JP5690698B2 - 電動工具用バッテリパック - Google Patents

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Description

本発明は、充放電可能な複数のセルを直列接続してなるバッテリを備えた電動工具用バッテリパックに関する。
この種の電動工具用バッテリパックにおいては、バッテリを過放電領域まで繰り返し使用すると、バッテリを構成するセルの間で、容量アンバランスが進行し、バッテリの寿命が短くなるという問題があった。
そこで、従来、こうした問題を防止するために、複数のセルの電圧の少なくとも一つが放電終止電圧以下になる設定タイミングで、各セルの電圧を測定して、全てのセルの電圧が、測定電圧中の最小電圧となるよう、各セルを放電させることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
つまり、この提案の装置によれば、予め設定されたタイミングで、各セルの電圧が、電圧の最も低いセルの電圧（最小電圧）となるよう、その最小電圧よりも電圧の高いセルを放電させて、各セルの電圧を全て一致させるバランシング制御を実施することで、各セル間のばらつきを低減する。
特開２００８−１５４３１７号公報
しかし、上記提案の装置では、各セルの電圧を測定し、測定電圧の一つが放電終止電圧以下になっているとき、或いは、使用者がバッテリパックの充電操作（充電器への装着等）を行ったときに、設定タイミングになったと判断して、バランシング制御を実施する。
このため、上記提案の装置において、バランシング制御は、バッテリパックから電動工具への給電時、若しくは、給電終了直後に実施されることがあり、バランシング制御により各セル間のばらつきを充分低減できないことがあった。
つまり、バッテリパックから電動工具へ給電時や給電終了直後は、各セルに流れる電流によって、各セルの電圧は不安定になる。
そして、上記提案の装置では、こうした電圧不安定時に、設定タイミングになったと判断して、各セルの電圧を測定し、その測定結果に基づき、バランシング制御を実行することがある。
このため、上記提案の装置によれば、各セル間のばらつきを充分低減することができず、場合によっては、各セル間のばらつきを増大させてしまうことも考えられる。
また、上記提案の装置において、電動工具への給電時に各セルの電圧の一つが放電終止電圧以下になったか否かによって、バランシング制御の要否を判定するようにした場合、バッテリパックが、各セルの電圧が放電終止電圧以下になる前に充電するように使用されると、バランシング制御を実行できないという問題もある。
本発明は、こうした問題に鑑みなされたものであり、バッテリを構成する複数のセルの電圧のばらつきを低減するバランシング機能を有する電動工具用バッテリパックにおいて、各セルの電圧安定時にバランシング制御を実行することで、各セル間のばらつきを確実に低減できるようにすることを目的とする。
かかる目的を達成するためになされた請求項１に記載の電動工具用バッテリパックにおいては、充放電可能な複数のセルを直列接続してなるバッテリを備え、電圧測定手段が、そのバッテリを構成する複数のセルの電圧をそれぞれ測定する。
また、本発明の電動工具用バッテリパックには、電圧測定手段により測定された各セルの電圧に基づき、各セルの電圧のばらつきを低減するバランシング制御の要否を判定し、バランシング制御が必要であれば、放電手段を介して、バランシング制御の対象となる対象セルを放電させる。
そして、電圧測定手段は、バッテリが、予め設定された規定時間以上充電器に接続されておらず、且つ、電動工具への給電を規定時間以上実施していないときに、充電器検出手段にて充電器の接続が検出されると、各セルの電圧を測定する。
従って、本発明によれば、バッテリへの充電電流及びバッテリからの放電電流が規定時間以上流れていないときに（換言すれば各セルの電圧が安定しているときに）、バッテリが充電器に接続されたこと、を測定条件として、各セルの電圧を測定し、バランシング制御を実施することができる。
よって本発明によれば、バランシング制御を、各セルの電圧が安定しているときに測定された電圧に基づき実行することができ、バランシング制御によって、各セルの電圧のばらつきを確実に低減することができる。
ここで、電圧測定手段は、上記測定条件が成立すると、各セルの電圧を測定するが、その測定頻度は、セルの電圧の一つが放電終止電圧以下になったことを測定条件として測定する場合に比べて、極めて高い。
このため、制御手段によるバランシング制御（対象セルの放電）は、上述した従来装置のように、各セルの電圧を測定する度に全てのセルに対して実行する必要はなく、請求項２に記載のようにしてもよい。
つまり、請求項２に記載の電動工具用バッテリパックにおいて、制御手段は、電圧測定手段により測定された各セルの電圧の中から最小電圧を選択し、その最小電圧との電圧差が規定電圧以上となる電圧を有するセルがある場合に、そのセルを対象セルとしてバランシング制御（対象セルの放電）を実行する。
そして、このようにしても、本発明によれば、各セルの電圧のばらつきが規定電圧を越えるのを防止するバランシング制御を、高頻度で実施することができるので、各セルの電圧が規定電圧を越えて大きくばらつくことを防止することができる。
なお、請求項２に記載の電動工具用バッテリパックにおいて、制御手段は、請求項３に記載のように、対象セルが複数である場合、最小セル電圧との電圧差が大きい対象セルから順に、放電手段を介して放電させるように構成するとよい。
そして、このようにすれば、各セルの電圧のばらつきが大きくなることをより良好に防止することができる。
一方、請求項４に記載の電動工具用バッテリパックにおいて、制御手段は、放電手段を介して対象セルを放電させる放電時間を、予め設定された一定の放電時間に制限する。
つまり、本発明では、バランシング制御の実行時に、対象セルの電圧が最小電圧となるように、対象セルを放電させるのではなく、その放電時間を一定時間に制限する。
このため、本発明によれば、バランシング制御を実行するに当たって、従来装置のように、対象セルの電圧を監視しつつ対象セルを放電させる必要がなく、制御系の構成を簡単にすることができる。
なお、本発明では、１回のバランシング制御（対象セルの放電）により、対象セルの電圧と最小電圧との電圧差を規定電圧以下にすることができないことも考えられる。しかし、本発明の電動工具用バッテリパックによれば、バランシング制御の実行頻度を高めることができるので、各セルの電圧が規定電圧を越えて大きくばらつくのを防止できる。
次に、制御手段によるバランシング制御（対象セルの放電）は、上記特許文献１に記載のように、バッテリに充電器が接続されてから充電が開始されるまでの間に実施するようにしてもよいが、このようにすると、充電器による充電が遅れてしまう。
また、制御手段によるバランシング制御（対象セルの放電）は、バッテリから電動工具への給電時や給電終了直後に実施すると、バランシングのための放電を適正に実施することができず、各セルの電圧のばらつきを良好に低減することができない。
そこで、本発明の電動工具用バッテリパックにおいて、制御手段による対象セルの放電は、請求項５、又は、請求項６に記載のように、実施するとよい。
すなわち、請求項５に記載の電動工具用バッテリパックにおいて、制御手段は、バッテリが規定時間以上充電器に接続されておらず、且つ、バッテリから電動工具への給電を規定時間以上実施していないときに、放電手段を介して、対象セルを放電させる。
また、請求項６に記載の電動工具用バッテリパックにおいて、制御手段は、充電器によるバッテリへの充電が完了してから規定時間以上経過し、且つ、バッテリから電動工具への給電を規定時間以上実施していないときに、放電手段を介して、対象セルを放電させる。
このため、請求項５又は請求項６に記載の電動工具用バッテリパックによれば、各セルの電圧の測定だけでなく、バランシング制御による対象セルの放電についても、各セルに電流が流れず、各セルの電圧が安定しているときに実施することができる。よって、バランシング制御をより良好に実施して、各セルの電圧のばらつきを低減することができる。
ところで、制御手段がバランシング制御（対象セルの放電)を実行しているときに、バッテリから電動工具への給電が開始されたときや、バッテリが充電器に接続されたときには、バッテリに放電電流若しくは充電電流が流れることから、バランシング制御を停止するとよい。
具体的には、制御手段がバランシング制御を実行しているときに、バッテリから電動工具への給電（バッテリからの放電）が開始された際には、請求項７に記載のように、放電手段による対象セルの放電時間を記憶して、当該対象セルからの放電を中断するとよい。
そして、このように対象セルからの放電を中断した後は、制御手段は、規定時間以上バッテリから電動工具への給電が停止され、且つ、充電器検出手段にて充電器の接続が検出されていないことを条件として、対象セルからの放電を再開するとよい。
また、その再開時には、放電の中断時に記憶した放電時間が経過したものとして対象セルからの放電を実施するようにするとよい。
つまり、このようにすれば、バッテリから電動工具へ給電が開始されて、バランシング制御を停止しても、その後、電動工具への給電が停止されて、バッテリの電圧が安定すると、一旦停止したバランシング制御を継続することができる。
一方、制御手段がバランシング制御を実行しているときに、充電器検出手段にて充電器の接続が検出された際には、電圧測定手段により各セルの電圧が測定される。このため、この場合には、請求項８に記載のように、バランシング制御を停止し、その後、電圧測定手段により測定された最新の各セルの電圧に基づき、新たにバランシング制御の要否を判定して、バランシング制御を実行するようにすればよい。
実施形態のバッテリパック及び充電器の回路構成を表すブロック図である。 充電モードで実行される制御処理を表すフローチャートである。 図２の制御処理で生成されるバラツキデータを表す説明図である。 放電モードで実行される制御処理を表すフローチャートである。 スリープ判定モードで実行される制御処理を表すフローチャートである。
以下に本発明の実施形態を図面と共に説明する。
図１に示すように、本実施形態の電動工具用バッテリパック（以下、単にバッテリパックという）２は、充放電可能な複数（図では５個）のセル１１、１２、１３、１４、１５を直列接続してなるバッテリ１０を備える。
また、バッテリパック２の筐体は、充電器６０及び電動工具（図示せず）の何れかに選択的に装着可能に構成されている。
そして、バッテリ１０の正極側及び負極側は、バッテリパック２の筐体を充電器６０又は電動工具に装着した際、これら各部に設けられた正極側及び負極側の各端子６４，６６にそれぞれ接続される端子４及び６に接続されている。
このため、バッテリパック２を充電器６０に装着すれば、端子４、６及び端子６４、６６を介して、充電器６０からバッテリ１０への充電を行うことができる。
また、バッテリパック２を電動工具に装着すれば、端子４、６及び電動工具側の端子を介して、バッテリ１０から電動工具への給電（換言すればバッテリ１０の放電）を行うことができる。
次に、バッテリ１０には、各セル１１〜１５の電圧を検出するための電圧測定ＩＣ３０が接続されている。電圧測定ＩＣ３０は、各セル１１〜１５の両端にそれぞれ接続されて、各セル１１〜１５の両端電圧を個々に検出する電圧検出部２８を内蔵しており、その電圧検出部２８により検出された各セル１１〜１５の電圧に応じた検出信号を制御回路４０に出力する。
また、バッテリ１０の各セル１１〜１５には、各セル１１〜１５の両端を放電電流制限用の抵抗を介して接続することで、略定電流で放電させる放電部２１、２２、２３、２４、２５が並列接続されている。
また、バッテリ１０の負極側と端子６とを接続する負極側の接続ラインには、バッテリパック２が装着された電動工具への放電電流、或いは、バッテリパック２が装着された充電器６０からの充電電流を検出するための電流検出抵抗３２が接続されている。
そして、この電流検出抵抗３２は、その両端電圧からバッテリ１０の放電若しくは充電を検出する電流検出回路３４と、制御回路４０とにそれぞれ接続されている。
制御回路４０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を中心とするワンチップのマイクロコンピュータ（マイコン）にて構成されており、Ａ／Ｄ変換器４２と、ＣＰＵがＲＯＭに記憶された制御プログラムに従い後述の各種制御処理を実行することにより実現される制御部４４と、を備える。
なお、制御部４４は、制御回路４０の機能ブロックであり、バッテリ１０への充放電時に充放電電流やバッテリ電圧を監視して異常時に充放電を停止させる周知のバッテリ制御を行うバッテリ制御部４６や、本発明の主要部であるバランシング制御部４８を備える。
また、Ａ／Ｄ変換器４２は、制御部４４からの指令に従い、電流検出抵抗３２の両端の電圧値（換言すれば充放電電流）や、電圧測定ＩＣ３０にて測定された各セル１１〜１５の電圧を、それぞれ、デジタルデータに変換して、取り込むためのものである。
また次に、バッテリパック２には、充電器６０に装着されているときに、充電器６０から電源供給を受けるための端子７、及び、充電器６０内の制御回路８０に対し、制御回路４０をデータ通信可能に接続させるための端子８、が備えられている。
充電器６０の制御回路８０は、バッテリパック２内の制御回路４０と同様、マイコンにて構成されており、制御回路８０の通信ポートが端子６８に接続されている。そして、この端子６８は、バッテリパック２を充電器６０に装着した際に、バッテリパック２の端子８と接続され、充電器６０の制御回路８０とバッテリパック２の制御回路４０とがデータ通信可能となる。
また、充電器６０には、外部の商用電源等から電源供給を受けて、バッテリパック２内のバッテリ１０を充電するための充電回路７０が設けられている。そして、この充電回路７０は、充電器６０にバッテリパック２が装着されているとき、端子６４、６６及び端子４、６を介して、バッテリパック２内のバッテリ１０に接続される。
また、充電器６０の制御回路８０は、充電回路７０からバッテリ１０への充電制御を行う充電制御部８２を備える。この充電制御部８２は、制御回路８０を構成するＣＰＵがＲＯＭ等に記憶された制御プログラムに従い充電制御処理を実行することにより実現される機能ブロックである。
そして、この充電制御部８２は、バッテリ１０への充電時に、バッテリ電圧や充電電流をバッテリパック２の制御回路４０から取得し、その取得したデータに従い充電制御を実行する。
次に、充電器６０において、制御回路８０の電源電圧Ｖｃｃは、充電回路７０に内蔵された定電圧電源回路（図示せず）から供給される。また、充電器６０には、バッテリパック２が装着された際に、バッテリパック２の受電用の端子７に接続される給電用の端子６７が備えられている。そして、充電回路７０から制御回路８０に供給される電源電圧Ｖｃｃは、この端子６７にも印加される。
このため、充電器６０にバッテリパック２が装着された際には、この端子６７からバッテリパック２の端子７に電源電圧Ｖｃｃが印加される。
バッテリパック２において、端子７には、端子７の電圧からバッテリパック２が充電器６０に装着されたことを検出する装着検出部５６と、ダイオード５４とが接続されている。
ダイオード５４は、アノードが端子７に接続され、カソードがバッテリパック２内の定電圧電源回路であるレギュレータ５０に接続されることにより、充電器６０からレギュレータ５０への電源電圧Ｖｃｃの供給を許容するものである。
また、レギュレータ５０は、ダイオード５２を介して、バッテリ１０の正極側にも接続されている。このダイオード５２は、アノードがバッテリ１０の正極側に接続され、カソードがレギュレータ５０に接続されている。
このため、レギュレータ５０は、バッテリパック２が充電器６０に装着されているとき、バッテリ電圧が充電器６０の電源電圧Ｖｃｃよりも高いときには、バッテリ１０から電源供給を受けて、制御回路４０等の内部回路の電源電圧を生成する。
また、レギュレータ５０は、バッテリ１０から電動工具への給電に伴いバッテリ電圧が充電器６０の電源電圧Ｖｃｃよりも低くなっているときには、充電器６０の電源電圧Ｖｃｃにより動作し、制御回路４０等への内部回路の電源電圧を生成する。
次に、上記のように構成された本実施形態のバッテリパック２において、制御回路４０の動作モードには、充電モード、放電モード、スリープ判定モード、及び低電圧モードがある。
充電モードは、装着検出部５６にてバッテリパック２が充電器６０に装着されていることが検出されているとき、充電器６０からバッテリ１０への充電を実施するための動作モードである。そして、この充電モードでは、制御回路４０は、図２に示すフローチャートに沿って動作する。
また、放電モードは、電流検出回路３４にて、バッテリパック２から電動工具への放電（換言すればバッテリパック２の電動工具への装着）が検出されてから、電動工具への放電を制御する際の動作モードである。そして、この放電モードでは、制御回路４０は、図４に示すフローチャートに沿って動作する。
また、スリープ判定モードは、充電モード若しくは放電モードからスリープ状態への移行、及び、スリープ状態から充電モード若しくは放電モードへの移行（ウェイクアップ）を判定するための動作モードである。そして、このスリープ判定モードでは、制御回路４０は、図５に示すフローチャートに沿って動作する。
また、低電圧モードは、バッテリ電圧の低下若しくは充電器６０からの電源供給停止によって、制御回路４０が正常動作できなくなったときに、自身の動作を停止（シャットダウン）する動作モードである。
つまり、この低電圧モードでは、例えば、バッテリ電圧が、所定時間(例えば２ｍｉｎ）、所定電圧以下になり、レギュレータ５０にて生成される電源電圧が、所定時間（例えば１０μｓ）、所定電圧以下になると、制御回路４０は自身の動作を停止（シャットダウン）する。
または、電圧検出部で検出された各セル１１〜１５の少なくとも１つの電圧が所定電圧以下になった場合に、制御回路４０は自身の動作を停止（シャットダウン）してもよい。
なお、制御回路４０は、シャットダウン状態にあるとき、バッテリパック２が充電器６０に接続されて、充電器６０からバッテリパック２へ電源電圧Ｖｃｃが供給され、これに伴い、レギュレータ５０から制御回路４０に電源電圧が供給されると、起動して、後述の充電モードでの制御処理を開始する。
次に、充電モード、放電モード、及びスリープ判定モードにあるとき、制御回路４０にて実行される制御処理について説明する。
図２に示すように、充電モードにて実行される制御処理では、まずＳ１１０にて、今回の充電モードへの移行は、充電器６０への接続に伴うシャットダウンからの立ち上がり（以下、充電器立ち上がりという）によるものか否かを判断する。
そして、Ｓ１１０にて、充電器立ち上がりであると判断されると、Ｓ１２０にて、電圧安定確認カウンタに、電圧安定確認用の規定時間（本実施形態では１分）に対応したカウント値を設定し、Ｓ１３０に移行する。
また、Ｓ１１０にて、今回の充電モードへの移行は、充電器立ち上がりによるものではないと判断された場合には、そのままＳ１３０に移行する。
なお、電圧安定確認カウンタは、バッテリ１０の充電若しくは放電がなされているときにクリアされ、そうでないときにカウントアップされることで、バッテリ１０が充電及び放電されていないときの経過時間を計時する、計時用のカウンタである。
次に、Ｓ１３０では、電圧安定確認カウンタによるカウント値（つまり、計時時間）は、規定時間（１分）以上であるか否かを判断する。
そして、Ｓ１３０にて、電圧安定確認カウンタによる計時時間が規定時間（１分）以上であると判断されると、Ｓ１４０に移行し、電圧測定ＩＣ３０（詳しくは電圧検出部２８）を介して、バッテリ１０を構成する各セル１１〜１５の電圧を測定する。
また、Ｓ１４０では、図３に示すように、測定した各セル１１〜１５の電圧の中から、電圧が最も低い最小電圧を抽出して、その最小電圧と各セル１１〜１５の測定電圧との差を、各セル１１〜１５の電圧のばらつきを表すバラツキデータとして算出し、メモリ（ＲＡＭ）に記憶する。
次に、Ｓ１４０にて、バラツキデータを生成・記憶するか、或いは、Ｓ１３０にて、電圧安定確認カウンタによる計時時間が規定時間（１分）未満であると判断されると、Ｓ１５０に移行して、電圧安定確認カウンタをクリアした後、Ｓ１６０に移行する。
そして、Ｓ１６０では、充電器６０の制御回路８０に対し、バッテリ１０への充電を要求する充電要求信号を出力することで、充電回路７０からバッテリ１０への充電を開始させ、その後、バッテリ電圧や充電電流を監視する、充電動作を実行する。
また、Ｓ１６０による充電動作により、バッテリ１０の充電が完了すると、Ｓ１７０に移行して、充電器６０側の制御回路８０との間で、充電終了のための通信を行うことで、バッテリ１０への充電を停止させる充電完了処理を実行し、スリープ判定モードへ移行する。
このように、本実施形態では、バッテリパック２が充電器６０に装着されて、充電モードに入ると、電圧安定確認カウンタによる計時時間が規定時間（１分）以上であること（換言すれば、各セル１１〜１５の電圧が安定していること）を確認し、図３に示すバラツキデータを生成する。
また、本実施形態では、Ｓ１２０にて、電圧安定確認カウンタに、規定時間（１分）に対応したカウント値を設定する。
これは、Ｓ１２０の処理が、バッテリパック２が充電器６０に接続されて、制御回路４０がシャットダウン状態から起動されたときに実行されるからである。
つまり、こうした起動条件下で制御回路４０が充電モードに入った際には、バッテリ１０への充放電は少なくとも規定時間以上なされておらず、各セル１１〜１５の電圧は安定していると考えられる。
しかし、制御回路４０がシャットダウン状態にあるときは、電圧安定確認カウンタのカウントアップはなされず、制御回路４０のシャットダウン状態の起動直後には、電圧安定確認カウンタは値０の初期状態になる。
そこで、本実施形態では、制御回路４０がシャットダウン状態から起動されて充電モードに入った際には、Ｓ１２０にて、電圧安定確認カウンタに規定時間（１分）に対応した値を設定することで、Ｓ１４０の処理が必ず実行されるようにしている。
次に、図４に示すように、放電モードにて実行される制御処理では、まず、Ｓ２１０にて、Ａ／Ｄ変換器４２から、バッテリパック２から電動工具への放電電流を取り込み、実際に放電電流が流れているか否かを判断する。
そして、放電電流が流れていれば、Ｓ２２０に移行して、電圧安定確認カウンタをクリアした後、Ｓ２３０に移行し、放電電流が流れていなければ、そのままＳ２３０に移行する。
Ｓ２３０では、放電電流が正常か否かを監視して、異常時に放電を停止させる放電制御等の放電動作を行い、再度２１０に移行する。
このように、放電モードでは、バッテリ１０から電動工具へ電源供給がなされ、放電電流が流れているときに、電圧安定確認カウンタをクリアする。
次に、図５に示すように、スリープ判定モードにて実行される制御処理では、Ｓ３１０にて、電圧安定確認カウンタによるカウント値（つまり、計時時間）は、規定時間（１分）未満であるか否かを判断する。
そして、Ｓ３１０にて、電圧安定確認カウンタによる計時時間が規定時間（１分）未満であると判断されると、Ｓ３２０に移行し、バッテリパック２はユーザにより使用されているか否か、つまり、バッテリ１０に対する充電若しくは放電がなされているか否か、を判断する。
なお、この判断には、例えば、電流検出回路３４が用いられ、電流検出回路３４にて充電電流若しくは放電電流が検出されているとき、バッテリパック２はユーザにより使用されていると判断する。
そして、Ｓ３２０にて、バッテリパック２はユーザにより使用されていると判断されると、Ｓ３４０に移行し、ユーザによるバッテリパック２の使用状態に応じて、充電モード若しくは放電モードへ移行する。
また、Ｓ３２０にて、バッテリパック２はユーザにより使用されていないと判断されると、電圧安定確認カウンタのカウント値をインクリメント（＋１）することで、電圧安定確認カウンタによる計時時間を更新し、再度Ｓ３１０に移行する。
なお、このＳ３１０〜Ｓ３４０の処理は、制御回路４０が放電モードであるときにも実行され、放電電流が流れていないときには、Ｓ３３０にて電圧安定確認カウンタがカウントアップされる。
次に、Ｓ３１０にて、電圧安定確認カウンタによる計時時間が、規定時間（１分）未満ではないと判断されると、Ｓ３５０に移行して、現在、放電部２１〜２５の何れかを使って、セル１１〜１５の何れかを放電させるバランシング制御の途中であるか否かを判断する。
そして、バランシング制御の途中であれば、Ｓ３６０に移行して、その途中のセルを、バランシング実施セルとして設定し、Ｓ３７０にて、バランシング実施セルに対するバランシング制御を開始する。
なお、このバランシング制御は、バランシング実施セル（セル１１〜１５の何れか）に対して設けられた放電部（２１〜２５の何れか）をオン状態にして、バランシング実施セルを略一定電流で放電させることにより行われる。そして、その放電の実施時間は、予め、一定時間に設定されている。
次に、Ｓ３５０にて、現在、バランシング制御の途中ではないと判断された場合には、Ｓ３８０に移行して、充電モードでのＳ１４０の処理で生成し、メモリ（ＲＡＭ）に記憶したバラツキデータ（図３参照）に基づき、バランシング制御を実施すべきバランシング対象セルがあるか否かを判断する。
なお、Ｓ３８０の処理は、図３に示すバラツキデータにおいて、最小電圧との電圧差が規定電圧以上になっているセルの中で、バランシング制御が実施されていないセルがあるか否かを判断することにより実行される。
Ｓ３８０にて、バランシング対象セルがあると判断されると、Ｓ３９０に移行して、Ｓ３８０にてバランシング対象セルと判断されたセルの内、最小電圧との電圧差が最も大きいセルを、バランシング実施セルとして設定し、Ｓ３７０にて、バランシング実施セルに対するバランシング制御を開始する。
次に、Ｓ３７０にて、バランシング制御が開始されるか、或いは、Ｓ３８０にて、バランシング対象セルがないと判断されると、Ｓ４４０に移行し、スリープ状態に入る。
そして、制御回路４０は、Ｓ４４０にてスリープ状態に入ると、電流検出回路３４からの電流検出信号の入力（換言すればユーザによるバッテリパック２の使用）、若しくは、内部タイマによる一定時間（例えば、０．５秒）毎の起動指令により、ウェイクアップし、Ｓ４１０以降の処理を実行する。
Ｓ４１０では、装着検出部５６にて、バッテリパック２の充電器６０への装着が検出されていないか否かを判断する。
そして、バッテリパック２が充電器６０へ装着されていなければ、Ｓ４２０にて、バッテリパック２が充電器６０から外されていることをメモリ（ＲＡＭ）に記憶した後、Ｓ４３０に移行し、バッテリパック２が充電器６０へ装着されていれば、そのままＳ４３０に移行する。
Ｓ４３０では、メモリ（ＲＡＭ）に充電器６０からバッテリパック２が外されていることが記憶された状態で、装着検出部５６にて、バッテリパック２の充電器６０への装着（つまり再装着）が検出されたか否かを判断する。
そして、Ｓ４３０にて、バッテリパック２が充電器６０へ再装着されたと判断されると、Ｓ４４０にて、現在実行中のバランシング制御を中断し、Ｓ４５０にて、充電モードへ移行する。
一方、Ｓ４３０にて、バッテリパック２が充電器６０へ再装着されていないと判断された場合には、Ｓ４６０に移行し、電流検出回路３４にて、バッテリ１０から電動工具への放電電流が検出されているか否かを判断する。
そして、電流検出回路３４にて放電電流が検出されている場合には、Ｓ４７０に移行して、現在実行中のバランシング制御を中断し、Ｓ４８０に移行する。
Ｓ４８０では、Ｓ４７０にてバランシング制御を中断したセルを、バランシング途中セルとして、メモリ（ＲＡＭ）に記憶すると共に、そのセルに対するバランシング制御の実施時間（つまり、バランシング途中セルの放電時間）をメモリ（ＲＡＭ）に記憶する。そして、その後は、Ｓ４９０にて、放電モードへ移行する。
次に、Ｓ４６０にて、電流検出回路３４により放電電流は検出されていないと判断された場合には、Ｓ５００に移行し、現在、バランシング制御を実行中か否かを判断する。
そして、現在、バランシング制御を実行中でなければ、Ｓ４００に移行し、現在、バランシング制御を実行中であれば、Ｓ５１０に移行して、そのバランシング制御は、予め設定された設定時間（一定時間）以上、実施されたか否かを判断する。
Ｓ５１０にて、バランシング制御は、設定時間以上実施されていないと判断されると、Ｓ４００に移行し、バランシング制御は、設定時間以上実施されていると判断されると、Ｓ５２０に移行して、バランシング制御を停止する。
なお、バランシング制御の設定時間は、一定の放電時間が設定されている。
また、Ｓ５１０の判定処理では、Ｓ４７０、Ｓ４８０の処理によって、現在実行中のバランシング制御を一時中断したときの実施時間がメモリ（ＲＡＭ）に記憶されていれば、その記憶されたバランシング制御中断前の実施時間と、バランシング制御再開後の実施時間とを加算する。そして、Ｓ５１０では、その加算した実施時間が規定時間以上であるか否かを判断する。
また次に、Ｓ５２０にて、現在実行中のバランシング制御を停止した後は、Ｓ５３０に移行して、バランシング制御を停止したセルを、バランシング対象セルから外し、Ｓ３５０に移行する。
以上説明したように、スリープ判定モードでは、電圧安定確認カウンタを加算することで、バッテリ１０による充放電が停止している時間を計時する（Ｓ３３０）。
そして、その電圧安定確認カウンタによる計時時間が規定時間（１分）以上であるときに、バッテリパック２が充電器６０に装着されて、充電モードに入ると、各セル１１〜１５の電圧を測定して、図３に示すバラツキデータを生成する（Ｓ１４０）。
このため、バラツキデータは、バッテリ１０による充放電が規定時間以上実施されておらず、各セル１１〜１５が安定しているときに測定した各セル１１〜１５の電圧に基づき精度よく生成されることになる。
また、スリープ判定モードでは、電圧安定確認カウンタによる計時時間が規定時間（１分）以上であるときに、バラツキデータに基づきバランシング実施セルを設定し、そのセルに対するバランシング制御を実行する（Ｓ３１０〜Ｓ４００）。
そして、このバランシング制御によるセル１１〜１５の放電は、バランシング対象セル毎に、予め設定された設定時間（一定時間）だけ実施される（Ｓ５１０〜Ｓ５３０）。
また、バランシング制御中に電動工具への給電（放電）が開始されると、バランシング制御を一時中断して（Ｓ４６０、Ｓ４７０）、その後、バランシング制御の実行条件が成立すると、その中断したバランシング制御を再開する（Ｓ３５０〜Ｓ３７０）ことで、バランシング対象セルの放電時間を設定時間（一定時間）に制限する。
従って、本実施形態のバッテリパック２によれば、各セル１１〜１５の電圧が安定しているときに測定された電圧に基づくバラツキデータを用いて、バランシング制御を実行することができ、そのバランシング制御によって、各セル１１〜１５の電圧のばらつきを確実に低減することができる。
また、バランシング制御による放電時間は、一定の設定時間に制限されることから、バランシング対象セルの電圧が最小電圧となるように放電させる従来装置に比べ、制御系の構成（動作）を簡単にすることができる。
なお、本実施形態では、１回のバランシング制御では、バランシング対象セルの放電によって、バランシング対象セルの電圧と最小電圧との電圧差を規定電圧以下にすることができないこともある。
しかし、本実施形態において、バランシング制御は、充電モードでバラツキデータが生成されてから、スリープ判定モードに入ることにより、最新のバラツキデータに基づき実施される。
このため、本実施形態によれば、セルの一つが放電終止電圧付近まで低下したときにバランシング制御を実施する従来装置に比べ、バランシング制御の実行頻度を高めることができる。
よって、本実施形態によれば、バランシング制御による放電時間を一定の設定時間に制限しても、各セルの電圧が規定電圧を越えて大きくばらつくのを防止できる。
また、本実施形態では、バランシング制御の実行中に、バッテリパック２が充電器６０から取り外されて、再度装着されたときには、バランシング制御を中断して、充電モードに移行する（Ｓ４３０〜Ｓ４５０）。
そして、この場合には、充電モードで最新のバラツキデータが生成されることから、バランシング途中セルやバランシング制御の実施時間を記憶することなく、バランシング制御を中断し、その後、バランシング制御の実行条件が成立した際には、最新のバラツキデータに基づく新たなバランシング制御を開始する。
このため、充電モードへの移行に伴いバランシング制御を中断してから、バランシング制御を再開したときには、充電モードで生成された最新のバラツキデータに基づき、バランシング制御を最適に実行することができる。
また、本実施形態では、バランシング制御は、充電モードでバラツキデータを生成した直後に、バッテリ１０への充電がなされる前に実施するのではなく、充電モードでバッテリ１０への充電がなされて、スリープ判定モードに入ってから、実施するようにされている。
このため、本実施形態によれば、バッテリパック２が充電器６０に装着されてから、バッテリ１０への充電が開始されるまでの間に、バランシング制御が実行されて、充電器６０からバッテリ１０への充電が遅れてしまう、という問題を防止することもできる。
ここで、本実施形態においては、バッテリパック２の筐体及び端子４、６が、本発明の接続手段に相当し、放電部２１〜２５が、本発明の放電手段に相当し、装着検出部５６が、本発明の充電器検出手段に相当する。
また、本実施形態では、電圧検出部２８と、制御回路４０にて充電モードで実行される制御処理とにより、本発明の電圧測定手段としての機能が実現され、制御回路４０にてスリープ判定モードで実行される制御処理により、本発明の制御手段としての機能が実現される。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内にて、種々の態様をとることができる。
例えば、上記実施形態では、充電モードで、バッテリ１０への充電が完了したときに、スリープ判定モードに移行し、スリープ判定モードで、バランシング制御の実行条件が成立すれば、バランシング制御を開始する。
このため、上記実施形態では、バランシング制御は、バッテリ１０への充電が完了すれば、バッテリパック２が充電器６０に装着されていても、実施されることになる。
これに対し、バランシング制御は、バッテリパック２が充電器６０に装着されているときには実施せず、バッテリパック２が充電器６０から外れているときに実施するよう、バランシング制御の実行条件を更に制限してもよい。
そして、このようにすれば、バランシング制御を、バッテリ１０が充電器６０や電動工具に接続されておらず、開放状態にあるとき（つまり、バッテリ１０を構成する各セル１１〜１５の電圧が確実に安定状態にあるとき）に実施できることになり、各セル１１〜１５間での電圧のばらつきをより良好に低減することができる。
なお、このように、バランシング制御を、バッテリパック２が充電器６０から外されているときに実施するようにするには、バッテリパック２が充電器６０に装着されているときには、バッテリ１０への充電が完了しても充電モードを継続するようにすればよい。
但し、この場合、図５に示すＳ３１０〜Ｓ３４０の処理は、制御回路４０が充電モードであるときにも実行し、充電電流が流れていないときには、Ｓ３３０にて電圧安定確認カウンタをカウントアップする必要はある。
また、図５に示すＳ４１０〜Ｓ４４０の処理は、単に、バッテリパック２が充電器６０に装着されているか否かを判断して、バッテリパック２が充電器６０に装着されていれば、充電モードへ移行し、そうでなければ、Ｓ４６０に移行するように、変更すればよい。
また次に、上記実施形態では、制御回路４０を構成するマイコンと、電圧検出部２８を構成する電圧測定ＩＣ３０とは、各々別体で構成されているものとして説明したが、制御回路４０を構成するマイコン内に、電圧検出部２８を組み込むことで、制御回路４０と電圧測定ＩＣ３０とを一体的に構成してもよい。
また、上記実施形態では、放電部２１〜２５には、放電電流制限用の抵抗が設けられており、バランシング制御を実行する際には、バランシング対象セル（実施セル）に対応する放電部２１〜２５をオンさせ、一定の放電電流を流すものとして説明した。しかし、この場合、放電部２１〜２５は、デューティ比が制御された一定パルス幅のパルス信号にてデューティ駆動することで、一定の放電電流を流すようにしてもよい。
また、上記実施形態では、バッテリ１０に記載したセルは５個直列としているが、容量を増やす為にそれぞれのセルを並列にした構成でもよい。また、電圧を増やす為に直列にするセル数を増やした構成でも良い。
２…バッテリパック、４，６，７，８…端子、１０…バッテリ、１１〜１５…セル、２１〜２５…放電部、２８…電圧検出部、３０…電圧測定ＩＣ、３２…電流検出抵抗、３４…電流検出回路、４０…制御回路、４２…Ａ／Ｄ変換器、４４…制御部、４６…バッテリ制御部、４８…バランシング制御部、５０…レギュレータ、５２，５４…ダイオード、５６…装着検出部、６０…充電器、７０…充電回路、８０…制御回路、８２…充電制御部。

Claims (8)

  1. 充放電可能な複数のセルを直列接続してなるバッテリと、
    前記バッテリに充電器及び電動工具を選択的に接続するための接続手段と、
    前記複数のセルの電圧をそれぞれ測定する電圧測定手段と、
    前記複数のセルを個々に放電させる放電手段と、
    前記電圧測定手段により測定された各セルの電圧に基づき、各セルの電圧のばらつきを低減するバランシング制御の要否を判定し、該バランシング制御が必要であれば、前記放電手段を介して、前記バランシング制御の対象となる対象セルを放電させる制御手段と、
    前記接続手段に前記充電器が接続されたことを検出する充電器検出手段と、
    を備え、前記電圧測定手段は、前記バッテリが、予め設定された規定時間以上前記充電器に接続されておらず、且つ、前記電動工具への給電を前記規定時間以上実施していないときに、前記充電器検出手段にて前記充電器の接続が検出されると、前記各セルの電圧を測定することを特徴とする電動工具用バッテリパック。
  2. 前記制御手段は、前記電圧測定手段により測定された各セルの電圧の中から最小電圧を選択し、該最小電圧との電圧差が規定電圧以上となる電圧を有するセルがあれば、該セルを対象セルとするバランシング制御が必要であると判断して、該対象セルを前記放電手段を介して放電させることを特徴とする請求項１に記載の電動工具用バッテリパック。
  3. 前記制御手段は、前記対象セルが複数である場合、前記最小電圧との電圧差が大きい対象セルから順に、前記放電手段を介して放電させることを特徴とする請求項２に記載の電動工具用バッテリパック。
  4. 前記制御手段は、前記放電手段を介して対象セルを放電させる放電時間を、予め設定された一定の放電時間に制限することを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の電動工具用バッテリパック。
  5. 前記制御手段は、前記バッテリが前記規定時間以上前記充電器に接続されておらず、且つ、前記バッテリから前記電動工具への給電を前記規定時間以上実施していないときに、前記放電手段を介して、前記対象セルを放電させることを特徴とする請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の電動工具用バッテリパック。
  6. 前記制御手段は、前記充電器による前記バッテリへの充電が完了してから前記規定時間以上経過し、且つ、前記バッテリから前記電動工具への給電を前記規定時間以上実施していないときに、前記放電手段を介して、前記対象セルを放電させることを特徴とする請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の電動工具用バッテリパック。
  7. 前記制御手段は、前記放電手段を介して対象セルを放電させるバランシング制御を実行しているときに、前記バッテリから前記電動工具への給電が開始されると、前記放電手段による対象セルの放電時間を記憶して、当該対象セルからの放電を中断し、その後、前記規定時間以上前記バッテリから前記電動工具への給電が停止され、且つ、前記充電器検出手段にて前記充電器の接続が検出されていなければ、前記放電の中断時に記憶した放電時間が経過したものとして、前記対象セルからの放電を再開することを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の電動工具用バッテリパック。
  8. 前記制御手段は、前記放電手段を介して対象セルを放電させるバランシング制御を実行しているときに、前記充電器検出手段にて前記充電器の接続が検出されると、該バランシング制御を停止し、その後、前記電圧測定手段により各セルの電圧が測定されると、該測定された各セルの電圧に基づき、前記バランシング制御の要否を判定することを特徴とする請求項１〜請求項７の何れか１項に記載の電動工具用バッテリパック。
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