JP6743430B2

JP6743430B2 - 電池パック

Info

Publication number: JP6743430B2
Application number: JP2016048961A
Authority: JP
Inventors: 敬佑小板橋; 貴裕大竹
Original assignee: Max Co Ltd
Current assignee: Max Co Ltd
Priority date: 2016-03-11
Filing date: 2016-03-11
Publication date: 2020-08-19
Anticipated expiration: 2036-03-11
Also published as: JP2017163808A

Description

この発明は、電動工具等の対象機器に使用される電池パックに関し、特に、異常状態を報知可能な電池パックに関する。

この種の電池パックは、異常な負荷を与えると動作不良の原因となる。例えば、水濡れ状態で使用すると、電池セルが腐食したり、接続端子がショートしたりして、動作不良の原因となる。また、落下等によって大きな衝撃が加わると、端子が壊れたり、端子の接触が悪くなったりして、動作不良の原因となる。また、高温状態で使用すると、機械的に電流経路を遮断する安全機構が作動して、充放電ができなくなる。

こうした現象は、電池パックの外観に変化がなくても発生するため、外観から問題を特定することは難しい。また、電池パックは安全のために容易に分解できないように形成されており、ユーザが内部を見て故障原因を判断することも難しい。

こうした問題点に関して、特許文献１には、リチウム電池とリチウム電池の制御回路と電池利用機器からなる電池システムに、電池本体または電池利用機器に固定した加速センサーを設け、加速度センサーの信号を処理することにより機器の異常を予測診断し電池回路を遮断する構造が開示されている。

特開平１１−４０２０５号公報

しかし、上記した特許文献１記載の構成では、制御回路が異常を予測診断して電池回路を遮断するため、ユーザは電池パックが使用できなくなった原因を知ることはできない。例えば、予測診断により電池回路が遮断されたのか、他の理由により電池パックが故障したのかを判別することができない。よって、電池パックのメーカ等に修理に出さなければ電池パックの故障原因が分からないという問題があった。また、電池パックのメーカ等も、分解しなければ電池パックの故障原因が分からないという問題があった。

また、上記した特許文献１記載の構成では、ユーザは電池パックが使用できなくなったときに初めて動作不良の原因となる異常な負荷が発生したことを知ることになる。よって、異常な負荷が発生したことを事前に知ることができないという問題があった。

そこで、本発明は、分解しなくても故障原因を知ることができ、また、異常な負荷が発生したことを事前に知ることができる電池パックを提供することを課題とする。

本発明は、上記した課題を解決するためになされたものであり、以下を特徴とする。

請求項１記載の発明は、水濡れが発生したことを検知する異常検知部と、前記異常検知部が水濡れを検知したか否かを記憶する不揮発性のメモリと、前記メモリに記憶された水濡れの履歴情報を基に水濡れの報知を行う異常報知部と、を備え、前記異常報知部は、故障が発生する前に、所定の操作がされたときに、前記メモリに記憶された水濡れの履歴情報を基に水濡れの報知を行うことが可能である。

請求項２に記載の発明は、上記した請求項１に記載の発明の特徴点に加え、電池残量を表示する残量表示部を前記報知部として使用したことを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、上記した請求項１又は２に記載の発明の特徴点に加え、前記電池パックと対象機器とを電気的に接続するための複数の接続端子を備え、前記検知部は、前記接続端子の電圧値の変化を検知することで、水濡れを検知することを特徴とする。

請求項１に記載の発明は上記の通りであり、水濡れが発生したことを検知する異常検知部と、前記異常検知部が水濡れを検知したか否かを記憶する不揮発性のメモリと、前記メモリに記憶された水濡れの履歴情報を基に水濡れの報知を行う異常報知部と、を備える。よって、故障が発生したときに異常報知部を使用することで、分解しなくても水濡れの有無を知ることができる。また、故障が発生する前のタイミングでも、現時点で水濡れが発生しているか否かがメモリに記憶されているので、異常報知部を使用して水濡れの発生を事前に知ることができる。

また、請求項２に記載の発明は上記の通りであり、電池残量を表示する残量表示部を前記異常報知部として使用した。このような構成によれば、異常報知部を実現するためだけに部品を追加する必要がないので、部品点数を減らして製造コストを下げることができる。

また、請求項３に記載の発明は上記の通りであり、前記検知部は、接続端子の電圧値の変化を検知することで、水濡れを検知する。すなわち、接続端子が濡れると、信号端子と電源端子とが導通し、本来は電圧が印加されない信号端子に電圧が印加される。異常検知部は、この電圧変化を検知し、これにより水濡れの発生をメモリに記憶させる。よって、異常報知部を使用して水濡れがあった否かを確認することができる。

なお、水濡れを検知する方法としては水濡れシールなどが公知であるが、水濡れシールは湿気等による誤検知防止のために密閉した空間等に貼付する必要がある。このため、水濡れを確認するために電池パックを分解する必要があった。この点、本発明によれば、電池パックを分解しなくても水濡れを確認することができる。

電池パックの外観図である。電池パックの内部構造を示す図である。電池パックのシステム構成を示すブロック図である。異常報知の流れを示すフロー図である。

本発明の実施形態について、図を参照しながら説明する。

本実施形態に係る電池パック１０は、充電器（図示せず）で充電した上で外部機器の動力源として使用されるものであり、充電器や電動工具等の対象機器に取り付けて使用される。この電池パック１０は、図１及び図２に示すように、上カバー１１と下カバー１２とを組み合わせて構成される箱体の内部に、複数の電池セル１４を収容している。複数の電池セル１４の上部には、電池パック１０を対象機器に取り付ける際に使用されるラッチ１３と、電池セル１４の充放電制御等を行うための基板２０と、が配置されている。

上カバー１１の上面には、後述する接続端子２１を覆う端子カバー部１１ａと、電池パック１０を対象機器に取り付ける際に使用されるスライド部１１ｂと、後述するボタンスイッチ２２を押下操作可能に覆うボタンカバー部１１ｃと、後述するＬＥＤ２３の点灯状態を視認可能に覆うＬＥＤ窓１１ｄと、ラッチ１３を出没可能に突出させるためのラッチ用開口１１ｅと、が設けられている。

端子カバー部１１ａは、接続端子２１の前方を開放した状態で接続端子２１を覆っており、前方から充電器又は電動機器の端子を挿入して接続端子２１に接続できるように形成されている。

スライド部１１ｂは、電池パック１０を対象機器に着脱する際に、電池パック１０をスライド可能に案内するためのものである。このスライド部１１ｂに沿って電池パック１０をスライドさせることで、後述するラッチ１３が対象機器に係脱し、電池パック１０の着脱ができるようになっている。

ボタンカバー部１１ｃは、ボタンスイッチ２２の上方を覆っており、軟質の部材で形成されている。このボタンカバー部１１ｃが押下されると、下方に配置されたボタンスイッチ２２が押下されるようになっている。

ＬＥＤ窓１１ｄは、ＬＥＤ２３の上方を覆っており、透光性の部材で形成されている。ＬＥＤ２３が点灯すると、このＬＥＤ窓１１ｄを通してＬＥＤ２３の点灯状態が確認できるようになっている。

ラッチ１３は、ラッチ用開口１１ｅを貫通して上カバー１１の上面に出没可能に突出しており、バネによって常時突出方向へと付勢されている。電池パック１０を対象機器に装着するときには、電池パック１０を対象機器に対してスライドさせ、ラッチ１３を対象機器の装着部の底面に形成された凹部に係合させる。これにより電池パック１０が対象機器に対して装着される。なお、特に図示しないが、電池パック１０の後面にはラッチ１３を操作する操作部が設けられており、この操作部を操作することでラッチ１３と凹部との係合を解除できるようになっている。よって、電池パック１０を対象機器から取り外す際には、この操作部を操作しつつ電池パック１０をスライドさせて取り外す。

基板２０は、図２に示すように、上カバー１１の裏面に臨むように配置されており、上面に、接続端子２１と、ボタンスイッチ２２と、ＬＥＤ２３と、を備える。

接続端子２１は、電池パック１０と対象機器とを電気的に接続するための端子である。電動工具への放電、充電器からの充電、電動工具または充電器との信号授受などは、この接続端子２１を介して実行される。本実施形態においては、第１の接続端子２１ａ〜第８の接続端子２１ｈの８つの接続端子２１が横並びに併設されている。この８つの接続端子２１のうち、第１の接続端子２１ａ及び第２の接続端子２１ｂは、電池セル１４への電源供給または電池セル１４からの電源供給を行うための電源端子として使用される。また、残りの６つの接続端子２１（第３の接続端子２１ｃ〜第８の接続端子２１ｈ）は、充電器または電動機器との制御信号のやり取りを行うための信号端子として使用される。

ボタンスイッチ２２は、電池の残量表示を行わせるために操作可能に設けられたプッシュボタンである。このボタンスイッチ２２が押下されると、後述する表示制御部３４によって所定の表示が実行される。

ＬＥＤ２３は、電池の残量表示及び異常報知を行うためのものである。上記したボタンスイッチ２２が押下されたときに、後述する表示制御部３４の制御によって点灯する。本実施形態においては、３つのＬＥＤ２３が設けられており、これらの３つのＬＥＤ２３によって残量表示部４０が構成されている。なお、この残量表示部４０は、異常の報知を行う異常報知部としても機能する。

また、上記した基板２０には、図３に示すように、ＭＰＵ等の演算装置を備えて構成された制御装置３０が実装されている。制御装置３０は、電池パック１０の充放電を制御する充放電制御部３１と、異常な負荷が発生したことを検知する異常検知部３２と、異常検知部３２が異常な負荷を検知したか否かを記憶する不揮発性のメモリ３３と、ボタンスイッチ２２が押下されたときに電池の残量表示及び異常報知の制御を行う表示制御部３４と、を備える。
充放電制御部３１は、接続端子２１を介して対象機器から出力された信号を受信し、受信した信号を基に充放電の制御を行う。

異常検知部３２は、接続端子２１の電圧値の変化を検知することで、水濡れを検知する。本実施形態に係る異常検知部３２は、信号端子のうちの特定の信号端子の電圧値を監視し、この電圧値が所定の閾値を超えて変化した場合に水濡れが発生したと判断する。

すなわち、信号端子には、通常、大きな電圧が印加されることはないが、水濡れにより電源端子と導通している場合には大きな電圧が印加される。これを検知することで水濡れを検知する。なお、異常検知部３２が監視する信号端子は、電源端子と隣り合う信号端子を使用することが望ましい。電源端子と隣り合う信号端子は水濡れ時に電源端子と導通し易いので、電源端子と隣り合う信号端子を監視することで水濡れが検知し易くなる。

異常検知部３２は、水濡れを検知すると、メモリ３３に水濡れ履歴を保存する。なお、水濡れ履歴は、水濡れがあったか否かだけを記憶するものであってもよいし、水濡れが何回あったかを記憶したり、水濡れがいつあったかを記憶したりするものであってもよい。
なお、異常検知部３２が異常を検知したときに、即時、異常報知部が異常を報知するようにしてもよい。

異常検知部３２による異常検知は、例えばボタンスイッチ２２が押下されたときに行うようにしてもよい。または、制御装置３０が起動している間は、常に異常検知部３２による異常検知が行われるようにしてもよい。

表示制御部３４は、残量表示部４０の制御を行う。具体的には、ボタンスイッチ２２が押下されたときに、電池の残量を確認してＬＥＤ２３を所定の態様で点灯させることで、電池の残量表示を行う。また、メモリ３３に記憶されている水濡れ履歴を読み込んでＬＥＤ２３を所定の態様で点灯させることで、異常（水濡れ）の報知を行う。

表示制御部３４による異常報知は、例えばボタンスイッチ２２が特定の操作をされたとき（ボタンスイッチ２２が所定時間以上長押しされたときや、ボタンスイッチ２２が所定回数連続して押下されたとき、など）に行ってもよい。または、ボタンスイッチ２２が押下されたときには、必ず、電池の残量表示の後に異常報知がされるようにしてもよい。
以下に、表示制御部３４の処理の流れの例について、図４を参照しつつ説明する。

まず、図４のステップＳ１００に示すように、ボタンスイッチ２２が押下されたことを検知する。そして、ステップＳ１０１に進む。

ステップＳ１０１では、電池の残量を確認して電池の残量表示を行う。たとえば、電池の残量を段階的に判別し、その段階に応じた数のＬＥＤ２３を点灯させることで電池の残量表示を行う。そして、ＬＥＤ２３を消灯させ、ステップＳ１０２に進む。

ステップＳ１０２では、ボタンスイッチ２２が所定時間以上押下されたか否か（例えば２秒以上長押しされたか）を判定する。ボタンスイッチ２２が所定時間以上押下されていない場合には処理を終了する。ボタンスイッチ２２が所定時間以上押下された場合にはステップＳ１０３に進む。

ステップＳ１０３では、メモリ３３に水濡れ履歴が記憶されているか否かをチェックする。水濡れ履歴が記憶されていない場合には処理を終了する。水濡れ履歴が記憶されている場合にはステップＳ１０４に進む。

ステップＳ１０４では、水濡れ履歴に応じた異常報知を実行する。異常報知は、電池の残量表示とは異なる態様でＬＥＤ２３を点灯させるものであればよく、その態様は種々のものが考えられる。たとえば、３つのＬＥＤ２３が順番に点灯と消灯とを繰り返すように制御することで、異常報知を行うようにしてもよい。そして、ＬＥＤ２３を消灯させ、処理を終了する。

なお、上記した例では、水濡れ履歴が記憶されていない場合には異常報知を実行しないようにしたが、これに限らず、水濡れ履歴が記憶されていない場合には水濡れ履歴が記憶されていないことを示す異常報知を実行するようにしてもよい。

以上説明したように、本実施形態によれば、異常な負荷が発生したことを検知する異常検知部３２と、異常検知部３２が異常な負荷を検知したか否かを記憶する不揮発性のメモリ３３と、メモリ３３に記憶された情報を基に異常の報知を行う異常報知部と、を備える。よって、故障が発生したときに異常報知部を使用することで、分解しなくても故障原因を知ることができる。また、故障が発生する前のタイミングでも、現時点で異常な負荷が発生しているか否かがメモリ３３に記憶されているので、異常報知部を使用して異常な負荷の発生を事前に知ることができる。

また、電池残量を表示する残量表示部４０を異常報知部として使用した。このような構成によれば、異常報知部を実現するためだけに部品を追加する必要がないので、部品点数を減らして製造コストを下げることができる。

また、異常検知部３２は、接続端子２１の電圧値の変化を検知することで、水濡れを検知する。すなわち、接続端子２１が濡れると、信号端子と電源端子とが導通し、本来は電圧が印加されない信号端子に電圧が印加される。異常検知部３２は、この電圧変化を検知し、これにより水濡れの発生をメモリ３３に記憶させる。よって、異常報知部を使用して水濡れがあった否かを確認することができる。

なお、水濡れを検知する方法としては水濡れシールなどが公知であるが、水濡れシールは湿気等による誤検知防止のために密閉した空間等に貼付する必要がある。このため、水濡れを確認するために電池パック１０を分解する必要があった。この点、本実施形態によれば、電池パック１０を分解しなくても水濡れを確認することができる。

なお、上記した実施形態においては、異常検知部３２は、接続端子２１の電圧値の変化を検知することで、水濡れを検知するようにしたが、他の異常を他の方法で検知するようにしてもよい。

例えば、電池パック１０の内部に加速度センサーを設け、この加速度センサーによって落下の衝撃を検出するようにしてもよい。そして、落下の衝撃が所定レベルを超えている場合に、その内容をメモリ３３に記憶させてもよい。

また、電池パック１０の内部に温度測定用センサーを設け、この温度測定用センサーによって高温を検出するようにしてもよい。そして、温度が所定レベルを超えている場合に、その内容をメモリ３３に記憶させてもよい。

なお、複数種類の異常をメモリ３３に記憶させる場合、その異常の内容ごとに異なる表示態様でＬＥＤ２３を点灯させるようにしてもよい。

なお、本発明の電池パック１０が取り付けられる対象機器は電動工具に限らない。本発明の電池パック１０が取り付けられる対象機器には、農業機器、園芸機器、クリーナ、コンプレッサなどの動力機器や、ランタン、音響機器（ラジオ）なども含まれる。

１０電池パック
１１上カバー
１１ａ端子カバー部
１１ｂスライド部
１１ｃボタンカバー部
１１ｄＬＥＤ窓
１１ｅラッチ用開口
１２下カバー
１３ラッチ
１４電池セル
２０基板
２１接続端子
２１ａ第１の接続端子
２１ｂ第２の接続端子
２１ｃ第３の接続端子
２１ｄ第４の接続端子
２１ｅ第５の接続端子
２１ｆ第６の接続端子
２１ｇ第７の接続端子
２１ｈ第８の接続端子
２２ボタンスイッチ
２３ＬＥＤ
３０制御装置
３１充放電制御部
３２異常検知部
３３メモリ
３４表示制御部
４０残量表示部（異常報知部）

Claims

水濡れが発生したことを検知する異常検知部と、
前記異常検知部が水濡れを検知したか否かを記憶する不揮発性のメモリと、
前記メモリに記憶された水濡れの履歴情報を基に水濡れの報知を行う異常報知部と、
を備え、
前記異常報知部は、故障が発生する前に、所定の操作がされたときに、前記メモリに記憶された水濡れの履歴情報を基に水濡れの報知を行うことが可能である、電池パック。
電池残量を表示する残量表示部を前記異常報知部として使用したことを特徴とする、請求項１記載の電池パック。
前記電池パックと対象機器とを電気的に接続するための複数の接続端子を備え、
前記異常検知部は、前記接続端子の電圧値の変化を検知することで、水濡れを検知することを特徴とする、請求項１又は２記載の電池パック。