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公開番号2021136854
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210913
出願番号2020034354
出願日20200228
発明の名称電源装置及びシステム
出願人工機ホールディングス株式会社
代理人個人,個人
主分類H02J 7/00 20060101AFI20210816BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】複数の電池パックを装着した場合の使いやすさを向上させた電源装置及びシステムの提供。
【解決手段】電源装置は、複数のセルユニットを有する複数の電池パックBT1〜BT4を同時に接続可能な電源ボックス2と、電源ボックス2から延びて外部交流電源に接続可能な電源コード4と、電源ボックス2から延びるケーブル5の先端に設けられて外部の電動工具50に装着可能なアダプタ6、とを備える。電池パックBT1〜BT4は、それぞれ複数のセルユニットを有し、複数のセルユニットを直列接続と並列接続の間で切替え可能である。電源ボックス2は、複数のセルユニットを並列接続した状態で、複数の電池パックを直列接続して直流電圧を電動工具50に出力可能である。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項1】
複数のセルユニットを有し、前記複数のセルユニットを直列接続又は並列接続又は独立状態に切替え可能な電池パックを、複数個同時に装着可能な複数の電池パック装着部を有する電源装置本体と、
一端側が前記電源装置本体に接続されるとともに他端側が外部の電気機器に装着可能なアダプタ部と、を備えた電源装置であって、
前記複数の電池パックを直列接続して直流電圧を前記アダプタ部から前記外部の電気機器に出力可能に構成した、電源装置。
続きを表示(約 1,700 文字)【請求項2】
前記複数のセルユニットを並列接続した状態で、前記複数の電池パックを直列接続して直流電圧を出力可能に構成した、請求項1に記載の電源装置。
【請求項3】
前記複数のセルユニットを直列接続した状態で、前記複数の電池パックを並列接続して直流電圧を出力可能に構成した、請求項1に記載の電源装置。
【請求項4】
複数の電池パック装着部の一部に電池パックが装着されていない場合でも直流電圧を出力可能に構成した、請求項1から3のいずれか一項に記載の電源装置。
【請求項5】
複数の電池パックを装着した状態で、前記複数の電池パックの内の一部の電池パックから放電している状態で他の電池パックを充電可能に構成した、請求項1から4のいずれか一項に記載の電源装置。
【請求項6】
前記一部の電池パックを充電するための充電回路を備え、
前記充電回路は、電池パックを一つずつ充電し、又は複数の電池パックを同時に充電する、請求項5に記載の電源装置。
【請求項7】
前記複数の電池パック装着部はそれぞれ、前記複数のセルユニットを並列接続する端子部を有する、請求項1または2に記載の電源装置。
【請求項8】
前記アダプタ部が装着された前記外部の電気機器に応じて、前記複数の電池パックを直列接続して直流電圧を前記アダプタ部から出力するか、前記複数の電池パックを直列接続せずに直流電圧を前記アダプタ部から出力するか、を切り替え可能に構成した、請求項1から7のいずれか一項に記載の電源装置。
【請求項9】
前記電源装置本体は、制御部を有し、
前記アダプタ部は、前記外部の電気機器の機器側端子部に接続されるアダプタ側端子部を有し、
前記アダプタ側端子部は、前記機器側端子部の正極端子に接続される第1正極端子と、前記機器側端子部の負極端子に接続される第1負極端子と、前記機器側端子部のショートバー又は前記正極端子及び前記負極端子に接続される第2端子部と、を備え、
前記制御部は、前記第2端子部の接続状態に応じて前記複数の電池パックの接続状態を切り替えるよう構成した、請求項8に記載の電源装置。
【請求項10】
前記ショートバーは、前記外部の電気機器と前記電池パックとを接続した際に、前記複数のセルユニットを互いに直列接続するように構成されている、請求項9に記載の電源装置。
【請求項11】
前記複数の電池パック装着部は、少なくとも1つのセルユニットを有し、定格出力電圧を切替え不能な非可変電池パックを複数個同時に装着可能である、請求項1から10のいずれか一項に記載の電源装置。
【請求項12】
前記非可変電池パックは、前記複数のセルユニットを直列接続した際の出力電圧より低い定格出力電圧を有し、
前記電池パックは前記外部の電気機器に直接装着可能である一方、前記非可変電池パックは前記外部の電気機器に直接装着不能である、請求項11に記載の電源装置。
【請求項13】
複数のセルユニットを有し、前記複数のセルユニットを直列接続又は並列接続又は独立状態に切替え可能な可変電池パックと、
少なくとも1つのセルユニットを有し、定格出力電圧を切替え不能な非可変電池パックと、
前記可変電池パック及び前記非可変電池パックの少なくとも一方を複数個同時に装着可能な複数の電池パック装着部を有する電源装置本体と、一端側が前記電源装置本体に接続されるとともに他端側が外部の電気機器に装着可能なアダプタ部と、を有する電源装置と、を備え、
前記電池パック装着部は、前記可変電池パックが接続されると前記複数のセルユニットを並列接続し、
前記電池パック装着部に接続された前記可変電池パック及び/又は前記非可変電池パックを直列接続して直流電圧を前記アダプタ部から前記外部の電気機器に出力可能に構成した、システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、複数の電動工具用電池パックが同時に装着可能な電源装置本体を備える電源装置及びシステムに関する。
続きを表示(約 5,500 文字)【背景技術】
【0002】
下記特許文献1は、直流電源装置に関する。この直流電源装置は、電池パックを充電可能であると共に、アダプタを介してコードレス工具に電力供給可能である。コードレス工具を駆動するときは充電が停止され、コードレス工具が停止しているときに電池パックが充電される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
特開2000−184614号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献1の電源装置は、複数の電池パックを装着することを考慮していない。そのため、複数の電池パックを装着した場合の使いやすさの観点で改善の余地があった。
【0005】
本発明の目的は、複数の電池パックを装着した場合の使いやすさを向上させた電源装置及びシステムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明のある態様は、電源装置である。この電源装置は、
複数のセルユニットを有し、前記複数のセルユニットを直列接続又は並列接続又は独立状態に切替え可能な電池パックを、複数個同時に装着可能な複数の電池パック装着部を有する電源装置本体と、
一端側が前記電源装置本体に接続されるとともに他端側が外部の電気機器に装着可能なアダプタ部と、を備えた電源装置であって、
前記複数の電池パックを直列接続して直流電圧を前記アダプタ部から前記外部の電気機器に出力可能に構成している。
【0007】
前記複数のセルユニットを並列接続した状態で、前記複数の電池パックを直列接続して直流電圧を出力可能に構成してもよい。
【0008】
前記複数のセルユニットを直列接続した状態で、前記複数の電池パックを並列接続して直流電圧を出力可能に構成してもよい。
【0009】
複数の電池パック装着部の一部に電池パックが装着されていない場合でも直流電圧を出力可能に構成してもよい。
【0010】
複数の電池パックを装着した状態で、前記複数の電池パックの内の一部の電池パックから放電している状態で他の電池パックを充電可能に構成してもよい。
【0011】
前記一部の電池パックを充電するための充電回路を備え、
前記充電回路は、電池パックを一つずつ充電し、又は複数の電池パックを同時に充電してもよい。
【0012】
前記複数の電池パック装着部はそれぞれ、前記複数のセルユニットを並列接続する端子部を有してもよい。
【0013】
前記アダプタ部が装着された前記外部の電気機器に応じて、前記複数の電池パックを直列接続して直流電圧を前記アダプタ部から出力するか、前記複数の電池パックを直列接続せずに直流電圧を前記アダプタ部から出力するか、を切り替え可能に構成してもよい。
【0014】
前記電源装置本体は、制御部を有し、
前記アダプタ部は、前記外部の電気機器の機器側端子部に接続されるアダプタ側端子部を有し、
前記アダプタ側端子部は、前記機器側端子部の正極端子に接続される第1正極端子と、前記機器側端子部の負極端子に接続される第1負極端子と、前記機器側端子部のショートバー又は前記正極端子及び前記負極端子に接続される第2端子部と、を備え、
前記制御部は、前記第2端子部の接続状態に応じて前記複数の電池パックの接続状態を切り替えるよう構成してもよい。
【0015】
前記ショートバーは、前記外部の電気機器と前記電池パックとを接続した際に、前記複数のセルユニットを互いに直列接続するように構成されていてもよい。
【0016】
前記複数の電池パック装着部は、少なくとも1つのセルユニットを有し、定格出力電圧を切替え不能な非可変電池パックを複数個同時に装着可能であってもよい。
【0017】
前記非可変電池パックは、前記複数のセルユニットを直列接続した際の出力電圧より低い定格出力電圧を有し、
前記電池パックは前記外部の電気機器に直接装着可能である一方、前記非可変電池パックは前記外部の電気機器に直接装着不能であってもよい。
【0018】
本発明の別の態様は、システムである。このシステムは、
複数のセルユニットを有し、前記複数のセルユニットを直列接続又は並列接続又は独立状態に切替え可能な可変電池パックと、
少なくとも1つのセルユニットを有し、定格出力電圧を切替え不能な非可変電池パックと、
前記可変電池パック及び前記非可変電池パックの少なくとも一方を複数個同時に装着可能な複数の電池パック装着部を有する電源装置本体と、一端側が前記電源装置本体に接続されるとともに他端側が外部の電気機器に装着可能なアダプタ部と、を有する電源装置と、を備え、
前記電池パック装着部は、前記可変電池パックが接続されると前記複数のセルユニットを並列接続し、
前記電池パック装着部に接続された前記可変電池パック及び/又は前記非可変電池パックを直列接続して直流電圧を前記アダプタ部から前記外部の電気機器に出力可能に構成している。
【0019】
なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法などの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【0020】
本発明によれば、複数の電池パックを装着した場合の使いやすさを向上させた電源装置及びシステムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0021】
本発明の実施の形態に係る電源装置1の構成図。
電源装置1の電源ボックス2の正面図。
電源ボックス2の斜視図。
電源装置1のアダプタ6を電動工具50に接続し、電源ボックス2に電池パックBT1〜BT4を接続したシステムの構成図。
電池パックBT1を直接接続した電動工具50の側面図。
電源ボックス2の充電に係る構成の回路ブロック図。
電源ボックス2の放電に係る構成の回路ブロック図。
電源装置1の動作の一例を示すフローチャート。
アダプタ6を定格入力電圧が18Vの電動工具に接続した場合の各種状態に応じた電源ボックス2の動作例をまとめた表。
アダプタ6を定格入力電圧が36Vの電動工具に接続した場合の各種状態に応じた電源ボックス2の動作例をまとめた表。
電池パックBT1と電動工具50の相互接続状態の回路ブロック図。
【発明を実施するための形態】
【0022】
以下において、各図面に示される同一または同等の構成要素、部材等には同一の符号を付し、適宜重複した説明は省略する。実施の形態は、発明を限定するものではなく例示である。実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。
【0023】
本実施の形態は、電源装置1に関する。図1に示すように、電源装置1は、電源装置本体としての電源ボックス2と、アダプタ6と、を備える。電源ボックス2は、電池パック装着部としてのポートP1〜P4を有する。図4に示すように、ポートP1〜P4には、電池パックBT1〜BT4を同時に装着(接続)可能である。電源ボックス2のハウジング3の上面の4つの角部にはそれぞれ、状態表示部としてのLEDL1〜L4が設けられる。LEDL1〜L4は、自身の点灯状態により、ポートP1〜P4に装着された電池パックBT1〜BT4の充電状況等を作業者に報知する。
【0024】
電源ボックス2のハウジング3の側面から、商用電源等の外部交流電源に接続するための電源コード4が延びる。電源ボックス2は、電源コード4からの供給電力により、ポートP1〜P4に装着された電池パックBT1〜BT4を充電できる。ハウジング3の側面からケーブル5が延びる。ケーブル5の先端にアダプタ6が設けられる。図4に示すように、アダプタ6は、電気機器としての電動工具50の電池パック接続部に、電池パックに替えて着脱可能に装着できる。アダプタ部はケーブル5とアダプタ6を含んで構成され、アダプタ部の一端側(ケーブル5)が電源ボックス2に接続され、アダプタ部の他端側(アダプタ6)が外部の電気機器に接続される。ケーブル5及びアダプタ6を経由して、電源ボックス2に装着した電池パックBT1〜BT4の一部(1個又は2個)から電動工具50に直流電力を供給できる。電動工具50の定格入力電圧は36Vである。図示は省略したが、アダプタ6は、定格入力電圧が18Vの電動工具の電池パック接続部にも着脱可能に装着できる。
【0025】
電池パックBT1〜BT4は、互いに同構造の電動工具用電池パックである。図4及び図5に示すように、電池パックBT1は、セルユニット11a、11bを有する。以下、一例として、セルユニット11a、11bはそれぞれ、リチウムイオン二次電池セル等の電池セルを5個直列接続したものとする。また、一セルあたりの定格出力電圧は3.6V、セルユニット11a、11bの定格出力電圧はそれぞれ18Vとする。
【0026】
セルユニット11a、11bの相互接続状態は、電池パックBT1を装着した相手方の端子構造に応じて、直列接続と並列接続との間で切り替えられる。また、電池パックBT1が電動工具等に接続されず単独の状態では、セルユニット11a、11bは互いに独立した状態となる。電池パックBT1は、上側正極端子41と、上側負極端子44と、下側正極端子42と、下側負極端子43と、を有する。上側正極端子41は、セルユニット11aの正極端子に接続される。上側負極端子44は、セルユニット11aの負極端子に接続される。下側正極端子42は、セルユニット11bの正極端子に接続される。下側負極端子43は、セルユニット11bの負極端子に接続される。
【0027】
図4に示すように、ポートP1は、充電側正極端子C+と、充電側負極端子C−と、を有する端子部を備える。充電側正極端子C+は、電池パックBT1の上側正極端子41及び下側正極端子42に接続され、両端子間を短絡する。充電側負極端子C−は、電池パックBT1の上側負極端子44及び下側負極端子43に接続され、両端子間を短絡する。充電側正極端子C+及び充電側負極端子C−により、セルユニット11a、11bは互いに並列接続とされる。すなわち、電池パックをポートに装着するとセルユニット11a及び11bは自動的に互いに並列接続される。セルユニット11a、11bが互いに並列接続のとき、電池パックBT1の定格出力電圧は18Vとなる。ポートP2〜P4は、ポートP1と同じ端子構造(端子部)を有する。
【0028】
図5に示すように、電動工具50は、工具側正極端子61と、工具側負極端子62と、ショートバー63と、を有する。工具側正極端子61は、電池パックBT1の上側正極端子41に接続される。工具側負極端子62は、電池パックBT1の下側負極端子43に接続される。ショートバー63は、電池パックBT1の下側正極端子42及び上側負極端子44に接続され、両端子間を短絡する。ショートバー63により、セルユニット11a、11bは互いに直列接続とされる。セルユニット11a、11bが互いに直列接続のとき、電池パックBT1の定格出力電圧は36Vとなる。
【0029】
このように、電池パックBT1〜BT4は、定格出力電圧が18Vと36Vの間で可変である。こうした電池パックを、以下「可変電池パック」とも表記する。ポートP1〜P4には、可変電池パックの他に、定格出力電圧が18Vに固定された電池パック(以下「非可変電池パック」とも表記)も接続できる。非可変電池パックは、セルユニット11aと同様のセルユニットを一つだけ有するものや、セルユニット11a、11bを並列にして共通の正極端子及び負極端子に接続したものである。なお、可変電池パックBT1〜BT4は定格入力電圧が36Vの電動工具50に直接装着することができるが、非可変電池パックは当該電動工具50に直接装着することはできない。しかしながら、非可変電池パックは電源ボックス2に装着することができるため、非可変電池パックによって電源装置1を介して電動工具50を駆動することができる。
【0030】
図4に示すように、アダプタ6は、第1正極端子M1+と、第1負極端子M1−と、第2正極端子M2+と、第2負極端子M2−と、を有するアダプタ側端子部を備える。なお、第2正極端子M1+及び第2負極端子M2−は第2端子部に相当する。第1正極端子M1+は、工具側正極端子61に接続される。第1負極端子M1−は、工具側負極端子62に接続される。第2正極端子M2+及び第2負極端子M2−は、ショートバー63に接続され、互いに短絡される。工具側正極端子61、工具側負極端子62、ショーバー63は機器側端子部に相当する。
(【0031】以降は省略されています)

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