CN103813887A

CN103813887A - 电动工具

Info

Publication number: CN103813887A
Application number: CN201280045657.9A
Authority: CN
Inventors: 冈田昌彰; 池田昌树; 河合启; 岩村则宏
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2011-09-21
Filing date: 2012-08-02
Publication date: 2014-05-21
Anticipated expiration: 2032-08-02
Also published as: EP2759379A1; CN103813887B; EP2759379B1; JP5793674B2; WO2013041927A1; JP2013066959A; EP2759379A4

Abstract

具备包含电池单元的电池组(1)以及从上述电池组(1)接受电力的供给来由驱动部(4)进行驱动的电动工具主体(3)。电动工具主体(3)具备有控制驱动部(4)的控制部(5)。上述电池组(1)具备：额定电压保持部(12)，其保持了该电池组(1)的额定电压的信息；额定电压信息输出部(13)，其将上述额定电压保持部(12)所保持的额定电压的信息输出到上述控制部(5)；电池温度检测部(14)，其检测上述电池单元(11)的温度；以及检测温度输出部(15)，其将由上述电池温度检测部(14)检测出的温度值输出到上述控制部(4)。控制部(5)在电池单元(11)的温度值超过根据上述额定电压确定的温度阈值时限制上述驱动部(4)的输出。

Description

电动工具

技术领域

本发明涉及一种电动工具。

背景技术

以往，已知有电动工具(例如参照专利文献1)。该专利文献1所述的电动工具具备有：电池组，其具有电池单元；以及电动工具主体，其接受来自电池组的电力的供给来由驱动部进行驱动。这种电动工具在电池单元中流通电流时在该电池单元中产生发热。该电池单元的发热不仅在充电时产生，在放电时也产生。

另外，电池单元在变成高温时有可能会劣化。因此，专利文献1的电动工具设置有检测电池单元的温度的温度传感器，在从该温度传感器获取到的温度值超过了规定值(温度阈值)的情况下要限制电动机的输出。

该专利文献1的电动工具根据电池组的类别来切换温度阈值。作为该电池组的类别，例如可举出锂离子电池、镍氢电池、镍镉电池等。由此，防止在电池单元放电时该电池单元变成高温。

专利文献1：日本特开2006-247821号公报

另外，根据电池组的类别来改变温度阈值的电动工具在使用了相同类别、不同额定电压的电池组的情况下，电池组的升温速度根据电池组的额定电压而不同。即，具有高额定电压的电池组有时导致电池单元的温度快速地到达温度阈值。因此，即使在电池单元的温度到达温度阈值后进行驱动部的控制，也根据电池组的额定电压不同而存在过冲导致的升温使电池单元变成高温从而不能防止电池单元劣化的加速。

发明内容

本发明是鉴于上述情形而作出的，其目的在于提供一种即使使用了高额定电压的电池组也能够有效地防止温度上升导致的电池组劣化的电动工具。

本发明的电动工具具备包含电池单元的电池组以及从上述电池组接受电力的供给来由驱动部进行驱动的电动工具主体，该电动工具的特征在于，上述电动工具主体具备控制上述驱动部的控制部，上述电池组具备：额定电压保持部，其保持有该电池组的额定电压的信息；额定电压信息输出部，其将上述额定电压保持部所保持的额定电压的信息输出到上述控制部；电池温度检测部，其检测上述电池单元的温度；以及检测温度输出部，其将由上述电池温度检测部检测出的温度值输出到上述控制部，其中，当上述电池单元的温度值超过根据上述额定电压确定的温度阈值时，上述控制部限制上述驱动部的输出。

另外，在该电动工具中，优选上述控制部在该控制部无法识别上述额定电压的信息的情况下，使用与最高额定电压相对应的温度阈值作为上述温度阈值，基于该温度阈值来限制驱动部的输出。

本发明的其它的电动工具具备包含电池单元的电池组以及从上述电池组接受电力的供给来由驱动部进行驱动的电动工具主体，该电动工具的特征在于，上述电动工具主体具备控制上述驱动部的控制部，上述电池组具备：额定电压保持部，其保持有该电池组的额定电压的信息；额定电压信息输出部，其将上述额定电压保持部所保持的额定电压的信息输出到上述控制部；电池温度检测部，其每隔规定时间检测上述电池单元的温度；以及检测温度输出部，其将由上述电池温度检测部检测出的温度值输出到上述控制部，上述控制部具有：温度比较判断部，其判断上述电池单元的温度值是否超过了温度阈值；超过连续次数计数部，其对上述温度比较判断部的超过了上述温度阈值的判断连续的次数进行计数；以及控制开始判断部，当通过上述超过连续次数计数部进行计数所得到的次数超过根据上述额定电压确定的计数阈值时，该控制开始判断部开始限制上述驱动部的输出。

另外，在该电动工具中，优选上述控制部在该控制部无法识别额定电压的信息的情况下，使用与最高额定电压相对应的计数阈值作为上述计数阈值，基于该计数阈值来限制上述驱动部的输出。

发明的效果

根据本发明的电动工具，即使使用了高额定电压的电池组也能够有效地防止温度上升导致的电池组劣化。

附图说明

本发明的目的以及特征通过如下的附图和优选的实施例的说明而变得明确。

图1是实施方式1的电动工具的框图。

图2是表示实施方式1的电动工具的电池组和电动工具主体的图。

图3是实施方式1的电动工具的电路图。

图4是表示实施方式1的电池组的电池单元的温度与时间的关系的曲线，(a)示出使用了额定电压比通常高的电池组的情况，(b)示出使用了额定电压比通常低的电池组的情况。

图5是表示参考例的电池组的电池单元的温度与时间的关系的曲线，(a)示出使用了通常的电池组的情况，(b)示出使用了额定电压比通常高的电池组的情况。

图6是实施方式2的电动工具的框图。

图7是表示使用了高额定电压的电池组的情况下的电池单元的温度与时间的关系的曲线，(a)示出实施方式2的控制，(b)示出参考例的控制。

具体实施方式

以下根据附图来说明本发明的实施方式。在所有附图中对相同或者类似的部分附加相同参照标记而省略说明。

如图2所示，实施方式1的电动工具具备有电池组1以及内置了驱动部4的电动工具主体3。电动工具的电池组1装卸自由地安装于电动工具主体3的把持部31的下端部的电池组安装部32。电动工具构成为由内置于电动工具主体3的驱动部4从电池组1接受电力的供给来进行驱动。电动工具在电动工具主体3内具有控制部5，通过该控制部5来控制从电池组1接受电力的供给来进行驱动的驱动部4。

电池组1具有多个电池单元11，向电动工具主体3的驱动部4供给电力。如图3所示，电池组1具备有上述的电池单元11、额定电压保持部12、额定电压信息输出部13、电池温度检测部14以及检测温度输出部15。如图2所示，电池组1将它们收容在电池组外壳10内。

电池单元11由多个二次电池单元构成。本实施方式的二次电池单元由锂电池构成。本实施方式的电池单元11的额定电压例如成为3.6V。电池单元11与设置成在电池组外壳10露出的电源输出端子16电连接。

额定电压保持部12保持有电池组1的额定电压的信息。额定电压保持部12由非易失性存储器、电阻等构成。例如，在额定电压保持部12由非易失性存储器构成的情况下，额定电压的信息由额定电压值的数据构成，在存储器内存储该数据。在额定电压保持部12由电阻构成的情况下，额定电压的信息由与该额定电压相对应的电阻值(换句话说，按每个额定电压而不同的电阻值)构成。在这种情况下，控制部5构成为识别与每个电阻值相关联的额定电压。

额定电压信息输出部13将额定电压保持部12所保持的额定电压的信息输出到电动工具主体3内的控制部5。本实施方式的额定电压信息输出部13由与额定电压保持部12电连接的信息输出端子构成。如图2所示，额定电压信息输出部13设置成在电池组外壳10露出。

电池温度检测部14检测电池单元11的温度。电池温度检测部14由温度检测元件(例如热敏电阻)构成。电池温度检测部14将检测出的电池单元11的温度变换为电信息并设为能够输出的状态。

检测温度输出部15将由电池温度检测部14检测出的温度值输出到电动工具主体3内的控制部5。检测温度输出部15由与电池温度检测部14电连接的温度输出端子构成。如图2所示，检测温度输出部15设置成在电池组外壳10露出。

这种结构的电池组1装卸自由地安装于电动工具主体3的把持部31的下端的电池组安装部32。

如图3所示，电动工具主体3具备有驱动部4、控制该驱动部4的控制部5、与信息输出端子连接的信息输入端子33以及与温度输出端子连接的温度输入端子34。另外，电动工具主体3还具备有触发开关35以及与触发开关35联动地进行驱动的启动/停止(ON/OFF)的供电开关部36。如图2所示，电动工具主体3的轮廓由主体外壳37构成。主体外壳37将驱动部4的一部分、控制部5、信息输入端子33、温度输入端子34、触发开关35、供电开关361等收容在内部。

驱动部4使旋转输出部42进行旋转驱动。驱动部4具备有成为驱动源的电动机M以及与该电动机M连接来向旋转输出部42传递动力的动力传递部(未图示)。旋转输出部42构成为装卸自由地安装前端工具。驱动部4被设置成电动机M以及动力传递部收容在主体外壳37内而旋转输出部42从主体外壳37的一端露出。

控制部5具备有进行电动工具的电控制的控制电路51以及接受从该控制电路51输出的信号来进行电动机M的驱动控制的驱动控制部52。

控制电路51以微处理器为主结构要素。控制电路51经由信息输入端子33以及信息输出端子与额定电压保持部12电连接。控制电路51经由温度输入端子34以及温度输出端子与电池温度检测部14电连接。控制电路51经由电源输入端子38以及电源输出端子16与电池单元11电连接。此外，在后面说明控制电路51的详细的结构。

驱动控制部52与电动机M以及控制电路51电连接来进行电动机M的转速控制。本实施方式的驱动控制部52由开关元件构成。驱动控制部52接受从控制电路51输出的信号，通过将开关元件设为接通/断开(ON/OFF)来进行电动机M的转速控制。

信息输入端子33与控制电路51电连接，设置在主体外壳37的电池组安装部32内。电池组1安装于电池组安装部32时，信息输入端子33与电池组1的信息输出端子即额定电压信息输出部13连接。

温度输入端子34与控制部5电连接，设置在主体外壳37的电池组安装部32内。电池组1安装于电池组安装部32时，温度输入端子34与电池组1的温度输出端子即检测温度输出部15连接。

触发开关35与突出退回自由地设置于主体外壳37的把持部31的触发手柄351联动。触发开关35与其接通/断开(ON/OFF)联动地将供电开关361设为接通/断开(ON/OFF)。当用户拉入触发手柄351而将触发开关35接通(ON)时，与其联动地将供电开关361接通(ON)，由此通过供电开关361和恒压源39对控制电路51供电。

如图3所示，触发开关35具备有可变电阻器352，该可变电阻器352的电阻值与触发手柄351的拉入操作量相应地变化。当用户拉入触发手柄351时，触发开关35设定与该拉入操作量相应的电阻值，控制电路51接受该电阻值并向驱动控制部52输出信号使电动机M以与该电阻值相应的转速进行驱动。此外，如果用户完全拉入触发手柄351，则电动机M以满转速进行驱动。另一方面，当用户放开触发手柄351使触发手柄351回到原来的位置而使触发开关35断开时，触发开关35使电动机M的电压输入端子间短路，由此对电动机M的驱动进行制动。

在此，电动工具在用户操作触发手柄351而使触发手柄351持续接通(ON)时，在电池组1的电池单元11中电流持续流通，由此电池单元11的温度上升。但是，当电池单元11暴露于高温时性能的劣化变得显著。因此，本实施方式的电动工具构成为检测电池单元11的温度，当该电池单元11的温度超过温度阈值时，控制部5限制电动机M的输出。特别是，本实施方式中的温度阈值是根据电池组1的额定电压来决定的。以下进行说明。

如图1所示，控制电路51具备有存储有不同的多个温度阈值的阈值存储器61、获取存储在阈值存储器61中的温度阈值的温度阈值获取部62以及比较电池单元11的温度与温度阈值的比较判断部63。

阈值存储器61预先存储有与多个电池组1的额定电压相对应的温度阈值。换句话说，阈值存储器61将第一额定电压和与其相对应的第一温度阈值相关联地进行存储，并且将第二额定电压和与其相对应的第二温度阈值相关联地进行存储。同样地，将第三额定电压、第四额定电压··和与其相对应的第三温度阈值、第四温度阈值··分别相关联地进行存储。

温度阈值获取部62与信息输入端子33连接，当电池组1安装于电动工具主体3时，与作为电池组1的信息输出端子即额定电压信息输出部13电连接。当从额定电压信息输出部13输入额定电压信息时，温度阈值获取部62从阈值存储器61获取与其相对应的温度阈值。例如，在电池组1的额定电压为第一额定电压的情况下，当从额定电压信息输出部13输入第一额定电压的信息时，温度阈值获取部62从阈值存储器61获取第一温度阈值。

另外，在无法识别从额定电压信息输出部13输入的额定电压信息的情况下，温度阈值获取部62获取存储于阈值存储器61的温度阈值中的与最高额定电压相对应的温度阈值。

温度阈值获取部62将这样从阈值存储器61获取到的温度阈值的信息输出到比较判断部63。

比较判断部63与温度输入端子34连接，当电池组1安装于电动工具主体3时，与电池组1的温度输出端子即检测温度输出部15电连接。由此，从电池温度检测部14对比较判断部63输入电池单元11的温度值的数据。当从电池温度检测部14输入温度值的数据且从温度阈值获取部62输入温度阈值的信息时，比较判断部63对电池单元11的温度值与根据额定电压确定的温度阈值进行比较。比较判断部63在判断为电池单元11的温度值超过了根据额定电压确定的温度阈值时，向驱动控制部52输出限制电动机M的输出这种意思的信号。

驱动控制部52当从比较判断部63接收到驱动控制信号时，基于该驱动控制信号控制电动机M的驱动。此时，驱动控制部52限制电动机M的输出，但是作为该限制，也可以停止电动机M的驱动，或者也可以控制成不是停止电动机M而是降低电动机41的转速。

这样，本实施方式的电动工具使用根据电池组1的额定电压确定的温度阈值来进行电池单元11的温度值是否超过温度阈值的判断。由此，在高额定电压的电池组1安装于电动工具的情况下，能够将温度阈值设定为从最大允许温度值(温度阈值A)减去高额定电压的电池组1的过冲导致的升温部分所得到的低的值(温度阈值B)(参照图4的(a))。另外，在使用了低额定电压的电池组1的情况下，能够将温度阈值设定为比高额定电压的温度阈值B高的值(温度阈值C)(参照图4的(b))。此外，这里所说的最大允许温度值(温度阈值A)是指难以给电池单元11的性能带来不良影响的最大的温度值。

另外，以往的电动工具为了保护电池组1的电池单元11，将基于温度阈值A并考虑了过冲导致的升温的温度阈值设定为相同以避免达到温度阈值A(即，最大允许温度值)(参照图5的(a))。

另外，关于温度阈值，当假定过冲导致的升温大的情况而设定为远低于温度阈值A时，在使用了过冲小的低额定电压的电池组1的情况下，温度阈值变得过低。也就是说，在这种情况下，当使用电动工具时频繁地进行驱动部4的输出的限制，可能产生进行过度限制那样的事态。

另一方面，当作为温度阈值而设定为比温度阈值A稍低的温度时，在使用了过冲导致的升温大的高额定电压的电池组1的情况下，导致电池组1的温度超过温度阈值A(参照图5的(b))。是因为高额定电压的电池组1由于使用而急剧地升温。

关于这点，本实施方式的电动工具根据电池组1的额定电压来决定温度阈值，因此能够使用按每个该额定电压而不同的温度阈值来进行驱动部4的输出的限制(图4的(a)(b))。因此，能够防止过度地进行驱动部4的输出的限制并且防止电池组1的劣化。

另外本实施方式的电动工具在温度阈值获取部62无法识别额定电压信息的情况下，获取与最高额定电压相对应的温度阈值作为温度阈值。因此，即使额定电压的信息没有传递到控制部5，也能够防止电池组1的电池单元11变成高温而导致劣化。

接着，根据图6、7来说明实施方式2。此外，实施方式2与实施方式1的大部分相同，因此在相同的部分附加相同标记而省略说明，主要说明不同的部分。

本实施方式的电动工具与实施方式1的结构的不同点在于控制部5的控制电路51的结构以及电池温度检测部2的结构，其它的结构相同。

本实施方式的电池温度检测部2每隔规定时间检测电池单元11的温度。电池温度检测部2由温度检测元件(例如热敏电阻)构成。电池温度检测部2将检测出的电池单元11的温度变换为电信息并设为能够输出的状态。

如图6所示，本实施方式的控制电路51具备有温度比较判断部71、具有计数阈值存储部721和温度阈值存储部722的阈值存储器72、超过连续次数计数部73、计数阈值获取部74以及控制开始判断部75。

温度比较判断部71与温度输入端子34连接(参照图3)，当电池组1安装于电动工具主体3时，与温度输出端子即检测温度输出部15电连接。由此，从电池温度检测部2对温度比较判断部71输入电池单元11的温度值的数据。当从电池温度检测部2输入温度值的数据时，温度比较判断部71获取存储在阈值存储器72中的规定的温度阈值。由此，温度比较判断部71判断电池单元11的温度值是否超过了规定的温度阈值。温度比较判断部71将进行该判断得到的信息输出到超过连续次数计数部73。

超过连续次数计数部73在温度比较判断部71判断为“电池单元11的温度值超过了温度阈值”的情况下，在计数部进行“+1”计数。另一方面，超过连续次数计数部73在温度比较判断部71判断为“电池单元11的温度值为温度阈值以下”的情况下，将目前为止在计数部中计数得到的计数复位。换句话说，超过连续次数计数部73对电池单元11的温度值超过了温度阈值这样的判断连续的次数进行计数。

阈值存储器72具备有存储了计数阈值的计数阈值存储部721以及存储了规定的温度阈值的温度阈值存储部722。

计数阈值存储部721预先存储有多个与电池组1的额定电压相对应的计数数的阈值(以下称为计数阈值)。换句话说，计数阈值存储部721将第一额定电压和与其相对应的第一计数阈值相关联地进行存储，并且将第二额定电压和与其相对应的第二计数阈值相关联地进行存储。同样地，将与第三额定电压、第四额定电压··和相对应的第三计数阈值、第四计数阈值··分别相关联地进行存储。

温度阈值存储部722存储规定的温度阈值。温度阈值存储部722与实施方式1不同，存储有固定的温度阈值。

计数阈值获取部74与信息输入端子33连接，当电池组1安装于电动工具主体3时，与信息输出端子即额定电压信息输出部13连接。当从额定电压信息输出部13输入额定电压信息时，计数阈值获取部74从阈值存储器72获取与其相对应的计数阈值。例如，在电池组1的额定电压为第一额定电压的情况下，当从额定电压信息输出部13输入第一额定电压的信息时，计数阈值获取部74从阈值存储器72获取第一计数阈值。

另外，计数阈值获取部74在无法识别从额定电压信息输出部13输入的额定电压信息的情况下，获取存储于阈值存储器72的计数阈值中的与最高额定电压相对应的计数阈值。

计数阈值获取部74将这样从阈值存储器72获取到的计数阈值的信息输出到控制开始判断部75。

控制开始判断部75在被输入了从超过连续次数计数部73输出的数据和从计数阈值获取部74输出的计数阈值的数据时，对超过连续次数计数部73的计数数与计数阈值进行比较。控制开始判断部75在判断为上述计数数超过了根据额定电压确定的计数阈值时，向驱动控制部52输出开始电动机M的输出限制这种意思的信号。

这样，本实施方式的电动工具每隔规定时间检测电池单元11的温度，基于该温度判断是否开始驱动部4的输出限制，因此能够准确地进行驱动部4的输出限制。

本实施方式的电动工具每隔规定时间检测电池单元11的温度，将电池单元11的各次的测量温度中超过规定的温度阈值且其连续的次数计数为计数数。而且，在该计数数达到规定的次数的情况下第一次开始驱动部4的输出限制。通常，当进行控制使得开始进行这种驱动部4的输出限制时，在电池单元11的温度达到规定的温度阈值后产生延时(参照图7的(b))。此时，在使用了高额定电压的电池组1的情况下，还考虑在该延时期间急剧地升温。

关于这点，本实施方式的电动工具根据额定电压来决定计数阈值，因此在使用了高额定电压的电池组1的情况下，能够使用少的计数阈值来减少延时(参照图7的(a))。另外，本实施方式的电动工具在使用了低额定电压的电池组1的情况下，能够使用多的计数阈值来与状况对应地进行准确的动作。

由此，本实施方式的电动工具在使用了高额定电压的电池组1的情况下，也能够极力防止由于从达到温度阈值起到控制开始为止的延时而电池单元11的温度值大幅升温。因而，根据本实施方式的电动工具，能够防止电池组1的劣化。

另外，本实施方式的电动工具在计数阈值获取部74无法识别额定电压信息的情况下，获取与最高额定电压相对应的计数阈值作为计数阈值。因此，即使由于某些情况而额定电压的信息没有传达到控制部5，也能够防止电池组1的电池单元11变成高温而劣化。

此外，实施方式2的温度阈值使用了固定的温度阈值，但是，也可以如实施方式1那样根据电池组1的额定电压来决定温度阈值。

以上说明了本发明的优选的实施方式，但是本发明不限于这些特定的实施方式，能够进行不超出权利要求范围的多种变更以及变形，其也属于本发明的范围内。

Claims

1.一种电动工具，具备包含电池单元的电池组以及从上述电池组接受电力的供给来由驱动部进行驱动的电动工具主体，该电动工具的特征在于，

上述电动工具主体具备控制上述驱动部的控制部，

上述电池组具备：

额定电压保持部，其保持有该电池组的额定电压的信息；

额定电压信息输出部，其将上述额定电压保持部所保持的额定电压的信息输出到上述控制部；

电池温度检测部，其检测上述电池单元的温度；以及

检测温度输出部，其将由上述电池温度检测部检测出的温度值输出到上述控制部，

其中，当上述电池单元的温度值超过根据上述额定电压确定的温度阈值时，上述控制部限制上述驱动部的输出。

2.根据权利要求1所述的电动工具，其特征在于，

上述控制部在该控制部无法识别上述额定电压的信息的情况下，使用与最高额定电压相对应的温度阈值作为上述温度阈值，基于该温度阈值来限制上述驱动部的输出。

3.一种电动工具，具备包含电池单元的电池组以及从上述电池组接受电力的供给来由驱动部进行驱动的电动工具主体，该电动工具的特征在于，

上述电动工具主体具备控制上述驱动部的控制部，

上述电池组具备：

额定电压保持部，其保持有该电池组的额定电压的信息；

电池温度检测部，其每隔规定时间检测上述电池单元的温度；以及

上述控制部具有：

温度比较判断部，其判断上述电池单元的温度值是否超过了温度阈值；

超过连续次数计数部，其对上述温度比较判断部的超过了上述温度阈值的判断连续的次数进行计数；以及

控制开始判断部，当通过上述超过连续次数计数部进行计数所得到的次数超过根据上述额定电压确定的计数阈值时，该控制开始判断部开始限制上述驱动部的输出。

4.根据权利要求3所述的电动工具，其特征在于，

上述控制部在该控制部无法识别额定电压的信息的情况下，使用与最高额定电压相对应的计数阈值作为上述计数阈值，基于该计数阈值来限制上述驱动部的输出。