JP2014050942A - 電動工具 - Google Patents

Abstract

【課題】リチウムイオン二次電池が低温状態にあることに起因して同電池の保護回路が機能し、異常信号が出力されて電動工具が一時的に使用不能になることを回避すること。
【解決手段】電池温度が所定値以下の低温であると判断した場合には、二次電池の電池容量が所定値以下となったときに出力される過放電信号に応答して二次電池から電動工具への給電を遮断する動作を留保するようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、リチウムイオン電池等の二次電池を駆動源とする電動工具に関する。

コードレス電動工具は商用電源に電源コードを接続せず使用することができるため、作業場所を選ばず、またコードが邪魔にならず作業がしやすいというメリットがある。そのような理由からコードレス電動工具が広く使われるようになってきた。近時、コードレス電動工具の電源としては、リチウムイオン二次電池を内蔵した電池パックが用いられることが多い。リチウムイオン二次電池を内蔵した電池パックには、電池の劣化防止や安全性を確保のために、保護ＩＣが内蔵されている。保護ＩＣは、電池が過放電状態となった場合には、当該電池パックが装着された電動工具へ電力供給を遮断させるための過放電信号を出力する（たとえば、特許文献１参照）。

特開２００９−９５１６２号公報

ところで、電動工具の使用時に、環境温度等の影響により電池温度が低い場合がある。一般に、電池温度が低いと内部抵抗が高くなり、たとえ電池容量が十分にあっても駆動初期段階で一時的に出力電圧が低下する現象を呈する。そのため、低温環境下で電動工具を使用しようとすると、電池パックに内蔵されている保護ＩＣが使用開始時の電池電圧の一時的低下を過放電状態にあると判断し、電動工具への電力供給が遮断されてしまう。その結果、電動工具を使用しようとしても一時的に使用ができない状態に陥ってしまう。よって、電池の温度が使用可能な温度範囲になるまで工具を使用することができないという問題を有していた。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、電池が低温状態にある場合に一時的に電動工具が使用できなくなる事態を回避し、もって電動工具の使用勝手を向上させることを目的とする。

請求項１に記載の電動工具は、二次電池と、駆動部と、二次電池の電池電圧を検出する電池電圧検出手段と、二次電池の温度を検出する電池温度検出手段と、二次電池の電池容量が所定値以下となったことを検出し過放電信号を出力する過放電検出手段と、電池温度検出手段により検出された温度に基づいて、過放電検出手段から出力される過放電信号を制御する制御手段と、を有することを特徴とする。このような構成によれば、二次電池の温度が，例えば、環境温度に起因して低温であったような場合には、低温時の電池内部抵抗の上昇に伴う放電初期の二次電池の電圧ドロップを過放電と読み違えることがない。

請求項２に記載の電動工具は、請求項１に記載の電動工具であって、制御手段が過放電信号を制御することにより、過放電信号に応答して実行する二次電池から駆動部への給電遮断動作を留保するようにしたことを特徴とする。

このような構成によれば、本来過放電信号が出力されると二次電池から駆動部への給電を遮断していたが、低温に起因する一時的な内部抵抗の高い状態である時には、駆動部への給電を継続することができる。

請求項３に記載の電動工具は、請求項２に記載の電動工具であって、温度検出手段が検出した二次電池の温度が電池温度閾値以下であり、かつ、過放電検出手段から過放電信号が出力された時に、制御手段は、過放電検出手段から出力される過放電信号に反応しない不感期間を有する、もしくは、過放電信号をリセットするリセット信号を出力することを特徴とする。

このような構成によれば、電池温度検出手段が検出した二次電池の温度が電池温度閾値以下であり、過放電信号が出力されている時でも、不感期間の間はこの過放電信号に反応しないようにするか、若しくは、この過放電信号をリセットするようにしているので、低温時の電池内部抵抗の上昇に伴う放電初期の二次電池の電圧ドロップを過放電と誤判断しにくい構成である。

請求項４に記載の電動工具は、請求項２または請求項３に記載の電動工具であって、二次電池から駆動部への給電遮断動作の実行を留保する期間の始期は、二次電池から出力が開始された時から電池温度検出手段が閾値以下の電池温度を検出した時までのいずれかのタイミングであり、給電遮断動作の実行を留保する期間の終期は電池温度検出手段が検出した二次電池の温度が電池温度閾値を超え、かつ、過放電検出手段から過放電信号が出力されなくなった時、及び、それ以降であることを特徴とする。

かかる構成によれば、遅くとも電池温度検出手段が閾値以下の電池温度を検出した時、即ち、二次電池が低温状態にあることを検出した以降電池温度が上昇して電池温度閾値を超えるまでの間の駆動部への給電遮断動作を留保するようにしたので、上記のように，電池温度が低温であっても駆動部への給電を継続することができ、また、電池温度が常温となれば、通常通り駆動部への給電は行われるので、低温下でも間断なく連続して電動工具を使用することができる。

請求項５に記載の電動工具は、請求項３または請求項４に記載の電動工具であって、不感期間、もしくは、リセット信号を出力する期間は、電池温度検出手段により検出された電池温度に基づいて、制御手段により任意に設定可能であることを特徴とする。

また、請求項６に記載の電動工具は、請求項５に記載の電動工具であって、不感期間、もしくは、リセット信号を出力する期間は、温度が低温であるほど長い時間であることを特徴とする

このように、不感期間若しくはリセット信号を出力する期間は，電池温度に基づいて決めれば良いが、二次電池の温度が低ければ低いほど不感期間をより長く設定したり、リセット信号を出力する期間を長くするのが好適である。

請求項７に記載の電動工具は、二次電池と、駆動部と、二次電池の電池電圧を検出する電池電圧検出手段と、二次電池の温度を検出する電池温度検出手段と、二次電池の電池容量が所定値以下となったことを検出し過放電信号を出力する過放電検出手段と、過放電検出手段から出力される過放電信号を電池温度検出手段により検出された温度に基づいてリセットする過放電信号リセット手段と、を有することを特徴とする。

また、請求項８に記載の電動工具は、請求項７に記載の電動工具であって、過放電信号リセット手段が過放電信号をリセットすることにより、過放電信号に応答して実行する二次電池から駆動部への給電遮断動作を実行しないようにしたことを特徴とする。

このような構成によれば、二次電池の温度が，例えば、環境温度に起因して低温であったような場合には、二次電池の放電初期の電圧ドロップを過放電と判断して出力される過放電信号を一時的にリセットするようにしたので、給電を遮断することなく駆動部への給電を継続することができる。

なお、駆動源である二次電池は、公知のあらゆる電池を利用可能であり、また、今後開発される二次電池も適用可能な構成であるが、出願時の技術水準においては、リチウムイオン電池を用いることが好適である。

本発明によれば、例えば、環境温度に起因して二次電池の温度が低温であったような場合には、従来、低温時の電池内部抵抗の上昇に伴う放電初期の電圧ドロップを過放電検出手段が過放電と判断してしまうような場合であっても、放電初期の電池温度が低温であると判断された場合にはそのような判断をしないため、駆動部への給電を遮断することなく継続することができる。

本発明の第1の実施の形態による電動工具(工具本体及び電池パック)の回路図。 図１に示した電動工具の動作を説明するためのフローチャート。 本発明の第２の実施の形態による電動工具(工具本体及び電池パック)の回路図。 図３に示した電動工具の動作を説明するためのフローチャート。 電池電圧及び電池温度の時間変化を例示した動作説明用のグラフ。

以下、本発明の第１の実施の形態にかかる電池パック２について添付図面を参照しながら説明する。図１は、工具本体１に電池パック２が装着された状態の回路図を示したものである。以下、工具本体１に電池パック２が装着されて一体となったものを電動工具と称することにする。

以下に説明する実施の形態では、電動工具として電動ドリルを一例に説明するが、電動工具はこれに限定されるものでなく、二次電池を電源とする工具であれば種類は問わない。

工具本体１は正極端子（＋）と負極端子（−）を有し、各々対応する電池パック２の正極端子と負極端子に接続される。また、工具本体１と電池パック２は各々電池遮断用端子９を有し、工具本体１に電池パック２が装着されたとき各々の電池遮断用端子９も接続される構成となっている。なお、電池パック２の電動ドリルへの装着は、電動ドリルの把持部内部空間に電池パック２を差し込み、脱落しないようロックすることにより行われる。

工具本体１は直流で動作する駆動部としてのモータ（ＤＣモータ）３を有し、モータ３とトリガースイッチ４及びモータ制御ＦＥＴ素子(スイッチング素子)５が工具本体１の正極端子と負極端子の間に直列に接続されている。工具本体１に電池パック２が装着された状態で、トリガースイッチ４がオン、モータ制御ＦＥＴ素子５がオンの時にリチウムイオン電池組６(以下、「二次電池６」と称す。)からモータ３に対して給電され、モータ３は回転駆動する。モータ３の駆動軸が回転すると図示しない減速機構を介して電動ドリルの刃が回転する。

モータ３の正極端子とモータ制御ＦＥＴ素子５のソース間には抵抗ＲａとＲｂの直列回路が接続されており、抵抗ＲａとＲｂの接続点はモータ制御ＦＥＴ素子５のゲート及び電池遮断用端子９に接続されている。後述するように、モータ制御ＦＥＴ素子５は電池遮断用端子９を介して印加された過放電信号がローレベルの時にオン、ハイレベルの時にオフとなる。

次に電池パック２の電気的構成について説明する。

電池パック２には二次電池６と過放電検出部７及び温度検出部８が内蔵されている。保護ＩＣ７ａと二次電池６により過放電検出部７が構成される。二次電池６は複数の電池セルを直列に接続してなるものであり、本実施の形態では、５個のリチウムイオン電池セルを直列接続している。本実施形態で例示するリチウムイオン電池セルの定格出力電圧は３．６Ｖであるので、二次電池６からは１８Ｖの電池電圧が出力されモータ３に印加されることになる。工具本体１に内蔵されているモータ３の定格電圧も１８Ｖである。なお、二次電池６の容量が低下した場合には電池パック２を工具本体１から取り外し、充電器により再充電を行う。具体的には、リチウムイオン電池セルの電池電圧が所定の閾値、一例として２．０Ｖ程度まで低下すると空の状態であると判断し、使用者に再充電を促すことになる。

二次電池６には保護ＩＣ７ａが接続されている。具体的には、二次電池６の各セルの正極端子と負極端子が保護ＩＣ７ａに接続されており、各セルの電池電圧を検出している。また、保護ＩＣ７ａは二次電池６の放電電流も監視している。保護ＩＣ７ａは、いずれかのセルの電池電圧が所定値より低くなった場合には過放電状態と判断し、後述するマイクロコンピュータ１１(以下、「マイコン１１」と称する。)に過放電信号を出力する。前述の通り、リチウムイオン電池セルの定格電圧は３．６Ｖであり、過放電状態と判断する閾値は本実施の形態では２．０Ｖとしている。同じく、放電電流が所定値を超えた場合には過電流状態と判断し、過放電信号をマイコン１１に出力する。なお、保護ＩＣ７ａは二次電池６の充電時にも過充電状態等を検出して充電を停止させるための過充電信号を充電装置に対して出力する。

感温度素子であるサーミスタＴＳＲが二次電池６に対して接触配置または近接配置され、抵抗Ｒ１と共に温度検出部８を構成している。温度検出部８は二次電池６の温度を検出するための回路である。具体的には、抵抗Ｒ１とサーミスタＴＳＲを直列接続したものを電源電圧（５Ｖ）とアース間に接続し、温度に依存して抵抗値が変化するサーミスタＴＳＲの電圧をマイコン１１に入力している。なお、電源電圧（５Ｖ）は三端子レギュレータ１０により生成される。

電池パック２には三端子レギュレータ１０が設けられており、二次電池６から供給される電池電圧に基づいて５Ｖの定電圧を出力する。この５Ｖの定電圧はマイコン１１と先述した温度検出部８及び後述する工具差込検出部１２の電源電圧として用いられる。三端子レギュレータ１０には発振防止用のコンデンサＣ１及びＣ２が接続されている。

電池パック２には更にマイコン１１が内蔵されている。マイコン１１のＶＤＤ端子には，三端子レギュレータ１０の出力端子が接続されており、５Ｖの電圧が印加される。これによりマイコン１１は動作状態となる。

前述の通り、マイコン１１には保護ＩＣ７ａから過放電信号が、温度検出部８からは電池温度信号が入力される。マイコン１１には電池電圧検出部１３，電流検出部１４及び過放電出力部１５が更に接続されている。電池電圧検出部１３は、電池電圧検出指示部と、電池電圧指示部からの出力に応答して電池電圧の検出を行う電池電圧検出部から構成されている。

電池電圧検出指示部は、ＦＥＴ素子１３ａと、抵抗Ｒ２、Ｒ３及びツェナーダイオードＺＤ１により構成されている。抵抗Ｒ２とツェナーダイオードＺＤ１の並列回路がＦＥＴ素子１３ａのゲートとソース間に接続されており、抵抗Ｒ３はマイコン１１の出力端子とＦＥＴ素子１３ａのゲート間に接続されている。一方、電池電圧検出部はＦＥＴ素子１３ｂと、抵抗Ｒ４、Ｒ５及びツェナーダイオードＺＤ２により構成されている。抵抗Ｒ４とツェナーダイオードＺＤ２の並列回路が電池パック２の正極端子とＦＥＴ素子１３ａのゲート間に接続されており、抵抗Ｒ５はＦＥＴ素子１３ａのドレインとＦＥＴ素子１３ｂのゲート間に接続されている。マイコン１１から電池電圧検出の指示を表すハイレベルの指示信号が出力されると、抵抗Ｒ３と抵抗Ｒ２により分圧された電圧がＦＥＴ素子１３ａのゲートに入力されＦＥＴ素子１３ａはオンとなる。

ＦＥＴ素子１３ａがオンとなると、二次電池６から抵抗R4と抵抗R5により分圧された電圧がＦＥＴ素子１３ｂのゲートソース間に電位差ができることでＦＥＴ素子１３ｂはオンとなる。ＦＥＴ素子１３ｂと抵抗Ｒ６、Ｒ７の直列回路が二次電池６と並列に接続されており、直列接続された抵抗Ｒ６とＲ７により二次電池６の電池電圧を分圧し、二次電池６の電池電圧に対応する分圧電圧がマイコン１１に入力される構成となっている。

かかる構成により電池電圧検出部１３は二次電池６の電池電圧を検出したい時のみ検出することができる。例えば、電池パック２が工具本体１に装着されたことを検出した時に、電池電圧検出部１３から二次電池６の電池電圧を検出することができる。本実施の形態による電池電圧検出部１３には、電池電圧指示部が設けられているので、抵抗Ｒ６とＲ７の直列回路を二次電池６に並列に接続し、分圧抵抗から常時電池電圧を検出できる構成のものと比較すると、抵抗Ｒ６とＲ７による二次電池６の電力消費を抑えることができるという効果がある。

更に、マイコン１１にはモータ３に流れる電流を検出する電流検出部１４が接続されており、電流検出部１４で検出した電流値はマイコン１１に入力される。電流検出部１４は抵抗で構成されている。

マイコン１１の出力端子には、過放電出力部１５が接続されており、過放電出力部１５の出力は抵抗Ｒ１２を介して電池パック側２０に接続されている。過放電出力部１５はＦＥＴ素子１５ａと抵抗Ｒ１０、Ｒ１１により構成されている。抵抗Ｒ１０はマイコン１１の過放電信号出力端子とＦＥＴ素子１５ａのゲート間に接続されており、抵抗Ｒ９は ＦＥＴ素子１５ａのゲートとソース間に接続されている。

マイコン１１の過放電信号出力端子から過放電であることを示すハイレベルの過放電信号が入力されると、ＦＥＴ素子１５ａがオンとなり、工具本体１側の抵抗Ｒａから電池パック２側の抵抗Ｒ１２に電流が流れる。この結果、モータ制御ＦＥＴ素子５はオフとなり、トリガースイッチ４がオンであるかオフであるかに関わらずモータ３に流れる電流は遮断される。一方、マイコン１１から過放電信号が出力されていない場合、即ち、マイコン１１の過放電信号出力端がローレベルの時は、過放電出力部１５のＦＥＴ素子１５ａはオフであり、工具本体１側の抵抗ＲａとＲｂに電流が流れる。抵抗Ｒｂの抵抗値の方が抵抗Ｒ１２の抵抗値より大きく設定されているため、モータ制御ＦＥＴ素子５はオンとなりトリガースイッチ４がオンされるとモータ３は回転駆動する。

マイコン１１の入力端子と電池パック２側の電池遮断用端子９の間にはＦＥＴ素子１２ａと抵抗Ｒ８，Ｒ９からなる工具差込検出部１２が接続されている。抵抗Ｒ８はＦＥＴ素子１２ａのゲートとソース間に接続されており、抵抗Ｒ９はＦＥＴ素子１２ａのゲートと工具差込検出部１２の間に接続されている。保護ＩＣ７ａから過放電信号が出力されておらず、電池パック２側の電池遮断用端子９がオープンであれば、工具本体１に電池パック２が非装着状態状態である。電池パック２側の電池遮断用端子９がオープン状態であると、ＦＥＴ素子１２ａはオフであり、マイコン１１の工具差込検出用入力端子には三端子レギュレータ１０により生成された５Ｖの電源電圧、即ち、ハイレベルの信号が入力される。マイコン１１の工具差込検出用入力端子がハイレベルであることに基づいて、マイコン１１は工具本体１に電池パック２が非装着状態であると認識する。一方、電池パック２側の電池遮断用端子９がハイレベル状態であれば、工具本体１に対して電池パック２が差し込まれた状態であると認識する。この状態ではＦＥＴ素子１２ａがオンとなっており、マイコン１１の工具差込検出用入力端子はＦＥＴ素子１２ａを介して接地されるためローレベルとなり、マイコン１１は工具本体１に電池パック２が差し込まれた状態であることを認識する。

次に、上記のように構成された工具本体１と電池パック２の動作を図２に示したフローチャート及び図５に示したグラフを参照しながら説明する。

工具本体１に電池パック２を装着し、図示しないパワースイッチとオンにすると二次電池６から供給される電池電圧に基づいて三端子レギュレータ１０から出力される５Ｖの電源電圧がマイコン１１に印加され、これによりマイコン１１は動作可能状態となる。動作可能となったマイコン１１は、マイコン１１は電池電圧検出の指示を表すハイレベルの指示信号を電池電圧検出部１３に出力し、電池電圧の検出を行う（ステップ１０１)。

次いで、工具本体１に電池パック２が差し込まれているか否かを判断する(ステップ１０２)。マイコン１１は、工具差込入力端子のレベルがハイ又はローであることを検出することで工具本体１に電池パック２が差し込まれたか否かを判断することができる。

工具本体１に電池パック２が差し込まれていなければ(ステップ１０２：Ｎ)，差し込まれるまで待機する。

工具本体１に電池パック２が差し込まれていると判断した場合には(ステップ：Ｙ)、ステップ１０１で検出した電池電圧が放電可能であるか否かを判断する(ステップ１０３)。所定の電圧値よりも低い場合には、マイコン１１は二次電池６の電池容量が十分でないと推定し、工具本体１に差し込まれた電池パック２は使用できない、即ち、放電不可能と判断する(ステップ１０３：Ｎ)。

なお、電池の残容量の検出は、前記ステップ１０１で検出した電池電圧を用いる方法のみならず、電流を検出し、充放電における電流値の積算から容量を算出する方式としてもよく、また、これらを併用してもよい。

電池電圧検出部１３により検出された電池電圧が閾値以上であれば、マイコン１１は放電可能と判断し(ステップ１０３：Ｙ)，ステップ１０４に進む。電池電圧検出部１３により検出された電池電圧が閾値以下の場合には、マイコン１１は放電不可能と判断しステップ１０８に進み放電を禁止する。

ステップ１０８で放電を禁止するために、マイコン１１は過放電信号出力端子から過放電出力部１５に過放電信号(ハイレベル)を出力する。過放電信号に応答して過放電出力部１５のＦＥＴ素子１５ａはオンとなる。その結果、電池遮断用端子９には、抵抗Ｒａと抵抗Ｒ１２で分圧された値が入力され、この分圧値がＦＥＴ素子１５のＯＮ電圧より十分低い値となるよう抵抗Ｒ１２を設定することで工具本体１のモータ制御ＦＥＴ素子５はオフとなる。

ステップ１０３で二次電池６が使用可能であると判断した場合(ステップ１０３：Ｙ)、マイコン１１は、ステップ１０４で放電を許可する。具体的には、マイコン１１の過放電信号出力端子から過放電出力部１５に過放電信号は出力されず、電池パック２のモータ制御ＦＥＴ素子５はオンとされる。

次に、マイコン１１は二次電池６が過放電状態にあるか否かの判断を行う(ステップ１０５)。放電開始後、過放電検出部７よりマイコン１１に過放電信号が入力されるとマイコン１１は二次電池６が過放電状態にあると判断する。図５に示すように、満充電状態であれば、放電開始時には二次電池６の電池電圧は１セルあたり３．６Ｖ等、閾値を十分に超える値であるので、ステップ１０３の電圧検出では放電可能と判断されたものの、放電開始時の電池温度が，例えば−１０℃といった低温であると、放電開始直後の電池電圧が内部抵抗により急激に低下する。過放電検出部７は、過放電状態の判別閾値を、例えば、１セル当たり２．０Ｖとしているので、前記放電開始直後の電池電圧が1セル当たり２．０Ｖ以下になると過放電検出部７は二次電池６が過放電状態と判断してしまい、過放電信号をマイコン１１に出力することになる。マイコン１１は過放電信号が入力されると二次電池６は過放電状態に至ったと判断し(ステップ１０５：Ｙ)、ステップ１０６に進む。マイコン１１に過放電信号が入力されなければ放電可能と判断し(ステップ１０５：Ｎ)、ステップ１０４に戻り、二次電池６が過放電となっていないかどうかを継続的に監視する。

次に、ステップ１０６は、過放電信号がマイコン１１に入力された場合に電池温度が低温であるか否かの判別を行う。本実施の形態では、電池温度が低温であるか否かを判断する温度閾値を、仮に−１０℃として説明すると、電池温度検出部８により検出された電池温度が-１０℃以下であれば、二次電池６は低温状態であると判断する(ステップ１０６：Ｙ)。一方、電池温度が−１０℃より高ければ、電池温度は常温状態であると判断する。電池温度が常温状態であると判断された場合、ステップ１０５において二次電池６は過放電状態であると判断されているので、この場合にはステップ１０８に進み放電を不許可とする。

電池温度が低温である（ステップ１０６：Ｙ）である場合、すなわち、図５に示したグラフの時刻Ｔ１では、二次電池６は低温であり、かつ、過放電信号が検出されたものと判断される。この場合には、ステップ１０７に進み過放電信号を解除する。過放電信号を解除するとは、過放電検出部７から入力された過放電信号に所定期間のみ反応しない、ということであり、図５に示したＴ１からＴ２の間は過放電検出部７から入力された過放電信号に対して不感時間となる。不感時間の間は、マイコン１１は過放電信号出力端子から過放電出力部１５へ過放電信号を出力しないので、過放電信号出力端子はローベルに維持される。その結果、不感時間の間、工具本体１のモータ制御ＦＥＴ素子５は遮断されず、オン状態を維持する。

上記ステップ１０５において二次電池６が過放電であると判定され、更にステップ１０６において電池温度が低温(例えば−１０℃以下)であると判定された場合は、実際には、ほとんどの場合、二次電池６は過放電状態にあるわけではなく、低温環境における一時的な電圧低下を過放電と誤検出したものである。そこで、電池温度が低いために生ずる放電初期の一時的な電池電圧の低下現象が認められた場合には、マイコン１１は過放電検出部７から入力される過放電信号に対して反応しない不感状態となる期間を設けることで、マイコン１１の過放電信号出力端子から過放電出力部１５に過放電信号を出力することが抑制される。なお、二次電池６が実際に過放電状態であった場合、上記ステップ１０４乃至１０７の工程が再度、もしくは複数回行われることで電池温度が上昇し、放電不可（ステップ１０８）の状態に移行する。

図５に示したように、低温状態にある二次電池は放電開始直後に一時的に電池温度が低下するが、電流を流す時間の経過、すなわち、電池の温度の上昇と共に電池電圧が回復し、時刻Ｔ２においてはセル当たりの電圧が２．０Ｖを超える。すると、過放電検出部７からマイコン１１に過放電信号は入力されなくなり、よって、ステップ１０５において、過放電ではないと判定されることになる(ステップ１０５：Ｎ)。過放電でないと判定されると，ステップ１０４に戻り、放電を継続しながら過放電となっていないかどうかを継続的に監視する。電池温度が常温に戻った二次電池６が最初にステップ１０５において過放電でないと判定されるタイミングが図５に示した時刻Ｔ２であり、前述の通り、Ｔ１からＴ２までは過放電検出部７から出力される過放電信号に対してマイコン１１が反応しない不感時間となる。

上述の第１の実施の形態によれば、電池温度が低温である場合には、たとえ過放電状態との判定がされても、電池電圧の低下は電池温度が低温であることに起因するものであると判断して、電池パック２から工具本体１への給電を遮断しないようにしたので、例えば、十分に容量を有する電池パックを低温時に使用する使用者に対して、過放電警告、もしくは、工具本体１の駆動停止等の操作上の違和感を与えることがない。なお、二次電池の最初の出力をＴ０とした場合、実際の二次電池において、グラフのＴ０とＴ１の間は、極めて短時間である。したがって、上記給電を遮断することを留保する期間の始期は、上述したＴ１のみならず、Ｔ０からＴ１の間であってもよい。

次に、図３及び図４を参照しながら本発明の第２の実施の形態について説明する。

図３に示した回路構成は図１に示した回路構成と以下の点を除いて同じである。図１と同じ構成部分、構成要素には同じ参照番号を付しその説明を省略する。

図３に示した回路構成では、過放電検出部７と過放電出力部１５との間に過放電信号解除部１６を設けている。過放電信号解除部１６はＦＥＴ素子１６ａと２つの抵抗Ｒ１４とＲ１５により構成されており、ＦＥＴ素子１６ａのドレインが過放電検出部７の出力端子に接続されると共に、抵抗Ｒ１０を介して過放電出力部１５に接続されている。ＦＥＴ素子１６ａのゲートは抵抗Ｒ１４を介してマイコン１１の過放電信号出力端子に接続されている。抵抗Ｒ１５はＦＥＴ素子１６ａのゲートとソース間に接続されている。

更に、図３に示した回路構成では、過放電検出部７から出力される過放電信号が，図１に示した第１の実施の形態ではマイコン１１に入力する構成となっていたが、第２の実施の形態では、この過放電信号をマイコン１１に入力せず、過放電信号解除部１６に入力する構成となっている。

更に、図３に示した回路構成では、電池パック２の工具本体１への差込検出を行うための回路構成が図１に示されている回路構成と異なっている。図３における差込検出部は抵抗Ｒ１６とＲ１７により構成されている。電池遮断用端子９における電圧を抵抗Ｒ１６とＲ１７で分圧し，分圧値がマイコン１１に入力されるように構成されており、マイコン１１は入力された電圧の高低に基づいて電池パック２が工具本体１に差し込まれているかどうかを判定する。

具体的には、電池パック２に工具本体１が差し込まれた状態では電池遮断用端子９は高電位であり、差し込まれていない状態では低電位である。従って、マイコン１１の工具差込検出入力端子にハイレベルの信号が入力された時には、マイコン１１は電池パック２に工具本体１が差し込まれたと判定し、逆にマイコン１１の工具差込検出入力端子にローレベルの信号が入力された時には、マイコン１１は電池パック２に工具本体１が差し込まれていないと判定する。

また、上述した第１の実施の形態では、過放電信号を発する二次電池が低温であると判定された場合には、過放電信号検知時から電池の内部抵抗が下がる温度になるまでの期間を不感時間とし、過放電検出部７からマイコン１１に入力された過放電信号に、マイコン１１、及び、工具が反応しない構成としたが、第２の実施の形態では、過放電検出部７により二次電池６が過放電状態にあると判断され、過放電信号が出力されても、二次電池６が低温であると判定された場合には、マイコン１１はそのリセット出力端子から過放電信号解除部１６に対してリセット信号を出力することで、過放電信号が過放電出力部１５を介し工具に入力されるのを阻止している。

具体的な一例としては、保護ＩＣ７ａにおいて過放電状態が検出されると過放電検出部７からハイレベルの過放電信号が出力されるが、低温時には、該過放電信号に対し、マイコン１１のリセット出力端子からリセット信号が過放電信号解除部１６に出力される。すると、過放電信号解除部１６を構成するＦＥＴ素子１６ａがオンとなり、過放電出力部１５を構成するＦＥＴ素子１５ａのゲートには、過放電信号解除部１６が介在しなければハイレベルの過放電信号が印加されるところ、過放電信号解除部１６が介在するためハイレベルの過放電信号が反転され、ローレベルの信号が過放電出力部１５を構成するＦＥＴ素子１５ａに印加されることになる。その結果、過放電出力部１５のＦＥＴ素子１５ａはオフとなり、工具側のモータ制御ＦＥＴ素子５はオン状態を維持することになる。

次に，上記のように構成された工具本体１と電池パック２の動作を図４に示したフローチャートを参照しながら説明する。

第２の実施の形態による電動工具の動作は、図２に示したフローチャートのステップ１０１からステップ１０４までは同じであるが、ステップ１０４以降の処理が異なる。図４に示すように、ステップ１０４に次いで実行されるステップ(ステップ２０５とする)では、二次電池６が低温（−１０℃以下）であるかどうかを判断し、低温であると判断した場合には(ステップ２０５：Ｙ)、マイコン１１のリセット出力端子から放電信号解除部１６に対してリセット信号を出力する(ステップ２０６a)。前記ステップ２０５において二次電池６が低温でない、即ち、常温状態にあると判断した場合には、リセット信号を出力せず（ステップ２０６ｂ）、あるいは、リセット信号出力を停止して次のステップ２０７に進む。ステップ２０７で行う判断処理は、図２に示したフローチャートのステップ１０５に相当するものであり、二次電池６が過放電であるかどうかを判定する。二次電池６が過放電状態でないと判断された場合には(ステップ２０７：Ｎ)，ステップ１０２に戻り、二次電池６が過放電状態になっていないかどうかを継続的に監視する。二次電池６が過放電状態にあると判断された場合には(ステップ２０７：Ｙ)、図２に示したフローチャートのステップ１０８に相当する処理（ステップ２０８）を実行する。即ち、放電を禁止する。尚、第２の実施の形態においては、ステップ２０６ａ又は２０６ｂのように、リセット信号の出力を切り替えるのみであり、図２に示したフローチャートのステップ１０７に相当する不感時間をマイコンにより設定する処理は不要となる。

以上説明したように、第２の実施の形態によれば、電池温度が低温である場合には、放電直後に電池電圧の低下が予測され、過放電検出部７より過放電信号が出力されることが予測されるので、これをリセットし、過放電信号が工具本体１側に出力されないように過放電出力部１５を制御している。そのため、電池温度が低温であることに起因して電池パック２から工具本体１への給電が遮断されることがなく、使用者に対して電動工具の突然の駆動停止といった使用上の違和感を与えることがない。

本発明による工具本体１は、上述した実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された範囲で種々の改良や変形が可能である。

例えば、第１の実施の形態の動作説明の図２に示したフローチャートにおいて、ステップ１０５と１０６の順番は入れ替えてもよい。また、上記第１の実施の形態では、二次電池６が低温であるかどうかを判断する温度閾値として−１０℃を例示したが、別の閾値を採用してもよい。

また、所定の温度閾値より電池温度が低いと判断された場合に、電池温度が常温になるまでを不感時間としたが、電池温度が温度閾値以下の時には、放電開始から予め規定した一定時間、例えば６０秒間等、を不感時間としてもよい。また、前記予め規定した一定時間は、一つの値に限定されるものではなく、温度閾値に応じて不感時間の長さを任意に変えるようにしても良い。例えば、温度閾値が−１０℃であれば、放電開始後６０秒を不感時間とし、温度閾値を０℃とした場合には放電開始後３０秒間を不感時間とするように、温度閾値に応じて不感時間の長さを複数規定することや、不感時間長さを温度の関数として変えるようにしてもよい。更に、電流検出部１４によりモータ３に流れる電流を検出し、検出した電流値に応じて不感時間を定めるようにしてもよし、電池電圧検出部１３で検出した電池電圧や、電池容量に応じて不感時間を定めるようにしてもよい。電池容量を参照する一例を挙げれば、容量８０％以上で１２０秒、６０％以上で６０秒、３０％未満で４０秒等の時間を不感時間として設定することができる。

また、図１及び図３に示した実施の形態では、二次電池６の電池電圧の検出を電池電圧検出部１３により実測しているが、電池パック２に内蔵する電池組の識別情報を表す識別抵抗を内蔵している場合には、マイコン１１で識別情報を読み取り電池電圧を取得するよういしてもよい。このような構成にすれば、図１に示した実施の形態で設けていた電池電圧検出部１３を省略することができ、電池電圧検出部１３による二次電池６の電力損失をなくすことができる。なお、識別情報としてはリチウムイオン電池等の電池の種別，セル数を含んでいる。

また、上述した第１及び第２の実施の形態では、マイコン１１と、マイコン１１への各種入力部及びマイコン１１からの各種出力部の構成を電池パック２内に設けたが、これらを工具本体１側に設け、電池パックには二次電池６を含む過放電検出部７とサーミスタＴＳＲのみを設けるようにした構成も含まれる。

上記実施の形態で説明した事項は、明示的に例示するまでもなく、例えば、ブラシレスタイプのモータ等、モータの駆動に際しＦＥＴ素子を用いる駆動部を有する電動工具に適用可能であることは当業者にとって自明な事項であり、また、モータを使用した電動工具に限定されるものでないことも当業者にとって明らかである。一例を挙げれば、電動工具用の二次電池を電源として採用した作業用ライト／ランタン等に採用することも好適であり、上記実施の形態と同様の制御を行うことで、本発明の効果を奏することが可能である。

１：工具本体、 ２：電池パック、３：モータ、４：トリガースイッチ、５：モータ制御ＦＥＴ素子、６：リチウムイオン電池組(二次電池)、７：過放電検出部、７ａ：保護ＩＣ、８：温度検出部、９：電池遮断用端子、１０：三端子レギュレータ、１１：マイクロコンピュータ(マイコン)、１２：工具差込検出部、１３：電池電圧検出部、１４：電流検出部、１５：過放電出力部、１６：過放電信号解除部、Ｒ１〜Ｒ１２：抵抗、Ｃ１、Ｃ２：発振防止用コンデンサ、ＴＳＲ：サーミスタ

Claims (9)

1. 二次電池と、
   駆動部と、
   前記二次電池の電池電圧を検出する電池電圧検出手段と、
   前記二次電池の温度を検出する電池温度検出手段と、
   前記二次電池の電池容量が所定値以下となったことを検出し過放電信号を出力する過放電検出手段と、
   前記電池温度検出手段により検出された温度に基づいて、前記過放電検出手段から出力される過放電信号を制御する制御手段と、を有することを特徴とする電動工具。
2. 前記制御手段が前記過放電信号を制御することにより、前記過放電信号に応答して実行する前記二次電池から前記駆動部への給電遮断動作を留保するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の電動工具。
3. 前記温度検出手段が検出した前記二次電池の温度が電池温度閾値以下であり、かつ、前記過放電検出手段から過放電信号が出力された時に、前記制御手段は、前記過放電検出手段から出力される過放電信号に反応しない不感期間を有する、もしくは、前記過放電信号をリセットするリセット信号を出力することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電動工具。
4. 前記二次電池から前記駆動部への給電遮断動作の実行を留保する期間の始期は、前記二次電池から出力が開始された時から前記電池温度検出手段が閾値以下の電池温度を検出した時までのいずれかのタイミングであり、給電遮断動作の実行を留保する期間の終期は前記電池温度検出手段が検出した前記二次電池の温度が電池温度閾値を超え、かつ、前記過放電検出手段から過放電信号が出力されなくなった時、及び、それ以降であることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の電動工具。
5. 前記不感期間、もしくは、リセット信号を出力する期間は、前記電池温度検出手段により検出された電池温度に基づいて、前記制御手段により任意に設定可能であることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の電動工具。
6. 前記不感期間、もしくは、リセット信号を出力する期間は、温度が低温であるほど長い時間であることを特徴とする請求項５記載の電動工具。
7. 二次電池と、
   駆動部と、
   前記二次電池の電池電圧を検出する電池電圧検出手段と、
   前記二次電池の温度を検出する電池温度検出手段と、
   前記二次電池の電池容量が所定値以下となったことを検出し過放電信号を出力する過放電検出手段と、
   前記過放電検出手段から出力される過放電信号を前記電池温度検出手段により検出された温度に基づいてリセットする過放電信号リセット手段と、を有することを特徴とする電動工具。
8. 前記過放電信号リセット手段が過放電信号をリセットすることにより、前記過放電信号に応答して実行する前記二次電池から前記駆動部への給電遮断動作を実行しないようにしたことを特徴とする請求項７に記載の電動工具。
9. 前記二次電池はリチウムイオン電池であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の電動工具。

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