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JP2005131770A - Battery pack, power tool and power tool system - Google Patents

Battery pack, power tool and power tool system Download PDF

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JP2005131770A
JP2005131770A JP2003373291A JP2003373291A JP2005131770A JP 2005131770 A JP2005131770 A JP 2005131770A JP 2003373291 A JP2003373291 A JP 2003373291A JP 2003373291 A JP2003373291 A JP 2003373291A JP 2005131770 A JP2005131770 A JP 2005131770A
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JP
Japan
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battery pack
stop command
battery
command signal
discharge stop
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JP2003373291A
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Japanese (ja)
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Toshihiko Ichise
俊彦 市瀬
Masatoshi Nagayama
雅敏 永山
Akihiro Taniguchi
明宏 谷口
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

【課題】 本発明は、電動工具のモータの電流制御及び電池パックの過放電防止の両機能を備えた簡単な構成の安価な電動工具システム、その電池パック及び電動工具を提供する。
【解決手段】 本発明の電動工具は、電池パックの電源出力端子対と接続された電源入力端子対と、各電池セルの電圧のいずれか1つが第1の値より低い時放電停止指令信号を出力する電池パックの放電停止指令信号を入力する放電停止指令信号入力端子と、電源入力端子対に直列に接続されたモータ及び半導体スイッチング素子と、操作部と、操作からの指令に基づいてモータ制御信号を生成し、放電停止指令信号を入力していなければ、モータ制御信号により半導体スイッチング素子を制御し、放電停止指令信号を入力すれば、半導体スイッチング素子を停止させる制御部と、を有する。
【選択図】図1
PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an inexpensive electric tool system having a simple configuration having both functions of current control of a motor of an electric tool and prevention of overdischarge of a battery pack, the battery pack and the electric tool.
An electric power tool according to the present invention provides a discharge stop command signal when any one of a power input terminal pair connected to a power output terminal pair of a battery pack and a voltage of each battery cell is lower than a first value. Motor control based on a discharge stop command signal input terminal for inputting a discharge stop command signal of the battery pack to be output, a motor and semiconductor switching element connected in series to the pair of power input terminals, an operation unit, and a command from the operation A controller that controls the semiconductor switching element by a motor control signal if a signal is generated and a discharge stop command signal is not input, and stops the semiconductor switching element if a discharge stop command signal is input.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、電池パック、電動工具及び電動工具システムに関する。   The present invention relates to a battery pack, a power tool, and a power tool system.

現在電動工具には、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池が使用されている。ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池にはメモリー効果がある。メモリー効果とは、使い切らない状態で充電してしまうと、その充電レベルを記憶してしまい、容量が残っているのに記憶されたレベルで電圧が下がってしまうというものである。ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池で動作する電動工具においては、電池を完全に放電することでメモリー効果を解消してきた。   Currently, nickel cadmium batteries and nickel metal hydride batteries are used for electric tools. Nickel cadmium batteries and nickel metal hydride batteries have a memory effect. The memory effect is that if the battery is charged without being used up, the charge level is stored, and the voltage drops at the stored level even though the capacity remains. In power tools that operate on nickel cadmium batteries and nickel metal hydride batteries, the memory effect has been eliminated by completely discharging the batteries.

リチウムイオン電池の単位重量当たりのエネルギー密度は、ニッケル水素電池の単位重量当たりのエネルギー密度の約2倍に達する。このため、最近の携帯電話、携帯用パーソナルコンピュータの電池パックはリチウムイオン電池が主流になりつつある。電動工具用電池パックとしてリチウムイオン電池を使用すると、電池パックを小型軽量化で大容量化でき、操作性の良い電動工具を実現できる。しかしながら、リチウムイオン電池はニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池と違って、長期間過放電状態にあると電極が不活性になって、充電しても初期の充電容量に回復できなくなって、寿命が尽きてしまう。リチウムイオン電池の過放電を防止するために、リチウムイオン電池には、電池電圧が設定された電圧よりも低くなると、放電を強制的に遮断する保護回路を設ける必要がある。   The energy density per unit weight of the lithium ion battery reaches approximately twice the energy density per unit weight of the nickel metal hydride battery. For this reason, lithium ion batteries are becoming mainstream in battery packs of recent mobile phones and portable personal computers. When a lithium ion battery is used as a battery pack for an electric tool, the battery pack can be reduced in size and weight, and the capacity can be increased, and an electric tool with good operability can be realized. However, unlike nickel cadmium batteries and nickel metal hydride batteries, the lithium ion battery becomes inactive when it is in an overdischarged state for a long period of time, and even if it is charged, it cannot be recovered to its initial charge capacity and its life is exhausted. End up. In order to prevent overdischarge of the lithium ion battery, the lithium ion battery needs to be provided with a protection circuit that forcibly cuts off the discharge when the battery voltage becomes lower than a set voltage.

特許文献1(特開2001−339867号公報)に、従来例のリチウムイオン電池とモータを内蔵する電気機器が開示されている。特許文献1の電気機器は、主として電気かみそりや電動歯ブラシである。図3は、従来例のリチウムイオン電池とモータを内蔵する電気機器の構成を示す回路ブロック図である。図3において、1はリチウムイオン二次電池、2はモータ、3は電池管理回路、4は保護回路、10は電池パック、11は充電回路、12は充電スイッチ、13は充電制御回路、14は電源回路、15は電源スイッチ、16は第3電圧検出回路、17は電源ダイオード、18は電池ダイオード、19はLED、20は演算回路、21はスイッチング回路、22は操作スイッチである。   Patent Document 1 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-339867) discloses an electric device including a conventional lithium ion battery and a motor. The electric device of Patent Document 1 is mainly an electric razor or an electric toothbrush. FIG. 3 is a circuit block diagram showing the configuration of an electric device incorporating a conventional lithium ion battery and motor. In FIG. 3, 1 is a lithium ion secondary battery, 2 is a motor, 3 is a battery management circuit, 4 is a protection circuit, 10 is a battery pack, 11 is a charging circuit, 12 is a charging switch, 13 is a charging control circuit, and 14 is A power supply circuit, 15 is a power switch, 16 is a third voltage detection circuit, 17 is a power diode, 18 is a battery diode, 19 is an LED, 20 is an arithmetic circuit, 21 is a switching circuit, and 22 is an operation switch.

保護回路4は、主保護回路4Aとサブ保護回路4Bとを有する。主保護回路4Aは、第1の保護回路4aと第2の保護回路4bとを有する。第1の保護回路4aは、第1の電圧検出回路5aと第1のスイッチング素子6aとを有する。第1のスイッチング素子6aは、モータ2と直列に接続されている。リチウムイオン二次電池1の電圧が第1設定電圧以下になると、第1のスイッチング素子6aは、モータ2に流れる電流を遮断する。第2の保護回路4bは、第2の電圧検出回路5bと第2のスイッチング素子6bとを有する。第2のスイッチング素子6bは、リチウムイオン二次電池1と直列に接続されている。リチウムイオン二次電池1の電圧が第2設定電圧以下になると、第2のスイッチング素子6bは、リチウムイオン二次電池1から流れる電流を遮断する。   The protection circuit 4 includes a main protection circuit 4A and a sub protection circuit 4B. The main protection circuit 4A includes a first protection circuit 4a and a second protection circuit 4b. The first protection circuit 4a includes a first voltage detection circuit 5a and a first switching element 6a. The first switching element 6 a is connected in series with the motor 2. When the voltage of the lithium ion secondary battery 1 becomes equal to or lower than the first set voltage, the first switching element 6 a blocks the current flowing through the motor 2. The second protection circuit 4b includes a second voltage detection circuit 5b and a second switching element 6b. The second switching element 6 b is connected in series with the lithium ion secondary battery 1. When the voltage of the lithium ion secondary battery 1 becomes equal to or lower than the second set voltage, the second switching element 6b cuts off the current flowing from the lithium ion secondary battery 1.

特開2001−339867号公報JP 2001-339867 A

電動工具において、通常20A〜30A、最大では100A程度の電流がそのモータに流れる。現在多く出回っている安価なスイッチング素子は、20A程度の電流にしか対応できない。100Aの電流に対応可能なスイッチング素子は高価であり、このスイッチング素子を2個も使用する電動工具システムは高価なものになってしまうという問題があった。   In an electric power tool, a current of about 20A to 30A and about 100A at the maximum normally flows through the motor. Inexpensive switching elements that are currently widely available can only handle a current of about 20A. A switching element that can handle a current of 100 A is expensive, and a power tool system that uses two of these switching elements is expensive.

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、1個の大電流用(例えば100Aの電流容量を有する)半導体スイッチング素子のみを使用して、電動工具のモータの電流制御及び電池パックの過放電防止の両機能を行う簡単な構成の安価な電動工具システム、その電池パック及び電動工具を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such problems, and uses only one large-current (for example, having a current capacity of 100 A) semiconductor switching element to control the current of the motor of the electric tool. An object of the present invention is to provide an inexpensive electric tool system having a simple configuration that performs both functions of preventing overdischarge of a battery pack, and the battery pack and the electric tool.

上記課題を解決するため、本発明は以下の構成を有する。請求項1に記載の発明は、複数の電池セルを直列接続した電池セル直列体と、各電池セルの電圧を検出し、各電池セルの電圧のいずれか1つが第1の値より低い状態が一定時間継続した時放電停止指令信号を出力する制御部と、前記電池セル直列体の両端子と直接又はヒューズを介して接続された電源出力端子対と、前記放電停止指令信号を出力する放電停止指令信号出力端子と、を有し、負荷である電動工具と着脱可能に接続される接続コネクタと、を有することを特徴とする電池パックである。   In order to solve the above problems, the present invention has the following configuration. According to the first aspect of the present invention, a battery cell serial body in which a plurality of battery cells are connected in series and the voltage of each battery cell are detected, and any one of the voltages of each battery cell is lower than the first value. A control unit that outputs a discharge stop command signal when continued for a certain period of time, a pair of power output terminals connected directly or via a fuse to both terminals of the battery cell series body, and a discharge stop that outputs the discharge stop command signal A battery pack comprising: a command signal output terminal; and a connection connector detachably connected to a power tool as a load.

本発明は、電池パックにスイッチング素子を設けず、放電停止指令信号出力端子を設け、放電停止指令信号により電動工具のスイッチング素子を遮断させる。これにより、電動工具のスイッチング素子に電動工具のモータの電流制御と、電池パックの過放電防止との2つの役割を果たさせる。本発明の電池パックを用いて、1個の大電流用(例えば100Aの電流容量を有する)半導体スイッチング素子のみを使用して、電動工具のモータの電流制御及び電池パックの過放電防止の両機能を行う簡単な構成で安価な電動工具システムを実現出来る。   In the present invention, the battery pack is not provided with a switching element, a discharge stop command signal output terminal is provided, and the switching element of the electric tool is shut off by the discharge stop command signal. Thereby, the switching element of the power tool plays two roles of current control of the motor of the power tool and prevention of overdischarge of the battery pack. Using the battery pack of the present invention, only one large current (for example, having a current capacity of 100 A) semiconductor switching element is used, and both the current control of the motor of the electric tool and the overdischarge prevention of the battery pack are performed. An inexpensive power tool system can be realized with a simple configuration.

一般的に時定数遅れは、ノイズ等による誤動作を防止する目的で設けられている。電動工具のモータ始動時の突入電流は大変大きく、電池の内部抵抗により大きな電圧ドロップが発生する。本発明は、時定数遅れを設けることにより、この電圧ドロップに反応しない電動工具システムを実現出来る。
「電動工具」は、例えば穴あけ機(ハンマドリル、電動ハンマを含む。)、締め付け機(インパクトドライバ、電動レンチ、スクリュードライバを含む。)、切断機、切削機、研磨機、セメント等の練り機、墨出し器、草刈器を含む。金工用、石工用、木工用等の用途を含む。
Generally, the time constant delay is provided for the purpose of preventing malfunction due to noise or the like. The inrush current when starting the motor of the electric tool is very large, and a large voltage drop occurs due to the internal resistance of the battery. The present invention can realize a power tool system that does not react to this voltage drop by providing a time constant delay.
“Electric tool” includes, for example, a drilling machine (including a hammer drill and an electric hammer), a tightening machine (including an impact driver, an electric wrench, and a screw driver), a cutting machine, a cutting machine, a polishing machine, a kneading machine such as cement, Ink brush and mower are included. Includes applications such as metalwork, masonry, and woodwork.

請求項2に記載の発明は、前記制御部は、各電池セルの電圧のいずれか1つが前記第1の値より高い第2の値より高い時、充電停止指令信号を前記放電停止指令信号出力端子又は前記接続コネクタの他の端子から出力することを特徴とする請求項1に記載の電池パックである。
本発明の電池パックには半導体スイッチング素子を設けず、電池パックが充電停止指令信号を出力し、充電停止指令信号により充電器の半導体スイッチング素子を遮断させる。これにより、この半導体スイッチング素子に充電器の電流制御と、電池パックの過充電防止との2つの役割を果たさせる。本発明の電池パックを用いて、1個の大電流用半導体スイッチング素子のみを使用して、充電器の電流制御、及び電池パックの過充電防止の両機能を行う簡単な構成で安価な電動工具システムを実現できる。
According to a second aspect of the present invention, the control unit outputs a charge stop command signal when the voltage of each battery cell is higher than a second value higher than the first value. 2. The battery pack according to claim 1, wherein the battery pack outputs from a terminal or another terminal of the connection connector.
The battery pack of the present invention is not provided with a semiconductor switching element, but the battery pack outputs a charge stop command signal, and the semiconductor switching element of the charger is shut off by the charge stop command signal. Thereby, this semiconductor switching element plays two roles of current control of the charger and prevention of overcharge of the battery pack. Using the battery pack of the present invention, an inexpensive electric tool with a simple configuration that performs both functions of charger current control and battery pack overcharge prevention using only one large-current semiconductor switching element A system can be realized.

請求項3に記載の発明は、前記電池セルの表面温度を検出し、前記電池セルの表面温度が一定値以上になった時放電停止指令信号を出力する温度検出器と、を更に有することを特徴とする請求項1に記載の電池パックである。
リチウムイオン電池は、内部抵抗が大きいため放電時の発熱が大きく、更に高温状態では性能が著しく低下するという特徴がある。本発明は、電池セルの表面温度が一定値以上になったら放電を停止し冷却することにより、高い信頼性を有する電池パックを実現できる。
The invention according to claim 3 further includes a temperature detector that detects a surface temperature of the battery cell and outputs a discharge stop command signal when the surface temperature of the battery cell becomes a predetermined value or more. The battery pack according to claim 1, wherein the battery pack is a battery pack.
Lithium ion batteries are characterized in that the internal resistance is large, so heat is generated during discharge, and the performance is significantly degraded at high temperatures. The present invention can realize a highly reliable battery pack by stopping discharge and cooling when the surface temperature of the battery cell reaches a certain value or more.

請求項4に記載の発明は、直列接続した複数の電池セルを有する電池パックの電源出力端子対と接続され前記電池パックから電力の供給を受ける電源入力端子対と、各電池セルの電圧のいずれか1つが第1の値より低い時放電停止指令信号を出力する前記電池パックの放電停止指令信号出力端子と接続される放電停止指令信号入力端子と、を有し、前記電池パックと着脱可能に接続される接続コネクタと、前記電源入力端子対に直列に接続されたモータ及び前記モータの電流を制御する半導体スイッチング素子と、ユーザから操作指令を入力する操作部と、前記操作指令に基づいてモータ制御信号を生成し、前記放電停止指令信号入力端子から前記放電停止指令信号を入力していなければ、前記モータ制御信号により前記半導体スイッチング素子を制御し、前記放電停止指令信号入力端子から前記放電停止指令信号を入力すれば、前記半導体スイッチング素子を停止させる制御部と、を有することを特徴とする電動工具である。   According to a fourth aspect of the present invention, any one of a pair of power input terminals connected to a power output terminal pair of a battery pack having a plurality of battery cells connected in series and receiving power from the battery pack, and a voltage of each battery cell A discharge stop command signal input terminal connected to a discharge stop command signal output terminal of the battery pack that outputs a discharge stop command signal when one is lower than the first value, and is detachable from the battery pack A connection connector to be connected, a motor connected in series to the power input terminal pair, a semiconductor switching element for controlling the current of the motor, an operation unit for inputting an operation command from a user, and a motor based on the operation command If the control signal is generated and the discharge stop command signal is not input from the discharge stop command signal input terminal, the semiconductor switching is performed by the motor control signal. Controls child, entering the discharge stop command signal from said discharge stop command signal input terminal, a power tool and having a control unit for stopping the semiconductor switching element.

電池パックにスイッチング素子を設けず、放電停止指令信号出力端子を設け、放電停止指令信号を出力させる。本発明の電動工具は、放電停止指令信号を入力すると、通常モータ制御信号により制御する半導体スイッチング素子を遮断させる。これにより、電動工具の半導体スイッチング素子に電動工具のモータの電流制御と、電池パックの過放電防止との2つの役割を果たさせる。本発明は、1個の大電流用半導体スイッチング素子のみを使用して、電動工具のモータの電流制御及び電池パックの過放電防止の両機能を行う簡単な構成で安価な電動工具システムを実現できる。   The battery pack is not provided with a switching element, and a discharge stop command signal output terminal is provided to output a discharge stop command signal. When the electric power stop tool of the present invention receives a discharge stop command signal, it normally shuts off the semiconductor switching element controlled by the motor control signal. As a result, the semiconductor switching element of the power tool plays two roles of current control of the motor of the power tool and prevention of overdischarge of the battery pack. The present invention can realize an inexpensive electric tool system with a simple configuration that uses only one large-current semiconductor switching element to perform both functions of electric current control of the electric tool motor and prevention of overdischarge of the battery pack. .

請求項5に記載の発明は、前記半導体スイッチング素子は電界効果トランジスタ(FET)であって、前記モータ制御信号が、パルス幅変調(PWM)信号であることを特徴とする請求項4に記載の電動工具である。この構成により、1つの半導体スイッチング素子を用いて、モータの回転数及び/又はトルク制御と、電池パックの過放電防止の両機能を行うことが出来る。   According to a fifth aspect of the present invention, the semiconductor switching element is a field effect transistor (FET), and the motor control signal is a pulse width modulation (PWM) signal. It is a power tool. With this configuration, both functions of motor rotation speed and / or torque control and battery pack overdischarge prevention can be performed using a single semiconductor switching element.

請求項6に記載の発明は、請求項1から請求項3のいずれかの請求項に記載の電池パックと、請求項4又は請求項5に記載の電動工具と、を有することを特徴とする電動工具システムである。本発明は、1個の大電流用半導体スイッチング素子のみを使用して、電動工具のモータの電流制御、及び電池パックの過放電防止の両機能を行う簡単な構成で安価な電動工具システムを実現できるという作用を有する。   A sixth aspect of the present invention includes the battery pack according to any one of the first to third aspects and the electric power tool according to the fourth or fifth aspect. It is a power tool system. The present invention realizes an inexpensive electric tool system with a simple configuration that performs both functions of electric current control of the electric tool motor and prevention of over-discharge of the battery pack using only one large-current semiconductor switching element. Has the effect of being able to.

請求項7に記載の発明は、複数の電池セルを直列に接続した電池セル直列体と、前記電池セル直列体と直列に接続され、その電流を制御する半導体スイッチング素子と、前記電池セル直列体と前記半導体スイッチング素子との直列体の両端子と接続され負荷である電動工具に電力を供給する電源出力端子対と、前記電動工具からそのモータを制御するモータ制御信号を入力するモータ制御信号入力端子と、を有し、前記電動工具と着脱可能に接続される接続コネクタと、各電池セルの電圧を検出し、各電池セルの電圧のいずれか1つが第1の値より低い状態が一定時間継続した時は放電停止指令信号を生成し、前記放電停止指令信号を生成していなければ、前記モータ制御信号により前記半導体スイッチング素子を制御し、前記放電停止指令信号を生成していれば、前記半導体スイッチング素子を停止させる制御部と、を有することを特徴とする電池パックである。   The invention according to claim 7 is a battery cell serial body in which a plurality of battery cells are connected in series, a semiconductor switching element connected in series with the battery cell serial body and controlling the current, and the battery cell serial body. And a pair of power supply output terminals connected to both terminals of the series body of the semiconductor switching element and supplying power to the power tool as a load, and a motor control signal input for inputting a motor control signal for controlling the motor from the power tool A connection connector that is detachably connected to the electric tool, and detects a voltage of each battery cell, and a state in which any one of the voltages of each battery cell is lower than the first value is a certain time If the discharge stop command signal is not generated, the semiconductor switching element is controlled by the motor control signal, and the discharge stop command is generated. If it generates No., a battery pack and having a control unit for stopping the semiconductor switching element.

本発明の電池パックは、モータ制御信号入力端子を設け、そこから入力されるモータ制御信号を用いて内蔵する半導体スイッチング素子を制御する。電池パックの半導体スイッチング素子が電動工具のモータの電流制御及び電池パックの過放電防止の両機能を行うことより、本発明の電池パックと接続される電動工具にモータの電流制御用半導体スイッチング素子を設ける必要がない。本発明の電池パックを用いて、1個の大電流用半導体スイッチング素子のみを使用して、電動工具のモータの電流制御及び電池パックの過放電防止の両機能を行う簡単な構成で安価な電動工具システムを実現できる。
本発明は、時定数遅れを設けることにより、この電圧ドロップに反応しない電動工具システムを実現出来る。
The battery pack of the present invention is provided with a motor control signal input terminal, and controls a built-in semiconductor switching element using a motor control signal input therefrom. Since the semiconductor switching element of the battery pack performs both functions of current control of the motor of the electric tool and prevention of overdischarge of the battery pack, the electric current tool connected to the battery pack of the present invention has a semiconductor switching element for current control of the motor. There is no need to provide it. Using the battery pack of the present invention, an electric motor with a simple configuration that performs both functions of current control of the motor of the electric tool and prevention of overdischarge of the battery pack using only one large-current semiconductor switching element. A tool system can be realized.
The present invention can realize a power tool system that does not react to this voltage drop by providing a time constant delay.

請求項8に記載の発明は、前記電池が、リチウムイオン電池であることを特徴とする請求項7に記載の電池パックである。
本発明は、リチウムイオン電池の過放電を防止し、その性能が著しく低下することを防止する。本発明は、リチウムイオン電池を用いることにより、高い信頼性を有し軽量小型で大容量の電池パックを実現できるという作用を有する。
The invention according to claim 8 is the battery pack according to claim 7, wherein the battery is a lithium ion battery.
The present invention prevents overdischarge of a lithium ion battery and prevents its performance from being significantly reduced. The present invention has the effect of using a lithium ion battery to realize a battery pack having high reliability, light weight, small size and large capacity.

請求項9に記載の発明は、ユーザから操作指令を入力する操作部と、電源入力端子対と直接又はヒューズを介して接続されたモータと、前記操作指令に基づいて前記モータを制御するモータ制御信号を生成する制御部と、直列接続した複数の電池セルを有する電池パックの電源出力端子対と接続し前記電池パックから電力の供給を受ける前記電源入力端子対と、前記モータ制御信号を出力するモータ制御信号出力端子と、を有し、前記電池パックと着脱可能に接続される接続コネクタと、を有することを特徴とする電動工具である。   According to a ninth aspect of the present invention, there is provided an operation unit for inputting an operation command from a user, a motor connected to a pair of power input terminals directly or via a fuse, and motor control for controlling the motor based on the operation command. A control unit that generates a signal, a power output terminal pair of a battery pack having a plurality of battery cells connected in series, and the power input terminal pair that receives supply of power from the battery pack, and outputs the motor control signal A power tool comprising: a motor control signal output terminal; and a connection connector detachably connected to the battery pack.

本発明の電動工具は、モータ制御信号出力端子を設け、そこから出力されるモータ制御信号を用いて電池パックが内蔵する半導体スイッチング素子を制御する。電池パックの半導体スイッチング素子が電動工具のモータの電流制御及び電池パックの過放電防止の両機能を行うことより、本発明の電動工具にはモータの電流制御用半導体スイッチング素子を設ける必要がない。本発明の電動工具を用いて、1個の大電流用半導体スイッチング素子のみを使用して、電動工具のモータの電流制御及び電池パックの過放電防止の両機能を行う簡単な構成で安価な電動工具システムを実現できる。   The electric power tool of the present invention is provided with a motor control signal output terminal, and controls a semiconductor switching element built in the battery pack using a motor control signal output therefrom. Since the semiconductor switching element of the battery pack performs both functions of current control of the motor of the electric tool and prevention of overdischarge of the battery pack, the electric tool of the present invention does not need to be provided with a semiconductor switching element for current control of the motor. Using the electric power tool of the present invention, the electric tool is inexpensive and has a simple configuration that performs both the current control of the electric tool motor and the overdischarge prevention function of the battery pack using only one large-current semiconductor switching element. A tool system can be realized.

請求項10に記載の発明は、請求項7又は請求項8に記載の電池パックと、請求項9に記載の電動工具と、を有することを特徴とする電動工具システムである。本発明は、1個の大電流用半導体スイッチング素子のみを使用して、電動工具のモータの電流制御及び電池パックの過放電防止の両機能を行う簡単な構成で安価な電動工具システムを実現できる。   A tenth aspect of the present invention is an electric power tool system including the battery pack according to the seventh or eighth aspect and the electric power tool according to the ninth aspect. The present invention can realize an inexpensive electric tool system with a simple configuration that uses only one large-current semiconductor switching element to perform both functions of electric current control of the electric tool motor and prevention of overdischarge of the battery pack. .

請求項11に記載の発明は、前記半導体スイッチング素子は電界効果トランジスタ(FET)であって、前記モータ制御信号が、パルス幅変調(PWM)信号であることを特徴とする請求項8に記載の電動工具システムである。この構成により、1つの半導体スイッチング素子を用いて、モータの回転数及び/又はトルク制御と、電池パックの過放電防止の両機能を行うことが出来る。   The invention according to claim 11 is characterized in that the semiconductor switching element is a field effect transistor (FET), and the motor control signal is a pulse width modulation (PWM) signal. It is a power tool system. With this configuration, both functions of motor rotation speed and / or torque control and battery pack overdischarge prevention can be performed using a single semiconductor switching element.

本発明によれば、1個の大電流用(例えば100Aの電流容量を有する)半導体スイッチング素子のみを使用して、電動工具のモータの電流制御及び電池パックの過放電防止の両機能を行う簡単な構成の安価な電動工具システム、その電池パック及び電動工具をを実現できるという有利な効果が得られる。   According to the present invention, only one large-current (for example, having a current capacity of 100 A) semiconductor switching element is used to perform both the current control of the electric tool motor and the prevention of overdischarge of the battery pack. An advantageous effect of realizing an inexpensive electric tool system, a battery pack, and an electric tool with a simple structure can be obtained.

以下本発明の実施をするための最良の形態を具体的に示した実施の形態について、図面とともに記載する。   DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments that specifically show the best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.

《実施の形態1》
図1を用いて、実施の形態1の電動工具システム(電池パック及び電動工具を有する。)について説明する。図1は、本発明の実施の形態1の電動工具システムの構成を示す回路ブロック図である。図1において、101は電池パック、102は電動工具である。
Embodiment 1
The power tool system (including a battery pack and a power tool) of the first embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a circuit block diagram showing the configuration of the electric power tool system according to Embodiment 1 of the present invention. In FIG. 1, 101 is a battery pack, and 102 is a power tool.

電池パック101は、6個の電池セル111〜116を直列に接続した電池セル直列体、電池保護用IC117、時定数用コンデンサ118、温度検知器119、接続コネクタ及びヒューズ(電流ヒューズ及び/又は温度ヒューズ)を有する。温度検知器119は、正特性サーミスタ131及び比較器132を有する。接続コネクタは、電池セル直列体の両端子とヒューズを介して接続された電源出力端子対121、122と、放電停止指令信号を出力する放電停止指令信号出力端子120と、を有し、負荷である電動工具102と着脱可能に接続される。本実施の形態においては、電池セル111〜116はリチウムイオン電池である。実施の形態1の電池パック101は、過放電防止用の半導体スイッチング素子を有していない。   The battery pack 101 includes a battery cell series body in which six battery cells 111 to 116 are connected in series, a battery protection IC 117, a time constant capacitor 118, a temperature detector 119, a connection connector, and a fuse (current fuse and / or temperature). Fuse). The temperature detector 119 includes a positive temperature coefficient thermistor 131 and a comparator 132. The connection connector has a pair of power output terminals 121 and 122 connected to both terminals of the battery cell series body via a fuse, and a discharge stop command signal output terminal 120 that outputs a discharge stop command signal. A power tool 102 is detachably connected. In the present embodiment, battery cells 111 to 116 are lithium ion batteries. The battery pack 101 of Embodiment 1 does not have a semiconductor switching element for preventing overdischarge.

電動工具102は、ANDゲート(遮断回路)131、半導体スイッチング素子(FET)132、モータ133、ON/OFFスイッチ134、可変抵抗器135、パルス発生器136、接続コネクタを有する。接続コネクタは、電池パック101から電力の供給を受ける電源入力端子対141、142と、放電停止指令信号を入力する放電停止指令信号入力端子140と、を有し、電池パック101と着脱可能に接続される。電源入力端子対141、142は電源出力端子対121、122とそれぞれ接続される。放電停止指令信号入力端子140は、放電停止指令信号出力端子120と接続される。モータ133及びモータの電流を制御するFET132とは、電源入力端子対141、142に直列に接続される。   The electric tool 102 includes an AND gate (cutoff circuit) 131, a semiconductor switching element (FET) 132, a motor 133, an ON / OFF switch 134, a variable resistor 135, a pulse generator 136, and a connection connector. The connection connector includes a pair of power input terminals 141 and 142 that receive power from the battery pack 101 and a discharge stop command signal input terminal 140 that inputs a discharge stop command signal, and is detachably connected to the battery pack 101. Is done. The power input terminal pair 141, 142 is connected to the power output terminal pair 121, 122, respectively. Discharge stop command signal input terminal 140 is connected to discharge stop command signal output terminal 120. The motor 133 and the FET 132 that controls the motor current are connected in series to the power input terminal pair 141 and 142.

電池パック101において、電池保護用IC117は、電池セル111〜116のそれぞれの電池セルの両端電圧を検出する。
電池パック101が電動工具102に電力を供給する(放電する)時、電池保護用IC117は、いずれか1つの電池セルの両端電圧が第1の所定値(下限値)より低くなった場合、その電池セルが過放電状態にならないように放電停止指令信号を生成し、放電停止指令信号出力端子120を通じて電動工具102に出力する。放電停止指令信号に従って電動工具102のFET132がOFFになり、電池パック101の放電が停止される。第1の所定値にヒステリシスを設けることにより、電池保護用IC117は、電池パック101の放電が停止して電池セルの両端電圧が上昇しても、その放電停止指令信号の出力を継続する。第1の所定値にヒステリシスを設けることにより、電動工具102がチャタリングすることを防止できる。
In the battery pack 101, the battery protection IC 117 detects the voltage across the battery cells 111 to 116.
When the battery pack 101 supplies (discharges) power to the electric tool 102, the battery protection IC 117 determines that the voltage across the battery cell is lower than the first predetermined value (lower limit value). A discharge stop command signal is generated so that the battery cell is not overdischarged, and is output to the electric tool 102 through the discharge stop command signal output terminal 120. According to the discharge stop command signal, the FET 132 of the electric tool 102 is turned off, and the discharge of the battery pack 101 is stopped. By providing hysteresis to the first predetermined value, the battery protection IC 117 continues to output the discharge stop command signal even when the discharge of the battery pack 101 stops and the voltage across the battery cell rises. By providing hysteresis at the first predetermined value, the electric tool 102 can be prevented from chattering.

充電器で電池パック101を充電する時、電池保護用IC117は、いずれか1つの電池セルの両端電圧が第2の所定値(上限値であって、第1の所定値より高い値)より高くなった場合、充電停止指令信号を生成し、放電停止指令信号出力端子120を通じて充電器に出力する。充電停止指令信号に従って充電器の充電電流制御素子(典型的にはFET)がOFFになり、電池パック101への充電が停止される。第2の所定値にヒステリシスを設けることにより、電池保護用IC117は、充電器の充電が停止して電池セルの両端電圧が下降しても、その充電停止指令信号の出力を継続する。第2の所定値にヒステリシスを設けることにより、充電器がチャタリングすることを防止できる。充電停止指令信号の出力端子と放電停止指令信号の出力端子とを別個の端子としても良い。   When charging the battery pack 101 with the charger, the battery protection IC 117 causes the voltage across one of the battery cells to be higher than the second predetermined value (the upper limit value, which is higher than the first predetermined value). When it becomes, it generates a charge stop command signal and outputs it to the charger through the discharge stop command signal output terminal 120. In accordance with the charge stop command signal, the charging current control element (typically FET) of the charger is turned OFF, and charging to the battery pack 101 is stopped. By providing hysteresis to the second predetermined value, the battery protection IC 117 continues to output the charge stop command signal even if the charging of the charger stops and the voltage across the battery cell drops. By providing hysteresis at the second predetermined value, the charger can be prevented from chattering. The output terminal for the charge stop command signal and the output terminal for the discharge stop command signal may be separate terminals.

時定数用コンデンサ118により、電池保護用IC117の応答が所定時間遅れる。電池保護用IC117は、モータ133の起動時の突入電流等による瞬間的な電圧低下に反応しない(瞬間的な電圧低下では放電停止指令信号を出力しない。)。つまり、電池保護用IC117は、いずれか1つの電池セルの両端電圧が第1の所定値より低くなり、その状態が一定時間継続した場合、放電停止指令信号を放電停止指令信号出力端子120から出力する。放電停止指令信号を解除する場合にも、電池保護用IC117の応答が所定時間遅れる。全ての電池セルの両端電圧が第1の所定値より所定値(ヒステリシス電圧)以上高くなった状態が一定時間継続した場合、電池保護用IC117は放電停止指令信号を停止する。   The time constant capacitor 118 delays the response of the battery protection IC 117 by a predetermined time. The battery protection IC 117 does not react to an instantaneous voltage drop due to an inrush current or the like at the start of the motor 133 (does not output a discharge stop command signal if it is an instantaneous voltage drop). That is, the battery protection IC 117 outputs a discharge stop command signal from the discharge stop command signal output terminal 120 when the voltage across one of the battery cells is lower than the first predetermined value and the state continues for a certain time. To do. Even when the discharge stop command signal is canceled, the response of the battery protection IC 117 is delayed for a predetermined time. When the voltage across both battery cells is higher than the first predetermined value by a predetermined value (hysteresis voltage) or longer, the battery protection IC 117 stops the discharge stop command signal.

リチウムイオン電池は放電時に自己発熱し、高温状態であると性能が著しく低下するという特徴がある。このため、温度検知器119は、電池セル111〜116の表面温度を検知し、表面温度が所定の温度(上限値)を超えた場合、放電停止指令信号を生成し、放電停止指令信号出力端子120を通じて電動工具102に出力する。放電停止指令信号に従って電動工具102のFET132がOFFになり、電池パック101の放電が停止し、電池セル111〜116の表面温度は低下しはじめる。   A lithium ion battery is characterized in that it self-heats during discharge, and its performance is significantly reduced when it is in a high temperature state. For this reason, the temperature detector 119 detects the surface temperature of the battery cells 111 to 116, and generates a discharge stop command signal when the surface temperature exceeds a predetermined temperature (upper limit value), and the discharge stop command signal output terminal. The power is output to the power tool 102 through 120. According to the discharge stop command signal, the FET 132 of the electric tool 102 is turned off, the discharge of the battery pack 101 is stopped, and the surface temperatures of the battery cells 111 to 116 begin to decrease.

電動工具102において、ユーザはON/OFFスイッチ134及び可変抵抗器135(操作部を構成する。)を操作し、モータ133の電源オン、高速駆動、低速駆動、電源オフ等の操作指令を入力する。ユーザがスロットルを操作することにより、可変抵抗器135がパルス発生器136に出力する電圧値(操作指令信号の1つ)が変化する。パルス発生器136は、電圧値に応じてパルスデューティを変化させたパルス信号(PWM信号)を生成する。パルス信号はモータ制御信号である。電池パック101の放電停止指令信号出力端子120から出力された放電停止指令信号は、電動工具102の放電停止指令信号入力端子140に入力される。   In the electric tool 102, the user operates an ON / OFF switch 134 and a variable resistor 135 (which constitutes an operation unit) and inputs operation commands such as power-on, high-speed drive, low-speed drive, and power-off of the motor 133. . When the user operates the throttle, the voltage value (one of the operation command signals) output from the variable resistor 135 to the pulse generator 136 changes. The pulse generator 136 generates a pulse signal (PWM signal) in which the pulse duty is changed according to the voltage value. The pulse signal is a motor control signal. The discharge stop command signal output from the discharge stop command signal output terminal 120 of the battery pack 101 is input to the discharge stop command signal input terminal 140 of the electric tool 102.

ANDゲート131は、パルス発生器136が生成したパルス信号と、放電停止指令信号入力端子140から入力された放電停止指令信号とを入力する。ANDゲート131は、放電停止指令信号入力端子140から放電停止指令信号を入力していなければ、パルス信号(PWM信号)によりFET132を制御する。モータ133は、例えば所定のトルクを出力し又は所定の回転数で回転する。ANDゲート131は、放電停止指令信号入力端子140から放電停止指令信号を入力すれば、FET140を停止させる。パルス発生器136とANDゲート131とは、モータ133の制御部を構成する。   The AND gate 131 inputs the pulse signal generated by the pulse generator 136 and the discharge stop command signal input from the discharge stop command signal input terminal 140. If the discharge stop command signal is not input from the discharge stop command signal input terminal 140, the AND gate 131 controls the FET 132 by a pulse signal (PWM signal). The motor 133 outputs, for example, a predetermined torque or rotates at a predetermined rotation speed. The AND gate 131 stops the FET 140 when a discharge stop command signal is input from the discharge stop command signal input terminal 140. The pulse generator 136 and the AND gate 131 constitute a control unit of the motor 133.

電源出力端子対121は、電池セル直列体の両端子とヒューズを介さず直接接続されても良い。
本実施の形態では6個の電池セルを直列接続しているが、その数は任意である。本発明は、電動工具が内蔵するFETが電動工具のモータの電流制御及び電池パックの過放電防止の両機能を行うことにより、簡単な構成で安価な電動工具システムを実現する。
The power output terminal pair 121 may be directly connected to both terminals of the battery cell series body without using a fuse.
In the present embodiment, six battery cells are connected in series, but the number is arbitrary. The present invention realizes an inexpensive power tool system with a simple configuration by performing both functions of controlling the motor current of the power tool and preventing overdischarge of the battery pack by the FET incorporated in the power tool.

《実施の形態2》
図2を用いて、実施の形態2の電動工具システム(電池パック及び電動工具を有する。)について説明する。図2は、本発明の実施の形態2の電動工具システムの構成を示す回路ブロック図である。図2において、201は電池パック、202は電動工具である。
<< Embodiment 2 >>
A power tool system (including a battery pack and a power tool) according to the second embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a circuit block diagram showing the configuration of the power tool system according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 2, 201 is a battery pack and 202 is an electric tool.

電池パック201は、6個の電池セル111〜116を直列に接続した電池セル直列体、電池保護用IC117、時定数用コンデンサ118、温度検知器119、ANDゲート221、半導体スイッチング素子(実施の形態2ではFET)222、接続コネクタ及びヒューズ(電流ヒューズ及び/又は温度ヒューズ)を有する。接続コネクタは、ヒューズと電池セル直列体とFET222との直列体と接続された電源出力端子対121、122と、モータ制御信号を入力するモータ制御信号入力端子220と、を有し、負荷である電動工具202と着脱可能に接続される。本実施の形態においては、電池セル111〜116はリチウムイオン電池である。   The battery pack 201 includes a battery cell serial body in which six battery cells 111 to 116 are connected in series, a battery protection IC 117, a time constant capacitor 118, a temperature detector 119, an AND gate 221, a semiconductor switching element (embodiment). 2 includes an FET) 222, a connector, and a fuse (current fuse and / or thermal fuse). The connector has a power output terminal pair 121, 122 connected to a series body of a fuse, a battery cell series body, and an FET 222, and a motor control signal input terminal 220 for inputting a motor control signal, and is a load. The power tool 202 is detachably connected. In the present embodiment, battery cells 111 to 116 are lithium ion batteries.

電動工具202は、モータ133、ON/OFFスイッチ134、可変抵抗器135、パルス発生器136、接続コネクタを有する。接続コネクタは、電池パック201から電力の供給を受ける電源入力端子対141、142と、モータ制御信号を出力するモータ制御信号出力端子240と、を有し、電池パック201と着脱可能に接続される。電源入力端子対141、142は電源出力端子対121、122とそれぞれ接続される。モータ制御信号出力端子240は、モータ制御信号入力端子220と接続される。モータ133は、直接又はヒューズを介して電源入力端子対141、142に直列に接続される。図2において、図1と同一のブロック、素子には同一の符号を付し、その説明を省略する。実施の形態2の電動工具202は、モータの電流制御用の半導体スイッチング素子を有していない。   The electric tool 202 includes a motor 133, an ON / OFF switch 134, a variable resistor 135, a pulse generator 136, and a connection connector. The connection connector has a pair of power input terminals 141 and 142 that receive power supply from the battery pack 201 and a motor control signal output terminal 240 that outputs a motor control signal, and is detachably connected to the battery pack 201. . The power input terminal pair 141, 142 is connected to the power output terminal pair 121, 122, respectively. The motor control signal output terminal 240 is connected to the motor control signal input terminal 220. The motor 133 is connected in series to the power input terminal pair 141, 142 directly or via a fuse. 2, the same blocks and elements as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. The electric power tool 202 of the second embodiment does not have a semiconductor switching element for controlling the motor current.

電池パック201において、6個の電池セル111〜116は、直列に接続されている。電池保護用IC117は、各電池セル111〜116の電池電圧を検出する。
電池パック201が電動工具202に電力を供給する(放電する)時、電池保護用IC117は、いずれか1つの電池セルの両端電圧が第1の所定値(下限値)より低くなった場合、その電池セルが過放電状態にならないように放電停止指令信号生成し、ANDゲート221に出力する。放電停止指令信号に従ってANDゲート221はFET222をOFFし、電池パック201の放電が停止される。第1の所定値にヒステリシスを設けることにより、電池保護用IC117は、電池パック201の放電が停止して電池セル111〜116の両端電圧が上昇しても、その放電停止指令信号の出力を継続する。第1の所定値にヒステリシスを設けることにより、電動工具202がチャタリングすることを防止できる。
In the battery pack 201, the six battery cells 111 to 116 are connected in series. The battery protection IC 117 detects the battery voltage of each battery cell 111 to 116.
When the battery pack 201 supplies (discharges) power to the electric power tool 202, the battery protection IC 117 determines that the voltage across the battery cell is lower than the first predetermined value (lower limit). A discharge stop command signal is generated so as to prevent the battery cell from being overdischarged and output to the AND gate 221. In accordance with the discharge stop command signal, the AND gate 221 turns off the FET 222, and the discharge of the battery pack 201 is stopped. By providing hysteresis to the first predetermined value, the battery protection IC 117 continues to output the discharge stop command signal even when the discharge of the battery pack 201 stops and the voltage across the battery cells 111 to 116 rises. To do. By providing hysteresis at the first predetermined value, the electric tool 202 can be prevented from chattering.

充電器で電池パック201を充電する時、電池保護用IC117は、いずれか1つの電池セルの両端電圧が第2の所定値(上限値であって、第1の所定値より高い値)より高くなった場合、充電停止指令信号を生成し、FET222に出力する。充電停止指令信号に従ってFET222がOFFになり、電池パック201への充電が停止される。第2の所定値にヒステリシスを設けることにより、電池保護用IC117は、充電器からの充電が停止して電池セル111〜116の両端電圧が下降しても、その充電停止指令信号の出力を継続する。第2の所定値にヒステリシスを設けることにより、充電器がチャタリングすることを防止できる。時定数用コンデンサ118及び温度検知器119は、実施の形態1と同様の役割を果たす。   When charging the battery pack 201 with the charger, the battery protection IC 117 is configured such that the voltage across one of the battery cells is higher than a second predetermined value (an upper limit value that is higher than the first predetermined value). If it is, a charge stop command signal is generated and output to the FET 222. The FET 222 is turned OFF in accordance with the charge stop command signal, and the charging of the battery pack 201 is stopped. By providing hysteresis to the second predetermined value, the battery protection IC 117 continues to output the charge stop command signal even when charging from the charger stops and the voltage across the battery cells 111 to 116 drops. To do. By providing hysteresis at the second predetermined value, the charger can be prevented from chattering. The time constant capacitor 118 and the temperature detector 119 play the same role as in the first embodiment.

電動工具202において、ユーザはON/OFFスイッチ134及び可変抵抗器135(操作部を構成する。)を操作し、モータ133の電源オン、高速駆動、低速鼓動、電源オフ等の操作指令を入力する。ユーザがスロットルを操作することにより、可変抵抗器135がパルス発生器136に出力する電圧値(操作指令信号の1つ)が変化する。パルス発生器136は、電圧値に応じてパルスデューティを変化させたパルス信号(PWM信号)を生成する。パルス信号はモータ制御信号である。パルス信号はモータ制御信号出力端子240、モータ制御信号入力端子220を通じて電池パック201のANDゲート221に入力される。   In the electric tool 202, the user operates the ON / OFF switch 134 and the variable resistor 135 (which constitutes an operation unit), and inputs operation commands such as power-on, high-speed drive, low-speed beating, and power-off of the motor 133. . When the user operates the throttle, the voltage value (one of the operation command signals) output from the variable resistor 135 to the pulse generator 136 changes. The pulse generator 136 generates a pulse signal (PWM signal) in which the pulse duty is changed according to the voltage value. The pulse signal is a motor control signal. The pulse signal is input to the AND gate 221 of the battery pack 201 through the motor control signal output terminal 240 and the motor control signal input terminal 220.

ANDゲート221は、パルス発生器136が生成したパルス信号(PWM信号)と、電池保護用IC117が出力した放電停止指令信号とを入力する。ANDゲート221は、放電停止指令信号を入力していなければ、パルス信号(PWM信号)によりFET222を制御する。モータ133は、例えば所定のトルクを出力し又は所定の回転数で回転する。ANDゲート221は、放電停止指令信号を入力すれば、FET222を停止させる。電池保護用IC117とANDゲート221とは、制御部を構成する。   The AND gate 221 inputs the pulse signal (PWM signal) generated by the pulse generator 136 and the discharge stop command signal output by the battery protection IC 117. If no discharge stop command signal is input, the AND gate 221 controls the FET 222 by a pulse signal (PWM signal). The motor 133 outputs, for example, a predetermined torque or rotates at a predetermined rotation speed. The AND gate 221 stops the FET 222 when a discharge stop command signal is input. The battery protection IC 117 and the AND gate 221 constitute a control unit.

本実施の形態では6個の電池セルを直列接続しているが、その数は任意である。本発明は、電池パックが内蔵するFETが電動工具のモータの電流制御及び電池パックの過放電防止の両機能を行うことにより、簡単な構成で安価な電動工具システムを実現する。   In the present embodiment, six battery cells are connected in series, but the number is arbitrary. The present invention realizes an inexpensive electric tool system with a simple configuration by performing both functions of controlling the electric current of the electric tool motor and preventing overdischarge of the battery pack by the FET incorporated in the battery pack.

本発明の電池パック、電動工具、電動工具システムは、産業用、家庭用等の用途に有用である。   The battery pack, power tool, and power tool system of the present invention are useful for industrial and household applications.

本発明の実施の形態1の電動工具システムの構成を示す回路ブロック図The circuit block diagram which shows the structure of the electric tool system of Embodiment 1 of this invention 本発明の実施の形態2の電動工具システムの構成を示す回路ブロック図The circuit block diagram which shows the structure of the electric tool system of Embodiment 2 of this invention 従来例のリチウムイオン電池とモータを内蔵する電気機器の構成を示す回路ブロック図Circuit block diagram showing the configuration of a conventional lithium-ion battery and an electric device incorporating a motor

符号の説明Explanation of symbols

101、201 電池パック
102、202 電動工具
111〜116 電池セル
117 電池保護用IC
118 時定数用コンデンサ
119 温度検知器
120〜122、140〜142、220、240 接続端子
121、221 ANDゲート
122、222 FET
135 可変抵抗器
136 パルス発生器
133 モータ
101, 201 Battery pack 102, 202 Electric tool 111-116 Battery cell 117 Battery protection IC
118 Capacitor for time constant 119 Temperature detector 120-122, 140-142, 220, 240 Connection terminal 121, 221 AND gate 122, 222 FET
135 Variable Resistor 136 Pulse Generator 133 Motor

Claims (11)

複数の電池セルを直列接続した電池セル直列体と、
各電池セルの電圧を検出し、各電池セルの電圧のいずれか1つが第1の値より低い状態が一定時間継続した時放電停止指令信号を出力する制御部と、
前記電池セル直列体の両端子と直接又はヒューズを介して接続された電源出力端子対と、前記放電停止指令信号を出力する放電停止指令信号出力端子と、を有し、負荷である電動工具と着脱可能に接続される接続コネクタと、
を有することを特徴とする電池パック。
A battery cell series body in which a plurality of battery cells are connected in series;
A controller that detects a voltage of each battery cell and outputs a discharge stop command signal when any one of the voltages of each battery cell is lower than a first value for a certain period of time;
A power output terminal pair that is connected to both terminals of the battery cell series body directly or via a fuse, and a discharge stop command signal output terminal that outputs the discharge stop command signal; A connector that is detachably connected;
A battery pack comprising:
前記制御部は、各電池セルの電圧のいずれか1つが前記第1の値より高い第2の値より高い時、充電停止指令信号を前記放電停止指令信号出力端子又は前記接続コネクタの他の端子から出力することを特徴とする請求項1に記載の電池パック。   The control unit outputs a charge stop command signal to the discharge stop command signal output terminal or another terminal of the connection connector when any one of the voltages of the battery cells is higher than a second value higher than the first value. The battery pack according to claim 1, wherein the battery pack is output from the battery pack. 前記電池セルの表面温度を検出し、前記電池セルの表面温度が一定値以上になった時放電停止指令信号を出力する温度検出器と、
を更に有することを特徴とする請求項1に記載の電池パック。
A temperature detector that detects a surface temperature of the battery cell and outputs a discharge stop command signal when the surface temperature of the battery cell reaches a predetermined value;
The battery pack according to claim 1, further comprising:
直列接続した複数の電池セルを有する電池パックの電源出力端子対と接続され前記電池パックから電力の供給を受ける電源入力端子対と、各電池セルの電圧のいずれか1つが第1の値より低い時放電停止指令信号を出力する前記電池パックの放電停止指令信号出力端子と接続される放電停止指令信号入力端子と、を有し、前記電池パックと着脱可能に接続される接続コネクタと、
前記電源入力端子対に直列に接続されたモータ及び前記モータの電流を制御する半導体スイッチング素子と、
ユーザから操作指令を入力する操作部と、
前記操作指令に基づいてモータ制御信号を生成し、前記放電停止指令信号入力端子から前記放電停止指令信号を入力していなければ、前記モータ制御信号により前記半導体スイッチング素子を制御し、前記放電停止指令信号入力端子から前記放電停止指令信号を入力すれば、前記半導体スイッチング素子を停止させる制御部と、
を有することを特徴とする電動工具。
Any one of a pair of power input terminals connected to a power output terminal pair of a battery pack having a plurality of battery cells connected in series and receiving power from the battery pack, and a voltage of each battery cell is lower than the first value A discharge stop command signal input terminal connected to a discharge stop command signal output terminal of the battery pack for outputting a discharge stop command signal, and a connection connector detachably connected to the battery pack;
A motor connected in series to the power input terminal pair and a semiconductor switching element for controlling the current of the motor;
An operation unit for inputting an operation command from a user;
A motor control signal is generated based on the operation command, and if the discharge stop command signal is not input from the discharge stop command signal input terminal, the semiconductor switching element is controlled by the motor control signal, and the discharge stop command If the discharge stop command signal is input from a signal input terminal, a control unit that stops the semiconductor switching element;
A power tool characterized by comprising:
前記半導体スイッチング素子は電界効果トランジスタ(FET)であって、前記モータ制御信号が、パルス幅変調(PWM)信号であることを特徴とする請求項4に記載の電動工具。   The electric tool according to claim 4, wherein the semiconductor switching element is a field effect transistor (FET), and the motor control signal is a pulse width modulation (PWM) signal. 請求項1から請求項3のいずれかの請求項に記載の電池パックと、請求項4又は請求項5に記載の電動工具と、を有することを特徴とする電動工具システム。   An electric power tool system comprising: the battery pack according to any one of claims 1 to 3; and the electric power tool according to claim 4 or 5. 複数の電池セルを直列に接続した電池セル直列体と、
前記電池セル直列体と直列に接続され、その電流を制御する半導体スイッチング素子と、
前記電池セル直列体と前記半導体スイッチング素子との直列体の両端子と接続され負荷である電動工具に電力を供給する電源出力端子対と、前記電動工具からそのモータを制御するモータ制御信号を入力するモータ制御信号入力端子と、を有し、前記電動工具と着脱可能に接続される接続コネクタと、
各電池セルの電圧を検出し、各電池セルの電圧のいずれか1つが第1の値より低い状態が一定時間継続した時は放電停止指令信号を生成し、前記放電停止指令信号を生成していなければ、前記モータ制御信号により前記半導体スイッチング素子を制御し、前記放電停止指令信号を生成していれば、前記半導体スイッチング素子を停止させる制御部と、
を有することを特徴とする電池パック。
A battery cell series body in which a plurality of battery cells are connected in series;
A semiconductor switching element connected in series with the battery cell serial body and controlling the current;
A pair of power supply output terminals connected to both terminals of the series body of the battery cell series body and the semiconductor switching element and supplying power to a power tool as a load, and a motor control signal for controlling the motor from the power tool are input. A motor control signal input terminal, and a connection connector detachably connected to the power tool,
The voltage of each battery cell is detected, and when any one of the voltage of each battery cell is lower than the first value for a certain period of time, a discharge stop command signal is generated, and the discharge stop command signal is generated. Otherwise, the semiconductor switching element is controlled by the motor control signal, and if the discharge stop command signal is generated, a control unit that stops the semiconductor switching element;
A battery pack comprising:
前記電池が、リチウムイオン電池であることを特徴とする請求項7に記載の電池パック。   The battery pack according to claim 7, wherein the battery is a lithium ion battery. ユーザから操作指令を入力する操作部と、
電源入力端子対と直接又はヒューズを介して接続されたモータと、
前記操作指令に基づいて前記モータを制御するモータ制御信号を生成する制御部と、
直列接続した複数の電池セルを有する電池パックの電源出力端子対と接続し前記電池パックから電力の供給を受ける前記電源入力端子対と、前記モータ制御信号を出力するモータ制御信号出力端子と、を有し、前記電池パックと着脱可能に接続される接続コネクタと、
を有することを特徴とする電動工具。
An operation unit for inputting an operation command from a user;
A motor connected to the power input terminal pair directly or via a fuse;
A control unit that generates a motor control signal for controlling the motor based on the operation command;
A pair of power supply output terminals connected to a pair of power supply output terminals of a battery pack having a plurality of battery cells connected in series to receive power from the battery pack; and a motor control signal output terminal for outputting the motor control signal. A connection connector detachably connected to the battery pack;
A power tool characterized by comprising:
請求項7又は請求項8に記載の電池パックと、請求項9に記載の電動工具と、を有することを特徴とする電動工具システム。   An electric tool system comprising: the battery pack according to claim 7 or claim 8; and the electric tool according to claim 9. 前記半導体スイッチング素子は電界効果トランジスタ(FET)であって、前記モータ制御信号が、パルス幅変調(PWM)信号であることを特徴とする請求項8に記載の電動工具システム。   9. The electric tool system according to claim 8, wherein the semiconductor switching element is a field effect transistor (FET), and the motor control signal is a pulse width modulation (PWM) signal.
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