JP2005218174A - 組電池監視装置及び電池パック - Google Patents

Abstract

【課題】 組電池を接続する機器側で、組電池を構成する単位電池の過充電、過放電に容易に対処するのに資する技術を提供する。
【解決手段】 充電可能な単位電池によって構成される組電池１１０の温度が所定の基準値を超える場合に、組電池が高温状態にあることを示す組電池温度指標を出力する組電池監視装置１０において、さらに、組電池１１０の充電時に、少なくとも１つの単位電池の電圧値が所定の基準値以上となる場合についても、組電池１１０が高温状態にあることを示す組電池温度指標を出力する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、組電池を構成する充電可能な単位電池の過充電、過放電を防止する技術に関する。

充電可能な複数の単位電池を直列に接続した組電池において、組電池を充電中もしくは放電中に、各単位電池の電圧を検出する電池監視回路が、特開平９−１４００６７号公報に開示されている（特許文献１参照）。この電池監視回路は、各単位電池の電圧値を示す情報を出力するように構成されている。もしくは、電池監視回路は、組電池が放電中につき、電圧値の最も低い単位電池の電圧値を示す情報を出力するように構成されている。そして、組電池を接続する機器（充電器や、組電池を駆動電源として駆動される作動機器）側では、これらの情報に基づいて充電もしくは放電を停止し、組電池を構成する各単位電池の過充電、過放電を防止している。
特開平９−１４００６７号公報

このような電池監視回路を用いて各単位電池の過放電もしくは過充電を防止するには、組電池を接続する機器側において、電池監視回路が出力する上記した情報に基づいて充電もしくは放電を停止する構成が必要とされていた。すなわち、当該構成を備えていない機器を組電池に接続した場合には、上記した情報に基づいて各単位電池の過放電もしくは過充電を防止することはできなかった。
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、組電池を接続する機器側で、組電池を構成する単位電池の過充電、過放電に容易に対処するのに資する技術を提供することをその目的とする。

上記課題を達成するため、各請求項記載の発明が構成される。
（請求項１に記載の発明）
請求項１に記載の発明によれば、充電可能な単位電池によって構成される組電池の温度が所定の基準値を超える場合に、当該組電池が高温状態にあることを示す組電池温度指標を出力する組電池監視装置が構成される。
充電可能な単位電池とは、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池等繰り返し充電して使用することが可能な全ての単位電池を包含する。

複数の単位電池によって組電池を構成する場合、同種の単位電池を組み合わせて構成してもよく、また異種の単位電池を組み合わせて構成してもよい。さらに、各単位電池は相互に直列に接続してもよく、あるいは並列に接続してもよい。

組電池の温度としては、組電池の本体の温度、組電池中の最も温度が上昇し易い特性の単位電池の本体の温度、組電池中で配設位置により温度が上昇しやすい単位電池の本体の温度、また、これらの近傍の温度等全ての場合を包含する。典型的には、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池を直列に接続して組電池を構成する場合、充電によって比較的温度が上昇し易いニッケル水素電池の近傍の温度を検出する。

「組電池温度指標」としては、組電池の温度が所定の基準値を超える場合に、組電池が高温状態にあることを示すことが可能な指標を全て包含する。典型的には、組電池温度指標は、組電池の近傍に設けられたサーミスタの出力信号として構成される。サーミスタのうち、例えば、負の温度特性を有するサーミスタ（一般的に、ＮＴＣサーミスタと称呼されている。）では、温度上昇に伴いインピーダンス値が低下する特性を有している。すなわち、組電池が低温状態ではサーミスタのインピーダンス値が高く、組電池が高温状態では、低温状態の時と比較してサーミスタのインピーダンス値が低くなる。このようなサーミスタを用いる場合、組電池を充電する充電器としては、典型的には、サーミスタの両端の電圧値(組電池温度指標)が所定の電圧値以下となる場合に組電池が高温状態にあることを判別して、組電池を保護するために充電を停止する機能を有する充電器が多用される。
また、サーミスタのうち、例えば、正の温度特性を有するサーミスタ（一般的に、ＰＴＣサーミスタと称呼されている。）では、温度上昇に伴いインピーダンス値が上昇する特性を有している。すなわち、組電池が低温状態ではサーミスタのインピーダンス値が低く、組電池が高温状態では、低温状態の時と比較してサーミスタのインピーダンス値が高くなる。このようなサーミスタを用いる場合、組電池を充電する充電器としては、典型的には、サーミスタの両端の電圧値が所定の電圧値以上となる場合に組電池が高温状態にあることを判別して、組電池を保護するために充電を停止する機能を有する充電器が多用される。
このように、「組電池が高温状態にあることを示す組電池温度指標」とは、充電器側で組電池が高温状態であることを判別可能な指標であればよい。

ところで、上記したような組電池では、充電時に、個々の単位電池の特性のばらつきにより、所定の単位電池に過充電が生じる可能性がある。すなわち、該単位電池が満充電に達しても、組電池を充電している充電器で、組電池として満充電に達していないと判別された場合には充電が継続されて該単位電池は過充電に至る可能性がある。このような過充電が発生すると、該単位電池の劣化等種々の不具合が生じる。

そこで、上記従来の技術に記載したように、個々の単位電池の電圧値を出力する電池監視回路を用いる技術が開示されているが、各単位電池の電圧値に基づいて充電を停止可能な構成を備えていない充電器では、電池監視回路が上記した電圧値を出力してもこれを用いて過充電を防止することができなかった。

本発明に係る組電池監視装置では、かかる問題に対処すべく、組電池の充電時に、少なくとも１つの単位電池の電圧値が所定の基準値以上となる場合についても、組電池が高温状態であることを示す組電池温度指標を出力する。
典型的には、組電池監視装置が、組電池温度指標として前記したＮＴＣサーミスタの両端の電圧値を用いる場合には、個々の単位電池の電圧値を監視していて、１つでも予め設定されていた基準値以上の単位電池があれば、あたかもサーミスタのインピーダンス値が低下したかのような組電池温度指標を出力する。これにより、充電器側では、組電池の温度が高温状態であることを判別して、充電を停止可能となる。このように、組電池を接続する充電器側で、組電池を構成する単位電池の過充電を容易に防止することができる。また、本発明の組電池監視装置では、充電器側に出力する組電池温度指標を、組電池が高温状態にあることで組電池の充電を停止させる場合と、組電池の中で１つでも基準値以上の電圧値の単位電池があることで組電池の充電を停止させる場合とで兼用して用いているので、組電池監視装置の部品点数が少なくてよい。これにより、安価なコストで組電池監視装置を構成することができる。

また、充電器側に、個々の単位電池の電圧値を監視し、１つでも予め設定されていた基準値以上の単位電池があるか否かを検出する格別な構成を設ける必要がない。したがって、前述したように従来から多用されている、組電池温度指標に基づいて充電を停止可能な構成を備えた充電器で、その構成等を格別に設計変更をすることなく、少なくとも１つの単位電池の電圧値が所定の基準値以上になった際に容易に充電を停止することができる。

この組電池監視装置は、組電池とともに電池パックに収容される態様、組電池を駆動電源として駆動される作動機器側に収容される態様、独立して構成される態様をいずれも好適に包含する。

（請求項２に記載の発明）
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の組電池監視装置において、組電池の温度変化に基づいてインピーダンス値が変化するインピーダンス回路を用いて組電池温度指標を出力している。
インピーダンス回路としては、組電池の温度が変化することでインピーダンス値が変化し、少なくとも組電池が高温状態にあることを組電池温度指標として出力することができる素子、回路等を全て包含する。

そして、請求項２に記載の発明では、組電池の充電時に、少なくとも１つの単位電池の電圧値が所定の基準値以上となる場合に、インピーダンス回路のインピーダンス値が組電池が高温状態にあることを示すインピーダンス値に変更するように構成されている。
典型的には、インピーダンス回路は、組電池の温度変化に基づいてインピーダンス値が低下する第１のインピーダンス回路と、インピーダンス値が固定の第２のインピーダンス回路とを備える。そして、充電時において、少なくとも１つの単位電池の電圧値が所定の基準値以上となる場合に、組電池が高温状態にあることを示す組電池温度指標を出力するように、第２のインピーダンス回路を第１のインピーダンス回路に並列に接続する。
第１のインピーダンス回路は、ＮＴＣサーミスタを用いる回路であることが好ましい。そして、第２のインピーダンス回路は、周囲の温度等に影響されず概ね固定したインピーダンス値を有する素子もしくは回路が好ましく、典型的には、抵抗素子を用いて構成されている。また、好適には、抵抗素子に直列にスイッチ等の切り替え手段が設けられている。この場合、第２のインピーダンス回路は、サーミスタに並列に配線されていて、通常は、スイッチが開状態（オフ状態）となっている。そして、少なくとも１つの単位電池の電圧値が所定の基準値以上となると、スイッチが閉状態（オン状態）とされる。これにより、第２のインピーダンス回路はサーミスタに並列に接続される。すなわち、本発明の「インピーダンス回路」のインピーダンス値は、サーミスタ及び第２のインピーダンス回路の合成インピーダンス値(サーミスタのみのインピーダンス値よりも小さい。)となる。この構成により、組電池監視装置は、組電池の充電時に、少なくとも１つの単位電池の電圧値が所定の基準値以上となる場合に、あたかもサーミスタのインピーダンス値が低下したかのような組電池温度指標を出力する。
このようにして、簡単でコストの低い回路構成を用いて、請求項１に記載の発明と同様の効果を奏する組電池監視装置を得られる。

（請求項３に記載の発明）
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の組電池監視装置で、放電時において、組電池の残容量が所定の基準値以下となる場合に組電池残容量低下信号を出力するように構成されている。
組電池残容量低下信号は、一般的に、オートストップ信号（ＡＳ信号）と称呼されている。オートストップ信号は、組電池の両端の電圧値が所定値以下に低下した場合や放電電流の積算値が所定値以上に達した場合等に組電池の残容量が所定値以下に低下したことを判別して出力される。組電池を駆動電源として駆動される作動機器側として、従来より、オートストップ信号を検出すると、作動機器の現在の設定や状況等を保存した上で作動機器の動作を停止する構成を有するものが多用されている。
ところで、組電池が放電時には、個々の単位電池の特性のばらつきにより、所定の単位電池に過放電が生じる可能性がある。すなわち、該単位電池が限界まで使用されて放電停止状態に達しても、組電池として放電停止状態に達していなければ放電が継続され、該単位電池は過放電に至る可能性がある。このような過放電が発生すると、該単位電池の劣化等種々の不具合が生じる。
そこで、上記従来の技術に記載したように、電圧値が最も低い単位電池の電圧値を出力する電池監視回路を用いる技術が開示されているが、電圧値が最も低い単位電池の電圧値に基づいて放電を停止可能な（機器の動作を停止可能な）構成を備えていない作動機器では、電池監視回路が上記した電圧値を出力してもこれを用いて過放電を防止することができなかった。

そこで、請求項３に記載の発明に係る組電池監視装置では、組電池の放電時において、少なくとも１つの単位電池の電圧が所定の基準値以下となる場合についても組電池残容量低下信号を出力する。
典型的には、組電池監視装置は、個々の単位電池の電圧値を監視していて、１つでも、予め設定されていた基準値以下の単位電池があれば、あたかも組電池の残容量が所定の基準値以下となったかのように組電池残容量低下信号を出力する。これにより、本発明では、放電時には、組電池を駆動電源として駆動される作動機器側で、組電池の残容量が所定の基準値以下であることを判別して動作を停止して、組電池の放電を停止可能となる。このように、組電池を駆動電源として駆動される作動機器側で、組電池を構成する単位電池の過放電を容易に防止することができる。なおかつ、充電時には、請求項１又は２に記載の発明と同様の効果を奏する。

（請求項４に記載の発明）
請求項４に記載の発明によれば、充電可能な単位電池によって構成される組電池の残容量が所定の基準値以下となる場合に、組電池残容量低下信号を出力する組電池監視装置が構成される。
さらに、前記した組電池が組電池残容量低下信号を検出可能な作動機器に接続されており、組電池を駆動電源として作動機器が駆動されている時には、組電池の少なくとも１つの単位電池の電圧が所定の基準値以下となる場合についても組電池残容量低下信号を出力する。これによって、組電池に接続された機器が停止可能なように構成されている。

組電池残容量低下信号を検出可能な作動機器としては、典型的には、ＣＰＵを有し、組電池監視装置から出力されるオートストップ信号（組電池残容量低下信号）を検出した場合に、作動機器の現在の設定や状況等を保存した上で動作を停止することが可能な作動機器として構成される。
本発明では、放電時には、少なくとも１つの単位電池の電圧が所定の基準値以下となる場合に、あたかも組電池の残容量が所定の基準値以下となったかのように組電池残容量低下信号を出力する。これにより、本発明では、組電池を駆動電源として駆動される作動機器側で、組電池の残容量が所定の基準値以下であることを判別して動作を停止して、組電池の放電が停止する。このように、組電池を駆動電源として駆動される作動機器側で、組電池を構成する単位電池の過放電を容易に防止することができる。また、本発明の組電池監視装置では、作動機器側に出力する組電池残容量低下信号を、組電池の残容量が所定の基準値以下であることで組電池の放電を停止させる場合と、組電池の中で１つでも基準値以下の電圧値の単位電池があることで組電池の放電を停止させる場合とで兼用して用いているので、組電池監視装置の部品点数が少なくてよい。これにより、安価なコストで組電池監視装置を構成することができる。

また、作動機器側に、個々の単位電池の電圧値を監視し、１つでも予め設定されていた基準値以下の単位電池があるか否かを検出する格別な構成を設ける必要がない。したがって、前述したように従来から多用されている、組電池残容量低下信号に基づいて動作を停止して組電池の放電を停止可能な構成を備えた作動機器で、その構成等を格別に設計変更をすることなく、少なくとも１つの単位電池の電圧値が所定の基準値以下になった際に容易に組電池の放電を停止することができる。

（請求項５に記載の発明）
請求項５に記載の発明は、充電可能な単位電池によって構成される組電池と、請求項１〜４のいずれかに記載の組電池監視装置とを備える電池パックとして構成される。
「電池パック」は、典型的には、組電池、充電器等の外部機器を用いて組電池を充電する回路構成、電動工具等の作動機器を接続して組電池を放電する（すなわち、組電池を消費する）回路構成を有する。また、「電池パック」は、好ましくは、上記組電池と、上記回路構成及び充電器や作動機器の対応する端子に接続可能な接続端子等が実装されたプリント基板とが収容される筺体を備え、充電器や作動機器に着脱及び接続可能な構成となっている。
そして、本発明の電池パックは、さらに、上述した請求項１〜４のいずれかに記載の組電池監視装置を備えている。
これにより、請求項１〜４に記載の発明と同様の効果を奏する電池パックが得られる。

本発明によれば、組電池を接続する機器側で、組電池を構成する単位電池の過充電、過放電に容易に対処するのに資する技術が提供されることとなった。

以下に、本発明を実施するための最良の形態の一例につき、図面を参照しつつ説明する。本実施の形態では、一例として、充電可能な単位電池を直列に接続した組電池を有する電池パックに、組電池監視装置を設けた場合について説明する。本実施の形態に係る電池パック１００の構成を図１、図２のブロック図に模式的に示す。図１では、電池パック１００を充電する充電器２００の一例の構成も併せて示す。また、図２では、電池パック１００を接続して使用する電動工具等の作動機器３００の一部の構成も併せて示す。

まず、図１を用いて電池パック１００の構成を説明する。
電池パック１００は、上記した組電池１１０と、充電器２００等の外部機器を用いて組電池が充電される回路構成、及び作動機器３００が接続された時に組電池１１０が放電される（すなわち、組電池１１０が消費される）回路構成、及び充電器２００や作動機器３００の対応する端子に接続可能な端子ＴＥ１〜５が実装されたプリント基板とを有する。また、電池パック１００は、図示省略しているものの、組電池１１０や前記したプリント基板が収容される筺体を備え、充電器２００や作動機器３００に着脱可能な構成となっている。
そして、電池パック１００が充電器２００に装着されると、電池パック１００の各端子が対応する充電器２００の各端子に接続され、充電器２００を用いて組電池１１０を充電可能な状態となる。

上記した電池パック１００の筺体に収容されている組電池としては、単位電池が直列に接続された組電池１１０が設けられている。また、プリント基板に実装されている各種回路構成は、ＣＰＵを有し組電池１１０を構成する各単位電池の電圧を検出する電池制御部１３０、組電池１１０を充電する充電制御プログラムやパラメータ等が記憶されているＲＯＭ１４０、本体が組電池１１０の近傍に配置されたＮＴＣ型のサーミスタＴＭ、充電器２００や作動機器３００の対応する端子に接続される端子ＴＥ１〜５、電池制御部１３０によって切り換えられるスイッチＳＷ、及びスイッチＳＷに直列に接続された抵抗Ｒ１を備えている。
組電池１１０が本発明における「組電池」に対応する要素である。

そして、組電池１１０のプラス側（図１、図２に示す上側）は電池パック１００の端子ＴＥ１と、組電池１１０のマイナス側（図１、図２に示す下側）は電池パック１００の端子ＴＥ２と接続されている。
これにより、電池パック１００が充電器２００に装着されると、端子ＴＥ１，ＴＥ２は、後述する充電器２００の端子ＴＥ１１，ＴＥ１２にそれぞれ接続され、組電池１１０が充電される。

また、組電池１１０のマイナス側はサーミスタＴＭの一端に接続され、サーミスタＴＭの他端は端子ＴＥ４に接続されている。サーミスタＴＭの本体は、組電池１１０の近傍に配置されており、組電池１１０の温度が上昇するとサーミスタＴＭのインピーダンスが低下する構成となっている。これにより、電池パック１００が充電器２００に装着されて端子ＴＥ４が充電器２００の端子ＴＥ１４に接続されると、後述する充電器２００の制御部２３０の温度検出部２５０は、サーミスタＴＭから電池パック１００の端子ＴＥ４、充電器２００の端子ＴＥ１４を介してサーミスタＴＭから出力される信号を受信する。サーミスタＴＭ両端の電圧値（端子ＴＥ４，ＴＥ２間の電位差）は、組電池１１０の温度が上昇するとサーミスタＴＭのインピーダンスが低下することにより小さくなる特性を有し、これに基づいて、後述する充電器２００の温度検出部２５０は組電池１１０の温度を算出することができる。
端子ＴＥ４，ＴＥ２間の電位差が本発明の「組電池温度指標」に対応する要素である。

また、ＲＯＭ１４０は端子ＴＥ５に接続されており、電池パック１００が充電器２００に装着されると、端子ＴＥ５が後述する充電器２００の端子ＴＥ１５に接続される。後述する充電器２００の制御部２３０は、ＲＯＭ１４０から端子ＴＥ５、端子ＴＥ１５を介して、予めＲＯＭ１４０に記憶されている電池パック１００の充電制御プログラムや電池パック１００の固有パラメータを読み取ることができる。

また、スイッチＳＷと抵抗Ｒ１を直列に接続した回路１２０が、サーミスタＴＭと並列に配線されている。回路１２０のスイッチＳＷは、電池制御部１３０によって開閉制御される。これにより、スイッチＳＷが開状態（オフ状態）の時には、サーミスタＴＭのインピーダンスにのみ基づく出力信号が端子ＴＥ４、端子ＴＥ１４を介して充電器２００の温度検出部２５０に出力され、スイッチＳＷが閉状態（オン状態）の時には、抵抗Ｒ１がサーミスタＴＭに並列に接続され抵抗Ｒ１とサーミスタＴＭの合成インピーダンスに基づく出力信号が端子ＴＥ４、端子ＴＥ１４を介して後述する充電器２００の温度検出部２５０に出力される。
サーミスタＴＭ、及びスイッチＳＷと抵抗Ｒ１を直列に接続した回路１２０が本発明における「インピーダンス回路」に対応する要素である。

また、電池制御部１３０のグランド端子Ｇは端子ＴＥ２に接続されている。これにより、端子ＴＥ２、電池制御部１３０のグランド端子Ｇ、前記した回路１２０の一端、サーミスタＴＭの一端、組電池１１０のマイナス側が接続されている。
また、電池制御部１３０の電源端子Ｖは端子ＴＥ１に接続されている。これにより、端子ＴＥ１、電池制御部１３０の電源端子Ｖ、組電池１１０のプラス側が接続されている。
また、電池制御部１３０の後述する信号出力端子１３１は、端子ＴＥ３に接続されているが、充電時、すなわち充電器２００に接続されている時には用いないので、端子ＴＥ３はオープンになっている。
また、電池制御部１３０は、個々の単位電池の電圧を検出できるように、各単位電池に接続されている。
また、電池制御部１３０は、特に図示していないＣＰＵと記憶部を有しており、記憶部には、予め、組電池１１０の個々の単位電池の電圧が所定の基準値以上となる場合にスイッチＳＷを閉状態として、所定の基準値未満となる場合にスイッチＳＷを開状態とする手順を実行するプログラム等が記憶されている。ＣＰＵは、適切なタイミングで該記憶部からプログラムを読み出して実行する。
組電池監視装置１０は、電池制御部１３０、サーミスタＴＭ、及びサーミスタＴＭに並列接続可能に配線された回路１２０、及び電池制御部１３０と組電池１１０や各端子との接続、及びサーミスタＴＭや回路１２０と組電池１１０や各端子との接続により構成され、この構成が本発明の「組電池監視装置」に対応する要素である。

次に、引き続き図１を用いて、電池パック１００を充電する充電器２００の構成の概要を説明する。
充電器２００は、ＡＣ入力電源を電池パック１００充電用の直流電源に変換する電源回路２１０、電源回路２１０を制御する充電制御部２２０、充電器２００の動作を制御する制御部２３０、充電器２００が充電動作を行うためのパラメータ等（充電器２００の型式等による）が記憶された記憶部２４０、電池パック１００との接続のための端子ＴＥ１１，１２，１４，１５、ＡＣ入力電源を接続する入力端子ＳＥ１１，ＳＥ１２を備えている。また、制御部２３０には、温度検出部２５０が含まれている。勿論、温度検出部２５０は、制御部２３０とは独立して構成されていてもよい。

電源回路２１０の入力側は、ＡＣ入力電源を接続可能な入力端子ＳＥ１１，ＳＥ１２に接続されている。また、電源回路２１０の出力側は、電源回路２１０でＡＣ入力電源から変換され電池パック１００を充電する直流電源の出力端子ＴＥ１１，ＴＥ１２に接続されている。図１に示す充電器２００では、出力端子ＴＥ１１が電源供給端子、出力端子ＴＥ１２が接地端子となっている。さらに、電源回路２１０は、図示省略しているものの電源回路２１０でＡＣ入力電源から変換された制御用電源を出力している。この制御用電源は、充電器２００内のＩＣ等に供給される。制御部２３０には、記憶部２４０、電源供給端子ＴＥ１１、端子ＴＥ１５、及び充電制御部２２０が接続されている。また、制御部２３０の温度検出部２５０には、端子ＴＥ１４が接続されている。

次に、電池パック１００（すなわち、組電池１１０）を充電器２００で充電する一般的な動作を説明する。
まず、充電器２００の入力端子ＳＥ１１，ＳＥ１２にＡＣ入力電源が接続される。これにより、電源回路２１０でＡＣ入力電源が変換された制御用電源が、充電器２００内の制御部２３０、充電制御部２２０、記憶部２４０、温度検出部２５０に供給され、充電器２００は動作を開始する。
そして、電池パック１００が充電器２００に装着され、充電器２００の各端子ＴＥ１１１２，１４，１５が電池パック１００の端子ＴＥ１，２，４，５にそれぞれ接続される。この際、電池パック１００のスイッチＳＷは、初期状態として、開状態に設定されている。

また、前述したように、充電器２００の制御部２３０は、電池パック１００のＲＯＭ１４０に記憶されている充電制御プログラムや電池パック１００の固有パラメータを端子ＴＥ５、端子ＴＥ１５を介して読み取る。制御部２３０は、ＲＯＭ１４０から読み取った充電制御プログラムとパラメータ等の情報を用いて、電池パック１００の充電開始時の好適な充電電流値を算出し、充電制御部２２０に当該充電電流値を指示する信号を出力する。充電制御部２２０は、制御部２３０から出力された信号に基づいて、電源回路２１０が当該充電電流値を出力するように制御する。このように電池パック１００の組電池１１０に対して充電が開始される。
そして、制御部２３０は、特に図示していないが、接地端子ＴＥ１２に接続されているシャント抵抗を用いて充電電流値を監視していて、充電電流値が設定値以下になった場合には、組電池１１０の充電が完了したことを判別して充電動作を終了する。

また、充電動作中、制御部２３０の温度検出部２５０は、温度検出部２５０は、サーミスタＴＭの温度が上昇するとインピーダンス値が低下する温度特性に基づいて、端子ＴＥ４（すなわち端子ＴＥ１４）と端子２（すなわち端子ＴＥ１２）間の電位差からサーミスタＴＭの近傍に配置されている組電池１１０の温度が設定温度未満であることを監視している。制御部２３０は、組電池１１０の温度が設定温度以上であることを検出した場合、充電制御部２２０に充電動作を停止する信号を出力する。これにより、組電池の温度上昇による不具合を防止することができる。

ここで、本実施の形態の電池制御部１３０では、組電池１１０を構成する個々の単位電池の電圧を監視していて、少なくとも１つの単位電池の電圧値が所定値以上であることを判別したら、回路１２０のスイッチＳＷを閉状態にする。これにより、サーミスタＴＭに並列に抵抗Ｒ１が接続される。この時点の、サーミスタＴＭのインピーダンス値をＺｔｍ（Ｚｔｍ＞０）、抵抗Ｒ１のインピーダンス値をＲ１（Ｒ１＞０）とすると、サーミスタＴＭと回路１２０の並列回路の合成インピーダンスＺは、
Ｚ＝Ｒ１・Ｚｔｍ／（Ｒ１＋Ｚｔｍ）
となる。
ここで、充電器２００の温度検出部２５０において、組電池１１０が高温状態であることを判別する温度の閾値をＴｓとし、そして温度の閾値Ｔｓに対応するインピーダンス値の閾値をＺｓとする。上記したサーミスタＴＭと回路１２０の並列回路の合成インピーダンスＺにつき、充電期間をとおして、サーミスタＴＭのインピーダンス値Ｚｔｍがどのように変化しても、必ず下記関係式が成り立つような抵抗Ｒ１が選択され、回路１２０に用いられている。
Ｚ＜Ｚｓ
このように抵抗Ｒ１を選択することにより、充電期間を通して、回路１２０のスイッチＳＷが閉状態になれば、必ず合成インピーダンス値Ｚはインピーダンス値の閾値Ｚｓよりも小さくなる。そして、電池パック１００の端子ＴＥ４，ＴＥ２間の電位差は、温度検出部２５０で組電池１１０が高温状態であることを判別可能な電位差に低下する。

このようにして、組電池１１０を構成する単位電池のうち、少なくとも１つの単位電池の電圧値が所定値以上であることが判別されたら、電池パック１００の組電池監視装置１０は、端子ＴＥ４を介して充電器２００に、あたかも、組電池１１０が高温状態となったかのような組電池温度指標を出力する。充電器２００の温度検出部２５０では、電池パック１００の端子ＴＥ４，ＴＥ２間の電位差に基づいて組電池１１０の温度を算出し、組電池１１０が高温状態であることを示す信号を制御部２３０に出力する。
制御部２３０はこれに基づいて、充電動作を停止する。

次に、図２を用いて、作動機器３００で電池パック１００（すなわち、組電池１１０）を使用する場合の一般的な動作を説明する。なお、作動機器３００は、電池パック１００からオートストップ信号が入力されると、現在の設定や状況等を保存した上で動作を停止することが可能なオートストップ機能を有している。
図２に示すように電池パック１００が作動機器３００に装着されると、電池パック１００の端子ＴＥ１〜ＴＥ３が対応する機器の端子ＴＳ１〜ＴＳ３に接続され、電池パック１００の組電池１１０で作動機器３００に電源を供給可能な状態となる。
このように接続されることにより、前述したように、組電池１１０の作動機器３００への放電が開始可能となる。

電池パック１００の電池制御部１３０は組電池１１０の残容量を監視している。そして、残容量が動作可能な下限値に基づく所定値以下となったら、電池制御部１３０の信号出力端子１３１からオートストップ信号を出力する。
作動機器３００の制御部３１０では、電池パック１００の端子ＴＥ３、作動機器３００のＴＳ３を介してオートストップ信号を受信すると、作動機器３００の現在の設定や状況等を保存した上で、作動機器３００を駆動しているモータＭを停止する制御を行う。
このオートストップ信号が本発明の「組電池残容量低下信号」に、作動機器３００が本発明の「組電池残容量低下信号を検出可能な機器」に対応する要素である。

ここで、本実施の形態の電池制御部１３０では、組電池１１０を構成する個々の単位電池の電圧値も監視していて、少なくとも１つの単位電池の電圧値が所定値以下となった場合にも、電池制御部１３０の信号出力端子１３１からオートストップ信号を出力する。この動作は、前述した、電池制御部１３０の記憶部に予め記憶されているプログラムに基づいて、電池制御部１３０のＣＰＵが実行する。
これにより、組電池１１０を構成する個々の単位電池のうち少なくとも１つの単位電池の電圧値が所定値以下となった場合にも、作動機器３００の制御部３１０は、電池パック１００の端子ＴＥ３、作動機器３００のＴＳ３を介してオートストップ信号を受信し、作動機器３００を駆動しているモータＭを停止する制御を行う。

このようにして、電池制御部１３０は、図１に示した充電時には、少なくとも１つの単位電池の電圧が所定値以上であれば、あたかも組電池１１０が高温状態となったかのような組電池温度指標を出力する。これにより、充電器２００は、電池パック１００への充電動作を停止し、過充電が防止される。
また、電池制御部１３０は、図２に示した放電時には、少なくとも１つの単位電池の電圧が所定値以下となると、あたかも組電池の残容量が所定値以下となったかのようにオートストップ信号を出力する。これにより、オートストップ機能を有する作動機器３００は停止し、過放電が防止される。

本実施の形態では、上述した２つの機能を併せ持つ電池パック１００について説明したが、勿論、いずれか１つの機能を持っていてもよい。
また、本発明の組電池監視装置１０は、電池パック以外の組電池にも適用することができる。
また、本実施の形態では、本発明の組電池監視装置１０が組電池１１０とともに電池パック１００に組み込まれている場合について説明したが、組電池監視装置１０は電池パック１００とは独立して構成されていてもよい。
また、本実施の形態では、本発明の「インピーダンス回路」がＮＴＣサーミスタを用いて構成される場合について説明したが、「インピーダンス回路」は、ＰＴＣサーミスタ等組電池の温度指標を出力する他の素子を用いて構成されていてもよい。

本実施の形態に係る電池パック１００のブロック図を、電池パック１００を充電する充電器２００のブロック図とともに示す。 本実施の形態に係る電池パック１００のブロック図を、電池パック１００を接続する作動機器３００のブロック図とともに示す。

符号の説明

１００ 電池パック
１１０ 組電池
１３０ 電池制御部
２００ 充電器
３００ 作動機器
ＳＷ スイッチ
ＴＭ サーミスタ

Claims (5)

1. 充電可能な単位電池によって構成される組電池の温度が所定の基準値を超える場合に、当該組電池が高温状態にあることを示す組電池温度指標を出力する組電池監視装置であって、
   さらに、前記組電池の充電時に、少なくとも１つの前記単位電池の電圧値が所定の基準値以上となる場合についても、当該組電池が高温状態にあることを示す組電池温度指標を出力するように構成されている組電池監視装置。
2. 請求項１に記載の組電池監視装置であって、
   前記組電池の温度変化に基づいてインピーダンス値が変化するインピーダンス回路を用いて前記組電池温度指標を出力し、
   前記組電池の充電時に、少なくとも１つの前記単位電池の電圧値が所定の基準値以上となる場合に、前記インピーダンス回路のインピーダンス値を組電池が高温状態にあることを示すインピーダンス値に変更するように構成されている組電池監装置。
3. 請求項１又は２に記載の組電池監視装置であって、
   前記組電池の放電時において、当該組電池の残容量が所定の基準値以下となる場合に、組電池残容量低下信号を出力するように構成されるとともに、
   さらに、前記組電池の放電時に、少なくとも１つの前記単位電池の電圧値が所定の基準値以下となる場合についても、前記組電池残容量低下信号を出力するように構成されている組電池監視装置。
4. 充電可能な単位電池によって構成される組電池の残容量が所定の基準値以下となる場合に、組電池残容量低下信号を出力する組電池監視装置であって、
   さらに、前記組電池が前記組電池残容量低下信号を検出可能な作動機器に接続されており、前記組電池を駆動電源として前記作動機器が駆動されている時には、前記組電池の少なくとも１つの前記単位電池の電圧値が所定の基準値以下となる場合についても前記組電池残容量低下信号を出力し、これによって前記機器が停止可能に構成されている組電池監視装置。
5. 充電可能な単位電池によって構成される組電池と、請求項１〜４のいずれかに記載の組電池監視装置とを備える電池パック。

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