JP2005317283A - Batter pack and charging device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電池パックと充電装置の組み合わせにより、充電が行われたり行われなかったりする電池パック及びその電池パックに対応した充電装置に関する。 The present invention relates to a battery pack that is charged or not charged depending on a combination of a battery pack and a charging device, and a charging device corresponding to the battery pack.
充電装置により充電される二次電池(以下、電池と称す。)には様々な種類のものがあり、その使用用途に応じて使い分けられている。例えば、コードレスドライバ等の電動工具に用いられる電池は、ハイパワーであり、なおかつ、作業効率の面から短時間で充電可能なものが望ましい。そのため、電動工具用の電池には、大電流での放電が可能であり、なおかつ、短時間で充電が可能なニッケルカドミウム電池(以下、ニカド電池)やニッケル水素電池が広く用いられており、その充電方式には高速充電が可能な定電流充電が採用されている。 There are various types of secondary batteries (hereinafter referred to as “batteries”) that are charged by a charging device, and they are properly used according to their intended use. For example, a battery used for a power tool such as a cordless driver is preferably a high power battery that can be charged in a short time from the viewpoint of work efficiency. Therefore, nickel cadmium batteries (hereinafter referred to as NiCad batteries) and nickel metal hydride batteries that can be discharged with a large current and that can be charged in a short time are widely used as power tool batteries. As the charging method, constant current charging capable of high-speed charging is adopted.
一方、従来、電動工具用の電池としては用いられていなかったが、その出力密度の高さから、更なる高容量化、軽量化が見込まれるリチウムイオン電池(以下、リチウム電池)の使用が期待されている。しかしながら、リチウム電池は、所定値以上の電圧を加えると、最悪の場合には発火の危険性があり、取り扱いが非常に難しい。このため、リチウム電池は、初期充電において定電流充電を行い、電池電圧が所定値に達すると、定電圧充電を行う必要がある。 On the other hand, it has not been used as a battery for power tools in the past, but due to its high output density, it is expected to use a lithium ion battery (hereinafter referred to as a lithium battery) that is expected to further increase its capacity and weight. Has been. However, when a voltage exceeding a predetermined value is applied to a lithium battery, there is a risk of ignition in the worst case, and handling is very difficult. For this reason, the lithium battery needs to be charged at a constant current in the initial charge, and should be charged at a constant voltage when the battery voltage reaches a predetermined value.
特許文献1には、定電圧充電回路を備えていない1台の充電装置で、ニカド電池等とリチウム電池等とを充電できる充電方式が提案されている。この充電方式では、電池種ごとの温度上昇パターンのデータを予め担持させておき、そのデータを基に電池の種別を判別し、定電圧充電が必要な場合には、定電流回路を用いて実質的に定電圧充電を実現している。このように、特許文献1の充電方式では、電池パックと充電装置が協働して充電方法を決定する。
しかしながら、上記の充電方式では、対応した電池パックと充電装置同士で充電を行われなければならない。そのため、上記電池パックが、電池の種別の判別機能を有しない充電装置に接続された場合には、種別に対応しない充電方式で充電されてしまう恐れがある。例えば、定電流充電のみに対応した従来の充電装置にリチウム電池等、定電流充電及び定電圧充電が必要な電池パックを誤って接続した場合には、定電流充電が行われてしまう。そのような場合、過充電による電池の発火等の危険性を引き起こす恐れがある。 However, in the above charging method, charging must be performed between the corresponding battery pack and the charging device. Therefore, when the battery pack is connected to a charging device that does not have a battery type discrimination function, the battery pack may be charged by a charging method that does not correspond to the type. For example, when a battery pack that requires constant current charging and constant voltage charging, such as a lithium battery, is mistakenly connected to a conventional charging device that supports only constant current charging, constant current charging is performed. In such a case, there is a risk of causing danger such as battery ignition due to overcharge.
そこで、本発明は、電池パックと充電装置の組み合わせにより、充電が行われたり行われなかったりする電池パック及びその電池パックに対応した充電装置を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a battery pack that is charged or not charged depending on the combination of the battery pack and the charging device, and a charging device corresponding to the battery pack.
上記目的を達成するために、請求項1に記載の電池パックは、充電装置により充電される電池と、充電装置に充電の許可または不許可を判別させる充電許可・不許可情報提供手段とを備えたことを特徴としている。
In order to achieve the above object, the battery pack according to
このような構成によると、電池パック自体が、充電の許可・不許可を示す情報を充電装置に提供する手段を有している。 According to such a configuration, the battery pack itself has means for providing the charging device with information indicating permission / non-permission of charging.
また、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、充電許可・不許可情報提供手段は、定電流充電及び定電圧充電を行うことができる充電装置と接続された場合には充電装置に充電の許可を判別させ、定電流充電のみを行う充電装置と接続された場合には充電装置に充電の不許可を判別させることを特徴としている。
The invention described in
このような構成によると、電池パックは、定電流充電及び定電圧充電を行うことができる充電装置と接続された場合には充電装置に充電の許可の情報を提供し、定電流充電のみを行う充電装置と接続された場合には充電装置に充電の不許可の情報を提供する。 According to such a configuration, when the battery pack is connected to a charging device capable of performing constant current charging and constant voltage charging, the battery pack provides charging permission information to the charging device and performs only constant current charging. When connected to the charging device, the charging device is provided with information indicating that charging is not permitted.
また、請求項3に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、充電許可・不許可情報提供手段は、電池の電池温度が所定値以上であることを示す擬似高温素子と、電池温度を示す温度情報素子を有することを特徴としている。
Further, in the invention described in
このような構成によると、電池パックは、擬似高温素子と温度情報素子によって充電装置に充電の許可・不許可の情報を提供する。 According to such a configuration, the battery pack provides charging permission / non-permission information to the charging device by the pseudo high temperature element and the temperature information element.
また、請求項4に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、電池は、リチウム電池であることを特徴としている。
The invention according to claim 4 is the invention according to
このような構成によると、リチウム電池を有する電池パックは充電装置に充電の許可・不許可の情報を提供する。 According to such a configuration, the battery pack having the lithium battery provides the charging device with permission / denial information on charging.
また、請求項5に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、電動工具用であることを特徴としている。
The invention described in claim 5 is characterized in that, in the invention described in
このような構成によると、電動工具用の電池パックは充電装置に充電の許可・不許可を判別させる。 According to such a configuration, the battery pack for the electric tool causes the charging device to determine whether charging is permitted or not.
また、請求項6に記載の充電装置は、電池パックを構成する電池に充電電流を供給する充電回路と、電池パックと接続され、電池温度を検出する第1温度検出手段及び第2電池温度検出手段とを備え、第2電池温度検出手段が電池パックと接続されたときには、電池温度が所定値以上であることを示しているか否かを判別し、電池温度が所定値未満であると判別すると充電を開始し、電池温度が所定値以上であると判別すると充電を開始せず、第2電池温度検出手段が電池パックと接続されず、第1電池温度検出手段のみが電池パックと接続されたときには、電池温度が所定値以上であることを示しているか否かを判別し、電池温度が所定値未満であると判別すると充電を開始し、電池温度が所定値以上であると判別すると充電を開始しないことを特徴としている。 The charging device according to claim 6 is a charging circuit that supplies a charging current to a battery constituting the battery pack, a first temperature detecting means that is connected to the battery pack and detects the battery temperature, and a second battery temperature detection. And when the second battery temperature detecting means is connected to the battery pack, it is determined whether or not the battery temperature indicates a predetermined value or more, and the battery temperature is determined to be less than the predetermined value. When charging is started and it is determined that the battery temperature is equal to or higher than a predetermined value, charging is not started, the second battery temperature detecting means is not connected to the battery pack, and only the first battery temperature detecting means is connected to the battery pack. Sometimes, it is determined whether or not the battery temperature is greater than or equal to a predetermined value, and charging is started when it is determined that the battery temperature is lower than the predetermined value, and charging is performed when it is determined that the battery temperature is higher than or equal to the predetermined value. Don't start It is characterized by a door.
このような構成によると、充電装置は、第2電池温度検出手段に電池パックが接続されている場合には、第2電池温度検出手段が検出した電池温度に基づいて充電を開始し、第1電池温度検出手段のみに電池パックが接続されている場合には、第1電池温度検出手段が検出した電池温度に基づいて充電を開始する。 According to such a configuration, when the battery pack is connected to the second battery temperature detection means, the charging device starts charging based on the battery temperature detected by the second battery temperature detection means, When the battery pack is connected only to the battery temperature detecting means, charging is started based on the battery temperature detected by the first battery temperature detecting means.
また、請求項7に記載の充電装置は、請求項6に記載の発明において、充電回路の充電電流を所定値に制御する定電流制御手段と、充電回路の充電電圧を所定値に制御する定電圧制御手段とをさらに有し、第2電池温度検出手段が電池パックと接続されたときには、電池温度が所定値以上であることを示しているか否かを判別し、電池温度が所定値未満であると判別すると電池の充電状態に応じて定電流制御手段及び定電圧制御手段により定電流充電及び定電圧充電を行い、第2電池温度検出手段が電池パックと接続されず、第1電池温度検出手段のみが電池パックと接続されているときには、第1電池温度検出手段は電池温度が所定値以上であることを示しているか否かを判別し、電池温度が所定値未満と判別すると定電流制御手段により定電流充電を行うことを特徴としている。 According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a charging device according to the sixth aspect of the present invention, wherein the constant current control means for controlling the charging current of the charging circuit to a predetermined value and the constant voltage for controlling the charging voltage of the charging circuit to a predetermined value. Voltage control means, and when the second battery temperature detection means is connected to the battery pack, it is determined whether or not the battery temperature indicates a predetermined value or more, and the battery temperature is less than the predetermined value. If it is determined that there is, the constant current control means and the constant voltage control means perform constant current charging and constant voltage charging according to the state of charge of the battery, the second battery temperature detection means is not connected to the battery pack, and the first battery temperature detection When only the means is connected to the battery pack, the first battery temperature detecting means determines whether or not the battery temperature indicates a predetermined value or more, and if the battery temperature is determined to be less than the predetermined value, the constant current control By means It is characterized by performing current charging.
このような構成によると、充電装置は、第2電池温度検出手段に電池パックが接続されている場合には、定電流充電及び定電圧充電を行い、第1電池温度検出手段のみに電池パックが接続されている場合には、定電流充電を行う。 According to such a configuration, when the battery pack is connected to the second battery temperature detecting means, the charging device performs constant current charging and constant voltage charging, and the battery pack is provided only to the first battery temperature detecting means. When connected, constant current charging is performed.
本発明の請求項1に記載の電池パックによれば、電池パックが充電許可・不許可情報提供手段を備えているため、接続される充電装置の充電制御方式が電池パックに対応していない場合には充電されず、過充電による発火の危険性や電池パックの劣化を防止することができる。
According to the battery pack described in
本発明の請求項2に記載の電池パックによれば、定電流充電及び定電圧充電の充電制御方式を備えていない充電装置に本発明の電池パックが接続された場合には電池パックが充電されないので、過充電による発火の危険性や電池パックの劣化を防止することができる。
According to the battery pack of
本発明の請求項3に記載の電池パックによれば、擬似高温素子と温度情報素子という温度情報のみによって充電装置に充電の許可・不許可の情報を提供するので、従来の充電装置の温度検出手段を利用することができる。 According to the battery pack of the third aspect of the present invention, since the charging device is provided with charging permission / non-permission information only by the temperature information of the pseudo high temperature element and the temperature information element, the temperature detection of the conventional charging device is performed. Means can be used.
本発明の請求項4に記載の電池パックによれば、リチウム電池からなる電池パックが充電許可・不許可情報提供手段を備えているため、接続される充電装置の充電制御方式が電池パックに対応していない場合には充電されず、過充電による発火の危険性や電池パックの劣化を防止することができる。 According to the battery pack described in claim 4 of the present invention, since the battery pack made of a lithium battery includes the charging permission / non-permission information providing means, the charging control method of the connected charging device corresponds to the battery pack. If not, the battery is not charged, and the risk of ignition due to overcharging and the deterioration of the battery pack can be prevented.
本発明の請求項5に記載の電池パックによれば、電池パックが充電許可・不許可情報提供手段を備えているため、接続される充電装置の充電制御方式が電池パックに対応していない場合には充電されず、過充電による発火の危険性や電池パックの劣化を防止することができる。 According to the battery pack according to claim 5 of the present invention, since the battery pack includes charging permission / non-permission information providing means, the charging control method of the connected charging device does not support the battery pack. The battery is not charged, and the risk of ignition due to overcharging and the deterioration of the battery pack can be prevented.
本発明の請求項6に記載の充電装置によれば、第1電池温度検出手段及び第2電池温度検出手段の電池パックとの接続状態という簡単な条件により、充電を開始するか否かを決定することができる。 According to the charging device of the sixth aspect of the present invention, it is determined whether or not to start charging based on a simple condition of the connection state of the first battery temperature detecting means and the second battery temperature detecting means with the battery pack. can do.
本発明の請求項7に記載の充電装置によれば、第1電池温度検出手段及び第2電池温度検出手段の電池パックとの接続状態という簡単な条件により、充電制御方式を決定することができる。 According to the charging device of the seventh aspect of the present invention, the charging control method can be determined by a simple condition of the connection state of the first battery temperature detecting means and the second battery temperature detecting means with the battery pack. .
以下、図面を参照しながら、本発明の第1の実施の形態による電池パック及び充電装置について説明する。図1に示すように、本実施の形態による電池パック1は、複数の電池1a、擬似高温素子1b、サーミスタ1c、電池種判別素子1d、端子1e、1f、1g、1h、1iを有している。
Hereinafter, a battery pack and a charging device according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, the
電池1aは、定電流充電のみで充電すると電池温度が上がりすぎて発火の危険があるリチウム電池である。電池1aのプラス電極側には端子1hが、マイナス電極側には端子1iが接続されている。マイナス電極側には、擬似高温素子1b、サーミスタ1c及び電池種判別素子1dが並列に接続されている。擬似高温素子1bは、電池1aの温度が高温であると判別させる擬似高温情報を示す素子であり、例えば抵抗からなる。サーミスタ1cは、電池1aに接触して電池温度に応じた電池温度情報を示す温度情報素子たる感温素子である。擬似高温素子1b及びサーミスタ1cによって充電装置に充電の許可・不許可の情報を提供する充電許可・不許可情報提供手段が構成されている。電池種判別素子1dは、電池1aの種類に応じた情報を示す素子である。
The
擬似高温素子1b、サーミスタ1c及び電池種判別素子1dの他端には、それぞれ端子1e、1f、1gが接続されている。端子1e、1f、1gは、それぞれ、擬似高温素子1b、サーミスタ1c、電池種判別素子1dからの情報を充電装置に提供するための接続端子である。電池パック1内における端子1e、1f、1gの位置をそれぞれ第1のポジション、第2のポジション、第3のポジションとする。
以下、電池パック1を定電流充電及び定電圧充電に対応していない充電装置に接続した場合について説明する。図2は、定電流充電及び定電圧充電に対応していない充電装置2に電池パック1を接続した場合のブロック図である。充電装置2は、定電流充電のみが可能なニカド電池、ニッケル水素電池等を充電するための従来の充電装置である。
Hereinafter, the case where the
図2に示すように充電装置2には、電池パック1が着脱可能に接続される。充電装置2は、充電電流検出手段たる抵抗3、充電制御信号伝達手段たるフォトカプラ4、充電電流信号伝達手段たるフォトカプラ5、充電電流設定手段たる充電電流設定回路7、第1の整流平滑回路10、スイッチ回路20、第2の整流平滑回路30、電池電圧検出手段たる電池電圧検出回路40、マイコン50、充電電流制御手段たる充電電流制御回路60、定電圧電源80、第1電池温度検出手段たる第1電池温度検出回路90、及び、電池種判別手段たる電池種判別回路110を備えている。以下、充電装置2の構成について詳細に説明する。
As shown in FIG. 2, the
抵抗3は、電池パック1を充電する充電電流を検出し、その結果を後述する演算増幅器61の反転入力端に入力する。フォトカプラ4は、充電制御信号伝達回路であり、出力ポート52からの入力信号に基づき、充電の開始及び停止を制御する信号をPWM制御IC23に伝達する。第1電池温度検出回路90からマイコン50へ入力された信号が高温で充電不可能な温度を示す場合には、マイコン50はフォトカプラ4を介して充電の停止を制御する信号をPWM制御IC23に伝達する。
The
フォトカプラ5は充電電流信号伝達回路である。フォトカプラ5を介して充電電流制御回路60からの入力信号がPWM制御IC23に帰還する。
The photocoupler 5 is a charging current signal transmission circuit. An input signal from the charging
充電電流設定回路7は、出力ポート52から電池1aの種類に応じた信号が入力される。上記信号に基づき、後述する演算増幅器62の反転入力端に印加する電圧値を変えることにより、所定の充電電流値を設定する。
The charging
交流電源9は商用電源である。交流電源9から出力された交流は、第1の整流平滑回路10に入力する。第1の整流平滑回路10は、全波整流回路11及び平滑用コンデンサ12を備えている。
The
スイッチ回路20は、高周波トランス21、MOSFET22及びPWM制御IC23を備えている。MOSFET22は、PWM制御IC23からの信号に応じてオン・オフする。これにより、第1の整流平滑回路10から出力された直流は交流となる。この交流は高周波トランス21によって変圧される。
The
整流平滑回路30は、ダイオード31、32、チョークコイル33及び平滑用コンデンサ34を備えている。高周波トランス21から出力された交流は、ダイオード31、32によって整流され、チョークコイル33及び平滑用コンデンサ34によって平滑される。
The rectifying / smoothing
電池電圧検出回路40は、抵抗41、42を備えている。抵抗41、42によって電池パック1の端子電圧は分圧されて検出され、検出された電池電圧はマイコン50に出力される。
The battery
マイコン50は、A/Dコンバータ51、出力ポート52、リセット入力ポート53、CPU54、タイマ55、RAM56及びROM57を備えており、これらは内部バスにより相互に接続されている。A/Dコンバータ51は、第1電池温度検出回路90及び電池種判別回路110から出力されたアナログの電圧情報をデジタル信号とする。リセット入力ポート53は、リセット入力信号が後述するリセットIC85から入力されることにより、マイコン50を初期状態とする。ROM57は、ニカド電池及びニッケル水素電池を充電するための電圧を記憶している。CPU54は、バス接続された上記部材からの入力信号に基づいて判断した結果を出力ポート52に出力する。
The
充電電流制御回路60は、演算増幅器61、62及び抵抗63〜66を備えている。充電電流制御回路60は、抵抗3によって検出された充電電流と、充電電流設定回路7で設定された設定充電電流とを比較した結果を出力する。
The charging
定電圧電源80は、電源トランス81、全波整流回路82、三端子レギュレータ83、平滑コンデンサ84及びリセットIC85を備えている。定電圧電源80は、マイコン50、充電電流制御回路60等の電源となる。リセットIC85は、電源投入時にリセット入力ポート53にリセット信号を出力する。
The constant
第1電池温度検出回路90は、5V電源及び抵抗91、92を備えている。第1電池温度検出回路90は、電池パック1の第1のポジションと接続可能な位置に配置されており、接続端子1eにより電池パック1の擬似高温素子1bと接続される。第1電池温度検出回路90は、第1電池温度検出回路90と擬似高温素子1bとによって分圧された電圧から電池1aの温度を検出し、その結果をマイコン50に電圧情報として出力する。
The first battery
電池種判別回路110は、5V電源及び抵抗111、112を備えている。電池種判別回路110は、電池パック1の第3のポジションと接続可能な位置に配置されており、接続端子1gにより電池パック1の電池種判別素子1dと接続される。電池種判別回路110は、電池種判別回路110と電池種判別素子1dとによって分圧された電圧から電池1aの種類がニカド電池かニッケル水素電池かを判別し、その結果をマイコン50に電圧情報として出力する。
The battery
上記のような充電装置2に電池パック1が接続されている場合、第1温度検出回路90は、擬似高温素子1bにより、電池1aが所定温度以上であることを示す情報が入力される。第1温度検出回路90は、第1電池温度検出回路90と擬似高温素子1bとによって分圧された電圧を、マイコン50に電圧情報として出力する。このとき、マイコン50は、電池1aの温度が所定温度以上であると判別するので、電池パック1の充電を行わない。
When the
なお、上記充電装置2にニカド電池またはニッケル水素電池等、定電流充電が可能な電池パック130を接続した場合について、図3を参照しながら説明する。図3は、定電流充電のみを行う充電装置2に、電池パック130を接続した場合のブロック図である。
A case where a
電池パック130は、電池130a、サーミスタ130b、電池種判別素子130dを有している。電池130aは、ニカド電池またはニッケル水素電池等、定電流充電のみが可能で、プラス電極側には端子130h(図示せず)が、マイナス電極側には端子130i(図示せず)が接続されている。マイナス電極側には、サーミスタ130b及び電池種判別素子130dが並列に接続されている。サーミスタ130bは、電池130aに接触して電池温度に応じた電池温度情報を示す温度情報素子たる感温素子である。電池種判別素子130dは、電池130aの種類に応じた情報を示す素子である。端子130hは電池パック1における第1のポジション、端子130iは電池パック1における第3のポジションに配置されている。従って、充電装置2と接続された場合、サーミスタ130bは第1電池温度検出回路90と、電池種判別素子130dは電池種判別回路110と接続される。
The
電池パック130が充電装置2に接続されている場合には、電池電圧検出回路40によって検出された電池130aの充電状態と、第1電池温度検出回路90によって検出された電池130aの電池温度と、電池種判別回路110によって判別された電池130aの電池種に基づき、マイコン50は、充電電流制御回路60に充電すべき電流信号を送る。充電電流制御回路60は、抵抗3によって検出された充電電流と、充電電流設定回路7によって設定された充電電流値とを比較し、その結果をPWM制御IC23に入力する。PWM制御IC23はスイッチ回路20をオン・オフすることで、電池130aを充電する充電電流を所定値に保つ。以上により、電池パック130は、電池種に応じた所定の充電電流で充電される。
When the
次に、図4のフローチャートを用いて、電池パック1又は電池パック130が接続された場合の充電装置2の動作を説明する。まず、充電装置2に電池パックが接続されたか否かを判別する(S1)。電池パックが接続されたと判別した場合には(S1:YES)、電池パックの電池種判別素子より電池種を判別する(S2)。電池パックが接続されていないと判別した場合には(S1:NO)、そのまま電池パックの接続状態の監視を続ける。
Next, the operation of the
S2で判別された電池がニカド電池である場合には(S3:YES)、第1電池温度検出回路90が検出した電池温度T1が、高温で充電不可能である所定温度Aより低いか否かを判別する(S4)。電池温度T1が所定温度Aより低い場合には(S4:YES)、電池が充電可能な状態にあると判断し、ニカド電池用の定電流(Ic1)充電を開始する(S5)。電池温度T1が所定温度Aより高い場合には(S4:NO)、電池が充電可能な状態にはないと判断し、そのままS4で電池温度T1の監視を続ける。なお、ここで、電池温度T1の監視を時間などで制限し、所定時間以上経過したならば充電を中止するようにしてもよい。
If the battery determined in S2 is a nickel-cadmium battery (S3: YES), whether or not the battery temperature T1 detected by the first battery
次に、S5で開始された定電流充電で電池が満充電となったか否かを判別する(S6)。満充電になったと判別した場合には(S6:YES)、充電を停止する(S7)。満充電ではないと判別した場合には(S6:NO)、そのまま電池の満充電の監視を続ける。 Next, it is determined whether or not the battery is fully charged by the constant current charging started in S5 (S6). If it is determined that the battery is fully charged (S6: YES), charging is stopped (S7). If it is determined that the battery is not fully charged (S6: NO), the battery is continuously monitored for full charge.
最後に、電池パックが充電装置2から離脱したか否かを判別する(S8)。電池パックが離脱したと判別した場合には(S8:YES)、S1へ戻り、再び電池パックの接続の監視を始める。この際、マイコン50は出力ポート52の状態及びRAM56内のデータをリセットする。電池パックが離脱していないと判別した場合には(S8:NO)、そのまま電池パックの離脱の監視を続ける。
Finally, it is determined whether or not the battery pack is detached from the charging device 2 (S8). If it is determined that the battery pack has been detached (S8: YES), the process returns to S1 and monitoring of battery pack connection is started again. At this time, the
一方、S2で判別された電池がニカド電池でない場合には(S3:NO)、続いて、第1電池温度検出回路90が検出した電池温度T1が、高温で充電不可能である所定温度Aより低いか否かを判別する(S9)。電池温度T1が所定温度Aより低い場合には(S9:YES)、電池が充電可能な状態にあると判断し、同時に電池がニッケル水素電池であると判別する(S10)。そして、ニッケル水素電池用の定電流(Ic2)充電を開始する(S11)。
On the other hand, when the battery determined in S2 is not a nickel-cadmium battery (S3: NO), subsequently, the battery temperature T1 detected by the first battery
電池温度T1が所定温度Aより高い場合には(S9:NO)、電池が充電可能な状態にはないと判断し、そのまま電池温度T1の監視を続ける。ここで、接続された電池がリチウム電池である場合には、充電装置2に電池が高温であると判別させる充電許可・不許可情報提供手段たる擬似高温素子1bが第1電池温度検出回路90と接続されているため、温度T1は、常に所定温度Aより高いものと判別される。なお、ここでも、電池温度T1の監視を時間などで制限し、所定時間以上経過したならば充電を中止するようにしてもよい。
When the battery temperature T1 is higher than the predetermined temperature A (S9: NO), it is determined that the battery is not in a chargeable state, and the battery temperature T1 is continuously monitored. Here, when the connected battery is a lithium battery, the pseudo
次に、S11で開始された定電流充電で電池が満充電となったか否かを判別する(S12)。満充電になったと判別した場合には(S12:YES)、充電を停止する(S13)。満充電ではないと判別した場合には(S12:NO)、そのまま電池の満充電の監視を続ける。 Next, it is determined whether or not the battery is fully charged by the constant current charging started in S11 (S12). If it is determined that the battery is fully charged (S12: YES), charging is stopped (S13). If it is determined that the battery is not fully charged (S12: NO), the battery is continuously monitored for full charge.
最後に、電池パックが充電装置2から離脱したか否かを判別する(S14)。電池パックが離脱した場合には(S14:YES)、S1へ戻り、再び電池パックの接続の監視を始める。電池パックが離脱していない場合には(S14:NO)、そのまま電池パックの離脱の監視を続ける。 Finally, it is determined whether or not the battery pack is detached from the charging device 2 (S14). When the battery pack is detached (S14: YES), the process returns to S1 and monitoring of the battery pack connection is started again. When the battery pack is not detached (S14: NO), the battery pack removal is continuously monitored as it is.
以上のように、本実施の形態による電池パック1は擬似高温素子1b及びサーミスタ1cからなる充電許可・不許可情報提供手段を有しているため、定電流充電及び定電圧充電を行うことのできない充電装置2に誤って接続されたとしてもリチウム電池等の電池1aは充電されない。これにより、電池1aの発火による危険性や劣化を防止することができる。
As described above, since the
次に、本実施の形態による電池パック1を充電する充電装置200について説明する。図5は、電池パック1を本発明の1実施の形態による充電装置200に接続した場合のブロック図である。充電装置200は、電池の充電状態または種類によって定電流充電及び定電圧充電を適宜行うことのできる充電装置となっている。よって充電装置200は、ニカド電池やニッケル水素電池を充電可能であると共に、リチウム電池のように、定電流充電では電池温度が高くなりすぎて発火等の危険がある電池も充電することができる。
Next, the charging
図5に示すように充電装置200には、電池パック1が着脱可能に接続される。充電装置200は、上記充電装置2と類似の構成であり、切り換え手段たる切り換え回路6、充電電圧設定手段たる充電電圧設定回路8、充電電圧制御手段たる充電電圧制御回路70、第2電池温度検出手段たる第2電池温度検出回路100を更に備えている。以下、充電装置200の構成について、充電装置2と比較しながら説明する。
As shown in FIG. 5, the
切り換え回路6は、充電電流制御回路60及び充電電圧制御回路70の出力側と接続されている。切り換え回路6は、出力ポート52から出力された信号に応じて、定電流制御する充電電流制御回路60又は定電圧制御する充電電圧制御回路70のいずれかに切り換える。
The switching circuit 6 is connected to the output side of the charging
充電電圧設定回路8は、出力ポート52から電池1aの種類に応じた信号を入力される。上記信号に基づき、後述する演算増幅器72の反転入力端に印加する電圧値を変えることにより、充電電圧を設定する。
The charging
充電電圧制御回路70は、演算増幅器71、72及び抵抗73〜76を備えている。充電電圧制御回路70は、整流平滑回路30から出力された電圧と、充電電圧設定回路8で設定された充電電圧とを比較した結果を出力する。
The charging
第1電池温度検出回路90は電池パック1の第1のポジションと接続可能な位置に、第2温度検出回路100は電池パック1の第2のポジションと接続可能な位置に、電池種判別回路110は電池パック1の第3のポジションと接続可能な位置に、それぞれ配置されている。従って、電池パック1と接続された場合、第1電池温度検出回路90は擬似高温素子1bと、第2電池温度検出回路100はサーミスタ1cと、電池種判別回路110は電池種判別素子1dと接続される。
The first battery
第2電池温度検出回路100は、5V電源及び抵抗101、102を備えている。第2電池温度検出回路100は、接続端子1fにより電池パック1のサーミスタ1cと接続される。第2電池温度検出回路100は、第2電池温度検出回路100とサーミスタ1cとによって分圧された電圧から電池1aの温度を検出し、その結果をマイコン50に電圧情報として出力する。
The second battery
電池種判別回路110は、接続端子1gにより電池パック1の電池種判別素子1dと接続される。電池種判別回路110は、電池種判別回路110と電池種判別素子1dとによって分圧された電圧から電池1aの種類がニカド電池かニッケル水素電池かリチウム電池かを判別し、その結果をマイコン50に電圧情報として出力する。
The battery
また、マイコン50のROM57には、リチウム電池を充電するための電圧を記憶している。
The
電池パック1が充電装置200に接続されている場合には、電池電圧検出回路40によって検出された電池1aの電池電圧と、第2電池温度検出回路100によって検出された電池1aの電池温度と、電池種判別回路110によって判別された電池1aの電池種に基づき、マイコン50は、切り換え回路6に切り換えのための信号を送る。
When the
切り換え回路6は、入力された信号に応じて、充電電流制御回路60又は充電電圧制御回路70のいずれかに切り換える。またマイコン50は、充電電流制御回路60又は充電電圧制御回路70に充電すべき電流信号又は電圧信号を送る。
The switching circuit 6 switches to either the charging
定電流充電する際充電電流制御回路60は、抵抗3によって検出された充電電流と、充電電流設定回路7によって設定された電流とを比較し、その結果をPWM制御IC23に入力する。PWM制御IC23はスイッチ回路20をオン・オフすることで、充電電流を所定値に保つ。
When performing constant current charging, the charging
定電圧充電する際充電電圧制御回路70は、整流平滑回路30から出力された電圧と、充電電圧設定回路8で設定された充電電圧とを比較した結果を出力する。その結果はスイッチ回路20に入力され、充電電圧を所定値に保つ。
When performing constant voltage charging, the charging
上記充電装置200により電池パック1は、電池電圧が所定値に達するまでは定電流充電され、それ以降は定電圧充電される。
The
次に、本実施の形態による充電装置200に、ニカド電池又はニッケル水素電池からなる電池パック130を接続した場合について、図6を参照しながら説明する。
Next, a case where a
図6は、本実施の形態による充電装置200に電池パック130が接続されたブロック図である。電池パック1が充電装置200に接続された場合と同様の構成及び動作の説明は省略する。
FIG. 6 is a block diagram in which
図6に示すように、この場合、電池パック130の第1のポジションと接続可能な位置に配置されている第1電池温度検出回路90と、第1のポジションに配置されている電池パック130のサーミスタ130bとは接続端子(図示せず)により接続される。第1電池温度検出回路90は、第1電池温度検出回路90とサーミスタ130bとによって分圧された電圧から電池130aの温度を検出し、その結果をマイコン50に電圧情報として出力する。
As shown in FIG. 6, in this case, the first battery
一方、電池パック130は、第2のポジションに素子を有していないため、電池パック130の第2のポジションに配置されている第2電池温度検出回路100には電池パック130からの情報は提供されない。第2電池温度検出回路100は、抵抗101と抵抗102により分圧された電圧をマイコン50に電圧情報として出力する。
On the other hand, since the
電池パック130の第3のポジションと接続可能な位置に配置されている電池種判別回路110と電池パック130の電池種判別素子130dとは、接続端子(図示せず)により接続される。電池種判別回路110は、電池種判別回路110と電池種判別素子130dとによって分圧された電圧から電池130aの種類がニカド電池かニッケル水素電池かリチウム電池かを判別し、その結果をマイコン50に電圧情報として出力する。
The battery
電池パック130が充電装置200に接続されている場合には、電池電圧検出回路40によって検出された電池130aの電池電圧と、第1電池温度検出回路90によって検出された電池130aの電池温度と、電池種判別回路110によって判別された電池130aの電池種に基づき、マイコン50は、切り換え回路6に切り換えのための信号を送る。
When the
電池130aはニカド電池またはニッケル水素電池であるので、切り換え回路6は、入力された信号に応じて、充電電流制御回路60に切り換える。またマイコン50は、充電電流制御回路60に充電すべき電流信号を送る。充電電流制御回路60は、抵抗3によって検出された充電電流と、充電電流設定回路7によって設定された電流とを比較し、その結果をPWM制御IC23に入力する。PWM制御IC23はスイッチ回路20をオン・オフすることで、電池130aを充電する充電電流を所定値に保つ。
Since the
このようにして、充電装置200により電池パック130は、定電流充電される。
In this way, the
次に、図7のフローチャートを用いて、電池パック1又は電池パック130が接続された場合の充電装置200の動作を説明する。まず、充電装置200に電池パックが接続されたか否かを判別する(S21)。電池パックが接続されたと判別した場合には(S21:YES)、電池パックが充電許可・不許可情報提供手段たるサーミスタ1cを有しているか否かを判別する(S22)。電池パックが接続されていないと判別した場合には(S21:NO)、そのまま電池パックの接続状態の監視を続ける。
Next, the operation of the
電池パックがサーミスタ1cを有していると判別した場合には(S22:YES)、接続された電池がリチウム電池であると判断する(S23)。電池パックがサーミスタ1cを有していないと判別した場合には(S22:NO)、接続された電池がニカド電池、あるいはニッケル水素電池であると判断する(S23)。
If it is determined that the battery pack has the
S23で、接続された電池がリチウム電池であると判別すると、次に電池種判別素子より電池種を確認する(S24)。続いて、第2電池温度検出回路100が検出した電池温度T2が高温で充電不可能である所定温度A’より低いか否かを判別する(S25)。電池温度T2が所定温度A’より低い場合には(S25:YES)、電池が充電可能な状態にあると判断し、リチウム電池用の定電流(Ic1)充電を開始する(S26)。電池温度T2が所定温度A’より高い場合には(S25:NO)、電池が充電可能な状態にはないと判断し、そのままS25で電池温度T2の監視を続ける。
If it is determined in S23 that the connected battery is a lithium battery, the battery type is confirmed by the battery type determination element (S24). Subsequently, it is determined whether or not the battery temperature T2 detected by the second battery
次に、S26で開始された定電流充電で電池電圧Vが適正な電圧Vc以上になったか否かを判別する(S27)。電池電圧VがVc以上である場合には(S27:YES)、定電流(Ic1)充電から定電圧(Vc)充電へ切り換える(S28)。続いて、S28で開始された定電圧(Vc)充電により電池が満充電となったか否かを判別する(S29)。満充電になったと判断した場合には(S29:YES)、充電を停止する(S31)。満充電ではないと判断した場合には(S29:NO)、そのまま満充電の監視を続ける。 Next, it is determined whether or not the battery voltage V has become equal to or higher than the appropriate voltage Vc by the constant current charging started in S26 (S27). When the battery voltage V is equal to or higher than Vc (S27: YES), switching from constant current (Ic1) charging to constant voltage (Vc) charging is performed (S28). Subsequently, it is determined whether or not the battery is fully charged by the constant voltage (Vc) charging started in S28 (S29). If it is determined that the battery is fully charged (S29: YES), charging is stopped (S31). If it is determined that the battery is not fully charged (S29: NO), monitoring of the full charge is continued.
一方、S27において、電池電圧VがVc以上でないと判断した場合には(S27:NO)、電池が満充電になったか否かを判別する(S30)。満充電になったと判断した場合には(S30:YES)、充電を停止する(S31)。満充電ではないと判断した場合には(S30:NO)、S27に戻り、再び電池電圧Vが所定電圧Vc以上になったか否かの監視を続ける。 On the other hand, if it is determined in S27 that the battery voltage V is not equal to or higher than Vc (S27: NO), it is determined whether or not the battery is fully charged (S30). If it is determined that the battery is fully charged (S30: YES), charging is stopped (S31). If it is determined that the battery is not fully charged (S30: NO), the process returns to S27, and continues monitoring whether or not the battery voltage V is equal to or higher than the predetermined voltage Vc.
最後に、電池パックが充電装置200から離脱したか否かを判別する(S32)。電池パックが充電装置200から離脱したと判別した場合には(S32:YES)、S21へ戻り、再び電池パックの接続の監視を始める。この際、マイコン50は出力ポート52の状態及び、RAM56内のデータをリセットする。電池パックが充電装置200から離脱していないと判別した場合には(S32:NO)、そのまま電池パックの離脱の監視を続ける。
Finally, it is determined whether or not the battery pack is detached from the charging device 200 (S32). When it is determined that the battery pack has been detached from the charging device 200 (S32: YES), the process returns to S21, and monitoring of the connection of the battery pack is started again. At this time, the
以上のように、定電流充電のみを行うことのできる又は定電流及び定電圧充電することのできる充電装置200に接続される場合には、ニカド電池、ニッケル水素電池及びリチウム電池はそれぞれに適切なモードで充電される。これにより、電池の劣化及び発火を防止することができる。
As described above, when connected to the
以上詳細に説明したように本実施の形態による電池パック1によれば、誤って定電流充電及び定電圧充電に対応していない充電装置2に接続されても、電池1aが所定温度以上であると判別されるので、充電されることはない。
As described above in detail, according to the
また、本実施の形態による充電装置200によれば、接続された電池パックが充電許可・不許可情報提供手段たるサーミスタ1cを備えているか否かを判別し、備えている場合には電池電圧が所定値以上になると定電圧充電を行うので、電池の劣化や、充電中の発火などを防止することが可能である。
Moreover, according to the
定電流充電のみが可能な電池パック130を充電装置200に接続した場合には、第1温度検出回路90がサーミスタ130bにより電池130aの温度を検出し、電池種判別素子110が電池種判別素子130dにより電池の種類を判別するので、適切な充電電流での定電流充電を行うことができる。
When the
以上、添付図面を参照しながら本発明による電池パック及び充電装置の好適な実施形態について説明したが、本発明は上述した実施の形態に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変形や改良が可能である。 The preferred embodiments of the battery pack and the charging device according to the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to the above-described embodiments. Those skilled in the art can make various modifications and improvements within the scope of the technical idea described in the claims.
例えば、充電装置の回路構成については上記例に限定されず、同様の機能を有するものであれば別の部材を利用することも可能である。また、定電流充電及び定電圧充電を行う電池としてリチウム電池を例に説明したが、定電流充電では電池の劣化、発火の危険性がある他の電池にも適用可能である。 For example, the circuit configuration of the charging device is not limited to the above example, and another member may be used as long as it has a similar function. Moreover, although the lithium battery was demonstrated to the example as a battery which performs constant current charge and constant voltage charge, in constant current charge, it can apply also to another battery with the risk of a deterioration of a battery and a fire.
また、擬似温度信号素子には抵抗以外のものを用いてもよい。電池パックから温度信号を充電装置に印加する手段として接続端子を例にしたが、信号を印加することのできる他の構成を用いてもよい。 A pseudo temperature signal element other than a resistor may be used. The connection terminal is taken as an example of means for applying a temperature signal from the battery pack to the charging device, but other configurations capable of applying a signal may be used.
本発明による電池パック及び充電装置は、電動工具用の電源及びその充電装置として利用可能である。 The battery pack and the charging device according to the present invention can be used as a power source for a power tool and a charging device thereof.
1 電池パック、1a 電池、1b 擬似高温素子、1c サーミスタ、1d 電池種判別素子、200 充電装置、90 第1電池温度検出回路、100 第2電池温度検出回路、110 電池種判別回路
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記充電装置に充電の許可または不許可を判別させる充電許可・不許可情報提供手段と、
を備えた電池パック。 A secondary battery charged by a charging device;
Charging permission / non-permission information providing means for allowing the charging device to determine whether charging is permitted or not; and
Battery pack with
前記電池パックと接続され、前記二次電池の電池温度を検出する第1温度検出手段及び第2電池温度検出手段と、
を備え、
前記第2電池温度検出手段が前記電池パックと接続されたときには、前記電池温度が所定値以上であることを示しているか否かを判別し、前記電池温度が所定値未満であると判別すると充電を開始し、前記電池温度が所定値以上であると判別すると充電を開始せず、
前記第2電池温度検出手段が前記電池パックと接続されず、前記第1電池温度検出手段のみが前記電池パックと接続されたときには、前記電池温度が所定値以上であることを示しているか否かを判別し、前記電池温度が所定値未満であると判別すると充電を開始し、前記電池温度が所定値以上であると判別すると充電を開始しないことを特徴とする充電装置。 A charging circuit for supplying a charging current to the secondary battery constituting the battery pack;
A first temperature detecting means and a second battery temperature detecting means connected to the battery pack for detecting a battery temperature of the secondary battery;
With
When the second battery temperature detecting means is connected to the battery pack, it is determined whether or not the battery temperature is equal to or higher than a predetermined value, and charging is performed when it is determined that the battery temperature is lower than the predetermined value. When it is determined that the battery temperature is equal to or higher than a predetermined value, charging is not started,
Whether the second battery temperature detection means is not connected to the battery pack and only the first battery temperature detection means is connected to the battery pack, whether or not the battery temperature is equal to or higher than a predetermined value. The charging device is characterized in that charging is started when it is determined that the battery temperature is lower than a predetermined value, and charging is not started when it is determined that the battery temperature is higher than or equal to a predetermined value.
前記充電回路の充電電圧を所定値に制御する定電圧制御手段と、
をさらに有し、
前記第2電池温度検出手段が前記電池パックと接続されたときには、前記電池温度が所定値以上であることを示しているか否かを判別し、前記電池温度が所定値未満であると判別すると前記二次電池の充電状態に応じて前記定電流制御手段及び前記定電圧制御手段により定電流充電及び定電圧充電を行い、
前記第2電池温度検出手段が前記電池パックと接続されず、前記第1電池温度検出手段のみが前記電池パックと接続されているときには、前記第1電池温度検出手段は前記電池温度が所定値以上であることを示しているか否かを判別し、前記電池温度が所定値未満と判別すると前記定電流制御手段により定電流充電を行うことを特徴とする請求項6に記載の充電装置。 Constant current control means for controlling the charging current of the charging circuit to a predetermined value;
Constant voltage control means for controlling the charging voltage of the charging circuit to a predetermined value;
Further comprising
When the second battery temperature detecting means is connected to the battery pack, it is determined whether or not the battery temperature is equal to or higher than a predetermined value, and when it is determined that the battery temperature is lower than the predetermined value, Depending on the state of charge of the secondary battery, the constant current control means and the constant voltage control means perform constant current charging and constant voltage charging,
When the second battery temperature detection means is not connected to the battery pack and only the first battery temperature detection means is connected to the battery pack, the first battery temperature detection means has the battery temperature equal to or higher than a predetermined value. The charging device according to claim 6, wherein constant current charging is performed by the constant current control means when it is determined whether or not the battery temperature is less than a predetermined value.
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JP2004131953A JP2005317283A (en) | 2004-04-27 | 2004-04-27 | Batter pack and charging device |
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Cited By (2)
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JP2012119109A (en) * | 2010-11-30 | 2012-06-21 | Hitachi Koki Co Ltd | Battery pack |
CN110556592A (en) * | 2018-05-30 | 2019-12-10 | 苏州宝时得电动工具有限公司 | battery pack temperature detection method and device and electric tool |
-
2004
- 2004-04-27 JP JP2004131953A patent/JP2005317283A/en not_active Withdrawn
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CN110556592A (en) * | 2018-05-30 | 2019-12-10 | 苏州宝时得电动工具有限公司 | battery pack temperature detection method and device and electric tool |
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