JP2002305037A - Battery-type power tool - Google Patents
Battery-type power toolInfo
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- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】 本発明は、電池から供給さ
れる電力により作動する回路を備えた電池式電動工具に
関し、詳しくは電池に蓄えられている電荷の不要な放電
を防止するための技術に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a battery-powered tool provided with a circuit operated by electric power supplied from a battery, and more particularly to a technique for preventing unnecessary discharge of electric charge stored in a battery. .
【０００２】[0002]
【従来の技術】 電池式電動工具は、コードレスで作業
を行うことができるため、その利便性から広く普及して
きている。このような電池式電動工具では、作業を行う
ことで電池の残容量が減るため、その残容量が所定量以
下となると電池を交換（又は充電）する必要が生じる。
かかる電池の交換作業（充電可能な電池の場合には充電
作業をも含む）は使用者にとって煩わしいものであるこ
とから、電池に蓄えられた電荷の不要な放電を防止し、
できるだけ長時間電池交換等を行うことなく電動工具を
使用したいという要求が生じている。2. Description of the Related Art Battery-operated power tools are widely used because they can be operated cordlessly because of their convenience. In such a battery-powered tool, since the remaining capacity of the battery is reduced by performing the operation, it is necessary to replace (or charge) the battery when the remaining capacity becomes equal to or less than a predetermined amount.
Since the replacement work of the battery (including the charging work in the case of a rechargeable battery) is troublesome for the user, it is possible to prevent unnecessary discharge of the charge stored in the battery,
There has been a demand for using the power tool without replacing the battery for as long as possible.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】 しかしながら、従来
の電池式電動工具では、作業品質の確保の面から電池の
残容量が少なくなったときにモータ等の駆動源を停止す
る技術は提案されているものの、電池に蓄えられた電荷
の不要な放電を防止する技術は提案されていない。本発
明は、上述した実情に鑑みなされたものであり、その目
的は、電池に蓄えられた電荷の不要な放電を防止するこ
とができる電池式電動工具を実現する。However, in the conventional battery-operated power tool, a technique for stopping a drive source such as a motor when the remaining capacity of the battery is reduced from the viewpoint of ensuring work quality has been proposed. However, a technique for preventing unnecessary discharge of the charge stored in the battery has not been proposed. The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object of the present invention is to provide a battery-powered tool capable of preventing unnecessary discharge of electric charge stored in a battery.
【０００４】[0004]
【課題を解決するための手段、作用及び効果】 上記課
題を解決するため請求項１に記載の電池式電動工具は、
電池から供給される電力から制御回路用の電源をつくる
制御電源回路を備えた電池式電動工具であって、電池と
制御電源回路の間には、電池の出力電圧が第１の電圧よ
り高いときに制御電源回路に入力する電圧を第１の電圧
以下とする保護回路が設けられ、その保護回路の動作は
電池の出力電圧が第２の電圧以下となるとオフされる。
ここで、「第１の電圧」は保護回路の特性を考慮して制
御電源回路（例えば、レギュレータ（ＩＣ素子）等）の
最大定格電圧内で適宜設定することができる。また、
「第２の電圧」も制御電源回路の最大定格電圧内で適宜
設定することができる。上記電動工具では、電池の出力
電圧が第１の電圧及び第２の電圧よりも高いときは、保
護回路が作動して制御電源回路に入力する電圧が第１の
電圧以下とされる。また、電池の出力電圧が第２の電圧
よりも低くなると、保護回路の動作がオフされて保護回
路による電力の消費が無くなる。したがって、電池の過
電圧から制御電源回路を保護しつつ、制御電源回路の保
護が不要となったときには保護回路による不要な電力消
費が防止される。このため、電池に蓄えられた電荷の不
要な放電が防止される。Means for Solving the Problems, Functions and Effects In order to solve the above problems, the battery-operated power tool according to claim 1,
A battery-operated power tool having a control power supply circuit for generating a power supply for a control circuit from power supplied from a battery, wherein a voltage between the battery and the control power supply circuit is higher than a first voltage. Is provided with a protection circuit for reducing the voltage input to the control power supply circuit to the first voltage or lower, and the operation of the protection circuit is turned off when the output voltage of the battery becomes lower than the second voltage.
Here, the “first voltage” can be appropriately set within the maximum rated voltage of the control power supply circuit (for example, a regulator (IC element) or the like) in consideration of the characteristics of the protection circuit. Also,
The “second voltage” can also be appropriately set within the maximum rated voltage of the control power supply circuit. In the power tool, when the output voltage of the battery is higher than the first voltage and the second voltage, the protection circuit is activated and the voltage input to the control power supply circuit is equal to or lower than the first voltage. Further, when the output voltage of the battery becomes lower than the second voltage, the operation of the protection circuit is turned off, and power consumption by the protection circuit is eliminated. Therefore, when the protection of the control power supply circuit becomes unnecessary while protecting the control power supply circuit from the overvoltage of the battery, unnecessary power consumption by the protection circuit is prevented. Therefore, unnecessary discharge of the charge stored in the battery is prevented.
【０００５】請求項１に記載の電池式電動工具におい
て、さらに、電池と保護回路の間には、電池からの出力
を受けて保護回路を介して制御電源回路に電力を供給す
る電源回路が設けられ、その電源回路の動作は電池の出
力電圧が第３の電圧以下となるとオフされることが好ま
しい（請求項２）。ここで、「第３の電圧」は、電池の
残容量に基づいて上記第２の電圧より低い値を適宜設定
できる。このような構成によれば、電池の残容量が少な
くなり電池の出力電圧が第３の電圧以下となると、電源
回路の動作がオフされて制御電源回路への電力供給が停
止する。したがって、制御電源回路による電力の消費が
なくなり、電池に蓄えられた電荷の不要な放電が防止さ
れる。[0005] In the battery-operated power tool according to the first aspect, a power supply circuit is provided between the battery and the protection circuit for receiving an output from the battery and supplying power to the control power supply circuit via the protection circuit. Preferably, the operation of the power supply circuit is turned off when the output voltage of the battery becomes equal to or lower than the third voltage (claim 2). Here, the “third voltage” can be appropriately set to a value lower than the second voltage based on the remaining capacity of the battery. According to such a configuration, when the remaining capacity of the battery decreases and the output voltage of the battery becomes equal to or lower than the third voltage, the operation of the power supply circuit is turned off, and the power supply to the control power supply circuit is stopped. Therefore, power consumption by the control power supply circuit is eliminated, and unnecessary discharge of the charge stored in the battery is prevented.
【０００６】上記課題は、請求項３に記載の発明によっ
ても解決することができる。すなわち、請求項３に記載
の電池式電動工具は、電池から供給される電力により作
動する作動回路を備えた電池式電動工具であって、電池
と作動回路の間には、電池からの出力を受け作動回路に
電力を供給する電源回路が設けられ、その電源回路の動
作は電池の出力電圧が予め設定された電圧以下となると
オフされる。上記電動工具によれば、電池の残容量が少
なくなり電池の出力電圧が予め設定された電圧以下とな
ると、電源回路の動作がオフされて作動回路への電力供
給が停止する。したがって、作動回路による電力の消費
がなくなり、電池に蓄えられた電荷の不要な放電が防止
される。[0006] The above problem can also be solved by the invention described in claim 3. That is, the battery-type power tool according to claim 3 is a battery-type power tool including an operation circuit that operates by electric power supplied from the battery, and an output from the battery is provided between the battery and the operation circuit. A power supply circuit for supplying power to the receiving operation circuit is provided, and the operation of the power supply circuit is turned off when the output voltage of the battery becomes equal to or lower than a preset voltage. According to the power tool, when the remaining capacity of the battery decreases and the output voltage of the battery becomes equal to or lower than a preset voltage, the operation of the power supply circuit is turned off and the power supply to the operation circuit is stopped. Therefore, power consumption by the operation circuit is eliminated, and unnecessary discharge of the charge stored in the battery is prevented.
【０００７】[0007]
【発明の実施の形態】 上述した請求項のいずれかに記
載の電池式電動工具は、以下に記載の形態で好適に実施
することができる。 （形態１） 請求項１又は２に記載の電池式電動工具に
おいて、第１の電圧は保護回路の特性を考慮して制御電
源回路の最大定格電圧より低く設定されることが好まし
い。このような形態によると、保護回路の特性を考慮し
て第１の電圧が定められるので、制御電源回路に最大定
格電圧を越える電圧が入力することを防止することがで
きる。 （形態２） 請求項１又は形態１に記載の電池式電動工
具において、第２の電圧は制御電源回路の最大定格電圧
とされることが好ましい。このような形態によると、保
護回路の動作が早いタイミングでオフされるため、保護
回路での不要な電力の消費を抑えることができる。 （形態３） 請求項２に記載の電池式電動工具におい
て、第３の電圧は電池の放電特性に基づいて設定される
ことが好ましい。このような形態によると、電池の放電
特性に基づいて第３の電圧が設定されるため、電池に蓄
えられた電荷を効率的に使用することができる。すなわ
ち、電池に蓄えられた電荷が電動工具を使用可能な程度
に残っている段階では電源回路がオフされることがない
ようにすることができる。ここで、電池の放電特性と
は、例えば、公称電圧、放電曲線、放電終止電圧、放電
深度等の特性値をいう。 （形態４） 請求項１又は２に記載の電池式電動工具に
おいて、電池は電動工具本体から脱着可能な充電式電池
であり、保護回路は電動工具本体に設けられる。このよ
うな形態によれば、電動工具本体に取付けられる電池の
電圧が異なる場合にも、制御電源回路が電池の過電圧か
ら保護される。 （形態５） 電池から供給される電力から制御回路用の
電源をつくる制御電源回路を備えた電池式電動工具であ
って、電池と制御電源回路の間に設けられて、電池の出
力電圧が第１の電圧より高いときに制御電源回路に入力
する電圧を第１の電圧以下とする保護回路と、電池の出
力電圧が第２の電圧以下となると信号を出力する電池電
圧検出回路と、電池電圧検出回路から出力された信号に
より保護回路への通電を遮断するスイッチと、を有す
る。 （形態６） 電池により作動する作動回路を備えた電池
式電動工具であって、電池と作動回路の間に設けられ
て、電池からの出力を受けて作動回路に電力を供給する
電源回路と、電池の出力電圧が予め設定された電圧以下
となると信号を出力する電池電圧検出回路と、電池電圧
検出回路から出力される信号により電源回路への通電を
遮断するスイッチと、を有する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A battery-operated power tool according to any one of the above-mentioned claims can be suitably implemented in the following forms. (Embodiment 1) In the battery-powered tool according to claim 1 or 2, it is preferable that the first voltage is set lower than the maximum rated voltage of the control power supply circuit in consideration of the characteristics of the protection circuit. According to such an embodiment, since the first voltage is determined in consideration of the characteristics of the protection circuit, it is possible to prevent a voltage exceeding the maximum rated voltage from being input to the control power supply circuit. (Mode 2) In the battery-powered tool according to claim 1 or 1, it is preferable that the second voltage is a maximum rated voltage of the control power supply circuit. According to such an embodiment, since the operation of the protection circuit is turned off at an early timing, unnecessary power consumption in the protection circuit can be suppressed. (Embodiment 3) In the battery-powered tool according to claim 2, it is preferable that the third voltage is set based on a discharge characteristic of the battery. According to such an embodiment, since the third voltage is set based on the discharge characteristics of the battery, the charge stored in the battery can be used efficiently. That is, it is possible to prevent the power supply circuit from being turned off when the electric charge stored in the battery remains at a level where the electric tool can be used. Here, the discharge characteristics of the battery refer to characteristic values such as a nominal voltage, a discharge curve, a discharge end voltage, and a depth of discharge. (Embodiment 4) In the battery-operated power tool according to claim 1 or 2, the battery is a rechargeable battery that is detachable from the power tool main body, and the protection circuit is provided in the power tool main body. According to such an embodiment, even when the voltage of the battery attached to the power tool main body is different, the control power supply circuit is protected from the overvoltage of the battery. (Feature 5) A battery-powered power tool provided with a control power supply circuit for generating a power supply for a control circuit from electric power supplied from a battery, wherein the power tool is provided between the battery and the control power supply circuit, and the output voltage of the battery is a A protection circuit for setting a voltage input to the control power supply circuit to be equal to or lower than a first voltage when the voltage is higher than a first voltage; A switch that cuts off current to the protection circuit in response to a signal output from the detection circuit. (Mode 6) A battery-operated power tool including an operation circuit operated by a battery, a power supply circuit provided between the battery and the operation circuit, the power supply circuit receiving an output from the battery and supplying power to the operation circuit, It has a battery voltage detection circuit that outputs a signal when the output voltage of the battery becomes equal to or lower than a preset voltage, and a switch that cuts off power to the power supply circuit by a signal output from the battery voltage detection circuit.
【０００８】[0008]
【実施例】 以下、本発明を具現化した一実施例に係る
電動工具を、図１を参照して説明する。図１は本実施例
に係る電動工具の要部回路図である。図１に示すよう
に、本実施例の電動工具では、電池パックＢＰの出力電
圧は、電源回路２０及び保護回路３０を介して制御電源
回路５０に入力するようになっている。電池パックＢＰ
は、ニッケル・カドミウム電池のセルを内蔵しており、
充電可能となっている。この電池パックＢＰは、電動工
具の電池収容部に収容されたときに、電池パックＢＰの
電池接点が接点ＣＮ１，ＣＮ２に接続されるようになっ
ている。したがって、電動工具の使用時には充電済みの
電池パックＢＰが電動工具の電池収容部に収容されて制
御電源回路５０に電力を供給し、使用後は電池収容部か
ら取出されて交換される。Hereinafter, an electric tool according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a main part circuit diagram of a power tool according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, in the power tool of the present embodiment, the output voltage of the battery pack BP is input to the control power circuit 50 via the power circuit 20 and the protection circuit 30. Battery pack BP
Has a built-in nickel-cadmium battery cell,
It can be charged. When the battery pack BP is housed in the battery housing portion of the power tool, the battery contacts of the battery pack BP are connected to the contacts CN1 and CN2. Therefore, when the power tool is used, the charged battery pack BP is housed in the battery housing of the power tool to supply power to the control power supply circuit 50, and after use, is taken out of the battery housing and replaced.
【０００９】上述した電池パックＢＰが接続される電源
回路２０は、制御電源回路５０への電力供給をオン−オ
フ制御する回路であり、トランジスタＴＲ１〜ＴＲ３、
抵抗Ｒ１〜Ｒ６、コンデンサＣ１により構成されてい
る。具体的には、電池パックＢＰの電池接点が接続され
る接点ＣＮ１は、トランジスタＴＲ１のエミッタ端子に
接続されるとともに、抵抗Ｒ１、Ｒ２及びコンデンサＣ
１を介してアース線に接続されている。このトランジス
タＴＲ１のベース端子は、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２の接続点
に接続されており、トランジスタＴＲ１のコレクタ端子
は抵抗Ｒ３、Ｒ４を介してアース線に接続されている。
なお、トランジスタＴＲ１のコレクタ端子は、保護回路
３０に接続されるとともに、後で詳述する電池電圧検出
回路４０に接続される（図中ＶＢＡＴ）。上述した抵抗
Ｒ２とコンデンサＣ１の接続点には、トランジスタＴＲ
２のコレクタ端子が接続されている。このトランジスタ
ＴＲ２のエミッタ端子はアース線に接続され、ベース端
子は抵抗Ｒ３と抵抗Ｒ４の接続点に接続されている。抵
抗Ｒ３と抵抗Ｒ４の接続点には、さらにトランジスタＴ
Ｒ３のコレクタ端子が接続されている。このトランジス
タＴＲ３のエミッタ端子はアース線に接続され、そのベ
ース端子は、抵抗Ｒ５と抵抗Ｒ６の接続点に接続されて
いる。この抵抗Ｒ５の他端には、後述するバッテリ電圧
検出回路４０の比較器ＯＰ２の出力端子が接続され、抵
抗Ｒ６の他端はアース線に接続されている。The power supply circuit 20 to which the above-described battery pack BP is connected is a circuit for controlling the power supply to the control power supply circuit 50 on and off, and includes transistors TR1 to TR3,
It comprises resistors R1 to R6 and a capacitor C1. Specifically, the contact CN1 to which the battery contact of the battery pack BP is connected is connected to the emitter terminal of the transistor TR1, and the resistors R1 and R2 and the capacitor C
1 is connected to the ground line. The base terminal of the transistor TR1 is connected to a connection point between the resistors R1 and R2, and the collector terminal of the transistor TR1 is connected to the ground line via the resistors R3 and R4.
Note that the collector terminal of the transistor TR1 is connected to the protection circuit 30 and to a battery voltage detection circuit 40 described later in detail (V BAT in the figure). The connection point between the resistor R2 and the capacitor C1 is connected to the transistor TR.
2 collector terminals are connected. The emitter terminal of the transistor TR2 is connected to a ground line, and the base terminal is connected to a connection point between the resistors R3 and R4. The connection point of the resistor R3 and the resistor R4 further includes a transistor T
The collector terminal of R3 is connected. The emitter terminal of the transistor TR3 is connected to the ground line, and the base terminal is connected to the connection point between the resistors R5 and R6. The other end of the resistor R5 is connected to an output terminal of a comparator OP2 of a battery voltage detection circuit 40 described later, and the other end of the resistor R6 is connected to a ground line.
【００１０】上述した電源回路２０は、逆流防止用のダ
イオードＤ１を介して保護回路３０に接続されている。
保護回路３０は、制御電源回路５０に入力する電圧を制
御電源回路５０の最大定格電圧内とするための回路であ
り、ツェナーダイオードＺＤ、トランジスタＴＲ５、抵
抗Ｒ７〜Ｒ９等により構成されている。具体的には、電
源回路２０を構成するトランジスタＴＲ１のコレクタ端
子は、ダイオードＤ１を介して抵抗Ｒ７の一端に接続さ
れている。抵抗Ｒ７の他端は、ツェナーダイオードＺＤ
のカソード端子及びコンデンサＣ２に接続されるととも
に、後述する制御電源回路５０の入力端子に接続されて
いる。ツェナーダイオードＺＤは、電池パックＢＰの出
力電圧が高いとき（ツェナー電圧より高いとき）に、カ
ソード端子側からアノード端子側に電流（ツェナー電
流）を流すことで制御電源回路５０に入力する電圧をツ
ェナー電圧以下とする保護素子である。このツェナーダ
イオードＺＤは、保護素子間のバラツキ、動作環境（周
囲温度、ツェナー電流等）による影響が大きい。このた
め、ツェナーダイオードＺＤのツェナー電圧は、制御電
源回路５０の最大定格電圧よりも低い値に設定してい
る。上記ツェナーダイオードＺＤのアノード端子は、ト
ランジスタＴＲ５のコレクタ端子に接続される。このト
ランジスタＴＲ５のエミッタ端子はアース線に接続さ
れ、ベース端子は抵抗Ｒ８と抵抗Ｒ９の接続点に接続さ
れている。この抵抗Ｒ９の他端はアース線に接続されて
おり、また、抵抗Ｒ８の他端は、上述したコンデンサＣ
２に接続されるとともに、次に説明する電池電圧検出回
路４０の比較器ＯＰ１の出力端子に接続されている。The above-mentioned power supply circuit 20 is connected to the protection circuit 30 via a diode D1 for preventing backflow.
The protection circuit 30 is a circuit for setting the voltage input to the control power supply circuit 50 to be within the maximum rated voltage of the control power supply circuit 50, and includes a Zener diode ZD, a transistor TR5, and resistors R7 to R9. Specifically, the collector terminal of the transistor TR1 included in the power supply circuit 20 is connected to one end of the resistor R7 via the diode D1. The other end of the resistor R7 is connected to a Zener diode ZD.
, And to an input terminal of a control power supply circuit 50 described later. The Zener diode ZD applies a current (Zener current) from the cathode terminal side to the anode terminal side when the output voltage of the battery pack BP is high (when the output voltage is higher than the Zener voltage), so that the voltage input to the control power supply circuit 50 is Zener diode. This is a protection element that is set to a voltage or less. The Zener diode ZD is largely affected by variations between protection elements and an operating environment (ambient temperature, Zener current, etc.). For this reason, the Zener voltage of the Zener diode ZD is set to a value lower than the maximum rated voltage of the control power supply circuit 50. The anode terminal of the Zener diode ZD is connected to the collector terminal of the transistor TR5. The emitter terminal of the transistor TR5 is connected to the ground line, and the base terminal is connected to the connection point between the resistors R8 and R9. The other end of the resistor R9 is connected to a ground line, and the other end of the resistor R8 is connected to the capacitor C
2 and to the output terminal of the comparator OP1 of the battery voltage detection circuit 40 described below.
【００１１】次に、上述した電源回路２０及び保護回路
３０と接続される電池電圧検出回路４０について説明す
る。電池電圧検出回路４０は、電池パックＢＰの出力電
圧が予め設定された第１電圧（請求項でいう第２の電圧
に相当する）となったときに保護回路３０の動作をオフ
し、電池パックＢＰの出力電圧が予め設定された第２電
圧（＜第１電圧；請求項でいう第３の電圧に相当する）
となったときに電源回路２０の動作をオフする。この電
池電圧検出回路４０は、二つの比較器ＯＰ１、ＯＰ２
と、二つの基準電圧発生器Ｖｒｅｆ１、Ｖｒｅｆ２、ダ
イオードＤ２、抵抗Ｒ１０〜Ｒ１２により構成されてい
る。具体的には、上述した電源回路２０のトランジスタ
ＴＲ１のコレクタ端子（Ｖ ＢＡＴ）は、電池電圧検出回
路４０の抵抗Ｒ１０、Ｒ１１、Ｒ１２を介してアース線
に接続される。この抵抗Ｒ１０と抵抗Ｒ１１の接続点
は、比較器ＯＰ１のプラス端子に接続される。したがっ
て、比較器ＯＰ１のプラス端子には、トランジスタＴＲ
１のコレクタ端子の電圧（すなわち、電池パックＢＰの
出力電圧）を抵抗Ｒ１０と抵抗Ｒ１１・Ｒ１２とにより
分圧された電圧が入力する。また、比較器ＯＰ１のマイ
ナス端子には基準電圧発生器Ｖｒｅｆ１が接続され、比
較器ＯＰ１の出力端子は、ダイオードＤ２、抵抗Ｒ８を
介して上述した保護回路３０のトランジスタＴＲ５のベ
ース端子に接続されている。したがって、この比較器Ｏ
Ｐ１のプラス端子に入力する電圧が基準電圧発生器Ｖ
ｒｅｆ１の電圧より大きいと、比較器ＯＰ１の出力はハ
イレベルとなってトランジスタＴＲ５をオンし、一方、
比較器ＯＰ１のプラス端子に入力する電圧が基準電圧発
生器Ｖｒｅｆ１の電圧より小さいと、比較器ＯＰ１の出
力はローレベルとなってトランジスタＴＲ５はオフされ
る。このトランジスタＴＲ５のオン−オフによって、保
護回路３０の動作がオン−オフされることとなる。ま
た、抵抗Ｒ１１と抵抗Ｒ１２の接続点には、比較器ＯＰ
２のマイナス端子が接続されている。したがって、比較
器ＯＰ２のマイナス端子には、トランジスタＴＲ１のコ
レクタ端子の電圧（すなわち、電池パックＢＰの出力電
圧）を抵抗Ｒ１０・Ｒ１１と抵抗Ｒ１２とにより分圧さ
れた電圧が入力する。また、比較器ＯＰ２のプラス端子
には基準電圧発生器Ｖｒｅｆ２が接続され、比較器ＯＰ
２の出力端子には、抵抗Ｒ５を介して前述した電源回路
３０のトランジスタＴＲ３のベース端子が接続されてい
る。このため、比較器ＯＰ２のマイナス端子に入力する
電圧が基準電圧発生器Ｖｒｅｆ２の電圧より大きいと、
比較器ＯＰ２の出力はローレベルとなってトランジスタ
ＴＲ３がオフされ、一方、比較器ＯＰ２のマイナス端子
に入力する電圧が基準電圧発生器Ｖｒｅｆ２の電圧より
小さいと、比較器ＯＰ２の出力はハイレベルとなってト
ランジスタＴＲ３はオンされる。このトランジスタＴＲ
３のオン−オフによって、電源回路２０の動作がオン−
オフされることとなる。上述の説明から明らかなよう
に、二つの基準電圧発生器Ｖｒｅｆ１、Ｖｒｅｆ ２によ
り発生する電圧と、抵抗Ｒ１０〜Ｒ１２の値を適宜調整
することによって、第１電圧となったときに保護回路３
０の動作をオフし、第２電圧となったときに電源回路２
０の動作をオフすることができる。なお、本実施例で
は、第１電圧を制御電源回路５０の最大定格電圧とし、
第２電圧を電池パックＢＰの公称電圧の０．８倍の電圧
としている。Next, the above-described power supply circuit 20 and protection circuit
The battery voltage detection circuit 40 connected to the battery 30 will be described.
You. The battery voltage detection circuit 40 outputs the output voltage of the battery pack BP.
The voltage is a first voltage set in advance (the second voltage referred to in the claims).
), The operation of the protection circuit 30 is turned off.
The output voltage of the battery pack BP is set to a predetermined second voltage.
Pressure (<first voltage; equivalent to third voltage in claims)
Then, the operation of the power supply circuit 20 is turned off. This
The battery voltage detection circuit 40 includes two comparators OP1 and OP2.
And two reference voltage generators Vref1, Vref2, Da
It is composed of an diode D2 and resistors R10 to R12.
You. Specifically, the transistor of the power supply circuit 20 described above
TR1 collector terminal (V BAT) Is the battery voltage detection time
Ground wire via the resistors R10, R11, R12 of the road 40
Connected to. Connection point between the resistors R10 and R11
Is connected to the plus terminal of the comparator OP1. Accordingly
The transistor TR is connected to the plus terminal of the comparator OP1.
1 (that is, the voltage of the battery pack BP).
Output voltage) by the resistor R10 and the resistors R11 and R12.
The divided voltage is input. Also, the comparator OP1
A reference voltage generator V is connected to the eggplant terminal.ref1Are connected and the ratio
The output terminal of the comparator OP1 is connected to a diode D2 and a resistor R8.
Through the transistor TR5 of the protection circuit 30 described above.
Source terminal. Therefore, this comparator O
The voltage input to the plus terminal of P1 is the reference voltage generator V
ref1Is higher than the output voltage of the comparator OP1.
Level to turn on the transistor TR5.
The voltage input to the plus terminal of the comparator OP1 is a reference voltage
Liveware Vref1Is smaller than the voltage of the comparator OP1.
The power becomes low level and the transistor TR5 is turned off.
You. By turning on / off the transistor TR5, the protection is maintained.
The operation of the protection circuit 30 is turned on and off. Ma
The connection point of the resistor R11 and the resistor R12 has a comparator OP
2 negative terminal is connected. Therefore, compare
The negative terminal of the device OP2 is connected to the
Of the battery terminal (that is, the output voltage of the battery pack BP).
Is divided by the resistors R10 and R11 and the resistor R12.
Input voltage. The plus terminal of the comparator OP2
Has a reference voltage generator Vref2Is connected to the comparator OP
The power supply circuit described above is connected to the output terminal 2 via a resistor R5.
30 bases of the transistors TR3 are connected.
You. Therefore, the signal is input to the minus terminal of the comparator OP2.
Voltage is the reference voltage generator Vref2Greater than the voltage of
The output of the comparator OP2 becomes low level and the transistor
TR3 is turned off, while the negative terminal of comparator OP2
Is the reference voltage generator Vref2Than the voltage of
If it is smaller, the output of the comparator OP2 becomes high level and
The transistor TR3 is turned on. This transistor TR
3, the operation of the power supply circuit 20 is turned on and off.
It will be turned off. As is clear from the above description
And two reference voltage generators Vref1, Vref 2By
Voltage and the value of resistors R10-R12
By doing so, when the first voltage is reached, the protection circuit 3
0 is turned off, and the power supply circuit 2
0 operation can be turned off. In this embodiment,
Sets the first voltage as the maximum rated voltage of the control power supply circuit 50,
The second voltage is 0.8 times the nominal voltage of the battery pack BP.
And
【００１２】上述した電源回路２０及び保護回路３０を
介して電力が供給される制御電源回路５０は、電動工具
の駆動源（モータ）を制御するための制御回路に電源を
供給する回路であり、本実施例では集積回路（ＩＣチッ
プ；３端子レギュレータ）を中心に構成されている。な
お、この制御電源回路５０には、その最大定格電圧が電
池パックＢＰの満充電時の電圧（公称電圧の約１．２
倍）より小さいものが使用されている。The control power supply circuit 50 to which power is supplied via the power supply circuit 20 and the protection circuit 30 is a circuit for supplying power to a control circuit for controlling a drive source (motor) of the power tool. In the present embodiment, an integrated circuit (IC chip; three-terminal regulator) is mainly configured. Note that the maximum rated voltage of the control power supply circuit 50 is the voltage when the battery pack BP is fully charged (about 1.2 V of the nominal voltage).
Times smaller).
【００１３】次に、上述のように構成される回路の動作
を説明する。まず、満充電の電池パックＢＰが電動工具
の電池収容部に収容されたときの動作を説明する。電池
パックＢＰが電池収容部に収容されると、電池パックＢ
Ｐの電池接点が接点ＣＮ１，ＣＮ２に接続される。この
ため、電池パックＢＰから抵抗Ｒ１及びＲ２を介してコ
ンデンサＣ１に電流が流れ、コンデンサＣ１が充電され
る。抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２を電流が流れると、トランジ
スタＴＲ１のベース端子に抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２の接続点
の電圧が入力し、トランジスタＴＲ１がオンされる。ト
ランジスタＴＲ１がオンされると、トランジスタＴＲ１
のコレクタ端子の電圧が電池パックＢＰの出力電圧（Ｖ
ＢＡＴ）となり、抵抗Ｒ３及び抵抗Ｒ４に電流が流れ
る。このため、抵抗Ｒ３と抵抗Ｒ４の接続点の電圧がト
ランジスタＴＲ２のベース端子に入力し、トランジスタ
ＴＲ２がオンされる。これによって、抵抗Ｒ２の一端
（抵抗Ｒ１の接続端と逆側）がアース線に接続され（グ
ランドされ）、コンデンサＣ１への充電が停止する。こ
の状態では、抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２を電流が流れつづけ
るため、トランジスタＴＲ１はオン状態が維持される。
また、トランジスタＴＲ１のコレクタ端子は、電池電圧
検出回路４０の抵抗Ｒ１０の一端に接続されている。こ
のため、比較器ＯＰ１のプラス端子には電池パックＢＰ
の出力電圧を抵抗Ｒ１０と抵抗Ｒ１１・Ｒ１２で分圧し
た電圧が入力し、比較器ＯＰ２のマイナス端子には電池
パックＢＰの出力電圧を抵抗Ｒ１０・Ｒ１１とＲ１２で
分圧した電圧が入力する。ここで、電池パックＢＰが満
充電時には、比較器ＯＰ１のプラス端子に入力する電圧
（電池パックＢＰの出力電圧に基づく電圧）は基準電圧
発生器Ｖｒｅｆ１の電圧より大きく、同じく、比較器Ｏ
Ｐ２のマイナス端子に入力する電圧（電池パックＢＰの
出力電圧に基づく電圧）は基準電圧発生器Ｖｒｅｆ１の
電圧より大きい。したがって、比較器ＯＰ１の出力はハ
イレベルとなり、比較器ＯＰ２の出力はローレベルとな
る。このため、保護回路３０のトランジスタＴＲ５はオ
ンされて、ツェナーダイオードＺＤのアノード端子がア
ース線に接続される。このため、ツェナーダイオードＺ
Ｄを介してアース線に流れるツェナー電流によって、電
池パックＢＰの出力電圧はツェナー電圧まで低下して制
御電源回路５０に入力されることとなる。また、比較器
ＯＰ２の出力はローレベルであるためトランジスタＴＲ
３はオフされたままである。したがって、トランジスタ
ＴＲ１、ＴＲ２はオン状態を維持し電源回路２０の動作
はオフされない。Next, the operation of the circuit configured as described above will be described. First, the operation when the fully charged battery pack BP is housed in the battery housing of the power tool will be described. When the battery pack BP is housed in the battery housing, the battery pack B
The P battery contact is connected to the contacts CN1 and CN2. Therefore, current flows from the battery pack BP to the capacitor C1 via the resistors R1 and R2, and the capacitor C1 is charged. When a current flows through the resistors R1 and R2, the voltage at the connection point between the resistors R1 and R2 is input to the base terminal of the transistor TR1, and the transistor TR1 is turned on. When the transistor TR1 is turned on, the transistor TR1
Is the output voltage of the battery pack BP (V
BAT ), and current flows through the resistors R3 and R4. Therefore, the voltage at the connection point between the resistors R3 and R4 is input to the base terminal of the transistor TR2, and the transistor TR2 is turned on. As a result, one end of the resistor R2 (the side opposite to the connection end of the resistor R1) is connected to the ground line (grounded), and charging of the capacitor C1 is stopped. In this state, the current continues to flow through the resistors R1 and R2, so that the transistor TR1 is kept on.
The collector terminal of the transistor TR1 is connected to one end of the resistor R10 of the battery voltage detection circuit 40. For this reason, the battery pack BP is connected to the plus terminal of the comparator OP1.
A voltage obtained by dividing the output voltage of the battery pack BP by the resistors R10 and R11 and R12 is input, and a voltage obtained by dividing the output voltage of the battery pack BP by the resistors R10, R11 and R12 is input to the minus terminal of the comparator OP2. Here, when the battery pack BP is fully charged, the voltage input to the plus terminal of the comparator OP1 (the voltage based on the output voltage of the battery pack BP) is larger than the voltage of the reference voltage generator V ref1.
The voltage input to the minus terminal of P2 (the voltage based on the output voltage of the battery pack BP) is higher than the voltage of the reference voltage generator Vref1 . Therefore, the output of the comparator OP1 becomes high level, and the output of the comparator OP2 becomes low level. Therefore, the transistor TR5 of the protection circuit 30 is turned on, and the anode terminal of the Zener diode ZD is connected to the ground line. Therefore, the Zener diode Z
The output voltage of the battery pack BP drops to the Zener voltage due to the Zener current flowing through the ground line via D, and is input to the control power supply circuit 50. Further, since the output of the comparator OP2 is at low level, the transistor TR
3 remains off. Therefore, transistors TR1 and TR2 remain on, and the operation of power supply circuit 20 is not turned off.
【００１４】次に、電動工具を使用して電池パックＢＰ
の出力電圧（トランジスタＴＲ１のコレクタ端子の電
圧）が第１電圧より低くなったときの動作を説明する。
電池パックＢＰの出力電圧が第１電圧より低くなると、
電池電圧検出回路４０の比較器ＯＰ１のプラス端子に入
力する電圧が低下し、基準電圧発生器Ｖｒｅｆ１の電圧
より低くなる。したがって、比較器ＯＰ１の出力はハイ
レベルからローレベルに変化する。これによって、トラ
ンジスタＴＲ５がオフされ、ツェナーダイオードＺＤへ
の通電が遮断される。したがって、保護回路３０の動作
がオフされて、電池パックＢＰの出力電圧が直接制御電
源回路５０の入力端子に入力することとなる。なお、電
池パックＢＰの出力電圧が第１電圧より低くなっても、
比較器ＯＰ２のマイナス端子に入力する電圧は、基準電
圧発生器Ｖｒｅｆ２の電圧より高い。したがって、比較
器ＯＰ２の出力はローレベルの状態のまま維持され、電
源回路２０の動作はオフされない。Next, using a power tool, the battery pack BP
The operation when the output voltage (voltage at the collector terminal of the transistor TR1) becomes lower than the first voltage will be described.
When the output voltage of the battery pack BP becomes lower than the first voltage,
The voltage input to the plus terminal of the comparator OP1 of the battery voltage detection circuit 40 decreases, and becomes lower than the voltage of the reference voltage generator Vref1 . Therefore, the output of the comparator OP1 changes from the high level to the low level. As a result, the transistor TR5 is turned off, and the conduction to the Zener diode ZD is cut off. Therefore, the operation of the protection circuit 30 is turned off, and the output voltage of the battery pack BP is directly input to the input terminal of the control power supply circuit 50. In addition, even if the output voltage of the battery pack BP becomes lower than the first voltage,
The voltage input to the minus terminal of the comparator OP2 is higher than the voltage of the reference voltage generator Vref2 . Therefore, the output of the comparator OP2 is maintained at the low level, and the operation of the power supply circuit 20 is not turned off.
【００１５】最後に、電池パックの残容量が少なくな
り、電池パックＢＰの出力電圧が第２電圧より低くなっ
たときの動作を説明する。電池パックＢＰの出力電圧が
第２電圧より低くなると、電池電圧検出回路４０の比較
器ＯＰ２のマイナス端子に入力する電圧は低下し、基準
電圧発生器Ｖｒｅｆ２の電圧より低くなる。したがっ
て、比較器ＯＰ２の出力はローレベルからハイレベルに
変化し、トランジスタＴＲ３がオンされることとなる。
トランジスタＴＲ３がオンされると、トランジスタＴＲ
３のコレクタ端子（すなわち、抵抗Ｒ３と抵抗Ｒ４の接
続点）がアース線に接続され、トランジスタＴＲ２がオ
フされる。トランジスタＴＲ２がオフされると、抵抗Ｒ
１、Ｒ２に電流が流れなくなってトランジスタＴＲ１が
オフされる。これによって、電源回路２０の動作がオフ
され、制御電源回路５０への電力の供給が停止する。Finally, the operation when the remaining capacity of the battery pack decreases and the output voltage of the battery pack BP becomes lower than the second voltage will be described. When the output voltage of the battery pack BP becomes lower than the second voltage, the voltage input to the minus terminal of the comparator OP2 of the battery voltage detection circuit 40 decreases, and becomes lower than the voltage of the reference voltage generator Vref2 . Therefore, the output of the comparator OP2 changes from low level to high level, and the transistor TR3 is turned on.
When the transistor TR3 is turned on, the transistor TR3
3 (that is, the connection point of the resistors R3 and R4) is connected to the ground line, and the transistor TR2 is turned off. When the transistor TR2 is turned off, the resistance R
1, the current stops flowing through R2, and the transistor TR1 is turned off. As a result, the operation of the power supply circuit 20 is turned off, and the supply of power to the control power supply circuit 50 is stopped.
【００１６】上述した説明から明らかなように、本実施
例に係る電動工具では、電池パックの出力電圧が制御電
源回路の最大定格電圧より高いときには保護回路が作動
して、制御電源回路に入力する電圧を最大定格電圧より
低い値（ツェナー電圧）とする。したがって、制御電源
回路に、電池パックの満充電時の出力電圧に耐えること
ができる最大定格電圧を有する高価なＩＣを用いる必要
がない。また、電池パックの出力電圧が制御電源回路の
最大定格電圧となると保護回路の動作がオフ（保護回路
への通電が遮断）されるため、保護回路による不要な電
力の消費、すなわち電池パックＢＰの不要な電荷の放電
が防止される。特に、本実施例では、保護素子としてツ
ェナーダイオードを用いている。このツェナーダイオー
ドは、簡易な構成で保護回路を構成できる反面、その素
子間の特性のバラツキ、動作環境（周囲温度、ツェナー
電圧）による特性への影響の大きさから、ツェナー電圧
を制御電源回路の最大定格電圧より低く設定する必要が
生じる。したがって、ツェナーダイオードによるリーク
電流は無視できないものとなって電池に蓄えられた電荷
の不要な放電が行われ、長時間放置すると電池パックが
過放電を起こすこととなる。しかしながら、本実施例に
係る電動工具では、電池パックの出力電圧が最大定格電
圧以下となると保護回路の動作がオフされるため、上述
した問題（ツェナーダイオードによる過放電）が生じる
ことがない。さらには、電池パックの残容量が少なくな
り出力電圧が所定の電圧（本実施例では、公称電圧の
０．８倍）となると、電源回路がオフされて制御電源回
路への電力供給がオフ（通電が遮断）される。したがっ
て、制御電源回路そのものへの電力供給が遮断され、電
池パックの過放電が防止される。As is apparent from the above description, in the electric power tool according to the present embodiment, when the output voltage of the battery pack is higher than the maximum rated voltage of the control power supply circuit, the protection circuit operates and the electric power is input to the control power supply circuit. Make the voltage lower than the maximum rated voltage (Zener voltage). Therefore, it is not necessary to use an expensive IC having a maximum rated voltage that can withstand the output voltage when the battery pack is fully charged in the control power supply circuit. In addition, when the output voltage of the battery pack reaches the maximum rated voltage of the control power supply circuit, the operation of the protection circuit is turned off (the power supply to the protection circuit is cut off). Unnecessary discharge of electric charge is prevented. In particular, in this embodiment, a Zener diode is used as a protection element. Although this Zener diode can form a protection circuit with a simple configuration, the Zener voltage is controlled by the control power supply circuit because of the variation in characteristics between the elements and the large influence on the characteristics due to the operating environment (ambient temperature, Zener voltage). It is necessary to set the voltage lower than the maximum rated voltage. Therefore, the leakage current due to the Zener diode cannot be ignored, and unnecessary discharge of the charge stored in the battery is performed. If the battery is left for a long time, the battery pack will be overdischarged. However, in the power tool according to the present embodiment, when the output voltage of the battery pack becomes equal to or lower than the maximum rated voltage, the operation of the protection circuit is turned off, so that the above-described problem (overdischarge by the Zener diode) does not occur. Further, when the remaining capacity of the battery pack decreases and the output voltage reaches a predetermined voltage (in this embodiment, 0.8 times the nominal voltage), the power supply circuit is turned off, and the power supply to the control power supply circuit is turned off ( The energization is cut off). Therefore, power supply to the control power supply circuit itself is cut off, and overdischarge of the battery pack is prevented.
【００１７】以上、本発明の好適な一実施例について詳
細に説明したが、これは例示に過ぎず、本発明は当業者
の知識に基づいて種々の変更、改良を施した形態で実施
することができる。例えば、上述した実施例の電池電圧
検出回路は、比較器により電池パックの出力電圧を検出
し、電源回路又は保護回路の動作をオフする信号を出力
するようにしたが、このような形態に限られず、例え
ば、マイクロコンピュータ等によって電池電圧検出回路
を構成することもできる。また、上述した実施例では、
保護回路の動作をオフするために保護回路への通電を遮
断するようにしたが、本発明はこのような形態に限られ
ず、保護回路への電流が実質的に流れないようにする他
の手段を採用することもできる。例えば、電池パックの
出力電圧が最大定格電圧以下となると、保護回路への電
気抵抗を高くして、保護回路に電流が実質的に流れない
ようにしても良い。The preferred embodiment of the present invention has been described in detail above, but this is merely an example, and the present invention may be embodied in various modified and improved forms based on the knowledge of those skilled in the art. Can be. For example, the battery voltage detection circuit of the above-described embodiment detects the output voltage of the battery pack by the comparator and outputs a signal for turning off the operation of the power supply circuit or the protection circuit, but is not limited to such an embodiment. Instead, for example, a battery voltage detection circuit can be configured by a microcomputer or the like. In the above-described embodiment,
Although the energization to the protection circuit is cut off in order to turn off the operation of the protection circuit, the present invention is not limited to such a form, and other means for substantially preventing the current from flowing to the protection circuit are provided. Can also be adopted. For example, when the output voltage of the battery pack becomes equal to or lower than the maximum rated voltage, the electric resistance to the protection circuit may be increased so that substantially no current flows through the protection circuit.
【図１】 本実施例に係る電動工具の要部回路図。FIG. 1 is a main part circuit diagram of a power tool according to an embodiment.
ＢＰ・・電池パック ２０・・電源回路 ３０・・保護回路 ４０・・電池電圧検出回路 ５０・・制御電源回路 BP battery pack 20 power supply circuit 30 protection circuit 40 battery voltage detection circuit 50 control power supply circuit
Claims (3)
の電源をつくる制御電源回路を備えた電池式電動工具で
あって、 電池と制御電源回路の間には、電池の出力電圧が第１の
電圧より高いときに制御電源回路に入力する電圧を第１
の電圧以下とする保護回路が設けられ、その保護回路の
動作は電池の出力電圧が第２の電圧以下となるとオフさ
れることを特徴とする電池式電動工具。1. A battery-operated power tool having a control power supply circuit for generating a power supply for a control circuit from electric power supplied from a battery, wherein an output voltage of the battery is a first voltage between the battery and the control power supply circuit. The voltage input to the control power supply circuit when the voltage is higher than
A battery-operated power tool is provided with a protection circuit for setting the voltage to be equal to or lower than the second voltage, and turning off the operation of the protection circuit when the output voltage of the battery becomes equal to or lower than the second voltage.
て、さらに、電池と保護回路の間には、電池からの出力
を受けて保護回路を介して制御電源回路に電力を供給す
る電源回路が設けられ、その電源回路の動作は電池の出
力電圧が第３の電圧以下となるとオフされることを特徴
とする電池式電動工具。2. The battery-operated power tool according to claim 1, further comprising a power supply circuit between the battery and the protection circuit for receiving an output from the battery and supplying power to the control power supply circuit via the protection circuit. And an operation of the power supply circuit is turned off when an output voltage of the battery falls below a third voltage.
作動回路を備えた電池式電動工具であって、 電池と作動回路の間には、電池からの出力を受け作動回
路に電力を供給する電源回路が設けられ、その電源回路
の動作は電池の出力電圧が予め設定された電圧以下とな
るとオフされることを特徴とする電池式電動工具。3. A battery-operated power tool having an operation circuit operated by electric power supplied from a battery, wherein a power source receives an output from the battery and supplies power to the operation circuit between the battery and the operation circuit. A battery-operated power tool provided with a circuit, wherein the operation of the power supply circuit is turned off when the output voltage of the battery falls below a preset voltage.
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- 2001-04-05 JP JP2001106793A patent/JP4447182B2/en not_active Expired - Fee Related
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