JP2011165420A

JP2011165420A - 電池パック及び電動工具

Info

Publication number: JP2011165420A
Application number: JP2010025112A
Authority: JP
Inventors: Sachikazu Kono; 祥和河野; Nobuhiro Takano; 信宏高野; Eiji Nakayama; 栄二中山; Takero Ishimaru; 健朗石丸; Haruhisa Fujisawa; 治久藤澤; Keita Saito; 圭太齋藤
Original assignee: Hitachi Koki Co Ltd
Current assignee: Koki Holdings Co Ltd
Priority date: 2010-02-08
Filing date: 2010-02-08
Publication date: 2011-08-25

Abstract

【課題】電動工具の作業内容に応じた適切な警告を行うことが可能な電池パック及び電動工具を提供する。
【解決手段】電池パック１は、電動工具２に接続可能であり、二次電池３ａ−３ｃと、二次電池３ａ−３ｃの電圧が過放電電圧より大きい警告電圧Ｖａまで低下した場合に警告表示を行う表示手段７と、警告電圧Ｖａを任意に設定可能な設定手段８と、を備えたことを特徴としている。マイコン６は、スイッチが押される度に、警告電圧Ｖａを１１．２Ｖ→１１．０Ｖ→１０．８Ｖと変更するように設計されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、電池パック及び電動工具に関する。

電池パックからの電力により駆動されるコードレス電動工具を継続して使用すると、電池パック内の二次電池の電圧の電圧低下に伴い電動工具の出力も低下してしまい、例えば、電動工具がドライバである場合には、締め付けトルクが不足してしまう虞がある。このような出力低下を防止するために、電池電圧が所定の警告電圧以下となった場合にユーザに警告する電池パックが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５−２４６５６３号公報

ところで、電動工具による作業には、正確なトルクで行う必要があるものもあれば、ある程度締め付けることができればよいものもある。しかしながら、特許文献１に記載の電動工具では、作業の内容に関わらず、電池電圧が所定の警告電圧以下となった場合に一律に警告が行われてしまう。

本発明は、斯かる実情に鑑み、電動工具の作業内容に応じた適切な警告を行うことが可能な電池パック及び電動工具を提供しようとするものである。

本発明は、電動工具に接続可能な電池パックであって、二次電池と、前記二次電池の電圧が過放電電圧より大きい警告電圧まで低下した場合に警告表示を行う表示手段と、前記警告電圧を任意に設定可能な設定手段と、を備えたことを特徴とする電池パックを提供している。

このような構成によれば、ユーザが警告電圧を設定することができるので、電動工具の作業内容に応じた適切な警告を行うことが可能となる。

また、前記二次電池の電圧が前記警告電圧まで低下した場合に前記電動工具に電力供給停止のための信号を出力する停止信号出力手段を更に備えていることが好ましい。

このような構成によれば、二次電池の電圧が警告電圧まで低下した場合には、二次電池が過放電状態でなくても電力供給のための信号を出力するので、所望の電圧を供給することができる場合にのみ電動工具を作動させることができ、作業の確実性を確保することが可能となる。

また、前記表示手段は、前記二次電池の電圧が前記過放電電圧まで低下した場合に前記警告表示を停止することが好ましい。

このような構成によれば、二次電池の電圧が過放電電圧よりも大きい警告電圧まで低下した場合には、警告表示を停止するので、無駄な電力消費を防止することができる。

また、前記表示手段は、前記二次電池の電圧が前記警告電圧よりも大きい場合には前記二次電池の電圧に応じた表示を行うことが好ましい。

このような構成によれば、ユーザが二次電池の残容量を容易に認識することができる。

また、本発明の別の観点では、二次電池を備えた電池パックが接続される電動工具であって、前記二次電池の電圧が過放電電圧より大きい警告電圧まで低下した場合に警告表示を行う表示手段と、前記警告電圧を任意に設定可能な設定手段と、を備えたことを特徴とする電動工具を提供している。

また、本発明の別の観点では、二次電池と、前記二次電池の電圧が過放電電圧より大きい警告電圧まで低下した場合に警告表示を行う表示手段と、を備えた電池パックが接続される電動工具であって、前記警告電圧を任意に設定可能な設定手段を備えたことを特徴とする電動工具を提供している。

また、本発明の別の観点では、二次電池と、前記二次電池の過放電電圧より大きい前記警告電圧を任意に設定可能な設定手段と、を備えた電池パックが接続される電動工具であって、前記二次電池の電圧が前記警告電圧まで低下した場合に警告表示を行う表示手段を備えたことを特徴とする電動工具を提供している。

本発明の電池パック及び電動工具によれば、作業内容に応じた適切な警告を行うことが可能となる。

本発明の実施の形態による電池パックの回路図ＬＥＤの点灯と電池残容量について説明するフローチャート警告電圧の設定について説明する図

以下、本発明の実施の形態を図１から図３を参照して説明する。

図１は、本発明の実施の形態による電池パック１の回路図である。電池パック１は、電動工具２に接続可能であり、電動工具２のモータ２１は、電池パック１からの電力供給により駆動される。また、電動工具２は、ＦＥＴ２２と、制御部２３と、を備えている。ＦＥＴ２２は、モータ２１と直列に接続されており、制御部２３は、後述する第１又は第２の過放電信号が入力されるとＦＥＴ２２をオフさせ、モータ２１への電力供給を停止させる。

電池パック１は、電池セル３ａ−３ｃと、電池保護ＩＣ４と、電力供給部５と、マイコン６と、表示部７と、設定部８と、ダイオード９及び１０と、を備えている。

本実施の形態では、電池セル３ａ−３ｃは、それぞれ定格電圧３．６Ｖ、満充電電圧４．０Ｖ、過放電電圧２．５Ｖの規格を有するリチウムイオン二次電池であり、直列に接続されている。電池保護ＩＣ４は、電池セル３ａ−３ｃの合計電圧（以降、電池電圧）を監視し、電池電圧が７．５Ｖ（過放電電圧２．５Ｖ×３）より大きい場合には過放電信号出力端子ＶｏｕｔからＬレベルの信号を出力し、電池電圧が７．５Ｖ以下の場合には過放電信号出力端子ＶｏｕｔからＨレベルの第１の過放電信号を出力する。なお、電池パック１が電動工具２に接続された場合、過放電信号出力端子Ｖｏｕｔは制御部２３に接続されることとなるが、過放電信号出力端子Ｖｏｕｔと制御部２３との間にはダイオード９が接続されているため、Ｈレベルの第１の過放電信号のみが制御部２３に入力することとなる。

電力供給部５は、抵抗５０１−５０４と、コンデンサ５０５−５０７と、ＦＥＴ５０８と、レギュレータ５０９と、を備えている。

ＦＥＴ５０８は、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴであり、ゲートが抵抗５０２を介して電池保護ＩＣ４の過放電信号出力端子Ｖｏｕｔに接続されているため、Ｌレベルの信号がゲートに入力された場合にオンする。また、ＦＥＴ５０８のソースは電池セル３ａ−３ｃに接続されているため、ＦＥＴ５０８がオンすると、抵抗５０３及び５０４によって分圧された電池電圧がマイコン６のＡ／Ｄ変換ポートＶｉｎに入力することとなる。また、ＦＥＴ５０８がオンすると、レギュレータ５０９によって定電圧化された電池電圧が、マイコン６の作動電圧として正電源入力端子Ｖｃｃに供給される。

一方、Ｈレベルの第１の過放電信号がＦＥＴ５０８のゲートに入力された場合にはＦＥＴ５０８はオフし、マイコン６への作動電圧の供給が停止される。従って、電池保護ＩＣ４によって過放電が検出された際には、無駄な電力消費が防止されることとなる。

マイコン６は、Ａ／Ｄ変換ポートＶｉｎに入力された電圧に基づき、ＬＥＤ接続端子Ａ−ＣからＨレベル信号又はＬレベル信号を出力する。また、Ａ／Ｄ変換ポートＶｉｎに入力された電圧が後述する警告電圧Ｖａ以下の場合には、Ｈレベルの第２の過放電信号を過放電信号出力端子Ｖｏｕｔからダイオード１０を介して電動工具２の制御部２３に出力する。なお、後述するが、第２の過放電信号が出力される警告電圧Ｖａは、第１の過放電信号が出力される電圧（７．５Ｖ）よりも大きな値に設定される。

表示部７は、ＬＥＤ７０１−７０３と、抵抗７０４−７０６と、を備えている。レギュレータ５０９の出力端子は、ＬＥＤ７０１−７０３のアノードにもそれぞれ接続されている。また、ＬＥＤ７０１のカソードは、抵抗７０４を介してマイコン６のＬＥＤ接続端子Ａと接続されており、ＬＥＤ７０２のカソードは、抵抗７０５を介してマイコン６のＬＥＤ接続端子Ｂと接続されており、ＬＥＤ７０３のカソードは、抵抗７０６を介してマイコン６のＬＥＤ接続端子Ｃと接続されている。ＬＥＤ７０１−７０３のアノードにはレギュレータ５０９から出力された定電圧が入力されるので、ＬＥＤ７０１−７０３は、ＬＥＤ接続端子Ａ―ＣからＬレベル信号が出力されている場合にそれぞれ点灯し、Ｈレベル信号が出力されている場合にそれぞれ消灯する。ＬＥＤ７０１−７０３の点灯の組み合わせ及び態様により、ユーザは、電池残容量を認識することが可能となる。ＬＥＤ７０１−７０３の点灯と電池残容量の関係については後述する。

設定部８は、レギュレータ５０９の出力端子とＧＮＤラインとの間に直列に接続された抵抗８１及びスイッチ８２から構成されている。また、抵抗８１には、スイッチ８２と並列にマイコン６の負電源入力端子ＧＮＤも接続されているため、スイッチ８２が押されると、マイコン６の負電源入力端子ＧＮＤにレギュレータ５０９からの定電圧が入力されることとなる。そして、スイッチ８２が押される度に、マイコン６は、警告電圧Ｖａの設定を変更する。

次に、ＬＥＤ７０１−７０３の点灯と電池残容量の関係について、図２のフローチャートを用いて説明する。

各電池セル３ａ−３ｃの満充電電圧は４．０Ｖであるため、満充電時の３つの電池セル３ａ−３ｃの電池電圧の合計は１２．０Ｖである。従って、マイコン６は、Ａ／Ｄ変換ポートＶｉｎに電池電圧が入力されると、まず、電池電圧が１２．０Ｖより大きいか否かを判断する（Ｓ２０１）。電池電圧が１２．０Ｖより大きい場合には（Ｓ２０１：ＹＥＳ）、全てのＬＥＤ接続端子Ａ―ＣからＨレベル信号とＬレベル信号とを交互に出力して全てのＬＥＤ７０１−７０３を点滅させ（Ｓ２０２）、Ｓ２０１に戻る。これにより、ユーザは、各電池セル３ａ−３ｃがまだ満充電に近いことを認識することができる。

一方、電池電圧が１２．０Ｖ以下の場合には（Ｓ２０１：ＮＯ）、電池電圧が１１．５Ｖより大きいか否かを判断する（Ｓ２０３）。電池電圧が１１．５Ｖより大きい場合には（Ｓ２０３：ＹＥＳ）、ＬＥＤ接続端子Ａ及びＢからＨレベル信号及びＬレベル信号を交互に出力してＬＥＤ７０１及び７０２を点滅させる一方で、ＬＥＤ接続端子ＣからＨレベル信号を出力してＬＥＤ７０３を消灯させ（Ｓ２０４）、Ｓ２０３に戻る。これにより、ユーザは、各電池セル３ａ−３ｃの残容量が中程度であることを認識することができる。

一方、電池電圧が１１．５Ｖ以下の場合には（Ｓ２０３：ＮＯ）、電池電圧が警告電圧Ｖａより大きいか否かを判断する（Ｓ２０５）。電池電圧が警告電圧Ｖａより大きい場合には（Ｓ２０５：ＹＥＳ）、ＬＥＤ接続端子ＡからＨレベル信号及びＬレベル信号を交互に出力してＬＥＤ７０１を点滅させる一方で、ＬＥＤ接続端子Ｂ及びＣからＨレベル信号を出力してＬＥＤ７０２及び７０３を消灯させ（Ｓ２０６）、Ｓ２０５に戻る。これにより、ユーザは、各電池セル３ａ−３ｃの残容量が少なくなっていることを認識することができる。

一方、電池電圧が警告電圧Ｖａ以下の場合には（Ｓ２０５：ＮＯ）、過放電信号出力端子Ｖｏｕｔからダイオード１０を介して電動工具２の制御部２３に過放電信号を出力した上で（Ｓ２０７）、電池電圧が１０．５Ｖより大きいか否かを判断する（Ｓ２０８）。電池電圧が１０．５Ｖより大きい場合には（Ｓ２０８：ＹＥＳ）、ＬＥＤ接続端子ＣからＨレベル信号及びＬレベル信号をＳ３０３、３０５及び３０７よりも高速に交互に出力してＬＥＤ７０３を高速点滅させる一方で、ＬＥＤ接続端子Ａ及びＢからＨレベル信号を出力してＬＥＤ７０１及び７０２を消灯させ（Ｓ２０９）、Ｓ２０８に戻る。これにより、ユーザは、各電池セル３ａ−３ｃの残容量が、設定された警告電圧Ｖａを下回ったことを認識することができる。

一方、電池電圧が１０．５Ｖ以下の場合には（Ｓ２０８：ＮＯ）、全てのＬＥＤ接続端子Ａ―ＣからＨレベル信号を出力して全てのＬＥＤ７０１−７０３を消灯させ（Ｓ２１０）、マイコン６は動作を終了する。これにより、無駄な電力消費が防止されることとなる。

次に、図３を用いて警告電圧Ｖａの設定について説明する。

本実施の形態のマイコン６は、スイッチ８２が押される度に、警告電圧Ｖａを１１．２Ｖ→１１．０Ｖ→１０．８Ｖと変更するように設計されている。また、マイコン６は、Ｌレベル信号を、警告電圧Ｖａを１１．２Ｖに設定した場合にはＬＥＤ接続端子Ｃから、警告電圧Ｖａを１１．０Ｖに設定した場合にはＬＥＤ接続端子Ｂから、警告電圧Ｖａを１０．８Ｖに設定した場合にはＬＥＤ接続端子Ａから、それぞれ３秒間出力する。これにより、ユーザは、スイッチ８２を押すことによって警告電圧Ｖａを３段階に設定することができると同時に、設定された警告電圧Ｖａを認識することが可能となる。

以上のような構成によれば、本実施の形態による電池パック１では、ユーザが警告電圧Ｖａを設定することができるので、電動工具の作業内容に応じた適切な警告を行うことが可能となる。

また、本実施の形態による電池パック１では、電池電圧が警告電圧Ｖａまで低下した場合には、電池セル３ａ−３ｃが過放電状態でなくても電動工具２への電力供給を停止させるので、所望の電圧を供給することができる場合にのみ電動工具２を作動させることができ、作業の確実性を確保することが可能となる。

また、本実施の形態による電池パック１では、電池電圧が、規格上の過放電電圧（本実施の形態では７．５Ｖ）よりも大きい警告電圧Ｖａまで低下した場合には、全てのＬＥＤ７０１−７０３を消灯させるので、無駄な電力消費を防止することができる。

また、本実施の形態による電池パック１では、電池電圧が警告電圧Ｖａよりも大きい場合には電池電圧に応じた表示を行うので、ユーザが電池セル３ａ−３ｃの残容量を容易に認識することができる。

なお、本発明による電池パック１は、上述した実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変形や改良が可能である。

例えば、上記実施の形態では、３つのリチウム電池セル３ａ−３ｃが直列に接続された電池パック１について説明しているが、二次電池の種類、個数及び接続の態様、ＬＥＤの個数、ＬＥＤの点灯・消灯を切り換える電圧、並びに、警告電圧Ｖａの設定可能数は、これらに限らない。また、警告電圧Ｖａは、例えば、ダイアル等を用いて可変抵抗を変化させることによって設定することも可能である。

また、上記実施の形態では、表示部７及び設定部８の両方が電池パック１に設けられていたが、いずれか一方又は両方が電動工具２に設けられていても同様の効果が得られる。

１電池パック
２電動工具
３ａ−３ｃ電池セル
４電池保護ＩＣ
５電力供給部
６マイコン
７表示部
８設定部

Claims

電動工具に接続可能な電池パックであって、
二次電池と、
前記二次電池の電圧が過放電電圧より大きい警告電圧まで低下した場合に警告表示を行う表示手段と、
前記警告電圧を任意に設定可能な設定手段と、
を備えたことを特徴とする電池パック。
前記二次電池の電圧が前記警告電圧まで低下した場合に前記電動工具に電力供給停止のための信号を出力する停止信号出力手段を更に備えたことを特徴とする請求項１に記載の電池パック。
前記表示手段は、前記二次電池の電圧が前記過放電電圧まで低下した場合に前記警告表示を停止することを特徴とする請求項１又は２に記載の電池パック。
前記表示手段は、前記二次電池の電圧が前記警告電圧よりも大きい場合には前記二次電池の電圧に応じた表示を行うことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の電池パック。
二次電池を備えた電池パックが接続される電動工具であって、
前記二次電池の電圧が過放電電圧より大きい警告電圧まで低下した場合に警告表示を行う表示手段と、
前記警告電圧を任意に設定可能な設定手段と、
を備えたことを特徴とする電動工具。
二次電池と、前記二次電池の電圧が過放電電圧より大きい警告電圧まで低下した場合に警告表示を行う表示手段と、を備えた電池パックが接続される電動工具であって、
前記警告電圧を任意に設定可能な設定手段を備えたことを特徴とする電動工具。
二次電池と、前記二次電池の過放電電圧より大きい前記警告電圧を任意に設定可能な設定手段と、を備えた電池パックが接続される電動工具であって、
前記二次電池の電圧が前記警告電圧まで低下した場合に警告表示を行う表示手段を備えたことを特徴とする電動工具。