特許 7272371 電気機器システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-05-01

(45)【発行日】2023-05-12

(54)【発明の名称】電気機器システム

(51)【国際特許分類】

   H02J 7/02 20160101AFI20230502BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20230502BHJP

   H01M 10/44 20060101ALI20230502BHJP

   H01M 10/48 20060101ALI20230502BHJP

【ＦＩ】

H02J7/02 B

H02J7/00 301B

H01M10/44 P

H01M10/48 P

【請求項の数】 11

(21)【出願番号】P 2020558194

(86)(22)【出願日】2019-10-25

(86)【国際出願番号】 JP2019041961

(87)【国際公開番号】W WO2020110541

(87)【国際公開日】2020-06-04

【審査請求日】2021-05-20

(31)【優先権主張番号】P 2018224429

(32)【優先日】2018-11-30

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000005094

【氏名又は名称】工機ホールディングス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100079290

【弁理士】

【氏名又は名称】村井 隆

(74)【代理人】

【識別番号】100136375

【弁理士】

【氏名又は名称】村井 弘実

(72)【発明者】

【氏名】山口 聡史

(72)【発明者】

【氏名】塙 浩之

(72)【発明者】

【氏名】船橋 一彦

【審査官】辻丸 詔

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１２－１３０１７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１９６１９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１６／１２９４１６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１７－２１６８６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１４３０２０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｊ ７／０２

Ｈ０２Ｊ ７／００

Ｈ０１Ｍ １０／４４

Ｈ０１Ｍ １０／４８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電池セル、電池側制御部、及び電池側信号端子を備える電池パックと、
機器側制御部及び前記電池側信号端子に接続可能な機器側信号端子を備え、前記電池パックと接続可能な電気機器本体と、
を有する電気機器システムであって、
前記機器側制御部は、前記電池側制御部が起動していない状態で動作する第１モードと、前記電池側制御部が起動した状態で動作する第２モードと、を有し、
前記機器側信号端子に接続され、前記第１モードと前記第２モードとを切替可能な切替回路を備え、
前記電気機器本体は、前記切替回路が前記第２モードに切り替わると前記電池側制御部を起動する起動信号を出力するよう構成され、
前記機器側制御部は、前記電池側信号端子及び前記機器側信号端子を介して前記起動信号を前記電池パックに送信するよう構成され、
前記機器側制御部は、前記電池側制御部が起動していない状態で、前記電池パックの情報、状態又は接続有無を示す信号を前記電池側信号端子及び前記機器側信号端子を介して取得可能である、電気機器システム。

【請求項2】

電池セル、電池側制御部、及び電池側信号端子を備える電池パックと、
機器側制御部及び前記電池側信号端子に接続可能な機器側信号端子を備え、前記電池パックと接続可能な電気機器本体と、
を有する電気機器システムであって、
前記機器側制御部は、前記電池側制御部が起動していない状態で動作する第１モードと、前記電池側制御部が起動した状態で動作する第２モードと、を有し、
前記機器側信号端子に接続され、前記第１モードと前記第２モードとを切替可能な切替回路を備え、
前記電気機器本体は、前記切替回路が前記第２モードに切り替わると前記電池側制御部を起動する起動信号を出力するよう構成され、
前記電池パックは、起動信号を受けて前記電池側制御部を起動させる起動回路を備え、
前記起動回路は、前記電池側制御部が起動されると、前記電池側制御部からの信号により前記電池側制御部の駆動状態を維持する、電気機器システム。

【請求項3】

前記電池パックは、電池側報知用端子を備え、
前記電気機器本体は、前記電池側報知用端子に接続可能な機器側報知用端子を備え、
前記機器側制御部は、前記電池側信号端子及び前記機器側信号端子を使用して前記第１モード及び前記第２モードを切り替え、前記電池側報知用端子及び前記機器側報知用端子を使用して前記電気機器本体の動作を制御する、
請求項１又は２に記載の電気機器システム。

【請求項4】

前記第１モードは、前記電池パックが前記電気機器本体に接続されているか否かを検出する電池接続検出モードであり、
前記第２モードは、前記機器側制御部と前記電池側制御部との間で通信を行う通信モードである、請求項１から３のいずれか一項に記載の電気機器システム。

【請求項5】

電池セル及び電池側制御部を備える電池パックと、機器側制御部を備え前記電池パックと接続可能な電気機器本体と、を有する電気機器システムであって、
前記機器側制御部は、前記電池側制御部が起動していない状態で動作する第１モードと、前記電池側制御部が起動した状態で動作する第２モードと、を有し、
前記電池パックは電池側信号端子を備え、
前記電気機器本体は前記電池側信号端子に接続可能な機器側信号端子を備え、
前記機器側信号端子に接続され、前記第１モードと前記第２モードとを切替可能な切替回路を備え、
前記切替回路は、一端が前記機器側信号端子に接続された互いに抵抗値の異なる第１及び第２抵抗と、前記第１及び第２抵抗のいずれかを選択して接続する選択回路と、を有し、
前記機器側制御部は、前記切替回路による前記第１及び第２モードを切り替える際に、前記選択回路による前記第１及び第２抵抗の選択を切り替える、電気機器システム。

【請求項6】

前記機器側信号端子は、前記選択回路が前記第１抵抗を選択すると、前記電池側制御部が起動しない第１レベルの電圧となり、前記選択回路が前記第２抵抗を選択すると、前記電池側制御部が起動する第２レベルの電圧となる、請求項５に記載の電気機器システム。

【請求項7】

前記電池パックは、一端が前記電池側信号端子に接続され、他端がグランド電位に接続された第３抵抗を有し、
前記第１及び第２抵抗と前記第３抵抗の接続状態に応じて前記機器側信号端子の電圧が切り替わる、請求項６に記載の電気機器システム。

【請求項8】

前記機器側制御部は、前記機器側信号端子の電圧が前記第２レベルの場合に、一時的に第１レベルの電圧に切り替える、請求項６又は７に記載の電気機器システム。

【請求項9】

前記電気機器本体は充電装置であって、
前記機器側制御部は、前記第２モードで前記電池パックを充電し、前記電池パックの充電が完了すると、前記第１モードに移行する、請求項１から８のいずれか一項に記載の電気機器システム。

【請求項10】

電池セル及び電池側制御部を備える電池パックと、機器側制御部を備え前記電池パックと接続可能な電気機器本体と、を有する電気機器システムであって、
前記機器側制御部は、前記電池側制御部が起動していない状態で動作する第１モードと、前記電池側制御部が起動した状態で動作する第２モードと、を有し、
前記機器側制御部は、前記第２モードで前記電池パックを充電中に、一時的に前記第１モードに切り替える、電気機器システム。

【請求項11】

前記電池側制御部は、前記電池セルから電力供給を受けて動作する、請求項１から１０のいずれか一項に記載の電気機器システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、制御部を有する電池パックと電池パックを接続可能な電気機器本体を備えた電気機器システムに関する。

【背景技術】

【0002】

下記特許文献１は、制御部（マイコン）を有する電池パックを充電装置により充電する充電システムを開示する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１４－７２９４５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１は電池パックの制御部が常に起動しているため、電池パックの電力を無駄に消費してしまう。また、電池パックの制御部を起動するための専用の端子を設けると端子数が多くなり電池パックや電気機器本体の大型化を招いてしまう。更に、端子数を節約するために、電池パックの制御部を起動するための端子に他の機能を持たせる場合、他の機能のために電池パックの制御部が不要に起動すると、電池パックの電力を無駄に消費する。

【0005】

本発明はこうした状況を認識してなされたものであり、その目的は、電池パックの電力消費を抑制することの可能な電気機器システムを提供することにある。また他の目的は、端子数を抑えた電気機器システムを提供することにある。更に他の目的は、端子数を削減しながら電池パックの電力消費の増大を抑制することの可能な電気機器システムを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明のある態様は、電気機器システムである。この電気機器システムは、
電池セル、電池側制御部、及び電池側信号端子を備える電池パックと、
機器側制御部及び前記電池側信号端子に接続可能な機器側信号端子を備え、前記電池パックと接続可能な電気機器本体と、
を有する電気機器システムであって、
前記機器側制御部は、前記電池側制御部が起動していない状態で動作する第１モードと、前記電池側制御部が起動した状態で動作する第２モードと、を有し、
前記機器側信号端子に接続され、前記第１モードと前記第２モードとを切替可能な切替回路を備え、
前記電気機器本体は、前記切替回路が前記第２モードに切り替わると前記電池側制御部を起動する起動信号を出力するよう構成され、
前記機器側制御部は、前記電池側信号端子及び前記機器側信号端子を介して前記起動信号を前記電池パックに送信するよう構成し、
前記機器側制御部は、前記電池側制御部が起動していない状態で、前記電池パックの情報、状態又は接続有無を示す信号を前記電池側信号端子及び前記機器側信号端子を介して取得可能である。

【0007】

本発明のもう１つの態様は、電気機器システムである。この電気機器システムは、
電池セル、電池側制御部、及び電池側信号端子を備える電池パックと、
機器側制御部及び前記電池側信号端子に接続可能な機器側信号端子を備え、前記電池パックと接続可能な電気機器本体と、
を有する電気機器システムであって、
前記機器側制御部は、前記電池側制御部が起動していない状態で動作する第１モードと、前記電池側制御部が起動した状態で動作する第２モードと、を有し、
前記機器側信号端子に接続され、前記第１モードと前記第２モードとを切替可能な切替回路を備え、
前記電気機器本体は、前記切替回路が前記第２モードに切り替わると前記電池側制御部を起動する起動信号を出力するよう構成され、
前記電池パックは、起動信号を受けて前記電池側制御部を起動させる起動回路を備え、
前記起動回路は、前記電池側制御部が起動されると、前記電池側制御部からの信号により前記電池側制御部の駆動状態を維持する。
前記電池パックは、電池側報知用端子を備え、
前記電気機器本体は、前記電池側報知用端子に接続可能な機器側報知用端子を備え、
前記機器側制御部は、前記電池側信号端子及び前記機器側信号端子を使用して前記第１モード及び前記第２モードを切り替え、前記電池側報知用端子及び前記機器側報知用端子を使用して前記電気機器本体の動作を制御してもよい。

【0009】

前記第１モードは、前記電池パックが前記電気機器本体に接続されているか否かを検出する電池接続検出モードであり、前記第２モードは、前記機器側制御部と前記電池側制御部との間で通信を行う通信モードであってもよい。

【0011】

本発明のもう１つの態様は、電気機器システムである。この電気機器システムは、
電池セル及び電池側制御部を備える電池パックと、機器側制御部を備え前記電池パックと接続可能な電気機器本体と、を有する電気機器システムであって、
前記機器側制御部は、前記電池側制御部が起動していない状態で動作する第１モードと、前記電池側制御部が起動した状態で動作する第２モードと、を有し、
前記電池パックは電池側信号端子を備え、
前記電気機器本体は前記電池側信号端子に接続可能な機器側信号端子を備え、
前記機器側信号端子に接続され、前記第１モードと前記第２モードとを切替可能な切替回路を備え、
前記切替回路は、一端が前記機器側信号端子に接続された互いに抵抗値の異なる第１及び第２抵抗と、前記第１及び第２抵抗のいずれかを選択して接続する選択回路と、を有し、
前記機器側制御部は、前記切替回路による前記第１及び第２モードを切り替える際に、前記選択回路による前記第１及び第２抵抗の選択を切り替える。

【0012】

前記機器側信号端子は、前記選択回路が前記第１抵抗を選択すると、前記電池側制御部が起動しない第１レベルの電圧となり、前記選択回路が前記第２抵抗を選択すると、前記電池側制御部が起動する第２レベルの電圧となってもよい。

【0013】

前記電池パックは、一端が前記電池側信号端子に接続され、他端がグランド電位に接続された第３抵抗を有し、前記第１及び第２抵抗と前記第３抵抗の接続状態に応じて前記機器側信号端子の電圧が切り替わるようにしてもよい。

【0014】

前記機器側制御部は、前記機器側信号端子の電圧が前記第２レベルの場合に、一時的に第１レベルの電圧に切り替えるようにしてもよい。

【0015】

前記電気機器本体は、充電装置であって、前記機器側制御部は、前記第２モードで前記電池パックを充電し、前記電池パックの充電が完了すると、前記第１モードに移行してもよい。

【0016】

本発明のもう１つの態様は、電気機器システムである。この電気機器システムは、
電池セル及び電池側制御部を備える電池パックと、機器側制御部を備え前記電池パックと接続可能な電気機器本体と、を有する電気機器システムであって、
前記機器側制御部は、前記電池側制御部が起動していない状態で動作する第１モードと、前記電池側制御部が起動した状態で動作する第２モードと、を有し、
前記機器側制御部は、前記第２モードで前記電池パックを充電中に、一時的に前記第１モードに切り替える。

【0017】

前記電池側制御部は、前記電池セルから電力供給を受けて動作してもよい。

【0021】

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法などの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

【発明の効果】

【0022】

本発明によれば、電池パックの電力消費を抑制することの可能な電気機器システムを提供することができる。また端子数を抑えた電気機器システムを提供することができる。また端子数を削減しながら電池パックの電力消費の増大を抑制することの可能な電気機器システムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】本発明の実施の形態に係る電気機器システム（充電システム）１の回路ブロック図。

【図2】電気機器システム（充電システム）１の動作の一例を示すタイムチャート。

【図3】電気機器システム（充電システム）１の全体動作のフローチャート。

【図4】充電装置１０の待機モードの動作のフローチャート。

【図5】充電装置１０の充電中モードの動作のフローチャート。

【図6】充電装置１０の充電終了モードの動作のフローチャート。

【図7】電池パック５０の動作のフローチャート。

【発明を実施するための形態】

【0024】

以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態を詳述する。なお、各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理等には同一の符号を付し、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は発明を限定するものではなく例示であり、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

【0025】

図１は、本発明の実施の形態に係る電気機器システム（充電システム）１の回路ブロック図である。電気機器システム（充電システム）１は、電気機器本体となる充電装置１０と、電池パック５０と、を備える。充電装置１０は、電池パック５０との接続用に、機器側プラス端子２１と、機器側信号端子としての機器側Ｄ端子２２と、機器側報知用端子としての機器側ＬＤ端子２３と、機器側マイナス端子２４と、を有する。電池パック５０は、電池側プラス端子（充電用プラス端子）６１と、電池側信号端子としての電池側Ｄ端子６２と、電池側報知用端子としての電池側ＬＤ端子６３と、電池側マイナス端子６４と、を有する。図示は省略したが、電池パック５０は、放電用プラス端子を電池側プラス端子６１とは別に有してもよいし共通の端子としてもよい。機器側プラス端子２１と電池側プラス端子６１が互いに接続される。機器側Ｄ端子２２と電池側Ｄ端子６２が互いに接続される。機器側ＬＤ端子２３と電池側ＬＤ端子６３が互いに接続される。機器側マイナス端子２４と電池側マイナス端子６４が互いに接続される。

【0026】

充電装置１０は、電源回路１１と、制御部（機器側制御部）１３と、通信回路１５と、切替回路１７と、スイッチ１９と、を有する。電源回路１１は、商用電源等の外部の交流電源５から供給される交流電圧を電池パック５０の充電用の直流電圧に変換して機器側プラス端子２１に出力すると共に、前記交流電圧を制御用の直流電圧VDD2に変換して充電装置１０の各回路に供給する。制御部１３は、充電装置１０の全体の動作を制御する。通信回路１５は、機器側Ｄ端子２２に接続され、制御部１３の制御に従い電池パック５０の通信回路５７との間で通信信号の送受信を行う。スイッチ１９は、例えばリレーであり、制御部１３の制御によって開閉される。充電装置１０は、充電電流の経路に抵抗Ｒ５を有する。抵抗Ｒ５の両端の電圧により、制御部１３が充電電流を検出する。制御部１３は、機器側プラス端子２１の電圧により、電池パック５０の電圧を検出する。

【0027】

切替回路１７は、第１抵抗Ｒ１と、第２抵抗Ｒ２と、選択回路となる選択スイッチＳＷ４と、を有する。第１抵抗Ｒ１及び第２抵抗Ｒ２の一端は、機器側Ｄ端子２２に接続される。第１抵抗Ｒ１及び第２抵抗Ｒ２の他端は、選択スイッチＳＷ４の一端に接続される。選択スイッチＳＷ４の他端は、電源電圧VDD2が供給される電源ラインに接続される。第１抵抗Ｒ１の抵抗値は、第２抵抗Ｒ２の抵抗値よりも大きい。選択スイッチＳＷ４は、制御部１３の制御により、第１抵抗Ｒ１及び第２抵抗Ｒ２のいずれを電源ラインに接続するかを切り替える。選択スイッチＳＷ４は、ＦＥＴ等のスイッチング素子で構成できる。

【0028】

選択スイッチＳＷ４が第１抵抗Ｒ１を電源ラインに接続すると、機器側Ｄ端子２２の電圧は、電源電圧VDD2を第１抵抗Ｒ１と電池パック５０の判別抵抗Ｒ３とで分圧した電圧レベルであって、グランド電位（０Ｖ）より高いが電池パック５０の後述のスイッチング素子ＳＷ２をオンできない電圧レベル（図２のVD1）となる。選択スイッチＳＷ４が第２抵抗Ｒ２を電源ラインに接続すると、機器側Ｄ端子２２の電圧は、電源電圧VDD2を第２抵抗Ｒ２と電池パック５０の判別抵抗Ｒ３とで分圧した電圧レベルであって、電池パック５０のスイッチング素子ＳＷ２をオンできる電圧レベル（図２のVD2）となる。

【0029】

制御部１３は、第１モードとしての接続検出モードでは、第１抵抗Ｒ１を選択するように選択スイッチＳＷ４を制御し、そのときの機器側Ｄ端子２２の電圧VD1により、電池パック５０が接続されたことを検出すると共に、電池パック５０の種別（定格電圧や接続セル数、セルの接続形態等）に関する情報を取得する。制御部１３は、第２モードとしての通信モードでは、第２抵抗Ｒ２を選択するように選択スイッチＳＷ４を制御し、電池パック５０のスイッチＳＷ２をオンさせる。すると、後述のように、電池パック５０の制御部５３が起動する。その後、通信回路１５は、電池パック５０の通信回路５７と通信する。

【0030】

電池パック５０は、電源回路５１と、制御部（電池側制御部）５３と、電池セル群５５と、通信回路５７と、接続検出回路５９と、温度検出素子６７と、切替回路６９と、を有する。電源回路５１は、電池セル群５５の出力電圧を制御用の直流電圧ＶDD1に変換して電池パック５０の各回路に供給する。充電装置１０のスイッチ１９がオンの場合、電源回路５１は、充電装置１０の電源回路１１の出力電圧を制御用の直流電圧ＶDD1に変換して電池パック５０の各回路に供給する。制御部５３は、電池パック５０の全体の動作を制御する。電池セル群５５は、複数の電池セルを有する。通信回路５７は、電池側Ｄ端子６２に接続され、制御部５３の制御に従い充電装置１０の通信回路１５との間で通信信号の送受信を行う。接続検出回路５９は、電池側Ｄ端子６２に接続され、充電装置１０あるいは他の電気機器本体の接続検出の有無を検出する。電池パック５０は、電池側Ｄ端子６２とグランドとの間に判別抵抗Ｒ３を有する。判別抵抗Ｒ３は、電池パック５０の情報及び接続有無を示すための素子の例示である。判別抵抗Ｒ３の抵抗値は、電池パック５０の情報（定格電圧や接続セル数、セルの接続形態等）に応じた値である。

【0031】

温度検出素子６７は、例えばサーミスタであり、電池セル群５５の近傍に配置され、電池セル群５５の温度を検出する。なお、電池セルの中の１つのセル温度を検出してもよい。制御部５３は、電池セル群５５の各セルの電圧を監視する。また制御部５３は、電池セル群５５の温度を監視する。電池パック５０は、放電電流の経路に抵抗Ｒ４を有する。抵抗Ｒ４の両端の電圧により、制御部５３が放電電流を検出する。起動回路となる切替回路６９は、ＦＥＴ等のスイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ３と、抵抗Ｒ６と、を有する。切替回路６９は、電池セル群５５から電源回路５１への電圧入力の有無を切り替える回路である。切替回路６９を制御部５３とは別にアナログ回路で構成することにより、安価な制御部５３を使用することができる。電池側Ｄ端子６２の電圧が、スイッチング素子ＳＷ２をオンできるレベルになると、スイッチング素子ＳＷ２がターンオンし、スイッチング素子ＳＷ１がターンオンし、電池セル群５５から電源回路５１に電圧が供給される。充電装置１０において選択スイッチＳＷ４が第２抵抗Ｒ２を選択すると、スイッチング素子ＳＷ２をオンできるレベルの電圧VD2（起動信号）が電池側Ｄ端子６２からスイッチング素子ＳＷ２の制御端子（ゲート）に入力され、スイッチング素子ＳＷ２がターンオンする。電源回路５１に電圧が供給されると、制御部５３が起動する。制御部５３は、スイッチング素子ＳＷ３をオンすることで、スイッチング素子ＳＷ２の状態にかかわらず、スイッチング素子ＳＷ１のオン状態を維持できる。

【0032】

図２は、充電システム１の動作の一例を示すタイムチャートである。時刻ｔ１以前は、充電装置１０に電池パック５０が接続されておらず、制御部１３は待機モード（図４）かつ接続検出モードである。機器側Ｄ端子２２は開放であるため、機器側Ｄ端子２２の電圧は、選択スイッチＳＷ４により選択されている第１抵抗Ｒ１によってプルアップされ、電源電圧VDD2である。電池側Ｄ端子６２は開放であるため、電池側Ｄ端子６２の電圧は、判別抵抗Ｒ３によってプルダウンされ、グランド電位である。電池パック５０の電源回路５１は、切替回路６９により電池セル群５５からの電圧供給遮断されており、オフである。

【0033】

時刻ｔ１において充電装置１０に電池パック５０が接続されると、制御部１３は充電中モード（図５）となる。機器側Ｄ端子２２及び電池側Ｄ端子６２が互いに接続されるため、機器側Ｄ端子２２及び電池側Ｄ端子６２の電圧は、電源電圧VDD2を第１抵抗Ｒ１と判別抵抗Ｒ３で分圧した電圧VD1となる。機器側Ｄ端子２２の電圧がVD1となったことにより、時刻ｔ１から所定時間経過後の時刻ｔ２において制御部１３は充電装置１０に電池パック５０が接続されたことを検出し、接続検出モードから通信モードに移行し、選択スイッチＳＷ４による選択を第１抵抗Ｒ１から第２抵抗Ｒ２に切り替える。すると、機器側Ｄ端子２２及び電池側Ｄ端子６２の電圧は、電源電圧VDD2を第２抵抗Ｒ２と判別抵抗Ｒ３で分圧した電圧VD2となる。これによりスイッチング素子ＳＷ２がターンオンし、電池パック５０の電源回路５１が起動する。

【0034】

時刻ｔ２以降、充電装置１０の電源回路１１から電池パック５０の電池セル群５５に充電電圧及び充電電流が供給され、電池パック５０の充電が進められる。充電期間中、通信回路１５、５７による通信が行われ、また間欠的に制御部１３は接続検出モードに移行する。通信では、電池セル群５５の温度、各セルの電圧等が、制御部５３から制御部１３に送信される。制御部１３が間欠的（一時的）に接続検出モードに移行するのは、充電装置１０に電池パック５０が接続されていることを充電中に簡易的かつ確実に検出するためである。制御部１３は、通信により電池パック５０が接続されていることを検出してもよい。ただしこの場合、例えば通信ができないときに、通信の異常なのか電池パック５０が外されたのかを区別する必要があるため、簡易性と確実性の点で、間欠的に接続検出モードに移行するほうが有利である。

【0035】

時刻ｔ３において充電が完了すると、制御部１３は充電終了モード（図６）かつ接続検出モードとなる。機器側Ｄ端子２２及び電池側Ｄ端子６２の電圧は、選択スイッチＳＷ４の選択が第２抵抗Ｒ２から第１抵抗Ｒ１に切り替わることで、VD2からVD1に降下する。時刻ｔ３から電源維持時間が経過した時刻ｔ４において、制御部５３はスイッチング素子ＳＷ３をターンオフし、電源回路５１が停止する。その後の時刻ｔ５において充電装置１０から電池パック５０が外されると、制御部１３は待機モード（図４）に移行する。機器側Ｄ端子２２は開放されるため、機器側Ｄ端子２２の電圧は電源電圧VDD2となる。電池側Ｄ端子６２は開放されるため、電池側Ｄ端子６２の電圧はグランド電位となる。

【0036】

図３は、電気機器システム（充電システム）１の全体動作のフローチャートである。充電装置１０に電池パック５０が接続されると（Ｓ１のＹＥＳ）、制御部１３は、選択スイッチＳＷ４による選択を第１抵抗Ｒ１から第２抵抗Ｒ２に切り替え、機器側Ｄ端子２２を通信モードに設定する（Ｓ３）。すると、電源回路５１が起動し、制御部５３が起動する（Ｓ５）。電池パック５０が充電可能な状態であれば（Ｓ７のＹＥＳ）、充電装置１０による電池パック５０の充電が開始、継続される（Ｓ９）。電池パック５０が充電可能な状態でなければ（Ｓ７のＮＯ）、充電が停止され（Ｓ１１）、制御部１３は、選択スイッチＳＷ４による選択を第２抵抗Ｒ２から第１抵抗Ｒ１に切り替え、機器側Ｄ端子２２を接続検出モードに設定する（Ｓ１３）。その後、制御部５３は、所定時間が経過すると（Ｓ１５のＹＥＳ）、スイッチング素子ＳＷ３をターンオフし、電源回路５１を停止させ、シャットダウンする（Ｓ１７）。充電装置１０は、電池パック５０が外されると（Ｓ１９のＮＯ）、待機状態となる（Ｓ１）。

【0037】

図４は、充電装置１０の待機モードの動作のフローチャートである。制御部１３は、選択スイッチＳＷ４による選択を第１抵抗Ｒ１とし、機器側Ｄ端子２２を接続検出モードに設定する（Ｓ３１）。制御部１３は、機器側Ｄ端子２２の電圧がＶ１未満になると（Ｓ３３のＹＥＳ）、充電中モードに移行する。Ｖ１は、電源電圧VDD2よりも低く、電源電圧VDD2を第１抵抗Ｒ１及び判別抵抗Ｒ３で分圧した電圧VD1よりも大きい所定値である。充電装置１０に電池パック５０が接続されると、機器側Ｄ端子２２の電圧はＶ１未満となる。

【0038】

図５は、充電装置１０の充電中モードの動作のフローチャートである。制御部１３は、選択スイッチＳＷ４による選択を第２抵抗Ｒ２とし、機器側Ｄ端子２２を通信モードに設定する（Ｓ３５）。制御部１３は、通信回路１５から電池状態情報要求を機器側Ｄ端子２２及び電池側Ｄ端子６２を介して電池パック５０（通信回路５７）に送信する（Ｓ３７）。制御部１３は、通信回路１５が機器側Ｄ端子２２及び電池側Ｄ端子６２を介して電池パック５０（通信回路５７）から電池状態情報を受信すると（Ｓ３９のＹＥＳ）、電池パック５０の状態（温度等）に問題がなく（Ｓ４１のＹＥＳ）、充電電流が所定値あるいは所定範囲であり（Ｓ４３のＹＥＳ）、電池パック５０の電圧が満充電電圧Ｖ２未満であり（Ｓ４５のＹＥＳ）、かつ機器側ＬＤ端子２３及び電池側ＬＤ端子６３を介して電池パック５０から充電禁止信号を受信しない場合（Ｓ４７のＹＥＳ）、電池パック５０の充電を開始、継続する（Ｓ４９）。制御部１３は、充電中に選択スイッチＳＷ４による選択を第１抵抗Ｒ１に切り替え、機器側Ｄ端子２２を接続検出モードに設定する（Ｓ５１）。制御部１３は、機器側Ｄ端子２２の電圧がＶ１未満であれば（Ｓ５２のＹＥＳ）、選択スイッチＳＷ４による選択を第２抵抗Ｒ２に切り替え、通信モードに戻る（Ｓ３５）。制御部１３は、機器側Ｄ端子２２の電圧がＶ１以上の場合（Ｓ５２のＮＯ）、充電装置１０から電池パック５０が外されたと判断し、待機モード（図４）に移行する。制御部１３は、ステップＳ３９において電池パック５０から電池状態情報を所定時間受信しない場合（Ｓ３９のＮＯ、Ｓ５５のＹＥＳ）、電池パック５０の状態に問題がある場合（Ｓ４１のＮＯ）、充電電流が所定値あるいは所定範囲でない場合（Ｓ４３のＮＯ）、電池パック５０の電圧が満充電電圧Ｖ２以上の場合（Ｓ４５のＮＯ）、あるいは電池パック５０から充電禁止信号を受信した場合（Ｓ４７のＮＯ）、電池パック５０の充電を停止し（Ｓ５７）、充電終了モード（図６）に移行する。

【0039】

図６は、充電装置１０の充電終了モードの動作のフローチャートである。制御部１３は、選択スイッチＳＷ４による選択を第１抵抗Ｒ１とし、機器側Ｄ端子２２を接続検出モードに設定する（Ｓ５９）。制御部１３は、機器側Ｄ端子２２の電圧がＶ１以上になると（Ｓ６１のＮＯ）、充電装置１０から電池パック５０が外されたと判断し、待機モード（図４）に移行する。

【0040】

図７は、電池パック５０の動作のフローチャートである。制御部５３は、起動すると、信号を出力してスイッチング素子ＳＷ３をオンし、電源回路５１を駆動状態に保持する（Ｓ７１）。制御部５３は、電池セル群５５の温度が所定値以下であり（Ｓ７３のＮＯ）、各電池セルの電圧が第１所定値以下の場合（Ｓ７５のＮＯ）、充電許可信号を電池側ＬＤ端子６３に出力する（Ｓ７７）。言い換えると充電禁止信号を電池側ＬＤ端子６３出力しない。制御部５３は、電池セル群５５の温度が所定値を超えている場合（Ｓ７３のＹＥＳ）、又は少なくとも１つの電池セルの電圧が第１所定値を超えている場合（Ｓ７５のＹＥＳ）、充電禁止信号を電池側ＬＤ端子６３に出力する（Ｓ７９）。なお、電池セルの電圧が第１所定値以下とは電池セルが過充電又は過電圧又は満充電になっていない状態を示している。

【0041】

制御部５３は、電池セル群５５の温度が所定値以下であり（Ｓ８１のＮＯ）、各電池セルの電圧が第２所定値以上であり（Ｓ８３のＮＯ）、放電電流が所定値以下の場合（Ｓ８５のＮＯ）、放電許可信号を電池側ＬＤ端子６３に出力する（Ｓ８７）。言い換えると放電禁止信号を電池側ＬＤ端子６３に出力しない。制御部５３は、電池セル群５５の温度が所定値を超えている場合（Ｓ８１のＹＥＳ）、少なくとも１つの電池セルの電圧が第２所定値未満の場合（Ｓ８３のＹＥＳ）、又は放電電流が所定値を超えた場合（Ｓ８５のＹＥＳ）、放電禁止信号を電池側ＬＤ端子６３に出力する（Ｓ８９）。なお、電池セルの電圧が第２所定値以上とは電池セルが過放電になっていない状態を示している。

【0042】

制御部５３は、充電装置１０（通信回路１５）から機器側Ｄ端子２２、電池側Ｄ端子６２及び通信回路５７を介して電池状態情報要求を受信すると（Ｓ９１のＹＥＳ）、通信回路５７から充電装置１０（通信回路１５）に対して電池側Ｄ端子６２及び機器側Ｄ端子２２を介して電池状態情報を送信する（Ｓ９３）。

【0043】

制御部５３は、電池側Ｄ端子６２の電圧が、機器本体の接続があることを示すＶ３未満場合（Ｓ９５のＹＥＳ）、タイマＴ１をインクリメントする（Ｓ９７）。制御部５３は、電池側Ｄ端子６２の電圧がＶ３以上の場合（Ｓ９５のＮＯ）、スイッチング素子ＳＷ３をオンにして電源回路５１を駆動状態に保持し（Ｓ９９）、タイマＴ１をクリアする（Ｓ１０１）。Ｖ３は、グランド電位よりも高く、電源電圧VDD2を第１抵抗Ｒ１及び判別抵抗Ｒ３で分圧した電圧VD1よりも小さい所定値である。電池パック５０を充電装置１０に接続すると、電池側Ｄ端子６２の電圧はＶ３以上となる。具体的にはVD1となる。制御部５３は、タイマＴ１が所定値を超えていなければ（Ｓ１０３のＮＯ）、ステップＳ７３に戻る。制御部５３は、タイマＴ１が所定値を超えると（Ｓ１０３のＹＥＳ）、すなわち、電池パック５０に電気機器本体が接続されていない状態が所定値（所定時間）を超えて継続すると、スイッチング素子ＳＷ３をターンオフし、シャットダウンする（Ｓ１０５）。

【0044】

本実施の形態によれば、下記の効果を奏することができる。

【0045】

(1) 機器側Ｄ端子２２及び電池側Ｄ端子６２を、電池パック５０の制御部５３の起動用端子、通信端子、及び接続検出用として使用するため、端子数を削減できる。

【0046】

(2) 充電装置１０の制御部１３は、接続検出モードでは選択スイッチＳＷ４により第１抵抗Ｒ１を選択することで、機器側Ｄ端子２２及び電池側Ｄ端子６２の電圧をスイッチング素子ＳＷ２がオンしないレベルの電圧とするので、電池パック５０の制御部５３を起動せずに電池パック５０の接続検出が可能となる。また、電池パック５０の制御部５３を起動せずに判別抵抗Ｒ３によって電池パック５０の種別（定格電圧や接続セル数、セルの接続形態等）情報の取得が可能となる。よって、電池パック５０の制御部５３の不要な起動を抑制でき、電池パック５０の電力消費の増大を抑制できる。

【0047】

以上、実施の形態を例に本発明を説明したが、実施の形態の各構成要素や各処理プロセスには請求項に記載の範囲で種々の変形が可能であることは当業者に理解されるところである。以下、変形例について触れる。

【0048】

判別抵抗Ｒ３は、電池セル群５５の近傍に設けられたサーミスタであってもよい。この場合、充電装置１０の制御部１３は、接続検出モードにおいて、電池パック５０の制御部５３を起動せずに、電池セル群５５の温度（状態）を検出できる。電気機器本体は、実施の形態で例示した充電装置１０に限定されず、電動工具等の他の種類のものであってもよい。この場合、電池パック５０に、制御部５３とは別に記憶用等の付加価値を高める制御部を設け、当該制御部の不要な起動を抑制して消費電力の増大を抑制するという変形例が可能である。

【符号の説明】

【0049】

１…電気機器システム（充電システム）、１０…充電装置、１１…電源回路、１３…制御部（機器側制御部）、１５…通信回路、１７…切替回路、１９…スイッチ、２１…機器側プラス端子、２２…機器側Ｄ端子、２３…機器側ＬＤ端子、２４…機器側マイナス端子、５０…電池パック、５１…電源回路、５３…制御部（電池側制御部）、５５…電池セル群、５７…通信回路、５９…接続検出回路、６１…電池側プラス端子（充電用プラス端子）、６２…電池側Ｄ端子、６３…電池側ＬＤ端子、６４…電池側マイナス端子、６７…温度検出素子、６９…切替回路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】