(57)【要約】      （修正有）【課題】２次電池の放電末期状態を使用者に認知させ、電池組の過放電を防止しサイクル寿命特性を向上させた電池パックを提供すること。【解決手段】マイクロコンピュータ６０は、負荷電流が流れている時に電池電圧が第１所定電圧以下になると、電池組１０と電動工具２００の接続を遮断して電池組１０が更に放電しないようにし、電池電圧が第１所定電圧以上第２所定電圧以下の時は電動工具２００に流れる負荷電流を所定の周波数でスイッチング制御して電動工具２００のモータ２１０を変調駆動する。これにより電動工具２００の使用者は、電池組１０が過放電間近になったことを、また、モータ２１０の回転が停止したことで電池組１０が過放電状態に入ったことを感知することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コードレス電動工具の電源として使用される電池パックにおいて、
複数の素電池を直列接続してなる電池組と、
前記電池組の電池電圧を検出する電池電圧検出手段と、
前記電池組と前記コードレス電動工具間の電流経路をオンオフするスイッチング手段と、
前記電池電圧検出手段の出力に基づいて前記スイッチング素子を制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする電池パック。
【請求項２】
前記電池組から前記コードレス電動工具に流れる負荷電流を検出する電流検出手段を有し、
前記制御手段は、前記電池電圧検出手段の出力が所定電圧以下となったとき、負荷電流が低減方向に変化するように前記スイッチング手段を制御することを特徴とする請求項１記載の電池パック。
【請求項３】
前記制御手段は、前記電池電圧検出手段の出力が第１所定電圧以下となったとき、前記スイッチング手段をオフすることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の電池パック。
【請求項４】
前記制御手段は、前記電池電圧検出手段の出力が第２所定電圧以下となったとき、前記スイッチング手段を繰り返しオンオフすることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の電池パック。
【請求項５】
前記制御手段は、前記電池電圧検出手段の出力が第１所定電圧以下となったとき前記スイッチング手段をオフし、第１所定電圧以上で第２所定電圧以下となったとき前記スイッチング手段を繰り返しオンオフすることを特徴とする請求項１又は請求項２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、コードレス電動工具（以下、単に「電動工具」という。）の電源として用いられているニッケルカドミウム電池（以下、「ニカド電池」という。）、ニッケル水素電池及びリチウムイオン電池等の２次電池から構成される電池パックに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年，ニカド電池、ニッケル水素電池及びリチウムイオン電池等の２次電池の高容量化及び大電流による充放電特性の改善は目覚ましいものがある。このため、このような性能改善を施した２次電池が、電動工具のような高負荷機器の電源として使用されるようになった。通常、このような使用目的の２次電池は、素電池を接続板等により直列に接続した電池組からなる電池パックの形態をとり、この電池パックを電動工具に装着してモータを駆動しネジ締め等の作業を行う。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、電池パックを電源とする電動工具の場合、２次電池が完全に放電する直前までモータの回転速度はほとんど低下せず、２次電池が放電しきったところで突然モータの回転が停止するため、使用者はモータの回転が停止するまで作業を続けるのが普通である。このため、電池パックのサイクル寿命が短くなるという問題があった。
【０００４】
電池パックのサイクル寿命が短くなるのは、電池組を構成する素電池間に容量のバラツキがあるためである。素電池の容量にバラツキがあると、容量の少ない素電池は過充電・過放電となりやすく、その素電池が他の素電池に比べて早く寿命となる。これがサイクル寿命を短縮する要因である。
【０００５】
図３は、電池組及び電池組内の素電池の放電特性を示したものである。電池組電圧は放電の進行に伴い徐々に低下し、電池容量がなくなると急激に電圧が低下する。この時、電池組内の素電池の電圧特性に着目すると、先に述べた通り、電池組内の容量の少ない素電池が先に急激な電圧低下を引き起こす。更に、放電を続けると、容量の少ない素電池の電圧は０Ｖ以下になる。これを転極状態（逆充電状態）という。転極状態に至ると、素電池内部の正極側から水素ガスが発生し始め、素電池内部に蓄積される。充放電が繰り返し行われると、やがて素電池内部から電解液漏れを引き起こし電池組のサイクル寿命を低減させる。
【０００６】
特に、電動工具のような高負荷でモータが駆動され、ネジ締め等を行う用途では、電池過放電を抑制する機能がなく、モータが停止するまで使用可能なため、電池が過放電され電池組のサイクル寿命が短縮する。
【０００７】
本発明の目的は、上記従来技術の欠点をなくし、２次電池の放電末期状態を使用者に認知させ、素電池の過放電を防止し、もって電池パックのサイクル寿命特性を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成させるためになされた請求項１記載の発明は、コードレス電動工具の電源として使用される電池パックにおいて、複数の素電池を直列接続してなる電池組と、前記電池組の電池電圧を検出する電池電圧検出手段と、前記電池組と前記コードレス電動工具間の電流経路をオンオフするスイッチング手段と、前記電池電圧検出手段の出力に基づいて前記スイッチング手段を制御する制御手段と、を備えたことを特徴としている。
【０００９】
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、前記電池組から前記コードレス電動工具に流れる負荷電流を検出する電流検出手段を有し、前記制御手段は、前記電池電圧検出手段の出力が所定電圧以下となったとき、負荷電流が低減方向に変化するように前記スイッチング手段を制御することを特徴としている。
【００１０】
このように構成された本発明では、電動工具の使用中、電池電圧検出手段の出力が所定電圧以下となり、電池組の容量が一定レベルまで減少したことが検出されると、制御手段はスイッチング手段を制御して電池組から電動工具に流れる負荷電流の電流値を低減方向に変化させる。この結果、電動工具に電流は流れ続けるものの電流レベルが低下するか、あるいは電流が全く流れない状態となり、電動工具のモータの回転数は低下するか、あるいは回転が停止する。かかる電動工具の変調動作から使用者は電池組の放電状態を知ることができ、電池組を過放電状態に至らしめることを防止することができる。
【００１１】
負荷電流の低減の仕方は、低レベルの負荷電流に固定する方法であってもよいし、定常負荷電流レベルより低下した範囲内で負荷電流を周期的に変動させる方法であってもよい。前者の場合電動工具のモータは低速で一定回転し、後者の場合モータは回転数が周期的に変動するうなり回転をすることになる。いずれの場合であっても、作業中の使用者が知覚可能な警報となり、使用者の注意を喚起することができる。
【００１２】
制御の基準となる電池電圧検出手段が検出する所定電圧は、電池組が過放電間近になった時の電圧に相当する電圧でもよいし、過放電状態となった直後の電圧に相当する電圧でもよい。後者の基準で所定電圧を設定した場合には、電池電圧が所定電圧以下になったことを検出したときに、電動工具には電流を流さないように制御するのが好ましい。
【００１３】
請求項３記載の発明は、請求項１又は請求項２記載の電池パックであって、前記制御手段は、前記電池電圧検出手段の出力が第１所定電圧以下となったとき、前記スイッチング手段をオフすることを特徴としている。
【００１４】
このように構成された本発明では、電動工具の使用中、電池電圧検出手段の出力が第１所定電圧以下となり、電池組の容量が一定レベルまで減少したことが検出されると、制御手段はスイッチング手段を制御して電池組から電動工具に流れる電流を遮断させる。この結果、電動工具のモータの回転は停止し、これによって、使用者は電池組の放電状態を知ることができると共に電池組を過放電状態に至らしめることを防止することができる。
【００１５】
スイッチング手段を制御する基準となる電池電圧検出手段が検出する第１所定電圧は、電池組が過放電間近になった時の電圧に相当する電圧でもよいし、過放電状態となった直後の電圧に相当する電圧でもよい。
【００１６】
請求項４記載の発明は、請求項１又は請求項２記載の電池パックであって、前記制御手段は、前記電池電圧検出手段の出力が第２所定電圧以下となったとき、前記スイッチング手段を繰り返しオンオフすることを特徴としている。
【００１７】
このように構成された本発明では、電動工具の使用中、電池電圧検出手段の出力が所定電圧以下となり、電池組の容量が一定レベルまで減少したことが検出されると、制御手段はスイッチング手段を制御して電池組から電動工具に流れる電流を低減させる。この結果、電動工具には継続して電流が流れるものの電流レベルが低下し、電動工具のモータの回転数は低下する。かかる電動工具の変調動作から使用者は電池組の放電状態を知ることができ、電池組を過放電状態に至らしめることを防止することができる。
【００１８】
スイッチング手段を制御する基準となる電池電圧検出手段が検出する第２所定電圧は、電池組が過放電間近になった時の電圧に相当する電圧でもよいし、過放電状態となった直後の電圧に相当する電圧でもよい。
【００１９】
請求項５記載の発明は、請求項１又は請求項２記載の電池パックであって、前記制御手段は、前記電池電圧検出手段の出力が第１所定電圧以下となったとき前記スイッチング手段をオフし、第１所定電圧以上で第２所定電圧以下となったとき前記スイッチング手段を繰り返しオンオフすることを特徴としている。
【００２０】
このように構成された本発明では、電動工具の使用中、電池電圧検出手段の出力が第１所定電圧以上第２所定電圧以下となり、電池組の容量が、たとえば、過放電間近まで減少したことが検出されると、制御手段はスイッチング手段を制御して電池組から電動工具に流れる電流を低減させる。この結果、電動工具には継続して電流は流れるが電流レベルが低下し、電動工具のモータの回転数は低下する。かかる電動工具の変調動作から使用者は電池組が過放電間近であることを知ることができる。この状態で電動工具の使用を継続し、電池電圧検出手段の出力が第２所定電圧よりも低い第１所定電圧以下となり、電池組の容量が、たとえば、過放電状態に入ったことが検出されると、制御手段はスイッチング手段を制御して電池組から電動工具に流れる電流を遮断し、電池組が過放電とならないようにしている。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の電池パックによれば、電池電圧検出手段の出力が所定電圧以下となり、電池組の容量が低下したことが検出された場合には、電池組から電動工具に流れる負荷電流の電流値が低減方向に変化するように制御したので、これに伴う電動工具の変調動作から使用者は電池組の放電状態を知ることができる。所定電圧を電池組が過放電間近になった時の電圧に相当する電圧に設定すれば、電動工具の変調動作から使用者は電池組が過放電間近であることを認知することができる。従って、電池パックの過放電防止が可能となり、飛躍的なサイクル寿命の向上が図れる。
【００２２】
また、電池電圧検出手段の出力が第１所定電圧以下となり、電池組の容量が低下したことが検出された場合には、電池組から電動工具に流れる電流を遮断するように制御したので、第１の所定電圧を電池組の過放電電圧に相当する電圧に設定すれば、電池組の過放電を確実に防止することができ、飛躍的なサイクル寿命の向上が図れる。
【００２３】
電流検出手段が電池組から電動工具に流れる電流を検出している期間中に、電池電圧検出手段の出力が第２所定電圧以下となったときはスイッチング手段をパルス制御させ、電池組から電動工具に流れる電流を低減し、これに伴う電動工具の変調動作により電池組の放電状態を知らせるようにしたので、使用者に急な使用停止による不快感を与えることがない。
【００２４】
電流検出手段が電池組から電動工具に流れる電流を検出している期間中に、電池電圧検出手段の出力が第１所定電圧以下となった時はスイッチング手段をオフさせて電池組から電動工具に流れる電流を遮断し、第１所定電圧以上第２所定電圧以下となったときはスイッチング手段をパルス制御させて電池組から電動工具に流れる電流を低減するようにしたので、電動工具の使用中、電池電圧検出手段の出力が第２所定電圧以下であれば、電池組の容量が、たとえば、過放電間近まで減少したと判断でき、電池電圧検出手段の出力が第２所定電圧よりも低い第１所定電圧以下となれば、電池組の容量が、たとえば、過放電状態に入ったと判断できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明の実施の形態による電池パックについて、図１及び図２を用いて説明する。
【００２６】
図１は、電池パック１を電動工具２００に接続した状態の回路図である。電池パック１の正極端子２と負極端子３は、電動工具２００に設けられている正極端子２０１と負極端子２０２とそれぞれ接続されている。電動工具２００の正極端子２０１と負極端子２０２の間には、直流モータ２１０とスイッチ２２０が直列に接続されている。
【００２７】
電池パック１には、素電池１１〜１８を接続板で直列接続されてなる電池組１０が内包されている。電池組１０は、同一の容量の素電池を用いて構成されるが、実際には、それぞれの素電池１１〜１８の容量にはバラツキがある。
【００２８】
電池パック１と電動工具２００を接続して、電動工具２００のスイッチ２２０をオンにした場合に、電池組１０の正極端子から電動工具２００を介して電池組１０の負極端子に流れる放電電流経路には、スイッチング部２０，定電圧電源３０，電池電圧検出部４０，トリガ検出部８０が接続されており、これら各部は制御手段たるマイクロコンピュータ６０（以下、「マイコン６０」という。）に接続されている。電池パック１には、更に、電池温度検出部５０と表示部９０が含まれ、これらもマイコン６０に接続されている。
【００２９】
マイコン６０は、中央処理装置（ＣＰＵ）６１、ＲＯＭ６２、ＲＡＭ６３、タイマ６４、Ａ／Ｄコンバータ６５、出力ポート６６、リセット入力ポート６７から構成され、これらは内部バスにより相互に接続されている。
【００３０】
スイッチング部２０は、電池組１０の負極側と電池パック１の負極端子３の間に接続されており、マイコン６０の制御により、電動工具２００に流れる負荷電流をスイッチングするためのものである。スイッチング部２０は、ＦＥＴ２１、ダイオード２２及び抵抗２３、２４から構成されており、ＦＥＴ２１のゲートには抵抗２４を介してマイコン６０の出力ポート６６より制御信号が印加されるようになっている。ＦＥＴ２１のソース・ドレイン間にはダイオード２２が接続されており、電池組１０の充電時の充電電流経路を構成している。
【００３１】
電流検出部７０は、充電中、放電中、あるいはそれ以外の状態（電池無負荷状態）のいずれであるかを判別するためのものであり、入力側はダイオード２２のカソードとＦＥＴ２１のドレインの接続点に接続されており、出力側はマイコン６０のＡ／Ｄコンバータ６５に接続されている。
【００３２】
電流検出部７０は、反転増幅回路と非反転増幅回路の両方を備えた構成で、ＦＥＴ２１のＯＮ抵抗及びダイオード２２のオン電圧に基づき、その流れる電流の方向によって生じる電位を、反転増幅及び非反転増幅する。充電及び放電に対応して反転増幅回路または非反転増幅回路に出力が生じ、この出力に基づきマイコン６０のＡ／Ｄコンバータ６５はＡ／Ｄ変換をする。なお、正確に充電及び放電時の電流値を検出したければ、低抵抗の電流検出抵抗を電流が流れるループに配置し、その抵抗に流れる電流の大きさによって生じる電位を演算増幅器で増幅させ、その出力をＡ／Ｄコンバータ６５でＡ／Ｄ変換し算出するようにしてもよい。
【００３３】
定電圧電源３０は、３端子レギュレータ（ＲＥＧ．）３１、平滑コンデンサ３２、３３、リセットＩＣ３４から構成されており、定電圧電源３０から出力される定電圧ＶＣＣは、電池温度検出部５０、マイコン６０及び電流検出部７０、表示部９０の電源となる。リセットＩＣ３４はマイコン６０のリセット入力ポート６７に接続されており、マイコン６０を初期状態にするためにリセット入力ポート６７にリセット信号を出力する。
【００３４】
電池電圧検出部４０は、電池組１０の電池電圧を検出するためのもので、抵抗４１〜４３からなる。電池組１０の正極端子とアース間に直列接続された抵抗４１，４２の接続点は、抵抗４３を介してマイコン６０のＡ／Ｄコンバータ６５に接続されている。Ａ／Ｄコンバータ６５からは、検出した電池電圧に対応するデジタル値が出力され、マイコン６０のＣＰＵ６１は、当該デジタル値と後述する第１所定電圧及び第２所定電圧とを比較する。第１所定電圧と第２所定電圧はマイコン６０のＲＯＭ６２に記憶されている。
【００３５】
電池温度検出部５０は、電池組１０の近傍に配置して電池組１０の温度を検出するものであり、感温素子としてのサーミスタ５１、抵抗５２〜５４から構成されている。サーミスタ５１は抵抗５３を介してマイコン６０のＡ／Ｄコンバータ６５に接続されている。Ａ／Ｄコンバータ６５からは、検出した電池温度に対応するデジタル値が出力され、マイコン６０のＣＰＵ６１は、当該デジタル値と予め設定した所定値とを比較し、電池温度が異常高温であるかどうかの判断を行う。
【００３６】
トリガ検出部８０は抵抗８１、８２からなり、電動工具２００のスイッチ２２０のオン動作を検出する。スイッチ２２０がオフのときはＦＥＴ２１のドレインには電池組１０の電圧が印加されず、抵抗８１、８２によりＡ／Ｄコンバータ６５に入力される電位はＧＮＤ電位である。一方、スイッチ２２０がオンされれば、直流モータ２１０の直流抵抗は非常に小さい（数オーム程度）ので、ＦＥＴ２１のドレイン・ソース間にはほぼ電池電圧が印加され、この電圧を抵抗８１、８２で分圧してＡ／Ｄコンバータ６５へ入力し、スイッチ２２０のオン動作を検出している。
【００３７】
表示部９０はＬＥＤ９１、抵抗９２からなり、マイコン６０の出力ポート６６の出力に応じてＬＥＤ９１の点灯、点滅制御をしている。表示部９０は、たとえば、電池温度検出部５０で検出した電池温度が所定温度よりも高い場合には、電池温度異常表示を行う。
【００３８】
次に図１の回路図及び図２のフローチャートを参照して動作を説明する。
【００３９】
最初に、マイコン６０は、出力ポート６６をイニシャルセットすると共に、電池組１０が過放電になったことを示す過放電Ｆｌａｇフラグ、電池組１０が過放電間近になったことを示すパルス制御開始Ｆｌａｇ、電池温度が異常な高温になったことを示す電池温度異常Ｆｌａｇを０にイニシャルセットする（ステップ３０１）。
【００４０】
次いで電池温度異常Ｆｌａｇが１であるか否かを判別する（ステップ３０２）。後述するように、電池温度が、たとえば、８０℃に達している場合には、電池組１０は異常高温状態と判断する。電池組１０は放電時間に比例してジュール熱を発生するため、過去の使用状況によっては、新たに使用を開始する段階で既に異常高温になっている場合がある。異常高温状態にある電池組１０を使用すると、電池組１０の寿命を低下させることになるので、かかる場合には電池温度が低下するまで使用を控える必要がある。
【００４１】
そこで、ステップ３０２で、電池温度異常Ｆｌａｇが１の場合、すなわち、電池組１０が異常高温であると判断した場合には、表示部９０に電池温度が異常高温である旨の表示をすると共に（ステップ３０３）、電池温度検出部５０の出力に基づいて電池組１０が所定の温度まで低下したか否かの判別を行う（ステップ３０４）。所定の温度まで低下しない場合（ステップ３０４：ＮＯ）はステップ３０２に戻り、電池温度の低下を待つ。電池温度が所定の温度まで低下した場合は（ステップ３０４：ＹＥＳ）、電池温度異常Ｆｌａｇを０にセットし（ステップ３０５）、表示部９０の電池温度異常表示をオフとし（ステップ３０６）、ステップ３０２に戻る。
【００４２】
ステップ３０２において電池温度異常Ｆｌａｇが１でない場合（ステップ３０２：ＮＯ）、すなわち、電池組１０の温度が異常な高温ではなく使用可能であると判断した場合は、次に過放電Ｆｌａｇが１であるか否かを判別する（ステップ３０７）。過放電Ｆｌａｇは電池組１０が過放電状態であるかどうかを示すフラグで、１の場合には、電池組１０が過放電状態であることを示し、０の場合には過放電状態にないことを示す。過放電Ｆｌａｇが１であると判定されると（ステップ３０７：ＹＥＳ）、出力ポート６６からの出力に従い表示部９０は電池組１０が過放状態にある旨の表示をし（ステップ３０８）、使用者に電池組１０の充電を促す。
【００４３】
次いで、電流検出部７０の出力に基づいて電池組１０が充電されたか否かの判別を行う（ステップ３０９）。過放電Ｆｌａｇが１の状態にあるので（ステップ３０７）、電池組１０は充電しない限り使用することができない。そこで、充電されたかどうかを電池組１０に流れる電流の向きにより判別している。すなわち、充電電流はダイオード２２を介して電池組１０の負極側から正極側に流れるので、電流検出部７０が検出した電流の方向に従い充電がされたかどうかの判別をしている。ステップ３０９では、充電が一定時間継続して行われた場合に充電が行われたと判別し、ステップ３１０へ進む。なお、充電は、電池パック１を電動工具２００から取り出し、図示しない充電器に接続することに行う。
【００４４】
ステップ３０９で、充電が行われていないと判断されると（ステップ３０９：ＮＯ）、ステップ３０２に戻り充電されるのを待つ。ステップ３０９において、電池組１０の充電が完了したと判定されると（ステップ３０９：ＹＥＳ）、過放電Ｆｌａｇを０にセットし（ステップ３１０）、表示部９０の電池過放電表示をオフし（ステップ３１１）、ステップ３０２に戻る。
【００４５】
ステップ３０７において過放電Ｆｌａｇが１でない場合は（ステップ３０７：ＮＯ）、電池温度検出部５０の出力に基づいて電池組１０の電池温度が異常な高温状態に達しているか否かの判別を行う（ステップ３１２）。電池組１０の電池温度が、たとえば、８０℃を越えるような異常な高温状態の場合は、電池温度異常Ｆｌａｇを１にセットし（ステップ３１３）、出力ポート６６の出力に従い、表示部９０は電池温度が異常高温である旨の表示を行う。この場合、出力ポート６６の出力に従いスイッチング部２０のＦＥＴ２１をオフし（ステップ３２７）、ステップ３０２の処理に戻る。
【００４６】
ステップ３１２において電池組１０の電池温度が異常な高温状態でないと判定した場合は（ステップ３１２：ＮＯ）、スイッチング部２０のＦＥＴ２１のドレイン・ソース間電圧ＶＤＳを検出する（ステップ３１５）。次いで、トリガ検出部８０の出力に基づいて電動工具２００のスイッチ２２０がオンされたか否かの判別を行う（ステップ３１６）。スイッチ２２０がオンされればＦＥＴ２１のドレイン・ソース間にほぼ電池電圧が印加されるので、ステップ３１５で検出したドレイン・ソース間電圧ＶＤＳに基づきスイッチ２２０のオン動作の検出が可能になる。
【００４７】
ステップ３１６においてスイッチ２２０がオンされてない場合は（ステップ３１６：ＮＯ）、ステップ３０２の処理に戻る。スイッチ２２０がオンされた場合は（ステップ３１６：ＹＥＳ）、出力ポート６６の出力に従いスイッチング部２０のＦＥＴ２１をオンし(ステップ３１７)、電流検出部７０の出力に基づいて電池組１０が放電中か否かの判別を行う（ステップ３１８）。放電中でない場合は出力ポート６６の出力に従いスイッチング部２０のＦＥＴ２１をオフし（ステップ３２７）、ステップ３０２の処理に戻る。
【００４８】
電池組１０が放電中の場合は（ステップ３１８：ＹＥＳ）、パルス制御開始Ｆｌａｇが１であるか否かを判別する（ステップ３１９）。パルス制御開始Ｆｌａｇが１の場合は（ステップ３１９：ＹＥＳ）、ステップ３２４の処理へスキップする。
【００４９】
ステップ３１９においてパルス制御開始Ｆｌａｇが１でない場合は（ステップ３１９：ＮＯ）、電池電圧検出部４０の出力に基づいて電池組１０の電池電圧が第２所定値以下に達したか否かの判別を行う（ステップ３２０）。電池電圧が第２所定値以下かどうかの判別は、本実施の形態においては、電池組１０が過放電間近であるかどうかの判別である。過放電間近であるかどうかは、放電電流の大きさ等によって異なるが、電動工具に用いられる電池でニカド電池やニッケル水素電池の場合は、１素電池数に対し０．９〜１．０Ｖ程度、リチウムイオン電池で、例えば３．６Ｖ系のものであれば、２．５〜２．７Ｖ程度に達していれば放電間近と言える。本実施の形態では、素電池数が１０セルなのでニカド電池やニッケル水素電池の場合は９〜１０Ｖの範囲内の値を第２所定値に設定する。
【００５０】
同様に、後述するステップ３２４の第１所定電圧は、電池組１０が過放電状態にあるかどうかを判別するための基準電圧であり、よって、第１所定電圧は第２所定電圧より低い値に設定する。電池組１０が過放電状態にあるかどうかを判別するための基準電圧は、放電電流の大きさ等によって異なるが、電動工具に用いられる電池でニカド電池やニッケル水素電池の場合は、１素電池数に対し０．８〜０．９Ｖ程度、リチウムイオン電池で、例えば３．６Ｖ系のものであれば、２．３〜２．５Ｖ程度となるので、これらの値を基準に第１所定値を設定すればよい。
【００５１】
電池組１０の電池電圧が第２所定値以下になっていない場合は（ステップ３２０：ＮＯ）、引き続き放電を継続して差し支えないが、放電に伴い電池温度が上昇するので、ここで電池温度検出部５０の出力に基づき電池組１０の電池温度が異常な高温状態に達していないかどうかの判別を行う（ステップ３２８）。ここでの判別は、ステップ３１２と同じ基準で行う。電池組１０の電池温度が異常な高温状態の場合は（ステップ３２８：ＹＥＳ）、電池温度異常Ｆｌａｇを１にセットし（ステップ３２９）、出力ポート６６からの出力に従い表示部９０は電池温度異常表示を行う（ステップ３３０）。そして、出力ポート６６の出力でスイッチング部２０のＦＥＴ２１をオフし（ステップ３２７）、ステップ３０２の処理に戻る。また、ステップ３２８において、電池組１０の電池温度が異常な高温状態でない場合は（ステップ３２８：ＮＯ）、ステップ３１８の処理に戻る。
【００５２】
ステップ３２０において、電池組１０の電池電圧が第２所定値以下に達した場合は（ステップ３２０：ＹＥＳ）、電池組１０が過放電間近になったと判別し、出力ポート６６の出力に従いスイッチング部２０のＦＥＴ２１を所定の周波数でスイッチングするパルス制御を開始する（ステップ３２１）。パルス制御が開始すると、直流モータ２１０に印加される電圧が低下し、直流モータ２１０の回転数が低下する。電動工具２００の使用者は、直流モータ２１０の回転数の変動を感知することで、電池組１０が過放電間近になったことを知ることができる。
【００５３】
ステップ３２１におけるパルス制御を開始した後、パルス制御開始Ｆｌａｇを１にセットし（ステップ３２２）、出力ポート６６の出力で表示部９０に電池過放電間近表示を行わせる（ステップ３２３）。これにより電動工具２００の使用者は、過放電間近になったことを確認することができる。次いで、電池電圧検出部４０の出力に基づいて、電池組１０の電池電圧が第１所定値以下に達したか否かの判別を行う（ステップ３２４）。電池組１０の電池電圧が第１所定値以下になっていない場合は（ステップ３２４：ＮＯ）、先に述べたステップ３２８の処理にスキップする。
【００５４】
ステップ３２４において、電池組１０の電池電圧が第１所定値以下に達した場合は（ステップ３２４：ＹＥＳ）、電池組１０が過放電状態に入ったと判別し、電池過放電Ｆｌａｇを１にセットする（ステップ３２５）。そして、出力ポート６６の出力に従い表示部９０に電池過放電表示をさせる(ステップ３２６)。次いで、出力ポート６６の出力に従いスイッチング部２０のＦＥＴ２１をオフさせ（ステップ３２７）、ステップ３０２の処理に戻る。
【００５５】
本発明による電池パックは上述した実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変形や改良が可能である。例えば、上記実施の形態においては、電動工具２００の使用中に電池電圧が第２所定値以下に低下した場合は、スイッチング部２０を制御することによりモータ２１０の回転数を強制的に低下させ（第１の制御）、更に、電池電圧が第２所定値よりも更に低い第１所定値以下に低下した場合には、スイッチング部２０を制御してモータ２１０への負荷電流を遮断するようにしたが（第２の制御）、第１の制御を割愛し、第２の制御のみを行うようにしてもよいし、逆に第２の制御を割愛し、第１の制御のみを行うようにしてもよい。後者の変形例の場合には、電池電圧が第１所定値以下に低下した以降は、電動工具２００による作業を継続できない程度までモータ２１０の回転数を低下させて使用者に電池組１０の充電を促すようにし、更に継続して使用することにより生ずる電池の過放電を防止する必要がある。また、後者の変形例で、第１所定値を電池組１０の過放電状態となる電池電圧を基準に設定せず、過放電間近の電池電圧を基準に設定してもよい。
【００５６】
上記実施の形態において、ステップ３２０、ステップ３２４における放電中の電池電圧の判別は直流モータの起動時に大きな電流が瞬間的に流れ、その結果、それに対応して電池電圧が瞬間的にドロップするので、上記ステップの判別にあたってはフロー上では記載しなかったが時間的考慮が必要である。
【００５７】
また上記の実施の形態において、ステップ３１４、ステップ３３０の電池温度異常表示、ステップ３２３の電池過放電間近表示、ステップ３２６の電池過放電表示の表示方法はＬＥＤ９１の点灯方法、すなわち周期を変えた点滅等で対応してもよいし、図１のブロック回路図では記載しなかったが、夫々の状態表示に対応する個数のＬＥＤを配列するようにしてもよい。
【００５８】
更に、上記の実施の形態では、スイッチング部２０を電池組１０の負極側と電池パック１の負極端子３の間に接続したが、電池組１０の正極側と電池パック１の正極端子２の間に接続してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の電池パックと電動工具との関係を示す回路図。
【図２】本発明電池パックの動作説明用フローチャート。
【図３】電池組の放電特性の一例を示すグラフ。
【符号の説明】
【００６０】
１…電池パック
１０…電池組
１１〜１８…素電池
２０…スイッチング部
４０…電池電圧検出部
６０…マイコン
７０…電流検出部
８０…トリガ検出部
９０…表示部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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