(57)【要約】  例えば、剪定ばさみ、のこぎり、果物採取ツール、芝刈り機、潅木カッタ、生垣カッタ、インパクト・スパナ、空気ハンマなどの動力自律ツール・セットであって、少なくとも３つの別個の機能的サブユニットを含む。すなわち、電気アクチュエータによりツールの機械的作業を行う第１のサブユニットと、セットの電気エネルギー源を形成して再充電可能な電気化学的な電池を本質的に含む第２のサブユニットと、第２のサブユニットの電気化学的電池を再充電することができる第３の充電器サブユニットとである。本発明の特徴は次の通りである。すなわち、少なくとも前記ツールの使用中は、第１のサブユニット（２）は電気コード（６）により第２のサブユニット（３）に接続され、これを構成するアクチュエータの電源は自動的にまたは作業者により随意に切ることができる。第２のサブユニット（３）は携帯用であって、１個の要素または複数個の結合された並列の要素をそれぞれ備える、一連のセルを結合して形成されるリチウム・イオンまたはリチウム・ポリマ電池と、前記電池の近くに置かれて前記電池を制御または管理する、１個または複数個の電気的または電子的なモジュールとを備える。第３の充電器サブユニット（４）は少なくとも１つの電源を含み、その電圧および電流によりリチウム・イオンまたはリチウム・ポリマ電池（５）を再充電することが可能であり、前記第３のサブユニットは着脱可能な電気コードにより第２のサブユニットに電気的に接続される。
2007511380.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
例えば、剪定ばさみ、のこぎり、果物採取ツール、芝刈り機、潅木カッタ、生垣カッタ、インパクト・スパナ、空気ハンマなどの動力自律携帯用電気ツール・セットであって、少なくとも３つの別個の機能的サブユニット、すなわち、電気アクチュエータにより前記ツールの機械的作業を行う第１のサブユニットと、前記セットの電気エネルギー源を形成して再充電可能な電気化学的電池を本質的に含む第２のサブユニットと、前記第２のサブユニットの電気化学的電池を再充電することができる第３の充電器サブユニットとを含み、その特徴は、一方では、少なくともツールの使用中は、第１のサブユニット（２）は電気コード（６）により第２のサブユニット（３）に接続され、他方では、これを構成するアクチュエータの電源は自動的にまたは作業者により随意に切ることが可能であり、第２のサブユニット（３）は携帯用であって、一方では、１個の要素または複数個の結合された並列の要素をそれぞれ備える、一連のセルを結合して形成されるリチウム・イオンまたはリチウム・ポリマ電池と、他方では、前記電池の近くに置かれて電池を制御および／または管理する、１個または複数個の電気的または電子的なモジュールとを備え、第３の充電器サブユニット（４）は少なくとも１つの電源を含み、その電圧および電流によりリチウム・イオンまたはリチウム・ポリマ電池（５）を再充電することが可能であり、前記第３のサブユニットは着脱可能な電気コード（１０）により前記第２のサブユニットに電気的に接続されることである、動力自律携帯用電気ツール・セット。
【請求項２】
第１のサブユニット（２）と第２のサブユニット（３）とを接続する電気コード（６）は第２のサブユニット（３）向けのコネクタ（２４）を備えることを特徴とする、請求項１記載の動力自律携帯用電気ツール・セット。
【請求項３】
第１のサブユニット（２）と第２のサブユニット（３）とを接続する電気コード（６）は第１のサブユニット（２）向けのコネクタ（２５）を備えることを特徴とする、請求項１記載の動力自律携帯用電気ツール・セット。
【請求項４】
第１のサブユニット（２）と第２のサブユニット（３）とを接続する電気コード（６）は第１のサブユニット（２）向けのコネクタ（２５）と第２のサブユニット（３）向けのコネクタ（２４）とを備えることを特徴とする、請求項１記載の動力自律携帯用電気ツール・セット。
【請求項５】
第１のサブユニット（２）は、電池の電圧が、大きな容量損および自然放電の増加により、リチウム・イオンまたはリチウム・ポリマ電池を装着する第２のサブユニット（３）が劣化する前の最低レベルに達すると、その電源を自動的に切る装置を備えることを特徴とする、請求項１記載の動力自律携帯用電気ツール・セット。
【請求項６】
電池を装着する第２のサブユニット（３）を制御および／または管理する電気的または電子的なモジュールの中の１つのモジュールは、電池の電圧が、大きな容量損および自然放電の増加により、リチウム・イオンまたはリチウム・ポリマ電池を装着する第２のサブユニット（３）が劣化する前の最低レベルに達すると、第１のサブユニット（２）の電源を自動的に切る機能を有することを特徴とする、請求項１記載の動力自律携帯用電気ツール・セット。
【請求項７】
電池を装着する第２のサブユニット（３）を制御および／または管理する電気的または電子的なモジュールの中の１つのモジュールは、接続される第３の充電器サブユニット（４）が与える電圧が、大きな容量損および自然放電の増加により、リチウム・イオンまたはリチウム・ポリマ電池を装着する第２のサブユニット（３０）が劣化する前の最大値に達すると、電池の充電を自動的に切る機能を有することを特徴とする、請求項１記載の動力自律携帯用電気ツール・セット。
【請求項８】
電池を装着する第２のサブユニット（３）を制御および／または管理する電気的または電子的なモジュールの中の１つのモジュールは、電池の充電電流が、リチウム・イオンまたはリチウム・ポリマ電池を装着する第２のサブユニット（３）のメーカが勧告または要求する最小レベルに達すると、電池の充電を自動的に切る機能を有することを特徴とする、請求項１記載の動力自律携帯用電気ツール・セット。
【請求項９】
電池を装着する第２のサブユニット（３）を制御および／または管理する電気的または電子的なモジュールの中の１つのモジュールは短絡回路に対して電池を保護する機能を有することを特徴とする、請求項１記載の動力自律携帯用電気ツール・セット。
【請求項１０】
短絡回路に対して電池を保護する前記機能は第２のサブユニット（３）の電池の少なくとも１つの端子に配置されたフューズにより行われることを特徴とする、請求項１又は９記載の動力自律携帯用電気ツール・セット。
【請求項１１】
短絡回路に対して電池を保護する前記機能は第２のサブユニット（３）の電池の少なくとも１つの端子に配置された回路遮断器または同様の構成要素により行われることを特徴とする、請求項１又は９記載の動力自律携帯用電気ツール・セット。
【請求項１２】
電池を装着する第２のサブユニット（３）を制御および／または管理する電気的または電子的なモジュールの中の１つのモジュールは、第１のサブユニット（２）を使用しないときは電池を非消費モードまたは非常に低い消費モードにする機能を有することを特徴とする、請求項１記載の動力自律携帯用電気ツール・セット。
【請求項１３】
第１のサブユニット（２）を使用しないときは電池５を非消費モードまたは非常に低い消費モードにする機能は、電池の端子の１つに、またフューズまたは回路遮断器が設けられる場合は好ましくはその後に、配置されたスイッチにより行われることを特徴とする、請求項１または１２記載の動力自律携帯用電気ツール・セット。      
【請求項１４】
第３のサブユニット（４）は、電池の電圧が、リチウム・イオンまたはリチウム・ポリマ電池を装着する第２のサブユニット（３）が劣化する前の最高レベルに達すると、前記第２のサブユニットの電池の充電を自動的に切る装置を備えることを特徴とする、請求項１記載の動力自律携帯用電気ツール・セット。
【請求項１５】
第３のサブユニット（４）は、電圧の充電電流が、電池を装着する第２のサブユニット（３）のメーカが勧告または要求する最小レベルに達すると、前記第２のサブユニットの充電を自動的に切る装置を有することを特徴とする、請求項１記載の動力自律携帯用電気ツール・セット。
【請求項１６】
前記第２のサブユニットのリチウム・イオン電池の要素は市販の１８６５０サイズであることを特徴とする、請求項１記載の動力自律携帯用電気ツール・セット。
【請求項１７】
第２のサブユニット（３）は、１つまたは複数の電子ボードの形に作られ、メモリおよび付属のディジタルおよび／またはアナログ回路を備える、例えば、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、ディジタル信号処理プロセッサなどの少なくとも１つのディジタル処理ユニット（２１）を含む、電池を制御および／または管理する単一のモジュール（２６）を備えることを特徴とする、請求項１記載の動力自律携帯用電気ツール・セット。
【請求項１８】
第２のサブユニット（３）の電池を制御および／または管理するモジュールは以下のタスクの１つまたはいくつか、すなわち、
充電を管理する、
放電を管理する、
各セル（８）の充電をバランスさせる、
電池（５）の容量を評価しまた表示する、
ツールの使用中に過電流で放電しないように電池（５）を保護する、
蓄電段階中にツールを管理する、
警報を管理する、
収集された情報を管理しまた伝送する、
診断を管理する、
を行う機能を有することを特徴とする、請求項１又は１７記載の動力自律携帯用電気ツール・セット。
【請求項１９】
充電を管理し、放電を管理し、各セル（８）の充電をバランスさせ、電池（５）の容量を評価しまた表示するなどのタスクを完了することから考えて、前記制御および／またはモジュールは電池（５）を構成するセル（８）の電圧測定値を絶えず活用することを特徴とする、請求項１，１７，１８記載の動力自律携帯用電気ツール・セット。
【請求項２０】
直列に結合するｎ個のセル（８）で形成される電池（５）について、各セル（８）の電圧測定値は、電池（５）のｎ個のセル（８）の端子にそれぞれ取り付けられかつ対応するセル（８）の電圧をそれぞれ測定することができるｎ個の等しいアナログ・モジュール（２８）により主として構成される取得電子チェーン（２７）により与えられ、次に、ｎ個のモジュール２８がそれぞれ測定した電圧の値は、少なくとも１つのアナログ・マルチプレクサ（２９）を介して適合回路（３０）により増幅された後、第２のサブユニット（３）の電池を制御および／または管理するモジュールのディジタル処理ユニット（２１）の入力アナログ／ディジタル変換器（２１’）に向けて１つずつ送られることを特徴とする、請求項１，１７，１８，１９記載の動力自律携帯用電気ツール・セット。
【請求項２１】
電圧を測定するアナログ・モジュール（２８）は、抵抗（２８”）または入力抵抗要素を用いる演算増幅器（２８’）を持つ差動電子回路によりセル（８）毎にその正の端子で測定された電圧と負の端子で測定された電圧との引き算をそれぞれ行うことを特徴とする、請求項２０記載の動力自律携帯用電気ツール・セット。
【請求項２２】
各電圧測定モジュール（２８）の演算増幅器（２８’）を持つ前記差動電子回路はほぼ１Ｍｏｈｍまたはそれ以上のインピーダンスを有する抵抗または入力抵抗要素（２８”）を備え、漏れ電流は非常に低く、例えば、時間当たりに電池（５）の全容量の１／２００００より小さくなることを特徴とする、請求項２１記載の動力自律携帯用電気ツール・セット。
【請求項２３】
各セル（８）の電圧の測定値は少なくとも５０ｍＶの測定精度で得られることを特徴とする、請求項１９−２２のどれかに記載の動力自律携帯用電気ツール・セット。
【請求項２４】
少なくとも５０ｍＶの前記電圧測定精度は、電池を制御および管理するモジュール（２６）の電子ボードの製作中の較正により達成されることを特徴とする、請求項２３記載の動力自律携帯用電気ツール・セット。
【請求項２５】
前記電子ボードの製作中の較正は、誤差訂正パラメータを、この較正作業では各セル（８）の端子で通常測定される電圧の代わりに用いられる１つまたは複数の非常に正確な基準電圧の測定値の関数として、電圧測定モジュール（２８）毎に、ディジタル処理ユニット２１内にプログラムにより入力することを含むことを特徴とする、請求項２４記載の動力自律携帯用電気ツール・セット。
【請求項２６】
セル（８）の充電を互いにバランスさせる前記タスクは、各セル（８）の電圧測定値に基づき、また必要な場合はそれぞれ毎に、抵抗要素（３１’）に結合する電子スイッチ（３１）を用いる散逸回路により、充電電流の変化を制御するディジタル処理ユニット（２１）により管理されることを特徴とする、請求項１７−２５のどれかに記載の動力自律携帯用電気ツール・セット。
【請求項２７】
放電を管理する前記タスクは、ディジタル処理ユニット（２１）により各セル（８）の電圧データを絶えずチェックし、セル（８）のこれらの電圧の１つがリチウム・イオンまたはリチウム・ポリマ要素のメーカが勧告する最小放電しきい値に達したことを前記ユニットが検出すると放電を中断し、放電切替え構成要素（３２）を非活動化することにより放電を止め、これによりツール（２）を止め、例えば、音または視覚の警報信号を活動化することを含むことを特徴とする、請求項１７−２５のどれかに記載の動力自律携帯用電気ツール・セット。
【請求項２８】
電池（５）の容量の充電と評価と表示とを管理し、また放電中の過度の電流に対して保護する前記タスクは、電池（５）の充電電流および放電電流を測定するアナログ電子回路（３３）によりディジタル処理ユニット（２１）が連続的に管理することを特徴とする、請求項１７−２７のどれかに記載の動力自律携帯用電気ツール・セット。
【請求項２９】
電池（５）を制御するモジュール（２６）の電子ボードの領域内の第２のサブユニット（３）に第３の充電器サブユニット（４）が接続されているときに充電を管理する前記タスク中は、充電の終了は、一方では、充電電流および放電電流を測定するアナログ電子回路（３３）により、充電電流が電池（５）の勧告されたしきい値（例えば５０ｍＡ）まで下落したことを前記ユニット（２１）が検出したとき、または他方では、電池（５）の温度が許容制限値（例えば４５℃）を超えたとき、または更に充電が理論的な充電時間の所定の端数（例えば２０％）より長い時間にわたって続いたとき、ディジタル処理ユニット（２１）により制御される充電切替え構成要素（３４）を開くことにより達成されることを特徴とする、請求項２８記載の動力自律携帯用電気ツール・セット。
【請求項３０】
電池（５）の容量を評価しまた表示する前記タスクはディジタル処理ユニット（２１）により管理され、ユニット（２１）は、ツールの充電中および使用中に、一方では、充電電流および放電電流を測定するアナログ電子回路（３３）から与えられる電池（５）の瞬間の充電電流および放電電流と、各セル（８）の電圧測定値と、また必ずしも必要ではないがより正確な計算のためにその既知の平均内部抵抗と、に関する情報を絶えず考慮して前記容量を計算することを特徴とする、請求項１７−２５の１つに従属する、請求項２８記載の動力自律携帯用電気ツール・セット。
【請求項３１】
リチウム・イオンまたはリチウム・ポリマ電池を早期老化または過熱から守るためにツールの使用中に電池（５）の放電中の過度の電流に対して保護する前記タスクは、電池（５）の許容最大放電電流の非常に大きなパルス状のオーバーロードの場合または電池（５）の許容最大温度を超えた場合に放電電流を切ること、または第２のサブユニット（３）のリチウム・イオンまたはリチウム・ポリマ電池（５）にとって望ましいツールとその使用とサイクル寿命との関数としてエネルギーの値および移動する期間が実験的に予め定められていることを知って、或る移動する期間中に前記ツールが消費するエネルギーの関数として放電電流を制限することを含むことを特徴とする、請求項１７−３０のどれかに記載の動力自律携帯用電気ツール・セット。
【請求項３２】
前記放電電流制限は、直接にディジタル処理ユニット（２１）によりまたは制御段（３５）を通して特殊な構成要素により生成されるパルス幅変調（ＰＷＭ）制御を、例えば、ＮチャンネルのＭＯＳＦＥＴタイプの構成要素の形に作られた放電切替え構成要素（３２）に与えることにより、前記ユニット（２１）により管理されることを特徴とする、請求項３１記載の動力自律携帯用電気ツール・セット。
【請求項３３】
前記電気ツール・セットが充電中でなくまた或る期間（例えば１０日）使用されなかったとき、ディジタル処理ユニット（２１）は自動的に蓄電管理タスクを行い、これは、電池（５）の残留容量がリチウム・イオンまたはリチウム・ポリマ要素のメーカが勧告する蓄電容量より大きいかどうか確認し、前記残留容量が確かに前記蓄電容量より大きい場合は、ディジタル処理ユニット（２１）は各セル（８）で並列に接続されている抵抗回路（３１，３１’）により、前記蓄電容量に達するまで前記電池の自動放電を開始し、したがって、全ての電子回路を止めると共に処理ユニット（２１）を低消費の待機モードにし、また前記容量が前記蓄電容量より小さい場合は、ディジタル処理ユニット（２１）は音および／または視覚の警報を発することを含むことを特徴とする、請求項１７−３２のどれかに記載の動力自律携帯用電気ツール・セット。
【請求項３４】
前記充電器（４）に接続される第２のサブユニット（３）の少なくとも１つの端子（３７）で制御モジュール（２６）が行う電圧測定により、ディジタル処理ユニット（２１）は充電器（４）が電池（５）に現に接続していることを検出できることを特徴とする、請求項１７−３３のどれかに記載の動力自律携帯用電気ツール・セット。
【請求項３５】
充電器（４）が電池（５）に現に接続していることを検出する前記機能は或る適合する測定回路（３６）により行われ、少なくとも１つのセル８が、メーカが勧告する最低電圧に達したことを検出すると、前記ツールが非使用段階にある限り、電池（５）の自動再充電を開始できるようにすることを特徴とする、請求項３４記載の動力自律携帯用電気ツール・セット。
【請求項３６】
制御および／または管理モジュール（２６）が、第２のサブユニット（３）の対応する接続端子（３７）の領域内で充電器（４）の電圧が過度または不足であることを検出すると、ディジタル処理ユニット（２１）はこの情報を用いて充電の中断を命じ、音および／または視覚の警報を発することを特徴とする、請求項３４または３５記載の動力自律携帯用電気ツール・セット。
【請求項３７】
情報および診断を管理する前記タスクは、前記ツールの使用中に得られた情報、例えば、再充電の回数、前記ツールを使用した時間数の計算、電池（５）の容量の時間的な変化、前記ツールが消費した平均エネルギー、または同様の情報をディジタル処理ユニット（２１）のメモリ内に記憶することを含み、この情報は有線、無線周波数、または赤外線の接続（４０）により別個の操作端末、例えば、インターネットに接続可能なパーソナル・コンピュータ、電子パーソナル・アシスタント、ＧＳＭなど、に送ることができることを特徴とする、請求項１７−３６のどれかに記載の動力自律携帯用電気ツール・セット。
【請求項３８】
再充電可能な電気エネルギー源を形成する第２のサブユニット（３）の電池を制御および／または管理するモジュールは、必要な場合は同じディジタル処理ユニット（２１）を用いて、同じ電子ボード上でアクチュエータ（２）を制御する電子モジュールと結合することを特徴とする、請求項１７−３７のどれかに記載の動力自律携帯用電気ツール・セット。
【請求項３９】
電池を制御および／または管理する前記モジュールは、充電を停止するための安全冗長回路（３８）をセル（８）毎に備え、セル（８）の電圧オーバーロードが発生した場合は、ディジタル処理ユニット（２１）をバイアスせずに充電切替え構成要素（３４）を直接に非活動化することにより、充電の一般的な中断をそれぞれが個々に制御できることを特徴とする、請求項１７−３７のどれかに記載の動力自律携帯用電気ツール・セット。
【請求項４０】
電池を制御および／または管理する前記モジュールは、測定アナログ電子回路（３３）が電池（５）の許容最大値以上の放電電流を検出した場合に、ディジタル処理ユニット（２１）をバイアスせずに充電切替え構成要素（３２）を直接に非活動化することにより放電の中断を命令することができる放電停止冗長回路（３８’）を備えることを特徴とする、請求項２８、または請求項２８に従属する請求項２９−３９のどれかに記載の動力自律携帯用電気ツール・セット。
【請求項４１】
リチウム・イオンまたはリチウム・ポリマ電池（５）を再充電する第３の充電器サブユニット（４）は約０．５％の精度を持つ電圧と制御された電流とを生成し、これらは電圧および電流を調整する特殊回路により得られることを特徴とする、請求項１−４０のどれかに記載の動力自律携帯用電気ツール・セット。
【請求項４２】
各機能的サブユニット（２，３，４）は特定の保護および／または把持ケーシング内に取り付けられることを特徴とする、請求項１−４１のどれかに記載の動力自律携帯用電気ツール・セット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は動力源内蔵の装置およびツール、より詳しく述べると動力自律携帯用電気ツール（ｐｏｗｅｒ  ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓ  ｐｏｒｔａｂｌｅ  ｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｔｏｏｌｓ）の分野に関するもので、上述のタイプのリチウム・イオンまたはポリマ・リチウム電池で作動するツール・セットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
本発明では、「ツール」は一般に、或る仕事を実行する作業者の肉体作業を容易にするための、または作業者が制御しながら前記仕事を実行するための、装置または器具を意味する。「ツール・セット」とは、ツールおよびその自律充電可能な電気エネルギー源と、後者を供給する手段とを意味する。
本出願者がすでに製作したツールには、果樹およびブドウ園を刈るための電子剪定ばさみ、野菜グラフタ、果物採取ツールなどがある。
【０００３】
上述のタイプのツールの中で同様な技術を用いて製作された他のツールを限定せずに挙げると、のこぎり、芝刈り機、潅木カッタ、生垣カッタ、インパクト・スパナ、空気ハンマなどがある。
これらの動力携帯用電気ツール・セットは、水力式、空気式、電気式の動力源により駆動される同様のツールに比べて、外部動力源から自立し独立していて作業者が自由に動かせる点が本質的に異なる。また、自立した熱機関を動力とする携帯用ツールに比べて、汚染、悪臭、使用中の振動および騒音がなく、また使用の信頼性が高い点が異なる。
【０００４】
更に、これらのツール・セットを使用してみると、静かに動作しまた融通がきくのでこれまでになく快適に使用できることが分かった。
かかる動力自律携帯用電気ツール・セットは一般に少なくとも３つの別個の機能的サブユニットを含む。すなわち、電気アクチュエータを形成してツールの機械的作業を行う第１のサブユニットと、電気エネルギー源を形成して再充電可能な電気化学的電池を本質的に含む第２のサブユニットと、電池を再充電することのできる充電器を形成する第３のサブユニットとである。
【０００５】
これらのツール・セットの出現と発達は主として次の２つの技術要因に関連する。すなわち、
・  一方では、優れた容量対重量比を有する新しいタイプの電池の市販と、
・  高性能の電気モータを製作する技術の発達と、
である。
【０００６】
上述のツール・セットで現在用いられている電池はニッケル・カドニウム・タイプ、またはニッケル金属水素化物タイプである。これらはキログラム当たり約３０−５０ワット時のエネルギー容量を有する。
公的ガイドラインでは、作業者が一日中続く作業でその背中、肩、またはベルト上に携帯できるのは最大４ｋｇなので、ニッケル・カドニウムまたはニッケル金属水素化物を用いる現在の技術では、作業者が携帯する電池の全容量は１２０−２００ワット時であると考えられる。
【０００７】
この容量では、１日どころか半日動かすのに必要なエネルギーを持つ動力自律携帯用電気ツール・セットを提供するのに必ずしも十分でない。
したがって、上述の利点と質から考えて、動力自律携帯用電気ツール・セットの応用の分野を拡張するための、より効率的な容量対重量比を有する電池に対する必要と実際の需要がある。
このため、本発明は動力自律携帯用電気ツールに、リチウム・イオンおよびリチウム・ポリマ電池の最近の技術を用いることを目的とする。
【０００８】
実際に、これらの電池はすでに携帯電話、ビデオ・カメラ、ポータブル・コンピュータによく用いられているが、大きな動力と自律性とを必要とする応用ではいろいろの困難があるので、携帯用電気ツール（特に、専門家が用いるツール）への応用にはまだ用いられていない。しかし、現在これらの電池ではキログラム当たり１５０−２２０ワット時の容量対重量比が実現されており、ニッケル・カドニウムまたはニッケル金属水素化物電池を用いる場合の現在の能力に比べて、これらの携帯用電気ツールの動力または動作時間は３倍または４倍にもなる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
動力の要求から、動力携帯用電気ツールにリチウム・イオンおよびリチウム・ポリマ電池を用いるには高い電圧が必要であることに注意すべきである。
実際のところ、リチウム・イオンおよびリチウム・ポリマ要素は本来余り大きな電流を流すことができないので、高い電圧が得られるように基本的要素を直列に結合して、電流は制限されるが、十分な電圧を供給できるようにする必要がある。
したがって、動力自律携帯用電気ツールへの応用に適合する電力を与える電池を形成し、しかも使用可能な電圧を支配しかつ有用な作業電圧を与える力の法則に従うには、多くの要素または多くのセル（各セルはかかる要素を並列にグループ化したもの）を直列に結合する必要がある。
【００１０】
「要素」は個々の電気エネルギー・アキュムレータを意味する。リチウム・イオンまたはリチウム・ポリマ・ベースの要素は応用に適合する標準形式に従って工業的に製作されている。これらは大量に、非常に競争力のあるコストで製作されている。優れている点は、限定されるわけではないが、後で説明する第２のサブユニットのリチウム・イオン電池の要素は最良の容量対コスト比を持つ市販の１８６５０サイズであることである。一般に、これらの要素は大容量の電池を安全に使用できるようにする内部安全機構を備える。
【００１１】
そのため、かかる多重構成要素の電池を制御および／または管理するのはかなり困難であり、これはまだ解決されていない。
実際のところ、上述のアプリケーション（携帯電話、ビデオ・カメラ、ポータブル・コンピュータ）では、電池は一般に多くても４個の直列に結合された要素またはセルを備え、これらを充電および放電するときの制御は複雑ではなく、実現は比較的容易である。
本発明の目的は上述の問題の解決策を見出すことである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
このために、本発明は上述の（すなわち、前に述べた少なくとも３つの機能的サブユニットを備える）タイプの動力自律携帯用電気ツール・セットに関係する。前記ツール・セットは、一方では、少なくともツールの使用中は、第１のサブユニットは電気コードにより第２のサブユニットに接続され、他方では、これを構成するアクチュエータの電源は自動的にまたは作業者により随意に切ることができることを特徴とする。
【００１３】
第２のサブユニットは携帯用であって、一方では、それぞれが１個の要素または複数個の並列の要素を備える、一連のセルを結合して形成されるリチウム・イオンまたはリチウム・ポリマ電池と、他方では、前記電池の近くに置かれて電池を制御および／または管理する、１個または複数個の電気的または電子的なモジュールとを備える。
【００１４】
第３の充電器サブユニットは少なくとも１つの電源を含み、その電圧および電流によりリチウム・イオンまたはリチウム・ポリマ電池を再充電することができる。この第３のサブユニットは着脱可能な電気コードにより第２のサブユニットに電気的に接続される。
本発明の説明では、「モジュール」は第２のサブユニットの諸機能に関係する機能的な電気的、電気機械的、または電子的なユニットを意味するものである。
【実施例】
【００１５】
図１および２に示すように、動力自律携帯用電気ツール・セット１は少なくとも３つの別個の機能的サブユニット２，３，４を含む。すなわち、電気アクチュエータを形成してツールの機械的作業を行う第１のサブユニット２と、電気エネルギー源を形成して再充電可能なリチウム・イオンまたはリチウム・ポリマ電池５を本質的に含む第２のサブユニット３と、電池５を再充電することのできる充電器を形成する第３のサブユニット４とである。
【００１６】
本発明では、一方では、少なくともツールの使用中は、第１のサブユニット２は電気コード６により第２のサブユニット３に接続され、他方では、これを構成するアクチュエータ７の電源は自動的におよび／または作業者が随意に切ることができるカットオフ機構を備える。
第１のサブユニット２の電気アクチュエータは、例えば、直流ブラシ電気モータにより、または位置センサ付きの３相同期ブラシレス電気モータにより、または位置センサなしの３相同期ブラシレス電気モータにより構成してよい。
【００１７】
第２のサブユニット３は作業者が携帯できるものであって、一方では、１個の要素または並列に結合する複数個の要素９をそれぞれ備える、直列に結合するセル８で形成されるリチウム・イオンまたはリチウム・ポリマ電気化学電池５と、他方では、前記電池の近くに置かれて電池を制御および／または管理する、１個または複数個の電気的または電子的なモジュールとで構成する。例えば、これらは第２のサブユニット３を収めるケーシング内の電池の支持物上に固定される。これらはまた、例えばウエッジングにより第２のサブユニット３のケーシング内に直接組み込んでもよい。
【００１８】
これらのモジュールを電池５の直ぐ近くに置くことにより接続および配線が容易になりまた損傷しにくくなり、また伝送距離が短くなるので、測定および制御信号が外乱や損失や妨害を受けにくくなりまたドリフトが小さくなる。
【００１９】
本発明の優れた実施の形態では、
・  電池を装着する第２のサブユニットを制御および／または管理する電気的または電子的なモジュールの中の１つのモジュールは、電池の電圧が、大きな容量損および自然放電の増加により、リチウム・イオンまたはリチウム・ポリマ電池を装着する第２のサブユニットが劣化する前の最低レベルに達すると、第１のサブユニットの電源を自動的に切る機能を有し、
・  電池を装着する第２のサブユニットを制御および／または管理する電気的または電子的なモジュールの中の１つのモジュールは、接続される第３の充電器サブユニットが与える電圧が、大きな容量損および自然放電の増加により、リチウム・イオンまたはリチウム・ポリマ電池を装着する第２のサブユニットが劣化する前の電圧最大値に達すると、電池の充電を自動的に切る機能を有し、
・  電池を装着する第２のサブユニットを制御および／または管理する電気的または電子的なモジュールの中の１つのモジュールは、電池の充電電流が、リチウム・イオンまたはリチウム・ポリマ電池を装着する第２のサブユニットのメーカが勧告しまたは要求する最低レベルに達すると、電池の充電を自動的に切る機能を行い、
・  電池を装着する第２のサブユニットを制御および／または管理する電気的または電子的なモジュールの中の１つのモジュールは短絡回路に対して電池を保護する機能を行う。
【００２０】
第３の充電器サブユニット４は少なくとも１つの電気エネルギー源を含み、その電圧および電流によりリチウム・イオンまたはリチウム・ポリマ電池５を再充電することができる。この第３の充電器サブユニットは着脱可能な電気コード１０により第２のサブユニットに電気的に接続される。
第２のサブユニット３および第３のサブユニット４は２つのサブユニット３および４を統合した単一のユニットの形、または充電段階中は着脱可能な電気コードにより電気的に相互に接続される２つの別個の物理的エンティティの形でよい。この後者の実施の形態は、作業者が持ち運ぶ負荷を減らすので、この応用ではもちろん好ましい。
【００２１】
第１のサブユニット２と第２のサブユニット３とを接続する電気コード６は次のものを備えてよい。すなわち、
・  第２のサブユニット３へのコネクタ２４、または、
・  第１のサブユニット２へのコネクタ２５、または、
・  第１のサブユニット２へのコネクタ２５と第２のサブユニット３へのコネクタ２４。
【００２２】
本発明の第１の限定されない実施の形態（図３）では、第１のサブユニット２は、ツールの使用中に接続される第２のサブユニット３から来る電源を、最低電圧で自動的に切るための装置を備える。リチウム・イオンまたはリチウム・ポリマ電池は決して完全に放電してはならないことに注意していただきたい。メーカが勧告する最低電圧値を超えて放電すれば、電池は劣化して回復できなくなる。したがって、この欠点を防ぐために放電電圧を制限する装置をツール・セットに設ける必要がある。この最低放電電圧の制限の精度は１０％程度でよい。これは、好ましくはヒステレシスを持つ電圧比較器１１に基づく電子装置により達成される。電圧比較器１１は電池の電圧と基準電圧とを比較する。基準電は、リチウム・イオンまたはリチウム・ポリマ電池要素のメーカが勧告する要素の最低放電電圧に、直列の電池セルの数を掛けることにより決定される。この装置により、カットオフ部材（例えば、ＭＯＳトランジスタまたはリレー１２）に直接作用して第１のサブユニットの電源を切ることができる。この装置はこの第１の実施の形態の場合のように第１のサブユニット上に直接設けてもよいし、次の実施の形態の例のように第２のサブユニット上に設けてもよい。
【００２３】
第２の実施の形態（図４）では、電池の放電電圧の制限は、ツールの使用中に電気コード６により接続される第２のサブユニットの電池を制御および／または管理する電気的または電子的なモジュールの１つにより、ツールの使用中に達成される。この実施の形態は上述のものと同じであるが、異なるところは電子カットオフ装置が第２のサブユニット上に設けられることである。
【００２４】
第３の実施の形態（図５）では、第２のサブユニットは第３のサブユニット４に接続される電源の充電を、最高電圧で自動的に切るためのモジュールを備える。リチウム・イオンまたはリチウム・ポリマ電池は、用いるリチウム・イオンまたはリチウム・ポリマ電池のメーカが勧告または要求する最高電圧値を決して超えて充電してはならないことに注意していただきたい。なぜなら、この充電電圧を超えると電池要素が劣化して回復できなくなるからである。したがって、この欠点を防ぐために充電電圧を制限する装置をツール・セットに設ける必要がある。この最高充電電圧の制限の精度は少なくとも１％にしなければならない。これは好ましくはヒステレシスを持つ電圧比較器１３で構成する電子装置により達成される。電圧比較器１３は電池の電圧と基準電圧とを比較する。基準電圧は、用いるリチウム・イオンまたはリチウム・ポリマ電池の要素のメーカが勧告する要素の最高充電電圧に、直列に結合する電池セルの数を掛けることにより決定される。この装置により、カットオフ部材（例えば、ＭＯＳトランジスタまたはリレー１４）に直接作用して第２のサブユニットの充電の電源を切ることができる。この実施の形態では、充電器の無負荷電圧が基準電圧より高いことが必要である。この装置はこの実施の形態の場合のように第２のサブユニット３上に直接設けてもよいし、後で説明するように第３の充電器サブユニット上に直接取り付けてもよい。
【００２５】
第４の実施の形態（図６）では、第２のサブユニットは第３のサブユニット４に接続されている電源を、最小充電電流で自動的に切るためのモジュールを備える。リチウム・イオンまたはリチウム・ポリマ電池要素のメーカは最小電流値で充電を止めることを勧告していることに注意していただきたい。これは金属リチウムおよび要素のプレーティングが不安定で危険になり、そのために劣化を生じるのを防ぐ。したがって、最小電流で充電するのを制限する装置をツール・セットに設ける必要がある。この最小充電電流での制限は、好ましくはメモリを持つ電流比較器で構成する電流比較電子装置１５により達成される。電流比較器は短絡または電流のセンサ１６を介して電池充電電流と基準電流とを比較する。基準電流は、用いるリチウム・イオンまたはリチウム・ポリマ電池要素のメーカが勧告する充電電流の終わりに、電池のセルを構成する結合並列要素の数を掛けることにより決定される。この装置により、カットオフ部材（例えば、ＭＯＳトランジスタまたはリレー１７）に直接作用して第２のサブユニット３の充電の電源を切ることができる。この機能を行うため、このモジュールはこの実施の形態の場合のように第２のサブユニット３上に直接設けてもよいし、後で開示する別の実施の形態で説明するように第３の充電器サブユニット４上に直接取り付けてもよい。
【００２６】
第５の実施の形態（図７）は、充電作業中に接続される第２のサブユニット３の電源を切ることにより最高充電電圧で制限を与える第３のサブユニット４である。この実施の形態は上述のものと同じであり、異なることころは、電子カットオフ装置が第３の充電器サブユニット４上にあることである。
【００２７】
第６の実施の形態（図８）は、充電作業中に接続される第２のサブユニット３の電源を切ることにより最小充電電流で制限を与える第３のサブユニット４である。この実施の形態は上述のものと同じであり、異なることころは、電子カットオフ装置が第３の充電器サブユニット４上に設けられることである。
【００２８】
これらの最後の２つの実施の形態は第３の充電器サブシステム４内に統合される。第３の充電器サブシステム４が電気コードにより第２のサブユニット３に電気的に接続されると、第３の充電器サブシステム４はネットワークの交流電気エネルギーを、リチウム・イオンまたはリチウム・ポリマ電池を再充電するのに適した直流の、パルス化された、または整流された電圧および電流に変換する。第３の充電器サブシステム４は着脱可能な電気コード１０により第２のサブユニット３に、例えばコネクタ２３を介して電気的に接続される。
【００２９】
操作しやすくしまた信頼性の高いツール・セットを作るために、第７の実施の形態（図９）では、上に述べた６つの実施の形態のいくつかを組み合わせて、放電電圧を制限しまた充電電圧および電流を制限するという電池の制御および／または管理を行うことができる。これらの制限と共に、不時の加熱や電池の発火の原因となる電池の短絡回路に対して保護を行う必要がある。この短絡回路に対する保護は、通常、好ましくは他の接続を行う前に、電池の少なくとも１つの端子にフューズまたは回路遮断器１８、または同様の構成要素を取り付けることにより容易に達成することができる。更に、電池を劣化させる下限の最低電圧より更に電池電圧が落ちることを防ぐために、電池を非消費モードまたは最小消費モードにすることが非常に大切である。この機能は、電池の１つの端子に、またフューズまたは回路遮断器が設けられる場合は好ましくはその後に、スイッチ１９を限定されずに配置することにより達成することができる。
【００３０】
またリチウム・イオンまたはリチウム・ポリマ電池要素のメーカは、充電および放電中に、或る温度範囲外で電池を使用しまた再充電しないように保護するよう勧告する。勧告される使用温度範囲は、放電中は−１５℃から＋６０℃の間であり、充電中は０℃から４５℃の間である。これらのしきい値を超えた場合のリスクは、充電中は非常に高く、放電中はそれほど高くない。したがって、充電中に電池のリスクが最小になるように保護する必要がある。この機能を達成するには、リチウム・イオンまたはリチウム・ポリマ電池を電気的に絶縁することのできる温度センサ２０を、電池の１つの端子のフューズの近くに、限定されずに挿入してよい。最小充電電流で制限する代わりに、要素の容量や、電池のセル内の結合する並列要素の数や、充電器が与える最大電流の関数として、充電継続時間を制限する装置を用いてよいことに注意すべきである。
【００３１】
本発明の第８の、限定されない非常に効率的な実施の形態（図１０，１１，１２）では、リチウム・イオン電池は有機電解液と引火性が非常に高いリチウムとを用いているので発火する恐れがあることが知られているが、本出願者は数年にわたるテストにおいて、２０％より低い容量ロスで、１０００回を超える充電および放電サイクルのサイクル寿命を極めて安全に達成することができた。この実施の形態では、第２のサブユニット３は電池を制御および／または管理する単一のモジュールを備える。これは少なくとも１つの電子ボードの形式であって、メモリおよび付属のディジタルおよび／またはアナログ回路を備える、例えば、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、ディジタル信号処理プロセッサなどの少なくとも１つのディジタル処理ユニット２１を含み、以下のタスクのいくつか、好ましくは全てを実行することができる。
すなわち、
充電を管理する、
放電を管理する、
各セル８の充電をバランスさせる、
電池５の容量を評価しまた表示する、
ツールの使用中に過電流で放電しないように電池５を保護する、
蓄電段階中にツールを管理する、
警報を管理する、
収集された情報を管理しまた伝送する、
診断を管理する、
などである。
【００３２】
これらの種々のタスクは、ユーザのコマンドと、第２のサブユニット３の領域内でまた恐らく第１のサブユニット２および／または第３のサブユニット４の領域内で測定される種々のパラメータの値とを考慮して、ツール・セット１の機能を管理するプログラムの制御の下にディジタル処理ユニット２１により開始されまた実行される。
本発明の１つまたはいくつかの特徴に従って、また充電を管理し、放電を管理し、各セル８の充電をバランスさせ、電池５の容量を評価しまた表示するなどのタスクを完了することを考えて、制御モジュール２６は電池５を構成するセル８の電圧測定値を絶えず活用する。
【００３３】
このために、また添付の図面の図１０および図１１に示すように、本発明では、直列に結合するｎ個のセル８で形成される電池５について、各セル８の電圧測定値は、電池５のｎ個のセル８の端子にそれぞれ取り付けられかつ対応するセル８の電圧をそれぞれ測定することができるｎ個の等しいアナログ・モジュール２８により主として構成される取得電子チェーン２７により与えられる。次に、ｎ個のモジュール２８がそれぞれ測定した電圧の値は、少なくとも１つのアナログ・マルチプレクサ２９を介して適合回路３０により増幅された後、制御および／または管理モジュール２６のディジタル処理ユニット２１の入力アナログ／ディジタル変換器２１’に向けて１つずつ送られる。
変換器２１’はユニット２１内に統合してもよいし、またはユニット２１とは別個の回路を形成してもよい。
【００３４】
この取得電子チェーン２７により、制御モジュール２６は種々のセル８の電圧を順次にまたは循環的にチェックして、ユニット２１の領域内の利用可能なセル８毎の電圧データを高い頻度で更新し、異常な電圧測定値が生じたときに迅速に検出して反応することができる。
【００３５】
添付の図面の図１１に示すように、電圧を測定するアナログ・サブモジュール２８は、抵抗２８”または入力抵抗要素を用いる演算増幅器２８’を持つ差動電子回路により、セル８毎にその正の端子で測定された電圧とその負の端子で測定された電圧との引き算をそれぞれ行う。
【００３６】
各セル８を確実にかつ正確に制御できる測定感度を達成するため、各電圧測定サブモジュール２８の演算増幅器２８’を持つ差動電子回路はほぼ１Ｍｏｈｍまたはそれ以上のインピーダンスを有する抵抗または入力抵抗要素２８”を備え、漏れ電流は非常に低く、限定されない例では、時間当たりに電池５の全容量の１／２００００より小さくなり、各セル８の電圧測定値は好ましくは少なくとも５０ｍＶの測定精度で得られる。
【００３７】
優れている点は、望ましい電圧の測定精度（すなわち、少なくとも５０ｍＶという優れた精度）は、電池を制御または管理するモジュール２６の電子ボードの製作中に較正することにより達成され、測定アナログ電圧２８の誤差を個別に補正できることである。
電圧測定モジュール２８毎に、例えば、この較正は誤差訂正パラメータを１つまたは複数の非常に正確な基準電圧の測定値の関数としてディジタル処理ユニット２１内にプログラムにより入力することを含んでよい。この較正作業では、基準電圧は各セル８の端子で通常測定される電圧の代わりに用いられる。
必要な精度を持つ測定信号をユニット２８に与えるために、アナログ／ディジタル変換器２１’は少なくとも１０データ・ビットを出力する。
【００３８】
本発明の別の特徴では、セル８の充電を互いにバランスさせるタスクは、各セル８の電圧測定値に基づき、また必要な場合はそれぞれ毎に、抵抗要素３１’に結合する電子スイッチ３１を用いる散逸回路（ｄｉｓｓｉｐａｔｉｎｇ  ｃｉｒｃｕｉｔ）により、充電電流の変化を制御するディジタル処理ユニット２１により管理される。
電池５の充電をバランスさせるのに用いられる方法は、例えば、２００３年１１月２０日に本出願者が出願した共有の仏国特許第０３１３５７０号に記述されている。
【００３９】
本発明の別の特徴では、放電を管理するタスクは、ディジタル処理ユニット２１により各セル８の電圧データを絶えずチェックし、セル８のこれらの電圧の１つがリチウム・イオンまたはリチウム・ポリマ要素のメーカが勧告する最小放電しきい値に達したことをユニット２１が検出すると放電を中断し、放電切替え構成要素３２を非活動化することにより放電を止め、これによりツール２を止め、例えば、限定されずに、音または視覚の警報信号を活動化することを含む。
【００４０】
添付の図面の図１０および図１１に示す本発明の別の特徴では、電池５の容量の充電と評価と表示とを管理し、また放電中の過度の電流に対して保護するタスクは、電池５の充電および放電電流を測定するアナログ電子回路３３によりディジタル処理ユニット２１が連続的に管理する。
【００４１】
優れている点は、電池５を制御しまた管理するモジュール２６の電子ボードの領域内の第２のサブユニット３に第３の充電器サブユニット４が接続されているときに充電を管理するタスク中は、充電の終了は、一方では、充電電流および放電電流を測定するアナログ電子回路３３により、充電電流が電池５の勧告されたしきい値（例えば５０ｍＡ）まで下落したことを前記ユニット２１が検出したとき、または他方では、電池５の温度が許容制限値（例えば４５℃）を超えたとき、または更に充電が理論的な充電時間の所定の端数（例えば２０％）より長い時間にわたって続いたとき、ディジタル処理ユニット２１により制御される充電切替え構成要素３４を開くことにより充電が終わることである。
【００４２】
更に、電池５の容量を評価しまた表示するタスクはディジタル処理ユニット２１により管理される。ユニット２１は、ツールの充電中および使用中に、充電電流および放電電流を測定するアナログ電子回路３３から与えられる電池５の瞬間の充電電流および放電電流と、各セル８の電圧測定値と、また必ずしも必要ではないがより正確な計算のためにその既知の平均内部抵抗と、に関する情報を絶えず考慮して前記容量を計算する。
【００４３】
リチウム・イオンまたはリチウム・ポリマ電池を早期老化または過熱から守るためにツールの使用中に電池５の放電中の過度の電流に対して保護するタスクは、電池５の許容最大放電電流の非常に大きなパルス状のオーバーロードの場合または電池５の許容最大制限温度を超えた場合に放電電流を切ること、または第２のサブユニット３のリチウム・イオンまたはリチウム・ポリマ電池５にとって望ましいツールとその使用とサイクル寿命の関数としてエネルギーの値および移動する期間（ｓｌｉｄｉｎｇ  ｔｉｍｅ  ｐｅｒｉｏｄ）が実験的に予め定められていることを知って、或る移動する期間中にツールが消費するエネルギーの関数として放電電流を制限することを含む。
【００４４】
好ましい別の実施の形態では、この放電電流制限は、直接にディジタル処理ユニット２１によりまたは制御段３５を通して特殊な構成要素により生成されるパルス幅変調（ＰＷＭ）制御を、例えば、ＮチャンネルのＭＯＳＦＥＴタイプの構成要素の形に作られた放電切替え構成要素３２に与えることにより、前記ユニット２１により管理される。
【００４５】
最適な蓄電状態を自動的に達成するには、電気ツール・セットが充電中でないときまた或る期間（例えば１０日）使用されなかったとき、ディジタル処理ユニット２１が自動的に蓄電管理タスクを行うようにしてよい。これは、電池５の残留容量が、リチウム・イオンまたはリチウム・ポリマ要素のメーカが推奨する蓄電容量より大きいかどうか確認し、残留容量が確かにこの蓄電容量より大きい場合は、ディジタル処理ユニット２１は各セル８で並列に接続されている抵抗回路３１’により蓄電容量に達するまで電池の自動放電を開始し、したがって、全ての電子回路を止めると共に処理ユニット２１を低消費の待機モードにし、また容量が蓄電容量より小さい場合は、ディジタル処理ユニット２１は音および／または視覚の警報を発することを含む。
【００４６】
優れている点は、前記充電器４に接続される第２のサブユニット３の少なくとも１つの端子３７（好ましくは正の端子）で制御および／または管理モジュール２６が行う電圧測定により、ディジタル処理ユニット２１は充電器４が電池５に現に接続していることを検出できることである。
少なくとも１つのセル８が、メーカが勧告する最低電圧に達したことを検出すると、恐らく或る適合測定回路３６が行うこの機能は、ツールが非使用段階にある限り、電池５の自動再充電を開始できるようにする。
【００４７】
制御および／または管理モジュール２６が、第２のサブユニット３の対応する接続端子３７の領域内で充電器４の電圧が過度または不足であることを検出すると、ディジタル処理ユニット２１はこの情報を用いて充電の中断を命じ、音および／または視覚の警報を発する。
充電器４に接続する端子対３７とツール２に接続する端子対３７とは接地に接続される共通の負の端子を有するが、正の端子は別々であって、対応する切替え構成要素３２または３４はそれぞれに結合する。
【００４８】
ツール・セット１の使用の長期間の制御とその保全およびその技術的フォローアップの計画とを容易にするため、情報および診断を管理するタスクは、ツールの使用中に得られた情報（例えば、再充電の回数、ツールを使用した時間数の計算、電池５の容量の時間的な変化、ツールが消費した平均エネルギー、などの情報）をディジタル処理ユニット２１のメモリ内に記憶することを含んでよい。この情報は有線、無線周波数、または赤外線の接続４０により別個の操作端末、例えば、インターネットに接続可能なパーソナル・コンピュータ、電子パーソナル・アシスタント、ＧＳＭなど、に送ることができる。
【００４９】
ツール・セット１を制御する手段の統合を最適にするため、第１のサブユニット２の電気アクチュエータが、例えば、ブラシ直流電気モータで、または位置センサを持つブラシレス３相同期モータで、または位置センサのないブラシレス３相同期モータで構成してよいことを知って、再充電可能な電気エネルギー源を形成する第２のサブユニット３の電池５を制御および／または管理するモジュール２６は、例えば、限定せずに、必要な場合は同じディジタル処理ユニット２１を用いて、同じ電子ボード上でアクチュエータ２およびそのセンサを制御する電子モジュールと結合してよい。
【００５０】
またディジタル回路２１は、ツール・セット１を管理するためと測定値を順次に取得するためのプログラム（図１２に記号的に示す）の実行を制御する手段を含む。
電池５のセル８が過度の電圧または電流条件に曝されたときにセルを保護するためのセキュリティを追加するために、第２のサブユニット３と第１のサブユニット２または第３のサブユニット４との接続を切断するための追加の回路を、ディジタル処理ユニット２１の回りに構築された上述の通常の制御装置に並列に設けてよい。
【００５１】
このように、電池５を制御する電子モジュール２６は、充電を停止するための安全冗長回路３８をセル８毎に備えてよい。セル８内に過度の電圧が発生した場合は、ディジタル処理ユニット２１をバイアスせずに充電切替え構成要素３４を直接に非活動化することにより、充電の一般的な中断をそれぞれが個々に制御することができる。
同様に、電子制御および管理モジュール２６は、測定アナログ電子回路３３が電池５の許容最大値以上の放電電流を検出した場合に、ディジタル処理ユニット２１をバイアスせずに充電切替え構成要素３２を直接に非活動化することにより放電の中断を命令することができる放電停止冗長回路３８’を備えてよい。
【００５２】
好ましくは、リチウム・イオンまたはリチウム・ポリマ電池を再充電する第３の充電器サブユニット４は約０．５％の精度を持つ電圧と制御された電流とを生成し、これらは電圧および電流を調整する特殊回路により得られる。かかる回路は周知であり、別に説明する必要はない。
添付の図面の図１および図２に示すように、各機能的サブユニット２，３，４は特定の保護および／または把持ケーシング内に取り付けて（サブユニット３と４とが別個のとき）、前記サブユニット２，３，４の間にエネルギーを転送しまたコマンドおよび／または制御信号を送信するための着脱可能な電気ケーブル６，１０により、互いに対で接続してよい。
【００５３】
電池の充電はサブユニット２と３とを互いに接続するケーブル６で行っても行わなくてもよい。
第１のサブユニット２を収めるケーシングはツールも含み、少なくとも一部の領域内で、ユーザが容易に、確実に、快適に握ることができるように人間工学的に形成されている。
更に、アナログ制御ボタンまたは部材と、音および／または光の表示および警報手段が、部分的に第１のサブユニット２のケーシングの領域内に、また部分的に第２のサブユニット３のケーシングの領域内に、ツール・セット１を実際に使用中に作業者の手に届きやすいタイプと必要度との関数として存在することが好ましい。
【００５４】
もちろん、本発明は添付の図面に記述されまた示されている実施の形態に限定されるものではない。本発明の保護の範囲を離れずに、特に種々の要素の構成に関して、または技術的な同等物の代替により、修正が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
本発明は、限定されない例により与えられまた以下の添付の略図を参照して示される、いくつかの好ましい実施の形態に関する説明からよく理解される。
【図１】充電段階中の、剪定ばさみの形の本発明に係るツール・セットの透視図である。
【図２】作業者が使用中の、図１のツール・セットの透視図である。
【図３】ツールの使用中に接続される第２のサブユニットから来る電源を最低電圧で自動的に切る装置を第１のサブユニットが備える、ツールの限定されない実施の形態の略図である。
【図４】ツールの使用中に接続される第１のサブユニットの電源を最低電圧で自動的に切るモジュールを第２のサブユニットが備える、ツールの限定されない実施の形態の略図である。
【図５】第３の充電サブユニットに接続される電源の最高電圧で充電を自動的に切るモジュールを第２のサブユニットが備える、ツールの限定されない実施の形態の略図である。
【図６】第３の充電サブユニットに接続する電源の最低電流で充電を自動的に切るモジュールを第２のサブユニットが備える、ツールの限定されない実施の形態の略図である。
【図７】第２のサブユニットの電源の最高電圧で充電を自動的に切る装置を第３の充電器サブユニットが備える、ツールの限定されない実施の形態の略図である。
【図８】第２のサブユニットの電源の最低電流で充電を自動的に切る装置を第３の充電器サブユニットが備える、ツールの限定されない実施の形態の略図である。
【図９】第２のサブユニットが以下の機能、すなわち、ａ）作業者が第１のサブユニットを使用しているときに第１のサブユニットの電源を最低電圧で切ること、ｂ）最高電圧で充電を自動的に切ること、ｃ）充電操作中に第２のサブユニットが第３のサブユニットに結合されているとき最低電流で充電を自動的に切ること、ｄ）短絡回路に対して保護すること、ｅ）第１のサブユニットが使用中でないときに電池を非消費モードまたは非常に小さい消費モードにすること、ｆ）過度の温度で充電を停止すること、を実行することができる１つまたは複数のモジュールを備える、ツールの限定されない実施の形態の略図である。
【図１０】ツール・セットに統合された第２の機能的なサブユニットの略図である。
【図１１】図１０に示す第２のサブユニットのいくつかの構成要素の電子的な略図である。
【図１２】１つの特に効率的な充電方法の略アルゴリズムである。
【図１】
2007511380.tif 000003
【図２】
2007511380.tif 000004
【図３】
2007511380.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2007511380.tif 000009
【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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【手続補正書】
【提出日】平成17年9月20日(2005.9.20)
【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】
例えば、剪定ばさみ、のこぎり、果物採取ツール、芝刈り機、潅木カッタ、生垣カッタ、インパクト・スパナ、空気ハンマなどの動力自律携帯用電気ツール・セットであって、少なくとも３つの別個の機能的サブユニット、すなわち、前記セットの電気エネルギー源を形成して再充電可能な電気化学的電池を本質的に含む第２の携帯用サブユニットに、少なくとも前記ツールの使用中に電気コード（６）で接続される電気アクチュエータにより、前記ツールの機械的作業を行う第１のサブユニット（２）と、充電中に着脱可能な電気コード（１０）で前記第２のサブユニットに電気的に接続されて前記第２のサブユニットの電気化学的電池を再充電することができる第３の充電器サブユニット（４）とを含み、その特徴は、前記第１のサブユニットのアクチュエータの電源は、前記電池がその機能に有害な電圧しきい値に達したときに自動的に切ることが可能であり、第２のサブユニット（３）は、一方では、１個の要素または複数個の結合された並列の要素をそれぞれ備える、一連のセルを結合して形成されるリチウム・イオンまたはリチウム・ポリマ電池を備え、他方では、前記電池の近くに置かれて過度の電流に対して電池を保護する機能を行うことのできる、電池を管理する１個または複数個の電気的または電子的なモジュールを備え、第３のサブユニット（４）は少なくとも１つの電源を含み、その電圧および電流によりリチウム・イオンまたはリチウム・ポリマ電池（５）を再充電することが可能であることである、動力自律携帯用電気ツール・セット。
【請求項２】
第１のサブユニット（２）と第２のサブユニット（３）とを接続する電気コード（６）は第２のサブユニット（３）向けのコネクタ（２４）を備えることを特徴とする、請求項１記載の動力自律携帯用電気ツール・セット。
【請求項３】
第１のサブユニット（２）と第２のサブユニット（３）とを接続する電気コード（６）は第１のサブユニット（２）向けのコネクタ（２５）を備えることを特徴とする、請求項１記載の動力自律携帯用電気ツール・セット。
【請求項４】
第１のサブユニット（２）と第２のサブユニット（３）とを接続する電気コード（６）は第１のサブユニット（２）向けのコネクタ（２５）と第２のサブユニット（３）向けのコネクタ（２４）とを備えることを特徴とする、請求項１記載の動力自律携帯用電気ツール・セット。
【請求項５】
電池を装着する第２のサブユニット（３）を管理する電気的または電子的なモジュールの中の１つのモジュールは、電池の電圧が、大きな容量損および自然放電の増加により、リチウム・イオンまたはリチウム・ポリマ電池を装着する第２のサブユニット（３）が劣化する前の最低レベルに達すると、第１のサブユニット（２）の電源を自動的に切る機能を有することを特徴とする、請求項１記載の動力自律携帯用電気ツール・セット。
【請求項６】
電池を装着する第２のサブユニット（３）を管理する電気的または電子的なモジュールの中の１つのモジュールは、接続される第３の充電器サブユニット（４）が与える電圧が、大きな容量損および自然放電の増加により、リチウム・イオンまたはリチウム・ポリマ電池を装着する第２のサブユニット（３）が劣化する前の最大値に達すると、電池の充電を自動的に切る機能を有することを特徴とする、請求項１記載の動力自律携帯用電気ツール・セット。
【請求項７】
電池を装着する第２のサブユニット（３）を制御および／または管理する電気的または電子的なモジュールの中の１つのモジュールは、電池の充電電流が、リチウム・イオンまたはリチウム・ポリマ電池を装着する第２のサブユニット（３）のメーカが勧告または要求する最小レベルに達すると、電池の充電を自動的に切る機能を有することを特徴とする、請求項１記載の動力自律携帯用電気ツール・セット。
【請求項８】
電池を装着する第２のサブユニット（３）を管理する電気的または電子的なモジュールの中の１つのモジュールは短絡回路に対して電池を保護する機能を有することを特徴とする、請求項１記載の動力自律携帯用電気ツール・セット。
【請求項９】
短絡回路に対して電池を保護する前記機能は第２のサブユニット（３）の電池の少なくとも１つの端子に配置されたフューズにより行われることを特徴とする、請求項１又は８記載の動力自律携帯用電気ツール・セット。
【請求項１０】
短絡回路に対して電池を保護する前記機能は第２のサブユニット（３）の電池の少なくとも１つの端子に配置された回路遮断器または同様の構成要素により行われることを特徴とする、請求項１又は８記載の動力自律携帯用電気ツール・セット。
【請求項１１】
電池を装着する第２のサブユニット（３）を管理する電気的または電子的なモジュールの中の１つのモジュールは、第１のサブユニット（２）を使用しないときは電池を非消費モードまたは非常に低い消費モードにする機能を有することを特徴とする、請求項１記載の動力自律携帯用電気ツール・セット。
【請求項１２】
第１のサブユニット（２）を使用しないときは電池を非消費モードまたは非常に低い消費モードにする機能は、電池の端子の１つに、またフューズまたは回路遮断器が設けられる場合は好ましくはその後に、配置されたスイッチにより行われることを特徴とする、請求項１または１１記載の動力自律携帯用電気ツール・セット。
【請求項１３】
第３のサブユニット（４）は、電池の電圧が、リチウム・イオンまたはリチウム・ポリマ電池を装着する第２のサブユニット（３）が劣化する前の最高レベルに達すると、前記第２のサブユニットの電池の充電を自動的に切る装置を備えることを特徴とする、請求項１記載の動力自律携帯用電気ツール・セット。
【請求項１４】
第３のサブユニット（４）は、電圧の充電電流が、電池を装着する第２のサブユニット（３）のメーカが勧告または要求する最小レベルに達すると、前記第２のサブユニットの充電を自動的に切る装置を有することを特徴とする、請求項１記載の動力自律携帯用電気ツール・セット。
【請求項１５】
前記第２のサブユニットのリチウム・イオン電池の要素は市販の１８６５０サイズであることを特徴とする、請求項１記載の動力自律携帯用電気ツール・セット。
【請求項１６】
第２のサブユニット（３）は、１つまたは複数の電子ボードの形に作られ、メモリおよび付属のディジタルおよび／またはアナログ回路を備える、例えば、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、ディジタル信号処理プロセッサなどの少なくとも１つのディジタル処理ユニット（２１）を含む、電池を管理する単一のモジュール（２６）を備えることを特徴とする、請求項１記載の動力自律携帯用電気ツール・セット。
【請求項１７】
第２のサブユニット（３）の電池を管理するモジュールは以下のタスクの１つまたはいくつか、すなわち、
充電を管理する、
放電を管理する、
各セル（８）の充電をバランスさせる、
電池（５）の容量を評価しまた表示する、
ツールの使用中に過電流で放電しないように電池（５）を保護する、
蓄電段階中にツールを管理する、
警報を管理する、
収集された情報を管理しまた伝送する、
診断を管理する、
を行う機能を有することを特徴とする、請求項１または１６記載の動力自律携帯用電気ツール・セット。
【請求項１８】
充電を管理し、放電を管理し、各セル（８）の充電をバランスさせ、電池（５）の容量を評価しまた表示するなどのタスクを完了することから考えて、前記電池を管理するモジュールは電池（５）を構成するセル（８）の電圧測定値を絶えず活用することを特徴とする、請求項１，１６，１７記載の動力自律携帯用電気ツール・セット。
【請求項１９】
直列に結合するｎ個のセル（８）で形成される電池（５）について、各セル（８）の電圧測定値は、電池（５）のｎ個のセル（８）の端子にそれぞれ取り付けられかつ対応するセル（８）の電圧をそれぞれ測定することができるｎ個の等しいアナログ・モジュール（２８）により主として構成される取得電子チェーン（２７）により与えられ、次に、ｎ個のモジュール２８がそれぞれ測定した電圧の値は、少なくとも１つのアナログ・マルチプレクサ（２９）を介して適合回路（３０）により増幅された後、第２のサブユニット（３）の電池を管理するモジュールのディジタル処理ユニット（２１）の入力アナログ／ディジタル変換器（２１’）に向けて１つずつ送られることを特徴とする、請求項１，１６，１７，１８記載の動力自律携帯用電気ツール・セット。
【請求項２０】
電圧を測定するアナログ・モジュール（２８）は、抵抗（２８”）または入力抵抗要素を用いる演算増幅器（２８’）を持つ差動電子回路により、セル（８）毎にその正の端子で測定された電圧と負の端子で測定された電圧との引き算をそれぞれ行うことを特徴とする、請求項１９記載の動力自律携帯用電気ツール・セット。
【請求項２１】
各電圧測定モジュール（２８）の演算増幅器（２８’）を持つ前記差動電子回路はほぼ１Ｍｏｈｍまたはそれ以上のインピーダンスを有する抵抗または入力抵抗要素（２８”）を備え、漏れ電流は非常に低く、例えば、時間当たりに電池（５）の全容量の１／２００００より小さくなることを特徴とする、請求項２０記載の動力自律携帯用電気ツール・セット。
【請求項２２】
各セル（８）の電圧の測定値は少なくとも５０ｍＶの測定精度で得られることを特徴とする、請求項１８−２１のどれかに記載の動力自律携帯用電気ツール・セット。
【請求項２３】
少なくとも５０ｍＶの前記電圧測定精度は、電池を管理するモジュール（２６）の電子ボードの製作中の較正により達成されることを特徴とする、請求項２２記載の動力自律携帯用電気ツール・セット。
【請求項２４】
前記電子ボードの製作中の較正は、誤差訂正パラメータを、この較正作業では各セル（８）の端子で通常測定される電圧の代わりに用いられる１つまたは複数の非常に正確な基準電圧の測定値の関数として、電圧測定モジュール（２８）毎に、ディジタル処理ユニット２１内にプログラムにより入力することを含むことを特徴とする、請求項２３記載の動力自律携帯用電気ツール・セット。
【請求項２５】
セル（８）の充電を互いにバランスさせる前記タスクは、各セル（８）の電圧測定値に基づき、また必要な場合はそれぞれ毎に、抵抗要素（３１’）に結合する電子スイッチ（３１）を用いる散逸回路により、充電電流の変化を制御するディジタル処理ユニット（２１）により管理されることを特徴とする、請求項１６−２４のどれかに記載の動力自律携帯用電気ツール・セット。
【請求項２６】
放電を管理する前記タスクは、ディジタル処理ユニット（２１）により各セル（８）の電圧データを絶えずチェックし、セル（８）のこれらの電圧の１つがリチウム・イオンまたはリチウム・ポリマ要素のメーカが勧告する最小放電しきい値に達したことを前記ユニットが検出すると放電を中断し、放電切替え構成要素（３２）を非活動化することにより放電を止め、これによりツール（２）を止め、例えば、音または視覚の警報信号を活動化することを含むことを特徴とする、請求項１６−２４のどれかに記載の動力自律携帯用電気ツール・セット。
【請求項２７】
電池（５）の容量の充電と評価と表示とを管理し、また放電中の過度の電流に対して保護する前記タスクは、電池（５）の充電電流および放電電流を測定するアナログ電子回路（３３）によりディジタル処理ユニット（２１）が連続的に管理することを特徴とする、請求項１６−２６のどれかに記載の動力自律携帯用電気ツール・セット。
【請求項２８】
電池（５）を制御するモジュール（２６）の電子ボードの領域内の第２のサブユニット（３）に第３の充電器サブユニット（４）が接続されているときに充電を管理する前記タスク中は、充電の終了は、一方では、充電電流および放電電流を測定するアナログ電子回路（３３）により、充電電流が電池（５）の勧告されたしきい値（例えば５０ｍＡ）まで下落したことを前記ユニット（２１）が検出したとき、または他方では、電池（５）の温度が許容制限値（例えば４５℃）を超えたとき、または更に充電が理論的な充電時間の所定の端数（例えば２０％）より長い時間にわたって続いたとき、ディジタル処理ユニット（２１）により制御される充電切替え構成要素（３４）を開くことにより達成されることを特徴とする、請求項２７記載の動力自律携帯用電気ツール・セット。
【請求項２９】
電池（５）の容量を評価しまた表示する前記タスクはディジタル処理ユニット（２１）により管理され、ユニット（２１）は、ツールの充電中および使用中に、一方では、充電電流および放電電流を測定するアナログ電子回路（３３）から与えられる電池（５）の瞬間の充電電流および放電電流と、各セル（８）の電圧測定値と、また必ずしも必要ではないがより正確な計算のためにその既知の平均内部抵抗と、に関する情報を絶えず考慮して前記容量を計算することを特徴とする、請求項１６−２４の１つに従属する、請求項２７記載の動力自律携帯用電気ツール・セット。
【請求項３０】
リチウム・イオンまたはリチウム・ポリマ電池を早期老化または過熱から守るためにツールの使用中に電池（５）の放電中の過度の電流に対して保護する前記タスクは、電池（５）の許容最大放電電流の非常に大きなパルス状のオーバーロードの場合または電池（５）の許容最大温度を超えた場合に放電電流を切ること、または第２のサブユニット（３）のリチウム・イオンまたはリチウム・ポリマ電池（５）にとって望ましいツールとその使用とサイクル寿命との関数としてエネルギーの値および移動する期間が実験的に予め定められていることを知って、或る移動する期間中に前記ツールが消費するエネルギーの関数として放電電流を制限することを含むことを特徴とする、請求項１６−２９のどれかに記載の動力自律携帯用電気ツール・セット。
【請求項３１】
前記放電電流制限は、直接にディジタル処理ユニット（２１）によりまたは制御段（３５）を通して特殊な構成要素により生成されるパルス幅変調（ＰＷＭ）制御を、例えば、ＮチャンネルのＭＯＳＦＥＴタイプの構成要素の形に作られた放電切替え構成要素（３２）に与えることにより、前記ユニット（２１）により管理されることを特徴とする、請求項３０記載の動力自律携帯用電気ツール・セット。
【請求項３２】
前記電気ツール・セットが充電中でなくまた或る期間（例えば１０日）使用されなかったとき、ディジタル処理ユニット（２１）は自動的に蓄電管理タスクを行い、これは、電池（５）の残留容量がリチウム・イオンまたはリチウム・ポリマ要素のメーカが勧告する蓄電容量より大きいかどうか確認し、前記残留容量が確かに前記蓄電容量より大きい場合は、ディジタル処理ユニット（２１）は各セル（８）で並列に接続されている抵抗回路（３１，３１’）により、前記蓄電容量に達するまで前記電池の自動放電を開始し、したがって、全ての電子回路を止めると共に処理ユニット（２１）を低消費の待機モードにし、また前記容量が前記蓄電容量より小さい場合は、ディジタル処理ユニット（２１）は音および／または視覚の警報を発することを含むことを特徴とする、請求項１６−３１のどれかに記載の動力自律携帯用電気ツール・セット。
【請求項３３】
前記充電器（４）に接続される第２のサブユニット（３）の少なくとも１つの端子（３７）で管理モジュール（２６）が行う電圧測定により、ディジタル処理ユニット（２１）は充電器（４）が電池（５）に現に接続していることを検出できることを特徴とする、請求項１６−３２のどれかに記載の動力自律携帯用電気ツール・セット。
【請求項３４】
充電器（４）が電池（５）に現に接続していることを検出する前記機能は或る適合する測定回路（３６）により行われ、これにより、少なくとも１つのセル８が、メーカが勧告する最低電圧に達したことを検出すると、前記ツールが非使用段階にある限り、電池（５）の自動再充電を開始できるようにすることを特徴とする、請求項３３記載の動力自律携帯用電気ツール・セット。
【請求項３５】
管理モジュール（２６）が、第２のサブユニット（３）の対応する接続端子（３７）の領域内で充電器（４）の電圧が過度または不足であることを検出すると、ディジタル処理ユニット（２１）はこの情報を用いて充電の中断を命じ、音および／または視覚の警報を発することを特徴とする、請求項３３または３４記載の動力自律携帯用電気ツール・セット。
【請求項３６】
情報および診断を管理する前記タスクは、前記ツールの使用中に得られた情報、例えば、再充電の回数、前記ツールを使用した時間数の計算、電池（５）の容量の時間的な変化、前記ツールが消費した平均エネルギー、または同様の情報をディジタル処理ユニット（２１）のメモリ内に記憶することを含み、この情報は有線、無線周波数、または赤外線の接続（４０）により別個の操作端末、例えば、インターネットに接続可能なパーソナル・コンピュータ、電子パーソナル・アシスタント、ＧＳＭなど、に送ることができることを特徴とする、請求項１６−３５のどれかに記載の動力自律携帯用電気ツール・セット。
【請求項３７】
再充電可能な電気エネルギー源を形成する第２のサブユニット（３）の電池を管理するモジュールは、必要な場合は同じディジタル処理ユニット（２１）を用いて、同じ電子ボード上でアクチュエータ（２）を制御する電子モジュールと結合することを特徴とする、請求項１６−３６のどれかに記載の動力自律携帯用電気ツール・セット。
【請求項３８】
電池を管理する前記モジュールは、充電を停止するための安全冗長回路（３８）をセル（８）毎に備え、セル（８）の電圧オーバーロードが発生した場合は、ディジタル処理ユニット（２１）をバイアスせずに充電切替え構成要素（３４）を直接に非活動化することにより、充電の一般的な中断をそれぞれが個々に制御できることを特徴とする、請求項１６−３６のどれかに記載の動力自律携帯用電気ツール・セット。
【請求項３９】
電池を管理する前記モジュールは、測定アナログ電子回路（３３）が電池（５）の許容最大値以上の放電電流を検出した場合に、ディジタル処理ユニット（２１）をバイアスせずに充電切替え構成要素（３２）を直接に非活動化することにより放電の中断を命令することができる放電停止冗長回路（３８’）を備えることを特徴とする、請求項２７、または請求項２７に従属する請求項２８−３８のどれかに記載の動力自律携帯用電気ツール・セット。
【請求項４０】
リチウム・イオンまたはリチウム・ポリマ電池（５）を再充電する第３の充電器サブユニット（４）は約０．５％の精度を持つ電圧と制御された電流とを生成し、これらは電圧および電流を調整する特殊回路により得られることを特徴とする、請求項１−３９のどれかに記載の動力自律携帯用電気ツール・セット。
【請求項４１】
各機能的サブユニット（２，３，４）は特定の保護および／または把持ケーシング内に取り付けられることを特徴とする、請求項１−４０のどれかに記載の動力自律携帯用電気ツール・セット。
【国際調査報告】
2007511380.tif 000015
2007511380.tif 000016
2007511380.tif 000017
2007511380.tif 000018
2007511380.tif 000019
2007511380.tif 000020