JP2012095433A

JP2012095433A - 二次電池パック

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Publication number: JP2012095433A
Application number: JP2010240043A
Authority: JP
Inventors: Masashi Noda; 将史野田; Hitoshi Suzuki; 均鈴木; Toshikazu Okabayashi; 寿和岡林
Original assignee: Makita Corp
Current assignee: Makita Corp
Priority date: 2010-10-26
Filing date: 2010-10-26
Publication date: 2012-05-17
Anticipated expiration: 2030-10-26
Also published as: JP5662105B2; CN102457081B; US20120100405A1; EP2448057B1; US8940427B2; EP2448057A1; RU2563965C2; CN102457081A; RU2011143167A

Abstract

【課題】電動工具用の二次電池パックにおいて、二次電池パックの大型化を招くことなく、二次電池パック単体で二次電池の異常を表示できるようにする。
【解決手段】二次電池パックには、二次電池の残容量や異常を表示するための４つの表示素子（ＬＥＤ）からなる表示部、表示指令を入力するための表示スイッチ、表示部を制御するＭＣＵ等が設けられている。ＭＣＵは、表示スイッチが操作されると、４つの表示素子の点灯個数を制御することにより、二次電池の残容量を表示させる(S140、S150)。またＭＣＵは、二次電池の異常判定を行う(S120)ようにされており、二次電池の異常を検出しているときに(S130-YES)、表示スイッチが操作されるか(S180-YES)、或いは、電動工具本体のメインスイッチがＯＮされると(S190-YES)、４つの表示素子を用いて、検出した異常内容を、残容量の表示よりも優先して表示する(S200)。
【選択図】図４

Description

本発明は、電動工具に装着可能な二次電池パックに関する。

従来、この種の二次電池パックには、外壁に複数の表示素子を配列し、その表示素子の点灯個数等を制御することで、二次電池の残容量を表示するように構成されたものが知られている（例えば、特許文献１，２等参照）。

また、この種の二次電池パックが装着される電動工具や、二次電池パックに対し充電を行う充電器には、二次電池からの出力電圧や二次電池に流れる電流等が正常か否かを判定して、その判定結果を表示するように構成されたものが知られている（例えば、特許文献３，４等参照）。

特開平７−１６１３４０号公報特開２００４−３１２７８９号公報特開２００２−２１０６７８号公報特開平７−２８２８５８号公報

しかしながら、従来の二次電池パックは、単体では、残容量を表示する機能しかないので、使用者は、電動工具や充電器に装着する前に、二次電池が正常か否かを確認することができなかった。

つまり、使用者は、二次電池が正常か否かを確認するには、二次電池パックを、上述した異常検出・表示機能を有する電動工具若しくは充電器に装着しなければならず、その確認作業が面倒であるという問題があった。

一方、この問題を解決するには、二次電池パック自体に、二次電池の異常を検出して表示する異常表示機能を持たせれば良いが、このためには、二次電池パックに異常表示用の表示装置を設けなければならず、二次電池パックの大型化を招くという問題が生じる。

つまり、電動工具用の二次電池パックは、使用者が電動工具を操作する際に邪魔にならないように、電動工具に装着する必要があり、そのためには、小型化する必要があるが、二次電池パックに異常表示用の表示装置を設けると、こうした小型化の要求に応えることができなくなる。

本発明は、こうした問題に鑑みなされたものであり、電動工具用の二次電池パックにおいて、二次電池パックの大型化を招くことなく、二次電池パック単体で二次電池の異常を表示できるようにすることを目的とする。

かかる目的を達成するためになされた請求項１に記載の二次電池パックにおいては、外から点灯状態を確認できるように表示素子が設けられている。そして、残容量表示制御手段が、表示素子の点灯状態を制御することにより、残容量検出手段にて検出された残容量を表示し、異常表示制御手段が、表示素子の点灯状態を残容量表示制御手段による残容量表示とは異なる異常表示状態に制御することで、異常検出手段にて検出された二次電池の異常を表示する。

つまり、本発明の二次電池パックにおいては、従来、残容量表示用として二次電池パックに設けられている表示素子が、異常表示用の表示素子としても利用される。このため、本発明の二次電池パックによれば、異常表示専用の表示装置を設けることなく、二次電池の異常を表示することができる。

従って、本発明によれば、二次電池パックの大型化を招くことなく、単体で二次電池の異常を検知し得る二次電池パックを提供することができる。また、使用者は、電動工具や充電器に装着することなく二次電池の異常を検知できることから、本発明によれば、二次電池パックの使い勝手を向上できる。

ここで、本発明では、二次電池パックに設けられた表示素子の表示状態を制御することで、二次電池の残容量や異常を表示するが、これらの表示のためには、例えば、後述する実施形態に記載のように、二次電池パックに複数の表示素子を設けて点灯若しくは点滅させる表示素子の数を切り換えるようにすればよい。

また、例えば、二次電池パックに点灯時の色を切り換え可能な表示素子を１個設け、その表示素子の点灯時の色や点灯状態（点灯・点滅、点滅間隔等）を、二次電池の残容量や異常状態に応じて切り換えるようにしてもよい。

一方、本発明では、二次電池パックに設けられた表示素子を、二次電池の残容量表示と二次電池の異常表示とで兼用することから、これら各表示の切換タイミングや表示タイミングを予め設定する必要がある。

そして、このためには、請求項２に記載のように、外部操作により表示指令を入力するための表示スイッチを設け、残容量表示制御手段及び異常表示制御手段を、この表示スイッチからの表示指令に従い二次電池の残容量表示若しくは異常表示を実施するように構成するとよい。

つまり、このようにすれば、使用者が表示スイッチを操作することにより、二次電池の残容量表示若しくは異常表示がなされることになるため、使用者は二次電池の残容量や二次電池の異常を速やかに確認することができるようになり、延いては、二次電池パックの使い勝手をより向上することができる。

また、二次電池パックは、電動工具に装着されて、電動工具の動力源であるモータ等へ給電しているときに、二次電池の出力電圧が大きく低下したり、二次電池からの放電電流が過大となって、異常状態になることがある。

従って、二次電池パックでの異常表示は、表示スイッチを介して表示指令が入力されたときだけでなく、二次電池パックが電動工具に装着されて電動工具が駆動されたときにも実施できるようにするとよい。

そして、このためには、請求項３に記載のように、当該二次電池パックが電動工具に装着されたときに電動工具の操作スイッチに接続され、この操作スイッチが操作されたか否かを判定する判定手段を設け、異常表示制御手段は、この判定手段にて電動工具の操作スイッチが操作されたと判定されているときにも、異常検出手段にて検出された異常を表示するようにすればよい。

つまり、このようにすれば、電動工具の駆動時（換言すれば電動工具への電源供給時）に、二次電池に異常が生じた際には、その旨を速やかに表示して、電動工具の使用者に通知することができる。

また次に、本発明では、表示素子を利用して残容量表示及び異常表示の何れかを行うが、この何れかの表示を常時実行するように構成すると、表示のために二次電池の電力が常時消費されてしまうことになる。

このため、残容量表示制御手段及び異常表示制御手段は、それぞれ、請求項４に記載のように、二次電池の残容量若しくは異常状態の表示を開始すると、その後、予め設定された残容量表示時間若しくは異常表示時間が経過するまで表示を継続し、残容量表示時間若しくは異常表示時間が経過すると表示を終了するように構成すると良い。

そして、このようにすれば、残容量表示や異常表示のために表示素子が点灯される時間を必要最小限に抑えて、その点灯制御で消費される二次電池の消費電力量を低減することができる。

一方、請求項５に記載の二次電池パックにおいては、異常検出手段が、二次電池に生じる複数種類の異常を各々検出するよう構成されており、異常表示制御手段は、異常検出手段にて検出された異常内容に応じて表示素子の点灯パターンを設定することで、二次電池の異常を、異常内容を識別可能に表示する。

従って、請求項５に記載の二次電池パックによれば、二次電池に異常が生じた際に、使用者は、表示素子の点灯パターンから、異常内容を識別して、その異常内容に適した対応をとることができる。

また、このように、異常検出手段にて検出可能な二次電池の異常内容には、二次電池自体の故障や、二次電池パックが装着された電動工具や充電器の故障等、正常復帰に時間がかかる異常内容とは別に、使用者による電動工具の操作によって速やかに正常復帰できる異常内容がある。

例えば、電動工具の駆動時に、その動力源であるモータがロック状態（回転停止状態）となって、二次電池パックから電動工具にロック電流が流れた場合、電動工具の駆動を一旦停止させれば、正常状態に復帰させることができる。

従って、異常検出手段にて検出される複数種類の異常内容に、上記のように正常復帰可能な異常内容が含まれている場合には、異常表示制御手段を、請求項６に記載のように構成するとよい。

つまり、請求項６に記載の二次電池パックによれば、異常表示制御手段が二次電池の異常を表示する際、異常検出手段にて検出された異常内容が外部操作によって異常状態を解除可能な異常内容であるか否かを識別できるように、表示素子の点灯パターンを設定する。

このため、請求項６に記載の二次電池パックによれば、使用者は、表示素子の点灯パターンから、当該二次電池に発生している異常は、外部操作によって正常復帰可能な異常か否かを識別して、正常復帰可能な異常であれば、当該二次電池パックを速やかに正常復帰させることができる。

なお、本発明の二次電池パックにおいては、請求項７に記載のように、異常表示制御手段は、異常検出手段により二次電池の異常が検出されると、残容量表示制御手段による残容量表示よりも優先して、異常表示を行うように構成することが望ましい。

つまり、このようにすれば、使用者に対し、二次電池の残容量よりも優先して、二次電池の異常を表示することができるようになり、使用者は、その異常表示に従い二次電池パックを扱うことができるので、安全性を向上できる。

実施形態の二次電池パックを装着した電動工具全体の構成を表す側面図である。二次電池パックの外観を表す斜視図である。二次電池パックを含む電動工具全体の回路構成を表す回路図である。二次電池パック内のＭＣＵにて実行される表示制御処理を表すフローチャートである。二次電池の残容量及び異常を表示する際の表示素子の点灯パターンを説明する説明図である。

以下に本発明の実施形態を図面と共に説明する。
［電動工具全体の構成］
図１は、本発明が適用された実施形態の電動工具の側面図である。

図１に示すように、本実施形態の電動工具は、所謂ドライバドリルとして構成された電動工具本体（以下単に本体ともいう）１０と、本体１０に着脱可能に装着されて、本体１０に直流電源を供給するための二次電池パック４０とを備える。

本体１０は、モータハウジング１４と、モータハウジング１４の前方に位置するギアハウジング１６と、ギアハウジング１６の前方に位置するドリルチャック１８と、モータハウジング１４の下方に位置するハンドグリップ２０とを備えている。

モータハウジング１４は、ドリルチャック１８を回転駆動させる駆動力を発生する駆動モータＭ１（図３参照）を収容している。
ギアハウジング１６は、駆動モータＭ１の駆動力をドリルチャック１８に伝達するギア機構（図示せず）を収容している。

ドリルチャック１８は、当該ドリルチャック１８の前端部に工具ビット（図示せず）を着脱自在に装着する装着機構（図示せず）を備えている。
ハンドグリップ２０は、電動工具の使用者が当該ハンドグリップ２０を片手で把持可能に成形されている。そして、ハンドグリップ２０の上部前方には、電動工具の使用者が駆動モータＭ１を駆動／停止するためのトリガスイッチ２２が設けられている。

また、ハンドグリップ２０の下端部には、二次電池パック４０を着脱可能に本体１０に装着ための二次電池パック装着部２４が設けられている。この二次電池パック装着部２４は、電動工具の使用者が二次電池パック４０を本体１０の前方に摺動させることで、二次電池パック４０を二次電池パック装着部２４から離脱できるように構成されている。

つまり、図２に示すように、二次電池パック４０の上部には、本体１０の二次電池パック装着部２４や、充電器（図示せず）に接続するためのコネクタ部４２が形成されている。また、コネクタ部４２には、二次電池パック４０と電気的に接続するための電源端子部４４及び接続端子部４６が設けられている。

一方、二次電池パック４０は、本体１０の二次電池パック装着部２４や図示しない充電器の二次電池パック装着部に装着するためのコネクタ部４２が形成されたケース（図２参照）内に、コネクタ部４２を介して充放電可能な二次電池５０を収納したもの（図３参照）である。

そして、二次電池パック４０は、コネクタ部４２を介して本体１０に装着することで、コネクタ部４２に設けられた電源端子部４４及び接続端子部４６を介して、本体１０の内部回路と電気的に接続され、本体１０に直流電源を供給できるようになる（図３参照）。

また同様に、二次電池パック４０は、コネクタ部４２を介して図示しない充電器に装着することで、電源端子部４４及び接続端子部４６を介して、充電器側の充電回路と電気的に接続され、充電器から二次電池５０に充電できるようになる。

また、図２に示すように、二次電池パック４０のケースのコネクタ部４２と異なる面（本実施形態では本体１０に装着した際、本体１０の後方を向く後端面）には、二次電池５０の残容量や異常を表示するための表示部８６が設けられている。

この表示部８６は、ＬＥＤからなる４つの表示素子８１，８２，８３，８４を一列に配置することにより構成されており、その配列方向一端側には、表示部８６への残容量若しくは異常状態の表示を指令するための表示スイッチ８０が設けられている。
［電動工具本体１０の回路構成］
次に、図３は、二次電池パック４０を本体１０に装着した際に、二次電池パック４０と本体１０とで形成される駆動モータＭ１制御用の回路を表す回路図である。

図３に示すように、本体１０には、二次電池パック４０の電源端子部４４に接続するための端子として、正極側端子３２Ａ、負極側端子３２Ｂが備えられ、同じく接続端子部４６に接続するための端子として、信号端子３４Ａが備えられている。

正極側端子３２Ａは、メインスイッチＳＷ１及び正極側電源ラインＬ１Ａを介して、駆動モータＭ１の一端に接続されており、負極側端子３２Ｂは、駆動モータＭ１への通電制御用のトランジスタＱ１及び負極側電源ラインＬ１Ｂを介して、駆動モータＭ１の他端に接続されている。

本実施形態では、駆動モータＭ１は、ブラシ付き直流モータにて構成されており、メインスイッチＳＷ１がオン状態であるとき、トランジスタＱ１が二次電池パック４０からの入力信号によりオンされることにより、通電されて、回転する。

なお、駆動モータＭ１には、トランジスタＱ１のターンオフ時に負極側電源ラインＬ１Ｂに発生した高電圧を正極側電源ラインＬ１Ａに戻すためのダイオード（所謂フライホイールダイオード）Ｄ１が接続されている。

また、メインスイッチＳＷ１は、上述したトリガスイッチ２２と連動してオン・オフ状態が切り換えられるものであり、トリガスイッチ２２が引かれるとメインスイッチＳＷ１がオンし、トリガスイッチ２２が放されるとメインスイッチＳＷ１がオフする。

また、トランジスタＱ１には、Ｎチャネル型ＭＯＳＦＥＴが用いられている。
次に、本体１０には、内部回路駆動用の電源電圧を生成する制御用電源回路３６と、二次電池パック４０との間で信号を入出力する入出力回路３８とが備えられている。

制御用電源回路３６は、ツェナーダイオードＺＤ１と、コンデンサＣ１とを備えている。そして、ツェナーダイオードＺＤ１のカソードは、抵抗Ｒ１を介して正極側電源ラインＬ１Ａに接続されており、ツェナーダイオードＺＤ１のアノードは、本体１０のグランドに接地されている。

また、コンデンサＣ１は、電解コンデンサからなる。そして、コンデンサＣ１の正極側は、ツェナーダイオードＺＤ１のカソードとともに、抵抗Ｒ１を介して、正極側電源ラインＬ１Ａに接続され、コンデンサＣ１の負極側は、本体１０のグランドに接地されている。

なお、本体１０のグランドには、負極側端子３２Ｂが接続されており、本体１０に二次電池パック４０が装着された際には、この負極側端子３２Ｂを介して、二次電池パック４０の負極側電源ラインＬ２Ｂ（延いては二次電池５０の負極側端子５２Ｂ）に接続される。

また、メインスイッチＳＷ１がオン状態であるとき、正極側電源ラインＬ１Ａには、正極側端子３２Ａを介して、二次電池パック４０の正極側電源ラインＬ２Ａ（延いては二次電池５０の正極側端子５２Ａ）に接続される。

従って、制御用電源回路３６では、メインスイッチＳＷ１がオンされているときに、正極側電源ラインＬ１Ａから、抵抗Ｒ１を介してツェナーダイオードＺＤ１のアノードに二次電池電圧（例えば直流３６Ｖ）が印加され、ツェナーダイオードＺＤ１によって所定の一定電圧（例えば直流５Ｖ）に降圧される。

そして、コンデンサＣ１は、その降圧された直流電圧により充電され、コンデンサＣ１の両端電圧は、本体１０の内部回路を動作させるための電源電圧Ｖｃｃとして、各種内部回路に供給される。

次に、入出力回路３８は、トランジスタＱ２と、抵抗Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５とを備える。
トランジスタＱ２は、ＮＰＮ型バイポーラトランジスタにて構成されており、そのベースは、抵抗Ｒ３を介して、信号端子３４Ａに接続されるとともに、抵抗Ｒ４を介して、グランドに接地されている。

また、信号端子３４Ａには、抵抗Ｒ２を介して電源電圧Ｖｃｃが印加され、トランジスタＱ２のコレクタにも、抵抗Ｒ５を介して電源電圧Ｖｃｃが印加されている。また、トランジスタＱ２のコレクタは、トランジスタＱ１のゲートにも接続されており、トランジスタＱ２のエミッタは、グランドに接地されている。

抵抗Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４の抵抗値は、メインスイッチＳＷ１がオンされてから電源電圧Ｖｃｃが所定電圧に達したときにトランジスタＱ２がオンし、信号端子３４Ａの電位が電源電圧Ｖｃｃ近傍のハイレベルになるように設定されている。

そして、トランジスタＱ２がオン状態であるときには、トランジスタＱ１のゲートがトランジスタＱ２を介してグランドに接地されることから、トランジスタＱ１はオフ状態となって、駆動モータＭ１への通電経路を遮断する。

また、二次電池パック４０の内部回路（後述するトランジスタＱ４）により、信号端子３４Ａがグランドに接地されると、トランジスタＱ２はオフ状態となる。そして、この状態では、抵抗Ｒ５を介してトランジスタＱ１のゲートに電源電圧Ｖｃｃが印加されることから、トランジスタＱ１はオン状態となって、駆動モータＭ１への通電経路を形成する。

なお、本実施形態では、トランジスタＱ２のコレクタがトランジスタＱ１のゲートに直接接続されるが、トランジスタＱ２のコレクタは、トランジスタＱ１をスイッチングするための駆動回路を介して、トランジスタＱ１のゲートに接続してもよい。
［二次電池パック４０の回路構成］
一方、二次電池パック４０には、電源端子部４４に設けられた正極側端子４４Ａ及び負極側端子４４Ｂと、接続端子部４６に設けられた３つの信号端子４６Ａ，４６Ｂ，４６Ｃと、二次電池５０と、制御回路６０とが備えられている。

正極側端子４４Ａには、正極側電源ラインＬ２Ａを介して二次電池５０の正極側端子５２Ａが接続され、負極側端子４４Ｂには、負極側電源ラインＬ２Ｂを介して二次電池５０の負極側端子５２Ｂが接続されている。

そして、二次電池パック４０を本体１０に装着した際、正極側端子４４Ａは、本体１０の正極側端子３２Ａと接続され、負極側端子４４Ｂは、本体１０の負極側端子３２Ｂと接続され、信号端子４６Ａは、本体１０の信号端子３４Ａに接続される。

なお、信号端子４６Ｂ，４６Ｃは、二次電池パック４０を充電器に装着した際、充電器側の接続端子部に接続されるものであり、二次電池パック４０を本体１０に装着した際には、開放状態となる。

二次電池５０は、正極側端子５２Ａと負極側端子５２Ｂとの間に、複数（例えば１０個）の二次電池セルを直列接続することにより構成されており、駆動モータＭ１を駆動するための駆動電圧（例えば、直流３６Ｖ）を発生する。

なお、二次電池セルは、例えば、単体で３．６Ｖの直流電圧を発生するリチウムイオン二次電池にて構成される。このため、二次電池５０は、高出力可能であり、例えば、出力可能な放電電流は１０Ａ以上である。

制御回路６０は、電流測定回路６２と、電圧測定回路６４と、温度測定回路６６と、スイッチ操作検出回路６８と、充電器検出回路７２と、図２に示した表示スイッチ８０及び表示部８６と、主制御ユニット（Main Control Unit ：ＭＣＵ）７０と、トランジスタＱ４と、を備えている。

ここで、電流測定回路６２は、正極側電源ラインＬ２Ａ若しくは負極側電源ラインＬ２Ｂに流れる電流を検出するためのものであり、その電流に応じた電圧値を有する電流検出信号をＭＣＵ７０に出力する。

また、電圧測定回路６４は、二次電池５０を構成する各二次電池セルの電圧を順番に測定し、測定電圧に応じた電圧値を有する電圧検出信号をＭＣＵ７０に出力する。
また、温度測定回路６６は、二次電池５０周囲に配置されるサーミスタを含み、サーミスタを介して二次電池温度を測定して、その測定温度に応じた電圧値を有する温度検出信号をＭＣＵ７０に出力する。

次に、スイッチ操作検出回路６８は、本体１０のトリガスイッチ２２が操作されたことを検出するためのものであり、トランジスタＱ３と、抵抗Ｒ６，Ｒ７，Ｒ８とを備えている。

トランジスタＱ３は、ＮＰＮ型バイポーラトランジスタにて構成されており、そのベースは、抵抗Ｒ６を介して、信号端子４６Ａに接続されるとともに、抵抗Ｒ７を介して、二次電池パック４０におけるグランドに接地されている。また、トランジスタＱ３のエミッタは、グランドに接地されている。

なお、二次電池パック４０のグランドは、負極側電源ラインＬ２Ｂに接続されている。このため、二次電池パック４０が本体１０に装着された際には、二次電池パック４０と本体１０のグランドが同電位となり、これら各グランドは二次電池５０の負極とも同電位になる。

また、トランジスタＱ３のコレクタは、ＭＣＵ７０に接続されると共に、抵抗Ｒ８を介して、二次電池パック４０に設けられた制御用電源回路（図示せず）からの電源電圧Ｖｄｄ（例えば、直流５Ｖ）の出力経路に接続されている。

なお、制御用電源回路は、二次電池５０から電源供給を受けて一定の電源電圧Ｖｄｄを生成し、二次電池パック４０内の各種電子回路に電源供給を行うものであり、例えば、スイッチング電源回路等で構成されている。

一方、トランジスタＱ４は、Ｎチャネル型ＭＯＳＦＥＴにて構成されており、そのドレインは、トランジスタＱ３のベースが抵抗Ｒ６を介して接続される信号端子４６Ａに接続されている。また、トランジスタＱ４のソースは、グランドに接地され、トランジスタＱ４のゲートは、ＭＣＵ７０に接続されている。

このため、トランジスタＱ４は、ＭＣＵ７０からの出力信号（後述する放電制御信号）にてオン・オフされ、トランジスタＱ４のオフ時には、信号端子４６Ａが開放状態となる。

従って、二次電池パック４０が本体１０に装着されて、トリガスイッチ２２が操作された際（メインスイッチＳＷ１：オン）、トランジスタＱ４がオフ状態であれば、本体１０の信号端子３４Ａから二次電池パック４０の信号端子４６Ａに、二次電池パック４０内の電源電圧Ｖｃｃに対応したハイレベルの信号が入力され、スイッチ操作検出回路６８内のトランジスタＱ３がオン状態となって、スイッチ操作検出回路６８からＭＣＵ７０への入力信号はローレベルとなる。

また、二次電池パック４０が本体１０に装着されても、トリガスイッチ２２が操作されなければ（メインスイッチＳＷ１：オフ）、本体１０の信号端子３４Ａはローレベル（グランド電位）となるため、スイッチ操作検出回路６８内のトランジスタＱ３はオフ状態となって、スイッチ操作検出回路６８からＭＣＵ７０への入力信号はハイレベルとなる。

次に、充電器検出回路７２は、二次電池パック４０が充電器に装着されて、充電器から信号端子４６Ｃにハイレベル（例えば直流５Ｖ）の信号が入力されたときに、その旨を表す検出信号を入力するものであり、スイッチ操作検出回路６８と同様に構成されている。

つまり、充電器検出回路７２は、信号端子４６Ｃが開放状態にあるときには、プルアップ抵抗を介して、電源電圧Ｖｄｄに対応したハイレベルの信号をＭＣＵ７０に入力し、充電器から信号端子４６Ｃにハイレベルの信号が入力されると、ＭＣＵ７０への信号経路に接続されたトランジスタがオン状態となって、信号経路をグランドに接地し、ＭＣＵ７０への出力をローレベルにする。

このため、ＭＣＵ７０側では、スイッチ操作検出回路６８からの入力信号に基づき、二次電池パック４０が装着された本体１０側でトリガスイッチ２２が操作されたことを検知でき、充電器検出回路７２からの入力信号に基づき二次電池パック４０が充電器に装着されたことを検知できる。

また、ＭＣＵ７０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、書換可能な不揮発性メモリ、入出力（Ｉ／Ｏ）ポート、Ａ／Ｄ変換器等からなる周知のマイクロコンピュータにて構成されており、ＲＯＭに記憶された各種プログラムに従って二次電池５０の充・放電及び状態表示のための各種制御処理を実行する。
［ＭＣＵ７０による表示制御］
次に、このように二次電池パック４０内のＭＣＵ７０にて実行される各種制御処理のうち、二次電池５０の残容量や異常を表示するために実行される表示制御処理について、図４に示すフローチャートに沿って説明する。

この表示制御処理は、ＭＣＵ７０においてメインルーチンの一つとして繰り返し実行される処理であり、処理が開始されると、まずＳ１１０にて、電流測定回路６２及び電圧測定回路６４からの検出信号（換言すれば二次電池５０に流れた電流及び二次電池電圧）に基づき二次電池５０の残容量を算出する、残容量算出処理を実行する。

また、続くＳ１２０では、電流測定回路６２、電圧測定回路６４及び温度測定回路６６からの検出信号に基づき、下記の（１）〜（５）に示す二次電池５０の異常判定を行う。
（１）電流測定回路６２にて測定された放電電流が、駆動モータＭ１のロック時に流れるロック電流に達しているか否かを判定する「ロック電流判定」。
（２）電圧測定回路６４にて測定された二次電池電圧が、予め設定された過放電判定用の閾値よりも低下したか否かを判定する「過放電判定」。
（３）電流測定回路６２にて測定された放電電流の積算値が過負荷判定用の閾値を超えたか否かを判定する「過負荷判定」。
（４）温度測定回路６６にて測定された二次電池温度が予め設定された高温判定用の閾値を超えたか否かを判定する「高温判定」。
（５）電圧測定回路６４にて測定された二次電池電圧が正常範囲から外れているか否か等に基づき、二次電池５０が故障しているか否かを判定する「故障判定」。

ここで、上記５つの異常判定結果には、図５に例示するように、その判定結果を表示する際の表示優先度や、表示部８６における表示素子８１〜８４の点灯パターンが予め設定されている。

つまり、「ロック電流判定」に伴う異常表示は、表示優先度が最も低く（優先度：１）、その表示パターンは、２個の表示素子８１，８２を短い周期で点滅（早点滅）させるように設定されている。

また、「故障判定」に伴う異常表示は、表示優先度が最も高く（優先度：３）、その表示パターンは、４個の表示素子８１〜８４を、「ロック電流判定」時よりも長い周期で点滅（遅点滅）させるように設定されている。

また、「過放電判定」、「過負荷判定」及び「高温判定」に伴う異常表示の表示優先度は、「ロック電流判定」と「故障判定」との間の中間値（優先度：２）に設定されている。

そして、「過放電判定」の表示パターンは、１個の表示素子８１を、「故障判定」時と同じ周期で遅点滅させるように設定され、「過負荷判定」の表示パターンは、２個の表示素子８１、８２を「故障判定」時と同じ周期で遅点滅させるように設定され、「高温判定」の表示パターンは、３個の表示素子８１〜８３を「故障判定」時と同じ周期で遅点滅させるように設定されている。

なお、「ロック電流判定」に伴う異常表示と、他の異常判定に伴う異常表示とでは、表示素子の点滅周期が異なるが、これは、駆動モータＭ１がロック状態となった際には、使用者が操作スイッチとしてのトリガスイッチ２２の操作を中止して、メインスイッチＳＷ１をオフさせれば、駆動モータＭ１のロック状態を解除できるからである。

つまり、上述の異常判定がなされたときには、ＭＣＵ７０は、二次電池保護のために、放電制御信号をローレベルにして、トランジスタＱ４をオフさせることで、本体１０のトランジスタＱ２をオン状態、トランジスタＱ１をオフ状態にして、二次電池５０から駆動モータＭ１への放電を停止させる。

そして、この保護動作が、「過放電判定」、「過負荷判定」、「高温判定」若しくは「故障判定」に伴い実施されたときには、二次電池パック４０が本体１０に装着された状態で速やかに正常復帰させることができないことから、異常状態の判定結果は、二次電池パック４０が本体１０から外され充電器に装着されるまでＭＣＵ７０のメモリに保存され、異常状態を解除できない。

しかし、「ロック電流判定」による異常は、使用者がトリガスイッチ２２の操作を中止して、駆動モータＭ１のロック状態を解除すれば、速やかに正常復帰することができるため、ＭＣＵ７０は、「ロック電流判定」時には二次電池保護のために二次電池５０から駆動モータＭ１への放電を停止させるものの、その後メインスイッチＳＷ１がオフされると、その保護動作を終了する。

そこで、本実施形態では、このように使用者のスイッチ操作で速やかに正常復帰可能な「ロック電流判定」と、他の異常判定とで、異常表示の際の点滅周期を異なる周期に設定することにより、使用者が、その点滅周期から速やかに正常復帰可能な異常をより簡単に検知できるようにしているのである。

また、二次電池５０の残容量表示を行う際の表示素子８１〜８４の点灯パターンについても、図５に示すように予め設定されている。
つまり、二次電池５０の残容量が「０〜２５％」のときには、点灯させる表示素子を１個（表示素子８１）とし、二次電池５０の残容量が「２５％〜５０％」のときには、点灯させる表示素子を２個（表示素子８１、８２）とし、二次電池５０の残容量が「５０％〜７５％」のときには、点灯させる表示素子を３個（表示素子８１〜８３）とし、二次電池５０の残容量が「７５％〜１００％」のときには、全ての表示素子（表示素子８１〜８４）を点灯させるように設定されている。

次に、Ｓ１２０にて、二次電池５０の異常判定が実施されると、今度は、Ｓ１３０に移行して、上記Ｓ１２０にて二次電池５０の異常が検出されたか否かを判断する。
そして、上記Ｓ１２０にて二次電池５０の異常が検出されていなければ、Ｓ１４０に移行して、二次電池パック４０に設けられている表示スイッチ８０が使用者により操作（押下）されたか否かを判断する。

Ｓ１４０にて、表示スイッチ８０は操作（押下）されていないと判断されると、当該表示制御処理を一旦終了し、逆に、表示スイッチ８０は操作（押下）されたと判断されると、Ｓ１５０に移行する。

また、Ｓ１５０では、Ｓ１１０にて算出した二次電池５０の残容量と、図５に示す表示素子８１〜８４の点灯パターンを表すデータとに基づき、二次電池５０の残容量に対応した表示部８６の点灯パターンを設定すると共に、その表示時間として予め設定された残容量表示時間（例えば、３秒）を設定し、Ｓ１６０に移行する。

一方、Ｓ１３０にて、二次電池５０の異常が検出されていると判断された場合には、Ｓ１７０に移行し、現在、表示部８６が表示状態であるか否かを判断する。
そして、Ｓ１７０にて、現在、表示部８６が表示状態であると判断されると、Ｓ２１０に移行して、今回検出した異常内容の表示優先度（検出異常優先度）は、現在表示中の表示優先度（表示内容優先度）よりも高いか否かを判断する。

Ｓ２１０にて、今回検出した異常内容の表示優先度が、現在表示中の表示優先度よりも高いと判断された場合には、Ｓ２００に移行し、今回検出した異常内容の表示優先度が、現在表示中の表示優先度と同じ又は低いと判断された場合には、当該表示制御処理を一旦終了する。

次に、Ｓ１７０にて、現在、表示部８６が表示状態ではないと判断された場合には、Ｓ１８０に移行して、二次電池パック４０に設けられている表示スイッチ８０が使用者により操作（押下）されたか否かを判断する。

そして、Ｓ１８０にて、表示スイッチ８０は操作（押下）されていないと判断されると、Ｓ１９０に移行し、逆に、表示スイッチ８０は操作（押下）されたと判断されると、Ｓ２００に移行する。

Ｓ１９０では、二次電池パック４０が装着された本体１０側でトリガスイッチ２２が操作されて、本体１０のメインスイッチＳＷ１がオフ状態からオン状態に切り換えられているか否かを判断する。

そして、Ｓ１９０にて、本体１０側のメインスイッチＳＷ１のオフ状態からオン状態への切り換えが判定されなければ、当該表示制御処理を一旦終了し、逆に、本体１０側のメインスイッチＳＷ１のオフ状態からオン状態への切り換えが判定された場合には、Ｓ２００に移行する。

Ｓ２００では、Ｓ１２０にて今回検出された二次電池５０の異常内容と、図５に示す表示素子８１〜８４の点灯パターンを表すデータとに基づき、二次電池５０の異常内容に対応した表示部８６の点灯パターンを設定すると共に、その表示時間として予め設定された異常表示時間（例えば、１０秒）を設定し、Ｓ１６０に移行する。

そして、Ｓ１６０では、Ｓ１５０又はＳ２００で設定された表示部８６の点灯パターン及び点灯時間に従い、表示素子８１〜８４の何れか若しくは全てを、その点灯時間の間、点灯又は点滅させることで、二次電池５０の残容量又は異常を表示する、表示素子の点灯処理を起動し、当該表示制御処理を一旦終了する。
［実施形態の効果］
以上説明したように、本実施形態の二次電池パック４０には、本体１０に装着した際に本体１０の後方を向く後端面に、二次電池５０の残容量や異常を表示するための表示部８６と表示スイッチ８０が設けられている。

そして、表示スイッチ８０を操作（押下）すると、二次電池パック４０に内蔵されたＭＣＵ７０が、表示部８６を構成する４つの表示素子８１〜８４の点灯個数を制御することにより、二次電池５０の残容量を表示する。

また、ＭＣＵ７０は、二次電池５０の残容量だけでなく、二次電池５０の各種異常を検出するように構成されており、二次電池５０の異常状態を検出しているときに、表示スイッチ８０が操作（押下）されるか、或いは、本体１０のトリガスイッチ２２が操作されると、表示部８６を構成する４つの表示素子８１〜８４を用いて、その検出した異常内容を、残容量の表示よりも優先して表示する。

このため、本実施形態の二次電池パック４０によれば、異常表示専用の表示装置を設けることなく（換言すれば、二次電池パック４０の大型化を招くことなく）、二次電池パック４０単体で二次電池５０の異常表示を行うことができる。

また、使用者は、電動工具本体１０や充電器に二次電池パック４０を装着することなく、二次電池５０の異常を検知できることから、使用者にとって使い勝手のよい二次電池パックを提供できる。

また、二次電池５０の残容量や異常状態の表示時間は、予め設定された残容量表示時間若しくは異常表示時間に制限されているので、これらの表示時間を、使用者が表示内容を確認するのに要する時間に制限して、これらの表示によって二次電池５０の電力が不必要に消費されるのを防止できる。

また本実施形態では、二次電池５０の異常を表示する際には、表示素子８１〜８４の点灯パターンから、異常内容を識別できるように、異常内容に応じて点灯パターンを設定し、しかも、二次電池パック４０を充電器に装着することなく正常復帰し得る「ロック電流」を判定したときには、他の異常判定時とは点滅間隔が異なる点灯パターンを設定するようにされている。

このため、使用者は、点滅している表示素子８１〜８４の数やその点滅周期から、二次電池５０の異常内容を検知でき、しかも、本体１０の操作（具体的にはトリガスイッチ２２の操作停止）によって速やかに正常復帰し得る異常内容（駆動モータＭ１のロック）を一目で識別することができるようになる。

ここで、本実施形態では、図４に示した表示制御処理のＳ１１０にて実行される残容量算出処理が、本発明の残容量検出手段に相当し、同じくＳ１４０〜Ｓ１６０の一連の処理が、本発明の残容量表示制御手段に相当し、同じくＳ１２０にて実行される異常状態検出処理が、本発明の異常検出手段に相当し、同じくＳ１３０，Ｓ１７０〜Ｓ２１０及びＳ１６０の一連の処理が、本発明の異常表示制御手段に相当し、このうち、Ｓ１９０の処理が、本発明の判定手段に相当する。
［変形例］
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記実施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て、種々の態様をとることができる。

例えば、上記実施形態では、二次電池５０の異常判定として、「ロック電流判定」、「過放電判定」、「過負荷判定」、「高温判定」及び「故障判定」を行うものとして説明したが、二次電池５０を構成する各二次電池セルの電圧から二次電池セル毎に異常判定を行う「二次電池セル異常判定」、充電器から二次電池５０への過充電により二次電池電圧が正常範囲を超えたことを判定する「過充電判定」、二次電池パック４０の内部回路の故障により生じる異常を判定する「制御回路故障判定」等を、更に実施するようにしてもよく、或いは、これら各異常判定の中から選択される複数の異常判定を実施するようにしてもよい。

また、上記実施形態では、ＬＥＤからなる４つの表示素子８１〜８４の点灯個数や点灯パターンを切り換えることで、二次電池５０の残容量及び異常を表示するよう構成された二次電池パック４０について説明したが、本発明の二次電池パックは、例えば、点灯時の色を、赤，緑，青というように変更可能な表示素子を１個だけ設け、その表示素子の点灯時の色や点灯状態（点灯・点滅、点滅間隔等）を切り換えることで、二次電池の残容量や異常状態を表示するように構成してもよい。

また、上記実施形態では、本発明をドライバドリルに適用した場合について説明したが、ドライバドリル以外の電動工具に本願発明を適用してもよい。

１０…本体（電動工具本体）、１４…モータハウジング、１６…ギアハウジング、１８…ドリルチャック、２０…ハンドグリップ、２２…トリガスイッチ、ＳＷ１…メインスイッチ、２４…二次電池パック装着部、３２Ａ…正極側端子、３２Ｂ…負極側端子、３４Ａ…信号端子、３６…制御用電源回路、３８…入出力回路、Ｌ１Ａ…正極側電源ライン、Ｌ１Ｂ…負極側電源ライン、Ｍ１…駆動モータ、Ｑ１…トランジスタ（Ｎチャネル型ＭＯＳＦＥＴ）、４０…二次電池パック、４２…コネクタ部、４４…電源端子部、４４Ａ…正極側端子、４４Ｂ…負極側端子、４６…接続端子部、４６Ａ〜４６Ｃ…信号端子、５０…二次電池、５２Ａ…正極側端子、５２Ｂ…負極側端子、６０…制御回路、６２…電流測定回路、６４…電圧測定回路、６６…温度測定回路、６８…スイッチ操作検出回路、７０…ＭＣＵ、７２…充電器検出回路、Ｌ２Ａ…正極側電源ライン、Ｌ２Ｂ…負極側電源ライン、Ｑ４…トランジスタ（Ｎチャネル型ＭＯＳＦＥＴ）、８０…表示スイッチ、８１〜８４…表示素子（ＬＥＤ）、８６…表示部。

Claims

電動工具に装着可能な二次電池パックであって、
外から点灯状態を確認可能に設けられた表示素子と、
二次電池の残容量を検出する残容量検出手段と、
前記表示素子の点灯状態を制御することにより、前記残容量検出手段にて検出された残容量を表示する残容量表示制御手段と、
前記二次電池の異常を検出する異常検出手段と、
前記表示素子の点灯状態を前記残容量表示制御手段による残容量表示とは異なる異常表示状態に制御することで、前記異常検出手段にて検出された二次電池の異常を表示する異常表示制御手段と、
を備えたことを特徴とする二次電池パック。
外部操作により表示指令を入力するための表示スイッチを備え、
前記残容量表示制御手段及び前記異常表示制御手段は、前記表示スイッチからの表示指令に従い前記表示素子の点灯状態を制御し、前記二次電池の残容量若しくは異常を表示することを特徴とする請求項１に記載の二次電池パック。
当該二次電池パックが電動工具に装着されたときに該電動工具の操作スイッチに接続され、該操作スイッチが操作されたか否かを判定する判定手段を備え、
前記異常表示制御手段は、前記判定手段にて電動工具の操作スイッチが操作されたと判定されているときにも、前記異常検出手段にて検出された二次電池の異常を表示することを特徴とする請求項２に記載の二次電池パック。
前記残容量表示制御手段及び前記異常表示制御手段は、それぞれ、前記二次電池の残容量若しくは異常の表示を開始すると、その後、予め設定された残容量表示時間若しくは異常表示時間が経過するまで表示を継続し、残容量表示時間若しくは異常表示時間が経過すると表示を終了することを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の二次電池パック。
前記異常検出手段は、前記二次電池で生じる複数種類の異常を各々検出するよう構成されており、
前記異常表示制御手段は、前記異常検出手段にて検出された異常内容に応じて前記表示素子の点灯パターンを設定することで、前記二次電池の異常を、異常内容を識別可能に表示することを特徴とする請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の二次電池パック。
前記異常表示制御手段は、前記異常検出手段にて検出された異常内容が、外部操作によって異常状態を解除可能な異常内容であるか否かを識別可能に、前記表示素子の点灯パターンを設定することを特徴とする請求項５に記載の二次電池パック。
前記異常表示制御手段は、前記異常検出手段により二次電池の異常が検出されると、前記残容量表示制御手段による残容量表示よりも優先して、異常表示を行うことを特徴とする請求項１〜請求項６の何れか１項に記載の二次電池パック。