JP2004108875A

JP2004108875A - Temperature detection circuit

Info

Publication number: JP2004108875A
Application number: JP2002269921A
Authority: JP
Inventors: Tatsumoto Mori; 森　達基
Original assignee: Makita Corp
Current assignee: Makita Corp
Priority date: 2002-09-17
Filing date: 2002-09-17
Publication date: 2004-04-08

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To inhibit increase of the number of parts when the temperature detection is carried out by a plurality of temperature sensing elements. <P>SOLUTION: The temperature detection circuit 40 is provided with a first signal output circuit 42, a second signal output circuit 44 and a third signal output circuit 24. The first signal output circuit 42 is provided with a thermistor 54 provided with a resistance value varied corresponding to the sensed temperature and outputs a voltage signal corresponding to the temperature sensed by the thermistor 54. The second signal output circuit 44 is provided with a thermistor 56 provided with a resistance value varied corresponding to the sensed temperature and outputs a voltage signal corresponding to the temperature sensed by the thermistor 56. The third signal output circuit 24 is provided with two diodes D1, D2 and outputs the signal having the lower voltage of the signal outputted from the first signal output circuit and the signal outputted from the second signal output circuit. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は温度検出回路に関する。詳しくは、複数の感温素子によって複数箇所の温度を検出するようにした温度検出回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】制御対象の温度を検出して、その検出した温度が所定値を超えたときに安全装置を作動させたり、あるいは、その検出した温度に基づいて温度制御を行うことがある。例えば、ニッケル水素電池やニッケルカドミウム電池等の二次電池では、充電時に発熱し温度が上昇する。二次電池が過熱すると、セルの劣化等が生じ二次電池の寿命が短くなる。このため、二次電池に近接した位置にサーミスタ等の感温素子を配置して二次電池の温度を計測し、この計測された温度に基づいて二次電池に充電する電流値を制御することが行われている
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−２７８８７５号公報
【特許文献２】
特開２００１−２１１５５９号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】近年、制御対象の複数箇所から温度を検出して、それら検出された温度に基づいて温度制御や安全装置を作動させたいという要求が生じてきている。例えば、電動工具用の二次電池では、大きな電力を得るために複数のセルから構成されることが多い。これら複数のセルはケース内に収容され、ケースごと電動工具本体に着脱可能とされる。ケースには、内部に収容された複数のセルを冷却するための空気流路が形成され、充電時におけるセルの温度上昇が抑えられるようになっている。かかる構成においては、ケース内に収容されるセルの増加に応じて、各セルが均一に冷却されず温度分布が生じ易い。このため、ケース内の複数箇所（温度上昇しやすい箇所）に感温素子を配し、ケース内の温度分布を考慮して充電時の電流値を制御したいという要求がある。
しかしながら、複数の感温素子を用いる場合、各感温素子毎に温度制御回路や安全装置を作動させるための安全装置回路を用意することとすると、部品点数が非常に多くなってしまうという問題がある。
【０００５】
本発明は、上述した実情に鑑みなされたものであり、その目的は、複数の感温素子を用いて温度検出を行う場合にも、部品点数の増大を抑制することができる温度検出回路を実現する。
【０００６】
【課題を解決するための手段、作用及び効果】上記課題を解決するため本願の第１の温度検出回路は、感知した温度に応じた電圧の信号を出力する第１信号出力回路と、感知した温度に応じた電圧の信号を出力する第２信号出力回路と、第１信号出力回路から出力される信号と第２信号出力回路から出力される信号のうち電圧が高い方の信号を出力する第３信号出力回路とを備える。
この温度検出回路では、第１信号出力回路から出力される信号と第２信号出力回路から出力される信号のうち電圧が高い方の信号のみが第３信号出力回路から出力される。したがって、第３信号出力回路から出力される信号に対してのみ温度制御回路や安全装置回路を用意することで、部品点数の増大を抑制することができる。
【０００７】
また、本願の第２の温度検出回路は、感知した温度に応じた電圧の信号を出力する第１信号出力回路と、感知した温度に応じた電圧の信号を出力する第２信号出力回路と、第１信号出力回路から出力される信号と第２信号出力回路から出力される信号のうち電圧が低い方の信号を出力する第３信号出力回路とを備える。この温度検出回路では、第１信号出力回路から出力される信号と第２信号出力回路から出力される信号のうち電圧が低い方の信号のみが第３信号出力回路から出力される。したがって、第３信号出力回路から出力される信号に対してのみ温度制御回路や安全装置回路を用意することで、部品点数の増大を抑制することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】本願に係る発明は、以下に記載の形態で好適に実施することができる。
（形態１）　各請求項に記載の温度検出回路において、第１信号出力回路の「温度−出力電圧」特性と第２信号出力回路の「温度−出力電圧」特性は同一特性である。
（形態２）　形態１に記載した温度検出回路において、第１信号出力回路と第２信号出力回路は感知した温度によって抵抗値が変化する感温素子をそれぞれ備える。各感温素子は同一の「温度−出力電圧」特性を有する。
（形態３）　形態２に記載の温度検出回路において、感温素子はサーミスタである。
（形態４）　形態２又は３に記載の温度検出回路において、第１信号出力回路と第２信号出力回路（すなわち、複数の感温素子）は二次電池を収容する二次電池パック内に配置される。
（形態５）　形態４に記載の温度検出回路において、第３信号出力回路は二次電池パック内に設けられる。
（形態６）　形態４に記載の温度検出回路において、第３信号出力回路は二次電池を充電する充電装置に設けられる。
（形態７）　形態４〜６のいずれかに記載の温度検出回路において、第３信号出力回路から出力される信号は二次電池の充電制御を行う制御回路に入力する。
（形態８）　形態４〜６のいずれかに記載の温度検出回路において、第３信号出力回路から出力される信号は二次電池の充電を緊急停止するための安全回路に入力する。
（形態９）　二次電池を充電する充電装置は、感知した温度に応じた電圧の信号を出力する第１信号出力回路に接続される第１端子と、感知した温度に応じた電圧の信号を出力する第２信号出力回路に接続される第２端子と、第１端子に入力する信号と第２端子に入力する信号のうち電圧が低い方の信号を出力する第３信号出力回路と、第３信号出力回路から出力される信号に基づいてバッテリへの充電速度を制御する制御回路とを備える。
（形態１０）　二次電池を充電する充電装置は、感知した温度に応じた電圧の信号を出力する第１信号出力回路に接続される第１端子と、感知した温度に応じた電圧の信号を出力する第２信号出力回路に接続される第２端子と、第１端子に入力する信号と第２端子に入力する信号のうち電圧が高い方の信号を出力する第３信号出力回路と、第３信号出力回路から出力される信号に基づいてバッテリへの充電速度を制御する制御回路とを備える。
【０００９】
【実施例】以下、本発明を具現化した第１実施例に係る温度検出回路について図面を参照して説明する。
図１は本願に係る温度検出回路を備えた充電システムの全体ブロック図である。図１に示すように本実施例の充電システムは、二次電池パック５０と、二次電池パック５０を充電する充電装置１０とで構成される。
二次電池パック５０には、複数のセルからなる二次電池５８が収容されている。二次電池５８の近傍には、二次電池５８の温度を検出するサーミスタ５４，５６（以下、サーミスタを単にＴＭという）が配される。ＴＭ５４，５６は、温度を感知することによりその電気抵抗が変化するセラミック半導体である。本実施例のＴＭ５４，５６は、温度上昇とともに抵抗値が減少するＮＴＣ（Ｎｅｇａｔｉｖｅ　Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）タイプのものを使用している。
【００１０】
充電装置１０は、二次電池パック５０と脱着可能とされ、二次電池パック５０が装着されると二次電池パック５０内の二次電池５８に充電を行う。
充電装置１０は、外部からの商用交流電源を直流に変換するＤＣ電源装置２２を備える。ＤＣ電源装置２２は、二次電池パック５０が充電装置１０に装着されると、リレー２８を介して二次電池５８に接続される。リレー２８は、ドライブ回路２７によってＯＮ−ＯＦＦされる。
ドライブ回路２７とＤＣ電源装置２２は、充電装置１０内に設けられた電流制御ＣＰＵ２６に接続されている。また、電流制御ＣＰＵ２６には選択回路２４が接続されている。選択回路２４はドライブ回路２７に接続されると共に、二次電池パック５０が充電装置１０に装着されるとＴＭ５４，５６に接続されるようになっている。選択回路２４は、ＴＭ５４又はＴＭ５６から出力される信号のうちいずれか一方の信号（本実施例では電圧が低いほうの信号）を出力する回路であり、出力された信号はドライブ回路２７と電流制御ＣＰＵ２６に入力するようになっている。選択回路２４の詳細については後述する。
【００１１】
上記構成の充電システムの作用について簡単に説明する。充電装置１０に二次電池パック５０が装着されると、電流制御ＣＰＵ２６はドライブ回路２７を駆動してリレー２８をＯＮし、二次電池５８への充電を開始する。二次電池５８への充電が開始されると、電流制御ＣＰＵ２６は選択回路２４から出力される信号の電圧値（すなわち、ＴＭ５４又はＴＭ５６で検知される電池温度のうち高い方の電池温度）に基づいて二次電池５８への電流値を制御する。そして、二次電池５８への充電が完了すると、ドライブ回路２７を駆動することでリレー２８をＯＦＦし、二次電池５８への充電を終了する。なお、選択回路２４から出力される信号の電圧値が所定の閾値以下となると（すなわち、ＴＭ５４又はＴＭ５６で検知される電池温度のうち高い方の電池温度が設定温度を超えると）、ドライブ回路２７が作動してリレー２８がＯＦＦされるようになっている。
【００１２】
次に、上述したＴＭ５４，５６及び選択回路２４等から構成される温度検出回路の構成を説明する。図２は本実施例の温度検出回路の回路図である。図２に示すように本実施例の温度検出回路４０は、第１温度検出回路４２、第２温度検出回路４４および選択回路２４から構成される。
第１温度検出回路４２は感温素子としてＴＭ５４を備える。ＴＭ５４の一端は接地され、他端はコンデンサＣ１及び固定抵抗Ｒ１の一端に接続されている。コンデンサＣ１の他端及び固定抵抗Ｒ１の他端は共に電源線に接続されている。ＴＭ５４と固定抵抗Ｒ１の接続端であるＡ点には、選択回路２４〔詳しくは、選択回路２４に備えられた整流素子（以下ダイオードという）Ｄ１のカソード側〕が接続されている。したがって、固定抵抗Ｒ１とＴＭ５４で分圧された電圧Ｖ１の信号が第１温度検出回路４２から選択回路２４へ出力される。
なお、ＴＭ５４は感知した温度に応じて抵抗値が変化するため、ＴＭ５４で感知した温度に応じて第１温度検出回路４２から選択回路２４へ出力される信号の電圧Ｖ１も変化することとなる（したがって、第１温度検出回路４２が請求項でいう第１信号出力回路に相当する。）。具体的には、感知した温度が高くなるに応じてＴＭ５４の抵抗値が小さくなることから、ＴＭ５４で感知する温度が高くなるに応じて第１温度検出回路４２から選択回路２４へ出力される信号の電圧Ｖ１は低くなる。
【００１３】
第２温度検出回路４４も第１温度検出回路４２と同様の構成を有する。すなわち、第２温度検出回路４４は感温素子としてＴＭ５６を備える。ＴＭ５６の一端は接地され、他端はコンデンサＣ２及び固定抵抗Ｒ２の一端に接続されている。コンデンサＣ２の他端及び固定抵抗Ｒ２の他端は共に電源線に接続されている。ＴＭ５６と固定抵抗Ｒ２の接続端であるＢ点には、選択回路２４〔詳しくは、選択回路２４に備えられたダイオードＤ２のカソード側〕が接続されている。したがって、固定抵抗Ｒ２とＴＭ５６で分圧された電圧Ｖ２の信号が第２温度検出回路４４から選択回路２４へ出力される。感知した温度が高くなるに応じてＴＭ５６の抵抗値が小さくなることから、ＴＭ５６で感知した温度が高くなるに応じて第２温度検出回路４４から選択回路２４へ出力される信号の電圧Ｖ２も低下することとなる（したがって、第２温度検出回路が請求項でいう第２信号出力回路に相当する。）。
なお、ＴＭ５４とＴＭ５６、固定抵抗Ｒ１と固定抵抗Ｒ２並びにコンデンサＣ１とＣ２は、同一の電気的特性を有するように調整されている。このため、第１温度検出回路４２から出力される信号の電圧Ｖ１と第２温度検出回路４４から出力される信号の電圧Ｖ２を単純に比較することで、ＴＭ５４で感知した温度が高いのかＴＭ５６で感知した温度が高いのかを判別することができる。すなわち、第１温度検出回路４２の出力電圧Ｖ１が第２温度検出回路４４の出力電圧Ｖ２より高ければ、第１温度検出回路４２で検出された温度は第２温度検出回路４４で検出された温度より低いことが分かる。
【００１４】
選択回路２４はダイオードＤ１，Ｄ２および固定抵抗Ｒ３で構成されている。ダイオードＤ１のカソード側は、第１温度検出回路４２のＡ点に接続されている。ダイオードＤ２のカソード側は、第２温度検出回路４４のＢ点に接続されている。ダイオードＤ１のアノード側及びダイオードＤ２のアノード側は共に選択回路２４内のＣ点で接続されている。なお、ダイオードＤ１，Ｄ２の特性（オフセット電圧等）は、同一特性となるように調整されている。
上記Ｃ点には一端を電源線に接続された固定抵抗Ｒ３の他端が接続され、また、固定抵抗Ｒ４等を介して電流制御ＣＰＵ２６の入力ポートに接続されると共に、固定抵抗Ｒ４及び半導体ＩＣ１等を介してドライブ回路２７に接続されている。したがって、選択回路２４のＣ点の電圧ＶＣが選択回路２４から電流制御ＣＰＵ２６や半導体ＩＣ１に出力されることとなる。
【００１５】
ここで、ダイオードは順方向電圧（アノード側からカソード側）が印加されるとアノード側からカソード側へ電流が流れ、逆に、逆方向電圧（カソード側からアノード側）が印加されると電流は殆ど流れない。つまり、順方向電圧が印加されるとＯＮされ、逆方向電圧が印加されるとＯＦＦされるスイッチとして機能する。
したがって、例えば、第１温度検出回路４２のＡ点の電圧Ｖ１が第２温度検出回路４４のＢ点の電圧Ｖ２より大きいとき（すなわち、Ｖ１＞Ｖ２）は、Ｃ点からＢ点に向って電流は流れ、Ｃ点からＡ点に向って電流は流れないこととなる。このとき、Ｃ点の電圧ＶＣはＢ点の電圧Ｖ２にＶｏ（ダイオードＤ２の順方向電圧等により決まる電圧降下量）を加えたものとなる。
逆に、第１温度検出回路４２のＡ点の電圧Ｖ１が第２温度検出回路４４のＢ点の電圧Ｖ２より小さいとき（すなわち、Ｖ１＜Ｖ２）は、Ｃ点からＡ点に向って電流は流れ、Ｃ点からＢ点に向って電流は流れないこととなる。このとき、Ｃ点の電圧ＶＣはＡ点の電圧Ｖ１にＶｏ（ダイオードＤ１の順方向電圧等により決まる電圧降下量）を加えたものとなる。
【００１６】
Ａ点の電圧Ｖ１とＢ点の電圧Ｖ２およびＣ点の電圧ＶＣの関係について実際に実験を行った結果を図３に示している。図３は、横軸（Ｘ軸）をＴＭ５４からの出力電圧Ｖ１とし、縦軸を選択回路２４から出力される電圧ＶＣとしている。実験は、ＴＭ５６からの出力電圧Ｖ２を１ボルト又は２ボルトに固定し、ＴＭ５４からの出力電圧Ｖ１を変化（０．４〜２．４ボルト）させたときの電圧ＶＣを測定した。図３から明らかなように、Ｖ１＞Ｖ２のときはＶＣ＝Ｖ２＋Ｖｏとなり、Ｖ１＜Ｖ２のときＶＣ＝Ｖ１＋Ｖｏとなる。
【００１７】
上述したことから明らかなように選択回路２４は、第１温度検出回路４２から出力される電圧Ｖ１と第２温度検出回路４４から出力される電圧Ｖ２のうち、電圧値が低いほうの信号（ＴＭで感知された温度が高い方）を電流制御ＣＰＵ２６や半導体ＩＣ１に出力する。したがって、選択回路２４が請求項でいう第３信号出力回路に相当する。
選択回路２４から出力された信号が入力する電流制御ＣＰＵ２６はその入力した信号に基づいて電流値を制御し、また、半導体ＩＣ１もその入力した信号に基づいてドライブ回路２７を作動させるか否かを決める。
【００１８】
なお、選択回路２４とドライブ回路２７との間には、選択回路２４から出力される信号の電圧ＶＣが所定値以下（すなわち、ＴＭ５４又はＴＭ５６で検出された温度が設定温度以上）となるときにドライブ回路２７を駆動してリレー２８をＯＦＦする安全回路が設けられている。この安全回路について簡単に説明する。
安全回路はオペアンプの機能を有する半導体ＩＣ１（ＩＣ素子）を中心として構成されている。選択回路２４のＣ点は、固定抵抗Ｒ４を介して半導体ＩＣ１の非反転入力端子（＋記号側）に接続されている。半導体ＩＣ１の反転入力端子（−記号側）は固定抵抗Ｒ５（その他端が電源線に接続されている）と固定抵抗Ｒ６（その他端が接地されている）の接続端に接続されている。この接続端と半導体ＩＣ１の反転入力端子との間には、固定抵抗Ｒ７を介してヒステリシス回路Ｑ１が接続されている。
半導体ＩＣ１の出力端子は、ダイオードＤ４を介してドライブ回路２７に接続されている。半導体ＩＣ１の出力端子とダイオードＤ４の間には、ダイオードＤ３を介してヒステリシス回路Ｑ１に接続されている。半導体ＩＣ１の一方の電源端子には電源線およびコンデンサＣ４の一端が接続されている。半導体ＩＣ１の他方の電源端子は接地されている。
かかる構成において、半導体ＩＣ１の非反転入力端子（＋側）に入力する電圧（すなわち、選択回路２４から出力される信号（電圧ＶＣ））が反転入力端子（−側）に入力する電圧（固定抵抗Ｒ５，Ｒ６で分圧された基準電圧）より大きいと、半導体ＩＣ１の出力端子から出力される信号はＨＩＧＨレベルとなる。このため、ドライブ回路２７はリレー２８をＯＮ状態で維持する。したがって、ＴＭ５４又はＴＭ５６で感知された温度のうち高い方の温度が設定温度未満の場合には、リレー２８がＯＦＦされることはなく二次電池５８への充電が継続される。一方、半導体ＩＣ１の非反転入力端子（＋側）に入力する電圧が反転入力端子（−側）に入力する電圧より小さくなると、半導体ＩＣ１の出力端子から出力される信号はＬＯＷレベルとなる。このため、ドライブ回路２７はリレー２８をＯＦＦし、これによって二次電池５８への充電が緊急停止される。
なお、一旦半導体ＩＣ１の出力がＬＯＷレベルとなってリレー２８がＯＦＦされるとヒステリシス回路Ｑ１が作動し、半導体ＩＣ１が短時間の間にＯＮ−ＯＦＦを繰り返すことがないようになっている。
【００１９】
上述したことから明らかなように、本実施例の温度検出回路では、二つの感温素子（ＴＭ５４，５６）から出力される２つの信号のうち一方を選択回路２４で選択する。したがって、充電制御ＣＰＵ２６や半導体ＩＣ１等の部品を感温素子別に設ける必要がないため、部品点数の増大を抑制することができる。
【００２０】
以上、本発明の一実施例について詳細に説明したが、これは例示に過ぎず、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した形態で実施することができる。
例えば、上述した実施例では、ＴＭ５４とＴＭ５６とで感知された各温度のうち高い方の温度を出力するための回路であったが、ＴＭ５４とＴＭ５６とで感知された各温度のうち低い方の温度を出力するための回路とすることもできる。このような温度検出回路の例を図４に示している。
図４に示す温度検出回路４０も、上述した実施例と同様、第１温度検出回路４２、第２温度検出回路４４および選択回路４６を備える。第１温度検出回路４２と第２温度検出回路４４は、それぞれ上述した実施例のものと同一であるが、選択回路４６が上述した実施例の選択回路２７とは異なる。すなわち、選択回路４６では、ダイオードＤ１とダイオードＤ２の向きが反対となり、また、Ｃ点が固定抵抗Ｒ３を介して接地されている。
このようにダイオードＤ１とダイオードＤ２の向きが異なるため、選択回路４６から出力される電圧ＶＣは、第１温度検出回路４２の出力電圧Ｖ１と第２温度検出回路４４の出力電圧Ｖ２のうち高い方の電圧の信号が出力される。すなわち、Ｖ１＞Ｖ２となるときは（第１温度検出回路４２の出力電圧Ｖ１が第２温度検出回路４４の出力電圧Ｖ２より大きいときは）、Ｃ点の電圧ＶＣは第１温度検出回路４２の出力電圧Ｖ１からＶｏ（ダイオードＤ１の順方向電圧等により決まる電圧降下量）を差し引いた値（Ｖ１−Ｖｏ）となる。逆に、Ｖ２＞Ｖ１となるときは（第２温度検出回路４４の出力電圧Ｖ２が第１温度検出回路４２の出力電圧Ｖ１より大きいときは）、Ｃ点の電圧ＶＣは第２温度検出回路４４の出力電圧Ｖ２からＶｏ（ダイオードＤ２の順方向電圧等により決まる電圧降下量）を差し引いた値（Ｖ２−Ｖｏ）となる。
図４に示す温度検出回路について、電圧Ｖ１と電圧Ｖ２および電圧ＶＣの関係を実際に測定した結果を図５に示している。図５は、横軸（Ｘ軸）をＴＭ５４からの出力電圧Ｖ１とし、縦軸を選択回路２４から出力される電圧ＶＣとしている。実験は、ＴＭ５６からの出力電圧Ｖ２を２．５ボルト又は４．５ボルトに固定し、ＴＭ５４からの出力電圧Ｖ１を（２．３〜４．７ボルト）に変化させたときの電圧ＶＣを測定した。図５から明らかなように、Ｖ１＞Ｖ２のときはＶＣ＝Ｖ１−Ｖｏとなり、Ｖ１＜Ｖ２のときＶＣ＝Ｖ２−Ｖｏとなっている。
【００２１】
また、上述した実施例では選択回路２４を充電装置１０内に組み込んだ例であったが、選択回路２４を二次電池パック５０側に装備しても良い。このようにすると、二次電池パック５０側からの出力端子が１つとなるため、従来の充電装置（温度検出用の信号入力端子が１個のもの）に複数の感温素子を備えた二次電池パックを装着することが可能となる。
また、上述した実施例では感温素子としてＮＴＣ型のサーミスタを用いたが、感温素子としてはその他公知の素子（例えば、ＰＴＣ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ　Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ　）型のサーミスタ等）を用いることもできる。
また、上述した実施例では、ニ次電池の充電システムに本願に係る温度検出回路を装備した例であったが、本発明はこのような例に限られず、検出対象に複数の感温素子を配置し、各感温素子で検出される温度のうちいずれか１つを用いて制御を行う場合に適用することができる。例えば、温度管理が必要な駆動装置（例えば、締付工具等に用いられるオイルユニット）の表面に複数の感温素子を配設し、これらの感温素子で検知された温度のうち最も高い温度に基づいて冷却装置（例えば、送風ファン）等を駆動するような場合にも適用可能である。
さらに、上述した実施例では２つの感温素子により２箇所の温度を検出する例であったが、感温素子の数は２個に限られず、さらに多数の感温素子を用いて温度計測を行う温度検出回路にも本願の技術は適用することができる。
【００２２】
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数の目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施例に係る充電システムのブロック図
【図２】本実施例に係る温度検出回路の回路図
【図３】図２に示す温度検出回路内のＡ点，Ｂ点，Ｃ点における電圧の関係をグラフ化した図
【図４】本発明の他の実施例に係る温度検出回路の回路図
【図５】図４に示す温度検出回路内のＡ点，Ｂ点，Ｃ点における電圧の関係をグラフ化した図
【符号の説明】
１０：充電装置
２２：ＤＣ電源装置
２４：選択回路
２６：電流制御ＣＰＵ
２７：ドライブ回路
２８：リレー回路
５０：二次電池パック
５４：サーミスタ
５６：サーミスタ
５８：二次電池[0001]
The present invention relates to a temperature detecting circuit. More specifically, the present invention relates to a temperature detection circuit configured to detect temperatures at a plurality of locations by a plurality of temperature sensing elements.
[0002]
2. Description of the Related Art In some cases, the temperature of a control target is detected and a safety device is activated when the detected temperature exceeds a predetermined value, or temperature control is performed based on the detected temperature. For example, in a secondary battery such as a nickel metal hydride battery or a nickel cadmium battery, heat is generated during charging and the temperature rises. When the secondary battery is overheated, the cell is deteriorated and the life of the secondary battery is shortened. Therefore, a temperature sensor such as a thermistor is arranged at a position close to the secondary battery to measure the temperature of the secondary battery, and the current value charged to the secondary battery is controlled based on the measured temperature. [0003]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-278875 [Patent Document 2]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-211559
In recent years, there has been a demand for detecting temperatures from a plurality of locations to be controlled and operating the temperature control and safety devices based on the detected temperatures. For example, a secondary battery for a power tool often includes a plurality of cells in order to obtain large power. These cells are accommodated in a case, and the case is detachable from the power tool body. An air flow path for cooling a plurality of cells housed therein is formed in the case, so that a rise in cell temperature during charging is suppressed. In such a configuration, as the number of cells accommodated in the case increases, each cell is not uniformly cooled, and a temperature distribution is likely to occur. For this reason, there is a demand to arrange temperature-sensitive elements at a plurality of locations (locations where the temperature easily rises) in the case and to control the current value during charging in consideration of the temperature distribution in the case.
However, when a plurality of temperature sensing elements are used, if a temperature control circuit and a safety device circuit for operating the safety device are prepared for each temperature sensing element, the number of components becomes extremely large. is there.
[0005]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to realize a temperature detection circuit that can suppress an increase in the number of components even when temperature detection is performed using a plurality of temperature-sensitive elements. I do.
[0006]
SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above-mentioned problems, a first temperature detecting circuit according to the present invention includes a first signal output circuit for outputting a signal of a voltage corresponding to a sensed temperature, A second signal output circuit that outputs a signal of a voltage corresponding to the temperature, and a second signal output circuit that outputs a higher voltage signal of a signal output from the first signal output circuit and a signal output from the second signal output circuit. And a three-signal output circuit.
In this temperature detection circuit, only the higher voltage signal of the signal output from the first signal output circuit and the signal output from the second signal output circuit is output from the third signal output circuit. Therefore, by preparing the temperature control circuit and the safety device circuit only for the signal output from the third signal output circuit, an increase in the number of components can be suppressed.
[0007]
Further, the second temperature detection circuit of the present application includes a first signal output circuit that outputs a voltage signal according to the sensed temperature, a second signal output circuit that outputs a voltage signal according to the sensed temperature, A third signal output circuit that outputs a signal having a lower voltage among signals output from the first signal output circuit and signals output from the second signal output circuit. In this temperature detection circuit, only the signal with the lower voltage of the signal output from the first signal output circuit and the signal output from the second signal output circuit is output from the third signal output circuit. Therefore, by preparing the temperature control circuit and the safety device circuit only for the signal output from the third signal output circuit, an increase in the number of components can be suppressed.
[0008]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The invention according to the present application can be suitably implemented in the following forms.
(Mode 1) In the temperature detection circuit described in each claim, the "temperature-output voltage" characteristic of the first signal output circuit and the "temperature-output voltage" characteristic of the second signal output circuit are the same.
(Embodiment 2) In the temperature detection circuit according to Embodiment 1, each of the first signal output circuit and the second signal output circuit includes a temperature sensing element whose resistance value changes according to the sensed temperature. Each temperature sensitive element has the same "temperature-output voltage" characteristics.
(Embodiment 3) In the temperature detection circuit according to embodiment 2, the temperature-sensitive element is a thermistor.
(Embodiment 4) In the temperature detection circuit according to embodiment 2 or 3, the first signal output circuit and the second signal output circuit (that is, a plurality of temperature-sensitive elements) are arranged in a secondary battery pack containing a secondary battery. Is done.
(Embodiment 5) In the temperature detection circuit according to embodiment 4, the third signal output circuit is provided in the secondary battery pack.
(Embodiment 6) In the temperature detection circuit according to embodiment 4, the third signal output circuit is provided in a charging device that charges the secondary battery.
(Embodiment 7) In the temperature detection circuit according to any one of Embodiments 4 to 6, a signal output from the third signal output circuit is input to a control circuit that controls charging of a secondary battery.
(Embodiment 8) In the temperature detection circuit according to any one of Embodiments 4 to 6, a signal output from the third signal output circuit is input to a safety circuit for urgently stopping charging of the secondary battery.
(Mode 9) A charging device for charging a secondary battery outputs a first terminal connected to a first signal output circuit that outputs a voltage signal according to a sensed temperature, and a voltage signal according to the sensed temperature. A second terminal connected to the output second signal output circuit, a third signal output circuit that outputs a signal having a lower voltage among a signal input to the first terminal and a signal input to the second terminal, And a control circuit for controlling a charging rate of the battery based on a signal output from the three-signal output circuit.
(Feature 10) A charging device for charging a secondary battery includes a first terminal connected to a first signal output circuit that outputs a voltage signal according to a sensed temperature, and a voltage signal according to the sensed temperature. A second terminal connected to the output second signal output circuit, a third signal output circuit that outputs a signal having a higher voltage among a signal input to the first terminal and a signal input to the second terminal, And a control circuit for controlling a charging rate of the battery based on a signal output from the three-signal output circuit.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A temperature detecting circuit according to a first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is an overall block diagram of a charging system including a temperature detection circuit according to the present application. As shown in FIG. 1, the charging system of the present embodiment includes a secondary battery pack 50 and a charging device 10 that charges the secondary battery pack 50.
The secondary battery pack 50 houses a secondary battery 58 composed of a plurality of cells. In the vicinity of the secondary battery 58, thermistors 54 and 56 for detecting the temperature of the secondary battery 58 (hereinafter, the thermistor is simply referred to as TM) are arranged. The TMs 54 and 56 are ceramic semiconductors whose electric resistance changes when temperature is sensed. The TMs 54 and 56 of this embodiment use an NTC (Negative Temperature Coefficient) type whose resistance value decreases with increasing temperature.
[0010]
The charging device 10 is detachable from the secondary battery pack 50, and charges the secondary battery 58 in the secondary battery pack 50 when the secondary battery pack 50 is attached.
The charging device 10 includes a DC power supply device 22 that converts external commercial AC power into DC. When the secondary battery pack 50 is mounted on the charging device 10, the DC power supply device 22 is connected to the secondary battery 58 via the relay 28. The relay 28 is turned on and off by the drive circuit 27.
The drive circuit 27 and the DC power supply 22 are connected to a current control CPU 26 provided in the charging device 10. The selection circuit 24 is connected to the current control CPU 26. The selection circuit 24 is connected to the drive circuit 27 and connected to the TMs 54 and 56 when the secondary battery pack 50 is mounted on the charging device 10. The selection circuit 24 is a circuit that outputs one of the signals output from the TM 54 or TM 56 (the signal having the lower voltage in the present embodiment). The data is input to the CPU 26. Details of the selection circuit 24 will be described later.
[0011]
The operation of the charging system having the above configuration will be briefly described. When the secondary battery pack 50 is mounted on the charging device 10, the current control CPU 26 drives the drive circuit 27 to turn on the relay 28, and starts charging the secondary battery 58. When the charging of the secondary battery 58 is started, the current control CPU 26 determines the voltage value of the signal output from the selection circuit 24 (that is, the higher battery temperature of the battery temperatures detected by the TM 54 or TM 56). Thus, the current value to the secondary battery 58 is controlled. When the charging of the secondary battery 58 is completed, the drive circuit 27 is driven to turn off the relay 28, and the charging of the secondary battery 58 is completed. When the voltage value of the signal output from the selection circuit 24 becomes equal to or lower than a predetermined threshold value (that is, when the higher battery temperature among the battery temperatures detected by TM54 or TM56 exceeds the set temperature), the drive circuit 27 Is activated and the relay 28 is turned off.
[0012]
Next, the configuration of the temperature detection circuit including the above-described TMs 54 and 56 and the selection circuit 24 will be described. FIG. 2 is a circuit diagram of the temperature detection circuit of the present embodiment. As shown in FIG. 2, the temperature detection circuit 40 of the present embodiment includes a first temperature detection circuit 42, a second temperature detection circuit 44, and the selection circuit 24.
The first temperature detection circuit 42 includes a TM 54 as a temperature sensing element. One end of the TM 54 is grounded, and the other end is connected to one end of the capacitor C1 and one end of the fixed resistor R1. The other end of the capacitor C1 and the other end of the fixed resistor R1 are both connected to a power supply line. A selection circuit 24 [more specifically, a cathode side of a rectifying element (hereinafter referred to as a diode) D1 provided in the selection circuit 24] is connected to a point A which is a connection end of the TM 54 and the fixed resistor R1. Therefore, the signal of the voltage V1 divided by the fixed resistor R1 and the TM 54 is output from the first temperature detection circuit 42 to the selection circuit 24.
Since the resistance of the TM 54 changes according to the sensed temperature, the voltage V1 of the signal output from the first temperature detection circuit 42 to the selection circuit 24 also changes according to the temperature sensed by the TM 54 ( Therefore, the first temperature detection circuit 42 corresponds to a first signal output circuit in claims.) More specifically, since the resistance value of the TM 54 decreases as the sensed temperature increases, the signal output from the first temperature detection circuit 42 to the selection circuit 24 as the temperature sensed by the TM 54 increases. Voltage V1 becomes lower.
[0013]
The second temperature detection circuit 44 has the same configuration as the first temperature detection circuit 42. That is, the second temperature detection circuit 44 includes the TM 56 as a temperature sensing element. One end of the TM 56 is grounded, and the other end is connected to one end of the capacitor C2 and one end of the fixed resistor R2. The other end of the capacitor C2 and the other end of the fixed resistor R2 are both connected to a power supply line. The selection circuit 24 (more specifically, the cathode side of the diode D2 provided in the selection circuit 24) is connected to a point B which is a connection end of the TM 56 and the fixed resistor R2. Therefore, a signal of the voltage V2 divided by the fixed resistor R2 and the TM 56 is output from the second temperature detection circuit 44 to the selection circuit 24. Since the resistance value of the TM 56 decreases as the sensed temperature increases, the voltage V2 of the signal output from the second temperature detection circuit 44 to the selection circuit 24 decreases as the temperature sensed by the TM 56 increases. (Therefore, the second temperature detection circuit corresponds to the second signal output circuit in the claims).
Note that the TM54 and TM56, the fixed resistor R1 and the fixed resistor R2, and the capacitors C1 and C2 are adjusted to have the same electrical characteristics. Therefore, by simply comparing the voltage V1 of the signal output from the first temperature detection circuit 42 with the voltage V2 of the signal output from the second temperature detection circuit 44, it is determined whether the temperature sensed by the TM 54 is high or not. It can be determined whether the sensed temperature is high. That is, if the output voltage V1 of the first temperature detection circuit 42 is higher than the output voltage V2 of the second temperature detection circuit 44, the temperature detected by the first temperature detection circuit 42 will be the temperature detected by the second temperature detection circuit 44. It turns out that it is lower.
[0014]
The selection circuit 24 includes diodes D1 and D2 and a fixed resistor R3. The cathode side of the diode D1 is connected to the point A of the first temperature detection circuit 42. The cathode side of the diode D2 is connected to the point B of the second temperature detection circuit 44. The anode side of the diode D1 and the anode side of the diode D2 are both connected at point C in the selection circuit 24. The characteristics (offset voltage and the like) of the diodes D1 and D2 are adjusted to have the same characteristics.
The other end of the fixed resistor R3 whose one end is connected to the power supply line is connected to the point C, and is connected to the input port of the current control CPU 26 via the fixed resistor R4 and the like. Are connected to the drive circuit 27 via the like. Therefore, the voltage VC at the point C of the selection circuit 24 is output from the selection circuit 24 to the current control CPU 26 and the semiconductor IC 1.
[0015]
Here, when a forward voltage (from the anode side to the cathode side) is applied to the diode, a current flows from the anode side to the cathode side, and conversely, when a reverse voltage (from the cathode side to the anode side) is applied, the current becomes It hardly flows. That is, it functions as a switch that is turned on when a forward voltage is applied and turned off when a reverse voltage is applied.
Therefore, for example, when the voltage V1 at the point A of the first temperature detection circuit 42 is higher than the voltage V2 at the point B of the second temperature detection circuit 44 (that is, V1> V2), the current is increased from the point C to the point B. Flows, and no current flows from point C to point A. At this time, the voltage VC at the point C is obtained by adding Vo (a voltage drop amount determined by the forward voltage of the diode D2) to the voltage V2 at the point B.
Conversely, when the voltage V1 at the point A of the first temperature detection circuit 42 is smaller than the voltage V2 at the point B of the second temperature detection circuit 44 (that is, V1 <V2), the current is increased from the point C to the point A. As a result, no current flows from point C to point B. At this time, the voltage VC at the point C is obtained by adding Vo (a voltage drop amount determined by the forward voltage of the diode D1) to the voltage V1 at the point A.
[0016]
FIG. 3 shows the results of actual experiments conducted on the relationship between the voltage V1 at point A, the voltage V2 at point B, and the voltage VC at point C. In FIG. 3, the horizontal axis (X axis) is the output voltage V1 from the TM 54 and the vertical axis is the voltage VC output from the selection circuit 24. In the experiment, the output voltage V2 from the TM 56 was fixed at 1 volt or 2 volts, and the voltage VC when the output voltage V1 from the TM 54 was changed (0.4 to 2.4 volts) was measured. As is clear from FIG. 3, when V1> V2, VC = V2 + Vo, and when V1 <V2, VC = V1 + Vo.
[0017]
As is clear from the above, the selection circuit 24 outputs the signal (TM) having the lower voltage value of the voltage V1 output from the first temperature detection circuit 42 and the voltage V2 output from the second temperature detection circuit 44. Is output to the current control CPU 26 and the semiconductor IC 1. Therefore, the selection circuit 24 corresponds to a third signal output circuit described in the claims.
The current control CPU 26 to which the signal output from the selection circuit 24 is input controls the current value based on the input signal, and determines whether the semiconductor IC 1 activates the drive circuit 27 based on the input signal. Decide.
[0018]
Note that, when the voltage VC of the signal output from the selection circuit 24 is equal to or lower than a predetermined value (that is, the temperature detected by the TM 54 or TM 56 is equal to or higher than the set temperature) between the selection circuit 24 and the drive circuit 27. A safety circuit for driving the drive circuit 27 to turn off the relay 28 is provided. This safety circuit will be described briefly.
The safety circuit mainly includes a semiconductor IC 1 (IC element) having an operational amplifier function. The point C of the selection circuit 24 is connected to the non-inverting input terminal (+ sign side) of the semiconductor IC 1 via the fixed resistor R4. The inverting input terminal (-symbol side) of the semiconductor IC 1 is connected to a connection end of a fixed resistor R5 (the other end is connected to the power supply line) and a fixed resistor R6 (the other end is grounded). A hysteresis circuit Q1 is connected between the connection terminal and the inverting input terminal of the semiconductor IC1 via a fixed resistor R7.
The output terminal of the semiconductor IC 1 is connected to the drive circuit 27 via a diode D4. The hysteresis circuit Q1 is connected between the output terminal of the semiconductor IC1 and the diode D4 via the diode D3. One power supply terminal of the semiconductor IC 1 is connected to a power supply line and one end of a capacitor C4. The other power supply terminal of the semiconductor IC 1 is grounded.
In such a configuration, the voltage (ie, the signal (voltage VC) output from the selection circuit 24) input to the non-inverting input terminal (+ side) of the semiconductor IC 1 is the voltage (fixed resistance) input to the inverting input terminal (-side). If it is higher than the reference voltage divided by R5 and R6), the signal output from the output terminal of the semiconductor IC 1 becomes HIGH level. For this reason, the drive circuit 27 maintains the relay 28 in the ON state. Therefore, when the higher one of the temperatures detected by TM54 or TM56 is lower than the set temperature, relay 28 is not turned off and charging of secondary battery 58 is continued. On the other hand, when the voltage input to the non-inverting input terminal (+ side) of the semiconductor IC 1 becomes lower than the voltage input to the inverting input terminal (− side), the signal output from the output terminal of the semiconductor IC 1 becomes LOW level. Therefore, the drive circuit 27 turns off the relay 28, whereby the charging of the secondary battery 58 is stopped immediately.
Note that once the output of the semiconductor IC 1 becomes LOW level and the relay 28 is turned off, the hysteresis circuit Q1 operates, so that the semiconductor IC 1 does not repeat ON-OFF in a short time.
[0019]
As is apparent from the above description, in the temperature detection circuit of the present embodiment, one of the two signals output from the two temperature sensing elements (TM54, 56) is selected by the selection circuit 24. Therefore, since it is not necessary to provide components such as the charge control CPU 26 and the semiconductor IC 1 for each temperature sensing element, it is possible to suppress an increase in the number of components.
[0020]
As mentioned above, although one Example of this invention was described in detail, this is only an illustration and this invention can be implemented in the form which gave various changes and improvement based on the knowledge of those skilled in the art.
For example, in the above-described embodiment, the circuit for outputting the higher one of the temperatures sensed by TM54 and TM56 is used, but the lower one of the temperatures sensed by TM54 and TM56 is output. A circuit for outputting the temperature may be used. FIG. 4 shows an example of such a temperature detection circuit.
The temperature detection circuit 40 shown in FIG. 4 also includes a first temperature detection circuit 42, a second temperature detection circuit 44, and a selection circuit 46, as in the above-described embodiment. The first temperature detection circuit 42 and the second temperature detection circuit 44 are the same as those of the above-described embodiment, but the selection circuit 46 is different from the selection circuit 27 of the above-described embodiment. That is, in the selection circuit 46, the directions of the diode D1 and the diode D2 are opposite, and the point C is grounded via the fixed resistor R3.
Since the directions of the diode D1 and the diode D2 are different from each other, the voltage VC output from the selection circuit 46 is the higher of the output voltage V1 of the first temperature detection circuit 42 and the output voltage V2 of the second temperature detection circuit 44. Is output. That is, when V1> V2 (when the output voltage V1 of the first temperature detection circuit 42 is higher than the output voltage V2 of the second temperature detection circuit 44), the voltage VC at point C is The value (V1−Vo) is obtained by subtracting Vo (a voltage drop amount determined by the forward voltage of the diode D1) from the output voltage V1. Conversely, when V2> V1 (when the output voltage V2 of the second temperature detection circuit 44 is higher than the output voltage V1 of the first temperature detection circuit 42), the voltage VC at the point C is changed to the second temperature detection circuit 44. (V2−Vo) obtained by subtracting Vo (a voltage drop amount determined by the forward voltage of the diode D2) from the output voltage V2 of FIG.
FIG. 5 shows the results of actually measuring the relationships among the voltage V1, the voltage V2, and the voltage VC for the temperature detection circuit shown in FIG. In FIG. 5, the horizontal axis (X axis) is the output voltage V1 from the TM 54, and the vertical axis is the voltage VC output from the selection circuit 24. In the experiment, the output voltage V2 from the TM56 was fixed at 2.5 volts or 4.5 volts, and the voltage VC when the output voltage V1 from the TM54 was changed to (2.3 to 4.7 volts) was measured. did. As is clear from FIG. 5, when V1> V2, VC = V1-Vo, and when V1 <V2, VC = V2-Vo.
[0021]
In the above-described embodiment, the selection circuit 24 is incorporated in the charging device 10, but the selection circuit 24 may be provided on the secondary battery pack 50 side. In this case, since there is only one output terminal from the secondary battery pack 50 side, a secondary battery provided with a plurality of temperature sensing elements in a conventional charging device (having one signal input terminal for temperature detection) is provided. It becomes possible to attach a battery pack.
In the above-described embodiment, an NTC-type thermistor is used as the temperature-sensitive element. However, other known elements (for example, a PTC (Positive Temperature Coefficient) thermistor) can be used as the temperature-sensitive element.
In the above-described embodiment, the secondary battery charging system is provided with the temperature detection circuit according to the present application. However, the present invention is not limited to such an example. The present invention can be applied to a case where the control is performed using any one of the temperatures detected by the respective temperature sensing elements. For example, a plurality of temperature-sensitive elements are arranged on the surface of a drive device requiring temperature control (for example, an oil unit used for a tightening tool or the like), and the highest temperature among the temperatures detected by these temperature-sensitive elements is set. It is also applicable to a case where a cooling device (for example, a blowing fan) or the like is driven based on the above.
Further, in the above-described embodiment, the temperature is detected at two points by using two temperature-sensitive elements. However, the number of temperature-sensitive elements is not limited to two, and the temperature measurement is performed using a larger number of temperature-sensitive elements. The technology of the present application can be applied to a temperature detection circuit to be performed.
[0022]
In addition, the technical elements described in the present specification or the drawings exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. Further, the technology exemplified in the present specification or the drawings achieves a plurality of objects at the same time, and has technical utility by achieving one of the objects.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of a charging system according to the present embodiment. FIG. 2 is a circuit diagram of a temperature detecting circuit according to the present embodiment. FIG. 3 is a point A, a point B, and a point C in the temperature detecting circuit shown in FIG. FIG. 4 is a circuit diagram of a temperature detection circuit according to another embodiment of the present invention. FIG. 5 is a diagram showing a temperature relationship at points A, B, and C in the temperature detection circuit shown in FIG. Diagram showing the relationship between voltages [Explanation of symbols]
10: Charging device 22: DC power supply 24: Selection circuit 26: Current control CPU
27: drive circuit 28: relay circuit 50: secondary battery pack 54: thermistor 56: thermistor 58: secondary battery

Claims

A first signal output circuit that outputs a signal of a voltage corresponding to the sensed temperature, a second signal output circuit that outputs a signal of a voltage corresponding to the sensed temperature, and a signal output from the first signal output circuit. And a third signal output circuit that outputs a signal having a lower voltage among the signals output from the two-signal output circuit.

A first signal output circuit that outputs a signal of a voltage corresponding to the sensed temperature, a second signal output circuit that outputs a signal of a voltage corresponding to the sensed temperature, and a signal output from the first signal output circuit. And a third signal output circuit that outputs a signal having a higher voltage among the signals output from the two-signal output circuit.