CN102457085B - 工具用电池 - Google Patents

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Abstract

本发明提供工具用电池，目的在于能够迅速地进行工具用电池的电流检测元件、电流等的监视部的故障判定。本发明所涉及的工具用电池(10)具备：监视部(22)，放电电流或者充电电流的电流信号和各电池单元(12)的电压信号输入到该监视部(22)；以及控制用微型计算机(24)，该控制用微型计算机(24)基于来自该监视部(22)的信号进行放电时或充电时的控制，并且该工具用电池(10)构成为将来自对放电电流及充电电流进行检测的电流检测元件(14)的电流信号分别输入到监视部(22)与控制用微型计算机(24)。

Description

工具用电池
技术领域
本发明涉及一种工具用电池，该工具用电池具备：监视部，放电电流或者充电电流的电流信号和各单元的电压信号输入到该监视部；以及控制用微型计算机，该控制用微型计算机基于来自该监视部的信号进行放电时或充电时的控制。
背景技术
在专利文献1中记载有与此相关的现有的电池。
在专利文献1的电池中，构成为能够在由分流电阻将放电电流或充电电流转换为电压信号以后，将该信号输入到监视部。并且，构成为向监视部输入各单元的电压信号。所述监视部对控制用微型计算机传送放电电流或充电电流的数据以及各单元的电压值的数据。所述控制用微型计算机构成为能够基于来自所述监视部的数据进行放电或充电的控制。
[专利文献1]日本特开2009-097954号公报。
然而，在上述电池中，构成为在放电电流或充电电流的信号被输入到监视部以后，经由该监视部被传送到控制用微型计算机。因此，例如，即使在所述监视部发生故障从而电流检测结果出现异常的情况下，只要其电流值不从正常范围大幅偏离，则无法发现所述监视部的故障。即，存在下述情况：由于控制用微型计算机基于错误的电流数据进行充电及放电的控制，因此电池等受到损伤。
进一步地，在发生电流异常的情况下，难以判别是由监视部的故障引起的电流异常还是由分流电阻等的故障引起的电流异常。
发明内容
本发明是为了解决上述问题点而完成的，本发明所欲解决的课题在于，实现迅速地进行工具用电池的电流检测元件、电流等的监视部的故障判定。
上述课题由各技术方案的发明来解决。
技术方案1的发明所涉及的工具用电池的特征在于具备：监视部，放电电流或者充电电流的电流信号和各电池单元的电压信号输入到该监视部；以及控制用微型计算机，该控制用微型计算机基于来自所述监视部的信号进行放电时或充电时的控制，并且该工具用电池构成为，将来自对所述放电电流及充电电流进行检测的电流检测元件的电流信号分别输入到所述监视部与所述控制用微型计算机。
根据本发明，构成为来自电流检测元件的电流信号分别被输入到监视部与控制用微型计算机。因此，在监视部出现故障的情况下，从该监视部传送到控制用微型计算机的电流信号与从电流检测元件输入到控制用微型计算机的电流信号之间的差异变得显著。因此，能够由所述控制用微型计算机迅速地发现监视部的故障。
并且，在电流检测元件或电流检测电路出现故障的情况下，由于在监视部与控制用微型计算机均出现电流异常，因此能够容易判别电流检测元件等的故障。
根据技术方案2的发明，其特征在于，监视部构成为能够通过通信将放电电流或充电电流的电流信号传送到控制用微型计算机。
因此，形成为利用控制用微型计算机能够一直对从监视部传送到控制用微型计算机的电流信号与从电流检测元件输入到控制用微型计算机的电流信号进行比较。
根据技术方案3的发明，其特征在于，在从监视部传送到控制用微型计算机的放电电流信号与所述控制用微型计算机从电流检测元件获得的放电电流信号之间的差异达到第1规定值以上的情况下，所述控制用微型计算机能够将该信息存储并禁止放电。
如上所述，在发生电流异常的情况下，由于能够迅速禁止放电，因此能够防止工具用电池或电动工具的故障等。
根据技术方案4的发明，其特征在于，在从监视部传送到控制用微型计算机的充电电流信号与所述控制用微型计算机从电流检测元件获得的充电电流信号之间的差异达到第2规定值以上的情况下，所述控制用微型计算机能够将该信息存储并禁止充电。
如上所述，在发生电流异常的情况下，由于能够迅速禁止充电，因此能够防止工具用电池或充电器的故障等。
根据本发明，形成为能够迅速地进行工具用电池的电流检测元件、电流等的监视部的故障判定。
附图说明
图1是本发明的实施方式1所涉及的工具用电池的电路框图。
图2是表示所述工具用电池放电时的动作的流程图。
图3是表示所述工具用电池充电时的动作的流程图。
图4是表示变更例所涉及的工具用电池放电时的动作的流程图。
图5是表示变更例所涉及的工具用电池充电时的动作的流程图。
图6是变更例所涉及的工具用电池的电路框图。
图中标号说明：
12...电池单元；14...分流电阻(电流检测元件)；15...放大器；20...Sip微型计算机；22...监视部；24...控制用微型计算机。
具体实施方式
[实施方式1]
以下，基于图1至图6对本发明的实施方式1所涉及的工具用电池10进行说明。
<关于工具用电池10的概要>
工具用电池10是通过与电动工具(将图示省略)连结来作为该电动工具的电源使用的电池，并且构成为能够由充电器(将图示省略)充电。
如图1所示，工具用电池10具备锂离子电池等二次电池、即多个电池单元12，并且构成为通过这些电池单元12串联连接来获得规定的电压。并且，串联连接的电池单元12的集合体(电池单元集合体120)的正电极与工具用电池10的正端子P连接。并且，所述电池单元集合体120的负电极与工具用电池10的负端子N连接。进一步地，在位于电池单元集合体120的负电极与负端子N之间的负线11n设置有电流检测元件、即分流电阻14。
为了抑制电压下降，将所述分流电阻14的电阻值设定得较小。因此，在转换成微电压信号的状态下，对放电电流或充电电流进行检测。工具用电池10具备放大器15，并且在由所述放大器15将所述微电压信号放大至预先规定的电压信号的状态下，如后所述，能够将放大后的电压信号输入到监视部22与控制用微型计算机24。以下，将由所述放大器15放大的电压信号称作放电电流信号或充电电流信号。
并且，在所述电池单元集合体120设置有用于对电池单元12的温度进行检测的热敏电阻(将图示省略)。并且，热敏电阻的信号在温度检测电路26变换成电压信号以后，如后所述，被输入到控制用微型计算机24。
<关于监视部22>
工具用电池10具备监视部22、控制用微型计算机24以及温度检测电路26。
监视部22为用于对各电池单元12的电压和放电电流或充电电流进行测定并将这些数据传送到控制用微型计算机24的IC。如图1所示，在监视部22设置有输入各电池单元12的电压的输入端子ki1～ki5、输入放电电流信号或充电电流信号的输入端子ki6、ki7、以及用于对控制用微型计算机24传送数据的输出端子ko1。
<关于控制用微型计算机24>
控制用微型计算机24为基于从监视部22传送的各电池单元12的电压数据、放电电流数据或充电电流数据以及电池单元12的温度数据等，以后述方式进行放电或充电控制的微型计算机。进一步地，控制用微型计算机24构成为能够进行对分流电阻14、放大器15以及监视部22的故障监视。如图1所示，在控制用微型计算机24设置有：输入从监视部22传送来的数据的输入端子ci3；输入放电电流信号或充电电流信号的输入端子ci6、ci7；以及输入来自温度检测电路26的温度信号输入端子ci2。即，形成为所述放电电流信号或充电电流信号分别被输入到控制用微型计算机24与监视部22。
进一步地，在控制用微型计算机24设置有用于对电动工具输出运转停止信号的输出端子co1和用于与充电器进行通信的通信端子co2。此处，控制用微型计算机24的输出端子co1与工具用电池10的自动停止端子AS连接，而通信端子co2与工具用电池10的通信端子COM连接。
<关于工具用电池10的动作>
接下来，基于图2、图3的流程图对工具用电池10的动作进行说明。此处，用于执行图2、图3的流程图的程序存储于控制用微型计算机24的存储器(将图示省略)。
首先，基于图2对放电时的工具用电池10的动作进行说明。其中，在放电时，工具用电池10与电动工具连结，并且工具用电池10的正端子P、负端子N分别与电动工具的正端子、负端子连接。并且，工具用电池10的自动停止端子AS与电动工具的自动停止端子连接，而工具用电池10的通信端子COM保持为开放状态(悬挂状态)。
在控制用微型计算机24的存储器预先存储有放电电流的第1上限值Im1、第2上限值Im2以及第3上限值Im3。此处，对于各上限值，存在Im3＞Im2＞Im1的关系。
当所述电动工具与工具用电池10连结时成为能够放电状态，从该状态开始对放电电流进行监视。即，在步骤S101中将由分流电阻14以及放大器15所检测的放电电流信号输入到控制用微型计算机24并作为放电电流数据Icpu进行存储。并且，将所述放电电流信号输入到监视部22并作为放电电流数据Imon进行存储，并且将该放电电流数据Imon传送到控制用微型计算机24(步骤S102)。进一步地，将各电池单元12的电压信号以及电池单元12的温度信号输入到控制用微型计算机24并对这些数据进行存储，并且由控制用微型计算机24进行放电控制(步骤S103)。即，控制用微型计算机24基于各电池单元12的电压数据、放电电流数据以及电池单元12的温度数据进行电池单元12的监视，当所述电池单元12的剩余容量达到设定值以下时，或者当放电电流达到设定值以上时，或者当电池单元12的温度达到设定值以上时，对所述电动工具输出自动停止信号。
进一步地，控制用微型计算机24判定从监视部22传送到控制用微型计算机24的放电电流数据Imon是否达到第2上限值Im2以上(步骤S104)。即，基于监视部22的放电电流数据Imon进行工具用电池10的过负荷判定。进而，在判定为不是过负荷的情况下(步骤S104：否)，基于在控制用微型计算机24所存储的放电电流数据Icpu进行过负荷判定(步骤S106)。即，判定所述放电电流数据Icpu是否达到第3上限值Im3以上。进而，在判定为不是过负荷的情况下(步骤S106：否)，处理返回到步骤S101。
即，若未处于过负荷状态，监视部22及分流电阻14、放大器15等正常，则在每段规定时间内反复执行步骤S101～S104以及步骤S106的处理，直至电池单元12的剩余容量达到设定值以下或电池单元12的温度达到设定值以上为止。
但是，在基于监视部22的放电电流数据Imon的过负荷判定中判定为不是过负荷((Imon＜Im2)步骤S104：否)，并且在基于控制用微型计算机24的放电电流数据Icpu的过负荷判定中判定为过负荷((Icpu≥Im3)步骤S106：是)的情况下，在步骤S108存储放电电流检测异常。在该情况下，判定为：监视部22的放电电流数据Imon比第2上限值Im2小，控制用微型计算机24的放电电流数据Icpu比第3上限值Im3大。如前所述，由于第3上限值Im3＞第2上限值Im2，因此由上述判定结果得出：[控制用微型计算机24的放电电流数据Icpu]-[监视部22的放电电流数据Imon]＞第3上限值Im3-第2上限值Im2。即，原本相等的值Icpu与Imon的差异比(Im3-Im2)还大。因此，能够想到监视部22异常。
即，(Im3-Im2)相当于本发明中的第1规定值。
在该情况下，如上所述，在步骤S108存储放电电流检测异常以后，对电动工具输出自动停止信号使电动工具停止(步骤S109)。并且，对于之后的充电/放电也全部禁止。由于放电电流检测异常存储于EEPROM等的非易失性存储器，因此能够永久地维持该禁止状态。
并且，在与上述情形相反的、在基于监视部22的放电电流数据Imon的过负荷判定中判定为过负荷((Imon≥Im2)步骤S104：是)，并且在基于控制用微型计算机24的放电电流数据Icpu的过负荷判定中判定为不是过负荷((Icpu＜Im1)步骤S105：否)的情况下，也在步骤S108对存储放电电流检测异常，并对电动工具输出自动停止信号(步骤S109)。
如前所述，由于第2上限值Im2＞第1上限值Im1，因此由上述判定结果得出：[监视部22的放电电流数据Imon]-[控制用微型计算机24的放电电流数据Icpu]＞第2上限值Im2-第1上限值Im1。即，原本相等的值Icpu与Imon的差异比(Im2-Im1)还大。因此，能够想到监视部22的异常。
即，(Im2-Im1)也与本发明中的第1规定值相当。
进一步地，在下述情况下由于实际上为过负荷，因此对电动工具输出自动停止信号(步骤S107、S109)，即：在基于监视部22的放电电流数据Imon的过负荷判定中判定为过负荷(步骤S104：是)，在基于控制用微型计算机24的放电电流数据Icpu的过负荷判定中判定为过负荷(步骤S105：是)。
另外，在放大器15、监视部22以及控制用微型计算机24等出现异常的情况下，由于监视部22的放电电流数据Imon与控制用微型计算机24的放电电流数据Icpu均为非自然的值，因而由此能够判定为异常。
接下来，基于图3对充电时的工具用电池10的动作进行说明。其中，在充电时，工具用电池10与充电器连结，工具用电池10的正端子P、负端子N分别与充电器的正端子、负端子连结。并且，工具用电池10的通信端子COM与充电器的通信端子连结，工具用电池10的自动停止端子AS在充电器内被电阻上拉至控制用电源(在该情况下为5V)，并且与充电器内的CPU连接。并且，编辑如下程序：在充电过程中，在通信端子COM的信息与自动停止端子AS的信息产生矛盾的情况下，充电器停止充电。
并且，在控制用微型计算机24的存储器中预先存储有充电电流的第1上限值Im4、第2上限值Im5以及第3上限值Im6。此处，对于各上限值，存在Im6＞Im5＞Im4的关系。
在充电时也进行与放电时同样的控制，在原本相等的值、即监视部22的充电电流数据Imon与控制用微型计算机24的充电电流数据Icpu之间的差异比(Im6-Im5)或(Im5-Im4)还大的情况下，判定为充电电流检测异常。
若检测出异常，则与放电时同样地将异常结果存储于EEPROM等的非易失性存储器，永久地禁止之后的充电/放电。
即，(Im6-Im5)或(Im5-Im4)相当于本发明中的第2规定值。
<本实施方式所涉及的工具用电池10的优点>
根据本实施方式所涉及的工具用电池10，构成为来自电流检测元件(分流电阻14等)的电流信号分别输入到监视部22与控制用微型计算机24。因此，即便在监视部22出现故障的情况下，由于从该监视部22传送到控制用微型计算机24的电流信号与从分流电阻14等输入到控制用微型计算机24的电流信号之间的差异变大，因此，能够由所述控制用微型计算机24容易地发现监视部22的故障。
并且，在监视部22等出现故障的情况下，由于能够迅速地禁止充放电，因此能够防止工具用电池10、电动工具或充电器的故障等。
<变更例>
此处，本发明是并不局限于上述实施方式的，能够进行在不脱离本发明的要旨的范围内的变更。例如，在本实施方式中，示出了如下例子：通过在图2、图3的步骤S104(S114)、步骤S106(116)中进行基于监视部22的放电电流数据Icon的过负荷判定、基于控制用微型计算机24的放电电流数据Icpu的过负荷判定，来检测出放电(充电)电流检测异常。然而，如图4、图5所示，也能够不特别地进行过负荷判定，而在步骤S124(S134)计算监视部22的放电电流数据Icon与控制用微型计算机24的放电电流数据Icpu之间之差，当|Icpu-Imon|达到容许值17(18)以上时，判定为放电(充电)电流检测异常。
即，容许值17相当于本发明的第1规定值，容许值18相当于本发明的第2规定值。
并且，虽然在本实施方式中，示出了由IC来构成监视部22的例子，但是也能够由微型计算机来构成监视部22。进一步地，虽然在本实施方式中，举例示出了分别具备监视部22与控制用微型计算机24的工具用电池10，但是也能够如图6所示，使用将监视部22与控制用微型计算机24合成为一体的微型计算机、即Sip(System in package；系统级封装)微型计算机20。
并且，虽然在本实施方式中，作为电流检测元件而举例示出了分流电阻14，但是也能够使用半导体元件、即FET的正向导通电阻来取代分流电阻14。
并且，虽然在本实施方式中，示出了以数字信号将监视部22的放电(充电)电流信号Imon传送到控制用微型计算机24的例子，但是也能够以模拟信号传送。

Claims (3)

1.一种工具用电池，其特征在于，具备：
监视部，放电电流或者充电电流的电流信号和各电池单元的电压信号输入到该监视部；
以及控制用微型计算机，该控制用微型计算机基于来自所述监视部的信号进行放电时或充电时的控制，并且
该工具用电池构成为，将来自对所述放电电流及所述充电电流进行检测的电流检测元件的电流信号分别输入到所述监视部与所述控制用微型计算机，
在从所述监视部传送到所述控制用微型计算机的放电电流信号与所述控制用微型计算机从电流检测元件获得的放电电流信号之间的差异达到第1规定值以上的情况下，所述控制用微型计算机能够将放电电流检测异常的信息存储并禁止放电。
2.一种工具用电池，其特征在于，具备：
监视部，放电电流或者充电电流的电流信号和各电池单元的电压信号输入到该监视部；
以及控制用微型计算机，该控制用微型计算机基于来自所述监视部的信号进行放电时或充电时的控制，并且
该工具用电池构成为，将来自对所述放电电流及所述充电电流进行检测的电流检测元件的电流信号分别输入到所述监视部与所述控制用微型计算机，
在从所述监视部传送到所述控制用微型计算机的充电电流信号与所述控制用微型计算机从电流检测元件获得的充电电流信号之间的差异达到第2规定值以上的情况下，所述控制用微型计算机能够将充电电流检测异常的信息存储并禁止充电。
3.根据权利要求1或2所述的工具用电池，其特征在于，
所述监视部构成为能够通过通信将放电电流或充电电流的电流信号传送到所述控制用微型计算机。
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