JP2017001121A - 器具本体および電動機械器具 - Google Patents

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Abstract

【課題】バッテリの温度検出における検出誤差を低減し、電動工具の使用感が損なわれ難い器具本体および電動機械器具を提供する。
【解決手段】電動工具1(工具本体5)は、モータ20への通電電流Idの影響によるバッテリ温度T1の変動量を低減するように、バッテリ30における温度異常の判定方法を、モータ20への通電電流Idの電流値Imに基づいて補正する。つまり、電流値Imに基づいてバッテリ温度T1を補正して補正後温度Trを得て(S170、S180,S190)、その補正後温度Trを用いてバッテリ30の温度が異常であるか否かの判定処理(S200)を行う。このように、バッテリ30の温度が異常であるか否かの判定方法を補正することで、検出した温度情報(バッテリ温度T1)と実際のバッテリ30の温度との誤差を低減できる。
【選択図】 図3

Description

本発明は、バッテリパックを着脱可能で、バッテリパックから供給される電力により駆動するモータを有する器具本体、および、器具本体とバッテリパックとを備える電動機械器具に関する。
器具本体とバッテリパックとを備える電動機械器具が知られている。
器具本体としては、バッテリパックを着脱可能で、バッテリパックから供給される電力により駆動するモータを有するものが知られている。
このような器具本体には、バッテリパックに備えられるサーミスタ(温度検出部)の抵抗値に基づいてバッテリの温度を検出して、その検出温度に基づいてモータの通電制御を行う構成のものがある(特許文献1)。具体的には、バッテリの温度が基準温度を超える場合に、バッテリパックからモータに供給される電流量を低下する。
これにより、高温によってバッテリに過大な負担がかかることを抑制でき、バッテリパックの寿命を長期化することができる。
特開2005−269747号公報
しかし、器具本体にてバッテリの温度を検出するにあたり、サーミスタの抵抗値に応じて変化する電圧(サーミスタ電圧)を検出するための通電経路と、モータへの通電電流の通電経路とが、少なくとも一部で重複する構成である場合、サーミスタ電圧は、バッテリの温度のみならず、モータへの通電電流の影響により変動することがある。
つまり、サーミスタ電圧を検出するための通電経路のうち、モータへの通電電流の通電経路と重複する部分では、モータへの通電電流による電圧降下も生じてしまい、サーミスタ電圧の検出値がその電圧降下の影響により変動することがある。そのようなサーミスタ電圧の検出値に基づき検出した温度は、実際のバッテリの温度とは異なる値を示すことになる。
このような誤差の影響により、検出温度が実際のバッテリ温度よりも高くなると、通電電流の低下(制限)が不要な状況下であるにも関わらず、バッテリの温度が高温であると誤判定されて、通電電流を低下(制限)する制御などが実行される場合がある。このような制御が行われると、電動機械器具の使用者にとっては、思い通りの操作を行うことができなくなり、電動機械器具の使用感を損なう虞がある。
そこで、本発明は、バッテリの温度検出における検出誤差を低減し、電動工具の使用感が損なわれ難い器具本体および電動機械器具を提供することを目的とする。
本発明の1つの局面における器具本体は、バッテリパックとともに電動機械器具を構成する器具本体であって、バッテリパックを着脱可能に構成されるとともに、モータと、正
極端子と、負極端子と、器具側信号端子と、モータ制御部と、温度情報検出部と、異常判定部と、電流検出部と、補正部と、を備える。
なお、バッテリパックは、バッテリと、バッテリの温度に応じて抵抗値が変化するように構成された温度検出部と、温度検出部の抵抗値の変化に応じて電圧値が変化する温度信号を出力するバッテリ側信号端子と、を備える。
モータは、バッテリパックから供給される電力により駆動する。正極端子は、バッテリパックの装着時にバッテリパックの正極に接続される。負極端子は、バッテリパックの装着時にバッテリパックの負極に接続されるとともに、前記モータへの通電経路の基準電位となる端子である。器具側信号端子は、バッテリパックの装着時にバッテリパックのバッテリ側信号端子に接続される。
モータ制御部は、モータを駆動制御する。
温度情報検出部は、基準電位を基準として器具側信号端子に生じる電圧値である温度検出電圧値に基づいてバッテリの温度を示す温度情報を検出するように構成されている。異常判定部は、温度情報と、バッテリの温度異常を判定するための温度判定基準値と、の比較結果に基づいて、バッテリの温度が異常であるか否かを判定するように構成されている。
電流検出部は、モータへの通電電流の電流値を検出するように構成されている。
補正部は、通電電流の影響による温度情報の変動量を低減するように、電流値に基づいて異常判定部での判定方法を補正するように構成されている。
そして、器具本体およびバッテリパックのうち少なくとも一方には、温度検出部に対して電流通電または電圧印加するよう構成された温度信号生成部が備えられる。
この器具本体は、バッテリパックが装着された状態において、温度検出電圧値を取得するための通電経路とモータへの通電電流の通電経路とが、負極端子を含む一部の通電経路で重複する構成となるため、温度検出電圧値は、バッテリの温度のみならず、モータへの通電電流の影響により変動することがある。このため、温度情報検出部にて温度検出電圧値に基づいて検出される温度情報は、モータへの通電電流の影響により、実際のバッテリの温度とは異なる値となる(換言すれば、誤差が生じる)場合がある。
これに対して、この器具本体は、電流検出部および補正部を備えており、モータへの通電電流の影響による温度情報の変動量を低減するように、モータへの通電電流の電流値に基づいて異常判定部での判定方法を補正する。このように異常判定部での判定方法を補正することで、検出した温度情報と実際のバッテリの温度との誤差を低減できる。
また、これにより、異常判定部における異常判定精度(バッテリの温度が異常であるか否かの判定精度)が低下することを抑制できる。
よって、上述の器具本体によれば、バッテリ温度の検出精度の低下を抑制できるとともに、異常判定部における異常判定精度の低下を抑制できるため、不必要な異常対応処理(例えば、モータへの通電電流の制限または通電停止)が行われることを抑制でき、使用者による使用感が損なわれることを抑制できる。
なお、温度信号は、例えば、温度検出部に対して電流通電または電圧印加することで生成できる。温度検出部に対して電流通電または電圧印加するよう構成された温度信号生成部は、器具本体に備えてもよく、バッテリパックに備えてもよい。
次に、上述の器具本体においては、補正部は、通電電流の影響による温度情報の変動量
を低減するように、電流値に基づいて温度判定基準値を補正してもよい。
つまり、モータへの通電電流の電流値に基づいて異常判定部での判定方法を補正する手法の1つとして、電流値に基づいて温度判定基準値を補正する手法が挙げられる。
そして、このような器具本体においては、補正部は、モータへの通電電流の電流値が大きくなるに従い温度判定基準値が高くなるように、温度判定基準値を補正してもよい。
つまり、モータへの通電電流の電流値が大きいほど、その通電電流の影響による温度情報の変動量が大きくなり、検出した温度情報と実際のバッテリの温度との誤差が大きくなる。そこで、モータへの通電電流の電流値が大きくなるに従い温度判定基準値が高くなるように、温度判定基準値を補正することで、バッテリ温度の誤判断を抑制することができる。
次に、上述の器具本体においては、補正部は、通電電流の影響による温度情報の変動量を低減するように、電流値に基づいて温度情報を補正してもよい。
つまり、モータへの通電電流の電流値に基づいて異常判定部での判定方法を補正する手法の1つとして、電流値に基づいて温度情報を補正する手法が挙げられる。
そして、このような器具本体においては、補正部は、モータへの通電電流の電流値が大きくなるに従い温度情報が示すバッテリの温度が低くなるように、温度情報を補正してもよい。
つまり、モータへの通電電流の電流値が大きいほど、その通電電流の影響による温度情報の変動量が大きくなり、検出した温度情報と実際のバッテリの温度との誤差が大きくなる。そこで、モータへの通電電流の電流値が大きくなるに従い温度情報が示すバッテリの温度が低くなるように、温度情報を補正することで、バッテリ温度の誤判断を抑制することができる。
次に、上述の器具本体においては、補正部は、モータへの通電電流の電流値の採りうる数値範囲を分割してなる複数の電流領域毎に、異常判定部での判定方法における補正方法がそれぞれ定められており、複数の電流領域の個数は16個以下であってもよい。
このように、複数の電流領域毎に異常判定部での判定方法の補正方法が定められることで、それぞれの電流領域毎に適切な補正方法を設定することが可能となる。また、複数の電流領域の個数を16個以下に設定することで、補正部での補正処理の複雑化を低減でき、処理負荷が過大となるのを抑制できる。
次に、上述の器具本体においては、モータ制御部は、異常判定部にてバッテリの温度が異常であると判定されると、モータへの通電電流の低減またはモータへの通電停止を実行してもよい。
このような構成の器具本体は、誤差の影響により検出温度が実際のバッテリ温度よりも高くなると、通電電流の低減または通電停止が不要な状況下であるにも関わらず、バッテリの温度が高温であると誤判定されて、通電電流の低減または通電停止が実行される場合がある。
これに対して、この器具本体は、上述のように、電流検出部および補正部を備えており、バッテリ温度の検出精度の低下を抑制できるとともに、異常判定部における異常判定精度の低下を抑制できるため、不必要な処理(モータへの通電電流の低減または通電停止)が行われることを抑制でき、使用者による使用感が損なわれることを抑制できる。
次に、本発明の他の局面における電動機械器具は、器具本体とバッテリパックとを備える電動機械器具であって、器具本体は、上述の器具本体で構成されている。
また、バッテリパックは、バッテリと、バッテリの温度に応じて抵抗値が変化するように構成された温度検出部と、温度検出部の抵抗値の変化に応じて電圧値が変化する温度信号を出力するバッテリ側信号端子と、を備える。
この電動機械器具は、上述の器具本体と同様に、バッテリ温度の検出精度の低下を抑制できるとともに、異常判定部における異常判定精度の低下を抑制できるため、不必要な異常対応処理(例えば、モータへの通電電流の制限または通電停止)が行われることを抑制でき、使用者による使用感が損なわれることを抑制できる。
本発明の器具本体および電動機械器具によれば、バッテリ温度の検出精度の低下を抑制できるとともに、異常判定部における異常判定精度の低下を抑制できるため、不必要な異常対応処理(例えば、モータへの通電電流の制限または通電停止)が行われることを抑制でき、使用者による使用感が損なわれることを抑制できる。
電動工具としてのインパクトドライバの外観を示す斜視図である。 電動工具における工具本体およびバッテリパックの電気的構成を示すブロック図である。 第1実施形態におけるモータ制御処理の処理内容を表すフローチャートである。 第2実施形態におけるモータ制御処理の処理内容を表すフローチャートである。 第2実施形態における補正データテーブルを示す説明図である。 第3実施形態におけるモータ制御処理の処理内容を表すフローチャートである。 第4実施形態におけるモータ制御処理の処理内容を表すフローチャートである。 第4実施形態における補正データテーブルを示す説明図である。 第2電動工具における第2工具本体および第2バッテリパックの電気的構成を示すブロック図である。
以下に本発明の実施形態を図面と共に説明する。
[1.第1実施形態]
[1−1.全体構成]
図1に示すように、本実施形態の電動工具1は、インパクトドライバとして構成されている。
より具体的には、電動工具1は、工具本体5およびバッテリパック6を備えている。
工具本体5は、バッテリパック6を着脱可能に構成される。工具本体5は、半割ハウジング2,3を組み付けることにより形成されており、当該工具本体5の下方には、ハンドル部4が延設されている。バッテリパック6は、このハンドル部4の下端に着脱可能に装着されている。
工具本体5の後部には、当該電動工具1の駆動源となるモータ20を収納するモータ収納部7が設けられており、モータ収納部7よりも前方には、モータ20の回転を工具先端側へ伝達するための複数種類の伝達機構(図示略)が収納されている。そして、工具本体
5の先端には、工具要素の一例である図示しない工具ビット(例えばドライバビット)を装着するためのスリーブ8が突設されている。
また、工具本体5におけるハンドル部4の上端前方側には、モータ20を回転駆動させて電動工具1を動作させるために当該電動工具1の使用者(操作者)がハンドル部4を握った状態で操作可能な、トリガスイッチ62(起動スイッチ62)が設けられている。また、工具本体5におけるハンドル部4の上端中央部には、モータ20の回転方向を切り替えるための正逆切替スイッチ11が設けられている。
バッテリパック6には、所定の直流電圧を発生させる二次電池セルが直列に接続されてなる、バッテリ30が内蔵されている。そして、ハンドル部4内には、バッテリパック6内のバッテリ30から電源供給を受けて動作し、トリガスイッチ62の操作量に応じてモータ20を回転させるためのモータ制御装置47(後述する制御マイコン64、モータ駆動部65、電流検出部68などを備える制御装置。図2参照。)が収納されている。
モータ20は、トリガスイッチ62が少しでも引き操作されたらすぐ回転を始めるのではなく、引き始めから所定量(わずかな量ではあるが)引き操作されるまでは回転しない。そして、引き操作が所定量を超えるとモータ20が回転し始め、その後、引き量に応じて(例えば引き量に比例して)モータ20の回転数(回転速度)が上昇していく。そして、所定の位置まで引かれたところで(例えば完全に引き切ったところで)、モータ20の回転数は、設定されている回転数上限に達する。
また、工具本体5におけるトリガスイッチ62の上部には、当該電動工具1の前方に光を照射するための照明LED9が設けられている。この照明LED9は、使用者がトリガスイッチ62を操作したときに点灯するものである。
また、ハンドル部4の下端側には、電動工具1における各種設定値の表示や設定変更操作の受け付け、バッテリ30の残量の表示などの、各種情報表示および操作入力受付を行うための、操作・表示パネル16が設けられている。なお、操作・表示パネル16の具体的構成の説明については省略する。
[1−2.バッテリパック]
次に、バッテリパック6の具体的構成について、図2を用いて説明する。
図2に示すように、バッテリパック6は、工具本体5に装着されたときに工具本体5と電気的に接続される端子として、正極端子21、負極端子22、およびバッテリ側温度信号端子25を備えている。また、バッテリパック6には、バッテリ30が収容されている。
工具本体5にバッテリパック6が装着された場合には、バッテリ30から正極端子21および負極端子22を介して、モータ20への通電電流Idが流れることで、電動工具1にモータ駆動用電力が供給される。
バッテリ30は、充放電可能な複数の二次電池セル(以下単に「セル」という)が直列接続された構成となっている。具体的に、本実施形態では、バッテリ30は、第1セル30a、第2セル30b、及び第3セル30cの3つのセルが直列接続された構成となっている。
バッテリ30の正極(即ち第3セル30cの正極)は正極端子21に接続され、バッテリ30の負極(即ち第1セル30aの負極)は負極端子22に接続されている。なお、本実施形態のバッテリ30は、リチウムイオン二次電池である。
また、バッテリパック6の内部には、サーミスタ35が設けられている。サーミスタ35は、バッテリ30の温度(バッテリ温度)を検出することを目的として、バッテリ30の近傍(例えば何れかのセルの近傍)に設けられている。サーミスタ35の一端は負極端子22に接続され、他端はバッテリ側温度信号端子25に接続されている。
バッテリパック6が工具本体5に装着されると、バッテリパック6のバッテリ側温度信号端子25は、工具本体5の工具側温度信号端子45に接続される。工具本体5においては、工具側温度信号端子45は、制御マイコン64に接続されると共に、温度信号生成部69の抵抗66の一端に接続されている。抵抗66の他端には、所定の直流電圧値の電源電圧Vccが印加されている。
このような構成により、バッテリパック6が工具本体5に装着されると、工具本体5の抵抗66とバッテリパック6のサーミスタ35との直列回路が形成され、この直列回路に工具本体5の電源電圧Vccが印加される。そして、電源電圧Vccが抵抗66とサーミスタ35によって分圧された分圧値、即ちサーミスタ35の両端の電圧が、バッテリ30の温度を示す信号(以下「バッテリ温度検出信号Vad」ともいう)としてバッテリパック6のバッテリ側温度信号端子25から出力され、工具本体5において工具側温度信号端子45を介して制御マイコン64へ入力される。工具本体5の制御マイコン64は、その入力されるバッテリ温度検出信号Vadに基づいて、バッテリ30の温度を取得、認識することができる。
なお、後述するように、工具本体5において、モータ20への通電電流Idが流れる回路のグランドGND(基準電位)と、サーミスタ35への通電を行う回路のグランドGNDとは、共通化されている。そのため、バッテリ30からモータ20への通電電流Idが流れているときに工具本体5の制御マイコン64において認識されるバッテリ温度検出信号Vadの値は、サーミスタ35の両端電圧の値のみではなく、その両端電圧に、モータ20への通電電流Idに起因する電圧降下分が加味された値となる。
[1−3.電動工具]
図2に示すように、電動工具1は、バッテリパック6と、工具本体5とを備える。工具本体5は、バッテリパック6を着脱可能に構成されている。なお、図2は、工具本体5にバッテリパック6が装着された場合の電気的な構成を示している。
工具本体5は、正極端子41と、負極端子42と、工具側温度信号端子45と、を備えている。バッテリパック6が工具本体5に装着されると、図2に示すように、各正極端子21,41が電気的に導通し、各負極端子22,42が電気的に導通し、バッテリ側温度信号端子25と工具側温度信号端子45が電気的に導通する。
工具本体5は、図2に示すように、モータ20と、トリガスイッチ62と、制御マイコン64と、モータ駆動部65と、電源回路67と、電流検出部68と、温度信号生成部69と、を備える。
正極端子41からモータ20を経て負極端子42に至る通電経路において、モータ20の下流側にモータ駆動部65および電流検出部68が設けられている。トリガスイッチ62は、電動工具1の使用者により操作されるスイッチである。
電源回路67は、バッテリ30からのバッテリ電圧が入力されると、そのバッテリ電圧を所定電圧値の電源電圧Vccに降圧して出力する。電源回路67で生成される電源電圧Vccは、制御マイコン64や温度信号生成部69を含む、工具本体5の各部の動作用電
源として用いられる。
制御マイコン64は、トリガスイッチ62の操作状態を検出し、その検出結果に基づいて使用者の指令内容を判定する。電流検出部68は、正極端子21からモータ20を介して負極端子22に流れる通電電流Idを検出し、その通電電流Idの電流値を示す信号を制御マイコン64へ出力する。
温度信号生成部69は、抵抗66を備える。抵抗66の一端は、電源電圧Vccが供給される制御電源ラインに接続されていて電源電圧Vccが印加されている。抵抗66の他端は、工具側温度信号端子45に接続されている。工具本体5にバッテリパック6が装着された状態では、抵抗66の他端は、工具側温度信号端子45、及びバッテリパック6のバッテリ側温度信号端子25を介して、サーミスタ35の一端に接続される。
つまり、温度信号生成部69は、サーミスタ35に対して電流通電または電圧印加するよう構成されている。温度信号生成部69によりサーミスタ35に対して電流通電または電圧印加が行われることで、電源電圧Vccが抵抗66とサーミスタ35によって分圧された分圧値、即ちサーミスタ35の両端の電圧が、バッテリ30の温度を示す信号(バッテリ温度検出信号Vad)として生成される。
このような構成により、バッテリパック6のサーミスタ35からバッテリ側温度信号端子25を介して工具本体5の工具側温度信号端子45にバッテリ温度検出信号Vadが入力される。そして、工具側温度信号端子45に入力されたバッテリ温度検出信号Vadは、制御マイコン64に入力される。
なお、工具側温度信号端子45から制御マイコン64への信号経路上にフィルタ回路などを設けて、バッテリ温度検出信号Vadから雑音成分(例えば所定周波数以上の高周波成分)を除去してもよい。あるいは、制御マイコン64が、工具側温度信号端子45から入力されたバッテリ温度検出信号VadをA/D変換した後に、デジタル信号としてのバッテリ温度検出信号Vadから雑音成分(例えば所定周波数以上の高周波成分)を除去するフィルタ処理を実行する構成としてもよい。
制御マイコン64は、CPU64a、ROM64b、RAM64c、I/Oなどを備えたマイクロコンピュータである。制御マイコン64は、トリガスイッチ62がオンされたことを検出すると、トリガスイッチ62の操作量に応じた目標回転数でモータ20を回転させるべく、その目標回転数に応じた駆動指令をモータ駆動部65へ出力する。駆動指令は、本実施形態では、デューティ比を示す指令である。
モータ駆動部65は、制御マイコン64から駆動指令が入力されると、その駆動指令が示すデューティ比にてスイッチ(図示省略)をオン・オフしてモータ20への通電電流Idを通電・遮断することで、モータ20を駆動する。
なお、モータ20は、本実施形態ではブラシ付き直流モータであるが、これはあくまでも一例である。また、モータ駆動部65に備えられるスイッチは、本実施形態ではNチャネルMOSFETであるが、これもあくまでも一例である。
モータ20が回転すると、その回転駆動力によって、工具要素(スリーブ8、図1参照)が動作し、これにより電動工具としての機能が発揮される。トリガスイッチ62がオフされると、制御マイコン64は駆動指令の出力を停止し、これによりモータ駆動部65がスイッチをオフして通電電流Idを遮断することで、モータ20が停止する。
つまり、制御マイコン64は、バッテリパック6が工具本体5に装着されると、使用者によるトリガスイッチ62の操作状態に応じてモータ20の駆動制御するためのモータ制御処理を実行する。
また、モータ制御処理では、バッテリ温度検出信号Vadに基づき検出されるバッテリ温度T1を用いて、バッテリ30の温度が異常であるか否かを判定し、その判定結果をモータ20の駆動制御に利用している。具体的には、バッテリ温度T1が所定の温度判定基準範囲(詳細には、後述する低温側閾値Taよりも大きく、かつ高温側閾値Tbよりも小さい温度範囲)を逸脱した場合には、バッテリ30の温度が異常であると判定して、トリガスイッチ62がオンされていても、モータ20への通電停止を強制的に実行するように、モータ駆動部65を制御する。
なお、モータ制御処理の処理内容については、後述する。
[1−4.温度信号と通電電流との関係]
工具本体5において、工具側温度信号端子45から入力されるバッテリ温度検出信号Vadはアナログ信号であり、制御マイコン64は、バッテリ温度検出信号Vadを含む各種アナログ信号に基づいて、モータ制御処理を含む各種処理を実行する。即ち、制御マイコン64は、各アナログ信号について、グランドGNDを基準とする電圧値を検出し、その検出値に基づいて各種処理を行う。
ここで、制御マイコン64が各アナログ信号を処理する際の基準となるグランドGNDは、モータ20への通電電流Idを検出する電流検出部68のグランドGNDと同じである。即ち、モータ20への通電電流Idの検出用のグランドGNDと、アナログ信号処理用のグランドGNDが、共通化されている。
そのため、バッテリ30からモータ20への通電電流Idが通電されているときに制御マイコン64に入力されるアナログ信号には、グランドGNDが共通化されていることに起因した誤差が含まれる。
具体的には、工具本体5にバッテリパック6が装着されると、工具本体5の電源回路67から、温度信号生成部69の抵抗66、工具側温度信号端子45、バッテリパック6のバッテリ側温度信号端子25、サーミスタ35、バッテリパック6の負極端子22、工具本体5の負極端子42、及びグランドGNDを経て電源回路67に至る通電経路が形成される。この通電経路は、バッテリ温度検出信号Vadを生成するための通電経路である。
この通電経路のグランドGNDは、モータ20への通電電流用のグランドGNDと共通化されている。そのため、バッテリ30からモータ20への通電電流Idが通電されているとき、この通電経路の一部(地点Caから負極端子42および負極端子22を介して地点Cbに至るまでの区間)には、電源回路67からの電源電圧Vccに基づく電流だけでなく、バッテリ30からモータ20への通電電流Idも流れる。
つまり、モータ20への通電が行われている間、制御マイコン64がグランドGNDを基準に検出するバッテリ温度検出信号Vadの値(工具側温度信号端子45から入力されるバッテリ温度検出信号Vadの値)は、純粋なサーミスタ35の両端電圧ではなく、サーミスタ35の両端電圧に対して上記区間の両端電圧(換言すれば、モータ20への通電電流Idに起因する上記区間での電圧降下分)が加算された値となる。よって、バッテリ温度検出信号Vadに基づいて取得されるバッテリ温度T1には、モータ20への通電電流Idに起因する誤差が含まれてしまうことになる。
このため、そのように誤差が含まれているバッテリ温度T1に基づいて、バッテリ30
の温度を判定すると、誤判定が生じる虞がある。例えば、モータ制御処理において、実際には異常状態ではない(例えばバッテリ温度が正常)にもかかわらず異常状態(例えばバッテリ温度が高温又は低温)と判断されてしまったり、逆に実際は異常状態になっているにもかかわらず異常状態と判断されなかったりするおそれがある。
そこで、本実施形態のモータ制御処理は、バッテリ温度検出信号Vadを用いて検出されるバッテリ温度T1に基づきバッテリ30の温度が異常であるか否かを判定するにあたり、その判定方法をモータ20への通電電流Idの電流値に基づいて補正するように構成されている。具体的には、モータ20への通電電流Idの影響によるバッテリ温度検出信号Vad(もしくはバッテリ温度T1)の変動量を低減するように、モータ20への通電電流Idの電流値に基づいて、バッテリ30における温度異常の判定方法を補正する。
判定方法の補正方法は、種々の方法を採用できるが、本実施形態では、バッテリ温度検出信号Vadを用いて検出したバッテリ温度T1を、モータ20への通電電流Idの電流値に基づいて補正する方法を採用している。
[1−5.モータ制御処理]
次に、電動工具1(工具本体5)の制御マイコン64が実行するモータ制御処理について説明する。図3は、モータ制御処理の処理内容を表すフローチャートである。
工具本体5の制御マイコン64は、工具本体5にバッテリパック6が装着されたことを検出すると、モータ制御処理を開始する。具体的には、制御マイコン64のCPU64aが、ROM64bまたはRAM64cに記憶されているモータ制御処理のプログラムを読み込んで実行する。
モータ制御処理が開始されると、まず、S110(Sはステップを表す)では、トリガスイッチ62(起動スイッチ62)がオンされたか否かを判定しており、肯定判定するとS120に移行し、否定判定すると同ステップを繰り返し実行することで待機する。
S110で肯定判定されてS120に移行すると、S120では、バッテリ温度T1を検出する。具体的には、抵抗66の抵抗値、電源電圧Vccの電圧値およびバッテリ温度検出信号Vadの電圧値に基づいてサーミスタ35の抵抗値を演算し、さらに、演算結果の抵抗値および「サーミスタ35の抵抗値−温度特性」に基づいてサーミスタ35の温度を演算して、その演算結果をバッテリ30のバッテリ温度T1として設定する。
次のS130では、S120で検出したバッテリ温度T1が、予め定められた低温側閾値Taよりも大きく、かつ予め定められた高温側閾値Tbよりも小さい温度範囲に含まれるか否かを判定し、肯定判定するとS140に移行し、否定判定するとS220に移行する。なお、本実施形態では、低温側閾値Taが「−30℃」に設定されており、高温側閾値Tbが「70℃」に設定されている。
S130で肯定判定されてS140に移行すると、S140では、モータ20を駆動する処理を実行する。具体的には、トリガスイッチ62の操作量に応じた目標回転数でモータ20を回転させるべく、その目標回転数に応じた駆動指令をモータ駆動部65へ出力する。駆動指令は、本実施形態では、デューティ比を示す指令である。
モータ駆動部65は、制御マイコン64から駆動指令が入力されると、その駆動指令が示すデューティ比にてスイッチ(図示省略)をオン・オフしてモータ20への通電電流Idを通電・遮断することで、モータ20を駆動する。
次のS150では、S120と同様の演算方法で、バッテリ温度T1を検出する。これにより、最新のバッテリ温度T1を検出する。
次のS160では、モータ20への通電電流Idの電流値Imを検出する。具体的には、電流検出部68からの信号に基づいて、モータ20への通電電流Idの電流値Imを検出する。
次のS170では、S160で検出した電流値Imと予め定められた電流判定閾値Aとを比較して、電流値Imが電流判定閾値Aよりも大きいか否かを判定し、肯定判定するとS180に移行し、否定判定するとS190に移行する。なお、本実施形態では、電流判定閾値Aには「30[A]」が設定されている。
S170で肯定判定されてS180に移行すると、S180では、S150で検出されたバッテリ温度T1を第1補正量Raを用いて補正する。具体的には、バッテリ温度T1から第1補正量Raを差し引いた値を補正後温度Tr(=T1−Ra)として設定する。なお、第1補正量Raは、大きな補正を行う場合に用いる補正量であり、本実施形態では、「15℃」が設定されている。
S170で否定判定されてS190に移行すると、S190では、S150で検出されたバッテリ温度T1を第2補正量Rbを用いて補正する。具体的には、バッテリ温度T1から第2補正量Rbを差し引いた値を補正後温度Tr(=T1−Rb)として設定する。なお、第2補正量Rbは、小さな補正を行う場合に用いる補正量であり、本実施形態では、「10℃」が設定されている。
つまり、大きな補正を行う場合に用いる第1補正量Raは、小さな補正を行う場合に用いる第2補正量Rbよりも大きい値が設定されている。
S180またはS190の処理が終了するとS200に移行し、S200では、「補正後温度Trが低温側閾値Taよりも小さい状態」または「補正後温度Trが高温側閾値Tbよりも大きい状態」が、予め定められた規定時間Ts以上にわたり連続しているか否かを判定しており、肯定判定するとS210に移行し、否定判定すると再びS150に移行する。
つまり、S200では、バッテリ30の温度異常状態(Tr<Ta、またはTr>Tb)が規定時間Ts以上継続しているか否かを判定する。なお、本実施形態では、規定時間Tsには0.5[sec]が設定されている。
S200で肯定判定されてS210に移行すると、S210では、モータ20を停止する処理を実行する。具体的には、モータ駆動部65への駆動指令の出力を停止するか、あるいは、停止指令をモータ駆動部65へ出力する。
S130で否定判定されるか、S210での処理が終了してS220に移行すると、S220では、トリガスイッチ62(起動スイッチ62)がオフされたか否かを判定しており、肯定判定すると再びS110に移行し、否定判定すると同ステップを繰り返し実行することで待機する。
このような構成のモータ制御処理においては、バッテリ30の温度が異常であるか否かを判定するにあたり(S200)、バッテリ温度検出信号Vadを用いて検出されるバッテリ温度T1をそのまま用いるのではなく、電流値Imに基づいてバッテリ温度T1を補正して得られる補正後温度Trを用いて判定する。
これにより、モータ20への通電電流Idの影響によるバッテリ温度検出信号Vad(
もしくはバッテリ温度T1)の変動量を低減するように、バッテリ30における温度異常の判定方法を補正することができ、補正前のバッテリ温度T1を用いる場合に比べて、バッテリ30における温度異常の判定精度を向上できる。
そして、バッテリ温度T1を補正する際には、電流値Imが電流判定閾値Aよりも大きい場合には、補正量の大きい第1補正量Raを用いてバッテリ温度T1を補正し、電流値Imが電流判定閾値A以下である場合には、第1補正量Raよりも補正量の小さい第2補正量Rbを用いてバッテリ温度T1を補正する。
これにより、モータ20への通電電流Idの大きさに応じた適切な補正量を用いてバッテリ温度T1を補正でき、補正後温度Trを用いることで、バッテリ30における温度異常の判定精度をさらに向上できる。
[1−6.効果]
以上説明したように、本実施形態の電動工具1においては、工具本体5にバッテリパック6が装着された状態では、温度信号(バッテリ温度検出信号Vad)のアナログ値(換言すれば、グランドGNDを基準電位として工具側温度信号端子45に生じる電圧値)を取得するための通電経路と、モータ20への通電電流Idの通電経路とが、負極端子42を含む一部の通電経路で重複する構成となる。具体的には、図2における「地点Caから負極端子42および負極端子22を介して地点Cbに至るまでの区間」が重複部分に相当する。
このため、温度信号(バッテリ温度検出信号Vad)のアナログ値は、バッテリ30の温度のみならず、モータ20への通電電流Idの影響により変動することがある。これにより、モータ制御処理におけるS120およびS150にて温度信号(バッテリ温度検出信号Vad)のアナログ値に基づいて検出される温度情報(バッテリ温度T1)は、実際のバッテリ30の温度とは異なる値となる(換言すれば、誤差が生じる)場合がある。
これに対して、この電動工具1(工具本体5)は、電流検出部68および制御マイコン64(詳細には、モータ制御処理におけるS170〜S190を実行する制御マイコン64)を備えており、モータ20への通電電流Idの影響によるバッテリ温度T1の変動量を低減するように、バッテリ30における温度異常の判定方法を、モータ20への通電電流Idの電流値Imに基づいて補正する。
具体的には、モータ20への通電電流Idの電流値Imに基づいてバッテリ温度T1を補正して、補正後温度Trを得る(S170、S180、S190)。そして、バッテリ30の温度が異常であるか否かの判定処理(S200)において、補正前のバッテリ温度T1ではなく、補正後温度Trを用いてバッテリ30の温度異常を判定する。換言すれば、バッテリ30の温度が異常であるか否かの判定方法を、補正前のバッテリ温度T1を用いる判定方法から、補正後温度Trを用いる判定方法に補正する。
このように、バッテリ30の温度が異常であるか否かの判定方法を補正することで、検出した温度情報(バッテリ温度T1)と実際のバッテリ30の温度との誤差を低減できる。また、これにより、バッテリ30の温度が異常であるか否かの判定処理(S200)における異常判定精度が低下することを抑制できる。
よって、電動工具1(工具本体5)によれば、バッテリ温度T1の検出精度の低下を抑制できるとともに、バッテリ30の温度が異常であるか否かの判定処理(S200)における異常判定精度の低下を抑制できる。これにより、不必要な異常対応処理(S210でのモータ停止処理)が行われることを抑制でき、使用者による使用感が損なわれることを
抑制できる。
次に、電動工具1(工具本体5)は、モータ制御処理のS170〜S190での処理において、モータ20への通電電流Idの電流値Imが大きくなるに従い補正後温度Trが低くなるように、バッテリ温度T1を補正している。
つまり、モータ20への通電電流Idの電流値Imが大きいほど、その通電電流Idの影響によるバッテリ温度T1の変動量が大きくなり、検出したバッテリ温度T1と実際のバッテリ30の温度との誤差が大きくなる。そこで、モータ20への通電電流Idの電流値Imが大きくなるに従い補正後温度Trが低くなるように、バッテリ温度T1を補正することで、バッテリ温度の誤判断を抑制することができる。
次に、電動工具1(工具本体5)においては、モータ制御処理は、S200にてバッテリ30の温度が異常であると判定されると(S200で肯定判定)、モータ20への通電電流Idを停止して、モータ20の駆動を停止する(S210)ように構成されている。
このような構成の電動工具1は、検出したバッテリ温度T1が誤差の影響により実際のバッテリ温度よりも高くなると、通電電流Idの通電停止が不要な状況下であるにも関わらず、バッテリ30の温度が高温であると誤判定されて、モータ20への通電電流Idの通電停止が実行される場合がある。
これに対して、この電動工具1は、上述のように、電流検出部68および制御マイコン64(詳細には、モータ制御処理におけるS160〜S190を実行する制御マイコン64)を備えており、バッテリ温度T1の検出精度の低下を抑制できるとともに、バッテリ30における温度異常の判定精度の低下を抑制できる。このため、モータ20への通電電流Idの通電停止が、不必要なタイミングで実行されるのを抑制でき、使用者による使用感が損なわれることを抑制できる。
[1−7.特許請求の範囲との対応関係]
ここで、特許請求の範囲と本実施形態とにおける文言の対応関係について説明する。
電動工具1が電動機械器具の一例に相当し、工具本体5が器具本体の一例に相当し、バッテリパック6がバッテリパックの一例に相当し、モータ20がモータの一例に相当し、正極端子41が正極端子の一例に相当し、負極端子42が負極端子の一例に相当し、工具側温度信号端子45が器具側信号端子の一例に相当する。
温度信号生成部69が温度信号生成部の一例に相当し、モータ制御処理を実行する制御マイコン64およびモータ駆動部65がモータ制御部の一例に相当する。
モータ制御処理のS120およびS150を実行する制御マイコン64が温度情報検出部の一例に相当し、温度信号(バッテリ温度検出信号Vad)のアナログ値(換言すれば、グランドGNDを基準電位として工具側温度信号端子45に生じる電圧値)が温度検出電圧値の一例に相当する。バッテリ温度T1が温度情報の一例に相当し、低温側閾値Taおよび高温側閾値Tbが温度判定基準値の一例に相当し、モータ制御処理のS200を実行する制御マイコン64が異常判定部の一例に相当する。
電流検出部68およびモータ制御処理のS160を実行する制御マイコン64が電流検出部の一例に相当し、モータ制御処理のS170〜S190を実行する制御マイコン64が補正部の一例に相当する。
バッテリ30がバッテリの一例に相当し、サーミスタ35が温度検出部の一例に相当し、バッテリ側温度信号端子25がバッテリ側信号端子の一例に相当し、バッテリ温度検出
信号Vadが温度信号の一例に相当する。
[2.第2実施形態]
第2実施形態の電動工具として、モータ20への通電電流Idの電流値Imを用いてマイコン検出ズレ値Erを演算し、そのマイコン検出ズレ値Erを用いてバッテリ温度T1を補正する電動工具について説明する。
なお、第2実施形態の電動工具は、上述の第1実施形態の電動工具1と比べて、モータ制御処理における一部の処理内容が異なるが、その他の構成は第1実施形態の電動工具1と同様である。そのため、以下では、第2実施形態の電動工具のうち第1実施形態とは異なる部分を中心に説明する。なお、第2実施形態の電動工具のうち第1実施形態と同一の構成については、第1実施形態と同一の参照符号を付して、その説明を省略する。
[2ー1.第2実施形態のモータ制御処理]
第2実施形態の電動工具1(工具本体5)の制御マイコン64が実行するモータ制御処理について説明する。図4は、第2実施形態におけるモータ制御処理の処理内容を表すフローチャートである。
なお、第2実施形態のモータ制御処理におけるS310〜S360の各ステップでの処理内容は、第1実施形態のモータ制御処理におけるS110〜S160の各ステップでの処理内容と同様であるため、説明を省略する。
S360の後に実行されるS370では、S360で検出した電流値Imを用いて、マイコン検出ズレ値Erを計算し、そのマイコン検出ズレ値Erを用いてバッテリ温度T1を補正することで、補正後温度Trを演算する。
具体的には、[数1]を用いてマイコン検出ズレ値Er[mV]を計算し、図5に示す補正データテーブルを用いて補正後温度Trを演算する。
Figure 2017001121
ここで、Voffは、図2における「地点Caから負極端子42および負極端子22を介して地点Cbに至るまでの区間」の両端電圧Voffであり、Rrは、図2における「地点Caから負極端子42および負極端子22を介して地点Cbに至るまでの区間」の電気抵抗値Rrであり、R1は抵抗66の抵抗値R1であり、R2はサーミスタ35の抵抗値R2である。なお、抵抗値R2には、S350でのバッテリ温度T1の演算途中で算出されるサーミスタ35の抵抗値(抵抗66の抵抗値、電源電圧Vccの電圧値およびバッテリ温度検出信号Vadの電圧値に基づいて演算されるサーミスタ35の抵抗値)が設定される。つまり、抵抗値R2は、予め定められた固定値ではなく、バッテリ温度検出信号Vadの電圧値に応じて変動する値である。
ここで、モータ20への通電電流Idが流れていない場合には、電源電圧Vcc、バッテリ温度検出信号Vad(詳細には、サーミスタ35の両端電圧Vad)は、[数2]に
示す関係式が成立する。
Figure 2017001121
他方、モータ20への通電電流Idが流れている場合には、電源電圧Vcc、バッテリ温度検出信号Vad(詳細には、サーミスタ35の両端電圧Vad)、両端電圧Voffは、[数3]の最上段に示す関係式が成立する。
Figure 2017001121
なお、電気抵抗値Rrは、抵抗66の抵抗値R1およびサーミスタ35の抵抗値R2に比べて十分に小さい値であるため、[数3]の第2段に示す式に変換できる。
ここで、[数3]のうち最下段の第1項である「Vcc ×(R2/(R1+R2))
」は、[数2]の右辺に等しいことから、この値は、サーミスタ35の両端電圧Vadに相当する。このため、[数3]のうち最下段の第2項である「Voff ×(R1/(R
1+R2))」は、図2における「地点Caから負極端子42および負極端子22を介して地点Cbに至るまでの区間」での電圧降下分に相当するものであり、マイコン検出ズレ値Erに相当する。
これらのことから、[数1]がマイコン検出ズレ値Erの計算式として導き出される。
そして、図5に示す補正データテーブルを用いて、バッテリ温度T1およびマイコン検出ズレ値Erに対応する補正後温度Trを演算する。具体的には、縦軸がS350で検出したバッテリ温度T1に対応し、横軸が[数1]で得られたマイコン検出ズレ値Erに対応する欄に記録されている数値を、補正後温度Trとして設定する。
なお、本実施形態の補正データテーブルは、バッテリ温度T1に関して1℃毎に補正後温度が記録されて構成されている。
S370が終了するとS380に移行する。
なお、第2実施形態のモータ制御処理におけるS380〜S400の各ステップでの処理内容は、第1実施形態のモータ制御処理におけるS200〜S220の各ステップでの処理内容と同様であるため、説明を省略する。
このような構成のモータ制御処理においては、バッテリ30の温度が異常であるか否かを判定するにあたり(S380)、バッテリ温度検出信号Vadを用いて検出されるバッテリ温度T1をそのまま用いるのではなく、電流値Imに基づいてバッテリ温度T1を補正して得られる補正後温度Trを用いて判定する。
これにより、モータ20への通電電流Idの影響によるバッテリ温度検出信号Vad(もしくはバッテリ温度T1)の変動量を低減するように、バッテリ30における温度異常の判定方法を補正することができ、補正前のバッテリ温度T1を用いる場合に比べて、バッテリ30における温度異常の判定精度を向上できる。
そして、バッテリ温度T1を補正する際には、まず、モータ20への通電電流Idの電流値Imを用いてマイコン検出ズレ値Erを計算し、その後、マイコン検出ズレ値Erおよび補正データテーブル(図5)を用いてバッテリ温度T1を補正することで、補正後温度Trを演算する。
これにより、モータ20への通電電流Idの大きさに応じた適切な補正量を用いてバッテリ温度T1を補正でき、補正後温度Trを用いることで、バッテリ30における温度異常の判定精度をさらに向上できる。
[2ー2.効果]
以上説明したように、本実施形態の電動工具1(工具本体5)は、電流検出部68および制御マイコン64(詳細には、モータ制御処理におけるS360〜S370を実行する制御マイコン64)を備えており、モータ20への通電電流Idの影響によるバッテリ温度T1の変動量を低減するように、バッテリ30における温度異常の判定方法を、モータ20への通電電流Idの電流値Imに基づいて補正する。
具体的には、モータ20への通電電流Idの電流値Imに基づいてマイコン検出ズレ値Erを計算し、マイコン検出ズレ値Erに基づいてバッテリ温度T1を補正して、補正後温度Trを得る。
そして、バッテリ30の温度が異常であるか否かの判定処理(S380)において、補正前のバッテリ温度T1ではなく、補正後温度Trを用いてバッテリ30の温度異常を判定する。換言すれば、バッテリ30の温度が異常であるか否かの判定方法を、補正前のバッテリ温度T1を用いる判定方法から、補正後温度Trを用いる判定方法に補正する。
このように、バッテリ30の温度が異常であるか否かの判定方法を補正することで、検出した温度情報(バッテリ温度T1)と実際のバッテリ30の温度との誤差を低減できる。また、これにより、バッテリ30の温度が異常であるか否かの判定処理(S380)における異常判定精度が低下することを抑制できる。
よって、第2実施形態の電動工具1(工具本体5)によれば、バッテリ温度T1の検出精度の低下を抑制できるとともに、バッテリ30の温度が異常であるか否かの判定処理(S380)における異常判定精度の低下を抑制できる。これにより、不必要な異常対応処理(S390でのモータ停止処理)が行われることを抑制でき、使用者による使用感が損なわれることを抑制できる。
次に、第2実施形態の電動工具1(工具本体5)は、モータ制御処理のS370での処理においては、モータ20への通電電流Idの電流値Imが大きくなるに従い補正後温度Trが低くなるように、バッテリ温度T1を補正している(図5の補正データテーブルを参照)。
つまり、モータ20への通電電流Idの電流値Imが大きいほど、その通電電流Idの影響によるバッテリ温度T1の変動量が大きくなり、検出したバッテリ温度T1と実際のバッテリ30の温度との誤差が大きくなる。そこで、モータ20への通電電流Idの電流
値Imが大きくなるに従い補正後温度Trが低くなるように、バッテリ温度T1を補正することで、バッテリ温度の誤判断を抑制することができる。
[2−3.特許請求の範囲との対応関係]
ここで、特許請求の範囲と本実施形態とにおける文言の対応関係について説明する。
モータ制御処理のS320およびS350を実行する制御マイコン64が温度情報検出部の一例に相当し、モータ制御処理のS380を実行する制御マイコン64が異常判定部の一例に相当する。
電流検出部68およびモータ制御処理のS360を実行する制御マイコン64が電流検出部の一例に相当し、モータ制御処理のS370を実行する制御マイコン64が補正部の一例に相当する。
[3.第3実施形態]
第3実施形態の電動工具として、モータ20への通電電流Idの電流値Imと予め定められた電流判定閾値Aとを比較し、その比較結果に基づいて温度判定基準値(低温側閾値Taおよび高温側閾値Tb)を補正する電動工具について説明する。
なお、第3実施形態の電動工具は、上述の第1実施形態の電動工具1と比べて、モータ制御処理における一部の処理内容が異なるが、その他の構成は第1実施形態の電動工具1と同様である。そのため、以下では、第3実施形態の電動工具のうち第1実施形態とは異なる部分を中心に説明する。なお、第3実施形態の電動工具のうち第1実施形態と同一の構成については、第1実施形態と同一の参照符号を付して、その説明を省略する。
[3ー1.第3実施形態のモータ制御処理]
第3実施形態の電動工具1(工具本体5)の制御マイコン64が実行するモータ制御処理について説明する。図6は、第3実施形態におけるモータ制御処理の処理内容を表すフローチャートである。
なお、第3実施形態のモータ制御処理におけるS510〜S560の各ステップでの処理内容は、第1実施形態のモータ制御処理におけるS110〜S160の各ステップでの処理内容と同様であるため、説明を省略する。
S560の後に実行されるS570では、S560で検出した電流値Imと予め定められた電流判定閾値Aとを比較して、電流値Imが電流判定閾値Aよりも大きいか否かを判定し、肯定判定するとS580に移行し、否定判定するとS590に移行する。なお、本実施形態では、電流判定閾値Aには「30[A]」が設定されている。
S570で肯定判定されてS580に移行すると、S580では、「バッテリ温度T1が第2補正低温側閾値Ta2よりも小さい状態」または「バッテリ温度T1が第2補正高温側閾値Tb2よりも大きい状態」が、予め定められた規定時間Ts以上にわたり連続しているか否かを判定しており、肯定判定するとS600に移行し、否定判定すると再びS550に移行する。つまり、S580では、バッテリ30の温度異常状態(Tr<Ta2、またはTr>Tb2)が規定時間Ts以上継続しているか否かを判定する。
なお、本実施形態では、第2補正低温側閾値Ta2が「−15℃」に設定され、第2補正高温側閾値Tb2が「85℃」に設定され、規定時間Tsが「0.5[sec]」に設定されている。
S570で否定判定されてS590に移行すると、S590では、「バッテリ温度T1
が第1補正低温側閾値Ta1よりも小さい状態」または「バッテリ温度T1が第1補正高温側閾値Tb1よりも大きい状態」が、予め定められた規定時間Ts以上にわたり連続しているか否かを判定しており、肯定判定するとS600に移行し、否定判定すると再びS550に移行する。つまり、S560では、バッテリ30の温度異常状態(Tr<Ta1、またはTr>Tb1)が規定時間Ts以上継続しているか否かを判定する。
なお、本実施形態では、第1補正低温側閾値Ta1が「−20℃」に設定され、第1補正高温側閾値Tb1が「80℃」に設定され、規定時間Tsが「0.5[sec]」に設定されている。
S580で肯定判定されるか、S590で肯定判定されると、S600に移行する。
なお、第3実施形態のモータ制御処理におけるS600〜S610の各ステップでの処理内容は、第1実施形態のモータ制御処理におけるS210〜S220の各ステップでの処理内容と同様であるため、説明を省略する。
このような構成のモータ制御処理においては、バッテリ30の温度が異常であるか否かを判定するにあたり(S580,S590)、S530での判定に用いる低温側閾値Taおよび高温側閾値Tbをそのまま用いるのではなく、電流値Imに基づいて補正された閾値(「第1補正低温側閾値Ta1、第1補正高温側閾値Tb1」または「第2補正低温側閾値Ta2、第2補正高温側閾値Tb2」)を用いて判定する。
これにより、モータ20への通電電流Idの影響によるバッテリ温度検出信号Vad(もしくはバッテリ温度T1)の変動量を低減するように、バッテリ30における温度異常の判定方法を補正することができ、補正前の閾値Ta,Tbを用いる場合に比べて、バッテリ30における温度異常の判定精度を向上できる。
そして、低温側閾値Taおよび高温側閾値Tbを補正する際には、電流値Imが電流判定閾値Aよりも大きい場合には、閾値が示す温度が高い「第1補正低温側閾値Ta1、第1補正高温側閾値Tb1」を補正後閾値として用い、電流値Imが電流判定閾値A以下である場合には、閾値が示す温度が低い「第2補正低温側閾値Ta2、第2補正高温側閾値Tb2」を補正後閾値として用いる。
これにより、モータ20への通電電流Idの大きさに応じた適切な値の補正後閾値を用いてバッテリ温度T1との比較を行うことで、バッテリ30における温度異常の判定精度をさらに向上できる。
[3ー2.効果]
以上説明したように、本実施形態の電動工具1(工具本体5)は、電流検出部68および制御マイコン64(詳細には、モータ制御処理におけるS560〜S590を実行する制御マイコン64)を備えており、モータ20への通電電流Idの影響によるバッテリ温度T1の変動量を低減するように、バッテリ30における温度異常の判定方法を、モータ20への通電電流Idの電流値Imに基づいて補正する。
具体的には、モータ20への通電電流Idの電流値Imに基づいて、バッテリ温度T1と比較するための閾値(低温側閾値Taおよび高温側閾値Tb)を補正する。つまり、バッテリ30の温度が異常であるか否かの判定処理(S580,S590)において、補正後閾値(「第1補正低温側閾値Ta1、第1補正高温側閾値Tb1」または「第2補正低温側閾値Ta2、第2補正高温側閾値Tb2」)を用いてバッテリ30の温度異常を判定する。換言すれば、バッテリ30の温度が異常であるか否かの判定方法を、補正前の閾値(低温側閾値Taおよび高温側閾値Tb)を用いる判定方法から、補正後閾値を用いる判
定方法に補正する。
このように、バッテリ30の温度が異常であるか否かの判定方法を補正することで、検出した温度情報(バッテリ温度T1)と実際のバッテリ30の温度との誤差を低減できる。また、これにより、バッテリ30の温度が異常であるか否かの判定処理(S580,S590)における異常判定精度が低下することを抑制できる。
よって、第3実施形態の電動工具1(工具本体5)によれば、バッテリ温度T1の検出精度の低下を抑制できるとともに、バッテリ30の温度が異常であるか否かの判定処理(S580,S590)における異常判定精度の低下を抑制できる。これにより、不必要な異常対応処理(S600でのモータ停止処理)が行われることを抑制でき、使用者による使用感が損なわれることを抑制できる。
次に、第3実施形態の電動工具1(工具本体5)は、モータ制御処理のS570〜S590での処理においては、モータ20への通電電流Idの電流値Imが大きくなるに従い閾値(換言すれば、閾値が示す温度)が高くなるように、閾値を補正している。
つまり、モータ20への通電電流Idの電流値Imが大きいほど、その通電電流Idの影響によるバッテリ温度T1の変動量が大きくなり、検出したバッテリ温度T1と実際のバッテリ30の温度との誤差が大きくなる。そこで、モータ20への通電電流Idの電流値Imが大きくなるに従い閾値(換言すれば、閾値が示す温度)が高くなるように、閾値を補正することで、バッテリ温度の誤判断を抑制することができる。
[3−3.特許請求の範囲との対応関係]
ここで、特許請求の範囲と本実施形態とにおける文言の対応関係について説明する。
モータ制御処理のS520およびS550を実行する制御マイコン64が温度情報検出部の一例に相当し、モータ制御処理のS580およびS590を実行する制御マイコン64が異常判定部の一例に相当する。
電流検出部68およびモータ制御処理のS560を実行する制御マイコン64が電流検出部の一例に相当し、モータ制御処理のS570〜S590を実行する制御マイコン64が補正部の一例に相当する。
[4.第4実施形態]
第4実施形態の電動工具として、モータ20への通電電流Idの電流値Imを用いてマイコン検出ズレ値Erを演算し、そのマイコン検出ズレ値Erを用いて温度判定基準値(低温側閾値Taおよび高温側閾値Tb)を補正する電動工具について説明する。
なお、第4実施形態の電動工具は、上述の第1実施形態の電動工具1と比べて、モータ制御処理における一部の処理内容が異なるが、その他の構成は第1実施形態の電動工具1と同様である。そのため、以下では、第4実施形態の電動工具のうち第1実施形態とは異なる部分を中心に説明する。なお、第4実施形態の電動工具のうち第1実施形態と同一の構成については、第1実施形態と同一の参照符号を付して、その説明を省略する。
[4ー1.第4実施形態のモータ制御処理]
第4実施形態の電動工具1(工具本体5)の制御マイコン64が実行するモータ制御処理について説明する。図7は、第4実施形態におけるモータ制御処理の処理内容を表すフローチャートである。
なお、第4実施形態のモータ制御処理におけるS710〜S760の各ステップでの処
理内容は、第1実施形態のモータ制御処理におけるS110〜S160の各ステップでの処理内容と同様であるため、説明を省略する。
S760の後に実行されるS770では、S760で検出した電流値Imを用いて、マイコン検出ズレ値Erを計算し、そのマイコン検出ズレ値Erを用いて温度判定基準値(低温側閾値Taおよび高温側閾値Tb)を補正することで、補正後閾値(補正低温側閾値Tar、補正高温側閾値Tbr)を演算する。
具体的には、上述の[数1]を用いてマイコン検出ズレ値Er[mV]を計算し、図8に示す補正データテーブルを用いて、マイコン検出ズレ値Erに対応する補正後閾値(補正低温側閾値Tar、補正高温側閾値Tbr)を演算する。
図8に示す補正データテーブルを用いてマイコン検出ズレ値Erに対応する補正後閾値を演算する際には、補正低温側閾値Tarおよび補正高温側閾値Tbrのそれぞれについて、[数1]で得られたマイコン検出ズレ値Erに対応する欄に記録されている数値を、補正後閾値として設定する。
次のS780では、「バッテリ温度T1が補正低温側閾値Tarよりも小さい状態」または「バッテリ温度T1が補正高温側閾値Tbrよりも大きい状態」が、予め定められた規定時間Ts以上にわたり連続しているか否かを判定しており、肯定判定するとS790に移行し、否定判定すると再びS750に移行する。
つまり、S780では、バッテリ30の温度異常状態(T1<TarまたはT1>Tbr)が規定時間Ts以上継続しているか否かを判定する。なお、本実施形態では、規定時間Tsには0.5[sec]が設定されている。
なお、第4実施形態のモータ制御処理におけるS790〜S800の各ステップでの処理内容は、第1実施形態のモータ制御処理におけるS210〜S220の各ステップでの処理内容と同様であるため、説明を省略する。
このような構成のモータ制御処理においては、バッテリ30の温度が異常であるか否かを判定するにあたり(S780)、S730での判定に用いる低温側閾値Taおよび高温側閾値Tbをそのまま用いるのではなく、電流値Imに基づいて補正された閾値(補正低温側閾値Tar、補正高温側閾値Tbr)を用いて判定する。
これにより、モータ20への通電電流Idの影響によるバッテリ温度検出信号Vad(もしくはバッテリ温度T1)の変動量を低減するように、バッテリ30における温度異常の判定方法を補正することができ、補正前の閾値Ta,Tbを用いる場合に比べて、バッテリ30における温度異常の判定精度を向上できる。
そして、低温側閾値Taおよび高温側閾値Tbを補正する際には、まず、モータ20への通電電流Idの電流値Imを用いてマイコン検出ズレ値Erを計算し、その後、マイコン検出ズレ値Erおよび補正データテーブル(図8)を用いて低温側閾値Taおよび高温側閾値Tbを補正することで、補正低温側閾値Tarおよび補正高温側閾値Tbrのそれぞれを設定する。
これにより、モータ20への通電電流Idの大きさに応じた適切な値の補正後閾値(補正低温側閾値Tarおよび補正高温側閾値Tbr)を用いてバッテリ温度T1との比較を行うことで、バッテリ30における温度異常の判定精度をさらに向上できる。
[4ー2.効果]
以上説明したように、本実施形態の電動工具1(工具本体5)は、電流検出部68および制御マイコン64(詳細には、モータ制御処理におけるS760〜S770を実行する制御マイコン64)を備えており、モータ20への通電電流Idの影響によるバッテリ温度T1の変動量を低減するように、バッテリ30における温度異常の判定方法を、モータ20への通電電流Idの電流値Imに基づいて補正する。
具体的には、モータ20への通電電流Idの電流値Imに基づいてマイコン検出ズレ値Erを計算し、マイコン検出ズレ値Erに基づいて、バッテリ温度T1と比較するための閾値(低温側閾値Taおよび高温側閾値Tb)を補正して、補正後閾値(補正低温側閾値Tarおよび補正高温側閾値Tbr)を得る。
そして、バッテリ30の温度が異常であるか否かの判定処理(S780)において、補正前の閾値(低温側閾値Taおよび高温側閾値Tb)ではなく、補正後閾値(補正低温側閾値Tarおよび補正高温側閾値Tbr)を用いてバッテリ30の温度異常を判定する。換言すれば、バッテリ30の温度が異常であるか否かの判定方法を、補正前の閾値を用いる判定方法から、補正後閾値を用いる判定方法に補正する。
このように、バッテリ30の温度が異常であるか否かの判定方法を補正することで、検出した温度情報(バッテリ温度T1)と実際のバッテリ30の温度との誤差を低減できる。また、これにより、バッテリ30の温度が異常であるか否かの判定処理(S780)における異常判定精度が低下することを抑制できる。
よって、第4実施形態の電動工具1(工具本体5)によれば、バッテリ温度T1の検出精度の低下を抑制できるとともに、バッテリ30の温度が異常であるか否かの判定処理(S780)における異常判定精度の低下を抑制できる。これにより、不必要な異常対応処理(S790でのモータ停止処理)が行われることを抑制でき、使用者による使用感が損なわれることを抑制できる。
次に、第4実施形態の電動工具1(工具本体5)は、モータ制御処理のS770での処理においては、モータ20への通電電流Idの電流値Imが大きくなるに従い閾値(換言すれば、閾値が示す温度)が高くなるように、閾値を補正している(図8の補正データテーブルを参照)。
つまり、モータ20への通電電流Idの電流値Imが大きいほど、その通電電流Idの影響によるバッテリ温度T1の変動量が大きくなり、検出したバッテリ温度T1と実際のバッテリ30の温度との誤差が大きくなる。そこで、モータ20への通電電流Idの電流値Imが大きくなるに従い閾値(換言すれば、閾値が示す温度)が高くなるように、閾値を補正することで、バッテリ温度の誤判断を抑制することができる。
[4−3.特許請求の範囲との対応関係]
ここで、特許請求の範囲と本実施形態とにおける文言の対応関係について説明する。
モータ制御処理のS720およびS750を実行する制御マイコン64が温度情報検出部の一例に相当し、モータ制御処理のS780を実行する制御マイコン64が異常判定部の一例に相当する。
電流検出部68およびモータ制御処理のS760を実行する制御マイコン64が電流検出部の一例に相当し、モータ制御処理のS770を実行する制御マイコン64が補正部の一例に相当する。
[5.他の実施形態]
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、様々な態様にて実施することが可能である。
例えば、上記の第1実施形態および第3実施形態では、モータ20への通電電流Idの電流値Imが採りうる数値範囲を2つの電流領域(電流判定閾値Aで区切られる2つの電流領域)に分割し、各電流領域毎に補正量(バッテリ温度T1、低温側閾値Ta、高温側閾値Tbの各補正量)が定められている。このうち、複数の電流領域の個数は、上述のような2個に限られることはなく、3個以上であってもよい。このように、複数の電流領域の個数が増えることで、電流値Imが採りうる範囲をより細分化でき、それぞれの電流領域毎に適切な補正方法を設定することが可能となる。
なお、複数の電流領域の個数が増えすぎると、補正部での補正処理が複雑化してしまい、処理負荷が過大となる可能性がある。そのため、複数の電流領域の個数を16個以下に設定してもよい。これにより、補正部での補正処理の複雑化を低減でき、処理負荷が過大となるのを抑制できる。
また、複数の電流領域のそれぞれの占有範囲(大きさ)が互いに等しい構成に限られることはなく、電流値Imが採りうる数値範囲を複数の電流領域に分割する際に、他の電流領域とは占有範囲の異なる電流領域が含まれるように分割してもよい。例えば、電流値Imが採りうる範囲のうち補正方法の細かな変更が必要となる範囲では、1つの電流領域の占有範囲を小さく設定し、電流値Imが採りうる範囲のうち補正方法の細かな変更が必要ではない範囲では、1つの電流領域の占有範囲を小さく設定してもよい。
次に、上記の各実施形態では、バッテリが温度異常状態と判定された場合の異常対応処理として、モータを停止する処理を実行しているが、本発明の実施形態は、このような構成に限られることはない。例えば、バッテリが温度異常状態と判定された場合の異常対応処理として、モータへの通電電流を制限(予め定められた許容値以下に制限)する処理を実行する構成としてもよい。このようにモータへの通電電流を制限することで、モータの駆動を維持しつつ、バッテリの発熱量を低減できる。
次に、上記の各実施形態では、起動スイッチ(トリガスイッチ)が制御マイコンのみに接続される構成であるが、本発明の実施形態は、このような構成に限られることはない。例えば、起動スイッチが通電経路上に設けられて、起動スイッチがモータへの通電電流の通電・遮断を行う構成であってもよい。
次に、上記の各実施形態で用いられる変数(低温側閾値Ta、高温側閾値Tb、規定時間Ts、電流判定閾値Aなど)の各数値は、上記数値に限られることはなく、使用用途や使用環境などの各種要因が考慮された適切な値を設定してもよい。
次に、上記実施形態のうち、図5に示す補正データテーブルは、バッテリ温度T1に関して1℃毎に補正後温度Trが記録されて構成されているが、このような構成に限られることはない。例えば、バッテリ温度T1に関して0.5℃毎に補正後温度Trが記録されて構成された補正データテーブルを用いてもよく、あるいは、バッテリ温度T1に関して2℃毎に補正後温度Trが記録されて構成された補正データテーブルを用いてもよい。
次に、上記実施形態では、サーミスタ35に対して電流通電または電圧印加するための温度信号生成部69が工具本体5に備えられる構成の電動工具1について説明したが、このような構成に限られることはない。例えば、図9に示す第2電動工具101のように、
第2工具本体105には温度信号生成部が備えられず、第2バッテリパック106に第2温度信号生成部169が備えられる構成であってもよい。第2温度信号生成部169は、サーミスタ35に対して電流通電または電圧印加するよう構成されている。
なお、第2バッテリパック106パックは、第2電源回路167を備えており、第2電源回路167は、バッテリ30からのバッテリ電圧が入力されると、そのバッテリ電圧を所定電圧値の電源電圧Vcc1に降圧して出力する。第2電源回路167で生成される電源電圧Vcc1は、第2温度信号生成部169を含む、第2バッテリパック106の各部(図示省略)の動作用電源として用いられる。また、第2工具本体105に備えられる電源回路67は、バッテリ30からのバッテリ電圧が入力されると、そのバッテリ電圧を所定電圧値の電源電圧Vcc2に降圧して出力する。この電源回路67で生成される電源電圧Vcc2は、制御マイコン64を含む、第2工具本体105の各部の動作用電源として用いられる。電源回路67で生成される電源電圧Vcc2と、第2電源回路167で生成される電源電圧Vcc1とは、同一電圧値であってもよく、異なる電圧値であってもよい。
ここで、特許請求の範囲と第2電動工具101とにおける文言の対応関係について説明する。第2電動工具101が電動機械器具の一例に相当し、第2工具本体105が器具本体の一例に相当し、第2バッテリパック106がバッテリパックの一例に相当し、第2温度信号生成部169が温度信号生成部の一例に相当する。
次に、上記実施形態における1つの構成要素が有する機能を複数の構成要素として分散させたり、複数の構成要素が有する機能を1つの構成要素に統合させたりしてもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、同様の機能を有する公知の構成に置き換えてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加又は置換してもよい。なお、特許請求の範囲に記載した文言のみによって特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本発明の実施形態である。
また、本発明が適用される電動機械器具は、上述の電動工具(インパクトドライバ)に限られることはなく、石工用の電動工具、金工用の電動工具、木工用の電動工具、園芸用の電動工具、等を挙げることができる。より具体的には、本発明は、電動ハンマ、電動ハンマドリル、電動ドリル、電動ドライバ、電動レンチ、電動グラインダ、電動マルノコ、電動レシプロソー、電動ジグソー、電動ハンマ、電動カッター、電動チェンソー、電動カンナ、電動釘打ち機(鋲打ち機を含む)、電動ヘッジトリマ、電動芝刈り機、電動芝生バリカン、電動刈払機、電動クリーナ、電動ブロア、等の電動機械器具に適用することができる。
1…電動工具、5…工具本体、6…バッテリパック、20…モータ、21…正極端子、22…負極端子、25…バッテリ側温度信号端子、30…バッテリ、30a…第1セル、30b…第2セル、30c…第3セル、35…サーミスタ、41…正極端子、42…負極端子、45…工具側温度信号端子、47…モータ制御装置、62…トリガスイッチ(起動スイッチ)、64…制御マイコン、65…モータ駆動部、66…抵抗、67…電源回路、68…電流検出部、69…温度信号生成部、101…第2電動工具、105…第2工具本体、106…バッテリパック、167…第2電源回路、169…第2温度信号生成部。

Claims (8)

  1. バッテリパックとともに電動機械器具を構成する器具本体であって、
    前記バッテリパックは、バッテリと、前記バッテリの温度に応じて抵抗値が変化するように構成された温度検出部と、前記温度検出部の前記抵抗値の変化に応じて電圧値が変化する温度信号を出力するバッテリ側信号端子と、を備え、
    当該器具本体および前記バッテリパックのうち少なくとも一方には、前記温度検出部に対して電流通電または電圧印加するよう構成された温度信号生成部が備えられ、
    当該器具本体は、前記バッテリパックを着脱可能に構成されるとともに、
    前記バッテリパックから供給される電力により駆動するモータと、
    前記バッテリパックの装着時に前記バッテリパックの正極に接続される正極端子と、
    前記バッテリパックの装着時に前記バッテリパックの負極に接続されるとともに、前記モータへの通電経路の基準電位となる負極端子と、
    前記バッテリパックの装着時に前記バッテリパックの前記バッテリ側信号端子に接続される器具側信号端子と、
    前記モータを駆動制御するモータ制御部と、
    前記基準電位を基準として前記器具側信号端子に生じる電圧値である温度検出電圧値に基づいて前記バッテリの温度を示す温度情報を検出するように構成された温度情報検出部と、
    前記温度情報と、前記バッテリの温度異常を判定するための温度判定基準値と、の比較結果に基づいて、前記バッテリの温度が異常であるか否かを判定するように構成された異常判定部と、
    前記モータへの通電電流の電流値を検出するように構成された電流検出部と、
    前記通電電流の影響による前記温度情報の変動量を低減するように、前記電流値に基づいて前記異常判定部での判定方法を補正するように構成された補正部と、
    を備える器具本体。
  2. 前記補正部は、前記通電電流の影響による前記温度情報の変動量を低減するように、前記電流値に基づいて前記温度判定基準値を補正する、
    請求項1に記載の器具本体。
  3. 前記補正部は、前記電流値が大きくなるに従い前記温度判定基準値が高くなるように、前記温度判定基準値を補正する、
    請求項2に記載の器具本体。
  4. 前記補正部は、前記通電電流の影響による前記温度情報の変動量を低減するように、前記電流値に基づいて前記温度情報を補正する、
    請求項1に記載の器具本体。
  5. 前記補正部は、前記電流値が大きくなるに従い前記温度情報が示す前記バッテリの温度が低くなるように、前記温度情報を補正する、
    請求項4に記載の器具本体。
  6. 前記補正部は、前記電流値の採りうる数値範囲を分割してなる複数の電流領域毎に、前記異常判定部での判定方法における補正方法がそれぞれ定められており、
    前記複数の電流領域の個数は16個以下である、
    請求項1から請求項5のうちいずれか1項に記載の器具本体。
  7. 前記モータ制御部は、前記異常判定部にて前記バッテリの温度が異常であると判定されると、前記モータへの通電電流の低減または前記モータへの通電停止を実行する、
    請求項1から請求項6のうちいずれか1項に記載の器具本体。
  8. 器具本体とバッテリパックとを備える電動機械器具であって、
    前記バッテリパックは、バッテリと、前記バッテリの温度に応じて抵抗値が変化するように構成された温度検出部と、前記温度検出部の前記抵抗値の変化に応じて電圧値が変化する温度信号を出力するバッテリ側信号端子と、を備え、
    前記器具本体は、請求項1から請求項7のうちいずれか1項に記載の器具本体で構成されている、
    電動機械器具。
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