(57)【要約】【課題】  電池パックの制御回路とそれを充電する充電器の制御回路を、複雑な制御が不要で安価な回路で構成すること。【解決手段】  複数の電池セル２で構成された電池と、電池の過放電、過充電を検出する制御ＩＣ３と、電池の高温を検知する感温素子Ｔｈとを内蔵し、電池の過放電、過充電、高温に関する信号を一つの接続端子Ｔから外部へ出力するよう構成された電池パック１の制御回路において、過放電信号はワンショットパルスとして出力する構成とした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電池セルで構成された電池と、該電池の過放電、過充電を検出する制御ＩＣと、該電池の高温を検知する感温素子とを内蔵し、該電池の過放電、過充電、高温に関する信号を一つの接続端子から外部へ出力するよう構成された電池パックの制御回路において、過放電信号はワンショットパルスとして出力することを特徴とする電池パックの制御回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電池駆動式の電動工具等に使用される電池パックの制御回路に関するものであり、特に過放電防止制御に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図３は特許文献１に開示の電池パック１００と充電器２００の制御回路であり、電池パック１００の中には電池セルで構成された電池１１０と各電池セルの電圧をチェックする電池制御部１３０と電池１１０の温度をチェックするサーミスタ（感熱素子）ＴＭが内蔵されている。電池制御部１３０は各電池セルの過放電を検出すると過放電信号を接続端子ＴＥ３へ、過充電を検出すると過充電信号を接続端子ＴＥ４へ出力し、サーミスタＴＭは電池セルが高温になれば電池高温信号をＴＥ４へ出力するように構成されている。電池パック１００はこれらの信号を外部へ伝達することにより、電動工具等に装着して使用している時は、過放電信号あるいは電池高温信号によって電動工具内にあるスイッチング素子をオフすることで電池パック１００から供給される電流を遮断することができ、また、充電器で充電中は、過充電信号あるいは電池高温信号によって充電器内にあるスイッチング素子をオフすることで電池パック１００への電流の供給を遮断することができる。このように電池パック１００内にスイッチング素子を持たないため、寿命のある電池パック１００を安価に提供することが可能となる。
【０００３】
ところで、上記の電池パック１００は、電池高温信号および過充電信号を外部へ出力する接続端子ＴＥ４と過放電信号を外部へ出力する接続端子ＴＥ３を別々に有しているが、接続端子の数を減らすことはコストダウンのほかに電池パックの接続の信頼性を向上することに貢献する。そこで、上記ＴＥ３端子とＴＥ４端子を一つにまとめた構成とすることが考えられるが、このように構成した場合、特に充電器側でその信号は過放電、過充電、電池セルの高温のいずれによるものなのかの判断ができることが望まれる。なぜなら、リチウムイオン電池のような電池を充電する場合は、充電器で電池の電圧と電流をチェックし満充電を判断するとともに、安全に充電を行うために電池の過充電状態と温度状態を確認するようになっているので、過放電信号と温度高温信号が一つの接続端子にまとめられていると、充電器は温度異常と判断し充電を行わないからである。特許文献２にはこれを解決するために、電池温度をアナログ信号で、電池の残存容量をデジタル信号として伝達する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４２０６３４８号公報
【特許文献２】特開平６−２３３４７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献２のように、アナログ信号とデジタル信号を使い分ける方法では、電池パックと充電器の双方にそれを制御する回路が必要となり高価なものとなるという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記の問題を解決するものであり、電池の放電、充電、温度に関する信号を一つの接続端子から外部へ出力するよう構成された電池パックの制御回路とそれを充電する充電器の制御回路を、複雑な制御が不要で安価な回路で構成するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、複数の電池セルで構成された電池と、該電池の過放電、過充電を検出する制御ＩＣと、電池の高温を検知する感温素子とを内蔵し、電池の過放電、過充電、高温に関する信号を一つの接続端子から外部へ出力するよう構成された電池パックの制御回路において、過放電信号はワンショットパルスとして出力する構成とした。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、上記構成としたので、複雑な制御が不要で安価な回路構成の電池パックやその充電器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明にかかる電池パックの制御回路図である。
【図２】本発明にかかる制御回路の動作説明用タイミングチャートである。
【図３】従来の電池パックの制御回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を実施するための好適な実施形態について説明する。
【実施例１】
【００１１】
図１は本実施形態に係る電池パック１の制御回路であり、２は電池パック１に内蔵された電池セルであり、複数の電池セル２が直列に接続され電池を構成している。電池の正極は電池パック１の＋接続端子に、また、電池の負極は電池パック１の−接続端子に接続され、これらの端子によって電池パック１は電動工具等へ電流を供給したり、充電器から電流の供給を受けて充電される。３は各電池セル２の電圧を監視する制御ＩＣであり、各電池セル２の電圧は制御ＩＣ３の入力端子Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３・・・に入力される。電池セル２のいずれか一つが過放電とみなされる電圧より低くなると制御ＩＣ３の出力端子であるＯ１はＨｉ（たとえば５Ｖ）からＬｏ（たとえば０Ｖ）に変化するよう構成されており、これが過放電信号となる。同様に、電池セル２のいずれか一つが過充電とみなされる電圧より高くなると制御ＩＣ３の出力端子であるＯ２は、通常はＨｉであるが、ハイインピーダンスになるよう構成されており、これが過充電信号となる。
【００１２】
制御ＩＣ３の出力端子Ｏ１からの過放電信号は、抵抗Ｒ１、ＦＥＴ（電界効果型トランジスタ）Ｑ１、コンデンサＣ、ダイオードＤ、ＦＥＴＱ２を経て接続端子Ｔへ出力される。同様に、制御ＩＣ３の出力端子Ｏ２からの過充電信号は、抵抗Ｒ４、ＦＥＴＱ３、抵抗Ｒ６、ＦＥＴＱ４を経て接続端子Ｔへ出力される。抵抗Ｒ２、Ｒ５の一端はそれぞれＦＥＴＱ１、Ｑ３のドレインに接続され、他端はＦＥＴを作動させるために電池の正極側に接続されている。各ＦＥＴ（Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４）のソース端子は電池の負極側に接続されている。抵抗Ｒ３はコンデンサＣとともに微分回路を形成するものであるが、その一端はコンデンサＣとダイオードＤの間に接続され、他端は電池の負極側に接続されている。制御ＩＣ３の出力端子Ｏ１から過放電信号が出力されると、後述するように、制御端子Ｔには時間ｔ（図２参照）だけローインピーダンスとなるワンショットパルスが出力される。制御ＩＣ３の出力端子Ｏ２から過充電信号が出力されると、説明は省略するが、制御端子Ｔはローインピーダンスとなる。
【００１３】
Ｔｈは感温素子であるサーミスタであり、電池の近傍に実装され、その一端は接続端子Ｔに、他端は電池の負極側に接続されている。本実施例に好適なサーミスタＴｈは、電池の温度が高くなると抵抗が低くなるＮＴＣサーミスタである。電池パックの使用や充電器による電池パックの充電により内蔵の電池の温度が高くなってくるとサーミスタＴｈの抵抗が小さくなるので、接続端子Ｔはローインピーダンスとなる。
【００１４】
上述のように、電池パック１からは過放電信号、過充電信号、電池高温信号がまとめられて一つの接続端子Ｔから出力されるようになっており、これらの信号の内、どれか一つでも出力されると接続端子Ｔはローインピーダンスとなる。図示は省略するが、電池パック１が電動工具等あるいは充電器に装着されると、接続端子Ｔの信号（ローインピーダンス）はそれぞれの制御部に入力され、電動工具等においてはモータを制御しているスイッチング素子をオフして電池パック１からの電流を遮断するよう構成されており、また、充電器においては充電電流を制御しているスイッチング素子をオフして電池パック１への電流を遮断するよう構成されている。
【００１５】
次に制御回路の動作を説明する。電動工具等に電池パック１を装着して使用すると内部の電池は消耗する。電池が消耗すると電池パック１内のいずれかの電池セル２が過放電となり、制御ＩＣ３はそれを検知し、出力端子Ｏ１は、通常Ｈｉであるが、Ｌｏに変化する。出力端子Ｏ１がＬｏになると抵抗Ｒ１を介して接続されているＦＥＴＱ１のゲートがＬｏとなるので、ＦＥＴＱ１のドレイン−ソース間に電流は流れなくなる。すると、ＦＥＴＱ１のドレインの電圧（Ｖ１）は図２のようにＬｏからＨｉに変化し、その変化により微分回路の出力端の電圧（Ｖ２）はＨｉからＬｏへある時間をかけて低下する波形となる。この波形がダイオードＤを介してＦＥＴＱ２のゲートへ入力されると、ＦＥＴＱ２のドレイン−ソース間は時間ｔだけ電流が流れる状態となり、過放電信号がワンショットパルス（Ｖ３）として接続端子Ｔに出力される。図示は省略するが、電動工具等の制御回路では接続端子Ｔのワンショットパルスをたとえばフリップフロップでラッチし、そのフリップフロップの出力が電動工具等のモータを制御しているスイッチング素子をオフしてモータへの電流供給を遮断するので、モータの回転は止まる。
【００１６】
電動工具等の使用者はモータが回転しなくなるので、電池パック１が消耗していることを理解し、充電器で充電を開始する。上述したように充電器では電池の電圧と電流をチェックし電池の満充電を判断するとともに、安全に充電を行うために電池セル２の過充電状態と温度状態を確認するようになっているが、過放電信号と温度高温信号が一つの接続端子Ｔにまとめられていても、過放電信号はワンショットパルスで提供されるので、過放電信号が出力し続けるということはなく、電池パック１の温度が下がればサーミスタＴｈの抵抗が大きくなるので、接続端子Ｔはハイインピーダンスとなり、充電器は電池パック１の充電を開始することができるようになる。
【００１７】
本発明による電池パックの制御回路は、上述した実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変形や改良が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００１８】
この発明は、電池パックの制御回路について有用である。
【符号の説明】
【００１９】
１  電池パック、２  電池セル、３  制御ＩＣ、Ｔｈ  感温素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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