(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電池セルを備えた電池パックであって、電池電圧を検出する状態検出部と、電池組の正極と正極端子との間に配した第１のスイッチ手段と、状態検出部の出力に基づいて上記スイッチ手段を開閉する制御部と、電池組の正極から上記制御部に至る電源供給路に配した第２のスイッチ手段と、上記正極端子から制御部に至る電源供給路に配した単方向素子とを備え、上記制御部は状態検出部で検出された電池電圧の低下により常時はオフとなっている上記第２のスイッチ手段をオンとした後に、常時オンとなっている上記第１のスイッチ手段をオフとして電池組の正極と正極端子との間の放電経路を遮断するものであることを特徴とする電池パック。
【請求項２】
制御部は、放電経路の遮断後も状態検出部で検出される電池電圧が所定時間を越えて所定電圧以下であれば第２のスイッチ手段をオフとしてパワーダウンするものであることを特徴とする請求項１記載の電池パック。
【請求項３】
制御部は、放電経路の遮断後に状態検出部で検出される電池電圧が所定時間内に所定電圧以上に復帰すれば第１のスイッチ手段をオンとして放電経路を導通させるとともに第２のスイッチ手段をオフとするものであることを特徴とする請求項１または２記載の電池パック。
【請求項４】
充電器との接続でパワーダウン状態にある制御部に電源を供給する電源供給路を備えていることを特徴とする請求項２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、二次電池を備える電池パック、殊に過放電対策のための安全保護回路が組み込まれた電池パックに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複数の電池セルを収納している電池パック、ことにリチウム系の二次電池セルを収納しているものでは、過放電に対する対策を電池パック単体で行っておくことが好ましい。
【０００３】
このような過放電対策を備えた電池パックとして、電池と放電端子との間にスイッチ手段を接続するとともに、電池と充電端子との間にもスイッチ手段を接続し、電池電圧を監視して過放電の時は放電経路にあるスイッチ手段をオフし、過充電となる電圧の時は充電経路にあるスイッチ手段をオフするものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特許３４３３７５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで電池セルの電圧監視は電池セルの内部抵抗による電圧抵抗分の影響を受けるために、電池セルとしての容量が残っていても、大電流が流れると検出電圧が低くなってスイッチ手段をオフとすることになる所定電圧を下回ることが生じ、この場合、残存容量があるにも拘わらず放電経路が遮断されてしまうことになる。電池パックを電源とする機器が電動工具である場合、大電流が流れることが多いために、電動工具用のものであれば、電池の残存容量分を使用することができず、作業容量が少なくなってしまうことになる。
【０００５】
本発明は上記の従来の問題点に鑑みて発明したものであって、過放電に対する安全性を確保しつつ電池容量を適切に使い切ることができる電池パックを提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために本発明に係る電池パックは、複数の電池セルを備えた電池パックであって、電池電圧を検出する状態検出部と、電池組の正極と正極端子との間に配した第１のスイッチ手段と、状態検出部の出力に基づいて上記スイッチ手段を開閉する制御部と、電池組の正極から上記制御部に至る電源供給路に配した第２のスイッチ手段と、上記正極端子から制御部に至る電源供給路に配した単方向素子とを備え、上記制御部は状態検出部で検出された電池電圧の低下により常時はオフとなっている上記第２のスイッチ手段をオンとした後に、常時オンとなっている上記第１のスイッチ手段をオフとして電池組の正極と正極端子との間の放電経路を遮断するものであることに特徴を有している。
【０００７】
電池電圧の低下で過放電防止のために放電経路を遮断しても、制御部は第２のスイッチ手段を通じて電源が供給されることで、電池電圧の監視を続行できるようにしたものである。
【０００８】
そして、上記制御部は、放電経路の遮断後も状態検出部で検出される電池電圧が所定時間を越えて所定電圧以下であれば第２のスイッチ手段をオフとしてパワーダウンするものであれば、電池電圧の低下が一時的なものではないことを確認した上で過放電の進行を防止する。
【０００９】
また、制御部は、放電経路の遮断後に状態検出部で検出される電池電圧が所定時間内に所定電圧以上に復帰すれば第１のスイッチ手段をオンとして放電経路を導通させるとともに第２のスイッチ手段をオフとするものであれば、電池電圧の低下が一時的なもので放電経路の遮断によって電池電圧の復活が確認されれば放電を再開させるために、電池容量を有効に使うことができるものであり、電動工具の電源として用いるものにおいてはその作業容量を増やすことができる。
【００１０】
そして、充電器との接続でパワーダウン状態にある制御部に電源を供給する電源供給路を備えていると、充電のために充電器に接続するという操作だけで制御部をパワーアップさせることができるために、使用者にとっては特段意識することなく電池容量を有効に使う使い方をできることになる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、過放電防止のために電池電圧低下を検出して制御部が放電経路を遮断しても、制御部にはその後もスイッチ手段を通じて電源が供給されて電池電圧の監視を続けることができるものであり、このために放電の遮断後も、電池電圧の変化に応じた動作を行うことができて、電池容量を適切に使い切ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基づいて説明すると、図１は本発明にかかる電池パックのブロック回路図を示しており、Ｂは二次電池の電池セル、Ｂ＋は電池パック外面に露出させた正極端子、Ｂ−は同じく外面に露出させた負極端子で、両端子Ｂ＋，Ｂ−は電池パックを電源として用いる機器との接続用である。そして正極端子Ｂ＋と電池セルＢ組の正極との間にはスイッチ手段１を設けている。このスイッチ手段１は、マイクロコンピュータからなる制御部Ｃによってオンオフされ、オフとされた時は放電経路が遮断される。
【００１３】
また電池セルＢ組の正極から上記制御部Ｃに至る電源供給路中にはスイッチ手段２を配置している。このスイッチ手段２も上記制御部Ｃの出力によってオンオフされる。さらに上記正極端子Ｂ＋から制御部Ｃに至る電源供給路に単方向素子Ｄを配している。通常時、上記スイッチ手段１はオン状態を保持し、上記スイッチ手段２はオフ状態を保持するようにしているために、制御部Ｃには上記単方向端子Ｄを通じて電源が供給されている。
【００１４】
図中３は電池セルＢの電圧を検出する状態検出部であり、この状態検出部３で検出される電圧が過放電について設定している所定電圧以下に下がれば、制御部Ｃは上記スイッチ手段１をオフとして電池セルＢ組の正極から正極端子Ｂ＋に至る放電経路を遮断するのであるが、このスイッチ手段１をオフとするにあたり、上記制御部Ｃはスイッチ手段２をオンとしてからスイッチ手段１をオフとするものとなっている。
【００１５】
また、上記制御部Ｃは、上記のスイッチ手段１をオフとして放電経路を遮断してからも、スイッチ手段２を経由する電源供給を受けて状態検出部３で検出される電池電圧を監視しており、スイッチ手段１をオフとしてから所定時間ｔ１内に、状態検出部３で検出される電池電圧が所定電圧以上に復帰すればスイッチ手段１をオンとして放電経路を導通させるとともにスイッチ手段２をオフとするものとなっている。
【００１６】
また、状態検出部３で検出される電池電圧がスイッチ手段１をオフとしてから所定時間ｔ１を越えても所定電圧以下であれば、スイッチ手段１もオフとすることで、制御部２はパワーダウンする。
【００１７】
図２に具体回路例を示す。スイッチ手段１としてＰチャネル型のＭＯＳＦＥＴを用い、スイッチ手段２としてＰチャネル型のＭＯＳＦＥＴを用いており、制御部Ｃにはレギュレータ５を通じて電源が供給される。状態検出部３は分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２によって分圧した電池電圧を制御部ＣのＡ／Ｄポートに入力するものとしてある。
【００１８】
通常時、制御部Ｃはスイッチ手段１をオン、スイッチ手段２をオフとしており、制御部Ｃはスイッチ手段１とダイオードである単方向素子Ｄとレギュレータ５を通じて電源が供給されている。そして状態検出部３で検出される電圧が所定電圧以下となれば、制御部Ｃはスイッチ手段２をオンとして電源を確保してから所定時間経過後にスイッチ手段１をオフとして、放電経路を遮断し、電池セルＢが過放電に陥ることを防ぐ。
【００１９】
また、スイッチ手段１をオフとしてからも状態検出部３で検出される電圧が所定電圧以下となっている状態が所定時間ｔ１だけ続く時には、制御部Ｃはスイッチ手段２もオフとして自身への電源供給を断ち、パワーダウン状態に移行することで制御部Ｃの消費電流を減少させて過放電の進行を防止する。
【００２０】
スイッチ手段１をオフとしてから所定時間内に状態検出部３で検出される電圧が第２の所定電圧以上に復帰した時には、制御部Ｃはスイッチ手段１をオンとして放電経路を復帰させてからスイッチ手段２をオフとする。放電時に大電流が流れることで一時的な電圧低下が生じて状態検出部３で検出される電圧が所定電圧以下になってしまったために、過放電防止のために放電経路が遮断されてしまっても、該遮断によって電池電圧が復活したならば、電池セルＢの残存容量を使い切ることができるように、放電経路を復帰させるのである。このために、電池セルＢの容量を有効に使用することができるものであり、電動工具の電源として用いる場合は、その作業容量を増やすことができることになる。
【００２１】
なお、上記のパワーダウン状態となった制御部Ｃは、電池パックを充電器に接続した時、充電器のオープン電圧が正極端子Ｂ＋と負極端子Ｂ−との間に印加されるためにダイオードＤを通じてレギュレータ５に電圧が供給され、制御部Ｃが動作することで復帰する。
【００２２】
図３は状態検出部３として電池電圧に加えて電池温度も監視することができるものを用いた場合を示しており、温度検出用のサーミスタＴｈと抵抗Ｒ５との分圧電圧を制御部ＣのＡ／Ｄポートに入力して、サーミスタＴｈで検出される電池セルＢの温度が所定値以上となった場合、スイッチ手段２をオンすることで制御部Ｃへの電力を確保した後にスイッチ手段１をオフとして放電を停止する。放電の停止で電池セルＢの温度が低下した場合、制御部Ｃはスイッチ手段１をオンとすることで放電経路を接続して放電可能な状態とした後にスイッチ手段２をオフする。
【００２３】
図４に上記動作のフローチャートを示す。ここでは電池電圧が所定電圧以下に低下することと電池温度が所定温度以上になることを「停止信号」として表現している。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施の形態の一例のブロック回路図である。
【図２】同上の具体回路図である。
【図３】他例の具体回路図である。
【図４】同上の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００２５】
１  スイッチ手段
２  スイッチ手段
３  状態検出部
Ｃ  制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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