特許 7593421 電気機器、電池パック、電気機器本体、及びアダプタ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-11-25

(45)【発行日】2024-12-03

(54)【発明の名称】電気機器、電池パック、電気機器本体、及びアダプタ

(51)【国際特許分類】

   B25F 5/00 20060101AFI20241126BHJP

   H01M 50/269 20210101ALI20241126BHJP

   H01M 50/244 20210101ALI20241126BHJP

   H01M 50/247 20210101ALI20241126BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20241126BHJP

【ＦＩ】

B25F5/00 H

B25F5/00 C

H01M50/269

H01M50/244 Z

H01M50/247

H02J7/00 K

H02J7/00 302C

【請求項の数】 13

(21)【出願番号】P 2022581235

(86)(22)【出願日】2021-12-27

(86)【国際出願番号】 JP2021048539

(87)【国際公開番号】W WO2022172633

(87)【国際公開日】2022-08-18

【審査請求日】2023-06-30

(31)【優先権主張番号】P 2021020551

(32)【優先日】2021-02-12

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(31)【優先権主張番号】P 2021178365

(32)【優先日】2021-10-29

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【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

(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】西河 智雅

(72)【発明者】

【氏名】高野 信宏

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 慎一郎

【審査官】清水 祐樹

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１１／１２９１７１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１８／０７９７２３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０２０／０６６９０４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１５／０３３３６６６（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｊ ７／００ － ７／１２

Ｈ０２Ｊ ７／３４ － ７／３６

Ｈ０１Ｍ １０／４２ － １０／４８

Ｈ０１Ｍ ５０／２４４

Ｈ０１Ｍ ５０／２４７

Ｈ０１Ｍ ５０／２６９

Ｂ２５Ｆ ５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

３つのセルユニットと、
前記３つのセルユニットの相互接続状態を切替え可能な切替え部と、を有し、
前記切替え部は、前記３つのセルユニットの相互接続状態を、
前記３つのセルユニットが全て並列接続となる状態と、
前記３つのセルユニットが全て直列接続となる状態と、
前記３つのセルユニットのうち２つのセルユニットが並列接続で当該２つのセルユニットに対して前記３つのセルユニットのうち他の１つのセルユニットが直列接続となる状態、又は、前記３つのセルユニットのうち２つのセルユニットが直列接続で当該２つのセルユニットに対して前記３つのセルユニットのうち他の１つのセルユニットが非接続となる状態と、に切替え可能である、電池パック。

【請求項2】

複数のセルユニットを有する複数の電池パックと、
前記電池パックが装着可能な電気機器本体と、
を備え、
前記電気機器本体は、
前記複数の電池パックが有する前記複数のセルユニットの少なくとも２つを互いに並列に接続する並列接続部と、
前記複数の電池パックが有する前記複数のセルユニットのうち前記並列接続部に直接接続されていない他の少なくとも１つのセルユニットを前記並列接続部に対して直列に接続可能な直列接続部と、
を有し、
前記複数の電池パックは、前記複数のセルユニットとして少なくとも第１セルユニット及び第２セルユニットを有し、前記第１セルユニット及び前記第２セルユニットの正極と負極が独立した出力端子に割り当てられ、
複数の前記電池パックのうち、一つの前記電池パックの第１セルユニットと第２セルユニットを並列接続とし、残りの前記電池パックの第１セルユニットと第２セルユニットを直列接続とし、
前記並列接続と前記直列接続を、さらに直列に接続することを特徴とする電気機器。

【請求項3】

前記直列接続部は、前記複数のセルユニットのうち前記並列接続部に直接接続されていない少なくとも２つの他のセルユニットを互いに直列に接続することを特徴とする請求項２に記載の電気機器。

【請求項4】

前記電気機器本体は、前記電池パックを装着するための複数の電池パック装着部を含んで構成され、
複数の前記電池パック装着部には、それぞれ電池パック装着機構と、出力端子を含んで構成され、
前記電気機器本体に、前記並列接続部と前記直列接続部を形成する配線手段を内蔵することを特徴とすることを特徴とする請求項２又は３に記載の電気機器。

【請求項5】

複数のセルユニットを有する複数の電池パックと、
前記電池パックが装着可能な電気機器本体と、
を備え、
前記電気機器本体は、
前記複数の電池パックが有する前記複数のセルユニットの少なくとも２つを互いに並列に接続する並列接続部と、
前記複数の電池パックが有する前記複数のセルユニットのうち前記並列接続部に直接接続されていない他の少なくとも１つのセルユニットを前記並列接続部に対して直列に接続可能な直列接続部と、
を有し、
前記複数の電池パックとして第１の電池パックと第２の電池パックを用い、
前記電気機器本体は前記第１の電池パックのセルユニットを直列に接続し、前記第２の電池パックはセルユニットを並列に接続することを特徴とする電気機器。

【請求項6】

前記電気機器本体は、前記電池パックを装着するための電池パック装着部と、前記電池パック装着部から着脱可能であって前記電池パック装着部へ複数の前記電池パックを接続可能とするアダプタ部と、を含んで構成され、
前記アダプタ部に、前記並列接続部と前記直列接続部を形成する配線手段を内蔵することを特徴とすることを特徴とする請求項２又は３に記載の電気機器。

【請求項7】

前記電気機器本体は、前記電池パックを装着するための複数の電池パック装着部を有し、
複数の前記電池パック装着部には、それぞれ電池パック装着機構と電力端子が形成され、
前記電気機器本体に、複数の電力端子群の接続を並列または直列に切り替えるための複数のスイッチを設け、
前記電気機器本体に格納された制御部によって前記スイッチの接続形態を切り替えることを特徴とする請求項２又は３に記載の電気機器。

【請求項8】

前記制御部は、前記スイッチを切り替えることによって複数の前記電池パックのうち、直列接続状態で出力させる側と、並列接続状態で出力させる側を選択することを特徴とする請求項７に記載の電気機器。

【請求項9】

複数のセルユニットを有する複数の電池パックと、
前記電池パックが装着可能な電気機器本体と、
を備え、
前記電気機器本体は、
前記複数の電池パックが有する前記複数のセルユニットの少なくとも２つを互いに並列に接続する並列接続部と、
前記複数の電池パックが有する前記複数のセルユニットのうち前記並列接続部に直接接続されていない他の少なくとも１つのセルユニットを前記並列接続部に対して直列に接続可能な直列接続部と、
前記電池パックを装着するための複数の電池パック装着部と、
を有し、
複数の前記電池パック装着部には、それぞれ電池パック装着機構と電力端子が形成され、
前記電気機器本体に、複数の電力端子群の接続を並列または直列に切り替えるための複数のスイッチを設け、
前記電気機器本体に格納された制御部によって前記スイッチの接続形態を切り替え、
前記電気機器本体は、トリガスイッチを有して先端工具を駆動する電動工具であって、
前記制御部は、前記スイッチを切り替えることによって複数の前記電池パックのうち、直列接続状態で出力させる側と、並列接続状態で出力させる側を選択し、前記トリガスイッチがオフ状態においてのみ切り替えを行うことを特徴とする電気機器。

【請求項10】

複数のセルユニットを有する複数の電池パックと、
前記電池パックが装着可能な電気機器本体と、
を備え、
前記電気機器本体は、
前記複数の電池パックが有する前記複数のセルユニットの少なくとも２つを互いに並列に接続する並列接続部と、
前記複数の電池パックが有する前記複数のセルユニットのうち前記並列接続部に直接接続されていない他の少なくとも１つのセルユニットを前記並列接続部に対して直列に接続可能な直列接続部と、
前記電池パックを装着するための複数の電池パック装着部と、
を有し、
複数の前記電池パック装着部には、それぞれ電池パック装着機構と電力端子が形成され、
前記電気機器本体に、複数の電力端子群の接続を並列または直列に切り替えるための複数のスイッチを設け、
前記電気機器本体に格納された制御部によって前記スイッチの接続形態を切り替え、
複数のセルユニットの電池残量または電圧を検出可能な検出部を設け、
前記制御部は、前記検出部の検出結果に基づいて前記直列に接続するセルユニットと、前記並列に接続するセルユニットを選択することを特徴とする電気機器。

【請求項11】

前記検出部が前記複数のセルユニットに異なる電圧のセルユニットが含まれていることを検出すると、前記制御部は、電圧の異なるセルユニット同士を直列に接続することを特徴とする請求項１０に記載の電気機器。

【請求項12】

複数のセルユニットを有する第１の電池パック及び第２の電池パックが同時に装着可能な電気機器本体であって、
前記第１及び第２の電池パックが有する前記複数のセルユニットの少なくとも２つを互いに並列に接続する並列接続部と、
前記第１及び第２の電池パックが有する前記複数のセルユニットのうち前記並列接続部に直接接続されていない他の少なくとも１つのセルユニットを前記並列接続部に対して直列に接続可能な直列接続部と、
を備え、
前記第１の電池パックのセルユニットを直列に接続し、前記第２の電池パックのセルユニットを並列に接続することを特徴とする電気機器本体。

【請求項13】

複数のセルユニットを有する第１の電池パック及び第２の電池パックが同時に装着可能で電気機器本体に対して着脱可能なアダプタであって、
前記第１及び第２の電池パックが有する前記複数のセルユニットの少なくとも２つを互いに並列に接続する並列接続部と、
前記第１及び第２の電池パックが有する前記複数のセルユニットのうち前記並列接続部に直接接続されていない他の少なくとも１つのセルユニットを前記並列接続部に対して直列に接続可能な直列接続部と、
を備え、
前記第１の電池パックのセルユニットを直列に接続し、前記第２の電池パックのセルユニットを並列に接続することを特徴とするアダプタ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、複数のセルユニットを有する電池パック及びそれを電源とする電気機器、電気機器本体、並びに複数の電池パックを電源として稼働する電気機器、電気機器本体、及びアダプタに関する。

【背景技術】

【0002】

様々な電気機器が、二次電池を用いた電池パックにて駆動されるようになり、電気機器のコードレス化が進んでいる。また、電気機器の高出力化に伴い、電池パックの大容量化、高電圧化が進んでいる。特許文献１では、出力電圧を切り替え可能として、異なる電圧の電気機器間で共用できるようにした電圧切り替え型電池パックと、そのような電圧切り替え電池パックを使用する電気機器が開示されている。また、特許文献２では、電池パックを複数個用いて、複数の電池パックを直列又は並列接続することによって、高い電圧、大容量を実現した電源装置が開示されている。また、特許文献３では、２つのセルユニットを有して２種類の電圧を出力可能な電池パックが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１９－４６３１号公報

【文献】特開２０１４－５０２３４号公報

【文献】特開２０１９－２１６０３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１の電池パックは、１８Ｖと３６Ｖの２つの電池パックを出力可能であるが、これらの電圧以外の出力を得ることができない。また、特許文献２の電源装置では、複数の電池パックを直列接続することでのそれらの合計の出力が得ることができる。しかしながら、電池パック電圧の整数倍以外の電圧の出力を得ることはできない。例えば、定格電圧３６Ｖの電池パックを２つ用いた場合には定格電圧７２Ｖの出力は得られるが、それ以外の電圧を出力させることはできなかった。

【0005】

本発明は、下記の課題１～４の少なくともいずれかの解決を目的とする。
・課題１…出力の多様化が可能な電池パック、電気機器、電気機器本体、及びアダプタを提供すること。
・課題２…複数の電池パックの最大定格電圧の整数倍以外の電圧の出力を可能とした電気機器、電気機器本体、及びアダプタを提供すること。
・課題３…複数の電池パックを接続する電気機器の本体側に入力される電圧を調整可能とすること。
・課題４…低電圧と高電圧の出力を可能とした電圧切替型電池パックを複数用いて、それぞれの取り出し電圧を変えることができる電気機器、電気機器本体、及びアダプタを提供すること。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明のある態様は、
３つのセルユニットと、
前記３つのセルユニットの相互接続状態を切替え可能な切替え部と、を有し、
前記切替え部は、前記３つのセルユニットの相互接続状態を、
前記３つのセルユニットが全て並列接続となる状態と、
前記３つのセルユニットが全て直列接続となる状態と、
前記３つのセルユニットのうち２つのセルユニットが並列接続で当該２つのセルユニットに対して前記３つのセルユニットのうち他の１つのセルユニットが直列接続となる状態、又は、前記３つのセルユニットのうち２つのセルユニットが直列接続で当該２つのセルユニットに対して前記３つのセルユニットのうち他の１つのセルユニットが非接続となる状態と、に切替え可能である、電池パックである。

【0009】

本発明の別の態様は、
複数のセルユニットを有する複数の電池パックと、
前記電池パックが装着可能な電気機器本体と、
を備え、
前記電気機器本体は、
前記複数の電池パックが有する前記複数のセルユニットの少なくとも２つを互いに並列に接続する並列接続部と、
前記複数の電池パックが有する前記複数のセルユニットのうち前記並列接続部に直接接続されていない他の少なくとも１つのセルユニットを前記並列接続部に対して直列に接続可能な直列接続部と、
を有し、
前記複数の電池パックは、前記複数のセルユニットとして少なくとも第１セルユニット及び第２セルユニットを有し、前記第１セルユニット及び前記第２セルユニットの正極と負極が独立した出力端子に割り当てられ、
複数の前記電池パックのうち、一つの前記電池パックの第１セルユニットと第２セルユニットを並列接続とし、残りの前記電池パックの第１セルユニットと第２セルユニットを直列接続とし、
前記並列接続と前記直列接続を、さらに直列に接続することを特徴とする電気機器である。

【0010】

本発明の別の態様は、
複数のセルユニットを有する複数の電池パックと、
前記電池パックが装着可能な電気機器本体と、
を備え、
前記電気機器本体は、
前記複数の電池パックが有する前記複数のセルユニットの少なくとも２つを互いに並列に接続する並列接続部と、
前記複数の電池パックが有する前記複数のセルユニットのうち前記並列接続部に直接接続されていない他の少なくとも１つのセルユニットを前記並列接続部に対して直列に接続可能な直列接続部と、
を有し、
前記複数の電池パックとして第１の電池パックと第２の電池パックを用い、
前記電気機器本体は前記第１の電池パックのセルユニットを直列に接続し、前記第２の電池パックはセルユニットを並列に接続することを特徴とする電気機器である。

【0011】

本発明の別の態様は、
複数のセルユニットを有する複数の電池パックと、
前記電池パックが装着可能な電気機器本体と、
を備え、
前記電気機器本体は、
前記複数の電池パックが有する前記複数のセルユニットの少なくとも２つを互いに並列に接続する並列接続部と、
前記複数の電池パックが有する前記複数のセルユニットのうち前記並列接続部に直接接続されていない他の少なくとも１つのセルユニットを前記並列接続部に対して直列に接続可能な直列接続部と、
前記電池パックを装着するための複数の電池パック装着部と、
を有し、
複数の前記電池パック装着部には、それぞれ電池パック装着機構と電力端子が形成され、
前記電気機器本体に、複数の電力端子群の接続を並列または直列に切り替えるための複数のスイッチを設け、
前記電気機器本体に格納された制御部によって前記スイッチの接続形態を切り替え、
前記電気機器本体は、トリガスイッチを有して先端工具を駆動する電動工具であって、
前記制御部は、前記スイッチを切り替えることによって複数の前記電池パックのうち、直列接続状態で出力させる側と、並列接続状態で出力させる側を選択し、前記トリガスイッチがオフ状態においてのみ切り替えを行うことを特徴とする電気機器である。
本発明の別の態様は、
複数のセルユニットを有する複数の電池パックと、
前記電池パックが装着可能な電気機器本体と、
を備え、
前記電気機器本体は、
前記複数の電池パックが有する前記複数のセルユニットの少なくとも２つを互いに並列に接続する並列接続部と、
前記複数の電池パックが有する前記複数のセルユニットのうち前記並列接続部に直接接続されていない他の少なくとも１つのセルユニットを前記並列接続部に対して直列に接続可能な直列接続部と、
前記電池パックを装着するための複数の電池パック装着部と、
を有し、
複数の前記電池パック装着部には、それぞれ電池パック装着機構と電力端子が形成され、
前記電気機器本体に、複数の電力端子群の接続を並列または直列に切り替えるための複数のスイッチを設け、
前記電気機器本体に格納された制御部によって前記スイッチの接続形態を切り替え、
複数のセルユニットの電池残量または電圧を検出可能な検出部を設け、
前記制御部は、前記検出部の検出結果に基づいて前記直列に接続するセルユニットと、前記並列に接続するセルユニットを選択することを特徴とする電気機器である。
本発明の別の態様は、
複数のセルユニットを有する第１の電池パック及び第２の電池パックが同時に装着可能な電気機器本体であって、
前記第１及び第２の電池パックが有する前記複数のセルユニットの少なくとも２つを互いに並列に接続する並列接続部と、
前記第１及び第２の電池パックが有する前記複数のセルユニットのうち前記並列接続部に直接接続されていない他の少なくとも１つのセルユニットを前記並列接続部に対して直列に接続可能な直列接続部と、
を備え、
前記第１の電池パックのセルユニットを直列に接続し、前記第２の電池パックのセルユニットを並列に接続することを特徴とする電気機器本体である。
本発明の別の態様は、
複数のセルユニットを有する第１の電池パック及び第２の電池パックが同時に装着可能で電気機器本体に対して着脱可能なアダプタであって、
前記第１及び第２の電池パックが有する前記複数のセルユニットの少なくとも２つを互いに並列に接続する並列接続部と、
前記第１及び第２の電池パックが有する前記複数のセルユニットのうち前記並列接続部に直接接続されていない他の少なくとも１つのセルユニットを前記並列接続部に対して直列に接続可能な直列接続部と、
を備え、
前記第１の電池パックのセルユニットを直列に接続し、前記第２の電池パックのセルユニットを並列に接続することを特徴とするアダプタである。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、上記の課題１～４の少なくともいずれかを解決できる。具体的には、本発明によれば、出力の多様化が可能な電池パック、電気機器、電気機器本体、又はアダプタを提供できる。又は、電圧切替型電池パックを複数用いて、最大電圧の整数倍以外の中間電圧を引き出すことができる電気機器、電気機器本体、又はアダプタが実現できる。又は、電気機器本体内で、装着された電池パックのセルユニットの接続を直列又は並列として、セルユニットの接続状況を組み合わせることが可能となる。このように、電圧切替型電池パックを複数用いて必要に応じて異なる電圧を出力することが可能となるので、電気機器を用いた作業性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】(Ａ)は、本発明の実施の形態１に係る電気機器５０１の正面図。(Ｂ)は、電気機器５０１の側面図。

【図2】(Ａ)は、電気機器５０１の概略回路ブロック図。(Ｂ)は、図２(Ａ)における電池パック５１０の出力電圧とリレーＳＷ１～ＳＷ４のコイル通電状態との関係をまとめた表。

【図3】電気機器５０１の動作の一例を示すシーケンス図。

【図4】電池パック５１０又はそれと同様の構成でセルユニットの数を増やした電池パックにおける、セルユニットの数、出力可能な電圧、リレー接点数、Ｃ接点リレーの個数、及びＢ接点リレーの個数をまとめた表。

【図5】(Ａ)は、電池パック５１０が１８Ｖを出力する場合の各リレーの接点の状態を示す回路図。(Ｂ)は、図５(Ａ)から接点の図示を省略した回路図。(Ｃ)は、電池パック５１０が３６Ｖを出力する場合の各リレーの接点の状態を示す回路図。(Ｄ)は、図５(Ｃ)から接点の図示を省略した回路図。(Ｅ)は、電池パック５１０が５４Ｖを出力する場合の各リレーの接点の状態を示す回路図。(Ｆ)は、図５(Ｅ)から接点の図示を省略した回路図。

【図6】(Ａ)は、本発明の実施の形態２における電池パック５１０Ａが１８Ｖを出力する場合の各リレーの接点の状態を示す回路図。(Ｂ)は、図６(Ａ)から接点の図示を省略した回路図。(Ｃ)は、電池パック５１０Ａが３６Ｖを出力する場合の各リレーの接点の状態を示す回路図。(Ｄ)は、図６(Ｃ)から接点の図示を省略した回路図。(Ｅ)は、電池パック５１０Ａが５４Ｖを出力する場合の各リレーの接点の状態を示す回路図。(Ｆ)は、図６(Ｅ)から接点の図示を省略した回路図。

【図7】(Ａ)は、本発明の実施の形態３における電池パック５１０Ｂが１８Ｖを出力する場合の各リレーの接点の状態を示す回路図。(Ｂ)は、図７(Ａ)から接点の図示を省略した回路図。(Ｃ)は、電池パック５１０Ｂが３６Ｖを出力する場合の各リレーの接点の状態を示す第１パターンの回路図。(Ｄ)は、図７(Ｃ)から接点の図示を省略した回路図。(Ｅ)は、電池パック５１０Ｂが３６Ｖを出力する場合の各リレーの接点の状態を示す第２パターンの回路図。(Ｆ)は、図７(Ｅ)から接点の図示を省略した回路図。(Ｇ)は、電池パック５１０Ｂが３６Ｖを出力する場合の各リレーの接点の状態を示す第３パターンの回路図。(Ｈ)は、図７(Ｇ)から接点の図示を省略した回路図。(Ｉ)は、電池パック５１０Ｂが５４Ｖを出力する場合の各リレーの接点の状態を示す回路図。(Ｊ)は、図７(Ｉ)から接点の図示を省略した回路図。

【図8】(Ａ)は、本発明の実施の形態４に係る電気機器５０１Ａの概略回路ブロック図。(Ｂ)は、図８(Ａ)における電池パック５１０Ｃの出力電圧とリレーＳＷ５～ＳＷ８のコイル通電状態との関係をまとめた表。

【図9】本発明の実施の形態５～７に用いられる電気機器本体１と、それに装着される電池パック１００の斜視図。

【図10】電池パック１００の斜視図。

【図11】電池パック１００の展開斜視図。

【図12】電池パック１００を高電圧電気機器本体に装着した際の接続状態を示す図。

【図13】電池パック１００を低電圧電気機器本体に装着した際の接続状態を示す図。

【図14】本発明の実施の形態５に係る電気機器２００の斜視図。

【図15】電気機器２００の底面図。

【図16】電気機器２００の回路図であり、電気機器本体２０１と２つの電池パック１００Ａ、１００Ｂ側との接続状況を示す図。

【図17】実施の形態５の第１変形例に係る電気機器本体２０１Ａと２つの電池パック１００Ａ、１００Ｂ側との接続回路図。

【図18】実施の形態５の第２変形例に係る電気機器本体２０１Ｂと２つの電池パック１００Ａ、１００Ｂ側との接続回路図。

【図19】本発明の実施の形態６に係る電気機器本体２０１Ｃの回路図であり、電気機器本体２０１と２つの電池パック１００Ａ、１００Ｂ側との接続状況を示す図。

【図20】図１９で示す電気機器本体２０１Ｃのさらに詳細な回路図。

【図21】電気機器本体２０１Ｃの制御部２４０による制御手順を示すフローチャート。

【図22】本発明の実施の形態７に係る電気機器３００の斜視図。

【図23】本発明の実施の形態７に係る電気機器３００の回路図であり、電気機器本体３０１と、アダプタ４００との接続状況を示す図。

【図24】アダプタ４００の制御部４４０による制御手順を示すフローチャート。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、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。また、本明細書においては、前後、上下の方向は図中に示す方向であるとして説明する。

【0015】

（実施の形態１） 図１～図５は、本発明の実施の形態１に係る電池パック５１０及び電気機器５０１に関する。図１(Ａ),(Ｂ)により、電気機器５０１の互いに直交する前後、上下、左右の各方向を定義する。電気機器５０１は、インパクトドライバである。電気機器５０１は、電池パック５１０及び電気機器本体５３０を有する。電気機器本体５３０は、ハウジング５３９を有する。ハウジング５３９は、胴体部５３９ａ、ハンドル部５３９ｂ、及び電池着脱部５３９ｃを含む。

【0016】

胴体部５３９ａは、中心軸が前後方向と平行な筒状部であり、図２に示すモータ５４０や図示しない回転打撃機構等を収容する。ハンドル部５３９ｂは、胴体部５３９ａの中間部から下方に延びる。ハンドル部５３９ｂの上端部にメインスイッチとしてのトリガスイッチ５４２が設けられる。トリガスイッチ５４２は、モータ５４０の起動及び停止を指示するためにユーザに操作される。電池着脱部５３９ｃは、ハンドル部５３９ｂの下端部に設けられる。電池着脱部５３９ｃに、電池パック５１０を着脱可能に装着できる。電池着脱部５３９ｃ内に、図２に示す制御部５３３等を搭載した制御基板が設けられる。

【0017】

図２に示すように、電池パック５１０と電気機器本体５３０は、＋端子同士、Ｖ端子同士、Ｔ１端子同士、Ｔ２端子同士、及び－端子同士が互いに電気的に接続される。電池パック５１０の＋端子及び－端子は、電気機器本体５３０のモータ５４０に電力供給するための一対の出力端子を構成する。モータ５４０は、＋端子及び－端子を介して電池パック５１０から供給される電力で動作する出力部である。Ｖ端子は、セルユニット５２３単体の出力電圧を制御系電源生成用に電気機器本体５３０に供給するための端子である。Ｔ１端子及びＴ２端子は、制御部５１３、５３３の相互通信用の端子である。

【0018】

電気機器本体５３０は、本体側制御部としての制御部５３３、トリガスイッチ５４２、インバータ回路５４３、及びモータ５４０を有する。制御部５３３は、マイコン（ＭＣＵ：Micro Controller Unit）や、Ｖ端子からの入力電圧により前記マイコンの電源電圧（制御系電源電圧）を生成する電源回路、インバータ回路５４３の駆動用のドライバＩＣ等を含む。制御部５３３は、インバータ回路５４３の駆動制御によりモータ５４０に駆動電流を供給し、モータ５４０の駆動を制御する。

【0019】

電池パック５１０は、電池側制御部としての制御部５１３、セルユニット５２１～５２３、及び切替え部としてのリレーＳＷ１～ＳＷ４を有する。セルユニット５２１～５２３の各々は、直列接続された複数の二次電池セルを含む。ここでは一例として、セルユニット５２１～５２３の各々は、定格出力電圧が３．６Ｖの二次電池セルを５つ直列接続した構成で、定格出力電圧が１８Ｖであるものとする。

【0020】

制御部５１３は、マイコンや、セルユニット５２３からの入力電圧により前記マイコンの電源電圧を生成する電源回路等を含む。制御部５１３は、リレーＳＷ１～ＳＷ４の各コイルの通電、非通電を制御し、電池パック５１０の出力電圧を制御する。リレーＳＷ１、ＳＷ２はＣ接点リレーであり、リレーＳＷ３、ＳＷ４はＢ接点リレーである。すなわち、リレーＳＷ１～ＳＷ４には種類の異なるリレーが含まれる。

【0021】

リレーＳＷ１の一端は、セルユニット５２２の正極に接続される。リレーＳＷ１の他端は、リレーＳＷ１のコイル非通電時には、電池パック５１０の＋端子及びセルユニット５２１の正極に接続され、かつ、リレーＳＷ２を介してセルユニット５２３の正極に接続される。リレーＳＷ１の他端は、リレーＳＷ１のコイル通電時には、セルユニット５２１の負極に接続される。

【0022】

リレーＳＷ２の一端は、セルユニット５２３の正極に接続される。リレーＳＷ２の他端は、リレーＳＷ２のコイル非通電時には、電池パック５１０の＋端子及びセルユニット５２１の正極に接続され、かつ、リレーＳＷ１を介してセルユニット５２２の正極に接続される。リレーＳＷ２の他端は、リレーＳＷ２のコイル通電時には、セルユニット５２２の負極に接続される。

【0023】

リレーＳＷ３の一端は、セルユニット５２２の負極に接続される。リレーＳＷ３の他端は、リレーＳＷ３のコイル非通電時には、セルユニット５２１の負極に接続される。リレーＳＷ３の他端は、リレーＳＷ３のコイル通電時には、開放（オフ）状態となる。すなわち、リレーＳＷ３のコイル非通電時にはセルユニット５２１、５２２の負極間が接続（短絡）され、リレーＳＷ３のコイル通電時にはセルユニット５２１、５２２の負極間が遮断される。

【0024】

リレーＳＷ４の一端は、セルユニット５２３の負極に接続される。リレーＳＷ４の他端は、リレーＳＷ４のコイル非通電時には、セルユニット５２２の負極に接続される。リレーＳＷ４の他端は、リレーＳＷ４のコイル通電時には、開放（オフ）状態となる。すなわち、リレーＳＷ４のコイル非通電時にはセルユニット５２２、５２３の負極間が接続（短絡）され、リレーＳＷ４のコイル通電時にはセルユニット５２２、５２３の負極間が遮断される。

【0025】

制御部５１３は、電池パック５１０の＋端子、－端子間に１８Ｖを出力する場合、リレーＳＷ１～ＳＷ４の各コイルを全て非通電とする。これにより、セルユニット５２１～５２３は互いに全並列接続状態となる。全並列接続状態は、電池パック５１０から電気機器本体５３０のモータ５４０に電力供給する場合、すなわち電池パック５１０の＋端子から放電する場合（以下「放電する場合」）におけるセルユニット５２１～５２３の各々の消費電力が互いに実質的に均等となる均等接続状態の例示である。制御部５１３は、電池パック５１０が電気機器本体５３０に接続されていない状態（以下「非接続状態」とも表記）、電池パック５１０が電気機器本体５３０に接続され且つトリガスイッチ５４２がオフの状態（以下「非出力状態」とも表記）、及び、電池パック５１０が図示しない充電器本体に接続された状態においても、同様にリレーＳＷ１～ＳＷ４の各コイルを全て非通電とする。

【0026】

制御部５１３は、電池パック５１０の＋端子、－端子間に３６Ｖを出力する場合、リレーＳＷ１、ＳＷ３の各コイルを非通電とし、リレーＳＷ２、ＳＷ４の各コイルに通電する。これにより、セルユニット５２１、５２２が並列接続状態となり、並列接続状態とされたセルユニット５２１、５２２に対してセルユニット５２３が直列に接続された状態となる。このセルユニット５２１～５２３の相互接続状態は、放電する場合におけるセルユニット５２１、５２２の各々の消費電力とセルユニット５２３の消費電力とが互いに実質的に均等とならない相互接続状態であり、非均等接続状態の例示である。本例の非均等接続状態では、放電する場合におけるセルユニット５２３の消費電力がセルユニット５２１、５２２の各々の消費電力よりも大きい。なお、並列接続状態にあるセルユニット５２１、５２２は、放電する場合における各々の消費電力が互いに等しい均等接続状態である。

【0027】

制御部５１３は、電池パック５１０の＋端子、－端子間に５４Ｖを出力する場合、リレーＳＷ１～ＳＷ４の各コイルに全て通電する。これにより、セルユニット５２１～５２３は互いに全直列接続状態となる。全直列接続状態は、放電する場合におけるセルユニット５２１～５２３の各々の消費電力が互いに実質的に均等となる均等接続状態の例示である。以下、全直列接続状態である均等接続状態を「全直列均等接続状態」、全並列状態である均等接続状態を「全並列均等接続状態」と表記する。

【0028】

図３は、電気機器５０１の動作の一例を示すシーケンス図である。初期状態として、リレーＳＷ１～ＳＷ４の各コイルを全て非通電としている。制御部５１３は、電気機器本体５３０の制御部５３３に、待機状態である旨を送信する（Ｓ１）。制御部５３３は、トリガスイッチ５４２のオンを検出すると（Ｓ２）、制御部５１３に機器本体電圧情報を送信する（Ｓ３）。

【0029】

制御部５１３は、受信した機器本体電圧情報に基づいて電池パック５１０の出力電圧を決定し、必要に応じてリレーＳＷ１～ＳＷ４の各コイルの通電状態を切り替える（Ｓ４、Ｓ５）。具体的には制御部５１３は、リレーＳＷ１～ＳＷ４のうち決定した出力電圧に応じて切替え（コイルへの通電開始）が必要なリレーについてコイルへの通電を開始する。このとき、リレーＳＷ３、ＳＷ４の各コイルへの通電を先に開始し（Ｓ４）、その後にリレーＳＷ１、ＳＷ２の各コイルへの通電を開始する（Ｓ５）。

【0030】

例えば３６Ｖを出力する場合、制御部５１３は、リレーＳＷ４のコイルに通電してからリレーＳＷ２のコイルに通電する。これは、通電状態切替え時におけるセルユニット５２３の正極、負極間の短絡を確実に防止するためである。５４Ｖを出力する場合、制御部５１３は、リレーＳＷ３、ＳＷ４の各コイルに通電してからリレーＳＷ１、ＳＷ２の各コイルに通電する。これは、通電状態切替え時におけるセルユニット５２２の正極、負極間の短絡、及びセルユニット５２３の正極、負極間の短絡を確実に防止するためである。

【0031】

制御部５１３は、リレーＳＷ１～ＳＷ４の各コイルの通電状態の切替え（Ｓ４、Ｓ５）が完了すると、制御部５３３に駆動準備完了の旨を送信する（Ｓ６）。制御部５３３は、駆動準備完了の旨を受信すると、インバータ回路５４３を駆動し（Ｓ７）、モータ５４０に駆動電流を供給する。制御部５３３は、トリガスイッチ５４２のオフを検出すると（Ｓ８）、インバータ回路５４３の駆動を停止し（Ｓ９）、モータ５４０を停止する。制御部５３３は、停止完了の旨を制御部５１３に送信する（Ｓ１０）。

【0032】

制御部５１３は、停止完了の旨を受信すると、必要に応じてリレーＳＷ１～ＳＷ４の各コイルの通電状態を切り替え（Ｓ１１、Ｓ１２）、リレーＳＷ１～ＳＷ４の各コイルを全て非通電とする。具体的には制御部５１３は、リレーＳＷ１～ＳＷ４のうち切替えが必要なリレー（リレーＳＷ１～ＳＷ４のうちコイルに通電されているリレー）についてコイルへの通電を停止する。このとき、リレーＳＷ１、ＳＷ２の各コイルへの通電を先に停止し（Ｓ１１）、その後にリレーＳＷ３、ＳＷ４の各コイルへの通電を停止する（Ｓ１２）。

【0033】

例えば３６Ｖを出力していた場合、制御部５１３は、リレーＳＷ２のコイルへの通電を停止してからリレーＳＷ４のコイルへの通電を停止する。これは、通電状態切替え時におけるセルユニット５２３の正極、負極間の短絡を確実に防止するためである。５４Ｖを出力していた場合、制御部５１３は、リレーＳＷ１、ＳＷ２の各コイルへの通電を停止してからリレーＳＷ３、ＳＷ４の各コイルへの通電を停止する。これは、通電状態切替え時におけるセルユニット５２２の正極、負極間の短絡、及びセルユニット５２３の正極、負極間の短絡を確実に防止するためである。

【0034】

制御部５１３は、リレーＳＷ１～ＳＷ４の各コイルの通電状態の切替え（Ｓ１１、Ｓ１２）が完了すると、制御部５３３に待機状態である旨を送信する（Ｓ１３）。

【0035】

図４は、電池パック５１０又はそれと同様の構成でセルユニットの数を増やした電池パックにおける、セルユニットの数、出力可能な電圧、リレー接点数、Ｃ接点リレーの個数、及びＢ接点リレーの個数をまとめた表である。この表のうちセルユニットの数が３の行は、電池パック５１０に対応する。これに対してセルユニットが１つ増える毎にＣ接点リレーとＢ接点リレーを１つずつ増やしていくことで、セルユニットの数と同じ種類数の電圧を出力できる。

【0036】

セルユニットの数をｎ（ｎは３以上の整数）として一般化すると、出力可能な電圧の種類はｎ種類、必要なリレー接点数は３×（ｎ－１）、必要なＣ接点リレーとＢ接点リレーの数はｎ－１となる。このとき、ｎ－１以下の自然数ｉの各々について、ｉ番目のセルユニットの負極とｉ＋１番目のセルユニットの負極との間にＢ接点リレーを設ければよい。また、ｉ＋１番目のセルユニットの正極をｉ番目のセルユニットの負極に接続するか電池パックの＋端子に接続するかを切り替えるＣ接点リレーを設ければよい。電池パック５１０の例では、セルユニット５２１が１番目、セルユニット５２２が２番目、セルユニット５２３が３番目に対応する。

【0037】

図５(Ａ),(Ｃ),(Ｅ)は、電池パック５１０が１８Ｖ、３６Ｖ、５４Ｖを出力する場合の各リレーの接点の状態を示す回路図である。図５(Ｂ),(Ｄ),(Ｆ)は、図５(Ａ),(Ｃ),(Ｅ)の各々から接点の図示を省略、すなわちオン状態の接点を短絡に置換しオフ状態の接点を開放に置換した回路図である。

【0038】

接点Ｐ１ａは、リレーＳＷ１のコイル非通電時にオン、リレーＳＷ１のコイル通電時にオフとなる接点である。接点Ｐ１ｂは、リレーＳＷ１のコイル非通電時にオフ、リレーＳＷ１のコイル通電時にオンとなる接点である。接点Ｐ２ａは、リレーＳＷ２のコイル非通電時にオン、リレーＳＷ２のコイル通電時にオフとなる接点である。接点Ｐ２ｂは、リレーＳＷ２のコイル非通電時にオフ、リレーＳＷ２のコイル通電時にオンとなる接点である。接点Ｐ３は、リレーＳＷ３のコイル非通電時にオン、リレーＳＷ３のコイル通電時にオフとなる接点である。接点Ｐ４は、リレーＳＷ４のコイル非通電時にオン、リレーＳＷ４のコイル通電時にオフとなる接点である。

【0039】

接点Ｐ１ａの一端は、セルユニット５２２の正極に接続される。接点Ｐ２ａの一端は、セルユニット５２３の正極に接続される。接点Ｐ１ａ、Ｐ２ａの他端は、互いに接続されると共に、電池パック５１０の＋端子及びセルユニット５２１の正極に接続される。接点Ｐ１ｂの一端は、セルユニット５２２の正極に接続される。接点Ｐ１ｂの他端は、セルユニット５２１の負極に接続される。接点Ｐ２ｂの一端は、セルユニット５２３の正極に接続される。接点Ｐ２ｂの他端は、セルユニット５２２の負極に接続される。接点Ｐ３の一端は、セルユニット５２１の負極に接続される。接点Ｐ３の他端は、セルユニット５２２の負極に接続される。接点Ｐ４の一端は、セルユニット５２２の負極に接続される。接点Ｐ４の他端は、セルユニット５２３の負極及び電池パック５１０の－端子に接続される。

【0040】

図５(Ａ),(Ｂ)に示すように、接点Ｐ１ａ、Ｐ２ａ、Ｐ３、Ｐ４をオン、接点Ｐ１ｂ、Ｐ２ｂをオフとすることで、電池パック５１０の＋端子、－端子間に１８Ｖを出力できる。図５(Ｃ),(Ｄ)に示すように、接点Ｐ１ａ、Ｐ２ｂ、Ｐ３をオン、接点Ｐ１ｂ、Ｐ２ａ、Ｐ４をオフとすることで、電池パック５１０の＋端子、－端子間に３６Ｖを出力できる。図５(Ｅ),(Ｆ)に示すように、接点Ｐ１ｂ、Ｐ２ｂをオン、接点Ｐ１ａ、Ｐ２ａ、Ｐ３、Ｐ４をオフとすることで、電池パック５１０の＋端子、－端子間に５４Ｖを出力できる。

【0041】

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。

【0042】

(1) 電池パック５１０は、それぞれ定格出力電圧が１８Ｖである３つのセルユニット５２１～５２３を有する構成において、図２に示すように、セルユニット５２１～５２３の相互接続状態を切替え可能な切替え部としてリレーＳＷ１～ＳＷ４を有する。このため、セルユニット５２１～５２３の相互接続状態を、全直列均等接続状態及び全並列均等接続状態だけでなく、放電する場合におけるセルユニット５２１、５２２の各々の消費電力とセルユニット５２３の消費電力とが互いに実質的に均等とならない非均等接続状態とすることができる。これにより電池パック５１０は、１８Ｖ、３６Ｖ、５４Ｖの３種類の電圧が出力可能となり、１８Ｖ及び５４Ｖの２種類の電圧しか出力できない電池パックと比較して出力の多様化が可能となる。

【0043】

(2) リレーＳＷ１、ＳＷ２をＣ接点リレーとしているため、必要な６個の接点に対してリレーの数が４個で済み、出力の多様化に伴うコスト及び部品点数の増大を抑制できる。また、リレー制御用の信号を出力するための制御部５１３のマイコンの端子数を削減でき、マイコンのコストも抑制できる。

【0044】

(3) 制御部５１３は、非接続状態及び非出力状態において、リレーＳＷ１～ＳＷ４の各コイルを全て非通電とし、セルユニット５２１～５２３を全並列均等接続状態とする。このため、非接続状態及び非出力状態の各々において、セルユニット５２１～５２３のうち電圧の高いセルユニットから低いセルユニットに充電される。よって、ユーザは、意図的な操作を行わなくても、非接続状態あるいは非出力状態の間にセルユニット５２１～５２３間のバランスをとることができ、安定した出力の電池パックを使用することができる。なお、制御部５１３、５３３は、電池パック５１０又は電気機器本体５３０に対する操作が無い状態が所定時間以上継続すると省電力のために停止するが、制御部５１３、５３３が停止している場合もリレーＳＷ１～ＳＷ４の各コイルは全て非通電となり、セルユニット５２１～５２３は全並列均等接続状態となる。

【0045】

(4) 制御部５１３は、リレーＳＷ３、ＳＷ４の各コイルに通電してからリレーＳＷ１、ＳＷ２の各コイルに通電するという順番、並びにリレーＳＷ１、ＳＷ２の各コイルへの通電を停止してからリレーＳＷ３、ＳＷ４の各コイルへの通電を停止するという順番で制御するため、通電状態切替え時におけるセルユニット５２２の正極、負極間の短絡、及びセルユニット５２３の正極、負極間の短絡を確実に防止でき、信頼性が高められる。

【0046】

(5) モータ５４０に電力供給するための電池パック５１０の出力端子が一対のみであるため、出力の多様化に伴う端子数の増大を抑制できる。

【0047】

（実施の形態２） 図６(Ａ),(Ｃ),(Ｅ)は、本発明の実施の形態２における電池パック５１０Ａが１８Ｖ、３６Ｖ、５４Ｖを出力する場合の各リレーの接点の状態を示す回路図である。図６(Ｂ),(Ｄ),(Ｆ)は、図６(Ａ),(Ｃ),(Ｅ)の各々から接点の図示を省略、すなわちオン状態の接点を短絡に置換しオフ状態の接点を開放に置換した回路図である。

【0048】

電池パック５１０Ａは、実施の形態１の電池パック５１０の接点Ｐ４を短絡に置換し接点Ｐ５を追加したものである。接点Ｐ５の一端は、セルユニット５２２の負極に接続される。接点Ｐ５の他端は、接点Ｐ３、Ｐ５の他端は、互いに接続されると共に、電池パック５１０の－端子及びセルユニット５２３の負極に接続される。

【0049】

図６(Ａ),(Ｂ)に示すように、接点Ｐ１ａ、Ｐ２ａ、Ｐ３、Ｐ５をオン、接点Ｐ１ｂ、Ｐ２ｂをオフとすることで、電池パック５１０Ａの＋端子、－端子間に１８Ｖを出力できる。このときのセルユニット５２１～５２３の相互接続状態は、実施の形態１の電池パック５１０が１８Ｖを出力する場合と同様である。

【0050】

図６(Ｃ),(Ｄ)に示すように、接点Ｐ１ｂ、Ｐ５をオン、接点Ｐ１ａ、Ｐ２ａ、Ｐ２ｂ、Ｐ３をオフとすることで、電池パック５１０Ａの＋端子、－端子間に３６Ｖを出力できる。このとき、セルユニット５２１、５２２が直列接続状態となり、直列接続状態とされたセルユニット５２１、５２２に対してセルユニット５２３が非接続となる。このセルユニット５２１～５２３の相互接続状態は、放電する場合におけるセルユニット５２１、５２２の各々の消費電力とセルユニット５２３の消費電力とが互いに実質的に均等とならない相互接続状態であり、非均等接続状態の例示である。本例の非均等接続状態では、放電する場合におけるセルユニット５２３の消費電力がセルユニット５２１、５２２の各々の消費電力よりも小さい。なお、直列接続状態にあるセルユニット５２１、５２２は、放電する場合における各々の消費電力が互いに等しい均等接続状態である。

【0051】

なお、図５に示す実施の形態１の電池パック５１０においても、接点Ｐ１ｂ、Ｐ４をオン、接点Ｐ１ａ、Ｐ２ａ、Ｐ２ｂ、Ｐ３をオフとすることで、＋端子、－端子間に３６Ｖを出力できる。一方、本実施の形態の回路構成では、図５(Ｄ)に示すようなセルユニット５２１～５２３の相互接続状態は実現できない。

【0052】

図６(Ｅ),(Ｆ)に示すように、接点Ｐ１ｂ、Ｐ２ｂをオン、接点Ｐ１ａ、Ｐ２ａ、Ｐ３、Ｐ５をオフとすることで、電池パック５１０Ａの＋端子、－端子間に５４Ｖを出力できる。このときのセルユニット５２１～５２３の相互接続状態は、実施の形態１の電池パック５１０が５４Ｖを出力する場合と同様である。

【0053】

本実施の形態では、電池パック５１０Ａから３６Ｖを出力する場合に接点Ｐ２ａ、Ｐ２ｂを共にオフにする必要があるため、実施の形態１と異なり、接点Ｐ２ａ、Ｐ２ｂは互いに別の２つのリレーとする必要がある。

【0054】

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。接点Ｐ２ａ、Ｐ２ｂを別々のリレーとする関係でリレーの数が１個増えるものの、その他の点においては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。

【0055】

（実施の形態３） 図７(Ａ),(Ｃ),(Ｅ),(Ｇ),(Ｉ)は、本発明の実施の形態３における電池パック５１０Ｂの各出力電圧に応じた各リレーの接点の状態を示す回路図である。図７(Ａ)は出力電圧１８Ｖ、図７(Ｃ),(Ｅ),(Ｇ)は出力電圧３６Ｖ、図７(Ｉ)は出力電圧５４Ｖに対応する。図７(Ｂ),(Ｄ),(Ｆ),(Ｈ),(Ｊ)は、図７(Ａ),(Ｃ),(Ｅ),(Ｇ),(Ｉ)の各々から接点の図示を省略、すなわちオン状態の接点を短絡に置換しオフ状態の接点を開放に置換した回路図である。

【0056】

電池パック５１０Ｂは、実施の形態２の電池パック５１０Ａに接点Ｐ６を追加したものである。接点Ｐ６の一端は、セルユニット５２３の正極に接続される。接点Ｐ６の他端は、セルユニット５２１の負極に接続される。

【0057】

図７(Ａ),(Ｂ)に示すように、接点Ｐ１ａ、Ｐ２ａ、Ｐ３、Ｐ５をオン、接点Ｐ１ｂ、Ｐ２ｂ、Ｐ６をオフとすることで、電池パック５１０Ｂの＋端子、－端子間に１８Ｖを出力できる。このときのセルユニット５２１～５２３の相互接続状態は、実施の形態２の電池パック５１０Ａが１８Ｖを出力する場合と同様である。

【0058】

図７(Ｃ),(Ｄ)に示すように、接点Ｐ１ｂ、Ｐ５をオン、接点Ｐ１ａ、Ｐ２ａ、Ｐ２ｂ、Ｐ３、Ｐ６をオフとすることで、電池パック５１０Ｂの＋端子、－端子間に３６Ｖを出力できる。このときのセルユニット５２１～５２３の相互接続状態は、実施の形態２の電池パック５１０Ａが３６Ｖを出力する場合と同様である。

【0059】

図７(Ｅ),(Ｆ)に示すように、接点Ｐ１ａ、Ｐ２ｂをオン、接点Ｐ１ｂ、Ｐ２ａ、Ｐ３、Ｐ５、Ｐ６をオフとすることで、電池パック５１０Ｂの＋端子、－端子間に３６Ｖを出力できる。このとき、セルユニット５２２、５２３が直列接続状態となり、直列接続状態とされたセルユニット５２２、５２３に対してセルユニット５２１が非接続となる。このセルユニット５２１～５２３の相互接続状態は、放電する場合におけるセルユニット５２２、５２３の各々の消費電力とセルユニット５２１の消費電力とが互いに実質的に均等とならない相互接続状態であり、非均等接続状態の例示である。本例の非均等接続状態では、放電する場合におけるセルユニット５２１の消費電力がセルユニット５２２、５２３の各々の消費電力よりも小さい。なお、直列接続状態にあるセルユニット５２２、５２３は、放電する場合における各々の消費電力が互いに等しい均等接続状態である。

【0060】

図７(Ｇ),(Ｈ)に示すように、接点Ｐ６をオン、接点Ｐ１ａ、Ｐ１ｂ、Ｐ２ａ、Ｐ２ｂ、Ｐ３、Ｐ５をオフとすることで、電池パック５１０Ｂの＋端子、－端子間に３６Ｖを出力できる。このとき、セルユニット５２１、５２３が直列接続状態となり、直列接続状態とされたセルユニット５２１、５２３に対してセルユニット５２２が非接続となる。このセルユニット５２１～５２３の相互接続状態は、放電する場合におけるセルユニット５２１、５２３の各々の消費電力とセルユニット５２２の消費電力とが互いに実質的に均等とならない相互接続状態であり、非均等接続状態の例示である。本例の非均等接続状態では、放電する場合におけるセルユニット５２２の消費電力がセルユニット５２１、５２３の各々の消費電力よりも小さい。なお、直列接続状態にあるセルユニット５２１、５２３は、放電する場合における各々の消費電力が互いに等しい均等接続状態である。

【0061】

図７(Ｉ),(Ｊ)に示すように、接点Ｐ１ｂ、Ｐ２ｂをオン、接点Ｐ１ａ、Ｐ２ａ、Ｐ３、Ｐ５、Ｐ６をオフとすることで、電池パック５１０Ｂの＋端子、－端子間に５４Ｖを出力できる。このときのセルユニット５２１～５２３の相互接続状態は、実施の形態２の電池パック５１０Ａが５４Ｖを出力する場合と同様である。

【0062】

本実施の形態のその他の点は、実施の形態２と同様である。本実施の形態によれば、実施の形態２と比較して接点Ｐ６を追加で要するものの、電池パック５１０Ｂから３６Ｖを出力する場合において放電に使用しないセルユニットを任意に選択できるため、例えばセルユニット５２１～５２３のうち出力電圧の最も低いセルユニットを放電に使用しないことでセルユニット５２１～５２３間のアンバランスの発生を抑制でき、利便性が高い。

【0063】

（実施の形態４） 図８(Ａ)は、本発明の実施の形態４に係る電気機器５０１Ａの概略回路ブロック図である。図８(Ｂ)は、図８(Ａ)における電池パック５１０Ｃの出力電圧とリレーＳＷ５～ＳＷ８のコイル通電状態との関係をまとめた表である。

【0064】

電気機器５０１Ａは、図２に示す実施の形態１の電池パック５１０が電池パック５１０Ｃに替わり、電気機器本体５３０が電気機器本体５３０Ａに替わったものである。電池パック５１０Ｃと電気機器本体５３０Ａは、上＋端子同士、中＋端子同士、下＋端子同士、上－端子同士、中－端子同士、及び下－端子同士が互いに電気的に接続される。

【0065】

電池パック５１０Ｃは、実施の形態１の電池パック５１０のリレーＳＷ１～ＳＷ４を無くし、セルユニット５２１の正極を上＋端子、負極を上－端子に接続し、セルユニット５２２の正極を中＋端子、負極を中－端子に接続し、セルユニット５２３の正極を下＋端子、負極を下－端子に接続したものである。

【0066】

電気機器本体５３０Ａは、実施の形態１の電気機器本体５３０にリレーＳＷ５～ＳＷ８を追加したものである。セルユニット５２１～５２３に対するリレーＳＷ５～ＳＷ８の接続は、実施の形態１におけるセルユニット５２１～５２３に対するリレーＳＷ１～ＳＷ４の接続と同様である。電池パック５１０Ｃから出力する電圧とリレーＳＷ５～ＳＷ８の各コイルの通電状態との関係は、実施の形態１における電池パック５１０から出力する電圧とリレーＳＷ１～ＳＷ４の各コイルの通電状態との関係と同様である。

【0067】

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、本実施の形態によれば、例えば、モータ５４０の定格入力電圧が３６Ｖの場合に、制御部５３３が一時的に電池パック５１０Ｃの出力電圧を５４Ｖとしてブースト効果を得るといった制御も可能となる。また、電池パック５１０Ｃはリレーを有さない分だけサイズを小さくできる。

【0068】

（実施の形態５） 図９は本発明の実施の形態５～７に用いられる電池パック１００と、電池パック１００が装着される電気機器本体１の斜視図である。ここでは電気機器本体１として、公知の定格電圧３６Ｖの電動工具（インパクトドライバ）の例を示している。電気機器本体１は、着脱式の電池パック１００を電源とし、図示しないモータによる回転駆動力を用いて先端工具９を駆動することにより締め付け作業を行う。電気機器本体１は、外形を形成する外枠たるハウジング２を備える。ハウジング２は、図示しないモータや動力伝達機構を収容する胴体部２ａと、胴体部２ａから下方に延びるハンドル部２ｂと、ハンドル部２ｂの下側に形成される電池パック装着部３により構成される。ハンドル部２ｂの一部であってユーザが把持した際に人差し指があたる付近には、トリガスイッチ（図では見えない）を操作するためのトリガレバー５が設けられる。トリガレバー５の上方にはモータの回転方向を切り替えるための正逆切替レバー６が設けられる。ハウジング２の前方側には出力軸たるアンビル（図では見えない）が設けられ、アンビルの先端には先端工具９を装着するための先端工具保持部８が設けられる。ここでは先端工具９としてプラスのドライバービットが装着されている状態を示している。

【0069】

電池パック装着部３には、左右両側の内壁部分に前後方向に平行に延びる溝やレールを含むレール部１１ａ、１１ｂが形成され、それらの間にターミナル部（本体側端子部）２０が設けられる。レール部１１ａ、１１ｂがレール機構を構成し、ターミナル部２０には電力端子が配置される。ターミナル部２０は、合成樹脂等の不導体材料の一体成形により製造され、そこに金属製の複数の端子、例えば正極入力端子２２ａ、２２ｂ、負極入力端子２７ａ、２７ｂ、ＬＤ端子（異常信号端子）２８を鋳込んだものである。ターミナル部２０の装着方向（前後方向）の後端側には突き当て面となる垂直面２０ａが形成され、複数の端子の上側には水平面２０ｂが形成される。尚、図９では、ターミナル部２０のうち正極入力端子２２ａと負極入力端子２７ａの間や隣接して設けられる信号伝達用の他の端子群（Ｔ端子、Ｖ端子、ＬＳ端子）の図示を省略しているが、これらの端子の何れか又はすべてをターミナル部２０に追加しても良い。

【0070】

ターミナル部２０は、左右分割式のハウジング２の開口部分（ターミナル保持部：図では見えない）に挟持されるようにして固定される。ターミナル部２０の水平面２０ｂは電池パック１００の装着時に、電池パック１００側の上段面１１５と近接、対向する面となる。水平面２０ｂの前方側には、電池パック１００の隆起部１３２と当接する湾曲部１２が形成され、湾曲部１２の左右中央付近には突起部１４が形成される。突起部１４は左右方向に２分割で形成される電気機器本体１のハウジングのネジ止め用のボスを兼ねると共に、電池パック１００の装着方向への相対移動を制限するストッパの役目も果たす。

【0071】

電池パック１００は、対応する電気機器本体１に対して着脱式であり、複数本の電池セルを合成樹脂製のケース内に収容する。電池パック１００の上部には、電気機器本体１に装着するためのレール機構、即ち、レール溝１３８ａ（図９では見えない）、１３８ｂが設けられる。レール溝１３８ａ、１３８ｂの間には、電気機器本体１との電気的な接続を実現するための出力端子や通信端子への接続を可能とするスロット部１２０が配置される。スロット部１２０の内側部分は図１１で後述する接続端子群が配置され、接続端子群の後方には電気機器本体１との装着状態を維持又は解除するためのラッチ機構（ラッチ部）が設けられる。ラッチ機構は、ラッチボタン１４１ａ、１４１ｂと、ラッチボタン１４１ａ、１４１ｂと連動して移動する係止爪１４２ａ（図９では見えない）、１４２ｂを含んで構成される。

【0072】

電池パック１００は、低電圧（定格１８Ｖ）又は高電圧（定格３６Ｖ）のいずれかを切り替えて出力できる、電圧切替え型の電源である。電池パック１００は、定格１８Ｖの電気機器本体（図示せず）と、定格３６Ｖの電気機器本体１のいずれにも装着可能であり、定格１８Ｖの電気機器本体に装着された場合は定格１８Ｖの直流が出力され、３６Ｖの電気機器本体１に装着された場合は定格３６Ｖの直流が出力される。電池パック１００を電気機器本体１から取り外した後は、図示しない外部充電器を用いて充電が可能である。

【0073】

図１０は電池パック１００の斜視図である。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、電気機器本体１の電池パック装着部３（図９参照）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、電気機器本体１の電池パック装着部３に形成されたレール部１１ａ、１１ｂ（図９参照）と対応した形状に形成され、レール溝１３８ａ、１３８ｂがレール部１１ａ、１１ｂと嵌合した状態で、ラッチボタン１４１ａ、１４１ｂの爪となる係止爪１４２ａ、１４２ｂにて係止することにより電池パック１００が電気機器本体１に固定される。電池パック１００を電気機器本体１から取り外すときは、左右両側にあるラッチボタン１４１ａ、１４１ｂを押すことにより、係止爪１４２ａ、１４２ｂ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。

【0074】

上ケース１１０の下段面１１１と上段面１１５は階段状に高さが異なるように形成され、それらの段差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、電気機器本体１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（接続端子群）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。スロット１２２及び１２７に配置される＋端子、－端子が実質的な電力端子となる。スロット１２１に配置されるＣ＋端子は、図では見えないヒューズを介して＋端子に接続される。

【0075】

正極端子と負極端子の間には、電池パック１００と電気機器本体１や外部の充電装置（図示せず）への信号伝達用の複数のスロット１２３～１２６が配置され、これらスロット内には３つの信号端子が設けられる。スロット１２３は予備の端子挿入口であり、本実施の形態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気機器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。

【0076】

上段面１１５の後方側には、隆起するように形成された隆起部１３２が形成される。隆起部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３（図９参照）に装着した際に突起部１４（図９参照）の突き当て面となる。電池パック１００が電気機器本体１の所定の位置に装着されると電気機器本体１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。下段面１１１の前方左側角部には、従来の１８Ｖ用電池パックを３６Ｖ用の電気機器本体１に装着できないようにするための、識別用の切り欠き部１１１ａが形成される。３６Ｖ用の電気機器本体１には切り欠き部１１１ａに対応する凸部（図示せず）が電池パック装着部３の上壁部に形成されるが、従来の１８Ｖ用電池パックは切り欠き部１１１ａに相当する部分が形成されない。１８Ｖ用電池パックは、電気機器本体１側に形成された凸部と下段面１１１の端部が干渉するため、を３６Ｖ用の電気機器本体１には装着できない。

【0077】

図１１は図１０の電池パック１００の展開斜視図である。電池パック１００の筐体は、上下方向に分離可能な上ケース１１０と下ケース１０１によって形成され、下ケース１０１の内部空間には、１０本の電池セルが収容される。複数の電池セル（図示せず）は、５本ずつ上下２段にスタックさせた状態で、合成樹脂等の不導体で構成されたセパレータ１４５にて固定される。セパレータ１４５は電池セルの両端部となる左右両側だけが開口するようにして複数の電池セルを保持する。セパレータ１４５には、３．６Ｖのリチウムイオン電池のセルが５本直列接続されたものを一つのセルユニットとし、第１のセルユニット１４６と第２のセルユニット１４７の２つで構成され、２つのセルユニットの接続方法の変更により、１８Ｖ出力（低電圧出力）と３６Ｖ出力（高電圧出力）を切り換えることができるもので、いわゆる「電圧切替え型電池パック」である。

【0078】

セパレータ１４５の上側には、回路基板１５０が固定される。回路基板１５０は複数の接続端子（１６１、１６２、１６４～１６８、１７１、１７２、１７７）を半田付けによって固定すると共に、これら接続端子と図示しない回路パターンとの電気的な接続を行うプリント基板である。回路基板１５０にはさらに、ＭＰＵ（Micro Processor Unit）、電池保護ＩＣ、ＰＴＣサーミスタ、抵抗、コンデンサ、ヒューズ、発光ダイオード等の様々な電子素子（ここでは図示していない）を搭載する。回路基板１５０の前後方向の中央よりもやや前側には、接続端子群１６０が設けられ、そこに複数の接続端子（１６１、１６２、１６４～１６８、１７１、１７２、１７７）が横方向に並べて固定される。

【0079】

正極端子（１６１、１６２、１７１、１７２）と負極端子（１６７、１７７）の間には３つの信号端子（Ｔ端子１６４、Ｖ端子１６５、ＬＳ端子１６６）が設けられる。本実施の形態では電力端子用の部品として、水平方向に延びる腕部が上側の左右に１組、下側の左右に１組の合計２組設けられたものを用いる。負極端子対（１６７、１７７）の左側にはＬＤ端子１６８が設けられる。すべての信号端子（１６４～１６６、１６８）は、回路基板１５０の形成された複数の取付孔１５１ａ、１５１ｂにそれぞれの脚部を表面から裏面にまで貫通させて、裏面側で半田付けにより固定される。以上のように、回路基板１５０上に図示しない電子素子が搭載され、複数の接続端子が半田付けにより固定されたあとに、回路基板１５０の表面に防水防塵のために樹脂（図示せず）が塗布される。

【0080】

下ケース１０１は、上面が開口された略直方体の形状である。前面壁のほぼ中央には、スリット１０４が設けられる。上ケース１１０のスリット１３４は、充電装置にて充電を行う際に電池パック１００の内部空間に充電装置側から送出される冷却風を流入させるための流入口として用いられ、下ケース１０１のスリット１０４は冷却風の排出口として用いられる。

【0081】

電池セル側からの出力の回路基板１５０との接続は、上方向に板状に延びる接続用の引出しタブ１８１ａ、１８６ａ、１８７ａ、１８８ａを介して行われる。また直列接続された電池セルの中間接続点からのリード線の端部１９４ｂ、１９６ｂ～１９９ｂが上方向に延びるように配置され、回路基板上に半田付けされる。さらに、直列接続された電池セルの中間接続点からの中間引出しタブ１８２ａ、１８３ａが回路基板１５０に接続されるべく、上方向に延びるように配置される。セパレータ１４５の上側には、回路基板１５０を固定する為のネジボス１５７ａ、１５７ｂが形成される。

【0082】

次に図１２を用いて電気機器本体１及び電池パック１００の２組の電力端子の形状を説明する。図１２（Ａ）は本実施の形態に用いられる電池パック１００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る。図１２（Ｂ）は高電圧用電気機器のターミナル部５０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１２（Ａ）に示すように、電池パック１００のスロット１２２（図１０参照）には、上側正極端子１６２と下側正極端子１７２が並んで配置される。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（図１０参照）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は同じ金属部品であり、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。

【0083】

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第１セルユニット１４６と第２セルユニット１４７が収容され、第１セルユニット１４６の正極が第１正極端子に相当する上側正極端子１６２に接続され、第１セルユニット１４６の負極が第１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、第２セルユニット１４７の正極が第２正極端子に相当する下側正極端子１７２に接続され、第２セルユニット１４７の負極が第２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、電気機器本体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５２ｂ、５９、５７ｂ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、第１セルユニット１４６と第２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から電気機器本体１の負荷装置１８に出力されることになる。

【0084】

出力用の正極端子は、電気的に独立した上側正極端子１６２と下側正極端子１７２が、回路基板１５０の取り付け位置（脚部の位置）で見ると前後方向に並ぶように配置される。上側正極端子１６２と下側正極端子１７２は、それぞれが前方側に延在する腕部組（腕部１６２ａと１６２ｂ、腕部１７２ａと１７２ｂ）を有する。ここでは腕部１６２ａ、１６２ｂと腕部１７２ａ、１７２ｂが上下方向に離れた位置であって、その嵌合部の前後方向位置がほぼ同一となるような形状とされる。これら正極端子対（１６２、１７２）は、単一のスロット１２２内に配置される。負極端子対も、正極端子対の形状と同じであって、上側負極端子１６７と下側負極端子１７７により構成され、これら負極端子対（１６７、１７７）が単一のスロット１２７の内部に配置される。スロット１２７の内部では、上側に上側負極端子１６７の腕部組が配置され、上側負極端子１６７の腕部組の下側に下側負極端子１７７の腕部組が配置される。尚、図１２では図示していないが、放電用の正極端子対（上側正極端子１６２と下側正極端子１７２）の右側には、充電用の正極端子対（上側正極端子１６１と下側正極端子１７１：図１２参照）が配置される。充電用の正極端子対（１６１、１７１）の形状は、上側正極端子１６２と下側正極端子１７２と同じである。

【0085】

図１２（Ｂ）は定格３６Ｖの電気機器本体１のターミナル部５０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５０は、図９で示したターミナル部２０と互換形状であり、違いは図１２（Ｂ）では信号用の端子（５４～５６、５８）が含まれていることである。電気機器本体１の電池パック装着部３に設けられる。ターミナル部５０には、電池パック１００のスロット１２１～１２８（図１０参照）に対応する機器側端子（５２ａ、５２ｂ、５４～５６、５７ａ、５７ｂ、５８）が設けられ、合成樹脂製の基台５１に鋳込まれるようにして固定される。基台５１の上側に露出する端子５２ａ、５４～５８と、下側の板状の端子５２ａ、５４～５６、５７ａ、５８は同一の金属板により構成され電気的に導通されている。尚、スロット１２３（図１０参照）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５２ａと５２ｂ、負極入力端子５７ａと５７ｂが小さいサイズで形成される。正極入力端子５２ａと５２ｂは導通していない。また、負極入力端子５７ａと５７ｂは導通していない。

【0086】

電気機器本体が３６Ｖで動作する機器の場合は、正極入力端子５２ｂと負極入力端子５７ｂを、コの字状に曲げられた金属板にて一体に形成し、いわゆるショートバーとして製造し、一端側を５２ｂとして基台５１から露出させ、他端側を５７ｂとして基台５１から露出させる。電池パック１００の装着時において、正極入力端子５２ａは上側正極端子１６２だけに嵌合し、負極入力端子５７ａは上側負極端子１６７だけに嵌合する。また、正極入力端子５２ｂは下側正極端子１７２だけに嵌合し、負極入力端子５７ｂは下側負極端子１７７だけに嵌合する。

【0087】

正極入力端子５２ａ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本体と、端子本体から延在して基台５１の上方に突出する接続子により構成され合成樹脂製の基台５１に鋳込まれる。上方に突出する接続子は、貫通穴が形成され、電気機器本体１側の回路基板側と結線される。負極入力端子５７ａも正極入力端子５２ａと同様であって、他の端子部（５４～５６、５８）に比べて半分よりやや小さい程度の大きさとされる。他の端子部（５４～５６、５８）は信号伝達用の端子であり、合成樹脂製の基台５１の上方に接続子の部分が露出する。

【0088】

電気機器本体を本実施の形態の５４Ｖで動作させる場合は、正極入力端子５２ｂの接続子と、負極入力端子５７ｂの接続子は、それぞれ基台５１の後側に露出させて（図１２（Ｂ）では見えない）、配線可能なように構成される。ターミナル部５０の合成樹脂製の基台５１の前側と後側には、ハウジングによって挟持されるための凹部５１ａと５１ｂが設けられる。

【0089】

図１２（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を電気機器本体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５２ａと５２ｂが同一のスロット１２２（図１０参照）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５２ａ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、正極入力端子５２ｂ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５７ａと５７ｂが同一のスロット１２７（図１０参照）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５７ａ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、負極入力端子５７ｂ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１２に示すように正極入力端子５２ｂと負極入力端子５７ｂを短絡させることによって、第１セルユニット１４６と第２セルユニット１４７の直列接続の出力、即ち定格３６Ｖが負荷装置１８に出力されることになる。

【0090】

図１３（Ａ）及び（Ｂ）は、１８Ｖ用の電気機器本体１（図１１参照）に本実施の形態に用いられる電池パック１００を装着した際の接続状態を示す図である。図１３（Ｂ）に示すように、ターミナル部６０のうち、正極入力端子６２と負極入力端子６７は、他の入力端子（６４～６７、６８）と同じ高さに形成される。電池パック１００が電気機器本体１に取り付けられるときは、正極入力端子６２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６２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６２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を同時に嵌合させることによって、正極入力端子６２は並列接続部をして機能する。

【0091】

負極入力端子６７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６７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６７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、正極入力端子６２は並列接続部をして機能する。これらの結果、電気機器本体１には第１セルユニット１４６と第２セルユニット１４７の並列接続の出力、即ち定格１８Ｖが負荷装置１９に出力される。

【0092】

以上のように本実施の形態に用いられる電池パック１００は、１８Ｖ用の電気機器本体（図示せず）か３６Ｖ用の電気機器本体１（図９参照）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。この電圧切り替えは電池パック１００側にて行うのではなくて、電気機器本体側のターミナル部の形状によって自動的に行われる。

【0093】

電池パック１００を外部充電装置（図示せず）により充電する場合は、第１セルユニット１４６と第２セルユニット１４７を独立して充電できる専用の外部充電装置にて充電すると良い。第１セルユニット１４６と第２セルユニット１４７を並列接続状態として従来の１８Ｖ用電池パック用外部充電器を用いて充電することも可能であるが、第１セルユニット１４６と第２セルユニット１４７を別々の回路として充電するようにすれば、それらセルユニット１４６、１４７の残容量が不均衡であっても、それぞれ最適な状態まで充電することが可能となる。尚、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。

【0094】

図１４は、本実施の形態に係る電気機器２００の全体を示す斜視図である。電気機器本体２０１は公称動作電圧５４Ｖで稼働する電動工具であって、合成樹脂製のハウジング２０２の胴体部２０２ａと、胴体部２０２ａから下方に延びるハンドル部２０２ｂと、ハンドル部２０２ｂの下側に形成され、電池パックを装着するための電池パック装着部２０４により構成される。胴体部２０２ａの前方には、動力伝達機構を収容する筒状のケース２０３が接続され、ケース２０３の前方には回転軸（図では見えない）が突出し、回転軸の先端には先端工具を固定するための先端工具保持部２０８が設けられる。

【0095】

電池パック装着部２０４は左右方向に並べて２つの電池パック１００（１００Ａ、１００Ｂ）を装着するために形成される。ここでは電池パック１００として、図１０～図１３で示した電圧切り替え型電池パック１００を２つ用い、横方向に並べて配置する。電池パック装着部２０４は右側に第１装着部２０４ａが形成され、左側に第２装着部２０４ｂが形成されるもので、電池パック装着部２０４の横幅は、電池パック１００の２つ分よりもわずかに大きい程度となる。尚、説明の便宜上、本明細書では一方の電池パック１００の符号を１００Ａ、他方を１００Ｂと付しているが、同一構造、同一電圧の電池パックであるので、装着位置を相互に入れ替えても良い。

【0096】

図１５は、図１４で示した電気機器２００の底面図である。図からわかるように左右方向に並べて配置される電池パック１００Ａ、１００Ｂは同一定格電圧、同一容量の電池パックであり、同一形状の外観を有する。図１５では見えないが、電池パック装着部２０４には２組の電池パック装着機構が設けられる。本実施の形態における電池パック装着機構は、電池パック１００のレール部と嵌合する本体側レール部と、電力端子と信号端子を含む本体側接続端子を有して構成される。また、電池パック１００には、電池パック装着部２０４に装着された際に電気機器２００から脱落しないように固定するためのラッチ機構が設けられる。

【0097】

図１６は、本実施の形態に係る電気機器２００の回路図であり、電気機器本体２０１と２つの電池パック１００Ａ、１００Ｂ側との接続状況を示す。電池パック１００Ａと１００Ｂには、それぞれ５本のリチウムイオン電池を直列接続したセルユニット、即ち第１のセルユニット１４６と、第２のセルユニット１４７が収容される。第１のセルユニット１４６の両端電圧は上側正極端子１６２と下側負極端子１７７に接続され、第２のセルユニット１４７の両端電圧は、上側負極端子１６７と下側正極端子１７２に接続される。ここでは、電池パック１００Ａから直流３６Ｖを取り出して、電池パック１００Ｂから直流１８Ｖを取り出して、双方の出力をリード線７３により直列に接続して合計５４Ｖの直流を電気機器本体２０１に供給するようにした。

【0098】

電池パック１００Ａから直流３６Ｖを取り出すには、図１２で示したターミナル部（本体側端子部）５０を電池パック１００Ａ用の装着部に配置する。同様にして、他方の電池パック１００Ｂから直流１８Ｖを取り出すには、図１３で示したターミナル部（本体側端子部）６０を電池パック１００Ｂ用の装着部に配置する。電力用の配線手段であるリード線７１は電池パック１００Ａの正極端子（１６２）に接続され、２つの電池パック１００の直流電力の＋側出力線となる。リード線７２は負極入力端子６７を介して電池パック１００Ｂの負極端子（１６７、１７７）に接続され、２つの電池パック１００の直列接続の－側出力線となる。ターミナル部５０側のリード線５９、短絡用の正極入力端子５２ｂ、及び、負極入力端子５７ｂが本発明における直列接続部に該当し、ターミナル部６０側の正極入力端子６２、及び、負極入力端子６７が本発明における並列接続部に該当する。

【0099】

本実施の形態では、２つの電池パックを用いて、一方の電池パック１００Ａの第１のセルユニット１４６と第２のセルユニット１４７の直列出力と、他方の電池パック１００Ｂの並列出力を合計する（直列に接続する）ことによって中間の電圧たる５４Ｖを生成し、電気機器本体２０１に供給するようにした。尚、ターミナル部５０側には、従来から公知の１８Ｖ電圧固定型の電池パックは物理的に取り付け不能とすることが重要である。一方、ターミナル部６０側には、従来から公知の１８Ｖ電圧固定型の電池パックを取り付けることが物理的に可能であるし、動作的にも可能である。本実施の形態での電池パック１００Ａ、１００Ｂの使用では、電池パック１００Ａ側の電力消費が大きいため、電池パック１００Ａ側のＬＤ信号（放電停止信号）が、電池パック１００Ａの制御信号発生回路（具体的には制御部に含まれるマイコン）から送出される。この際、他方の電池パック１００Ｂは、おおよそ電池残量の半分が残ることになる。

【0100】

本実施の形態のように電気機器本体２０１の動作電圧として直流５４Ｖとすると、公知の３６Ｖ用の電気機器本体１（図９参照）に用いるパワー素子と同じ耐圧のパワー素子を用いて電気機器本体２０１を構成できる。電気機器本体の動作電圧を電池パック１００Ａ、１００Ｂの最大電圧の２倍、即ち直流７２Ｖにすると、７２Ｖ用電気機器本体に使用するパワー素子として耐圧８０Ｖや１００Ｖのような高電圧対応の高価な素子を使う必要が出るので、電気機器本体の製造コストが大きく上昇することになる。

【0101】

図１７は、本実施の形態の第１変形例に係る電気機器本体２０１Ａと２つの電池パック１００Ａ、１００Ｂ側との接続回路図である。電気機器本体２０１Ａでは、共通するターミナル部５０を用いる。ターミナル部５０は、図１２で示したターミナル部５０と同じである。ここでは、電池パック１００Ａの第２セルユニット１４７と、電池パック１００Ｂの第２セルユニット１４７のリード線７９による直列接続によって３６Ｖの出力が確保される。また、電池パック１００Ａの第１セルユニット１４６と、電池パック１００Ｂの第１セルユニット１４６がリード線７７、７８による並列接続によって１８Ｖの出力が確保される。電池パック１００Ａと１００Ｂのそれぞれの第１セルユニット１４６の並列接続の正極側出力は、接続点ａ１にてリード線７４に接続され、負極側出力は接続点ａ２からリード線７６によって電池パック１００Ａの第２セルユニット１４７の正極入力端子５２ｂに接続される。電池パック１００Ａと電池パック１００Ｂの全体の出力の負極側は、負極入力端子５７ａからリード線７５により出力される。

【0102】

第１の変形例においても、図１６で示した実施の形態と同じようにリード線７４と７５の間に５４Ｖの直流電圧が出力されることになる。尚、この構成では、電池パック１００Ａと１００Ｂの電池容量の減り具合は均等とはなるが、それぞれの電池パック１００Ａ、１００Ｂの内部のセルユニット同士の減り具合が均等ではなく、第２セルユニット１４７側の電力消費が大きい。従って、第１のセルユニット１４６と第２のセルユニット１４７の残容量が不均等であっても、それらを独立して充電できるような専用の外部充電器を準備して、電池パック１００Ａ、１００Ｂを充電すると良い。電池パック１００Ｂの下側正極端子１７２と接続する正極入力端子５２ｂ、リード線７９、電池パック１００Ａの上側負極端子１６７と接続する負極入力端子５７ａ、電池パック１００Ａの下側正極端子１７２と接続する正極入力端子５２ｂ、及び、リード線７６が直列接続部に該当し、電池パック１００Ｂの上側正極端子１６２と接続する正極入力端子５２ａ、電池パック１００Ｂの下側負極端子１７７と接続する負極入力端子５７ｂ、リード線７７，リード線７８、電池パック１００Ａの上側正極端子１６２と接続する正極入力端子５２ａ、及び、電池パック１００Ａの下側負極端子１７７と接続する負極入力端子５７ｂが並列接続部に該当する。

【0103】

図１８は、本実施の形態の第２変形例に係る電気機器本体２０１Ｂと２つの電池パック１００Ａ、１００Ｂ側との接続回路図である。電気機器本体２０１Ａ、２０１Ｂは、共に図１２で示した３６Ｖ用のターミナル部５０を用いる。電池パック１００Ａ側の正極入力端子５２ａはリード線７１により電気機器本体２０１Ｂの正極側入力となり、正極入力端子５２ｂはリード線（又はショートバー）５９により負極入力端子５７ｂに接続される。電池パック１００Ｂ側の負極入力端子５７ａはリード線７２により電気機器本体２０１Ｂの正極側入力となる。電池パック１００Ａ側の負極入力端子５７ａはリード線７３によって電池パック１００Ｂ側の正極入力端子５２ｂと接続される。電池パック１００Ｂ側の正極入力端子５２ａ、負極入力端子５７ｂは配線されない。このようにしてリード線７１と７２の間には直流５４Ｖの電力が供給される。尚、電池パック１００Ｂ側の片方のセルユニット（第１セルユニット１４６）は利用されないので、放電しないことになる。

【0104】

以上説明した実施の形態５（図１６）と、その第１変形例（図１７）及び第２変形例（図１８）は、電池パック１００を電池パック装着部２０４（図１４参照）の右側と左側に装着する電池パック１００Ａと１００Ｂの間で、または電池パック１００の第１と第２のセルユニット間で非対称な電力消費が生じる。この問題を、電気機器本体側の制御部による切り替え制御により、解決しようとするのが図１９及び図２０で示す実施の形態６である。実施の形態６では、電池パック１００Ａと１００Ｂの物理的な入れ替え操作を伴わずに、電力消費の大きい側（３６Ｖ出力側）と小さい側（１８Ｖ）の割り当てを電気的に切り替え可能とする。

【0105】

（実施の形態６） 図１９は本発明の実施の形態６に係る電気機器本体２０１Ｃと２つの電池パック１００Ａ、１００Ｂ側との接続回路図である。電気機器本体２０１Ｃの外観は図１４及び図１５で示した形状と同じであり、電気機器本体２０１Ｃの内部に第１のリレースイッチ２６１と、第２のリレースイッチ２６２が設けられる点が新規である。第１のリレースイッチ２６１と第２のリレースイッチ２６２は、それぞれ二極リレーであって、２つのコモン接点（１番、４番接点）と、それぞれに選択的に接続される４つの接点（２番、３番、５番、６番接点）を有する。

【0106】

電池パック１００Ａ、１００Ｂと嵌合するターミナル部５０、２５０は同一形状ものが用いられるが、ここでは識別のために符号を５０番台（電池パック１００Ａ側）と、２００番台（電池パック１００Ｂ側）に分けている。第１の電池パック１００Ａの正極入力端子５２ａはリード線２７１に接続されて５４Ｖ出力の正極出力として電気機器本体２０１Ｃの負荷部に接続される。正極入力端子５２ｂはリード線２７２によって第１のリレースイッチ２６１の１番ピンに接続される。第１の電池パック１００Ａの負極入力端子５７ｂはリード線２７３によって第１のリレースイッチ２６１の４番ピンに接続され、負極入力端子５７ａはリード線２７４によって第１のリレースイッチ２６１の６番ピンと第２の電池パック１００Ｂ側の正極入力端子２５２ａに接続される。第１のリレースイッチ２６１の２番ピンは５番ピンと接続され、第１のリレースイッチ２６１の３番ピンはリード線２７１と接続される。

【0107】

第２の電池パック１００Ｂ側の出力は、第１の電池パック１００Ａ側の出力と同様に配線される。即ち、第２の電池パック１００Ｂ側の正極入力端子２５２ａはリード線２７４に接続され、正極入力端子２５２ｂはリード線２７５によって第２のリレースイッチ２６２の１番ピンに接続される。また、負極入力端子２５７ｂはリード線２７６によって第２のリレースイッチ２６１の４番ピンに接続され、負極入力端子２５７ａはリード線２７８によって第２のリレースイッチ２６２の６番ピンと第２の電池パック１００Ｂの負極出力として電気機器本体２０１Ｃの負荷部に接続される。第２のリレースイッチ２６２の２番ピンは５番ピンと接続され、３番ピンはリード線２７７によってリード線２７４と接続される。

【0108】

図１９において、初期状態では第１のリレースイッチ２６１の１番ピンに連結される接触子は２番ピンに接触し、４番ピンに連結される接触子は５番ピンに接触する。このリレーの接触子の位置によってリード線２７１と２７４の間には、電池パック１００Ａの第１セルユニット１４６と第２セルユニット１４７の直列接続電圧（直流３６Ｖ）が出力されることになる（図１６の電池パック１００Ａ側と同じ接続形式）。一方、第２のリレースイッチ２６２の初期状態では、１番ピンに連結される接触子は３番ピンに接触し、４番ピンに連結される接触子は６番ピンに接触する。このリレーの接触子の位置によってリード線２７４と２７８の間には、電池パック１００Ｂの第１セルユニット１４６と第２セルユニット１４７の並列接続電圧（直流１８Ｖ）が出力されることになる（図１６の電池パック１００Ｂ側と同じ接続形式）。このように、第１のリレースイッチ２６１と第２のリレースイッチ２６２を用いて、２つある電池パック１００Ａ、１００Ｂの一方側を高電圧側の出力とし、他方側を低電圧側の出力としたうえで、電池パック１００Ａの出力と電池パック１００Ｂの出力をリード線２７４によって直列に接続することで、高電圧側の２倍の電力でなく、高電圧出力（３６Ｖ）と低電圧出力（１８Ｖ）を合計した中間の電圧（５４Ｖ）を取り出すことができる。

【0109】

第１のリレースイッチ２６１の接触子と、第２のリレースイッチ２６２の接触子の動作は、連動して切り替えられるように制御される。即ち、第１のリレースイッチ２６１の接触子の接続が直列出力側（１－２ピンが短絡、４－５番ピンが短絡）の場合は、第２のリレースイッチ２６１の接触子の接続は反対側に位置するようにして、並列接続側（１－３ピンが短絡、４－６番ピンが短絡）とする。逆に、第１のリレースイッチ２６１の接触子の接続が並列接続側（１－３ピンが短絡、４－６番ピンが短絡）に切り替えられる場合は、第２のリレースイッチ２６１の接触子の接続は反対側に移動させて直列出力側（１－２ピンが短絡、４－５番ピンが短絡）に切り替える。このような連動切替動作は、電気機器本体２０１Ｃ側の制御部（制御回路）２４０からの制御信号によって制御される（制御手順は図２０にて後述する）。実施の形態６では、並列接続側が請求項で規定する並列接続部に該当し、直列接続側が請求項で規定する直列接続部に該当する。

【0110】

リレースイッチ（２６１、２６２）の動作には電圧を必要とすることから第１のリレースイッチ２６１の接触子と第２のリレースイッチ２６２の接触子の切り替え動作は、電池パック１００Ａ、１００Ｂの一つ以上が接続されている時に行われる。つまり、電池パック１００Ａ、１００Ｂのいずれも電気機器本体２０１Ｃに装着されていない場合は、リレースイッチ（２６１、２６２）だけでなく制御部２４０も動作しない。また、電池パック１００Ａ、１００Ｂが装着されている際に、リレースイッチ（２６１、２６２）の接触子の切り替えする場合には、複数の接触子の位置によって第１セルユニット１４６の正極と負極が短絡しないように、第２セルユニット１４７の正極と負極が短絡しないように構成とすることが重要である。そこで、第１のリレースイッチ２６１の接触子と第２のリレースイッチ２６２は、接触子の切り替え前の接点と切り替え後の接点の間に無通電区間（いわゆる「オフ区間」）が必ず生ずるような形状のリレースイッチを用いると良い。

【0111】

以上のように、実施の形態６では複数の電池パックの高電圧出力と低電圧出力を第１及び第２のリレースイッチ２６１、２６２を用いて任意に切り替えることができる。第１及び第２のリレースイッチ２６１、２６２は、電気機器本体２０１Ｃのハウジング２０２内に内蔵させることが可能である。これらの電気機器本体２０１Ｃ内の配線と、第１及び第２のリレースイッチ２６１、２６２を用いることで、電圧切替型の電池パック１００を複数用いて、それぞれの取り出し電圧を変えることもできる。尚、本実施の形態では第１及び第２のリレースイッチ２６１、２６２を、いわゆる２極４接点リレーにて実現したが、リレースイッチ２６１、２６２以外の他のスイッチ手段を用いるように構成しても良い。例えば、リレースイッチ２６１、２６２と同等の機能を果たすように複数の半導体スイッチング素子を用いた電気回路にて、電池パック１００Ａ、１００Ｂの高電圧出力と低電圧出力側を切り替えられるように構成しても良い。

【0112】

図２０は、図１９で示す電気機器本体２０１Ｃのさらに詳細な回路図である。図１９では電池パック１００Ａ、１００Ｂの電力端子群（１６２、１６７、１７２、１７７）と電気機器本体２０１Ｃの電力端子群（５２ａ、５２ｂ、５７ａ、５７ｂ、２５２ａ、２５２ｂ、２５７ａ、２５７ｂ）だけについて説明したが、図２０ではそれらに加えて信号端子群、即ち電池パック１００Ａ、１００ＢのＴ端子１６４、ＬＤ端子１６８と、電気機器本体２０１Ｃ側のＴ端子５４、２５４とＬＤ端子５８、２５８の接続関係も図示している。ここでは、図１９に記載されていなかった結線部分だけを説明する。また、信号端子（５４、５８、２５４、２５８）から制御部２４０までの信号線５４ａ、５８ａ、２５４ａ、２５８ａを、わかりやすいように点線で示しているが、これらの点線は電気的に配線されることを示している。

【0113】

電気機器本体２０１Ｃには、制御部２４０が設けられる。制御部２４０は例えばＭＰＵ（Micro Processor Unit）等のマイコンを用いて構成でき、マイコンによってモータ２０６の回転制御、電池パック１００Ａ、１００Ｂの電圧監視、モータ２０６に流れる電流監視や、通信端子群（５４、２５４）を用いて電池パック１００Ａ、１００Ｂとの通信等の制御を行う。制御部２４０のマイコンには複数の入力ポートがあって、リード線２７２ａ、２７４ａにより電池パック１００Ａの正極入力端子５２ｂと負極入力端子５７ａの電圧（Ｖｂ１）を測定することによって１番目のセルユニット（電池パック１００Ａのセルユニット１４６、図では丸１で示す）の電圧を測定する。同様にして、制御部のマイコンは、リード線２７１ａ、２７３ａにより電池パック１００Ａの正極入力端子５２ａと負極入力端子５７ｂの電圧（Ｖｂ２）を測定することによって２番目のセルユニット（電池パック１００Ａのセルユニット１４７、図では丸２で示す）の電圧を測定する。

【0114】

電池パック１００Ｂ側も同様であり、制御部２４０のマイコンは、リード線２７５ａ、２７８ａにより電池パック１００Ｂの正極入力端子２５２ｂと負極入力端子２５７ａの電圧（Ｖｂ３）を測定することによって３番目のセルユニット（電池パック１００Ｂのセルユニット１４６、図では丸３で示す）の電圧を測定する。制御部２４０のマイコンは、リード線２７４ｂ、２７６ａにより電池パック１００Ａの正極入力端子５２ｂと負極入力端子５７ａの電圧（Ｖｂ４）を測定することによって４番目のセルユニット（電池パック１００Ａのセルユニット１４６、図では丸４で示す）の電圧を測定する。

【0115】

制御部２４０のマイコンは、測定された電池セル（１４６、１４７）の電圧Ｖｂ１、Ｖｂ２、Ｖｂ３、Ｖｂ４を用いて、第１リレースイッチ２６１にリード線２４１によって“リレー制御信号Ａ”を送出することにより切り替え指示を行い、第２リレースイッチ２６２にリード線２４２によって“リレー制御信号Ｂ”を送出することにより切り替え指示を行う。これら、“リレー制御信号Ａ”と“リレー制御信号Ｂ”は同期して送出され、第１リレースイッチ２６１と第２リレースイッチ２６２の切り替えタイミングが同期するように制御される。制御部２４０のマイコンは、電池パック１００Ａ、１００Ｂからの放電が許可できる状態に有る場合は、スイッチング素子２１５のゲートにハイ信号を送出することにより、スイッチング素子２１５のドレイン－ソース間を導通させ、１００Ａ、１００Ｂから負荷部（モータ２０６等）への放電を停止させる場合は、スイッチング素子２１５のゲートをローにすることにより、ドレイン－ソース間を遮断させる。モータ２０６に流れる電流は、モータ２０６への電流経路中に設けられた、シャント抵抗２１６の両端電圧を測定することにより、制御部２４０により監視される。尚、図２０に示す回路図は、説明の便宜から細かい回路構成などの図示を省略している。例えば、モータ２０６をブラシ付きの直流モータで図示しているが、インバータ回路を用いたブラシレスＤＣモータを用いるようにしても良い。また、スイッチング素子２１５のゲート信号を安定化させるために、抵抗器や更なるスイッチング素子を介在させることがあるが、図２０では記載していない。また、シャント抵抗２１６の両端電圧を制御部２４０に伝達する信号線は２本必要であるが、ここでは１本で簡易的に記載している。

【0116】

図２１は、電気機器本体２０１Ｃの制御部２４０の制御手順を示すフローチャートである。図２１では電池パック１００Ａを「電池パックＡ」、電池パック１００Ｂを「電池パックＢ」として記載している。制御部２４０に示す手順は、制御部２４０に含まれるマイコンによってプログラムを実行することによってソフトウェア的に実行される。実施の形態６では電池パック１００Ａの出力を切り替える第１リレースイッチ２６１と、電池パック１００Ｂの出力を切り替える第２リレースイッチ２６２の切り替えを連動して行う。最初に電池パック１００Ａ及び１００Ｂが電気機器本体２０１Ｃに装着されたか否かを判定し、装着されるまで待機する（ステップ２８１）。電池パック１００Ａが装着されないと電気機器本体２０１Ｃの制御部２４０のマイコンが起動しないので、ステップ２８２以降の処理が実行できないからである。

【0117】

２つの電池パック１００Ａ，１００Ｂが装着され、制御部２４０（図２０参照）中のマイコンが起動すると、マイコンはトリガレバー５が操作されていないことによってトリガスイッチがオフになっているか否かを検出する（ステップ２８２）。トリガスイッチがオンであることは、電気機器本体２０１Ｃが動作して作業が行われている状態であるため、動作中に電池パック１００Ａ、１００Ｂの接続状態を切り替えるべきではないからである。ステップ２８２で、トリガスイッチがオンの場合はオフになるまで待機する。オフの場合は、制御部２４０のマイコンは、電池パック１００ＡのＬＤ端子１６８からの出力が放電許可、即ち、放電禁止を示すグランド電位ではなくて、放電許可を示すハイ電位になっているかを判定する。放電禁止の場合は、マイコンは電池パック１００Ｂ側のＬＤ端子１６８からの出力が放電許可か否かを判定し（ステップ２８９）、放電禁止である場合は、制御部２４０（図２０参照）中のマイコンは、さらなる放電を禁止するために、スイッチング素子２１５（図２０参照）をオフにして、モータ２０６の回転を禁止して（ステップ２９１）、図２１のフローチャートに占める手順を終了する。ステップ２８９にて電池パック１００Ｂ側が放電許可状態にある場合は（ステップ２８９）、第１リレースイッチ２６１によって電池パックＡを並列接続状態として、第２リレースイッチ２６２によって電池パック１００Ｂ側を直列接続状態とする（ステップ２９０）。

【0118】

ステップ２８３にて、電池パック１００Ａが放電許可状態にある場合は、電池パック１００Ｂが放電許可状態にあるかを判定する（ステップ２８４）。ここで、電池パックＢが放電不可状態、即ち電池パック１００ＢのＬＤ信号１６８がグランド電位になっている場合は、第１リレースイッチ２６１によって電池パックＡを直列接続状態として、第２リレースイッチ２６２によって電池パック１００Ｂ側を並列接続状態とする（ステップ２８８）。このステップ２８８による接続は、図２０に示した第１リレースイッチ２６１と第２リレースイッチ２６２の状態と同じになる。

【0119】

ステップ２８４にて、電池パック１００Ｂが放電許可状態にある場合は、制御部２４０中のマイコンは、電池パック１００Ａの第１セルユニット１４６の電圧Ｖｂ１と第２セルユニット１４７の電圧Ｖｂ２の合計電圧が、電池パック１００Ｂの第１セルユニット１４６の電圧Ｖｂ３と第２セルユニット１４７の電圧Ｖｂ４の合計電圧よりも大きいか否かを判定する（ステップ２８５）。電池パック１００Ａ側の合計電圧（Ｖｂ１＋Ｖｂ２）が、電池パック１００Ｂ側の合計電圧（Ｖｂ３＋Ｖｂ４）よりも大きいときは、第１リレースイッチ２６１によって電池パックＡを直列接続状態として、第２リレースイッチ２６２によって電池パック１００Ｂ側を並列接続状態とする（ステップ２８６）。また、電池パック１００Ａ側の合計電圧（Ｖｂ１＋Ｖｂ２）が、電池パック１００Ｂ側の合計電圧（Ｖｂ３＋Ｖｂ４）よりも小さいときは、第１リレースイッチ２６１によって電池パックＡを並列接続状態として、第２リレースイッチ２６２によって電池パック１００Ｂ側を直列接続状態とする（ステップ２８４）。

【0120】

以上の手順を繰り返すことによって、電気機器本体２０１が動作していない非稼働状態（トリガレバー２０５が引かれていない状態）において、制御部２４０中のマイコンによって第１リレースイッチ２６１と第２リレースイッチ２６２の切り替えを行うことができる。この切り替えによって、電池パック１００Ａ側と電池パック１００Ｂ側の電力を無駄なく消費することができる。実施の形態６では第１リレースイッチ２６１と第２リレースイッチ２６２の切り替えを、電動工具等による作業時（先端工具が動作している時）ではなく、トリガレバー２０５が引かれていない停止時に行う。具体的には、電池パック１００Ａ、１００Ｂが装着された直後や、トリガレバー２０５が引かれて作業が行われて、その作業が終了してモータが停止した直後に切り替えるようにすると良い。また、２つの電池パックのセルユニットのそれぞれの電圧又は残容量を比較して、電圧が高い方、残容量が多い方の電池パック１００を直列接続として、電圧が低い方、残容量が少ない方の電池パック１００を並列接続とし、第１リレースイッチ２６１と第２リレースイッチ２６２による切り替え動作を、電池パック１００Ａ、１００Ｂが装着されてから取り外すまでに１回以上、例えば、数回行うようにすると良い。

【0121】

電池パック１００Ａ、１００Ｂの出力電圧が“直列接続（出力３６Ｖ）”か“並列接続（１８Ｖ）”とするかを制御部２４０中のマイコンにより第１リレースイッチ２６１と第２リレースイッチ２６２を切り替えることにより行うことにより、多様な制御が可能となる。一例として、リレースイッチの切り替えを、電池パック１００の残容量に合わせて優先順位を付けて定期的に行うことも可能である。最初に、電池パック１００の残容量を比較し、多い方の電池パックを直列接続とし、低い方の電池パックを並列接続とする。制御部２４０中のマイコンは、電気機器本体２０１Ｃの電池残量のカウントを継続し、残容量のカウントが設定された閾値まで来たら、第１リレースイッチ２６１と第２リレースイッチ２６２の接続形態を切りかえる。例えば、残容量の少ない方の電池パックの残容量が３／４になったら入れ替えて、次に残容量の少ない方の電池パックの残容量が１／２になったら再度切り替え、さらに残容量の少ない方の電池パックの残容量が１／４になったらまた切り替え、いずれか一方（または双方）の電池パック１００Ａ、１００Ｂから放電禁止信号（ＬＤ信号）が出されるまで放電を許可する。これら電池パック１００Ａ、１００Ｂの残容量カウントは電池パック側の制御部が監視して。その信号を電気機器本体側のマイコンが通信端子（Ｖ端子）を経由してもらうようにすれば良い。このように、複数の電池パックを電気機器本体に接続して、直列接続放電と並列接続放電を切り替えながら電池パックの装着から取外しまでの一連の作業を行うようにした電動工具を実現したので、複数の電池パックを非対称の放電形態にて使用することが可能となる。

【0122】

（実施の形態７） 図２２は本発明の実施の形態７に係る電気機器３００の斜視図である。実施の形態７では、２つの電池パック１００Ａと１００Ｂを装着する部分をアダプタ４００を介して電気機器本体３０１に接続する構成とした。アダプタ４００は、電気機器本体３０１側の電池パックを装着するための電池パック装着部３０３から着脱可能であって電池パック装着部３０３へ複数の電池パック１００Ａ、１００Ｂを接続可能とする。つまり、電気機器本体３０１には１つの電池パック装着部３０３が形成され、そこにアダプタ４００が装着される。電池パック１００Ａ、１００Ｂはアダプタ４００にそれぞれ装着される。アダプタ４００の左右側面にはラッチボタン４４１が設けられ、ラッチボタン４４１を押しながらアダプタ４００を後方側に相対移動させると、アダプタ４００を電気機器本体３０１から取り外すことができる。アダプタ４００の下面側には、電池パック１００Ａ、１００Ｂのレール部と対応するレール部がそれぞれ設けられる。アダプタ４００に取り付けられた電池パック１００Ａと電池パック１００Ｂは同一形状であり、それぞれのラッチボタン１４１ａ、１４１ｂ（図では見えない）を押しながら電池パック１００Ａ又は１００Ｂを後方側に相対移動させると、アダプタ４００から電池パック１００Ａ、１００Ｂを取り外すことができる。

【0123】

図２３は、実施の形態７に係る電気機器本体３０１とアダプタ４００の回路図であり、電気機器本体３０１と、アダプタ４００との接続状況を示す図である。基本的な回路図は、図２１と同様であり、異なる主な点は第１リレースイッチ２６１と第２リレースイッチ２６２が電気機器本体３０１と分離可能なアダプタ４００内に収容される点である。アダプタ４００と電気機器本体３０１は分離式であって、正極端子４５７ａと正極入力端子３２２、負極端子４５７ａと負極入力端子３２７によって電力が伝達され、ＬＤ端子４６８、３２８によって放電禁止信号が伝達される。従って、電気機器本体１側の制御部（図２３では図示していない）が、第１リレースイッチ２６１と第２リレースイッチ２６２を制御する信号経路は存在しない。そこで、実施の形態７ではアダプタ内にも制御部４４０を設けるようにした。制御部４４０は、例えばＭＰＵ（Micro Processor Unit）等のマイコンを用いて構成でき、電池パック１００Ａ、１００Ｂの電圧監視を行って第１リレースイッチ２６１と第２リレースイッチ２６２の切り替え制御を行う。第１リレースイッチ２６１と第２リレースイッチ２６２の制御の仕方は、図１９で示した制御部２４０の制御と同様である。

【0124】

制御部４４０は、さらに電池パック１００Ａ、１００Ｂから受信される信号を処理して、電気機器本体３０１側に伝達される放電禁止信号に変換してＬＤ端子４６８として出力する。具体的には、２つの電池パック１００Ａ、１００Ｂの使用が禁止される状態、即ち、図２１のステップ２９１に該当する状態になったらＬＤ端子４６８の電位をグランド電位に落とすようにする。図２３には図示していないが、電気機器本体３０１側にも制御部が設けられ、モータ３０６の回転制御、モータ２０６に流れる電流監視を行い、図示しない他の通信端子群を用いて制御部４４０を介して電池パック１００Ａ、１００Ｂとの間接的な通信を行う。電気機器本体３０１側の図示しない制御部は、ＬＤ端子３２８の電位がハイの時はスイッチング素子３１５を導通させてモータ３０６の駆動を許容するが、ＬＤ端子３２８の電位がグランド電位に落ちると、スイッチング素子３１５のドレイン－ソース間を遮断する。

【0125】

図２４はアダプタ４００の制御部４４０による制御手順を示すフローチャートである。制御部４４０の動作は、図２１で示した制御部２４０の動作と同じである。同じ手順のステップには同じ番号の符号（２８１～２９１）を付与している。違う部分はステップ２９２～２９６の追加である。ステップ２８６～２８８、２９０で電池パック１００Ａ、１００Ｂのセルユニット間の接続形態（直列接続か並列接続か）が設定された後に、制御部４４０がＬＤ端子４６８を介して電気機器本体３０１のＬＤ端子３２８に放電許可信号（放電ＯＫを示すハイ電位）を出力する。また、ステップ２９１にて制御部４４０が電池パック１００Ａ、１００Ｂからの放電を停止させると判断した後に、制御部４４０がＬＤ端子４６８をグランド電位に落とすことによって、電気機器本体３０１側のＬＤ端子３２８をグランド電位にする。

【0126】

以上、実施の形態７においてはアダプタ４００に、２つのリレースイッチ２６１、２６２を収容し、内蔵する制御部４４０によって電池パック１００Ａ、１００Ｂの接続形態を変更するので、２つの電池パック１００Ａ、１００Ｂの高電位側の１．５倍の電圧を電気機器本体３０１に出力できるようになった。この構成は電気機器本体３０１が、定格３６Ｖ～５４Ｖの範囲で動作可能な電気機器であれば更に多様な使用形態が可能となる。例えば、電気機器本体３０１の高出力が必要な場合は、電池パック１００Ａ、１００Ｂの一方の第１セルユニットと第２セルユニットを並列接続とし、他方の電池パックの第１セルユニットと第２セルユニットを直列接続とし、それらを直列に接続することができる。また、電気機器本体３０１の高出力が不要で長時間駆動が必要な場合は、電池パック１００Ａ、１００Ｂの双方の第１セルユニットと第２セルユニットを直列接続出力とし、それらの出力を並列に接続して、電池パック１００と同電圧（つまり３６Ｖ）で電池パック１００の１個分の２倍の電池容量を実現することもできる。

【0127】

以上、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。例えば、実施の形態１～４において、制御部５３３は、制御系電源生成用の電圧を、インバータ回路５４３への入力電圧ラインから取得してもよい。この場合、Ｖ端子を省略できる。また、この場合、リレー切替え時のオフのタイミングで電気機器本体側に電源供給されなくなるが、再通電時に制御部５３３のマイコンの起動処理を行えばよい。あるいは、制御部５３３はコンデンサ等に蓄えた電力をリレー切替え時のオフのタイミングにおける電力として利用してもよい。制御部５３３の電源回路による降圧方式は、１ステップに限定されず、２ステップとしてもよい。例えば、制御部５３３の電源回路は、入力電圧（１８Ｖ、３６Ｖ又は５４Ｖ）を一旦１２Ｖ等の中間電圧に降圧し、中間電圧を電源電圧（例えば５Ｖ）に更に降圧する構成としてもよい。

【0128】

さらに、直列接続、並列接続を切り替える手段として、複数のリレースイッチにより実現したが、リレースイッチの代わりに複数の半導体スイッチング素子を用いて切り替え手段を実現しても良い。さらに、上述の実施の形態５～７では１８Ｖ／３６Ｖ切り替え可能な電池パック１００を２つ用いたが、電池パック１００を３つ用いて２つの電池パックの出力を直列接続とし、１つの電池パックの出力を並列接続とし、それらを直列に接続することによって合計９６Ｖ（＝３６Ｖ＋３６Ｖ＋１８Ｖ）の出力を得るように構成しても良い。

【0129】

実施の形態で具体的な数値として例示した電圧やセルユニットの数、接点数等は、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。本発明の電気機器本体は、実施の形態で例示したインパクトドライバに限定されず、インパクトドライバ以外の電動工具や作業機であってもよいし、電動工具や作業機以外のラジオ等の電気機器であってもよい。

【符号の説明】

【0130】

１，１Ａ…電気機器本体、２…ハウジング、２ａ…胴体部、２ｂ…ハンドル部、３…電池パック装着部、５…トリガレバー、６…正逆切替レバー、８…先端工具保持部、９…先端工具、１１ａ，１１ｂ…レール部、１２…湾曲部、１４…突起部、１８，１９…負荷装置、２０…ターミナル部、２０ａ…垂直面、２０ｂ…水平面、２２ａ，２２ｂ…正極入力端子、２７ａ，２７ｂ…負極入力端子、２８…ＬＤ端子、５０…ターミナル部、５１…基台、５１ａ，５１ｂ…凹部、５２ａ，５２ｂ…正極入力端子、５４…Ｔ端子、５７ａ，５７ｂ…負極入力端子、５８…ＬＤ端子、５９…リード線、６０…ターミナル部、６２…正極入力端子、６７…負極入力端子、７１～７９…リード線（配線手段）、１００，１００Ａ，１００Ｂ…電池パック、１０１…下ケース、１０４…スリット、１１０…上ケース、１１１…下段面、１１１ａ…切り欠き部、１１５…上段面、１２０…スロット部、１２１～１２８…スロット、１３１…ストッパ部、１３２…隆起部、１３４…スリット、１３８ａ，１３８ｂ…レール溝、１４１ａ，１４１ｂ…ラッチボタン、１４２ａ，１４２ｂ…係止爪、１４５…セパレータ、１４６…第１セルユニット、１４７…第２セルユニット、１５０…回路基板、１５１ａ，１５１ｂ…取付孔、１５７ａ，１５７ｂ…ネジボス、１６０…接続端子群、１６１，１６２…上側正極端子、１６２ａ，１６２ｂ…腕部、１６４…Ｔ端子、１６５…Ｖ端子、１６６…ＬＳ端子、１６７…上側負極端子、１６７ａ，１６７ｂ…腕部、１６８…ＬＤ端子、１７１，１７２…下側正極端子、１７２ａ，１７２ｂ…腕部、１７７…下側負極端子、１７７ａ，１７７ｂ…腕部、１８１ａ，１８２ａ，１８３ａ，１８６ａ，１８７ａ，１８８ａ…引出しタブ、１９４ｂ，１９６ｂ～１９９ｂ…リード線の端部、２００…電気機器、２０１，２０１Ａ，２０１Ｂ，２０１Ｃ…電気機器本体，２０２…ハウジング、２０２ａ…胴体部、２０２ｂ…ハンドル部、２０３…ケース、２０４…電池パック装着部、２０４ａ…第１装着部、２０４ｂ…第２装着部、２０５…トリガレバー、２０６…モータ、２０８…先端工具保持部、２１５…スイッチング素子、２１６…シャント抵抗、２２２…正極入力端子、２２７…負極入力端子、２４０…制御部、２４１，２４２…リード線、２５２ａ，２５２ｂ…正極入力端子、２５７ａ，２５７ｂ…負極入力端子、２６１…第１リレースイッチ、２６２…第２リレースイッチ、２７１～２７８…リード線、２７１ａ，２７２ａ，２７４ｂ，２７５ａ…リード線，３００…電気機器、３０１…電気機器本体、３０２ｂ…ハンドル部、３０３…電池パック装着部、３０６…モータ、３１５…スイッチング素子、３１６…シャント抵抗、３２２…正極入力端子、３２７…負極入力端子、３２８…ＬＤ端子、４００…アダプタ、４４０…制御部、４４１…ラッチボタン、４５７ａ…正極端子、４５７ａ…負極端子、４６８…ＬＤ端子、５０１，５０１Ａ…電気機器、５１０，５１０Ａ～５１０Ｃ…電池パック、５１３…制御部、５２１～５２３…セルユニット、５３０…電気機器本体、５３３…制御部、５３９…ハウジング、５３９ａ…胴体部、５３９ｂ…ハンドル部、５３９ｃ…電池着脱部、５４０…モータ（出力部）、５４２…トリガスイッチ（メインスイッチ）、５４３…インバータ回路。

【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】