JP4784906B2 - コードレス電動工具及びこれに用いられるバッテリ装置 - Google Patents
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Description
コードレス電動工具20のバッテリ装置10は、モータ201の駆動電圧を供給する電源として用いられ、モータ201は工具30に伝達する回転動力を発生するために用いられる。先端工具30としてはドリルやドライバがあるが、被加工物を加工するために使用されるものであるため、工具30に加わる負荷の大きさが、カメラやパソコンでは起こり得ないような大きな変動を生ずる。工具30にかかる負荷の変動が大きいと、当然モータ201の負荷電流の変動も大きく、従ってバッテリ装置10にも過電流が流れる危険性がある。
コードレス電動工具には電動ドライバや電動ドリル、電動丸のこ、インパクトドライバ等の多くの種類があるが、工具の種類により負荷の変動に大きな幅がある。例えば電動ドリルでは、先端工具が被加工物に噛み付いた状態になると、モータの負荷電流は通常の6〜7倍になることがある。一方、インパクトドライバの場合は、負荷変動が相対的に小さいからモータの負荷電流の変動も相対的に小さい。このように工具の種類により負荷変動の大きさが著しく異なるという現象は、カメラやOA機器などの携帯用電子機器には見られない現象である。
カメラやパソコン等の電子機器では、電池を並列に接続する場合であっても電池を充電するときは、個々の電池毎に充電するのが一般的である。しかしながら電動工具に用いられるバッテリ装置10を充電器により充電する場合、従来は電池パック毎に充電していた。従って、例えば公称電圧1.2VのNiCd電池セルが15個収納した電池パックを充電すると、1度に15個のセルが充電される。
該スイッチング素子の断続を制御する制御装置とから構成し、前記第1の信号端子及び第2の信号端子からの信号に応じて前記スイッチング素子の断続を制御するようにしたことにある。
本発明の他の特徴は、以下の説明により一層明瞭に理解される。
(1)任意の数のセルアセンブリを電動工具に装着することができるので、ユーザ自身が電流容量(Ah)を選択可能なコードレス電動工具を提供することができる。
(2)任意の数のセルアセンブリを電動工具に装着することができるので、ユーザ自身が電動工具の重さを調節することができる。
(3)電動工具の特性に適合しないバッテリ装置をユーザが選択した場合は工具自体が不適合を判断してモータを動作させないので、電動工具に損傷を与えることはない。
(1.1)回路構成
本発明に係る電動工具に用いられるバッテリ装置を構成するセルアセンブリについて説明する。図3はセルアセンブリ100Aと100Bとを並列に接続した電気回路図を示す。セルアセンブリ100Aの電気回路は100Bと同一であるので、一方のセルアセンブリ100Aの電気回路だけ説明する。
次に、図4−1〜図4−5を参照して本発明に係る電動工具に用いられるバッテリ装置のセルアセンブリの構造について説明する。図4−1に示すように、セル収納容器は上部板301、下部板302及び両側板303及び304により構成され、容器内に5個のリチウム電池C11〜C15が配置されている。それぞれの電池C11〜C15は端子板305により直列に接続され、電池C11の正極が端子306に、電池C15の負極が端子307に接続されている。上部板301とセル群C11〜C15との間の空間に回路基板308が配置され、支持部材309により支持されている。回路基板308の上面には、図3に示した回路素子101〜111が搭載されている。
次に、本発明にかかるコードレス電動工具とバッテリ装置10の接続について、図5−1を参照して説明する。
次に、本発明に係る電気工具に用いられるバッテリ装置を充電する充電器の構成を図6−1,6−2を参照して説明する。充電器50は、本体500と、電池収容部501とから構成される。電池収容部501には複数個のセルアセンブリ100が収容できるように構成される。本実施例では2個のセルアセンブリ100A,100Bを収容できる例を示したが、2個以上の任意の数のセルアセンブリを収容できるように設計される。
204:制御回路、205:スイッチング用FET、206:逆転スイッチ、
250:モータ、251:トリガスイッチ、252:スイッチング用FET、
253:トランジスタ、254:定電圧電源、255,257:コンデンサ、
256:レギュレータ、258,259,260:プルアップ抵抗、261:制御回路、262:抵抗、270A,270B,270C:セル数検出抵抗、
ST1〜ST3:セルアセンブリ数検出端子、
100A,100B、100C:セルアセンブリ、101:スイッチング素子、
102:FET、103:ダイオード、104:過電流検出回路、
105,106:保護回路、107〜111:ダイオード、112:サーモスタット、
113:サーミスタ、114:セル数検出抵抗、C10,C20:セル群、
C11〜C15:リチウム電池、C21〜C25:リチウム電池、DC:放電正極端子、CH:充電正極端子、CO:共通負極端子、LS:温度信号検出端子、
ST:セル数信号検出端子、LE:過電圧検出端子、OC:過電流検出端子、
301:上部板、302:下部板、303,304:側板、305:端子板、
306:正極端子、307:負極端子、308:回路基板、309:支持部材、
310:充電端子基板、320A,320B:第1係合部材、
322A,322B:第2係合部材、323:支持部材、324A,324B:金属板、325A,325B:金属板、326:支持部材、327A,327B:延在部、
328A,328B:穴部、330,331:凸部、333,334:凹部、
50:充電器、60:商用電源、510:第1整流平滑回路、511:スイッチング素子、512:トランス、513:第2整流平滑回路、514:充電電流検出回路、
515:電池電圧検出回路、516:定電流制御回路、517:定電圧制御回路、
518:電流/電圧設定回路、519:電池温度検出回路、520:充電停止回路、
521:ファンモータ駆動回路、522:ファンモータ、523:ブザー駆動回路、
524:ブザー、525:補助電源回路、526:表示回路、530:マイコン、
531:スイッチング制御回路
Claims (9)
- 複数個のセルを有するセルアセンブリを、1個又は複数個備えたバッテリ装置を装着する電動工具であって、
該バッテリ装置からの直流電圧を供給されるモータと、
該モータに接続され、該モータの駆動及び停止を制御するスイッチング素子と、
前記セルアセンブリの数を検出する検出手段と、
該検出手段の信号に応じて前記スイッチング素子を制御する制御手段
を備えたことを特徴とするコードレス電動工具。 - 請求項1において、前記制御手段は、前記セルアセンブリの数が所定値より少ないとき前記モータの駆動を禁止するように前記スイッチング素子を制御することを特徴とするコードレス電動工具。
- 請求項1において、前記バッテリ装置は、前記セルの数に関連した信号を取り出すためのセル数信号出力端子を有し、
前記検出手段は、前記セル数信号出力端子からの信号を入力し、入力した信号と予め設定されたセル数に関連した値とを比較し、その比較結果に応じた出力信号を生じる回路手段を備えることを特徴とするコードレス電動工具。 - 請求項1において、前記バッテリ装置は、
それぞれ複数個のセルを有する第1及び第2のセルアセンブリと、該第1のセルアセンブリに接続された第1の信号端子及び該第2のセルアセンブリに接続された第2の信号端子とを備え、
前記検出手段は、前記第1の信号端子及び第2の信号端子からの信号を入力し、該信号の有無に応じた出力信号を生じる回路手段を備えることを特徴とするコードレス電動工具。 - 請求項4において、前記制御装置は前記第1及び第2のセルアセンブリが接続されたときに前記モータを駆動し、前記第1及び第2のセルアセンブリの一方が接続されないときは前記モータを駆動しないように前記スイッチング素子を制御することを特徴とするコードレス電動工具。
- 請求項5において、前記第1及び第2の信号端子に接続された固定抵抗と、
安定化された直流電圧を前記第1及び第2の信号端子に印加する手段と、
前記第1及び第2の信号端子より、第1及び第2のセルアセンブリの接続の有無に応じた信号を取り出す手段とを備えることを特徴とするコードレス電動工具。 - 請求項1に記載されたコードレス電動工具に用いられるバッテリ装置であって、第1のセルアセンブリは、
複数のセルよりなる第1のセル群と、
該第1のセル群のセル数に関連する信号を出力する第1のセル数信号出力端子と、
第2のセルアセンブリのセル数に関連する信号を入力する第1のセル数信号入力端子と、
前記第2のセルアセンブリのセル数に関連する信号を出力する第2のセル数信号出力端子と、
前記第1のセル数信号入力端子を前記第2のセル数信号出力端子に接続する配線と
を備えたことを特徴とするバッテリ装置。 - 請求項7に記載されたバッテリ装置であって、第2のセルアセンブリは、
複数のセルよりなる第2のセル群と、
該第2のセル群のセル数に関連する信号を出力する第1のセル数信号出力端子と、
第3のセルアセンブリのセル数に関連する信号を入力する第1のセル数信号入力端子と、
前記第3のセルアセンブリのセル数に関連する信号を出力する第2のセル数信号出力端子と、
前記第1のセル数信号入力端子を前記第2のセル数信号出力端子に接続する配線と
を備えたことを特徴とするバッテリ装置。 - 請求項1に記載されたコードレス電動工具に用いられるバッテリ装置であって、前記セルアセンブリは、
複数のセルを直列に接続したセル群と、
該セル群のセル数を表す抵抗と、
該セル群の電圧を外端に取り出すための放電端子と、
少なくとも第1の信号入力端子と、第1及び第2の信号出力端子と、
前記第1の信号出力端子を前記抵抗に接続し、前記第1の信号入力端子を前記第2の信号出力端子に接続する配線とを備えたことを特徴とするバッテリ装置。
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