(57)【要約】【課題】  放電時期を適切に設定することで電池パックの利便性や使用時の作業性を低下させることなく、電池パックの性能劣化や短命化を防止または抑制することのできる電池パック及び充電式電動器具セットを提供する。【解決手段】  充放電制御部は、電池セルへの充電を開始させ（♯２）、容量算出部４は、電池セルが満充電になったか否かを判定し（♯３）、満充電になると（♯３でＹＥＳ）、充放電制御部は、充電器の制御回路に充電停止信号を送出することにより電池セルの充電を停止させる（♯４）。次に、タイマは、前記充電を停止したタイミングからの時間の計測を開始し（♯５）、充放電制御部は、その計測時間Ｔが前記所定時間Ｔ１を超えると（♯６でＹＥＳ）、スイッチング素子Ｑ１をオフ、スイッチング素子Ｑ２をオンにして第２の放電モードで放電を開始させる（♯７）。【選択図】      図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
充電器により充電される複数の電池セルを備えたリチウムイオン電池パックにおいて、
前記電池セルに蓄積されている電気容量を検出する電気容量検出手段と、
前記充電器による充電動作が停止された時点で前記電池セルに蓄積されている電気容量が所定値を超えている場合に、前記停止時点からの時間を計測する計時手段と、
前記電池セルに蓄積された電荷を強制的に放電する放電手段と、
前記放電手段による放電動作を制御する放電制御手段とを備え、
前記放電制御手段は、前記計時手段により所定時間が計測されると、前記放電手段による放電動作を開始させることを特徴とする電池パック。
【請求項２】
充電器により充電される複数の電池セルを備えたリチウムイオン電池パックにおいて、
前記電池セルに蓄積されている電気容量を検出する電気容量検出手段と、
前記充電器による充電動作が停止された時点で前記電池セルに蓄積されている電気容量が所定値を超えている場合に、前記停止時点から前記電池セルの放電開始時点までの放置時間を計測する計時手段と、
前記電池セルに蓄積された電荷を強制的に放電する放電手段と、
前記放電手段による放電動作を制御する放電制御手段とを備え、
前記放電制御手段は、前記停止時に、前記計時手段により計測された過去の放置時間に基づいて、前記放電手段による放電動作の要否を判断することを特徴とする電池パック。
【請求項３】
前記放電手段は、放電電流値が変更可能に構成されており、
前記放電制御手段は、前記電池セルの残容量に応じて前記放電電流値を変動させることを特徴とする請求項１または２に記載の電池パック。
【請求項４】
前記放電手段による前記電池セルの放電時間を計測する放電時間計測手段を備え、
前記放電制御手段は、前記放電時間計測手段により所定時間が計測されると、前記放電手段による放電動作を停止させることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の電池パック。
【請求項５】
前記電池セルの温度を検出する電池温度検出手段を備え、
前記放電制御手段は、前記電池温度検出手段により検出された電池温度が所定温度以上のとき、前記電池温度が前記所定温度未満の場合に比して前記放電電流値を増大させることを特徴とする請求項３ないし４のいずれかに記載の電池パック。
【請求項６】
当該電池パックの雰囲気温度を検出する雰囲気温度検出手段を備え、
前記放電制御手段は、前記電池温度検出手段により検出された電池温度が所定温度以上の場合に、該電池温度と前記雰囲気温度検出手段により検出された雰囲気温度との差を算出し、その温度差に応じて前記放電電流値を変動させることを特徴とする請求項５に記載の電池パック。
【請求項７】
前記放電制御手段は、前記放電手段による放電動作により前記電池セルの残容量が所定値に達すると、前記放電手段による放電動作を停止させることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の電池パック。
【請求項８】
電池パックと、前記電池パックに対して充電動作を行う充電器と、前記電池パックから供給される電力を電力源として所定の動作を行う電気器具本体とを備えた充電式電動器具セットにおいて、前記電池パックは、前記請求項１ないし７のいずれかに記載の電池パックであることを特徴とする充電式電動器具セット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池パック、及びこの電池パックと該電池パックに対して充電動作を行う充電器と電池パックから供給される電力を電力源として所定の動作を行う電気器具とを備えてなる充電式電動器具セットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数の電池セルからなる電池パックと、この電池パックを充電する充電器と、充電器により充電された電池パックから供給される電力を電力源として所定の動作を行う電動器具本体とを備えてなる充電式電動器具セットがある。この種の充電式電動器具セットにおいて採用される前記電池パックとして、例えばニッケルカドミウム電池、鉛蓄電池、あるいはリチウムイオン電池等で構成されるものがあり、各電池ごとに、性質、とりわけ比較的長時間使用されない場合（比較的長時間放置される場合）の好ましい充電状態が異なることが知られている。
【０００３】
その中で、リチウムイオン電池は、満充電の状態又はそれに近い状態で放置又は保管されると容量劣化が大幅に進行するという性質を有している。さらに、リチウムイオン電池は、放置時間が長くなるほどその容量劣化は加速し、容量劣化した電池は、その容量を回復させることができない。したがって、リチウムイオン電池で構成される電池パックを満充電の状態で比較的長時間放置するという使い方を繰り返し行った場合には、使用者は、使用回数が少ない段階で電池の寿命が縮まったことを感じることが多い。
【０００４】
下記特許文献１には、このような電池の容量劣化の問題に対し、電池パックが保存状態に入ったことを検知したときには、素電池（電池セル）を強制的に放電し、素電池の充電量を満充電時の５０％程度まで減少させる技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００１−２３５８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、例えば満充電まで充電されたのち比較的短い時間のうちに電動器具本体に装着して使用するという使い方が多い電池パックにおいては、前述のような放電を行わない方が好ましい。前記のように放電することで電池パックの使用可能時間が短くなることにより、電池パックの利便性や電動器具本体に装着して使用する場合の作業性の低下を招来したり、電池パックの寿命が短くなっていないのに短くなったものと使用者に勘違いさせたりすることが考えられるからである。
【０００６】
また、満充電の状態で比較的長時間放置されることが多い電池パックであっても、ときには比較的短い時間のうちに電動器具本体に装着して使用する場合もあり、このような場合にも、前述したような電池パックの利便性や作業性の低下等を招く。
【０００７】
このように、使用者による電池パックの使い方に応じて、放電すべきタイミングや放電の要否を設定すべきであると考えられる。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、放電時期を適切に設定することで電池パックの利便性や使用時の作業性を低下させることなく、電池パックの性能劣化や短命化を防止または抑制することのできる電池パック及び充電式電動器具セットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述の目的を達成するために、本発明の第１の手段に係る電池パックは、充電器により充電される複数の電池セルを備えたリチウムイオン電池パックにおいて、前記電池セルに蓄積されている電気容量を検出する電気容量検出手段と、前記充電器による充電動作が停止された時点で前記電池セルに蓄積されている電気容量が所定値を超えている場合に、前記停止時点からの時間を計測する計時手段と、前記電池セルに蓄積された電荷を強制的に放電する放電手段と、前記放電手段による放電動作を制御する放電制御手段とを備え、前記放電制御手段は、前記計時手段により所定時間が計測されると、前記放電手段による放電動作を開始させる。
【００１０】
本発明の第２の手段に係る電池パックは、充電器により充電される複数の電池セルを備えたリチウムイオン電池パックにおいて、前記電池セルに蓄積されている電気容量を検出する電気容量検出手段と、前記充電器による充電動作が停止された時点で前記電池セルに蓄積されている電気容量が所定値を超えている場合に、前記停止時点から前記電池セルの放電開始時点までの放置時間を計測する計時手段と、前記電池セルに蓄積された電荷を強制的に放電する放電手段と、前記放電手段による放電動作を制御する放電制御手段とを備え、前記放電制御手段は、前記停止時に、前記計時手段により計測された過去の放置時間に基づいて、前記放電手段による放電動作の要否を判断する。
【００１１】
また、前述の電池パックにおいて、前記放電手段は、放電電流値が変更可能に構成されており、前記放電制御手段は、前記電池セルの残容量に応じて前記放電電流値を変動させる。
【００１２】
また、前述の電池パックにおいて、前記放電手段による前記電池セルの放電時間を計測する放電時間計測手段を備え、前記放電制御手段は、前記放電時間計測手段により所定時間が計測されると、前記放電手段による放電動作を停止させる。
【００１３】
また、前述の電池パックにおいて、前記電池セルの温度を検出する電池温度検出手段を備え、前記放電制御手段は、前記電池温度検出手段により検出された電池温度が所定温度以上のとき、前記電池温度が前記所定温度未満の場合に比して前記放電電流値を増大させる。
【００１４】
また、前述の電池パックにおいて、当該電池パックの雰囲気温度を検出する雰囲気温度検出手段を備え、前記放電制御手段は、前記電池温度検出手段により検出された電池温度が所定温度以上の場合に、該電池温度と前記雰囲気温度検出手段により検出された雰囲気温度との差を算出し、その温度差に応じて前記放電電流値を変動させる。
【００１５】
また、前述の電池パックにおいて、前記放電制御手段は、前記放電手段による放電動作により前記電池セルの残容量が所定値に達すると、前記放電手段による放電動作を停止させる。
【００１６】
本発明の第３の手段に係る充電式電動器具セットは、電池パックと、前記電池パックに対して充電動作を行う充電器と、前記電池パックから供給される電力を電力源として所定の動作を行う電気器具本体とを備えた充電式電動器具セットにおいて、前記電池パックは、前記請求項１ないし７のいずれかに記載の電池パックである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の第１の手段に係る電池パックにおいては、充電器による充電動作が停止された時点で電池セルに蓄積されている電気容量が所定値を超えている場合に、電池セルを強制放電の対象とするので、電池パックの性能劣化や短命化を防止または抑制することができる。
【００１８】
また、前記所定時間を放電動作の待機時間として設定したときには、電池パックが満充電までの充電後短時間のうちに電動器具本体に装着して使用される場合に、略満充電状態の電池パックを使用者に提供することができる。したがって、電池パックの利便性や電動器具本体に装着して使用する場合の作業性の低下を招来したり、電池パックの寿命の短命化を勘違いさせたりするのを防止又は低減することができる。
【００１９】
さらに、前記所定時間を放電の要否を判断するための閾値として設定したときには、満充電後短時間のうちに電動器具本体に装着して使用するという使い方が多い電池パックの場合等、放電が不要と考えられる場合の放電の実行を防止または低減することができる。
【００２０】
本発明の第２の手段に係る電池パックにおいては、前記と同様、電池パックが満充電まで充電されたのち比較的短い時間のうちに電動器具本体に装着して使用される場合の電池パックの利便性や電動器具本体に装着して使用する場合の作業性の低下を招来するのを防止又は低減することができる。
【００２１】
本発明の第３の手段に係る充電式電動器具セットにおいては、電池パックの利便性や使用時の作業性を低下させることなく、電池パックの性能劣化や短命化を防止または抑制することのできる電池パックを備えた充電式電動器具セットを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明に係る充電式電動器具セットの第１の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本実施形態の充電式電動器具セット１を構成する充電器及び当該充電器に好適な電池の外観の概略図である。
【００２３】
図１において、充電器４が充電対象とする電池パック２は、図１（ａ）に示すように、電気器具本体１００（図１（ａ）では電動工具を例示している）における保持部３の下端部に装着して使用されるとともに、図１（ｂ）に示すように脱着後にそのまま充電器４に装着することにより充電が可能に構成された形態を採る。電池パック２が内蔵する後述の電池セル２１（図３参照）は、リチウムイオン電池であり、電池電圧は、例えば１２Ｖ、１８Ｖ、２４Ｖなど様々あり得る。
【００２４】
図１に例示する電池パック２は、電池セル２１（図３参照）を保持する本体部５と、電気器具本体１００及び充電器４との電気的接続を確立するためのコネクタ部６とを有している。充電器４には開口部を有するコネクタ部７が設けられており、電池パック２のコネクタ部６を充電器４のコネクタ部７へ装着することにより、電池パック２と充電器４との間の電気的接続が確立される。
【００２５】
電池パック２及び充電器４は、より詳細には、例えば図２のような外観を有している。この例では、図２（ａ）に示すように、電池パック２のコネクタ部６は本体部５から突出した形状をなしており、電極８，９，１０，１１がその側面に露出するように配設されている。図２（ｂ）に示すように、充電器４が有するコネクタ部７は、電池パック２のコネクタ部６が挿入可能な凹部をなしており、その内側面には電池パック２の電極８，９，１０，１１と接触することにより電気的接続を図る電極１２，１３，１４，１５が配設されている。例えば、電極９，１５は正の充電電極、電極８，１２は負の充電電極、電極１０，１４は後述する制御信号（充電開始信号及び充電停止信号等）を伝える電極である。電極１１は、電池パック２が充電器４又は電気器具本体１００へ装着されたことを検出するための電極、電極１３は、電池パック２が充電器４へ装着されたことを検出するための電極である。電池パック２が充電器４に装着されていなければ、充電器４は充電不可となり、装着されていれば充電可能となる。電極８のうち電極８ａの部分と電極８ｂの部分とは、それぞれ電極１２ａと電極１２ｂとに接続される。例えば、電池パック２が大容量（電池の容量は、アンペア・時間で表現される）の電池であれば、電極８ａと電極８ｂのいずれもが設けられ、小容量の電池であれば電極８ａのみが設けられる（電極８ｂを絶縁部材で覆う形態をも含む）。電極１２ｂは、電極８ｂと当接しているか否かを検出し得るようになっており、電池パック２の電極８ｂの有無を検出し、それにより電池パック２の電池容量を検出することができる。このため、電池パック２の電池容量の相違により個別に充電器を設ける必要がなく、充電器４を電池容量が異なる電池パック２の充電に兼用することができる。
【００２６】
電池パック２と充電器４とには、それらが結合したときに互いに対向する表面上の位置に、例えばスリット状の通気孔１６，１７が設けられている。充電器４は、図略の冷却ファンを内蔵しており、この冷却ファンが作り出す空気の流れが、通気孔１６，１７を通じて充電中の電池パック２内の電池セル２１にも供給されるようになっている。充電器４において通気孔１７の側方には、電池パック２の充電状況を表示する充電状況表示部１８が備えられている。充電状況表示部１８は、例えばＬＥＤ等からなる複数のランプが１列に配列されてなり、電池パック２の充電量に応じて、充電量が略０を示す「空」の文字が付せられたランプから充電量が略１００（％）を示す「満」の文字が付せられたランプに向かって順にランプが点灯する。なお、本実施形態では、充電状況表示部１８を充電器４に設けたが、充電状況表示部１８を電池パック２に設けてもよい。
【００２７】
充電器４には、ケーブル１９及びコンセント２０を備え、コンセント２０が商用電源に接続されることで、充電器４は、その商用電源からケーブル１９及びコンセント２０を介して電力の供給を受ける。供給された電力は、後述の電源回路４１により電池セル２１の充電に適切な電力に変換される。
【００２８】
図３は、充電式電動器具セット１の回路構成を示すブロック図である。
【００２９】
図３に示すように、充電式電動器具セット１は、電気器具本体１００と、充電器４と、電池パック２とを備え、図３に示す電気器具本体１００、充電器４及び電池パック２は、図１又は図２に示す電気器具本体１００、充電器４及び電池パック２に相当するものである。電池パック２を充電器４により充電すべく電池パック２が充電器４に装着されたときには、端子８と１２（１２ａ及び１２ｂ）、端子９と１５、端子１０と１４、端子１１と１３がそれぞれ接続され、これらの端子を介して充電器４から電池パック２への電力の供給や制御信号（充電開始信号及び充電停止信号等）の授受が行われる。また、電気器具本体１００は、端子１０４，１０５及び図略の端子を備えており、電池パック２が電気器具本体１００に装着されたときには、端子１０４と９、端子１０５と８及び前記図略の端子と端子１１（図２参照）とが接続され、これらの端子を介して電池パック２から電気器具本体１００への電力供給が行われる。
【００３０】
電気器具本体１００は、駆動対象の被駆動部材１０６（図１参照）及び該被駆動部材１０６を駆動するモータ等を含む負荷１０１と、該負荷１０１への電力供給のオンオフを切換えるスイッチ１０２と、該スイッチ１０２のオン・オフを指示する入力を行うための入力操作部１０３とを有してなる。入力操作部１０３は、当該電気器具１の使用者により操作されるものであり、該電気器具本体１００に電池パック２が装着されている状態で、入力操作部１０３によりスイッチ１０２がオンされると電池パック２から電力が負荷１０１へ供給される。
【００３１】
充電器４は、電源回路４１と、制御回路４２とを備える。また、充電器４は、充電状況表示部１８に備えられるランプを、電池パック２の充電状況に応じて表示させる図略の容量表示回路を備えている。なお、容量表示回路を電池パック２に設けてもよい。
【００３２】
電源回路４１は、図略の商用電源から供給される電力を電池セル２１の充電等に適切な電力に変換した上で該電池パック２に電力を供給するものであり、例えば整流回路やＤＣ−ＤＣコンバータからなる。
【００３３】
制御回路４２は、電池パック２の後述する制御回路２５からの信号に基づき、電源回路４１による電力の供給／停止等を制御するものである。制御回路４２は、電池パック２の制御回路２５から充電開始信号が送出されると、電源回路４１に電池パック２への電力供給を行わせ、電池パック２の制御回路２５から充電停止信号が送出されると、電源回路４１に電池パック２への電力供給を停止させる。
【００３４】
電池パック２は、電池セル２１と、温度センサ２２と、抵抗Ｒｔと、保護回路２３と、放電回路２４と、制御回路２５とを備える。
【００３５】
温度センサ２２は、電池セル２１の温度（以下、電池温度という）を検出するものであり、例えばサーミスタを備えて構成されている。温度センサ２２は、検出した電池温度情報を制御回路４２に出力する。
【００３６】
抵抗Ｒｔは、電池セル２１への充電電流及び電池セル２１からの放電電流を検出するためのものである。抵抗Ｒｔの一方の端子は、制御回路２５に接続されており、制御回路２５はその接続点Ｆにおける電位を取り込むことで、前記充電電流又は放電電流、延いては電池セル２１に蓄積された電気容量を間接的に検出する。
【００３７】
保護回路２３は、図略のスイッチング素子等を備えてなり、電池セル２１への過充電や過放電を防止すべく、充電電流や放電電流を所定値で制限したり、電池セル２１が満充電になると電流経路を遮断したりするものである。
【００３８】
放電回路２４は、電池セル２１に蓄積された電荷を放電するためのものである。ここで、放電回路２４による放電動作を行う理由について説明する。なお、以下の説明において、電池パック２が充電停止されてから使用（電気器具本体１００への電力供給）されるまでの状態を「放置」というものとする。
【００３９】
ここで、リチウムイオン電池の一般的な性質について説明する。図４（ａ）は、充電されたリチウムイオン電池を電気器具本体１００に装着して使用し再び該電池の充電が行われるまでを１サイクルとし、電池温度及びリチウムイオン電池の放置時間を一定として、放置開始時のリチウムイオン電池の残容量をパラメータとした場合におけるサイクル数及びリチウムイオン電池の容量（充電できる最大の電気容量）の劣化の変化を示したグラフ、図４（ｂ）は、電池温度及び放置開始時におけるリチウムイオン電池の残容量を一定として、放置時間をパラメータとした場合におけるサイクル数及びリチウムイオン電池の容量劣化の変化を示したグラフ、図４（ｃ）は、放置開始時におけるリチウムイオン電池の残容量及びリチウムイオン電池の放置時間を一定として、放置開始時の電池温度をパラメータとした場合におけるサイクル数及びリチウムイオン電池の容量劣化の変化を示したグラフである。
【００４０】
図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、サイクル数が増加するほどリチウムイオン電池の容量劣化が進行する。そして、図４（ａ）に示すように、リチウムイオン電池で構成されたリチウムイオン電池においては、放置開始時におけるリチウムイオン電池の残容量が多いほどリチウムイオン電池の容量劣化の進行が早く、リチウムイオン電池が満充電の状態で放置された場合のリチウムイオン電池の容量劣化はとりわけ著しい。
【００４１】
また、図４（ｂ）に示すように、リチウムイオン電池の放置時間が長くなるほどリチウムイオン電池の容量劣化の進行が早い。なお、図４（ｂ）中の「充放電連続」とは、放置時間が略０であることを示す。さらに、図４（ｃ）に示すように、放置開始時における電池温度が高いほどリチウムイオン電池の容量劣化の進行が早い。
【００４２】
このように、リチウムイオン電池においては、放置開始時におけるリチウムイオン電池の残容量が多いほどリチウムイオン電池の容量劣化が早くなるため、本実施形態では、リチウムイオン電池で構成された電池パック２内に放電回路２４を備え、この放電回路２４により、電池パック２の容量劣化を抑制できると考えられる残容量まで放電するようにしている。
【００４３】
放電回路２４は、例えばＦＥＴ（Field-Effect Transistor）からなる複数のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２と、各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２にそれぞれ直列接続された抵抗Ｒ１，Ｒ２とを備え、スイッチング素子Ｑ１及び抵抗Ｒ１の直列回路と、スイッチング素子Ｑ２及び抵抗Ｒ２の直接回路とが電池セル２１に対して並列に接続して構成されている。抵抗Ｒ１，Ｒ２は、互いに異なる抵抗値ｒ１，ｒ２（ｒ１＞ｒ２）を有する。また、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の各ゲート端子は、制御回路２５に接続されており、このゲート端子に制御回路２５からオン信号に相当する電圧が供給されると、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２はオン（短絡）する一方、オフ信号に相当する電圧が供給されるとスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２はオフ（開放）する。
【００４４】
例えば、スイッチング素子Ｑ１がオン、スイッチング素子Ｑ２がオフされると、電池セル２１に蓄積された電荷が、その正極から抵抗Ｒ１、スイッチング素子Ｑ１及び抵抗Ｒｔを通って電池セル２１の負極に流れる（第１の放電モードという）。また、スイッチング素子Ｑ１がオフ、スイッチング素子Ｑ２がオンされると、電池セル２１に蓄積された電荷が、その正極から抵抗Ｒ２、スイッチング素子Ｑ２及び抵抗Ｒｔを通って電池セル２１の負極に流れる（第２の放電モードという）。さらに、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２がともにオンされると、電池セル２１に蓄積された電荷が、その正極から抵抗Ｒ１及びスイッチング素子Ｑ１の直列回路と、抵抗Ｒ２及びスイッチング素子Ｑ２の直列回路とに分かれて流れ、再び合流して抵抗Ｒｔを通って電池セル２１の負極に流れる（第３の放電モードという）。
【００４５】
このように、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を適宜オンオフすることで、電池セル２１の放電が行われる。図３に示す放電回路２４においては、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のオンオフの行わせ方として３種類あり、抵抗値の大小はｒ１＞ｒ２であることから、放電電流は、第１の放電モードの場合が最小となり、第２の放電モードの場合が最大となる。
【００４６】
本実施形態では、電池セル２１の残容量に応じて、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のオン・オフの組合せを変化させ、放電電流の大きさを変更するようにしている。
【００４７】
すなわち、電池セル２１が満充電のときは、満充電状態から早く脱出すべく、第２の放電モード（大きな放電電流）で放電し、ある程度放電して電池セル２１の残容量が小さくなると、放電回路２４内の抵抗Ｒ１，Ｒ２での発熱による電池セル２１への加熱を防止又は抑制するため、第１又は第３の放電モード（第２の放電モードより小さい放電電流）で放電する。
【００４８】
制御回路２５は、電池パック２全体の動作を司るものであり、例えば電池パック２の動作を制御するための制御プログラム等を記憶するＲＯＭ（Read Only Memory）、一時的にデータを保管するＲＡＭ（Random Access Memory）等からなる図略の記憶部、及び制御プログラム等をＲＯＭから読み出して実行するマイクロコンピュータ等を備えて構成されている。制御回路２５は、当該電池パック２が充電器４に装着されているときには、充電器４の電源回路４１から電力の供給を受け、当該電池パック２が充電器４に装着されていないときには、電池セル２１から電力の供給を受ける。
【００４９】
図５は、制御回路２５の構成を示すブロック図である。
【００５０】
図５に示すように、制御回路２５は、電気器具本体１００又は充電器４との接続を検出する接続検知部２５１と、放電回路２４のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のオン・オフ動作を制御する充放電制御部２５２と、電池セル２１が満充電になったタイミングからの時間を計測するタイマ２５３と、抵抗Ｒｔに流れる電流（充電電流及び放電電流）により電池セル２１の残容量を算出する容量算出部２５４とを備え、充放電制御部２５２等は、次のように動作する。
【００５１】
図６は、制御回路２５の動作を示すフローチャートである。
【００５２】
図６に示すように、接続検知部２５１は、電池パック２が充電器４に装着されたことを検知すると（ステップ♯１でＹＥＳ）、充放電制御部２５２は、充電器４の制御回路４２に充電開始信号を送出することにより電池セル２１への充電を開始させる（ステップ♯２）。そして、容量算出部２５４は、抵抗Ｒｔに流れる充電電流に基づき、電池セル２１が満充電になったか否かを判定し（ステップ♯３）、満充電になっていない場合には満充電になるまで充電を行わせ（ステップ♯３でＮＯ）、満充電になると（ステップ♯３でＹＥＳ）、充放電制御部２５２は、充電器４の制御回路４２に充電停止信号を送出することにより電池セル２１の充電を停止させる（ステップ♯４）。
【００５３】
次に、タイマ２５３は、前記充電を停止したタイミング（電池セル２１が満充電まで充電されたタイミング）からの時間の計測を開始し（ステップ♯５）、充放電制御部２５２は、その計測時間Ｔが所定時間Ｔ１を超えたか否かを判定する（ステップ♯６）。充放電制御部２５２は、計測時間Ｔが所定時間Ｔ１を超えていないときには待機し（ステップ♯６でＮＯ）、計測時間Ｔが前記所定時間Ｔ１を超えると（ステップ♯６でＹＥＳ）、スイッチング素子Ｑ１をオフ、スイッチング素子Ｑ２をオンにして第２の放電モードで放電を開始させる（ステップ♯７）。前記所定時間Ｔ１は、例えば０．５時間や１時間や１．５時間である。
【００５４】
前記のように、電池セル２１が満充電まで充電されたタイミングから所定時間Ｔ１経過後に放電を開始するのは、次のことを考慮している。すなわち、充電が完了すると比較的早いうちに電池パック２を電気器具本体１００に装着して使用される場合に、使用者に電池パック２が使用できる時間が短くなることによる利便性や作業性の低下を招来したり、あるいは寿命が短くなっていないのに短くなったものと勘違いさせたりするのを回避するためである。また、電池セル２１が満充電まで充電されたタイミングから所定時間Ｔ１経過後もなお放置され続けると、電池パック２の寿命に悪影響を及ぼすことが多いからである。
【００５５】
図６に戻り、容量算出部２５４は、抵抗Ｒｔに流れる放電電流に基づき電池セル２１の残容量Ｐを算出し、充放電制御部２５２は、その残容量Ｐが閾値Ｐthを下回ったか否かを判定する（ステップ♯８）。充放電制御部２５２は、電池セル２１の残容量Ｐが閾値Ｐthを下回っていないときにはその状態で引き続き放電を行わせ（ステップ♯８でＮＯ）、電池セル２１の残容量Ｐが閾値Ｐthを下回ると（ステップ♯８でＹＥＳ）、充放電制御部２５２は、スイッチング素子Ｑ１をオフからオンに、スイッチング素子Ｑ２をオンからオフに切換える（前述の第１の放電モードに切換える）ことにより小さい放電電流で放電を行わせる（ステップ♯９）。
【００５６】
そして、充放電制御部２５２は、電池セル２１の残容量Ｐが目標値Ｐminを下回ったか否かを判定し（ステップ♯１０）、電池セル２１の残容量Ｐが目標値Ｐminを下回っていないときにはその状態で引き続き放電を行わせ（ステップ♯１０でＮＯ）、電池セル２１の容量Ｐが目標値Ｐminを下回ると（ステップ♯１０でＹＥＳ）、放電を停止させる（ステップ♯１１）。前記目標値Ｐminは、例えば満充電の５０％に相当する容量である。
【００５７】
このように、電池セル２１が満充電まで充電された直後に放電を開始せず、満充電まで充電されたタイミングから所定時間Ｔ１経過後に放電を開始するようにしたので、前述のように、電池パック２の利便性や電気器具本体１００が例えば電動工具である場合における作業性の低下を招来したり、寿命の短命化を勘違いさせたりするのを回避することができる。
【００５８】
また、電池セル２１の残容量Ｐが所定容量（前記目標値Ｐmin）まで低減すると放電を停止するようにしたので、前記放電を停止するときの電池セル２１の残容量を適切に設定することで、電池パック２の使用可能時間と電池セル２１の容量劣化の抑制とのバランスをとることができる。
【００５９】
また、放電開始時における電池セル２１の状態が満充電のときには大きな放電電流で放電し、前記放電により電池セル２１の残容量が低減すると小さい放電電流で放電するようにしたので、満充電状態から早く脱出することができるとともに、放電回路２４内の抵抗での発熱による電池セル２１の加熱を防止又は抑制することができる。
【００６０】
本発明は、前述の実施形態に代えて、若しくはそれに加えて次の変形形態（１）〜（７）が採用可能である。
【００６１】
（１）前記第１の実施形態では、満充電まで充電されたタイミングから所定時間Ｔ１待機した後放電を開始するようにしたが、その待機時間の計測始期は、電池セル２１が満充電まで充電されたタイミングに限らず、例えば満充電の９０％の電気容量が電池セル２１に充電された時点で電池パック２が充電器４から取り外されて放置される場合など、容量劣化の進行が大幅に早くなると考えられる容量が蓄積された状態で電池パック２の放置が開始されるタイミングに設定するとよい。
【００６２】
（２）前記第１の実施形態では、放電回路２４による放電動作の停止タイミングを、電池セル２１の残容量Ｐが所定容量（前記目標値Ｐmin）に達するタイミングに設定したが、これに限らず、放電時間と電池セル２１の残容量Ｐとの相関関係が予め判明している場合には、前記タイマ２５３により放電回路２４による放電時間を計時するようにし、その計測時間が所定時間に達したときに前記放電回路２４による放電動作を停止させるように制御してもよい。
【００６３】
また、満充電まで充電されたのち比較的早いうちに電池パック２が使用される場合があることを考慮して、例えば電池パック２の放置時間を毎充電後に計測し、その放置時間の平均が所定時間より長いときには、当該電池パック２が満充電の状態で長時間放置される場合が多いものと判断して充電完了後に放電を行う一方、前記放置時間の平均が前記所定時間より短いときには、当該電池パック２が満充電の状態で長時間放置されることは少ないもの判断して、充電完了後には放電を行わない制御を行ってもよい。
【００６４】
図７は、これらの制御を組み合わせた制御回路２５の動作を示すフローチャートである。なお、図７に示すフローチャートのステップ♯２１〜♯２４は、図６に示すフローチャートのステップ♯１〜♯４と同一であるので、その説明は省略する。また、第１の実施形態では、放電を行う場合には電池セル２１の残容量に応じて放電電流の大きさを切換えるようにしたが、本実施形態では、このような切換えは行わず、放電開始から放電完了までスイッチング素子Ｑ１をオフ、スイッチング素子Ｑ２をオンにして第２の放電モードで一定の放電電流で放電動作を行うものとする。また、前回までの放電動作に基づいて導出される電池パック２の放置時間の平均値Ｔavは予め算出されているものとする。
【００６５】
図７に示すように、電池セル２１が満充電となり、充放電制御部２５２は、電池セル２１の充電動作を停止させると、タイマ２５３は、充電停止タイミングからの時間の計測を開始する（ステップ♯２５）。なお、ステップ♯２５で開始された時間の計測は、当該電池パック２の使用が開始されたときに停止し、このとき計測された時間は、次回の放電時のステップ♯２６の処理における平均時間Ｔavの算出に使用される。
【００６６】
次に、充放電制御部２５２は、予め算出されている計測時間の平均時間Ｔavが所定時間Ｔ２より大きいか否かを判定する（ステップ♯２６）。前記平均時間Ｔavが所定時間Ｔ２以下のときには（ステップ♯２６でＮＯ）、ステップ♯２８〜♯３１までの放電処理を行うことなく処理を終了する。
【００６７】
一方、前記平均時間Ｔavが所定時間Ｔ２より大きいときには（ステップ♯２６でＹＥＳ）、スイッチング素子Ｑ１をオフ、スイッチング素子Ｑ２をオンにして第２の放電モードで放電を開始させる（ステップ♯２７）。そして、前記タイマ２５３は、リセットを行ったのち放電開始タイミングからの時間の計測を開始し（ステップ♯２８）、充放電制御部２５２は、その計測時間Ｔが所定時間Ｔ３を超えるまで待機する（ステップ♯２９でＮＯ）。
【００６８】
そして、充放電制御部２５２は、計測時間Ｔが所定時間Ｔ３を超えると（ステップ♯２９でＹＥＳ）、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２をともにオフすることにより、放電回路２４による放電動作を停止させる（ステップ♯３０）。
【００６９】
これによれば、第１の実施形態のように放電を停止させるべく電池セル２１の残容量を検出する構成が不要となる。
【００７０】
また、電池パック２の放置時間の平均値を放電の要否を決定するパラメータとして設定したので、電池パック２の使用者が、例えば比較的長い時間満充電状態で放置するような使い方をする場合には、強制的な放電を行って満充電状態を回避して電池セル２１の残容量を小さくし、例えば比較的短い時間内で電池パック２を使用するような使い方をする場合には、放電を行わないで満充電状態を維持するというように、電池パック２の使い方に応じて放電の要否を決定することができる。
【００７１】
（３）満充電時における電池温度に応じて、電池パック２の容量劣化の進行度が変わる旨前述した。したがって、放置時の電池パック２の電気容量及び放置時間が同一の条件下では、電池温度をより低く抑える方が電池パック２の長寿命化を達成することができる。そこで、満充電時における電池温度を、放電の要否を判断するためのパラメータとして設定し、また、放電中の電池温度に応じて放電電流の大きさを変えるようにしてもよい。
【００７２】
図８は、本実施形態における制御回路４２の動作を示すフローチャートである。なお、図８に示すフローチャートのステップ♯４１〜♯４４は、図６に示すフローチャートのステップ♯１〜♯４と同一であるので、その説明は省略する。
【００７３】
図８に示すように、電池セル２１が満充電となり、充放電制御部２５２は、電池セル２１の充電動作を停止させると、タイマ２５３は、充電停止タイミングからの時間の計測を開始し（ステップ♯４５）、充放電制御部２５２は、その計測時間Ｔが所定時間Ｔ１を超えるまで待機する（ステップ♯４６でＮＯ）。
【００７４】
そして、充放電制御部２５２は、計測時間Ｔが所定時間Ｔ１を超えると（ステップ♯４６でＹＥＳ）、温度センサ２２からの電池温度情報に基づき、電池温度Ｋが所定温度Ｋ１より大きいか否かを判定する（ステップ♯４７）。
【００７５】
充放電制御部２５２は、電池温度Ｋが所定温度Ｋ１より高いときには（ステップ♯４７でＹＥＳ）、スイッチング素子Ｑ１をオフ、スイッチング素子Ｑ２をオンにして（第２の放電モードに設定して）大きな放電電流で放電を開始させる（ステップ♯４８）。一方、電池温度Ｋが所定温度Ｋ１以下であるときには（ステップ♯４７でＮＯ）、スイッチング素子Ｑ１をオン、スイッチング素子Ｑ２をオフにして（第１の放電モードに設定して）小さい放電電流で放電を開始させる（ステップ♯４９）。
【００７６】
そして、充放電制御部２５２は、ステップ♯４８又は♯４９において開始された放電動作により、電池セル２１の残容量Ｐが目標値Ｐminを下回ったか否かを判定し（ステップ♯５０）、電池セル２１の残容量Ｐが目標値Ｐminを下回っていないときには（ステップ♯５０でＮＯ）、同じ状態で引き続き放電を行わせ、電池セル２１の残容量Ｐが目標値Ｐminを下回ると（ステップ♯５０でＹＥＳ）、放電を停止させる（ステップ♯５１）。
【００７７】
これによれば、満充電時の電池温度が比較的高温のときには大きな放電電流で放電するようにしたので、満充電状態から早く脱出して電池パック２の容量劣化を抑制することができる。
【００７８】
（４）電池温度は、電池パック２の雰囲気温度が比較的高温のときには低下しにくく、前記雰囲気温度が比較的低温の場合には低下しやすい。このように、電池温度は電池パック２の雰囲気温度にも影響を受けることから、放電の要否を判断するためのパラメータとして前記電池温度だけでなく該雰囲気温度を加えると更に好ましい放電制御を行うことができる。すなわち、電池温度が比較的高い所定温度以上の場合に、該雰囲気温度と電池温度との温度差をみて、該温度差に応じて放電動作の放電電流を変える制御を行うようにするとよい。
【００７９】
本実施形態では、図２（ａ）に示すように、電池温度を検出する前述の温度センサ２２とは別に、電池パック２の本体部５適所に雰囲気温度センサ２６が備えられており、雰囲気温度センサ２６は、この取り付け位置周辺の雰囲気温度を検出する。
【００８０】
図９は、本実施形態の制御回路４２の動作を示すフローチャートである。なお、図９に示すフローチャートのステップ♯６１〜♯６４は、図６に示すフローチャートのステップ♯１〜♯４と同一であるので、その説明は省略する。
【００８１】
図９に示すように、電池セル２１が満充電となり、充放電制御部２５２は、電池セル２１の充電動作を停止させると、タイマ２５３は、充電停止タイミングからの時間の計測を開始し（ステップ♯６５）、充放電制御部２５２は、その計測時間Ｔが所定時間Ｔ１を超えるまで待機する（ステップ♯６６でＮＯ）。このステップ♯６６の処理は、図６に示すフローチャートのステップ♯６の処理と同義のものである。
【００８２】
そして、計測時間Ｔが所定時間Ｔ１を超えると（ステップ♯６６でＹＥＳ）、充放電制御部２５２は、温度センサ２６からの電池温度情報に基づき、電池温度Ｋｄが所定温度Ｋ２より大きいか否かを判定する（ステップ♯６７）。
【００８３】
電池温度Ｋｄが所定温度Ｋ２より大きいときには（ステップ♯６７でＹＥＳ）、充放電制御部２５２は、電池温度Ｋｄと雰囲気温度Ｋｔとの差ΔＫを算出し、その温度差ΔＫが閾値ΔＫthより小さいか否かを判定する（ステップ♯６８）。
【００８４】
充放電制御部２５２は、温度差ΔＫが閾値ΔＫthより小さいとき、すなわち雰囲気温度Ｋｔが比較的高温の電池温度Ｋｄに近い温度であるときには（ステップ♯６８でＹＥＳ）、スイッチング素子Ｑ１をオフ、スイッチング素子Ｑ２をオンにして（第２の放電モードに設定して）大きな放電電流で放電を開始させる（ステップ♯６９）。
【００８５】
また、充放電制御部２５２は、ステップ♯６７において電池温度Ｋｄが所定温度Ｋ２以下であるとき（ステップ♯６７でＮＯ）、及び電池温度Ｋｄと雰囲気温度Ｋｔとの温度差ΔＫが閾値ΔＫth以上である（雰囲気温度Ｋｔが比較的低温である）ときには（ステップ♯６８でＮＯ）、スイッチング素子Ｑ１をオン、スイッチング素子Ｑ２をオフにして（第１の放電モードに設定して）小さい放電電流で放電を開始させる（ステップ♯７０）。
【００８６】
電池温度Ｋｄと雰囲気温度Ｋｔとの差ΔＫが比較的大きいとき（雰囲気温度Ｋｔが比較的低温であるとき）には小さい放電電流で放電を行うのは、電池パック２（電池セル２１）は雰囲気により冷却されるものと考えられ、放電電流を必要以上に大きくすることで放電回路２４における発熱により却ってその冷却が妨げられるのを回避するためである。
【００８７】
そして、充放電制御部２５２は、ステップ♯６９又は♯７０において開始された放電動作により、電池セル２１の容量Ｐが目標値Ｐminを下回ったか否かを判定し（ステップ♯７１）、電池セル２１の容量Ｐが目標値Ｐminを下回っていないときには同じ状態で引き続き放電を行わせ（ステップ♯７１でＮＯ）、電池セル２１の容量Ｐが目標値Ｐminを下回ると（ステップ♯７１でＹＥＳ）、放電を停止させる（ステップ♯７２）。
【００８８】
このように、放電の要否を判断するためのパラメータとして前記電池温度だけでなく該雰囲気温度を加えたので、より適切な放電制御を行うことができる。
【００８９】
（５）前記放電回路２４は、前述したものに限らず、例えば互いに抵抗値の異なる３以上の電流路を形成し、これらの電流路の中から、放電中の電池セル２１の残容量や電池温度等に応じて、放電電流の電流路を適宜切換えるようにすると、より高精度の放電制御を行うことができる。
【００９０】
（６）第１の実施形態及び前記他の変形形態（１）〜（３）の放電制御を適宜組み合わせてもよい。
【００９１】
（７）満充電状態を脱出すべく放電する手段としては、前記の放電回路２４に限らず、例えば前述の容量表示回路を電池パック２に備えた場合に、該容量表示回路により全てのランプを点灯させて電池セル２１に蓄積された電力を消費するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】本実施形態の充電式電動器具セットを構成する充電器及び当該充電器に好適な電池の外観の概略図である。
【図２】電池パック及び充電器の外観を示す図である。
【図３】充電式電動器具セットの回路構成を示すブロック図である。
【図４】リチウムイオン電池の一般的な性質を示すグラフである。
【図５】制御回路の構成を示すブロック図である。
【図６】制御回路の動作を示すフローチャートである。
【図７】本発明に係る充電式電動器具セットの変形形態における制御回路の動作を示すフローチャートである。
【図８】本発明に係る充電式電動器具セットの変形形態における制御回路の動作を示すフローチャートである。
【図９】本発明に係る充電式電動器具セットの変形形態における制御回路の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００９３】
１，１’  充電式電動器具セット
２  電池パック
４  充電器
２１  電池セル
２２  温度センサ
２４  放電回路
２５  制御回路
２５１  接続検知部
２５２  充放電制御部
２５３  タイマ
２５４  容量算出部
２６  雰囲気温度センサ
Ｑ１，Ｑ２  スイッチング素子
Ｒ１，Ｒ２  抵抗
【図１】
2005245056.tif 000003
【図２】
2005245056.tif 000004
【図３】
2005245056.tif 000005
【図４】
2005245056.tif 000006
【図５】
2005245056.tif 000007
【図６】
2005245056.tif 000008
【図７】
2005245056.tif 000009
【図８】
2005245056.tif 000010
【図９】
2005245056.tif 000011