JP2022133324A - 電池パック及び電池パックを用いた電気機器 - Google Patents

電池パック及び電池パックを用いた電気機器 Download PDF

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Abstract

【課題】複数の電池セルの接続状態を切り替えることができる電池パックを提供する。【解決手段】複数のセルにより構成される第１及び第２のセルユニット１４６、１４７を収容し、第１のセルユニット１４６は上側正極端子１６２と下側負極端子１７７に接続され、第２のセルユニット１４７は下側正極端子１７２と上側負極端子１６７に接続され、マイクロコンピュータ３５０用の電源回路３２１が、第１及び第２のセルユニットのうちの一方側のセルユニット１４６の下側正極端子１７２及び上側負極端子１６７に電気的に接続される。【選択図】図２１

Description

本発明はモータ、照明等の負荷を有する電気機器と、このような電気機器に対して電源を供給する電池パックに関するものである。
電動工具等の電気機器が、リチウムイオン電池等の二次電池を用いた電池パックにて駆動されるようになり、電気機器のコードレス化が進んでいる。例えば、モータにより先端工具を駆動する手持ち式の電動工具においては、複数の二次電池セルを収容した電池パックが用いられ、電池パックに蓄電された電気エネルギーにてモータを駆動する。電池パックは電動工具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動工具本体から取り外して、外部充電装置を用いて充電される。
コードレス型の電動工具や電気機器においては所定の稼働時間の確保や、所定の出力の確保が要求され、二次電池の性能向上に伴い高出力化や高電圧化が図られてきた。また、電池パックを電源とする電気機器が開発されるにつれ、様々な電圧の電池パックが商品化されるようになった。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バッテリユニットを設け、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。
特開２０１４－１７９５４号公報
ユーザにとって、複数の電気機器を使用する際に、複数種類の電池パックを準備するのは煩雑であり、電圧を切り替えることで異なる電圧の電気機器に対応する使い勝手の良い電池パックの実現が望まれている。しかも、特許文献１のような電気機器本体とは別体型の電源装置ではなくて、電気機器に容易に装着できる電池パックで電圧切替式を実現することが望まれていた。
本発明は上記背景に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、出力電圧を切り替え可能として、異なる電圧の電気機器間で共用できるようにした電池パック及びそれを用いた電気機器を提供することにある。
また本発明の目的は、電気機器本体に装着できる電池パックであって、複数のセルユニットの接続状態を切り替えることができる電池パックを提供することにある。
また本発明の目的は、複数のセルユニットの状態を監視しながら、電池パックの放電又は充電を制御できる制御部を備えた電池パックを提供することにある。
また本発明の目的は、複数のセルユニットの接続状態に関わらず、安定して電池パックの放電又は充電を制御できる電池パック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含まれる複数のセルユニット間の消費電流のバランスをとるようにした電池パック及びそれを用いた電気機器を提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、複数のセルユニット毎に設けられる電池セル保護回路のいずれか一つにマイクロコンピュータを設けた電池パックを提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、電気機器の能力を効率的に引き出すことができる電池パックを提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、高機能な電池パックを提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、電気機器本体側の接続端子と良好に嵌合できる端子構造を有する電池パック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電気機器本体に接続できるよう構成された電池パックであって、互いに接続された第１の複数の電池セルと、第１の正極端子と、第１の負極端子と、を有する第１のセルユニットと、互いに接続された第２の複数の電池セルと、第２の正極端子と、第２の負極端子と、を有する第２のセルユニットと、電池パックの充電又は放電を制御する保護回路であって、第１のセルユニットに接続される第１の保護ＩＣと、第２のセルユニットに接続される第２の保護ＩＣと、第1及び第２の保護ICに接続されるマイクロコンピュータと、を有する保護回路と、第１及び第２のセルユニットと保護回路を収容するケースとを備えた電池パックにおいて、マイクロコンピュータは、第１及び第２のセルユニットのうち１つのセルユニットの正極端子及び負極端子に電気的に接続され、１つのセルユニットからマイクロコンピュータに電源電圧が供給されるよう構成される。第１及び第２のセルユニットの接続状態を切り替えることができるよう構成され、少なくとも第１及び第２のセルユニットが互いに電気的に接続されない非接続状態であるときに、１つのセルユニットからマイクロコンピュータに電源電圧が供給されるよう構成される。また、電池パックと電気機器本体の接続状態に応じて、第１及び第２のセルユニットの接続状態を切り替えることができるよう構成される。
本発明の他の特徴によれば、電池パックは、マイクロコンピュータに接続された残容量表示部を有し、マイクロコンピュータは、１つのセルユニットの電圧の情報を入力するよう構成され、第１及び第２のセルユニットが互いに電気的に接続されない非接続状態であるときに、マイクロコンピュータは１つのセルユニットの電圧の情報に基づいて残容量表示部を制御する。また、電池パックが電気機器本体としての第１の電気機器本体に接続されたときは、第１のセルユニットが第２のセルユニットよりも高い電圧側に位置した状態で第１及び第２のセルユニットが互いに直列に接続される直列接続状態となり、１つのセルユニットとしての第２のセルユニットからマイクロコンピュータに電源電圧が供給される。さらに、 電池パックが電気機器本体としての第２の電気機器本体に接続されたときは、第１及び第２のセルユニットが互いに並列に接続される並列接続状態となり、１つのセルユニットとしての第２のセルユニットからマイクロコンピュータに電源電圧が供給される。このようにして、電池パックに接続できる電池パック装着部と、電池パックの電力で動作する負荷部を有する第１の電気機器本体を有する電気機器を構成した。
本発明のさらに他の特徴によれば、電池パックが第１の電気機器本体に接続された場合には、電池パックは第１及び第２のセルユニットが互いに直列に接続される直列接続状態となり、電池パックが第１の電気機器本体に接続されない場合には、電池パックは第１及び第２のセルユニットが互いに電気的に独立した非接続状態となるように構成される。このようにして電池パックに接続できる電池パック装着部と、電池パックの電力で動作する負荷部を有する第２の電気機器本体を有する電気機器が構成される。また、電池パックが第２の電気機器本体に接続された場合には、電池パックは第１及び第２のセルユニットが互いに並列に接続される並列接続状態となり、電池パックが第２の電気機器本体に接続されない場合には、電池パックは第１及び第２のセルユニットが互いに電気的に独立した非接続状態となるように構成される。
本発明によれば、電気機器本体に装着できる電池パックであって、複数のセルユニットの接続状態を切り替えることができる電池パックを提供することができる。また、複数のセルユニットの状態を監視しながら、電池パックの放電又は充電を制御できる制御部を備えた電池パックを提供することができる。さらに、複数のセルユニットの接続状態に関わらず、安定して電池パックの放電又は充電を制御できる電池パックを提供することができる。
また、出力電圧を切り替えるための機械的なスイッチ機構に頼ること無く、電気機器本体に装着するだけで適切な出力電圧を自動的に得ることができるので、異なる電圧の電気機器間で電池パックを共用することが可能となった。
また、セルユニット毎に電池セルの状態を監視する保護回路を設けたので、電池セル毎の消費電流のバランスを調整できた。
さらに、下段セルユニットのマイコンを含む保護回路の総消費電力と、上段セルユニットの保護回路の消費電力とのバランスをとるための調整回路を、上段セルユニット側に設けたので、セルユニット間の電圧バランスの悪化を抑制できる。
また、電気機器本体の種類に応じて過負荷保護の条件を変更可能としたので、電気機器の能力を効率的に引き出すことができる電池パックを実現できた。
本発明に係る電池パックの電動工具への装着状況を説明するための図である。 図１の電動工具本体１の電池パック装着部１０の形状を示す斜視図である。 本発明の実施例に係る電池パック１００の斜視図である。 図３の電池パック１００の上ケース１１０を取り外した状態の斜視図である。 図４の電力端子（１６１と１７１、１６２と１７２、１６７と１７７）の単体形状を示す図であって、（１）は全体の斜視図であり、（２）は上側端子部品２００の斜視図であり、（３）は下側端子部品２２０の斜視図である。 電力端子を電動工具本体への接続状態を示す斜視図であり、（１）は本実施例の電動工具本体３０に接続した状態を示し、（２）は従来の電動工具本体１に接続した状態を示す。 （１）は本実施例の電動工具本体３０のターミナル部５０の斜視図であり、（２）はターミナル部５０と電池パック１００の電力端子との接続状況を示す図である。 （１）は従来の電動工具本体１のターミナル部２０の斜視図であり、（２）はターミナル部２０と電池パック１００の電力端子との接続状況を示す図である。 図４の信号端子部品２４０の単体形状を示す図であって、（１）は左前方より見た斜視図であり、（２）は右下方から見た斜視図である。 複数の信号端子部品２４０の回路基板１５０への固定状況を示す図であり、（１）は前方から見た図であり、（２）は信号端子部品２４０を左から見た図であり、（３）は（１）の下側から見た底面図である。 図４の接続端子群とその周囲に配置される基板カバー１８０の形状を示す図であり、（１）は斜視図であり、（２）は正面図であり、（３）は（２）の基板カバー１８０の一部拡大図である。 図３の上ケース１１０の斜視図である。 回路基板１５０への樹脂の塗布方法を説明するための斜視図である。 本実施例の第１の変形例を示す図であり、（１）は上側端子部品２６０と下側端子部品２８０の斜視図であり、（２）は左側面図であり、（３）は正面図である。 本実施例の第２の変形例を示す図であり、上側端子部品２６０と下側端子部品２８０Ａを示す斜視図である。 本実施例の第３の変形例に係る上側端子部品２００Ａと下側端子部品２２０を示す斜視図であり、（１）はこれらが電動工具本体３０Ａの本体側端子に接続された状態を示す図であり、（２）は従来の電動工具本体１の本体側端子に接続された状態を示す図である。 本実施例の第４の変形例に係る上側端子部品２００と下側端子部品２２０Ａを示す斜視図であり、（１）はこれらが電動工具本体３０Ｂの本体側端子に接続された状態を示す図であり、（２）は従来の電動工具本体１の本体側端子に接続された状態を示す図である。 本実施例の第５の変形例に係る電動工具本体のターミナル部との接続状態を示す斜視図である。 本実施例の電池パック１００を従来の電動工具本体１に接続した状態を示す回路図である。 本実施例の電池パック１００の回路図であり、マイコン付きの１８Ｖ用の電動工具本体１Ａに接続した状態を示す図である。 本実施例の電池パック１００の回路図であり、３６Ｖ用の電動工具本体３０に接続した状態を示す図である。 電池パック１００の制御手順を示すフローチャートである。 電池パック１００の残容量表示手段３３５と上側電圧検出回路３２２の具体的な回路構成を説明する図である。 図２３におけるマイコン３５１への入出力回路の詳細図である。 図２３における入出力ポートＩＯ０～３の信号レベルと入力ポートＡＮ１の信号レベルの対応関係を示す表である。 本発明の第二の実施例に係る電池パック１００Ａの回路図であって、従来の電動工具本体１に接続した状態を示す図である。 本発明の第二の実施例に係る電池パック１００Ａの回路図であって、マイコン付きの１８Ｖ用の電動工具本体１Ａに接続した状態を示す図である。 本発明の第三の実施例に係る電池パック４００を示す分解斜視図である。 図２８の接続端子の一部拡大図である。 図２８の端子部品の拡大図であって、（１）は斜視図であり、（２）は嵌合部における接触長を説明するための図である。 第三の実施例の変形例に係る端子部品５００を示す斜視図である。
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例示して説明するものとし、電動工具の本体側の前後左右の方向は図２に示す方向とし、電池パックの単体で見た際の前後左右、上下の方向は、電池パックの装着方向を基準として図３に示す方向であるとして説明する。尚、電池パックの装着方向は、説明の都合上、電動工具本体側を動かさずに電池パック側を移動させる状況を基準とした方向として説明する。
図１は本実施例に係る電池パックの電動工具への装着状況を説明するための図である。電気機器の一形態である電動工具は、電池パックを有し、モータによる回転駆動力を用いて先端工具や作業機器を駆動する。電動工具は種々の種類が実現されているが、図１で示す電動工具本体１、３０はいずれもインパクト工具と呼ばれるものである。電動工具本体１、３０は、図示しないビットやソケットレンチ等の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工具である。これらの電動工具本体１、３０は、外形を形成する外枠たるハウジング２、３２を備え、ハウジング２、３２にはハンドル部３、３３が形成される。ハンドル部３、３３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、トリガ状の動作スイッチ４、３４が設けられ、ハンドル部３、３３の下方には電池パック１５、１００を装着するための電池パック装着部１０、４０が形成される。
電動工具本体１は定格電圧１８Ｖの電池パック１５を用いる従来の電気機器である。電池パック１５は従来の電池パックであり、矢印ａの組み合わせのように１８Ｖ対応の電気機器（電動工具本体１）の電池パック装着部１０に装着できる。電池パック１５の内部には、定格３．６Ｖの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１組だけ収容されるか、又はこのようなセルユニットが２組収容されて互いに並列接続される。電圧１８Ｖは、比較的低い電圧であるという意味で、ここでは低電圧と呼ぶことがある。同様に、定格電圧１８Ｖの電動工具本体１または電気機器本体は、それぞれ低電圧電動工具本体または低電圧電気機器本体と呼ぶことがある。同様に、公称電圧１８Ｖの電池パック１５は、低電圧電池パックと呼ぶことがある。
電動工具本体３０は、定格電圧３６Ｖの電気機器本体であり、矢印ｂ１に示すように３６Ｖの出力が可能な電池パック１００を電池パック装着部４０に装着する。電圧３６Ｖは、比較的高い電圧であるという意味で、ここでは高電圧と呼ぶことがある。同様に、定格電圧３６Ｖの電動工具本体３０または電気機器本体は、それぞれ高電圧電動工具本体または高電圧電気機器本体と呼ぶことがある。電池パック１００の内部には、定格３．６Ｖのリチウムイオン電池のセルが５本直列接続されたセルユニットが２組収容され、２組のセルユニットの接続方法の変更により、１８Ｖ出力と３６Ｖ出力の双方を切り換えることができるようにした。本実施例では電池パック１００を２電圧対応に構成して、低電圧と高電圧の出力を可能とすることにより、矢印ｂ２で示すように電池パック１００を１８Ｖ対応の電動工具本体１にも装着できるし、矢印ｂ１のように３６Ｖ対応の電動工具本体３０にも装着できるようにした。このように、低電圧と高電圧の出力を可能とした電池パック１００は、ここでは電圧可変電池パックと呼ぶことがある。電池パック１００を矢印ｂ１、ｂ２のように異なる電圧の電動工具本体１、３０に装着するためには、電池パック装着部１０、４０のレール部や端子部の形状をほぼ同じ形状にすることと、電池パック１００の出力電圧を切り替え可能にすることが重要である。この際、電池パック１００の出力電圧が、装着される電気機器本体や電動工具本体の定格電圧と確実に対応させて、電圧設定ミスが生じないようにすることが重要である。
図２は電動工具本体１の電池パック装着部１０の形状を示す斜視図である。ここで示す電動工具本体１はインパクトドライバであって、ハウジング２の胴体部分から下方に延びるハンドル部が設けられ、ハンドル部の下側に電池パック装着部１０が形成される。ハンドル部にはトリガスイッチ４（動作スイッチ）が設けられる。ハウジング２の前方側には出力軸たるアンビル（図示せず）が設けられ、アンビルの先端には先端工具９を装着するための先端工具保持部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。電動工具だけに限られずに、電池パックを用いた電気機器全般では、装着される電池パックの形状に対応させた電池パック装着部１０が形成され、電池パック装着部１０に適合しない電池パックを装着できないように構成する。電池パック装着部１０には、左右両側の内壁部分に前後方向に平行に延びるレール溝１１ａ、１１ｂが形成され、それらの間にターミナル部２０が設けられる。ターミナル部２０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２２、負極入力端子２７、ＬＤ端子（異常信号端子）２８が鋳込まれる。ターミナル部２０は、装着方向（前後方向）の突き当て面となる垂直面２０ａと、水平面２０ｂが形成され、水平面２０ｂは電池パック１００の装着時に、上段面１１５（図３にて後述）と隣接、対向する面となる。水平面２０ｂの前方側には、電池パック１００の隆起部１３２（図３にて後述）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３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は電池パック装着部１０、４０（図１参照）に対して取り付け及び取り外しが可能であって、電動工具本体１又は３０側のターミナル形状に応じて、低電圧（ここでは１８Ｖ）と高電圧（ここでは３６Ｖ）の出力が自動で切り替わるようにしたものである。従来の定格１８Ｖ用の電池パック１５（図１参照）と取り付け上の互換性を持たせるために、電池パック１００の装着部分の形状は従来の電池パック１５と同じとしている。電池パック１００の筐体は、上下方向に分割可能な下ケース１０１と上ケース１１０により形成される。下ケース１０１と上ケース１１０は電気を通さない部材、例えば合成樹脂製であって４本のネジによってお互いが固定される。上ケース１１０は、電池パック装着部１０に取り付けるために２本のレール１３８ａ、１３８ｂが形成された装着機構が形成される。レール１３８ａ、１３８ｂは、電池パック１００の装着方向と平行な方向に延びるように、且つ、上ケース１１０の左右側面側に突出するように形成される。レール１３８ａ、１３８ｂの前方側端部は開放端となり、後方側端部は隆起部１３２の前側壁面と接続された閉鎖端となる。レール１３８ａ、１３８ｂは、電動工具本体１の電池パック装着部１０に形成されたレール溝１１ａ、１１ｂ（図２参照）と対応した形状に形成され、レール１３８ａ、１３８ｂがレール溝１１ａ、１１ｂと嵌合した状態で、ラッチの爪となる係止部１４２ａ（右側の係止部であり図３では見えない）、１４２ｂにて係止することにより電池パック１００が電動工具本体１又は３０に固定される。電池パック１００を電動工具本体１又は３０から取り外すときは、左右両側にあるラッチ１４１を押すことにより、係止部１４２ａ、１４２ｂ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。上ケース１１０及び下ケース１０１は本発明における“ケース”の一例である。
上ケース１１０の前方側には平らな下段面１１１が形成され、中央付近は下段面１１１よりも高く形成された上段面１１５が形成される。下段面１１１と上段面１１５は階段状に形成され、それらの接続部分は鉛直面となる段差部１１４となっている。段差部１１４から上段面１１５の前方側部分がスロット群配置領域１２０になる。スロット群配置領域１２０には、前方の段差部１１４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、３０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（図４で後述）が配設される。スロット１２１～１２８は下段面１１１側から電動工具本体側のターミナルを挿入可能なように、装着方向と平行な上面だけで無く鉛直面にも切り欠きが形成される。また、スロット１２１～１２８の下側であって、下段面１１１との間は、横方向に連続して開口する開口部１１３が形成される。
スロット１２１～１２８は、電池パック１００の右側のレール１３８ａ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、電池パック１００の左側のレール１３８ｂに近い側のスロット１２７が負極端子（－端子）の挿入口となる。電池パック１００では通常、電力端子の正極側と負極側を十分離すようにして配置するもので、左右中心に位置する鉛直仮想面からみて、右側の十分離した位置に正極端子を設けて、左側の十分離した位置に負極端子を設けている。正極端子と負極端子の間には、電池パック１００と電動工具本体１、３０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。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内に含まれる後述する電池保護回路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。
上段面１１５の後方側には、隆起するように形成された隆起部１３２が形成される。隆起部１３２はその外形が上段面１１５より上側に隆起する形状である、その中央付近に窪み状のストッパ部１３１が形成される。ストッパ部１３１は、電池パック１００を、電池パック装着部１０に装着した際に、突起部１４（図２参照）の突き当て面となるもので、電動工具本体１側の突起部１４がストッパ部１３１に当接するまで挿入されると、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（図４にて後述）が接触して導通状態となる。また、電池パック１００のラッチ１４１の係止部１４２ａ（右側の係止部であり図３では見えない）、１４２ｂがばねの作用によりレール１３８ａ、１３８ｂの下部で垂直方向外側に飛び出して、電動工具本体１のレール溝１１ａ、１１ｂに形成された図示しない凹部と係合することにより、電池パック１００の脱落が防止される。ストッパ部１３１の内側には、電池パック１００の内部とつながる冷却風取入口たるスリット１３４が設けられる。また、この電池パック１００が電動工具本体１に装着された状態では、スリット１３４が外部から視認できないように覆われて閉鎖状態になる。スリット１３４は、電池パック１００を図示せぬ充電装置に連結して充電を行う際に、電池パック１００の内部に冷却用の空気を強制的に流すために用いられる風窓であって、電池パック１００内に取り込まれた冷却風は下ケース１０１の前方壁に設けられた排気用の風窓たるスリット１０４から外部に排出される。
図４は図３の電池パック１００の上ケース１１０を取り外した状態の斜視図である。下ケース１０１の内部空間には、１０本の電池セルが収容される。下ケース１０１の前方側壁面には、上ケース１１０とのネジ止め用に２つのネジ穴１０３ａ、１０３ｂが形成され、下から上方向にネジ穴１０３ａ、１０３ｂを貫通するようにして図示しないネジが通される。この図では見えないが、下ケース１０１の後方側壁面にも２つのネジ穴が形成される。複数の電池セル（図示せず）は、５本ずつ２段にスタックさせた状態でセパレータ１４５にて固定される。セパレータ１４５は合成樹脂製であって、電池セルの両端部となる左右両側だけが開口するように形成される。セパレータ１４５内においては、各電池セルの軸線がそれぞれ平行になるように積み重ねられ、隣接するセルの向きを交互に逆になるように配置して、隣接する電池セルの正極端子と負極端子を金属の接続タブ（図示せず）により接続することにより電池セル５本を直列接続とする。ここでは上段に設置された５本の直列接続された電池セルによる上側セルユニット１４６（図６にて後述）を形成し、下側に設置された５本の直列接続された電池セルが下側セルユニット１４７（図６にて後述）を形成する。尚、ここでいうセルユニットの上側、下側とは、電池セルが下ケース１０１内の上段にあるか下段にあるかを指すのでは無くて、２つのセルユニットを直列接続した際に、グランド側に位置する方のセルユニットを“下側セルユニット”呼び、直列接続した際に高い電圧側に位置する方のセルユニットを“上側セルユニット”と呼ぶものとする。上側セルユニット１４６は本発明における“第１のセルユニット”の一例であり、下側セルユニット１４７は本発明における“第２のセルユニット”の一例である。また上側セルユニット１４６と下側セルユニット１４７を直列に接続した状態は、本発明における“直列接続状態”の一例である。
電池セルは、１８６５０サイズと呼ばれる直径１８ｍｍ、長さ６５ｍｍの複数回充放電可能なリチウムイオン電池セル（図示せず）が用いられる。本実施例では電池パック１００からの出力電圧を切り替え可能とするために、複数のセルユニットの直列接続電圧（高電圧側出力）と、並列接続電圧（低電圧側出力）の形態が選択可能とされる。従って、本実施例の思想に従えば、各セルユニットに含まれるセルの本数を等しくすれば、セルユニットの数は任意である。但しセルユニットの数は２つ又は４つのように偶数とする。使用する電池セルは１８６５０サイズだけに限られずに、いわゆる２１７００サイズの電池セルや、その他のサイズの電池セルであっても良い。また電池セルの形状は円筒形だけに限られずに、直方体のもの、ラミネート形状のもの、その他の形状であっても良い。電池セルの種類はリチウムイオン電池だけに限られずに、ニッケル水素電池セル、リチウムイオンポリマー電池セル、ニッケルカドミウム電池セル等の任意の種類の二次電池を用いても良い。電池セルの長さ方向の両端には２つの電極が設けられている。２つの電極のうち、一方は正極であり他方は負極であるが、電極を設ける位置は両端側だけに限定されるもので無く、電池パック内で容易にセルユニットが形成できるならば任意の電極配置で良い。
電池セルを保持するセパレータ１４５の上側には、回路基板１５０が配置される。回路基板１５０は複数の接続端子（１６１、１６２、１６４～１６８、１７１、１７２、１７７）を半田付けによって固定すると共に、回路パターンと接続端子との電気的な接続を行う。回路基板１５０にはさらに、電池保護ＩＣやマイクロコンピュータ、ＰＴＣサーミスタ、抵抗、コンデンサ、ヒューズ、発光ダイオード等の様々な電子素子（ここでは図示していない）を搭載する。回路基板１５０は、合成樹脂等の不導体のセパレータ１４５の上側にて水平方向に延在するように固定される。回路基板１５０の材質は、素材に対して絶縁性のある樹脂を含浸した基板上に、銅箔など導電体によってパターン配線を印刷したプリント基板と呼ばれるものであり、単層基板、両面基板、多層基板を用いることができる。本実施例では、両面基板を用いて回路基板１５０の上面（表面であって図４から見える上側の面）と下面（裏面）を有する。回路基板１５０の前後方向の中央よりもやや前側には、複数の接続端子（１６１、１６２、１６４～１６８、１７１、１７２、１７７）を配置する。ここでは複数の接続端子は横方向にほぼ並べて配置される。
各接続端子は、図３で示すように上ケース１１０の上段面に刻印にて示されるとおりであり、回路基板１５０の右側から左側にかけて、順にＣ＋端子（１６１、１７１：充電用の正極端子）、＋端子（１６２、１７２：放電用の正極端子）、Ｔ端子１６４、Ｖ端子１６５、ＬＳ端子１６６、－端子（１６７、１７７：負極端子）、ＬＤ端子１６８が並んで配置される。ここでは、電池パックからの電力供給ライン用の接続端子、即ち電力端子を、分離させた２つの端子部品にて構成した。即ち、Ｃ＋端子（充電用の正極端子）は上側正極端子１６１と下側正極端子１７１により構成され、これら正極端子対（１６１、１７１）が単一のスロット１２１に対応する箇所に配置される。スロット１２１の内側部分の上側に上側正極端子１６１の腕部組が配置され、上側正極端子１６１の腕部組の下側に下側正極端子１７１の腕部組が配置される。同様にして、上ケース１１０に刻印で示される＋端子（放電用の正極端子）は、上側正極端子１６２と下側正極端子１７２により構成され、これら正極端子対（１６２、１７２）が単一のスロット１２２に対応する箇所に配置される。スロット１２２部分の上側に上側正極端子１６２の腕部組が配置され、上側正極端子１６２の腕部組の下側に下側正極端子１７２の腕部組が配置される。上ケース１１０に刻印で示される－端子（負極端子）は、上側負極端子１６７と下側負極端子１７７により構成され、これら負極端子対（１６７、１７７）が単一のスロット１２７に対応する箇所に配置される。スロット１２７部分の上側に上側負極端子１６７の腕部組が配置され、上側負極端子１６７の腕部組の下側に下側負極端子１７７の腕部組が配置される。
接続端子（１６１、１６２、１６４～１６８）は、図３で示したスロット１２１～１２８に対応する位置に配置される。そのため、回路基板１５０から上方及び前方側に向けて接続端子の嵌合部分が開口するように配置される。但し、上側正極端子１６２とＴ端子１６４との間の部分は、従来の電池パック１（図１参照）と同様に本実施例の電池パック１００では使われない空きスペースになる。
充電用の正極端子対（１６１、１７１）は、隣接して配置された放電用の正極端子対（１６２、１７２）よりも前方側にオフセットされて構成される。これはスペース的な制約によるものであって、正極端子対（１６１、１７１）のすぐ後方の図示しないラッチ機構の移動範囲を回避するためである。従って、スペース的な制約がないならば正極端子対（１６１、１７１）は、正極端子対（１６２、１７２）及び負極端子対（１６７、１７７）の前端位置が並ぶように配置すると良い。
正極端子（１６１、１６２、１７１、１７２）と負極端子（１６７、１７７）は、左右方向に大きく離れた箇所に配置され、それらの間には３つの信号端子（Ｔ端子１６４、Ｖ端子１６５、ＬＳ端子１６６）が設けられる。本実施例では信号端子用の部品として、水平方向に延びる腕部が上側の左右に１組、下側の左右に１組の合計２組設けられたものを用いるが、その詳細形状は図９にて後述する。尚、信号端子（１６４～１６６、１６８）に関しては、従来から用いられるような腕部が上下方向に１つの信号端子部品をそのまま用いることも可能である。しかしながら、本実施例では正極端子（１６１、１６２、１７１、１７２）と負極端子（１６７、１７７）における機器側端子との嵌合状態と同等にするために、信号端子側においても上下に２つの腕部を有する信号端子部品（図９にて後述）を用いるようにした。
負極端子対（１６７、１７７）の左側には更なる信号端子、即ち、ＬＤ端子１６８が設けられる。ＬＤ端子１６８も上側と下側の２組の腕部を有するように形成される。しかしながら、ＬＤ端子１６８はその他の信号端子（Ｔ端子１６４、Ｖ端子１６５、ＬＳ端子１６６）とはサイズ的に異なる。これはスペース的な制約によるものであって、ＬＤ端子１６８のすぐ後方に、図示しないラッチ機構が到達するために、それを回避するために他の信号端子よりも小さく形成した。すべての信号端子（１６４～１６６、１６８）は、回路基板１５０の形成された取付孔１５１にその脚部を表面から裏面にまで貫通させて、裏面側で半田付けにより固定される。本実施例では３つの信号端子（１６４～１６６）の固定方法にも特徴を有するが、その詳細は図９及び図１０にて後述する。以上のように、回路基板１５０上に図示しない電子素子が搭載され、複数の接続端子が半田付けにより固定されたあとに、回路基板１５０はネジ止めまたは接着等によってセパレータ１４５に固定される。
回路基板１５０の後辺付近には４つのＬＥＤ（図示せず）が設けられ、そのＬＥＤの上側には、上下方向に細長い直方体状のプリズム１９１～１９４が設けられる。プリズム１９１～１９４は、底面が上向きに照射するＬＥＤ (発光ダイオード、図示せず)の点灯面に対向するように配置され、斜めにカットされた上面が上ケース１１０に形成されたスリット（図示せず）から外部に露出するように設けられる。プリズム１９１～１９４は、光を拡散させて上ケース１１０の外部に照射させるために設けられる。図示しない４つのＬＥＤは、電池パック１００の残量表示を行うために用いられるもので、作業者がスイッチ１９０を押したときに、電池セルの電圧に応じた数のＬＥＤが一定時間だけ点灯される（詳細は図２４、図２５にて後述する）。スイッチ１９０を操作するための操作レバー（図示せず）は、作業者によって操作可能な上ケース１１０の外面部分に設けられる。下ケース１０１は、上面が開口された略直方体の形状であって、底面と、底面に対して鉛直方向に延びる前面壁１０１ａ、後面壁１０１ｂ、右側側壁１０１ｃ、左側側壁１０１ｄにより構成される。前面壁１０１ａのほぼ中央には、スリット１０４が設けられる。スリット１０４は、充電装置にて充電を行う際に、電池パック１００の内部空間に充電装置側から送出される冷却風を排出するための排出口として用いられる。
次に図５を用いて電力端子に用いられる部品（２００、２２０）の形状を説明する。図５（１）は、上側端子部品２００と下側端子部品２２０の部品単体を示す斜視図である。上側端子部品２００は上側正極端子１６１、１６２、及び上側負極端子１６７に用いられる共通部品であり、下側端子部品２２０は下側正極端子１７１、１７２、及び下側負極端子１７７に用いられる共通部品である。上側端子部品２００と下側端子部品２２０は、導電性の金属からなる平板をプレス加工によって切り抜いたのちに、Ｕ字形に曲げて形成したものである。上側端子部品２００は、Ｕ字状の底部となる面、即ちブリッジ部２０２が上側になるように折り曲げられ、下側端子部品２２０においては、ブリッジ部２２２が後側になるように折り曲げられる。このように、Ｕ字状に折り曲げて形成されたブリッジ部２０２と２２２がほぼ直角に交差するように配置したのは、前方側のブリッジ部２２２は側壁面の面積が前後方向に十分確保できないため、上側にブリッジ部を配置するとブリッジ部の大きさが小さくなってしまうためである。本実施例の下側端子部品２２０ではブリッジ部２２２が鉛直面方向になるようにしたので、配置に要する前後方向の長さを短くすることができるうえに、ブリッジ部の大きさ、特に上下方向の長さを十分確保できるので、下側端子部品２２０の剛性を高めることができた。一方、上側端子部品２００においては、下側端子部品２２０を跨ぐような長い腕部２０５、２０６を形成できる上に、腕部２０５、２０６の延びる前後方向と同じ方向に延びる面となるブリッジ部２０２としたので、腕部２０５、２０６の取り付け剛性を高めることができた。
上側端子部品２００は、Ｕ字状に折り曲げて平行なるように形成された右側側面２０３、左側側面２０４と、それらを接続するものであって上面となるブリッジ部２０２を有する。右側側面２０３と左側側面２０４の前方側には、左右両側から内側に向けて機器側端子を挟み込む腕部２０５、２０６がそれぞれ設けられる。左側側面２０４の前方辺部のうち下側から上端に近い位置までは鉛直方向に直線状に延び、上端に近い矢印２０４ｄ付近から大きな曲率半径のカーブを描くようにして前方側に延びるように形成される。右側側面２０３の形状は、左側側面２０４と面対称に形成される。腕部２０５は右側側面２０３の上側前方辺から前側に延びるように配置され、腕部２０６は左側側面２０４の上側前方辺から前側に延びるように配置される。このように腕部２０５、２０６は、基体部２０１の前側辺部の上側部分から前方側、即ち電池パック１００の装着方向と平行方向に延びるように形成される。腕部２０５、２０６は、左右方向にみるとお互いが対向して、最小間隔部分、即ち機器接続端子と嵌合する嵌合部がほとんど接触する位置まで近接するようにプレス加工されることによりバネ性を持たせている。ここでプレス加工とは、プレス機械を用いて行う塑性加工のことであり、板金などの素材を型に対して高い圧力で押しつけて、切断、打抜き、穴あけなどの剪断加工を施し、さらに必要に応じて曲げ加工や絞り加工を行うことにより、所要の形状に剪断、成形する。本実施例において、上側端子部品２００と下側端子部品２２０は、例えば厚み０．５～０．８ｍｍ程度の平板にて形成される。これにより、正極端子１６１、１６２、１７１、１７２及び負極端子１６７、１７７は高い機械強度を備え、機器側端子と嵌合する際の嵌合圧力が高くなる。尚、プレス加工の後に熱処理やメッキ処理等を施すようにしても良い。
下側端子部品２２０も同様にして製造されるもので、Ｕ字状に折り曲げて平行なるように形成された右側側面２２３、左側側面２２４と、それらを接続するブリッジ部２２２からなる基体部２２１を有し、右側側面２２３と左側側面２２４の細長い上部付近から前方側に、腕部２２５、２２６が形成される。腕部２２５、２２６は、左右両側から内側に向けて機器側端子を挟み込むような形状とされる。上側の腕部組（２０５、２０６）の上端位置と、下側の腕部組（２２５、２２６）の下端位置の距離Ｓは、従来の１８Ｖ用の電池パックに設けられる電力端子の幅とほぼ同等になるように構成する。一方、上側の腕部組（２０５、２０６）と、下側の腕部組（２２５、２２６）はそれぞれ上下方向に所定の距離Ｓ１を隔てるように配置される。下側の腕部組（２２５、２２６）の下方には、前方側から大きく切り欠かれた切欠き部２３１が形成される。下側端子部品２２０の後方側は、上側端子部品２００の右側側面２０３、左側側面２０４と所定の隙間２１１を隔てて互いに接触しないように前後方向に並べて固定される。
図５（２）は上側端子部品２００単体の斜視図であり、ここではブリッジ部２０２の領域と、脚部２０７、２０８の部分にハッチングを付して、その範囲が明確になるように図示している。本明細書でいう基体部２０１とは、取り付けられる回路基板１５０の表面から上側に露出する部分であって、腕部２０５と２０６を除いた部分である。上側端子部品２００の基体部２０１は右側側面２０３と左側側面２０４とブリッジ部２０２により構成される。基体部２０１の下辺部より下方には、脚部２０７、２０８が接続される。脚部２０７、２０８は回路基板１５０の取付孔（貫通孔）に挿入して、回路基板１５０の取付面（表面）から取付面と反対側の面（裏面）まで脚部２０７、２０８を突出させ、裏面において脚部２０７、２０８が回路基板１５０に半田付けされる。また、半田付けによって腕部２０５、２０６と回路基板１５０に搭載される電池セルや電子素子等と電気的に接続される。ここで脚部２０７、２０８の高さＨ１は、回路基板１５０の厚さよりも大きく、２倍よりも小さい程度に形成される。また、左側側面２０４の後辺の下側部分には、後方側に突出する凸部２０４ｂが形成される。図５では見えないが右側側面２０３の後辺の下側部分にも同様の凸部が形成される。右側側面２０３と左側側面２０４の下側部分の前方側には、水平方向に凸状に延ばした部分を形成して、その凸状部分を内側に折り曲げた折曲部２０３ａ、２０４ａが形成される。折曲部２０３ａ、２０４ａの曲げ部の上側と下側には、折り曲げ加工を容易にするために切抜部２０３ｃ、２０４ｃ、２０７ａ、２０８ａが形成される。折曲部２０３ａ、２０４ａと凸部２０３ｂ、２０４ｂは、回路基板１５０の取付孔近傍の上面に接するようにして、上側端子部品２００の上下方向の位置決めをするために形成されるものである。
基体部２０１は側面視で倒立させた略Ｌ字状とされる。腕部２０５、２０６の後方部分は、後方側の接続部付近から前方に向けて右側側面２０３、左側側面２０４が同一面状に延びた平面部２０５ａ、２０６ａが形成される。平面部２０５ａ、２０６ａの左右方向の間隔は一定であり平行である。平面部２０５ａ、２０６ａの前方には左右方向にみて内側に曲げられる曲げ部２０５ｂ、２０６ｂが形成される。曲げ部２０５ｂ、２０６ｂの前方側には再び平面部２０５ｃ、２０６ｃが形成される。対向する平面部２０５ｃと平面部２０６ｃは後方側の間隔が広くて、前方側にいくにつれて徐々に狭まる先絞りの形状とされ、それぞれが鉛直方向に延在する面である。平面部２０５ｃ、２０６ｃの先端部分は大きめの曲率半径Ｒ１にて外側に広がるように曲げられた嵌合部２０５ｄ、２０６ｄが形成される。嵌合部２０５ｄ、２０６ｄの内側の曲面部分が、電動工具本体１、３０の端子と接触することにより、上側端子部品２００が電動工具本体１、３０側の接続端子と電気的に導通することになる。嵌合部２０５ｄ、２０６ｄの内側は、電池パック１００が電動工具本体１、３０から取り外された状態ではわずかな隙間２０９を有するような形状とされる。嵌合部２０５ｄ、２０６ｄの前方側は前方に行くにつれて間隔が急激に広がるように形成された案内部２０５ｅ、２０６ｅに接続され、電動工具本体１、３０側の端子を案内する。案内部２０５ｅ、２０６ｅの内側の面は、ここでは平面状としているが、曲面状としても良い。曲げ部２０５ｂから案内部２０５ｅまで、及び、曲げ部２０６ｂから案内部２０６ｅまでは上下方向の高さが一定であるように形成される。一方、平面部２０５ａ、２０６ａは後方側に行くにつれて高さが低くなるように下方向への切欠き部２０５ｆ、２０６ｆが形成される。切欠き部２０５ｆ、２０６ｆを形成したのは、プレス加工時に腕部２０５、２０６の折り曲げを容易にするという製造上の理由と、一組の嵌合部２０５ｄ、２０６ｄにおける挟み荷重（又は嵌合圧）を調整するためである。以上のように形成することにより、耐久性に優れて使いやすい上側端子部品２００を実現できた。尚、腕部２０５、２０６のうち嵌合部２０５ｄ、２０６ｄの高さ方向はなるべく大きくする方が好ましいが、曲げ部２０５ｂ、２０６ｂ、平面部２０５ｃ、２０６ｃ、案内部２０５ｅ、２０６ｅの上下方向の高さは、必ずしも一定である必要は無く前後方向にいくにつれて変化するような形状に形成しても良い。
図５（３）は下側端子部品２２０単体の斜視図であり、ここでもブリッジ部２２２の領域と、脚部２２７、２２８の部分にハッチングを付して、その範囲が明確になるように図示している。この図にてわかるように下側端子部品２２０はＵ字状に曲げる方向が、上側端子部品２００と異なる。ここでは基体部２２１は側面視で正立させた略Ｌ字状とされ、右側側面２２３と左側側面２２４の上方前辺よりも前側に腕部２２５、２２６が接続される。腕部２２５、２２６のうち基体部２２１との接続部付近は、右側側面２２３と左側側面と同一面であって、対向する面が平行となる平面部２２５ａ、２２６ａが形成される。平面部２２５ａ、２２６ａの前方には左右方向にみて内側に曲げられる曲げ部２２５ｂ、２２６ｂが形成される。曲げ部２２５ｂ、２２６ｂの前方側には再び平面部２２５ｃ、２２６ｃが形成される。対向する平面部２２５ｃと平面部２２６ｃは後方側の間隔が広くて、前方側にいくにつれて徐々に狭まる先絞りの形状とされる。平面部２２５ｃ、２２６ｃの先端部分は大きめの曲率半径にて曲げられた嵌合部２２５ｄ、２２６ｄが形成される。嵌合部２２５ｄ、２２６ｄの内側の曲面が、電動工具本体１、３０の端子と接触することにより、電気的に導通することになる。嵌合部２２５ｄ、２２６ｄの内側は、電池パック１００が電動工具本体１、３０から取り外された状態ではわずかな隙間を有するような形状とされる。嵌合部２２５ｄ、２２６ｄの前方側は前方に行くにつれて間隔が急激に広がるように形成され、電動工具本体１、３０側の端子を案内するための案内部２２５ｅ、２２６ｅが形成される。案内部２２５ｅ、２２６ｅの内側の面は、平面状としても良いし、曲面状としても良い。平面部２２５ａから案内部２２５ｅまで、及び、平面部２２６ａから案内部２２６ｅまでは上下方向の高さが一定であるように形成される。しかしながら、上側端子部品２００の腕部２０５、２０６と同様に、嵌合部２２５ｄ、２２６ｄを除いて上下方向の高さが変化するように形成しても良い。以上のように形成することにより、本実施例では耐久性に優れて使いやすい下側端子部品２２０を実現できた。
下側端子部品２２０の腕部２２５、２２６の下側には、前方側から後方側に向けて、側面視でＵ字状に切りかかれた切欠き部２３１（図５（１）参照）が形成される。切欠き部２３１を形成したのは、この部分に上側端子部品２００と下側端子部品２２０を区画するための基板カバー１８０（図１１にて後述）が設けられるためである。基体部２２１の下側には、脚部２２７、２２８が接続される。脚部２２７、２２８は、回路基板１５０の取付孔に挿入され、回路基板１５０の取付面（表面）から反対側の面（裏面）において脚部２２７、２２８を突出させ、突出部分を半田付けする。また、半田付けによって腕部２２５、２２６から回路基板１５０に搭載される電池セルや電子素子等への電気的な接続状態が確立される。ここで脚部２２７、２２８の組は、上側端子部品２００の脚部２０７、２０８の組とは短絡しない状態で独立して配線される。脚部２２７、２２８の寸法や形状は脚部２０７、２０８とほぼ同じであり、前側には折曲部２２３ａ、２２４ａが形成される。折曲部２２３ａ、２２４ａの曲げ部の上側と下側には、切抜部２２３ｃ、２２４ｃ、２２７ａ、２２８ａが形成されるが、切抜部を形成するのはプレス加工時の曲げ加工を精度良くするためであるので、必ずしも切抜部が必要なわけではない。
次に図６を用いて電池パック１００を電動工具本体１、３０に装着した際の、電動工具本体１、３０側のターミナル部２０の形状と、電池パック１００の接続端子との接続状態を説明する。ここでは電池パック１００の接続端子のうち、放電用の正極端子（上側正極端子１６２、下側正極端子１７２）と負極端子（上側負極端子１６７と下側負極端子１７７）を図示している。電動工具本体１、３０のターミナル部２０、５０には、さらにＬＤ端子２８、５８が設けられるが、ここでは図示していない。図６（１）は、電池パック１００を３６Ｖ用の電動工具本体３０に装着した状態を示す図である。前述したように電池パック１００の内部には１０本の電池セルが収容され、そのうちの５本が上側セルユニット１４６を構成し、残りの５本が下側セルユニット１４７を構成する。ここでターミナル部は、従来の電動工具本体１のターミナル部２０に比べて正極入力端子５２と負極入力端子５７の端子部５２ａ、５７ａが小さい。つまり、上側に配置された上側正極端子１６２と上側負極端子１６７にだけ接触するように、上下方向の幅が小さく形成される。上側セルユニット１４６の正極側出力端子は上側正極端子１６２に接続され、負極側出力端子は下側負極端子１７７に接続される。一方、下側セルユニット１４７の正極側出力端子は下側正極端子１７２に接続され、負極側出力端子は上側負極端子１６７に接続される。つまり、正極端子と負極端子がそれぞれ独立して２組設けられ、左右方向且つ上下にクロスする一方の端子組（上側正極端子１６２と下側負極端子１７７）が上側セルユニット１４６に接続され、他方の端子組（下側正極端子１７２と上側負極端子１６７）が下側セルユニット１４７に接続される。上側正極端子１６２と下側正極端子１７２は電気的に接続されていないため、電池パック１００が電気機器本体に装着されていない状態（電池パック１００の取り外された状態）では、電気的に独立した状態にある。同様に、上側負極端子１６７と下側負極端子１７７は、電池パック１００の内部では電気的に接続されていないため、電池パック１００が電気機器本体に装着されていない状態（電池パック１００の取り外された状態）では、電気的に独立した状態にある。上側セルユニット１４６と下側セルユニット１４７が互いに電気的に独立した状態は、本発明における“非接続状態”の一例である。
図６（１）に示すように、定格３６Ｖの電動工具本体３０のターミナル部には、受電用の正極入力端子５２と負極入力端子５７が設けられる。装着時において、正極入力端子５２は上側正極端子１６２だけに嵌合し、負極入力端子５７は上側負極端子１６７だけに嵌合するような位置関係とされる。一方、電動工具本体３０のターミナル部には、下側正極端子１７２と下側負極端子１７７を短絡させるように接続するショートバー５９がさらに設けられる。ショートバー５９は金属製の導電部材からなる短絡子であって、コの字形状に曲げられた金属部材の一端側が下側正極端子１７２と嵌合する端子部５９ｂとなり、他端側が下側負極端子１７７と嵌合する端子部５９ｃとなる。端子部５９ｂと端子部５９ｃは接続部５９ａにて接続される。ショートバー５９は、正極入力端子５２や負極入力端子５７等の他の機器側端子と共に合成樹脂製の基台５１（図７にて後述）に鋳込まれるようにして固定される。ショートバー５９は、下側正極端子１７２と下側負極端子１７７を短絡させるためだけに用いられるため、電動工具本体の制御回路等への配線をする必要はない。
正極入力端子５２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５２ａと、電動工具本体３０側の回路基板側との結線を行うリード線を半田付けするための配線部５２ｃと、端子部５２ａと配線部５２ｃとの間を接続すると共に合成樹脂製の基台５１に鋳込まれる部分となる連結部５２ｂにより形成される。ここで配線部５２ｃの位置は、端子部５２ａの左右方向位置に比べて内側にずれるように配置されるが、これは、配線部５２ｃの間隔を調整するためと、連結部５２ｂが鋳込みにより基台５１に安定して保持されるようにするためである。さらに端子部５２ａの前方側の左右角部は斜めに面取りされ、端子部５２ａが腕部１６２ａと腕部１６２ｂの間に入り込みやすいように構成した。負極入力端子５７は正極入力端子５２と共通部品とすることができ、鉛直軸を中心に１８０度回転させた状態で配置することにより、負極入力端子５７としても正極入力端子５２としても用いることができる。従って、負極入力端子５７も、端子部５７ａと配線部５７ｃと、これらを接続する連結部５７ｂにより形成される。端子部５７ａの前方側角部（この部品を正極入力端子５２として使う場合は後方側の角部）にも斜めに面取りして、端子部５７ａが腕部１６７ａと腕部１６７ｂの間に入り込みやすくするようにした。
図６（１）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３０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５２と端子部５９ｂが同一のスロット１２２（図３参照）を通って内部まで挿入され、それぞれ上側正極端子１６２と下側正極端子１７２に嵌合される。このとき、正極入力端子５２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の間に圧入される。また、負極入力端子５７と端子部５９ｃが同一のスロット１２７（図３参照）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５７が上側負極端子１６７の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、ショートバー５９の端子部５９ｂ、５９ｃが下側正極端子１７２と下側負極端子１７７の腕部１７２ａと１７２ｂの間、腕部１７７ａと１７７ｂの間を押し広げるようにして圧入される。また、図７（１）に示すように、端子部５２ａ、５４ａ～５８ａ、５９ｂ、５９ｃの前側角部は、矢印５２ｄ、５４ｄ～５９ｄ、５９ｅのように斜めに面取りされ、電池パック１００側の接続端子の腕部の間にスムーズに挿入できるようにしている。
端子部５２ａ、端子部５７ａ、端子部５９ｂ、５９ｃの板厚は、各腕部の嵌合部の初期隙間（電池パック１００が装着されていない時の隙間）よりも大きいので、端子部５２ａ、端子部５７ａ、端子部５９ｂ、５９ｃの各々と上側正極端子１６２、上側負極端子１６７、下側正極端子１７２、下側負極端子１７７との嵌合点に所定の嵌合圧力が作用する。このような接続の結果、電動工具本体３０の機器側端子（端子部５２ａ、端子部５７ａ、端子部５９ｂ、５９ｃ）と、電池パックの電力端子（上側正極端子１６２、上側負極端子１６７、下側正極端子１７２、下側負極端子１７７）は電気的な接触抵抗が小さくなるような状態にて良好に接触する。このようにして電気機器本体３０は、単一のスロット（１２２）に挿入されて第１及び第２の端子（１６２、１７２）のうち第１の端子（１６２）のみに接続される第３の端子（５２ａ）と、単一のスロット（１２２）に挿入されて第２の端子（１７２）のみに接続される第４の端子（５９ｂ）と、を有し、電池パック１００が電気機器本体３０に接続されると、単一のスロット１２２内で、第１及び第３の端子（１６２と５２ａ）が互いに接続されてともに第１の電位となり、第２及び第４の端子（１７２と５９ｂ）が互いに接続されてともに第１の電位とは異なる第２の電位となる。負極端子対（１６７、１７７）側でも同様に接続状態となるため、図６（１）の接続形態の実現によって、上側セルユニット１４６と下側セルユニット１４７の直列接続の出力、即ち定格３６Ｖが電池パック１００から出力されることになる。３６Ｖ用の電動工具本体３０は本発明における“第１の電気機器本体”の一例である。また３６Ｖ用の電動工具本体３０のショートバー５９は本発明における”直列接続回路“の一例であり、上側セルユニット１４６と下側セルユニット１４７を直列に接続した状態は本発明における“直列接続状態”の一例である。
一方、従来の１８Ｖ用の電動工具本体１に電池パック１００が装着された際には、図６（２）のような接続関係となる。電池パック１００が電動工具本体１に取り付けられるときは、正極入力端子２２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２２の上側の一部の領域が上側正極端子１６２と接触し、下側の領域の一部が下側正極端子１７２と接触する。負極入力端子２７についても同様である。このように上側正極端子１６２の腕部１６２ａ、１６２ｂと下側正極端子１７２の腕部１７２ａ、１７２ｂに同時に嵌合することによって、正極端子１６２と１７２が短絡状態となり、電動工具本体１には上側セルユニット１４６と下側セルユニット１４７の並列接続の出力、即ち定格１８Ｖが出力されることになる。正極入力端子２２と負極入力端子２７は一定の厚みを有する金属板からなる。従って、上側正極端子１６２、上側負極端子１６７の腕部による嵌合圧と、下側正極端子１７２、下側負極端子１７７の腕部による嵌合圧は同等とすることが重要である。また、これらの嵌合圧を一定とするために、図９（１）に示した３６Ｖ用の電動工具本体３０の正極入力端子５２、負極入力端子５７、ショートバー５９の端子部５９ｂ、５９ｃの厚さを、従来の１８Ｖ用の電動工具本体１の正極入力端子２２と負極入力端子２７の厚さと同じとする。１８Ｖ用の電動工具本体１は本発明における“第２の電気機器本体”の一例である。また１８Ｖ用の電動工具本体１の正極入力端子２２及び負極入力端子２７は、本発明における”並列接続回路“の一例であり、上側セルユニット１４６と下側セルユニット１４７を並列に接続した状態は、本発明における“並列接続状態”の一例である。
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１か、３６Ｖ用の電動工具本体３０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ので、複数電圧に対応した使い勝手の良い電池パック１００を実現できた。この電圧切り替えは電池パック１００側にて行うのではなくて、電動工具本体１、３０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全くない。また、電池パック１００側には、機械的なスイッチのような専用の電圧切替機構を設ける必要が無いので、構造が単純で故障の虞が低く、長寿命の電池パックを実現できる。この下側正極端子１７２と下側負極端子１７７を短絡させるショートバー５９は、１８Ｖ用電池パックの既存のターミナル部２０と同スペース内に実装できるため、従来と互換性のある大きさで電圧切替式の電池パックが実現できる。さらに、外部の充電装置を用いて充電を行う際には、図６（２）のような接続方法にて充電することが可能なので、高電圧／低電圧の双方の充電を行うような充電装置を準備する必要が無い。尚、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。その場合の充電装置のターミナルは図６（２）と同等の形状となるが、放電用の正極端子（１６２、１７２）の代わりに、充電用の正極端子（上側正極端子１６１、下側正極端子１７１）が充電装置（図示せず）の正極端子に接続されることになる。その際の接続状況も図６（２）に示す接続関係とほぼ同等である。このように、上側セルユニット１４６と下側セルユニット１４７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。
図７（１）は本実施例の電動工具本体３０のターミナル部５０の斜視図である。ターミナル部５０は、図６（１）で示した正極入力端子５２、負極入力端子５７、ショートバー５９に加えて、４つの金属製の接続端子５４～５６、５８が合成樹脂製の基台５１に鋳込まれて製造されるものである。接続端子５４～５６、５８の形状は、図６（１）の正極入力端子５２、負極入力端子５７の連結部５２ｂ、５７ｂの部分を直線状に形成したものであり、電池パック１００側の接続端子に嵌合される端子部５４ａ～５６ａ、５８ａが一方側に形成され、他方側に穴が形成されリード線が半田付けされるための配線部５４ｃ～５６ｃ、５８ｃが形成され、端子部と配線部の間を接続するもので合成樹脂内に鋳込まれる接続部５４ｂ～５６ｂ、５８ｂが形成される。基台５１は端子部５２ａ、５４ａ～５８ａの上側辺部全体と、後側辺部全体を鋳込むようにして、端子部５２ａ、５４ａ～５６ａ、５８ａを強固に保持した。また、端子部５４ａ～５６ａ、５８ａについては下側辺部の後方の一部を鋳込むようにした。図６（１）にてその形状を示したショートバー５９は、左右方向に延びる接続部５９ａ（図６参照）が基台５１内にすべて鋳込まれ、基台５１から前方側に端子部５９ｂと５９ｃの前方部分が露出する。また、端子部５９ｂ、５９ｃの外部に露出している部分の後方側の下方が基台５１内に鋳込まれることにより、端子部５９ｂ、５９ｃが左右方向に動かないように強固に保持される。このようにして複数の板形状の機器側端子がターミナル部５０に並べて配置される。ここで、端子部５２ａと端子部５９ｂは、上下方向に一定の隙間５３ａを隔てるように配置される。同様にして端子部５７ａと端子部５９ｃは、上下方向に一定の隙間５３ｂを隔てるように配置される。
図７（２）はターミナル部５０と電池パック１００の電力端子（１６２、１７２、１６７、１７７）との接続状況を示す図である。上側正極端子１６２は２つの腕部１６２ａ、１６２ｂ（図５（１）の腕部２０５、２０６に相当）を有し、下側正極端子１７２は２つの腕部１７２ａ、１７２ｂ（図５（１）の腕部２２５、２２６に相当）を有する。上側正極端子１６２の腕部１６２ａ、１６２ｂは板状に形成された端子部５２ａを左右から挟み込むように接続される。この接合の際には、腕部１６２ａ、１６２ｂが左右方向に離れるように曲げられることによりバネ作用の復元力によって所定の挟み荷重（嵌合圧）を端子部５２ａに付与することになる。この結果、腕部１６２ａ、１６２ｂと端子部５２ａが良好に面接触又は線接触することになるので、接触抵抗がきわめて小さい良好な導電性を実現できた。同様にして、上側負極端子１６７の腕部１６７ａ、１６７ｂは板状に形成された端子部５７ａを左右から挟み込むようにして嵌合する。
下側正極端子１７２の腕部１７２ａ、１７２ｂは板状に形成された端子部５９ｂを左右から挟み込むようにして嵌合する。この嵌合の際には、腕部１７２ａ、１７２ｂが左右方向に離れるように曲げられることによりバネ作用の復元力によって所定の挟み荷重（嵌合圧）を端子部５９ｂに付与することになる。この結果、腕部１７２ａ、１７２ｂと端子部５９ｂが良好に面接触又は線接触することになるので、接触抵抗をなくして良好な導電性を実現できた。同様にして、下側負極端子１７７の腕部１７７ａ、１７７ｂは板状に形成された端子部５９ｃを左右から挟み込むようにして嵌合する。
本実施例で重要なことは、端子部５２ａと上側正極端子１６２の接続部分と、端子部５９ｂと下側正極端子１７２の接続部分の非接触状態が保たれて、電気的な絶縁状態を維持することにある。また、端子部５７ａと上側負極端子１６７の接続部分と、端子部５９ｃと下側負極端子１７７の接続部分の非接触状態が保たれて、電気的な絶縁状態を維持することにある。このように構成すれば、電動工具の使用時における様々な振動や衝撃によって、電池パック１００が電動工具本体３０とは異なる共振周波数で振動したような場合であっても、上側正極端子１６２と下側正極端子１７２との短絡が起こることを阻止でき、上側負極端子１６７と下側負極端子１７７との短絡が起こること阻止できる。尚、図７（２）では、端子部５４ａ～５６ａ、５８ａに嵌合される電池パック側の接続端子の図示を省略しているが、正極側の電力端子（上側正極端子１６２と下側正極端子１７２）、負極側の電力端子（上側負極端子１６７と下側負極端子１７７）が接続された際には、信号端子（図４で示すＴ端子１６４、Ｖ端子１６５、ＬＳ端子１６６、ＬＤ端子１６８）も端子部５４ａ～５６ａ、５８ａに同様に嵌合されるものである。
図８（１）は従来の電動工具本体１のターミナル部２０の斜視図であり、（２）は電池パック１００の電力端子との接続状況を示す図である。ターミナル部２０は６つの金属製の端子２２、２４～２８が合成樹脂製の基台２１に鋳込まれて製造されるものである。端子２２、２４～２８の形状は、図６（２）にて鋳込み前の端子２２、２７の一部を示したように、電池パック１００側の接続端子に嵌合される端子部２２ａ、２４ａ～２８ａが一方側に形成され、他方側に穴が形成されリード線が半田付けされるための配線部が形成され、端子部と配線部の間を接続すると共に基台２１の合成樹脂内に鋳込まれる接続部２２ｃ、２４ｃ～２８ｃが形成される。基台２１は端子部２２ａ、２４ａ～２８ａの上側辺部全体と、後側辺部全体と、下側辺部の後方の一部を鋳込むようにして、端子部２２ａ、２４ａ～２８ａを強固に保持した。端子部２２ａ、２４ａ～２８ａの前側角部は、矢印２２ｄ、２４ｄ～２８ｄのように斜めに面取りされ、電池パック１００側の接続端子の腕部の間にスムーズに挿入できるようにしている。ターミナル部２０の形状は、基台２１の前側に左右方向に延びる溝部２１ｂが形成され、後側にも同様に左右方向に延びる溝部２１ｃが形成される。これら溝部２１ｂ、２１ｃはターミナル部２０におけるハウジングの開口部分にて挟持される。
図８（２）は ターミナル部２０と電池パック１００の電力端子（１６２、１７２、１６７、１７７）との接続状況を示す図である。ここでは電池パック１００側の信号端子（Ｔ端子１６４、Ｖ端子１６５、ＬＳ端子１６６、ＬＤ端子１６８）の図示を省略している。上側正極端子１６２の腕部１６２ａ、１６２ｂは板状に形成された端子部２２ａの上側領域を左右から挟み込むようにして嵌合する。この嵌合の際には、腕部１６２ａ、１６２ｂが左右方向に離れるように曲げられることによりバネ作用の復元力によって所定の挟み荷重（嵌合圧）を端子部２２ａに付与することになる。また、下側正極端子１７２の腕部１７２ａ、１７２ｂは板状に形成された端子部２２ａの下側部分を左右から挟み込むようにして嵌合する。電力端子の上側負極端子１６７と下側負極端子１７７の各腕部１６７ａ、１６７ｂ、１７７ａ、１７７ｂは同様の嵌合状態となる。このようにして、１枚の端子部２２ａに対して４つの腕部１６２ａ、１６２ｂ、１７２ａ、１７２ｂが接触する。同様にして負極側においても、上側負極端子１６７の腕部１６７ａ、１６７ｂは板状に形成された端子部２７ａの上側領域を左右から挟み込むようにして嵌合し、下側負極端子１７７の腕部１７７ａ、１７７ｂは端子部２７ａの下側部分を左右から挟み込むようにして嵌合する。このようにして、１枚の端子部２２ａに対して４つの腕部１６２ａ、１６２ｂ、１７２ａ、１７２ｂが接触し、同様にして端子部２７ａに対して４つの腕部１６７ａ、１６７ｂ、１７７ａ、１７７ｂと接触するので、これらが良好に面接触又は線接触することができ、接触抵抗をなくして良好な導電性を実現できた。
次に図９を用いて３つの端子（１６４～１６６）に用いられる部品、即ち信号端子部品２４０の形状を説明する。信号端子部品２４０は、１枚の金属板のプレス加工に製造されるものであって、金属の薄板をＵ字状の底部分となるブリッジ部２４２が後側の鉛直面となるように曲げられた基体部２４１から、腕部組（腕部基部２４５、２４６）が前方側に延在し、腕部基部２４５は上下の腕部組（腕部２５１、２５３）に分離するように形成され、腕部基部２４６は水平方向に延びる切欠き溝２４4ｂが形成されることにより上下の腕部組（２５２、２５４）に分離するように形成される。プレス加工に用いる金属板は、厚み０．３ｍｍの平板であって、電力端子に用いられる上側端子部品２００、下側端子部品２２０の板厚０．５ｍｍに比べて薄くて良い。上側及び下側の腕部組は、同一形状に形成され、前後方向の長さ、上下方向の幅、板厚等が同じである。上側の腕部組（腕部２５１と２５２）、及び、下側の腕部組（腕部２５３と２５４）にはそれぞれ嵌合部（２５１ｄ、２５３ｄ等）が形成されるが、嵌合部のために湾曲させた形状も上下で同一であり、左右の腕部が面対称の形状とされる。一方、脚部２４９、２５０の取り付け位置が前後方向に大きくずらすように配置される。基体部２４１の下辺部分の形状は左右で異なり、右側側面２４３と左側側面２４４の形状が非対称となる。脚部２４９は、従前の脚部２５０の位置に比べて前側に大きくずらして配置され、脚部２４９と２５０は前後方向に大きく距離を隔てる。このように脚部２４９と脚部２５０が左右方向に隣接して並ぶのでは無く、前後にずらすように配置したため、右側側面２４３の下辺付近には前方に大きく延ばされた延在部２４３ａが形成され、その前端部分から下方向に脚部２４９が延びるように形成される。脚部２４９と脚部２５０はそれぞれ回路基板１５０に形成された貫通孔（図示せず）を、表面から裏面側まで貫通させて、裏面側に突出した部分が半田付けされることにより回路基板１５０に固定され、上側の腕部組（腕部２５１と２５２）と下側の腕部組（腕部２５３と２５４）が回路基板１５０に搭載される電子素子と電気的に接続されることになる。
脚部２４９の上方には、回路基板１５０の取付孔１５１（図４参照）への挿入量を制限するための、左方向に折り曲げた折曲部２４３ｂが形成される。折曲部２４３ｂの曲げた部分の上側と下側には、折り曲げ加工を容易にするために半円形に切り抜いた切抜部２４３ｃ、２４９ａが形成される。後方側の脚部２５０の回路基板１５０への位置決めには、脚部２５０の前方側と後方側に形成された段差部２５０ａ、２５０ｂを用いるようにした。段差部２５０ａは左側側面２４４の下辺部分を前方側に延ばすことで形成し、段差部２５０ｂはＵ字状に湾曲するブリッジ部２４２の下側辺部を利用して形成される。このように段差部２５０ａ、２５０ｂが回路基板１５０の表面に当接することにより脚部２５０の上下方向の取り付け位置を決定することができる。脚部２４９と２５０の前後方向の取り付け位置は、回路基板１５０の取付孔１５１（図４参照）の位置によって規定される。
図９（２）は信号端子部品２４０単体を前方下側から見た図である。この図からわかるように腕部基部２４５の前方側には水平方向に延びる切欠き溝２４５ｂが形成されることにより上下の腕部組（腕部２５１、２５３）に分離される。また、右側の脚部２４９は左側の脚部２５０に比べて大きく前方側にずれるように配置される。この結果、４つの腕部２５１、２５２、２５３、２５４に対して上方向又は下方向に対する力が加わったとしても信号端子部品２４０を回路基板にしっかりと保持することができる。腕部２５１、２５２、２５３、２５４に対して加わる外力は、電動工具本体１、３０に電池パック１００を装着する時に腕部組を後方側に押すように加わり、この力は信号端子部品２４０を後方に倒す方向となる。逆に、電動工具本体１、３０から電池パック１００を取り外す時には、腕部組を前方側に押すような力となり、この力は信号端子部品２４０を前方に倒す方向となる。このように電池パック１００の装着時と取り外し時に加わる外力を、脚部２４９、２５０の位置を前後方向にずらしたことにより効果的に受け止めることができ、信号端子部品２４０の取り付け剛性を大幅に強化できるので、電池パック１００の耐久性を高めることができた。さらには、腕部組も上側と下側の２段に分けて形成したので、電動工具の動作中に様々な振動を受けたり外力を受けたりしても、腕部の４つの接触領域によって電動工具本体側端子との良好な接触状態を維持できる。一方、この信号端子部品２４０を製造する際に必要な、回路基板１５０の取付孔の数や半田付け箇所の数は従来と同じであるため、製造コストの上昇は抑制できる。
本実施例の信号端子部品２４０は剛性向上だけでなく別の効果も奏する。従来の信号端子部品（図示せず）は、回路基板に半田付して電気的・機械的に取付ける脚部を２箇所設けているが、その脚部は左右方向に並設しており、脚部の間が狭い上に半田付け部分がつながっていることが多く、左右の脚部の間に信号用のパターンを通すような配線ができなかった。本実施例の電池パック１００では、信号端子部品２４０の一方の脚部２４９を前側に配置し、他方の脚部２５０を後側にして両方の脚部を離して配置した。これにより、信号端子部品２４０の各脚部の距離が広くなり複数の配線、又は、主電流を流す太いパターンを配線することが容易になる。このような信号端子部品２４０は、本実施例の電池パック１００、即ち、従来の電池パックに対して高機能化を図り、電圧比でみた小型化を促進したい場合には好適である。特に、電圧を高めた上に電圧切り替え機能を実現すると、回路基板１５０に搭載される電子素子が増加する。そこで、パターン配線の効率化を図ると共に、主電流を流す配線を太くする必要が生じた。本実施例では回路基板１５０を従来用いられるものよりも大型のものを用い、接続端子群の後側だけでなく前側領域にも電子素子を搭載するようになった。その際、信号端子部品２４０の下側にも配線パターンを配置するようにした。その配置の仕方を図１０を用いて説明する。
図１０は複数の信号端子部品２４０の回路基板１５０への固定状況を示す図であり、（１）は前方から見た図であり、（２）は信号端子部品２４０を左から見た図である。信号端子部品２４０は共通部品であって、Ｔ端子１６４、Ｖ端子１６５、ＬＳ端子１６６として回路基板１５０において左右方向に距離Ｓ４だけ隔てて並べて固定される。信号端子部品２４０は腕部の中央付近に間隔Ｓ２を生ずるように切り欠き部２５５（図９（２）参照）が形成されるため、上側の腕部組（２５１、２５２）と下側の腕部組（２５３、２５４）が上下に２段存在するような形状となる。機器側端子が装着されていない状態においては、上側の腕部組（２５１、２５２）と下側の腕部組（２５３、２５４）の最も接近する部分（嵌合部）は、わずかに隙間を隔てるか、又は当接するように配置される。それぞれの脚部２４９、２５０は、回路基板１５０の取付孔（図４参照）を貫通して下側まで突出し、回路基板１５０の下側（裏面）にて半田２５６により固定される。
図１０（２）の側面図において、前方に位置する脚部２４９と後方に位置する脚部２５０の間は距離Ｓ３だけ隔てるように構成される。距離Ｓ３は、脚部２４９と２５０との間隔（左右方向の距離）よりも大きくなるようにすると良い。このように矢印２５７のような隙間を形成することによって、この隙間部分に回路パターンを配線することが容易となる。図１０（３）は、図１０（１）の回路基板１５０を下側から見た底面図である。回路基板１５０の裏面には、信号端子部品２４０を半田付けするために中央に貫通孔が形成され、貫通孔の周囲に略四角形の半田付け用の銅箔を配置したランド１５３ａ～１５５ａ、１５３ｂ～１５５ｂが形成される。ランド１５３ａ～１５５ａ、１５３ｂ～１５５ｂから上側セルユニット１４６又は下側セルユニット１４７への接続用の配線パターンは、回路基板１５０の表面側にあり、（３）の図では見えない。左側の脚部用のランド１５３ａ～１５５ａと右側の脚部用のランド１５３ｂ～１５５ｂは前後にずれるように配置される。この結果、ランド１５３ａ～１５５ａとランド１５３ｂ～１５５ｂの間に、図のように複数のパターン１５７～１５９を配置することが可能となる。配線パターン１５７～１５９はここでは、各３本ずつ設けるように図示しているが、１本の太い配線としたり、その他の本数の組み合わせとしても良い。このように前後方向にずらして配置した脚部２４９、２５０の間に配線パターンを配置させたので、隣接する信号端子１６４と１６５、１６５と１６６の間隔を従来と同じに保ったままで、信号端子１６４～１６６の後方側と前方側を接続する複数の配線パターン１５７～１５９を設けることが可能となった。尚、信号端子１６４～１６６の後方側と前方側を接続する配線パターン数を増やす別の方法として、図１０（２）において点線で示すような切抜部２４３ｃを設ける方法を併用しても良い。右側側面２４３の下辺付近であって回路基板１５０と接する部分に、点線で示すような上向きに切り欠いた切抜部２４３ｃを形成する。すると、矢印２５７に示す部分が回路基板１５０と距離を隔てる隙間となる。この隙間と回路基板１５０の間に、図１０（３）の配線パターン１５７～１５９と同様に回路パターンを配置することが可能となる。このように回路基板の裏面側１５０ｂだけでなく表面側１５０ａにも信号端子１６４～１６６の後方側と前方側を接続する複数の配線パターンを配置することができるので、回路基板１５０の実行効率を向上させることが可能となる。
図１１は、接続端子群（１６１～１６２、１６４～１６８）とその周囲に配置される基板カバー１８０の形状を示す図であり、（１）は斜視図であり、（２）は正面図である。ここでは発明の理解のために回路基板１５０の図示を省略したものであり、実際の製品では回路基板１５０に複数の接続端子群（１６１～１６２、１６４～１６８、１７１、１７２、１７７）が半田付けにより固定された後に、基板カバー１８０が接続端子の周囲に取り付けられる。電力端子（１６１、１６２、１６７）は信号端子（１６４～１６６、１６８）よりも上方向に距離Ｈだけ高くなるように形成される。基板カバー１８０は、不導体、例えば合成樹脂の成形品によって製造され、隣接する接続端子の脚部の周囲を覆うようにした部材であって、前方側に平面状の上面１８１ａを有する連結部１８１を有し、連結部１８１の後方側に複数の仕切り壁１８２、１８３、１８４～１８９が接続される。仕切り壁１８２、１８３、１８４～１８９は平面部１８１ａよりも後方側、即ち接続端子群の左右部分に配置されることにより接続端子間の電気的な短絡を起こりにくくする機能を果たす。また、連結部１８１の上面１８１ａは、上ケース１１０の上段面１１５（図３参照）と同一面になるように形成されており、上段面１１５から連結部１８１までに至る本体側ターミナル部の相対移動を容易としている。また、基板カバー１８０には、使われていない領域（図３のスロット１２３）の開口を塞ぐような覆い部１８４を設けて、スロット１２３から電池パック１００のケース内部にゴミや粉塵が入りにくくする。
基板カバー１８０には横方向に水平な上面１８１ａを有する連結部１８１と、その上方に延びる複数の仕切り壁部によって、主に形成される。仕切り壁部のうち信号端子間に配置される仕切り壁１８５、１８６、１８９は高さＨ２の低い壁部とされ、その上端位置は信号端子（１６４～１６６）や、ＬＤ端子１６８の下側の腕部より低い位置になる。これに対して電力端子用に隣接する仕切り壁１８２、１８３、１８４ａ、１８７、１８８は、上面１８１ａからの高さがＨ３の高い壁部となり、その上端位置は、下側端子部品の上端位置よりも上側に位置し、上側端子部品の腕部の下側に位置するように構成される。
接続端子群のうち電力端子は、図５～図８で説明したように、上側正極端子１６１、１６２と下側正極端子１７１、１７２の脚部が前後方向に並び、それぞれの腕部組が上下方向に並べて配置される。同様にして上側負極端子１６７と下側負極端子１７７の脚部が前後方向に並び、それぞれの腕部組が上下方向に並べて配置される。定格１８Ｖの電気機器本体に電池パック１００を装着した際には、上側正極端子１６２、上側負極端子１６７の腕部の電位と、下側正極端子１７２、下側負極端子１７７の電位は同じとなるため、上側端子部品と下側端子部品が接触しても問題ない。しかしながら、定格３６Ｖの電気機器本体に電池パック１００を装着した際には、上側正極端子１６２、上側負極端子１６７の電位と、下側正極端子１７２、下側負極端子１７７の電位がそれぞれ異なるため、上下の腕部間の接触による短絡状態が発生しないようにすることが重要である。また、異物の挿入による短絡が起こりにくいような形状とすると良い。そこで、本実施例の基板カバー１８０は、連結部１８１から上方向に延びるように形成される仕切り壁部のうち、仕切り壁１８２、１８３、１８４ａ、１８７、１８８に関しては、高さＨ３となるように上端位置を上方にまで大きく形成した。また、上方に向けて鉛直方向に延びる壁部だけでなく、鉛直壁部の上端位置から左右方向にも延びる水平壁部も形成した。
図１１（３）は、（２）の基板カバー１８０の一部拡大図であり、接続端子部分の図示を除いた図である。仕切り壁１８２は鉛直壁部１８２ａと水平壁部１８２ｂを有するもので、その断面形状がＬ字形となる。水平壁部１８２ｂは鉛直壁部１８２ａの上端付近から隣接する電力端子（上側正極端子１６１、下側正極端子１７１）の腕部の間の空間内にまで到達するように水平方向に延びる形状とされる。また、仕切り壁１８３はＴ字形の断面形状を有し、鉛直壁部１８３ａと、鉛直壁部１８３ａの上端部から両方向に延びる水平壁部１８３ｂ、１８３ｃにより形成される。水平壁部１８３ｂは隣接する水平壁部１８２ｂと近接する側に延びて、上側正極端子１６１と下側正極端子１７１の腕部の間の空間内に先端が到達する長さとされる。同様にして水平壁部１８３ｃは、隣接する水平壁部１８４ｂと近接する側に延びて、上側正極端子１６２と下側正極端子１７２の腕部の間の空間内に先端が到達する長さとされる。この腕部の間の空間内にまで水平壁部１８２ｂ、１８３ｂ、１８３ｃが延びる状況は、図１１（２）のように前方から正極端子群を見ることにより明らかであろう。たとえば、上側正極端子１６１の右側側面位置と、下側正極端子１７１の右側側面位置は同一位置にある。しかしながら、水平壁部１８２ｂの左端位置１８２ｃは、上側正極端子１６１と下側正極端子１７１の左側側面位置よりも左側にのびるように、上側正極端子１６１の腕部１６１ａの下側部分にまで入り込む程度の長さになる。尚、水平壁部１８２ｂは、下側正極端子１７１の腕部１７１ａの上側に位置することになる。
鉛直壁部１８２ａと水平壁部１８２ｂの前後方向の長さは、下側正極端子１７１の前後方向の長さよりも長く形成され、その前端位置は下側正極端子１７１の腕部の先端とほぼ同じ位置にあり、後端位置は下側正極端子１７１の後端位置よりも後方側にある。このようにして、鉛直壁部１８２ａは下側正極端子１７１の右側側面全体を覆いつつ、上側部分も左右中央付近（距離Ｓ５の部分）を除いて覆うようにした。更に鉛直壁部１８３ａは下側正極端子１７１の左側側面全体及び下側正極端子１７２の右側側面全体を覆いつつ、上側部分も左右中央付近を除いて覆うようにした。ここでは、下側正極端子１７１部分の鉛直壁部１８２ａと水平壁部１８２ｂの形状だけに言及したが、下側正極端子１７２についても、右側側面全体と左側側面全体と、中央部分を除く上側部分が覆われるような仕切り壁１８３、１８４が設けられるので、下側正極端子１７１、１７２に外力が加わって、これらを曲げるような力が加わったとしても、基板カバー１８０によって効果的に保持させることができ、送電用の下側の端子部品と上側の端子部品が意図せずに短絡してしまう虞を大幅に低減させることができる。
負極端子側（１６７、１７７）についても、正極端子側（１６１、１６２、１７１、１７２）と同様の考えであって、負極端子の左右両側には大きな仕切り壁１８７、１８８を設けた。仕切り壁１８７は、仕切り壁１８２と同様の形状であって、鉛直壁部１８７ａと水平壁部１８７ｂにより形成され、その断面形状がＬ字状とされる。水平壁部１８７ｂは鉛直壁部１８７ａの上端部分から負極端子側に延びるように形成される。仕切り壁１８８は、仕切り壁１８７と左右対称に形成されたもので、鉛直壁部１８８ａと水平壁部１８８ｂにより形成される。水平壁部１８７ｂと１８８ｂは、上側負極端子１６７の腕部組と下側負極端子１７７の腕部組の間の空間に先端部分が入り込む程度の大きさとされるが、所定の間隔Ｓ５を有して電動工具本体１、３０等の機器側端子が入り込むことを阻害しないようにする。このように電力端子たる負極端子（１６７、１７７）の周囲を覆うように仕切り壁１８７、１８８を形成したので、上側負極端子１６７又は下側負極端子１７７に強い外圧がかかって前後方向に動いた（曲げられた）としても、水平壁部１８７ｂと１８８ｂ等の壁部の存在によって短絡現象の発生する可能性を大幅に削減することができる。
信号端子群（１６４～１６６）の間の仕切り壁１８５、１８６は上方向に低い高さＨ２しか有しない、これは、信号端子群（１６４～１６６）には、小電力の信号が流れるだけであるので、短絡時の危険度合いが電力端子側に比べて大幅に小さい為である。また、信号端子群（１６４～１６６）はそれぞれが１部品であって、上側の腕部と下側の腕部が同電位であるので、短絡の心配をする必要性が低い為である。仕切り壁１８９も同様である。仕切り壁１８４は、鉛直壁部１８４ａ、１８４ｄを含み、これらの間を塞ぎ板１８４ｃに接続したものである。塞ぎ板１８４ｃは鉛直及び左右方向に延在する平板であって、上側正極端子１６２及び下側正極端子１７２とＴ端子１６４との間の空きスペース（図３の空きスロット１２３の内部空間）を閉鎖する作用を奏する。鉛直壁部１８４ａの上端付近には、正極端子側に延びる水平壁部１８４ｂが形成される。
連結部１８１は、接続端子間に位置する鉛直壁部１８２ａ、１８３ａ、１８４ａ、１８４ｄ、１８５ａ、１８６ａ、１８７ａ、１８８ａの前面に接続するようにしてこれらを固定するものである。連結部１８１の上面１８１ａの壁部は、回路基板１５０よりも浮いた状態になるように形成される。連結部１８１の内側部分（下側部分）には、空間を有するように形成され、その後方側に鉛直壁部１８４ａ、１８５ａ、１８６ａ、１８７ａが配置される。ここでは前方壁面１８１ｂに隠れて見えないが、鉛直壁部１８２ａ、１８３ａ、１８４ｄ、１８８ａも同様に下側まで延びて回路基板１５０に接触するように形成される。この連結部１８１の内側部分にも図１３にて後述するような回路基板１５０の上面を覆う液体状の硬化性樹脂が満たされた後に固められる。硬化性樹脂の固化によって、複数の鉛直壁部１８２ａ、１８３ａ、１８４ａ、１８４ｄ、１８５ａ、１８６ａ、１８７ａ、１８８ａの下端付近と回路基板１５０が強固に固定される。連結部１８１の前方壁面１８１ｂには３つの切欠き部１８１ｃ～１８１ｅが形成される。切欠き部１８１ｃ～１８１ｅは、図１３にて後述する液体状の樹脂が回路基板１５０の後方部分と前方部分に均等に行き渡るようにするために形成されるものであり、液体状の樹脂は粘度が比較的低いため、切欠き部１８１ｃ～１８１ｅを通って樹脂が前後方向に流れる（詳細は後述する）。
図１２は図３の上ケース１１０だけを抜き出した図であり、上ケース１１０の上段面１１５の形状を説明するための図である。図１２（１）は上ケース１１０の斜視図であり、（２）は（１）の矢印Ｂ方向から見た矢視図である。（１）においては段差状になっている部分に、ハッチングを付して、その範囲が明確になるように図示している。図１１にて説明したように、電力端子（１６１、１６２、１６７）は信号端子（１６４～１６６、１６８）よりも上方向に距離Ｈだけ高くなるように形成される。これは信号端子より電力端子が厚い板材で形成されるからである。従って従来の上ケースの上段面の形状では、電力端子（１６１、１６２、１６７）の上端部が上段面の内壁に干渉してしまう。そこで、本実施例では電力端子（１６１、１６２、１６７）の上部のクリアランスを稼ぐように、上ケース１１０の上段面１１５の上下方向にみた内側壁面の位置を、部分的に上側にずらすように構成した。内側壁面の位置だけを上方向に窪む凹部とする方法も考えられるが、上段面１１５の断面形状をそのままとすると、上ケース１１０の上段面１１５の一部分の厚さが不足して、局所的に強度が低下する虞がある。そこで、本実施例では上段面１１５の外側面であって、電力端子（１６１、１６２、１６７）が位置する付近の上部を、外側に向けて突出する凸部１１５ａ、１１５ｂを形成した。このように上段面１１５の壁面の一部を上側にずらすように構成したので、内側部分には収容スペースを拡大させることができ、壁面強度の低下も防ぐことができる。本実施例では、上段面１１５の外壁面の突出高さＨ４が、内壁面の窪み高さＨ５よりも小さくなるように構成したので、上段面１１５に凸部１１５ａ、１１５ｂのサイズを小さく抑えることができ、従来の電動工具本体１に支障なく装着できる範囲内に収まった。また、上段面１１５が同一面ではなくて、部分的な段差部が形成されて網掛け部の高さが高くなるように段差が形成されることにより、従来の同一平面状の上ケースに比べて強度的には同等又は同等以上とすることができた。
次に、図１３を用いて回路基板１５０への樹脂の塗布方法を説明する。図１３は回路基板１５０の斜視図であり、ここでは図示を省略しているが、回路基板１５０の上面（表面）には、電子素子を搭載するための主領域１５６ａと副領域１５６ｂが設けられる。主領域１５６ａは、接続端子群よりも後方側にあって、そこにはマイコンを含む保護管理ＩＣ（後述）が搭載される。副領域１５６ｂは接続端子群よりも前方側の領域である。ここでは、搭載される電子素子の全体を硬化性樹脂にて覆うようにした。硬化性樹脂は、液体状態から硬化するもので、例えばウレタン樹脂を用いることができる。回路基板１５０の上面に均等に液体のウレタン樹脂を満たすために、最初に回路基板１５０に搭載される素子群の外縁部分に、液体状の樹脂の流出を防ぐ堤防の役割をする接着樹脂１５５を付着する。接着樹脂１５５は、例えばチューブ状の容器内から細い抽出口を通して円柱状に抽出された接着剤を、ウレタン樹脂を満たしたい領域の外縁に沿って連続的に付着させる。この際、外縁部分にそって接着剤が切れ目無く付着されることが重要であり、一方の端部と他方の端部が基板カバー１８０に接するように形成する。このように樹脂を流し込む外縁部分のほぼ一周分に、外枠となる接着樹脂１５５を付着させたら、その後に回路基板１５０の上面内側に液体状態にあるウレタン樹脂を流し込む。
流し込むウレタン樹脂の量は接着樹脂１５５にて囲まれた範囲を十分満たす量とする。この際、樹脂にて覆いたくない箇所には、該当箇所の外縁を接着樹脂１５５ａ～１５５ｃで囲むようにし、それらの外側に流し込まれた樹脂が、接着樹脂１５５ａ～１５５ｃで囲まれた範囲内には届かないようにした。尚、ウレタン樹脂を流し込む位置は主領域の矢印１５６ａにて示す付近とすれば、接着樹脂１５５ａで囲まれた範囲内には樹脂が流れ込まない。また、基板カバー１８０は上面１８１ａを形成する連結部１８１の壁面が浮いている状態で、その下側部分の後方側壁面が開口状態にあり、前方側が壁面となって、その一部に切欠き部１８１ｃ～１８１ｅが形成されることにより、主領域１５６ａから副領域１５６ｂに良好に樹脂が流れ込むことが可能となる。このようにして、回路基板１５０の素子搭載面全体を樹脂にて覆ったのちに硬化させることにより、回路基板１５０の表面側に均一の高さで、対象範囲内を隙間無く樹脂で覆い、搭載された電子素子を水や埃の影響から守ることができる。尚、回路基板１５０として両面基板を用いる場合には、裏面側にも同様の手順で樹脂にて覆うようにしても良い。また、接着樹脂１５５にて樹脂の充填を除外させた部分、例えばネジ穴付近や、リード線の半田付け部も、ねじ締めが完了した後工程時、半田付けが完了した後工程時に樹脂を塗布するようにしても良い。
以上、図１～図１３を用いて本発明の第一の実施例を説明したが、第一の実施例にて示した電池パック１００は種々の変形が可能である。図１４は、本実施例の第１の変形例に係る上側端子部品２６０と下側端子部品２８０の形状を示す図である。図１４（１）は斜視図であり、（２）は左側面図であり、（３）は正面図である。上側端子部品２６０と下側端子部品２８０がそれぞれ左右方向に２つの腕部組（２６５と２６６、２８５と２８６）を有し、２つの腕部組が上下方向に整列する点は第一の実施例と同じである。上側端子部品２６０の脚部組（２６７、２６８）が、下側端子部品２８０の脚部組（２８７、２８８）と前後方向に並ぶように配置されることは第一の実施例と同じである。右側側面２６３、２８３と左側側面２６４、２８４の後辺の下側部分には、（２）にて矢印２６２ａ、２８２ａとして示すように、ブリッジ部２６２、２８２が後方側に湾曲するように突出するので、この突出部分が上側端子部品２６０と下側端子部品２８０の回路基板１５０への取り付け時の上下方向位置決め用に用いられる。脚部２６７と２６８、２８７と２８８の前辺上部には、凸状に延ばした部分を内側に折り曲げた折曲部２６３ａ、２６４ａ、２８３ａ、２８４ａ（但し２６３ａは図１４では見えない）が形成されるが、これらの形状は図５で示した第一の実施例の構成と同様である。
上側端子部品２６０はＵ字状の折り曲げる方向が図５で示した方向と異なる。ここでは、Ｕ字状に折り曲げた際に底部となる部分、即ちブリッジ部２６２が鉛直面となるように形成される。下側端子部品２８０の折り曲げ形状は図５で示した下側端子部品２２０とＵ字状の折り曲げる方向が同じであり、ブリッジ部２８２が鉛直面となる。ブリッジ部２６２と２８２は前後方向にほぼ一定の間隔を有するように平行に配置され、これらは回路基板１５０の表面に対してほぼ垂直方向に延びるように配置される。上側端子部品２６０と下側端子部品２８０は金属の平板をプレス加工して製造する点は第一の実施例と同様であるが、その平板の厚さをさらに厚くしたものである。
右側側面２６３と左側側面２６４は鉛直方向に延びる略長方形であって、上端に近い部分で前方側に腕部２６５、２６６が延びるように形成される。腕部２６５、２６６の後方側根元付近、即ち鎖線Ｂ２付近では幅（上下方向の長さ）が大きく、前方に行くに従ってその幅が徐々に小さくなり、仮想線Ｂ１よりさらに前方側では幅が一定なる。嵌合部２６５ｄ、２６６ｄでは、上面視で内側に所定の曲率半径Ｒ１を有する曲面状に曲げられる点は、図５で示す第一の実施例と同様である。このようにＵ字形の基体部の上方前辺部から前方に延びるようにして腕部２６５、２６６が形成され、腕部２６５、２６６が互いに非接触状態にてバネ性を持たせるように形成される。
下側端子部品２８０は、Ｕ字状に折り曲げて平行なるように形成された右側側面２８３、左側側面２８４と、それらを接続するブリッジ部２８２を有し、右側側面２８３と左側側面２８４の細長い上部から、前方かつ斜め上側に向けて腕部２８５、２８６が延びるように設けられる。腕部２８５、２８６の上下方向の幅は前後方向においてほぼ一定であり、仮想線Ｂ１よりも前方側では水平方向に延びるように形成されるが、仮想線Ｂ１より後方側は斜めに配置される。下側端子部品２８０の腕部組（２８５、２８６）の下方には、前方側から大きく切り欠かれた切欠き部２９１が形成される。このように形成した結果、上側端子部品２６０の腕部２６５、２６６の長さ（前後方向長さであってＢ２よりも前方）は、下側端子部品２８０の腕部２８５、２８６の長さ（前後方向長さであって、矢印２９１位置よりも前方側）よりも長くなる。このような前後方向の長さが異なる腕部組であっても、上側端子部品２６０の嵌合部における嵌合圧が、下側端子部品２８０の嵌合圧と同一になることが好ましい。嵌合圧を均等にしないと電動工具本体１、３０側の平板状の機器側端子との接触抵抗が変わって、わずかな発熱の違いが発生したり、長期にわたる使用による摩耗状況が異なる虞があるからである。本変形例では、上側端子部品２６０と下側端子部品２８０による嵌合圧のバランスをとるために、電池パックの非装着状態における初期隙間間隔が異なるようにした。即ち、電池パック１００が電動工具本体１又は３０に装着されていない状態（取り外し状態）において、左右の腕部２６５、２６６の最小間隔が、腕部２８５、２８６の間隔と異なる。ここでは上側端子部品２６０の腕部２６５と２６６の間隔が０．２ｍｍであるのに対して、下側端子部品２８０の腕部２８５と２８６の最小間隔が０．５ｍｍとなるようにした。
嵌合圧を均一にするために、上側端子部品２６０と下側端子部品２８０の形状にも工夫を施した。即ち、図１４（２）に示すように、本来なら上側端子部品２６０では点線２６４ｂのようなほぼ直角の内角を形成すべきところ、ここでは点線２６４ｂの輪郭を矢印２６４ｅの方向に延ばして、側面視で直角三角形状の補強面２６４ｃが追加されるような形状とした。この結果、この内角部分の輪郭は矢印２６４ｄのように斜めになり、この形状変更によって上側端子部品の腕部２６５、２６６の取り付け剛性が向上する。上側端子部品２６０の内角部分の形状変更に合わせて、下側端子部品２８０の外角部分の形状を点線２８４ｂの部分から矢印２８４ｅの方向に切り落とすことにより、側面視で直角三角形状の切り落とし部２８４ｃを設けたような形状とした。この結果、この外角部分の輪郭は矢印２８４ｄのようになり、下側端子部品の腕部２８５、２８６の剛性を低下させた。矢印２６４ｄと矢印２８４ｄに示す輪郭部分は、側面視で互いにほぼ平行となるように一定の間隔を離すようにそれら輪郭が決定される。尚、切り落とし部２８４ｃを形成するとブリッジ部２８２の上下方向の長さが短くなってしまう。しかしながら、下側端子部品２８０は小さいため、上側端子部品２６０に比べて強度的にも十分強いので、これらの形状変更でちょうど強度的なバランスがとれる。このように上側端子部品２６０には補強面２６４ｃの追加をするという内角部分の形状を変更し、下側端子部品２８０には切り落とし部２８４ｃの形成による強度調整をするという外角部分の形状を変更することで、両者の強度のバランスをとり、腕部２６５と２６６、２８５と２８６による本体側端子への嵌合圧をほぼ同等にすることができた。
図１４（３）は上側端子部品２６０と下側端子部品２８０を正面から見た図である。腕部２６５と２６６の上下方向の高さや取り付け位置、及び、腕部２８５と２８６の上下方向の高さや取り付け位置は、図５に示した第一の実施例の上側端子部品２００と下側端子部品２２０の腕部群と同じ形状、同じ位置関係となる。但し、本変形例では使用する金属板材の厚さが異なり、図５で示す第一の実施例の端子部品よりも厚板を用いて製造される。さらには、電池パック１００の非装着時の状態では、上下の腕部組の最小間隔が異なるようにした。つまり上側の腕部２６５と２６６の左右方向の間隔に比べて、下側の腕部２８５と２８６の左右方向の間隔が大きいように構成した。これは上下に並べて配置される腕部２６５と２６６、腕部２８５と２８６の、装着方向（前後方向）の長さとは逆比例させたような関係としたものである。長い腕部２６５と２６６は初期状態において狭い間隔で対向する。逆に短い腕部２８５と２８６は広い間隔で対向する。
以上のように、第１の変形例では、０．８ｍｍの厚めの板厚の上側端子部品２６０と下側端子部品２８０を電力端子として用いるようにした。信号端子部品に関しては微小電流しか流れないので、従来の電池パック１５と同様に０．３ｍｍ程度の厚さの金属板にて製造すれば良い。本変形例では大電流が流れる電力端子の剛性が一層向上し、作業中だけでなく長期の使用にわたって嵌合状況を良好に維持することができた。尚、上下の腕部組の嵌合圧をほぼ同じとするには、嵌合部の隙間の調整と、取り付け元付近の形状の変更だけに限定されずに、その他の変更、特に板厚の調整、端子部品の材料の選択等によっても達成可能である。
図１５は本実施例の第２の変形例の上側端子部品２６０と下側端子部品２８０Ａを示す斜視図である。第２の変形例では、図１４で示した第１の変形例に対して上側端子部品２６０は同一であるが、下側端子部品２８０Ａは板厚と腕部の初期間隔が異なる。即ち、下側端子部品２８０Ａの板厚を、図１４で示した下側端子部品２８０の０．８ｍｍから０．６ｍｍと薄くした上で、嵌合部２８５ｄと２８６ｄの間隔を図１４で示した下側端子部品２８０の０．５ｍｍから０．２ｍｍと狭くした。上側端子部品２６０の嵌合部２６５ｄ、２６６ｄの間隔は第１の変形例と同様に０．２ｍｍである。このように、バネ性を有する腕部２８５、２８６の板厚と間隔を調整することによって、上側端子部品２６０の嵌合部２６５ｄ、２６６ｄによる嵌合圧とほぼ同等にすることができる。ここでは、嵌合部２６５ｄ、２６６ｄの形状は、半円筒面としたもので、円筒面の中心軸が鉛直方向に位置し、嵌合部２６５ｄ、２６６ｄの内側の壁面は、曲率半径Ｒ１となる円筒面となる。下側端子部品２８０Ａの嵌合部２８５ｄと２８６ｄの内側の壁面も、曲率半径Ｒ１となる円筒面となるように形成される。これら嵌合部２６５ｄと２６６ｄ、及び、嵌合部２８５ｄと２８６ｄの嵌合面の円筒形状は、線状又は矩形状の接触部分の大きさや形状がほぼ同じとなるように、等しい曲率半径Ｒ１にて形成すると良い。このように接触部分や接触領域の大きさをも均一にしたことにより、挟み込む圧力（嵌合圧）をほぼ同等にするようにして、電気的な接触抵抗もほぼ同一とすると好ましい。
図１６は本実施例の第３の変形例に係る上側端子部品２００Ａと下側端子部品２２０を示す斜視図であり、（１）はこれらが定格３６Ｖの電動工具本体３０Ａの本体側端子に接続された状態を示す図である。第３の変形例では、上側端子部品２００Ａの形状、特に腕部２０５Ａ、２０６Ａの形状だけが第一の実施例と異なり、上側端子部品２００Ａの基体部と脚部の構成は第一の実施例と同一である。上側端子部品２００Ａは、上側正極端子１６１、１６２、上側負極端子１６７として用いられる。上側端子部品２００Ａは腕部２０５Ａ、２０６Ａを前方側に大きく延ばすようにして、上側の腕部２０５Ａ、２０６Ａの嵌合部の位置が、下側の腕部２２５、２２６の嵌合部の位置よりも前側に位置するようにした。対向する嵌合部の形状は、等しい曲率半径Ｒ１を有する半円筒面であって、腕部２０５Ａ、２０６Ａの嵌合部の形状と、腕部２２５、２２６の嵌合部の形状は同じである。腕部２０５Ａ、２０６Ａを延ばす場合は、この形状変更に対応させて３６Ｖ側電動工具本体の正極端子７２Ａも従来よりも短めにする。短絡手段としてのショートバー７９の大きさや板厚は、図６で示したショートバー５９と同じである。しかしながら、ショートバー７９の端子部７９ｂの上部に半円形の切り欠き７９ｄを形成した。この切り欠き７９ｄは、何らかの理由で機器側端子の正極端子７２Ａと端子部７９ｂが矢印４５ａのように円弧状に、又は水平方向に相対移動した場合に、端子部７９ｂが上側の腕部２０５Ａ、２０６Ａに接触することを防止する為である。このようにショートバー７９の端子部７９ｂに切り欠き７９ｄを形成したので、電池パック１００が装着されて電動工具が動作している際に、電動工具本体３０Ａと電池パック１００の共振周波数の違いに起因する相対的な位置ずれが生じたとしても、上側端子部品２００Ａと下側端子部品２２０の短絡が起こる虞を大幅に減らすことができる。
図１６（２）は従来の電動工具本体１の本体側端子に接続された状態を示す図である。定格１８Ｖの電動工具本体１側に装着する際には、正極入力端子２２に２組の腕部２０５Ａ、２０６Ａと腕部２２５、２２６が嵌合する。この際、腕部２０５Ａ、２０６Ａの嵌合部による正極入力端子２２への接触位置が、腕部２２５、２２６の嵌合部による正極入力端子２２への接触位置よりも前方側にずれるようになる。しかしながらそれぞれの接触位置を含む近傍の正極入力端子２２の厚さは均一であるので、接触部または接触領域の大きさが腕部２０５Ａ、２０６Ａによるものと、腕部２２５、２２６の嵌合部によるもので均等になるならば、良好な導通状態を実現できるので、接触位置の移動は何ら問題を生じないものである。
図１７は本実施例の第４の変形例の上側端子部品２００と下側端子部品２２０Ａを示す斜視図であり、（１）はこれらが電動工具本体３０Ｂの本体側端子に接続された状態を示す図である。第４の変形例では、下側端子部品２２０Ａの腕部２２５Ａ、２２６Ａの形状だけが第一の実施例と異なり、その他の構成は第一の実施例と同じである。ここでは腕部２２５Ａ、２２６Ａを前方側に延ばすようにして、下側の腕部２２５Ａ、２２６Ａの嵌合部の位置が、上側の腕部２０５、２０６の嵌合部の位置よりも前方に位置するようにした。これに対応させてショートバー７９の後端位置も従来よりも前方側にした。さらに、正極端子７２Ｂの下部に半円形の切り欠き７２ｄを形成した。この切り欠き７２ｄは、何らかの理由で機器側端子の正極端子７２Ｂと端子部７９ｂが矢印４５ｂに移動した場合に、切り欠き７２ｄを設けたことによって正極端子７２Ｂが腕部２２５Ａ、２２６Ａに接触する虞を大幅に減らすためである。
図１７（２）は従来の電動工具本体１の本体側端子に接続された状態を示す図である。電動工具本体１側の正極入力端子２２に２組の腕部２０５、２０６と腕部２２５Ａ、２２６Ａが嵌合する。ここでは腕部２０５、２０６による接触部位の位置と、腕部２２５Ａ、２２６Ａによる接触部位の位置の前後方向に距離Ｌだけ隔てることになる。しかしながら、接触部または接触領域の大きさが腕部２０５、２０６によるものと、腕部２２５Ａ、２２６Ａの嵌合部によるもので均等にしたので、第一の実施例と同様に良好な導通状態を実現できる。
図１８は本実施例の第５の変形例に係る電動工具本体３０Ａ側のターミナル部の形状を示す斜視図である。第５の変形例では第一の実施例の正極端子及び負極端子の位置と、ショートバーの位置を上下逆にしたものである。ここでは、上側正極端子１６２と上側負極端子１６７がショートバー８９によって短絡されるようにした。ショートバー８９は、第一の実施例のショートバー５９（図６参照）と同一部品を用いることができ、電動工具本体のターミナル部の合成樹脂製の基台に鋳込まれるようにすれば良い。正極入力端子８２は、端子部８２ａと、接続部８２ｂと、配線用端子部８２ｃからなる点では、第一の実施例の正極入力端子５２（図６参照）と同様であるが、配線用端子部８２ｃを設ける位置が、ターミナル部の上面でなく後面側にせざるを得ないので、接続部８２ｂと、配線用端子部８２ｃの形状が変更されている。同様にして、負極入力端子８７も配線用端子部８７ｃの位置が異なる。ターミナル部における正極入力端子８２と負極入力端子８７の位置をずらしたことに合わせて、上側セルユニット１４６と下側セルユニット１４７との接続状態も変更される。即ち、下側正極端子１７２と上側負極端子１６７に上側セルユニット１４６が接続され、上側正極端子１６２と下側負極端子１７７に下側セルユニット１４７が接続される。
以上のようにショートバー８９を設ける位置を変えても、本実施例の電圧自動切り替え機構付きの電池パックを実現できる。この構成に採用することにより、配線用端子部８２ｃ、８７ｃの取り付け位置を、ターミナル部の上側に引き出す（図７参照）のではなくて、後側に引き出すことが可能となるので、電動工具本体側のターミナル部の設計の自由度が増すことになる。尚、ショートバー８９の機能は、端子部８９ｂと端子部８９ｃを有し、これらを短絡させれば達成できるので、接続部８９ａの部分を金属の板で連結する必要性は無く、導電性部材にて電気的な接続関係を形成できるような方法、例えばリード線で接続する、ヒューズ素子によって接続する等の他の任意の方法で実現しても良い。
図１９は本実施例の電池パック１００を従来の電動工具本体１に接続した状態を示す回路図である。従来の電動工具本体１は、機器側の正極入力端子２２と、負極入力端子２７と、ＬＤ端子２８を含んで構成される。正極入力端子２２と負極入力端子２７の間には、トリガスイッチ４と直流式のモータ５が接続される。モータ５と負極入力端子２７の間には半導体によるスイッチング素子Ｍ１０１が設けられる。スイッチング素子Ｍ１０１のドレイン－ソースがモータ５の電力供給経路に接続され、ゲートが、抵抗Ｒ１０１を介して正極入力端子２２に接続される。また、スイッチング素子Ｍ１０１のゲートは、抵抗Ｒ１０２を介してＬＤ端子２８に接続される。通常、電池パック１００側のＬＤ端子２８はハイインピーダンス状態にある。その際には、スイッチング素子Ｍ１０１のゲートには、抵抗Ｒ１０１を介して正極電圧が掛かることになり、スイッチング素子Ｍ１０１は導通状態にある。この際、電池パック１００側から、放電禁止信号３４１によってＬＤ端子１６８がグランド電位に落とされると、スイッチング素子Ｍ１０１のゲート電位は、正極入力端子２２の電圧を抵抗Ｒ１０１、Ｒ１０２で分圧した電圧となり、この分圧電位はスイッチング素子Ｍ１０１のソース－ドレイン間を遮断させる電位となる。この結果、モータ５への電力供給経路が遮断されるためモータ５の回転が停止する。このＬＤ端子１６８の電位の切替えは、電池パック１００側の制御部３５０の制御によって行われるもので、電池セルの電圧が所定値まで下がった状態、いわゆる過放電の状態の時や、電池セルに流れる電流が規定された上限値を越えた場合、電池セルの温度が上限値を超えた場合等に実行される。放電禁止信号３４１は本発明における“制御信号”の一例であり、ＬＤ端子１６８は本発明における“信号端子”の一例である。
電池パック１００は、図４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。また、信号端子としてＬＤ端子１６８を有する。電池パック１００にはこれら以外に、その他の信号端子群（Ｔ端子１６４、Ｖ端子１６５、ＬＳ端子１６６）が設けられるが、ここではそれらの図示を省略している。上側正極端子１６２と下側負極端子１７７には、上側セルユニット１４６の出力が接続される。即ち、上側セルユニット１４６の正極（＋出力）が上側正極端子１６２に接続され、上側セルユニット１４６の負極（－出力）が下側負極端子１７７に接続される。同様にして、下側セルユニット１４７の正極（＋出力）が下側正極端子１７２に接続され、下側セルユニット１４７の負極（－出力）が上側負極端子１６７に接続される。
上側セルユニット１４６と下側セルユニット１４７は、リチウムイオン式の電池セルが直列に５本接続されたものである。上側セルユニット１４６と下側セルユニット１４７には、電池セルの電圧を監視するための保護ＩＣ３００、保護ＩＣ３２０と制御部３５０が接続される。保護ＩＣ３００は、上側セルユニット１４６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、セルバランス機能、カスケード接続機能、断線検出機能を実行するもので、“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である。保護ＩＣ３００は上側セルユニット１４６の電圧から、保護ＩＣの動作電源を得る電源回路を内蔵している。また、保護ＩＣ３００は、上側セルユニット１４６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）３０５を制御部３５０に出力し、上側セルユニット１４６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でなった場合は、過充電を示す信号（ハイ信号）３０６を制御部３５０に出力する。
下側セルユニット１４７には保護ＩＣ３２０が接続される。ここでは、下側セルユニット１４７の回路中、即ち下側正極端子１７２と上側負極端子１６７の間の回路中には、制御部３５０がさらに設けられる。つまり、上側セルユニット１４６と並列に設けられる保護回路が保護ＩＣ３００だけで構成されるのに対して、下側セルユニット１４７と並列に設けられる保護回路は、保護ＩＣ３２０と制御部３５０により構成される。制御部３５０は、ＭＣＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ｕｎｉｔ、いわゆる「マイコン」）を含む。制御部３５０には、保護ＩＣ３００からの出力（過放電信号３０５、過充電信号３０６）と、保護ＩＣ３２０からの出力（過放電信号３２５、過充電信号３２６）と、セル温度検出手段３３１からの信号が入力される。制御部３５０のマイコンには、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３２７の出力電圧から下側セルユニット１４７に流れる電流値を測定する。制御部３５０の駆動用の電源は、下側セルユニット１４７に接続される電源回路３２１によって生成され、電源電圧（ＶＤＤ１）が制御部３５０に供給される。保護ＩＣ３００、保護ＩＣ３２０及び制御部３５０のそれぞれは、本発明における“保護回路”の一例である。保護回路は、いずれかのセルユニットに対して直接的に接続されるか、あるいは他の保護回路を介して間接的に接続され、セルユニットを構成する電池セルの状態を監視して、電池セルの状態に応じた信号を出力する。保護ＩＣ３００、保護ＩＣ３２０及び制御部３５０のいずれかを組み合わせた回路も、本発明における“保護回路”の一例となる。また保護ＩＣ３００は本発明における“第１の保護回路”の一例であり、保護ＩＣ３２０は本発明における“第２の保護回路”の一例であり、制御部３５０は本発明における“制御部”の一例である。制御部は、いずれかのセルユニットに対して直接的に接続されるか、あるいは他の保護回路を介して間接的に接続される。また電源回路３２１は本発明における“電源回路”の一例であり、電源電圧（ＶＤＤ１）は本発明における“電源電圧”の一例である。さらにセル温度検出手段３３１は本発明における“検出部”及び“温度検出部”の一例であり、電流検出回路３２７は本発明における“検出部”及び“電流検出部”の一例であり、セル温度検出手段３３１によって検出される温度と電流検出回路３２７によって検出される電流はそれぞれ本発明における“物理量”の一例である。
下側セルユニット１４７のグランド側にはシャント抵抗３２９が設けられるが、上側セルユニット１４６側にはシャント抵抗を設けていない。これは、上側セルユニット１４６と下側セルユニット１４７が直列接続される場合は、シャント抵抗３２９だけで電流値が測定できるからである。一方、上側セルユニット１４６と下側セルユニット１４７が並列接続される場合は、上側セルユニット１４６側の実測電流値は測定できないことになる。しかしながら、制御部３５０は上側セルユニット１４６の電流値は、下側セルユニット１４７と同等であるとして監視を行えば良い。尚、上側セルユニット１４６のグランド側にシャント抵抗と電圧検出回路を設けて、制御部３５０のマイコンによって下側セルユニット１４７側の電流値も直接監視するように構成しても良い。
制御部３５０は、電流値やセル温度の監視を行うと共に、上側セルユニット１４６と下側セルユニット１４７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、放電禁止信号３４１を発してＬＤ端子１６８の電位を変えることによって、ＬＤ端子２８を介して電動工具本体１側に動作を停止させる。これらの制御部３５０による監視として最も重要なものは、上側セルユニット１４６、下側セルユニット１４７に含まれる電池セルに流れる電流量である。近年の電動工具においては、電池セルの性能向上、容量増大に伴い、電池パック１００から大電流を取り出すことが可能となった。しかしながら寿命や発熱の面から、電池セルは所定の電流量（電流上限値以下）に制限することが好ましい。そこで制御部３５０は、電池セルに流れる電流を特に監視するために、下側セルユニット１４７の電力供給ラインの途中に介在されたシャント抵抗３２９と電流検出回路３２７を用いて、電流値を監視する。
保護ＩＣ３２０、制御部３５０、電源回路３２１、電流検出回路３２７等からなる下側セルユニット１４７の管理用の保護回路は、１チップ内に集積化して“電池管理ＩＣ”として構成されたものを用いても良い。一方、上側セルユニット１４６用の保護ＩＣ３００は、従来の電池パック１５（図１参照）にて広く用いられていると同じものを用いることができ、５セル用の“電池保護ＩＣ”として市販されているものである。保護ＩＣ３２０の動作は保護ＩＣ３００とほぼ同様であり、下側セルユニット１４７内の電池セル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３２５を制御部３５０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ＩＣ３２０は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３２６を制御部３５０に送出する。制御部３５０は、ＬＳ端子１６６（図４参照）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。以上説明したように、上側セルユニット１４６と下側セルユニット１４７にはそれぞれ電池セル用の保護回路が搭載されているので、きめ細かい電池監視による電池の保護が実現できる。
本実施例では上側セルユニット１４６の保護回路は保護ＩＣ３００だけでマイコンを含まないのに対して、下側セルユニット１４７の保護回路には、保護ＩＣ３２０に加えてマイコンを含む制御部３５０を設けた。そして、電源回路３２１が下側セルユニット１４７の電力によって制御部３５０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、上側セルユニット１４６側の保護回路にマイコンを搭載すると、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３５０のグランド電位が変わってしまう。一方、下段側に電源回路３２１を設けるのであれば電源回路３２１のグランド電位は変化しない。そこで、本実施例ではマイコンを搭載した制御部３５０を上側セルユニット１４６の回路中では無くて、下側セルユニット１４７の回路中に設けた。このマイコンの配置により、出力電圧を定格１８Ｖと３６Ｖの切替式としても安定してマイコンを含む制御部３５０を稼働させることできる。制御部３５０のグランド電位は、本発明における“制御部のグランド電位”に相当する。
マイコンを含む制御部３５０を、一方のセルユニット側の回路中にだけ設けることは、２つのセルユニット間の消費電力のアンバランスの問題が生ずる。制御部３５０による消費電力はきわめてわずかであるが、下側セルユニット１４７側の消費電力が、上側セルユニット１４６側の消費電力よりも大きいことになる。消費電力のアンバランス状態が長く続くことは、下側セルユニット１４７側の電位が上側セルユニット１４６に対して低くなるので好ましくない。特に、上側セルユニット１４６と下側セルユニット１４７を並列接続させて定格１８Ｖの出力をする際に、並列接続状態になった直後にセルユニット間の電圧不均衡により循環電流が流れるためである。そこで本実施例では、消費電力が少ない上側セルユニット１４６の回路中に下側セルユニット１４７との消費電流量を調整する機能をもたせた、消費電流制御手段３１０を設けた。消費電流制御手段３１０は、２つのセルユニットのうち消費電力の少ない側、ここでは上側セルユニット１４６と並列に介在させるものであって、集積化された保護ＩＣ３００とは別の負荷回路として回路基板１５０（図４参照）に搭載される。消費電流制御手段３１０は本発明における“消費電流制御部”の一例である。
消費電流制御手段３１０は制御部３５０の稼働と連動して動作するように制御される。制御部３５０に含まれるマイコンは、自身にかかる電源電圧（ＶＤＤ１）の保持と、解除を切替えることができ、通常動作状態（ノーマルモード）と動作停止状態（いわゆるスリープ状態）を有する。制御部３５０のマイコンが、電源電圧ＶＤＤ１を保持している間は、制御信号として利用する起動端子３０１の状態を切り替えることによって保護ＩＣ３００も動作状態にする。本実施例では消費電流制御手段３１０の回路を工夫して、制御部３５０のマイコンが、電源電圧ＶＤＤ１を保持した状態になったら、連動して消費電流制御手段３１０に消費電力調整用の電流が流れるように構成し、さらに消費電流制御手段３１０が起動端子３０１の状態を切り替えるようにした。この結果、制御部３５０が起動すると同時に保護ＩＣ３００も連動して起動する。制御部３５０の電源回路３２１は保護ＩＣ３２０と共用であるため、マイコンが起動すると保護ＩＣ３２０も同時に起動する。消費電流制御手段３１０によって制御部３５０が接続されるセル組（下側セルユニット１４７）と、その他のセル組（上側セルユニット１４６）で消費される消費電流が同じになる。
消費電流制御手段３１０は、ＦＥＴ等の複数のスイッチング素子Ｍ３１～Ｍ３３と、複数の抵抗器（抵抗Ｒ３１～Ｒ３５）を含んで構成される電気回路である。基本的な回路構成は、２つの疑似負荷となる抵抗Ｒ３１、Ｒ３４の直列接続が、上側セルユニット１４６の両端子間に接続されており、その回路をスイッチング素子Ｍ３２によってオン又はオフの切替が行われる。スイッチング素子Ｍ３２のソース端子は上側セルユニット１４６の正極に接続され、ドレイン端子は抵抗Ｒ３１に接続される。スイッチング素子Ｍ３２のゲート端子は、抵抗器Ｒ３２とＲ３５の接続点に接続される。抵抗器Ｒ３２の一端はスイッチング素子Ｍ３２のソース端子に接続され、他端はスイッチング素子Ｍ３２のゲート端子に接続される。抵抗Ｒ３５は一端がスイッチング素子Ｍ３２のゲート端子に接続され、他端がスイッチング素子Ｍ３３のドレイン端子に接続される。スイッチング素子Ｍ３３は、制御部３５０に含まれるマイコンの電源電圧（ＶＤＤ１）をゲート信号に入力させて、電源電圧ＶＤＤ１に連動してオン又はオフの切替をする。スイッチング素子Ｍ３３のソース端子は接地され、スイッチング素子Ｍ３３のソース端子とゲート端子間には、抵抗Ｒ３３が接続される。抵抗Ｒ３３は、ゲート信号の電圧変化によって安定してスイッチング素子Ｍ３３が切り替わるように設けられるものである。このような消費電流制御手段３１０は、マイコンの電源電圧ＶＤＤ１がオンの時は、スイッチング素子Ｍ３３のゲート電位がVDD１（ハイレベル）であり、電源電圧ＶＤＤ１がオフの時は、スイッチング素子Ｍ３３のゲート電位が０Ｖ（ローレベル）である。なお、スイッチング素子Ｍ３３のゲート信号と同じ信号が保護ＩＣ３２０にも入力される。するとスイッチング素子Ｍ３３はＯＦＦ状態になる。スイッチング素子Ｍ３３がＯＦＦ状態にあると、スイッチング素子Ｍ３２もオフ状態であるため、抵抗Ｒ３１、Ｒ３４による疑似負荷側への電流経路が遮断されため、消費電流制御手段３１０による電力消費はゼロである。この状態の時に保護ＩＣ３００もオフになるようにするため、抵抗Ｒ３１とＲ３４の接続点の電位をゲート信号（動作信号３０２）として入力するスイッチング素子Ｍ３１をさらに設けた。スイッチング素子Ｍ３１のドレイン端子は、保護ＩＣ３００の内蔵電源（図示せず）の起動端子３０１に接続され、ソース端子は上側セルユニット１４６の負極に接続される。動作信号３０２は消費電流制御手段３１０の稼働状態を示す信号であって、ハイレベルの時は、消費電流制御手段３１０が稼働している、つまり制御部３５０のマイコンも稼働していることを示す。一方、消費電流制御手段３１０が稼働していない、つまり制御部３５０のマイコンが停止中の時は、動作信号３０２がローとなり、起動端子３０１がハイインピーダンス状態となるので、保護ＩＣ３００は停止する。
上側セルユニット１４６の負極の電位（基準電位Ａ）は、上側セルユニット１４６と下側セルユニット１４７の並列接続時にはグランド電位であるが、直列接続時には下側セルユニット１４７の正極電位と等しい。この接続状態において、抵抗Ｒ３１に上側セルユニット１４６の電位が掛からないことは、スイッチング素子Ｍ３１はオフとなるので、起動端子３０１は接続されていないハイインピーダンス状態となる。一方、スイッチング素子Ｍ３２がオンになって疑似負荷に電流が流れる際には、抵抗Ｒ３１とＲ３２の分圧電圧がスイッチング素子Ｍ３１のゲート端子に印加されるため、スイッチング素子Ｍ３１がオンになる。すると起動端子３０１が基準電位Ａに接続されることになるので、保護ＩＣ３００内の内蔵電源に電源が供給されることになり、保護ＩＣ３００が起動する。以上のような接続形態にすれば、消費電流制御手段３１０によって下側セルユニット１４７側の制御部３５０のマイコンの電力消費分を上側セルユニット１４６の回路内でも消費させることができる。さらに、消費電流制御手段３１０の稼働、停止の切り替えに応じて、保護ＩＣ３００自体の起動と停止制御も併せて行うことができる。よって、制御部３５０のマイコンは、下側セルユニット１４７の保護回路と上側セルユニット１４６の保護回路を連動して起動又は停止の制御を行うことができる。
制御部３５０のマイコンの状態には、ノーマル、スリープ、シャットダウンの３段階がある。ノーマルはマイコンが常時起動している状態である。スリープはマイコンが自ら間欠的に起動するモードであり、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。シャットダウンは、電源電圧ＶＤＤ１が全く供給されない状態であって、マイコンが完全に停止している状態である。マイコンは、電池パック１００が電動工具本体１に装着されている時も、装着されていないときも動作する。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が一定時間以上使用されていない時、例えば、トリガ操作が終了してから２時間程度トリガ操作が行われなかった場合は、マイコンはスリープ状態になる。このスリープ状態時であっても、消費電流制御手段３１０は、マイコンの起動に連動して動作を行い、また、消費電流制御手段３１０を介して保護ＩＣ３００も起動する。電動工具本体１のトリガスイッチ４が引かれてモータ５に電流が流れると、制御部３５０のマイコンは、電流検出回路３２７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、複数設けたセルユニットのうち一つの保護回路中にだけマイコンを含めた構成にした場合に、電池パックの取り外し状態で長期間放置することによる複数のセルユニット間の電位差の拡大を、マイコンが設けられない他のセルユニットの保護回路にマイコン分の電力消費を行う消費電流制御手段３１０を付加して解決したので、複数のセルユニット毎の消費電流のバランスを調整することができ、長期にわたる保管後であってもセルユニット毎の電圧バランスが悪化しない電池パックを実現できた。
電池パック１００には、電池残量を表示する残容量表示手段３３５が設けられ、残量表示用のスイッチ１９０（図４参照）が押された際に電池残量が４つの発光ダイオード（図示せず）の発光個数によって表示される。ここでは図示していないが、残量表示用のスイッチ１９０の信号が制御部３５０に入力され、制御部３５０のマイコンは残容量表示手段３３５の発光ダイオードの点灯制御を行う。ここで残容量表示手段３３５によって表示される電池残量は、上側セルユニット１４６と下側セルユニット１４７のうち、一方のセルユニットの両端電圧を基準に表示しても良いし、又は、１０本の電池セルのうち最低の電圧値に基づいて表示させるようにしても良い。
制御部３５０には、上側正極端子１６２に接続される上側電圧検出回路３２２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、３０や外部充電装置（図示せず）に装着されていない場合は、上側セルユニット１４６の電位を示す。一方、低電圧（１８Ｖ）用の電動工具本体１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、上側セルユニット１４６と下側セルユニット１４７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。このことから制御部３５０に含まれるマイコンは、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、高電圧機器に装着されているかを判別することができる。尚、下側正極端子１７２の電位検出のためには、下側セルユニット１４７内の電池セルのうち最上位の電池セル１４７ａの正極電位を制御部３５０が取得できるように構成すると良い。このように下側セルユニット１４７の回路中に設けたマイコンは、電池パック１００の上側セルユニット１４６と下側セルユニット１４７が直列接続されている状態（３６Ｖ機器に装着されている状態）にあるか、又は、並列接続されている状態（１８Ｖ機器に装着されている状態）にあるかを判断することができる。このようにして、マイコンは電源電圧を取得している範囲（下側セルユニット１４７内の電圧）を越えた上側セルユニット１４６側の電圧値も監視できるようにしたので、電圧切替方式の電池パック１００の接続状態の判定と、判定された接続状態に応じた最適な制御を行うことができる。上側電圧検出回路３２２は本発明における“検出部”及び“第１の電圧検出部”の一例であり、上側セルユニット１４６の電位は本発明における“物理量”及び“第１のセルユニットの電圧”の一例である。
ＬＤ端子１６８は、電池パック１００側からの電動工具本体１を停止させる信号、又は、図示しない電池パックを電源とする電気機器の動作を停止させる信号を伝達するための端子である。ＬＤ端子１６８の状態を変更させるために、制御部３５０は半導体のスイッチング素子Ｍ４１に入力されるゲート信号（放電禁止信号３４１）を通常のロー状態（電池パック１００からの“放電許可”）から、ハイ状態（電池パック１００からの“放電禁止”）に切り替える。スイッチング素子Ｍ４１は、例えばＰ型の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）であって、ドレイン側がＬＤ端子１６８に接続され、ソース側が接地される。このため、スイッチング素子Ｍ４１の通常時（放電禁止信号３４１がロー）では、ＬＤ端子２８はハイインピーダンス状態にあって、ＬＤ端子２８の電位は電動工具本体１側の正極入力端子２２の電圧とほぼ等しい。一方、制御部３５０からの制御により、放電禁止信号３４１がハイに切り替えられると、スイッチング素子Ｍ４１のソース－ドレイン間が導通により接地されるため、電動工具本体１側のＬＤ端子２８の電位がグランド電位に落ちることになる。この結果、電動工具本体１側のスイッチング素子Ｍ１０１のゲート電位、即ち分圧抵抗Ｒ１０１とＲ１０２による分圧電位の低下によって、スイッチング素子Ｍ１０１のソース－ドレイン間が非導通状態になって、電動工具本体１の電力回路が遮断され、モータ５の回転が阻止される。このように、電池パック１００の制御部３５０が発する放電禁止信号３４１によって電動工具本体１のモータ５の回転を阻止できるので、制御部３５０は、電池パック１００からの電力供給を止めなければならない事態、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）等が生じた際に電動工具や電気機器の動作を素早く停止させることができ、電池パック１００だけでなく電動工具本体１の保護を図ることができる。
図２０は本実施例の電池パック１００の回路図であり、本体側マイコン付きの１８Ｖ用の電動工具本体１Ａに接続した状態を示す図である。ここでは電池パック１００側の内部構成は、図１９で示したものと完全同一であり、電動工具本体１Ａ側の構成だけが異なる。図１９で示す電動工具本体１側にはマイコンが含まれていない。しかしながら、近年の電動工具においては、モータ５の制御にマイコンを有する制御部６０を用いることが増えてきた。電動工具本体１Ａには、電源回路６１が含まれ、電源回路６１によって生成される一定の低電圧（基準電圧ＶＤＤ２）によって制御部６０が動作する。制御部６０にはマイコンが含まれ、マイコンによって電動工具本体１Ａ内の種々の状態の監視や制御を行う。制御部６０には電池電圧検出回路６２の出力と、トリガスイッチ３４の接続状態に応じてハイ又はロー信号を出力するスイッチ状態検出回路６３が接続される。本実施例では正極入力端子２２と負極入力端子２７との間の電源経路中に、直流式のモータ３５が設けられ、その回路中にはモータ３５の回転のオン又はオフをするための動作スイッチ３４（トリガスイッチ）が設けられる。モータ３５と負極入力端子２７との間には、半導体のスイッチング素子Ｍ１０１とシャント抵抗Ｒ１１１が挿入される。スイッチング素子Ｍ１０１は、例えばＦＥＴ（電界効果トランジスタ）であって、そのゲート信号が制御部６０によって送出される。シャント抵抗Ｒ１１１の両端電圧は電流検出回路６４によって検出され、その値が制御部６０に出力される。この回路図においては、モータ３５はブラシ付きの直流モータとして図示されているが、公知のインバータ回路を用いて３相ブラシレスモータを駆動する構成としても良い。その場合は、図示しないインバータ回路に入力される電力経路中にスイッチング素子Ｍ１０１を直列に接続するか、スイッチング素子Ｍ１０１の代わりに制御部６０がインバータ回路に含まれる図示しないスイッチング素子を制御することによりモータ３５の回転を停止させれば良い。
電動工具本体１ＡのＬＤ端子２８は、抵抗Ｒ１１２を介して制御部６０に接続される。抵抗Ｒ１１２の制御部６０側にはさらに、基準電圧ＶＤＤ２が抵抗Ｒ１１３を介して接続される。従って、ＬＤ端子２８がハイインピーダンス状態の場合は、制御部６０の入力線６５にはＶＤＤ２に近い電圧が加わることになり、ＬＤ端子２８がグランド電位に落ちた場合は、抵抗Ｒ１１３とＲ１１２の分圧電圧、即ち基準電圧ＶＤＤ２よりも大幅に低い電圧が入力線６５により制御部６０の入力ポートに伝達される。制御部６０はこの入力線６５の電位の変化を検出して、スイッチング素子Ｍ１０１のゲート信号を制御して、モータ３５への電力供給を許容又は停止させるように制御する。
このように電動工具本体１Ａ側において、ＬＤ端子１６８、２８を介して入力される放電禁止信号に従って、モータ３５を停止させるようにする回路が設けられるが、電動工具本体１Ａ側に制御部６０を有する場合は、電池パック１００側の制御部３５０が過電流の監視を行って電動工具本体１Ａ側のモータ５を停止させるのでは無くて、電動工具本体１Ａ側の制御部６０が電流検出回路６４を用いて過電流の監視を直接行う方が好ましい。電池パック１００側の制御部３５０が過電流の監視を行う場合には、複数の電動工具本体に適用できるような平均的な制御条件（過電流の閾値）を設定せざるを得ない。しかしながら、電動工具本体１Ａ側の制御部６０が過電流の監視を行う場合には、電動工具本体１Ａに最適な制御条件（過電流の高めの閾値）を設定できるので、制御部３５０が平均的な制御条件（過電流の低めの閾値）を設定することによる電動工具の出力制限を回避できる。この出力制限の回避は、今後発売される新型の電動工具において特に有効であり、新型の電動工具本体１Ａの能力を最大限に生かした制御を実現できる。
本実施例では電池パック１００側の制御部３５０が、電池パック１００が装着された電動工具本体１又は１Ａ側にマイコンを有する制御部６０が含まれているか否かを判定し、判定結果に応じて電池パック１００側の過負荷保護のための条件を変更するようにした。具体的には、図１９のように電動工具本体１側にマイコンが含まれない場合は、低電圧出力時の過電流制限値をマイコン無し電動工具本体１Ａ用の閾値、例えば２０Ａ（デフォルト値）に設定する。このデフォルト値をどの程度にするかは、用いられる電池セルの容量や性能に応じて適宜設定すれば良い。この過電流制限値は、従来の電池パック１５で設定されていた値と同等にするので、従来のマイコン無し電動工具本体１Ａを、本実施例の電池パック１００を用いて駆動させることができる。一方、電動工具本体１Ａ側にマイコンが含まれる場合は、低電圧出力時の過電流制限値を電池パック１００側では設定しないようにし、過電流値の監視を電動工具本体１Ａ側の制御部６０のマイコンに任せるようにした。この結果、制御部６０は使用されているモータ５の特性や、電動工具本体１Ａ等の構成上の特性に沿った最適な電流監視が可能となり、電池パック１００側において過電流制限値を制限しすぎることによる電動工具本体１Ａが有する能力を有効に発揮できないという問題を回避できる。また、電動工具本体１Ａは電池パック１００の能力を最大限生かして、高出力の電動工具を実現できる。このように電池パック１００側の過負荷保護のための条件を、低電圧側と高電圧側において変更することは、今後新たに販売される低電圧用の電動工具本体の更なる高出力化、更なる改良の余地を残しつつ、電動工具本体１Ａに最適な過負荷保護を、電動工具本体側の制御部６０が行うことができることを意味する。
電動工具本体１又は１Ａ側にマイコンを有する制御部６０が含まれているか否かの判定のために、電池パック１００内には、ＬＤ端子２８に印加されている電圧値を検出するためのＬＤ端子電圧検出回路３２８が新たに設けられる。ＬＤ端子電圧検出回路３２８は、接続線３４２によってＬＤ端子１６８に接続され、ＬＤ端子電圧検出回路３２８は端子電圧に応じた出力を制御部３５０に出力する。制御部３５０に含まれるマイコンは、電池パック１００が装着された後であって、放電禁止信号３４１が発せられていないときのＬＤ端子電圧を測定することにより、電動工具本体側にマイコンを含む制御部６０が存在するか否かを判定する。マイコンを持たない電動工具本体１の場合は、図１９の回路図からわかるように、ＬＤ端子２８には正極入力端子２２とほぼ等しい電圧が印加される状態にある。制御部３５０のマイコンは、上側電圧検出回路３２２によって上側正極端子１６２の電圧を検出しているので、上側正極端子１６２の電圧とＬＤ端子電圧を比較することにより、電動工具本体１にマイコンが含まれているか否かを判別できる。一方、図２０の回路図からわかるように、マイコンを持つ電動工具本体１Ａの場合は、ＬＤ端子２８には、マイコンの駆動用の基準電圧ＶＤＤ２（例えば５Ｖ又は３．３Ｖ）にほぼ等しい電圧が印加されている。よって制御部３５０のマイコンは、上側電圧検出回路３２２によって上側正極端子１６２の電圧と比較するまでも無く、ＬＤ端子電圧を検出するだけで電動工具本体１Ａにマイコンが含まれることを容易に判別できる。以上のように、電池パック１００に接続線３４２とＬＤ端子電圧検出回路３２８を設けたことにより、制御部３５０は電動工具本体、又は、電気機器本体側にマイコン等の低電圧駆動の制御部が含まれる電子制御対応工具か、非対応工具かを容易に判断することができる。また、判断結果に応じて制御部３５０は、電池セル監視のための制御パラメータ、例えば過負荷保護条件を変更することができる。ここで、変更する制御パラメータの値は、マイコンに含まれる不揮発性メモリ内に予め格納しておいて、判断結果に応じて格納された値のいずれかを読み出してセットするようにすれば良い。ＬＤ端子電圧検出回路３２８は本発明における”検出部“及び”第２の電圧検出部“の一例であり、ＬＤ端子１６８の電圧は本発明における”物理量“の一例である。
図２１は高負荷に対応できる電動工具本体３０に電池パック１００を装着した状態の回路図である。高負荷に対応できる電動工具本体３０の特徴点として、電池パック１００の正極端子（１６２、１７２）と負極端子（１６７、１７７）のそれぞれに対応する機器側の端子（正極入力端子５２、負極入力端子５７、ショートバーの端子部５９ｂ、５９ｃ）を有することである。ショートバー５９は、一方に端子部５９ｂを有し、他方に端子部５９ｃを有する金属部品であり、電池パック１００が電動工具本体３０側に装着されるとショートバー５９によって下側正極端子１７２と下側負極端子１７７が短絡される。また、電動工具本体３０の正極入力端子５２は上側正極端子１６２に接続され、負極入力端子５７は上側負極端子１６７に接続される。このようにそれぞれ２分割された本体側端子の形状を用いて、上側セルユニット１４６と下側セルユニット１４７の直列接続による出力、即ち定格３６Ｖを得ることができる。電動工具本体３０側の構成は、図２０で示した電動工具本体１Ａの内部構成とほぼ同じである。モータ４５は定格３６Ｖ用のモータであるが、図２０で示したモータ３５と同様に、インバータ回路を用いてブラシレスＤＣモータを駆動しても良い。モータ４５への電力回路と直列にスイッチング素子Ｍ１０１が設けられる。スイッチング素子Ｍ１０１は、制御部６０から出力されるゲート信号によってオン又はオフが制御され、スイッチング素子Ｍ１０１をオフにすることによりモータ４５の回転が停止される。高電圧用の電動工具本体３０においても、電池パック１００側からの放電禁止信号３４１の送出手順は、図１９、図２０で示す回路と全く同じである。即ち、電池パック１００側の制御部３５０の制御によりスイッチング素子Ｍ４１のソース－ドレイン間が導通し、ＬＤ端子１６８がグランド電位に落とされると、その状態が制御部６０に含まれるマイコンの入力ポートに伝達されるので、制御部６０は電池パック１００側からの放電禁止信号として検知することができる。しかしながら、３６Ｖの電動工具本体３０では、過電流による放電禁止制御は工具本体側の制御部６０が行うようにして、電池パック１００側では過電流に関しての監視に関与しないか、又は、過電流による停止の閾値を電池セルの限界値付近まで十分高くしておいて、制御部３５０のマイコンが実質的に電流値の監視に関与しなくてすむように構成した。この結果、電池パック１００の更なる高出力化と、従来の電池パック１５との互換性維持を良好に両立できる。
次に図２２を用いて電池パック１００の制御部３５０による、放電禁止信号の出力手順を説明する。図２２に示す一連の手順は、制御部３５０にあらかじめ格納されたプログラムを用いてマイコンによってソフトウェア的に実行可能であって、電池パック１００が起動したら自動的に実行される。最初にマイコンは、接続された電動工具本体が、低電圧（１８Ｖ）用機器か高電圧（３６Ｖ）用機器かを判断することにより、電池パック１００の上側セルユニット１４６と下側セルユニット１４７が並列接続とされているか、直列接続とされているかを判断する（ステップ３７１）。直列接続の場合は、制御部３５０の制御パラメータとして、直列接続用のものをセットする（ステップ３７２）。また、並列接続の場合は、並列接続用の制御パラメータをセットする（ステップ３７３）。ここで、制御パラメータとしては、例えば、電流制限値Ｉｍａｘ、充電時のセル電圧上限値Ｖｍａｘ、放電時のセル電圧下限値Ｖｍｉｎ、セル温度の上限値Ｔｍａｘ等が考えられる。ここでは、並列接続時の放電時電流制限値Ｉｍａｘを２０Ａとし、直列接続時の放電時電流制限値Ｉｍａｘを無設定（制限値無し）、又は並列接続時に比べて大幅に大きい値（例えば４０～８０Ａ程度）に設定する。放電時のセル温度の上限値Ｔｍａｘは、直列接続又は並列接続に関係なく８０℃である。放電時のセル電圧下限値Ｖｍｉｎは、直列接続又は並列接続に関係なく２．５Ｖ／セルである。
次にマイコンは、下側セルユニット１４７に含まれる電池セルの各電圧の監視結果から、所定値たるセル電圧下限値Ｖｍｉｎ以下になっている電池セルが存在するかどうかを判定する（ステップ３７４）。ここでいずれかの電池セルにおいて、セル電圧下限値Ｖｍｉｎ以下が存在する場合はステップ３７８に進む。すべてのセル電圧が、セル電圧下限値Ｖｍｉｎより大きい場合は、次に、保護ＩＣ３００側からの過放電信号３０５がハイになっているか否かを判定する（ステップ３７５）。過放電信号がハイになっているとは、上側セルユニット１４６のいずれかの電池セルがセル電圧下限値Ｖｍｉｎ以下にあるということであるので、その場合はステップ３７８に進む。ステップ３７５にてＮｏの場合は、電流検出回路３２７によって検出されたピーク電流値が、所定の閾値Ｉ１以上であるか否かを判定する（ステップ３７６）。ここでピーク電流値Ｉの検出は、純粋にピーク電流の瞬間値を監視しても良いし、ある程度の時間窓を区切ってその時間窓内の平均電流で検出することにより尖塔状に突出するような電流の影響を除外するようにしても良い。尚、上側セルユニット１４６と下側セルユニット１４７が直列接続されている状態であって、セル電流制限値Ｉｍａｘを設定していない場合は、ステップ３７６はスキップしてステップ３７７に進む。
次に、セル温度検出手段３３１にて検出された電池温度が、所定の閾値Ｔ１以上であるかを判定する（ステップ３７７）。ここでは上側セルユニット１４６と下側セルユニット１４７の双方にそれぞれサーミスタＴＨ１、ＴＨ２を設けて温度を測定し、いずれかの温度が閾値Ｔ１以上となったらステップ３７８に進む。ステップ３７７にて双方の温度が閾値Ｔ１未満の場合は、ステップ３７１に戻り、閾値Ｔ１以上の場合は、制御部３５０のマイコンは電動工具本体１、１Ａ、３０のモータ５、３５、４５を停止させるべく放電禁止信号３４１を送出して、スイッチング素子Ｍ４１をオンにすることにより、ＬＤ端子１６８をグランド電位に落とした後で、ステップ３７１に戻る（ステップ３７８）。以上の手順を繰り返すことにより、制御部３５０は電池セルの状態を監視し、必要に応じて放電禁止信号３４１によって電池パック１００が装着された電動工具や電気機器の稼働状態を停止させることができる。
次に、図２３を用いて電池パック１００の残容量表示手段３３５と上側電圧検出回路３２２の具体的な回路構成を説明する。図２３は、残容量表示手段３３５の構成と上側電圧検出回路３２２の構成部分を詳細に記載したもので、電池パック１００側のその他の構成は図１９～図２１の電池パック１００と同一である。制御部３５０のマイコンには入出力ポート（Ｉｎｐｕｔ Ｏｕｔｐｕｔ Ｐｏｒｔ）群３５３を有し、それらのうち４つの入出力ポートが、残容量表示手段３３５内の発光ダイオードＬＤ０～ＬＤ３に接続される。また、残容量表示手段３３５内には電源電圧ＶＤＤ１と各発光ダイオードＬＤ０～ＬＤ３の間にスイッチング素子Ｍ０が設けられ、４つの入出力ポートＩＯ０～ＩＯ３のうち１つの入出力ポートＩＯ０がゲートに接続される。また、４つの入出力ポートのうち他の一つ（ＩＯ３）には、スイッチング素子Ｍ３のゲート端子に接続される。スイッチング素子Ｍ３は、スイッチング素子Ｍ４のソース－ドレイン間を接続又は遮断させる制御用に用いられる。
上側電圧検出回路３２２の基本構成は抵抗Ｒ６とＲ７によって構成され、これらの中間電位が、上側セルユニット１４６の電圧（上位電圧検出）として、制御部３５０の入力ポートＡＮ０に入力される。抵抗Ｒ６と上側正極端子１６２との間には、ＦＥＴからなるスイッチング素子Ｍ４が介在される。スイッチング素子Ｍ４のゲート端子は、入出力ポートＩＯ３によってオンオフ制御されるスイッチング素子Ｍ３のドレイン端子に接続される。つまり、発光ダイオードＬＤ３が消灯時に、入出力ポートＩＯ３がオフになるとスイッチング素子Ｍ３がオフになるため、スイッチング素子Ｍ４のゲート電位がハイのままであるので、スイッチング素子Ｍ４のソースドレイン間が導通（オン）し、上位電圧検出がマイコンの入力ポートＡＮ０に入力される。入力ポート群３５２（ＡＮ０、ＡＮ１等）は、入力されたアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換機能を有する。一方、発光ダイオードＬＤ３を点灯させるべくＩＯ３をハイにすると、スイッチング素子Ｍ３がオンになるため、スイッチング素子Ｍ４のゲート端子がグランド電位におちるため、スイッチング素子M４のソースドレイン間が遮断（オフ）される。以上のように接続することにより、制御部３５０は、入力ポートＡＮ０を用いて上側正極端子１６２の電圧を検出することが可能となる。
以上のように、制御部３５０には上側正極端子１６２の電圧を入力する入力ポートＡＮ０に加えて、セル温度検出手段３３１の出力を入力させる２つの入力ポートＡＮ１、ＡＮ２の合計３つのポートが必要となる。セル温度検出手段３３１には、上側セルユニット１４６の温度を測定するサーミスタＴＨ１と、下側セルユニット１４７の温度を測定するサーミスタＴＨ２の２つが含まれる。しかしながら、これら上側正極端子１６２の電圧、サーミスタＴＨ１の出力、サーミスタＴＨ２の出力の３つを入力させるために３つの入力ポートＡＮ０～ＡＮ２を有するマイコンを準備するには、マイコンのコストアップや、チップサイズの大型化に繋がってしまう。そこで、これら３つの入力を１つの入力ポートＡＮ０で共用するように工夫したのが図２４の構成である。
図２４は制御部３５０内のマイコン３５１の入出力回路図である。図２４において、マイコン３５１は、入力ポート群３５２と、入出力ポート群３５３を有する。入力ポート群３５２は入力されたアナログ信号をデジタル信号に変換する機能を有し、そのうちの一つの入力ポートＡＮ１が、サーミスタＴＨ１とＴＨ２、上側電圧検出回路３２２Ａからの信号入力用として接続される。入出力ポート（Ｉｎｐｕｔ Ｏｕｔｐｕｔ Ｐｏｒｔ）群３５３は、入力ポートと出力ポートを兼用する入出力兼用ポートであって、ここでは入出力ポートＩＯ０～ＩＯ３の４つが発光ダイオード（ＬＤ０～ＬＤ３）にそれぞれ接続される。入出力ポートＩＯ０には、発光ダイオードＬＤ０～ＬＤ３への電源（ＶＤＤ１）の供給のＯＮ／ＯＦＦ制御を行うためのスイッチング素子Ｍ０が接続される。スイッチング素子Ｍ０のゲート－ソース間には、抵抗Ｒ５が接続され、スイッチング素子Ｍ０と抵抗Ｒ５が、発光ダイオードＬＤ０～ＬＤ３の点灯又は消灯を制御する切替手段３６４となる。入出力ポートＩＯ１～ＩＯ３は発光ダイオードＬＤ１～ＬＤ３に接続されると共に、スイッチング素子Ｍ１～Ｍ３のゲート端子にそれぞれ接続される。
２つのサーミスタＴＨ１、ＴＨ２は、一方の端子が共通の抵抗Ｒａを介してマイコン３５１の基準電圧ＶＤＤ１に接続され、他方がスイッチング素子Ｍ１、Ｍ２を介してグランドに接続される。サーミスタＴＨ１、ＴＨ２は、例えば、温度が上がると抵抗値が下がる特性を有するＮＴＣサーミスタであって、電池セルの近傍に配置することによりマイコン３５１が電池セルの温度を測定する。ここではサーミスタＴＨ１を上側セルユニット１４６の近傍に配置し、サーミスタＴＨ２を下側セルユニット１４７の近傍に配置すると良い。スイッチング素子Ｍ１～Ｍ３は電気的にオンまたはオフを切り換えることができる半導体スイッチであり、スイッチング素子Ｍ１、Ｍ２のドレイン端子がＴＨ１、ＴＨ２の他方の端子に接続され、ソース端子がグランドに接続される。スイッチング素子Ｍ３のドレイン端子は、抵抗Ｒｂを介して上側電圧検出回路３２２Ａに接続され、ソース端子がグランドに接続される。これらスイッチング素子Ｍ１～Ｍ３のゲート端子はマイコン３５１の入出力ポートＩＯ１～ＩＯ３にそれぞれ接続され、ソース端子は接地される。スイッチング素子Ｍ１～Ｍ３のゲート端子とソース端子間には入出力ポートＩＯ１～ＩＯ３がオープンになった場合にゲート－ソース間を０ボルトにするために接地抵抗Ｒ６～Ｒ８がそれぞれ設けられる。
４つの発光ダイオードＬＤ０～ＬＤ３は、任意の色のものを用いることができ、ここでは緑色又は赤色のものを用いる。発光ダイオードＬＤ０～ＬＤ４の回路中には、電流制限用の抵抗Ｒ０～Ｒ３が直列に接続される。抵抗Ｒ０～Ｒ３は同一抵抗値のものを用いることができる。ここで入出力ポートＩＯ０は、スイッチング素子Ｍ０のゲート端子への接続と、発光ダイオードＬＤ０への接続が共通に行われる。このように入出力ポートＩＯ０へ、スイッチング素子Ｍ０と発光ダイオードＬＤ０を並列接続したことにより、入出力ポートＩＯ０をハイ又はローのいずれかに設定することができ、点線で囲む回路を発光ダイオードＬＤ０～ＬＤ３全体の点灯をさせるか否かを切り換える切替手段３６４として利用できる。その他の発光ダイオードＬＤ１～ＬＤ３を点灯させるには、発光ダイオードＬＤ０を点灯させた状態で、さらに入出力ポートＩＯ１～ＩＯ３の出力をロー（グランド電位）にすることにより点灯できる。
入出力ポートＩＯ１～ＩＯ３は、発光ダイオードＬＤ０～ＬＤ３が消灯している際に、サーミスタＴＨ１、ＴＨ２、上側電圧検出回路３２２Ａのいずれかの信号の一つを選択して、入力ポートＡＮ１に入力させる。即ち、入出力ポートＩＯ０をローとして、その際に入出力ポートＩＯ１～ＩＯ３の出力のいずれか一つをハイに切り換えることにより、サーミスタＴＨ１、ＴＨ２、上側電圧検出回路３２２Ａの出力を入力ポートＡＮ１に択一的に入力させることができる。また、発光ダイオードＬＤ０～ＬＤ３のいずれかが点灯している際であっても、サーミスタＴＨ１、ＴＨ２、上側電圧検出回路３２２Ａの出力をマイコン３５１が取得する期間だけ入出力ポートＩＯ０の信号をハイインピーダンス状態とすれば、これらの出力を時系列に入力ポートＡＮ１に順次入力させることができる。この入力ポートＡＮ１への入力の際に、すべての発光ダイオードＬＤ０～ＬＤ３が消灯状態となるが、消灯中にサーミスタＴＨ１、ＴＨ２による温度検出、又は、上側電圧検出回路３２２Ａによる電圧検出を済ませて、再び発光ダイオードＬＤ０～ＬＤ３をもとの点灯状態に戻す。即ち、発光ダイオードの消灯→サーミスタＴＨ１による検出→発光ダイオードを一定時間再点灯してから消灯→サーミスタＴＨ２による検出→発光ダイオードを一定時間再点灯してから消灯→上側電圧検出回路３２２Ａによる電圧検出→発光ダイオードの再点灯、のような手順が繰り返される。このサーミスタＴＨ１、ＴＨ２による温度検出、上側電圧検出回路３２２Ａによる電圧検出に要する時間は、例えば１ミリ秒であり、これらの検出を５０ミリ秒間隔で順に行われるようにすれば、消灯した１ミリ秒の後に４９ミリ秒点灯時間が存在するので、１５０ミリ秒の間にサーミスタＴＨ１、ＴＨ２による温度検出と、上側電圧検出回路３２２Ａによる電圧検出の３つの検出を完了させることができる。この際に発光ダイオードＬＤ０～ＬＤ３のいずれかの点灯を行っている際であると、５０ミリ秒毎に発光ダイオードの１ミリ秒の消灯が含まれることになるが、この程度の消灯間隔であれば人間の目からは連続点灯と同じように感じるので、一時的な消灯は問題にならない。
図２５は、図２４における入出力ポートＩＯ０～ＩＯ３と、各出力機器による出力状態の対応関係を示す表である。縦軸は発光ダイオード（ＬＥＤ）の点灯状態と、サーミスタＴＨ１、ＴＨ２による検出と上側電圧検出回路３２２Ａによる電圧検出状態を示し、その際の入出力ポート群３５３の信号レベルを欄３５３ａ、３５３ｂにて示している。ここでは例えば、電池容量が２５～５０％の場合は発光ダイオードＬＤ０だけを点灯し、５０％～７５％の場合は発光ダイオードＬＤ０、ＬＤ１の２つを点灯し、７５％から１００％未満の場合は発光ダイオードＬＤ０～ＬＤ２の３つを点灯し、満充電状態の場合は発光ダイオードＬＤ０～ＬＤ３の４つを点灯する。まず発光ダイオードＬＤ０～ＬＤ３を点灯させる制御を説明する。発光ダイオードＬＤ０だけを点灯（ＬＤ０：ＯＮ）させるには、欄３５３ａの２行目に示すように入出力ポートＩＯ０だけロー（グランド電位）にして、ＩＯ１～ＩＯ３をハイインピーダンス状態にする。発光ダイオードＬＤ０、１の２灯を点灯（ＬＤ０、１：ＯＮ）させるには、欄３５３ａの３行目に示すように入出力ポートＩＯ０、ＩＯ１をローにして、ＩＯ２、ＩＯ３をハイインピーダンス状態にする。発光ダイオードＬＤ０～２の３灯を点灯（ＬＤ０、１、２：ＯＮ）させるには、欄３５３ａの４行目に示すように入出力ポートＩＯ０～ＩＯ２をローにして、ＩＯ３だけをハイインピーダンス状態にする。発光ダイオードＬＤ０～３のすべてを点灯（ＬＤ０、１、２、３：ＯＮ）させるには、欄３５３ａの５行目に示すように入出力ポートＩＯ０～ＩＯ３をすべてローにする。このように制御することによって、発光ダイオードＬＤ０～ＬＤ３の点灯により電池電圧の残量表示を行うことができる。尚、欄３５３ａにて示すように入出力ポートＩＯ０をハイインピーダンスとすれば、発光ダイオードＬＤ０～ＬＤ３のすべてを消灯させることができる。
サーミスタＴＨ１、ＴＨ２による温度検出の際には、欄３５３ｂに示すように入出力ポート群３５３のうち、入出力ポートＩＯ０をハイにすると共に、対応するサーミスタＴＨ１、ＴＨ２のいずれか一つの信号レベルをハイ（ＶＤＤ１電位）にすれば良い。例えば、サーミスタＴＨ１による検出の際にはＩＯ１をオン（ハイ）にすれば、スイッチング素子Ｍ１がオンになって、サーミスタＴＨ１の両端に所定の電圧がかかり、マイコン３５１は入力ポートＡＮ１からサーミスタＴＨ１の電圧値を検出することができる。サーミスタＴＨ２による検出の際にはＩＯ２をオン（ハイ）にすればスイッチング素子Ｍ２がオンになって、マイコン３５１は入力ポートＡＮ１からサーミスタＴＨ２の電圧値を検出することができる。上側電圧検出回路３２２Ａによる電圧検出の際には、入出力ポートＩＯ０をハイにすると共にＩＯ３をオン（ハイ）にすればスイッチング素子Ｍ３がオンになって、マイコン３５１は入力ポートＡＮ１から上側電圧検出回路３２２Ａ（上側セルユニット１４６）の電圧値を検出することができる。この際、入出力ポートＩＯ１とＩＯ２はローとしておく必要がある。このようにＩＯ０の信号はいずれの状態においてもハイのままとした状態で、ＩＯ１～ＩＯ３の信号レベルをローからハイに順次切り替える。尚、入出力ポートＩＯ０をハイではなくて、消灯状態たるハイインピーダンス状態にしても、サーミスタＴＨ１、ＴＨ２による温度検出と、上側電圧検出回路３２２Ａによる電圧検出を択一的に行うことができる。以上のように、入出力ポートＩＯ１～ＩＯ３の信号を用いて、入力ポートＡＮ１に複数の入力信号を、切り替えながら入力させるので、必要とされる入力ポートＡＮ１を１つで済ませることができ、入力ポート数を節約することができる。
図２６は本発明の第二の実施例に係る電池パック１００Ａの回路図であって、従来の電動工具本体１に接続した状態を示す図である。電池パック１００Ａの定格電圧は１８Ｖであって、切り替えることはできないもので、図１９～図２１で説明したマイコンを含む制御部を、電圧切替式の電池パック１００にでなくて、電圧固定式の電池パック１００Ａに適用したものである。図２６のうち、左側に示す電動工具本体１は、図１９で示した電動工具本体１と完全同一である。電池パック１００Ａは、図１９で示した電池パック１００から上側セルユニット１４６及びそれに付随させた保護回路（保護ＩＣ３００）、消費電流制御手段３１０、下側正極端子１７２、下側負極端子１７７を取り除いた形態である。ここでは同じ素子や回路には同じ符号番号を付している。セルユニット１４８に関しては、下側セルユニット１４７と実質同じであるが、上側と下側の区別がない上に、電池セルを保持するセパレータ（図示せず）の形状が変わるので、違う番号の符号を付している。従来の電池パック１５においては、図２６に示す制御部３５０を設けずに保護ＩＣ３２０だけでセルユニット１４８を監視していた。しかしながら、本実施例では電池セルの保護回路内に、保護ＩＣ３２０に加えて、マイコンを有する制御部３５０を追加したものである。このようにマイコンを設けた保護回路を採用することによって、電池パック１００Ａ側において、電動工具本体側にマイコンを含まれるかどうかの判定が可能となり、その有無に応じて電池パック１００Ａ側のマイコンの制御を変更することが可能となる。
電池パック１００Ａが電動工具本体１に装着され、トリガスイッチ３４が引かれて電流が流れる状態になったら制御部３５０は起動又はスリープ状態から復帰してノーマルモードになる。このノーマルモードへの起動の際に、電池パック１００ＡはＬＤ端子電圧検出回路３２８によって、ＬＤ端子１６８の電圧を測定する。この測定により制御部３５０は電動工具本体１にマイコンが含まれるか否かを検出することができるので、マイコン有りの場合は制御パラメータを変更する。図２６の例では制御部３５０によって、電動工具本体１には“マイコン無し”と判定されるので、制御パラメータはマイコン無しの電動工具用の設定、即ちデフォルト値のままである。この制御パラメータとしては、第一の実施例で示したのと同様に、過電流閾値、過放電の電圧値、電池セル温度の上限値等がある。
セルユニット１４８に流れる電流は、シャント抵抗３２９の両端電圧を電流検出回路３２７によって監視することにより、制御部３５０に含まれるマイコンが測定する。この測定の結果、電流監視のための制御パラメータが過電流閾値を越えた場合は、制御部３５０のマイコンは放電禁止信号３４１をハイにすることにより、モータ３５の回転を停止する。このように電流値の監視を保護ＩＣ３２０で行うのでは無くて、制御部３５０のマイコンにて行うことによって、マイコンを用いた多彩な制御を行うことが可能となった。
図２７は、本発明の第二の実施例に係る電池パック１００Ａの回路図であって、マイコン付きの１８Ｖ用の電動工具本体１Ａに接続した状態を示す図である。この図で、左側に示す電動工具本体１Ａは、図２０で示したものと完全同一である。又、右側に示す電池パック１００Ａは、図２６で示したものと完全同一である。制御部３５０における過負荷保護の条件切替えは、主に放電時の電流制限値となる。マイコンをもたない従来の電動工具本体１に電池パック１００Ａが装着された場合は、制御部３５０は電流制限値Ｉｍａｘを２０Ａ程度に制限する。しかしながら、電動工具本体１Ａにマイコンが含まれる場合は、本体側マイコンによって電動工具本体の電流監視を行うので、制御部３５０で設定する電流制限値Ｉｍａｘを設ける必要が無い。よって、制御部３５０は電流制限値Ｉｍａｘを設けないか、又は、セルユニット１４８から取り出し可能な電流上限値（例えば６０Ａ）に設定する。この取り出し可能な電流上限値は、電動工具本体１Ａ側の制約によって決まるのでは無く、電池セルの性能に依存するものである。このように電池パック１００Ａ側で、電池パックの能力を必要以上に制限する必要がなくなるので、電池セルの性能向上によって益々大電流の取り出しが可能となる電池パックに対応して、電動工具本体１Ａ側はその能力を最大限引き出すことが可能となる。しかも、従来の電動工具本体１に対しても従来と同様の電流制限を行うので、互換性が高くて信頼性の高い電池パック１００Ａを実現できた。尚、第二の実施例において、過負荷保護の条件の切り替えは、ピーク電流値、平均電流値だけに限られずに、セル温度検出値、過放電電圧値等を変更するようにしても良い。また、これらの値に閾値を設けて、それを越えたか否かで単純に過負荷保護を行うだけで無く、制御部３５０にマイコンが含まれることを利用して、これらのパラメータを用いた演算を行うことにより、演算結果に応じた過負荷保護を行うようにしても良い。このように演算式を用いることにより、セル温度が高いときと低いときの、過放電電圧が変わるように制御して、例えばセル温度が高いときは過放電電圧閾値を高くして、セル温度が低いときは過放電電圧閾値を低くするような制御も可能となる。制御部３５０の監視の結果、電動工具の停止が必要になったら、制御部３５０から放電禁止信号３４１をスイッチング素子Ｍ４１に送出し、スイッチング素子Ｍ４１のソース－ドレイン間を導通させることにより、電動工具本体１Ａ側のＬＤ端子２８がローレベルになり、モータ５の回転が停止する。
図２８は本発明の第三の実施例の電池パック４００を示す斜視図である。電池パック４００には充電装置もしくは工具本体のターミナルと係合して電気的に導通する複数の接続端子が設けられる。ここで設けられる接続端子は、それぞれが上下方向に分離した２つの接続端子部品により構成されるものであり、接続端子部品の形状に特徴がある。電池パック４００の外観形状は、第一の実施例で示した電池パック１００とほぼ同じであり、外観上の唯一の違いは、上ケース４１０の上段面４１５において部分的に隆起させた段差部（図１２の１１５ａ、１１５ｂ参照）が形成されない点と、下段面４１１の左前側の角部に窪み部（図１２の１１１ａ参照）が形成されない点だけである。上段面４１５と下段面１１１の接続部分の段差部に、複数のスロット４２０が配置されるが、スロット４２０の幅やサイズは第一の実施例の電池パック１００とほぼ同等である。上段面の後方側には隆起部４３２が形成され、隆起部４３２の左右両側にはラッチ４４１が設けられる。
下ケース４０１の内部には１０本の電池セル４４６が収容される。ここでは５本を直列接続した上側セルユニットと下側セルユニットが設けられ、それらのセルユニットの並列接続の出力たる定格１８Ｖが出力される。即ち、電池パック４００は電圧固定式である。それぞれの接続端子は、上側の端子部品と下側の端子部品の２つで１つの端子を構成している。つまり、充電用の正極端子は上側正極端子４６１と下側正極端子４７１により構成され、これらは短絡される。放電用の正極端子は上側正極端子４６２と下側正極端子４７２により構成され、これらは短絡される。尚、上側正極端子４６１と下側正極端子４７１の間と、上側正極端子４６２と下側正極端子４７２の間は、セルフコントロールプロテクタ（図示せず）によって接続される。
負極端子は上側負極端子４６７と下側負極端子４７７により構成され、これらは接続される。このように１つの接続端子を２つの接続端子部品に分けて構成したので、電動工具本体１側の機器側端子との接触部分の個数と合計面積が大きくなり、電動工具の稼働時の振動によって生じやすい接触不良による発熱等の問題が起きにくく、長期にわたり安定して使用でき電池パック４００の長寿命化を実現できた。
接続端子のうち、信号伝達用の信号端子、即ちＴ端子組（上側Ｔ端子４６４と下側Ｔ端子４７４）、Ｖ端子組（上側Ｖ端子４６５と下側Ｖ端子４７５）、ＬＳ端子群（上側ＬＳ端子４６６と下側ＬＳ端子４７６）、ＬＤ端子群（上側ＬＤ端子４６８と下側ＬＤ端子４７８）もそれぞれが２つの端子にて構成され、上下の端子間は接続されて同電位とされる。上側接続端子（４６１～４６２、４６４～４６８）と下側接続端子（４７１～４７２、４７４～４７８）は回路基板４５０に固定される。この回路基板４５０には、電池セルの保護用のＩＣが搭載されるが、マイコンや電池残量表示用の発光ダイオードは設けられない。
図２９は、図２８の接続端子の一部拡大図である。上側端子部品（４６５～４６８）と下側端子部品（４７６～４７８）は共に側面視で略Ｌ字状であって、上下の端子部品の脚部が装着方向に並ぶようにして回路基板４５０に固定される。この固定方法は、図４、図５で示した第一の実施例と同様の方法であって、脚部を回路基板４５０の取付孔に貫通させて、回路基板４５０の裏側から半田付けを行う。上側端子部品（４６５～４６８）と下側端子部品（４７６～４７８）のそれぞれには、両側腕部の一部の間隔が狭くなるように略Ｖ字状に曲げられた嵌合部４７８ｃが形成される。従来の電池パックにおける嵌合部は、略Ｖ字状の山部分が、機器側端子の挿入方向と直交するように配置されている。つまり、従来の端子部品では略Ｖ字状の山部分（例えば嵌合部４７８ｃで示す部分の内面側頂点部分）の稜線が、上下に延びるように構成されている。しかしながら本実施例では、その稜線の延びる方向を上下方向で無くて、斜めになるように形成しので、板状の本体側端末と端子部品との嵌合部との接触部位の長さを長くできた。
図３０（１）は、上側端子部品４８０を示す斜視図である。但し、上側端子部品４８０の脚部の図示は省略しており、回路基板４５０の上側に位置する部分だけを図示している。上側端子部品４８０は導電性の金属からなる平板をプレス加工によって切り抜いたのちに、Ｕ字形に曲げるとともに腕部に所定の曲げ形状を形成したものである。ここでは、Ｕ字状の底部となる面、即ちブリッジ部４８２が後方側になるように折り曲げられ、鉛直方向に延びるブリッジ部４８２の左右両側から前方側に右側側面４８３と左側側面４８４が形成される。右側側面４８３と左側側面４８４は左右面対称となるように形成され、右側側面４８３と左側側面４８４は一定の間隔の平行な面となる。右側側面４８３と左側側面４８４の上部の前辺から前方側には左右の腕部４８５と４８６が形成され、腕部４８５と４８６の付け根部分、即ち平面部４８５ａ、４８６ａは右側側面４８３と左側側面４８４と左右方向が同一位置となる平行面である。平面部４８５ａ、４８６ａの前方側では、内側に向けて曲げられた曲げ部４８５ｂ、４８６ｂが形成される。曲げ部４８５ｂ、４８６ｂは平面状であるが、大きな外側に向いた折り曲げ部は、その山の稜線が斜めになるように配置される。
曲げ部４８５ｂ、４８６ａの前方には、略Ｖ字状に山折りするようにした嵌合部４８５ｃ、４８６ｃが形成される。嵌合部４８５ｃ、４８６ｃは内側に向けて凸状になる部分である。電池パック１００の装着時には、嵌合部４８５ｃ、４８６ｃの内側の山頂部分が板状の機器側端子と接触し、摺動する部分である。従って、略Ｖ字状であってもその頂き部分（山頂部分）は大きな曲率半径Ｒ１又は小さめの曲率半径によって構成する。これは摺動時には機器側端子と嵌合部４８５ｃ、４８６ｃの摺動抵抗が小さく、非摺動かつ接触時には、嵌合部４８５ｃ、４８６ｃとの接触面積を大きくして電気的な接触抵抗を小さくするためである。嵌合部４８５ｃ、４８６ｃの前方側には、板状の機器側端子を嵌合部４８５ｃ、４８６ｃ間に挿入するのを案内するための案内部４８５ｄ、４８６ｄが接続される。案内部４８５ｄ、４８６ｄは略平面状であって前方側に行くにつれて左右方向に広がるような形状とされる。このため腕部４８５、４８６の先端部４８５ｅ、４８６ｅは腕部４８５、４８６の下方に位置するような形状とされる。先端部４８５ｅ、４８６ｅは、小さな曲率半径を描くように角部を丸く形成した。
図３０（２）は、嵌合部４８５ｃ、４８６ｃにおける機器側端子との接触部位の位置関係を説明するための図である。ここでは左側の腕部４８６部分だけを示しているが、右側の腕部４８５も面対称になるだけで形状は同様である。腕部４８６は高さ方向の幅Ｗが前後方向に向かうにつれて一定であるが、嵌合部４８６ｃの接触部位は太線で示す位置になる。この太線で示す接触部位は、線状の接触部、又は幅の細い矩形状の接触領域となる。太線で示す接触部位は鉛直線上に嵌合部４８６ｃを形成する場合の長さ（＝Ｗ）に対して、接触長はＷ／ｃｏｓθ倍となる。このように嵌合部４８６ｃの接触部又は接触領域の長手方向が、機器側端子との接触面において機器側端子の装着方向に対して斜めになるように配置したので、接触部又は接触領域を大きくすることができ、電動工具本体側の機器側端子との接触面積を広くすることができる。この結果、機器側端子と嵌合部４８６ｃの接触抵抗を小さくすることができ、接触抵抗の増大に起因した端子の発熱を効果的に抑制できる。また、機器側端子との間のアークの発生を抑制できるので、腕部４８５、４８６の損傷や溶断を防止することができる。尚、電力端子となる上側正極端子４６１、４６２、下側正極端子４７１、４７２に関しては、第一の実施例と同様にして上側セルユニット１４６と下側セルユニット１４７の正極端子をそれぞれ接続するようにして、第一の実施例と同様に低電圧側と高電圧側を切り替えることができるようにした電池パックに適用しても良い。その場合は、第一の実施例で説明した上側端子部品２００（図５参照）と下側端子部品２２０（図５参照）の嵌合部において、第三の実施例の腕部及び嵌合部の形状を適用すれば良い。
信号伝達用の端子（図２８の上側端子部品４６４～４６６、４６８と下側端子部品４７４～４７６、４７８）に関しても上下に２段の嵌合部にて形成し、これらは同電位として同じ信号を流すように構成した。しかしながら、信号端子の上下部分は、別電位として電動工具本体側の機器側端子も同様に分離して形成することにより、伝達される信号の数増やすように構成しても良い。また、信号伝達用の端子に関しては、上下に完全分離された端子部品を使う必要性は小さいので、上下に連結された端子部品として形成しても良い。次に上下に連結された端子部品５００の形状を図３１にて説明する。
図３１は、端子部品５００の形状を示す斜視図である。但し、端子部品５００の脚部の図示は省略しており、回路基板４５０の上側に位置する部分だけを図示している。端子部品５００は、右側の腕部５０５の前方側約半分において、腕部５０５を上下に分割する切欠き溝５０８を形成したことにより上側の腕部片５０６と下側の腕部片５１０を形成した。同様に、左側の腕部５０６の前方側約半分において、腕部５０６を上下に分割する切欠き溝５１２を形成したことにより上側の腕部片５０７と下側の腕部片５１１を形成した。このように切欠き溝５０８、５１２により上側の腕部片５０６、５０７と下側の腕部片５１０、５１１に分けたので、１つの端子部品５００において２組の腕部組を有する構成が実現でき、良好な嵌合状態を保つことができる信号端子を実現できる。上側の端子組（５０６、５０７）と、下側の端子組（５１０、５１１）にはそれぞれ、板状の本体側接続端子と嵌合するための嵌合部（５０６ｃ、５０７ｃ）と嵌合部（５１０ｃ、５１１ｃ）が形成される（但し図３１では嵌合部５０６ｃ、５１０ｃは見えない）。上側の嵌合部（５０６ｃ、５０７ｃ）は接触部又は接触領域の長手方向が斜めに配置される。同様にして下側の嵌合部（５１０ｃ、５１１ｃ）は接触部又は接触領域の長手方向が斜めに配置される。上側と下側の嵌合部の接触部又は接触領域の長手方向は、一列に並ぶように配置される。尚、上側と下側の嵌合部を前後方向にみて同位置になるように配置させて、上側と下側の嵌合部の接触部又は接触領域の長手方向は、一列に並ばないように配置しても良い。また、上側と下側の嵌合部の長手方向の傾きの向きを合わせないで、逆方向の向きにしても良い。例えば、上側の腕部組（５０６、５０７）の形状を変更して、下側の端子組（５１０、５１１）を上下反転させたような形状、つまり水平面に対して面対称の形状としても良い。以上のように嵌合部の接触領域の長手方向を鉛直方向でなくて斜めの方向になるように形成することにより、嵌合部を装着方向と直交させる従来例に比べて嵌合部の長さを長くすることができるので、接触抵抗を低減させることができる。
以上、第三の実施例では電圧固定式の電池パックに用いられる接続端子の形状（４８０、５００）を説明したが、これらの端子形状を第一の実施例のような電圧切替式の電池パックに適用するように構成しても良い。例えば図３１に示す端子部品５００の嵌合部の配置は、図９で示した信号端子部品２４０に採用しても良い。
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。例えば、上述の実施例では１８Ｖと３６Ｖの電圧切替式の電池パックで説明したが、切り替えられる電圧比はこれだけに限られずに、直列接続と並列接続の組み合わせにより切り替えられるその他の電圧比であっても良い。
本願の代案に係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。
第１の発明にかかる電池パックの特徴は次の通りである。
複数の電池セルが直列に接続されたセルユニットとして少なくとも第１及び第２のセルユニットを有し、前記第１のセルユニットが前記第２のセルユニットよりも高電圧側に接続された状態で前記第１及び第２のセルユニットが互いに直列に接続される直列接続状態と、前記直列接続状態以外の接続状態に切り替えられるよう構成された電池パックであって、
前記電池パックは、
前記第１及び第２のセルユニットに直接的あるいは間接的に接続された制御部であって、前記第１のセルユニットを構成する電池セルの状態と、前記第２のセルユニットを構成する電池セルの状態とを監視し、前記電池パックの放電を制御するための制御信号を出力できるよう構成された制御部と、
前記制御部に接続された電源回路であって、前記制御部に電源電圧を供給できるよう構成された電源回路と、
前記第１のセルユニット、前記第２のセルユニット、前記制御部及び前記電源回路を収容するケースであって、前記電池パックを電気機器本体に接続できるよう構成されたケースと、を備え、
前記電源回路は、前記第１及び第２のセルユニットのうち一方のセルユニットに接続され、前記制御部は、前記電源回路と前記一方のセルユニットの負極に接続され、前記電源回路は、前記一方のセルユニットから入力された電圧から前記電源電圧を生成して前記制御部に供給するよう構成した電池パック。
第１の発明によれば、電気機器本体に装着できる電池パックであって、複数のセルユニットの接続状態を切り替えることができる電池パックを提供することができる。また、複数のセルユニットの状態を監視しながら、電池パックの放電を制御できる制御部を備えた電池パックを提供することができる。さらに、制御部に電源電圧を供給するための回路が一つのセルユニット内で閉じることになるから、複数のセルユニットの接続状態に関わらず、安定して電池パックの放電を制御できる電池パックを提供することができる。
第２の発明にかかる電池パックの特徴は次の通りである。
前記電池パックは、
前記第１のセルユニットに接続され、前記第１のセルユニットを構成する電池セルの状態を監視する第１の保護回路と、
前記第２のセルユニットに接続され、前記第２のセルユニットを構成する電池セルの状態を監視する第２の保護回路と、を備え、
前記制御部は、前記第１及び第２の保護回路に接続され、前記第１の保護回路を介して前記第１のセルユニットを構成する電池セルの状態を監視し、前記第２の保護回路を介して前記第２のセルユニットを構成する電池セルの状態を監視できるよう構成された電池パック。
第３の発明にかかる電池パックの特徴は次の通りである。
前記一方のセルユニットとして、前記第２のセルユニットに前記電源回路が接続され、前記第２のセルユニットから前記電源回路を介して前記制御部に前記電源電圧が供給されるよう構成した電池パック。
第４の発明にかかる電池パックの特徴は次の通りである。
前記電池パックは、前記電気機器本体に接続できるよう構成された信号端子を有し、前記制御部から出力された前記制御信号は、前記信号端子を介して前記電気機器本体に出力されるよう構成された電池パック。
第５の発明にかかる電池パックの特徴は次の通りである。
前記第１及び第２のセルユニットのうち他方のセルユニットには消費電流制御部が接続され、前記消費電流制御部は、前記制御部が消費する電力と略同じ大きさの電力を消費するよう構成された電池パック。
第６の発明にかかる電池パックの特徴は次の通りである。
前記制御部が電力を消費しているときに前記消費電流制御部も電力を消費するよう構成した電池パック。
第７の発明にかかる電池パックの特徴は次の通りである。
前記電池パックは、前記制御部に接続される検出部を有し、前記検出部は、前記電池パック又は前記電池パックに接続される電気機器本体に関する物理量を検出して、前記物理量の情報を前記制御部に出力できるよう構成された電池パック。
第８の発明にかかる電池パックの特徴は次の通りである。
前記電池パックは、前記検出部として、前記第１及び第２のセルユニットのうち他方のセルユニットと前記制御部を接続する第１の電圧検出部を有し、前記第１の電圧検出部は、前記物理量として、前記第１のセルユニットの電圧の情報を前記制御部に出力するよう構成された電池パック。
第９の発明にかかる電池パックの特徴は次の通りである。
前記制御部は、前記電池パックが前記直列接続状態にあるか、あるいは前記直列接続状態以外の接続状態にあるかに応じて前記電池パックの放電または充電を制御するよう構成した電池パック。
第１０の発明にかかる電池パックの特徴は次の通りである。
前記電池パックは、前記検出部として、前記第１及び第２のセルユニットを構成する複数の電池セルのうち少なくとも一つの電池セルに流れる電流を検出するための電流検出部を有し、前記電流検出部は、前記物理量として、前記電池セルに流れる電流の情報を前記制御部に出力するよう構成された電池パック。
第１１の発明にかかる電池パックの特徴は次の通りである。
前記電池パックは、前記検出部として、前記第１及び第２のセルユニットを構成する複数の電池セルのうち少なくとも一つの電池セルの温度を検出するための温度検出部を有し、前記温度検出部は、前記物理量として、前記電池セルの温度の情報を前記制御部に出力するよう構成された電池パック。
第１２の発明にかかる電池パックの特徴は次の通りである。
前記電池パックは、前記検出部として、前記電気機器本体の端子に接続できるよう構成された第２の電圧検出部を有し、前記第２の電圧検出部は、前記物理量として、前記電気機器本体の端子から入力される電圧の情報を前記制御部に出力するよう構成された電池パック。
第１３の発明にかかる電池パックの特徴は次の通りである。
前記制御部は、前記電気機器本体の種類に応じて、過負荷保護のための条件を変更するよう構成した電池パック。
第１４の発明にかかる電気機器の特徴は次の通りである。
前記電池パックと、前記電池パックに接続できる電気機器本体として少なくとも第１の電気機器本体と、を有する電気機器であって、
前記電池パックが前記第１の電気機器本体に接続された場合は、前記電池パックは、前記第１及び第２のセルユニットが互いに直列に接続される前記直列接続状態となり、
前記第２の電気機器本体は、前記第１及び第２のセルユニットを互いに並列に接続する並列接続回路を有し、前記電池パックが前記第２の電気機器本体に接続された場合は、前記電池パックは前記並列接続状態となり、
前記電池パックが前記第１の電気機器本体に接続されない場合は、前記電池パックは、前記第１及び第２のセルユニットが互いに電気的に独立した非接続状態となる電気機器。
第１５の発明にかかる電池パックの特徴は次の通りである。
複数の電池セルが直列接続されたセルユニットを複数有し、セルユニットの直列接続の出力又は並列接続の出力を切替え可能とした電池パックであって、セルユニット毎に電池セルの状態を監視する保護回路を設け、複数のセルユニットのうち直列接続時にグランド側に接続される最下段のセルユニットに設けられる保護回路に、複数の保護回路の信号を入力して電池パック全体の監視を行うマイコンを設けた。また、マイコンの駆動用の電源を生成する電源回路を設け、該電源回路は直列接続時にグランド側に近くなる最下段のセルユニットの出力から電源を生成するようにした。セルユニットの数は２つであって、直列接続時に正極端子に近い側に配置される上段セルユニット（第一のセルユニット）と負極端子に近い側に配置される下段セルユニット（第二のセルユニット）からなり、電池パックが電気機器本体に装着された際に、上段セルユニットと下段セルユニットの接続形態が直列接続か並列接続かのいずれかに設定される。
本発明の他の特徴によれば、電池パックは電気機器本体に停止信号（放電停止信号）を送出するための信号端子を有し、マイコンは複数の保護回路のいずれかからの異常出力を検出したら、接続される電気機器本体のモータの動作を停止させるための停止信号を出力する。また、上段セルユニットに接続される保護回路は、上段セルユニットに含まれる各電池セルの端子間電圧をそれぞれ監視する電池保護ＩＣであって、下段セルユニットに接続される保護回路は、保護回路ＩＣの機能とマイコンをワンチップ化した電池管理ＩＣで構成した。ここで、下段セルユニットのマイコンを含む保護回路の総消費電力と、上段セルユニットの保護回路の消費電力とのバランスをとるための調整回路を設けて、保護回路による電力消費が均一になるようにした。調整回路は、マイコンの消費分の電力を消費させるための疑似負荷を有するもので、ここではマイコンの設けられない上段セルユニット側の回路中に設けられる。
本発明のさらに他の特徴によれば、マイコンは非動作時に自ら電源を落とすスリープ機能を有し、調整回路にはマイコンがスリープになった際には上段セルユニット側の保護回路をスリープ状態にさせるための回路が含まれる。さらに保護回路は、複数のセルの両端電圧のバランスを取るようにした電圧バランス調整機能を有する。電池パックには正極端子と負極端子がそれぞれ独立して２組設けられ、一方の組の正極端子と負極端子に上段セルユニットが接続され、他方の組の正極端子と負極端子に下段セルユニットが接続され、電池パックが高電圧電気機器本体に接続された際には、上段セルユニットと下段セルユニットが直列接続状態となり、電池パックが低電圧電気機器本体に接続された際には、上段セルユニットと下段セルユニットが並列接続状態となる。電池パックが他の機器に装着されていない場合には、上段セルユニットと下段セルユニットの電力ラインは分離された状態になる。
本発明のさらに他の特徴によれば、２つのセルユニットを直列接続又は並列接続に変更することにより出力電圧を切り替える電池パックであって、直列接続時に高電圧側の第一のセルユニットに電池セルの状態を監視する第一の保護回路と、直列接続時に低電圧側の第二のセルユニットに電池セルの状態を監視する第二の保護回路を設けた。そして、第一及び第二の保護回路の出力状態をマイコンで監視することにより、接続される電気機器本体側へ放電禁止信号又は充電禁止信号を送出するようにした。マイコン用の電源は電源回路によって第二のセルユニットの出力から生成するので、直列接続時でも並列接続時でもグランド電位が変化しない側のセルユニットから安定的に電源を生成できる。以上のような電池パックを用いて、様々な電気機器や電動工具を稼働できるようになった。
本発明のさらに他の特徴によれば、複数本のセルが直列接続された第１のセルユニットと第２のセルユニットを有し、第１のセルユニットと第２のセルユニットとの直列接続の出力又は並列接続の出力を、接続される電気機器本体によって切替え可能とした電池パックであって、第１のセルユニットと第２のセルユニットの監視を行うマイコンを設け、マイコンは、接続される電気機器本体側に第１のセルユニットと第２のセルユニットとの直列接続の出力が供給されているか、又は並列接続の出力が供給されているかを判定し、判定結果に応じて過負荷保護の条件を変更するよう。過負荷保護の条件は第１のセルユニット又は第２のセルユニットに流れる電流の制限値であって、マイコンが制限値を越えたことを検出したら、電気機器本体の動作を停止させるための停止信号を出力する。
本発明のさらに他の特徴によれば、正極端子と負極端子がそれぞれ独立して２つ設けられ、一方の組の正極端子と負極端子に第１のセルユニットが接続され、他方の組の正極端子と負極端子に第２のセルユニットが接続され、電池パックが高電圧の電気機器本体に接続された際には、第１のセルユニットと第２のセルユニットが直列接続状態となり、電池パックが低電圧の電気機器本体に接続された際には、第１のセルユニットと第２のセルユニットが並列接続状態となり、セルユニット毎に電池セルの状態を監視する保護回路を設け、複数のセルユニットのうちいずれかのセルユニットに設けられる保護回路に、複数の保護回路の監視をするマイコンを設け、マイコンは第１のセルユニットと第２のセルユニットの直列接続時に正極端子に近い側に設けられる第１のセルユニットの正極のグランド電位と、第２のセルユニットの正極のグランド電位を比較することにより、電池パックの出力が直列接続状態の出力か並列接続状態の出力かを判定する。過負荷保護の条件である電流の制限値は、電池パックが高電圧の電気機器本体に接続された際と、低電圧の電気機器本体に接続された際で切り替えるようにした。電池パックが高電圧の電気機器本体に接続された際の電流の制限値は、電池パックが低電圧の電気機器本体に接続された際の電流の制限値よりも大きくすると良い。尚、電池パックが高電圧の電気機器本体に接続された際の電流の制限値は設定せずに、電池パックが低電圧の電気機器本体に接続された際の電流の制限値だけを設定しても良い。
本発明のさらに他の特徴によれば、電池パックにはマイコンから出力される放電停止信号を出力するためのＬＤ端子（異常信号端子）を有し、ＬＤ端子とグランドとの間に半導体スイッチング素子を設け、半導体スイッチング素子のゲート信号にマイコンの放電停止信号を入力させることにより、マイコンから放電停止信号が発せられた際にＬＤ端子が接地される。電池パックが他の機器に装着されていない場合には、第１のセルユニットと第２のセルユニットの電力ラインは電気的に分離された状態にある。また、過負荷保護の条件は、第１のセルユニット及び第２のセルユニットの許容上限温度、充電時の上限電圧値のいずれか一方又は双方を含み、上限値を越えたことをマイコンが検出したら電気機器本体の動作を停止させるための放電停止信号を出力する。
本発明のさらに他の特徴によれば、電池セルの状態を監視する保護回路を上位セルユニットと下位セルユニットにそれぞれ設け、直列接続時にグランド側に位置する下位セルユニット側の保護回路にマイコンを設け、マイコンは上位セルユニット側の保護回路の信号も入力することにより、上位セルユニットの正極の電位と、下位セルユニットの正極の電位を比較することにより、電気機器本体側に直列接続状態の出力が供給されているか、並列接続状態の出力が供給されているかを判定し、判定結果に応じて過負荷保護の条件を変更するようにした。
１，１Ａ…電動工具本体、２…ハウジング、３…ハンドル部、４…トリガスイッチ（動作スイッチ）、５…モータ、１０…電池パック装着部、１１ａ…レール溝、１２…湾曲部、１４…突起部、１５…電池パック、２０…ターミナル部、２０ａ…垂直面、２０ｂ…水平面、２１…基台、２２…正極入力端子、２２ａ…端子部、２７…負極入力端子、２８…ＬＤ端子、３０…電動工具本体、３０Ａ…電動工具本体、３０Ｂ…電動工具本体、３２…ハウジング、３３…ハンドル部、３４…動作スイッチ、３５…モータ、４０…電池パック装着部、４５…モータ、５０…ターミナル部、５１…基台、５２…正極入力端子、５２ａ…端子部、５２ｂ…連結部、５２ｃ…配線部、５３…入出力ポート群、５３ａ…隙間、５３ｂ…隙間、５４…接続端子、５４ａ…端子部、５４ｂ…接続部、５４ｃ…配線部、５７…負極入力端子、５７ａ…端子部、５７ｂ…連結部、５７ｃ…配線部、５８…ＬＤ端子、５９…ショートバー、５９ａ…接続部、５９ｂ，５９ｃ…端子部、６０…制御部、６１…電源回路、６２…電池電圧検出回路、６３…スイッチ状態検出回路、６４…電流検出回路、６５…入力線、７２Ａ，７２Ｂ…正極端子、７２ｄ…切り欠き、７９…ショートバー、７９ｂ…端子部、７９ｄ…切り欠き、８２…正極入力端子、８２ａ…端子部、８２ｂ…接続部、８２ｃ…配線用端子部、８７…負極入力端子、８７ａ…端子部、８７ｃ…配線用端子部、８９…ショートバー、８９ａ…接続部、８９ｂ，８９ｃ…端子部、１００，１００Ａ…電池パック、１０１…下ケース、１０１ａ…前面壁、１０１ｂ…後面壁、１０１ｃ…右側側壁、１０１ｄ…左側側壁、１０３ａ，１０３ｂ…ネジ穴、１０４…スリット（風窓）、１１０…上ケース、１１１…下段面、１１３…開口部、１１４…段差部、１１５…上段面、１１５ａ…凸部、１２０…スロット群配置領域、１２１～１２８…スロット、１３１…ストッパ部、１３２…隆起部、１３４…スリット（風窓）、１３８ａ，１３８ｂ…レール、１４１…ラッチ、１４２ａ…係止部、１４２ｂ…係止部、１４５…セパレータ、１４６…上側セルユニット、１４７…下側セルユニット、１４７ａ…電池セル、１４８…セルユニット、１４９…上側セルユニット、１５０…回路基板、１５０ａ…表面側、１５０ｂ…裏面側、１５１…取付孔、１５３ａ，１５３ｂ…ランド、１５５，１５５ａ…接着樹脂、１５６ａ…（樹脂を流し込む）主領域、１５６ｂ…（樹脂を流し込む）副領域、１５７～１５９…配線パターン、１６１，１６２…上側正極端子、１６２ａ，１６２ｂ…腕部、１６４…Ｔ端子、１６５…Ｖ端子、１６６…ＬＳ端子、１６７…上側負極端子、１６７ａ，１６７ｂ…腕部、１６８…ＬＤ端子、１７１…下側正極端子、１７２…下側正極端子、１７２ａ…腕部、１７７…下側負極端子、１７７ａ，１７７ｂ…腕部、１８０…基板カバー、１８１…連結部、１８１ａ…上面、１８１ｂ…前方壁面、１８１ｃ…切欠き部、１８２…仕切り壁、１８２ａ…鉛直壁部、１８２ｂ…水平壁部、１８２ｃ…左端位置、１８３…仕切り壁、１８３ａ…鉛直壁部、１８３ｂ，１８３ｃ…水平壁部、１８４…仕切り壁、１８４ａ，１８４ｄ…鉛直壁部、１８４ｂ…水平壁部、１８４ｃ…塞ぎ板、１８５…仕切り壁、１８７…仕切り壁、１８７ａ…鉛直壁部、１８７ｂ…水平壁部、１８８…仕切り壁、１８８ａ…鉛直壁部、１８８ｂ…水平壁部、１９０…スイッチ、１９１…プリズム、２００，２００Ａ…上側端子部品、２０１…基体部、２０２…ブリッジ部、２０３…右側側面、２０４…左側側面、２０３ａ，２０４ａ…折曲部、２０３ｂ，２０４ｂ…凸部、２０３ｃ，２０４ｃ…切抜部、２０５，２０６…腕部、２０５ａ，２０６ａ…平面部、２０５ｂ，２０６ｂ…曲げ部、２０５ｃ，２０６ｃ…平面部、２０５ｄ，２０６ｄ…嵌合部、２０５ｅ，２０６ｅ…案内部、２０５ｆ，２０６ｆ…切欠き部、２０７，２０８…脚部、２０７ａ，２０８ａ…切抜部、２０９…隙間、２１１…隙間、２２０，２２０Ａ…下側端子部品、２２１…基体部、２２２…ブリッジ部、２２３…右側側面、２２３ａ…折曲部、２２３ｃ…切抜部、２２４…左側側面、２２５，２２５Ａ，２２６…腕部、２２５ａ，２２６ａ…平面部、２２５ｂ，２２６ｂ…曲げ部、２２５ｃ，２２６ｃ…平面部、２２５ｄ，２２６ｄ…嵌合部、２２５ｅ，２２６ｅ…案内部、２２５ｆ，２２６ｆ…切欠き部、２２７，２２８…脚部、２２７ａ，２２８ａ…切抜部、２３１…切欠き部、２４０…信号端子部品、２４１…基体部、２４２…ブリッジ部、２４３…右側側面、２４３ａ…延在部、２４３ｂ…折曲部、２４３ｃ…切抜部、２４４…左側側面、２４５，２４６…腕部基部、２４９，２５０…脚部、２４９ａ…切抜部、２５０ａ，２５０ｂ…段差部、２５１～２５４…腕部、２５６…半田、２６０…上側端子部品、２６２…ブリッジ部、２６３…右側側面、２６３ａ…折曲部、２６４…左側側面、２６４ｂ…点線、２６４ｃ…補強面、２６５，２６６…腕部、２６５ｄ…嵌合部、２６７，２６８…脚部、２８０，２８０Ａ…下側端子部品、２８２…ブリッジ部、２８３…右側側面、２８４…左側側面、２８４ｂ…点線、２８４ｃ…切り落とし部、２８５，２８６…腕部、２８５ｄ…嵌合部、２９１…切欠き部、３００…保護ＩＣ、３０１…起動端子、３０２…動作信号、３０５…過放電信号、３０６…過充電信号、３１０…消費電流制御手段、３２０…保護ＩＣ、３２１…電源回路、３２２，３２２Ａ…上側電圧検出回路、３２５…過放電信号、３２６…過充電信号、３２７…電流検出回路、３２８…ＬＤ端子電圧検出回路、３２９…シャント抵抗、３３１…セル温度検出手段、３３５…残容量表示手段、３４１…放電禁止信号、３４２…接続線、３５０…制御部、３５１…マイコン、３５２…入力ポート群、３５３…入出力ポート群、３６４…切替手段、４００…電池パック、４０１…下ケース、４１１…下段面、４１５…上段面、４２０…スロット、４３２…隆起部、４４１…ラッチ、４４６…電池セル、４５０…回路基板、４６１，４６２…上側正極端子、４６４…Ｔ端子、４６５…Ｖ端子、４６６…ＬＳ端子、４６７…上側負極端子、４６８…ＬＤ端子、４７１，４７２…下側正極端子、４７４…Ｔ端子、４７５…Ｖ端子、４７６…ＬＳ端子、４７７…下側負極端子、４７８…ＬＤ端子、４８０…上側端子部品、４８２…ブリッジ部、４８３…右側側面、４８４…左側側面、４８５…腕部、４８５ａ…平面部、４８５ｂ…曲げ部、４８５ｃ…嵌合部、４８５ｄ…案内部、４８５ｅ…先端部、４８６…腕部、４８６ｃ…嵌合部、５００…端子部品、５０５…腕部、５０６，５０７…腕部片、５０８…切欠き溝、５０９…腕部、５１０，５１１…腕部片、５１２…切欠き溝、ＡＮ１…入力ポート、ＩＯ０～ＩＯ３…入出力ポート、ＬＤ０～ＬＤ３…発光ダイオード、ＴＨ１～ＴＨ３…サーミスタ、Ｉｍａｘ…（放電時）電流制限値、Ｔｍａｘ…上限値、ＶＣＣ１…電源電圧、ＶＤＤ１…（マイコンの）電源電圧、ＶＤＤ２…（保護ＩＣの）基準電圧、Ｖｍａｘ…セル電圧上限値、Ｖｍｉｎ…セル電圧下限値
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、複数の電池セルが直列に接続された第１のセルユニット及び第２のセルユニットを有し、電気機器本体に接続されない状態では第１及び第２のセルユニットが互いに電気的に接続されない非接続状態となるよう構成された電池パックであって、第１及び第２のセルユニットの一方に接続されたマイクロコンピュータと、マイクロコンピュータに接続され、電池パックの電池残量を表示するよう構成された残容量表示部と、作業者によって操作されるよう構成されたスイッチと、を備え、第１及び第２のセルユニットが非接続状態であるときにスイッチが操作されると、マイクロコンピュータは、残容量表示部によって電池残量を表示する点灯制御を実行するように構成した。マイクロコンピュータは、第１のセルユニットと第２のセルユニットのうち、一方のセルユニットの両端電圧を基準に残容量表示部によって電池残量を表示する点灯制御を実行する。また、マイクロコンピュータは、第１及び第２のセルユニットの複数の電池セルのうちの最低の電圧値に基づいて残容量表示部によって電池残量を表示する点灯制御を実行する。また、第１及び第２のセルユニットの他方に接続され、マイクロコンピュータの動作状態に応じて他方のセルユニットの消費電力を調整する調整部を備える。さらに、マイクロコンピュータは、自身が起動したら調整部を起動するよう構成される。
本発明の他の特徴によれば、電池パックは、非接続状態と、第１のセルユニットが第２のセルユニットよりも高電圧側に接続された状態で第１及び第２のセルユニットが互いに直列に接続される直列接続状態と、に接続状態を切替可能に構成される。マイクロコンピュータは、少なくとも、常時起動しているノーマルモードと、自ら間欠的に起動するスリープモードと、を含む動作モードを備え、マイクロコンピュータは、スリープモードの場合に、自らの間欠的な起動に連動して調整部を起動する。また、調整部は、他方のセルユニットと並列に接続された抵抗と、抵抗と直列接続されたスイッチング素子と、を備えた電気回路であり、マイクロコンピュータは、スイッチング素子の制御端子に電気的に接続される。さらに、マイクロコンピュータの電源を生成する電源回路を備え、調整部はマイクロコンピュータに電源が供給されると起動するよう構成される。さらに、第１及び第２のセルユニットの他方に接続され、他方のセルユニットの複数の電池セルの電圧を監視する保護部を備え、保護部はマイクロコンピュータに電源が供給されると起動するよう構成される。
本発明のさらに他の特徴によれば、電池パックと、電池パックが接続可能な第１の電気機器本体を備える電気機器であって、電池パックが第１の電気機器本体に接続された場合は、第１及び第２のセルユニットが互いに直列に接続される直列接続状態となり、電池パックが高電圧電気機器本体に接続されない場合は、第１及び第２のセルユニットが互いに電気的に独立した非接続状態となるように構成した。また、電池パックと、電池パックが接続可能な第２の電気機器本体を備える電気機器であって、電池パックが第２の電気機器本体に接続された場合は、第１及び第２のセルユニットが互いに並列に接続される並列接続状態となり、電池パックが第２の電気機器本体に接続されない場合は、第１及び第２のセルユニットが互いに電気的に独立した非接続状態となるように構成した。

Claims (12)

  1. 電気機器本体に接続できるよう構成された電池パックであって、
    互いに接続された第１の複数の電池セルと、第１の正極端子と、第１の負極端子と、を有する第１のセルユニットと、
    互いに接続された第２の複数の電池セルと、第２の正極端子と、第２の負極端子と、を有する第２のセルユニットと、
    前記電池パックの充電又は放電を制御する保護回路であって、前記第１のセルユニットに接続される第１の保護ＩＣと、前記第２のセルユニットに接続される第２の保護ＩＣと、前記第１及び第２の保護ＩＣに接続されるマイクロコンピュータと、を有する保護回路と、
    前記第１及び第２のセルユニットと前記保護回路を収容するケースと、
    を備え、
    前記マイクロコンピュータは、前記第１及び第２のセルユニットのうち１つのセルユニットの正極端子及び負極端子に電気的に接続され、前記１つのセルユニットから前記マイクロコンピュータに電源電圧が供給されるよう構成され、
    前記第１及び第２のセルユニットの接続状態を切り替えることができるよう構成され、
    少なくとも前記第１及び第２のセルユニットが互いに電気的に接続されない非接続状態であるときに、前記１つのセルユニットから前記マイクロコンピュータに前記電源電圧が供給されるように構成された、ことを特徴とする電池パック。
  2. 電気機器本体に接続できるよう構成された電池パックであって、
    互いに接続された第１の複数の電池セルと、第１の正極端子と、第１の負極端子と、を有する第１のセルユニットと、
    互いに接続された第２の複数の電池セルと、第２の正極端子と、第２の負極端子と、を有する第２のセルユニットと、
    前記電池パックの充電又は放電を制御する保護回路であって、前記第１のセルユニットに接続される第１の保護ＩＣと、前記第２のセルユニットに接続される第２の保護ＩＣと、前記第１及び第２の保護ＩＣに接続されるマイクロコンピュータと、を有する保護回路と、
    前記第１及び第２のセルユニットと前記保護回路を収容するケースと、
    を備え、
    前記マイクロコンピュータは、前記第１及び第２のセルユニットのうち１つのセルユニットの正極端子及び負極端子に電気的に接続され、前記１つのセルユニットから前記マイクロコンピュータに電源電圧が供給されるよう構成され、
    前記電池パックと前記電気機器本体の接続状態に応じて、前記第１及び第２のセルユニットの接続状態を切り替えることができるよう構成された、ことを特徴とする電池パック。
  3. 電気機器本体に接続できるよう構成された電池パックであって、
    互いに接続された第１の複数の電池セルと、第１の正極端子と、第１の負極端子と、を有する第１のセルユニットと、
    互いに接続された第２の複数の電池セルと、第２の正極端子と、第２の負極端子と、を有する第２のセルユニットと、
    前記電池パックの充電又は放電を制御する保護回路であって、前記第１のセルユニットに接続される第１の保護ＩＣと、前記第２のセルユニットに接続される第２の保護ＩＣと、前記第１及び第２の保護ＩＣに接続されるマイクロコンピュータと、を有する保護回路と、
    前記第１及び第２のセルユニットと前記保護回路を収容するケースと、
    前記電池パックは、前記マイクロコンピュータに接続された残容量表示部と、
    を備え、
    前記マイクロコンピュータは、前記第１及び第２のセルユニットのうち１つのセルユニットの正極端子及び負極端子に電気的に接続され、前記１つのセルユニットから前記マイクロコンピュータに電源電圧が供給されるよう構成されるとともに、前記１つのセルユニットの電圧の情報を入力するよう構成され、
    前記第１及び第２のセルユニットが互いに電気的に接続されない非接続状態であるときに、前記マイクロコンピュータは、前記１つのセルユニットの電圧の情報に基づいて前記残容量表示部を制御するよう構成された、ことを特徴とする電池パック。
  4. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の電池パックであって、
    前記電池パックが前記電気機器本体としての第１の電気機器本体に接続されたとき、前記第１のセルユニットが前記第２のセルユニットよりも高い電圧側に位置した状態で前記第１及び第２のセルユニットが互いに直列に接続される直列接続状態となり、
    前記１つのセルユニットとしての前記第２のセルユニットから前記マイクロコンピュータに前記電源電圧が供給されるよう構成された、ことを特徴とする電池パック。
  5. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の電池パックであって、
    前記電池パックが前記電気機器本体としての第２の電気機器本体に接続されたとき、前記第１及び第２のセルユニットが互いに並列に接続される並列接続状態となり、
    前記１つのセルユニットとしての前記第２のセルユニットから前記マイクロコンピュータに前記電源電圧が供給されるよう構成された、ことを特徴とする電池パック。
  6. 電気機器本体に接続できるよう構成された電池パックであって、
    互いに接続された第１の複数の電池セルと、第１の正極端子と、第１の負極端子と、を有する第１のセルユニットと、
    互いに接続された第２の複数の電池セルと、第２の正極端子と、第２の負極端子と、を有する第２のセルユニットと、
    前記電池パックの充電又は放電を制御する保護回路であって、前記第１のセルユニットに接続される第１の保護ＩＣと、前記第２のセルユニットに接続される第２の保護ＩＣと、前記第１及び第２の保護ＩＣに接続されるマイクロコンピュータと、を有する保護回路と、
    前記第１及び第２のセルユニットと前記保護回路を収容するケースと、
    を備え、
    前記マイクロコンピュータは、前記第１及び第２のセルユニットのうち１つのセルユニットの正極端子及び負極端子に電気的に接続され、前記１つのセルユニットから前記マイクロコンピュータに電源電圧が供給されるよう構成され、
    前記電池パックが前記電気機器本体としての第２の電気機器本体に接続されたとき、前記第１及び第２のセルユニットが互いに並列に接続される並列接続状態となり、
    前記１つのセルユニットとしての前記第２のセルユニットから前記マイクロコンピュータに前記電源電圧が供給されるよう構成された、ことを特徴とする電池パック。
  7. 請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の前記電池パックと、
    前記電池パックに接続できる電池パック装着部と、電池パックの電力で動作する負荷部と、を有する第１の電気機器本体と、を有することを特徴とする電気機器。
  8. 請求項７に記載の電気機器であって、
    前記電池パックが前記第１の電気機器本体に接続された場合は、前記電池パックは、前記第１及び第２のセルユニットが互いに直列に接続される直列接続状態となり、
    前記電池パックが前記第１の電気機器本体に接続されない場合は、前記電池パックは、前記第１及び第２のセルユニットが互いに電気的に独立した非接続状態となる、ことを特徴とする電気機器。
  9. 請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の前記電池パックと、
    前記電池パックに接続できる電池パック装着部と、電池パックの電力で動作する負荷部と、を有する第２の電気機器本体と、を有することを特徴とする電気機器。
  10. 請求項９に記載の電気機器であって、
    前記電池パックが前記第２の電気機器本体に接続された場合は、前記電池パックは、前記第１及び第２のセルユニットが互いに並列に接続される並列接続状態となり、
    前記電池パックが前記第２の電気機器本体に接続されない場合は、前記電池パックは、前記第１及び第２のセルユニットが互いに電気的に独立した非接続状態となる、ことを特徴とする電気機器。
  11. 電池パックと第１の電気機器本体とを有する電気機器であって、
    前記電池パックは、
    互いに接続された第１の複数の電池セルと、第１の正極端子と、第１の負極端子と、を有する第１のセルユニットと、
    互いに接続された第２の複数の電池セルと、第２の正極端子と、第２の負極端子と、を有する第２のセルユニットと、
    前記電池パックの充電又は放電を制御する保護回路であって、前記第１のセルユニットに接続される第１の保護ＩＣと、前記第２のセルユニットに接続される第２の保護ＩＣと、前記第１及び第２の保護ＩＣに接続されるマイクロコンピュータと、を有する保護回路と、
    前記第１及び第２のセルユニットと前記保護回路を収容するケースと、
    を備え、
    前記マイクロコンピュータは、前記第１及び第２のセルユニットのうち１つのセルユニットの正極端子及び負極端子に電気的に接続され、前記１つのセルユニットから前記マイクロコンピュータに電源電圧が供給されるよう構成され、
    前記第１の電気機器本体は、
    前記電池パックに接続できる電池パック装着部と、
    前記電池パックの電力で動作する負荷部と、
    を備え、
    前記電池パックが前記第１の電気機器本体に接続された場合は、前記電池パックは、前記第１及び第２のセルユニットが互いに直列に接続される直列接続状態となり、
    前記電池パックが前記第１の電気機器本体に接続されない場合は、前記電池パックは、前記第１及び第２のセルユニットが互いに電気的に独立した非接続状態となる、ことを特徴とする電気機器。
  12. 電池パックと第２の電気機器本体とを有する電気機器であって、
    前記電池パックは、
    互いに接続された第１の複数の電池セルと、第１の正極端子と、第１の負極端子と、を有する第１のセルユニットと、
    互いに接続された第２の複数の電池セルと、第２の正極端子と、第２の負極端子と、を有する第２のセルユニットと、
    前記電池パックの充電又は放電を制御する保護回路であって、前記第１のセルユニットに接続される第１の保護ＩＣと、前記第２のセルユニットに接続される第２の保護ＩＣと、前記第１及び第２の保護ＩＣに接続されるマイクロコンピュータと、を有する保護回路と、
    前記第１及び第２のセルユニットと前記保護回路を収容するケースと、
    を備え、
    前記マイクロコンピュータは、前記第１及び第２のセルユニットのうち１つのセルユニットの正極端子及び負極端子に電気的に接続され、前記１つのセルユニットから前記マイクロコンピュータに電源電圧が供給されるよう構成され、
    前記第２の電気機器本体は、
    前記電池パックに接続できる電池パック装着部と、
    前記電池パックの電力で動作する負荷部と、
    を備え、
    前記電池パックが前記第２の電気機器本体に接続された場合は、前記電池パックは、前記第１及び第２のセルユニットが互いに並列に接続される並列接続状態となり、
    前記電池パックが前記第２の電気機器本体に接続されない場合は、前記電池パックは、前記第１及び第２のセルユニットが互いに電気的に独立した非接続状態となる、ことを特徴とする電気機器。




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