JP2014091176A - 電動工具 - Google Patents

Abstract

【課題】 二次電池の種類を特定可能な電動工具を提供する。
【解決手段】 二次電池の過放電保護信号出力端子と接触し、前記二次電池からの過放電保護信号を取得する過放電保護信号入力端子と、前記二次電池内において過放電保護信号出力端子と接続されるＲＣ回路の時定数に関する情報を前記過放電保護信号入力端子を介して取得し、前記時定数に関する情報に基づいて前記二次電池の種類を特定する制御手段とを有することを特徴とする電動工具。
【選択図】図１Ａ

Description

本発明は二次電池の種類を特定可能な電動工具に関する。

従来、モータ等を動力とする電動の工具においては、交流の商用電源や、直流の定電圧電源等を接続して用いる工具のみならず、二次電池を装着可能な電動工具が広く用いられている（例えば、特許文献１参照）。二次電池を用いた電動工具、いわゆるコードレス電動工具においては、二次電池の性能の向上や、電動工具の種類・用途の拡大により、さまざまな種類や電圧の二次電池からなる電池パックが用いられている。一方、これらの二次電池を充電する充電器に関しては、電池パックを自動で識別し、各々の電池パックに好適な充電電圧で充電を行うことが広く行われており、電池パックの充電電圧の識別には、電池パックに設けられた専用端子を通じて電池パック内部の識別抵抗を読み取る方式が一般に用いられている。

特開２０１２−１１５９５８

ところで、電池パックは、出力される電圧が同じであっても、構成する二次電池のセル数等により電池の容量が異なるものが存在している。電池容量を認識するためには、充電電圧の識別と同様に電圧容量に関する識別端子を別途設ける方法が考えられるが、電池パックと電動工具の接続部分は大きさの面で物理的な制限があり、また、従来の電池パックとの互換性の面からも新たに端子を設けることは困難であった。

本発明は、斯かる実情に鑑み、新たな識別端子を設けることなく、二次電池の種類、特に電池容量に関する情報を認識し、認識した二次電池に好適な条件で動作する電動工具を提供しようとするものである。

上記目的を達成するために、本発明は、二次電池の過放電保護信号出力端子と接触し、前記二次電池からの過放電制御信号を取得する過放電保護信号入力端子と、前記二次電池内において過放電保護信号出力端子に接続されたＲＣ回路の時定数に関する情報を、前記過放電保護信号入力端子を介して取得し、前記時定数に関する情報に基づいて前記二次電池の種類を特定する制御手段とを有することを特徴とする電動工具を提供している。

以上の構成によれば、過放電保護信号入力端子を介してＲＣ回路の時定数に関する情報を取得しているため、新たな端子等の追加なしに装着されている二次電池の種類を特定することができる。

また、本発明の電動工具は、駆動部、及び、駆動制御部をさらに有し、前記制御手段は、前記過放電保護信号を取得したときに、前記駆動制御部により駆動部への電力供給を遮断することが好ましい。以上の構成によれば、本発明の電動工具は、過放電保護信号入力端子により、過放電保護制御信号、および、ＲＣ回路の時定数に関する情報の両方を取得することができる。

また、本発明の電動工具は、前記ＲＣ回路の時定数が互いに異なる複数種類の二次電池を選択的に装着可能な装着部を有しており、予め前記制御手段に記憶された前記時定数と前記二次電池の種類との対応関係と、取得した前記時定数に関する情報とに基づいて前記装着手段に装着されている前記二次電池の種類を特定することが好ましい。

以上の構成によれば、識別のために新たな端子や素子を追加することなく簡易な構成で確実に二次電池の種類を特定することができる。

また、前記制御手段は、入力モードと出力モードに対応する端子を有し、前記過放電保護信号入力端子は前記入力モードと出力モードに対応する端子の双方と接続され、前記制御手段は、前記過放電保護信号入力端子を介して前記ＲＣ回路の容量素子を充電した後、前記時定数に関する情報を取得することが好ましい。

以上の構成によれば、ＲＣ回路を有する電池パック側に特別な構成を追加する必要がなく、制御手段の入力モードと出力モードを切り替えることのみにより、電池パックに設けられたＲＣ回路の時定数に関する情報を取得できる。

また、前記ＲＣ回路の時定数が互いに異なる複数種類の二次電池は、定格出力電圧が同じで電池容量が互いに異なる二次電池であり、前記制御手段は、前記二次電池のＲＣ回路の時定数基づいて前記二次電池の容量を特定し、特定した前記容量に基づいて前記駆動部の回転数を設定することが好ましい。

以上の構成によれば、二次電池の種類に応じて駆動部の回転数を適切な値に設定することが可能になる。

また、本願発明の電動工具は、前記二次電池の残量に関する情報を表示する表示部をさらに有しており、前記制御手段が特定した前記容量に基づいて、前記二次電池の残量に関する情報を前記表示部に表示させることが好ましい。

以上の構成によれば、二次電池の種類に応じて、適切な電池残量の表示を行うことが可能となる。

また、電動工具は、空気を吐出可能なブロアであることが好ましい。かかる構成によれば、継続して一定の出力が求められるブロアにおいて、二次電池の種類に応じてブロアの動作を最適化することができる。

本発明の電動工具によれば、過放電保護信号入力端子を介してＲＣ回路の時定数に関する情報を取得しているため、識別のために新たな構成を追加することなく、接続した二次電池の種類、特に容量を特定することができるという優れた効果を奏し得る。

本実施の形態のコードレス電動工具に小容量の電池パックＡ又はＢが装着されたときの電気的構成を示した回路図である。 本実施の形態のコードレス電動工具に大容量の電池パック、例えば、背負い式充電池が装着されたときの電気的構成を示した回路図である。 電動工具の操作部の一実施形態を例示した説明図である。 電動工具がＲＣ回路の時定数により二次電池を特定する処理における、制御回路の電圧に関するタイミングチャートである。 容量の異なる複数の電池における、無負荷時の二次電池の電池電圧（Ｖ）と電池残量（Ａｈ）との関係を示したグラフである。 電池残量表示の一実施形態を示した説明図である。 各二次電池が装着されたときの、モータの回転数Ｎ（１／ｍｉｎ）とトルクＴ（Ｎｍ）との関係であるＮＴ曲線と、ファンの負荷曲線との関係図である。 各二次電池とモータの回転数との関係を示した表である。

以下、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して説明する。本実施の形態のコードレス電動工具１は、例えば、空気を吐出可能なブロアであり、二次電池のうちから任意の１つを電源として装着可能に構成されている。尚、電動工具１は、二次電池Ａ、Ｂ、Ｃの任意の１つを含んだ構成としてもよいし、いずれの二次電池Ａ、Ｂ、Ｃを含んでいない構成でもよい。図１Ａは、本実施の形態の電動工具１に二次電池ＡまたはＢが接続された状態を示している。また、図１Ｂは、電動工具１に背負い式電源である二次電池Ｃが接続された状態を示している。

電動工具１は、装着部５と、メインスイッチ１２と、制御回路１３と、操作部１４と、駆動部たるモータ１６とを有している。装着部５は、二次電池Ａ、Ｂ、Ｃのうち１つを装着可能であり、端子５１、５２、５３を有している。端子５１、５３は二次電池Ａ、Ｂ、Ｃの端子６１、６３と接続され、二次電池Ａ、Ｂ、Ｃから電力の供給を受ける。また、端子５２は二次電池Ａ、Ｂの端子６２と接続され、過放電保護信号を取得する。過放電保護信号を取得したときには、制御回路１３は、装着されている二次電池（Ａ、Ｂ、Ｃ）からの電力を遮断し、二次電池の放電を停止させる。

メインスイッチ１２は、電動工具１のオンオフを切り替えるスイッチであり、ユーザによりメインスイッチ１２がオンされると、装着されている二次電池（Ａ、Ｂ、Ｃ）よりモータ１６および制御回路１３に電力が供給される。

モータ１６は、本実施の形態が空気を吐出可能なブロアである場合、図示せぬファンと接続される。モータ１６が回転することにより、モータ１６の回転軸と同軸上、又は、ギヤ等の伝達機構を介して接続されたファンが回転し空気が吐出される。

本実施形態の電動工具１は、作業者が視認、及び、操作可能な任意の位置に操作部１４が設けられており、図２に示されるように、操作部１４は、モータの回転数を表示する回転数表示部１４１と、電池残量表示部１４２と、スイッチ１４３、１４４とを有する。回転数表示部１４１は４つのＬＥＤ７１〜７４を点灯、または、消灯することによりモータ１６の現在設定されている回転数を１〜４段階で表示する。電池残量表示部１４２は４つのＬＥＤ８１〜８４を点灯、または、消灯することにより装着されている二次電池（Ａ、Ｂ、Ｃ）の電池残量を４段階で表示する。

制御回路１３は、装着されている各二次電池Ａ、Ｂ、Ｃに応じて、モータ１６の回転数を５段階に設定可能である。スイッチ１４３がユーザによって押下されると、制御回路１３は、モータ１６の目標回転数を１段階切り替える。本実施の形態では、スイッチ１４３が押下されるごとに、モータ１６の回転数が１段階上昇する。また、ユーザが、スイッチ１４３を所定時間長押しするとブーストモードになり、モータ１６は二次電池Ａ、Ｂ、Ｃによって決まる最高回転数で回転する。即ち、本実施の形態ではモータ１６の回転数はブーストモードを含めて５段階に調節可能になっている。電池残量表示部１４２は、モータ１６の駆動時、及び、モータ停止時においてスイッチ１４４がユーザによって押下されると、電池残量表示部１４２は４つのＬＥＤ８１〜８４により、二次電池（Ａ、Ｂ、Ｃ）の電池残量を４段階で表示する。

図１Ａ及び図１Ｂに記載された制御回路１３は、一例として、マイコン１３１と、抵抗器Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４とコンデンサＣ２とを有する。抵抗器Ｒ２はプルアップ抵抗である。

マイコン１３１は、入力モードと出力モードとに設定可能な入出力端子Ｐ０１、Ｐ０２を有する。本実施の形態においては、入力出力端子Ｐ０１は常時、信号が入力されるモードに設定されている。

マイコン１３１は、装着されている二次電池（Ａ、Ｂ、Ｃ）から５Ｖ直流電圧が供給され駆動している。

制御回路１３は、コンデンサＣ２と抵抗器Ｒ３とによって、入出力端子Ｐ０１の保護回路（ＲＣ回路）１３０を構成している。保護回路１３０は、端子５２から入る静電気などからマイコン１３１を保護するものであり、本実施の形態においては、その一例として、抵抗器Ｒ２の抵抗値は４７ｋΩ、抵抗器Ｒ３、Ｒ４の抵抗値は共に１ｋΩ、Ｃ２の容量は０．０１μＦとしている。

二次電池Ａ、Ｂは、コードレス電工工具に直接取り付けて使用する方式の少数本の二次電池セルからなる小型の電池パックであり、二次電池Ｃは多数の二次電池セルからなる大容量の電池パックであり、ここでは、一例として、電動工具と接続ケーブルを介して接続される背負い式の電源を例示している。二次電池Ａ、Ｂは、複数の二次電池セルからなる組電池３１と、制御回路３３と、ＦＥＴ３７と、静電気保護回路３０と、端子６１、６２、６３とを有する。端子６１、６３は、それぞれプラス端子、マイナス端子であり、組電池３１の電力を供給する。端子６２は過放電等の保護信号を出力する端子である。

二次電池Ａ（電池パックＡ）を構成する組電池３１は、直列に接続された複数のリチウムイオン電池セルを有している。これにより、一例として、二次電池Ａの定格電圧は３６Ｖ、電池容量は２．０Ａｈとなる。

制御回路３３は、電池セルの電圧を監視し、電池セルの少なくとも１つが過放電であると判断した場合には、ＦＥＴ３７、端子６１を介して過放電保護信号を電動工具１に出力する。これを受けて、電動工具１のマイコン１４は、装着されている二次電池（Ａ、Ｂ、Ｃ）からの電力の供給を遮断し、装着されている二次電池（Ａ、Ｂ、Ｃ）の放電を停止させる。

ＦＥＴ３７は、通常はＯＦＦである。制御回路３３が、電池セルの少なくとも１つが過放電であると判断すると、ＦＥＴ３７をＯＮにして過放電保護信号を電動工具１に出力する。

静電気保護回路３０は、抵抗器Ｒ１、コンデンサＣ１とからなり、ＲＣ回路を構成している。保護回路３０は、端子６２から入る静電気などからＦＥＴ３７を保護している。尚、本実施の形態では抵抗器Ｒ１の抵抗値は１ｋΩ、コンデンサＣ１の容量は０．０４７μＦである。

二次電池Ｂ（電池パックＢ）の構成は、二次電池Ａと略同様の構成であるが、組電池３１の代わりに組電池３２が設けられ、コンデンサＣ１の容量が０．０１μＦである点が異なる。組電池３２は直列に接続された複数のリチウムイオン電池セルを有している。これにより、本実施の形態で例示する二次電池Ｂの定格電圧は３６Ｖ、電池容量は２．６Ａｈとなる。

本実施の形態の二次電池Ａ、Ｂは、電池容量とコンデンサＣ１の容量とが１対１で対応するように構成されている。即ち、電池容量が異なる場合には、コンデンサＣ１の容量が異なっている。

二次電池Ｃ（電池パックＣ）は、本実施の形態では、大容量の背負い式充電池であり、組電池５１と、制御回路４２と、端子６１、６３を有する。端子６１、６３の構成は二次電池Ａのそれと同じである。

組電池５１は、直列に接続された複数のリチウムイオン電池セルからなるユニットを複数有し、当該複数のセルユニットを並列に接続している。これにより、本実施の形態で例示する二次電池Ｃは、定格電圧は上記二次電池Ａ、Ｂと同様の３６Ｖであるのに対し、電池容量は大容量の２０．０Ａｈとなる。

二次電池Ｃにおける制御回路４２は、電池セルの電圧を監視し、電池セルの少なくとも１つが過放電であると判断した場合には、二次電池Ｃの内部に設けられた図示しない遮断回路により出力を遮断する。このように、二次電池Ｃは、単独で過放電に対する保護機能を有した構成が例示されている。そのため、本実施形態における二次電池Ｃでは、上記二次電池Ａ、Ｂの端子６２に相当する端子は必須ではない。

次に、電動工具１が実行する二次電池Ａ、Ｂ、Ｃを特定する処理について図３を用いて説明をする。図３は、二次電池Ａ、Ｂ、Ｃを特定する処理における、メインスイッチ１２と、モータ１６と、入出力端子Ｐ０１、Ｐ０２と、コンデンサＣとの電圧に関するタイミングチャートである。

図３のタイミングチャート（１）、（２）、（４）、（５）に示されるように、二次電池Ａ、Ｂ、Ｃのいずれかが接続され、メインスイッチ１２がＯＮされると、マイコン１３１は時刻ｔ０において一旦リセット（パワーオンリセット）され、入出力端子Ｐ０２は一定の期間出力モードとなりＬｏｗレベルを出力する。かかるＬｏｗレベルが出力されている間にコンデンサＣ２が放電される（タイミングチャート（６）〜（８））。尚、二次電池Ａ、Ｂが装着されている場合には、この期間にコンデンサＣ１も放電される。コンデンサＣ２の放電後の入出力端子Ｐ０１の電圧は５×（Ｒ３／（Ｒ２＋Ｒ３））＝５×１／（４７＋１）＝０．１Ｖ（Ｌｏｗレベル）となる。

かかる一定の期間以外では、入出力端子Ｐ０２は、ハイインピーダンス状態の入力モードに設定される。

次にマイコン１３１は入出力端子Ｐ０１を入力モード（ハイインピーダンス状態）に設定する。これにより、タイミングチャート（６）〜（８）に示されるように、コンデンサＣ２が充電される。また、二次電池Ａ、Ｂが装着されているときには、コンデンサＣ１も充電される。尚、出力端子Ｐ０２がＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルに戻った直後をｔｉとして、時刻ｔｉから時刻ｔｆまでが電池種別判定期間である。電池種別判定期間は時間ｔ３より十分長く設定されている。

マイコン１３１は、入出力端子Ｐ０１の電圧を監視し、入出力端子Ｐ０１がＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルになるまでの時間（以下、到達時間とする）を計測する。コンデンサＣ２の放電後の電圧は０．１Ｖであり、実質的に０Ｖとみなせる。尚、二次電池Ａ、Ｂのいずれかが装着されているときには、抵抗器Ｒ１と抵抗器Ｒ３との抵抗値が同じであるため、コンデンサＣ１、Ｃ２は等電位である。従って、到達時間は、ＲＣ回路３０、１３０の時定数の合計に概ね等しい。また、二次電池Ｃが装着されているときには、二次電池ＣはＲＣ回路を有さないため、到達時間はコンデンサＣ２の時定数に概ね等しい。そのため、各二次電池Ｃ、Ｂ、Ａが装着されているときの入出力端子Ｐ０１がＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルになるまでの時間をそれぞれｔ１、ｔ２、ｔ３とすると、コンデンサＣ１、Ｃ２の時定数から、時間ｔ１、ｔ２、ｔ３は以下のように概算される。
ｔ１＝ Ｒ３ × Ｃ２ ＝ ４７ｋΩ × ０．０１μＦ ＝ ４７０μｓｅｃ
ｔ２＝ Ｒ１ × Ｃ１ ＋ Ｒ３ × Ｃ２ ＝ ４７ｋΩ × （０．０１ ＋０．０１）μＦ ＝ ９４０μｓｅｃ
ｔ３＝ Ｒ１ × Ｃ１ ＋ Ｒ３ × Ｃ２ ＝ ４７ｋΩ × （０．０１ ＋ ０．０４７）μＦ ＝ ２６８０μｓｅｃ

時間ｔ１、ｔ２、ｔ３の差は二次電池側Ｃ、Ｂ、ＡのＲＣ回路の有無、および、Ｃ１の容量の違いに起因している。そのため、本実施の形態では、到達時間と、時間ｔ１、ｔ２、ｔ３とを比較することによって二次電池Ｃ、Ｂ、Ａを特定している。

即ち、マイコン１３１が、到達時間を計測し、計測した時間が時間ｔ１、ｔ２、ｔ３のいずれかの時間に対応するかを判断する。タイミングチャート（９）に示されるように、マイコン１３１は、計測した時間が時間ｔ１に対応すると判断したときには、二次電池Ｃが装着されていると判断する。同様に、マイコン１３１は、計測した時間が時間ｔ２に対応すると判断したときには、二次電池Ｂが装着されていると判断し、計測した時間が時間ｔ３に対応すると判断したときには、二次電池Ａが装着されていると判断する（タイミングチャート（１０）、（１１））。尚、マイコン１３１は、時間ｔ１、ｔ２、ｔ３と二次電池Ｃ、Ｂ、Ａとの対応関係を記憶しておき、かかる対応関係と計測した到達時間とに基づいて二次電池（Ａ、Ｂ、Ｃ）を特定している。具体的には、時間ｔ１、ｔ２、ｔ３のうち、計測した到達時間に最も近い値を対応する時間と特定し、特定した時間に対応する二次電池が現在装着されているものと判断する。かかる対応関係において、時間ｔ１、ｔ２、ｔ３の値そのものを記憶せずに例えば、各二次電池と時間間隔とを対応させて記憶させておき、記憶した時間間隔と計測した時間とから二次電池を特定するようにしてもよい。具体的には、二次電池Ｃ、Ｂ、Ａに対応する時間間隔をそれぞれ、ｔ１１〜ｔ１２、ｔ２１〜ｔ２２、ｔ３１〜ｔ３２として記憶しておき、計測した時間がいずれの時間間隔に含まれるかを判断して二次電池を特定する。例えば、計測した時間が二次電池Ｃに対応する時間間隔ｔ１１〜ｔ１２に含まれるときには、装着されている二次電池をＣと特定する。

マイコン１３１は、装着されている二次電池（Ａ、Ｂ、Ｃ）を特定した後に、モータ１６の駆動を開始する（タイミングチャート（３））。

次に、図４、５を参照して、電池残量表示部１４２における電池残量の表示方法を説明する。図４は、無負荷時の二次電池Ａ、Ｂ、Ｃの電池電圧（Ｖ）と、電池残量（Ａｈ）との関係を示したグラフである。二次電池Ａ、Ｂ、Ｃの電池電圧と、電池容量に対する電池残量の割合（以下、単に「電池残量の割合」とする）は略等しい。例えば、無負荷時の電池電圧が約３９Ｖであれば、電池残量の割合は、二次電池の種類Ａ、Ｂ、Ｃに関係なく概ね７０パーセントである。しかしながら、二次電池Ａ、Ｂ、Ｃは電池容量が異なるため、電池残量の割合が同じでも、電動工具１を使用できる時間は大きく異なる。そのため、仮に、電池容量の割合を電池残量表示部１４２に表示すると、表示が同じでも二次電池の種類に応じて使用できる残り時間が異なってしまう。これにより、ユーザが電池残量表示部１４２の表示に基づいて使用できる残り時間を予想することが難しくなる。本実施の形態では、以下に示すように、電池残量表示部１４２において、二次電池の種類と、無負荷時の電池電圧とに基づいて、実質的な使用可能時間を電池残量表示部１４２に表示している。このため、ユーザは電動工具１を使用できる残り時間を直観的に把握できる。

図５Ａに示されるように、電池電圧が４１Ｖ以下、３９．１以上のとき、即ち、電池残量の割合が１００％以下、７０％以上のときに、電池パックＡ、Ｂが装着されているときには、ＬＥＤ８１、８２を点灯させ、ＬＥＤ８３、８４を消灯させる。一方、電池パックＣが装着されているときには、ＬＥＤ８１〜８４を全て点灯させる。

図５Ｂに示されるように、電池電圧が３９．１Ｖ未満、３８．２Ｖ以上のとき、即ち、電池残量の割合が７０％未満、５５％以上のときのＬＥＤ８１〜８４の表示を示している。即ち、電池パックＡ、Ｂが装着されているときには、ＬＥＤ８１を点灯させ、ＬＥＤ８２、８３、８４を消灯させる。一方、電池パックＣが装着されているときには、ＬＥＤ８１〜８３を点灯させ、ＬＥＤ８４を消灯させる。

図５Ｃに示されるように、電池電圧が３８．２Ｖ未満、３７．３Ｖ以上のとき、即ち、電池残量の割合が５５％未満、４０％以上のときのときのＬＥＤ８１〜８４の表示を示している。即ち、電池パックＡ、Ｂが装着されているときには、ＬＥＤ８１を点灯させ、ＬＥＤ８２、８３、８４を消灯させる。一方、電池パックＣが装着されているときには、ＬＥＤ８１、８２を点灯させ、ＬＥＤ８３、８４を消灯させる。

図５Ｄに示されるように、電池電圧が３７．３Ｖ未満、３６．４Ｖ以上のとき、即ち、電池残量の割合が４０％未満、２５％以上のときのときのＬＥＤ８１〜８４の表示を示している。即ち、電池パックＡ、Ｂが装着されているときには、ＬＥＤ８１〜８４を全て消灯させる。一方、電池パックＣが装着されているときには、ＬＥＤ８１を点灯させ、ＬＥＤ８２〜８４を消灯させる。

図５Ｅに示されるように、３６．４Ｖ未満のとき、即ち、電池残量の割合が２５％未満のときには、電池パックＡ、Ｂ、Ｃの何れが装着されていても、ＬＥＤ８１〜８４を全て消灯させる。

以上のように、二次電池の種類と、無負荷時の二次電池の電池値に基づいて、ＬＥＤ８１〜８４の点灯、消灯を切り替えている。これにより、ユーザは接続された二次電池の電池容量を意識することなく、直観的に電動工具１の使用可能時間を把握することができる。

次に図６、７を用いて電動工具１のモータの回転数の設定について説明する。図６は、各二次電池Ａ、Ｂ、Ｃが装着されたときの、モータ１６の回転数Ｎ（１／ｍｉｎ）とトルクＴ（Ｎｍ）との関係であるＮＴ曲線と、モータ１６に取り付けられた図示せぬファンの特性を示すファンの負荷曲線とを示している。ＮＴ曲線は、各二次電池Ａ、Ｂ、Ｃが装着されたときのモータ１６の特性を示しており、二次電池Ａ、Ｂ、Ｃの内部抵抗により異なる。尚、容量の大きい二次電池は一般的に内部抵抗が小さくなる。本実施の形態おいては、二次電池Ａ、Ｂの内部抵抗は同程度であり、ＮＴ曲線は略一致しているのに対し、二次電池Ｃは大幅に大きなＮＴ曲線となっている。よって、図６から明らかなように、二次電池Ｃに関するＮＴ曲線、および、二次電池Ａ、Ｂに関するＮＴ曲線と、ファンの負荷曲線の関係から、二次電池Ｃが装着されたときの方が、二次電池Ａ、Ｂが装着されたときよりも大きな動作点間隔でモータ１６を駆動することができる。

各二次電池Ａ、Ｂ、ＣにおけるＮＴ曲線上の回転数とトルクとを（Ｎ，Ｔ）とすると、モータ１６の回転数を特定の値Ｎに設定したときに、出力可能なトルクはＴ以下になる。例えば、二次電池ＣのＮＴ曲線上において、回転数Ｎ５のときにトルクはＴ５以下である。従って、二次電池Ｃが装着されているときには、電動工具１が回転数Ｎ５に設定されているときにはトルクはＴ５以下になる。実際のファンの回転数とトルクとは、ファンの負荷曲線のようになる。例えば、二次電池Ｃが装着されているときに、回転数がＮ５に設定されていれば、トルクはＴ５′になる。また、二次電池Ａ、Ｂが装着されている場合には、回転数をＮ５に設定しても、ファンの負荷曲線上のトルクＴ５′を出力することができないため、モータ１６の回転数はＮ４近傍から上昇せず、従って、Ｎ５まで回転しない。そのため、単純に二次電池の種類によらずに一律にモータの回転数を設定した場合、二次電池Ａ、Ｂが装着されている場合には、モータ１６は回転数Ｎ４を超えて回転することができない。よって、ユーザが、スイッチ１４３を押下して回転数をＮ４からＮ５に一段上昇させようとした場合、モータ１６の回転数が十分に上昇しないため、Ｎ５の動作点で動作がされていないと感じる可能性がある。

上記のような問題が発生するのを防止するため、本実施の形態では、図７の表に示されるように、装着されている二次電池Ａ、Ｂ、Ｃに応じて、異なるモータ１６の回転数を設定している。即ち、二次電池Ａ、Ｂが装着されているときの１段階目から４段階目までのモータ１６の回転数をそれぞれＮ０、Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３とし、ブーストモードでのモータ１６の回転数をＮ４としている。一方、電池パックＣが装着されているときの１段階目から４段階目までのモータ１６の回転数をそれぞれＮ１、Ｎ２、Ｎ３、Ｎ４とし、ブーストモードでのモータ１６の回転数をＮ５としている。ここで、Ｎ０〜Ｎ５は、Ｎ０＜Ｎ１＜Ｎ２＜Ｎ３＜Ｎ４＜Ｎ５の関係を満たしている。

上記のように設定することにより、二次電池Ａ、Ｂが装着されているときには、回転数は二次電池Ａ、Ｂの特性に合わせて、Ｎ０からＮ４までに設定されている。従って、ユーザは、回転数Ｎ０からＮ４まで５段階で回転数を調節することが可能になる。また、二次電池Ｃが装着されているときには、二次電池Ｃの特性に合わせて、Ｎ１からＮ５までに設定されている。従って、本実施の形態の構成では、二次電池の容量により得られる最大風量は異なるが、ユーザは、各々の二次電池に対応した段階で、回転数Ｎ１からＮ５まで５段階で回転数を調節することが可能になり、操作上の違和感を与える可能性が低くなる。また、装着されている二次電池Ａ、Ｂの最高回転数は、実質的に図６におけるＮ４であり、二次電池Ｃの最高回転数は実質的に図６におけるＮ５である。従って、容量の異なる二次電池Ａ、Ｂ、Ｃのいずれを装着した場合であっても、それぞれの最高回転数をブーストモードで使用することができる。

以上の本実施の形態の電動工具１によれば、二次電池に設けられたＲＣ回路の時定数に関する情報を、電動工具のマイコン１３１の入出力端子Ｐ０１がＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルになるまでの時間を測定することによって判別している。また、かかる二次電池の種類の特定に使用される端子６２、５２、保護回路３０、１３０は過放電保護信号の送信、取得に用いられている。即ち、本発明の二次電池の容量を特定する構成は、過放電保護信号の送信、取得に用いられる構成を利用しているため、新たに特別な素子や端子を追加する必要がなく、容易に従来の構成と互換性を有する構成とすることができる。これにより、二次電池の種類を特定するために必要なコストの増大を大幅に抑えることが可能になる。

また、入出力端子Ｐ０１がＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルになるまでの時間を測定することで、二次電池Ａ、Ｂ、Ｃの種類を特定している。この構成は、単に、マイコン１３１に実行させる動作を追加するものであり、制御回路１３に識別にかかる大掛かりな回路構成を追加することなく二次電池Ａ、Ｂ、Ｃの種類を特定できる点で有益である。

マイコン１３１は、時間ｔ１、ｔ２、ｔ３と二次電池Ｃ、Ｂ、Ａとの対応関係を記憶しておき、かかる対応関係と計測した時間とに基づいて二次電池（Ａ、Ｂ、Ｃ）を特定している。このため、確実に二次電池の種類を特定することができ、また、マイコン１３１に記憶させる対応関係を修正するのみであらゆる二次電池に対応することができる。

上記実施の形態は、好適な一実施形態の例を示したものにすぎず、本発明は例示した実施の形態の内容に限定されず、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。

本実施の形態では、３種類の二次電池Ａ、Ｂ、Ｃの電池容量を識別する例を示したが、識別する二次電池の種類は３種類に限られず、例えば二次電池の種類や容量、電圧等、識別すべき構成が３種類以上であってもよい。このような場合には、各二次電池の電池容量等の識別すべき要素と、そのコンデンサＣ１の容量とが１対１で対応するように二次電池を構成する。一方、マイコン１３１は、各二次電池における時定数（自身のＲＣ回路１３０の時定数と、二次電池１３０のＲＣ回路３０との合計）との対応関係を記憶しておく。電動工具１は、計測した到達時間と、当該対応関係に基づいて、二次電池の種類を特定する。

モータ１６の回転数は、ブーストモードを含めて５段階に切り替え可能な例を示したが、必ずしも５段階に切り替え可能である必要はなく、５段階より多くても少なくてもよい。

本実施の形態では、ブーストモードにおいて二次電池によって決まる最高回転数でモータ１６を回転させる例を示したが、必ずしもブーストモードで当該最高回転数を利用する必要はない。例えば、二次電池の種類によっては、ブーストモードにおいても当該最高回転数を使用しないように回転数を抑制する構成としてもよい。このような構造は、例えば、長時間連続駆動が可能な大容量の二次電池を接続した場合に、電動工具のモータや回路素子、若しくは、二次電池の発熱を減らすことが可能であり、また、総使用時間が長くなるように制御することも可能である。

電池残量表示部１４２は、上記実施の形態では、４つのＬＥＤ８１〜８４によって電池残量を表示していたが、表示手段はＬＥＤに限定されるものではなく、液晶や有機ＥＬ素子等、任意の表示手段を採用することができる。また、ＬＥＤを採用した場合、その数は４つに限られない。例えば、ＬＥＤの数を４つより多くすれば、よりきめの細かい電池残量に関する情報をユーザに提示可能になるし、４つより少なくすれば、コストを抑えることができる。また、複数の色を発光することができる素子を用いて、残量に応じて色が変わる構成等としてもよい。さらに、本実施の形態では、視認性を有する表示手段を例示したが、表示手段に加えて、若しくは、表示手段に代えて、音によって使用者に通知を行う構成であってもよく、この場合、音の高さや旋律等により電池残量を伝える構成が好適である。なお、電池残量を案内するタイミングは、上記実施の形態で例示した電動工具の駆動時、及び、スイッチ１４４の押下時に限定されるものではなく、二次電池を接続した直後や、電動工具の駆動後の所定時間等を任意に設定することが可能であり、また、複数のタイミングに案内を行う構成であってもよい。

上記の実施の形態では電動工具１としてブロアを例示して説明したが、本発明は必ずしもブロアである必要がないことは当業者にとって明らかである。例えば、電動工具１は、空気を吸引し落ち葉などを集塵する集塵機（クリーナ、バキューム等）であってもよく、電動の剪定はさみ、ハンマードリル、刈り払い機、ヘッジトリマー、チェーンソーなどであってもよい。特に、集塵機や、電動の剪定はさみ、ハンマードリルなどは、高い回転数での動作することが要求されるため、電池の種類を特定し、モータ１６を高い回転数に設定することで使い勝手が向上する。

１ コードレス電動工具１
Ａ、Ｂ、Ｃ 二次電池
１３ 制御回路
１３１ マイコン
１３０ 保護回路
３０ 静電気保護回路

Claims (7)

1. 二次電池の過放電保護信号出力端子と接触し、前記二次電池からの過放電保護信号を取得する過放電保護信号入力端子と、
   前記二次電池内において過放電保護信号出力端子と接続されるＲＣ回路の時定数に関する情報を、前記過放電保護信号入力端子を介して取得し、前記時定数に関する情報に基づいて前記二次電池の種類を特定する制御手段とを有することを特徴とする電動工具。
2. 駆動部、及び、駆動制御部をさらに有し、
   前記制御手段は、前記過放電保護信号を取得したときに、前記駆動制御部により前記駆動部への電力供給を遮断することを特徴とする請求項１に記載の電動工具。
3. 前記ＲＣ回路の時定数が互いに異なる複数種類の二次電池を選択的に装着可能な装着手段を有し、
   予め前記制御手段に記憶された前記時定数に関する情報と前記二次電池の種類との対応関係と、取得した前記時定数に関する情報とに基づいて前記装着手段に装着されている前記二次電池の種類を特定することを特徴とする請求項１または２に記載の電動工具。
4. 前記制御手段は、入力モードと出力モードとに対応する端子を有し、前記過放電保護信号入力端子は前記入力モードと出力モードに対応する端子の双方と接続され、
   前記制御手段は、前記過放電保護信号入力端子を介して前記ＲＣ回路のコンデンサを充電した後、前記時定数に関する情報を取得することを特徴とする請求項１乃至３に記載の電動工具。
5. 前記ＲＣ回路の時定数が互いに異なる複数種類の二次電池は、定格電圧が同じで、容量が互いに異なり、
   前記制御手段は、特定した前記二次電池の種類に基づいて、前記二次電池の容量を特定し、特定した前記容量に基づいて前記駆動部の回転数を設定することを特徴とする請求項３又は４に記載の電動工具。
6. 前記二次電池の残量に関する情報を表示する表示部をさらに有し、
   前記制御手段は、特定した前記二次電池の種類に基づいて、前記二次電池の容量を特定し、特定した前記容量に基づいて、前記二次電池の残量を特定し、前記残量に関する情報を前記表示部に表示させることを特徴とする請求項３乃至５に記載の電動工具。
7. 電動工具は、空気を吐出可能なブロアであることを特徴とする請求項１乃至６に記載の電動工具。
   

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