(57)【要約】【課題】  一つの工具で既存のニカド電池とニッケル水素の電池パック以外に、リチウムイオン電池の電池パックも使用可能にすること。【解決手段】  リチウムイオン電池の電池パック内に電池の種類を判別するための電池種判別素子を設けると共に、プラス端子の位置をニッケルカドミウム電池とニッケル水素電池の電池パックのプラス端子位置とは異なる位置に形成した。また、これら３種類の電池パックを選択的に使用可能な電動工具には、電池パックの種別を判別する電池種判別手段を設け、判別した電池パックの種別に応じた放電電流を流すように制御している。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被駆動機器の電源として使用されるニッケルカドミウム電池若しくはニッケル水素電池の電池パックに対して互換的に使用可能なリチウムイオン電池の電池パックであって、電池の種類を判別するための電池種判別素子を設けると共に、ニッケルカドミウム電池及びニッケル水素電池の電池パックのプラス端子位置とは異なる位置にプラス端子が形成されていることを特徴とする電池パック。
【請求項２】
前記被駆動機器は電動工具であ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】
ニッケルカドミウム電池の電池パック、ニッケル水素電池の電池パック、及びリチウムイオン電池の電池パックを判別する電池種判別手段と、電流を検出する電流検出手段と、電流経路を遮断する電流経路遮断手段と、前記電流経路遮断手段を制御する電流経路遮断制御手段とを有し、前記電池種判別手段により装着された電池パックがニッケルカドミウム電池若しくはニッケル水素電池の電池パックと判別された場合は、前記電流検出手段によって検出された電流が第一の所定値以上であれば前記電流制御遮断制御手段を介して前記電流経路遮断手段をオフし、前記電池種判別手段により装着された電池パックがリチウムイオン電池の電池パックであると判別された場合は、前記電流検出手段によって検出された電流が前記第一の所定値より小さい第二の所定値以上であれば前記電流制御遮断制御手段を介して前記電流経路遮断手段をオフすることを特徴とする電動工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ニッケルカドミウム電池（以下、ニカド電池）、ニッケル水素電の電池パックと互換性のあるリチウムイオン電池の電池パックに関し、更にこれら電池パックを選択的に使用可能な電動工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動工具のようにハイパワーの要望が強い機器では、大電流で放電が可能であり，さらに短時間で充電が可能なニカド電池が広く用いられている。また，電池の高容量化による作業効率向上の要望，ニカド電池に使用するカドミウムの有害性から耐環境性に優れた電池の要望に対し，近年では新たにニッケル水素電池が普及し始めている。ニカド電池とニッケル水素電池においては、３０〜４０Ａの大電流が流せるため、大電流用途で使用されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
一方、出力密度が高いことから更なる高容量化、軽量化が見込まれるリチウムイオン電池の登場が期待されている。しかし、軽量化を求めて、直列接続で電池を用いる場合は、現在のところ１０Ａ〜１５Ａ程度の放電が電池寿命の観点から限界である。このようにニカド電池とニッケル水素電池、リチウムイオン電池では取出せる電流に違いがある。ニカド電池とニッケル水素電池の使用を前提とした既存の電動工具は、通常、電流制限手段をもたないので、これにリチウムイオン電池を装着すると、電池に大電流が流れてしまい、電池寿命を損なう可能性がある。
【０００４】
本発明の目的は、上記した従来技術の欠点をなくし、ニカド電池とニッケル水素の電池パックと互換性のあるリチウムイオン電池の電池パックを提供すること、更に、ニカド電池、ニッケル水素及びリチウムイオン電池それぞれの電池パックを選択的に使用できる電動工具を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１記載の発明は、上記目的を達成するため、被駆動機器の電源として使用されるニカド電池若しくはニッケル水素電池の電池パックに対して互換的に使用可能なリチウムイオン電池の電池パックであって、電池の種類を判別するための電池種判別素子を設けると共に、ニカド電池及びニッケル水素電池の電池パックのプラス端子位置とは異なる位置にプラス端子が形成されていることを技術的特徴としている。
【０００６】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の電池パックであって、当該電池パックを使用する被駆動機器が電動工具であることを技術的特徴としている。
【０００７】
請求項３記載の発明は、ニカド電池の電池パック、ニッケル水素電池の電池パック、及びリチウムイオン電池の電池パックを判別する電池種判別手段と、電流を検出する電流検出手段と、電流経路を遮断する電流経路遮断手段と、電流経路遮断手段を制御する電流経路遮断制御手段とを有する電動工具であって、電池種判別手段により装着された電池パックがニカド電池若しくはニッケル水素電池の電池パックと判別された場合は、電流検出手段によって検出された電流が第一の所定値以上であれば電流制御遮断制御手段を介して電流経路遮断手段をオフし、電池種判別手段により装着された電池パックがリチウムイオン電池の電池パックであると判別された場合は、電流検出手段によって検出された電流が第一の所定値より小さい第二の所定値以上であれば電流制御遮断制御手段を介して電流経路遮断手段をオフすることを技術的特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
以上のように本発明によれば、ニカド電池とニッケル水素の電池パックの使用を前提とした機器に、リチウムイオン電池の電池パックを使用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１は、本発明の実施の形態に係る電動工具と、当該電動工具に使用する電池パックの外観を示した図である。図示した電動工具は、既存のニカド電池又はニッケル水素電池の電池パックに加えてリチウムイオン電池の電池パックも使用することができる。図１には、既存のニカド電池又はニッケル水素電池の電池パックと、本発明の実施の形態にかかるリチウムイオン電池の電池パック双方の外観が示されている。
【００１０】
電動工具は、その把持部下方から電池パックを装着できるようになっており、電池パックは電動工具の把持部内部に収容される工具装着部を有している。リチウムイオン電池の電池パックの工具装着部は、既存の電池パックの工具装着部と略同一形状であり、既存の電動工具に装着することができるようになっている。
【００１１】
図２の（イ）はリチウムイオン、ニッケル水素、ニカド電池共用工具の端子部、（ロ）は既存のニッケル水素、ニカド電池用工具の端子部、（ハ）はリチウムイオン電池の端子部、（ニ）は既存のニッケル水素、ニカド電池の端子部を示した図である。（イ）に示したリチウムイオン、ニッケル水素、ニカド電池共用工具には、リチウムイオン電池に対応したプラス端子（Ｌｉ−ｉｏｎ用（＋）端子）と、それとは異なる位置に設置された既存のニッケル水素、ニカド電池に対応したプラス端子（Ｎｉ−Ｍｈ  ｏｒ  Ｎｉ−Ｃｄ用（＋）端子）と、マイナス端子（（−）端子）を有している。また、（ハ）に示したリチウムイオン電池のプラス端子と、（ニ）に示した既存のニッケル水素、ニカド電池のプラス端子は、（イ）に示したリチウムイオン、ニッケル水素、ニカド電池共用工具のリチウムイオン用のプラス端子と、既存のニッケル水素、ニカド用のプラス端子にそれぞれ対応した位置に端子を有し放電が可能となっている。
【００１２】
一方、（ロ）に示した既存のニッケル水素、ニカド電池用工具のプラス端子は、（ニ）に示した既存のニッケル水素、ニカド電池のプラス端子にのみ対応しており、（ハ）に示したリチウムイオン電池のプラス端子とは対応した位置関係にはない。よって、リチウムイオン電池は、既存の電流制限手段が設置されていない工具では使用できないようになっている。
【００１３】
図３は、本発明の実施の形態に係る電動工具に含まれる電気回路のブロック回路図である。
【００１４】
電動工具のモータ（Ｍ）１は、電流経路遮断手段として機能するＦＥＴ７を介してニカド電池又はニッケル水素電池、あるいはリチウムイオン電池のいずれかの電池パックから給電されるようになっている。装着された電池パックのマイナス（−）端子には放電電流を検出するシャント抵抗８が接続される。シャント抵抗８のドロップ電圧を増幅するための増幅手段であるオペアンプ１１、抵抗９，１０が設けられており、オペアンプ１１の出力はマイクロコンピュータ（以下、「マイコン」）６のＡ／Ｄポート６ｃに接続されている。マイコン６は、マイコン６を初期状態にするためのリセットＩＣ５からの信号を入力するリセット信号入力ポート（ＩＮ）６ａと、ＦＥＴ７を制御する出力ポート（ＯＵＴ）６ｂと、放電電流の増幅手段からの出力信号と、電池種判別端子から抵抗１２を介して入力される信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄポート６ｃと、ＣＰＵ６ｄから構成される。マイコン６及びオペアンプ１１への電源供給部としてコンデンサ２、４、レギュレータ３が設けられている。
【００１５】
電池パックには電池種によってそれぞれ異なる判別用抵抗が設置されており、その判別用抵抗と抵抗１２によって分圧される値によって電池種の判別を行う。例えば、判別用抵抗が１ｋΩ以下であれば既存のニッケル水素又はニカド電池と判別し、１ｋΩ以上であればリチウムイオン電池であると判別する。
【００１６】
次に、図４に示したフローチャートに従い動作を説明する。電池パックが接続されると（ステップ４０１：ＹＥＳ）、マイコン６の出力ポート６ｂを介して電流遮断手段たるＦＥＴ７をオンし（ステップ４０２）、電池種を判別する（ステップ４０３）。即ち、抵抗１２と電池パック内に設置された判別用抵抗の分圧値がマイコン６のＡ／Ｄポート６ｃに入力され、その値によって電池種の判別を行う。電池の判別用抵抗が１ｋΩ以下であると判別できる値がマイコン６のＡ／Ｄポート６ｃに入力された場合は、ニッケル水素又はニカド電池と判別し、１ｋΩ以上であると判別できる値がマイコン６のＡ／Ｄポート６ｃに入力された場合は、リチウムイオン電池と判別する。
【００１７】
次に、シャント抵抗８のドロップ分を抵抗９、抵抗１０、オペアンプ１１よりなる電流検出手段で増幅し、その増幅された信号をマイコン６のＡ／Ｄポート６ｃに入力することにより電流を検出する（ステップ４０４）。
【００１８】
次に、ステップ４０３において判別した電池種がリチウムイオン電池か否かを判別する（ステップ４０５）。リチウムイオン電池であると判別されなかった場合は（ステップ４０５：ＮＯ）、ニッケル水素またはニカド電池が接続されていることになる。この場合は、ステップ４０４において検出された電流値が第一所定値以上か否かを判別する（ステップ４０６）。第一所定値以上と判別された場合は（ステップ４０６：ＹＥＳ）、マイコン６の出力ポート６ｂを介してＦＥＴ７をオフする（ステップ４０８）。この第一所定値はニッケル水素、ニカド電池を劣化させる手前の電流値に設定する。例えば、４５Ａ程度である。ステップ４０６において電流値が第一所定値以上でない場合は（ステップ４０６：ＮＯ）、ステップ４０４に戻る。
【００１９】
ステップ４０５においてリチウムイオン電池と判別された場合は（ステップ４０５：ＹＥＳ）、電流値が第一所定値より小さい第二所定値以上か否かを判別する（ステップ４０７）。第二所定値以上と判別された場合は、マイコン６の出力ポート６ｂを介してＦＥＴ７をオフする（ステップ４０８）。この第二所定値はリチウムイオン電池を劣化させる手前の電流値に設定する。例えば、２０Ａ程度である。ステップ４０７において電流値が第二所定値以上でない場合は（ステップ４０７：ＮＯ）、ステップ４０４に戻る。
【００２０】
ステップ４０８でＦＥＴ７をオフした場合には、オフしてから所定時間が経過したか否かを判別する（ステップ４０９）。所定時間が経過した場合は（ステップ４０９：ＹＥＳ）、マイコン６の出力ポート６ｂを介してＦＥＴ７をオンする（ステップ４１０）。
【産業上の利用可能性】
【００２１】
本発明のリチウムイオン電池の電池パックは、既存のニカド電池若しくはニッケル水素電池の電池パックと互換的に同一の電気機器で使用することができる。また、本発明の電動工具は、既存のニカド電池若しくはニッケル水素電池の電池パックのほかリチウムイオン電池の電池パックを使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】従来のニカド電池・ニッケル水素電池と、本発明の実施の形態に係るリチウムイオン電池の電池パック及び電動工具の外観図。
【図２】（イ）はリチウムイオン、ニッケル水素、ニカド電池共用工具の端子部、（ロ）は既存のニッケル水素、ニカド電池用工具の端子部、（ハ）はリチウムイオン電池の端子部、（ニ）は既存のニッケル水素、ニカド電池の端子部を示した図。
【図３】本発明の実施の形態に係る電動工具の回路ブロック図。
【図４】図３に示した回路の動作を説明するためのフローチャート。
【符号の説明】
【００２３】
１・・・モータ、６・・・マイコン、７・・・ＦＥＴ、８・・・シャント抵抗、１２・・・抵抗
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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