JP6516135B2 - 電動工具 - Google Patents

Description

本発明は、電動工具に関するものである。

電気ドリル等の電動工具において、作業の利便性及び操作性を考えてモータの駆動電源をリチウムイオン電池等の二次電池（電池パック）を内蔵してコードレス化した電動工具が多々採用されている。

また、電動工具には、電動工具本体に照明手段を設け、照明手段にて暗い場所に光を当てるようにして、手元が暗い場所でも容易に作業が行えるようした照明手段付き電動工具が提案されている（特許文献１）。この特許文献１の電動工具では、電気ドリル作動用（モータ駆動用）の第１のスイッチの他に、電気ドリル本体の設けた照明手段（ペンライト）を点灯させる点灯用の第２のスイッチが設けられている。そして、第２のスイッチは、第１のスイッチに対して独立に操作することができる。

つまり、第１のスイッチをオン操作して電気ドリル（モータ）を駆動させる時、手元が明るい場合は第２のスイッチをオフ操作して照明手段を消し、手元が暗い場合には第２のスイッチをオン操作して照明手段を点灯させるようにしていた。

ところで、この種の電動工具では、２次電池を過放電から保護するために、モータ駆動時に２次電池の電圧値が所定の基準電圧値に達すると、モータを停止させる機能を備えている。この基準電圧値は、モータを駆動させた場合の２次電池の放電特性（放電容量に対する電池電圧）から求めた電圧値が使用されている。

従って、特許文献１の電動工具においても、モータを駆動させた条件での２次電池の放電特性から求めた基準電圧値を用いて、２次電池を過放電から保護していた。
つまり、照明手段のみの点灯動作している時、２次電池を過放電から保護するための基準電圧値は、モータを駆動させた条件での２次電池の放電特性から求めた基準電圧値を使っていて、その基準電圧値に達したとき照明手段を消灯させていた。

実開平５−４９２８３号公報

しかしながら、照明手段を点灯動作させるための負荷電流（ＬＥＤに流れる電流）は、モータ駆動させるための負荷電流（モータに流れる電流）よりも小さい。ところで、照明手段のみを点灯動作させている時の２次電池の放電特性とモータ駆動時の２次電池の放電特性が相異することが知られている。

従って、照明手段のみを点灯動作させている状態から、さらにモータを駆動させたとき、２次電池の放電特性が、照明手段のみの点灯動作時の放電特性からモータ駆動時の放電特性に遷移することになる。その結果、照明手段のみの点灯動作時には基準電圧値に達していなかったけれども、放電特性が遷移することによって、過放電になりやすい状態になったりして、２次電池の過放電を防止できない問題が生じる。

また、２次電池の放電特性が、照明手段のみの点灯動作時の放電特性からモータ駆動時の放電特性に遷移したとき、２次電池の電圧降下により、制御回路への供給電圧が不足し正常な動作が行えない虞があった。

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、その目的は、複数の負荷に応じて２次電池を過放電から保護するための基準電圧値をそれぞれ設定し、２次電池の過放電を防止することのでき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の電動工具は、電動工具本体に２次電池を設け、前記２次電池の駆動電源を前記電動工具本体に設けた複数の負荷に供給制御する制御回路を備えた電動工具であって、前記２次電池の過放電を防止するために前記２次電池の駆動電源の供給を停止又は報知させるための前記２次電池の電池電圧の基準電圧値を、前記複数の負荷毎に設定し、前記制御回路に記憶したことを特徴とする。

本発明によれば、複数の負荷に応じて２次電池を過放電から保護するための基準電圧値をそれぞれ設定したので、２次電池の過放電を防止することができる。

実施形態の電動工具の電気的構成を示す電気ブロック回路図。 同じく、モータの駆動による２次電池の放電特性及び各点灯モードにおける２次電池の放電特性を示す特性線図。

以下、電動工具を、図１に示す同電動工具の電気的構成を示す電気ブロック回路図に従って説明する。電動工具１は、電動工具本体に対して着脱可能な電池パック２が装填された充電式の電動工具である。

（２次電池２）
図１に示すように、電動工具１は、電動工具本体に対して着脱可能な電池パック２に内蔵された２次電池Ｂと接続されている。２次電池Ｂは、電動工具１の駆動電源となる。２次電池Ｂは、複数の電池セルが直列接続されて構成されており、各電池セルは本実施形態ではリチウムイオン電池セルにて構成されている。

２次電池Ｂは、プラス外部端子ＯＰ１とマイナス外部端子ＯＰ２を有している。２次電池Ｂのプラス外部端子ＯＰ１は切替スイッチＳＷ１のプラス側端子Ｐ１と接続されているとともに、２次電池Ｂのマイナス外部端子ＯＰ２はスイッチング素子Ｑを介して切替スイッチＳＷ１のマイナス側端子Ｐ２と接続されている。

（切替スイッチＳＷ１）
切替スイッチＳＷ１は、電動工具本体に内蔵されたモータＭの回転方向を正逆切り替えるためのスイッチであって、その操作部が電動工具本体の筐体表面に操作可能に設けられている。切替スイッチＳＷ１は、プラス側端子Ｐ１に第１接点ａと第２接点ｂを有し、マイナス側端子Ｐ２に第３接点ｃと第４接点ｄを有している。また、切替スイッチＳＷ１は、第１可動端子ｅ１と第２可動端子ｅ２を有している。

第１可動端子ｅ１と第２可動端子ｅ２は、切替スイッチＳＷ１の操作部の操作に連動する。そして、切替スイッチＳＷ１の操作部を正回転位置にセットすると、第１可動端子ｅ１は第１接点ａに接続し、第２可動端子ｅ２は第４接点ｄに接続する。反対に、切替スイッチＳＷ１の操作部を逆回転位置にセットすると、第１可動端子ｅ１は第３接点ｃに接続し、第２可動端子ｅ２は第２接点ｂに接続する。さらに、切替スイッチＳＷ１の操作部を停止保持位置にセットすると、第１可動端子ｅ１は第３接点ｃに接続し、第２可動端子ｅ２は第４接点ｄに接続する。

（モータＭ）
切替スイッチＳＷ１の第１及び第２可動端子ｅ１，ｅ２は、電動工具本体に内蔵されたモータＭと接続されている。モータＭは、直流モータであって、第１及び第２可動端子ｅ１，ｅ２を介して、２次電池Ｂの駆動電源が印加される状態となる。モータＭは、切替スイッチＳＷ１が正回転位置にセットされた状態で２次電池Ｂの駆動電源が印加されると正回転し、切替スイッチＳＷ１が逆回転位置にセットされた状態で２次電池Ｂの駆動電源が印加されると逆回転する。そして、モータＭの回転は、電動工具本体に内蔵された減速機構を介して電動工具本体から前方に突出した工具に伝達され、同工具はモータＭの正逆回転とともに正逆回転する。

（トリガースイッチＳＷ２）
切替スイッチＳＷ１のプラス側端子Ｐ１には、トリガースイッチＳＷ２が接続されている。トリガースイッチＳＷ２は、モータＭを起動させるためのスイッチであって、その操作部としての引き金が電動工具本体の把持部に設けられている。トリガースイッチＳＷ２は、第１接点ｆ、第２接点ｇ及び可動端子ｈを有している。トリガースイッチＳＷ２は、操作部（引き金）を操作することによって、可動端子ｈにて第１及び第２接点ｆ，ｇ間を接続・非接続する。

詳述すると、操作部（引き金）を引くと、可動端子ｈは第１接点ｆと第２接点ｇを接続する。これによって、２次電池Ｂのプラス外部端子ＯＰ１と電源保持回路３とがトリガースイッチＳＷ２の可動端子ｈを介して電気的に接続される。つまり、操作部（引き金）を引くことによって、２次電池Ｂの電池電圧ＶｂがトリガースイッチＳＷ２のオン操作信号ＳＧ１として電源保持回路３に出力される。また、このオン操作信号ＳＧ１は、制御回路１１にもあわせて出力される。

反対に、操作部（引き金）を離すと、可動端子ｈは第１接点ｆと第２接点ｇを非接続にする。これによって、２次電池Ｂのプラス外部端子ＯＰ１と電源保持回路３とが電気的に遮断される。つまり、操作部（引き金）を離すことによって、電源保持回路３及び制御回路１１へのオン操作信号ＳＧ１が消失する。

また、トリガースイッチＳＷ２は、可変抵抗Ｒｘを有している。可変抵抗Ｒｘのプラス側端子は定電圧回路４に接続されているとともに、可変抵抗Ｒｘのマイナス側端子はグランドに接続されている。そして、可変抵抗Ｒｘは、定電圧回路４にて生成された定電圧（動作電圧Ｖｄ）が印加される。可変抵抗Ｒｘは、スライド端子ｊを有している。スライド端子ｊは、操作部（引き金）の操作量に相対して可変抵抗Ｒｘのプラス側及びマイナス側端子間を摺動する。そして、操作部（引き金）の操作量に相対した電圧値が操作量検出電圧Ｖｘとしてスライド端子ｊから制御回路１１に出力されるようになっている。

（スイッチング素子Ｑ、モータ駆動素子駆動回路５）
スイッチング素子Ｑは、本実施形態ではＭＯＳトランジスタにて構成されていて、ドレイン端子が切替スイッチＳＷ１のマイナス側端子Ｐ２に接続され、ソース端子が２次電池Ｂのマイナス外部端子ＯＰ２に接続されている。また、スイッチング素子Ｑのゲート端子には、モータ駆動素子駆動回路５が接続されている。モータ駆動素子駆動回路５は、スイッチング素子Ｑをオンオフさせるパルス信号ＳＰをゲート端子に出力する。

ゲート端子に出力されるパルス信号ＳＰは、ＰＷＭ制御されたパルス信号であって、操作部（引き金）の操作量に相対した操作量検出電圧Ｖｘに基づいてパルス幅変調されたパルス信号である。

従って、スイッチング素子Ｑは、ＰＷＭ制御されたパルス信号によってオンオフして、２次電池Ｂの駆動電源をモータＭに供給する時間を制御する。つまり、切替スイッチＳＷ１が正回転又は逆回転させるセット状態にあって、トリガースイッチＳＷ２を操作することによって、モータＭは回転制御される。

（点灯スイッチＳＷ３）
また、２次電池Ｂのプラス外部端子ＯＰ１には、自動復帰型の点灯スイッチＳＷ３が接続されている。点灯スイッチＳＷ３は、その操作部が電動工具本体に操作可能に設けられていて、電動工具本体の前方（締結された工具の前方）を照射する３個の発光ダイオード（ＬＥＤ）Ｄ１〜Ｄ３を選択的に点灯させるためのスイッチである。点灯スイッチＳＷ３は、第１接点ｋ、第２接点ｌ及び可動端子ｎを有している。点灯スイッチＳＷ３は、操作部をオンオフ操作することによって、可動端子ｎが第１及び第２接点ｋ，ｌ間を接続・非接続する。

詳述すると、操作部を押下しオン操作すると、可動端子ｎは第１接点ｋと第２接点ｌを接続する。これによって、２次電池Ｂのプラス外部端子ＯＰ１と電源保持回路３とが点灯スイッチＳＷ３の可動端子ｎを介して電気的に接続される。つまり、操作部をオン操作することによって、２次電池Ｂの電池電圧Ｖｂが点灯スイッチＳＷ３のオン操作信号ＳＧ２として電源保持回路３に出力される。また、このオン操作信号ＳＧ２は、制御回路１１にもあわせて出力される。

反対に、操作部をオフ操作すると、可動端子ｎは第１接点ｋと第２接点ｌを非接続にする。これによって、２次電池Ｂのプラス外部端子ＯＰ１と電源保持回路３とが電気的に遮断される。つまり、操作部を離すことによって、電源保持回路３及び制御回路１１へのオン操作信号ＳＧ２が消失する。

（電源保持回路３）
電源保持回路３は、２次電池Ｂのプラス外部端子ＯＰ１、トリガースイッチＳＷ２及び点灯スイッチＳＷ３に接続されている。電源保持回路３は、トリガースイッチＳＷ２からのオン操作信号ＳＧ１又は点灯スイッチＳＷ３のオン操作信号ＳＧ２に応答し、２次電池Ｂの電池電圧Ｖｂを出力する。電源保持回路３は、本実施形態では、一度、オン操作信号ＳＧ１又はオン操作信号ＳＧ２が入力されたとき、制御回路１１からの制御指令信号ＣＮＴが入力されるまで２次電池Ｂの電池電圧Ｖｂを出力し続けるようになっている。

（第１〜第３発光ダイオードＤ１〜Ｄ３、第１〜第３点灯駆動回路６〜８）
３個の第１〜第３発光ダイオードＤ１〜Ｄ３は、電動工具本体の筐体に設けられている。第１発光ダイオードＤ１は、筐体の正面中央上側に設けられている。第２発光ダイオードＤ２は、正面中央左側に設けられている。第３発光ダイオードＤ３は、正面中央右側に設けられている。

第１発光ダイオードＤ１は、アノード端子が電源保持回路３に接続されて、電源保持回路３を介して２次電池Ｂの電池電圧Ｖｂが印加されるようになっている。また、第１発光ダイオードＤ１のカソード端子は、第１点灯駆動回路６を介してグランドに接続されている。第１点灯駆動回路６は、第１発光ダイオードＤ１に対して電流を通電・非通電させて第１発光ダイオードＤ１を発光・非発光（点灯・消灯）させる回路である。

一方、第２及び第３発光ダイオードＤ２，Ｄ３は、直列に接続されており、第２発光ダイオードＤ２のアノード端子が電源保持回路３に接続されて、電源保持回路３を介して２次電池Ｂの電池電圧Ｖｂが印加されるようになっている。また、第３発光ダイオードＤ３のカソード端子は、第２点灯駆動回路７を介してグランドに接続されている。第２点灯駆動回路７は、直列に接続した第２及び第３発光ダイオードＤ２，Ｄ３に対して電流を通電・非通電させて第２及び第３発光ダイオードＤ２，Ｄ３を発光・非発光（点灯・消灯）させる回路である。

そして、第１〜第３発光ダイオードＤ１〜Ｄ３は、通電すると点灯し、非通電になると消灯する。ちなみに、第１〜第３発光ダイオードＤ１〜Ｄ３が点灯するとき、その各光は電動工具本体に装着された工具の前方を照射する。

なお、第１発光ダイオードＤ１のカソード端子は、第３点灯駆動回路８を介してグランドに接続されている。第３点灯駆動回路８は、第１発光ダイオードＤ１に対して電流を通電・非通電させて第１発光ダイオードＤ１を点灯・消灯させる回路である。第３点灯駆動回路８は、第１点灯駆動回路６にて第１発光ダイオードＤ１が非通電されていても、第１発光ダイオードＤ１を通電させて点灯させることができるようにしている。

（定電圧回路４）
定電圧回路４は、電源保持回路３からの電池電圧Ｖｂを入力し、制御回路１１の動作電圧Ｖｄを生成し同制御回路１１に出力する。また、定電圧回路４が生成した動作電圧Ｖｄは、トリガースイッチＳＷ２の可変抵抗Ｒｘにも印加される。

（電圧検出回路９）
電圧検出回路９は、電源保持回路３が出力する２次電池Ｂの電池電圧Ｖｂを検出し、その検出した検出電圧（２次電池Ｂの電池電圧Ｖｂ）を制御回路１１に出力する。

（制御回路１１）
制御回路１１は、マイクロコンピュータを含み、モータ駆動素子駆動回路５、第１〜第３点灯駆動回路６〜８を統括制御する。そして、制御回路１１は、モータＭを駆動制御するモータ駆動処理動作、第１〜第３発光ダイオードＤ１〜Ｄ３を点灯制御する点灯制御処理動作、及び、２次電池Ｂの過放電を防止するための過放電防止処理動作を実行する。

（モータ駆動処理動作）
制御回路１１は、トリガースイッチＳＷ２からのオン操作信号ＳＧ１を入力してトリガースイッチＳＷ２がオン操作されたことを判定すると、モータ駆動素子駆動回路５にスイッチング素子Ｑをオンオフ動作させるための駆動制御信号ＣＴＸを出力する。

このとき、制御回路１１は、トリガースイッチＳＷ２に設けた可変抵抗Ｒｘのスライド端子ｊからの操作量検出電圧Ｖｘを入力し、その時の操作部（引き金）の操作量を特定する。そして、制御回路１１は、その時の操作部（引き金）の操作量に応じたパルス幅変調されたパルス信号ＳＰをスイッチング素子Ｑに出力するための駆動制御信号ＣＴＸをモータ駆動素子駆動回路５に出力する。

反対に、制御回路１１は、オン操作信号ＳＧ１が消失し操作部（引き金）の操作量がゼロになると、モータ駆動素子駆動回路５に対してスイッチング素子Ｑをオフ状態にさせるための駆動制御信号ＣＴＸを出力する。

（点灯制御処理動作）
制御回路１１は、点灯スイッチＳＷ３からのオン操作信号ＳＧ２を入力する。制御回路１１は、点灯スイッチＳＷ３が操作される毎に入力するオン操作信号ＳＧ２に応答してその第１〜第３発光ダイオードＤ１〜Ｄ３の点灯の態様を変更する。

詳述すると、第１〜第３発光ダイオードＤ１〜Ｄ３が全て消灯している状態（全消灯モード）から、オン操作信号ＳＧ２が入力されると、制御回路１１は、第１発光ダイオードＤ１のみ点灯させる（１点点灯モード）。つまり、制御回路１１は、第１点灯駆動回路６にて第１発光ダイオードＤ１を通電させるために同第１点灯駆動回路６に第１点灯制御信号ＣＴ１を出力する。

次に、この１点点灯モードから、新たなオン操作信号ＳＧ２が入力されると、制御回路１１は、第１発光ダイオードＤ１を消灯させて第２及び第３発光ダイオードＤ２，Ｄ３を点灯させる（２点点灯モード）。つまり、制御回路１１は、第１点灯制御信号ＣＴ１を消失して、第２点灯駆動回路７にて第２及び第３発光ダイオードＤ２，Ｄ３を通電させるために同第２点灯駆動回路７に第２点灯制御信号ＣＴ２を出力する。

続いて、この２点点灯モードから、新たなオン操作信号ＳＧ２が入力されると、制御回路１１は、第１〜第３発光ダイオードＤ１〜Ｄ３全てを点灯させる（全点灯モード）。つまり、制御回路１１は、第２点灯駆動回路７に第２点灯制御信号ＣＴ２を出力した状態で、第１点灯駆動回路６に第１点灯制御信号ＣＴ１を出力する。

続いて、全点灯モードから、新たなオン操作信号ＳＧ２が入力されると、制御回路１１は、第１〜第３発光ダイオードＤ１〜Ｄ３全てを消灯させる（全消灯モード）。つまり、制御回路１１は、第１点灯駆動回路６への第１点灯制御信号ＣＴ１及び第２点灯駆動回路７への第２点灯制御信号ＣＴ２を消失させる。

以後、制御回路１１は、オン操作信号ＳＧ２を入力される毎に、１点点灯モード→２点点灯モード→全点灯モード→全消灯モード→…、と順番に各点灯モードを繰り返すようになっている。つまり、制御回路１１には、４個のオン操作信号ＳＧ２をカウントすると「０」にリセットするカウンタを有し、そのカウンタのカウンタ値によって各点灯モードとなる。そして、制御回路１１は、カウント値が「０」の時に全消灯モード、カウント値が「１」の時に１点点灯モード、カウント値が「２」の時に２点点灯モード、カウント値が「３」の時に全点灯モードとなる。

なお、制御回路１１は、トリガースイッチＳＷ２がオン操作された時には、点灯態様を異にする。つまり、制御回路１１は、カウント値が「０」であって全消灯モードの時、トリガースイッチＳＷ２からオン操作信号ＳＧ１を入力すると、そのオン操作信号ＳＧ１に応答して第３点灯駆動回路８に第３点灯制御信号ＣＴ３を出力する。つまり、制御回路１１は、全消灯モードであるにも拘わらず、第３点灯駆動回路８を介して第１発光ダイオードＤ１を点灯させてモータＭが駆動している旨の表示を行うようにしている。

そして、トリガースイッチＳＷ２がオン操作された状態で、点灯スイッチＳＷ３がオン操作されると、制御回路１１は、カウンタのカウント値が「１」〜「３」の時にはそのカウント値に基づいて上記したように第１及び第２点灯駆動回路６，７を制御する。

（過放電防止処理動作）
制御回路１１は、２次電池Ｂの過放電を防止するための過放電防止処理動作を行う。この過放電防止処理には、第１〜第４過放電防止処理動作がある。

（第１過放電防止処理動作）
第１過放電防止処理動作は、モータＭが駆動されているとき、２次電池Ｂが過放電にならないように監視し、２次電池Ｂが過放電になる前にモータＭへの電源供給を遮断する処理動作である。

具体的には、制御回路１１は、オン操作信号ＳＧ１を入力したとき、トリガースイッチＳＷ２がオン操作されていることを判定し、第１過放電防止処理動作を実行する。第１過放電防止処理動作において、制御回路１１は、同制御回路１１内に設けたメモリに記憶した第１過放電防止処理動作のための第１基準電圧値Ｖｋ１と電圧検出回路９からのその時の２次電池Ｂの電池電圧Ｖｂとを比較する。

ここで、第１基準電圧値Ｖｋ１は、２次電池ＢにてモータＭを駆動させているとき、同２次電池Ｂが過放電になる直前の電池電圧Ｖｂであって、２次電池ＢにてモータＭを駆動させたときの同２次電池Ｂの放電特性に基づいて求めている。図２に示すように、２次電池ＢにてモータＭを駆動させたときの同２次電池Ｂの放電特性（放電容量に対する電池電圧）は、特性線Ｌ１で示される。そして、特性線Ｌ１から過放電となる直前の放電容量をポイントＺ１とすると、そのポイントＺ１の放電容量に対する電池電圧Ｖｂを第１基準電圧値Ｖｋ１としている。

なお、この第１基準電圧値Ｖｋ１は、予め試験、実験、計算等で求め、制御回路１１のメモリに記憶させている。
そして、制御回路１１は、２次電池Ｂの電池電圧Ｖｂが低下して第１基準電圧値Ｖｋ１に達した時、このまま継続してモータＭを駆動させると２次電池Ｂが過放電になると判断する。制御回路１１は、２次電池Ｂが過放電になると判断して、トリガースイッチＳＷ２がオン操作されているにも拘わらず、スイッチング素子Ｑをオフさせるための駆動制御信号ＣＴＸをモータ駆動素子駆動回路５に対して出力する。これによって、スイッチング素子Ｑはオフ状態となりモータＭへの電源の供給が遮断され、モータＭは停止する。

（第２過放電防止処理動作）
第２過放電防止処理動作は、モータＭに駆動電源が供給されていない状態であって、第１〜第３発光ダイオードＤ１〜Ｄ３の全てが点灯（全点灯モード）のときに、モータＭが駆動された時に２次電池Ｂが過放電にならないように監視する処理動作である。

具体的には、制御回路１１は、トリガースイッチＳＷ２からのオン操作信号ＳＧ１がなく、同制御回路１１内のカウンタのカウント値が「３」のとき、第２過放電防止処理動作を実行する。制御回路１１は、同制御回路１１内に設けたメモリに記憶した第２過放電防止処理動作のための第２基準電圧値Ｖｋ２と電圧検出回路９からのその時の２次電池Ｂの電池電圧Ｖｂとを比較する。

ここで、第２基準電圧値Ｖｋ２は、全点灯モードであって第１〜第３発光ダイオードＤ１〜Ｄ３全てが点灯されている状態でモータＭを駆動させても、同２次電池Ｂが過放電になる直前の電池電圧Ｖｂである。

詳述すると、図２に示すように、モータＭを駆動させないで第１〜第３発光ダイオードＤ１〜Ｄ３全てを点灯させたときの同２次電池Ｂの放電特性（放電容量に対する電池電圧）は、特性線Ｌ２で示され特性線Ｌ１と大きく相異する。特性線Ｌ２は、第１〜第３発光ダイオードＤ１〜Ｄ３に流れる負荷電流がモータＭを駆動させているとき同モータＭに流れる負荷電流に比べて非常に小さいことから、推移していく電池電圧Ｖｂが特性線Ｌ１より高い。また、特性線Ｌ２は、特性線Ｌ１よりも放電容量が大きいことがわかる。

従って、モータＭを駆動させないで第１〜第３発光ダイオードＤ１〜Ｄ３全てを点灯させたときの２次電池Ｂが過放電となる直前の放電容量は、特性線Ｌ１において示したポイントＺ１よりも遙かに大きいことがわかる。

しかしながら、第１〜第３発光ダイオードＤ１〜Ｄ３を点灯させている状態でモータＭを駆動させたとき、２次電池Ｂの放電特性は特性線Ｌ２から特性線Ｌ１に遷移する。そして、遷移した時、２次電池Ｂの電池電圧Ｖｂは、直ちに過放電にならないためにポイントＺ１の放電容量に対する第１基準電圧値Ｖｋ１以上なければならない。

つまり、特性線Ｌ２においてポイントＺ１の放電容量に対する電池電圧Ｖｂを第２基準電圧値Ｖｋ２としている。
これにより、第１〜第３発光ダイオードＤ１〜Ｄ３を点灯させている状態での電池電圧Ｖｂが第２基準電圧値Ｖｋ２に達する前は、２次電池Ｂの放電特性が特性線Ｌ２から特性線Ｌ１に遷移しても、２次電池Ｂの電池電圧Ｖｂが第１基準電圧値Ｖｋ１以上の値となる。つまり、２次電池Ｂは、過放電の状態にならない。

なお、この第２基準電圧値Ｖｋ２は、予め試験、実験、計算等で求め、制御回路１１のメモリに記憶させている。
そして、制御回路１１は、第１〜第３発光ダイオードＤ１〜Ｄ３を点灯させているときに、２次電池Ｂの電池電圧Ｖｂが低下して第２基準電圧値Ｖｋ２に達した時、モータＭを駆動させると２次電池Ｂが過放電になると判断する。

制御回路１１は、モータＭを駆動させると２次電池Ｂが過放電になると判断して、全点灯モードになっているにも拘わらず、第１〜第３発光ダイオードＤ１〜Ｄ３を消灯させるための第１及び第２点灯制御信号ＣＴ１，ＣＴ２を消失する。これによって、第１及び第２点灯駆動回路６，７は、第１〜第３発光ダイオードＤ１〜Ｄ３への電源の供給を遮断し、第１〜第３発光ダイオードＤ１〜Ｄ３を消灯させる。

（第３過放電防止処理動作）
第３過放電防止処理動作は、モータＭに駆動電源が供給されていない状態であって、第１発光ダイオードＤ１のみが点灯（１点点灯モード）されているとき、モータＭが駆動された時に２次電池Ｂが過放電にならないように監視する処理動作である。

具体的には、制御回路１１は、トリガースイッチＳＷ２からのオン操作信号ＳＧ１がなく、同制御回路１１内のカウンタのカウント値が「１」のとき、第３過放電防止処理動作を実行する。制御回路１１は、同制御回路１１内に設けたメモリに記憶した第３過放電防止処理動作のための第３基準電圧値Ｖｋ３と電圧検出回路９からのその時の２次電池Ｂの電池電圧Ｖｂとを比較する。

ここで、第３基準電圧値Ｖｋ３は、１点点灯モードであって第１発光ダイオードＤ１のみが点灯されている状態でモータＭを駆動させても、同２次電池Ｂが過放電になる直前の電池電圧Ｖｂである。

詳述すると、図２に示すように、モータＭを駆動させないで第１発光ダイオードＤ１のみを点灯させたときの同２次電池Ｂの放電特性（放電容量に対する電池電圧）は、特性線Ｌ３で示され特性線Ｌ２と相異する。特性線Ｌ３は、第１発光ダイオードＤ１のみに流れる負荷電流が、第１〜第３発光ダイオードＤ１〜Ｄ３に流れる負荷電流に比べて小さいことから、推移していく電池電圧Ｖｂが特性線Ｌ２より高い。また、特性線Ｌ３は、特性線Ｌ２よりも放電容量が大きいことがわかる。

従って、モータＭを駆動させないで第１発光ダイオードＤ１〜Ｄ３のみを点灯させたときの２次電池Ｂが過放電となる直前の放電容量は、特性線Ｌ２において示した過放電となる直前の放電容量よりも大きいことがわかる。

しかしながら、第１発光ダイオードＤ１のみを点灯させている状態でモータＭを駆動させたとき、２次電池Ｂの放電特性は特性線Ｌ３から特性線Ｌ１に遷移する。そして、遷移した時、２次電池Ｂの電池電圧Ｖｂは、直ちに過放電にならないためにポイントＺ１の放電容量に対する第１基準電圧値Ｖｋ１以上なければならない。

つまり、特性線Ｌ３においてポイントＺ１の放電容量に対する電池電圧Ｖｂを第３基準電圧値Ｖｋ３としている。
これによって、第１発光ダイオードＤ１のみを点灯させている状態での電池電圧Ｖｂが第３基準電圧値Ｖｋ３に達する前は、２次電池Ｂの放電特性が特性線Ｌ３から特性線Ｌ１に遷移しても、２次電池Ｂの電池電圧Ｖｂが第１基準電圧値Ｖｋ１以上の値となる。つまり、２次電池Ｂは、過放電の状態にならない。

なお、この第３基準電圧値Ｖｋ３は、予め試験、実験、計算等で求め、制御回路１１のメモリに記憶させている。
そして、制御回路１１は、第１発光ダイオードＤ１のみを点灯させているときに、２次電池Ｂの電池電圧Ｖｂが低下して第３基準電圧値Ｖｋ３に達した時、モータＭを駆動させると２次電池Ｂが過放電になると判断する。

制御回路１１は、モータＭを駆動させると２次電池Ｂが過放電になると判断して、１点点灯モードになっているにも拘わらず、第１発光ダイオードＤ１を消灯させるための第１点灯制御信号ＣＴ１を消失する。これによって、第１点灯駆動回路６は、第１発光ダイオードＤ１への電源の供給を遮断し、第１発光ダイオードＤ１を消灯させる。

（第４過放電防止処理動作）
第４過放電防止処理動作は、モータＭに駆動電源が供給されていない状態であって、第２及び第３発光ダイオードＤ２，Ｄ３が点灯（２点点灯モード）されているとき、モータＭが駆動された時に２次電池Ｂが過放電にならないように監視する処理動作である。

具体的には、制御回路１１は、トリガースイッチＳＷ２からのオン操作信号ＳＧ１がなく、同制御回路１１内のカウンタのカウント値が「２」のとき、第４過放電防止処理動作を実行する。制御回路１１は、同制御回路１１内に設けたメモリに記憶した第４過放電防止処理動作のための第４基準電圧値Ｖｋ４と電圧検出回路９からのその時の２次電池Ｂの電池電圧Ｖｂとを比較する。

ここで、第４基準電圧値Ｖｋ４は、２点点灯モードであって第２及び第３発光ダイオードＤ２，Ｄ３が点灯されている状態でモータＭを駆動させても、同２次電池Ｂが過放電になる直前の電池電圧Ｖｂである。

詳述すると、図２に示すように、モータＭを駆動させないで第２及び第３発光ダイオードＤ２，Ｄ３を点灯させたときの同２次電池Ｂの放電特性（放電容量に対する電池電圧）は、特性線Ｌ４で示され特性線Ｌ３と相異する。

特性線Ｌ４は、第２及び第３発光ダイオードＤ２，Ｄ３に流れる負荷電流が、第１発光ダイオードＤ１のみに流れる負荷電流に比べて小さいことから、電池電圧Ｖｂが特性線Ｌ３より高い。また、特性線Ｌ４は、特性線Ｌ３よりも放電容量が大きいことがわかる。

従って、モータＭを駆動させないで第２及び第３発光ダイオードＤ２，Ｄ３を点灯させたときの２次電池Ｂが過放電となる直前の放電容量は、特性線Ｌ３において示した過放電となる直前の放電容量よりも大きいことがわかる。

しかしながら、第２及び第３発光ダイオードＤ２，Ｄ３を点灯させている状態でモータＭを駆動させたとき、２次電池Ｂの放電特性は特性線Ｌ３から特性線Ｌ１に遷移する。そして、遷移した時、２次電池Ｂの電池電圧Ｖｂは、直ちに過放電にならないためにポイントＺ１の放電容量に対する第１基準電圧値Ｖｋ１以上なければならない。

つまり、特性線Ｌ４においてポイントＺ１の放電容量に対する電池電圧Ｖｂを第４基準電圧値Ｖｋ４としている。これにより、第２及び第３発光ダイオードＤ２，Ｄ３のみを点灯させている状態での電池電圧Ｖｂが第４基準電圧値Ｖｋ４に達する前は、２次電池Ｂの放電特性が特性線Ｌ４から特性線Ｌ１に遷移しても、電池電圧Ｖｂが第１基準電圧値Ｖｋ１以上の値となる。つまり、２次電池Ｂは、過放電の状態にならない。

なお、この第４基準電圧値Ｖｋ４は、予め試験、実験、計算等で求め、制御回路１１のメモリに記憶させている。
そして、制御回路１１は、第２及び第３発光ダイオードＤ２，Ｄ３を点灯させているときに、２次電池Ｂの電池電圧Ｖｂが低下して第４基準電圧値Ｖｋ４に達した時、モータＭを駆動させると２次電池Ｂが過放電になると判断する。

制御回路１１は、モータＭを駆動させると２次電池Ｂが過放電になると判断して、２点点灯モードになっているにも拘わらず、第２及び第３発光ダイオードＤ２，Ｄ３を消灯させるための第２点灯制御信号ＣＴ２を消失する。これによって、第２点灯駆動回路７は、第２及び第３発光ダイオードＤ２，Ｄ３への電源の供給を遮断し、第２及び第３発光ダイオードＤ２，Ｄ３を消灯させる。

なお、本実施形態では、制御回路１１は、モータＭを駆動させているとともに、第１〜第３発光ダイオードＤ１〜Ｄ３のいずれかを点灯モードで点灯させているときには、第１過放電防止処理動作を実行する。これは、モータＭに流れる負荷電流が、第１〜第３発光ダイオードＤ１〜Ｄ３に流れる負荷電流より遙かに大きいことから、モータＭ及び第１〜第３発光ダイオードＤ１〜Ｄ３を合わせた放電特性は、モータＭのみの放電特性と近似するためである。従って、制御回路１１は、電圧検出回路９からの２次電池Ｂの電池電圧Ｖｂと第１基準電圧値Ｖｋ１とを比較し、２次電池Ｂが過放電になるどうか判断する。

また、制御回路１１は電源保持回路３に接続されている。制御回路１１は、モータＭの停止及び第１〜第３発光ダイオードＤ１〜Ｄ３の消灯が予め定めた時間継続した時、電源保持回路３に対して制御指令信号ＣＮＴを出力して、電源保持回路３が２次電池Ｂの電池電圧Ｖｂを出力するのを停止する。これによって、制御回路１１を動作させる動作電圧Ｖｄも遮断され制御回路１１は動作を停止して２次電池Ｂの消費電力の低減を図っている。

次に、上記のように構成した電動工具１の作用について説明する。
いま、切替スイッチＳＷ１の操作部を正回転位置にセットした状態で、トリガースイッチＳＷ２の引き金を引く。すると、モータＭは、２次電池Ｂの電池電圧Ｖｂが印加されて起動するとともに、電源保持回路３はトリガースイッチＳＷ２からオン操作信号ＳＧ１に応答して２次電池Ｂの電池電圧Ｖｂを定電圧回路４に出力する。定電圧回路４は、電池電圧Ｖｂを入力して動作電圧Ｖｄを生成し、その動作電圧Ｖｄを制御回路１１に出力するとともに、トリガースイッチＳＷ２の可変抵抗Ｒｘに印加する。

制御回路１１は、トリガースイッチＳＷ２からオン操作信号ＳＧ１を入力し、トリガースイッチＳＷ２が操作されたことを判断して、モータ駆動処理動作を実行するとともに、あわせて第１過放電防止処理動作を実行する。

制御回路１１は、トリガースイッチＳＷ２の引き金の操作量に応じた操作量検出電圧Ｖｘを可変抵抗Ｒｘから入力し、その時の引き金の操作量を特定する。制御回路１１は、その時の引き金の操作量に応じたパルス幅変調されたパルス信号ＳＰをスイッチング素子Ｑに出力するための駆動制御信号ＣＴＸを出力する。これによって、モータＭは、トリガースイッチＳＷ２の引き金の操作量に応じた回転する。

一方、制御回路１１は、電圧検出回路９からのその時の２次電池Ｂの電池電圧Ｖｂを入力し、その電池電圧Ｖｂと同制御回路１１内に設けたメモリに記憶した第１基準電圧値Ｖｋ１と比較する。そして、制御回路１１は、２次電池Ｂの電池電圧Ｖｂが第１基準電圧値Ｖｋ１に達した時、スイッチング素子Ｑをオフさせるための駆動制御信号ＣＴＸをモータ駆動素子駆動回路５に対して出力する。これによって、２次電池Ｂは、未然に過放電が防止される。

また、モータＭを駆動させていない状態で、点灯スイッチＳＷ３を操作すると、その操作に基づくオン操作信号ＳＧ２に応答して、制御回路１１は、点灯制御処理動作を実行する。制御回路１１は、制御回路１１内のカウンタのカウント値が、例えば「３」であるとき、全点灯モードとなり、第１及び第２点灯駆動回路６，７に第１及び第２点灯制御信号ＣＴ１，ＣＴ２をそれぞれ出力する。これによって、第１〜第３発光ダイオードＤ１〜Ｄ３全てが点灯する。

一方、制御回路１１は、電圧検出回路９からのその時の２次電池Ｂの電池電圧Ｖｂを入力し、その電池電圧Ｖｂと同制御回路１１内に設けたメモリに記憶した第２基準電圧値Ｖｋ２と比較する。そして、制御回路１１は、２次電池Ｂの電池電圧Ｖｂが第２基準電圧値Ｖｋ２に達した時、第１〜第３発光ダイオードＤ１〜Ｄ３全てを消灯させるために第１及び第２点灯制御信号ＣＴ１，ＣＴ２の出力を消失する。

これによって、第１〜第３発光ダイオードＤ１〜Ｄ３全てが点灯した状態で、トリガースイッチＳＷ２が操作されてモータＭが駆動されても、２次電池Ｂの過放電が未然に防止される。

つまり、放電特性が特性線Ｌ２から特性線Ｌ１に遷移しても、電池電圧Ｖｂが第１基準電圧値Ｖｋ１未満になることはなく、２次電池Ｂは直ちに過放電になる状態になることはない。しかも、モータＭが駆動されても、２次電池Ｂの電池電圧Ｖｂは、第１基準電圧値Ｖｋ１以上の電圧が保持されているで、定電圧回路４は、制御回路１１を動作させるための電圧値の動作電圧Ｖｄを確実に生成する。従って、モータＭが駆動されても、制御回路１１は、動作電圧Ｖｄが低下して誤動作する虞がない。

なお、１点点灯モードにおいては第３基準電圧値Ｖｋ３が用いられて第３過放電防止処理動作、２点点灯モードにおいては第４基準電圧値Ｖｋ４が用いられて第４過放電防止処理動作が、それぞれ同様に制御回路１１にて実行される。

そして、１点点灯モードまたは２点点灯モード中において、モータＭが駆動されても、２次電池Ｂは直ちに過放電になる状態になることはないとともに、制御回路１１は、動作電圧Ｖｄが低下して誤動作する虞がない。

さらに、モータＭを駆動しない状態での点灯モードにおいて、負荷の小さい点灯モードから負荷の大きい点灯モードに切り替えられた時も同様に、２次電池Ｂの過放電防止及び制御回路１１の誤動作を防止できる。例えば、１点点灯モードから２点点灯モードに切り替わったり、２点点灯モードから全点灯モードに切り替わったりしても、２次電池Ｂは過放電になる状態になることはないとともに、制御回路１１は動作電圧Ｖｄが低下して誤動作する虞がない。

次に、上記のように構成した実施形態の効果を以下に記載する。
（１）上記実施形態によれば、過放電を防止するための負荷の大きいモータＭを駆動する際の第１基準電圧値Ｖｋ１の他に、モータＭの負荷より小さい各点灯モード毎に、第２〜第４基準電圧値Ｖｋ２〜Ｖｋ４を設定した。

そして、各点灯モードの第２〜第４基準電圧値Ｖｋ２〜Ｖｋ４は、当該点灯モードにおいて負荷の大きいモータＭが駆動されて、放電特性が特性線Ｌ１に遷移しても、電池電圧Ｖｂが第１基準電圧値Ｖｋ１未満にならない電圧値に設定した。

従って、モータＭを駆動して点灯モードの特性線Ｌ２〜Ｌ４から特性線Ｌ１に遷移しても、２次電池Ｂの過放電及び制御回路１１の誤動作を防止することができる。
（２）上記実施形態によれば、モータＭの負荷より小さい各点灯モード毎に、第２〜第４基準電圧値Ｖｋ２〜Ｖｋ４を設定した。各点灯モードの第２〜第４基準電圧値Ｖｋ２〜Ｖｋ４において、他の負荷の大きい点灯モードに切り替わって放電特性が遷移しても、電池電圧Ｖｂが遷移した先の負荷の大きい点灯モードの基準電圧値未満にならない電圧値に設定した。

従って、負荷の小さい点灯モードから負荷の大きい点灯モードに遷移しても、２次電池Ｂの過放電及び制御回路１１の誤動作を防止することができる。
尚、上記実施形態は以下のように変更してもよい。

○上記実施形態では、点灯スイッチＳＷ３の操作回数によって、各点灯モードを選択するようにした。これを、各点灯モード毎に選択スイッチを設け、その複数の選択スイッチの中から１つのスイッチを選択し操作することによって希望する点灯モードに設定してもよい。

○上記実施形態では、第１〜第３発光ダイオードＤ１〜Ｄ３を備えた照明器付き電動工具に具体化したが、電動工具で発生した例えば切り粉を集塵する集塵機付き電動工具に応用してもよい。

○上記実施形態では、負荷の種類を第１〜第３発光ダイオードＤ１〜Ｄ３の点灯モードと、モータＭの駆動とした。これを、例えば、１つのモータＭの駆動について、高負荷で駆動する高負荷モードと低負荷で駆動する低負荷モードが設けられ、高負荷モードに対する基準電圧値と低負荷モードに対する基準電圧値をそれぞれ設定して実施してもよい。

この場合、低負荷モードの基準電圧値は、低負荷モードから高負荷モードに切り替わって放電特性が遷移しても、電池電圧Ｖｂが遷移した高負荷モードの基準電圧値未満にならない電圧値に設定する必要がある。

○上記実施形態では、２次電池Ｂはリチウムイオン電池としたが、上記放電特性を示す電池であれば、どんな２次電池であってもよい。
○上記実施形態では、過放電を防止するために、第１基準電圧値Ｖｋ１に達したとき、モータＭを駆動停止した。これを、モータＭを駆動停止させることなく例えば発光ダイオードＤ１〜Ｄ３を点滅させたり、ブザー音を鳴らしたりして、作業者に報知して作業者自身がモータＭを停止させるようにしてもよい。

また、第２〜第４基準電圧値Ｖｋ２〜Ｖｋ４に達したとき、点灯している発光ダイオードＤ１〜Ｄ３を消灯した。これを、発光ダイオードＤ１〜Ｄ３を消灯させることなく例えば発光ダイオードＤ１〜Ｄ３を点滅させたり、ブザー音を鳴らしたりして、作業者に報知して作業者自身が発光ダイオードＤ１〜Ｄ３を消灯させるようにしてもよい。

○上記実施形態では、電動工具について特に限定しなかったが、ドリル、ドリルドライバー、インパクトドラバー、インパクレンチ、ハンマードリル、ジグソー等の電動工具が含まれることは勿論である。

次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想を以下に追記する。
（付記１）
電動工具本体に２次電池を設け、前記２次電池の駆動電源を前記電動工具本体に設けた複数の負荷に供給制御する制御回路を備えた電動工具であって、前記２次電池の過放電を防止するために前記２次電池の駆動電源の供給を停止又は報知させるための前記２次電池の電池電圧の基準電圧値を、前記複数の負荷毎に設定し、前記制御回路に記憶したことを特徴とする電動工具。

（付記２）
付記１に記載の電動工具において、前記複数の負荷毎に設定した基準電圧値は、小さい負荷ほど大きな値の基準電圧値に設定されている。

（付記３）
付記２に記載の電動工具において、最も大きな負荷よりも小さい１つ又は複数の負荷の基準電圧値は、前記駆動電源の供給を、その小さい負荷から最も大きい負荷に切り替えたとき、最も大きな負荷の基準電圧値以上になるように設定されている。

（付記４）
付記１〜３のいずれか１つに記載の電動工具において、前記制御回路は、各負荷の各々に設けられた操作スイッチの操作に基づいて、対応する負荷に前記２次電池の駆動電源を供給するようにした。

（付記５）
付記４に記載の電動工具において、前記制御回路は、前記操作スイッチの操作に基づいて、その対応する負荷に前記２次電池の駆動電源が供給されるとき、その２次電池の駆動電源が供給される負荷に対する前記基準電圧値と特定し、前記２次電池の電池電圧がその特定した基準電圧値に達した時、前記負荷への前記２次電池の駆動電源の供給を停止又は報知するようにした。

（付記６）
付記１〜４のいずれか１つに記載の電動工具において、複数の負荷は、少なくとも工具を駆動するモータと前記工具の前方を照明する照明手段である。

１…電動工具、２…電池パック、３…電源保持回路、４…定電圧回路、５…モータ駆動素子駆動回路、６…第１点灯駆動回路、７…第２点灯駆動回路、８…第３点灯駆動回路、９…電圧検出回路、１１…制御回路、Ｂ…２次電池、ＯＰ１…プラス外部端子、ＯＰ２…マイナス外部端子、Ｐ１…プラス側端子、Ｐ２…マイナス側端子、ＳＷ１…切替スイッチ、ＳＷ２…トリガースイッチ、ＳＷ３…点灯スイッチ、Ｑ…スイッチング素子、Ｍ…モータ、Ｒｘ…可変抵抗、Ｄ１〜Ｄ３…第１〜第３発光ダイオード（照明手段）、ａ〜ｄ…第１〜第４接点、ｅ１，ｅ２…第１及び第２可動端子、ｆ，ｇ…第１及び第２接点、ｈ…可動端子、ｊ…スライド端子、ｋ，ｌ…第１及び第２接点、ｎ…可動端子、ＳＧ１，ＳＧ２…オン操作信号、ＣＴＸ…駆動制御信号、ＣＴ１，ＣＴ２…第１及び第２点灯制御信号、ＳＰ…パルス信号、ＣＮＴ…制御指令信号、Ｖｄ…動作電圧、Ｖｂ…電池電圧、Ｖｘ…操作量検出電圧、Ｖｋ１…第１基準電圧値、Ｖｋ２…第２基準電圧値、Ｖｋ３…第３基準電圧値、Ｖｋ４…第４基準電圧値、Ｚ１…ポイント。

Claims (5)

1. 電動工具本体に２次電池を設け、前記２次電池の駆動電源を前記電動工具本体に設けた複数の負荷に供給制御する制御回路を備えた電動工具であって、
   前記２次電池の過放電を防止するために前記２次電池の駆動電源の供給を停止又は報知させるための前記２次電池の電池電圧の基準電圧値を、前記複数の負荷に対する駆動電源の供給状態が異なる複数の動作状態毎に設定し、かつ、前記複数の動作状態のそれぞれの放電特性における放電容量に対して設定し、前記制御回路に記憶し、
   前記複数の負荷毎に設定した基準電圧値は、小さい負荷ほど大きな値の基準電圧値に設定されていることを特徴とする電動工具。
2. 請求項１に記載の電動工具において、
   最も大きな負荷よりも小さい１つ又は複数の負荷の基準電圧値は、前記駆動電源の供給を、その小さい負荷から最も大きい負荷に切り替えたとき、最も大きな負荷の基準電圧値以上になるように設定されていることを特徴とする電動工具。
3. 請求項１又は２に記載の電動工具において、
   前記制御回路は、各負荷の各々に設けられた操作スイッチの操作に基づいて、対応する負荷に前記２次電池の駆動電源を供給するようにしたことを特徴とする電動工具。
4. 請求項３に記載の電動工具において、
   前記制御回路は、前記操作スイッチの操作に基づいて、その対応する負荷に前記２次電池の駆動電源が供給されるとき、その２次電池の駆動電源が供給される負荷に対する前記基準電圧値と特定し、
   前記２次電池の電池電圧がその特定した基準電圧値に達した時、前記負荷への前記２次電池の駆動電源の供給を停止又は報知するようにしたことを特徴とする電動工具。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の電動工具において、
   複数の負荷は、少なくとも工具を駆動するモータと前記工具の前方を照明する照明手段であることを特徴とする電動工具。