が電池パック11に装
着されたとき絶縁体60の弾力に抗して左側に移動する
ようになっており、その移動先には、筺体から延びる固
定部11bに固定された接片62が設けられ、接片61
は、その接片62に接触するようになっている。
【0035】正端子13は電池31の正端子に接続さ
れ、接片61はFET51、52のゲートに接続され、
負端子14はFET51のドレインに接続されるように
なっている。接片61は図4におけるスイッチ53のA
端子、接片62はスイッチ53のB端子に相当する。
【0036】電池パック11を回路パック12に装着し
たとき、端子13は端子17に接触し、端子54は端子
61に接触し、端子14は端子16に接触するようにな
っている。
【0037】図4の回路は、電池パック11に回路パッ
ク12が装着されたとき、回路パック12から供給され
る信号によってFET51、52がオンするようになっ
ており、それによって電池31の電圧が端子13、14
に送出されるようになっている。
【0038】また、充電は、トランジスタ51aがオン
のときダイオード52bおよびトランジスタ51aを介
して行われ、放電は、トランジスタ52aがオンのと
き、ダイオード51bおよびトランジスタ52aを介し
て行われる。
【0039】図6は、第3の実施例を示す回路図であ
り、図5のFETの代わりに、リレー81及びその接点
82によって電池31の回路を形成している。この例で
も回路パック12を電池パック11に装着することによ
り、突起71によってスイッチ83がオン状態になり、
このとき回路パック12から制御電圧が制御端子54に
供給されると、リレー81が付勢され、接点82がオン
になり、電池31が充電または放電可能な状態になる。
【0040】図7は、第4の実施例を示す回路図であ
り、電池パック11に補助電源端子91を備えた例であ
る。補助電源端子91および制御電源端子54は、図8
に示すように、保護カバー111に囲まれた空間112
の内部に露出するように構成されている。このように構
成することによって、電池パック11を取り外しても、
補助電源端子91及び制御電源端子54に負荷等を容易
に接続することができないので、安全が確保される。
【0041】このとき、回路パック12には、図8に示
すようなブラケット121を設け、そのブラケット12
1が空間112に嵌合するようにしている。そして電池
パック11の保護カバー111、および回路パック12
のブラケット121には、図9に示すように、電極9
1、54および電極92、61が設けられ、それらが相
互に接触するように構成されている。また、電池パック
11側の電極13、14が、回路パック12側の電極1
5、16に接触することは前述の通りである。
【0042】図10は、第5の実施例を示す回路図であ
り、電池パック11側に電池31の過充電および過放電
を防止する保護回路を内蔵した例である。電池31の正
端子はゼナーダイオード101および102のカソー
ド、リレー接点82の一端、端子91に接続されてい
る。
【0043】電池31の負端子は、抵抗105乃至10
6の一端、およびトランジスタ107乃至108のエミ
ッタ、負端子14に接続されている。ゼナーダイオード
101のアノードは抵抗103の一端に接続され、抵抗
103の他端は抵抗105の他端およびトランジスタ1
07のベースに接続されている。
【0044】ゼナーダイオード102のアノードは抵抗
104の一端に接続され、抵抗104の他端は抵抗10
6の他端およびトランジスタ108のベースおよびトラ
ンジスタ107のコレクタに接続されている。
【0045】トランジスタ108のコレクタはリレーコ
イル81を介して端子54に接続され、リレー接点82
の他端は正端子13に接続されている。この回路におい
て、ゼナーダイオード101のブレークダウン電圧は、
電池31の過充電により発生する過電圧より若干低い値
に設定され、ゼナーダイオード102のブレークダウン
電圧は、電池31の使用可能な最低電圧に設定されてい
る。
【0046】このように構成された回路は、通常の充放
電が行われてい場合、電池31の電圧はゼナーダイオー
ド102のブレークダウン電圧より大きく、ゼナーダイ
オード101のブレークダウン電圧よりも小さい値にな
っている。このため、ゼナーダイオード102がブレー
クダウンし、トランジスタ108のベースには常に所定
の電圧が供給されている。
【0047】この状態で回路パック12を接続し、回路
パック12側で端子92と端子61を接続すると、電池
パック11の端子54に電源電圧が供給され、トランジ
スタ108がオンになるので、リレコイル81が付勢さ
れる。これによりリレー接点82がオンとなって電池電
圧が正端子13から回路パック12に供給される。
【0048】この状態で電池31を使用し、放電により
端子電圧が低下すると、電池31の端子電圧はやがてゼ
ナーダイオード102のブレークダウン電圧以下にな
る。この状態になるとトランジスタ108のベースに電
圧が供給されなくなり、トランジスタ108はオフとな
って、リレーコイル81が消勢される。これによりリレ
ー接点82がオフとなり、電池31は回路パック12か
ら切り離され、過放電状態から保護される。
【0049】逆に、過充電により電圧が上昇し、電池3
1の電圧がゼナーダイオード101のブレークダウン電
圧よりも高くなると、ゼナーダイオード101もブレー
クダウンする状態となる。このためトランジスタ107
がオンし、トランジスタ108のベース・エミッタ間を
短絡するので、トランジスタ108はオフになる。この
ため、このときもリレーコイル81が消勢され、電池3
1は回路パック12から切り離され、過充電から保護さ
れる。
【0050】図1の回路も端子91、54は図8のよう
に保護カバーが被せられ、電池パック11を外しても、
その端子に容易にふれることができないようになってい
る。しかし電池パック11に回路パック12を接続した
ときは、図9に示すように、その端子が回路パック12
側の対応する端子に接続されるように構成されている。
【0051】図11は、第6の実施例を示す図であり、
電池パック11側に凹部131を設けて、その奥に電極
91と、電極54を設け、外部からは容易にその電極に
触れることができないようにし、電池31の安全を確保
している。そして、回路パック12は突起132を設
け、その先端部で端子91および54に対応する位置に
端子92よび61を設けている。
【0052】このような構成にすることによって、回路
パック12を電池パック11に装着することによって、
回路パック12の突起132が電池パック11の凹部1
31に嵌合し、端子91と端子92が接触し、端子54
と端子61が接触する。
【0053】図12は、第7の実施例を示す図であり、
電池パック11の内側に、収縮付勢されるバネで引きつ
けられた磁石151および152を設け、それに端子9
1および54を設けている。そして、回路パック12側
はその磁石151および152と反対極性を有する磁石
161および162を設け、それに端子92および61
を設けている。
【0054】このように構成すると、電池パック11と
回路パック12を装着したとき各磁石が相互に引きつけ
られ、端子91および54はバネの収縮力に抗して端子
92および61に引きつけられ接触する。
【0055】図13乃至図16は、第8の実施例を示す
図であり、電池パック11の上部に溝181を設け、そ
の溝181に中空のシャッタ182を挿入している。そ
してそのシャッタ182の内部で短辺方向に線状のスプ
リング184を設け、そのスプリング184の両端は図
14に示す溝181の両側に設けた穴185に図16に
示す状態で係合している。
【0056】この状態で図15に示す回路パック12を
電池パック11に係合させると、突出部191の短辺側
側面に設けられた突起192が、シャッタ182の穴1
83に挿入される。これによりその突起192がスプリ
ング184を押圧し、図16に示すようにスプリング1
84を撓ませる。すると、スプリング184の両端はや
がて穴185から外れて、図14に示すようにシャッタ
182が後方へ移動する。
【0057】シャッタ182が移動した後には、図14
に示すように、電池パック11の凹部186の上面に設
けられた端子13、14、54、91が現れ、それが回
路パック12側の対応する端子と接触するようになって
いる。
【0058】このため、電池パック11に回路パック1
2を装着しないときには端子13、14、54、91が
露出せず安全を確保できる。そして、電池パック11に
回路パック12を装着するとそれらの端子が現れ、それ
が回路パック12の対応する端子に接触するので、充電
および放電が可能になる。
【0059】以上の実施例は、端子に電気的接触を保ち
制御信号の伝送をしたが、これは図17示すよう、に発
光ダイオード202とフォトトランジスタ201の組み
合わせでもよい。
【0060】また、上記実施例においては、正端子17
と負端子18を回路パック12側に設けるようにした
が、その一部または両方を、電池パック11側に設ける
ようにすることも可能である。
【0061】例えば、図18は、上記した図1の実施例
において、正端子17と負端子18を回路パック12側
に設けずに、電池パック11側に設けた実施例を表して
いる。この場合、電池パック11の端子14と、回路パ
ック12の端子16を、それぞれ2つの端子14a,1
4bと16a,16bに分割し、両者が相互に接続され
るように配置する。そして、端子14bには負端子18
を接続し、正端子17は、スイッチ32と端子13の接
続点に接続する。
【0062】さらにまた、回路パック12内においては
スイッチ301を設け、端子16aと16bを、スイッ
チ301を介して接続するようにする。
【0063】そして、電池パック11と回路パック12
が結合されたとき、スイッチ301をオンする。これに
より、正端子17と負端子18から、電池31の電力を
取り出すことができる。
【0064】あるいはまた、図19に示すように、正端
子17のみを電池パック11に設け、負端子18は回路
パック12側に設けるようにすることもできる。
【0065】また、図4の実施例においては、正端子1
7と負端子18を回路パック12側に設けるようにした
が、図20に示すように、電池パック11側に設けるよ
うにすることもできる。
【0066】あるいはまた、図21に示すように、負端
子18は回路パック12側に設けるが、正端子17のみ
を電池パック11側に設けるようにしてもよい。
【0067】
【発明の効果】以上説明したように請求項1乃至請求項
6の発明は、電池パックを回路パックから離脱したと
き、電池電圧が出力される端子に電池電圧が現れないよ
うにしたので、回路パックが外された状態で電池を使用
することができなくなり、電池の安全を確保することが
できるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の基本思想を示す回路図である。
【図2】図1に示す電池パックと回路パックを装着した
状態を示す図である。
【図3】本発明の一実施例を示し、図1におけるスイッ
チの構造を示す断面図である。
【図4】本発明の第2の実施例を示す回路図である。
【図5】図4におけるスイッチの構造を示す断面図であ
る。
【図6】本発明の第3の実施例を示す回路図である。
【図7】本発明の第4の実施例を示す回路図である。
【図8】本発明の第5の実施例を示す回路図である。
【図9】図8における保護カバーを示す斜視図である。
【図10】図9に示す電池パックと回路パックを接続し
た状態を示す断面図である。
【図11】本発明の第6の実施例を示す図である。
【図12】本発明の第7の実施例を示す図である。
【図13】本発明の第8の実施例を示す斜視図である。
【図14】図13におけるシャッタが開いた状態を示す
斜視図である。
【図15】図13の電池パックに装着される回路パック
の構造を示す斜視図である。
【図16】図13においてスプリングが撓んだ状態を示
す図である。
【図17】信号伝送をフォトカップラで行う思想を示す
図である。
【図18】図1に示した実施例の変形例の構成を示す図
である。
【図19】図1の実施例のさらに他の変形例の構成を示
す図である。
【図20】図4に示した実施例の変形例の構成を示す図
である。
【図21】図4の実施例のさらに他の変形例の構成を示
す図である。
【図22】従来の一例を示すブロック図である。
【図23】電池パックと回路パックを離脱した状態を示
す図である。
【図24】電池パックに回路パックを装着した状態を示
す図である。
【図25】電池パックに負荷を接続した状態を示す図で
ある。
【符号の説明】
1 電池 11 電池パック 11a L字形固定部 12 回路パック 13乃至18、54、61 端子 31 電池 32、53、83 スイッチ 41、42 接片 42a 弾性部 42b 接片部 43、63 開口 60 絶縁体 71、132、192 突起 81 リレー 82 接点 91 補助電源端子 101、102 ゼナーダイオード 103乃至106 抵抗 107、108 トランジスタ 111 保護カバー 131、186 凹部 151、152、161、162 磁石 181 溝 182 シャッタ 184 スプリング 191 突出部

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電池パックと、この電池パックに装着さ
    れたとき前記電池パックの出力端子を介して電池電圧が
    供給される回路パックとから構成される着脱式電池ユニ
    ットにおいて、 前記電池パック内の電池は前記電池パックが回路パック
    から離脱したとき前記出力端子から切り離されることを
    特徴とする着脱式電池ユニット。
  2. 【請求項2】 請求項1において、 回路パックは側面に設けた突起を有し、 電池パックは側面に設けた開口およびその開口の奥に設
    けられ前記突起が開口に挿入されたとき押圧される弾性
    押圧部材を有し、 前記弾性押圧部材の押圧が解除されたとき弾性力によっ
    て形状変形し、その弾性変形によって電池との回路が切
    り離されることを特徴とする着脱式電池ユニット。
  3. 【請求項3】 請求項2において、 弾性押圧部材は導電性でありかつ開口部方向に凸の弧を
    有し、その凸部を突起が押圧することによって前記弾性
    押圧部材の先端が移動し、電池側回路と接触する構造で
    あることを特徴とする着脱式電池ユニット。
  4. 【請求項4】 請求項2において、 弾性押圧部材は導電性の可動接片と、この導電性可動接
    片を開口部方向に押圧する絶縁性押圧部材から構成さ
    れ、 前記可動接片は開口部側に付勢されたときと突起によっ
    て押圧されたときとで異なる固定接片に押圧されること
    を特徴とする着脱式電池ユニット。
  5. 【請求項5】 請求項1において、 電池は電子スイッチが直列に接続された状態で出力端子
    に接続され、 前記電子スイッチの制御端子は回路パックが電池パック
    に装着されたとき接続されるスイッチを介して外部から
    制御信号が供給されることを特徴とする着脱式電池ユニ
    ット。
  6. 【請求項6】 請求項5において、 制御端子は電池パックを回路パックから離脱したとき露
    出しない構造であることを特徴とする着脱式電池ユニッ
    ト。
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