(57)【要約】安価な汎用マイコンを用いて各電池セルの電圧監視を行うようにした電池パックを提供する。直列接続された複数の電池セル１０５〜１０７と、各電池セルの電圧を検出する複数の電圧検出部１７１〜１７３と、各電圧検出部の出力から電池セルの電圧を測定するマイコン１５０を備えた電池パック１００であって、電圧検出部１７１〜１７３からマイコン１５０への出力をオン又はオフする切替制御回路１８１〜１８３を各電圧検出部にそれぞれ設けた。電圧検出部１７１〜１７３の出力側には、検出された電圧を制御部の電源電圧以下の電圧に分圧する分圧回路（Ｒ３とＲ４、Ｒ９とＲ１０、Ｒ１５とＲ１６）が設けられ、マイコン１５０は分圧回路によって分圧された電圧を入力して電池セル１０５〜１０７の電圧を測定する。
2020100557.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直列接続された複数の電池セルと、各電池セルの電圧を検出する複数の電圧検出部と、各電圧検出部の出力から前記電池セルの電圧を測定するマイコンを有する制御部を備えた電池パックであって、
前記電圧検出部から前記マイコンへの出力をオン又はオフする切替制御回路を前記複数の電圧検出部にそれぞれ設け、
前記電圧検出部の出力側に、検出された電圧を前記制御部の電源電圧以下の電圧に分圧する分圧回路をそれぞれ設け、
前記マイコンは、前記分圧回路によって分圧された電圧から前記電池セルの電圧を測定することを特徴とする電池パック。
【請求項２】
前記複数の電池セルは、グランド側から少なくとも第一及び第二電池セルを含んで構成され、
複数の前記電圧検出部は、共通のグランドに接続され、
第一の前記電圧検出部は、第一電池セルだけの電圧を検出し、
第二の前記電圧検出部は、第一電池セル及び第二電池セルの合成電圧を検出す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】
前記複数の電池セルは、第三電池セルをさらに含み、
前記電圧検出部は、第三の前記電圧検出部をさらに含み、
第三の前記電圧検出部は、第一電池セルから第三電池セルの合成電圧を検出することを特徴とする請求項２に記載の電池パック。
【請求項４】
前記マイコンは、複数の前記電圧検出部に対応する出力ポートを有し、
複数の前記切替制御回路を独立して切替可能であることを特徴とする請求項２又は３に記載の電池パック。
【請求項５】
前記マイコンは、複数の前記電圧検出部にそれぞれ対応する複数の入力ポートを有するか、又は、複数の前記電圧検出部に共通して接続される１つの入力ポートを有し、
前記入力ポートに入力された信号に基づき充電又は放電の停止信号を外部の電気機器本体又は充電器に出力することを特徴とする請求項４に記載の電池パック。
【請求項６】
複数の前記電圧検出部による電圧検出の時間間隔を、前記電池パックの状態に応じて前記電圧検出部毎に変更す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】
前記電池パックが外部充電器によって充電中には、前記電圧検出部による電圧検出実行時間が電圧検出停止時間よりも短くなるように制御されることを特徴とする請求項６に記載の電池パック。
【請求項８】
前記電池パックが外部充電器に装着された状態において、充電実行中の前記電圧検出部による電圧検出間隔は、充電待機中の前記前記電圧検出部による電圧検出間隔よりも短い時間間隔とされることを特徴とする請求項７に記載の電池パック。
【請求項９】
前記電池パックが外部充電器に装着された状態であって充電が終了した後には、前記制御部は前記電圧検出部による電圧検出を行わないことを特徴とする請求項８に記載の電池パック。
【請求項１０】
前記電池パックが電気機器本体に装着された状態であって放電が行われていない待機時には、電圧検出停止時間よりも短い時間間隔にて前記電圧検出部による電圧検出を行うことを特徴とする請求項６に記載の電池パック。
【請求項１１】
前記電池パックが電気機器本体に装着された状態であって放電中には、一定間隔にて常時、前記電圧検出部による電圧検出を行うことを特徴とする請求項１０に記載の電池パック。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれか一項に記載の前記電池パックを装着する電池パック装着部を有し、前記電池パックからの電力により作業機器を稼働させることを特徴とする電気機器。
【請求項１３】
直列接続された複数の電池セルと、各電池セルの電圧を検出する複数の電圧検出部と、各電圧検出部の出力から前記電池セルの電圧を測定するマイコンを有する制御部を備えた電池パックであって、
前記電圧検出部から前記マイコンへの出力をオン又はオフする切替制御回路を前記複数の電圧検出部にそれぞれ設け、
前記電圧検出部の出力側に、検出された電圧を前記制御部の電源電圧以下の電圧に分圧する分圧回路をそれぞれ設け、
前記マイコンは、前記電池セルの数と同数であって前記電圧検出部にそれぞれ接続される入力ポート数と、前記電池セルの数と同数であって前記切替制御回路それぞれ接続される出力ポート数を有することを特徴とする電池パック。
【請求項１４】
直列接続された複数の電池セルと、各電池セルの電圧を検出する複数の電圧検出部と、各電圧検出部の出力から前記電池セルの電圧を測定するマイコンを有する制御部を備えた電池パックであって、
前記電圧検出部から前記マイコンへの出力をオン又はオフする切替制御回路を前記複数の電圧検出部にそれぞれ設け、
前記電圧検出部の出力側に、検出された電圧を前記制御部の電源電圧以下の電圧に分圧する分圧回路をそれぞれ設け、
前記複数の電池セルは、グランド側から少なくとも第一電池セル、第二電池セル、第三電池セルを含んで構成され、
複数の前記電圧検出部は、共通のグランドに接続され、
第一の前記電圧検出部は、第一電池セルだけの電圧を検出し、
第二の前記電圧検出部は、第一電池セル及び第二電池セルの合成電圧を検出し、
第三の前記電圧検出部は、第一電池セルから第三電池セルの合成電圧を検出し、
前記マイコンは、第一から第三の前記電圧検出部による電圧検出を不均等に行うことを特徴とする電池パック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ケース内に複数の電池セルを収容し、着脱可能な電池パック及びそれを用いた電気機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力でモータを回転させ、その回転運動を動作部材の往復運動または回転運動の少なくとも一方に変換するようにした電動工具や、電気エネルギーによって光を発する照明機器や、音を発する音響機器等の電気機器において、電源として電池パックを用いることが広く用いられている。電池パックは、充放電可能な電池セルを複数本含み、これらを合成樹脂製のケース内に収容する。電池パックには、電池側レール部を用いた電気機器本体への着脱機構と、装着時に電気的な接続を可能とするターミナル部が設けられる。一方、電気機器本体側には電池側レール部を案内する機器側レール部が設けられる。電池パックが取り付けられ、又は、取り外される電気機器は、インパクトドライバ、ドライバドリル、グラインダ、サンダ、釘打ち機、ネジ打ち機、タッカ、集塵機、送風機、ポンプ、高圧洗浄機、チェンソー、草刈機、剪定器具、耕耘機、トーチライト、ラジオ等、様々な機器にまで及んでいる。電池パックは、所定の電気容量を有することが求められる一方で、小型で軽量であることが要求される。このような電池パックを用いた電気機器（電動工具）の一例として特許文献１が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−０１６１１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１にて示した従来の電池パックは、リチウムイオン電池を保護するために専用の電池保護ＩＣを使用する。また、電池パックの放電及び充電の様々な制御を行うためには、電池パック内にマイクロコンピュータ（以下、本明細書では「マイコン」と称する）を搭載すると効果的である。しかしながら、電池保護ＩＣに加えてマイコンを搭載すると電池パックのコストが上昇する要因になる。一方、リチウムイオン電池保護に特化した専用のマイコン付きの電池保護ＩＣが市販されているが、価格が高いため製造コストの大幅な上昇が避けられない。【０００５】
本発明は上記背景に鑑みてなされたもので、その目的は、安価な汎用マイコンを用いて各電池セルの電圧監視を行うようにした電池パック及びそれを用いた電気機器を提供することにある。本発明の他の目的は、各電池セルの電圧監視に伴う消費電力を抑制するようにした電池パック及びそれを用いた電気機器を提供することにある。本発明のさらに他の目的は、電圧監視の際に消費される各電池セルの消費電力のばらつきを抑制して、各電池セルの電圧のアンバランスを回避できるようにした電池パック及びそれを用いた電気機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本願において開示される発明のうち代表的な特徴を説明すれば次のとおりである。本発明の一つの特徴によれば、直列接続された複数の電池セルと、各電池セルの電圧を検出する複数の電圧検出部と、各電圧検出部の出力から電池セルの電圧を測定するマイコンを有する制御部を備えた電池パックであって、電圧検出部からマイコンへの出力をオン又はオフする切替制御回路を複数の電圧検出部にそれぞれ設け、電圧検出部の出力側に、検出された電圧を制御部の電源電圧以下の電圧に分圧する分圧回路をそれぞれ設けた。マイコンは、分圧回路によって分圧された電圧から電池セルの電圧を測定するように構成した。複数の電池セルは、グランド側から少なくとも第一及び第二電池セルを含んで構成され、複数の電圧検出部は共通のグランドに接続される。第一の電圧検出部は第一電池セルだけの電圧を検出し、第二の電圧検出部は第一電池セル及び第二電池セルの合成電圧を検出する。また、複数の電池セルは第三電池セルをさらに含み、電圧検出部は第三の電圧検出部をさらに含み、第三の電圧検出部は第一電池セルから第三電池セルの合成電圧を検出するように構成した。【０００７】
本発明の他の特徴によれば、マイコンは複数の電圧検出部に対応する出力ポートを有し、複数の切替制御回路を独立して切替可能なように構成した。また、マイコンは、複数の電圧検出部にそれぞれ対応する複数の入力ポートを有するか、又は、複数の電圧検出部に共通して接続される１つの入力ポートを有し、入力ポートに入力された信号に基づき充電又は放電の停止信号を外部の電気機器本体又は充電器に出力する。複数の電圧検出部による電圧検出の時間間隔は、電池パックの状態に応じて電圧検出部毎に変更するように構成する。例えば、電池パックが外部充電器によって充電中には、電圧検出部による電圧検出実行時間が電圧検出停止時間よりも短くなるように制御すると良い。【０００８】
本発明のさらに他の特徴によれば、電池パックが外部充電器に装着された状態においては、充電実行中の電圧検出部による電圧検出間隔は、充電待機中の電圧検出部による電圧検出間隔よりも短い時間間隔とする。また、電池パックが外部充電器に装着された状態で充電が終了した後には、制御部は電圧検出部による電圧検出を行わないようにする。さらに、電池パックが電気機器本体に装着された状態であって放電が行われていない待機時には、電圧検出停止時間よりも短い時間間隔にて電圧検出部による電圧検出を行う。さらに、電池パックが電気機器本体に装着された状態であって放電中には、一定間隔にて常時、電圧検出部による電圧検出を行うようにする。電池パック装着部を有し、以上の様な電池パックを装着する電気機器とすることにより、低価格で性能の良い電池パックを実現できた。【０００９】
本発明のさらに他の特徴によれば、直列接続された複数の電池セルと、各電池セルの電圧を検出する複数の電圧検出部と、各電圧検出部の出力から電池セルの電圧を測定するマイコンを有する制御部を備えた電池パックであって、電圧検出部からマイコンへの出力をオン又はオフする切替制御回路を複数の電圧検出部にそれぞれ設け、電圧検出部の出力側に検出された電圧を制御部の電源電圧以下の電圧に分圧する分圧回路をそれぞれ設けた。マイコンは、電池セルの数と同数であって電圧検出部にそれぞれ接続される入力ポート数と、電池セルの数と同数であって切替制御回路それぞれ接続される出力ポート数を有する。また、複数の電池セルは、グランド側から少なくとも第一電池セル、第二電池セル、第三電池セルを含んで構成され、複数の電圧検出部は、共通のグランドに接続される。第一の電圧検出部は第一電池セルだけの電圧を検出し、第二の電圧検出部は第一電池セル及び第二電池セルの合成電圧を検出し、第三の電圧検出部は第一電池セルから第三電池セルの合成電圧を検出する。マイコンは、第一から第三の電圧検出部による電圧検出を均一な間隔で無く、不均等に行う。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、各電池セル電圧に電圧監視回路を設け、その監視タイミングをマイコンの制御によって電池セル毎に独立して切り替えることで、回路の低消費化を実現すると共に、電池セル間の電圧のアンバランスを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施例に係る電気機器（インパクト工具１）の右側面図である。
【図２】図１のインパクト工具１の縦断面図である。
【図３】図１の電池パック１００の斜視図である。
【図４】図１のＡ−Ａ部の断面図である。
【図５】本実施例の電池パック１００の内部回路の概要を示すブロック図である。
【図６】本実施例の電池パック１００の回路図である。
【図７】電池パック１００の充電モードにおけるマイコン１５０による制御手順を示すフローチャートである。
【図８】電池パック１００の非充電モードにおけるマイコン１５０による制御手順を示すフローチャートである。
【図９】電池パック１００のマイコン１５０による電圧の検出周期例を示す表である。
【図１０】電池パック１００のマイコン１５０による電圧検出のタイミングチャート図である。
【図１１】本発明の第二の実施例に係る電池パック１００Ａの回路図である。
【図１２】電池パック１００Ａのマイコン１５０による電圧検出のタイミングチャート図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００１２】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。本実施例では、電気機器の一例としてインパクト工具１を用いて説明する。尚、本明細書において、インパクト工具１の上下方向は図中に示す方向であるとして説明するが、電池パック単体の方向は、電池パック１００の装着方向を基準にして図３及び図４に示すように前側、後側と定義して説明する。【００１３】
図１は本発明の実施例に係るインパクト工具１の側面図である。インパクト工具１は、工具本体１０と、工具本体１０に装着及び取り外し可能な電池パック１００によって構成される電気機器の一種である。インパクト工具１は、充電可能な電池パック１００を電源とし、モータを駆動源として回転打撃機構を駆動する。回転打撃機構によってモータの回転を回転方向のハンマによる間欠的な打撃力に変換し、打撃機構部に連結された先端工具保持部４５を駆動する。インパクト工具１の本体ハウジング１１は３つの部分、即ちモータを収容するための筒状に形成される胴体部１２と、作業者が片手で把持する部分となるハンドル部１３と、着脱可能な電池パック１００を取りつけるためであってハンドル部１３の先端に設けられる電池パック装着部５０から構成される。本体ハウジング１１は、プラスチックの合成樹脂の成形によって、左右に２分割形式にて製造され、複数のネジで互いに固定される。ハンドル部１３は胴体部１２の中心軸線（回転軸線Ａ１）と略直交するように下方に延在し、作業者が把持した際に人差し指が位置する箇所には、モータのオン又はオフを制御するためのトリガスイッチ（図２にて後述）の操作レバー（トリガレバー１６ａ）が設けられる。トリガレバー１６ａの後上方には、モータの回転方向を切り換える正逆切替レバー１７が設けられる。【００１４】
ハンドル部１３内の下部は、電池パック１００を取り付けるために電池パック装着部５０が形成される。電池パック装着部５０には、装着及び取り外しが可能な電池パック１００が装着される。電池パック１００はリチウムイオン電池等の二次電池を複数本収容したもので、収容する電池セルの種類と本数の観点から本実施例では定格１０．８Ｖである。電池パック１００は、インパクト工具１だけでなく同じ定格電圧で動作し、共通のレール機構を有する様々な電気機器にて利用可能である。電池パック１００の電圧が低下した場合には電池パック１００を工具本体１０から取り外し、図示しない外部充電器にセットすることにより充電を行うことで繰り返しの使用が可能である。【００１５】
胴体部１２の側面であって、前後方向の略中央には複数のスリットとして形成された空気吸入口１５ｂが配置される。また、空気吸入口１５ｂよりも後方側に所定の距離を隔てた位置には、空気排出口１５ａが配置される。胴体部１２の前方側にはアンビル４０が延出し、アンビル４０の前端部には先端工具を保持するための先端工具保持部４５が設けられる。【００１６】
図２は図１のインパクト工具１の内部構造を示す縦断面図である。インパクト工具１のハウジングは、合成樹脂製の左右分割式の本体ハウジング１１（胴体部１２、ハンドル部１３、電池パック装着部５０）と、打撃機構３５を収容する金属製で一体式のハンマケース１４によって構成される。ハンマケース１４の先端外周側には、合成樹脂製のプロテクタ１４ａが装着される。筒状の胴体部１２とハンマケース１４の内部には、モータ２４と、遊星歯車を用いた減速機構３０と、ハンマ３７とアンビル４０を有する打撃機構３５が、回転軸線Ａ１上に並べて配置される。【００１７】
ハンドル部１３の上部にはトリガスイッチ１６が配設され、トリガスイッチ１６から本体ハウジング１１の前方側に、操作部たるトリガレバー１６ａが露出する。トリガスイッチ１６は、スイッチ機構を内蔵したケースと、スイッチ機構を駆動させるために外部に設けた操作部（トリガレバー１６ａ）を含んで構成され、トリガレバー１６ａを操作することによりトリガスイッチ１６のオン及びオフを行う。【００１８】
ハンドル部１３の内部には、トリガレバー１６ａの引き動作によってモータ２４の速度を制御する機能を備えた制御回路を搭載する制御回路基板２２が収容される。制御回路基板２２は、ハンドル部１３の中心軸線に対して平行となるように鉛直方向に配置される。制御回路基板２２には、図示しないマイコンや、インバータ回路を形成するための半導体スイッチング素子（図示せず）が搭載される。電池パック装着部５０の外側上面には、動作モードの切替スイッチ等が配置されたスイッチホルダ２８が設けられる。スイッチホルダ２８には、打撃強度の設定ボタン、電池パック１００の残量チェックボタン等の各種操作ボタンと、それに対応するランプ等が配置される。【００１９】
モータ２４はブラシレスＤＣモータが用いられ、インバータ回路によって生成される励磁電流によって駆動される。モータ２４の軸方向後方であって、回転軸２５と同軸上にはモータ２４を冷却するための冷却ファン２６が設けられる。回転軸２５は、ステータコアよりも前側の軸受３８ａと、後側の軸受３８ｂによって軸支され、冷却ファン２６は軸受３８ｂとステータコアとの間に配置される。冷却ファン２６はモータ２４と同期して回転し、冷却ファン２６が回転すると本体ハウジング１１の中央の空気吸入口１５ｂ（図１参照）から外気が吸引されて、モータ２４が冷却され、冷却後の空気は空気排出口１５ａ（図１参照）から外部に排出される。【００２０】
モータ２４の軸方向前方であって、ステータコアと軸受３８ａの間には、３つのホールＩＣ（図示せず）を搭載するセンサ基板２７が配置される。モータ２４はスター結線とされ、ステータコアに巻かれた図示しないコイルの端部がセンサ基板２７の配線パターンに半田付けによって接続される。【００２１】
減速機構３０はモータ２４の出力を所定の減速比で減速してスピンドル３６に伝達するものであり、ここでは、遊星歯車を用いた公知の減速機構が用いられる。スピンドル３６は減速機構３０の出力側に接続されるもので、外周面には図示しないスピンドルカム溝が形成され、軸部分の後方側には減速機構３０の遊星キャリア部が形成される。【００２２】
ハンマ３７はスピンドル３６の軸部の外周側に配置され、内周側にはハンマカム溝が形成される。ハンマ３７はスチールボール（図示せず）を用いたカム機構によって保持され、スピンドル３６の外周面とハンマ３７の内周面の一部が接する。尚、図２ではカム機構の図示を省略している。先端工具から受ける反力が低い際には、ハンマ３７はスピンドル３６の回転と連動するように回転するが、先端工具から受ける反力が大きくなると、図示しないカム機構のカムボールが移動することによって、ハンマ３７とスピンドル３６の回転方向の相対位置が僅かに変動して、ハンマ３７が後方側に大きく移動する。ハンマ３７は、図示しないハンマスプリングによって常に前方側に付勢されるので、ハンマ３７の後方側への移動は図示しないハンマスプリングを圧縮しながらの移動となる。【００２３】
アンビル４０の後端には、被打撃部となる２つの羽根部４１が周方向に１８０度隔てた位置に形成される。羽根部４１は径方向外側に延びるような形状であって、ハンマ３７の打撃爪によって打撃される。羽根部４１の回転方向の側面は、ハンマ３７の締め付け方向の回転時に打撃される被打撃面と、その反対側に形成され緩め方向の回転時に打撃される被打撃面の両面が形成される。スピンドル３６とアンビル４０の回転体は、前方側でメタル３９によってハンマケース１４に軸支される。先端工具保持部４５は、アンビル４０の前側端部から軸方向後方に延びる断面形状が六角形の装着穴４２を有し、アンビル４０の外周側にて前後に移動するスリーブ４６を含んで構成される。【００２４】
電池パック１００は、上ケース１１０と下ケース１０１によってその筐体が形成され、それらによる空間の内部には、軸線が前後方向に向く様に３本の電池セル１０５〜１０７（図では１０６しか見えない）が横方向に並んで配置される。電池セル１０６の上側には回路基板１３０が水平に配置され、回路基板１３０から上方向に複数の電池側端子（Ｄ端子１２３等）が設けられ、電動工具本体側の入力端子（Ｄ端子６３等）と嵌合する。【００２５】
図３は本発明の実施例に係る電池パック１００の斜視図である。電池パック１００は電池パック装着部５０（図１参照）に対して取り付け及び取り外しが可能である。下ケース１０１と上ケース１１０は電気を通さない部材、例えば合成樹脂製であって４本のネジ１０８ａ、１０８ｂ等によってお互いが固定される。上ケース１１０は、電池パック装着部５０に取り付けるために２本のレール溝１４０、１４５が形成されたレール機構が形成される。レール溝１４０、１４５は、長手方向が電池パック１００の装着方向と平行になるように、且つ、上ケース１１０の左右側面１４４、１４９から内側に窪むような形状の溝部である。レール溝１４０、１４５の溝部分の前方側端部は開放端となり、後方側端部は隆起部１２６の前側壁面と接続された閉鎖端となる。レール溝１４０、１４５は、工具本体１０の電池パック装着部５０に形成されたレール（図示せず）と対応した形状に形成され、レール溝１４０、１４５が工具本体１０のレールと嵌合した状態で、ラッチ爪１０３ａ、１０３ｂ（図３では１０３ｂは見えない）にて係止されることにより電池パック１００が工具本体１０に固定される。電池パック１００を工具本体１０から取り外すときは、左右両側にあるラッチ１０２ａ、１０２ｂを内側に押しこむことにより係止状態が解除されるので、その状態で電池パック１００を装着方向と反対側に移動させる。【００２６】
上ケース１１０の前方側には平らな下段面１１１が形成され、中央付近は下段面１１１よりも高く形成された上段面１１５が形成される。下段面１１１と上段面１１５は階段状に形成され、それらの接続部分は鉛直面となる段差部１１４となっている。段差部１１４から上段面１１５の前方側部分がスロット群配置領域１２０になる。スロット群配置領域１２０には、前方の段差部１１４から後方側に延びるように複数のスロット１２１〜１２５が形成される。スロット１２１〜１２５は電池パック装着方向に所定の長さを有するように切り欠かれた部分であって、この切り欠かれた部分の内部には、工具本体１０又は外部の充電装置（図示せず）の機器側端子と嵌合可能な複数の電池側端子１３１〜１３５（図４で後述）が配設される。スロット１２１〜１２５は、電動工具本体側のターミナルを下段面１１１側から後方側にスライドさせて挿入可能なように形成される。【００２７】
スロット１２１〜１２５は、電池パック１００の右側のレール溝１４０に近い側のスロット１２１が充電用の正極端子（Ｃ＋端子）の挿入口となる。スロット１２１に隣接するスロット１２２が、放電用の正極端子（＋端子）の挿入口となる。また、電池パック１００の左側部分のスロット１２４が負極端子（−端子）の挿入口となる。正極端子と負極端子の他には、電池パック１００と工具本体１０や外部の充電装置（図示せず）への制御に用いる信号伝達用の２つの信号端子が配置され、ここでは電池パック側のマイコンに対して工具本体１０又は外部充電器の起動信号を受信し、送受信信号のやりとりをするためのＤ端子用のスロット１２３と、電池パック１００内のマイコンによる異常停止信号（放電停止信号又は充電停止信号）を出力するＬＤ端子用のスロット１２５が設けられる。【００２８】
上段面１１５の後方側には、その外形が上段面１１５より上側に隆起するように形成された隆起部１２６が形成される。隆起部１２６の中央付近には窪み状のストッパ部１２６ｃが形成される。ストッパ部１２６ｃは、電池パック１００を装着した際に、電池パック装着部５０の突起部（図示せず）に突き当てられる面である。電池パック１００が工具本体１０に装着されると、工具本体１０に配設された複数の端子（機器側端子）と電池パック１００に配設された複数の接続端子（図示せず）が良好に接触して導通状態となる。また、ラッチ爪１０３ａ、１０３ｂ（図では１０３ｂは見えない）が作用して工具本体１０と電池パック１００が固定される。上段面１１５のうちレール溝１４０、１４５の上側部分には、射出成形を容易とするためのくり抜き部１１５ａ、１１５ｂが形成される。【００２９】
下段面１１１の前方側には、上面視で略直方体の窪み部１１２が形成される。窪み部１１２は電池パック１００の工具本体１０への装着適否の識別用に用いられる凹凸部であって、工具本体１０側に形成された突起部（図示せず）と係合する。【００３０】
図４は図１のＡ−Ａ部の断面図である。電池パック１００は、下側に開口を有する上ケース１１０と、上側に開口を有する下ケース１０１の開口部同士を合わせてことによって画定される空間内に、定格３．６Ｖのリチウムイオン電池を３本内部に収容した。使用する電池セル１０５〜１０７は、いわゆる１８６５０サイズと呼ばれる直径１８ｍｍ、長さ６５ｍｍのものである。但し、これ以外のサイズや形状の電池セルを用いても良い。電池セル１０５〜１０７は、軸線方向が前後方向になるようにして下ケース１０１内にほぼ収容され、その上部に合成樹脂製のセパレータ１４８を被せることによって、電池セル１０５〜１０７を安定的に固定する。【００３１】
セパレータ１４８は、不導体材料であるプラスチック等の合成樹脂の一体成形によって製造され、その上部に回路基板１３０を保持するための取付基台としての機能を果たす。セパレータ１４８は、電池セル１０５〜１０７の外周面の上側半面を覆うような形状とされ、左右の端部には下ケース１０１の内壁面と接するような接合面１４８ａ、１４８ｂが形成される。回路基板１３０は、複数の電池側端子１３１〜１３５が半田付けされるための取付基台となると共に、マイコン等の電池制御用の回路部品を搭載する。図４のＡ−Ａ断面では見えないが、回路基板１３０にはネジ穴が形成され、図示しないネジによって回路基板１３０がセパレータ１４８に固定される。【００３２】
工具本体１０の電池パック装着部５０には、左右両側の内壁部分から内側に突出するものであって、長手方向が前後方向に延びるレール５４、５７が形成される。電池パック装着部５０の底部であって、左右方向にみてレール５４、５７の間に挟まれる空間の上部に、ターミナル部６０が固定される。電池パック装着部５０の外周面には、ハンドル部１３の外周面と連続するようにエラストマ等の弾性部材５０ａが設けられる。【００３３】
レール５４、５７は、前後方向に延びるように形成され、上面と下面を有し、それら上面と下面が電池パック１００のレール溝１４０、１４５の内側上壁と内側下壁と接触するようにして係合する。ターミナル部６０は、合成樹脂等の非導電性材料の一体成形により製造され、そこに金属製の複数の端子、例えば正極入力端子６２、Ｄ端子６３、負極入力端子６４、ＬＤ端子（異常停止端子）６５が鋳込まれる。スロット１２１〜１２５（図３参照）の内側空間には、ターミナル部６０と対応する電池側端子１３１〜１３５が位置する。【００３４】
図５はマイコン１５０を有する電池パック１００の回路構成を示すブロック図である。電池パック１００は、工具本体１０に装着されると、図３に示した工具本体１０側の正極入力端子６２、負極入力端子６４、Ｄ端子６３が、電池パック１００の電池側端子（正極端子１３２、負極端子１３４、Ｄ端子１３３）と接続される。電池パック１００に含まれる二次電池は、リチウムイオンの電池セル１０５〜１０７の３本であって、これらの直列接続の正極側出力が正極端子１３２に接続され、負極側が負極端子１３４に接続される。電池セル１０５〜１０７の直列接続回路中には電流検出回路１６８が設けられ、その出力は信号線１６７を用いてマイコン１５０の入力ポート１５４に入力される。電流検出回路１６８の構成は種々あるが、最も単純な構成は電池セル１０５〜１０７の直列接続回路中にシャント抵抗（図示せず）を介在させ、それらの両端電圧を信号線１６７を介してマイコン１５０の入力ポート１５４に入力させれば良い。その場合は信号線１６７が２本必要で有り、Ａ／Ｄ変換機能を有する入力ポート１５４が２つ必要である。第一電池セル１０５の負極側はアース線１６９にて接地されるので、グランド電位となる。【００３５】
マイコン１５０は、プログラムに従って所定の演算処理を行うものであり、市販されている汎用の１チップマイコンを用いることができる。ここでは図示していないが、マイコン１５０には中央処理装置（ＣＰＵ）と、ＣＰＵにおける演算処理での時間計測に用いられるタイマと、ＣＰＵで実行されるプログラムを実行するＲＯＭ（Ｒｅａｄ  ｏｎｌｙ  ｍｅｍｏｒｙ）と、ＣＰＵでの演算処理の作業領域などに利用されるＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）等を含んで構成される。マイコン１５０には複数の入力ポート（１５２ａ〜１５２ｃ、１５４、１５５）が設けられ、マイコン１５０にて入力されたアナログ信号がデジタル信号に変換される（Ａ／Ｄ変換）。マイコン１５０にはさらに複数の出力ポート（１５１、１５３ａ〜１５３ｃ、１５６）が設けられ、ＣＰＵからの指示信号（デジタル信号）をアナログ信号（所定の電圧値）にて出力する。【００３６】
３つの電池セル１０５〜１０７の正極側端子に、第一電圧検出回路１７１、第二電圧検出回路１７２、第三電圧検出回路１７３からなる電圧検出部１７０が接続される。電圧検出部１７０は、第一電圧検出回路１７１、第二電圧検出回路１７２、第三電圧検出回路１７３と、第一回路制御部１８１、第二回路制御部１８２、第三回路制御部１８３によって構成される。第一〜第三電圧検出回路１７１〜１７３のそれぞれの出力はマイコン１５０の入力ポート１５２ａ〜１５２ｃに接続される。図示していないが第一〜第三電圧検出回路１７１〜１７３はそれぞれグランド電位とも接続される（図６にて後述）ので、これらはグランド電位との電圧差に比例した電圧信号を、信号線１７６〜１７８によってマイコン１５０に出力することになる。第一〜第三電圧検出回路１７１〜１７３は、常時検出出力をマイコン１５０に送出する訳ではなく、第一〜第三回路制御部１８１〜１８３を用いて電圧検出ＯＮに設定される時間窓内において動作し、信号線１７６〜１７８による電圧信号を送出する。つまり、第一〜第三回路制御部１８１〜１８３の入力信号は、マイコン１５０の出力ポート１５３ａ〜１５３ｃから信号線１８６〜１８８によって入力され、第一〜第三回路制御部１８１〜１８３は切替制御回路として機能する。【００３７】
信号線１８６を介して第一電圧検出回路１７１への起動信号（後述するゲート信号）が入力され、ゲート信号が入力されている間だけ第一電圧検出回路１７１の出力が信号線１７６を介してマイコン１５０に送出される。同様にして、第二電圧検出回路１７２と第三電圧検出回路１７３も、第二回路制御部１８２と第三回路制御部１８３によってそれぞれオン又はオフの制御がされる。マイコン１５０の３つの出力ポート（Ｄ／Ａポート）１５３ａ〜１５３ｃが、第一〜第三電圧検出回路１７１〜１７３への信号伝達用に割り当てられているため、第一〜第三回路制御部１８１〜１８３を用いたオンオフ制御は、マイコン１５０から独立して制御可能である。尚、本実施例の電池パック１００においては、使用する電池セル（１０５〜１０７）が３本であるが、電池セルの本数をｎ本（但し、ｎは自然数）とする場合は、マイコン１５０の複数の出力ポート（Ｄ／Ａポート）のうちのｎ個を回路制御部の制御用に割り当てることになる。電池温度検出回路１９５は、例えば電池セルのいずれか、例えば３本のうちの中央に配置されるセル１０６の外周に貼付されたサーミスタを含んで構成され、その出力はマイコン１５０に出力される。【００３８】
電源回路部１６０は、マイコン１５０の動作用の電源ＶＤＤ、例えば３．３Ｖの直流の一定電圧を生成して電力線１６２によってマイコン１５０に供給する。電源生成部１６１は、第三電池セル１０７の正極側と、グランド電位１６３から３．３Ｖの定電圧を生成してマイコン１５０に供給する。電源ＯＮ／ＯＦＦ制御回路１６４は、電源生成部１６１の起動（ＯＮ）させるための回路であり、電源ＯＮ／ＯＦＦ制御回路１６４からハイ信号が送出されると電源生成部１６１がＯＮとなり、ハイ信号が抄出すると電源生成部１６１がＯＦＦになる。つまり、電源ＯＮ／ＯＦＦ制御回路１６４は電源生成部１６１を起動又は停止させるスイッチ機能をなすもので、Ｄ端子１３３から信号線１９３を介して起動信号を入力すると、電源ＯＮ／ＯＦＦ制御回路１６４は電源生成部１６１を起動させる。【００３９】
電池パック１００が図示しない外部接続機器に装着された直後に、又は、外部接続機器のマイコンがスリープ状態から起動した後に、電池パック１００のＤ端子１３３に入力される信号は、外部接続機器がマイコン付きの機器の場合は、マイコンの動作電圧（例えば３．３Ｖか５Ｖ）であり、外部接続機器がマイコン付きの機器の場合は、例えば外部接続機器に接続された電池パックの電圧（本実施例では１０．８Ｖ）である。従って、マイコン１５０はＤ端子１３３に所定以上の電圧が加わったことにより、外部接続機器が起動したと識別できると共に、その起動信号を入力された電源ＯＮ／ＯＦＦ制御回路１６４が電源生成部１６１を起動させることによりマイコン１５０に電源を供給し、マイコン１５０を起動する。マイコン１５０には２つの電源ポート１５７ａ、１５７ｂが設けられ、一方は＋３．３Ｖの電力線１６２が接続され、他方はアース線１６５を介して接地される。【００４０】
通信電圧レベルシフト１９０は、図１に示した工具本体１０又は図示しない外部充電器等の外部接続機器と通信を行うために、通信用の電圧変化を生成する回路である。通信電圧レベルシフト１９０の出力は信号線１９１によってマイコンの入力ポート（Ａ／Ｄポート）１５５に接続され（マイコン１５０の受信用）、通信電圧レベルシフト１９０の入力は信号線１９２によってマイコンの出力ポート（Ｄ／Ａポート）１５６に接続される（マイコン１５０送信用）。【００４１】
ここでマイコン１５０は、電源回路部１６０から基準電圧ＶＤＤの供給を受けると起動し、出力ポート１５１から電源保持信号１６６を出力し続けることにより、外部接続機器からの信号線１９３がローレベルになった場合であっても、電源回路部１６０をオン状態に維持することが可能である。一方、マイコン１５０は起動している時であって、外部接続機器から取り外されて信号線１９３の信号が消失又はローレベルに低下した際にも、電源回路部１６０の動作を継続させることができる。さらに、マイコン１５０は自らの判断によって電源保持信号１６６の出力を遮断することで電源回路部１６０の動作を停止させて自らシャットダウンできる。【００４２】
マイコン１５０は、第一〜第三電圧検出回路１７１〜１７３の出力を用いて各電池セルの両端電圧を検出及び監視し、放電及び充電管理を行う。ここに、セルバランスをとる機能、断線を検出する機能等も含まれるが、電池セル１０５〜１０７の充放電管理の具体的な制御方法については、公知の電池管理方法を用いれば良いのでここでの詳しい説明を省略する。尚、マイコン１５０は、過電流や異常過熱などの異常状態を検出した際に、ＬＤ端子１３５（図４参照）を介して工具本体１０側の動作を停止させ、又は、外部充電器の充電を停止させる機能を有するが、図５の回路図ではＬＤ端子１３５の図示や、ＬＤ端子１３５に対応するマイコン１５０の出力ポートの図示は省略している。以上のように、マイコン１５０が、いわゆる電池保護ＩＣの役割を果たすことで、第一〜第三電池セル１０５〜１０７の電圧を測定し、電流検出回路１６８の出力から電池セルに流れる電流の大きさを測定し、第一〜第三電池セル１０５〜１０７の状態を正常に保つように充電及び放電の双方の制御を行う。【００４３】
次に図６の回路図を用い第一〜第三電圧検出回路１７１〜１７３、及び、第一〜第三回路制御部１８１〜１８３の詳細な回路構成を説明する。第一電圧検出回路１７１は、スイッチング動作を行うトランジスタＴＲ１を主に構成され、トランジスタＴＲ１のエミッタが第一電池セル１０５の正極側に接続され、コレクタが分圧抵抗Ｒ３、Ｒ４を介して接地される。分圧抵抗Ｒ３とＲ４の中間点が第一セル１０５の電圧検出信号として信号線１７６としてマイコン１５０の入力ポート１５２ａに入力される。トランジスタＴＲ１のベースは、抵抗Ｒ２及びトランジスタＴＲ２を介して接地される。トランジスタＴＲ２は、エミッタが抵抗Ｒ２を介してトランジスタＴＲ１のベースに接続され、エミッタが接地される。トランジスタＴＲ２のベースは、抵抗Ｒ５を介して信号線１８６に接続され、マイコン１５０の出力ポート１５３ａに接続される。抵抗Ｒ６はトランジスタＴＲ２がオン状態になった時に、抵抗Ｒ１とＲ２の分圧電圧をベースに加えることによって、エミッタ−コレクタ間をオン状態とするために設けられる。また、抵抗Ｒ１は、トランジスタＴＲ１のベース信号がオープンになった時に、エミッタとベース間を０Ｖとして、エミッタ−コレクタ間の、ＴＲ１のオフ状態を安定して保つために設けられる。【００４４】
マイコン１５０から信号線１８６を介して第一回路制御部１８１にハイ信号が入力されると、トランジスタＴＲ２のエミッターコレクタ間が導通され、それによって、第一電池セル１０５−抵抗Ｒ１−抵抗Ｒ２−トランジスタＴＲ２の閉回路が形成される。また、トランジスタＴＲ１のベースに、抵抗Ｒ１とＲ２の分圧電圧が加わることによって、トランジスタＴＲ１が導通する。すると、第一電池セル１０５−トランジスタＴＲ１−抵抗Ｒ３−抵抗Ｒ４の閉回路が形成されるため、抵抗Ｒ３とＲ４の分圧電圧が、信号線１７６を介して第一セル電圧として、マイコン１５０の入力ポート１５２ａに入力される。【００４５】
信号線１８６がハイの状態からロー又はオープンになったら、トランジスタＴＲ２のベース−コレクタ間の電圧がほぼ０Ｖとなるため、ＴＲ２のコレクタ−エミッタ間が遮断される。すると、トランジスタＴＲ１のベース電圧がエミッタに対して電位差が無くなるため、トランジスタＴＲ１がオフになり、分圧抵抗Ｒ３、Ｒ４には電池セル１０５からの電流が流れないことになる。すると信号線１７６は接地状態と等しくなり、入力ポート１５２ａには電圧が掛からない。以上の様に、マイコン１５０は、信号線１８６を介してハイ信号を出力した時にだけ、第一電圧検出回路１７１の出力を信号線１７６を介して入力ポート１５２ａに入力することが可能となる。【００４６】
第二電圧検出回路１７２、第二回路制御部１８２の構成は、第一電圧検出回路１７１及び第一回路制御部１８１と同じである。但し、分圧抵抗Ｒ９、Ｒ１０に加わる分圧電圧は、第二セル１０６の電圧では無くて、第一電池セル１０５と第二セル１０６の合成電圧に対する分圧電圧となる。同様に、第三電圧検出回路１７３、第三回路制御部１８３の構成は第一電圧検出回路１７１と第一回路制御部１８１と同じである。そして、分圧抵抗Ｒ１５、Ｒ１６に加わる分圧電圧は、第一電池セル１０５から第三電池セル１０７の３つの電池セルの合成電圧に対する分圧電圧となる。【００４７】
以上のような回路構成とすることで、複数の入力ポートと複数の出力ポートを有する汎用のマイコン１５０を用いて、電池パックの電圧検出回路を実現できる。また、マイコン１５０３つの電圧検出回路１７１〜１７３の測定値を利用して、電池セル１０５〜１０７のそれぞれの個別電圧を算出することが可能となる。【００４８】
次に図７のフローチャートを用いて、外部充電器を用いて充電中のマイコン１５０の電圧検出動作の手順を説明する。まず、電源回路部１６０に信号線１９３を介して所定の直流電圧が入力されると、電源ＯＮ／ＯＦＦ制御回路１６４が電源生成部１６１を動作させることによって、マイコン１５０に基準電圧ＶＤＤが供給され、マイコン１５０が起動する（ステップ２０１）。マイコン１５０が起動したらステップ２０２以降のステップが実行されるが、それらの一連の手順はマイコン１５０にあらかじめ格納されたプログラムによってソフトウェア的に実行可能である。起動直後にはマイコン１５０は、充電動作が行われていない“非充電モード”として、電圧検出用の周期を“パターン４”に設定する（ステップ２０２、２０３）。“パターン４”の内容については、後述する。【００４９】
次にマイコン１５０は、Ｄ端子１３３の入力電圧をチェックして、外部機器（電動工具本体、外部充電器）とのデータ通信が可能であるか否かを判定する（ステップ２０４）。データ通信が可能である場合、即ち、外部機器に接続されている場合は、それが外部充電器であるのか否かを判定する（ステップ２０５）。ステップ２０４にてデータ通信ができない場合、又は、ステップ２０５にて外部機器が充電器で無い場合は、マイコン１５０は電圧検出動作として“非充電モード”のままを維持する（ステップ２５１）。“非充電モード”におけるマイコン１５０の制御手順は図８を用いて後述する。ステップ２０５にて、データ通信可能な相手が外部充電器である場合は、マイコン１５０は電圧検出動作として“充電モード”に変更する（ステップ２０６）。次に、マイコン１５０は、電流検出回路１６８からの出力をもとに、外部充電による電池セル１０５〜１０７への充電が開始されたか否かを判定する（ステップ２０７）。【００５０】
ステップ２０７にて充電が開始された場合は、マイコン１５０は、電圧検出周期として“パターン１”、即ち、検出周期を５秒とし、そのうちの１秒間は第一〜第三電圧検出回路１７１〜１７３をオンとして電圧検出を行うようにし、残りの４秒間は電圧検出を行わないようにした（ステップ２０８）。このように検出の時間窓の比率で見た際に、電圧検出実行：電圧検出停止を４：１として、電圧検出部による電圧検出実行時間が、電圧検出停止時間よりも十分短いように制御される。ステップ２０７にて充電が開始されていない場合は、マイコン１５０は、電圧検出周期として“パターン２”、即ち、検出周期を３０秒とし、そのうちの１秒間は第一〜第三電圧検出回路１７１〜１７３をオンとして電圧検出を行うようにし、残りの２９秒間は電圧検出を行わないようにし、さらに電圧検出実行時間を短くした（ステップ２１１）。【００５１】
次に、マイコン１５０は、第一〜第三電圧検出回路１７１〜１７３によって検出された電圧から、電池パック１００が満充電状態になったか否かを判定する（ステップ２０９）。満充電になったか否かは、電池セル１０５〜１０７のうちいずれかの電圧が過充電閾値に到達したか否かで判断され、マイコン１５０が第一〜第三電圧検出回路１７１〜１７３の出力を用いて判定できる。【００５２】
ステップ２０９にて満充電状態に到達していなければステップ２０７に戻り、満充電状態になったら、マイコン１５０は電圧検出用の周期を“パターン３”に設定する（ステップ２１０）。電圧検出用の“パターン３”は、第一〜第三電圧検出回路１７１〜１７３における電圧検出を行わない制御である。また、ＬＤ端子１３５を用いてマイコン１５０は充電器側へ充電停止信号を送出する。以上の制御によって電池パック１００の充電モードは終了する。【００５３】
次に図８を用いて、電池パックから放電する状態時（非充電時）のマイコン１５０の電圧検出動作の手順を説明する。非充電時とは、主に電池パック１００に装着されている状態であって、外部充電器（図示せず）に装着されていない状態である（ステップ２０１）。尚、電池パック１００が取り外された状態で単体で保管されている時は、マイコン１５０はシャットダウンしているので、別途マイコン１５０の起動回路を設けない限りマイコン１５０は電池セル１０５〜１０７の電圧検出を行うことができない。【００５４】
非充電モードにおいては、マイコン１５０は、まず電圧検出用の周期を“パターン４”に設定する（ステップ２５２）。電圧検出用の“パターン４”は、検出周期を５秒とし、そのうちの１秒間は第一〜第三電圧検出回路１７１〜１７３をオンとして電圧検出を行うようにし、残りの４秒間は電圧検出を行わない。次に、マイコン１５０は電池パック１００から放電が行われていない未使用状態が続いて、予め設定された設定時間（例えば数秒から数十分の範囲の閾値）に到達したら、マイコン１５０は出力ポート１５１から自己停止信号を送出することにより、電源回路部１６０の動作を停止させることによってマイコン１５０をシャットダウンする（ステップ２５６）。ステップ２５６の実行される状況は、例えば電動工具１にて電池パック１００が装着されている状態であって、一旦、電池パック１００のマイコン１５０が起動した後に、トリガレバー１６ａの操作が一定時間行われなかったような場合である。【００５５】
ステップ２５３にて所定時間が経過していなかったら、マイコン１５０は電池パック１００からの放電がなされているか否かを判定し、放電されていない状態、即ちインパクト工具１のトリガレバー６ａが引かれていない状態が続いている場合は、ステップ２５２に戻る。ステップ２５４において放電がある場合、即ち、トリガレバー６ａが引かれた場合は、マイコン１５０は電圧検出用の周期を“パターン５”に設定する（ステップ２５５）。電圧検出用の“パターン５”は、第一〜第三電圧検出回路１７１〜１７３における電圧検出を常時行う制御である。【００５６】
図９は電池パック１００のマイコン１５０による電圧の検出周期例を示す表であって、図７及び図８のフローチャートで示したパターンを列挙したものである。ここでは、電池パック１００の検出モードとして、“充電”と“非充電”の２つのモードに分けられる。“充電モード”は外部充電器に装着されている時のモードであり、それ以外は“非充電モード”になる。“充電モード”においては、パターン１〜３の３つの制御パターンがある。パターン１は充電実行中の電圧検出時に用いられ、検出周期を５秒とし、１秒毎に区切られた時間窓のうちの１秒間だけ電圧検出を行うようにした。残りの４秒分の時間窓では、電圧検出が行われない。パターン２は、充電開始前の高温大気中の電圧検出時に用いられ、検出周期を３０秒とし、１秒毎に区切られた時間窓のうちの１秒間だけ電圧検出を行うようにした。パターン３は、充電が完了して満充電となった以降であって、電池パック１００が外部充電器から取り外される前の電圧検出モードである。パターン３では、満充電になっている状態であるため、電圧検出がおこわれない。【００５７】
“非充電モード”は外部充電器に装着されていない時のモードであって、このモードになる状況は、電池パック１００が電気機器本体に装着された状態で、電池パック１００のマイコン１５０が起動している状態である。また、電池パック１００が電気機器本体から取り外された直後であって、マイコン１５０がシャットダウンする前の状態である。電池パック１００が取り外された状態で、一旦マイコン１５０がシャットダウンした後は、外部機器に装着しない限りマイコン１５０が再起動しないので、“非充電モード”の実行はされない。【００５８】
“非充電モード”のうちパターン４は、電気機器本体に電池パック１００が装着されている時の電圧検出に用いられ、検出周期を５秒とし、１秒毎に区切られた５つの時間窓のうちの１つの時間窓内だけで電圧検出を行うようにした。残りの４秒分の４つの時間窓では、電圧検出が行われない。パターン５は、電気機器本体のトリガレバー６ａが引かれている時（放電が行われている時）の電圧検出に用いられ、１秒毎に区切られた時間窓のうちのすべての時間窓において電圧検出を行う常時検出モードとした。【００５９】
次に図１０を用いて、第一〜第三電圧検出回路１７１〜１７３における電圧検出タイミングを説明する。図１０（Ａ）〜（Ｃ）のそれぞれにおいて、電圧制御信号１８６Ａ、１８７Ａ、１８８Ａは、図６で示したマイコン１５０の出力ポート１５３ａ〜１５３ｃからの信号線１８６、１８７、１８８に出力される信号レベルを示している。横軸は時間軸であって時刻Ｔ（単位：秒）を示し、縦軸は信号レベル（単位：Ｖ）であって、ハイレベル（高電圧）かローレベル（低電圧又は０Ｖ）であるかを示している。電圧制御信号（１８６Ａ、１８７Ａ、１８８Ａ）がハイである場合は、対応する回路制御部（１８１〜１８３）によって電圧検出回路（１７１〜１７３）が動作し、分圧抵抗（Ｒ３とＲ４、Ｒ９とＲ１０、Ｒ１５とＲ１６）の出力が信号線１７６〜１７８を介してマイコン１５０の入力ポート１５２ａ〜１５２ｃに入力される。【００６０】
図１０（Ａ）は“非充電モード”の“パターン４”における電圧検出制御である。ここでは１秒単位の時間窓において、前半部分で電圧を検出して後半部分で電圧検出を停止する。電圧制御信号１８６Ａ、１８７Ａでは、時刻０〜１秒の時間窓、５〜６秒の時間窓において電圧を検出する。この時間窓において、前半の０．５秒だけ電圧制御信号１８６Ａ、１８７Ａをハイとして、後半の０．５秒はオフにする。このオンとする期間中には、マイコンの電圧検出の読み取り周期に合わせて、電圧検出を行う。例えば、電圧検出のタイミング（周期）が１ミリ秒毎の場合は、１ミリ秒毎に電圧を順次読取って、２５６ｍｓの平均値を使用すれば良い。一方、電圧制御信号１８８Ａはすべての時間窓において、ハイとローを切り替える。【００６１】
図１０（Ｂ）は、“非充電モード”の“パターン５”における制御であって、図９において検出ｏｎ時間が“常時ｏｎ”と示した制御である。ここでは、電圧制御信号１８６Ｂ、１８７Ｂ、１８８Ｂのすべてが、１秒単位の時間窓において、前半部分で電圧を検出して後半部分で電圧検出を停止する。しかしながら、この制御はいずれかの電池セルの電圧が３．０Ｖ未満となるまでであって、３．０Ｖ未満になった場合は、時間窓を設定せずに電圧制御信号１８６Ｃ、１８７Ｃ、１８８Ｃのように第一〜第三電圧検出回路１７１〜１７３を連続稼動させて電圧検出を行う。いずれかの電池セルの電圧が放電停止閾値電圧に到達したら、マイコン１５０はＬＤ端子１３５（図４参照）を介して電気機器本体側に停止指示信号を送出する。尚、電圧検出を連続的に行うように切り替える放電停止閾値をここでは３．０Ｖとしてが、この電圧に限られるものではなく、使用する電池セルの種類に応じて適宜設定すれば良い。【００６２】
図１０（Ｃ）は、“充電モード”の“パターン１”における制御である。ここでは、電圧制御信号１８６Ｄ、１８７Ｄ、１８８Ｄのすべてが、１秒単位の時間窓において、前半部分で電圧を検出して後半部分で電圧検出を停止する。しかしながら、この制御はいずれかの電池セルの電圧が４．１Ｖに上昇するまでであって、４．１Ｖ以上になった場合は、時間窓を設定せずに電圧制御信号１８６Ｅ、１８７Ｅ、１８８Ｅのように第一〜第三電圧検出回路１７１〜１７３を連続稼動させて電圧検出を行う。いずれかの電池セルの電圧が充電停止閾値電圧に到達したら、マイコン１５０はＬＤ端子１３５（図４参照）を介して外部充電器（図示せず）に停止指示信号を送出する。尚、電圧検出を連続的に行うように切り替える充電停止閾値をここでは４．１Ｖとしてが、この電圧に限られるものではなく、使用する電池セルの種類に応じて適宜設定すれば良い。【００６３】
以上、本実施例によれば、リチウムイオン電池を保護するための専用の保護ＩＣを用いること無く、低価格な汎用マイコンにて各電池セルの電圧を測定できるようにしたので、電池パックのコストダウンを図ることが可能となった。また、各電池セルの電圧をマイコンの電源電圧以下に分圧してマイコンに入力させようにしつつ、回路の消費電力、各電池セルのアンバランスが発生を抑制したので、電池セルのバランスが崩れにくい長寿命の電池パックを実現できた。すなわち、各電池セルの電圧を常時検出する場合には、各電池セルの消費電力が異なり、電池セル１０５が最も放電され、次いで電池セル１０６が最も放電されてしまう。そこで、電池セルの電圧検出を各電池セルで異なるタイミングで行うことで、電圧検出回路で消費する電力が各電池セルで異なるようにすることができるため、常時検出する場合と比較して各電池セルのアンバランスの発生を抑制することができた。
【実施例２】
【００６４】
第一の実施例にて説明した電池パック１００においては、用いられる電池セルの数だけ入力ポート（１５２ａ〜１５２ｃ）と出力ポート（１５３ａ〜１５３ｃ）を確保するので、電池セルの数の２倍以上のポート数を有するマイコンが必要である。一般に端子数が多いマイコンほど高価になる上に、大きな実装スペースが必要となるため、電池セルを増やすと実装上の制約が増えて電池パックの大型化に繋がってしまう虞がある。そこで、マイコンの入出力ポートの削減のために、一つの入力ポート（１５２）に互いに異なる複数の機能を割り当てて、複数の機能を時分割で切り替えながら実行することにより必要とされる入力ポート数を削減するようにした。【００６５】
図１１は、マイコン１５０を有する電池パック１００Ａの回路図である。図６で示した回路図とほぼ同じであるが、異なる箇所は、第一〜第三電圧検出回路１７１〜１７３からの信号線１７６Ａ、１７７Ａ、１７８Ａがまとめられて、一本の信号線１７６によって共通の入力ポート１５２に接続される点である。そのため第一〜第三電圧検出回路１７１〜１７３からの電圧制御信号１８６Ｆ、１８７Ｆ、１８８Ｆが重複しないように、順次出力される。【００６６】
図１２（Ａ）は、充電中における電池パック１００Ａのマイコン１５０による電圧検出のタイミングチャート図である。図１２（Ａ）では、５秒毎の時間間隔、即ち、時刻Ｔ＝０〜１秒、５〜６秒の間にて電圧制御信号１８６Ｆ、１８７Ｆをオンにする。また、電圧制御信号１８８Ｆは連続的に検出、即ち、０．５秒毎に交互に電圧制御信号１８８Ｆをオンにする。しかしながら、電圧制御信号１８６Ｆ〜１８８Ｆを重複して出力すると、第一〜第三電圧検出回路１７１〜１７３からの出力が重複してしまう。そこで、マイコンはそれが重複しない様に優先制御した。まず時間窓０〜１秒においては、電圧制御信号１８６Ｆ〜１８８Ｆのいずれも出現させる必要がある。そこで、最初のＴ＝０〜０．５秒の間に電圧制御信号１８８Ｆだけをオンにし、続くＴ＝０．５〜１秒の間に電圧制御信号１８７Ｆだけをオンにし、続くＴ＝１〜１．５秒の間に電圧制御信号１８６Ｆだけをオンにする。次の時間窓では、前半部にてすでに電圧制御信号１８６Ｆがオンになっているので、それが終了したＴ＝１．５〜２秒の期間に電圧制御信号１８８Ｆだけをオンにする。時間窓２秒、３秒、４秒は、電圧制御信号１８８Ｆだけがオンになるが、時間窓２秒のところで、オンになるのが時間窓の後半にずれているので、その間隔を保ちながら、時間窓２秒、３秒、４秒の後半にて電圧制御信号１８８Ｆを出現させる。【００６７】
５秒の時間窓においては、電圧制御信号１８６Ｆ〜１８８Ｆのいずれもオンにする必要がある。しかしながら、時間窓２秒、３秒、４秒との関係で、電圧制御信号１８８Ｆは前半部分にはオフのままである。そこで、電圧制御信号１８７ＦをＴ＝５〜５．５秒でオンにし、電圧制御信号１８６ＦをＴ＝５．５〜６秒でオンにしてから、Ｔ＝６秒にて電圧制御信号１８８Ｆの出現を再開させる。この結果、５秒の時間窓では電圧制御信号１８７Ｆが出現しないことになるが、実質的には０．５秒の休止区間が含まれるだけに留まるので本質的な影響はない。このように制御すれば、１つの入力ポート１５２を用いて３つの電圧検出回路（１７１〜１７３）からの信号を入力して処理することが可能となる。【００６８】
図１１（Ｂ）は放電中における電池パック１００Ａのマイコン１５０による電圧検出のタイミングチャート図である。放電中においては、０．５秒間隔で、電圧制御信号１８８Ｇ、１８７Ｇ、１８６Ｇを交互にオンにし、これを繰り返す。このように電圧検出を交互に検出することによって、信号線１７６Ａ、１７７Ａ、１７８Ａを１本の信号線１７６として、マイコン１５０の入力ポート１５２に入力させることができる。尚、ここでは０．５秒間隔で、オンとされる電圧制御信号１８８Ｇ、１８７Ｇ、１８６Ｇを切り替えるようにしたが、この時間間隔は任意で有り、さらに短い間隔で又は更に長い間隔で切り替える様にしても良い。【００６９】
以上、本発明を実施例に基づいて説明したが、本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【００７０】
１…インパクト工具、１０…工具本体、１１…本体ハウジング、１２…胴体部、１３…ハンドル部、１４…ハンマケース、１４ａ…プロテクタ、１５ａ…空気排出口、１５ｂ…空気吸入口、１６…トリガスイッチ、１６ａ…トリガレバー、１７…正逆切替レバー、２２…制御回路基板、２４…モータ、２５…回転軸、２６…冷却ファン、２７…センサ基板、２８…スイッチホルダ、３０…減速機構、３５…打撃機構、３６…スピンドル、３７…ハンマ、３８ａ…軸受、３８ｂ…軸受、３９…メタル、４０…アンビル、４１…羽根部、４２…装着穴、４５…先端工具保持部、４６…スリーブ、５０…電池パック装着部、５０ａ…弾性部材、５４，５７…レール、６０…ターミナル部、６２…正極入力端子、６３…Ｄ端子、６４…負極入力端子、６５…ＬＤ端子、１００，１００Ａ…電池パック、１０１…下ケース、１０２ａ，１０２ｂ…ラッチ、１０３ａ，１０３ｂ…ラッチ爪、１０５…（第一）電池セル、１０６…（第二）電池セル、１０７…（第三）電池セル、１０８ａ，１０８ｂ…ネジ、１１０…上ケース、１１１…下段面、１１２…窪み部、１１４…段差部、１１５…上段面、１１５ａ，１１５ｂ…くり抜き部、１２０…スロット群配置領域、１２１〜１２５…スロット、１２６…隆起部、１２６ｃ…ストッパ部、１３０…回路基板、１３１…電池側端子、１３２…正極端子、１３３…Ｄ端子、１３４…負極端子、１３５…ＬＤ端子、１４０，１４５…レール溝、１４４…左右側面、１４８…セパレータ、１４８ａ，１４８ｂ…接合面、１５０…マイコン、１５１…出力ポート、１５２，１５２ａ〜１５２ｃ…入力ポート、１５３ａ〜１５３ｃ…出力ポート、１５４，１５５…入力ポート、１５６…出力ポート、１５７ａ，１５７ｂ…電源ポート、１６０…電源回路部、１６１…電源生成部、１６２…電力線、１６３…グランド電位、１６４…電源ＯＮ／ＯＦＦ制御回路、１６５…アース線、１６６…電源保持信号、１６７…信号線、１６８…電流検出回路、１６９…アース線、１７０…電圧検出部、１７１…第一電圧検出回路、１７２…第二電圧検出回路、１７３…第三電圧検出回路、１７６〜１７８…信号線、１７６Ａ，１７７Ａ，１７８Ａ…信号線、１８１…第一回路制御部、１８２…第二回路制御部、１８３…第三回路制御部、１８６〜１８８…信号線、１８６Ａ〜１８６Ｇ…電圧制御信号、１８７Ａ〜１８７Ｇ…電圧制御信号、１８８Ａ〜１８８Ｇ…電圧制御信号、１９０…通信電圧レベルシフト、１９１〜１９３…信号線、１９５…電池温度検出回路、Ａ１…回転軸線、Ｒ１〜Ｒ１８…抵抗、ＴＲ１〜ＴＲ６…トランジスタ、ＶＤＤ…基準電圧 
【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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【図６】
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【図７】
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【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】令和3年4月26日(2021.4.26)
【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】
直列接続された複数の電池セルと、各電池セルの電圧を検出する複数の電圧検出部と、各電圧検出部の出力から前記電池セルの電圧を測定するマイコンを有する制御部と、を備えた電池パックであって、
前記電圧検出部から前記マイコンへの出力をオン又はオフする切替制御回路を前記複数の電圧検出部にそれぞれ設け、
前記電圧検出部の出力側に、検出された電圧を前記制御部の電源電圧以下の電圧に分圧する分圧回路をそれぞれ設け、
前記複数の電池セルは、グランド側から少なくとも第一及電池セル及び第二電池セルを含んで構成され、
前記複数の電圧検出部は、共通のグランドに接続され、
前記複数の電圧検出部の第一の電圧検出部は、前記第一電池セルだけの電圧を検出し、
前記複数の電圧検出部の第二の電圧検出部は、前記第一電池セル及び前記第二電池セルの合成電圧を検出し、
前記マイコンは、前記分圧回路によって分圧された電圧から前記電池セルの電圧を測定するよう構成され、
前記複数の電圧検出部による各電池セルの電圧検出の時間間隔を、前記電池パックの状態に応じて前記電圧検出部毎に変更可能に構成したことを特徴とする電池パック。
【請求項２】
前記複数の電池セルは、第三電池セルをさらに含み、
前記複数の電圧検出部は、第三の電圧検出部をさらに含み、
前記第三の電圧検出部は、第一電池セルから第三電池セルの合成電圧を検出す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】
前記マイコンは、前記複数の電圧検出部に対応する出力ポートを有し、
前記複数の切替制御回路を独立して切替可能であることを特徴とする請求項１又は２に記載の電池パック。
【請求項４】
前記マイコンは、前記複数の電圧検出部にそれぞれ対応する複数の入力ポートを有するか、又は、前記複数の電圧検出部に共通して接続される１つの入力ポートを有し、
前記入力ポートに入力された信号に基づき充電又は放電の停止信号を外部の電気機器本体又は充電器に出力することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の電池パック。
【請求項５】
前記電池パックが外部充電器によって充電中には、前記電圧検出部による電圧検出実行時間が電圧検出停止時間よりも短くなるように制御されることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の電池パック。
【請求項６】
前記電池パックが外部充電器に装着された状態において、充電実行中の前記電圧検出部による電圧検出間隔は、充電待機中の前記電圧検出部による電圧検出間隔よりも短い時間間隔とされることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の電池パック。
【請求項７】
前記電池パックが外部充電器に装着された状態であって充電が終了した後には、前記制御部は前記電圧検出部による電圧検出を行わないことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の電池パック。
【請求項８】
前記電池パックが電気機器本体に装着された状態であって放電が行われていない待機時には、電圧検出停止時間よりも短い時間間隔にて前記電圧検出部による電圧検出を行うことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の電池パック。
【請求項９】
前記電池パックが電気機器本体に装着された状態であって放電中には、一定間隔にて常時、前記電圧検出部による電圧検出を行うことを特徴とする請求項１から４、８のいずれか一項に記載の電池パック。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか一項に記載の前記電池パックを装着する電池パック装着部を有し、前記電池パックからの電力により作業機器を稼働させることを特徴とする電気機器。
【請求項１１】
直列接続された複数の電池セルと、各電池セルの電圧を検出する複数の電圧検出部と、各電圧検出部の出力から前記電池セルの電圧を測定するマイコンを有する制御部と、を備えた電池パックであって、
前記電圧検出部から前記マイコンへの出力をオン又はオフする切替制御回路を前記複数の電圧検出部にそれぞれ設け、
前記電圧検出部の出力側に、検出された電圧を前記制御部の電源電圧以下の電圧に分圧する分圧回路をそれぞれ設け、
前記マイコンは、前記電池セルの数と同数であって前記電圧検出部にそれぞれ接続される入力ポート数と、前記電池セルの数と同数であって前記切替制御回路それぞれ接続される出力ポート数を有することを特徴とする電池パック。
【請求項１２】
直列接続された複数の電池セルと、各電池セルの電圧を検出する複数の電圧検出部 と、各電圧検出部の出力から前記電池セルの電圧を測定するマイコンを有する制御部と、を備えた電池パックであって、
前記電圧検出部から前記マイコンへの出力をオン又はオフする切替制御回路を前記複数の電圧検出部にそれぞれ設け、
前記電圧検出部の出力側に、検出された電圧を前記制御部の電源電圧以下の電圧に分圧する分圧回路をそれぞれ設け、
前記複数の電池セルは、グランド側から少なくとも第一電池セル、第二電池セル、第三電池セルを含んで構成され、
前記複数の電圧検出部は、共通のグランドに接続され、
前記複数の電圧検出部の第一の電圧検出部は、第一電池セルだけの電圧を検出し、
前記複数の電圧検出部の第二の電圧検出部は、第一電池セル及び第二電池セルの合成電圧を検出し、
前記複数の電圧検出部の第三の電圧検出部は、第一電池セルから第三電池セルの合成電圧を検出し、
前記マイコンは、前記第一から第三の電圧検出部による電圧検出を不均等に行うことを特徴とする電池パック。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
図５はマイコン１５０を有する電池パック１００の回路構成を示すブロック図である。電池パック１００は、工具本体１０に装着されると、図４に示した工具本体１０側の正極入力端子６２、負極入力端子６４、Ｄ端子６３が、電池パック１００の電池側端子（正極端子１３２、負極端子１３４、Ｄ端子１３３）と接続される。電池パック１００に含まれる二次電池は、リチウムイオンの電池セル１０５〜１０７の３本であって、これらの直列接続の正極側出力が正極端子１３２に接続され、負極側が負極端子１３４に接続される。電池セル１０５〜１０７の直列接続回路中には電流検出回路１６８が設けられ、その出力は信号線１６７を用いてマイコン１５０の入力ポート１５４に入力される。電流検出回路１６８の構成は種々あるが、最も単純な構成は電池セル１０５〜１０７の直列接続回路中にシャント抵抗（図示せず）を介在させ、それらの両端電圧を信号線１６７を介してマイコン１５０の入力ポート１５４に入力させれば良い。その場合は信号線１６７が２本必要で有り、Ａ／Ｄ変換機能を有する入力ポート１５４が２つ必要である。第一電池セル１０５の負極側はアース線１６９にて接地されるので、グランド電位となる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６８】
図１２（Ｂ）は放電中における電池パック１００Ａのマイコン１５０による電圧検出のタイミングチャート図である。放電中においては、０．５秒間隔で、電圧制御信号１８８Ｇ、１８７Ｇ、１８６Ｇを交互にオンにし、これを繰り返す。このように電圧検出を交互に検出することによって、信号線１７６Ａ、１７７Ａ、１７８Ａを１本の信号線１７６として、マイコン１５０の入力ポート１５２に入力させることができる。尚、ここでは０．５秒間隔で、オンとされる電圧制御信号１８８Ｇ、１８７Ｇ、１８６Ｇを切り替えるようにしたが、この時間間隔は任意で有り、さらに短い間隔で又は更に長い間隔で切り替える様にしても良い。
【国際調査報告】
2020100557.tif 000015
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