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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023109718
(43)【公開日】2023-08-08
(54)【発明の名称】電池パック、電気機器、及び充電システム
(51)【国際特許分類】
H02J 50/80 20160101AFI20230801BHJP
H02J 7/00 20060101ALI20230801BHJP
H02J 50/12 20160101ALI20230801BHJP
【ＦＩ】
H02J50/80
H02J7/00 301D
H02J50/12
【審査請求】未請求
【請求項の数】29
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023008971
(22)【出願日】2023-01-24
(31)【優先権主張番号】P 2022011325
(32)【優先日】2022-01-27
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(71)【出願人】
【識別番号】000005094
【氏名又は名称】工機ホールディングス株式会社
(71)【出願人】
【識別番号】504203572
【氏名又は名称】国立大学法人茨城大学
(74)【代理人】
【識別番号】100136375
【弁理士】
【氏名又は名称】村井 弘実
(74)【代理人】
【識別番号】100079290
【弁理士】
【氏名又は名称】村井 隆
(72)【発明者】
【氏名】石川 祐樹
(72)【発明者】
【氏名】松浦 生
(72)【発明者】
【氏名】田中 正志
(72)【発明者】
【氏名】内田 晃介
(72)【発明者】
【氏名】篠塚 遼太郎
【テーマコード（参考）】
5G503
【Ｆターム（参考）】
5G503AA01
5G503BA01
5G503BA02
5G503BB02
5G503GA01
5G503GB04
5G503GB06
5G503GB08
(57)【要約】
【課題】電気機器本体が動作していない状態、無負荷又は低負荷の状態での適切な制御が可能な電池パック及び電気機器を提供する。
【解決手段】電池パック１００Ｇにおいて、Ｈブリッジ１６１は、二次電池セル１１５の出力する直流を交流に変換して電池側コイル１１８に出力する。制御部１６４は、Ｈブリッジ１６１の駆動を制御する。電気機器本体２において、機器側コイル２８は、電池側コイル１１８と磁気的に結合する。ダイオードブリッジ５６及び平滑コンデンサＣ３は、機器側コイル２８の出力する交流を直流に変換してインバータ回路５５に出力する。電池パック１００Ｇにおいて、制御部１６４は、Ｈブリッジ１６１のデッドタイム制御により二次側出力電圧Ｖoutを制御する。
【選択図】図３７
【解決手段】電池パック１００Ｇにおいて、Ｈブリッジ１６１は、二次電池セル１１５の出力する直流を交流に変換して電池側コイル１１８に出力する。制御部１６４は、Ｈブリッジ１６１の駆動を制御する。電気機器本体２において、機器側コイル２８は、電池側コイル１１８と磁気的に結合する。ダイオードブリッジ５６及び平滑コンデンサＣ３は、機器側コイル２８の出力する交流を直流に変換してインバータ回路５５に出力する。電池パック１００Ｇにおいて、制御部１６４は、Ｈブリッジ１６１のデッドタイム制御により二次側出力電圧Ｖoutを制御する。
【選択図】図３７
【特許請求の範囲】
【請求項1】
電池部と、
前記電池部に接続される電池側スイッチ部と、前記電池側スイッチ部に接続され電気機器本体に電力を送電する電池側コイル部と、を有する送電回路部と、
前記送電回路部を制御する電池側制御部と、
接続される電気機器本体の操作に関する信号を受信する操作検知部と、
を備え、
前記電池側制御部は、前記操作検知部が前記信号を受信すると前記電池側コイル部の出力を増加するよう構成される、
ことを特徴とする電池パック。
前記電池部に接続される電池側スイッチ部と、前記電池側スイッチ部に接続され電気機器本体に電力を送電する電池側コイル部と、を有する送電回路部と、
前記送電回路部を制御する電池側制御部と、
接続される電気機器本体の操作に関する信号を受信する操作検知部と、
を備え、
前記電池側制御部は、前記操作検知部が前記信号を受信すると前記電池側コイル部の出力を増加するよう構成される、
ことを特徴とする電池パック。
【請求項2】
請求項１に記載の電池パックであって、
前記電池側制御部は、前記信号を受信すると前記電池側コイルの出力をゼロ又はゼロより大きい所定値から増加するよう構成される、
ことを特徴とする電池パック。
前記電池側制御部は、前記信号を受信すると前記電池側コイルの出力をゼロ又はゼロより大きい所定値から増加するよう構成される、
ことを特徴とする電池パック。
【請求項3】
請求項１又は２に記載の電池パックであって、
前記信号は、電気機器本体に流れる電流に関する電流信号、電気機器本体の駆動を開始するために作業者に操作される操作部の操作に関する操作信号、電気機器本体に電源を供給するために作業者に操作される電源スイッチのオン操作に関するオン信号、前記電気機器本体の負荷の動作に関する動作信号のいずれかを含む、
ことを特徴とする電池パック。
前記信号は、電気機器本体に流れる電流に関する電流信号、電気機器本体の駆動を開始するために作業者に操作される操作部の操作に関する操作信号、電気機器本体に電源を供給するために作業者に操作される電源スイッチのオン操作に関するオン信号、前記電気機器本体の負荷の動作に関する動作信号のいずれかを含む、
ことを特徴とする電池パック。
【請求項4】
請求項１又は２に記載の電池パックであって、
前記操作検知部は、接続される電気機器本体の負荷部が動作しているか否かを検出するよう構成され、
前記電池側制御部は、前記操作検知部からの信号に応じて前記電池側コイル部からの出力を抑えるよう前記電池側スイッチ部を制御するか否かを切り替えるよう構成される、
ことを特徴とする電池パック。
前記操作検知部は、接続される電気機器本体の負荷部が動作しているか否かを検出するよう構成され、
前記電池側制御部は、前記操作検知部からの信号に応じて前記電池側コイル部からの出力を抑えるよう前記電池側スイッチ部を制御するか否かを切り替えるよう構成される、
ことを特徴とする電池パック。
【請求項5】
請求項４に記載の電池パックであって、
前記電池側制御部は、前記操作検知部からの信号によって電気機器本体の負荷部が動作していないと判断すると前記電池側コイル部からの出力を抑えるよう前記電池側スイッチ部を制御し、前記操作検知部からの信号によって前記負荷部が動作していると判断すると前記電池側コイル部からの出力を増加するよう前記電池側スイッチ部を制御するよう構成される、
ことを特徴とする電池パック。
前記電池側制御部は、前記操作検知部からの信号によって電気機器本体の負荷部が動作していないと判断すると前記電池側コイル部からの出力を抑えるよう前記電池側スイッチ部を制御し、前記操作検知部からの信号によって前記負荷部が動作していると判断すると前記電池側コイル部からの出力を増加するよう前記電池側スイッチ部を制御するよう構成される、
ことを特徴とする電池パック。
【請求項6】
請求項１又は２に記載の電池パックであって、
前記操作検知部は、前記電池側コイル部又は前記電池部に流れる電流を検出する電流検出部を有し、
前記電池側制御部は、前記電流検出部からの信号に基づき前記電池側コイル部からの出力を抑えるよう前記電池側スイッチ部を制御するか否かを切り替える、
ことを特徴とする電池パック。
前記操作検知部は、前記電池側コイル部又は前記電池部に流れる電流を検出する電流検出部を有し、
前記電池側制御部は、前記電流検出部からの信号に基づき前記電池側コイル部からの出力を抑えるよう前記電池側スイッチ部を制御するか否かを切り替える、
ことを特徴とする電池パック。
【請求項7】
請求項１又は２に記載の電池パックであって、
前記電池側制御部は、電気機器本体の負荷部が動作を停止すると、前記電池側コイル部からの出力が減少するよう前記電池側スイッチ部を制御するよう構成される、
ことを特徴とする電池パック。
前記電池側制御部は、電気機器本体の負荷部が動作を停止すると、前記電池側コイル部からの出力が減少するよう前記電池側スイッチ部を制御するよう構成される、
ことを特徴とする電池パック。
【請求項8】
請求項１又は２に記載の電池パックであって、
前記電池側スイッチ部は、少なくとも１つのスイッチング素子を有し、
前記電池側制御部は、前記操作検知部からの信号に基づいて、前記スイッチング素子に印加するＰＷＭ信号のデューティ比及びスイッチング周波数の少なくとも一方を変更するよう構成される、
ことを特徴とする電池パック。
前記電池側スイッチ部は、少なくとも１つのスイッチング素子を有し、
前記電池側制御部は、前記操作検知部からの信号に基づいて、前記スイッチング素子に印加するＰＷＭ信号のデューティ比及びスイッチング周波数の少なくとも一方を変更するよう構成される、
ことを特徴とする電池パック。
【請求項9】
請求項８に記載の電池パックであって、
前記電池側スイッチ部は、前記電池部の正極側に接続された複数の第１スイッチング素子と、前記電池部の負極側に接続された複数の第２スイッチング素子と、を有し、前記複数の第１スイッチング素子のそれぞれと前記複数の第２スイッチング素子のそれぞれとは互いに直列に接続され、
前記電池側制御部は、前記第１スイッチング素子と前記第２スイッチング素子がともにオフとなるオフ区間が生じるよう前記電池側スイッチ部を制御するよう構成され、
前記電池側制御部は、電気機器本体の負荷部が動作していない状態では前記負荷部が動作している状態よりも前記オフ区間が長くなるよう前記電池側スイッチ部を制御するよう構成される、
ことを特徴とする電池パック。
前記電池側スイッチ部は、前記電池部の正極側に接続された複数の第１スイッチング素子と、前記電池部の負極側に接続された複数の第２スイッチング素子と、を有し、前記複数の第１スイッチング素子のそれぞれと前記複数の第２スイッチング素子のそれぞれとは互いに直列に接続され、
前記電池側制御部は、前記第１スイッチング素子と前記第２スイッチング素子がともにオフとなるオフ区間が生じるよう前記電池側スイッチ部を制御するよう構成され、
前記電池側制御部は、電気機器本体の負荷部が動作していない状態では前記負荷部が動作している状態よりも前記オフ区間が長くなるよう前記電池側スイッチ部を制御するよう構成される、
ことを特徴とする電池パック。
【請求項10】
請求項９に記載の電池パックであって、
前記電池側制御部は、前記負荷部にかかる負荷の上昇に伴い前記オフ区間が短くなるよう、又は、第１のオフ区間と前記第１のオフ区間より短い第２のオフ区間との比率を前記第２のオフ区間が増加するよう前記電池側スイッチ部を制御するよう構成される、
ことを特徴とする電池パック。
前記電池側制御部は、前記負荷部にかかる負荷の上昇に伴い前記オフ区間が短くなるよう、又は、第１のオフ区間と前記第１のオフ区間より短い第２のオフ区間との比率を前記第２のオフ区間が増加するよう前記電池側スイッチ部を制御するよう構成される、
ことを特徴とする電池パック。
【請求項11】
請求項１０に記載の電池パックであって、
前記電池側制御部は、前記負荷部にかかる負荷の下降に伴い前記オフ区間が長くなるよう、又は、前記比率を前記第１オフ区間が増加するよう前記電池側スイッチ部を制御するよう構成される、
ことを特徴とする電池パック。
前記電池側制御部は、前記負荷部にかかる負荷の下降に伴い前記オフ区間が長くなるよう、又は、前記比率を前記第１オフ区間が増加するよう前記電池側スイッチ部を制御するよう構成される、
ことを特徴とする電池パック。
【請求項12】
請求項１又は２に記載の電池パックと、
前記電池パックに接続される電気機器本体と、
を備える電気機器であって、
前記電気機器本体は、
前記電池側コイル部から電力が供給される機器側コイル部と、
前記電力により駆動する負荷部と、
前記負荷部の起動及び停止を指示する指示部と、
前記指示部の指示に基づいて前記負荷部を制御する機器側制御部と、
を備え、
前記電池側制御部は、前記操作検知部からの信号に基づいて前記指示部の操作を検出するよう構成される、
ことを特徴とする電気機器。
前記電池パックに接続される電気機器本体と、
を備える電気機器であって、
前記電気機器本体は、
前記電池側コイル部から電力が供給される機器側コイル部と、
前記電力により駆動する負荷部と、
前記負荷部の起動及び停止を指示する指示部と、
前記指示部の指示に基づいて前記負荷部を制御する機器側制御部と、
を備え、
前記電池側制御部は、前記操作検知部からの信号に基づいて前記指示部の操作を検出するよう構成される、
ことを特徴とする電気機器。
【請求項13】
請求項１２に記載の電気機器であって、
前記電池側制御部は、前記操作部の操作を検出すると前記電池側コイル部からの出力が増加するよう前記電池側スイッチ部を制御する、
ことを特徴とする電気機器。
前記電池側制御部は、前記操作部の操作を検出すると前記電池側コイル部からの出力が増加するよう前記電池側スイッチ部を制御する、
ことを特徴とする電気機器。
【請求項14】
請求項１３に記載の電気機器であって、
前記電池側制御部は、前記操作部の操作の解除を検出すると前記電池側コイル部からの出力が減少するよう前記電池側スイッチ部を制御する、
ことを特徴とする電気機器。
前記電池側制御部は、前記操作部の操作の解除を検出すると前記電池側コイル部からの出力が減少するよう前記電池側スイッチ部を制御する、
ことを特徴とする電気機器。
【請求項15】
電池部と、
前記電池部に接続される電池側スイッチ部と、
前記電池側スイッチ部に接続され充電装置から受電する電池側コイル部と、
前記電池側スイッチ部を制御する電池側制御部と、
を備えた電池パックであって、
前記電池側制御部は、充電電流を検出すると、前記電池側スイッチ部と前記電池側コイル部とを含む第１電流経路であって前記電池部を含まない第１電流経路を構成するよう前記電池側スイッチ部を制御するよう構成される、
ことを特徴とする電池パック。
前記電池部に接続される電池側スイッチ部と、
前記電池側スイッチ部に接続され充電装置から受電する電池側コイル部と、
前記電池側スイッチ部を制御する電池側制御部と、
を備えた電池パックであって、
前記電池側制御部は、充電電流を検出すると、前記電池側スイッチ部と前記電池側コイル部とを含む第１電流経路であって前記電池部を含まない第１電流経路を構成するよう前記電池側スイッチ部を制御するよう構成される、
ことを特徴とする電池パック。
【請求項16】
請求項１５に記載の電池パックであって、
前記電池側制御部は、充電電流を検出して前記第１電流経路を構成するよう前記電池側スイッチ部を制御した後、前記電池側スイッチ部と前記電池側コイル部と前記電池部とを含む第２電流経路を構成するよう前記電池側スイッチ部を制御するよう構成される、
ことを特徴とする電池パック。
前記電池側制御部は、充電電流を検出して前記第１電流経路を構成するよう前記電池側スイッチ部を制御した後、前記電池側スイッチ部と前記電池側コイル部と前記電池部とを含む第２電流経路を構成するよう前記電池側スイッチ部を制御するよう構成される、
ことを特徴とする電池パック。
【請求項17】
請求項１５に記載の電池パックであって、
前記電池側制御部は、充電電流を検出して前記第１電流経路を構成するよう前記電池側スイッチ部を制御した後、充電率が所定値未満の場合、前記電池側スイッチ部と前記電池側コイル部と前記電池部を含む第２電流経路を構成するよう前記電池側スイッチ部を制御し、充電率が所定値以上の場合、前記第１及び第２電流経路を交互に構成するよう前記電池側スイッチ部を制御するよう構成される、
ことを特徴とする電池パック。
前記電池側制御部は、充電電流を検出して前記第１電流経路を構成するよう前記電池側スイッチ部を制御した後、充電率が所定値未満の場合、前記電池側スイッチ部と前記電池側コイル部と前記電池部を含む第２電流経路を構成するよう前記電池側スイッチ部を制御し、充電率が所定値以上の場合、前記第１及び第２電流経路を交互に構成するよう前記電池側スイッチ部を制御するよう構成される、
ことを特徴とする電池パック。
【請求項18】
請求項１５から１７のいずれか一項に記載の電池パックであって、
前記電池側コイル部は、電気機器本体への送電にも利用でき、
前記電池側スイッチ部は、前記電池部から電力を出力するときはインバータ回路として機能し、前記電池部を充電するときは整流回路として機能するよう構成される、
ことを特徴とする電池パック。
前記電池側コイル部は、電気機器本体への送電にも利用でき、
前記電池側スイッチ部は、前記電池部から電力を出力するときはインバータ回路として機能し、前記電池部を充電するときは整流回路として機能するよう構成される、
ことを特徴とする電池パック。
【請求項19】
請求項１８に記載の電池パックであって、
前記電池側スイッチ部は、前記電池部の正極側に接続された複数の第１スイッチング素子と、前記電池部の負極側に接続された複数の第２スイッチング素子と、前記複数の第１及び第２スイッチング素子のそれぞれに並列に接続される整流素子と、を有し、前記複数の第１スイッチング素子のそれぞれと前記複数の第２スイッチング素子のそれぞれとは互いに直列に接続される、
ことを特徴とする電池パック。
前記電池側スイッチ部は、前記電池部の正極側に接続された複数の第１スイッチング素子と、前記電池部の負極側に接続された複数の第２スイッチング素子と、前記複数の第１及び第２スイッチング素子のそれぞれに並列に接続される整流素子と、を有し、前記複数の第１スイッチング素子のそれぞれと前記複数の第２スイッチング素子のそれぞれとは互いに直列に接続される、
ことを特徴とする電池パック。
【請求項20】
請求項１９に記載の電池パックであって、
前記電池側スイッチ部は、
前記電池側スイッチ部が前記インバータ回路として機能する場合には、前記複数の第１スイッチング素子の１つと前記１つの第１スイッチング素子に直列に接続された前記第２スイッチング素子以外の他の前記第２スイッチング素子の１つをオンするとともに、前記第１及び第２スイッチング素子の他の１つをオフし、前記オンされる前記第１及び第２スイッチング素子を介して電力を出力するよう構成され、
前記電池側スイッチ部が前記整流回路として機能する場合には、前記複数の第１及び第２スイッチング素子をオフし、前記整流素子を介して前記電池部を充電するよう構成され、
前記電池側スイッチ部が前記第１電流経路を構成する場合には、前記複数の第１スイッチング素子と前記複数の第２スイッチング素子の一方をオンし、他方をオフするよう構成される、
ことを特徴とする電池パック。
前記電池側スイッチ部は、
前記電池側スイッチ部が前記インバータ回路として機能する場合には、前記複数の第１スイッチング素子の１つと前記１つの第１スイッチング素子に直列に接続された前記第２スイッチング素子以外の他の前記第２スイッチング素子の１つをオンするとともに、前記第１及び第２スイッチング素子の他の１つをオフし、前記オンされる前記第１及び第２スイッチング素子を介して電力を出力するよう構成され、
前記電池側スイッチ部が前記整流回路として機能する場合には、前記複数の第１及び第２スイッチング素子をオフし、前記整流素子を介して前記電池部を充電するよう構成され、
前記電池側スイッチ部が前記第１電流経路を構成する場合には、前記複数の第１スイッチング素子と前記複数の第２スイッチング素子の一方をオンし、他方をオフするよう構成される、
ことを特徴とする電池パック。
【請求項21】
電池パックと、
前記電池パックを充電する充電装置と、
を備えた充電システムであって、
前記電池パックは、
電池部と、
前記電池部に接続される電池側スイッチ部と、
前記電池側スイッチ部に接続され充電装置から受電する電池側コイル部と、
前記電池側スイッチ部を制御する電池側制御部と、
を備え、
前記電池側制御部は、充電電流を検出すると、前記電池側スイッチ部と前記電池側コイル部とを含む第１電流経路であって前記電池部を含まない第１電流経路を構成するよう前記電池側スイッチ部を制御するよう構成され、
前記充電装置は、
充電装置側スイッチ部と、
前記充電装置側スイッチ部に接続され前記電池側コイル部と磁気的に結合する充電装置側コイル部と、
前記充電装置側コイル部に印加される電圧を検出する電圧検出部と、
前記充電装置側コイル部に流れる電流を検出する電流検出部と、
前記充電装置側スイッチ部を制御する充電装置側制御部と、
を備え、
前記充電装置側制御部は、前記電池側スイッチ部が前記第１電流経路を構成している場合における、前記電圧検出部で検出された前記電圧と前記電流検出部で検出された前記電流とに基づいて、前記電池部への充電を停止又は禁止するか否かを判断するよう構成される、
ことを特徴とする充電システム。
前記電池パックを充電する充電装置と、
を備えた充電システムであって、
前記電池パックは、
電池部と、
前記電池部に接続される電池側スイッチ部と、
前記電池側スイッチ部に接続され充電装置から受電する電池側コイル部と、
前記電池側スイッチ部を制御する電池側制御部と、
を備え、
前記電池側制御部は、充電電流を検出すると、前記電池側スイッチ部と前記電池側コイル部とを含む第１電流経路であって前記電池部を含まない第１電流経路を構成するよう前記電池側スイッチ部を制御するよう構成され、
前記充電装置は、
充電装置側スイッチ部と、
前記充電装置側スイッチ部に接続され前記電池側コイル部と磁気的に結合する充電装置側コイル部と、
前記充電装置側コイル部に印加される電圧を検出する電圧検出部と、
前記充電装置側コイル部に流れる電流を検出する電流検出部と、
前記充電装置側スイッチ部を制御する充電装置側制御部と、
を備え、
前記充電装置側制御部は、前記電池側スイッチ部が前記第１電流経路を構成している場合における、前記電圧検出部で検出された前記電圧と前記電流検出部で検出された前記電流とに基づいて、前記電池部への充電を停止又は禁止するか否かを判断するよう構成される、
ことを特徴とする充電システム。
【請求項22】
請求項２１に記載の充電システムであって、
前記電池側制御部は、充電電流を検出して前記第１電流経路を構成するよう前記電池側スイッチ部を制御した後、前記電池側スイッチ部と前記電池側コイル部と前記電池部とを含む第２電流経路を構成するよう前記電池側スイッチ部を制御するよう構成され、
前記充電装置側制御部は、前記電池側スイッチ部が前記第２電流経路を構成している場合における前記電池パックの負荷インピーダンスに基づいて前記電池パックの種類を判別するよう構成される、
ことを特徴とする充電システム。
前記電池側制御部は、充電電流を検出して前記第１電流経路を構成するよう前記電池側スイッチ部を制御した後、前記電池側スイッチ部と前記電池側コイル部と前記電池部とを含む第２電流経路を構成するよう前記電池側スイッチ部を制御するよう構成され、
前記充電装置側制御部は、前記電池側スイッチ部が前記第２電流経路を構成している場合における前記電池パックの負荷インピーダンスに基づいて前記電池パックの種類を判別するよう構成される、
ことを特徴とする充電システム。
【請求項23】
請求項２１に記載の充電システムであって、
前記電池側制御部は、充電電流を検出して前記第１電流経路を構成するよう前記電池側スイッチ部を制御した後、前記電池側スイッチ部と前記電池側コイル部と前記電池部とを含む第２電流経路を構成するよう前記電池側スイッチ部を制御するよう構成され、
前記充電装置側制御部は、前記電池側スイッチ部が前記第２電流経路を構成している場合における前記電池パックの負荷インピーダンスが閾値以上か否かに応じて、前記電池部への充電電流を所定範囲内にする第１充電制御を行うか、前記充電装置側スイッチ部への入力電圧を一定にする第２充電制御を行うかを決定する、
ことを特徴とする充電システム。
前記電池側制御部は、充電電流を検出して前記第１電流経路を構成するよう前記電池側スイッチ部を制御した後、前記電池側スイッチ部と前記電池側コイル部と前記電池部とを含む第２電流経路を構成するよう前記電池側スイッチ部を制御するよう構成され、
前記充電装置側制御部は、前記電池側スイッチ部が前記第２電流経路を構成している場合における前記電池パックの負荷インピーダンスが閾値以上か否かに応じて、前記電池部への充電電流を所定範囲内にする第１充電制御を行うか、前記充電装置側スイッチ部への入力電圧を一定にする第２充電制御を行うかを決定する、
ことを特徴とする充電システム。
【請求項24】
請求項２１に記載の充電システムであって、
前記電池側制御部は、充電電流を検出して前記第１電流経路を構成するよう前記電池側スイッチ部を制御した後、前記電池側スイッチ部と前記電池側コイル部と前記電池部とを含む第２電流経路を構成するよう前記電池側スイッチ部を制御するよう構成され、
前記充電装置側制御部は、前記電池側スイッチ部が前記第２電流経路を構成している場合における前記電池パックの負荷インピーダンスに基づいて前記電池パックの種類を判別してから、前記電池側スイッチ部が前記第２電流経路を構成している場合における前記電池パックの負荷インピーダンスが閾値以上か否かに応じて、前記電池部への充電電流を所定範囲内にする第１充電制御を行うか、前記充電装置側スイッチ部への入力電圧を一定にする第２充電制御を行うかを決定し、
前記閾値は、前記電池パックの種類に応じて異なる、
ことを特徴とする充電システム。
前記電池側制御部は、充電電流を検出して前記第１電流経路を構成するよう前記電池側スイッチ部を制御した後、前記電池側スイッチ部と前記電池側コイル部と前記電池部とを含む第２電流経路を構成するよう前記電池側スイッチ部を制御するよう構成され、
前記充電装置側制御部は、前記電池側スイッチ部が前記第２電流経路を構成している場合における前記電池パックの負荷インピーダンスに基づいて前記電池パックの種類を判別してから、前記電池側スイッチ部が前記第２電流経路を構成している場合における前記電池パックの負荷インピーダンスが閾値以上か否かに応じて、前記電池部への充電電流を所定範囲内にする第１充電制御を行うか、前記充電装置側スイッチ部への入力電圧を一定にする第２充電制御を行うかを決定し、
前記閾値は、前記電池パックの種類に応じて異なる、
ことを特徴とする充電システム。
【請求項25】
請求項２３又は２４に記載の充電システムであって、
前記充電装置側制御部は、前記第１充電制御の実行中に、前記充電装置側コイル部に流れる電流が切替閾値以下になると、前記第２充電制御に切り替えるよう構成される、
ことを特徴とする充電システム。
前記充電装置側制御部は、前記第１充電制御の実行中に、前記充電装置側コイル部に流れる電流が切替閾値以下になると、前記第２充電制御に切り替えるよう構成される、
ことを特徴とする充電システム。
【請求項26】
請求項２３又は２４に記載の充電システムであって、
前記充電装置は、外部電源から入力された電圧を変換して前記充電装置側スイッチ部に印加する電圧変換部を備え、
前記充電装置側制御部は、前記第１充電制御において、前記電圧変換部の制御により前記充電装置側スイッチ部への入力電圧を調節することで前記充電電流を前記所定範囲内にするよう構成される、
ことを特徴とする充電システム。
前記充電装置は、外部電源から入力された電圧を変換して前記充電装置側スイッチ部に印加する電圧変換部を備え、
前記充電装置側制御部は、前記第１充電制御において、前記電圧変換部の制御により前記充電装置側スイッチ部への入力電圧を調節することで前記充電電流を前記所定範囲内にするよう構成される、
ことを特徴とする充電システム。
【請求項27】
電池パックと、
前記電池パックを充電する充電装置と、
を備えた充電システムであって、
前記電池パックは、
電池部と、
前記電池部に接続される整流回路と、
前記整流回路に接続され前記充電装置から受電する電池側コイル部と、
を備え
前記充電装置は、
充電装置側スイッチ部と、
前記充電装置側スイッチ部に接続され前記電池側コイル部と磁気的に結合する充電装置側コイル部と、
前記充電装置側スイッチ部を制御する充電装置側制御部と、
を備え、
前記充電装置側制御部は、充電する前記電池パックの負荷インピーダンスに基づいて前記電池パックの種類を判別するよう構成される、
ことを特徴とする充電システム。
前記電池パックを充電する充電装置と、
を備えた充電システムであって、
前記電池パックは、
電池部と、
前記電池部に接続される整流回路と、
前記整流回路に接続され前記充電装置から受電する電池側コイル部と、
を備え
前記充電装置は、
充電装置側スイッチ部と、
前記充電装置側スイッチ部に接続され前記電池側コイル部と磁気的に結合する充電装置側コイル部と、
前記充電装置側スイッチ部を制御する充電装置側制御部と、
を備え、
前記充電装置側制御部は、充電する前記電池パックの負荷インピーダンスに基づいて前記電池パックの種類を判別するよう構成される、
ことを特徴とする充電システム。
【請求項28】
請求項２２、２４、又は２６に記載の充電システムであって、
前記充電装置は、複数の特性変更素子を備え、
前記充電装置側制御部は、前記電池パックの種類に応じて前記複数の特性変更素子のいずれを前記充電装置側スイッチ部と前記充電装置側コイル部との間に接続するかを切り替えるよう構成される、
ことを特徴とする充電システム。
前記充電装置は、複数の特性変更素子を備え、
前記充電装置側制御部は、前記電池パックの種類に応じて前記複数の特性変更素子のいずれを前記充電装置側スイッチ部と前記充電装置側コイル部との間に接続するかを切り替えるよう構成される、
ことを特徴とする充電システム。
【請求項29】
電池パックと、
前記電池パックを充電する充電装置と、
を備えた充電システムであって、
前記電池パックは、
電池部と、
前記電池部に接続される整流回路と、
前記整流回路に接続され前記充電装置から受電する電池側コイル部と、
を備え
前記充電装置は、
充電装置側スイッチ部と、
前記充電装置側スイッチ部に接続され前記電池側コイル部と磁気的に結合する充電装置側コイル部と、
前記充電装置側スイッチ部を制御する充電装置側制御部と、
複数の特性変更素子と、
を備え、
前記充電装置側制御部は、前記電池パックの種類に応じて前記複数の特性変更素子のいずれを前記充電装置側スイッチ部と前記充電装置側コイル部との間に接続するかを切り替えるよう構成される、
ことを特徴とする充電システム。
前記電池パックを充電する充電装置と、
を備えた充電システムであって、
前記電池パックは、
電池部と、
前記電池部に接続される整流回路と、
前記整流回路に接続され前記充電装置から受電する電池側コイル部と、
を備え
前記充電装置は、
充電装置側スイッチ部と、
前記充電装置側スイッチ部に接続され前記電池側コイル部と磁気的に結合する充電装置側コイル部と、
前記充電装置側スイッチ部を制御する充電装置側制御部と、
複数の特性変更素子と、
を備え、
前記充電装置側制御部は、前記電池パックの種類に応じて前記複数の特性変更素子のいずれを前記充電装置側スイッチ部と前記充電装置側コイル部との間に接続するかを切り替えるよう構成される、
ことを特徴とする充電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電池パック、電気機器、及び充電システムに関する。
【背景技術】
【0002】
電源として電池パックを着脱可能に装着できる電気機器、例えば電動工具が知られている。電池パックと電動工具は、互いの端子同士の接続により、電池パックから電動工具への放電を可能にしている。また、電池パックは充電装置にも取り付け可能であり、互いの端子同士の接続により、充電装置による電池パックの充電を可能にしている。
【0003】
下記特許文献１は、接続端子を無くしたワイヤレス給電に関する技術を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2005-073350号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
特許文献１には、電気機器本体（電動工具）が動作していない状態や、無負荷又は低負荷の状態での電池パックの出力制御については記載されていない。
【0006】
特許文献１は、電動工具と電池パック、或いは、電池パックと充電装置の具体的な取付構造や制御内容は記載されていない。
【0007】
特許文献１では、電池パックと電動工具間、電池パックと充電装置間の非接触端子に位置ずれが発生した場合については考慮されていない。
【0008】
特許文献１では、充電装置から定格電圧の異なる電池パックを充電することは考慮されていない。
【0009】
本発明の目的は、次の課題１～４の少なくとも一つを解決することである。
・課題１…電気機器本体が動作していない状態、無負荷又は低負荷の状態での適切な制御が可能な電池パック及び電気機器を提供すること。
・課題２…部品点数を抑え、大型化を抑えた電池パック、電気機器、及び充電システムを提供すること。
・課題３…送電側コイルと受電側コイルとの位置ずれが発生した場合に適切な制御が可能な電池パック、電気機器、及び充電システムを提供すること。
・課題４…異なる定格電圧を有する電池パックを充電可能な充電システムを提供すること。
・課題１…電気機器本体が動作していない状態、無負荷又は低負荷の状態での適切な制御が可能な電池パック及び電気機器を提供すること。
・課題２…部品点数を抑え、大型化を抑えた電池パック、電気機器、及び充電システムを提供すること。
・課題３…送電側コイルと受電側コイルとの位置ずれが発生した場合に適切な制御が可能な電池パック、電気機器、及び充電システムを提供すること。
・課題４…異なる定格電圧を有する電池パックを充電可能な充電システムを提供すること。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明のある態様は、電池パックである。この電池パックは、
電池部と、
前記電池部に接続される電池側スイッチ部と、前記電池側スイッチ部に接続され電気機器本体に電力を送電する電池側コイル部と、を有する送電回路部と、
前記送電回路部を制御する電池側制御部と、
接続される電気機器本体の操作に関する信号を受信する操作検知部と、
を備え、
前記電池側制御部は、前記操作検知部が前記信号を受信すると前記電池側コイル部の出力を増加するよう構成される。
電池部と、
前記電池部に接続される電池側スイッチ部と、前記電池側スイッチ部に接続され電気機器本体に電力を送電する電池側コイル部と、を有する送電回路部と、
前記送電回路部を制御する電池側制御部と、
接続される電気機器本体の操作に関する信号を受信する操作検知部と、
を備え、
前記電池側制御部は、前記操作検知部が前記信号を受信すると前記電池側コイル部の出力を増加するよう構成される。
【0011】
本発明の別の態様は、電気機器である。この電気機器は、
前記電池パックと、
前記電池パックに接続される電気機器本体と、
を備える電気機器であって、
前記電気機器本体は、
前記電池側コイル部から電力が供給される機器側コイル部と、
前記電力により駆動する負荷部と、
前記負荷部の起動及び停止を指示する指示部と、
前記指示部の指示に基づいて前記負荷部を制御する機器側制御部と、
を備え、
前記電池側制御部は、前記操作検知部からの信号に基づいて前記指示部の操作を検出するよう構成される。
前記電池パックと、
前記電池パックに接続される電気機器本体と、
を備える電気機器であって、
前記電気機器本体は、
前記電池側コイル部から電力が供給される機器側コイル部と、
前記電力により駆動する負荷部と、
前記負荷部の起動及び停止を指示する指示部と、
前記指示部の指示に基づいて前記負荷部を制御する機器側制御部と、
を備え、
前記電池側制御部は、前記操作検知部からの信号に基づいて前記指示部の操作を検出するよう構成される。
【0012】
本発明の別の態様は、電池パックである。この電池パックは、
電池部と、
前記電池部に接続される電池側スイッチ部と、
前記電池側スイッチ部に接続され充電装置から受電する電池側コイル部と、
前記電池側スイッチ部を制御する電池側制御部と、
を備えた電池パックであって、
前記電池側制御部は、充電電流を検出すると、前記電池側スイッチ部と前記電池側コイル部とを含む第１電流経路であって前記電池部を含まない第１電流経路を構成するよう前記電池側スイッチ部を制御するよう構成される。
電池部と、
前記電池部に接続される電池側スイッチ部と、
前記電池側スイッチ部に接続され充電装置から受電する電池側コイル部と、
前記電池側スイッチ部を制御する電池側制御部と、
を備えた電池パックであって、
前記電池側制御部は、充電電流を検出すると、前記電池側スイッチ部と前記電池側コイル部とを含む第１電流経路であって前記電池部を含まない第１電流経路を構成するよう前記電池側スイッチ部を制御するよう構成される。
【0013】
本発明の別の態様は、充電システムである。この充電システムは、
電池パックと、
前記電池パックを充電する充電装置と、
を備えた充電システムであって、
前記電池パックは、
電池部と、
前記電池部に接続される電池側スイッチ部と、
前記電池側スイッチ部に接続され充電装置から受電する電池側コイル部と、
前記電池側スイッチ部を制御する電池側制御部と、
を備え、
前記電池側制御部は、充電電流を検出すると、前記電池側スイッチ部と前記電池側コイル部とを含む第１電流経路であって前記電池部を含まない第１電流経路を構成するよう前記電池側スイッチ部を制御するよう構成され、
前記充電装置は、
充電装置側スイッチ部と、
前記充電装置側スイッチ部に接続され前記電池側コイル部と磁気的に結合する充電装置側コイル部と、
前記充電装置側コイル部に印加される電圧を検出する電圧検出部と、
前記充電装置側コイル部に流れる電流を検出する電流検出部と、
前記充電装置側スイッチ部を制御する充電装置側制御部と、
を備え、
前記充電装置側制御部は、前記電池側スイッチ部が前記第１電流経路を構成している場合における、前記電圧検出部で検出された前記電圧と前記電流検出部で検出された前記電流とに基づいて、前記電池部への充電を停止又は禁止するか否かを判断するよう構成される。
電池パックと、
前記電池パックを充電する充電装置と、
を備えた充電システムであって、
前記電池パックは、
電池部と、
前記電池部に接続される電池側スイッチ部と、
前記電池側スイッチ部に接続され充電装置から受電する電池側コイル部と、
前記電池側スイッチ部を制御する電池側制御部と、
を備え、
前記電池側制御部は、充電電流を検出すると、前記電池側スイッチ部と前記電池側コイル部とを含む第１電流経路であって前記電池部を含まない第１電流経路を構成するよう前記電池側スイッチ部を制御するよう構成され、
前記充電装置は、
充電装置側スイッチ部と、
前記充電装置側スイッチ部に接続され前記電池側コイル部と磁気的に結合する充電装置側コイル部と、
前記充電装置側コイル部に印加される電圧を検出する電圧検出部と、
前記充電装置側コイル部に流れる電流を検出する電流検出部と、
前記充電装置側スイッチ部を制御する充電装置側制御部と、
を備え、
前記充電装置側制御部は、前記電池側スイッチ部が前記第１電流経路を構成している場合における、前記電圧検出部で検出された前記電圧と前記電流検出部で検出された前記電流とに基づいて、前記電池部への充電を停止又は禁止するか否かを判断するよう構成される。
【0014】
本発明の別の態様は、充電システムである。この充電システムは、
電池パックと、
前記電池パックを充電する充電装置と、
を備えた充電システムであって、
前記電池パックは、
電池部と、
前記電池部に接続される整流回路と、
前記整流回路に接続され前記充電装置から受電する電池側コイル部と、
を備え
前記充電装置は、
充電装置側スイッチ部と、
前記充電装置側スイッチ部に接続され前記電池側コイル部と磁気的に結合する充電装置側コイル部と、
前記充電装置側スイッチ部を制御する充電装置側制御部と、
を備え、
前記充電装置側制御部は、充電する前記電池パックの負荷インピーダンスに基づいて前記電池パックの種類を判別するよう構成される。
電池パックと、
前記電池パックを充電する充電装置と、
を備えた充電システムであって、
前記電池パックは、
電池部と、
前記電池部に接続される整流回路と、
前記整流回路に接続され前記充電装置から受電する電池側コイル部と、
を備え
前記充電装置は、
充電装置側スイッチ部と、
前記充電装置側スイッチ部に接続され前記電池側コイル部と磁気的に結合する充電装置側コイル部と、
前記充電装置側スイッチ部を制御する充電装置側制御部と、
を備え、
前記充電装置側制御部は、充電する前記電池パックの負荷インピーダンスに基づいて前記電池パックの種類を判別するよう構成される。
【0015】
本発明の別の態様は、充電システムである。この充電システムは、
電池パックと、
前記電池パックを充電する充電装置と、
を備えた充電システムであって、
前記電池パックは、
電池部と、
前記電池部に接続される整流回路と、
前記整流回路に接続され前記充電装置から受電する電池側コイル部と、
を備え
前記充電装置は、
充電装置側スイッチ部と、
前記充電装置側スイッチ部に接続され前記電池側コイル部と磁気的に結合する充電装置側コイル部と、
前記充電装置側スイッチ部を制御する充電装置側制御部と、
複数の特性変更素子と、
を備え、
前記充電装置側制御部は、前記電池パックの種類に応じて前記複数の特性変更素子のいずれを前記充電装置側スイッチ部と前記充電装置側コイル部との間に接続するかを切り替えるよう構成される。
電池パックと、
前記電池パックを充電する充電装置と、
を備えた充電システムであって、
前記電池パックは、
電池部と、
前記電池部に接続される整流回路と、
前記整流回路に接続され前記充電装置から受電する電池側コイル部と、
を備え
前記充電装置は、
充電装置側スイッチ部と、
前記充電装置側スイッチ部に接続され前記電池側コイル部と磁気的に結合する充電装置側コイル部と、
前記充電装置側スイッチ部を制御する充電装置側制御部と、
複数の特性変更素子と、
を備え、
前記充電装置側制御部は、前記電池パックの種類に応じて前記複数の特性変更素子のいずれを前記充電装置側スイッチ部と前記充電装置側コイル部との間に接続するかを切り替えるよう構成される。
【0016】
本発明の「電気機器」は「作業機」や「電動工具」等と表現されてもよく、そのように表現されたものも本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【0017】
本発明によれば、上記課題１～４の少なくとも一つを解決することができる。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【図1】本発明の実施の形態１に係る電気機器１の一部の側面図。
【図2】電気機器１の一部の正面図。
【図4】電気機器１の電池パック１００のラッチユニット１０６周辺の斜視図。
【図5】電池パック１００のラッチユニット１０６の斜視図。
【図6】電池パック１００の上ケース１０２に対するラッチユニット１０６の取付説明図。
【図7】電気機器１の本体と電池パック１００を分離した状態の斜視図。
【図8】電池パック１００の分解斜視図。
【図9】本発明の実施の形態２に係る電気機器１Ａの一部の側面図。
【図11】電気機器１Ａの一部の斜視図。
【図12】電池パック１００Ａのラッチ部材１０３Ａ近傍の斜視図。
【図13】電気機器１Ａの本体の切欠部２７Ａ近傍の斜視図。
【図14】電気機器１Ａにおける電池パック１００Ａの着脱時のラッチ係合部１０５Ａの弾性変形の説明図。
【図15】電池パック１００Ａの上部の分解斜視図。
【図16】本発明の実施の形態３に係る電気機器１Ｂの一部の側断面図。
【図17】(Ａ)は、電気機器１Ｂの電池パック１００Ｂの一部の斜視図。(Ｂ)は、電池パック１００Ｂの上ケース１０２Ｂの前部を下方から見た斜視図。
【図18】(Ａ)は、電気機器１Ｂのラッチユニット１０６Ｂの斜視図。(Ｂ)は、ラッチユニット１０６Ｂの斜視断面図。
【図19】電池パック１００Ｂの上ケース１０２Ｂに対するラッチユニット１０６Ｂの組付け説明図。
【図20】本発明の実施の形態４に係る電気機器１Ｃの側断面図。
【図21】電気機器１Ｃの本体と電池パック１００Ｃを分離した状態の斜視図。
【図22】本発明の実施の形態５に係る電池パック１００Ｄの斜視図。
【図23】電池パック１００Ｄの正面図。
【図25】電池パック１００Ｄの分解斜視図。
【図26】電池パック１００Ｄの右ケース２０３及び放熱板１４７を分離した状態の下方から見た斜視図。
【図27】本発明の実施の形態６に係る電気機器１Ｅの一部の側断面図。
【図28】電気機器１Ｅの本体と電池パック１００Ｅを分離した状態の一部の斜視図。
【図29】本発明の実施の形態７に係る電気機器１Ｆの正面図。
【図34】電池パック１００Ｆのスライドロックパネル１５４の斜視図。
【図35】電気機器１Ｆの本体と電池パック１００Ｆを分離した状態の一部の斜視図。
【図36】本発明の実施の形態８に係る電気機器１Ｇの回路ブロック図。
【図37】電気機器１Ｇのより具体的な回路ブロック図。
【図38】(Ａ)は、Ｈブリッジ１６１のデッドタイムｄdeadを１μｓに固定した場合の二次側負荷抵抗と電気機器本体２への入力電圧との関係をＨブリッジ１６１の駆動周波数毎に示したグラフ。(Ｂ)は、二次側の過大電圧を抑制するための制御の種類の各々について、監視する電流、定格負荷時の二次側電圧、無負荷時の二次側電圧、制御パラメータの切替時の二次側電圧波形、異常電圧の有無、異常電流の有無をまとめた表。
【図39】電気機器１Ｇの制御フローチャート。
【図41】(Ａ)は、Ｈブリッジ１６１のモード１におけるスイッチング素子Ｓ１～Ｓ４のオンオフの説明図。(Ｂ)は、Ｈブリッジ１６１のモード２におけるスイッチング素子Ｓ１～Ｓ４のオンオフの説明図。(Ｃ)は、Ｈブリッジ１６１のモード３におけるスイッチング素子Ｓ１～Ｓ４のオンオフの説明図。(Ｄ)は、Ｈブリッジ１６１の駆動制御の１周期におけるモード１～３間のモード遷移とそれに応じた一次側出力電圧の一例を示すグラフ。(Ｅ)は、デッドタイムｄdeadの調整により一次側出力電圧を調整できることを示す式。
【図42】(Ａ)は、Ｈブリッジ１６１のデッドタイムｄdeadと二次側負荷抵抗に応じた二次側出力電圧Ｖoutをマッピングするシミュレーションに使用した回路図。(Ｂ)は、シミュレーションに用いたパラメータをまとめた表。(Ｃ)は、デッドタイムｄdeadと二次側負荷抵抗に応じた二次側出力電圧Ｖoutをマッピングしたグラフ。
【図43】(ａ)は、二次側負荷が上昇していく過程における二次側電流Ｉoutの時間変化を示すグラフ。(ｂ)は、同過程において図４０に示すデッドタイム制御を行った場合のＨブリッジ１６１のデッドタイムｄdeadの時間変化を示すグラフ。(ｃ)は、同過程においてデッドタイムｄdeadを１μｓに固定した比較例における二次側出力電圧Ｖoutの時間変化を示すグラフ。(ｄ)は、同過程においてデッドタイムｄdeadを１μｓに固定した比較例における一次側電流Ｉ1の時間変化を示すグラフ。(ｅ)は、同過程においてデッドタイムｄdeadを図４３(ｂ)のように制御した場合の二次側出力電圧Ｖoutの時間変化を示すグラフ。(ｆ)は、同過程においてデッドタイムｄdeadを図４３(ｂ)のように制御した場合の一次側電流Ｉ1の時間変化を示すグラフ。
【図44】(ａ)は、二次側負荷が減少していく過程における二次側電流Ｉoutの時間変化を示すグラフ。(ｂ)は、同過程において図４０に示すデッドタイム制御を行った場合のＨブリッジ１６１のデッドタイムｄdeadの時間変化を示すグラフ。(ｃ)は、同過程においてデッドタイムｄdeadを１μｓに固定した比較例における二次側出力電圧Ｖoutの時間変化を示すグラフ。(ｄ)は、同過程においてデッドタイムｄdeadを１μｓに固定した比較例における一次側電流Ｉ1の時間変化を示すグラフ。(ｅ)は、同過程においてデッドタイムｄdeadを図４４(ｂ)のように制御した場合の二次側出力電圧Ｖoutの時間変化を示すグラフ。(ｆ)は、同過程においてデッドタイムｄdeadを図４４(ｂ)のように制御した場合の一次側電流Ｉ1の時間変化を示すグラフ。
【図45】(ａ)は、モータ３の無負荷運転時における二次側電流Ｉoutの時間変化を示すグラフ。(ｂ)は、図４５(ａ)の横軸の目盛りを拡大したグラフ。(ｃ)は、モータ３の無負荷運転時においてデッドタイムｄdeadを１μｓに固定した比較例における二次側出力電圧Ｖoutの時間変化を示すグラフ。(ｄ)は、モータ３の無負荷運転時においてデッドタイムｄdeadを１μｓに固定した比較例における一次側電流Ｉ1の時間変化を示すグラフ。(ｅ)は、モータ３の無負荷運転時に図４０に示すデッドタイム制御を行った場合の二次側出力電圧Ｖoutの時間変化を示すグラフ。(ｆ)は、モータ３の無負荷運転時に図４０に示すデッドタイム制御を行った場合の一次側電流Ｉ1の時間変化を示すグラフ。
【図46】(ａ)は、モータ３の有負荷運転時における二次側電流Ｉoutの時間変化を示すグラフ。(ｂ)は、図４６(ａ)の横軸の目盛りを拡大したグラフ。(ｃ)は、モータ３の有負荷運転時においてデッドタイムｄdeadを１μｓに固定した比較例における二次側出力電圧Ｖoutの時間変化を示すグラフ。(ｄ)は、モータ３の有負荷運転時においてデッドタイムｄdeadを１μｓに固定した比較例における一次側電流Ｉ1の時間変化を示すグラフ。(ｅ)は、モータ３の有負荷運転時に図４０に示すデッドタイム制御を行った場合の二次側出力電圧Ｖoutの時間変化を示すグラフ。(ｆ)は、モータ３の有負荷運転時に図４０に示すデッドタイム制御を行った場合の一次側電流Ｉ1の時間変化を示すグラフ。
【図48】電気機器本体２におけるトリガスイッチ６のオンオフ情報を電気機器本体２から電池パック１００Ｇに伝達可能とする変形例の模式図。
【図51】本発明の実施の形態９に関し、充電器３００Ａに電池パック１００（又は１００Ａ、１００Ｂ）を接続する前の状態の模式図。
【図52】充電器３００Ａに電池パック１００（又は１００Ａ、１００Ｂ）を接続した状態の模式図。
【図53】本発明の実施の形態１０に関し、充電器３００Ｂに電池パック１００Ｃ（又は１００Ｄ、１００Ｅ）を接続する前の状態の模式図。
【図54】充電器３００Ｂに電池パック１００Ｃ（又は１００Ｄ、１００Ｅ）を接続した状態の模式図。
【図55】本発明の実施の形態１１に関し、充電器３００Ｃに電池パック１００Ｆを接続する前の状態の模式図。
【図56】充電器３００Ｃに電池パック１００Ｆを接続した状態の模式図。
【図57】本発明の実施の形態１２に関し、電池パック１００Ｇ及びそれを充電する充電器３００Ｄの回路ブロック図。
【図58】充電器３００Ｄの制御フローチャート。
【図59】本発明の実施の形態１３に係る充電システムの概念図であり、電池側Ｈブリッジ１７２がアクティブ整流動作を行う場合のシステムの概念図。
【図60】実施の形態１３に係るシステムの概念図であり、電池側Ｈブリッジ１７２がインバータ動作を行う場合のシステムの概念図。
【図61】充電器３００Ｅの回路図。
【図62】(Ａ)は、電池パック１００Ｈの回路図。(Ｂ)は、電池側Ｈブリッジ１７２がチャージモードの場合（全波整流動作を行う場合）の電池側Ｈブリッジ１７２の等価回路図。(Ｃ)は、電池側Ｈブリッジ１７２がショートモードの場合（短絡動作を行う場合）の電池側Ｈブリッジ１７２の等価回路図。
【図63】(Ａ)は、実施の形態１３に係る充電システムの概念図であって電池側コイル１７３と充電器側コイル３２１の位置ずれが無い場合の充電システムの概念図。(Ｂ)は、実施の形態１３に係る充電システムの概念図であって電池側コイル１７３と充電器側コイル３２１の位置ずれがある場合の充電システムの概念図。
【図64】実施の形態１３に係る充電システムの概念図であって、充電器３００Ｅが定格電圧の異なる電池パック１００Ｈ－１、１００Ｈ－２、１００Ｈ－３を接続可能かつ充電可能であること、及び電池パック１００Ｈ－１、１００Ｈ－２、１００Ｈ－３はそれぞれ定格電圧が対応する電動工具２－１、２－２、２－３に装着されて電源となることを示す図。
【図65】(Ａ)は、コイルに流れる電流の実効値がX[A], Y[A], Z[A]（Z>Y>X）の各場合におけるコイルの温度の時間変化を示すグラフ。(Ｂ)は、充電器側Ｈブリッジ３１９への入力電圧を可変とする制御（間接制御）における、充電器側コイル３２１に流れる電流、電池側コイル１７３に流れる電流、二次電池セル１７１に流れる充電電流の時間変化を示すグラフ。(Ｃ)は、充電器側Ｈブリッジ３１９への入力電圧を４０Ｖで一定にする制御における、充電器側コイル３２１に流れる電流、電池側コイル１７３に流れる電流、二次電池セル１７１に流れる充電電流の時間変化を示すグラフ。(Ｄ)は、充電器側Ｈブリッジ３１９への入力電圧を３０Ｖで一定にする制御における、充電器側コイル３２１に流れる電流、電池側コイル１７３に流れる電流、二次電池セル１７１に流れる充電電流の時間変化を示すグラフ。
【図66】(Ａ)は、充電器３００Ｅに電池パック１００Ｈを接続した状態において充電器側Ｈブリッジ３１９から出力側を見た等価回路であって、電池側Ｈブリッジ１７２がチャージモードの場合の等価回路。(Ｂ)は、充電器３００Ｅに電池パック１００Ｈを接続した状態において充電器側Ｈブリッジ３１９から出力側を見た等価回路であって、電池側Ｈブリッジ１７２がショートモードの場合の等価回路。(Ｃ)は、電池側コイル１７３と充電器側コイル３２１の結合係数ｋの推定式、充電器３００Ｅ側から見た電池パック１００Ｈの負荷インピーダンスＺLの推定式、電池側コイル１７３に流れる電流Ｉ2の推定式、並びに各式中の定数及びパラメータの説明をまとめた表。
【図67】(Ａ)は、充電器３００Ｅから電池パック１００Ｈへの充電動作の全体のフローチャート。(Ｂ)は、充電器３００Ｅ側における図６７(Ａ)の充電開始検出（Ｓ１０１）のフローチャート。(Ｃ)は、電池パック１００Ｈ側における図６７(Ａ)の充電開始検出（Ｓ１０１）のフローチャート。
【図68】(Ａ)は、充電器３００Ｅ側における図６７(Ａ)のコイル位置ずれ検知（Ｓ１０３）のフローチャート。(Ｂ)は、電池パック１００Ｈ側における図６７(Ａ)のコイル位置ずれ検知（Ｓ１０３）のフローチャート。
【図70】(Ａ)は、充電器３００Ｅ側における図６７(Ａ)のＣＣ／ＣＶモード（Ｓ１０７）のフローチャート。(Ｂ)は、図７０(Ａ)のＩ1_battery、Ｉ1CC/CVの一例を電池パック１００Ｈの定格電圧ごとにまとめた表。(Ｃ)は、電池パック１００Ｈ側における図６７(Ａ)のＣＣ／ＣＶモード（Ｓ１０７）のフローチャート。
【図72】(Ａ)は、二次電池セル１７１に流れる充電電流の時間変化の一例を示す簡易グラフ。(Ｂ)は、二次電池セル１７１に印加される充電電圧の時間変化の一例を示す簡易グラフ。(Ｃ)～(Ｅ)は、定格電圧３６Ｖ、１８Ｖ、１０．８Ｖの電池パック１００Ｈ－１、１００Ｈ－２、１００Ｈ－３の各々の電圧と負荷インピーダンスの関係を示すグラフであって、推定値と理論値を併せて示すグラフ。
【図73】(Ａ)は、本発明の実施の形態１４に係るシステムの概念図であり、充電器側キャパシタ３２０としてキャパシタＣa1、Ｃa2、Ｃa3のいずれかを選択して接続可能とした場合のシステムの概念図。(Ｂ)は、充電対象の電池パックの定格電圧と最適負荷Ｚ、共振周波数ｆ、キャパシタンスＣの関係をまとめた表。
【発明を実施するための形態】
【0019】
以下において、各図面に示される同一または同等の構成要素、部材等には同一の符号を付し、適宜重複した説明は省略する。実施の形態は、発明を限定するものではなく例示である。実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。
【0020】
（実施の形態１）
図１～図８は、本発明の実施の形態１に関する。本実施の形態は、電池パック１００及び電気機器１に関する。図１及び図２に、電池パック１００及び電気機器１における互いに直交する前後、上下、左右の各方向を示す。前後方向は、電気機器１における電池パック１００の着脱方向と平行な方向である。電池パック１００の装着方向が後方、取外し方向が前方である。上下方向は、電池パック１００の左右一対のレール部１２０を含む仮想平面と垂直な方向である。
図１～図８は、本発明の実施の形態１に関する。本実施の形態は、電池パック１００及び電気機器１に関する。図１及び図２に、電池パック１００及び電気機器１における互いに直交する前後、上下、左右の各方向を示す。前後方向は、電気機器１における電池パック１００の着脱方向と平行な方向である。電池パック１００の装着方向が後方、取外し方向が前方である。上下方向は、電池パック１００の左右一対のレール部１２０を含む仮想平面と垂直な方向である。
【0021】
電気機器１は、インパクトドライバである。電気機器１において、ハンドル部２２から上側の機械構成は周知であり、本実施の形態では図示及び説明を省略する。なお、後述の図２０に示す電気機器１Ｃのハンドル部２２から上側の機械構成は、本実施の形態の電気機器１にも適用できる。電気機器１のうち電池パック１００を除く部分が、電気機器本体に対応する。
【0022】
電気機器本体は、ハンドル部２２及び電池パック装着部２３を有する。ハンドル部２２及び電池パック装着部２３は、電気機器本体のハウジングの一部を構成する。ハウジングは、例えば左右二分割構造の樹脂成形体をネジ止め等により互いに固定、一体化したものである。電池パック装着部２３は、ハンドル部２２の下端部に接続される。電池パック装着部２３は、前後及び左右方向において、ハンドル部２２の下端部に対して拡大された寸法を有する。
【0023】
図７に示すように、電池パック装着部２３は、左右一対のレール部２６を有する。一対のレール部２６は、電池パック装着部２３の左右両壁部の下端部からそれぞれ内側に突出した凸条部であり、前後方向に延びる。各レール部２６は、自身の前端寄りの部分に、凹部２７を有する。凹部２７は、電気機器本体に対する電池パック１００の装着時に電池パック１００の後述のラッチ爪部１０５が入り込む（係合する）部分である。
【0024】
図３に示すように、電気機器本体は、電池パック装着部２３内に、機器側コイル２８を有する。機器側コイル２８は、中心軸が上下方向と平行な姿勢で保持される。機器側コイル２８は、一対のレール部２６より上方に位置する。機器側コイル２８は、電池パック１００の後述する電池側コイル１１８から非接触で電力供給を受けるための受電コイルである。
【0025】
電気機器１は、電池パック１００を有する。電池パック１００は、下ケース１０１及び上ケース１０２を有する。下ケース１０１及び上ケース１０２は、それぞれ例えば樹脂成形体であり、ネジ止め等により互いに固定、一体化され、電池パック１００の外装ケースを構成する。
【0026】
図３に示すように、電池パック１００は、下ケース１０１及び上ケース１０２によって形成される内部空間に、二次電池セル１１５、セパレータ１１６、制御基板１１７、及び電池側コイル１１８を有する。
【0027】
二次電池セル１１５は、例えばリチウムイオン二次電池セル（蓄電池セル）である。図示の例では、１０個の二次電池セル１１５が、上下５個ずつに二段に分かれて前後方向に配列される。セパレータ１１６は、例えば樹脂成形体であり、下ケース１０１に対して固定される。セパレータ１１６は、二次電池セル１１５を所定の配列となるように支持して二次電池セル１１５の位置を定める。制御基板１１７は、セパレータ１１６の上方に位置し、上下方向と垂直な姿勢でセパレータ１１６にネジ止め等により固定される。制御基板１１７は、電池側コイル１１８のスイッチング制御に必要な回路部品を搭載する。
【0028】
電池側コイル１１８は、制御基板１１７の上方に位置し、中心軸が上下方向と平行な姿勢で保持される。電池パック１００を電池パック装着部２３に装着した状態で、電池側コイル１１８は、機器側コイル２８と同軸となる。電池側コイル１１８と機器側コイル２８の内径及び外径は互いに略等しい。電池側コイル１１８は、左右方向、又は、左右方向及び前後方向において、後述の一対のレール部１２０の間に位置する。上下方向において、電池側コイル１１８と一対のレール部１２０の存在範囲が少なくとも部分的に重複する。
【0029】
図３に示すように、電池パック１００を電池パック装着部２３に装着した状態で、電池側コイル１１８は、上ケース１０２の平坦な上面部と、電池パック装着部２３の平坦な下面部とを挟んで、機器側コイル２８と同軸的に対向する。この状態で電池側コイル１１８と機器側コイル２８は互いに磁気的に結合しており、電池側コイル１１８から機器側コイル２８に電磁誘導方式による非接触で電力を供給できる。
【0030】
図４、図６、図７、図８に示すように、電池パック１００は、左右一対のレール部１２０を有する。一対のレール部１２０は、上ケース１０２の左右両壁部において内側に凹んだ凹状部であり、前後方向に延びる。各レール部１２０は、後述のラッチケース１０７まで跨がって延在する。
【0031】
電池パック１００は、左右一対のラッチユニット１０６を有する。各ラッチユニット１０６は、ラッチ部材１０３を有する。各ラッチ部材１０３は、例えば樹脂成形体であり、ラッチ操作部１０４及びラッチ爪部１０５を有する。ラッチ爪部１０５は、レール部１２０内に突出する。ラッチ操作部１０４は、ラッチ爪部１０５をレール部１２０から上ケース１０２の内側に向けて引っ込ませ、ラッチ爪部１０５と凹部２７との係合を解除するための操作部である。
【0032】
【0033】
ラッチケース１０７は、ラッチ操作部１０４及びラッチ爪部１０５を外部に露出させた状態でラッチ部材１０３を収容保持する。ラッチケース１０７は、図８に示す円柱状のゴム１１４をラッチ部材１０３と共に収容保持する。ゴム１１４は、ラッチ操作部１０４を外方に向けて付勢する付勢手段である。ラッチ蓋１１２は、ラッチケース１０７の下部開口を閉じる。ラッチ蓋１１２は、接着や係止等によりラッチケース１０７に固定される。
【0034】
図６及び図８に示すように、上ケース１０２は、ラッチケース１０７を配置するための切欠部１２１を左右両壁部にそれぞれ有する。切欠部１２１には、図６に示すように凸条部１２２が設けられる。これに対応してラッチケース１０７には溝部１０８（凹状部）が設けられる。
【0035】
上ケース１０２の凸条部１２２をラッチケース１０７の溝部１０８に嵌め込むことで、上ケース１０２に対してラッチケース１０７が位置決めされる。この状態で下ケース１０１と上ケース１０２とを互いに固定することで、ラッチケース１０７が下ケース１０１と上ケース１０２に対して固定される。ラッチケース１０７は、下ケース１０１の上端部の図示しない凹状部と嵌合する凸条部１１１を有する。同様にラッチ蓋１１２は、凸条部１１３を有する。
【0036】
下ケース１０１及び上ケース１０２に対するラッチケース１０７の固定には、上述の嵌め込み（嵌合）に加えて接着剤を併用してもよい。この場合、嵌め込みと接着剤によって下ケース１０１及び上ケース１０２とラッチケース１０７との間の密閉性（シール性）を向上させることができる。
【0037】
図８に示すように、上ケース１０２は、内面にコイル支持部１１９を有する。コイル支持部１１９は、電池側コイル１１８の外周部の少なくとも一部に沿う形状の部分であり、電池側コイル１１８の外周部の少なくとも一部を支持する。コイル支持部１１９は、ここでは円弧状内面部である。
【0038】
ラッチケース１０７は、コイル支持部１１０を有する。コイル支持部１１０は、上ケース１０２のコイル支持部１１９と連なる。コイル支持部１１０、１１９は、電池側コイル１１８の外周部の少なくとも一部に沿う形状の部分であり、電池側コイル１１８の外周部の少なくとも一部を支持する。コイル支持部１１０、１１９は、ここでは円弧状内面部である。コイル支持部１１０、１１９の支持により、電池側コイル１１８の前後及び左右方向における位置が定められる。
【0039】
図５に示すように、ラッチケース１０７は、コイル支持部１０９を有する。コイル支持部１０９は、上下方向と略垂直な平面部であり、電池側コイル１１８の下面部の一部を支持する。コイル支持部１０９の支持により、電池側コイル１１８は、上ケース１０２の上面部に向けて押し付けられ、上下方向における位置が定められる。
【0040】
電池パック１００の組立手順は次のとおりである。まず、上ケース１０２のコイル支持部１１９に電池側コイル１１８を位置合わせする。次に、上ケース１０２の左右の切欠部１２１にそれぞれラッチケース１０７を嵌合させ、ラッチ部材１０３及びゴム１１４をラッチケース１０７に組み付け、ラッチケース１０７の下部開口をラッチ蓋１１２で閉じる。次に、互いに固定された二次電池セル１１５、セパレータ１１６、制御基板１１７を内包するように下ケース１０１と上ケース１０２とを互いに固定、一体化する。
【0041】
本実施の形態によれば、電池パック１００から電気機器本体に非接触給電が可能な電池パック及び電気機器を提供することができる。電池パック１００は、電磁誘導方式による非接触給電で電気機器本体に電力を供給する構成のため、電気機器本体との接続のためにケース外に露出した端子を有さない。このため、下ケース１０１及び上ケース１０２は、端子を露出させるための開口部を有さない。また、下ケース１０１及び上ケース１０２は、吸排気用の開口部（風窓）も有さない。更に、上ケース１０２の切欠部１２１がラッチケース１０７及びラッチ蓋１１２によって閉じられる。このように、電池パック１００は、全体としてケース内外を連通させる開口部を有さない密閉構造となっている。よって、電池パック１００は、防水性、防塵性が高い。
【0042】
また、電池パック１００と電気機器本体はレール同士の係合による固定のため、電池側コイル１１８と機器側コイル２８との相対的な位置ずれ発生しにくいため、給電効率が良い。また、電池パック１００は電気機器本体に対して着脱式のため、作業途中で電池パック１００の残容量が無くなっても別の電池パック１００に交換することで作業を継続できる。また、電池パック１００は、種々の電気機器本体に使い回せるため、多機種に展開しやすい。また、電池側コイル１１８は、一対のレール部１２０の内側に位置するため、電池パック１００の上下方向の寸法を抑えることができ、電気機器の上下方向の寸法を抑えることができる。また、電池側コイル１１８は、上ケース１０２の上面、コイル支持部１０９及び１１０によって支持されるため、電池側コイル１１８の上ケース１０２に対する移動を抑制することができる。ラッチケース１０７を上ケース１０２に取り付けるだけで電池側コイル１１８を容易に位置決め（固定）することができる。
【0043】
（実施の形態２）
図９～図１５は、本発明の実施の形態２に関する。本実施の形態は、電池パック１００Ａ及び電気機器１Ａに関する。電気機器１Ａは、主にラッチに関する構成が電気機器１と相違する。以下、電気機器１との相違点を中心に説明する。
図９～図１５は、本発明の実施の形態２に関する。本実施の形態は、電池パック１００Ａ及び電気機器１Ａに関する。電気機器１Ａは、主にラッチに関する構成が電気機器１と相違する。以下、電気機器１との相違点を中心に説明する。
【0044】
電気機器１Ａの本体（電気機器本体）は、電気機器１の本体の電池パック装着部２３が電池パック装着部２３Ａに替わったものである。電池パック装着部２３Ａは、電池パック装着部２３のレール部２６がレール部２６Ａに替わったものである。
【0045】
図１３に示すように、レール部２６Ａは、自身の前端寄りの部分に、切欠部２７Ａを有する。切欠部２７Ａは、電気機器本体に対する電池パック１００Ａの装着時に電池パック１００Ａの後述のラッチ係合部１０５Ａが嵌まる（係合する）部分である。切欠部２７Ａの前方、すなわちレール部２６Ａの前端部は、係止片部２９となっている。係止片部２９がラッチ係合部１０５Ａと係合することで、電池パック１００Ａが電池パック装着部２３Ａに係止される。
【0046】
電池パック１００Ａは、電池パック１００の上ケース１０２が上ケース１０２Ａに替わったものである。上ケース１０２Ａは、左右一対のレール部１２０Ａを有する。レール部１２０Ａは、電池パック１００のレール部１２０に対応する部分であり、レール部１２０と同様に前後方向に延びる。
【0047】
図１５に示すように、上ケース１０２Ａは、レール部１２０Ａの前端部に臨むように、ラッチ収容部１２１Ａを有する。ラッチ収容部１２１Ａは、レール部１２０Ａに開口し、上ケース１０２Ａの内壁部によって囲まれた空間である。ラッチ収容部１２１Ａは、下方に開口し、当該開口から後述のラッチ部材１０３Ａを挿入可能となっている。
【0048】
電池パック１００Ａは、左右一対のラッチ部材１０３Ａを有する。ラッチ部材１０３Ａは、電池パック１００のラッチユニット１０６に対応する部材である。ラッチ部材１０３Ａは、例えば樹脂成形体であり、ラッチ係合部１０５Ａ及びラッチ蓋部１１２Ａを有する。
【0049】
ラッチ係合部１０５Ａは、レール部１２０Ａ内に突出する。ラッチ係合部１０５Ａは、自身が上ケース１０２Ａの内側に向けて押されることでレール部１２０Ａから上ケース１０２Ａの内側に引っ込むように弾性変形可能である。すなわち、ラッチ係合部１０５Ａは、自身と切欠部２７Ａ及び係止片部２９との係合を解除するためのラッチ操作部としても機能する。
【0050】
電池パック装着部２３Ａに電池パック１００Ａを装着する際には、ラッチ係合部１０５Ａが図１４に示すように内側に向けて弾性変形しながら（しなりながら）、係止片部２９を乗り越える。電池パック装着部２３Ａから電池パック１００Ａを取り外す際には、ラッチ係合部１０５Ａを内側に向けて押し込んで弾性変形させ、ラッチ係合部１０５Ａと切欠部２７Ａ及び係止片部２９との係合を解除し、電池パック１００Ａを前方に引き抜く。
【0051】
ラッチ蓋部１１２Ａは、図１５に示すようにラッチ収容部１２１Ａの下部開口を塞ぐ部分である。ラッチ部材１０３Ａは、嵌め込み（嵌合）により上ケース１０２Ａに固定される。上ケース１０２Ａに対するラッチ部材１０３Ａの固定には、必要に応じて接着剤を併用してもよい。この場合、嵌め込みと接着剤によって上ケース１０２Ａとラッチ蓋部１１２Ａとの間の密閉性（シール性）を向上させることができる。
【0052】
図１５に示すように、上ケース１０２Ａは、円筒部１２４を有する。円筒部１２４は、上ケース１０２Ａの上端部から下方に延びる。円筒部１２４は、電池側コイル１１８の内周部を支持するコイル支持部である。円筒部１２４は、先端部（下端部）に係止凸部１２５を有する。図１０(Ｂ)に示すように、係止凸部１２５は、電池側コイル１１８の内径よりも僅かに大きな外径を有し、電池側コイル１１８が円筒部１２４から抜けないように係止する。電池側コイル１１８を円筒部１２４に組み付ける際には、電池側コイル１１８の内周部が係止凸部１２５を乗り越えるように軽圧入する。
【0053】
本実施の形態のその他の点は、実施の形態１と同様である。本実施の形態も、実施の形態１と同様の効果を奏することができる。また、円筒部１２４及び係止凸部１２５により電池側コイル１１８の位置決め及び抜け止めを容易に行うことができる。
【0054】
（実施の形態３）
図１６～図１９は、本発明の実施の形態３に関する。本実施の形態は、電池パック１００Ｂ及び電気機器１Ｂに関する。電気機器１Ｂは、主にラッチに関する構成が電気機器１と相違する。以下、電気機器１との相違点を中心に説明する。
図１６～図１９は、本発明の実施の形態３に関する。本実施の形態は、電池パック１００Ｂ及び電気機器１Ｂに関する。電気機器１Ｂは、主にラッチに関する構成が電気機器１と相違する。以下、電気機器１との相違点を中心に説明する。
【0055】
電気機器１Ｂの本体（電気機器本体）は、電気機器１の本体の電池パック装着部２３が電池パック装着部２３Ｂに替わったものである。電池パック装着部２３Ｂは、ラッチ凹部２７Ｂを有する。ラッチ凹部２７Ｂは、電気機器本体に対する電池パック１００Ｂの装着時に電池パック１００Ｂの後述のラッチ部材１２９が嵌まる（係合する）部分である。
【0056】
電池パック１００Ｂは、電池パック１００の上ケース１０２が上ケース１０２Ｂに替わったものである。上ケース１０２Ｂは、左右一対のレール部１２０Ｂを有する。レール部１２０Ｂは、電池パック１００のレール部１２０に対応する部分であり、レール部１２０と同様に前後方向に延びる。上ケース１０２Ｂは、図１０に示す上ケース１０２Ａと同様に電池側コイル１１８を保持する。
【0057】
図１７(Ｂ)に示すように、上ケース１０２Ｂは、貫通孔１３６、１３７、ラッチ保持部１３４、１３５を有する。貫通孔１３６は、後述のラッチ操作部１３０が挿入され、ラッチ操作部１３０を上ケース１０２Ｂの外側に露出するための孔である。貫通孔１３７は、後述のラッチ部材１２９が挿入され、ラッチ部材１２９を上ケース１０２Ｂの外側に露出するための孔である。ラッチ保持部１３４は、後述のラッチケース１３３の前部を保持する部分である。ラッチ保持部１３５は、ラッチケース１３３の背面上部を保持する部分である。図示は省略するが、ラッチ保持部１３４、１３５は、爪係合や嵌合によりラッチケース１３３を係止し、これによりラッチケース１３３が上ケース１０２Ｂに対して固定される。上ケース１０２Ｂに対するラッチケース１３３の固定には、必要に応じて接着剤を併用してもよい。この場合、爪係合や嵌め込みと接着剤とによって上ケース１０２Ｂとラッチケース１３３との間の密閉性（シール性）を向上させることができる。
【0058】
電池パック１００Ｂは、ラッチユニット１０６Ｂを有する。ラッチユニット１０６Ｂは、電池パック１００のラッチユニット１０６に対応する部材である。ラッチユニット１０６Ｂは、一対のギヤ１２７、ラッチ部材１２９、ラッチ操作部１３０、ラッチケース１３３を有する。
【0059】
ラッチ部材１２９は、電池パック装着部２３Ｂに電池パック１００Ｂの装着した状態において、電池パック装着部２３Ｂのラッチ凹部２７Ｂに嵌まる部分である。ラッチ操作部１３０は、ラッチ部材１２９を下降させてラッチ凹部２７Ｂとの係合を解除するための操作部である。一対のギヤ１２７は、ラッチ操作部１３０の操作をラッチ部材１２９に伝達する部材である。ラッチ操作部１３０の下面には、前側のギヤ１２７と噛合するラック部１３１が設けられる。ラッチ部材１２９の前面には、後側のギヤ１２７と噛合するラック部１２８が設けられる。
【0060】
ラッチ操作部１３０を前方斜め下にスライドさせると、それに連動するギヤ１２７の回転によりラッチ部材１２９が下降する。ラッチ操作部１３０を後方斜め上にスライドさせると、それに連動するギヤ１２７の回転によりラッチ部材１２９が上昇する。ラッチケース１３３内には付勢部材１３２が設けられ、ラッチ操作部１３０を後方斜め上方向に付勢する。これによりラッチ操作部１３０は、外力がなければ後方斜め上側に位置し、ラッチ部材１２９は上昇位置にあってラッチケース１３３から上方に突出する。
【0061】
本実施の形態のその他の点は、実施の形態１と同様である。本実施の形態も、実施の形態１と同様の効果を奏することができる。また、ラッチ操作部１３０とラッチケース１３３との間にゴム等のシール部材を設ければ、ラッチユニット１０６Ｂ内への異物の侵入を抑制することができる。また、ラッチ操作部１３０のラッチケース１３３に対する摺動動作を支持するための支持部をラッチケース１３３に設ければ、ラッチ操作部１３０を円滑に操作することができる。
【0062】
（実施の形態４）
図２０及び図２１は、本発明の実施の形態４に関する。本実施の形態は、電池パック１００Ｃ及び電気機器１Ｃに関する。電気機器１Ｃは、主に自身の本体（電気機器本体）への電池パック１００Ｃの装着構成が電気機器１と相違する。電池パック１００Ｃは、電池パック１００の上ケース１０２が上ケース１０２Ｃに替わったものである。
図２０及び図２１は、本発明の実施の形態４に関する。本実施の形態は、電池パック１００Ｃ及び電気機器１Ｃに関する。電気機器１Ｃは、主に自身の本体（電気機器本体）への電池パック１００Ｃの装着構成が電気機器１と相違する。電池パック１００Ｃは、電池パック１００の上ケース１０２が上ケース１０２Ｃに替わったものである。
【0063】
電気機器１Ｃは、電動工具であり、具体的にはインパクトドライバである。電気機器１Ｃは、ハウジング２０を有する。
【0064】
ハウジング２０は、モータ収容部２１、ハンドル部２２、及び電池パック装着部２３Ｃを含む。モータ収容部２１は、中心軸が前後方向と略平行な筒状部である。ハウジング２０は、モータ収容部２１の前部に接続される例えば金属製のハンマケース１１を備える。
【0065】
ハンドル部２２は、上端がモータ収容部２１の前後方向の中間部に接続されて前記中間部から下方に延びる。電気機器１は、ハンドル部２２の上端部に、トリガスイッチ６及び正逆切替レバー１３（正逆切替ボタン）を有する。
【0066】
トリガスイッチ６は、ユーザがモータ３の起動及び停止を指示する（モータ３の駆動状態を切替え可能な）指示部である。トリガスイッチ６は、無段変速スイッチである。正逆切替レバー１３は、ユーザがモータ３の正転と逆転、すなわち後述のアンビル１０の正転（右回転）と逆転（左回転）を切替え可能な回転方向切替部である。
【0067】
電池パック装着部２３Ｃは、ハンドル部２２の下端に設けられ、電池パック１００Ｃを着脱可能に装着できる。電気機器１Ｃは、電池パック１００Ｃの電力で動作する。ここでは一例として、電池パック１００Ｃは、定格電圧が３６Ｖで、満充電時の出力電圧が４０Ｖであるものとする。電気機器１Ｃは、電池パック装着部２３Ｃの前部上面に操作パネル２４（スイッチパネル）を有する。電気機器１Ｃは、電池パック装着部２３Ｃの内部に制御基板２５を有する。制御基板２５は、モータ３の駆動制御用のマイコン（マイクロコントローラ）等を搭載する。
【0068】
電気機器１Ｃは、モータ収容部２１及びハンマケース１１内に、負荷部としてのモータ３、減速機構４、スピンドル５、ハンマ８、スプリング９、及び先端工具装着部としてのアンビル１０を有する。減速機構４、スピンドル５、ハンマ８、及びスプリング９は、モータ３の駆動力（回転力）を回転打撃力に変換してアンビル１０に作用させる回転打撃機構を構成する。
【0069】
モータ３は、インナーロータ型のブラシレスモータである。減速機構４は、モータ３の回転を減速してスピンドル５に伝達する。スピンドル５はハンマ８を回転駆動する。スプリング９は、ハンマ８を前方に付勢する。ハンマ８は、アンビル１０を回転ないし回転打撃する。すなわち、アンビル１０は、モータ３の駆動力で駆動される。アンビル１０は、ハンマケース１１に回転可能に支持される。
【0070】
電気機器１Ｃは、モータ収容部２１内の後部に、センサ・インバータ基板１５を有する。センサ・インバータ基板１５は、モータ３の回転位置を検出するためのホールＩＣや、モータへの電力供給用のインバータ回路４５を搭載する。センサ・インバータ基板１５は、モータ３の本体部（モータ３のうちモータ軸３ａを除く部分）の前方においてモータ軸３ａと略垂直な姿勢で支持される。
【0071】
電池パック装着部２３Ｃは、下面に電池装着凸部３０及び一対のロック穴部３１を有する。電池装着凸部３０は、下端部の左右に大径部３２を有する円筒形状である。電池装着凸部３０及び一対のロック穴部３１に対応して電池パック１００Ｃは、本体装着穴部１４４及び一対のロック凸部１４３を有する。本体装着穴部１４４は、電池装着凸部３０の下面と略同型で僅かに大きい開口形状を有する。本体装着穴部１４４は、上ケース１０２Ｃの一部である。ロック凸部１４３は、係止部材としてのロックパネル１３９の一部である。ロックパネル１３９は、例えば単一の樹脂成形体である。ロックパネル１３９は、左右方向と平行なロックパネルシャフト１４２によって上ケース１０２Ｃの上部に上下揺動可能に設けられる。ロックパネル１３９は、付勢手段としてのバネ１４０により、上ケース１０２Ｃに対して上方に付勢される。
【0072】
電池パック装着部２３Ｃに電池パック１００Ｃを装着するには、電池装着凸部３０の下端部の大径部３２と本体装着穴部１４４の上端部の大径部１４５とを位置合わせして電池装着凸部３０を本体装着穴部１４４に挿入し、電池パック１００Ｃを電池パック装着部２３Ｃに対して上下方向を軸に９０度回転させて図２０の状態とする。これにより、ロック凸部１４３がロック穴部３１に嵌まり、電池パック１００Ｃの回転位置が定まる。また、電池装着凸部３０の大径部３２が本体装着穴部１４４の開口部のうち大径部１４５でない部分に引っ掛かり、電池パック１００Ｃが下方に抜けなくなる。
【0073】
電池パック装着部２３Ｃから電池パック１００Ｃを取り外すには、ロック操作部１４１を下方に押してロックパネル１３９を下方に揺動させ、ロック凸部１４３とロック穴部３１との係合を解除する（ロック凸部１４３をロック穴部３１の外に出す）。この状態で電池装着凸部３０の下端部の大径部３２と本体装着穴部１４４の上端部の大径部１４５との位置が合うように電池パック１００Ｃを電池パック装着部２３Ｃに対して上下方向を軸に９０度回転させて、電池パック１００Ｃを下方に引き抜く。
【0074】
機器側コイル２８及び電池側コイル１１８は、電池装着凸部３０と同軸、すなわち電池パック装着部２３Ｃに対する電池パック１００Ｃの回転嵌合の回転軸と同軸となる配置である。
【0075】
電池パック１００Ｃは、電源スイッチ１３８を有する。電源スイッチ１３８は、制御基板１１７に搭載された電源回路やマイコンのオンオフをユーザが切り替えるためのスイッチである。電源スイッチ１３８は、下ケース１０１の背面に設けられる。電源スイッチ１３８は、前述の各実施の形態の電池パックにも同様に設けてもよい（図示省略）。
【0076】
電池パック１００Ｃは、電池側コイル１１８と制御基板１１７との間に、シールド材１４６を有する。シールド材１４６は、電池側コイル１１８や機器側コイル２８の発生する磁界が制御基板１１７に及ぼす影響を抑制する磁気シールド材である。シールド材１４６は、前述の各実施の形態の電池パックにも同様に設けてもよい（図示省略）。
【0077】
本実施の形態のその他の点は、実施の形態１と同様である。本実施の形態も、実施の形態１と同様に、電池パック１００Ｃは全体としてケース内外を連通させる開口部を有さない密閉構造となっている。よって、電池パック１００Ｃは、防水性、防塵性が高い。また、ロックパネル１３９と上ケース１０２Ｃとの間にゴム等のシール部材を設ければ、電池パック１００Ｃの防水性、防塵性を一層高くできる。
【0078】
（実施の形態５）
図２２～図２６は、本発明の実施の形態５に係る電池パック１００Ｄに関する。電池パック１００Ｄは、電池パック１００Ｃに放熱板１４７を追加したものであり、放熱板１４７の追加に関わる構成以外は電池パック１００Ｃと同じである。
図２２～図２６は、本発明の実施の形態５に係る電池パック１００Ｄに関する。電池パック１００Ｄは、電池パック１００Ｃに放熱板１４７を追加したものであり、放熱板１４７の追加に関わる構成以外は電池パック１００Ｃと同じである。
【0079】
電池パック１００Ｄは、下ケース２０１、左ケース２０２、右ケース２０３、上ケース２０４を有する。下ケース２０１、左ケース２０２、右ケース２０３、上ケース２０４は、それぞれ例えば樹脂成形体であり、ネジ止め等により互いに固定、一体化され、電池パック１００Ｄの外装ケースを構成する。
【0080】
下ケース２０１、左ケース２０２、右ケース２０３、上ケース２０４によって形成される内部空間に、二次電池セル１１５、セパレータ１１６、制御基板１１７、電池側コイル１１８、シールド材１４６、放熱板１４７が設けられる。放熱板１４７は、例えば金属製である。放熱板１４７は、セパレータ１１６と下ケース２０１とに挟み込まれ、電池パック１００Ｄのケース内に保持される。
【0081】
図２４及び図２６に示すように、下ケース２０１、左ケース２０２、右ケース２０３、上ケース２０４を組み合わせたケースの底面部には、４つの開口部２０５が形成される。開口部２０５により、放熱板１４７が電池パック１００Ｄの下方に露出する。放熱板１４７は、開口部２０５を塞ぐように保持されるため、電池パック１００Ｄのケースは、開口部２０５があっても密閉構造となり、防水性、防塵性が高い。
【0082】
本実施の形態によれば、放熱板１４７により、二次電池セル１１５の冷却性が高められる。また、開口部２０５により放熱板１４７を部分的に露出させているため、放熱板１４７による冷却効果が高められる。本実施の形態のように放熱板１４７を設けることは、実施の形態１～３の変形例としても有効である。
【0083】
（実施の形態６）
図２７及び図２８は、本発明の実施の形態６に関する。本実施の形態は、電池パック１００Ｅ及び電気機器１Ｅに関する。電気機器１Ｅの本体（電気機器本体）は、電気機器１Ｃの本体の電池パック装着部２３Ｃが電池パック装着部２３Ｅに替わったものである。電池パック１００Ｅは、電池パック１００Ｃの上ケース１０２が上ケース１０２Ｅに替わったものである。
図２７及び図２８は、本発明の実施の形態６に関する。本実施の形態は、電池パック１００Ｅ及び電気機器１Ｅに関する。電気機器１Ｅの本体（電気機器本体）は、電気機器１Ｃの本体の電池パック装着部２３Ｃが電池パック装着部２３Ｅに替わったものである。電池パック１００Ｅは、電池パック１００Ｃの上ケース１０２が上ケース１０２Ｅに替わったものである。
【0084】
電池パック装着部２３Ｅは、下面に電池装着穴部３５を有する。電池装着穴部３５は、左右一対の係止部３７を有する。係止部３７は、左右方向に弾性変形可能なバネ部である。電池装着穴部３５に対応して電池パック１００Ｅは、本体装着凸部１５０を有する。本体装着凸部１５０は、上端部の左右に大径部１５１を有する円筒形状である。本体装着凸部１５０は、上ケース１０２Ｅの一部である。
【0085】
電池パック装着部２３Ｅに電池パック１００Ｅを装着するには、電池装着穴部３５の下端部の大径部３６と本体装着凸部１５０の上端部の大径部１５１とを位置合わせして電池装着穴部３５に本体装着凸部１５０を挿入し、電池パック１００Ｅを電池パック装着部２３Ｅに対して上下方向を軸に９０度回転させて図２７の状態とする。これにより、電池装着穴部３５の係止部３７が本体装着凸部１５０の係止穴部１５２に嵌まり、電池パック１００Ｅの回転位置が定まる。また、本体装着凸部１５０の大径部１５１が電池装着穴部３５の開口部のうち大径部３６でない部分に引っ掛かり、電池パック１００Ｅが下方に抜けなくなる。
【0086】
電池パック装着部２３Ｅから電池パック１００Ｅを取り外すには、上下方向を軸とする所定以上の回転力を電池パック１００Ｅに加え、係止穴部１５２と係止部３７との係合（嵌合）を解除し、電池装着穴部３５の下端部の大径部３６と本体装着凸部１５０の上端部の大径部１５１との位置が合うように電池パック１００Ｅを電池パック装着部２３Ｅに対して上下方向を軸に９０度回転させて、電池パック１００Ｅを下方に引き抜く。
【0087】
本実施の形態のその他の点は、実施の形態４と同様である。本実施の形態も、実施の形態４と同様の効果を奏することができる。
【0088】
（実施の形態７）
図２９～図３５は、本発明の実施の形態７に関する。本実施の形態は、電池パック１００Ｆ及び電気機器１Ｆに関する。電気機器１Ｆの本体（電気機器本体）は、電気機器１Ｃの本体の電池パック装着部２３Ｃが電池パック装着部２３Ｆに替わったものである。電池パック１００Ｆは、電池パック１００Ｃの上ケース１０２が上ケース１０２Ｆに替わったものである。
図２９～図３５は、本発明の実施の形態７に関する。本実施の形態は、電池パック１００Ｆ及び電気機器１Ｆに関する。電気機器１Ｆの本体（電気機器本体）は、電気機器１Ｃの本体の電池パック装着部２３Ｃが電池パック装着部２３Ｆに替わったものである。電池パック１００Ｆは、電池パック１００Ｃの上ケース１０２が上ケース１０２Ｆに替わったものである。
【0089】
図３５に示すように、電池パック装着部２３Ｆは、下面に電池装着凸部４０を有する。電池装着凸部４０は、略直方体形状である。電池装着凸部４０は、左右の二側面のそれぞれ前後に引っ掛け部４１を有する。引っ掛け部４１は、電池パック１００Ｆの後述の爪部１５７を引っ掛ける部分である。
【0090】
電池パック１００Ｆにおいて、上ケース１０２Ｆは、左右二分割構造の例えば樹脂成形体をネジ止め等により固定、一体化したものであり、下ケース１０１Ｆにネジ止め等により固定される。図３５に示すように、上ケース１０２Ｆは、パネル収容部１４８を有する。パネル収容部１４８は、図３４に示すスライドロックパネル１５４を収容する部分である。パネル収容部１４８は、上方に開口する一方、下方には閉じられた空間である。
【0091】
スライドロックパネル１５４は、例えば樹脂成形体からなる係止部材であり、スライド操作部１５５、枠状部１５６、４つの爪部１５７、バネ部１５８を有する。スライド操作部１５５は、図３５に示すように上ケース１０２Ｆの前部において前上方向に露出する。枠状部１５６は、スライド操作部１５５の後方に連なる正方形ないし長方形の枠状部分である。４つの爪部１５７は、枠状部１５６の左右二辺のそれぞれ前後内側から上方に立ち上がる。バネ部１５８は、枠状部１５６の後方に連なる。バネ部１５８は、前後方向に伸縮するように弾性変形可能である。スライド操作部１５５を後方に押すことで、バネ部１５８が前後方向に収縮し、爪部１５７を後方に移動させることができる。
【0092】
電池パック装着部２３Ｆに電池パック１００Ｆを装着するには、電池装着凸部４０をスライドロックパネル１５４の枠状部１５６の内側に嵌め込んでいく。すると、電池装着凸部４０の引っ掛け部４１の下端部が爪部１５７を後方に押し、バネ部１５８の弾性変形により爪部１５７が後退する。引っ掛け部４１が爪部１５７を乗り越えると、バネ部１５８の弾性変形が元に戻り、図３２に示すように爪部１５７が前進し、爪部１５７が引っ掛け部４１に引っ掛かる。これにより、電池パック１００Ｆが電池パック装着部２３Ｆから下方に抜けなくなる。電池パック装着部２３Ｆに対する電池パック１００Ｆの前後及び左右方向の位置は、電池装着凸部４０の外周部が枠状部１５６の内周部と当接することで定められる。
【0093】
電池パック装着部２３Ｆから電池パック１００Ｆを取り外すには、スライド操作部１５５を後方に押すことにより爪部１５７を後退させ、爪部１５７と引っ掛け部４１との係合を解除した状態で、電池パック１００Ｆを下方に引き抜く。
【0094】
本実施の形態のその他の点は、実施の形態４と同様である。本実施の形態も、実施の形態４と同様の効果を奏することができる。スライドロックパネル１５４は、バネ部１５８を一体に有する樹脂部品のため、低コストで構造簡易化による信頼性の向上が図れる。
【0095】
【0096】
図３６は、電気機器１Ｇの回路ブロック図である。電気機器１Ｇは、電池パック１００Ｇ及び電気機器本体２を有する。
【0097】
電池パック１００Ｇは、電池部としての二次電池セル１１５、電源スイッチ１３８、送電回路部としての送電回路１６０、残量表示部１６３を有する。電源スイッチ１３８は、ユーザが制御部１６４のオンオフを切り替えるスイッチである。送電回路１６０は、二次電池セル１１５に接続され、二次電池セル１１５の出力電力を電池側コイル１１８から電気機器本体２の機器側コイル２８に非接触で送電する回路である。送電回路１６０は、電池側スイッチ部としてのＨブリッジ１６１、キャパシタ１６２、電池側コイル部としての電池側コイル１１８、電池側制御部としての制御部１６４を含む。
【0098】
Ｈブリッジ１６１は、二次電池セル１１５の出力する直流を交流に変換してキャパシタ１６２及び電池側コイル１１８に出力する。制御部１６４は、マイクロコントローラ等を含む。制御部１６４は、二次電池セル１１５の電力で動作し、二次電池セル１１５の出力電流あるいはＨブリッジ１６１の出力電流を監視しながらＨブリッジ１６１の駆動を制御する。制御部１６４は、二次電池セル１１５の出力電圧（以下「電池電圧」）により二次電池セル１１５の残量を検出し、残量表示部１６３の表示を制御する。
【0099】
電気機器本体２は、受電回路５２、全波整流平滑回路５１、インバータ回路５５、モータ３、制御部５４、トリガスイッチ６を有する。受電回路５２は、送電回路１６０から非接触で受電する回路である。受電回路５２は、機器側コイル２８及びキャパシタ５３を含む。機器側コイル２８は、電池側コイル１１８と磁気的に結合する。
【0100】
全波整流平滑回路５１は、受電回路５２の出力する交流を直流に変換してインバータ回路５５に出力する。インバータ回路５５は、例えば三相ブリッジ接続されたスイッチング素子を含み、全波整流平滑回路５１の出力する直流電力をモータ３の駆動用の交流電力に変換してモータ３に供給する。制御部５４は、マイクロコントローラ等を含む。制御部５４は、全波整流平滑回路５１からの供給電力で動作し、トリガスイッチ６の操作に応じてインバータ回路５５の駆動を制御する。
【0101】
図３７は、電気機器１Ｇのより具体的な回路ブロック図である。残量表示部１６３は、複数の発光ダイオードを含む。コンデンサＣ０は、二次電池セル１１５の正極と負極との間に接続される。コンデンサＣ０は、ノイズ除去用であるが、電池パック１００Ｇの充電時には平滑コンデンサとして機能する。
【0102】
Ｈブリッジ１６１は、スイッチング素子Ｓ１～Ｓ４を含む。スイッチング素子Ｓ１、Ｓ３は、第１スイッチング素子に対応し、二次電池セル１１５の正極側に接続される。スイッチング素子Ｓ２、Ｓ４は、第２スイッチング素子に対応し、二次電池セル１１５の負極側に接続される。スイッチング素子Ｓ１、Ｓ２は、互いに直列に接続される。スイッチング素子Ｓ３、Ｓ４は、互いに直列に接続される。
【0103】
スイッチング素子Ｓ１、Ｓ２の相互接続部と、スイッチング素子Ｓ３、Ｓ４の相互接続部と、の間に、キャパシタＣ１（図３６のキャパシタ１６２に対応）及び電池側コイルＬ１（図３６の電池側コイル１１８に対応）が直列に接続される。キャパシタＣ１は、共振回路を構成するコンデンサで、力率補償用である。
【0104】
電流検出部１６５は、電池側コイルＬ１に流れる電流Ｉ1（以下「一次側電流Ｉ1」）を検出する。電流検出部１６６は、Ｈブリッジ１６１への入力電流Ｉin（以下「入力電流Ｉin」）を検出する。電流検出部１６５、１６６は、後述の制御の種類に応じていずれか一方のみが設けられてもよい。電流検出部１６５、１６６は、モータ３が動作しているか否か（負荷の有無や大小）を検知する動作検知部（操作検知部）に対応する。制御部１６４は、電流検出部１６５からの信号又は電流検出部１６６からの信号によりモータ３が動作しているか否か、及びモータ３に係る負荷を判断（検出）する。また、電流検出部１６５、１６６ではなく、トリガスイッチ６の操作を検出する操作検知部や、電気機器本体（二次側）の電源のオンを検出する操作検知部を設けてもよい。すなわち、二次側（電気機器本体側）の状態を検出することで一次側（電池パック側）の制御を切り替えることができればよい。
【0105】
機器側コイルＬ２（図３６の機器側コイル２８に対応）及びキャパシタＣ２は、ダイオードブリッジ５６の入力端子間に直列に接続される。キャパシタＣ２は、共振回路を構成するコンデンサで、力率補償用である。ダイオードブリッジ５６の出力端子間に、平滑コンデンサＣ３が接続される。ダイオードブリッジ５６及び平滑コンデンサＣ３は、図３６の全波整流平滑回路５１に対応する。平滑コンデンサＣ３の両端の電圧（全波整流平滑回路５１の出力電圧）、すなわちインバータ回路５５への入力電圧が、二次側出力電圧Ｖoutである。全波整流平滑回路５１の出力電流、すなわちインバータ回路５５への入力電流が、二次側電流Ｉoutである。インバータ回路５５は、ダイオードブリッジ５６の出力端子間に、平滑コンデンサＣ３と並列に接続される。
【0106】
図３８(Ａ)は、Ｈブリッジ１６１のデッドタイムｄdead（以下「デッドタイムｄdead」）を１μｓに固定した場合の二次側負荷抵抗と電気機器本体２への入力電圧との関係をＨブリッジ１６１の駆動周波数毎に示したグラフである。二次側負荷抵抗は、インバータ回路５５及びモータ３を簡易的に抵抗としてシミュレーションした。デッドタイムｄdeadは、後述の図４１(Ｄ)に示されるもので、スイッチング素子Ｓ１～Ｓ４が全てオフとなるオフ区間の長さである。負荷抵抗は、大きくなるほど軽負荷（低負荷）となる（無負荷状態に近くなる）。デッドタイムｄdeadを１μｓに固定した場合、図３８(Ａ)に示すように、軽負荷状態（低負荷状態）において過大電圧が発生する。
【0107】
図３８(Ｂ)は、二次側の過大電圧を抑制するための制御の種類の各々について、監視する電流、定格負荷時の二次側電圧、無負荷時の二次側電圧、制御パラメータの切替時の二次側電圧波形、異常電圧の有無、異常電流の有無をまとめた表である。
【0108】
周波数制御は、一次側電流Ｉ1を監視対象とし、図４９(Ａ)に示す出力制御を行うものである。周波数制御では、定格負荷時の電圧は３０Ｖ程度で安定し、無負荷時の電圧は２３Ｖ程度で安定した。また、異常電圧、異常電流の発生は無かった。
【0109】
デッドタイム制御は、一次側電流Ｉ1を監視対象とし、図４０に示す出力制御を行うものである。デッドタイム制御では、定格負荷時の電圧は３０Ｖ程度で安定し、無負荷時の電圧は３３～２８Ｖ程度で振動した。また、異常電圧、異常電流の発生は無かった。
【0110】
デッドタイム制御２は、入力電流Ｉinを監視対象とし、図５０に示す出力制御を行うものである。デッドタイム制御２では、定格負荷時の電圧は３０Ｖ程度で安定し、無負荷時の電圧は１０Ｖ程度で安定した。また、異常電圧、異常電流の発生は無かった。
【0111】
図３９は、電気機器１Ｇの制御フローチャートである。電池パック１００Ｇの電源スイッチ１３８がオンされると（Ｓ１１のｙｅｓ）、電池パック１００Ｇの制御部１６４が起動して送受電が開始される（Ｓ１２）。制御部１６４は、一次側電流Ｉ1によりモータ３の駆動状態を検出する（Ｓ１４）。制御部１６４は、モータ３が高負荷状態の場合、電池側コイル１１８からの出力抑制を行わない（Ｓ１５）。制御部１６４は、モータ３が低負荷状態の場合、電池側コイル１１８からの出力抑制を行う（Ｓ１６）。制御部１６４は、モータ３が停止状態の場合、出力を停止し（Ｓ１７）、所定時間待機し（Ｓ１８）、出力を再開する（Ｓ１９）。Ｓ１４～Ｓ１９は、制御部１６４による出力制御（Ｓ１３）を構成する。一次側電流Ｉ1は、二次側の状態と連動して変化する。この二次側の状態の情報、例えば、モータ３に流れる電流信号（二次側電流）、後述のトリガスイッチ６の操作信号、電気機器本体側に電源を供給するための電源オン信号とし、この信号に基づいて変化する一次側の信号（一次側電流Ｉ1）を制御部１６４で受信(検出)することにより、制御部１６４は二次側の状態を検出することができる。
【0112】
電気機器本体２の制御部５４は、トリガスイッチ６の状態を検出し（Ｓ２１）、トリガスイッチ６がオンであればモータ３の駆動制御を行い（Ｓ２２）、トリガスイッチ６がオフであればモータ３を停止する（Ｓ２３）。電源スイッチ１３８がオフされると（Ｓ２４のｎｏ）、制御部１６４が停止して送受電が停止される（Ｓ２５）。電源スイッチ１３８がオンの場合（Ｓ２４のｙｅｓ）、出力制御（Ｓ１３）に戻る。
【0113】
図４０は、図３９の出力制御（Ｓ１３）の第１例であるデッドタイム制御を示すフローチャートである。制御部１６４は、現在のデッドタイムｄdeadが１μｓの場合（Ｓ３２のｙｅｓ）において一次側電流Ｉ1が１２．５Ａ以下の場合（Ｓ３３のｙｅｓ）、デッドタイムｄdeadを１μｓに設定する（Ｓ４０）。制御部１６４は、Ｓ３３において一次側電流Ｉ1が１２．５Ａ以下でない場合（Ｓ３３のｎｏ）、デッドタイムｄdeadを７μｓに設定する（Ｓ３６）。
【0114】
制御部１６４は、現在のデッドタイムｄdeadが１μｓでない場合（Ｓ３２のｎｏ）において一次側電流Ｉ1が８Ａ以下の場合（Ｓ３４のｙｅｓ）、デッドタイムｄdeadを１μｓに設定する（Ｓ４０）。制御部１６４は、Ｓ３４において一次側電流Ｉ1が８Ａ以下でない場合（Ｓ３４のｎｏ）、一次側電流Ｉ1が１１Ａ以下であれば（Ｓ３５のｙｅｓ）、デッドタイムｄdeadを７μｓに設定する（Ｓ３６）。制御部１６４は、Ｓ３５において一次側電流Ｉ1が１１Ａ以下でない場合（Ｓ３５のｎｏ）、Ｈブリッジ１６１をオフし（Ｓ３７）、１秒間待機し（Ｓ３８）、デッドタイムｄdeadを７μｓとしてＨブリッジ１６１をオンにする（Ｓ３９）。
【0115】
図４０のＳ４０（デッドタイムｄdeadを１μｓに設定すること）は、図３９のＳ１５（出力抑制を行わないこと）に対応し、具体的には出力抑制を行う場合と比較して電池側コイル１１８からの出力を増加するようＨブリッジ１６１を制御することに対応する。図４０のＳ３６（デッドタイムｄdeadを７μｓに設定すること）は、図３９のＳ１６（出力抑制を行うこと）に対応し、具体的には電池側コイル１１８からの出力を抑えるようにＨブリッジ１６１を制御することに対応する。図４０のＳ３７（Ｈブリッジ１６１をオフすること）は、図３９のＳ１７（出力を停止すること）に対応する。
【0116】
図４１(Ａ)は、Ｈブリッジ１６１のモード１におけるスイッチング素子Ｓ１～Ｓ４のオンオフの説明図である。モード１では、スイッチング素子Ｓ１、Ｓ４がオン、スイッチング素子Ｓ２、Ｓ３がオフである。
【0117】
図４１(Ｂ)は、Ｈブリッジ１６１のモード２におけるスイッチング素子Ｓ１～Ｓ４のオンオフの説明図である。モード２では、スイッチング素子Ｓ１、Ｓ４がオフ、スイッチング素子Ｓ２、Ｓ３がオンである。
【0118】
図４１(Ｃ)は、Ｈブリッジ１６１のモード３におけるスイッチング素子Ｓ１～Ｓ４のオンオフの説明図である。モード３では、スイッチング素子Ｓ１～Ｓ４は全てオフである。
【0119】
図４１(Ｄ)は、Ｈブリッジ１６１の駆動制御の１周期におけるモード１～３間のモード遷移とそれに応じた一次側出力電圧の一例を示すグラフである。Ｈブリッジ１６１の駆動制御の１周期において、Ｈブリッジ１６１のモードは、モード１、モード３、モード２、モード３と順に遷移する。この１周期における１回目のモード３の時間、及び２回目のモード３の時間が、それぞれデッドタイムｄdeadである。デッドタイムｄdeadの調整により一次側出力電圧Ｖ1を調整できる（図４１(Ｅ)）。なお、デッドタイムｄdeadを調整すること（デッドタイム制御）は、スイッチング素子Ｓ１～Ｓ４に印加するＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号のデューティ比を調整すること（ＰＷＭ制御）といえる。Ｈブリッジ１６１の駆動周波数は、ＰＷＭ信号のスイッチング周波数に対応する。
【0120】
図４２(Ａ)は、デッドタイムｄdeadと二次側負荷抵抗に応じた二次側出力電圧Ｖoutをマッピングするシミュレーションに使用した回路図である。図４２(Ｂ)は、シミュレーションに用いたパラメータをまとめた表である。図４２(Ｃ)は、デッドタイムｄdeadと二次側負荷抵抗に応じた二次側出力電圧Ｖoutをマッピングしたグラフである。
【0121】
図４２(Ａ)の回路図において、ｒ１、ｒ２は、それぞれ電池側コイルＬ１及び機器側コイルＬ２の内部抵抗を示す。二次側負荷抵抗ＲＬは、図３７のインバータ回路５５及びモータ３を簡易的に固定抵抗としたものである。ダイオードＤ１～Ｄ４は、図３７のダイオードブリッジ５６に対応する。
【0122】
図４２(Ｂ)に示すように、Ｈブリッジ１６１（スイッチング素子Ｓ１～Ｓ４）の駆動制御の１周期は、２１．７μｓ（周波数約４６ｋＨｚに対応）とした。この場合、デッドタイムｄdeadを１μｓ～７μｓの範囲とすることで、電池電圧が４０Ｖのときに、二次側負荷抵抗ＲＬが４０Ω以下の広い範囲において二次側出力電圧Ｖoutを４０Ｖ以下にできることが分かった。
【0123】
図４３(ａ)は、二次側負荷がゼロまたはゼロより大きい所定値から上昇していく過程における二次側電流Ｉoutの時間変化を示すグラフである。図４３(ｂ)は、同過程において図４０に示すデッドタイム制御を行った場合のデッドタイムｄdeadの時間変化を示すグラフである。図４３(ｂ)に示すように、二次側負荷が低い間（二次側電流Ｉoutが小さい間）は、デッドタイムｄdeadは７μｓで一定であり、二次側負荷が上昇するにつれて（二次側電流Ｉoutが大きくなるにつれて）、デッドタイムｄdeadが１μｓである時間の比率が増えていき、最終的にデッドタイムｄdeadは１μｓで一定となる。なお、図４３は、例えば電気機器本体がインパクトドライバの場合、トリガスイッチ６をオフからオンにして相手材にねじを締め付け始める状態である。
【0124】
図４３(ｃ)は、二次側負荷が上昇していく過程においてデッドタイムｄdeadを１μｓに固定した比較例における二次側出力電圧Ｖoutの時間変化を示すグラフである。図４３(ｄ)は、同過程かつ同比較例における一次側電流Ｉ1の時間変化を示すグラフである。これらの図に示すように、デッドタイムｄdeadを１μｓに固定した比較例では、二次側負荷が上昇していく過程の特に前半において二次側に１００Ｖを超える過大電圧が発生し、一次側に２５Ａを超える過大電流が発生する。
【0125】
図４３(ｅ)は、二次側負荷が上昇していく過程においてデッドタイムｄdeadを図４３(ｂ)のように制御した場合の二次側出力電圧Ｖoutの時間変化を示すグラフである。図４３(ｆ)は、同過程においてデッドタイムｄdeadを図４３(ｂ)のように制御した場合の一次側電流Ｉ1の時間変化を示すグラフである。これらの図と図４３(ｃ),(ｄ)との対比から明らかなように、デッドタイムｄdeadを図４３(ｂ)のように制御した場合、二次側の過大電圧と一次側の過大電流が抑制される。
【0126】
図４４(ａ)は、二次側負荷がゼロ又はゼロより大きい所定値まで減少していく過程における二次側電流Ｉoutの時間変化を示すグラフである。図４４(ｂ)は、同過程におけるデッドタイムｄdeadの時間変化を示すグラフである。図４４(ｂ)に示すように、二次側負荷が高い間（二次側電流Ｉoutが大きい間）は、デッドタイムｄdeadは１μｓで一定であり、二次側負荷が低下するにつれて（二次側電流Ｉoutが小さくなるにつれて）、デッドタイムｄdeadが７μｓである時間の比率が増えていき、最終的にデッドタイムｄdeadは７μｓで一定となる。なお、図４４は、例えば電気機器本体がインパクトドライバの場合、トリガスイッチ６をオンからオフにしてねじ締め作業を終了する状態である。
【0127】
図４４(ｃ)は、二次側負荷が減少していく過程においてデッドタイムｄdeadを１μｓに固定した比較例における二次側出力電圧Ｖoutの時間変化を示すグラフである。図４４(ｄ)は、同過程かつ同比較例における一次側電流Ｉ1の時間変化を示すグラフである。これらの図に示すように、デッドタイムｄdeadを１μｓに固定した比較例では、二次側負荷が低下していく過程の特に後半において二次側に１００Ｖを超える過大電圧が発生し、一次側に２５Ａを超える過大電流が発生する。
【0128】
図４４(ｅ)は、二次側負荷が減少していく過程においてデッドタイムｄdeadを図４４(ｂ)のように制御した場合の二次側出力電圧Ｖoutの時間変化を示すグラフである。図４４(ｆ)は、同過程においてデッドタイムｄdeadを図４４(ｂ)のように制御した場合の一次側電流Ｉ1の時間変化を示すグラフである。これらの図と図４４(ｃ),(ｄ)との対比から明らかなように、デッドタイムｄdeadを図４４(ｂ)のように制御した場合、二次側の過大電圧と一次側の過大電流が抑制される。
【0129】
図４５(ａ)は、モータ３の無負荷運転時（或いは低負荷運転時）における二次側電流Ｉoutの時間変化を示すグラフである。図４５(ｂ)は、図４５(ａ)の横軸の目盛りを拡大したグラフである。図４５（ａ）及び（ｂ）は、無負荷運転時（或いは低負荷運転時）において、二次側（例えばモータ３）に実際に流れる電流の時間変化を示している。二次側電流Ｉoutは、約２Ａを中心に振動する波形となっている。なお、無負荷運転時、低負荷運転時は、例えば電気機器本体がインパクトドライバの場合、ねじ締め作業を行わないでトリガスイッチ６をオンにしてモータ３を回転させた状態、又は、負荷が大きくならないような柔らかい相手材にネジ締め作業を行う状態である。
【0130】
図４５(ｃ)は、モータ３の無負荷運転時（或いは低負荷運転時）においてデッドタイムｄdeadを１μｓに固定した比較例における二次側出力電圧Ｖoutの時間変化を示すグラフである。図４５(ｄ)は、同比較例における一次側電流Ｉ1の時間変化を示すグラフである。図４５（ｃ）及び（ｄ）は、デッドタイムｄdeadを１μｓに固定した場合に図４５（ａ）及び（ｂ）に示す二次側電流Ｉoutを流すために必要な二次側出力電圧Ｖout及び一次側電流Ｉ1のシミュレーション結果を示している。これらの図に示すように、デッドタイムｄdeadを１μｓに固定した比較例では、モータ３の無負荷運転時に二次側に１００Ｖを超える過大電圧が発生し、一次側に２５Ａを超える過大電流が発生する。
【0131】
図４５(ｅ)は、モータ３の無負荷運転時に図４０に示すデッドタイム制御を行った場合の二次側出力電圧Ｖoutの時間変化を示すグラフである。図４５(ｆ)は、モータ３の無負荷運転時に図４０に示すデッドタイム制御を行った場合の一次側電流Ｉ1の時間変化を示すグラフである。図４５（ｅ）及び（ｆ）は、デッドタイム制御を行った場合に図４５（ａ）及び（ｂ）に示す二次側電流Ｉoutを流すために必要な二次側出力電圧Ｖout及び一次側電流Ｉ1のシミュレーション結果を示している。これらの図と図４５(ｃ),(ｄ)との対比から明らかなように、図４０に示すデッドタイム制御を行った場合、二次側の過大電圧と一次側の過大電流が抑制される。
【0132】
図４６(ａ)は、モータ３の有負荷運転時における二次側電流Ｉoutの時間変化を示すグラフである。図４６(ｂ)は、図４６(ａ)の横軸の目盛りを拡大したグラフである。図４６（ａ）及び（ｂ）は、有負荷運転時において、二次側（例えばモータ３）に実際に流れる二次側電流Ｉoutの時間変化を示している。二次側電流Ｉoutは、約７Ａを中心に振動する波形となっている。なお、有負荷運転は、例えば電気機器本体がインパクトドライバの場合、相手材にねじを締め付ける状態である。
【0133】
図４６(ｃ)は、モータ３の有負荷運転時においてデッドタイムｄdeadを１μｓに固定した比較例における二次側出力電圧Ｖoutの時間変化を示すグラフである。図４６(ｄ)は、同比較例における一次側電流Ｉ1の時間変化を示すグラフである。図４６（ｃ）及び（ｄ）は、デッドタイムｄdeadを１μｓに固定した場合に図４６（ａ）及び（ｂ）に示す二次側電流Ｉoutを流すために必要な二次側出力電圧Ｖout及び一次側電流Ｉ1のシミュレーション結果を示している。これらの図と図４５(ｃ),(ｄ)との対比から明らかなように、有負荷運転時は、無負荷運転時と比較して、デッドタイムｄdeadを１μｓに固定した場合においても、二次側の過大電圧と一次側の過大電流が抑制される。
【0134】
図４６(ｅ)は、モータ３の有負荷運転時に図４０に示すデッドタイム制御を行った場合の二次側出力電圧Ｖoutの時間変化を示すグラフである。図４６(ｆ)は、モータ３の有負荷運転時に図４０に示すデッドタイム制御を行った場合の一次側電流Ｉ1の時間変化を示すグラフである。図４６（ｅ）及び（ｆ）は、デッドタイム制御を行った場合に図４６（ａ）及び（ｂ）に示す二次側電流Ｉoutを流すために必要な二次側出力電圧Ｖout及び一次側電流Ｉ1のシミュレーション結果を示している。これらの図と図４６(ｃ),(ｄ)との対比から明らかなように、図４０に示すデッドタイム制御を行った場合、二次側の過大電圧と一次側の過大電流が更に抑制される。
【0135】
図４７は、図４０のフローチャートのＳ３７、Ｓ３８におけるＨブリッジ１６１の１秒停止が繰り返される場合（モータ３が停止している場合）の二次側出力電圧Ｖoutの時間変化を示すグラフである。モータ３が停止している場合、デッドタイムｄdeadを７μｓにして出力を抑制していても、二次側出力電圧Ｖoutは上昇していく。二次側出力電圧Ｖoutが約６０Ｖとなった時刻ｘにおいて制御部１６４は、Ｈブリッジ１６１をオフ、すなわちスイッチング素子Ｓ１～Ｓ４を全てオフにして１秒間待機する。この間、制御部５４の電力消費により平滑コンデンサＣ３の電荷が消費されることにより、二次側出力電圧Ｖoutは緩やかに低下する。時刻ｘから１秒が経過した時刻ｘ＋１において制御部１６４は、デッドタイムｄdeadを７μｓとしてＨブリッジ１６１の駆動を再開する。その後、モータ３が停止している限り、制御部１６４は、二次側出力電圧Ｖoutが約６０Ｖとなる度にＨブリッジ１６１をオフして１秒間待機し、デッドタイムｄdeadを７μｓとしてＨブリッジ１６１の駆動を再開する、という動作を繰り返す。なお、二次側出力電圧Ｖoutの６０Ｖは、Ｈブリッジ１６１のスイッチング素子Ｓ１～Ｓ４の耐圧である。
【0136】
図４８は、電気機器本体２におけるトリガスイッチ６のオンオフ情報を電気機器本体２から電池パック１００Ｇに伝達可能とする変形例の模式図である。本変形例では、トリガスイッチ６の操作に連動して動く（例えば回転する）磁石５９を電気機器本体２に設け、磁石５９の発生する磁界を検出する磁気センサであるホールＩＣ１６８を電池パック１００Ｇに設ける。磁石５９は、永久磁石でも電磁石でもよい。本変形例では、制御部１６４は、トリガスイッチ６のオフ情報を受信した場合に、Ｈブリッジ１６１をオフにしてもよい。
【0137】
図４９(Ａ)は、図３９の出力制御（Ｓ１３）の第２例である周波数制御を示すフローチャートである。制御部１６４は、現在のＨブリッジ１６１の駆動周波数が４６ｋＨｚの場合（Ｓ５２のｙｅｓ）において一次側電流Ｉ1が１１Ａ以上の場合（Ｓ５３のｙｅｓ）、Ｈブリッジ１６１の駆動周波数を３７ｋＨｚに設定する（Ｓ５５）。制御部１６４は、Ｓ５３において一次側電流Ｉ1が１１Ａ以上でない場合（Ｓ５３のｎｏ）、Ｈブリッジ１６１の駆動周波数を４６ｋＨｚに設定する（Ｓ５６）。
【0138】
制御部１６４は、現在のＨブリッジ１６１の駆動周波数が４６ｋＨｚでない場合（Ｓ５２のｎｏ）において一次側電流Ｉ1が１０Ａ未満の場合（Ｓ５４のｙｅｓ）、Ｈブリッジ１６１の駆動周波数を３７ｋＨｚに設定する（Ｓ５５）。制御部１６４は、Ｓ５４において一次側電流Ｉ1が１０Ａ未満でない場合（Ｓ５４のｎｏ）、Ｈブリッジ１６１の駆動周波数を４６ｋＨｚに設定する（Ｓ５６）。
【0139】
図４９(Ａ)のＳ５６（Ｈブリッジ１６１の駆動周波数を４６ｋＨｚに設定する）は、図３９のＳ１５（出力抑制を行わないこと）に対応し、具体的には出力抑制を行う場合と比較して電池側コイル１１８からの出力を増加するようＨブリッジ１６１を制御することに対応する。図４９(Ａ)のＳ５５（Ｈブリッジ１６１の駆動周波数を３７ｋＨｚに設定すること）は、図３９のＳ１６（出力抑制を行うこと）に対応し、具体的には電池側コイル１１８からの出力を抑えるようにＨブリッジ１６１を制御することに対応する。なお、図４９(Ａ)の制御では、図３９のＳ１７（出力を停止すること）に対応する処理は無いが、当該処理を追加してもよい。なお、図４９（Ａ）では、デッドタイムを固定している（例えば１μｓに固定）。そのため、周波数（周期）を変更するとデューティ比も変更される。
【0140】
図４９(Ｂ)は、図３９の出力制御（Ｓ１３）の第３例であるデッドタイム制御を示すフローチャートである。制御部１６４は、現在のデッドタイムｄdeadが１μｓの場合（Ｓ６２のｙｅｓ）において一次側電流Ｉ1が１２．５Ａ以下の場合（Ｓ６３のｙｅｓ）、デッドタイムｄdeadを１μｓに設定する（Ｓ６５）。制御部１６４は、Ｓ６３において一次側電流Ｉ1が１２．５Ａ以下でない場合（Ｓ６３のｎｏ）、デッドタイムｄdeadを７μｓに設定する（Ｓ６６）。
【0141】
制御部１６４は、現在のデッドタイムｄdeadが１μｓでない場合（Ｓ６２のｎｏ）において一次側電流Ｉ1が８Ａ以下の場合（Ｓ６４のｙｅｓ）、デッドタイムｄdeadを１μｓに設定する（Ｓ６５）。制御部１６４は、Ｓ６４において一次側電流Ｉ1が８Ａ以下でない場合（Ｓ６４のｎｏ）、デッドタイムｄdeadを７μｓに設定する（Ｓ６６）。
【0142】
図４９(Ｂ)のＳ６５（デッドタイムｄdeadを１μｓに設定すること）は、図３９のＳ１５（出力抑制を行わないこと）に対応し、具体的には出力抑制を行う場合と比較して電池側コイル１１８からの出力を増加するようＨブリッジ１６１を制御することに対応する。図４９(Ｂ)のＳ６６（デッドタイムｄdeadを７μｓに設定すること）は、図３９のＳ１６（出力抑制を行うこと）に対応し、具体的には電池側コイル１１８からの出力を抑えるようにＨブリッジ１６１を制御することに対応する。なお、図４９(Ｂ)の制御では、図３９のＳ１７（出力を停止すること）に対応する処理は無い。当該処理を追加したフローチャートが、図４０に対応する。
【0143】
図５０は、図３９の出力制御（Ｓ１３）の第４例であるデッドタイム制御２を示すフローチャートである。制御部１６４は、現在のデッドタイムｄdeadが１μｓの場合（Ｓ７２のｙｅｓ）において入力電流Ｉinが１１Ａ未満の場合（Ｓ７３のｙｅｓ）、入力電流Ｉinが１０Ａ未満であれば（Ｓ７４のｙｅｓ）、デッドタイムｄdeadを１μｓに設定する（Ｓ８１）。制御部１６４は、Ｓ７４において入力電流Ｉinが１０Ａ未満でない場合（Ｓ７４のｎｏ）、デッドタイムｄdeadを６μｓに設定する（Ｓ８２）。制御部１６４は、Ｓ７３において入力電流Ｉinが１１Ａ未満でない場合（Ｓ７３のｎｏ）、デッドタイムｄdeadを７μｓに設定する（Ｓ８３）。
【0144】
制御部１６４は、現在のデッドタイムｄdeadが６μｓの場合（Ｓ７２のｎｏかつＳ７５のｙｅｓ）、入力電流Ｉinが２．５Ａ以上（Ｓ７６のＹｅｓ）かつ３Ａ未満であれば（Ｓ７７のｙｅｓ）、デッドタイムｄdeadを６μｓに設定する（Ｓ８２）。制御部１６４は、Ｓ７７において入力電流Ｉinが３Ａ未満でない場合（Ｓ７７のｎｏ）、デッドタイムｄdeadを７μｓに設定する（Ｓ８３）。制御部１６４は、Ｓ７６において入力電流Ｉinが２．５Ａ以上でない場合（Ｓ７６のｎｏ）、デッドタイムｄdeadを１μｓに設定する（Ｓ８１）。
【0145】
制御部１６４は、現在のデッドタイムｄdeadが７μｓの場合（Ｓ７２のｎｏかつＳ７５のｎｏ）、入力電流Ｉinが１Ａを超えていれば（Ｓ７８のｙｅｓ）、デッドタイムｄdeadを７μｓに設定する（Ｓ８３）。制御部１６４は、Ｓ７８において入力電流Ｉinが１Ａを超えていなければ（Ｓ７８のｎｏ）、デッドタイムｄdeadを６μｓに設定する（Ｓ８２）。
【0146】
図５０のＳ８１（デッドタイムｄdeadを１μｓに設定すること）は、図３９のＳ１５（出力抑制を行わないこと）に対応し、具体的には出力抑制を行う場合と比較して電池側コイル１１８からの出力を増加するようＨブリッジ１６１を制御することに対応する。図５０のＳ８２（デッドタイムｄdeadを６μｓに設定すること）及びＳ８３（デッドタイムｄdeadを７μｓに設定すること）は、図３９のＳ１６（出力抑制を行うこと）に対応し、具体的には電池側コイル１１８からの出力を抑えるようにＨブリッジ１６１を制御することに対応する。Ｓ８２とＳ８３は、いずれも出力抑制であるが、出力抑制の強さはＳ８３のほうが大きい。
【0147】
本実施の形態によれば、下記の効果を奏することができる。
【0148】
(1) 一次側（電池パック１００Ｇ側）での出力抑制制御により、モータ３に加わる負荷が小さいときやモータ３が停止しているとき（負荷がないとき）の二次側（電気機器本体２側）の過大電圧と一次側の過大電流を好適に抑制できる。これにより、電池パック１００Ｇから電気機器本体２への非接触給電によるモータ３の駆動を好適に実現できる。また、高耐圧の部品を選定する必要がなく、コスト安である。また、電気機器本体２側に電圧制御用回路（チョッパ）が不要なため、電気機器本体２が小型軽量かつ安価になり、回路構成も簡単で済む。
【0149】
(2) 一次側での出力抑制制御は、入力電流Ｉinや一次側電流Ｉ1を使用し、二次側電流Ｉoutや二次側出力電圧Ｖoutの情報が不要なため、電池パック１００Ｇから電気機器本体２に非接触で給電する構成に好適である。
【0150】
（実施の形態９）
図５１及び図５２は、本発明の実施の形態９に関する。本実施の形態は、前述の電池パック１００（又は１００Ａ、１００Ｂ）及びそれを充電するための充電器３００Ａに関する。図５１は、充電器３００Ａに電池パック１００（又は１００Ａ、１００Ｂ）を接続する前の状態の模式図である。図５２は、充電器３００Ａに電池パック１００（又は１００Ａ、１００Ｂ）を接続した状態の模式図である。
図５１及び図５２は、本発明の実施の形態９に関する。本実施の形態は、前述の電池パック１００（又は１００Ａ、１００Ｂ）及びそれを充電するための充電器３００Ａに関する。図５１は、充電器３００Ａに電池パック１００（又は１００Ａ、１００Ｂ）を接続する前の状態の模式図である。図５２は、充電器３００Ａに電池パック１００（又は１００Ａ、１００Ｂ）を接続した状態の模式図である。
【0151】
充電器３００Ａは、１次コイル（機器側コイル）３０１、充電スイッチ３０２、レール３０３を有する。１次コイル３０１は、レール３０３の下方に設けられる。充電スイッチ３０２は、充電器３００Ａに電池パック１００（又は１００Ａ、１００Ｂ）が接続されているか否かを検出するスイッチである。レール３０３は、充電器３００Ａに対する電池パック１００（又は１００Ａ、１００Ｂ）の装着ガイドである。
【0152】
図５２に示すように充電器３００Ａに接続した電池パック１００（又は１００Ａ、１００Ｂ）の電池側コイル１１８と、充電器３００Ａの１次コイル３０１とが、同軸に対向する。図５２に示すように充電器３００Ａに接続した電池パック１００（又は１００Ａ、１００Ｂ）により、充電スイッチ３０２が押されてターンオンする。これにより充電器３００Ａは電池パック１００（又は１００Ａ、１００Ｂ）の充電を開始する。充電器３００Ａから電池パック１００（又は１００Ａ、１００Ｂ）への充電電力の供給は、１次コイル３０１から電池側コイル１１８への非接触給電によって行われる。
【0153】
（実施の形態１０）
図５３及び図５４は、本発明の実施の形態１０に関する。本実施の形態は、前述の電池パック１００Ｃ（又は１００Ｄ、１００Ｅ）及びそれを充電するための充電器３００Ｂに関する。図５３は、充電器３００Ｂに電池パック１００Ｃ（又は１００Ｄ、１００Ｅ）を接続する前の状態の模式図である。図５４は、充電器３００Ｂに電池パック１００Ｃ（又は１００Ｄ、１００Ｅ）を接続した状態の模式図である。
図５３及び図５４は、本発明の実施の形態１０に関する。本実施の形態は、前述の電池パック１００Ｃ（又は１００Ｄ、１００Ｅ）及びそれを充電するための充電器３００Ｂに関する。図５３は、充電器３００Ｂに電池パック１００Ｃ（又は１００Ｄ、１００Ｅ）を接続する前の状態の模式図である。図５４は、充電器３００Ｂに電池パック１００Ｃ（又は１００Ｄ、１００Ｅ）を接続した状態の模式図である。
【0154】
充電器３００Ｂは、１次コイル（機器側コイル）３０１、充電スイッチ３０５を有する。１次コイル３０１は、電池パック１００Ｃ（又は１００Ｄ、１００Ｅ）を配置する部分の下方に設けられる。充電スイッチ３０５は、充電器３００Ｂに電池パック１００Ｃ（又は１００Ｄ、１００Ｅ）が接続されているか否かを検出するスイッチである。電池パック１００Ｃ（又は１００Ｄ、１００Ｅ）は、図５３に示すように所定角度で充電器３００Ｂ上に配置した後、図５４に示すように９０度回転させることで充電器３００Ｂに接続される。
【0155】
図５４に示すように充電器３００Ｂに接続した電池パック１００Ｃ（又は１００Ｄ、１００Ｅ）の電池側コイル１１８と、充電器３００Ｂの１次コイル３０１とが、同軸に対向する。図５４に示すように充電器３００Ｂに接続した電池パック１００Ｃ（又は１００Ｄ、１００Ｅ）により、充電スイッチ３０５が押されてターンオンする。これにより充電器３００Ｂは電池パック１００Ｃ（又は１００Ｄ、１００Ｅ）の充電を開始する。充電器３００Ｂから電池パック１００Ｃ（又は１００Ｄ、１００Ｅ）への充電電力の供給は、１次コイル３０１から電池側コイル１１８への非接触給電によって行われる。
【0156】
（実施の形態１１）
図５５及び図５６は、本発明の実施の形態１１に関する。本実施の形態は、前述の電池パック１００Ｆ及びそれを充電するための充電器３００Ｃに関する。図５５は、充電器３００Ｃに電池パック１００Ｆを接続する前の状態の模式図である。図５６は、充電器３００Ｃに電池パック１００Ｆを接続した状態の模式図である。
図５５及び図５６は、本発明の実施の形態１１に関する。本実施の形態は、前述の電池パック１００Ｆ及びそれを充電するための充電器３００Ｃに関する。図５５は、充電器３００Ｃに電池パック１００Ｆを接続する前の状態の模式図である。図５６は、充電器３００Ｃに電池パック１００Ｆを接続した状態の模式図である。
【0157】
充電器３００Ｃは、１次コイル（機器側コイル）３０１、充電スイッチ３０７を有する。１次コイル３０１は、電池パック１００Ｆを配置する部分の下方に設けられる。充電スイッチ３０７は、充電器３００Ｃに電池パック１００Ｆが接続されているか否かを検出するスイッチである。充電器３００Ｃは、電池パック１００Ｆの爪部１５７と係合して電池パック１００Ｆを係止する構成を有さない。充電器３００Ｃは、電池パック１００Ｆの爪部１５７が挿入される穴又は溝を有する。
【0158】
図５６に示すように充電器３００Ｃに接続した電池パック１００Ｆの電池側コイル１１８と、充電器３００Ｃの１次コイル３０１とが、同軸に対向する。図５６に示すように充電器３００Ｃに接続した電池パック１００Ｆにより、充電スイッチ３０７が押されてターンオンする。これにより充電器３００Ｃは電池パック１００Ｆの充電を開始する。充電器３００Ｃから電池パック１００Ｆへの充電電力の供給は、１次コイル３０１から電池側コイル１１８への非接触給電によって行われる。
【0159】
【0160】
図５７は、電池パック１００Ｇ及びそれを充電する充電器３００Ｄの回路ブロック図である。電池パック１００Ｇの回路構成は、図３６に示したものと同じである。受電回路１６０Ａは、図３６に示した送電回路１６０と共通の回路であるが、各部の動作は異なる。受電回路１６０Ａは、二次電池セル１１５に接続され、充電器３００Ｄの１次コイル３０１から非接触で受電する回路として機能する。電池側コイル１１８は、１次コイル３０１と磁気的に結合する。Ｈブリッジ１６１は、スイッチング素子Ｓ１～Ｓ４の各々のボディダイオード（寄生ダイオード）が全波整流回路として機能する。Ｈブリッジ１６１により全波整流され図３７に示すコンデンサＣ０によって平滑された電力により二次電池セル１１５が充電される。
【0161】
充電器３００Ｄは、送電回路３１０、充電スイッチ３１４、充電表示部３１５を有する。送電回路３１０は、１次コイル３０１、ＡＣコンバータ３１１、１次キャパシタ３１２、制御部３１３を有する。充電スイッチ３１４は、充電器３００Ｄに電池パック１００Ｇが接続されているか否かを検出するスイッチである。充電表示部３１５は、制御部３１３の制御により充電の進行状況を示す。ＡＣコンバータ３１１は、商用電源等の外部交流電源から入力される交流１００Ｖに電圧変換を行い、１次キャパシタ３１２及び１次コイル３０１の直列接続回路に供給する。制御部３１３は、１次コイル３０１の電圧及び電流を監視しながら、ＡＣコンバータ３１１の駆動を制御する。
【0162】
図５８は、充電器３００Ｄの制御フローチャートである。制御部３１３は、充電スイッチ３１４がオンになると（Ｓ９１のＯＮ）、充電制御を開始する（Ｓ９２）。制御部３１３は、１次コイル３０１に流れる電流（充電器電流）を検出する（Ｓ９３）。制御部３１３は、充電器電流が異常電流でない場合（Ｓ９４のＮＯ）、二次電池セル１１５の電圧を導出する（Ｓ９５）。制御部３１３は、二次電池セル１１５の電圧が満充電電圧の場合（Ｓ９６の満充電）、充電制御を停止する（Ｓ９７）。制御部３１３は、二次電池セル１１５の電圧が満充電電圧未満の場合（Ｓ９６の満充電未満）、Ｓ９３に戻る。制御部３１３は、Ｓ９４において充電器電流が異常電流の場合（Ｓ９４のＹＥＳ）、充電制御を停止する（Ｓ９７）。
【0163】
【0164】
本実施の形態の充電システムでは、図５９に示すように、電池パック１００Ｈが充電器３００Ｅ（充電装置）で充電される場合、電池側Ｈブリッジ１７２はアクティブ整流動作を行う。アクティブ整流動作は、後述のチャージモードとショートモードを適宜切り替える動作である。電池パック１００Ｈ及び充電器３００Ｅの具体的な回路構成は、後述の図６１、図６２(Ａ)に示される。
【0165】
図６０に示すように、電池パック１００Ｈが電気機器本体２に電力供給する場合、電池側Ｈブリッジ１７２はインバータ動作を行う。インバータ動作の場合、電池側Ｈブリッジ１７２はインバータ回路として機能し、電池側コイル１７３は電気機器本体２への送電用コイルとなる。電気機器本体２の具体的な回路構成は、前述の図３６、図３７に示される。
【0166】
図６１は、充電器３００Ｅの回路図である。充電器３００Ｅは、全波整流平滑回路３１７、ＤＣ／ＤＣ変換回路３１８、充電装置側スイッチ部としての充電器側Ｈブリッジ３１９、充電器側キャパシタ３２０、充電装置側コイル部としての充電器側コイル３２１、電流検出部３２２、電圧検出部３２３、実効値検出回路３２４、位相差検出回路３２５、充電スイッチ３２６、充電表示ＬＥＤ３２７、充電装置側制御部としての充電器側制御回路３２８、電圧検出部３３７を備える。
【0167】
全波整流平滑回路３１７及びＤＣ／ＤＣ変換回路３１８は、外部電源から入力された電圧を変換して充電器側Ｈブリッジ３１９に印加する電圧変換部を構成する。
【0168】
全波整流平滑回路３１７は、外部電源としての交流電源３１６から供給される交流を直流に変換するＡＣ／ＤＣ変換回路である。全波整流平滑回路３１７は、ダイオードブリッジ３２９と、ダイオードブリッジ３２９の出力端子間に設けられたキャパシタ３３０と、を含む。
【0169】
ＤＣ／ＤＣ変換回路３１８は、全波整流平滑回路３１７の出力する直流電圧をレベル変換（降圧）して充電器側Ｈブリッジ３１９に出力する。ＤＣ／ＤＣ変換回路３１８は、トランス３３２、トランス３３２の一次側に直列接続されたスイッチング素子３３１、トランス３３２の二次側に接続されたダイオード３３３、３３４、コイル３３５、キャパシタ３３６を含む。電圧検出部３３７は、ＤＣ／ＤＣ変換回路３１８の出力電圧Ｖ0、すなわち充電器側Ｈブリッジ３１９の入力電圧Ｖ0を検出し、充電器側制御回路３２８に送信する。
【0170】
充電器側Ｈブリッジ３１９は、ＤＣ／ＤＣ変換回路３１８の出力する直流を交流に変換して充電器側キャパシタ３２０及び充電器側コイル３２１の直列接続回路に供給するＤＣ／ＡＣ変換回路である。充電器側Ｈブリッジ３１９は、スイッチング素子Ｓ５～Ｓ８を含む。
【0171】
スイッチング素子Ｓ５、Ｓ７は、ＤＣ／ＤＣ変換回路３１８の正側出力端子に接続される。スイッチング素子Ｓ６、Ｓ８は、ＤＣ／ＤＣ変換回路３１８の負側出力端子に接続される。スイッチング素子Ｓ５、Ｓ６は、互いに直列に接続される。スイッチング素子Ｓ７、Ｓ８は、互いに直列に接続される。
【0172】
スイッチング素子Ｓ５、Ｓ６の相互接続部と、スイッチング素子Ｓ７、Ｓ８の相互接続部と、の間に、充電器側キャパシタ３２０及び充電器側コイル３２１が直列に接続される。充電器側キャパシタ３２０は、共振回路を構成するコンデンサで、力率補償用である。
【0173】
電流検出部３２２は、充電器側コイル３２１に流れる電流Ｉ1（以下「充電器側コイル電流Ｉ1」）を検出し、実効値検出回路３２４、位相差検出回路３２５、充電器側制御回路３２８に送信する。電圧検出部３２３は、充電器側Ｈブリッジ３１９の出力電圧Ｖ1、すなわち充電器側キャパシタ３２０及び充電器側コイル３２１の直列接続回路への入力電圧Ｖ1を検出し、位相差検出回路３２５及び充電器側制御回路３２８に送信する。
【0174】
実効値検出回路３２４は、電流検出部３２２の出力信号により、電流Ｉ1の実効値を検出し、充電器側制御回路３２８に送信する。位相差検出回路３２５は、電流検出部３２２の出力信号及び電圧検出部３２３の出力信号により、電流Ｉ1と電圧Ｖ1の位相差を検出し、充電器側制御回路３２８に送信する。
【0175】
充電スイッチ３２６は、ユーザが充電の開始を指示するためのスイッチである。充電スイッチ３２６の出力信号は、充電器側制御回路３２８に入力される。充電表示ＬＥＤ３２７は、充電状態をユーザに報知する報知部である。
【0176】
充電器側制御回路３２８は、マイクロコントローラ等を含み、充電器３００Ｅの全体の動作を制御する。
【0177】
充電器側制御回路３２８は、ＤＣ／ＤＣ変換回路３１８のスイッチング素子３３１のオンオフ制御（ＰＷＭ制御）によりＤＣ／ＤＣ変換回路３１８の出力電圧を制御（調節）する。
【0178】
充電器側制御回路３２８は、充電器側Ｈブリッジ３１９のスイッチング素子Ｓ５～Ｓ８のオンオフを制御し、充電器側Ｈブリッジ３１９のインバータ動作を制御する。具体的には、充電器側制御回路３２８は、スイッチング素子Ｓ５、Ｓ８のオンかつスイッチング素子Ｓ６、Ｓ７のオフの組合せと、スイッチング素子Ｓ５、Ｓ８のオフかつスイッチング素子Ｓ６、Ｓ７のオンの組合せと、を交互に繰り返す。充電器側Ｈブリッジ３１９のインバータ動作により、充電器側コイル３２１から電池側コイル１７３への送電（充電電力の供給）が行われる。充電器側コイル３２１と電池側コイル１７３は互いに磁気的に結合する。
【0179】
充電器側制御回路３２８は、充電表示ＬＥＤ３２７の点灯状態を制御し、充電の進行状況やエラーの有無をユーザに報知する。
【0180】
図６２(Ａ)は、電池パック１００Ｈの回路図である。電池パック１００Ｈは、電池部としての二次電池セル１７１、電池側スイッチ部としての電池側Ｈブリッジ１７２、電池側コイル部としての電池側コイル１７３、電池側キャパシタ１７４、電流検出部１７５、残量表示部１７６、キャパシタ１７７、電圧検出部１７８、電源スイッチ１７９、電池側制御部としての電池側制御回路１８０、実効値検出回路１８１を備える。
【0181】
電池側Ｈブリッジ１７２は、スイッチング素子Ｓ１～Ｓ４を含む。スイッチング素子Ｓ１、Ｓ３は、第１スイッチング素子に対応し、二次電池セル１７１の正極側に接続される。スイッチング素子Ｓ２、Ｓ４は、第２スイッチング素子に対応し、二次電池セル１７１の負極側に接続される。スイッチング素子Ｓ１、Ｓ２は、互いに直列に接続される。スイッチング素子Ｓ３、Ｓ４は、互いに直列に接続される。
【0182】
スイッチング素子Ｓ１～Ｓ４の各々は、自身と並列な整流素子としてのボディダイオード（寄生ダイオード）を有する。これらボディダイオードは、電池側Ｈブリッジ１７２が後述のチャージモード（スイッチング素子Ｓ１～Ｓ４が全てオフ）の場合に全波整流回路として機能する。なお、ボディダイオードとは別に、スイッチング素子Ｓ１～Ｓ４の各々と並列にダイオードを設けてもよい。
【0183】
スイッチング素子Ｓ１、Ｓ２の相互接続部と、スイッチング素子Ｓ３、Ｓ４の相互接続部と、の間に、電池側キャパシタ１７４及び電池側コイル１７３が直列に接続される。電池側キャパシタ１７４は、共振回路を構成するコンデンサで、力率補償用である。電池側コイル１７３は、充電器側コイル３２１から送電される電力を受電する。
【0184】
電流検出部１７５は、電池側コイル１７３に流れる電流Ｉ2（以下「電池側コイル電流Ｉ2」）を検出し、電池側制御回路１８０及び実効値検出回路１８１に送信する。実効値検出回路１８１は、電流検出部１７５の出力信号により、電流Ｉ2の実効値を検出し、電池側制御回路１８０に送信する。電圧検出部１７８は、二次電池セル１７１の正極、負極間の電圧Ｖ2を検出し、電池側制御回路１８０に送信する。
【0185】
残量表示部１７６は、電池パック１００Ｈの残量をユーザに報知する報知部である。キャパシタ１７７は、二次電池セル１７１の正極、負極間に設けられる。キャパシタ１７７は、ノイズ除去用であるが、電池パック１００Ｈの充電時には平滑コンデンサとして機能する。電源スイッチ１７９は、ユーザが電池側制御回路１８０を起動するためのスイッチである。電源スイッチ１７９の出力信号は、電池側制御回路１８０に入力される。電源スイッチ１７９は、電池パック１００Ｈから電気機器本体２等に放電する場合にユーザが事前に操作する。一方、充電器３００Ｅから電池パック１００Ｈへの充電の際には、後述のように電池側制御回路１８０は自動的に起動するため、ユーザは電源スイッチ１７９を操作しなくてよい。
【0186】
電池側制御回路１８０は、マイクロコントローラ等を含み、電池パック１００Ｈの全体の動作を制御する。
【0187】
電池側制御回路１８０は、二次電池セル１７１の電力で動作する。電池側制御回路１８０は、二次電池セル１７１の正極、負極間の電圧Ｖ2により二次電池セル１７１の残量を検出し、残量表示部１７６の表示を制御する。
【0188】
電池側制御回路１８０は、電池側Ｈブリッジ１７２のスイッチング素子Ｓ１～Ｓ４のオンオフを制御し、電池側Ｈブリッジ１７２の動作をインバータ動作とアクティブ整流動作との間で切り替える。
【0189】
電池側Ｈブリッジ１７２にインバータ動作を行わせる場合、電池側制御回路１８０は、スイッチング素子Ｓ１、Ｓ４のオンかつスイッチング素子Ｓ２、Ｓ３のオフの組合せと、スイッチング素子Ｓ１、Ｓ４のオフかつスイッチング素子Ｓ２、Ｓ３のオンの組合せと、を交互に繰り返す。インバータ動作を行う電池側Ｈブリッジ１７２は、二次電池セル１７１の出力する直流を交流に変換して電池側キャパシタ１７４及び電池側コイル１７３に出力する。
【0190】
電池側Ｈブリッジ１７２にアクティブ整流動作を行わせる場合、電池側制御回路１８０は、スイッチング素子Ｓ１～Ｓ４を全てオフにするチャージモードと、スイッチング素子Ｓ１、Ｓ３をオフかつスイッチング素子Ｓ２、Ｓ４をオンするショートモードと、を適宜切り替える。チャージモードとショートモードにおける電池側Ｈブリッジ１７２の等価回路を図６２(Ｂ),(Ｃ)にそれぞれ示す。
【0191】
チャージモードでは、電池側Ｈブリッジ１７２と電池側コイル１７３と二次電池セル１７１とを含む閉ループ（第２電流経路に対応）が構成される。チャージモードでは、電池側Ｈブリッジ１７２は整流回路（全波整流回路）として機能し、充電器３００Ｅから二次電池セル１７１への充電が可能となる。
【0192】
ショートモードでは、電池側Ｈブリッジ１７２と電池側コイル１７３とを含む閉ループであって二次電池セル１７１を含まない閉ループ（第１電流経路に対応）が構成される。ショートモードでは、電池側Ｈブリッジ１７２は充電器３００Ｅ側から見て短絡状態となり、充電器３００Ｅにおいて電池側コイル１７３と充電器側コイル３２１との係合係数の推定が可能となる。ショートモードでは、スイッチング素子Ｓ１、Ｓ３をオンかつスイッチング素子Ｓ２、Ｓ４をオフにしてもよい。
【0193】
図６３(Ａ)は、電池側コイル１７３と充電器側コイル３２１の位置ずれ（以下「位置ずれ」）が無い状態（位置ずれが許容範囲内の状態）を示す。図６３(Ｂ)は、位置ずれがある場合（位置ずれが許容範囲外の状態）を示す。本実施の形態のシステムは、位置ずれが許容範囲内の場合は充電器３００Ｅから電池パック１００Ｈへの充電を許容し、位置ずれが許容範囲外の場合は充電器３００Ｅから電池パック１００Ｈへの充電を禁止する（充電を開始しない、又は中止する）。充電器側制御回路３２８は、電池側コイル１７３と充電器側コイル３２１の結合係数により、位置ずれが許容範囲内か否かを判定する。
【0194】
図６４に示すように、充電器３００Ｅは、定格電圧３６Ｖの電池パック１００Ｈ－１、定格電圧１８Ｖの電池パック１００Ｈ－２、定格電圧１０．８Ｖの電池パック１００Ｈ－３を接続可能かつ充電可能である。電池パック１００Ｈ－１、１００Ｈ－２、１００Ｈ－３は、それぞれ定格電圧３６Ｖの電動工具２－１、定格電圧１８Ｖの電動工具２－２、定格電圧１０．８Ｖの電動工具２－３に装着されて電源となる。電池パック１００Ｈ－１、１００Ｈ－２、１００Ｈ－３は、いずれも図６２(Ａ)に示す回路構成を有し、定格電圧が異なる点を除き互いに同構成である。電動工具２－１、２－２、２－３は、いずれも図３６、図３７に示す電気機器本体２と同等の回路構成を有する。充電器側制御回路３２８は、電池側Ｈブリッジ１７２がチャージモードのときの負荷インピーダンスにより、電池パック１００Ｈの定格電圧を判定する。
【0195】
図６５(Ａ)は、充電器３００Ｅのコイルに流れる電流の実効値（以下「コイル電流実効値」）がX[A], Y[A], Z[A]（Z>Y>X）の各場合におけるコイルの温度の時間変化を示すグラフである。このグラフに示すように、コイル電流実効値が大きいほどコイルの温度は高温になる。このグラフの例では、コイル電流実効値がY[A]以下の場合はコイルの温度が許容値Ｔ℃を超えないものの、コイル電流実効値がY[A]より大きくなるとコイルの温度が許容値Ｔ℃を超える。電池側コイル１７３と充電器側コイル３２１の過熱を抑制するためには、電池側コイル１７３と充電器側コイル３２１に流れる電流の実効値をY[A]以下に制御することが望ましい。
【0196】
図６５(Ｂ)は、充電器側Ｈブリッジ３１９への入力電圧を可変とする制御（間接制御）における、充電器側コイル３２１に流れる電流、電池側コイル１７３に流れる電流、二次電池セル１７１に流れる充電電流（以下「充電電流」）の時間変化を示すグラフである。間接制御の場合、充電器側制御回路３２８は、充電器側Ｈブリッジ３１９のスイッチング素子Ｓ１～Ｓ４をデューティ１００％で制御する。間接制御では、充電器側コイル３２１に流れる電流と電池側コイル１７３に流れる電流はいずれも実効値がY[A]以下となり、電池側コイル１７３と充電器側コイル３２１の過熱を抑制できる。また、充電電流は目標値１～３のいずれにも制御できる。
【0197】
図６５(Ｃ)は、充電器側Ｈブリッジ３１９への入力電圧を４０Ｖで一定にする制御における、充電器側コイル３２１に流れる電流、電池側コイル１７３に流れる電流、二次電池セル１７１に流れる充電電流の時間変化を示すグラフである。この制御の場合、充電器側コイル３２１に流れる電流の実効値はY[A]以下となるものの、電池側コイル１７３に流れる電流の実効値がY[A]を超えることがあり、電池側コイル１７３の過熱抑制の点で改善の余地がある。充電電流については、目標値１～３のいずれにも制御できる。
【0198】
図６５(Ｄ)は、充電器側Ｈブリッジ３１９への入力電圧を３０Ｖで一定にする制御における、充電器側コイル３２１に流れる電流、電池側コイル１７３に流れる電流、二次電池セル１７１に流れる充電電流の時間変化を示すグラフである。この制御の場合、電池側コイル１７３に流れる電流の実効値はY[A]以下となるものの、充電器側コイル３２１に流れる電流の実効値がY[A]を超えることがあり、充電器側コイル３２１の過熱抑制の点で改善の余地がある。また、充電電流を目標値１まで高めることができず、充電の高速化の点でも改善の余地がある。
【0199】
図６５(Ｃ),(Ｄ)に示すような充電器側Ｈブリッジ３１９への入力電圧を一定にする制御制御では、充電器側制御回路３２８は、充電器側Ｈブリッジ３１９のスイッチング素子Ｓ１～Ｓ４をＰＷＭ制御することで充電電流を制御する。
【0200】
図６６(Ａ),(Ｂ)は、充電器３００Ｅに電池パック１００Ｈを接続した状態において充電器側Ｈブリッジ３１９から出力側を見た等価回路であって、図６６(Ａ)は電池側Ｈブリッジ１７２がチャージモードの場合、図６６(Ｂ)は電池側Ｈブリッジ１７２がショートモードの場合をそれぞれ示す。
【0201】
図６６(Ｃ)は、電池側コイル１７３と充電器側コイル３２１の結合係数ｋの推定式、充電器３００Ｅ側から見た電池パック１００Ｈの負荷インピーダンスＺL（以下「負荷インピーダンスＺL」）の推定式、電池側コイル電流Ｉ2の推定式、並びに各式中の定数及びパラメータの説明をまとめた表である。
【0202】
図６６(Ｃ)中の結合係数ｋの推定式の右辺において、Ｚinとsinθ以外の各値は既知量である。Ｚin及びsinθは、充電器側コイル電流Ｉ1、及び充電器側Ｈブリッジ３１９の出力電圧Ｖ1の検出値から導出できる。なおsinθは、充電器側コイル電流Ｉ1と充電器側Ｈブリッジ３１９の出力電圧Ｖ1を位相差検出回路３２５に入力することで導出できる。このとき、電池側Ｈブリッジ１７２がショートモードのときの電流Ｉ1と電圧Ｖ1を用いることで、電池パック１００Ｈの定格電圧によって異なる二次電池セル１７１のインピーダンスの影響を受けずに結合係数ｋを推定できる。
【0203】
図６６(Ｃ)中の負荷インピーダンスＺLの推定式の右辺、及び電池側コイル電流Ｉ2の推定式の右辺は、電池側コイル電流Ｉ2や二次電池セル１７１の正極、負極間の電圧Ｖ2を含まない。このため、これら推定式により充電器側制御回路３２８は、電池パック１００Ｈとの通信によらずに取得できる情報のみで電池パック１００Ｈの負荷インピーダンスＺL及び電池側コイル電流Ｉ2を推定できる。電池側Ｈブリッジ１７２がチャージモードの場合、負荷インピーダンスＺLは、定格電圧によって異なる二次電池セル１７１のインピーダンスを反映した値となる。このため、負荷インピーダンスＺLにより電池パック１００Ｈの定格電圧を判別できる。
【0204】
図６７(Ａ)は、充電器３００Ｅから電池パック１００Ｈへの充電動作の全体のフローチャートである。充電動作では、充電開始検出（Ｓ１０１）、コイル位置ずれ検知（Ｓ１０３）、電池パック判別及びＣＣ／ＣＶ判別（Ｓ１０５）、ＣＣ／ＣＶモード（Ｓ１０７）、充電終了判断（Ｓ１０９）を順次実効する。
【0205】
図６７(Ｂ)は、充電器３００Ｅ側における図６７(Ａ)の充電開始検出（Ｓ１０１）のフローチャートである。充電器側制御回路３２８は、充電スイッチ３２６が押されるまで待機する（Ｓ１１１のＮｏ）。充電器側制御回路３２８は、充電スイッチ３２６が押されると（Ｓ１１１のＹｅｓ）、ＤＣ／ＤＣ変換回路３１８の出力電圧Ｖ0の目標値をＶstartとし（Ｓ１１３）、プレチャージを開始し（Ｓ１１５）、所定時間（例えば500ms）後にプレチャージを停止し（Ｓ１１７）、次の処理に進む。Ｖstartは、例えば２１Ｖであり、実験的に定められる。プレチャージは、充電器側Ｈブリッジ３１９を駆動して電池パック１００Ｈに一時的に充電電流を供給し、電池側制御回路１８０を起動させる処理である。
【0206】
図６７(Ｃ)は、電池パック１００Ｈ側における図６７(Ａ)の充電開始検出（Ｓ１０１）のフローチャートである。充電器３００Ｅ側でのプレチャージにより電流Ｉ2が流れると（Ｓ１２１のＹｅｓ）、電池側制御回路１８０が起動する（Ｓ１２３）。電池側制御回路１８０は、電池側Ｈブリッジ１７２をショートモードとし（Ｓ１２５）、次の処理に進む。
【0207】
図６８(Ａ)は、充電器３００Ｅ側における図６７(Ａ)のコイル位置ずれ検知（Ｓ１０３）のフローチャートである。充電器側制御回路３２８は、ＤＣ／ＤＣ変換回路３１８の出力電圧Ｖ0の目標値をＶstartとし（Ｓ１３１）、充電器側Ｈブリッジ３１９を駆動する（Ｓ１３３）。このとき、後述のように電池側Ｈブリッジ１７２はショートモードとなっている（Ｓ１５１）。充電器側制御回路３２８は、Ｓ１３３における充電器側Ｈブリッジ３１９の駆動中の、充電器側コイル電流Ｉ1、及び充電器側Ｈブリッジ３１９の出力電圧Ｖ1の検出値を利用して、電池側コイル１７３と充電器側コイル３２１の結合係数ｋを推定する（Ｓ１３５）。
【0208】
充電器側制御回路３２８は、結合係数ｋが０．３以上かつ充電器側コイル電流Ｉ1が２０Ａ未満の場合（Ｓ１３７のＹｅｓ）において、結合係数ｋが０．５以上の場合（Ｓ１３９のＹｅｓ）、位置ずれが許容範囲内と判断して次の処理に進む。充電器側制御回路３２８は、Ｓ１３９において結合係数ｋが０．５以上でない場合（Ｓ１３９のＮｏ）、Ｓ１３５に戻る。充電器側制御回路３２８は、Ｓ１３７において結合係数ｋが０．３以上でない又は充電器側コイル電流Ｉ1が２０Ａ未満でない場合（Ｓ１３７のＮｏ）、位置ずれが許容範囲外と判断し、充電器側Ｈブリッジ３１９を停止し（Ｓ１４１）、充電表示ＬＥＤ３２７を点滅させてユーザにエラー報知し（Ｓ１４３）、充電制御を終了する。なお、電池パック１００Ｈが充電器３００Ｅにセットされていない場合、充電器側コイル電流Ｉ1が過大となり（２０Ａを超え）、Ｓ１３７のＮｏに進むことになる。
【0209】
図６８(Ｂ)は、電池パック１００Ｈ側における図６７(Ａ)のコイル位置ずれ検知（Ｓ１０３）のフローチャートである。電池側制御回路１８０は、電池側Ｈブリッジ１７２をショートモードとし（Ｓ１５１）、電池側コイル電流Ｉ2がＩ2a≦Ｉ2≦Ｉ2bでない場合（Ｓ１５３のＮｏ）はショートモードを継続し（Ｓ１５１）、電流Ｉ2がＩ2a≦Ｉ2≦Ｉ2bの場合（Ｓ１５３のＹｅｓ）は電池側Ｈブリッジ１７２をチャージモードに切り替え（Ｓ１５５）、次の処理に進む。Ｉ2aは例えば４Ａ、Ｉ2bは例えば６．６Ａである。Ｉ2a、Ｉ2bは、充電器３００Ｅ側で結合係数ｋの推定が可能となる電流範囲を示す電流値であり、それぞれ実験的に定められる。
【0210】
図６９は、充電器３００Ｅ側における図６７(Ａ)の電池パック判別及びＣＣ／ＣＶ判別（Ｓ１０５）のフローチャートである。充電器側制御回路３２８は、ＤＣ／ＤＣ変換回路３１８の出力電圧Ｖ0の目標値をＶstartとし（Ｓ１６１）、充電器側コイル電流Ｉ1が１２Ａ以下の場合（Ｓ１６３のＹｅｓ）、負荷インピーダンスＺLを推定する（Ｓ１６５）。
【0211】
充電器側制御回路３２８は、負荷インピーダンスＺLが４．０Ω以上の場合（Ｓ１６９の「４．０Ω以上」）、電池パック１００Ｈの定格電圧を３６Ｖと判断する（Ｓ１７１）。充電器側制御回路３２８は、充電器側コイル電流Ｉ1が１２Ａ以下の場合（Ｓ１７３のＹｅｓ）かつ負荷インピーダンスＺLが閾値の一例である７．５Ω以上の場合（Ｓ１７５のＹｅｓ）、ＤＣ／ＤＣ変換回路３１８の出力電圧Ｖ0を調節して電池側コイル電流Ｉ2を所定範囲内（目標範囲内）に制御する第１充電制御としての定電流制御（ＣＣ制御、ＣＣ：Constant Current）に設定し（Ｓ１９７）、次の処理に進む。充電器側制御回路３２８は、Ｓ１７５において負荷インピーダンスＺLが７．５Ω以上でない場合（Ｓ１７５のＮｏ）、ＤＣ／ＤＣ変換回路３１８の出力電圧Ｖ0を一定にする第２充電制御としての定電圧制御（ＣＶ制御、ＣＶ：Constant Voltage）に設定し（Ｓ１９９）、次の処理に進む。
【0212】
充電器側制御回路３２８は、負荷インピーダンスＺLが１．８Ω以上４．０Ω未満の場合（Ｓ１６９の「１．８Ω以上４．０Ω未満」）、電池パック１００Ｈの定格電圧を１８Ｖと判断する（Ｓ１８１）。充電器側制御回路３２８は、充電器側コイル電流Ｉ1が６Ａ以下の場合（Ｓ１８３のＹｅｓ）かつ負荷インピーダンスＺLが閾値の一例である２．８Ω以上の場合（Ｓ１８５のＹｅｓ）、定電流制御（ＣＣ制御）に設定し（Ｓ１９７）、次の処理に進む。充電器側制御回路３２８は、Ｓ１８５において負荷インピーダンスＺLが２．８Ω以上でない場合（Ｓ１８５のＮｏ）、定電圧制御（ＣＶ制御）に設定し（Ｓ１９９）、次の処理に進む。
【0213】
充電器側制御回路３２８は、負荷インピーダンスＺLが１．８Ω未満の場合（Ｓ１６９の「１．８Ω未満」）、電池パック１００Ｈの定格電圧を１０．８Ｖと判断する（Ｓ１９１）。充電器側制御回路３２８は、充電器側コイル電流Ｉ1が６Ａ以下の場合（Ｓ１９３のＹｅｓ）かつ負荷インピーダンスＺLが閾値の一例である１．６Ω以上の場合（Ｓ１９５のＹｅｓ）、定電流制御（ＣＣ制御）に設定し（Ｓ１９７）、次の処理に進む。充電器側制御回路３２８は、Ｓ１９５において負荷インピーダンスＺLが１．６Ω以上でない場合（Ｓ１９５のＮｏ）、定電圧制御（ＣＶ制御）に設定し（Ｓ１９９）、次の処理に進む。
【0214】
充電器側制御回路３２８は、Ｓ１６３もしくはＳ１７３において充電器側コイル電流Ｉ1が１２Ａ以下でない場合（Ｓ１６３のＮｏもしくはＳ１７３のＮｏ）、又はＳ１８３もしくはＳ１９３において充電器側コイル電流Ｉ1が６Ａ以下でない場合（Ｓ１８３のＮｏもしくはＳ１９３のＮｏ）、コイル位置ずれ検知（Ｓ１０３）の処理に戻る。
【0215】
【0216】
充電器側制御回路３２８は、定電流制御（ＣＣ制御）の場合（Ｓ２１１の「ＣＣ」）、充電器側コイル電流Ｉ1が異常電流閾値Ｉbattery以下であれば（Ｓ２１３のＹｅｓ）、負荷インピーダンスＺLの推定（Ｓ２１５）、及び電池側コイル電流Ｉ2の推定（Ｓ２１７）を行い、電池側コイル電流Ｉ2が所定範囲内、例えば６Ａ～８Ａの範囲内となるようにＤＣ／ＤＣ変換回路３１８の出力電圧Ｖ0を制御する（Ｓ２１９）。充電器側制御回路３２８は、充電器側コイル電流Ｉ1がＣＶモード移行電流閾値Ｉ1CC_CV以下でない場合（Ｓ２２１のＮｏ）、Ｓ２１５に戻る。充電器側制御回路３２８は、充電器側コイル電流Ｉ1がＣＶモード移行電流閾値Ｉ1CC_CV以下になると（Ｓ２２１のＹｅｓ）、Ｓ２２３に進む。図７０(Ｂ)に、異常電流閾値Ｉbattery及びＣＶモード移行電流閾値Ｉ1CC_CVの一例を電池パック１００Ｈの定格電圧ごとにまとめて示す。
【0217】
充電器側制御回路３２８は、定電圧制御（ＣＶ制御）の場合（Ｓ２１１の「ＣＶ」）、又は定電流制御において充電器側コイル電流Ｉ1が切替閾値としてのＣＶモード移行電流閾値Ｉ1CC_CV以下になった場合（Ｓ２２１のＹｅｓ）、ＤＣ／ＤＣ変換回路３１８の出力電圧Ｖ0の目標値をＶstartとし（Ｓ２２３）、定電圧制御（ＣＶ制御）を実行する。充電器側制御回路３２８は、充電器側コイル電流Ｉ1が異常電流閾値Ｉbattery以下であれば（Ｓ２２５のＹｅｓ）、次の処理に進む。
【0218】
充電器側制御回路３２８は、Ｓ２１３又はＳ２２５において充電器側コイル電流Ｉ1が異常電流閾値Ｉbattery以下でない場合（Ｓ２１３のＮｏ又はＳ２２５のＮｏ）、コイル位置ずれ検知（Ｓ１０３）の処理に戻る。
【0219】
図７０(Ｃ)は、電池パック１００Ｈ側における図６７(Ａ)のＣＣ／ＣＶモード（Ｓ１０７）のフローチャートである。電池側制御回路１８０は、充電率（ＳＯＣ：State Of Charge）が０．９以下の場合（Ｓ２３１のＹｅｓ）、定電流充電（ＣＣ充電）と判断する（Ｓ２３３）。電池側制御回路１８０は、定電流充電（ＣＣ充電）の場合において充電率が０．９以上になった場合（Ｓ２３５のＹｅｓ）、又はＳ２３１において充電率が０．９以下でない場合（Ｓ２３１のＮｏ）、定電圧充電（ＣＶ充電）と判断し（Ｓ２３７）、次の処理に進む。
【0220】
図７１(Ａ)は、充電器３００Ｅ側における図６７(Ａ)の充電終了判断（Ｓ１０９）のフローチャートである。充電器側制御回路３２８は、負荷インピーダンスＺLを推定し（Ｓ２４１）、充電器側コイル電流Ｉ1が１．８Ａ以下又は負荷インピーダンスＺLが実質的に０Ωの場合（Ｓ２４３のＹｅｓ）、充電制御を終了する（Ｓ２４５）。充電器側制御回路３２８は、充電器側コイル電流Ｉ1が１．８Ａ以下でなく、かつ負荷インピーダンスＺLが実質的に０Ωでない場合（Ｓ２４３のＮｏ）、Ｓ２４１に戻る。
【0221】
図７１(Ｂ)は、電池パック１００Ｈ側における図６７(Ａ)の充電終了判断（Ｓ１０９）のフローチャートである。電池側制御回路１８０は、電池側コイル電流Ｉ2が充電終了電流（例えば１Ａ）未満に低下し、又は二次電池セル１７１の正極、負極間の電圧Ｖ2が充電終了電圧を超えると（Ｓ２５１のＹｅｓ）、電池側Ｈブリッジ１７２をショートモードとする（Ｓ２５３）。充電終了電圧は、例えば、電池パック１００Ｈの定格電圧が３６Ｖの場合は４１Ｖ、電池パック１００Ｈの定格電圧が１８Ｖの場合は２０Ｖ、電池パック１００Ｈの定格電圧が１０．８Ｖの場合は１１Ｖである。
【0222】
電池側制御回路１８０は、電池側コイル電流Ｉ2が実質的に０Ａでない場合（Ｓ２５５のＮｏ）、Ｓ２５３に戻る。電池側制御回路１８０は、電池側コイル電流Ｉ2が実質的に０Ａの場合（Ｓ２５５のＹｅｓ）、充電器３００Ｅ側で充電制御が終了したと判断し、ショートモードを解除し（Ｓ２５７）、シャットダウンする（Ｓ２５９）。
【0223】
図７２(Ａ)は、二次電池セル１７１に流れる充電電流の時間変化の一例を示す簡易グラフである。充電器側制御回路３２８は、充電電流が小さい状態で電池パック１００Ｈの定格電圧の判断やＣＣ／ＣＶモードの判別を行う。その後、定電流制御（ＣＣ制御）において、充電電流を段階的に高めていく。その後、定電圧制御（ＣＶ制御）では、二次電池セル１７１の正極、負極間の電圧Ｖ2の上昇により、充電電流は０Ａ付近まで低下する。
【0224】
図７２(Ｂ)は、二次電池セル１７１に印加される充電電圧の時間変化の一例を示す簡易グラフである。充電電圧は時間の経過と共に上昇する。充電電流が大きいほど充電電圧の上昇率は高くなる。定電圧制御（ＣＶ制御）では、充電電流の低下に伴い、充電電圧の上昇が緩やかとなる。
【0225】
図７２(Ｃ)～(Ｅ)は、定格電圧３６Ｖ、１８Ｖ、１０．８Ｖの電池パック１００Ｈ－１、１００Ｈ－２、１００Ｈ－３の各々の電圧と負荷インピーダンスの関係を示すグラフであって、推定値と理論値を併せて示すグラフである。これらのグラフに示すように、定格電圧の高い電池パックほど負荷インピーダンスが大きい。また、電圧が満充電電圧に近くなるまでは、電圧の上昇に伴い負荷インピーダンスが緩やかに上昇するが、電圧が満充電電圧に近くなると、電圧の上昇に伴い負荷インピーダンスが急低下する。図７０(Ａ)のＳ２２１の判断、すなわち充電器側コイル電流Ｉ1がＣＶモード移行電流閾値Ｉ1CC_CV以下か否かの判断は、この負荷インピーダンスの急低下を検出したか否かの判断となる。電池パック１００Ｈの負荷インピーダンスが急低下すると、電池側コイル電流Ｉ2を目標範囲（例えば６Ａ～８Ａ）にするために必要な充電器側コイル電流Ｉ1が低下してＣＶモード移行電流閾値Ｉ1CC_CV以下となる。なお、電池パック１００Ｈ－１、１００Ｈ－２、１００Ｈ－３の負荷インピーダンスの変動範囲は互いに重複しないため、定格電圧の誤判断のリスクは抑制される。
【0226】
本実施の形態は、下記の作用効果を奏する。
【0227】
(1) 電池側制御回路１８０は、充電電流を検出すると電池側Ｈブリッジ１７２をショートモードとし、電池側Ｈブリッジ１７２と電池側コイル１７３とを含む閉ループであって二次電池セル１７１を含まない閉ループ（第１電流経路に対応）を構成するよう電池側Ｈブリッジ１７２を制御するよう構成される。一方、充電器側制御回路３２８は、プレチャージにより電池パック１００Ｈに一時的に充電電流を供給した後、電池側Ｈブリッジ１７２がショートモードの場合における充電器側コイル電流Ｉ1及び充電器側Ｈブリッジ３１９の出力電圧Ｖ1の検出値を利用して、図６６(Ｃ)中の結合係数ｋの推定式により電池側コイル１７３と充電器側コイル３２１の結合係数ｋを推定する。このため、充電器側制御回路３２８は、電池パック１００Ｈの定格電圧によって異なる二次電池セル１７１のインピーダンスの影響を受けずに、精度良く結合係数ｋを推定できる。よって、充電制御の信頼性が高められる。
【0228】
(2) 充電器側制御回路３２８は、結合係数ｋに応じて電池側コイル１７３と充電器側コイル３２１の位置ずれが許容範囲内か否かを判断し、位置ずれが許容範囲内の場合は充電を許容し、位置ずれが許容範囲外の場合は充電を停止又は禁止するよう構成される。これにより、充電器側コイル３２１に過大な電流が流れたり、スイッチング素子Ｓ１～Ｓ４や充電器側キャパシタ３２０等の素子に過大な電圧が加わったりすることを抑制でき、高耐圧の部品を選定する必要がなく、低コスト化及び小型化に有利である。また、伝送効率が低い状態での充電が抑制され、省電力化が図れる。
【0229】
(3) 充電器側制御回路３２８は、充電電流を検出して電池側Ｈブリッジ１７２をショートモードとした後、電池側Ｈブリッジ１７２をチャージモードとし、電池側Ｈブリッジ１７２と電池側コイル１７３と二次電池セル１７１とを含む閉ループ（第２電流経路に対応）を構成するよう電池側Ｈブリッジ１７２を制御するよう構成される。チャージモードでは電池側Ｈブリッジ１７２は全波整流回路として機能するため、結合係数ｋの推定の後、充電器３００Ｅから二次電池セル１７１に適切に充電が可能となる。
【0230】
(4) 電池側Ｈブリッジ１７２は、電池側制御回路１８０の制御により、送電時にはインバータ動作を行い、充電時にはアクティブ整流動作を行う。インバータ動作では、電池側コイル１７３から電気機器本体２に送電させることができる。アクティブ整流動作では、充電器３００Ｅからの充電を可能とする整流機能（チャージモード）と、充電器３００Ｅから見て短絡状態となる短絡機能（ショートモード）とが電池側制御回路１８０によって切り替えられる。ショートモードでは充電器３００Ｅ側において高精度の結合係数ｋの推定が可能となり、チャージモードでは充電器３００Ｅから二次電池セル１７１への充電が可能となる。電池パック１００Ｈは、単一の電池側Ｈブリッジ１７２がインバータ動作とアクティブ整流動作を行う構成のため、部品点数を減らすことができ、低コスト化及び小型化に有利である。
【0231】
(5) 充電器側制御回路３２８は、電池側Ｈブリッジ１７２がチャージモードの場合における電池パック１００Ｈの負荷インピーダンスＺLを、図６６(Ｃ)中の負荷インピーダンスＺLの推定式により推定し、負荷インピーダンスＺLの推定値に基づいて電池パック１００Ｈの種類（定格電圧）を判別するよう構成される。よって、充電器側制御回路３２８は電池パック１００Ｈの種類判別のために電池パック１００Ｈと通信する必要がないため、部品点数を減らすことができ、低コスト化及び小型化に有利である。また、充電対象の電池パックの定格電圧に応じた適切な充電制御が可能となる。すなわち、単一の充電器３００Ｅで定格電圧３６Ｖ、１８Ｖ、１０．８Ｖの電池パック１００Ｈ－１、１００Ｈ－２、１００Ｈ－３の充電が可能となり、利便性が高い。
【0232】
(6) 充電器側制御回路３２８は、定電流制御（ＣＣ制御）において電池側コイル電流Ｉ2を所定範囲内に制御する際に、電池側コイル電流Ｉ2を図６６(Ｃ)中の電池側コイル電流Ｉ2の推定式により推定する。よって、充電器側制御回路３２８は電池側コイル電流Ｉ2の取得のために電池パック１００Ｈと通信する必要がないため、部品点数を減らすことができ、低コスト化及び小型化に有利である。
【0233】
(7) 充電器側制御回路３２８は、スイッチング素子３３１のオンオフ制御（ＰＷＭ制御）により充電器側Ｈブリッジ３１９への入力電圧を可変とする制御（間接制御）により、定電流制御（ＣＣ制御）において電池側コイル電流Ｉ2を所定範囲内に制御する。このため、充電器側コイル電流Ｉ1及び電池側コイル電流Ｉ2の双方を、それぞれ充電器側コイル３２１及び電池側コイル１７３が過熱しない電流値以内に制御でき、充電器側コイル３２１及び電池側コイル１７３の過熱を抑制できる。また、間接制御では充電器側Ｈブリッジ３１９のスイッチング素子Ｓ１～Ｓ４をデューティ１００％で制御するため、充電器側Ｈブリッジ３１９の出力波形のひずみを抑制し、伝送効率の低下を抑制できる。
【0234】
（実施の形態１４）
図７３(Ａ)は、本発明の実施の形態１４に係るシステムの概念図であり、充電器側キャパシタ３２０としてキャパシタＣa1、Ｃa2、Ｃa3のいずれかを選択して接続可能とした場合のシステムの概念図である。図７３(Ｂ)は、充電対象の電池パックの定格電圧と最適負荷Ｚ、共振周波数ｆ、キャパシタンスＣの関係をまとめた表である。以下、実施の形態１３との相違点を中心に説明する。
図７３(Ａ)は、本発明の実施の形態１４に係るシステムの概念図であり、充電器側キャパシタ３２０としてキャパシタＣa1、Ｃa2、Ｃa3のいずれかを選択して接続可能とした場合のシステムの概念図である。図７３(Ｂ)は、充電対象の電池パックの定格電圧と最適負荷Ｚ、共振周波数ｆ、キャパシタンスＣの関係をまとめた表である。以下、実施の形態１３との相違点を中心に説明する。
【0235】
本実施の形態は、充電対象の電池パックの定格電圧により異なる最適負荷Ｚに応じた共振周波数ｆを実現するために、充電器側のキャパシタ３２０としてキャパシタＣa1、Ｃa2、Ｃa3のいずれかを選択して接続可能とするものである。キャパシタＣa1、Ｃa2、Ｃa3は、特性変更素子の例示である。なお、特性変更素子は、充電器側キャパシタ３２０及び充電器側コイル３２１を含む共振回路に負荷する抵抗（図示省略）であってもよい。また、図７３(Ａ)に示すようにいずれかのキャパシタを選択して接続する方式ではなく、共振キャパシタンスの値を満たすことができれば、複数のキャパシタを組み合せて（並列接続させて)もよい。容量の大きいキャパシタは体積が大きいので並列接続することで小型化を図ることができる。図７３(Ｂ)の表に対応し、Ｃa1は0.44～0.53μＦ、Ｃa2は3.3～4.2μＦ、Ｃa3は5.4～7.2μＦとする。容量選択スイッチ３３８は、充電器側Ｈブリッジ３１９の出力側にキャパシタＣa1、Ｃa2、Ｃa3のいずれを接続するかを切り替える。充電器側制御回路３２８は、容量選択スイッチ３３８の制御により、キャパシタＣa1、Ｃa2、Ｃa3のうち充電対象の電池パックの定格電圧に適したものを充電器側Ｈブリッジ３１９の出力側に接続するよう構成される。
【0236】
【0237】
充電器側制御回路３２８は、電池パック１００Ｈの定格電圧を３６Ｖと判断すると（Ｓ１７１）、充電器側Ｈブリッジ３１９を停止し（Ｓ１７２ａ）、充電器側Ｈブリッジ３１９の出力側にキャパシタＣa1を接続し（Ｓ１７２ｂ）、駆動周波数ｆa1（例えば46～50.5kHz）で充電器側Ｈブリッジ３１９を駆動し（Ｓ１７２ｃ）、図６９のＳ１７３に進む。
【0238】
充電器側制御回路３２８は、電池パック１００Ｈの定格電圧を１８Ｖと判断すると（Ｓ１８１）、充電器側Ｈブリッジ３１９を停止し（Ｓ１８２ａ）、充電器側Ｈブリッジ３１９の出力側にキャパシタＣa2を接続し（Ｓ１８２ｂ）、駆動周波数ｆa2（例えば16.5～18.5kHz）で充電器側Ｈブリッジ３１９を駆動し（Ｓ１８２ｃ）、図６９のＳ１８３に進む。
【0239】
充電器側制御回路３２８は、電池パック１００Ｈの定格電圧を１０．８Ｖと判断すると（Ｓ１９１）、充電器側Ｈブリッジ３１９を停止し（Ｓ１９２ａ）、充電器側Ｈブリッジ３１９の出力側にキャパシタＣa3を接続し（Ｓ１９２ｂ）、駆動周波数ｆa3（例えば12.5～14.5kHz）で充電器側Ｈブリッジ３１９を駆動し（Ｓ１９２ｃ）、図６９のＳ１９３に進む。
【0240】
Ｓ１７２ｃ、Ｓ１８２ｃ、Ｓ１９２ｃ以降の充電器側コイル電流Ｉ1や電池側コイル電流Ｉ2、負荷インピーダンスＺLの閾値は、それぞれ実施の形態１３と異なる値としてもよい。
【0241】
本実施の形態によれば、キャパシタＣa1、Ｃa2、Ｃa3のうち充電対象の電池パックの定格電圧に適したものを充電器側Ｈブリッジ３１９の出力側に接続するため、充電対象の電池パックの定格電圧に応じた最適負荷、共振周波数にすることができ、充電効率が高められる。
【0242】
以上、実施の形態を例に本発明を説明したが、実施の形態の各構成要素や各処理プロセスには請求項に記載の範囲で種々の変形が可能であることは当業者に理解されるところである。以下、変形例について触れる。
【0243】
実施の形態８で具体的な数値として例示したデッドタイムやＨブリッジ１６１の駆動周波数、入力電流Ｉin、一次側電流Ｉ1、二次側電流Ｉout、二次側出力電圧Ｖout、Ｈブリッジ１６１をオフする待機時間等は、発明の範囲を何ら限定するものではなく、要求される仕様に合わせて任意に変更できる。モータ３は、ブラシ付きモータとしてもよい。この場合、インバータ回路５５は不要である。Ｈブリッジ１６１は、ハーフブリッジ等の他の回路方式に置換してもよい。
【0244】
実施の形態１３、１４で具体的な数値として例示した種々の電流、電圧、容量、結合係数、インピーダンス、時間、周波数、充電率等は、発明の範囲を何ら限定するものではなく、要求される仕様に合わせて任意に変更できる。
【符号の説明】
【0245】
１、１Ａ～１Ｃ、１Ｅ～１Ｇ…電気機器、２…電気機器本体、３…モータ（負荷部）、３ａ…モータ軸、４…減速機構、５…スピンドル、６…トリガスイッチ、８…ハンマ、９…スプリング、１０…アンビル、１１…ハンマケース、１３…正逆切替ボタン、１５…センサ・インバータ基板、２０…ハウジング、２１…モータ収容部（胴体部）、２２…ハンドル部、２３、２３Ａ～…電池パック装着部、２４…操作パネル、２５…制御基板、２６、２６Ａ…レール部、２７…凹部、２７Ａ…切欠部、２７Ｂ…ラッチ凹部、２８…機器側コイル、２９…係止片部、３０…電池装着凸部、３１…ロック穴部、３２…大径部、３５…電池装着穴部、３６…大径部、３７…係止部、４０…電池装着凸部、４１…引っ掛け部、５１…全波整流平滑回路、５２…受電回路、５３…キャパシタ、５４…制御部、５５…インバータ回路、５６…ダイオードブリッジ、５９…磁石、１００、１００Ａ～１００Ｇ…電池パック、１０１…下ケース、１０２…上ケース、１０３、１０３Ａ…ラッチ部材、１０４…ラッチ操作部、１０５…ラッチ爪部、１０５Ａ…ラッチ係合部、１０６、１０６Ｂ…ラッチユニット、１０７…ラッチケース、１０８…溝部、１０９、１１０…コイル支持部、１１１…凸条部、１１２…ラッチ蓋、１１２Ａ…ラッチ蓋部、１１３…凸条部、１１４…ゴム、１１５…二次電池セル、１１６…セパレータ、１１７…制御基板、１１８…電池側コイル、１１９…コイル支持部、１２０、１２０Ａ…レール部、１２１…切欠部、１２１Ａ…ラッチ収容部、１２２…凸状部、１２４…円筒部、１２５…係止凸部、１２７…ギヤ、１２８…ラック部、１２９…ラッチ部材、１３０…ラッチ操作部、１３１…ラック部、１３２…付勢部材、１３３…ラッチケース、１３４、１３５…ラッチ保持部、１３６、１３７…貫通孔、１３８…電源スイッチ、１３９…ロックパネル（係止部材）、１４０…バネ、１４１…ロック操作部、１４２…ロックパネルシャフト、１４３…ロック凸部、１４４…本体装着穴部、１４５…大径部、１４６…シールド材、１４７…放熱板、１４８…パネル収容部、１５０…本体装着凸部、１５１…大径部、１５２…係止穴部、１５４…スライドロックパネル（係止部材）、１５５…スライド操作部、１５６…枠状部、１５７…爪部、１５８…バネ部、１６０…送電回路、１６０Ａ…受電回路、１６１…Ｈブリッジ（電池側スイッチ部）、１６２…キャパシタ、１６３…残量表示部、１６４…制御部、１６５、１６６…電流検出部、１６８…ホールＩＣ、１７１…二次電池セル（電池部）、１７２…電池側Ｈブリッジ、１７３…電池側コイル、１７４…電池側キャパシタ、１７５…電流検出部、１７６…残量表示部、１７７…キャパシタ、１７８…電圧検出部、１７９…電源スイッチ、１８０…電池側制御回路、１８１…実効値検出回路、２０１…下ケース、２０２…左ケース、２０３…右ケース、２０４…上ケース、２０５…開口部、３００Ａ～３００Ｃ…充電器、３０１…１次コイル（機器側コイル）、３０２…充電スイッチ、３０３…レール、３０５、３０７…充電スイッチ、３１０…送電回路、３１１…ＡＣコンバータ、３１２…１次キャパシタ、３１３…制御部、３１４…充電スイッチ、３１５…充電表示部、３１６…交流電源、３１７…全波整流平滑回路（ＡＣ／ＤＣ変換回路）、３１８…ＤＣ／ＤＣ変換回路、３１９…充電器側Ｈブリッジ、３２０…充電器側キャパシタ、３２１…充電器側コイル、３２２…電流検出部、３２３…電圧検出部、３２４…実効値検出回路、３２５…位相差検出回路、３２６…充電スイッチ、３２７…充電表示ＬＥＤ、３２８…充電器側制御回路、３２９…ダイオードブリッジ、３３０…キャパシタ、３３１…スイッチング素子、３３２…トランス、３３３、３３４…ダイオード、３３５…コイル、３３６…キャパシタ、３３７…電圧検出部、３３８…容量選択スイッチ。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【図31】
【図32】
【図33】
【図34】
【図35】
【図36】
【図37】
【図38】
【図39】
【図40】
【図41】
【図42】
【図43】
【図44】
【図45】
【図46】
【図47】
【図48】
【図49】
【図50】
【図51】
【図52】
【図53】
【図54】
【図55】
【図56】
【図57】
【図58】
【図59】
【図60】
【図61】
【図62】
【図63】
【図64】
【図65】
【図66】
【図67】
【図68】
【図69】
【図70】
【図71】
【図72】
【図73】
【図74】