JP7259983B2 - 電池パック及び電気機器 - Google Patents

Description

本発明は電池パック及び、電池パックを用いてモータ、照明等の負荷を稼働させる電気機器に関するものである。

電動工具等の電気機器の電源として、リチウムイオン電池等の二次電池を用いた電池パックが広く用いられている。電池パックは電気機器本体に着脱可能に構成され、放電によって電圧が低下したら電池パックを電気機器本体から取り外して、外部充電装置を用いて充電される。通常、電池パックの出力電圧は固定であるが、特許文献１では電池を収容するハウジング内に複数のセルユニットを設け、それらを直列接続として出力するか、並列接続として出力するかを接続手段により選択可能として、異なる電圧の機器に対応可能とした電池パックが実現されている。この電池パックを用いると、複数の電気機器を使用する際に、それぞれ別種類の電池パックを準備する必要がなくなる。また、特許文献１の電池パックは、電圧の切り替えに際して特別な操作が不要であって、操作ミス発生の虞がない。さらに、特許文献１の電池パックは、第１のセルユニットと第２のセルユニットを内蔵し、一方のセルユニット側にマイコン及び電源を設け、他方のセルユニット側に放電回路を設け、放電回路は、マイコンの起動と連動して動作するように構成している。

特開２０１９－００４６３１号公報

特許文献１の電池パックでは、マイコンが起動すると、マイコンの動作状況（スリープモード等）によらずに常に放電回路が動作しているため、細かい電圧バランスの調整が不十分であった。また、特許文献１の電池パックにおいて第２のセルユニット側（他方のセルユニット側）に新たな電力消費回路を追加すると、電圧バランスが崩れる要因となってしまい、その対策が必要であることが発明者らの検証によって判明した。

本発明は上記背景に鑑みてなされたものであって、その目的は、複数のセルユニットの接続形態を切り替え可能とした電池パックにおいて、複数のセルユニット毎に設けられる電池セル保護回路とこれらの監視をするマイクロコンピュータ（以下、「マイコン」と称する）を設け、セルユニット間の電圧バランスの不均衡をマイコンによって調整できるようにした電池パック及び電気機器を提供することにある。本発明の他の目的は、複数のセルユニットの接続形態を切り替え可能とした電池パックにおいて、一方のセルユニット側の電力で駆動されるマイコンによって、他方のセルユニット側の電力消費量を微調整して、双方のセルユニットの電力消費が均等にな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、複数の電池セルが直列に接続されたセルユニットとして少なくとも第１及び第２のセルユニットを有し、第１のセルユニットは第２のセルユニットよりも高電圧側に接続された状態で第１及び第２のセルユニットが互いに直列に接続される直列接続状態と、直列接続状態以外の接続状態に切り替えられるよう構成された電池パックにおいて、第１及び第２のセルユニットの一方（例えば第２のセルユニット）に接続され、少なくとも一方のセルユニットを構成する電池セルの状態を監視し、電池パックの放電を制御するための放電制御信号を出力できるよう構成された制御部（マイコンを含む）を設けた。また、第１及び第２のセルユニットの他方（例えば第１のセルユニット）に接続され、制御部の状態に応じて他方のセルユニット側の消費電力を微調整する調整部を設けた。さらに電池パックは、制御部に接続され、制御部に電源電圧を供給する電源部を備え、電源部は一方のセルユニットに接続され、制御部は電源部と一方のセルユニットの負極に接続され、電源部は一方のセルユニットから入力された電圧から電源電圧を生成して制御部に供給するように構成した。

本発明の他の特徴によれば、第２のセルユニットに電源部が接続され、第２のセルユニットから電源部を介して制御部に電源電圧が供給される。また、制御部は、自身の状態又は一方のセルユニットに接続された接続素子の状態に応じて調整部を制御するようにした。さらに、調整部は、他方のセルユニットと並列に接続された抵抗部と、抵抗部と直列接続されたスイッチ部を備えた放電回路であり、制御部はスイッチ部を制御する。

本発明のさらに他の特徴によれば、制御部は、少なくともノーマルモード、スリープモードを含む複数の動作モードを備え、ノーマルモードの場合には、制御部はスリープモードの場合よりも他方のセルユニットの消費電力が大きくなるように調整部を制御する。また、動作モードとして無線通信モードを備え、制御部は、前記無線通信モードの場合には、スリープモードの場合よりも他方のセルユニットの消費電力が大きくなるように調整部を制御する。ここで、第１及び第２のセルユニットの電圧差が所定値以上の場合、制御部は電圧差が所定値未満になるまで調整部を常に動作（オン）させる。第１及び第２のセルユニットの電圧差が所定値未満の場合、制御部は動作モードに応じて調整部を制御する。

本発明のさらに他の特徴によれば、電池パックと、電池パックに接続できる電気機器本体として少なくとも第１の電気機器本体を有する電気機器であって、電池パックが第１の電気機器本体に接続された場合は、第１及び第２のセルユニットが互いに直列に接続される直列接続状態となり、電池パックが第１の電気機器本体に接続されない場合は、第１及び第２のセルユニットが互いに電気的に独立した非接続状態となる。また、電池パックは、電池パックが第２の電気機器本体に接続された場合は第１及び第２のセルユニットが互いに並列に接続される並列接続状態となり、電池パックが第２の電気機器本体から取り外された場合は、第１及び第２のセルユニットが互いに電気的に独立した非接続状態（電気的に第１及び第２のセルユニットが切り離された状態）となるように構成した。

本発明によれば、制御部からの制御信号によって他方のセルユニットの消費電力を調整する調整部を設けたので、複数のセルユニット間の消費電力のバランスを精度良く調整できる。このため、一方のセルユニット側に、電力を消費する負荷装置（無線通信回路や表示ランプ等）を設けたとしても、実際の使用状況に応じて細かにセルユニット間の消費電力のバランス調整が可能となる。さらに、消費電力を調整する調整部の稼働又は停止は制御部によって制御できるので、制御部に含まれるマイコンのスリープなどを行っても、セルユニット間の電力バランスの調整が容易に対応できる。

本発明に係る電池パック１００の電動工具本体１、５１への装着状況を説明するための図である。 本発明の実施例に係る電池パック１００の外観を示す斜視図である。 （Ａ）は正極端子（１６２と１７２）、負極端子（１６７と１７７）の形状を示す部分斜視図と高電圧出力時の接続回路を示す図であり、（Ｂ）は高電圧電気機器のターミナル部３０と、電池パック１００側の端子との接続状況を示すための部分斜視図である。 （Ａ）は正極端子（１６２と１７２）、負極端子（１６７と１７７）の形状を示す部分斜視図と低電圧出力時の接続回路を示す図であり、（Ｂ）は低電圧電気機器のターミナル部８０と、電池パック１００側の端子との接続状況を示すための部分斜視図である。 電池パック１００の基本的な内部回路を示すブロック図である。 本実施例の電池パック１００を接続した高電圧用の電気機器（電動工具本体１）の回路図である。 消費電流制御手段１９５の動作モードの例を示す図である。 本実施例に係る電池パック１００の電圧バランスを調整するための電流消費制御を示すフローチャートである。 第２の実施例に係る電池パック１００の電圧バランスを調整するための電流消費制御を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。以下の図において、同一の部分には同一の符号を付し、繰り返しの説明は省略する。本明細書においては、電気機器の一例として電池パックにて動作する電動工具を用いて説明するものとする。

図１は本実施例に係る電池パックの電動工具への装着状況を説明するための図である。電気機器の一形態である電動工具には様々な種類のものがあり、現在広く用いられている定格１８Ｖの電池パックを用いる電動工具に加えて、より高出力が得られる定格３６Ｖの電池パック１００を用いる電動工具が市販されている。また、出願人によって定格１８Ｖの電動工具本体５１又は定格３６Ｖの電動工具本体１のいずれにも装着可能な電池パックが市販されている。

図１で示す電動工具本体１、５１はいずれもインパクト工具と呼ばれるものである。電動工具本体１、５１は、図示しないビット等の先端工具を出力軸９、５９に装着し、先端工具に回転力や軸方向の打撃力を加えることにより締め付け作業を行う工具である。ここでは出力軸９、５９に断面形状が六角形状の六角穴（図示せず）が形成され、ワンタッチ式の装着機構８、５８が設けられる。電動工具本体１、５１は、外形を形成する外枠たるハウジング２、５２を備える。ハウジング２、５２は、略筒状の胴体部２ａ、５２ａと、胴体部２ａ、５２ａの軸方向中央付近から直交方向（下方）に延在するハンドル部２ｂ、５２ｂが形成される。ハンドル部２ｂ、５２ｂの一部であって作業者が把持した際に人差し指があたる付近には、トリガ状の動作スイッチ４、５４が設けられる。動作スイッチ４、５４の近傍には、出力軸９、５９の回転方向を切り換える為の正逆切替レバー５、５５が設けられる。ハンドル部２ｂ、５２ｂの下方には電池パック１００を装着するための電池パック装着部２ｃ、５２ｃが形成される。

電動工具本体５１は定格電圧１８Ｖの電池パックを用いる電気機器である。電動工具本体１は定格電圧３６Ｖの電池パックを用いる電気機器本体である。従来の３６Ｖ専用の電池パックは、定格３．６Ｖのリチウムイオン電池のセル１０本を直列接続したセルユニットが１組だけ収容されていた。本実施例の電池パック１００においては、定格３．６Ｖのリチウムイオン電池のセル５本を直列接続してなるセルユニットが２組収容され、これら２つのセルユニットを直列接続した状態とすることで３６Ｖの定格出力が得られるようにし、直列接続状態以外の並列接続した状態とすることで１８Ｖの定格出力が得られるように構成した。尚、本明細書では、電圧１８Ｖを、電圧３６Ｖに比べて低い電圧であるという意味で「低電圧」と呼び、３６Ｖを「高電圧」と呼ぶ。

本実施例の電池パック１００は、電池パック１００側の端子構成と、３６Ｖ用の電動工具本体１の機器側のターミナル部３０の端子構成を工夫することにより、電動工具本体５１にも電動工具本体１にも装着できるようにした。また、電池パック１００を矢印ａ１のように１８Ｖ用の電動工具本体５１に装着すると電池パック１００の出力が自動的に１８Ｖとなり、矢印ａ２のように３６Ｖ用の電動工具本体１に装着すると電池パック１００の出力が自動的に３６Ｖとなる。つまり、電池パック１００を電動工具本体１又は５１のいずれかに装着することによって、装着された電動工具本体に合わせた出力電圧に切り替わるものである。

図２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２ｃ、５２ｃ（図１参照）に対して装着及び取り外しが可能である。また、従来の定格１８Ｖ用の電池パックと取り付け上の互換性を持たせるために、電池パック１００の装着部分の形状は従来の電池パックと同じとしている。電池パック１００の筐体は、上下方向に分割可能な下ケース１０１と上ケース１１０により形成される。上ケース１１０は、電池パック装着部２ｃに取り付けるために２本のレール溝１３８ａ、１３８ｂが形成された装着機構が形成される。レール溝１３８ａ、１３８ｂは、電池パック１００の装着方向と平行な方向に延びるように、且つ、上ケース１１０の左右側面に突出するように形成される。レール溝１３８ａ、１３８ｂは、電動工具本体１の電池パック装着部２ｃ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１３８ａ、１３８ｂが電気機器本体側のレールと嵌合した状態で、ラッチ１４１の爪となる係止部１４２にて係止することにより電池パック１００が電動工具本体１、５１に固定される。電池パック１００を電動工具本体１、５１から取り外すときは、左右両側にあるラッチ１４１を押すことにより、係止部１４２が内側に移動して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。

上ケース１１０の下段面１１１と上段面１１５は階段状に形成され、それらの接続部分から後方側に延びる複数のスロット１２１～１２８が形成される。スロット１２１～１２８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、電動工具本体１、５１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接続端子が配設される。スロット１２１～１２８は、電池パック１００の右側のレール溝１３８ａに近い側のスロット１２１が充電用正極端子（Ｃ＋端子）の挿入口となり、スロット１２２が放電用正極端子（＋端子）の挿入口となる。また、左側のレール溝１３８ｂに近い側のスロット１２７が負極端子（－端子）の挿入口となる。正極端子と負極端子の間には、電池パック１００と電動工具本体１、５１や外部の充電装置（図示せず）への信号伝達用の複数の信号端子が配置され、ここでは信号端子用の４つのスロット１２３～１２６が電力端子群の間に設けられる。尚、スロット１２３は予備の端子挿入口であり、本実施例では端子は設けられない。スロット１２４は電池パック１００の識別情報となる信号を電動工具本体又は充電装置に出力するためのＴ端子用の挿入口である。スロット１２５は外部の充電装置（図示せず）からの制御信号が入力されるためのＶ端子用の挿入口である。スロット１２６はセルに接触して設けられた図示しないサーミスタ（感温素子）による電池の温度情報を出力するためのＬＳ端子用の挿入口である。負極端子（－端子）の挿入口となるスロット１２７の左側には、さらに電池パック１００内に含まれる電池保護回路（図示せず）による異常停止信号を出力するＬＤ端子用のスロット１２８が設けられる。

上段面１１５の後方側には、***するように形成された***部１３２が形成される。***部１３２の中央付近に窪み状のストッパ部１３１が形成される。ストッパ部１３１は、電池パック１００を、電池パック装着部２ｃ、５２ｃに装着した際に突き当て面となる。電池パック１００が電動工具本体１、５１の所定の位置に装着されると電動工具本体１、５１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が接触して導通状態となる。

図３（Ａ）は本実施例の正極端子（１６２と１７２）、負極端子（１６７と１７７）の形状を示す部分斜視図と高電圧出力時の接続回路を示す図であり、（Ｂ）は高電圧用電気機器のターミナル部３０と、電池パック１００側の端子との接続状況を示すための部分斜視図である。図３（Ａ）に示すように、本実施例の電池パック１００の正極端子と負極端子は、電圧可変電池パックを実現するために２つずつ設けられる。正極端子は、上側正極端子１６２と下側正極端子１７２より構成され、図２に示したスロット１２２内に配置される。同様に、負極端子は、上側負極端子１６７と下側負極端子１７７より構成され、図３に示したスロット１２７内に配置される。正極端子及び負極端子以外の接続端子、即ち、スロット１２４～１２６、１２８のＴ端子、Ｖ端子、ＬＳ端子、ＬＤ端子（いずれも図示せず）の端子数は１つずつである。

スロット１２２が設けられる位置の内側空間には、上側正極端子１６２と下側正極端子１７２が上限に並んで配置される。上側正極端子１６２と下側正極端子１７２は金属板のプレス加工によって形成され、脚部を回路基板１５０に半田付け等により強固に固定したものである。上側正極端子１６２と下側正極端子１７２は距離を隔てて配置され、電気的に非導通状態にある。同様にしてスロット１２７が設けられる位置の内側空間には、上側負極端子１６７と下側負極端子１７７が並んで配置される。上側正極端子１６２と上側負極端子１６７、下側正極端子１７２と下側負極端子１７７は同じ金属部品である。

電池パック１００の内部には、５本のリチウムイオン電池セルが直列に接続された上側セルユニット（第一セルユニット）１４６と下側セルユニット（第二セルユニット）１４７が収容され、上側セルユニット１４６の正極が第一正極端子に相当する上側正極端子１６２に接続され、上側セルユニット１４６の負極が第一負極端子に相当する下側負極端子１７７に接続される。同様にして、下側セルユニット１４７の正極が第二正極端子に相当する下側正極端子１７２に接続され、下側セルユニット１４７の負極が第二負極端子に相当する上側負極端子１６７に接続される。このような電池パック１００の形態において、電動工具本体１側の正極用入力端子を上側正極端子１６２に接続し、負極用入力端子を上側負極端子１６７に接続するとともに、点線３９で示すように下側正極端子１７２と下側負極端子１７７を電気的に接続すれば、上側セルユニット１４６と下側セルユニット１４７の直列接続の出力、即ち定格３６Ｖが電池パック１００から電動工具本体１の負荷装置４０に出力されることになる。ここで上側セルユニット１４６を高電圧側（高電位側）のセルユニットと呼び、下側セルユニット１４７を低電圧側（グランド側）のセルユニットと呼ぶ。

図３（Ｂ）は定格３６Ｖの電動工具本体１のターミナル部３０と、電池パック１００側の接続端子（１６２、１６７、１７２，１７７）との接続関係を示す図である。ターミナル部３０は、電動工具本体１の電池パック装着部２ｃに設けられる。ターミナル部３０には、電池パック１００のスロット１２１～１２８（図２参照）に対応する機器側端子（３２、３９ａ、３４～３６、３７、３９ｂ、３８）が設けられ、合成樹脂製の基台３１に鋳込まれるようにして固定される。短絡回路３９は金属板でできた短絡子で構成でき、図３で示したように正極入力端子３２や負極入力端子３７等の他の機器側端子と共に、合成樹脂製の基台３１にＵ字状に折り曲げた金属板を鋳込むことで構成できる。Ｕ字状に折り曲げた金属板の一方側の端部が短絡用端子３９ａとなり、他方側の端部が短絡用端子３９ｂとなる。基台３１の上側の接続端子部と、下側の板状の端子部であって同じ参照符号の部分は電気的に導通されている金属板により構成される。ここではスロット１２３（図２参照）に対応する位置には機器側端子は設けられない。電力用の入力端子として、受電用の正極入力端子３２と負極入力端子３７は小さいサイズで構成され、短絡用端子３９ａ、３９ｂの上側にそれぞれ設けられる。正極入力端子３２と短絡用端子３９ａは導通していない。また、負極入力端子３７と短絡用端子３９ｂは導通していない。

電池パック１００の装着時において、正極入力端子３２は上側正極端子１６２だけに嵌合し、負極入力端子３７は上側負極端子１６７だけに嵌合する。また、電動工具本体１のターミナル部３０には、下側正極端子１７２と下側負極端子１７７を短絡させる小さい端子３９ａ、３９ｂが設けられるので、電池パック１００の装着時には下側正極端子１７２と下側負極端子１７７が短絡回路３９によって電気的に接続される。

正極入力端子３２は、上側正極端子１６２と嵌合する部分であって平板状に形成された端子部と、電動工具本体１側の回路基板側との結線を行うものであって基台３１の上方に突出する端子部により構成される。正極入力端子３２は合成樹脂製の基台３１に鋳込まれる。負極入力端子３７も正極入力端子３２と同様であって、端子板の高さが、他の端子（３４～３６、３８）板に比べて半分よりやや小さい程度の高さとされる。他の端子（３４～３６、３８）は信号伝達用の端子である。ターミナル部３０の合成樹脂製の基台３１の前側と後側には、ハウジング２によって挟持されるための凹部３１ａと３１ｂが設けられる。

図３（Ｂ）において、電池パック１００を装着する際には、電池パック１００を電動工具本体１に対して差し込み方向に沿って相対移動させると、正極入力端子３２と短絡用端子３９ａが同一のスロット１２２（図３参照）を通って内部まで挿入され、上側正極端子１６２と下側正極端子１７２にそれぞれ嵌合される。このとき、正極入力端子３２が上側正極端子１６２の嵌合部間を押し広げるようにして上側正極端子１６２の腕部１６２ａと１６２ｂの間に圧入され、短絡用端子３９ａが下側正極端子１７２の腕部１７２ａと１７２ｂの間を押し広げるようにして圧入される。同様にして、負極入力端子３７と短絡用端子３９ｂが同一のスロット１２７（図２参照）を通って内部まで挿入され、それぞれ上側負極端子１６７と下側負極端子１７７に嵌合される。この際、負極入力端子３７が嵌合部間を押し広げるようにして上側負極端子１６７の腕部１６７ａと１６７ｂの間に圧入される。さらに、短絡用端子３９ｂが下側負極端子１７７の腕部１７７ａと１７７ｂの間を押し広げるようにして圧入される。このように図３（Ｂ）の接続形態の実現によって、上側セルユニット１４６と下側セルユニット１４７の直列接続の出力、即ち定格３６Ｖが電池パック１００から出力されることになる。

図４（Ａ）及び（Ｂ）は、従来の１８Ｖ用の電動工具本体５１（図１参照）に本実施例の電池パック１００を装着した際の接続状態を示す図である。正極入力端子８２と負極入力端子８７は、他の接続端子と同じ形状であり、上下方向の高さも同じである。電池パック１００が電動工具本体５１に取り付けられるときは、正極入力端子８２の端子部は、上側正極端子１６２と下側正極端子１７２の開口端部の双方を押し広げるように嵌合圧入されて、正極入力端子８２の端子部の上側一部の領域が上側正極端子１６２と接触し、下側一部の領域が下側正極端子１７２と接触する。このように正極入力端子８２の端子部を上側正極端子１６２の腕部１６２ａ、１６２ｂと下側正極端子１７２の腕部１７２ａ、１７２ｂに同時に嵌合させることによって、２つの正極端子（１６２と１７２）が短絡状態となる。同様にして負極入力端子８７の端子部は、上側負極端子１６７と下側負極端子１７７の開口端部の双方を押し広げるように嵌合圧入されて、負極入力端子８７の端子部の上側一部の領域が上側負極端子１６７と接触し、下側一部の領域が下側負極端子１７７と接触する。このように負極入力端子８７の端子部を上側負極端子１６７の腕部１６７ａ、１６７ｂと下側負極端子１７７の腕部１７７ａ、１７７ｂに同時に嵌合させることによって、２つの負極端子（１６７と１７７）が短絡状態となり、電動工具本体５１には上側セルユニット１４６と下側セルユニット１４７の並列接続の出力、即ち定格１８Ｖが電池パック１００から電動工具本体５１の負荷装置９０に出力されることになる。

以上のように本実施例の電池パック１００は、１８Ｖ用の電動工具本体５１か３６Ｖ用の電動工具本体１のいずれかに装着することにより、電池パック１００の出力が自動的に切り替わる。この電圧切替えは電池パック１００側にて行うのではなくて、電動工具本体１、５１側のターミナル部の形状によって自動的に行われるので、電圧設定ミスが生ずる虞が全くない。また、電池パック１００側には、機械的なスイッチのような専用の電圧切替機構を設ける必要が無いので、構造が単純で故障の虞が低く、長寿命の電池パックを実現できる。

電池パック１００を外部充電装置（図示せず）を用いて充電する場合は、従来の１８Ｖ用電池パックと同じ充電装置にて充電が可能である。電池パック１００のスロット１２１には、上側正極端子１６２と下側正極端子１７２と同等の形状の充電用の正極端子が設けられるので、放電用の正極端子（１６２、１７２）の代わりに、充電用の正極端子（図示せず）を外部充電装置（図示せず）の正極端子に接続するようにすれば良い。このように電池パック１００は、上側セルユニット１４６と下側セルユニット１４７を並列接続させた状態として１８Ｖ用の充電装置を用いて充電を行うので、本実施例の電池パック１００を充電するにあたって、新しい充電装置を準備しなくて済むという利点がある。

図５は本実施例の電池パック１００の内部回路を示すブロック図である。ここでは上側セルユニット１４６及び下側セルユニット１４７に対する、マイコン１９０と保護ＩＣ１５１、１８１の接続状況を説明するための基本的な構成部分だけを図示しており、その他の関連する回路、特に、本体機器側の信号端子とのやりとりを行うための回路等の図示を省略している。電池パック１００は、図３にて示したように上側正極端子（上＋）１６２と、下側正極端子（下＋）１７２と、上側負極端子（上－）１６７と、下側負極端子（下＋）１７７と、ＬＤ端子１６８を有して構成される。電池パック１００にはこれら以外に、充電用の上側正極端子（上＋）と、下側正極端子１７２と、その他の信号端子群（Ｔ端子、Ｖ端子、ＬＳ端子）が設けられるが、ここではそれらの図示を省略している。上側正極端子１６２と下側負極端子１７７には、上側セルユニット１４６の出力が接続される。即ち、上側セルユニット１４６の正極（＋出力）が上側正極端子１６２に接続され、上側セルユニット１４６の負極（－出力）が下側負極端子１７７に接続される。同様にして、下側セルユニット１４７の正極（＋出力）が下側正極端子１７２に接続され、下側セルユニット１４７の負極（－出力）が上側負極端子１６７に接続される。

上側セルユニット１４６と下側セルユニット１４７にはそれぞれ、電池セルの電圧を監視するための保護ＩＣ１５１、１８１が接続され、これら保護ＩＣ１５１、１８１にはマイコン１９０が接続される。保護ＩＣ１５１は、上側セルユニット１４６の各電池セルの両端電圧を入力することにより、過充電保護機能、過放電保護機能の他、セルバランス機能、カスケード接続機能、断線検出機能を実行するもので、“リチウムイオン電池用保護ＩＣ”として市販されている集積回路である。また、保護ＩＣ１５１は、上側セルユニット１４６の電池セルの電圧が所定値未満に低下して過放電状態になった場合は、過放電を示す信号（ハイ信号）１５６をマイコン１９０に出力し、上側セルユニット１４６の電池セルの電圧が充電時に所定値以上に到達して過充電状態でなった場合は、過充電を示す信号（ハイ信号）１５５をマイコン１９０に出力する。

下側セルユニット１４７には保護ＩＣ１８１が接続される。ここでは、下側セルユニット１４７の回路中、即ち下側正極端子１７２と上側負極端子１６７の間の回路中には、マイコン１９０がさらに設けられる。つまり、上側セルユニット１４６と並列に設けられる回路には保護ＩＣ１５１が配置されるのに対して、下側セルユニット１４７と並列に設けられる回路には、保護ＩＣ１８１とマイコン（Micro Controller Unit）１９０が配置される。マイコン１９０には、保護ＩＣ１５１からの出力（過放電信号１５６、過充電信号１５５）と、保護ＩＣ１８１からの出力（過放電信号１８６、過充電信号１８５）が入力される。マイコン１９０には、例えばアナログ・フロント・エンド（ＡＦＥ）と呼ばれる電圧検出回路を含み、電流検出回路１８３の出力電圧から下側セルユニット１４７に流れる電流値を測定する。上側セルユニット１４６と下側セルユニット１４７に含まれる各電池セルの電圧調整は、それぞれの保護IC（１５１、１８１）が行う。マイコン１９０は、各電池セルの電圧調整がされた上側セルユニット１４６と下側セルユニット１４７間の電圧バランスの調整を行うようにしたものである。

マイコン１９０の駆動用の電源は、下側セルユニット１４７に接続される電源回路（電源部）１８７によって生成され、基準電圧（ＶＤＤ１）がマイコン１９０に供給される。下側セルユニット１４７のグランド側には電流値を測定するためのシャント抵抗１８２が設けられる。

マイコン１９０は、電流値やセル温度の監視を行うと共に、上側セルユニット１４６と下側セルユニット１４７の状態を監視して双方の動作状況を統合して制御する。また、電動工具本体１の緊急的な停止が必要となった場合には、ＬＤ端子１６８を介して放電禁止信号１８８を電気機器本体側に伝達する。保護ＩＣ１８１は下側セルユニット１４７内の電池セルの電圧を監視し、電圧が所定の下限値まで低下した状態（過放電状態）を検出した場合に過放電信号１８６をマイコン１９０に送出する。また、図示しない外部の充電装置に電池パック１００が装着されて、充電が行われている際に、保護ＩＣ１８１は電池セルの電圧が所定の上限値を越えたことを検出した場合に、過充電状態を示す過充電信号１８５をマイコン１９０に送出する。マイコン１９０は図示しないＬＳ端子を介して図示しない充電装置に充電停止信号を送出する。

マイコン１９０には、ブルートゥース（Bluetooth: Bluetooth SIG, Inc. USAの登録商標）を用いた無線通信手段１９２が設けられる。無線通信手段１９２は、マイコン１９０の制御によってペアリング登録された外部機器との無線通信を行うもので、図示しないアンテナ部が含まれる。マイコン１９０には記憶部１９１が接続され、外部機器とのペアリング、ペアリング後に送受信される情報を適宜記憶する。電池パック１００には、図示しないペアリングスイッチが設けられ、作業者がペアリングスイッチを押すことによってマイコン１９０による外部機器とのペアリング登録処理が実行される。以上の構成によって、電池パック１００は、無線通信手段を用いて外部の機器と双方向の通信が可能となる。この通信によって外部機器は電池パック１００から管理情報を入手して、所定のアルゴリズムを用いて電池パック１００の状態を分析することが可能となる。

マイコン１９０には、セル温度検出手段１９３が接続される。セル温度検出手段１９３には図示しない複数の温度センサの出力が接続される。温度センサとしては、サーミスタを用いることができ、サーミスタの一つ以上を上側セルユニット１４６に接する又は近接する箇所に設け、別のサーミスタを下側セルユニット１４７に接する又は近接する箇所に設けている。セル温度検出手段１９３は、温度変化に対するサーミスタの電気抵抗の変化を利用して、上側セルユニット１４６と下側セルユニット１４７のそれぞれの温度を測定し、マイコン１９０に出力する。

電源回路１８７は、下側セルユニット１４７の電力によってマイコン１９０の動作用の電源を生成するものである。本実施例の電池パック１００は、１８Ｖと３６Ｖの電圧切替式なので、上側セルユニット１４６側の保護回路にマイコンを搭載すると、２つのセルユニットの直列接続時と並列接続時において、マイコン１９０のグランド電位が変わってしまう。一方、下段側に電源回路１８７を設けるのであれば電源回路１８７のグランド電位は変化しない。そこで、本実施例ではマイコン１９０を上側セルユニット１４６の回路中では無くて、下側セルユニット１４７の回路中に設けた。このマイコン１９０の配置により、出力電圧を定格１８Ｖと３６Ｖの切替式としてもマイコン１９０を安定して稼働できる。マイコン１９０は、自身にかかる電源電圧（ＶＤＤ_１）の保持と、解除を切り替えることができ、通常動作状態（ノーマルモード）と動作機能制限状態（いわゆるスリープモード）と動作停止状態（いわゆるシャットダウン）を有する。

マイコン１９０には、上側正極端子１６２に接続される上側電圧検出回路１８９の出力が入力される。この出力は、電池パック１００が電動工具本体１、５１や外部充電装置（図示せず）に装着されていない場合は、上側セルユニット１４６の電位を示す。一方、低電圧（１８Ｖ）用の電動工具本体１に装着された場合、上側正極端子１６２と下側正極端子１７２が接続されるため、上側セルユニット１４６と下側セルユニット１４７の各々の正極が同電位となり、各々の負極が同電位となる。このことからマイコン１９０は、上側正極端子１６２の電位と、下側正極端子１７２の電位を比較することによって、電池パック１００が非装着の状態であるか、低電圧機器本体に装着されているか、高電圧機器に装着されているかを判別できる。尚、下側正極端子１７２の電位検出のためには、下側セルユニット１４７内の電池セルのうち最上位の電池セル１４７ａの正極電位をマイコン１９０が取得できるように構成すると良い。電池パック１００からの電力供給を止めなければならない状況、例えば、放電時の過大電流、放電時のセル電圧の低下（過放電）、セル温度の異常上昇（過温度）等が生じた際には、マイコン１９０を介して電動工具本体側に放電禁止信号１８８を伝達することで、電動工具本体１、５１の動作を素早く停止できる。放電禁止信号１８８の伝達は、マイコン１９０のＩ／Ｏポートからハイ信号を出力することによりスイッチング素子１８４を導通させることによってＬＤ端子１６８をグランド電位に落とすことによって行われる。

以上の構成によって、出力電圧（セルユニットの接続形態）を自動で切り替え可能な電池パック１００を実現できる。しかしながら、本実施例の基本構成では、下側セルユニット１４７が、マイコン１９０の消費電力、無線通信手段１９２の消費電力、セル温度検出手段１９３の消費電力を供給するため、そのままでは下側セルユニット１４７の総消費電力が、上側セルユニット１４６の総消費電力よりも大きくなってしまう。消費電力のアンバランス状態が長く続くことは、下側セルユニット１４７側の電位が上側セルユニットに対して低くなるので好ましくない。上側セルユニット１４６と下側セルユニット１４７を並列接続させて定格１８Ｖの出力をする際に、並列接続状態になった直後にセルユニット間の電圧不均衡により循環電流が流れるためである。そこで本実施例では、消費電力が少ない上側セルユニット１４６の回路中に下側セルユニット１４７との消費電流量を調整する消費電流制御手段１９５を設けた。消費電流制御手段１９５は、２つのセルユニットのうち消費電力の少ない側、ここでは上側セルユニット１４６と並列に介在させるものであって、集積化された保護ＩＣ１５１とは別の負荷回路として構成される。

消費電流制御手段１９５はマイコン１９０からの指示によって動作する。マイコン１９０は、自身にかかる電源電圧（基準電圧ＶＤＤ_１）の保持と、解除を切替えることができ、通常動作状態（ノーマルモード）と動作機能制限状態（いわゆるスリープモード）と動作停止状態（いわゆるシャットダウン）を有する。マイコン１９０の電源回路１８７は保護ＩＣ１８１と共用であるため、マイコンが起動すると保護ＩＣ１８１も同時に起動する。また、基準電圧ＶＤＤ_１がハイになると、スイッチング素子１５４のソース－ドレイン間が導通するので、保護ＩＣ１５１の電源ＯＮ／ＯＦＦポートが接地され、保護ＩＣ１５１が起動する。

消費電流制御手段１９５は、抵抗器による抵抗部と、スイッチング素子１９７によるスイッチ部によって構成される電気回路（放電回路）である。抵抗部は抵抗器１９６の抵抗値は数百Ω程度である。ここでは疑似負荷となる抵抗器１９６が上側セルユニット１４６の両端子間に接続されており、その回路をスイッチ部たるスイッチング素子１９７によってオン又はオフする。スイッチング素子１９７のゲート端子はマイコン１９０のＩ／Ｏ端子に接続される。抵抗器１９６の一端は上側セルユニット１４６の正極出力に接続され、他端はスイッチング素子１９７のドレイン端子に接続される。スイッチング素子１９７のソース端子は上側セルユニット１４６のグランドラインに接続される。スイッチング素子１９７は、マイコン１９０からの制御信号１９４によってオン又はオフされる。この消費電流制御手段１９５は、マイコン１９０からの指示がオフの時は、スイッチング素子１９７のゲート電位が０Ｖである。するとスイッチング素子１９７はＯＦＦ状態になる。スイッチング素子１９７はＯＦＦ状態にあると、抵抗器１９６への電流経路が遮断されため、消費電流制御手段１９５による電力消費はゼロである。尚、本回路図では消費電流制御手段１９５の基本原理を示すために簡単に図示したが、スイッチング動作を安定させるためにスイッチング素子を複数設けた回路としたりスイッチング素子１９７をＮチャンネルでなくＰチャンネルとしたり、抵抗の大きさや設置位置を変えたりして種々の変更をしても、目的とされる電力消費ができるならば良い。

以上のように、消費電流制御手段１９５を設けたことによって、下側セルユニット１４７側で余剰消費された電力消費分を上側セルユニット１４６の回路内でも同様に消費できる。さらに、消費電流制御手段１９５の可動、停止の切り替えをマイコン１９０から任意に制御できるので、マイコン１９０によってセルユニット間の高精度な電力バランス調整が実行できるようになった。

マイコン１９０の状態には、ノーマル、スリープ、シャットダウンの３段階がある。ノーマルはマイコン１９０が常時起動している状態である。スリープは外部回路やマイコン１９０自身の機能の動作を最小限に制限し、マイコン１９０が自ら間欠的に起動するモードであり、例えば１０ミリ秒の起動後に２４０ミリ秒停止するというような動作を繰り返す。シャットダウンは、基準電圧ＶＤＤ_１が全く供給されない状態であって、マイコン１９０が完全に停止している状態である。マイコン１９０は、電池パック１００が電動工具本体１に装着されている時だけでなく、装着されていないときも動作可能である。但し、電池パック１００が装着されていない時や、装着時であっても電動工具が一定時間以上使用されていない時、例えば、電気機器本体のトリガ操作が終了してから２時間程度トリガ操作が行われなかった場合は、マイコン１９０はスリープ状態に移行する。電動工具本体１の動作スイッチ４が再び引かれてモータ３に電流が流れると、マイコン１９０は、電流検出回路１８３によって検出される電流値の増加を検知してノーマル状態に復帰する。

本実施例では、複数設けたセルユニットのうち一つの保護回路中にだけマイコン１９０を含めた構成にした場合に、電池パックを長期間放置することによる複数のセルユニット間の電位差の拡大を、マイコン１９０が設けられない他のセルユニットの保護回路に消費電流制御手段１９５を付加して解決した。また、消費電流制御手段１９５の動作又は停止を、マイコン１９０からの放電の制御信号１９４によって任意に制御できるようにした。この構成において、マイコン１９０は実際の上側セルユニット１４６の電圧と、下側セルユニット１４７の電圧を比較しながら、自らの動作モードや、下側セルユニット１４７を電源とする周辺回路（無線通信手段１９２、セル温度検出手段１９３等）の電力消費に応じて、消費電流制御手段１９５を動作させる。この結果、マイコン１９０は複数のセルユニット（１４６、１４７）毎の消費電流のバランスを良好に調整することができ、長期にわたる使用後（特に保管後）であってもセルユニット毎の電圧バランスが悪化しない電池パックを実現できた。

図６は電池パック１００が装着される電動工具本体１（高電圧用電気機器）の回路図である。右側が電池パック１００であり、具体的な回路構成は図５で示したものと同じである。図３で示したように定格３６Ｖの電動工具本体１のターミナル部３０には、下側正極端子１７２と下側負極端子１７７を短絡させる短絡回路３９が含まれる。このように電動工具本体１に短絡回路３９を有するターミナル部３０（図３参照）を設けることによって、２つの正極端子（１６２、１７２）と２つの負極端子（１６７、１７７）を有する本実施例の電池パック１００を装着するだけで、上側セルユニット１４６と下側セルユニット１４７の直列接続回路を確立することができる。電動工具本体１には、モータ３の回転制御を行うためのマイコン２０が含まれる。マイコン２０の駆動用の電圧（５Ｖ又は３．３Ｖ）は、正極入力端子３２と負極入力端子３７の両端電圧を入力とする電源回路２１により供給される。

マイコン２０は、例えばアナログ・フロント・エンド（ＡＦＥ）と呼ばれる電圧検出回路を含み、マイコン２０の入力ポートには電池電圧検出回路２２から正極入力端子３２の電圧（Ｖ＋）が入力される。マイコン２０は、出力ポート（Ａ／Ｄ出力端子）を介してスイッチング素子２５をオンにするための信号を出力する。スイッチング素子２５は、放電禁止信号を受信した際に、マイコン２０の制御によってモータ３を停止する際のスイッチである。スイッチ（ＳＷ）状態検出回路２３は、動作スイッチ４の状態がオンかオフかを検出する回路であり、動作スイッチ４のレバーが少しでも引かれるとオン信号をマイコン２０に出力する。マイコン２０は各種の制御用の信号や、センサ類からの入力信号、電池パック１００への制御信号等の様々な信号の入出力が行われる。電流検出回路２４は、シャント抵抗２６の両端電圧を測定することによって電流値の大きさをマイコン２０に出力する。

ＬＤ端子３８は、抵抗器２８を介してマイコン２０の入出力ポートに接続される。抵抗器２８とマイコン２０の間は、抵抗器２７を介して基準電圧ＶＤＤ_２に接続される。電池パック１００側のマイコン１９０が放電禁止信号１８８を送出する（ハイにする）と、スイッチング素子１８４が導通することによって、ＬＤ端子１４６、３８がグランド電位に落とされる。この結果、抵抗器２８に接続されるマイコン２０の入力電位が、抵抗器２７と２８の分圧電位に変化するので、マイコン２０は、放電禁止状態になったことを検出できる。

図７は消費電流制御手段１９５の動作モードの例を示す図である。縦軸は消費電流制御手段１９５のスイッチング素子１９７へのゲート信号として入力される制御信号１９４の電位を示し、横軸は時間の経過（単位：秒）である。時間Ｔが管理対象の単位時間である。図７（Ａ）は、マイコン１９０が通常の動作をしている状態（ノーマルモード）の際の、消費電流制御手段１９５の稼働状況を示す。ここでは制御信号２０１は、ノーマルモードにおける制御信号１９４の信号パターンであり、１サイクルの時間Ｔのうち前半約半分の時間Ｂの区間だけをＯＮ（消費電流制御手段１９５のスイッチング素子１９７のゲート電圧がハイであり、スイッチング素子１９７が導通して抵抗器１９６により電力消費が行われている状態）とし、残りの区間をスイッチング素子１９７のＯＦＦ（スイッチング素子１９７のゲート電圧がゼロの遮断状態）にして抵抗器１９６により電力が消費されない状態とする。ノーマルモードにおいては、１サイクルの時間Ｔのパターンによる消費電流制御手段１９５の動作を間欠的に繰り返す。

図７（Ｂ）はマイコン１９０がスリープ状態にある時の消費電流制御手段１９５の稼働状況であり、スリープモードを示す。この際の制御信号２０２は、１サイクルの時間Ｔのうち最初の短い時間ＣだけをＯＮとして消費電流制御手段１９５を稼働させ、残りの大部分を非稼働状態、即ち、抵抗器１９６により電力が消費されない状態とする。図７（Ｂ）の動作モードでは、消費電流制御手段１９５による消費電力が、図７（Ａ）より約１／４０程度に低減される。尚、スリープ状態では、最初の短い時間Ｃとほぼ同じ時間、又は時間Ｃよりわずかに長い時間だけマイコン１９０が動作し、それ以外の時間は休止している。

図７（Ｃ）はマイコン１９０が通常の動作をしている状態であって、さらに無線通信手段１９２（図５参照）を稼働させている状態の消費電流制御手段１９５の稼働状況である（無線通信モード）。ここでは、ノーマルモードで消費させるマイコン１９０の消費電力（図７（Ａ）の時間Ｂ分）に加えて、無線通信手段１９２によって増加する分の消費電力を加算した合計時間（＝時間Ａ）とする。この時間Ａは、１サイクルの時間Ｔの約７割程度となる。このように、マイコン１９０の制御によって、下側セルユニット１４７にて制御部の動作のために消費される分の電力を、消費電流制御手段１９５によって上側セルユニット１４６から放電させることができる。

図７（Ｄ）は消費電流制御手段１９５を連続稼働させている状態である。ここでは１サイクルの時間Ｔの全区間において、消費電流制御手段１９５のスイッチング素子１９７をオンにし続けて消費電流制御手段１９５を連続稼働させる。

次に図８のフローチャートを用いて、本実施例に係る電池パック１００の電圧バランスを調整するための電流消費制御フローを説明する。本フローチャートの手順は、マイコン１９０が起動している時に実行され、マイコン１９０が停止（シャットダウン）するまで実行される。マイコン１９０がスリープモードで動作する時には、マイコン１９０が起動している間だけ本フローチャートが実行される。

消費電流制御フローは、マイコン１９０が消費電流制御手段１９５を稼働させて、上側セルユニット１４６の電力を消費させることにより、下側セルユニット１４７の電圧と合わせる制御である。マイコン１９０が起動されたら、マイコン１９０は図示しない記憶手段内に格納されている図８の手順のプログラムを実行する（ステップ２２０）。最初にマイコン１９０は、セルユニット１４６と１４７の電圧を比較し、上側セルユニット１４６の電圧が下側セルユニット１４７の電圧よりも所定値以上高いか否かを判定する（ステップ２２１）。所定値以上高いということは、上側セルユニット１４６の電圧と下側セルユニット１４７の電圧との乖離が大きいことを意味するので、図７（Ｄ）に示した放電パターンとすべく、消費電流制御手段１９５をＯＮにする時間を示すパラメータ、即ち放電時間ＸをＴにセットし（ステップ２２５）、ステップ２２８に進む。ここでＴは、図７で示す“管理対象単位時間”であり、例えば、数百ｍｍ秒単位である。

上側セルユニット１４６の電圧と下側セルユニット１４７の電圧の差が所定値未満の場合は、マイコン１９０によって無線通信モードが実行されているか否かを判定する（ステップ２２２）。無線通信モードが実行中の場合は、放電時間ＸをＡにセットし（ステップ２２６）、ステップ２２８に進む。無線通信モードが実行中でない場合は、ステップ２２３へ進む。ステップ２２３では、マイコン１９０の動作モードがノーマルモードにあるかを判定し、ノーマルモードの場合は放電時間ＸをＢにセットし（ステップ２２７）、ステップ２２８に進む。ステップ２２３でノーマルモードではない場合、即ち、スリープモードの場合は、放電時間ＸをＣにセットする（ステップ２２４）。

次に、マイコン１９０の時間カウンタｔの値が、管理対象単位時間Ｔに未到達か否かを判定する（ステップ２２８）。マイコン１９０が起動して、最初にステップ２２１～２２４が実行された直後は、ｔ＝０であるため、ｔ＜Ｔが真（ＹＥＳ）になり、ステップ２２９にてｔに“１”をインクリメントする（ステップ２２９）。“１”は時間カウンタｔのカウント単位であり、例えばｍｍ秒単位である。ステップ２２８にて時間カウンタｔがＴと等しくなった場合は、ステップ２２８の判断がＮＯとなるので、ステップ２３０に進んで時間カウンタｔを０にクリアする。

次に、マイコン１９０の時間カウンタｔの値が、放電時間を終了させる放電時間Ｘに到達したか否かを判定する（ステップ２３１）。放電時間Ｘに到達していないときは、消費電流制御手段１９５をオンにして、又は、オンの状態を維持して（ステップ２３２）、ステップ２２１に戻る。放電時間Ｘに到達した後は、消費電流制御手段１９５をオフにして、ステップ２２１に戻る。

以上の制御を繰り返すことによって、管理対象単位時間Ｔのうち前半の時間Ｘは、マイコン１９０が消費電流制御手段１９５を動作させ、時間Ｘ以降の後半部分は、消費電流制御手段１９５を停止させる。本実施例によれば、マイコン１９０によって消費電流制御手段１９５を細かく動作させるようにしたので、セルユニット間の電圧調整を精度良く行うことが可能になると共に、電池パックの電力管理の自由度が高くなった。特に、消費電流制御手段１９５の稼働と停止を、マイコン１９０によってソフトウェアにより制御するので、精度の高い制御が可能となった。尚、本実施例の制御は、上側セルユニット１４６と下側セルユニット１４７を有して、電気機器本体に装着された際に初めて上側セルユニット１４６と下側セルユニット１４７が電気的に接続されるような電池パックであれば、電池電圧が固定の電池パックにおいても同様に適用できる。

次に、図９を用いて本発明の第２の実施例に係る電池パック１００の電圧バランス調整手順を説明する。第２の実施例では、第１の実施例の放電時間Ｘの設定方法を、マイコン１９０に接続された周辺機器（例えば回路Ａ～回路Ｃ）の状態に応じてきめ細かく設定するようにしたものである。ここでは、点線で示す後半部分のステップ２５０～２５５は、図８のフローチャートのステップ２２８～２３３と同じである。本フローチャートはマイコン１９０が起動している時に実行され、マイコン１９０が停止（シャットダウン）するまで実行される。スリープモード時には、マイコン１９０が起動している間だけ本フローチャートが実行される。

最初に、放電時間Ｘの初期値として“ａ”をセットする（ステップ２４１）。“ａ”はマイコン１９０が消費する最小の電力、即ち、スリープ時のマイコン１９０の消費電力を消費電流制御手段１９５で消費するのに要する時間である。これは、マイコン１９０が下側セルユニット１４７の電力だけを消費して、上側セルユニット１４６の電力を消費しないので、そのアンバランスを解消するための制御である。次に、マイコン１９０は、下側セルユニット１４７を電源とする回路Ａ（例えば、無線通信手段１９２）が動作中の場合は、回路Ａが消費する電力分を消費電流制御手段１９５で消費するのに要する時間Ｄとして加算する（ステップ２４２、２４３）。回路Ａが稼働していない時、即ち停止中の場合はステップ２４４に進む（ステップ２４２）。

次に、マイコン１９０は、下側セルユニット１４７を電源とする回路Ｂ（例えば、セル温度検出手段１９３）が動作中の場合は、回路Ｂが消費する電力分を消費電流制御手段１９５で消費するのに要する時間Ｅとして加算する（ステップ２４４、２４５）。回路Ｂが稼働していない時、即ち停止中の場合はステップ２４６に進む（ステップ２４４）。次に、マイコン１９０は、下側セルユニット１４７を電源とする回路Ｃ（例えば、図示しない電池残量表示ランプ）が動作中の場合は、回路Ｃが消費する電力分を消費電流制御手段１９５で消費するのに要する時間Ｆを加算する（ステップ２４６、２４７）。回路Ｃが稼働していない時、即ち停止中の場合はステップ２４８に進む（ステップ２４６）。

次に、マイコン１９０は、セルユニット１４６と１４７のセル電圧を比較し、上側セルユニット１４６の電圧が下側セルユニット１４７の電圧よりも所定値以上高いか否かを判定する（ステップ２４８）。所定値以上高いということは、上側セルユニット１４６の電圧と下側セルユニット１４７の電圧との乖離が大きいことを意味するので、図７（Ｄ）に示した放電パターンとすべく、消費電流制御手段１９５をＯＮにする時間を示すパラメータ、放電時間ＸをＴにセットする（ステップ２４９）。放電時間Ｘ＝Ｔは、消費電流制御手段１９５を用いた上側セルユニット１４６の電力消費を最大に行うということであるので、ステップ２４３、２４５、２４７で設定した値よりも大きくなる関係、即ち、Ｔ＞ａ＋Ｄ＋Ｅ＋Ｆとなる。

次に、ステップ２４０～２４９の手順によって決定された消費電流制御手段１９５の放電時間Ｘに基づいて、ステップ２５０～２５５を実行することにより消費電流制御手段１９５を動作又は停止させる。ステップ２５０～２５５の処理は、図８で示したステップ２２８～２３３の処理と同一であるので、繰り返しの説明は省略する。ステップ２５４、２５５の次には、ステップ２４１に戻る。

第２の実施例を用いることによって、下側セルユニット１４７側に、回路Ａ～Ｃ以外の更なる電力消費回路が加わったとしても、それらの消費量に合わせた最適な消費電流制御手段１９５の稼働が可能となり、上側セルユニット１４６と下側セルユニット１４７の電力バランス調整を良好に行うことできる。

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。本実施例の電池パック１００は、電圧切替え方式の物に限定されずに、複数のセルユニットを有するものならば、同様に適用できる。例えば、電圧固定式の電池パックであって、上側セルユニットと下側セルユニットの出力を電池パック内で並列接続して出力するような電池パックにおけるセルユニット間の電圧バランス調整用に本発明を用いることができる。つまり、本願請求項の発明は、複数のセルユニットを有する電池パックであれば、様々な電圧、様々な二次電池の種類、様々な筐体であっても良い。また、電池パック１００が装着される電気機器本体の種類は、上述の実施例で説明したインパクト工具だけに限定されずに、電池パック１００が装着可能であって、電池パック１００を主電源として、又は、副電源として動作する任意の電気機器本体であっても良い。

１…電動工具本体、２…ハウジング、２ａ…胴体部、２ｂ…ハンドル部、２ｃ…電池パック装着部、３…モータ、４…動作スイッチ、５…正逆切替レバー、８…装着機構、９…出力軸、２０…マイコン、２１…電源回路、２２…電池電圧検出回路、２３…状態検出回路、２４…電流検出回路、２５…スイッチング素子、２６…シャント抵抗、２７，２８…抵抗器、３０…ターミナル部、３１…基台、３１ａ…凹部、３２…正極入力端子、３４…Ｔ端子、３５…Ｖ端子、３６…ＬＳ端子、３７…負極入力端子、３８…ＬＤ端子、３９…短絡回路、３９ａ，３９ｂ…短絡用端子、４０…負荷装置、５１…電動工具本体、５２…ハウジング、５２ａ…胴体部、５２ｂ…ハンドル部、５２ｃ…電池パック装着部、８０…ターミナル部、８１…基台、８２…正極入力端子、８４…Ｔ端子、８５…Ｖ端子、８６…ＬＳ端子、８７…負極入力端子、８８…ＬＤ端子、９０…負荷装置、１００…電池パック、１０１…下ケース、１１０…上ケース、１１１…下段面、１１５…上段面、１２１～１２８…スロット、１３１…ストッパ部、１３２…***部、１３８ａ，１３８ｂ…レール溝、１４１…ラッチ、１４２…係止部、１４６…上側セルユニット、１４７…下側セルユニット、１４７ａ…電池セル、１５０…回路基板、１５１…保護ＩＣ、１５４…スイッチング素子、１５５…過充電信号、１５６…過放電信号、１６２…上側正極端子、１６２ａ，１６２ｂ…腕部、１６７…上側負極端子、１６７ａ，１６７ｂ…腕部、１６８…ＬＤ端子、１７２…下側正極端子、１７２ａ，１７２ｂ…腕部、１７７…下側負極端子、１７７ａ，１７７ｂ…腕部、１８１…保護ＩＣ、１８２…シャント抵抗、１８３…電流検出回路、１８４…スイッチング素子、１８５…過充電信号、１８６…過放電信号、１８７…電源回路（電源部）、１８８…放電禁止信号、１８９…上側電圧検出回路、１９０…マイコン、１９１…記憶部、１９２…無線通信手段、１９３…セル温度検出手段、１９４…（放電）制御信号、１９５…消費電流制御手段（調整部）、１９６…抵抗器、１９７…スイッチング素子、２０１～２０４…制御信号、Ａ…基準電位、ＶＤＤ_１…（電池パック１００の）基準電圧、ＶＤＤ_２…（電動工具本体１の）基準電圧

Claims (11)

1. 複数の電池セルが直列に接続されたセルユニットとして少なくとも第１及び第２のセルユニットを有し、前記第１のセルユニットが前記第２のセルユニットよりも高電圧側に接続された状態で前記第１及び第２のセルユニットが互いに直列に接続される直列接続状態と、前記直列接続状態以外の接続状態に切り替えられるよう構成された電池パックであって、
   前記第１及び第２のセルユニットの一方に接続され、少なくとも前記一方のセルユニットを構成する前記電池セルの状態を監視し、前記電池パックの放電を制御するための放電制御信号を出力できるよう構成された制御部と、
   前記第１及び第２のセルユニットの他方に接続された調整部と、
   を備え、
   前記制御部は、前記制御部又は前記セルユニットの一方に接続された周辺機器又は接続素子の状態に応じて制御信号を出力するよう構成され、
   前記調整部は、前記制御部から出力された前記制御信号に応じて前記他方のセルユニットの消費電力を調整するよう構成される、
   ことを特徴とする電池パック。
2. 前記制御部に接続され、前記制御部に電源電圧を供給する電源部を備え、
   前記電源部は、前記一方のセルユニットに接続され、
   前記制御部は、前記電源部と前記一方のセルユニットの負極に接続され、前記電源部は、前記一方のセルユニットから入力された電圧から前記電源電圧を生成して前記制御部に供給することを特徴とする請求項１に記載の電池パック。
3. 前記第２のセルユニットに前記電源部が接続され、前記第２のセルユニットから前記電源部を介して前記制御部に前記電源電圧が供給されることを特徴とする請求項２に記載の電池パック。
4. 前記制御部は、前記制御部のＩ／Ｏ端子から前記制御信号を出力するよう構成されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の電池パック。
5. 前記調整部は、前記他方のセルユニットと並列に接続された抵抗部と、前記抵抗部と直列接続されたスイッチ部と、を備えた放電回路であり、
   前記制御部は、前記スイッチ部のオン時間を制御することを特徴とする請求項４に記載の電池パック。
6. 前記制御部は、少なくともノーマルモード、スリープモードを含む動作モードを備え、
   前記制御部は、前記ノーマルモードの場合には、前記スリープモードの場合よりも前記他方のセルユニットの消費電力が大きくなるように制御することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の電池パック。
7. 制御部は、前記動作モードとして無線通信モードを備え、
   前記制御部は、前記無線通信モードの場合には、前記スリープモードの場合よりも前記他方のセルユニットの消費電力が大きくなるように制御することを特徴とする請求項６に記載の電池パック
8. 前記第１及び第２のセルユニットの電圧差が所定値以上の場合、前記制御部は、前記電圧差が所定値未満になるまで前記調整部を常に動作させることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の電池パック。
9. 前記第１及び第２のセルユニットの電圧差が所定値未満の場合、前記制御部は、前記動作モードに応じて前記調整部を制御することを特徴とする請求項６又は７に記載の電池パック。
10. 請求項１から請求項９のいずれかに記載された前記電池パックと、
    前記電池パックに接続できる電気機器本体として少なくとも第１の電気機器本体と、
    を有する電気機器であって、
    前記電池パックが前記第１の電気機器本体に接続された場合は、前記第１及び第２のセルユニットが互いに直列に接続される直列接続状態となり、
    前記電池パックが前記第１の電気機器本体に接続されない場合は、前記第１及び第２のセルユニットが互いに電気的に独立した非接続状態となることを特徴とする電気機器。
11. 請求項１から請求項９のいずれかに記載された前記電池パックと、
    前記電池パックに接続できる電気機器本体として少なくとも第２の電気機器本体と、
    を有する電気機器であって、
    前記電池パックが前記第２の電気機器本体に接続された場合は、前記第１及び第２のセルユニットが互いに並列に接続される並列接続状態となり、
    前記電池パックが前記第２の電気機器本体に接続されない場合は、前記第１及び第２のセルユニットが互いに電気的に独立した非接続状態となることを特徴とする電気機器。

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