JP3431867B2 - 電池電源装置及びこれを用いた電動機器 - Google Patents
電池電源装置及びこれを用いた電動機器Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、二次電池を過大な
放電電流や過放電状態から防止する機能を備えた電池電
源装置と、この電池電源装置を用いた電動機器に関する
ものである。
放電電流や過放電状態から防止する機能を備えた電池電
源装置と、この電池電源装置を用いた電動機器に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】二次電池は過放電の状態に陥らせたり、
過大な放電電流で使用したりすると、電池性能を劣化さ
せ、電池寿命を著しく低下させる。そこで、過放電防止
回路や過大電流防止回路を設け、これを二次電池と共に
一体化して電池パック等の電池電源装置を構成する。前
記過放電防止回路は、二次電池の放電終止電圧を検出し
て、放電終止電圧以下の電圧が検出されたとき放電を停
止するように制御するものである。また、前記過大電流
防止回路は、放電回路を流れる過大電流を電圧として検
出し、過大電流に対応する電圧が検出されたとき、放電
を停止するように制御するものである。
過大な放電電流で使用したりすると、電池性能を劣化さ
せ、電池寿命を著しく低下させる。そこで、過放電防止
回路や過大電流防止回路を設け、これを二次電池と共に
一体化して電池パック等の電池電源装置を構成する。前
記過放電防止回路は、二次電池の放電終止電圧を検出し
て、放電終止電圧以下の電圧が検出されたとき放電を停
止するように制御するものである。また、前記過大電流
防止回路は、放電回路を流れる過大電流を電圧として検
出し、過大電流に対応する電圧が検出されたとき、放電
を停止するように制御するものである。
【０００３】しかし、電池電源装置に接続する機器の電
源投入時に突入電流が発生した場合、この突入電流によ
って二次電池の電圧が低下して、これが放電終止電圧以
下になると、過放電防止回路は放電回路を遮断するの
で、突入電流によって機器は使用できない状態となる。
また、前記過大電流防止回路の場合も同様であって、突
入電流を過大電流として検出すると、放電は停止されて
しまうことになる。
源投入時に突入電流が発生した場合、この突入電流によ
って二次電池の電圧が低下して、これが放電終止電圧以
下になると、過放電防止回路は放電回路を遮断するの
で、突入電流によって機器は使用できない状態となる。
また、前記過大電流防止回路の場合も同様であって、突
入電流を過大電流として検出すると、放電は停止されて
しまうことになる。
【０００４】この突入電流による過放電防止回路の誤動
作を防止する電池パックの構成が特開平９−２６６０１
４号公報に開示されている。この構成は、電池電圧の検
出回路の入力側に時定数回路を設けて、短時間の突入電
流による電圧の低下は検出しないようにしている。ま
た、前記検出回路の出力側にタイマー機能により短時間
の電圧低下は検出出力を停止するようにすることも開示
されている。
作を防止する電池パックの構成が特開平９−２６６０１
４号公報に開示されている。この構成は、電池電圧の検
出回路の入力側に時定数回路を設けて、短時間の突入電
流による電圧の低下は検出しないようにしている。ま
た、前記検出回路の出力側にタイマー機能により短時間
の電圧低下は検出出力を停止するようにすることも開示
されている。
【０００５】また、突入電流による過大電流防止回路の
誤動作を防止する構成が特開平６−３０３７２８号公報
に開示されている。この構成は、過大電流の検出によっ
て放電回路を停止する制御回路の入力側にコンデンサを
配し、コンデンサに充電されるまで制御回路には過大電
流を検出した電圧が発生しないので、短時間の突入電流
は検出されないようにしている。
誤動作を防止する構成が特開平６−３０３７２８号公報
に開示されている。この構成は、過大電流の検出によっ
て放電回路を停止する制御回路の入力側にコンデンサを
配し、コンデンサに充電されるまで制御回路には過大電
流を検出した電圧が発生しないので、短時間の突入電流
は検出されないようにしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】電池電源装置を電動工
具のように負荷変動が著しい場合には、二次電池は過酷
な使用状態に曝される。突入電流は頻繁なＯＮ／ＯＦＦ
動作によって繰り返され、モータのロックなどの過負荷
状態や高温度状態からも二次電池を保護する必要があ
る。上記の従来構成のように突入電流によって制御回路
が誤動作することを防止するだけでは対応できない。ま
た、ニッケル−水素二次電池等のアルカリ蓄電池は出力
電圧が低いため（公称電圧：１．２Ｖ）、多くは複数個
の単電池を直列接続して電池電源を構成するが、複数個
の単電池に電池容量のばらつきがあると、最も電池容量
の少ない単電池が放電しきってしまうと、他の単電池に
より逆充電され、電池破壊や電池性能の劣化をまねくこ
とになる。
具のように負荷変動が著しい場合には、二次電池は過酷
な使用状態に曝される。突入電流は頻繁なＯＮ／ＯＦＦ
動作によって繰り返され、モータのロックなどの過負荷
状態や高温度状態からも二次電池を保護する必要があ
る。上記の従来構成のように突入電流によって制御回路
が誤動作することを防止するだけでは対応できない。ま
た、ニッケル−水素二次電池等のアルカリ蓄電池は出力
電圧が低いため（公称電圧：１．２Ｖ）、多くは複数個
の単電池を直列接続して電池電源を構成するが、複数個
の単電池に電池容量のばらつきがあると、最も電池容量
の少ない単電池が放電しきってしまうと、他の単電池に
より逆充電され、電池破壊や電池性能の劣化をまねくこ
とになる。
【０００７】本発明の目的とするところは、電池が許容
値以上の使用状態になったとき、これを回避する制御構
造により電池寿命の短縮を防止する電池電源装置を提供
することにある。
値以上の使用状態になったとき、これを回避する制御構
造により電池寿命の短縮を防止する電池電源装置を提供
することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本願の第１発明は、二次電池を用いた電池電源装置に
おいて、前記二次電池の電圧及び放電電流を所定の時間
間隔で測定して、所定の測定回数単位の移動平均により
測定回数単位毎の電池電圧値及び放電電流値を検出する
と共に、二次電池の電池温度を検出して、前記電池電圧
値、放電電流値及び電池温度が以下に示す（１）、
（２）、（３）のいずれかの状態になったとき、二次電
池から負荷への放電回路を遮断する放電制御手段が設け
られてなることを特徴とする。 （１）前記電池電圧値が予め設定されたアンダーカット
電圧値以下となった状態が所定測定回数以上連続して検
出されたとき。 （２）前記放電電流値が予め設定された過大電流値以上
となった状態が所定回数以上連続して検出されたとき。 （３）前記電池温度が予め設定された温度値以上になっ
たとき。
の本願の第１発明は、二次電池を用いた電池電源装置に
おいて、前記二次電池の電圧及び放電電流を所定の時間
間隔で測定して、所定の測定回数単位の移動平均により
測定回数単位毎の電池電圧値及び放電電流値を検出する
と共に、二次電池の電池温度を検出して、前記電池電圧
値、放電電流値及び電池温度が以下に示す（１）、
（２）、（３）のいずれかの状態になったとき、二次電
池から負荷への放電回路を遮断する放電制御手段が設け
られてなることを特徴とする。 （１）前記電池電圧値が予め設定されたアンダーカット
電圧値以下となった状態が所定測定回数以上連続して検
出されたとき。 （２）前記放電電流値が予め設定された過大電流値以上
となった状態が所定回数以上連続して検出されたとき。 （３）前記電池温度が予め設定された温度値以上になっ
たとき。
【０００９】上記構成によれば、電池電圧及び放電電流
は所定時間間隔で測定され、所定測定回数毎の移動平均
によって検出されるので、電動工具のように負荷変動が
激しく、電圧及び電流が変動する状態でも移動平均によ
り的確に電圧及び電流を検出することができる。検出さ
れた電池電圧値が予め設定されたアンダーカット電圧値
以下となった状態が所定測定回数以上連続して検出され
たときには、二次電池の過放電状態と判定されるので、
放電回路を遮断して放電を停止させることができる。従
って、二次電池を過放電による劣化から防止することが
できる。また、検出された放電電流値が、予め設定され
た過大電流値以上となった状態が所定回数以上連続して
検出されたときは、二次電池の定格を越える放電電流で
あり、二次電池に劣化を及ぼすので放電回路を遮断して
放電を停止させることができる。また、電池温度が、予
め設定された温度値以上になったとき、二次電池は電池
性能の低下を来し、劣化や破損をまねくので、放電回路
を遮断して放電を停止させることができる。
は所定時間間隔で測定され、所定測定回数毎の移動平均
によって検出されるので、電動工具のように負荷変動が
激しく、電圧及び電流が変動する状態でも移動平均によ
り的確に電圧及び電流を検出することができる。検出さ
れた電池電圧値が予め設定されたアンダーカット電圧値
以下となった状態が所定測定回数以上連続して検出され
たときには、二次電池の過放電状態と判定されるので、
放電回路を遮断して放電を停止させることができる。従
って、二次電池を過放電による劣化から防止することが
できる。また、検出された放電電流値が、予め設定され
た過大電流値以上となった状態が所定回数以上連続して
検出されたときは、二次電池の定格を越える放電電流で
あり、二次電池に劣化を及ぼすので放電回路を遮断して
放電を停止させることができる。また、電池温度が、予
め設定された温度値以上になったとき、二次電池は電池
性能の低下を来し、劣化や破損をまねくので、放電回路
を遮断して放電を停止させることができる。
【００１０】また、本願の第２発明は、二次電池を用い
た電池電源装置において、前記二次電池は複数個の単電
池が直列接続されてなり、各単電池もしくは複数個の単
電池ブロック毎の各単位電圧と、二次電池の電圧及び放
電電流とを所定時間間隔で測定して、それぞれ所定測定
回数単位の移動平均により測定回数単位毎の単位電圧
値、電池電圧値及び放電電流値を検出すると共に、二次
電池の電池温度を検出して、前記単位電圧値、電池電圧
値、放電電流値及び電池温度が以下に示す（１）、
（２）、（３）、（４）いずれかの状態になったとき、
二次電池から負荷への放電回路を遮断する放電制御手段
が設けられてなることを特徴とする。 （１）各単位電圧値の最小値と次に小さい値との差が予
め設定された許容値以上となった状態が所定回数以上連
続して検出されたとき。 （２）前記電池電圧値または単位電圧値が予め設定され
たアンダーカット電圧以下となった状態が所定回数以上
連続して検出されたとき。 （３）前記放電電流値が予め設定された過大電流値以上
となった状態が所定回数以上連続して検出されたとき。 （４）前記電池温度が予め設定された温度値以上になっ
たとき。
た電池電源装置において、前記二次電池は複数個の単電
池が直列接続されてなり、各単電池もしくは複数個の単
電池ブロック毎の各単位電圧と、二次電池の電圧及び放
電電流とを所定時間間隔で測定して、それぞれ所定測定
回数単位の移動平均により測定回数単位毎の単位電圧
値、電池電圧値及び放電電流値を検出すると共に、二次
電池の電池温度を検出して、前記単位電圧値、電池電圧
値、放電電流値及び電池温度が以下に示す（１）、
（２）、（３）、（４）いずれかの状態になったとき、
二次電池から負荷への放電回路を遮断する放電制御手段
が設けられてなることを特徴とする。 （１）各単位電圧値の最小値と次に小さい値との差が予
め設定された許容値以上となった状態が所定回数以上連
続して検出されたとき。 （２）前記電池電圧値または単位電圧値が予め設定され
たアンダーカット電圧以下となった状態が所定回数以上
連続して検出されたとき。 （３）前記放電電流値が予め設定された過大電流値以上
となった状態が所定回数以上連続して検出されたとき。 （４）前記電池温度が予め設定された温度値以上になっ
たとき。
【００１１】上記構成によれば、電池電圧及び放電電流
は所定時間間隔で測定され、所定測定回数毎の移動平均
によって検出されるので、電動機器のように負荷変動が
激しく、電圧及び電流が変動する状態でも移動平均によ
り的確に電圧及び電流を検出することができる。検出さ
れた各単位電圧値の最小値と次に小さい値との差が予め
設定された許容値以上となった状態が所定回数以上連続
して検出されたときは、二次電池の放電の進行により単
電池の中に電池容量が低下したものが存在する状態であ
り、放電回路を遮断して放電を停止させる。また、検出
された電池電圧値が予め設定されたアンダーカット電圧
値以下となった状態が所定測定回数以上連続して検出さ
れたときには、二次電池の過放電状態と判定されるの
で、放電回路を遮断して放電を停止させることができ
る。従って、二次電池を過放電による劣化から防止する
ことができる。また、検出された放電電流値が、予め設
定された過大電流値以上となった状態が所定回数以上連
続して検出されたときは、二次電池の定格を越える放電
電流であり、二次電池に劣化を及ぼすので放電回路を遮
断して放電を停止させる。また、電池温度が、予め設定
された温度値以上になったとき、二次電池は電池性能の
低下を来し、劣化や破損をまねくので、放電回路を遮断
して放電を停止させる。
は所定時間間隔で測定され、所定測定回数毎の移動平均
によって検出されるので、電動機器のように負荷変動が
激しく、電圧及び電流が変動する状態でも移動平均によ
り的確に電圧及び電流を検出することができる。検出さ
れた各単位電圧値の最小値と次に小さい値との差が予め
設定された許容値以上となった状態が所定回数以上連続
して検出されたときは、二次電池の放電の進行により単
電池の中に電池容量が低下したものが存在する状態であ
り、放電回路を遮断して放電を停止させる。また、検出
された電池電圧値が予め設定されたアンダーカット電圧
値以下となった状態が所定測定回数以上連続して検出さ
れたときには、二次電池の過放電状態と判定されるの
で、放電回路を遮断して放電を停止させることができ
る。従って、二次電池を過放電による劣化から防止する
ことができる。また、検出された放電電流値が、予め設
定された過大電流値以上となった状態が所定回数以上連
続して検出されたときは、二次電池の定格を越える放電
電流であり、二次電池に劣化を及ぼすので放電回路を遮
断して放電を停止させる。また、電池温度が、予め設定
された温度値以上になったとき、二次電池は電池性能の
低下を来し、劣化や破損をまねくので、放電回路を遮断
して放電を停止させる。
【００１２】上記第１及び第２発明において、アンダー
カット電圧値は、放電電流値と電池温度とに対応して設
定された電圧値として求めることができ、放電電流値と
電池温度とを検出することによって対応する電圧値から
アンダーカット電圧値を求めることができる。
カット電圧値は、放電電流値と電池温度とに対応して設
定された電圧値として求めることができ、放電電流値と
電池温度とを検出することによって対応する電圧値から
アンダーカット電圧値を求めることができる。
【００１３】また、アンダーカット電圧値は、各単電池
毎に放電電流値の大きさに対応して設定された電圧値を
直列接続された単電池の数を乗じたものとして検出する
ことができる。予め単電池の放電電流値に対応する電圧
値が得られるので、これを直列接続した単電池の数で乗
じることにより、二次電池または単電池ブロックのアン
ダーカット電圧を求めることができる。
毎に放電電流値の大きさに対応して設定された電圧値を
直列接続された単電池の数を乗じたものとして検出する
ことができる。予め単電池の放電電流値に対応する電圧
値が得られるので、これを直列接続した単電池の数で乗
じることにより、二次電池または単電池ブロックのアン
ダーカット電圧を求めることができる。
【００１４】また、電池電圧値または単位電圧値がアン
ダーカット電圧値以下になったとき、放電回路の遮断状
態をロックすると共に、充電を促す充電催告表示を行う
ように構成することができる。過放電状態では、これ以
上の放電は不可であり、充電が必要な状態にあるので、
放電を停止すると共に表示により充電を促す。
ダーカット電圧値以下になったとき、放電回路の遮断状
態をロックすると共に、充電を促す充電催告表示を行う
ように構成することができる。過放電状態では、これ以
上の放電は不可であり、充電が必要な状態にあるので、
放電を停止すると共に表示により充電を促す。
【００１５】また、放電回路を遮断する制御動作の設定
値を任意に変更する制御条件設定手段が設けて構成する
ことができる。電池電源装置は使用する機器や二次電池
に応じて制御動作の設定値を任意に変更できるようにな
り、汎用性を高めることができる。
値を任意に変更する制御条件設定手段が設けて構成する
ことができる。電池電源装置は使用する機器や二次電池
に応じて制御動作の設定値を任意に変更できるようにな
り、汎用性を高めることができる。
【００１６】また、本願の第３発明は、二次電池を駆動
電源としてモータを回転駆動する電池電源装置を用いた
電動機器において、前記電動機器がＯＮ状態に操作され
たとき、前記二次電池の電圧及び放電電流を所定の時間
間隔で測定して、所定の測定回数単位の移動平均により
測定回数単位毎の電池電圧値及び放電電流値を検出する
と共に、二次電池の電池温度を検出して、前記電池電圧
値、放電電流値及び電池温度が以下に示す（１）、
（２）、（３）いずれかの状態になったとき、二次電池
から負荷への放電回路を遮断する放電制御手段が設けら
れてなることを特徴とする。 （１）前記電池電圧値が予め設定されたアンダーカット
電圧値以下となった状態が所定測定回数以上連続して検
出されたとき。 （２）前記放電電流値が予め設定された過大電流値以上
となった状態が所定回数以上連続して検出されたとき。 （３）前記電池温度が予め設定された温度値以上になっ
たとき。
電源としてモータを回転駆動する電池電源装置を用いた
電動機器において、前記電動機器がＯＮ状態に操作され
たとき、前記二次電池の電圧及び放電電流を所定の時間
間隔で測定して、所定の測定回数単位の移動平均により
測定回数単位毎の電池電圧値及び放電電流値を検出する
と共に、二次電池の電池温度を検出して、前記電池電圧
値、放電電流値及び電池温度が以下に示す（１）、
（２）、（３）いずれかの状態になったとき、二次電池
から負荷への放電回路を遮断する放電制御手段が設けら
れてなることを特徴とする。 （１）前記電池電圧値が予め設定されたアンダーカット
電圧値以下となった状態が所定測定回数以上連続して検
出されたとき。 （２）前記放電電流値が予め設定された過大電流値以上
となった状態が所定回数以上連続して検出されたとき。 （３）前記電池温度が予め設定された温度値以上になっ
たとき。
【００１７】上記構成によれば、電池保護装置は電動機
器がＯＮに操作されたときから、電池電圧、放電電流及
び電池温度を検出して、（１）〜（３）の状態が検出さ
れたときに放電回路を遮断する。電池電圧及び放電電流
は所定時間間隔で測定され、所定測定回数毎の移動平均
によって検出されるので、電動機器のように負荷変動が
激しく、電圧及び電流が変動する状態でも移動平均によ
り的確に電圧及び電流を検出することができる。検出さ
れた電池電圧値が予め設定されたアンダーカット電圧値
以下となった状態が所定測定回数以上連続して検出され
たときには、二次電池の過放電状態と判定されるので、
放電回路を遮断して放電を停止させることができる。従
って、二次電池を過放電による劣化から防止することが
できる。また、検出された放電電流値が、予め設定され
た過大電流値以上となった状態が所定回数以上連続して
検出されたときは、二次電池の定格を越える放電電流で
あり、二次電池に劣化を及ぼすので放電回路を遮断して
放電を停止させる。また、電池温度が、予め設定された
温度値以上になったとき、二次電池は電池性能の低下を
来し、劣化や破損をまねくので、放電回路を遮断して放
電を停止させる。
器がＯＮに操作されたときから、電池電圧、放電電流及
び電池温度を検出して、（１）〜（３）の状態が検出さ
れたときに放電回路を遮断する。電池電圧及び放電電流
は所定時間間隔で測定され、所定測定回数毎の移動平均
によって検出されるので、電動機器のように負荷変動が
激しく、電圧及び電流が変動する状態でも移動平均によ
り的確に電圧及び電流を検出することができる。検出さ
れた電池電圧値が予め設定されたアンダーカット電圧値
以下となった状態が所定測定回数以上連続して検出され
たときには、二次電池の過放電状態と判定されるので、
放電回路を遮断して放電を停止させることができる。従
って、二次電池を過放電による劣化から防止することが
できる。また、検出された放電電流値が、予め設定され
た過大電流値以上となった状態が所定回数以上連続して
検出されたときは、二次電池の定格を越える放電電流で
あり、二次電池に劣化を及ぼすので放電回路を遮断して
放電を停止させる。また、電池温度が、予め設定された
温度値以上になったとき、二次電池は電池性能の低下を
来し、劣化や破損をまねくので、放電回路を遮断して放
電を停止させる。
【００１８】また、本願の第４発明は、直列接続された
複数の二次電池を駆動電源としてモータを回転駆動する
電池電源装置を用いた電動機器において、前記電動機器
がＯＮ状態に操作されたとき、各単電池もしくは複数個
の単電池ブロック毎の各単位電圧と、二次電池の電圧及
び放電電流とを所定時間間隔で測定して、それぞれ所定
測定回数単位の移動平均により測定回数単位毎の単位電
圧値、電池電圧値及び放電電流値を検出すると共に、二
次電池の電池温度を検出して、前記単位電圧値、電池電
圧値、放電電流値及び電池温度が以下に示す（１）、
（２）、（３）、（４）いずれかの状態になったとき、
二次電池から負荷への放電回路を遮断する放電制御手段
が設けられてなることを特徴とする。 （１）各単位電圧値の最小値と次に小さい値との差が、
予め設定された許容値以上となった状態が所定回数以上
連続して検出されたとき。 （２）前記電池電圧値または単位電圧値が、予め設定さ
れたアンダーカット電圧以下となった状態が所定回数以
上連続して検出されたとき。 （３）前記放電電流値が、予め設定された過大電流値以
上となった状態が所定回数以上連続して検出されたと
き。 （４）前記電池温度が、予め設定された温度値以上にな
ったとき。
複数の二次電池を駆動電源としてモータを回転駆動する
電池電源装置を用いた電動機器において、前記電動機器
がＯＮ状態に操作されたとき、各単電池もしくは複数個
の単電池ブロック毎の各単位電圧と、二次電池の電圧及
び放電電流とを所定時間間隔で測定して、それぞれ所定
測定回数単位の移動平均により測定回数単位毎の単位電
圧値、電池電圧値及び放電電流値を検出すると共に、二
次電池の電池温度を検出して、前記単位電圧値、電池電
圧値、放電電流値及び電池温度が以下に示す（１）、
（２）、（３）、（４）いずれかの状態になったとき、
二次電池から負荷への放電回路を遮断する放電制御手段
が設けられてなることを特徴とする。 （１）各単位電圧値の最小値と次に小さい値との差が、
予め設定された許容値以上となった状態が所定回数以上
連続して検出されたとき。 （２）前記電池電圧値または単位電圧値が、予め設定さ
れたアンダーカット電圧以下となった状態が所定回数以
上連続して検出されたとき。 （３）前記放電電流値が、予め設定された過大電流値以
上となった状態が所定回数以上連続して検出されたと
き。 （４）前記電池温度が、予め設定された温度値以上にな
ったとき。
【００１９】上記構成によれば、電池保護装置は電動機
器がＯＮに操作されたときから、電池電圧、放電電流及
び電池温度を検出して、（１）〜（４）の状態が検出さ
れたときに放電回路を遮断する。電池電圧及び放電電流
は所定時間間隔で測定され、所定測定回数毎の移動平均
によって検出されるので、電動機器のように負荷変動が
激しく、電圧及び電流が変動する状態でも移動平均によ
り的確に電圧及び電流を検出することができる。検出さ
れた各単位電圧値の最小値と次に小さい値との差が予め
設定された許容値以上となった状態が所定回数以上連続
して検出されたときは、二次電池の放電の進行により単
電池の中に電池容量が低下したものが存在する状態であ
り、放電回路を遮断して放電を停止させる。また、検出
された電池電圧値が予め設定されたアンダーカット電圧
値以下となった状態が所定測定回数以上連続して検出さ
れたときには、二次電池の過放電状態と判定されるの
で、放電回路を遮断して放電を停止させることができ
る。従って、二次電池を過放電による劣化から防止する
ことができる。また、検出された放電電流値が、予め設
定された過大電流値以上となった状態が所定回数以上連
続して検出されたときは、二次電池の定格を越える放電
電流であり、二次電池に劣化を及ぼすので放電回路を遮
断して放電を停止させる。また、電池温度が、予め設定
された温度値以上になったとき、二次電池は電池性能の
低下を来し、劣化や破損をまねくので、放電回路を遮断
して放電を停止させる。
器がＯＮに操作されたときから、電池電圧、放電電流及
び電池温度を検出して、（１）〜（４）の状態が検出さ
れたときに放電回路を遮断する。電池電圧及び放電電流
は所定時間間隔で測定され、所定測定回数毎の移動平均
によって検出されるので、電動機器のように負荷変動が
激しく、電圧及び電流が変動する状態でも移動平均によ
り的確に電圧及び電流を検出することができる。検出さ
れた各単位電圧値の最小値と次に小さい値との差が予め
設定された許容値以上となった状態が所定回数以上連続
して検出されたときは、二次電池の放電の進行により単
電池の中に電池容量が低下したものが存在する状態であ
り、放電回路を遮断して放電を停止させる。また、検出
された電池電圧値が予め設定されたアンダーカット電圧
値以下となった状態が所定測定回数以上連続して検出さ
れたときには、二次電池の過放電状態と判定されるの
で、放電回路を遮断して放電を停止させることができ
る。従って、二次電池を過放電による劣化から防止する
ことができる。また、検出された放電電流値が、予め設
定された過大電流値以上となった状態が所定回数以上連
続して検出されたときは、二次電池の定格を越える放電
電流であり、二次電池に劣化を及ぼすので放電回路を遮
断して放電を停止させる。また、電池温度が、予め設定
された温度値以上になったとき、二次電池は電池性能の
低下を来し、劣化や破損をまねくので、放電回路を遮断
して放電を停止させる。
【００２０】上記第３及び第４発明において、アンダー
カット電圧値は、放電電流値と電池温度とに対応して設
定された電圧値として求めることができ、放電電流値の
検出によってアンダーカット電圧を求めることができ
る。
カット電圧値は、放電電流値と電池温度とに対応して設
定された電圧値として求めることができ、放電電流値の
検出によってアンダーカット電圧を求めることができ
る。
【００２１】また、アンダーカット電圧値は、各単電池
毎に放電電流値の大きさに対応して設定された電圧値を
直列接続された単電池の数を乗じたものとして検出する
ことができる。予め単電池の放電電流値に対応する電圧
値が得られるので、これを直列接続した単電池の数で乗
じることにより、二次電池または単電池ブロックのアン
ダーカット電圧を求めることができる。
毎に放電電流値の大きさに対応して設定された電圧値を
直列接続された単電池の数を乗じたものとして検出する
ことができる。予め単電池の放電電流値に対応する電圧
値が得られるので、これを直列接続した単電池の数で乗
じることにより、二次電池または単電池ブロックのアン
ダーカット電圧を求めることができる。
【００２２】また、電動機器のＯＦＦ操作もしくはリセ
ット手段のリセット操作により、放電回路の遮断を解除
するように構成することができる。一時的な異常状態に
よる放電回路の遮断はＯＦＦ操作もしくはリセット操作
により解除されるが、過放電等による放電回路の遮断時
は解除の後、再び放電回路の遮断がなされる。
ット手段のリセット操作により、放電回路の遮断を解除
するように構成することができる。一時的な異常状態に
よる放電回路の遮断はＯＦＦ操作もしくはリセット操作
により解除されるが、過放電等による放電回路の遮断時
は解除の後、再び放電回路の遮断がなされる。
【００２３】また、電池電圧値または単位電圧値がアン
ダーカット電圧値以下になったとき、放電回路の遮断状
態をロックすると共に、充電を促す充電催告表示を行う
ように構成することができる。過放電状態では、これ以
上の放電は不可であり、充電が必要な状態にあるので、
放電を停止すると共に表示により充電を促す。
ダーカット電圧値以下になったとき、放電回路の遮断状
態をロックすると共に、充電を促す充電催告表示を行う
ように構成することができる。過放電状態では、これ以
上の放電は不可であり、充電が必要な状態にあるので、
放電を停止すると共に表示により充電を促す。
【００２４】また、放電回路を遮断する制御動作の設定
値を任意に変更する制御条件設定手段が設けて構成する
ことができる。電池電源装置は使用する機器や二次電池
に応じて制御動作の設定値を任意に変更できるようにな
り、汎用性を高めることができる。
値を任意に変更する制御条件設定手段が設けて構成する
ことができる。電池電源装置は使用する機器や二次電池
に応じて制御動作の設定値を任意に変更できるようにな
り、汎用性を高めることができる。
【００２５】また、二次電池はニッケル水素二次電池ま
たはニッケルカドミウム蓄電池が好適であり、エネルギ
ー密度の高い二次電池として電動機器等の使用に適し、
放電制御がなされることにより、その劣化を防止してサ
イクル寿命の長い使用を図ることができる。
たはニッケルカドミウム蓄電池が好適であり、エネルギ
ー密度の高い二次電池として電動機器等の使用に適し、
放電制御がなされることにより、その劣化を防止してサ
イクル寿命の長い使用を図ることができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の一実施形態について説明し、本発明の理解に供する。
尚、以下に示す実施形態は本発明を具体化した一例であ
って、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
の一実施形態について説明し、本発明の理解に供する。
尚、以下に示す実施形態は本発明を具体化した一例であ
って、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【００２７】本発明の第１の実施形態は、電池を電源と
してモータを回転駆動する電動機器として、電池の使用
条件が最も過酷な電動工具に適用した電池電源装置につ
いて、その具体例を示すものである。特に、本実施形態
に係る電動工具は、ドリルやドライバなど複数の用途に
使用され、使用状態が必ずしも一定でない電動ドリルに
適用したものである。
してモータを回転駆動する電動機器として、電池の使用
条件が最も過酷な電動工具に適用した電池電源装置につ
いて、その具体例を示すものである。特に、本実施形態
に係る電動工具は、ドリルやドライバなど複数の用途に
使用され、使用状態が必ずしも一定でない電動ドリルに
適用したものである。
【００２８】図１において、電動工具１０は、電池電源
装置Ａからの供給電力により直流モータ１１を回転駆動
させるように構成されており、トリガスイッチ１２によ
る回転のＯＮ／ＯＦＦ操作、速度制御回路１３による回
転速度制御ができるように構成されている。この電動工
具１０に駆動電力を供給する電池電源装置Ａは、二次電
池２と、この二次電池２の放電を制御する放電制御装置
（放電制御手段）１とを備えて構成され、電動工具１０
に装着されて電動工具１０のコードレス化を図ると共
に、二次電池２を過放電、過大放電電流、高温度等の異
常状態から保護する制御を行う。
装置Ａからの供給電力により直流モータ１１を回転駆動
させるように構成されており、トリガスイッチ１２によ
る回転のＯＮ／ＯＦＦ操作、速度制御回路１３による回
転速度制御ができるように構成されている。この電動工
具１０に駆動電力を供給する電池電源装置Ａは、二次電
池２と、この二次電池２の放電を制御する放電制御装置
（放電制御手段）１とを備えて構成され、電動工具１０
に装着されて電動工具１０のコードレス化を図ると共
に、二次電池２を過放電、過大放電電流、高温度等の異
常状態から保護する制御を行う。
【００２９】二次電池２は、公称電圧１．２Ｖのニッケ
ル水素二次電池として形成された単電池２ａを１０本直
列接続し、電池温度を検出するサーミスタ９と共にパッ
クケース内に収容して電池パックの形態に構成され、１
０本の単電池２ａを直列接続した中間点の中間電圧を検
出するための中間電圧検出端子が設けられている。
ル水素二次電池として形成された単電池２ａを１０本直
列接続し、電池温度を検出するサーミスタ９と共にパッ
クケース内に収容して電池パックの形態に構成され、１
０本の単電池２ａを直列接続した中間点の中間電圧を検
出するための中間電圧検出端子が設けられている。
【００３０】放電制御装置１は、制御回路（制御手段）
５及びパワーＭＯＳＦＥＴ４を備えて構成されており、
安定化電源６からの供給電力により動作する。制御回路
５は、ＡＤコンバータを備えたマイクロコンピュータに
よって構成され、二次電池２の電圧Ｅ1 、中間電圧
Ｅ2 、電池温度Ｔ、二次電池の放電電流Ｉの各入力デー
タをＡＤ変換して、予め設定された放電停止条件が検出
されたときには、パワーＭＯＳＦＥＴ４をＯＦＦに制御
して二次電池２の放電回路を遮断する。この放電制御装
置１による放電制御の手順を図２に示すフローチャート
を参照して説明する。尚、図２に示すＳ１、Ｓ２…は処
理手順を示すステップ番号で、本文中に添記する番号と
一致する。
５及びパワーＭＯＳＦＥＴ４を備えて構成されており、
安定化電源６からの供給電力により動作する。制御回路
５は、ＡＤコンバータを備えたマイクロコンピュータに
よって構成され、二次電池２の電圧Ｅ1 、中間電圧
Ｅ2 、電池温度Ｔ、二次電池の放電電流Ｉの各入力デー
タをＡＤ変換して、予め設定された放電停止条件が検出
されたときには、パワーＭＯＳＦＥＴ４をＯＦＦに制御
して二次電池２の放電回路を遮断する。この放電制御装
置１による放電制御の手順を図２に示すフローチャート
を参照して説明する。尚、図２に示すＳ１、Ｓ２…は処
理手順を示すステップ番号で、本文中に添記する番号と
一致する。
【００３１】放電制御装置１は、電動工具１０のトリガ
スイッチ１２がＯＦＦの状態においては消費電力を制限
した省電力モードにあり、電動工具１０を使用しない放
置状態での二次電池２の消耗を抑制している（Ｓ１）。
この省電力モードの状態では、制御回路５からパワーＭ
ＯＳＦＥＴ４にゲート電圧が印加されないので、パワー
ＭＯＳＦＥＴ４はＯＦＦの状態にあり、二次電池２の放
電回路は遮断状態にある。この状態から電動工具１０の
トリガスイッチ１２がＯＮに操作されると（Ｓ２）、パ
ワーＭＯＳＦＥＴ４がＯＦＦ状態にあることから、二次
電池２の正極電圧がモータ１１を経由して監視電圧Ｓと
して制御回路５に入力される。この監視電圧Ｓの入力に
より制御回路５は省電力モードから制御動作モードに立
ち上がり（Ｓ３）、パワーＭＯＳＦＥＴ４をＯＮ状態に
制御するので（Ｓ４）、二次電池２からモータ１１への
放電回路が形成され、モータ１１の回転により電動工具
１０は使用状態となる。
スイッチ１２がＯＦＦの状態においては消費電力を制限
した省電力モードにあり、電動工具１０を使用しない放
置状態での二次電池２の消耗を抑制している（Ｓ１）。
この省電力モードの状態では、制御回路５からパワーＭ
ＯＳＦＥＴ４にゲート電圧が印加されないので、パワー
ＭＯＳＦＥＴ４はＯＦＦの状態にあり、二次電池２の放
電回路は遮断状態にある。この状態から電動工具１０の
トリガスイッチ１２がＯＮに操作されると（Ｓ２）、パ
ワーＭＯＳＦＥＴ４がＯＦＦ状態にあることから、二次
電池２の正極電圧がモータ１１を経由して監視電圧Ｓと
して制御回路５に入力される。この監視電圧Ｓの入力に
より制御回路５は省電力モードから制御動作モードに立
ち上がり（Ｓ３）、パワーＭＯＳＦＥＴ４をＯＮ状態に
制御するので（Ｓ４）、二次電池２からモータ１１への
放電回路が形成され、モータ１１の回転により電動工具
１０は使用状態となる。
【００３２】制御回路５は制御動作モードと同時に二次
電池２の電池電圧Ｅ1 、中間電圧Ｅ 2 、電池温度Ｔ、放
電電流Ｉの変化を監視する（Ｓ５）。放電電流Ｉは、二
次電池２の放電回路に直列に配設されたシャント抵抗８
による電圧変化から検出され、電池温度Ｔはサーミスタ
９の温度に対応する抵抗値の変化による電圧変化から検
出される。この放電電流Ｉ及び電池電圧Ｅ1 、中間電圧
Ｅ2 は、所定時間間隔（例えば、１００ｍｓ）で検出さ
れ、検出値を所定回数（例えば、８回）で移動平均処理
することによって求められる。
電池２の電池電圧Ｅ1 、中間電圧Ｅ 2 、電池温度Ｔ、放
電電流Ｉの変化を監視する（Ｓ５）。放電電流Ｉは、二
次電池２の放電回路に直列に配設されたシャント抵抗８
による電圧変化から検出され、電池温度Ｔはサーミスタ
９の温度に対応する抵抗値の変化による電圧変化から検
出される。この放電電流Ｉ及び電池電圧Ｅ1 、中間電圧
Ｅ2 は、所定時間間隔（例えば、１００ｍｓ）で検出さ
れ、検出値を所定回数（例えば、８回）で移動平均処理
することによって求められる。
【００３３】電池温度Ｔの検出によって二次電池２の温
度が許容使用温度（例えば、８０℃）以上の高温カット
オフ条件であるか否かを判定し、高温カットオフ条件で
ある場合には（Ｓ６）、パワーＭＯＳＦＥＴ４をＯＦＦ
状態に制御して放電を停止させる（Ｓ１４）。電池温度
Ｔが高くなった状態は、過放電、過大電流放電や環境温
度が高すぎる状態であり、制御回路５はパワーＭＯＳＦ
ＥＴ４をオフに制御して二次電池の使用を停止する。電
池はその温度により電気的特性が変化し、特に高温では
劣化を来すので、設定された許容使用温度以上の状態で
は使用しないように制御することによって、ニッケル−
水素二次電池の寿命低下を防止することができる。
度が許容使用温度（例えば、８０℃）以上の高温カット
オフ条件であるか否かを判定し、高温カットオフ条件で
ある場合には（Ｓ６）、パワーＭＯＳＦＥＴ４をＯＦＦ
状態に制御して放電を停止させる（Ｓ１４）。電池温度
Ｔが高くなった状態は、過放電、過大電流放電や環境温
度が高すぎる状態であり、制御回路５はパワーＭＯＳＦ
ＥＴ４をオフに制御して二次電池の使用を停止する。電
池はその温度により電気的特性が変化し、特に高温では
劣化を来すので、設定された許容使用温度以上の状態で
は使用しないように制御することによって、ニッケル−
水素二次電池の寿命低下を防止することができる。
【００３４】制御回路５内のＲＯＭには、表１に示すよ
うな電池温度と放電電流とに対応する単電池２ａの電圧
を測定したアンダーカット電圧テーブルが記憶されてい
る。検出された電池電圧Ｅ1 及び中間電圧Ｅ2 をアンダ
ーカット電圧テーブルに参照して、検出された電池温度
Ｔの条件下におけるアンダーカット電圧と比較する。電
池電圧Ｅ1 は１０本の単電池２ａを直列接続した電圧値
なので、アンダーカット電圧Ｕは該当する電圧値に１０
を乗じた値となる。このアンダーカット電圧Ｕは二次電
池２の放電終止電圧として予め設定された電圧値であ
り、これを越えての放電は二次電池２に劣化を来すの
で、求められたアンダーカット電圧Ｕを検出された電池
電圧Ｅ1 及び中間電圧Ｅ2 と下式（１）（２）に示すよ
うに比較する。
うな電池温度と放電電流とに対応する単電池２ａの電圧
を測定したアンダーカット電圧テーブルが記憶されてい
る。検出された電池電圧Ｅ1 及び中間電圧Ｅ2 をアンダ
ーカット電圧テーブルに参照して、検出された電池温度
Ｔの条件下におけるアンダーカット電圧と比較する。電
池電圧Ｅ1 は１０本の単電池２ａを直列接続した電圧値
なので、アンダーカット電圧Ｕは該当する電圧値に１０
を乗じた値となる。このアンダーカット電圧Ｕは二次電
池２の放電終止電圧として予め設定された電圧値であ
り、これを越えての放電は二次電池２に劣化を来すの
で、求められたアンダーカット電圧Ｕを検出された電池
電圧Ｅ1 及び中間電圧Ｅ2 と下式（１）（２）に示すよ
うに比較する。
【００３５】（Ｅ1 −Ｅ2 ）×２＜Ｕ ……（１）
Ｅ2 ×２＜Ｕ …………………（２）
式（１）（２）に示す状態のいずれか１つでも所定時間
（例えば、２ｓｅｃ）以上継続して検出されたとき、二
次電池２の電池容量が放電限界に至る状態にあり、直列
接続された単電池２ａの中に放電限界まで電池容量を減
少させた状態にあるアンダーカット条件が成立したと判
断して（Ｓ７）、パワーＭＯＳＦＥＴ４をＯＦＦに制御
する（Ｓ１９）。
（例えば、２ｓｅｃ）以上継続して検出されたとき、二
次電池２の電池容量が放電限界に至る状態にあり、直列
接続された単電池２ａの中に放電限界まで電池容量を減
少させた状態にあるアンダーカット条件が成立したと判
断して（Ｓ７）、パワーＭＯＳＦＥＴ４をＯＦＦに制御
する（Ｓ１９）。
【００３６】
【表１】
ニッケル−水素二次電池の放電特性は、放電時間が経過
してもその端子電圧に大きな変化はなく、放電終了付近
で急激に端子電圧が低下する。この端子電圧が低下し始
める電圧を放電終止電圧として設定し、一般に放電終止
電圧が検出されたときに放電を停止する。しかし、この
放電終止電圧を低く設定すると、ニッケル−水素二次電
池の寿命を縮めることになる。そこで、ここでは放電を
停止する最適の端子電圧を前記アンダーカット電圧とし
て設定している。
してもその端子電圧に大きな変化はなく、放電終了付近
で急激に端子電圧が低下する。この端子電圧が低下し始
める電圧を放電終止電圧として設定し、一般に放電終止
電圧が検出されたときに放電を停止する。しかし、この
放電終止電圧を低く設定すると、ニッケル−水素二次電
池の寿命を縮めることになる。そこで、ここでは放電を
停止する最適の端子電圧を前記アンダーカット電圧とし
て設定している。
【００３７】また、複数の単電池２ａを直列接続した場
合、電池性能のばらつきにより放電による残容量の差が
生じ、放電終了になった単電池２ａは他の単電池２ａに
より逆充電されて転極することにより電池性能が著しく
低下する。そこで、二次電池２の両端電圧Ｅ1 だけでな
く、直列接続された中間位置の中間電圧Ｅ2 を同時に検
出することにより、二次電池２の全体と１／２とで検出
された両端電圧Ｅ1 と中間電圧Ｅ2 とを上式（１）に示
すようにアンダーカット電圧Ｕと比較することにより、
特定の単電池２ａの電池容量が低下したことも検出さ
れ、電池性能のばらつきにより過放電された単電池２ａ
の劣化が防止される。尚、本実施形態の構成では、上記
のように中間電圧Ｅ2 を検出しているが、更に分割数を
増加させて電圧の検出位置を増すと、単電池の放電状態
をより精細に検出することができるが、制御回路５及び
制御判定値設定回路の回路構成が複雑になり、コストア
ップをまねくので、１０本の単電池を直列接続した場合
には、中間電圧Ｅ2 の検出でも電池性能のばらつきによ
る過放電を防止することができる。
合、電池性能のばらつきにより放電による残容量の差が
生じ、放電終了になった単電池２ａは他の単電池２ａに
より逆充電されて転極することにより電池性能が著しく
低下する。そこで、二次電池２の両端電圧Ｅ1 だけでな
く、直列接続された中間位置の中間電圧Ｅ2 を同時に検
出することにより、二次電池２の全体と１／２とで検出
された両端電圧Ｅ1 と中間電圧Ｅ2 とを上式（１）に示
すようにアンダーカット電圧Ｕと比較することにより、
特定の単電池２ａの電池容量が低下したことも検出さ
れ、電池性能のばらつきにより過放電された単電池２ａ
の劣化が防止される。尚、本実施形態の構成では、上記
のように中間電圧Ｅ2 を検出しているが、更に分割数を
増加させて電圧の検出位置を増すと、単電池の放電状態
をより精細に検出することができるが、制御回路５及び
制御判定値設定回路の回路構成が複雑になり、コストア
ップをまねくので、１０本の単電池を直列接続した場合
には、中間電圧Ｅ2 の検出でも電池性能のばらつきによ
る過放電を防止することができる。
【００３８】また、放電電流値Ｉが設定された電流値以
上となる状態が所定時間継続して検出されたときには、
過大放電電流として（Ｓ８）、パワーＭＯＳＦＥＴ４を
ＯＦＦに制御する（Ｓ２２）。前記ステップＳ４におい
てパワーＭＯＳＦＥＴ４がＯＮ状態になったとき、モー
タ１１には突入電流が流れるが、電池電圧Ｅ1 を所定時
間間隔で検出していることにより、所定値以上の過大放
電電流が所定時間（例えば、１ｓｅｃ）以上連続して検
出されたとき以外は突入電流として処理される。即ち、
突入電流は１秒以下の短時間の現象なので、所定時間以
下の場合は過大放電電流と判定しない。しかし、所定値
以上の過大放電電流が所定時間以上（例えば、２ｓｅ
ｃ）連続して検出されたときは（Ｓ８）、短絡、モータ
ロック等による過大電流としてパワーＭＯＳＦＥＴ４を
ＯＦＦに制御して放電を停止させる（Ｓ２２）。
上となる状態が所定時間継続して検出されたときには、
過大放電電流として（Ｓ８）、パワーＭＯＳＦＥＴ４を
ＯＦＦに制御する（Ｓ２２）。前記ステップＳ４におい
てパワーＭＯＳＦＥＴ４がＯＮ状態になったとき、モー
タ１１には突入電流が流れるが、電池電圧Ｅ1 を所定時
間間隔で検出していることにより、所定値以上の過大放
電電流が所定時間（例えば、１ｓｅｃ）以上連続して検
出されたとき以外は突入電流として処理される。即ち、
突入電流は１秒以下の短時間の現象なので、所定時間以
下の場合は過大放電電流と判定しない。しかし、所定値
以上の過大放電電流が所定時間以上（例えば、２ｓｅ
ｃ）連続して検出されたときは（Ｓ８）、短絡、モータ
ロック等による過大電流としてパワーＭＯＳＦＥＴ４を
ＯＦＦに制御して放電を停止させる（Ｓ２２）。
【００３９】電動ドリルはその使用状態から回転をロッ
クさせることが頻発するが、このときの過大なロック電
流が発生する都度、放電が遮断されてしまうと電動ドリ
ルとしての使い勝手の悪いものになってしまう。逆にロ
ック電流のような過大放電電流が長時間流れることは二
次電池２を徒に消耗させることになる。そこで、前述の
ように過大放電電流が所定時間以上連続して検出された
ときにパワーＭＯＳＦＥＴ４をＯＦＦに制御して放電を
停止させると、電動ドリルの使い勝手を低下させること
なく且つ二次電池２の消耗を抑制することができる。
クさせることが頻発するが、このときの過大なロック電
流が発生する都度、放電が遮断されてしまうと電動ドリ
ルとしての使い勝手の悪いものになってしまう。逆にロ
ック電流のような過大放電電流が長時間流れることは二
次電池２を徒に消耗させることになる。そこで、前述の
ように過大放電電流が所定時間以上連続して検出された
ときにパワーＭＯＳＦＥＴ４をＯＦＦに制御して放電を
停止させると、電動ドリルの使い勝手を低下させること
なく且つ二次電池２の消耗を抑制することができる。
【００４０】上記ステップＳ６〜Ｓ８による放電停止の
処理がなされない正常動作時においては、パワーＭＯＳ
ＦＥＴ４のＯＮ状態は維持され、トリガスイッチ１２が
ＯＦＦに操作されると（Ｓ９）、放電電流を監視して
（Ｓ１０）、トリガスイッチ１２がＯＮ操作されない状
態が３０秒以上経過したときには（Ｓ１２）、パワーＭ
ＯＳＦＥＴ４をＯＦＦに制御して（Ｓ１３）、初期状態
の省電力モード（Ｓ１）に移行するが、放電電流の監視
によりトリガスイッチ１２がＯＮ操作された状態が検出
されたときには（Ｓ１１）、ステップＳ５に移行して放
電状態の異常を検出する動作かなされる。
処理がなされない正常動作時においては、パワーＭＯＳ
ＦＥＴ４のＯＮ状態は維持され、トリガスイッチ１２が
ＯＦＦに操作されると（Ｓ９）、放電電流を監視して
（Ｓ１０）、トリガスイッチ１２がＯＮ操作されない状
態が３０秒以上経過したときには（Ｓ１２）、パワーＭ
ＯＳＦＥＴ４をＯＦＦに制御して（Ｓ１３）、初期状態
の省電力モード（Ｓ１）に移行するが、放電電流の監視
によりトリガスイッチ１２がＯＮ操作された状態が検出
されたときには（Ｓ１１）、ステップＳ５に移行して放
電状態の異常を検出する動作かなされる。
【００４１】さて、ステップＳ６の処理動作において、
高温カットオフ条件が成立したとしてパワーＭＯＳＦＥ
Ｔ４がＯＦＦに制御されたとき（Ｓ１４）、このＯＦＦ
状態はロックされ（Ｓ１５）、電池温度Ｔが許容使用温
度以下にまで低下したとき（Ｓ１６）、リセットスイッ
チ７の操作により放電停止の制御動作をクリアにしたと
き（Ｓ１７）、あるいはトリガスイッチ１２をＯＦＦに
操作したとき（Ｓ１８）、初期状態の省電力モード（Ｓ
１）に移行して使用可能の状態とすることができる。
高温カットオフ条件が成立したとしてパワーＭＯＳＦＥ
Ｔ４がＯＦＦに制御されたとき（Ｓ１４）、このＯＦＦ
状態はロックされ（Ｓ１５）、電池温度Ｔが許容使用温
度以下にまで低下したとき（Ｓ１６）、リセットスイッ
チ７の操作により放電停止の制御動作をクリアにしたと
き（Ｓ１７）、あるいはトリガスイッチ１２をＯＦＦに
操作したとき（Ｓ１８）、初期状態の省電力モード（Ｓ
１）に移行して使用可能の状態とすることができる。
【００４２】また、ステップＳ７の処理動作において、
アンダーカット条件が成立したとしてパワーＭＯＳＦＥ
Ｔ４がＯＦＦに制御されたとき（Ｓ１９）、このＯＦＦ
状態はロックされると共に（Ｓ２０）、二次電池２の充
電を促す充電催告表示がなされる（Ｓ２１）。アンダー
カット条件が成立した状態は、二次電池２の電池容量が
放電終止状態にまで減少した状態であり、各単電池２ａ
の電池容量が不揃いとなった状態にあるので、リセット
スイッチ７及びトリガスイッチ１２の操作によっても電
動工具１０を使用できないようにする。使用者は前記充
電催告表示がなされたときには、速やかに二次電池２の
充電を実施する。充電完了後はステップＳ１の省電力モ
ードとなり、正常な使用が可能な状態となる。
アンダーカット条件が成立したとしてパワーＭＯＳＦＥ
Ｔ４がＯＦＦに制御されたとき（Ｓ１９）、このＯＦＦ
状態はロックされると共に（Ｓ２０）、二次電池２の充
電を促す充電催告表示がなされる（Ｓ２１）。アンダー
カット条件が成立した状態は、二次電池２の電池容量が
放電終止状態にまで減少した状態であり、各単電池２ａ
の電池容量が不揃いとなった状態にあるので、リセット
スイッチ７及びトリガスイッチ１２の操作によっても電
動工具１０を使用できないようにする。使用者は前記充
電催告表示がなされたときには、速やかに二次電池２の
充電を実施する。充電完了後はステップＳ１の省電力モ
ードとなり、正常な使用が可能な状態となる。
【００４３】また、ステップＳ８の処理動作において、
過大電流の検出によりパワーＭＯＳＦＥＴ４がＯＦＦに
制御されたとき（Ｓ２２）、リセットスイッチ７の操作
により放電停止の制御動作をクリアにする（Ｓ２３）、
もしくはトリガスイッチ１２をＯＦＦに操作することに
より（Ｓ２４）、初期状態の省電力モード（Ｓ１）に移
行して使用可能の状態とすることができる。
過大電流の検出によりパワーＭＯＳＦＥＴ４がＯＦＦに
制御されたとき（Ｓ２２）、リセットスイッチ７の操作
により放電停止の制御動作をクリアにする（Ｓ２３）、
もしくはトリガスイッチ１２をＯＦＦに操作することに
より（Ｓ２４）、初期状態の省電力モード（Ｓ１）に移
行して使用可能の状態とすることができる。
【００４４】以上説明した第１の実施形態に係る電池電
源装置Ａは、電動工具１０に組み込まれた装置として構
成したものであるが、適用する機器に応じて放電遮断動
作する条件を変更することができるように構成すること
もできる。図３は、第２の実施形態に係る電池電源装置
Ｂの構成を示すもので、制御条件設定スイッチ１５を設
けて構成されている。尚、第１の実施形態の構成と共通
する要素には同一の符号を付して、その説明は省略す
る。
源装置Ａは、電動工具１０に組み込まれた装置として構
成したものであるが、適用する機器に応じて放電遮断動
作する条件を変更することができるように構成すること
もできる。図３は、第２の実施形態に係る電池電源装置
Ｂの構成を示すもので、制御条件設定スイッチ１５を設
けて構成されている。尚、第１の実施形態の構成と共通
する要素には同一の符号を付して、その説明は省略す
る。
【００４５】図３において、電池電源装置Ｂは、正負の
出力端子２０、２１に接続される機器及び使用する二次
電池２に応じて、制御回路５の放電制御動作の条件を変
更することができる。制御条件設定スイッチ（制御条件
設定手段）１５には、二次電池２の高温時に放電を遮断
する高温カットオフ条件、過大な放電電流の検出時に放
電を遮断する過大電流カットオフ条件、二次電池２の電
圧が低下したとき及び単電池２ａのセルバランスが低下
したときのアンダーカット条件が複数に用意されてお
り、接続する機器及び使用する二次電池２に応じて最適
の放電遮断条件を設定することができる。
出力端子２０、２１に接続される機器及び使用する二次
電池２に応じて、制御回路５の放電制御動作の条件を変
更することができる。制御条件設定スイッチ（制御条件
設定手段）１５には、二次電池２の高温時に放電を遮断
する高温カットオフ条件、過大な放電電流の検出時に放
電を遮断する過大電流カットオフ条件、二次電池２の電
圧が低下したとき及び単電池２ａのセルバランスが低下
したときのアンダーカット条件が複数に用意されてお
り、接続する機器及び使用する二次電池２に応じて最適
の放電遮断条件を設定することができる。
【００４６】この電池電源装置Ｂによる放電制御動作は
第１の実施形態の構成と同様なので、その説明は省略す
る。
第１の実施形態の構成と同様なので、その説明は省略す
る。
【００４７】以上説明した構成においては、二次電池２
としてニッケル水素二次電池を用いた例を示したが、二
次電池２としてニッケルカドミウム蓄電池を用いても同
様に構成することができる。
としてニッケル水素二次電池を用いた例を示したが、二
次電池２としてニッケルカドミウム蓄電池を用いても同
様に構成することができる。
【００４８】
【発明の効果】以上の説明の通り本発明によれば、電動
機器に電池から駆動電力を供給するとき、電動機器の使
用状態により過大放電電流や過放電の状態となった場合
に、二次電池の放電回路が遮断されるので、過大放電電
流や過放電による電池の劣化が防止される。また、電動
機器の起動時のラッシュ電流や寸動動作による瞬間的な
過大放電電流には時間検出の機能により放電回路の遮断
は動作しないように制御されるので、モータの駆動に支
障を与えない。
機器に電池から駆動電力を供給するとき、電動機器の使
用状態により過大放電電流や過放電の状態となった場合
に、二次電池の放電回路が遮断されるので、過大放電電
流や過放電による電池の劣化が防止される。また、電動
機器の起動時のラッシュ電流や寸動動作による瞬間的な
過大放電電流には時間検出の機能により放電回路の遮断
は動作しないように制御されるので、モータの駆動に支
障を与えない。
【図１】第１の実施形態に係る電池電源装置を用いた電
動工具の構成を示すブロック図。
動工具の構成を示すブロック図。
【図２】第１の実施形態に係る電池電源装置の制御動作
を示すフローチャート。
を示すフローチャート。
【図３】第２の実施形態に係る電池電源装置の構成を示
すブロック図。
すブロック図。
Ａ、Ｂ 電池電源装置
１、３ 放電制御装置
２ 二次電池
４ パワーＭＯＳＦＥＴ（スイッチング手段）
５ 制御回路（制御手段）
７ リセットスイッチ
８ シャント抵抗
９ サーミスタ
１０ 電動工具
１１ モータ
１２ トリガスイッチ
１５ 制御条件設定スイッチ（制御条件設定手段）
フロントページの続き
(72)発明者 浦 弘典
大阪府門真市大字門真1006番地 松下電
器産業株式会社内
(56)参考文献 特開 平６−104015（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−245406（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−205781（ＪＰ，Ａ)
米国特許4558281（ＵＳ，Ａ)
欧州特許出願公開665628（ＥＰ，Ａ
２)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H02J 7/00 - 7/12
H02J 7/34 - 7/36
Claims (14)
- 【請求項１】 二次電池を用いた電池電源装置におい
て、 前記二次電池の電圧及び放電電流を所定の時間間隔で測
定して、所定の測定回数単位の移動平均により測定回数
単位毎の電池電圧値及び放電電流値を検出すると共に、
二次電池の電池温度を検出して、前記電池電圧値、放電
電流値及び電池温度が以下に示す（１）、（２）、
（３）いずれかの状態になったとき、二次電池から負荷
への放電回路を遮断する放電制御手段が設けられてなる
ことを特徴とする電池電源装置。 （１）前記電池電圧値が、予め設定されたアンダーカッ
ト電圧値以下となった状態が所定測定回数以上連続して
検出されたとき。 （２）前記放電電流値が、予め設定された過大電流値以
上となった状態が所定回数以上連続して検出されたと
き。 （３）前記電池温度が、予め設定された温度値以上にな
ったとき。 - 【請求項２】 二次電池を用いた電池電源装置におい
て、 前記二次電池は複数個の単電池が直列接続されてなり、
各単電池もしくは複数個の単電池ブロック毎の各単位電
圧と、二次電池の電圧及び放電電流とを所定時間間隔で
測定して、それぞれ所定測定回数単位の移動平均により
測定回数単位毎の単位電圧値、電池電圧値及び放電電流
値を検出すると共に、二次電池の電池温度を検出して、
前記単位電圧値、電池電圧値、放電電流値及び電池温度
が以下に示す（１）、（２）、（３）、（４）いずれか
の状態になったとき、二次電池から負荷への放電回路を
遮断する放電制御手段が設けられてなることを特徴とす
る電池電源装置。 （１）各単位電圧値の最小値と次に小さい値との差が、
予め設定された許容値以上となった状態が所定回数以上
連続して検出されたとき。 （２）前記電池電圧値または単位電圧値が、予め設定さ
れたアンダーカット電圧以下となった状態が所定回数以
上連続して検出されたとき。 （３）前記放電電流値が、予め設定された過大電流値以
上となった状態が所定回数以上連続して検出されたと
き。 （４）前記電池温度が、予め設定された温度値以上にな
ったとき。 - 【請求項３】 アンダーカット電圧値は、放電電流値及
び電池温度に対応して設定された電圧値である請求項１
または２記載の電池電源装置。 - 【請求項４】 アンダーカット電圧値は、各単電池毎に
放電電流値の大きさに対応して設定された電圧値を直列
接続された単電池の数を乗じたものである請求項２記載
の電池電源装置。 - 【請求項５】 電池電圧値または単位電圧値がアンダー
カット電圧値以下になったとき、放電回路の遮断状態を
ロックすると共に、充電を促す充電催告表示を行う請求
項１〜４いずれか一項に記載の電池電源装置。 - 【請求項６】 放電回路を遮断する制御動作の設定値を
任意に変更する制御条件設定手段が設けられてなる請求
項１または２記載の電池電源装置。 - 【請求項７】 二次電池を駆動電源としてモータを回転
駆動する電池電源装置を用いた電動機器において、 前記電動機器がＯＮ状態に操作されたとき、前記二次電
池の電圧及び放電電流を所定の時間間隔で測定して、所
定の測定回数単位の移動平均により測定回数単位毎の電
池電圧値及び放電電流値を検出すると共に、二次電池の
電池温度を検出して、前記電池電圧値、放電電流値及び
電池温度が以下に示す（１）、（２）、（３）いずれか
の状態になったとき、二次電池から負荷への放電回路を
遮断する放電制御手段が設けられてなることを特徴とす
る電池電源装置を用いた電動機器。 （１）前記電池電圧値が、予め設定されたアンダーカッ
ト電圧値以下となった状態が所定測定回数以上連続して
検出されたとき。 （２）前記放電電流値が、予め設定された過大電流値以
上となった状態が所定回数以上連続して検出されたと
き。 （３）前記電池温度が、予め設定された温度値以上にな
ったとき。 - 【請求項８】 直列接続された複数の二次電池を駆動電
源としてモータを回転駆動する電池電源装置を用いた電
動機器において、 前記電動機器がＯＮ状態に操作されたとき、各単電池も
しくは複数個の単電池ブロック毎の各単位電圧と、二次
電池の電圧及び放電電流とを所定時間間隔で測定して、
それぞれ所定測定回数単位の移動平均により測定回数単
位毎の単位電圧値、電池電圧値及び放電電流値を検出す
ると共に、二次電池の電池温度を検出して、前記単位電
圧値、電池電圧値、放電電流値及び電池温度が以下に示
す（１）、（２）、（３）、（４）いずれかの状態にな
ったとき、二次電池から負荷への放電回路を遮断する放
電制御手段が設けられてなることを特徴とする電池電源
装置を用いた電動機器。 （１）各単位電圧値の最小値と次に小さい値との差が、
予め設定された許容値以上となった状態が所定回数以上
連続して検出されたとき。 （２）前記電池電圧値または単位電圧値が、予め設定さ
れたアンダーカット電圧以下となった状態が所定回数以
上連続して検出されたとき。 （３）前記放電電流値が、予め設定された過大電流値以
上となった状態が所定回数以上連続して検出されたと
き。 （４）前記電池温度が、予め設定された温度値以上にな
ったとき。 - 【請求項９】 アンダーカット電圧値は、放電電流値及
び電池温度に対応して設定された電圧値である請求項７
または８記載の電池電源装置を用いた電動機器。 - 【請求項１０】 アンダーカット電圧値は、各単電池毎
に放電電流値の大きさに対応して設定された電圧値を直
列接続された単電池の数を乗じたものである請求項８記
載の電池電源装置を用いた電動機器。 - 【請求項１１】 電動機器のＯＦＦ操作もしくはリセッ
ト手段のリセット操作により、放電回路の遮断を解除す
る請求項７または８記載の電池電源装置を用いた電動機
器。 - 【請求項１２】 電池電圧値または単位電圧値がアンダ
ーカット電圧値以下になったとき、放電回路の遮断状態
をロックすると共に、充電を促す充電催告表示を行う請
求項７〜１２いずれか一項に記載の電池電源装置を用い
た電動機器。 - 【請求項１３】 放電回路を遮断する制御動作の設定値
を任意に変更する制御条件設定手段が設けられてなる請
求項７〜１３いずれか一項に記載の電池電源装置を用い
た電動機器。 - 【請求項１４】 二次電池がニッケル水素二次電池また
はニッケルカドミウム蓄電池である請求項７〜１４いず
れか一項に記載の電池電源装置を用いた電動機器。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26656499A JP3431867B2 (ja) | 1999-09-21 | 1999-09-21 | 電池電源装置及びこれを用いた電動機器 |
| CNB008030235A CN1194229C (zh) | 1999-09-21 | 2000-09-11 | 电动设备的电池能源保护设备 |
| PCT/JP2000/006210 WO2001022107A1 (en) | 1999-09-21 | 2000-09-11 | Battery power source protecting device for an electromotive device |
| US09/850,736 US6388426B1 (en) | 1999-09-21 | 2000-09-11 | Battery power source protecting device for an electromotive device |
| EP00957105A EP1131646B1 (en) | 1999-09-21 | 2000-09-11 | Battery power source protecting device for an electromotive device |
| DE60043213T DE60043213D1 (de) | 1999-09-21 | 2000-09-11 | Batterie-stromquellen-schutzvorrichtung für elektromotorische vorrichtung |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26656499A JP3431867B2 (ja) | 1999-09-21 | 1999-09-21 | 電池電源装置及びこれを用いた電動機器 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001095158A JP2001095158A (ja) | 2001-04-06 |
| JP3431867B2 true JP3431867B2 (ja) | 2003-07-28 |
Family
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26656499A Expired - Fee Related JP3431867B2 (ja) | 1999-09-21 | 1999-09-21 | 電池電源装置及びこれを用いた電動機器 |
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| EP (1) | EP1131646B1 (ja) |
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| WO (1) | WO2001022107A1 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| US7207251B2 (en) | 1999-02-05 | 2007-04-24 | Hitachi Koki Co., Ltd. | Cutter with laser generator that irradiates cutting position on workpiece to facilitate alignment of blade with cutting position |
| ITVA20010022A1 (it) * | 2001-07-11 | 2003-01-11 | Chemieco Srl | Invertitore statico di tensione per sistema a batterie |
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| ITVA20010041A1 (it) * | 2001-11-16 | 2003-05-16 | Chemieco Srl | Sistema di accumulo e/o trasformazione di energia da sorgenti a tensione e frequenza mutevoli |
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