工具用电池 【技术领域】
本发明涉及一种工具用电池， 该工具用电池具备 ： 监视部， 放电电流或者充电电流 的电流信号和各单元的电压信号输入到该监视部 ； 以及控制用微型计算机， 该控制用微型 计算机基于来自该监视部的信号进行放电时或充电时的控制。背景技术
在专利文献 1 中记载有与此相关的现有的电池。
在专利文献 1 的电池中， 构成为能够在由分流电阻将放电电流或充电电流转换为 电压信号以后， 将该信号输入到监视部。并且， 构成为向监视部输入各单元的电压信号。所 述监视部对控制用微型计算机传送放电电流或充电电流的数据以及各单元的电压值的数 据。所述控制用微型计算机构成为能够基于来自所述监视部的数据进行放电或充电的控 制。
[ 专利文献 1] 日本特开 2009-097954 号公报。
然而， 在上述电池中， 构成为在放电电流或充电电流的信号被输入到监视部以后， 经由该监视部被传送到控制用微型计算机。 因此， 例如， 即使在所述监视部发生故障从而电 流检测结果出现异常的情况下， 只要其电流值不从正常范围大幅偏离， 则无法发现所述监 视部的故障。 即， 存在下述情况 ： 由于控制用微型计算机基于错误的电流数据进行充电及放 电的控制， 因此电池等受到损伤。
进一步地， 在发生电流异常的情况下， 难以判别是由监视部的故障引起的电流异 常还是由分流电阻等的故障引起的电流异常。 发明内容 本发明是为了解决上述问题点而完成的， 本发明所欲解决的课题在于， 实现迅速 地进行工具用电池的电流检测元件、 电流等的监视部的故障判定。
上述课题由各技术方案的发明来解决。
技术方案 1 的发明所涉及的工具用电池的特征在于具备 ： 监视部， 放电电流或者 充电电流的电流信号和各电池单元的电压信号输入到该监视部 ； 以及控制用微型计算机， 该控制用微型计算机基于来自所述监视部的信号进行放电时或充电时的控制， 并且该工具 用电池构成为， 将来自对所述放电电流及充电电流进行检测的电流检测元件的电流信号分 别输入到所述监视部与所述控制用微型计算机。
根据本发明， 构成为来自电流检测元件的电流信号分别被输入到监视部与控制用 微型计算机。 因此， 在监视部出现故障的情况下， 从该监视部传送到控制用微型计算机的电 流信号与从电流检测元件输入到控制用微型计算机的电流信号之间的差异变得显著。因 此， 能够由所述控制用微型计算机迅速地发现监视部的故障。
并且， 在电流检测元件或电流检测电路出现故障的情况下， 由于在监视部与控制 用微型计算机均出现电流异常， 因此能够容易判别电流检测元件等的故障。
根据技术方案 2 的发明， 其特征在于， 监视部构成为能够通过通信将放电电流或 充电电流的电流信号传送到控制用微型计算机。
因此， 形成为利用控制用微型计算机能够一直对从监视部传送到控制用微型计算 机的电流信号与从电流检测元件输入到控制用微型计算机的电流信号进行比较。
根据技术方案 3 的发明， 其特征在于， 在从监视部传送到控制用微型计算机的放 电电流信号与所述控制用微型计算机从电流检测元件获得的放电电流信号之间的差异达 到第 1 规定值以上的情况下， 所述控制用微型计算机能够将该信息存储并禁止放电。
如上所述， 在发生电流异常的情况下， 由于能够迅速禁止放电， 因此能够防止工具 用电池或电动工具的故障等。
根据技术方案 4 的发明， 其特征在于， 在从监视部传送到控制用微型计算机的充 电电流信号与所述控制用微型计算机从电流检测元件获得的充电电流信号之间的差异达 到第 2 规定值以上的情况下， 所述控制用微型计算机能够将该信息存储并禁止充电。
如上所述， 在发生电流异常的情况下， 由于能够迅速禁止充电， 因此能够防止工具 用电池或充电器的故障等。
根据本发明， 形成为能够迅速地进行工具用电池的电流检测元件、 电流等的监视 部的故障判定。 附图说明
图 1 是本发明的实施方式 1 所涉及的工具用电池的电路框图。 图 2 是表示所述工具用电池放电时的动作的流程图。图 3 是表示所述工具用电池充电时的动作的流程图。
图 4 是表示变更例所涉及的工具用电池放电时的动作的流程图。
图 5 是表示变更例所涉及的工具用电池充电时的动作的流程图。
图 6 是变更例所涉及的工具用电池的电路框图。
图中标号说明 ：
12... 电池单元 ； 14... 分流电阻 ( 电流检测元件 ) ； 15... 放大器 ； 20...Sip 微型 计算机 ； 22... 监视部 ； 24... 控制用微型计算机。 具体实施方式
[ 实施方式 1]
以下， 基于图 1 至图 6 对本发明的实施方式 1 所涉及的工具用电池 10 进行说明。
< 关于工具用电池 10 的概要 >
工具用电池 10 是通过与电动工具 ( 将图示省略 ) 连结来作为该电动工具的电源 使用的电池， 并且构成为能够由充电器 ( 将图示省略 ) 充电。
如图 1 所示， 工具用电池 10 具备锂离子电池等二次电池、 即多个电池单元 12， 并且 构成为通过这些电池单元 12 串联连接来获得规定的电压。并且， 串联连接的电池单元 12 的集合体 ( 电池单元集合体 120) 的正电极与工具用电池 10 的正端子 P 连接。并且， 所述 电池单元集合体 120 的负电极与工具用电池 10 的负端子 N 连接。进一步地， 在位于电池单 元集合体 120 的负电极与负端子 N 之间的负线 11n 设置有电流检测元件、 即分流电阻 14。为了抑制电压下降， 将所述分流电阻 14 的电阻值设定得较小。因此， 在转换成微 电压信号的状态下， 对放电电流或充电电流进行检测。工具用电池 10 具备放大器 15， 并且 在由所述放大器 15 将所述微电压信号放大至预先规定的电压信号的状态下， 如后所述， 能 够将放大后的电压信号输入到监视部 22 与控制用微型计算机 24。以下， 将由所述放大器 15 放大的电压信号称作放电电流信号或充电电流信号。
并且， 在所述电池单元集合体 120 设置有用于对电池单元 12 的温度进行检测的热 敏电阻 ( 将图示省略 )。 并且， 热敏电阻的信号在温度检测电路 26 变换成电压信号以后， 如 后所述， 被输入到控制用微型计算机 24。
< 关于监视部 22>
工具用电池 10 具备监视部 22、 控制用微型计算机 24 以及温度检测电路 26。
监视部 22 为用于对各电池单元 12 的电压和放电电流或充电电流进行测定并将这 些数据传送到控制用微型计算机 24 的 IC。如图 1 所示， 在监视部 22 设置有输入各电池单 元 12 的电压的输入端子 ki1 ～ ki5、 输入放电电流信号或充电电流信号的输入端子 ki6、 ki7、 以及用于对控制用微型计算机 24 传送数据的输出端子 ko1。
< 关于控制用微型计算机 24> 控制用微型计算机 24 为基于从监视部 22 传送的各电池单元 12 的电压数据、 放电 电流数据或充电电流数据以及电池单元 12 的温度数据等， 以后述方式进行放电或充电控 制的微型计算机。进一步地， 控制用微型计算机 24 构成为能够进行对分流电阻 14、 放大器 15 以及监视部 22 的故障监视。 如图 1 所示， 在控制用微型计算机 24 设置有 ： 输入从监视部 22 传送来的数据的输入端子 ci3 ； 输入放电电流信号或充电电流信号的输入端子 ci6、 ci7 ； 以及输入来自温度检测电路 26 的温度信号输入端子 ci2。即， 形成为所述放电电流信号或 充电电流信号分别被输入到控制用微型计算机 24 与监视部 22。
进一步地， 在控制用微型计算机 24 设置有用于对电动工具输出运转停止信号的 输出端子 co1 和用于与充电器进行通信的通信端子 co2。此处， 控制用微型计算机 24 的输 出端子 co1 与工具用电池 10 的自动停止端子 AS 连接， 而通信端子 co2 与工具用电池 10 的 通信端子 COM 连接。
< 关于工具用电池 10 的动作 >
接下来， 基于图 2、 图 3 的流程图对工具用电池 10 的动作进行说明。此处， 用于执 行图 2、 图 3 的流程图的程序存储于控制用微型计算机 24 的存储器 ( 将图示省略 )。
首先， 基于图 2 对放电时的工具用电池 10 的动作进行说明。其中， 在放电时， 工具 用电池 10 与电动工具连结， 并且工具用电池 10 的正端子 P、 负端子 N 分别与电动工具的正 端子、 负端子连接。并且， 工具用电池 10 的自动停止端子 AS 与电动工具的自动停止端子连 接， 而工具用电池 10 的通信端子 COM 保持为开放状态 ( 悬挂状态 )。
在控制用微型计算机 24 的存储器预先存储有放电电流的第 1 上限值 Im1、 第2上 限值 Im2 以及第 3 上限值 Im3。此处， 对于各上限值， 存在 Im3 ＞ Im2 ＞ Im1 的关系。
当所述电动工具与工具用电池 10 连结时成为能够放电状态， 从该状态开始对放 电电流进行监视。即， 在步骤 S101 中将由分流电阻 14 以及放大器 15 所检测的放电电流信 号输入到控制用微型计算机 24 并作为放电电流数据 Icpu 进行存储。并且， 将所述放电电 流信号输入到监视部 22 并作为放电电流数据 Imon 进行存储， 并且将该放电电流数据 Imon
传送到控制用微型计算机 24( 步骤 S102)。进一步地， 将各电池单元 12 的电压信号以及电 池单元 12 的温度信号输入到控制用微型计算机 24 并对这些数据进行存储， 并且由控制用 微型计算机 24 进行放电控制 ( 步骤 S103)。即， 控制用微型计算机 24 基于各电池单元 12 的电压数据、 放电电流数据以及电池单元 12 的温度数据进行电池单元 12 的监视， 当所述电 池单元 12 的剩余容量达到设定值以下时， 或者当放电电流达到设定值以上时， 或者当电池 单元 12 的温度达到设定值以上时， 对所述电动工具输出自动停止信号。
进一步地， 控制用微型计算机 24 判定从监视部 22 传送到控制用微型计算机 24 的 放电电流数据 Imon 是否达到第 2 上限值 Im2 以上 ( 步骤 S104)。即， 基于监视部 22 的放 电电流数据 Imon 进行工具用电池 10 的过负荷判定。进而， 在判定为不是过负荷的情况下 ( 步骤 S104 ： 否 )， 基于在控制用微型计算机 24 所存储的放电电流数据 Icpu 进行过负荷判 定 ( 步骤 S106)。即， 判定所述放电电流数据 Icpu 是否达到第 3 上限值 Im3 以上。进而， 在 判定为不是过负荷的情况下 ( 步骤 S106 ： 否 )， 处理返回到步骤 S101。
即， 若未处于过负荷状态， 监视部 22 及分流电阻 14、 放大器 15 等正常， 则在每段规 定时间内反复执行步骤 S101 ～ S104 以及步骤 S106 的处理， 直至电池单元 12 的剩余容量 达到设定值以下或电池单元 12 的温度达到设定值以上为止。
但是， 在基于监视部 22 的放电电流数据 Imon 的过负荷判定中判定为不是过负荷 ((Imon ＜ Im2) 步骤 S104 ： 否 )， 并且在基于控制用微型计算机 24 的放电电流数据 Icpu 的 过负荷判定中判定为过负荷 ((Icpu ≥ Im3) 步骤 S106 ： 是 ) 的情况下， 在步骤 S108 存储放 电电流检测异常。在该情况下， 判定为 ： 监视部 22 的放电电流数据 Imon 比第 2 上限值 Im2 小， 控制用微型计算机 24 的放电电流数据 Icpu 比第 3 上限值 Im3 大。如前所述， 由于第 3 上限值 Im3 ＞第 2 上限值 Im2， 因此由上述判定结果得出 ： [ 控制用微型计算机 24 的放电电 流数据 Icpu]-[ 监视部 22 的放电电流数据 Imon] ＞第 3 上限值 Im3- 第 2 上限值 Im2。即， 原本相等的值 Icpu 与 Imon 的差异比 (Im3-Im2) 还大。因此， 能够想到监视部 22 异常。
即， (Im3-Im2) 相当于本发明中的第 1 规定值。
在该情况下， 如上所述， 在步骤 S108 存储放电电流检测异常以后， 对电动工具输 出自动停止信号使电动工具停止 ( 步骤 S109)。并且， 对于之后的充电 / 放电也全部禁止。 由于放电电流检测异常存储于 EEPROM 等的非易失性存储器， 因此能够永久地维持该禁止 状态。
并且， 在与上述情形相反的、 在基于监视部 22 的放电电流数据 Imon 的过负荷判定 中判定为过负荷 ((Imon ≥ Im2) 步骤 S104 ： 是 )， 并且在基于控制用微型计算机 24 的放电电 流数据 Icpu 的过负荷判定中判定为不是过负荷 ((Icpu ＜ Im1) 步骤 S105 ： 否 ) 的情况下， 也在步骤 S108 对存储放电电流检测异常， 并对电动工具输出自动停止信号 ( 步骤 S109)。
如前所述， 由于第 2 上限值 Im2 ＞第 1 上限值 Im1， 因此由上述判定结果得出 ： [监 视部 22 的放电电流数据 Imon]-[ 控制用微型计算机 24 的放电电流数据 Icpu] ＞第 2 上限 值 Im2- 第 1 上限值 Im1。即， 原本相等的值 Icpu 与 Imon 的差异比 (Im2-Im1) 还大。因此， 能够想到监视部 22 的异常。
即， (Im2-Im1) 也与本发明中的第 1 规定值相当。
进一步地， 在下述情况下由于实际上为过负荷， 因此对电动工具输出自动停止信 号 ( 步骤 S107、 S109)， 即： 在基于监视部 22 的放电电流数据 Imon 的过负荷判定中判定为过负荷 ( 步骤 S104 ： 是 )， 在基于控制用微型计算机 24 的放电电流数据 Icpu 的过负荷判定 中判定为过负荷 ( 步骤 S105 ： 是 )。
另外， 在放大器 15、 监视部 22 以及控制用微型计算机 24 等出现异常的情况下， 由 于监视部 22 的放电电流数据 Imon 与控制用微型计算机 24 的放电电流数据 Icpu 均为非自 然的值， 因而由此能够判定为异常。
接下来， 基于图 3 对充电时的工具用电池 10 的动作进行说明。其中， 在充电时， 工 具用电池 10 与充电器连结， 工具用电池 10 的正端子 P、 负端子 N 分别与充电器的正端子、 负 端子连结。并且， 工具用电池 10 的通信端子 COM 与充电器的通信端子连结， 工具用电池 10 的自动停止端子 AS 在充电器内被电阻上拉至控制用电源 ( 在该情况下为 5V)， 并且与充电 器内的 CPU 连接。并且， 编辑如下程序 ： 在充电过程中， 在通信端子 COM 的信息与自动停止 端子 AS 的信息产生矛盾的情况下， 充电器停止充电。
并且， 在控制用微型计算机 24 的存储器中预先存储有充电电流的第 1 上限值 Im4、 第 2 上限值 Im5 以及第 3 上限值 Im6。此处， 对于各上限值， 存在 Im6 ＞ Im5 ＞ Im4 的关系。
在充电时也进行与放电时同样的控制， 在原本相等的值、 即监视部 22 的充电电 流数据 Imon 与控制用微型计算机 24 的充电电流数据 Icpu 之间的差异比 (Im6-Im5) 或 (Im5-Im4) 还大的情况下， 判定为充电电流检测异常。 若检测出异常， 则与放电时同样地将异常结果存储于 EEPROM 等的非易失性存储 器， 永久地禁止之后的充电 / 放电。
即， (Im6-Im5) 或 (Im5-Im4) 相当于本发明中的第 2 规定值。
< 本实施方式所涉及的工具用电池 10 的优点 >
根据本实施方式所涉及的工具用电池 10， 构成为来自电流检测元件 ( 分流电阻 14 等 ) 的电流信号分别输入到监视部 22 与控制用微型计算机 24。因此， 即便在监视部 22 出 现故障的情况下， 由于从该监视部 22 传送到控制用微型计算机 24 的电流信号与从分流电 阻 14 等输入到控制用微型计算机 24 的电流信号之间的差异变大， 因此， 能够由所述控制用 微型计算机 24 容易地发现监视部 22 的故障。
并且， 在监视部 22 等出现故障的情况下， 由于能够迅速地禁止充放电， 因此能够 防止工具用电池 10、 电动工具或充电器的故障等。
< 变更例 >
此处， 本发明是并不局限于上述实施方式的， 能够进行在不脱离本发明的要 旨的范围内的变更。例如， 在本实施方式中， 示出了如下例子 ： 通过在图 2、 图 3 的步骤 S104(S114)、 步骤 S106(116) 中进行基于监视部 22 的放电电流数据 Icon 的过负荷判定、 基 于控制用微型计算机 24 的放电电流数据 Icpu 的过负荷判定， 来检测出放电 ( 充电 ) 电流 检测异常。然而， 如图 4、 图 5 所示， 也能够不特别地进行过负荷判定， 而在步骤 S124(S134) 计算监视部 22 的放电电流数据 Icon 与控制用微型计算机 24 的放电电流数据 Icpu 之间之 差， 当 |Icpu-Imon| 达到容许值 17(18) 以上时， 判定为放电 ( 充电 ) 电流检测异常。
即， 容许值 17 相当于本发明的第 1 规定值， 容许值 18 相当于本发明的第 2 规定值。
并且， 虽然在本实施方式中， 示出了由 IC 来构成监视部 22 的例子， 但是也能够由 微型计算机来构成监视部 22。 进一步地， 虽然在本实施方式中， 举例示出了分别具备监视部 22 与控制用微型计算机 24 的工具用电池 10， 但是也能够如图 6 所示， 使用将监视部 22 与
控制用微型计算机 24 合成为一体的微型计算机、 即 Sip(System in package ； 系统级封装 ) 微型计算机 20。
并且， 虽然在本实施方式中， 作为电流检测元件而举例示出了分流电阻 14， 但是也 能够使用半导体元件、 即 FET 的正向导通电阻来取代分流电阻 14。
并且， 虽然在本实施方式中， 示出了以数字信号将监视部 22 的放电 ( 充电 ) 电流 信号 Imon 传送到控制用微型计算机 24 的例子， 但是也能够以模拟信号传送。