(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
単数または複数の電池セルと、該電池セルの電池電圧に基づいて、該電池電圧が所定の充電値以上の過充電状態、または所定の放電値以下の過放電状態であることを検出し、過充電または過放電を示す制御信号を出力する過充電・過放電検出手段と、前記電池セルの充電経路に設けられ、該電池セルの温度が所定温度値以上に上昇したときに、前記充電経路を開放する感温スイッチ手段と、を具備する電池パックであって、
前記電池セルの温度が前記所定温度値以上になったときに、前記感温スイッチ手段によって前記充電経路を開放することによって放電停止信号を出力することを特徴とする電池パック。
【請求項２】
前記放電停止信号は、過放電を示す制御信号として出力することを特徴とする請求項１に記載された電池パック。
【請求項３】
前記電池パックは、前記電池セルの正極側および負極側に電気的接続される一対の放電端子と、該放電端子の一方から前記充電経路を介して分岐された充電端子とを具備し、前記感温スイッチ手段は、前記一方の放電端子と前記充電端子間の前記充電経路中に挿入されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載された電池パック。
【請求項４】
前記電池パックは、前記感温スイッチ手段とは別に電池温度を検出する感温素子を有することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一つに記載された電池パック。
【請求項５】
電動モータを駆動するモータ駆動回路装置および該モータ駆動回路装置を制御するモータ制御回路装置を備える電動工具本体と、前記モータ駆動回路装置および前記モータ制御回路装置に電源を供給する、単数または複数の電池セルを有する電池パックと、を具備する電動工具において、
前記電池パックは、該電池セルの充電経路に設けられ、該電池セルの温度が所定温度値以上に上昇したときに、前記充電経路を開放する感温スイッチ手段と、前記電池セルの温度が前記所定温度値以上になったときに、前記感温スイッチ手段の開放に基づいて、放電停止を示す制御信号を出力する制御端子とを有し、
前記電動工具本体は、前記制御端子の制御信号に基づいてオンまたはオフすることが可能な電源遮断スイッチ手段を有し、
前記電動工具本体の運転中に前記電池セルの温度が前記所定温度値以上になったときに、前記感温スイッチ手段の開放に基づいて前記制御端子より出力された前記制御信号によって、前記電源遮断スイッチ手段をオフすることを特徴とする電動工具。
【請求項６】
前記電池パックは、前記電池セルの正極側および負極側に電気的接続された一対の放電端子と、該放電端子の一方から前記充電経路を介して分岐された充電端子とを具備し、前記感温スイッチ手段は、前記一方の放電端子と前記充電端子間の前記充電経路中に挿入されていることを特徴とする請求項５に記載された電動工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リチウムイオン電池等の二次電池を使用する電池パックおよびそれを用いた電動工具に関し、特に、充放電時の異常温度上昇を防止する保護回路を有する電池パックおよびそれを用いた電動工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動工具においてコードレス電動工具を駆動する駆動電源として、比較的に高容量化が可能なリチウムイオン電池、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池等の二次電池によって構成された電池パックが広く使用されている。これらの電池パックは、過放電を防止し、サイクル寿命特性を向上させるために、例えば、特許文献１に開示されるように、過放電防止回路を有するものが使用されている。また、リチウムイオン電池を使用する電池パックは、特に高容量化および軽量化ができる点で有利であるが、過充電または過放電を行うと、電池の劣化または発火の可能性があるので、一般的には電池パック内に専用の保護ＩＣ（制御ＩＣ）を設け、過充電・過放電を監視して所定の充電電圧値以上または所定の放電電圧値以下の場合、保護ＩＣが、過充電信号または過放電信号の制御信号を充電器回路または負荷回路に出力し、該制御信号に基づき充放電経路を遮断するという二次電池の保護対策が行われている。
【０００３】
また、特許文献２または特許文献３に開示されるように、充電経路内にサーマルプロテクタ（感温スイッチ）を設け、特に、充電中に電池の温度が所定値以上に温度上昇したときにサーマルプロテクタを開放状態として充電を遮断することが行われている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１６４０６６号公報
【特許文献２】特開昭６３−３１６６４２号公報
【特許文献３】特開２０００−４０５０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、本発明者はリチウムイオン電池パックを使用したコードレス電動工具の電池パックの寿命について検討したところ、工具本体に供給する放電電流が過放電電流値に満たない電流値であっても、長時間連続して使用した場合、電池パックの電池セル温度が定格値を超えて電池セルの劣化または破損を引き起こす恐れがあることが分かった。
【０００６】
従って、本発明の目的は、上記した問題点を解消し、充放電時の異常温度上昇を防止する保護回路を有する電池パックおよびそれを用いた電動工具を提供することにある。
【０００７】
本発明の他の目的は、安全性および長寿命性を有する、安価な電池パックを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために本発明に従って開示される発明のうち、代表的なものの要約を説明すれば、次のとおりである。
【０００９】
本発明の一つの特徴によれば、単数または複数の電池セルと、該電池セルの電池電圧に基づいて、該電池電圧が所定の充電値以上の過充電状態、または所定の放電値以下の過放電状態であることを検出し、過充電または過放電を示す制御信号を出力する過充電・過放電検出手段と、前記電池セルの充電経路に設けられ、該電池セルの温度が所定温度値以上に上昇したときに、前記充電経路を開放する感温スイッチ手段と、を具備する電池パックであって、前記電池セルの温度が前記所定温度値以上になったときに、前記感温スイッチ手段によって前記充電経路を開放することによって放電停止信号を出力する。
【００１０】
本発明の他の特徴によれば、前記放電停止信号は、過放電を示す制御信号として出力する。
【００１１】
本発明のさらに他の特徴によれば、前記電池パックは、前記電池セルの正極側および負極側に電気的接続される一対の放電端子と、該放電端子の一方から前記充電経路を介して分岐された充電端子とを具備し、前記感温スイッチ手段は、前記一方の放電端子と前記充電端子間の前記充電経路中に挿入される。
【００１２】
本発明のさらに他の特徴によれば、前記電池パックは、前記感温スイッチ手段とは別に電池温度を検出する感温素子を有する。
【００１３】
本発明のさらに他の特徴によれば、電動モータを駆動するモータ駆動回路装置および該モータ駆動回路装置を制御するモータ制御回路装置を備える電動工具本体と、前記モータ駆動回路装置および前記モータ制御回路装置に電源を供給する、単数または複数の電池セルを有する電池パックと、を具備する電動工具において、前記電池パックは、該電池セルの充電経路に設けられ、該電池セルの温度が所定温度値以上に上昇したときに、前記充電経路を開放する感温スイッチ手段と、前記電池セルの温度が前記所定温度値以上になったときに、前記感温スイッチ手段の開放に基づいて、放電停止を示す制御信号を出力する制御端子とを有し、前記電動工具本体は、前記制御端子の制御信号に基づいてオンまたはオフすることが可能な電源遮断スイッチ手段を有し、前記電動工具本体の運転中に前記電池セルの温度が前記所定温度値以上になったときに、前記感温スイッチ手段の開放に基づいて前記制御端子より出力された前記制御信号によって、前記電源遮断スイッチ手段をオフする。
【００１４】
本発明のさらに他の特徴によれば、前記電池パックは、前記電池セルの正極側および負極側に電気的接続された一対の放電端子と、該放電端子の一方から前記充電経路を介して分岐された充電端子とを具備し、前記感温スイッチ手段は、前記一方の放電端子と前記充電端子間の前記充電経路中に挿入されている。
【発明の効果】
【００１５】
上記本発明の特徴によれば、放電時における電池セルの上昇温度を検出し、所定温度を超えた場合、電池パックの充電経路および放電経路を遮断できるので、電池パックの劣化または破損を防止することができる。また、充電時に用いる感温スイッチ（サーマルプロテクタ）を放電時に兼用するので、感温スイッチの部品点数を減少させて電池パックを安価に製造することができる。また、感温スイッチには充電電流供給用の比較的に開閉容量（電流容量）が小さいものを兼用できるので、電池パックをより安価に製造できるとともに、電池パックのサイズを小形にすることができる。
【００１６】
さらに、電池パックは、感温スイッチと別に感温素子を内蔵するので、電池パックの充電時においても、感温スイッチ、感温素子、および過充電・過放電検出手段の３つの検出機能により充電時の電池異常、すなわち異常温度上昇や過充電を監視できる。これにより、電池パックの劣化を確実に防止することができる。本発明は、特に、電池パックから定格内の放電電流を長時間供給する場合の電池パックおよび電動工具に適用して顕著な効果を奏する。
【００１７】
本発明の上記および他の目的、ならびに上記および他の特徴および利点は、以下の本明細書の記述および添付図面からさらに明らかとなるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の一実施形態について、図１乃至図５を参照して詳細に説明する。なお、実施形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明を省略する。
【００１９】
最初に、本発明の実施形態に係る電池パックの回路構成について説明する。図１は実施形態に係る電池パックの回路図を示す。電池パック２０１は、リチウムイオン二次電池の３個の電池セル１０９、１１０および１１１を直列接続した公称電圧１０．８Ｖ（充電時電圧１２Ｖ）の組電池と、電池セル１０９、１１０および１１１の少なくとも一つに近接して配置され電池セルの温度を検出するためのサーマルプロテクタ（感温スイッチ）１０７と、放電電流を検出するためのシャント抵抗１０８と、電池セル１０９、１１０および１１１の少なくとも一つに近接して配置され電池セルの温度を測定するためのサーミスタ１１２と、制御ＩＣ（保護ＩＣ）１２３と、信号出力回路１４０とを内蔵している。この電池パック２０１に内蔵する電池セルの個数は、要求される公称電圧に対応して変更できる。さらに、電池パック２０１は単一の電池セルによって構成してもよい。
【００２０】
電池パック２０１は、さらに、充電用のプラス端子１０１と、放電用のプラス端子１０２と、充電・放電用のマイナス端子１０３と、サーミスタ１１２による電池組（電池セル）の温度変化に基づく抵抗値変化の信号Ｓを測定するためのサーミスタ１１２の抵抗検出端子（温度端子）１０４と、過電流または過放電の検出信号（制御信号）ＬＤを出力するための過電流・過放電信号端子１０５と、過充電の検出信号（制御信号）ＬＥを出力するための過充電信号端子１０６とを有する。
【００２１】
電池パック２０１と電動工具本体２０２の電気的接続は、端子１０２、１０３および１０５を介して行われる。すなわち、電池パック２０１の電池電圧は、端子１０２および端子１０３を介して、電動工具本体２０２へ給電（印加）され、過電流・過放電信号端子１０５の出力制御信号に基づいて、電動工具本体２０２に内蔵されている制御装置を制御する。
【００２２】
一方、電池パック２０１と充電器３０１の電気的接続は、端子１０１、１０３、１０４および１０６を介して行われる。すなわち、充電時には、充電器３０１は、一対の充電用の端子１０１および１０３を介して電池パック２１０に電力を供給し、過充電信号端子１０６の出力制御信号およびサーミスタの抵抗検出端子１０４の抵抗変化に基づいて充電器３０１の制御装置の充電動作を制御する。
【００２３】
サーマルプロテクタ１０７は、例えば、電池セルの温度に応答して変形するバイメタル接点を用いた感温スイッチ素子であり、過充電により電池セル１０９〜１１１の温度が所定温度以上（例えば、８０℃以上）に上昇すると、バイメタル接点を開くことにより充電経路を遮断し、電池セル１０９〜１１１に供給する充電電流を遮断する機能を有する。特に、このサーマルプロテクタ１０７は、本発明に従って、放電時の電池セル１０９〜１１１の所定温度以上（例えば、８０℃以上）の異常温度上昇を検出する検出手段としても利用される。
【００２４】
制御ＩＣ１２３は、図示されていないが、比較回路、検出時間設定回路および出力レベル変換回路から構成され、電池セル１０９〜１１１の過電流、過放電および過充電を監視して、それらを検出した場合は、図４の電池パックの機能表に示すように、制御ＩＣ１２３のＯＶ端子およびＤＣＨＣ端子に過充電および過電流・過放電信号を示す制御信号を出力する。
【００２５】
このために、制御ＩＣ１２３の入力端子Ｖ３には、電池セル１０９の正極側電極の電圧変化が、積分回路（時定数回路）を形成する抵抗１１５およびコンデンサ１２０によって平均化されて入力される。同様に、制御ＩＣ１２３の入力端子Ｖ２および入力端子Ｖ１には、電池セル１１０の正極側電極の電圧変化、および電池セル１１１の正極側電極の電圧変化が、抵抗１１６とコンデンサ１２１による積分回路、および抵抗１１７とコンデンサ１２２による積分回路をそれぞれ介して入力される。制御ＩＣ１２３の端子Ｖ３〜Ｖ１における電池電圧の変化は、図４に示したように、制御ＩＣ１２３によって充電時の最大セル電圧に対応する最大基準電圧（４．３Ｖ／セル）と比較され、過充電であるか否かが判定され、逆に、放電時の最低セル電圧に対応する最低基準電圧（２．０Ｖ／セル）と比較されて、過放電であるか否かが判定される。
【００２６】
一方、制御ＩＣ１２３は、検出用抵抗１０８に流れる放電電流を検出するための入力端子ＶｃｃおよびＣＳ端子を有する。入力端子Ｖｃｃには、組電池（電池セル１０９〜１１１）の正極側電圧が、積分回路（時定数回路）を形成する抵抗１１４およびコンデンサ１１９によって平均化されて入力され、入力端子ＣＳには、端子Ｖｃｃの入力電圧から、検出用抵抗１０８に流れる放電電流よる電圧降下分を差し引いた電圧が、積分回路（時定数回路）を形成する抵抗１１３およびコンデンサ１１８によって平均化されて入力される。抵抗１０８の抵抗値を、例えば、５ｍΩに設定し、端子Ｖｃｃおよび端子ＣＳ間の電圧降下が、１５０ｍＶ以下であるか否かを検出することによって、最大放電電流値が３０Ａ以下であるか否かを検出し、過電流を判定する。
【００２７】
すなわち、制御ＩＣ１２３は、各電池セル１０９〜１１１の電池電圧を監視することによって充放電時に生じる過充電および過放電を検出し、この検出結果に応じて出力端子ＯＶおよびＤＣＨＧから過充電信号および過放電信号を出力する。また、抵抗１０８の両端電圧を監視することにより過電流を検出し、この検出結果に応じて出力端子ＤＣＨＧから過電流信号を出力する。
【００２８】
制御ＩＣ１２３は、制御信号を出力するための出力端子ＯＶおよび出力端子ＤＣＨＧを有する。図４に示すように、出力端子ＯＶは、オープンコレクタ端子より構成され、通常はハイインピーダンス（ＨＺ）を示しており、出力回路１４０の抵抗１３５がクランプ抵抗として動作することによりＨ信号（ハイ信号）を出力するが、過充電状態となると、Ｌ信号（ロウ信号）を出力する。また、出力端子ＤＣＨＧは、通常はＬ信号を出力するが、過電流または過放電状態となると、Ｈ信号を出力する。
【００２９】
制御ＩＣ１２３は、さらに、検出時間を遅延させるためのコンデンサ接続端子ＣＯＶ、ＣＤＬおよびＣＤＣを有する。すなわち、コンデンサ接続端子ＣＯＶには、過充電検出時の不感時間を設定するためのコンデンサ１２４が接続され、コンデンサ接続端子ＣＯＬには、過電流検出時の不感時間を設定するためのコンデンサ１２５が接続される。また、コンデンサ接続端子ＣＤＣには、過放電検出時の不感時間を設定するためのコンデンサ１２６が接続される。
【００３０】
出力回路１４０は、出力用ＦＥＴ（スイッチング素子）１２９、１３４および１３６と、動作電位を設定するための抵抗１２７、１２８、１３０、１３３および１３５と、ダイオード１３１および１３２を具備して成る。出力回路１４０の各ＦＥＴ１２９、１３４および１３６の動作は、図４に示すとおりである。
【００３１】
図２は、本発明に従って電池パック２０１および電動工具本体２０２から構成された電動工具（インパクトドライバに適用）の構成図を示し、図３は、図２に示した電動工具の回路機能ブロック図を示す。図３に示すように、電動工具本体２０２は、先端工具（図示なし）を駆動するためのモータ２０７と、モータ２０７を回転させるためのインバータ回路等のモータ駆動回路２０６と、モータ駆動回路を制御するための制御回路２０４と、モータ２０７を回転・停止させる制御信号を制御回路２０４に入力するためのトリガスイッチ２０５と、電池パック２０１の電源供給線路Ｌｖに挿入された電源遮断スイッチ２０３とから構成される。このような構成によれば、電動工具本体２０２を運転中において、電池パック２０１の電池セル１０９〜１１１のセル温度がもし所定値以上に異常上昇すると、通常ＯＮ状態にあった電源遮断スイッチ２０３がＯＦＦして供給線路Ｌｖを開放して放電電流の流通路を遮断する機能を有する。すなわち、長時間の放電電流によって電池パック２０１のセル温度が８０℃以上に上昇すると、電池パック２０１の制御出力端子１０５より、放電停止信号が過電流信号（Ｌレベル）として電動工具本体２０２の制御回路２０４に入力される。制御回路２０４は、過電流信号（放電停止信号）に基づいて電源遮断スイッチ２０３をＯＦＦ（遮断）させて放電電流を抑制する。これにより電池パック２０１の電池セル１０９〜１１１の熱破壊から防止できる。
【００３２】
次に、電池パック２０１を充電器３０１または電動工具本体２０２に接続した場合における電池パック２０１の一連の動作について、図５に示す動作フローチャートを参照して説明する。
【００３３】
まず、制御ＩＣ１２３ によって電池セル１０９〜１１１の過放電検出を行う。すなわち、ステップ３０１において、電池セルのセル電圧が過放電電圧値（２．０Ｖ）より低いか否かを判別する。このとき、電池セル１０９〜１１１の電圧は、抵抗１１５〜１１７およびコンデンサ１２０〜１２２による積分回路によって平均化を行って、保護ＩＣ１２３の電圧入力端子Ｖ１〜Ｖ３に入力される。 
ステップ３０１において、電圧入力端子Ｖ１〜Ｖ３に入力された電圧は、予め設定されている比較電圧（例えば２．０Ｖ／セル）との比較を行い、電池セルの電圧が予め設定されている電圧より低い場合（ＹＥＳの場合）、過放電状態の可能性があると判断する。このとき、コンデンサ１２６で設定された不感時間を経過しても、電池セルの電圧が低い状態であったときは過放電状態であると判断し、ＤＣＨＧ端子から過放電信号Ｈを出力する（ステップ３０５）。
【００３４】
ステップ３０５において、ＤＣＨＧ端子よりＨレベルが出力されると、ダイオード１３２を通ってＦＥＴ１３４のゲート端子に入力されてＦＥＴ１３４はＯＮ状態となる（ステップ３０６）。このＦＥＴ１３４のＯＮ動作によって端子１０５より、Ｌレベルの過電流・過放電信号ＬＤが出力される（ステップ３０７）。電動工具本体２０２は過電流・過放電信号ＬＤを検出して制御回路２０４によって電源遮断スイッチ２０３を遮断し、モータ駆動回路２０６の動作を停止させる（ステップ３０８）。
【００３５】
上記ステップ３０１において、過放電状態でないと判断した場合（ＮＯの場合）、ステップ３０２に進み、放電電流が過電流であるか否かを検出する。上述したように、放電電流の検出は、シャント抵抗１０８に流れる放電電流に比例するシャント抵抗１０８の両端電圧（電圧降下）を、抵抗１１３およびコンデンサ１１８から成る積分回路により平均化を行い、制御ＩＣ１２３の端子ＣＳに入力することにより検出する。制御ＩＣ１２３は、端子ＶＣＣの電圧を基準にして、ＣＳ端子に入力された電圧が予め設定された電圧値（例えば １５０ｍＶ）以下に低下したときに過電流状態の可能性があると判断する。例えば、シャント抵抗１０８の抵抗値を５ｍΩとした場合の過電流検出値は、１５０ｍＶ／５ｍΩ＝３０Ａとなる。次に、コンデンサ１２５で設定された不感時間を経過しても放電電流値が設定値を超えているときは過電流状態と判断し、上記過放電状態と同様に、ＤＣＨＧ端子より、Ｈレベルの過電流信号を出力する（ステップ３０５）。その後は、上記過放電検出時のステップと同様に、ステップ３０６〜３０８へ進み、工具本体２０２の制御回路２０４によってモータ駆動回路２０６の動作を停止させる。
【００３６】
次に、ステップ３０２において過電流状態でないと判断した場合（ＮＯの場合）、ステップ３０３に進み、過充電の検出を行う。過充電の検出は、ステップ３０１の過放電検出と同様に、電池セル１０９〜１１１の電圧を検出し、予め設定されている比較電圧（例えば４．３Ｖ／セル）との比較を行う。ステップ３０３において、電池セル１０９〜１１１の電圧が予め設定されている電圧（例えば４．３Ｖ／セル）より高い場合は、過充電（過電圧）状態の可能性があると判断する。このとき、コンデンサ１２４で設定された不感時間を経過しても電池セル１０９〜１１１の電圧が高い状態であったときは、過充電状態であると判断し、ＯＶ端子からＬレベルの過充電信号を出力する（ステップ３０９）。制御ＩＣ１２３のＯＶ端子は、通常はハイインピーダンス（ＨＺ）状態のため、プルアップ抵抗１３５によって電池電圧が与えられてＨレベルとなっている。過充電のときは、Ｌレベル を出力する。
【００３７】
ＯＶ端子から出力されたＬレベルの制御信号は、ＦＥＴ１３６のゲートに供給されて、通常はＯＮ状態にある、ＦＥＴ１３６をＯＦＦ状態とする（ステップ３１０）。その結果、過充電端子１０６からは、ＨレベルまたはハイインピーダンスＨＺ状態の過充電信号ＬＥが充電器３０１の制御回路（図示なし）へ出力される（ステップ３１１）。これにより、充電器３０１の充電動作は停止される（ステップ３１２）。
【００３８】
次に、ステップ３０３において過充電状態でないと判断された場合（ＮＯの場合）、ステップ３０４へ進み、電池セル１０９〜１１１の温度検出を行う。この温度検出は、上述したように、サーマルプロテクタ１０７によって行う。サーマルプロテクタ１０７は通常の温度では短絡状態（閉状態）であるが、所定の温度（例えば、８０℃）以上になった場合、開放状態になる。このサーマルプロテクタ１０７は、本発明に従って、充電時の異常温度上昇の検出と、放電時の異常温度上昇の検出に兼用される。
【００３９】
まず、充電時における電池セルの温度保護について説明する。サーマルプロテクタ１０７は充電用のプラス側端子１０１と、放電用のプラス側端子１０２との間に設置されている。すなわち、サーマルプロテクタ１０７は、電池セル１０９〜１１１の放電経路（放電用端子１０２）から分岐された充電経路中に挿入されている。そのため、何らかの異常によって電池セル１０９〜１１１の温度がサーマルプロテクタ１０７の設定温度（例えば、８０℃）以上になった場合、サーマルプロテクタ１０７は開放状態となり（ステップ３１３）、即時に充電を停止させる（ステップ３１４）。これによって、充電時の過熱が防止される。
【００４０】
次に、電動工具本体２０２の運転時、すなわち、放電時の過熱保護について説明する。放電時の長時間放電電流の原因等により電池セル１０９〜１１１の温度がサーマルプロテクタ１０７の設定温度（８０℃）以上になった場合、サーマルプロテクタ１０７は開放状態となる（ステップ３１３）。従って、充電経路が即座に遮断される（ステップ３１４）。
【００４１】
サーマルプロテクタ１０７の開放状態により、充電用端子１０１は放電用端子１０２から電気的に分離されるので、ＦＥＴ１２９のゲートバイアス用抵抗１２７および１２８に印加されていた電池電圧が遮断され、ＦＥＴ１２９はＯＦＦ状態となる（ステップ３１５）。そのため、抵抗１３０およびダイオード１３１を介して、放電用プラス端子１０２からＦＥＴ１３４のゲートにゲート電圧が入力され、ＦＥＴ１３４はＯＮ状態となる（ステップ３０６）。これにより、過電流・過放電端子１０５から、上記過電流放電の場合と同様に、放電停止信号をＬレベルの過電流・過放電信号ＬＤとして出力し（ステップ３０７）、過電流・過放電信号ＬＤを電動工具本体２０２の制御回路２０４に入力することにより、該制御回路２０４によって電動工具本体２０２の運転を停止させることができる（ステップ３０８）。
【００４２】
次に、ステップ３０４において電池セル１０９〜１１１の温度が過温度状態でない場合（ＮＯの場合）、ステップ３０１の工程に戻り、上述したような方法により、過放電、過電流、過充電および過温度の監視を行う。
【００４３】
以上の実施形態の説明から明らかにされるように、本発明によれば、放電時における電池セルの上昇温度を検出し、所定温度を超えた場合、サーマルプロテクタ１０７の動作に基づいて、電池パック１０９〜１１１の充電経路および放電経路を遮断できるので、放電時においても電池パックの過熱劣化または過熱破損を防止することができる。
【００４４】
また、充電時に用いるサーマルプロテクタ１０７を放電時の過熱検出手段として兼用するので、サーマルプロテクタ等の感温スイッチの部品点数を減少させて電池パックを安価に製造することができる。さらに、本発明によれば、サーマルプロテクタ１０７は、充電経路に挿入されているため放電電流より比較的少ない充電電流のみを導通できるものを選択できるので、電流容量が小さいサーマルプロテクタを使用できる。このため、電池セル１０９〜１１１と熱的結合を密にしたサーマルプロテクタ１０７を配置できるとともに、電池パック２０１のサイズをより小形にすることができる。
【００４５】
また、本発明によれば、電池パック２０１は過温度信号（制御信号）ＬＤのみを出力し、放電経路の電源遮断スイッチ２０３は、電動工具本体２０２に内蔵する回路基板等の電池パック２０１外部に実装できるので、電力用ＦＥＴ等で形成される電源遮断スイッチ２０３には、電動工具本体２０２の運転電流（放電電流）に対応した適切な容量を選択できる。さらに、充電時においても、サーマルプロテクタ１０７とサーミスタ１１２により温度監視を行っているためにより確実に異常温度上昇を検出できるので、電池の劣化をより完全に防止することができる。本発明は、特に、電池パックから定格内の放電電流を長時間供給する場合の電池パックおよび電動工具に適用して顕著な効果を奏する。
【００４６】
以上、本発明者によってなされた発明を実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものでなく、その要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、放電電流が比較的小さい電動工具２０２であれば、電動工具に設けた電源遮断スイッチ２０３は、電力用ＦＥＴ等のスイッチング素子を使用して、電池パック内の放電経路中に構成し、上記過電流・過放電信号（ＬＤ）で直接制御するように構成してもよい。また、上述した動作フローチャートにおいて、過放電、過電流、過充電および過温度の監視順序（監視シーケンス）は、上記実施態様の順序に限定されることなく、例えば、過電流検出、判別を一番先に実行してもよい。また、感温スイッチ素子１０７を充電用プラス端子１０１と放電用プラス端子１０２間に挿入したが、プラス端子を充放電共通とし、充放電用マイナス端子１０３を充電用と放電用のマイナス端子にして、このマイナス端子間に挿入してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の一実施形態に係る電池パックの回路図。
【図２】図１に示した電池パックと電動工具本体の構造図。
【図３】図２に示した電池パックと電動工具本体の機能ブロック図。
【図４】図１に示した電池パックの保護機能を示す機能表。
【図５】図１に示した電池パックの動作を説明するための動作フローチャート。
【符号の説明】
【００４８】
１０１：充電用プラス端子      １０２：放電用プラス端子
１０３：充放電用マイナス端子      １０４：サーミスタの抵抗検出用端子
１０５：過電流・過放電信号端子      １０６：過充電信号端子
１０７：サーマルプロテクタ      １０８：シャント抵抗
１０９〜１１１：電池セル      １１２：サーミスタ
１１３〜１１７、１２７、１２８、１３０、１３３、１３５：抵抗
１１８〜１２１、１２２、１２４、１２５、１２６：コンデンサ
１２３：制御ＩＣ（保護ＩＣ）      １２９、１３４、１３６：ＦＥＴ
１３１、１３２：ダイオード      １４０：出力回路      ２０１：電池パック
２０２：電動工具本体      ２０３：電源遮断スイッチ      ２０４：制御回路
２０５：トリガスイッチ      ２０６：モータ駆動回路      ２０７：モータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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