JP6066449B2

JP6066449B2 - 電源装置

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Publication number: JP6066449B2
Application number: JP2012288527A
Authority: JP
Inventors: 由季堀江; 一彦船橋
Original assignee: Hitachi Koki Co Ltd
Current assignee: Koki Holdings Co Ltd
Priority date: 2012-12-28
Filing date: 2012-12-28
Publication date: 2017-01-25
Anticipated expiration: 2032-12-28
Also published as: JP2014130090A

Description

本発明は、電源装置に関する。

従来、モータ等を動力とする電動工具においては、交流の商用電源や、直流の定電圧電源等を接続して用いる工具のみならず、二次電池を装着可能な電動工具が広く用いられている。二次電池を用いた電動工具、いわゆるコードレス電動工具においては、電動工具の種類・用途の拡大により、電池容量の大容量化の需要が高まっており、工具本体に直接装着する方式の電池パックのみならず、二次電池を収容し、腰に装着可能なバッテリーホルスターが知られている（例えば、特許文献１参照）。

実開平７−３９８３号公報

しかしながら、作業者の腰に装着可能なバッテリーホルスターでは、装着可能な二次電池数に限界があり、電動工具等の携帯用電源としては、背負式等、上記バッテリーホルスターよりもさらに大容量の携帯用電源の実用化が望まれている。

大容量電源では、多数の二次電池（例えば、リチウムイオン二次電池）が配列され収容される。このような大容量の電源では出力が大きくなるため、二次電池の状態を監視する電池保護回路を設け、電池に異常が発生する前に出力を遮断するなどの対処が可能なように構成する必要がある。特に二次電池にリチウムイオン電池を用いる場合には、二次電池の電圧が過放電、過充電にならないようにすることが求められるため、電池保護回路を設ける必要性が高い。

しかしながら、電池保護回路は電源の二次電池によって駆動されるため、電源が電動工具に電力を供給していないときであっても電池保護回路は電力を消費してしまう。そのため、電源の電力を有効に活用することができないという問題がある。

また、電源が電動工具に電力を供給していないときに、単純に電池保護回路も停止させるという構成にした場合には、このような状態において、何らかの異常が発生したときに十分な対処ができないおそれがある。

本発明は、斯かる実情に鑑み、二次電池の電圧を監視する監視手段を効率よく動作させ消費電力を低減させる電源装置を提供しようとするものである。

上記の課題を解決するために、本発明は、複数の二次電池セルを接続してなる電池組と、電動工具、又は、充電装置の電池接続手段の少なくとも一方と接続される接続部と、前記複数の二次電池セルの少なくとも１つの電圧を監視し、前記電池組の電圧値、あるいは、電流値があらかじめ定められた数値範囲にあるとき、または、前記数値範囲以外であるときに信号を外部に出力する監視手段と、前記監視手段の信号を出力するポートからの電流の出力を遮断する遮断手段を有し、前記監視手段は、監視モードと待機モードを有し、前記監視モードにおいて、前記監視手段は前記複数の二次電池セルの少なくとも１つの電圧を監視し、前記待機モードでは、前記複数の二次電池セルの電圧監視する内部回路を遮断し、前記遮断手段は、前記監視手段が待機モードのときに、前記ポートの出力を遮断することを特徴とする電動工具に用いられる電源装置を提供する。
また、本発明は、複数の二次電池セルを接続してなる電池組と、電動工具、又は、充電装置の電池接続手段の少なくとも一方と接続される接続部と、前記複数の二次電池セルの少なくとも１つの電圧を監視し、電圧値があらかじめ定められた数値範囲にあるとき、または、前記数値範囲以外であるときの少なくとも一方において信号を外部に出力する監視手段と、前記監視手段の前記信号を出力するポートからの電流の出力を遮断する遮断手段とを有し、前記監視手段は、監視モードと待機モードとを有し、前記監視手段は、前記監視モードにおいて前記複数の二次電池セルの少なくとも１つの電圧を監視し、前記待機モードにおいて前記複数の二次電池セルの電圧を監視せず、消費電力が前記監視モードよりも小さくなり、前記遮断手段は、前記監視手段が待機モードのときに、前記ポートの出力を遮断することを特徴とする電動工具に用いられる電源装置を提供する。

このような構成によれば、監視手段が待機モードのときに、監視手段の電力消費を低減させることができる。

前記監視手段は、前記接続部が充電装置に接続されたとき、ユーザにより電源装置が起動されたとき、前記接続部が電動工具に接続されたとき、あるいは、前記充電装置、または前記電動工具と接続された後、前記充電装置、または前記電動工具が起動したときに、前記待機モードから前記監視モードに移行することが好ましい。このような構成によれば、監視手段を適切なタイミングで監視モードに移行させることができる。
前記監視手段は、前記接続部が充電装置に接続されたとき、ユーザにより電源装置が起動されたとき、あるいは、前記充電装置と接続された後、前記充電装置が起動したときに、前記待機モードから前記監視モードに移行することが好ましい。

前記監視手段が前記待機モードである時には、前記ポートから前記信号と同一の信号を出力することが好ましい。このような構成によれば、待機モードにおいて、電源装置がどのように起動されたときであっても、監視手段は信号を出力することができる。

前記監視手段が前記待機モードから前記監視モードに移行したときは、前記遮断手段は前記ポートからの出力の遮断を解除し、前記監視手段における前記待機モードから前記監視モードに移行する時間は、前記遮断手段が前記出力の遮断を解除する時間よりも短いことが好ましい。これにより、待機モードにおいて、電源装置が起動されたときに、監視手段が即座に起動し、二次電池セルの状態を監視できる。監視手段は二次電池セルに異常がなければ、信号を出力しない状態に移行するため、二次電池の状態に対応しない信号を外部に出力することを避けることができる。

前記信号を受取り、前記電池組から前記接続部への出力経路が遮断されるか否かを制御する制御手段と、電源装置内部の温度を検出する温度検出手段とをさらに有し、前記温度検出手段は、前記監視手段が待機モードであり、かつ、あらかじめ定められた温度以上の温度を検出したときに、前記制御手段に電力を供給すると共に、前記監視手段を監視モードに移行させることが好ましい。このような構成によれば、温度があらかじめ定められた温度以上になったときに監視手段を監視モードに移行させることができる。即ち、適切なタイミングで監視手段を監視モードに移行させることができる。

前記温度検出手段が所定の温度以上の温度を検出したときに、ユーザに報知する報知手段をさらに有することが好ましい。このような構成によれば、ユーザに適切に温度検出手段が所定の温度以上の温度を検出したことを報知することができる。

前記監視手段は、前記監視モードにおいて、前記複数の二次電池セルの少なくとも１つの電圧があらかじめ定められた第１の電圧値より高い場合、または、前記第１の電圧値より低い値であり、かつ、あらかじめ定められた第２の電圧値より低い場合、あるいは、前記電池組が出力する電流値が、あらかじめ定められた電流値よりも大きい場合に信号を出力することが好ましい。このような構成によれば、監視手段は前記複数の二次電池セルの少なくとも１つの状態を適切に監視することができる。
また、本発明は、複数の二次電池セルを接続してなる電池組と、前記複数の二次電池セルと出力経路を介して電気的に接続され、電動工具、または、充電装置の電池接続手段の少なくとも一方と接続される接続部と、前記出力経路上に設けられ、前記出力経路の導通および遮断を切り替える遮断回路と、前記複数の二次電池セルの少なくとも１つの電圧を監視し、電圧値があらかじめ定められた数値範囲にあるとき、または、前記数値範囲以外であるときの少なくとも一方において信号を外部に出力する監視手段と、前記監視手段から前記信号が出力されると、前記遮断回路における導通および遮断を切り替えるマイコンと、を有し、前記監視手段は、前記複数の二次電池セルの少なくとも１つの電圧を監視する監視モードと、前記複数の二次電池セルの電圧を監視せず、消費電力が前記監視モードよりも小さくなる待機モードとを有し、前記監視手段は、電圧が前記数値範囲よりも小さい所定の電圧よりも低下したときに前記監視モードから前記待機モードに移行し、前記接続部が充電装置に接続されたときに前記待機モードから前記監視モードに移行することを特徴とする電源装置を提供する。
前記出力経路は、前記電池組の正極と前記接続部とを電気的に接続するハイサイド出力経路と、前記電池組の負極と前記接続部とを電気的に接続するローサイド出力経路と、を有し、前記遮断回路は、前記ハイサイド出力経路上に設けられた第１遮断回路と、前記ローサイド出力回路上に設けられた第２遮断回路とを有することが好ましい。前記二次電池セルはリチウムイオン電池であることが好ましい。前記監視手段は、全ての二次電池セルの電圧を監視することが好ましい。

本発明の電源装置によれば、前記遮断手段は、前記監視手段が待機モードのときに、前記ポートからの電流の出力を遮断するため、監視手段が待機モードのときに、監視手段の電力消費を低減させることができる。

本実施の形態の電池パックの回路図。

以下、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して説明する。

図１に示されるように、電池パック１００は、マイコン１０３と、電池保護ＩＣ１０４と、電池組１０２と、出力プラス端子１２０、出力マイナス端子１２１とを備える。電池パック１００は、コードレス電動工具２００、又は、充電器３００に接続可能である。電池パック１００が電動工具２００に接続されたときには、電池組１０２の電力が電動工具２００に端子１２０、１２１を介して出力される。また、充電器３００が電池パック１００に接続されたときには、電池組１０２が充電される。

電池組１０２は、直列に複数接続されることで高出力電圧とした二次電池１０２Ｂが複数並列接続された構成である。本実施の形態では、一例として二次電池１０２はリチウムイオン電池である。尚、本発明における電池パック１００は、二次電池を有するものであれば特に限定はなく、上記大容量電源の一例として例示した背負式の電源装置に限定されるものではない。例えば、電動工具１００と一体的に装着される小型の電池パック、作業者の腰に装着されるバッテリーホルスター、作業者の背中に背負われる背負式電源などにおいても、上記課題を解決することが可能な構造に適用可能である。

マイコン１０３はポートＰ１〜Ｐ１０を有している。マイコン１０３の接地電位をＧ１とする。

二次電池１０２のハイサイド（正極出力側）における出力経路は、メインの出力ラインたる第１経路１３１と、バイパスラインたる第２経路１３２とに分岐し、第１経路１３１と、第２経路１３２とは、接続点１３４で共通の第３経路１３３に接続される。第３経路１３３はプラス出力端子１２０に接続されている。

電池パック１００の上記経路には、第１経路に遮断回路１０５、第２経路に遮断回路１０６と、第３経路に遮断回路１０７とを備えている。

第１経路遮断回路１０５は、一例としてｐチャネル型ＦＥＴ１と、ｎチャネル型ＦＥＴ３とを備え、ＦＥＴ３のドレインはＦＥＴ１のゲートに抵抗を介して接続され、ＦＥＴ３のゲートは、抵抗を介してマイコン１０３のポートＰ２に接続されている。ポートＰ２からの信号がハイまたはローに切替わることにより、ＦＥＴ３及びＦＥＴ１のオンオフが切替えられ、第１経路１３１の導通、および、遮断が切替えられる。

第２経路遮断回路１０６は、ｐチャネル型ＦＥＴ５と、ｎチャネル型ＦＥＴ６と、抵抗１１５とを備えている。ＦＥＴ５と抵抗１１５は第２経路１３２に設けられ、ＦＥＴ６のドレインは、抵抗を介してＦＥＴ５のゲートに接続され、ＦＥＴ６のゲートは、抵抗を介してマイコン１０３のポートＰ４に接続されている。ポートＰ４からの信号がハイまたはローに切替わることにより、ＦＥＴ６及びＦＥＴ５のオンオフが切替えられ、第１経路１３２の導通、および、遮断が切替えられる。ここで、第２遮断経路１０６を流れる電流は、抵抗１１５によって電池組１０２の出力電流が制限されて、第３の経路に出力される。

第３経路遮断回路１０７は、ｐチャネル型ＦＥＴ２と、ｎチャネル型ＦＥＴ４とを備えている。ＦＥＴ２は、第３経路１３３に設けられている。ＦＥＴ４のドレインは、抵抗を介してＦＥＴ２のゲートに接続され、ＦＥＴ４のゲートは、抵抗を介してマイコン１０３のポートＰ１に接続されている。ポートＰ１からの信号はハイまたはローに切替わる。これにより、ＦＥＴ４及びＦＥＴ２のオンオフが切替えられ、第３経路１３３の導通、および、遮断が切替えられる。

尚、出力経路１３１、１３２、１３３にそれぞれ配置されたＦＥＴ１、２にはピーク電流（瞬間電流）として大電流が流れることを想定し、許容ピーク電流が大きいものを使用している。本実施の形態では、一例として、ＦＥＴ１、２の許容ピーク電流は、持続時間１０ミリ秒（ｍｓｅｃ）で４００アンペア（Ａ）程度である。一方、ＦＥＴ３、４、６は、それぞれ、ＦＥＴ１、２、５を駆動する駆動部であり、そのオンオフの切替動作が対応するＦＥＴ１、２、５よりも早い素子を使用している。

ＦＥＴ１とＦＥＴ２がオンし、ＦＥＴ５がオフであるときには、第１の経路１３１と第３の経路１３３とを介して、電池組１０２の出力電圧、及び、電流がそのまま端子１２０から出力される。一方、ＦＥＴ５とＦＥＴ２とがオンし、ＦＥＴ１がオフであるときには、第２の経路１３２と第３の経路１３３とを介して、電池組１０２の電力が端子１２０から出力される。このとき、抵抗１１５によって電池組１０２からの電流が制限される。

プラス端子１２０とマイコン１０３との間には出力電圧検出回路７０が設けられている。出力電圧検出回路７０は、第３経路１３３の電圧を検出し、検出した電圧をマイコン１０３に出力している。

電池組１０２のローサイド（電池組１０２のマイナス側）と端子１２１との間には、ローサイド出力経路１３６が設けられている。ローサイド出力経路１３６には、シャント抵抗１２２を介してｎチャネル型のＦＥＴ７、ＦＥＴ１４からなるローサイド遮断回路１０９Ａ、１０９Ｂが設けられている。ローサイド遮断回路１０９Ａは充電時の電流を遮断し、ローダサイド遮断回路１０９Ｂは放電時の電流を遮断する。ＦＥＴ７、ＦＥＴ１４には大電流が流れることを想定し、上記ＦＥＴ１，２と同様に許容ピーク電流が大きいものを使用している。ここで、ＦＥＴ７、１４は、許容ピーク電流等に対する特性が、ＦＥＴ１、２とは異なる素子であることが好適である。上記プラス端子１２０側の第３経路に印加される電圧を抵抗１４１と抵抗１４２とにより分圧し、基準（接地）電位Ｂ２に対する電圧Ｂが抵抗を介してＦＥＴ７、１４のゲートに供給される。なお、ローサイド遮断回路１０９Ａが接地される接地（基準）電位Ｇ２は基準電位Ｇ１とは異なる。なお、基準電位Ｇ１は、シャント抵抗下部の基準電位Ｇ３と同電位である。このようにマイコン１０３と、ローサイド遮断回路１０９Ａの基準電位を分離することで、ＦＥＴ７、１４のオン、オフに関わらず定常的にＦＥＴ７、１４のソース電位、及び、マイコン１０３の基準電位を安定にすることが可能になる。

フォトカプラ１１０Ａは、ポートＰ９Ａとローサイド遮断回路１０９Ａとを光学的に接続している。マイコン１０３からのハイ信号、ロー信号により、フォトカプラ１１０Ａを介してＦＥＴ７のオン、オフを切替え、電池組１０２からの電力の供給、遮断を切替えている。フォトカプラ１１０Ａを用いることにより、マイコン１０３と、ＦＥＴ７とを電気的に分離しながら、電池組１０２の電力の供給と遮断とを切替えることが可能になる。同様に、フォトカプラ１１０Ｂは、ポートＰ９Ｂとローサイド遮断回路１０９Ｂとを光学的に接続している。マイコン１０３からのハイ信号、ロー信号により、フォトカプラ１１０Ｂを介してＦＥＴ１４のオン、オフを切替え、電池組１０２への電力の供給、遮断を切替えている。フォトカプラ１１０Ｂを用いることにより、マイコン１０３と、ＦＥＴ１４とを電気的に分離しながら、電池組１０２の電力の供給と遮断とを切替えることが可能になる。フォトカプラ１１０Ａ，１１０Ｂは、基準電位Ｇ１，Ｇ２が異なるマイコン１０３とＦＥＴ７、１４とにおける信号の伝達のために設けられたものであり、電磁リレーやトランス等、任意の代替手段を採用することが可能である。

電池組１０２のローサイドにはショート電流検出回路１１９が設けられている。ショート電流検出回路１１９は、出力電流が所定値以上であるかを検出することで、端子１２０、１２１間のショートを検出する。本実施の形態では、検出された前記ショート信号は、マイコン１０３のポートＰ８に入力され、該信号に基づきマイコン１０３はＦＥＴ１，１４を遮断する。尚、ショート信号をマイコン１０３に入力すると共に、又は、入力に代えて、前記信号を保持するラッチ回路を設け、該ラッチ回路によりＦＥＴ１，１４を遮断するドライブ回路を設ける構成としてもよい。

電池組１０２のプラス側の電圧Ｖｄｄは、スイッチ回路１４０と降圧回路１１７とを介してマイコン１０３に供給される。スイッチ回路１４０は、スイッチＳＷと、ＦＥＴ１０と、ＦＥＴ１１とを備えている。ＦＥＴ１１はポートＰ３とＦＥＴ１０とに接続されている。スイッチＳＷはユーザによって切替え可能なスイッチである。スイッチＳＷがオンされると電圧Ｖｄｄが抵抗を介してＦＥＴ１１に印加され、ＦＥＴ１１、ＦＥＴ１０がオンされるこれにより電圧Ｖｄｄが降圧回路１１７に印加される。降圧回路１１７は、電圧Ｖｄｄを降圧した電圧をマイコン１０３に印加する。本実施の形態では、一例として、電圧Ｖｄｄは５Ｖである。これによりマイコン１０３が起動する。

ＦＥＴ１０のソース、ドレイン間にサーマルプロテクタ２３０が設けられている。サーマルプロテクタ２３０は、自身の温度によってオン、オフが切替る。本実施の形態では、所定の温度（一例として１００℃）以上になるとオンされ、所定の温度未満であればオフされる。本実施の形態ではサーマルプロテクタ２３０は電池組１０２の近傍に設けられており、電池組１０２の温度を監視し、仮に、ＦＥＴ１０が駆動しておらず、充電器も接続されていないためにマイコン１０３が休止状態であったとしても、電池組１０２の温度が上昇した場合は、該サーマルプロテクタ２３０がオンされ、マイコン１０３や電圧Ａの接続回路に電力が供給される。尚、サーマルプロテクタ２３０はスピーカなどの報知装置を備えてもよく、サーマルプロテクタ２３０がオンされたときに報知装置によってユーザに温度が上昇していることを報知する構成としてもよい。

プラス端子１２０から降圧回路１１７の間に充電経路１３５が設けられている。充電器３００が電池パック１００に接続されたときには、充電器３００からの電圧は充電経路１３５を経由して降圧回路１１７に印加される。充電器３００からの電圧は降圧回路１１７によって降圧されマイコン１０３に印加される。これにより、マイコン１０３が起動する。以下では、降圧回路１１７に入力される電圧をＡとする。

電池保護ＩＣ１０４は、各二次電池セルの通常使用における所定の上限電圧値以上（以下、便宜的に「過充電電圧」と呼ぶ。）、及び、通常使用における所定の下限電圧値以下（以下、便宜的に「過放電電圧」と呼ぶ。）にならないように監視する。保護回路ＩＣ１０４はポートＰ１１〜Ｐ１３を備えている。電池保護ＩＣ１０４は通常モードと待機モードとに切替え可能であり、通常モードにおいて各二次電池セルの過充電（過電圧）、過放電を監視する。待機モードにおいては、電池保護ＩＣ１０４は、各二次電池セルの過充電（過電圧）、過放電を監視しない。待機モードでは、電池保護ＩＣ１０４は電力を全く消費しないか、あるいは、通常モードの消費電力よりはるかに小さく、過放電電圧以下の二次電池セルが接続された場合であっても該二次電池に影響を与えない程度、すなわち、消費が無視できる程度の電力消費である。電池保護ＩＣ１０４は、本実施の形態では、ポートＰ１３にハイ信号が入力されているときに通常モードになり、ロー信号が入力されているときには待機モードになる。

過充電信号送出回路１１１は、ＦＥＴ１２からなり、ポートＰ１１とポートＰ６との間に設けられている。電池保護ＩＣ１０４が、二次電池１０２の一つが、所定の上限電圧値以上であると判断すると、ポートＰ１１からハイ信号を過充電信号送出回路１１１に送出し、過放電送出回路１１１においてＦＥＴ１２がオンされることによりポートＰ６に過充電信号たるロー信号が送出される。

ＦＥＴ１２のゲートとポートＰ１１との間には、過充電信号遮断回路２１０が設けられている。過充電信号遮断回路２１０は、ＦＥＴ１８と、ＦＥＴ１６と、ＦＥＴ１６のゲート、ソース間に設けられたＲＣ回路１６を構成する抵抗１６Ｒとコンデンサ１６Ｃとを備える。ＦＥＴ１６には電圧Ａが印加されている。従って、電圧Ａがゼロになると、ＦＥＴ１６、ＦＥＴ１８がオフされ、ポートＰ１１と、グランド間の経路は遮断されるため、該回路は電力を消費しない。

過放電信号送出回路１１２は、ＦＥＴ１３からなり、ポートＰ１２とポートＰ７との間に設けられている。電池保護ＩＣ１０４が、二次電池１０２の一つが所定の下限電圧値以下であると判断すると、ポートＰ１２からハイ信号を過放電送出回路１１２に送出し、過放電送出回路１１２においてＦＥＴ１３がオンされることによりポートＰ７に過放電信号たるロー信号が送出される。

ＦＥＴ１３のゲートとポートＰ１２との間には、過放電信号遮断回路２２０が設けられている。過放電信号遮断回路２２０は、ＦＥＴ１５と、ＦＥＴ１７と、ＦＥＴ１７のゲート、ソース間に設けられたＲＣ回路１７を構成する抵抗１７Ｒとコンデンサ１７Ｃとを備えている。ＦＥＴ１５には電圧Ａが印加されている。従って、電圧Ａが低下すると、ＦＥＴ１７、ＦＥＴ１５がオフされ、ポートＰ１２と、グランド間の経路が遮断されるため、該回路は電力を消費しない。

切替回路１５０は、電池保護ＩＣ１０４を通常モードと待機モードとの何れか一方に切替える。切替回路１５０は、ＦＥＴ８、ＦＥＴ９を有している。スイッチＳＷが押下された場合、何らかの理由で電池温度が所定温度以上となり、サーマルプロテクタ２３０がオンされた場合、あるいは、充電器からの充電電圧が充電経路１３５を介して降圧回路１１７に印加されたときに、電圧Ａが抵抗を介してＦＥＴ９に印加され、結果としてＦＥＴ８がオンする。これにより切替回路１５０から電池保護ＩＣ１０４にハイ信号が送出され、電池保護ＩＣ１０４が通常モードになり、二次電池１０２の過放電、過充電を監視する。一方、切替回路１５０のポートＰ１３にロー信号が送出されているときには、電池保護ＩＣ１０４が待機モードになる。待機モードにおいて電池保護ＩＣ１０４は、二次電池１０２の過放電、過充電を監視せず、上述のとおり、電力を消費しない、あるいは、超低消費電力状態になる。ただし、ポートＰ１１と、ポートＰ１２とは過充電、及び、過放電を警告する状態として、一例としてハイ信号状態に維持される。尚、他の例としては、通常状態を、ハイ信号状態とし、過充電，過放電等の非通常状態をロー信号や無信号状態等にする構成であってもよい。

スイッチＳＷがオフされたときや、電力が電動工具２００などによって消費され電池電圧が低下したとき、あるいは、充電中に充電器３００との接続が解除され、電池電圧が十分に高くないときには、電圧Ａが低い状態になり、ＦＥＴ９のゲートがロー状態になるため、ＦＥＴ９がオフされる。このときには電池保護ＩＣ１０４は待機モードになる。また、電圧Ａの低下により遮断回路２１０、２２０がそれぞれ、ポートＰ１１とグランドとの接続、及び、Ｐポート１２とグランドとの接続を遮断する。これにより、Ｐ１１、Ｐ１２は過電圧、過放電を示す状態（ハイ状態）を維持しながら、ポートＰ１１、Ｐ１２からの電流が遮断された状態になる。ポートＰ１１とグランド間の消費電力、および、ポート１２とグランド間は電力消費がなくなる。これにより、電源装置１００の消費電力を低減することができる。また、例えば、サーマルプロテクタ２３０が高温を検知し、オンしたときなど、異常起動時にマイコン１０３が作動し、かつ、電圧Ａにより遮断回路２１０、２２０が通電したときに、直ちにＰ１１、Ｐ１２から過充電信号、過放電信号が出力される。これにより、異常時において、マイコン１０３が過充電信号、過放電信号を受取り、ＦＥＴ１、２、７、１４を用いて電池組１０２からの出力を遮断することができる。

尚、電圧ＡがＦＥＴ１６、１７に印加された直後は、ＲＣ回路１６、１７の時定数に応じた所定時間、ＦＥＴ１６、ＦＥＴ１７はオンされない。言い換えれば、電圧Ａがハイになってから、電池保護ＩＣ１０４が起動する時間は、電圧ＡがハイになってからＦＥＴ１４、１５がオンになる時間より短い。この期間（電圧ＡがハイになってからＦＥＴ１４、１５がオンになる時間）に電池保護ＩＣ１０４が起動し、電池組１０２に異常がないことを確認する。もし、電池組１０２に異常がなければポートＰ１１、１２をロー状態に変更する。これにより、電池保護ＩＣ１０４が、電池組１０２に異常がないことを確認する前に、マイコン１０３に過充電信号、過放電信号を誤送出することを防止している。このため、電池組１０２が正常であるにも関わらず、マイコン１０３が電池組に異常があったと判断して誤動作することを防止することができる。

電池電圧検出回路１６０は、電池組１０２の電圧を検出し、検出結果をマイコン１０３のポートＰ６に出力する。

電池パック１００が電動工具２００に電力を出力中に、出力電圧検出回路７０において所定の電圧より大きい電圧を検知した場合や、電池組１０２が電力を出力中に電池保護ＩＣから過放電信号が出力された場合、ショート電流検出回路がショートを検出した場合には、マイコン１０３は、ＦＥＴ１，ＦＥＴ２、ＦＥＴ７、及びＦＥＴ１４、特に、ＦＥＴ１，１４をオフさせて電力の供給を遮断する。

また、電池組１０２が充電されているときに、電池保護ＩＣ１０４から過充電信号が出力された場合には、マイコン１０３はＦＥＴ１，ＦＥＴ２、ＦＥＴ７、及びＦＥＴ１４、特にＦＥＴ２，ＦＥＴ７をオフさせて充電を遮断する。

以上の本実施の形態の電源装置１００によれば、電池保護ＩＣ１０４が待機モードのときに遮断回路２１０、２２０がそれぞれ、ポートＰ１１とグランドとの接続、及び、Ｐポート１２とグランドとの接続を遮断する。これにより、Ｐ１１、Ｐ１２は過電圧、過放電の警告を示す状態（ハイ状態）を維持しながら、ポートＰ１１、Ｐ１２からの電流が遮断された状態になる。ポートＰ１１とグランド間の消費電力、および、ポート１２とグランド間の電力消費がなくなる。これにより、電源装置１００の消費電力を低減することができる。また、電池保護ＩＣ１０４が待機モードのときには過電圧、過放電の警告を示す状態であるので、電池保護ＩＣ１０４が能動的に警告を解除しない限り、充電、又は放電を行うことがない。

１０２電池組
１０３マイコン
１０４保護回路
１０５第１経路遮断回路
１０６第２経路遮断回路
１０７第３経路遮断回路
１０９ローサイド遮断回路
２１０過充電信号遮断回路
２２０過放電信号遮断回路

Claims

複数の二次電池セルを接続してなる電池組と、
電動工具、又は、充電装置の電池接続手段の少なくとも一方と接続される接続部と、
前記複数の二次電池セルの少なくとも１つの電圧を監視し、電圧値があらかじめ定められた数値範囲にあるとき、または、前記数値範囲以外であるときの少なくとも一方において信号を外部に出力する監視手段と、
前記監視手段の前記信号を出力するポートからの電流の出力を遮断する遮断手段とを有し、
前記監視手段は、監視モードと待機モードとを有し、
前記監視手段は、前記監視モードにおいて前記複数の二次電池セルの少なくとも１つの電圧を監視し、前記待機モードにおいて前記複数の二次電池セルの電圧を監視せず、消費電力が前記監視モードよりも小さくなり、
前記遮断手段は、前記監視手段が待機モードのときに、前記ポートの出力を遮断することを特徴とする電動工具に用いられる電源装置。
前記監視手段は、
前記接続部が充電装置に接続されたとき、
ユーザにより電源装置が起動されたとき、
あるいは、前記充電装置と接続された後、前記充電装置が起動したときに、
前記待機モードから前記監視モードに移行することを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
前記監視手段が前記待機モードである時には、前記ポートから前記信号と同一の信号を出力することを特徴とする請求項１または２のいずれか一項に記載の電源装置。
前記監視手段が前記待機モードから前記監視モードに移行したときは、前記遮断手段は前記ポートからの出力の遮断を解除し、
前記監視手段における前記待機モードから前記監視モードに移行する時間は、前記遮断手段が前記出力の遮断を解除する時間よりも短いことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の電源装置。
前記信号を受取り、前記電池組から前記接続部への出力経路が遮断されるか否かを制御する制御手段と、電源装置内部の温度を検出する温度検出手段とをさらに有し、
前記温度検出手段は、前記監視手段が待機モードであり、かつ、あらかじめ定められた温度以上の温度を検出したときに、前記制御手段に電力を供給すると共に、前記監視手段を監視モードに移行させることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の電源装置。
前記温度検出手段が所定の温度以上の温度を検出したときに、ユーザに報知する報知手段をさらに有することを特徴とする請求項５に記載の電源装置。
前記監視手段は、前記監視モードにおいて、前記複数の二次電池セルの少なくとも１つの電圧があらかじめ定められた第１の電圧値より高い場合、または、前記第１の電圧値より低い値であり、かつ、あらかじめ定められた第２の電圧値より低い場合、あるいは、前記電池組が出力する電流値が、あらかじめ定められた電流値よりも大きい場合に信号を出力することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の電源装置。