JP2021099925A - 電池パック及び電気機器 - Google Patents

Abstract

【課題】２つのセルユニットの直列接続と並列接続の出力が可能で、大型化を抑制しつつ容量を増大させることができる電池パックの提供。【解決手段】第１の電池セルを有する第１のセルユニット１４０と、第１の電池セルと異なる容量の第２の電池セルを有する第２のセルユニット１３０と、を有し、電気機器本体に設けられた電池パック装着部に接続可能であって、第１のセルユニットと第２のセルユニットの互いの接続状態を、並列接続を含む複数の接続状態に切り替え可能に構成し、接続状態を切り替えるための切替回路である第１のスイッチ部１５１、第２のスイッチ部１５２，第３のスイッチ部１５３を備えた、電池パック。【選択図】図９

Description

本発明は低出力と高出力の切り替え可能な電池パック及び／又は電気機器に関し、異なる容量の電池セルを組み合わせて小型化を図ったものである。

電動工具等の電気機器の電源として、リチウムイオン電池等の二次電池を用いた電池パックが広く用いられている。電池パックは電気機器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気機器本体から取り外して、外部充電装置を用いて充電される。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セルユニットを設け、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。この電池パックは、複数の電気機器を使用する際に、それぞれ別種類の電池パックを準備する必要がなくなる。また、電圧の切り替えに際して特別な操作が不要であって、操作ミス発生の虞がない。特許文献１の電池パックは、第１のセルユニットと第２のセルユニットを内蔵し、第１のセルユニットと第２のセルユニットの正極にそれぞれ接続される２つの正極端子を設け、第１のセルユニットと第２のセルユニットの負極にそれぞれ接続される２つの負極端子を設け、電池パックを低電圧用の電気機器本体に装着すると、電池パックから第１のセルユニットと第２のセルユニットの並列接続出力（低電圧）が出力される。同様に、電池パックを高電圧用の電気機器本体に装着すると、電池パックから第１のセルユニットと第２のセルユニットの直列接続出力（高電圧）が出力される。

特開２０１９−００４６３１号公報

特許文献１の電池パックでは、第１のセルユニットを構成する複数本の電池セルと、第２のセルユニットを構成する複数本の電池セルとして、同一種類、即ち、同一サイズ、同一容量のものを用いている。本願の発明者らは電池パックのサイズの大型化を避けながら電池パックの大容量化を実現するに当たり、同一種類の電池セルではなくて、容量又はサイズの異なる電池セルを組み合わせることを考えた。しかしながら、容量又はサイズの異なる電池セルを用いる場合は、直列接続時の電池パックとしての容量が小容量の電池セルで決まってしまうため、電池パックの小型化を達成できたとしても電池パックとして使いにくいものになってしまう。また、電池パックのサイズの大型化を避ける場合、電池セル同士を密に配置することが考えられるが、この場合、絶縁対策を十分に行う必要がある。また、複数のセルユニットを有する構成ではセルユニット毎の状態を検出することが電池パックの状態を把握することができる。

本発明は上記背景に鑑みてなされたものであって、その目的は容量が異なる電池セルを有する第１のセルユニットと第２のセルユニットの互いの接続状態を、並列接続を含む複数の接続状態に切り替え可能に構成した電池パック及び／又は電気機器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おいて、電池パック側の制御部が電池パックの内部にて第１と第２のセルユニットの直列接続と並列接続を切り替え可能に制御できるようにした電池パック及び／又は電気機器を提供することにある。
本発明の他の目的は、複数の電池セルを有する構成において絶縁対策を施した電池パック及び／又は電気機器を提供することにある。また、本発明の他の目的は、複数のセルユニットを有する構成において、各セルユニットに流れる電流をセルユニット毎に検出できる電池パック及び／又は電気機器を提供することにある。

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、第１の電池セルを有する第１のセルユニットと、第１の電池セルと異なる容量の第２の電池セルを有する第２のセルユニットとを有し、電気機器本体に設けられた電池パック装着部に接続可能であって、第１のセルユニットと第２のセルユニットの互いの接続状態を、並列接続を含む複数の接続状態に切り替え可能に構成し、接続状態を切り替えるための切替回路を備えた。また、電池パック装着部に電池パックを装着した状態で、第１のセルユニットと第２のセルユニットの接続状態を直列接続と並列接続に切り替え可能に構成した。さらにｍ、電気機器本体の操作と切替回路の動作を連動するよう構成した。

本発明の他の特徴によれば、切替回路は、電気機器本体の操作に応じて第１のセルユニットと第２のセルユニットの接続状態を切り替える。切替回路は、第１のセルユニットと第２のセルユニット間で電力の受け渡しを行うバランス制御と、電気機器本体への電力供給又は電力供給の停止と、が連動するよう動作する。また、切替回路は、電気機器本体への電力供給を停止している状態でバランス制御を行うよう動作する。さらに、第１の電池セルの容量は第２の電池セルの容量よりも高く、第１のセルユニット側にマイコンを有する制御部を設けるようにした。第１のセルユニット及び第２のセルユニットには、それぞれ各電池セルの状態を監視する監視部（電池保護ＩＣ）が設けられる。第１のセルユニットに含まれる電池セルと、第２のセルユニットに含まれる電池セルは、異なる形状、容量である。

本発明のさらに他の特徴によれば、第１のセルユニットと第２のセルユニットの正極にそれぞれ接続される２つの正極端子と、第１のセルユニットと第２のセルユニットの負極にそれぞれ接続される２つの負極端子を有し、切替回路は、２つの正極端子間を短絡又は開放する第１のスイッチ部と、２つの負極端子間を短絡又は開放する第２のスイッチ部と、電気機器本体への電力供給又は電力供給の停止を可能にする第３のスイッチ部を有する。制御部は、切替回路を制御する。制御部は、これら第１〜第３のスイッチ部の開閉を制御する。第１〜第３のスイッチ部は、それぞれ半導体スイッチング素子を用いて構成され、半導体スイッチング素子による接続又は遮断は、制御部により制御される。

本発明のさらに他の特徴によれば、第１及び第２のスイッチ部が開放状態とされ、第３のスイッチ部が電気機器本体への電力供給を可能とした状態では、第１のセルユニットと第２のセルユニットの直列接続の出力が電気機器本体に供給可能とする（放電経路を接続する）。また、制御部は、電気機器本体への電力供給が停止している時に第３のスイッチ部を電気機器本体への電力供給を停止させた状態として（放電経路を開放して）、第１及び第２のスイッチ部をそれぞれ短絡させることにより第１のセルユニットと第２のセルユニット間での電力の受け渡しを可能とした。また、電気機器本体への電力供給が再開される際に制御部は、第１及び第２のスイッチ部を開放状態として第３のスイッチ部を電気機器本体への電力供給を可能とした状態とする（放電経路を接続する）ようにした。さらに、電気機器本体への電力供給を行っていない時の受け渡し時に第１のセルユニットと第２のセルユニット間の電位差又は相対残容量差が所定の値より小さくなったら、又は相対残容量が所定の値より大きくなったら、制御部は第１及び第２のスイッチ部を開放状態とし、第３のスイッチ部を電気機器本体への電力供給を可能とした状態とする（放電経路を接続する）ようにした。

本発明のさらに他の特徴によれば、第１の電池セルを直列接続した第１のセルユニットと、第１の電池セルより低容量の第２の電池セルを直列接続した第２のセルユニットと、第１のセルユニットと第２のセルユニットの正極にそれぞれ接続される２つの正極端子と、第１のセルユニットと第２のセルユニットの負極にそれぞれ接続される２つの負極端子と、第１のセルユニットと第２のセルユニットの接続状態を切り替えるスイッチ手段と、スイッチ手段の開閉を制御する制御部を有し、正極端子及び負極端子から電気機器本体に対して電力を出力していない際に制御部の動作によってスイッチ手段による接続を切り替えることで、第１のセルユニットと第２のセルユニット間で電力の受け渡しを可能とした。このスイッチ手段は、２つの正極端子間を短絡又は開放する第１のスイッチ部と、２つの負極端子間を短絡又は開放する第２のスイッチ部と、第２のセルユニットと第２のセルユニット用の負極端子の間を接続又は開放する第３のスイッチ部を備え、制御部は、第１〜第３のスイッチ部の開閉を制御する。

本発明のさらに他の特徴によれば、電気機器本体に装着されることで第１のセルユニットと第２のセルユニットの直列接続又は並列接続のいずれかの回路が確立され、電気機器本体への装着時であっても、切替回路（スイッチ手段）による接続状態を切り替えることによって第１のセルユニットと第２のセルユニットの並列接続状態を可能とした。また、電気機器本体から取り外されている時には、第１と第２のセルユニット用の正極端子間は物理的に非接触状態にあり、第１と第２のセルユニット用の負極端子間は物理的に非接触状態にあり、制御部は、切替回路（スイッチ手段）を遮断状態に切り替えることによって電池パックの取り外し時においても第１のセルユニットと第２のセルユニットの並列接続状態を可能とした。このような特徴を有する電池パックを、電気機器本体の電池パック装着部に装着することで電気機器を実現した。

本発明のさらに他の特徴によれば、第１のセルユニットは、複数の第１の電池セルと、複数の第１の電池セルの内の隣接する第１の電池セル同士を接続する第１の接続タブと、を有し、第２のセルユニットは、複数の第２の電池セルと、複数の第２の電池セルの内の隣接する第２の電池セル同士を接続する第２の接続タブと、を有し、電池セルの軸線方向から見た際に、第２の接続タブと第１の電池セルとの間の、第２の接続タブと第１の電池セルが重なっている部分に絶縁部材を設けた。また、複数の電池セルと、複数の電池セルの内の隣接する電池セル同士を接続する接続タブと、を有し、電池セルの軸線方向から見た際に、接続タブと電池セルとの間において、接続タブと接続タブで接続された電池セル以外の電池セルとが重なっている部分に絶縁部材を設けた。

本発明によれば、容量が異なる電池セルを有する第１及び第２のセルユニットの互いの接続状態を切り替え可能に構成した電池パック及び／又は電気機器を提供することができる。また、電池パック側の制御部が電池パックの内部にて第１と第２のセルユニットの直列接続と並列接続を切り替え可能に制御できるようにした電池パック及び／又は電気機器を提供することができる。また、電池パックを電気機器本体に接続した状態で第１及び第２のセルユニットの互いの接続状態を切り替え可能な電池パック及び／又は電気機器を提供することができる。また、セルユニットを並列接続すればセルユニット間のバランスを自動的に調整できると共に容量を増加することができる。また、セルユニットを直列接続すれば電池パックを大型化することなく高出力を得ることができる。また、制御部からの制御信号によってセルユニット間のバランスを調整できる。また、作業者の任意の操作に連動してセルユニット間のバランスを調整できる。また、複数の電池セルを有する構成において接続タブ間の絶縁対策を施した電池パック及び／又は電気機器を提供することができる。

本発明の実施例に係る電池パック１００が装着される電動工具本体１の斜視図である。 本発明の実施例に係る電池パック１００の斜視図である。 電池パック１００の断面図である。 （Ａ）は正極端子（１６２と１７２）、負極端子（１６７と１７７）の形状を示す部分斜視図と高電圧出力時の接続回路を示す図であり、（Ｂ）は高電圧電気機器のターミナル部３０と、電池パック１００側の端子との接続状況を示すための部分斜視図である。 （Ａ）は正極端子（１６２と１７２）、負極端子（１６７と１７７）の形状を示す部分斜視図と低電圧出力時の接続回路を示す図であり、（Ｂ）は低電圧電気機器のターミナル部８０と、電池パック１００側の端子との接続状況を示すための部分斜視図である。 本実施例の電池パック１００と高電圧用の電気機器本体（電動工具本体１）の回路図である。 本実施例に係る電池パック１００の放電時における電圧バランスを調整するための制御手順を示すフローチャートである。 本実施例の電池パック１００の高電圧出力時の動作例を示すタイミングチャートである。 本実施例に係る電池パック１００のセルユニット１３０、１４０間での電力受け渡し状態を説明するための図である（高電圧機器装着時）。 本実施例の電池パック１００と低電圧用の電気機器本体（電動工具本体１）の回路図である。 本実施例の電池パック１００の低電圧出力時の動作例を示すタイミングチャートである。 本実施例に係る電池パック１００のセルユニット１３０、１４０間での電力受け渡し状態を説明するための図である（低電圧機器装着時）。 本実施例の電池パック１００Ａと従来の電池パック３０１とのサイズを比較説明するための概略図である。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。以下の図において、同一の部分には同一の符号を付し、繰り返しの説明は省略する。本明細書においては、電気機器の一例として電池パックにて動作する電動工具を用いて説明するものとする。

本発明の実施例係る電池パック１００が装着される電動工具本体１の斜視図である。電気機器の一形態である電動工具には様々な種類のものがあり、広く用いられている定格電圧１８Ｖの電池パックを用いる電動工具に加えて、より高出力が得られる定格電圧３６Ｖの電池パック１００を用いる電動工具が市販されている。また、出願者によって定格電圧１８Ｖの電動工具本体と定格電圧３６Ｖの電動工具本体１のいずれにも装着可能な複数電圧対応の電池パックが市販されている。

図１で示す電動工具本体１はインパクト工具と呼ばれるものであって、ビット等の先端工具９を出力軸に装着し、先端工具に回転力や軸方向の打撃力を加えることにより締め付け作業を行う。電動工具本体１は、外形を形成する外枠たるハウジング２を備える。ハウジング２は、略筒状の胴体部２ａと、胴体部２ａの軸方向中央付近から直交方向（下方）に延在するハンドル部２ｂが形成される。ハウジング２の前方側には出力軸たるアンビル（図では見えない）が設けられ、出力軸に断面形状が六角形状の六角穴（図示せず）が形成され、出力軸の先端には先端工具９を装着するためのワンタッチ式の先端工具保持部８が設けられる。ここでは先端工具９としてプラスのドライバービットが装着されている。ハンドル部２ｂの一部であって作業者が把持した際に人差し指があたる付近には、トリガ状のトリガスイッチ４が設けられる。トリガスイッチ４の近傍には、出力軸の回転方向を切り換える為の正逆切替レバー５が設けられる。ハンドル部２ｂの下方には電池パック１００を装着するための電池パック装着部２ｃが形成される。

電池パック装着部２ｃには、左右両側の内壁部分に前後方向に平行に延びる溝部を含むレール部１１ａ、１１ｂが形成され、それらの間にターミナル部３０が設けられる。ターミナル部３０は、合成樹脂等の不導体材料の一体成形により製造され、そこに金属製の複数の端子、例えば正極入力端子３２、負極入力端子３７、ＬＤ端子（異常信号端子）３８が鋳込まれる。さらに、電池パック１００の正極端子１７２（図４で後述）と負極端子１７７（図４で後述）を短絡させるためのＵ字状のショートバーが鋳込まれており、ショートバーの一端が短絡用端子３９ａとなり、他端が短絡用端子３９ｂとなる。ここでは正極入力端子３２の下側に離間するように短絡用端子３９ａが配置され、負極入力端子３７の下側に離間するように短絡用端子３９ａが配置される。尚、ここでは後述する他の信号用の接続端子については図示を省略している。

ターミナル部３０は、装着方向（前後方向）の突き当て面となる垂直面３０ａと、水平面３０ｂが形成され、水平面３０ｂは電池パック１００の装着時に、上段面１１３（図２で後述）と隣接、対向する面となる。水平面３０ｂの前方側には、電池パック１００の隆起部１１５と当接する湾曲部１２が形成され、湾曲部１２の左右中央付近には突起部１４が形成される。突起部１４は左右方向に２分割で形成される電動工具本体１のハウジングのネジ止め用のボスを兼ねると共に、電池パック１００の装着方向への相対移動を制限するストッパの役目も果たす。

図２は本発明の実施例に係る電池パック１００の斜視図である。電池パック１００は、上ケース１１０と下ケース１０１からなるケースに、定格電圧３．６Ｖのリチウムイオン電池セルを１０本収容したものである。ここでは、リチウムイオン電池のセル５本を直列接続してなるセルユニットが２組収容され、これら２つのセルユニットを直列接続した状態とすることで３６Ｖの定格出力（高電圧出力）が得られるようにし、並列接続した状態とすることで１８Ｖの定格出力（低電圧出力）が得られるように構成した。

電池パック１００の前方の段差部１１２から上段面１１３にて後方側に延びる部分がスロット群配置領域１２０になる。上ケース１１０の下段面１１１と上段面１１３は階段状に形成され、それらの接続部分から後方側に延びる複数のスロット１２１〜１２８が形成される。スロット１２１〜１２８は電池パック装着方向に所定の長さを有するように切り欠かれた部分であって、この切り欠かれた部分の内部には、電動工具本体１又は外部の充電装置（図示せず）の機器側端子と嵌合可能な複数の接続端子が配設される。スロット１２１〜１２８は、電池パック１００の右側のレール部（レール溝）１１８ａに近い側のスロット１２１が充電用正極端子（Ｃ＋端子）の挿入口となり、スロット１２２が放電用正極端子（＋端子）の挿入口となる。また、左側のレール部（レール溝）１１８ｂに近い側のスロット１２７が負極端子（−端子）の挿入口となる。正極端子と負極端子（電力端子群）の間には、電池パック１００と電動工具本体１や外部の充電装置（図示せず）への信号伝達用の複数の信号端子が配置され、ここでは信号端子用の４つのスロット１２３〜１２６が電力端子群の間に設けられる。尚、スロット１２３は予備の端子挿入口であり、本実施例では端子は設けられない。スロット１２４は電池パック１００の識別情報となる信号を電動工具本体又は充電装置に出力するためのＴ端子用の挿入口である。スロット１２５は外部の充電装置（図示せず）からの制御信号が入力されるためのＶ端子用の挿入口である。スロット１２６はセルに接触して設けられた図示しないサーミスタ（感温素子）による電池の温度情報を出力するためのＬＳ端子用の挿入口である。負極端子（−端子）の挿入口となるスロット１２７の左側には、さらに電池パック１００内に含まれる電池保護回路（図示せず）による異常停止信号を出力するＬＤ端子用のスロット１２８が設けられる。

電池パック１００の上段面１１３の側面には、２本のレール部１１８ａ、１１８ｂが形成される。レール部１１８ａ、１１８ｂは、長手方向が電池パック１００の装着方向と平行になるように形成される。レール部１１８ａ、１１８ｂの溝部分は、前方側端部が開放端となり、後方側端部が隆起部１１５の前側壁面と接続された閉鎖端となる。上段面１１３の後方側には、隆起するように形成された隆起部１１５が形成される。隆起部１１５の中央付近に窪み状のストッパ部１１９が形成される。ストッパ部１１９は、電池パック１００を、電池パック装着部２ｃに装着した際に突起部１４（図１参照）の突き当て面となる。電池パック１００が電動工具本体１の所定の位置に装着されると電動工具本体１に配設された複数の端子（機器側端子）と電池パック１００に配設された複数の接続端子が接触して導通状態となる。電池パック１００を電動工具本体１から取り外すときは、左右両側にあるラッチ１１６ａ、１１６ｂを押すことにより、爪状の係止部１１７ａ（図では見えない）、１１７ｂが内側に移動して係止状態が解除されるので、その状態で電池パック１００を装着方向と反対側に移動させる。

本実施例の電池パック１００は、電池パック１００側の端子構成と、３６Ｖ用の電動工具本体１の機器側のターミナル部３０の端子構成を工夫することにより、１８Ｖ用の従来の電動工具本体にも３６Ｖ用の電動工具本体１にも装着できるようにした。この装着の際に、電池パック１００を１８Ｖ用の電動工具本体５１に装着すると電池パック１００の出力が自動的に１８Ｖとなり、３６Ｖ用の電動工具本体１に装着すると電池パック１００の出力が自動的に３６Ｖとなるように構成した。

図３は電池パック１００の断面図である。電池パック１００は下ケース１０１と上ケース１１０の間の収容空間内に、合成樹脂製のセパレータ１４９に保持されたリチウムイオンの電池セル１３１〜１３５、１４１〜１４５の合計１０本が収容される。電池セル１３１〜１３５が小容量側のセルユニット（第２のセルユニット１３０）を構成し、電池セル１４１〜１４５が大容量側のセルユニット（第１のセルユニット１４０）を構成する。ここでは電池セル１３１〜１３５として、いわゆる１４７００サイズ（直径１４ｍｍ、全長７０ｍｍ）のリチウムイオン電池セルを用い、電池セル１４１〜１４５として、いわゆる２１７００サイズ（直径２１ｍｍ、全長７０ｍｍ）のリチウムイオン電池セルを用いる。この際、並べ方を工夫する。電池セルは上段と下段の２段に積むようにして、上段は、前側から直径１４ｍｍの小径電池セルと直径２１ｍｍの大径電池セルを交互に積むようにした。つまり、上段前方から、電池セル１３１→１４２→１３３→１４４→１３５のように並べる。一方、下段は前方を大径セル（電池セル１４１）とし、電池セル１４１→１３２→１４３→１３４→１４５のように並べる。また、電池セルの正極の向きは同一ではなく、直列接続の隣接する電池セル同士は正極の向きが反対になるように配置される。ここでは、電池セル１４４、１４２、１３２、１３４は左側に正極が来るように配置され、電池セル１３１、１３３、１３６、１４５、１４３、１４１は左側に負極が来るように配置される。また、電池セル１４１〜１４５は側面視でＭ字状に配置され、電池セル１３１〜１３５は側面視でＷ字状に配置される。

このように異なる直径の電池セルを前後及び上下方向に交互に積層することで、従来とほぼ同等の下ケース内に定格容量の大きな電池パックを収容することが可能となる。図１３はそのサイズを説明するための模式図である。従来の１８Ｖの電池パック３０１は、セパレータの大きさを考慮しないとすると、縦方向に３６ｍｍ（直径１８ｍｍの２倍）、前後方向に９０ｍｍ（直径１８ｍｍの５倍）のスペースが必要であった。一方、本実施例の電池パック１００（１００Ａ）では、縦方向に３５ｍｍ（直径１４ｍｍ＋直径２１ｍｍ）のスペースであり、従来例より１ｍｍ少なくて済み、前後方向には図１３の上段（図３の下段）は８９ｍｍ（電池セルを単純に前後方向に並べると直径２１ｍｍ×３＋直径１４ｍｍ×２で９１ｍｍであるが、軸心が上下にずれており前後方向における各電池セルの最外径部分がオーバーラップしているため単純に並べた場合の寸法と比較して小さい）であり、従来例より１ｍｍ少なくて済む。なお、図１３の下段（図３の上段）は８２ｍｍである（上記と同じ理由で、単純に前後方向に並べた場合の直径２１ｍｍ×２＋直径１４ｍｍ×３で８４ｍｍより小さい）。このように、異径電池セルの混在によって、前後方向及び上下方向の寸法を従来よりも小さく構成できた。但し、左右方向には従来の電池パック３０１の６５ｍｍより５ｍｍほど大きい７０ｍｍになっている。

図１３に示す例では、従来の電池パック３０１は、定格電圧３．６Ｖ、定格容量２５００ｍＡｈの電池セルを５本ずつ直列接続した２つのセルユニットを並列接続したので、定格電圧１８Ｖ、定格容量５．０Ａｈとなった。一方、本実施例の電池パック１００（１００Ａ）では、定格電圧３．６Ｖ、定格容量５０００ｍＡｈの大径電池セル５本と、定格電圧３．６Ｖ、定格容量１０００ｍＡｈの小径電池セル５本を組み合わせることによって、定格電圧１８Ｖ、定格容量６．０Ａｈの電池パックを実現できた。

再び図３に戻る。電池セル１３１〜１３５は、金属製の薄板で形成された第２の接続タブ（１３６〜１３８等）を用いて直列に接続される。同様にして電池セル１４１〜１４５は、金属製の第１の接続タブ（１４６〜１４８等）を用いて直列に接続される。これらの接続タブは、例えばステンレス製であって、電池セルへの固定は複数箇所のスポット溶接によって行われる。各接続タブには各電池セルへのスポット溶接を安定させるために、３つの切り抜き穴がそれぞれ形成される。本実施例では２種類の直径の異なる電池セルを交互に配置した関係で、同一セルユニット内での電池セル同士の接続は、斜め上下に隣接する電池セル同士となる。従って、接続タブ１４６、１４７は斜めの延在距離が大きくなる。また、接続タブ１３６、１３７は斜めの延在距離が大きくなり、かつ幅が細くなる。ここで、電池セル１３１〜１３５、１４１〜１４５をなるべく密に詰めて下ケース１０１の大きさを抑えているため、接続タブ１３６は、上段に位置する電池セル１３１と電池セル１３１の斜め下の下段に位置する電池セル１３２を接続しており、側面視で矢印１３６ａの部分にて電池セル１４１、１４２の位置とオーバーラップする（重なっている）。同様に、接続タブ１３７は、側面視で矢印１３７ａの部分にて電池セル１４３、１４４の位置とオーバーラップする（重なっている）。即ち、接続タブ（例えば第２の接続タブ１３６）と、この接続タブで接続された電池セル（例えば第２の接続タブ１３６で接続された第２の電池セルユニットの電池セル１３１及び１３２）以外の電池セル（例えば第１の電池セルユニットの電池セル１４１及び１４２）とがオーバーラップする。従って、接続タブ１３６、１３７と電池セル１４２〜１４４の間の、側面視（電池セルの軸線方向視）でオーバーラップする部分１３６ａ、１３７ａに絶縁紙（絶縁部材）１３６ｂ、１３７ｂを介在させるようにして十分な絶縁対策をすることが重要である。

電池セル１４１〜１４５によって構成される第１のセルユニット１４０の両端電圧は、電池セル１４１の右側端部の接続タブからの延長板（図では見えない）と、電池セル１４１の左側端部の接続タブからの延長板１４８ａの端部１４８ｂによって回路基板１５０に半田付け等で電気的に接続される。延長板１４８ａの上側端部１４８ｂは、回路基板１５０に形成された貫通穴（図では見えない）を下から上に貫通され、回路基板１５０の上面において回路パターンと半田付けにより固定される。同様にして、電池セル１３１〜１３５によって構成される第２のセルユニット１３０の両端電圧は、電池セル１３１の右側端部の接続タブからの延長板（図では見えない）と、電池セル１３５の左側端部の接続タブからの延長板１３８ａによって回路基板１５０に半田付け等で電気的に接続される。延長板１３８ａの上側端部は、回路基板１５０に形成された貫通穴（図では見えない）を下から上に貫通され、回路基板１５０の上面において回路パターンと半田付けにより固定される。

セパレータ１４９は、不導体材料たる合成樹脂の一体成形にて構成されたもので、複数の電池セル１３１〜１３５、１４１〜１４５を整然かつ非接触状態で固定すると共に、その上側に回路基板１５０を固定する機能を果たす。回路基板１５０は図示しないネジや、ラッチ爪等の公知の手段によってセパレータ１４９に固定される。回路基板１５０には、正極端子１６２及び１７２、負極端子１６７及び１７７等の複数の接続端子が固定される。接続端子は、切り抜いた金属の薄板をＵ字状に曲げて、脚部分を回路基板１５０の貫通穴に上側から下側に貫通させて、回路基板１５０の下側にて半田付けすることによって固定される。

図４（Ａ）は本実施例の正極端子（１６２と１７２）、負極端子（１６７と１７７）の形状を示す部分斜視図と高電圧出力時の接続回路を示す図であり、（Ｂ）は高電圧用電気機器のターミナル部３０と、電池パック１００側の端子との接続状況を示すための部分斜視図である。図４（Ａ）に示すように、本実施例の電池パック１００の接続端子群のうち、正極端子と負極端子だけは、電圧可変電池パックを実現するために２つずつ設けられる。それ以外の接続端子、即ち、スロット１２４〜１２６、１２８のＴ端子、Ｖ端子、ＬＳ端子、ＬＤ端子（いずれも図示せず）の数は１つずつであって、従来から用いられる電圧固定電池パックと同様の端子形状である。スロット１２２には、上側正極端子１６２と下側正極端子１７２が並んで配置される。上側正極端子１６２と下側正極端子１７２は金属板のプレス加工によって形成され、脚部を回路基板１５０に貫通させて、貫通された側を半田付け等により固定する。上側正極端子１６２と下側正極端子１７２は距離を隔てて配置され、物理的に非接触状態にあり、図６にて後述するスイッチ部１５１によって短絡される場合を除いて、電池パック１００内では電気的に非導通状態にある。同様にしてスロット１２７には、上側負極端子１６７と下側負極端子１７７が並んで配置される。上側負極端子１６７と下側負極端子１７７も距離を隔てて配置され、物理的に非接触状態にあり、図６にて後述するスイッチ部１５２によって短絡される場合を除いて、電池パック１００内では電気的に非導通状態にある。上側正極端子１６２と上側負極端子１６７、下側正極端子１７２と下側負極端子１７７は同じ金属部品である。

電池パック１００の内部には、５本のリチウムイオンの電池セル１４１〜１４５が直列に接続された大容量のセルユニット（第１のセルユニット１４０）と電池セル１３１〜１３５が直列に接続された小容量のセルユニット（第２のセルユニット１３０）が収容され、第１のセルユニット１４０の正極が第二正極端子に相当する下側正極端子１７２に接続され、第１のセルユニット１４０の負極が第二負極端子に相当する上側負極端子１６７に接続される。同様に、第２のセルユニット１３０の正極が第一正極端子に相当する上側正極端子１６２に接続され、第２のセルユニット１３０の負極が第一負極端子に相当する下側負極端子１７７に接続される。このような電池パック１００の形態において、電動工具本体１側の正極入力端子３２を上側正極端子１６２に接続し、負極入力端子３７を上側負極端子１６７に接続するとともに、点線３９で示すように電気機器本体１側のターミナル部３０に含まれるショートバーにて下側正極端子１７２と下側負極端子１７７を電気的に接続すれば、第１のセルユニット１４０と第２のセルユニット１３０の直列接続の出力、即ち定格電圧３６Ｖが電池パック１００から電動工具本体１の負荷装置４０に出力されることになる。

図４（Ｂ）は定格電圧３６Ｖの電動工具本体１のターミナル部３０と、電池パック１００側の接続端子（１６２、１６７、１７２，１７７）との接続関係を示す図である。ターミナル部３０は、電動工具本体１の電池パック装着部２ｃに設けられる。ターミナル部３０には、電池パック１００のスロット１２１〜１２８（図２参照）に対応する機器側端子（３２、３９ａ、３４〜３６、３７、３９ｂ、３８）が設けられ、合成樹脂製の基台３１に鋳込まれるようにして固定される。短絡回路３９は金属板でできたショートバーであり、図４で示したように正極入力端子３２や負極入力端子３７等の他の機器側端子と共に、合成樹脂製の基台３１にＵ字状に折り曲げた金属板を鋳込むことで構成できる。Ｕ字状に折り曲げた金属板の一方側の端部が短絡用端子３９ａとなり、他方側の端部が短絡用端子３９ｂとなる。基台３１の上側の接続端子部と、下側の板状の端子部であって同じ参照符号の部分は電気的に導通されている金属板により構成される。ここではスロット１２３（図２参照）に対応する位置には機器側端子は設けられない。電力用の入力端子として、受電用の正極入力端子３２と負極入力端子３７は他の端子と比べて小さいサイズで構成され、短絡用端子３９ａ、３９ｂの上側にそれぞれ設けられる。正極入力端子３２と短絡用端子３９ａは導通していない。また、負極入力端子３７と短絡用端子３９ｂは導通していない。

電池パック１００の装着時において、正極入力端子３２は上側正極端子１６２だけに嵌合し、負極入力端子３７は上側負極端子１６７だけに嵌合する。また、電動工具本体１のターミナル部３０には、下側正極端子１７２と下側負極端子１７７を短絡させる小さい短絡端子３９ａ、３９ｂが設けられるので、電池パック１００の装着時には下側正極端子１７２と下側負極端子１７７が短絡回路３９によって電気的に接続される。

正極入力端子３２は、上側正極端子１６２と嵌合する部分であって平板状に形成された端子部と、電動工具本体１側の回路基板側との結線を行うものであって基台３１の上方に突出する端子部により構成される。正極入力端子３２は合成樹脂製の基台３１に鋳込まれる。負極入力端子３７も正極入力端子３２と同様であって、端子板の高さが、他の端子（３４〜３６、３８）板に比べて半分よりやや小さい程度の高さとされる。他の端子（３４〜３６、３８）は信号伝達用の端子である。ターミナル部３０の合成樹脂製の基台３１の前側と後側には、ハウジングによって挟持されるための凹部３１ａと３１ｂが設けられる。

図４（Ｂ）において、電池パック１００を装着する際には、電池パック１００を電動工具本体１に対して差し込み方向に沿って相対移動させると、正極入力端子３２と短絡用端子３９ａが同一のスロット１２２（図４参照）を通って内部まで挿入され、上側正極端子１６２と下側正極端子１７２にそれぞれ嵌合される。このとき、正極入力端子３２が上側正極端子１６２の嵌合部間を押し広げるようにして上側正極端子１６２の腕部１６２ａと１６２ｂの間に圧入され、短絡用端子３９ａが下側正極端子１７２の腕部１７２ａと１７２ｂの間を押し広げるようにして圧入される。同様にして、負極入力端子３７と短絡用端子３９ｂが同一のスロット１２７（図２参照）を通って内部まで挿入され、それぞれ上側負極端子１６７と下側負極端子１７７に嵌合される。この際、負極入力端子３７が嵌合部間を押し広げるようにして上側負極端子１６７の腕部１６７ａと１６７ｂの間に圧入される。さらに、短絡用端子３９ｂが下側負極端子１７７の腕部１７７ａと１７７ｂの間を押し広げるようにして圧入される。このように図４（Ｂ）の接続形態の実現によって、第１のセルユニット１４０と第２のセルユニット１３０の直列接続の出力、即ち定格電圧３６Ｖが電池パック１００から出力されることになる。

図５（Ａ）及び（Ｂ）は、従来の定格電圧１８Ｖの電動工具本体（図示せず）に本実施例の電池パック１００を装着した際の接続状態を示す図である。ターミナル部８０は、電動工具本体の電池パック装着部に設けられる。ターミナル部８０には、正極入力端子８２、負極入力端子８７等の接続端子が、合成樹脂製の基台８１に鋳込まれるようにして固定される。その他の機器側端子（８４〜８６、８８）は、図４のターミナル部３０に固定された機器側端子（３４〜３６、３８）と同じである。電池パック１００が電動工具本体５１（図１０参照）に取り付けられるときは、正極入力端子８２の端子部は、上側正極端子１６２と下側正極端子１７２の開口端部の双方を押し広げるように嵌合圧入されて、正極入力端子８２の端子部の上側一部の領域が上側正極端子１６２と接触し、下側一部の領域が下側正極端子１７２と接触する。このように正極入力端子８２の端子部を上側正極端子１６２の腕部１６２ａ、１６２ｂと下側正極端子１７２の腕部１７２ａ、１７２ｂに同時に嵌合させることによって、２つの正極端子（１６２と１７２）が短絡状態となる。同様にして負極入力端子８７の端子部は、上側負極端子１６７と下側負極端子１７７の開口端部の双方を押し広げるように嵌合圧入されて、負極入力端子８７の端子部の上側一部の領域が上側負極端子１６７と接触し、下側一部の領域が下側負極端子１７７と接触する。このように負極入力端子８７の端子部を上側負極端子１６７の腕部１６７ａ、１６７ｂと下側負極端子１７７の腕部１７７ａ、１７７ｂに同時に嵌合させることによって、２つの負極端子（１６７と１７７）が短絡状態となり、電動工具本体５１には第１のセルユニット１４０と第２のセルユニット１３０の並列接続の出力、即ち定格電圧１８Ｖが出力される。

以上のように本実施例の電池パック１００は、１８Ｖ用の電動工具本体５１か３６Ｖ用の電動工具本体１のいずれかに装着することにより、電池パック１００の出力が自動的に切り替わる。この電圧切替えは、電動工具本体側のターミナル部の形状によって自動的に行われるので、電圧設定ミスが生ずる虞が無い。

電池パック１００を外部充電装置（図示せず）を用いて充電する場合は、従来の１８Ｖ用電池パックと同じ充電装置にて充電が可能である。電池パック１００のスロット１２１には、上側正極端子１６２と下側正極端子１７２と同等の形状の充電用の正極端子が設けられるので、放電用の正極端子（１６２、１７２）の代わりに、充電用の正極端子（図示せず）を外部充電装置（図示せず）の正極端子に接続するようにすれば良い。このように電池パック１００は、第１のセルユニット１４０と第２のセルユニット１３０を並列接続させた状態として１８Ｖ用の充電装置を用いて充電を行うので、本実施例の電池パック１００を充電するにあたって、新しい充電装置を準備しなくて済むという利点がある。

図６は本実施例の電池パック１００の内部回路を示すブロック図である。ここでは基本的な構成部分だけを図示しており、第１のセルユニット１４０と第２のセルユニット１３０に対する制御部１９０と保護ＩＣ１８１、１５５の接続状況を中心に説明する。尚、図６で示す以外の関連する回路、特に、機器本体側の信号端子とのやりとりを行うための回路等も実際には電池パック１００内に含まれる。電池パック１００は、２１７００サイズの電池セルを５本直列接続した第１のセルユニット１４０と、１４７００サイズの電池セルを５本直列接続した第２のセルユニット１３０が収容される。図３にて示したように上側正極端子（上＋）１６２と、下側正極端子（下＋）１７２と、上側負極端子（上−）１６７と、下側負極端子（下−）１７７を有して構成される。電池パック１００にはこれら以外に、充電用の上側正極端子（上Ｃ＋）と、下側正極端子（下Ｃ＋）と、その他の信号端子群（Ｔ端子、Ｖ端子、ＬＳ端子、ＬＤ端子）が設けられるが、ここではそれらの図示を省略している。第１のセルユニット１４０の正極（＋出力）が下側正極端子１７２に接続され、負極（−出力）が上側負極端子１６７に接続される。同様にして、第２のセルユニット１３０の正極（＋出力）が上側正極端子１６２に接続され、負極（−出力）が下側負極端子１７７に接続される。

第１のセルユニット１４０と第２のセルユニット１３０にはそれぞれ、電池セルの電圧を監視するための保護ＩＣ１８１、１５５が接続され、これら保護ＩＣ１８１、１５５には制御部１９０が接続される。保護ＩＣ１５５は、各電池セルの両端電圧を監視し、第２のセルユニット１３０のいずれかの電池セルの電圧が所定値未満に低下して過放電状態になった場合は、過放電を示す信号（ハイ信号）１５７を制御部１９０に出力し、第２のセルユニット１３０のいずれかの電池セルの電圧が充電時に所定値以上に到達して過充電状態になった場合は、過充電を示す信号（ハイ信号）１５８を制御部１９０に出力する。また、保護ＩＣ１５５は、第２のセルユニット１３０の各電池セルの両端電圧を入力することにより、過充電保護機能、過放電保護機能の他、カスケード接続機能、断線検出機能を実行する。保護ＩＣ１５５としては、“リチウムイオン電池用保護ＩＣ”として市販されている集積回路を用いることができる。

第１のセルユニット１４０の回路中、即ち下側正極端子１７２と上側負極端子１６７の間の回路中に、保護ＩＣ１８１とマイコン（Micro Controller Unit）を有する制御部１９０が配置される。言い換えると、第１のセルユニット１４０には保護ＩＣ１８１と制御部１９０が電気的に接続される。一方、第２のセルユニット１３０の回路中、即ち上側正極端子１６２と下側負極端子１７７の間の回路中に保護ＩＣ１５５が配置される。言い換えると、第２のセルユニット１３０には保護ＩＣ１５５が電気的に接続される。制御部１９０には、保護ＩＣ１５５からの出力（過放電信号１５７、過充電信号１５８）と、保護ＩＣ１８１からの出力（過放電信号１８５、過充電信号１８６）が入力される。制御部１９０には、例えばアナログ・フロント・エンド（ＡＦＥ）と呼ばれる電圧検出回路を含み、電流検出回路１８３（第１の電流検出回路）の出力電圧から第１のセルユニット１４０に流れる電流値を測定し、電流検出回路１５４（第２の電流検出回路）の出力電圧から第２のセルユニット１３０に流れる電流値を測定する。制御部１９０の駆動用の電源は、第１のセルユニット１４０に接続される電源回路（電源部）１８７によって生成され、基準電圧（ＶＤＤ_１）が制御部１９０に供給される。第１のセルユニット１４０及び第２のセルユニット１３０のそれぞれのグランド側には電流値を測定するためのシャント抵抗１８２、１５６が設けられる。電流検出回路１８３はシャント抵抗１８２により第1のセルユニット１４０に流れる電流を検出する。電流検出回路１５４はシャント抵抗１５６により第２のセルユニット１３０に流れる電流を検出する。これら電流検出回路により各セルユニットの電流を検出することができるため、一方のセルユニットに設けた場合と比較して確実に各セルユニットの電流を検出することができる。

制御部１９０は、電流値やセル温度の監視を行うと共に、第１のセルユニット１４０と第２のセルユニット１３０の状態を監視して双方の動作状況を統合して制御する。また、電動工具本体１の緊急的な停止が必要となった場合には、図示しない異常信号出力端子となるＬＤ端子を介して放電禁止信号を電気機器本体側に伝達する。保護ＩＣ１８１は第１のセルユニット１４０内の各電池セルの電圧を監視し、いずれかの電圧が所定の下限値まで低下した状態（過放電状態）を検出した場合に過放電信号１８５を制御部１９０に送出する。また、図示しない外部の充電装置に電池パック１００が装着されて、充電が行われている際に、保護ＩＣ１８１はいずれかの電池セルの電圧が所定の上限値を越えたことを検出した場合に、過充電状態を示す過充電信号１８６を制御部１９０に送出する。制御部１９０は図示しないＬＳ端子を介して図示しない充電装置に充電停止信号を送出する。

制御部１９０には、スイッチ手段のスイッチ部（１５１、１５２、１５３）のオン又はオフを切り替える制御信号を発する直並列切替手段１９１と、電池パック１００の残容量を表示する残容量表示手段１９２と、電池セル１３１〜１３５、１４１〜１４５の何れかの近傍に設けられた温度センサ（図示せず）を用いて電池温度を測定するためのセル温度検出手段１９３が接続される。温度センサとしては、サーミスタを用いることができ、サーミスタの一つ以上を第２のセルユニット１３０に接する又は近接する箇所に設け、別のサーミスタを第１のセルユニット１４０に接する又は近接する箇所に設ける。セル温度検出手段１９３は、温度変化に対するサーミスタの電気抵抗の変化を利用して、第１のセルユニット１４０と第２のセルユニット１３０のそれぞれの温度を測定し、制御部１９０に出力する。

電源回路１８７は、第１のセルユニット１４０の電力によって制御部１９０の動作用の電源を生成する。本実施例の電池パック１００は、１８Ｖと３６Ｖの電圧切替式なので、第２のセルユニット１３０側の保護回路にマイコン（制御部）を搭載すると、２つのセルユニットの直列接続時と並列接続時において、制御部１９０のグランド電位が変わってしまう。一方、下段側（第１のセルユニット１４０側）に電源回路１８７を設けるのであれば電源回路１８７のグランド電位は変化しない。そこで、本実施例では制御部１９０を第１のセルユニット１４０の回路中に設けた（第１のセルユニット１４０に接続した）。この制御部１９０の配置により、出力電圧を定格電圧１８Ｖと３６Ｖの切替式としても制御部１９０を安定して稼働できる。制御部１９０は、自身にかかる電源電圧（ＶＤＤ_１）の保持と、解除を切り替えることができ、通常動作状態（いわゆるノーマルモード）と動作停止状態（いわゆるスリープモード）を有する。

制御部１９０には、上側正極端子１６２に接続される低容量側電圧検出回路１８９の出力が入力される。この出力は、電池パック１００が電動工具本体１や外部充電装置（図示せず）に装着されていない場合は、第２のセルユニット１３０の電位を示す。一方、低電圧（１８Ｖ）用の電動工具本体５１に装着された場合、上側正極端子１６２と下側正極端子１７２が接続されるため、第１のセルユニット１４０と第２のセルユニット１３０の各々の正極が同電位となり、各々の負極が同電位となる。高電圧（３６Ｖ）用の電動工具本体１に装着された場合、低容量側電圧検出回路１８９が電動工具本体1のトリガスイッチ４の操作を検出し、制御部１９０は直並列切替手段１９１を介して、後述するスイッチ部１５３をオン（導通）にする。このことから制御部１９０は、上側正極端子１６２の電位と、下側正極端子１７２の電位を比較することによって、電池パック１００が非装着の状態であるか、低電圧機器本体に装着されているか、高電圧機器本体に装着されているかを判別できる。尚、下側正極端子１７２の電位検出のためには、第１のセルユニット１４０内の電池セルのうち最上位の電池セル１４５の正極電位を制御部１９０が取得できるように構成すると良い。尚、図６では図示していないが、電池パック１００からの電力供給を止めなければならない状況、例えば、放電時の過大電流、放電時のセル電圧の低下（過放電）、セル温度の異常上昇（過温度）等が生じた際には、制御部１９０を介して電動工具本体１側に放電禁止信号を伝達することで、電動工具本体１の動作を素早く停止できる。

電動工具本体１は定格電圧３６Ｖであって、ターミナル部３０（図４参照）には、下側正極端子１７２と下側負極端子１７７を短絡させる短絡回路（ショートバー３９）が含まれる。このように電動工具本体１にショートバー３９を有するターミナル部３０（図４参照）を設けることによって、２つの正極端子（１６２、１７２）と２つの負極端子（１６７、１７７）を有する本実施例の電池パック１００を装着するだけで、第１のセルユニット１４０と第２のセルユニット１３０の直列接続回路を確立することができる。

電動工具本体１には、負荷装置４０となるモータ３の回転制御を行うための制御部２０が含まれる。制御部２０は、例えばアナログ・フロント・エンド（ＡＦＥ）と呼ばれる電圧検出回路を含み、制御部２０の入力ポートには電池電圧検出回路２２から正極入力端子３２の電圧（Ｖ＋）が入力される。制御部２０の出力ポート（Ａ／Ｄ出力端子）は、スイッチング素子２５をオンにするための信号を出力する。スイッチング素子２５は、制御部２０が電池パック１００から図示しないＬＤ端子を介して放電禁止信号を受信した際に、制御部２０の制御によってモータ３を停止又は制限するためのスイッチである。電源回路２１は、上側正極端子１６２を介して供給された電池パック１００（第２のセルユニット１３０）の電圧を制御部２０の駆動電圧（例えば５Ｖ）に変換する回路である。スイッチ（ＳＷ）状態検出回路２３は、トリガスイッチ４の状態がオンかオフかを検出する回路であり、トリガスイッチ４のレバーが少しでも引かれるとオン信号を制御部２０に出力する。制御部２０は各種の制御用の信号や、センサ類からの入力信号、電池パック１００への制御信号等の様々な信号の入出力が行われる。電流検出回路２４は、シャント抵抗２６の両端電圧を測定することによってモータ３に流れる電流値の大きさを制御部２０に出力する。

以上の構成によって、電圧を自動で切り替え可能な電池パック１００を実現できる。しかしながら、本実施例の基本構成では、第１のセルユニット１４０と第２のセルユニット１３０の容量が異なるため、直列接続で使用する際には容量の小さい第２のセルユニット１３０側が使用可能下限電圧まで放電された時点で、電池パック１００が使用できなくなってしまう。そこで本実施例の回路では、第１のセルユニット１４０と第２のセルユニット間で電力の受け渡しができるように構成している。具体的には容量の大きい第１のセルユニット１４０から容量の小さい第２のセルユニット１３０への電力の受け渡しができるようにスイッチ手段（第１のスイッチ部１５１、第２のスイッチ部１５２、第３のスイッチ部１５３）を設けた。第１のスイッチ部１５１は、上側正極端子１６２と下側正極端子１７２との電力経路を短絡又は開放するスイッチである。第２のスイッチ部１５２は、上側負極端子１６７と下側負極端子１７７との電力経路を短絡又は開放するスイッチである。第３のスイッチ部１５３は、下側負極端子１７７と第２のセルユニット１３０の間を接続又は遮断するスイッチである。なお、第３のスイッチ部１５３の設置場所は、上記に限定されず、上側正極端子１６２と第２のセルユニット１３０の間、下側正極端子１７２と第１のセルユニット１４０の間、上側負極端子１６７と第２のセルユニット１４０の間、のいずれか或いは２か所以上に設けても良い。即ち、電池パック１００から電動工具本体１への放電経路を接続又は遮断できれば、言い換えると、電池パック１００から電動工具本体１への電力供給又は電力供給の停止が可能であれば、その個数や場所は限定されない。ここで、第３のスイッチ部１５３が接続状態であれば電池パック１００から電動工具本体１への電力供給が可能な状態（放電経路が接続した状態）となり、第３のスイッチ部１５３が遮断状態であれば電池パック１００から電動工具本体への電力供給ができない状態、即ち、電力供給の停止状態（放電経路が遮断した状態）となる。

第１〜第３のスイッチ部１５１、１５２、１５３はそれぞれ２つの半導体スイッチング素子（例えばＦＥＴ）を組み合わせて構成され、双方向スイッチを構成する。この構成により、スイッチオフ時での逆電流を防ぎ遮断動作を可能にするとともに、双方向に電流を流せるため、高容量側と低容量側との間で電力の受け渡しがきる。第１〜第３のスイッチ部１５１、１５２、１５３に、制御部１９０からの指示（ゲート信号）が直並列切替手段１９１を介して入力されると、２つのスイッチング素子のゲート電位がハイになり、２つのスイッチング素子が共にオン状態（導通状態）になる。すると、第１〜第３のスイッチ部１５１、１５２、１５３のうち、ゲート信号が入力された対象スイッチ部の両端が短絡状態（スイッチ部のオン状態）になる。第１〜第３のスイッチ部１５１、１５２、１５３に制御部１９０からの指示（ゲート信号）が消失すると、２つのスイッチング素子のゲート電位が０Ｖとなる。すると２つのスイッチング素子は共にオフ状態（遮断状態）になる。２つのスイッチング素子がオフ状態にあると、第１〜第３のスイッチ部１５１、１５２、１５３のうち、ゲート信号が０Ｖになったスイッチ部の両端が遮断状態（スイッチ部のオフ状態）となり、その状態が維持される。

制御部１９０は、自身にかかる電源電圧（基準電圧ＶＤＤ_１）の保持と、解除を切替えることができ、通常動作状態（いわゆるノーマルモード）と動作停止状態（スリープモード）とシャットダウンモードの３段階の状態を有する。制御部１９０の電源回路１８７は保護ＩＣ１８１と共用であるため、マイコンが起動すると保護ＩＣ１８１、１５１も同時に起動する。ノーマルモードは制御部１９０が常時起動している状態である。スリープモードは制御部１９０が自ら間欠的に起動するモードであり、例えば５０ミリ秒の起動後に５秒停止するというような動作を繰り返す。シャットダウンモードは、基準電圧ＶＤＤ_１が全く供給されない状態であって、制御部１９０が完全に停止している状態である。

制御部１９０は、電池パック１００が電動工具本体１に装着されている時だけでなく、装着されていないときも動作可能である。但し、電池パック１００が装着されていない時や、装着時であっても電動工具本体１が一定時間以上使用されていない時、例えば、電気機器本体１のトリガ操作が終了してから長時間（例えば２時間程度）トリガ操作が行われなかった場合は、制御部１９０はスリープ状態に移行する。電動工具本体１のトリガスイッチ４が引かれてモータ３に電流が流れると、制御部１９０は、電流検出回路１５４又は／及び電流検出回路１８３によって検出される電流値の増加を検知してノーマル状態に復帰する。

本実施例では、電池パック１００が放電していない時、例えば電動工具本体１に装着されているが、電動工具本体１のトリガスイッチ４がオフの状態、又は、電池パック１００が取り外されている際に、電池残量に余裕のある第１のセルユニット１４０側から第２のセルユニット１３０側に電力を受け渡すようにした。この電力の受け渡し時に、電動工具本体１のトリガスイッチ４がオンにされた場合は、すぐに電力の受け渡しを中断して、元の直列接続の状態に戻して、電動工具本体１側への３６Ｖ出力を再開する。

図７は本実施例に係る電池パック１００の放電時における電圧バランスを調整するための制御手順を示すフローチャートである。図７に示すフローチャートは、制御部１９０に含まれるマイコンがプログラムを実行することでソフトウェア的に制御するもので、制御部１９０に含まれるマイコンが起動したら実行される。最初に、制御部１９０のマイコンの起動を検出したら、制御部１９０によるバッテリシステムがオンになり、その制御が開始される（ステップ２０１、２０２）。ここで、マイコンの起動は、電源回路１８７の起動によるマイコンへの基準電圧ＶＤＤ_１の供給によって行われる。マイコンが起動したら、次に制御部１９０は第３のスイッチ部（ＳＷ＿Ｓ１）１５３をオンにする（ステップ２０３）。この時、電池パック１００が３６Ｖ用の電動工具本体１に接続されているか１８Ｖ用の電気機器本体に接続されているかで、下側正極端子１７２の電圧が変わるので、制御部１９０は低容量側電圧検出回路１８９によって電圧を検出し、その電圧が所定値以上であるか否かを検出することで、電池パック１００が３６Ｖ用か１８Ｖ用のいずれかの電気機器本体に装着されているかを判断する（ステップ２０４）。

電池パック１００が３６Ｖの電動工具本体１に装着されているときには、第１のスイッチ部１５０がオンになると、上側正極端子１６２の電圧は約３６Ｖ以上となる。この電圧値を低容量側検出回路１８９で検出することにより電池パック１００が接続された電気機器本体の定格電圧を判別することができる。この場合は、電池パック１００の制御部１９０は、３６Ｖ動作モードで制御を行う（ステップ２０５）。３６Ｖモードにおいては、作業者が３６Ｖ用の電動工具本体１のトリガスイッチ４を操作することによってモータ３を駆動する（ステップ２０６）。次に制御部１９０は、作業者がトリガスイッチ４の操作を解除してモータ３が停止したか否かを判定する（ステップ２０７）。次に、制御部１９０のマイコンは、制御部１９０のマイコンは、第１のセルユニット１４０と第２のセルユニット１３０の電圧を比較し、第２のセルユニット１３０の電圧が、第１のセルユニット１４０の電圧よりも所定値以上低い状態（セルアンバランス状態）であるか否かを判定する（ステップ２０８）。なお、各セルユニットの電圧ではなく相対残容量を比較しても良い。相対残容量は充電状態を示すものであり、満充電時の容量に対する現在の容量を意味する。例えば満充電時の容量（定格容量）が５．０Ａｈで現在の容量が１．０Ａｈの場合、相対残容量は２０％となり、満充電時の容量が１．０Ａｈで現在の容量が０．１Ａｈの場合、相対残容量は１０％となる。第１のセルユニット１４０と第２のセルユニット１３０の相対残容量の差が第１の所定値以上の場合（セルアンバランス状態）であるか否かを判定しても良い。また、第２のセルユニット１３０の相対残容量が第２の所定値より小さくなった場合にセルアンバランス状態と判断しても良い。

第１と第２のセルユニット間がアンバランス状態にあるときには、容量の大きい第１のセルユニット１４０から容量の小さい第２のセルユニット１３０への電力の供給（電力の受け渡し）を行う。この電力の受け渡しを行うために、制御部１９０のマイコンは、第３のスイッチ部（ＳＷ＿Ｓ１）１５３をオフ（にして（ステップ２０９）、電動工具本体１側との接続をオフにし、第１のスイッチ部（ＳＷ＿Ｐ１）１５１と、第２のスイッチ部（ＳＷ＿Ｐ２）１５２をオンにする（ステップ３１０）。すると、電池パック１００内で並列接続回路が構成されることになる。この状態を示すのが、図９（Ｂ）の状態である。

図９において、丸印が導通しているスイッチ部であり、バツ印が遮断しているスイッチ部を示す。ここでは、電圧の高い高容量側の第１のセルユニット１４０から電圧の低い低容量側の第２のセルユニット１３０へ給電され、第２のセルユニット１３０の充電が行われることになる（ステップ２１１）。この充電が行われている際に、電動工具本体１側からの駆動指令があった場合には（ステップ２１２）、例えばトリガスイッチ４が操作された場合には、バランス制御を中止し、制御部１９０のマイコンは、第１のスイッチ部（ＳＷ＿Ｐ１）１５１と、第２のスイッチ部（ＳＷ＿Ｐ２）１５２をいずれもオフに戻してステップ２０３に戻る（ステップ２１３）。ステップ２０３に戻ると再び図９（Ａ）の直列接続状態に戻り、電動工具本体１側に３６Ｖの電力が供給される。

図８は、図７のステップ２０３〜２１３までの電池パック１００の高電圧出力時の動作例を示すタイミングチャートである。図８の横軸は時間の経過（単位：秒）である。図８（Ａ）は、電池パック１００が３６Ｖ電動工具本体１に装着されているときの動作状態２４１を示し、ここでは、“停止”、“放電”（電動工具本体１のトリガスイッチ４が引かれた状態）、“セルバランス”（電動工具本体１のトリガスイッチ４が戻され、停止状態になった状態であって、電池パック１００の内部で容量の大きい第１のセルユニット１４０から容量の小さい第２のセルユニット１３０への電力の供給（電力の受け渡し）を行っている状態）、の３つの電池パック１００の状態が存在する。実際には、電池パック１００の制御部１９０のマイコンが停止しているシャットダウンの状態も存在する。

図８（Ｂ）は電動工具本体１のトリガスイッチ４の検出信号２４２である。この検出信号２４２は図６で示したスイッチ状態検出回路２３により制御部２０に伝達され、電動工具本体１の制御部２０から図示しない接続端子を介して電池パック１００の制御部１９０に伝達される。つまり、電池パック１００の制御部１９０のマイコンは、トリガスイッチ４の検出信号２４２を受信しているか否かを判断することによって、言い換えるとトリガスイッチ４の動作に連動して、電池パック１００の動作モードを“セルバランスモード”に切り替えることができる。図８（Ｃ）は電池パック１００内において、第１のセルユニット１４０と第２のセルユニット１３０が直列接続状態にあるか否かを示す直列モード２４３のチャートである。ここでは、時刻０〜ｔ_１、時刻ｔ_７〜ｔ_９、時刻ｔ_１２〜ｔ_１４が直列モードあって、第１のセルユニット１４０と第２のセルユニット１３０が直列接続されていることを示す。この直列モードでは第１のスイッチ部１５３がオン（接続）となり、第１のスイッチ部１５１及び第２のスイッチ部１５２が共にオフ（遮断）とされる。

図８（Ｄ）は電池パック１００内において、第１のセルユニット１４０と第２のセルユニット１３０が並列接続状態にあるか否かを示す並列モード２４４のチャートである。ここでは、時刻ｔ_５〜ｔ_６、時刻ｔ_１０〜ｔ_１１、時刻ｔ_１５〜ｔ_１６が並列モードあって、第１のセルユニット１４０と第２のセルユニット１３０が並列接続され、電動工具本体１とは電気的に切り離されている状態である。即ち、並列モード２４４では第１のスイッチ部１５３がオフ（遮断）となり、第１のスイッチ部１５１及び第２のスイッチ部１５２が共にオン（接続）とされる。ここで、直列モード２４３と並列モード２４４を比較すると理解できるように、直列モードから並列モードへの切り替えは同時に行われるのではなく、時刻ｔ_４〜ｔ_５、時刻ｔ_９〜_１０、時刻ｔ_１４〜ｔ_１５のようにわずかなタイムラグを持たせてから切り替える。これは電池パック１００内で内部短絡を防ぐためであり、時刻ｔ_４〜ｔ_５、時刻ｔ_９〜ｔ_１０、時刻ｔ_１４〜ｔ_１５の間は、第１〜第３のスイッチ部（１５１、１５２、１５３）がいずれもオフ（開放又は遮断）となるので、第１のセルユニット１４０と第２のセルユニット１３０は、互いに電気的に接続されていない状態（独立状態）にある。図８（Ｅ）はモータ３の稼動状態を示すモータ駆動２４５である。ここでは時刻ｔ_２〜ｔ_４、時刻ｔ_７〜ｔ_９、時刻ｔ_１３〜ｔ_１４の間にモータ３が回転する。

図８（Ｆ）は、電池パック１００の制御部１９０が実行する第１のセルユニット１４０と第２のセルユニット１３０の電位差の監視を行い、電圧のバランスの偏りがないかどうかを検出するアンバランス検出２４６のチャートである。制御部１９０は、動作状態２４１で放電が開始されてから一定時間（時刻ｔ_２〜ｔ_３、時刻ｔ_７〜ｔ_８）経過した後に、例えば、放電量がある量以上なった頃に、第１のセルユニット１４０と第２のセルユニット１３０の電位差を監視する。この時の第１のセルユニット１４０と第２のセルユニット１３０の電位（電位差）を示すのが、図８（Ｇ）のチャートである。実線で示す電位２４７が高容量側の第１のセルユニット１４０であり、二点鎖線で示すのが低容量側の第２のセルユニット１３０の電位２４８である。高容量側の第１のセルユニット１４０の容量は５Ａｈであり、低容量側の第２のセルユニット１３０の容量は１Ａｈであるので、当然ながら第２のセルユニット１３０側の電位２４８の低下の度合いが大きい。そこで本実施例では、電池パック１００の内部にてセルバランスをとるための状態を設け、時刻ｔ_５〜ｔ_６、時刻ｔ_１０〜ｔ_１１、時刻ｔ_１５〜ｔ_１６において、第１のスイッチ部１５３をオフ（切断）して電池パック１００と電動工具本体１との接続を解除し、第１及び第２のスイッチ部１５１、１５２をオンにすることにより２つのセルユニットを並列接続とする。この結果、第２のセルユニット１３０は第１のセルユニット１４０から充電されることになるので、その電位２４８は矢印２４８ａ、２４８ｂ、２４８ｃのように上昇する。なお、第１のセルユニット１４０と第２のセルユニット１３０の電位差ではなく相対残容量を監視、比較するようにしても良い。第１のセルユニット１４０と第２のセルユニット１３０の相対残容量の差が第１の所定値より小さくなった場合、又は、第２のセルユニット１３０の相対残容量が第２の所定値より大きくなった場合にセルバランスがとれたと判断し、セルユニット間のバランス制御を終了（停止）するように構成しても良い。

時刻ｔ_６、ｔ_１６にて高容量側の第１のセルユニット１４０と低容量側の第２のセルユニット１３０の電位が等しくなると、制御部１９０は第１のセルユニット１４０と第２のセルユニット１３０の並列接続状態を解除すべく、第１及び第２のスイッチ部１５１、１５２をオフ（遮断）する。尚、矢印２４８ｂに示す区間では第１のセルユニット１４０側から第２のセルユニット１３０側への充電が完了していない。しかしながら、時刻ｔ_１１にて電動工具本体１のトリガスイッチ４が引かれたので、すぐに並列モードを解除し（時刻ｔ_１１）、わずかなタイムラグをおいてから時刻ｔ_１２にて直列モードとすることで、モータ３は時刻ｔ_１３から回転を開始する。尚、時刻ｔ_１１〜ｔ_１２のタイムラグや、時刻ｔ_１２〜ｔ_１３のタイムラグは、理解を容易にするために大きめに図示したが、実際には時刻ｔ_１１〜ｔ_１３の遅延時間は、作業者にとって気がつかない程度の短い時間である。

以上のように、電動工具本体１側の動作が止まっている際（作業していない状態）に、電池パック１００の内部では、電動工具本体１側との回路（電動工具本体１への放電経路）を遮断し（第３のスイッチ部１５３をオフ）、第１のセルユニット１４０と第２のセルユニット１３０の並列接続状態を確立する（第１及び第２のスイッチ部１５１、１５２をオン）ことによって、第１のセルユニット１４０側から第２のセルユニット１３０側に電力を充電するように構成した。この結果、第２のセルユニット１３０として第１のセルユニット１４０よりも小さい容量の電池セルを組み合わせた電池パック１００を実現できる。また、従来の電池パックとほぼ同じ容積の下ケース１０１を用いながら（電池パック１００の大型化を抑制しつつ）、高出力が可能な電池パック１００を実現することができた。また、作業者の操作、具体的にはトリガスイッチ４の操作に連動してセルユニット間のバランスを調整することができるため、特別な操作が不要であり操作性を向上することができる。言い換えると、トリガスイッチ４の操作（電動工具本体１の操作）と、切替回路（第１乃至第３のスイッチ部１５１〜１５２）の動作、即ち第１セルユニット１４０と第２セルユニット１３０間で電力の受け渡しを行うバランス制御と、を連動するように構成したため、更に言い換えると、電池パック１００から電動工具本体１への電力供給又は電力供給の停止とバランス制御とを連動するように構成したため、セルユニット間のバランス調整を容易に行うことができる。低容量のセルユニットが放電しても高容量のセルユニットから充電することができるため、電池パック１００の大型化を抑制しつつ低容量のセルユニットによらず作業時間を確保することができる。

次に、図１０から図１２を用いて、本実施例の電池パック１００を１８Ｖの電動工具本体５１に接続する際の電池パック１００の動作を説明する。図１０は、本実施例の電池パック１００と低電圧用の電気機器（電動工具本体５１）の回路図である。図１０の点線で囲まれた右側部分の電池パック１００の構成は、図６で示した電池パック１００の回路と同一である。左側の点線で囲まれた電動工具本体５１の回路構成は、接続端子８２、８７を除いて基本的に図６で示した電動工具本体１と同一である。接続端子８２、８７は図５に示したように、装着時に上側正極端子１６２と下側正極端子１７２を短絡させ、上側負極端子１６７と下側負極端子１７７を短絡させる形状である。このように電池パック１００を電動工具本体５１へ装着するだけで、第１のセルユニット１４０と第２のセルユニット１３０の並列接続回路を確立することができる。

電動工具本体５１には、負荷装置９０となるモータ５３の回転制御を行うための制御部７０が含まれる。制御部７０には電池電圧検出回路７２から正極入力端子８２の電圧（Ｖ＋）が入力される。制御部７０はスイッチング素子７５をオンにするための信号を出力する。スイッチング素子７５は、制御部７０が電池パック１００から図示しないＬＤ端子を介して放電禁止信号を受信した際に、制御部７０の制御によってモータ５３を停止又は制限するためのスイッチである。電源回路７１は、正極入力端子８２を介して供給された電池パック１００の電圧を制御部７０の駆動電圧（例えば５Ｖ）に変換する回路である。スイッチ（ＳＷ）状態検出回路７３は、トリガスイッチ５４の状態がオンかオフかを検出する回路であり、トリガスイッチ５４のレバーが少しでも引かれるとオン信号を制御部７０に出力する。制御部７０は各種の制御用の信号や、センサ類からの入力信号、電池パック１００への制御信号等の様々な信号の入出力が行われる。電流検出回路７４は、シャント抵抗７６の両端電圧を測定することによってモータ５３に流れる電流値の大きさを制御部７０に出力する。

図１１は本実施例に係る電池パック１００の第１及び第２のセルユニット１３０、１４０間での電力の受け渡し状態を説明するための図であり、図７のステップ２０３、２０４、２１４〜２１７が電池パック１００の低電圧出力時の動作例を示すタイミングチャートである。図１１の横軸は時間の経過（単位：秒）である。図７において、ステップ２０４にて、電池パック１００に装着された電気機器本体が１８Ｖ用であると判断した場合は、制御部１９０は１８Ｖ用動作モードで制御を行う（ステップ２１４）。作業者が電動工具本体５１のトリガスイッチ５４を操作することによってモータ５３を駆動する（ステップ２１５）。次に制御部１９０は、作業者がトリガスイッチ５４の操作を解除してモータ５３が停止したか否かを判定する（ステップ２１６）。モータ５３が停止した後にモータ５３を再起動させずに放置し、本システムをオフするための所定時間が経過すると（ステップ２１７）、制御部１９０は自身をシャットダウンする。図１１（Ａ）は、電池パック１００が１８Ｖ電動工具本体５１に装着されているときの動作状態２９１を示し、ここでは、“停止”、“放電”（電動工具本体５１のトリガスイッチ５４が引かれた状態）の２つの電池パック１００の動作状態が存在する。実際には、電池パック１００の制御部１９０のマイコンが停止しているシャットダウンの状態も存在する。

図１１（Ｂ）は電動工具本体５１のトリガスイッチ５４の検出信号２９２である。ここでは、時刻ｔ_１〜ｔ_３、時刻ｔ_５〜ｔ_７、時刻ｔ_１０〜ｔ_１１がトリガスイッチ５４が引かれた状態であって、モータ５３が回転することによって、電池パックの“放電状態”となる。図１１（Ｃ）は電池パック１００内において、第１のセルユニット１４０と第２のセルユニット１３０が直列接続状態にあるか否かを示す直列モード２９３のチャートであるが、１８Ｖの電動工具本体５１に装着されるときには、直列接続状態は存在しない。

図１１（Ｄ）は電池パック１００内において並列モード２９４のチャートであり、ここでは、時刻ｔ_１〜ｔ_４、時刻ｔ_５〜ｔ_８、時刻ｔ_９〜ｔ_１２が並列モードあって、第１のセルユニット１４０と第２のセルユニット１３０が並列接続されている状態である。並列モード２９４では、第１のスイッチ部１５１及び第２のスイッチ部１５２が共に常時オフ（遮断）となり、トリガＳＷ検出信号２９２に基づいて（トリガスイッチ５４の操作に連動して）、第３のスイッチ部１５３がオン（接続）とオフ（遮断）とを切り替える。即ち、２つのセルユニット１４０及び１３０は正極入力端子８２及び負極入力端子８７を介して並列接続されるため、第３のスイッチ部１５３を制御するだけでよく、第１及び第２のスイッチ部１５１及び１５２をオンする必要はない。この状態の第１及び第２のセルユニット１３０、１４０間での電力供給路を説明するのが図１２（Ａ）である。ここで、トリガＳＷ検出信号２９２と並列モード２９４を比較するとわかるように、並列モード２９４が解除されるタイミングは、トリガＳＷ検出信号２９２のオフからわずかにタイムラグを持たせた時刻ｔ_４、ｔ_８、ｔ_１２となる。この遅延時間ｔ_３〜ｔ_４，ｔ_７〜ｔ_８、ｔ_１１〜ｔ_１２は、モータ５４駆動時のわずかなセルアンバランスを解消するために設けている。

図１１（Ｅ）は、モータ５３が回転しているか否かを示すモータ駆動２９５のチャートである。ここでは、トリガスイッチ５４が引かれてわずかに時間を空けた時刻ｔ_２にてモータ５３が起動し、時刻ｔ_３で停止する。同様にして、時刻ｔ_６、ｔ_１０にてモータ５３が起動し、時刻ｔ_７、ｔ_１１にてそれぞれ停止する。

図１１（Ｆ）は、電池パック１００の制御部１９０が実行する第１のセルユニット１４０と第２のセルユニット１３０の電位差の監視を行い、電圧のバランスの偏りがないかどうかを検出するアンバランス検出２９６のチャートである。並列接続状態においては、第１のセルユニット１４０と第２のセルユニット１３０が並列に接続された状態が維持されるため、電位差の監視を行う必要はない。しかしながら、アンバランス検出２９６の時、即ち、バランスを調整するために図１２（Ｂ）のように、第３のスイッチ部１５３をオフ（遮断）とし、第１のスイッチ部１５１及び第２のスイッチ部１５２を共にオン（接続又は導通）するように構成してもよい。この場合には、電池パック１００単体の状態でもセルユニット間のバランスを調整することができる。

図１１（Ｇ）は、高容量側の第１のセルユニット１４０の電位２９７と、低容量側の第２のセルユニット１３０の電位２９８のグラフである。並列接続状態では常に同電位であり、“放電”時の電圧低下時に電池電圧の高い側から多くの電流が流れるため、実質的に“放電”時にセルバランス調整が行われる。

以上のように、１８Ｖ用の電動工具本体５１の接続時には、電池パック１００の内部では常に第１のセルユニット１４０と第２のセルユニット１３０が同電位に保たれるので、定格容量が異なるセルユニットを組み合わることが可能である。また、電池パック１００の大型化を招くことなく（抑制しつつ）、第１及び第２のセルユニット１４０、１３０のバランスが自動的に調整できると共に電池パックの容量を増加することができる。言い換えると、従来の電池パックとほぼ同じ容積の下ケース１０１を用いながら、定格容量が大きな電池パック１００を実現することができた。

以上、本発明を実施例に基づいて説明したが、本発明は上述の実施例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が可能である。本実施例の電池パックは電圧切替え方式のものに限定されずに、複数の電池セルを直列接続で構成される電圧固定式の電池パックにおいても同様に適用でき、複数の電池セルを２つのユニットに分けて、それらの直列接続回路の経路中に本実施例の第１〜第３のスイッチ部を設けるようにすれば、２つのユニットの電圧バランス調整を行うことが可能となる。また、本実施例では上述で説明した第１〜第３のスイッチ部を電池パック１００の内部に設けるようにしたが、動作的には電気機器本体１の内部であって、接続端子３２、３７、３９ａ、３９ｂの近傍に設けて、その制御を電池パック１００の制御部１９０が行うようにしても同様のことが実現できる。さらに、第１〜第３のスイッチ部をアダプタとして、電池パック１００と電動工具本体１との間に介在される別部材に設け、それを電池パック１００の制御部１９０が制御するように構成しても良い。即ち、図６において、電池パック１００の接続端子（１６２、１７２、１６７、１７７）から第１及び第２のスイッチ部１５１、１５２の右側（第２のセルユニット１３０の左側）までの構成（各接続端子、各スイッチ部）をアダプタ内に設ければ良い。或いは、アダプタ内にも制御部を設け、制御部１９０と通信することでアダプタ内の制御部で制御するように構成しても良い。

１ 電動工具本体 ２ ハウジング ２ａ 胴体部 ２ｂ ハンドル部
２ｃ 電池パック装着部 ３ モータ ４ トリガスイッチ（トリガＳＷ）
５ 正逆切替レバー ８ 先端工具保持部 ９ 先端工具
１２ 湾曲部 １４ 突起部 ２０ 制御部 ２２ 電池電圧検出回路
２３ スイッチ状態検出回路 ２４ 電流検出回路 ２５ スイッチング素子
２６ シャント抵抗 ３０ ターミナル部 ３０ａ 垂直面
３０ｂ 水平面 ３１ 基台 ３１ａ、３１ｂ 凹部
３２ 正極入力端子 ３７ 負極入力端子 ３８ ＬＤ端子
３９ 短絡回路 ３９ａ、３９ｂ 短絡用端子 ４０ 負荷装置
５１ 電動工具本体 ５３ モータ ５４ トリガスイッチ（トリガＳＷ）
７０ 制御部 ７２ 電池電圧検出回路 ７３ スイッチ状態検出回路
７４ 電流検出回路 ７５ スイッチング素子 ７６ シャント抵抗
８０ ターミナル部 ８２ 正極入力端子 ８７ 負極入力端子
１００ 電池パック １０１ 下ケース １１０ 上ケース
１１１ 下段面 １１２ 段差部 １１３ 上段面 １１５ 隆起部
１１６ａ、１１６ｂ ラッチ １１７ａ、１１７ｂ 係止部
１１８ａ、１１８ｂ レール部 １１９ ストッパ部
１２０ スロット群配置領域 １２１〜１２８ スロット
１３０ 第２のセルユニット（低容量セルユニット）
１３１〜１３５ 電池セル １３６〜１３８ 接続タブ
１３６ａ、１３７ａ （接続タブの）オーバーラップ部分
１３６ｂ、１３７ｂ 絶縁紙（絶縁部材） １３８ａ 延長板
１４０ 第１のセルユニット（高容量セルユニット） １４１〜１４５ 電池セル
１４６〜１４８ 接続タブ １４８ａ 延長版 １４８ｂ （延長板の）端部
１４９ セパレータ １５０ 回路基板 １５１ 第１のスイッチ部
１５２ 第２のスイッチ部 １５３ 第３のスイッチ部
１５４ 電流検出回路 １５５ 保護ＩＣ １５６ シャント抵抗
１５７ 過放電信号 １５８ 過充電信号
１６２ 上側正極端子 １６２ａ、１６２ｂ （上側正極端子の）腕部
１６７ 上側負極端子 １６７ａ、１６７ｂ （上側負極端子の）腕部
１７２ 下側正極端子 １７２ａ、１７２ｂ （下側正極端子の）腕部
１７７ 下側負極端子 １７７ａ、１７７ｂ （下側負極端子の）腕部
１８１ 保護ＩＣ １８２ シャント抵抗 １８３ 電流検出回路
１８５ 過放電信号 １８６ 過充電信号 １８７ 電源回路
１８９ 低容量側電圧検出回路 １９０ 制御部 １９１ 直並列切替手段
１９２ 残容量表示手段 １９３ セル温度検出手段 ２４１ 動作状態
２４２ トリガＳＷ検出信号 ２４３ 直列モード ２４４ 並列モード
２４５ モータ駆動 ２４６ アンバランス検出
２４７ （第１のセルユニット１４０の）電位
２４８ （第２のセルユニット１３０の）電位
２９１ 動作状態 ２９２ トリガＳＷ検出信号 ２９２ 検出信号
２９３ 直列モード ２９４ 並列モード ２９５ モータ駆動
２９６ アンバランス検出
２９７ （第１のセルユニット１４０の）電位
２９８ （第２のセルユニット１３０の）電位
３０１ 電池パック
ＶＤＤ_１ 基準電圧

Claims (19)

1. 第１の電池セルを有する第１のセルユニットと、前記第１の電池セルと異なる容量の第２の電池セルを有する第２のセルユニットと、を有し、
   電気機器本体に設けられた電池パック装着部に接続可能であって、
   前記第１のセルユニットと前記第２のセルユニットの互いの接続状態を、並列接続を含む複数の接続状態に切り替え可能に構成し、
   前記接続状態を切り替えるための切替回路を備えたことを特徴とする電池パック。
2. 前記電池パック装着部に前記電池パックを装着した状態で、前記第１のセルユニットと前記第２のセルユニットの接続状態を直列接続と並列接続に切り替え可能に構成したことを特徴とする請求項１に記載の電池パック。
3. 前記電気機器本体の操作と前記切替回路の動作を連動するよう構成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の電池パック。
4. 前記切替回路は、前記電気機器本体の操作に応じて前記第１のセルユニットと前記第２のセルユニットの接続状態を切り替えるよう構成したことを特徴とする請求項３に記載の電池パック。
5. 前記第１のセルユニットと前記第２のセルユニット間で電力の受け渡しを行うバランス制御と、前記電気機器本体への電力供給又は電力供給の停止と、が連動するよう前記切替回路が動作することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の電池パック。
6. 前記電気機器本体への電力供給を停止している状態で前記バランス制御を行うよう前記切替回路が動作することを特徴とする請求項５に記載の電池パック。
7. 前記第１の電池セルの容量は前記第２の電池セルの容量よりも高く、
   前記第１のセルユニット側にマイコンを有する制御部が設けられることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の電池パック。
8. 前記第１のセルユニット及び前記第２のセルユニットにそれぞれ、各電池セルの状態を監視する監視部を設けたことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の電池パック。
9. 前記第１のセルユニットに含まれる電池セルと、前記第２のセルユニットに含まれる電池セルは、異なる形状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池パック。
10. 前記第１のセルユニットと前記第２のセルユニットの正極にそれぞれ接続される２つの正極端子と、
    前記第１のセルユニットと前記第２のセルユニットの負極にそれぞれ接続される２つの負極端子と、
    前記切替回路を制御する制御部と、を有し、
    前記切替回路は、２つの前記正極端子間を短絡又は開放する第１のスイッチ部と、２つの前記負極端子間を短絡又は開放する第２のスイッチ部と、前記電気機器本体への電力供給又は電力供給の停止を可能にする第３のスイッチ部を有し、
    前記制御部は、前記第１〜第３のスイッチ部の開閉を制御することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の電池パック。
11. 前記第１〜第３のスイッチ部は、それぞれ半導体スイッチング素子を用いて構成され、
    前記半導体スイッチング素子による接続又は遮断は、前記制御部により制御されることを特徴とする請求項１０に記載の電池パック。
12. 前記第１及び前記第２のスイッチ部が開放状態とし、前記第３のスイッチ部が前記電気機器本体への電力供給を可能とした状態では、前記第１のセルユニットと前記第２のセルユニットの直列接続の出力が前記電気機器本体に供給可能とし、
    前記制御部は、
    前記電気機器本体への電力供給が停止している時に、前記第３のスイッチ部を前記電気機器本体への電力供給を停止させた状態として、前記第１及び前記第２のスイッチ部をそれぞれ短絡させることにより第１のセルユニットと前記第２のセルユニット間での電力の受け渡しを可能とし、
    前記電気機器本体への電力供給が再開される際には、前記第１及び前記第２のスイッチ部を開放状態として前記第３のスイッチ部を前記電気機器本体への電力供給を可能とした状態とすることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の電池パック。
13. 前記制御部は、前記電気機器本体への電力供給を行っていない時の前記受け渡し時に第１のセルユニットと前記第２のセルユニット間の電位差又は相対残容量差が所定の値より小さくなったら又は相対残容量が所定の値より大きくなったら前記第１及び前記第２のスイッチ部を開放状態とし、前記第３のスイッチ部を前記電気機器本体への電力供給を可能とした状態とすることを特徴とする請求項１２に記載の電池パック。
14. 前記電気機器本体に装着されることで前記第１のセルユニットと前記第２のセルユニットの直列接続又は並列接続のいずれかの回路が確立され、
    前記電気機器本体への装着時であっても、前記切替回路による接続状態を切り替えることによって前記第１のセルユニットと前記第２のセルユニットの並列接続状態を可能としたことを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の電池パック。
15. 前記電気機器本体から取り外されている時には、前記第１と第２のセルユニット用の前記正極端子間は物理的に非接触状態にあり、前記第１と第２のセルユニット用の前記負極端子間は物理的に非接触状態にあり、
    前記制御部は、前記切替回路を遮断状態に切り替えることによって前記電池パックの取り外し時においても前記第１のセルユニットと前記第２のセルユニットの並列接続状態を可能としたことを特徴とする請求項１０乃至１３のいずれか一項に記載の電池パック。
16. 前記第１のセルユニットは、複数の前記第１の電池セルと、前記複数の第１の電池セルの内の隣接する第１の電池セル同士を接続する第１の接続タブと、を有し、
    前記第２のセルユニットは、複数の前記第２の電池セルと、前記複数の第２の電池セルの内の隣接する第２の電池セル同士を接続する第２の接続タブと、を有し、
    前記電池セルの軸線方向から見た際に、前記第２の接続タブと前記第１の電池セルとの間の、前記第２の接続タブと前記第１の電池セルが重なっている部分に絶縁部材を設けたことを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか一項に記載の電池パック。
17. 複数の電池セルと、
    前記複数の電池セルの内の隣接する電池セル同士を接続する接続タブと、を有し、
    前記電池セルの軸線方向から見た際に、前記接続タブと前記電池セルとの間において、前記接続タブと前記接続タブで接続された電池セル以外の電池セルとが重なっている部分に絶縁部材を設けたことを特徴とする電池パック。
18. 電池セルを有する第１のセルユニット及び第２のセルユニットを有し、電気機器本体に設けられた電池パック装着部に接続可能であって、
    前記第1のセルユニットに流れる電流を検出する第１の電流検出回路と、
    前記第２のセルユニットに流れる電流を検出する第２の電流検出回路と、を備えることを特徴とする電池パック。
19. 請求項１乃至１８のいずれか一項に記載の電池パックと、
    前記電池パックを装着する電池パック装着部を有し、前記電池パックからの電力により駆動する電気機器本体と、を有することを特徴とする電気機器。
    
    
    

Images