JP2017140686A - 電動工具、電池パック及び電動工具システム - Google Patents

電動工具、電池パック及び電動工具システム Download PDF

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Abstract

【課題】電池パックの劣化及び短寿命化を抑制可能且つ低コストな電動工具及び電池パックを提供する。【解決手段】モータ１１を有する電動工具１０に、モータ停止信号を出力可能な信号端子３５ｃを有する電池パック３０及びシリアル通信によるデータの送受信が可能な通信端子２５ｃを有する電池パック２０のいずれをも接続可能な端子部１５と、端子部１５に接続された電池パックの種別に応じて、モータ１１の制御を行う工具ＭＣＵ１４と、を設け、端子部１５に、信号端子３５ｃ及び通信端子２５ｃのいずれにも接続可能且つモータ停止信号の入力及びシリアル通信によるデータの送受信が可能な通信端子１５ｃを設け、端子部１５にシリアル通信可能な電池パック２０が接続された場合、工具ＭＣＵ１４は、通信端子２５ｃ及び通信端子１５ｃを介して受信されたデータに基づき、モータ１１の制御を行う。【選択図】図１

Description

本発明は、電動工具、電池パック及びこれらを備える電動工具システムに関する。
一又は複数の二次電池を収容した電池パックを駆動源とする各種電動工具が広く普及している。この種の電動工具には、プラス端子及びマイナス端子を含む１対の電極端子と、電池パックの信号端子からの信号が入力される信号端子とが設けられる。そして、二次電池が過放電状態や高温状態等の異常状態に近づくと、電池パックの信号端子を介してモータ停止信号が入力され、電動工具の駆動が停止される。
また、二次電池の温度上昇等に起因する電池パックの故障を抑制するため、電動工具に対して様々な提案がなされている。例えば、下記特許文献１に開示された電動工具には、工具本体及び電池パックのそれぞれにデータ通信用の端子が新たに設けられ、当該端子を介して、電池状態を示すデータを電池パックから工具本体に送信することにより、工具本体において電池状態に応じた制御を可能としている。
特開２０１５−１９６１９６号公報
しかしながら、上記した電動工具では、工具本体及び電池パックに、１対の電極端子と、モータ停止信号用の信号端子とに加えて、データ通信用の端子を新たに設けなければならないため、端子数が増えてしまうこととなる。その結果、コストがかさむという問題があった。
かかる課題に鑑み、本発明は、電池パックの劣化及び短寿命化を抑制可能且つ低コストな電動工具及び電池パックを提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明に係る電動工具は、モータと、モータ停止信号を出力可能な電池側信号端子を有する第１の電池パック及びシリアル通信によるデータの送受信が可能な電池側通信端子を有する第２の電池パックのいずれをも接続可能な接続手段と、接続手段に接続された電池パックの種別に応じて、モータの制御を行う制御手段と、を備え、接続手段は、電池側信号端子及び電池側通信端子のいずれにも接続可能且つモータ停止信号の入力及びシリアル通信によるデータの送受信が可能な工具側通信端子を有し、制御手段は、接続手段に第２の電池パックが接続された場合、電池側通信端子及び工具側通信端子を介して受信されたデータに基づき、モータの制御を行うことを特徴とする。
かかる構成によれば、工具側通信端子は、信号の出力のみが可能な電池側信号端子及びシリアル通信によるデータの送受信が可能な電池側通信端子のいずれにも接続可能であるので、端子数を増やさずとも、既存の電池パックである第１の電池パック及びシリアル通信可能な第２の電池パックのいずれをも接続可能となる。したがって、互換性が確保されるとともに、コストの抑制が可能となる。また、第２の電池パックを接続して使用する場合、シリアル通信によりデータを送受信可能となるので、例えば電池の内部状態等の詳細な情報を受信して、内部状態に応じたモータの制御が可能となる。したがって、電池パックの劣化及び短寿命化を抑制可能となる。
上記した電動工具において、工具側通信端子は、モータの停止中及び駆動中のいずれにおいても、電池側通信端子を介してデータの送受信が可能であることが好ましい。
かかる構成によれば、電池パックの内部状態の変動に応じてモータの的確な駆動制御が可能となるので、電池パックの劣化及び短寿命化の更なる抑制が可能となる。
また、制御手段は、接続手段に接続された電池パックに、工具側通信端子を介して電池情報要求を送信し、該電池情報要求に応じて工具側通信端子を介して電池情報を受信した場合、電池パックが第２の電池パックであると判断し、受信された電池情報に基づきモータの制御を行うことが好ましい。
かかる構成によれば、接続手段に接続された電池パックの種別を判別して、当該種別に応じたモータの制御が可能となるので、シリアル通信が可能な第２の電池パックが接続された場合、電池の内部状態等の詳細な情報を受信して、内部状態に応じたモータの制御が可能となる。したがって、電池パックの劣化及び短寿命化を抑制可能となる。
電池情報は、電池温度情報を含むことが好ましい。
かかる構成によれば、電池温度に応じたモータの制御が可能となるので、電池パックの劣化及び短寿命化を抑制可能となる。
また、電池情報は、電池種類情報を含むことが好ましい。
かかる構成によれば、電池パックの種類に応じたモータの制御が可能となるので、電池パックの劣化及び短寿命化を抑制可能となる。
また、電池情報は、電池定格情報を含むことが好ましい。
かかる構成によれば、電池の定格情報に応じたモータの制御が可能となるので、電池パックの劣化及び短寿命化を抑制可能となる。
また、電池情報は、電池容量情報を含むことが好ましい。
かかる構成によれば、電池容量に応じたモータの制御が可能となるので、電池パックの劣化及び短寿命化を抑制可能となる。
また、電池情報は、電池使用履歴情報を含むことが好ましい。
かかる構成によれば、電池の使用履歴に応じたモータの制御が可能となるので、電池パックの劣化及び短寿命化を抑制可能となる。
また、電池情報は、放流電流値情報を含むことが好ましい。
かかる構成によれば、放流電流値に応じたモータの制御が可能となるので、電池パックの劣化及び短寿命化を抑制可能となる。
上記した電動工具において、電池情報要求の送信後、所定時間が経過しても電池情報の受信が無い場合、制御手段は、第１の電池パックが接続手段に接続されたと判断し、工具側通信端子を介してモータ停止信号が入力されると、モータの駆動を停止することが好ましい。
かかる構成によれば、接続手段に接続された電池パックの種別を判別して、当該種別に応じたモータの制御が可能となるので、信号の出力のみが可能な既存の電池パックが接続された場合も、モータの駆動及びモータ停止信号の入力に基づくモータの駆動停止が可能となる。したがって、電池の互換性が確保される。
また、制御手段は、送信端子及び受信端子を有するマイクロコンピュータであり、工具側通信端子は、送信端子及び受信端子に接続されることが好ましい。
かかる構成によれば、マイクロコンピュータは、一の工具側通信端子を介してシリアル通信によるデータの送受信が可能となるので、電池パックの内部状態等を示す詳細なデータに基づきモータの制御が可能となる。したがって、コストを抑制可能且つ電池パックの劣化及び短寿命化を抑制可能となる。
本発明の別の観点に係る電池パックは、少なくとも一つの二次電池と、信号を入力可能な工具側信号端子を有する第１の電動工具及びシリアル通信によるデータの送受信が可能な工具側通信端子を有する第２の電動工具のいずれをも接続可能な接続手段と、接続手段に接続された電動工具の種別に応じて、二次電池の放電制御を行う制御手段と、を備え、接続手段は、工具側信号端子及び工具側通信端子のいずれにも接続可能且つ信号の出力及びシリアル通信によるデータの送受信が可能な電池側通信端子を有し、制御手段は、接続手段に第２の電動工具が接続された場合、該第２の電動工具に、電池側通信端子を介して電池情報を送信することを特徴とする。
かかる構成によれば、電池側通信端子は、信号の入力のみが可能な工具側信号端子及びシリアル通信によるデータの送受信が可能な工具側通信端子のいずれにも接続可能であるので、端子数を増やさずとも、既存の電動工具である第１の電動工具及びシリアル通信可能な第２の電動工具のいずれにも接続可能となる。したがって、互換性が確保されるとともに、コストの抑制が可能となる。また、第２の電動工具に接続して使用する場合、シリアル通信によりデータを送受信可能となるので、例えば電池の内部状態等の詳細な情報を送信することにより、電動工具側で内部状態に応じたモータの制御が可能となる。したがって、電池パックの劣化及び短寿命化を抑制可能となる。
上記した電池パックにおいて、電池側通信端子は、接続手段に接続された電動工具の停止中及び駆動中のいずれにおいても、工具側通信端子を介してデータの送受信が可能であることが好ましい。
かかる構成によれば、電池パックを接続して使用する電動工具において、電池パックの内部状態の変動に応じた的確な駆動制御が可能となるので、電池パックの劣化及び短寿命化の更なる抑制が可能となる。
また、制御手段は、接続手段に接続された電動工具から、電池側通信端子を介して電池情報要求を受信した場合、該電動工具が第２の電動工具であると判断し、該第２の電動工具に、電池側通信端子を介して電池情報を送信することが好ましい。
かかる構成によれば、接続手段に接続された電動工具の種別を判別して、当該種別に応じて電池情報の送信の要否を判断可能となるので、シリアル通信が可能な第２の電動工具が接続された場合、電池の内部状態等の詳細な情報を送信して、当該第２の電動工具において、電池パックの内部状態に応じた駆動制御を実行させることが可能となる。したがって、電池パックの劣化及び短寿命化を抑制可能となる。
電池情報は、電池温度情報を含むことが好ましい。
かかる構成によれば、電池温度に応じた電動工具の駆動制御が可能となるので、電池パックの劣化及び短寿命化を抑制可能となる。
また、電池情報は、電池種類情報を含むことが好ましい。
かかる構成によれば、電池の種類に応じた電動工具の駆動制御が可能となるので、電池パックの劣化及び短寿命化を抑制可能となる。
また、電池情報は、電池定格情報を含むことが好ましい。
かかる構成によれば、
かかる構成によれば、電池の定格情報に応じた電動工具の駆動制御が可能となるので、電池パックの劣化及び短寿命化を抑制可能となる。
また、電池情報は、電池容量情報を含むことが好ましい。
かかる構成によれば、電池容量に応じた電動工具の駆動制御が可能となるので、電池パックの劣化及び短寿命化を抑制可能となる。
また、電池情報は、電池使用履歴情報を含むことが好ましい。
かかる構成によれば、電池の使用履歴に応じた電動工具の駆動制御が可能となるので、電池パックの劣化及び短寿命化を抑制可能となる。
また、電池情報は、放流電流値情報を含むことが好ましい。
かかる構成によれば、放流電流値に応じたモータの制御が可能となるので、電池パックの劣化及び短寿命化を抑制可能となる。
上記した電池パックにおいて、制御手段は、送信端子及び受信端子を有するマイクロコンピュータであり、電池側通信端子は、送信端子及び受信端子に接続されることが好ましい。
かかる構成によれば、マイクロコンピュータは、一の電池側通信端子を介してシリアル通信によるデータの送受信が可能となるので、電池パックの内部状態等を示す詳細なデータを電動工具へ送信して、当該詳細なデータに基づく電動工具の駆動制御を実行させることが可能となる。したがって、コストを抑制可能且つ電池パックの劣化及び短寿命化を抑制可能となる。
本発明の更に別の観点に係る電動工具システムは、モータを有する電動工具と、少なくとも一つの二次電池を有し、モータの駆動源となる電池パックと、を備え、電池パックは、シリアル通信によるデータの送受信が可能な電池側通信端子と、二次電池の放電制御を行う電池側制御手段と、を備え、電動工具は、シリアル通信によるデータの送受信が可能であり、電池側通信端子に接続し、電池パックに電池情報要求を送信する工具側通信端子と、モータの制御を行う工具側制御手段と、を備え、電池側制御手段は、電池側通信端子を介して電池情報要求を受信すると、該電池側通信端子を介して電池情報を送信し、工具側制御手段は、工具側通信端子を介して電池情報を受信すると、該電池情報に基づきモータの制御を行うことを特徴とする。
かかる構成によれば、工具側通信端子及び電池側通信端子が接続された、電動工具及び電池パック間におけるシリアル通信によるデータの送受信が可能となるので、端子数を増やさずとも、電池パックの内部状態等の詳細な情報を電池パックから電動工具へ送信して、内部状態に応じたモータの制御が可能となる。したがって、電池パックの劣化及び短寿命化を抑制可能となる。
上記した電動工具システムにおいて、工具側通信端子及び電池側通信端子は、モータの停止中及び駆動中のいずれにおいても、互いにデータの送受信が可能であることが好ましい。
かかる構成によれば、電池パックの内部状態の変動に応じてモータの的確な駆動制御が可能となるので、電池パックの劣化及び短寿命化の更なる抑制が可能となる。
電池情報は、電池温度情報を含むことが好ましい。
かかる構成によれば、電池温度に応じたモータの制御が可能となるので、電池パックの劣化及び短寿命化を抑制可能となる。
また、電池情報は、電池種類情報を含むことが好ましい。
かかる構成によれば、電池パックの種類に応じたモータの制御が可能となるので、電池パックの劣化及び短寿命化を抑制可能となる。
また、電池情報は、電池定格情報を含むことが好ましい。
かかる構成によれば、電池の定格情報に応じたモータの制御が可能となるので、電池パックの劣化及び短寿命化を抑制可能となる。
また、電池情報は、電池容量情報を含むことが好ましい。
かかる構成によれば、電池容量に応じたモータの制御が可能となるので、電池パックの劣化及び短寿命化を抑制可能となる。
また、電池情報は、電池使用履歴情報を含むことが好ましい。
かかる構成によれば、電池の使用履歴に応じたモータの制御が可能となるので、電池パックの劣化及び短寿命化を抑制可能となる。
また、電池情報は、放流電流値情報を含むことが好ましい。
かかる構成によれば、放流電流値に応じたモータの制御が可能となるので、電池パックの劣化及び短寿命化を抑制可能となる。
上記した電動工具システムにおいて、工具側制御手段は、工具側送信端子及び工具側受信端子を有するマイクロコンピュータであり、工具側通信端子は、工具側送信端子及び工具側受信端子に接続されることが好ましい。
かかる構成によれば、マイクロコンピュータは、工具側通信端子を介してシリアル通信によるデータの送受信が可能となるので、電池パックの内部状態等を示す詳細なデータに基づきモータの制御が可能となる。したがって、電池パックの劣化及び短寿命化を抑制可能となる。
また、電池側制御手段は、電池側送信端子及び電池側受信端子を有するマイクロコンピュータであり、電池側通信端子は、電池側送信端子及び電池側受信端子に接続されることが好ましい。
かかる構成によれば、マイクロコンピュータは、電池側通信端子を介してシリアル通信によるデータの送受信が可能となるので、電池パックの内部状態等を示す詳細なデータを電動工具へ送信して、当該詳細なデータに基づくモータが可能となる。したがって、電池パックの劣化及び短寿命化を抑制可能となる。
本発明に係る電動工具、電池パック及び電動工具システムによれば、コストを増大させることなく電池パックの劣化及び短寿命化を抑制可能となる。
本発明の実施の形態に係る電動工具及び電池パックを含む電動工具システムの電気的構成を示す回路図である。 本発明の実施の形態に係る電池パックの通常モードにおける出力電圧波形を示す説明図である。 本発明の実施の形態に係る電池パックの通信モードにおける出力電圧波形を示す説明図である。 本実施の形態に係る電動工具システムにおける通信データの一例を示す説明図である。 本発明の実施の形態に係る電動工具の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る電池パックの動作を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る電動工具における通信モードでの動作の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る電動工具を含む電動工具システムの電気的構成を示す回路図である。 本発明の実施の形態に係る電池パックを含む電動工具システムの電気的構成を示す回路図である。
以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。
まず、図１を参照しながら、本発明の実施の形態に係る電動工具及び電池パックについて、説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る電動工具及び電池パックを含む電動工具システムの電気的構成を示す回路図である。図１において、電動工具システム１００は、本発明の実施の形態に係る電動工具１０と、本発明の実施の形態に係る電池パック２０とを含んで構成される。
電池パック２０は、充電が可能な電池パックであり、信号の入力のみが可能な電動工具（第１の電動工具）及びシリアル通信によるデータの送受信が可能な電動工具（第２の電動工具）のいずれにも接続可能な電池パックである。電池パック２０は、図１に示されるように、電池組２１、シャント抵抗２２、電池ＭＣＵ２３、サーミスタ２４、プラス端子２５ａ、マイナス端子２５ｂ及び通信端子２５ｃを備えている。電池パック２０は、本発明の電池パックの一例である。
電池組２１は、複数の二次電池セル２１ａが接続されて構成される。本実施の形態では、２つの二次電池セル２１ａが直列に接続されて電池組２１を構成する。また、二次電池セル２１ａは、本実施の形態では定格電圧が３．６Ｖのリチウムイオン電池であるが、本発明はこれに限定されない。例えば定格電圧が１．２Ｖのニッケルカドミウム電池等も適用可能である。電池組２１の正極側はプラス端子２５ａに接続され、負極側はシャント抵抗２２を介してマイナス端子２５ｂに接続される。
電池ＭＣＵ２３は、マイクロコンピュータであり、本発明の制御手段及び電池側制御手段の一例である。電池ＭＣＵ２３は、電池組２１に並列に接続され、電池組２１の電池温度Ｔと、電池組２１の電池電圧ＶＢと、電池組２１から電動工具１０へ流れる電流値Ｉとを監視する機能を有する。また、電池ＭＣＵ２３は、接続される電動工具の種別に応じて、通常モード及び通信モードの２つの制御モードのいずれかにより、放電制御を行う。ここで、通常モードとは、信号の入力のみが可能な第１の電動工具に接続された場合の制御モードである。一方、通信モードとは、シリアル通信によるデータの送受信が可能な第２の電動工具に接続された場合の制御モードである。通常モード及び通信モードの詳細については、後述する。
電池ＭＣＵ２３には、図１に示されるように、電源端子２３ａ、ＧＮＤ端子２３ｂ、電流検知端子２３ｃ、温度検知端子２３ｄ、送信端子２３ｅ及び受信端子２３ｆを含む６つの端子２３ａ〜２３ｆが設けられる。
電源端子２３ａは、電池組２１の正極側とプラス端子２５ａとの間に接続される。また、ＧＮＤ端子２３ｂは、電池組２１の負極側とシャント抵抗２２の一端との間に接続される。電池ＭＣＵ２３は、電源端子２３ａ及びＧＮＤ端子２３ｂを介して、電池組２１から電力供給を受けて動作する。
また、電池ＭＣＵ２３は、電源端子２３ａ及びＧＮＤ端子２３ｂ間の電位差に基づき、電池組２１の電圧値、すなわち電池電圧ＶＢを検出する。電池ＭＣＵ２３は、電池組２１の電池電圧ＶＢ及び電池組２１に含まれる二次電池セル２１ａのセル数に基づき、１セルあたりの電圧値、すなわちセル電圧ＶＣを算出し、セル電圧ＶＣが所定の基準セル電圧値以下とならないように、電池電圧ＶＢの監視を行う。本実施の形態では、所定の基準セル電圧値は３Ｖである。すなわち、電池電圧ＶＢの基準電圧Ｖ０は３×２＝６Ｖである。電池ＭＣＵ２３は、検出された電池電圧ＶＢの基準電圧Ｖ０以下への低下を抑制するために、電池電圧ＶＢの監視を行い、電池電圧ＶＢが基準電圧Ｖ０に達すると、電池組２１が過放電状態に近づいたと判断する。
電流検知端子２３ｃは、シャント抵抗２２の他端とマイナス端子２５ｂとの間に接続される。電池ＭＣＵ２３は、ＧＮＤ端子２３ｂ及び電流検知端子２３ｃ間の電位差、すなわち電圧値Ｖｓを検出し、この電圧値Ｖｓとシャント抵抗２２の抵抗値Ｒｓとに基づき、シャント抵抗２２を流れる電流、すなわち、電池組２１から電動工具１０へ流れる電流値Ｉ＝Ｖｓ／Ｒｓを検知する。電池ＭＣＵ２３は、電流値Ｉが所定の基準電流値Ｉ０を超えることを抑制するために、電流値Ｉの監視を行う。本実施の形態では、所定の基準電流値Ｉ０は１００Ａである。電池ＭＣＵ２３は、検出された電流値Ｉが基準電流値Ｉ０以上になると、電動工具１０のモータ１１（後述）が過電流状態に近づいたと判断する。
温度検知端子２３ｄは、サーミスタ２４に接続される。サーミスタ２４は、温度に応じて抵抗値が変化する感温素子であり、電池組２１に接触又は近接して配置される。サーミスタ２４は、電池組２１の電池温度Ｔを検出し、当該電池温度Ｔを、温度検知端子２３ｄを介して電池ＭＣＵ２３に伝達する。電池ＭＣＵ２３は、電池温度Ｔが所定の基準温度Ｔ０を超えることを抑制するために、電池温度Ｔの監視を行う。本実施の形態では、基準温度Ｔ０は６０℃である。電池ＭＣＵ２３は、検出された電池温度Ｔが基準温度Ｔ０に達すると、高温状態に近づいたと判断する。
送信端子２３ｅは、抵抗２６ａを介して通信端子２５ｃに接続される。また、受信端子２３ｆは、抵抗２６ｂを介して通信端子２５ｃに接続される。電池ＭＣＵ２３は、送信端子２３ｅ及び通信端子２５ｃを介してデータの送信を行い、通信端子２５ｃ及び受信端子２３ｆを介してデータを受信する。つまり、電池ＭＣＵ２３は、通信端子２５ｃを介して、データの送受信を行う。電池ＭＣＵ２３による通信端子２５ｃを介するデータの送受信は、例えばＵＡＲＴ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ Ｒｅｃｅｉｖｅｒ Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ）方式やＳＣＩ（Ｓｅｒｉａｌ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）方式等のシリアル通信により行われる。また、電池ＭＣＵ２３は、送信端子２３ｅ及び通信端子２５ｃを介して、二値信号を出力することも可能である。電池ＭＣＵ２３の通信端子２５ｃを介する出力については、後述する。
プラス端子２５ａ、マイナス端子２５ｂ及び通信端子２５ｃは、電池パック２０の電動工具との接続面（不図示）に設けられ、端子部２５を構成する。端子部２５は、本発明の接続手段の一例である。プラス端子２５ａ及びマイナス端子２５ｂは、放電用及び充電用の１対の電極端子である。通信端子２５ｃは、本発明の電池側通信端子の一例であり、シリアル通信によるデータの送受信が可能な端子である。
電動工具１０は、コードレス式の電動工具であり、例えば丸鋸やインパクトドライバ等である。電動工具１０は、信号の出力のみが可能な電池パック（第１の電池パック）及びシリアル通信によるデータの送受信が可能な電池パック（第２の電池パック）のいずれをも接続可能な電動工具であり、図１に示されるように、モータ１１、スイッチング素子１２、トリガスイッチ１３、工具ＭＣＵ１４、プラス端子１５ａ、マイナス端子１５ｂ及び通信端子１５ｃを備えている。電動工具１０は、本発明の電動工具の一例である。
モータ１１は、ＤＣモータであり、プラス端子１５ａ及びマイナス端子１５ｂ間に直列に接続され、プラス端子１５ａ及びマイナス端子１５ｂを介して供給される電池パック２０の電力により、回転駆動される。
スイッチング素子１２は、本実施の形態ではＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）であるが、本発明はこれに限定されない。例えば、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）やハイポーラトランジスタ等のデバイスであっても良い。スイッチング素子１２は、ソースをマイナス端子１５ｂに接続され、ドレインをモータ１１に接続されるとともに、ゲートを工具ＭＣＵ１４に接続され、工具ＭＣＵ１４の制御に基づきオン・オフされることにより、モータ１１の駆動と停止とを切り替える。
トリガスイッチ１３は、プラス端子１５ａ及び工具ＭＣＵ１４の間に接続され、作業者の操作に基づきオン・オフされることにより、工具ＭＣＵ１４の起動と停止とを切り替える。
工具ＭＣＵ１４は、マイクロコンピュータであり、本発明の制御手段及び工具側制御手段の一例である。工具ＭＣＵ１４は、モータ１１の駆動を制御する機能を有する。工具ＭＣＵ１４は、通常モード及び通信モードの２つの制御モードにより、モータ１１の駆動制御を行う。ここで、通常モードとは、信号の出力のみが可能な第１の電池パックに接続された場合の制御モードである。一方、通信モードとは、シリアル通信によるデータの送受信が可能な第２の電池パックに接続された場合の制御モードである。
電動工具１０は図示せぬメモリを有し、当該メモリには、通信モードでのモータ１１の駆動制御時に工具ＭＣＵ１４により使用されるデータが記憶されている。本実施の形態に係る電動工具１０では、電池種類データ及び電池使用履歴データに応じて、４つの温度閾値、すなわち第１温度閾値Ｔ１、第２温度閾値Ｔ２、第３温度閾値Ｔ３及び第４温度閾値Ｔ４が記憶されている。ここで、４つの温度閾値の大小関係は、Ｔ１＞Ｔ２＞Ｔ３＞Ｔ４である。
電池種類データは、電池パックの種別を示すデータである。電池使用履歴データは、例えば電池パックの使用回数を示すデータである。電動工具１０は、例えば本実施の形態に係る電池パック２０の種別を示す電池種別データ及び電池使用履歴データ「０〜３０回」に対応して、４つの温度閾値Ｔ１＝６０℃、Ｔ２＝５５℃、Ｔ３＝５０℃、Ｔ４＝４５℃を記憶している。
第１温度閾値Ｔ１は、電動工具１０の運転を停止する閾値である。つまり、電池温度Ｔが第１温度閾値Ｔ１よりも高い場合、工具ＭＣＵ１４は、電動工具１０の運転を停止する。第２温度閾値Ｔ２は、電動工具１０の最大出力を最大値の７０％以下に制限する閾値である。つまり、電池温度Ｔが第２温度閾値Ｔ２よりも高く第１温度閾値Ｔ１未満である場合、工具ＭＣＵ１４は、電動工具１０の最大出力を最大値の７０％以下に制限する。同様に、第３温度閾値Ｔ３は、電動工具１０の最大出力を最大値の８０％以下に制限する閾値である。第４温度閾値Ｔ４は、電動工具１０の最大出力を最大値の９０％以下に制限する閾値である。これらの温度閾値は、一般に、電池パックに含まれる二次電池の温度耐性に応じて設定されるとともに、電池使用履歴が長いほど低い値となるように設定される。工具ＭＣＵ１４は、通信モードにおいて、メモリに記憶した４つの温度閾値を利用して、モータ１１の駆動制御（通信モード処理）を行う。通信モード処理の詳細については、後述する。
また、工具ＭＣＵ１４には、図１に示されるように、電源端子１４ａ、ＧＮＤ端子１４ｂ、ＰＷＭ制御端子１４ｃ、送信端子１４ｄ及び受信端子１４ｅを含む５つの端子１４ａ〜１４ｅが設けられる。
電源端子１４ａは、トリガスイッチ１３を介してプラス端子１５ａ及びモータ１１間に接続される。また、ＧＮＤ端子１４ｂは、マイナス端子１５ｂ及びスイッチング素子１２のソース間に接続される。工具ＭＣＵ１４は、作業者の操作によりトリガスイッチ１３がオンされると、電源端子１４ａ及びＧＮＤ端子１４ｂを介して、電池パック２０から電力供給を受けて起動する。
ＰＷＭ制御端子１４ｃは、抵抗１６を介してスイッチング素子１２のゲートに接続される。工具ＭＣＵ１４は、スイッチング素子１２をオン・オフするための駆動信号を、ＰＷＭ制御端子１４ｃを介して出力する。工具ＭＣＵ１４からの駆動信号がスイッチング素子１２のゲートに入力されると、スイッチング素子１２はオン状態となり、モータ１１への電力の供給が開始され、モータ１１が回転する。工具ＭＣＵ１４は、ＰＷＭ制御端子１４ｃを介して、パルス信号である駆動信号を出力し、スイッチング素子１２のオン・オフをＰＷＭ制御することにより、モータ１１の回転を制御する。
送信端子１４ｄは、抵抗１７ａを介して通信端子１５ｃに接続される。また、受信端子１４ｅは、抵抗１７ｂを介して通信端子１５ｃに接続される。工具ＭＣＵ１４は、送信端子１４ｄ及び通信端子１５ｃを介してデータの送信を行い、通信端子１５ｃ及び受信端子１４ｅを介してデータを受信する。つまり、工具ＭＣＵ１４は、通信端子１５ｃを介して、データの送受信を行う。工具ＭＣＵ１４による通信端子１５ｃを介するデータの送受信は、例えばＵＡＲＴ方式やＳＣＩ方式等のシリアル通信により行われる。また、工具ＭＣＵ１４は、通信端子１５ｃ及び受信端子１４ｅを介して、二値信号を入力することも可能である。
プラス端子１５ａ、マイナス端子１５ｂ及び通信端子１５ｃは、電動工具１０の電池パックとの接続面（不図示）に設けられ、端子部１５を構成する。端子部１５は、本発明の接続手段の一例である。プラス端子１５ａ及びマイナス端子１５ｂは、電池パックから電力の供給を受けるための１対の電極端子である。通信端子１５ｃは、本発明の工具側通信端子の一例であり、シリアル通信によるデータの送受信が可能な端子である。
電動工具１０に電池パック２０が接続される場合、電池パック２０のプラス端子２５ａ、マイナス端子２５ｂ及び通信端子２５ｃが、それぞれ、電動工具１０のプラス端子１５ａ、マイナス端子１５ｂ及び通信端子１５ｃに接続される。このように、各端子が接続された状態で、電動工具１０及び電池パック２０は電気的に接続され、電動工具１０は、電池パック２０から電力の供給を受けることが可能となるとともに、電池パック２０との間で、通信端子１５ｃ及び通信端子２５ｃを介するシリアル通信によるデータの送受信が可能となる。
次に、電動工具１０及び電池パック２０間におけるデータの送受信について、説明する。まず、通常モードの場合について、図２を参照して説明する。図２は、本発明の実施の形態に係る電池パック２０の通常モードにおける出力電圧波形を示す説明図である。
電池パック３０は、通常モードにおいて、図２に示されるように、ＨＩＧＨレベルであるＶＨ及びＬＯＷレベルであるＶＬのいずれかの電圧値を有する二値信号の出力を行う。図２に示される出力電圧波形は、信号の出力のみを行いシリアル通信を行わない第１の電池パックの場合と同様の出力電圧波形である。つまり、電池パック２０は、通常モードにおいて、第１の電池パックと同様の放電制御を行う。
電池ＭＣＵ２３は、電池温度Ｔ、電池電圧ＶＢ及び電流値Ｉの３つの検出値を常時監視する。そして、電池ＭＣＵ２３は、これらの検出値に基づき、電池パック２０が通常状態であるか異常状態に近づいた警告状態であるかを判断する。電池パック２０が通常状態であると判断した場合、電池ＭＣＵ２３は、ＨＩＧＨレベル信号ＶＨを出力する。また、電池パック２０が警告状態であると判断すると、電池ＭＣＵ２３は、電動工具の運転を禁止すべくＬＯＷレベル信号ＶＬを出力する。以下、ＨＩＧＨレベル信号ＶＨを運転許可信号と記載し、ＬＯＷレベル信号ＶＬを運転禁止信号と記載することとする。運転禁止信号は、本発明のモータ停止信号の一例である。電池ＭＣＵ２３は、通常モードにおいて、送信端子２３ｅ及び通信端子２５ｃを介して、運転許可信号及び運転禁止信号のいずれかを出力する。
本実施の形態では、電池パック２０の異常状態とは、電池組２１の高温状態、電池組２１の過放電状態及び電動工具１０のモータ１１の過電流状態のいずれかである。電池ＭＣＵ２３は、電池温度Ｔが基準温度Ｔ０以上の場合、電池組２１が高温状態に近づいたと判断する。また、電池ＭＣＵ２３は、電池電圧ＶＢが基準電圧Ｖ０以下の場合、電池組２１が過放電状態に近づいたと判断する。また、電池ＭＣＵ２３は、電流値Ｉが基準電流値Ｉ０以上の場合、電動工具１０のモータ１１が過電流状態に近づいたと判断する。そして、電池ＭＣＵ２３は、電池パック２０が高温状態、過放電状態及び過電流状態のいずれかに近づいたと判断する場合、電池パック２０が異常状態に近づいた警告状態であると判断し、送信端子２３ｅから出力する信号を、運転許可信号から運転禁止信号に切り替える。
なお、電池パック２０において、シャント抵抗２２は、図１に示されるように、電池パック２０から電動工具１０へ電力供給を行う電源ライン上に配置されている。そのため、このシャント抵抗２２を流れる電流値Ｉが基準電流値Ｉ０以上になると、電動工具１０のモータ１１にも所定値以上の電流が流れる過電流状態が発生し、モータ１１のモータ部や回路部の焼損を招くおそれがある。また、電流値Ｉが基準電流値Ｉ０以上の状態で放電を続けると、電池組２１の劣化をも招くおそれがある。そこで、本実施の形態では、電動工具１０のモータ１１の過電流状態についても、電池パック２０の異常状態に含めることとする。
次に、通信モードの場合について、図３を参照して説明する。図３は、本発明の実施の形態に係る電池パック２０の通信モードにおける出力電圧波形を示す説明図である。
電池ＭＣＵ２３は、通信モードにおいて、図３に示されるように、１組のパルス電圧信号をシリアル通信により送信する。パルス電圧信号は、送信端子２３ｅ及び通信端子２５ｃを介して送信され、通信端子１５ｃ及び受信端子１４ｅを介して電動工具１０の工具ＭＣＵ１４により受信される。工具ＭＣＵ１４は、パルス電圧信号を受信すると、所定の信号処理を行い、パルス電圧信号から通信データを取得する。
図４に本実施の形態に係る電動工具システム１００における通信データの一例を示す。本実施の形態では、電池ＭＣＵ２３は、通信開始データと、電池パック２０の電池情報を示す電池情報データと、通信終了データとを含むパルス電圧信号を送信する。通信開始データは、通信データの送信開始を示すデータであり、通信終了データは、通信データの送信終了を示すデータである。電池情報データは、本実施の形態では、電池温度データ、電池種類データ及び電池使用履歴データを含む。電池温度データは、電池組２１の電池温度Ｔを示すデータである。電池種類データは、電池パック２０の種別を示すデータである。使用履歴データは、電池パック２０の使用履歴（使用回数）を示すデータである。工具ＭＣＵ１４は、１組のパルス電圧信号から、通信開始データ、電池温度データ、電池種類データ、電池使用履歴データ及び通信終了データからなる６バイトの通信データを取得する。
ここで、１バイトの通信データには、２８＝２５６種類の情報を含めることができる。すなわち、電池温度Ｔであれば、例えば０℃から２５５℃までの情報を１℃刻みで伝達することが可能である。一方、二値信号により電池温度を伝達する場合、電池温度Ｔが基準温度Ｔ０未満である通常状態を示す情報と、電池温度Ｔが基準温度Ｔ０以上である高温状態を示す情報との２種類の情報のいずれかを伝達することができるのみであり、詳細な電池温度Ｔを伝達することはできない。つまり、シリアル通信により送受信された通信データは、二値信号により伝達される情報に比べて詳細な情報、すなわち電池パック２０の詳細な状態を伝達可能である。
図３に戻って、本実施の形態の電動工具システム１００では、電池パック２０に加えて、電動工具１０もパルス電圧信号のシリアル通信による送信が可能である。電動工具１０の工具ＭＣＵ１４は、通信モードにおいて、通信開始要求や電池情報要求等の電池パック２０に対する要求コマンドを、パルス電圧信号により送信する。工具ＭＣＵ１４は、要求コマンドに対応する数値を選択して、パルス電圧信号を生成し、所定のタイミングで、送信端子１４ｄ及び通信端子１５ｃを介して、当該パルス電圧信号を電池パック２０へ送信する。電池パック２０の電池ＭＣＵ２３は、通信端子２５ｃ及び受信端子２３ｆを介して、パルス電圧信号を受信すると、所定の信号処理を行い、要求コマンドを含む通信データを取得する。そして、電池ＭＣＵ２３は、受信した要求コマンドが通信開始要求であった場合、通信許可情報に対応するパルス電圧信号を電動工具１０へ送信する。また、受信した要求コマンドが電池情報要求であった場合、電池情報データを含むパルス電圧信号を電動工具１０へ送信する。
続いて、電動工具システム１００の動作について、図５及び図６を参照して説明する。図５は、本発明の実施の形態に係る電動工具１０（第２の電動工具）の動作を示すフローチャートであり、図６は、本発明の実施の形態に係る電池パック２０（第２の電池パック）の動作を示すフローチャートである。
まず、電動工具１０の動作について、説明する。図５のフローチャートは、電動工具１０の端子部１５に電池パック２０が接続された後、トリガスイッチ１３のオンを契機に開始し、トリガスイッチ１３のオフにより終了する。
トリガスイッチ１３がオンされると、電池パック２０から工具ＭＣＵ１４への電力供給が開始され、工具ＭＣＵ１４は起動する。工具ＭＣＵ１４は、所定の初期化処理を行った後、端子部１５に接続された電池パック２０に対し、通信開始要求を送信する（ステップＳ１０１）。工具ＭＣＵ１４は、電池パック２０へ通信開始要求を送信した後、電池パック２０からの通信許可情報の受信を待つ（ステップＳ１０２）。
通信許可情報を受信すると（ステップＳ１０２：ＹＥＳ）、工具ＭＣＵ１４は、端子部１５に接続された電池パックがシリアル通信可能な第２の電池パック２０であると判断し、通信モードを開始する（ステップＳ１０３）。工具ＭＣＵ１４は、電池パック２０へ電池情報要求を送信する（ステップＳ１０４）。
電池パック２０から電池情報データを含む通信データ（図４）を受信すると（ステップＳ１０５：ＹＥＳ）、工具ＭＣＵ１４は、当該電池情報データに基づいてモータ１１の駆動制御を行う通信モード処理を実行する（ステップＳ１０６）。通信モード処理の詳細については、後述する。
電池情報要求の送信から所定時間が経過すると（ステップＳ１０７：ＹＥＳ）、工具ＭＣＵ１４は、再度、電池パック２０へ電池情報要求を送信する（ステップＳ１０４）。そして、電池パック２０から受信した電池情報データに基づき、モータ１１の駆動制御を行う（ステップＳ１０５〜Ｓ１０６）。
このように、工具ＭＣＵ１４は、所定時間毎に電池情報要求を送信し、電池情報データに基づくモータ１１の駆動制御を行う（ステップＳ１０４〜Ｓ１０６）。
電池情報要求の送信後、所定時間が経過しても電池情報データを受信しない場合（ステップＳ１０８：ＹＥＳ）、工具ＭＣＵ１４は、モータ１１の運転を禁止する（ステップＳ１０９）。
上記のように、シリアル通信可能な電池パック２０がシリアル通信可能な電動工具１０に接続された場合、電動工具１０は、電池パック２０から電池情報データを受信して、当該電池情報データに基づくモータ１１の駆動制御を行う。
次に、電池パック２０の動作について、説明する。電池パック２０は、初期状態において、通常モードで動作する（ステップＳ２０１）。電池ＭＣＵ２３は、電池温度Ｔ、電池電圧ＶＢ及び電流値Ｉを監視し、電池パック２０が通常状態である場合、運転許可信号を出力する。また、電池パック２０が警告状態であると判断した場合、運転禁止信号を出力する。
通常モードにおいて（ステップＳ２０２：ＹＥＳ）、通信開始要求を受信すると（ステップＳ２０３：ＹＥＳ）、電池ＭＣＵ２３は、端子部２５に接続された電動工具がシリアル通信可能な第２の電動工具１０であると判断し、通常モードから通信モードに制御モードを切り替える（ステップＳ２０４）。電池ＭＣＵ２３は、通信開始要求に応じて、通信許可を示す通信許可情報を電動工具１０へ送信する（ステップＳ２０５）。
通信許可情報の送信後、通信モードにおいて（ステップＳ２０２：ＮＯ）、電池情報要求を受信すると（ステップＳ２０６：ＹＥＳ）、電池ＭＣＵ２３は、電池情報データを送信する（ステップＳ２０７）。電池ＭＣＵ２３は、図４に示す通信データを含む１組のパルス電圧信号を電動工具１０へ送信する。
電池ＭＣＵ２３は、所定時間毎に電動工具１０から送信される電池情報要求を受信すると（ステップＳ２０６：ＹＥＳ）、電池情報データの送信を行う（ステップＳ２０７）。
電池情報要求の受信後、一定時間が経過しても電池情報要求を受信しない場合（ステップＳ２０７：ＮＯ，ステップＳ２０８：ＹＥＳ）、例えば、電動工具１０のトリガスイッチ１３がオフされた場合や、電動工具１０及び電池パック２０間の通信に不具合が生じた場合、電池ＭＣＵ２３は、電動工具１０の運転を禁止する（ステップＳ２０９）。電池ＭＣＵ２３は、通信端子２５ｃを介して運転禁止信号を出力する。
上記のように、シリアル通信可能な電池パック２０がシリアル通信可能な電動工具１０に接続された場合、電動工具１０からの電池情報要求に応じて、電池情報データが電動工具１０へ送信される。
なお、図６のフローチャートにおいて、電池ＭＣＵ２３は、通常モード及び通信モードのいずれの状態においても、電池温度Ｔ、電池電圧ＶＢ及び電流値Ｉを常に監視する。そして、電池パック２０が警告状態であると判断すると、運転禁止信号を出力して、電動工具１０の運転を禁止する。
次に、図５のステップＳ１０６の処理について、図７を参照して説明する。図７は、本発明の実施の形態に係る電動工具１０における通信モードでの動作の一例を示すフローチャートである。
前述したように、電動工具１０の工具ＭＣＵ１４は、電池種類データ及び電池使用履歴データに応じた複数の温度閾値を記憶している。例えば、電池パック２０を示す電池種類データと、電池パック２０の使用履歴（例えば、２０回）に対応する電池使用履歴データ（例えば、０〜３０回）とに対応して、第１温度閾値Ｔ１＝６０℃、第２温度閾値Ｔ２＝５５℃、第３温度閾値Ｔ３＝５０℃、第４温度閾値Ｔ４＝４５℃が記憶されていた場合を例に、説明を行う。
電動工具１０において、工具ＭＣＵ１４は、電池パック２０から受信した電池情報データから、電池温度データ、電池種類データ及び電池使用履歴データを取得する（ステップＳ３０１）。そして、電池種類データ及び電池使用履歴データに対応して予め記憶されている第１温度閾値Ｔ１、第２温度閾値Ｔ２、第３温度閾値Ｔ３及び第４温度閾値Ｔ４を取得する（ステップＳ３０１）。工具ＭＣＵ１４は、第１温度閾値Ｔ１＝６０℃、第２温度閾値Ｔ２＝５５℃、第３温度閾値Ｔ３＝５０℃及び第４温度閾値Ｔ４＝４５℃を取得する。
続いて、工具ＭＣＵ１４は、電池温度Ｔと第１温度閾値Ｔ１＝６０℃とを比較する（ステップＳ３０２）。電池温度Ｔが６０℃以上である場合（ステップＳ３０２：ＹＥＳ）、工具ＭＣＵ１４は、電池パック２０が高温状態に近づいていると判断し、電動工具１０の運転を停止する（ステップＳ３０７）。工具ＭＣＵ１４は、ＰＷＭ制御端子１４ｃからの駆動信号の出力を停止して、スイッチング素子１２をオフすることにより、モータ１１の駆動を停止する。
電池温度Ｔが６０℃未満である場合（ステップＳ３０２：ＮＯ）、工具ＭＣＵ１４は、続いて、電池温度Ｔと第２温度閾値Ｔ２＝５５℃とを比較する（ステップＳ３０３）。電池温度Ｔが５５℃以上である場合（ステップＳ３０３：ＹＥＳ）、工具ＭＣＵ１４は、電動工具１０の最大出力を最大値の７０％以下に制限する（ステップＳ３０８）。工具ＭＣＵ１４は、ＰＷＭ制御端子１４ｃから出力する駆動信号のデューティ比を調整することにより、モータ１１の駆動制御を行い、最大出力の制限を行う。
電池温度Ｔが５５℃未満である場合（ステップＳ３０３：ＮＯ）、工具ＭＣＵ１４は、続いて、電池温度Ｔと第３温度閾値Ｔ３＝５０℃とを比較する（ステップＳ３０４）。電池温度Ｔが５０℃以上である場合（ステップＳ３０４：ＹＥＳ）、工具ＭＣＵ１４は、電動工具１０の最大出力を最大値の８０％以下に制限する（ステップＳ３０９）。
電池温度Ｔが５０℃未満である場合（ステップＳ３０４：ＮＯ）、工具ＭＣＵ１４は、続いて、電池温度Ｔと第４温度閾値Ｔ４＝４５℃とを比較する（ステップＳ３０５）。電池温度Ｔが４５℃以上である場合（ステップＳ３０５：ＹＥＳ）、工具ＭＣＵ１４は、電動工具１０の最大出力を最大値の９０％以下に制限する（ステップＳ３１０）。
電池温度Ｔが４５℃未満である場合（ステップＳ３０５：ＮＯ）、工具ＭＣＵ１４は、電動工具１０の出力制限を行わず、通常状態で出力を行うべくモータ１１の駆動制御を行う（ステップＳ３０６）。
上記のように、電池パック２０の種別及び使用履歴に応じた温度閾値が設定され、当該温度閾値に基づき電池温度Ｔに応じたモータ１１の駆動制御が行われる。
以上のように、本実施の形態に係る電動工具システム１００では、シリアル通信によるデータの送受信が可能な電動工具１０にシリアル通信によるデータの送受信が可能な電池パック２０が接続された場合、電池パック２０の電池温度等のデータを含む電池情報データが、電池パック２０から電動工具１０へ送信される。したがって、電池温度等、電池パック２０の内部状態に応じたモータ１１の制御が可能となる。また、電池情報データは、シリアル通信により送受信されるので、電池パック２０から電動工具１０に詳細な電池情報データを伝達可能となる。そのため、電池パック２０の詳細な内部状態に応じて、きめ細やかなモータ１１の駆動制御が可能となる。したがって、電池温度が高温になるといきなり電動工具１０を停止するのではなく、電池温度の上昇に伴い徐々に出力を制限することにより、作業性を維持しつつ電池パック２０の劣化及び短寿命化を抑制可能となる。更に、電池パック２０の電池情報データは、電動工具１０におけるモータ１１の駆動中にも、所定時間毎に電動工具１０へ送信されるので、電動工具１０の使用中にも、電池パック２０の内部状態の変動に応じたモータ１１の駆動制御が可能となる。したがって、電池パック２０の劣化及び短寿命化を効果的に抑制可能となる。
ところで、電動工具１０は、シリアル通信可能な電池パック２０のみならず、シリアル通信が不可能な第１の電池パックをも接続して使用可能である。そこで、電動工具１０を第１の電池パックに接続した場合について、図８を参照して説明する。図８は、本発明の実施の形態に係る電動工具１０を含む電動工具システム２００の電気的構成を示す回路図である。なお、図１と同一の構成要素については、同一の符号を付して、その説明を省略する。
電動工具システム２００において、電動工具１０の端子部１５には、電池パック３０が接続されている。電池パック３０は、信号の出力のみが可能な第１の電池パックであり、図８に示されるように、電池組２１、シャント抵抗２２、電池ＭＣＵ３３、サーミスタ２４、プラス端子２５ａ、マイナス端子２５ｂ及び信号端子３５ｃを備えている。
電池ＭＣＵ３３は、マイクロコンピュータであり、電池組２１に並列に接続され、電池組２１の電池温度Ｔと、電池組２１の電池電圧ＶＢと、電池組２１から電動工具１０へ流れる電流値Ｉとを監視する機能を有する。また、電池ＭＣＵ２３には、図８に示されるように、電源端子２３ａ、ＧＮＤ端子２３ｂ、電流検知端子２３ｃ、温度検知端子２３ｄ及び出力ポート３３ｅが設けられる。
出力ポート３３ｅは、抵抗３６を介して信号端子３５ｃに接続される。電池ＭＣＵ３３は、出力ポート３３ｅ及び信号端子３５ｃを介して、図２に示される運転許可信号及び運転禁止信号のいずれかを出力する。電池ＭＣＵ３３は、電池温度Ｔ、電池電圧ＶＢ及び電流値Ｉに基づき、電池パック３０が通常状態であるか或いは警告状態であるかを判断し、判断結果に応じて信号の出力を行う。
プラス端子２５ａ、マイナス端子２５ｂ及び信号端子３５ｃは、電池パック３０の電動工具との接続面（不図示）に向けられ、端子部３５を構成する。信号端子３５ｃは、電池側信号端子の一例であり、二値信号の出力が可能な端子である。
電動工具１０に電池パック３０が接続される場合、電池パック３０のプラス端子２５ａ、マイナス端子２５ｂ及び信号端子３５ｃが、それぞれ、電動工具１０のプラス端子１５ａ、マイナス端子１５ｂ及び通信端子１５ｃに接続される。このように、各端子が接続された状態で、電動工具１０及び電池パック３０は電気的に接続され、電動工具１０は、電池パック３０から電力の供給を受けることが可能となるとともに、電池パック３０からの信号の入力が可能となる。
続いて、第１の電池パック３０が接続された場合の電動工具１０の動作について、図５を参照して説明する。
電動工具１０において、トリガスイッチ１３がオンされると、工具ＭＣＵ１４は起動し、電池パック３０に対し通信開始要求を送信する（ステップＳ１０１）。工具ＭＣＵ１４は、通信開始要求の送信後、電池パック３０からの通信許可情報の受信を待つ（ステップＳ１０２）。
電池パック３０の信号端子３５ｃは、信号の入力を受け付けず、電池パック３０は、通信許可情報を送信しない。そのため、電動工具１０の工具ＭＣＵ１４は、通信許可情報の送信から所定時間が経過しても、通信許可情報を受信しない（ステップＳ１０２：ＮＯ，ステップＳ１１０：ＹＥＳ）。この場合、工具ＭＣＵ１４は、端子部１５に接続された電池パックが、信号の出力のみを行いシリアル通信を行わない第１の電池パック３０であると判断し、通常モードを開始する（ステップＳ１１１）。工具ＭＣＵ１４は、通常モードにおいて、信号端子３５ｃ及び通信端子１５ｃを介して運転許可信号が入力されると、モータ１１を回転駆動し、運転禁止信号が入力されると、モータ１１の回転駆動を停止する。
上記のように、シリアル通信が不可能な第１の電池パック３０がシリアル通信可能な第２の電動工具１０に接続された場合、電動工具１０は、電池パック３０の種別を判断して、電池情報データによらないモータ１１の駆動制御を行う。
以上のように、本実施の形態に係る電動工具１０によれば、シリアル通信によるデータの送受信が可能な第２の電池パック２０のみならず、二値信号の出力のみが可能な第１の電池パック３０をも接続可能であるため、互換性の確保が可能となる。また、第１の電池パック２０からの信号の入力及びシリアル通信によるデータの送受信のいずれも、一の通信端子１５ｃを介して行われるので、端子数を増やす必要が無く、コストの抑制が可能となる。
また、本実施の形態に係る第２の電池パック２０は、同様に、シリアル通信可能な第２の電動工具１０のみならず、シリアル通信が不可能な第１の電動工具にも接続して使用可能である。そこで、第２の電池パック２０を第１の電動工具に接続した場合について、図９を参照して説明する。図９は、本発明の実施の形態に係る電池パック２０を含む電動工具システム３００の電気的構成を示す回路図である。なお、図１と同一の構成要素については、同一の符号を付して、その説明を省略する。
電動工具システム３００において、電池パック２０の端子部２５は、電動工具４０に接続される。電動工具４０は、信号の入力のみが可能な第１の電動工具であり、図９に示されるように、モータ１１、スイッチング素子１２、トリガスイッチ１３、工具ＭＣＵ４４、プラス端子１５ａ、マイナス端子１５ｂ及び信号端子４５ｃを備えている。
工具ＭＣＵ４４は、マイクロコンピュータであり、モータ１１の駆動を制御する機能を有する。また、工具ＭＣＵ４４には、図９に示されるように、電源端子１４ａ、ＧＮＤ端子１４ｂ、ＰＷＭ制御端子１４ｃ及び入力ポート４４ｅが設けられる。
入力ポート４４ｅは、抵抗４７を介して信号端子４５ｃに接続される。工具ＭＣＵ４４には、信号端子４５ｃ及び入力ポート４４ｅを介して、図２に示される運転許可信号及び運転禁止信号のいずれかが入力される。工具ＭＣＵ４４は、運転許可信号が入力されるとモータ１１を駆動し、運転禁止信号が入力されるとモータ１１の駆動を停止する。
プラス端子１５ａ、マイナス端子１５ｂ及び信号端子４５ｃは、電動工具４０の電池パックとの接続面（不図示）に設けられ、端子部４５を構成する。信号端子４５ｃは、工具側信号端子の一例であり、二値信号の入力が可能な端子である。
電動工具４０に電池パック２０が接続される場合、電池パック２０のプラス端子２５ａ、マイナス端子２５ｂ及び通信端子２５ｃが、それぞれ、電動工具４０のプラス端子１５ａ、マイナス端子１５ｂ及び信号端子４５ｃに接続される。このように、各端子が接続された状態で、電動工具４０及び電池パック２０は電気的に接続され、電動工具４０は、電池パック２０から電力の供給を受けることが可能となるとともに、電池パック２０からの信号の入力が可能となる。
続いて、既存の電動工具４０が接続された場合の電池パック２０の動作について、図６を参照して説明する。
電池パック２０は、初期状態において、通常モードで動作する（ステップＳ２０１）。電池ＭＣＵ２３は、電池温度Ｔ、電池電圧ＶＢ及び電流値Ｉを監視し、電池パック２０が通常状態である場合、運転許可信号を出力する。また、電池パック２０が警告状態であると判断した場合、運転禁止信号を出力する。
通常モードにおいて（ステップＳ２０２：ＹＥＳ）、通信開始要求の受信が無い場合（ステップＳ２０３：ＮＯ）、電池ＭＣＵ２３は、端子部２５が接続された電動工具が、信号の入力のみを行いシリアル通信を行わない第１の電動工具４０であると判断し、通常モードを継続する（ステップＳ２０２：ＹＥＳ）。電池ＭＣＵ２３は、電池温度Ｔ、電池電圧ＶＢ及び電流値Ｉを監視し、電池パック２０の状態に応じて、運転許可信号及び運転禁止信号のいずれかを出力する。
上記のように、シリアル通信が不可能な第１の電動工具４０にシリアル通信可能な第２の電池パック２０が接続された場合、電池パック２０は、電動工具４０の種別を判断して、二値信号の出力のみを行う。
以上のように、本実施の形態に係る電池パック２０によれば、シリアル通信によるデータの送受信が可能な第２の電動工具１０のみならず、二値信号の入力のみが可能な第１の電動工具４０にも接続可能であるため、互換性の確保が可能となる。また、第１の電動工具４０への信号の出力及びシリアル通信によるデータの送受信のいずれも、一の通信端子２５ｃを介して行われるので、端子数を増やす必要が無く、コストの抑制が可能となる。
以上、本発明を実施の形態に基づき説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で、種々の変更や改良が可能である。
例えば、上記した電動工具１０は、通信モードでのモータ１１の駆動制御時に使用するデータとして、電池種類データ及び電池使用履歴データに応じて、４つの温度閾値を記憶しているが、本発明はこれに限定されない。温度閾値の数は４つに限定されず、また、複数の温度閾値に加えて、電流閾値や電池電圧閾値等、複数種の閾値を、それぞれ一又は複数ずつ記憶しても良い。更に、各閾値に対応して、出力制限の数値（７０％、８０％、９０％等）を個別に記憶しても良い。
また、電池パック２０から送信される電池情報データの一例として、電池温度データ、電池種類データ及び電子使用履歴データを挙げたが、本発明はこれに限定されない。例えば、電流値Ｉを示すデータを電池情報データに含めても良い。この場合、電動工具１０において、温度閾値に加えて、電流閾値を記憶し、電流値Ｉの変動に応じて出力制限を行う構成とすることが可能となる。
１０ 電動工具
１１ モータ
１４ 工具ＭＣＵ
１４ｄ 送信端子
１４ｅ 受信端子
１５ｃ 通信端子
２０ 電池パック
２１ 電池組
２３ 電池ＭＣＵ
２３ｅ 送信端子
２３ｆ 受信端子
２５ｃ 通信端子
１００，２００，３００ 電動工具システム

Claims (16)

  1. モータと、
    モータ停止信号を出力可能な電池側信号端子を有する第１の電池パック及びシリアル通信によるデータの送受信が可能な電池側通信端子を有する第２の電池パックのいずれをも接続可能な接続手段と、
    前記接続手段に接続された電池パックの種別に応じて、前記モータの制御を行う制御手段と、を備え、
    前記接続手段は、前記電池側信号端子及び前記電池側通信端子のいずれにも接続可能且つ前記モータ停止信号の入力及びシリアル通信によるデータの送受信が可能な工具側通信端子を有し、
    前記制御手段は、前記接続手段に前記第２の電池パックが接続された場合、前記電池側通信端子及び前記工具側通信端子を介して受信されたデータに基づき、前記モータの制御を行うことを特徴とする電動工具。
  2. 前記工具側通信端子は、前記モータの停止中及び駆動中のいずれにおいても、前記電池側通信端子を介してデータの送受信が可能であることを特徴とする請求項１記載の電動工具。
  3. 前記制御手段は、前記接続手段に接続された電池パックに、前記工具側通信端子を介して電池情報要求を送信し、該電池情報要求に応じて前記工具側通信端子を介して電池情報を受信した場合、前記電池パックが前記第２の電池パックであると判断し、受信された前記電池情報に基づき前記モータの制御を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の電動工具。
  4. 前記電池情報は、電池温度情報、電池種類情報、電池定格情報、電池容量情報、電池使用履歴情報、放流電流値情報の少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項３記載の電動工具。
  5. 前記電池情報要求の送信後、所定時間が経過しても前記電池情報の受信が無い場合、前記制御手段は、前記第１の電池パックが前記接続手段に接続されたと判断し、前記工具側通信端子を介して前記モータ停止信号が入力されると、前記モータの駆動を停止することを特徴とする請求項３又は４に記載の電動工具。
  6. 前記制御手段は、送信端子及び受信端子を有するマイクロコンピュータであり、
    前記工具側通信端子は、前記送信端子及び前記受信端子に接続されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の電動工具。
  7. 少なくとも一つの二次電池と、
    信号を入力可能な工具側信号端子を有する第１の電動工具及びシリアル通信によるデータの送受信が可能な工具側通信端子を有する第２の電動工具のいずれをも接続可能な接続手段と、
    前記接続手段に接続された電動工具の種別に応じて、前記二次電池の放電制御を行う制御手段と、を備え、
    前記接続手段は、前記工具側信号端子及び前記工具側通信端子のいずれにも接続可能且つ信号の出力及びシリアル通信によるデータの送受信が可能な電池側通信端子を有し、
    前記制御手段は、前記接続手段に前記第２の電動工具が接続された場合、該第２の電動工具に、前記電池側通信端子を介して電池情報を送信することを特徴とする電池パック。
  8. 前記電池側通信端子は、前記接続手段に接続された電動工具の停止中及び駆動中のいずれにおいても、前記工具側通信端子を介してデータの送受信が可能であることを特徴とする請求項７記載の電池パック。
  9. 前記制御手段は、前記接続手段に接続された電動工具から、前記電池側通信端子を介して電池情報要求を受信した場合、該電動工具が前記第２の電動工具であると判断し、該第２の電動工具に、前記電池側通信端子を介して前記電池情報を送信することを特徴とする請求項７又は８に記載の電池パック。
  10. 前記電池情報は、電池温度情報、電池種類情報、電池定格情報、電池容量情報、電池使用履歴情報、放流電流値情報の少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項７乃至９のいずれか１項に記載の電池パック。
  11. 前記制御手段は、送信端子及び受信端子を有するマイクロコンピュータであり、
    前記電池側通信端子は、前記送信端子及び前記受信端子に接続されることを特徴とする請求項７乃至１０のいずれか１項に記載の電池パック。
  12. モータを有する電動工具と、
    少なくとも一つの二次電池を有し、前記モータの駆動源となる電池パックと、を備える電動工具システムであって、
    前記電池パックは、
    シリアル通信によるデータの送受信が可能な電池側通信端子と、
    前記二次電池の放電制御を行う電池側制御手段と、を備え、
    前記電動工具は、
    シリアル通信によるデータの送受信が可能であり、前記電池側通信端子に接続し、前記電池パックに電池情報要求を送信する工具側通信端子と、
    前記モータの制御を行う工具側制御手段と、を備え、
    前記電池側制御手段は、前記電池側通信端子を介して前記電池情報要求を受信すると、該電池側通信端子を介して電池情報を送信し、
    前記工具側制御手段は、前記工具側通信端子を介して前記電池情報を受信すると、該電池情報に基づき前記モータの制御を行うことを特徴とする電動工具システム。
  13. 前記工具側通信端子及び前記電池側通信端子は、前記モータの停止中及び駆動中のいずれにおいても、互いにデータの送受信が可能であることを特徴とする請求項１２記載の電動工具システム。
  14. 前記電池情報は、電池温度情報、電池種類情報、電池定格情報、電池容量情報、電池使用履歴情報、放流電流値情報の少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１２又は１３に記載の電動工具システム。
  15. 前記工具側制御手段は、工具側送信端子及び工具側受信端子を有するマイクロコンピュータであり、
    前記工具側通信端子は、前記工具側送信端子及び前記工具側受信端子に接続されることを特徴とする請求項１２乃至１４のいずれか１項に記載の電動工具システム。
  16. 前記電池側制御手段は、電池側送信端子及び電池側受信端子を有するマイクロコンピュータであり、
    前記電池側通信端子は、前記電池側送信端子及び前記電池側受信端子に接続されることを特徴とする請求項１２乃至１５のいずれか１項に記載の電動工具システム。
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