JP5254714B2 - 電動工具用マイコン搭載システム及び電池パック - Google Patents

Description

本発明は、電動工具本体、電動工具用電池パック、又は電動工具用充電器に搭載される、ＡＤ変換器が内蔵されたマイコンを搭載したシステム、及び、このシステムが搭載された電動工具用電池パックに関する。

近年、ニッケル水素二次電池やリチウムイオン二次電池などの各種二次電池を内蔵した電動工具用電池パックとして、高機能化・高効率化のためにマイコンを搭載し、このマイコンが、二次電池の電圧や温度等の各種情報に基づいて二次電池の充・放電を制御したり、二次電池の過充電や過放電等を検出したりするよう構成されたものが知られている。

電池パックに限らず、二次電池を充電するために電池パックへ充電用電力を供給する電動工具用充電器、或いは電池パックからの電力供給を受けて動作する電動工具本体においても、マイコンを搭載し、このマイコンによって各種制御を実現するよう構成されたものが広く用いられつつある。

電動工具用の電池パックや充電器、電動工具本体に搭載されるマイコンは、一般にＡＤ変換器を内蔵している。そして、例えば電池パックにおいては、電池パック内の二次電池の電圧や温度等の各種情報（アナログ信号）がマイコンのＡＤポートから内部のＡＤ変換器に入力され、ＡＤ変換器によってデジタルデータに変換される。マイコンは、このデジタルデータに基づき、二次電池を含む電池パック内の各種の状態を判断し、これに基づいて、充・放電制御や過充電・過電圧検出などの各種制御を行う。

ところで、ＡＤ変換器を内蔵したマイコンにより各種制御がなされる電池パックや充電器等において、マイコン内のＡＤ変換器自体の故障、或いは、マイコンのＡＤポートにゴミが付着するなどの異常が生じて、入力されるアナログ信号が正しくデジタルデータに変換されなくなると（以下まとめて「ＡＤ異常」ともいう）、マイコンによる各種制御が正常に行われなくなるおそれがある。

例えば、マイコンが二次電池の電圧をＡＤ変換器を介して取り込み、その電圧値に基づいて充電を制御する場合に、ＡＤ異常が生じると、例えば本来は二次電池の電圧が３Ｖまで充電されているにもかかわらずＡＤ変換器にて２Ｖと誤変換されてしまうなど、マイコンが二次電池の電圧を正しく認識することができなくなる。そうなると、実際には満充電状態になっているにもかかわらずマイコンはそのことがわからないまま充電を継続させてしまい、二次電池が過充電状態となってしまうおそれがある。

そこで従来は、このようなＡＤ異常に起因したマイコンの誤動作から二次電池を保護するために、マイコンとは別に、二次電池の電圧を検出して過充電・過放電の検出を行う保護用ＩＣ（セカンドプロテクトＩＣなどと呼ばれる）を設ける方法が採られている（例えば、非特許文献１参照。）。

この保護用ＩＣは、複数の電池セル（二次電池）が直列接続されてなる組電池に対し、電池セル毎に電圧を検出し、どれか１つの電池セルでも過充電或いは過放電が検出された場合には、保護動作を働かせて充電・放電を強制的に停止させるものである。なお、保護動作は、電池パックの正極端子と二次電池の正極（最も電位の高い電池セルの正極）との間に接続されているＦＥＴをオフしてこの通電経路を遮断することにより行われる。

そのため、このような保護用ＩＣを設けることで、仮にマイコンにおいてＡＤ異常が生じて二次電池の電圧が正常にＡＤ変換されなくなったとしても、二次電池が過充電・過放電状態になった場合には保護用ＩＣによって二次電池を保護することができる。
ミツミ電機株式会社、"リチウムイオン電池保護用（２セル直列用）Ｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃ ＩＣ ＭＭ３１１２ Ｓｅｒｉｅｓ"、応用回路図、［online］、［２００８年７月１日検索］、インターネット＜ＵＲＬ ： http://www.mitsumi.co.jp/Catalog/pdf/battery#mm#3112.pdf＞

しかしながら、非特許文献１に記載されている保護用ＩＣを用いる保護方法だと、二次電池が過充電・過放電状態（或いはそれに近い状態）にならないとこれらを検出できないため、ＡＤ異常が生じたとき、一時的ではあっても二次電池が正常時の電圧範囲から外れてしまうことは避けられない。

つまり、保護用ＩＣは、マイコンのＡＤ異常を検出するものではなく、あくまでも、二次電池の実際の電圧をみて、例えば正常時よりも高い電圧になっている（つまり過充電状態或いはそれに近い状態になっている）場合に過充電状態と判断して保護動作を働かせる。そのため、マイコンにＡＤ異常が生じて二次電池の電圧を正しくＡＤ変換できなくなったとしても、すぐに保護動作が働くわけではなく、そのＡＤ異常に起因して二次電池の充電電圧が次第に上昇していって過充電状態になったときにはじめて、保護用ＩＣが保護動作を働かせることになる。そのため、一時的ではあっても二次電池の電圧が実際に正常範囲から外れてしまうのは不可避なのである。

また、マイコンとは別に保護用ＩＣを設けることになるため、当然ながら、この保護用ＩＣを設けるためのスペースが必要となって電池パックが大型化し、保護用ＩＣ自体のコストも含め、全体としてコストアップを招いてしまう。

電池パックに限らず、充電器や電動工具本体に搭載されたマイコンについても、ＡＤ異常が生じると、マイコンによる正常な制御ができなくなるおそれがある。
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、マイコンとは別に保護用ＩＣを設けることなく、マイコンがＡＤ異常状態となった場合にこれを検出できるようにすることを目的とする。

上記課題を解決するためになされた本発明の電動工具用マイコン搭載システムは、ＡＤ変換器を内蔵し、このＡＤ変換器によるＡＤ変換対象のアナログ信号が入力されるＡＤポートが少なくとも１つ設けられたマイコンと、このマイコンの動作用電源とは別に設けられ、予め決められた値の基準電圧を生成してＡＤポートへ入力するする基準電圧生成手段と、基準電圧に対応したデジタルデータである基準データが予め記憶された基準データ記憶手段と、マイコンの内部に設けられ、ＡＤポートに入力された基準電圧がＡＤ変換器によりＡＤ変換されて得られる診断用データと基準データ記憶手段に記憶されている基準データとを比較して、両者の差が予め決められた許容範囲内にない場合に、ＡＤ変換器によるＡＤ変換結果が正常に得られないＡＤ異常状態であると判定する第１の判定手段と、を備え、基準電圧生成手段は、マイコンに供給される予め決められた電圧の動作用電源を入力とし、この動作用電源から、該予め決められた電圧よりも低い基準電圧を生成することを特徴とするものである。

このように構成された電動工具用マイコン搭載システムでは、基準電圧に対応したデジタルデータ、即ち基準電圧がＡＤ変換器によって正しくデジタルデータ化された場合の値が、例えば工場出荷時などで基準データとして予め基準データ記憶手段に記憶されている。そのため、ＡＤ変換器が正常であって、ＡＤポートに入力されるアナログ信号が正しくデジタルデータに変換される正常状態（以下「ＡＤ正常状態」ともいう）であれば、基準電圧が実際にＡＤ変換器にてＡＤ変換されると、そのＡＤ変換結果（診断用データ）は、基準データ記憶手段に記憶された基準データと一致するか、完全に一致はしなくとも両者の差は許容範囲内にあるはずである。これに対し、ＡＤ異常状態の場合は、基準電圧に対する正しいＡＤ変換結果が得られないため、診断用データと基準データとの差が許容範囲を外れてしまう。第１の判定手段は、このように両者の差が許容範囲内にない場合に、ＡＤ異常状態と判定する。

従って、このように構成された本発明の電動工具用マイコン搭載システムによれば、基準電圧に対応した正しいデジタルデータ（基準データ）が予め記憶されており、マイコン自身が（詳しくはマイコン内の第１の判定手段が）その記憶されている基準データと実際のＡＤ変換結果（診断用データ）との比較結果に基づいてＡＤ異常状態か否かを判定するため、従来技術のようにマイコンとは別に保護用ＩＣを設けることなく、ＡＤ異常状態となった場合にマイコン自身がこれを精度良く検出することができる。

特に、ＡＤ異常状態の原因がＡＤ変換器自体の異常である場合にもその異常を確実に判定することができる。即ち、ＡＤ変換器自体が異常となる原因の１つとして例えばマイコンに供給される動作用電源の低下が考えられ、マイコンの動作用電源が低下するとマイコンに内蔵されているＡＤ変換器が正しくＡＤ変換できなくなる。これに対し、基準電圧を生成する基準電圧生成手段はマイコンの動作用電源とは別に設けられているものであるため、この基準電圧を用いてＡＤ変換器自体の異常を正しく判定することができるのである。

また、仮にマイコンの動作用電源が上記予め決められた電圧から低下してしまっても、基準電圧生成手段が生成する基準電圧はもともとその予め決められた電圧より低い値に設定されているため、マイコンの動作用電源を利用して、且つその動作用電源の変動の影響を受けずに、基準電圧を生成することができる。

そして、基準電圧生成手段が上記のように構成された電動工具用マイコン搭載システムは、更に、次のように構成することができる。即ち、マイコンの動作用電源の電圧が予め決められた下限値以下となった場合にマイコンへリセット信号を出力するリセット手段を備え、マイコンは、このリセット手段からリセット信号が入力されたときはその動作が初期化されるよう構成されている。そして、基準電圧生成手段は、基準電圧として、上記下限値より小さい値であってＡＤ変換器によるＡＤ変換が可能な電圧を生成する。

このように構成された電動工具用マイコン搭載システムによれば、基準電圧生成手段は上記下限値より小さい基準電圧を生成するため、仮にマイコンの動作用電源が低下しても（即ち基準電圧生成手段に入力される入力電源電圧が低下しても）、基準電圧生成手段は正常に基準電圧を生成できる。なお、マイコンの動作用電源が上記下限値以下にまで低下してしまうと、その値によっては基準電圧生成手段が正しく基準電圧を生成できなくなるおそれもあるが、そもそも、マイコンの動作用電源が上記下限値以下になればマイコンは初期化され、マイコンによるＡＤ異常状態か否かの判定も行われないため、実質的な影響はない。

更に、基準電圧生成手段の具体的構成として、例えば、ダイオードを備え、当該基準電圧生成手段に入力される電源によって該ダイオードに順方向バイアスを加えることにより生じる該ダイオードの順方向電圧を、基準電圧として生成するよう構成することもできる。ダイオードの順方向電圧を利用して基準電圧を生成することで、基準電圧生成手段の構成をより簡素化することができ、延いては電動工具用マイコン搭載システムの構成をより簡素化することができる。

本発明の電動工具用マイコン搭載システムは、第１の判定手段による判定機能に加えて、第２の判定手段による判定機能をも備えたものとして構成してもよい。即ち、ＡＤ変換対象のアナログ信号がＡＤ変換器へ入力されるまでの信号経路上に設けられ、実行指令が入力されたときに該アナログ信号を予め決められた分圧比にて分圧することにより診断用アナログ信号を生成する信号分圧手段と、マイコンの内部に設けられ、信号分圧手段による分圧を実行させるための実行指令又は信号分圧手段による分圧を実行させないための停止指令を該信号分圧手段へ出力する指令出力手段とを備える。そして、マイコンの内部に設けられた第２の判定手段は、指令出力手段に実行指令を出力させて信号分圧手段による分圧を実行させ、該実行時の診断用アナログ信号をＡＤ変換器によってＡＤ変換させることにより診断用データを取得すると共に、指令出力手段に停止指令を出力させて信号分圧手段による分圧を停止させ、該停止時のアナログ信号をＡＤ変換器によってＡＤ変換させることにより比較用データを取得して、該取得した診断用データと比較用データとを比較し、両者が信号分圧手段における分圧比に対応した関係にない場合に、ＡＤ異常状態であると判定する。

このように第２の判定手段を備えた電動工具用マイコン搭載システムでは、第２の判定手段により、信号分圧手段による分圧が行われていないときのＡＤ変換結果である比較用データと、信号分圧手段による分圧が行われているときのＡＤ変換結果である診断用データとが比較される。ＡＤ正常状態であれば、両データの関係は、信号分圧手段における分圧比に対応した関係になるはずである。これに対し、ＡＤ異常状態の場合、両データの関係はその分圧比に対応した関係から外れてしまう。第２の判定手段は、このように両データの関係がその分圧比に対応した関係にない場合に、ＡＤ異常状態と判定する。

従って、このように構成された電動工具用マイコン搭載システムによれば、信号分圧手段を設け、分圧の実行時及び非実行時それぞれのＡＤ変換結果に基づいてＡＤ異常状態か否かの判定が可能であるため、簡易的な構成で精度良く判定を行うことができる。

そして、このように第２の判定手段を備えた電動工具用マイコン搭載システムは、より具体的には、次のように構成することができる。即ち、ＡＤ変換対象のアナログ信号がＡＤポートへ入力されるまでの信号経路上には、該信号経路上に直列に接続された少なくとも1つの抵抗からなる信号入力回路が設けられている。そして、信号分圧手段は、信号入力回路からＡＤ変換器への信号経路上に設けられ、実行指令が入力されたときに、信号入力回路に入力されたＡＤ変換対象のアナログ信号を上記分圧比にて分圧することにより診断用アナログ信号を生成する。

このように構成された電動工具用マイコン搭載システムでは、信号分圧手段の前段に信号入力回路が設けられているため、信号分圧手段による分圧比は、信号分圧手段内部の構成（分圧に寄与する構成）及び信号入力回路を構成する抵抗の抵抗値によって決定される。そのため、このように信号入力回路を備えたシステムにおいては、その信号入力回路を構成する抵抗を利用して所望の分圧比を実現することができる。

そして、上記の信号分圧手段は、より具体的には、一端がＡＤポートに電気的に接続された分圧用抵抗と、停止指令が入力されたときには分圧用抵抗の他端側を電気的にオープン状態とし、実行指令が入力されたときには分圧用抵抗の他端側を一端側よりも電位の低い部位へ電気的に接続することにより該分圧用抵抗に電流を流して前記分圧を行う分圧制御手段とを備えたものとして構成することができる。このように構成することで、信号分圧手段を簡易的に構成することが可能となる。

この場合更に、分圧制御手段は、分圧用抵抗の他端側と接地電位との間を電気的に導通・遮断するスイッチ手段を備え、停止指令が入力されたときには該スイッチ手段をオフして分圧用抵抗の他端側と接地電位との間を遮断し、実行指令が入力されたときには該スイッチ手段をオンして分圧用抵抗の他端側を接地するものとして構成するとよい。分圧制御手段をこのように構成することで、分圧するかしないかの切り替えを、単にスイッチ手段のオン・オフにより実現できるため、信号分圧手段をより簡易的に構成することができ、延いては電動工具用マイコン搭載システム全体もより簡素化される。

そして、上記のように構成された本発明の電動工具用マイコン搭載システムは、少なくとも１つの電池セルを有する電動工具用電池パックに搭載することで、その少なくとも１つの電池セルと電動工具用マイコン搭載システムを備えた電動工具用電池パックとしての適用が可能である。より具体的には、少なくとも１つの電池セルと、本発明の電動工具用マイコン搭載システムとを備え、ＡＤ変換対象のアナログ信号として、電池セルのうち少なくとも１つに対して該電池セルの電圧を直接又は間接的に示す電池電圧信号がＡＤポートへ入力されるよう構成され、マイコンが、電池電圧信号のＡＤ変換器によるＡＤ変換結果に基づいてその電池セルの状態を監視する電動工具用電池パックとして構成することができる。

このように構成された電動工具用電池パックによれば、仮にＡＤ異常状態が生じて電池セルの電圧が誤った値にＡＤ変換されてしまうようになっても、そのＡＤ異常状態は判定手段によって確実に判定されるため、マイコンがその誤った値（電池セルの電圧）に基づいて電池セルの状態を監視し続けてしまうのを防止することが可能となる。そのため、マイコンの異常（ここではＡＤ異常状態）に対する信頼性の高い電動工具用電池パックの提供が可能となる。

また、第２の判定手段を備えた電動工具用マイコン搭載システムと少なくとも１つの電池セルとを備えた電動工具用電池パックの場合は、より具体的には次のように構成することもできる。即ち、電池セルのうち少なくとも１つには、一端が該電池セルの正極に接続された正極側抵抗と、一端が該電池セルの負極に接続された負極側抵抗と、該各抵抗の他端間に接続されてマイコンからの実行指令及び停止指令に応じて該他端間を導通・遮断するスイッチ手段と、を有する放電用回路が接続されている。マイコンは、スイッチ手段により他端間が遮断されている際に正極側抵抗の他端側からＡＤポート側へ出力される電圧の、ＡＤ変換器によるＡＤ変換結果に基づいて、該電池セルの電圧を監視するよう構成されている。また、放電用回路は、信号分圧手段として機能し、停止指令が入力されたときはスイッチ手段をオフして該電池セルの正極の電圧を正極側抵抗を介してそのままＡＤポート側へ出力させ、実行指令が入力されたときは、スイッチ手段をオンして、当該放電用回路を構成する各抵抗による分圧比にて該電池セルの正極の電圧を分圧することにより診断用アナログ信号を生成するよう構成されている。

また、第２の判定手段を備えた電動工具用マイコン搭載システムと少なくとも１つの電池セルとを備えた電動工具用電池パックは、次のように構成することもできる。即ち、電池セルのうち少なくとも１つには、一端が該電池セルの正極に接続された正極側抵抗と、一端が該電池セルの負極に接続された負極側抵抗と、該各抵抗の他端間に接続されてマイコンからの実行指令及び停止指令に応じて該他端間を導通・遮断するスイッチ手段と、該各抵抗の他端間においてスイッチ手段と直列に設けられた分圧用抵抗と、を有する放電用回路と、各抵抗の他端間の電圧を該電池セルの電圧として検出してＡＤポート側へ出力する電圧検出手段と、が接続されている。マイコンは、スイッチ手段により他端間が遮断されている際に電圧検出手段からＡＤポート側へ出力される電圧の、ＡＤ変換器によるＡＤ変換結果に基づいて、該電池セルの電圧を監視するよう構成されている。また、放電用回路は、信号分圧手段として機能し、停止指令が入力されたときはスイッチ手段をオフして該電池セルの電圧がそのまま電圧検出手段へ入力されるようにし、実行指令が入力されたときは、スイッチ手段をオンして、当該放電用回路を構成する各抵抗による分圧比にて該電池セルの電圧を分圧することにより、該分圧された電圧に対する電圧検出手段からの出力が診断用アナログ信号として生成されるよう構成されている。

上記いずれの構成においても、電動工具用電池パックにもともと備えられている放電用回路を、信号分圧手段としても利用する。そのため、第２の判定手段を備えた電動工具用マイコン搭載システムが適用される電動工具用電池パックが、放電用回路を備えたものであれば、その放電用回路を利用してその電動工具用マイコン搭載システムの一部を構成できるため、より効果的である。

そして、上述した本発明の電動工具用電池パックは、内部の電池セルとして種々のものを用いることができ、例えば、二次電池を用いた電動工具用電池パック、即ち繰り返し充電可能な電動工具用電池パックとして構成できる。

この場合、更に、二次電池を充電するための充電用電源が入力される充電用電源入力端子と、充電用電源入力端子から二次電池に至る充電用電源供給経路上に設けられ、マイコンからの遮断指令により該充電用電源供給経路を遮断可能な遮断手段とを備え、マイコンは、判定手段によりＡＤ異常状態と判定されたとき、遮断指令を出力することにより遮断手段に充電用電源供給経路を遮断させるものとして構成するとよい。

このように構成された電動工具用電池パックによれば、例えば二次電池への充電が行われている際にＡＤ異常状態が発生した場合、マイコンがその発生を判定して充電用電源供給経路を遮断する。また例えば、既にＡＤ異常状態となっているときに二次電池への充電が行われようとした場合も、マイコンがそのＡＤ異常状態を判定して充電用電源供給経路を遮断し、充電を行わせないようにすることができる。そのため、二次電池への充電の際にＡＤ異常状態が発生しても、そのＡＤ異常状態に起因して生じる問題（例えば過充電）を未然に防ぐことが可能となり、より信頼性の高い電動工具用電池パックの提供が可能となる。

以下に、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。
［第１実施形態］
図１は、本発明が適用された実施形態の充電システムを構成する電動工具用の充電器及び電池パックを示す斜視図であり、図２は、この充電システム及び電動工具本体のブロック図である。

本実施形態の充電システム１は、電動工具本体１００（図２参照）の電力源として用いられる電池パック２０に対する充電を行うための、充電器１０及び電池パック２０からなるシステムであり、電池パック２０内の二次電池を充電器１０にて充電するよう構成されたものである。

充電器１０は、図示しない車両のシガーソケットからのＤＣ電源２（図２参照）から所定電圧の充電用直流電源を生成するものであり、シガーソケットに接続して車両のバッテリからのＤＣ電源２を当該充電器１０内へ入力するためのシガープラグ１５を備えている。このシガープラグ１５を車両のシガーソケットに挿入すると、シガーソケットの正極端子及び負極端子（図示略）が、それぞれ、シガープラグ１５のプラグ側正極端子３１及びプラグ側負極端子３２（図２参照）に接続され、これにより、ＤＣ電源２が電源コード１４を介して充電器１０の内部へ入力されるようになる。

充電器１０は、その上面の一端側に電池パック２０が装着される充電側装着部１２が形成されており、この充電側装着部１２における所定の位置（充電側装着部１２の内部）に充電側ターミナル１１が設けられている。この充電側ターミナル１１は、電池パック２０へ充電用直流電源を供給するための充電側正極端子８と充電側負極端子９（いずれも図２参照）、さらに電池パック２０との間で各種信号の送受信を行うための一又は複数の充電側信号端子（図示略）を備えた構成となっている。また、充電器１０には、当該充電器１０の動作状態や電池パック２０の充電状態等を外部へ表示するための、複数のＬＥＤ等を備えた表示部１３が設けられている。

電池パック２０は、その一側面に、充電器１０の充電側装着部１２に装着される電池側装着部２２が形成されており、この電池側装着部２２における所定の位置に、充電側ターミナル１１と電気的に接続される電池側ターミナル２１が設けられている。この電池側ターミナル２１は、充電器１０から供給される充電用直流電源が入力される電池側正極端子２８と電池側負極端子２９、さらに充電器１０における充電側信号端子と接続される電池側信号端子１９が設けられている。

電池パック２０の電池側装着部２２を充電器１０の充電側装着部１２に装着すると、双方のターミナル１１，２１が電気的に接続される。これにより、充電器１０による、電池パック２０内の組電池２３（図２参照）の充電が可能な状態となる。

なお、電動工具等の電力供給対象に対して電池パック２０の電力を供給する際は、その対象となる電動工具等における所定の装着部に電池側装着部２２が装着される。これにより、電池側ターミナル２１を介して、電池パック２０の電力（組電池２３の電力）が電動工具等へ供給されることとなる。

次に、充電システム１を構成する充電器１０と電池パック２０、及び電池パック２０の電力により動作する電動工具本体１００の内部構成について、図２のブロック図に基づいて具体的に説明する。

充電器１０は、図２に示すように、外部から入力されるＤＣ電源２を、電池パック２０内の組電池２３を充電するための所定電圧の充電用直流電源に変換して出力するコンバータ３と、このコンバータ３を含む、充電器１０の動作全体を制御するマイコン６と、コンバータ３を構成する電力変換回路１７内のスイッチングＦＥＴ（図示略）をオン・オフ制御するスイッチングＩＣ４と、マイコン６からの充電制御信号に従ってスイッチングＩＣ４の動作を制御するスイッチングＩＣ制御回路５とを備えている。また、図示は省略したものの、充電器１０内の各種回路を動作させるための制御用電源を生成する定電圧電源回路を備えており、マイコン６もこの制御用電源により動作する。

コンバータ３は、入力されるＤＣ電源２の電圧変動を抑制して平滑化する入力平滑回路１６と、ＤＣ電源２の電力を所定の交流電力に変換（変圧）する電力変換回路１７と、この電力変換回路１７による変換後の交流電力を直流に整流・平滑化する出力平滑回路１８とを備えている。電力変換回路１７は、トランス及びこのトランスの一次巻線の一端に接続されたスイッチングＦＥＴを備え、ＤＣ電源２が入力平滑回路１６を介してトランスの一次巻線側に入力されるよう構成されている。そして、スイッチングＩＣ４からのオン・オフ信号によってスイッチングＦＥＴがオン・オフすることにより、トランスの一次巻線に断続的な電流（交流の一種）が流れ、これにより、トランスの二次巻線側に交流電力が発生する。この交流電力が出力平滑回路１８にて整流・平滑化されることにより、充電用直流電源が生成され、電池パック２０へ出力される。

マイコン６は、スイッチングＩＣ制御回路５を介してスイッチングＩＣ４によるスイッチングＦＥＴのオン・オフを制御し、延いては電池パック２０への充電用直流電源の生成・出力を制御する。

電池パック２０は、図２に示すように、組電池２３と、充電器１０によるこの組電池２３への充電の制御を含む、当該電池パック２０内における各種制御を行うマイコン２５とを備えている。

組電池２３は、複数の電池セルＢａ，Ｂｂ，・・・，Ｂｎが直列接続されて構成されている。各電池セルは、本実施形態ではいずれもリチウムイオン二次電池である。なお、組電池２３を構成する各電池セルがリチウムイオン二次電池であることはあくまでも一例であり、他の各種二次電池セルからなる組電池であってもよい。

また、電池パック２０は、組電池２３の電圧、及びこの組電池２３を構成する各電池セルＢａ，Ｂｂ，・・・，Ｂｎの電圧を各々検出するためのセル電圧検出回路２４を備えている。このセル電圧検出回路２４により検出された各電池セルの電圧は、それぞれ、マイコン２５のＡＤポート４５，４６，・・・，４７（図３参照）に入力され、マイコン２５に内蔵されたＡＤ変換器４２（図３参照）によりＡＤ変換される。マイコン２５は、このＡＤ変換結果に基づいて各電池セルＢａ，Ｂｂ，・・・，Ｂｎの状態を監視する。

また、本実施形態の電池パック２０には、マイコン２５のＡＤポートの診断（本例では各電池セルＢａ，Ｂｂ，・・・，Ｂｎのうち電位の最も低い電池セルＢａの電圧が入力されるＡＤポート４５の診断）、即ち、このＡＤポート４５に入力される電圧に対するデジタルデータがＡＤ変換器４２によって正しく得られるＡＤ正常状態か或いは正しく得られないＡＤ異常状態かをマイコン２５自身が診断（以下「ＡＤポート自己診断」という）するために用いられる、ＡＤポート自己診断用回路２６が設けられている。

更に、本実施形態の電池パック２０には、マイコン２５内のＡＤ変換器４２が正常に動作するＡＤ正常状態か或いは正常に動作しないＡＤ異常状態かをマイコン２５自身が診断（以下「ＡＤ変換器自己診断」という）する際に用いられる基準電圧Ｖｒｅｆを生成する、三端子レギュレータ５５が設けられている。

ＡＤポート自己診断用回路２６の構成を含め、マイコン２５が実行するＡＤポート自己診断及びＡＤ変換器自己診断の詳細については後述する。
更に、本実施形態の電池パック２０には、充電用直流電源が入力される電池側正極端子２８から組電池２３の正極（最も電位の高い電池セルＢｎの正極）に至る充電用電源供給経路に、この充電用電源供給経路を遮断するための保護回路２７が設けられている。この保護回路２７は、マイコン２５から入力される許可信号又は停止信号に従って動作する。

なお、本実施形態の電池パック２０は、充電器１０から充電用直流電源が入力される電池側正極端子２８が、電動工具等の電力供給対象に電力を供給する際の電源出力用正極端子としても共用される構成にされている。但し、この構成はあくまでも一例であり、電動工具等に電力を供給する際の正極端子を、充電のための電池側正極端子２８とは別に設けるようにしてもよい。

電動工具本体１００は、電池パック２０が装着されることによってこの電池パック２０から電力供給を受けて動作するものであり、当該電動工具本体１００内の制御全体を統括するマイコン１０１と、図示しない工具ビットを回転駆動させるためのモータ１０３と、マイコン１０１からの指令に基づいてモータ１０３を駆動する駆動回路１０２と、を備えている。

次に、本実施形態の充電システム１を構成する電池パック２０のより具体的な構成について、図３を用いて説明する。
セル電圧検出回路２４は、各電池セルＢａ，Ｂｂ，・・・，Ｂｎ毎にその電圧を検出してマイコン２５側へ出力するための回路によって構成されている。詳しくは、最も電位の低い電池セルＢａに対しては、この電池セルＢａの電圧（即ちこの電池セルＢａの正極の電位）を分圧して、その分圧後の電圧を当該電池セルＢａの電圧を示す電池電圧信号としてマイコン２５のＡＤポート４５へ出力するための、抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２からなる分圧回路（本発明の信号入力回路に相当）が設けられている。なお、各抵抗Ｒ１，Ｒ２の抵抗値は例えば数ＭΩである。

また、この電池セルＢａの正極側に直列接続された他の電池セルＢｂ，・・・，Ｂｎに対しては、それぞれ、差動増幅器３４，・・・，３５が設けられている。そして、各差動増幅器３４，・・・，３５から出力される電圧が、対応する各電池セルＢｂ，・・・，Ｂｎの電圧を示す電池電圧信号として、それぞれ、マイコン２５における対応する各ＡＤポート４６，・・・，４７に入力される。なお、図示は省略したものの、各電池セルＢａ，Ｂｂ，・・・，Ｂｎの正極と負極の間、及び、最も電位の高い電池セルＢｎの正極と最も電位の低い電池セルＢａの負極の間には、ノイズ低減用のコンデンサが設けられている。

また、図示は省略したものの、電池パック２０には、当該電池パック２０内の各種回路を動作させるための一定電圧（本例では５Ｖ）の制御用電源Ｖｃｃを生成する定電圧電源回路が設けられており、マイコン２５もこの制御用電源Ｖｃｃにより動作する。

三端子レギュレータ５５は、本発明の基準電圧生成手段に相当するものであり、マイコン２５の動作用電源とは別に独立して設けられた電源である。この三端子レギュレータ５５は、マイコン２５の動作用電源でもある制御用電源Ｖｃｃを入力として、この制御用電源Ｖｃｃから、ＡＤ変換器自己診断の際に用いられる基準電圧Ｖｒｅｆを生成する。本実施形態では基準電圧Ｖｒｅｆとして２Ｖの定電圧を生成する。そのため、仮に何らかの異常で制御用電源Ｖｃｃが低下してしまっても、三端子レギュレータ５５が２Ｖの基準電圧を生成するために必要な最低限度の範囲（例えば２．５Ｖ以上）にある限り、三端子レギュレータ５５は安定した２Ｖの基準電圧を生成することができる。

そして、三端子レギュレータ５５にて生成された基準電圧Ｖｒｅｆは、マイコン２５が備えるＡＤポートの１つである基準電圧入力ポート５０に入力され、マルチプレクサ４３を介してＡＤ変換器４２に入力される。

マイコン２５は、ハードウェア的には、ＣＰＵ３６，ＲＯＭ３７，ＲＡＭ３８，及びＥＥＰＲＯＭ３９等からなる主制御部４１と、入力されたアナログ信号をデジタルデータに変換するＡＤ変換器４２と、主制御部４１からの切替指令に基づき、各ＡＤポート４５，４６，・・・，４７に入力された各電池電圧信号又は基準電圧入力ポート５０に入力された基準電圧Ｖｒｅｆのうちいずれか１つを選択的にＡＤ変換器４２へ入力させるためのマルチプレクサ（ＭＰＸ）４３とを備えた、一般的な構成となっている。

このような構成により、セル電圧検出回路２４から各ＡＤポート４５，４６，・・・，４７に入力され、マルチプレクサ４３を介して順次ＡＤ変換器４２に入力される各電池セルＢａ，Ｂｂ，・・・，Ｂｎの電圧（電池電圧信号）は、ＡＤ変換器４２により順次ＡＤ変換されて、そのＡＤ変換後のデジタルデータ（以下「電池電圧データ」ともいう）が主制御部４１に入力される。

主制御部４１は、このＡＤ変換後の電池電圧データに基づいて、各電池セルＢａ，Ｂｂ，・・・，Ｂｎの状態を監視する。具体的な監視内容は、過充電状態になっていないか、或いは過放電状態になっていないか、更には、上述したＡＤポート自己診断などがある。

また、電池パック２０には、マイコン２５をリセット（初期化）するためのリセットＩＣ５６が備えられている。このリセットＩＣ５６は、本発明のリセット手段に相当するものであり、制御用電源Ｖｃｃを入力とし、この制御用電源Ｖｃｃがリセット電圧（本例では３Ｖ。本発明の下限値に相当。）以下となった場合にマイコン２５へリセット信号を出力する。このリセットＩＣ５６からのリセット信号は、マイコン２５のリセット信号入力ポート５１を介して主制御部４１へ入力される。つまり、リセットＩＣ５６は、マイコン２５の動作用電源である制御用電源Ｖｃｃを監視し、その値がマイコン２５の正常な動作を妨げる値（３Ｖ以下）にまで低下した場合にはマイコン２５をリセットするように構成されている。

そのため、三端子レギュレータ５５は、少なくともマイコン２５が正常に動作している状態（即ち制御用電源Ｖｃｃがリセット電圧３Ｖより大きい状態）では、基準電圧２Ｖを安定して生成することができる。

ここで、本実施形態の電池パック２０が有する特徴的機能である、ＡＤポート自己診断機能及びＡＤ変換器自己診断機能について、それぞれ説明する。
まず、ＡＤポート自己診断用回路２６を利用して行うＡＤポート自己診断機能について説明する。ＡＤポート４５が正常な状態、即ち、ＡＤポート４５に入力される電池電圧信号に対する電池電圧データがＡＤ変換器４２によって正しく得られるＡＤ正常状態ならば、電池電圧データとして、電池セルＢａの電圧が抵抗Ｒ１，Ｒ２で分圧された値に対応したデジタルデータが正しく得られる。一方、図３に例示するように、例えばＡＤポート４５にゴミ等（ゴミ、水などの異物）が付着すると、ＡＤポート４５とグランドとの間に抵抗が付加されたことと等価な状態となるため、ＡＤポート４５に入力される電池電圧信号は、電池セルＢａの電圧が抵抗Ｒ１，Ｒ２で分圧された値とは異なるものになってしまう。そのため、その値がＡＤ変換器４２によりＡＤ変換されて得られる電池電圧データも、電池セルＢａの電圧を示す正しいデータとは異なるものとなってしまう。

そこで本実施形態のマイコン２５は、このようなＡＤポート４５の異常等に起因したＡＤ異常状態を検出できるよう、ＡＤポート自己診断機能を備えている。電池パック２０には、ＡＤポート自己診断を行う際に用いられる、本発明の信号分圧手段としてのＡＤポート自己診断用回路２６が設けられている。このＡＤポート自己診断用回路２６は、ＡＤポート自己診断の際に、最も電位の低い電池セルＢａに対応したＡＤポート４５に入力される、その最も電位の低い電池セルＢａの電圧を示す電池電圧信号（即ちセル電圧検出回路２４を構成する抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２の接続点の電圧）をさらに分圧するための回路であり、分圧用抵抗Ｒ３と、分圧スイッチ３３（本発明の分圧制御手段に相当）とを備えている。

分圧用抵抗Ｒ３は、一端がＡＤポート４５に接続され、他端が分圧スイッチ３３の一端に接続されている。分圧スイッチ３３の他端はグランドラインに接続（接地）されている。そのため、分圧スイッチ３３がオフされているときは、分圧用抵抗Ｒ３の他端が電気的にオープン状態となり、電池セルＢａの電圧は、セル電圧検出回路２４内の抵抗Ｒ１、Ｒ２により分圧された値の電池電圧信号としてＡＤポート４５へ入力される。一方、分圧スイッチ３３がオンされているときは、分圧用抵抗Ｒ３の他端が接地される。そのため、電池セルＢａの電圧は、セル電圧検出回路２４内の抵抗Ｒ１，Ｒ２および分圧用抵抗Ｒ３により分圧された値の電池電圧信号としてＡＤポート４５へ入力される。

分圧スイッチ３３のオン・オフは、マイコン２５の主制御部４１から自己診断指令出力ポート４８を介して出力される自己診断指令により制御される。即ち、主制御部４１は、ＡＤポート自己診断を行わない通常時は、自己診断指令として停止指令を出力し、分圧スイッチ３３をオフさせる。一方、ＡＤポート自己診断を実行する際には、自己診断指令として実行指令を出力し、分圧スイッチ３３をオンさせる。

このような構成において、マイコン２５によるＡＤポート自己診断は、次のような手順で行われる。まず、マイコン２５が自己診断指令出力ポート４８から停止指令を出力して分圧スイッチ３３をオフさせ、そのときＡＤポート４５に入力される電池電圧信号であるオフ時電圧ＶａｄｏｆｆをＡＤ変換器４２にてＡＤ変換させることにより、現在のオフ時電圧Ｖａｄｏｆｆに対応した電池電圧データであるオフ時データＤｏｆｆを得る。このオフ時データＤｏｆｆは本発明の比較用データに相当するものである。また、電池セルＢａの電圧をＶｂとすると、オフ時電圧Ｖａｄｏｆｆの電圧は次式（１）で表せる。

Ｖａｄｏｆｆ＝Ｒ２・Ｖｂ／（Ｒ１＋Ｒ２） …(1)
マイコン２５は、オフ時電圧Ｖａｄｏｆｆに対するＡＤ変換結果であるオフ時データＤｏｆｆを得ると、続いて、自己診断指令出力ポート４８から実行指令を出力することにより、分圧スイッチ３３をオンさせる。この分圧スイッチ３３のオン時にＡＤポート４５に入力される電池電圧信号であるオン時電圧Ｖａｄｏｎは、本発明の診断用アナログ信号に相当するものである。そして、その電池電圧信号をＡＤ変換器４２にてＡＤ変換させることにより、オン時データＤｏｎを得る。このオン時データＤｏｎは本発明の診断用データに相当するものである。また、オン時電圧Ｖａｄｏｎは、次式（２）で表せる。

Ｖａｄｏｎ＝｛Ｒ２・Ｒ３／（Ｒ１・Ｒ２＋Ｒ２・Ｒ３＋Ｒ３・Ｒ１）｝・Ｖｂ …(2)
上記式（１）、（２）により、Ｖｂを消去すると、オフ時電圧Ｖａｄｏｆｆとオン時電圧Ｖａｄｏｎとの間の関係は、次式（３）で表せる。

Ｖａｄｏｎ＝｛Ｒ３（Ｒ１＋Ｒ２）／（Ｒ１・Ｒ２＋Ｒ２・Ｒ３＋Ｒ３・Ｒ１）｝
・Ｖａｄｏｆｆ …(3)
なお、上記式（３）は、電池セルＢａの電圧を分圧してＡＤポート４５へ入力するための各抵抗Ｒ１、Ｒ２、分圧用抵抗Ｒ３によって定まるものであり、この式（３）の関係が、本発明の「分圧比に対応した関係」に相当するものである。

従って、ＡＤポート４５に入力される電池電圧信号に対するデジタルデータがＡＤ変換器４２によって正しく得られるＡＤ正常状態であれば、オフ時電圧Ｖａｄｏｆｆとオン時電圧Ｖａｄｏｎとの間は上記式（３）の関係が成立するはずであり、故に、オフ時データＤｏｆｆとオン時データＤｏｎとの間も、上記式（３）の関係（或いはこれに対応した関係）となる。一方、図３に例示するようにＡＤポート４５にゴミ等が付着すると、既述の通りグランドとの間に抵抗が付加されたことと等価な状態になることから、上記式（３）は成立しなくなる。

そこでマイコン２５は、ＡＤ変換器４２によるＡＤ変換結果に基づいて上記式（３）が成立するか否かを判断し、成立するならばＡＤ正常状態と判定し、成立しないならばＡＤ異常状態と判定する。そして、ＡＤ異常状態と判定した場合は、許可・停止信号出力ポート４９から保護回路２７へ停止信号を出力することにより、電池側正極端子２８から組電池２３の正極へ至る経路を遮断する。

保護回路２７は、電池側正極端子２８から組電池２３の正極へ至る充電用電源供給経路に設けられた遮断スイッチ３０（本発明の遮断手段に相当）を備えている。マイコン２５は、通常は、保護回路２７へ許可信号を出力して遮断スイッチ３０をオンさせることにより、充電用電源供給経路を導通させ、組電池２３への充電或いは組電池２３から外部への電源出力が可能な状態とする。

一方、マイコン２５は、既述の通り各電池セルＢａ，Ｂｂ，・・・，Ｂｎの電圧（電池電圧信号）をＡＤ変換器４２を介して取り込むことにより、各電池セルＢａ，Ｂｂ，・・・，Ｂｎの状態を監視している。そして、各電池セルＢａ，Ｂｂ，・・・，Ｂｎのうちいずれか１つでも過充電状態或いは過放電状態といった異常状態を検出した場合は、保護回路２７へ停止信号を出力して遮断スイッチ３０をオフさせることにより、充電用電源供給経路を遮断して、各電池セルＢａ，Ｂｂ，・・・，Ｂｎを保護するようにしている。

更に、本実施形態では、マイコン２５は、過充電や過放電などの異常状態に加え、上述したＡＤポート自己診断によってＡＤ異常状態を検出した場合にも、保護回路２７へ禁止信号を出力して遮断スイッチ３０をオフさせ、充電用電源供給経路を遮断する。

なお、保護回路２７を構成する遮断スイッチ３０及びＡＤポート自己診断用回路２６を構成する分圧スイッチ３３は、これら各スイッチとしての機能を実現できる限りその具体的構成は適宜考えられるが、本実施形態では、いずれもＭＯＳＦＥＴにより構成されている。

上述したように、本実施形態では、マイコン２５がＡＤポート自己診断を行い、上記式（３）が成立するか否かによってＡＤ正常状態かＡＤ異常状態かを判定するようにしているが、マイコン２５における上記式（３）の成立・不成立の判断処理が容易に行えるよう、分圧用抵抗Ｒ３として次式（４）を満たす抵抗値のものを用いている。

Ｒ３＝Ｒ１・Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２） …(4)
分圧用抵抗Ｒ３の抵抗値を上記式（４）のように選べば、上記式（３）は、次式（５）のように表すことができる。

Ｖａｄｏｆｆ＝２・Ｖａｄｏｎ …(5)
つまり、マイコン２５による上記式（３）が成立するか否かの判断は、本実施形態では実際には上記式（５）が成立するか否かを判断することにより行われる。そのため、マイコン２５は上記判断処理を容易に行うことができる。

続いて、三端子レギュレータ５５で生成される基準電圧Ｖｒｅｆを用いて行うＡＤ変換器自己診断機能について説明する。本実施形態の電池パック２０では、マイコン２５に供給される制御用電源Ｖｃｃは、その内部においてＡＤ変換器４２にも供給され、ＡＤ変換器４２はこの制御用電源Ｖｃｃを元にＡＤ変換を行う。そのため、マイコン２５に供給される制御用電源Ｖｃｃが正常時の５Ｖから低下すると、当然ながらＡＤ変換器４２の動作電源も低下する。そのため、その低下の度合いによっては、マイコン２５はまだ動作可能であるもののＡＤ変換器４２によるＡＤ変換が正常に行われなくなる（正常なデジタルデータが得られなくなる）おそれがある。

そこで本実施形態のマイコン２５は、三端子レギュレータ５５が生成する、制御用電圧Ｖｃｃの変動に依存しない一定の基準電圧Ｖｒｅｆを用いて、ＡＤ変換器４２により正しいデジタルデータが得られるＡＤ正常状態か或いは正しいデジタルデータが得られないＡＤ異常状態かを診断する。その詳細な診断方法については、図４を用いて後述する。

次に、上記のように構成された本実施形態の電池パック２０における、マイコン２５により実行される電池パック充電制御処理について、図４に基づいて説明する。
図４は、マイコン２５により実行される電池パック充電制御処理を示すフローチャートである。電池パック２０内のマイコン２５は、その内部のＲＯＭ３７内に電池パック充電制御処理プログラムが格納されており、組電池２３へ充電するための所定の条件が成立すると、ＣＰＵ３６がＲＯＭ３７からこの電池パック充電制御処理プログラムを読み出し、このプログラムに従って組電池２３への充電を開始させる。

この処理が開始されると、マイコン２５は、まず、充電を開始するための各種データの初期処理（データの初期化等）を実行する（Ｓ１１０）。そして、ＥＥＰＲＯＭ３９内に設定されている充電用フラグを参照し（Ｓ１２０）、充電許可フラグ又は充電禁止フラグのどちらが設定されているかを判断する（Ｓ１３０）。

ここで、充電禁止フラグが設定されている場合は、既に何らかの異常（例えば過充電・過放電・ＡＤ異常状態）が発生・検出された状態にあるということなので、あらためて充電禁止フラグの設定を行い（Ｓ２３０）、充電禁止処理を行う（Ｓ２４０）。この充電禁止処理は、具体的には、許可・停止信号出力ポート４９から停止信号を出力して保護回路２７内の遮断スイッチ３０をオフさせ、充電用電源供給経路を遮断するものである。

一方、充電許可フラグが設定されている場合は、組電池２３への充電を開始することになるが、すぐに充電を開始するのではなく、充電開始前にＡＤ変換器自己診断及びＡＤポート自己診断処理を行う。

即ち、まず三端子レギュレータ５５から基準電圧入力ポート５０へ入力される基準電圧ＶｒｅｆをＡＤ変換器４２にてＡＤ変換させて、基準電圧実測データＤｒｅｆを測定する（Ｓ１４０）。この基準電圧実測データＤｒｅｆは本発明の診断用データに相当するものである。

また、マイコン２５のＥＥＰＲＯＭ３９には、２Ｖの基準電圧Ｖｒｅｆに対する正しいデジタルデータが、基準データＤｍｅｍとして予め記憶されている。即ち、本実施形態では、電池パック２０の製造工程中、ＡＤ変換器４２が正常（制御用電圧Ｖｃｃが正常の５Ｖ）な状態のときに、三端子レギュレータ５５からの基準電圧Ｖｒｅｆを実際にＡＤ変換器４２にてＡＤ変換させ、そのＡＤ変換結果を基準データＤｍｅｍとしてＥＥＰＲＯＭ３９に記憶させている。なお、基準データＤｍｅｍをこのようにＥＥＰＲＯＭ３９に記憶させるのはあくまでも一例であり、例えば、ＲＯＭ３７に基準電圧Ｖｒｅｆに対する基準データ（設計上の理論値）を予め書き込んでおくようにしてもよい。

このように、２Ｖの基準電圧Ｖｒｅｆに対する正しい基準データＤｍｅｍが予めＥＥＰＲＯＭ３９に記憶されているため、Ｓ１４０にて基準電圧ＶｒｅｆをＡＤ変換器４２にて実際にＡＤ変換させて基準電圧実測データＤｒｅｆを得た後は、そのＡＤ変換により得られた基準電圧実測データＤｒｅｆがＥＥＰＲＯＭ３９内の基準データＤｍｅｍと一致するか否かを判断することにより、ＡＤ正常状態であるかＡＤ異常状態であるかを判定する（Ｓ１５０）。

そして、基準電圧実測データＤｒｅｆが基準データＤｍｅｍと一致せずにＡＤ異常状態と判定された場合は（Ｓ１５０：ＮＯ）、Ｓ２３０、Ｓ２４０の処理により、充電を停止させる。一方、基準電圧実測データＤｒｅｆが基準データＤｍｅｍと一致したことによりＡＤ正常状態と判定された場合は（Ｓ１５０：ＹＥＳ）、続いてＡＤポート自己診断の実行に入る。

即ち、まず自己診断指令出力ポート４８からＡＤポート自己診断用回路２６へ停止指令を出力して分圧スイッチ３３をオフさせ（Ｓ１６０）、そのときにＡＤポート４５へ入力される電池セルＢａの電池電圧信号（オフ時電圧Ｖａｄｏｆｆ）を測定する（Ｓ１７０）。即ち、このオフ時電圧ＶａｄｏｆｆをＡＤ変換器４２にてＡＤ変換させて、オフ時データＤｏｆｆを得る。次に、自己診断指令出力ポート４８からＡＤポート自己診断用回路２６へ実行指令を出力して分圧スイッチ３３をオンさせ（Ｓ１８０）、そのときにＡＤポート４５へ入力される電池セルＢａの電池電圧信号（オン時電圧Ｖａｄｏｎ）を測定する（Ｓ１９０）。即ち、このオン時電圧ＶａｄｏｎをＡＤ変換器４２にてＡＤ変換させて、オン時データＤｏｎを得る。

そして、得られたオフ時データＤｏｆｆとオン時データＤｏｎとに基づいて、オフ時電圧Ｖａｄｏｆｆとオン時電圧Ｖａｄｏｎが上記式（３）の関係を満たすか否かを判断することにより、ＡＤポート４５が正常であるか否か、即ちＡＤ正常状態かＡＤ異常状態かを判定する（Ｓ２００）。なお、図４のＳ２００におけるαは、上記式（３）の右辺におけるＶａｄｏｆｆの係数であり、本実施形態では実際にはα＝１／２である（式（５）参照）。

そして、上記式（３）が成立してＡＤ正常状態と判定したときは、ＥＥＰＲＯＭ３９に充電許可フラグを設定して（Ｓ２１０）、充電処理を開始する（Ｓ２２０）。具体的には、再度停止指令を出力して分圧スイッチ３３をオフに設定した上で、組電池２３への充電を開始する。

一方、上記式（３）が成立せずにＡＤ異常状態と判定したときは、ＥＥＰＲＯＭ３９に充電禁止フラグを設定して（Ｓ２３０）、充電禁止処理を実行、即ち保護回路２７内の遮断スイッチ３０をオフさせて充電用電源供給経路を遮断する（Ｓ２４０）。

なお、図４の電池パック充電制御処理では、充電開始前の自己診断として、まずＡＤ変換器自己診断処理（Ｓ１４０〜Ｓ１５０）を実行し、その後にＡＤポート自己診断処理（Ｓ１６０〜Ｓ２００）を実行するようにしたが、この順序は逆にしてもよい。これら各自己診断処理の結果について、図４の処理では、いずれか一方の自己診断処理においてＡＤ異常状態と判断された場合にはＳ２３０，Ｓ２４０に進んで充電を禁止するようにしたが、双方の自己診断処理の結果がともにＡＤ異常状態であった場合に、Ｓ２３０以下の処理に進んで充電を禁止するようにしてもよい。

また、Ｓ１５０の判定処理では、ＤｒｅｆとＤｍｅｍが厳密に一致した場合にＡＤ正常状態と判定するようにしてもよいが、ＡＤ変換器４２の分解能や三端子レギュレータ５５により生成される基準電圧Ｖｒｅｆの誤差等を考慮して、ある程度の許容範囲を設けても良い。即ち、ＤｒｅｆとＤｍｅｍが完全に一致しなくても、その差が所定の許容範囲内であればＡＤ正常状態と判定するようにしてもよい。

以上説明したように、本実施形態の電池パック２０では、自己診断用に三端子レギュレータ５５が設けられていると共に、この三端子レギュレータ５５にて生成される基準電圧Ｖｒｅｆに対応した正しいデジタルデータである基準データＤｍｅｍが、予め、ＥＥＰＲＯＭ３９に記憶されている。そして、基準電圧Ｖｒｅｆを実際にＡＤ変換器４２にてＡＤ変換させて得られた基準電圧実測データＤｒｅｆとＥＥＰＲＯＭ３９内の基準データＤｍｅｍとを比較して、両者が一致すればＡＤ正常状態、一致しなければＡＤ異常状態と判断する。

また、本実施形態の電池パック２０では、組電池２３における最も電位の低い電池セルＢａからセル電圧検出回路２４を介してマイコンのＡＤポート４５へ至る経路に、分圧用抵抗Ｒ３及び分圧スイッチ３３からなるＡＤポート自己診断用回路２６が設けられ、このＡＤポート４５に対するＡＤポート自己診断をマイコン２５が行うようにしている。このＡＤポート自己診断は、まず、分圧スイッチ３３をオフさせた通常時における電池セルＢａの電圧を示すオフ時電圧ＶａｄｏｆｆをＡＤ変換器４２により測定する。続いて、分圧スイッチ３３をオンさせたときの電池セルＢａの電圧を示すオン時電圧ＶａｄｏｎをＡＤ変換器４２により測定する。そして、測定された各電圧Ｖａｄｏｆｆ，Ｖａｄｏｎが上記式（３）の関係（実際には上記式（５）の関係）を満たすか否かを、これらのＡＤ変換後の各データＤｏｎ，Ｄｏｆｆに基づいて判断する。

従って、本実施形態の電池パック２０によれば、基準電圧Ｖｒｅｆに対応した正しい基準データＤｍｅｍと実際のＡＤ変換結果である基準電圧実測データＤｒｅｆとの比較結果に基づくＡＤ変換器自己診断が行われるため、従来技術のようにマイコンとは別に保護用ＩＣを設けることなく、ＡＤ異常状態となった場合にマイコン２５自身がこれを精度良く検出することができる。

特に、ＡＤ異常状態の原因がＡＤ変換器４２自体の異常である場合にもその異常を確実に判定することができる。即ち、ＡＤ変換器４２自体が異常となる原因の１つとして上述したようにマイコン２５に供給される制御用電源Ｖｃｃの低下が考えられ、制御用電源Ｖｃｃが低下するとマイコン２５に内蔵されているＡＤ変換器４２が正しくＡＤ変換できなくなる。これに対し、基準電圧Ｖｒｅｆを生成する三端子レギュレータ５５はマイコン２５の電源とは別に設けられているものであるため、この基準電圧Ｖｒｅｆを用いてＡＤ変換器４２自体の異常を正しく判定することができるのである。

また、本実施形態では、三端子レギュレータ５５が生成する基準電圧Ｖｒｅｆの値が、マイコン２５がリセットされるリセット電圧３Ｖよりも小さい２Ｖに設定されており、制御用電源Ｖｃｃが仮に３Ｖまで低下したとしても三端子レギュレータ５５は２Ｖの基準電圧Ｖｒｅｆを安定して生成することができる。つまり、マイコン２５の制御用電源Ｖｃｃが３Ｖ以下とならない正常時である限り（マイコン２５がリセットされずに動作できる限り）、三端子レギュレータ５５は安定して２Ｖの基準電圧Ｖｒｅｆを生成できる。そのため、制御用電源Ｖｃｃの変動によらずマイコン２５はＡＤ変換器自己診断を精度良く行うことができる。

また、本実施形態の電池パック２０によれば、ＡＤポート自己診断において、マイコン２５自身が、自己診断指令（実行指令及び停止指令）によってＡＤポート自己診断用回路２６内の分圧スイッチ３３をオン・オフさせることによりオフ時電圧Ｖａｄｏｆｆの測定（オフ時データＤｏｆｆの取得）及びオン時電圧Ｖａｄｏｎの測定（オン時データＤｏｎの取得）を行う。そして、これら各測定結果に基づいてＡＤ異常状態か否かを判定する。そのため、仮に、ＡＤ変換器４２自体は正常であるもののＡＤポート４５にゴミ等が付着することによって正常なＡＤ変換結果が得られなくなるような状態となっても、その異常状態を精度良く検出することができる。

しかも、遮断スイッチ３０からなる保護回路２７を備え、組電池２３への充電を開始する際にＡＤ異常状態と判定された場合は、マイコン２５が遮断スイッチ３０をオフさせて充電用電源供給経路を遮断する。

そのため、充電開始の際にＡＤ異常状態となっていたとしても、そのＡＤ異常状態に起因して生じる問題（例えば過充電）を未然に防ぐことが可能となり、ＡＤ異常状態の発生に対してより信頼性の高い電池パック２０が実現される。

また、ＡＤポート自己診断を行うために必要なハードウェア構成としては、診断対象のＡＤポート（本例ではＡＤポート４５）に分圧用抵抗Ｒ３及び分圧スイッチ３３からなるごく簡易的な回路を備えると共に、分圧スイッチ３３をオン・オフさせるための自己診断指令を出力する自己診断指令出力ポート４８をマイコン２５に設けるだけでよく、分圧スイッチ３３のオン時及びオフ時それぞれのＡＤ変換結果に基づいてＡＤ異常状態か否かの判定が可能であるため、ごく簡易的な構成でありながら精度良く判定を行うことができる。

なお、マイコン２５が実行する図４の電池パック充電制御処理において、Ｓ１６０及びＳ１８０の処理は本発明の指令出力手段が実行する処理に相当し、Ｓ１５０の処理は本発明の第１の判定手段が実行する処理に相当し、Ｓ２００の処理は本発明の第２の判定手段が実行する処理に相当する。また、比較用データＤｍｅｍが記憶されたＥＥＰＲＯＭ３９は本発明の基準データ記憶手段に相当する。

［第２実施形態］
図５に、本実施形態の電池パック６０の電気回路図を示す。本実施形態の電池パック６０も、第１実施形態の電池パック２０と同様、充電器１０からの充電用直流電源によって内部の組電池２３の充電が可能に構成されており、その外形も図１に示した電池パック２０と同じである。そして、本実施形態の電池パック６０が第１実施形態の電池パック２０と異なるのは、ＡＤポート自己診断用回路２６は設けられておらず、組電池２３とセル電圧検出回路２４の間にセルバランス回路７０が設けられている点である。この相違点以外については、基本的には第１実施形態の電池パック２０と同じ構成であるため、第１実施形態と同じ構成要素には第１実施形態と同じ符号を付し、その説明を省略する。そして、以下、第１実施形態と異なる構成について具体的に説明する。

セルバランス回路７０は、組電池２３を構成する各電池セルＢａ，Ｂｂ，・・・，Ｂｎ毎に、内部容量を抜く（放電させる）ための回路であり、各電池セルＢａ，Ｂｂ，・・・，Ｂｎの正極及び負極からセル電圧検出回路２４に至る経路上にそれぞれ接続された抵抗Ｒ５と、各電池セルＢａ，Ｂｂ，・・・，Ｂｎ毎に設けられ、各電池セルＢａ，Ｂｂ，・・・，Ｂｎをその正極と負極にそれぞれ接続された抵抗Ｒ５を介して放電させるためのスイッチ７１，７２，・・・，７３とを備えている。また、各スイッチ７１，７２，・・・，７３には、図５に示すように抵抗Ｒ６が直列に接続されている。

即ち、最も電位の低い電池セルＢａに対しては、この電池セルＢａの負極に抵抗Ｒ５が接続されている。また、この電池セルＢａの正極（即ち電池セルＢｂの負極）にも抵抗Ｒ５が接続されている。そして、これら正極・負極にそれぞれ接続された各抵抗Ｒ５の他端間は、抵抗Ｒ６及びスイッチ７１からなる直列回路にて接続されている。そのため、スイッチ７１がオンされると、電池セルＢａの正極から抵抗Ｒ５，抵抗Ｒ６，スイッチ７１，及び抵抗Ｒ５を介して負極に至るまで閉回路が形成され、放電が行われる。他の各電池セルＢｂ，・・・，Ｂｎについても同様であり、それぞれ、対応するスイッチ７２，・・・，７３をオンして閉回路を形成することで、対応する電池セルを放電させることができる。なお、各スイッチ７１，７２，・・・，７３の具体的構成は種々考えられるが、本実施形態ではいずれもＭＯＳＦＥＴにより構成されている。

ここで、セルバランス回路７０が有する基本的機能である、セルバランス機能について、簡単に説明する。本実施形態のように、リチウムイオン二次電池からなる電池セルを直列に複数接続した組電池２３において、充放電サイクルを繰り返すと、例えば、充放電時の周囲温度が同じであれば各電池セルはいずれも同じように劣化していくが、ある電池セルだけ温度が高くなると、その電池セルは他の電池セルよりも自己放電量などが増加し、バッテリ残容量が少なくなって、容量アンバランスが発生する。

このように各電池セル間で容量のアンバランスが生じると、充放電を繰り返す度に、放電の際にはその容量の少ない電池セルが他の電池セルよりも先に空になる。そのため、そのまま放電を継続すると過放電状態となり、劣化が進み、その電池セルが他のセルよりも先に劣化して充電可能な容量が少なくなる。また、充電の際には、その容量の少ない電池セルが先に満充電状態になる。それでもなお、他の電池セルが満充電になるまで充電が継続されると、その容量の少ない電池セルは過充電状態となってしまう。このような、過放電状態、過充電状態が継続されると、その電池セルの劣化だけがどんどん進み、やがて、他の電池セルはいずれも正常であるにも拘わらず、その劣化した電池セルの存在によって組電池全体が使用不能となってしまう。また、電池セルの容量のアンバランスは、上述した劣化に伴うものに限らず、電池セル自体の個体差によっても生じる可能性がある。

そこで、各電池セルＢａ，Ｂｂ，・・・，Ｂｎ毎にその電圧を監視しているマイコン６１は、各電池セルの電圧値に基づき、特定の電池セルが過充電状態にならないよう、或いは特定の電池セルが過放電状態にならないよう、充電時或いは放電時に各スイッチ７１，７２，・・・，７３を適宜オンさせて（通常はオフ）、各電池セルＢａ，Ｂｂ，・・・，Ｂｎの容量・電圧値のバランスをとるようにしている。これがマイコン６１による、セルバランス回路７０を用いたセルバランス機能である。

なお、セルバランス回路７０内の各スイッチ７１，７２，・・・，７３のオン・オフは、マイコン６１のスイッチ制御信号出力ポート６３から出力されるスイッチ制御信号によって制御され、通常時は全てオフされており、このオフ時の各電池セルＢａ，Ｂｂ，・・・，Ｂｎの電圧をマイコン６１が監視している。そして、セルバランス機能の実行時或いは後述するＡＤポート自己診断の実行時には、何れか一つのスイッチが選択的にオンされる。

そして本実施形態では、このセルバランス回路７０が、セルバランスという基本的機能実現のために用いられるだけでなく、各ＡＤポート４５，４６，・・・，４７に入力されるアナログ信号に対するデジタルデータがＡＤ変換器４２によって正しく得られるかを診断する、ＡＤポート自己診断にも用いられる。

ＡＤポート自己診断機能としては、既に第１実施形態で説明した、ＡＤポート自己診断用回路２６を用いた方法があり、第１実施形態のＡＤポート自己診断機能を本実施形態においても採用することは可能である。しかし、セルバランス回路７０を構成する各抵抗Ｒ５，Ｒ６は、セルバランス機能実行時に適切な放電が行われるよう、抵抗値の小さいもの（例えば１００Ω〜１ｋΩ）が用いられる。これに対し、セル電圧検出回路２４を構成する抵抗Ｒ１，Ｒ２は、セルバランス回路７０の抵抗Ｒ５，Ｒ６よりも十分に大きな抵抗値（例えば数ＭΩ）である。そのため、仮に、セルバランス回路７０からセル電圧検出回路２４に至る経路上において、図５に示すようにその経路とグランドとの間にゴミ等が付着すると、上述した抵抗値の違いにより、そのゴミ等の付着に起因するＡＤ異常状態を精度良く判定できなるおそれがある。

そこで本実施形態では、セルバランス回路７０をＡＤポート自己診断のためにも利用し、これにより図５に示す位置にゴミ等が付着してＡＤ異常状態となってもこれを精度良く検出できるようにしている。具体的には、各スイッチ７１，７２，・・・，７３のオン時とオフ時のそれぞれの電圧値をＡＤ変換器４２によりＡＤ変換し、そのＡＤ変換結果に基づいて判定を行う。

例えば、電位の最も低い電池セルＢａについては、この電池セルＢａに対応したスイッチ７１がオフされているときは、この電池セルＢａの電圧（正極の電圧）がそのまま抵抗Ｒ５を介してセル電圧検出回路２４へ出力される。一方、スイッチ７１がオンされているときは、電池セルＢａの電圧が、抵抗Ｒ５及び抵抗Ｒ６により分圧されてセル電圧検出回路２４へ出力される。

そのため、説明を簡単化するためにセル電圧検出回路２４を無視すると、スイッチ７１がオフされているときにＡＤポート４５へ入力されるオフ時電圧Ｖａｄｏｆｆは、電池セルＢａの電圧Ｖｂそのものである。これに対し、スイッチ７１がオンされているときにＡＤポート４５へ入力されるオン時電圧Ｖａｄｏｎは、次式（６）で表される。

Ｖａｄｏｎ＝｛（Ｒ５＋Ｒ６）／（２・Ｒ５＋Ｒ６）｝・Ｖｂ …(6)
よって、オフ時電圧Ｖａｄｏｆｆとオン時電圧Ｖａｄｏｎとの間には、次式（７）の関係が成り立つ。

Ｖａｄｏｎ＝｛（Ｒ５＋Ｒ６）／（２・Ｒ５＋Ｒ６）｝・Ｖａｄｏｆｆ …(７)
なお、上記式（７）は、電池セルＢａの電圧を分圧してＡＤポート４５へ入力するための各抵抗Ｒ５、Ｒ６によって定まるものであり、この式（７）の関係が、本発明の「分圧比に対応した関係」に相当するものである。

従って、ＡＤポート４５に入力される電池電圧信号に対するデジタルデータがＡＤ変換器４２によって正しく得られるＡＤ正常状態であれば、オフ時電圧Ｖａｄｏｆｆとオン時電圧Ｖａｄｏｎとの間は上記式（７）の関係が成立するはずであり、故に、オフ時データＤｏｆｆとオン時データＤｏｎとの間も、上記式（７）の関係（或いはこれに対応した関係）となる。一方、図５に例示するように電池セルＢａの電圧をマイコン６１側へ出力するための信号経路上にゴミ等が付着すると、グランドとの間に抵抗が付加されたことと等価な状態になることから、上記式（７）は成立しなくなる。

そこでマイコン６１は、ＡＤ変換器４２によるＡＤ変換結果に基づいて上記式（７）が成立するか否かを判断し、成立するならばＡＤ正常状態と判定し、成立しないならばＡＤ異常状態と判定する。そして、ＡＤ異常状態と判定した場合は、許可・停止信号出力ポート４９から保護回路２７へ停止信号を出力することにより、電池側正極端子２８から組電池２３の正極へ至る経路を遮断する。

また本実施形態では、最も電位の低い電池セルＢａ以外の他の各電池セルＢｂ，・・・，Ｂｎに対応した各ＡＤポート４６，・・・，４７についても、同様にしてＡＤポート自己診断を行うことができる。例えば、最も電位の高い電池セルＢｎについては、まずスイッチ７３をオフさせ、このときに差動増幅器３５からＡＤポート４７へ入力されるオフ時電圧ＶａｄｏｆｆをＡＤ変換器４２にてＡＤ変換させてオフ時データＤｏｆｆを得る。続いて、スイッチ７３をオンさせ、このときに差動増幅器３５からＡＤポート４７へ入力されるオン時電圧ＶａｄｏｎをＡＤ変換器４２にてＡＤ変換させてオン時データＤｏｎを得る。そして、得られた各データＤｏｆｆ、Ｄｏｎに基づき、上記各電圧Ｖａｄｏｆｆ，Ｖａｄｏｎの間に上記式（７）が成立するか否かを判断し、成立しないならばＡＤ異常状態と判定する。

以上が本実施形態におけるＡＤポート自己診断機能の概要であるが、最も電位の低い電池セルＢａの電圧が入力されるＡＤポート４５に対する自己診断時は、実際には、セル電圧検出回路２４内の抵抗Ｒ１，Ｒ２も寄与する。但し、これら抵抗Ｒ１，Ｒ２を考慮したとしても、本例ではＲ５，Ｒ６＜＜Ｒ１，Ｒ２の関係があることから、自己診断の際に用いる判定式は、次に説明するように結局は上記式（７）に帰着する。

即ち、セル電圧検出回路２４の抵抗Ｒ１，Ｒ２を考慮すると、スイッチ７１のオフ時のオフ時電圧Ｖａｄｏｆｆは、次式（８）のように表される。
Ｖａｄｏｆｆ＝｛Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ５）｝・Ｖｂ …(8)
ここで、Ｒ５＜＜Ｒ１，Ｒ２の関係があることから、上記式（８）は次式（９）のように変形できる。

Ｖａｄｏｆｆ＝｛Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）｝・Ｖｂ …(9)
また、スイッチ７１のオン時のオン時電圧Ｖａｄｏｎについても、抵抗Ｒ１，Ｒ２を考慮すると、次式（１０）のように表される。

Ｖａｄｏｎ＝｛（Ｒ５＋Ｒ６）／（２・Ｒ５＋Ｒ６）｝・｛Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ５）｝
・Ｖｂ …(10)
ここで、Ｒ５，Ｒ６＜＜Ｒ１，Ｒ２の関係があることから、上記式（１０）は次式（１１）のように変形できる。

Ｖａｄｏｎ＝｛（Ｒ５＋Ｒ６）／（２・Ｒ５＋Ｒ６）｝・｛Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）｝
・Ｖｂ …(11)
よって、上記式（９）、（１１）から、オフ時電圧Ｖａｄｏｆｆとオン時電圧Ｖａｄｏｎとの間には、次式（１２）の関係が成り立つ。

Ｖａｄｏｎ＝｛（Ｒ５＋Ｒ６）／（２・Ｒ５＋Ｒ６）｝・Ｖａｄｏｆｆ …(12)
つまり、式（１２）は式（７）と同じである。
なお、セルバランス回路７０において、セルバランス機能を実現するためだけならば、抵抗Ｒ６は不要である。しかし、本実施形態では、セルバランス機能に加えてＡＤポート自己診断機能をも実現すべく、各スイッチのオン時に電池電圧が所定の分圧比にて分圧されるよう、抵抗Ｒ６を挿入している。但し、最も電位の低い電池セルＢａに対しては、その電圧は差動増幅器に入力されないため、スイッチ７１に接続されている抵抗Ｒ６は必ずしも必要ではない。

次に、上記のように構成された本実施形態の電池パック６０における、マイコン６１により実行される電池パック充電制御処理について、図６に基づいて説明する。
なお、図６の電池パック充電制御処理において、Ｓ３１０〜Ｓ３３０の各処理は、図４に示した第１実施形態の電池パック充電制御処理におけるＳ１１０〜Ｓ１３０の処理と全く同じであり、Ｓ３４０〜Ｓ３５０のＡＤ変換器自己診断処理についても図４のＳ１４０〜Ｓ１５０と全く同じであり、Ｓ４１０〜Ｓ４４０の各処理についても図４のＳ２１０〜Ｓ２４０の処理と同じである。そのため、これら図４と同じ処理についてはその詳細説明を省略し、図４とは異なるＡＤポート自己診断処理（Ｓ３６０〜Ｓ４００）について、以下に詳しく説明する。

図６に示すように、本実施形態の電池パック充電制御処理におけるＡＤポート自己診断処理では、まず、スイッチ制御信号出力ポート６３からセルバランス回路７０へスイッチ制御信号として停止指令を出力することにより、スイッチ７１をオフさせる（Ｓ３６０）。なお、初期状態では全てのスイッチ７１，７２，・・・，７３がオフされている。

そして、スイッチ７１のオフ時にＡＤポート４５へ入力される電池セルＢａの電池電圧信号（オフ時電圧Ｖａｄｏｆｆ）を測定する（Ｓ３７０）。即ち、このオフ時電圧ＶａｄｏｆｆをＡＤ変換器４２にてＡＤ変換させて、オフ時データＤｏｆｆ（本発明の比較用データに相当）を得る。次に、スイッチ制御信号出力ポート６３からセルバランス回路７０へスイッチ制御信号として実行指令を出力して、スイッチ７１をオンさせ（Ｓ３８０）、そのときにＡＤポート４５へ入力される電池セルＢａの電池電圧信号（オン時電圧Ｖａｄｏｎ）を測定する（Ｓ３９０）。即ち、このオン時電圧ＶａｄｏｎをＡＤ変換器４２にてＡＤ変換させて、オン時データＤｏｎ（本発明の診断用データに相当）を得る。

そして、得られたオフ時データＤｏｆｆとオン時データＤｏｎとに基づいて、オフ時電圧Ｖａｄｏｆｆとオン時電圧Ｖａｄｏｎが上記式（７）の関係を満たすか否かを判断することにより、ＡＤポート４５が正常であるか否か、即ちＡＤ正常状態かＡＤ異常状態かを判定する（Ｓ４００）。なお、図６のＳ４００におけるβは、上記式（７）の右辺におけるＶａｄｏｆｆの係数である。

そして、上記式（７）が成立してＡＤ正常状態と判定したときは、ＥＥＰＲＯＭ３９に充電許可フラグを設定して（Ｓ４１０）、充電処理を開始する（Ｓ４２０）。具体的には、スイッチ７１を再びオフに戻した上で、組電池２３への充電を開始する。

一方、上記式（７）が成立せずにＡＤ異常状態と判定したときは、ＥＥＰＲＯＭ３９に充電禁止フラグを設定して（Ｓ４３０）、充電禁止処理を実行、即ち保護回路２７内の遮断スイッチ３０をオフさせて充電用電源供給経路を遮断する（Ｓ４４０）。

なお、図６において破線で囲まれている一連のＡＤポート自己診断処理（Ｓ３６０〜Ｓ４００）は、実際には、組電池２３を構成する各電池セルＢａ，Ｂｂ，・・・，Ｂｎ毎に順次行われる。そして、全ての電池セルＢａ，Ｂｂ，・・・，ＢｎについてＡＤ正常状態と判定されたときに、Ｓ４１０以下の処理に進むことになる。一方、各電池セルＢａ，Ｂｂ，・・・，Ｂｎのうち１つでもＡＤ異常状態と判定された場合は、Ｓ４３０以下に進み、充電が停止される。

以上説明した本実施形態の電池パック６０によれば、電池パック６０においてセルバランス機能のためにもともと備えられているセルバランス回路７０を用いて、ＡＤポート自己診断も行うようにしている。そのため、ＡＤポート自己診断のためだけに必要な構成を抑制しつつ、効率的にＡＤポート自己診断を実現することが可能となる。

なお、本実施形態において、セルバランス回路７０における各電池セルＢａ，Ｂｂ，・・・，Ｂｎ毎の閉回路（電池セルの正極から抵抗Ｒ５，Ｒ６，スイッチ，抵抗Ｒ５を経て負極に至る回路）は本発明の放電用回路に相当し、そのうち特に抵抗Ｒ６は本発明の分圧用抵抗に相当し、各スイッチ７１，７２，・・・，７３は本発明の放電用回路を構成するスイッチ手段に相当する。また、各差動増幅器３４，・・・，３５は本発明の電圧検出手段に相当する。

［変形例］
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明の実施の形態は、上記実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採り得ることはいうまでもない。

例えば、上記実施形態では、三端子レギュレータ５５の入力電源として制御用電源Ｖｃｃを用いたが、これはあくまでも一例であり、所望の基準電圧Ｖｒｅｆ（上記例では２Ｖ）を生成できる限り、三端子レギュレータ５５の入力電源は特に限定されない。

また、上記実施形態では、基準電圧Ｖｒｅｆを生成するための基準電圧源として、三端子レギュレータ５５を設けたが、例えば図７に示す電池パック８０のように、三端子レギュレータ５５に代えて、ダイオードＤ１を備えた簡易的な基準電圧源８５を備えるようにしてもよい。図７に示す電池パック８０は、基準電圧源８５が、カソードが接地されアノードが抵抗Ｒ１１を介して制御用電源Ｖｃｃに接続されたダイオードＤ１を備えた構成となっている。これにより、ダイオードＤ１には順方向に電流が流れ、ダイオードＤ１のアノード−カソード間には順方向電圧Ｖｆ（≒０．６Ｖ）が発生する。この順方向電圧Ｖｆを、ＡＤ変換器自己診断の際の基準電圧Ｖｒｅｆとして用いるのである。

このように、基準電圧源としてダイオードＤ１の順方向電圧Ｖｆを用いることで、基準電圧源の構成をより簡素化することができ、延いては電池パック８０全体を簡素化することができる。

また、図７に示すように、電池パック８０の電池側正極端子２８から組電池２３の正極に至る充電用電源供給経路上に、保護回路２７に加えて、これと直列に、セルフコントロールプロテクタ８６を備えるようにしてもよい。このセルフコントロールプロテクタ８６は、充電用供給経路上に直列に挿入される２つのヒューズ８７，８７と、この各ヒューズ８７，８７を溶断するための２つの発熱用抵抗Ｒ２１，Ｒ２１を備えた一般的な構成である。マイコン８１は、２つの許可・停止信号出力ポート４９，８３を備えており、ＡＤ異常状態と判定した場合は、各許可・停止信号出力ポート４９，８３から停止信号を出力することで、保護回路２７内の遮断スイッチ３０をオフさせると共に、セルフコントロールプロテクタ８６を動作させるためのＦＥＴ８８をオンさせる。これにより、セルフコントロールプロテクタ８６を構成する発熱用抵抗Ｒ２１が発熱し、ヒューズ８７が溶断して、充電用電源供給経路を遮断する。

このように、保護回路２７に加えてセルフコントロールプロテクタ８６を備え、ＡＤ異常状態となったときにこのセルフコントロールプロテクタ８６を動作させて充放電を完全に不能とすることで、組電池２３をより確実に異常状態から保護することが可能となり、より信頼性の高い電池パックの提供が可能となる。

更に、第１実施形態では、ＡＤポート自己診断用回路２６を抵抗Ｒ３及び分圧スイッチ３３により構成したが、図７に示すように、このうち抵抗Ｒ３のみをマイコン８１の外に設け、この抵抗Ｒ３による分圧を有効化するための分圧スイッチ９６をマイコン８１の内部に設けるようにしてもよい。つまり、抵抗Ｒ３は、一端がＡＤポート４５に接続され、他端が自己診断用ポート９３に接続された構成とする。そして、抵抗Ｒ３の他端は、自己診断用ポート９３を介してマイコン８１内部で分圧スイッチ９６に接続されている。マイコン８１は、その内部において分圧スイッチ９６を自己診断指令（実行指令・停止指令）によりオン・オフ制御することで、第１実施形態と全く同じようにＡＤポート自己診断を行うことができる。

なお、抵抗Ｒ３を含め、ＡＤポート自己診断用回路全体をマイコン８１内に内蔵するようにしてもよい。
また、第１実施形態では、最も電位の低い電池セルＢａに対応したＡＤポート４５について、ＡＤポート自己診断処理を行う構成としたが、例えば図７に示すように、他の各電池セルＢｂ，・・・，Ｂｎに対応した各ＡＤポート４６，・・・，４７についても、ＡＤポート自己診断処理を行うようにすることができる。

即ち、図７に示すように、セル電圧検出回路２４内において各差動増幅器３４，・・・，３５の出力側にそれぞれ、最も電位の低い電池セルＢａと同じように抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２からなる分圧回路を設ける。そして、これら各分圧回路の出力側は、それぞれ、マイコン８１における対応する各ＡＤポート４６，・・・，４７に接続すると共に、分圧用抵抗Ｒ３を介して対応する各自己診断用ポート９４，・・・，９５に接続する。そして、各自己診断用ポート９４，・・・，９５は、マイコン８１内において、それぞれ分圧スイッチ９７，・・・，９８に接続する。

このように構成し、最も電位の低い電池セルＢａに対応した分圧スイッチ９６と同じ要領で他の各分圧スイッチ９７，・・・，９８をそれぞれ制御することで、全ての電池セルＢａ，Ｂｂ，・・・，Ｂｎに対応した各ＡＤポート４５，４６，・・・，４７の自己診断処理を行うことができる。

また、上記実施形態では、ＡＤポート自己診断、ＡＤ変換器自己診断を、組電池２３への充電が開始される前に行うようにしたが、これら各自己診断をいつ実行するかは特に限定されるものではなく、例えば、充電が開始された後（充電中）も定期的に自己診断を行うようにしてもよいし、充電中か否かに関係なく定期的に実行するようにしてもよい。

充電中にも自己診断を行うようにすれば、充電が行われている際にＡＤ異常状態が発生した場合、マイコンがその発生を判定して充電用電源供給経路を遮断することができるため、過充電等を未然に防ぐことができる。

また、上記実施形態では、ＡＤ異常状態となった場合に電池パック内にて保護回路２７を動作させることにより充電用電源供給経路を遮断するようにしたが、これに加えて、充電器１０においても電池パックへの充電用電源の供給を停止させるようにしてもよい。例えば、電池パックにてＡＤ異常状態が判定されたときに、電池パック内のマイコンから保護回路２７へ出力される停止信号を、図２に破線矢印で示すように充電器１０内のマイコン６やコンバータ３にも出力するようにする。そして、充電器１０では、電池パックから停止信号が入力された場合、マイコン６がスイッチングＩＣ制御回路５へ充電を停止させる旨の充電制御信号を出力したり、或いは、コンバータ３における充電側正極端子８へ至る充電用電源供給経路を遮断するスイッチを設けてこれを遮断させたりすればよい。このように、ＡＤ異常状態となった場合に電池パック内で保護回路２７を動作させるだけでなく充電器１０側でも充電用直流電源の出力を停止させるようにすることで、ＡＤ異常状態に対する信頼性をより高めることができる。

また、上記実施形態では、基準電圧Ｖｒｅｆを用いたＡＤ変換器自己診断機能と、ＡＤポート自己診断用回路２６（第１実施形態）又はセルバランス回路７０（第２実施形態）を用いたＡＤポート自己診断機能の、二種類の自己診断機能を兼ね備えた電池パックについて説明したが、例えばＡＤ変換器自己診断機能のみを備えた電池パック、或いはＡＤポート自己診断機能のみを備えた電池パックを構成することもできる。

また、上記実施形態では、電池パック２０の充電を行う充電器として、外部のＤＣ電源２を所定電圧の充電用直流電源に変換して出力する構成の充電器１０を例示したが、このように外部からＤＣ電源を取り込む構成の充電器はあくまでも一例であって、ＡＣ電源（例えば商用１００Ｖ）を取り込み、これを充電用直流電源に変換して出力する構成の充電器であってもよい。

また、上記各実施形態では、本発明を電池パック内のマイコンに適用した例について説明したが、本発明の適用は電池パック内のマイコンに限定されず、例えば充電器１０内のマイコン６や電動工具本体１００内のマイコン１０１に適用してもよく、ＡＤ変換器内蔵のマイコンを搭載した電動工具用の電池パック、充電器、或いは電動工具本体であれば、本発明を適用することが可能である。

実施形態の充電システムを構成する充電器及び電池パックの斜視図である。 第１実施形態の充電システム及び電動工具本体を表すブロック図である。 第１実施形態の電池パックの構成を表す電気回路図である。 第１実施形態の電池パック内のマイコンで実行される電池パック充電制御処理を表すフローチャートである。 第２実施形態の電池パックの構成を表す電気回路図である。 第２実施形態の電池パック内のマイコンで実行される電池パック充電制御処理を表すフローチャートである。 電池パックの他の例を表す電気回路図である。

符号の説明

１…充電システム、２…ＤＣ電源、３…コンバータ、４…スイッチングＩＣ、５…スイッチングＩＣ制御回路、６，２５，６１，８１…マイコン、８…充電側正極端子、９…充電側負極端子、１０…充電器、１１…充電側ターミナル、１２…充電側装着部、１３…表示部、１４…電源コード、１５…シガープラグ、１６…入力平滑回路、１７…電力変換回路、１８…出力平滑回路、１９…電池側信号端子、２０，６０，８０…電池パック、２１…電池側ターミナル、２２…電池側装着部、２３…組電池、２４…セル電圧検出回路、２６…ＡＤポート自己診断用回路、２７…保護回路、２８…電池側正極端子、２９…電池側負極端子、３０…遮断スイッチ、３３，９６，９７，９８…分圧スイッチ、３４，３５…差動増幅器、３６…ＣＰＵ、３７…ＲＯＭ、３８…ＲＡＭ、３９…ＥＥＰＲＯＭ、４１，６２，８２…主制御部、４２…ＡＤ変換器、４３…マルチプレクサ、４５，４６，４７…ＡＤポート、４８…自己診断指令出力ポート、４９，８３…許可・停止信号出力ポート、５０…基準電圧入力ポート、５２…主制御部、５５…三端子レギュレータ、６３…スイッチ制御信号出力ポート、７０…セルバランス回路、７１，７２，７３…スイッチ、８５…基準電圧源、８６…セルフコントロールプロテクタ、８７…ヒューズ、８８…ＦＥＴ、９３，９４，９５…自己診断用ポート、Ｂａ，Ｂｂ，Ｂｎ…電池セル、Ｄ１…ダイオード、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ５，Ｒ６，Ｒ１１…抵抗、Ｒ２１…発熱用抵抗

Claims (12)

1. 電動工具本体、電動工具用電池パック、又は電動工具用充電器に搭載される、電動工具用マイコン搭載システムであって、
   ＡＤ変換器を内蔵し、このＡＤ変換器によるＡＤ変換対象のアナログ信号が入力されるＡＤポートが少なくとも１つ設けられたマイコンと、
   前記マイコンに供給される予め決められた電圧の動作用電源とは別に設けられ、前記動作用電源を入力として、この動作用電源から、前記予め決められた電圧よりも低い、予め決められた値の基準電圧を生成して前記ＡＤポートへ入力するする基準電圧生成手段と、
   前記基準電圧に対応したデジタルデータである基準データが予め記憶された基準データ記憶手段と、
   前記マイコンの内部に設けられ、前記ＡＤポートに入力された前記基準電圧が前記ＡＤ変換器によりＡＤ変換されて得られる診断用データと、前記基準データ記憶手段に記憶されている基準データとを比較して、両者の差が予め決められた許容範囲内にない場合に、前記ＡＤ変換器によるＡＤ変換結果が正常に得られないＡＤ異常状態であると判定する第１の判定手段と、
   を備えたことを特徴とする電動工具用マイコン搭載システム。
2. 請求項１記載の電動工具用マイコン搭載システムであって、
   前記マイコンの動作用電源の電圧が予め決められた下限値以下となった場合に該マイコンへリセット信号を出力するリセット手段を備え、
   前記マイコンは、前記リセット手段から前記リセット信号が入力されたときはその動作が初期化されるよう構成されており、
   前記基準電圧生成手段は、前記基準電圧として、前記下限値より小さい値であって前記ＡＤ変換器によるＡＤ変換が可能な電圧を生成する
   ことを特徴とする電動工具用マイコン搭載システム。
3. 請求項１又は請求項２に記載の電動工具用マイコン搭載システムであって、
   前記基準電圧生成手段は、ダイオードを備え、当該基準電圧生成手段に入力される電源によって該ダイオードに順方向バイアスを加えることにより生じる該ダイオードの順方向電圧を、前記基準電圧として生成するよう構成されている
   ことを特徴とする電動工具用マイコン搭載システム。
4. 請求項１〜３いずれかに記載の電動工具用マイコン搭載システムであって、
   前記ＡＤ変換対象のアナログ信号が前記ＡＤ変換器へ入力されるまでの信号経路上に設けられ、実行指令が入力されたときに該アナログ信号を予め決められた分圧比にて分圧することにより診断用アナログ信号を生成する信号分圧手段と、
   前記マイコンの内部に設けられ、前記信号分圧手段による前記分圧を実行させるための前記実行指令又は前記信号分圧手段による前記分圧を実行させないための停止指令を該信号分圧手段へ出力する指令出力手段と、
   前記マイコンの内部に設けられ、前記指令出力手段に前記実行指令を出力させて前記信号分圧手段による前記分圧を実行させ、該実行時の前記診断用アナログ信号を前記ＡＤ変換器によってＡＤ変換させることにより診断用データを取得すると共に、前記指令出力手段に前記停止指令を出力させて前記信号分圧手段による前記分圧を停止させ、該停止時の前記アナログ信号を前記ＡＤ変換器によってＡＤ変換させることにより比較用データを取得して、該取得した前記診断用データと前記比較用データとを比較し、両者が前記信号分圧手段における前記分圧比に対応した関係にない場合に前記ＡＤ異常状態であると判定する第２の判定手段と、
   を備えたことを特徴とする電動工具用マイコン搭載システム。
5. 請求項４記載の電動工具用マイコン搭載システムであって、
   前記ＡＤ変換対象のアナログ信号が前記ＡＤポートへ入力されるまでの信号経路上に、該信号経路上に直列に接続された少なくとも1つの抵抗からなる信号入力回路が設けられ、
   前記信号分圧手段は、前記信号入力回路から前記ＡＤ変換器への信号経路上に設けられ、前記実行指令が入力されたときに、前記信号入力回路に入力された前記ＡＤ変換対象のアナログ信号を前記分圧比にて分圧することにより前記診断用アナログ信号を生成する
   ことを特徴とする電動工具用マイコン搭載システム。
6. 請求項５記載の電動工具用マイコン搭載システムであって、
   前記信号分圧手段は、
   一端が前記ＡＤポートに電気的に接続された分圧用抵抗と、
   前記停止指令が入力されたときには前記分圧用抵抗の他端側を電気的にオープン状態とし、前記実行指令が入力されたときには前記分圧用抵抗の他端側を前記一端側よりも電位の低い部位へ電気的に接続することにより該分圧用抵抗に電流を流して前記分圧を行う分圧制御手段と、
   を備えていることを特徴とする電動工具用マイコン搭載システム。
7. 請求項６記載の電動工具用マイコン搭載システムであって、
   前記分圧制御手段は、前記分圧用抵抗の他端側と接地電位との間を電気的に導通・遮断するスイッチ手段を備え、前記停止指令が入力されたときには該スイッチ手段をオフして前記分圧用抵抗の他端側と前記接地電位との間を遮断し、前記実行指令が入力されたときには該スイッチ手段をオンして前記分圧用抵抗の他端側を接地する
   ことを特徴とする電動工具用マイコン搭載システム。
8. 少なくとも１つの電池セルと、
   請求項１〜７いずれかに記載の電動工具用マイコン搭載システムと、
   を備え、
   前記ＡＤ変換対象のアナログ信号として、前記電池セルのうち少なくとも１つに対して該電池セルの電圧を直接又は間接的に示す電池電圧信号が前記ＡＤポートへ入力されるよう構成されており、
   前記マイコンは、前記電池電圧信号の前記ＡＤ変換器によるＡＤ変換結果に基づいて、該電池セルの状態を監視する
   ことを特徴とする電動工具用電池パック。
9. 少なくとも１つの電池セルと、
   請求項４載の電動工具用マイコン搭載システムと、
   を備え、
   前記電池セルのうち少なくとも１つには、一端が該電池セルの正極に接続された正極側抵抗と、一端が該電池セルの負極に接続された負極側抵抗と、該各抵抗の他端間に接続されて前記マイコンからの前記実行指令及び前記停止指令に応じて該他端間を導通・遮断するスイッチ手段と、を有する放電用回路が接続され、
   前記マイコンは、前記スイッチ手段により前記他端間が遮断されている際に前記正極側抵抗の他端側から前記ＡＤポート側へ出力される電圧の、前記ＡＤ変換器によるＡＤ変換結果に基づいて、該電池セルの電圧を監視するよう構成されており、
   前記放電用回路は、前記信号分圧手段として機能し、前記停止指令が入力されたときは前記スイッチ手段をオフして該電池セルの正極の電圧を前記正極側抵抗を介してそのまま前記ＡＤポート側へ出力させ、前記実行指令が入力されたときは、前記スイッチ手段をオンして、当該放電用回路を構成する前記各抵抗による分圧比にて該電池セルの正極の電圧を分圧することにより前記診断用アナログ信号を生成するよう構成されている
   ことを特徴とする電動工具用電池パック。
10. 少なくとも１つの電池セルと、
    請求項４記載の電動工具用マイコン搭載システムと、
    を備え、
    前記電池セルのうち少なくとも１つには、
    一端が該電池セルの正極に接続された正極側抵抗と、一端が該電池セルの負極に接続された負極側抵抗と、該各抵抗の他端間に接続されて前記マイコンからの前記実行指令及び前記停止指令に応じて該他端間を導通・遮断するスイッチ手段と、該各抵抗の他端間において前記スイッチ手段と直列に設けられた分圧用抵抗と、を有する放電用回路と、
    前記各抵抗の他端間の電圧を該電池セルの電圧として検出して前記ＡＤポート側へ出力する電圧検出手段と、
    が接続され、
    前記マイコンは、前記スイッチ手段により前記他端間が遮断されている際に前記電圧検出手段から前記ＡＤポート側へ出力される電圧の、前記ＡＤ変換器によるＡＤ変換結果に基づいて、該電池セルの電圧を監視するよう構成されており、
    前記放電用回路は、前記信号分圧手段として機能し、前記停止指令が入力されたときは前記スイッチ手段をオフして該電池セルの電圧がそのまま前記電圧検出手段へ入力されるようにし、前記実行指令が入力されたときは、前記スイッチ手段をオンして、当該放電用回路を構成する前記各抵抗による分圧比にて該電池セルの電圧を分圧することにより、該分圧された電圧に対する前記電圧検出手段からの出力が前記診断用アナログ信号として生成されるよう構成されている
    ことを特徴とする電動工具用電池パック。
11. 請求項８〜１０いずれかに記載の電動工具用電池パックであって、
    前記少なくとも１つの電池セルは二次電池であることを特徴とする電動工具用電池パック。
12. 請求項１１記載の電動工具用電池パックであって、
    前記二次電池を充電するための充電用電源が入力される充電用電源入力端子と、
    前記充電用電源入力端子から前記二次電池に至る充電用電源供給経路上に設けられ、前記マイコンからの遮断指令により該充電用電源供給経路を遮断可能な遮断手段と、
    を備え、
    前記マイコンは、前記判定手段により前記ＡＤ異常状態と判定されたとき、前記遮断指令を出力することにより前記遮断手段に前記充電用電源供給経路を遮断させる
    ことを特徴とする電動工具用電池パック。

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