JP2011211861A - Battery pack and power tool - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、モータ及び二次電池を適切に保護することのできる電池パック及び電動工具に関する。 The present invention relates to a battery pack and a power tool that can appropriately protect a motor and a secondary battery.
従来の電池パック及び電動工具は、二次電池の劣化を防止するために過電流又は過放電と判断した場合に、二次電池からモータへの電力供給を停止させている(例えば、特許文献1参照)。 Conventional battery packs and power tools stop the power supply from the secondary battery to the motor when it is determined as overcurrent or overdischarge to prevent the secondary battery from deteriorating (for example, Patent Document 1). reference).
しかしながら、従来の電池パック及び電動工具では、過電流等の閾値が一定であったため、状況によっては過電流等の判断が遅くなり、その結果、二次電池を劣化させてしまうという問題が生じていた。また、過電流の閾値等は、二次電池の保護のみを考慮して設定され、モータの保護を考慮して設定されていたわけではなかった。 However, in conventional battery packs and power tools, the threshold value for overcurrent and the like is constant, so that the determination of overcurrent and the like is delayed depending on the situation, resulting in a problem that the secondary battery is deteriorated. It was. Further, the threshold value of the overcurrent is set only considering the protection of the secondary battery, and is not set considering the protection of the motor.
本発明は、斯かる実情に鑑み、モータ及び二次電池を適切に保護することのできる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。 In view of such circumstances, the present invention intends to provide a battery pack and an electric tool that can appropriately protect a motor and a secondary battery.
また、本発明は、モータを備えた電動工具に装着される電池パックであって、前記モータに電力を供給する二次電池と、前記モータに関する負荷情報及び前記二次電池に関する電池情報に基づき前記モータに流れる電流を制御する制御部と、を備えたことを特徴とする電池パックを提供している。 The present invention also provides a battery pack to be mounted on an electric tool including a motor, the secondary battery supplying power to the motor, the load information related to the motor, and the battery information related to the secondary battery. There is provided a battery pack comprising a control unit for controlling a current flowing through a motor.
このような構成によれば、モータ及び二次電池を適切に保護することが可能となる。 According to such a configuration, the motor and the secondary battery can be appropriately protected.
また、本発明の電池パックは、複数の過電流閾値を記憶した記憶部を更に備え、前記制御部は、前記負荷情報に対応する過電流閾値と前記電池情報に対応する過電流閾値のうち小さい方の過電流閾値を前記記憶部から選択し、前記二次電池に流れる電流が前記選択した過電流閾値以上となった場合に過電流と判断して前記二次電池から前記モータへの電力の供給を停止させることが好ましい。 The battery pack of the present invention further includes a storage unit that stores a plurality of overcurrent threshold values, and the control unit is smaller of an overcurrent threshold value corresponding to the load information and an overcurrent threshold value corresponding to the battery information. Is selected from the storage unit, and when the current flowing through the secondary battery becomes equal to or greater than the selected overcurrent threshold, the overcurrent threshold is determined to be an overcurrent and the electric power from the secondary battery to the motor is determined. It is preferable to stop the supply.
このような構成によれば、モータ及び二次電池をより適切に保護することが可能となる。 According to such a structure, it becomes possible to protect a motor and a secondary battery more appropriately.
また、本発明の電池パックは、複数の過放電閾値を記憶した記憶部を更に備え、前記制御部は、前記負荷情報に対応する過放電閾値と前記電池情報に対応する過放電閾値のうち大きい方の過放電閾値を前記記憶部から選択し、前記二次電池の電圧が前記選択した過放電閾値以下となった場合に過放電と判断して前記二次電池から前記モータへの電力の供給を停止させることが好ましい。 In addition, the battery pack of the present invention further includes a storage unit that stores a plurality of overdischarge threshold values, and the control unit is larger of an overdischarge threshold value corresponding to the load information and an overdischarge threshold value corresponding to the battery information. The overdischarge threshold value is selected from the storage unit, and when the voltage of the secondary battery becomes equal to or lower than the selected overdischarge threshold value, it is determined that the overdischarge is over and power is supplied from the secondary battery to the motor. Is preferably stopped.
このような構成によれば、モータ及び二次電池をより適切に保護することが可能となる。 According to such a structure, it becomes possible to protect a motor and a secondary battery more appropriately.
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装着される電動工具であって、前記二次電池からの電力により駆動されるモータと、前記モータに関する負荷情報及び前記二次電池に関する電池情報に基づき前記モータに流れる電流を制御する制御部と、を備えたことを特徴とする電動工具を提供している。 According to another aspect of the present invention, there is provided an electric tool to which a battery pack including a secondary battery is mounted, the motor being driven by power from the secondary battery, load information regarding the motor, and the secondary battery. There is provided a power tool comprising: a control unit that controls a current flowing through the motor based on battery information relating to a secondary battery.
このような構成によれば、モータ及び二次電池を適切に保護することが可能となる。 According to such a configuration, the motor and the secondary battery can be appropriately protected.
また、本発明の電動工具は、複数の過電流閾値を記憶した記憶部を更に備え、前記制御部は、前記負荷情報に対応する過電流閾値と前記電池情報に対応する過電流閾値のうち小さい方の過電流閾値を前記記憶部から選択し、前記二次電池に流れる電流が前記選択した過電流閾値以上となった場合に過電流と判断して前記二次電池から前記モータへの電力の供給を停止させることが好ましい。 The power tool of the present invention further includes a storage unit that stores a plurality of overcurrent threshold values, and the control unit is smaller of an overcurrent threshold value corresponding to the load information and an overcurrent threshold value corresponding to the battery information. Is selected from the storage unit, and when the current flowing through the secondary battery becomes equal to or greater than the selected overcurrent threshold, the overcurrent threshold is determined to be an overcurrent and the electric power from the secondary battery to the motor is determined. It is preferable to stop the supply.
このような構成によれば、モータ及び二次電池をより適切に保護することが可能となる。 According to such a structure, it becomes possible to protect a motor and a secondary battery more appropriately.
また、本発明の電動工具は、複数の過放電閾値を記憶した記憶部を更に備え、前記制御部は、前記負荷情報に対応する過放電閾値と前記電池情報に対応する過放電閾値のうち大きい方の過放電閾値を前記記憶部から選択し、前記二次電池の電圧が前記選択した過放電閾値以下となった場合に過放電と判断して前記二次電池から前記モータへの電力の供給を停止させることが好ましい。 The power tool of the present invention further includes a storage unit that stores a plurality of overdischarge threshold values, and the control unit is larger of an overdischarge threshold value corresponding to the load information and an overdischarge threshold value corresponding to the battery information. The overdischarge threshold value is selected from the storage unit, and when the voltage of the secondary battery becomes equal to or lower than the selected overdischarge threshold value, it is determined that the overdischarge is over and power is supplied from the secondary battery to the motor. Is preferably stopped.
このような構成によれば、モータ及び二次電池をより適切に保護することが可能となる。 According to such a structure, it becomes possible to protect a motor and a secondary battery more appropriately.
本発明の電池パック及び電動工具によれば、モータ及び二次電池を適切に保護することが可能となる。 According to the battery pack and the electric tool of the present invention, it is possible to appropriately protect the motor and the secondary battery.
以下、本発明の実施の形態を図1及び図2を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
図1は、本発明の一実施形態に係る電動工具1及び電池パック2の断面図であり、図2は、電動工具1及び電池パック2の回路図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view of an
電動工具1は、一対の工具側端子11と、モータ12と、トリガスイッチ13と、スイッチング素子14と、チャック15と、機構部16と、工具側メモリ17と、を備えている。電池パック2は、一対の電池側端子21と、電池組22と、電圧検出部23と、温度検出部24と、電流検出部25と、マイコン26と、放電停止信号出力部27と、充電停止信号出力部28と、を備えている。図2に示すように、電動工具1と電池パック2とは、工具側端子11及び電池側端子21を介して着脱可能に接続される。
The
まず、電動工具1の構成について説明する。モータ12は、トリガスイッチ13及びスイッチング素子14を介して工具側端子11に接続されており、ユーザの操作によりトリガスイッチ13がオンされると駆動される。チャック15は、図示しない先端工具を着脱可能に把持し、機構部16は、モータ12の動力をチャック15に伝達する。工具側メモリ17には、モータ12に関する負荷情報が記憶されており、負荷情報は、電池パック2のマイコン26に出力される。負荷情報については後述する。
First, the configuration of the
次に、電池パック2の構成について説明する。電池組22は、複数の電池セル(二次電池)22aを直列に接続した構成となっており、電池セル22aとしては、例えば、ニッケルカドミウム電池(以下、ニカド電池)、ニッケル水素電池、又は、リチウムイオン電池等の二次電池が考えられる。
Next, the configuration of the
電圧検出部23は、電池組22の電池電圧を検出し、マイコン26に出力する。温度検出部24は、電池組22に近接して配置されており、電池組22の電池温度を検出し、マイコン26に出力する。電流検出部25は、モータ12に流れている電流を検出し、マイコン26に出力する。
The
マイコン26は、電池側メモリ26aを備えており、電池側メモリ26aには、電池セル22aの電池特性が記憶されている。また、電池側メモリ26aには、複数の過電流閾値及び複数の過放電閾値が記憶されている。
The
マイコン26は、過電流又は過放電を判別した場合に放電停止信号出力部27より放電停止信号を出力してスイッチング素子14をオフさせ、放電を停止させる。また、電動工具1の替わりに図示しない充電器が接続されている状態で過充電を検出した場合には充電停止信号出力部28より充電停止信号を出力し、充電器による充電を停止させる。
When the
次に、電池側メモリ26aに記憶されている過電流閾値及び過放電閾値について詳細に説明する。
Next, the overcurrent threshold and the overdischarge threshold stored in the
本実施の形態では、マイコン26は、電池側メモリ26aに記憶された複数の過電流閾値から負荷情報に対応する過電流閾値及び電池情報に対応する過電流閾値を抽出し、抽出した過電流閾値のうち小さい方の過電流閾値を選択する。そして、電流検出部25によって検出された電流が選択した過電流閾値以上となった場合に過電流と判断して放電停止信号出力部27より放電停止信号を出力する。
In the present embodiment, the
また、マイコン26は、電池側メモリ26aに記憶された複数の過放電閾値から負荷情報に対応する過放電閾値及び電池情報に対応する過放電閾値を抽出し、抽出した過放電閾値のうち大きい方の過放電閾値を選択する。そして、電圧検出部23によって検出された電圧が選択した過放電閾値以下となった場合に過放電と判断して放電停止信号出力部27より放電停止信号を出力する。
The
続いて、マイコン26による過電流閾値及び過放電閾値の抽出及び選択についてより詳細に説明する。
Next, the extraction and selection of the overcurrent threshold and the overdischarge threshold by the
まず、負荷情報に対応する過電流閾値について考えると、負荷情報としては、例えば、モータ12の定格電流が考えられ、マイコン26は、定格負荷電流が小さい場合には小さな過電流閾値を抽出し、定格負荷電流が大きい場合には大きな過電流閾値を抽出する。
First, considering the overcurrent threshold corresponding to the load information, for example, the load current may be the rated current of the
次に、電池情報に対応する過電流閾値について考える。電池情報としては、例えば、電池特性及び電池状態が考えられ、電池特性の具体例としては、電池セルメーカ(内部抵抗)及び電池の種類(定格電圧)が考えられ、電池状態の具体例としては、電池電圧及び電池温度(内部抵抗)が考えられる。 Next, the overcurrent threshold corresponding to the battery information is considered. Examples of battery information include battery characteristics and battery status. Specific examples of battery characteristics include battery cell manufacturer (internal resistance) and battery type (rated voltage). Specific examples of battery status include Battery voltage and battery temperature (internal resistance) can be considered.
電池特性のうち、電池セルメーカについて考えると、一般に、電池セルは、電流が流れるとその内部抵抗によって発熱するが、発熱量が大きくなると破損の虞もある。そして、発熱量は内部抵抗の大きさと電流の大きさに依存しており、内部抵抗は、電池セルの製造メーカによって異なる。従って、マイコン26は、電池セル22aの内部抵抗が大きい場合には小さな過電流閾値を抽出し、電池セル22aの内部抵抗が小さい場合には大きな過電流閾値を抽出する。
Considering a battery cell manufacturer among battery characteristics, generally, a battery cell generates heat due to its internal resistance when a current flows, but there is a risk of damage when the amount of generated heat increases. The amount of heat generated depends on the magnitude of the internal resistance and the magnitude of the current, and the internal resistance varies depending on the battery cell manufacturer. Accordingly, the
電池特性のうち、電池の種類について考えると、電池セルが有する定格電圧は、その種類によって異なり、定格電圧が高いほど大きな電流を流すことができる。従って、マイコン26は、電池セル22aの定格電圧が高い場合(例えば、リチウム電池の場合、3.6V)には大きな過電流閾値を抽出し、電池セル22aの定格電圧が低い場合(例えば、ニカド、ニッケル水素電池の場合、1.2V)には小さな過電流閾値を抽出する。
Of the battery characteristics, when considering the type of battery, the rated voltage of the battery cell varies depending on the type, and a larger current can flow as the rated voltage is higher. Accordingly, the
電池状態のうち、電池電圧について考えると、電池電圧が高い場合にも、内部抵抗によって生じる発熱量は大きくなる。従って、マイコン26は、電池電圧が高い場合には小さな過電流閾値を抽出し、電池電圧が低い場合には大きな過電流閾値を抽出する。
Considering the battery voltage among the battery states, even when the battery voltage is high, the amount of heat generated by the internal resistance increases. Accordingly, the
電池状態のうち、電池温度について考えると、電池セルは、低温では内部抵抗が大きいため、大きな電流を流すと大きく発熱する虞があり、一方、高温では電池セル自体の温度が高いため、この場合も大きく発熱する虞がある。従って、マイコン26は、電池温度が適正範囲内の場合には大きな過電流閾値を抽出し、電池温度が適正範囲外の場合には小さな過電流閾値を抽出する。
Considering the battery temperature among the battery states, the battery cell has a large internal resistance at low temperatures, so there is a risk of large heat generation when a large current is passed. On the other hand, the temperature of the battery cell itself is high at high temperatures. However, there is a risk of heat generation. Therefore, the
そして、マイコン26は、以上のようにして抽出された過電流閾値のうち最も小さい過電流閾値を選択し、電流検出部25によって検出された電流が選択した過電流閾値以上となった場合に過電流と判断して放電停止信号出力部27より放電停止信号を出力する。
Then, the
以上より、電池セル22aよりもモータ12(負荷)の保護を優先させる場合には負荷情報に対応する過電流閾値が選択され、モータ12(負荷)よりも電池セル22aの保護を優先させる場合には電池情報に対応する過電流閾値が選択されることとなる。
As described above, when priority is given to protection of the motor 12 (load) over the
例えば、定格負荷電流が小さい場合には負荷情報に対応する過電流閾値が選択されるものと考えられ、この場合には、ライトのような1Aに満たない負荷の短絡等の異常時に確実に放電を停止させることができる。また、定格負荷電流が大きい場合には電池情報に対応する過電流閾値が選択されるものと考えられ、この場合には、電池セル22aの劣化を防止することができる。
For example, when the rated load current is small, it is considered that the overcurrent threshold corresponding to the load information is selected. In this case, the discharge is surely performed in the case of an abnormality such as a short circuit of a load that is less than 1A such as a light. Can be stopped. In addition, when the rated load current is large, it is considered that the overcurrent threshold corresponding to the battery information is selected. In this case, it is possible to prevent the deterioration of the
過放電閾値については過電流閾値の場合と逆の思想により抽出及び選択される。 The overdischarge threshold is extracted and selected based on the opposite idea to the overcurrent threshold.
すなわち、マイコン26は、定格負荷電流が小さい場合には大きな過放電閾値を抽出し、定格負荷電流が大きい場合には小さな過放電閾値を抽出する。また、電池セル22aの内部抵抗が大きい場合には大きな過放電閾値を抽出し、電池セル22aの内部抵抗が小さい場合には小さな過放電閾値を抽出する。また、電池セル22aの定格電圧が高い場合には小さな過放電閾値を抽出し、電池セル22aの定格電圧が低い場合には大きな過放電閾値を抽出する。また、電池電圧が高い場合には大きな過放電閾値を抽出し、電池電圧が低い場合には小さな過放電閾値を抽出する。また、電池温度が適正範囲内の場合には小さな過放電閾値を抽出し、電池温度が適正範囲外の場合には大きな過放電閾値を抽出する。
That is, the
そして、マイコン26は、以上のようにして抽出された過放電閾値のうち最も大きい過放電閾値を選択し、電圧検出部23によって検出された電圧が選択した過放電閾値以下となった場合に過放電と判断して放電停止信号出力部27より放電停止信号を出力する。
Then, the
このように、本実施の形態による電動工具1及び電池パック2では、負荷情報及び電池情報に基づきモータに流れる電流を制御するので、モータ12(負荷)及び電池セル22aを適切に保護することが可能となる。
As described above, in the
また、本実施の形態による電動工具1及び電池パック2では、負荷情報に対応する過電流閾値と電池情報に対応する過電流閾値のうち小さい方の過電流閾値を記憶部から選択するので、モータ12(負荷)及び電池セル22aをより適切に保護することが可能となる。
Moreover, in the
また、本実施の形態による電動工具1及び電池パック2では、負荷情報に対応する過放電閾値と電池情報に対応する過放電閾値のうち大きい方の過放電閾値を記憶部から選択するので、モータ12(負荷)及び電池セル22aをより適切に保護することが可能となる。
Moreover, in the
なお、本発明による電動工具1及び電池パック2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。
The
例えば、マイコン26は、過電流閾値及び過放電閾値以外にも、負荷情報及び電池情報に基づいてモータ12に流れる電流を制御してもよい。その場合、基本的にはモータ12に流れる電流を定格負荷電流と一致させるように制御し、例えば、電池温度が適正範囲外となった場合にモータ12に流れる電流を下げる等の制御が考えられる。
For example, the
また、上記実施の形態では、抽出した過電流閾値のうち最も小さい過電流閾値を選択し、抽出した過放電閾値のうち最も大きい過放電閾値を選択したが、それらの平均値を採用してもよい。 Further, in the above embodiment, the smallest overcurrent threshold is selected from among the extracted overcurrent thresholds, and the largest overdischarge threshold is selected from among the extracted overdischarge thresholds. Good.
また、電池セル22aは、使用回数(充電回数)が増えると内部抵抗が増加するので、電池状態として使用回数を考慮に入れてもよい。
Further, since the internal resistance of the
また、電動工具1の継続使用時間に比例して電池温度も増加するので、電池温度の代わりに継続使用時間を電池状態として考慮に入れてもよい。
Further, since the battery temperature increases in proportion to the continuous use time of the
また、上記実施の形態では、マイコン26は、電池パック2側に設けられていたが、電動工具1側に設けられてもよい。
Moreover, in the said embodiment, although the
1 電動工具
2 電池パック
12 モータ
22a 電池セル
23 電圧検出部
24 温度検出部
25 電流検出部
26 マイコン
26a 電池側メモリ
26a メモリ
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記モータに電力を供給する二次電池と、
前記モータに関する負荷情報及び前記二次電池に関する電池情報に基づき前記モータに流れる電流を制御する制御部と、
を備えたことを特徴とする電池パック。 A battery pack attached to an electric tool equipped with a motor,
A secondary battery for supplying power to the motor;
A control unit for controlling a current flowing in the motor based on load information on the motor and battery information on the secondary battery;
A battery pack comprising:
前記制御部は、前記負荷情報に対応する過電流閾値と前記電池情報に対応する過電流閾値のうち小さい方の過電流閾値を前記記憶部から選択し、前記二次電池に流れる電流が前記選択した過電流閾値以上となった場合に過電流と判断して前記二次電池から前記モータへの電力の供給を停止させることを特徴とする請求項1に記載の電池パック。 A storage unit storing a plurality of overcurrent thresholds;
The control unit selects a smaller overcurrent threshold value from the storage unit among an overcurrent threshold value corresponding to the load information and an overcurrent threshold value corresponding to the battery information, and a current flowing through the secondary battery is selected. 2. The battery pack according to claim 1, wherein the battery pack is determined to be overcurrent when the overcurrent threshold is exceeded, and power supply from the secondary battery to the motor is stopped.
前記制御部は、前記負荷情報に対応する過放電閾値と前記電池情報に対応する過放電閾値のうち大きい方の過放電閾値を前記記憶部から選択し、前記二次電池の電圧が前記選択した過放電閾値以下となった場合に過放電と判断して前記二次電池から前記モータへの電力の供給を停止させ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。 A storage unit that stores a plurality of overdischarge threshold values;
The control unit selects, from the storage unit, a larger overdischarge threshold value of the overdischarge threshold value corresponding to the load information and the overdischarge threshold value corresponding to the battery information, and the voltage of the secondary battery is selected. 3. The battery pack according to claim 1, wherein the battery pack is judged to be overdischarged when the overdischarge threshold value is reached or less, and the supply of electric power from the secondary battery to the motor is stopped.
前記二次電池からの電力により駆動されるモータと、
前記モータに関する負荷情報及び前記二次電池に関する電池情報に基づき前記モータに流れる電流を制御する制御部と、
を備えたことを特徴とする電動工具。 A power tool to which a battery pack including a secondary battery is attached,
A motor driven by power from the secondary battery;
A control unit for controlling a current flowing in the motor based on load information on the motor and battery information on the secondary battery;
An electric tool comprising:
前記制御部は、前記負荷情報に対応する過電流閾値と前記電池情報に対応する過電流閾値のうち小さい方の過電流閾値を前記記憶部から選択し、前記二次電池に流れる電流が前記選択した過電流閾値以上となった場合に過電流と判断して前記二次電池から前記モータへの電力の供給を停止させることを特徴とする請求項4に記載の電動工具。 A storage unit storing a plurality of overcurrent thresholds;
The control unit selects a smaller overcurrent threshold value from the storage unit among an overcurrent threshold value corresponding to the load information and an overcurrent threshold value corresponding to the battery information, and a current flowing through the secondary battery is selected. The power tool according to claim 4, wherein when the overcurrent threshold is exceeded, the power is judged to be overcurrent and the supply of power from the secondary battery to the motor is stopped.
前記制御部は、前記負荷情報に対応する過放電閾値と前記電池情報に対応する過放電閾値のうち大きい方の過放電閾値を前記記憶部から選択し、前記二次電池の電圧が前記選択した過放電閾値以下となった場合に過放電と判断して前記二次電池から前記モータへの電力の供給を停止させることを特徴とする請求項4又は5に記載の電動工具。 A storage unit that stores a plurality of overdischarge threshold values;
The control unit selects, from the storage unit, a larger overdischarge threshold value of the overdischarge threshold value corresponding to the load information and the overdischarge threshold value corresponding to the battery information, and the voltage of the secondary battery is selected. 6. The electric tool according to claim 4, wherein when it becomes equal to or lower than an overdischarge threshold, it is determined that the battery is overdischarged, and power supply from the secondary battery to the motor is stopped.
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