WO2015182515A1 - 電動工具及び電池パック - Google Patents

Abstract

　過放電・過電流検出信号などの放電停止信号を受け取った場合でも、モータの回転を停止することなく、使用を継続することが可能な電動工具を提供するため、電池セルを有する電池パックから供給される電力によって駆動可能なモータと、前記モータを制御する制御手段と、を有する電動工具であって、前記制御手段は、前記電池パックからモータ停止信号が入力された場合でも前記モータの回転を継続させるように構成した。

Description

電動工具及び電池パック

本発明は、二次電池で駆動する電動工具及び電池パックに関する。

従来、（例えば、特許文献１参照）、電池パックと接続可能な電動工具が知られている。この電動工具は、電池パックから送信された過放電・過電流検出信号を受け取ると、モータの回転を即座に停止していた。

一方、従来より、二次電池セルを収容した電池パックは各種電気機器の電源として使用されており、特に電動工具の駆動電源として広く用いられている。このような電池パックにおいては、電動工具の駆動電源として使用される際の放電電流に起因する電池パックの故障を抑制するための様々な提案がなされている。

例えば、放電電流が過電流であると判断される過電流閾値を超えた場合、電動工具の駆動を停止させるための停止信号を出力し、電動工具の駆動及び電池パックの放電を停止させることで、過電流による電池パックの故障を抑制するものが知られている（特許文献２）。

特開２０１２－１１５９５８号公報 特開２００６－２８１４０４号公報

ところで、電池パックが出力できる電力は二次電池の温度によって異なる。一方、電池パックは温度を考慮せずに過放電検出信号を出力している。そのため、二次電池の温度が高くなければ、過放電・過電流検出信号が出力されている場合であっても、二次電池はさらに電力を出力できる余力を持っている。この場合であっても従来の制御では、過放電・過電流検出信号を受信したら、電動工具はただちにモータの回転を停止させていた。そのため、電動工具は、電池パックの出力可能な電力を十分に利用できないという問題があった。

また、上記した電池パックの過電流閾値は、電池パックの定格放電電流等に基づいて定められた固定の値である。このため、重負荷で使用される電動工具に当該電池パックが用いられる場合、放電電流が過電流閾値を頻繁に超えてしまい、電動工具の駆動が頻繁に停止してしまうという問題があった。このように、電池パックの故障の抑制と電動工具の性能を最大限に利用することとの両立が困難であった。

本発明は、斯かる実情に鑑み、過放電・過電流検出信号などの停止信号を受け取った場合でも、モータの回転を停止することなく、使用を継続することが可能な電動工具を提供することを目的とするものである。

また、本発明は、電池パックの故障の抑制と電動工具の性能を最大限に利用することとを両立させた電池パック及び電動工具を提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するために、本発明は、電池セルを有する電池パックから供給される電力によって駆動可能なモータと、前記モータを制御する制御手段と、を有する電動工具であって、前記制御手段は、前記電池パックからモータ停止信号が入力された場合でも前記モータの回転を継続させるように構成した電動工具を提供する。

このような構成によれば、電池パックからの停止信号を受信した場合であっても、モータを継続して駆動することが可能になる。これにより、電動工具の連続使用時間を延ばすことができる。

前記制御手段は、前記モータ停止信号によって前記モータを停止させるか、或いは前記モータ停止信号にかかわらず前記モータの回転を継続させるかを切り替えるように構成してもよい。このような構成によれば、モータの停止動作を適切なものにすることができる。

また、前記電池パックは前記電池セルの状態を監視する電池保護手段を有し、前記電池保護手段は、前記電池セルに流れる電流が第１の所定値以上の状態が第１の所定時間継続した際に前記モータ停止信号を出力するように構成され、前記制御手段は、前記電池セルの温度が第１の所定値より高い場合に前記モータ停止信号に基づき前記モータを停止するように構成してもよい。

前記制御手段は、前記電池セルの温度が前記第１の所定値より低い場合において、前記温度が低い場合は高い場合よりも前記モータの許容電流値を大きくすると共に電流継続時間を長くし、前記電流継続時間経過後に前記モータを停止するように構成してもよい。

また、本発明は、電池セルを有する電池パックから供給される電力によって駆動可能なモータと、前記電池セルの温度を検出する温度検出手段と、前記モータを制御する制御手段と、を有する電動工具であって、前記制御手段は、前記電池パックからモータ停止信号が入力された場合でも前記電池温度検出手段からの信号に基づいて前記モータの回転を継続させるように構成した電動工具を提供する。

このような構成によれば、電池パックからの停止信号を受信した場合であっても、モータを継続して駆動することが可能になる。これにより、電動工具の連続使用時間を延ばすことができる。

前記電池セルの温度が第１の所定値より高い場合には、前記モータ停止信号に基づいて前記モータを停止し、前記電池セルの温度が前記第１の所定値以下の場合には、前記モータ停止信号にかかわらず前記モータの回転を継続しても良い。

前記電池セルの温度が前記第１の所定値以下の場合には、前記温度が低い場合は高い場合よりも前記モータの許容電流値を大きくすると共に電流継続時間を長くし、前記電流継続時間経過後に前記モータを停止するように構成してもよい。

また、本発明は、電池セルを有する電池パックから供給される電力によって駆動可能なモータと、前記モータを制御する制御手段と、を有する電動工具であって、前記制御手段は、前記電池パックからモータ停止信号が入力された場合に前記モータを停止する第１のモードと、前記電池パックから前記モータ停止信号が入力された場合でも前記モータの回転を継続させる第２のモードを有する電動工具を提供する。

このような構成によれば、電池パックからの停止信号を受信した場合であっても、モータを継続して駆動することが可能になる。これにより、電動工具の連続使用時間を延ばすことができる。

また、上記目的を達成するために、本発明は、少なくとも１つの二次電池セルを有し、該二次電池セルから供給される放電電流により所望の作業を継続して行うことが可能な電動工具に装着可能に構成された電池パックであって、該放電電流が大きくなった場合に該所望の作業を継続可能な時間を制限するように構成したことを特徴とする電池パックを提供する。

このような構成によると、電動工具の負荷が重く放電電流が大きい場合、作業継続可能時間を制限し、所望の作業を一定時間継続することができる。これにより、従来の放電電流が過電流閾値を超えた場合に放電を停止する電池パックと比較して、電池パックの故障を抑制しつつ、且つ電動工具の性能を最大限に利用することができる。

該時間を、該二次電池セルの電池温度が低い場合より高い場合の方が短くなるように構成したことが好ましい。

このような構成によると、作業を継続可能な時間は、電池温度が低い場合よりも高い場合の方が短くなるように構成されているため、電池温度が高い二次電池の故障のリスクが増す状態において作業継続可能時間が短くすることができる。これにより、電池パックの故障をより抑制しつつ、且つ電動工具の性能を最大限に利用することができる。

該時間を、該放電電流が小さい場合より大きい場合が短くなるように構成したことが好ましい。

このような構成によると、作業を継続可能な時間は、放電電流が小さい場合よりも大きい場合の方が短くなるように構成されているため、放電電流が大きく二次電池の故障のリスクが増す状態において作業継続可能時間が短くすることができる。これにより、電池パックの故障をより抑制しつつ、且つ電動工具の性能を最大限に利用することができる。

また、本発明は、少なくとも１つの二次電池セルを有し、該二次電池セルから供給される放電電流により所望の作業を継続して行うことが可能な電動工具に装着可能に構成された電池パックであって、該放電電流が大きくなった場合に該所望の作業を継続可能な時間を、該二次電池セルの電池温度が低い場合より高い場合の方が短くなるように構成したことを特徴とする電池パックを提供する。

このような構成によると、放電電流が大きい場合でも作業を継続することができる。電池温度が高温時には二次電池セルの劣化を抑制するため低温時と比べて放電可能時間は短いが作業を継続することができる。低温の場合には作業時間をさらに長くすることができる。これにより、電池パックの故障を抑制しつつ、且つ電動工具の性能を最大限に利用することができる。

また、本発明は、少なくとも１つの二次電池セルを有する電池パックが装着され、該二次電池セルから供給される放電電流により所望の作業を継続して行うことが可能な電動工具であって、該放電電流が大きくなった場合に該所望の作業を継続可能な時間を制限するように構成したことを特徴とする電動工具を提供する。

このような構成によると、電動工具の負荷が重く放電電流が大きい場合、作業継続可能時間を制限し、所望の作業を一定時間継続することができる。これにより、電池パックの故障を抑制しつつ、且つ電動工具の性能を最大限に利用することができる。

該時間を、該二次電池セルの電池温度が低い場合より高い場合の方が短くなるように構成したことが好ましい。

該時間を、該放電電流が小さい場合より大きい場合が短くなるように構成したことが好ましい。

また、本発明は、少なくとも１つの二次電池セルを有する電池パックが装着され、該二次電池セルから供給される放電電流により所望の作業を継続して行うことが可能な電動工具であって、該放電電流が大きくなった場合に該所望の作業を継続可能な時間を、該二次電池セルの電池温度が低い場合より高い場合の方が短くなるように構成したことを特徴とする電動工具を提供する。　

このような構成によると、放電電流が大きい場合でも作業を継続することができる。電池温度が高温時には二次電池セルの劣化を抑制するため低温時と比べて放電継続可能時間は短いが作業を継続することができる。低温の場合には放電継続可能時間をさらに長くすることができる。これにより、電池パックの故障を抑制しつつ、且つ電動工具の性能を最大限に利用することができる。

モータと、該モータと該二次電池セルとの間に設けられ該放電電流の経路を遮断するスイッチング素子を備え、該時間が経過した後に該スイッチング素子を遮断するように構成したことが好ましい。

本発明の電動工具によれば、電池パックからの停止信号を受信した場合であっても、モータを継続して駆動することが可能になる。これにより、電動工具の連続使用時間を延ばすことができる。

また、本発明の電池パック及び電動工具によれば、電池パックの故障の抑制と電動工具の能力を最大限に利用することとを両立させることができる。

本発明による実施の形態の電動工具と電池パックとの回路図。 本実施の形態による電池保護回路による停止信号の出力条件を示した表。 本実施の形態のモータ停止処理のフローチャート。 サーミスタによって検出した電池セルの温度と、実際の電池セルの温度との差を示すグラフ。 サーミスタが検出した温度を補正する方法を説明するためのグラフ。 本実施の形態による過電流判定テーブルを説明する表。 従来の制御による出力電流と時間の関係を示したグラフ。 本実施の形態におけるモータ停止処理を行った際の出力電流と時間の関係を示したグラフ。 本発明による第２の実施の形態による電池パック及び電動工具の構成を示すブロック図を含む回路図である。 電池温度が第１温度範囲にある場合の最大許容期間及び過電流閾値を示す図である。 電池温度が第２温度範囲にある場合の最大許容期間及び過電流閾値を示す図である。 電池温度が第３温度範囲にある場合の最大許容期間及び過電流閾値を示す図である。 電池温度が第４温度範囲にある場合の最大許容期間及び過電流閾値を示す図である。 本実施の形態による電池パックによる放電制御を示すフローチャートの一部である。 本実施の形態による電池パックによる放電制御を示すフローチャートの一部である。 本実施の形態による電池パックによる放電制御を示すフローチャートの一部である。 本実施の形態による電池パックにおける放電制御を用いた際の放電電流の時間変化を示した概念図であり、所定の電池温度且つ比較的大きい放電電流の場合である。 本実施の形態による電池パックにおける放電制御を用いた際の放電電流の時間変化を示した概念図であり、所定の電池温度且つ比較的小さい放電電流の場合である。 本実施の形態による電池パックにおける放電制御を用いた際の放電電流の時間変化を示した概念図であり、所定の放電電流且つ比較的低い電池温度の場合である。 本実施の形態による電池パックにおける放電制御を用いた際の放電電流の時間変化を示した概念図であり、所定の放電電流且つ比較的高い電池温度の場合である。

［第１の実施の形態］　以下、本発明の第１の実施の形態を添付図面を参照して説明する。図１に示されるようにコードレス電動工具１０（以下単に電動工具１０とする）と、充電可能な電池パック５０とが接続されている。ここで、電動工具１０は、例えば、丸のこやカンナなどである。電池パック５０は二次電池５３と、電池保護ＩＣ５１と、電流検出回路５５と、サーミスタ５７と、サーマルプロテクタ５９とを備えている。また、電池パック５０はＣプラス端子６１と、プラス端子６２と、マイナス端子６３と、ＬＳ端子６４と、ＬＤ端子６５とを備えている。Ｃプラス端子６１は、サーマルプロテクタ５９と接続されている。プラス端子６２、及び、マイナス端子６３を介して二次電池の電力が電動工具１０へ供給される。ＬＳ端子６４はサーミスタ５７と接続されている。ＬＤ端子６５は保護ＩＣ５１に接続されている。

二次電池５３は、複数の電池セル５３ａからなり、図１の例では、５つの電池セル５３ａが全て直列に接続されている。尚、電池セル種別は、特に限定されるものではなく、任意の二次電池を対象としているが、本実施の形態では、電池セル５３ａにリチウムイオン電池を用いた例を説明する。尚、電池セル５３ａの個数や接続の仕方は一例にすぎず、例えば、電池セル５３ａが並列に接続されていてもよい。本実施の形態では、各電池セル５３ａは定格電圧が３．６Ｖである。従って、二次電池５３全体としての定格電圧は１８Ｖである。

電流検出回路５５は、二次電池５３のマイナス側とマイナス端子６３との間に設けられ、二次電池５３から出力される電流を検出している。詳細には、電流検出回路５５はシャント抵抗からなり、シャント抵抗の電圧降下を電池保護ＩＣ５１に出力する。

電池保護ＩＣ５１は、電流検出回路５５の検出結果に基づいて出力電流が所定値以上であるときは、過電流であると判断し、モータ停止信号（以下、停止信号）をＬＤ端子６５に出力する。また、電池保護ＩＣ５１は、各電池セル５３ａの電圧を検出し、その中の１つでも過充電や過放電なったときにも、停止信号をＬＤ端子６５へ出力する。

図２は、本実施の形態における電池保護ＩＣ５１が停止信号を出力する条件を示した表である。電池保護ＩＣ５１は、電流検出回路５５により電流が７５Ａ以上である期間が０．５秒間継続された場合に過電流であると判断し、停止信号を出力する。また、複数の電池セル５３ａのうち何れか１つの電池セル５３ａが２．０Ｖ以下の時に、過放電であると判断し停止信号を出力する。

サーミスタ５７は、ＬＳ端子６４と、二次電池５３のマイナス側との間に接続されている。また、サーミスタ５７は、二次電池５３の近傍に配置されており、二次電池５３の温度を検出している。

サーマルプロテクタ５９は、二次電池５３のプラス側と、Ｃプラス端子６１との間に接続されている。サーマルプロテクタ５９も二次電池５３の近傍に配置されている。サーマルプロテクタ５９の温度が所定の温度（例えば８５℃）以上になるとサーマルプロテクタ５９は開放され、二次電池５３と、Ｃプラス端子６１との間の電流路を遮断する。

電動工具１０は、制御回路１１と、モータ１２と、遮断回路１５と、電流検出回路１７と、トリガスイッチ１９と、を備えている。また、電動工具１０は、Ｃプラス端子２１と、プラス端子２２と、マイナス端子２３と、ＬＳ端子２４と、ＬＤ端子２５とを備え、それぞれ、電池パック５０のＣプラス端子６１と、プラス端子６２と、マイナス端子６３と、ＬＳ端子６４と、ＬＤ端子６５とに接続される。これら端子が本発明の接続手段に相当する。制御回路１１、遮断回路１５がそれぞれ、制御手段、遮断手段に対応し、端子２１～２５が接続手段に対応する。

電池パック５０の電力はプラス端子２２、マイナス端子２３を介してモータ１２に供給される。モータ１２は電池パック５０から供給される電力によって回転する。トリガスイッチ１９は、プラス端子６２とモータ１２との間に設けられ、モータ１２の起動と停止とを切替える。

プラス端子２２は、トリガスイッチ１９を介して制御回路１１とも接続されている。これにより電動工具１０が電池パック５０と接続されており、トリガスイッチ１９がオンになっていると、制御回路１１は、二次電池５３の電圧を測定することが可能になる。

また、遮断回路１５はＦＥＴからなり、モータ１２とマイナス端子２３との間に設けられている。ＦＥＴをオフすることにより、遮断回路１５はモータ１２への電力を遮断する。これによりモータ１２の起動と停止とが切替わる。

トリガスイッチ１９は、作業者によって操作される。トリガスイッチ１９がオンのときにはプラス端子２２とモータ１２とが導通し、オフの時にはプラス端子２２とモータ１２とが遮断される。これにより、モータ１２の回転と停止とを切替える。

電流検出回路１７は、シャント抵抗からなる。制御回路１１は、電流検出回路１７（シャント抵抗）に流れる電流値を検出する。

制御回路１１はマイコンである。制御回路１１はＣプラス端子２１、ＬＳ端子２４、ＬＤ端子２５と接続されている。制御回路１１は、ＬＳ端子２４を介してサーミスタ５７の電圧を検出し、サーミスタの温度（二次電池５３の温度）を測定する。

制御回路１１は、ＬＳ端子２５を介して停止信号を受信すると、ＦＥＴ１５をオフさせることができる。

制御回路１１はＣプラス端子２１に印加されている電圧値を測定する。この電圧値が所定の電圧値以上であれば、制御回路１１はサーマルプロテクタ５９がオンされていると判断する。また、電圧値が所定の電圧値未満であれば、制御回路１１は、サーマルプロテクタがオフ（解放）されていると判断する。

また、制御回路１１は、不図示のメモリを有しており、様々な処理における一時的なデータなどを保存する。また制御回路１１は、過電流判定テーブル（図６）を保存している。詳述するが、過電流判定テーブルは、補正温度Ｔｃ（二次電池５３の推定温度）と、電流値と、継続時間との関係を複数の補正温度Ｔｃの範囲ごとに保存している。また、制御回路１１は、モータ停止処理を実行するためのプログラムを保存している。

次に図３を参照して、本実施の形態のモータ停止処理について説明する。尚、制御回路１１がモータ停止処理を行うが、この処理が行われている間、制御回路１１は、常にＬＤ端子２５から停止信号を受信可能な状態にある。従って、電池保護ＩＣ５１から停止信号が出力されると、制御回路１１は、モータ停止処理の実行中であっても停止信号を受信し、当該停止信号を自身のメモリに保存する。本実施の形態では、停止信号を受信した場合に、制御回路１１は、必ずしも即座にモータ１２を停止するわけではなく、後述するモータ停止処理のＳ２７、Ｓ２９において停止信号を参照し、モータ１２を停止するかどうかを判断している。

また、制御回路１１は、モータ停止処理が行われている間、電流検出回路１７が検出した電流と、時間との関係を記憶している。例えば、制御回路１１は、所定時間毎（例えば０．１秒毎）に電流検出回路１７が検出した電流を記憶している。

Ｓ１において、作業者がトリガスイッチ１９をオンすることによりモータ１２が起動し回転する。Ｓ３において、制御回路１１は、サーマルプロテクタ５９が解放されているか否かを判断する。即ち制御回路１１はＣプラス端子２１に印加されている電圧を測定する。この電圧値が所定の電圧値以上であれば、制御回路１１はサーマルプロテクタ５９がオン（閉状態）されていると判断する。また、電圧値が所定の電圧値未満であれば、制御回路１１は、サーマルプロテクタがオフ（開放）されていると判断する。

Ｓ３においてサーマルプロテクタ５９が開放されている場合には（Ｓ３：ＹＥＳ）、Ｓ２９において、制御回路１１は、ＬＤ端子２５を介して、電池保護ＩＣ５１より、停止信号を受信したかを判断し、停止信号を受信した場合には（Ｓ２９：ＹＥＳ）、Ｓ３１において、ＦＥＴ１５のゲートへオフ信号を出力し（ＦＥＴ１５をオフし）、モータ１２と、マイナス端子２３との間の電流路を遮断する。これによって、モータ１２が停止する。サーマルプロテクタ５９が開放されている場合には、二次電池５３の温度が所定の温度（例えば８５℃）より高くなっている。この場合には、制御回路１１は停止信号に則ってモータ１２を停止している。

Ｓ３においてサーマルプロテクタ５９が開放されていない場合（二次電池５３の温度が所定温度より低い場合）には（Ｓ３：ＮＯ）、Ｓ５において、制御回路１１は、ＬＳ端子２４を介してサーミスタ（電池温度検出回路）５７が検出した現在の温度を特定し、その温度を第１温度として記憶する。

Ｓ７において、制御回路１１は、第１温度が８０℃より高いか否かを判断する。第１温度が８０℃より高い場合（Ｓ７：ＹＥＳ）には、処理は上述のＳ２９に移行する。すなわち、第１温度が８０℃より大きく、且つ電池保護ＩＣ５１から停止信号を受信した場合にはＦＥＴ１５をオフ（遮断）してモータ１２を停止させる。

第１温度が８０℃以下の場合（Ｓ７：ＮＯ）には、Ｓ９において、制御回路１１は第１温度を検出してから所定の時間（例えば５秒）経過したかを判断する。所定の時間が経過していない場合には（Ｓ９：ＮＯ）、待機する。所定の時間が経過している場合には（Ｓ９：ＹＥＳ）、Ｓ１１において、制御回路１１は、ＬＳ端子２４を介してサーミスタ５７が検出した現在の温度を特定し、その温度を第２温度として記憶する。

Ｓ１３において、制御回路１１は、第１温度と第２温度とから温度勾配Ｂを以下の式（１）より算出する。

Ｂ＝ＤＴ／Ｄｔ　　　（１）

ここで、ＤＴ＝第２温度－第１温度、ＤｔはＳ９の所定時間（５秒）である。

Ｓ１５において、制御回路１１は、第２温度と温度勾配Ｂとを用いて実際の二次電池５３（電池セル５３ａ）の温度を推定する。この推定した温度を補正温度Ｔｃとする。補正温度Ｔｃは、以下の式（２）により算出される。

Ｔｃ＝第２温度＋Ｂ×ａ　　　（２）

ここで、ａは定数であり、二次電池５３の温度の実際の温度を計測することにより最適な値が設定される。

サーミスタ５７の示す温度は、実際の二次電池５３の温度と異なる。この原因として、例えば、サーミスタ５７のケースなどによって、二次電池５３の熱の伝導が遅れることが挙げられる。

図４は、サーミスタ５７の示す温度と、二次電池５３の温度との違いを示したグラフである。実線が二次電池５３の実際の温度（電池セル温度）を示し、点線がサーミスタ５７の示す温度（サーミスタ測定温度）を示している。サーミスタ測定温度は、電池セル温度を時間方向に右方向に移動したような曲線となっている。すなわち、サーミスタ測定温度は、電池セル温度に対して遅延している。言い換えれば、電池セル温度が上昇しているときにはサーミスタ測定温度は、電池セル温度より低い値を示している。本実施の形態では、式（２）よりサーミスタ温度を補正して、補正温度Ｔｃを算出している。このため、サーミスタ温度より正確に電池セル温度に近い補正温度Ｔｃを得ることができる。

図５は、図４と同じ電池セル温度とサーミスタ測定温度とのグラフである。図５に示すように時刻ｔ１、ｔ２において、それぞれ、第１温度Ｔ０と、第２温度Ｔ１とを計測しその差から補正温度Ｔｃが算出される。ｔ２はｔ１から所定時間（本実施の形態では５秒）経過した時刻である。

Ｓ１７において、制御回路１１は、算出した補正温度Ｔｃに対応した電流値および継続時間を過電流判定テーブルより選択する。

図６に示すように、過電流判定テーブルは、補正温度と、電流値と、継続時間との関係を示している。各補正温度は、５５℃以下と、５５℃から８８℃までの範囲を５℃ごとに分割した範囲を示している。

具体的には、補正温度が５５℃以下であれば、電流値は１００Ａ、継続時間は１０秒である。補正温度が５５℃より大きく６０℃以下であれば、電流値は１００Ａ、継続時間は７秒である。補正温度が６０℃より大きく６５℃以下であれば、電流値は９５Ａ、継続時間は５秒である。補正温度が６５℃より大きく７０℃以下であれば、電流値は９０Ａ、継続時間は３秒である。補正温度が７０℃より大きく７５℃以下であれば、電流値は８５Ａ、継続時間は２秒である。補正温度が７５℃より大きく８０℃以下であれば、電流値は８０Ａ、継続時間は１秒である。

制御回路１１は、算出した補正温度Ｔｃに対応する温度範囲を過電流判定テーブルから特定し、その温度範囲に対応する、電流値および継続時間を選択する。以下、選択された電流値および継続時間をそれぞれ選択電流値、選択継続時間と呼ぶ。

Ｓ１９において、制御回路１１は、電流検出回路１７（シャント抵抗）を用いて現在の電流値を測定する。上述のように制御回路１１は、モータ停止処理が行われている間、電流検出回路１７が検出した電流と、時間との関係を記憶している。Ｓ１９において、制御回路１１は、電流検出回路１７を用いて現在の電流値を特定すると共に過電流判定テーブルを参照する。

Ｓ２１において、制御回路１１は、電流検出回路１７の検出結果に基づいて、検出電流が選択電流値以上である状態が選択継続時間より長い期間継続しているかを判定する。ここで、検出電流が選択電流値以上である状態が継続しているとは、検出電流が選択電流値以上になってから、選択電流値未満に一度もならない状態が継続していることを示している。しかし、例えば、短い期間（例えば０．２秒間）、検出電流が選択電流値未満になっても、検出電流が選択電流値以上である状態が継続しているものとしてもよい。Ｓ２１の判定は、二次電池５３の負荷が大きく、これ以上は電力を出力すべきでないか否かを判定するものである。そのため、仮にごく短い期間電流値が下がったとしても、その電流低下は、二次電池５３への負荷の軽減にはならないからである。

Ｓ２１において過電流判定条件を満たすと判断した場合（Ｓ２１：ＹＥＳ）、処理はＳ３１へ移行し、モータ１２は停止される。Ｓ２１において過電流判定条件を満たす場合には、Ｓ２９における電池保護ＩＣ５１からの停止信号の判定を行わずにモータ１２を停止している。これは、補正温度Ｔｃを算出することにより、二次電池５３の温度を高い精度で求めることができるため、二次電池５３の出力電力を適切に制御できるためである。

図４、５に示すようにサーミスタ測定温度を補正しないで制御する場合を考えると、サーミスタ５７が示す温度は実際の温度より遅れた値（言い換えれば、実際の温度より低い値）である可能性が高い。そのため、電流値や、その継続時間に安全マージンを設けて制御を行う必要がある。本実施の形態では補正温度Ｔｃを算出することにより、このような安全マージンを設ける必要がない。これにより、二次電池５３が出力できる電力を正確に制御することができる。具体的には、過電流判定テーブルを参照しながら、補正温度Ｔｃに応じて出力電流を大きくし、その継続時間を長くすることができる。尚、図２に示すように、電池保護ＩＣ５１は、出力電流が７５Ａ以上である状態が０．５秒以上継続した場合に、停止信号を出力する。一方、図６の過電流判定テーブルでは、温度範囲が７５℃より大きく８０℃以下であっても、電流値８０Ａが、１秒間継続する。従って、Ｓ２１で過電流判定条件の判断がされる前に、制御回路１１は、電池保護ＩＣ５１より停止信号を受信する。しかしながら、本実施の形態では、制御回路１１が電池保護ＩＣ５１より停止信号を受信していても、Ｓ２１で過電流判定条件を満たすと判断されるまでモータ１２を停止しない。これにより、二次電池５３から限界近くまで電力を引き出すことができる。なお、電池保護ＩＣ５１からの停止信号によりモータ１２を停止する場合が第１モードに相当し、電池保護ＩＣ５１より停止信号を受信していてもモータ１２を停止しない（回転を継続する）場合が第２モードに相当する。

Ｓ２１で否定判定された場合には（Ｓ２１：ＮＯ）、Ｓ２３において、制御回路１１は、プラス端子２２に印加されている電圧を検出する。Ｓ２５において、制御回路１１は、検出した電圧が所定の電圧値（例えば１２Ｖ）未満であるかどうかを判定する。言い換えれば、制御回路１１は、二次電池５３が過放電状態である可能性があるかを判定している。検出した電圧が所定の電圧値以上であれば、二次電池５３が過放電状態である可能性はないと判断し、処理はＳ３に戻る。

検出した電圧が所定の電圧値未満であれば、Ｓ２７において、制御回路１１は、電池保護ＩＣ５１から停止信号を受信したかを判断する。停止信号が受信されている場合には（Ｓ２７：ＹＥＳ）、Ｓ３１においてモータ１２が停止される。

一方、停止信号が受信されていない場合には（Ｓ２７：ＮＯ）、処理はＳ３に戻る。電池保護ＩＣ５１は、各セル毎に電圧を検出し、各セルが過放電であるかを判断している。一方、制御回路はＳ２５において二次電池５３全体の電圧値を判定している。そのため、過放電に関しては電池保護ＩＣ５１の判定の方が精度が高い。そのため、Ｓ２５で肯定判定されたとしても、停止信号を受信していなければ、各電池セル５３ａは過放電状態にないと判断してモータを停止させない。

上記の処理においてＳ９－Ｓ２１の処理が第２のモードに対応し、Ｓ２７、Ｓ２９を実行する処理が第１のモードに対応する。またＳ７、Ｓ９の処理が状態検知手段に対応する。

上記の実施の形態における電動工具１０の構成によれば、制御回路１１が電池保護ＩＣ５１から停止信号を受信してもＳ２１の判定が肯定判定でなければ、制御回路１１は、モータ１２への電力の供給を維持し続ける。図７は、従来の停止信号に基づいたモータ１２を停止する制御を行った場合の時間と電流との関係を示すグラフである。図２に示すように、電池保護ＩＣ５１は、７５Ａ以上の電流が０．５秒間継続して出力された場合に、停止信号を出力する。従って、従来の制御では、７５Ａ以上の電力を出力してから０．５秒後には制御回路１１はモータ１２を停止することになる。尚、電池保護ＩＣ５１が停止信号を出力するときに二次電池５３の温度は考慮されていない。つまり、二次電池５３の温度に関わらず、７５Ａ以上の電流が０．５秒間継続された場合には一律にモータ１２が停止することになる。

一方、図８は、本実施の形態におけるモータ停止処理が行われた場合の時間と電流との関係を示すグラフである。尚、図８の処理が行われたときの、補正温度は５５℃以下とする。従来の処理と同様に７５Ａの電流が０．５秒間継続して出力されたときに、電池保護ＩＣ５１は停止信号を出力する。しかしながら、本実施の形態において、Ｓ７は否定判定されるためＳ２９の判定は行われない。また、この段階ではＳ２１の判定も否定判定されるため、二次電池５３の電力の出力が維持される。その後、電流が１００Ａまで上昇すると、図６の過電流判定テーブルにおける補正温度５５℃以下に対応した電流値１００Ａ以上の状態となる。従って、１００Ａ以上の状態が１０秒以上継続した時点でモータ１２を停止する。

図７、８を比較すると、本実施の形態では、従来よりはるかに長い期間電力を出力し続けることができる。従来の処理では、二次電池５３の温度が考慮されていないため、電力を出力するための安全マージンが非常に大きくとられていたためである。これに対して、本実施の形態では二次電池５３の温度を推定した補正温度Ｔｃを考慮し、その補正温度Ｔｃに対応した電流値と継続時間とを選択しているため、二次電池５３に大きな負荷かからないように電力を出力できる範囲で電力を出力し続けることができる。これにより電動工具１０の使用時間を長くすることができるとともに、その最大出力を上昇させることができる。

また、電池温度が８０℃以上の時であり（Ｓ７：ＹＥＳ）、かつ、制御回路１１が停止信号を受信している場合にはモータ１２を停止している。これにより温度が大きくなったときには、停止信号を用いた制御に切替えることができるため、二次電池５３に必要以上の負荷をかけることを抑制できる。

また、Ｓ２５における判定で電池電圧が所定の電圧値未満であり（Ｓ２５：ＹＥＳ）、かつ、Ｓ２７において制御回路１１が停止信号を受信している（Ｓ２７：ＹＥＳ）場合にもモータ１２が停止する。Ｓ２７が肯定判定される場合には、停止信号は、二次電池５３の電池セル５３ａの何れかが過放電状態であることにより出力されたと判断できる。この場合にも、制御回路１１は、停止信号に則ってモータ１２を停止する。これにより電池セル５３ａが過放電状態になったときに確実にモータ１２を停止することができる。

一方、Ｓ２５で否定判定された場合には、例え保護回路５１が停止信号を出力していても、その停止信号は、保護回路５１が過電流状態と判定したことにより出力されたものと推定される。この場合にはＳ２７の判定を行わず、モータ１２の回転を維持する。言い換えれば、Ｓ２５で否定判定されたときには、制御回路１１は停止信号を無視している。本実施の形態では過電流の判定をＳ２１が代替しているからである。上記のように過電流の判定をＳ２１が行うことによってモータ１２の駆動時間を長くすることができる。

本発明による電動工具は上述の実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変形や改良が可能である。

例えば、Ｓ１５において、補正温度Ｔｃを算出した後に、Ｓ７と同様に補正温度Ｔｃが８０℃より大きいかを判断してもよい。補正温度Ｔｃが８０℃より大きいときにはＳ２９の判定に移行するようにする。これにより、より安全な範囲で二次電池５３の出力を停止させることができる。

補正温度Ｔｃの補正温度は式（１）以外によって求めてもよい。例えば、定数ａをモータ１２の起動時間に応じて変化させてもよい。

あるいは、電流検出回路１７が検出した電流値、及び、プラス端子２２に印加されている電圧値を所定時間毎に検出し、その検出結果と、モータ１２が回転する前の温度に基づいて、二次電池５３の温度を推定してもよい。このように推定した温度を補正温度Ｔｃとして扱っても良い。

上記の実施の形態では、Ｓ３においてサーマルプロテクタが開放されている場合、または、Ｓ７において、電池温度が８０℃より大きい場合に、Ｓ２９の停止信号に基づいた制御を行っていた。また、Ｓ２５において電池電圧が１２Ｖ未満になったときにもＳ２７において停止信号に基づいた制御を行っていた。これ以外にも、例えば、モータ１２の回転数を監視し、当該回転数が所定値未満になったときにも停止信号に基づいた制御を行ってもよい。回転数が所定値未満になれば、すなわちモータ１２がロック状態になっていると考えられ、モータ１２に流れる電流が大きくなっていると判断できる。そのため、回転数が所定値未満の時に停止信号に基づいた制御を行うことで、確実にモータ１２を停止することができる。

［第２の実施の形態］　以下、本発明の第２の実施の形態による電池パック１００及び電動工具２００について図９乃至図２０を参照しながら説明する。図９は、電池パック１００及び電動工具２００の構成を示すブロック図を含む回路図であり、電池パック１００と電動工具２００とが接続された状態を示している。電池パック１００は、電池パック１００と電動工具２００とが接続された状態で電動工具２００の駆動電源として用いられる。また、電動工具２００は、当該状態において電池パック１００を駆動電源として用いて駆動可能に構成されている。

図９に示されるように電池パック１００は、放電プラス端子１００Ａと、放電マイナス端子１００Ｂと、信号出力端子１００Ｃと、電池組１１０と、電池保護ＩＣ１２０と、電源回路１３０と、温度計測回路１４０と、シャント抵抗１５０と、電流計測回路１６０と、マイコン１７０と、を備えている。

放電プラス端子１００Ａ、放電マイナス端子１００Ｂ及び信号出力端子１００Ｃは、電池パック１００と電動工具２００とを接続した状態において、電動工具２００の所定の端子とそれぞれ接続されるように構成された端子である。放電プラス端子１００Ａ及び放電マイナス端子１００Ｂは、電池組１１０の電力を電動工具２００に供給するための端子である。信号出力端子１００Ｃは、マイコン１７０に接続されており、マイコン１７０から出力される各種信号を電動工具２００に出力するための端子である。放電プラス端子１００Ａと放電マイナス端子１００Ｂとを接続する電路は、供給電路として機能する。

電池組１１０は、電池セル１１０Ａを直列に５セル接続した組であり、電池パック１００の図示せぬケーシングに収容されている。本実施の形態において電池セル１１０Ａは、例えば、充電可能なリチウムイオン電池である。電池組１１０の中で最も電位の高い電池セル１１０Ａのプラス端子は、放電プラス端子１００Ａと接続されている。また、電池組１１０の中で最も電位の低い電池セル１１０Ａのマイナス端子は、シャント抵抗１５０を介して放電マイナス端子１００Ｂと接続されている。電池セル１１０Ａは、二次電池セルの一例である。

電池保護ＩＣ１２０は、電池組１１０を構成する電池セル１１０Ａのそれぞれの電圧を個別に監視するＩＣである。電池保護ＩＣ１２０は、電池セル１１０Ａの電圧（１セル分の電圧）が過充電閾値を超えた場合に過充電状態であると判断し、過放電閾値を以下となった場合に過放電状態であると判断する。電池保護ＩＣ１２０は、電池セル１１０Ａのうち一つのセルでも過充電状態又は過放電状態であると判断した場合、過充電状態又は過放電状態を示す信号をマイコン１７０に出力する。

電源回路１３０は、レギュレータ等からなる定電圧電源回路であり、電池組１１０の電圧を変換且つ安定化してマイコン１７０に出力している。

温度計測回路１４０は、電池セル１１０Ａの電池温度を計測し、当該計測の結果である電池温度をマイコン１７０に出力する回路であり、サーミスタ及び電圧換算回路により主に構成されている。サーミスタは、電池セル１１０Ａに近接して設けられており、電池セル１１０Ａの電池温度を計測可能に構成されている。電圧換算回路は、サーミスタの抵抗値を電圧に換算し、当該電圧を電池セル１１０Ａの電池温度を示す信号としてマイコン１７０に出力する。温度計測回路１４０は、計測手段として機能する。

シャント抵抗１５０は、放電電流の計測に用いられる抵抗であり、電池組１１０と放電マイナス端子１００Ｂとの間に設けられている。

電流計測回路１６０は、放電電流を計測し、当該計測の結果である放電電流の値をマイコン１７０に出力する回路である。電流計測回路１６０は、シャント抵抗１５０に放電電流が流れることで生じる電圧降下の値を計測し、当該電圧降下の値を電圧に換算して、当該電圧を放電電流の値を示す信号としてマイコン１７０に出力する。電流計測回路１６０は、計測手段及び電流計測手段として機能する。

マイコン１７０は、ＲＯＭと、演算部と、ＲＡＭと、計時機能と、Ａ／Ｄ入力ポートと、出力ポートと、を主に備えており、電池パック１００から電動工具２００への電力供給の制御すなわち放電制御を行う。ＲＯＭは、不揮発性の記憶領域であり、放電制御に用いられる処理プログラム、各種閾値、テーブル等が記憶されている。演算部は、Ａ／Ｄ入力ポートに入力される各種信号を放電処理プログラムに従って演算処理し、当該処理の結果を出力ポートから出力する。ＲＡＭは、揮発性の記憶領域であり、ＣＰＵが演算処理を行う場合等にデータを一時的に記憶する。計時機能は、時間を計測する機能であり、電池組１１０が放電している時間（放電期間）、他の放電制御に必要な時間等を計測する。マイコン１７０は、計測手段、期間計測手段及び放電停止手段として機能する。

Ａ／Ｄ入力ポートは、複数のポートを備え、電池保護ＩＣ１２０と、温度計測回路１４０と、電流計測回路１６０と接続されている。電池保護ＩＣ１２０と接続されたポートには、電池保護ＩＣ１２０から出力される過充電状態又は過放電状態を示す信号が入力される。温度計測回路１４０と接続されたポートには、温度計測回路１４０から出力される電池温度を示す信号が入力される。電流計測回路１６０と接続されたポートには、電流計測回路１６０から出力される放電電流の値を示す信号が入力される。出力ポートは、信号出力端子１００Ｃと接続されており、演算部が処理プログラムに従って演算処理した結果に基づいてＦＥＴ２３０をオン状態とするためのＦＥＴオン信号、ＦＥＴ２３０をオフ状態とするためのＦＥＴオフ信号等の所定の信号を電動工具２００に出力する。なお、マイコン１７０による放電制御ついては後述する。ＦＥＴオフ信号は、停止信号の一例である。

次に、電動工具２００について説明する。図９に示されるように電動工具２００は、入力プラス端子２００Ａと、入力マイナス端子２００Ｂと、信号入力端子２００Ｃと、モータ２１０と、トリガスイッチ２２０と、ＦＥＴ２３０と、ＦＥＴ制御部２４０と、保持回路２５０と、を主に備えている。なお、電動工具２００は、上記した構成の他に図示せぬハウジング、ギヤ機構、出力部等の従来の電動工具が備える一般的な構成を備えており、電池パック１００を駆動電源としてモータ２１０が回転駆動することにより、被加工材を加工可能、すなわち、ねじ締め、切断、研磨、研削等の所望の作業ができるように構成されている。例えば、電動工具２００は丸鋸、グラインダ、ドライバドリル等である。

電動工具２００と電池パック１００とが接続された状態で、入力プラス端子２００Ａ、入力マイナス端子２００Ｂ及び信号入力端子２００Ｃは、それぞれ放電プラス端子１００Ａ、放電マイナス端子１００Ｂ及び信号出力端子１００Ｃに接続される。

モータ２１０の一方の端子は、トリガスイッチ２２０を介して入力プラス端子２００Ａに接続され、他方の端子は、ＦＥＴ２３０を介して入力マイナス端子２００Ｂに接続されている。モータ２１０は、電動工具２００と電池パック１００とが接続され、且つトリガスイッチ２２０及びＦＥＴ２３０がともにオン状態である場合に電池パック１００から駆動電源が供給され回転駆動を開始する。モータ２１０が駆動を開始すると図示せぬ出力部が駆動を開始し、電動工具２００が被加工材を加工可能な状態となる。

トリガスイッチ２２０は、ユーザが操作を行うスイッチであり、オン状態でモータ２１０と入力プラス端子２００Ａとが導通状態となり、オフ状態でモータ２１０と入力プラス端子２００Ａとが非導通状態となる。

ＦＥＴ２３０は、モータ２１０に流れる電流を遮断するためのスイッチング素子であり、そのゲートに所定の電圧が印加されることでオン状態となり、そのゲートがグランドに接続されることでオフ状態となる。ＦＥＴ２３０は、オン状態でモータ２１０と入力マイナス端子２００Ｂとを導通状態とし、オフ状態でモータ２１０と入力マイナス端子２００Ｂとを非導通状態とする。

ＦＥＴ制御部２４０は、ＦＥＴ２３０の制御を行う回路であり、信号入力端子２００Ｃと接続されている。ＦＥＴ制御部２４０は、マイコン１７０から信号入力端子２００Ｃを介して出力される信号に基づいてＦＥＴ２３０の制御を行う。ＦＥＴ２３０及びＦＥＴ制御部２４０は、駆動停止手段として機能する。

保持回路２５０は、電動工具２００の駆動中（トリガスイッチ２２０がオン状態）に、ＦＥＴ２３０がオフ状態となった場合に、ＦＥＴ制御部２４０の動作とは無関係にＦＥＴ２３０のオフ状態を保持する回路である。例えば、電動工具２００の駆動中に電池パック１００からの信号等によりＦＥＴ２３０がオフ状態となり電動工具２００の駆動は停止したが、当該停止後もユーザが継続してトリガスイッチ２２０をオン状態としている場合である。このような場合に保持回路２５０は、電動工具２００の停止状態を保持することで、電動工具２００が停止状態から突然駆動状態に復帰することを防止する。

保持回路２５０は、複数のＦＥＴ、トランジスタ等により構成されており、モータ２１０とＦＥＴ２３０との接続点２００ａに接続されている。保持回路２５０は、トリガスイッチ２２０がオン状態であり且つＦＥＴ２３０がオフ状態となった場合に、接続点２００ａの電位を利用してＦＥＴ２３０のゲートをグランドに接続することでＦＥＴ２３０のオフ状態を保持する。なお、接続点２００ａの電位は、トリガスイッチ２２０がオン状態且つＦＥＴ２３０がオン状態である場合は略０Ｖであり、トリガスイッチ２２０がオン状態且つＦＥＴ２３０がオフ状態である場合は電池組１１０の電圧となる。

次に、本実施の形態による電池パック１００のマイコン１７０による放電制御について図１０乃至図２０を参照しながら説明する。

本実施の形態による電池パック１００は、過電流による電池パックの故障を抑制しつつ且つ電動工具の性能を最大限に利用可能とすることを目的とした放電制御を行う。過電流に起因する電池パックの故障のリスクは、電池温度の上昇に伴い高くなる傾向がある。そのため、本実施の形態では放電期間を所定条件のもと計測し、放電期間に対する最大許容期間及び放電電流に対する過電流閾値を電池温度に応じて定め、放電期間が最大許容期間を超えた場合又は放電電流が過電流閾値を超えた場合に放電を停止させている。最大許容期間は、許容期間の一例である。

より詳細には、放電期間が短い場合は過電流閾値を大きくし、放電期間が長くなるに従って過電流閾値を小さくし、電池温度が高くなるに従って当該過電流閾値をより小さくするように構成している。言い換えれば、放電電流が小さい場合は最大許容期間を長くし、放電電流が大きくなるに従って最大許容期間を短くし、電池温度が高くなるに従って当該最大許容期間をより短くするように構成している。

また、比較的小さい放電電流（以下、連続的な使用が可能な放電電流とする）が長期間連続して流れても電池パック１００は特に故障することなく使用することができる。この場合は、放電期間を計測せず、放電期間に制限を設けないように構成している。さらに、連続的な使用が可能な放電電流の上限を規定する閾値（後述のＩ０）を決定し、当該閾値を超えた場合に放電期間の計測を開始する。

図１０乃至図１３を参照しながら、最大許容期間及び過電流閾値について説明する。図１０乃至図１３は、電池温度に応じた最大許容期間及び過電流閾値を示す図である。図１０は電池温度が０℃未満（第１温度範囲）である場合、図１１は電池温度が０℃以上４０℃未満（第２温度範囲）である場合、図１２は電池温度が４０℃以上６０℃未満（第３温度範囲）である場合、図１３は電池温度が６０℃以上（第４温度範囲）である場合である。図中の実線は、計測された放電期間に応じて変更される過電流閾値を示し、別の観点から見れば放電電流に応じて変更される最大許容期間を示している。また、図中のＩ０は、連続的な使用が可能な放電電流の上限を規定する閾値である。Ｉ０は、所定電流値の一例である。

図１０乃至図１３に示されるように最大許容期間は、電池温度が一定のとき放電電流が大きくなるに従って、より短い期間になるように決定される。

また、最大許容期間は、放電電流を一定とした場合、電池温度が高くなるに従ってより短い期間となるように決定される。詳細には、Ｔａは第１温度範囲に属する電池温度、Ｔｂは第２温度範囲に属する電池温度、Ｔｃは第３温度範囲に属する電池温度、Ｔｄは第４温度範囲に属する電池温度とする。放電電流がＩｒで同一であるとして比較すると、最大許容期間は、電池温度がＴａの場合にはＰａ、Ｔｂの場合にはＰｂ、Ｔｃの場合にはＰｃ、Ｔｄの場合にはＰｄに決定され、Ｐａ＞Ｐｂ＞Ｐｃ＞Ｐｄの関係を満たしている。なお、図中のｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４は、ｔ１＞ｔ２＞ｔ３＞ｔ４の関係を満たしている。

図１０乃至図１３に示されるように過電流閾値は、電池温度が一定のとき放電期間が長くなるに従って、より小さい値になるように決定される。

また、過電流閾値は、放電期間を一定とした場合、電池温度が高くなるに従ってより小さい値となるように決定される。放電期間がＰｒで同一であるとして比較すると、過電流閾値は、電池温度がＴａの場合にはＩａ、Ｔｂの場合にはＩｂ、Ｔｃの場合にはＩｃ、Ｔｄの場合にはＩｄに決定され、Ｉａ＞Ｉｂ＞Ｉｃ＞Ｉｄの関係を満たしている。なお、図中のＩ１、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ４は、各温度範囲における最大の過電流閾値であり、Ｉ１＞Ｉ２＞Ｉ３＞Ｉ４の関係を満たしている。

上記のように最大許容期間又は過電流閾値を定めることで、図１０乃至図１３におけるハッチングを施した部分は、電動工具２００が駆動可能である動作領域として規定され、ハッチングが施されていない領域は、電動工具２００が駆動停止となる停止領域として規定される。

なお、このような温度範囲毎の放電電流と最大許容期間との関係及び放電期間と過電流閾値との関係は、マイコン１７０のＲＯＭに記憶されている。当該関係は、放電電流と最大許容期間との関係式、放電期間と過電流閾値との関係式でもよく、放電電流と最大許容期間との対応を示したテーブル、放電期間と過電流閾値との対応を示すテーブルであってもよい。当該関係がテーブルである場合は、テーブルにない数値はマイコン１７０が演算を行うことによって補完するようにしてもよい。

図１４乃至図１６は、電池パック１００による放電制御の一例を示すフローチャートである。

まず、ステップ１０１において過放電信号が検出されているか否かを判断する。過放電信号が検出されているか否かの判断は、電池保護ＩＣ１２０から過放電状態を示す信号がマイコン１７０に出力されているか否かで判断する。

過放電信号が検出されている場合（ステップ１０１：Ｙｅｓ）、ステップ１０１を繰り返し、過放電信号が検出されなくなるまで繰り返す、換言すれば過放電信号が検出されている間は、電動工具２００を駆動させない。一方、過放電信号が検出されていないと判断した場合（ステップ１０１：Ｎｏ）、ステップ１０２において電動工具２００のＦＥＴ２３０をオン状態とするためのＦＥＴオン信号を出力する。

ＦＥＴオン信号は、マイコン１７０の出力ポートから信号出力端子１００Ｃ及び信号入力端子２００Ｃを介してＦＥＴ制御部２４０に出力される。ＦＥＴ制御部２４０は、マイコン１７０からＦＥＴオン信号が入力されると、ＦＥＴ２３０のゲートに電圧信号を出力してＦＥＴ２３０をオン状態とする。

ＦＥＴ２３０がオン状態となった後に、ステップ１０３においてトリガスイッチ２２０がオン状態であるか否か、すなわちユーザが電動工具２００のトリガスイッチ２２０を操作して駆動を開始したか否かを判断する。トリガスイッチ２２０がオン状態であるか否かの判断は、電流計測回路１６０がシャント抵抗１５０に放電電流が流れているか否かを検出することで行われる。すなわち電流計測回路１６０からマイコン１７０のＡ／Ｄ入力ポートに放電電流の値を示す信号が入力された場合に放電電流が流れていると判断する。

トリガスイッチ２２０がオン状態でないと判断した場合（ステップ１０３：Ｎｏ）、ステップ１０３を繰り返し、トリガスイッチ２２０がオン状態となるまで待機する。一方、トリガスイッチ２２０がオン状態である場合すなわち電動工具２００が駆動を開始し電池組１１０が放電を開始した場合（ステップ１０３：Ｙｅｓ）、ステップ１０４において、電池セル１１０Ａの電池温度の計測を開始する。電池温度の計測は、温度計測回路１４０が電池温度を示す信号をマイコン１７０に出力することで行われる。

ステップ１０５において起動電流を測定対象から除外するものとする。上述したように本実施の形態による電池パック１００においては、放電電流を計測して放電を制御すなわち電動工具２００の駆動を制御するものであるが、電動工具２００の起動時の起動電流は瞬間的なものであるため測定対象から除外している。起動電流の測定対象からの除外は、ステップ１０３においてトリガスイッチ２２０がオン状態であると判断した時点から所定時間が経過するまでの間、電流計測回路１６０からの信号を無効な値としてみなす等の処理で行われる。なお、ステップ１０３乃至１０５の処理は、略同時に行われる。

ステップ１０５における所定時間が経過した後に、ステップ１０６において放電電流がＩ０以上であるか否かを判断する。放電電流がＩ０以上であるか否かの判断は、電流計測回路１６０が計測した放電電流の値とＩ０とを比較することで行われる。なお、放電電流の値は所定時間の平均電流を用いている。

放電電流がＩ０以上でないと判断した場合（ステップ１０６：Ｎｏ）、ステップ１０７においてトリガスイッチ２２０がオン状態であるか否かを判断する。トリガスイッチ２２０がオン状態であるか否かの判断はステップ１０３と同様の方法で判断する。

トリガスイッチ２２０がオン状態でないと判断した場合すなわちユーザが電動工具２００の駆動を停止させた場合（ステップ１０７：Ｎｏ）、ステップ１０１に戻る、すなわち電動工具２００は駆動を停止して初期状態に戻る。なお、初期状態に戻ると放電期間の計測が開始されているか否かに関係なく放電期間はリセットされる。一方、トリガスイッチ２２０がオン状態である場合（ステップ１０７：Ｙｅｓ）、ステップ１０８において過放電信号が検出されているか否かを判断する。過放電信号が検出されているか否かの判断は、ステップ１０１と同様の方法で判断する。

過放電信号が検出されていると判断した場合（ステップ１０８：Ｙｅｓ）、ステップ１１５において、ＦＥＴ制御部２４０にＦＥＴオフ信号を出力してＦＥＴ２３０をオフ状態として放電電流を遮断する。ＦＥＴ２３０がオフ状態となると、電池パック１００の電池組１１０の放電は停止し、同時に電動工具２００の駆動も停止する。また、ＦＥＴ２３０がオフ状態となった際にユーザがトリガスイッチ２２０をオン状態としている間は、ステップ１１６において電動工具２００が停止状態から突然駆動状態にならないように、保持回路２５０が当該停止状態を保持する。その後、トリガスイッチ２２０がオフ状態となった後にステップ１０１に戻る。

一方、ステップ１０８において過放電信号が検出されていないと判断した場合（ステップ１０８：Ｎｏ）、ステップ１０６に戻り、放電電流がＩ０以上であるか否かを判断する。すなわち、放電電流がＩ０未満であり、且つトリガスイッチ２２０がオン状態であり、且つ過放電信号が検出されていない限りにおいてステップ１０６乃至１０８を繰り返し、電動工具２００の駆動は継続する。

ステップ１０６で、放電電流がＩ０以上であると判断した場合（ステップ１０６：Ｙｅｓ）、ステップ１０９において、放電期間の計測を開始する。放電期間の計測はマイコン１７０の計時機能を用いて行う。次に、ステップ１１０において、放電期間の計測中に放電電流がＩ０未満になったか否かを判断する。

放電電流がＩ０未満であると判断した場合（ステップ１１０：Ｙｅｓ）、ステップ１１１において計測された放電期間をリセットしてステップ１０６に戻る。放電期間をリセットする意義は、放電電流がＩ０未満になった場合は連続的に放電電流が流れても電池パックが特に故障するといった状態にないと判断できるためである。なお、ステップ１１０の判断は、放電電流がＩ０未満である状態が所定時間の間継続したか否かで判断してもよい。このように判断することで、瞬間的に放電電流がＩ０未満になった場合を除外でき、より正確に電池パックが故障するような状態ではないと判断できる。

放電電流がＩ０未満でないと判断した場合（ステップ１１０：Ｎｏ）、ステップ１１２において計測結果に基づいて動作可能状態か否かを判断する。動作可能状態か否かは、まず、図１０乃至図１３に示される放電電流と最大許容期間との関係の中から現在の電池温度に基づいて参照すべき関係を抽出し、当該抽出された関係を参照して現在の放電電流に応じた最大許容期間を特定する。その後、現在の放電期間が特定した最大許容期間を超えたか否かで判断する。または、図１０乃至図１３に示される放電期間と過電流閾値との関係の中から現在の電池温度に基づいて参照すべき関係を抽出し、当該抽出された関係を参照して現在の放電期間に応じた過電流閾値を特定し、現在の放電電流が特定した過電流閾値を超えているか否かで判断してもよい。

動作可能状態であると判断した場合（ステップ１１２：Ｙｅｓ）、ステップ１１３においてトリガスイッチ２２０がオン状態であるか否かを判断する。トリガスイッチ２２０がオン状態であるか否かの判断はステップ１０３と同様の方法で判断する。

トリガスイッチ２２０がオン状態でないと判断した場合すなわちユーザが電動工具２００の駆動を停止させた場合（ステップ１１３：Ｎｏ）、ステップ１０１に戻る、すなわち電動工具２００は駆動を停止して初期状態に戻る。一方、トリガスイッチ２２０がオン状態である場合（ステップ１１３：Ｙｅｓ）、ステップ１１４において過放電信号が検出されている否かを判断する。過放電信号が検出されている否かの判断は、ステップ１０１と同様の方法で判断する。

過放電信号が検出されていると判断した場合（ステップ１１４：Ｙｅｓ）、上述したステップ１１５及び１１６の処理を行い、電動工具２００は停止して初期状態に戻る。

一方、ステップ１１４において過放電信号が検出されていないと判断した場合（ステップ１１４：Ｎｏ）、ステップ１１０に戻り、放電電流がＩ０未満であるか否かを判断する。すなわち、放電電流がＩ０以上であり、且つ動作可能状態であり、且つトリガスイッチ２２０がオン状態であり、且つ過放電信号が検出されていない限りにおいてステップ１１０乃至１１４を繰り返し、電動工具２００の駆動は継続する。

ステップ１１２において動作可能状態でないと判断した場合（ステップ１１２：Ｎｏ）、上述したステップ１１５及び１１６の処理を行い、電動工具２００は停止して初期状態に戻る。

次に、図１７乃至図２０を参照しながら、電池パック１００による放電制御を用いて電動工具２００を駆動した場合の放電電流及び放電期間について説明する。図１７乃至図２０は、電池パック１００による放電制御をした場合の放電電流の時間変化を表わす概念図である。

図１７及び図１８は、電池温度が同一の温度範囲にあり、且つ放電電流が異なる場合の放電電流の時間変化を示している。なお、図１７におけるＩ５及び図１８におけるＩ６は放電電流の平均電流を示しており、Ｉ５＞Ｉ６の関係を満たしている。

図１７及び図１８に示されるように放電電流がＩ５である場合及びＩ６である場合のどちらの場合も、時刻ｔ０から駆動が開始され（ステップ１０３に対応）、時刻ｔ５に放電期間の計測が開始されている（ステップ１０９に対応）。その後、放電電流がＩ５である場合は、時刻ｔ６で動作可能状態でないと判断され（ステップ１１２に対応）、電動工具２００の駆動が停止している（放電が停止している）。一方、放電電流がＩ６である場合は、時刻ｔ７（時刻ｔ６よりも遅い時刻）で動作可能状態でないと判断され（ステップ１１２に対応）、電動工具２００の駆動が停止している。

このように、放電電流がＩ５よりも小さいＩ６の場合は、Ｉ５の場合と比較して長い期間電動工具２００を連続して駆動可能である。別の観点からみると、放電期間がＩ５よりも長いＩ６の場合は、Ｉ５の場合と比較して過電流閾値が小さくなるように制御される。このように図１０乃至図１３に示した最大許容期間は、放電電流が比較的小さい場合には電動工具２００を長く駆動することができ、放電電流が比較的大きい場合には電池パックの故障を防ぐために使用を制限するような制御を行えるように決定されている。

図１９及び図２０は、電池温度が異なる温度範囲にあり、且つ放電電流が同一である場合の放電電流の時間変化を示している。なお、図１９及び図２０におけるＩ７は、放電電流の平均電流を示しており、図１９の場合の温度範囲は、図２０の場合の温度範囲よりも低い温度範囲である。

図１９及び図２０に示されるように温度範囲が異なるどちらの場合も、時刻ｔ０から駆動が開始され（ステップ１０３に対応）、時刻ｔ８に放電期間の計測が開始されている（ステップ１０９に対応）。その後、図１９の場合は、時刻ｔ９で動作可能状態でないと判断され（ステップ１１２に対応）、電動工具２００の駆動が停止している（放電が停止している）。一方、図２０の場合は、時刻ｔ１０（時刻ｔ９よりも早い時刻）で動作可能状態でないと判断され（ステップ１１２に対応）、電動工具２００の駆動が停止している。

このように、温度範囲が図１１よりも高い図２０の場合は、図１９の場合と比較して電動工具２００の駆動時間が短い（放電期間が短い）。このように図１０乃至図１３に示した過電流閾値及び最大許容期間は、電池温度が高い場合は、電池パックの故障のリスクが増すことを鑑みて、使用を制限するような制御を行えるように設定されている。また、別の観点からみると電池パックの故障が起こらない範囲内で重負荷での作業を行うことができるように、図１０乃至図１３に示した過電流閾値及び最大許容期間は決定されている。

なお、図１７乃至図２０のいずれの場合においても、電動工具２００の駆動が停止した後に僅かながら放電電流が流れているが、当該放電電流はマイコン１７０の駆動等のためのものであり、当該放電電流が微小に流れている状態は、本明細書中でいう放電の停止した状態に変わりはない。本明細書中において、放電の停止とは、電動工具２００を駆動させるための放電電流が流れていない状態をいう。

上述したように、本実施の形態による電池パック１００は、放電電流が大きくなった場合に所望の作業を継続可能な時間を制限するように構成しているため、電動工具２００の負荷が重く放電電流が大きい場合、作業継続可能時間を制限し、所望の作業を一定時間継続することができる。これにより、従来の放電電流が過電流閾値を超えた場合に放電を停止する電池パックと比較して、作業継続可能時間を延ばすことができ、電池パックの故障を抑制しつつ、且つ電動工具の性能を最大限に利用することができる。

また、放電電流が大きくなった場合に所望の作業を継続可能な時間を、電池セル１１０Ａの電池温度が低い場合より高い場合の方が短くなるように構成しているため、放電電流が大きい場合でも作業を継続することができる。従来の電動工具又は電池パックにおいては、放電電流が過電流閾値を超えて極短い時間流れた後に停止させる構成であり、当該極短い時間は、作業を行うことができる時間ではなかった。すなわち、従来の電池パック又は電動工具は、作業継続可能時間を延ばすという本発明の思想とは異なり、過電流時には直ぐに作業を停止させるものであったため、作業を継続することができなかった。これに対し、本実施の形態による電池パック１００は、電池温度が高温時には電池セル１１０Ａの劣化を抑制するために低温時と比べて放電時間（放電期間）は短いが、作業を継続することができる。これにより、電池パックの故障を抑制しつつ、且つ電動工具の性能を最大限に利用することができる。

また、上述したように、本実施の形態による電池パック１００は、放電期間が最大許容期間を超えた場合に放電を停止させるマイコン１７０を備えており、最大許容期間は計測結果に応じて変更される。従って、電動工具の負荷に応じて最大許容期間を適切な期間に設定することが可能になる。例えば、従来の電池パックの制御では、電動工具の負荷が重くなり、電池パックに流れる放電電流が比較的大きくなる状態では、放電を即座に停止していた。しかしながら、電池パック１００によれば、電動工具の負荷が重いときであっても、その負荷に応じた最大許容期間を設定することができる。これにより、負荷が重いときであっても、電動工具を即座に停止せずに、ある程度の期間使用することができる。一方、電動工具の負荷が軽いときには、最大許容期間を十分に長い期間に設定することができる。このため、電池パック１００が故障しない範囲で、電動工具２００の性能を最大限に利用することができる。

また、最大許容期間は、放電電流が一定である場合に電池温度が高くなるに従ってより短い期間になる。このため、電池温度が比較的高く電池パック１００の故障のリスクが増す状態においては放電期間を短くして電池パックの故障を抑制し、電池温度が比較的低く電池パック１００の故障のリスクが低い状態においては放電期間を長くして電動工具の性能を最大限に利用することができる。

また、最大許容期間は、電池温度が一定である場合に、放電電流が大きくなるに従ってより短い期間になる。このため、放電電流が比較的大きく電池パック１００の故障のリスクが増す状態においては放電期間を短くして電池パックの故障を抑制し、放電電流が比較的小さく電池パック１００の故障のリスクが低い状態においては放電期間を長くして電動工具２００の性能を最大限に利用することができる。

また、放電電流が所定電流値を超えた時点から放電期間の計測を開始するため、電池パック１００が特に故障しない程度の電流値に所定電流値を設定することで、所定電流値を超えない範囲において制限を設けることなく電動工具を使用することができ、作業性を向上させることができる。

また、本実施の形態による電池パック１００は、放電電流が過電流閾値を超えた場合に放電を停止させるマイコン１７０を備えており、過電流閾値は計測結果に応じて変更される。従って、電動工具の負荷に応じて過電流閾値を適切な値に設定することが可能になる。例えば、従来の電池パックの制御では、電動工具の負荷が重くなり、電池パックに流れる放電電流が比較的大きくなる状態では、放電を即座に停止していた。しかしながら、電池パック１００によれば、電動工具の負荷が重いときであっても、その負荷に応じた過電流閾値を設定することができる。これにより、負荷が重いときであっても、電動工具を即座に停止せずに、比較的大きな放電電流が流れるまで使用することができる。このため、電池パック１００が故障しない範囲で、電動工具２００の性能を最大限に利用することができる。

また、過電流閾値は、放電期間が一定である場合に電池温度が高くなるに従ってより小さい値になる。このため、電池温度が比較的高く電池パック１００の故障のリスクが増す状態においては過電流閾値を小さくして電池パックの故障を抑制し、電池温度が比較的低く電池パック１００の故障のリスクが低い状態においては過電流閾値を大きくして電動工具２００の性能を最大限に利用することができる。

また、過電流閾値は、電池温度が一定である場合に、放電期間が長くなるに従ってより小さい値になる。このため、放電期間が比較的長く電池パック１００の故障のリスクが増す状態においては過電流閾値を小さくして電池パックの故障を抑制し、放電期間が比較的長く電池パック１００の故障のリスクが低い状態においては過電流閾値を大きくして電動工具２００の性能を最大限に利用することができる。

また、電池パック１００が装着される電動工具２００が停止信号によって放電を停止することがきるため、電池パック１００はＦＥＴオフ信号を出力するのみで放電を停止させることができ、電池パック１００の構成が簡易になり、組立性を向上させることができる。

また、本実施の形態による電動工具２００は、電池パック１００を装着可能であり、電池パック１００からＦＥＴオフ信号が出力された場合にモータ２１０の駆動を停止させるＦＥＴ２３０を備えているため、電池パック１００を駆動電源として用いる場合に電池パック１００の故障を抑制しつつ、電動工具２００の性能を最大限に利用することができる。

また、電動工具２００は、電池パック１００からＦＥＴオフ信号が出力された場合にモータ２１０に流れる放電電流を遮断する。このように、モータ２１０に流れる電流を遮断するため、簡易な構成で電動工具２００の駆動を停止させることができる。　

なお、本実施の形態においては、電池パック１００側にマイコン１７０、シャント抵抗１５０や電流計測回路１６０、温度計測回路１４０を配置していたが、マイコン１７０、シャント抵抗１５０や電流計測回路１６０、温度計測回路１４０（サーミスタ以外の部分）を電動工具２００側に配置しても本実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。この場合、電動工具２００においてインバータ回路で駆動するブラシレスモータの制御にマイコン１７０を利用することができる。

本実施の形態による電池パック及び電動工具は、上述した実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された発明の要旨の範囲内で種々の変更が可能である。例えば、本実施の形態においては、電池パック１００のマイコン１７０が放電制御を行う構成であったが、電動工具２００のＦＥＴ制御部２４０をマイコンに置換し、当該マイコンが放電制御を行う構成としてもよい。この場合、測定値である電池温度、放電期間及び放電電流の情報は、電池パック１００のマイコン１７０から電動工具２００のマイコンに伝達される構成とすることが好ましい。

１０…電動工具、１１…制御回路、１２…モータ、１５…遮断回路、１７…電流検出回路、１９…トリガスイッチ、５０…電池パック、５１…保護回路、５３…二次電池、５３ａ…電池セル、５７…サーミスタ、５９…サーマルプロテクタ、１００…電池パック、１００Ａ…放電プラス端子、１００Ｂ…放電マイナス端子、１００Ｃ…信号出力端子、２００…電動工具、２００Ａ…入力プラス端子、２００Ｂ…入力マイナス端子、２００Ｃ…信号入力端子、２００ａ…接続点、１１０…電池組、１１０Ａ…電池セル、１２０…電池保護ＩＣ、１３０…電源回路、１４０…温度計測回路、１５０…シャント抵抗、１６０…電流計測回路、１７０…マイコン、２１０…モータ、２２０…トリガスイッチ、２３０…ＦＥＴ、２４０…ＦＥＴ制御部、２５０…保持回路

Claims (15)

1. 電池セルを有する電池パックから供給される電力によって駆動可能なモータと、前記モータを制御する制御手段と、を有する電動工具であって、前記制御手段は、前記電池パックからモータ停止信号が入力された場合でも前記モータの回転を継続させるように構成したことを特徴とする電動工具。
2. 前記制御手段は、前記モータ停止信号によって前記モータを停止させるか、或いは前記モータ停止信号にかかわらず前記モータの回転を継続させるかを切り替えるように構成したことを特徴とする請求項１に記載の電動工具。
3. 前記電池パックは前記電池セルの状態を監視する電池保護手段を有し、前記電池保護手段は、前記電池セルに流れる電流が第１の所定値以上の状態が第１の所定時間継続した際に前記モータ停止信号を出力するように構成され、前記制御手段は、前記電池セルの温度が第１の所定値より高い場合に前記モータ停止信号に基づき前記モータを停止するように構成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の電動工具。
4. 前記制御手段は、前記電池セルの温度が前記第１の所定値より低い場合において、前記温度が低い場合は高い場合よりも前記モータの許容電流値を大きくすると共に電流継続時間を長くし、前記電流継続時間経過後に前記モータを停止するように構成したことを特徴とする請求項３に記載の電動工具。
5. 電池セルを有する電池パックから供給される電力によって駆動可能なモータと、前記電池セルの温度を検出する温度検出手段と、前記モータを制御する制御手段と、を有する電動工具であって、前記制御手段は、前記電池パックからモータ停止信号が入力された場合でも前記電池温度検出手段からの信号に基づいて前記モータの回転を継続させるように構成したことを特徴とする電動工具。
6. 前記電池セルの温度が第１の所定値より高い場合には、前記モータ停止信号に基づいて前記モータを停止し、前記電池セルの温度が前記第１の所定値以下の場合には、前記モータ停止信号にかかわらず前記モータの回転を継続することを特徴とする請求項５に記載の電動工具。
7. 前記電池セルの温度が前記第１の所定値以下の場合には、前記温度が低い場合は高い場合よりも前記モータの許容電流値を大きくすると共に電流継続時間を長くし、前記電流継続時間経過後に前記モータを停止するように構成したことを特徴とする請求項６に記載の電動工具。
8. 電池セルを有する電池パックから供給される電力によって駆動可能なモータと、前記モータを制御する制御手段と、を有する電動工具であって、前記制御手段は、前記電池パックからモータ停止信号が入力された場合に前記モータを停止する第１のモードと、前記電池パックから前記モータ停止信号が入力された場合でも前記モータの回転を継続させる第２のモードを有することを特徴とする電動工具。
9. 少なくとも１つの二次電池セルを有し、該二次電池セルから供給される放電電流により所望の作業を継続して行うことが可能な電動工具に装着可能に構成された電池パックであって、該放電電流が大きくなった場合に該所望の作業を継続可能な時間を制限するように構成したことを特徴とする電池パック。
10. 該時間を、該二次電池セルの電池温度が低い場合より高い場合の方が短くなるように構成すると共に該放電電流が小さい場合より大きい場合が短くなるように構成したことを特徴とする請求項９に記載の電池パック。
11. 少なくとも１つの二次電池セルを有し、該二次電池セルから供給される放電電流により所望の作業を継続して行うことが可能な電動工具に装着可能に構成された電池パックであって、該放電電流が大きくなった場合に該所望の作業を継続可能な時間を、該二次電池セルの電池温度が低い場合より高い場合の方が短くなるように構成したことを特徴とする電池パック。
12. 少なくとも１つの二次電池セルを有する電池パックが装着され、該二次電池セルから供給される放電電流により所望の作業を継続して行うことが可能な電動工具であって、該放電電流が大きくなった場合に該所望の作業を継続可能な時間を制限するように構成したことを特徴とする電動工具。
13. 該時間を、該二次電池セルの電池温度が低い場合より高い場合の方が短くなるように構成すると共に該放電電流が小さい場合より大きい場合が短くなるように構成したことを特徴とする請求項１２に記載の電動工具。
14. 少なくとも１つの二次電池セルを有する電池パックが装着され、該二次電池セルから供給される放電電流により所望の作業を継続して行うことが可能な電動工具であって、該放電電流が大きくなった場合に該所望の作業を継続可能な時間を、該二次電池セルの電池温度が低い場合より高い場合の方が短くなるように構成したことを特徴とする電動工具。
15. モータと、該モータと該二次電池セルとの間に設けられ該放電電流の経路を遮断するスイッチング素子を備え、該時間が経過した後に該スイッチング素子を遮断するように構成したことを特徴とする請求項１２乃至１４のいずれか１項に記載の電動工具。

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