电池组以及电气设备的制作方法

文档序号:20452344发布日期:2020-04-17 23:10阅读:225来源:国知局
电池组以及电气设备的制作方法

本发明涉及一种电池组(batterypack)、以及可连接电池组的电动工具等电气设备。而且,本发明涉及一种可连接于电气设备且具有通信功能的电池组、以及在电池组与设备本体之间进行通信的电气设备。



背景技术:

下述专利文献1公开了一种通过在电池组中内置微计算机(microcomputer)(以下“微机”)而附加有各种功能(例如与充电装置的通信功能)的电池组、以及与所述电池组对应的充电装置。电池组的微机在电池组被安装至充电装置时,向充电装置输出表示电池组的充电条件的脉冲(pulse)信号,充电装置基于所述充电条件来进行电池组的充电。而且,一般而言,电池组具有过放电保护功能,当成为过放电(低电压)状态时,停止电流供给。另一方面,连接于电池组的电气设备的本体有时也具有电池组的过放电保护功能,成为何种电压值时判断为过放电则是根据每个电气设备而设定(专利文献2)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本专利特开2014-72945号公报

专利文献2:日本专利特开2011-211861号公报



技术实现要素:

发明所要解决的问题

从电池组向设备本体发送信号的时机,未必是电池组刚刚连接于设备本体之后为最佳。最佳时机也根据设备本体的种类而不同,因此难以在电池组侧确定。而且,电气设备的本体判断电池组为过放电的电压有时低于电池组判断自身为过放电的电压。此时,先于电池组中的过放电检测而在设备本体中进行过放电检测。并不限于过放电检测,若电池组的各种控制的阈值不论所连接的电气设备如何均为固定,则有时无法进行适当的控制。而且,在设备本体或电池组存在剩余电量显示部的情况下,存在下述问题:尽管设备本体因过放电检测而停止,但电池组的剩余电量显示仍显示为存在剩余电量,从而导致动作与显示不匹配。

本发明是认识到此种状况而完成,其目的在于提供一种能以适当的时机从电池组向设备本体发送信息的电池组以及电气设备。而且,本发明的另一目的在于提供一种能进行与所连接的电气设备相应的适当控制的电池组、以及能使电池组的控制适当化的电气设备。

解决问题的技术手段

本发明的一技术方案是一种电气设备。所述电气设备包括电池组、及连接于所述电池组的设备本体,其中

当所述设备本体向所述电池组发送规定信号时,所述电池组向所述设备本体发送表示所述电池组的信息的信号。

也可为,所述设备本体具有马达以及切换对所述马达的驱动及停止的开关,在所述开关变为断开的时机,向所述电池组发送规定信号。

也可为,所述规定信号确定所述设备本体向所述电池组所请求的信息,

所述电池组在收到所述规定信号时,将表示所述电池组的信息中的、根据所述规定信号而确定的信息的信号发送至所述设备本体。

本发明的另一个技术方案是一种电气设备。所述电气设备包括电池组、及连接于所述电池组的设备本体,其中

当所述电池组向所述设备本体发送规定信号时,所述设备本体向所述电池组发送表示所述设备本体的信息的信号。

也可为,所述规定信号确定所述电池组向所述设备本体所请求的信息,

所述设备本体在收到所述规定信号时,将表示所述设备本体的信息中的、根据所述规定信号而确定的信息的信号发送至所述电池组。

本发明的另一个技术方案是一种电池组,其能连接于电气设备,所述电池组包括:

多个第一通信电路;

第一电池侧通信端子,择一性地连接于所述多个第一通信电路中的任一个;

第一切换电路,设在所述多个第一通信电路与所述第一电池侧通信端子之间;以及

电池侧切换端子,连接于所述第一切换电路,

所述第一切换电路根据从所述电池侧切换端子输入的信号,来切换将所述多个第一通信电路中的哪一个连接于所述第一电池侧通信端子。

所述多个第一通信电路中的一个也可为输出表示所述电池组的信息的模拟电压的电路。

电池组也可包括:

电池侧控制部;

多个第二通信电路;

第二电池侧通信端子,择一性地连接于所述多个第二通信电路中的任一个;以及

第二切换电路,设在所述多个第二通信电路与所述第二电池侧通信端子之间,

所述第二切换电路根据从所述电池侧控制部输入的信号,来切换将所述多个第二通信电路中的哪一个连接于所述第二电池侧通信端子。

也可为,所述多个第一通信电路中的一个是接收来自电气设备的信号的接收用电路,

所述电池侧控制部根据经由所述接收用电路而接收的信号,来决定对所述第二切换电路输入的电压。

所述多个第二通信电路中的一个也可为输出表示所述电池组的信息的模拟电压的电路。

所述多个第二通信电路中的一个也可为对电气设备发送信号的发送用电路。

本发明的另一个技术方案是一种电气设备。所述电气设备包括所述电池组、及连接于所述电池组的设备本体,其中

所述设备本体包括:

本体侧控制部;

第一本体侧通信端子,连接于所述第一电池侧通信端子;以及

本体侧切换端子,连接于所述电池侧切换端子,

所述本体侧控制部经由所述本体侧切换端子及所述电池侧切换端子来向所述第一切换电路输入信号。

本发明的另一个技术方案是一种电气设备,其能连接电池组,所述电气设备包括:

多个通信电路;

本体侧通信端子,择一性地连接于所述多个通信电路中的任一个;

切换电路,设在所述多个通信电路与所述本体侧通信端子之间;以及

本体侧切换端子,连接于所述切换电路,

所述切换电路根据从所述本体侧切换端子输入的信号,来切换将所述多个通信电路中的哪一个连接于所述本体侧通信端子。

所述多个通信电路中的一个也可为从所述电池组接收放电允许/禁止信号的电路。

本发明的另一个技术方案是一种电池组,其能连接于电气设备,其中,根据从所连接的电气设备接收的信号,来切换控制的阈值。

所述阈值也可为异常检测用的阈值。

所述阈值也可包含过放电阈值、过电流阈值、及电池电芯的高温保护阈值中的至少任一者。

所述阈值也可为切换所述电池组的剩余容量告知的阈值。

本发明的另一个技术方案是一种电池组,其能连接于电气设备,其中,当从所连接的电气设备收到过放电检测信号时,告知所述电池组的剩余容量少或已无的意旨。

本发明的另一个技术方案是一种电池组,其能连接于电气设备,其中,根据来自所连接的电气设备的信号,来切换所述电池组的剩余容量告知。

本发明的另一个技术方案是一种电气设备,其包括电池组、及连接于所述电池组的设备本体,其中,所述设备本体在检测到异常时,将异常检测信号发送至所述电池组。

也可为,所述电池组在收到异常检测信号时,告知为异常的意旨。

本发明的另一个技术方案是一种电气设备,其包括电池组、及连接于所述电池组的设备本体,其中,所述设备本体将自身的异常信息发送至所述电池组,并使其显示于所述电池组。

本发明的另一个技术方案是一种电气设备,其包括电池组、及连接于所述电池组的设备本体,其中,所述设备本体在检测到异常而停止时,将已停止的意旨的信号发送至所述电池组。

在所述设备本体与所述电池组中,异常判别的基准值也可不同。

本发明的另一个技术方案是一种电气设备,其包括电池组、及连接于所述电池组的设备本体,其中,当在所述电池组及所述设备本体中的其中一者中检测到异常时,由所述其中一者进行告知。

本发明的另一个技术方案是一种电气设备,其包括电池组、及连接于所述电池组的设备本体,其中,当在所述电池组及所述设备本体中的其中一者中检测到异常时,由另一者进行告知。

本发明的另一个技术方案是一种电气设备,其包括电池组、及连接于所述电池组的设备本体,其中,所述电池组及所述设备本体具有显示所述电池组的剩余容量的剩余容量显示部,使两者的剩余容量显示部的显示状态一致。

另外,将以上的构成元件的任意组合、本发明的表达在方法或系统等之间转换所得者也作为本发明的技术方案而有效。

另外,将以上的构成元件的任意组合、本发明的表达在方法或系统等之间转换所得者也作为本发明的技术方案而有效。

发明的效果

根据本发明,能够提供一种能以适当的时机从电池组向设备本体发送信息的电池组以及电气设备。而且,根据本发明,能够提供一种能进行与所连接的电气设备相应的适当控制的电池组、以及能使电池组的控制适当化的电气设备。

附图说明

图1是本发明的实施方式的框图,是将电池组10连接于电动工具50的状态的框图。

图2是本发明的实施方式的框图,是将电池组10连接于充电器70的状态的框图。

图3是电动工具50的控制流程图。

图4是表示电动工具50的图3所示的通信控制(s15)的第一例的流程图。

图5是电池组10的控制流程图。

图6是表示电池组10的图5所示的过放电判定(s30)的第一例的流程图。

图7是表示电池组10的图5所示的通信控制(s59)的第一例的流程图。

图8是电池组10的图5所示的剩余容量显示控制(s60)的流程图。

图9是表示电动工具50的图3所示的通信控制(s15)的第二例的流程图。

图10是表示电池组10的图5所示的过放电判定(s30)的第二例的流程图。

图11是表示电池组10的图5所示的通信控制(s59)的第二例的流程图。

图12是表示电动工具50的图3所示的通信控制(s15)的第三例的流程图。

图13是表示电池组10的图5所示的过放电判定(s30)的第三例的流程图。

图14是表示电池组10的图5所示的通信控制(s59)的第三例的流程图。

图15是表示电池组10的剩余容量显示部件17的显示例的说明图。

图16是表示图2所示的框图中的动作的一例的时间图。

图17是充电器70的控制流程图。

图18是本发明的另一实施方式的框图,是将电池组10连接于电动工具50的状态的框图。

具体实施方式

以下,一边参照附图,一边详述本发明的较佳实施方式。另外,对于各附图中所示的相同或等同的构成元件、构件、处理等标注相同的符号,并适当省略重复说明。而且,实施方式为例示而非限定发明者,实施方式所记述的所有特征或其组合未必是发明的本质。

图1是本发明的实施方式的框图,是将电池组10连接于电动工具50的状态的框图。图2是本发明的实施方式的框图,是将电池组10连接于充电器70的状态的框图。如图1所示,电池组10及电动工具50分别包括正极端子、ls端子、v端子、t端子、ld端子及负极端子。电池组10及电动工具50的同名的端子彼此相互电连接。如图2所示,充电器70包括正极端子、ls端子、v端子、t端子及负极端子。电池组10及充电器70的同名的端子彼此相互电连接。电池组10的ls端子是第一电池侧通信端子的例示,电动工具50及充电器70的ls端子是第一本体侧通信端子的例示。电池组10的t端子是第二电池侧通信端子的例示,电动工具50及充电器70的t端子是第二本体侧通信端子的例示。电池组10的v端子是电池侧切换端子的例示,电动工具50及充电器70的v端子是本体侧切换端子的例示。

电池组10包括串联连接在自身的正极端子与负极端子之间的多个(此处为五个)二次电池电芯11。电芯电压监视ic12监视各个二次电池电芯11的电压,当至少一个二次电池电芯11的电压达到规定值以下时,判断为过放电,而且,当至少一个二次电池电芯11的电压超过过充电的规定值时,判断为过充电,向控制部(电池侧控制部)15发送过放电检测信号或过充电检测信号。在二次电池电芯11串联连接有电流检测用的电阻r1。电流检测电路14根据电阻r1两端的电压来检测二次电池电芯11的输出电流,并将检测结果发送至控制部15。电源电路13根据二次电池电芯11的输出电压,来生成电芯电压监视ic12及控制部15的动作电压vdd1。电池电压检测电路16检测二次电池电芯11的输出电压,并将检测结果发送至控制部15。剩余容量显示部件17例如为发光二极管(lightemittingdiode,led),通过控制部15的控制,将电池组10的剩余容量显示(告知)给使用者。电芯温度检测部件18根据配置在二次电池电芯11附近的热敏电阻th的电压,来检测二次电池电芯11的温度,并将与温度对应的电压值输出至控制部15。剩余容量显示开关19是供使用者指示剩余容量显示部件17显示剩余容量的开关。

电池组10具有:串行通信用接收电路31,形成用于使控制部15接收从电动工具50发送的串行通信信号(数字信号)的路径;以及温度信息发送电路32,形成用于将热敏电阻th一端的模拟电压(二次电池电芯11的温度信息)发送至电动工具50的路径。串行通信用接收电路31及温度信息发送电路32分别为第一通信电路的例示。电池组10的ls端子经由第一切换电路21而择一性地连接于串行通信用接收电路31及温度信息发送电路32中的任一者。第一切换电路21的一端连接于ls端子,控制端子连接于v端子,根据从v端子输入的信号,另一端择一性地连接于串行通信用接收电路31及温度信息发送电路32中的任一者。此处,当来自v端子的信号为低电平时,第一切换电路21的另一端连接于串行通信用接收电路31,当来自v端子的信号为高电平时,第一切换电路21的另一端连接于温度信息发送电路32。热敏电阻th的一端连接于第一切换电路21的另一端。在热敏电阻th的另一端与接地线之间,设有场效应晶体管(fieldeffecttransistor,fet)等开关元件q1。第三切换电路23的一端连接于v端子,控制端子连接于控制部15,根据从控制部15输入的信号,另一端择一性地连接于开关元件q1的控制端子(栅极(gate))及热敏电阻th的一端(第一切换电路21的另一端)。

电池组10具有:识别信息发送电路35,形成用于将识别电阻ra一端的模拟电压(电池组10的识别信息)发送至电动工具50的路径;以及串行通信用发送电路36,形成用于发送从控制部15朝向电动工具50的串行通信信号(数字信号)的路径。识别信息发送电路35及串行通信用发送电路36分别为第二通信电路的例示。电池组10的t端子经由第二切换电路22而择一性地连接于识别信息发送电路35及串行通信用发送电路36中的任一者。第二切换电路22的一端连接于t端子,控制端子连接于控制部15,根据从控制部15输入的信号,另一端择一性地连接于识别信息发送电路35及串行通信用发送电路36中的任一者。识别电阻ra的一端连接于第二切换电路22的另一端。在识别电阻ra的另一端与接地线之间,并联连接有识别电阻rb及fet等开关元件q2。开关元件q2的控制端子(栅极)连接于v端子。当从v端子输入的信号为高电平时,开关元件q2变为导通,无电流流经识别电阻rb。当从v端子输入的信号为低电平时,开关元件q2变为断开,电流流经识别电阻rb。

在电池组10中,在ld端子与接地线之间,设有fet等开关元件q3。开关元件q3的控制端子(栅极)连接于控制部15。当从控制部15输入至控制端子的信号为高电平时,开关元件q3变为导通,当此信号为低电平时,开关元件q3变为断开。

作为电气设备的例示的电动工具50包括串联连接在自身的正极端子与负极端子之间的作为驱动源的马达51、扳机开关(triggerswitch)52、fet等开关元件q5以及电阻r5。马达51在此处为有刷马达,但也可采用无刷马达。开关元件q5的控制端子(栅极)连接于控制部(本体侧控制部)55。开关状态检测电路53根据扳机开关52的马达51侧的端子电压来检测扳机开关52的通断,并将检测结果发送至控制部55。当扳机开关52变为导通时,控制部55使开关元件q5连续或断续地导通,对马达51供给驱动电流。另外,断续的导通例如为脉宽调制(pulse-widthmodulation,pwm)控制。电流检测电路54根据电阻r5两端的电压来检测流经马达51的电流,并将检测结果发送至控制部55。电源电路56根据来自正极端子的输入电压(二次电池电芯11的输出电压),来生成控制部55的动作电压vdd2。电池电压检测电路57根据正极端子的电压来检测二次电池电芯11的输出电压,并将检测结果发送至控制部55。剩余容量显示部件58例如为led,通过控制部55的控制,将电池组10的剩余容量显示(告知)给使用者。剩余容量显示开关59是供使用者指示剩余容量显示部件58显示剩余容量的开关。

在电动工具50中,控制部55具有与ls端子、v端子、t端子及ld端子分别连接的端子。电阻r6的一端连接于电源线。在电阻r6的另一端与接地线之间,串联连接有电阻r7及fet等开关元件q6。电阻r6及电阻r7的相互连接点连接于ls端子。开关元件q6的控制端子(栅极)连接于控制部55。电阻r8设在电源线与t端子之间。电阻r9设在电源线与ld端子之间。

作为电气设备的例示的充电器70在自身的正极端子与负极端子之间具备充电电路71。充电电路71通过控制部(本体侧控制部)75的控制,由来自交流电源72的供给电力,生成二次电池电芯11的充电电力。电阻r11串联连接于充电电路71。电流检测电路74根据电阻r11两端的电压来检测充电电路71的输出电流(对二次电池电芯11的充电电流),并将检测结果发送至控制部75。电池电压检测电路77根据正极端子的电压来检测二次电池电芯11的输出电压,并将检测结果发送至控制部75。

在充电器70中,控制部75具有与ls端子、v端子及t端子分别连接的端子。电阻r12的一端连接于电源线。在电阻r12的另一端与接地线之间,串联连接有电阻r13及fet等开关元件q8。电阻r12及电阻r13的相互连接点连接于ls端子。开关元件q8的控制端子(栅极)连接于控制部75。电阻r14设在电源线与t端子之间。

电动工具50的控制部55能够根据经由v端子而发送至电池组10的信号,来切换ls端子的功能。具体而言,控制部55在从v端子发送高电平的信号时,第一切换电路21的另一端的连接目标成为温度信息发送电路32,从而能够经由第一切换电路21及ls端子来接收热敏电阻th一端的电压。另外,电池组10的控制部15在通常时将第三切换电路23的另一端的连接目标设为开关元件q1的控制端子,因此当v端子的信号为高电平时,开关元件q1变为导通,对热敏电阻th的一端(温度信息发送电路32)输出与二次电池电芯11的温度相应的模拟电压。而且,当v端子的信号为高电平时,开关元件q2变为导通,t端子的电压成为将电动工具50的电源电压vdd2经电阻r8及电阻ra分压所得的第一识别电压。

另一方面,控制部55在从v端子发送低电平的信号时,第一切换电路21的另一端的连接目标成为串行通信用接收电路31,从而能够经由ls端子来对电池组10的控制部15发送串行通信信号。串行通信信号是根据开关元件q6的通断而制作。而且,当v端子的信号为低电平时,开关元件q2变为断开,t端子的电压成为将电动工具50的电源电压vdd2经电阻r8与电阻ra及电阻rb的串联合成电阻分压所得的第二识别电压。控制部55能够基于第一及第二识别电压这两者,来获得电池组10的信息。

充电器70的控制部75也与电动工具50的控制部55同样地,能够根据经由v端子而发送至电池组10的信号来切换ls端子的功能,而且能够切换将从t端子接收的电压设为第一及第二识别电压中的哪一个。

电池组10的控制部15通过切换第二切换电路22的另一端的连接目标,从而能够切换t端子的功能。具体而言,控制部15若将第二切换电路22的另一端的连接目标设为串行通信用发送电路36,则能够经由第二切换电路22及t端子来向电动工具50或充电器70发送串行通信信号。另一方面,控制部15若将第二切换电路22的连接目标设为识别信息发送电路35,则能够经由第二切换电路22及t端子来向电动工具50或充电器70输出识别电阻ra一端的模拟电压。

从电动工具50发送至电池组10的串行通信信号的内容例如为电动工具50的种类或型号、过放电停止的通知、过放电显示的指示、异常检测用的阈值(例如过放电阈值、过电流阈值、二次电池电芯11的高温保护阈值)、剩余电量显示的显示阈值(切换剩余容量显示的阈值)、错误日志(errorlog)、使用历史信息、向电池组10请求的信息等。另外,既可从电动工具50向电池组10发送所有信息,也可仅发送从电池组10所请求的信息。从充电器70发送至电池组10的串行通信信号的内容例如为充电器70的种类或型号、错误日志、使用历史信息、向电池组10请求的信息等。另外,既可从充电器70向电池组10发送所有信息,也可仅发送从电池组10所请求的信息。从电池组10发送至电动工具50的串行通信信号的内容例如为电池组10的种类或型号、二次电池电芯11的种类、错误日志、使用历史信息、向电动工具50请求的信息等。另外,既可从电池组10向电动工具50发送所有信息,也可仅发送从电动工具50所请求的信息。从电池组10发送至充电器70的串行通信信号的内容例如为电池组10的种类或型号、二次电池电芯11的种类、充电条件、错误日志、使用历史信息、向充电器70请求的信息等。另外,既可从电池组10向充电器70发送所有信息,也可仅发送从充电器70所请求的信息。在串行通信中,较之识别电阻ra、rb的电压,能够更多乃至更详细地通知电池组10的识别信息。串行(数字)通信是通过将从其中一者的控制部(微机)输出的高信号或低信号输入/输出至另一者的控制部(微机),从而将其中一者的信号输出给另一者。

电池组10的控制部15在电池组10连接于充电器70且满足充电停止条件时,将第三切换电路23的另一端的连接目标设为热敏电阻th的一端(第一切换电路21的另一端)。如后所述,充电器70的控制部75在充电过程中将v端子的信号设为高电平,因此第一切换电路21的另一端的连接目标为温度信息发送电路32。因此,v端子的信号(高电平)经由第三切换电路23、第一切换电路21及ls端子而被发送至充电器70的控制部75,向控制部75通知充电停止的意旨。

电池组10的控制部15在检测到过电流、过放电以及二次电池电芯11的异常高温中的任一个时,将开关元件q3接通。由此,ld端子的电压从电动工具50的电源电压vdd2下降至接地线电位,并向控制部55通知禁止放电的意旨。

图3是电动工具50的控制流程图。若电动工具50为可运转状态(s1的是),且扳机开关52为导通(s3的是),则控制部55使开关元件q5连续或断续地导通,由此来对马达51供给驱动电流(s5)。所谓可运转状态,是指来自电池组10的信号为允许放电(来自ld端子的信号为高电平)、并非过放电、并非过电流、及二次电池电芯11并非异常高温这些条件全部满足的状态。

在马达51的驱动过程中,当电动工具50并非可运转状态(s7的否),或者当扳机开关52变为断开时(s9的否),控制部55将开关元件q5设为断开而停止对马达51供给驱动电流,从而停止马达51(s11)。并非可运转状态除了成为可运转状态的条件的至少一个不满足以外,还包括:在开关状态检测电路53检测到扳机开关52的导通的状态下,控制部15检测到马达电流的下降(不再有马达电流流动)。控制部55在连接有电池组10时,将输出至v端子的信号设为高电平,但在步骤s11中停止了马达51后,将输出至v端子的信号切换为低电平(s13)。由此,电池组10从向ls端子输出温度信息的模式,切换为经由ls端子来接收串行通信信号的模式。控制部55执行通信控制(s15)。控制部55在通信控制执行过程中,在规定时间未收到通信信号时(s17的是),中断串行通信(s20),将输出至v端子的信号切换为高电平(s23),并返回步骤s1。控制部55在通信控制执行过程中(s17的否),扳机开关52变为导通时(s18的是),中断串行通信(s19),将输出至v端子的信号切换为高电平(s21),若电动工具50为可运转状态(s25的是),则返回步骤s5,若并非可运转状态(s25的否),则返回步骤s13。在步骤s21及s23中,当将输出至v端子的信号切换为高电平时,电池组10从经由ls端子来接收串行通信信号的模式,切换为向ls端子输出温度信息的模式。

图4是表示电动工具50的图3所示的通信控制(s15)的第一例的流程图。控制部55在过放电停止命令通信中标记(flag)未设立(未设置(set))的情况下(s151的否),若停止马达51的原因为过放电(s153的是),且过放电停止命令通信结束标记未设立(s155的否),则经由ls端子来向电池组10发送过放电停止命令(s157),设立(设置)过放电停止命令通信中标记(s159),等待来自电池组10的信号(s17)。控制部55在过放电停止命令通信中标记已设立的情况下(s151的是),当经由t端子而从电池组10收到针对过放电停止命令的确认(ok)响应时(s161的是),设立过放电停止命令通信结束标记(s163),并清除(clear)过放电停止命令通信中标记(s165)。控制部55在停止马达51的原因并非过放电的情况下(s153的否),若过放电停止命令通信结束标记已设立(s155的是),或者未从电池组10收到针对过放电停止命令的确认响应(s161的否),则等待来自电池组10的信号(s17)。控制部55在规定时间未收到通信信号的情况下(s17的是),清除过放电停止命令通信中标记而中断串行通信(s20)。控制部55在扳机开关52变为导通时(s18的是),清除过放电停止命令通信中标记而中断串行通信(s19)。另外,控制部55也可具有下述功能,即:在停止马达51的原因为过电流的情况下,将过电流停止命令发送至电池组10。此时,能够将图4及与其相关的所述说明中的“过放电”替换为“过电流”而适用。而且,例如即使为无法进行串行通信的结构,也能够通过电池组10的控制部15来判别电动工具50并非可运转状态。具体而言,在未从电池组10输入异常信号(来自ld端子的信号)的情况下,尽管开关状态检测电路53检测到扳机开关52的导通,但若电流检测电路54或电流检测电路14未在电阻r5或电阻r1中检测到电流,则能够由电动工具50的控制部55或电池组10的控制部15判断为电动工具50处于异常(并非可运转状态)。或者,在电池组10侧设置电动工具50的扳机开关状态检测部件(未图示),若在扳机开关52的导通状态持续的状态下控制部15经由电流检测电路14而检测到流经马达51的马达电流的下降(不再有马达电流流动),则能够在电池组10侧判别为电动工具50并非可运转状态。此时,也能够使用剩余容量显示部件17或58,来告知电动工具50因某些原因而并非可运转状态的情况。而且,控制部55也可具有下述功能,即,在停止马达51的原因为二次电池电芯11的高温异常的情况下,将高温异常停止命令发送至电池组10。此时,将图4及与其相关的所述说明中的“过放电”替换为“高温异常”来适用。

图5是电池组10的控制流程图。若并非过放电(s30的否),并非过电流(s41的否),且二次电池电芯11并非异常高温(s43的否),则控制部15将对开关元件q3的控制端子施加的信号设为低电平(解除放电停止信号)(s45)。若为过放电(s30的是),为过电流(s41的是),或者二次电池电芯11为异常高温(s43的是),则控制部15将对开关元件q3的控制端子施加的信号设为高电平(输出放电停止信号)(s47)。控制部15在是否为过电流的判定(s41)中,除了马达电流超过自身设定的过电流阈值的情况以外,在从电动工具50的控制部55收到过电流停止命令的情况下,也可判定为过电流。控制部15在二次电池电芯11是否为异常高温的判定(s43)中,除了二次电池电芯11的温度超过自身设定的高温保护阈值的情况以外,在从电动工具50的控制部55收到高温异常停止命令的情况下,也可判定二次电池电芯11为异常高温。

若为可充电状态(s49的是),则控制部15将第三切换电路23的另一端的连接目标设为开关元件q1的控制端子,成为不从ls端子输出充电停止信号的状态(s51)。所谓可充电状态,是指并非过充电、并非过电流、及二次电池电芯11并非异常高温这些条件全部满足的状态。若并非可充电状态(s49的否),则控制部15将第三切换电路23的另一端的连接目标设为热敏电阻th的一端(第一切换电路21的另一端),从ls端子输出充电停止信号(s53)。

控制部15在通信标记未设立的情况下(s55的否),当经由ls端子而从电动工具50或充电器70收到串行通信信号时(s71),设立通信标记(s73),将第二切换电路22的另一端的连接目标设为串行通信用发送电路36,从向t端子输出电池组10的识别信息的模式,切换为经由t端子来发送串行通信信号的模式(s75),执行通信控制(s59)。控制部15在通信标记已设立的情况下(s55的是),若在规定时间未收到通信信号的状态并未持续(s57的否),则执行通信控制(s59)。若在规定时间未收到通信信号的状态持续(s57的是),则控制部15清除通信标记(s77),将第二切换电路22的另一端的连接目标设为识别信息发送电路35,从经由t端子来发送串行通信信号的模式,切换为向t端子输出电池组10的识别信息的模式(s79)。控制部15在通信控制(s59)之后、或者步骤s79中的模式切换之后,执行剩余容量显示控制(s60)。

图6是表示电池组10的图5所示的过放电判定(s30)的第一例的流程图。若二次电池电芯11的电压并非小于过放电探测电压vl0(s301的否),且二次电池电芯11的电压大于过放电恢复电压vl1(s303的是),则控制部15清除过放电(电压)标记(s305)。若二次电池电芯11的电压小于过放电探测电压vl0(s301的是),则控制部15设立过放电(电压)标记(s307)。控制部15在检测到充电电流的情况下(s309的是),清除过放电(通信)标记(s311)。若过放电(电压)标记已设立(s313的是),或者过放电(通信)标记已设立(s315的是),则控制部15判断为过放电。若过放电(电压)标记未设立(s313的否)且过放电(通信)标记未设立(s315的否),则控制部15判断为并非过放电。

图7是表示电池组10的图5所示的通信控制(s59)的第一例的流程图。控制部15在经由ls端子而从电动工具50收到过放电停止命令时(s591的是),设立过放电(通信)标记(s592),经由t端子来发送确认响应(s593)。

图8是电池组10的图5所示的剩余容量显示控制(s60)的流程图。设剩余容量显示部件17具有四个led的情况进行说明。控制部15在剩余容量显示开关19为导通的情况下(s601的是),设立显示启用(on)标记(s603)。控制部15在剩余容量显示开关19未导通的情况下(s601的否),当从剩余容量显示开关19变为断开后经过了3秒以上时(s605的是),清除显示启用标记(s607)。控制部15在显示启用标记未设立的情况下(s609的否),熄灭剩余容量显示部件17的led(s611)。控制部15在显示启用标记已设立的情况下(s609的是),若为过放电(s613的是),则使剩余容量显示部件17的一个led闪烁(s615)。在并非过放电的情况下(s613的否),若二次电池电芯11的电压大于v4(s617的是),则控制部15点亮剩余容量显示部件17的四个led(s619)。若二次电池电芯11的电压为第一显示阈值v4以下(s617的否)且大于第二显示阈值v3(s621的是),则控制部15点亮剩余容量显示部件17的三个led(s623)。若二次电池电芯11的电压为第二显示阈值v3以下(s621的否)且大于第三显示阈值v2(s625的是),则控制部15点亮剩余容量显示部件17的两个led(s627)。若二次电池电芯11的电压为第三显示阈值v2以下(s625的否),则控制部15点亮剩余容量显示部件17的一个led(s629)。虽省略了图示,但控制部15也可在判定为过电流的情况下(图5的s41的是),不论剩余容量显示开关19的操作如何,均使剩余容量显示部件17的led以与过放电时(s615)不同的形态来闪烁,还可使不同的个数闪烁。而且,控制部15也可在判定二次电池电芯11为异常高温的情况下(图5的s43的是),不论剩余容量显示开关19的操作如何,均使剩余容量显示部件17的led以与过放电时(s615)及过电流时不同的形态来闪烁,还可使不同的个数闪烁。

图9是表示电动工具50的图3所示的通信控制(s15)的第二例的流程图。控制部55在过放电阈值通信中标记未设立(未设置)的情况下(s151a的否),若过放电阈值通信结束标记未设立(s155a的否),则经由ls端子来对电池组10发送过放电阈值(s157a),设立(设置)过放电阈值通信中标记(s159a),等待来自电池组10的信号(s17)。控制部55在过放电阈值通信中标记已设立的情况下(s151a的是),当经由t端子而从电池组10收到针对过放电阈值的确认响应时(s161a的是),设立过放电阈值通信结束标记(s163a),清除过放电阈值通信中标记(s165a),等待来自电池组10的信号(s17)。控制部55在过放电阈值通信结束标记已设立的情况下(s155a的是),或者在未从电池组10收到针对过放电阈值的确认响应的情况下(s161a的否),等待来自电池组10的信号(s17)。控制部55在规定时间未收到通信信号的情况下(s17的是),清除过放电阈值通信中标记而中断串行通信(s20)。控制部55在扳机开关52变为导通时(s18的是),清除过放电阈值通信中标记而中断串行通信(s19)。另外,控制部55也可向电池组10发送过电流阈值。此时,将图9及与其相关的所述说明中的“过放电”替换为“过电流”来适用。电池组10的控制部15在是否为过电流的判定(图5的s41)中,除了马达电流超过自身设定的过电流阈值的情况以外,也可在马达电流超过从电动工具50的控制部55收到的过电流阈值的情况下,也判定为过电流。控制部55也可向电池组10发送高温保护阈值。此时,将图9及与其相关的所述说明中的“过放电”替换为“高温保护”来适用。电池组10的控制部15在二次电池电芯11是否为异常高温的判定(图5的s43)中,除了二次电池电芯11的温度超过自身设定的高温保护阈值的情况,也可在二次电池电芯11的温度超过从电动工具50的控制部55收到的高温保护阈值的情况下,也判定二次电池电芯11为异常高温。例如在高功率工具的情况下,通过在电动工具50中将高温保护阈值设定得比电池组10低,也能够较佳地应对热敏电阻th的电压的时滞(timelag)。

图10是表示电池组10的图5所示的过放电判定(s30)的第二例的流程图。此流程图与图6所示的第一例相比较,不同之处在于追加了当二次电池电芯11的电压小于过放电探测电压vl0'时(s308的是),设立过放电(通信)标记(s310)这一处理,且追加了当检测到充电电流时(s309的是)将0代入过放电探测电压vl0'(s312)的处理,其他方面一致。过放电探测电压vl0、vl0'均是用于判定电池组10是否为过放电的阈值,vl0是电池组10自身预先保持的阈值,与此相对,vl0'是从电动工具50发送的阈值。

图11是表示电池组10的图5所示的通信控制(s59)的第二例的流程图。控制部15在经由ls端子而从电动工具50收到过放电阈值时(s591a的是),将所接收的过放电阈值代入vl0'(s592a),并经由t端子来发送确认响应(s593a)。

图12是表示电动工具50的图3所示的通信控制(s15)的第三例的流程图。此流程图与图9所示的第二例相比较,不同之处在于,从电动工具50向电池组10,除了过放电阈值以外,还发送切换剩余电量显示的显示阈值,其他方面一致。控制部55在显示/过放电阈值通信中标记未设立(未设置)的情况下(s151b的否),若显示/过放电阈值通信结束标记未设立(s155b的否),则经由ls端子来向电池组10发送显示/过放电阈值(s157b),设立(设置)显示/过放电阈值通信中标记(s159b),等待来自电池组10的信号(s17)。控制部55在显示/过放电阈值通信中标记已设立的情况下(s151b的是),当经由t端子而从电池组10收到针对显示/过放电阈值的确认响应时(s161b的是),设立显示/过放电阈值通信结束标记(s163b),清除显示/过放电阈值通信中标记(s165b),等待来自电池组10的信号(s17)。控制部55在显示/过放电阈值通信结束标记已设立的情况下(s155b的是),或者在未从电池组10收到针对显示/过放电阈值的确认响应的情况下(s161b的否),等待来自电池组10的信号(s17)。控制部55在规定时间未收到通信信号的情况下(s17的是),清除显示/过放电阈值通信中标记而中断串行通信(s20)。控制部55在扳机开关52变为导通时(s18的是),清除显示/过放电阈值通信中标记而中断串行通信(s19)。

图13是表示电池组10的图5所示的过放电判定(s30)的第三例的流程图。此流程图与图10所示的第二例相比较,不同之处在于追加了处理(s312a),其他方面一致,所述处理(s312a)是:在检测到充电电流(s309的是)并将0代入过放电探测电压vl0'(s312)后,分别将作为初始值的v4bat、v3bat、v2bat代入第一显示阈值v4、第二显示阈值v3、第三显示阈值v2。

图14是表示电池组10的图5所示的通信控制(s59)的第三例的流程图。控制部15在经由ls端子而从电动工具50收到显示/过放电阈值时(s591b的是),将所接收的过放电阈值代入vl0'(s592b),且将所接收的显示阈值代入v4、v3、v2(同),并经由t端子来发送确认响应(s593b)。

图15是表示电池组10的剩余容量显示部件17的显示例的说明图。图15所示的五个显示例依照剩余容量多的顺序从上开始排列。最上方的四个led点亮是二次电池电芯11的电压大于v4的情况,剩余容量为100~75%。从上数起第二个的三个led点亮是二次电池电芯11的电压为第一显示阈值v4以下且大于第二显示阈值v3的情况,剩余容量为75~50%。从上数起第三个的两个led点亮是二次电池电芯11的电压为第二显示阈值v3以下且大于第三显示阈值v2的情况,剩余容量为50~25%。从上数起第四个的一个led点亮是二次电池电芯11的电压为第三显示阈值v2以下但并非过放电的情况,剩余容量为25%以下。从上数起第五个的一个led闪烁(通断均为例如0.5秒间隔)是过放电的情况,为放电禁止状态。

图16是表示图1所示的框图中的动作的一例的时间图。当在时刻t1,扳机开关52变为导通时,电流开始流向马达51。而且,由于v端子的信号为高电平,因而电池组10的ls端子为温度检测模式,从ls端子输出表示二次电池电芯11的温度信息的模拟电压,此模拟电压随着电流开始流向马达51而开始上升。而且,电池组10的t端子为电池判别模式,从t端子输出表示电池组10的识别信息的模拟电压。当在时刻t2,电动工具50的控制部55检测到过放电时,控制部55将与马达51串联连接的开关元件q5关断(turnoff),阻断流向马达51的电流。在马达51停止的时刻t3,控制部55将v端子的信号切换为低电平。由此,ls端子切换为通信模式。控制部55经由ls端子来向电池组10的控制部15发送串行通信信号。此串行通信信号中包含过放电停止命令,所述过放电停止命令表示电动工具50检测到过放电而停止了马达51。以响应于此的形态,控制部15将t端子切换为通信模式,经由t端子来向电动工具50的控制部55发送串行通信信号。在随后的时刻t5,电池组10的控制部15将与ld端子相连的开关元件q3的控制端子的电压设为高电平,由此来将ld端子的信号由高电平切换为低电平。这起因于通过来自电动工具50的控制部55的串行通信信号而告知了过放电。在从串行通信信号的发送结束的时刻t4经过了规定时间的时刻t6,电动工具50的控制部55将v端子的信号切换为高电平,电池组10的ls端子成为温度检测模式,t端子成为电池判别模式。在马达51未旋转的状态下进行串行通信。图16中,在探测到过放电后进行了串行通信,但也可采用下述结构:在将扳机开关52断开后、或者在设有串行通信开始用开关的情况下当操作了此开关时,将v端子的电压切换为低电平。

图17是充电器70的控制流程图。控制部75在连接有电池组10时(s81的是),向v端子输出低电平的信号,将ls端子切换为通信模式(s83),执行通信控制(s85)。控制部75能够根据ls端子的电压或t端子的电压来知晓电池组10对充电器70的连接。控制部75在规定时间未收到通信信号的情况下(s87的是),向v端子输出高电平的信号,将ls端子切换为温度检测模式(s89)。若为可充电状态(s90的是),则控制部75基于t端子的电压(表示电池组10的识别信息的模拟电压)或通过串行通信而获得的电池组10的识别信息,来设定充电电压(s91),并设定充电电流(s92),将充电输出开启(开始充电电流的供给)(s93)。所谓可充电状态,是指安装有电池组10(根据ls端子、t端子的电压来判别)、未从电池组10发送充电停止信号(根据ls端子的电压来判别)、二次电池电芯11并非异常高温(根据ls端子的电压来判别)、二次电池电芯11是可通过充电器70来充电的电池种类(根据t端子的电压来判别)、电池组10并非满充电(根据正极端子的电压来判别)这些条件全部满足的状态。若在电池组10的充电过程中并非可充电状态(s94的否),则控制部75将充电输出设为关闭(停止充电电流的供给)(s95)。另外,在步骤s94中的可充电状态的判断中,与步骤s90中的判别不同,不需要确认二次电池电芯11是否为可由充电器70充电的电池种类。当拆除电池组10时(s96的是、s97的是或s98的是),控制部75返回步骤s81。

根据本实施方式,能够起到下述效果。

(1)由于在电池组10与电动工具50或充电器70之间进行串行通信,因此与仅将热敏电阻的电压或识别电阻的电压从电池组10发送至电动工具50或充电器70的情况相比较,能够收发更多的、更详细的信息。

(2)在串行通信中,兼用了用于从电池组10向电动工具50或充电器70发送温度信息的ls端子、及用于发送电池组10的识别信息的t端子,因此不需要设置用于串行通信的专用端子,能够抑制端子数的增大,并且能够确保与不具有串行通信功能的电池组或电气设备的兼容性。

(3)根据电动工具50或充电器70是将v端子的信号设为高电平还是设为低电平,能够在温度信息发送与串行通信信号接收之间切换电池组10的ls端子的功能,因此能够在对于电动工具50或充电器70而言合适的时机(不会妨碍到其他控制的时机,或者若是电动工具50,则为未附有马达51的噪声的时机等)开始通信。电池组10是对各种电气设备使用,因此能够根据电气设备而在不同的时机开始通信的意义性大。另外,即使在无串行通信功能的情况下,v端子也是作为识别电阻ra、rb的切换(开关元件q2的通断切换)用端子、及用于将ls端子的电压设为高电平以用来指示充电停止的端子而利用的端子,并非用于切换ls端子的功能的专用端子,因此能够抑制端子数的增大。

(4)例如在像附属(accessory)设备(无线电(radio)或信号灯(lantern)等)那样的低负载电气设备中,若放电至与电动工具之类的高负载电气设备相同的电压,则会造成深放电,因此预先设定比在电池组10中设定的过放电阈值高的过放电阈值,从而先于电池组10而检测过放电。在像冲击(impact)工具或打钉机那样当电压变低时会产生动作上的问题的电动工具中,预先设定比在电池组10中设定的过放电阈值高的过放电阈值,从而先于电池组而检测过放电。此种情况下,如图4所示,从电动工具50对电池组10通知因过放电造成的停止,在电池组10中,不论自身的过放电阈值如何,均将剩余容量显示设为过放电的情况下,能够抑制下述不匹配的发生,即,尽管电动工具50检测到过放电而停止,但电池组10的剩余容量显示部件17仍显示存在剩余容量。而且,如图9所示,从电动工具50向电池组10发送过放电阈值,在电池组10中,不论自身的过放电阈值如何,均根据从电动工具发送的过放电阈值来进行剩余容量显示的情况下,也同样能够抑制不匹配的发生。而且,如图12所示,从电动工具50向电池组10发送过放电阈值及显示阈值,在电池组10中,不论自身的过放电阈值及显示阈值如何,均根据从电动工具发送的过放电阈值及显示阈值来进行剩余容量显示的情况下,在造成过放电之前,也能够使电池组10的剩余容量显示部件17的剩余容量显示与电动工具50的剩余容量显示部件58的剩余容量显示彼此一致。虽省略了图示,但也可从电动工具50向电池组10发送剩余容量显示其自身(例如led点亮数),由电池组10来进行与此相应的剩余容量显示,此时,也能够使电池组10的剩余容量显示部件17的剩余容量显示与电动工具50的剩余容量显示部件58的剩余容量显示彼此一致。

图18是本发明的另一实施方式的框图,是将电池组10连接于电动工具50的状态的框图。以下,以与图1的不同点为中心进行说明。电池组10在t端子与接地线之间具有fet等开关元件q9。开关元件q9的控制端子(栅极)连接于控制部15。在电动工具50中,ld端子经由第四切换电路60而择一性地连接于串行通信用接收电路62及放电允许/禁止信号接收电路61中的任一者。第四切换电路60的一端连接于ld端子,控制端子连接于t端子,根据从t端子输入的信号,另一端择一性地连接于串行通信用接收电路62及放电允许/禁止信号接收电路61中的任一者。此处,当来自t端子的信号为低电平时,第四切换电路60的另一端连接于串行通信用接收电路62,当来自t端子的信号为高电平时,第四切换电路60的另一端连接于放电允许/禁止信号接收电路61。

当控制部15将输入至开关元件q9的控制端子的信号设为高电平时,t端子的电压成为低电平(接地电平),电动工具50的ld端子的电路切换为通信模式(第四切换电路60的另一端的连接目标成为串行通信用接收电路62)。此处,在通信模式的情况下,放电允许/禁止信号接收电路61的电压变得不定,但控制部55控制为允许放电。控制部55接收串行通信信号,若需要响应,则将输出至v端子的信号设为低电平而将ls端子切换为通信模式来响应。想要传达放电允许/禁止的是电池组10,若为放电允许状态,则能够在任意时机开始通信。在想要禁止放电的情况下,也只要开始通信,一旦检测到扳机开关52的导通或者马达电流,则中断通信并输出放电禁止信号,便无问题。例如,在二次电池电芯11的温度高的情况下、有电流流动的情况下、或者二次电池电芯11的电压低或高的情况下,控制部15能够决定不进行通信(能够由控制部15进行设定)。

以上,以实施方式为例说明了本发明,但本领域技术人员当理解,在实施方式的各构成元件或各处理过程中可包含权利要求所记载的范围内的各种变形。以下涉及变形例。

符号的说明

10:电池组

11:二次电池电芯

12:电芯电压监视ic

13:电源电路

14:电流检测电路

15:控制部(电池侧控制部)

16:电池电压检测电路

17:剩余容量显示部件

18:电芯温度检测部件

19:剩余容量显示开关

21:第一切换电路

22:第二切换电路

23:第三切换电路

31:串行通信用接收电路

32:温度信息发送电路

35:识别信息发送电路

36:串行通信用发送电路

50:电动工具

51:马达

52:扳机开关

53:开关状态检测电路

54:电流检测电路

55:控制部(本体侧控制部)

56:电源电路

57:电池电压检测电路

58:剩余容量显示部件

59:剩余容量显示开关

70:充电器

71:充电电路

72:交流电源

74:电流检测电路

75:控制部(本体侧控制部)

77:电池电压检测电路

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