(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のセルを備え、充放電時に個々のセルの電圧を複数の電圧監視部で多重監視できるように構成された電動工具用バッテリであって、
前記セルの電極に接続されるリード板には、前記複数の電圧監視部のそれぞれに対応する複数の電圧信号取出し部位が形成されており、
各々の電圧信号取出し部位と各々の電圧監視部とがそれぞれ別々の導体を介して電気的に接続されていることを特徴とする電動工具用バッテリ。
【請求項２】
請求項１に記載された電動工具用バッテリであって、
個々のセルの電圧を監視する複数の電圧監視部が異なる電圧で動作するように構成されていることを特徴とする電動工具用バッテリ。
【請求項３】
請求項２に記載された電動工具用バッテリであって、
個々のセルの電圧を監視する第１の電圧監視部と第２の電圧監視部とを備えており、
前記第１の電圧監視部、前記第２の電圧監視部は、充電時の上限電圧を設定でき、前記セルの電圧が上限設定電圧より上昇したときに電圧上限信号を出力できるように構成されており、
前記第２の電圧監視部の上限設定電圧が第１の電圧監視部の上限設定電圧よりも大きく設定されていることを特徴とする電動工具用バッテリ。
【請求項４】
請求項３に記載された電動工具用バッテリであって、
前記第１の電圧監視部、前記第２の電圧監視部は、放電時の下限電圧を設定でき、前記セルの電圧が下限設定電圧より低下したときに電圧下限信号を出力できるように構成されており、
前記第２の電圧監視部の下限設定電圧が第１の電圧監視部の下限設定電圧よりも大きく設定されていることを特徴とする電動工具用バッテリ。
【請求項５】
請求項３に記載された電動工具用バッテリであって、
前記第２の電圧監視部の上限設定電圧は、前記セル固有の上限充電電圧よりも低い電圧に設定されていることを特徴とする電動工具用バッテリ。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載された電動工具用バッテリであって、
前記電圧監視部は基板に取付けられており、
前記リード板の電圧信号取出し部位は、そのリード板から帯状に張出してその先端部が前記基板の対応する端子に接続されていることを特徴とする電動工具用バッテリ。
【請求項７】
請求項１から請求項５のいずれかに記載された電動工具用バッテリであって、
前記電圧監視部は基板に取付けられており、
前記リード板の電圧信号取出し部位と前記基板の端子間が信号線によって接続されていることを特徴とする電動工具用バッテリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直列に接続された複数のセルを備え、充放電時に個々のセルの電圧を複数の電圧監視部で多重監視できるように構成された電動工具用バッテリに関する。
【背景技術】
【０００２】
電動工具用バッテリ１００では、図６に示すように、セルＳ１〜Ｓｎに対する過充電等を防止するために、個々のセルＳ１〜Ｓｎの電圧を二台の電圧監視部１０１，１０２で二重に監視している。これにより、仮に、いずれか一方の電圧監視部が故障しても、他方の電圧監視部が動作することで、過充電等を防止できるようになる。なお、図６ではセルＳ１以外のセルＳ２〜Ｓｎを監視する電圧監視部は省略されている。
図７は、セルＳ１の負電極とセルＳ２の正電極との接続部分の電位を二台の電圧監視部１０１，１０２まで導くための具体的な配線構造が模式斜視図で表されている。前記セルＳ１の負電極とセルＳ２の正電極とはリード板１０４により電気的に接続されており、そのリード板１０４の上辺中央に帯板状の電圧信号取出し部位１０４ｖが上方に延びるように形成されている。そして、前記電圧信号取出し部位１０４ｖの上端部が電圧監視部１０１，１０２を備える基板１０５の端子１０５ｔに接続されている。さらに、基板１０５の端子１０５ｔとそれぞれの電圧監視部１０１，１０２とはその基板１０５にプリントされた導体１０７によって電気的に接続されている。
【０００３】
図８は、別の電動工具用バッテリ１１０であり、二本のセルＳの負電極と二本のセルＳの正電極とを接続するリード板１１４を備えている。リード板１１４には、中央に電圧信号取出し部位１１４ｖが形成されており、その電圧信号取出し部位１１４ｖと電圧監視部（図示省略）が取付けられている基板１１５の端子（図示省略）とが信号線１１４ｒによって電気的に接続されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記した電動工具用バッテリ１００，１１０では、セルＳの電極に接続されたリード板１０４，１１４と二台の電圧監視部１０１，１０２を備える基板１０５，１１５との間が一本の電圧信号取出し部位１０４ｖ、あるいは信号線１１４ｒによって接続されている。このため、例えば、前記電圧信号取出し部位１０４ｖ等と基板１０５との接続部位で配線の接続不良が発生すると、二台の電圧監視部１０１，１０２が正常であっても、セルＳ１〜Ｓｎに対する過充電等の監視ができなくなる。
【０００５】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、本発明が解決しようとする課題は、一の電圧監視部とセル間の配線で接続不良等が発生した場合でも他の電圧監視部でセルの電圧監視を可能にして、電動工具用バッテリの過充電等に対する信頼性を向上させることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記した課題は、各請求項の発明によって解決される。
請求項１の発明は、複数のセルを備え、充放電時に個々のセルの電圧を複数の電圧監視部で多重監視できるように構成された電動工具用バッテリであって、前記セルの電極に接続されるリード板には、前記複数の電圧監視部のそれぞれに対応する複数の電圧信号取出し部位が形成されており、各々の電圧信号取出し部位と各々の電圧監視部とがそれぞれ別々の導体を介して電気的に接続されていることを特徴とする。
【０００７】
本発明によると、リード板に形成された各々の電圧信号取出し部位と各々の電圧監視部とがそれぞれ別々の導体を介して電気的に接続されている。このため、一の電圧監視部とリード板の対応する電圧信号取出し部位との間の配線で接続不良等が発生しても、他の電圧監視部で前記セルの電圧監視を継続して実施できる。
したがって、電動工具用バッテリの過充電等の防止構造に対する信頼性が向上する。
【０００８】
請求項２の発明によると、個々のセルの電圧を監視する複数の電圧監視部は、異なる電圧で動作するように構成されていることを特徴とする。
請求項３の発明によると、個々のセルの電圧を監視する第１の電圧監視部と第２の電圧監視部とを備えており、前記第１の電圧監視部、前記第２の電圧監視部は、充電時の上限電圧を設定でき、前記セルの電圧が上限設定電圧より上昇したときに電圧上限信号を出力できるように構成されており、前記第２の電圧監視部の上限設定電圧が第１の電圧監視部の上限設定電圧よりも大きく設定されていることを特徴とする。
請求項４の発明によると、第１の電圧監視部、前記第２の電圧監視部は、放電時の下限電圧を設定でき、前記セルの電圧が下限設定電圧より低下したときに電圧下限信号を出力できるように構成されており、前記第２の電圧監視部の下限設定電圧が第１の電圧監視部の下限設定電圧よりも大きく設定されていることを特徴とする。
【０００９】
このため、例えば、第１、第２の電圧監視部及びそれらの配線が正常であれば、充電時には、最初に第１の電圧監視部が電圧上限信号を出力し、次に第２の電圧監視部が電圧上限信号を出力するようになる。また、放電時には、最初に第２の電圧監視部が電圧下限信号を出力し、次に第１の電圧監視部が電圧下限信号を出力するようになる。
したがって、第１、第２の電圧監視部の動作順序等から電圧監視部の故障や配線不良等を早期に発見できるようになる。
【００１０】
請求項５の発明によると、第２の電圧監視部の上限設定電圧は、セル固有の上限充電電圧よりも低い電圧に設定されていることを特徴とする。
このため、セル固有の上限充電電圧を超える前に第２の電圧監視部が動作するようになり、過充電を未然に防止できる。
【００１１】
請求項６の発明によると、電圧監視部は基板に取付けられており、リード板の電圧信号取出し部位は、そのリード板から帯状に張出してその先端部が前記基板の対応する端子に接続されていることを特徴とする。
このように、リード板を基板の位置まで延ばす構成のため、配線不良が発生し難くなる。
請求項７の発明によると、電圧監視部は基板に取付けられており、リード板の電圧信号取出し部位と前記基板の端子間が信号線によって接続されていることを特徴とする。
これにより、リード板の形状が複雑化せず、リード板の成形が容易になる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によると、一の電圧監視部とセル間の配線で接続不良等が発生した場合でも他の電圧監視部によってセルの電圧監視が可能になるため、電動工具用バッテリの過充電等に対する信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態１に係る電動工具用バッテリの配線構造を表す模式斜視図である。
【図２】本発明の実施形態１に係る電動工具用バッテリの分解斜視図である。
【図３】前記電動工具用バッテリにおけるセルの電圧監視状況を表す回路図である。
【図４】前記電動工具用バッテリの充電時と放電時における電圧監視部の動作を表すグラフである。
【図５】変形例に係る電動工具用バッテリの配線構造を表す模式斜視図である。
【図６】従来の電動工具用バッテリにおけるセルの電圧監視状況を表す模式回路図である。
【図７】従来の電動工具用バッテリの配線構造を表す斜視図である。
【図８】従来の電動工具用バッテリの配線構造を表す模式斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（実施形態１）
以下、図１から図５に基づいて、本発明の実施形態１に係る電動工具用バッテリ１０の説明を行なう。ここで、図中の前後左右及び上下は、電動工具用バッテリ１０の前後左右及び上下に対応している。
【００１５】
＜電動工具用バッテリ１０の概要について＞
電動工具用バッテリ１０は、図２に示すように、バッテリケース１０ｃを備えており、そのバッテリケース１０ｃが上部開放型のケース本体部１２と、そのケース本体部１２の開口３２ｈを塞ぐ蓋部１４とから構成されている。ケース本体部１２内には、四本の円柱形のセルＳ１〜Ｓ４が軸心をそのケース本体部１２の幅方向（左右方向）と一致させた状態で、前後に並べられて配置されている。四本のセルＳ１〜Ｓ４には、それらのセルＳ１〜Ｓ４をケース本体部１２内で位置決めするためのセルカバー２０が上から被せられている。さらに、セルカバー２０の側面には、四本のセルＳ１〜Ｓ４を電気的に直列接続するための第１〜第５リード板２１，２２，２３，２４，２５が所定位置に取付けられている。即ち、図３の回路図に示すように、第１リード板２１がセルＳ１の負電極に接続されており、第２リード板２２がセルＳ１の正電極とセルＳ２の負電極に接続されている。また、第３リード板２３がセルＳ２の正電極とセルＳ３の負電極に接続されており、第４リード板２４がセルＳ３の正電極とセルＳ４の負電極に接続されている。そして、第５リード板２５がセルＳ４の正電極に接続されている。
【００１６】
また、セルカバー２０の上側には、図２に示すように、電動工具用バッテリ１０の電気回路の基板３０が配置されている。基板３０には、図３に示すように、各々のセルＳ１〜Ｓ４の電圧を監視するNo11〜 No14電圧監視部３２、No21電圧監視部３３と、セルＳ１〜Ｓ４の温度検出回路（図示省略）等が設けられている。また、基板３０には、図２に示すように、電動工具のターミナル（図示省略）、あるいは充電器のターミナル（図示省略）が接続されるバッテリターミナル３５が取付けられている。バッテリターミナル３５は、図３に示すように、電動工具用バッテリ１０のプラスターミナルＰ、マイナスターミナルＮ、電圧上限信号用ターミナルＯＶ１，ＯＶ２、及び電圧下限信号用ターミナルＵＶ１等から構成されている。
図２に示すように、バッテリケース１０ｃの蓋部１４には、電動工具の連結部（図示省略）、あるいは充電器の連結部（図示省略）と連結可能に構成された左右一対のレール部１４ｃが形成されている。そして、それらのレール部１４ｃ間に電動工具のターミナル（図示省略）、あるいは充電器のターミナル（図示省略）をバッテリターミナル３５まで導く複数の案内スリット１４ｓが形成されている。
【００１７】
＜電圧監視部３２，３３について＞
No11〜 No14電圧監視部３２は、図３に示すように、対応するセルＳ１〜Ｓ４の電圧をそれぞれ監視するＩＣであり、充電時にセルＳ１〜Ｓ４の電圧が上限設定電圧ＯＶ１よりも上昇したときに、電圧上限信号Ｒを出力できるように構成されている。また、電動工具用バッテリ１０が電動工具で使用されているとき（放電時）にセルＳ１〜Ｓ４の電圧が下限設定電圧ＵＶ１よりも下降したときに、電圧下限信号Ｔを出力できるように構成されている。
No21電圧監視部３３は、No11〜 No14電圧監視部３２と平行して対応するセルＳ１〜Ｓ４の電圧をそれぞれ監視するＩＣである。即ち、図３に示すように、No21電圧監視部３３がセルＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４のそれぞれの電圧を監視できるように構成されている。そして、充電時にセルＳ１〜Ｓ４の電圧が上限設定電圧ＯＶ２よりも上昇したときに電圧上限信号Ｘを出力できるように構成されている。
ここで、No21電圧監視部３３の上限設定電圧ＯＶ２は、セル固有の上限充電電圧よりも小さな値、例えば、4.2Vに設定されている。また、No11〜 No14電圧監視部３２の上限設定電圧ＯＶ１は、例えば、4.1Vに設定されており、下限設定電圧ＵＶ１は、例えば、1.5Vに設定されている。ここで、No11〜 No14電圧監視部３２の上限設定電圧ＯＶ１は、セルＳ１〜Ｓ４が満充電されたときの電圧に設定されている。
即ち、No11〜 No14電圧監視部３２が本発明の第１の電圧監視部に相当し、No21電圧監視部３３が本発明の第２の電圧監視部に相当する。
【００１８】
このため、電動工具用バッテリ１０の充電時に、図４に示すように、セルＳ１〜Ｓ４の電圧が上昇して上限設定電圧ＯＶ１を超えると、先ず、No11〜 No14電圧監視部３２が電圧上限信号Ｒを出力する。これにより、セルＳ１〜Ｓ４が満充電されたことが分かる。そして、充電器が前記上限設定電圧ＯＶ１を受けて充電を終了する。しかし、何らかの異常により充電が継続されて、セルＳ１〜Ｓ４の電圧が上限設定電圧ＯＶ２を超えると、No21電圧監視部３３が電圧上限信号Ｘを出力する。これにより、セルＳ１〜Ｓ４が過充電直前であることが分かる。そして、前記充電器が前記電圧上限信号Ｘを受けて充電を終了する。
なお、セルＳ１〜Ｓ４の電圧が上限設定電圧ＯＶ１を超えたとき、あるいは、充電器が満充電検出を行なったとき、あるいはセルＳ１〜Ｓ４の電圧が上限設定電圧ＯＶ２を超えたときのいずれかで、充電を終了させるようにすることも可能である。
また、電動工具用バッテリ１０を電動工具に使用しているとき、即ち、放電中に、セルＳ１〜Ｓ４の電圧が下降して下限設定電圧ＵＶ１より低下すると、No11〜 No14電圧監視部３２が電圧下限信号Ｔを出力する。これにより、前記電動工具が前記電圧下限信号Ｔを受けてモータを停止させる。
【００１９】
＜電圧監視部３２，３３とセルＳ１〜Ｓ４間の配線構造について＞
次に、図１の模式図に基づいて、電圧監視部３２，３３とセルＳ１〜Ｓ４間の配線構造について説明する。図１は、セルＳ３の正電極とセルＳ４の負電極との接続部位の電位Ｖ３（図３参照）、即ち、第４リード板２４の電位Ｖ３をNo13電圧監視部３２、及びNo21電圧監視部３３まで導くための配線構造を例示している。
図１、図２に示すように、第４リード板２４は、横に長い略角形のリード板本体部２４ｍと、そのリード板本体部２４ｍの上辺から上方に張出した帯板状の第１電圧信号取出し部位２４ａ、及び第２電圧信号取出し部位２４ｂとから構成されている。そして、第４リード板２４のリード板本体部２４ｍにセルＳ３の正電極とセルＳ４の負電極とが接続されるようになっている。また、第１電圧信号取出し部位２４ａと第２電圧信号取出し部位２４ｂの先端部（上端部）は、それぞれ基板３０に形成された第１端子３６と第２端子３７とに接続されている。そして、第１端子３６が基板３０にプリントされた導体３６ｃによってNo13電圧監視部３２の入力端子に接続されている。また、第２端子３７が同じく基板３０にプリントされた導体３７ｃによってNo21電圧監視部３２の入力端子に接続されている。
【００２０】
上記構成により、図１において、例えば、第４リード板２４の第１電圧信号取出し部位２４ａと基板３０の第１端子３６と接続部位で経時的に接続不良が発生した場合でも、第４リード板２４の電位Ｖ３が第２電圧信号取出し部位２４ｂ、第２端子３７等を介してNo21電圧監視部３３に導かれる。即ち、No21電圧監視部３３で第４リード板２４の電位Ｖ３を監視できるようになる。
このため、配線の接続不良等でNo13電圧監視部３２、No21電圧監視部３３が共に使用不能になる確率が大幅に減少し、電動工具用バッテリ１０の過充電、過放電の防止構造に対する信頼性が向上する。
ここで、第３リード板２３の電位Ｖ２をNo12電圧監視部３２、及びNo21電圧監視部３３まで導くための配線構造、及び第２リード板２２の電位Ｖ１をNo11電圧監視部３２、及びNo21電圧監視部３３まで導くための配線構造も上記と同様である。また、セルＳ４の正電極の電位Ｖ４、及びセルＳ１の負電極の電位Ｖ０は、基板３０にプリントされた導体（図示省略）によってNo11 、No14電圧監視部３２、及びNo21電圧監視部３３に導かれる。
【００２１】
＜本実施形態に係る電動工具用バッテリ１０の長所について＞
本実施形態に係る電動工具用バッテリ１０によると、リード板２４に形成された各々の電圧信号取出し部位２４ａ，２４ｂと各々の電圧監視部３２，３３とがそれぞれ別々の導体３６，３７等によって電気的に接続されている。このため、一の電圧監視部３２とリード板２４の対応する電圧信号取出し部位２４ａとの間の配線で接続不良等が発生しても、他の電圧監視部３３でセルの電圧監視を継続して実施できる。
したがって、電動工具用バッテリ１０の過充電等を確実に防止でき、信頼性が向上する。
【００２２】
また、No21電圧監視部３３（第２の電圧監視部３３）の上限設定電圧ＯＶ２はNo11〜 No14電圧監視部３２（第１の電圧監視部３２）の上限設定電圧ＯＶ１よりも大きな値に設定されている。このため、充電時、あるいは放電時の第１の電圧監視部３２と第２の電圧監視部３３の動作順序から電圧監視部３２，３３の故障や配線不良等を早期に発見できるようになる。
また、No21電圧監視部３３（第２の電圧監視部３３）の上限設定電圧ＯＶ２は、セルＳ１〜Ｓ４の上限充電電圧よりも低い値に設定されているため、何らかの異常により充電が継続された場合でも、セルＳ１〜Ｓ４が上限電圧を超える直前であることを検知でき過充電を未然に防止できる。
さらに、第１の電圧監視部３２と第２の電圧監視部３３は基板３０に取付けられており、リード板２４の電圧信号取出し部位２４ａ，２４ｂは、そのリード板２４から帯状に張出してその先端部が基板３０の対応する端子３６，３７に接続されている。このように、リード板２４を基板３０の位置まで延ばす構成のため、配線不良が発生し難くなる。
【００２３】
＜変更例＞
ここで、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更が可能である。例えば、本実施形態では、図１等に示すように、リード板本体部２４ｍの上辺から上方に帯板状の電圧信号取出し部位２４ａ，２４ｂを張出させ、それらの電圧信号取出し部位２４ａ，２４ｂの先端を基板３０の端子３６，３７に接続させる例を示した。しかし、図５に示すように、リード板本体部２４ｍの上辺一端側と他端側に電圧信号取出し部位２４ａ，２４ｂを設け、それらの電圧信号取出し部位２４ａ，２４ｂと基板３０の端子３６，３７との間を信号線３８，３９で接続する構成でも可能である。このように、信号線３８，３９を使用することで、リード板２４の形状が複雑化せず、成形が容易になる。
また、本実施形態では、No11〜 No14電圧監視部３２でのみ下限設定電圧ＵＶ１を設定できるようにしたが、No11〜 No14電圧監視部３２とNo21電圧監視部３３との双方で下限設定電圧を設定できるようにすることも可能である。この場合、No11〜 No14電圧監視部３２の下限設定電圧ＵＶ１とNo21電圧監視部３３の下限設定電圧ＵＶ２との値を変えるのが好ましい。これにより、放電時のNo11〜 No14電圧監視部３２とNo21電圧監視部３３の動作順序から電圧監視部３２，３３の故障や配線不良等を早期に発見できるようになる。
また、本実施形態では、No11〜 No14電圧監視部３２でそれぞれのセルＳ１〜Ｓ４の電圧を監視する例を示したが、例えば、一台の電圧監視部でそれぞれのセルＳ１〜Ｓ４の電圧を監視するようにしても良い。また、No21電圧監視部３３を複数に分割することも可能である。
さらに、充電時にセルＳ１〜Ｓ４の電圧が上昇してNo21電圧監視部３３の上限設定電圧ＯＶ２を超えた場合（No21電圧監視部３３が動作した場合）に、電動工具用バッテリ１０に記録を残せるようにすることも可能である。
【符号の説明】
【００２４】
２２・・・・・リード板
２３・・・・・リード板
２４・・・・・リード板
２４ｍ・・・・リード板本体部
２４ａ・・・・第１電圧信号取出し部位
２４ｂ・・・・第２電圧信号取出し部位
３０・・・・・基板
３２・・・・・電圧監視部
３３・・・・・電圧監視部
Ｓ１・・・・・セル
Ｓ２・・・・・セル
Ｓ３・・・・・セル
Ｓ４・・・・・セル
ＯＶ１・・・・上限設定電圧
ＯＶ２・・・・上限設定電圧
ＵＶ１・・・・下限設定電圧
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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