JP2014050906A - Boosting type power tool - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電池を電源とする昇圧式電動工具に関する。 The present invention relates to a step-up power tool that uses a battery as a power source.
こうした電動工具は、電源となる電池として、電池容量が大きく小型化が可能なリチウムイオン2次電池が採用されることが多い。リチウムイオン2次電池は、過放電・過充電を回避するように充放電が適切に制御されることで、良好な状態を長く維持することができる。例えば、こうした電動工具の一例が特許文献1に記載されている。
Such power tools often employ lithium-ion secondary batteries that have a large battery capacity and can be miniaturized as batteries that serve as power sources. The lithium ion secondary battery can maintain a good state for a long time by appropriately controlling charging and discharging so as to avoid overdischarge and overcharge. For example,
特許文献1に記載の電動工具は、リチウムイオン2次電池からなる電池パックと、モータに流れる電流をスイッチングするスイッチング素子と、スイッチング素子の駆動電圧を生成する駆動電圧生成手段とを備える。そして、駆動電圧生成手段は、電池パックの電圧が低いとき、スイッチング素子を確実に駆動させることのできる電圧まで昇圧させた駆動電圧を生成する。これにより、電池パックの電圧が低いときであっても、駆動電圧によってスイッチング素子が確実に駆動される。つまり電動工具は、過放電や過電流が検出されないときには電池からモータに電流が流される一方、過放電等が検出されると電池からモータへの電流の供給が停止される。
The electric tool described in
特許文献1に記載の電動工具は、過放電や過電流から電池を適切に保護することができる。しかしながら、電池を保護するための動作であるにせよ、ユーザが電池の残容量を把握していなければ、ユーザに対し電動工具が突然停止したと感じさせることになりかねない。特に、近年増えてきている、電源電圧を昇圧して電力を調整する電動工具、いわゆる昇圧式電動工具は、出力電力を安定して供給することができる一方で、電源電圧の低下がユーザにとって認識しづらくなってきている。
The electric tool described in
例えば、図8に示すように、昇圧式電動工具は、電源電圧Vbの変動にかかわらず、モータに印加される供給電圧Vsは一定に維持される。つまり、電源電圧Vbの変動が、モータの駆動力に与える影響が小さい。一方、昇圧式電動工具は、時刻tfに電源電圧Vbが過放電検知レベルVodまで低下したことが検出されると、昇圧が停止されるため、この時刻tfをもって工具の駆動が突然停止する。 For example, as shown in FIG. 8, in the step-up power tool, the supply voltage Vs applied to the motor is kept constant regardless of fluctuations in the power supply voltage Vb. That is, the influence of the fluctuation of the power supply voltage Vb on the driving force of the motor is small. On the other hand, when it is detected that the power supply voltage Vb has decreased to the overdischarge detection level Vod at time tf, the boosting power tool is stopped, and the drive of the tool suddenly stops at this time tf.
また、図9に示すように、昇圧式電動工具は、時刻tfに、過負荷などで一時的に電源電圧Vbが過放電検知レベルVodまで低下したことが検出されることもある。このとき、短時間で電源電圧Vbが回復するか否かにかかわらず、昇圧式電動工具は時刻tfをもって昇圧が停止されるため、ユーザは、一時的であれ、工具の駆動が突然停止した印象を受けてしまう。 Further, as shown in FIG. 9, in the step-up power tool, it may be detected at time tf that the power supply voltage Vb is temporarily lowered to the overdischarge detection level Vod due to overload or the like. At this time, regardless of whether or not the power supply voltage Vb recovers in a short time, the boosting power tool stops boosting at time tf, so that the user has the impression that the driving of the tool suddenly stops, even temporarily. Will receive.
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、ユーザにとって利便性をより向上させることのできる昇圧式電動工具を提供することにある。 This invention is made | formed in view of such a situation, The objective is to provide the pressure | voltage rise type electric tool which can improve a user's convenience more.
・本発明の昇圧式電動工具は、電源から供給される電源電圧を昇圧して所定の電圧を生成し、この生成した所定の電圧を有する電力を出力する電源部と、前記電源部が出力する電力にて駆動されるモータとを備える昇圧式電動工具であって、前記昇圧する前の電源電圧を検出する検出部を備え、前記電源部は、前記検出部で検出された検出電圧に応じて、前記出力する電力の大きさを調整することを特徴としている。 The boost power tool of the present invention boosts a power supply voltage supplied from a power supply to generate a predetermined voltage, and outputs a power having the generated predetermined voltage, and the power supply outputs A step-up electric tool including a motor driven by electric power, and a detection unit that detects a power supply voltage before the boosting, wherein the power supply unit is in accordance with a detection voltage detected by the detection unit. , Adjusting the magnitude of the output power.
・この昇圧式電動工具においては、前記電源部は、前記検出電圧に応じて前記電源から入力する電流を制限し、この制限した電流に応じて前記出力する電力の大きさを調整することが好ましい。 In this step-up power tool, it is preferable that the power supply unit limits a current input from the power supply according to the detected voltage and adjusts the magnitude of the output power according to the limited current. .
・この昇圧式電動工具においては、前記電源部は、前記検出電圧に基づき前記出力する電圧を調整して前記出力する電力の大きさを調整することが好ましい。
・この昇圧式電動工具においては、前記電源部には、前記出力する電力を低下させるべき前記電源電圧が規制電圧として設定されており、前記電源部は、前記検出電圧が前記規制電圧よりも低いとき、前記出力する電力を小さくすることが好ましい。
-In this pressure | voltage rise type electric tool, it is preferable that the said power supply part adjusts the magnitude | size of the electric power to output by adjusting the voltage to output based on the detected voltage.
In this step-up power tool, the power supply unit is set with the power supply voltage that should reduce the output power as a regulation voltage, and the power supply unit has the detection voltage lower than the regulation voltage. It is preferable to reduce the output power.
・この昇圧式電動工具においては、前記電源部には、前記出力する電力を停止させるべき前記電源電圧が停止電圧として設定されており、前記電源部は、前記検出電圧が前記停止電圧よりも低いとき、電力の出力を停止することが好ましい。 -In this pressure | voltage rise type electric tool, the said power supply voltage which should stop the said output electric power is set to the said power supply part as a stop voltage, and the said detection voltage is lower than the said stop voltage in the said power supply part When, it is preferable to stop the output of power.
・この昇圧式電動工具においては、前記電源部は、前記検出電圧から前記電源の残容量を推定し、この推定した残容量をユーザに通知することが好ましい。 -In this pressure | voltage rise type electric tool, it is preferable that the said power supply part estimates the remaining capacity of the said power supply from the said detection voltage, and notifies this estimated remaining capacity to a user.
本発明の昇圧式電動工具によれば、ユーザの利便性を向上させる効果が得られる。 According to the step-up electric tool of the present invention, an effect of improving user convenience can be obtained.
(第1の実施形態)
以下、本発明にかかる昇圧式電動工具を具体化した電動工具の第1の実施形態について、図1〜6を参照して説明する。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of a power tool that embodies a step-up power tool according to the present invention will be described with reference to FIGS.
図1に示すように、電動工具は、電動工具本体1と、電動工具本体1に対して着脱可能な電池パック2とを備えている。電動工具本体1は、電池パック2から印加される電圧を昇圧する昇圧電源部3と、昇圧電源部3から電力が供給されるモータ10とを備えている。モータ10は直流モータであって、昇圧電源部3に対して直列接続されるスイッチング素子50(FET)が昇圧電源部3から供給される電力の入/切を制御することにより流れる電流が調整される。
As shown in FIG. 1, the power tool includes a power tool
電池パック2は、1又は複数の電池セル(例えば、リチウムイオン電池)にて構成された2次電池を備えている。電池パック2は、電動工具本体1に電気的に接続される第1及び第2の電源端子21,22を備えている。本実施形態では、第1の電源端子21は正極端子であり、第2の電源端子22は負極端子である。なお、電池パック2は、残容量の減少等によって電源電圧が低下する。また電池パック2は、残容量は電池の出力電圧(電源電圧Vb)にほぼ比例するようになっているため、電源電圧Vbから残容量を推定することができる。
The
電動工具本体1は、電池パック2を電気的に接続させるための第1及び第2の入力端子31,32を備えている。本実施形態では、第1の入力端子31は正極端子であり、第2の入力端子32は負極端子である。つまり、電動工具本体1は、第1の入力端子31に電池パック2の第1の電源端子21が接続され、第2の入力端子32に電池パック2の第2の電源端子22が接続される。
The
昇圧電源部3は、電池パック2から印加される電源電圧Vbをモータ10の駆動に必要な供給電圧Vsに昇圧し、この昇圧した供給電圧Vsを有する供給電力をモータ10に供給する。昇圧電源部3は、第1の入力端子31に接続されるコイル41及び第2の入力端子32に接続されるコンデンサ44から構成される直列回路を備えている。また、昇圧電源部3は、コンデンサ44からコイル41への電流の逆流を防止するため、コイル41とコンデンサ44との間にダイオード42を備えている。さらに、昇圧電源部3は、ダイオード42及びコンデンサ44から構成される直列回路に並列するスイッチング素子43(FET)と、スイッチング素子43の制御端子に電気的に接続される制御回路45とを備えている。コンデンサ44の両端子間には、モータ10が電気的に接続される。つまり、昇圧電源部3は、コンデンサ44の両端子間から供給電圧Vsの供給電力を出力し、この供給電力をモータ10に供給する。
The boost power supply unit 3 boosts the power supply voltage Vb applied from the
また、昇圧電源部3は、電池パック2から電源電流Ib(放電電流)や電源電圧Vb、及び、モータ10へ出力する供給電流Isや供給電圧Vsをそれぞれ測定する特性検出回路46を備えている。
The step-up power supply unit 3 includes a
図2に示すように、特性検出回路46は、電圧を検出する電圧検出部51と電流を検出する電流検出部54とを備えている。電圧検出部51は、第1及び第2の入力端子31,32に接続されて電源電圧Vbを検出する電池電圧検出部53と、昇圧電源部3のコンデンサ44の両端子間に接続されて供給電圧Vsを測定する負荷電圧検出部52とを備える。電流検出部54は、電池パック2と昇圧電源部3との間に配置した図示しない抵抗から電源電流Ibを検出し、昇圧電源部3とモータ10との間に配置した図示しない抵抗から供給電流Isを検出する。
As shown in FIG. 2, the
特性検出回路46は、制御回路45に電気的に接続されている。特性検出回路46は、電池電圧検出部53が検出する検出電圧としての電源電圧Vbに対応する信号や、負荷電圧検出部52が検出する供給電圧Vsに対応する信号をそれぞれ制御回路45へ出力する。特性検出回路46は、電流検出部54が検出する電源電流Ibや供給電流Isに応じた信号を制御回路45へ出力する。
The
制御回路45は、特性検出回路46と、スイッチング素子43の制御端子と、スイッチング素子50の制御端子とに電気的に接続されている。つまり、制御回路45は、特性検出回路46から電源電圧Vbや、電源電流Ibや、供給電圧Vsや、供給電流Is値が入力される。
The
制御回路45は、演算処理装置や、ROM及びRAMの記憶装置などを含む、マイクロコンピュータとして構成されている。制御回路45は、不揮発性の記憶装置(例えば、ROM)に各種処理に用いられるプログラム、及び、プログラム処理に必要な各種パラメータなどが記憶されている。
The
本実施形態では、プログラムには、モータ10の駆動を制御する駆動制御プログラムと、供給電力を生成する昇圧制御プログラムとが含まれている。駆動制御プログラムは、ユーザの指示に応じてモータ10に流す電流を調整することで、モータ10の駆動を制御する。昇圧制御プログラムは、電源電圧Vbを昇圧させるためにスイッチング素子43をPWM制御(オンオフ制御)する。また昇圧制御プログラムは、PWM制御において電池パック2から放電させる電源電流Ibの制御も行なう。
In the present embodiment, the program includes a drive control program that controls driving of the
各種パラメータには、昇圧制御プログラムが処理に用いる規制電圧としての第1〜第3の過放電検知電圧値Vod1〜Vod3と、第1〜第3の放電規制電流値Ic1〜Ic3とが含まれている。 The various parameters include first to third overdischarge detection voltage values Vod1 to Vod3 as regulation voltages used for processing by the boost control program, and first to third discharge regulation current values Ic1 to Ic3. Yes.
図3に示すように、第1〜第3の過放電検知電圧値Vod1〜Vod3は、電池パック2の過放電を判定するため電圧値であって、電源電圧Vbの方が低いとき、電池パック2は過放電であると判定される。なお、本実施形態では第1〜第3の過放電検知電圧値Vod1〜Vod3はその大きさが、Vod3>Vod2>Vod1の関係で設定されている。そして、停止電圧としての第1の過放電検知電圧値Vod1は、電池パック2の放電を中止させるレベルであり、第2の過放電検知電圧値Vod2は、電池パック2の放電をもうすぐ中止させなければならないレベルである。また、第3の過放電検知電圧値Vod3は、電池パック2の放電を減少させる必要のあるレベルである。
As shown in FIG. 3, the first to third overdischarge detection voltage values Vod1 to Vod3 are voltage values for determining overdischarge of the
第1〜第3の放電規制電流値Ic1〜Ic3は、電池パック2の電源電流Ibの規制要否の判定に用いられる電流値であって、電源電流Ibの方が大きいとき、電池パック2は電源電流Ibを規制される必要があると判定される。なお、本実施形態では第1〜第3の放電規制電流値Ic1〜Ic3はその大きさが、Ic1>Ic2>Ic3の関係で設定されている。そして、第1の放電規制電流値Ic1は、電池パック2から放電させてもよい最大電流値であり、第2の放電規制電流値Ic2は、電圧降下の初期の段階で電池パック2から放電させてもよい電流値である。また、第3の放電規制電流値Ic3は、電圧降下の進行した段階で電池パック2から放電させてもよい電流値である。
The first to third discharge regulation current values Ic1 to Ic3 are current values used for determining whether or not the power supply current Ib of the
制御回路45は、昇圧制御プログラムを実行させることで、電源電圧Vbを供給電圧Vsに変換させる電圧電流制御部61を備える。電圧電流制御部61は、所定の条件に基づいてスイッチング素子43をPWM制御することで電源電圧Vbを供給電圧Vsへ変換する。詳述すると、制御回路45は、スイッチング素子43をオンさせてコイル41に所定の電磁エネルギーを蓄えさせた後、スイッチング素子43をオフさせることでコイル41から電磁エネルギーを放出させる。この放出された電磁エネルギーによりコンデンサ44の端子間に生じる電圧が昇圧され、この昇圧された電圧が供給電圧Vsとなる。つまり制御回路45は、PWM制御によって、スイッチング素子43のオン/オフのタイミングや、オン期間/オフ期間のデューティ比を適宜調整する。そして制御回路45は、電源電圧Vbや、電源電流Ibや、供給電圧Vsや、供給電流Isがそれぞれこの電動工具に定められた所定の電圧や電流に適合するようにしている。
The
つまり、昇圧電源部3は、制御回路45の電圧電流制御部61によるPWM制御に基づいて、電池パック2から入力する電力をモータ10へ供給する電力に変換する。このとき、昇圧電源部3からモータ10に十分な電力が供給できれば、モータ10はユーザの操作に対応する回転駆動力(もしくは回転数)を発生させることができる。一方、昇圧電源部3からモータ10に十分な電力が供給できなければ、つまり電力が不足すれば、モータ10はユーザの操作に対応する回転駆動力(もしくは回転数)を発生させることができなくなる。
That is, the boost power supply unit 3 converts the power input from the
制御回路45は、昇圧制御プログラムが実行されることで、電池パック2からの電源電流Ibが、第1〜第3の放電規制電流値Ic1〜Ic3のいずれかのうちから設定されたレベルを超えないようにする。制御回路45は、特性検出回路46が検出した電源電流Ibと、設定されている放電規制電流値とを比較することで、電源電流Ibが設定された放電規制電流値を越えないようにPWM制御を行なう。
When the boost control program is executed, the
図3及び図4に示すように、本実施形態の電動工具は時刻t1以前(図において時刻t1の左側)において、電池パック2の電源電圧Vbの高さが所定のレベル以上であれば、電源電流Ibが第1の放電規制電流値Ic1に達しないようになっている。つまり、電源電流Ibが第1の放電規制電流値Ic1に達しないとき、制御回路45は、電池パック2から必要な電力を得ることができる。これにより、制御回路45は、昇圧に必要とされる所定の電磁エネルギーをコイル41に蓄えさせて、電源電圧Vbを供給電圧Vsまで昇圧させることができる。
As shown in FIGS. 3 and 4, the power tool of the present embodiment has a power supply before the time t1 (left side of the time t1 in the figure) if the power supply voltage Vb of the
一方、本実施形態の電動工具は、時刻t1以降(図において時刻t1の右側)において、電池パック2の電源電圧Vbの電圧降下が進むと、電源電流Ibが増加して第1の放電規制電流値Ic1のレベルに達するようになる。つまり、電池パック2の放電が進むと、制御回路45は、電源電流Ibを第1の放電規制電流値のレベルに抑えるようにPWM制御のデューティ比を制御するため、電池パック2から昇圧に必要な電力を得ることができなくなる。よって、制御回路45は、コイル41に十分な電磁エネルギーを蓄えさせることができなくなり、電源電圧Vbを供給電圧レベルVoまで昇圧させることができなくなる。
On the other hand, in the power tool of the present embodiment, when the voltage drop of the power supply voltage Vb of the
なお、本実施形態では、制御回路45は、電源電圧Vbに応じて第1〜第3の放電規制電流値Ic1〜Ic3を設定するようにしている。制御回路45は、電源電圧Vbが第3の過放電検知電圧値Vod3以上のとき、第1の放電規制電流値Ic1を設定する。また、制御回路45は、電源電圧Vbが第3の過放電検知電圧値Vod3未満、かつ、第2の過放電検知電圧値Vod2以上のとき、第2の放電規制電流値Ic2を設定する。さらに、制御回路45は、電源電圧Vbが第2の過放電検知電圧値Vod2未満、かつ、第1の過放電検知電圧値Vod1以上のとき、第3の放電規制電流値Ic3を設定する。そして、制御回路45は、電源電圧Vbが第1の過放電検知電圧値Vod1未満のとき、電源電流Ibを「0」にする。
In the present embodiment, the
制御回路45は、ユーザが指などで引き込み量を操作可能なスイッチであるトリガスイッチを有するスイッチ部62を備えている。スイッチ部62のトリガスイッチは、モータ10の起動及び停止を行うオンオフを含み、操作量(トリガの引き込み量)に応じてボリューム抵抗の抵抗値が変化する。制御回路45は、スイッチ部62のトリガスイッチの操作量の変化を検出し、この検出した操作量に基づいてスイッチング素子50を制御することによってモータ10に流れる電流を制御する。例えば、制御回路45は、トリガスイッチの操作量が少ないことを検出すると、スイッチング素子50に流れる電流が小さくなるように制御し、トリガスイッチの操作量が多いことを検出すると、スイッチング素子50に流れる電流が大きくなるように制御する。
The
つまり昇圧電源部3は、制御回路45がスイッチ部62に対するユーザの操作に応じてモータ10に流す電流を制御することによって、モータ10へ供給する電力を調整する。制御回路45による電力の調整には、モータ10の起動や停止、また動作時の回転速度の調整が含まれる。
That is, the boost power supply unit 3 adjusts the power supplied to the
モータ10は、その回転軸に、図示しない動力伝達部を介して図示しない先端工具(ビット)が取り付けられている。従って、電動工具は、モータ10の回転駆動力が動力伝達部を介して伝達されることで回転するように構成されている。これにより、電動工具は被加工物に対して、先端工具としてのドライバがねじをねじ込んだり、先端工具としてのドリルが穴を形成したりする各種加工を行うことができる。
A tip tool (bit) (not shown) is attached to the rotating shaft of the
なお、電動工具は回転駆動させる先端工具に加工する被加工物から反力を受け、この反力が電動工具を把持するユーザに感じられる。電動工具が受ける反力は、被加工物の材質や、先端工具の種類や、モータの出力等によって変化する。このため、電動工具が受ける反力は、特定の先端工具を使用して、特定の被加工物を加工等した場合、モータの出力に対応して変化する。こうしたことから、ユーザは、把持する電動工具から伝わる(感じられる)反力に応じて、モータの出力を推測することができる。そしてユーザは、手に感じる反力に応じてトリガスイッチを操作してモータの出力を調整することで、電動工具によって被加工物を適切に加工する。このときユーザは、モータの出力を低下させる操作をしていないにもかかわらず、電動工具から受ける反力の低下を感じると、電源が弱くなった、つまり電池パックの出力電力が低下したと推測する。なおユーザは、モータの出力低下を、モータの回転数や音や、出力低下を通知する表示や音などからも推測することができる。 Note that the electric tool receives a reaction force from the workpiece to be processed into the tip tool to be rotationally driven, and this reaction force is felt by a user who holds the electric tool. The reaction force received by the electric tool varies depending on the material of the workpiece, the type of the tip tool, the output of the motor, and the like. For this reason, the reaction force received by the electric power tool changes in accordance with the output of the motor when a specific workpiece is processed using a specific tip tool. For this reason, the user can estimate the output of the motor according to the reaction force transmitted (feeled) from the gripped power tool. Then, the user operates the trigger switch according to the reaction force felt by the hand and adjusts the output of the motor, thereby appropriately processing the workpiece with the electric tool. At this time, when the user feels that the reaction force received from the power tool is reduced even though the operation of reducing the output of the motor is not performed, it is assumed that the power supply has weakened, that is, the output power of the battery pack has decreased. To do. The user can also estimate the motor output reduction from the motor rotation speed and sound, the display and sound for notifying the output reduction, and the like.
次に、昇圧電源部3の動作について、図3〜図6を参照して詳細に説明する。
図3に示すように、電池パック2は、使用され続けると、時間経過とともに電源電圧Vbが徐々に低下する。一方、昇圧電源部3は、電源電圧Vbの低下にかかわらず、コイル41に電磁エネルギーを蓄えるために必要な電力を電池パック2に要求する。つまり、昇圧電源部3が電池パック2から電力を得ようとすると、電源電圧Vbの低下に反比例するかたちに電源電流Ibを増加させる。つまり、電池パック2は、電源電圧Vbの電圧降下に従って、電源電流Ibが増加する。
Next, the operation of the step-up power supply unit 3 will be described in detail with reference to FIGS.
As shown in FIG. 3, as the
図3〜図5に示すように、制御回路45は、電池パック2の良好な状態を長く維持するため、電源電流Ibが第1の放電規制電流値Ic1を超えないように制御する。つまり、電源電流Ibが第1の放電規制電流値Ic1のレベルに達すると(時刻t1)、制御回路45は、電源電流Ibを第1の放電規制電流値Ic1に維持する(時刻t1〜時刻t2)。
As shown in FIGS. 3 to 5, the
そして、時刻t1以降、供給電流Is(負荷電流)の累積に伴って電源電圧Vbは降下を続け、電源電流Ibは第1の放電規制電流値Ic1に規制されるため、コイル41に蓄えられる電磁エネルギーが減少する。このため、供給電圧Vsが供給電圧レベルVoより低下する(時刻t1〜時刻t2)。 After time t1, the power supply voltage Vb continues to drop as the supply current Is (load current) accumulates, and the power supply current Ib is regulated to the first discharge regulation current value Ic1. Energy is reduced. For this reason, the supply voltage Vs falls below the supply voltage level Vo (time t1 to time t2).
つまり、時刻t1以降、モータ10には、供給電圧レベルVoより低下した供給電圧Vsが供給されるため、モータ10の駆動力(もしくは回転数)が低下する。こうした駆動力(もしくは回転数)の低下は、電動工具本体1を把持しているユーザにも手応えの変化として感じられ、ユーザに電池パック2の電力の残容量が少なくなった、いわゆる電池が弱くなったと認識させることができる。例えば、ユーザは、電池が弱くなったことを認識すると、電池残量を意識して電動工具を使用するようになる。
That is, after time t1, the
図3、図4及び図6に示すように、制御回路45は、時刻t2に達すると、電源電圧Vbが第3の過放電検知電圧値Vod3のレベルまで低下したことを検知し、電源電流Ibを第2の放電規制電流値Ic2に維持する(時刻t2〜時刻t3)。
As shown in FIGS. 3, 4 and 6, when time t2 is reached, the
そして、時刻t2以降、供給電流Is(負荷電流)の累積に伴って電源電圧Vbは降下を続け、電源電流Ibは第2の放電規制電流値Ic2に規制されるため、コイル41に蓄えられる電磁エネルギーがより減少する。このため、供給電圧Vsが時刻t2のときのレベルからさらに低下するようになる(時刻t2〜時刻t3)。 After time t2, the power supply voltage Vb continues to drop as the supply current Is (load current) accumulates, and the power supply current Ib is regulated to the second discharge regulation current value Ic2. Energy is reduced more. Therefore, the supply voltage Vs further decreases from the level at time t2 (time t2 to time t3).
つまり、時刻t2以降、モータ10には、供給電圧レベルVoよりさらに低下した供給電圧Vsが供給されるため、モータ10の駆動力(もしくは回転数)がより低下する。こうした駆動力(もしくは回転数)の低下は、ユーザに手応えの変化として感じられ、電池パック2の電力の残容量がより少なくなった、いわゆる電池がより弱くなったと認識させることができる。例えば、ユーザは、電池がより弱くなったことを認識すると、電池の交換する時期を意識して電動工具を使用するようになる。
That is, after time t2, the
図3及び図4に示すように、制御回路45は、時刻t3に達すると、電源電圧Vbが第2の過放電検知電圧値Vod2のレベルまで低下したことを検知し、電源電流Ibを第3の放電規制電流値Ic3に維持する(時刻t3〜時刻t4)。
As shown in FIGS. 3 and 4, when time t3 is reached, the
そして、時刻t3以降、供給電流Is(負荷電流)の累積に伴って電源電圧Vbは降下を続け、電源電流Ibは第3の放電規制電流値Ic3に規制されるため、コイル41に蓄えられる電磁エネルギーがより一層減少する。このため、供給電圧Vsが時刻t3のときのレベルからさらに一層低下するようになる(時刻t3〜時刻t4)。 After time t3, the power supply voltage Vb continues to drop as the supply current Is (load current) accumulates, and the power supply current Ib is regulated to the third discharge regulation current value Ic3. Energy is further reduced. For this reason, the supply voltage Vs further decreases from the level at time t3 (time t3 to time t4).
つまり、時刻t3以降、モータ10には、供給電圧レベルVoよりさらに一層低下した供給電圧Vsが供給されるため、モータ10の駆動力(もしくは回転数)がより一層低下する。こうした駆動力(もしくは回転数)の低下は、ユーザに手応えの変化として感じられ、電池パック2の電力の残容量が極めて少なくなった、いわゆる電池がほとんどないと認識させることができる。例えば、ユーザは、電池がほとんどないことを認識すると、電動工具の使用を中止して、速やかに電池を交換することができる。
That is, after time t3, the
図3及び図4に示すように、制御回路45は、時刻t4に達すると、電源電圧Vbが第1の過放電検知電圧値Vod1のレベルまで低下したことを検知し、昇圧動作を停止する。つまり、電源電流Ibが「0」に維持される(時刻t4以降)。昇圧電源部3は、昇圧動作を停止するため、供給電圧Vsが「0」になる(時刻t4以降)。
As shown in FIGS. 3 and 4, when time t4 is reached, the
つまり、昇圧式電動工具は、モータ10に電力が供給されないため、時刻t4をもって使用できなくなる。ユーザとしては、作業中に突然、電動工具が停止すると工具が突然停止した印象を受けたり、困ったりする。しかし、電池パック2の残容量が段階的に通知されることで、ユーザは、工具が突然停止する印象を受けるおそれが低減され、作業の都合に合わせて、電池交換時期を予定することができるようになる。
That is, the step-up power tool cannot be used at time t4 because no electric power is supplied to the
また、昇圧電源部3は、昇圧動作を中止するまで、段階的、もしくは、徐々に供給電圧Vsを低下させるようにするため、一時的な過負荷による一時的な電源電圧Vbの低下が直ちに昇圧動作を中止させるおそれも低減される。つまり、電源電流Ibを減少させることで電源電圧Vbの電圧降下が抑制されるようになるため、電源電圧Vbが一気に停止電圧(第1の過放電検知電圧値Vod1)まで低下されるおそれが低減される。よって、電源電圧Vbの一時的な低下によってモータ10が停止されるおそれが低減され、低出力であれ駆動されるようになり、利便性が向上するようにもなる。
Further, since the boost power supply unit 3 decreases the supply voltage Vs stepwise or gradually until the boost operation is stopped, a temporary decrease in the power supply voltage Vb due to a temporary overload is immediately boosted. The possibility of stopping the operation is also reduced. That is, since the voltage drop of the power supply voltage Vb is suppressed by reducing the power supply current Ib, the possibility that the power supply voltage Vb is lowered to the stop voltage (the first overdischarge detection voltage value Vod1) at once is reduced. Is done. Therefore, the possibility that the
以上説明したように、本実施形態の昇圧式電動工具によれば、以下に列記するような効果が得られるようになる。
(1)電池パック2の残容量の減少等によって電源電圧Vbが低下すると、この電源電圧Vbの低下に応じて昇圧電源部3から出力される供給電力が小さくなる。例えば、昇圧電源部3から出力される電力が小さく調整されることに応じてモータ10の出力も低下する。モータ10の出力低下は、ユーザへの手応えを変化させる。ユーザは、手応えの変化から昇圧式電動工具の駆動力(もしくは回転数)の低下を感知し、電池パック2の残容量が減少していることを推測することができるようになる。これによって、ユーザは電池パック2の残容量を考慮して昇圧式電動工具を使用することができるようになるため、ユーザは工具が突然停止した印象を受けるおそれが低減される。このように、ユーザが電池パック2の残容量が少なくなったことを認知できるため、昇圧式電動工具を使用するユーザの利便性が向上するようになる。
As described above, according to the step-up electric tool of the present embodiment, the effects listed below can be obtained.
(1) When the power supply voltage Vb decreases due to a decrease in the remaining capacity of the
(2)電源電流Ibの制限に伴って、自ずと、昇圧電源部3から出力される電力が低下するようになる。これによって、電池パック2の残容量に応じた電力が出力されるようになる。
(2) As the power supply current Ib is limited, the power output from the boost power supply unit 3 naturally decreases. As a result, power corresponding to the remaining capacity of the
(3)電源電圧Vbが第1〜第3の過放電検知電圧値Vod1〜Vod3よりも低いとき出力する供給電力を小さするため、出力する電力の調整が容易になる。
(4)第1の過放電検知電圧値Vod1に基づいて電池パック2の過放電等が防止されるため、電動工具の電池パック2の過放電や過電流の防止が容易になる。
(3) Since the supply power to be output when the power supply voltage Vb is lower than the first to third overdischarge detection voltage values Vod1 to Vod3 is reduced, the output power can be easily adjusted.
(4) Since overdischarge of the
(第2の実施形態)
次に、本発明にかかる昇圧式電動工具の第2の実施形態について、図7を参照して説明する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the step-up electric tool according to the present invention will be described with reference to FIG.
本実施形態は、昇圧電源部3が過放電検知電圧値に基づいて、供給電圧Vsのレベルを変更することが第1の実施形態と相違するが、その他の構成については同様であるので、同様な構成には同一の符号を付し、説明の便宜上、詳細な説明を割愛する。 The present embodiment is different from the first embodiment in that the boost power supply unit 3 changes the level of the supply voltage Vs based on the overdischarge detection voltage value. The same reference numerals are assigned to the same components, and the detailed description is omitted for convenience of description.
図7に示すように、制御回路45は、電源電圧Vbに応じて供給電圧Vsの規制値として第1〜第3の制限電圧値Vc1〜Vc3を設定するようにしている。なお、第1〜第3の制限電圧値Vc1〜Vc3の大きさは、Vc1>Vc2>Vc3の関係に設定されている。また第1の制限電圧値Vc1は、供給電圧レベルVoと同じ値である。制御回路45は、電源電圧Vbが第3の過放電検知電圧値Vod3以上のとき、第1の制限電圧値Vc1を設定する。また、制御回路45は、電源電圧Vbが第3の過放電検知電圧値Vod3未満、かつ、第2の過放電検知電圧値Vod2以上のとき、第2の制限電圧値Vc2を設定する。さらに、制御回路45は、電源電圧Vbが第2の過放電検知電圧値Vod2未満、かつ、第1の過放電検知電圧値Vod1以上のとき、第3の制限電圧値Vc3を設定する。そして、制御回路45は、電源電圧Vbが第1の過放電検知電圧値Vod1未満のとき、供給電圧Vsを「0」にする。
As shown in FIG. 7, the
つまり、制御回路45は、供給電圧Vsを設定された制限電圧値になるようにPWM制御を行う。
次に、昇圧電源部3の動作について説明する。
That is, the
Next, the operation of the boost power supply unit 3 will be described.
制御回路45は、電源電圧Vbが第3の過放電検知電圧値Vod3以上のとき、供給電圧Vsを第1の制限電圧値Vc1にする。
制御回路45は、時刻t11にて、電源電圧Vbが第3の過放電検知電圧値Vod3未満になったことを検出すると、供給電圧Vsを第2の制限電圧値Vc2にする。これで電源電流Ibの増加が抑制されるようになる。
The
When the
制御回路45は、時刻t12にて、電源電圧Vbが第2の過放電検知電圧値Vod2未満になったことを検出すると、供給電圧Vsを第3の制限電圧値Vc3にする。これで電源電流Ibの増加が抑制されるようになる。
When the
制御回路45は、時刻t13にて、電源電圧Vbが第3の過放電検知電圧値Vod1未満になったことを検出すると、供給電圧Vsを「0」にする。これで電池パック2の過放電は防止されるようになる。
When the
こうして、第1〜第3の過放電検知電圧値Vod1〜Vod3に基づいて供給電圧Vsが低下されることで、電池パック2からの電源電流Ibの増加が抑制されるようになる。これによって電池パック2の過放電を防止するとともに、過放電の規制を段階的に行うことができるようになる。
Thus, the supply voltage Vs is reduced based on the first to third overdischarge detection voltage values Vod1 to Vod3, so that an increase in the power supply current Ib from the
また、供給電圧Vsの低下に伴って、供給電力も低下することからモータ10の駆動力(もしくは回転数)も低下する。これによってモータ10の駆動力(もしくは回転数)を段階的に低下させることができるようになる。つまり、ユーザは、モータ10の駆動力等(電動工具本体の反力)から電池パック2の残容量の減少を感じることができる。
Further, as the supply voltage Vs decreases, the supply power also decreases, so the driving force (or rotation speed) of the
以上説明したように、本実施形態の昇圧式電動工具によれば、先の第1の実施形態で記載した効果(1),(3),(4)に加え、以下に列記するような効果が得られるようになる。 As described above, according to the step-up electric tool of the present embodiment, in addition to the effects (1), (3), (4) described in the first embodiment, the effects listed below. Can be obtained.
(5)電源電圧Vbの低下に基づいて、昇圧電源部3から出力する電力の供給電圧Vsが低下されるようになる。つまり、昇圧電源部3から出力する電力の大きさが低下する。これによって、電池パック2の残容量に応じた電力が出力されるようになる。
(5) Based on the decrease in the power supply voltage Vb, the supply voltage Vs of the power output from the boost power supply unit 3 is decreased. That is, the magnitude of the power output from the boost power supply unit 3 is reduced. As a result, power corresponding to the remaining capacity of the
(その他の実施形態)
なお上記各実施形態は、以下の態様で実施することもできる。
・上記各実施形態では、電池パック2の残容量をモータ10の駆動力等によって通知する場合について例示した。しかしこれに加えて、電池パックの残容量を、視覚的、又は聴覚的、もしくはこれらの組み合わせで通知するようにしてもよい。この通知には、上記各実施形態における制御回路での演算結果を用いてもよいし、電源電圧から算出される電池パックの残容量の値を用いてもよい。そして、視覚的な伝達には、例えば、表示装置への文字や図形の表示や、残量低下通知用のLEDや、レベルメータなどを用いてよい。また聴覚的な伝達には、例えば、スピーカから音や音声を出力してもよい。
(Other embodiments)
In addition, each said embodiment can also be implemented with the following aspects.
In each of the above embodiments, the case where the remaining capacity of the
これによりユーザは、こうした通知によって電池パックの残容量の低下を確認することができる。これにより、ユーザが、電池パック2の残容量をより確実に認識することができるようになる。すなわち、ユーザの利便性がさらに向上するようになる。
Thereby, the user can confirm the decrease in the remaining capacity of the battery pack by such notification. As a result, the user can more reliably recognize the remaining capacity of the
・上記各実施形態では、スイッチ部62にボリューム抵抗の抵抗値を変化させるトリガスイッチが設けられる場合について例示した。しかしこれに限らず、スイッチ部は、ユーザの操作を検出できるのであれば、スイッチの構造はボリューム抵抗以外の公知の構造を適用することができる。これにより、昇圧式電動工具の設計自由度の向上が図られる。
In each of the above embodiments, the case where a trigger switch that changes the resistance value of the volume resistance is provided in the
・上記各実施形態では、電圧や電流を測定するようにしている場合について例示したが、電圧や電流を測定することができるのであれば、電圧や電流の測定方法として公知の方法を適用することができる。これにより、昇圧式電動工具の設計自由度の向上が図られる。 In each of the above embodiments, the case where voltage or current is measured has been exemplified. However, if the voltage or current can be measured, a known method may be applied as a voltage or current measurement method. Can do. Thereby, the improvement of the design freedom of a pressure | voltage rise type electric tool is achieved.
・上記各実施形態では、3つの第1〜第3の過放電検知電圧値Vod1〜Vod3が設定される場合について例示した。しかしこれに限らず、過放電を段階的に検出することができればよいことから、過放電検知電圧値の数は2つ以上であればいくつでもよい。これにより、昇圧式電動工具の設計自由度の向上が図られる。また、過放電(残容量)に応じて行う供給電力の調整精度が上がるため、ユーザの利便性を向上させることもできる。 In each of the above embodiments, the case where three first to third overdischarge detection voltage values Vod1 to Vod3 are set is illustrated. However, the present invention is not limited to this, and any overdischarge detection voltage value may be used as long as the number of overdischarge detection voltage values is two or more because it is only necessary to detect overdischarge stepwise. Thereby, the improvement of the design freedom of a pressure | voltage rise type electric tool is achieved. Moreover, since the adjustment precision of the power supply performed according to overdischarge (remaining capacity) goes up, a user's convenience can also be improved.
・上記第1の実施形態では、3つの第1〜第3の放電規制電流値Ic1〜Ic3が設定される場合について例示した。しかしこれに限らず、放電電流を段階的に規制することができればよいことから、放電規制電流値の数は2つ以上であればいくつでもよい。これにより、昇圧式電動工具の設計自由度の向上が図られる。また、残容量に応じて行う供給電力の調整精度が上がるため、ユーザの利便性を向上させることもできる。 In the first embodiment, the case where three first to third discharge regulation current values Ic1 to Ic3 are set is illustrated. However, the present invention is not limited to this, and it is only necessary to be able to regulate the discharge current in a stepwise manner. Thereby, the improvement of the design freedom of a pressure | voltage rise type electric tool is achieved. Moreover, since the adjustment precision of the power supply performed according to remaining capacity increases, a user's convenience can also be improved.
・上記各実施形態では、電池パック2が電動工具本体1に対して着脱可能な場合について例示した。しかしこれに限らず、電池パックは電動工具本体に電力を供給可能であれば、着脱可能な構成に限らず、外部の電池パックが電線や非接触給電などで接続されて電力が供給されてもよい。また、電池パックが電動工具本体に固着され、着脱できなくてもよい。この場合、電動工具本体を充電器に接続させて電池パックを充電させてもよい。また、電動工具本体に外部電源を接続させて、電動工具を駆動させることと、電池パックを充電させることとをできるようにしてもよい。
In each of the above embodiments, the case where the
これにより、昇圧式電動工具の適用範囲の拡大や、設計自由度の拡大が図られるようになる。
・上記各実施形態では、電池パック2はリチウムイオン電池にて構成されている場合を例示した。しかしこれに限らず、電池パックは、ニッケルカドミウム電池やニッケル水素電池など、リチウムイオン電池以外の2次電池であってもよい。これにより、充電式電動工具の設計自由度の向上が図られる。
As a result, the application range of the step-up power tool and the degree of freedom in design can be increased.
In each of the above embodiments, the case where the
・上記各実施形態では、電池パック2は2次電池である場合について例示したが、これに限らず、1次電池であってもよい。これにより、充電式電動工具の設計自由度の向上が図られる。
In each of the above embodiments, the case where the
1…電動工具本体、2…電池パック、3…昇圧電源部、10…モータ、21…第1の電源端子、22…第2の電源端子、31…第1の入力端子、32…第2の入力端子、41…コイル、42…ダイオード、43…スイッチング素子、44…コンデンサ、45…制御回路、46…特性検出回路、50…スイッチング素子、51…電圧検出部、52…負荷電圧検出部、53…電池電圧検出部、54…電流検出部、61…電圧電流制御部、62…スイッチ部、Ib…電源電流、Is…供給電流、Vb…電源電圧、Vo…供給電圧レベル、Vs…供給電圧、Vod…過放電検知レベル、Ic1〜Ic3…第1〜第3の放電規制電流値、Vc1〜Ic3…第1〜第3の制限電圧値、Vod1〜Vod3…第1〜第3の過放電検知電圧値。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記昇圧する前の電源電圧を検出する検出部を備え、
前記電源部は、前記検出部で検出された検出電圧に応じて、前記出力する電力の大きさを調整する
ことを特徴とする昇圧式電動工具。 A power supply unit configured to boost a power supply voltage supplied from a power supply to generate a predetermined voltage, output power having the generated predetermined voltage, and a motor driven by the power output from the power supply unit. A step-up power tool,
A detection unit for detecting a power supply voltage before boosting;
The power supply unit adjusts the magnitude of the output power in accordance with a detection voltage detected by the detection unit.
請求項1に記載の昇圧式電動工具。 The boost power tool according to claim 1, wherein the power supply unit limits a current input from the power supply according to the detected voltage, and adjusts the magnitude of the output power according to the limited current.
請求項1又は2に記載の昇圧式電動工具。 The step-up electric tool according to claim 1, wherein the power supply unit adjusts the output voltage based on the detected voltage to adjust the magnitude of the output power.
請求項1〜3のいずれか一項に記載の昇圧式電動工具。 In the power supply unit, the power supply voltage that should reduce the output power is set as a regulation voltage, and the power supply unit reduces the output power when the detection voltage is lower than the regulation voltage. The pressure | voltage rise type electric tool as described in any one of Claims 1-3.
請求項1〜4のいずれか一項に記載の昇圧式電動工具。 The power supply unit is configured such that the power supply voltage to stop the output power is set as a stop voltage, and the power supply unit stops outputting power when the detection voltage is lower than the stop voltage. Item 5. The step-up electric tool according to any one of Items 1 to 4.
請求項1〜5のいずれか一項に記載の昇圧式電動工具。 The boost power tool according to any one of claims 1 to 5, wherein the power supply unit estimates a remaining capacity of the power supply from the detected voltage and notifies the user of the estimated remaining capacity.
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JP2015196213A (en) * | 2014-03-31 | 2015-11-09 | 日立工機株式会社 | Cordless power tool |
JP2020134492A (en) * | 2019-02-26 | 2020-08-31 | 株式会社マキタ | Embedded object searching device |
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- 2012-09-06 JP JP2012195984A patent/JP2014050906A/en active Pending
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