JP5524694B2 - 電動工具用バッテリの発熱量推定装置及び電動工具用装置 - Google Patents
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Description
そこで、従来、バッテリからの放電電流やバッテリへの充電電流を検出し、その検出電流が所定の閾値を越えると、バッテリが発熱してバッテリ性能が劣化すると判断して、充放電を停止することが提案されている(例えば、特許文献1等参照)。
このため、上記従来技術では、バッテリの発熱量が少なく、バッテリが問題なく充放電できる状態であるにもかかわらず、検出電流値が閾値に達して、充放電を停止させてしまうことがあった。
そして、請求項3に記載の電動工具用装置においては、判定手段が、発熱量推定装置にて得られたバッテリの発熱量を表す推定値が、予め設定された過熱判定用の設定値を越えたか否かを判定し、判定手段にて推定値が設定値を超えたと判断されると、保護手段が、バッテリからの放電若しくはバッテリへの充電を停止又は制限することで、バッテリを保護する。
・放電電流を所定の閾値以下に抑える放電電流制限、
・バッテリ電圧が所定の閾値以下に低下するのを防止する過放電制限、
・バッテリ温度(サーミスタ等を用いて検出される表面温度)が所定の閾値を超えるのを防止するバッテリ温度制限、
等が知られており、バッテリの充電時の制御としては、
・充電電流を所定の閾値以下に抑える充電電流制限、
・バッテリ電圧が満充電判定用の閾値に達したときに充電を停止させる過充電制限、
・バッテリ温度が所定の閾値を超えるのを防止するバッテリ温度制限、
等が知られている。
(電動工具全体の構成)
図1は、本発明が適用された実施形態の電動工具の側面図である。
ギアハウジング16は、駆動モータM1の駆動力をドリルチャック18に伝達するギア機構(図示せず)を収容している。
ハンドグリップ20は、電動工具の使用者が当該ハンドグリップ20を片手で把持可能に成形されている。そして、ハンドグリップ20の上部前方には、電動工具の使用者が駆動モータM1を駆動/停止するためのトリガスイッチ22が設けられている。
より具体的には、図2に示すように、バッテリパック装着部24は、電動工具の使用者がバッテリパック40を前方に摺動させることでバッテリパック40を当該バッテリパック装着部24から離脱できるように構成されている。なお、図2は、電動工具の本体10からバッテリパック40を離脱させた様子を示す側面図である。
(電動工具本体10の回路構成)
次に、図4は、バッテリパック40を本体10に装着した際に、バッテリパック40と本体10とで形成される駆動モータM1制御用の回路を表す回路図である。
次に、本体10には、内部回路駆動用の電源電圧を生成する制御用電源回路36と、バッテリパック40との間で信号を入出力する入出力回路38とが備えられている。
トランジスタQ2は、NPN型バイポーラトランジスタにて構成されており、そのベースは、抵抗R3を介して、信号端子34Aに接続されるとともに、抵抗R4を介して、グランドに接地されている。
(バッテリパック40の回路構成)
一方、バッテリパック40には、電源端子部44に設けられた正極側端子44A及び負極側端子44Bと、接続端子部46に設けられた3つの信号端子46A,46B,46Cと、バッテリ50と、バッテリ制御回路60とが備えられている。
また、温度測定回路66は、バッテリ50周囲に配置されるサーミスタを含み、サーミスタを介してバッテリ温度を測定して、その測定温度に応じた電圧値を有する温度検出信号をMCU70に出力する。
(充電器80の回路構成)
次に、図5は、バッテリパック40を充電器80に装着した際に、バッテリパック40と充電器80とで形成されるバッテリ充電用の回路を表す回路図である。
整流回路92は、商用電源等の交流電源から供給される交流電圧を整流するものであり、その整流出力は、充電用スイッチング電源回路94及び制御用スイッチング電源回路98に出力される。
MCU96は、バッテリパック40内のMCU70と同様、マイクロコンピュータにて構成されており、バッテリ制御回路60内のMCU70から信号端子46B、86Bを介して、バッテリ状態を取り込み、充電用スイッチング電源回路94を駆動制御することで、バッテリ50への充電パターン(充電電流、充電電圧等)を制御する。
そして、充電器80のグランドは、負極側端子84B、及び、バッテリパック40の負極側端子44Bを介して、バッテリ50の負極側端子52Bに接続され、充電用スイッチング電源回路94にて生成された充電電圧は、正極側端子84A、及び、バッテリパック40の正極側端子44Aを介して、バッテリ50の正極側端子52Aに印加される。
このため、バッテリパック40が充電器80に装着されて、制御用スイッチング電源回路98にて電源電圧Veeが生成されると、バッテリパック40側では、この電源電圧Veeに対応したハイレベルの信号が、信号端子86C、46Cを介して、充電器検出回路72に入力され、充電器検出回路72からMCU70に入力される検出信号の信号レベルが、ハイレベルからローレベルに変化することになる。
(バッテリパック40内のMCU70の動作)
次に、バッテリパック40内のMCU70の動作について説明する。
次に、MCU70は、充電器検出回路72からの検出信号(ローレベル)により起動した際には、バッテリ50の状態(バッテリ電圧、バッテリ容量等)を表す各種情報を、信号端子46B、86Bを介して充電器80のMCU96に出力し、その後、充電器80からバッテリ50への充電が開始されると、バッテリ保護のための充電制御処理を実行する。
また、充電制御処理は、充電器検出回路72からの検出信号がハイレベルになるまで(換言すれば充電器80から電源電圧Veeが入力されなくなるまで)継続され、検出信号がハイレベルになると、MCU70は、バッテリパック40が充電器80から取り外されたものと判断して、スリープモードに移行する。
以下、この放電禁止判定処理について説明する。
(放電禁止判定処理)
この放電禁止判定処理は、MCU70において、一定周期(例えば、0.5秒毎)で繰り返し実行される処理であり、処理が開始されると、まず、S110(Sはステップを表す)にて、現在、バッテリ50からの放電中であるか、バッテリ50への充電中であるか否かを判断する。
また、S130では、この過電流カウンタを更新するための加減算値を、放電電流I及びバッテリ温度Tに基づき算出するが、その算出には、例えば、マップが使用される。
(実施形態の効果)
以上説明したように、本実施形態では、バッテリパック40に設けられたMCU70が、図6に示した放電禁止判定処理を実行する。
また、図6に示した放電禁止判定処理におけるS120〜S140の処理が、本発明の演算手段に相当し、このうち、S130の処理が、本発明の加減算値設定手段に相当する。
(変形例)
以上、本発明の一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内にて、種々の態様をとることができる。
また、上記実施形態では、ブラシ付き直流モータが駆動モータM1として用いられていたが、ブラシレス直流モータや交流モータが用いられてもよい。ただし、ブラシレス直流モータや交流モータを駆動モータM1として用いる場合には、本体10をそのように構成する必要はある。
Claims (6)
- 電動工具用装置に設けられ、電動工具の電源であるバッテリに流れる充放電電流を検出する電流検出手段からの検出電流に基づき、前記バッテリの発熱量を推定する電動工具用バッテリの発熱量推定装置であって、
前記バッテリからの放電時、若しくは、前記バッテリへの充電時に、前記電流検出手段からの検出電流を周期的に読み込み、該読み込んだ検出電流値に応じて発熱量相当値を加減算する演算手段を備え、
前記演算手段にて加減算された発熱量相当値を、前記バッテリの発熱量を表す推定値として出力するよう構成されると共に、
前記演算手段は、
前記検出電流値が所定の閾値未満であるとき、該検出電流値が小さいほど絶対値が大きくなるよう零を含む負の加減算値を設定し、前記検出電流値が所定の閾値以上であるとき、該検出電流値が大きいほど値が大きくなるよう正の加減算値を設定する加減算値設定手段を備え、
前記加減算値設定手段にて設定された負又は正の加減算値を発熱量相当値に加算することで、発熱量相当値を更新することを特徴とする電動工具用バッテリの発熱量推定装置。 - 前記加減算値設定手段は、前記検出電流値と、前記バッテリの温度を検出する温度検出手段からの検出温度に基づき、前記検出電流値が大きく、前記検出温度が高いほど、前記加減算値が大きくなるよう、前記加減算値を設定することを特徴とする請求項1に記載の電動工具用バッテリの発熱量推定装置。
- 請求項1又は請求項2に記載の電動工具用バッテリの発熱量推定装置と、
前記発熱量推定装置にて得られた前記バッテリの発熱量を表す推定値が、予め設定された過熱判定用の設定値を越えたか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段にて前記推定値が前記設定値を超えたと判断されると、前記バッテリからの放電若しくは前記バッテリへの充電を停止又は制限し、前記バッテリを保護する保護手段と、
を備えたことを特徴とする電動工具用装置。 - 前記保護手段は、前記判定手段にて前記推定値が前記設定値を超えたと判断されると、前記バッテリの充・放電制御で用いられる制御閾値を補正することにより、バッテリからの放電若しくは前記バッテリへの充電を制限することを特徴とする請求項3に記載の電動工具用装置。
- 前記保護手段は、前記バッテリからの放電時若しくは前記バッテリへの充電時に、前記判定手段にて前記推定値が前記設定値を超えたと判断されると、次回のバッテリへの充電時若しくは次回のバッテリからの放電時に用いられる制御閾値を補正することを特徴とする請求項4に記載の電動工具用装置。
- 前記電動工具用装置は、前記バッテリが収納されたバッテリパック、該バッテリパックが着脱自在に装着される電動工具本体、又は、前記バッテリパックが着脱自在に装着される充電器、であることを特徴とする請求項3〜請求項5の何れか1項に記載の電動工具用装置。
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