JP2006228662A - 電池パック - Google Patents

Abstract

【課題】コードレス機器に搭載された電池パックの二次電池が過放電状態まで放電されることを防止する。
【解決手段】コードレス機器２の動作スイッチのＯＮ情報を受信する手段と、放電停止要求を送信する手段と、電池の状態を監視する演算手段１７とを備え、演算手段１７により電池の残容量が規定値まで低下したことを検出した時点で放電停止要求を送信し、放電停止要求送信後、所定時間以上動作スイッチのＯＮ情報を受信した場合に、低電力消費モードに移行する電池パック１とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、コードレス機器に搭載された電池パックに関する。

二次電池は充放電可能な電源として携帯電話、ノート型パソコンなどのモバイル機器に広く使用されている。また、電動工具や電動自転車などのコードレス機器用の電源としても注目されており、使用される分野がますます拡がってきている。

特に、電動工具の分野では、コードレス化による利便性の向上に対する要求が大きいことから、二次電池を用いたコードレス工具の市場が拡がっている。また、このようなコードレス工具のユーザーからは、電池の残容量や残作業時間の表示などの要求が増えてきており、それに伴って二次電池パック内に電池の状態を監視し、工具や充電器などにその情報を送信する機能を有するマイコンを搭載したものも増加する傾向にある。

このようなマイコンを搭載した二次電池パックの場合、マイコン動作の為の電力は工具を動作させる為の二次電池から並列で供給されるのが一般的であるが、マイコンが動作し続けると二次電池の電気容量が消費され続けるため、二次電池が過放電に至る恐れがある。このため、工具や充電器などの機器側から、機器側が動作停止状態にあることを通信手段によって受信した場合にマイコンを低電力消費モードに移行させたり、機器側からの通信が一定時間停止した場合にマイコンを低電力消費モードに移行させて消費電力を低減させたりする方法が提案されている。

また、電源併用機器では、その電源接続状態によりマイコンの消費電力モードを切り替えるなどの高度な電源管理方法も提案されている（例えば特許文献１参照）
特開平１１−１９１９３１号公報

しかしながら、コードレス機器、その中でも特に電動工具のように工事現場や工場などで使用される機器の場合、輸送時や一時的な保管時に周囲の他の工具や部材により誤って動作スイッチであるトリガが入ってしまう場合がある。その際、機器側は動作中となるため、機器の動作による電力消費が進むが、二次電池の電気容量が無くなると二次電池パックからは機器に対して放電停止を要求するので、機器の動作による電力消費は停止させることができる。

しかしながら、動作スイッチであるトリガは入ったままであることから、機器側の動作スイッチ情報をもとにマイコンの低電力消費モードへの移行を行う二次電池パックの場合、パック内のマイコンは動作し続けることになる。結果として二次電池は過放電状態まで放電されてしまい、ダメージを受けることになる。

従って、誤って動作スイッチであるトリガが入ってしまった状態を検出してマイコンを低電力消費モードへ移行させ、電池の過放電を防ぐ手法が必要である。

上記目的を達成する為に本発明の電池パックは、単数又は複数の電池と、前記コードレス機器の動作スイッチのＯＮ情報を受信する手段と、前記コードレス機器に対して放電停止要求を送信する手段と、前記電池の電圧または電流の少なくとも一つを計測して電池の
状態を監視する演算手段とを備え、前記演算手段により前記電池の残容量が規定値まで低下したことを検出した時点で放電停止要求を送信し、放電停止要求送信後、所定時間以上動作スイッチのＯＮ情報を受信した場合に、低電力消費モードに移行することを特徴とするものである。

上記構成によれば、輸送時や一時的な保管時に周囲の他の工具や部材により誤って電動工具（コードレス機器）の動作スイッチであるトリガが入ってしまった場合、電動工具の動作により二次電池の電気容量は消費され続けるが、残容量が許容下限に達した時点で電池パックから電動工具に対して放電停止要求が送信され、所定時間内に工具の動作が停止されるので、電動工具の動作による電池の過放電は通常の使用時と同様に回避される。

さらに、電動工具の動作停止後、電動工具から動作スイッチのＯＮ情報が送られ続けている場合でも、ユーザーが意図せずスイッチが入っている状態と判断して二次電池パック内のマイコンを低電力消費モードに移行させるため、電池パック内のマイコンの電力消費による電池の過放電も回避することができる。

以上の通り、本発明によれば、輸送時や一時的な保管時に周囲の他の工具や部材により誤って電動工具（コードレス機器）の動作スイッチであるトリガが入ってしまった場合でも、新たなハードウェアの追加などのコストアップを伴うことなく電池パック内のマイコンの電力消費による二次電池の過放電を防止することが可能となる。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明し、発明の理解に供する。尚、以下に示す実施形態は本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

また、電動工具に具備された二次電池パックとして実施形態を説明するが、電動工具に限らず、電動自転車、電動バイク、電動ヘアードライヤに代表されるヘアケア商品等のコードレス機器でも同様に発明の効果は得られる。

図１は本発明の形態に係る回路の構成例を示すものである。電池パック１内の二次電池１１はプラス側充放電端子１２、マイナス側充放電端子１５からコードレス機器である電動工具２に電力を供給する。電力の供給により流れる電流は電流センサ１８により計測される。また、二次電池１１の電圧は電圧検出線１６により演算手段であるマイコン１７に取り込まれ、計測される。マイコン１７は動作スイッチ情報端子１３で電動工具２の動作スイッチ情報通信部２２から送信される動作スイッチ２１のＯＮ情報を受信する。また、二次電池の残容量が許容下限の規定値まで低下した時点でマイコン１７は電動工具２に対して放電停止要求通信端子１４を通じて放電停止を要求し、電動工具２の負荷制御装置２４がその信号を放電停止要求受信端子２５から受信してモータ２６の静止制御を実施する。

本実施の形態においては、特許請求の範囲で示す「コードレス機器の動作スイッチのＯＮ情報を受信する手段」として、動作スイッチ情報端子１３及びマイコン１７を備えており、「コードレス機器に対して放電停止要求を送信する手段」として、放電停止要求通信端子１４及びマイコン１７を備えている。

上記の構成において、輸送時や一時的な保管時に周囲の他の工具や部材により誤って電動工具２の動作スイッチであるトリガが入ってしまった場合の動作を説明する。誤って電動工具２の動作スイッチ２１がＯＮされた場合、動作スイッチ情報通信部２２からは、電
池に対して動作スイッチ情報端子２３から動作スイッチＯＮ情報が送信される。電池パック１では、マイコン１７が該情報を動作スイッチ情報端子１３から受信し、電動工具２が動作状態にあることを認識する。またマイコン１７では、電流センサ１８で計測された電流もしくは電圧検出線１６を介して計測された二次電池１１の電圧のうち、少なくとも一つの情報から二次電池１１の残容量を算出する。

電動工具２の動作スイッチ２１がＯＮし続けると、モータ２６の電力消費により二次電池１１の残容量が低下し、放電下限容量に達する。二次電池１１が放電下限の規定値に達すると、マイコン１７は電動工具２に対して放電停止要求通信端子１４から放電停止を要求し、電動工具２は放電停止要求受信端子２５で受信した放電停止要求に基づいて負荷制御装置２４によりモータ２６の動作を所定時間以内に停止し、二次電池１１の放電を停止する。放電下限の規定値としては、電池種別や特性にもよるが、過放電を避けるためのものであるので、ＳＯＣゼロから数％に設定すれば良い。

通常の使用状態では、モータ２６が停止することで使用者は二次電池１１の残容量が放電下限容量以下になったことを認識し、動作スイッチ２１をＯＦＦするが、誤って動作スイッチがＯＮされている場合は、モータの動作が停止しても動作スイッチ２１はＯＮのままとなる。この場合、動作スイッチがＯＮとなっていることからマイコン１７が電動工具２動作中と判断して動作し続けるので、モータ２６による電力消費が停止した後も二次電池１１はマイコン１７の消費電力で放電され続け、過放電に至ってしまう。そこで、電池パック１内のマイコン１７は、放電停止要求送信後、上記所定時間が経過しても動作スイッチ２１がＯＮされている場合、通常の使用状態でない、即ち誤って動作スイッチ２１がＯＮされているものと判断し、低電力消費モードに移行する。これにより、二次電池１１からの電力消費は大幅に低減され、二次電池１１の過放電が回避される。

所定時間としては、１秒〜３００秒程度とすることが考えられる。本発明は過放電を回避するために行うものであるから、所定時間の設定は負荷の大きさに依存し、高負荷だと数秒〜数十秒以内とする必要性が出てくるし、低負荷であれば数十秒から数分とすれば良い。低電力消費モードへの移行が可能な電子部品としては、機器側もしくは電池パック内に配置されたマイコンだけでなく、電池パック内に配置されるＦＥＴ等の制御機能全般が考えられる。実際に低電力消費モードへ移行する電子部品は、用途や環境、設計の容易さ等を考慮して、任意の電子部品に適宜決定することができる。

なお、本実施の形態においては、電池パックに二次電池１１を用いた場合を示しているが、乾電池やリチウム電池等の一次電池を用いた場合においても、過放電による漏液等の不具合を確実に防止できる効果や、機器側からみるとバックアップメモリーの保護を図れる効果があり、本発明は有用である。

また、本実施の形態においては、電池パック１内にマイコン１７を備えているが、本発明はこれに限定されるものではなく、電動工具２等のコードレス機器側でマイコンを備えた構成としても良い。例えば、電池パック１からは下限電圧で放電停止信号を送信するＩＣからの信号だけが送られ、それを使ってコードレス機器側にある「電池制御マイコン」がシャットダウンされる構成にしても良い。また、機器側のマイコンのシャットダウンにも応用可能である。

本発明の電池パックは、電動工具、電動自転車、電動バイク、電動ヘアードライヤに代表されるヘアケア商品等のコードレス機器用の電池パックとして有用である。

本発明の実施の形態を示すブロック図

符号の説明

１ 電池パック
２ 電動工具
１１ 二次電池
１２ プラス側充放電端子
１３ 動作スイッチ情報端子
１４ 放電停止要求通信端子
１５ マイナス側充放電端子
１６ 電圧検出線
１７ マイコン
１８ 電流センサ
１９ 温度センサ
２１ 動作スイッチ
２２ 動作スイッチ情報通信部
２３ 動作スイッチ情報端子
２４ 負荷制御装置
２５ 放電停止要求受信端子
２６ モータ

Claims (1)

1. コードレス機器に搭載された電池パックにおいて、
   単数又は複数の電池と、前記コードレス機器の動作スイッチのＯＮ情報を受信する手段と、前記コードレス機器に対して放電停止要求を送信する手段と、前記電池の電圧または電流の少なくとも一つを計測して電池の状態を監視する演算手段とを備え、
   前記演算手段により前記電池の残容量が規定値まで低下したことを検出した時点で放電停止要求を送信し、
   放電停止要求送信後、所定時間以上動作スイッチのＯＮ情報を受信した場合に、低電力消費モードに移行することを特徴とする電池パック。