JP2017229154A - バッテリ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】充電器とバッテリ装置との間の通信系が故障しても、バッテリ装置側で充電電流の異常を検出して、充電電流を適正範囲内に抑制できるようにする。【解決手段】バッテリ装置は、バッテリと、充電器からバッテリに供給される充電電流を取得する充電電流取得部と、制御部とを備える。制御部は、充電電流取得部にて取得された充電電流と、バッテリの温度に基づき設定される想定充電電流との差が所定値以上であるとき、充電電流を低減させる制御信号を出力する。【選択図】図２

Description

本開示は、充電可能なバッテリを備えたバッテリ装置に関する。

従来、この種のバッテリ装置に充電を行う充電器として、バッテリに供給可能な最大充電電流をバッテリ装置から取得し、充電電流がその最大充電電流を越えることのないように、バッテリへの充電を制御するように構成されたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開平９−２８５０２６号公報

上記従来の充電器では、最大充電電流をバッテリ装置との間の通信により取得することから、バッテリ装置との間の通信系が正常であれば、充電電流が最大充電電流を越えることのないように充電制御を実施することができる。

しかし、例えば、充電器とバッテリ装置との間の通信系の故障によって、充電器側で最大充電電流を誤認識すると、バッテリへの充電電流を最大充電電流以下に抑えることができず、バッテリを正常に充電することができなくなる。

本開示の一局面は、充電器とバッテリ装置との間の通信系が故障しても、バッテリ装置側で充電電流の異常を検出して、充電電流を適正範囲内に抑制できるようにすることを目的とする。

本開示の一局面のバッテリ装置においては、バッテリと、バッテリへの充電電流を取得する充電電流取得部と、制御部と、を備える。
制御部は、充電電流取得部にて取得された充電電流と、バッテリの温度に基づき設定される想定充電電流との差が所定値以上であるとき、充電電流を低減させる制御信号を出力する。

従って、本開示のバッテリ装置によれば、充電電流が想定充電電流に比べて所定値以上大きくなったときに、その旨をバッテリ装置側で判断して、充電電流を低減させることができる。

このため、充電器とバッテリ装置との間の通信系が故障し、充電器側で充電電流の異常を検知できなくなっても、充電電流が過大になるのを抑制して、バッテリを過電流から保護することができる。

ここで、制御部は、充電電流と想定充電電流との差が所定値以上であるとき、充電器に制御信号を出力して充電電流を低下させるように構成されていてもよい。
また、制御部は、充電電流と想定充電電流との差が所定値以上であるとき、制御信号として、バッテリへの充電を停止させる停止信号を出力するように構成されていてもよい。なお、この場合、停止信号の出力先は、例えば、バッテリ装置内でバッテリへの充電経路を遮断する遮断部であってもよく、或いは、充電器に設けられた充電制御用の制御部であってもよい。

また、制御部は、充電電流と想定充電電流との差が所定値以上であるとき、充電器に制御信号を出力して充電電流を低下させ、その後、充電電流が実際に低下したか否かを判断して、充電電流が低下していなければ、制御信号として、バッテリへの充電を停止させる停止信号を出力するように構成されていてもよい。

このようにすれば、充電電流と想定充電電流との差が所定値以上であるとき、充電電流の低下、及び、バッテリへの充電停止、の２段階で、バッテリへの充電電流を低減させて、バッテリを過電流から保護することができる。

また、制御部からの制御信号及び停止信号の出力先を切り換えることで、充電器に充電電流を低下させる制御信号を出力したとき、その制御信号が充電器側で認識されなかったとしても、停止信号にてバッテリへの充電を停止させることができる。

次に、制御部は、充電電流と想定充電電流との差が所定値以上であるか否かを判定するための電流閾値と充電電流とを比較し、充電電流が電流閾値を越えた時間が第１閾値時間に達すると充電器に制御信号を出力して充電電流を低下させ、その後更に、充電電流が電流閾値を越えた時間が第２閾値時間に達すると、充電電流が低下していないと判断して、制御信号として停止信号を出力するように構成されていてもよい。

このようにすれば、ノイズ等で充電電流が電流閾値を一時的に越えたときに、充電電流が異常であると誤判断されて、充電電流が低減されるのを抑制でき、充電電流の異常をより適正に判断して、充電電流を低下させたり、充電を停止させたりすることができる。

実施形態のバッテリ装置の外観を表す斜視図である。 実施形態のバッテリ装置及び充電器の回路構成を表すブロック図である。 バッテリ装置の制御回路にて実行される異常判定処理を表すフローチャートである。 充電電流狙い値及び異常充電電流検出閾値とバッテリ温度との関係を表す特性図である。 図４の特性図から充電電流狙い値の温度閾値を変化させた変形例の特性図である。

以下に本発明の実施形態を図面と共に説明する。
図１に示すように、本実施形態のバッテリ装置１０は、合成樹脂製のケース内に電動工具用のバッテリ２０（例えばリチウムイオン電池、図２参照）を収納した、所謂バッテリパックである。

バッテリ装置１０のケースには、バッテリ２０を充電するための充電器５０（図２参照）や、バッテリ２０から電力供給を受けて動作する電動工具（図示せず）に装着するための装着部１２が設けられている。

そして、装着部１２には、充電器５０や電動工具と電気的に接続するための電源端子部１４及び接続端子部１６が設けられている。
バッテリ装置１０は、装着部１２を介して電動工具に装着することで、装着部１２に設けられた電源端子部１４及び接続端子部１６を介して、電動工具の内部回路と電気的に接続され、電動工具に直流電力を供給できるようになる。

また、バッテリ装置１０は、装着部１２を介して充電器５０（図４参照）に装着することで、電源端子部１４及び接続端子部１６を介して、充電器５０の内部回路と電気的に接続され、充電器５０からバッテリ２０に充電できるようになる。

バッテリ装置１０の電源端子部１４には、図２に示す正極側端子１４Ａと、負極側端子１４Ｂと、充電用端子１４Ｃとが備えられており、接続端子部１６には、４つの接続端子１６Ａ〜１６Ｄが備えられている。またバッテリ装置１０内には、バッテリ状態検出用のＡＦＥ（アナログ・フロント・エンド）２２と、制御回路３０とが備えられている。

正極側端子１４Ａには、正極側電源ラインＬ２Ａを介して、バッテリ２０の正極側端子２０Ａが接続され、負極側端子１４Ｂには、負極側電源ラインＬ２Ｂを介して、バッテリ２０の負極側端子２０Ｂが接続されている。なお、バッテリ２０の負極側端子２０Ｂは、バッテリ装置１０内のグランドラインに接続されている。

そして、バッテリ装置１０を電動工具に装着した際、正極側端子１４Ａ及び負極側端子１４Ｂは、電動工具の正極側端子及び負極側端子に接続されて、バッテリ２０から電動工具のモータや内部回路に電力供給を行う。

また、制御回路３０は、ＣＰＵ３０ａ、ＲＯＭ３０ｂ、ＲＡＭ３０ｃを含むマイコンにて構成されている。また制御回路３０は、不揮発性メモリであるフラッシュＲＯＭ３０ｄを備えている。

そして、制御回路３０は、バッテリ装置１０を電動工具に装着した際、接続端子１６Ｄを介して電動工具内の制御回路に接続され、電動工具内の制御回路との間で電動工具（詳しくはモータ）駆動のための通信ができるようになる。

なお、接続端子１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃは、バッテリ装置１０を充電器５０に装着した際に、充電器５０側の接続端子に接続され、バッテリ装置１０を電動工具に装着した際には、開放状態となる。

また、充電用端子１４Ｃは、正極側端子１４Ａと同様、正極側電源ラインＬ２Ａに接続されている。そして、充電用端子１４Ｃは、バッテリ装置１０を充電器５０に装着した際、負極側端子１４Ｂとの間で、充電器５０から充電電圧を取り込み、正極側電源ラインＬ２Ａ及び負極側電源ラインＬ２Ｂを介して、バッテリ２０に充電電流を供給するのに用いられる。

バッテリ２０は、正極側端子２０Ａと負極側端子２０Ｂとの間に、複数のバッテリセルＢ１、Ｂ２、…Ｂｎを直列接続することにより構成されており、電動工具を駆動するための駆動電圧（例えば、直流１８Ｖや３６Ｖ）を発生する。

なお、バッテリセルＢ１、Ｂ２、…Ｂｎは、例えば、単体で３．６Ｖの直流電圧を発生するリチウムイオンバッテリにて構成される。
ＡＦＥ２２は、制御回路３０からの指令に従いバッテリ２０を構成するバッテリセルＢ１、Ｂ２、…Ｂｎのセル電圧を検出すると共に、負極側電源ラインＬ２Ｂに設けられた電流検出用抵抗ＳＲを介してバッテリ２０への充電電流やバッテリ２０からの放電電流を検出するよう構成されたアナログ回路である。そして、ＡＦＥ２２により検出されたセル電圧や充放電電流は、制御回路３０に入力される。

また、電流検出用抵抗ＳＲには、放電電流を検出する放電電流検出回路２４が接続され、放電電流検出回路２４には、放電電流が所定の過負荷判定閾値に達したか否かを判定する過負荷判定回路２６が接続されている。そして、放電電流検出回路２４による検出結果及び過負荷判定回路２６による判定結果も、制御回路３０に入力される。

なお、放電電流検出回路２４は、電流検出用抵抗ＳＲの両端の電位差から放電電流を検出するためのものであり、オペアンプからなる差動増幅回路にて構成されている。また、過負荷判定回路２６は、放電電流検出回路２４からの出力電圧と、過負荷判定閾値としての基準電圧とを比較するコンパレータにて構成されている。

また、バッテリ装置１０には、バッテリ電圧ＶＢを検出するバッテリ電圧検出回路２８、バッテリ２０の温度ＴＨ１を検出するサーミスタ３２、及び、上記各回路や電源ラインが設けられた基板の温度ＴＨ２を検出するサーミスタ３４も設けられている。そして、これら各部にて検出されたバッテリ電圧ＶＢ、バッテリ温度ＴＨ１、及び、基板温度ＴＨ２も、制御回路３０に入力される。

なお、バッテリ電圧検出回路２８は、バッテリ２０の両端電圧ＶＢを、抵抗Ｒ２、Ｒ３にて分圧し、その分圧電圧を、制御回路３０に入力するように構成されている。また、温度検出素子であるサーミスタ３２、３４は、それぞれ、バッテリ装置１０内のレギュレータ３６にて生成された電源電圧Ｖｃｃを抵抗Ｒ４、Ｒ５との間で分圧し、その分圧電圧を、バッテリ温度ＴＨ１及び基板温度ＴＨ２の検出結果として、制御回路３０に入力する。

レギュレータ３６は、正極側電源ラインＬ２Ａ又は後述の充電器５０から電源供給を受けて、内部回路駆動用の電源電圧（直流定電圧）Ｖｃｃを生成するものである。
すなわち、レギュレータ３６の入力側には、ダイオードＤ２及びダイオードＤ３のカソードがそれぞれ接続されている。そして、ダイオードＤ２のアノードは、シャットダウンスイッチＳＷ１を介して、バッテリ装置１０内の正極側電源ラインＬ２Ａに接続され、ダイオードＤ３のアノードは、充電器５０から充電器側電源電圧Ｖｄｄを取り込むための接続端子１６Ａに接続されている。

シャットダウンスイッチＳＷ１は、制御回路３０によりオン・オフ状態が切り換えられるものであり、充電器５０に接続されているとき（詳しくは充電器５０から電源電圧Ｖｄｄが供給されているとき）には、オフ状態に保持される。

また、制御回路３０は、シャットダウンスイッチＳＷ１がオフ状態であるとき、レギュレータ３６にて生成される電源電圧Ｖｃｃが所定の閾値電圧よりも低下すると、直ちに、シャットダウンスイッチＳＷ１をオン状態に切り換える。

この結果、充電器５０から電源電圧Ｖｄｄが供給されなくなっても、レギュレータ３６には、バッテリ電圧ＶＢが供給されて、電源電圧Ｖｃｃが所定電圧となり、制御回路３０は動作を継続する。

また、制御回路３０は、シャットダウンスイッチＳＷ１がオン状態であるとき、バッテリ装置１０が長期放置されるなどして、バッテリ２０の放電が進み、バッテリ電圧ＶＢが著しく低下すると、バッテリ２０の過放電防止のために、シャットダウンスイッチＳＷ１をオフ状態に切り換える。

このようにシャットダウンスイッチＳＷ１がオフ状態に切り換えられると、レギュレータ３６は電源電圧Ｖｃｃを生成できなくなって、制御回路３０は動作を停止する。
しかし、その状態で、バッテリ装置１０が充電器５０に装着されて、充電器５０から接続端子１６Ａに電源電圧Ｖｄｄが供給されると、レギュレータ３６は、その電源電圧Ｖｄｄにて、バッテリ装置１０の内部回路駆動用の電源電圧Ｖｃｃを生成する。

この結果、制御回路３０が起動し、制御回路３０による制御の下に、充電器５０からバッテリ２０への充電が開始されることになる。
また次に、バッテリ装置１０には、接続端子１６Ａに入力される電源電圧Ｖｄｄから、バッテリ装置１０が充電器５０に装着されたことを検出する充電器検出回路３８、及び、負極側電源ラインＬ２Ｂを遮断させる遮断スイッチ４０、が備えられている。

遮断スイッチ４０は、ドレイン同士、ソース同士を接続することにより、互いに並列接続された一対のスイッチング素子Ｑ２、Ｑ３にて構成されている。そして、ドレインをバッテリ装置１０の負極側端子１４Ｂ側に配置し、ソースをバッテリ２０の負極側端子２０Ｂ側に配置することで、負極側電源ラインＬ２Ｂ上に設けられている。

スイッチング素子Ｑ２、Ｑ３は、ｎチャネルＭＯＳＦＥＴにて構成されており、正極側電源ラインＬ２Ａと負極側電源ラインＬ２Ｂとの間に設けられた共通のバイアス回路４２にて、同時にオン・オフできるようにされている。

つまり、バイアス回路４２は、制御回路３０からの信号によりオン・オフされる制御スイッチＳＷ２と抵抗Ｒ６と抵抗Ｒ７との直列回路にて構成されている。そして、直列回路の制御スイッチＳＷ２側端部が正極側電源ラインＬ２Ａに接続され、抵抗Ｒ７側端部が負極側電源ラインＬ２Ｂに接続されている。

また、抵抗Ｒ６と抵抗Ｒ７との接続点は、各スイッチング素子Ｑ２、Ｑ３のゲートに接続され、しかも、その抵抗Ｒ７には、ゲート電圧を安定化させるコンデンサＣ１が並列接続されている。

従って、制御スイッチＳＷ２がオン状態で、スイッチング素子Ｑ２、Ｑ３のゲートに所定のバイアス電圧が印加され、スイッチング素子Ｑ２、Ｑ３がオン状態になると、負極側電源ラインＬ２Ｂが導通状態となって、バッテリ２０に対する充・放電電流が流れる。

そして、このとき、２つのスイッチング素子Ｑ２、Ｑ３には、充・放電電流が分流して流れることから、スイッチング素子を一つのＦＥＴにて構成した場合に比べて、スイッチング素子Ｑ２、Ｑ３に許容電流が小さいものを利用できる。または、スイッチング素子Ｑ２、Ｑ３に許容電流が大きいものを利用することでより大きな電流を流すことも可能になる。

また、制御スイッチＳＷ２がオフ状態となって、スイッチング素子Ｑ２、Ｑ３のゲートにバイアス電圧が印加されなくなると、スイッチング素子Ｑ２、Ｑ３が共にオフ状態となって、負極側電源ラインＬ２Ｂが遮断される。

なお、基板温度ＴＨ２を検出するサーミスタ３４は、遮断スイッチ４０を構成するスイッチング素子Ｑ２、Ｑ３の近傍に配置されている。
これは、バッテリ２０から遮断スイッチ４０を介して電動工具へ流れる放電電流が大きくなると（換言すれば、バッテリ２０が過負荷状態になると）、遮断スイッチ４０の温度が高くなるためである。

つまり、本実施形態では、制御回路３０において、サーミスタ３４を介して検出される基板温度ＴＨ２に基づき、バッテリ２０の過負荷状態を判定できるようにしている。
このように構成されたバッテリ装置１０は、電動工具に装着されているとき、電動工具の操作スイッチ（トリガスイッチ等）が操作されて、バッテリ２０から電動工具内のモータへの電源供給経路が形成されると、モータに電流を流し、モータを回転させる。

また、このように電動工具内のモータが駆動されているとき、制御回路３０は、ＡＦＥ２２により検出されるセル電圧、放電電流検出回路２４により検出される放電電流、サーミスタ３２、３４により検出されるバッテリ温度ＴＨ１、基板温度ＴＨ２を監視する。

そして、制御回路３０は、その監視結果に基づき、バッテリ２０の過負荷若しくは過放電を判定し、過負荷若しくは過放電を判定すると、電動工具の制御回路にモータの停止指令を出力する。

また、このように電動工具の制御回路にモータの停止指令を出力すると、制御回路３０は、バッテリ２０からの放電が停止したか否かを判定し、バッテリ２０からの放電が停止していなければ、遮断スイッチ４０をオフ状態に制御する。

次に、充電器５０の構成を説明する。
図２に示すように、充電器５０には、商用電源等の外部電源から供給される交流電圧（例えばＡＣ１００Ｖ）を整流する入力整流回路５２、入力整流回路５２にて整流された直流電力からバッテリ充電用の充電電圧を生成する充電用スイッチング電源回路５４、充電用スイッチング電源回路５４からバッテリ２０への充電を制御する制御回路５６、及び、入力整流回路５２にて整流された直流電力から制御回路５６を動作させるための電源電圧（直流定電圧）Ｖｄｄを生成する電源回路５８、が備えられている。

制御回路５６は、バッテリ装置１０内の制御回路３０と同様、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを含むマイコンにて構成されている。
そして、制御回路５６は、バッテリ装置１０が充電器５０に装着されると、充電器５０側の接続端子６０Ｂとバッテリ装置１０側の接続端子１６Ｂ、及び、充電器５０側の接続端子６０Ｃとバッテリ装置１０側の接続端子１６Ｃを介して、バッテリ装置１０内の制御回路３０に接続される。

ここで、接続端子６０Ｂ，１６Ｂは、制御回路５６が、バッテリ装置１０側の制御回路３０から、バッテリ２０への充電電流狙い値を取得するのに使用される。なお、この充電電流狙い値は、アナログ信号（電圧）であり、制御回路５６は、その電圧レベルから充電電流狙い値を取得し、その取得した充電電流狙い値を、充電電流の上限値（最大充電電流）にして、バッテリ２０への充電制御を実施する。

また、接続端子６０Ｃ，１６Ｃは、制御回路５６がバッテリ装置１０側の制御回路３０との間でバッテリ充電のための通信を行うのに利用される。そして、制御回路５６は、この接続端子６０Ｃの電圧レベルがローレベルになると、バッテリ装置１０から充電停止指令が入力されたと判断して、バッテリ２０への充電を停止する。

次に、充電器５０には、バッテリ装置１０が充電器５０に装着された際に、バッテリ装置１０側の接続端子１６Ａに対し、電源回路５８にて生成された電源電圧Ｖｄｄを印加するための接続端子６０Ａが設けられている。

また、充電器５０には、正極側充電端子５０Ａ及び負極側充電端子５０Ｂも設けられている。そして、バッテリ装置１０が充電器５０に装着された際には、正極側充電端子５０Ａがバッテリ装置１０の充電用端子１４Ｃに接続され、負極側充電端子５０Ｂがバッテリ装置１０の負極側端子１４Ｂに接続される。

なお、正極側充電端子５０Ａは、充電用スイッチング電源回路５４からの充電電圧の出力ラインに接続されて、充電電圧を、バッテリ装置１０の充電用端子１４Ｃ（延いてはバッテリ２０の正極側端子２０Ａ）に印加するのに用いられる。また、負極側充電端子５０Ｂは、充電用スイッチング電源回路５４と共通のグランドラインに接続されている。

この結果、バッテリ装置１０内のバッテリ２０には、正極側充電端子５０Ａ及び負極側充電端子５０Ｂを介して、充電用スイッチング電源回路５４から充電電流が供給されることになる。

制御回路５６は、バッテリ装置１０内の制御回路３０との通信により、バッテリ２０への充電状態を監視しつつ、バッテリ２０が満充電状態になるまで、充電用スイッチング電源回路５４からバッテリ２０への充電を制御する。

次に、バッテリ装置１０が充電器５０に装着されて、充電器検出回路３８にてその旨が検出されているときに、バッテリ装置１０の制御回路３０（詳しくはＣＰＵ３０ａ）にて実行される異常判定処理について説明する。

この異常判定処理は、バッテリ装置１０が充電器５０に装着されているときに、充電器５０からバッテリ２０に供給される充電電流が正常であるか否かを判定して、充電電流の異常を判定すると、充電器５０に対し充電電流を低減させるための処理である。

図３に示すように、異常判定処理では、まずＳ１１０（Ｓはステップを表す）にて、電流低下フラグをオフ状態に設定し、続くＳ１２０にて、サーミスタ３２を介してバッテリ温度ＴＨ１を取得する。

次にＳ１３０では、Ｓ１２０で取得したバッテリ温度に基づき、想定充電電流としての充電電流狙い値を決定する。充電電流狙い値は、充電器５０側で充電電流の上限値（最大充電電流）として使用されるものであり、図４に示すマップに基づき、バッテリ温度に応じて設定される。

つまり、バッテリ２０には、Operating Region と呼ばれる充電可能領域が設定されており、充電電流のOperating Region は、例えば、０℃〜１０℃の温度範囲では３Ａ、１０℃〜６０℃の温度範囲では６Ａ、というように温度に応じて電流値が設定されている。

そして、充電電流狙い値設定用のマップは、充電電流狙い値が、Operating Region よりも１Ａ程度低い電流値となるように設定されており、Ｓ１３０では、このマップを用いて、充電電流狙い値を決定する。

また次に、Ｓ１４０では、図４に示すように、Ｓ１３０にて決定される充電電流狙い値よりも所定値（図では２Ａ）大きい電流値を、異常充電電流検出閾値として設定する。
この異常充電電流検出閾値は、バッテリ装置１０側で充電電流の異常を検出するための電流閾値であり、本実施形態では、Operating Region にて規定されている温度範囲毎に、充電電流狙い値及びOperating Region よりも大きい値に設定される。

次に、Ｓ１５０では、双方向通信用の接続端子１６Ｂを介して、Ｓ１３０にて決定した充電電流狙い値を充電器５０に出力することで、充電器５０に対し、充電電流が充電電流狙い値を越えない範囲内でバッテリ２０への充電を実施させる。

そして、続くＳ１６０では、ＡＦＥ２２を介して、現在バッテリ２０に供給されている充電電流を取得し、Ｓ１７０にて、その充電電流は、Ｓ１４０にて設定した異常充電電流検出閾値（以下、単に電流閾値という）を越えたか否かを判断する。

Ｓ１７０にて、充電電流値は電流閾値を越えていないと判断された場合には、充電電流は正常であるので、Ｓ２４０に移行する。
そして、Ｓ２４０では、バッテリ２０への充電の完了条件が成立したか否かを判断し、充電完了条件が成立していれば、バッテリ２０への充電が完了したので、当該異常判定処理を終了し、充電完了条件が成立していなければ、再度１２０に移行する。

なお、Ｓ２４０での判定処理は、例えば、接続端子１６Ｃを介して充電器５０から入力される充電完了信号に基づき実施される。
一方、Ｓ１７０にて、充電電流値は電流閾値を越えていると判断された場合には、Ｓ１８０に移行して、例えば計時用カウンタをカウントアップすることで、異常充電電流検出時間を積算し、Ｓ１９０に移行する。

Ｓ１９０では、電流低下フラグはオン状態であるか否かを判断し、電流低下フラグがオン状態でなければ、Ｓ２００に移行して、Ｓ１８０にて積算した異常充電電流検出時間の積算時間は、予め設定された第１閾値以上であるか否かを判断する。

Ｓ２００にて、積算時間は第１閾値以上ではないと判断された場合には、Ｓ２４０に移行し、Ｓ２００にて、積算時間は第１閾値以上であると判断された場合には、Ｓ２１０に移行する。

そして、Ｓ２１０では、バッテリ２０への充電電流を低下させるために、充電電流狙い値を所定の補正値だけ低下させ、続くＳ２２０にて、その低下後（換言すれば補正後）の充電電流狙い値を、接続端子１６Ｂを介して、充電器５０に出力する。この結果、充電器５０側では、充電電流の上限値（最大充電電流）が低下し、バッテリ２０に流れる充電電流が抑制されることになる。

また、Ｓ２２０にて、補正後の充電電流狙い値を充電器５０に出力すると、Ｓ２３０にて、電流低下フラグをオン状態にし、Ｓ２４０に移行する。
次に、Ｓ１９０にて、電流低下フラグはオン状態であると判断された場合、つまり、Ｓ２１０にて充電電流狙い値を低下させた後、Ｓ１７０にて充電電流値が電流閾値よりも大きいと判断された場合には、Ｓ２５０に移行する。

そして、Ｓ２５０では、Ｓ１８０にて更新される異常充電電流検出時間の積算時間は、第２閾値以上になったか否かを判断する。第２閾値は、第１閾値よりも大きく、第１閾値との差分は、Ｓ２１０にて充電電流狙い値を低下させた後、充電器５０側の充電制御によって充電電流値が電流閾値まで低下したか否かを判定するのに要する時間である。

そして、Ｓ２５０にて、積算時間は第２閾値未満であると判断されると、Ｓ２４０に移行し、Ｓ２５０にて、積算時間は第２閾値以上であると判断されると、Ｓ２６０に移行して、充電器５０による充電を停止させた後、当該異常判定処理を終了する。

なお、Ｓ２６０では、接続端子１６Ｃをローレベルにすることで、充電器５０に充電停止指令を出力し、充電器５０による充電を停止させる。
これは、接続端子１６Ｂを介して、充電停止指令を出力するようにすると、この接続端子１６Ｂを利用して構成されるバッテリ装置１０と充電器５０との間の通信系に異常があるとき、バッテリ２０への充電を停止させることができないからである。

つまり、本実施形態では、バッテリ装置１０から充電器５０に充電電流狙い値を出力する経路と、充電器５０にバッテリ２０への充電を停止させる指令信号の経路とを、異なる経路にすることで、充電電流の異常時に充電電流を確実に低減できるようにしている。

以上説明したように、本実施形態のバッテリ装置１０においては、バッテリ装置１０が充電器５０に装着されているとき、制御回路３０が、充電器５０からバッテリ２０に供給される充電電流を監視する。

そして、制御回路３０は、充電電流値が異常充電検出用の電流閾値を越え、その積算時間が第１閾値にて規定される所定時間に達すると、充電器５０側で充電電流の上限を制限するのに用いられる充電電流狙い値を所定値だけ低下させる。

この結果、充電電流狙い値の出力経路が正常で、充電器５０が正常に動作していれば、充電器５０からバッテリ２０への充電電流が低下することになり、充電電流値を電流閾値以下に制限することができるようになる。

また、充電電流狙い値を低下させても、充電電流値が電流閾値を越えている場合には、その後の経過時間が第２閾値にて規定される所定時間（詳しくは、第２閾値−第１閾値に対応した時間）に達したか否かを判断する。そして、その後の経過時間が第２閾値にて規定される所定時間に達すると、充電器５０に対し、バッテリ２０への充電を停止させる。

従って、本実施形態のバッテリ装置１０によれば、バッテリ装置１０側で充電電流を監視して、充電電流を電流閾値以下に制限することができる。このため、充電器５０とバッテリ装置１０との間の通信系が故障し、充電器５０側で充電電流の異常を検知できなくなっても、充電電流が過大になるのを抑制して、バッテリ２０を過電流から保護することができる。

また、制御回路３０は、充電電流値が電流閾値を越えると、充電電流狙い値を低下させることで、充電器５０に充電電流を低下させる制御を行い、この制御によって充電電流値が電流閾値まで低下しなければ、充電器５０によるバッテリ２０への充電を停止させる。

このため、充電電流の異常を検出したときには、充電電流の低下、及び、バッテリ２０への充電停止、の２段階で、バッテリを過電流から保護することができるようになり、バッテリ２０に過電流が流れるのをより良好に抑制できる。

また、充電電流の異常を検出したとき、直ぐにバッテリ２０への充電が停止されることはないので、充電器５０による制御で充電電流を低下させることができる場合には、充電器５０によるバッテリ２０への充電を継続させて、バッテリ２０を満充電状態にすることができる。

なお、本実施形態においては、電流検出用抵抗ＳＲを介してバッテリ２０への充電電流を検出するＡＦＥ２２が、本開示の充電電流取得部に相当し、上述した異常判定処理を実行する制御回路３０が、本開示の制御部に相当する。

以上、本開示の一実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲内にて種々の態様をとることができる。
例えば、上記実施形態では、制御回路３０は、オペアンプ２４を介してバッテリ２４からの放電電流を検出し、ＡＦＥ２２を介してバッテリ２４への充電電流を検出するものとして説明したが、バッテリ２０への充電電流は、オペアンプ２４を介して検出するようにしてもよい。

また、バッテリ２０への充電電流は、充電器５０から取得するようにしてもよい。このようにすれば、バッテリ装置１０に電流検出用抵抗ＳＲやＡＦＥ２２が備えられていない場合であっても、上記実施形態と同様の異常判定処理を実施し、充電時にバッテリ２０を過電流から保護することができる。

また、上記実施形態では、充電器５０によるバッテリ２０への充電を停止させる際には、接続端子１６Ｃをローレベルにすることで、充電器５０に停止信号を出力するものとして説明した。

これに対し、制御スイッチＳＷ２に停止信号を出力することで、制御スイッチＳＷ２をオフさせ、負極側電源ラインＬ２Ｂ上に設けられた遮断部としての遮断スイッチ４０をオフ状態にすることで、バッテリ２０への充電経路を遮断するようにしてもよい。

このようにすれば、充電器５０に充電停止信号を出力することなく、バッテリ装置１０内で、充電器５０によるバッテリ２０への充電を停止させることができるようになり、バッテリ２０への充電をより確実に停止させることができる。

次に、上記実施形態では、想定充電電流としての充電電流狙い値を、バッテリ２０の充電可能領域であるOperating Region の温度範囲に対応した温度領域毎に設定し、その充電電流狙い値に所定値を加えた値を電流閾値として、充電電流の異常判定を行うものとした。

これに対し、図５に示すように、充電電流狙い値の温度範囲を、Operating Region の温度範囲に対しずらすようにしてもよい。
つまり、充電電流狙い値は充電器５０に対する充電電流の上限の指令値であるため、バッテリ温度の変化に対応して頻繁に変化することのないよう、安定化させるとよい。

そして、このためには、充電電流狙い値の温度範囲をOperating Region の温度範囲よりも狭くし、Ｓ１３０では、バッテリ温度が温度範囲の境界である温度閾値を一定時間以上大きくなったとき（或いは小さくなったとき）に、充電電流狙い値を更新させることが考えられる。

また、このように、充電電流狙い値を更新するようにした場合、電流閾値（異常充電電流検出閾値）は、充電電流狙い値に所定値を加えた値にするようにしてもよい。しかし、このようにすると、電流閾値もバッテリ温度の変化に対し変化し難くなる。

このため、図５に示すように、電流閾値の温度範囲は、Operating Region の温度範囲と一致させ、Ｓ１４０では、電流閾値を、図５に示す特性に従い、最新のバッテリ温度に基づき設定するようにしてもよい。

そして、このようにすれば、電流閾値を用いた充電電流の異常判定を応答遅れなく実施することができ、充電電流の異常の誤判定を抑制できる。
また次に、上記実施形態では、バッテリ装置１０は電動工具に装着して使用されるものとして説明したが、本開示のバッテリ装置は、電動工具とは異なる電気機器に装着して使用されるものであってもよく、或いは、各種電気機器に内蔵されるものであってもよい。

また、本開示のバッテリ装置１０は、必ずしも電動工具等の電気機器と別体で構成する必要はなく、電動工具等の電気機器に内蔵されていてもよい。
また、上記実施形態における１つの構成要素が有する複数の機能を、複数の構成要素によって実現したり、１つの構成要素が有する１つの機能を、複数の構成要素によって実現したりしてもよい。また、複数の構成要素が有する複数の機能を、１つの構成要素によって実現したり、複数の構成要素によって実現される１つの機能を、１つの構成要素によって実現したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加又は置換してもよい。なお、特許請求の範囲に記載した文言のみによって特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本発明の実施形態である。

１０…バッテリ装置、１２…装着部、１４…電源端子部、１４Ａ…正極側端子、１４Ｂ…負極側端子、１４Ｃ…充電用端子、１６…接続端子部、１６Ａ〜１６Ｄ…接続端子、２０…バッテリ、２０Ａ…正極側端子、２０Ｂ…負極側端子、２２…ＡＦＥ（アナログ・フロント・エンド）、Ｌ２Ａ…正極側電源ライン、Ｌ２Ｂ…負極側電源ライン、ＳＲ…電流検出用抵抗、２４…放電電流検出回路、２６…過負荷判定回路、２８…バッテリ電圧検出回路、３０…制御回路、３２，３４…サーミスタ、３６…レギュレータ、３８…充電器検出回路、４０…遮断スイッチ、４２…バイアス回路、ＳＷ１…シャットダウンスイッチ、ＳＷ２…制御スイッチ、５０…充電器、５０Ａ…正極側充電端子、５０Ｂ…負極側充電端子、５２…入力整流回路、５４…充電用スイッチング電源回路、５６…制御回路、５８…電源回路、６０Ａ〜６０Ｃ…接続端子。

Claims (5)

1. バッテリと、
   充電器から前記バッテリに供給される充電電流を取得する充電電流取得部と、
   前記充電電流取得部にて取得された充電電流と、前記バッテリの温度に基づき設定される想定充電電流との差が所定値以上であるとき、前記充電電流を低減させる制御信号を出力する制御部と、
   を備えたバッテリ装置。
2. 前記制御部は、前記充電電流と前記想定充電電流との差が所定値以上であるとき、前記充電器に前記制御信号を出力して前記充電電流を低下させる、ように構成されている請求項１に記載のバッテリ装置。
3. 前記制御部は、前記充電電流と前記想定充電電流との差が所定値以上であるとき、前記制御信号として、前記バッテリへの充電を停止させる停止信号を出力するように構成されている請求項１に記載のバッテリ装置。
4. 前記制御部は、前記充電電流と前記想定充電電流との差が所定値以上であるとき、前記充電器に前記制御信号を出力して前記充電電流を低下させ、その後、前記充電電流が実際に低下したか否かを判断して、前記充電電流が低下していなければ、前記制御信号として、前記バッテリへの充電を停止させる停止信号を出力するように構成されている請求項１に記載のバッテリ装置。
5. 前記制御部は、前記充電電流と前記想定充電電流との差が所定値以上であるか否かを判定するための電流閾値と前記充電電流とを比較し、前記充電電流が前記電流閾値を越えた時間が第１閾値時間に達すると前記充電器に前記制御信号を出力して前記充電電流を低下させ、その後更に、前記充電電流が前記電流閾値を越えた時間が第２閾値時間に達すると、前記充電電流が低下していないと判断して、前記制御信号として前記停止信号を出力するように構成されている請求項４に記載のバッテリ装置。