(57)【要約】上側及び下側電池セルが直列接続されたセルユニット１４６、１４７を有し、セルユニット１４６、１４７の接続状態を切り替え可能とした電池パック１００であって、制御部３５０は複数のセルユニット間の電圧のアンバランスと、セルユニットの接触不良が生じたかを監視する。接触不良の場合は充放電を停止させるべく、放電を停止させるための信号（異常停止信号３４１又は充電停止信号４４１）を発して電気機器本体側に出力させる。
2019022072.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電池セルが複数個ずつ直列接続されて構成される複数のセルユニットと、複数の接続端子を有し、前記複数のセルユニットの接続状態を切り替え可能とした電池パックにおいて、複数の前記セルユニット間の電圧のアンバランス、又は、前記セルユニットの接触不良が生じた場合は、充放電を停止させるか、又は充放電を停止させるための信号を電気機器本体に出力させるマイコンを設けたことを特徴とする電池パック。
【請求項２】
前記セルユニットごとに設けられ前記電池セルの電圧を監視する保護回路を設け、前記マイコンは、前記保護回路に接続され前記電池セルの負荷状態を監視する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】
マイコンは、次の（１）〜（３）のいずれかの場合に、前記接続端子の接触不良が生じたと判断して、充電又は放電を停止させることを特徴とする請求項１又は２に記載の電池パック。（１）前記セルユニットの温度の差が閾値以上になった場合。（２）複数の前記セルユニットに流れる充電電流の差が閾値以上になった場合。（３）前記複数のセルユニットを互いに並列に接続した並列接続状態時の一つの前記セルユニットに流れる充電電流が所定の値以上になった場合。
【請求項４】
複数の電池セルが複数個ずつ直列接続されて構成される複数のセルユニットと、複数の接続端子を有し、前記複数のセルユニットの接続状態を切り替え可能とした電池パックにおいて、前記接続端子と前記電池パックが装着される電気機器本体の機器側端子との接続状態を検出し、前記接続端子と前記機器側端子との接触不良により充電又は放電されないセルユニットがある場合には、充放電を停止させるか、又は充放電を停止させる信号を出力させるマイコンを設けたことを特徴とする電池パック。
【請求項５】
前記セルユニットごとに設けられ前記電池セルの電圧を監視する保護回路を設け、前記マイコンは、前記保護回路に接続され前記電池セルの負荷状態を監視することを特徴とする請求項４に記載の電池パック。
【請求項６】
正極端子と負極端子がそれぞれ独立して一対設けられ、一方の前記正極端子と前記負極端子に第１のセルユニットが接続され、他方の前記正極端子と前記負極端子に第２のセルユニットが接続され、前記電池パックが高電圧の電気機器本体に接続された際には、前記第１のセルユニットと前記第２のセルユニットが直列接続状態となり、前記電池パックが低電圧の電気機器本体に接続された際には、前記第１のセルユニットと前記第２のセルユニットが並列接続状態となることを特徴とする請求項４又は５に記載の電池パック。
【請求項７】
前記電池パックが装着される前記電気機器本体の機器側端子と前記接続端子との接触不良を検出するために、前記電池パックが電気機器本体又は外部充電装置に装着されているか否かを検出するシステム検出回路と、複数の前記セルユニットのそれぞれの低位側グランドに対する電圧値を検出する第１及び第２の電圧検出回路と、の少なくとも一方を設けたことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の電池パック。
【請求項８】
前記複数の前記セルユニットの負極側電位を比較することによって、前記電池パックの正極端子又は負極端子のいずれかにおける接触不良の有無を検出するための接続状態検出回路を設けたことを特徴とする請求項７に記載の電池パック。
【請求項９】
前記マイコンは、前記システム検出回路、前記第１の電圧検出回路、前記第２の電圧検出回路の出力を用いて、前記接続端子と前記機器側端子との接触不良により充電又は放電されない前記セルユニットがあるか否かを判定することを特徴とする請求項８に記載の電池パック。
【請求項１０】
前記電池パックのＬＤ端子は、スイッチング素子を介してグランドに接続され、前記マイコンは前記スイッチング素子のゲート信号を制御することにより前記スイッチング素子を導通状態にして前記ＬＤ端子を前記グランドに接地させることにより、前記電池パックが装着される電気機器本体の動作を停止させることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の電池パック。
【請求項１１】
前記電池パックのＬＳ端子は、グランドとの間にサーミスタとスイッチング素子が接続され、前記マイコンは前記スイッチング素子のゲート信号を制御することにより前記サーミスタの出力伝達を遮断させて、代わりにハイ信号を前記ＬＳ端子から送出することにより、接続される充電装置の動作を停止させることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の電池パック。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれか一項に記載の前記電池パックを装着する電池パック装着部を有し、前記電池パックからの電力によりモータを駆動させて作業機器を稼働させることを特徴とする電気機器。
【請求項１３】
互いに接続可能な複数のセルユニットを有する電池パックと、前記電池パックから電力が供給される負荷装置を有する機器本体と、前記電池パックから前記負荷装置に供給される電力を制御する制御部と、を有する電気機器において、前記制御部は、前記複数のセルユニットの接続に異常が生じた場合に、前記電池パックから前記負荷装置への電力の供給を停止ないし制限するか、又は、異常が生じたことを報知することを特徴とする電気機器。
【請求項１４】
前記制御部は、前記複数のセルユニットの各々の電圧を検出し、電圧の差が所定値以上である場合に、前記複数のセルユニットの接続に異常が生じたと判断することを特徴とする請求項１３に記載の電気機器。
【請求項１５】
互いに直列に接続される複数の電池セルを有する第１のセルユニットと、互いに直列に接続される複数の電池セルを有する第２のセルユニットと、前記第１及び第２のセルユニットに接続される制御部と、を有し、前記第１のセルユニットと前記第２のセルユニットとを、並列接続状態、直列接続状態及び遮断状態のうち、少なくともいずれか２つの接続状態に選択的に切替え可能に構成された電池パックであって、前記制御部は、前記第１及び第２のセルユニットがいずれの接続状態にあるかを検出可能に構成されたことを特徴とする電池パック。
【請求項１６】
前記電池パックは、前記第１のセルユニットの正極側、前記第１のセルユニットの負極側、前記第２のセルユニットの正極側、前記第２のセルユニットの負極側及び前記制御部に接続される接続状態検出回路を有することを特徴とする請求項１５に記載の電池パック。
【請求項１７】
前記制御部及び前記接続状態検出回路は、前記第１のセルユニットの正極側の電位、前記第１のセルユニットの負極側の電位、前記第２のセルユニットの正極側の電位及び前記第２のセルユニットの負極側の電位のうち、少なくとも２つの電位を比較して、前記第１及び第２のセルユニットがいずれの接続状態にあるかを検出するよう構成されることを特徴とする請求項１６に記載の電池パック。 
【請求項１８】
前記制御部は、前記第１のセルユニットと前記第２のセルユニットの接続状態に応じた異常状態に基づいて、次の（１）又は（２）を実行させることを特徴とする請求項１５から１７のいずれか一項に記載の電池パック。
（１）充放電を停止させる、又は、充放電を停止させるための信号を出力させる。
（２）前記第１のセルユニットと前記第２のセルユニットの電圧のバランスを調整させる。
【請求項１９】
前記異常状態が前記第１のセルユニットと前記第２のセルユニットの電圧のアンバランスの場合、前記制御部は、前記接続状態にかかわらず前記（２）を実行させ、前記第１のセルユニットと前記第２のセルユニットが並列接続状態において、前記異常状態が前記第１のセルユニットと前記第２のセルユニットの端子の接触不良の場合、前記制御部は、前記（１）を実行させることを特徴とする請求項１８に記載の電池パック。
【請求項２０】
前記電池パックを電気機器本体に接続した状態で前記（２）を実行中に前記電気器本体が動作した場合、前記制御部は、前記（２）の動作を停止させることを特徴とする請求項１９に記載の電池パック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はモータ、照明等の負荷を有する電気機器と、このような電気機器に対して電源を供給する電池パックに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電動工具等の電気機器が、リチウムイオン電池等の二次電池を用いた電池パックにて駆動されるようになり、電気機器のコードレス化が進んでいる。例えば、モータにより先端工具を駆動する手持ち式の電動工具においては、複数の二次電池セルを収容した電池パックが用いられ、電池パックに蓄電された電気エネルギーにてモータを駆動する。電池パックは電動工具本体に着脱可能に構成され、放電によって電圧が低下したら電池パックを電動工具本体から取り外して、外部の充電装置を用いて充電される。【０００３】
コードレス型の電動工具や電気機器においては所定の稼働時間の確保や、所定の出力の確保が要求され、二次電池の性能向上に伴い高出力化や高電圧化が図られてきた。また、電池パックを電源とする電気機器が開発されるにつれ、様々な電圧の電池パックが商品化されるようになった。通常、電池パックの出力電圧は固定であるが、特許文献１では電池を収容するハウジング内に複数のバッテリユニットを設け、それらを直列接続として出力するか、並列接続として出力するかを接続手段により選択可能とすることにより、異なる電圧の機器に対応可能とした電気機器用の電源装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−１７９５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
電池パック内に複数のバッテリユニット（セルユニット）を設けると、各セルユニット間で電圧のアンバランスが生じる虞がある。例えば、一方のセルユニット側にだけ制御部を設けると各セルユニットの消費電力が同じとならず、各セルユニット間で消費電力のアンバランスが生じる虞がある。また、電池パックの接続端子と電気機器本体の接続端子に接触不良が生じると、各セルユニット間で電圧のアンバランスが生じる虞もある。また、ユーザにとって、複数の電気機器を使用する際に、複数種類の電池パックを準備するのは煩雑であり、電圧を切り替えることで異なる電圧の電気機器に対応する使い勝手の良い電池パックの実現が望まれている。しかも、特許文献１のような電気機器本体とは別体型の電源装置ではなくて、電気機器に容易に装着できる電池パックで電圧切替式を実現することが望まれていた。【０００６】
本発明は上記背景に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、複数のセルユニットの接続状態を切り替え可能とした電池パックにおいて、複数のセルユニット間の電圧のバランスを良好に調整することにある。本発明の他の目的は、出力電圧を切り替え可能として、異なる電圧の電気機器間で共用できるようにした電池パック及びそれを用いた電気機器において、複数のセルユニット間の電圧のバランスを良好に保つことにある。本発明の他の目的は、複数のセルユニットの接続状態を切り替え可能とした電池パックにおいて、電気機器本体の機器側端子との接触不良を検出し、接触不良が生じた場合に作業者に報知できるようにすることにある。本発明の他の目的は、電気機器本体の機器側端子との接触不良が生じた場合に、充電又は放電を停止させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本願において開示される発明のうち代表的な特徴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、複数の電池セルが複数個ずつ直列接続されて構成される複数のセルユニットと、複数の接続端子を有し、複数のセルユニットの接続状態を切り替え可能とした電池パックにおいて、複数のセルユニット間の電圧のアンバランス又はセルユニットの接触不良が生じた場合は、充放電を停止させるか又は充放電を停止させるための信号を電気機器本体側に出力させるマイコンを設けた。また、セルユニットごとに設けられ電池セルの電圧を監視する保護回路を設け、マイコンは保護回路に接続され電池セルの負荷状態を監視する。例えば、マイコンは接続端子と電池パックが装着される電気機器本体の機器側端子との接続状態を検出し、接続端子と機器側端子との接触不良により充電又は放電されないセルユニットがある場合には、充放電を停止させる又は充放電を停止させるための信号を出力させる。また、マイコンは複数のセルユニットの温度を監視し、セルユニットの温度の差が閾値以上になった場合には、接続端子の接触不良が生じたと判断して、充放電を停止させる。さらにマイコンは、複数のセルユニットに流れる充電電流の差が閾値以上になった場合には、端子の接触不良が生じたと判断して充電を停止させる。例えばマイコンは、並列接続状態時の一つのセルユニットに流れる充電電流を監視し、充電電流が所定の値以上になった場合に、端子の接触不良が生じたと判断して、充電を停止させる。【０００８】
本発明の他の特徴によれば、電池パックが装着される電気機器本体の機器側端子と接続端子との接触不良を検出するために、電池パックが電気機器本体又は外部充電装置に装着されているか否かを検出するシステム検出回路を設け、電池パックが装着される電気機器本体の機器側端子と接続端子との接触不良を検出するために、複数のセルユニットのそれぞれの低位側グランドに対する電位を検出する第１及び第２の電圧検出回路を設けた。また、複数のセルユニットの負極側電位を比較することによって、電池パックの正極端子又は負極端子のいずれかにおける接触不良の有無を検出するための接続状態検出回路を設けた。マイコンは、システム検出回路、第１及び第２の電圧検出回路の出力を用いて、接続端子と機器側端子との接触不良により充電又は放電されないセルユニットがあるか否かを判定する。【０００９】
本発明のさらに他の特徴によれば、電池パックのＬＤ端子はスイッチング素子を介してグランドに接続され、マイコンはスイッチング素子のゲート信号を制御することによりスイッチング素子を導通状態にしてＬＤ端子をグランドに接地させることにより、電池パックが装着される電気機器本体の動作を停止させる。電池パックのＬＳ端子はグランドとの間にサーミスタとスイッチング素子が接続され、マイコンはスイッチング素子のゲート信号を制御することによりサーミスタの出力伝達を遮断させて、代わりにハイ信号をＬＳ端子から送出することにより、電池パックが接続されている外部の充電装置の動作を停止させる。【００１０】
本発明のさらに他の特徴によれば、互いに接続可能な複数のセルユニットを有する電池パックと、電池パックから電力が供給される負荷装置を有する機器本体と、電池パックから負荷装置に供給される電力を制御する制御部と、を有する電気機器において、制御部は複数のセルユニットの接続に異常が生じた場合に、電池パックから負荷装置への電力の供給を停止ないし制限するか、又は、異常が生じたことを報知する。制御部は電池パック側に設けても良いし、機器本体側に収容しても良いし、双方に設けても良い。制御部は、複数のセルユニットの各々の電圧を検出し、電圧の差が所定値以上である場合に、複数のセルユニットの接続に異常が生じたと判断する。【００１１】
本発明のさらに他の特徴によれば、互いに直列に接続される複数の電池セルを有する第１のセルユニットと、互いに直列に接続される複数の電池セルを有する第２のセルユニットと、第１及び第２のセルユニットに接続される制御部と、を有し、第１のセルユニットと第２のセルユニットとを、並列接続状態、直列接続状態及び遮断状態のうち、少なくともいずれか２つの接続状態に選択的に切替え可能に構成された電池パックであって、制御部は第１及び第２のセルユニットがいずれの接続状態にあるかを検出可能に構成される。電池パックは、第１のセルユニットの正極側、第１のセルユニットの負極側、第２のセルユニットの正極側、第２のセルユニットの負極側及び制御部に接続される接続状態検出回路を有する。制御部及び接続状態検出回路は、第１のセルユニットの正極側の電位、第１のセルユニットの負極側の電位、第２のセルユニットの正極側の電位及び第２のセルユニットの負極側の電位のうち、少なくとも２つの電位を比較して、第１及び第２のセルユニットがいずれの接続状態にあるかを検出する。また、制御部は、第１のセルユニットと第２のセルユニットの接続状態に応じた異常状態に基づいて、充放電を停止させるか充放電を停止させるための信号を出力させる、又は、第１のセルユニットと第２のセルユニットの電圧のバランスを調整させる。ここで、異常状態が第１のセルユニットと第２のセルユニットの電圧のアンバランスの場合、制御部は、接続状態にかかわらず第１のセルユニットと第２のセルユニットの電圧のバランスを調整させる。また、第１のセルユニットと第２のセルユニットが並列接続状態において、異常状態が第１のセルユニットと第２のセルユニットの端子の接触不良の場合、制御部は、充放電を停止させるか充放電を停止させるための信号を出力させる。電池パックを電気機器本体に接続した状態で第１のセルユニットと第２のセルユニットの電圧のバランスを調整中に電気器本体が動作した場合、制御部は、バランス調整の動作を停止させる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、電池パックの制御部によって、接続端子と機器側端子との接触状態を監視できるので、端子部の接触不良による複数のセルユニット間の電圧バランス異常を検出したら、充電又は放電を直ちに停止することができる。さらに、放電手段を用いてセルユニットの電圧を調整することができるので、セルユニット間の電圧差の少ない状態に維持可能であって、寿命の長くて信頼性の高い電池パックを実現できた。また、出力電圧を切り替えるための機械的なスイッチ機構に頼ること無く、電気機器本体に装着するだけで適切な出力電圧を自動的に得ることができるので、異なる電圧の電気機器間で電池パックを共用することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る電池パックの電動工具への装着状況を説明するための図である。
【図２】図１の電動工具本体１の電池パック装着部１０の形状を示す斜視図である。
【図３】本発明の実施例に係る電池パック１００の斜視図である。
【図４】図３の電池パック１００の展開斜視図である。
【図５】図４のセパレータ４４５を用いた電池セルのスタック状況および配線方法を説明するための展開斜視図である。
【図６】図４の電力端子のうち放電用に使われる正極端子対（１６２と１７２）と負極端子組（１６７と１７７）の単体形状を示す図である。
【図７】図４の電力端子（１６１と１７１、１６２と１７２、１６７と１７７）の単体形状を示す図であって、（１）は全体の斜視図であり、（２）は全体の側面図であり、（３）は全体の正面図である。
【図８】電気機器本体と電池パック１００の電力端子との接続状況を説明するための図であり、（１）は本実施例の電動工具本体３０に接続した状態の接続回路を示し、（２）は従来の電動工具本体１に接続した接続回路を示す。
【図９】（１）は本実施例の電動工具本体３０のターミナル部５０の斜視図であり、（２）はショートバー５９単体の斜視図であり、（３）はターミナル部５０と電池パック１００の電力端子との接続方法を示す図である。
【図１０】（１）は従来の電動工具本体１のターミナル部２０の斜視図であり、（２）はターミナル部２０と電池パック１００の電力端子との接続状況を示す図である。
【図１１】本実施例の信号端子部品２４０の単体形状を示す図であって、（１）は左前上方より見た斜視図であり、（２）は右前下方から見た斜視図である。
【図１２】本実施例の電池パック１００を従来の電動工具本体１に接続した状態を示す回路図である。
【図１３】本実施例の電池パック１００を従来の電動工具本体１Ａに接続した状態を示す回路図である。
【図１４】本実施例の電池パック１００の回路図であり、３６Ｖ用の電動工具本体３０に接続した状態を示す図である。
【図１５】電池パック１００内の回路構成のうち、制御部３５０が接触不良状態を検出するための回路部分を示す別の回路図である。
【図１６】制御部３５０のマイコンによる電池パック１００の接続端子の接続状態の正常異常の判定をする手順を示すフローチャートである。
【図１７】制御部３５０のマイコンによる電池パック１００の接続状態の判定と、端子接続状態の正常又は異常の判定の仕方、及び判定結果に対する対応動作を示す一覧表である。
【図１８】電池パック１００の動作をさらに説明するためのタイミングチャートである。
【図１９】本発明の第２の実施例に係る電動工具を示す概略図である。
【図２０】本発明の第２の実施例の変形例に係る電動工具６３０Ａを示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００１４】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。以下の図において、同一の部分には同一の符号を付し、繰り返しの説明は省略する。本明細書においては、電気機器の一例として電池パックにて動作する電動工具を例示して説明するものとし、電動工具の本体側の前後左右の方向は図２に示す方向とし、電池パックの単体で見た際の前後左右、上下の方向は、電池パックの装着方向を基準として図３に示す方向であるとして説明する。尚、電池パックの装着方向は、説明の都合上、電動工具本体側を動かさずに電池パック側を移動させる状況を基準とした方向として説明する。【００１５】
図１は本実施例に係る電池パックの電動工具への装着状況を説明するための図である。電気機器の一形態である電動工具は、電池パックを有し、モータによる回転駆動力を用いて先端工具や作業機器を駆動する。電動工具は種々の種類が実現されているが、図１で示す電動工具本体１、３０はいずれもインパクト工具と呼ばれるものである。電動工具本体１、３０は、図示しないビットやソケットレンチ等の先端工具に回転力や軸方向の打撃力を加えることにより締め付け作業を行う工具である。これらの電動工具本体１、３０は、外形を形成する外枠たるハウジング２、３２を備え、ハウジング２にはハンドル部３、３３が形成される。ハンドル部３、３３の一部であって作業者が把持した際に人差し指があたる付近には、トリガ状の動作スイッチ４、３４が設けられ、ハンドル部３、３３の下方には電池パック１５、１００を装着するための電池パック装着部１０、４０が形成される。【００１６】
電動工具本体１は定格電圧１８Ｖの電池パック１５を用いる従来の電気機器である。電池パック１５は従来の電池パックであり、矢印ａの組み合わせのように１８Ｖ対応の電気機器（電動工具本体１）の電池パック装着部１０に装着できる。電池パック１５の内部には、定格３．６Ｖのリチウムイオン電池のセル５本を直列接続してなるセルユニットが１組だけ収容されるか、又はこのようなセルユニットが２組収容されて互いに並列接続される。ここで「セルユニット」とは、複数の電池セルを電気的に接続したものであり、「セルユニット」の例として、電池セルを複数本直列接続させた連結体や、電池セルを複数本並列接続させた連結体や、複数の電池セルを直列かつ並列に接続させた連結体が含まれる。電圧１８Ｖは、比較的低い電圧であるという意味で、ここでは低電圧と呼ぶことがある。同様に、定格電圧１８Ｖの電動工具本体１または電気機器本体は、それぞれ低電圧電動工具本体または低電圧電気機器本体と呼ぶことがある。同様に、公称電圧１８Ｖの電池パック１５は、低電圧電池パックと呼ぶことがある。【００１７】
電動工具本体３０は、定格電圧３６Ｖの電気機器本体であり、矢印ｂ１に示すように３６Ｖの出力が可能な電池パック１００を電池パック装着部４０に装着する。電圧３６Ｖは、比較的高い電圧であるという意味で、ここでは高電圧と呼ぶことがある。同様に、定格電圧３６Ｖの電動工具本体３０または電気機器本体は、それぞれ高電圧電動工具本体または高電圧電気機器本体と呼ぶことがある。電池パック１００の内部には、定格３．６Ｖのリチウムイオン電池のセルが５本直列接続されたセルユニットが２組収容され、２組のセルユニットの接続方法の変更により、１８Ｖ出力と３６Ｖ出力の双方を切り換えることができるようにした。本実施例では電池パック１００を２電圧対応に構成して、低電圧と高電圧の出力を可能とすることにより、矢印ｂ２で示すように電池パック１００を１８Ｖ対応の電動工具本体１にも装着できるし、矢印ｂ１のように３６Ｖ対応の電動工具本体３０にも装着できるようにした。このように、低電圧と高電圧の出力を可能とした電池パック１００は、ここでは電圧可変電池パックと呼ぶことがある。電池パック１００を矢印ｂ１、ｂ２のように異なる電圧の電動工具本体１、３０に装着するためには、電池パック装着部１０、４０のレール部や端子部の形状をほぼ同じ形状にすることと、電池パック１００の出力電圧を切り替え可能にすることが重要である。この際、電池パック１００の出力電圧が、装着される電気機器本体や電動工具本体の定格電圧と確実に対応させて、電圧設定ミスが生じないようにすることが重要である。【００１８】
図２は電動工具本体１の電池パック装着部１０の形状を示す斜視図である。ここで示す電動工具本体１はインパクトドライバであって、ハウジング２の胴体部分から下方に延びるハンドル部が設けられ、ハンドル部の下側に電池パック装着部１０が形成される。ハンドル部にはトリガスイッチ４が設けられる。ハウジング２の前方側には出力軸たるアンビル（図示せず）が設けられ、アンビルの先端には先端工具９を装着するための先端工具保持部８が設けられる。ここでは先端工具９としてプラスのドライバービットが装着されている。電動工具だけに限られずに、電池パックを用いた電気機器全般では、装着される電池パックの形状に対応させた電池パック装着部１０が形成され、電池パック装着部１０に適合しない電池パックを装着できないように構成する。電池パック装着部１０には、左右両側の内壁部分に前後方向に平行に延びるレール溝１１ａ、１１ｂが形成され、それらの間にターミナル部２０が設けられる。ターミナル部２０は、合成樹脂等の不導体材料の一体成形により製造され、そこに金属製の複数の端子、例えば正極入力端子２２、負極入力端子２７、ＬＤ端子（異常信号端子）２８が鋳込まれる。ターミナル部２０は、装着方向（前後方向）の突き当て面となる垂直面２０ａと、水平面２０ｂが形成され、水平面２０ｂは電池パック１００の装着時に、上段面１１５（図３にて後述）と隣接、対向する面となる。水平面２０ｂの前方側には、電池パック１００の隆起部１３２（図３にて後述）と当接する湾曲部１２が形成され、湾曲部１２の左右中央付近には突起部１４が形成される。突起部１４は左右方向に２分割で形成される電動工具本体１のハウジングのネジ止め用のボスを兼ねると共に、電池パック１００の装着方向への相対移動を制限するストッパの役目も果たす。【００１９】
図３は本発明の実施例に係る電池パック１００の斜視図である。電池パック１００は電池パック装着部１０、４０（図１参照）に対して取り付け及び取り外しが可能であって、電動工具本体１又は３０側のターミナル形状に応じて、低電圧（ここでは１８Ｖ）と高電圧（ここでは３６Ｖ）の出力が自動で切り替わるようにしたものである。また、従来の定格１８Ｖ用の電池パック１５（図１参照）と取り付け上の互換性を持たせるために、電池パック１００の装着部分の形状は従来の電池パック１５と同じとしている。電池パック１００の筐体は、上下方向に分割可能な下ケース１０１と上ケース１１０により形成される。下ケース１０１と上ケース１１０は電気を通さない部材、例えば合成樹脂製であって４本の図示しないネジによってお互いが固定される。上ケース１１０は、電池パック装着部１０に取り付けるために２本のレール１３８ａ、１３８ｂが形成された装着機構が形成される。レール１３８ａ、１３８ｂは、長手方向が電池パック１００の装着方向と平行になるように、且つ、上ケース１１０の左右側面から左右方向に突出するように形成される。レール１３８ａ、１３８ｂの前方側端部は開放端となり、後方側端部は隆起部１３２の前側壁面と接続された閉鎖端となる。レール１３８ａ、１３８ｂは、電動工具本体１の電池パック装着部１０に形成されたレール溝１１ａ、１１ｂ（図２参照）と対応した形状に形成され、レール１３８ａ、１３８ｂがレール溝１１ａ、１１ｂと嵌合した状態で、ラッチの爪となる係止部１４２ａ（右側の係止部であり図３では見えない）、１４２ｂにて係止することにより電池パック１００が電動工具本体１、３０に固定される。電池パック１００を電動工具本体１、３０から取り外すときは、左右両側にあるラッチ１４１を押すことにより、係止部１４２ａ、１４２ｂが内側に移動して係止状態が解除されるので、その状態で電池パック１００を装着方向と反対側に移動させる。【００２０】
上ケース１１０の前方側には平らな下段面１１１が形成され、中央付近は下段面１１１よりも高く形成された上段面１１５が形成される。下段面１１１と上段面１１５は階段状に形成され、それらの接続部分は鉛直面となる段差部１１４となっている。段差部１１４から上段面１１５の前方側部分がスロット群配置領域１２０になる。スロット群配置領域１２０には、前方の段差部１１４から後方側に延びる複数のスロット１２１〜１２８が形成される。スロット１２１〜１２８は電池パック装着方向に所定の長さを有するように切り欠かれた部分であって、この切り欠かれた部分の内部には、電動工具本体１、３０又は外部の充電装置（図示せず）の機器側端子と嵌合可能な複数の接続端子（図４で後述）が配設される。スロット１２１〜１２８は下段面１１１側から電動工具本体側のターミナルを挿入可能なように、装着方向と平行な上面と鉛直面にそれぞれ切り欠きが形成されたものである。また、スロット１２１〜１２８の下側であって、下段面１１１との間は、横方向に連続して開口する開口部１１３が形成される。開口部１１３は、中央に配置された鉛直方向に延びるリブ状の鉛直壁部１８５ａの左右両側が、平面状に形成されるもので、平面状の部分は基板カバー１８０によって形成される。基板カバー１８０は上ケース１１０と別体に製造される部品である。【００２１】
スロット１２１〜１２８は、電池パック１００の右側のレール１３８ａに近い側のスロット１２１が充電用正極端子（Ｃ＋端子）の挿入口となり、スロット１２２が放電用正極端子（＋端子）の挿入口となる。また、電池パック１００の左側のレール１３８ｂに近い側のスロット１２７が負極端子（−端子）の挿入口となる。電池パック１００では通常、電力を伝達するための電力端子の正極側と負極側を十分離すようにして配置するもので、左右中心に位置する鉛直仮想面からみて、右側の十分離した位置に正極端子を設けて、左側の十分離した位置に負極端子を設けている。正極端子と負極端子の間には、電池パック１００と電動工具本体１、３０や外部の充電装置（図示せず）への制御に用いる信号伝達用の複数の信号端子が配置され、ここでは信号端子用の４つのスロット１２３〜１２６が電力端子群の間に設けられる。スロット１２３は予備の端子挿入口であり、本実施例では端子は設けられない。スロット１２４は電池パック１００の識別情報となる信号を電動工具本体又は充電装置に出力するためのＴ端子用の挿入口である。スロット１２５は外部の充電装置（図示せず）からの制御信号が入力されるためのＶ端子用の挿入口である。スロット１２６はセルに接触して設けられた図示しないサーミスタ（感温素子）による電池の温度情報を出力するためのＬＳ端子用の挿入口である。負極端子（−端子）の挿入口となるスロット１２７の左側には、さらに電池パック１００内に含まれる後述する電池保護回路による異常停止信号を出力するＬＤ端子用のスロット１２８が設けられる。【００２２】
上段面１１５の後方側には、隆起するように形成された隆起部１３２が形成される。隆起部１３２はその外形が上段面１１５より上側に隆起する形状である、その中央付近に窪み状のストッパ部１３１が形成される。ストッパ部１３１は、電池パック１００を、電池パック装着部１０に装着した際に、突起部１４（図２参照）の突き当て面となるもので、電動工具本体１側の突起部１４がストッパ部１３１に当接するまで挿入されると、電動工具本体１に配設された複数の端子（機器側端子）と電池パック１００に配設された複数の接続端子（図４にて後述）が接触して導通状態となる。また、電池パック１００のラッチ１４１の係止部１４２ａ（右側の係止部であり図３では見えない）、１４２ｂがばねの作用によりレール１３８ａ、１３８ｂの下部で左右方向に飛び出して、電動工具本体１のレール溝１１ａ、１１ｂに形成された図示しない凹部と係合することにより、電池パック１００の脱落が防止される。ストッパ部１３１の内側には、電池パック１００の内部とつながる冷却風取入口たるスリット１３４が設けられる。また、この電池パック１００が電動工具本体１に装着された状態では、スリット１３４が外部から視認できないように覆われて閉鎖状態になる。スリット１３４は、電池パック１００を図示せぬ充電装置に連結して充電を行う際に、電池パック１００の内部に冷却用の空気を強制的に流すために用いられる風窓であって、電池パック１００内に取り込まれた冷却風は下ケース１０１の前方壁に設けられた排気用の風窓たるスリット１０４から外部に排出される。【００２３】
図４は図３の電池パック１００の展開斜視図である。電池パック１００の筐体は、上下方向に分離可能な上ケース１１０と下ケース１０１によって形成され、下ケース１０１の内部空間には、１０本の電池セルが収容される。下ケース１０１の前方側壁面には、上ケース１１０とのネジ止め用に２つのネジ穴１０３ａ、１０３ｂが形成され、下から上方向にネジ穴１０３ａ、１０３ｂを貫通するようにして図示しないネジが通される。下ケース１０１の後方側壁面にも２つのネジ穴１０３ｃ（図では見えない）、１０３ｄが形成される。複数の電池セル（図示せず）は、５本ずつ２段にスタックさせた状態で、合成樹脂等の不導体で構成されたセパレータ４４５にて固定される。セパレータ４４５は電池セルの両端部となる左右両側だけが開口するようにして複数の電池セルを保持する。【００２４】
セパレータ４４５の上側には、回路基板１５０が固定される。回路基板１５０は複数の接続端子（１６１、１６２、１６４〜１６８、１７１、１７２、１７７）を半田付けによって固定すると共に、これら接続端子と図示しない回路パターンとの電気的な接続を行う。回路基板１５０にはさらに、電池保護ＩＣやマイクロコンピュータ、ＰＴＣサーミスタ、抵抗、コンデンサ、ヒューズ、発光ダイオード等の様々な電子素子（ここでは図示していない）を搭載する。回路基板１５０の材質は、素材に対して絶縁性のある樹脂を含浸した基板上に、銅箔など導電体によってパターン配線を印刷したプリント基板と呼ばれるものであり、単層基板、両面基板、多層基板を用いることができる。本実施例では、両面基板を用いて回路基板１５０の上面（表面であって図４から見える上側の面）と下面（裏面）に配線パターンが形成される。回路基板１５０の前後方向の中央よりもやや前側には、スロット群配置領域１６０が設けられ、そこに複数の接続端子（１６１、１６２、１６４〜１６８、１７１、１７２、１７７）が横方向に並べて固定される。【００２５】
正極端子（１６１、１６２、１７１、１７２）と負極端子（１６７、１７７）は、左右方向に大きく離れた箇所に配置され、それらの間には３つの信号端子（Ｔ端子１６４、Ｖ端子１６５、ＬＳ端子１６６）が設けられる。本実施例では電力端子用の部品として、水平方向に延びる腕部が上側の左右に１組、下側の左右に１組の合計２組設けられたものを用いるが、その詳細形状は図１１にて後述する。尚、信号端子（１６４〜１６６、１６８）に関しては、従来から用いられるような腕部が上下方向に１つの信号端子部品をそのまま用いることも可能である。しかしながら、本実施例では正極端子（１６１、１６２、１７１、１７２）と負極端子（１６７、１７７）における機器側端子との嵌合状態と同等にするために、信号端子側においても上下に２つの腕部を有する信号端子部品（図１１にて後述）を用いるようにした。【００２６】
負極端子対（１６７、１７７）の左側にはＬＤ端子１６８が設けられる。ＬＤ端子１６８も上側と下側の２組の腕部を有するように形成される。すべての信号端子（１６４〜１６６、１６８）は、回路基板１５０の形成された複数の取付孔１５１にそれぞれの脚部を表面から裏面にまで貫通させて、裏面側で半田付けにより固定される。本実施例では３つの信号端子（１６４〜１６６）の固定方法にも特徴を有するが、その詳細は図１１及び図１２にて後述する。以上のように、回路基板１５０上に図示しない電子素子が搭載され、複数の接続端子が半田付けにより固定されたあとに、基板カバー１８０が設けられ、回路基板１５０の表面を樹脂にて固めた後に図示しないネジによってセパレータ４４５に固定される。尚、図４では基板カバー１８０の図示を省略している。【００２７】
下ケース１０１は、上面が開口された略直方体の形状であって、底面と、底面に対して鉛直方向に延びる前面壁１０１ａ、後面壁１０１ｂ、右側側壁１０１ｃ、左側側壁１０１ｄにより構成される。下ケース１０１の内部空間はセパレータ４４５を収容するのに好適な形状とされ、セパレータ４４５を安定して保持するために底面内側に形成される多数の固定用リブ１０２や、壁面を補強ために鉛直方向に連続するように形成される多数のリブ１０５が形成される。前面壁１０１ａのほぼ中央には、スリット１０４が設けられる。上ケース１１０のスリット１３４は、充電装置にて充電を行う際に電池パック１００の内部空間に充電装置側から送出される冷却風を流入させるための流入口として用いられ、下ケース１０１のスリット１０４は冷却風の排出口として用いられる。【００２８】
電池セル側からの出力の回路基板１５０との接続は、上方向に板状に延びる接続用の引出しタブ４６１ａ、４６６ａ、４７１ａ、４７６ａを介して行われる。また直列接続された電池セルの中間接続点からのリード線の端部４９４ｂ、４９６ｂ〜４９９ｂが上方向に延びるように配置され、回路基板上に半田付けされる。さらに、直列接続された電池セルの中間接続点からの中間引出しタブ４６２ａ、４６３ａが回路基板１５０に接続されるべく、上方向に延びるように配置される。セパレータ４４５の上側には、回路基板１５０を固定する為のネジボス４４７ａ、４４７ｂが形成される。【００２９】
次に図５の展開斜視図を用いてセパレータ４４５を用いた電池セルのスタック状況および配線方法を説明する。セパレータ４４５は１０本の電池セル１４６ａ〜１４６ｅ、１４７ａ〜１４７ｅを５本ずつ、上下２段にスタックしたものである。図５では電池セル１４６ａ〜１４６ｅ、１４７ａ〜１４７ｅがセパレータ４４５から引き出された状態を示しているが、組立時にはセパレータ４４５の円筒状の空間４４６内に挿入され、セパレータの左右両側に露出した端子間に、接続板４６２〜４６５、４７２〜４７５にて相互に接続され、引出し板４６１、４６６、４７１、４７６が電池セルに接続される。その後に、絶縁のために絶縁シート４８２ａ、４８２ｂが接続板４６２〜４６５、４７２〜４７５や引出し板４６１、４６６、４７１、４７６の上に貼り付けられる。【００３０】
各電池セルの軸線はそれぞれ平行になるように積み重ねられ、隣接するセルの向きを交互に逆になるように配置して、隣接する電池セルの正極端子と負極端子を金属製の接続板４６２〜４６５、４７２〜４７５を用いて接続される。電池セルの両側端子と接続板４６２〜４６５、４７２〜４７５は、複数箇所のスポット溶接によって固定される。ここでは上段に設置された５本の直列接続された電池セルが上側セルユニット１４６（図８にて後述）を形成し、下側に設置された５本の直列接続された電池セルが下側セルユニット１４７（図８にて後述）を形成する。尚、ここでいうセルユニットの上側、下側とは、電池セルが下ケース１０１内の上段にあるか下段にあるかという物理的な位置を指すのでは無くて、２つのセルユニットを直列接続した際に、グランド側に位置する方のセルユニットを“下側セルユニット”と呼び、直列接続した際に高い電圧側に位置する方のセルユニットを“上側セルユニット”と呼ぶものであり、電気的な電位を基準としている。本実施例の電池パックでは上側セルユニット１４６が上段に配置され、下側セルユニット１４７が下段に配置されているが、この配置に限られず、電池セルの配置方法は上段と下段に分けずに前側と後側に分けるようにしても良い。【００３１】
電池セル１４６ａ〜１４６ｅ、１４７ａ〜１４７ｅは、１８６５０サイズと呼ばれる直径１８ｍｍ、長さ６５ｍｍの複数回充放電可能なリチウムイオン電池セル（図示せず）が用いられる。本実施例では電池パック１００からの出力電圧を切り替え可能とするために、複数のセルユニットの直列接続電圧（高電圧側出力）と、並列接続電圧（低電圧側出力）の形態が選択可能とされる。従って、本発明の思想に従えば、各セルユニットにおいて直列に接続されるセルの本数を等しくすれば、セルユニットの数は任意である。使用する電池セルは１８６５０サイズだけに限られずに、いわゆる２１７００サイズの電池セルや、その他のサイズの電池セルであっても良い。また電池セルの形状は円筒形だけに限られずに、直方体のもの、ラミネート形状のもの、その他の形状であっても良い。電池セルの種類はリチウムイオン電池だけに限られずに、ニッケル水素電池セル、リチウムイオンポリマー電池セル、ニッケルカドミウム電池セル等の任意の種類の二次電池を用いても良い。電池セルの長さ方向の両端には２つの電極が設けられている。２つの電極のうち、一方は正極であり他方は負極であるが、電極を設ける位置は両端側だけに限定されるもので無く、電池パック内で容易にセルユニットが形成できるならば任意の電極配置で良い。【００３２】
上側セルユニット１４６の正極は、引出しタブ４６１ａが形成された引出し板４６１を用いて回路基板１５０に接続され、上側セルユニット１４６の負極は、引出しタブ４６６ａが形成された引出し板４６６を用いて回路基板１５０に接続される。同様にして下側セルユニット１４７の正極は、引出しタブ４７１ａが形成された引出し板４７１を用いて回路基板１５０に接続され、下側セルユニット１４７の負極は、引出しタブ４７６ａが形成された引出し板４７６を用いて回路基板１５０に接続される。セパレータ４４５の上面には、金属の薄板を折り曲げた形状の引出し板４６１、４６６、４７１、４７６のタブを保持するためのタブホルダ４５０〜４５２、４５５〜４５７が形成される。タブホルダ４５０〜４５２、４５５〜４５７は、Ｌ字状に折り曲げられた引出しタブ４６１ａ、４６２ａ、４６３ａ、４６６ａ、４７１ａ、４７６ａを保持するために形成されるタブ保持部であり、セパレータ４４５の成形時に座面、背面、両側側面を有する凹部として一体成形され、この凹部に引出しタブ４６１ａ、４６２ａ、４６３ａ、４６６ａ、４７１ａ、４７６ａがそれぞれ嵌め込まれる。セパレータ４４５の上部には回路基板１５０をネジ止めするための２つのネジボス４４７ａ、４４７ｂが形成される。引出し板４６１、４７１と接続板４６３、４６５、４７３、４７５の右側は絶縁シート４８２ａにて覆われ、引出し板４６６、４７６と接続板４６２、４６４、４７２、４７４の左側は絶縁シート４８２ｂにて覆われる。絶縁シート４８２ａは電気を通さない材質であって、その内側部分はシール材が塗布されている。【００３３】
次に図６を用いて、２組の電力端子の形状を説明する。図６は図４に示した回路基板１５０の部分図であり、回路基板１５０に固定された正極端子対（上側正極端子１６２と下側正極端子１７２）と、負極端子対（上側負極端子１６７と下側負極端子１７７）だけを図示したものである。出力用の正極端子は、電気的に独立した上側正極端子１６２と下側正極端子１７２が、回路基板１５０の取り付け位置で見て前後方向に並ぶように配置される。これらは互いに近接して配置される複数の端子（１６２、１７２）であって、電圧の切替え用に使用される切替端子群として機能する。上側正極端子１６２と下側正極端子１７２は、それぞれが前方側に延在する腕部組（腕部１６２ａと１６２ｂ、腕部１７２ａと１７２ｂ）を有する。ここでは腕部１６２ａ、１６２ｂと腕部１７２ａ、１７２ｂが上下方向に離れた位置であって、その嵌合部の前後方向位置がほぼ同一となるような形状とされる。これら正極端子対（１６２、１７２）は、単一のスロット１２２内に配置される。負極端子対も、正極端子対の形状と同じであって、上側負極端子１６７と下側負極端子１７７により構成され、これら負極端子対（１６７、１７７）が単一のスロット１２７の内部に配置される。これらは互いに近接して配置される複数の端子（１６７、１７７）であって、電圧の切替え用に使用される切替端子群として機能する。スロット１２７の内部では、上側に上側負極端子１６７の腕部組が配置され、上側負極端子１６７の腕部組の下側に下側負極端子１７７の腕部組が配置される。尚、図６では図示していないが、放電用の正極端子対（上側正極端子１６２と下側正極端子１７２）の右側には、充電用の正極端子対（上側正極端子１６１と下側正極端子１７１：図４参照）が配置される。充電用の正極端子対（１６１、１７１）の形状は、上側正極端子１６２と下側正極端子１７２と同形状である。【００３４】
図７（１）は、上側端子部品２６０と下側端子部品２８０の部品単体を示す斜視図である。上側端子部品２６０は上側正極端子１６１、１６２、及び上側負極端子１６７として用いられる共通部品であり、下側端子部品２８０は下側正極端子１７１、１７２、及び下側負極端子１７７として用いられる共通部品である。上側端子部品２６０と下側端子部品２８０は、導電性の金属からなる平板をプレス加工によって切り抜いたのちに、Ｕ字形に曲げて形成したものである。上側端子部品２６０は、Ｕ字状の底部となる面、即ちブリッジ部２６２が後側になるように折り曲げられ、下側端子部品２８０においては、ブリッジ部２８２が後側になるように折り曲げられる。上側端子部品２６０には、下側端子部品２８０の上側に延びるような長い腕部２６５、２６６が形成される。腕部２６５、２６６の延びる前後方向から見て、ブリッジ部２６２は直交する面を有し、その面は鉛直方向に延びる鉛直面となる。【００３５】
上側端子部品２６０は、Ｕ字状に折り曲げて平行になるように形成された右側側面２６３、左側側面２６４と、それらを接続するものであって後面となるブリッジ部２６２を有する。右側側面２６３と左側側面２６４の前方側には、左右両側から内側に向けて機器側端子を挟み込む腕部２６５、２６６がそれぞれ設けられる。左側側面２６４の前方辺部のうち下側から上端に近い位置までは鉛直方向に平面状に延び、上端に近い付近から腕部２６５、２６６が前方側に延びるように形成される。右側側面２６３の形状は、左側側面２６４と面対称に形成される。腕部２６５は右側側面２６３の上側前方辺から前側に延びるように配置され、腕部２６６は左側側面２６４の上側前方辺から前側に延びるように配置される。このように腕部２６５、２６６は、基体部２６１の前側辺部の上側部分から前方側、即ち電池パック１００の装着方向と平行方向に延びるように形成される。腕部２６５、２６６は、左右方向にみるとお互いが対向して、最小間隔部分、即ち機器接続端子と嵌合する嵌合部がほとんど接触する位置まで近接するようにプレス加工されることによりバネ性を持たせている。ここでプレス加工とは、プレス機械を用いて行う塑性加工のことであり、板金などの素材を型に対して高い圧力で押しつけて、切断、打抜き、穴あけなどの剪断加工を施し、さらに必要に応じて曲げ加工や絞り加工を行うことにより、所要の形状に剪断、成形する。本実施例において、上側端子部品２６０と下側端子部品２８０は、例えば厚み０．８ｍｍの平板にて形成される。これにより、上側正極端子１６１、１６２及び上側負極端子１６７は高い機械強度を備え、機器側端子と嵌合する際の嵌合圧力が高くなる。尚、プレス加工の後に熱処理やメッキ処理等を施すようにしても良い。【００３６】
下側端子部品２８０も同様にして製造されるもので、Ｕ字状に折り曲げて平行なるように形成された右側側面２８３、左側側面２８４と、それらを接続するブリッジ部２８２からなる基体部２８１を有し、右側側面２８３と左側側面２８４の細長い上部付近から前方側に、腕部２８５、２８６が形成される。腕部２８５、２８６は、左右両側から内側に向けて機器側端子を挟み込むような形状とされる。上側の腕部組（２６５、２６６）の上端位置と、下側の腕部組（２８５、２８６）の下端位置の距離Ｓは、従来の１８Ｖ用の電池パックに設けられる電力端子の幅とほぼ同等になるように構成する。一方、上側の腕部組（２６５、２６６）と、下側の腕部組（２８５、２８６）はそれぞれ上下方向に所定の距離Ｓ１を隔てるように配置される。下側の腕部組（２８５、２８６）の下方には、前方側から大きく切り欠かれた切欠き部２９１が形成される。下側端子部品２８０の後方側は、上側端子部品２６０の右側側面２６３、左側側面２６４と所定の隙間を隔てて互いに接触しないように前後方向に並べて固定される。【００３７】
図７（２）では脚部２６７、２６８の部分にハッチングを付して、その範囲が明確になるように図示している。本明細書でいう基体部２６１とは、取り付けられる回路基板１５０の表面から上側に露出する部分であって、腕部２６５と２６６を除いた部分である。上側端子部品２６０の基体部２６１は右側側面２６３と左側側面２６４とブリッジ部２６２により構成される。基体部２６１の下辺部より下方には、脚部２６７、２６８が接続される。右側側面２６３と左側側面２６４は鉛直方向に延びる略長方形であって、上端に近い部分で前方側に腕部２６５、２６６が延びるように形成される。腕部２６５、２６６の後方側根元付近、即ち鎖線Ｂ２付近では幅（上下方向の長さ）が大きく、前方に行くに従ってその幅が徐々に小さくなり、仮想線Ｂ１よりさらに前方側では幅が一定なる。嵌合部２６５ｄ、２６６ｄでは、上面視で内側に所定の曲率半径Ｒ１を有する曲面状に曲げられる。このようにＵ字形の基体部の上方前辺部から前方に延びるようにして腕部２６５、２６６が形成され、腕部２６５、２６６が互いに非接触状態にてバネ性を持たせるように形成される。【００３８】
脚部２６７、２６８は回路基板１５０の取付孔（貫通孔）に挿入して、回路基板１５０の取付面（表面）から取付面と反対側の面（裏面）まで脚部２６７、２６８を突出させ、裏面において脚部２６７、２６８が回路基板１５０に半田付けされる。また、半田付けによって腕部２６５、２６６と回路基板１５０に搭載される電池セルや電子素子等と電気的に接続される。ここで脚部２６７、２６８の高さＨ１は、回路基板１５０の厚さよりも大きく、２倍よりも小さい程度に形成される。右側側面２６３と左側側面２６４の後辺の下側部分には、矢印２６２ａで示すように、ブリッジ部２６２が後方側に湾曲するように突出するので、この突出部分が上側端子部品２６０と下側端子部品２８０の回路基板１５０への取り付け時の上下方向位置決め用に用いられる。右側側面２６３と左側側面２６４の下側部分の前方側には、水平方向に凸状に延ばした部分を形成して、その凸状部分を内側に折り曲げた折曲部２６３ａ（図では見えない）、２６４ａが形成される。折曲部２６３ａ、２６４ａの曲げ部の上側と下側には、折り曲げ加工を容易にするために略円形の切抜部が形成される。折曲部２６３ａ、２６４ａと段差部２６２ａは、回路基板１５０の取付孔近傍の上面に接するようにして、上側端子部品２６０の上下方向の位置決めをするために形成されるものである。【００３９】
基体部２６１は側面視で倒立させた略Ｌ字状とされる。腕部２６５、２６６の後方部分は、後方側の接続部付近から前方に向けて右側側面２６３、左側側面２６４が同一面状に延びた平面部２６５ａ、２６６ａが形成される。腕部２６５、２６６の先端部分は大きめの曲率半径Ｒ１にて外側に広がるように曲げられた嵌合部２６５ｄ、２６６ｄが形成される。嵌合部２６５ｄ、２６６ｄの内側の曲面部分が、電動工具本体１、３０の端子と接触することにより、上側端子部品２６０が電動工具本体１、３０側の接続端子と電気的に導通することになる。嵌合部２６５ｄ、２６６ｄの内側は、電池パック１００が電動工具本体１、３０から取り外された状態ではわずかな隙間を有するような形状とされる。嵌合部２６５ｄ、２６６ｄの前方側は前方に行くにつれて間隔が急激に広がるように形成され、電動工具本体１、３０側の端子を案内する。【００４０】
下側端子部品２８０は、Ｕ字状に折り曲げて平行なるように形成された右側側面２８３、左側側面２８４と、それらを接続するブリッジ部２８２を有し、右側側面２８３と左側側面２８４の細長い上部から、前方かつ斜め上側に向けて腕部２８５、２８６が延びるように設けられる。腕部２８５、２８６の上下方向の幅は前後方向においてほぼ一定であり、仮想線Ｂ１よりも前方側では水平方向に延びるように形成されるが、仮想線Ｂ１より後方側は斜めに配置される。下側端子部品２８０の腕部組（２８５、２８６）の下方には、前方側から大きく切り欠かれた切欠き部２９１が形成される。このように形成した結果、上側端子部品２６０の腕部２６５、２６６の長さ（前後方向長さであってＢ２よりも前方）は、下側端子部品２８０の腕部２８５、２８６の長さ（前後方向長さであって、矢印２９１位置よりも前方側）よりも長くなる。このような前後方向の長さが異なる腕部組であっても、上側端子部品２６０の嵌合部における嵌合圧が、下側端子部品２８０の嵌合圧と同一になることが好ましい。嵌合圧を均等にしないと電動工具本体１、３０側の平板状の機器側端子との接触抵抗が変わって、わずかな発熱の違いが発生したり、長期にわたる使用による摩耗状況が異なる虞があるからである。本変形例では、上側端子部品２６０と下側端子部品２８０による嵌合圧のバランスをとるために、電池パックの非装着状態における初期隙間間隔が異なるようにした。即ち、電池パック１００が電動工具本体１又は３０に装着されていない状態（取り外し状態）において、左右の腕部２６５、２６６の最小間隔が、腕部２８５、２８６の間隔と異なる。ここでは上側端子部品２６０の腕部２６５と２６６の間隔が０．２ｍｍであるのに対して、下側端子部品２８０の腕部２８５と２８６の最小間隔が０．５ｍｍとなるようにした。【００４１】
嵌合圧を均一にするために、上側端子部品２６０と下側端子部品２８０の形状にも工夫を施した。即ち、図７（２）に示すように、本来なら上側端子部品２６０では点線２６４ｂのようなほぼ直角の内角を形成すべきところ、ここでは点線２６４ｂの輪郭を矢印２６４ｅの方向に延ばして、側面視で二等辺三角形状の補強面２６４ｃが追加されるような形状とした。この結果、この内角部分の輪郭は矢印２６４ｄのように斜めになり、この形状変更によって上側端子部品の腕部２６５、２６６の取り付け剛性が向上する。上側端子部品２６０の内角部分の形状変更に合わせて、下側端子部品２８０の外角部分の形状を点線２８４ｂの部分から矢印２８４ｅの方向に切り落とすことにより、側面視で二等辺三角形状の切り落とし部２８４ｃを設けたような形状とした。この結果、この外角部分の輪郭は矢印２８４ｄのようになり、下側端子部品の腕部２８５、２８６の剛性を低下させた。矢印２６４ｄと矢印２８４ｄに示す輪郭部分は、側面視で互いにほぼ平行となるように一定の間隔を離すようにそれら輪郭が決定される。尚、切り落とし部２８４ｃを形成するとブリッジ部２８２の上下方向の長さが短くなってしまう。しかしながら、下側端子部品２８０は小さいため、上側端子部品２６０に比べて強度的にも十分強いので、これらの形状変更でちょうど強度的なバランスがとれる。このように上側端子部品２６０には補強面２６４ｃの追加をするという内角部分の形状を変更し、下側端子部品２８０には切り落とし部２８４ｃの形成による強度調整をするという外角部分の形状を変更することで、両者の強度のバランスをとり、腕部２６５と２６６、２８５と２８６による本体側端子への嵌合圧をほぼ同等にすることができた。【００４２】
図７（３）は上側端子部品２６０と下側端子部品２８０を正面から見た図である。電池パック１００の非装着時の状態では、上下の腕部組の最小間隔が異なるようにした。つまり上側の腕部２６５と２６６の左右方向の間隔に比べて、下側の腕部２８５と２８６の左右方向の間隔が大きいように構成した。これは上下に並べて配置される腕部２６５と２６６、腕部２８５と２８６の、装着方向（前後方向）の長さとは逆比例させたような関係としたものである。長い腕部２６５と２６６は初期状態において狭い間隔で対向する。逆に短い腕部２８５と２８６は広い間隔で対向する。【００４３】
以上のように電力端子は、０．８ｍｍの厚めの板厚の上側端子部品２６０と下側端子部品２８０を用いるようにした。信号端子部品に関しては微小電流しか流れないので、従来の電池パック１５と同様に０．３ｍｍ程度の厚さの金属板にて製造すれば良い。本変形例では大電流が流れる電力端子の剛性が一層向上し、作業中だけでなく長期の使用にわたって嵌合状況を良好に維持することができた。尚、上下の腕部組の嵌合圧をほぼ同じとするには、嵌合部の隙間の調整と、取り付け元付近の形状の変更だけに限定されずに、その他の変更、特に板厚の調整、端子部品の材料の選択等によっても達成可能である。【００４４】
次に図８を用いて電池パック１００を電動工具本体１、３０に装着した際の、電動工具本体１、３０側のターミナル部２０の形状と、電池パック１００の接続端子との接続状態を説明する。図８（１）は、電池パック１００を３６Ｖ用の電動工具本体３０に装着した状態を示す図である。前述したように電池パック１００の内部には１０本の電池セルが収容され、そのうちの５本が上側セルユニット１４６を構成し、残りの５本が下側セルユニット１４７を構成する。電動工具本体３０は上側正極端子１６２と上側負極端子１６７と嵌合することによって駆動部３５を動作させる。駆動部３５は電池パック１００から電力が供給される負荷装置であって、ここではモータ５（図１２で後述）を有する。この際、電動工具本体３０に設けられているショートバーが、点線５９で示す電気的接続回路を形成するので、上側セルユニット１４６と下側セルユニット１４７は直列接続状態となる。つまり、上側セルユニット１４６の負極が下側セルユニット１４７の正極と接続され、電池パック１００の正極出力として上側セルユニット１４６の正極が接続され、負極出力として下側セルユニット１４７の負極が接続される。このようにして、上側セルユニット１４６と下側セルユニット１４７の直列出力、即ち定格３６Ｖが出力されることになる。【００４５】
図８（２）は、電池パック１００を１８Ｖ用の電動工具本体１に装着した状態を示す図である。１８Ｖ用の電動工具本体１には、上側正極端子１６２と下側正極端子１７２と同時に嵌合させる大きさの正極入力端子（図１０にて後述）が設けられる。同様にして、上側負極端子１６７と下側負極端子１７７と同時に嵌合させる大きさの負極入力端子（図１０にて後述）が設けられる。つまり、上側セルユニット１４６と下側セルユニット１４７の正極同士が接続された状態にて正極出力とされ、上側セルユニット１４６とが下側セルユニット１４７の負極同士が接続された状態にて負極出力とされる並列接続状態となる。この結果、電動工具本体１に接続されると自動的に定格１８Ｖが出力されることになる。このように電池パック１００の電圧の切替をおこなう切替端子群（１６２、１６７、１７２、１７４）との接続関係を変更することにより、電池パック１００から得られる出力電圧を切り替えることが可能となった。【００４６】
図９は（１）は本実施例の電動工具本体３０のターミナル部５０の斜視図であり、（２）はショートバー５９単体の斜視図であり、（３）はターミナル部５０と電池パック１００の電力端子との接続方法を示す図である。定格３６Ｖの電動工具本体３０のターミナル部５０には、電力用の入力端子として、受電用の正極入力端子５２の端子部５２ａと、負極入力端子５７の端子部５７ａが小さく形成されて上側に設けられる。装着時において、正極入力端子５２の端子部５２ａは上側正極端子１６２だけに嵌合し、負極入力端子５７の端子部５７ａは上側負極端子１６７だけに嵌合する。一方、電動工具本体３０のターミナル部には、下側正極端子１７２と下側負極端子１７７を短絡させるショートバー５９（５９ａ〜５９ｃ）が設けられる。図９（２）に図示されるように、ショートバー５９は金属製の導電部材からなる短絡子であって、コの字形状に曲げられた部材である。ショートバー５９の接続部５９ａの一端側に端子部５９ｂが形成され、端子部５２ａの下側に配置される。ショートバー５９の接続部５９ａの他端側に端子部５９ｃが形成され、端子部５９ｃは端子部５７ａの下側に配置される。端子部５９ｂは下側正極端子１７２と嵌合し、端子部５９ｃは下側負極端子１７７と嵌合する。ショートバー５９は、正極入力端子５２や負極入力端子５７等の他の機器側端子と共に合成樹脂製の基台５１（図７にて後述）に鋳込まれるようにして固定される。この際、ショートバー５９は他の金属端子（５２、５４〜５８）とは接触しない。また、ショートバー５９は、下側正極端子１７２と下側負極端子１７７を短絡させるためだけに用いられるため、電動工具本体の制御回路等への配線をする必要はない。【００４７】
正極入力端子５２は、上側正極端子１６２と嵌合する部分であって平板状に形成された端子部５２ａと、電動工具本体３０側の回路基板側との結線を行うリード線を半田付けするための配線部５２ｃと、端子部５２ａと配線部５２ｃとの間を接続すると共に合成樹脂製の基台５１に鋳込まれる連結部（図では見えない）により形成される。負極入力端子５７も正極入力端子５２と同様であって、端子部５７ａの高さが、他の端子部（５４ａ〜５６ａ、５８ａ）に比べて半分程度又は半分より小さい程度の大きさとされる。他の端子部（５４ａ〜５６ａ、５８ａ）は信号伝達用（信号出力用）の端子であって、配線部５４ｃ〜５６ｃ、５８ｃを介してリード線（図示せず）により電動工具本体３０側の制御回路基板に接続される。ターミナル部５０の合成樹脂製の基台５１の前側と後側には、ハウジングによって挟持されるための凹部５１ｂと５１ｃが設けられる。【００４８】
図９（３）において、電池パック１００を装着する際には、電池パック１００を電動工具本体３０に対して差し込み方向に沿って相対移動させると、正極入力端子５２と端子部５９ｂが同一のスロット１２２（図３参照）を通って内部まで挿入され、上側正極端子１６２と下側正極端子１７２にそれぞれ嵌合される。このとき、正極入力端子５２が上側正極端子１６２の嵌合部間を押し広げるようにして上側正極端子１６２の腕部１６２ａと１６２ｂの間に圧入され、ショートバー５９の端子部５９ｂが下側正極端子１７２の腕部１７２ａと１７２ｂの間を押し広げるようにして圧入される。同様にして、負極入力端子５７と端子部５９ｃが同一のスロット１２７（図３参照）を通って内部まで挿入され、それぞれ上側負極端子１６７と下側負極端子１７７に嵌合される。この際、負極入力端子５７の端子部５７ａが嵌合部間を押し広げるようにして上側負極端子１６７の腕部１６７ａと１６７ｂの間に圧入される。さらに、ショートバー５９の端子部５９ｃが下側負極端子１７７の腕部１７７ａと１７７ｂの間を押し広げるようにして圧入される。【００４９】
端子部５２ａ、５７ａ、５９ｂ、５９ｃの板厚は、各腕部の嵌合部の初期隙間（電池パック１００が装着されていない時の隙間）よりもわずかに大きいので、端子部５２ａ、５７ａ、５９ｂ、５９ｃの各々と上側正極端子１６２、下側正極端子１７２、上側負極端子１６７、下側負極端子１７７との嵌合点に所定の嵌合圧力が作用する。このような接続の結果、電動工具本体３０の機器側端子（端子部５２ａ、５７ａ、５９ｂ、５９ｃ）と、電池パックの電力端子（上側正極端子１６２、下側正極端子１７２、上側負極端子１６７、下側負極端子１７７）は電気的な接触抵抗が小さくなるような状態にて良好に接触する。このようにして電動工具本体３０は、単一のスロット（１２２に挿入されて第１及び第２の端子（１６２、１７２）のうち第１の端子（１６２）のみに接続される第３の端子（５２ａ）と、単一のスロット（１２２）に挿入されて第２の端子（１７２）のみに接続される第４の端子（５９ｂ）と、を有し、電池パック１００が電動工具本体３０に接続されると、単一のスロット１２１内で、第１及び第３の端子（１６２と５２ａ）が互いに接続されてともに第１の電位となり、第２及び第４の端子（１７２と５９ｂ）が互いに接続されてともに第１の電位とは異なる第２の電位となる。負極端子対（１６７、１７７）側でも同様に接続状態となるため、図９（３）の接続形態の実現によって、上側セルユニット１４６と下側セルユニット１４７の直列接続の出力、即ち定格３６Ｖが電池パック１００から出力されることになる。【００５０】
一方、従来の１８Ｖ用の電動工具本体１に電池パック１００が装着された際には、図１０のような接続関係となる。電池パック１００が電動工具本体１に取り付けられるときは、正極入力端子２２の端子部２２ａは、上側正極端子１６２と下側正極端子１７２の開口端部の双方を押し広げるように嵌合圧入されて、正極入力端子２２の端子部２２ａの上側一部の領域が上側正極端子１６２と接触し、下側一部の領域が下側正極端子１７２と接触する。このように端子部２２ａを上側正極端子１６２の腕部１６２ａ、１６２ｂと下側正極端子１７２の腕部１７２ａ、１７２ｂに同時に嵌合させることによって、２つの正極端子（１６２と１７２）が短絡状態となる。同様にして負極入力端子２７の端子部２７ａは、上側負極端子１６７と下側負極端子１７７の開口端部の双方を押し広げるように嵌合圧入されて、負極入力端子２７の端子部２７ａの上側一部の領域が上側負極端子１６７と接触し、下側一部の領域が下側負極端子１７７と接触する。このように端子部２７ａを上側負極端子１６７の腕部１６７ａ、１６７ｂと下側負極端子１７７の腕部１７７ａ、１７７ｂに同時に嵌合させることによって、２つの負極端子（１６７と１７７）が短絡状態となり、電動工具本体１には上側セルユニット１４６と下側セルユニット１４７の並列接続の出力、即ち定格１８Ｖが出力される。正極入力端子２２の端子部２２ａと負極入力端子２７の端子部２７ａは一定の厚みを有する金属板からなる。従って、上側正極端子１６２、上側負極端子１６７の腕部による嵌合圧と、下側正極端子１７２、下側負極端子１７７の腕部による嵌合圧を同等とすることが重要である。【００５１】
以上のように本実施例の電池パック１００は、１８Ｖ用の電動工具本体１か３６Ｖ用の電動工具本体３０のいずれかに装着することにより、電池パック１００の出力が自動的に切り替わるので、複数電圧に対応した使い勝手の良い電池パック１００を実現できた。この電圧切り替えは電池パック１００側にておこなうのではなくて、電動工具本体１、３０側のターミナル部の形状によって自動的に行われるので、電圧設定ミスが生ずる虞が全くない。また、電池パック１００側には、機械的なスイッチのような専用の電圧切替機構を設ける必要が無いので、構造が単純で故障の虞が低く、長寿命の電池パックを実現できる。この下側正極端子１７２と下側負極端子１７７を短絡させるショートバー５９は、１８Ｖ用電池パックの既存のターミナル部２０と同スペース内に実装できるため、従来と互換性のある大きさで電圧切替式の電池パックが実現できる。さらに、外部の充電装置を用いて充電を行う際には、図１０（２）のような接続方法にて充電することが可能なので、高電圧／低電圧の双方の充電をおこなうような充電装置を準備する必要が無い。【００５２】
電池パック１００を外部充電装置（図示せず）を用いて充電する場合は、従来の１８Ｖ用電池パックと同じ充電装置にて充電が可能である。その場合の充電装置のターミナルは図１０（１）と同等の形状となるが、放電用の正極端子（１６２、１７２）の代わりに、充電用の正極端子（上側正極端子１６１、下側正極端子１７１）が充電装置（図示せず）の正極端子に接続されることになる。その際の接続状況も図１０（２）に示す接続関係とほぼ同等である。このように、上側セルユニット１４６と下側セルユニット１４７を並列接続させた状態として１８Ｖ用の充電装置を用いて充電を行うので、本実施例の電池パック１００を充電するにあたって、新しい充電装置を準備しなくて済むという利点がある。【００５３】
次に図１１を用いて３つの端子（１６４〜１６６）に用いられる部品、即ち信号端子部品２４０の形状を説明する。信号端子部品２４０は、１枚の金属板のプレス加工に製造されるものであって、金属の薄板をＵ字状の底部分となるブリッジ部２４２が後側の鉛直面となるように曲げられた基体部２４１から、腕部組（腕部基部２４５、２４６）が前方側に延在し、腕部基部２４５は上下の腕部組（腕部２５１、２５３）に分離するように形成され、腕部基部２４６は水平方向に延びる切欠き溝２４６ｂが形成されることにより上下の腕部組（２５２、２５４）に分離するように形成される。プレス加工に用いる金属板は、厚み０．３ｍｍの平板であって、電力端子に用いられる上側端子部品２６０、下側端子部品２８０の板厚０．５ｍｍに比べて薄くて良い。上側及び下側の腕部組は、同一形状に形成され、前後方向の長さ、上下方向の幅、板厚等が同じである。上側の腕部組（腕部２５１と２５２）、及び、下側の腕部組（腕部２５３と２５４）にはそれぞれ嵌合部（２５１ｄ、２５３ｄ等）が形成されるが、嵌合部のために湾曲させた形状も上下で同一であり、左右の腕部が面対称の形状とされる。一方、脚部２４９、２５０の取り付け位置が前後方向に大きくずらすように配置される。基体部２４１の下辺部分の形状は左右で異なり、右側側面２４３と左側側面２４４の形状が非対称となる。脚部２４９は、従前の脚部２５０の位置に比べて前側に大きくずらして配置され、脚部２４９と２５０は前後方向に大きく距離を隔てる。このように脚部２４９と脚部２５０が左右方向に隣接して並ぶのでは無く、前後にずらすように配置したため、右側側面２４３の下辺付近には前方に大きく延ばされた延在部２４３ａが形成され、その前端部分から下方向に脚部２４９が延びるように形成される。脚部２４９と脚部２５０はそれぞれ回路基板１５０に形成された貫通孔（図示せず）を、表面から裏面側まで貫通させて、裏面側に突出した部分が半田付けされることにより回路基板１５０に固定され、上側の腕部組（腕部２５１と２５２）と下側の腕部組（腕部２５３と２５４）が回路基板１５０に搭載される電子素子と電気的に接続されることになる。【００５４】
脚部２４９の上方には、回路基板１５０の取付孔１５１（図４参照）への挿入量を制限するための、左方向に折り曲げた折曲部２４３ｂが形成される。折曲部２４３ｂの曲げた部分の上側と下側には、折り曲げ加工を容易にするために半円形に切り抜いた切抜部２４３ｃ、２４９ａが形成される。後方側の脚部２５０の回路基板１５０への位置決めには、脚部２５０の前方側と後方側に形成された段差部２５０ａ、２５０ｂを用いるようにした。段差部２５０ａは左側側面２４４の下辺部分を前方側に延ばすことで形成し、段差部２５０ｂはＵ字状に湾曲するブリッジ部２４２の下側辺部を利用して形成される。このように段差部２５０ａ、２５０ｂが回路基板１５０の表面に当接することにより脚部２５０の上下方向の取り付け位置を決定することができる。脚部２４９と２５０の前後方向の取り付け位置は、回路基板１５０の取付孔１５１（図４参照）の位置によって規定される。【００５５】
図１１（２）は信号端子部品２４０単体を前方下側から見た図である。この図からわかるように腕部基部２４５の前方側には水平方向に延びる切欠き溝２４５ｂが形成されることにより上下の腕部組（腕部２５１、２５３）に分離される。また、右側の脚部２４９は左側の脚部２５０に比べて大きく前方側にずれるように配置される。この結果、４つの腕部２５１、２５２、２５３、２５４に対して上方向又は下方向に対する力が加わったとしても信号端子部品２４０を回路基板にしっかりと保持することができる。腕部２５１、２５２、２５３、２５４に対して加わる外力は、電動工具本体１、３０に電池パック１００を装着する時に腕部組を後方側に押すように加わり、この力は信号端子部品２４０を後方に倒す方向となる。逆に、電動工具本体１、３０から電池パック１００を取り外す時には、腕部組を前方側に押すような力となり、この力は信号端子部品２４０を前方に倒す方向となる。このように電池パック１００の装着時と取り外し時に加わる外力を、脚部２４９、２５０の位置を前後方向にずらしたことにより効果的に受け止めることができ、信号端子部品２４０の取り付け剛性を大幅に強化できるので、電池パック１００の耐久性を高めることができた。さらには、腕部組も上側と下側の２段に分けて形成したので、電動工具の動作中に様々な振動を受けたり外力を受けたりしても、腕部の４つの接触領域によって電動工具本体側端子との良好な接触状態を維持できる。ここで「接触領域」とは、電池パック１００を電動工具本体に装着した際に、信号端子部品２４０の腕部２５１、２５２、２５３、２５４と、入力端子（例えば正極入力端子５２と負極入力端子５７）の接触する領域を指している。一方、この信号端子部品２４０を製造する際に必要な、回路基板１５０の取付孔の数や半田付け箇所の数は従来と同じであるため、製造コストの上昇は抑制できる。【００５６】
本実施例の信号端子部品２４０は剛性向上だけでなく別の効果も奏する。従来の信号端子部品（図示せず）は、回路基板に半田付して電気的・機械的に取付ける脚部を２箇所設けているが、その脚部は左右方向に並設しており、脚部の間が狭い上に半田付け部分がつながっていることが多く、左右の脚部の間に信号用のパターンを通すような配線ができなかった。本実施例の電池パック１００では、信号端子部品２４０の一方の脚部２４９を前側に配置し、他方の脚部２５０を後側にして両方の脚部を離して配置した。これにより、信号端子部品２４０の各脚部の距離が広くなり複数の配線、又は、主電流を流す太いパターンを配線することが容易になる。このような信号端子部品２４０は、本実施例の電池パック１００、即ち、従来の電池パックに対して高機能化を図り、電圧比でみた小型化を促進したい場合には好適である。特に、電圧を高めた上に電圧切り替え機能を実現すると、回路基板１５０に搭載される電子素子が増加する。そこで、パターン配線の効率化を図ると共に、主電流を流す配線を太くする必要が生じた。本実施例では回路基板１５０を従来用いられるものよりも大型のものを用い、接続端子群の後側だけでなく前側領域にも電子素子を搭載するようになった。【００５７】
図１２は本実施例の電池パック１００を従来の電動工具本体１に接続した状態を示す回路図である。従来の電動工具本体１は、機器側の正極入力端子２２と、負極入力端子２７と、ＬＤ端子２８を含んで構成される。正極入力端子２２と負極入力端子２７の間には、トリガスイッチ４と直流式のモータ５が接続される。モータ５と負極入力端子２７の間には半導体によるスイッチング素子Ｍ１０１が設けられる。スイッチング素子Ｍ１０１のドレイン−ソースがモータ５の電力供給経路に接続され、ゲートが、抵抗Ｒ１０１を介して正極入力端子２２に接続される。また、スイッチング素子Ｍ１０１のゲートは、抵抗Ｒ１０２を介してＬＤ端子２８に接続される。通常、電池パック１００側のＬＤ端子２８はハイインピーダンス状態にある。その際には、スイッチング素子Ｍ１０１のゲートには、抵抗Ｒ１０１を介して正極電圧が掛かることになり、スイッチング素子Ｍ１０１は導通状態にある。この際、電池パック１００側から、放電禁止信号３４１によってＬＤ端子１６８がグランド電位に落とされると、スイッチング素子Ｍ１０１のゲート電位は、正極入力端子２２の電圧を抵抗Ｒ１０１、Ｒ１０２で分圧した電圧となり、この分圧電位はスイッチング素子Ｍ１０１のソース−ドレイン間を遮断させる電位となる。この結果、モータ５への電力供給経路が遮断されるためモータ５の回転が停止する。このＬＤ端子１６８の電位の切替えは、電池パック１００側の制御部３５０の制御によって行われるもので、電池セルの電圧が所定値まで下がった状態、いわゆる過放電の状態の時や、電池セルに流れる電流が規定された上限値を越えた場合、電池セルの温度が上限値を超えた場合等に実行される。【００５８】
電池パック１００は、図４にて示したように上側正極端子（上＋）１６２と、下側正極端子（下＋）１７２と、上側負極端子（上−）１６７と、下側負極端子（下−）１７７を有して構成される。また、信号端子としてＬＤ端子１６８を有する。電池パック１００にはこれら以外に、その他の信号端子群（Ｔ端子１６４、Ｖ端子１６５、ＬＳ端子１６６）が設けられるが、ここではそれらの図示を省略している。上側正極端子１６２と下側負極端子１７７には、上側セルユニット１４６の出力が接続される。即ち、上側セルユニット１４６の正極（＋出力）が上側正極端子１６２に接続され、上側セルユニット１４６の負極（−出力）が下側負極端子１７７に接続される。同様にして、下側セルユニット１４７の正極（＋出力）が下側正極端子１７２に接続され、下側セルユニット１４７の負極（−出力）が上側負極端子１６７に接続される。【００５９】
上側セルユニット１４６と下側セルユニット１４７は、リチウムイオン式の電池セルが直列に５本接続されたものである。上側セルユニット１４６には保護ＩＣ３００が接続される。保護ＩＣ３００は、上側セルユニット１４６の各電池セルの両端電圧を入力することにより、過充電保護機能、過放電保護機能の他、セルバランス機能、カスケード接続機能、断線検出機能を実行するもので、“リチウムイオン電池用保護ＩＣ”として市販されている集積回路である。保護ＩＣ３００は上側セルユニット１４６の電圧から、保護ＩＣの動作電源を得る電源回路を内蔵している。また、保護ＩＣ３００は、上側セルユニット１４６の電池セルの電圧が所定値未満に低下して過放電状態になった場合は、過放電を示す信号（ハイ信号）３０５を制御部３５０に出力し、上側セルユニット１４６の電池セルの電圧が充電時に所定値以上に到達して過充電状態でなった場合は、過充電を示す信号（ハイ信号）３０６を制御部３５０に出力する。【００６０】
下側セルユニット１４７には保護ＩＣ３２０が接続される。ここでは、下側セルユニット１４７の回路中、即ち下側正極端子１７２と上側負極端子１６７の間の回路中には、制御部３５０がさらに設けられる。つまり、上側セルユニット１４６と並列に設けられる保護回路が保護ＩＣ３００だけで構成されるのに対して、下側セルユニット１４７と並列に設けられる保護回路は、保護ＩＣ３２０と制御部３５０により構成される。制御部３５０は、ＭＣＵ（Ｍｉｃｒｏ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ  Ｕｎｉｔ、いわゆる「マイコン」）を含む。制御部３５０には、保護ＩＣ３００からの出力（過放電信号３０５、過充電信号３０６）と、保護ＩＣ３２０からの出力（過放電信号３２５、過充電信号３２６）と、セル温度検出手段３３１からの信号が入力される。制御部３５０のマイコンには、例えばアナログ・フロント・エンド（ＡＦＥ）と呼ばれる電圧検出回路を含み、電流検出回路３２７の出力電圧から下側セルユニット１４７に流れる電流値を測定する。制御部３５０の駆動用の電源は、下側セルユニット１４７に接続される電源回路３２１によって生成され、駆動電源（ＶＤＤ１）が制御部３５０に供給される。【００６１】
下側セルユニット１４７のグランド側にはシャント抵抗３２９が設けられるが、上側セルユニット１４６側にはシャント抵抗を設けていない。これは、上側セルユニット１４６と下側セルユニット１４７が直列接続される場合は、シャント抵抗３２９だけで電流値が測定できるからである。一方、上側セルユニット１４６と下側セルユニット１４７が並列接続される場合は、上側セルユニット１４６側の実測電流値は測定できないことになる。しかしながら、制御部３５０は上側セルユニット１４６の電流値は、下側セルユニット１４７と同等であるとして監視を行えば良い。尚、上側セルユニット１４６のグランド側にシャント抵抗と電圧検出回路を設けて、制御部３５０のマイコンによって下側セルユニット１４７側の電流値も直接監視するように構成しても良い。【００６２】
制御部３５０は、電流値やセル温度の監視を行うと共に、上側セルユニット１４６と下側セルユニット１４７の状態を監視して双方の動作状況を統合して制御する。例えば、セルユニット１４６、１４７の温度を監視し、それらの温度の差が閾値以上になった場合には接続端子の接触不良が生じたと判断して、制御部３５０は充放電を停止させるように制御しても良い。また、電動工具本体１の緊急的な停止が必要となった場合には、放電禁止信号３４１を発してＬＤ端子１６８の電位を変えることによって、ＬＤ端子２８を介して電動工具本体１側に動作を停止させる。これらの制御部３５０による監視として最も重要なものは、上側セルユニット１４６、下側セルユニット１４７に含まれる電池セルに流れる電流量である。近年の電動工具においては、電池セルの性能向上、容量増大に伴い、電池パック１００から大電流を取り出すことが可能となった。しかしながら寿命や発熱の面から、電池セルは所定の電流量（電流上限値以下）に制限することが好ましい。そこで制御部３５０は、電池セルに流れる電流を特に監視するために、下側セルユニット１４７の電力供給ラインの途中に介在されたシャント抵抗３２９と電流検出回路３２７を用いて、電流値を監視する。【００６３】
電流値の監視は、充電時においては接続端子（１６１、１６７、１７１、１７７）の接触不良を検出することにも役に立つ。電池パック１００が図示しない外部の充電装置に接続されて定電流充電制御が行われる場合には、上側セルユニット１４６と下側セルユニット１４７に流れる充電電流は所定の電流値となる。例えば、充電装置によって１２Ａの充電電流を流す場合は、上側セルユニット１４６と下側セルユニット１４７には理想的には６Ａずつの充電電流が流れる。しかしながら、接続端子（１６１、１６７、１７１、１７７）と充電装置側の機器側端子間のいずれかに接触不良が生じた場合には、接触不良が生じた接続端子に接続されたセルユニットに流れる電流がゼロ又は大きく低下し、残りのセルユニット側に合計電流１２Ｖが流れることになる。そこで、マイコンは電流検出回路３２７の検出値が、正常電流の範囲内にあるか否かを判定し、極端に少ない場合（例えば０Ａ近く）か、極端に多い場合（例えば１０Ａ以上）には、複数のセルユニットの接続のいずれかに異常が生じていると判断して、充電装置による充電を停止させるように構成した。以上のように、外部充電装置を用いて電池パック１００の充電を行っている際にも、制御部３５０は充電電流によって複数のセルユニットの接続に異常が生じているかを判断し、異常発生と判定された場合は、外部の充電装置にＬＳ端子１６６を介して充電停止信号を伝達（出力）するようにした。【００６４】
保護ＩＣ３２０、制御部３５０、電源回路３２１、電流検出回路３２７等からなる下側セルユニット１４７の管理用の保護回路は、１チップ内に集積化して“電池管理ＩＣ”として構成されたものを用いても良い。一方、上側セルユニット１４６用の保護ＩＣ３００は、従来の電池パック１５（図１参照）にて広く用いられていると同じものを用いることができ、５セル用の“電池保護ＩＣ”として市販されているものである。保護ＩＣ３２０の動作は保護ＩＣ３００とほぼ同様であり、下側セルユニット１４７内の電池セルの電圧が所定の下限値まで低下した状態（過放電状態）を検出した場合に過放電信号３２５を制御部３５０に送出する。また、図示しない外部の充電装置に電池パック１００が装着されて、充電が行われている際に、保護ＩＣ３２０は電池セルの電圧が所定の上限値を越えたことを検出した場合に、過充電状態を示す過充電信号３２６を制御部３５０に送出する。制御部３５０は、ＬＳ端子１６６（図４参照）を介して図示しない充電装置に充電停止信号を送出する。以上説明したように、上側セルユニット１４６と下側セルユニット１４７にはそれぞれ電池セル用の保護回路が搭載されているので、きめ細かい電池監視によるセルバランス機能が実現できる。【００６５】
本実施例では上側セルユニット１４６の保護回路は保護ＩＣ３００だけでマイコンを含まないのに対して、下側セルユニット１４７の保護回路には、保護ＩＣ３００に加えてマイコンを含む制御部３５０を設けた。そして、電源回路３２１が下側セルユニット１４７を電力によって制御部３５０の動作用の電源を生成する。本実施例の電池パック１００は、１８Ｖと３６Ｖの電圧切替式なので、上側セルユニット１４６側の保護回路にマイコンを搭載すると、２つのセルユニットの直列接続時と並列接続時において、制御部３５０のグランド電位が変わってしまう。一方、下段側に電源回路３２１を設けるのであれば電源回路３２１のグランド電位は変化しない。そこで、本実施例ではマイコンを搭載した制御部３５０を上側セルユニット１４６の回路中では無くて、下側セルユニット１４７の回路中に設けた。このマイコンの配置により、出力電圧を定格１８Ｖと３６Ｖの切替式としても安定してマイコンを含む制御部３５０を稼働させることできる。【００６６】
マイコンを含む制御部３５０を、一方のセルユニット側の回路中にだけ設けることは、２つのセルユニット間の消費電力のアンバランスの問題が生ずる。制御部３５０による消費電力はきわめてわずかであるが、下側セルユニット１４７側の消費電力が、上側セルユニット１４６側の消費電力よりも大きいことになる。消費電力のアンバランス状態が長く続くことは、下側セルユニット１４７側の電位が上側セルユニットに対して低くなるので好ましくない。特に、上側セルユニット１４６と下側セルユニット１４７を並列接続させて定格１８Ｖの出力をする際に、並列接続状態になった直後にセルユニット間の電圧不均衡により循環電流が流れるためである。そこで本実施例では、消費電力が少ない上側セルユニット１４６の回路中に下側セルユニット１４７との消費電流量を調整する機能をもたせた、消費電流制御手段３１０を設けた。消費電流制御手段３１０は、２つのセルユニットのうち消費電力の少ない側、ここでは上側セルユニット１４６と並列に介在させるものであって、集積化された保護ＩＣ３００とは別の負荷回路として回路基板１５０（図４参照）に搭載される。【００６７】
消費電流制御手段３１０は制御部３５０の稼働と連動して動作するように制御される。制御部３５０に含まれるマイコンは、自身にかかる電源電圧（基準電圧ＶＤＤ１）の保持と、解除を切替えることができ、通常動作状態（ノーマルモード）と動作停止状態（いわゆるスリープ状態）を有する。制御部３５０のマイコンが、基準電圧ＶＤＤ１を保持している間は、制御信号として利用するグランドライン３０１の状態を切り替えることによって保護ＩＣ３００も動作状態にする。本実施例では消費電流制御手段３１０の回路を工夫して、制御部３５０のマイコンが、基準電圧ＶＤＤ１を保持した状態になったら、連動して消費電流制御手段３１０に消費電力調整用の電流が流れるように構成し、さらに消費電流制御手段３１０がグランドライン３０１の状態を切り替えるようにした。この結果、制御部３５０が起動すると同時に保護ＩＣ３００も連動して起動する。制御部３５０の電源回路３２１は保護ＩＣ３２０と共用であるため、マイコンが起動すると保護ＩＣ３２０も同時に起動する。消費電流制御手段３１０によって制御部３５０が接続されるセル組（下側セルユニット１４７）と、その他のセル組（上側セルユニット１４６）で消費される消費電流が同じになる。【００６８】
消費電流制御手段３１０は、ＦＥＴ等の複数のスイッチング素子Ｍ３１〜Ｍ３３と、複数の抵抗器（抵抗Ｒ３１〜Ｒ３５）を含んで構成される電気回路である。基本的な回路構成は、２つの疑似負荷となる抵抗Ｒ３１、Ｒ３４の直列接続が、セルユニット１４６の両端子間に接続されており、その回路をスイッチング素子Ｍ３２によってオン又はオフの切替が行われる。スイッチング素子Ｍ３２のソース端子は上側セルユニット１４６の正極に接続され、ドレイン端子は抵抗Ｒ３１に接続される。スイッチング素子Ｍ３２のゲート端子は、抵抗器Ｒ３２とＲ３５の接続点に接続される。抵抗器Ｒ３２の一端はスイッチング素子Ｍ３２のソース端子に接続され、他端はゲート端子に接続される。抵抗Ｒ３５は一端がスイッチング素子Ｍ３２のゲート端子に接続され、他端がスイッチング素子Ｍ３３のドレイン端子に接続される。スイッチング素子Ｍ３３は、制御部３５０に含まれるマイコンの電源電圧（ＶＤＤ１）をゲート信号に入力させて、電源電圧ＶＤＤ１に連動してオン又はオフの切替をする。スイッチング素子Ｍ３３のソース端子は接地され、ソース端子とゲート端子間には、抵抗Ｒ３３が接続される。抵抗Ｒ３３は、ゲート信号の電圧変化によって安定してスイッチング素子Ｍ３３が切り替わるように設けられるものである。このような消費電流制御手段３１０は、マイコンの電源電圧ＶＤＤ１がオフの時は、スイッチング素子Ｍ３３のゲート電位が０Ｖである。するとスイッチング素子Ｍ３３はＯＦＦ状態になる。スイッチング素子Ｍ３３はＯＦＦ状態にあると、スイッチング素子Ｍ３２もオフ状態であるため、抵抗Ｒ３１、Ｒ３４による疑似負荷側への電流経路が遮断されため、消費電流制御手段３１０による電力消費はゼロである。この状態の時に保護ＩＣ３００もオフになるようにするため、抵抗Ｒ３１とＲ３２の接続点の電位をゲート信号（動作信号３０２）として入力するスイッチング素子Ｍ３１をさらに設けた。スイッチング素子Ｍ３１のドレイン端子は、保護ＩＣ３００の内蔵電源（図示せず）のグランドライン３０１に接続され、ソース端子は上側セルユニット１４６の負極に接続される。動作信号３０２は消費電流制御手段３１０の稼働状態を示す信号であって、ローレベルの時は、消費電流制御手段３１０が稼働状態している、つまり制御部３５０のマイコンも稼働していることを示す。一方、消費電流制御手段３１０が稼働状態していない、つまり制御部３５０のマイコンが停止中の時は、動作信号３０２がローとなり、グランドライン３０１がハイインピーダンス状態となるので、保護ＩＣ３００は停止する。【００６９】
上側セルユニット１４６の負極の電位（基準電位Ａ）は、上側セルユニット１４６と下側セルユニット１４７の並列接続時にはグランド電位であるが、直列接続時には下側セルユニット１４７の正極電位と等しい。この接続状態において、抵抗Ｒ３１に上側セルユニット１４６の電位が掛からないことは、スイッチング素子Ｍ３１はオフとなるので、グランドライン３０１は接続されていないハイインピーダンス状態となる。一方、スイッチング素子Ｍ３２がオンになって疑似負荷に電流が流れる際には、抵抗Ｒ３１とＲ３２の分圧電圧がスイッチング素子Ｍ３１のゲート端子に流れるため、スイッチング素子Ｍ３１がオンになる。するとグランドライン３０１が基準電位Ａに接続されることになるので、保護ＩＣ３００内の内蔵電源に電源が供給されることになり、保護ＩＣ３００が起動する。以上のような接続形態にすれば、消費電流制御手段３１０によって下側セルユニット１４７側のマイコンの電力消費分を上側セルユニット１４６の回路内でも消費させることができる。さらに、消費電流制御手段３１０の可動、停止の切り替えに応じて、保護ＩＣ３００自身の起動と停止制御も併せて行うことができる。よって、制御部３５０のマイコンは、下側セルユニット１４７の保護回路と上側セルユニット１４６の保護回路を連動して起動又は停止の制御を行うことができる。【００７０】
マイコンの状態には、ノーマル、スリープ、シャットダウンの３段階がある。ノーマルはマイコンが常時起動している状態である。スリープはマイコンが自ら間欠的に起動するモードであり、１ミリ秒の起動後に４９ミリ秒停止するというような動作を繰り返す。シャットダウンは、電源電圧ＶＤＤ１が全く供給されない状態であって、マイコンが完全に停止している状態である。マイコンは、電池パック１００が電動工具本体１に装着されている時も、装着されていないときも動作する。但し、電池パック１００が装着されていない時や、装着時であっても電動工具が一定時間以上使用されていない時、例えば、トリガ操作が終了してから２時間程度トリガ操作が行われなかった場合は、マイコンはスリープ状態になる。このスリープ状態時であっても、消費電流制御手段３１０は、マイコンの起動に連動して動作を行い、また、消費電流制御手段３１０を介して保護ＩＣ３００も起動する。電動工具本体１のトリガスイッチ４が引かれてモータ５に電流が流れると、制御部３５０のマイコンは、電流検出回路３２７によって検出される電流値の増加を検知してノーマル状態に復帰する。【００７１】
本実施例では、複数設けたセルユニットのうち一つの保護回路中にだけマイコンを含めた構成にした場合に、電池パックの取り外し状態で長期間放置することによる複数のセルユニット間の電位差の拡大を、マイコンが設けられない他のセルユニットの保護回路にマイコン分の電力消費を行う消費電流制御手段３１０を付加して解決したので、複数のセルユニット毎の消費電流のバランスを調整することができ、長期にわたる保管後であってもセルユニット毎の電圧バランスが悪化しない電池パックを実現できた。【００７２】
電池パック１００には、電池残量を表示する残容量表示手段３３５が設けられ、残量表示用のスイッチ（図示せず）が押された際に複数の発光ダイオード（図示せず）の発光個数によって電池電圧が表示される。残容量表示手段３３５によって表示される電池残量は、上側セルユニット１４６と下側セルユニット１４７のうち、一方のセルユニットの両端電圧を基準に表示しても良いし、又は、１０本の電池セルのうち最低の電圧値に基づいて表示させるようにしても良い。【００７３】
制御部３５０には、上側正極端子１６２に接続される上側セルユニット電圧検出回路３２２の出力が入力される。この出力は、電池パック１００が電動工具本体１、３０や充電装置（図示せず）に装着されていない場合は、上側セルユニット１４６の電位を示す。一方、低電圧（１８Ｖ）用の電動工具本体１に装着された場合、上側正極端子１６２と下側正極端子１７２が接続されるため、上側セルユニット１４６と下側セルユニット１４７の各々の正極が同電位となり、各々の負極が同電位となる。このことから制御部３５０に含まれるマイコンは、上側正極端子１６２の電位と、下側正極端子１７２の電位を比較することによって、電池パック１００が非装着の状態であるか、低電圧機器本体に装着されているか、高電圧機器に装着されているかを判別することができる。尚、下側正極端子１７２の電位検出のためには、下側セルユニット１４７内の電池セルのうち最上位の電池セル１４７ａの正極電位を制御部３５０が取得できるように構成すると良い。このように下側セルユニット１４７の回路中に設けたマイコンは、電池パック１００の上側セルユニット１４６と下側セルユニット１４７が直列接続されている状態（３６Ｖ機器に装着されている状態）にあるか、又は、並列接続されている状態（１８Ｖ機器の装着されている状態）にあるかを判断することができる。このようにして、マイコンは電源電圧を取得している範囲（下側セルユニット１４７内の電圧）を越えた上側セルユニット１４６側の電圧値も監視できるようにしたので、電圧切替方式の電池パック１００の接続状態の判定と、判定された接続状態に応じた最適な制御を行うことができる。【００７４】
ＬＤ端子１６８は、電池パック１００側からの電動工具本体１を停止させる信号、又は、図示しない電池パックを電源とする電気機器の動作を停止させる信号を伝達（出力）するための端子である。ＬＤ端子１６８の状態を変更させるために、制御部３５０は半導体のスイッチング素子Ｍ４１に入力されるゲート信号（放電禁止信号３４１）を通常のロー状態（電池パック１００からの“放電許可”）から、ハイ状態（電池パック１００からの“放電禁止”）に切り替える。スイッチング素子Ｍ４１は、例えばＰ型の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）であって、ドレイン側がＬＤ端子１６８に接続され、ソース側が接地される。このため、スイッチング素子Ｍ４１の通常時（放電禁止信号３４１がロー）では、ＬＤ端子２８はハイインピーダンス状態にあって、ＬＤ端子２８の電位は電動工具本体１側の正極入力端子２２の電圧とほぼ等しい。一方、制御部３５０からの制御により、放電禁止信号３４１がハイに切り替えられると、スイッチング素子Ｍ４１のソース−ドレイン間が導通により接地されるため、電動工具本体１側のＬＤ端子２８の電位がグランド電位に落ちることになる。この結果、電動工具本体１側のスイッチング素子Ｍ１０１のゲート電位、即ち分圧抵抗Ｒ１０１とＲ１０２による分圧電位の低下によって、スイッチング素子Ｍ１０１のソース−ドレイン間が非導通状態になって、電動工具本体１の電力回路が遮断され、モータ５の回転が阻止される。このように、電池パック１００の制御部３５０が発する放電禁止信号３４１によって電動工具本体１のモータ５の回転を阻止できるので、制御部３５０は、電池パック１００からの電力供給を止めなければならない事態、例えば、放電時の過大電流、放電時のセル電圧の低下（過放電）、セル温度の異常上昇（過温度）等が生じた際に電動工具や電気機器の動作を素早く停止させることができ、電池パック１００だけでなく電動工具本体１の保護を図ることができる。【００７５】
図１３は本実施例の電池パック１００の回路図であり、本体側マイコン付きの１８Ｖ用の電動工具本体１Ａに接続した状態を示す図である。ここでは電池パック１００側の内部構成は、図１２で示したものと完全同一であり、電動工具本体１Ａ側の構成だけが異なる。図１２で示す電動工具本体１側にはマイコンが含まれていない。しかしながら、近年の電動工具においては、モータ５の制御にマイコンを有する制御部６０を用いることが増えてきた。電動工具本体１Ａには、電源回路６１が含まれ、電源回路６１によって生成される一定の低電圧（基準電圧ＶＤＤ２）によって制御部６０が動作する。制御部６０にはマイコンが含まれ、マイコンによって電動工具本体１Ａ内の種々の状態の監視や制御を行う。本実施例では正極入力端子２２と負極入力端子２７との間の電源経路中に、直流式のモータ３５が設けられ、その回路中にはモータ３５の回転のオン又はオフをするための動作スイッチ３４が設けられる。また電池電圧検出回路６２が設けられ、モータ３５に印加される電池パックからの電圧が測定され、制御部６０に出力される。さらに動作スイッチ３４が接続状態（オン状態）にあるか遮断状態（オフ状態）にあるかを検出するスイッチ（ＳＷ）状態検出回路６３が設けられ、その信号が制御部６０に出力される。モータ３５と負極入力端子２７との間には、半導体のスイッチング素子Ｍ１０１とシャント抵抗Ｒ１１１が挿入される。スイッチング素子Ｍ１０１は、例えばＦＥＴ（電界効果トランジスタ）であって、そのゲート信号が制御部６０によって送出される。シャント抵抗Ｒ１１１の両端電圧は電流検出回路６４によって検出され、その値が制御部６０に出力される。この回路図においては、モータ３５はブラシ付きの直流モータとして図示されているが、公知のインバータ回路を用いて３相ブラシレスモータを駆動する構成としても良い。その場合は、図示しないインバータ回路に入力される電力経路中にスイッチング素子Ｍ１０１を直列に接続するか、スイッチング素子Ｍ１０１の代わりに制御部６０がインバータ回路に含まれる図示しないスイッチング素子を制御することによりモータ３５の回転を停止させれば良い。【００７６】
電動工具本体１ＡのＬＤ端子２８は、抵抗Ｒ１１２を介して制御部６０に接続される。抵抗Ｒ１１２の制御部６０側にはさらに、基準電圧ＶＤＤ２が抵抗Ｒ１１３を介して接続される。従って、ＬＤ端子２８がハイインピーダンス状態の場合は、制御部６０の入力線６５には基準電圧ＶＤＤ２に近い電圧が加わることになり、ＬＤ端子２８がグランド電位に落ちた場合は、抵抗Ｒ１１３とＲ１１２の分圧電圧、即ち基準電圧ＶＤＤ２よりも大幅に低い電圧が入力線６５により制御部６０の入力ポートに伝達（出力）される。制御部６０はこの入力線６５の電位の変化を検出して、スイッチング素子Ｍ１０１のゲート信号を制御して、モータ３５への電力供給を許容又は停止させるように制御する。【００７７】
このように電動工具本体１Ａ側において、ＬＤ端子１６８、２８を介して入力される放電禁止信号に従って、モータ３５を停止させるようにする回路が設けられるが、電動工具本体１Ａ側に制御部６０を有する場合は、電池パック１００側の制御部３５０が過電流の監視を行って電動工具本体１Ａ側のモータ５を停止させるのでは無くて、電動工具本体１Ａ側の制御部６０が電流検出回路６４を用いて過電流の監視を直接行う方が好ましい。電池パック１００側の制御部３５０が過電流の監視を行う場合には、複数の電動工具本体に適用できるような平均的な制御条件（過電流の閾値）を設定せざるを得ない。しかしながら、電動工具本体１Ａ側の制御部６０が過電流の監視を行う場合には、電動工具本体１Ａに最適な制御条件（過電流の高めの閾値）を設定できるので、制御部３５０が平均的な制御条件（過電流の低めの閾値）を設定することによる電動工具の出力制限を回避できる。この出力制限の回避は、今後発売される新型の電動工具において特に有効であり、新型の電動工具本体１Ａの能力を最大限に生かした制御を実現できる。【００７８】
本実施例では電池パック１００側の制御部３５０が、電池パック１００が装着された電動工具本体１又は１Ａ側にマイコンを有する制御部６０が含まれているか否かを判定し、判定結果に応じて電池パック１００側の過負荷保護のための条件を変更するようにした。具体的には、図１２のように電動工具本体１側にマイコンが含まれない場合は、低電圧出力時の過電流制限値をマイコン無し電動工具本体１Ａ用の閾値、例えば２０Ａ（デフォルト値）に設定する。このデフォルト値をどの程度にするかは、用いられる電池セルの容量や性能に応じて適宜設定すれば良い。この過電流制限値は、従来の電池パック１５で設定されていた値と同等にするので、従来のマイコン無し電動工具本体１Ａを、本実施例の電池パック１００を用いて駆動させることができる。一方、電動工具本体１Ａ側にマイコンが含まれる場合は、低電圧出力時の過電流制限値を電池パック１００側では設定しないようにし、過電流値の監視を電動工具本体１Ａ側の制御部６０のマイコンに任せるようにした。この結果、制御部６０は使用されているモータ５の特性や、電動工具本体１Ａ等の構成上の特性に沿った最適な電流監視が可能となり、電池パック１００側において過電流制限値を制限しすぎることによる電動工具本体１Ａが有する能力を有効に発揮できないという問題を回避できる。また、電動工具本体１Ａは電池パック１００の能力を最大限生かして、高出力の電動工具を実現できる。このように電池パック１００側の過負荷保護のための条件を、低電圧側と高電圧側において変更することは、今後新たに販売される低電圧用の電動工具本体の更なる高出力化、更なる改良の余地を残しつつ、電動工具本体１Ａに最適な過負荷保護を、電動工具本体側の制御部６０が行うことができることを意味する。【００７９】
電動工具本体１又は１Ａ側に、マイコンを有する制御部６０が含まれているか否かの判定のために、ＬＤ端子２８に印加されている電圧値を検出するためのＬＤ端子電圧検出回路３２８が新たに設けられる。ＬＤ端子電圧検出回路３２８は、接続線３４２によってＬＤ端子１６８に接続され、ＬＤ端子電圧検出回路３２８は端子電圧に応じた出力を制御部３５０に出力する。制御部３５０に含まれるマイコンは、電池パック１００が装着された後であって、放電禁止信号３４１が発せられていないときのＬＤ端子電圧を測定することにより、電動工具本体側にマイコンを含む制御部６０が存在するか否かを判定する。マイコンを持たない電動工具本体１の場合は、図１２の回路図からわかるように、ＬＤ端子２８にはほぼ正極入力端子２２に加わる電圧と等しい電圧が印加される状態にある。制御部３５０のマイコンは、上側セルユニット電圧検出回路３２２によって上側正極端子１６２の電圧を検出しているので、上側正極端子１６２の電圧とＬＤ端子電圧を比較することにより、電動工具本体１にマイコンが含まれているか否かを判別できる。一方、図１３の回路図からわかるように、マイコンを持つ電動工具本体１Ａの場合は、ＬＤ端子２８には、マイコンの駆動用の基準電圧ＶＤＤ２（例えば５Ｖ又は３．３Ｖ）にほぼ等しい電圧が印加されている。よって制御部３５０のマイコンは、上側セルユニット電圧検出回路３２２によって上側正極端子１６２の電圧と比較するまでも無く、ＬＤ端子電圧を検出するだけで電動工具本体１にマイコンが含まれることを容易に判別できる。以上のように、接続線３４２とＬＤ端子電圧検出回路３２８を設けたことにより、制御部３５０は電動工具本体、又は、電気機器本体側にマイコン等の低電圧駆動の制御部が含まれる電子制御対応工具か、非対応工具かを容易に判断することができる。また、判断結果に応じて制御部３５０は、電池セル監視のための制御パラメータ、例えば過負荷保護条件を変更することができる。ここで、変更する制御パラメータの値は、マイコンに含まれる不揮発性メモリ内に予め格納しておいて、判断結果に応じて格納された値のいずれかを読み出してセットするようにすれば良い。【００８０】
図１４は高負荷に対応できる電動工具本体３０に電池パック１００を装着した状態の回路図である。高負荷に対応できる電動工具本体３０の特徴点として、電池パック１００の正極端子（１６２、１７２）と負極端子（１６７、１７７）のそれぞれに対応する機器側の端子（正極入力端子５２、負極入力端子５７、ショートバー５９の端子部５９ｂ、５９ｃ）を有することである。ショートバー５９は、一方に端子部５９ｂを有し、他方に端子部５９ｃを有する金属部品であり、電池パック１００が電動工具本体３０側に装着されるとショートバー５９によって下側正極端子１７２と下側負極端子１７７が短絡される。また、電動工具本体３０の正極入力端子５２は上側正極端子１６２に接続され、負極入力端子５７は上側負極端子１６７に接続される。このようにそれぞれ２分割された本体側端子の形状を用いて、上側セルユニット１４６と下側セルユニット１４７の直列接続による出力、即ち定格３６Ｖを得ることができる。電動工具本体３０側の構成は、図１３で示した電動工具本体１Ａの内部構成とほぼ同じである。モータ４５は定格３６Ｖ用のモータであるが、図１３で示したモータ３５と同様に、インバータ回路を用いてブラシレスＤＣモータを駆動しても良い。モータ４５への電力回路と直列にスイッチング素子Ｍ１０１が設けられる。スイッチング素子Ｍ１０１は、制御部６０から出力されるゲート信号によってオン又はオフが制御され、スイッチング素子Ｍ１０１をオフにすることによりモータ４５の回転が停止される。高電圧用の電動工具本体３０においても、電池パック１００側からの放電禁止信号３４１の送出手順は、図１２、図１３で示す回路と全く同じである。即ち、電池パック１００側の制御部３５０の制御によりスイッチング素子Ｍ４１のソース−ドレイン間が導通し、ＬＤ端子１６８がグランド電位に落とされると、その状態が制御部６０に含まれるマイコンの入力ポートに伝達（出力）されるので、制御部６０は電池パック１００側からの放電禁止信号として検知することができる。しかしながら、３６Ｖの電動工具本体１では、過電流による放電禁止制御は工具本体側の制御部６０が行うようにして、電池パック１００側では過電流に関しての監視に関与しないか、又は、過電流による停止の閾値を電池セルの限界値付近まで十分高くしておいて、制御部３５０のマイコンが実質的に電流値の監視に関与しなくてすむように構成した。この結果、電池パック１００の更なる高出力化と、従来の電池パック１５との互換性維持を良好に両立できる。【００８１】
次に図１５を用いて電池パック１００の別の機能を説明する。図１５は電池パック１００内の回路構成のうち、制御部３５０が接触不良状態を検出するための回路に注目して図示したものである。ここでは、図１２〜図１４にて示した回路図に対して、下側電圧検出回路３３２、接続状態検出手段４００、上側セルユニット放電手段（放電回路）４１０、下側セルユニット放電手段（放電回路）４２０、システム検出回路４３０、充電停止回路４４０が加わったものである。接続状態検出手段４００、上側セルユニット放電手段４１０、下側セルユニット放電手段４２０は、図示の関係上から上側セルユニット１４６と、下側セルユニット１４７を分離して図示しているが、基本的な回路構成は図１２〜図１４と同じである。但し、図１２〜図１４に図示した部分のうち、図１５で示す特徴に関係ない部分の図示を省略しているので注意されたい。【００８２】
上側セルユニット１４６（セル組Ａ）には上側セルユニット１４６用の保護ＩＣ３００が接続され、下側セルユニット１４７（セル組Ｂ）には下側セルユニット１４７用の保護ＩＣ３２０が接続され、これらを調整する制御は、マイコンを含んで構成される制御部３５０によって行われる。ここでは、接続状態検出手段４００を設けて、電池パック１００側の電力用の接続端子と、電気機器本体側の機器側端子、又は、外部の充電装置（図示せず）の接続端子との間の接触不良により充放電されないセルユニットが発生した場合に、制御部３５０のマイコンによってこれを検出し、充電又は放電を停止させるようにした機能を追加したことに特徴がある。本実施例では、２つのセルユニット（１４６、１４７）が含まれ、それらセルユニット毎に別々に設けた充放電用の接続端子（１６１又は１６２、１７７、１７１又は１７２と１６７）を有し、充放電端子に接続される相手機器の端子配線形態に応じて各セルユニットの接続状態が直列又は並列に切り替わる。尚、外部充電装着時においては、放電用の正極端子対（１６２、１７２）の代わりに、充電用の正極端子対（１６１、１７１）を用いる。上側正極端子１６１と１７１は、セルフコントロールプロテクタを介して接続されるので同電位である。そこで、図１５では説明の便宜上、これらを区別して説明しないで、上側正極端子１６２と、下側正極端子１７２として説明する。ここで、直列接続状態の出力（定格３６Ｖ）の放電の場合は、充放電用の接続端子と電動工具本体側の接続端子が接触不良になると、電流が全く流れないことになるので、電動工具が動作しない。従って、作業者はその接続不良状態の発生を容易に気がつくことができるので、電池パック１００を電動工具本体１、３０から取り外して、ゴミ等を取り除いたあとに再度装着することが可能となる。【００８３】
問題となるのは、並列接続状態の出力（定格１８Ｖ）の放電又は充電の場合である。この場合は、充放電用の接続端子と電動工具本体側の接続端子のいずれかが接触不良になっても、電池パック１００側の２つのセルユニット（１４６、１４７）の片側から放電が継続され、又は、片側への充電が継続される虞が生ずる。この一方のセルユニットのみに接続され、他方のセルユニットへの接続が不良の状態が続くと、上側セルユニット１４６と下側セルユニット１４７に著しい電圧のアンバランスが生じて好ましくない。そこで、マイコンは、上側セルユニット電圧検出回路３２２と下側セルユニット電圧検出回路３３２によって検出された上側セルユニット１４６と下側セルユニット１４７の電圧を監視し、接続状態検出手段４００の出力信号（接続状態信号Ａ３４５、接続状態信号Ｂ３４６）を用いて、接続端子（１６２、１６７、１７２、１７７）のいずれかにおいて接続不良が起きているか否かを検出する。前述のように検出しなければならない接触不良状態は、上側セルユニット１４６と下側セルユニット１４７の並列接続状態のときであるため、接触不良の虞がある接続点は、電池パック１００が装着される相手側機器が１８Ｖ用の電動工具本体１の場合は、正極入力端子２２（図６参照）と上側正極端子１６２、正極入力端子２２と下側正極端子１７２、負極入力端子２７（図６参照）と上側負極端子１６７、負極入力端子２７と下側負極端子１７７の４箇所である。【００８４】
最初に、制御部３５０に含まれるマイコンは、上側セルユニット電圧検出回路３２２と下側セルユニット電圧検出回路３３２を用いて、上側正極端子１６２の電圧と、下側正極端子１７２の電圧を測定し、その差を監視する。ここでは、上側セルユニット電圧検出回路３２２はマイコンからゲート信号が送出されてスイッチング素子Ｍ８２がオンになったら、スイッチング素子Ｍ８２のドレイン端子と上側セルユニット１４６のプラス電位（ＶｂａｔＡ）との間を２つの分圧抵抗Ｒ８１、Ｒ８２で分けた電圧をスイッチング素子Ｍ８１のゲート信号に入力させる。すると、スイッチング素子Ｍ８１は遮断状態から接続状態になるため、上側セルユニット１４６のプラス電位（ＶｂａｔＡ）と基準電位Ｂ（ここでは、下側セルユニット１４７のマイナス側電位である）との間が導通し、これらの間に介在された分圧抵抗Ｒ８３、Ｒ８４の中間電位が制御部３５０のマイコンに上側セルユニット電圧３２３として入力される。マイコンは内蔵するアナログ・フロント・エンド（ＡＦＥ）を用いて基準電位Ｂに対する電圧値を測定することができる。【００８５】
下側セルユニット電圧検出回路３３２はマイコンからゲート信号が送出されてスイッチング素子Ｍ８６がオンになったら、スイッチング素子Ｍ８６のドレイン端子と下側セルユニット１４７のプラス電位（ＶｂａｔＢ）との間を２つの分圧抵抗Ｒ８５、Ｒ８６で分けた電圧をスイッチング素子Ｍ８５のゲート信号に入力させる。すると、スイッチング素子Ｍ８５は遮断状態から接続状態になるため、下側セルユニット１４７のプラス電位（ＶｂａｔＢ）と基準電位Ｂ（下側セルユニット１４７のマイナス側電位）との間が導通し、これらの間に介在された分圧抵抗Ｒ８７、Ｒ８８の中間電位が制御部３５０のマイコンに上側セルユニットの電圧検出３３３として入力される。マイコンは内蔵するアナログ・フロント・エンド（ＡＦＥ）を用いて基準電位Ｂに対する電圧値を測定することができる。以上のように、マイコンは上側セルユニット１４６と下側セルユニット１４７の電圧を測定するが、その際の消費電力を極力減らすために、マイコンは電圧を測定する時だけ、スイッチング素子Ｍ８２とＭ８６をオンにする。上側セルユニット電圧検出回路３２２によって検出される電圧は、基準電位Ａに対する電位では無く、基準電位Ｂとの相対的な電位である。下側セルユニット電圧検出回路３３２によって検出される電圧も基準電位Ｂとの相対的な電位である。下側負極端子１７７が上側負極端子１６７の電位と異なる場合、例えば、負極端子側（１７７、１７８）で接触不良が生じているような状態では、正極側電位が等しいと判定された場合であっても、上側セルユニット１４６の両端電圧と下側セルユニット１４７の両端電圧が異なる場合が生じうる。そのような正極端子、負極端子のいずれかにおける接触不良の有無を確認するために設けた回路が接続状態検出手段４００である。【００８６】
接続状態検出手段４００で検出できるのは正極端子の接触不良である。接続状態検出手段４００にて検出できない点としては、負極端子のいずれか側（図６（２）に示す上側負極端子１６７と負極入力端子２７、又は、下側負極端子１７７と負極入力端子２７）の接触不良による電力遮断である。電池パックが接続される電動工具本体１が１８Ｖ機器の場合は、制御部３５０のマイコンから見て、片方のセルユニットの電圧しか掛かっていない状態であっても、負極端子側の接触不良が生じている他方のセルユニットの電圧も同じ電位と検出される場合がある。例えば、上側セルユニット１４６の両極間電圧が１８．０Ｖで、下側セルユニット１４７の両極間電圧が１７．９Ｖのように異なる場合でも、上側セルユニット１４６の基準電位Ａが、下側セルユニット１４７の基準電位Ｂに対して０．１Ｖ低いような場合は、上側セルユニット電圧検出回路３２２と下側セルユニット電圧検出回路３３２がともに１８．０Ｖで等しくなる。【００８７】
接続状態検出手段４００においては、２つのセルユニット（１４６、１４７）の負極側の電位（基準電位Ａと基準電位Ｂ）に所定の差が生じるとスイッチング素子Ｍ６０が切り替わるようにしている。マイコンはスイッチング素子Ｍ６０の切り替わりで異常状態かどうかを検出できる。例えば、上側セルユニット１４６の電圧が高く、下側セルユニット１４７の電圧が低い場合においては、上側セルユニット１４６の基準電位Ａと下側セルユニット１４７の基準電位Ｂとの間に設けられた２つの分圧抵抗Ｒ６１、Ｒ６２の分圧電圧がスイッチング素子Ｍ６１のゲート端子に加わる。ここで基準電位Ａと基準電位Ｂに電位差が無い場合は、スイッチング素子Ｍ６１はオフのままであるが、電位差が所定値以上になるとスイッチング素子Ｍ６１がオンになる。尚、分圧抵抗Ｒ６１の一端側は下側セルユニット１４７の負極に接続されるが、その間にスイッチング素子Ｍ６０が設けられている。スイッチング素子Ｍ６０は、分圧抵抗Ｒ６１、Ｒ６２と、分圧抵抗Ｒ６３、Ｒ６４への回路を接続又は遮断するための切り替え回路であり、ゲート信号にマイコン駆動信号ＶＤＤ１を入力することにより、駆動信号ＶＤＤ１が供給されてマイコンが起動したら合わせてスイッチング素子Ｍ６０がオンになり、マイコンがシャットダウンされるとスイッチング素子Ｍ６０が遮断状態となる。抵抗Ｒ６５はスイッチング素子Ｍ６０のゲート信号がオープンになった場合に、ゲート−ソース間を０Ｖにするための接地抵抗である。【００８８】
スイッチング素子Ｍ６１がオンになると、上側セルユニット１４６の基準電位Ａの抵抗Ｒ６８、Ｒ６９による分圧電圧がスイッチング素子Ｍ６２のゲート信号に加わる。このため、上側セルユニット１４６の正極電位（ＶｂａｔＡ）のＲ７０、Ｒ７２による分圧電圧がスイッチング素子Ｍ６５のゲート信号に入力される。スイッチング素子Ｍ６５のドレイン端子は抵抗Ｒ７１を介してＶＤＤ１に接続され、ソース側は基準電位Ｂに接地されている。従って、スイッチング素子Ｍ６５がオフの状態では、接続状態信号Ａ３４５はハイの状態にある。スイッチング素子Ｍ６５がオンになることにより接続状態信号Ａ３４５がローとなる。接続状態信号Ａ３４５は、負極端子側において接触不良が生じていることを示す信号である。正常の状態（負極端子で接触良好）の場合はハイであって、これがローになったらセルユニットのマイナス側の電位がそろっていないことを意味するので、制御部３５０のマイコンは、充電又は放電を直ちに停止させる。【００８９】
次に、上側セルユニット１４６の電圧が低くなって、下側セルユニット１４７の電圧が低くなった場合の動作を説明する。この状況は、例えば１８Ｖの電動工具本体１に接続された状態において、電動工具を稼働させて電池パック１００からの放電の際に、上側負極端子１６７と負極入力端子２７（図６（２）参照）の接触不良により、上側セルユニット１４６側からだけ放電され、上側セルユニット１４６の電圧だけ低下していく場合に発生する。この状態では正極側端子（１６２、１７２）は正極入力端子２２に共通接続されていて同電位にあるため、基準電池Ｂに対して基準電位Ａが相対的に高くなる。すると、スイッチング素子Ｍ６１、Ｍ６２、Ｍ６５はオフのままであるが、スイッチング素子Ｍ６３のゲート電圧たる抵抗Ｒ６３とＲ６４の分圧電圧が所定値以上になるため、スイッチング素子Ｍ６３がオンになる。スイッチング素子Ｍ６３のゲート端子には、下側セルユニット１４７の下側正極端子１７２と基準電池Ｂとの抵抗Ｒ６６、Ｒ７４による分圧電圧が掛かる。しかしながら、その分圧点にスイッチング素子Ｍ６３のドレイン端子が接続され、スイッチング素子Ｍ６４のソース端子がスイッチング素子Ｍ６３のソース端子に接続されるため、スイッチング素子Ｍ６３がオンになるとスイッチング素子Ｍ６４もオンになり、スイッチング素子Ｍ６６もオンになる。尚、電池パック１００が取り外されている時に各セルユニットの電圧を検出できるように、スイッチング素子Ｍ６４が設けられる。スイッチング素子Ｍ６４には小さい値の抵抗Ｒ６７を入れている。このようにしてスイッチング素子Ｍ６４を介して上側セルユニット１４６のマイナス電位と、下側セルユニット１４７のマイナス電位が比較できるので、電池パック１００が非接続の時も、各セルユニットのバランスを監視することができる。スイッチング素子Ｍ６４のドレイン端子には、抵抗Ｒ６７とスイッチング素子Ｍ６４を介して上側セルユニット１４６の負極端子（１７７）が接続される。スイッチング素子Ｍ６６がオンになることにより、ＶＤＤ１と基準電位Ｂの間が抵抗Ｒ７３を介して導通するので、接続状態信号Ｂ３４６がハイの状態からローの状態に切り替わる。接続状態信号Ｂ３４６は、電池パックが装着されていない時は、スイッチング素子Ｍ６３はオンしない。スイッチング素子Ｍ６４は検出には関係せず、スイッチング素子Ｍ６６がオンになるので、接続状態信号Ｂ３４６はローになる。並列接続にて電圧が正常に出力されているときの接続状態信号Ｂ３４６もローになる。以上のようにして、接続状態検出手段４００によって１８Ｖ用の接続時における負極端子（１６７、１７７）側での接触不良状態を認識することができる。【００９０】
電池パック１００を取り外した状態、即ち上側正極端子１６２と下側正極端子１７２が開放状態（非導通状態）にあり、同様に上側負極端子１６７と下側負極端子１７７が開放状態（非導通状態）にある場合であっても、接続状態信号Ａ３４５とＢ３４６の検出は可能である。この状態で電源回路３２１から駆動電圧ＶＤＤ１が供給されて制御部３５０のマイコンが起動すると、スイッチング素子Ｍ６０のゲート端子に信号に電圧が掛かることによりソース−ドレイン間が導通し、分圧抵抗Ｒ６１とＲ６２、及びＲ６３とＲ６４の並列回路により上側セルユニット１４６の負極側と下側セルユニット１４７の負極側が導通される。この結果、上側セルユニット１４６と下側セルユニット１４７のグランド電位が揃うことになる。この状態ではＭ６１、Ｍ６３はオフの状態にあるので、スイッチング素子Ｍ６２、Ｍ６５もオフになるので、接続状態信号Ａ３４５はハイとなる。一方、スイッチング素子Ｍ６４にはオフ状態を保つが、スイッチング素子Ｍ６６のゲート端子には、下側セルユニット１４７の電池電圧（ＶｂａｔＢ）が分圧抵抗Ｒ６６を介して接続されるため、分圧抵抗Ｒ６６とＲ７４の分圧電圧によってスイッチング素子Ｍ６６がオンとなる。従って、接続状態信号Ｂ３４６はローとなる。以上の説明が、接続状態検出手段４００の動作である。【００９１】
図１５に示す回路には、電池パック１００が何らかの機器、即ち外部充電装置（図示せず）又は電気機器本体（例えば図１に記載された電動工具本体１、３０）に接続されているかを検出するためのシステム検出回路４３０が含まれる。システム検出回路４３０の出力は制御部３５０に入力される。電池パック１００が取り外されている時には、システム検出信号４３１はハイとなり、外部充電装置（図示せず）又は電気機器本体に装着されている際には、システム検出信号４３１はローとなる。スイッチング素子Ｍ９２は、ＬＤ端子電圧がゲート信号に入力され、ゲート−ソース間には、接地抵抗Ｒ９４が設けられる。ここでスイッチング素子Ｍ９２のソース端子は、下側セルユニット１４７の負極側に接地される。図１２及び図１３で説明したように、電動工具本体１、３０のような電気機器が装着されると、ＬＤ端子１６８の電圧がハイとなる。その結果、スイッチング素子Ｍ９２のドレイン−ソース間の接続がオンとなるため、システム検出信号４３１はグランド電位（基準電位Ｂ）に落ちるためローとなる。【００９２】
Ｖ端子１６５においても同様の方法で接続の有無が検出される。外部充電装置（図示せず）に接続されていれば、Ｖ端子１６５には外部充電装置の制御部用の駆動電圧（例えば５Ｖ）印加されている。従って、システム検出回路４３０において、Ｖ端子１６５の電圧の有無を検出することによって、外部充電装置に繋がれているかどうかの判定ができる。ここではスイッチング素子Ｍ９１は、Ｖ端子電圧が抵抗Ｒ９３を介してゲート信号に入力される。ゲート−ソース間には接地抵抗Ｒ９２が設けられる。ここでスイッチング素子Ｍ９２のソース端子は、下側セルユニット１４７の負極側に接地され、ドレイン端子はマイコンの入力ポートと、分圧抵抗Ｒ９１を介して駆動電圧（ＶＤＤ１）に接続される。ここではスイッチング素子Ｍ９１とＭ９２のドレイン端子が、システム検出信号４３１として共通の入力ポートに接続されるように図示されている。この入力は、ＯＲ回路を介して入力するようにしても良いし、マイコン側に２つの入力ポートを設けてスイッチング素子Ｍ９１とＭ９２のドレイン端子を別々に接続するようにしても良いし、切り替え回路を設けて１つの入力ポートにより２つのスイッチング素子Ｍ９１とＭ９２の出力を時系列に順次検出するようにしても良い。【００９３】
以上のようにシステム検出回路４３０を設けて、Ｖ端子１６５かＬＤ端子１６８の電圧値が高くなっているか否かを検出することによって、電池パック１００が電気機器に装着されたか、充電工具に装着されたか、又は非装着状態であるかを制御部３５０のマイコンが判定することができる。電池パック１００が非装着状態の時には、Ｖ端子１６５とＬＤ端子１６８の電圧は共にゼロとなる。電池パック１００が電気機器に装着された場合は、ＬＤ端子信号に、本体側のマイコン電圧又は電池電圧が加わるので検出できる。ＬＤ端子に加えて、又はＶ端子１６５にだけ外部充電装置のマイコン電圧が加わっている場合には、電池パック１００が外部充電装置に接続されていると判定できる。しかしながら、ＬＤ端子１６８を利用しない電動工具本体や電気機器本体に電池パック１００が接続された場合には、システム検出回路４３０を用いた検出ができないことなる。その場合は、電流検出回路３２７を用いて電動工具や電気機器の稼働時、又は、充電時に装着の有無の検出ができることになる。尚、Ｖ端子１６５とＬＤ端子１６８の双方に相手側機器（電動工具本体又は外部充電装置）のマイコン電圧が印加されている場合は、制御部３５０のマイコンは電池パック１００が相手側機器に接続されているということは判定できても、それが電気機器本体なのか、外部充電装置なのかを識別できない。その場合は、電流検出回路３２７によって検出される電流値によって充電装置か電気機器本体かを判断すれば良い。一定の充電電流が流れていれば外部充電装置と判断できるし、電流の方向を判定することでも外部充電装置か電気機器本体かを判定できる。以上のようにして、いずれの場合であってもマイコンは、システム接続状態の検出を正しく行うことが可能となる。【００９４】
ＬＤ端子１６８には、更に放電停止回路４３５とＬＤ端子電圧検出回路３２８が設けられる。放電停止回路４３５は、抵抗Ｒ４６を介してＬＤ端子と基準電池Ｂとの間を短絡するためのスイッチング素子Ｍ４１が含まれる。制御部３５０のマイコンは、電動工具の動作を異常停止させなければならない際に放電禁止信号３４１をローからハイにする。放電禁止信号３４１はスイッチング素子Ｍ４１のゲート信号であるため、放電禁止信号３４１がハイになるとＬＤ端子１６８の電位が抵抗Ｒ４６を介して接地されることになり、ロー電位になる。ＬＤ端子電圧検出回路３２８は図１２、図１３にて説明したとおりであるため、ここでの繰り返しの説明は省略する。【００９５】
充電停止回路４４０は、制御部３５０のマイコンの制御によりＬＳ端子１６６を介して外部の充電装置の充電動作を停止させる信号を伝達（出力）するために設けられる。ＬＳ信号は充電装置に対して使うため、電動工具本体１、３０との接続時には使われない。充電停止信号４４１は通常ではローであるが、充電時において電池パック１００側のマイコンが充電動作を停止すべきと判断した際に、充電装置に対してその判断を伝達（出力）する為に、充電停止信号４４１をローからハイに切り替える。制御部３５０のマイコンが充電停止信号４４１をハイに切り替えると、充電停止信号４４１がゲート信号に入力されているスイッチング素子Ｍ９５、Ｍ９６が共にオンになる。スイッチング素子Ｍ９５がオンになると、Ｖ端子１６５と基準電位Ｂの間が導通することになり、その間に介在される抵抗Ｒ９６、Ｒ９７の分圧電圧がスイッチング素子Ｍ９３のゲート端子に伝達（出力）されるため、スイッチング素子Ｍ９３が導通する。また、スイッチング素子Ｍ９６がオンになるため、スイッチング素子Ｍ９４のゲート電位がグランド（基準電位Ｂ）に落とされるため、スイッチング素子Ｍ９４のソース−ドレイン間が遮断される。この結果、サーミスタＴＨ１の出力がＬＳ端子１６６から図示しない充電装置に伝達（出力）される状態（通常状態）から遮断される。一方、スイッチング素子Ｍ９３がオンになるので、ＬＳ端子１６６はＶ端子１６５と同電位、即ちハイになる。ＬＳ端子１６６には、充電装置側の電源電圧５Ｖを分圧する分圧抵抗（図示せず）が設けられ、電池パック１００が充電装置に接続されていない場合は、３Ｖくらいの分圧電圧が充電装置側のＬＳ端子に出力されている。電池パック１００が充電装置に装着されると、通常状態（充電正常）では３Ｖより低い値がＬＳ端子１６６に伝達（出力）されるが、電池パック１００側で異常状態（充電停止すべき状態）が発生したら、制御部３５０のマイコンはＬＳ端子電圧を３Ｖより高い値にする。この結果、外部の充電装置はＬＳ端子１６６の状態がハイになったことを検出することにより充電を停止させる。【００９６】
電池パック１００には、制御部３５０によって上側セルユニット１４６と下側セルユニット１４７の電圧の違いを検出した際に、それらの電圧のバランスをとるための電圧調整手段を有する。電圧のバランスをとるためには、高い電圧のセルユニットを放電することにより行う。放電手段Ａ４１０は上側セルユニット１４６の回路に含まれる放電手段であって、放電手段Ｂ４２０は下側セルユニット１４７の回路に含まれる放電手段であって、それぞれは制御部３５０のマイコンから、放電実行信号Ａ４１１又は放電実行信号Ｂ４２１を送出することによって任意のタイミング、任意の期間だけ放電を行うことができる。放電手段Ａ４１０は、放電用の疑似抵抗Ｒ５１を含んで構成され、疑似抵抗Ｒ５１は上側セルユニット１４６の正極と負極に接続され、電流を熱に変換することによって電力を消費する。ここでは、疑似抵抗Ｒ５１として例えば２ｋΩの抵抗器を用いる。上側セルユニット１４６の実電圧が２０Ｖとすると、１０ｍＡの電流が抵抗器に流れるため、数日〜１週間くらいという長い時間を要して上側セルユニット１４６側の電位を下げて下側セルユニット１４７と同じになるように調整できる。スイッチング素子Ｍ５１は抵抗Ｒ５１を接続又は遮断するためのスイッチで、スイッチング素子Ｍ５１のゲート端子には抵抗Ｒ５２とＲ５３の分圧電圧が入力される。抵抗Ｒ５２はスイッチング素子Ｍ５２を介して下側セルユニット１４７の基準電位Ｂに接続されている。スイッチング素子Ｍ５２のゲート端子には制御部３５０からの放電実行信号Ａ４１１が入力される。【００９７】
放電手段Ｂ４２０は、放電用の疑似抵抗Ｒ５４を含んで構成され、疑似抵抗Ｒ５４は下側セルユニット１４７の正極と負極に接続される。疑似抵抗Ｒ５４の値や動作原理は放電手段Ａ４１０側と同じである。スイッチング素子Ｍ５４は抵抗Ｒ５４を接続又は遮断するためのスイッチで、ゲート端子には制御部３５０からの放電実行信号Ｂ４２１が直接入力される。【００９８】
次に図１６のフローチャートを用いて、制御部３５０のマイコンによる電池パック１００の接続端子の接続状態の正常異常の判定手順を説明する。図１６にて示す手順は、制御部３５０のマイコンにあらかじめ格納されたプログラムによってソフトウェア的に実行可能であって、マイコンが起動したら他の制御プログラムとともに実行され、マイコンがシャットダウンするまでその実行が継続される。最初にマイコンは、システム検出回路４３０を用いて電池パック１００が電動工具本体等の電気機器本体又は外部の充電装置に接続されているか否かを判定する（ステップ５０１）。接続されている場合は、システム検出信号４３１がローとなり、接続されていない場合はハイとなる。次に、マイコンは、上側セルユニット電圧検出回路３２２の電圧検出３２３と下側セルユニット電圧検出回路３３２の電圧検出３３３を測定して、それらの測定結果を比較する（ステップ５０２）。次に、マイコンは接続状態検出手段４００の２つの出力信号、即ち、接続状態信号Ａ３４５と接続状態信号Ｂ３４６を検出する（ステップ５０３）。次にマイコンは電流検出回路３２７の出力から下側セルユニット１４７に流れる電流を測定する（ステップ５０４）。次に、マイコンはステップ５０１〜５０４の検出結果を用いて、電池パック１００の接続状態と、端子接続状態の正常又は異常の判定を行い、判定結果に応じた動作を行う（ステップ５０５、５０６）。ステップ５０６における判定の仕方と、その時の対応動作をまとめたのが図１７である。【００９９】
図１７は、制御部３５０のマイコンによる電池パック１００の接続状態の判定と、端子接続状態の正常又は異常の判定の仕方、及び判定結果に対する対応動作を示す一覧表である。ここではＮｏ．１〜１１に示すモードに分けた判定を行うが、判定区分数をさらに増やしても良いし、１１区分以下にさらに単純化しても良い。図１６のステップ５０１に示したように、最初にシステム接続があるかないかを判定する。ここではシステム検出回路４３０の出力がロー（Ｌ：システム検出有り）とハイ（Ｈ：システム検出無し）によって判定できるので、先ず、モードＮｏ１〜８か、９〜１１のどちらかが区分される。ここでシステム検出無し（Ｈ）とは、電池パック１００が電気機器本体又は外部充電装置から取り外された状態にあることを示している。【０１００】
図１６のステップ５０２において、マイコンはシステム接続があるかないかを判定される。ここで上側セルユニット１４６と下側セルユニット１４７の電圧が等しいか、又は所定の範囲（±０．５Ｖ以内）にある場合には、電池パック１００の状態が正常と判断される１つの条件を満たしたことになる。次に、図１６のステップ５０３において、マイコンは接続状態信号Ａ３４５、Ｂ３４６を検出する。接続状態信号Ａ３４５は正常時にはハイ（Ｈ）で、異常時にはロー（Ｌ）になるので、これがＬとなる組み合わせがあれば（ここではＮｏ．８）、その時点で即座に異常状態と判定される。この状態は上側セルユニット１４６だけ充電されたような場合、又は、下側セルユニットだけが放電された場合に該当する。接続状態信号Ｂ３４６は、接続状態信号Ａ３４５が正常状態を示すハイ（Ｈ）にある場合は、直列接続状態の時はハイ（Ｈ）になり、並列接続状態又は取り外し状態の時はロー（Ｌ）になる判定信号である。【０１０１】
システム検出がＨ（無し）の場合には、セルユニット間の電圧が±０．５Ｖ以内の場合は、モードＮｏ．９に示すように判定結果は“（電池パック１００が）非接続／（電極の状態が）正常”であり、制御部３５０のマイコンは何もせずに待機する。また、システム検出がＨ（無し）の場合であって、セルユニット間の電圧が１Ｖ以上ある場合は、上側セルユニット１４６の電圧Ａが下側セルユニット１４７の電圧Ｂより高い場合は、モードＮｏ．１０に示すように判定結果は“非接続／セル組電圧バランス異常（Ａ＞Ｂ）”と判定される。この際は、放電手段Ａ４１０を動作させて上側セルユニット１４６を放電し、セルユニット間の電圧バランスの調整を行う。この調整の結果、セルユニット間の電圧アンバランスが±０．５Ｖ以内になったら放電手段Ａ４１０による放電動作を解除する。同様にして、システム検出がＨ（無し）の場合であって、上側セルユニット１４６の電圧Ａが下側セルユニット１４７の電圧Ｂより低い場合は、モードＮｏ．１１に示すように判定結果は“非接続／セル組電圧バランス異常（Ａ＜Ｂ）と判定される。この際は、放電手段Ｂ４２０を動作させて下側セルユニット１４７を放電し、セルユニット間の電圧バランスの調整を行う。この調整の結果、セルユニット間の電圧アンバランスが±０．５Ｖ以内になったら放電手段Ｂ４２０による放電動作を解除する。【０１０２】
システム検出がＬ（有り）の場合であって、接続状態信号Ｂ３４６がＨ（ハイ）の場合は電池パックが３６Ｖ機器に接続されており、セルユニットが直列接続であることを示している。３６Ｖ機器に接続されたときは、上側セルユニット１４６の負極側の電位は下側セルユニットの負極側の電位より高くなるので、接続状態検出手段４００のスイッチング素子Ｍ６３はオンになり、スイッチング素子Ｍ６６はオフになるので、接続状態信号Ｂ３４６はハイ（Ｈ）になる。従って、そのパターンは、Ｎｏ１〜３のいずれかに該当する。この場合は、上側セルユニット１４６と下側セルユニット１４７との電位差が第１の所定値以内、例えば±０．５Ｖ以内であるかを判定する。ここで第１の所定値（＝検出レンジ）を０又は０近くにしてしまうとハンチングしてしまうので、許容範囲を決めている。ここではセルユニットの電圧が１８．０Ｖなので、第１の所定値を０．５（Ｖ）くらいにしている。電位差±０．５Ｖ以内の場合は、モードＮｏ．１に示すように“直列接続（３６Ｖ）／正常”であるので、制御部３５０のマイコンは電圧調整のための制御は行わずに待機する。上側セルユニット１４６と下側セルユニット１４７との電位差が第２の所定値以上、例えば１Ｖ以上の差がある場合は、“直列接続（３６Ｖ）／セル組電圧バランス異常”として判定する。モードＮｏ．２が上側セルユニット（セル組Ａ）１４６の電圧が高い場合であって、モードＮｏ．３が下側セルユニット（セル組Ｂ）１４７の電圧が高い場合である。モードＮｏ．２の場合は、制御部３５０は放電実行信号Ａ４１１をハイにして放電手段Ａ４１０を稼働させて電圧の調整（上側セルユニット１４６の放電）を行う。同様にして、モードＮｏ．３の場合は、制御部３５０は放電実行信号Ｂ４２１をハイにして放電手段Ｂ４２０を稼働させて電圧の調整（下側セルユニット１４７の放電）を行う。モードＮｏ．２又は３において、上側セルユニット１４６と下側セルユニット１４７との電位差が第１の電位差（ここでは０．５Ｖ以内）になったら放電手段Ａ４１０又は放電手段Ｂ４２０の稼働を停止させる。また、電流検出回路３２７によって大きな放電電流、即ち電動工具のトリガが引かれた状態又は電気機器の動作が開始された状況を検出した際には、放電手段Ａ４１０又は放電手段Ｂ４２０の作動を一時的に解除する。【０１０３】
システム検出がＬ（有り）の場合であって、接続状態信号Ｂ３４６がＬ（つまり並列接続）である場合は、上側セルユニット１４６と下側セルユニット１４７との電位が同じであるかを判定する。電位差が無い場合（０Ｖ）の場合は、モードＮｏ．４に示すように“並列接続（１８Ｖ）／正常”であるので、制御部３５０のマイコンは電圧調整のための制御は行わずに待機する。上側セルユニット１４６と下側セルユニット１４７との電位差が第２の所定値以上、例えば１Ｖ以上の差がある場合は、“並列接続（１８Ｖ）／セル組電圧バランス異常”として判定する。モードＮｏ．５が上側セルユニット（セル組Ａ）１４６の電圧が高い場合であって、モードＮｏ．６が下側セルユニット（セル組Ｂ）１４７の電圧が高い場合である。モードＮｏ．５の場合は、制御部３５０は放電実行信号Ａ４１１をハイにして放電手段Ａ４１０を稼働させて電圧の調整（上側セルユニット１４６の放電）を行う。同様にして、モードＮｏ．６の場合は、制御部３５０は放電実行信号Ｂ４２１をハイにして放電手段Ｂ４２０を稼働させて電圧の調整（下側セルユニット１４７の放電）を行う。モードＮｏ．５又は６において、電圧の調整中にシステム検出がＬからＨに切り替わった場合、即ち電池パック１００が取り外された場合はモードＮｏ．５又は６無いにおける放電動作を停止する。また、上側セルユニット１４６と下側セルユニット１４７との電位差が第１の電位差（ここでは０．５Ｖ以内）になったら放電手段Ａ４１０又は放電手段Ｂ４２０の稼働を停止させる。さらに、電流検出回路３２７によって大きな放電電流、即ち電動工具のトリガが引かれた状態又は電気機器の動作が開始された状況を検出した際には、放電手段Ａ４１０又は放電手段Ｂ４２０の稼働を一時的に解除する。【０１０４】
尚、並列接続状態にありながらセルユニットのマイナス端子側の接触不良によって見かけ上、上側セルユニット１４６と下側セルユニット１４７の電圧が等しく見える場合がある。それがモードＮｏ．７であり、その場合の接続状態信号Ａ３４５と接続状態信号Ｂ３４６はともにハイ（Ｈ）になる。この場合は、一見するとモードＮｏ．１の組み合わせと同じであるが、制御部３５０のマイコンは、前述したように上側セルユニット１４６の電圧を上側セルユニット電圧検出回路３２２（図１２参照）によって監視している。同様にして、下側セルユニット保護ＩＣ３２０（図１２参照）を介して上側セルユニット１４６の電圧を監視している。従って、接続状態信号Ａ３４５と接続状態信号Ｂ３４６はともにハイ（Ｈ）であっても、マイコンが直列接続／並列接続状態にあるかを判定した結果を合わせることにより、モードＮｏ．１か７かを判定できる。モードＮｏ．７と判定された場合は、“並列接続（１８Ｖ）／−端子接触異常／＋端子接触正常”であるので、制御部３５０のマイコンは、ＬＤ端子１６８又はＬＳ端子１６６を介して接続されている機器側に対して信号を伝達（出力）して、充放電動作を停止させる。この状態は上側セルユニット１４６だけが放電されたような場合又は下バンクだけが充電されたような場合に該当し、モードＮｏ．７において、システム検出信号がＨ（無し）を検出したら、充放電動作停止を解除する。【０１０５】
図１８は、電池パック１００の動作をさらに説明するためのタイミングチャートである。横軸は時間の経過（単位：秒）を示しており、一番上の欄には電池パック１００の接続状態又は装着状態を示しており、一番下の欄には電池パック１００の状態変更を行う時刻を丸１〜丸１２の数字で示している。ここでは、取り外していた電池パック１００を、丸２にて３６Ｖ用の電動工具本体３０に装着し、丸５にて再び取り外し、丸７にて外部の充電装置に装着し、丸９にて外部の充電装置から取り外し、丸１０にて１８Ｖ用の電動工具本体１に接続し、丸１１にて再び取り外した状態を示している。【０１０６】
システム検出信号４３１は電池パック１００内に含まれるシステム検出回路４３０の出力信号を示している。システム検出回路４３０はハイ（Ｈ）とロー（Ｌ）の２つの状態があり、電池パック１００が何らかの機器、即ち、電動工具本体１、３０、外部充電装置（図示せず）に装着されたら、矢印４３１ａ、４３１ｃ、４３１ｅのようにローになり、電池パック１００が取り外されたら矢印４３１ｂ、４３１ｄ、４３１ｆのようにハイになる。【０１０７】
電圧アンバランス検出信号３４４は、上側セルユニット１４６と下側セルユニット１４７の電圧のうちどちらが所定量、ここでは０．５Ｖ以上高いかを示すものであり、アンバランスが検出されたらハイになり、検出されなかったらローになる。ここでは丸１〜丸６までの間は、矢印３４４ａのように上側セルユニット１４６の電圧Ａが下側セルユニット１４７の電圧Ｂよりも０．５Ｖ以上低い状態であることを示し、丸９〜丸１０の間と丸１１〜丸１２の間は、矢印３４４ｃ、３４４ｅのように上側セルユニット１４６の電圧Ａが下側セルユニット１４７の電圧Ｂよりも０．５Ｖ以上高い状態であることを示している。丸６〜丸９、丸１０〜丸１１では上側セルユニット１４６の電圧Ａと下側セルユニット１４７の電圧Ｂの差が所定の範囲内、即ち０．５Ｖ未満に収まっており、矢印３４４ｂ、３４４ｄに示すように電圧アンバランス検出信号３４４はローになる。【０１０８】
接続状態信号Ａ３４５と接続状態信号Ｂ３４６は、図１４の回路図にて示した接続状態検出手段４００の出力信号である。これらは制御部３５０のマイコンに入力される。接続状態信号Ａ３４５は、図１４の説明で前述したように通常は矢印３４５ａ、３４５ｃ、３４５ｅのようにハイ（Ｈ）であり、並列接続時に負極端子側で接触不良が起きた際にロー（Ｌ）になる。ここでは、丸８のタイミング、丸１０のタイミングで負極端子側に接触不良が発生した状態を示しており、その場合は矢印３４５ｂ、３４５ｄのように接続状態信号Ａ３４５がロー（Ｌ）になる。接続状態信号Ｂ３４６は、接続状態信号Ａ３４５が正常状態を示すハイ（Ｈ）にある場合は、直列接続状態の時はハイ（Ｈ）になり、並列接続状態又は取り外し状態の時はロー（Ｌ）になる。従って、矢印３４６ａではハイ（Ｈ）になり、それ以外は矢印３４６ｂのようにロー（Ｌ）になる。【０１０９】
放電手段Ａの放電実行信号Ａ４１１は、図１４の放電手段Ａ４１０の動作を指示する信号であって、放電実行信号Ａ４１１が矢印４１１ｂ、４１１ｄに示すようにハイの時は放電手段Ａ４１０が稼働し（ＯＮ）、矢印４１１ａ、４１１ｃのようにローの時は放電手段Ａ４１０は稼働しない（ＯＦＦ）。放電手段Ｂ４２０は、図１４の放電手段Ｂ４２０の動作を指示する信号であって、放電実行信号Ｂ４２１がハイの時は放電手段Ｂ４２０が稼働し（ＯＮ）、ローの時は放電手段Ｂ４２０は稼働しない（ＯＦＦ）。放電電流３４９は、図１４で示した電流検出回路３２７の出力であって、縦軸が電流値となる。電動工具のトリガスイッチが引かれてモータが回転すると、矢印３４９ａ、３４９ｄ、３４９ｇのように大きな始動電流が流れ、その後は矢印３４９ｂ、３４９ｅ、３４９ｈのようにほぼ一定の電流が流れ、作業者がトリガスイッチを戻すと矢印３４９ｃ、３４９ｆ、３４９ｉのように電流がほぼゼロになる。尚、放電電流３４９の値はあくまで一例であって、実際の電流波形がどうなるかは電動工具本体毎に異なり、更に作業内容によっても大きく異なるものである。【０１１０】
放電電流３４９が図のように３回流れることを制御部３５０のマイコンが検知すると、マイコンは放電手段Ａ４１０、放電手段Ｂ４２０が動作中の場合は、その動作を停止される。図１６の例で説明すると、丸１以降において、電圧アンバランス検出信号３４４によって上側セルユニット１４６の電圧Ａが下側セルユニット１４７の電圧Ｂよりも低いため、矢印４２１ａで示すように放電手段Ｂ４２０がＯＮ（作動状態）になる。一方、矢印４１１ａにて示すように放電手段Ａ４１０はＯＦＦ（非動作）のままである。放電手段Ｂ４２０が作動中に、丸３のタイミングで制御部３５０のマイコンがトリガスイッチの動作を検出したら、マイコンは矢印４２１ｂに示すように、即座に放電手段Ｂ４２０の動作を停止される。そして、トリガレバーの操作が解除された後に一定時間Ｔが経過したら、丸４で示すように再び放電手段Ｂ４２０をＯＮ（作動状態）にする。同様にして、矢印４２１ｃ、４２１ｅにおいても、トリガレバー操作がオフになって所定時間Ｔが経過した後に放電手段Ｂ４２０がＯＮ（作動状態）になる。尚、図１６の例では電圧Ａ＜電圧Ｂであって、放電手段Ｂ４２０側を作動させる状況を説明したが、電圧Ａ＞電圧Ｂであって、放電手段Ａ４１０側を作動させる状況であっても、トリガレバー操作がオフになって所定時間Ｔが経過した後に放電手段Ａ４２０がＯＮ（作動状態）になる。丸５から丸６まで放電手段Ｂ４２０が動作し、丸９〜丸１０、丸１１〜丸１２までは放電手段Ａ４１０が作動するが、このときは電池パック１００が取り外されている状態であるので、制御部３５０は電池パック１００以外の機器に影響されずに電圧調整動作が行われる。【０１１１】
充放電禁止信号４５３は、電池パック１００が接続されている電動工具本体１、３０又は充電装置（図示せず）の動作を禁止するための出力で、電動工具本体１、３０に対する充放電禁止信号４５３は図１４の放電禁止信号３４１であり、充電装置（図示せず）に対する充放電禁止信号４５３は図１４の充電停止信号４４１である。ここでは丸８において充電装置に対して充電停止を指示すべく矢印４５３ｂのように充放電禁止信号４５３が送出され、丸１０において１８Ｖ用電動工具本体１に対して放電禁止を指示すべく矢印４５３ｄのように充放電禁止信号４５３が送出される。【０１１２】
以上説明したように、本実施例では電池パック１００に含まれる上側セルユニット１４６と下側セルユニット１４７の電圧を比較して、電圧の高い側のセルの放電を行うようにしたので、セルユニットの電圧を均等に保つことができる。また、セルユニットの並列接続状態で放電中又は充電中においても、各接続端子間の接触不良の発生を検出できるので、接触不良発生時に迅速に放電又は充電を停止することができる。
【実施例２】
【０１１３】
次に実施例２を用いて本発明の第２の実施例を説明する。第１の実施例においては電池パック１００内の上側セルユニット１４６と下側セルユニット１４７の電圧不均衡を、電池パック１００内の制御部３５０のマイコンが検出するようにした。第２の実施例においては、電気機器本体側のマイコンが検出するように構成したものである。図１９は、本発明の第２の実施例に係る電動工具を示す概略図である。図１９（１）の電動工具１は、定格１８Ｖで動作する電動工具であって、モータ５による負荷装置が電池パック１００の並列出力の電源によって動作する。ここでは、上側セルユニット１４６と下側セルユニット１４７が並列接続された電圧がモータ５に印加され、機構部６が駆動される。【０１１４】
図１９（２）の電動工具６３０はマイコン６６０を有する制御部（機器側制御部）を含んで構成される。マイコン（ＭＣＵ）６６０は、モータ６３５へ供給される電圧、即ち上側セルユニット１４６の正極と下側セルユニット１４７の負極間の電圧を監視する。さらに、マイコン６６０は、上側セルユニット１４６と下側セルユニット１４７の中間電位を測定できるように構成した。この中間電位はショートバー６８９の電位をマイコン６６０に入力させれば良い。このようにマイコン６６０は中間電位を測定することにより、上側セルユニット１４６の電圧と下側セルユニット１４７の電圧を比較し、セルユニット間に電圧のアンバランスが存在するか否かを検出できる。電圧の差が所定値以上である場合に、複数のセルユニットの接続に異常が生じたと判断することも可能である。さらに、上側セルユニット１４６と下側セルユニット１４７の電圧の差が所定の閾値（例えば１Ｖ以上）になったら、マイコン６６０は、モータ６３５の運転を停止及び禁止することにより、電池パック１００から負荷装置（モータ６３５）への電力の供給を停止ないし制限する。また、放電停止を示すアラームとして、ＬＥＤ６６５を点滅させることによって作業者に対して異常が生じたことを報知する。図１９（２）では放電停止、即ち電動工具の動作停止を示す報知手段として、光によって報知するＬＥＤ６６５を用いたが、図２０の電動工具６３０Ａに示すように、音によって報知するブザー手段６６５Ａを用いるようにしても良い。【０１１５】
以上、本発明を複数の実施例に基づいて説明したが、本発明は上述の実施例だけに限定されるものではなく、その趣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、上述の実施例では１８Ｖと３６Ｖの電圧切替式の電池パックで説明したが、切り替えられる電圧や、電圧比はこれだけに限られずにその他の電圧比であっても良い。また、上側セルユニット電圧検出回路３２２、下側セルユニット電圧検出回路３３２、接続状態検出手段４００、放電手段Ａ４１０、放電手段Ｂ４２０の回路構成は上述のものだけに限られずに、別の回路構成によって同等の機能を実現するものであっても良い。
【符号の説明】
【０１１６】
１，１Ａ…電動工具本体、２…ハウジング、３…ハンドル部、４…トリガスイッチ（動作スイッチ）、５…モータ、６…機構部、８…先端工具保持部、９…先端工具、１０…電池パック装着部、１１ａ，１１ｂ…レール溝、１２…湾曲部、１４…突起部、１５…電池パック、２０…ターミナル部、２０ａ…垂直面、２０ｂ…水平面、２１…基台、２２…正極入力端子、２２ａ…端子部、２４…Ｔ端子、２４ａ…端子部、２５…Ｖ端子、２５ａ…端子部、２６…ＬＳ端子、２６ａ…端子部、２７…負極入力端子、２７ａ…端子部、２８…ＬＤ端子、２８ａ…端子部、３０…電動工具本体、３２…ハウジング、３３…ハンドル部、３４…動作スイッチ、３５…モータ、４０…電池パック装着部、４５…モータ、５０，５０Ａ…ターミナル部、５１…基台、５１ｂ…凹部、５２…正極入力端子、５２ａ，５２ｂ…端子部、５２ｃ…配線用端子部、５４…Ｔ端子、５４ａ…端子部、５４ｃ〜５６ｃ，５８ｃ…配線用端子部、５５…Ｖ端子、５５ａ…端子部、５６…ＬＳ端子、５６ａ…端子部、５６ｃ…配線部、５７…負極入力端子、５７ａ…端子部、５８…ＬＤ端子、５８ａ…端子部、５８ｃ…配線部、５８ｆ…端子部、５９…ショートバー、５９ａ…接続部、５９ｂ，５９ｃ…端子部、６０…制御部、６１…電源回路、６２…電池電圧検出回路、６３…スイッチ状態検出回路、６４…電流検出回路、６５…入力線、１００…電池パック、１０１…下ケース、１０１ａ…前面壁、１０１ｂ…後面壁、１０１ｃ…右側側壁、１０１ｄ…左側側壁、１０２…固定用リブ、１０３ａ〜１０３ｄ…ネジ穴、１０４…スリット（風窓）、１０５…リブ、１１０…上ケース、１１１…下段面、１１３…開口部、１１４…段差部、１１５…上段面、１２０…スロット群配置領域、１２１〜１２８…スロット、１３１…ストッパ部、１３２…隆起部、１３４…スリット（風窓）、１３８ａ，１３８ｂ…レール、…１４１…ラッチ、１４２ａ，１４２ｂ…係止部、１４６…上側セルユニット、１４６ａ〜１４６ｅ…電池セル、１４７…下側セルユニット、１４７ａ〜１４７ｅ…電池セル、１５０…回路基板、１５１…取付孔、１６０…スロット群配置領域、１６１…上側正極端子、１６２…上側正極端子、１６２ａ，１６２ｂ…腕部、１６４…Ｔ端子、１６５…Ｖ端子、１６６…ＬＳ端子、１６７…上側負極端子、１６７ａ…腕部、１６８…ＬＤ端子、１７１，１７２…下側正極端子、１７２ａ，１７２ｂ…腕部、１７７…下側負極端子、１７７ａ，１７７ｂ…腕部、１８０…基板カバー、１８５ａ…鉛直壁部、２４０…信号端子部品、２４１…基体部、２４２…ブリッジ部、２４３…右側側面、２４３ａ…延在部、２４３ｂ…折曲部、２４３ｃ…切抜部、２４４…左側側面、２４５…腕部基部、２４５ｂ…切欠き溝、２４６…腕部基部、２４６ｂ…切欠き溝、２４９，２５０…脚部、２５０ａ，２５０ｂ…段差部、２５１〜２５４…腕部、２６０…上側端子部品、２６１…基体部、２６２…ブリッジ部、２６２ａ…段差部、２６３…右側側面、２６３ａ…折曲部、２６４…左側側面、２６４ｃ…補強面、２６５，２６６…腕部、２６５ａ…平面部、２６５ｄ…嵌合部、２６７，２６８…腕部、２８０…下側端子部品、２８１…基体部、２８２…ブリッジ部、２８３…右側側面、２８４…左側側面、２８４ｃ…切り落とし部、２８５，２８６…腕部、２９１…切欠き部、３０１…グランドライン、３０２…動作信号、３０５…過放電信号、３０６…過充電信号、３１０…消費電流制御手段、３２１…電源回路、３２２…上側セルユニット電圧検出回路、３２３…上側セルユニット電圧、３２５…過放電信号、３２６…過充電信号、３２７…電流検出回路、３２８…ＬＤ端子電圧検出回路、３２９…シャント抵抗、３３１…セル温度検出手段、３３２…下側セルユニット電圧検出回路、３３３…下側セルユニット電圧、３３５…残容量表示手段、３４１…放電禁止信号、３４２…接続線、３４４…電圧アンバランス検出信号、３４９…放電電流、３５０…制御部、４００…接続状態検出手段、４１０…上側セルユニット放電手段、４１１…放電実行信号Ａ、４２０…下側セルユニット放電手段、４２１…放電実行信号Ｂ、４３０…システム検出回路、４３１…システム検出信号、４３５…放電停止回路、４４０…充電停止回路、４４１…充電停止信号、４５３…充放電禁止信号、４４５…セパレータ、４４６…空間、４４７ａ，４４７ｂ…ネジボス、４５０〜４５２，４５５〜４５７…タブホルダ、４６１，４６６，４７１，４７６…引出し板、４６１ａ，４６６ａ，４７１ａ，４７６ａ…引出しタブ、４６２〜４６５，４７２〜４７５…接続板、４６２ａ，４６３ａ…中間引出しタブ、４８２ａ，４８２ｂ…絶縁シート、４９４ｂ…端部、６０１，６３０，６３０Ａ…電動工具、６０５，６３５…モータ、６６０…マイコン、６６５Ａ…ブザー手段、６８９…ショートバー、ＶＤＤ１…電源電圧（基準電圧）、ＶＤＤ２…基準電圧
【図１】
2019022072.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【手続補正書】
【提出日】令和1年12月25日(2019.12.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電池セルが複数個ずつ直列接続されて構成される複数のセルユニットと、複数の接続端子を有し、前記複数のセルユニットの接続状態を切り替え可能とした電池パックにおいて、
複数の前記セルユニット間の電圧のアンバランス、又は、前記セルユニットの接触不良が生じた場合は、充放電を停止させるか、又は充放電を停止させるための信号を電気機器本体に出力させるマイコンを設け、
前記マイコンは、
（１）前記セルユニットの温度の差が閾値以上になった場合、
（２）複数の前記セルユニットに流れる充電電流の差が閾値以上になった場合、
（３）前記複数のセルユニットを互いに並列に接続した並列接続状態時の一つの前記セルユニットに流れる充電電流が所定の値以上になった場合、
のいずれかの場合に、前記接続端子の接触不良が生じたと判断して、充電又は放電を停止させることを特徴とする電池パック。
【請求項２】
前記セルユニットごとに設けられ前記電池セルの電圧を監視する保護回路を設け、前記マイコンは、前記保護回路に接続され前記電池セルの負荷状態を監視する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】
前記マイコンは、前記接続端子と前記電池パックが装着される電気機器本体の機器側端子との接続状態を検出し、前記接続端子と前記機器側端子との接触不良により充電又は放電されないセルユニットがある場合には、充放電を停止させるか、又は充放電を停止させる信号を出力させることを特徴とする請求項１又は２に記載の電池パック。
【請求項４】
正極端子と負極端子がそれぞれ独立して一対設けられ、一方の前記正極端子と前記負極端子に第１のセルユニットが接続され、他方の前記正極端子と前記負極端子に第２のセルユニットが接続され、前記電池パックが高電圧の電気機器本体に接続された際には、前記第１のセルユニットと前記第２のセルユニットが直列接続状態となり、前記電池パックが低電圧の電気機器本体に接続された際には、前記第１のセルユニットと前記第２のセルユニットが並列接続状態となることを特徴とする請求項３に記載の電池パック。
【請求項５】
前記電池パックが装着される前記電気機器本体の機器側端子と前記接続端子との接触不良を検出するために、前記電池パックが電気機器本体又は外部充電装置に装着されているか否かを検出するシステム検出回路と、複数の前記セルユニットのそれぞれの低位側グランドに対する電圧値を検出する第１及び第２の電圧検出回路と、の少なくとも一方を設けたことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の電池パック。
【請求項６】
複数の電池セルが複数個ずつ直列接続されて構成される複数のセルユニットと、複数の接続端子を有し、前記複数のセルユニットの接続状態を切り替え可能とした電池パックにおいて、
前記接続端子と前記電池パックが装着される電気機器本体の機器側端子との接続状態を検出し、前記接続端子と前記機器側端子との接触不良により充電又は放電されないセルユニットがある場合には、充放電を停止させるか、又は充放電を停止させる信号を出力させるマイコンと、
前記電池パックが装着される電気機器本体の機器側端子と前記接続端子との接触不良を検出するために、前記電池パックが前記電気機器本体又は外部充電装置に装着されているか否かを検出するシステム検出回路と、複数の前記セルユニットのそれぞれの低位側グランドに対する電圧値を検出する第１及び第２の電圧検出回路と、の少なくとも一方と、
前記複数の前記セルユニットの負極側電位を比較することによって、前記電池パックの正  極端子又は負極端子のいずれかにおける接触不良の有無を検出するための接続状態検出回路と、を設けたことを特徴とする電池パック。
【請求項７】
前記マイコンは、前記システム検出回路、前記第１の電圧検出回路、前記第２の電圧検出回路の出力を用いて、前記接続端子と前記機器側端子との接触不良により充電又は放電されない前記セルユニットがあるか否かを判定することを特徴とする請求項６に記載の電池パック。
【請求項８】
前記電池パックのＬＤ端子は、スイッチング素子を介してグランドに接続され、前記マイコンは前記スイッチング素子のゲート信号を制御することにより前記スイッチング素子を導通状態にして前記ＬＤ端子を前記グランドに接地させることにより、前記電池パックが装着される電気機器本体の動作を停止させることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の電池パック。
【請求項９】
前記電池パックのＬＳ端子は、グランドとの間にサーミスタとスイッチング素子が接続され、前記マイコンは前記スイッチング素子のゲート信号を制御することにより前記サーミスタの出力伝達を遮断させて、代わりにハイ信号を前記ＬＳ端子から送出することにより、接続される充電装置の動作を停止させることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の電池パック。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか一項に記載の前記電池パックを装着する電池パック装着部を有し、前記電池パックからの電力によりモータを駆動させて作業機器を稼働させることを特徴とする電気機器。
【請求項１１】
請求項１から９のいずれか一項に記載の前記電池パックと、前記電池パックから電力が供給される負荷装置を有する前記電気機器本体と、前記電池パックから前記負荷装置に供給される電力を制御する制御部と、を有する電気機器において、
前記制御部は、前記複数のセルユニットの接続に異常が生じた場合に、前記電池パックから前記負荷装置への電力の供給を停止ないし制限するか、又は、異常が生じたことを報知することを特徴とする電気機器。
【請求項１２】
前記制御部は、前記複数のセルユニットの各々の電圧を検出し、電圧の差が所定値以上である場合に、前記複数のセルユニットの接続に異常が生じたと判断することを特徴とする請求項１１に記載の電気機器。
【請求項１３】
互いに直列に接続される複数の電池セルを有する第１のセルユニットと、互いに直列に接続される複数の電池セルを有する第２のセルユニットと、前記第１及び第２のセルユニットに接続される制御部と、を有し、前記第１のセルユニットと前記第２のセルユニットとを、並列接続状態、直列接続状態及び遮断状態のうち、少なくともいずれか２つの接続状態に選択的に切替え可能に構成された電池パックであって、
前記制御部は、前記第１及び第２のセルユニットがいずれの接続状態にあるかを検出可能に構成され、
前記第１のセルユニットの正極側、前記第１のセルユニットの負極側、前記第２のセルユニットの正極側、前記第２のセルユニットの負極側及び前記制御部に接続される接続状態検出回路を有することを特徴とする電池パック。
【請求項１４】
前記制御部及び前記接続状態検出回路は、前記第１のセルユニットの正極側の電位、前記第１のセルユニットの負極側の電位、前記第２のセルユニットの正極側の電位及び前記第２のセルユニットの負極側の電位のうち、少なくとも２つの電位を比較して、前記第１及び第２のセルユニットがいずれの接続状態にあるかを検出するよう構成されることを特徴とする請求項１３に記載の電池パック。
【請求項１５】
前記制御部は、前記第１のセルユニットと前記第２のセルユニットの接続状態に応じた異常状態に基づいて、
（１）充放電を停止させる、
（２）充放電を停止させるための信号を出力させる、
（３）前記第１のセルユニットと前記第２のセルユニットの電圧のバランスを調整させる、のいずれかを実行させることを特徴とする請求項１３又は１４に記載の電池パック。
【請求項１６】
前記異常状態が前記第１のセルユニットと前記第２のセルユニットの電圧のアンバランスの場合、前記制御部は、前記接続状態にかかわらず前記（３）を実行させ、前記第１のセルユニットと前記第２のセルユニットが並列接続状態において、前記異常状態が前記第１のセルユニットと前記第２のセルユニットの端子の接触不良の場合、前記制御部は、前記（１）を実行させることを特徴とする請求項１５に記載の電池パック。
【請求項１７】
前記電池パックを電気機器本体に接続した状態で前記（３）を実行中に前記電気機器本体が動作した場合、前記制御部は、前記（３）の動作を停止させることを特徴とする請求項１６に記載の電池パック。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
本発明のさらに他の特徴によれば、互いに直列に接続される複数の電池セルを有する第１のセルユニットと、互いに直列に接続される複数の電池セルを有する第２のセルユニットと、第１及び第２のセルユニットに接続される制御部と、を有し、第１のセルユニットと第２のセルユニットとを、並列接続状態、直列接続状態及び遮断状態のうち、少なくともいずれか２つの接続状態に選択的に切替え可能に構成された電池パックであって、制御部は第１及び第２のセルユニットがいずれの接続状態にあるかを検出可能に構成される。電池パックは、第１のセルユニットの正極側、第１のセルユニットの負極側、第２のセルユニットの正極側、第２のセルユニットの負極側及び制御部に接続される接続状態検出回路を有する。制御部及び接続状態検出回路は、第１のセルユニットの正極側の電位、第１のセルユニットの負極側の電位、第２のセルユニットの正極側の電位及び第２のセルユニットの負極側の電位のうち、少なくとも２つの電位を比較して、第１及び第２のセルユニットがいずれの接続状態にあるかを検出する。また、制御部は、第１のセルユニットと第２のセルユニットの接続状態に応じた異常状態に基づいて、充放電を停止させるか充放電を停止させるための信号を出力させる、又は、第１のセルユニットと第２のセルユニットの電圧のバランスを調整させる。ここで、異常状態が第１のセルユニットと第２のセルユニットの電圧のアンバランスの場合、制御部は、接続状態にかかわらず第１のセルユニットと第２のセルユニットの電圧のバランスを調整させる。また、第１のセルユニットと第２のセルユニットが並列接続状態において、異常状態が第１のセルユニットと第２のセルユニットの端子の接触不良の場合、制御部は、充放電を停止させるか充放電を停止させるための信号を出力させる。電池パックを電気機器本体に接続した状態で第１のセルユニットと第２のセルユニットの電圧のバランスを調整中に電気機器本体が動作した場合、制御部は、バランス調整の動作を停止させる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
【図１】本発明に係る電池パックの電動工具への装着状況を説明するための図である。
【図２】図１の電動工具本体１の電池パック装着部１０の形状を示す斜視図である。
【図３】本発明の実施例に係る電池パック１００の斜視図である。
【図４】図３の電池パック１００の展開斜視図である。
【図５】図４のセパレータ４４５を用いた電池セルのスタック状況および配線方法を説明するための展開斜視図である。
【図６】図４の電力端子のうち放電用に使われる正極端子対（１６２と１７２）と負極端子対（１６７と１７７）の単体形状を示す図である。
【図７】図４の電力端子（１６１と１７１、１６２と１７２、１６７と１７７）の単体形状を示す図であって、（１）は全体の斜視図であり、（２）は全体の側面図であり、（３）は全体の正面図である。
【図８】電気機器本体と電池パック１００の電力端子との接続状況を説明するための図であり、（１）は本実施例の電動工具本体３０に接続した状態の接続回路を示し、（２）は従来の電動工具本体１に接続した接続回路を示す。
【図９】（１）は本実施例の電動工具本体３０のターミナル部５０の斜視図であり、（２）はショートバー５９単体の斜視図であり、（３）はターミナル部５０と電池パック１００の電力端子との接続方法を示す図である。
【図１０】（１）は従来の電動工具本体１のターミナル部２０の斜視図であり、（２）はターミナル部２０と電池パック１００の電力端子との接続状況を示す図である。
【図１１】本実施例の信号端子部品２４０の単体形状を示す図であって、（１）は左前上方より見た斜視図であり、（２）は右前下方から見た斜視図である。
【図１２】本実施例の電池パック１００を従来の電動工具本体１に接続した状態を示す回路図である。
【図１３】本実施例の電池パック１００を従来の電動工具本体１Ａに接続した状態を示す回路図である。
【図１４】本実施例の電池パック１００の回路図であり、３６Ｖ用の電動工具本体３０に接続した状態を示す図である。
【図１５】電池パック１００内の回路構成のうち、制御部３５０が接触不良状態を検出するための回路部分を示す別の回路図である。
【図１６】制御部３５０のマイコンによる電池パック１００の接続端子の接続状態の正常異常の判定をする手順を示すフローチャートである。
【図１７】制御部３５０のマイコンによる電池パック１００の接続状態の判定と、端子接続状態の正常又は異常の判定の仕方、及び判定結果に対する対応動作を示す一覧表である。
【図１８】電池パック１００の動作をさらに説明するためのタイミングチャートである。
【図１９】本発明の第２の実施例に係る電動工具を示す概略図である。
【図２０】本発明の第２の実施例の変形例に係る電動工具６３０Ａを示す概略図である。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
図１は本実施例に係る電池パックの電動工具への装着状況を説明するための図である。電気機器の一形態である電動工具は、電池パックを有し、モータによる回転駆動力を用いて先端工具や作業機器を駆動する。電動工具は種々の種類が実現されているが、図１で示す電動工具本体１、３０はいずれもインパクト工具と呼ばれるものである。電動工具本体１、３０は、図示しないビットやソケットレンチ等の先端工具に回転力や軸方向の打撃力を加えることにより締め付け作業を行う工具である。これらの電動工具本体１、３０は、外形を形成する外枠たるハウジング２、３２を備え、ハウジング２、３２にはハンドル部３、３３が形成される。ハンドル部３、３３の一部であって作業者が把持した際に人差し指があたる付近には、トリガ状の動作スイッチ４、３４が設けられ、ハンドル部３、３３の下方には電池パック１５、１００を装着するための電池パック装着部１０、４０が形成される。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６３】
電流値の監視は、充電時においては接続端子（１６１、１６７、１７１、１７７）の接触不良を検出することにも役に立つ。電池パック１００が図示しない外部の充電装置に接続されて定電流充電制御が行われる場合には、上側セルユニット１４６と下側セルユニット１４７に流れる充電電流は所定の電流値となる。例えば、充電装置によって１２Ａの充電電流を流す場合は、上側セルユニット１４６と下側セルユニット１４７には理想的には６Ａずつの充電電流が流れる。しかしながら、接続端子（１６１、１６７、１７１、１７７）と充電装置側の機器側端子間のいずれかに接触不良が生じた場合には、接触不良が生じた接続端子に接続されたセルユニットに流れる電流がゼロ又は大きく低下し、残りのセルユニット側に合計電流１２Ａが流れることになる。そこで、マイコンは電流検出回路３２７の検出値が、正常電流の範囲内にあるか否かを判定し、極端に少ない場合（例えば０Ａ近く）か、極端に多い場合（例えば１０Ａ以上）には、複数のセルユニットの接続のいずれかに異常が生じていると判断して、充電装置による充電を停止させるように構成した。以上のように、外部充電装置を用いて電池パック１００の充電を行っている際にも、制御部３５０は充電電流によって複数のセルユニットの接続に異常が生じているかを判断し、異常発生と判定された場合は、外部の充電装置にＬＳ端子１６６を介して充電停止信号を伝達（出力）するようにした。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６５】
本実施例では上側セルユニット１４６の保護回路は保護ＩＣ３００だけでマイコンを含まないのに対して、下側セルユニット１４７の保護回路には、保護ＩＣ３００に加えてマイコンを含む制御部３５０を設けた。そして、電源回路３２１が下側セルユニット１４７の電力によって制御部３５０の動作用の電源を生成する。本実施例の電池パック１００は、１８Ｖと３６Ｖの電圧切替式なので、上側セルユニット１４６側の保護回路にマイコンを搭載すると、２つのセルユニットの直列接続時と並列接続時において、制御部３５０のグランド電位が変わってしまう。一方、下段側に電源回路３２１を設けるのであれば電源回路３２１のグランド電位は変化しない。そこで、本実施例ではマイコンを搭載した制御部３５０を上側セルユニット１４６の回路中では無くて、下側セルユニット１４７の回路中に設けた。このマイコンの配置により、出力電圧を定格１８Ｖと３６Ｖの切替式としても安定してマイコンを含む制御部３５０を稼働させることできる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６９】
上側セルユニット１４６の負極の電位（基準電位Ａ）は、上側セルユニット１４６と下側セルユニット１４７の並列接続時にはグランド電位であるが、直列接続時には下側セルユニット１４７の正極電位と等しい。この接続状態において、抵抗Ｒ３１に上側セルユニット１４６の電位が掛からないことは、スイッチング素子Ｍ３１はオフとなるので、グランドライン３０１は接続されていないハイインピーダンス状態となる。一方、スイッチング素子Ｍ３２がオンになって疑似負荷に電流が流れる際には、抵抗Ｒ３１とＲ３２の分圧電圧がスイッチング素子Ｍ３１のゲート端子に流れるため、スイッチング素子Ｍ３１がオンになる。するとグランドライン３０１が基準電位Ａに接続されることになるので、保護ＩＣ３００内の内蔵電源に電源が供給されることになり、保護ＩＣ３００が起動する。以上のような接続形態にすれば、消費電流制御手段３１０によって下側セルユニット１４７側のマイコンの電力消費分を上側セルユニット１４６の回路内でも消費させることができる。さらに、消費電流制御手段３１０の稼働、停止の切り替えに応じて、保護ＩＣ３００自身の起動と停止制御も併せて行うことができる。よって、制御部３５０のマイコンは、下側セルユニット１４７の保護回路と上側セルユニット１４６の保護回路を連動して起動又は停止の制御を行うことができる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８２】
上側セルユニット１４６（セル組Ａ）には上側セルユニット１４６用の保護ＩＣ３００が接続され、下側セルユニット１４７（セル組Ｂ）には下側セルユニット１４７用の保護ＩＣ３２０が接続され、これらを調整する制御は、マイコンを含んで構成される制御部３５０によって行われる。ここでは、接続状態検出手段４００を設けて、電池パック１００側の電力用の接続端子と、電気機器本体側の機器側端子、又は、外部の充電装置（図示せず）の接続端子との間の接触不良により充放電されないセルユニットが発生した場合に、制御部３５０のマイコンによってこれを検出し、充電又は放電を停止させるようにした機能を追加したことに特徴がある。本実施例では、２つのセルユニット（１４６、１４７）が含まれ、それらセルユニット毎に別々に設けた充放電用の接続端子（１６１又は１６２、１７７、１７１又は１７２と１６７）を有し、充放電端子に接続される相手機器の端子配線形態に応じて各セルユニットの接続状態が直列又は並列に切り替わる。尚、外部充電装置装着時においては、放電用の正極端子対（１６２、１７２）の代わりに、充電用の正極端子対（１６１、１７１）を用いる。上側正極端子１６１と１７１は、セルフコントロールプロテクタを介して接続されるので同電位である。そこで、図１５では説明の便宜上、これらを区別して説明しないで、上側正極端子１６２と、下側正極端子１７２として説明する。ここで、直列接続状態の出力（定格３６Ｖ）の放電の場合は、充放電用の接続端子と電動工具本体側の接続端子が接触不良になると、電流が全く流れないことになるので、電動工具が動作しない。従って、作業者はその接続不良状態の発生を容易に気がつくことができるので、電池パック１００を電動工具本体１、３０から取り外して、ゴミ等を取り除いたあとに再度装着することが可能となる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８３】
問題となるのは、並列接続状態の出力（定格１８Ｖ）の放電又は充電の場合である。この場合は、充放電用の接続端子と電動工具本体側の接続端子のいずれかが接触不良になっても、電池パック１００側の２つのセルユニット（１４６、１４７）の片側から放電が継続され、又は、片側への充電が継続される虞が生ずる。この一方のセルユニットのみに接続され、他方のセルユニットへの接続が不良の状態が続くと、上側セルユニット１４６と下側セルユニット１４７に著しい電圧のアンバランスが生じて好ましくない。そこで、マイコンは、上側セルユニット電圧検出回路３２２と下側セルユニット電圧検出回路３３２によって検出された上側セルユニット１４６と下側セルユニット１４７の電圧を監視し、接続状態検出手段４００の出力信号（接続状態信号Ａ３４５、接続状態信号Ｂ３４６）を用いて、接続端子（１６２、１６７、１７２、１７７）のいずれかにおいて接続不良が起きているか否かを検出する。前述のように検出しなければならない接触不良状態は、上側セルユニット１４６と下側セルユニット１４７の並列接続状態のときであるため、接触不良の虞がある接続点は、電池パック１００が装着される相手側機器が１８Ｖ用の電動工具本体１の場合は、正極入力端子２２（図２参照）と上側正極端子１６２、正極入力端子２２と下側正極端子１７２、負極入力端子２７（図２参照）と上側負極端子１６７、負極入力端子２７と下側負極端子１７７の４箇所である。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８６】
接続状態検出手段４００で検出できるのは正極端子の接触不良である。接続状態検出手段４００にて検出できない点としては、負極端子のいずれか側（図６に示す上側負極端子１６７と負極入力端子２７、又は、下側負極端子１７７と負極入力端子２７）の接触不良による電力遮断である。電池パックが接続される電動工具本体１が１８Ｖ機器の場合は、制御部３５０のマイコンから見て、片方のセルユニットの電圧しか掛かっていない状態であっても、負極端子側の接触不良が生じている他方のセルユニットの電圧も同じ電位と検出される場合がある。例えば、上側セルユニット１４６の両極間電圧が１８．０Ｖで、下側セルユニット１４７の両極間電圧が１７．９Ｖのように異なる場合でも、上側セルユニット１４６の基準電位Ａが、下側セルユニット１４７の基準電位Ｂに対して０．１Ｖ低いような場合は、上側セルユニット電圧検出回路３２２と下側セルユニット電圧検出回路３３２がともに１８．０Ｖで等しくなる。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８９】
次に、上側セルユニット１４６の電圧が低くなって、下側セルユニット１４７の電圧が低くなった場合の動作を説明する。この状況は、例えば１８Ｖの電動工具本体１に接続された状態において、電動工具を稼働させて電池パック１００からの放電の際に、上側負極端子１６７と負極入力端子２７（図６参照）の接触不良により、上側セルユニット１４６側からだけ放電され、上側セルユニット１４６の電圧だけ低下していく場合に発生する。この状態では正極側端子（１６２、１７２）は正極入力端子２２に共通接続されていて同電位にあるため、基準電位Ｂに対して基準電位Ａが相対的に高くなる。すると、スイッチング素子Ｍ６１、Ｍ６２、Ｍ６５はオフのままであるが、スイッチング素子Ｍ６３のゲート電圧たる抵抗Ｒ６３とＲ６４の分圧電圧が所定値以上になるため、スイッチング素子Ｍ６３がオンになる。スイッチング素子Ｍ６３のゲート端子には、下側セルユニット１４７の下側正極端子１７２と基準電位Ｂとの抵抗Ｒ６６、Ｒ７４による分圧電圧が掛かる。しかしながら、その分圧点にスイッチング素子Ｍ６３のドレイン端子が接続され、スイッチング素子Ｍ６４のソース端子がスイッチング素子Ｍ６３のソース端子に接続されるため、スイッチング素子Ｍ６３がオンになるとスイッチング素子Ｍ６４もオンになり、スイッチング素子Ｍ６６もオンになる。尚、電池パック１００が取り外されている時に各セルユニットの電圧を検出できるように、スイッチング素子Ｍ６４が設けられる。スイッチング素子Ｍ６４には小さい値の抵抗Ｒ６７を入れている。このようにしてスイッチング素子Ｍ６４を介して上側セルユニット１４６のマイナス電位と、下側セルユニット１４７のマイナス電位が比較できるので、電池パック１００が非接続の時も、各セルユニットのバランスを監視することができる。スイッチング素子Ｍ６４のドレイン端子には、抵抗Ｒ６７とスイッチング素子Ｍ６４を介して上側セルユニット１４６の負極端子（１７７）が接続される。スイッチング素子Ｍ６６がオンになることにより、ＶＤＤ１と基準電位Ｂの間が抵抗Ｒ７３を介して導通するので、接続状態信号Ｂ３４６がハイの状態からローの状態に切り替わる。接続状態信号Ｂ３４６は、電池パックが装着されていない時は、スイッチング素子Ｍ６３はオンしない。スイッチング素子Ｍ６４は検出には関係せず、スイッチング素子Ｍ６６がオンになるので、接続状態信号Ｂ３４６はローになる。並列接続にて電圧が正常に出力されているときの接続状態信号Ｂ３４６もローになる。以上のようにして、接続状態検出手段４００によって１８Ｖ用の接続時における負極端子（１６７、１７７）側での接触不良状態を認識することができる。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９４】
ＬＤ端子１６８には、更に放電停止回路４３５とＬＤ端子電圧検出回路３２８が設けられる。放電停止回路４３５は、抵抗Ｒ４６を介してＬＤ端子と基準電位Ｂとの間を短絡するためのスイッチング素子Ｍ４１が含まれる。制御部３５０のマイコンは、電動工具の動作を異常停止させなければならない際に放電禁止信号３４１をローからハイにする。放電禁止信号３４１はスイッチング素子Ｍ４１のゲート信号であるため、放電禁止信号３４１がハイになるとＬＤ端子１６８の電位が抵抗Ｒ４６を介して接地されることになり、ロー電位になる。ＬＤ端子電圧検出回路３２８は図１２、図１３にて説明したとおりであるため、ここでの繰り返しの説明は省略する。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０３】
システム検出がＬ（有り）の場合であって、接続状態信号Ｂ３４６がＬ（つまり並列接続）である場合は、上側セルユニット１４６と下側セルユニット１４７との電位が同じであるかを判定する。電位差が無い場合（０Ｖ）の場合は、モードＮｏ．４に示すように“並列接続（１８Ｖ）／正常”であるので、制御部３５０のマイコンは電圧調整のための制御は行わずに待機する。上側セルユニット１４６と下側セルユニット１４７との電位差が第２の所定値以上、例えば１Ｖ以上の差がある場合は、“並列接続（１８Ｖ）／セル組電圧バランス異常”として判定する。モードＮｏ．５が上側セルユニット（セル組Ａ）１４６の電圧が高い場合であって、モードＮｏ．６が下側セルユニット（セル組Ｂ）１４７の電圧が高い場合である。モードＮｏ．５の場合は、制御部３５０は放電実行信号Ａ４１１をハイにして放電手段Ａ４１０を稼働させて電圧の調整（上側セルユニット１４６の放電）を行う。同様にして、モードＮｏ．６の場合は、制御部３５０は放電実行信号Ｂ４２１をハイにして放電手段Ｂ４２０を稼働させて電圧の調整（下側セルユニット１４７の放電）を行う。モードＮｏ．５又は６において、電圧の調整中にシステム検出がＬからＨに切り替わった場合、即ち電池パック１００が取り外された場合はモードＮｏ．５又は６内における放電動作を停止する。また、上側セルユニット１４６と下側セルユニット１４７との電位差が第１の電位差（ここでは０．５Ｖ以内）になったら放電手段Ａ４１０又は放電手段Ｂ４２０の稼働を停止させる。さらに、電流検出回路３２７によって大きな放電電流、即ち電動工具のトリガが引かれた状態又は電気機器の動作が開始された状況を検出した際には、放電手段Ａ４１０又は放電手段Ｂ４２０の稼働を一時的に解除する。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０４】
尚、並列接続状態にありながらセルユニットのマイナス端子側の接触不良によって見かけ上、上側セルユニット１４６と下側セルユニット１４７の電圧が等しく見える場合がある。それがモードＮｏ．７であり、その場合の接続状態信号Ａ３４５と接続状態信号Ｂ３４６はともにハイ（Ｈ）になる。この場合は、一見するとモードＮｏ．１の組み合わせと同じであるが、制御部３５０のマイコンは、前述したように上側セルユニット１４６の電圧を上側セルユニット電圧検出回路３２２（図１２参照）によって監視している。同様にして、下側セルユニット保護ＩＣ３２０（図１２参照）を介して上側セルユニット１４６の電圧を監視している。従って、接続状態信号Ａ３４５と接続状態信号Ｂ３４６はともにハイ（Ｈ）であっても、マイコンが直列接続／並列接続状態にあるかを判定した結果を合わせることにより、モードＮｏ．１か７かを判定できる。モードＮｏ．７と判定された場合は、“並列接続（１８Ｖ）／−端子接触異常／＋端子接触正常”であるので、制御部３５０のマイコンは、ＬＤ端子１６８又はＬＳ端子１６６を介して接続されている機器側に対して信号を伝達（出力）して、充放電動作を停止させる。この状態は上側セルユニット１４６だけが放電されたような場合又は下側セルユニットだけが充電されたような場合に該当し、モードＮｏ．７において、システム検出信号がＨ（無し）を検出したら、充放電動作停止を解除する。
【国際調査報告】
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