JP7616905B2 - Battery packs and power tools - Google Patents
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Description
本開示は、一般に電池パック及び電動工具に関し、より詳細には電動工具に用いられる電池パック、及び当該電池パックを備えた電動工具に関する。 This disclosure relates generally to battery packs and power tools, and more specifically to battery packs used in power tools and power tools equipped with such battery packs.
特許文献1には、異常状態を検出することが可能な電池パックが開示されている。
特許文献1の電池パックでは、組電池と、処理部と、判定部と、を備える。組電池は、複数の二次電池を含む。処理部は、複数の二次電池それぞれの電圧を検出し複数の二次電池のうち少なくとも1つの二次電池の検出電圧が第1閾値よりも低いときに第1信号を出力する。処理部は、複数の二次電池のうち少なくとも1つの二次電池の検出電圧が第1閾値よりもおおきな第2閾値よりも高いときに第2信号を出力する。判定部は、処理部から第1信号と第2信号との両方を取得したときに異常状態を判定する。
The battery pack of
現在広くリチウムイオン電池が用いられている電池パックに対して、使用環境によっては使いにくい場合もあり、更なる応用性の改善が求められることがある。 Currently, lithium-ion batteries are widely used in battery packs, but they can be difficult to use depending on the usage environment, and further improvements in applicability are required.
本開示は上記課題に鑑みてなされ、応用性が向上した電池パック、及び電動工具を提供することを目的とする。 This disclosure was made in consideration of the above problems, and aims to provide a battery pack and power tool with improved applicability.
本開示の一態様に係る電池パックは、電動工具に用いられる。前記電池パックは、蓄電部と、給電端子である正極端子と、負極端子と、を備える。前記蓄電部は、二次電池を含む。前記給電端子である正極端子と、負極端子とを介して、前記電池パックは、電動工具の本体部に給電する。前記蓄電部は、正極と負極を分けるセパレータとして固体電解質を有する全固体電池を前記二次電池として含む。前記蓄電部は、前記蓄電部の温度を出力する温度検出用端子に対応した信号出力端子を備え、前記信号出力端子が出力する信号は、前記温度検出用端子に対応するダミー信号を含む。
A battery pack according to one aspect of the present disclosure is used in an electric power tool. The battery pack includes a power storage unit, and a positive terminal and a negative terminal, which are power supply terminals. The power storage unit includes a secondary battery. The battery pack supplies power to a main body of the electric power tool via the positive terminal and the negative terminal, which are power supply terminals. The power storage unit includes, as the secondary battery, an all-solid-state battery having a solid electrolyte as a separator separating a positive electrode from a negative electrode. The power storage unit includes a signal output terminal corresponding to a temperature detection terminal that outputs a temperature of the power storage unit , and a signal output by the signal output terminal includes a dummy signal corresponding to the temperature detection terminal.
本開示の一態様に係る電動工具は、前記電池パックと、前記電池パックが着脱可能に取り付けられる本体部と、を備える。 The electric power tool according to one aspect of the present disclosure includes the battery pack and a main body to which the battery pack is detachably attached.
本開示によると、応用性が向上した電池パック、及び電動工具を提供することができる。 This disclosure makes it possible to provide a battery pack and power tool with improved applicability.
以下に説明する各実施形態及び変形例は、本開示の一例に過ぎず、本開示は、各実施形態及び変形例に限定されない。これらの実施形態及び変形例以外であっても、本開示に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。 The embodiments and modifications described below are merely examples of the present disclosure, and the present disclosure is not limited to the embodiments and modifications. Other than these embodiments and modifications, various modifications may be made according to the design, etc., as long as they do not deviate from the technical concept of the present disclosure.
(実施形態)
以下、本実施形態に係る電池パック1について、図1~図3を用いて説明する。
(Embodiment)
Hereinafter, a
(1)電動工具の概要
本実施形態に係る電動工具100は、図3に示すように、本体部50と、電池パック1と、を備える。本体部50は、駆動部102と、駆動伝達部103と、工具取付部101と、先端工具40と、を備える。電動工具100は、先端工具40を駆動部102の駆動力で駆動する工具である。
(1) Overview of the Power Tool As shown in Fig. 3, the
駆動部102は、先端工具40を駆動する駆動源である。駆動部102は、例えば、ブラシレスモータである。
The
駆動伝達部103は、駆動部102の出力(駆動力)を調整して出力軸に出力する。出力軸は、駆動伝達部103から出力された駆動力で駆動(例えば、回転)される部分である。工具取付部101は、出力軸に固定されており、先端工具40が着脱自在に取り付けられる部分である。先端工具40(ビットとも言う)は、例えば、ドライバ、ソケット又はドリルである。各種の先端工具40のうち用途に応じた先端工具40が、工具取付部101に取り付けられて用いられる。
The
トリガボリューム105は、駆動部102の回転を制御するための操作を受け付ける操作部である。ユーザは、トリガボリューム105を引く操作により、駆動部102のオンオフが切替可能である。また、ユーザは、トリガボリューム105を引き込む操作の操作量で、出力軸の回転速度、つまり駆動部102の回転速度が調節可能である。
The
電動工具100では、先端工具40が工具取付部101に取り付けられる。そして、トリガボリューム105への操作によって、駆動部102の回転速度が制御されることで、先端工具40の回転速度が制御される。
In the
なお、本実施形態の電動工具100は、工具取付部101を備えることで、先端工具40が、用途に応じて交換可能であるが、先端工具40が交換可能である必要は無い。例えば、電動工具100は、特定の先端工具40のみ用いることができる電動工具であってもよい。
In the
電池パック1は、電動工具100に用いられる。電池パック1は、蓄電部2と、給電端子である正極端子31と負極端子32と、を備える。蓄電部2は、二次電池21を含む。給電端子である正極端子31と負極端子32と、を介して、電池パック1は、電動工具100の本体部50に給電する。蓄電部2は、正極と負極とを分けるセパレータとして固体電解質を有する全固体電池35を二次電池21として含む。蓄電部2は、蓄電部2の温度を出力する温度検出用端子75に対応した信号出力端子73を備える。
The
電池パック1は、蓄電部2と、サーミスタ22と、通信用コネクタ7と、処理部4と、ハウジング9と、を更に備える。電池パック1は、図1に示すように、電池パック取付部106を介して、電動工具100の本体部50に着脱可能に取り付けられる。
The
蓄電部2は、例えば、1又は複数の二次電池21を含む。本実施形態では、図1及び図3に示すように、蓄電部2は、5つの二次電池21が直列に接続されている。二次電池21は、リチウムイオン電池を使用することも可能であるが、本実施形態では、全固体電池35を使用している。全固体電池35は、正極と負極とを分けるセパレータとして固体電解質を有している。
The
サーミスタ22は、全固体電池35の温度を測定する。サーミスタ22は、例えば、NTCサーミスタ(Negative Temperature Coefficient Thermistor)である。なお、サーミスタ22は、電池パック1において必須の構成ではなく、適宜省略可能である。
The
通信用コネクタ7は、電動工具100及び充電器と通信するためのインタフェースとして利用されるコネクタである。
The
処理部4は、例えば、二次電池21の各々の電圧を検出し、二次電池21のうち少なくとも1つの二次電池21の検出電圧が第1閾値よりも低いときに、第1信号を複数の通信端子70のうち第1出力端子71を介して電動工具100に出力する。
The
ハウジング9は、蓄電部2を収容している。
The
なお、通信用コネクタ7、処理部4、ハウジング9については、後述する「(2)電池パックの全体構成」において詳細に説明する。
The
(2)電池パックの全体構成
本実施形態の電池パック1は、電池パック1を着脱可能な機器、例えば、電動工具100、の電源として用いることができる。また、電池パック1は、電池パック1を着脱可能な充電器によって充電される。
(2) Overall Configuration of Battery Pack The
電池パック1は、二次電池21を含む蓄電部2と、蓄電部2を収容しているハウジング(図2参照)と、を備える。
The
蓄電部2は、複数(本実施形態では5つ)の二次電池21を含む。蓄電部2では、複数の二次電池21が直列に接続されている。複数の二次電池21の各々は、蓄電部2の単電池を構成している。
The
ハウジング9は、図2に示すように、ボディ90と、ボディ90に結合されたカバー91と、を含む。ボディ90は、カバー91側が開放された箱状である。ボディ90は、蓄電部2を収容している。カバー91は、ボディ90側が開放された箱状である。カバー91は、ボディ90側とは反対側の一面911から突出している突台部92を含む。突台部92は、偏平な直方体状である。ボディ90は、合成樹脂成型品である。ボディ90の材料は、例えば、ABS樹脂である。ボディ90は、電気絶縁性を有する。カバー91は、合成樹脂成型品である。カバー91の材料は、例えば、ABS樹脂である。カバー91は、電気絶縁性を有する。
As shown in FIG. 2, the
突台部92は、長手方向の第1端921及び第2端922を有する。電池パック1は、突台部92の第1端921に、3つの挿入溝931、933、932が形成されている。3つの挿入溝931、932、933には、正極端子31、負極端子32、正極端子33がそれぞれ接続されている。負極端子32は、蓄電部2の負極に接続されている。電池パック1では、電動工具100への放電には、正極端子31及び負極端子32が利用される。電池パック1では、充電器からの充電には、正極端子33及び負極端子32が利用される。正極端子31、負極端子32及び正極端子33は、雄型の接続端子が差し込み接続される雌型の接続端子である。電池パック1は、機器及び充電器への取付部として、突台部92の短手方向の一対の側面923の各々に設けられたL字状の3つのフック941、942、943を備えている。
The protruding
また、電池パック1は、通信用コネクタ7を備えている。通信用コネクタ7は、電動工具100及び充電器と通信するためのインタフェースとして利用されるコネクタである。通信用コネクタ7は、複数の通信端子70(図1参照)を含む。ここにおいて、通信用コネクタ7は、電池パック情報を電動工具100及び充電器と通信するときに利用される。通信用コネクタ7は、電池パック情報を出力するための複数の通信端子70を含んでいる。電池パック情報は、例えば、温度情報、定格温度情報等を含む。温度情報は、電池パック1の温度であり、より詳細にはハウジング9内の蓄電部2の温度である。定格電圧情報は、電池パック1の定格電圧に関する情報であり、本実施形態では、蓄電部2の定格電圧に関する情報である。
The
電池パック1は、図1に示すように、蓄電部2、正極端子31、負極端子32、正極端子33及び通信用コネクタ7の他に、処理部4と、判定部5と、情報出力部6と、報知部8と、を備える。
As shown in FIG. 1, the
(3)構成
電池パック1の蓄電部2における二次電池21は、全固体電池35で形成されている。全固体電池35は、正極と負極とを分けるセパレータとして固体電解質を有する。全固体電池の定格電圧は、例えば、3.6Vである。電池パック1の定格電圧は、例えば、18.0Vであり、本実施形態では、図1に示すように、5つの二次電池21が直列接続されている。蓄電部2は、ハウジング9に収容されている。
(3) Configuration The
処理部4は、二次電池21の各々の電圧を検出し、二次電池21のうち少なくとも1つの二次電池21の検出電圧が第1閾値よりも低いときに、第1信号を複数の通信端子70のうち第1出力端子71を介して電動工具100に出力する。また、処理部4は、少なくとも1つの二次電池21を除く二次電池21のうち検出電圧が第1閾値よりも大きな第2閾値よりも高いときに、第2信号を複数の通信端子70のうち第2出力端子72を介して電動工具100に出力する。第1閾値は、二次電池21の定格電圧よりも低い電圧値であり、例えば、2Vである。第2閾値は、二次電池21の定格電圧よりも高い電圧値であり、例えば4Vである。
The
処理部4は、電池監視部41と、放電制御部42と、充電制御部43と、を含む。
The
電池監視部41は、二次電池21の各々の電圧を検出する。電池監視部41は、二次電池21のうち少なくとも1つの二次電池21の検出電圧が第1閾値よりも低いときに、放電制御部42へ放電不可信号(例えば、Lレベルの電圧信号)を出力する。電池監視部41は、二次電池21の二次電池21のうち少なくとも1つの二次電池21の検出電圧が第2閾値よりも高いときに、充電制御部43へ充電不可信号(例えば、Hレベルの電圧信号)を出力する。電池監視部41は、二次電池21の各々の検出電圧が第1閾値以上かつ第2閾値以下のときには、放電許可信号(例えば、Hレベルの電圧信号)及び充電許可信号(例えば、Lレベルの電圧信号)を出力する。電池監視部41は、IC(Integrated Circuit)素子を含んでいる。電池監視部41は、蓄電部2を電源として動作する。電池監視部41は、回路基板に実装されている。回路基板は、一例として、プリント配線板により構成されている。
The
放電制御部42は、電池監視部41から出力される放電許可信号及び放電不可信号を取得できるように電池監視部41と接続されている。また、放電制御部42は、複数の通信端子70のうち第1出力端子71に接続されている。放電制御部42は、電池監視部41から出力されて入力する信号(放電許可信号及び放電不可信号)を電圧変換しかつ論理反転して出力する。放電制御部42は、電池監視部41から放電不可信号が出力されると、第1信号(例えば、Hレベルの電圧信号)を出力する。放電制御部42は、例えば、信号変換回路を含む。信号変換回路は、例えば、npn型のトランジスタと抵抗とツェナダイオードとを有する。信号変換回路は、電池パック1内の電源回路の高電位側の出力端にnpn型のトランジスタのコレクタが抵抗を介して接続され、npn型のトランジスタのエミッタがグラウンドに接続されている。また、放電制御部42では、npn型のトランジスタのベースに、電池監視部41が接続されている。放電制御部42の出力端(トランジスタの抵抗との接続点)は、第1出力端子71に接続されている。また、ツェナダイオードのカソードはnpn型のトランジスタのコレクタに接続され、ツェナダイオードのアノードはnpn型のトランジスタのエミッタに接続されている。第1出力端子71から出力される第1信号を取得した電動工具100は、電池パック1が電圧不足であると判断する。電動工具100は、当該電動工具100の負荷への放電中に第1信号を取得した場合には、放電を停止させる。放電制御部42は、上記の回路基板に実装されている。
The
充電制御部43は、電池監視部41から出力される充電許可信号及び充電不可信号を取得できるように電池監視部41と接続されている。また、充電制御部43は、複数の通信端子70のうちの1つの第2出力端子72に接続されている。充電制御部43は、電池監視部41から出力されて入力する信号(充電許可信号及び充電不可信号)を電圧変換しかつ論理反転して出力する。充電制御部43は、電池監視部41から充電不可信号が出力されると、第2信号(例えば、Lレベルの電圧信号)を出力する。充電制御部43は、例えば、信号変換回路を含む。信号変換経路は、npn型のトランジスタと抵抗とツェナダイオードとを有する。信号変換回路は、電池パック1内の電源回路の高電位側の出力端にnpn型のトランジスタのコレクタが抵抗を介して接続され、npn型のトランジスタのエミッタがグラウンドに接続されている。また、充電制御部43では、npn型のトランジスタのベースに、電池監視部41が接続されている。充電制御部43の出力端(トランジスタと抵抗との接続点)は、第2出力端子72に接続されている。また、ツェナダイオードのカソードは、npn型のトランジスタのコレクタに接続され、ツェナダイオードのアノードはnpn型のトランジスタのエミッタに接続されている。第2出力端子72から出力される第2信号を取得した充電器は、電池パック1が満充電状態であると判断する。充電器は、電池パック1の充電中に第2信号を取得した場合には、電池パック1の充電を停止させる。充電制御部43は、上記の回路基板に実装されている。
The charging
情報出力部6は、通信用コネクタ7と接続されている。情報出力部6は、通信用コネクタ7を介して電池パック情報を出力する。情報出力部6は、定電圧出力部61と、識別情報出力部62と、を含む。また、情報出力部6は、複数(本実施形態では2つ)のスイッチ素子10を含む。
The
定電圧出力部61は、一定の電圧である定電圧信号を含むダミー信号を出力する。二次電池21であるリチウムイオン電池では、温度センサ部を有しており、温度検出用端子75を介して電動工具100に温度情報を出力している。ここで、温度検出用端子75は、リチウムイオン電池が検出した温度に係る信号を、リチウムイオン電池から受け取る端子である。
The constant
二次電池21は、例えば、リチウムイオン電池、ニッケルカドミウム電池、全固体電池35を用いることができる。本実施形態では、二次電池21として全固体電池35を使用している。このため、温度センサによる温度の測定及び温度検出用端子75を介して電動工具100に出力する必要はない。しかし、二次電池21がリチウムイオン電池で構成されている場合と、全固体電池35で構成されている場合と、を比較すると、温度検出用端子75には、リチウムイオン電池の温度に係る信号が出力されていないと、電池パック1は動作しない。このため、蓄電部2は、二次電池21として全固体電池35を使用されている場合にも、温度検出用端子75に信号を出力する信号出力端子(第3出力端子)73を備えている。ただし、信号出力端子73が出力する信号は、温度検出用端子75に対応するダミー信号を含んでいる。本実施形態では、ダミー信号は、定電圧出力部61が出力する一定の電圧である定電圧信号を含んでいる。電動工具100は、電池パック1の蓄電部2に全固体電池35を使用しているので、信号出力端子73は、ダミー信号を出力している。
The
リチウムイオン電池を使用している場合、リチウムイオン電池を安定的に動作させるために温度の管理が重要になる。リチウムイオン電池に使用される電解質は、熱に敏感な特性を備えており、リチウムイオン電池は、温度検出用端子75が必須の構成であり、リチウムイオン電池の使用温度範囲が決められている。温度検出用端子75を介して、電動工具100の本体部50に温度情報が送信されると、本体部50は、リチウムイオン電池の温度情報が使用温度範囲内であれば、電動工具100の動作を継続することが可能と判断する。使用温度範囲とは、例えば、0度から35度である。一方、本体部50に送信された温度情報がリチウムイオン電池の使用温度範囲を超えると、本体部50は、電動工具100の動作を継続することが不可能と判断し、電動工具100の動作を停止する。
When using a lithium-ion battery, temperature management is important to ensure stable operation of the lithium-ion battery. The electrolyte used in lithium-ion batteries has heat-sensitive properties, and the
本実施形態で用いる全固体電池35は、リチウムイオン電池と比較すると、固体電解質を使用するために、電解液漏れ、発火の発生等の可能性が低くなり、リチウムイオン電池と比較して、より信頼性が高くなっている。また、全固体電池35は、固体電解質の安定性が高く、高温状態及び低温状態においても使用が可能となっている。このため、全固体電池35を用いる場合には、全固体電池35の温度を測定する必要がない。しかし、本体部50では、温度情報を用いて電動工具100の動作を判定するために、電池パック1の蓄電部2が全固体電池35で構成されている場合にも、温度情報を必要としている。このため、蓄電部2が全固体電池35で構成されている場合には、温度検出用端子75にダミー信号を出力し、ダミー信号を受け取った本体部50は、全固体電池35は使用可能範囲の一定の温度であると判定し、電動工具100の動作を継続することが可能と判断する。
Compared to lithium ion batteries, the all-solid-
識別情報出力部62は、電池パック情報として電池パック1の定格電圧情報(本実施形態では、蓄電部2の定格電圧を表す情報)を出力する。つまり、情報出力部6は、電池パック情報として電池パック1の定格電圧情報を出力する。電池パック1の定格電圧が、例えば、18.0Vであれば、定格電圧情報は、例えば、電圧レベルが2.5Vの電圧信号である。識別情報出力部62は、ハウジング9内に収容されている。識別情報出力部62は、複数の通信端子70のうちの1つの第4出力端子74に接続されている。識別情報出力部62は、識別用抵抗を含む。識別用抵抗の抵抗値は、蓄電部の定格電圧毎に互いに異なる抵抗値に予め決められている。したがって、電池パック1では、第4出力端子74から出力される識別情報出力部62の出力信号は、定格電圧の異なる電池パック1毎に異なる。識別情報出力部62は、上記の回路基板に実装されている。電池パック1が装着された電動工具100及び充電器では、例えば、識別用抵抗の抵抗値を検出することにより、電池パック1の定格電圧情報を取得することができる。
The identification
電池パック1が装着された電動工具100では、温度情報(電圧信号の電圧レベル)が第1所定範囲内であり、定格電圧情報(電圧信号の電圧レベル)が第2所定範囲内であれば、当該電動工具100の負荷への放電を行うことが可能となる。また、電池パック1が装着された充電器では、温度情報(電圧信号の電圧レベル)が第3所定範囲内であり、定格電圧情報(電圧信号の電圧レベル)が第4所定範囲内であれば、電池パック1への充電を行うことが可能となる。
When the temperature information (voltage level of the voltage signal) of the
各スイッチ素子10は、例えば、ノーマリオン型のトランジスタである。2つのスイッチ素子10のうち一方のスイッチ素子11は、定電圧出力部61の第3出力端子73との間に接続され、他方のスイッチ素子12は、識別情報出力部62と第4出力端子74との間に接続されている。各スイッチ素子10は、上記の回路基板に実装されている。
Each
電池パック1では、処理部4の放電制御部42及び充電制御部43が判定部5に接続されている。
In the
処理部4では、放電制御部42は、第1出力端子71と判定部5とに互いに同じ信号を出力する。また、処理部4では、充電制御部43は、第2出力端子72と判定部5とに互いに同じ信号を出力する。したがって、電池パック1では、電池監視部41から放電不可信号が出力されると、判定部5が第1信号を取得する。また、電池パック1では、電池監視部41から充電不可信号が出力されると、判定部5が第2信号を取得する。
In the
判定部5は、処理部4から第1信号と第2信号との両方を取得したときに異常状態と判定する。電池パック1は、判定部5において異常状態と判定されたときに異常を示す第3信号を出力するための出力端子79を備える。電池パック1では、複数の通信端子70のうち第3出力端子73、第4出力端子74が、出力端子79を兼ねている。判定部5は、第1信号と第2信号との両方を取得したときに、複数のスイッチ素子10の各々をオン状態からオフ状態へ制御することにより、第3出力端子73、第4出力端子74をハイインピーダンス状態(オープン)とすることで、異常を示す第3信号を出力する。第3出力端子73から出力する第3信号は、上記の第1所定範囲及び第3所定範囲のいずれにも含まれない電圧レベルの電圧信号である。第4出力端子74から出力する第4信号は、上記の第2所定範囲及び第4所定範囲のいずれにも含まれない電圧レベルの電圧信号である。判定部5は、ICにより構成されているが、これに限らず、論理回路等によって構成されていてもよい。判定部5は、上記の回路基板に実装されている。
The
電池パック1における報知部8は、判定部5において異常状態と判定されたときに電池パック1が異常状態であることを報知する。
The
報知部8は、ハウジング9に設けられたLED(Light Emitting Diode)を含む。報知部8は、判定部5により制御される。判定部5は、報知部8のLEDが所定時間(例えば、20秒)の間、点滅或いは点灯するように報知部8を動作させる。
The
(4)動作
電池パック1の動作について、図1を用いて説明する。電池パック1の蓄電部2は、全固体電池35で構成されている。
(4) Operation The operation of the
電池パック1が本体部50に取り付けられると、電池パック1は、情報出力部6から第3出力端子73を介して本体部50に温度情報(ダミー信号)を出力する。本実施形態では、定電圧出力部61は、一定の電圧である定電圧信号が信号出力端子73を介して本体部50に出力される。このため、本体部50は、電池パック1の温度情報が一定の温度であって、使用温度範囲にあると判断し、電動工具100の動作を継続する。つまり、ユーザは、電動工具100の使用を継続することができる。
When the
二次電池21として、蓄電部2が複数の全固体電池35で構成されている場合の動作について説明する。この場合、処理部4は、二次電池21の各々の電圧を検出し、二次電池のうち少なくとも1つの二次電池21の検出電圧が第1閾値よりも低いときに、第1信号を複数の通信端子70のうち第1出力端子71を介して電動工具100の本体部50に出力する。また、処理部4は、第1信号を判定部5に出力する。処理部4は、二次電池21の各々の電圧を検出し、二次電池のうち少なくとも1つの二次電池21の検出電圧が第1閾値よりも大きな第2閾値よりも高いときに、第2信号を複数の通信端子70のうち第2出力端子72を介して電動工具100の本体部50に出力する。また、処理部4は、第2信号を判定部5に出力する。判定部5は、第1信号と第2信号との両方を電動工具100の本体部50に送信したときに異常状態と判定する。
The operation will be described when the
(5)利点
電池パック1は、電動工具100に用いられる。電池パック1は、蓄電部2と、給電端子である正極端子31と、負極端子32と、を備える。蓄電部2は、二次電池21を含む。電池パック1は、給電端子である正極端子31と負極端子32とを介して、電動工具100の本体部50に給電する。蓄電部2は、正極と負極とを分けるセパレータとして固体電解質を有する全固体電池35を二次電池21として含む。蓄電部2は、蓄電部2の温度を出力する温度検出用端子75に対応する信号出力端子73を備える。
(5) Advantages The
この構成によると、応用性が向上した電池パック1、及び電動工具100を提供することができる。例えば、電動工具100の使用環境の気温が高い場合、及び電動工具100を連続的に使用して電動工具100の電池パック1の温度が上昇する場合には、リチウムイオン電池の使用温度範囲を超えることがあることから、電池パック1の給電及び放電を禁止するために、作業効率が悪いという不具合があった。これに対して、本実施形態では、リチウムイオン電池に対して使用温度範囲の広い全固体電池35を用いることで、例えば、気温が高い場合及び連続使用する場合にも電動工具100を使用することができるようになり、電池パック1の応用性が向上している。
This configuration makes it possible to provide a
また、二次電池21が全固体電池35であっても、使用温度範囲が適正なリチウムイオン電池が使用されているかのような判定処理を電動工具100の本体部50側に行わせることができる。
In addition, even if the
信号出力端子73が出力する信号は、温度検出用端子75に対応するダミー信号を含み、ダミー信号は、一定の電圧である定電圧信号を含む。
The signal output from the
この構成によると、蓄電部2が使用する二次電池21がリチウムイオン電池から全固体電池35に切り替わったとしても、ダミー信号が温度検出用端子75に出力されているために、全固体電池35で構成される蓄電部2を備える電池パック1を使用することが可能となる。
With this configuration, even if the
電動工具100は、複数の通信端子70と、処理部4と、判定部5と、を更に備える。複数の通信端子70は、電動工具100に信号を出力する。処理部4は、二次電池21の各々の電圧を検出し二次電池21のうち少なくとも1つの二次電池21の検出電圧が第1閾値よりも低いときに第1信号を複数の通信端子70のうち第1出力端子71を介して電動工具100に出力する。処理部4は、上記の少なくとも1つの二次電池21を除く二次電池21のうち検出電圧が第1閾値よりも大きな第2閾値よりも高いときに、第2信号を複数の通信端子70のうち第2出力端子72を介して電動工具100に出力する。判定部5は、処理部4が第1信号と第2信号との両方を電動工具100に送信したときに異常状態と判定する。
The
この構成によると、電池パック1は、異常状態を検出することが可能となる。
This configuration enables the
(6)変形例
上記の実施形態は、本発明の様々な実施形態の一つに過ぎない。上記の実施形態は、本発明の目的を達成できれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。以下に、変形例について列記する。なお、以下に説明する変形例は、上記実施形態と適宜組み合わせて適用可能である。
(6) Modifications The above embodiment is merely one of various embodiments of the present invention. The above embodiment can be modified in various ways depending on the design, etc., as long as the object of the present invention can be achieved. Modifications are listed below. The modifications described below can be applied in appropriate combination with the above embodiment.
実施形態では、ダミー信号は、一定の電圧である定電圧信号を含む構成としたが、この構成に限定されない。ダミー信号は、図4に示す電池パック1Aのように、情報出力部6は、一定の電流を出力する定電流出力部61Aを備え、ダミー信号は、一定の電流である定電流信号を含む構成であってもよい。
In the embodiment, the dummy signal includes a constant voltage signal that is a constant voltage, but is not limited to this configuration. The dummy signal may be configured to include a constant current signal that is a constant current, as in the
実施形態では、ダミー信号は、一定の電圧である定電圧信号を含む構成としたが、この構成に限定されない。ダミー信号は、図5に示す電池パック1Bのように、情報出力部6は、グラウンドレベルを出力するグラウンド(GND)61Bを備え、ダミー信号は、グラウンド信号を含む構成であってもよい。
In the embodiment, the dummy signal includes a constant voltage signal that is a constant voltage, but is not limited to this configuration. The dummy signal may include a ground signal, as in the
実施形態では、二次電池21の個数は5つである構成としたが、この構成に限定されない。蓄電部2の二次電池21の個数は、1又は複数であればよく、5つに限らない。二次電池21の個数は、例えば、4つでもよい。
In the embodiment, the number of
実施形態では、電池監視部41は、IC素子により構成される構成としたが、この構成に限定されない。電池監視部41は、IC素子と他の電子部品とを含んでいてもよい。また、電池監視部41は、マイクロコントローラ(Microcontroller)により構成されていてもよい。マイクロコントローラは、プログラムに従って動作するプロセッサと、プロセッサを動作させるプログラムを格納するためのメモリ及び作業用のメモリと、を備えた1チップのデバイスとして構成される。この場合、電池監視部41は、マイクロコントローラにプログラムを実行させることにより、実現することができる。また、電池監視部41は、IC素子及びマイクロコントローラを含まずに、複数のディスクリートの電子部品を含む構成であってもよい。
In the embodiment, the
実施形態では、電池パック1において、情報出力部6が2つのスイッチ素子10を備えている構成としたが、この構成に限定されない。スイッチ素子10の数は、2つに限らず、1つでもよいし、3つ以上であってもよい。
In the embodiment, the
実施形態では、電池パック1において、情報出力部6が2つのスイッチ素子10を備えた構成としたが、この構成に限定されない。判定部5において異常状態と判定されたときに、判定部5が識別情報出力部62から第3信号を出力させるように構成されていてもよい。
In the embodiment, the
実施形態では、電池パック1では、複数(4つ)の通信端子70のうち情報出力部6に接続されている全部(2つ)の通信端子70が出力端子79に兼用されているが、少なくとも1つの通信端子70が出力端子79と兼用されていればよい。
In the embodiment, in the
実施形態では、蓄電部2は、サーミスタ22を備える構成としたが、この構成に限定されない。蓄電部2は、サーミスタを備えていなくてもよい。
In the embodiment, the
実施形態では、サーミスタ22は、NTCサーミスタである構成としたが、この構成に限定されない。サーミスタ22は、PCTサーミスタ(Positive Temperature Coefficient Thermistor)である構成でもよい。
In the embodiment, the
実施形態では、識別用抵抗の抵抗値は、蓄電部の定格電圧毎に互いに異なる抵抗値に予め決められている構成としたが、この構成に限定されない。識別情報出力部62は、定格電圧と定格容量との組み合わせごとに異なる識別抵抗値を有する構成であってもよい。
In the embodiment, the resistance value of the identification resistor is predetermined to be different for each rated voltage of the power storage unit, but this is not limited to the configuration. The identification
実施形態では、電池パック1は、情報出力部6、通信用コネクタ7及び報知部8を備える構成としたが、この構成に限定されない。情報出力部6、通信用コネクタ7及び報知部8は必須の構成ではなく、適宜省略可能である。
In the embodiment, the
実施形態では、報知部8は、LEDの発光色、点滅パターン等によって報知を行う構成としたが、この構成に限定されない。報知部8は、音によって報知を行ってもよい。報知部8は、例えば、音声ICとスピーカとの組み合わせ、ブザー等により報知を行う構成でもよい。
In the embodiment, the
電池パック1では、正極端子33と蓄電部2の正極との間に、正極端子33と蓄電部2との間の電路を遮断するための保護素子を更に備えていてもよい。保護素子は、例えば、ヒータ抵抗と、ヒューズと、を含み、ヒータ抵抗に電流が流れたときにヒューズが溶断して電路を遮断する。保護素子は、例えば、充電制御部43によって制御すればよい。
The
実施形態では、電池パック情報は、温度情報、定格電圧情報である構成としたが、この構成に限定されない。電池パック情報は、例えば、残容量情報、定格容量情報、充電回数情報等を含んでいてもよい。残容量情報は、電池パック1の残容量を表す情報である。定格容量情報は、電池パック1の定格容量を表す情報である。充電回数情報は、電池パック1の充電回数を表す情報である。
In the embodiment, the battery pack information is configured to be temperature information and rated voltage information, but is not limited to this configuration. The battery pack information may include, for example, remaining capacity information, rated capacity information, charge count information, etc. The remaining capacity information is information that represents the remaining capacity of the
(まとめ)
以上、説明したように、第1の態様に係る電池パック(1、1A、1B)は、電動工具(100)に用いられる。電池パック(1)は、蓄電部(2)と、給電端子である正極端子(31)と負極端子(32)と、を備える。蓄電部(2)は、二次電池(21)を含む。給電端子である正極端子(31)と負極端子(32)と、を介して、電池パック(1)は、電動工具(100)の本体部(50)に給電する。蓄電部(2)は、正極と負極とを分けるセパレータとして固体電解質を有する全固体電池(35)を二次電池(21)として含む。蓄電部(2)は、蓄電部(2)の温度を出力する温度検出用端子(75)に対応した信号出力端子(73)を備える。
(summary)
As described above, the battery pack (1, 1A, 1B) according to the first embodiment is used in a power tool (100). The battery pack (1) includes a power storage unit (2) and a positive terminal (31) and a negative terminal (32) that are power supply terminals. The power storage unit (2) includes a secondary battery (21). The battery pack (1) supplies power to a main body (50) of the power tool (100) via the positive terminal (31) and the negative terminal (32) that are power supply terminals. The power storage unit (2) includes an all-solid-state battery (35) having a solid electrolyte as a separator that separates the positive and negative electrodes as a secondary battery (21). The power storage unit (2) includes a signal output terminal (73) corresponding to a temperature detection terminal (75) that outputs the temperature of the power storage unit (2).
この構成によると、応用性が向上した電池パック(1)、及び電動工具(100)を提供することができる。 This configuration makes it possible to provide a battery pack (1) and a power tool (100) with improved applicability.
第2の態様に係る電池パック(1、1A、1B)では、第1の態様において、温度検出用端子(75)は、リチウムイオン電池が検出した温度に係る信号をリチウムイオン電池から受け取る端子である。 In the battery pack (1, 1A, 1B) according to the second aspect, in the first aspect, the temperature detection terminal (75) is a terminal that receives a signal related to the temperature detected by the lithium ion battery from the lithium ion battery.
この構成によると、電池パック(1、1A、1B)は、温度検出用端子(75)を備えることで、電動工具(100)に用いられる電池パック(1)は、蓄電部(2)の二次電池(21)として、リチウムイオン電池を使用することができる。 According to this configuration, the battery pack (1, 1A, 1B) is provided with a temperature detection terminal (75), so that the battery pack (1) used in the power tool (100) can use a lithium ion battery as the secondary battery (21) of the power storage unit (2).
第3の態様に係る電池パック(1、1A、1B)では、第1の態様において、信号出力端子(73)が出力する信号は、温度検出用端子(75)に対応するダミー信号を含む。 In the battery pack (1, 1A, 1B) according to the third aspect, in the first aspect, the signal output from the signal output terminal (73) includes a dummy signal corresponding to the temperature detection terminal (75).
この構成によると、電池パック(1、1A、1B)は、信号出力端子(73)が出力する信号は、温度検出用端子(75)に対応するダミー信号であることによって、電動工具(100)に用いられる電池パック(1)は、リチウムイオン電池に加えて、全固体電池(35)についても使用可能とすることができる。 According to this configuration, the signal output from the signal output terminal (73) of the battery pack (1, 1A, 1B) is a dummy signal corresponding to the temperature detection terminal (75), so that the battery pack (1) used in the power tool (100) can be used with an all-solid-state battery (35) in addition to a lithium-ion battery.
第4の態様に係る電池パック(1)では、第3の態様において、ダミー信号は、一定の電圧である定電圧信号を含む。 In the battery pack (1) according to the fourth aspect, in the third aspect, the dummy signal includes a constant voltage signal that is a constant voltage.
この構成によると、ダミー信号は、一定の電圧である定電圧信号を含むことで、定電圧出力部61が備える定電圧回路の出力により実現することができる。
With this configuration, the dummy signal includes a constant voltage signal that is a constant voltage, and can be realized by the output of the constant voltage circuit provided in the constant
第5の態様に係る電池パック(1)では、第1~第4のいずれかの態様において、複数の通信端子(70)と、処理部(4)と、判定部(5)と、を更に備える。複数の通信端子(70)は、電動工具(100)に信号を出力する。処理部(4)は、二次電池(21)の各々の電圧を検出し二次電池(21)のうち少なくとも1つの二次電池(21)の検出電圧が第1閾値よりも低いときに、第1信号を複数の通信端子(70)のうち第1出力端子(71)を介して電動工具(100)に出力する。処理部(4)は、上記少なくとも1つの二次電池(21)を除く二次電池(21)のうち検出電圧が第1閾値よりも大きな第2閾値よりも高いときに、第2信号を複数の通信端子(70)のうち第2出力端子(72)を介して電動工具(100)に出力する。判定部(5)は、処理部(4)が第1信号と第2信号との両方を電動工具(100)に送信したときに異常状態と判定する。 In the battery pack (1) according to the fifth aspect, in any one of the first to fourth aspects, the battery pack (1) further includes a plurality of communication terminals (70), a processing unit (4), and a determination unit (5). The plurality of communication terminals (70) output a signal to the electric power tool (100). The processing unit (4) detects the voltage of each of the secondary batteries (21) and outputs a first signal to the electric power tool (100) via a first output terminal (71) of the plurality of communication terminals (70) when the detected voltage of at least one secondary battery (21) among the secondary batteries (21) is lower than a first threshold value. The processing unit (4) outputs a second signal to the electric power tool (100) via a second output terminal (72) of the plurality of communication terminals (70) when the detected voltage of the secondary batteries (21) other than the at least one secondary battery (21) is higher than a second threshold value that is higher than the first threshold value. The determination unit (5) determines that an abnormal state has occurred when the processing unit (4) transmits both the first signal and the second signal to the power tool (100).
この構成によると、電池パック(1)は、異常状態を検出することが可能となる。 With this configuration, the battery pack (1) is able to detect an abnormal state.
第6の態様に係る電池パック(1)では、第5の態様において、判定部(5)が異常状態と判定したときに、異常を示す第3信号を複数の通信端子(70)のうち第1出力端子(71)及び第2出力端子(72)とは異なる第3出力端子(73)を介して電動工具(100)に出力する情報出力部(6)を更に備える。 The battery pack (1) according to the sixth aspect further includes an information output unit (6) that outputs a third signal indicating an abnormality to the power tool (100) via a third output terminal (73) different from the first output terminal (71) and the second output terminal (72) among the multiple communication terminals (70) when the determination unit (5) determines that an abnormal state exists.
この構成によると、電動工具(100)に用いられる電池パック(1)は、異常状態のときに異常を示す第3信号を出力することが可能となる。 With this configuration, the battery pack (1) used in the power tool (100) is able to output a third signal indicating an abnormality when an abnormal state occurs.
第7の態様に係る電池パック(1)では、第6の態様において、情報出力部(6)は、電池パック(1)の状態を示す電池パック情報を第3出力端子(73)を介して電動工具(100)に出力する。 In the battery pack (1) according to the seventh aspect, in the sixth aspect, the information output unit (6) outputs battery pack information indicating the state of the battery pack (1) to the power tool (100) via the third output terminal (73).
この構成によると、情報出力部(6)は、第3信号を出力するための第3出力端子(73)を介して電動工具(100)に出力することで、第3信号を出力するための出力端子(79)を複数の通信端子(70)とは別に設ける必要がない、という利点がある。 This configuration has the advantage that the information output unit (6) outputs the third signal to the power tool (100) via the third output terminal (73) for outputting the third signal, eliminating the need to provide an output terminal (79) for outputting the third signal separately from the multiple communication terminals (70).
第8の態様に係る電池パック(1)では、第7の態様において、蓄電部(2)はサーミスタ(22)を備え、電池パック情報は、サーミスタ(22)に基づく温度情報を含む。 In the battery pack (1) according to the eighth aspect, in the seventh aspect, the power storage unit (2) includes a thermistor (22), and the battery pack information includes temperature information based on the thermistor (22).
この構成によると、電池パック(1)は、サーミスタを搭載することで、電動工具(100)に用いられる電池パック(1)が全固体電池(35)を使用する場合にも温度情報を取得することができる。 According to this configuration, the battery pack (1) is equipped with a thermistor, so that temperature information can be obtained even when the battery pack (1) used in the power tool (100) uses an all-solid-state battery (35).
第9の態様に係る電池パック(1)では、第7又は第8の態様において、電池パック情報は、蓄電部(2)の定格電圧を示す定格電圧情報を含む。 In the battery pack (1) according to the ninth aspect, in the seventh or eighth aspect, the battery pack information includes rated voltage information indicating the rated voltage of the power storage unit (2).
この構成によると、電池パック(1)は、電動工具(100)又は充電器が装着されて電動工具(100)又は充電器が電池パックの定格電圧情報を検出しようとしたときに、判定部(5)において異常状態と判定されていれば、第4出力端子(74)から第3信号を出力することが可能となる。 According to this configuration, when the power tool (100) or the charger is attached and the power tool (100) or the charger attempts to detect the rated voltage information of the battery pack, if the judgment unit (5) judges that an abnormal state exists, the battery pack (1) is able to output a third signal from the fourth output terminal (74).
第10の態様に係る電池パック(1)では、第5~第9のいずれかの態様において、判定部(5)において異常状態と判定されたときに報知する報知部(8)を更に備える。 The battery pack (1) according to the tenth aspect is any one of the fifth to ninth aspects, and further includes a notification unit (8) that notifies when the determination unit (5) determines that an abnormal state exists.
この構成によると、電池パック(1)は、電池パック(1)が異常状態であることを報知することが可能となる。 With this configuration, the battery pack (1) is able to notify the user that the battery pack (1) is in an abnormal state.
第11の態様に係る電動工具(100)は、第1~第10のいずれかの態様において、電池パック(1)と、電池パック(1)が着脱可能に取り付けられる本体部(50)と、を備える。 The electric power tool (100) according to the eleventh aspect is any one of the first to tenth aspects and includes a battery pack (1) and a main body (50) to which the battery pack (1) is detachably attached.
この構成によると、電動工具(100)は、リチウムイオン電池を使用した電池パック(1)に加えて、全固体電池(35)を使用した電池パック(1)も使用することができる。 With this configuration, the power tool (100) can use a battery pack (1) that uses a lithium-ion battery, as well as a battery pack (1) that uses an all-solid-state battery (35).
1 電池パック
2 蓄電部
4 処理部
5 判定部
6 情報出力部
8 報知部
21 二次電池
22 サーミスタ
31 正極端子
32 負極端子
35 全固体電池
50 本体部
70 複数の通信端子
71 第1出力端子
72 第2出力端子
73 信号出力端子
75 温度検出用端子
100 電動工具
REFERENCE SIGNS
Claims (9)
二次電池を含む蓄電部と、
前記電動工具の本体部に給電する給電端子である正極端子と負極端子と、を備え、
前記蓄電部は、正極と負極とを分けるセパレータとして固体電解質を有する全固体電池を前記二次電池として含み、
前記蓄電部は、前記蓄電部の温度を出力する温度検出用端子に対応した信号出力端子を備え、
前記信号出力端子が出力する信号は、前記温度検出用端子に対応するダミー信号を含む、
電池パック。 A battery pack for use in a power tool,
A power storage unit including a secondary battery;
A positive terminal and a negative terminal are power supply terminals for supplying power to a main body of the electric power tool,
the power storage unit includes, as the secondary battery, an all-solid-state battery having a solid electrolyte as a separator separating a positive electrode and a negative electrode;
the power storage unit includes a signal output terminal corresponding to a temperature detection terminal that outputs a temperature of the power storage unit ;
the signal output terminal includes a dummy signal corresponding to the temperature detection terminal;
Battery pack.
請求項1に記載の電池パック。The battery pack according to claim 1 .
前記二次電池の各々の電圧を検出し前記二次電池のうち少なくとも1つの二次電池の検出電圧が第1閾値よりも低いときに、第1信号を前記複数の通信端子のうち第1出力端子を介して前記電動工具に出力し、前記少なくとも1つの二次電池を除く前記二次電池のうち検出電圧が第1閾値よりも大きな第2閾値よりも高いときに、第2信号を前記複数の通信端子のうち第2出力端子を介して前記電動工具に出力する処理部と、a processing unit that detects the voltage of each of the secondary batteries, and outputs a first signal to the power tool via a first output terminal of the plurality of communication terminals when a detected voltage of at least one of the secondary batteries is lower than a first threshold, and outputs a second signal to the power tool via a second output terminal of the plurality of communication terminals when a detected voltage of the secondary batteries other than the at least one secondary battery is higher than a second threshold that is higher than the first threshold;
前記処理部が前記第1信号と前記第2信号との両方を前記電動工具に送信したときに異常状態と判定する判定部と、を更に備える、and a determination unit that determines that an abnormal state occurs when the processing unit transmits both the first signal and the second signal to the power tool.
請求項1又は2に記載の電池パック。The battery pack according to claim 1 or 2.
請求項3に記載の電池パック。The battery pack according to claim 3 .
請求項4に記載の電池パック。The battery pack according to claim 4.
前記電池パック情報は、前記サーミスタに基づく温度情報を含む、the battery pack information includes temperature information based on the thermistor;
請求項5に記載の電池パック。The battery pack according to claim 5 .
請求項5又は6に記載の電池パック。The battery pack according to claim 5 or 6.
請求項3~7のいずれか1項に記載の電池パック。The battery pack according to any one of claims 3 to 7.
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