JP4936227B2 - Battery pack and electric tool using the battery pack - Google Patents
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Description
本発明は、リチウムイオン電池等の二次電池を使用する電池パックおよびそれを用いた電動工具に関し、特に、充放電時の異常温度上昇を防止する保護回路を有する電池パックおよびそれを用いた電動工具に関する。 The present invention relates to a battery pack using a secondary battery such as a lithium ion battery and an electric tool using the same, and more particularly to a battery pack having a protection circuit for preventing an abnormal temperature rise during charging and discharging and an electric motor using the same. Related to tools.
電動工具においてコードレス電動工具を駆動する駆動電源として、比較的に高容量化が可能なリチウムイオン電池、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池等の二次電池によって構成された電池パックが広く使用されている。これらの電池パックは、過放電を防止し、サイクル寿命特性を向上させるために、例えば、特許文献1に開示されるように、過放電防止回路を有するものが使用されている。また、リチウムイオン電池を使用する電池パックは、特に高容量化および軽量化ができる点で有利であるが、過充電または過放電を行うと、電池の劣化または発火の可能性があるので、一般的には電池パック内に専用の保護IC(制御IC)を設け、過充電・過放電を監視して所定の充電電圧値以上または所定の放電電圧値以下の場合、保護ICが、過充電信号または過放電信号の制御信号を充電器回路または負荷回路に出力し、該制御信号に基づき充放電経路を遮断するという二次電池の保護対策が行われている。
As a driving power source for driving a cordless power tool in a power tool, a battery pack constituted by a secondary battery such as a lithium ion battery, a nickel cadmium battery, or a nickel metal hydride battery capable of relatively high capacity is widely used. . In order to prevent overdischarge and improve cycle life characteristics, these battery packs have, for example, those having an overdischarge prevention circuit as disclosed in
また、特許文献2または特許文献3に開示されるように、充電経路内にサーマルプロテクタ(感温スイッチ)を設け、特に、充電中に電池の温度が所定値以上に温度上昇したときにサーマルプロテクタを開放状態として充電を遮断することが行われている。 Further, as disclosed in Patent Document 2 or Patent Document 3, a thermal protector (temperature-sensitive switch) is provided in the charging path, and particularly when the temperature of the battery rises to a predetermined value or more during charging. In the open state, charging is cut off.
しかしながら、本発明者はリチウムイオン電池パックを使用したコードレス電動工具の電池パックの寿命について検討したところ、工具本体に供給する放電電流が過放電電流値に満たない電流値であっても、長時間連続して使用した場合、電池パックの電池セル温度が定格値を超えて電池セルの劣化または破損を引き起こす恐れがあることが分かった。 However, the present inventor has examined the life of the battery pack of the cordless power tool using the lithium ion battery pack, and even if the discharge current supplied to the tool body is less than the overdischarge current value, the long time It has been found that when used continuously, the battery cell temperature of the battery pack may exceed the rated value and cause deterioration or breakage of the battery cell.
従って、本発明の目的は、上記した問題点を解消し、充放電時の異常温度上昇を防止する保護回路を有する電池パックおよびそれを用いた電動工具を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a battery pack having a protection circuit that solves the above-described problems and prevents an abnormal temperature rise during charging and discharging, and an electric tool using the battery pack.
本発明の他の目的は、安全性および長寿命性を有する、安価な電池パックを提供することにある。 Another object of the present invention is to provide an inexpensive battery pack having safety and long life.
上記課題を解決するために本発明に従って開示される発明のうち、代表的なものの要約を説明すれば、次のとおりである。 Among the inventions disclosed in accordance with the present invention in order to solve the above problems, the summary of typical ones will be described as follows.
本発明の一つの特徴によれば、単数または複数の電池セルと、該電池セルの電池電圧に基づいて、該電池電圧が所定の充電値以上の過充電状態、または所定の放電値以下の過放電状態であることを検出し、過充電または過放電を示す制御信号を出力する過充電・過放電検出手段と、前記電池セルの充電経路に設けられ、該電池セルの温度が所定温度値以上に上昇したときに、前記充電経路を開放する感温スイッチ手段と、を具備する電池パックであって、前記電池セルの温度が前記所定温度値以上になったときに、前記感温スイッチ手段によって前記充電経路を開放することによって放電停止信号を出力する。 According to one aspect of the present invention, based on the battery cell or cells and the battery voltage of the battery cell, the battery voltage is in an overcharged state that is greater than or equal to a predetermined charge value, or is greater than or equal to a predetermined discharge value. Overcharge / overdischarge detection means for detecting a discharge state and outputting a control signal indicating overcharge or overdischarge; and a charging path for the battery cell, wherein the temperature of the battery cell is equal to or higher than a predetermined temperature value When the temperature of the battery cell becomes equal to or higher than the predetermined temperature value, the temperature sensitive switch means opens the charging path when the battery cell temperature rises to the predetermined temperature value. A discharge stop signal is output by opening the charging path.
本発明の他の特徴によれば、前記放電停止信号は、過放電を示す制御信号として出力する。 According to another feature of the invention, the discharge stop signal is output as a control signal indicating overdischarge.
本発明のさらに他の特徴によれば、前記電池パックは、前記電池セルの正極側および負極側に電気的接続される一対の放電端子と、該放電端子の一方から前記充電経路を介して分岐された充電端子とを具備し、前記感温スイッチ手段は、前記一方の放電端子と前記充電端子間の前記充電経路中に挿入される。 According to still another aspect of the present invention, the battery pack includes a pair of discharge terminals electrically connected to the positive electrode side and the negative electrode side of the battery cell, and branches from one of the discharge terminals via the charge path. The temperature sensing switch means is inserted into the charging path between the one discharging terminal and the charging terminal.
本発明のさらに他の特徴によれば、前記電池パックは、前記感温スイッチ手段とは別に電池温度を検出する感温素子を有する。 According to still another aspect of the present invention, the battery pack includes a temperature sensing element that detects a battery temperature separately from the temperature sensing switch means.
本発明のさらに他の特徴によれば、電動モータを駆動するモータ駆動回路装置および該モータ駆動回路装置を制御するモータ制御回路装置を備える電動工具本体と、前記モータ駆動回路装置および前記モータ制御回路装置に電源を供給する、単数または複数の電池セルを有する電池パックと、を具備する電動工具において、前記電池パックは、該電池セルの充電経路に設けられ、該電池セルの温度が所定温度値以上に上昇したときに、前記充電経路を開放する感温スイッチ手段と、前記電池セルの温度が前記所定温度値以上になったときに、前記感温スイッチ手段の開放に基づいて、放電停止を示す制御信号を出力する制御端子とを有し、前記電動工具本体は、前記制御端子の制御信号に基づいてオンまたはオフすることが可能な電源遮断スイッチ手段を有し、前記電動工具本体の運転中に前記電池セルの温度が前記所定温度値以上になったときに、前記感温スイッチ手段の開放に基づいて前記制御端子より出力された前記制御信号によって、前記電源遮断スイッチ手段をオフする。 According to still another aspect of the present invention, a motor drive circuit device for driving an electric motor, an electric tool body including a motor control circuit device for controlling the motor drive circuit device, the motor drive circuit device, and the motor control circuit A battery pack having one or more battery cells for supplying power to the apparatus, wherein the battery pack is provided in a charging path of the battery cells, and the temperature of the battery cells is a predetermined temperature value. When the temperature rises above, the temperature-sensitive switch means for opening the charging path, and when the temperature of the battery cell becomes equal to or higher than the predetermined temperature value, the discharge is stopped based on the opening of the temperature-sensitive switch means. The power tool body is capable of being turned on or off based on the control signal of the control terminal. And when the temperature of the battery cell becomes equal to or higher than the predetermined temperature value during operation of the power tool body, the temperature output from the control terminal based on opening of the temperature sensitive switch means The power cutoff switch means is turned off by a control signal.
本発明のさらに他の特徴によれば、前記電池パックは、前記電池セルの正極側および負極側に電気的接続された一対の放電端子と、該放電端子の一方から前記充電経路を介して分岐された充電端子とを具備し、前記感温スイッチ手段は、前記一方の放電端子と前記充電端子間の前記充電経路中に挿入されている。 According to still another aspect of the present invention, the battery pack has a pair of discharge terminals electrically connected to the positive electrode side and the negative electrode side of the battery cell, and branches from one of the discharge terminals via the charge path. The temperature sensing switch means is inserted into the charging path between the one discharging terminal and the charging terminal.
上記本発明の特徴によれば、放電時における電池セルの上昇温度を検出し、所定温度を超えた場合、電池パックの充電経路および放電経路を遮断できるので、電池パックの劣化または破損を防止することができる。また、充電時に用いる感温スイッチ(サーマルプロテクタ)を放電時に兼用するので、感温スイッチの部品点数を減少させて電池パックを安価に製造することができる。また、感温スイッチには充電電流供給用の比較的に開閉容量(電流容量)が小さいものを兼用できるので、電池パックをより安価に製造できるとともに、電池パックのサイズを小形にすることができる。 According to the above-described feature of the present invention, since the rising temperature of the battery cell at the time of discharging is detected and the predetermined temperature is exceeded, the charging path and discharging path of the battery pack can be shut off, thereby preventing the deterioration or breakage of the battery pack be able to. Further, since the temperature sensitive switch (thermal protector) used at the time of charging is also used at the time of discharging, the number of parts of the temperature sensitive switch can be reduced and the battery pack can be manufactured at low cost. In addition, since the temperature-sensitive switch can also be used with a relatively small switching capacity (current capacity) for supplying charging current, the battery pack can be manufactured at a lower cost and the size of the battery pack can be reduced. .
さらに、電池パックは、感温スイッチと別に感温素子を内蔵するので、電池パックの充電時においても、感温スイッチ、感温素子、および過充電・過放電検出手段の3つの検出機能により充電時の電池異常、すなわち異常温度上昇や過充電を監視できる。これにより、電池パックの劣化を確実に防止することができる。本発明は、特に、電池パックから定格内の放電電流を長時間供給する場合の電池パックおよび電動工具に適用して顕著な効果を奏する。 Furthermore, since the battery pack incorporates a temperature sensing element in addition to the temperature sensing switch, the battery pack is charged by three detection functions: the temperature sensing switch, the temperature sensing element, and the overcharge / overdischarge detection means. Battery abnormalities at the time, that is, abnormal temperature rise and overcharge can be monitored. Thereby, deterioration of a battery pack can be prevented reliably. The present invention is particularly effective when applied to a battery pack and a power tool when a discharge current within the rating is supplied from the battery pack for a long time.
本発明の上記および他の目的、ならびに上記および他の特徴および利点は、以下の本明細書の記述および添付図面からさらに明らかとなるであろう。 The above and other objects, and the above and other features and advantages of the present invention will become more apparent from the following description of the present specification and the accompanying drawings.
以下、本発明の一実施形態について、図1乃至図5を参照して詳細に説明する。なお、実施形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明を省略する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 5. Note that components having the same function are denoted by the same reference symbols throughout the drawings for describing the embodiments, and the repetitive description thereof will be omitted.
最初に、本発明の実施形態に係る電池パックの回路構成について説明する。図1は実施形態に係る電池パックの回路図を示す。電池パック201は、リチウムイオン二次電池の3個の電池セル109、110および111を直列接続した公称電圧10.8V(充電時電圧12V)の組電池と、電池セル109、110および111の少なくとも一つに近接して配置され電池セルの温度を検出するためのサーマルプロテクタ(感温スイッチ)107と、放電電流を検出するためのシャント抵抗108と、電池セル109、110および111の少なくとも一つに近接して配置され電池セルの温度を測定するためのサーミスタ112と、制御IC(保護IC)123と、信号出力回路140とを内蔵している。この電池パック201に内蔵する電池セルの個数は、要求される公称電圧に対応して変更できる。さらに、電池パック201は単一の電池セルによって構成してもよい。
First, the circuit configuration of the battery pack according to the embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a circuit diagram of a battery pack according to an embodiment. The
電池パック201は、さらに、充電用のプラス端子101と、放電用のプラス端子102と、充電・放電用のマイナス端子103と、サーミスタ112による電池組(電池セル)の温度変化に基づく抵抗値変化の信号Sを測定するためのサーミスタ112の抵抗検出端子(温度端子)104と、過電流または過放電の検出信号(制御信号)LDを出力するための過電流・過放電信号端子105と、過充電の検出信号(制御信号)LEを出力するための過充電信号端子106とを有する。
The
電池パック201と電動工具本体202の電気的接続は、端子102、103および105を介して行われる。すなわち、電池パック201の電池電圧は、端子102および端子103を介して、電動工具本体202へ給電(印加)され、過電流・過放電信号端子105の出力制御信号に基づいて、電動工具本体202に内蔵されている制御装置を制御する。
The
一方、電池パック201と充電器301の電気的接続は、端子101、103、104および106を介して行われる。すなわち、充電時には、充電器301は、一対の充電用の端子101および103を介して電池パック210に電力を供給し、過充電信号端子106の出力制御信号およびサーミスタの抵抗検出端子104の抵抗変化に基づいて充電器301の制御装置の充電動作を制御する。
On the other hand, the
サーマルプロテクタ107は、例えば、電池セルの温度に応答して変形するバイメタル接点を用いた感温スイッチ素子であり、過充電により電池セル109〜111の温度が所定温度以上(例えば、80℃以上)に上昇すると、バイメタル接点を開くことにより充電経路を遮断し、電池セル109〜111に供給する充電電流を遮断する機能を有する。特に、このサーマルプロテクタ107は、本発明に従って、放電時の電池セル109〜111の所定温度以上(例えば、80℃以上)の異常温度上昇を検出する検出手段としても利用される。
The
制御IC123は、図示されていないが、比較回路、検出時間設定回路および出力レベル変換回路から構成され、電池セル109〜111の過電流、過放電および過充電を監視して、それらを検出した場合は、図4の電池パックの機能表に示すように、制御IC123のOV端子およびDCHC端子に過充電および過電流・過放電信号を示す制御信号を出力する。
Although not shown, the
このために、制御IC123の入力端子V3には、電池セル109の正極側電極の電圧変化が、積分回路(時定数回路)を形成する抵抗115およびコンデンサ120によって平均化されて入力される。同様に、制御IC123の入力端子V2および入力端子V1には、電池セル110の正極側電極の電圧変化、および電池セル111の正極側電極の電圧変化が、抵抗116とコンデンサ121による積分回路、および抵抗117とコンデンサ122による積分回路をそれぞれ介して入力される。制御IC123の端子V3〜V1における電池電圧の変化は、図4に示したように、制御IC123によって充電時の最大セル電圧に対応する最大基準電圧(4.3V/セル)と比較され、過充電であるか否かが判定され、逆に、放電時の最低セル電圧に対応する最低基準電圧(2.0V/セル)と比較されて、過放電であるか否かが判定される。
For this reason, the voltage change of the positive electrode of the
一方、制御IC123は、検出用抵抗108に流れる放電電流を検出するための入力端子VccおよびCS端子を有する。入力端子Vccには、組電池(電池セル109〜111)の正極側電圧が、積分回路(時定数回路)を形成する抵抗114およびコンデンサ119によって平均化されて入力され、入力端子CSには、端子Vccの入力電圧から、検出用抵抗108に流れる放電電流よる電圧降下分を差し引いた電圧が、積分回路(時定数回路)を形成する抵抗113およびコンデンサ118によって平均化されて入力される。抵抗108の抵抗値を、例えば、5mΩに設定し、端子Vccおよび端子CS間の電圧降下が、150mV以下であるか否かを検出することによって、最大放電電流値が30A以下であるか否かを検出し、過電流を判定する。
On the other hand, the
すなわち、制御IC123は、各電池セル109〜111の電池電圧を監視することによって充放電時に生じる過充電および過放電を検出し、この検出結果に応じて出力端子OVおよびDCHGから過充電信号および過放電信号を出力する。また、抵抗108の両端電圧を監視することにより過電流を検出し、この検出結果に応じて出力端子DCHGから過電流信号を出力する。
That is, the
制御IC123は、制御信号を出力するための出力端子OVおよび出力端子DCHGを有する。図4に示すように、出力端子OVは、オープンコレクタ端子より構成され、通常はハイインピーダンス(HZ)を示しており、出力回路140の抵抗135がクランプ抵抗として動作することによりH信号(ハイ信号)を出力するが、過充電状態となると、L信号(ロウ信号)を出力する。また、出力端子DCHGは、通常はL信号を出力するが、過電流または過放電状態となると、H信号を出力する。
The
制御IC123は、さらに、検出時間を遅延させるためのコンデンサ接続端子COV、CDLおよびCDCを有する。すなわち、コンデンサ接続端子COVには、過充電検出時の不感時間を設定するためのコンデンサ124が接続され、コンデンサ接続端子COLには、過電流検出時の不感時間を設定するためのコンデンサ125が接続される。また、コンデンサ接続端子CDCには、過放電検出時の不感時間を設定するためのコンデンサ126が接続される。
The
出力回路140は、出力用FET(スイッチング素子)129、134および136と、動作電位を設定するための抵抗127、128、130、133および135と、ダイオード131および132を具備して成る。出力回路140の各FET129、134および136の動作は、図4に示すとおりである。
The
図2は、本発明に従って電池パック201および電動工具本体202から構成された電動工具(インパクトドライバに適用)の構成図を示し、図3は、図2に示した電動工具の回路機能ブロック図を示す。図3に示すように、電動工具本体202は、先端工具(図示なし)を駆動するためのモータ207と、モータ207を回転させるためのインバータ回路等のモータ駆動回路206と、モータ駆動回路を制御するための制御回路204と、モータ207を回転・停止させる制御信号を制御回路204に入力するためのトリガスイッチ205と、電池パック201の電源供給線路Lvに挿入された電源遮断スイッチ203とから構成される。このような構成によれば、電動工具本体202を運転中において、電池パック201の電池セル109〜111のセル温度がもし所定値以上に異常上昇すると、通常ON状態にあった電源遮断スイッチ203がOFFして供給線路Lvを開放して放電電流の流通路を遮断する機能を有する。すなわち、長時間の放電電流によって電池パック201のセル温度が80℃以上に上昇すると、電池パック201の制御出力端子105より、放電停止信号が過電流信号(Lレベル)として電動工具本体202の制御回路204に入力される。制御回路204は、過電流信号(放電停止信号)に基づいて電源遮断スイッチ203をOFF(遮断)させて放電電流を抑制する。これにより電池パック201の電池セル109〜111の熱破壊から防止できる。
FIG. 2 shows a configuration diagram of an electric tool (applied to an impact driver) constituted by a
次に、電池パック201を充電器301または電動工具本体202に接続した場合における電池パック201の一連の動作について、図5に示す動作フローチャートを参照して説明する。
Next, a series of operations of the
まず、制御IC123 によって電池セル109〜111の過放電検出を行う。すなわち、ステップ301において、電池セルのセル電圧が過放電電圧値(2.0V)より低いか否かを判別する。このとき、電池セル109〜111の電圧は、抵抗115〜117およびコンデンサ120〜122による積分回路によって平均化を行って、保護IC123の電圧入力端子V1〜V3に入力される。
ステップ301において、電圧入力端子V1〜V3に入力された電圧は、予め設定されている比較電圧(例えば2.0V/セル)との比較を行い、電池セルの電圧が予め設定されている電圧より低い場合(YESの場合)、過放電状態の可能性があると判断する。このとき、コンデンサ126で設定された不感時間を経過しても、電池セルの電圧が低い状態であったときは過放電状態であると判断し、DCHG端子から過放電信号Hを出力する(ステップ305)。
First, overdischarge detection of the
In
ステップ305において、DCHG端子よりHレベルが出力されると、ダイオード132を通ってFET134のゲート端子に入力されてFET134はON状態となる(ステップ306)。このFET134のON動作によって端子105より、Lレベルの過電流・過放電信号LDが出力される(ステップ307)。電動工具本体202は過電流・過放電信号LDを検出して制御回路204によって電源遮断スイッチ203を遮断し、モータ駆動回路206の動作を停止させる(ステップ308)。
In
上記ステップ301において、過放電状態でないと判断した場合(NOの場合)、ステップ302に進み、放電電流が過電流であるか否かを検出する。上述したように、放電電流の検出は、シャント抵抗108に流れる放電電流に比例するシャント抵抗108の両端電圧(電圧降下)を、抵抗113およびコンデンサ118から成る積分回路により平均化を行い、制御IC123の端子CSに入力することにより検出する。制御IC123は、端子VCCの電圧を基準にして、CS端子に入力された電圧が予め設定された電圧値(例えば 150mV)以下に低下したときに過電流状態の可能性があると判断する。例えば、シャント抵抗108の抵抗値を5mΩとした場合の過電流検出値は、150mV/5mΩ=30Aとなる。次に、コンデンサ125で設定された不感時間を経過しても放電電流値が設定値を超えているときは過電流状態と判断し、上記過放電状態と同様に、DCHG端子より、Hレベルの過電流信号を出力する(ステップ305)。その後は、上記過放電検出時のステップと同様に、ステップ306〜308へ進み、工具本体202の制御回路204によってモータ駆動回路206の動作を停止させる。
If it is determined in
次に、ステップ302において過電流状態でないと判断した場合(NOの場合)、ステップ303に進み、過充電の検出を行う。過充電の検出は、ステップ301の過放電検出と同様に、電池セル109〜111の電圧を検出し、予め設定されている比較電圧(例えば4.3V/セル)との比較を行う。ステップ303において、電池セル109〜111の電圧が予め設定されている電圧(例えば4.3V/セル)より高い場合は、過充電(過電圧)状態の可能性があると判断する。このとき、コンデンサ124で設定された不感時間を経過しても電池セル109〜111の電圧が高い状態であったときは、過充電状態であると判断し、OV端子からLレベルの過充電信号を出力する(ステップ309)。制御IC123のOV端子は、通常はハイインピーダンス(HZ)状態のため、プルアップ抵抗135によって電池電圧が与えられてHレベルとなっている。過充電のときは、Lレベル を出力する。
Next, when it is determined in
OV端子から出力されたLレベルの制御信号は、FET136のゲートに供給されて、通常はON状態にある、FET136をOFF状態とする(ステップ310)。その結果、過充電端子106からは、HレベルまたはハイインピーダンスHZ状態の過充電信号LEが充電器301の制御回路(図示なし)へ出力される(ステップ311)。これにより、充電器301の充電動作は停止される(ステップ312)。
The L level control signal output from the OV terminal is supplied to the gate of the FET 136 to turn off the FET 136, which is normally in the ON state (step 310). As a result, an overcharge signal LE in the H level or high impedance HZ state is output from the
次に、ステップ303において過充電状態でないと判断された場合(NOの場合)、ステップ304へ進み、電池セル109〜111の温度検出を行う。この温度検出は、上述したように、サーマルプロテクタ107によって行う。サーマルプロテクタ107は通常の温度では短絡状態(閉状態)であるが、所定の温度(例えば、80℃)以上になった場合、開放状態になる。このサーマルプロテクタ107は、本発明に従って、充電時の異常温度上昇の検出と、放電時の異常温度上昇の検出に兼用される。
Next, when it is determined in
まず、充電時における電池セルの温度保護について説明する。サーマルプロテクタ107は充電用のプラス側端子101と、放電用のプラス側端子102との間に設置されている。すなわち、サーマルプロテクタ107は、電池セル109〜111の放電経路(放電用端子102)から分岐された充電経路中に挿入されている。そのため、何らかの異常によって電池セル109〜111の温度がサーマルプロテクタ107の設定温度(例えば、80℃)以上になった場合、サーマルプロテクタ107は開放状態となり(ステップ313)、即時に充電を停止させる(ステップ314)。これによって、充電時の過熱が防止される。
First, temperature protection of battery cells during charging will be described. The
次に、電動工具本体202の運転時、すなわち、放電時の過熱保護について説明する。放電時の長時間放電電流の原因等により電池セル109〜111の温度がサーマルプロテクタ107の設定温度(80℃)以上になった場合、サーマルプロテクタ107は開放状態となる(ステップ313)。従って、充電経路が即座に遮断される(ステップ314)。
Next, overheat protection during operation of the
サーマルプロテクタ107の開放状態により、充電用端子101は放電用端子102から電気的に分離されるので、FET129のゲートバイアス用抵抗127および128に印加されていた電池電圧が遮断され、FET129はOFF状態となる(ステップ315)。そのため、抵抗130およびダイオード131を介して、放電用プラス端子102からFET134のゲートにゲート電圧が入力され、FET134はON状態となる(ステップ306)。これにより、過電流・過放電端子105から、上記過電流放電の場合と同様に、放電停止信号をLレベルの過電流・過放電信号LDとして出力し(ステップ307)、過電流・過放電信号LDを電動工具本体202の制御回路204に入力することにより、該制御回路204によって電動工具本体202の運転を停止させることができる(ステップ308)。
Since the charging
次に、ステップ304において電池セル109〜111の温度が過温度状態でない場合(NOの場合)、ステップ301の工程に戻り、上述したような方法により、過放電、過電流、過充電および過温度の監視を行う。
Next, when the temperature of the
以上の実施形態の説明から明らかにされるように、本発明によれば、放電時における電池セルの上昇温度を検出し、所定温度を超えた場合、サーマルプロテクタ107の動作に基づいて、電池パック109〜111の充電経路および放電経路を遮断できるので、放電時においても電池パックの過熱劣化または過熱破損を防止することができる。
As will be apparent from the above description of the embodiment, according to the present invention, the battery pack is detected based on the operation of the
また、充電時に用いるサーマルプロテクタ107を放電時の過熱検出手段として兼用するので、サーマルプロテクタ等の感温スイッチの部品点数を減少させて電池パックを安価に製造することができる。さらに、本発明によれば、サーマルプロテクタ107は、充電経路に挿入されているため放電電流より比較的少ない充電電流のみを導通できるものを選択できるので、電流容量が小さいサーマルプロテクタを使用できる。このため、電池セル109〜111と熱的結合を密にしたサーマルプロテクタ107を配置できるとともに、電池パック201のサイズをより小形にすることができる。
Further, since the
また、本発明によれば、電池パック201は過温度信号(制御信号)LDのみを出力し、放電経路の電源遮断スイッチ203は、電動工具本体202に内蔵する回路基板等の電池パック201外部に実装できるので、電力用FET等で形成される電源遮断スイッチ203には、電動工具本体202の運転電流(放電電流)に対応した適切な容量を選択できる。さらに、充電時においても、サーマルプロテクタ107とサーミスタ112により温度監視を行っているためにより確実に異常温度上昇を検出できるので、電池の劣化をより完全に防止することができる。本発明は、特に、電池パックから定格内の放電電流を長時間供給する場合の電池パックおよび電動工具に適用して顕著な効果を奏する。
Further, according to the present invention, the
以上、本発明者によってなされた発明を実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものでなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。例えば、放電電流が比較的小さい電動工具202であれば、電動工具に設けた電源遮断スイッチ203は、電力用FET等のスイッチング素子を使用して、電池パック内の放電経路中に構成し、上記過電流・過放電信号(LD)で直接制御するように構成してもよい。また、上述した動作フローチャートにおいて、過放電、過電流、過充電および過温度の監視順序(監視シーケンス)は、上記実施態様の順序に限定されることなく、例えば、過電流検出、判別を一番先に実行してもよい。また、感温スイッチ素子107を充電用プラス端子101と放電用プラス端子102間に挿入したが、プラス端子を充放電共通とし、充放電用マイナス端子103を充電用と放電用のマイナス端子にして、このマイナス端子間に挿入してもよい。
As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. . For example, if the
101:充電用プラス端子 102:放電用プラス端子
103:充放電用マイナス端子 104:サーミスタの抵抗検出用端子
105:過電流・過放電信号端子 106:過充電信号端子
107:サーマルプロテクタ 108:シャント抵抗
109〜111:電池セル 112:サーミスタ
113〜117、127、128、130、133、135:抵抗
118〜121、122、124、125、126:コンデンサ
123:制御IC(保護IC) 129、134、136:FET
131、132:ダイオード 140:出力回路 201:電池パック
202:電動工具本体 203:電源遮断スイッチ 204:制御回路
205:トリガスイッチ 206:モータ駆動回路 207:モータ
101: Positive terminal for charging 102: Positive terminal for discharging 103: Negative terminal for charging / discharging 104: Resistance detection terminal for thermistor 105: Overcurrent / overdischarge signal terminal 106: Overcharge signal terminal 107: Thermal protector 108:
131, 132: Diode 140: Output circuit 201: Battery pack 202: Electric tool body 203: Power cut-off switch 204: Control circuit 205: Trigger switch 206: Motor drive circuit 207: Motor
Claims (6)
前記電池セルの温度が前記所定温度値以上になったときに、前記感温スイッチ手段によって前記充電経路を開放することによって放電停止信号を出力することを特徴とする電池パック。 Based on one or a plurality of battery cells and the battery voltage of the battery cell, it is detected that the battery voltage is in an overcharge state that is equal to or higher than a predetermined charge value or an overdischarge state that is equal to or lower than a predetermined discharge value. Overcharge / overdischarge detection means for outputting a control signal indicating charging or overdischarge; and a charging path for the battery cell. When the temperature of the battery cell rises above a predetermined temperature value, the charging path is A temperature-sensitive switch means to be opened, and a battery pack comprising:
A battery pack, wherein when the temperature of the battery cell becomes equal to or higher than the predetermined temperature value, a discharge stop signal is output by opening the charging path by the temperature sensitive switch means.
前記電池パックは、該電池セルの充電経路に設けられ、該電池セルの温度が所定温度値以上に上昇したときに、前記充電経路を開放する感温スイッチ手段と、前記電池セルの温度が前記所定温度値以上になったときに、前記感温スイッチ手段の開放に基づいて、放電停止を示す制御信号を出力する制御端子とを有し、
前記電動工具本体は、前記制御端子の制御信号に基づいてオンまたはオフすることが可能な電源遮断スイッチ手段を有し、
前記電動工具本体の運転中に前記電池セルの温度が前記所定温度値以上になったときに、前記感温スイッチ手段の開放に基づいて前記制御端子より出力された前記制御信号によって、前記電源遮断スイッチ手段をオフすることを特徴とする電動工具。 A motor drive circuit device that drives an electric motor, an electric tool body that includes a motor control circuit device that controls the motor drive circuit device, and a power supply that supplies power to the motor drive circuit device and the motor control circuit device. In a power tool comprising a battery pack having battery cells,
The battery pack is provided in a charging path of the battery cell, and when the temperature of the battery cell rises above a predetermined temperature value, temperature-sensitive switch means that opens the charging path, and the temperature of the battery cell is the temperature of the battery cell A control terminal that outputs a control signal indicating discharge stop based on the opening of the temperature-sensitive switch means when the temperature is equal to or higher than a predetermined temperature value;
The power tool body has a power cut-off switch means that can be turned on or off based on a control signal of the control terminal,
When the temperature of the battery cell becomes equal to or higher than the predetermined temperature value during operation of the electric power tool body, the power supply is shut off by the control signal output from the control terminal based on the opening of the temperature sensitive switch means. An electric tool characterized in that the switch means is turned off.
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