JP2022137840A

JP2022137840A - 電気機器

Info

Publication number: JP2022137840A
Application number: JP2021037525A
Authority: JP
Inventors: 祥太鈴木; Shota Suzuki; 智雅西河; Tomomasa Nishikawa
Original assignee: Koki Holdings Co Ltd
Current assignee: Koki Holdings Co Ltd
Priority date: 2021-03-09
Filing date: 2021-03-09
Publication date: 2022-09-22

Abstract

【課題】複数の電池パック間の電池残容量の偏りの調整を制御部により調整可能とする機能を持たせた電気機器を提供する。【解決手段】２つの電池パック１５０、２５０が装着可能であり、それらを並列接続して使用する電気機器１において、制御部１０が電池パック１５０、２５０の電圧を監視し、電池パック１５０、２５０が装着された状態において、電圧の高い電池パックから低い電池パック側に充電を行う。この充電は充電用端子１７１ａ、２２１ａ間を配線３５、３７で接続することで行い、その際には切替スイッチ４０によって端子１７２ａ、２２２ａ間の接続を遮断する。電気機器１の稼働時（放電時）には、切替スイッチ４０によって配線３５、３７を遮断し、端子１７２ａ、２２２ａ間を接続する。【選択図】図３

Description

本発明は複数の電池パックを電源として稼働する電気機器に関する。

多種の電気機器が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。また、電気機器の高出力化に伴い、電池パックの大容量化、高電圧化が進んでいる。特許文献１では、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圧切り替え型電池パックと、そのような電圧切り替え電池パックを使用する電気機器が開示されている。また、特許文献２では、電池パックを複数個用いて、複数の電池パックを直列又は並列接続することによって、高い電圧、大容量を実現した電源装置が開示されている。また、特許文献３は、複数の電池パックを同時に装着可能とし、複数の電池パックを並列接続することが記載されている。

特開２０１９－４６３１号公報特開２０１４－５０２３４号公報特開２０２０－５４１６９号公報

特許文献２の技術は、電池パックによる作業時間を延ばすために電池パックを複数個使うものであるが、並列接続をする場合は、２つの電池パック間の電池残容量の違いによって放電能力に差が出てしまうため、それらの対策をする必要があった。また、並列接続をすることによる電池パック間の相互充電の発生や、電池パック１つ差しによる単独放電を可能とするかの問題、電池パックの１つ装着と２つ装着との切り替え動作をどうするか等の課題があった。また、特許文献３は、電池パック間で電流が流れることによる電池セルの劣化や故障を防止するために電池パック間でバランス調整を行わないようにしている。

本発明は上記背景に鑑みてなされたもので、その目的は、本体部に装着される複数の電池パック間の電池残容量の偏り（バランス）の調整を制御部により調整可能とする機能を持たせた電気機器を提供することにある。
本発明の他の目的は、複数の電池パックを装着して放電電流を維持した作業を可能とし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、本体部に装着される複数の電池パックの並列接続と直列接続を制御部により電気的に切り替え可能とした電気機器を提供することにある。
本発明の更に他の目的は、電池パック間の充電や電池パックからの放電等、電池パックの状況や作業状況に応じて接続形態を切り替えることの可能な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、複数の電池パックを同時に装着可能な複数の電池パック装着部と、電池パック装着部に接続された複数の電池パックからの電力により駆動する負荷部と、複数の電池パックの少なくとも１つと負荷部とを接続する放電回路と、複数の電池パックに含まれる１つの電池パックと複数の電池パックに含まれる他の電池パックとを接続することにより１つの電池パックから他の電池パックを充電できるよう構成されたバランス調整回路を備えた電気機器を実現した。電気機器には、さらに放電回路とバランス調整回路とを切り替える切替部を設けた。また、複数の電池パック装着部はそれぞれ、電池パックの正極端子と接続する第１正極端子及び第２正極端子と、電池パックの負極端子と接続する第１負極端子と、を有し、１つの電池パックから他の電池パックを充電する充電モードは、第１正極端子、第１負極端子及びバランス調整回路を介して実行される。さらに、複数の電池パックの少なくとも１つから負荷部へ電力を供給する放電モードは、第２正極端子、第１負極端子及び放電回路を介して実行される。

本発明の他の特徴によれば、複数の電池パックの各第１負極端子が共通に接地され、切替部は手動式のスイッチとされる。スイッチの操作部によって、複数の電池パックから負荷部へ電力を供給する放電モードでは複数の電池パック間の第２正極端子間が接続されて、負荷部への出力線にも接続される。また、１つの電池パックから他の電池パックを充電する充電モードでは、１つの電池パックと他の電池パックの第１正極端子間が接続されると共に、負荷部への出力線とは遮断される。ここで、複数の電池パックはそれぞれ、複数の電池セルを直接接続したセルユニットを有し、第１正極端子は、セルユニットの正極からヒューズを介して接続された充電用端子であり、第２正極端子は、セルユニットの正極から直接接続された放電用端子であり、第１負極端子は、セルユニットの負極から直接接続された端子である。

本発明のさらに他の特徴によれば、バランス調整回路は、複数の電池パック間の第１正極端子間が接続される回路中に、充電電流を抑制するための抵抗部と、抵抗部をバイパスするバイパス回路を有する。そして、１つの電池パックから他の電池パックを充電する充電モードにおいて、複数の電池パック間のアンバランス量が所定値未満の場合には、抵抗部を介さずにバイパス回路を介して１つ方の電池パックから他の電池パックを充電し、アンバランス量が所定値以上の場合には、抵抗部を介して１つの電池パックから他の電池パックを充電するように構成した。

本発明のさらに他の特徴によれば、電気機器は制御部を有し、１つの電池パックの第２正極端子からの出力と、他の電池パックの第２正極端子からの出力は、連結点にて接続され、１つの電池パックの第２正極端子と連結点の間に第１のリレースイッチを設け、他の電池パックの第２正極端子と連結点の間に第２のリレースイッチを設け、制御部の制御によって第１のリレースイッチと第２のリレースイッチの開閉が制御されるように構成した。１つの電池パックから他の電池パックを充電する充電モードの実行時には、第１のリレースイッチと第２のリレースイッチにより、それぞれの回路が遮断される。

本発明のさらに他の特徴によれば、複数の電池パックを同時に装着可能な複数の電池パック装着部と、電池パック装着部に接続された電池パックからの電力により駆動する負荷部と、を備え、複数の電池パック装着部はそれぞれ、電池パックの正極端子と接続する第１正極端子及び第２正極端子と、電池パックの負極端子と接続する第１負極端子と、を有し、複数の電池パック装着部に接続された複数の電池パックに含まれる１つの電池パックから他の電池パックへの充電は、第１正極端子及び第１負極端子を介して実行し、複数の電池パックの少なくとも１つからの電力を負荷部へ供給する放電は、第２正極端子及び第１負極端子を介して実行されるように構成した。電気機器は、充電と放電を切り替えるための切替部を備える。

本発明のさらに他の特徴によれば、電気機器は制御部を有し、１つの電池パックの第２正極端子からの出力と、他の電池パックの第２正極端子からの出力は、連結点にて接続され、１つの電池パックの第２正極端子と連結点の間に第１のリレースイッチを設ける。他の電池パックの第２正極端子と連結点の間に第２のリレースイッチを設け、１つの電池パックの第１負極端子と他の電池パックの第１負極端子を第３のリレースイッチを介して接続し、１つの電池パックの第１負極端子と他の電池パックの第１負極端子を第４のリレースイッチを介して接続し、制御部は第１～第４のリレースイッチを開閉することによって、１つ及び他の電池パックの直列接続を負荷部に出力するか、並列接続を負荷部に出力するかを切り替えるように構成した。また、制御部は、１つの電池パックと他の電池パックの電圧を監視し、それらの電圧のアンバランス量が大きくなった際に、電圧の高い一方の電池パックから電圧の低い他方の電池パックへの充電を行う、自動モード手段を備えた。

本発明のさらに他の特徴によれば、電池パックと、電気機器本体と、を備えた電気機器であって、電池パックは、電池セルと、電池セルに接続される端子であって、電池セルを充電する充電装置に接続可能な充電用端子と、電池セルからの電力を受ける電気機器本体に接続可能な放電用端子と、を有する端子と、を有する。一方、電気機器本体は、電池パックを装着可能な電池パック装着部と、電池パック装着部に接続された電池パックからの電力により駆動する負荷部と、電池パック装着部に設けられ、充電用端子と接続可能な第１正極端子と、放電用端子と接続可能な第２正極端子と、を有する本体側端子部と、を有する。

本発明によれば、電池パックを電気機器の本体部に装着したままで電池パック間の相互充電を行うことによる電池パック間の電池残容量の偏り（バランス）を調整することができる。また、複数の電池パックの装着により放電電流を維持しながらの作業を可能とした電気機器を提供できる。また、電池残容量の偏りを調整（充電モード）、電池パックによる負荷装置への電力供給（放電モード）を、手動式の切替スイッチにて切り替え可能としたので、切替スイッチの接点を切り替えるため誤操作が起きにくく、動作の安定化を図ることができる。さらに、相互充電は電池パックの充電用端子（Ｃ＋端子）を用いて、放電は放電用端子（＋端子）を用いて行い、２つの電池パックの電池電圧を確認して、電圧差が大きい場合は放電用端子同士の接続をスイッチにて遮断して、充電用端子（Ｃ＋端子）側のヒューズを介した相互充電経路を利用し、さらに相互充電経路に過電流防止回路を設けたので、電池パック間の異容量による不安定動作、本来の性能が満たせない条件の防止を可能となった。さらに、片方のみの電池パック挿入時に、正極入力端子への接続回路のスイッチ手段にて回路を遮断することで、露出端子に対する電圧印加の危険性を防止できる。また、電池パックの状況や作業の状況に応じて接続形態を切替可能とすることができる。それにより作業性を向上することができる。

本発明の実施例に係る電気機器１に電池パック１５０、２５０が装着された状態を示す斜視図である。（Ａ）は本実施例に係る電池パックの正極端子及び負極端子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、（Ｂ）は定格電圧３６Ｖの電気機器１のターミナル部と電池パックの接続端子との接続状況を示すための部分斜視図である。本実施例に係る電池パック１５０、２５０を電気機器１に装着した際の接続状態を示す回路図である。図３の切替スイッチ４０の詳細図である。図３のバイパス回路５０の切り替え手順を示すフローチャートである。本実施例の第１変形例に係る電池パック１５０、２５０を電気機器１Ａに装着した際の接続状態を示す回路図である。本実施例の第１変形例に係る電気機器１Ａの、充電及び放電の自動切り替え手順を示すフローチャートである。本実施例の第２変形例に係る電池パック１５０、２５０を電気機器１Ｂに装着した際の接続状態を示す回路図である。本実施例の第２変形例において、電池パック１５０又は２５０だけを使用する場合の制御手順を示すフローチャートである。本発明の第２の実施例に係る電池パック１５０、２５０を電気機器１Ｃに装着した際の接続状態を示す回路図である。図１０の回路を用いて直列接続と並列接続を切り替える手順を説明するフローチャートである。本発明の第３の実施例に係る電気機器４０１の斜視図である。図１２の電気機器４０１のアダプタ５００における直列接続と並列接続を切り替える手順を説明するフローチャートである。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。なお、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。また、本明細書においては、前後、上下の方向は図１に示す方向であるとして説明する。

図１は、本実施例に係る電気機器１に電池パック１５０、２５０が装着された状態を示す斜視図である。ここでは電気機器１として公称動作電圧３６Ｖで稼働する電動工具（ハンマドリル）の例を示している。電気機器１は、着脱式の電池パック１５０、２５０を電源とし、図示しないモータによる回転駆動力を用いて先端工具を駆動することにより穿孔作業を行う。電気機器１の本体部は、外枠たる合成樹脂製のハウジング２を備える。ハウジング２は、図示しないモータや動力伝達機構を収容する胴体部２ａと、胴体部２ａから下方に延びるハンドル部２ｂと、ハンドル部２ｂの下側に形成される電池パック装着部２０により構成される。ハンドル部２ｂの一部であってユーザが把持した際に人差し指があたる付近には、トリガスイッチ（図では見えない）を操作するためのトリガレバー７ａが設けられる。ハウジング２の胴体部２ａの前方側には、動力伝達機構を収容する筒状のケース３が接続され、ケース３の前方には回転軸（図では見えない）が突出し、回転軸の先端には先端工具を固定するための先端工具保持部８が設けられる。

電池パック装着部２０は左右方向に並べて２つの電池パック１５０（電池パックＡ）、２５０（電池パックＢ）を装着するために形成される。図１では見えないが、電池パック装着部２０には２組の電池パック装着機構（第１装着部２０Ａ、第２装着部２０Ｂ）が設けられる。本実施例における電池パック装着機構はそれぞれ、電池パック１５０、２５０のレール部と嵌合する本体側レール部と、電力端子と信号端子を含む本体側接続端子を有して構成される。また、電池パック１５０、２５０には、電池パック装着部２０に装着された際に電気機器１（電池パック装着部２０）から脱落しないように固定するためのラッチ機構（ラッチボタン１５８等）が設けられる。

電池パック１５０、２５０として、図２で後述する低電圧／高電圧切り替え型の電池パック２つが用いられ、横方向に並べて電池パック装着部２０に配置される。電池パック装着部２０は左側に第１装着部２０Ａが形成され、右側に第２装着部２０Ｂが形成されるもので、電池パック装着部２０の横幅は、電池パック１５０、２５０の２つ分よりもわずかに大きい程度となる。電池パック１５０、２５０は、低電圧／高電圧切り替え型の完全に同一機種（同一定格電圧、同一容量で同一型式番号）の電池パックを用いるのが好ましい。電池パック１５０、２５０の装着位置を相互に入れ替えることも可能であるので、使用者がどちらの電池パックをいずれに装着するか悩まなくて済む。尚、本実施例の電気機器１では、定格電圧が同一であるならば、異なる機種の電池パックを混在させても良い。ここでいう電池パックの「異なる機種」とは、接続端子形状、装着レール形状が共通であることを必須要件としながら、使用する電池セルの大きさの違い（例えば、１８６５０サイズか２１７００サイズか）、電池セルの容量の違い（例えば３０００ｍＡｈか４０００ｍＡｈか）によって、性能が異なる電池パックを対象としている。

次に図２を用いて電気機器１及び電池パック１５０の電力端子の形状を説明する。図２（Ａ）は本実施例に係る電池パック１５０の正極端子（１７２ａと１７２ｂ）、負極端子（１７７ａと１７７ｂ）の形状を示す部分斜視図及び電池パック１５０の高電圧出力時の接続回路を示す図である。電池パック１５０の正極端子（正極出力端子）として、上側正極端子１７２ａと下側正極端子１７２ｂが、腕部が上下方向に、脚部が前後方向に並んで配置される。上側正極端子１７２ａと下側正極端子１７２ｂ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１６０に半田付け等により強固に固定したものである。上側正極端子１７２ａと下側正極端子１７２ｂは距離を隔てて配置され、電気的に非導通状態にある。同様に負極端子（負極出力端子）として、上側負極端子１７７ａと下側負極端子１７７ｂが並んで配置される。上側正極端子１７２ａと上側負極端子１７７ａは同じ金属部品であり、下側正極端子１７２ｂと下側負極端子１７７ｂは同じ金属部品である。

電池パック１５０の内部には、５本のリチウムイオン電池セルが直列に接続された第１セルユニット１６１と第２セルユニット１６２（いずれも定格電圧１８Ｖ）が収容され、第１セルユニット１６１の正極が上側正極端子１７２ａに接続され、第１セルユニット１６１の負極が下側負極端子１７７ｂに接続される。同様にして、第２セルユニット１６２の正極が下側正極端子１７２ｂに接続され、第２セルユニット１６２の負極が上側負極端子１７７ａに接続される。このような電池パック１５０の形態において、電気機器１側の正極用入力端子を上側正極端子１７２ａに接続し、負極用入力端子を上側負極端子１７７ａに接続するとともに、点線２９、３２、３０で示すように下側正極端子１７２ｂと下側負極端子１７７ｂを電気的に接続すれば、第１セルユニット１６１と第２セルユニット１６２の直列接続の出力、即ち定格電圧３６Ｖが電池パック１５０から電気機器１の負荷装置１６に出力されることになる。

電池パック１５０の正極端子は、電気的に独立した上側正極端子１７２ａと下側正極端子１７２ｂが、回路基板１６０の取り付け位置（脚部の位置）で見ると前後方向に並ぶように配置される。上側正極端子１７２ａと下側正極端子１７２ｂは、それぞれが前方側に延在する腕部組（腕部１８２ａと１８２ｂ、腕部１８３ａと１８３ｂ）を有する。ここでは腕部１８２ａ、１８２ｂと腕部１８３ａ、１８３ｂが上下方向に離れた位置であって、その嵌合部の前後方向位置がほぼ同一となるような形状とされる。これら正極端子１７２ａ、１７２ｂからなる正極端子対は、電池パック１５０の一つのスロット（図示せず）からアクセスできる空間に配置される。負極端子対も正極端子対の形状と同じであって、上側負極端子１７７ａと下側負極端子１７７ｂにより構成され、これら負極端子対（１７７ａ、１７７ｂ）は、電池パック１５０の一つのスロット（図示せず）からアクセスできる空間に配置される。尚、図２では図示していないが、放電用の正極端子対（上側正極端子１７２ａと下側正極端子１７２ｂ）の右側には、充電用の正極端子対（上側正極端子１７１ａと下側正極端子１７１ｂ）が配置される。充電用の正極端子対（１７１ａ、１７１ｂ）の形状は、上側正極端子１７２ａと下側正極端子１７２ｂと同じである。本発明では、上側正極端子１７２ａが第１正極端子に相当し、下側正極端子１７２ｂが第２正極端子に相当する。また、上側負極端子１７７ａが、本発明の第１負極端子に相当する。

図２（Ｂ）は定格電圧３６Ｖの電気機器１のターミナル部１８と、電池パック１５０側の接続端子（１７２ａ、１７２ｂ、１７７ａ、１７７ｂ）との接続状態を示すための部分斜視図である。ターミナル部１８は、合成樹脂製の基台１８ａに鋳込まれるようにして固定される。基台１８ａの上側に露出する接続子２２ａと下側の板状の端子２２は同一の金属板により構成され電気的に導通されている。同様に、上側に露出する接続子２４ａ～２８ａと下側の板状の端子２４～２８は、それぞれ同一の金属板により構成され電気的に導通されている。板状の端子としてさらに、端子２９と３０が設けられる。端子２９は接続子２９ａ（図では見えない）を有し、接続子２９ａは基台１８ａの後壁から後ろ側（紙面裏側）に露出する。同様にして、端子３０は接続子３０ａ（図では見えない）を有し、接続子３０ａは基台１８ａの後壁から後ろ側（紙面裏側）に露出する。上側正極端子１７２ａと下側正極端子１７２ｂは、ターミナル部１８の基台１８ａ内では接続されておらず絶縁状態にある。同様に、上側負極端子１７７ａと下側負極端子１７７ｂは、ターミナル部１８の基台１８ａ内では接続されておらず絶縁状態にある。なお、ターミナル部１８には上側正極端子２１（図３参照）がさらに設けられるが、図２（Ｂ）ではその図示を省略している。

端子２４（Ｔ端子）は通信用の端子であり、電池パック１５０の識別情報となる信号を電気機器１又は充電装置に出力する。端子２５（Ｖ端子）は外部の充電装置（図示せず）からの制御信号を入力するための通信用の端子である。端子２６（ＬＳ端子）は電池セルの温度を検出するサーミスタ（感温素子）の出力を伝達するための通信用の端子である。端子２８（ＬＤ端子）は、電池パック１５０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通信用の端子である。

電池パック１５０の装着時において、上側正極端子２２は上側正極端子１７２ａだけに嵌合し、上側負極端子２７は上側負極端子１７７ａだけに嵌合する。また、下側正極端子２９は下側正極端子１７２ｂだけに嵌合し、下側負極端子３０は下側負極端子１７７ｂだけに嵌合する。

図２（Ｂ）において、電池パック１５０を装着する際には、電池パック１５０を電気機器１に対して接続方向に沿って相対移動させると、電気機器１側の上側正極端子２２と下側正極端子２９が電池パック１５０側の同一のスロット内に挿入され、上側正極端子１７２ａと下側正極端子１７２ｂにそれぞれ嵌合される。このとき、上側正極端子２２が上側正極端子１７２ａの腕部１８２ａ、１８２ｂの間を押し広げるようにして上側正極端子１７２ａの腕部１８２ａと１８２ｂの間に挿入され、下側正極端子２９が下側正極端子１７２ｂの腕部１８３ａと１８３ｂの間を押し広げるようにして挿入される。同様にして、上側負極端子２７と下側負極端子３０が電池パック１５０の同一のスロット内に挿入され、それぞれ上側負極端子１７７ａと下側負極端子１７７ｂに嵌合される。この際、上側負極端子２７が腕部１８７ａと１８７ｂの間を押し広げるようにして上側負極端子１７７ａの腕部１８７ａと１８７ｂの間に挿入される。さらに、下側負極端子３０が下側負極端子１７７ｂの腕部１８８ａと１８８ｂの間を押し広げるようにして挿入される。

図３は本実施例に係る電池パック１５０、２５０を電気機器１に装着した際の接続状態を示す回路図である。電池パック１５０には、５本のリチウムイオン電池を直列接続した第１のセルユニット１６１と、第２のセルユニット１６２が収容される。第１のセルユニット１６１の両端電圧は上側正極端子１７２ａと下側負極端子１７７ｂに接続され、第２のセルユニット１６２の両端電圧は上側負極端子１７７ａと下側正極端子１７２ｂに接続される。電池パック１５０の上側正極端子１７２ａと上側負極端子１７７ａから直流３６Ｖを取り出すには、図２で示したターミナル部１８の下側正極端子２９と下側負極端子３０を配線３２によって短絡する。第１のセルユニット１６１の正極には、ヒューズ１６５を介して上側正極端子１７１ａが接続される。同様にして、第２のセルユニット１６２の正極には、ヒューズ１６５と同様のヒューズを介して下側正極端子１７１ｂ（図示せず）が接続される。但し、下側正極端子１７１ｂ（図示せず）は、電気機器１の本体側とは接続されない。

電池パック２５０は、電池パック１５０と同一構成であり、各部には、電池パック１５０の符号番号に５０加えた数字を付与している。電池パック２５０側も上側正極端子２２２ａと上側負極端子２２７ａから直流３６Ｖが取り出される。そのため、下側正極端子１２９と下側負極端子１３０が配線１３２によって短絡される。尚、電気機器１側の電池パック２５０に対応するターミナル部の形状は、電池パック１５０側に対応するターミナル部１８の形状の同一であり、ターミナル部１８の符号番号に１００加えた数字の符号を記載している。

本実施例では、２つの電池パック１５０と２５０を並列に接続して、電力出力用のプラス側の電力線３８と、グランド線６１を用いて、電気機器１の本体側に３６Ｖの直流電力が供給される。電気機器１の本体部には、負荷装置１６（図２参照）を構成する負荷部としてモータ６が設けられる。プラス側電力線３８の経路中には、逆流防止用のダイオード３９とトリガスイッチ７が介在される。また、グランド線６１の経路中には、スイッチング素子９とシャント抵抗１４が介在される。制御部１０は例えばＭＰＵ（Micro Processor Unit）等のマイコンを用いて構成でき、マイコンによってモータ６の回転制御や、電池パック１５０、２５０の電圧監視、モータ６に流れる電流監視や、図示しない通信端子群を用いて電池パック１５０、２５０との通信の制御を行う。

電池電圧検出回路１１は、プラス側電力線３８とグランド電位との差を検出して信号線１１ａにより制御部１０に伝達する。トリガスイッチ７は、トリガレバー７ａによって操作される可変抵抗スイッチであり、スイッチ状態検出回路１２によって、トリガレバー７ａが所定量以上引かれた状態（トリガＯＮ）か、引かれていない状態（トリガＯＦＦ）かが検出され、その検出結果が信号線１２ａにより制御部１０に出力される。モータ６はブラシ付きの直流モータである。しかしながら、ブラシ付きの直流モータだけでなく、その他のモータ、例えば、インバータ回路を用いて駆動されるブラシレスＤＣモータを用いても良い。

スイッチング素子９は例えば電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）で構成でき、制御部１０から出力されるゲート信号９ａによって、ドレイン－ソース間の導通、又は、遮断が切り替えられる。制御部１０は、電池パック１５０、２５０から図示しない放電禁止信号（ＬＤ信号）を受信した際に、ゲート信号９ａをローレベルに落とすことで、ドレイン－ソース間の接続を解除する。シャント抵抗１４の両端電圧は、電流検出回路１３によって検出される。電流検出回路１３は、検出値を信号線１３ａを介して制御部１０に出力する。

電気機器１の上側正極端子２２は、電力線３１を用いて切替スイッチ４０のＡ端子に接続される。切替スイッチ４０のＡ接点と上側正極端子２２を接続する電力線３１の経路中にはリレースイッチ７１が設けられる。また、電池パック２５０の上側正極端子１２２は、電力線３６を用いて切替スイッチ４０のＣ端子に接続される。切替スイッチ４０のＣ接点と上側正極端子１２２を接続する電力線３６の経路中にはリレースイッチ７５が設けられる。上側正極端子２１は配線３５（電池パックＡの充電線）を介して切替スイッチ４０のＤ端子に接続される。配線３５の経路中には抵抗部（抵抗器５１）と、抵抗部をバイパスさせるためのバイパス回路５０が介在される。また、上側正極端子１２１は、配線３７（電池パックＢの充電線）を介して切替スイッチ４０のＥ端子に接続される。バイパス回路５０はリレースイッチ（バイパススイッチ）５２により構成され、電気機器１の制御部１０の制御によって電磁石コイル５３への導通が制御され、ａ接点５４が接続又は遮断（開放）される。切替スイッチ４０は切替部に相当する。

切替スイッチ４０は、Ａ端子とＣ端子を、プラス側電力線３８に接続されるＢ端子（連結点）への接続と遮断を切り替えるための手動式のスイッチである。切替スイッチ４０は、手動式の４ポジション６極スイッチであり、（１）Ｂ端子がＡ端子とＣ端子の双方に接続し、Ｄ端子とＥ端子間を切断する状態（放電状態）、（２）Ｂ端子がＡ端子とＣ端子のいずれにも接続しない状態で、Ｄ端子とＥ端子を接続する状態（充電状態）、（３）Ｂ端子が、Ａ端子とＣ端子のいずれにも接続しない状態で、かつ、Ｄ端子とＥ端子間を切断する状態（切り状態）の３つのポジションを含むように構成する。

リレースイッチ７１、７５は同じ形式のものであり、放電禁止指令回路７０からの駆動信号Ｐ１、Ｐ２によってそれぞれの電磁コイル７２、７６が駆動され、ｂ接点７３、７７が開く。つまり、リレースイッチ７１、７５は共に、電磁コイル７２、７６が導通されないとｂ接点７３、７７が接続状態を保ち、電磁コイル７２、７６が導通されると、電力線３１と３６を遮断する。放電禁止指令回路７０は、制御部１０中に含まれるマイコンからリード線８２で伝達される制御信号によって、駆動信号Ｐ１、Ｐ２をリレースイッチ７１、７５にそれぞれ送出する。

電源回路６４は、リード線６２、６３によって電池パック１５０側の正極端子１７２ａからの出力と、電池パック２５０側の上側正極端子２２２ａからの出力を入力することによって、制御部１０の動作用の基準電圧ＶＣＣを生成し、リード線８３によって制御部１０へ供給する。リード線８３は途中でリード線８５、８７に分岐されて制御部１０にそれぞれ接続される。リード線８５の経路中には自動切替モードをオンにするか否かの切替スイッチ（自動スイッチ）８４が設けられる。切替スイッチ８４をオンにしたときの動作と、オフにしたときの動作については後述する。リード線８７の経路中には電池パック１５０と２５０の電池電圧の差が所定以上になったときに点灯するアンバランス報知ランプ８６が設けられる。アンバランス報知ランプ８６は、例えば発光ダイオードによって構成され、制御部１０のマイコンの制御により点灯され、又は、消灯される。アンバランス報知ランプ８６は、図１に示す電池パック装着部２０の上側外面に設けられる操作パネル（図１では見えない）に設けられた発光ダイオードであり、装着した２つの電池パック１５０、２５０間の電圧差が大きいときに点灯し、電圧差が所定値未満になったら消灯する。

電池パック１５０の電圧Ｖ１と、電池パック２５０の電圧Ｖ２は制御部１０によって監視される。そのため２つの電圧検出回路６６、６８が設けられる。電圧検出回路６６、６８はそれぞれグランド電位に接地され、電圧検出回路６６の入力側はリード線３３によって電力線３１に接続され、電圧検出回路６８の入力側はリード線３４によって電力線３６に接続される。電圧検出回路６６、６８で検出された電圧信号は、信号線６７、６９を介して制御部１０に入力される。

図４は図３の切替スイッチ４０の詳細図である。切替スイッチ４０は手動切り替え式であって、切替レバー４８により切替子が３つの位置に移動することにより、６つの接点（Ａ～Ｅ端子、自動端子）間を導通させ、または、開放（非導通状態）させる。図４（Ａ）は図３の回路図中に記載した記号であり、左側のＡ～Ｃ端子の３つが放電経路に介在される端子であり、Ａ端子とＣ端子を入力側として、Ｂ端子を出力側とし、切替レバー４８を操作することによってスイッチ片４１ａを紙面右に移動させてＡ端子とＢ端子とＣ端子を導通させる。スイッチ片４１ｂは連結子４１ｃにより連結されており、スイッチ片４１ａが右に移動すると、スイッチ片４１ｂも右に移動してＤ端子とＥ端子から離れる。Ｄ端子とＥ端子は配線３５、３７による充電経路に接続され、スイッチ片４１ｂがＤ端子とＥ端子に接触するとＤ端子とＥ端子間が接続される。作業者が切替レバー４８を操作することによってスイッチ片４１ａを紙面左に移動させると、スイッチ片４１ａとＡ～Ｃ端子との接触状態が解除され、Ａ－Ｂ端子間、及び、Ｂ－Ｃ端子間の短絡が解除され、一方、スイッチ片４１ｂも左に移動してＤ端子とＥ端子を短絡させる。

以上が切替スイッチ４０の基本動作であるが、そのスイッチを、電気機器１に実装するために具現化したのが図４（Ｂ）である。図４（Ｂ）は電気機器１の電池パック装着部２０（図１参照）の上壁面を外側（外面側）から見た図である。ここでは、図４（Ａ）に示したスイッチ片４１ａ～４１ｃを回動軸４３ａを中心とするシーソー式の連結板４２と、連結板４２の連結回動支点４３ｂ～４３ｅによって固定される回動端子４４ａ～４４ｃにより具現化したものである。

連結回動支点４３ｂ、４３ｃは、回動軸４３ａよりも一方側（紙面上側の矢印４２ａ側）に位置し、連結回動支点４３ｄは回動軸４３ａよりも他方側（紙面下側の矢印４２ｂ側）に位置する。連結回動支点４３ｄに近い側の連結板４２の端部付近には、切替レバー４８が軸支される。切替レバー４８は、電気機器１の電池パック装着部２０（図１参照）の上壁面から上側に露出するように配置される。電池パック装着部２０（図１参照）の上壁面には、矩形の細長い切り欠き部４９が形成され、連結板４２や回動軸４３ａは上壁面よりも内側に配置され、切替レバー４８の平板状の操作部４８ａは上壁面よりも外側に配置される。切替レバー４８と連結板４２を軸支する円柱棒４８ｂは、露出部から切り欠き部４９を貫通して連結板４２に接続される。円柱棒４８ｂは連結板４２の連結回動支点４３ｅに貫通される。

切替レバー４８の操作部４８ａは、作業者の指で紙面左右方向に移動可能である。図４（Ｂ）の位置が“切”位置で、そこから操作部４８ａを紙面左側に矢印４７ｂ分だけ移動させると“充”で示す充電モードに切り替わる。また、操作部４８ａを“切”位置から紙面右側に矢印４７ａ分だけ移動させると“放”で示す放電モードに切り替わり、さらに、紙面右側に矢印４７ｃ分だけ移動させると“自”で示す自動切替モードに切り替わる。図４（Ｂ）で設定される４つの“充”、“切”、“放”、“自”に設定した際の、Ａ端子～Ｄ端子及び自動端子の接続状態を示すのが、図４（Ｃ）～（Ｆ）である。図４（Ｃ）～（Ｆ）では連結板４２と、それに軸支される４つの回動端子４４ａ～４４ｃと、回動端子４４ａ～４４ｃのそれぞれに対応して設けられる固定端子４５ａ～４５ｅを示している。また、自動スイッチ８４を構成する回動短絡片８４ａと固定端子８４ｂを示している。

回動端子４４ａ～４４ｃは、図４（Ｃ）に示す連結板４２の連結回動支点４３ｂ～４３ｄに軸支され、連結板４２に対してわずかに回動しながら紙面左右方向に平行移動可能である。回動短絡片８４ａは、連結板４２の連結回動支点４３ｅに軸支され、連結板４２に対してわずかに回動しながら紙面左右方向に移動可能である。回動端子４４ａは連結回動支点４３ｂよりも片側（紙面左側）にだけ延在する金属製の端子である。回動端子４４ｂ、４４ｃは、連結回動支点４３ｃ、４３ｄを中心にして両側に延在する金属製の端子である。回動短絡片８４ａは、絶縁板の先端に金属端子を設けたものである。回動端子４４ａ～４４ｃ、回動短絡片８４ａは、電池パック装着部２０（図１参照）の内側にて形成された溝部（図示せず）に案内されることによって、それぞれの平行間隔を維持しつつ紙面左右方向に移動する。

固定端子４５ａ～４５ｅは、金属板のプレス加工によって形成されたもので、電池パック装着部２０の内側に固定される。回動端子４４ａは、連結板４２側に開口する２枚の接触片４５ｆ、４５ｇを有し、接触片４５ｆ、４５ｇの間に回動端子４４ａの端部が嵌合することによって、固定端子４５ａと回動端子４４ａが導通する。固定端子４５ｂ～４５ｅの形状は、固定端子４５ａの形状と同じであって、それぞれが連結板４２側に開口する２枚の接触片（符号は付していない）を有する。連結板４２は金属製であり、回動端子４４ａ～４４ｃのすべてと導通状態にある。

固定端子８４ｂは、金属板のプレス加工によって形成されたもので、２枚の平行するように隣接する金属製の接触片を有する。２つの接続片の一方の接触片は、リード線８５（図３参照）の電源回路６４（図３参照）側に接続され、他方側はリード線８５（図３参照）の制御部１０（図３参照）側に接続される。固定端子８４ｂの２つの接続片は通常では導通していないが、これら接触片の間に、先端だけが金属製の回動短絡片８４ａが嵌合することによって、リード線８５（図３参照）が導通して、切替スイッチ８４がオンの状態となる。

連結板４２が図４（Ｄ）の“切”位置（図４（Ｂ）の位置と同じ）にある場合は、回動端子４４ａ～４４ｅは、固定端子４５ａ～４５ｅのいずれにも導通していない。また、回動短絡片８４ａは固定端子８４ｂと接していない。作業者が図４（Ｂ）に示す切替レバー４８の操作部４８ａを左に移動させると、連結板４２の位置が図４（Ｃ）の“充（電）”状態になる。この状態では、連結板４２を介して固定端子４５ｄ（Ｄ端子）と固定端子４５ｅ（Ｅ端子）が導通する。残りの固定端子４５ａ～４５ｃ、８４ｂは導通せずに遮断状態にある。

作業者が切替レバー４８の操作部４８ａを図４（Ｄ）の位置から右に移動させると、連結板４２が図４（Ｅ）の“放（電）”位置になり、回動端子４４ａ、４４ｂ、４４ｃが固定端子４５ａ、４５ｃ、４５ｅとそれぞれ接触するので、連結板４２を介して固定端子４５ａ、４５ｃ、４５ｅが導通する。一方、固定端子４５ｄ、４５ｅ、固定端子８４ｂはいずれの回動端子とも接触していない。この状態が充電モードの設定位置である。

作業者が切替レバー４８の操作部４８ａを図４（Ｅ）の位置からさらに右に移動させると、連結板４２が図４（Ｆ）の“自（動）”位置になり、回動端子４４ａ、４４ｂ、４４ｃと固定端子４５ａ、４５ｂ、４５ｃの接触に加えて、回動短絡片８４ａが固定端子８４ｂに接触する。この結果、切替スイッチ８４がオンの状態となる。一方、固定端子４５ｄ、４５ｅはいずれの回動端子とも接触していない状態を保つ。この状態が自動モードの設定位置である。

以上、シーソー式の連結板４２を切替レバー４８によって移動させることで、Ａ～Ｅ端子の接続状態の切り替えと、自動モードのオフ（図４（Ｃ）～（Ｅ））とオン（図４（Ｆ））の切り替え操作を行うようにした。尚、使用する切替スイッチ４０の構成は図４（Ｂ）～（Ｆ）に示した構造に限るものでなく、Ａ～Ｅ端子の接続状態切り替えと自動スイッチ８４のオンオフ切り替えの回路が達成できれば、他の形式のスイッチ手段にて実現しても良い。

次に図３のバイパス回路５０の切り替え手順を図５のフローチャートを用いて説明する。図５に示す手順は、制御部１０にあらかじめ格納されたプログラムによってソフトウェア的に実行可能である。図５の制御は、電気機器１の電池パック装着部２０に２つの電池パック１５０、２５０が装着されたら開始される。上側正極端子２１と上側正極端子１２１は、配線３５、３７と切替スイッチ４０を用いて短絡される。この際、電池パック１５０と２５０との電圧差（アンバランス）が大きすぎると、切替スイッチ４０にてＤ端子とＥ端子を接続した直後に大電流が流れることになる。そこで、作業者は、切替スイッチ４０を“切”状態から“放（電）”状態にする前に、“充（電）”に切り替えて、残容量の少ない側の電池パックを、残容量の大きい電池パック側から充電する。すると制御部１０は、電池パック１５０、２５０の電圧検出回路６６、６８の出力から、電池パック１５０の電圧（Ｖ１）と電池パック２５０の電圧（Ｖ２）を検出し、これらの差の大きさから電圧のアンバランスが大きいか否かを判定する（ステップ３０１）。

ステップ３０１でアンバランス量が大きい場合は、制御部１０はリード線８７（図３参照）をハイ状態（＝基準電圧ＶＣＣと同じ）からグランド電位に落とすことで、アンバランス報知ランプ８６（図３参照）を点灯させる（ステップ３０２）。次に、制御部１０からバイパス指令信号５６を送出しないことにより、リレースイッチ５２のコイル５２を導通させずに、ａ接点５４をオープン状態に保つ（ステップ３０３）。このようにバイパススイッチ（リレースイッチ）５２をオフ状態に設定することで、一方の電池パックから他方の電池パックに対して配線３５、３７を介して流れる電流は、抵抗器５１を通って流れることになる。この結果、充電のための電流が抵抗器５１を介して流れることで、一方の電池パックから他方の電池パックへ流れる充電電流の大きさを抑制することができる。その後、ステップ３０１に戻る。

ステップ３０１でアンバランス量が所定の閾値未満の場合は、制御部１０はリード線８７（図３参照）をハイ状態（＝基準電圧ＶＣＣと同じ）にすることで、アンバランス報知ランプ８６（図３参照）を消灯させる（ステップ３０４）。次に、制御部１０が信号線５７を介してバイパス指令信号５６をバイパス回路５０に送出することにより、リレースイッチ５２のコイル５２に導通して、ａ接点５４を接続状態にする（ステップ３０５）。この結果、抵抗器５１はリレースイッチ５２によってバイパスされることになるので、電池パック１５０の上側正極端子１７１ａと電池パック２５０の上側正極端子２２１ａが抵抗器無しで直結されることになる。その後、ステップ３０１に戻る。

このように作業者は「放電」から「充電」に切り替えて、残容量の少ない電池パック側への充電を行う。この際、充電回路は電池パック１５０の放電用の正極端子（＋端子）１７２ａでなくて、ヒューズ１６５を介在させた充電用の正極端子（Ｃ＋端子）１７１ａを用いるので、仮に、許容される電流以上の過電流が流れたとしてもヒューズ１６５が遮断される。同様に電池パック２５０側でも、充電回路は放電用の正極端子（＋端子）２２２ａでなくて、ヒューズ２１５を介在させた充電用の正極端子（Ｃ＋端子）２２１ａを用いるので、許容される電流以上の過電流が流れるとヒューズ２１５が遮断される。「充電」モードが実行されて、電池パック１５０と２５０の電圧差が所定値未満になると、アンバランス報知ランプ８６（図３参照）が消灯するので、作業者は切替スイッチ４０の操作部４８ａ（図４参照）を、“充（電）”位置から“放（電）”位置に切り替えることで、電気機器１の作業を開始することができる。

以上のように、本実施例では電池パックを複数（ここでは２個）装着する場合に、電池パック間の電圧のアンバランスを調整するアンバランス調整回路（配線３５、３７と切替スイッチ４０）を設けたので、電池パックを電気機器の本体部に装着したままで電池パック間の相互充電を行うことによる電池パック間の電池残容量の偏りを調整することができる。また、電池残容量の偏りを調整する充電モードと、電池パックによる負荷装置への電力供給を行う放電モードと、遮断位置（切り位置）を、手動式の切替スイッチにて切り替え可能としたので、確実に切替操作を行うことができ、電池パック１５０と２５０の接点間の誤接続によるショートを防止でき、動作の安定化を図ることができる。さらに、電池パック間の相互充電は、電池パックの充電用端子（Ｃ＋端子）を用いるので、充電経路に過電流が流れた場合にヒューズ１６５、２１５によって充電回路を遮断することができ、安全性を一層高めることができる。さらに、電池パック１５０と２５０の電圧差が大きい時は、リレースイッチ５２によって抵抗器５１を充電回路内に介在させるので、過大な充電電流が流れることを回避できる。なお、放電回路は電力線３１及び３６、プラス側電力線３８、グランド線６１を含む。バランス調整回路は配線３５及び３７、バイパス回路５０を含む。

図６は本実施例の第１変形例に係る電池パック１５０、２５０と電気機器１Ａの回路図である。図６の回路は、図３の回路にさらなるバイパス線９４と、バイパス線９４中にセルバランススイッチ９０と、インターロック回路８０を追加したものである。これらが自動モードを実行するための手段となる。セルバランススイッチ９０としては、リレースイッチ９１を用いることで、リレースイッチ９１の電磁コイル９２を制御部１０によって駆動することで、ａ接点９３を接続状態に切り替えることができる。リレースイッチ９１の電磁コイル９２には、“バランス制御信号（＝ハイ電圧信号）”を信号線８０ａを介してインターロック回路８０から送出する。インターロック回路８０は、制御部１０の制御によりセルバランススイッチ９０を動作させて自動で“充電モード”に切り替える際に、手動切替スイッチ４０側の回路で“放電”にならないように制御するための制御回路である。つまり、リレースイッチ９１を接続させる（＝充電モード）場合は、リレースイッチ７１と７５への駆動信号Ｐ１、Ｐ２をハイにして、リレースイッチ７１と７５を共に遮断状態（オフ状態）にして、切替スイッチ４０を介した充電動作を不能とする。一方、駆動信号Ｐ１、Ｐ２をローのままに保ってリレースイッチ７１と７５を接続状態（オン状態）にする場合は、リレースイッチ９１の電磁コイル９２への通電を阻止することにより、ａ接点９３を開放状態に保つ。放電禁止指令回路７０Ａは、図３に示した放電禁止指令回路７０に比べて、インターロック回路８０からの入力線８０ｂが増えており、入力線８０ｂから“放電モード”を示す信号が出力された場合は、制御部１０からリード線８２によって供給される指示信号にかかわらず駆動信号Ｐ１、Ｐ２をハイに切り替える。

図７は本実施例の第１変形例に係る電気機器１Ａの、充電及び放電の自動切り替え手順を示すフローチャートである。図７に示す手順は、制御部１０にあらかじめ格納されたプログラムによってソフトウェア的に実行可能である。最初に、制御部１０は、リード線８３と８５の電圧を比較することで、自動スイッチ８４がオンになっているか否かを判定する（ステップ３１０）。自動スイッチ８４がオンになっている時は、制御部１０による電池パック１５０と２５０の電圧のバランス調整を行うべくステップ３１１に進む。ステップ３１１では、モータ６（図６参照）が停止しているかを判定する（ステップ３１１）。ステップ３１１にてモータ６が回転中の場合は、電池パック１５０のセルユニット１６１、１６２と、電池パック２５０のセルユニット２１１、２１２との充放電（本明細書ではこの充放電によるバランス取りを「セルバランス」と称する）を取ることができないので、ステップ３１０に戻る。ステップ３１１において、モータ６が停止中の場合は、セルユニット１６１と１６２の合計電圧と、電池パック２５０のセルユニット２１１と２１２の合計電圧との差が第１閾値以上（例えば、４Ｖ以上）であるか否かを判定し（ステップ３１２）、第１閾値以上のセルアンバランスが生じている場合は、ステップ３１３に進む。

ステップ３１３にて、セルアンバランス量が大きい場合は、制御部１０はアンバランス報知ランプ８６（図６参照）を点灯して（ステップ３１４）、リード線８２を介して放電禁止指令回路７０Ａに、駆動信号Ｐ１とＰ２を共にオンにすることにより、リレースイッチ７１と７５を非接続（遮断、放電禁止）状態にし（ステップ３１５）、その後に、セルバランススイッチ９０のリレースイッチ９１を接続状態にすべく、インターロック回路８０が信号線８０ａを介して駆動信号Ｐ４を供給する（ステップ３１６）、この結果、電池パック１５０と２５０は、バイパス線９４（図６参照）によって確立された充電回路によって残容量が少ない電池パック側が、残容量が多い電池パック側から充電されることになる。その後、ステップ３１０に戻る。

ステップ３１３にて、セルアンバランスが存在するものの、電圧差が第２閾値未満（例えば、６Ｖ未満）で大きいとは言えない場合は、制御部１０はアンバランス報知ランプ８６（図６参照）を消灯させた（ステップ３１９）後に、作業者によってトリガスイッチ７（図６参照）がオンになったか否かを判定する（ステップ３２０）。ステップ３２０にてトリガスイッチ７がオフの場合はステップ３１５に進み、オンの場合は、制御部１０は、インターロック回路８０から信号線８０ａを介した駆動信号の供給をオフにすることにより、リレースイッチ９１をオフにすると共に、放電禁止指令回路７０Ａから、駆動信号Ｐ１、Ｐ２をオフにすることにより、リレースイッチ７１と７５を共に接続状態（放電許可）に戻す（ステップ３２２）。その後、ステップ３１０に戻る。

ステップ３１２において、セルアンバランス量が第１閾値未満の場合は、インターロック回路８０からの駆動信号の供給をオフにすることにより、リレースイッチ９１をオフにする（ステップ３１７）と共に、放電禁止指令回路７０Ａから、駆動信号Ｐ１、Ｐ２をオフにすることにより、リレースイッチ７１と７５を共に接続状態（放電許可）に戻す（ステップ３１８）。その後、ステップ３１０に戻る。

ステップ３１０において、自動スイッチ８４（図６参照）がオフになっている場合は、制御部１０による電池パック１５０と２５０の電圧のバランス調整を行なわずに、手動で行うことが設定されたことになるので、ステップ３２３へ進む。ステップ３２３では、セルユニット１６１と１６２の合計電圧と、電池パック２５０のセルユニット２２１と２１２の合計電圧との差が第２閾値以上（例えば、６Ｖ以上）であるか否かを判定し、電圧との差が第２閾値以上の場合は、制御部１０はアンバランス報知ランプ８６（図６参照）を点灯させ（ステップ３２４）、インターロック回路８０を制御してセルバランススイッチ９０をオフ状態に切り替え（ステップ３２５）、放電禁止指令回路７０Ａから、駆動信号Ｐ１、Ｐ２をオンにすることにより、リレースイッチ７１と７５を共に遮断状態にして放電を禁止する（ステップ３２６）。その後、ステップ３１０に戻る。

ステップ３２３でアンバランス量が閾値未満の場合に制御部１０は、アンバランス報知ランプ８６（図６参照）を消灯させ（ステップ３２７）、制御部１０は、インターロック回路８０からの駆動信号の供給をオフにすることにより、セルバランススイッチ９０をオフ（遮断）にする（ステップ３２８）と共に、放電禁止指令回路７０Ａから、駆動信号Ｐ１、Ｐ２をオフにすることにより、リレースイッチ７１と７５を共に接続状態に戻すことにより、電池パック１５０と２５０からの放電を許可する（ステップ３２９）。その後、ステップ３１０に戻る。

以上、第１の変形例では、作業者は図４に示した切替スイッチ４０を操作することにより、手動による充放電モードの切り替えと、制御部１０の制御による自動での充放電モードの切り替えを選択できるので、作業者の操作性が大いに向上する。また、手動で充放電モードを切り替える場合であっても、電池パック１５０と２５０間の電圧差がある程度以上に大きくなると、アンバランス報知ランプ８６が点灯するので、充電モードへの切り替えを促すことができ、使いやすい電気機器を実現できる。

図８は本実施例の第２変形例に係る電池パック１５０、２５０と電気機器１Ｂの回路図である。基本的な回路構成は、図６で示した回路構成と同様であり、図６の回路に比べて手動設定による充電モードの設定を省略した点で異なる。切替スイッチ４０Ａは、図６で示した切替スイッチ４０からＤ端子とＥ端子部分を、セルバランススイッチ９０にて実現した構成である。その他の構成は図６と同じであり、同じ構成の箇所には同じ番号による符号を付している。手動による切替スイッチ４０Ａにより、操作部４８ａを“切”位置と “放（電）”位置による放電モードに切り替えることができる。但し、充電モードへの切り替えは手動で行うのでは無く、制御部１０の制御による自動切り替えのみとなる。放電モードの設定は、図６と同様に、制御部１０のマイコンが、インターロック回路８０から“バランス制御信号”を信号線８０ａをセルバランススイッチ９０に送出し、同時に、放電禁止指令回路７０Ａに“放電”を指示する信号を送出する。“放電”指示を受けた放電禁止指令回路７０Ａは、第１と第２のリレースイッチ７１と７５へ駆動信号を送出し、ｂ端子７３、７７を開放させる。

図８（又は図３、図６）の回路構成では、プラス側の出力回路中にリレースイッチ７１と７５が設けられる。これら２つのリレースイッチ７１と７５を設けたことによって、電池パック１５０、２５０からプラス側電力線３８への電力経路を、別々に遮断または接続できる。よって、電池パック１５０、２５０のうち片方の電池パックのみを装着した場合に、制御部１０の制御により、駆動信号Ｐ１又はＰ２だけをオンにすることにより、装着されていない電池パック側のリレースイッチをオフ（非導通状態）に切り替えることができる。

図９は本実施例の第２変形例において、電池パック１５０又は２５０だけ装着して電気機器１Ｂを使用する場合の制御手順を示すフローチャートである。図９に示す一連の手順は、電池パック１５０又は２５０が装着されて制御部１０に含まれるマイコンが起動したら、格納されているプログラムによってソフトウェア的に実行される。最初に、制御部１０は、電池パックの片差し（一方の電池パックのみが接続）検出があるかどうかを判定する（ステップ３３０）。この検出は、電圧検出回路６６と６８の電圧差を比較することで可能である。制御部１０が電池パック１５０又は２５０の一方が装着され、他方の電池パックが装着されていないことを判定したら、制御部１０は一方の電池パックだけで電気機器１を動作させることができるかどうかを判定する（ステップ３３１）。ステップ３３１は、プログラムによって事前に設定されている処理である。例えば電気機器１の種類、すなわち作業内容によって一方のみ電池パックで動作できるものと、動作できないものが存在する。そのため、一方のみの電池パックでは動作できない電気機器１の場合を想定した処理であるため、省略することも可能である。

ステップ３３１で動作可能と判断されたら、制御部１０は電池パック１５０（電池パックＡ）が装着されているか否かを判定する（ステップ３３２）。電池パック１５０だけが装着され、電池パック２５０が装着されていないときは、バランス制御信号８０ａ（図８参照）をオフにすることでセルバランススイッチ９０をオフにしてバイパス線９４を非導通とし（ステップ３３５）、装着されている電池パック１５０側のリレースイッチ７１の駆動信号Ｐ１をオフにしてｂ接点７３を導通状態に保ち、装着されていない電池パック２５０側のリレースイッチ７５の駆動信号Ｐ２をオンにしてｂ接点７７を開放状態にして（ステップ３３６）、ステップ３３０に戻る。

ステップ３３２において、電池パック２５０だけが装着され、電池パック１５０が装着されていないときは、バランス制御信号８０ａ（図８参照）をオフにすることでセルバランススイッチ９０をオフにしてバイパス線９４を非導通とし（ステップ３３３）、装着されている電池パック２５０側のリレースイッチ７５の駆動信号Ｐ２をオフにしてｂ接点７７を導通状態に保ち、装着されていない電池パック１５０側のリレースイッチ７１の駆動信号Ｐ１をオンにしてｂ接点７３を開放状態にして（ステップ３３４）、ステップ３３０に戻る。

ステップ３３０において、電池パック１５０の片差し検出が無い場合は、バランス制御信号８０ａ（図８参照）をオフにすることでセルバランススイッチ９０をオフにして、バイパス線９４を非導通とし（ステップ３３９）、リレースイッチ７１の駆動信号Ｐ１をオフにしてｂ接点７３を導通状態にして、リレースイッチ７５の駆動信号Ｐ２をオンにしてｂ接点７７を導通状態にして（ステップ３４０）、電池パック１５０、２５０からの放電を許可として、ステップ３３０に戻る。

ステップ３３１において、一方の電池パックだけで電気機器１を動作させることができない機種の場合は、バランス制御信号８０ａ（図８参照）をオフにすることでセルバランススイッチ９０をオフにして、バイパス線９４を非導通とし（ステップ３３７）、リレースイッチ７１の駆動信号Ｐ１をオンにしてｂ接点７３を非導通状態にし、リレースイッチ７５の駆動信号Ｐ２をオンにしてｂ接点７７を非導通状態にすることにより放電を禁止し（ステップ３３８）、ステップ３３０に戻る。

以上の制御により、片方の電池パックのみの装着時（例えば電池パック１５０を装着時）に、非装着側の電池パック側（例えば電池パック２５０）の正極端子１１２１、１２２へ電池パック１５０の正極電圧に伝達されないので、露出する正極端子１２２に高電圧が伝達することを防止できる。また、電気機器１の種類によっては片方の電池パックのみでも動作することができるため、作業性を向上することができる。また、片方の電池パックのみでは動作できない電気機器１の場合には負荷部への放電が禁止されるため、例えば電池パックの片差し状態ではパワー不足によって作業性の低下が生ずる虞を事前に回避することができる。

図１０は本発明の第２の実施例に係る電池パック１５０、２５０と電気機器１Ｃに装着した際の接続状態を示す回路図である。この回路図は、図６で示した電気機器１Ａに、さらにリレースイッチ１０１と１０５を追加し、それらを制御する直列／並列選択指令回路８９を追加したものである。リレースイッチ１０１は、上側負極端子２７と上側負極端子１２７を接続する電力線６５の途中に設けられるもので、並列接続の際に接続状態とされる。リレースイッチ１０１は電磁石コイル１０２とａ接点１０３を含んで構成され、直列／並列選択指令回路８９からの駆動信号Ｐ３がオフの場合、ａ接点１０３は切断状態にある。リレースイッチ１０５は、上側負極端子２７と上側正極端子１２２を接続する電力線６０に介在されるもので、電池パック１５０と２５０の直列接続の際に接続状態とされる。リレースイッチ１０５は電磁石コイル１０６とａ接点１０７を含んで構成され、直列／並列選択指令回路８９からの駆動信号Ｐ４がオフの場合、ａ接点１０７は切断状態にある。

直列／並列選択指令回路８９は、電池パック１５０と２５０の並列接続を行うリレースイッチ１０１と直列接続を行うリレースイッチ１０５の接続状態を切り替えるための回路である。直列／並列選択指令回路８９は制御部１０から信号線８８によって伝達される信号に応じて、駆動信号Ｐ３をリレースイッチ１０１に、駆動信号Ｐ４をリレースイッチ１０５に送出する。

図１１は図１０の回路を用いて直列接続と並列接続を切り替える手順を説明するフローチャートである。図１１に示す一連の手順は、制御部１０に含まれるマイコンが起動したら、格納されているプログラムによってソフトウェア的に実行される。最初に制御部１０は、自らの電気機器１Ｃの動作電圧が、直列接続の出力（７２Ｖ）を使用するものか、並列接続の出力（３６Ｖ）を使用するものかを判定する（ステップ３５０）。直列接続の場合は、電池パック１５０と２５０間でセルアンバランスが発生しているか否かを判定する（ステップ３５１）、セルアンバランスが発生していない場合はステップ３５７へ進む。ステップ３５１でセルアンバランスが発生している場合は、トリガスイッチ７がオフであるかを判定し（ステップ３５２）、オンである場合はステップ３５７へ進み、オフの場合はステップ３５３へ進む。尚、ステップ３５１からステップ３５３の間に、図７のステップ３１０のセルバランスを取る処理を実行して、セルアンバランスが無くなってからステップ３５７に移行させるように構成しても良い。

ステップ３５３～３５６は、電池パック１５０と２５０の並列接続回路を確定させるための４つのリレースイッチ７１、７５、１０１、１０５の制御である。最初に、駆動信号Ｐ４をオフにすることによりリレースイッチ１０５のａ接点１０７を開放状態とする（ステップ３５３）。次に、駆動信号Ｐ１をオフにすることによりリレースイッチ７１のｂ接点７３を接続状態とする（ステップ３５４）。次に、駆動信号Ｐ２をオフにすることによりリレースイッチ７５のｂ接点７７を接続状態とする（ステップ３５５）。最後に、駆動信号Ｐ３をオンにすることによりリレースイッチ１０１のｂ接点１０３を接続状態とする（ステップ３５６）。以上の動作によって、電池パック１５０と２５０の並列接続路が確立され、３６Ｖ直流がプラス側電力線３５とグランド線６１を介して出力される。その後、ステップ３５０に戻る。

ステップ３５７～３６０は、電池パック１５０と２５０の直列接続回路を確定させるための４つのリレースイッチ７１、７５、１０１、１０５の制御である。最初に、駆動信号Ｐ３をオフにすることによりリレースイッチ１０１を初期状態、つまりａ接点１０３を開放状態とする（ステップ３５７）。次に、駆動信号Ｐ１をオフにすることによりリレースイッチ７１を初期状態、つまりｂ接点７７を接続状態とする（ステップ３５８）。次に、駆動信号Ｐ２をオンにすることによりリレースイッチ７５を開放状態、つまりｂ接点７３を非接続状態とする（ステップ３５９）。最後に、駆動信号Ｐ４をオンにすることによりリレースイッチ１０５を動作状態、つまりａ接点１０７を接続状態とする（ステップ３６０）。以上の動作によって、電池パック１５０と２５０の直列接続路が確立され、７２Ｖの直流電力がプラス側電力線３５とグランド線６１を介して出力される。その後、ステップ３５０に戻る。

以上のように、実施例２の構成に対して２つのリレースイッチ１０１、１０５を追加するだけで、電池パック１５０と２５０の接続形態を、直列接続（７２Ｖ）と並列接続（３６Ｖ）を切り替えることができる。この切り替えは、電気機器１Ｃの本体側に含まれる制御部１０からの電気的な制御によって行うことができるので使い勝手が良い。また、電池パック１５０と２５０の合計電圧を、高電圧側と低電圧側への切り替えを電動工具の場合はトリガスイッチ７がオフの状態であればいつでも行うことができるので、電動工具の使用中に、高出力が必要なときは７２Ｖ動作とし、低出力でも長時間動作が必要な場合は３６Ｖ動作とするような切り替え操作を行うことができる。

以上、第２の実施例では合計５つのリレースイッチ７１、７５、９１、１０１、１０５を用いて、電池パック１５０、２５０間のアンバランス状態からの回復動作（定電圧側電池パックから高電圧側電池パックへの充電）と電池パック１５０と２５０の接続形態の切り替え動作（直列接続と並列接続）を制御部１０からの指示信号に基づいて電気的に制御する構成を説明した。これらの切り替え回路の主要部分は，図１０の点線に示すように電気機器１Ｃの電池パック装着部２０（図１参照）の内部に収容される。この図１０の電池パック装着部２０に含まれる回路を、他の電気機器の２つの電池パック装着機構と組み合わせて達成することにより、任意の電気機器の本体部に本発明を実施することができるようになる。その例を、別体式のアダプタとして構成し、電気機器１Ｃの本体部と電池パック１５０、２５０との間にアダプタを装着するように構成したのが図１２である。

図１２は本発明の第３の実施例に係る電気機器４０１の斜視図である。電気機器４０１の内部構成は、図１で示した電気機器１とほぼ同様であるが、動作電圧が３６Ｖと７２Ｖのいずれでも可能なように構成され、電池パック装着部４２０には１つの電池パックしか装着できない。アダプタ５００は、ハウジングの上側に、電池パック装着部４２０に装着可能な第１の装着機構５１０が形成され、ハウジングの下側に、電池パック１５０と２５０をそれぞれ装着可能とする第２の装着機構５２０が形成される。第１の装着機構５１０は、電池パック１５０のケースの上側部分と互換であって、側面にはラッチボタン５１８が設けられる。

第２の装着機構５２０は、左右に電池パック１５０と２５０を並べて装着できるように２組の電池パック装着部（５２０Ａ、５２０Ｂ）を配置して構成される。アダプタ５００の内部は、基本的には図１０の電池パック装着部２０の内部構成と同じであるが、電源回路６４を２つに分離して、電池パック装着部４２０内容の電源回路と、電気機器４０１の本体内に設ける電源回路を設ける必要がある。また、図１０の信号伝達用のリード線８１～８３、８５、８７等を電池パック１５０に設けられた既存の端子群で伝達するために、アダプタ５００内に専用の制御部を追加する。

図１３は図１２の電気機器４０１のアダプタ５００における直列接続と並列接続を切り替える手順を説明するフローチャートである。基本的な動作は図１１で示したフローチャートと同じであり、冒頭のステップ３７０を追加したことだけが異なる。電気機器４０１の電池パック装着部４２０にアダプタ５００が装着され、アダプタ５００に２つの電池パック１５０、２５０が装着されると、電気機器４０１の本体部に含まれる制御部１０のマイコンと、アダプタ５００内に含まれる制御部のマイコンが起動するので、アダプタ５００のマイコンは制御部１０のマイコンと通信を行い、内部の不揮発性メモリ領域に予め格納されている電気機器４０１の機種情報を読み出す（ステップ３７０）。アダプタ５００は、電気機器４０１のマイコンと通信を行い受信した機種情報を元に、以下のステップ３７１～３８１を実行するが、それらの動作は、図１１で示したステップ３５０から３６０と全く同一手順であるので、繰り返しの説明は省略する。

第３の実施例に示したアダプタ５００を用いると、電池パック１５０を一つしか装着できない電気機器の電池パック装着部に対して、複数の電池パック１５０、２５０を装着できるようになる。その際、アダプタ５００の内部回路を、上記の第１～第３の実施例のような構成とすることで、並列接続で大容量電源として使用するか、直列接続で高電圧電源として使用するかを選択でき、しかも充電状態がアンバランスな電池パックであっても、電池パック間充電によってアンバランスを効果的に解消することができるので、使い勝手の良い電気機器システムを実現できる。

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、上述の実施例では電気機器の本体部の例としてインパクトレンチを用いて説明したが、本体部の種類は任意であり、その他の電動工具、作業機器、照明機器、音響機器、冷温蔵庫、熱機器等に広く本発明を適用可能である。

１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ電気機器２ハウジング２ａ胴体部
２ｂハンドル部３ケース６モータ７トリガスイッチ
７ａトリガレバー８先端工具保持部９スイッチング素子
９ａゲート信号１０制御部１１電池電圧検出回路
１１ａ信号線１２スイッチ状態検出回路１６負荷装置
１８ターミナル部１８ａ基台２０電池パック装着部
２０Ａ第１装着部２０Ｂ第２装着部２１、２２上側正極端子
２２ａ接続子２４Ｔ端子２４ａ接続子２５Ｖ端子
２６ＬＳ端子２７負極入力端子２８ＬＤ端子
２９下側正極端子２９ａ接続子３０下側負極端子
３０ａ接続子３１、３６電力線３２（短絡用の）配線
３３、３４リード線３５、３７配線
３８プラス側電力線３９ダイオード４０、４０Ａ切替スイッチ
４１ａ、４１ｂスイッチ片４１ｃ連結子４２連結板
４３ａ回動軸４３ｂ～４３ｅ連結回動支点
４４ａ～４４ｃ回動端子４５ａ～４５ｅ固定端子
４５ｆ、４５ｇ接触片４８切替レバー４８ａ操作部
４８ｂ円柱棒４９切り欠き部５０バイパス回路
５１抵抗器５２リレースイッチ５３電磁石コイル
５４ａ接点５６バイパス指令信号５７信号線
６０電力線６１グランド線６２、６３リード線
６４電源回路６５電力線６６、６８電圧検出回路
６７、６９信号線７０放電禁止指令回路
７１（第１の）リレースイッチ７５（第２の）リレースイッチ
７２、７６電磁コイル７３、７７ｂ接点８０インターロック回路
８１、８２、８３、８５、８７リード線８４自動スイッチ
８４ａ回動短絡片８４ｂ固定端子８６アンバランス報知ランプ
８８信号線８９並列選択指令回路９０セルバランススイッチ
９１リレースイッチ９２電磁コイル９３ａ接点
９４バイパス線１０１（第３の）リレースイッチ１０２電磁石コイル
１０３ａ接点１０５（第４の）リレースイッチ１０６電磁石コイル
１０７ａ接点１２１、１２２上側正極端子１２７上側負極端子
１２９下側正極端子１３０下側負極端子１３２（短絡用の）配線
１５０電池パック１５８ラッチボタン１６０回路基板
１６１第１セルユニット１６２第２セルユニット
１６５ヒューズ１７１ａ、１７２ａ上側正極端子
１７１ｂ、１７２ｂ下側正極端子１７７ａ上側負極端子
１７７ｂ下側負極端子１８２ａ、１８３ａ、１８７ａ、１８８ａ腕部
２２２ａ上側正極端子２２７ａ上側負極端子２５０電池パック
４０１電気機器４２０電池パック装着部５００アダプタ
５１０第１の装着機構５１８ラッチボタン５２０第２の装着機構

Claims

複数の電池パックを同時に装着可能な複数の電池パック装着部と、
前記電池パック装着部に接続された前記複数の電池パックからの電力により駆動する負荷部と、
前記複数の電池パックの少なくとも１つと前記負荷部とを接続する放電回路と、
前記複数の電池パックに含まれる１つの電池パックと前記複数の電池パックに含まれる他の電池パックとを接続することにより、前記１つの電池パックから前記他の電池パックを充電できるよう構成されたバランス調整回路と、を備えたことを特徴とする電気機器。
請求項１に記載の電気機器であって、
前記放電回路と前記バランス調整回路とを切り替えるよう構成された切替部を備えたことを特徴とする電気機器。
請求項２に記載の電気機器であって、
前記複数の電池パック装着部はそれぞれ、前記電池パックの正極端子と接続する第１正極端子及び第２正極端子と、前記電池パックの負極端子と接続する第１負極端子と、を有し、
前記１つの電池パックから前記他の電池パックを充電する充電モードは、前記第１正極端子、前記第１負極端子及び前記バランス調整回路を介して実行され、
前記複数の電池パックの少なくとも１つから前記負荷部へ電力を供給する放電モードは、前記第２正極端子、前記第１負極端子及び前記放電回路を介して実行されることを特徴とする電気機器。
請求項３に記載の電気機器であって、
複数の電池パックの各第１負極端子が共通に接地され、
前記切替部は手動式のスイッチであり、前記スイッチの操作部によって、
前記複数の電池パックから前記負荷部へ電力を供給する放電モードでは複数の前記電池パック間の第２正極端子間が接続されて、前記負荷部への出力線にも接続され、
前記１つの電池パックから前記他の電池パックを充電する充電モードでは、前記１つの電池パックと前記他の電池パックの前記第１正極端子間が接続されると共に、前記負荷部への出力線とは遮断されることを特徴とする電気機器。
請求項３又は４に記載の電気機器であって、
前記複数の電池パックはそれぞれ、複数の電池セルを直接接続したセルユニットを有し、
前記第１正極端子は、前記セルユニットの正極からヒューズを介して接続された充電用端子であり、
前記第２正極端子は、前記セルユニットの正極から直接接続された放電用端子であり、
前記第１負極端子は、前記セルユニットの負極から直接接続された端子であることを特徴とする電気機器。
請求項１～５のいずれか一項に記載の電気機器であって、
前記バランス調整回路は、複数の前記電池パック間の第１正極端子間が接続される回路中に、充電電流を抑制するための抵抗部と、前記抵抗部をバイパスするバイパス回路を有し、
前記１つの電池パックから前記他の電池パックを充電する充電モードにおいて、
前記複数の電池パック間のアンバランス量が所定値未満の場合には、前記抵抗部を介さずに前記バイパス回路を介して前記１つ方の電池パックから前記他の電池パックを充電し、
前記アンバランス量が前記所定値以上の場合には、前記抵抗部を介して前記１つの電池パックから前記他の電池パックを充電することを特徴とする電気機器。
請求項１～６のいずれか一項に記載の電気機器であって、
前記電気機器は制御部を有し、
前記１つの電池パックの第２正極端子からの出力と、前記他の電池パックの第２正極端子からの出力は、連結点にて接続され、
前記１つの電池パックの前記第２正極端子と前記連結点の間に第１のリレースイッチを設け、
前記他の電池パックの前記第２正極端子と前記連結点の間に第２のリレースイッチを設け、
前記制御部の制御によって前記第１のリレースイッチと前記第２のリレースイッチの開閉が制御されることを特徴とする電気機器。
請求項７に記載の電気機器であって、
前記１つの電池パックから前記他の電池パックを充電する充電モードの実行時には、前記第１のリレースイッチと前記第２のリレースイッチにより、それぞれの回路が遮断されることを特徴とする電気機器。
複数の電池パックを同時に装着可能な複数の電池パック装着部と、
前記電池パック装着部に接続された電池パックからの電力により駆動する負荷部と、を備え、
前記複数の電池パック装着部はそれぞれ、前記電池パックの正極端子と接続する第１正極端子及び第２正極端子と、前記電池パックの負極端子と接続する第１負極端子と、を有し、
前記複数の電池パック装着部に接続された前記複数の電池パックに含まれる１つの電池パックから他の電池パックへの充電は、前記第１正極端子及び前記第１負極端子を介して実行し、
前記複数の電池パックの少なくとも１つからの電力を前記負荷部へ供給する放電は、前記第２正極端子及び前記第１負極端子を介して実行されることを特徴とする電気機器。
請求項９に記載の電気機器であって、
前記充電と前記放電を切り替えるための切替部を備えることを特徴とする電気機器。
請求項９又は１０に記載の電気機器であって、
前記電気機器は制御部を有し、
前記１つの電池パックの第２正極端子からの出力と、前記他の電池パックの第２正極端子からの出力は、連結点にて接続され、
前記１つの電池パックの前記第２正極端子と前記連結点の間に第１のリレースイッチを設け、
前記他の電池パックの前記第２正極端子と前記連結点の間に第２のリレースイッチを設け、
前記１つの電池パックの前記第１負極端子と前記他の電池パックの第１負極端子を第３のリレースイッチを介して接続し、
前記１つの電池パックの第１負極端子と前記他の電池パックの第１負極端子を第４のリレースイッチを介して接続し、
前記制御部は、前記第１～第４のリレースイッチを開閉することによって、前記１つ及び他の電池パックの直列接続を前記負荷部に出力するか、並列接続を前記負荷部に出力するかを切り替えることを特徴とする電気機器。
請求項１１に記載の電気機器であって、
前記制御部は、前記１つの電池パックと前記他の電池パックの電圧を監視し、それらの電圧のアンバランス量が大きくなった際に、電圧の高い一方の前記電池パックから電圧の低い他方の前記電池パックへの充電を行う、自動モード手段を備えたことを特徴とする電気機器。
電池パックと、電気機器本体と、を備えた電気機器であって、
前記電池パックは、
電池セルと、
前記電池セルに接続される端子であって、前記電池セルを充電する充電装置に接続可能な充電用端子と、前記電池セルからの電力を受ける前記電気機器本体に接続可能な放電用端子と、を有する端子と、を有し、
前記電気機器本体は、
前記電池パックを装着可能な電池パック装着部と、
前記電池パック装着部に接続された前記電池パックからの電力により駆動する負荷部と、
前記電池パック装着部に設けられ、前記充電用端子と接続可能な第１正極端子と、前記放電用端子と接続可能な第２正極端子と、を有する本体側端子部と、を有することを特徴とする電気機器。