JP2010129468A - 電池パックおよび電池パックを用いた電動工具 - Google Patents

Abstract

【課題】重負荷作業でも工具が幾度と停止しないようにすることにより使い勝手を向上させること。
【解決手段】コンデンサと並列に電池温度の状況により開閉する温度計測スイッチを設けることにより、所定の温度以上の時には温度計測スイッチが開き、所定の温度以下の時には温度計測スイッチが閉じる構成とすることで、電池温度が所定の温度以上になった時に工具へ通電できることを可能とする。さらに、温度計測スイッチと直列にコンデンサを接続することで、所定温度以下のときの不感時間を調整できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、リチウムイオン電池等の二次電池を使用する電池パックおよびそれを用いた電動工具に関し、特に、所定の負荷電流以上となる過負荷状態を防止する保護回路を有する電池パックおよびそれを用いた電動工具に関する。

近年、電動工具においてコードレス電動工具を駆動する駆動電源として、高容量化、軽量化が可能なリチウムイオン二次電池が広く使用されつつある。リチウムイオン二次電池において、過負荷、過充電または過放電を行うと、電池の劣化または発火の可能性があるので、一般的には電池パック内に専用の保護ＩＣもしくはマイコンを設け、過負荷・過充電・過放電を監視して所定の負荷電流値以上、所定の充電電圧値以上または所定の電池電圧値以下の場合、上記保護ＩＣもしくはマイコンは、過負荷信号、過充電信号または過放電信号の制御信号を充電器回路または負荷回路に出力し、該制御信号に基づき充放電経路を遮断するという二次電池の保護対策が行われている。

特開２００８−１７８２７８号公報

リチウムイオン二次電池において、電池に負荷電流を過剰に流したとき、電池温度が高温となり電池寿命が悪化してしまうことから、図2に示すように過負荷状態を検出する過負荷検出手段を設けている。この過負荷検出手段は所定の負荷電流が不感時間設定手段によって設定された不感時間を継続したとき制御信号を出力し、負荷回路で放電経路を遮断することで、負荷電流が流れる時間を短くさせ電池の負担を軽減させている。

電動工具等の重負荷作業での場合、負荷電流が不感時間以上継続することが多く、その度に工具への通電が停止してしまうことがある。ここで、電池の温度が比較的低いときには過負荷状態による電池への負担が小さく、電池の温度が比較的高いときには過負荷状態による電池への負担が大きい。従って、重負荷作業時でも電池の状態に応じてできるだけ効率よく作業を進めたいという要望があった。

本発明の目的は、所定の電池温度に達するまで過負荷検出手段が制御信号を出力しないようすること、もしくは不感時間を長くすることで重負荷作業でも工具が幾度と停止しないようにすることにより、使い勝手を向上させた電動工具を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１の発明では、複数の電池セルよりなる電池組に接続された電流検出手段に基づいて、該電池が所定の負荷電流値以上の過負荷状態であることを検出し、過負荷を示す制御信号を出力する過負荷検出手段を有し、前記電池温度に基づいて前記過負荷検出手段の不感時間を調整する不感期間調整手段を備えたことを特徴としている。

請求項２の発明では、電動工具本体と、前記電動工具本体に対して電源供給を行う電池パックとを有する電動工具であって、前記電池パックには、複数の電池セルよりなる電池組に接続された電流検出手段に基づいて、該電池が所定の負荷電流値以上の過負荷状態であることを検出し、過負荷を示す制御信号を電動工具本体に出力する過負荷検出手段と、前記電池温度に基づいて前記過負荷検出手段の不感時間を調整する不感期間調整手段とを備えたことを特徴とする電動工具。

本発明の特徴によれば、電動工具等の重負荷作業で電池温度が所定の温度に達するまで、工具は幾度と停止しづらくなり、リチウムイオン二次電池の寿命を低下させずに使い勝手を向上させた電動工具を提供することが可能である。

以下、本発明の一実施形態について、図１を参照して詳細に説明する。3個の電池セル11a、11b、11cが直列に接続されシャント抵抗と＋端子1、−端子2を介して電動工具本体に接続され、エネルギーを供給する。＋端子1は抵抗3を介しIC4のCS端子5に接続され、シャント抵抗6に流れる負荷電流を検出する。IC4は所定の負荷電流以上を検出するとCOL端子7から定電流でコンデンサ8への充電を開始し、コンデンサ電圧が所定値に達すると、DCHG端子9から過負荷信号を出力し、LD端子10を介して電動工具本体の保護用FETに伝えられ、保護用FETはOFFする。なお、電池セル11の過充電、過放電時は、IC4のV1端子12,V2端子13,V3端子14で検出し、DCHG端子9およびOV端子15から検出信号を出力する。

COL端子7から定電流で充電されるコンデンサ8と並列に電池温度の状況により開閉する温度計測スイッチ16とコンデンサ17が接続されている。温度検出感度を高めるため、温度計測スイッチ16は電池セル11のいづれかの表面に密着されている。これにより、検出された電池セル１１の温度が所定温度以上となったときには温度計測スイッチ１６が開き、コンデンサ8の充電が開始する。所定の温度以下の時には温度計測スイッチが閉じ、コンデンサの合成容量は大きくなり充電する時間が変化する。不感時間を長くさせ負荷電流を長く流したい場合はコンデンサの容量を大きくすればよい。

ここで、過負荷検出手段における不感時間の設定は、所定の負荷電流以上時に定電流によってコンデンサを充電し、コンデンサ電圧が所定の値に到達するまでの時間で決定される。よって不感時間はコンデンサ容量を変えることで設定することができる。また、不感期間を長くするためには、コンデンサを並列接続することでコンデンサの合成容量を大きくすることで実現できる。
従って、上記コンデンサと並列に電池温度の状況により開閉する温度計測スイッチを設けることにより、所定の温度以上の時には温度計測スイッチが開き、所定の温度以下の時には温度計測スイッチが閉じる構成とすることで、電池温度が所定の温度以上になった時に工具へ通電できることを可能とする。さらに、温度計測スイッチとコンデンサとの直列回路をコンデンサ８に並列接続することで、所定温度以下のときの不感時間を調整できる。

また、温度計測スイッチは温度計測素子を利用した検出回路を用いた場合でも可能である。

本発明の電池パック保護回路の一実施形態における回路図 従来の電池パック保護回路の一実施形態における回路図

符号の説明

１：＋端子 ２：−端子 ３：抵抗 ４：ＩＣ ５：ＣＳ端子 ６：シャント抵抗 ７：ＣＯＬ端子 ８：コンデンサ ９：ＤＣＨＧ端子 １０：ＬＤ端子 １１：電池セル １２：Ｖ１端子 １３：Ｖ２端子 １４：Ｖ３端子 １５：ＯＶ端子 １６：温度計測スイッチ １７：コンデンサ

Claims (2)

1. 複数の電池セルよりなる電池組に接続された電流検出手段に基づいて、該電池が所定の負荷電流値以上の過負荷状態であることを検出し、過負荷を示す制御信号を出力する過負荷検出手段を有し、
   前記電池温度に基づいて前記過負荷検出手段の不感時間を調整する不感期間調整手段を備えたことを特徴とする電池パック。
2. 電動工具本体と、前記電動工具本体に対して電源供給を行う電池パックとを有する電動工具であって、
   前記電池パックには、複数の電池セルよりなる電池組に接続された電流検出手段に基づいて、該電池が所定の負荷電流値以上の過負荷状態であることを検出し、過負荷を示す制御信号を電動工具本体に出力する過負荷検出手段と、前記電池温度に基づいて前記過負荷検出手段の不感時間を調整する不感期間調整手段とを備えたことを特徴とする電動工具。

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