JP2012051064A - 電動工具及び電動工具に用いられる電池パック - Google Patents

Abstract

【課題】
リチウムイオン電池を電源とする電動工具において大電流放電の所定時間以上の持続を遮断させる過電流保護回路を提供する。
【解決手段】
電池セル群からスイッチング素子及びトリガスイッチを介して電力が供給されるモータを備えた電動工具において、電流路に流れる電流値を検出する電流検出器と制御手段を設け、制御手段は、電流検出器により電池セル群に流れる電流値が所定値以上（例えば２０Ａ以上）で第１の時間（例えばｔ_２から３０秒）継続したときに半導体スイッチング素子を用いて電流値を断続的にオン・オフ制御するパルス駆動を行い、その後に電流値が所定値以上のまま第２の時間（例えばｔ_２から５０秒）が経過したときにスイッチング素子をオフにしてモータの回転を強制的に停止させる。
【選択図】 図９

Description

本発明はリチウムイオン電池等を用いたコードレス式の電動工具に関し、特に比較的大電流が、数秒から数十秒ほど持続する過電流状態からの保護回路を備えたコードレス式の電動工具及び電動工具に用いられる電池パックに関する。

電動ドライバ、電動ドリル、インパクト工具などの電動工具は一般に、モータによる回転動力を減速機構により減速した後、先端工具にモータの動力を伝達する。モータの電源としては従来、交流の商用電源が用いられてきたが、近年、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池等に代表される二次電池を電源として用いたコードレス電動工具が多用されるようになった。特に、リチウムイオン電池、リチウムイオンポリマー電池に代表されるリチウムイオン二次電池は、公称電圧が大きいために必要とする電池セル数を少なくすることができ、この結果、電動工具を軽量小型にできるという利点がある。ここでリチウムイオン二次電池とは、非水電解質二次電池の一種で、電解質中のリチウムイオンが電気伝導を担う二次電池である。リチウムイオン電池は一般に、正極にコバルト酸リチウム、負極に黒鉛を使用し、電解液として有機電解液を用いたものである。

リチウムイオン二次電池の公称電圧は、例えば３．６Ｖと高く、ニッケル水素電池の３本分に相当する電圧が得られるから、電動工具の電源として用いた場合はニッケル水素電池に比べて電池セル本数を大幅に低減することができるという利点がある。その反面、リチウムイオン二次電池は過充電、過放電を行ったり、過大な電流を流すとサイクル寿命が著しく劣化する恐れがある。

過電流を防ぐために本出願人は特許文献１において、モータの始動時に流れる瞬時の過大電流は許容し、電動工具の使用時に生じるモータのロック時の過大電流は遮断し得る保護回路を備えた電池パックを提案した。また、特許文献２において、過電流や過放電が生じた際に電流の流れを遮断する遮断手段を、必要な個数だけ電動工具側に設けるように構成した。

特開２００６−２８１４０４号公報 特開２０１０−１３１７４９号公報

電動工具において、過大電流に対するモータの保護を行うことが重要であるが、一方で所定の大電流（或いは中電流）が所定時間以上流れ続けることによる電池の劣化を防ぐことも重要であることがわかってきた。例えば図１５に示すようなモータ及び電池を含む回路において、直流電源たる電池ＶからスイッチＳを介して直流モータＭに直流電圧を印加した場合、スイッチＳを閉成した直後、つまり始動時には直流モータＭ及びスイッチＳに次式（１）で表わされる電流Ｉａが流れる。
Ｉａ＝（Ｖ−Ｅ）／Ｒａ・・・（１）
但しＶは直流電源Ｖの電圧、Ｒａは直流モータＭの電機子巻線の抵抗値、Ｅは直流モータの逆起電力である。

直流モータＭの始動時は回転子が静止した状態であるため逆起電力Ｅは０となり過大な電流が非常に短時間流れるのは避け難い。一方、電動ドライバ、電動ドリル等の電動工具では、先端工具が被加工物に食い込んだり噛み付いたりすることがあり、その場合にも直流モータＭは一時的にロック状態となることがある。モータがロック状態になったときは、直流モータＭの逆起電力Ｅは０になるため、回路には過大な電流が流れることになる。

また、丸のこ、ハンマドリル、ジグソーなどのコードレス式の電動工具においては、モータがロック状態になることは少ないものの、作業者の電動工具への押圧具合によっては、モータに高い負荷が掛かりモータの回転数が下がって逆起電力Ｅが低下するため、モータに多大な電流が流れ続ける恐れがある。このようにモータに多大な電流が流れ続けることは、電池から大電力の放電が続くことになり、電池の過放電や、長い時間の大電流によるサイクル寿命低下が懸念される状態となる。

本発明は上記背景に鑑みてなされたもので、その目的は、リチウムイオン電池等の二次電池を電源とする電動工具において、使用時に流れる大電流放電の所定時間以上の持続を遮断させる過電流保護回路を備えた電動工具を提供することにある。

本発明の他の目的は、電池パックの過電流保護回路を、電動工具に着脱可能に設けられる電池パック内に実装することを目的とする。

本発明のさらに他の目的は、過電流状態が持続して電流供給が遮断される前に、その状態を作業者に認識させるようにした電動工具を提供することにある。

本願において開示される発明のうち代表的なものの特徴を説明すれば次の通りである。

本発明の一つの特徴によれば、複数の二次電池セルよりなる電池セル群と、電池セル群からスイッチング素子及びトリガスイッチを介して電力が供給されるモータを備えた電動工具において、電池セル群、スイッチング素子及びモータを通る電流路に流れる電流値を検出する電流検出器と、電流検出器からの検出信号を入力し、スイッチング素子のオンオフを制御する制御手段を備え、制御手段は、電流検出器により電池セル群に流れる電流値が所定値以上で第１の時間継続したときに、作業者に高負荷作業が継続していることを認識させるためのアラーム表示又はアラーム制御を行い、第１の時間経過後に電流値が所定値以上のままであって第２の時間が経過したときにスイッチング素子をオフにする。アラーム表示は、例えば音で警告する、光で合図する等であり、アラーム制御は例えばモータに供給する電流をパルス状にする制御である。

本発明の他の特徴によれば、制御手段はタイマを含んだマイコン又はタイマ手段を内蔵又は外付けした専用の集積回路であり、制御手段は検出された電流値が所定値を超えている状態の継続時間をカウントする。電池セル群は、ハウジングに格納されて電池パックとして電動工具の本体に着脱可能に構成される。制御手段及びスイッチング素子は、電池パック内に配置するか、電動工具の本体側に配置するか、制御手段を電池パック内でスイッチング素子を電動工具の本体側に配置することができる。スイッチング素子を電動工具の本体側に配置する場合は、電池パックに電動工具の本体側に対してスイッチング素子の制御信号を出力する接続端子を設けると良い。スイッチング素子は、例えば電界効果トランジスタで構成でき、アラーム制御において制御手段は、第１の時間が経過した際に短い時間間隔でスイッチング素子のオン又はオフを複数回繰り返すアラーム動作を実行する。

本発明のさらに他の特徴によれば、複数の二次電池セルよりなる電池セル群と、電池セル群からスイッチング素子及びトリガスイッチを介して電力が供給されるモータを備えた電動工具において、電池セル群、スイッチング素子及びモータを通る電流路に流れる電流値を検出する電流検出器と、電流検出器から所定時間以上の過大電流を検出したらスイッチング素子をオフにする制御手段を有し、制御手段は、スイッチング素子をオフにする前に作業者に対してスイッチング素子をオフにすることを知らせる予告制御を実行する。予告制御は、例えば、モータへの供給電源を短い時間間隔でスイッチング動作（パルス駆動）するもので、予告制御が実行されてから所定時間経過するまでに過大電流状態が解消されない場合に、制御手段はスイッチング素子をオフにする。

本発明のさらに他の特徴によれば、複数の二次電池セルよりなる電池セル群と、電池セル群からの放電電流を監視する制御回路と、接続される電池駆動機器に接続される接続端子と、二次電池セルから接続端子への放電経路を遮断するスイッチ手段を有する電池パックであって、制御回路は、二次電池セルからの放電電流が許容放電最大値を越えた際にスイッチ手段を遮断し、二次電池セルからの放電電流が、許容放電最大値以下の基準電流値のまま第１の時間継続したときにスイッチ手段を遮断するように構成した。スイッチ手段は半導体スイッチング素子とし、制御回路はタイマを有するマイコンで構成すると良い。また、制御回路はマイコンでなくて、タイマ手段を内蔵又は外付けした専用の集積回路で構成しても良い。

請求項１の発明によれば、電池セル群に流れる電流値が所定値以上のまま第２の時間が経過したときにスイッチング素子が強制的にオフにされるので、電流値の大きさだけで遮断されない大電流又は中電流が所定時間以上継続したときであっても効果的に電流路を遮断することができる。さらに、電池セル群に流れる電流値が所定値以上で第１の時間継続したときに、作業者に高負荷作業が継続していることを認識させるためのアラーム表示又はアラーム制御を行うので、作業者に不測の電流遮断を避けられるので、使いやすい電動工具を実現できる。

請求項２の発明によれば、検出された電流値が所定値を超えている状態の継続時間をマイコンを用いてカウントするので、プログラムを実行することによって容易に大電流の継続放電状態を検出することができる。

請求項３の発明によれば、制御手段は、タイマ手段を内蔵又は外付けした専用の集積回路で実現するので、集積回路を用いることによって容易に大電流の継続放電状態を検出することができる。

請求項４の発明によれば、電池セル群は、ハウジングに格納されて電池パックとして電動工具の本体に着脱可能に構成されるので、電池パックの交換が容易であって、専用の充電器にセットして容易に電池パックを充電することができる。

請求項５の発明によれば、制御手段及びスイッチング素子は電池パック内に配置されるので、電動工具側の構成にも拘わらずに電池パックだけで効果的に大電流の継続放電状態を防止することができる。

請求項６の発明によれば、制御手段及びスイッチング素子は、電動工具の本体側に配置されるので、電動工具にどのようなタイプの電池パックが装着されても大電流の継続放電状態を防止することができる。

請求項７の発明によれば、制御手段は電池パック内に配置され、スイッチング素子は電動工具の本体側に配置されるので、電池パック側の構成をシンプルに構成することができ、電池パックのコストダウンを図ることができる。また、電池パックに、電動工具の本体側に対してスイッチング素子の制御信号を出力する接続端子を設けたので、電池パック側から電流路を遮断させることができる。

請求項８の発明によれば、スイッチング素子は電界効果トランジスタであり、アラーム制御において制御手段は、第１の時間が経過した際に短い時間間隔でスイッチング素子のオン又はオフを複数回繰り返すように制御するので、電流路を遮断する素子を用いてアラーム動作を容易に実現できる。

請求項９の発明によれば、電流路に流れる電流値を検出する電流検出器と、電流検出器から所定時間以上の過大電流を検出したらスイッチング素子をオフにする制御手段を有し、制御手段はスイッチング素子をオフにする前に、作業者に対してスイッチング素子をオフにすることを知らせる予告制御を実行するので、何の予告もなくモータが停止することを防止でき、使い勝手の良い電動工具を実現できる。

請求項１０の発明によれば、予告制御が実行されてから所定時間経過するまでに過大電流が解消されない場合に、制御手段はスイッチング素子をオフにするので、過大電流が解消されれば作業をそのまま継続することができる。また、作業者は予告制御があったら電動工具の作動状態を変える、例えば押しつけ負荷を弱める等によって大電流放電状態の回避をする等の対策が可能となる。

請求項１１の発明によれば、予告制御は、短い時間間隔でスイッチング素子のオン又はオフを複数回繰り返すので、新たな電子素子や部材を追加することなく既存の素子を用いて容易に実現でき、製造コストアップを最小に押さえることが可能となる。

請求項１２の発明によれば、電池パックに制御回路を設けたので、電池パックからの放電電流が許容放電最大値を越えたら瞬時に放電路を遮断することができる。また二次電池セルからの放電電流が許容放電最大値を越えた際にスイッチ手段を遮断し、二次電池セルからの放電電流が、許容放電最大値以下の基準電流値のまま第１の時間継続したときに、スイッチ手段を遮断するので、電池パック単体で放電電流が所定値以上で所定時間以上続いたときに放電状態を強制的に遮断することができる。

請求項１３の発明によれば、スイッチ手段は半導体スイッチング素子であり、制御回路はタイマを有するマイコンであるので、簡単な回路構成で過大電流の保護回路を実現できる。

請求項１４の発明によれば、スイッチ手段は半導体スイッチング素子であり、制御回路はタイマ手段を内蔵又は外付けした専用の集積回路であるので、マイコンを用いなくても集積回路だけで容易に過大電流の保護回路を実現できる。

本発明の上記及び他の目的ならびに新規な特徴は、以下の明細書の記載及び図面から明らかになるであろう。

本発明の実施例に係るコードレス式の電動工具の外観を示す斜視図である。 本発明の実施例に係るコードレス式の電動工具の外観を示す別の角度からの斜視図であって、電池パック１０を取り外した状態を示す。 本発明の実施例に係る電池パック１０の外観を示す斜視図である。 図３に示す電池パック１０の充電時の状態を示す斜視図である。 図３に示す電池パック１０の分解斜視図である。 上側ハウジング２１を外した状態の電池パック１０の平面図である。 本発明の実施例に係る過電流保護回路の回路図である。 図７の過電流保護回路の動作を示すフローチャートである。 図７の過電流保護回路動作時の電流波形図である。 本発明の第２の実施例に係る過電流保護回路の動作時の電流波形図である。 本発明の第２の実施例に係る過電流保護回路の動作を示すフローチャートである。 本発明の第３の実施例に係る電池パックの断面図である。 本発明の第３の実施例に係る過電流保護回路の回路図である。 本発明の第４の実施例に係る過電流保護回路の回路図である。 直流モータの動作を説明する説明図である。 電動工具の一例であるコードレス丸のこを示す斜視図である。 図１６のコードレス丸のこの正面部分断面図である。 電動工具の一例であるコードレスハンマドリルを示す斜視図である。 電動工具の一例であるコードレスジグソーを示す斜視図である。

以下、本発明の実施例を添付図面を用いて説明する。なお、以下の説明において、上下、左右及び前後の方向は、参照する図面にて示した方向を示すものとして説明する。

図１に、本発明による電池パックを装着した電動工具の一例を示す。図１の例では電動工具１としてコードレスドリルを用いた例を示している。電動工具１は、機器本体としての本体部２と、本体部２に対して着脱可能な電池パック１０を有する。電池パック１０は、本体部２の前後方向に沿って、ハンドル部３の延出方向先端部（下端部）に着脱可能に設けられる。電池パック１０には操作部２３が設けられ、操作部２３は電池パック１０を装着した際のロック機構として作用し、また電池パック１０を取り外す際のリリースボタンとして作用する。図１に示すように、本体部２の前後方向に沿う矢印Ａで示す方向を差し込み方向として、電池パック１０をハンドル部３に差し込むと、電池パック１０は電動工具１に装着される。一方、操作部２３を押しながら矢印Ａで示す方向と反対方向に電池パック１０を移動させると、電池パック１０をハンドル部３から取り外すことができる。

本体部２は、図示せぬモータと、モータの駆動を制御する図示せぬ制御部を内蔵し、先端部分にドリルビット等の先端工具６を装着可能とする工具保持部２Ａを有する。筒状の本体部２から、ハンドル部３が下方に延出し、その延出部分の基端部分には、トリガ８Ａが設けられる。トリガ８Ａは、図示せぬモータに電力供給するスイッチ（トリガスイッチ）となるもので、作業者がトリガ８Ａを引くことによってモータの回転が開始する。

図２は、本発明の実施例に係るコードレス式の電動工具１の外観を示す別の角度からの斜視図であって、電池パック１０を取り外して、上下を反転して下方向から見た状態を示す。ハンドル部３の延出方向端部（下端部）には、板状の複数の端子４（４Ａ、４Ｂ、４Ｃ）が前方及び下方に向けて突出するように設けられる。複数の端子のうち、モータを駆動するための電流が流れる電力端子として、正極端子４Ａ及び負極端子４Ｂが設けられる。さらに、過電流や過放電が生じた際に電動工具側の電流の流れを遮断させるための遮断制御信号を電動工具側に伝達するための信号伝達端子４Ｃが設けられる。

図３は図１に示す電池パック１０の外観を示す斜視図である。電池パック１０の装着方向は、図中Ａにて示す方向である。電池パック１０は、ハウジング２０の内部に、複数の電池セルと、充電及び放電の制御を行う制御基板を収容したものであり、ハウジング２０は上側ハウジング２１と下側ハウジング２２により上下分割式に構成される。上側ハウジング２１の前方側の側面には操作部２３が設けられる。上側ハウジング２１の上面ほぼ中央付近には、端子挿入部２４が形成され、電池パック１０を端子４に対して前方側からスライドさせながら移動させる事によって、本体部２の端子４が端子挿入部２４に差し込まれることによって、電池パック１０と電動工具１が電気的に接続される。上側ハウジング２１の端子挿入部２４には、端子を挿入するための８つのスリット２４Ａが形成されるが、これらスリット２４Ａのすべてに接続端子を設ける必要はなく、これらのスリット２４Ａのうち必要な数だけ接続端子が設けられる。

図４は、図３に示す電池パック１０の充電時の状態を示す斜視図である。電池パック１０を充電する際には、図４に示すように、電池パック１０を電動工具１から取り外して充電器９９に装着する。充電器９９は、交流１００Ｖ等の商用電源を用いて、充電用の所定の電圧、所定の電流の直流を生成し、セットされた電池パック１０に収納された電池セルを充電する。充電器９９については、市販されている公知の充電器を用いることができ、本発明とは直接関係がないので、ここでの説明は省略する。

図５は、図３に示す電池パック１０の分解斜視図である。電池パック１０は、非導電性の部材で製造されたハウジング２０を有し、ハウジング２０の内部にケース３０が収容される。ハウジング２０は、プラスチック等の高分子樹脂を用いた一体成型で製造すると、強度的にも重量的にも好ましい。ハウジング２０は主に、上側ハウジング２１と、下側ハウジング２２とからなり、これらはボス２１Ａとボス２２Ａを介して互いに嵌合される。ハウジング２０には、下側ハウジング２２の内部に、下から順に、ケース３０、基板４０及び端子カバー４９が収容され、上側ハウジング２１が被される。ハウジング２０の前方両側部には、ハウジング２０をハンドル部３に係止させるための一対の操作部２３が取り付けられる。端子挿入部２４は、端子カバー４９によって基板４０が外部に露出しないように覆われる。

ケース３０は、複数の電池セル収容部として、複数の電池セル３２を保持するセルフレーム３１と、複数の電池セル３２の電極間を電気的に接続する電極部（図示せず）と、接続された電池セル３２への２つの接続端子（図示せず）を有し、接続端子は基板４０に接続される。電池セル３２は、リチウムイオン電池等の二次電池であり、複数回充放電可能である。本実施例では、公称３．６Ｖのリチウムイオン電池を２本一組とし、これらを四組直列に接続して１４．４Ｖの電圧を得ている。

基板４０は、上側ハウジング２１の内部に位置するように、ケース３０の上方に固定される。基板４０には、電池セル３２への充電及び放電を制御するための制御回路が搭載される。基板４０の上面には複数の端子４２が配設される。本実施例においては、７本の端子４２が適度な間隔を介して配設され、端子挿入部２４を介して差し込まれた本体部２の端子４Ａ〜４Ｃが対応する端子に嵌合される。尚、電池パック１０の端子４２は、様々な電動工具に装着する場合を考慮して複数分準備されるが（本実施例では７本）、電動工具に装着した際にこれらすべての端子４２が用いられる訳ではなく、必要な端子４２のみが接続される。

図６は、上側ハウジング２１を外した状態の電池パック１０の平面図である。７本の端子４２（４２Ａ〜４２Ｇ）は、基板４０の一端から順に、充電用の正極端子４２Ａと、放電用の正極端子４２Ｂと、信号伝達端子４２Ｃ、４２Ｄ、４２Ｅと、充放電用の負極端子４２Ｆと、信号伝達端子４２Ｇとから構成される。正極端子４２Ａ、４２Ｂは、ケース３０の一方（プラス側）の電極部と接続され、負極端子４２Ｆは、電池セル３２の他方（マイナス側）の電極部と接続される。従って、電池セル３２を充電するときは、正極端子４２Ａと負極端子４２Ｆには充電電圧に応じた電流を流し、電池セル３２を放電させるときは、正極端子４２Ｂと負極端子４２Ｆから、電動工具１の負荷に応じた電流を放電するように構成される。このように、正極端子４２Ａ、４２Ｂ及び負極端子４２Ｆは、電池セル３２の充放電に応じた電流を、電池パック１０と電動工具１との間で流すために使用される。

信号伝達端子４２Ｃ〜４２Ｅ及び４２Ｇは、それぞれ、収容される電池セルの種類や本数を識別するために使用される端子、過充電を検出するために使用される端子、サーミスタからの出力を伝達するための端子、過放電あるいは過電流を防止するために使用される端子である。信号伝達端子４２Ｃ〜４２Ｅ及び４２Ｇを介して、電池パック１０の充電や放電を制御する制御信号が伝達される。

正極端子４２Ａ、４２Ｂは、基板４０の幅Ｌの中心を通って差し込み方向Ａと平行に延在する仮想の中心線Ｋ−Ｋによって分割される一方の領域４０Ａに配置される。一方、負極端子４２Ｆは、中心線Ｋ−Ｋによって分割された他方の領域４０Ｂに配置される。すなわち、負極端子４２Ｆは、正極端子４２Ａ、４２Ｂのいずれか一方と、必ず中心線Ｋ−Ｋを間に介在させるように配設される。信号伝達端子４２Ｃ〜４２Ｅ及び４２Ｇは、基板４０において、正極端子４２Ａ、４２Ｂ及び負極端子４２Ｆの配置場所に対して適切な距離を介して配置される。本実施例では、基板４０として両面基板を用い、基板４０の上面及び下面には、後述する制御回路を構成する各種電子素子が搭載される。

次に図７を用いて過電流保護回路の具体例について説明する。本発明に係る電動工具において、リチウムイオン二次電池からの過電流を防止する回路としては、電池パック１０の内部の基板４０に過電流保護回路を搭載する方法と、電動工具１の内部に過電流保護回路を搭載する方法と、電池パック１０及び電動工具１の双方の内部に過電流保護回路を搭載する方法の３通りが考えられる。図７に示す例は、電池パック１０の内部の基板４０に過電流保護回路を搭載する例である。尚、本明細書では「過電流」とは、（１）放電するピーク電流が最大許容電流値を超える場合（ピーク許容電流）と、（２）放電する電流値が最大許容電流値より小さいものの、そのような大きな電流が所定許容時間以上（例えば十数秒から数十秒程度）流れ続ける場合（大電流許容持続時間）の二種類の状態がある。本実施例では主に（２）の大電流許容持続時間に着目し、本実施例による過電流保護回路は、例えば２０Ａ以上の電流が３０〜５０秒程度連続した場合に保護回路を作動させるように構成した。

図７は、本発明の実施例に係る過電流保護回路の回路図である。電池パック１０の放電用の正極端子４２Ｂと負極端子４２Ｆは、電動工具１に設けられる正極端子４Ａと負極端子４Ｂにそれぞれ接続される。電動工具１の正極端子４Ａと負極端子４Ｂの間には、直流式のモータ５とトリガスイッチ８が直列に接続される。実際の電動工具１の回路上には、何らかの制御回路が介在されることが多いが、本実施例では説明を簡略化するために電動工具１の内部の回路構成はモータ５とトリガスイッチ８だけを記載している。

電池パック１０には、電池セル組３２Ａ〜３２Ｄを接続板で直列接続してなる複数の電池セルを収容するケース３０が内包される。電池セル組３２Ａ〜３２Ｄはそれぞれ２本の電池セルの並列接続で構成されるが、電池セル組３２Ａ〜３２Ｄをそれぞれ１本の電池セルで構成しても良いし、３つ以上の電池セルの並列接続で構成するようにしても良い。電池パック１０と電動工具１を接続して、電動工具１のトリガスイッチ８をオンにした場合に、ケース３０の正極端子から電動工具１を介してケース３０の負極端子に流れる放電電流経路が形成される。尚、電動工具１側の経路には、モータ５の回転速度を調整するための抵抗回路又は調速回路が含まれるのが通常であるが、本実施例では図示及び説明を省略している。

形成される放電電流経路のうち、電池パック１０側の経路には、スイッチング部５０、定電圧電源５５、電池電圧検出部７０、トリガ検出部８３が接続される。これら各部は制御手段たるマイコン（マイクロコンピュータ）６０に接続される。電池パック１０には、更に、電池温度検出部７５と表示部８６が含まれ、これらもマイコン６０に接続される。

マイコン６０は、中央処理装置（ＣＰＵ）６１、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）６２、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）６３、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を含んで構成され、これらは内部バスにより相互に接続される。

スイッチング部５０は、ケース３０の負極側と電池パック１０の負極端子４２Ｆの間に接続され、マイコン６０の制御により、電動工具１に流れる負荷電流をスイッチングする。スイッチング部５０は、ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）５１、ダイオード５２及び抵抗５３、５４から構成され、ＦＥＴ５１のゲートには抵抗５４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接続される。ＦＥＴ５１のソース・ドレイン間にはダイオード５２が接続され、電池セル組３２Ａ〜３２Ｄの充電時の充電電流経路を構成する。

電流検出部８０は、ＦＥＴ５１に流れる電流を検出するもので、入力側はダイオード５２のカソードとＦＥＴ５１のドレインの接続点に接続され、出力側はマイコン６０のＡ／Ｄコンバータ６５に接続される。電流検出部８０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、ＦＥＴ５１のオン抵抗及びダイオード５２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変換を行う。

定電圧電源５５は、３端子レギュレータ５６、平滑コンデンサ５７、５８、リセットＩＣ５９から構成されており、定電圧電源５５から出力される定電圧ＶＣＣは、電池温度検出部７５、マイコン６０及び電流検出部８０、表示部８６の電源となる。リセットＩＣ５９はマイコン６０のリセット入力ポート６７に接続され、マイコン６０を初期状態にするためにリセット信号を出力する。

電池電圧検出部７０は、ケース３０の電池電圧を検出するためのもので、３つの抵抗７１〜７３からなる。ケース３０の正極端子とアース間に直列接続された抵抗７１、７２の接続点は、抵抗７３を介してマイコン６０のＡ／Ｄコンバータ６５に接続される。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、変換されたデジタル値と第一所定電圧及び第二所定電圧とを比較する。第一所定電圧と第二所定電圧はマイコン６０のＲＯＭ６２に予め記憶されているもので、第一所定電圧は過充電と見なす電圧値であり、第２所定電圧は過放電と見なす電圧値である。

電池温度検出部７５は、ケース３０の近傍に配置して電池セル３２Ａ〜３２Ｄの温度を検出するものであり、感温素子のサーミスタ７６及び、抵抗７７〜７９から構成される。サーミスタ７６は抵抗７８を介してマイコン６０のＡ／Ｄコンバータ６５に接続される。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、出力された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。

トリガ検出部８３は抵抗８４と抵抗８５とからなり、電動工具１のトリガスイッチ８のオン動作を検出する。トリガスイッチ８がオン状態になると、モータ５の直流抵抗は非常に小さい（数オーム程度）ために、ＦＥＴ５１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８４、８５で分圧してＡ／Ｄコンバータ６５へ入力することにより、ＣＰＵ６１はトリガスイッチ８のオン動作を検出することができる。

表示部８６はＬＥＤ（発光ダイオード）８７と抵抗８８からなり、マイコン６０の出力ポート６６の出力に応じてＬＥＤ８７を点灯又は点滅させる。表示部８６は、たとえば、電池温度検出部７５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。このＬＥＤ８７は図３では図示されていないが、例えば電池パック１０の前面の任意の位置に設けるようにすれば良いし、作業者の目に付きやすいその他の任意の位置に設ければ良い。

次に図８を用いて、本発明に係る電動工具に用いられるリチウムイオン二次電池を過電流から保護するための制御手順を説明する。図８のフローチャートで示す制御は、マイコン６０のＣＰＵ６１を用いてプログラムを実行することによりソフトウェア的に実行できる。

電動工具１に電池パック１０が装着され、トリガ８Ａが引かれるとトリガスイッチ８がオンになる。ＣＰＵ６１は、まずトリガスイッチ８がオンになったかどうかを検出し、オンになるまで待機する（ステップ４０１）。トリガスイッチ８がオンになったら、ＣＰＵ６１は出力ポート６６から所定の電圧をＦＥＴ５１のゲートに出力することにより、ＦＥＴ５１をオン（ソース−ドレイン間が導通）にする（ステップ４０２）。これによって、モータ５に直流電力が供給され、モータ５が起動する。次に、ＣＰＵ６１はタイマ６４を使って時間間隔の測定を開始する（ステップ４０３）。

本実施例においては、ＣＰＵ６１は３つの時間間隔を測定するために、Ｔ_１タイマ、Ｔ_２タイマ、Ｔ_３タイマを設定する。Ｔ_１タイマは、電流検出部８０の出力を用いて電流を検出するサンプリング間隔（１０ミリ秒）をカウントするためのタイマである。Ｔ_２タイマは、所定の大電流又は中電流（例えば平均２０Ａ以上）が所定時間（例えば５０秒）連続して流れたか否かの継続時間をカウントするためのタイマである。Ｔ_３タイマは、Ｔ２タイマでカウントする所定電流値が所定電流以下に低下してから所定時間（例えば５秒）経過したか否かをカウントするためのタイマであり、いわば過電流監視状態から通常の状態への復帰時間をカウントするためのタイマである。

ＦＥＴ５１がオンになりモータ５が始動すると、ＣＰＵ６１はＴ_１タイマのカウントを開始する（ステップ４０３）。次にＣＰＵ６１は、Ｔ_１タイマのカウントを更新し（ステップ４０４）、Ｔ_１タイマのカウント値が１０ミリ秒（ｍＳ）経過したか否かを判定する（ステップ４０５）。Ｔ_１タイマのカウント値が１０ミリ秒経過していない場合はステップ４０４に戻り、経過している場合、ＣＰＵ６１は電流検出部８０の出力を用いて電流を検出し（ステップ４０６）、検出された電流値をＲＡＭ６３に格納することにより、平均電流算出のための放電電流値を順次累積する。（ステップ４０７）。

次に、Ｔ_１タイマのカウント値が時間Ｔ_αを経過したか否かを検出する（ステップ４０８）。時間Ｔ_αはいわゆる不感時間と言われるもので、このＴ_α以下の時間間隔では電流の平均値を算出しないことを意味する。時間Ｔ_αが経過していないときはステップ４０４に戻り、経過しているときはＲＡＭ６３に格納された放電電流値を用いて放電電流の平均値を算出する（ステップ４０９）。放電電流の平均値は、ＲＡＭ６３に格納された放電電流値のうち直近Ｔ_α時間分のデータを取り出して平均値を求めることによって算出できる。従って、本実施例では、Ｔ_α＞１０ミリ秒とすることが重要である。また、不感時間たる時間Ｔ_αは、例えばモータ５の始動電流の流れる期間よりも十分大きく設定し、時間Ｔ_α毎に放電電流の平均値を算出しても、始動電流の平均値が所定の電流（例えば２０Ａ）を越えないような時間間隔とすると、モータ５の始動電流が以降のステップで検出されないので、実質的に始動電流を過電流として検出することを排除できる。

次に、ＣＰＵ６１は算出された放電電流平均値が所定の電流たる２０Ａを越えたか否かを判定する（ステップ４１０）。この所定の電流は、電動工具又は電池パックの設計者が任意に設定できるものであり、二次電池の放電特性やモータ５の特性に応じて設定できる。本実施例では、一つの基準として所定電流を２０Ａと設定したが、これだけに限られない。尚、連続放電を許容する基準放電電流だけでなく、一瞬の放電がおこっても即座に遮断させる許容最大電流値をも設定することができるので（本実施例では説明されていない）、連続放電を許容する基準放電電流は、許容最大電流値の２０％〜９０％程度に設定すると好ましい。

次に、ステップ４１１において、ＣＰＵ６１はＴ_２タイマを更新し（ステップ４１１）、Ｔ_３タイマをクリアする（ステップ４１２）。次に、ＣＰＵ６１はＴ_２タイマの積算値が３０秒以上になったか否かを判定する（ステップ４１３）。Ｔ_２タイマの積算値が３０秒に達していない場合は、ステップ４０４に戻る。

ステップ４１０において、算出された放電電流平均値が所定の電流たる２０Ａ以下の場合は、ＣＰＵ６１はＴ_３タイマのカウントを更新し（ステップ４１９）、Ｔ_３タイマのカウント値が５秒以上、即ち、算出された放電電流平均値２０Ａ以下の状態が５秒以上続いたかを判定し（ステップ４２０）、５秒以上続いた場合には大電流の連続放電状態が停止したとしてＴ_２タイマをクリアしてステップ４０４に戻る（ステップ４２１）。ステップ４２０において、算出された放電電流平均値２０Ａ以下の状態が５秒未満の場合は、ステップ４０４に戻る。

ステップ４１３において、算出された放電電流平均値２０Ａ以上が３０秒以上経過の場合は、作業者に対して大電流の連続放電状態（過電流状態）が継続していることを知らせるためのアラームを発する。このアラームの発し方は種々考えられるが、本実施例では、ＣＰＵ６１が、５秒のうち１秒間だけＦＥＴ５１に対して供給する電流値を下げるようにパルス駆動を行う。このパルス駆動時の駆動状態を示すのが図９である。

図９は、図７の過電流保護回路動作時の電流波形図である。横軸が経過時間（秒）、縦軸が電池パック１０からの放電電流値（単位Ａ）であり、経過時間に伴う放電電流の例を示すのが放電曲線９０である。時間ｔ_０にてトリガ８Ａが引かれると、モータ５には多大な始動電流が流れ、その電流値は時間ｔ_１にて矢印９１に示すように２０Ａを遙かに超える。モータ５の種類によっては、この始動電流が１００Ａを越える場合もある。しかしながら、始動電流の流れる時間は短く、２０Ａ以上となるＴ_βはせいぜい１００ミリ秒以内である。ここで、不感時間Ｔ_αは、Ｔ_βの２〜４倍程度の時間とすることが好ましく、このように不感時間Ｔ_αを長めに取ることによって始動電流と継続的に流れる大電流とを区別することができる。

時間ｔ_１においてモータ５に始動電流が流れてモータ５が加速し始めると、モータ５に流れる電流は低下し、矢印９２の点で再び増加を始める。その後、モータ５の回転数や負荷の大きさに応じて電流値は変動するが、矢印９３の時点で所定の電流、本実施例では放電電流２０Ａを越えることになり、この時点でＴ_２タイマによる大電流の継続時間のカウントを開始する。尚、実際の電動工具１において測定した放電電流をそのままグラフ化すると電流の変動があり図９のような滑らかな放電曲線にならないが、本実施例では直近のＴ_α時間の放電平均電流値を用いてグラフ化しているので、電流変動の影響を少なくすることができる。

そして、時間ｔ_３（矢印９４の時点）で２０Ａ以上の放電電流が３０秒続いたので、図８のステップ４１４で示したようにアラーム動作として１秒間だけ放電電流をスイッチングする。このスイッチング動作は、１秒間という短い時間だけ放電電流の平均値を低下させることにより電動工具の出力を低下させ、作業者に過電流状態であることを認識させるものである。スイッチング動作は、マイコン６０がＦＥＴ５１を制御することにより実行される。

図９の下側の放電曲線９０は、スイッチング動作時の電流波形を拡大したものである。ここでは、時間ｔ_３秒から（ｔ_３＋１）秒までの１秒間の放電曲線９０を示す。ＣＰＵ６１（図７参照）は、スイッチング動作時に１０ミリ秒（ｍＳ）毎にＦＥＴ５１（図７参照）をオン又はオフを周期的に繰り返すように制御する。この結果、時間ｔ_３秒から（ｔ_３＋１）秒までの１秒間にＦＥＴ５１がオンの状態が５０回、オフの状態が５０回、交互に存在することになる。このように、本実施例では５秒間隔毎に最初の１秒間だけＦＥＴ５１のスイッチング動作を行うことにより、スイッチング動作中の平均放電電流を約半分に低下させることができる。スイッチング動作を行うことによって、作業者は若干の出力低下が起こったことを感じ取ることができ、このスイッチング動作は作業者へのアラーム機能として役に立つ。このように、作業者が電動工具の動作状態に違和感を覚えることができるように構成したので、作業者は電池パック１０からの大電流（又は中電流）放電状態が続いていること、そのままトリガ８Ａを引き続けるとまもなくモータ５が強制的に停止される状態にあることを容易に知ることができる。

本実施例で示した、アラーム動作を行う開始時点（ｔ_２から３０秒後）や、アラーム動作の実行間隔（５秒毎）や、スイッチング動作時間（１秒間）は例示であって、これらの時間は任意に設定できる。また、ＦＥＴ５１をオン又はオフさせる時間間隔（オンが１０ミリ秒、オフが１０ミリ秒）も同様に例示であって、任意の間隔、任意の時間比率で行うようにしても良い。これらの時間は、電池パック１０に内蔵する電池セル３２の特性や、電動工具１のモータ５の特性、考えられる電動工具１の使用条件などを考慮の上、適宜設定すればよい。

本実施例では、アラーム動作が行われたにも拘わらずに、作業者がトリガ８Ａを引き続けて作業を継続した場合には、所定の時間（ｔ_３から５０秒）を経過した時間ｔ_４（矢印９５の時点）において、ＣＰＵ６１がＦＥＴ５１をオフさせるように制御することによってモータ５が強制的に停止される。

再び図８に戻り、ステップ４１５において算出された放電電流平均値２０Ａ以上が５０秒以上経過の場合は、ＣＰＵ６１はＦＥＴ５１をオフにする（ステップ４１６）。そして、作業者によってトリガスイッチ８がオフにされるまで待機し（ステップ４１７）、オフにされたらＣＰＵ６１はＦＥＴ５１を再びオンにしてからステップ４０３に戻る（ステップ４１８）。

以上、本実施例によれば、過大なピーク放電電流時の遮断機能によって遮断できないような、大電流又は中電流の長時間放電の場合にも、電動工具のモータを強制的に停止することができるので、電池パックの過電流状態、特に大電流連続放電状態を避けることができ、電池パックの劣化を効果的に防止することができる。

次に、図１０及び図１１を用いて本発明の第２の実施例に係る過電流保護回路について説明する。第２の実施例も第１の実施例と同様に、電池パック１０の基板４０に搭載されたマイコン６０を用いて電池パック１０内で過電流状態を検出するように構成した。しかしながら、マイコン６０で実行するプログラムが異なり、第１の実施例に比べてより高度な過電流保護を行うように構成した。

図１０は、第２の実施例に係る過電流保護回路の動作時の電流波形図である。横軸が経過時間（秒）、縦軸が電池パック１０からの放電電流値（単位Ａ）であり、放電電流値を示すのが放電曲線４５０である。本図では、放電を示す放電曲線４５０が矢印４５２又は４５３から別れて、曲線Ａ〜曲線Ｆの６つの放電パターンとなる例を示している。まず時間ｔ_０にてトリガ８Ａが引かれると、モータ５には多大な始動電流が流れ、その電流値は時間ｔ_１にて矢印４５１に示すように８０Ａを超える。モータ５の種類によっては、この始動電流が１００Ａを越える場合もある。しかしながら、始動電流の流れる継続時間は短く、１０Ａ以上となるＴ_１はせいぜい０．５秒程度である。ここで、Ｔ_０からＴ_１においては、本実施例における過電流保護回路の不感時間に設定すれば、モータ５の始動電流と、監視すべき過電流とを区別することができる。

時間ｔ_１においてモータ５に始動電流が流れてモータ５が加速し始めると、モータ５に流れる電流は低下し、矢印４５２の点で再び増加を始める。電動工具１が、図１に示したようなコードレスドリルであって先端工具が木工用ドリルの場合のように、負荷が小さい場合は、曲線Ａのようにｔ_２からｔ_３に至り僅かに放電電流が上昇するだけで、その後はそのままの状態で継続する（但し、木工用ドリルの場合は作業が１０秒以内に終わるのが普通である）。この場合は、放電電流値が本実施例における過電流保護を行うための最低の閾値（２０Ａ）に到達しないのでマイコン６０による過電流保護動作は何ら行われない。

曲線Ｃは、第１の実施例で説明した状態と同じ制御の放電電流パターンである。時間ｔ_１においてモータ５に始動電流が流れてモータ５が加速し始めると、モータ５に流れる電流は低下し、矢印４５２の点で再び電流値が増加を始め、矢印４５３で放電電流値が２０Ａを越える。すると、マイコン６０は過大電流の遮断時間Ｔ_２０（過大電流２０Ａ時の遮断時間Ｔという意味）を５０秒（＝ｔ_８−ｔ_３）と設定する。この場合、曲線Ｃのような放電パターンの場合は、ｔ_３から４０秒経過後に、マイコン６０はＦＥＴ５１を１０ミリ秒ごとにオン及びオフの制御を行うアラーム動作を１秒間行う。尚、第２の実施例ではアラーム動作を行う時間を３０秒でなく４０秒に設定している。

一方、曲線Ｂの場合は、マイコン６０は時間ｔ_３にて過大電流の遮断時間Ｔ_２０を設定するものの、Ｔ_２０が経過する前（ｔ_７の直後）に、矢印４５４に示すように再び電流値が２０Ａ以下に低下するので大電流状態が脱却され、この脱却状態がＴ_３秒（＞５秒）続くので、時間ｔ_３を基点とした遮断時間Ｔ_２０のカウントがクリアされる。しかしながら、矢印４５５で示す時間ｔ_９にて再び電流値が２０Ａを越えるので、時間ｔ_９を基点に再び過大電流の遮断時間Ｔ_２０が設定され、トリガ８Ａが離されるまで同様の制御が繰り返される。

次に、曲線Ｄの場合は、矢印４５２の点で電流値が再び増加を始め矢印４５３で、放電電流値が２０Ａを越え過大電流の遮断時間としてＴ_２０が設定される。その後さらに放電電流値が上昇し、矢印４５６の点で４０Ａを越える。そこで、マイコン６０は過大電流の遮断時間をＴ_２０からＴ_４０に置き換える。Ｔ_４０は連続放電電流値が４０Ａを越える場合の遮断時間であり、Ｔ_４０はＴ_２０に比べて短くなるように設定され、本実施例では３０秒である。尚、Ｔ_４０の測定の基点は、矢印４５６の時点（時間ｔ_６）ではなく時間ｔ_３のままとすると良い。過大電流の遮断時間Ｔ_４０を置き換えると、ＦＥＴ５１を１０ミリ秒ごとにオン及びオフ制御するアラーム動作の実施タイミングも早くする必要がある。例えば、Ｔ_４０を４０秒とすると、アラーム動作の実施タイミングをｔ_３から３０秒とすれば良い。アラーム動作の実施間隔は５秒毎とし、最初の１秒間だけ１０ミリ秒毎のＦＥＴ５１のオン又はオフの動作を繰り返すと良い。

次に、曲線Ｅの場合は、矢印４５３で放電電流値が２０Ａを越え過大電流の遮断時間としてＴ_２０が設定され、矢印４５７の点で放電電流値が４０Ａを越えたので遮断時間Ｔ_２０がＴ_４０に置き換えられ、矢印４５８の点で放電電流値が６０Ａを越えたので遮断時間Ｔ_４０がＴ_６０に置き換えられる。Ｔ_６０はＴ_４０に比べて短くなるように設定され、本実施例では１０秒である。Ｔ_６０の測定の基点はｔ_３のままとして変更しない。このように基点を時間ｔ_３で変えないようにすれば、Ｔ_２タイマによるカウント値をそのまま用いることができるので、時間管理がし易い。遮断時間Ｔ_６０を設定した場合であっても、遮断時間Ｔ_６０が経過する前に、遮断をする前のアラーム動作として１秒間だけ放電電流をスイッチングする。遮断時間Ｔ_６０を１０秒とした場合は、アラーム動作の開始時刻を５秒とすると良い。

次に、曲線Ｆの場合は、矢印４５３で放電電流値が２０Ａを越え過大電流の遮断時間としてＴ_２０が設定され、矢印４５９の時点で放電電流値が４０Ａを越えたので遮断時間Ｔ_２０がＴ_４０に置き換えられ、矢印４６０の時点で放電電流値が６０Ａを越えたので遮断時間Ｔ_４０がＴ_６０に置き換えられ、矢印４６１の時点で放電電流値が８０Ａを越えたので遮断時間Ｔ_６０がＴ_８０に置き換えられる。放電電流値が８０Ａを越えるということは、ほとんど即時に遮断すべき過大な電流であるので、Ｔ_８０は十分短い時間に設定され、例えば０．５秒に設定される。また、遮断時間Ｔ_８０を用いて遮断する場合には、遮断をする前のアラーム動作を行う時間的余裕はないので、ＣＰＵ６１はアラーム動作による事前予告無しにいきなり放電電流を遮断させる。Ｔ_８０の測定の基点は、ｔ_３のままとするので、矢印４６１の時点でｔ_３からＴ_８０秒以上経過している場合には、ＣＰＵ６１は即座にＦＥＴ５１をオフにして放電電流を遮断する。

以上のように、第２の実施例では放電電流の大きさに基づいて、許容持続時間を変化させるように制御するので、放電電流の大きさに基づいた高精度の過電流保護を行うことができる。尚、上述の実施例では、Ｔ_２０→Ｔ_４０→Ｔ_６０のように変更した際に、変更後の時間カウントの起点（図ではｔ_３）をそのまま維持するようにしたが、維持しないでＴ_２０→Ｔ_４０→Ｔ_６０のように変更する毎にＴ_２タイマによるカウントを開始させるようにしても良い。また、Ｔ_２０→Ｔ_４０→Ｔ_６０のように変更した遮断時間の経過前に、電流値が設定した遮断時間に対する基準電流値を一定時間下回った場合は、再びＴ_６０→Ｔ_４０→Ｔ_４０のように遮断時間を再設定するように制御しても良い。

次に、図１１のフローチャートを用いて、本発明の第２の実施例に係る過電流保護回路の動作を説明する。図１１のフローチャートで示す制御は、図８で示したフローチャートと同様に、マイコン６０を用いてプログラムを実行することによりソフトウェア的に実行できる。第１の実施例では、マイコン６０は、Ｔ_１タイマ、Ｔ_２タイマ、Ｔ_３タイマの３つのタイマを用いる。Ｔ_２タイマ、Ｔ_３タイマは第一の実施例と同じ用途で用いられるが、Ｔ_１タイマは第１の実施例のＴ_１タイマと異なる。Ｔ_１タイマは、始動電流を検出しないために、トリガを引いてから一定の時間だけ電流検出を行わない不感時間を検出するためのタイマである。Ｔ_２タイマは、所定電流以上が継続して流れる時間をカウントするためのタイマである。Ｔ_３タイマは、所定電流以上流れていた電流が所定値以下に低下してから一定の時間経過したか否かをカウントするためのタイマであり、復帰時間をカウントするためのタイマである。

電動工具１に電池パック１０が装着され、トリガ８Ａが引かれてトリガスイッチ８がオンになると（ステップ５０１）、ＣＰＵ６１は出力ポート６６から所定の電圧をＦＥＴ５１のゲートに出力することにより、ＦＥＴ５１をオン（ソース−ドレイン間が導通）させる（ステップ５０２）。これによって、モータ５には電池パック１０からの直流電力が供給され、モータ５が始動する。次に、ＣＰＵ６１は始動電流に起因するピーク電流を許容するため、不感時間の経過をカウントするＴ_１タイマのカウントを始める（ステップ５０３）。本実施例では、不感時間として０．５秒とする。ステップ５０４においてＴ_１タイマが０．５秒に到達していなければ、ステップ５２１に進みトリガスイッチ８の動作に変化があったか否かを判定し、トリガスイッチ８がオンのままであったらステップ５０３に移り、トリガスイッチ８がオフになったらステップ５０１に戻る（ステップ５２１）。

ステップ５０４で、Ｔ_１タイマが０．５秒に到達した場合はＴ_１タイマをクリアし（ステップ５０５）、ＣＰＵ６１は放電電流平均値Ｉ_１を算出する（ステップ５０６）。放電電流は、所定のサンプリング間隔（例えば１０ミリ秒間隔）毎に計測され、計測値が順次ＲＡＭ６３（図７参照）に格納される。放電電流平均値Ｉ_１は取得された複数の計測値のうち、直近５０ミリ秒の間に計測された電流値の平均である。同様にしてＣＰＵ６１は、取得された複数の電流値のうち、直近３秒の間に計測された電流値から放電電流平均値Ｉ_２を算出する（ステップ５０７）。尚、放電電流平均値Ｉ_１、Ｉ_２を算出するための時間５０ミリ秒、３秒が未経過の場合は放電電流平均値Ｉ_１、Ｉ_２を計算しないでゼロのままとするか、少ない計測値の平均を取るようにしても良い。

次に、ＣＰＵ６１は放電電流平均値Ｉ_１が８０Ａ以上か否かを判断し（ステップ５０８）、以上の場合は、アラーム動作（パルス駆動）をするまでの時間Ｔ_Ｐを０．５秒、ＦＥＴ５１を遮断させるための時間Ｔ_Ｓを０．５秒に設定し（ステップ５０９）、ステップ５１６に進む。ここでＴ_Ｐ＝Ｔ_Ｓとしたのは、Ｉ_１≧８０Ａの場合にはアラーム動作を行うことなくＦＥＴ５１をほぼ瞬時にオフさせるためである。

ステップ５０８でＩ_１＜８０Ａの場合は、放電電流平均値Ｉ_２が６０Ａ以上か否かを判断し（ステップ５１０）、Ｉ_２≧６０Ａの場合はアラーム動作（パルス駆動）をするまでの時間Ｔ_Ｐを５秒、ＦＥＴ５１を遮断させるための時間Ｔ_Ｓを１０秒に設定し（ステップ５１１）、ステップ５１６に進む。このように設定すると、放電電流平均値Ｉ_２が２０Ａを越えてから５秒後に１秒間だけアラーム動作（パルス駆動）が実行され、アラーム動作が終了して４秒後（Ｉ_２が２０Ａを越えてから１０秒後）にＦＥＴ５１がオフになるように設定される。

ステップ５１０でＩ_２＜６０Ａの場合は、放電電流平均値Ｉ_２が４０Ａ以上か否かを判断し（ステップ５１２）、Ｉ_２≧４０Ａの場合はアラーム動作（パルス駆動）をするまでの時間Ｔ_Ｐを２０秒、ＦＥＴ５１を遮断させるための時間Ｔ_Ｓを３０秒に設定し（ステップ５１３）、ステップ５１６に進む。同様にして、ステップ５１２でＩ_２＜４０Ａの場合は、放電電流平均値Ｉ_２が２０Ａ以上か否かを判断し（ステップ５１４）、Ｉ_２≧２０Ａの場合はアラーム動作（パルス駆動）をするまでの時間Ｔ_Ｐを４０秒、ＦＥＴ５１を遮断させるための時間Ｔ_Ｓを５０秒に設定し（ステップ５１５）、ステップ５１６に進む。

ステップ５１４で放電電流平均値Ｉ_２が２０Ａを下回ったときは、放電平均電流が小さくなったときにタイマＴ_２をクリアするためのＴ_３タイマのカウントを開始し（ステップ５２３）、Ｔ_３タイマが５秒を越えていたら、Ｔ_２タイマをクリアしてステップ５２２に進む（ステップ５２４、５２５）。ステップ５２４で、Ｔ_３タイマが５秒未満の場合は、ステップ５２２に進む。ステップ５２２では、トリガスイッチ８がオンのままで有るかを判断し、オンのままであったらステップ５０６に進み、オフであったらステップ５０１に進む。

ステップ５１６においてＴ_３タイマをクリアしたのち（ステップ５１６）、Ｔ_２タイマのカウント値を更新する（ステップ５１７）。次に、Ｔ_２タイマのカウント値が、アラーム動作を行うための設定値Ｔ_Ｓ以上であるか否かを判定し（ステップ５１８）、ＦＥＴ５１を遮断させるための時間Ｔ_Ｓに到達していたら、ＣＰＵ６１はＦＥＴ５１をオフにすることによってモータ５に供給される直流電力を遮断する（ステップ５１９）。そして、作業者によってトリガ８Ａが戻されてトリガスイッチ８がオフになるまで待機し（ステップ５２０）、オフにされたらステップ５０１に戻る。

ステップ５１８において、Ｔ_２タイマのカウント値がＴ_Ｓ未満の場合は、ＣＰＵ６１はＴ_２タイマの値がＴ_Ｐ以上であるかを判定し、Ｔ_Ｐ以上の場合は、ＣＰＵ６１はＦＥＴ５１をパルス動作させることによって、作業者に対して大電流の連続放電状態（過電流状態）が継続していることを知らせるためのアラームを発する（ステップ５２７）。このパルス駆動の状態は、図９の下側の図で示したのと同様に、５秒間隔毎に、最初の１秒間だけ１０ミリ秒ごとにＦＥＴ５１をオン又はオフさせるスイッチング動作を行う制御である。

以上、第２の実施例によれば電池パック１０からの放電電流の大きさに応じて、許容連続放電時間を可変に設定できるので、ロック電流など過大な電流が流れる場合は即座にＦＥＴ５１をオフさせることにより確実に電池パック１０及び電動工具１を保護することができる。また、電池パック１０からの放電を遮断させるための閾値を複数設けたので、電動工具の特性や使用状態に応じたきめ細かな大電流連続放電状態からの保護ができ、電池パック１０の劣化を防止するだけでなくモータ５の損傷を未然に防止することができる。さらに、第２の実施例の制御は電池パック１０に含まれるマイコン６０でプログラムを実行することにより実現しているので、プログラムの変更だけで多彩な過電流保護制御を実現できる。

次に図１２及び図１３を用いて本発明の第３の実施例に係る過電流保護回路について説明する。第１の実施例においては、電池パック１０の基板４０にマイコン６０が搭載され、このマイコン６０を用いて電池パック１０内で過電流状態を検出するように構成した。第３の実施例は、電池パック２１０の基板２４０に過電流保護回路を搭載する点では第１の実施例と同じであるものの、マイコンを用いないで専用の電池保護ＩＣ２５３を用いた回路で実現した点にある。また、過電流を遮断するためのＦＥＴを電池パック２１０の内部に設けるのではなく電動工具１０１側に設け、そのＦＥＴを外部から制御可能として、電池パック２１０側からＦＥＴのオン又はオフを制御するようにした。第２の実施例と同じ構成の部分には同じ参照符号を付している。

図１２は、本発明の第３の実施例に係る電池パック２１０の断面図である。電池パック２１０は図５で説明した電池パック１０と、収容する電池セル２５０の本数を除いて基本的に同じ構成である。収容する電池セル２５０は、公称電圧３．６Ｖのリチウムイオン電池を４本直列に接続したものである。電池セル２５０は、４本並べてケース２２５に収容され、ハウジング２２０の上側ハウジング２２１と下側ハウジング２２２の間に配置される。ケース２２５の上側と、上側ハウジング２２１の間には基板２４０が配置され、基板２４０には正極端子１４７と負極端子１４３が設けられる。

図１３は、本発明の第３の実施例に係る過電流保護回路の回路図である。図１３において、電動工具１０１と電池パック２１０とは、正極端子１４７、負極端子１４３、過電流過放電出力端子１５６を介して着脱可能に接続される。電池パック２１０には、過充電出力端子１５７も設けられるが、この端子は充電器９９と接続されるものであり、電動工具１０１には接続されない。電動工具１０１は、電池パック１０から供給される電力により駆動されるモータ１０５と、手動で切換可能なトリガスイッチ１０８を有するスイッチユニット１０３と、モータ１０５の回転を停止させるコントローラ１０４を含んで構成される。

電池パック２１０は、予め所定電圧以上に充電された状態で電動工具１０１に接続されることにより、正極端子１４７と負極端子１４３との間に所定電圧を供給する。トリガスイッチ１０８が閉じてＦＥＴ１２１がオンとなると、正極端子１４７と負極端子１４３との間にモータ１０５を経由する閉回路が形成され、モータ１０５は、所定の電力が供給されて駆動される。

電池パック２１０は、複数の電池セル２５０を直列に接続した電池セル群２５１と、正極端子１４７と電池セル群２５１との間に接続された抵抗２５２と、各電池セル２５０の過放電、過電流、および過電圧を検出して検出結果に応じた信号を電動工具１０１あるいは充電器に出力する電池保護ＩＣ２５３を含んで構成される。電池保護ＩＣ２５３や抵抗２５２は、図１１で示した基板２４０上に搭載される。

抵抗２５２及び電池セル群２５１は、正極端子１４７と負極端子１４３との間に、直列に接続される。電池セル群２５１を構成する電池セル２５０は、例えばリチウムイオン電池等の二次電池である。電池保護ＩＣ２５３は、各電池セル２５０の過放電および過電流を監視し、いずれかの電池セル２５０で過放電または過電流を検出すると、過電流過放電出力端子１５６を介してモータ１０５への電力供給を遮断するための信号をコントローラ１０４に出力する。また、電池保護ＩＣ２５３は、電池セル２５０が過充電であることを検出すると、過充電出力端子１５７を介して充電器へ充電を停止するための信号を出力する。本実施例では、リチウムイオン電池の定格は、電池セル２５０の１個当たり３．６Ｖで最大充電電圧が４．２Ｖであり、４．３５Ｖ以上となったときに過充電であると判断される。また、過電流とは、負荷に流れる電流が所定値を超えた状態のことを指し、本実施例では過電流となる電流は２０Ａ以上の放電電流が所定時間（例えば十数秒から数十秒）継続することをも含む。過放電とは、各電池セル２５０の残電圧が所定値を下回った状態のことを指し、本実施例では過放電となる１つの電池セル２５０の電圧を２Ｖとする。

電池保護ＩＣ２５３は、素電池電圧検出部２３０、過電圧検出部２３５、過放電検出部２３４、過電流検出部２３３およびスイッチ２３８を含んで構成される。素電池電圧検出部２３０は、各電池セル２５０の個々の電圧を検出し、検出結果を過電圧検出部２３５および過放電検出部２３４に出力する。

過電圧検出部２３５は、素電池電圧検出部２３０から各電池セル２５０の電圧を入力され、いずれかの電池セル２５０の電圧が一定値以上の場合には過電圧が生じていると判断する。過放電検出部２３４は、素電池電圧検出部２３０から各電池セル２５０の電圧を入力され、いずれかの電池セル２５０の電圧が一定値以下の場合には過放電が生じていると判断し、スイッチ２３８を閉じる（オン）ための信号を出力する。

過電流検出部２３３は、抵抗２５２を流れる電流値を検出し、検出した電流が許容最大電流値を越えた場合には過電流が生じていると判断し、スイッチ２３８を閉じるための信号を出力する。過放電検出部２３４又は過電流検出部２３３からの信号によりスイッチ２３８が閉じられると、過電流過放電出力端子１５６とグランドラインとが接続される。従って、その場合には、電池保護ＩＣ２５３は、電動工具１０１のコントローラ１０４に０ボルト（Ｌｏ信号）を出力することとなる。

大電流検出回路２４１は抵抗２５２を流れる電流が２０Ａ以上か否かを検知し、２０Ａ以上であれば、タイマカウンタ２４２に信号を出力する。タイマカウンタ２４２はその信
号が入力されると、タイマのカウントを開始し、５０秒が経過するとスイッチ２３８にスイッチ２３８を閉じる（オン）ための信号を出力する。スイッチ２３８が閉じると上述のように電池保護ＩＣ２５３は、過電流過放電出力端子１５６を介して電動工具１０１のコントローラ１０４に０ボルト（Ｌｏ信号）を出力する。大電流検出回路２４１が検出した電流が２０Ａを下回った場合は、大電流検出回路２４１は復帰回路２４３に信号を出力する。復帰回路２４３はその信号が入力されると、上述とは別のタイマのカウントを開始し、５秒が経過するとタイマカウンタ２４２にタイマをリセットするための信号を出力する。

このように、電流が２０Ａ以上である状態が５０秒間継続すると、電池保護ＩＣ２５３は電動工具１０１のコントローラ１０４に０ボルト（Ｌｏ信号）を出力する。電流が２０Ａ以上となってもその状態が５０秒間経過する前に電流が２０Ａを下回ると、タイマカウンタ２４２のタイマのカウントは一時停止される。電流が２０Ａを下回る状態が５秒間継続すると、復帰回路２４３によってタイマカウンタ２４２のタイマのカウントがリセットされる。これにより、再び電流が２０Ａ以上となってもその状態がさらに５０秒間継続しない限りは、電動工具１０１のコントローラ１０４に０ボルト（Ｌｏ信号）は出力されない。

電動工具１０１のモータ１０５は、スイッチユニット１０３およびコントローラ１０４を介して正極端子１４７および負極端子１４３に接続される。スイッチユニット１０３はモータ１０５に接続され、トリガスイッチ１０８と、正逆スイッチ１０９を備える。トリガスイッチ１０８は、モータ１０５と直列に接続され、作業者に操作されることにより、モータ１０５のオン又はオフする。正逆スイッチ１０９は、正極端子１４７と負極端子１４３に接続されるモータ１０５の極性を反転させ、回転方向を変更するためのスイッチである。

コントローラ１０４は、電池保護ＩＣ２５３から電力供給遮断のための信号が入力されると、ＦＥＴ１２１をオフにすることによりモータ１０５への電力供給のための閉回路を遮断し、電動工具１０１を停止させる。コントローラ１０４は、メイン電流スイッチ回路１２０、メイン電流スイッチオフ保持回路１３０および表示部１４０で構成される。

メイン電流スイッチ回路１２０は、ＦＥＴ１２１、抵抗１２２、およびコンデンサ１２３で構成される。ＦＥＴ１２１は、ドレインがモータ１０５に、ゲートが過電流過放電出力端子１５６に、ソースが負極端子１４３にそれぞれ接続される。抵抗１２２は、正極端子１４７とＦＥＴ１２１のゲートとの間に接続される。コンデンサ１２３は、ＦＥＴ１２１のゲートとソースとの間に接続される。ＦＥＴ１２１のゲートと、抵抗１２２と、コンデンサ１２３との接点を接点１２４とする。

ＦＥＴ１２１は、電池パック２１０からモータ１０５に正常に電力が供給されている間はオン状態である。すなわち、電動工具１０１と電池パック２１０が接続されると電池電圧が抵抗１２２を介して接点１２４（ＦＥＴ１２１のゲート）に印加されるためＦＥＴ１２１はオンとなる。一方、電池保護ＩＣ２５３で過放電または過電流が検出されて、過電流過放電出力端子１５６からＦＥＴ１２１のゲートに０ボルト（Ｌｏ信号）が入力されると、ＦＥＴ１２１はオフし、モータ１０５への電力供給を遮断する。

メイン電流スイッチオフ保持回路１３０は、ＦＥＴ１３２、抵抗１３１、１３３、及びコンデンサ１３４で構成される。ＦＥＴ１３２は、ドレインがＦＥＴ１２１のゲートおよび過電流過放電出力端子１５６に接続され、ソースが負極端子１４３に接続される。また、ゲートは、抵抗１３１を介してモータ１０５およびＦＥＴ１２１のドレインと接続されると共に、互いに並列に接続された抵抗１３３およびコンデンサ１３４を介して負極端子１４３に接続される。ＦＥＴ１３２のゲート側の接点１３５に電圧が生ずると、ＦＥＴ１３２がオンし、ＦＥＴ１３２のドレインと接続されている接点１２４は、負極端子（グランドライン）１４３と接続される。接点１２４は、ＦＥＴ１２１のゲートと接続されているため、ＦＥＴ１２１のゲートも負極端子１４３と接続され、ＦＥＴ１３２のオンによりＦＥＴ１２１がオフになる。

表示部１４０は、抵抗１４１とＬＥＤ１４２で構成され、ＦＥＴ１２１のドレインとソースの間に、並列に接続される。トリガスイッチ１０８がオフ状態、もしくは、ＦＥＴ１２１がオンして、トリガスイッチ１０８がオンしてモータ１０５に電力が供給されている場合には、表示部１４０の両端には電位差がないので、ＬＥＤ１４２は点灯しない。一方、過放電または過電流が検出されてＦＥＴ１２１がオフ状態になると、ドレインとソースとの間に電位差が生じるので、電流が抵抗１４１を介して流れてＬＥＤ１４２が点灯し、過放電または過電流が検出されている状態であることを表示する。これにより、作業者は、過放電により電動工具１０１を動作させることができない状態であることを容易に認識することができる。

以上のように、第３の実施例においては、電池パック２１０内に設けた電池保護ＩＣ２５３によって、電動工具の使用時に生じる過大電流の所定時間以上の持続を遮断するように電動工具に指示することができる。この結果、電池パック２１０の異常な温度上昇を防止し、長寿命化を図ることができる。第３の実施例においては、電池パック２１０は４本の電池セル２５０を直列に接続しただけであり、第１の実施例のように並列接続された電池パック１０よりも、各電池セル２５０から放電される電流量が大きくなる傾向にある。従って、本実施例のように電池パック２１０に設けた電池保護ＩＣ２５３を用いて放電電流を規制するようにすれば、電池セル２５０の寿命を大幅に延ばすことが可能となる。

次に図１４を用いて本発明の第４の実施例に係る過電流保護回路について説明する。まず第４の実施例を説明する前に、図１６〜図１９を用いて電動工具の別の例を説明する。第１の実施例においては、電動工具としてコードレスドリルの例を示した。コードレスドリルは、穿孔作業等の作業時間は通常数秒程度で終了することがほとんどであり、第１〜第３の実施例で説明したような過電流保護回路はほとんど必要とされないのが現実である。従って、コードレスドリルのような電動工具には、過電流保護回路無しの電池パックでも実用上十分である。しかしながら、電動工具の中には過電流保護回路を有する方が良いものもある。

図１６は、過電流保護回路を必要とされるコードレス式の電動工具を示す図であり、電動工具としてコードレス丸のこ６０１を示す。図１６は電動丸のこ６０１を斜め前方から見た斜視図である。コードレス丸のこ６０１は、電池パック１０を用いてモータを回転させて、丸のこ刃６１２を回転させるものである。コードレス丸のこ６０１は、外枠であるハウジング６０２を有し、ハウジング６０２の後方には電池パック１０が装着される。電池パック１０は、制御回路部を除いて、図３〜図６又は図１２で説明したものと同じ構造のものを用いることができる。丸のこ刃６１２の外側には、ほぼ上側前方半分を覆う形状をした外枠であるソーカバー６０６と、丸のこ刃６１２の外周のほぼ下側半分を覆う形状をした丸のこ刃６１２を保護するセーフティカバー６０７と、丸のこ刃６１２を底面より下方向に突出可能な開口部を有するベース６０８を有する。ハウジング６０２の上方には、一部にトリガ６１３が収容されたハンドル部６０４が形成され、ハンドル部６０４の下端付近に電池パック１０が装着される。

図１７は、図１６のコードレス丸のこ６０１の正面部分を断面図で示したものである。ハウジング６０２の内部にはモータ６０９が収容され、モータ６０９の回転力は、減速機構６１０を介して所定の比率で減速され出力軸６１１に伝達される。出力軸６１１の先端には丸のこ刃６１２が取付けられ、丸のこ刃６１２がモータ６０９によって回転駆動される。

このようなコードレス丸のこ６０１においては、切断する対象の切断距離が長い場合には、十秒以上モータ６０９を連続回転させることがあり得る。また、丸のこの場合は、作業者がハンドル部６０４を木材等に押しつける力の大きさによってモータ６０９に係る負荷の大きさが変わってくる。特に、切断対象の木材が堅かったり、節が多いような場合であって、作業者がハンドル部６０４に強い力を加えながら切断すると、モータ６０９に流れる電流、即ち電池パック１０からの放電電流が大きくなり、その大電流が長く続くこともある。

図１８は、過電流保護回路を必要とされる他の電動工具、コードレスハンマドリル７０１を示す図であり、斜め後方から見た斜視図である。図１８において、コードレスハンマドリル７０１はハウジング７０２の後方側にハンドル部７０４が形成される。ハンドル部７０４の一部にはトリガ７１３が設けられる。ハウジング７０２の前方側下方にはバッテリ装着部７１４が設けられ、電池パック１０が取り付けられる。コードレスハンマドリル７０１は、コンクリートの穴あけ、アンカの下穴あけ、コアビット作業、ハツリ、溝堀り等の作業に用いられ、１回の作業時間が十秒を越えることもあり得る。従って、コードレスハンマドリル７０１においては、本発明の過電流保護回路を用いることは電池パック１０の保護だけでなく、モータ保護の観点からも好ましい。

図１９は、過電流保護回路を必要とされるさらに他の電動工具、コードレスジグソー８０１を斜め前方から見た斜視図である。図１９において、コードレスジグソー８０１は、ハウジング８０２の上方にハンドル部８０４を備え、ハンドル部８０４にはトリガ８１３が設けられる。ハンドル部８０４の後方には、電池パック１０が装着される。ハウジング８０２の下方には丸のこ刃（図示せず）を底面より下方向に突出可能な開口部を有するベース６０８を有する。

コードレスジグソー８０１は、木材の曲線切りの作業に用いられ、１回の作業時間が十数秒から数十秒に渡ることもある。また、曲線切りの際に作業者がハンドル部８０４を介して強い力で押しつけると、モータにかかる負荷が増大し、流れる電流が大きくなる傾向にある。従って、コードレスジグソー８０１においては、本発明の過電流保護回路を用いることは電池パック１０の保護だけでなく、モータ保護の観点からも好ましい。

以上のように図１６〜図１９で示した電動工具においては、過電流保護回路を有する電池パックを用いることは、電池パック１０の劣化防止、長寿命化のために大変効果的である。しかしながら、電動工具に装着できる電池パックには、同一電圧の電池パックでも容量の差や、電池セルの違い等でいくつかの種類があり、電池パック内に過電流保護回路を持たないものもある。そこで第４の実施例では、過電流保護回路を電動工具の内部に設けるように構成したものである。

図１４は本発明の第４の実施例に係る過電流保護回路の回路図である。図１４において、図１３と同じ回路素子の部分には同じ参照符号を付しており、繰り返しの説明は省略する。第４の実施例においては、電池パック２６０側に所定電流で所定時間以上の過電流を検出するのではなく、電動工具３０１の内部にマイコン（マイクロコンピュータ）３６０を設けて、マイコン３６０によって過電流状態の検出及びモータ１０５への電流遮断の制御を行うようにした。

マイコン３６０は、中央処理装置（ＣＰＵ）３６１、ＲＯＭ３６２、ＲＡＭ３６３、タイマ３６４、Ａ／Ｄコンバータ３６５、出力ポート３６６、リセット入力ポート３６７を含んで構成され、これらは内部バスにより相互に接続される。

電流検出部３５０は、ＦＥＴ１２１に流れる電流を検出するもので、入力側はＦＥＴ１２１のドレインの接続点に接続され、出力側はマイコン３６０のＡ／Ｄコンバータ３６５に接続される。電流検出部３５０は増幅回路を備えた構成で、ＦＥＴ１２１のオン抵抗に基づき、その流れる電流の方向によって生じる電位を増幅する。このように放電に対応して増幅回路に出力が生じ、この出力に基づきマイコン３６０のＡ／Ｄコンバータ３６５はデジタル信号に変換する。

電源回路部３７０は３端子レギュレータを含んで構成され、マイコン３６０に供給するための定電圧Ｖ_ＣＣを生成する。電源回路部３７０には、平滑コンデンサ３７１、３７２が並列に接続される。さらに電源回路部３７０はマイコン３６０のリセット入力ポート３６７に接続され、マイコン３６０を初期状態にするためにリセット入力ポート３６７にリセット信号を出力する。

このような回路構成において、マイコン３６０はトリガスイッチ１０８が引かれたことを検出すると、電流検出部３５０により電流値を取得し、図８で示した手順に従ってモータ１０５に流れる大電流の継続状況を監視し、継続時間が所定時間以上になったら作業者に対してアラーム動作を行う。さらに大電流が続いた場合には、マイコン３６０は出力ポート３６６を介してＦＥＴ１３２のゲートにハイ信号を出力することにより、ＦＥＴ１３２をオンとして、ＦＥＴ１３２のソース−ゲート間電圧を０ボルトとする。この結果、ＦＥＴ１２１のゲート信号が０ボルト（Ｌｏ信号）になり、ＦＥＴ１２１のゲート信号がオフとなり、モータ１０５に供給される電流路が遮断され、モータ１０５の回転が停止する。

以上のように第４の実施例では電動工具３０１側にマイコン３６０を設けて過電流に対する保護を行うようにしたので、電池パック２６０には所定時間以上の過電流を検出する手段を設ける必要はない。従って、電池保護ＩＣ２８３は、図１３で示すような大電流検出回路２４１、タイマカウンタ２４２、復帰回路２４３を有しない。図１４の電池パック２６０に含まれる電池保護ＩＣ２８３は、過大なピーク電流保護の為の回路と、充電時の過充電保護のための回路を含む市販されている汎用ＩＣを用いることができ、大電流が十数秒から数十秒にわたって続くことを監視するために専用の回路を設ける必要はない。

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。例えば、図１４で示す電動工具３０１に、図１３で示した電池パック２１０をそのまま接続しても良い。この場合は、電動工具３０１側に設けられた過電流保護回路及び電池パック２１０に設けられた過電流保護回路の双方が働くことになるが、先に働くいずれかの過電流保護回路によってモータ１０５が停止されることになり、過電流保護回路の冗長性が高まり、より信頼性が高い電動工具を実現できる。

上述した電池パックは、電動工具に用いるだけでなく、コードレス掃除機、コードレス作業ライト、コードレス噴霧器、その他のコードレス電動機器、コードレス作業機器に用いることができる。また、大電流連続放電に対する保護のための制御条件（遮断時間、アラーム動作時間）については上述した例に限られず、用いられる電動工具や作業特性に応じて任意に設定すれば良い。さらに、アラーム動作においては、上述の実施例では１秒間だけ高速なスイッチング動作（パルス駆動）を行うことによって実現したが、これだけに限られずにその他の任意の方法にて作業者に警告を発するようにしても良い。

１ 電動工具 ２ 本体部 ２Ａ 工具保持部 ３ ハンドル部
４ 端子 ４Ａ 正極端子 ４Ｂ 負極端子 ４Ｃ 信号伝達端子
５ モータ ６ 先端工具 ８ トリガスイッチ ８Ａ トリガ
１０ 電池パック ２０ ハウジング ２１ 上側ハウジング
２１Ａ ボス ２２ 下側ハウジング ２２Ａ ボス ２３ 操作部
２４ 端子挿入部 ２４Ａ スリット ３０ ケース
３１ セルフレーム ３２ 電池セル ３２Ａ〜３２Ｄ 電池セル組
４０ 基板 ４０Ａ、４０Ｂ 領域 ４２ 端子
４２Ａ （充電用）正極端子 ４２Ｂ （放電用）正極端子
４２Ｃ、４２Ｄ 信号伝達端子 ４２Ｆ （充放電用）負極端子
４２Ｇ 信号伝達端子 ４９ 端子カバー ５０ スイッチング部
５１ ＦＥＴ ５２ ダイオード ５３、５４ 抵抗
５５ 定電圧電源 ５６ 三端子レギュレータ
５７、５８ 平滑コンデンサ ５９ リセットＩＣ ６０ マイコン
６１ ＣＰＵ ６２ ＲＯＭ ６３ ＲＡＭ ６４ タイマ
６５ Ａ／Ｄコンバータ ６６ 出力ポート ６７ リセット入力ポート
７０ 電池電圧検出部 ７１〜７３ 抵抗 ７５ 電池温度検出部
７６ サーミスタ ７７、７８ 抵抗 ８０ 電流検出部
８３ トリガ検出部 ８４、８５ 抵抗 ８６ 表示部
８７ ＬＥＤ ８８ 抵抗 ９０ 放電曲線 ９９ 充電器
１０１ 電動工具 １０３ スイッチユニット １０４ コントローラ
１０５ モータ １０８ トリガスイッチ １０９ 正逆スイッチ
１２０ メイン電流スイッチ回路 １２１ ＦＥＴ １２２ 抵抗
１２３ コンデンサ １２４ 接点
１３０ メイン電流スイッチオフ保持回路 １３１ 抵抗 １３２ ＦＥＴ
１３３ 抵抗 １３４ コンデンサ １３５ 接点 １４０ 表示部
１４１ 抵抗 １４２ ＬＥＤ １４３ 負極端子 １４７ 正極端子
１５６ 過電流過放電出力端子 １５７ 過充電出力端子
２１０ 電池パック ２２０ ハウジング ２２１ 上側ハウジング
２２２ 下側ハウジング ２２５ ケース ２３０ 素電池電圧検出部
２３３ 過電流検出部 ２３４ 過放電検出部 ２３５ 過電圧検出部
２３８ スイッチ ２４０ 基板 ２４１ 大電流検出回路
２４２ タイマカウンタ ２４３ 復帰回路 ２５０ 電池セル
２５１ 電池セル群 ２５２ 抵抗 ２５３ 電池保護ＩＣ
２６０ 電池パック ２８３ 電池保護ＩＣ ３０１ 電動工具
３５０ 電流検出部 ３６０ マイコン ３６１ ＣＰＵ
３６２ ＲＯＭ ３６３ ＲＡＭ ３６４ タイマ
３６５ Ａ／Ｄコンバータ ３６６ 出力ポート
３６７ リセット入力ポート ３７０ 電源回路部
３７１ 平滑コンデンサ ４５０ 放電曲線
６０１ コードレス丸のこ ６０２ ハウジング ６０４ ハンドル部
６０６ ソーカバー ６０７ セーフティカバー ６０８ ベース
６０９ モータ ６１０ 減速機構 ６１１ 出力軸
６１２ 丸のこ刃 ６１３ トリガ ７０１ コードレスハンマドリル
７０２ ハウジング ７０４ ハンドル部 ７１３ トリガ
７１４ バッテリ装着部 ８０１ コードレスジグソー
８０２ ハウジング ８０４ ハンドル部 ８１３ トリガ

Claims (14)

1. 複数の二次電池セルよりなる電池セル群と、
   前記電池セル群からスイッチング素子及びトリガスイッチを介して電力が供給されるモータと、を備えた電動工具において、
   前記電池セル群、前記スイッチング素子及び前記モータを通る電流路に流れる電流値を検出する電流検出器と、
   前記電流検出器からの検出信号を入力し、前記スイッチング素子のオンオフを制御する制御手段を備え、
   前記制御手段は、
   前記電流検出器により前記電池セル群に流れる電流値が所定値以上で第１の時間継続したときに、作業者に高負荷作業が継続していることを認識させるためのアラーム表示又はアラーム制御を行い、
   前記第１の時間経過後に前記電流値が所定値以上のままであって第２の時間が経過したときに前記スイッチング素子をオフにすることにより前記電流路を遮断することを特徴とする電動工具。
2. 前記制御手段はタイマを含んだマイコンであり、
   前記マイコンは前記電流検出器からの信号と前記タイマを用いて、検出された電流値が所定値を超えている状態の継続時間をカウントすることを特徴とする請求項１に記載の電動工具。
3. 前記制御手段は、タイマ手段を内蔵又は外付けした専用の集積回路であり、
   前記集積回路は、前記電流検出器からの信号と前記タイマを用いて、検出された電流値が所定の値を超えた状態の継続時間をカウントすることを特徴とする請求項１に記載の電動工具。
4. 前記電池セル群は、ハウジングに格納されて電池パックとして前記電動工具の本体に着脱可能に構成されることを特徴とする請求項２又は３に記載の電動工具。
5. 前記制御手段及び前記スイッチング素子は、前記電池パック内に配置されることを特徴とする請求項４に記載の電動工具。
6. 前記制御手段及び前記スイッチング素子は、前記電動工具の本体側に配置されることを特徴とする請求項４に記載の電動工具。
7. 前記制御手段は前記電池パック内に配置され、前記スイッチング素子は前記電動工具の本体側に配置され、
   前記電池パックに、前記電動工具の本体側に対して前記スイッチング素子の制御信号を出力する接続端子を設けたことを特徴とする請求項６に記載の電動工具。
8. 前記スイッチング素子は電界効果トランジスタであり、
   前記アラーム制御において前記制御手段は、第１の時間が経過した際に短い時間間隔で前記スイッチング素子のオン又はオフを複数回繰り返すように制御することを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の電動工具。
9. 複数の二次電池セルよりなる電池セル群と、
   前記電池セル群からスイッチング素子及びトリガスイッチを介して電力が供給されるモータと、を備えた電動工具において、
   前記電池セル群、前記スイッチング素子及び前記モータを通る電流路に流れる電流値を検出する電流検出器と、
   前記電流検出器から所定時間以上の過大電流を検出したら前記スイッチング素子をオフにする制御手段を有し、
   前記制御手段は、前記スイッチング素子をオフにする前に、作業者に対して前記スイッチング素子をオフにすることを知らせる予告制御を実行することを特徴とする電動工具。
10. 前記予告制御が実行されてから所定時間経過するまでに前記過大電流が解消されない場合に、前記制御手段は前記スイッチング素子をオフにすることを特徴とする請求項９に記載の電動工具。
11. 前記予告制御は、短い時間間隔で前記スイッチング素子のオン又はオフを複数回繰り返す制御であることを特徴とする請求項１０に記載の電動工具。
12. 複数の二次電池セルよりなる電池セル群と、
    前記電池セル群からの放電電流を監視する制御回路と、
    接続される電池駆動機器に接続される接続端子と、
    前記二次電池セルから前記接続端子への放電経路を遮断するスイッチ手段を有する電池パックであって、
    前記制御回路は、
    前記二次電池セルからの放電電流が許容放電最大値を越えた際に、前記スイッチ手段を遮断し、
    前記二次電池セルからの放電電流が、許容放電最大値以下の基準電流値のまま第１の時間継続したときに、前記スイッチ手段を遮断することを特徴とする電池パック。
13. 前記スイッチ手段は半導体スイッチング素子であり、
    前記制御回路はタイマを有するマイコンであることを特徴とする請求項１２に記載の電池パック。
14. 前記スイッチ手段は半導体スイッチング素子であり、
    前記制御回路はタイマ手段を内蔵又は外付けした専用の集積回路であることを特徴とする請求項１３に記載の電池パック。

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