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技術 電池パック及び電動工具

出願人 工機ホールディングス株式会社
発明者 鈴木利幸
出願日 2016年3月24日 (4年9ヶ月経過) 出願番号 2016-060452
公開日 2017年9月28日 (3年2ヶ月経過) 公開番号 2017-174683
状態 特許登録済
技術分野 二次電池の保守(充放電、状態検知) 携帯用動力工具一般 電池及び電池容器の装着・懸架
主要キーワード 微小抵抗値 作業用工具 チャタリング現象 LD端子 丸のこ スリット穴 電池セル組 端子間接続
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図面 (11)

課題

正側及び負側放電端子の少なくとも一方を複数個設けたことで、複数個の放電端子の使い分けにより多様な電動工具についてその性能を引き出すことを可能にする。

解決手段

複数の電池セルを有する電池セル組2と、電池セル組を収納する電池ケース3と、電池セル組の正側及び負側電圧供給端にそれぞれ接続する正側及び負側放電端子とを備える電池パック1において、同電位の複数の正側放電端子5P−1,5P−2を設けている。新型電動工具本体には正側放電端子5P−1,5P−2の両方から電力を供給するとともに、過電流検知閾値を高く設定して、新型電動工具の性能を充分引き出すようにする。

概要

背景

近年、電池パック着脱自在に備えるコードレス電動工具が広く使用されるようになってきている。図7乃至図9を用いてコードレス電動工具の一例を説明する。図7は電池パック1A(それぞれ1個のみの正側放電端子及び負側放電端子を有するもの)の上側ケース部を外した状態の平面図、図8は電池パック1Aが装着されるコードレス電動工具本体70A(ここで、電動工具本体とは電動工具から電池パックを外した部分を言う)であって、その電池パック装着部80Aを示す電動工具本体底面側よりみた斜視図、図9は1個のみの正側放電端子を有する電池パック1Aに、1個のみの正側受端子を有するコードレス電動工具本体70Aを接続した状態のブロック図である。

図7に示すように、電池パック1Aは複数の電池セルを有する電池セル組2と、電池セル組2を収納する電池ケース3と、電池セル組2上に載置固定される基板4と、基板4上に固着される端子群5と、防塵等のために基板4上に固定される基板カバー6とを有する。電池パック1Aでは、端子群5はそれぞれ1個のみの正側放電端子5P及び負側放電端子5Nと、制御信号端子LD端子)5LDとを含んでいる。基板4には図9に示す電流検出抵抗41及び保護手段45が搭載されている。基板4に取り付けられた正側放電端子5Pは電流検出抵抗41を介して電池セル組2の正側電圧供給端に接続され、負側放電端子5Nは電池セル組2の負側電圧供給端に接続されている。保護手段45としては保護ICやマイクロコンピュータが考えられる。ここでは保護手段45としてマイクロコンピュータ(以下、「マイコン」という)を例に説明する。マイコン45で電流検出抵抗41の電圧降下を検知することで放電電流を検出している。

図8に示すコードレス電動工具本体70Aの電池パック装着部80Aは、電池パック1A側のそれぞれ1個の正側放電端子5P及び負側放電端子5Nに接続可能なそれぞれ1個のみの正側受電端子9P及び負側受電端子9Nを有するとともに、制御信号端子5LDに接続する制御信号端子9LDを有する。電池パック1Aの放電電流が、過電流であるとして放電を停止する過電流検知閾値に到達したことをマイコン45が検出した場合、マイコン45は電池パック1A側の制御信号端子5LDから所定の制御信号放電禁止信号)をコードレス電動工具本体70Aの制御信号端子9LDに出力する。

図9に示すように、コードレス電動工具本体70Aは運転開始・停止、回転速度制御等を行うスイッチSW、マイコン71、FETを含むモータ駆動回路72、モータ駆動回路72で駆動されるモータM等を有している。過電流検知閾値に到達したことを示す制御信号が制御信号端子9LDを通してマイコン71に入力されると、マイコン71はモータ駆動回路72を介してモータMを停止する。

ところで、コードレス電動工具に用いられる電池パック内の電池セルは、18650タイプ(直径18mm、長さ65mm)のリチウムイオン電池が主流であるが、近年、高容量・高出力を目的として20650タイプ(直径20mm、長さ65mm)や21700タイプ(直径21mm、長さ70mm)など、セル径を太くすることや長さを大きくする傾向にある。これに伴い、飛躍的に高容量・高出力が可能になってきている。例えば、これまでの18650タイプは、1セルが容量1,300mAhから3,000mAh程度で定格放電電流は15Aから25A程度であったが、20650タイプや21700タイプは、容量3,000mAh程度で定格放電電流は30A程度となり将来は容量4,000mAh程度で定格放電電流は40A程度と大幅に性能が向上する可能性がある。これらの性能向上により、コードレス電動工具も商用電源使用のACコード付き電動工具に代われる分野が広がり、より高出力な製品が提供出来る様になる。

電池パック及び電動工具の公知例としては、以下の特許文献1がある。

概要

正側及び負側放電端子の少なくとも一方を複数個設けたことで、複数個の放電端子の使い分けにより多様な電動工具についてその性能を引き出すことを可能にする。複数の電池セルを有する電池セル組2と、電池セル組を収納する電池ケース3と、電池セル組の正側及び負側電圧供給端にそれぞれ接続する正側及び負側放電端子とを備える電池パック1において、同電位の複数の正側放電端子5P−1,5P−2を設けている。新型電動工具本体には正側放電端子5P−1,5P−2の両方から電力を供給するとともに、過電流検知閾値を高く設定して、新型電動工具の性能を充分引き出すようにする。

目的

もう1つの問題点は、電池セルは内部抵抗を低下させる事で高出力を可能としているため、コードレス電動工具本体側において、電流を容易に引き出せることで、モータやモータ駆動用FET等の温度上昇によってコードレス電動工具が破損することである

効果

実績

技術文献被引用数
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請求項1

複数の電池セルを有する電池セル組と、前記電池セル組を収納する電池ケースと、前記電池セル組の正側及び負側電圧供給端にそれぞれ接続する正側及び負側放電端子と、を備え、前記正側及び負側放電端子の少なくとも一方は、実質的に同電位端子として複数個設けられていることを特徴とする電池パック

請求項2

複数個設けられた前記実質的に同電位の端子の各端子毎に電流検出手段による電流検出を行うことを特徴とする請求項1に記載の電池パック。

請求項3

前記電流検出手段の電流検出値は制御部に入力され、過電流であるとして放電を停止する過電流検知閾値を、各端子毎の電流検出値に応じて前記制御部で制御することを特徴とする請求項2に記載の電池パック。

請求項4

請求項1乃至3のいずれか一項に記載の前記電池パックを、本体の電池パック装着部着脱自在に装着することを特徴とする電動工具

請求項5

前記複数個設けられた前記正側又は負側放電端子のそれぞれに接続する受電端子を有することを特徴とする請求項4に記載の電動工具。

請求項6

モータと、電池パックが着脱自在に装着される電池パック装着部と、前記電池パックの正側及び負側放電端子にそれぞれ接続される複数の端子と、を備え、前記複数の端子は、前記正側及び負側放電端子の少なくとも一方から分岐する分岐端子を有することを特徴とする電動工具。

請求項7

前記電池パックは、前記分岐端子と接続されるパック側分岐端子を有することを特徴とする請求項6に記載の電動工具。

請求項8

前記分岐端子及び前記パック側分岐端子は、前記電池パックと前記モータとの放電経路に設けられることを特徴とする請求項7に記載の電動工具。

技術分野

0001

本発明は、複数の電池セルを有する電池セル組と、前記電池セル組を収納する外殻となる電池ケースとを備えた、コードレス電動工具等に使用する電池パック及びこれを備える電動工具に関する。

背景技術

0002

近年、電池パックを着脱自在に備えるコードレス電動工具が広く使用されるようになってきている。図7乃至図9を用いてコードレス電動工具の一例を説明する。図7は電池パック1A(それぞれ1個のみの正側放電端子及び負側放電端子を有するもの)の上側ケース部を外した状態の平面図、図8は電池パック1Aが装着されるコードレス電動工具本体70A(ここで、電動工具本体とは電動工具から電池パックを外した部分を言う)であって、その電池パック装着部80Aを示す電動工具本体底面側よりみた斜視図、図9は1個のみの正側放電端子を有する電池パック1Aに、1個のみの正側受端子を有するコードレス電動工具本体70Aを接続した状態のブロック図である。

0003

図7に示すように、電池パック1Aは複数の電池セルを有する電池セル組2と、電池セル組2を収納する電池ケース3と、電池セル組2上に載置固定される基板4と、基板4上に固着される端子群5と、防塵等のために基板4上に固定される基板カバー6とを有する。電池パック1Aでは、端子群5はそれぞれ1個のみの正側放電端子5P及び負側放電端子5Nと、制御信号端子LD端子)5LDとを含んでいる。基板4には図9に示す電流検出抵抗41及び保護手段45が搭載されている。基板4に取り付けられた正側放電端子5Pは電流検出抵抗41を介して電池セル組2の正側電圧供給端に接続され、負側放電端子5Nは電池セル組2の負側電圧供給端に接続されている。保護手段45としては保護ICやマイクロコンピュータが考えられる。ここでは保護手段45としてマイクロコンピュータ(以下、「マイコン」という)を例に説明する。マイコン45で電流検出抵抗41の電圧降下を検知することで放電電流を検出している。

0004

図8に示すコードレス電動工具本体70Aの電池パック装着部80Aは、電池パック1A側のそれぞれ1個の正側放電端子5P及び負側放電端子5Nに接続可能なそれぞれ1個のみの正側受電端子9P及び負側受電端子9Nを有するとともに、制御信号端子5LDに接続する制御信号端子9LDを有する。電池パック1Aの放電電流が、過電流であるとして放電を停止する過電流検知閾値に到達したことをマイコン45が検出した場合、マイコン45は電池パック1A側の制御信号端子5LDから所定の制御信号放電禁止信号)をコードレス電動工具本体70Aの制御信号端子9LDに出力する。

0005

図9に示すように、コードレス電動工具本体70Aは運転開始・停止、回転速度制御等を行うスイッチSW、マイコン71、FETを含むモータ駆動回路72、モータ駆動回路72で駆動されるモータM等を有している。過電流検知閾値に到達したことを示す制御信号が制御信号端子9LDを通してマイコン71に入力されると、マイコン71はモータ駆動回路72を介してモータMを停止する。

0006

ところで、コードレス電動工具に用いられる電池パック内の電池セルは、18650タイプ(直径18mm、長さ65mm)のリチウムイオン電池が主流であるが、近年、高容量・高出力を目的として20650タイプ(直径20mm、長さ65mm)や21700タイプ(直径21mm、長さ70mm)など、セル径を太くすることや長さを大きくする傾向にある。これに伴い、飛躍的に高容量・高出力が可能になってきている。例えば、これまでの18650タイプは、1セルが容量1,300mAhから3,000mAh程度で定格放電電流は15Aから25A程度であったが、20650タイプや21700タイプは、容量3,000mAh程度で定格放電電流は30A程度となり将来は容量4,000mAh程度で定格放電電流は40A程度と大幅に性能が向上する可能性がある。これらの性能向上により、コードレス電動工具も商用電源使用のACコード付き電動工具に代われる分野が広がり、より高出力な製品が提供出来る様になる。

0007

電池パック及び電動工具の公知例としては、以下の特許文献1がある。

先行技術

0008

特開2014−41742号公報

発明が解決しようとする課題

0009

これまで、コードレス電動工具に取り付け可能な電池パックは、製造メーカが同じであれば、完全に互換性がありユーザは工具を選ばずに電池パックを取り付ける事が可能であった。

0010

しかし、高容量・高出力な電池パックを新規に採用するにあたり、2つの問題点が生じる。1つは、電池パックの性能をフルに活用するために、電池パックから負荷(電動工具本体)に供給する放電電流が過電流になったときに放電を停止する過電流検知の閾値を上げることが考えられるが、コードレス電動工具のモータ駆動用FETの定格が低い事で、容易に変更できないことである。

0011

近年の電池セルは、高出力が可能なため、コードレス電動工具の出力向上が求められている。しかし、高出力でない電池セルを用いた電池パックを、高出力可能な電動工具に使用した場合、重負荷製品であるディスクグラインダ丸のこでは電池パック側過電流保護機能又は電圧低下による過放電保護機能が働き、モータが停止してしまう問題がある。また、近年の電池セルを使用して電池パックの過電流検知閾値を上げた場合、既存のコードレス電動工具のモータ駆動用FETが定格オーバとなり破損することが考えられる。

0012

もう1つの問題点は、電池セルは内部抵抗を低下させる事で高出力を可能としているため、コードレス電動工具本体側において、電流を容易に引き出せることで、モータやモータ駆動用FET等の温度上昇によってコードレス電動工具が破損することである。

0013

これらの問題は、ディスクグラインダや丸のこなど高負荷状態で連続的に作業可能なコードレス電動工具で多く発生すると考えられる。これらの電動工具は作業用工具切削対象に押し当てて使用するため、先端部の荷重により先端部の負荷が大きくなり回転数が下がるとモータ電流が大きくなる特性がある。これにより、先端部の速度が下がると同時にモータの回転速度も下がるため、モータ及びモータ駆動用FET周辺を冷却する風量が減るため、モータ及びモータ駆動用FET周辺が温度上昇し破損する。

0014

高出力でない電池セルを用いた電池パックであれば、モータ電流の増加に伴い、電池パック電圧の電圧低下が発生し、過放電検知によりコードレス電動工具が停止したが、高容量・高出力電池セルでは、電池セルの内部抵抗が低く設定されているため、電池パック電圧の電圧低下が小さい上、さらにモータ電流を流すことが可能になり、さらにコードレス電動工具の破損が多くなると考えられる。

0015

本発明はこうした状況を認識してなされたものであり、その目的は、電池セル組の正側及び負側電圧供給電極にそれぞれ接続される正側及び負側放電端子を備える電池パックにおいて、前記正側及び負側放電端子の少なくとも一方を複数個設けたことで、複数個の放電端子の使い分けにより多様な電動工具についてその性能を引き出すことを可能にする電池パック及びその電池パックを備える電動工具を提供することにある。

課題を解決するための手段

0016

本発明の第1の態様は電池パックである。この電池パックは、複数の電池セルを有する電池セル組と、前記電池セル組を収納する電池ケースと、前記電池セル組の正側及び負側電圧供給端にそれぞれ接続する正側及び負側放電端子と、を備え、
前記正側及び負側放電端子の少なくとも一方は、実質的に同電位の端子として複数個設けられていることを特徴とする。

0017

前記第1の態様において、複数個設けられた前記実質的に同電位の端子の各端子毎に電流検出手段による電流検出を行うとよい。

0018

前記電流検出手段の電流検出値は制御部に入力され、過電流であるとして放電を停止する過電流検知閾値を、各端子毎の電流検出値に応じて前記制御部で制御するとよい。

0019

本発明の第2の態様は電動工具である。この電動工具は、前記電池パックを、本体の電池パック装着部に着脱自在に装着したことを特徴とする。

0020

前記第2の態様において、前記電動工具は、前記複数個設けられた前記正側又は負側放電端子のそれぞれに接続する受電端子を有するとよい。

0021

本発明の第3の態様は電動工具である。この電動工具は、モータと、電池パックが着脱自在に装着される電池パック装着部と、前記電池パックの正側及び負側放電端子にそれぞれ接続される複数の端子と、を備え、
前記複数の端子は、前記正側及び負側放電端子の少なくとも一方から分岐する分岐端子を有することを特徴とする。

0022

前記第3の態様において、前記電池パックは、前記分岐端子と接続されるパック側分岐端子を有するとよい。

0023

前記第3の態様において、前記分岐端子及び前記パック側分岐端子は、前記電池パックと前記モータとの放電経路に設けられるとよい。

0024

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法やシステムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

発明の効果

0025

本発明によれば、複数の電池セルを有する電池セル組を収納した電池パックにおいて、電池セル組の正側及び負側電圧供給端にそれぞれ接続する正側及び負側放電端子の少なくとも一方を実質的に同電位の端子として複数個設けているので、複数個の放電端子の使い分けにより多様な電動工具についてその性能を引き出すことが可能である。また、従来の電池パックとの識別を容易に行うこともできる。

図面の簡単な説明

0026

本発明に係る電池パック及び電動工具の実施の形態であって、電池パックの全体構成を示す分解斜視図。
前記電池パックの上側ケース部を外した状態の平面図。
本発明の実施の形態において、前記電池パックが装着されるコードレス電動工具本体が備える電池パック装着部を示す電動工具本体底面側よりみた斜視図。
本発明の実施の形態において、複数の正側放電端子を有する電池パックに、複数の正側受電端子を有するコードレス電動工具本体を接続した状態のブロック図。
図4の場合以外の電池パックと電動工具本体の接続の組合せであって、(A)は実施の形態に示す電池パックの複数の正側放電端子の一方に、正側受電端子を1個のみ有するコードレス電動工具本体の前記正側受電端子を接続した状態のブロック図、(B)は実施の形態に示す電池パックの複数の正側放電端子の他方に、正側受電端子を1個のみ有するコードレス電動工具本体の前記正側受電端子を接続した状態のブロック図、(C)は電池パックの1個のみの正側放電端子に、正側受電端子を複数個有するコードレス電動工具のうちの1個の正側受電端子を接続した状態のブロック図。
本発明の実施の形態において、電池パックの過電流検知閾値の制御に関するフローチャート
1個のみの正側放電端子を有する電池パックの上側ケース部を外した状態の平面図。
コードレス電動工具本体(図7の電池パックに対応するもの)が備える電池パック装着部を示す電動工具本体底面側よりみた斜視図。
1個のみの正側放電端子を有する電池パックに、1個のみの正側受電端子を有するコードレス電動工具を接続した状態のブロック図。
本発明に係る変形例であって、複数の正側端子(一方が放電端子で他方が分岐端子)を有する電池パックに、複数の正側受電端子を有するコードレス電動工具本体を接続した状態のブロック図。

実施例

0027

以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態を詳述する。なお、各図面に示される同一又は同等の構成要素、部材、処理等には同一の符号を付し、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は発明を限定するものではなく例示であり、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

0028

図1は実施の形態における電池パック1の全体構成を示す分解斜視図、図2は電池パック1の上側ケース部を外した状態の平面図、図3は電池パック1が装着されるコードレス電動工具本体70が備える電池パック装着部80を示す電動工具本体底面側よりみた斜視図である。

0029

図1及び図2において、電池パック1は、複数の電池セルを有する電池セル組2と、電池セル組2を収納する電池ケース3と、電池セル組2上に載置固定される基板4と、基板4上に固着される端子群5と、防塵等のために基板4上に固定される基板カバー6とを有する。本実施の形態の電池パック1では、端子群5は従来1個であった正側放電端子を複数含んでいる。つまり、図示の場合、2個の正側放電端子5P−1,5P−2及び負側放電端子5Nと、制御信号端子(以下、「LD端子」という)5LDとを含んでいる。正側放電端子5P−2(パック側分岐端子)は、正側放電端子が1つの電池パック1Aでは空きスペースとなっていた正側放電端子5P−1に隣接するスペースに配置される。

0030

電池ケース3は上側ケース部3Aと下側ケース部3Bの組み合わせ構造であり、両者を組み合わせたときに基板4や端子群5が設置された電池セル組2をがたつかないように保持する。上側ケース部3Aの両側には、図3に示す電動工具本体70が備える電池パック装着部80側のレール部82が嵌合する凹溝31が形成されている。また、上側ケース部3Aの両側には、ラッチ部材35が設けられる。ラッチ部材35は凹溝31に形成された穴32から突出するように付勢されるラッチ36と、ラッチ解除用の押しボタン部37とを有している。また、上側ケース部3Aには端子群5を露出させるスリット穴33が形成されている。

0031

図4のブロック図に示すように、基板4には電流検出手段としての電流検出抵抗41,42及び制御部(保護手段)としてのマイクロコンピュータ45が搭載されている。基板4に取り付けられた正側放電端子5P−1は電流検出抵抗41を介して電池セル組2の正側電圧供給端に接続され、基板4に取り付けられたもう一つの正側放電端子5P−2も電流検出抵抗42を介して電池セル組2の正側電圧供給端に接続され、負側放電端子5Nは電池セル組2の負側電圧供給端に接続されている。無負荷状態では正側放電端子5P−1,5P−2は同電位であり、放電時も電流検出抵抗41,42は微小抵抗値であるため実質的に同電位である。マイコン45には電流検出抵抗41,42の電圧降下(検出電流値)が入力されることで、マイコン45側にて正側放電端子5P−1,5P−2の放電電流を個別に認識でき、放電電流が過電流であるとして放電を停止する過電流検知閾値の決定に利用する。

0032

本実施の形態に係る図3に示すコードレス電動工具本体70の電池パック装着部80は、例えば本体70のグリップ部71の下部端面に設けられている。電池パック装着部80は電池パック1の上部が嵌る凹部81を有し、その凹部内側の両側面に電池パック1側の凹溝31に嵌合するレール部82が形成されている。レール部82には電池パック1側のラッチ36と係合する係合凹部83が形成されている。電池パック装着部80は、電池パック1側の複数の正側放電端子5P−1,5−2にそれぞれ接続可能な正側受電端子9P−1,9P−2(分岐端子)、負側放電端子5Nに接続可能な負側受電端子9N、及びLD端子5LDに接続する制御信号端子9LDを、凹部81の底面に有している。各端子9P−1,9P−2,9N,9LDは、電池パック1の装着時に端子5P−1,5−2,5N,5LDでそれぞれ挟持される板状金属端子であり、凹部81の底面に固定配置されている。電池パック1側のLD端子5LDは、放電電流が、過電流であるとして放電を停止する過電流検知閾値に到達した場合に放電禁止信号をコードレス電動工具本体70の制御信号端子9LDに出力するものである。分岐端子9P−2は、正側放電端子9P−1(端子9P−1が接続される放電経路)から分岐されて設けられている。

0033

複数の受電端子9P−1,9P−2を有するコードレス電動工具本体70に電池パック1が装着される場合は正側放電端子5P−1,5−2の両方に放電電流が検出されることになり、また従来のコードレス電動工具本体70Aに電池パック1が装着される場合は正側放電端子5P−1,5−2の一方のみに放電電流が検出されることになるが、電池パック1では、正側放電端子5P−1,5−2の一方のみに放電電流が検出された場合と、両方に放電電流が検出された場合とで、過電流検知閾値を異ならせるようにしている(詳細は後述する)。

0034

図4に示すように、コードレス電動工具本体70(以下、従来の電動工具本体70A(旧型電動工具本体)と区別するために新型電動工具本体と言う場合がある)は、端子9P−1,9P−2,9N,9LDの他に、運転開始・停止、回転速度制御等を行うスイッチSW、マイコン71、FETを含むモータ駆動回路72、モータ駆動回路72で駆動されるモータM等を有している。過電流検知閾値に到達したことを示す制御信号(放電禁止信号)が制御信号端子9LDを通してマイコン71に入力されると、マイコン71はモータ駆動回路72を介してモータMを停止する。

0035

本実施の形態に係る電池パック1は、接続される電動工具本体が正側放電端子5P−1,5−2の両方を使用するもの(新型電動工具本体)であるか、一方のみを使用するもの(旧型電動工具本体)であるかによって、過電流検知閾値を変更する制御をマイコン45で行うことができる。例えば1端子(旧型電動工具本体)であれば過電流検知閾値を50A、2端子(新型電動工具本体)であれば過電流検知閾値を100Aと変える事を可能にする。具体例を図4及び図5のブロック図、並びに図6のフローチャートで説明する。

0036

図6のフローチャートにおいて、スタート(コードレス電動工具の電源オンでありスイッチSWをオン)後のステップS1で正側放電端子5P−2に放電電流有りかどうか判断する。この判断は電流検出抵抗41,42の電圧降下を受けるマイコン45で行う。端子5P−2に放電電流無しの場合、図5(A)のように旧型電動工具本体70Aが接続されていると判断する。そして、ステップS2で過電流検知閾値ILimをILに設定する。次に、ステップS3で正側放電端子5P−1の放電電流が過電流検知閾値ILim(=IL)以下であるかどうかマイコン45で判断する。そして、端子5P−1の放電電流が過電流検知閾値ILim(=IL)を超えた場合には、マイコン45から制御信号(放電禁止信号)が制御信号端子5LD及び9LDを通してマイコン71に入力され、マイコン71はモータ駆動回路72をオフ(OFF)してモータMを停止する。すなわち電池パック1の放電を停止する。

0037

一方、ステップS1で端子5P−2に放電電流有りの場合、図4又は図5(B)のように新設の端子5P−2への接続機能を有する新型電動工具本体が接続されていると判断する。そして、ステップS4で端子5P−1に放電電流有りかどうか判断する。端子5P−1に放電電流が無い場合(Noの場合)、図5(B)のように従来からある端子5P−1には接続しないが新設の端子5P−2への接続機能を有する新型電動工具本体70Bが接続されていると判断し、ステップS5で過電流検知閾値ILimをIH2に設定する。但し、IH2>ILであり、過電流検知閾値ILimを高めに設定することになる。次に、ステップS6で正側放電端子5P−2の放電電流が過電流検知閾値ILim(=IH2)以下であるかどうかマイコン45で判断する。そして、端子5P−2の放電電流が過電流検知閾値ILim(=IH2)を超えた場合には上記と同様、マイコン45から制御信号(放電禁止信号)が制御信号端子5LD及び9LDを通してマイコン71に入力され、マイコン71はモータ駆動回路72をオフ(OFF)して電池パック1の放電を停止する。

0038

ステップS4で端子5P−1に放電電流がある場合(Yesの場合)、図4のように両方の放電端子5P−1,5P−2への接続機能を有する新型電動工具本体70が接続されていると判断し、ステップS7で過電流検知閾値ILimをIH1に設定する。但し、IH1>IH2>ILであり、過電流検知閾値ILimをさらに高めに設定することになる。次に、ステップS8で端子5P−1の放電電流と端子5P−2の放電電流との合計値が過電流検知閾値ILim(=IH1)以下であるかどうかマイコン45で判断する。そして、端子5P−1,5P−2の放電電流合計値が過電流検知閾値ILim(=IH1)を超えた場合には上記と同様、モータ駆動回路72をオフ(OFF)して電池パック1の放電を停止する。

0039

なお、図5(C)は正側放電端子が1つの電池パック1Aに新型電動工具本体70を接続した場合であるが、電池パック1Aは1個の正側放電端子5Pを有するのみで、電動工具本体70の受電端子9P−2には電流を供給できない。従って、新型電動工具本体70の性能を充分に発揮できない。しかしながら、電池パック1Aの各端子に対応する位置に新型電動工具本体70の各端子が配置されているため、電池パック1Aと新型電動工具70は接続することが可能であり、電池パック1Aによって新型電動工具70を駆動することができる。なお、新型電動工具70は高容量・高出力の電池パック1で駆動するように設計されているため、電池パック1Aの能力は充分に発揮することができる。

0040

本実施の形態によれば、下記の効果を奏することができる。

0041

(1) 複数の電池セルを有する電池セル組2と、電池セル組を収納する電池ケース3とを有する電池パック1において、電池セル組2の正側電圧供給端に接続する正側放電端子を複数個、つまり正側放電端子5P−1,5P−2を設けているので、複数個の放電端子の使い分けにより多様なコードレス電動工具についてその性能を引き出すことが可能である。また、電池パック1を正側放電端子5P−1,5P−2のそれぞれに接続する受電端子9P−1,9P−2を具備する電動工具本体70に装着した場合、端子間接続をいっそう確実にしてチャタリング現象の発生を抑制可能である。さらに、電池パック1は複数の正側放電端子を有するのに対し、電池パック1Aは正側放電端子が1個のみであるため、電池パック1Aとの識別を容易に行うことができる。

0042

(2) 正側放電端子5P−1,5P−2の各端子毎に電流検出手段(電流検出抵抗41,42)による電流検出を行うことで、電池パック1が接続されているコードレス電動工具本体が、1個の放電端子のみに接続する旧型電動工具本体70Aか、両方の放電端子に接続する機能を有する新型電動工具本体70であるかを判別可能である。

0043

(3) 正側放電端子5P−1,5P−2の各端子毎の電流検出手段(電流検出抵抗41,42)による電流検出値は制御部(保護手段)としてのマイコン45に入力されているので、放電電流が過電流であるとして放電を停止する過電流検知閾値を、各端子5P−1,5P−2毎の電流検出値に応じてマイコン45で制御(変更)することが可能である。このため、電池パック1が装着される電動工具本体の性能、仕様に応じた過電流検知閾値に設定でき、電動工具本体の性能を充分に発揮させることができる。

0044

具体的に言えば、既存のコードレス電動工具70Aは正側受電端子が1つであるため、本実施の形態の電池パック1の使用時は過電流検知閾値を現行電池パックと同等にし、モータ駆動用FETの定格を守り、またモータやモータ駆動用FETの温度上昇による電動工具本体の破損を回避することができる。また、電池パック1の複数の放電端子5P−1,5P−2に対応する受電端子9P−1,9P−2を有する新型電動工具本体70(例えばハイパワー製品)は、モータ駆動用FETの定格を上げることで、電池パック1側の過電流検知閾値を高くすることができ、充分にその性能を発揮できる。また、電池パック1の性能をフルに引き出す事が可能になる。

0045

(4) 正側放電端子が1個のみの電池パック1Aの基板4上には、正側放電端子5Pに隣接して端子1個分の空きスペースがあり、本実施の形態の電池パック1は、その空きスペースに正側放電端子をもう一つ追加する構造に相当するため、基板4上の端子群5の配列間隔は変更しなくともよく、旧型電動工具本体に対して電池パック1Aの代わりに支障なく電池パック1を装着でき、互換性を確保できる。

0046

以上、実施の形態を例に本発明を説明したが、実施の形態の各構成要素や各処理プロセスには請求項に記載の範囲で種々の変形が可能であることは当業者に理解されるところである。以下、変形例について触れる。

0047

本発明の上記実施の形態では、電池パックの正側放電端子を複数個としたが、負側放電端子を複数個にして、各端子の放電電流を個別に計測する構成も可能である。また、図10のように、正側放電端子5P−2及び受電端子9P−2をモータMと電池セル組2との放電経路に設けるのではなく、信号端子(分岐端子)として利用してもよい。すなわち、受電端子9P−2(分岐端子)は受電端子9P−1に接続され分岐して並列に接続されているため、受電端子9P−1と分岐端子9P−2には電池セル組2の電圧が出力される。分岐端子9P−2は電池パック1側のパック側分岐端子5P−2に接続される。分岐端子9P−2からの電圧は、分圧抵抗からなる電圧変換回路42aによって降圧されてマイコン45に入力される。マイコン45は電圧変換回路42aから信号が入力されると、新型電動工具本体70が接続されたと判断することができる。一方、旧型電動工具本体70Aが接続された場合にはパック側分岐端子5P−2に接続される端子がないため、電圧変換回路42aからの信号がマイコン45に入力されない。この変形例の場合には、図6のステップS1で電流ではなく電圧(電圧変換回路42aの出力の有無)を検出することにより、図6と同様に放電を制御することができる。なお、ステップS6、S8では端子5P−1の電流に基づいて判断すればよい。

0048

本発明は、コードレス電動ドライバードリル等の他、電池パックを装着して使用する草刈り機等の電池パックを駆動源とする電動作業機を含む各種電動工具に本発明が適用可能であることが明らかである。

0049

1,1A電池パック、2電池セル組、3電池ケース、4基板、5端子群、5P,5P−1,5P−2 正側放電端子、5N 負側放電端子、5LD制御信号端子(LD端子)、6基板カバー、9P,9P−1,9P−2 正側受電端子、9N 負側受電端子、9LD 制御信号端子、31凹溝、35ラッチ部材、41,42電流検出抵抗、45,71マイコン、70,70A,70Bコードレス電動工具本体、71グリップ部、72モータ駆動回路、80,80A 電池パック装着部、82レール部、Mモータ、SW スイッチ

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