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公開番号2025036510
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-14
出願番号2024227372,2020095699
出願日2024-12-24,2020-06-01
発明の名称電池駆動式可搬用具
出願人株式会社マキタ
代理人弁理士法人快友国際特許事務所
主分類H01M 10/48 20060101AFI20250306BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】電池駆動式用具を全個体電池で駆動すると、電池駆動式用具を使用可能な温度範囲が広がる一方において、低温すぎて正常に動作しない部品(要加温部品)や、過熱して正常に動作しない部品(要放熱部品)の温度を管理して正常に動作させる必要性が生じ、加温と放熱の両立技術が必要となる。
【解決手段】全固体電池セルを内蔵している電池パックと、電池パックが脱着可能な用具本体を備えており、電池パックおよび/または用具本体内に複数部品を収容している電池駆動式用具であり、その複数部品が、低温時には低温時レイアウトで配置され、高温時には高温時レイアウトで配置される。要加温部品を加温する必要がある低温時には放熱部材から放熱することを防止し、要放熱部品を放熱する必要がある高温時には放熱部材から放熱する。
【選択図】図11
特許請求の範囲【請求項１】
電池駆動式可搬用具であり、
少なくとも１個の全固体電池セルを内蔵している電池パックと、
前記電池パックが脱着可能な用具本体と、
少なくとも一部が前記電池パック内に配置されている電池温度計測回路を備えており、
その電池温度計測回路は、
高温領域では正確な計測結果を出力する一方において低温領域では正確性に劣る計測結果を出力する高温計測回路と、
低温領域では正確な計測結果を出力する一方において高温領域では正確性に劣る計測結果を出力する低温計測回路と、
前記高温計測回路の出力値が異常範囲になると前記低温計測回路の計測結果から電池温度を決定する値または電池温度を示す値を出力ないし採用し、前記低温温計測回路の出力値が異常範囲になると前記高温計測回路の計測結果から電池温度を決定する値または電池温度を示す値を出力ないし採用する切換え装置と、
を備えている。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
請求項１の電池駆動式可搬用具であり、
前記高温計測回路は、サーミスタと高温用分圧抵抗の直列回路を備えており、
前記低温計測回路は、前記サーミスタと低温用分圧抵抗の直列回路を備えている。
【請求項３】
請求項２の電池駆動式可搬用具であり、
前記高温用分圧抵抗の抵抗値が、前記低温用分圧抵抗の抵抗値より低い。
【請求項４】
請求項１～３のいずれかの１項に記載の電池駆動式可搬用具であり、
前記用具本体が、前記高温計測回路の一部と前記低温計測回路の一部を備えている。
【請求項５】
請求項１～３のいずれかの１項に記載の電池駆動式可搬用具であり、
前記電池パックが、前記高温計測回路と前記低温計測回路を備えている。
【請求項６】
請求項１～５のいずれかの１項に記載の電池駆動式可搬用具であり、
前記高温計測回路が正確な計測結果を出力する下限温度が、前記低温計測回路が正確な計測結果を出力する上限温度よりも高い。
【請求項７】
請求項１～６のいずれかの１項に記載の電池駆動式可搬用具であり、前記電池パックが供給する電力によって動作するとともに前記用具本体内に収容されているアクチュエータを備えており、
前記アクチュエータの－２０℃における最高出力／＋５０℃における最高出力＞０．５である。
【請求項８】
請求項１～７のいずれかの１項に記載の電池駆動式可搬用具であり、
前記電池パックが供給する電力によって動作するとともに前記用具本体内に収容されているアクチュエータを備えており、
前記アクチュエータが、環境温度が氷点下以下でも－３０℃以上であれば動作する。
【請求項９】
請求項１～８のいずれかの１項に記載の電池駆動式可搬用具であり、
前記電池パックが供給する電力によって動作するとともに前記用具本体内に収容されているアクチュエータを備えており、
前記アクチュエータが、環境温度が＋５０℃でも電池温度が＋１００℃以下であれば動作する。
【請求項１０】
請求項１～９のいずれかの１項に記載の電池駆動式可搬用具であり、
前記電池パックが、２００Ｗｈ／ｋｇ以上の単位重量当たりの放電容量を備えている。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本明細書は、電池駆動式（コードレス）の可搬用具、以下に限定するものではないが、例えば、使用者が支持した状態で使用する（ハンドヘルドの）コードレス電動用具に適用可能な技術を開示する。コードレスでハンドヘルドの電動用具には、例えば、電池で駆動するドリル、電池で駆動するネジ締め機（ドライバ）、電池で駆動するチェーンソー、電池で駆動する丸鋸、電池で駆動するハンドヘルドの真空掃除機、電池で駆動する照明器（懐中電灯）等が含まれる。本明細書に開示する技術は、また、使用者によって持ち運ばれ、持ち込まれた場所で使用する電池駆動式可搬用具、以下に限定するものではないが、例えば、電池で駆動するマイターソー、電池で駆動するテーブルソー、電池で駆動する芝刈機、床面等で支えた状態で使用する電池駆動式の真空掃除機等にも適用可能である。本明細書は、上記または後記するいずれかの電池駆動式可搬用具の用具本体に対して脱着可能であるとともに、少なくとも一個の全固体電池セルを備えている電池パックに関する技術をも開示する。
続きを表示（約 2,700 文字）【背景技術】
【０００２】
電池駆動式（コードレス）可搬用具は、その便利性と、多様な作業環境で使用できることから、広く普及している。過去には、そのような電池駆動式可搬用具は、ニッケル-カドミウム、ニッケル水素、およびリチウムイオンといった電池化学に基づいて再充電可能な電池によって駆動されてきた。例えば、特許文献１と２に、リチウムイオン電池を利用する電池駆動式可搬用具の一例が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１８-１２９９８６号公報
特開２０２０-２１６５７号公報
【０００４】
電池駆動式可搬用具を駆動する電池には、単位重量あるいは単位体積当たりの放電容量(あるいは蓄電容量)が大きいこと、及び／又は、単位重量あるいは単位体積当たりの出力が高いことが好ましいために、最近ではリチウムイオン電池が多用されている。リチウムイオン電池は、正極と負極の間に電解液（電解ゲルである場合もある）が充填されており、充放電時にリチウムイオンが電解液または電解ゲルを介して正極と負極の間を移動する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
リチウムイオン電池は、液状の電解液または粘性液状の電解ゲルを使用することから、電解液または電解ゲルが凍結するような低温環境では良好に動作しない。実際には、電解液または電解ゲルの温度が低下すると、電池の内部抵抗が増大して電池出力が低下する。そのために、リチウムイオン電池で駆動する可搬用具は、電解液または電解ゲルが凍結するには至らないほどの低温環境でも使用できなくなることがある。逆に、電解液または電解ゲルの温度が高くなりすぎると、電解液または電解ゲルに起因するガスによってセル内圧力が上昇しすぎてセルが故障するといった問題が生じる。リチウムイオン電池で駆動する可搬用具は、高温環境下では電池出力を制限して電池が過熱しないように制御する必要がある。リチウムイオン電池で駆動する用具は、高温環境下で使用できなくなることがある。
【０００６】
上記したように、電池駆動式可搬用具には、電池の内部抵抗が増大する低温環境では使用できないという問題が残され、セル内圧力が過大となる高温環境でも使用できないという問題が残されている。本明細書で開示する技術の一つの目的（それに制約するものではないが）は、電池駆動式可搬用具の使用可能な温度範囲を拡大することである。
【０００７】
上記に加えて、あるいは上記に代えて、電池駆動式（コードレス）可搬用具の場合、環境温度によって最大出力が大きく変動するという問題がある。例えば、高温環境で十分な最大出力が得られるように設計することはできるが、そう設計した場合に、低温環境では最大出力が低下して(最大出力が不十分となって)作業効率が低下するという問題が生じることがある。従来の電池駆動式可搬用具には、温度による最大出力の変化幅が大きすぎるという問題が残されている。本明細書で開示する技術の一つの目的（それに制約するものでないが）は、温度変化による最大出力の変化幅が小さな電池駆動式可搬用具を提供することである。
【０００８】
電池駆動式可搬用具の使用可能な温度範囲を広げるためには、正確に計測することができる温度範囲を広げる温度計測技術が必要となる。本明細書で開示する技術の一つの目的（それに制約するものでないが）は、電池駆動式可搬用具に搭載する温度計測回路によって正確に計測可能な温度範囲を拡大することである。その温度計測回路は、電池駆動式可搬用具の用具本体内に搭載される場合もあり、その用具本体に脱着可能な電池パック内に搭載される場合もあり、用具本体に電池パックが取り付けられたときに温度計測回路が完成することもある。本明細書で開示する温度計測技術は、電池温度の計測に適用することもできれば、電池駆動式可搬用具内の部品温度の計測に適用することもできれば、電池パックあるいはその電池パックを充電する充電装置内の部品温度の計測に適用することもできる。
【０００９】
低温で使用可能な電池を使用することによって、低温時でもその電池から必要な電力が得られるようにすることができる。しかしながら、その電力で駆動する電子機器（電池駆動式可搬用具内の部品）が低温すぎてその電子機器が正常に動作しないという問題が生じることがある。この問題に対処するために、本明細書では、低温すぎて正常に動作しない電子機器を、その電子機器が正常に動作する温度にまで温める技術を開示する。電池駆動式可搬用具は、高温環境下で使用することもあり、高温環境では冷却を必要とする電気機器（電池駆動式可搬用具の部品）を備えており、その電気機器を冷却する放熱装置を必要することがある。放熱を要する部品は、低温時に加温を要する部品であることもあれば、加温を要する部品と放熱を要する部品が別部品である場合もある。本明細書で開示する技術は、電子機器が正常に動作する温度にまで温めるようにデザインされた技術と、電気機器が異常な高温とならないように放熱するようにデザインされた技術を提供する。本明細書で開示する加温技術と放熱技術は、別々に利用することもできれば、両技術が両立するように（一方が他方を邪魔しないように）に同じ電池駆動式可搬用具に組み込むことができる。なお低温時に加熱を要する電子機器と、高温時に冷却を要する電気機器は、同じ機器である場合もあり、異なる機器である場合もある。
【００１０】
本教示の別の態様では、電解液も電解ゲルも使用しない代わりに、正極と負極の間に固体電解質または固体導電体を使用する全固体電池を利用して電池駆動式可搬用具に電力を供給する。全固体電池は、その全固体電池で駆動する電池駆動式可搬用具が使用される可能性のある全ての温度環境において、電解質または導電体が固体のままであるという事実によって、電池駆動式可搬用具を使用可能な温度範囲を広げる。また全固体電池の場合、電池の構造によって、他の種類の電池に比して、電池パック内の配線インダクタンスを低く抑えることができる。この利点を活用するためには、電池パックが脱着可能となっている用具本体内の配線インダクタンスもまた低く抑える必要がある。本明細書では、用具本体内の配線インダクタンスを低く抑える技術をも開示する。
（【００１１】以降は省略されています）

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