JP5071713B2

JP5071713B2 - 電動工具

Info

Publication number: JP5071713B2
Application number: JP2007264106A
Authority: JP
Inventors: 一彦船橋; 信宏高野; 栄二中山; 貴士上田
Original assignee: Hitachi Koki Co Ltd
Current assignee: Koki Holdings Co Ltd
Priority date: 2007-10-10
Filing date: 2007-10-10
Publication date: 2012-11-14
Anticipated expiration: 2027-10-10
Also published as: JP2009090419A

Description

本発明は、リチウムイオン電池等の二次電池からなる電池パックを使用するコードレス電動工具に関し、特に、電動工具本体のモータを駆動する電池パックの放電時の異常放電を警告するための電池残量警告回路を具備する電動工具に関する。

電動工具においてコードレス電動工具を駆動する駆動電源として、高容量化、軽量化が可能なリチウムイオン二次電池を用いた電池パックが広く使用されている。リチウムイオン二次電池において、過充電または過放電を行うと、電池の劣化または発火の可能性があるので、一般的には電池パック内に専用の保護ＩＣもしくはマイコンを設け、過充電・過放電を監視して所定の充電電圧値以上または所定の放電電圧値以下の場合、上記保護ＩＣもしくはマイコンは、過充電信号または過放電信号の制御信号を充電器回路または負荷回路（電動工具）に出力し、該制御信号に基づき充放電経路を遮断するという二次電池の保護対策が行われている。このような技術は、例えば、特許文献１に開示されている。

また、特許文献２に開示されるように、電動工具に着脱される電池パックの放電限界を警告するために、電池パックの電池電圧が限界値まで放電したら、警告表示する電池残量警告回路が周知である。電池残量警告回路は、一般に、電池パックの放電電圧を検出するために、定電圧電源を得るための安定化電源回路と、比較回路として動作させるオペアンプとの組合せ回路が用いられる。すなわち、安定化電源回路で定電圧化した電圧を直列接続した一対の分圧用抵抗に印加し、それらの分圧用抵抗値による分圧比によって得られた基準電圧をオペアンプの基準入力端子に供給する。一方、電池パックの放電電圧は、電池パックの電池電圧を直列接続した一対の検出用抵抗（分圧用抵抗）に印加し、検出用抵抗値による分圧比によって得られた検出電圧（電池電圧）を上記オペアンプの比較入力端子に供給し、これによって、オペアンプの出力側に電池パックの放電限界電圧を検出するものである。

例えば、特許文献２に開示された技術では、図６に示すように、３端子レギュレータ２２と、コンデンサ２１および２３とからなる安定化電源回路２０を使用し、電池パック９の電池電圧を安定な電圧に変換し、電池残量警告回路１４および３０の電源として供給する。電池パック９の放電電圧の限界値は、電池パック９の電源供給端子９ａおよび９ｂ間に接続された分圧用抵抗１４１および１４２による検出電圧Ｖｂをオペアンプ（比較回路）１５０の反転入力端子に入力し、放電限界値に対応する基準電圧Ｖｒｂをオペアンプ１５０の非反転入力端子に入力することによって検出する。この場合、基準電圧Ｖｒｂは、上記安定化電源回路２０の安定化出力電圧を分圧用抵抗１４３および１４４によって分圧した電圧を利用している。

特開２００３−１６４０６６号公報特開２００５−２４６５６３号公報

特に、特許文献２に開示されるように、電動工具本体内に電池残量警告回路１４および３０を内蔵させて、モータ駆動時の大電流放電に基づく電池パックの放電限界電圧を警告することは、過放電による電池パックの劣化、破損を防止できる点で有利である。

しかし、特許文献２に開示された電池残量警告回路１４および３０（図６参照）では、オペアンプから成る比較器１５０の反転入力端子（−）に、分圧抵抗による電池パック９の検出電池電圧Ｖｂを入力し、また、比較器１５０の非反転入力端子（＋）には比較器の基準となる基準電圧値Ｖｒｂを発生させるために高精度な安定化電源回路（定電圧回路）または定電圧素子が必要となる。これらの回路構成は、市販の汎用回路部品を用いて組立てることが可能であるが、その回路装置は、部品点数が多くなり、高価で大型になるという問題がある。また、上記した定電圧回路または定電圧素子の出力電圧（基準電圧）および分圧用抵抗の抵抗値のばらつきが比較的大きいので、放電限界電圧の検出精度を高精度化するために、検出用抵抗の調整に可変抵抗等を用いるなどのばらつきに対する調整手段が必要になるという問題もある。

従って、本発明の目的は、上記した問題点を解消し、部品点数が少なく、かつ高精度な放電電圧限界値を検出することが可能な、電池パックの電池残量警告回路を備えた電動工具を提供することにある。

本発明の他の目的は、電池パックの消費電力を抑制させた電池残量警告回路を有する電動工具を提供することにある。

上記課題を解決するために本発明に従って開示される発明のうち、代表的なものの要約を説明すれば、次のとおりである。

本発明の一つの特徴によれば、着脱可能に設けられた電池パックにより駆動されるモータと、該モータの駆動及び停止を操作する電源スイッチと、前記電池パックの電池電圧を検出し、該電池電圧の残量が所定値以下に低下したことを報知する電池残量警告回路と、を具備する電動工具において、前記電池残量警告回路は、前記電池電圧を検出する電池電圧検出部と、前記電池パックの正極および負極間に接続されたスイッチング素子と、前記電池パックの正極側に接続された第１の端子、前記電池パックの負極側に接続された第２の端子および前記電池パックの正極および負極間に接続され前記電池電圧検出部によって検出された電池電圧が印加される第３の端子を有するシャントレギュレータと、を有する。

本発明の他の特徴によれば、前記シャントレギュレータは、内蔵する基準電圧と前記電池電圧検出部の検出電圧とを比較し、該比較動作によって得られる前記第１の端子の信号を、前記スイッチング素子に出力する。

本発明のさらに他の特徴によれば、前記比較動作は、前記電源スイッチがオン状態の場合に行われる。

本発明のさらに他の特徴によれば、前記電池電圧検出部は少なくとも２つの分圧用抵抗を直列接続して成り、前記第３の端子と前記分圧用抵抗の接続点間に第１のコンデンサを接続する。

本発明のさらに他の特徴によれば、前記スイッチング素子の入力端子は抵抗と第２のコンデンサから成る積分回路に接続され、前記第２のコンデンサの両端電圧を前記スイッチング素子の前記入力端子に入力する。

本発明のさらに他の特徴によれば、前記第１の端子と前記スイッチング素子の入力端子間に、前記第１の端子の電圧を変換する電圧変換素子を設ける。

本発明のさらに他の特徴によれば、前記スイッチング素子は、前記電池パックの電池電圧が所定の限界値以下に低下したことを表示する表示手段と直列接続される。

本発明のさらに他の特徴によれば、前記電圧変換素子は、順方向電圧をレベルシフト電圧とする発光ダイオードにより構成される。

本発明のさらに他の特徴によれば、前記スイッチング素子は電界効果トランジスタにより構成され、前記第２のコンデンサに得られる電圧を前記電界効果トランジスタのゲート制御端子に印加する。

上記本発明によれば、シャントレギュレータを用いて電池電圧の低下を検出する比較回路を構成し、シャントレギュレータに内蔵された高精度な基準電圧源を比較回路の基準電圧として利用したので、部品点数を少なくして高精度な電池残量警告回路を構成することができる。

また、上記本発明によれば、電池電圧と基準電圧の比較を電源スイッチがオンしているときに行うようにしたため、電動工具未使用時の電池の消費電力を抑制することによって過放電を防止することができる。

さらに、上記本発明によれば、シャントレギュレータの第３の端子およびスイッチング素子の入力端子にコンデンサを接続し、抵抗とコンデンサで積分回路を構成したので、例えばモータ起動時に生じる過渡的な電池電圧の低下によるスイッチング素子の誤動作を防止することができる。

さらにまた、上記本発明によれば、シャントレギュレータの第１の端子とスイッチング素子の入力端子間に電圧変換素子を設けたので、この電圧変換素子の設置によって電池電圧が低下していない場合にシャントレギュレータの第１の端子に発生する残電圧を、ロウ（Ｌ）レベルの電圧に変換することができる。これによって、電池電圧が低下していない場合におけるスイッチング素子の誤動作を確実に防止できる電池残量警告回路を構成することができる。すなわち、シャントレギュレータの出力段に電圧変換素子を組合せることにより、シャントレギュレータの内蔵回路に必要な動作電圧（残電圧）による後段スイッチング素子の誤動作を確実に防止することができる。

さらにまた、上記本発明によれば、電圧変換素子を汎用の発光ダイオードで構成したため、簡単な構成でスイッチング素子の誤動作を防止することができる。

さらにまた、上記本発明によれば、スイッチング素子と表示手段を直列接続したため、スイッチング素子がオンすれば表示手段もオンするので、簡単な構成で電池残量を表示することができる。

さらにまた、上記本発明によれば、スイッチング素子をＦＥＴで構成し、ゲート端子にコンデンサを接続したので、簡単な構成で電池電圧の過渡的な低下によるＦＥＴの誤動作を防止することができる。

本発明の上記および他の目的、ならびに上記および他の特徴および利点は、以下の本明細書の記述および添付図面からさらに明らかとなるであろう。

以下、本発明の一実施形態について、図１乃至図５を参照して詳細に説明する。なお、実施形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明を省略する。

図１は、本発明をドライバドリルに適用した場合の実施形態に係る電動工具の回路図を示し、図５はその構造図を示す。電動工具１００は、図５に示されるように、本体１０１内に実装されるトリガスイッチ回路（モータ駆動回路）４、電池残量警告回路６、および警告表示灯７３と、本体１０１に着脱可能に設けられた電池パック１とを具備する。

電池パック１は、例えば、３個のリチウムイオン二次電池セルを直列接続した公称電圧１０．８Ｖの組電池１ａから構成され、正極側端子２および負極側端子３を有する。この電池パック１の充電時の電圧は、例えば、１２．０Ｖである。なお、電池パック１は、リチウムイオン二次電池に限るものではなく、ニカド電池、ニッケル水素電池等の二次電池で構成してもよい。また、二次電池のセル数も単数または４個以上のものを使用することができる。

トリガスイッチ回路（モータ駆動回路）４は、電動工具１００の本体１０１（図５参照）内に形成され、ドライバビット等の先端工具（図示なし）の駆動源となるモータ５をオンまたはオフするために設けられている。図１に示されるように、トリガスイッチ回路４はトリガの引込み操作によってオフからオン（またはオンからオフ）に切換えられるトリガスイッチ（電源スイッチ）４ａを有し、また、モータ５の回転方向を正逆転させるために電池パック１からモータ５へ供給する電源の極性を切換えるための回転切換えスイッチ（押しボタンスイッチ）４ｂを有する。トリガの引込み操作によりトリガスイッチ４ａをオンすれば、モータ５が起動し、運転状態となる。逆に、トリガスイッチ４ａの引込み操作を開放すれば、トリガスイッチ４ａはオフする構造となっている。

電池残量警告回路６は、第１の端子となるカソード端子Ｋ、第２の端子となるアノード端子Ａおよび第３の端子となるリファレンス端子ＲＥを有するシャントレギュレータ６４と、シャントレギュレータ６４のカソード端子Ｋの出力電圧によって駆動される出力用スイッチング素子７２とを有する。シャントレギュレータ６４は、市販されているものを使用する。周知のとおり、シャントレギュレータ６４は、半導体集積回路技術により半導体回路基板に形成されたＩＣであり、機能的な等価回路は、図２に示すように、バンドギャップ基準電圧源等から構成された、高精度、低温度係数の基準電圧源６４ｃと、誤差増幅器（コンパレータ）６４ａと、可変抵抗素子として機能するパストランジスタ６４ｂとから構成される。基準電圧源６４ｃは、通常２．５Ｖの基準電圧を有する。誤差増幅器６４ａの動作電圧は、カソード端子Ｋとアノード端子Ａ間に印加される外部電源によって供給される。

本来、シャントレギュレータ６４は、シャント方式の安定化電源として開発されたもので、一般的には、カソード・アノード間導通路に電流制限用抵抗を直列接続した直列回路を安定化すべく電圧源の端子間に接続し、かつカソード端子Ｋとアノード端子Ａ間に分圧抵抗回路を挿入し、カソード・アノード間電圧の一部をリファレンス端子ＲＥに帰還させて、負荷と並列接続した状態で可変抵抗素子と動作させ、カソード端子Ｋとアノード端子Ａ間に安定化電圧を出力させる安定化電源回路を構成する部品として市販されたものである。本発明では、このような通常の使い方と異なり、基準電圧源６４ｃの基準電圧Ｖｒｅｆを放電電圧の限界値に対応させて電池パックの放電電圧の変化を検出する回路構成としたものである。出力用スイッチング素子７２は、本実施形態によれば、入力インピーダンスが非常に大きい絶縁ゲート型電界効果トランジスタ（以下、「ＦＥＴ」と称する）が採用されている。

図１に示す電池残量警告回路６において、シャントレギュレータ６４のリファレンス端子ＲＥには電池パック１の電池電圧Ｖｂの分圧電圧Ｖｄが印加される。すなわち、電池パック１の正極側電源供給線路ＬＰと負極側電源供給線路ＬＮ間に形成された一対の抵抗６０および抵抗６１から成る電圧検出部として機能する分圧用直列接続抵抗を有し、電池パック１の電池電圧Ｖｂを該一対の抵抗６０および抵抗６１の分圧用抵抗によって分圧し、その分圧電圧Ｖｄをシャントレギュレータ６４のリファレンス端子ＲＥに印加する。抵抗６０および抵抗６１で分圧された電池電圧Ｖｄは、抵抗６０と積分回路を構成するコンデンサ（電解コンデンサ）６２を介してリファレンス端子ＲＥに印加される。抵抗６０とコンデンサ６２が形成する積分回路は、モータ５の起動時やモータ５のロック時等に発生する電池電圧の過渡的な電圧低下がリファレンス端子ＲＥに印加されないように設けられた回路である。

シャントレギュレータ６４のカソード端子Ｋと電池パック１の正極側電源供給線路ＬＰ間には電流制限抵抗６３を接続する。この電流制限抵抗６３は、シャントレギュレータ６４の動作電圧（誤差増幅器６４ａの動作電圧）を供給するためにも使用されるので、抵抗値の上限値が制限される。例えば、通常のスイッチング素子の負荷抵抗より比較的小さい抵抗値に制限される。例えば、数ＫΩの値に選択される。

また、シャントレギュレータ６４のカソード端子Ｋと、ＦＥＴ７２のゲート端子（制御入力端子）との間には、シャントレギュレータ６４の出力抵抗変化に基づくカソード端子Ｋにおける出力電圧Ｖｋを、ゲート電圧Ｖｇとして出力するために、電圧変換素子として機能するレベルシフト素子（非直線素子）６５が接続される。レベルシフト素子６５は、例えば、図３の電圧−電流特性に示すように、閾値電圧（立上り電圧）Ｖｔｈを持つ非直線素子から構成される。本実施形態では、直列接続した２個の発光ダイオード（ＬＥＤ）６６の順方向電圧ＶＦをレベルシフト電圧として利用しており、ＬＥＤ６６は１つ当たり約１Ｖの順方向電圧を有するので、２Ｖのレベルシフト電圧を得ている。このレベルシフト素子６５を挿入する理由は次のとおりである。

シャントレギュレータ６４は、上述のとおり電流制限抵抗６３の抵抗値が比較的低く設定され、抵抗６３を介してシャントレギュレータ６４に動作電圧が与えられるために、シャントレギュレータ６４の出力端子であるカソード端子ＫがＬ出力（ロウ出力）であっても、完全にアノード端子の電位に降下せずに、例えば、約２Ｖ程度の電圧（残り電圧）ＶＬ（図４の（ｃ）参照）が出力される。従って、もしレベルシフト素子６５を介さず、直接カソード端子Ｋの出力電圧ＶｋをＦＥＴ７２のゲート端子に印加すると、出力電圧ＶｋがＬ出力に係らず、Ｌ出力の出力電圧ＶＬはＦＥＴ７２のゲートスレッシュホールド電圧（オン電圧）Ｖｔｈｇより高い電圧となるので、ＦＥＴ７２はオンしてしまうという不都合を生ずる。この不都合をなくすために、図４の（ｄ）に示すように、レベルシフト素子６５によってカソード端子Ｋのカソード電圧Ｖｋを２Ｖレベルシフトさせて、ＦＥＴ７２に印加されるゲート電圧Ｖｇをスレッシュホールド電圧Ｖｔｈｇ以下のＬレベル出力に低下させるものである。

レベルシフト素子６５の出力側には、抵抗６７と抵抗６８からなる分圧抵抗が接続される。これにより、レベルシフト素子６５の出力側端子の電圧Ｖｓは、抵抗６７と抵抗６８によって分圧され、出力用スイッチング素子を構成するＦＥＴ７２のゲート電圧Ｖｇとして印加される。抵抗６７にはコンデンサ（電解コンデンサ）７０が直列接続されて積分回路を構成し、上述したように、シャントレギュレータ６４がトリガスイッチ４ａのオン直後の過渡的な低電圧を検出しても、スイッチング素子であるＦＥＴ７２がオンしないように、ゲート電圧Ｖｇの印加をゲートスレッシュホールド電圧Ｖｔｈｇ以下に遅延させる機能をもつ。

ＦＥＴ７２のドレイン端子と電池パック１の正極側電源供給線路ＬＰの間には、警告表示灯として機能する発光ダイオード（ＬＥＤ）７３と、ＬＥＤ７３の点灯時の電流制限を行うための抵抗７１が直列接続される。ＬＥＤ７３は、例えば、赤色点灯の表示素子である。これにより、電池パック１の電池残量（電池電圧）が所定の電圧以下に低下した時のみに、抵抗６８（コンデンサ７０）に得られるゲート電圧ＶｇがＦＥＴ７２のゲートスレッシュホールド電圧Ｖｔｈｇ以上となって、ＦＥＴ７２をオンさせる。ＦＥＴ７２のオン動作により、抵抗７１を介してＬＥＤ７３に電流を供給し、ＬＥＤ７３を赤色点灯させて電池残量の警告表示を行う。

次に、上述したトリガスイッチ回路４および電池残量警告回路６の動作について図４に示した動作波形図を参照して説明する。図４の（ａ）に示すように、時間ｔ１でトリガスイッチ４ａがオンされれば、電池残量警告回路６は動作を開始する。電池パック１の電池電圧Ｖｂは、モータ５の起動によって、図４の（ａ）に示すように、時間ｔ１〜時間ｔ２の過渡的な時間において急激に減少する。しかし、この電池電圧Ｖｂの急激な減少は、上述した抵抗６０とコンデンサ６２の積分回路により吸収（遅延）されるので、結果的にシャントレギュレータ６４のリファレンス端子ＲＥに印加される電池電圧Ｖｂを分圧用抵抗６０および６１で分圧したリファレンス電圧（分圧電圧）Ｖｄは、図４の（ｂ）に示すように、なだらかにわずかに減少するのみで、過渡的な電池電圧Ｖｂの急激な低下を検出しない。

リファレンス端子ＲＥに印加されるリファレンス電圧Ｖｄは、シャントレギュレータ６４の内部回路に設けられている高精度な基準電圧源６４ｃ（図２参照）の基準電圧Ｖｒｅｆ（例えば、２．５Ｖ）と比較される。比較された結果、時間ｔ２〜時間ｔ３において、図４の（ｂ）に示すように、リファレンス端子ＲＥに印加されるリファレンス電圧Ｖｄがシャントレギユレータ６４の基準電圧Ｖｒｅｆより高い電圧であれば、図４の（ｃ）に示すように、シャントレギュレータ６４のカソード端子Ｋのカソード電圧Ｖｋは、Ｌ出力（ＶＬ電圧）となる。上述したように、このＬ出力は比較的高いＶＬ電圧（例えば、２Ｖ）となる。そこで、本発明によれば、カソード電圧Ｖｋをレベルシフト素子６５によってレベルシフトさせて、図４の（ｄ）に示すように、ＦＥＴ７２に印加されるゲート電圧Ｖｇを、ゲートスレッシュホールド電圧Ｖｔｈｇ以下と低下させる。これにより、シャントレギュレータ６４のカソード電圧ＶｋがＬ出力（ＶＬ電圧）のとき、ＦＥＴ７２をオフ状態に維持し、ＬＥＤ７３を消灯状態に維持することができる。

次に、電動工具１００が長時間使用され、モータ５の運転等により電池パック１の放電が進み、電池電圧Ｖｂの電池残量が低下して、図４の（ｂ）に示す時間ｔ３において、分圧用抵抗６０および６１によって分圧されたリファレンス電圧Ｖｄがシャントレギュレータ６４の基準電圧Ｖｒｅｆより低下すると、シャントレギュレータ６４の出力端子であるカソード端子Ｋはハイインピーダンス状態となる。その結果、図４の（ｃ）に示すように、時間ｔ３において、シャントレギュレータ６４のカソード端子Ｋのカソード電圧ＶｋはＨ出力（ＶＨ電圧）となる。このＨ出力（ＶＨ電圧）は、図４の（ｄ）に示すように、レベルシフト素子６５によって２Ｖ程度レベルシフトされて抵抗６８（コンデンサ７０）にゲート電圧Ｖｇとして出力されるが、ＦＥＴ７２のゲートスレッシュホールド電圧Ｖｔｈｇより充分高い電圧となるので、ＦＥＴ７２をオン状態に動作させることができる。ＦＥＴ７２のオン状態への反転により、ＬＥＤ７３には電流が供給され、赤色を点灯し、電池残量の警告表示を行う。例えば、上記電池残量警告回路６は、充電時電圧が１２Ｖのリチウムイオン電池パック１を電動工具本体１０１にセットし、電動工具本体１０１を長時間運転することによって電池電圧が９Ｖ以下に低下したときに警告表示することができる。なお、図４の（ｄ）において、ゲート電圧Ｖｇがゲートスレッシュホールド電圧Ｖｔｈｇに達するまでの時間（＝ｔ４−ｔ３）は、上述したように、抵抗６７とコンデンサ７０の時定数によって設定されている。

以上の実施形態の説明から明らかにされるように、本発明によれば、電池電圧Ｖｂの検出電圧Ｖｄは、シャントレギュレータ６４の内部回路の高精度な基準電圧源の基準電圧Ｖｒｅｆと比較するので、一対の分圧用抵抗６０および６１の抵抗比で一義的に設定できる。従って、検出用抵抗回路に可変抵抗（ポテンショメータ）などの調整手段が不要となり、煩わしい調整作業が不要となる。また、特別な安定化電源回路（定電圧回路）または検出回路が不要となるので、電池残量警告回路６の部品点数を減少させて低価格で製造できる。

さらに、図１の電動工具１００の回路図に示すように、電池残量警告回路６は、トリガスイッチ４ａを介して電池パック１より電池電圧Ｖｂが供給されるので、電源スイッチとなるトリガスイッチ４ａのオン、オフ操作に連動して電池残量警告回路６が動作する構成となっている。つまり、トリガスイッチ４ａのオン時に、電池パック１の電池電圧Ｖｂが電池残量警告回路６に供給され、電池残量警告回路６が動作し、逆に、トリガスイッチ４ａのオフ時には、電池パック１の電池電圧Ｖｂが電池残量警告回路６に供給されないように構成されている。従って、電動工具１００が運転状態でない未使用時には電池パック１から電池残量警告回路６への電流の供給は完全に遮断され、電動工具１００の未使用時の消費電力を無くすことができる。これにより、電池パック１の過放電をより完全に防止することができる。本発明は、特に、過放電に対して破損し易いリチウムイオン二次電池の電池パックに適用して有効である。

さらに、上記実施形態の説明から明らかにされるように、本発明によれば次のような効果を得ることができる。

シャントレギュレータを用いて電池電圧の低下を検出する比較回路を構成し、シャントレギュレータに内蔵された高精度な基準電圧源を比較回路の基準電圧として利用したので、部品点数を少なくして高精度な電池残量警告回路を構成することができる。

電池電圧と基準電圧の比較を電源スイッチがオンしているときに行うようにしたため、電動工具未使用時の電池の消費電力を抑制することによって過放電を防止することができる。

シャントレギュレータのリファレンス端子（第３の端子）およびスイッチング素子の入力端子にコンデンサを接続し、抵抗とコンデンサで積分回路を構成したので、例えばモータ起動時に生じる過渡的な電池電圧の低下によるスイッチング素子の誤動作を防止することができる。

シャントレギュレータのカソード端子（第１の端子）とスイッチング素子の入力端子間に電圧変換素子（レベルシフト素子）を設けたので、この電圧変換素子の設置によって電池電圧が低下していない場合にシャントレギュレータの第１の端子に発生する残電圧を、ロウ（Ｌ）レベルの電圧に変換することができる。これによって、電池電圧が低下していない場合におけるスイッチング素子の誤動作を確実に防止できる電池残量警告回路を構成することができる。すなわち、シャントレギュレータの出力段に電圧変換素子を組合せることにより、シャントレギュレータの内蔵回路に必要な動作電圧（残電圧）に基づく後段スイッチング素子の誤動作を確実に防止することができる。
さらに、電圧変換素子を汎用の発光ダイオードで構成したため、簡単な構成でスイッチング素子の誤動作を防止することができる。

さらに、スイッチング素子をＦＥＴで構成し、ゲート端子にコンデンサを接続したので、簡単な構成で電池電圧の過渡的な低下によるＦＥＴの誤動作を防止することができる。
さらにまた、スイッチング素子と表示手段を直列接続したため、スイッチング素子がオンすれば表示手段もオンするので、簡単な構成で電池残量を表示することができる。

以上、本発明者によってなされた発明を実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものでなく、その要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、上記電圧変換素子（レベルシフト素子）６５は、ＬＥＤの順方向電圧を利用するものに限らず、レベルシフト電圧（図３のＶｔｈ）を得るために、シリコンダイオードの順方向電圧（Ｖｆ）、バイポーラトランジスタのベース・エミッタ間電圧（Ｖｂｅ）、ツェナーダイオードのツェナー電圧（Ｖｚ）等を利用し、レベルシフト電圧Ｖｔｈの調整は直列接続する素子数で調整すればよい。なお、レベルシフト電圧の調整は、カソード電圧ＶｋのＬ出力時の電圧レベルＶＬに対応して調整すればよい。

また、出力用スイッチング素子７２としてＦＥＴを使用した場合について述べたが、バイポーラトランジスタを適用してもよい。この場合、バイポーラトランジスタをオンするためのベース電圧（Ｖｂｅ電圧）は比較的低くなるので、ベース入力端子にレベルシフト素子を接続して見かけ上のオン電圧を高くしてもよい。

本発明の一実施形態に係る電動工具の回路図。図１に示したシャントレギュレータの機能等価回路図。図１に示した電圧変換素子の電圧−電流特性図。図１に示した回路図における各接続部の波形図。図１に示した回路装置を搭載する電動工具の構造図。従来技術に係る電動工具の回路図。

符号の説明

１：電池パック１ａ：組電池２：電池パックの正極側端子
３：電池パックの負極側端子４：トリガスイッチ回路４ａ：トリガスイッチ
４ｂ：回転切換えスイッチ（押しボタンスイッチ）５：モータ
６：電池残量警告回路６０、６１：分圧用抵抗６２：コンデンサ
６３：電流制限用抵抗６４：シャントレギュレータ６４ａ：誤差増幅器
６４ｂ：パストランジスタ６４ｃ：基準電圧源
６５：電圧変換素子（レベルシフト素子）６６：ＬＥＤ６７、６８：抵抗
６８：コンデンサ７０：コンデンサ７１：抵抗
７２：スイッチング素子（ＦＥＴ）７３：ＬＥＤ（警告表示灯）
１００：電動工具１０１：電動工具本体
Ａ：シャントレギュレータのアノード端子（第２の端子）
Ｋ：シャントレギュレータのカソード端子（第１の端子）
ＲＥ：シャントレギュレータのリファレンス端子（第３の端子）
ＬＰ：正極側電源供給線路ＬＡ：負極側電源供給線路

Claims

着脱可能に設けられた電池パックにより駆動されるモータと、該モータの駆動および停止を操作する電源スイッチと、前記電池パックの電池電圧を検出し、該電池電圧の残量が所定値以下に低下したことを報知する電池残量警告回路と、を具備する電動工具において、
前記電池残量警告回路は、前記電池電圧を検出する電池電圧検出部と、前記電池パックの正極および負極間に接続されたスイッチング素子と、前記電池パックの正極側に接続された第１の端子、前記電池パックの負極側に接続された第２の端子、および前記電池パックの正極および負極間に接続され前記電池電圧検出部によって検出された電池電圧が印加される第３の端子を有するシャントレギュレータと、を有することを特徴とする電動工具。
前記シャントレギュレータは、内蔵する基準電圧と前記電池電圧検出部の検出電圧とを比較し、該比較動作によって得られる前記第１の端子の信号を、前記スイッチング素子に出力することを特徴とする請求項１に記載された電動工具。
前記比較動作は、前記電源スイッチがオン状態の場合に行われることを特徴とする請求項２に記載された電動工具。
前記電池電圧検出部は少なくとも２つの分圧用抵抗を直列接続して成り、前記第３の端子と前記分圧用抵抗の接続点間に第１のコンデンサを接続したことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一つに記載された電動工具。
前記スイッチング素子の入力端子は抵抗と第２のコンデンサから成る積分回路に接続され、前記第２のコンデンサの両端電圧を前記スイッチング素子の前記入力端子に入力することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一つに記載された電動工具。
前記第１の端子と前記スイッチング素子の入力端子間に設けられ、前記第１の端子の電圧を変換する電圧変換素子を設けたことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一つに記載された電動工具。
前記スイッチング素子は、前記電池パックの電池電圧が所定の限界値以下に低下したことを表示する表示手段と直列接続されてなることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一つに記載された電動工具。
前記電圧変換素子は、順方向電圧をレベルシフト電圧とする発光ダイオードにより構成されていることを特徴とする請求項６に記載された電動工具。
前記スイッチング素子は電界効果トランジスタにより構成され、前記第２のコンデンサに得られる電圧を前記電界効果トランジスタのゲート制御端子に印加することを特徴とする請求項５乃至請求項８のいずれか一つに記載された電動工具。