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公開番号2021106493
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210726
出願番号2021050879
出願日20210325
発明の名称電池パック及び電池パックを用いた電気機器
出願人工機ホールディングス株式会社
代理人青稜特許業務法人
主分類H02J 7/00 20060101AFI20210625BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】
複数の電池セルの接続状態を切り替えることができる電池パックを提供する。
【解決手段】
複数のセルにより構成される第1及び第2のセルユニット146、147を収容し、第1のセルユニット146は上側正極端子162と下側負極端子177に接続され、第2のセルユニット147は下側正極端子172と上側負極端子167に接続され、マイクロコンピュータ350用の電源回路321が、第1及び第2のセルユニットのうちの一方側のセルユニット146の下側正極端子172及び上側負極端子167に電気的に接続される。
【選択図】図21

特許請求の範囲【請求項1】
電気機器本体に接続できるよう構成された電池パックであって、
互いに接続された第1の複数の電池セルと、第1の正極端子と、第1の負極端子と、を有する第1のセルユニットと、
互いに接続された第2の複数の電池セルと、第2の正極端子と、第2の負極端子と、を有する第2のセルユニットと、
前記電池パックの充電又は放電を制御する保護回路であって、前記第1のセルユニットに接続される第1の保護ICと、前記第2のセルユニットに接続される第2の保護ICと、前記第1及び第2の保護ICに接続されるマイクロコンピュータと、を有する保護回路と、
前記第1及び第2のセルユニットと前記保護回路を収容するケースと、
を備え、
前記マイクロコンピュータは、前記第1及び第2のセルユニットのうち1つのセルユニットの正極端子及び負極端子に電気的に接続され、前記1つのセルユニットから前記マイクロコンピュータに電源電圧が供給されるよう構成された、ことを特徴とする電池パック。
続きを表示(約 1,600 文字)【請求項2】
請求項1に記載の電池パックであって、
前記第1及び第2セルユニットの接続状態を切り替えることができるよう構成され、
少なくとも前記第1及び第2のセルユニットが互いに電気的に接続されない非接続状態であるときに、前記1つのセルユニットから前記マイクロコンピュータに前記電源電圧が供給されるよう構成された、ことを特徴とする電池パック。
【請求項3】
請求項1又は請求項2に記載の電池パックであって、
前記電池パックと前記電気機器本体の接続状態に応じて、前記第1及び第2セルユニットの接続状態を切り替えることができるよう構成された、ことを特徴とする電池パック。
【請求項4】
請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の電池パックであって、
前記電池パックは、前記マイクロコンピュータに接続された残容量表示部を有し、
前記マイクロコンピュータは、前記1つのセルユニットの電圧の情報を入力するよう構成され、
前記第1及び第2のセルユニットが互いに電気的に接続されない非接続状態であるときに、前記マイクロコンピュータは、前記1つのセルユニットの電圧の情報に基づいて前記残容量表示部を制御するよう構成された、ことを特徴とする電池パック。
【請求項5】
請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の電池パックであって、
前記電池パックが前記電気機器本体としての第1の電気機器本体に接続されたとき、前記第1のセルユニットが前記第2のセルユニットよりも高い電圧側に位置した状態で前記第1及び第2のセルユニットが互いに直列に接続される直列接続状態となり、
前記1つのセルユニットとしての前記第2のセルユニットから前記マイクロコンピュータに前記電源電圧が供給されるよう構成された、ことを特徴とする電池パック。
【請求項6】
請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の電池パックであって、
前記電池パックが前記電気機器本体としての第2の電気機器本体に接続されたとき、前記第1及び第2のセルユニットが互いに並列に接続される並列接続状態となり、
前記1つのセルユニットとしての前記第2のセルユニットから前記マイクロコンピュータに前記電源電圧が供給されるよう構成された、ことを特徴とする電池パック。
【請求項7】
請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の前記電池パックと、
前記電池パックに接続できる電池パック装着部と、電池パックの電力で動作する負荷部と、を有する第1の電気機器本体と、を有することを特徴とする電気機器。
【請求項8】
請求項7に記載の電気機器であって、
前記電池パックが前記第1の電気機器本体に接続された場合は、前記電池パックは、前記第1及び第2のセルユニットが互いに直列に接続される直列接続状態となり、
前記電池パックが前記第1の電気機器本体に接続されない場合は、前記電池パックは、前記第1及び第2のセルユニットが互いに電気的に独立した非接続状態となる、ことを特徴とする電気機器。
【請求項9】
請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の前記電池パックと、
前記電池パックに接続できる電池パック装着部と、電池パックの電力で動作する負荷部と、を有する第2の電気機器本体と、を有することを特徴とする電気機器。
【請求項10】
請求項9に記載の電気機器であって、
前記電池パックが前記第2の電気機器本体に接続された場合は、前記電池パックは、前記第1及び第2のセルユニットが互いに並列に接続される並列接続状態となり、
前記電池パックが前記第2の電気機器本体に接続されない場合は、前記電池パックは、前記第1及び第2のセルユニットが互いに電気的に独立した非接続状態となる、ことを特徴とする電気機器。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明はモータ、照明等の負荷を有する電気機器と、このような電気機器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。
続きを表示(約 3,600 文字)【背景技術】
【0002】
電動工具等の電気機器が、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、外部充電装置を用いて充電される。
【0003】
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圧化が図られてきた。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商品化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気機器用の電源装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
特開2014−17954号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ユーザにとって、複数の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。
【0006】
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、出力電圧を切り替え可能として、異なる電圧の電気機器間で共用できるように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。
また本発明の目的は、電気機器本体に装着できる電池パックであって、複数のセルユニットの接続状態を切り替えることができる電池パックを提供することにある。
また本発明の目的は、複数のセルユニットの状態を監視しながら、電池パックの放電又は充電を制御できる制御部を備えた電池パックを提供することにある。
また本発明の目的は、複数のセルユニットの接続状態に関わらず、安定して電池パックの放電又は充電を制御できる電池パックを提供することにある。
本発明の他の目的は、高電圧と低電圧の出力電圧を切り替え可能とした電池パックに含まれる複数のセルユニット間の消費電流のバランスをとるように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。
本発明のさらに他の目的は、複数のセルユニット毎に設けられる電池セル保護回路のいずれか一つにマイクロコンピュータを設けた電池パックを提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、電気機器の能力を効率的に引き出すことができる電池パックを提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、高機能な電池パックを提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、電気機器本体側の接続端子と良好に嵌合できる端子構造を有する電池パックを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本願において開示される発明のうち代表的な特徴を説明すれば次のとおりである。
本発明の一つの特徴によれば電気機器本体に接続できるよう構成された電池パックであって、互いに接続された第1の複数の電池セルと、第1の正極端子と、第1の負極端子と、を有する第1のセルユニットと、互いに接続された第2の複数の電池セルと、第2の正極端子と、第2の負極端子と、を有する第2のセルユニットと、電池パックの充電又は放電を制御する保護回路であって、第1のセルユニットに接続される第1の保護ICと、第2のセルユニットに接続される第2の保護ICと、第1及び第2の保護ICに接続されるマイクロコンピュータと、を有する保護回路と、第1及び第2のセルユニットと保護回路を収容するケースとを備えた電池パックにおいて、マイクロコンピュータは、第1及び第2のセルユニットのうち1つのセルユニットの正極端子及び負極端子に電気的に接続され、1つのセルユニットからマイクロコンピュータに電源電圧が供給されるよう構成される。第1及び第2のセルユニットの接続状態を切り替えることができるよう構成され、少なくとも第1及び第2のセルユニットが互いに電気的に接続されない非接続状態であるときに、1つのセルユニットからマイクロコンピュータに電源電圧が供給されるよう構成される。また、電池パックと電気機器本体の接続状態に応じて、第1及び第2のセルユニットの接続状態を切り替えることができるよう構成される。
【0008】
本発明の他の特徴によれば、電池パックは、マイクロコンピュータに接続された残容量表示部を有し、マイクロコンピュータは、1つのセルユニットの電圧の情報を入力するよう構成され、第1及び第2のセルユニットが互いに電気的に接続されない非接続状態であるときに、マイクロコンピュータは1つのセルユニットの電圧の情報に基づいて残容量表示部を制御する。また、電池パックが電気機器本体としての第1の電気機器本体に接続されたときは、第1のセルユニットが第2のセルユニットよりも高い電圧側に位置した状態で第1及び第2のセルユニットが互いに直列に接続される直列接続状態となり、1つのセルユニットとしての第2のセルユニットからマイクロコンピュータに電源電圧が供給される。さらに、 電池パックが電気機器本体としての第2の電気機器本体に接続されたときは、第1及び第2のセルユニットが互いに並列に接続される並列接続状態となり、1つのセルユニットとしての第2のセルユニットからマイクロコンピュータに電源電圧が供給される。このようにして、電池パックに接続できる電池パック装着部と、電池パックの電力で動作する負荷部を有する第1の電気機器本体を有する電気機器を構成した。
【0009】
本発明のさらに他の特徴によれば、電池パックが第1の電気機器本体に接続された場合には、電池パックは第1及び第2のセルユニットが互いに直列に接続される直列接続状態となり、電池パックが第1の電気機器本体に接続されない場合には、電池パックは第1及び第2のセルユニットが互いに電気的に独立した非接続状態となるように構成される。このようにして電池パックに接続できる電池パック装着部と、電池パックの電力で動作する負荷部を有する第2の電気機器本体を有する電気機器が構成される。また、電池パックが第2の電気機器本体に接続された場合には、電池パックは第1及び第2のセルユニットが互いに並列に接続される並列接続状態となり、電池パックが第2の電気機器本体に接続されない場合には、電池パックは第1及び第2のセルユニットが互いに電気的に独立した非接続状態となるように構成される。
【発明の効果】
【0010】
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、複数のセルユニットの接続状態を切り替えることができる電池パックを提供することができる。また、複数のセルユニットの状態を監視しながら、電池パックの放電又は充電を制御できる制御部を備えた電池パックを提供することができる。さらに、複数のセルユニットの接続状態に関わらず、安定して電池パックの放電又は充電を制御できる電池パックを提供することができる。
また、出力電圧を切り替えるための機械的なスイッチ機構に頼ること無く、電気機器本体に装着するだけで適切な出力電圧を自動的に得ることができるので、異なる電圧の電気機器間で電池パックを共用することが可能となった。
また、セルユニット毎に電池セルの状態を監視する保護回路を設けたので、電池セル毎の消費電流のバランスを調整できた。
さらに、下段セルユニットのマイコンを含む保護回路の総消費電力と、上段セルユニットの保護回路の消費電力とのバランスをとるための調整回路を、上段セルユニット側に設けたので、セルユニット間の電圧バランスの悪化を抑制できる。
また、電気機器本体の種類に応じて過負荷保護の条件を変更可能としたので、電気機器の能力を効率的に引き出すことができる電池パックを実現できた。
【図面の簡単な説明】
(【0011】以降は省略されています)

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