CN101667742A - 电动工具用微型计算机搭载系统以及电池匣 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电动工具用微型计算机搭载系统以及电池匣。在电池匣中，具有利用来自三端子稳压器(55)的基准电压(Vref2V)进行AD转换器自诊断的功能，利用AD端口自诊断用电路(26)的AD端口自诊断功能。其中AD转换器自诊断功能首先将来自三端子稳压器(55)的基准电压(Vref)实际地用AD转换器(42)进行AD转换，得到作为其转换结果的基准电压实测数据(Dref)。然后，比较所得到的基准电压实测数据(Dref)和预先存储在EEPROM(39)内的基准数据(Dmem)，判断两者是否一致，在一致时判定为AD正常状态，在不一致时判定为AD异常状态。从而不必在微处理器之外设置保护用IC，微处理器在AD异常时可以检测出AD异常状态。

Description

电动工具用微型计算机搭载系统以及电池匣

技术领域

本发明涉及搭载在电动工具本体、电动工具用电池匣、或者电动工具用充电器中的并搭载了内置有AD转换器的微型计算机的系统及搭载该系统的电动工具用电池匣。

背景技术

迄今为止，公知有如下的电动工具用电池匣，其内置了镍氢二次电池或锂离子二次电池等各种二次电池，为了高功能化、高效率化并搭载了微型计算机，该微型计算机基于二次电池的电压、温度等各种信息控制二次电池的充/放电，或者检测二次电池过充电、过放电。

不限于电池匣，为了对二次电池进行充电，在接受来自向电池匣供给的充电用电力的电动工具用充电器或者接受来自电池匣的电力供给而进行工作的电动工具本体中也搭载微型计算机，利用该微型计算机实现各种控制的结构正被广泛应用。

在电动工具用的电池匣、充电器、电动工具本体中所搭载的微型计算机，通常内置有AD转换器。另外，例如在电池匣中，电池匣内的二次电池的电压、温度等各种信息(模拟信号)从微型计算机的AD端口输入到内部的AD转换器，利用AD转换器转换成数字数据。微型计算机基于该数字数据，判定包括二次电池的电池匣内的各种的状态，基于此，进行充/放电控制和过充电、过放电检测等各种控制。

但是，在利用内置了AD转换器的微型计算机执行各种控制的电池匣和充电器等中，若微型计算机内的AD转换器自身产生故障、或者发生灰尘附着在微型计算机的AD端口等异常而使输入的模拟信号不能正确地转换为数字信号(以下总称为“AD异常”)，则有可能不能正常地进行微型计算机的各种控制。

例如，微型计算机经由AD转换器取入二次电池的电压，基于该电压值控制充电时，若产生AD异常，则例如尽管二次电池的电压充电本来到3V，在AD转换器也误转换为2V等，微型计算机无法正确地识别二次电池的电压。于是，实际上即使成为满充电状态，微型计算机也不知道这些情况，仍继续充电，有可能导致二次电池处于过充电状态。

因此，以往为了保护二次电池免受由于这样的AD异常导致的微型计算机的误动作损害，采取在微型计算机以外设置保护用IC(也被称为第二保护IC等)的方法(例如参照非专利文献1)，该保护用IC用于检测二次电池的电压来进行过充电、过放电的检测。

该保护用IC是对串联连接多个电池单元(二次电池)而构成的电池组，按每个电池单元检测电压，在任一个电池单元检测出过充电或者过放电时，执行保护动作，强制地停止充电/放电的装置。此外，保护动作是通过将连接于电池匣的正极端子和二次电池的正极(电位最高的电池单元的正极)之间的FET断开，切断该通电路径而进行的。

由此，通过设置这样的保护用IC，假设即使在微型计算机中发生AD异常，二次电池的电压不能正常地进行AD转换，在二次电池成为过充电、过放电状态时利用保护用IC也能够保护二次电池。

非专利文献1：ミツミ電機株式会社”リチウムイオン電池保護用(2セル直列用)monolithic IC MM 3112 series”、応用回路図、[online]、[2007年7月1日検索]、网址<URL：http://www.mitsumi.co.jp/Catalog/pdf/battery#mm#3112.pdf>

但是，若是利用非专利文献1所记载的保护用IC的保护方法，如果二次电池不成为过充电、过放电状态(或者接近其的状态)，则无法检测出该状态，因此在发生AD异常时即使是暂时地，也不能避免二次电池脱离正常时的电压范围的情况。

即，保护用IC不是检测微型计算机的AD异常的装置，归根结底是监视二次电池的实际电压，例如电压高于正常时(即成为过充电状态或者接近其的状态)，判定为处于过充电状态，执行保护动作。根据这样，即使在微型计算机产生AD异常而无法正确地对二次电池的电压进行AD转换，也不应马上使保护动作工作，而应该在因AD异常而使二次电池的充电电压逐渐上升成为过充电状态时，方可使保护用IC进行保护动作。由此，不能避免二次电池的电压在实际上脱离正常范围的情况，即使是暂时的。

另外，由于在微型计算机之外设置保护用IC，所以当然需要用于设置该保护用IC的空间，因此导致电池匣大型化，还包括保护用IC自身的成本，导致整体成本提高。

不限于电池匣，对于搭载在充电器、电动工具本体中的微型计算机，也是在产生AD异常时，微型计算机有可能无法正常地控制。

发明内容

本发明是鉴于上述问题而做出的，其目的在于，不必在微型计算机之外另设置保护用IC，在微型计算机处于AD异常状态时能够检测出该AD异常状态。

为解决上述问题而制成的本发明的电动工具用微型计算机搭载系统，其特征在于，具有：微型计算机，其内置有AD转换器，并至少设置一个输入该AD转换器的AD转换对象的模拟信号的AD端口；基准电压生成机构，其在该微型计算机的工作用电源之外另设置，生成预定值的基准电压并输入到AD端口；基准数据存储机构，其预先存储了作为与基准电压对应的数字数据的基准数据；第一判定机构，其设置在微型计算机的内部，通过比较通过AD转换器对被输入到AD端口的基准电压进行AD转换而得到的诊断用数据、和被存储到基准数据存储机构中的基准数据，在两者的差不在预定的容许范围内时，判定为处于AD转换器的AD转换结果无法正常地得到的AD异常状态。

在这样构成的电动工具用微型计算机搭载系统中，将与基准电压对应的数字数据即利用AD转换器将基准电压正确数字数据化时的值，例如在工厂出厂时等作为基准数据预先存储在基准数据存储机构中。由此如果是AD转换器正常，即将输入到AD端口的模拟信号正确地转换为数字数据的正常状态(以下也称为“AD正常状态”)，则当将基准电压实际上利用AD转换器进行AD转换时，其AD转换结果(诊断用数据)是否与基准数据存储机构中所存储的基准数据一致即使不完全一致两者的差也应该处于容许范围内。对此，在AD异常状态的情况下，由于没有得到针对基准电压的正确的AD转换结果，所以诊断用数据和基准数据之差会脱离容许范围。第一判定机构，在这两者的差不在容许范围内时，判定为AD异常状态。

因此，根据这样构成的本发明的电动工具用微型计算机搭载系统，预先存储有与基准电压对应的正确的数字数据(基准数据)，基于微型计算机自身(详细来说微型计算机内的第一判定机构)其所存储的基准数据和实际的AD转换结果(诊断用数据)的比较结果，判定是否是AD异常状态，因此不用如现有技术这样在微型计算机之外另设置保护用IC，在处于AD异常状态时微型计算机自身就能够高精度检测出该AD异常状态。

尤其AD异常状态的原因为AD转换器自身的异常时能够可靠地判定其异常。即，作为AD转换器自身为异常的原因之一，可以考虑到例如供给到微型计算机的工作用电源的下降，若微型计算机的工作用电源下降则内置于微型计算机内的AD转换器无法正确地进行AD转换。对此，生成基准电压的基准电压生成机构由于与微型计算机的工作用电源分别设置，所以能够利用该基准电压正确地判定AD转换器自身的异常。

如何具体地构成基准电压生成机构可以考虑各种方式，例如可以构成为：以供给到微型计算机的预定电压的工作用电源作为输入，利用该工作用电源，生成比该预定电压低的基准电压。

如果基准电压生成机构这样被构成，则即使假设微型计算机的工作用电源从上述预定电压下降，基准电压生成机构生成的基准电压原本被设定为比预定的电压低的值，利用微型计算机的工作用电源且不受该工作用电源的影响，可以生成基准电压。

而且，关于基准电压生成机构如上述构成的电动工具用微型计算机搭载系统，还能够如下构成。即，具备在微型计算机的工作用电源的电压为预定的下限值以下时向该微型计算机输出复位信号的复位机构，微型计算机构成为从复位机构输入复位信号时初始化其动作，基准电压生成机构，作为基准电压，生成比下限值小的值的并可由AD转换器进行AD转换的电压。

根据这样构成的电动工具用微型计算机搭载系统，由于基准电压生成机构生成低于上述下限值的基准电压，所以即使微型计算机的工作用电源下降(即，即使输入到基准电压生成机构的输入电源电压下降)，基准电压生成机构也能够正常地生成基准电压。此外，若微型计算机的工作用电源下降到上述下限值以下，则有可能根据该值，基准电压生成机构无法正确地生成基准电压，本来，微型计算机的工作用电源如果在上述下限值以下则微型计算机被初始化，还不能利用微型计算机进行是否是AD异常状态的判定，所以没有实质影响。

而且，作为基准电压生成机构的具体结构，例如具有二极管，也可以构成为利用被输入到该基准电压生成机构的电源对该二极管在正向施加偏压从而产生的该二极管的正向电压作为基准电压。通过利用二极管正向电压生成基准电压，可以进一步简化基准电压生成机构的结构，进而可以进一步简化电动工具用微型计算机搭载系统的结构。

本发明的电动工具用微型计算机搭载系统，在第一判定机构的判定功能之外，还具有第二判定机构的判定功能。即，具有：信号分压机构，其设置在将AD转换对象的模拟信号输入到AD转换器之前的信号路径上，通过在输入了执行指令时将该模拟信号利用预定的分压比进行分压来生成诊断用模拟信号；指令输出机构，其设置在微型计算机的内部，向该信号分压机构输出用于利用信号分压机构执行分压的执行指令或者利用信号分压机构不执行分压的停止指令。然后，设置在微型计算机内部的第二判定机构，使指令输出机构输出执行指令，利用信号分压机构执行分压，利用AD转换器对该执行时的诊断用模拟信号进行AD转换来取得诊断用数据，而且使指令输出机构输出停止指令，利用信号分压机构停止分压，通过利用AD转换器对该停止的模拟信号进行AD转换来取得比较用数据，比较该取得的诊断用数据和比较用数据，在两者与信号分压机构中的分压比不是对应的关系时判定为是AD异常状态。

这样在具有第二判定机构的电动工具用微型计算机搭载系统中，利用第二判定机构，对没有利用信号分压机构进行分压时的AD转换结果的比较用数据、和利用信号分压机构进行分压时的AD转换结果的诊断用数据进行比较。如果是AD正常状态，两个数据的关系就应成为与信号分压机构中的分压比对应的关系。与此相反，在AD异常状态的情况下，两数据的关系会脱离与其分压比对应的关系。第二判定机构在两个数据的关系与其分压比不是对应的关系的情况下，判定为AD异常状态。

因此，根据这样构成的电动工具用微型计算机搭载系统，设置信号分压机构，由于基于分压的执行时以及未执行时各自的AD转换结果可判定是否为AD异常状态，所以能够以简单的结构高精度地进行判定。

另外，关于这样具有第二判定机构的电动工具用微型计算机搭载系统，更具体来说，能够如下构成。即，在将AD转换对象的模拟信号输入到AD端口的信号路径上，设置有串联地连接在该信号路径上的由至少一个电阻构成的信号输入电路。而且，信号分压机构设置在从信号输入电路到AD转换器的信号路径上，在输入了执行指令时，通过利用分压比将输入到信号输入电路的AD转换对象的模拟信号分压来生成诊断用模拟信号。

在这样构成的电动工具用微型计算机搭载系统中，由于信号分压机构的前段设置有信号输入电路，所以信号分压机构的分压比由信号分压机构内部的结构(有助于分压的结构)和构成信号输入电路的电阻的电阻值来决定。因此，在这样具有信号输入电路的系统中，能够利用构成该信号输入电路的电阻实现所希望的分压比。

另外，上述信号分压机构更具体来说，构成为具有：分压用电阻，其一端与AD端口电连接；分压控制机构，其在输入了停止指令时使分压用电阻的另一端侧处于电开路状态，在输入了执行指令时将分压用电阻的另一端电连接到电位比一端侧电位低的部位，从而使电流在该分压用电阻中流动来进行分压。通过这样构成，能够简单地构成信号分压机构。

此时还有，分压控制机构也可以构成为，具有使分压用电阻的另一端侧和接地电位之间导通/断开的开关机构，在输入了停止指令时使该开关机构断开，切断分压用电阻的另一端侧和接地电位之间，在输入了执行指令时，闭合该开关机构使分压用电阻的另一端侧接地。通过将分压控制机构这样构成，仅利用开关机构的开闭就能够实现是否进行分压的切换，所以能够更简单地构成信号分压机构，进而电动工具用微型计算机搭载系统整体也进一步简化。

另外，如上述构成的本发明的电动工具用微型计算机搭载系统，通过搭载在具有至少一个电池单元的电动工具用电池匣中，可以作为具有至少一个电池单元和电动工具用微型计算机搭载系统的电动工具用电池匣应用。更具体来说，能够构成一种电动工具用电池匣，该电动工具用电池匣具有至少一个的电池单元和本发明的电动工具用微型计算机搭载系统，作为AD转换对象的模拟信号，针对该电池单元中至少一个，将直接或者间接地表示该电池单元的电压的电池电压信号输入到AD端口，微型计算机基于电池电压信号的通过AD转换器的AD转换结果，监视该电池单元的状态。

根据这样构成的电动工具用电池匣，即使假设产生AD异常状态，将电池单元的电压AD转换为错误的值，由于其AD异常状态利用判定机构可靠地进行判定，所以也能够防止微型计算机基于该错误的值(电池单元的电压)继续监视电池单元的状态。由此，能够提供对于微型计算机的异常(在此AD异常状态)可靠性高的电动工具用电池匣。

另外，关于具有第二判定机构的电动工具用微型计算机搭载系统和至少一个电池单元的电动工具用电池匣的情况，更具体来说还能够如下构成。即，在电池单元中的至少一个连接着放电用电路，该放电用电路具有一端与该电池单元的正极连接的正极侧电阻、一端与该电池单元的负极连接的负极侧电阻、连接到该各电阻的另一端之间根据来自微型计算机的执行指令和停止指令使该另一端之间导通、断开的开关机构。微型计算机构成为基于在通过开关机构切断另一端之间时从正极侧电阻的另一端侧输出到AD端口侧的电压的通过AD转换器的AD转换结果，监视该电池单元的电压。另外放电用电路构成为作为信号分压机构起作用，在输入了停止指令时使开关机构断开，将电池单元的正极的电压经由正极侧电阻直接向AD端口侧输出，在输入了执行指令时，使开关机构闭合，利用构成该放电用电路的各电阻的分压比对该电池单元的正极的电压进行分压来生成诊断用模拟信号。

另外，关于具有第二判定机构的电动工具用微型计算机搭载系统和至少一个电池单元的电动工具用电池匣也能够如下构成。即，在电池单元中的至少一个连接有放电用电路和电压检测机构，该放电用电路具有一端与该电池单元的正极连接的正极侧电阻；一端与该电池单元的负极连接的负极侧电阻；连接到该各电阻的另一端之间根据来自微型计算机的执行指令和停止指令使该另一端之间导通、断开的开关机构；和在该各电阻的另一端之间与开关机构串联设置的分压用电阻，该电压检测机构，其检测各电阻的另一端之间的电压作为该电池单元的电压并向AD端口侧输出。微型计算机基于利用开关机构切断另一端之间时从电压检测机构输出到AD端口侧的电压的通过AD转换器的AD转换结果，监视该电池单元的电压。另外，放电用电路构成为作为信号分压机构起作用，在输入了停止指令时使开关机构断开，将该电池单元的电压直接地向电压检测机构输出，在输入了执行指令时，使开关机构闭合，通过利用构成该放电用电路的各电阻的分压比对该电池单元的电压进行分压，由此将电压检测机构针对该分压后的电压的输出作为诊断用模拟信号输出。

上述任意的结构中，都将电动工具用电池匣原本具有的放电用电路作为信号分压机构利用。由此，如果应用了具有第二判定机构的电动工具用微型计算机搭载系统的电动工具用电池匣具有放电用电路，就利用该放电用电路构成该电动工具用微型计算机搭载系统的一部分，从而能够更有效。

另外，上述的本发明的电动工具用电池匣，作为内部的电池单元可以使用各种型号，例如利用二次电池的电动工具用电池匣，即作为可重复充电的电动工具用电池匣构成。

此时，还具有：充电用电源输入端子，其输入用于对二次电池进行充电的充电用电源；切断机构，其设置在从充电用电源输入端子到二次电池的充电用电源供给路径上，可根据来自微型计算机的切断指令切断该充电用电源供给路径，微型计算机优选在利用判定机构判定为AD异常状态时，输出切断指令从而由切断机构使充电用电源供给路径切断。

根据这样构成的电动工具用电池匣，例如在向二次电池充电时发生AD异常状态的情况下，微型计算机判定其产生并切断充电用电源供给路径。另外，例如已经成为AD异常状态时要进行向二次电池的充电的情况下，微型计算机也能够判定其AD异常状态切断充电用电源供给路径，以使无法进行充电。由此，在向二次电池的充电时即使产生AD异常状态，也能够将因该AD异常状态导致产生的问题(例如过充电)防患于未然，能够提供可靠性更高的电动工具用电池匣。

附图说明

图1是表示构成实施方式的充电系统的充电器和电池匣的立体图。

图2是表示第一实施方式的充电系统以及电动工具本体的框图。

图3是表示第一实施方式的电池匣的结构的电气回路图。

图4是表示第一实施方式的电池匣内的微型计算机执行的电池匣充电控制处理的流程图。

图5是表示第二实施方式的电池匣的结构的电气回路图。

图6是表示以第二实施方式的电池匣内的微型计算机执行的电池匣充电控制处理的流程图。

图7是表示电池匣的其他例子的电气回路图。

图中符号说明：1-充电系统；2-DC电源；3-转换器；4-开关IC；5开关IC控制电路；6、25、61、81-微型计算机；8-充电侧正极端子；9-充电侧负极端子；10-充电器；11-充电侧端子；12-充电侧安装部；13-显示部；14-电源线；15-点烟器插头；16-输入平滑电路；17-电力转换电路；18-输出平滑电路；19-电池侧信号端子；20、60、80-电池匣；2-1电池侧端子；22-电池侧安装部；23-电池组；24-单元电压检测电路；26-AD端口自诊断用电路；27-保护电路；28-电池侧正极端子；29-电池侧负极端子；30-切断开关；33、96、97、98-分压开关；34、35-差动放大器；36-CPU；37-ROM；38-RAM；39-EERPOM；41、62、82-主控制部；42-AD转换器；43-多路转换器；45、46、47-AD端口；48-自诊断指令输出端口；49、83-许可/停止信号输出端口；50-基准电压输入端口；52-主控制部；55-三端子稳压器(regulation)；63-开关控制信号输出端子；70-单元平衡电路；71、72、73-开关；85-基准电压源；86-自控制保护器；87-保险丝；88-FET；93、94、95-自诊断用端口；Ba、Bb、Bn-电池单元；D1-二极管；R1、R2、R3、R5、R6、R11-电阻；R21-散热用电阻。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的最佳实施方式进行说明。

[第一实施方式]

图1是表示构成应用了本发明的实施方式的充电系统的电动工具用充电器以及电池匣的立体图。图2是该充电系统以及电动工具本体的框图。

本实施方式的充电系统1是由用于对用作电动工具本体100(参照图2)的电源的电池匣20进行充电的充电器10以及电池匣20构成的系统，构成为对电池匣20内的二次电池利用充电器10进行充电。

充电器10是根据从未图示的车辆的点烟器插座(シガ一ソケツト)来的DC电源2(参照图2)生成规定电压的充电用直流电源的装置，具有与点烟器插座连接的用于将来自车辆的电池的DC电源2输入到该充电器10内的点烟器插头15。当该点烟器插头15插入到车辆的点烟器插座时，则点烟器插座的正极端子以及负极端子(省略图示)分别与点烟器插头15的插头侧正极端子31以及插头侧负极端子32(参照图2)连接，由此，DC电源2经由电源线14被输入到充电器10的内部。

充电器10在其上表面的一端侧形成用于安装电池匣20的充电侧安装部12，该充电侧安装部12中的规定的位置(充电侧安装部12的内部)设置有充电侧端子11。该充电侧端子11具有用于向电池匣20供给充电用直流电源的充电侧正极端子8和充电侧负极端子9(都参照图2)还具有用于在电池匣20之间进行各种信号的发送接收的一个或者多个充电侧信号端子(省略图示)。另外，在充电器10中设置有用于将该充电器10的工作状态、电池匣20的充电状态等向外部显示的具有多个LED等的显示部13。

电池匣20在其一侧面形成有电池侧安装部22，该电池侧安装部22被安装在充电器10的充电侧安装部12，在该电池侧安装部22中的规定位置上设置有与充电侧端子11电连接的电池侧端子21。该电池侧端子21设置由输入从充电器10供给的充电用直流电源的电池侧正极端子28和电池侧负极端子29、还有与充电器10中的充电侧信号端子连接的电池侧信号端子19。

若将电池匣20的电池侧安装部22安装到充电器10的充电侧安装部12，则双方的端子11、21电连接。由此，变成利用充电器10可对电池匣20内的电池组(参照图2)进行充电的状态。

此外，在对电动工具等的电力供给对象供给电池匣20的电力时，在成为其对象的电动工具等中的规定的安装部安装有电池侧安装部22。由此，电池匣20的电力(电池组23的电力)经由电池侧端子21供给到电动工具等。

然后，基于图2的框图具体说明构成充电系统1的充电器10和电池匣20、以及通过电池匣20的电力来工作的电动工具本体100的内部结构。

如图2所示，充电器10具有：转换器3，其将从外部输入的DC电源2转换成用于对电池匣20内的电池组23进行充电的规定电压的充电用直流电源并输出；微型计算机6，其控制包括该转换器3在内的充电器10的全部工作；开关IC4，其对构成转换器3的电力转换电路17内的开关FET(省略图示)进行开闭控制；开关IC控制电路5，其根据来自微型计算机6的充电控制信号来控制开关IC4的工作。另外，虽省略图示，但具有生成用于使充电器10内的各种电路工作的控制用电源的恒压电源电路，微型计算机6也利用该控制用电源工作。

转换器3具有：输入平滑电路16，其抑制所输入的DC电源2的电压变动使之变得平滑；电力转换电路17，其将DC电源2的电力转换成规定的交流电力(变压)；输出平滑电路18，其将该电力转换电路17转换后的交流电力整流、平滑化为直流。电力转换电路17具有与变压器以及连接在该变压器的一次绕组的一端的开关FET，构成为DC电源2经由输入平滑电路16被输入到变压器的一次绕组侧。另外，通过根据来自开关IC4的开闭信号使开关FET接通断开，从而在变压器的一次绕组中流过间歇的电流(交流的一种)，由此，在变压器的二次绕组侧发生交流电力。该交流电力利用输出平滑电路18被整流、平滑化，从而生成充电用直流电源，输出到电池匣20。

微型计算机6经由开关IC控制电路5控制由开关IC4进行的开关FET的开闭，进而控制对电池匣20的充电用直流电源的生成、输出。

如图2所示，电池匣20具有电池组23和微型计算机25，该微型计算机25进行包括利用充电器10进行的对该电池组23充电控制在内的该电池匣20内的各种控制。

电池组23将多个电池单元Ba、Bb、...、Bn串联连接而构成。各电池单元在本实施方式中都是锂离子二次电池。此外，构成电池组23的各电池单元为锂离子二次电池只不过是一例，也可以是由其他各种二次电池单元构成的电池组。

另外，电池匣20具有用于分别检测电池组23的电压以及构成该电池组23的各电池单元Ba、Bb、...、Bn的电压的单元电压检测电路24。利用该单元电压检测电路24检测出的各电池单元的电压分别被输入到微型计算机25的AD端口45、46、...、47(参照图3)，利用内置于微型计算机25中的AD转换器42(参照图3)进行AD转换。微型计算机25基于该AD转换结果监视各电池单元Ba、Bb、...、Bn的状态。

另外，本实施方式的电池匣20中设置有AD端口自诊断用电路26，该AD端口自诊断用电路26用于微型计算机25的AD端口的诊断(在本例中是输入各电池单元Ba、Bb、...、Bn中电位最低的电池单元Ba的电压的AD端口45的诊断)，即，用于使微型计算机25自身诊断(以下，称为“AD端口自诊断”)利用AD转换器42正确得到针对输入到该AD端口的电压的数字数据的AD正常状态或者不能正确得到的AD异常状态。

而且，在本实施方式的电池匣20中设置有三端子稳压器55，该三端子稳压器生成基准电压Vref，在微型计算机25自身诊断微型计算机25内的AD转换器42是正常地工作的AD正常状态或者没有正常工作的AD异常状态时使用。

包括AD端口自诊断用电路26的结构，微型计算机25执行的AD端口自诊断以及AD转换器自诊断的详细说明在后面叙述。

而且，在本实施方式的电池匣20中，在从输入充电用直流电源的电池侧正极端子28到电池组23的正极(最高电位的电池单元Bn的正极)的充电用电源供给路径上设置有保护电路27，该保护电路27用于切断该充电用电源供给路径。该保护电路27根据从微型计算机25输入的许可信号或者停止信号进行工作。

此外，本实施方式的电池匣20，将从充电器10输入充电用直流电源的电池侧正极端子28也作为向电动工具等电力供给对象供给电力的电源输出用正极端子而共同使用。其中，该结构不过是一例，也可以将向电动工具等供给电力时的正极端子与用于充电的电池侧正极端子28分别地设置。

电动工具本体100是通过安装了电池匣20而从该电池匣20接受电力供给进行工作的装置，包括：统一控制该电动工具本体100内的全部的微型计算机101、用于旋转驱动未图示的工具刀头的电动机103、基于来自微型计算机101的指令驱动电动机103的驱动电路102。

此外，利用图3说明构成本实施方式的充电系统1的电池匣20的更具体的结构。

单元电压检测电路24由对各电池单元Ba、Bb、...、Bn的每一个检测出其电压并向微型计算机25侧输出的电路构成。详细来说，针对电位最低的电池单元Ba设置有由电阻R1以及电阻R2构成的分压电路(相当于本发明的信号输入电路)，该分压电路用于对该电池单元Ba的电压(即该电池单元Ba的正极的电位)进行分压，将该分压后的电压作为表示该电池单元Ba的电压的电池电压信号向微型计算机25的AD端口45输出。

此外，对于串联连接在该电池单元Ba的正极侧的其他电池单元Bb、...、Bn，分别设置有差动放电器34、...、35。另外，从各差动放电器34、...、35输出的电压作为表示对应的各电池单元Bb、...、Bn的电压的电池电压信号，分别输入到微型计算机25中对应的各AD端口46、...、47。此外，虽然省略图示，但在各电池单元Ba、Bb、...、Bn的正极和负极之间、以及电位最高的电池单元Bn的正极和电位最低的电池单元Ba的负极之间设置有噪音降低用的电容器。

另外，虽然省略图示，但在电池匣20中设置有恒压电源电路，该恒压电源电路生成用于使该电池匣20内的各种电路工作的恒定电压(在本例中5V)的控制用电源Vcc，微型计算机25也利用该控制用电源Vcc工作。

三端子稳压器55相当于本发明的基准电压生成机构，是与微型计算机25的工作用电压分别独立地设置的电源。该三端子稳压器55中也作为微型计算机25的工作用电源的控制用电源Vcc，从该控制用电源Vcc生成在AD转换器自诊断时使用的基准电压Vref。本实施方式中作为基准电压Vref生成2V的恒电压。由此，即使由于任何的异常而使控制用电源Vcc下降，只要三端子稳压器55处于用于生成2V的基准电压所需的最低限度的范围(例如，2.5V以上)内，三端子稳压器55能够生成稳定的2V的基准电压。

另外，利用三端子稳压器55生成的基准电压Vref，被输入到作为微型计算机25具有的AD端口之一的基准电压输入端口50，经由多路转换器43输入到AD转换器42中。

微型计算机25为如下的一般结构：在硬件上具有：由CPU36、ROMA37、RAM38以及EEPROM39等构成的主控制部41、将被输入的模拟信号转换成数字数据的AD转换器42；基于来自主控制部41的切换指令，选择性地将各AD端口45、46、...、47的各电池电压信号或者输入到基准电压输入端口50的基准电压Vref中至少一个输入到AD转换器42的多路转换器(MAX)43。

利用这种结构，从单元电压检测电路24输出到各AD端口45、46、47，经由多路转换器43依次输入到AD转换器42的各电池单元Ba、Bb、...、Bn的电压(电池电压信号)利用AD转换器42依次进行AD转换，该AD转换后的数字数据(以下也称为“电池电压数据”)被输入到主控制部41中。

主控制部41基于该AD转换后的电池电压数据，监视各电池单元Ba、Bb、...、Bn的状态。具体的监视内容具有是否成为过充电状态或者是否成为过放电状态以及上述AD端口自诊断等。

另外，电池匣20中具有用于对微型计算机25进行复位(初始化)的复位IC56。该复位IC56相当于本发明的复位机构，以控制用电源Vcc为输入，在该控制用电源Vcc为复位电压(在本例中为3V。相当于本发明的下限值)以下时将复位信号输出到微型计算机25。来自该复位IC56的复位信号经由微型计算机25的复位信号输出端口51输出到主控制部41。即，复位IC56构成为：监视作为微型计算机25的工作用电源的控制用电源Vcc，在其值下降到妨碍微型计算机25的正常工作的值(3V以下)时将微型计算机25复位。

由此，三端子稳压器55至少在微型计算机25正常工作的状态(即控制用电源Vcc大于复位电压3V的状态)下，稳地定生成基准电压2V。

在此，分别对本实施方式的电池匣20所具有的特征功能、即AD端口自诊断功能以及AD转换器自诊断功能进行说明。

首先，对利用AD端口自诊断用电路26进行的AD端口自诊断功能进行说明。AD端口45如果是正常的状态、即为利用AD转换器42正确地得到对于输入到AD端口45的电池电压信号的电池电压数据的AD正常状态，作为电池电压数据，正确得到与电池单元Ba的电压被电阻R1、R2分压的值相应的数字数据。另一方面，如图3所例示，若灰尘等(灰尘、水等异物)附着在例如AD端口45，则变成与在AD端口45和地之间附加了电阻的等价状态，因此输入到AD端口45的电池电压信号为与电池单元Ba的电压被电阻R1、R2分压的值不同的信号。由此，该值中利用AD转换器42AD转换得到的电池电压数据也与表示电池单元Ba的电压正确的数据不同。

因此，本实施方式的微型计算机25具有AD端口自诊断功能以便于能够检测出因如此的AD端口45的异常等引起的AD异常状态。在电池匣20中具有在AD端口自诊断时所使用的、作为本发明的信号分压机构的AD端口自诊断用电路26。该AD端口自诊断用电路26是用于在AD端口自诊断时进一步对表示最低电位的电池单元Ba的电压的电池电压信号(即构成单元电压检测电路24的电阻R1和R2的连接点的电压)进行分压的电路，其具有分压用电阻R3和分压开关33(相当于本发明的分压控制机构)，该电池电压信号被输入到与最低电位的电池单元Ba对应的AD端口45。

分压用电阻R3一端连接于AD端口45，另一端与分压开关33的一端连接。分压开关33的另一端与地连接(接地)。由此，在分压开关33被打开时，分压用电阻R3的另一端电变成电开路状态，电池单元Ba的电压作为被单元电压检测电路24内的电阻R1、R2分压后的值的电池电压信号向AD端口45输出。另一方面，在分压开关33被闭合时，分压用电阻R3的另一端被接地。由此，电池单元Ba的电压作为被单元检测电路24内的电阻R1、R2以及分压用电阻R3分压后的值的电池电压信号输出到AD端口45。

分压开关33的开闭利用从微型计算机25的主控制部41经由自诊断指令输出端口48输出的自诊断指令进行控制。即，主控制部41在没进行AD端口自诊断的通常时，将停止指令作为自诊断指令输出，使分压开关33打开。另一方面，在执行AD端口自诊断时，将执行指令作为自诊断指令输出，使分压开关33闭合。

在这样的结构中，利用微型计算机25进行AD端口自诊断，如下述步骤进行。首先，微型计算机25从自诊断指令输出端口48输出停止指令使分压开关33打开，此时通过使被输入到AD端口45的电池电压信号即打开时电压Vadoff利用AD转换器42进行AD转换，从而得到作为与目前的打开时电压Vadoff对应的电池电压数据即打开时数据Doff。该打开时数据Doff相当于本发明的比较用数据。另外，电池单元Ba的电压为Vb，则打开时电压Vadoff的电压用下式(1)表示。

Vadoff＝R2·Vb/(R1+R2)                        ...(1)

微型计算机25若得到针对打开时电压Vadoff的AD转换结果即打开时数据Doff，则接着通过从自诊断指令输出端口48输出执行指令来使分压开关33闭合。在该分压开关33的闭合时，输入到AD端口45的电池电压信号即闭合时电压Vadon相当于本发明的诊断用模拟信号。另外，通过使该电池电压信号利用AD转换器42进行AD转换，从而得到闭合时数据Don。该闭合时数据Don相当于本发明的诊断用数据。而且，闭合时电压Vadon用下式(2)表示。

Vadon＝{R2·R3/(R1·R2+R2·R3+R3·R1)}·Vb            (2)

若利用上述式(1)、(2)消除Vb，则打开时电压Vadoff和闭合时电压Vadon之间的关系如下式(3)所示。

Vadon＝{R3(R1+R2)/(R1·R2+R2·R3+R3·R1)}·Vadoff    ...

(3)

此外，上述式(3)是由对电池单元Ba的电压进行分压并输入到AD端口45的各电阻R1、R2、分压用电阻R3决定的，该式(3)的关系相当于本发明的“与分压比对应的关系”。

因此，如果是利用AD转换器42正确得到针对输入到AD端口45的电池电压信号的数字数据的AD正常状态，在打开时电压Vadoff和闭合时电压Vadon之间上述式(3)的应该成立，进而在打开时数据Doff和闭合时数据Don之间也成为上述式(3)的关系(或者与其对应的关系)。另一方面，如图3所例示，因为若灰尘等附着在AD端口45，则成为如上所述的在与地之间附加了电阻的等价状态，所以上述式(3)不成立。

于是微型计算机25基于利用AD转换器42得到的AD转换结果判断上述式(3)是否成立，如果成立判定为AD正常状态，如果不成立则判定为AD异常状态。然后，在判定为AD异常状态时，从许可/停止信号输出端口49向保护电路27输出停止信号，从而切断从电池侧正极端子28到电池组23的正极的路径。

保护电路27具有切断开关30(相当于本发明的切断机构)，该切断开关30设置在从电池侧正极端子28到电池组23的正极的充电用电源供给路径上。微型计算机25通常通过向保护电路27输出许可信号使切断开关30闭合，来使充电用电源供给路径导通，成为可向电池组23充电或者可从电池组23向外部输出电源的状态。

另一方面，微型计算机25如上所述通过将各电池单元Ba、Bb、...、Bn的电压(电池电压信号)经由AD转换器42取入，来监视各电池单元Ba、Bb、...、Bn的状态。而且，即使在各电池单元Ba、Bb、...、Bn中的任意一个检测出过充电状态或者过放电状态这样的异常状态时，也向保护电路27输出停止信号使切断开关30打开，由此切断充电用供给路径，保护各电池单元Ba、Bb、...、Bn。

而且，在本实施方式中，微型计算机25在过充电、过放电等异常状态之外，在利用上述的AD端口自诊断而检测出AD异常状态的情况下，也向保护电路27输出停止信号使切断开关30打开，切断充电用供给路径。

此外，构成保护电路27的切断开关30以及构成AD端口自诊断用电路26的分压开关33，只要能够实现作为各开关的功能，其具体结构就可以适当考虑，但在本实施方式中，都利用MOSFET构成。

如上所述，在本实施方式中，微型计算机25进行AD端口自诊断，利用上述式(3)是否成立来判断是AD正常状态或AD异常状态，但以微型计算机25中的上述式(3)的成立、不成立的判断处理容易进行的方式，作为分压用电阻R3利用满足下式(4)的电阻值的电阻。

R3＝R1·R2/(R1+R2)                ...(4)

如果如上述式(4)这样选择分压用电阻R3的电阻值，上述式(3)能够如下式(5)那样来表示。

Vadoff＝2·Vadon          ...(5)

即，利用微型计算机25进行的上述式(3)是否成立的判断，在本实施方式中，实际上通过判断上述式(5)是否成立来进行。由此，微型计算机25能够容易进行上述判断处理。

接着，对利用由三端子稳压器55生成的基准电压Vref进行的AD转换器自诊断功能进行说明。本实施方式的电池匣20中，被供给到微型计算机25的控制用电源Vcc在其内部也被供给到AD转换器42，AD转换器42以该控制用电源Vcc为基础进行AD转换。由此，若被供给到微型计算机25的控制用电源Vcc从正常时的5V下降，则当然AD转换器42的工作电源也下降。由此，根据其下降的程度，微型计算机25虽然还可以工作但利用AD转换器42进行的AD转换有可能变得不能正常进行(变得不能得到正常的数字数据)。

于是本实施方式的微型计算机25，利用三端子稳压器55生成的、不依存于控制用电源Vcc的变动的恒定基准电压Vref，来判断是否是利用AD转换器42得到正确的数字数据的AD正常状态或者无法得到正确的数字数据的AD异常状态。对其详细的诊断方法利用图4在后面进行叙述。

然后，基于图4说明上述构成的本实施方式的电池匣20中的利用微型计算机25进行的电池匣充电控制处理。

图4是表示利用微型计算机25执行的电池匣充电控制处理的流程图。电池匣20内的微型计算机25，在其内部的ROMA 37内存储有电池匣充电控制处理程序，若向电池组23充电的规定条件成立，则CPU36从ROM37中读出该电池匣充电控制处理程序，根据该程序开始向电池组23的充电。

若开始该处理，则微型计算机25首先指向用于开始充电的各种数据的初始处理(数据的初始化等)(S110)。然后，参照设定在EEPROM39内的充电用标志位(S120)，判定设定了充电许可标志位和充电禁止标志位中的哪一个(S130)。

在此，在设定了充电禁止标志位时，已经处于发生、检测出某种异常(例如过充电、过放电、AD异常状态)的状态下，所以预先进行充电禁止标志位的设定(S230)，进行充电禁止处理(S240)。该充电禁止处理具体来说，从许可/停止信号输出端口49输出停止信号使保护电路27内的切断开关30打开，切断充电用电源供给路径。

另一方面，在设定有充电许可标志位时，开始向电池组23的充电，但不是马上开始充电，而是在充电开始前进行AD转换器自诊断和AD端口自诊断处理。

即，首先利用AD转换器42对从三端子稳压器55输入到基准电压输入端口50的基准电压Vref进行AD转换，测量基准电压实测数据Dref(S40)。该基准电压实测数据Dref相当于本发明的诊断用数据。

另外，在微型计算机25的EEPROM39将针对2V的基准电压Vref的正确的数字数据作为基准数据Dmem预先存储。即，在本实施方式中，电池匣20的制造工序中，AD转换器42正常(控制用电源Vcc为正常的5V)的状态时，使来自三端子稳压器55的基准电压Vref实际上利用AD转换器42进行AD转换，将其AD转换结果作为基准数据Dmem存储到EEPROM39中。此外，将基准数据Dmem这样存储到EEPROM39中只不过是一例，例如也可以预先向ROM37中写入针对基准电压Vref的基准数据(设计上的理论值)。

这样，由于预先在EEPROM39中存储有相对于2V的基准电压Vref的正确的基准数据Dmem，所以在S140利用AD转换器42将基准电压Vref实际上进行AD转换而得到基准电压实测数据Dref之后，通过判断利用该AD转换得到的基准电压实测数据Dref与EEPROM39内的基准数据Dmem是否一致，从而判定是AD正常状态还是AD异常状态(S150)。

然后，在基准电压实测数据Dref与基准数据Dmem不一致而判定为AD异常时(S150：否)，利用S230、S240的处理，使充电停止。另一方面，在基准电压实测数据Dref与基准数据Dmem一致而判定为AD正常状态时(S150：是)，接着进入AD端口自诊断的执行。

即，首先从自诊断指令输出端口48向AD端口自诊断用电路26输出停止指令使分压开关33打开(S160)，此时测量输入到AD端口45的电池单元Ba的电池电压信号(打开时电压Vadoff)(S170)。即，利用AD转换器42对该打开时电压Vadoff进行AD转换，得到打开时数据Doff。然后，从自诊断指令输出端口48向AD端口自诊断用电路26输出执行指令使分压开关33闭合(S180)，测量此时输入到AD端口45的电池单元Ba的电池电压信号(闭合时电压Vadon)(S190)。即，使该闭合时电压Vadon利用AD转换器42进行AD转换，得到闭合时数据Don。

然后，基于所得到的打开时数据Doff和闭合时数据Don，判断打开时电压Vadoff和闭合时电压Vadon是否满足上述式(3)的关系，由此判定AD端口45是否正常，即是AD正常状态或AD异常状态(S200)。此外，图4的S200中的α，是上述式(3)的右边中的Vadoff的系数，在本实施方式中实际上α＝1/2(参照式(5))。

然后，在上述式(3)成立而判定为AD正常状态时，在EEPROM39中设定充电许可标志位(S210)，开始充电处理(S220)。具体来说，再次输出停止指令将分压开关33设定为打开后，开始向电池组23的充电。

另一方面，在上述式(3)不成立而判定为AD异常状态时，在EEPROM39中设定充电禁止标志位(S230)，执行充电禁止处理、即使保护电路27内的切断开关30打开，切断充电用电源供给路径(S240)。

此外，在图4的电池匣充电控制处理中，作为充电开始前的自诊断，首先执行AD转换器自诊断处理(S140-S150)，然后执行AD端口自诊断处理(S160S200)，但该顺序也可以颠倒。对于这些各自诊断处理的结果，在图4的处理中任意一个自诊断处理中判定为是AD异常状态的情况下进到S230、S240禁止充电，也可以两者的自诊断处理的结果都为AD异常状态时，进到S230以下的处理，禁止充电。

另外，在S150的处理中，Dref和Dmem严格一致的情况下判定为AD正常状态，但考虑到AD转换器42的分辨率和三端子稳压器55生成的基准电压Vref的误差等，也可以设置某种程度的容许范围。即，即使Dref和Dmem不完全一致，如果其差在规定的容许范围内就可以判断为是AD正常状态。

如以上说明的，在本实施方式的电池匣20中，在为用于自诊断而设置三端子稳压器55的同时，与作为利用该三端子稳压器55生成的基准电压Vref对应的正确的数字数据的基准数据Dmem，预先被存储在EEPROM39中。另外，比较实际上利用AD转换器42对基准电压Vref进行AD转换得到的基准电压实测数据Dref和EEPROM39内的基准数据Dmem，如果两者一致就判断为AD正常状态，如果不一致就判断为AD异常状态。

另外，在本实施方式的电池匣20中从电池组23中最低电位的电池单元Ba经由单元电压检测电路24直到微型计算机的AD端口45的路径上，设置有由分压用电阻R3和分压开关33构成的AD端口自诊断用电路26，微型计算机25进行针对该AD端口45的AD端口自诊断。该AD端口自诊断，首先，利用AD转换器测量表示使分压开关33打开的通常时的电池单元Ba的电压的打开时电压Vadoff。接着，利用AD转换器42测量表示使分压开关33闭合时的电池单元Ba的电压的闭合时电压Vadon。然后，基于这些AD转换后的各数据Don、Doff判断所测量的各电压Vadoff、Vadon是否满足上述式(3)的关系(实际上上述式(5)的关系)。

因此，根据本实施方式的电池匣20，由于进行基于与基准电压Vref相应的正确的基准数据Dmem和实际的AD转换结果即基准电压实测数据Dref的比较结果的AD转换器自诊断，所以不必如现有技术这样，在微型计算机之外设置保护用IC，在为AD异常状态的情况下微型计算机25自身能够高精度地检测出AD异常。

特别是在AD异常状态的原因是AD转换器42自身的异常的情况下也能够可靠地判定其异常。即，作为AD转换器42本身成为异常的原因之一如上所述认为是供给到微型计算机25的控制用电源Vcc的下降，若控制用电源Vcc下降则内置于微型计算机25中的AD转换器42不能正确地进行AD转换。对此，生成基准电压Vref的三端子稳压器55由于是与微型计算机25的电源分别地设置，所以利用该基准电压Vref正确地判定AD转换器42自身的异常。

另外，在本实施方式中，三端子稳压器55生成的基准电压Vref的值设定为比复位微型计算机25的复位电压3V小的2V，即使假设控制用电源Vcc下降到3V三端子稳压器55也能够稳定地生成2V的基准电压Vref。即，只要微型计算机25的控制用电源Vcc不为3V以下的正常时(只限于微型计算机25不被复位就能够工作)，三端子稳压器55就能稳定地生成2V的基准电压Vref。由此，可以微型计算机5不依赖于控制用电源Vcc的变动，高精度地进行AD转换器自诊断。

另外，根据本实施方式的电池匣20，在AD端口自诊断中，通过微型计算机25自身根据自诊断指令(执行指令以及停止指令)使AD端口自诊断用电路26内的分压开关33开闭来进行打开时电压Vadoff的测量(打开时数据Doff的取得)以及闭合时电压Vadon的测量(闭合时数据Don的取得)。然后，基于这些各测量结果判断是否为AD异常状态。由此，假设即使变成AD转换器42自身虽正常但灰尘等附着在AD端口45而变得不能得到正常的AD转换结果的状态，也能够高精度地检测出该异常状态。

而且，具有由切断开关30构成的保护电路27，在开始向电池组23的充电时判定为AD异常状态的情况下，微型计算机25使切断开关30的打开切断充电用电源供给路径。

由此，即使在充电开始时成为AD异常状态，则可以对因该AD异常状态产生的问题(例如过充电)防患于未然，能够对AD异常状态的产生实现可靠性更高的电池匣20。

另外，作为进行AD端口自诊断所需的硬件结构，在诊断对象的AD端口(在本例中为AD端口45)具有由分压用电阻R3和分压开关33构成的极其简单的电路，而且可以仅将输出用于使分压开关33开闭的自诊断指令输出端口48设置在微型计算机25上即可，基于分压开关33的闭合时以及打开时各自的AD转换结果可判定是否是AD异常状态，因此能够极其简单的结构并高精度地进行判定。

此外，在微型计算机25执行的图4的电池匣充电控制处理中，S160以及S180的处理相当于本发明的指令输出机构执行的处理，S150的处理相当于本发明的第一判定机构执行的处理，S200的处理相当于本发明的第二判定机构执行的处理。另外，存储了比较用数据Dmem的EEPROM39相当于本发明的基准数据存储机构。

[第二实施方式]

图5表示本实施方式的电池匣60的电路图。本实施方式的电池匣60也与第一实施方式的电池匣20同样，构成为可利用来自充电器10的充电用直流电源进行内部的电池组23的充电，其外形也与图1所示的电池匣20相同。另外，本实施方式的电池匣60与第一实施方式的电池匣20不同在于，没有设置AD端口自诊断用电路26，在电池组23和单元电压检测电路24之间设置有单元平衡电路70。除该不同点以外，基本上是与第一实施方式的电池匣20同样的结构，所以与第一实施方式同样的构成要素标注与第一实施方式同样的附图标志位，省略其说明。另外，以下对与第一实施方式不同的结构具体说明。

单元平衡电路70是用于在构成电池组23的各电池单元Ba、Bb、...、Bn的每一个抽出内部容量(使之放电)的电路，具有：在从各电池单元Ba、Bb、...、Bn的正极以及负极到单元电压检测电路24的路径上分别连接的电阻R5；设置在各电池单元Ba、Bb、...、Bn的每一个上，使各电池单元Ba、Bb、...、Bn分别连接到其正极和负极的电阻R5放电的开关71、72、...、73。另外，在各开关71、72、...、73如图5所示串联地连接有电阻R6。

即，对最低电位的电池单元Ba，将电阻R5连接到该电池单元Ba的负极。而且，在该电池单元Ba的正极(即电池单元Bb的负极)也连接着电阻R5。而且，这些正极、负极上分别连接着的各电阻R5的另一端间利用由电阻R6以及开关71构成的串联电路连接。由此，若闭合开关71，就从电池单元Ba的正极经由电阻R5、电阻R6、开关71以及电阻R5到负极形成闭合回路，进行放电。对于其他的各电池单元Bb、...、Bn也是同样，分别闭合对应的开关72、...、73而形成闭合回路，由此能够使对应的电池单元放电。此外，各开关71、72、...、73的具体结构可以有各种考虑，但在本实施方式中都利用MOSFET构成。

在此，简要说明单元平衡电路70所具有的基本功能即单元平衡功能。如本实施方式，由锂离子二次电池构成的电池单元，在串联连接多个电池单元的电池组23中，重复充放电周期，例如如果充放电时的周围温度相同则各电池单元都同样地劣化，但若仅某一电池单元温度高，则该电池单元比其他电池单元增加自我放电量等，电池剩余容量减少，产生容量不平衡。

若这样在各电池单元间发生容量的不平衡，则每次重复充放电，在放电时其容量少的电池单元比其他电池单元先空。由此若这样继续放电，则成为过放电状态，劣化加重，该电池单元比其他的单元先劣化，可充电的容量变少。另外，在充电时，其容量少的电池单元先变成满充电状态。即使如此，若仍然对其他电池单元继续充电直到满充电，则该容量少的电池单元会变成过充电状态。若继续这样的过放电状态、过充电状态，则仅该电池单元的劣化逐渐加重，不久虽然其他的电池单元都正常，可因该劣化了的电池单元的存在而使电池组整体变得不能使用。另外，电池单元的容量的不平衡不限于伴随着上述的劣化的情况，因电池单元自身的个体差也有可能产生。

因此，按各电池单元Ba、Bb、...、Bn的每一个监视器电压的微型计算机61基于各电池单元的电压值，在充电时或者放电时适当闭合(通常打开)各开关71、72、...、73，以使特定的电池单元不成为过充电状态、或者使特定的电池单元不成为过放电状态，从而取得各电池单元Ba、Bb、...、Bn的容量、电压值的平衡。这是微型计算机61利用单元平衡电路70所取得的单元平衡功能。

此外，单元平衡电路70内的各开关71、72、...、73的开闭根据从微型计算机61的开关控制信号输出端口63输出的开关控制信号进行控制，通常时全部打开，微型计算机61监视该打开时的各电池单元Ba、Bb、...、Bn的电压。另外，单元平衡功能的执行或者后述的AD端口自诊断的执行时，选择性打开任意一个开关。

另外，在本实施方式中，该单元平衡电路70不仅用于单元平衡这一基本功能的实现，也用于诊断是否利用AD转换器42正确地得到针对输入到各AD端口45、46、...、47的模拟信号的数字信号。

作为AD端口自诊断功能，存在已在第一实施方式中说明的使用AD端口自诊断用电路26的方法，还可以将第一实施方式的AD端口自诊断功能用于本实施方式。但是，构成单元平衡电路70的各电阻R5、R6利用电阻值小的(例如100Ω-1KΩ)，以使单元平衡功能执行时进行适当的放电。对此，构成单元电压检测电路24的电阻R1、R2是充分大于单元平衡电路70的电阻R5、R6的电阻值(例如数MΩ)。由此，假如在从单元平衡电路70到单元电压检测电路24的路径上，如图5所示若灰尘等附着在该路径和地之间，则因上述的电阻值的不同，而有可能可以高精度判定因该灰尘等的附着而引起的AD异常状态。

因此，在本实施方式中，将单元平衡电路70用于AD端口自诊断，由此灰尘等附着于图5所示的位置成为AD异常状态也能够高精度检测出AD异常。具体来说，对各开关71、72、...、73的闭合时和打开时的各自电压值利用AD转换器42进行AD转换，基于其AD转换结果进行判定。

例如，对于电位最低的电池单元Ba，在与该电池单元Ba对应的开关71打开时，该电池单元Ba的电压(正极的电压)直接经由电阻R5输出到单元电压检测电路24。另一方面，在开关71被闭合时，电池单元Ba的电压被电阻R5、R6分压，并输出到单元电压检测电路24。

由此，若为了简化说明忽视单元电压检测电路24，则在开关71被打开时输入到AD端口45的打开时电压Vadoff是电池单元Ba的电压Vb本身。对此，在开关71被闭合时输入到AD端口45的闭合时电压Vadon用下式(6)表示。

Vadon＝{(R5+R6)/(2·R5+R6)}·Vb  ...(6)

由此，在打开时电压Vadoff和闭合时电压Vadon之间，下式(7)的关系成立。

Vadon＝＝{(R5+R6)/(2·R5+R6)}·Vadoff  ...(7)

此外，上述式(7)是由对电池单元Ba的电压进行分压并输入到AD端口45的各电阻R5、R6决定的，该式(7)的关系相当于本发明的“与分压比对应的关系”。

因此，如果针对输入到AD端口45的电池电压信号是利用AD转换器42正确地得到的AD正常状态，则在打开时电压Vadoff和闭合时电压Vadon之间上述式(7)应成立，所以，在打开时数据Doff和闭合时数据Don之间也为上述式(7)的关系(或者是与其对应的关系)。另一方面如图5所示若灰尘等附着在用于将电池单元Ba的电压输出到微型计算机61侧的信号路径上，则变成与在其与地之间附加了电阻的等价状态，所以上述式(7)不能成立。

因此，微型计算机61基于由AD转换器42得到的AD转换结果判断上述式(7)是否成立，如果成立就判定为AD正常状态，如果不成立就判定为AD异常状态。另外，在判定为AD异常状态时，从许可/停止信号输出端口49向保护电路27输出停止信号，从而切断从电池侧正极端子28到电池组23的正极的路径。

另外，在本实施方式中，对于与最低电位的电池单元Ba以外的其他各电池单元Bb、...、Bn对应的各AD端口46、...、47，也同样能够进行AD端口自诊断。例如，对于电位最高的电池单元Ba，首先使开关73打开，利用AD转换器42对此时从差动放大器35输入到AD端口47的打开时电压Vadoff进行AD转换而得到打开时数据Doff。接着，使开关73闭合，利用AD转换器42对此时从差动放大器35输入到AD端口47的闭合时电压Vadon进行AD转换而得到闭合时数据Don。然后，基于所得到的各数据Doff、Don，判断在上述各电压Vadoff、Vadon之间上述式(7)是否成立，如果不成立就判定为AD异常状态。

以上是本实施方式的AD端口自诊断功能的概要，但输入最低电位的电池单元Ba的电压的AD端口45的自诊断时，实际上单元电压检测电路24内的电阻R1、R2发挥作用。但是，即使考虑这些电阻R1、R2，在本例中由于存在R5、R6＜＜R1、R2的关系，所以用于自诊断时的判定式如下说明的结果回到上述式(7)。

即，若考虑单元电压检测电路24的电阻R1、R2，则开关71打开时的打开时电压Vadoff如下式(8)所示。

Vadoff＝{R2/(R1+R2+R5)}·Vb  ...(8)

在此，由于存在R5＜＜R1、R2的关系，所以上述式(8)能够如下式(9)这样地变形。

Vadoff＝{R2/(R1+R2)}·Vb  ...(9)

另外，开关71的闭合时的闭合时电压Vadon，也考虑电阻R1、R2，则如下式(10)这样表示。

Vadon＝{(R5+R6)/(2·R5+R6)}·{R2/(R1+R2+R5)}·Vb   ...

(10)

在此，由于存在R5、R6＜＜R1、R2的关系，所以上述式(10)能够如下式(11)那样地变形。

Vadon＝{(R5+R6)/(2·R5+R6)}·{R2/(R1+R2)}·Vb    ...(11)

因此，根据上述式(9)、(11)，在打开时电压Vadoff和闭合时电压Vadon之间，下式(12)的关系成立。

Vadon＝{(R5+R6)/(2·R5+R6)}·Vadoff    ...(12)

即，式(12)与式(7)相同。

此外，在单元平衡电路70中，如果仅为了实现单元平衡功能，不需要电阻R6。但是，在本实施方式中，在单元平衡功能的基础上，为了还实现AD端口自诊断功能，插入电阻R6，以使得各开关的打开时电池电压利用规定的分压比被分压。其中，对于电位最低的电池单元Ba，其电压没有输入到差动放大器，所以不一定需要与开关71连接的电阻R6。

然后，基于图6说明如上述构成的本实施方式的电池匣60中的利用微型计算机61执行的电池匣充电控制处理。

此外，在图6的电池匣充电控制处理中，S310-S330的各处理与图4所示的第一实施方式的电池匣充电控制处理中的S110-S130的处理完全相同，对于S340-S350的AD转换器自诊断处理也与图4的S140-S150的处理完全相同。由此对于这些与图4相同的处理省略其详细说明，与图4不同的AD端口自诊断处理(S360-S400)以下进行详细说明。

如图6所示，在本实施方式的电池匣充电控制处理的AD端口自诊断处理中，首先，通过将停止指令作为开关控制信号从开关控制信号输出端口63向单元平衡电路70输出，从而使开关71打开(S360)。此外，在初始状态中全部的开关71、72、...、73被打开。

然后，在开关71的闭合时测量输入到AD端口45的电池单元Ba的电池电压信号(打开时电压Vadoff)(S370)。即，使该打开时电压Vadoff利用AD转换器42进行AD转换，得到打开时数据Doff(相当于本发明的比较用数据)。然后，将执行指令作为开关控制信号从开关控制信号输出端口63向单元平衡电路70输出，使开关71闭合(S380)，测量此时输入到AD端口45的电池单元Ba的电池电压信号(闭合时电压Vadon)(S390)。即，使该闭合时电压Vadon利用AD转换器42进行AD转换，得到闭合时数据Don(相当于本发明的诊断用数据)。

然后，基于所得到的打开时数据Doff和闭合时数据Don，判断打开时电压Vadoff和闭合时电压Vadon是否满足上述式(7)的关系，从而判定AD端口45是否正常、即是AD正常状态还是AD异常状态(S400)。此外，图6的S400中的β是上述式(7)的右边的Vadoff的系数。

另外，在上述式(7)成立判定为AD正常状态时，EEPROM39中设定充电许可标志位(S410)，开始充电处理(S420)。具体来说，在将开关71再次返回到打开后，开始向电池组23充电。

另一方面，在上述式(7)不成立判定为AD异常状态时，在EEPROM39中设定充电禁止标志位(S430)，执行充电禁止处理、即使保护电路27内的切断开关30打开，切断充电用电源供给路径(S440)。

此外，在图6中被虚线包围的一系列的AD端口自诊断处理(S360-S400)实际上按构成电池组23的各电池单元Ba、Bb、...、Bn的每一个依次进行。另外，在对全部的电池单元Ba、Bb、...、Bn被判定为AD正常状态时，进入到S410以下的处理。另一方面，在即使各电池单元Ba、Bb、...、Bn中的一个被判定为AD异常状态时，也进入到S430以下，停止充电。

根据以上说明的本实施方式的电池匣60，在电池匣60中为了单元平衡功能利用原本具有的单元平衡电路70，也进行AD端口自诊断。由此，能够减少仅AD端口自诊断所需的结构，可以有效实现AD端口自诊断。

此外，在本实施方式中，单元平衡电路70中的各电池单元Ba、Bb、...、Bn的每一个的密合电路(从电池单元的正极经由电阻R5、R6、开关、电阻R5到负极的电路)相当于本发明的放电用电路，其中特别是电阻R6相对于本发明的分压用电阻，各开关71、72、...、73相当于构成本发明的放电用电路的开关机构。另外，各差动放大器34、...、35相当于本发明的电压检测机构。

[变形例]

以上对本实施方式进行说明，但本发明的实施方式不限定于上述实施方式，以处于本发明的技术范围内当然可以采用各种的方式。

例如，在上述实施方式中，使用控制用电源Vcc作为三端子稳压器55的输入电源，但这不过是一例，只要能够生成所希望的基准电压Vref(在上述例子中为2V)，三端子稳压器55的输入电源没有特别限定。

另外，在上述实施方式中，作为用于生成基准电压Vref的基准电压源，设置了三端子稳压器55，但是如图7所示的电池匣80，也可以具有具备二极管D1的简易的基准电压源85以取代三端子稳压器55。图7所示的电池匣80成为如下结构：基准电压源85具有阴极接地阳极经由电阻R11与控制用电源Vcc连接的二极管D1。由此，二极管D1中产生的电流沿正向流动，在二极管D1的阳极-阴极之间发生正向电压Vf(≈0.6V)。该正向电压Vf用作AD转换器自诊断时的基准电压Vref。

这样，通过将二极管D1的正向电压Vf用作基准电压源，从而能够更简化基准电压源的结构，进而能够简化电池匣80整体。

另外，如图7所示，在从电池匣80的电池侧正极端子28到电池组23的正极的充电用电源供给路径上，在保护电路27之外还可以具有与其串联的自控制保护器86。该自控制保护器86是具有在充电用供给路径上被串联地插入的两个保险丝87、87，和用于熔断该各保险丝87、87的两个发热用电阻R21、R21的一般结构。微型计算机81具有两个许可/停止信号输出端口49、83，通过在判定为AD异常状态时，从各许可/停止信号输出端口49、83输出停止信号，从而在使保护电路27内的切断开关33打开的同时，导通用于使自控制保护器86工作的FET88。由此，构成自控制保护器86的发热用电阻R21发热，保险丝87熔断，由此切断充电用电源供给路径。

这样，在保护电路的基础上还具有自控制保护器86，在成为AD异常状态时使该自控制保护器86工作不能完全充放电，从而可以更可靠地在异常状态中保护电池组23，可以提高可靠性更高的电池匣。

而且，在第一实施方式中，通过电阻R3和分压开关33构成AD端口自诊断用电路26，但如图7所示，其中仅将电阻R3设置在微型计算机81外，也可以将用于利用该电阻R3有效分压的分压开关96设置在微型计算机81内。即，电阻R3的结构为一端连接于AD端口45，另一端与自诊断用端口93连接。而且，电阻R3的另一端经由自诊断用端口93在微型计算机81内部与分压开关96连接。微型计算机81通过在其内部根据自诊断指令(执行指令、停止指令)控制分压开关96的开闭，从而与第一实施方式完全同样地能够进行AD端口自诊断。

此外，包括电阻R3，将AD端口自诊断用电路整体内置于微型计算机81内。

另外，在第一实施方式中，对于与电位最低的电池单元Ba对应的AD端口45，形成为进行AD端口自诊断处理的结构，但例如如图7所示，对于与其他各电池单元Bb、...、Bn对应的各AD端口46、...、47，也能够进行AD端口自诊断处理。

即，如图7所示，在单元电压检测电路24内各差动放大器34、...、35的输出侧分别与电位最低的电池单元Ba同样地设置由电阻R1和电阻R2构成的分压电路。而且，这些各分压电路的输出侧分别连接到与微型计算机81中的对应的各AD端口46、...、47，同时经由分压用电阻R3与对应的各自诊断用端口94、...、95连接。另外，各自诊断用端口94、...、95在微型计算机81内分别与分压开关97、...、98连接。

这样构成，通过以与电位最低的电池单元Ba对应的分压开关96同样的要领，分别控制其他各分压开关97、...、98，从而能够进行与全部的电池单元Ba、Bn、...、Bn对应的各AD端口45、46、...、47的自诊断处理。

另外，在上述实施方式中，要将AD端口自诊断、AD转换器自诊断在开始向电池组23的充电之前进行，但何时执行这些各自诊断没有特别限制，例如可以在开始充电(充电中)后定期地进行自诊断，也可以与是否在充电中无关地定期地执行。

如果要在充电中也进行自诊断，就在进行充电时发生了AD异常状态的情况下，微型计算机判定其发生切断充电用电源供给路径，所以能够将过充电等防患于未然。

另外，上述实施方式中，在成为AD异常状态时，在电池匣内使保护电路27工作从而切断充电用电源供给路径，但在此基础上，也可以在充电器10中停止向电池匣的充电用电源的供给。例如，在电池匣内判定为AD异常状态时，将从电池匣内的微型计算机中输出到保护电路27的停止信号，如图2虚线箭头所示也输出到充电器10内的微型计算机6、转换器3中。另外，在充电器10中，从电池匣输入停止信号时，微型计算机6向开关IC控制电路5输出使充电停止之类的充电控制信号，或者设置用于切断转换器3中的至充电侧正极端子8的充电用电源供给路径的开关，通过切断该开关即可。这样，在成为AD异常状态时在电池匣内不仅使保护电路27工作在充电器10侧也停止充电用直流电源的输出，由此能够进一步提高对AD异常状态的可靠性。

另外，在上述实施方式中，对兼有利用基准电压Vref的AD转换器自诊断功能、和利用AD端口自诊断用电路26(第一实施方式)或者单元平衡电路70(第二实施方式)的AD端口自诊断功能这两种自诊断功能的电池匣进行说明，也可以构成仅具有AD转换器自诊断功能的电池匣、或者仅具有AD端口自诊断功能的电池匣。

另外，在上述实施方式中，作为对电池匣20进行充电的充电器，例示了将外部的DC电源2转换为规定电压的充电用直流电源而输出的结构的充电器10，但这样从外部引入DC电源的结构的充电器只不过是一例，也可以是引入AD电源(例如商用100V)，将其转换为充电用直流电源输出的结构的充电器。

另外，在上述各实施方式中，对于将本发明应用于电池匣内的微型计算机的例子进行说明，但本发明的应用不限于电池匣内的微型计算机，例如可以应用于充电器10内的微型计算机6、电动工具本体100内的微型计算机101，如果是搭载了AD转换器内置的微型计算机的电动工具用的电池匣、充电器、或者电动工具本体，也能够应用本发明。

Claims (13)

1.一种电动工具用微型计算机搭载系统，搭载在电动工具本体、电动工具用电池匣或者电动工具用充电器中，其特征在于，具有：

微型计算机，其内置有AD转换器，并至少设置有一个AD端口，该AD端口用于输入该AD转换器的AD转换对象的模拟信号；

基准电压生成机构，其与上述微型计算机的工作用电源分别设置，生成预定值的基准电压并输入到上述AD端口；

基准数据存储机构，其预先存储了与上述基准电压对应的数字数据即基准数据；

第一判定机构，其设置在上述微型计算机的内部，通过比较由上述AD转换器对被输入到上述AD端口的上述基准电压进行AD转换而得到的诊断用数据和被存储到上述基准数据存储机构中的基准数据，在两者的差不在预定的容许范围内时，判定为处于上述AD转换器的AD转换结果无法正常地得到的AD异常状态。

2.如权利要求1所述的电动工具用微型计算机搭载系统，其特征在于，上述基准电压生成机构，以供给到上述微型计算机的预定电压的上述工作用电源作为输入，根据上述工作用电源生成比该预定的电压低的上述基准电压。

3.如权利要求2所述的电动工具用微型计算机搭载系统，其特征在于，

具备复位机构，该复位机构在上述微型计算机的工作用电源的电压为预定的下限值以下时向该微型计算机输出复位信号，

上述微型计算机构成为从上述复位机构输入上述复位信号时其动作被初始化，

上述基准电压生成机构，作为上述基准电压，生成比上述下限值小的值即可由上述AD转换器进行AD转换的电压。

4.如权利要求1～3中任一项所述的电动工具用微型计算机搭载系统，其特征在于，

上述基准电压生成机构具有二极管，并构成为通过利用输入到该基准电压生成机构中的电源对该二极管正向施加正向偏置从而产生该二极管的正向电压，将该正向电压作为上述基准电压。

5.如权利要求1～4中任一项所述的电动工具用微型计算机搭载系统，其特征在于，具备：

信号分压机构，其设置在将上述AD转换对象的模拟信号输入到上述AD转换器之前的信号路径上，通过在输入了执行指令时将该模拟信号利用预定的分压比来分压，从而生成诊断用模拟信号；

指令输出机构，其设置在上述微型计算机的内部，向所述信号分压机构输出用于使上述信号分压机构执行上述分压的上述执行指令或者使上述信号分压机构不执行上述分压的停止指令；

第二判定机构，其设置在上述微型计算机的内部，使上述指令输出机构输出上述执行指令，使上述信号分压机构执行上述分压，利用上述AD转换器对该执行时的上述诊断用模拟信号进行AD转换从而取得诊断用数据，而且使上述指令输出机构输出上述停止指令，使上述信号分压机构停止上述分压，利用上述AD转换器对该停止时的上述模拟信号进行AD转换从而取得比较用数据，比较该取得的上述诊断用数据和上述比较用数据，在两者不是处于与上述信号分压机构中的上述分压比对应的关系时则判定为是上述AD异常状态。

6.如权利要求5所述的电动工具用微型计算机搭载系统，其特征在于，

在将上述AD转换对象的模拟信号输入到上述AD端口之前的信号路径上设置有信号输入电路，该信号输入电路由串联地连接在该信号路径上的至少一个电阻构成，

上述信号分压机构，设置在从上述信号输入电路到上述AD转换器的信号路径上，在输入了上述执行指令时，通过将输入到上述信号输入电路的上述AD转换对象的模拟信号以上述分压比进行分压来生成上述诊断用模拟信号。

7.如权利要求6所述的电动工具用微型计算机搭载系统，其特征在于，

上述信号分压机构具有：

分压用电阻，其一端与上述AD端口电连接；

分压控制机构，其在输入了上述停止指令时使上述分压用电阻的另一端侧为电开路状态，在输入了上述执行指令时，将上述分压用电阻的另一端与比上述一端侧电位低的部位电连接，从而在该分压用电阻中流过电流，进行上述分压。

8.如权利要求7所述的电动工具用微型计算机搭载系统，其特征在于，

上述分压控制机构具有使上述分压用电阻的另一端侧和接地电位之间电导通、切断的开关机构，在输入了上述停止指令时打开该开关机构，使上述分压用电阻的另一端侧和上述接地电位之间切断，在输入了上述执行指令时闭合该开关机构，使上述分压用电阻的另一端侧接地。

9.一种的电动工具用电池匣，其特征在于，

具有：至少一个电池单元；和权利要求1-8中任一项所述的电动工具用微型计算机搭载系统，

作为上述AD转换对象的模拟信号，针对上述电池单元中至少一个，将直接或者间接地表示该电池单元的电压的电池电压信号输入到上述AD端口，

上述微型计算机，基于上述电池电压信号的通过上述AD转换器的AD转换结果来监视该电池单元的状态。

10.一种电动工具用电池匣，其特征在于，

具有：至少一个电池单元；和权利要求5所述的电动工具用微型计算机搭载系统，

在上述电池单元中的至少一个上连接有放电用电路，该放电用电路具有一端与该电池单元的正极连接的正极侧电阻、一端与该电池单元的负极连接的负极侧电阻、及连接在该各电阻的另一端之间根据来自上述微型计算机的上述执行指令和上述停止指令使该另一端之间导通、切断的开关机构，

上述微型计算机基于在通过上述开关机构切断上述另一端之间时从上述正极侧电阻的另一端侧输出到上述AD端口侧的电压的通过上述AD转换器的AD转换结果，监视该电池单元的电压，

上述放电用电路构成为，作为上述信号分压机构起作用，在输入了上述停止指令时打开上述开关机构，使上述电池单元的正极的电压经由上述正极侧电阻直接地输出到上述AD端口侧，在输入了上述执行指令时，使上述开关机构闭合，利用构成该放电用电路的上述各电阻所分压的分压比来对该电池单元的正极的电压进行分压，从而生成上述诊断用模拟信号。

11.一种电动工具用电池匣，其特征在于，

具有：至少一个电池单元、和权利要求5所述的电动工具用微型计算机搭载系统，

在上述电池单元中的至少一个上连接有放电用电路和电压检测电路，

该放电用电路具有一端与该电池单元的正极连接的正极侧电阻、一端与该电池单元的负极连接的负极侧电阻、连接在该各电阻的另一端之间并根据来自上述微型计算机的上述执行指令和上述停止指令使该另一端之间导通、切断的开关机构、在该各电阻的另一端之间与上述开关机构串联设置的分压用电阻，

该电压检测电路，其检测上述各电阻的另一端之间的电压来作为该电池单元的电压，并向上述AD端口侧输出，

上述微型计算机，基于在利用上述开关机构切断上述另一端之间时从上述电压检测机构输出到上述AD端口侧的电压的通过上述AD转换器的AD转换结果，监视该电池单元的电压，

上述放电用电路构成为，作为上述信号分压机构起作用，在输入了上述停止指令时打开上述开关机构使该电池单元的电压直接地向上述电压检测机构输出，在输入了上述执行指令时，使上述开关机构闭合，利用构成该放电用电路的上述各电阻所分压的分压比对该电池单元的电压进行分压，由此将上述电压检测机构针对该被分压后的电压的输出生成为上述诊断用模拟信号。

12.如权利要求9～11中任一项所述的电动工具用电池匣，其特征在于，具有：

上述至少一个电池单元是二次电池。

13.如权利要求12所述的电动工具用电池匣，其特征在于，具有：

充电用电源输入端子，其输入用于对上述二次电池进行充电的充电用电源；及

切断机构，其设置在从上述充电用电源输入端子到上述二次电池的充电用电源供给路径上，根据来自上述微型计算机的切断指令可切断该充电用电源供给路径，

上述微型计算机在利用上述判定机构判定出上述AD异常状态时，输出上述切断指令从而由上述切断机构切断上述充电用电源供给路径。

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