JP2010041822A - 電動工具用充電システム - Google Patents

Abstract

【課題】商用電源の設備がない作業現場でも電池パックを充電することが可能な電動工具用充電システムを提供する。
【解決手段】
電動工具用充電システムは、電動工具用収納ケース８０に装着された太陽電池８４と、電動工具用収納ケース８０に装着され、太陽電池８４に太陽光を集光させるための集光装置（例えば、凹面鏡）８２と、太陽電池８４が集光装置８２による太陽光の集光に基づいて発電した出力を充電装置１の入力電源として供給するための供給手段８９と、から構成された電源供給装置３を具備し、集光装置８２は、電動工具用収納ケース８０に対して開閉自在に装着されたカバー部材８１を有し、該カバー８１が閉塞状態にある場合に集光装置８２を保護し、かつカバー部材８１が開放状態にある場合に集光装置８２に太陽光が照射されるように構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電動工具、電池パックおよび充電装置を収納するための電動工具用収納ケースに発電機能を持たせることによって、商用電源設備がない作業現場でも電池パックを充電可能にした電動工具用充電システムに関する。

ドライバドリル等のコードレスタイプの電動工具では、電動工具の駆動電源としてニカド二次電池やリチウムイオン二次電池から構成された電池パックが一般に使用されている。従来、ニカド二次電池やリチウムイオン二次電池から構成された電池パックを充電するための充電装置は、商用電源を入力電源として使用している。しかしながら、コードレス電動工具を商用電源の設備がない場所で使用する場合、作業量が多いときは多数の予備の電池パックを準備する必要があり、電池パックの設備費用が嵩み、また作業現場への電池パックの運搬作業が困難となる。

そこで、電池パックを充電する充電装置の入力電源として商用電源以外の別の電源から充電できる充電装置が提案されている。例えば、下記特許文献には交流電源以外の別電源として直流電源を使用した充電装置が開示されている。

特開２００５―２４５１４５号公報

商用電源以外の電源としてカーバッテリ等の直流電源装置を直接使用することが考えられるが、本願発明者等は、特に、発電の過程で環境に優しくクリーンに発電することが可能な太陽電池を使用した電池パックの充電に着目した。この場合、電動工具の作業現場での使用を考慮すると、電池パックの放電容量が比較的多くなるので、比較的速い時間で電池パックの充電を行うことが要求される。

電池パックの充電時間を速くするには、充電装置の出力電力を増加させる必要があるが、太陽電池を充電装置の入力電源として使用する場合、出力電力を増す方法としは太陽電池の面積を大きくするという方法が考えられる。しかし、太陽電池の占有面積を大きくすると、電源供給装置を電動工具および充電装置と共に、作業現場に持ち込むことが不便となる。

一方、電動工具および電池パックの持ち運びの利便性を考慮して電動工具、電池パックおよび充電装置を収納することができる電動工具用収納ケース（キャリングケース）が一般に使用されている。図１１は、電動工具用収納ケースの一例を示したもので、（ａ）は外観斜視図、（ｂ）は電動工具用収納ケース内の収納部位を略式的に示した収納概略図をそれぞれ示す。電動工具用収納ケース７０は、収納側ケース部７１と、収納ケース部７１に対して一対の蝶番７３および７４によって開閉可能に取付けられた蓋側ケース部７２と、ハンドル（取っ手）７５とから成る。収納側ケース部７１の収納部は、同図（ｂ）に示すように、電動工具６０を収納する部位７１ａと、電動工具６０の本体から取外した状態の予備の電池パック４０を収納する部位７１ｂと、電池パック４０を充電するための充電装置１を収納する部位７１ｃとを有する。電動工具用収納ケース７０は、作業現場への運搬時において閉塞状態に保持して電動工具等の運搬を容易にし、かつ電動工具、電池パックおよび充電装置等の外部からの損傷を保護する機能を有する。

このため、電源供給装置として太陽電池を採用しようとした場合、比較的大きい出力電力を確保できるように太陽電池を電動工具用収納ケースに装着することができれば、持ち運びが極めて便利で、かつ充電装置と太陽電池との電気的接続が極めて容易となる。

したがって、本発明の目的は、充電装置の入力電源として太陽電池による電源供給装置を採用し、かつ太陽電池によって構成した電源供給装置を電動工具用収納ケースに装着した電動工具用充電システムを提供することにある。

本発明の他の目的は、商用電源の設備が無い作業現場においても、電池パックを充電することが可能な電源供給装置および充電装置を安全に運搬することが可能な電動工具用充電システムを提供することにある。

本発明は、電池パックの充電電源の入力電源として太陽電池を使用することに着目し、特に、太陽電池と集光装置の組合せに着目して、電動工具用収納ケースに、商用電源の使用を排除した電源供給装置を実現したものである。上記課題を解決するために、本発明に従って開示される代表的なものの特徴を説明すれば、次のとおりである。

本発明の一つの特徴によれば、電動モータおよび該電動モータによって駆動される電動工具と、前記電動モータに電力を供給するための電池パックとを少なくとも収納するための電動工具用収納ケースを具備し、前記電池パックを充電装置によって充電できるように構成した電動工具用充電システムであって、前記電動工具用充電システムは、前記電動工具用収納ケースに装着された太陽電池と、前記電動工具用収納ケースに装着され、前記太陽電池に太陽光を集光させるための集光装置と、前記太陽電池が前記集光装置による太陽光の集光に基づいて発電した出力を前記充電装置の入力電源として供給するための供給手段と、から構成された電源供給装置を具備し、前記集光装置は、前記電動工具用収納ケースに対して開閉自在に装着されたカバーを有し、該カバーが閉塞状態にある場合に前記集光装置を保護し、かつ前記カバーが開放状態にある場合に前記集光装置に太陽光が照射されるように構成する。

本発明の他の特徴によれば、前記集光装置は凹面鏡または凸レンズから構成され、前記太陽電池は前記凹面鏡または前記凸レンズによる集光部に配置され、前記カバーは、前記閉塞状態において前記凹面鏡または凸レンズと前記太陽電池素子とを保護するように構成する。

本発明のさらに他の特徴によれば、前記供給手段は、前記太陽電池の出力を昇圧するための昇圧回路を有し、該昇圧回路の昇圧電力を前記充電装置の入力電源として前記電池パックを充電するように構成する。

本発明のさらに他の特徴によれば、前記供給手段は、前記太陽電池の出力、またはその昇圧電力を前記充電装置の入力電源として接続するためのコネクタを有する。

本発明のさらに他の特徴によれば、前記太陽電池によって前記電池パックを充電することができる前記充電装置は、前記電動工具用収納ケース内に収納できるように構成する。

上記本発明の特徴によれば、太陽電池は集光装置と組合せて電動工具用収納ケースに装着されるので、比較的占有面積が少ない太陽電池によって出力電力が大きい電源供給装置を得ることができる。これにより、商用電源が無い作業現場でも充電装置により電池パックを充電することが可能となる。

電動工具用収納ケースに装着された凸レンズまたは凹面鏡等からなる集光装置は、運搬時には開閉自在に装着されたカバーによって保護されるので、集光装置のガラス部材または太陽電池を形成するガラス基板および半導体基板等の損傷を防止できる。これにより、電源供給装置および充電装置を安全に運搬することが可能となる。

本発明の上記および他の目的、ならびに上記および他の特徴は、以下の本明細書の記述および添付図面からさらに明らかにされるであろう。

以下、本発明の電動工具用充電システムに係る実施形態について、図１乃至図１０を参照して説明する。なお、実施形態を説明するための図１乃至図９の図面、ならびに上記従来技術に関する図１１の図面において、同一の機能または要素を示す部材には同一の符号を付し、その繰返しの説明を省略する場合がある。

図１は、一実施形態に係る電動工具用充電システムに用いられる電動工具用収納ケースを示す。図１に示す電動工具用収納ケース８０は、図１１に示す従来の収納ケース７０と同一機能を有する他に、太陽電池８４を含む電源供給装置（ＤＣ電源装置）３が装着され、電動工具用充電システムを構成する。

すなわち、電動工具用収納ケース８０は、図１１に示した従来の収納ケースと同様に、収納側ケース部７１と、収納側ケース部７１に対して一対の蝶番７３および７４によって開閉可能に取付けられた蓋側ケース部７２と、ハンドル（取っ手）７５とを具備し、収納側ケース部７１には電動工具を収納する部位７１ａ（図１１参照）と、電動工具の本体から取外した状態の予備の電池パック４０（図８参照）を収納する部位７１ｂ（図１１参照）と、電池パック４０を充電するための充電装置１（図８参照）を収納する部位７１ｃ（図１１参照）とを有する。この電動工具用収納ケース８０は、図１１に示す従来の収納ケースと同様に、作業現場への運搬時において閉塞状態に保持して電動工具等の運搬を容易にし、かつ電動工具、電池パックおよび充電装置等の外部からの損傷を保護する機能を有する。

さらに、電動工具用収納ケース８０は、図１に示すように、直流電源を供給するための電源供給装置３を装着する。電源供給装置３は、収納側ケース部７２の外側に、収納側ケース部７２に対して開閉自在に設けられた、凹形に湾曲したカバー部材８１を基板部材として組立てられている。図１の（ｂ）に示すように、カバー部材８１は、金属板または合成樹脂板等の強度の強い材料で形成され、該カバー部材８１の内表面にはパラボラ鏡（凹面鏡）８２が形成されている。カバー部材８１の開放状態において、太陽光を集光部８３へ集光させる。さらに、集光部８３には、アーム８５に支持された太陽電池（太陽電池素子）８４が設置される。太陽電池８４は、公知の技術に従って形成されたもので、代表的なものとしては、平滑なガラス基板の表面に電気抵抗が低い導電性薄膜を一電極として形成し、さらに半導体素子層および他電極の導電性薄膜を積層した構造を有する。この太陽電池８４は機械的に脆いので、太陽電池８４を発電装置として使用しない場合は、図１の（ａ）に示すように、上記カバー部材８１を閉塞状態に固定し、太陽電池８４の機械的な破壊を保護する。図１の（ｂ）に示すように、太陽電池８４の出力は、ケーブル８６を介して昇圧回路８７に電気的接続され、出力用コネクタ８９によって、後述する充電装置１の入力電源として電気的接続される。

収納側ケース部７２に対して開閉自在に設けられたカバー部材８１は、太陽電池８４の未使用時において、図１の（ａ）に示すように、収納側ケース部７２に対して閉塞状態に固定され、太陽電池８４は、パラボラ鏡８２の湾曲部の内側に位置するように閉塞される。これにより、カバー部材８１は、太陽電池８４およびパラボラ鏡８２を外圧から保護するとともに、電動工具用収納ケース８０の持ち運びを容易にすることができる。また、カバー部材８１を、図１の（ｂ）に示すように開放状態に固定すれば、パラボラ鏡８２を、太陽光を集光し得る位置に可動することができる。これにより、太陽電池８４の直流出力を充電装置１（図８参照）に供給することができる。

図４は太陽電池８４の出力特性を示す。横軸が出力電圧Ｖｏ、左側の縦軸が出力電流Ｉｏ、右側の縦軸が出力電力Ｐｏを示す。また、電圧Ｖｏｃは開放電圧、Ｉｓｃは短絡電流、Ｖｏｐは最適電圧、Ｉｏｐは最適電流を示す。太陽電池８４の出力電力Ｐｏは、電圧がＶｏｐで、かつ電流がＩｏｐの時に最大電力Ｐｍａｘになる。従って、昇圧回路８７は、出力電力Ｐｏが最大Ｐｍａｘになるように、動作点（Ｖｏｐ、Ｉｏｐ）を制御するように構成する。

昇圧回路８７の出力部は、太陽電池８４からの電力を入力として充電を行う、後述する充電装置１（図８参照）の入力コネクタ３４に接続するためのコネクタ８９を有する。なお、図１に示した電源供給装置３では、太陽電池８４の出力部と充電装置１の入力コネクタ３４を接続するコネクタ８９は、ケーブル８６によって収納側ケース部７２の外部に引き出せるような構造としたが、図２に示すように、太陽電池８４と充電装置１の接続コネクタ８９を収納側ケース部７２の内部に設けてもよい。

図５は、昇圧回路８７を含む電源供給装置３の一実施形態を示す回路ブロック図を示す。太陽電池８４には、太陽電池８４の出力電流Ｉｏを検出するための、例えば、シャント抵抗等からなら電流検出回路８７ａが接続され、さらに、太陽電池８４の出力電圧Ｖｏを検出するための、例えば、分圧抵抗等からなる電圧検出回路８７ｂが接続されている。電流検出回路８７ａおよび電圧検出回路８７ｂによって検出された出力電流Ｉｏおよび出力電圧Ｖｏの情報は、制御回路８７ｃに伝達される。制御回路８７ｃは、電流検出回路８７ａおよび電圧検出回路８７ｂからの情報に基づき、図４に示したように、太陽電池８４の出力電力Ｐｏが最大値Ｐｍａｘになるように、スイッチ素子８７ｇの制御を行う。コイル８７ｄ、ダイオード８７ｅおよびコンデンサ８７ｆは、昇圧を行うための回路部品である。昇圧回路８７の出力部８７ｈは、コネクタ８９を介して充電装置１の入力コネクタ３４（図８参照）に接続される。

図６は、電動工具用充電システムを構成する充電装置１の一実施形態に係る平面外観図を示す。充電装置１は、もし作業現場に商用電源設備があらならば、商用電源を充電装置１の入力電源とすることもできる。このため、充電装置１は商用電源４を入力するためのＡＣ電源プラグ４ａおよびケーブル４ｂを具備し、電源プラグ４ａによって商用電源（４）のコンセントに電気的接続することができる。また、充電装置１は、商用電源以外の、特に、太陽電池８４を含む電源供給装置３の接続コネクタ８９を接続するための入力コネクタ３４を具備している。電池パック４０は、充電装置１の複数の出力端子５６に電気的接続される。なお、充電装置１の外観形態は、図７の側面外観図に示すように、充電装置１の出力端子５６を斜めに設けて、電池パック４０を斜めに充電装置１に接続するように構成してもよい。

図８は、本実施形態に係る電動工具用充電システムの回路ブロック図を示す。充電装置１には、充電を必要とする電動工具用の電池パック４０が接続される。

電池パック４０は、保護ＩＣ４１と、電池組４２と、充電時の異常な温度上昇を防止するサーマルプロテクタ４３と、電池組４２を構成するリチウムイオン二次電池等の電池種および二次電池セル数（素電池数）を識別するための識別抵抗４４と、駆動電源Ｖｃｃに電気的接続させて電池温度端子ＬＳに異常信号を出力させる過充電信号伝達手段４５と、サーミスタ等の感熱素子４６とから構成され、電池パック４０は、複数の端子５６（＋、−、Ｔ、ＬＳ、およびＬＤを含む）によって充電装置１に電気的接続されている。

電池パック４０の種類は、電池パック４０の種類に対応して予め設定された識別抵抗４４の抵抗値によって検出される。識別抵抗４４の出力は、充電装置１の識別抵抗検出回路２７に入力され、充電装置１のマイコン２３に予め記憶された電池パック４０の種類と比較されて特定なものに判別される。この識別抵抗４４によって充電装置１の充電条件を電池パック４０の種類に対応して設定できる。電池パック４０は、例えば、複数のリチウムイオン二次電池セルから成る電池組４２によって構成される。電池組４２は、保護ＩＣ４１によって過充電状態および過放電状態（または過電流状態）とならないように制御されている。この制御のために、保護ＩＣ４１は電池組４２の各セルの端子電圧および負荷電流を監視するための過充電検出回路および過放電・過電流検出回路を具備している。

電池パック４０内に組込まれたサーマルプロテクタ４３は、電池組４２から発熱する温度に応答して変形するバイメタル接点を用いた感温スイッチにより構成され、電池組４２の温度が所定温度以上（例えば、８０℃以上）に達した場合、充電経路を遮断するように機能する。遮断した後は、電池組４２の温度が所定温度以下まで低下すると、再び充電経路を接続する。サーマルプロテクタ４３は、感温素子４６の機能と共に、電池温度に対して二重の保護機能を達成するように接続される。

上記感温素子４６は、電池組４２の充電時の電池温度を検出するために、電池組４２に接触または近接して設けられた感温素子で、例えば、サーミスタによって構成される。感温素子４６における電池温度の検出情報は、充電装置１の電池温度検出回路２６を介して充電装置１のマイコン２３に入力される。

充電装置１の入力電源として商用電源設備が設けられている作業現場では、ＡＣケーブル４ｂとプラグ４ａによって商用電源４を使用することができる。この場合、商用電源４は第１全波整流回路１０によって全波整流され、また、整流電圧は、第１全波整流回路１０を構成する平滑用コンデンサ、抵抗等（図示なし）から成る平滑回路により直流電圧に平滑される。一方、充電装置１の入力電源として商用電源が設けられていない作業現場では、電源供給装置３より入力コネクタ３４を介してＤＣ電源が入力される。

充電装置１において、第１スイッチング素子１１は、例えばＦＥＴ（電界効果型トランジスタ）から成り、第１整流平滑回路１０の直流出力電圧をスイッチングさせる。第１スイッチング素子１１をスイッチングさせるための駆動パルスのパルス幅は、第１スイッチング制御回路１２によって制御され、これによって、第２整流平滑回路２０の出力電圧が調整される。

ＡＣ入力電圧検出回路１３は、商用電源からのＡＣ入力電圧の有無を検出するために設けられている。ＡＣ入力電圧検出回路１３の出力は、フォトカプラから成る第２伝達手段１６を介してマイコン２３に入力される。

補助電源回路１４は、第１整流平滑回路１０の出力側に電気的接続された直流電源回路で、マイコン２３の駆動電源Ｖｃｃを供給するために設けられている。
第１伝達手段１５は、フォトカプラから成り、充電停止回路２８、電池温度検出回路２６、定電流／定電圧制御回路２４、およびマイコン２３の出力制御信号を、上記第１スイッチング制御回路１２に伝達する。これによって、第１スイッチング素子１１の動作の開始または停止が制御され、さらに、第１スイッチング素子１１の出力パルス幅が、第１伝達手段１５から上記第１スイッチング制御回路１２へフィードバックされる制御信号に応答して適切に制御される。

高周波トランス１７は、商用電源４側および電源供給装置３側の入力電源に対応した入力巻線と、第２整流平滑回路２０に出力する出力巻線とを有する。第２スイッチング素子１８は、ＦＥＴ等の半導体スイッチング素子からなり、前記高周波トランス１７の電源供給装置３側の入力電源をスイッチングして前記第２整流平滑回路２０への出力電圧を制御する。第２スイッチング制御回路１９は、上記第２スイッチング素子１８の駆動パルス幅を制御して上記第２整流平滑回路２０の出力電圧を調整する。

ＤＣ入力電圧検出回路２１は、ダイオード３５を介して電源供給装置３の直流出力線路に電気的接続され、電源供給装置３の直流電圧の有無を検出するために設けられている。

定電圧回路２２は、充電装置１の制御装置として機能するマイコン２３に所定の駆動電圧Ｖｃｃを供給する機能を有する。この定電圧回路２２の入力電源として電源供給装置３側の直流電源が使用する場合は、ダイオード３６を介して入力される。

マイコン２３は、充電装置１の制御装置として機能し、ＡＣ入力電圧検出回路１３、ＤＣ入力電圧検出回路２１、電池温度検出回路２６、識別抵抗検出回路２７、充電停止回路２８、および電池電圧検出回路３０の出力に基づいて、第１スイッチング制御回路１２、第２スイッチング制御回路１９、ファンモータ駆動回路２９、表示回路３３を制御する。

ここで、ファンモータ駆動回路２９は、ファンモータ３２を駆動し、電池パック４０の充電時の温度上昇を防止する。また、表示回路３３は、充電装置１の充電動作状態を表示するためのＬＥＤ（発光ダイオード）等の表示手段を含み、マイコン２３によって出力される制御信号によって駆動される。表示回路３３は、例えば、赤色ＬＥＤおよび緑色ＬＥＤから構成され、マイコン２３の制御信号によって、赤色ＬＥＤのみを点灯させれば充電開始前の状態、赤色ＬＥＤおよび緑色ＬＥＤを同時点灯させて実質的に橙色点灯とすれば、充電中の状態、緑色ＬＥＤのみを点灯させれば、充電終了状態をそれぞれ表示するように構成する。

定電流／定電圧制御回路２４は、電流／電圧設定回路２５、電池電圧検出回路３０、充電電流検出回路３１の出力に基づいて、第１スイッチング制御回路１２、第２スイッチング制御回路１９を制御するための制御信号を出力する。

電流／電圧設定回路２５は、電池パック４０への充電電流および充電電圧の制御設定値をマイコン２３の出力に基づいて設定する。電池温度検出回路２６は、上述したように、電池パック４０の感温素子（例えば、サーミスタ）４６の抵抗変化に基づいて、電池組４２を構成する二次電池セル（素電池）の温度を検出する。また、識別抵抗検出回路２７は、電池パック４０の抵抗４４の抵抗値に基づいて、マイコン２３によって電池種、素電池数を判別し、判別した電池種と素電池数に対応して電池パック４０への充電電流と定電圧制御設定値を電池温度検出回路２６の情報と併せて選択する。

充電停止回路２８は、電池パック４０の保護ＩＣ４１の過充電検出回路によって過充電が検出されたとき、過充電信号伝達手段４５を介して電池パック４０の温度端子ＬＳに異常信号が出力されるので、その異常信号に基づいて、マイコン２３、第１スイッチング制御回路１２、および第２スイッチング制御回路１９に充電停止信号を出力する。

ファンモータ駆動回路２９は、上述したように、電池パック４０を冷却するファンモータ３２を駆動する回路で、電池パック４０の充電または放電状態や、ＡＣ商用電源４またはＤＣ電源装置３の入力状態に対応してマイコン２３によって制御される。

電池電圧検出回路３０は、上述したように電池パック４０へ充電する電池電圧を検出するために設けられ、充電電流検出回路３１は、電池パック４０への充電電流を検出するために設けられる。電池電圧検出回路３０および充電電流検出回路３１は、図示しないシャント抵抗によって発生する出力電圧および出力電流を、定電流／定電圧制御回路２４にフィードバックする。

次に、図８の回路ブロック図および図９の制御フローチャートを参照して、本実施形態に係る電動工具用充電システムの動作について説明する。

まず、商用電源（ＡＣ電源）４、または太陽電池から構成された電源供給装置（ＤＣ電源）３のいずれか一方が入力されると、補充電源１４または定電圧回路２２を介してマイコン２３に所定の駆動電圧Ｖｃｃが印加される。駆動電圧Ｖｃｃの印加によってマイコン２３は、各ポート等を初期状態に設定する（ステップ１０１）。このとき、表示回路３３は、充電開始前の状態を表示にする（ステップ１０２）。

次いで、マイコン２３は、第１スイッチング制御回路１２、第２スイッチング制御回路１９をオフ（ＯＦＦ）し、第２整流平滑回路２０に出力電圧が発生しないようにする（ステップ１０３）。

引き続き、マイコン２３は、ＡＣ入力電圧検出回路１３、第２伝達手段１６を介して商用電源であるＡＣ電源（商用電源）４の入力の有無を判別する（ステップ１０４）。
ステップ１０４でＡＣ電源４が入力されていると判別した場合、次のステップに進み、ＤＣ電源（太陽電池による直流電源）３の入力の有無を判別する（ステップ１０５）。ステップ１０５で、ＤＣ電源３が入力されていないと判別したら、マイコン２３はＡＣ電源モードであると認定する（ステップ１０６）。

ステップ１０４においてＡＣ電源４が入力されていないと判別した場合、引き続いてＤＣ電源３の入力の有無を判別する（ステップ１０７）。このステップ１０７でＤＣ電源３が入力されていると判別した場合、マイコン２３は、ＤＣ電源モードと設定し（ステップ１０８）、次いで、ＤＣ入力電源３の電圧が異常であるか否かを判別する（ステップ１０９）。

ステップ１０９においてＤＣ電源３の電圧が異常でなければ、ステップ１１２に進み、電池パックの挿入の有無を判別する（ステップ１１２）。ステップ１０９においてＤＣ電源３が異常な電圧であれば、マイコン２３は、表示回路３３に電源異常の表示を指示し（ステップ１１１）、ステップ１０３に戻る。これはＤＣ電源３が異常に低い電圧の時には電池パック４０への充電を禁止するようにし、例えば、ＤＣ電源３として自動車内のバッテリーであれば、それの過放電を抑制する機能を有する。

ステップ１０５において、ＤＣ電源３が入力されていると判別したなら、ＡＣ電源４とＤＣ電源３が共に入力されているとマイコン２３は判別し、第１スイッチング制御回路１２、第２スイッチング制御回路１９をＯＦＦし（ステップ１１０）、マイコン２３は表示回路３３を電源異常表示にし（ステップ１１１）、ステップ１０３に戻る。

もし、ＡＣ電源４とＤＣ電源３の両者の電源が入力されている場合、本実施形態の充電装置１では、高周波トランス１７と定電流／定電圧制御回路２４が共通になるため、第２整流平滑回路２０の出力電圧が不安定になるので、マイコン２３は、電池パック４０への充電を実行しないように制御する。

ステップ１０７において、ＤＣ電源３が入力されていないと判別した場合、第１スイッチング制御回路１２および第２スイッチング制御回路１９をＯＦＦし（ステップ１１０）、マイコン２３は、表示回路３３を電源異常と表示し（ステップ１１１）、ステップ１０３に戻る。

引き続き、各入力モードに設定した後（ステップ１０６、ステップ１０８）、マイコン２３は、電池パック４０の有無を判別し（ステップ１１２）、電池パック４０が充電装置１に接続されていなと判別したなら、充電完了フラグをリセットし（ステップ１１３）、かつ充電中フラグもリセットし（ステップ１１４）、ステップ１０２に戻る。

ステップ１１２おいて、電池パック４０が充電装置１に接続されていると判別した場合、次いで、マイコン２３は充電中フラグの有無を判別し（ステップ１１５）、充電中フラグがあれば、マイコン２３はステップ１２０へスキップする。

ステップ１１５において充電中フラグが無いと判別した場合、引き続き、充電完了フラグの有無を判別し（ステップ１１６）、充電完了フラグが有りと判別したなら、マイコン２３はステップ１０３に戻る。

また、ステップ１１６において充電完了フラグが有りと判別した場合、マイコン２３は識別抵抗検出回路２７の出力に基づいて電池種および素電池数の判別を行い（ステップ１１７）、次いで電池パック４０の電池温度を電池温度２６の出力に基づいて判別し（ステップ１１８）、電池パック４０が高温であると判別された場合、マイコン２３は表示回路３３を高温表示（充電中であれば充電完了表示）とし（ステップ１１９）、ステップ１０３に戻る。

ステップ１１８において電池パック４０が高温でないと判別した場合、マイコン２３は充電がＡＣ電源４によるＡＣ電源モードであるか否かを判別し（ステップ１２０）、ＡＣ電源モードでないと判別した場合、マイコン２３はＤＣ電源３が入力されたＤＣ電源モードと判別し、太陽電池の出力が 入力電源として使用されているものと判別する（ステップ１２３）。

次に、ステップ１２４に進み、定電流値は、識別抵抗回路２７の出力に基づいて最適値に設定される。具体的には出力供給能力がＡＣ電源モード時よりも小さいので、図１０に示すように、例えば、電池電圧が１４．４Ｖ以下の場合は１．５Ａ、電池電圧が１８Ｖ以上の場合は、電源効率を考慮して１．０Ａに設定することができる。次に、第２スイッチング制御回路１９をＯＮし（ステップ１２５）、ステップ１２６へ進む。

ステップ１１８においてＡＣ電源モードであると判別した場合、マイコン２３はＡＣ電源４が入力されたものと判別し、ＡＣ電源入力用の定電圧および定電流設定値を設定する（ステップ１２１）。ステップ１２１において定電圧および定電流値の設定は、識別抵抗回路２７の出力に基づいて最適に値を選択する。具体的には出力供給能力がＤＣ電源時よりも大きいため、図１０に示すように、例えば、電池電圧が１４．４Ｖ以下の場合は７．５Ａ、電池電圧が１８Ｖ以上の場合は電源効率を考慮して６．０Ａに設定すればよい。

ステップ１２１の処理後、第１スイッチング制御回路１２をＯＮし（ステップ１２２）、マイコン２３は表示回路３３を充電中と表示する（ステップ１２６）。次いで、充電中フラグをセットし（ステップ１２７）、先のステップ１２１または１２４で選択された所定の定電圧および定電流値によって充電を開始する。充電の制御は定電流／定電圧制御回路２４の出力に基づいて、第1スイッチング制御回路１２または第２スイッチング制御回路１９によって行われる（ステップ１２８）。

次いで、マイコン２３は満充電検出処理を行う（ステップ１２９）。満充電検出には周知のように種々の方法がある。例えば、電池パック４０がニカド電池である場合、充電末期のピーク電圧から所定量降下したことにより検出する−ΔＶ検出法、または特開昭６２−１９３５１８号公報、特開平２−２４６７３９号公報、実開平３−３４６３８号公報等に開示されているように、充電時における所定時間当りの電池温度上昇率（温度勾配）が急激に上昇する時点を検出するΔＴ／Δｔ検出法等の満充電検出法を採用することができる。また、電池パック４０がリチウムイオン電池である場合、公知の一般的な定電圧・定電流制御において素電池（二次電池セル）の充電電圧が所定の電圧値（例えば、４．２Ｖ／セル）以上にならないように制御すれば良い。

ステップ１２９において電池パック４０が満充電と判別しない場合は、ステップ１０４に戻る。ステップ１２９において電池パック４０が満充電と判別した場合は、充電中フラグをリセットして（ステップ１３０）、表示回路３３を充電完了表示にし（ステップ１３１）、充電完了フラグをセットし（ステップ１３２）、ステップ１０３に戻る。

以上の実施形態に従えば、電動工具用収納ケース８０には、太陽光を集光する集光装置としてパラボラ鏡８２が装着されるので、太陽光を電気エネルギーに効率よく変換できる。これによって、電動工具用収納ケース８０に設置可能な太陽電池８４の占有面積によって、充電装置１に必要な充電電力を出力することができる。また、平滑なガラス基板の表面に電気抵抗が低い導電性薄膜と半導体素子層を形成した太陽電池８４を用いても、強度の強いカバー部材８１によって機械的損傷から保護されるので、太陽電池８４のガラス基板の割れを防止することができる。従って、工事現場等の極めて雑然した過酷な作業環境でも電源供給装置３を具備する電動工具用収納ケース８０を安全に運搬することができる。

以上の実施形態の説明から明らかにされるように、本発明によれば、商用交流電源および太陽電池による直流電源を入力電源とした充電装置を構成することができ、充電装置の入力電源の種類と、使用する電池パックの種類に対応した適切な充電を行うことができる充電システムを提供することができる。本発明は、特に、電動工具用充電システムに適用して顕著な効果を奏する。

なお、上記実施形態の説明では、集光装置として凹面鏡を使用した場合について説明したが、集光装置として凸レンズを使用して構成してもよい。図３は、集光装置として凸レンズを使用した他の実施形態を示す。図３に示されるように、電源供給装置３を構成する太陽電池８４の集光装置として凸レンズ８２ａを使用する。カバー部材８１は、凸レンズ８２ａのレンズ用カバーとして機能し、レンズ８２ａの機械的破壊から保護する。凸レンズ８２ａ以外の構成要素については、上記第１の実施形態と同一のものから構成される。このような構成により、上記第１の実施形態と同様な効果を得ることができる。

以上、本発明者によってなされた発明を実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものでなく、その要旨を逸脱しない範囲内で変更することが可能である。

本発明の実施形態に係る電動工具用充電システムにおける電動工具用収納ケースを示す外観図。 本発明の実施形態に係る電動工具用充電システムにおける電動工具用収納ケースの変形例を示す外観図。 本発明の実施形態に係る電動工具用充電システムにおける電動工具用収納ケースの他の変形例を示す外観図。 本発明の電動工具用充電システムにおける太陽電池の特性を示す特性図。 本発明の電動工具用充電システムにおける電源供給装置の一実施形態を示すブロック回路図。 本発明の電動工具用充電システムにおける充電装置の一実施形態を示す外観図。 本発明の電動工具用充電システムにおける充電装置の他の実施形態を示す外観図。 本発明の電動工具用充電システムにおける充電装置の一実施形態を示すブロック回路図。 本発明の電動工具用充電システムにおける充電装置の一実施形態を示す制御フローチャート。 本発明の電動工具用充電システムにおける充電装置の充電電流設定例と電池パック電圧との関係を示す特性表。 従来の電動工具用収納ケースを示す外観図。

符号の説明

１：充電装置 ３：電源供給装置（ＤＣ電源） ４：商用電源（ＡＣ電源）
４ａ：電源プラグ ４ｂ：ケーブル １０：第１整流平滑回路
１１：第１スイッチング素子 １２：第１スイッチング制御回路
１３：ＡＣ入力電圧検出回路 １４：補助電源回路 １５：第１伝達手段
１６：第２伝達手段 １７：高周波トランス １８：第２スイッチング素子
１９：第２スイッチング制御回路 ２０：第２整流平滑回路
２１：ＤＣ入力電圧検出回路 ２２：定電圧回路 ２３：マイコン（制御手段）
２４：定電流／定電圧制御回路 ２５：電流／電圧設定回路
２６：電池温度検出回路 ２７：識別抵抗検出回路 ２８：充電停止回路
２９：ファンモータ駆動回路 ３０：電池電圧検出回路
３１：充電電流検出回路 ３２：ファンモータ ３３：表示回路
３４：ＤＣ電源用コネクタ ３５、３６：ダイオード ４０：電池パック
４１：保護ＩＣ ４２：電池組 ４３：サーマルプロテクタ
４４：検出抵抗 ４５：過充電信号伝達手段 ４６：感熱素子（サーミスタ）
５６：複数の端子 ６０：電動工具 ７０：電動工具用収納ケース
７１：収納側ケース部 ７１ａ：電動工具用収納部位 ７１ｂ：電池用収納部位
７１ｃ：充電装置用収納部位 ７２：蓋側ケース部 ７３、７４：蝶番
７５：ハンドル ８０：電動工具用収納ケース（キャリングケース）
８１：カバー部材 ８２：凹面鏡 ８３：集光部 ８４：太陽電池
８５：アーム ８６：ケーブル ８７：昇圧回路 ８７ａ：電流検出回路
８７ｂ：電圧検出回路 ８７ｃ：制御回路 ８７ｄ：コイル
８７ｅ：ダイオード ８７ｆ：コンデンサ ８７ｇ：スイッチ素子
８７ｈ：出力回路 ８９：コネクタ

Claims (5)

1. 電動モータおよび該電動モータによって駆動される電動工具と、前記電動モータに電力を供給するための電池パックとを少なくとも収納するための電動工具用収納ケースを具備し、前記電池パックを充電装置によって充電できるように構成した電動工具用充電システムであって、
   前記電動工具用充電システムは、前記電動工具用収納ケースに装着された太陽電池と、前記電動工具用収納ケースに装着され、前記太陽電池に太陽光を集光させるための集光装置と、前記太陽電池が前記集光装置による太陽光の集光に基づいて発電した出力を前記充電装置の入力電源として供給するための供給手段と、から構成された電源供給装置を具備し、
   前記集光装置は、前記電動工具用収納ケースに対して開閉自在に装着されたカバーを有し、該カバーが閉塞状態にある場合に前記集光装置を保護し、かつ前記カバーが開放状態にある場合に前記集光装置に太陽光が照射されるように構成したことを特徴とする電動工具用充電システム。
2. 前記集光装置は凹面鏡または凸レンズから構成され、前記太陽電池は前記凹面鏡または前記凸レンズによる集光部に配置され、前記カバーは、前記閉塞状態において前記凹面鏡または凸レンズと前記太陽電池とを保護するように構成したことを特徴とする請求項１に記載された電動工具用充電システム。
3. 前記供給手段は、前記太陽電池の出力を昇圧するための昇圧回路を有し、該昇圧回路の昇圧電力を前記充電装置の入力電源として前記電池パックを充電することを特徴とする電動工具用充電システム。
4. 前記供給手段は、前記太陽電池の出力、またはその昇圧電力を前記充電装置の入力電源として接続するためのコネクタを有することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずか一つに記載された電動工具用充電システム。
5. 前記太陽電池によって前記電池パックを充電することができる前記充電装置は、前記電動工具用収納ケース内に収納することができることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずか一つに記載された電動工具用充電システム。

Images