CN104779656B - 电动作业设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电动作业设备。在具有当电池过负荷时、过放电时将从电池向致动器的电源供给路径切断的保护功能的电动作业设备中，能够通过该保护功能可靠地保护电池。在触发开关(22)被操作来驱动电机(30)时，若检测到过放电或者过负荷，则利用开关元件(Q1)使向电机(30)的电源供给路径切断。然后，判断是否可以停止来自电池(50)的放电，若无法停止放电，则利用切断开关(70)使向电机(30)的电源供给路径切断。另外，若即使将切断开关(70)切断也无法停止电池(50)放电，则利用由熔断器构成的切断开关(72)使向电机(30)的电源供给路径切断。

Description

电动作业设备

技术领域

本发明涉及具备从电池接受电源供给而进行动作的致动器的电动作业设备。

背景技术

在电动工具、电动除尘机等电动作业设备中设置有在它们动作时若检测到电池的过负荷或者过放电，则将从电池向致动器的电源供给路径切断来防止电池劣化的保护功能(例如，参照专利文献1等)。

专利文献1：日本特开2012－135849号公报

然而，在以往的电动作业设备中，当检测到电池的过负荷或者过放电时，只是使设置在从电池向致动器的电源供给路径中的切断元件(在引用文献1中为FET)成为切断状态。

因此，在切断元件发生短路故障的情况下，无法通过上述保护功能来切断电源供给路径，存在电池继续放电而导致电池劣化这一问题。

发明内容

本发明鉴于这样的问题而提出，其目的在于，在具有当电池过负荷时、过放电时将从电池向致动器的电源供给路径切断来保护电池的保护功能的电动作业设备中，能够通过该保护功能更可靠地保护电池不受过负荷、过放电影响。

在为了实现上述目的而采取的技术方案1所记载的电动作业设备中，当从电池向致动器供给电源时，若由异常检测单元检测出电池的过负荷或者过放电，则控制单元利用在从电池向致动器的电源供给路径设置的第一切断元件切断电源供给路径。

另外，若利用第一切断元件使电源供给路径切断，则控制单元判断来自电池的放电是否停止，若来自电池的放电未停止，则利用与第一切断元件不同的第二切断元件切断电源供给路径。

因此，根据技术方案1所记载的电动作业设备，在因第一切断元件的短路故障、从控制单元向第一切断元件的切断信号路径的故障等而无法将电源供给路径切断时，控制单元能够利用第二切断元件切断电源供给路径。

因此，在由异常检测单元检测出电池的过负荷或者过放电时，能够使来自电池的放电更可靠地停止而对电池进行保护。

另外，根据技术方案1所记载的电动作业设备，通过使第一切断元件与第二切断元件双方同时动作，不切断电源供给路径，在优先使第一切断元件动作，无法利用第一切断元件将来自电池的放电停止时，使第二切断元件动作。结果，可减少利用第二切断元件切断电源供给路径的频度而降低第二切断元件的故障率。

接下来，在技术方案2所记载的电动作业设备中，控制单元根据在电源供给路径中流动的电流、电池的电压变化、以及电池或者电动作业设备的温度变化的至少一个，来判断来自电池的放电停止。

即，在无法利用第一切断元件将电源供给路径切断的情况下，即使控制单元将第一切断元件切换成切断状态，也在电源供给路径中持续流动负荷电流，电池击穿电压低，电池或者电动作业设备的温度上升。

对于这些参数中的在电源供给路径中流动的电流而言，若电源供给路径被切断则迅速降低而最终成为零，所以通过检测值与阈值的比较能够判断来自电池的放电停止。

与此相对的，由于电池电压、温度在利用第一切断元件将电源供给路径切断时也发生变化，所以仅根据检测值难以判断来自电池的放电是否停止。但是，在能够利用第一切断元件将电源供给路径切断时和无法切断时，电池电压、温度的检测值的变化不同。

鉴于此，在技术方案2中，在利用第一切断元件将电源供给路径切断后，检测电源供给路径中流动的电流、电池电压或者电池或电动作业设备的温度，根据该检测出的电流值、电池电压的变化或者检测温度的变化来判断来自电池的放电停止。

结果，根据技术方案2所记载的电动作业设备，在利用第一切断元件使电源供给路径切断之后能够更准确地判断来自电池的放电是否停止，并且将第二切断元件的动作抑制为必要的最小限度，能够降低第二切断元件的故障率。

接下来，在技术方案3所记载的电动作业设备中，致动器以及第一切断元件设置在电动作业设备主体，电池以及第二切断元件被设置在与电动作业设备主体连接来进行向致动器的电源供给的电池组。

因此，根据技术方案3所记载的电动作业设备，通过将第一切断元件与电动作业设备中的致动器驱动用的开关元件(例如向电机的通电电流控制用的开关元件)兼用，能够减小电池的尺寸，降低成本。

另外，在由电动作业设备主体和电池组构成电动作业设备的情况下，除了致动器、致动器驱动用的开关元件之外，在电动作业设备主体还设置有对开关元件进行驱动控制的控制部、显示电池的剩余容量等的显示部、用于照亮作业位置的照明部等。

而且，若将第一切断元件设置于电池组，将从电池组向电动作业设备主体的电源供给路径切断，则导致向控制部、显示部、照明部等的电源供给路径也被切断。

但是，在通过如技术方案3所记载那样将第一切断元件设置于电动作业设备主体，而利用第一切断元件将向致动器的电源供给路径切断的情况下，能够使向控制部、显示部、照明部等的电源供给继续。

接下来，在技术方案4所记载的电动作业设备中，第二切断元件若暂时切断电源供给路径则保持该切断状态，若电池组被从电动作业设备主体卸下，则上述第二切断元件将电源供给路径的切断解除。

另外，在技术方案5所记载的电动作业设备中，第二切断元件若暂时切断电源供给路径则保持该切断状态，若电池组被安装于进行向电池的充电的充电器(换言之，电池组被从电动作业设备主体卸下时)，则将电源供给路径的切断解除。

结果，根据技术方案4以及技术方案5所记载的电动作业设备，在电池组与电动作业设备主体连接的状态下，第二切断元件被从切断状态切换成接通状态，可防止电动作业设备主体侧的致动器变得能够进行驱动。

其中，在实现技术方案4、5所记载的电动作业设备的情况下，可以由若暂时被切换成切断状态则能够保持该状态的自保持型的开关元件构成第二切断元件。

但是，若如技术方案6所记载那样由能够基于来自控制单元的控制信号来对接通/切断切换的开关元件构成第二切断元件，则可以由晶体管等构成开关元件，能够使装置构成简单。

此外，在如技术方案6所记载那样构成第二切断元件的情况下，控制单元需要被设置于电池组。即，通过将控制单元设置于电池组，在电池组被从电动作业设备主体卸下时，或者电池组与充电器连接时，能够将第二切断元件对电源供给路径的切断解除。

接下来，在技术方案7所记载的电动作业设备中，若使第二切断元件进行切断，则控制单元判断来自电池的放电是否已停止。而且，若来自电池的放电未停止，则上述控制单元利用多个切断元件中的与第一切断元件以及第二切断元件不同的第三切断元件切断电源供给路径。

因此，根据技术方案7所记载的电动作业设备，在即使将第一切断元件以及第二切断元件按顺序切换成切断状态，也无法将来自电池的放电停止的情况下，能够利用第三切断元件切断电源供给路径，来使来自电池的放电停止。

因此，根据技术方案7所记载的电动作业设备，在利用异常检测单元检测出电池的过负荷或者过放电时，能够比技术方案1～技术方案6所记载的方案更可靠地使来自电池的放电停止而对电池进行保护。

此外，在如技术方案3～技术方案6所记载的电动作业设备那样电动作业设备由电动作业设备主体和电池组构成的情况下，第三切断元件可以如技术方案8所记载那样与电池以及第二切断元件一同设置于电池组。

另外，该情况下，第三切断元件可以如技术方案9所记载那样，由保护电路构成，上述保护电路具备通过熔断而将电源供给路径切断的熔断部、和通过通电而发热来使熔断部熔断的加热部，控制单元在利用第三切断元件切断电源供给路径时，通过从电池向加热部通电来使熔断部熔断。

即，根据技术方案9所记载的电动作业设备，在利用第一切断元件以及第二切断元件将电源供给路径切断而无法停止来自电池的放电的情况下，通过利用第三切断元件切断电源供给路径，能够使设置有第三切断元件的电池组无法作为电动作业设备主体的电源而使用。

然而，在如技术方案9所记载那样构成了第三切断元件以及控制单元的情况下，可认为即使控制单元从电池向第三切断元件的加热部通电，也会因电池电压的降低而无法使加热部充分发热，不能将熔断部熔断。

因此，在技术方案9所记载的电动作业设备中，控制单元可如技术方案10所记载那样构成为，在利用第三切断元件切断电源供给路径时，若电池电压没有达到规定电压，则等待电池电压恢复到规定电压，然后从电池向加热部通电，上述规定电压是指能够向加热部供给能够使熔断部熔断的电力的电压。

即，由此，能够通过从电池向加热部的通电来使熔断部可靠地熔断，然后无法使用电池组。

附图说明

图1是表示实施方式的电动工具整体的结构的侧视图。

图2是表示安装在电动工具主体的电池组(battery pack)的外观的立体图。

图3是表示包括电池组的电动工具整体的电路结构的框图。

图4是表示在电池组的充电中使用的充电器的结构的框图。

图5是表示由电池组内的控制电路执行的异常判定处理的流程图。

图6是表示由电池组内的控制电路执行的切断解除处理的流程图。

图7是表示异常判定处理的变形例的流程图。

附图标记说明：10…电动工具主体，22…触发开关，30…电机，32…驱动电路，Q1…开关元件，34…控制电路，36…电源电路，38…检测电路，L1A、L2A…正极侧电源线，L1B、L2B…负极侧电源线，40…电池组，42…连接部，44…电源端子部，46…连接端子部，50…电池，B1～Bn…电池单元，54…放电电流检测电路，56…过负荷判定电路，58…电池电压检测电路，60…控制电路，62、64…热敏电阻，66…调节器，68…充电器检测电路，70、72…切断开关，F1～F3…保护电路，72a…熔断部，72b…加热部，74…偏压电路，76…状态判定电路，80…充电器，82…输入整流电路，84…充电用开关电源电路，86…控制电路，88…电源电路。

具体实施方式

以下，利用附图针对应用了本发明的实施方式进行说明。

其中，本发明并不局限于以下的实施方式，只要属于本发明的技术范围，当然能够采用各种方式。

[电动工具整体的结构]

如图1所示，本实施方式的电动工具具备：构成为所谓驱动钻机的电动工具主体10、和以能够装卸的方式安装于电动工具主体10并对电动工具主体10进行电源供给的电池组40。

电动工具主体10具备：电机壳体14、位于电机壳体14的前方的齿轮壳体16、位于齿轮壳体16的前方的钻机卡盘18、和位于电机壳体14的下方的手柄把手20。

电机壳体14收容有产生驱动钻机卡盘18而使其旋转的驱动力的电机30(参照图3)。

齿轮壳体16收容有将电机30的驱动力传递至钻机卡盘18的齿轮机构(未图示)。

钻机卡盘18具备以装卸自如的方式在该钻机卡盘18的前端部安装工具头(未图示)的安装机构(未图示)。

手柄把手20被成形为电动工具的使用者能够单手把持该手柄把手20。而且，在手柄把手20的上部前方设置有电动工具的使用者用于驱动/停止电机30的触发开关22。

另外，在手柄把手20的下端部设置有用于以能够装卸的方式对电池组40进行安装的电池组安装部24。该电池组安装部24构成为通过电动工具的使用者使电池组40向电动工具主体10的前方滑动，能够将电池组40从电池组安装部24脱离。

即，如图2所示，在电池组40的上部形成有用于与电动工具主体10的电池组安装部24、充电器80(参照图4)连接的连接部42。另外，在连接部42设置有用于与电动工具主体10以及充电器80电连接的电源端子部44以及连接端子部46。

另一方面，电池组40在具有连接部42的壳(参照图2)内收纳了能够经由连接部42进行充放电的电池50(参照图3)。

而且，电池组40通过经由连接部42安装于电动工具主体10，能够经由设置于连接部42的电源端子部44以及连接端子部46与电动工具主体10的内部电路电连接，向电动工具主体10供给直流电源(参照图3)。

另外，同样地电池组40通过经由连接部42安装于充电器80(参照图4)，能够经由电源端子部44以及连接端子部46与充电器80侧的充电电路电连接，从充电器80向电池50进行充电。

[电动工具主体的电路结构]

如图3所示，在电动工具主体10中具备正极侧端子26A、负极侧端子26B作为用于与电池组40的电源端子部44连接的端子，并具备连接端子28A作为同样用于与连接端子部46连接的端子。

正极侧端子26A经由触发开关22以及正极侧电源线L1A与电机30的一端连接，负极侧端子26B经由向电机30的通电控制用的开关元件Q1以及负极侧电源线L1B与电机30的另一端连接。

在本实施方式中，电机30例如由带电刷的直流电机构成，当触发开关22为接通状态时，通过开关元件Q1经由驱动电路32被接通而通电、旋转。

其中，在电机30上连接有用于将开关元件Q1关断(turnoff)时在负极侧电源线L1B中产生的高电压返回到正极侧电源线L1A的二极管(所谓续流二极管)D1。另外，开关元件Q1由n沟道MOSFET构成，从驱动电路32经由电阻R1向栅极输入驱动信号。

另外，在电动工具主体10设置有控制电路34，该控制电路34由以CPU、ROM、RAM为中心的微机构成且按照来自电池组40的指令而经由驱动电路32控制开关元件Q1的接通/断开状态。

另外，在电动工具主体10还设置有电源电路36、以及检测触发开关22的操作量的检测电路38，上述电源电路36在触发开关22为接通状态时从电池组40接受电源供给来向控制电路34、驱动电路32进行电源供给。

而且，控制电路34若从电源电路36接受电源供给(电源电压Vdd)而起动，则通过与后述的电池组40内的控制电路60之间进行通信，来通知电池组40已被安装于电动工具主体10。

另外，控制电路34通过根据由检测电路38检测到的触发开关22的操作量向驱动电路32输出控制信号，从而控制电机30的旋转速度。

另外，在控制电路34连接有LED35，控制电路34在动作时使LED35点亮，来将其处于动作中这一意思通知给使用者。

[电池组的电路结构]

而且，电池组40具备设置于电源端子部44的正极侧端子44A以及负极侧端子44B、设置于连接端子部46的连接端子46A～46D、电池50、电池状态检测用的AFE(Analog FrontEnd：模拟前置)52、以及控制电路60。

在正极侧端子44A经由正极侧电源线L2A连接有电池50的正极侧端子50A，在负极侧端子44B经由负极侧电源线L2B连接有电池50的负极侧端子50B。其中，电池50的负极侧端子50B与电池组40内的接地线连接。另外，将正极侧电源线L2A中的从切断开关72到电源端子部44的正极侧端子44A为止的路径定义为路径L2Aa，将负极侧电源线L2B中的从切断开关70到电源端子部44的负极侧端子44B为止的路径定义为路径L2Ba。

而且，在将电池组40安装于电动工具主体10时，正极侧端子44A与电动工具主体10的正极侧端子26A连接，负极侧端子44B与电动工具主体10的负极侧端子26B连接，连接端子46A与电动工具主体10的连接端子28A连接。

另外，控制电路60与电动工具主体10内的控制电路34同样地，由以CPU60a、ROM60b、RAM60c为中心的微机构成。并且，控制电路60具备作为非易失性存储器的闪存ROM60d。

而且，在将电池组40安装于电动工具主体10时，控制电路60经由连接端子46A以及连接端子28A与电动工具主体10内的控制电路34连接，能够与控制电路34之间进行双向通信。

其中，在将电池组40安装于充电器80时，连接端子46B～46D与充电器80侧的连接端子部连接，在将电池组40安装于电动工具主体10时，连接端子46B～46D为开放状态。

另外，连接端子46D与正极侧端子44A同样地，与正极侧电源线L2A连接，被用于在将电池组40安装于充电器80时，与负极侧电源线L2B之间从充电器80获取充电电压，对电池50供给充电电流。

电池50通过在正极侧端子50A与负极侧端子50B之间以串联的方式连接多个电池单元B1、B2、…Bn而构成，产生用于驱动电机30的驱动电压(例如直流36V)。

其中，电池单元B1、B2、…Bn例如由单体产生3.6V的直流电压的锂离子电池构成。

AFE52是构成为按照来自控制电路60的指令来检测构成电池50的电池单元B1、B2、…Bn的单元电压并且对经由设置于负极侧电源线L2B的电流检测用电阻SR向电池50的充电电流、来自电池50的放电电流进行检测的模拟电路。而且，由AFE52检测出的单元电压、充放电电流被输入至控制电路60。

另外，在电流检测用电阻SR连接有检测放电电流的放电电流检测电路54，在放电电流检测电路54连接有判定放电电流是否达到规定的过负荷判定阈值的过负荷判定电路56。而且，放电电流检测电路54的检测结果以及过负荷判定电路56的判定结果也被输入至控制电路60。

其中，放电电流检测电路54用于根据电流检测用电阻SR的两端的电位差来检测放电电流，由运算放大器所形成的差动放大电路构成。另外，过负荷判定电路56由将来自放电电流检测电路54的输出电压与作为过负荷判定阈值的基准电压进行比较的比较器构成。

另外，在电池组40还设置有检测电池电压VB的电池电压检测电路58、检测电池50的单元温度TH1的热敏电阻62、以及对形成有上述各电路、电源线的基板的温度TH2进行检测的热敏电阻64。而且，由这些各部检测出的电池电压VB、单元温度TH1、以及基板温度TH2也被输入至控制电路60。

其中，电池电压检测电路58构成为利用电阻R2、R3对电池50的两端电压VB进行分压，并将该分压电压向控制电路60输入。另外，作为温度检测元件的热敏电阻62、64分别在与电阻R4、R5之间将由电池组40内的调节器66生成的电源电压Vcc进行分压，并将该分压电压作为单元温度TH1以及基板温度TH2的检测结果，输入至控制电路60。

调节器66从正极侧电源线L2A或者后述的充电器80接受电源供给，生成内部电路驱动用的电源电压(直流恒压)Vcc。

即，在调节器66的输入侧分别连接有二极管D2以及二极管D3的阴极。而且，二极管D2的阳极经由断路开关(shutdown switch)SW1与电池组40内的正极侧电源线L2A连接，二极管D3的阳极与用于从后述的充电器80获取充电器侧电源电压Vdd的连接端子46C连接。

断路开关SW1根据由控制电路60输出的断路信号被切换为断开状态，若电池50正常，则被保持为接通状态。

即，若电池组40被长期放置等，电池50不断进行放电，电池电压VB显著降低，则为了防止电池50过放电，控制电路60输出断路信号来将断路开关SW1切换成断开状态。

因此，在断路开关SW1为接通状态的通常时，调节器66被输入从电池50经由正极侧电源线L2A供给的电池电压VB、和由充电器80供给的电源电压Vdd中较大的一方。

与此相对的，在断路开关SW1为断开状态时，若电池组40未被安装于充电器80，则由于调节器66无法生成电源电压Vcc，所以控制电路60停止动作。

然而，若在该状态下，电池组40被安装于充电器80而从充电器80向连接端子46C供给电源电压Vdd，则调节器66以该电源电压Vdd生成电池组40的内部电路驱动用的电源电压Vcc。

其结果，控制电路60起动，在控制电路60的控制下，开始从充电器80向电池50充电。

另外，接下来，在电池组40具备根据连接端子46C被输入的电源电压Vdd来检测电池组40被安装于充电器80的充电器检测电路68、使负极侧电源线L2B切断的切断开关70、以及使正极侧电源线L2A切断的切断开关72。

这里，切断开关70由通过将漏极彼此、源极彼此连接而相互以并联的方式连接的一对开关元件Q2、Q3构成。而且，通过将漏极配置于电池组40的负极侧端子44B侧、将源极配置于电池50的负极侧端子50B侧而被设置在负极侧电源线L2B上。

开关元件Q2、Q3由n沟道MOSFET构成，能够通过设置在正极侧电源线L2A与负极侧电源线L2B之间的共用的偏压电路74而同时接通/断开。

即，偏压电路74由根据来自控制电路60的信号而接通、断开的控制开关SW2、电阻R6与电阻R7的串联电路构成。而且，串联电路的控制开关SW2侧端部与正极侧电源线L2A连接，电阻R7侧端部与负极侧电源线L2B连接。

另外，电阻R6与电阻R7的连接点与各开关元件Q2、Q3的栅极连接，并且，在该电阻R7上以并联的方式连接有使栅极电压稳定化的电容器C1。

因此，若控制开关SW2为接通状态下，开关元件Q2、Q3的栅极被施加规定的偏压电压，开关元件Q2、Q3成为接通状态，则负极侧电源线L2B变成接通状态，流过针对电池50的充/放电电流。

而且，此时，由于向两个开关元件Q2、Q3分流流动充/放电电流，所以与由一个FET构成开关元件的情况相比，开关元件Q2、Q3可利用允许电流小的开关元件。或者，还能够通过利用开关元件Q2、Q3的允许电流大的开关元件而流过更大的电流。

另外，若控制开关SW2成为断开状态，不对开关元件Q2、Q3的栅极施加偏压电压，则开关元件Q2、Q3都变成断开状态，负极侧电源线L2B被切断。

其中，检测基板温度TH2的热敏电阻64被配置在构成切断开关70的开关元件Q2、Q3的附近。

这是因为若从电池50经由切断开关70向电动工具主体10流动的放电电流变大(换言之，若电池50成为过负荷状态)，则切断开关70的温度变高。

即，在本实施方式中，在控制电路60中，能够根据借助热敏电阻64而检测的基板温度TH2，来判定电池50的过负荷状态。

另一方面，切断开关72由具有设置在正极侧电源线L2A上的熔断部72a、和因通电而发热来使熔断部72a熔断的加热部(详细而言为发热电阻体)72b的三个保护电路F1～F3构成。

为了使向电池50的充/放电电流分流而减少流向各熔断部72a的电流，各保护电路F1～F3相互以并联的方式连接。因此，与由一个保护电路构成切断开关72的情况相比，各保护电路F1～F3能够利用允许电流小的元件。或者，还能够通过利用保护电路F1～F3的允许电流大的元件而流过更大的电流。

而且，在各保护电路F1～F3中，加热部72b的一端分别经由熔断部72a与正极侧电源线L2A连接，加热部72b的另一端分别经由开关元件Q4～Q6与接地线连接。

其中，开关元件Q4～Q6与上述的开关元件Q1～Q3同样地，由n沟道MOSFET构成，漏极与保护电路F1～F3的加热部72b连接，源极与接地线连接。另外，开关元件Q4～Q6的栅极分别经由电阻R8～R10与控制电路60的一个输出端口连接。

因此，对各保护电路F1～F3而言，若从控制电路60的输出端口经由电阻R8～R10对各开关元件Q4～Q6的栅极输入高电平的驱动信号，使得各开关元件Q4～Q6成为接通状态，则加热部72b发热，熔断部72a熔断。

而且，若熔断部72a熔断，则正极侧电源线L2A被切断，但由于随后无法使熔断部72a接通，所以在控制电路60经由各保护电路F1～F3使正极侧电源线L2A切断之后，保持该状态，电池组40变得无法使用。

其中，保护电路F1的加热部72b和开关元件Q4的漏极的连接部经由状态判定电路76与负极侧电源线L2B连接。状态判定电路76具备电阻R11、二极管D4、齐纳二极管DZ1。电阻R11的一端与开关元件Q4的漏极连接，另一端与二极管D4的阳极连接。另外，二极管D4的阳极与电阻R11连接，阴极与负极侧电源线L2B连接。另外，在电阻R11与二极管D4的连接点上连接有齐纳二极管DZ1的阴极，齐纳二极管DZ1的阳极与接地线连接。

状态判定电路76(电阻R11、二极管D4以及齐纳二极管DZ1)用于在电池组40与电动工具主体10以及充电器80都不连接时，判定切断开关70以及切断开关72的状态(正常状态、异常状态)。具体而言，被用于确认切断开关70是否处于短路故障、或者切断开关72是否处于断线故障。

即，当在电池组40不与电动工具主体10以及充电器80连接的状态下使切断开关70断开时，若切断开关70正常，则经由电阻R11对齐纳二极管DZ1施加比击穿电压高的高电压，来使齐纳二极管DZ1流过微少电流。

因此，状态判定电路76中的电阻R11与齐纳二极管DZ1的连接点的电位Vch成为与齐纳二极管DZ1的击穿电压对应的高电位。

与此相对的，在切断开关70处于短路故障的情况下，由于经由电阻R11向二极管D4流动正方向的电流，所以状态判定电路76中的电阻R11与二极管D4的连接点(换言之，电阻R11与齐纳二极管DZ1的连接点)的电位Vch成为与二极管D4的正方向电压(0.6～0.7V)对应的低电位。

另外，当在电池组40未与电动工具主体10以及充电器80连接的状态下使切断开关70断开时，若切断开关72(详细而言为保护电路F1)为正常状态(熔断部72a没有熔断的状态、且加热部72b正常连接的状态)，则经由电阻R11对齐纳二极管DZ1施加比击穿电压高的高电压，来使齐纳二极管DZ1流过微少电流。因此，状态判定电路76中的电阻R11与齐纳二极管DZ1的连接点的电位Vch成为与齐纳二极管DZ1的击穿电压对应的高电位。

与此相对的，在切断开关72处于断线故障的情况(熔断部72a熔断的情况)下，切断开关72(详细而言为保护电路F1)与状态判定电路76成为相互电绝缘的状态，状态判定电路76中不流动电流。此时，状态判定电路76中的电阻R11与齐纳二极管DZ1的连接点的电位Vch成为与经由齐纳二极管DZ1而连接的接地电位对应的低电位。

即，在切断开关70以及切断开关72都为正常状态的情况下，状态判定电路76的电位Vch成为高电位，在切断开关70为异常状态(短路异常状态)、或切断开关72为异常状态(断线异常状态)的情况下，状态判定电路76的电位Vch成为低电位。

因此，控制电路60在电池组40未与电动工具主体10以及充电器80连接时，将控制开关SW2(以及切断开关70)暂时切换成断开状态，通过获取状态判定电路76中的齐纳二极管DZ1的阴极侧电位(电位Vch)，能够进行切断开关70以及切断开关72的故障判定(状态判定)。

如此构成的电池组40在被安装于电动工具主体10，而触发开关22被操作时，由于形成从电池50向电机30的电源供给路径，所以向电机30流动电流，使电机30旋转。

另外，在如此从电池组40向电动工具主体10流过放电电流，电机30被驱动时，控制电路60通过执行后述的异常判定处理(参照图5)，来监视由AFE52检测的单元电压、由放电电流检测电路54检测的放电电流、由热敏电阻62、64检测的单元温度TH1、基板温度TH2。

而且，控制电路60根据该监视结果来判定电池50的过负荷或者过放电，若判定过负荷或者过放电，则通过向电动工具主体10的控制电路34输出电机30的停止指令，来将开关元件Q1控制成断开状态。

另外，若如此将开关元件Q1控制成断开状态，则控制电路60判定来自电池50的放电是否已停止，若来自电池50的放电未停止，则将切断开关70控制成断开状态。

其中，由于切断开关70能够切换接通/断开状态，所以若使切断开关70暂时成为断开状态，则在之后不需要保护电池50不受过负荷或者过放电影响时，控制电路60执行使切断开关70恢复为接通状态的切断解除处理(参照图6)。

另外，若如此将切断开关70控制成断开状态，则控制电路60再次判定来自电池50的放电是否已停止，若来自电池50的放电未停止，则将切断开关72切换成断开状态，使来自电池50的放电停止。

[充电器的电路结构]

接下来，如图4所示，在充电器80具备将外部电源(在本例中为AC100V电源)整流成直流的输入整流电路82、通过被输入整流电路82整流后的直流电源生成电池充电用的充电电力的充电用开关电源电路84、控制由充电用开关电源电路84进行的充电电力的生成(以及向电池50的充电)的控制电路86、以及通过被输入整流电路82整流后的直流电源生成用于使控制电路86动作的电源电压(直流恒压)Vdd的电源电路88。

控制电路86与电动工具主体10以及电池组40内的控制电路34、60同样地，由以CPU、ROM、RAM为中心的微机构成。而且，若电池组40被安装于充电器80，则控制电路86经由充电器80侧的连接端子90A以及电池组40侧的连接端子46B与电池组40内的控制电路60连接，能够与控制电路60之间双向通信。

另外，在充电器80设置有连接端子90B，该连接端子90B在电池组40被安装于充电器80时，用于对电池组40侧的连接端子46C施加由电源电路88生成的电源电压Vdd。

另外，在充电器80中还设置有正极侧充电端子80A以及负极侧充电端子80B，在电池组40被安装于充电器80时，正极侧充电端子80A与电池组40的连接端子46D连接，负极侧充电端子80B与电池组40的负极侧端子44B连接。

其中，正极侧充电端子80A与来自充电用开关电源电路84的充电电压的输出线连接，用于将充电电压施加给电池组40的连接端子46D(以及电池50的正极侧端子50A)。另外，负极侧充电端子80B连接于和充电用开关电源电路84共用的接地线。

其结果，经由正极侧充电端子80A以及负极侧充电端子80B，向电池组40内的电池50供给由充电用开关电源电路84生成的充电电力。

而且，控制电路86通过与电池组40内的控制电路60的通信，来监视向电池50的充电状态，并且控制来自充电用开关电源电路84的充电电力，直至电池50成为满充电状态。

[由电池组执行的异常判定处理以及切断解除处理]

接下来，对由电池组40的控制电路60(详细而言为CPU60a)执行的异常判定处理以及切断解除处理进行说明。

如上所述，在电池组40被安装于电动工具主体10的状态下，触发开关22被操作(触发开关：接通)，并由电动工具主体10的控制电路34通知了这一意思时，由电池组40内的控制电路60(详细而言为CPU60a)执行异常判定处理。

如图5所示，在异常判定处理中，首先在S110(S表示步骤)中介由AFE52、放电电流检测电路54、热敏电阻62、64来测定单元电压、放电电流、单元温度TH1以及基板温度TH2，然后移至S120。

在S120中，判断在触发开关22为接通状态时被电动工具主体10的驱动电路32接通的开关元件Q1，是否已被该异常判定处理(后述的S140)控制成切断状态。

然后，若开关元件Q1未被控制成切断状态，则移至S130，来判断开关元件Q1的切断条件是否成立。

该开关元件Q1的切断条件例如是指针对在S110中测定出的每一单元电压、放电电流、单元温度TH1以及基板温度TH2设定了下述的条件，在下述的条件中的至少一个成立时，判断为开关元件Q1的切断条件成立。

·单元电压条件：在n个单元中最大的单元电压连续1秒小于3.0V

·放电电流条件：根据放电电流的大小而被更新的计数值是50A的放电电流流动10秒时的计数值

·单元温度条件：连续1秒钟检测出单元温度60℃以上

·基板温度条件：连续1秒钟检测出基板温度50℃以上

其中，单元电压条件是判定单元电压因电池50的过放电而降低的条件，放电电流条件是判定对电机30施加的负荷过大而放电电流上升的条件，根据这些各条件，能够判定过放电/过负荷。

另外，单元温度条件以及基板温度条件也是判定与过放电/过负荷相伴的单元以及基板的温度上升的条件，能够判定过放电/过负荷。

接下来，若在S130中判定为开关元件Q1的切断条件成立，则移至S140，通过向电动工具主体10的控制电路34发送使开关元件Q1断开的指令，来强制切断开关元件Q1。

结果，若开关元件Q1、其驱动电路32正常，则向电机30的电源供给路径被开关元件Q1切断，来自电池50的放电停止，能够保护电池50不受过放电/过负荷影响。

另外，当在S140中切断开关元件Q1时，或者当在S130中判断为开关元件Q1的切断条件不成立时，移至S150，判断触发开关22是否已被断开。

然后，若在S150中判断为触发开关22已被断开，则结束该异常判定处理，若判断为触发开关22未被断开，则再次移至S110。

接下来，在S120中判断为开关元件Q1被控制成切断状态的情况下，移至S160，判断切断开关70是否被控制成切断状态。

然后，若切断开关70未被控制成切断状态，则移至S170，判断切断开关70的切断条件是否成立。

切断开关70的切断条件例如是指针对在S110中测定的每一单元电压、放电电流、单元温度TH1以及基板温度TH2设定了下述的条件，在下述的条件中的至少一个成立时，判断为切断开关70的切断条件成立。

·单元电压条件：在n个单元中最大的单元电压连续2秒小于2.5V

·放电电流条件：根据放电电流的大小而被更新的计数值是50A的放电电流流动11秒时的计数值

·单元温度条件：连续1秒检测出单元温度70℃以上

·基板温度条件：连续1秒检测出基板温度60℃以上

在该切断开关70的切断条件中，作为判定阈值的电压、电流、温度、时间等参数被设定为比开关元件Q1的切断条件更难以成立的值。

这是因为在利用开关元件Q1将向电机30的电源供给路径切断之后，可认为开关元件Q1的切断条件成立。

即，若使切断开关70的切断条件与开关元件Q1的切断条件一致，则可认为与能够通过开关元件Q1将向电机30的电源供给路径切断无关地都导致判断为切断开关70的切断条件成立，而将切断开关70切断。

鉴于此，在本实施方式中，在S170中，将基于切断开关70的切断条件设定成比开关元件Q1的切断条件更难成立，以便与在S140中将开关元件Q1控制成切断状态无关地都能够判断来自电池50的放电未停止。

接下来，若在S170中判断为切断开关70的切断条件成立，则移至S180，通过将控制开关SW2从通常时的接通状态切换成断开状态，来将切断开关70切断。

其结果，在与将开关元件Q1控制成切断状态无关地都经由向电机30的电源供给路径继续来自电池50的放电的情况下，通过将切断开关70切断来切断该电源供给路径，可以保护电池50不受过放电/过负荷影响。

其中，当在S180中使切断开关70切断时，或者在S170中判断为切断开关70的切断条件不成立时，移至上述的S150，判断触发开关22是否已被断开。

接下来，在S160中判断为切断开关70被控制成切断状态时，移至S190，判断切断开关72的切断条件是否成立。

切断开关72的切断条件例如是指针对在S110中测定出的每一单元电压、放电电流、单元温度TH1以及基板温度TH2设定了下述的条件，在下述的条件内的至少一个成立时，判断为切断开关72的切断条件成立。

·单元电压条件：在n个单元中最大的单元电压连续3秒小于2.5V

·放电电流条件：根据放电电流的大小而被更新的计数值是50A的放电电流流过12秒时的计数值

·单元温度条件：连续1秒检测出单元温度80℃以上

·基板温度条件：连续1秒检测出基板温度70℃以上

在该切断开关72的切断条件中，作为判定阈值的电压、电流、温度、时间等参数被设定为比开关元件Q1的切断条件、以及切断开关70的切断条件更难以成立的值。

这是因为在切断开关70的切断条件成立而通过切断开关70将向电机30的电源供给路径切断之后，可认为切断开关70的切断条件成立。

即，若使切断开关72的切断条件与开关元件Q1、切断开关70的切断条件一致，则可认为与能够通过切断开关70将向电机30的电源供给路径切断无关地都判断为切断开关72的切断条件成立，而将切断开关72切断。

鉴于此，在本实施方式中，在S190中，将基于切断开关72的切断条件设定成比开关元件Q1以及切断开关70的切断条件更难以成立，以便与在S180中将切断开关70控制成切断状态无关地都能够判断来自电池50的放电未停止。

然后，若在S190中判定为切断开关72的切断条件成立，则移至S200，通过向开关元件Q4～Q6输出驱动信号(高电平)，从通常时的断开状态切换成接通状态，切断构成切断开关72的保护电路F1～F3。

结果，在与将开关元件Q1以及切断开关70控制成切断状态无关地都经由向电机30的电源供给路径而继续来自电池50的放电的情况下，熔断构成切断开关72的保护电路F1～F3内的熔断部72a从而是电池组40无法使用。

其中，在S200中使切断开关72切断的情况下、或者在S190中判断为切断开关70的切断条件不成立的情况下，移至上述的S150，判断触发开关22是否已被断开。

然而，在S200中使切断开关72切断的情况下，由于保护电路F1～F3内的熔断部72a熔断，所以即使随后操作触发开关22，也无法形成从电池50向电机30的放电路径，电机30不旋转。

与此相对的，切断开关70即使暂时成为切断状态，也能够通过来自控制电路60的输出而恢复到接通状态。

而且，在S180中将切断开关70切断的情况下，若随后在电池组40被安装于电动工具主体10的状态下，例如当温度降低等规定的恢复条件成立时，控制电路60使切断开关70恢复到接通状态，则通过触发开关22的操作能够驱动电机30。

鉴于此，控制电路60在S180中将切断开关70切断之后，通过执行图6所示的切断解除处理，在电池组40被从电动工具主体10取下而向充电器80安装时，解除切断开关70的切断。

如图6所示，在切断解除处理中，在S210中根据来自充电器检测电路68的输入信号，来判断电池组40是否已被安装于充电器80，若电池组40未被安装于充电器80，则通过再次执行S210的判定处理，来等待电池组40向充电器80安装。

然后，若在S210中电池组40被安装于充电器80，则移至S220，通过将控制开关SW2从断开状态切换成接通状态，来解除切断开关70的切断(即，使切断开关70接通)，然后结束该切断解除处理。

如以上说明那样，在本实施方式的电动工具中，当触发开关22被操作而驱动了电机30时，若开关元件Q1的切断条件成立，则利用开关元件Q1切断向电机30的电源供给路径(S130、S140)。

另外，在通过开关元件Q1切断电源供给路径之后，判断切断开关70的切断条件是否成立(详细而言，是否无法停止来自电池50的放电)，若无法停止来自电池50的放电，则利用切断开关70切断向电机的电源供给路径(S170、S180)。

因此，当在电池50的过负荷时、过放电时，无法通过开关元件Q1切断向电机30的电源供给路径的情况下，利用切断开关70切断电源供给路径，来使来自电池50的放电停止，可以保护电池50。

另外，在通过切断开关70切断电源供给路径之后，判断切断开关72的切断条件是否成立(详细而言，是否无法停止来自电池50的放电)，若无法停止来自电池50的放电，则利用切断开关72切断向电机的电源供给路径(S190、S200)。

因此，在无法通过切断开关70切断向电机30的电源供给路径的情况下，利用切断开关72切断电源供给路径而使从电池50向电机30的放电停止，能够防止电机30烧损。

另外，在无法通过切断开关70切断向电机30的通电路径的情况下，由于使构成切断开关72的保护电路F1～F3内的熔断部72a熔断，所以能够禁止电池组40的使用。因此，能够防止安全性因再度使用切断开关70故障了的电池组40而降低的情况。

另外，在本实施方式中，当检测出过放电、过负荷等异常时，通过同时切断开关元件Q1与切断开关70双方，不是确保这些故障时的安全性，而是在异常检测时优先切断开关元件Q1，即便如此也无法停止来自电池50的放电时，使切断开关70切断。

其结果，减少通过切断开关70切断向电机30的电源供给路径的频度，能够降低切断开关70的故障的发生率。

由于不是仅使用电流、电压、温度等检测值设定还使用该检测值的继续时间(换言之时间变化)来设定开关元件Q1、切断开关70、以及切断开关72的切断条件，所以能够更高精度地检测过放电以及过负荷。

另外，由于将开关元件Q1、切断开关70、以及切断开关72的切断条件分别设定为不同的条件，所以能够准确地判断利用开关元件Q1、切断开关70切断通电路径后的来自电池50的放电。

因此，能够降低切断开关70的切断频度而抑制切断开关70的劣化，并且能够防止误判定来自电池50的放电而将切断开关72切断导致无法使用电池组40的情况。

另外，在将切断开关70切断的情况下，当随后电池组40被从电动工具主体10卸下，进而被安装于充电器80时，由于使切断开关70为接通状态，所以能够防止电机30在与电动工具主体10连接的状态下进行驱动，可进一步提高安全性。

此外，在本实施方式中，电机30相当于本发明的致动器，开关元件Q1相当于本发明的第一切断元件，切断开关70相当于本发明的第二切断元件，切断开关72相当于本发明的第三切断元件。

另外，电池组40内的控制电路60作为本发明的异常检测单元以及控制单元而发挥功能。而且，由在图5的异常判定处理中执行的S160～S200的处理、以及图6的切断解除处理来实现作为异常检测单元的功能。

以上，对本发明的一个实施方式进行了说明，但本发明并不局限于上述实施方式，在不脱离本发明主旨的范围内能够采取各种方式。

例如，在上述实施方式中，对将作为第二切断元件的切断开关70的切断解除是电池组40被安装于充电器80时进行了说明，但也可以在电池组40被从电动工具主体10取下时，将切断开关70的切断解除。

不过，该情况下，电池组40内的控制电路60需要利用与电动工具主体10内的控制电路34的通信或者传感器等而能够检测出电池组40被从电动工具主体10取下。

另外，该情况下，在图6所示的切断解除处理中，只要在S210中判断电池组40是否被从电动工具主体10卸下，并在电池组40被从电动工具主体10卸下的情况下，移至S220而将切断开关70的切断解除即可。

接下来，在上述实施方式中，若在图5所示的异常判定处理中判断为切断开关72的切断条件成立时(S190：是)，在S200中将开关元件Q4～Q6切换成接通状态，切断构成切断开关72的保护电路F1～F3。

然而，此时，若电池电压因电池50的放电而降低，则无法在保护电路F1～F3的加热部72b流动足够的电流，加热部72b的发热量变少，可认为无法使熔断部72a熔断。

鉴于此，为了防止该问题，如图7所示那样执行图5的S200中的切断开关72的切断处理，在该切断处理中，只要当切断标志被设定为值1时，执行图7所示的插入处理即可。

即，在S200的切断开关72的切断处理中，首先在S310中借助电池电压检测电路58来检测电池电压VB，在S320中判断电池电压VB是否为预先设定的判定电压VBth以上。

该判定电压VBth是能够从电池50对加热部72b供给可使熔断部72a熔断的电力的下限电压，通过实验等预先设定。

若在S320中判断为电池电压VB为判定电压VBth以上，则移至S330，通过将开关元件Q4～Q6从断开状态切换为接通状态，来向各保护电路F1～F3的加热部72b通电而使熔断部72a熔断，然后结束该切断处理。

另外，若在S320中判断为电池电压VB小于判定电压VBth，则移至S340，通过将切断标志设定为值1，来将使切断开关72切断的信息存储到闪存ROM60d中，然后结束该切断处理。

另外，在切断标志被设定为值1的情况下，在控制电路60中以规定时间间执行图7所示的插入处理。

在该插入处理中，在S410中借助电池电压检测电路58来检测电池电压VB，在S420中判断电池电压VB是否为上述的判定电压VBth以上。

然后，若电池电压VB不是判定电压VBth以上，则结束该插入处理，相反，若电池电压VB是判定电压VBth以上，则移至S430。

在S430中，通过将开关元件Q4～Q6从断开状态切换成接通状态，来使熔断部72a熔断，在接下来的S440中将闪存ROM60d中的切断标志复位成值0，并结束该插入处理。

若如此执行了切断开关72的切断处理以及插入处理，则即使在图5的异常判定处理执行时电池电压VB降低，无法将切断开关72切断的情况下，也能随后在电池电压VB恢复为判定电压以上时，使切断开关72切断。

另外，在上述实施方式中，切断开关70由相互以并联的方式连接的两个开关元件Q2、Q3构成，切断开关72由相互以并联的方式连接的3个保护电路F1～F3构成，这是为了确保能够向各切断开关通电的电流量。

因此，在通过一个开关元件或者一个保护电路能够通电电机30的驱动所需要的电流量的情况下，也可以由一个开关元件或者一个保护电路结构各切断开关70、72。

另外，接下来，在上述实施方式中，在开关元件Q1或者切断开关70切断后，在判断是否能够停止来自电池50的放电时，预先设定了放电电流成为规定值以上的时间作为放电电流条件，根据放电电流的时间变化来判定放电停止。

但是，若能够停止来自电池50的放电，则放电电流迅速降低，最终成为零。因此，作为放电电流条件，不必如单元电压(电池电压)、单元温度/基板温度(电动工具的温度)等那样一定设定检测值的时间变化，也可以设定放电电流的阈值。即，也可以通过判定放电电流是否为阈值以下，来判定放电停止。

另外，在上述实施方式中，针对应用于电动工具的情况进行了说明，但充电式除尘机、充电式除草器等从电池接受电源供给来进行动作的电动作业设备也能够与上述实施方式同样地应用本发明。另外，即便是具备电机以外的致动器(例如螺线管等)的电动作业设备，也能够应用本发明。

另外，不必如上述实施方式的电池组40与电动工具主体10那样，电池一定与电动作业设备主体独立构成，即便是内置了电池的电动作业设备也能够应用本发明。

Claims (10)

1.一种电动作业设备，其特征在于，具备：

电池；

致动器，其从该电池接受电源供给而进行动作；

异常检测单元，在从所述电池向所述致动器供给电源时，该异常检测单元检测所述电池的过负荷或者过放电；

多个切断元件，它们设置于从所述电池向所述致动器的电源供给路径，能够切断该电源供给路径；以及

控制单元，若由所述异常检测单元检测出所述电池的过负荷或者过放电，则该控制单元利用所述多个切断元件中被预先设定的第一切断元件切断所述电源供给路径，

若利用所述第一切断元件切断所述电源供给路径，则所述控制单元判断来自所述电池的放电是否已停止，若来自所述电池的放电未停止，则所述控制单元利用所述多个切断元件中的与所述第一切断元件不同的第二切断元件切断所述电源供给路径,

所述控制单元被输入放电电流值，通过来自所述控制单元的信号能够控制所述第一切断元件和所述第二切断元件，

所述第二切断元件的切断条件被设定为比所述第一切断元件的切断条件难成立，以便与将所述第一切断元件控制成切断状态无关地能够判断来自电池的放电未停止。

2.根据权利要求1所述的电动作业设备，其特征在于，

所述控制单元根据在所述电源供给路径中流动的电流、所述电池的电压变化、以及所述电池或者所述电动作业设备的温度变化的至少一个来判断来自所述电池的放电停止。

3.根据权利要求1或2所述的电动作业设备，其特征在于，

所述致动器以及所述第一切断元件设置于电动作业设备主体，

所述电池以及所述第二切断元件设置于电池组，所述电池组与所述电动作业设备主体连接而进行向所述致动器的电源供给。

4.根据权利要求3所述的电动作业设备，其特征在于，

所述第二切断元件若暂时切断所述电源供给路径则保持该切断状态，若所述电池组被从所述电动作业设备主体卸下，则所述第二切断元件将所述电源供给路径的切断解除。

5.根据权利要求3所述的电动作业设备，其特征在于，

所述第二切断元件若暂时切断所述电源供给路径则保持该切断状态，若所述电池组被安装于进行向所述电池的充电的充电器，则所述第二切断元件将所述电源供给路径的切断解除。

6.根据权利要求3所述的电动作业设备，其特征在于，

所述控制单元被设置于所述电池组，

所述第二切断元件是能够通过来自所述控制单元的控制信号来对接通/切断切换的开关元件。

7.根据权利要求1所述的电动作业设备，其特征在于，

若使所述第二切断元件进行切断，则所述控制单元判断来自所述电池的放电是否已停止，若来自所述电池的放电未停止，则所述控制单元利用所述多个切断元件中的与所述第一切断元件以及所述第二切断元件不同的第三切断元件切断所述电源供给路径。

8.根据权利要求7所述的电动作业设备，其特征在于，

所述第三切断元件与所述电池以及所述第二切断元件一同被设置于电池组。

9.根据权利要求7或8所述的电动作业设备，其特征在于，

所述第三切断元件由保护电路构成，所述保护电路具备通过熔断而将所述电源供给路径切断的熔断部、和通过通电而发热来使所述熔断部熔断的加热部，

所述控制单元在利用所述第三切断元件切断所述电源供给路径时，通过从所述电池向所述加热部通电来使所述熔断部熔断。

10.根据权利要求9所述的电动作业设备，其特征在于，

所述控制单元在利用所述第三切断元件切断所述电源供给路径时，若所述电池的电压没有达到规定电压，则等待所述电池的电压恢复到规定电压，然后从所述电池向所述加热部通电，所述规定电压是指能够向所述加热部供给能够使所述熔断部熔断的电力的电压。