(57)【要約】  専用の端子を設けることなく、電池パック内の情報を外部機器との通信を行うことにより取り出すことができる電池パックを提供するため、電池２１の温度を監視する温度検出素子３３と、前記電池の種類を判別する電池種判別素子３４と、前記温度検出素子の情報を外部機器１へ伝達するための第１端子ｄと、前記電池種判別素子の情報を前記外部機器１へ伝達するための第２端子ｅと、を有する電池パック２０であって、前記温度検出素子及び前記電池種判別素子からの情報を外部機器６０へ伝達することを遮断する遮断手段３５及び３６を有することを特徴とする。
2017014007.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池の温度を監視する温度検出素子と、
前記電池の種類を判別する電池種判別素子と、
前記温度検出素子の情報を外部機器へ伝達するための第１端子と、
前記電池種判別素子の情報を前記外部機器へ伝達するための第２端子と、
を有する電池パックであって、
前記温度検出素子及び／又は前記電池種判別素子からの情報を前記外部機器へ伝達することを遮断する遮断手段を有することを特徴とする電池パック。
【請求項２】
前記外部機器からの所定の信号によって起動する制御部と、
前記所定の信号を検出するための信号検出手段と、を有し、
前記信号検出手段により前記所定の信号を検出した場合において、前記遮断手段は前記温度検出素子及び前記電池種判別素子からの情報を前記外部機器へ伝達することを遮断し、
前記制御部は、前記第１端子及び／又は前記第２端子を介して前記外部機器とデジタル信号を送信又は受信するように構成したことを特徴とする請求項１に記載の電池パック。
【請求項３】
前記信号検出手段により検出される前記所定の信号がパルス信号であることを特徴とする請求項２に記載の電池パック。
【請求項４】
前記電池パックの使用履歴を前記外部機器とデジタル信号によって通信可能に構成したことを特徴とする請求項２又は３に記載の電池パック。
【請求項５】
前記外部機器が前記電池パックを充電するための充電装置の場合には、前記温度検出素子の情報及び前記電池種判別素子の情報を前記第１端子及び前記第２端子を介して前記充電装置に伝達し、前記外部機器が前記充電装置以外の場合には、前記遮断手段により前記情報の伝達を遮断することを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の電池パック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電動工具やアクセサリ機器等の電源として用いられる電池パックに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、小型、軽量をメリットとしてコ−ドレス電動工具の電源としてリチウムイオン電池を備えた電池パックの普及が進んでいる。また、電動工具用の電池パックは電動工具だけではなく、電池パックに対応したラジオやライト等の様々なアクセサリ機器にも用いられ、その用途が広がっている。このような様々な使用方法が想定される中、例えば電池パックの使用履歴を情報として得て、その情報に基づき制御を行うことができれば、より最適な制御を実現することができる。また、顧客から寿命になって返却された電池パックであれば、その使用履歴を解析すること等により、今後の開発に活かすことができる。特許文献１には、このような履歴情報に基づく制御を行う電池パックが考案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−０７２９４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
電動工具用の電池パックは、様々な電動工具やアクセサリ機器に使用することができるよう互換性を有することが一般的である。電池パックは充電装置や電動工具等に対して所定の接続端子を介して接続され制御が行われるが、端子の役割を変更することは、上述した互換性を損なうことになる。例えば、既存の電池パックの端子が温度情報や電池種情報を伝達する役割を果たしている場合、それとは別の役割、例えば、電池パックの履歴情報を取り出す送受信の役割を持たせようとすると、従来の温度情報や電池種情報に基づく制御が行えなくなってしまう可能性がある。また、履歴情報を取り出すための送受信の役割を果たす端子を新たに設けることは、端子の設置スペ−ス等の問題があり困難である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明は、電池の温度を監視する温度検出素子と、前記電池の種類を判別する電池種判別素子と、前記温度検出素子の情報を外部機器へ伝達するための第１端子と、前記電池種判別素子の情報を前記外部機器へ伝達するための第２端子と、を有する電池パックであって、前記温度検出素子及び前記電池種判別素子からの情報を前記外部機器へ伝達することを遮断する遮断手段を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、新たに専用の端子を設けることなく、電池パック内の情報を外部機器へ送信又は受信することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明となる電池パックと外部機器である充電装置とを接続した状態を示す回路図の一例である。
【図２】図１において温度情報を検出するための回路構成の一例である。
【図３】図１において電池種情報を検出するための回路構成の一例である。
【図４】本発明となる電池パックと外部機器である情報送受信装置とを接続した状態を示す回路図の一例である。
【図５】本発明となる電池パックの制御フローチャートの一例である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図１は本発明となる電池パックと充電装置とを接続した状態の一実施形態を示す回路図である。図１において、１は電池パック２０を充電する充電装置であり、以下にその構成を説明する。なお、充電装置１は外部機器の一例である。２は充電装置１の電源となる交流電源である。３は交流電源の電圧を整流平滑するための第一整流平滑回路である。４は電池パック２０に電力を供給するために交流電源１から供給される電力を変換するための高周波トランスである。５はＦＥＴ等のスイッチング素子から構成されるスイッチング回路である。６はスイッチング制御回路であり、スイッチングＩＣ等から構成される。スイッチング制御回路６は、高周波トランス４の二次側からの電圧、電流のフィ−ドバック情報に基づきスイッチング回路５の制御を行い、所望の電圧、電流を２次側の回路に供給できるよう制御が行われる。７は高周波トランス４において変換された電圧を整流平滑するための第二整流平滑回路である。８は表示回路であり、例えばＬＥＤ等で構成され、現在の充電状態（充電前、充電中、充電終了等）を表示する。９は補助電源回路であり、高周波トランス、スイッチング回路、スイッチング制御回路等から構成され、制御部となるマイクロコンピュータ（以下マイコンと称す）１４等の制御系の電源となる電圧Ｖｃｃを供給する。
【０００９】
１０は電池電圧検出回路、１１は充電電流検出回路であり、電池パック２０の電池電圧及び充電電流をそれぞれ検出する。１２は電圧電流制御回路であり、電圧電流設定回路１３で設定される充電電圧及び充電電流の設定値と電池電圧検出回路１０及び充電電流検出回路１１において検出された電圧情報及び電流情報（検出値）とを比較するための比較器、及び、その比較情報を一次側のスイッチング制御回路６に伝達するためのフォトカプ等から構成される。電圧電流制御回路１２を介して伝達されたフィ−ドバック情報に基づき、スイッチング制御回路６は所望の充電電圧及び充電電流を二次側の充電回路（接続端子ａ及びｂ）に供給できるよう制御が行われる。
【００１０】
１４はマイコンであり、電池電圧検出回路１０で検出された電池電圧、充電電流検出回路１１で検出された充電電流、温度検出回路１５で検出された電池パック２０の温度情報、電池種検出回路１６で検出された電池パック２０の電池種情報を、Ａ／Ｄポ−トに入力することにより、各種情報を取り込む構成となっている。また、マイコン１４の出力ポ−トからの信号に対応して、電圧電流設定回路１３において充電電圧及び充電電圧を複数の設定値に設定できる構成になっている。例えば、出力ポ−トからの設定に対応して充電電流を２Ａ、３Ａ、５Ａ、８Ａ、１０Ａ等に複数設定できる。充電電圧も同様に、１６.８Ｖ（４セルのリチウムイオン電池を充電するための電圧の相当）、２１．０Ｖ（５セルのリチウムイオン電池を充電するための電圧の相当）等、複数設定できる。なお、これら設定値はこれに限るものではない。
【００１１】
また、マイコン１４は、出力ポ−トの出力に対応して表示回路８の制御を行う。例えば、表示回路８がＬＥＤで構成されている場合、充電状態に応じて出力ポ−トから所定の信号を出力することによりＬＥＤの発色の制御を行う。また、マイコン１４は、フォトカプラ等の絶縁素子を介して信号を出力することにより、スイッチング制御回路６のオン・オフを制御することができるものとする。例えば、出力信号に対応して、充電前及び充電終了後はスイッチング制御回路６をオフし、電池パック２０への電力供給を停止し、充電中はスイッチング制御回路６をオンし、電池パック２０への電力供給を開始するような構成になっている。これにより充電中以外の電力消費を抑制することができる。
【００１２】
１７はスイッチング素子であるＦＥＴ（Ｐチャネル）であり、１８は制限抵抗である。ＦＥＴ１７は、マイコン１４によりオン及びオフが制御され、電池パック２０に所定の接続端子ｆを介してＶｃｃ電圧を供給するものとする。
【００１３】
２０は電池パックであり、以下にその構成を説明する。２１は電池セルであり、複数の電池セルが直列の接続された構成である。本実施の形態では４つの電池セル２１が直列に接続され公称電圧１４．４Ｖである。２２はセル電圧検出回路であり、各電池セル２１のセル電圧を検出するＩＣ等である。２３は電池セル２１を電源とした電源回路であり、電池パック２０側の制御部となるマイクロコンピュータ２４（以下マイコンと称す）に電源を供給する。２５は電池電圧検出回路であり、電池セル２１の全体電圧を検出する。
【００１４】
２６は過充電検出回路である。セル電圧検出回路２２は複数の電池セル２１の中の一つでも所定の電圧以上（過充電閾値以上）に達したことを検出すると、過充電であると判別し、所定の信号（異常信号）を出力し、マイコン２４は過充電検出回路２６を介して当該信号を受信し、過充電状態であることを判別する。また、過充電時にセル電圧検出回路２２から出力される信号（異常信号）は、過充電信号出力回路３０、及び充電装置１に電池パック２０が接続された場合に接続される所定の接続端子ｄ（第１端子）を介して充電装置１側に伝達される。充電装置１はこの信号に基づき充電を停止する構成になっている。
【００１５】
２７は過放電検出回路である。セル電圧検出回路２２は複数の電池セル２１の中の一つでも所定の電圧以下（過放電閾値以下）に達したことを検出すると、過放電であると判別し、所定の信号（異常信号）を出力し、マイコン２４は過放電検出回路２７を介して当該信号を受信し、過放電状態であることを判別する。また、過放電時にセル電圧検出回路２２から出力される信号（異常信号）は、過放電信号出力回路２９、及び電池パック２０が接続された図示しない電動工具等の電気機器の所定の接続端子ｃ（第４端子）を介して機器側に伝達される。電気機器はこの信号に基づき放電を停止する構成になっている。また、過充電検出回路２６又は過放電検出回路２７を介して受信した異常信号に基づき、マイコン２４は、その受信回数をその内部のメモリ等の記憶部２４ａに記憶する。
【００１６】
３１はダイオ−ド、３２はスイッチング素子であるＦＥＴである。電池パック２０が充電装置１に接続されると、充電装置１のＦＥＴ１７、互いの所定の接続端子ｆ、及び電池パック２０のダイオ−ド３１を介して、電池パック２０のＦＥＴ３２のゲ−トに電圧Ｖｃｃが供給され、ＦＥＴ３２はオンする。本実施の形態では、ＦＥＴ３２がオンすることにより電源回路２３が動作し、マイコン２４に電源が供給される。また、ダイオ−ド３１は、マイコン２４の出力ポ−トにも接続されており、マイコン２４が起動した後は、当該出力ポ−トから所定の信号が出力されることにより、ＦＥＴ３２をオン状態に維持することができる。すなわち、マイコン２４が一度起動した後は、充電装置１側からの電圧Ｖｃｃの供給がなくても、マイコン２４の出力ポ−トから信号を出力することにより、電源回路２３の動作状態を維持し、マイコン２４の動作状態を維持することができる。また、充電装置１に接続することによって電池パック２０に供給される電圧Ｖｃｃは、信号検出手段である接続検出回路２８を介してマイコン２４によって検出可能に構成されている。マイコン２４は、電池パック２０を充電装置１に接続した接続回数を、その内部のメモリ２４ａに記憶する構成となっている。
【００１７】
３３は電池セル２１に近接して設けられた温度検出素子となるサ−ミスタである。サ−ミスタ３３の温度情報は、所定の接続端子ｄを介して充電装置１の温度検出回路１５で検出され、検出された温度検出値に基づいて充電制御が行われる。３４は電池種判別抵抗（電池種判別素子）であり、例えば、４つの電池セル（直列接続）で構成された電池パックと５つの電池セル（直列接続）で構成された電池パック等を判別するために設けられている。すなわち、電池種判別抵抗３４は電池パック２０の情報（電池セルの直列数、電池セルの並列数等）を有しており電池パック毎に異なる抵抗値となっている。電池判別抵抗の情報は、所定の接続端子ｅ（第２端子）を介して充電装置１の電池種検出回路１６で検出され、検出された電池種判別抵抗の情報に基づいて充電制御が行われる。
【００１８】
３５及び３６はスイッチング素子であるＦＥＴであり、後述するように遮断手段として機能する。ＦＥＴ３５及び３６はマイコン２４の所定の出力ポ−トによってオン及びオフが制御される。ＦＥＴ３５及び３６がオン状態である場合は、充電装置１において温度情報と電池種判別情報が検出できる状態にある。ここで図２、図３を用いて、温度情報及び電池種判別情報の検出方法について説明する。
【００１９】
図２は温度情報の検出方法の一例である。充電装置１の温度検出回路１５は、電圧Ｖｃｃを抵抗Ｒ１、Ｒ２で分圧する構成である。電池パック２０のサ−ミスタ３３の一方側の端子は、所定の接続端子ｄを介して抵抗Ｒ１及びＲ２の接続点に接続される。この時、ＦＥＴ３５がオン状態である場合、サ−ミスタ３３の他方側の端子がグランドレベルにあり、充電装置１のマイコン１４には、電圧Ｖｃｃを抵抗Ｒ１及びＲ２とサ−ミスタの合成抵抗で分圧された値が入力される。マイコン１４はこの分圧値に基づいて温度情報を判別する。一方、ＦＥＴ３５がオフ状態である場合、サ−ミスタ３３の他方側の端子は、グランドレベルではないため（オ−プン状態）、マイコン１４は温度情報を検出することはできない。すなわち、充電装置１側のマイコン１４にはサ−ミスタ３３が接続されていない状態になっている。
【００２０】
図３は電池種判別情報の検出方法の一例である。充電装置１の電池種判別回路１６は、抵抗Ｒ３が電圧Ｖｃｃでプルアップされている構成である。電池パック２０の電池種判別抵抗３４の一方側の端子は、所定の接続端子ｅを介して抵抗Ｒ３に接続される。この時、ＦＥＴ３６がオン状態である場合、電池種判別抵抗３４の他方側の端子がグランドレベルにあり、充電装置１のマイコン１４には、電圧Ｖｃｃを抵抗Ｒ３及び電池種判別抵抗３４で分圧された値が入力される。マイコン１４はこの分圧値に基づいて電池種情報を判別する。一方、ＦＥＴ３６がオフ状態である場合、電池種判別抵抗３４の他方側の端子は、グランドレベルではないため（オ−プン状態）、マイコン１４は電池種判別情報を検出することはできない。すなわち、充電装置１側のマイコン１４には電池種判別抵抗３４が接続されていない状態になっている。
【００２１】
３７はスイッチング素子であるＦＥＴであり、後述するようにデジタル情報の送信のために設けられている。ＦＥＴ３７のゲ−トはマイコン２４の出力ポ−トに接続されており、ＦＥＴ３７のオン及びオフを制御できる構成になっている。電池パック２０が充電装置１に接続されている場合、ＦＥＴ３７はオフ状態になるようにマイコン２４に制御されている。
【００２２】
３８、３９、４０はスイッチング素子であり、それぞれＰチャネル、Ｎチャネル、ＮチャネルのＦＥＴである。４１は抵抗である。これらの素子は、後述するように、デジタル情報の受信のために設けられている。ＦＥＴ３９のゲ−トはマイコン２４の出力ポ−トに接続されており、ＦＥＴ３９のオン及びオフを制御できる構成になっている。充電装置１に接続されている場合、ＦＥＴ３９はオフ状態になるようにマイコン２４に制御されている。
【００２３】
図４は本発明となる電池パックと情報送受信装置（外部機器）とを接続した状態を示す回路図の一例である。電池パック２０内のメモリ等の記憶部２０ａに記憶されている電池情報を、新たに接続端子を設けることなく外部機器とデジタル通信にて送受信するための一例について図４を用いて説明する。
【００２４】
電池パック２０は図１と同じ構成であるため説明を省略する。６０は電池パック２０内のメモリ等の記憶部２４ａに記憶されている情報を送受信するための外部機器である情報送受信装置であり、以下にその構成を説明する。以下のように構成される。５０、５２、５４及び５６は抵抗（制限抵抗）、５１、５３、５５及び５７はスイッチング素子であるＦＥＴ、５８は通信用ＩＣである。また情報送受信装置６０はパソコン（ＰＣ）７０とも送受信可能に構成され、ＰＣ７０側から操作することができる構成になっている。
【００２５】
電池情報の通信動作を説明する。電池パック２０が情報送受信装置６０と接続された場合の動作を以下に説明する。電池パック２０が情報送受信装置６０と接続端子ａ〜ｆで接続された後、使用者がＰＣ７０の対応ソフトを操作することにより通信ＩＣ５８が動作する。まず、通信ＩＣ５８はＴＸ端子から所定のデジタル信号を出力する。デジタル信号は基本的にはハイ及びロウの信号がパルス的（パルス信号）に出力されるものである。ＴＸ端子は、ＦＥＴ５５のゲ−トに接続されており、パルス信号がハイの時にオンする。ＦＥＴ５５がオンするとＰチャネルのＦＥＴ５３もオンする。ＦＥＴ５３がオンすると、制限抵抗５４を介して電圧Ｖｃｃが所定の接続端子ｆ（第３端子）を介して、電池パック２０のＦＥＴ３２のゲ−トに印加される。これにより上述したように電池パック２０側のマイコン２４が起動する。なお、上述したように、マイコン２４は一度起動すると、ダイオ−ド３１に接続されている出力ポ−トから信号を出力し、ＦＥＴ３２のオン又はオフに関わらず、動作を継続することができる。
【００２６】
また、接続検出回路２８において電圧Ｖｃｃの信号を検出することができる。本実施の形態においては、接続検出回路２８において所定のパルス信号を検出した場合、電池パック２０は、図１で示した充電装置１ではなく、情報送受信装置６０に接続されたものと認識する。情報送受信装置６０が接続されたものと認識した場合、電池パック２０と情報送受信装置６０との間でデジタル通信を行うべく、マイコン２４はＦＥＴ３５及び３６をオフする。先述したように、ＦＥＴ３５及び３６をオフすることにより、サ−ミスタ３３及び電池種判別抵抗３４は電気的に接続されていない状態になる。そして、マイコン２４はＦＥＴ３９のゲ−トに接続されている出力ポ−トから所定の出力信号を出力し、ＦＥＴ３９をオンさせる。ＦＥＴ３９がオンするとＰチャネルのＦＥＴ３８もオン状態となる。
【００２７】
その状態で情報送受信装置６０の通信ＩＣ５８のＴＸ端子からデジタル信号を出力すると、ＦＥＴ５７はデジタル信号に対応してオン及びオフが制御される。ＴＸ端子からハイ信号が出力されている場合にはＦＥＴ５７はオン状態であり、ＦＥＴ５７のドレインはグランド電位となる。このグランド電位は所定の接続端子ｅを介して電池パック２０に伝達される。ＦＥＴ５７のドレインがグランド電位である場合は、ＦＥＴ３８及び４０もオフ状態であるため、電池パック２０のマイコン２４のＲＸ端子には、抵抗４１を介して電圧ＶＤが入力される。
【００２８】
一方、ＴＸ端子からロウ信号が出力されている場合にはＦＥＴ５７はオフ状態であり、電池パック２０には抵抗５６及び所定の接続端子ｅを介して電圧Ｖｃｃが伝達される。更に、電池パック２０においては、この電圧ＶｃｃによってＦＥＴ３８及びＦＥＴ４０がオン状態になる。このため、電池パック２０のマイコン２４のＲＸ端子には、グランドレベルの電圧が入力される。
【００２９】
すなわち、情報送受信装置６０の通信ＩＣ５８のＴＸ端子からハイ信号を出力した場合には、電池パック２０のマイコン２４のＲＸ端子はハイ信号を受信し、逆に通信ＩＣ５８のＴＸ端子からロウ信号を出力した場合は、マイコン２４のＲＸ端子はロウ信号を受信する。更に、これらの信号の伝達は、デジタル信号伝達のための専用の端子ではなく、図１で説明した充電装置１に接続された場合に電池種判別情報を伝達する端子ｅによって行われる。従って、デジタル信号伝達用の専用の端子を新たに設ける必要がないため、端子の設置スペースを確保する必要がなく大型化を抑えることができ、互換性を維持することができる。
【００３０】
電池パック２０のマイコン２４のＴＸ端子からデジタル信号を出力すると、ＦＥＴ３７はデジタル信号に対応してオン及びオフの制御が行われる。ＴＸ端子からハイ信号が出力されている場合、ＦＥＴ３７はオン状態であり、ＦＥＴ３７のドレインはグランド電位となる。このグランド電位は所定の接続端子ｄを介して情報送受信装置６０に伝達される。グランド電位である場合、ＦＥＴ５１はオフ状態であるため、情報送受信装置６０の通信ＩＣ５８のＲＸ端子には抵抗５０を介して電圧Ｖｃｃが入力される。
【００３１】
一方、マイコン２４のＴＸ端子からロウ信号が出力されている場合にはＦＥＴ３７はオフ状態であり、情報送受信装置６０には、所定の接続端子ｄを介して電位は伝達されない。更に、情報送受信装置６０においては、抵抗５２を介してＦＥＴ５１のゲートに電圧Ｖｃｃが印加され、ＦＥＴ５１がオン状態になる。このため、情報送受信装置６０の通信ＩＣ５８のＲＸ端子には、グランドレベルの電圧が入力される。
【００３２】
すなわち、電池パック２０のマイコン２４のＴＸ端子からハイ信号を出力した場合は、情報送受信装置６０の通信ＩＣ５８のＲＸ端子はハイ信号を受信し、逆にマイコン２４のＴＸ端子からロウ信号を出力した場合は、通信ＩＣ５８のＲＸ端子はロウ信号を受信する。更に、これらの信号の伝達は、デジタル信号伝達のための専用の端子ではなく、図１で説明した充電装置１に接続された場合に温度情報を伝達する端子ｄによって行われる。従って、デジタル信号伝達用の専用の端子を新たに設ける必要がない。
【００３３】
以上から、本実施の形態によれば、充電装置を接続した際に利用する温度情報及び電池種判別情報を伝達する端子を用いて、電池パック内に設けられたメモリ等の記憶部に記憶された電池情報を外部機器に伝達するこができる。すなわち所定の端子（既存の端子）を利用して複数の情報を伝達することができる。そのため、新たな端子の設置スペースを確保する必要がなく大型化を抑えることができると共に、既存の充電機能を維持し互換性を維持することができる。
【００３４】
また、本実施の形態においては、情報送受信装置６０はＰＣ７０とも接続されており、デジタル通信により得た情報をＰＣ７０上に表示することも可能である。また、情報送受信装置６０は、電池情報をＰＣ７０上に表示できるような機器に限定するものではなく、例えば、デジタル通信により得た電池情報に基づき充電制御を行う充電装置、或いは、デジタル通信により得た電池情報に基づき放電制御を行う電動工具又はアクセサリ機器であってもよい。
【００３５】
次に、図５の制御フローチャートを用いて電池パック２０と外部機器との通信動作を説明する。まず、電池パック２０が外部機器に接続されたか否かを判別する（ステップ１０１）。外部機器に接続された場合は、電圧Ｖｃｃが所定の接続端子ｆを介して供給され（ステップ１０２）、電圧Ｖｃｃにより電池パック２０内のＦＥＴ３２がオンする。これにより、電源回路２３が動作して電池パック２０のマイコン２４が起動する（ステップ１０３）。ステップ１０３において起動したマイコン２４は、出力ポートから所定の出力信号を出力し、ダイオード３１を介してＦＥＴ３２をオンする（ステップ１０４）。
【００３６】
その後、接続検出回路２８において所定のパルス信号を検出したか否かを判別する（ステップ１０５）。ステップ１０５において所定のパルス信号を検出した場合には、情報送受信装置６０に接続されたと判別する（ステップ１１７）。ステップ１０５において所定のパルス信号が検出できなかった場合は、充電装置１に接続されたと判別する（ステップ１０６）。
【００３７】
ステップ１０６において充電装置１に接続されたと判別した場合は、サ−ミスタ３３、電池種判別抵抗３４をアクティブ状態にするために、ＦＥＴ３５及び３６をオンするため、マイコン２４は所定の信号を出力ポートから出力する（ステップ１０７及び１０８）。充電装置１に接続された場合にはデジタル通信は行わないので、ＦＥＴ３９をオフすべくマイコン２４は所定の信号を出力ポートから出力する（ステップ１０９）。
【００３８】
充電装置１は、所定の接続端子ｄ及びｅを介して伝達されるサ−ミスタ３３及び電池種判別抵抗３４の情報に基づき、電圧電流設定回路１３にて充電電圧及び充電電流を設定し、充電を開始する（ステップ１１０）。充電開始後は、例えば、過充電検出回路２６の検出情報や、接続検出回路２８の検出情報（充電装置への接続回数）等の充電状態の情報をマイコン２４のメモリ２４ａ内に記憶する（ステップ１１１）。その後、充電装置１は満充電に達したか否かを判別する（ステップ１１２）。例えば、リチウムイオン電池セルを充電する場合の一般的な充電方法である定電流定電圧充電方法における定電圧区間において充電電流がある所定値以下に達したら満充電であると判別し、充電を終了する（ステップ１１３）。なお、満充電の判別方法はこれに限るものではない。
【００３９】
その後、接続検出回路２８にてパルス信号を検出できない状態であるか否かを判別する（ステップ１１４）。ステップ１１４において、信号が検出できない状態であるということは、外部機器側からの電圧Ｖｃｃの供給が無くなったことを意味し、電池パック２０が外部機器から外された（非接続状態）ことになる（ステップ１１５）。外部機器から外された後は、マイコン２４の動作を停止するため、ダイオードＤ３１を介してＦＥＴ３２をオフすべくマイコン２４は出力ポートから所定の信号を出力し（ステック１１６）、ステップ１０１に戻る。
【００４０】
一方、ステップ１１７において、情報送受信装置６０に接続されたと判別した場合には、サ−ミスタ３３、電池種判別抵抗３４を電気的に開放状態にするため、ＦＥＴ３５及び３６をオフすべくマイコン２４は出力ポートから所定の信号を出力する（ステップ１１８及び１１９）。また、電池パック２０と情報送受信装置６０との間でデジタル通信を行うために、ＦＥＴ３９をオンにすべくマイコン２４は出力ポートから所定の信号を出力する（ステップ１２０）。このような状態にした後、電池パック２０のマイコン２４及び情報送受層装置６０の通信ＩＣ５８は、所定の接続端子を介して、双方のＲＸ端子及びＴＸ端子を介して情報の通信を行う（ステップ１２１）。その後、ステップ１１４と同様に、接続検出回路２８にて信号が検出できるか否かを判別し（ステップ１２２）、検出できない不検出状態である場合には、電池パック２０が情報送受信装置６０から外されたものと判別し（ステップ１１５）、外部機器から外された後は、マイコン２４の動作を停止するため、ダイオードＤ３１を介してＦＥＴ３２をオフすべくマイコン２４は出力ポートから所定の信号を出力し（ステック１１６）、ステップ１０１に戻る。
【００４１】
このように、本発明となる電池パック２０は、充電装置１と接続時には所定の接続端子ｄ、ｅを介してサ−ミスタ情報、電池種判別情報の伝達を行いことができる。一方、情報送受信装置６０と接続時には充電装置１への接続時に使用する既存の接続端子ｄ、ｅを介して電池情報の通信を行う。そのため通信用に新たな専用端子を設けることがないため、新たな接続端子の設置スペーツを確保する必要がなく大型化を抑えつつ、既存の接続端子を介してデジタル情報の送受信を行うことができ、互換性を維持することができる。
【００４２】
なお、本実施の形態では、電池パック２０が情報送受信装置６０に接続された際に遮断手段（ＦＥＴ３５及び３６）を遮断するように構成した。しかしながら、充電装置１が情報送受信装置６０の機能（履歴管理機能）を備えている場合には、充電装置１から所定のタイミング、例えば充電開始前や充電完了後に、パルス信号を出力するように構成すれば、情報送受信装置６０を別途設けなくても充電装置１のみで電池パック２０の充電と履歴管理を行うことが可能である。また、電池パック２０の放電時、すなわち電動工具やアクセサリ機器等に接続した場合にも、それら機器からパルス信号を出力するように構成すれば、放電状態の履歴管理も可能である。この場合、パルス信号の出力端子として接続端子ｃを利用すれば新たな端子を設ける必要はない。
【符号の説明】
【００４３】
１は充電装置（外部機器）、２は交流電源、３は第一整流平滑回路、４は高周波トランス、５はスイッチング回路、６はスイッチング制御回路、７は第二整流平滑回路、８は表示回路、９は補助電源回路、１０は電池電圧検出回路、１１は充電電流検出回路、１２は電圧電流制御回路、１３は電圧電流設定回路、１４はマイコン、１５は温度検出回路、１６は電池種検出回路、１７はＦＥＴ（スイッチング素子）、１８は抵抗、２０は電池パック、２１は電池セル、２２はセル電圧検出回路、２３は電源回路、２４はマイコン、２５は電池電圧検出回路、２６は過充電検出回路、２７は過放電検出回路、２８は接続検出回路、２９は過放電信号出力回路、３０は過充電信号検出回路、３１はダイオ−ド、３２はＦＥＴ（スイッチング素子）、３３はサ−ミスタ（温度検出素子）、３４は電池種判別抵抗、３６〜４０はＦＥＴ（スイッチング素子）、４１は抵抗、６０は情報送受信装置（外部機器）である。
【図１】
2017014007.tif 000003
【図２】
2017014007.tif 000004
【図３】
2017014007.tif 000005
【図４】
2017014007.tif 000006
【図５】
2017014007.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成30年1月12日(2018.1.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池の温度を監視する温度検出素子と、
前記電池の種類を判別する電池種判別素子と、
前記温度検出素子が接続されるとともに外部機器の機器側第１端子へ接続される第１端子と、
前記電池種判別素子が接続されるとともに前記外部機器の機器側第２端子へ接続される第２端子と、
を有し、前記外部機器に接続可能な電池パックであって、
接続された前記外部機器に応じて、前記第１端子及び前記第２端子の少なくとも一つから出力される情報を、前記温度検出素子からの温度情報及び前記電池種判別素子からの電池種判別情報の少なくとも一つとするか、又は、前記情報とは別のデジタル信号とするか、を切り替え可能に構成したことを特徴とする電池パック。
【請求項２】
前記温度検出素子及び前記電池種判別素子の中で少なくとも一つからの情報を前記外部機器へ伝達することを遮断する遮断手段を有し、
前記遮断手段で前記情報を遮断することにより、前記デジタル信号を出力するように構成したことを特徴とする請求項１に記載の電池パック。
【請求項３】
前記外部機器からの所定の信号によって起動する制御部と、
前記所定の信号を検出するための信号検出手段と、を有し、
前記信号検出手段により前記所定の信号を検出した場合において、前記遮断手段は前記温度検出素子及び前記電池種判別素子からの情報を前記外部機器へ伝達することを遮断し、
前記制御部は、前記第１端子及び前記第２端子の中で少なくとも一つを介して前記外部機器と前記デジタル信号を送信又は受信するように構成したことを特徴とする請求項２に記載の電池パック。
【請求項４】
前記外部機器が前記電池パックを充電するための充電装置の場合には、前記温度検出素子の情報及び前記電池種判別素子の情報を前記第１端子及び前記第２端子を介して前記充電装置に伝達し、
前記外部機器が前記充電装置以外の場合には、前記前記デジタル信号を前記外部機器に伝達することを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の電池パック。
【請求項５】
電池の温度を監視する温度検出素子と、
前記電池の種類を判別する電池種判別素子と、
前記温度検出素子が接続されるとともに外部機器の機器側第１端子へ接続される第１端子と、
前記電池種判別素子が接続されるとともに前記外部機器の機器側第２端子へ接続される第２端子と、
を有する電池パックであって、
前記温度検出素子及び前記電池種判別素子の少なくとも一方からの情報を前記外部機器へ伝達することを遮断する遮断手段を有することを特徴とする電池パック。
【請求項６】
前記外部機器からの所定の信号によって起動する制御部と、
前記所定の信号を検出するための信号検出手段と、を有し、
前記信号検出手段により前記所定の信号を検出した場合において、前記遮断手段は前記温度検出素子及び前記電池種判別素子からの情報を前記外部機器へ伝達することを遮断し、
前記制御部は、前記第１端子及び前記第２端子の少なくとも一方を介して前記外部機器とデジタル信号を送信又は受信するように構成したことを特徴とする請求項５に記載の電池パック。
【請求項７】
前記信号検出手段により検出される前記所定の信号がパルス信号であることを特徴とする請求項６に記載の電池パック。
【請求項８】
前記電池パックの使用履歴を前記外部機器とデジタル信号によって通信可能に構成したことを特徴とする請求項６又は７に記載の電池パック。
【請求項９】
前記外部機器が前記電池パックを充電するための充電装置の場合には、前記温度検出素子の情報及び前記電池種判別素子の情報を前記第１端子及び前記第２端子を介して前記充電装置に伝達し、前記外部機器が前記充電装置以外の場合には、前記遮断手段により前記情報の伝達を遮断することを特徴とする請求項５乃至８の何れか一項に記載の電池パック。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明は、電池の温度を監視する温度検出素子と、前記電池の種類を判別する電池種判別素子と、前記温度検出素子が接続されるとともに外部機器の機器側第１端子へ接続される第１端子と、前記電池種判別素子が接続されるとともに前記外部機器の機器側第２端子へ接続される第２端子と、を有し、前記外部機器に接続可能な電池パックであって、接続された前記外部機器に応じて、前記第１端子及び前記第２端子の少なくとも一つから出力される情報を、前記温度検出素子からの温度情報及び前記電池種判別素子からの電池種判別情報の少なくとも一つとするか、又は、前記情報とは別のデジタル信号とするか、を切り替え可能に構成したことを特徴とする。また、上記目的を達成するため、本発明は、電池の温度を監視する温度検出素子と、前記電池の種類を判別する電池種判別素子と、前記温度検出素子が接続されるとともに外部機器の機器側第１端子へ接続される第１端子と、前記電池種判別素子が接続されるとともに前記外部機器の機器側第２端子へ接続される第２端子と、を有する電池パックであって、前記温度検出素子及び前記電池種判別素子の少なくとも一方からの情報を前記外部機器へ伝達することを遮断する遮断手段を有することを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
【図１】本発明となる電池パックと外部機器である充電装置とを接続した状態を示す回路図の一例である。
【図２】図１において温度情報を検出するための回路構成の一例である。
【図３】図１において電池種判別情報を検出するための回路構成の一例である。
【図４】本発明となる電池パックと外部機器である情報送受信装置とを接続した状態を示す回路図の一例である。
【図５】本発明となる電池パックの制御フローチャートの一例である。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
図１は本発明となる電池パックと充電装置とを接続した状態の一実施形態を示す回路図である。図１において、１は電池パック２０を充電する充電装置であり、以下にその構成を説明する。なお、充電装置１は外部機器の一例である。２は充電装置１の電源となる交流電源である。３は交流電源の電圧を整流平滑するための第一整流平滑回路である。４は電池パック２０に電力を供給するために交流電源２から供給される電力を変換するための高周波トランスである。５はＦＥＴ等のスイッチング素子から構成されるスイッチング回路である。６はスイッチング制御回路であり、スイッチングＩＣ等から構成される。スイッチング制御回路６は、高周波トランス４の二次側からの電圧、電流のフィ−ドバック情報に基づきスイッチング回路５の制御を行い、所望の電圧、電流を２次側の回路に供給できるよう制御が行われる。７は高周波トランス４において変換された電圧を整流平滑するための第二整流平滑回路である。８は表示回路であり、例えばＬＥＤ等で構成され、現在の充電状態（充電前、充電中、充電終了等）を表示する。９は補助電源回路であり、高周波トランス、スイッチング回路、スイッチング制御回路等から構成され、制御部となるマイクロコンピュータ（以下マイコンと称す）１４等の制御系の電源となる電圧Ｖｃｃを供給する。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
１０は電池電圧検出回路、１１は充電電流検出回路であり、電池パック２０の電池電圧及び充電電流をそれぞれ検出する。１２は電圧電流制御回路であり、電圧電流設定回路１３で設定される充電電圧及び充電電流の設定値と電池電圧検出回路１０及び充電電流検出回路１１において検出された電圧情報及び電流情報（検出値）とを比較するための比較器、及び、その比較情報を一次側のスイッチング制御回路６に伝達するためのフォトカプラ等から構成される。電圧電流制御回路１２を介して伝達されたフィ−ドバック情報に基づき、スイッチング制御回路６は所望の充電電圧及び充電電流を二次側の充電回路（接続端子ａ及びｂ）に供給できるよう制御が行われる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
４はマイコンであり、電池電圧検出回路１０で検出された電池電圧、充電電流検出回路１１で検出された充電電流、温度検出回路１５で検出された電池パック２０の温度情報、電池種検出回路１６で検出された電池パック２０の電池種判別情報を、Ａ／Ｄポ−トに入力することにより、各種情報を取り込む構成となっている。また、マイコン１４の出力ポ−トからの信号に対応して、電圧電流設定回路１３において充電電圧及び充電電圧を複数の設定値に設定できる構成になっている。例えば、出力ポ−トからの設定に対応して充電電流を２Ａ、３Ａ、５Ａ、８Ａ、１０Ａ等に複数設定できる。充電電圧も同様に、１６.８Ｖ（４セルのリチウムイオン電池を充電するための電圧の相当）、２１．０Ｖ（５セルのリチウムイオン電池を充電するための電圧の相当）等、複数設定できる。なお、これら設定値はこれに限るものではない。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
１７はスイッチング素子であるＦＥＴ（Ｐチャネル）であり、１８は制限抵抗である。ＦＥＴ１７は、マイコン１４によりオン及びオフが制御され、電池パック２０に所定の接続端子ｆを介して電圧Ｖｃｃを供給するものとする。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
３３は電池セル２１に近接して設けられた温度検出素子となるサ−ミスタである。サ−ミスタ３３の温度情報は、所定の接続端子ｄを介して充電装置１の温度検出回路１５で検出され、検出された温度検出値に基づいて充電制御が行われる。３４は電池種判別抵抗（電池種判別素子）であり、例えば、４つの電池セル（直列接続）で構成された電池パックと５つの電池セル（直列接続）で構成された電池パック等を判別するために設けられている。すなわち、電池種判別抵抗３４は電池パック２０の情報（電池セルの直列数、電池セルの並列数等）を有しており電池パック毎に異なる抵抗値となっている。電池種判別抵抗の情報は、所定の接続端子ｅ（第２端子）を介して充電装置１の電池種検出回路１６で検出され、検出された電池種判別抵抗の情報に基づいて充電制御が行われる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
図３は電池種判別情報の検出方法の一例である。充電装置１の電池種検出回路１６は、抵抗Ｒ３が電圧Ｖｃｃでプルアップされている構成である。電池パック２０の電池種判別抵抗３４の一方側の端子は、所定の接続端子ｅを介して抵抗Ｒ３に接続される。この時、ＦＥＴ３６がオン状態である場合、電池種判別抵抗３４の他方側の端子がグランドレベルにあり、充電装置１のマイコン１４には、電圧Ｖｃｃを抵抗Ｒ３及び電池種判別抵抗３４で分圧された値が入力される。マイコン１４はこの分圧値に基づいて電池種判別情報を判別する。一方、ＦＥＴ３６がオフ状態である場合、電池種判別抵抗３４の他方側の端子は、グランドレベルではないため（オ−プン状態）、マイコン１４は電池種判別情報を検出することはできない。すなわち、充電装置１側のマイコン１４には電池種判別抵抗３４が接続されていない状態になっている。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
図４は本発明となる電池パックと情報送受信装置（外部機器）とを接続した状態を示す回路図の一例である。電池パック２０内のメモリ等の記憶部２４ａに記憶されている電池情報を、新たに接続端子を設けることなく外部機器とデジタル通信にて送受信するための一例について図４を用いて説明する。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３９】
その後、接続検出回路２８にてパルス信号を検出できない状態であるか否かを判別する（ステップ１１４）。ステップ１１４において、信号が検出できない状態であるということは、外部機器側からの電圧Ｖｃｃの供給が無くなったことを意味し、電池パック２０が外部機器から外された（非接続状態）ことになる（ステップ１１５）。外部機器から外された後は、マイコン２４の動作を停止するため、ダイオード３１を介してＦＥＴ３２をオフすべくマイコン２４は出力ポートから所定の信号を出力し（ステップ１１６）、ステップ１０１に戻る。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
一方、ステップ１１７において、情報送受信装置６０に接続されたと判別した場合には、サ−ミスタ３３、電池種判別抵抗３４を電気的に開放状態にするため、ＦＥＴ３５及び３６をオフすべくマイコン２４は出力ポートから所定の信号を出力する（ステップ１１８及び１１９）。また、電池パック２０と情報送受信装置６０との間でデジタル通信を行うために、ＦＥＴ３９をオンにすべくマイコン２４は出力ポートから所定の信号を出力する（ステップ１２０）。このような状態にした後、電池パック２０のマイコン２４及び情報送受信装置６０の通信ＩＣ５８は、所定の接続端子を介して、双方のＲＸ端子及びＴＸ端子を介して情報の通信を行う（ステップ１２１）。その後、ステップ１１４と同様に、接続検出回路２８にて信号が検出できるか否かを判別し（ステップ１２２）、検出できない不検出状態である場合には、電池パック２０が情報送受信装置６０から外されたものと判別し（ステップ１１５）、外部機器から外された後は、マイコン２４の動作を停止するため、ダイオード３１を介してＦＥＴ３２をオフすべくマイコン２４は出力ポートから所定の信号を出力し（ステップ１１６）、ステップ１０１に戻る。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４１】
このように、本発明となる電池パック２０は、充電装置１と接続時には所定の接続端子ｄ、ｅを介してサ−ミスタ情報、電池種判別情報の伝達を行いことができる。一方、情報送受信装置６０と接続時には充電装置１への接続時に使用する既存の接続端子ｄ、ｅを介して電池情報の通信を行う。そのため通信用に新たな専用端子を設けることがないため、新たな接続端子の設置スペースを確保する必要がなく大型化を抑えつつ、既存の接続端子を介してデジタル情報の送受信を行うことができ、互換性を維持することができる。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４３】
１は充電装置（外部機器）、２は交流電源、３は第一整流平滑回路、４は高周波トランス、５はスイッチング回路、６はスイッチング制御回路、７は第二整流平滑回路、８は表示回路、９は補助電源回路、１０は電池電圧検出回路、１１は充電電流検出回路、１２は電圧電流制御回路、１３は電圧電流設定回路、１４はマイコン、１５は温度検出回路、１６は電池種検出回路、１７はＦＥＴ（スイッチング素子）、１８は抵抗、２０は電池パック、２１は電池セル、２２はセル電圧検出回路、２３は電源回路、２４はマイコン、２４ａは記憶部、２５は電池電圧検出回路、２６は過充電検出回路、２７は過放電検出回路、２８は接続検出回路、２９は過放電信号出力回路、３０は過充電信号出力回路、３１はダイオ−ド、３２はＦＥＴ（スイッチング素子）、３３はサ−ミスタ（温度検出素子）、３４は電池種判別抵抗、３６〜４０はＦＥＴ（スイッチング素子）、４１は抵抗、６０は情報送受信装置（外部機器）である。
【国際調査報告】
2017014007.tif 000008
2017014007.tif 000009