WO2016136499A1

WO2016136499A1 - 電動工具

Info

Publication number: WO2016136499A1
Application number: PCT/JP2016/054124
Authority: WO
Inventors: 高野　信宏; 仲野　義博; 浩之塙; 一彦船橋; 翔太菅野
Original assignee: 日立工機株式会社
Priority date: 2015-02-26
Filing date: 2016-02-12
Publication date: 2016-09-01
Also published as: JPWO2016136499A1

Abstract

電池パックからモータへの給電を遮断する電動工具を提供するため、モータ（４）と、第１の電池セルを含み、第１の電池セルが異常状態になった際に異常信号を出力する第１の電池パック（２０）が装着可能な端子部と、端子部に装着された第１の電池パックから出力された異常信号によりモータへの給電を遮断する制御手段（５）とを有する。制御手段（５）は、異常信号の有無にかかわらずモータ（４）への給電を遮断可能とする。

Description

電動工具

本発明は、電池パックからの給電により動作する電動工具に関する。

コードレス電動工具は、装着された電池パックからの給電によりモータが回転されて工具を駆動する。そして、電池パックを構成する電池セルの保護の観点から、過放電や過電流が発生した場合、電池パックそのものが外部への給電を遮断する構成が取られている。

特開２０１０－１３１７４９

しかしながら、近年、電池セルの大型化や電池容量の高容量化が図られる一方で、用途に応じて小型の電池セルを含む電池セルが電源として使用されることがある。一般に、小型電池セルは、通常の電池セルと比較して、電極面積が小さく、大電流での充放電特性は劣る傾向がある。

また、電池パックの保護ＩＣに何らかのトラブルが発生した場合、電池パックの過放電を停止させることができなくなり、電池寿命に影響を与えることがある。

そこで、本発明は、様々な仕様の電池パックからの給電を可能としながらもこれらの電池パックの性能に適した放電制御を確実に行いえる電動工具を提供することを目的とする。

また、本発明は、端子の個数を減らした電動工具及び電池パックを提供することを目的とする。

本発明の電動工具は、モータと、第１の電池セルを含み、前記第１の電池セルが異常状態になった際に異常信号を出力する第１の電池パックが装着可能な端子部と、前記端子部に装着された前記第１の電池パックから出力された前記異常信号により前記モータへの給電を遮断する制御手段と、を有し、前記制御手段は、前記異常信号の有無にかかわらず前記モータへの給電を遮断可能としたことを特徴とする。

上記構成によれば、電池パックからの異常信号がなくても、電動工具側でモータへの給電を遮断することができる。そのため、端子部に装着される電池パック内の電池セルの劣化を防いで、装着される電池パックの長寿命化を図ることができる。

好ましくは、前記端子部は、前記第１の電池パックの電池温度の信号が入力される温度端子を有し、前記制御手段は、前記温度端子から入力された前記電池温度が所定値より高い場合に前記モータへの給電を遮断する。

好ましくは、前記制御手段は、前記第１の電池パックから前記モータに流れる放電電流が所定値より高い場合に前記モータへの給電を遮断する。

好ましくは、前記端子部には、前記第１の電池セルより小さい第２の電池セルを含み、前記第２の電池セルが異常状態になった際に異常信号を出力する第２の電池パックを、前記第１の電池パックと選択的に装着可能であり、前記制御手段は、前記端子部に装着された電池パックが第２の電池パックの場合、前記端子部に装着された電池パックが第１の電池パックの場合の前記モータへの給電を遮断する電池温度よりも低い電池温度に達したら前記モータへの給電を遮断する。

好ましくは、前記端子部には、前記第１の電池セルより小さい第２の電池セルを含み、前記第２の電池セルが異常状態になった際に異常信号を出力する第２の電池パックを装着可能であり、前記制御手段は、前記端子部に装着された電池パックが第２の電池パックの場合、前記端子部に装着された電池パックが第１電池パックの場合の前記モータへの給電を遮断する放電電流よりも低い放電電流に達したら前記モータへの給電を遮断する。

一般に、体積が小さい第２の電池セルは、体積が大きい第１の電池セルに比較して、劣化が生じやすい。また、電池容量が小さい第２の電池セルは、電池容量が大きい第１の電池セルに比較して、劣化が生じやすい。そこで、第２の電池セルを含む第２の電池パックが装着されているときであって、第２の電池セルの温度が、第１のセルからの給電を遮断する第１の温度よりも低い第２の温度を超えるときに、電動工具そのものが、端子部からモータへの給電を遮断することにより、第２の電池パックの放電を強制的に停止させる。このように、電動工具が、第１の電池セル用の第１の温度よりも低い第２の温度で第２の電池パックからの放電を停止することにより、第２の電池セルの劣化が抑制され、第２の電池パックの長寿命化が図られる。

一般に、体積が小さい第２の電池セルは、体積が大きい第１の電池セルに比較して、劣化が生じやすい。また、電池容量が小さい第２の電池セルは、電池容量が大きい第１の電池セルに比較して、劣化が生じやすい。そこで、第２の電池セルを含む第２の電池パックが装着されているときであって、第２の電池セルの放電電流値が、第１のセルからの給電を遮断する第１の電流値よりも小さい第２の電流値を超えるときに、電動工具そのものが、端子部からモータへの給電を遮断することにより、第２の電池パックの放電を強制的に停止させる。このように、電動工具が、第１の電池セル用の第１の電流値よりも小さい第２の電流値で第２の電池パックからの放電を停止させることにより、第２の電池セルの劣化が抑制され、第２の電池パックの長寿命化が図られる。

本発明の電動工具は、モータと、第１の電池セルを含み、前記第１の電池セルが異常状態になった際に異常信号を出力する第１の電池パックが装着可能な端子部と、前記端子部に装着された前記第１の電池パックから出力された前記異常信号により前記モータへの給電を遮断する制御手段と、を有し、前記端子部は、前記第１の電池パックの電池温度の信号が入力される温度端子を有し、前記制御手段は、前記異常信号がない場合であっても前記温度端子から入力される前記電池温度に応じて前記モータへの給電を遮断可能としたことを特徴とする。

上記構成によれば、電池パックからの異常信号がなくても、電池温度に応じて電動工具側でモータへの給電を遮断することができる。そのため、端子部に装着される電池パック内の電池セルの劣化を防いで、装着される電池パックの長寿命化を図ることができる。

好ましくは、前記制御手段は、前記電池温度が所定値より高い場合に前記モータへの給電を遮断する。　

本発明の電動工具は、モータと、第１の電池セルを含み、前記第１の電池セルが異常状態になった際に異常信号を出力する第１の電池パックが装着可能な端子部と、前記端子部に装着された前記第１の電池パックから出力された前記異常信号により前記モータへの給電を遮断する制御手段と、を有し、前記端子部は、前記第１の電池パックの電池温度の信号が入力される温度端子を有し、前記制御手段は、前記異常信号、前記電池温度、前記第１の電池パックからの放電電流の何れかによって前記モータへの給電を遮断可能としたことを特徴とする。　

上記構成によれば、電池パックからの異常信号、電池温度、放電電流の何れかに応じて電動工具側でモータへの給電を遮断することができる。そのため、端子部に装着される電池パック内の電池セルの劣化を防いで、装着される電池パックの長寿命化を図ることができる。　

好ましくは、前記制御手段は、前記電池温度が所定値より高い場合、又は前記放電電流が所定値より高い場合に前記モータへの給電を遮断する。　

上記構成によれば、電池パック内の電池セルの劣化を防いで、装着される電池パックの長寿命化を図ることができる。　

好ましくは、前記第１の電池パックは、電池セルと、前記端子部に接続されて前記電池セルの複数の情報を出力する電池側端子部と、前記端子部に出力する前記電池セルの情報を切り替える切替回路と、を有し、前記制御部は、前記情報に基づいて前記モータを制御する。　

上記構成によれば、端子部に設ける端子の個数を減らすことができる。　

好ましくは、前記端子部は、複数の端子を有し、前記切替回路は、前記複数の端子の内の一つから出力する前記情報を切り替える。　

好ましくは、前記第１の電池パックは、電池セルの特性に関する情報を有する電池種識別手段と、前記電池セルの状態を示す信号を出力する電池状態出力手段と、を有し、前記切替回路は、前記電池種識別手段及び前記電池状態出力手段の出力信号を選択的に前記端子部に出力可能とする。

本発明の充電装置は、電池セルの劣化を抑制し、当該電池セルを含む電池パックの長寿命化を図ることができるという優れた効果を奏する。また、端子の個数を減らした電動工具及び電池パックを提供することができる。

本発明による第１の実施の形態の電動工具の回路図である。電動工具に装着される電池パックの回路図である。電動工具の動作を示すフローチャートである。電池パックと電池パックを充電する充電装置との回路図である。充電装置の動作を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。　図１に、本発明の実施の形態による電動工具１を示す。電動工具１は、例えば、丸鋸やカンナ、インパクトドライバなど、電池パック２０からの給電により動作するコードレス電動工具である。電動工具１は、本体に、端子部２と、インバータ回路３と、モータ４と、マイコン５と、ゲートドライバ６と、トリガスイッチ７とを有する。端子部２には、少なくとも２種類の電池パック２０が選択的に装着可能である。

端子部２は、本体に設けられ、電力供給用のプラス端子１１及びマイナス端子１２と、Ｖ端子１３と、ＬＤ端子１４と、Ｔ端子１５とを有する。

プラス端子１１及びマイナス端子１２は、それぞれインバータ回路３の入力側に接続される。また、プラス端子１１は電池パック２０の放電プラス端子に接続可能であり、マイナス端子１２は電池パック２０の放電マイナス端子に接続可能である。

Ｖ端子１３は、マイコン５に接続され、マイコン５が出力する起動信号を電池パック２０に向けて伝達する。

ＬＤ端子１４は、マイコン５に接続され、装着される電池パック２０が出力する過放電信号などの異常信号をマイコン５に伝達する。異常信号は、電池パック２０の電池セル２１ａの少なくとも１つに過充電、過放電、または過電流が生じたときに、電池パック２０のマイコン２４が電池セル２１ａの過充電、過放電、または過電流を外部装置に通知する信号である。

Ｔ端子１５は、温度端子としてマイコン５に接続され、電池パック２０が出力する電池状態信号をマイコン５に伝達する。

インバータ回路３は、６つのスイッチング素子Ｑ１～Ｑ６を有し、出力側にモータ４が接続される。インバータ回路３は、スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６でデューティ比制御等のスイッチング動作を行うことにより、電池パック２０からモータ４に供給される電力量を調整する。

モータ４は、ブラシレスモータからなり、インバータ回路３を介して供給される電力により回転され、本体に取り付けられる鋸刃や先端工具などの作業工具の駆動源となる。

マイコン５は、制御手段として、装着される電池パック２０に対し起動信号を出力するとともに、電池パック２０の情報を取得する。そして、マイコン５は、これらの情報に基づいてスイッチング動作の制御信号を生成して、ゲートドライバ６を介してスイッチング素子Ｑ１～Ｑ６の各々に出力することにより、電池パック２０からモータ４への給電を可能とする。また、マイコン５は、ＬＤ端子１４を介して電池パック２０から異常信号を取得したとき、または、Ｔ端子１５を介して取得する電池パック２０の温度情報や放電電流量が所定レベルに達したときに、モータ４への給電を停止する。

また、マイコン５には、トリガスイッチ７が接続される。マイコン５は、トリガスイッチ７の引き量などの操作量に応じて、スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６のデューティ比を変え、モータ４に供給する電力量を調整する。さらに、マイコン５は、電池パック２０の過放電及び異常の少なくとも１つを検出する場合は、スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６の全てを開放してモータ４の回転を停止させる。

図２を参照しながら、図１に示す電動工具１に装着される電池パック２０について説明する。なお、本実施の形態において、電動工具１には、電池セルの特性が異なる少なくとも２種類の電池パックが選択的に装着可能であるが、電池セルの特性を除けば、電池パックの構成は、いずれも同じであるため、電池パックの構成について以下に説明する。

電池パック２０は、少なくとも１つ以上の二次電池からなる電池組２１と、端子部２２と、電源回路部２３と、マイコン２４と、電流検出回路２５と、第１の温度検出部２６と、第２の温度検出部２７と、第１の切替回路２８と、電池種判別抵抗２９と、第２の切替回路３０とを有する。

電池組２１は、二次電池からなる電池セル２１ａの１つ、又は、電池セル２１ａの複数を直列に接続したものからなる。本実施の形態では、電池組２１は、定格電圧が３．６Ｖのリチウムイオン電池セル２１ａの５個を直列に接続している。なお、電池セル２１ａの種類はリチウムイオン電池に限定されず、適宜の二次電池が使用可能である。また、電池セル２１ａの個数やその接続形態は一例にすぎず、電池パック２０は並列接続された電池セルを含んでいても良い。

端子部２２は、電池パック２０を外部機器に接続するために電池パック２０の本体に設けられ、放電プラス端子３２と、充電プラス端子３３と、充放電マイナス端子３４と、Ｖ端子３５と、ＬＳ端子３６と、ＬＤ端子３７と、Ｔ端子３８とを備える。

放電プラス端子３２は、電池組２１の高電位側に位置する電池セル２１ａの正極、すなわち電池組２１の正極２１Ａに接続される。充電プラス端子３３は、ヒューズ３９を介して電池組２１の正極２１Ａに接続される。なお、ヒューズ３９は、マイコン２４に接続され、マイコン２４が第１の過充電信号出力部２４Ａから過充電信号を出力するときに切断される。一方、充放電マイナス端子３４は、電池組２１の低電位側に位置する電池セル２１ａの負極、すなわち電池組２１の負極２１Ｂに接続される。

Ｖ端子３５は、電源回路部２３に接続され、外部装置から出力される起動信号を電源回路部２３に伝達して、内部に含まれる電源回路２３Ｂを起動させる。

ＬＳ端子３６は、第１の切替回路２８を介してマイコン２４の第２の過充電信号出力部２４Ｂに接続され、マイコン２４が出力する過充電信号又は第１の温度検出部２６の出力信号を選択的に外部装置に伝達する。

ＬＤ端子３７は、マイコン２４の異常信号出力部２４Ｃに接続され、マイコン２４が出力する異常信号を外部装置に伝達する。一の実施の形態では、異常信号は、小型電池の場合放電時の１セルあたりの電圧が２．５Ｖに低下したとき、通常電池の場合１セルあたりの電圧が２．０Ｖに低下したときに出力される。

Ｔ端子３８は、電池種判別抵抗２９又はマイコン２４の電池状態信号出力部２４Ｄが出力する電池状態信号を選択的に外部装置に伝達する。なお、電池状態信号出力部２４Ｄは、電池状態出力手段に相当する。

従って、電池パック２０が電動工具１に接続されると、放電プラス端子３２と、充放電マイナス端子３４と、Ｖ端子３５と、ＬＤ端子３７と、Ｔ端子３８とは、それぞれ電動工具１のプラス端子１１と、マイナス端子１２と、Ｖ端子１３と、ＬＤ端子１４と、Ｔ端子１５とに接続される。一方、電池パック２０が充電装置に接続されると、充電プラス端子３３と、充放電マイナス端子３４と、Ｖ端子３５と、ＬＳ端子３６と、Ｔ端子３８とは、それぞれ充電装置のプラス端子と、マイナス端子と、Ｖ端子と、ＬＳ端子と、Ｔ端子とに接続される。詳細は後述する。

電源回路部２３は、電源管理手段２３Ａと電源回路２３Ｂとを有し、起動信号が電源管理手段２３Ａに入力されると電源回路２３Ｂが起動される。電源回路２３Ｂの起動によって電池組２１からマイコン２４に電力が供給され、マイコン２４が起動する。

マイコン２４は、電池セル２０ａの各々のセル電圧及びセル電流を監視して、過放電または過電流の発生を検出し、検出する場合は異常信号を異常信号出力部２４Ｃから出力する。また、マイコン２４は、電池組２１の温度及び電池電流に対応する値を有する電池状態信号を継続的または断続的に出力する。

電流検出回路２５は、電池組２１の負極２１Ｂとマイナス端子３４との間に設けられ、電池組２１から出力される電流を検出する。詳細には、電流検出回路２５は、シャント抵抗からなり、シャント抵抗による電圧降下の値から電流値を算出する。

第１の温度検出部２６は、サーミスタを有し、電池パック２０が充電装置に接続されているときの電池組２１の温度を検出する。

第２の温度検出部２７は、サーミスタを有すると共に、マイコン２４の情報記憶手段２４Ｅに接続され、電池パック２０が電動工具１に接続されているときの電池組２１の温度を検出してマイコン２４に出力する。

第１の切替回路２８は、マイコン２４の過充電信号出力部２４ＢとＬＳ端子３６との間に設けられ、マイコン２４が出力する過充電信号と第１の温度検出部２６の出力信号とを選択的にＬＳ端子３６に接続する。

第２の切替回路３０は、切替手段としてマイコン２４の電池状態信号出力部２４ＤとＴ端子３８との間に設けられ、マイコン２４が出力する電池状態信号と電池種判別抵抗２９とを選択的にＴ端子３８に接続する。例えば、一の実施の形態では、第２の切替回路３０は、起動信号によりマイコン２４が起動してからの第１の時間に限り、電池種判別抵抗２９を切替回路３０を介してＴ端子３８に接続し、第１の時間の経過後は電池状態信号出力部２４ＤをＴ端子３８に接続する。他の実施の形態では、第２の切替回路３０は、電池状態信号出力部２４Ｄと電池種判別抵抗２９とを交互に周期的にＴ端子３８に接続する構成でも良い。

電池種判別抵抗２９は、電池種識別手段として、電池組２１を構成する電池セル２１ａの種類、個数及び直列または並列などの接続方法に対応した固有の抵抗値を有する。電池パック２０が電動工具１や充電装置に接続されると、電動工具１や充電装置は、Ｔ端子３８及び第２の切替回路３０を介して電池種判別抵抗２９の抵抗値を読み取り、電池組２１を構成する電池セル２１ａの種類、個数及び接続方法を判別する。電池種判別抵抗２９が有する情報は、充放電制御の対象となる電池パック２０と、その電池パック２０を構成する電池セル２１ａとに固有な情報である。具体的には、電池種判別抵抗２９が有する情報は、電池セル２１ａとしては、その種類と、１セルあたりの体積、電池容量、定格電圧、許容最大充電電流とが含まれ、電池パック２０全体としては、電池セル２１ａの総数、直列接続又は並列接続などの接続構成、定格電圧、定格容量、及び許容最大充電電流及び許容温度が含まれる。

尚、本発明において、電池セル２１ａの特性とは、電池セル２１ａの種類、１セルあたりの体積、電池容量、定格電圧、又は許容最大充電電流のうちの少なくとも１つである。

さらに、本実施の形態において、電動工具１には、電池セルの特性が異なる少なくとも２種類の電池パックが選択的に装着可能である。本発明において、電池セルの特性が異なるとは、上記の電池種判別抵抗２９が有する情報の種類が異なる場合と、同一種類の情報であっても各々の情報の数値が異なる場合との２つを意味する。

例えば、電動工具１には、電池パック２０の１セルあたりの体積が異なる第１の電池パック２０Ａと第２の電池パック２０Ｂとが装着可能である。第２の電池パック２０Ｂを構成する電池セルの１セルあたりの体積は、第１の電池パック２０Ａを構成する電池セルの１セルあたりの体積より小さい。本実施の形態では、例えば、第１の電池パックの電池セルは、通常電池であり、外形が直径φ１８ｍｍ、長さ６５ｍｍの円筒形セルからなる。一方、第２の電池パックの電池セルは、小型電池であり、外形が直径φ１４ｍｍ、長さ５０ｍｍの円筒形セルからなる。この場合、第１の電池パック２０Ａは通常電池であり、第２の電池パック２０Ｂは小型電池である。

また、電動工具１には、電池パック２０の１セルあたりの電池容量が異なる第３の電池パック２０Ｃと第４の電池パック２０Ｄとが装着可能である。第４の電池パック２０Ｄを構成する電池セルの１セルあたりの電池容量は、第３の電池パック２０Ｃを構成する電池セルの１セルあたりの電池容量より小さい。本実施の形態では、例えば、第３の電池パックを構成する電池セルは、通常電池であって、その電池容量は３．０Ａｈである。一方、第４の電池パックを構成する電池セルは、小型電池であり、その電池容量は１．０Ａｈである。この場合、第３の電池パック２０Ｃは通常タイプの電池パックであり、第４の電池パック２０Ｄは小型の電池パックである。

次に、図３を参照して、電動工具のモータの停止処理について説明する。図３に示すフローチャートにおいて、特に断りが無い場合は、電動工具１のマイコン５が各処理を行う。

Ｓ１０１にて、電動工具１に電池パック２０が装着されたか否かを判別する。電動工具１に電池パック２０が装着されると、電動工具１のプラス端子１１及びマイナス端子１２は、それぞれ、電池パック２０の放電プラス端子３２及び充放電マイナス端子３４に電気的に接続される。また、電動工具１のＶ端子１３、ＬＤ端子１４及びＴ端子１５は、それぞれ電池パック２０のＶ端子３５、ＬＤ端子３７及びＴ端子３８に接続され、電動工具１及び電池パック２０との間で信号の送受信が可能となる。

電池パック２０が装着されていると判断した場合（Ｓ１０１：ＹＥＳ）、マイコン５は、起動信号を電池パック２０の電源回路部２３に送り、電池パック２０のマイコン２４を起動させる。電池パック２０のマイコン２４は、起動信号に応答して、電池種判別抵抗２９を第２の切替回路３０を介してＴ端子３８に接続するので、マイコン５は、電池種判別抵抗２９を読み取り、電池セル２１ａの種類と、１セルあたりの体積、電池容量、定格電圧、許容最大充電電流と、電池パック２０を構成する電池セル２１ａの総数、直列接続又は並列接続などの接続構成、定格電圧、定格容量、及び許容最大充電電流及び許容温度を取得する。

Ｓ１０２にて、トリガスイッチ７が引かれたか否かを判別する。トリガスイッチ７が引かれた場合（Ｓ１０２：ＹＥＳ）、マイコン５は、Ｓ１０３にて、装着された電池パックが通常電池または小型電池のいずれであるかを判別する。すなわち、電池種判別抵抗２９から読み取った情報から、通常電池である第１の電池パック２０Ａ，２０Ｃが装着されていると判断した場合（Ｓ１０３：ＮＯ）、Ｓ１０９に進む。Ｓ１０９にて第１の電池パック２０Ａ，２０Ｃからの放電電流が所定値Ｉｂであるか否か、次のＳ１１０にて電池パック２０Ａ，２０Ｃから異常信号発生の有無、Ｓ１１１にて電池パック２０Ａ，２０Ｃの電池温度がＴｂ以上であるか否かを判別する。尚、Ｓ１０９にて第１の電池パック２０Ａ，２０Ｃからの放電電流が所定値Ｉｂであるか否か、さらには、Ｓ１１１にて電池パック２０Ａ，２０Ｃの電池温度がＴｂ以上であるか否かは、第１の条件である。なお、所定値Ｉｂは第１の電流値に相当する。

Ｓ１０９～Ｓ１１１の何れかに該当する場合、マイコン５は、電池パック２０Ａ，２０Ｃに異常状態が発生したために電池パック２０Ａ，２０Ｃからの放電を停止すべきと判断して、インバータ回路３のスイッチング動作を停止させる。すなわち、電池パック２０Ａ，２０Ｃからの放電を強制的に遮断する（Ｓ１０７）。

特に、Ｓ１１１にて、電池パック２０Ａ，２０Ｃより異常信号が出力されておらず、すなわち、電池パック２０Ａ，２０Ｃのマイコン２４は電池パック２０Ａ，２０Ｃそのものに異常がないと判断している場合であっても、電動工具１側のマイコン５が、電池パック２０Ａ，２０Ｃから送られてくる温度情報により放電を停止すべきであると判断してインバータ回路３のスイッチング動作を停止させ、電池パック２０Ａ，２０Ｃからの放電を強制的に停止させている（Ｓ１０７）。

一方、マイコン５は、Ｓ１０３にて、小型電池、すなわち電池パック２０Ｂ，２０Ｄが装着されていると判断した場合（Ｓ１０３：ＹＥＳ）、Ｓ１０４に進む。Ｓ１０４にて第２の電池パック２０Ｂ，２０Ｄからの放電電流がＩｂより小さい所定値Ｉａであるか否か（Ｉａ＜Ｉｂ）、Ｓ１０５にて電池パック２０Ｂ，２０Ｄからの異常信号の有無、Ｓ１０６にて電池パック２０Ｂ，２０Ｄの電池温度がＴｂより低いＴａ以上であるか否か（Ｔａ＜Ｔｂ）を判別する。尚、第２の電池パック２０Ｂ，２０Ｄからの放電電流がＩｂより小さい所定値Ｉａであるか否か（Ｉａ＜Ｉｂ）、Ｓ１０６にて電池パック２０Ｂ，２０Ｄの電池温度がＴｂより低いＴａ以上であるか否かは、第２の条件である。また、所定値Ｉａは第２の電流値に相当する。

Ｓ１０４～Ｓ１０６の何れかに該当する場合、マイコン５は、電池パック２０Ｂ，２０Ｄからの放電を停止すべきと判断して、インバータ回路３のスイッチング動作を停止させる。すなわち、電池パック２０Ｂ，２０Ｄからの放電を強制的に停止させる（Ｓ１０７）。

通常電池と同様に、小型電池の場合でも、特に、Ｓ１０５にて電池パック２０Ｂ，２０Ｄより異常信号が出力されていなくても、すなわち、電池パック２０Ｂ，２０Ｄのマイコン２４が電池パック２０Ｂ，２０Ｄそのものに異常がないと判断している場合であっても、電動工具１側のマイコン５が、電池パック２０から送られてくる温度情報により放電を停止すべきであると判断して（Ｓ１０６：ＹＥＳ）インバータ回路３のスイッチング動作を停止させ、電池パック２０からの放電を強制的に停止させている（Ｓ１０７）。

Ｓ１０７にてインバータ回路３のスイッチング動作を停止させたあと、Ｓ１０８にて電池パックの接続の有無を確認し、電池パックが外されている場合（Ｓ１０８：ＮＯ）は、Ｓ１０１に戻る。

なお、Ｓ１０５，Ｓ１１０にて、電池パック２０のマイコン２４は過放電を異常信号として出力したが、電池パック２０からの過電流を通知する異常信号でも良い。

本実施の形態では、電池パック２０からの異常信号の出力のみならず、電池パック２０が装着された電動工具１のマイコン５も、電池パック２０の温度や電流に関する情報を取得し、当該情報に基づき電池パック２０の給電の停止の有無を判断している。従って、電池パックと電動工具との両方で、電池パックの放電を制御することが可能となる。

さらに、電池パック２０からの異常信号の出力がなくても、電動工具１のマイコン５の判断により電池パック２０の放電を停止させることができるので、電池パック２０に負担のない放電を可能とする。

また、電池パックを構成する電池セルの特性に応じて、放電を停止させる条件を変更している。特に、電動工具１のマイコン５が、電池種判別抵抗２９からの情報により、装着された電池パックが小型電池であることを検出することにより、通常電池に比較して高い電圧で電池パックからの放電を停止しているので、小型電池の劣化を抑制して電池寿命を向上させることができる。

さらに、電池パックは、第２の切替回路３０により、電池種判別抵抗２９とマイコン２４の電池状態信号出力部２４Ｄとを選択的にＴ端子３８に接続するので、電池パック２０の端子部２２に設けられる端子の数の増加を防いで、電池パック２０の構成を簡単にすることができる。

次に、電池パック２０の充電について図４及び図５を参照して以下に説明する。

図４に示されるように、電池パック２０を充電する充電装置４０は、電池パック２０の端子部２２が装着される端子部４１を有する。端子部４１は、プラス端子４２と、マイナス端子４３と、Ｖ端子４４と、ＬＳ端子４５と、Ｔ端子４６とを有する。プラス端子４２と、マイナス端子４３と、Ｖ端子４４と、ＬＳ端子４５と、Ｔ端子４６とは、それぞれ電池パック２０の充電プラス端子３３と、充放電マイナス端子３４と、Ｖ端子３５と、ＬＳ端子３６と、Ｔ端子３８とに接続される。

充電装置４０は、マイコンを内部に有し、電池パック２０が装着されると、図示せぬ電源ラインを介して電池パック２０の充電を開始する。

次に、電池パック２０の充電について図５を参照して以下に説明する。

Ｓ２０１にて、充電装置４０に電池パック２０が装着されたか否かを判別する。充電装置４０に電池パック２０が装着されると、充電装置４０のプラス端子４２及びマイナス端子４３は、それぞれ、電池パック２０の充電プラス端子３３及び充放電マイナス端子３４に電気的に接続される。また、充電装置４０のＶ端子４４、ＬＳ端子４５及びＴ端子４６は、それぞれ電池パック２０のＶ端子３５、ＬＳ端子３６及びＴ端子３８に接続され、充電装置４０及び電池パック２０との間で信号の送受信が可能となる。

電池パック２０が装着されていると判断した場合（Ｓ２０１：ＹＥＳ）、充電装置４０のマイコンは、起動信号を電池パック２０の電源回路部２３に送り、電池パック２０のマイコン２４を起動させる。電池パック２０のマイコン２４は、起動信号に応答して、電池種判別抵抗２９を第２の切替回路３０を介してＴ端子３８に接続するので、充電装置のマイコンは、電池種判別抵抗２９を読み取り、電池セル２１ａの種類と、１セルあたりの体積、電池容量、定格電圧、許容最大充電電流と、電池パック２０を構成する電池セル２１ａの総数、直列接続又は並列接続などの接続構成、定格電圧、定格容量、及び許容最大充電電流及び許容温度を取得し、電池パック２０の充電条件を設定する。

Ｓ２０２にて、充電装置は、装着された電池パック２０が通常電池または小型電池のいずれであるかを判別する。すなわち、電池種判別抵抗２９から読み取った情報から、通常電池である第１の電池パック２０Ａ，２０Ｃが装着されていると判断した場合（Ｓ２０２：ＮＯ）、Ｓ２１０に進む。Ｓ２１０にて電池パック２０Ａ，２０Ｃから異常信号発生の有無を判別する。異常信号が電池パック２０Ａ，２０Ｃから出力されている場合（Ｓ２１０：ＹＥＳ）、充電を停止する（Ｓ２０８）。異常信号が電池パック２０Ａ，２０Ｃから出力されていない場合（Ｓ２１０：ＮＯ）、充電電流Ｉ₂で電池パック２０Ａ，２０Ｃの定電流充電制御で充電を開始し、１セルあたりの電池電圧がＶ₂（４．１７５Ｖ）に達したら（Ｓ２１２：ＹＥＳ）、電池電圧Ｖ₂の定電圧充電制御に切り換え（Ｓ２１３）、充電電流がＩ₄になったら（Ｓ２１４：ＹＥＳ）、充電を停止する（Ｓ２０８）。

一方、マイコン５は、Ｓ２０２にて、小型電池、すなわち電池パック２０Ｂ，２０Ｄが装着されていると判断した場合（Ｓ２０２：ＹＥＳ）、Ｓ２０３に進む。Ｓ２０３にて電池パック２０Ｂ，２０Ｄから異常信号発生の有無を判別する。異常信号が電池パック２０Ｂ，２０Ｄから出力されている場合（Ｓ２０３：ＹＥＳ）、充電を停止する（Ｓ２０８）。異常信号が電池パック２０Ｂ，２０Ｄから出力されていない場合（Ｓ２０３：ＮＯ）、充電電流Ｉ₂より小さい充電電流Ｉ₁で電池パック２０Ｂ，２０Ｄの定電流充電制御で充電を開始し、１セルあたりの電池電圧がＶ₂より小さいＶ₁（４．１５Ｖ）に達したら（Ｓ２０５：ＹＥＳ）、電池電圧Ｖ₁の定電圧充電制御に切り換え（Ｓ２０６）、充電電流がＩ₄より小さいＩ₃になったら（Ｓ２０７：ＹＥＳ）、充電を停止する（Ｓ２０８）。

充電装置４０と電池パック２０との接続が解除される場合（Ｓ２０９：ＮＯ）、Ｓ２０１に戻る。

上述のように、小型電池及び通常電池などの電池パックの特性に応じて充電条件を個別に設定しているので、通常電池に比較して大電流での充放電性能が劣る小型電池の寿命を向上させることができる。

１…電動工具、２…端子部、４…モータ、２０…電池パック、２１ａ…電池セル、２４…制御手段としてのマイコン

Claims

モータと、
第１の電池セルを含み、前記第１の電池セルが異常状態になった際に異常信号を出力する第１の電池パックが装着可能な端子部と、
前記端子部に装着された前記第１の電池パックから出力された前記異常信号により前記モータへの給電を遮断する制御手段と、を有し、
前記制御手段は、前記異常信号の有無にかかわらず前記モータへの給電を遮断可能としたことを特徴とする電動工具。
前記端子部は、前記第１の電池パックの電池温度の信号が入力される温度端子を有し、
前記制御手段は、前記温度端子から入力された前記電池温度が所定値より高い場合に前記モータへの給電を遮断することを特徴とする請求項１に記載の電動工具。
前記制御手段は、前記第１の電池パックから前記モータに流れる放電電流が所定値より高い場合に前記モータへの給電を遮断することを特徴とする請求項１に記載の電動工具。
前記端子部には、前記第１の電池セルより小さい第２の電池セルを含み、前記第２の電池セルが異常状態になった際に異常信号を出力する第２の電池パックを、前記第１の電池パックと選択的に装着可能であり、
前記制御手段は、前記端子部に装着された電池パックが第２の電池パックの場合、前記端子部に装着された電池パックが第１の電池パックの場合の前記モータへの給電を遮断する電池温度よりも低い電池温度に達したら前記モータへの給電を遮断することを特徴とする請求項１に記載の電動工具。
前記端子部には、前記第１の電池セルより小さい第２の電池セルを含み、前記第２の電池セルが異常状態になった際に異常信号を出力する第２の電池パックを装着可能であり、
前記制御手段は、前記端子部に装着された電池パックが第２の電池パックの場合、前記端子部に装着された電池パックが第１の電池パックの場合の前記モータへの給電を遮断する放電電流よりも低い放電電流に達したら前記モータへの給電を遮断することを特徴とする請求項１に記載の電動工具。
モータと、
第１の電池セルを含み、前記第１の電池セルが異常状態になった際に異常信号を出力する第１の電池パックが装着可能な端子部と、
前記端子部に装着された前記第１の電池パックから出力された前記異常信号により前記モータへの給電を遮断する制御手段と、を有し、
前記端子部は、前記第１の電池パックの電池温度の信号が入力される温度端子を有し、
前記制御手段は、前記異常信号がない場合であっても前記温度端子から入力される前記電池温度に応じて前記モータへの給電を遮断可能としたことを特徴とする電動工具。
前記制御手段は、前記電池温度が所定値より高い場合に前記モータへの給電を遮断することを特徴とする請求項６に記載の電動工具。
モータと、
第１の電池セルを含み、前記第１の電池セルが異常状態になった際に異常信号を出力する第１の電池パックが装着可能な端子部と、
前記端子部に装着された前記第１の電池パックから出力された前記異常信号により前記モータへの給電を遮断する制御手段と、を有し、
前記端子部は、前記第１の電池パックの電池温度の信号が入力される温度端子を有し、
前記制御手段は、前記異常信号、前記電池温度、前記第１の電池パックからの放電電流の何れかによって前記モータへの給電を遮断可能としたことを特徴とする電動工具。
前記制御手段は、前記電池温度が所定値より高い場合、又は前記放電電流が所定値より高い場合に前記モータへの給電を遮断することを特徴とする請求項８に記載の電動工具。
前記端子部には、前記第１の電池セルより小さい第２の電池セルを含み、前記第２の電池セルが異常状態になった際に異常信号を出力する第２の電池パックを、前記第１の電池パックと選択的に装着可能であり、
前記制御手段は、前記端子部に装着された電池パックが第２の電池パックの場合、前記端子部に装着された電池パックが第１の電池パックの場合の前記モータへの給電を遮断する電池温度よりも低い電池温度に達したら前記モータへの給電を遮断することを特徴とする請求項６乃至９のいずれか一項に記載の電動工具。
前記端子部には、前記第１の電池セルより小さい第２の電池セルを含み、前記第２の電池セルが異常状態になった際に異常信号を出力する第２の電池パックを装着可能であり、
前記制御手段は、前記端子部に装着された電池パックが第２の電池パックの場合、前記端子部に装着された電池パックが第１の電池パックの場合の前記モータへの給電を遮断する放電電流よりも低い放電電流に達したら前記モータへの給電を遮断することを特徴とする請求項６乃至９のいずれか一項に記載の電動工具。
前記第１の電池パックは、
電池セルと、
前記端子部に接続されて前記電池セルの複数の情報を出力する電池側端子部と、
前記端子部に出力する前記電池セルの情報を切り替える切替回路と、を有し、
前記制御部は、前記情報に基づいて前記モータを制御することを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の電動工具。
前記端子部は、複数の端子を有し、
前記切替回路は、前記複数の端子の内の一つから出力する前記情報を切り替えることを特徴とする請求項１２に記載の電動工具。
前記第１の電池パックは、
前記電池セルの特性に関する情報を有する電池種識別手段と、
前記電池セルの状態を示す信号を出力する電池状態出力手段と、を備え、
前記切替回路は、前記電池種識別手段及び前記電池状態出力手段の出力信号を選択的に前記端子部に出力することを特徴とする請求項１２又は１３に記載の電動工具。