JP2022189303A - 電気機器 - Google Patents

Abstract

【課題】利便性を向上した電気機器を提供する。【解決手段】空気圧縮機１において、電池パック５の温度が放電禁止閾値を超えると電池パック５からモータ１４への電力供給を禁止するとともに、電池パック５の温度が所定の充電禁止閾値を超えると充電部７０から電池パック５への電力供給を禁止する。空気圧縮機１において、前記放電禁止閾値が前記充電禁止閾値以下のモードと、前記放電禁止閾値が前記充電禁止閾値よりも高いモードと、を切替可能である。【選択図】図９

Description

本発明は、空気圧縮機等の電気機器に関する。

電気機器の一例である空気圧縮機においては、負荷の一例としてモータが設けられ、モータの駆動力によりピストンを駆動させ、シリンダから圧縮空気を排出し、タンクに貯蔵する。タンクに貯蔵した圧縮空気は空気工具に供給される。特許文献１の構成では、負荷部および充電部が設けられる本体部に対して電池パックが着脱可能に取り付けられる。

特開2020-118109号公報

電池パックに設けられる二次電池には、放電・充電それぞれに対して好ましくない温度範囲が存在するため、二次電池の温度には放電禁止閾値及び充電禁止閾値が設けられる。充電に比べ放電のほうがより高い温度でも実施可能であるため、放電時間を長く確保する目的で、放電禁止閾値は充電禁止閾値よりも高く設定されることが一般的である。

特許文献１のように本体部に負荷部と充電部の両方が設けられる構成の場合、温度が放電禁止閾値を超えて放電が停止されると、次の放電に備えてすぐに充電が開始されることが望まれる。一方で、放電禁止閾値を充電禁止閾値よりも高く設定していると、放電停止後の二次電池の温度が充電禁止閾値よりも高いため、温度が低下し充電禁止閾値よりも下回るまでに、長時間待つ必要があった。このため、二次電池に対して効率的に充電を行うことができず、利便性が損なわれていた。

上記課題を鑑み本発明は、利便性を向上した電気機器を提供することを目的とする。

本発明のある態様は、電気機器である。この電気機器は、
電力を受けて作業を行う負荷部と、
二次電池を有し、前記負荷部へ電力を供給可能な電池部と、
商用電源と接続され、前記電池部へ電力を供給することで前記二次電池を充電可能な充電部と、
前記電池部の温度を検出する温度検出部と、
前記温度検出部の検出値に応じて、前記電池部から前記負荷部へ供給される電力、および、前記充電部から前記電池部へ供給される電力を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記温度検出部の検出値が所定の放電禁止閾値を超えると前記電池部から前記負荷部への電力供給を禁止するとともに、前記温度検出部の検出値が所定の充電禁止閾値を超えると前記充電部から前記電池部への電力供給を禁止し、
前記放電禁止閾値は、前記充電禁止閾値以下である。

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法やシステムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、利便性を向上した電気機器を提供できる。

本発明の実施の形態１に係る空気圧縮機１の全体構成を示す斜視図。 同正面図。 図２のＡ－Ａ平断面図。 空気圧縮機１の本体カバー１０に設けられた電池パック用装着部４５を示す斜視図。 空気圧縮機１の全体回路ブロック図。 全体回路ブロック図のうち、空気圧縮機１が本来的に有する本体回路部２００を拡大して示す回路ブロック図。 全体回路ブロック図のうち、２個の電池パック５－Ａ，５－Ｂを用いた電力アシストを行う補助回路部３００であって、アシスト電源部５０を含む部分を拡大して示す回路ブロック図。 補助回路部３００のうち充電部７０を含む部分を拡大して示す回路ブロック図。 放電禁止閾値が充電禁止閾値よりも高い第１モード、及び放電禁止閾値が充電禁止閾値と等しい第２モードにおける、電池パック５－Ａ，５－Ｂの放電制御を示すタイムチャート。 第１モードにおける電池パック５－Ａ，５－Ｂの放電のオンオフ、充電のオンオフ、及び温度の時間変化を示すタイムチャート。 第２モードにおける電池パック５－Ａ，５－Ｂの放電のオンオフ、充電のオンオフ、及び温度の時間変化を示すタイムチャート。 電池パック５－Ａ，５－Ｂの充放電制御のフローチャート。 放電禁止閾値が充電禁止閾値より低い場合における、電池パック５－Ａ，５－Ｂの放電のオンオフ、充電のオンオフ、及び温度の時間変化を示すタイムチャート。 本発明の実施の形態２に関し、電池パック５－Ａ，５－Ｂから交互に放電する場合における、電池パック５－Ａ，５－Ｂの放電のオンオフ、充電のオンオフ、及び温度の時間変化を示すタイムチャート。 電池パック５－Ａ，５－Ｂから交互に放電する場合における電池パック５－Ａ，５－Ｂの充放電制御のフローチャート。 本発明の実施の形態３に係る電気機器（電気機器システム）である空気圧縮機（空気圧縮機システム）のうちの充電器７０Ａの回路ブロック図。 前記空気圧縮機（空気圧縮機システム）のうちの補助回路部３００Ａの回路ブロック図。

以下において、各図面に示される同一または同等の構成要素、部材等には同一の符号を付し、適宜重複した説明は省略する。実施の形態は、発明を限定するものではなく例示である。実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

（実施の形態１）
以下、電気機器の一実施の形態である空気圧縮機１について、図面を用いて詳細に説明する。空気圧縮機１は、商用交流電源（ＡＣ電源１００Ｖ）で動作するもので、商用電源のコンセントに接続するための電源コード２及びプラグ（図示省略）を有する。空気圧縮機１は、電池電源を用いたアシスト動作が可能であり、図４に示すように、本体カバー（ハウジング）１０の外面に複数（図示の場合は２個）の電池パック用装着部４５を備える。

電池パック用装着部４５には、それぞれ電池部としての電池パック５が着脱自在に装着可能である。図４では１個の電池パック用装着部４５に電池パック５が装着された様子を示すが、各電池パック用装着部４５に電池パック５を装着し、合計２個の電池パック５をアシストに利用できる。電池パック５は、収容ケースと、収容ケース内に設けられた二次電池（二次電池セル）と、を有する。電池パック用装着部４５は電池パック５の端子に接続する接続端子を有する。

空気圧縮機１は、本体カバー１０と、本体カバー１０の両側に設けられた運搬用ハンドル１１と、圧縮空気を貯留する一対の平行配置の空気タンク１２ａ,１２ｂと、外部より吸入した空気を圧縮して空気タンク１２ａ,１２ｂに供給する圧縮部１３（図３）と、圧縮部１３に連結され圧縮部１３を駆動するモータ１４（同）と、を備える。モータ１４は負荷部の一例である。

圧縮部１３とモータ１４は、モータ１４の軸方向が空気タンク１２ａ，１２ｂの長手方向と略直交するように、一対の空気タンク１２ａ，１２ｂの上方に配置される。空気タンク１２ａ，１２ｂには、地面との直接接触を防止して保護するための脚部１５が設けられる。モータ１４は、例えば直流ブラシレスモータである。モータ１４に電力を供給する図５Ａ、図５Ｂのインバータ部３３を、主制御部４０（ＣＰＵ等の制御回路を含む）によって制御（例えばＰＷＭ制御）することで、モータ１４の回転数等が制御される。

使用者は、操作パネル部（スイッチパネル）１９により、空気圧縮機１の電源オン・オフ（ＯＮ・ＯＦＦ）、モータ１４の起動・停止、運転モード切替等の操作が可能である。操作パネル部１９には、空気タンク内圧力や過負荷等の警告が表示される。

圧縮部１３は、一段目の低圧側圧縮部１７と、二段目の高圧側圧縮部１８と、により構成される。一段目の低圧側圧縮部１７と二段目の高圧側圧縮部１８は、クランクケース１６を介して相互に対向するように配置される。一段目の低圧側圧縮部１７は、クランクケース１６内部を経由して吸い込まれた外部空気（大気圧）を圧縮し、一段目吐出管を経由して二段目の高圧側圧縮部１８へ圧縮空気を送り込む。二段目の高圧側圧縮部１８は、一段目の低圧側圧縮部１７から供給される圧縮空気を例えば３.０～４.５ＭＰａの許容最高圧力まで圧縮して二段目吐出管を経由して相互に連通された空気タンク１２ａ，１２ｂに供給する。

空気タンク１２ａ，１２ｂ内の圧縮空気は、減圧弁２４ａ，２４ｂによって減圧され、カプラ２７ａ，２７ｂを経由して外部に取り出される。カプラ２７ａ，２７ｂの近傍の圧力は圧力計２６ａ，２６ｂでモニタできるようになっている。カプラ２７ａ，２７ｂの各々には不図示のホースを介して釘打機等の空気工具が接続される。

減圧弁２４ａ，２４ｂの出力側の圧力（空気工具への供給圧力）は、圧力調整用部材２３ａ,２３ｂによって調整できる。減圧弁２４ａ，２４ｂにより、空気タンク１２ａ，１２ｂへの圧縮空気の入口側の圧力の大きさにかかわらず、カプラ２７ａ，２７ｂ側の圧力を最高圧力以下の一定値に抑えることができる。すなわち、カプラ２７ａ，２７ｂには、空気タンク１２ａ，１２ｂ内の圧力にかかわらず一定の圧力を持つ圧縮空気が得られる。なお、空気タンク１２ａ，１２ｂ内部に溜まったドレン及び圧縮空気を外部へ排出するためにドレン排出装置が設けられる。

図５Ａに示すように、空気圧縮機１は、圧縮部１３を回転駆動して空気タンク１２ａ，１２ｂに圧縮空気を送り込むためのモータ１４を有する。空気圧縮機１は、外部の交流電源である商用交流電源３９を用いてモータ１４を駆動するための本体回路部２００と、２個の電池パック５－Ａ，５－Ｂを用いた電力アシスト用の補助回路部３００と、を備える。

図５Ａ及び図５Ｂに示すように、本体回路部２００は、外部の交流電源である商用交流電源３９（ＡＣ１００Ｖ：例えばコンセントの最大定格電流１５Ａ）の供給を受けてモータ１４を駆動するために、整流部３１、ＡＣ側電源昇圧回路３２、インバータ部３３、及びインバータ部３３を制御するための主制御部４０を具備する。

商用交流電源３９と整流部３１との間にはノイズフィルタ３４が挿入される。整流部３１の整流出力側に平滑コンデンサ３５が接続される。交流電源３９からの交流電力は整流部３１で整流され、平滑コンデンサ３５で平滑された直流電力がＡＣ側電源昇圧回路３２に供給される。整流部３１とＡＣ側電源昇圧回路３２との間の接続線路には電流検出用抵抗３６が挿入される。ＡＣ側負荷電流検出部３７は、電流検出用抵抗３６の両端の電圧降下を基にＡＣ負荷電流を検出し（モニタし）、ＡＣ負荷電流検出信号を主制御部４０に出力する。

ＡＣ側電源昇圧回路３２は、ＤＣ－ＤＣコンバータ等の昇圧回路を含み、ここで昇圧された直流電力がインバータ部３３を介してモータ１４に供給される。整流部３１、ＡＣ側電源昇圧回路３２、及び平滑コンデンサ３５は、交流側電源部の一例である。

ＡＣ側電源昇圧回路３２は、図示の場合、チョークコイル３２１、スイッチング素子３２２、ダイオード３２３及びコンデンサ３２４を有するチョッパ型ＤＣ－ＤＣコンバータであり、スイッチング素子３２２のスイッチング動作を制御する昇圧電圧制御部３２５を有する。ＡＣ側電源昇圧回路３２の昇圧出力側に昇圧電圧検出部３８が設けられる。

主制御部４０には、昇圧電圧検出部３８の昇圧電圧監視信号、モータ１４の回転を検出する回転センサ４１の回転検出信号、及び、空気タンク１２ａ，１２ｂの圧力を検出する圧力センサ４２の圧力検出信号がそれぞれ入力される。主制御部４０は、昇圧電圧制御信号をＡＣ側電源昇圧回路３２（昇圧電圧制御部３２５）に出力するとともに、インバータ制御信号をインバータ部３３に出力し、ＡＣ側電源昇圧回路３２で昇圧された直流電力をインバータ部３３を介してモータ１４に供給することで、例えばＰＷＭ制御等でモータ１４の回転制御を行う。圧縮部１３はモータ１４で回転駆動され、圧縮部１３から吐出された空気が空気タンク１２ａ，１２ｂに送られる

操作パネル部１９は、空気タンク内１２ａ，１２ｂの圧力や過負荷等の警告等を表示する表示パネル１９１、電源オン・オフの切替を行う運転ボタン１９２、電池パック５－Ａ，５－Ｂの充電を指示する充電ボタン１９３、運転モード切替を指示するモード切替ボタン１９４、及び電池パック５－Ａ，５－Ｂを用いた電力アシストを指示するアシストボタン１９５を有し、これらを制御するためにスイッチパネル制御部１９０が設けられる。スイッチパネル制御部１９０は通信回路１９７を介して主制御部４０に接続される。

主制御部４０や操作パネル部１９、通信回路１９７等に安定化された直流電圧を供給するために、回路電源部９０が設けられる。回路電源部９０は、整流部３１の直流出力を利用して主制御部４０等に電源電圧Ｖｃｃ（Ａ）を、スイッチパネル制御部１９０や通信回路１９７等に電源電圧Ｖｃｃ（Ｃ）をそれぞれ供給する。回路電源部９０は、１個の一次巻線と２個の二次巻線とを有する降圧トランス９１、トランス一次側をスイッチングするスイッチング素子９２、スイッチング素子９２に駆動信号を出力する回路電源駆動回路９３、及び、２個の二次巻線にそれぞれ設けられた整流平滑回路９４，９５を有する。整流平滑回路９４の直流出力電圧はＶｃｃ（Ａ）として主制御部４０等に供給され、整流平滑回路９５の直流出力電圧はＶｃｃ（Ｃ）としてスイッチパネル制御部１９０や通信回路１９７等に供給される。

図５Ａ、図５Ｃ及び図５Ｄに示すように、補助回路部３００は、電池電源（直流電源）でモータ１４の駆動アシストを行うためのアシスト電源部５０、電池電源としての電池パック５－Ａ，５－Ｂを充電するための充電部７０、副制御部８０、回路電源部１１０、及び通信回路１００を有する。副制御部８０はＣＰＵ等の制御回路を含む構成であり、主制御部４０と連携してアシスト電源部５０と充電部７０の動作を制御する。回路電源部１１０は、副制御部８０や通信回路１００等に安定化された直流電圧を供給する。通信回路１００は主制御部４０と副制御部８０間の電気的に絶縁された通信回線を構成する。補助回路部３００は、例えば図３の本体カバー１０内の収納ケース部２０内に収納される。

一方の電池パック用装着部４５の接続端子４５Ａには電池パック５－Ａが接続され、他方の電池パック用装着部４５の接続端子４５Ｂには電池パック５－Ｂが接続される。接続端子４５Ａ，４５Ｂにそれぞれ接続された電池パック５－Ａ，５－Ｂの電池パック電圧を検出するために、電池電圧検出部４６Ａ，４６Ｂがそれぞれ設けられる。各電池電圧検出部４６Ａ，４６Ｂからの電池電圧検出信号はそれぞれ副制御部８０に供給される。副制御部８０は、電池パック５－Ａ，５－Ｂから電池情報取得信号を受けて、それらの電池情報（電池温度等）をそれぞれ取得する。電池パック５－Ａ，５－Ｂは、それぞれ制御部４４Ａ、４４Ｂを含み、副制御部８０と通信できる。主制御部４０、副制御部８０、並びに電池パック５－Ａ，５－Ｂの制御部４４Ａ、４４Ｂは、空気圧縮機１の制御部を構成する。

アシスト電源部５０は、昇圧回路としての昇圧用ＤＣ－ＤＣコンバータの構成を含む。アシスト電源部５０は、昇圧トランス５１の一次側にプッシュプル接続されたスイッチング素子（例えばMOSFET）５２，５３、スイッチング素子５２，５３を交互にスイッチングするアシスト電源駆動回路５４、昇圧トランス５１の二次側に接続された整流部５５、チョークコイル６３、平滑コンデンサ５６、及びアシスト電流制御部５７を有する。

整流部５５とインバータ部３３との間の接続線路に電流検出用抵抗５８が挿入される。アシスト電流制御部５７は、電流検出用抵抗５８の両端の電圧降下からアシスト電流を検出し（モニタし）、フィードバック回路としてのフォトカップラ５９を介しアシスト電流検出信号をアシスト電源駆動回路５４にフィードバックする。ここで、フォトカップラ５９を用いるのは、交流電源３９に電気的に接続される本体回路部２００と、電池パック５－Ａ，５－Ｂに電気的に接続される補助回路部３００とを相互に電気的に絶縁するためであり、以後の説明でフォトカップラを用いるのも同様の理由である。昇圧トランス５１は昇圧回路の一例である。電池パック５－Ａが接続された接続端子４５Ａ、電池電圧検出部４６Ａ、充電部７０、電池パック５－Ｂが接続された接続端子４５Ｂ、電池電圧検出部４６Ｂ、充電部７０及びアシスト電源部５０は、電池パック５－Ａ及び電池パック５－Ｂの出力電圧値を調整可能な電池側電源部の一例である。

電池パック５－Ａ，５－Ｂの一方又は両方の直流電力は、アシスト電源部５０の昇圧トランス５１の一次側に供給される。アシスト電源部５０の整流部５５の出力側に、アシスト電源部５０の出力電圧を検出するためのアシスト電圧検出部６０が設けられ、また、アシスト電源部５０の出力電圧を制御するためにアシスト電圧制御部６１が設けられる。アシスト電源部５０の直流出力電力はシリーズダイオード８２を介してインバータ部３３に供給される（ＡＣ側電源昇圧回路３２の直流出力電力と合成される）。

副制御部８０は、フォトカップラ６２を介してアシスト電源部５０のアシスト電流制御部５７に出力電流制御信号を出力し、フォトカップラ６４を介してアシスト電圧制御部６１にアシスト電源５０の出力電圧制御信号を出力する。

ＡＣ側電源昇圧回路３２の出力端子に対してアシスト電源部５０の出力端子はシリーズダイオード８２を介して並列接続される。つまり、モータ１４に対してＡＣ側電源昇圧回路３２及びアシスト電源部５０が電気的に並列に接続される。

具体的に言えば、アシスト電源部５０においては、副制御部８０からの出力電流制御信号及び出力電圧制御信号を受けてアシスト電源駆動回路５４の駆動信号を制御し、スイッチング素子５２，５３を交互にスイッチングするときのデューティを変化させることで、出力側の平滑コンデンサ５６両端の直流電圧を増減する電圧可変制御を行うことができる。換言すれば、アシスト電源部５０はインバータ３３部への供給電圧を増減するＰＡＭ制御でモータ１４を駆動可能である。また、アシスト電源部５０のアシスト電源駆動回路５４には副制御部８０からアシスト電源オン・オフ信号が供給される。アシスト電源オン・オフ信号が「アシスト電源オン」を指示したときはアシスト電源駆動回路５４を作動させてスイッチング可能とし、「アシスト電源オフ」を指示したときはアシスト電源駆動回路５４の動作を停止する。

充電部７０は、電池パック用装着部４５に装着された電池パック５－Ａ，５－Ｂを充電するための回路である。充電部７０は、降圧用ＤＣ－ＤＣコンバータの構成を含む。充電部７０は、交流電源３９の供給をノイズフィルタ３５を介して受ける整流部７１、平滑コンデンサ７２、降圧トランス７３、トランス一次側をスイッチングするスイッチング素子７４、スイッチング素子７４をオン・オフ駆動する充電電源駆動回路７５、トランス７３の二次側出力を整流、平滑する整流平滑回路としてのダイオード７６及び平滑コンデンサ７７、充電電流制御部７８、及び充電電圧制御部７９を有する。トランス７３の二次側の整流平滑回路と電池パック５－Ａ，５－Ｂ間の接続線路には電流検出用抵抗８１が挿入される。充電電流制御部７８は、電流検出用抵抗８１の両端の電圧降下から充電電流を検出する（モニタする）。充電電流制御部７８からの充電電流検出信号及び充電電圧制御部７９からの充電電圧制御信号は、フィードバック回路としてのフォトカップラ８２を介し充電電源駆動回路７５にフィードバックされる。

回路電源部１１０は、充電部７０の整流部７１の直流出力を利用して副制御部８０等に電源電圧Ｖｃｃ（Ｂ）を供給するとともに、充電電源オン・オフ信号を伝達するフォトカップラ８５への電源供給を行う。回路電源部１１０は、１個の一次巻線と２個の二次巻線とを有する降圧トランス１１１、トランス一次側をスイッチングするスイッチング素子１１２、スイッチング素子１１２に駆動信号を出力する回路電源駆動回路１１３、及び２個の二次巻線にそれぞれ設けられた整流平滑回路１１４，１１５を有する。整流平滑回路１１４の直流出力電圧はＶｃｃ（Ｂ）として副制御部８０、フォトカップラ８２等に供給される。整流平滑回路１１５の直流出力電圧は、フォトカップラ８５に供給される。フォトカップラ８５は、副制御部８０の充電電源オン・オフ信号を充電電源駆動回路７５に伝達する。充電電源オン・オフ信号が「充電電源オン」を指示したときは充電電源駆動回路７５を作動させてスイッチング素子７４をスイッチングし、「充電電源オフ」を指示したときは充電電源駆動回路７５の動作を停止する。

一方の電池パック用装着部４５の接続端子４５Ａと充電部７０との接続をオン・オフするためにリレー８７Ａ（第１の遮断回路）が設けられるとともに、他方の電池パック用装着部４５の接続端子４５Ｂと充電部７０との接続をオン・オフするためにリレー８７Ｂ（第２の遮断回路）が設けられる。また、接続端子４５Ａとアシスト電源部５０との接続をオン・オフするためにリレー８７Ｃが設けられるとともに、接続端子４５Ｂとアシスト電源部５０との接続をオン・オフするためにリレー８７Ｄが設けられる。リレー８７Ａ～８７Ｄはそれぞれ副制御部８０からのリレーオン・オフ信号によってオン・オフ制御される。

通信回路１００は２つのフォトカップラ１０１，１０２を有し、主制御部４０と副制御部８０との間の電気的に絶縁された通信回線を構成する。フォトカップラ１０１は主制御部４０からの情報信号を副制御部８０へ伝達し、フォトカップラ１０２は副制御部８０からの情報信号を主制御部４０へ伝達する。

電池パック５－Ａ，５－Ｂには、内部の二次電池の温度を検出する温度検出部としてのサーミスタＴｈ１，Ｔｈ２がそれぞれ設けられる。また、アシスト電源部５０のスイッチング素子５２，５３にも、温度検出のためのサーミスタＴｈ３が設けられる。サーミスタＴｈ１～Ｔｈ３の温度監視信号は副制御部８０に出力され、温度上昇が許容範囲を超えた電池パック５やアシスト電源部５０は副制御部８０によって動作停止となる。

図５Ｂの操作パネル部１９において、表示パネル１９１は、主制御部４０からの各種情報を表示する表示部である。運転ボタン１９２は、空気圧縮機１の運転開始、運転停止を指示するスイッチである。充電ボタン１９３は、電池パック５－Ａ，５－Ｂの充電許可、充電停止を指示するスイッチである。モード切替ボタン１９４は、空気圧縮機１の後述する運転モードの切替を行う切替スイッチである。アシストボタン１９５は、電池パックを用いる電力アシストを併用するモードと電力アシストを使用しないモードとの切替スイッチである。

図５Ａから図５Ｄの回路構成において、空気圧縮機１は商用交流電源３９（ＡＣ１００Ｖ）に接続された状態において使用される。本体回路部２００は、商用交流電源３９より電力供給を受けるため、ＡＣ側負荷電流検出部３７の値に基づき、商用交流電源３９からの入力電流が１５Ａ以下となるように主制御部４０により制御される。これは、一般的にＡＣコンセントの最大定格電流が１５Ａとなっているからである。

通常動作時は、ＡＣ負荷電流値が１５Ａを超えそうになると主制御部４０はモータ１４の目標回転数を下げる。目標回転数はインバータ部３３の負荷や空気タンク１２ａ，１２ｂ内の圧力によっても変わってくる。具体的には、軽負荷の場合には高く、タンク内圧力が高まってきた場合や圧縮空気の使用量が多い場合には低く設定する。

アシスト電源部５０を作動させる電力アシスト時は、目標回転数に達するとＡＣ電流値が下がってくるため、主制御部４０はＡＣ負荷電流値１５Ａを維持するように目標回転数を上げていくことで、足りない電力を電池パック５－Ａ，５－Ｂの一方又は両方から供給することが出来る。この時、副制御部８０は電池パック５からの供給電流あるいは供給電力による制限を加えることでモータ１４の回転数を一定範囲内に収めることができる。

ここで、以下の点に注意する。
ＡＣ側電源昇圧回路３２は、昇圧電圧が目標値となるようにフィードバック制御しているが、シリーズダイオード３２３Ａを挿入しない場合において、特にアシスト電源部５０からのアシスト電圧が高すぎる場合には、昇圧電圧を低くするように制御してしまう。昇圧電圧が低下すると商用交流電源３９からの電流供給が低下するため、電池パック５からの電流供給が過大になり、結果的に電力アシスト時間の減少につながってしまう。この場合、アシスト電圧（アシスト電源部５０の出力電圧）をシリーズダイオード８２の順方向電圧降下程度（１Ｖ～２Ｖ）大きくなるように制御すれば、シリーズダイオード３２３Ａを省略できる。

一方で、シリーズダイオード３２３Ａを挿入する場合には、昇圧電圧とアシスト電圧を接続する箇所に電圧合流部電解コンデンサ３２４Ａを設ける必要がある。これは、モータ１４を停止した場合に発生するサージエネルギーを吸収するためであり、大容量且つ高耐圧の大型品を使用する。しかし、上記のようにシリーズダイオード３２３Ａを省略した場合には、ＡＣ側電源昇圧回路３２の電解コンデンサ３２４により代用することができるため、電圧合流部電解コンデンサも省略することができる。これにより、基板上の面積や電子部品コスト削減はもちろん、ダイオードの損失や電圧降下による効率低下を改善することができる。

一般に、複数の電池パックを並列接続して用いる場合、電池パック同士の逆流電流を防止するために図５Ｃ中点線表記の逆流防止用ダイオード４７Ａ，４７Ｂが必要となる。しかし、電池パック５－Ａ，５－Ｂの電位差が所定電位差値（例えば０.５Ｖとする）以内になるように電池パックを交互に充電していくことで、実用上、電池パック同士の逆流電流を充電電流程度に抑えることが出来る。このため、ダイオード４７Ａ，４７Ｂは削除してもよい。これにより、ダイオード４７Ａ，４７Ｂの抵抗分に起因する出力低下やダイオード４７Ａ，４７Ｂによる発熱の問題を解消できる。

電池パック５－Ａ，５－Ｂを並列接続した電力アシスト中に電池パック５－Ａ，５－Ｂの電位差が所定電位差値（０.５Ｖ）を超えて開いた場合でも、片方の電池パック電圧が第１閾値電圧である所定電圧値Ｖ１を下回るまではアシストを継続する。

電力アシスト期間中に片方の電池パック５だけアシストを停止しようとすると、停止と同時にもう一方の電池パック５の放電電流が過大になってしまうため、モータ１４の目標回転数を下げるなど、電流値を減らしておく必要がある。実際停止するには通電中にリレー８７Ｃ又は８７Ｄをオフする必要がある。接点故障を抑制する観点では、一方の電池パック電圧が所定電圧値Ｖ１を下回った時点でアシストそのものを停止するとよい。この理由は、両方の電池パック電圧が所定電圧値Ｖ１を下回るまでアシストを継続しようとすると、先に低下した方の電池パック５の消費電流が大きくなり、電圧低下と発熱が加速してしまうため、再充電と再アシストのサイクルが遅くなってしまうからである。

図６～図１０を参照し、電池パック５－Ａ，５－Ｂの温度に応じた充放電制御を説明する。空気圧縮機１では、モード切替ボタン１９４の操作により、運転モードとして、電池パック５－Ａ，５－Ｂの放電禁止閾値が充電禁止閾値よりも高い第１モードと、放電禁止閾値が充電禁止閾値以下の第２モードと、を選択可能である。尚、放電禁止閾値が充電禁止閾値以下とは、放電禁止閾値が充電禁止閾値と等しい場合と、放電禁止閾値が充電禁止閾値よりも低い場合と、の両方を含む。図６～図９の例では、第１モードでは、放電禁止閾値はＴ１であり、充電禁止閾値はＴ２（Ｔ１＞Ｔ２）である。第２モードでは、放電禁止閾値及び充電禁止閾値が共にＴ２である。つまり、放電禁止閾値と充電禁止閾値とは等しい。いずれのモードにおいても、電池パック５－Ａ，５－Ｂからの放電（電池パック５－Ａ，５－Ｂからモータ１４への電力供給）が行われているときは電池パック５－Ａ，５－Ｂの充電（充電部７０から電池パック５－Ａ及び／又は５－Ｂへの電力供給）は禁止される。

図７は第１モードにおける空気圧縮機１の動作を示すタイムチャートである。第１モードでは、時刻ｔ１１で電池パック５－Ａ，５－Ｂからの放電が開始した後、電池パック５－Ａ，５－Ｂの温度が上昇し、時刻ｔ１２にて電池温度がＴ２を超えても放電を停止（禁止）せず、時刻ｔ１３にて電池温度がＴ１を超えると放電を停止（禁止）する。放電を停止すると電池温度は下降に転じ、時刻ｔ１４にて電池温度がＴ２を下回ると充電可能となる。時刻ｔ１３～時刻ｔ１４の期間のように電池温度がＴ２以上の場合は充電は禁止される。図８は第２モードにおける空気圧縮機１の動作を示すタイムチャートである。第２モードでは、時刻ｔ２１で電池パック５－Ａ，５－Ｂからの放電が開始した後、電池パック５－Ａ，５－Ｂの温度が上昇し、時刻ｔ２２にて電池温度がＴ２を超えると放電を停止する。尚、副制御部８０の駆動周波数に由来し、電池温度がＴ２を超えた時点から放電を停止する時点までの間にはごく僅かなタイムラグが生じるため、放電を停止する時点における電池温度はＴ２をわずかに上回る。放電を停止すると電池温度は下降に転じ、時刻ｔ２３にて電池温度がＴ２を下回ると充電可能となる。副制御部８０の駆動周波数を高速にするほど、電池温度がＴ２を超えた時点から放電を停止する時点までのタイムラグは短くなり、実質的に時刻ｔ２２と時刻ｔ２３とを同時としｔ２をゼロとすることができる。尚、電池パック５－Ａ，５－Ｂのいずれか一方の温度がＴ２を超えていても、いずれか他方の温度はＴ２を超えていない場合、温度がＴ２を超えている一方の電池パックのみ放電を停止し、温度がＴ２を超えていない他方の電池パックは放電を継続してもよい。あるいは、電池パック５－Ａ，５－Ｂのいずれか一方の温度がＴ２を超えた場合、いずれか他方の温度はＴ２を超えていなくても、両方の電池パックの放電を停止してもよい。

第１モードでは、第２モードと比較して、放電禁止閾値が高い分だけ放電可能時間は長いが、電池温度が放電禁止閾値を超えて放電を停止した後、電池温度がＴ２以下になって充電開始可能になるまでの時間（図７のｔ１）も長い。第２モードでは、第１モードと比較して、放電禁止閾値が低い分だけ放電可能時間は短くなるものの、電池温度が放電禁止閾値を超えて放電を停止した後、電池温度がＴ２以下になって充電開始可能になるまでの時間（図８のｔ２）も短い（ｔ２＜ｔ１）。なお、図１０に示すように、第２モードにおいて、放電禁止閾値をＴ３（Ｔ３＜Ｔ２）としてもよい。このとき、放電禁止閾値は充電閾値よりも低い。図１０のタイムチャートにおいて、時刻ｔ３１で電池パック５－Ａ，５－Ｂからの放電が開始した後、電池パック５－Ａ，５－Ｂの温度が上昇し、時刻ｔ３２において電池温度がＴ３を超えると放電を停止する。時刻ｔ３２の時点で電池パック５－Ａ，５－Ｂの温度はＴ２を下回っているため、電池パック５－Ａ，５－Ｂは時刻ｔ３２で放電が停止されると同時に充電が開始される。このように放電禁止閾値を充電禁止閾値よりも低くすることで、電池温度が放電禁止閾値を超えて放電を停止した後、すぐに充電が可能となる。

図９は、電池パック５－Ａ，５－Ｂの充放電制御のフローチャートである。作業者はモード切替ボタン１９４の操作により運転モードを選択する（Ｓ１）。副制御部８０は、電力アシストを開始し、電池パック５－Ａ，５－Ｂからの放電を開始する（Ｓ２）。ここでの放電は、電池パック５－Ａ，５－Ｂの一方のみからでもよい。

副制御部８０は、Ｓ１で選択した運転モードが第１モードの場合（Ｓ３のＹｅｓ）、電池パック５－Ａ，５－Ｂの少なくとも一方の温度がＴ１を超えるまでは放電を継続し（Ｓ４のＮｏ）、電池パック５－Ａ，５－Ｂの少なくとも一方の温度がＴ１を超えると（Ｓ４のＹｅｓ）、電池パック５－Ａ，５－Ｂからの放電を停止する（Ｓ６）。

副制御部８０は、Ｓ１で選択した運転モードが第２モードの場合（Ｓ３のＮｏ）、電池パック５－Ａ，５－Ｂの少なくとも一方の温度がＴ２を超えるまでは放電を継続し（Ｓ５のＮｏ）、電池パック５－Ａ，５－Ｂの少なくとも一方の温度がＴ２を超えると（Ｓ５のＹｅｓ）、電池パック５－Ａ，５－Ｂからの放電を停止する（Ｓ６）。

副制御部８０は、電池パック５－Ａ，５－Ｂの温度がＴ２を下回っていない場合（Ｓ７のＮｏ）、充電待機状態となる（Ｓ８）。副制御部８０は、電池パック５－Ａ，５－Ｂの温度がＴ２を下回っている場合（Ｓ７のＹｅｓ）、温度がＴ２を下回った電池パックの充電を開始する（Ｓ９）。充電においては、商用交流電源３９から電池パック５－Ａ，５－Ｂに電力を供給することになるが、充電電流と、商用交流電源３９からモータ１４への供給電流と、の合計がコンセントの最大定格電流（例えば１５Ａ）以下となるように制御する。モータ１４への供給電流が不足してモータ１４の回転数が低下し、圧縮部１３の駆動に支障を来すようであれば、充電開始を待ってもよいし、Ｓ９における充電開始に合わせてモータ１４の駆動を停止してもよい。

本実施の形態によれば、電池パック５－Ａ，５－Ｂの放電禁止閾値が充電禁止閾値以下である第２モードを有するため、放電禁止閾値を超えて放電禁止となった電池パックを短い待ち時間、あるいは待ち時間なしで充電開始でき、利便性が高い。また、電池パック５－Ａ，５－Ｂの放電禁止閾値が充電禁止閾値よりも高い第１モードも選択可能であり、放電可能時間を長くしたい場合にも好適に対応でき、利便性が高い。

（実施の形態２）
本実施の形態は、実施の形態１と構成は同様で制御が異なるものである。以下、実施の形態１との相違点を中心に説明する。図１１は、実施の形態２に関し、電池パック５－Ａ，５－Ｂから交互に放電する場合における、電池パック５－Ａ，５－Ｂの放電のオンオフ、充電のオンオフ、及び温度の時間変化を示すタイムチャートである。このタイムチャートでは、電池パック５－Ａ，５－Ｂの各々について、最初の放電時は放電禁止閾値をＴ２とし、次の放電時は放電禁止閾値をＴ１に上昇させる。以下、具体的に説明する。

副制御部８０は、時刻ｔ４１において電池パック５－Ａ（図１１中「電池１」）からの放電を開始する。時刻ｔ４２において電池パック５－Ａの温度がＴ２に達すると、副制御部８０は、電池パック５－Ａからの放電を停止し、電池パック５－Ｂ（図１１中「電池２」）からの放電を開始する。

時刻ｔ４３において電池パック５－Ｂの温度がＴ２に達すると、副制御部８０は、電池パック５－Ｂからの放電を停止し、電池パック５－Ａからの放電を開始する。時刻ｔ４２～ｔ４３までの期間に、放電を停止していた電池パック５－Ａの温度は低下している。時刻ｔ４４において電池パック５－Ａの温度がＴ１に達すると、副制御部８０は、電池パック５－Ａからの放電を停止し、電池パック５－Ｂからの放電を開始する。

時刻ｔ４５において電池パック５－Ｂの温度がＴ１に達すると、副制御部８０は、電池パック５－Ｂからの放電を停止する。時刻ｔ４６において電池パック５－Ａの温度がＴ２を下回ると、副制御部８０は、電池パック５－Ａの充電を開始する。

図１２は、電池パック５－Ａ，５－Ｂから交互に放電する場合における電池パック５－Ａ，５－Ｂの充放電制御のフローチャートである。副制御部８０は、電池パック５－Ａを放電対象に設定し（Ｓ１１）、放電制御を行う（Ｓ１２）。副制御部８０は、電池パック５－Ａの温度がＴ２を超えるまで電池パック５－Ａからの放電を継続し（Ｓ１３のＮｏ）、電池パック５－Ａの温度がＴ２を超えると（Ｓ１３のＹｅｓ）、電池パック５－Ｂの接続有無を確認する（Ｓ１４）。

副制御部８０は、電池パック５－Ｂが接続されている場合（Ｓ１４のＹｅｓ）、電池パック５－Ａからの放電を停止し、電池パック５－Ｂを放電対象に設定して放電制御を行う（Ｓ１５）。副制御部８０は、電池パック５－Ｂの温度がＴ２を超えるまで電池パック５－Ｂからの放電を継続し（Ｓ１６のＮｏ）、電池パック５－Ｂの温度がＴ２を超えると（Ｓ１６のＹｅｓ）、電池パック５－Ｂからの放電を停止し、電池パック５－Ａを放電対象に設定して放電制御を行う（Ｓ１７）。

副制御部８０は、電池パック５－Ｂが接続されていない場合（Ｓ１４のＮｏ）、電池パック５－Ａからの放電を継続し、Ｓ１８に進む。副制御部８０は、電池パック５－Ａの温度がＴ１を超えるまで電池パック５－Ａからの放電を継続し（Ｓ１８のＮｏ）、電池パック５－Ａの温度がＴ１を超えると（Ｓ１８のＹｅｓ）、電池パック５－Ｂの接続有無を確認する（Ｓ１９）。

副制御部８０は、電池パック５－Ｂが接続されている場合（Ｓ１９のＹｅｓ）、電池パック５－Ａからの放電を停止し、電池パック５－Ｂを放電対象に設定して放電制御を行う（Ｓ２０）。副制御部８０は、電池パック５－Ｂの温度がＴ１を超えるまで電池パック５－Ｂからの放電を継続し（Ｓ２１のＮｏ）、電池パック５－Ｂの温度がＴ１を超えると（Ｓ２１のＹｅｓ）、電池パック５－Ｂからの放電を停止する（Ｓ２２）。

副制御部８０は、電池パック５－Ｂが接続されていない場合（Ｓ１９のＮｏ）、Ｓ２２に進む。Ｓ２２では、電池パック５－Ａからの放電も停止されており、電池パック５－Ａ，５－Ｂの双方からの放電が停止される。副制御部８０は、電池パック５－Ａの温度がＴ２を下回ると（Ｓ２３のＹｅｓ）、電池パック５－Ａの充電を開始する（Ｓ２４）。副制御部８０は、電池パック５－Ａの温度がＴ２を下回っていない場合（Ｓ２３のＮｏ）、電池パック５－Ｂの温度がＴ２を下回ると（Ｓ２５のＹｅｓ）、電池パック５－Ｂの充電を開始する（Ｓ２６）。副制御部８０は、電池パック５－Ａ，５－Ｂの温度がいずれもＴ２を下回っていない場合（Ｓ２３のＮｏ、Ｓ２５のＮｏ）、充電待機状態となる（Ｓ２７）。

本実施の形態によれば、図１１の時刻ｔ４３までは、電池パック５－Ａ，５－Ｂの温度がいずれもＴ２以下のため、時刻ｔ４３までに電力アシストが停止した場合には電池パック５－Ａ，５－Ｂの双方が直ちに充電可能となり、利便性が高い。仮に時刻ｔ４２において放電対象を切り替えずに電池パック５－Ａからの放電を継続した場合、時刻ｔ４３の時点では電池パック５－Ａの温度はＴ２を超えていて、電池パック５－Ａは充電不可能である。すなわち、本実施の形態によれば、電池パック５－Ａ，５－Ｂの双方が充電可能な温度である時間を長く確保できる。

（実施の形態３）
前述の実施の形態１及び２では、充電部７０が空気圧縮機１の本体に含まれていたのに対し、本実施の形態では、充電部７０に相当する回路構成が、空気圧縮機の本体とは別体の充電器７０Ａに含まれる。以下、実施の形態１との相違点を中心に説明する。

図１３は、実施の形態３に係る電気機器（それぞれ別体の空気圧縮機及び充電器）のうちの充電器７０Ａの回路ブロック図である。充電器７０Ａは、実施の形態１の空気圧縮機１のうちの充電に係る構成を別体に切り出したものである。充電器７０Ａは、外部の交流電源である商用交流電源３９Ａからの供給電力で電池パック５を充電する。充電の制御は、制御部８０Ｂが行う。充電器７０Ａに同時に接続可能な電池パック５の数は、複数でもよい。

図１４は、実施の形態３に係る電気機器のうち空気圧縮機の補助回路部３００Ａの回路ブロック図である。補助回路部３００Ａは、実施の形態１の補助回路部３００から充電に係る構成を除去したものである。副制御部８０Ａは、充電制御に係る機能を有さない他は、実施の形態１の副制御部８０と同様の制御を行う。

本実施の形態では、温度が放電禁止閾値を超えた電池パックを充電するには空気圧縮機本体から外して充電器７０Ａに接続する必要がある点を除き、実施の形態１と同様の効果を奏することができる。また、実施の形態３では、実施の形態１と比較して、作業者が放電の停止後に電池パック５－Ａ，５－Ｂを空気圧縮機から取り外して充電器７０Ａに取り付ける必要があるため、充電がすぐに始まらない場合に作業者が不便を感じやすい。本実施の形態によれば、電池パック５－Ａ，５－Ｂを充電器７０Ａに取り付けるという作業者の動作の後、すぐに充電が開始されるため、作業者にとって実施の形態１、２よりも利便性が高い。

以上、実施の形態を例に本発明を説明したが、実施の形態の各構成要素や各処理プロセスには請求項に記載の範囲で種々の変形が可能であることは当業者に理解されるところである。以下、変形例について触れる。

本発明の電気機器は、空気圧縮機に限定されず、電池パックの電力で動作する各種電動工具や照明装置等の他の種類のものであってもよい。電池パックからの放電は、交流電源に対する補助に限定されず、交流電源を利用しない場合における放電であってもよい。

１…空気圧縮機、５，５－Ａ，５－Ｂ…電池パック、１０…本体カバー、１２ａ，１２ｂ…空気タンク、１３…圧縮部、１４…モータ、１９…操作パネル部、２０…収納ケース部、３１…整流部、３２…ＡＣ側電源昇圧回路、３３…インバータ部、３７…ＡＣ側負荷電流検出部、３８…昇圧電圧検出部、４０…主制御部、４５…電池パック用装着部、４６Ａ，４６Ｂ…電池電圧検出部、５０…アシスト電源部、５７…アシスト電流制御部、６０…アシスト電圧検出部、７０…充電部、８０…副制御部、８７Ａ～８７Ｄ…リレー、９０，１１０…回路電源部、１００…通信回路、２００…本体回路部、３００…補助回路部。

Claims (7)

1. 電力を受けて作業を行う負荷部と、
   二次電池を有し、前記負荷部へ電力を供給可能な電池部と、
   商用電源と接続され、前記電池部へ電力を供給することで前記二次電池を充電可能な充電部と、
   前記電池部の温度を検出する温度検出部と、
   前記温度検出部の検出値に応じて、前記電池部から前記負荷部へ供給される電力、および、前記充電部から前記電池部へ供給される電力を制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、前記温度検出部の検出値が所定の放電禁止閾値を超えると前記電池部から前記負荷部への電力供給を禁止するとともに、前記温度検出部の検出値が所定の充電禁止閾値を超えると前記充電部から前記電池部への電力供給を禁止し、
   前記放電禁止閾値は、前記充電禁止閾値以下である、電気機器。
2. 前記負荷部と、前記充電部とを有する電気機器本体と、
   前記電気機器本体に対して着脱可能に取り付けられ、前記電池部と、前記温度検出部とを有する電池パックと、を有する、請求項１に記載の電気機器。
3. 前記制御部は、
   前記電池部から前記負荷部への電力供給が行われるときに、前記充電部から前記電池部への電力供給を禁止し、
   前記電池部から前記負荷部への電力供給が行われない状態においては、前記温度検出部の検出値が前記充電禁止閾値を上回っていなければ、前記充電部から前記電池部への電力供給を許容する、請求項２に記載の電気機器。
4. 前記負荷部を有する電気機器本体と、
   前記充電部を有する充電器と、
   前記電池部と、前記温度検出部とを有し、前記電気機器本体及び前記充電器に対し着脱可能かつ択一的に取り付けられる電池パックと、を有する、請求項１に記載の電気機器。
5. 前記負荷部を有する電気機器本体と、
   前記電気機器本体に対して着脱可能に取り付けられ、前記電池部と、前記温度検出部とを有する第１の電池パックと、
   前記電気機器本体に対して着脱可能に取り付けられ、前記電池部と、前記温度検出部とを有する第２の電池パックと、を有し、
   前記制御部は、前記第１の電池パックの前記電池部から前記負荷部への電力供給が行われるときに、前記第１の電池パックの前記温度検出部の検出値が前記放電禁止閾値を超えると、前記第１の電池パックの前記電池部から前記負荷部への電力供給を禁止するとともに、前記第２の電池パックの前記電池部から前記負荷部への電力供給を許容する、請求項１に記載の電気機器。
6. 前記制御部は、前記第１の電池パックの前記電池部から前記負荷部への電力供給を禁止し、かつ、前記第２の電池パックの前記電池部から前記負荷部への電力供給を禁止すると、前記放電禁止閾値を上昇させ、前記第１の電池パックの前記電池部から前記負荷部への電力供給を許容する、請求項５に記載の電気機器。
7. 前記放電禁止閾値が前記充電禁止閾値以下のモードと、前記放電禁止閾値が前記充電禁止閾値よりも高いモードと、を切替可能である、請求項１から６のいずれか一項に記載の電気機器。

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