JP5613052B2 - 多目的携帯電気器具 - Google Patents

Description

本発明は、電気アクチュエータを含む工具と、この工具の動作に必要なエネルギーを供給する電池とを備えた、携帯電気器具に関する。

この種の公知の携帯電気器具は、一方では、特殊作業の実施用に構成された、操作装置を備えた個別工具（たとえばチェーンソー、丸鋸、小型果実の空中収穫機、剪定ばさみ、コード付き芝刈り機、生垣刈込み機、下刈機、ピックハンマーなど）を有し、他方では、前記工具を正常に動作可能にする電圧および電力特性を備えた発電用の電池を含む。

上記の電池および異なる工具の動作パラメータは、それぞれの用途に固有のものであるので、どんな電池でもいいから手当たり次第に工具に接続したのでは、これらの携帯電気装置の正常かつ申し分のない動作を得ることはできない。

他方で、新世代の電池および工具では、以下が必要である。
安全な動作を得ると共に電池の寿命を延ばすために、充電段階でも放電段階でも電池を常に監視する。実際、電池は、動作上の制約、安全上の制約、および充電時に諸要素を均衡させるという制約があり、そのために、放電パラメータを使用工具に適合させることが必要である一方で、常に電池を監視しなければならない。

同様に、効率および寿命を最適化するために工具を監視する。実際、工具の動作パラメータもまた、それらに結合される電池の動作上の制約および安全上の制約を考慮したものでなければならない。

米国特許第２００６／００８７２８５号明細書には、電池と、工具と、充電器とからなる携帯電気工具システムが記載されている。この文献によれば、電池から工具への通信手段は確かにあるが、しかし、動作に関するもの以外の作動はない（特に、工具の動作パラメータの修正はない）。複数の異なる工具の中から選択された、専用ではない１つの工具から、上記工具を構成可能にすることは検討されていない。

米国特許第２００５／００４８３５９号明細書では、電池または充電器のパラメータを調節するために、電池とシステムの他の要素との間に通信手段を設けた充電電池システム（工具）が記載されている。工具と通信する場合、電池が、その固有の動作パラメータを工具に適合させる。

上記の２つの文献は、たとえば次のような欠点を有する。
固定された動作パラメータが使用電池の特別な動作パラメータに対応しない非専用工具を器具に装備することができない。
動作パラメータが使用工具の特別な動作パラメータに対応しない非専用電池を器具に装備することができない。

さらに、これらの異なる工具の駆動には、様々な重量および外形寸法の複数の電池の使用が必要である。

また、上記の状況は、さらに次のような不都合を有する。
故障した場合、ユーザは、器具がうまく動かない原因を知ることができる集中情報を持たない。
同様に器具の使用についての集中情報がないために、メンテナンスおよびアフターサービス作業が難しく、コストがかかる。

米国特許第２００６／００８７２８５号明細書 米国特許第２００５／００４８３５９号明細書

本発明は、特に、上記の不都合または欠点を生じさせる問題に対して解決方法を提供することを目的としている。

本発明によれば、この目的は、電動機（２）により作動される工具（１）を含む携帯電気器具であって、動作パラメータと識別コードまたは識別手段とを含む（非専用の）異なる複数の工具の中から選択された１つの工具と、選択された工具の動作に必要なエネルギーを供給する電池（３）とを有し、
前記携帯電気器具が、一方では、相互接続される工具および電池の状態に関する情報交換を可能にするとともに、
他方では、前記電池の状態に応じて前記工具の動作パラメータを適合可能にし、および／または前記工具の動作パラメータに応じて前記電池の動作パラメータを適合可能にするように構成された通信システムを含み、
前記通信システムが、一方では、前記工具の状態に関する情報を電池に伝送するように構成された電子基板（５）を備えた、工具の制御命令モジュールを有し、
他方では、前記電池の状態に関する情報を工具に伝送するように構成された電子基板（６）を備えた、電池の制御管理モジュールを有することによって達成される。

別の特徴的な構成によれば、電池は、固有の動作パラメータと固有の識別コードまたは識別手段とを含む、非専用の異なる複数の電池の中から選択された１個の電池から構成される。

本発明は、複数の重要な長所を得られる。特に、
・電池に接続された工具を識別することができる。
・工具に接続される電池を認識することができる。
・最適の有効性、効率、および寿命のために工具および電池の動作パラメータを管理および調節可能である。
・同一の電池で、異なる動作パラメータを有する複数の工具の中から選択された任意の１つの工具を使用し、あるいはより簡単には、同一の電池で異なる複数工具の使用を可能にし、この可能性によって、専用の１つの工具と１つの電池とからなる携帯電気器具を得るための現在の必要性に比べて設備コストを相当に削減することができる。
・同一工具の作動のために、異なる動作パラメータを有する複数の電池の中から選択された任意の１つの電池を使用し、あるいはより簡単には、同一工具の作動のために異なる複数電池の使用を可能にし、この機能は、また、専用の１つの工具と１つの電池とからなる携帯電気器具を得るための現在の必要性に比べて設備コストを著しく減らすことができる。
・より正確でより有効な診断のために、工具および／または電池から供給される情報を記憶し、後でメンテナンスサービスまたはアフターサービスの作業時にそれらを再生することができる。
・動作トラブルがあった場合は、たとえば音響警報機および／または表示手段を介して、リアルタイムでユーザに情報を伝達することができる。

上記および他の目的、特徴、および長所は、以下の説明および添付図面から明らかになるであろう。

本発明を適用することが可能な携帯電気器具の１つの実施形態の分解組立斜視図であり、この器具は、この実施形態によれば、携帯チェーンソーからなる工具と、この工具の作動に必要なエネルギーを発生する電池と、バッテリと工具との間およびその逆の有線接続を行う電気コードとを含んでいる。 携帯電気器具の電池と工具との間、およびその逆の有線接続を行う電気コードの様々な実施形態を示す、詳細な部分切欠図である。 携帯電気器具の電池と工具との間、およびその逆の有線接続を行う電気コードの様々な実施形態を示す、詳細な部分切欠図である。 携帯電気器具の電池と工具との間、およびその逆の有線接続を行う電気コードの様々な実施形態を示す、詳細な部分切欠図である。 携帯電気器具の電池と工具との間、およびその逆の有線接続を行う電気コードの様々な実施形態を示す、詳細な部分切欠図である。 携帯電気器具の電池と工具との間、およびその逆の有線接続を行う電気コードの様々な実施形態を示す、詳細な部分切欠図である。 本発明を適用することが可能な各種工具を例として示す斜視図である。 本発明を適用することが可能な各種工具を例として示す斜視図である。 本発明を適用することが可能な各種工具を例として示す斜視図である。

以下、添付図面を参照しながら、少しも限定的ではないが、本発明による携帯電気器具の有効な実施形態について説明する。

以下の説明および請求の範囲では、「携帯電気器具」という表現は、電動工具と、この工具の動作に必要な電気エネルギーを発生する電池とを含む携帯アセンブリを意味する。また、「非専用の異なる工具」という表現は、同一のタイプであるが異なる動作パラメータで作動する工具（たとえば様々なパワーのチェーンソー１ａ）を意味すると同時に、たとえばバー式チェーンソー１ｂ（図３Ａ）、小型果実の空中収穫機１ｃ（図３ｂ）、下刈機１ｄ（図３ｃ）等の異なるタイプの工具を意味する。このリストは限定的なものではない。他方で、「非専用の異なる電池」という表現は、固有の動作パラメータを有する工具の作動専用ではない、異なる動作パラメータを有する電池を意味する。

本発明が適用される携帯電気器具は、電気アクチュエータ２により駆動される工具１と、この工具の動作に必要なエネルギーを発生し、電気ケーブル４によりこの工具に接続可能な電池３とを含んでいる。
非常に有利には、特に以下の方法（ouverture）が適用される。
工具１は、固有の動作パラメータと固有の識別コードまたは識別手段とを含む、非専用の異なる複数の工具１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、．．．の中から選択された任意の１つの工具から構成可能である。
および／または
電池３は、固有の動作パラメータと固有の識別コードまたは識別手段とを含む、非専用の異なる複数の電池の中から選択された任意の１つの電池から構成可能である。

有利には、非専用の工具１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、．．．の動作に必要なエネルギーを供給する電池３は、充電式のリチウムイオン電池またはリチウムポリマー電池であり、たとえば、国際公開第２００５／０５３９１５号パンフレットに記載された種類の電池である。より一般的には、これは、たとえばリチウム−鉄（Ｌｉ−Ｆｅ−Ｐｏ_４）、リチウム−マンガン、リチウム−コバルト、リチウム−３成分系合金（Ｌｉ、Ｍｎ−Ｎｉ、Ｃｏ−Ｏ^２）等の、他の金属または３成分化合物に結合されるリチウム（Ｌｉ）電池に関するものとすることができる。

別の特徴的構成によれば、通信システムは、
一方では、工具のタイプ、状態、および動作に関する情報を電池３に伝送するように構成された電子基板５を含む、工具１の制御命令モジュールを含み、
他方では、電池のタイプ、状態、および動作に関する情報を工具に伝送するように構成された電子基板６を含む、電池３の制御管理モジュールを含んでいる。

別の特徴的な構成によれば、本発明による携帯電気器具は、一方では、相互接続される工具１および電池３のタイプ、状態、および動作に関する情報交換を可能にするとともに、他方では、必要に応じて、前記電池の特徴に応じて前記工具の動作パラメータを適合可能にし、および／または前記工具の動作パラメータに応じて前記電池の動作パラメータを適合可能にする通信システムを含む。

別の特徴的な構成によれば、
工具１は、電池によるその識別を可能にするコードまたは手段を含む。
電池３は、この識別コードおよび／または識別手段の認識手段またはシステムを含み、この認識手段は、工具１に電気的に接続されるとすぐに作動または識別される。
電池３は、工具によるその識別を可能にするコードおよび／または手段を含む。
工具１は、電池の認識手段またはシステムを備え、この認識手段は、前記工具が電池に電気的に接続されるとすぐに作動または識別される。

本発明による認識システムおよび通信システムにより、
各工具は、電池に向けて、電池により読込まれて分析されうる情報を、たとえば一連の電流変化および／または電圧変化の形で、好適には、前記電池により認識されるような識別コードおよび／または固有の動作パラメータに関する情報を構成する二進モードに従って送信する。
各電池は、工具に向けて、工具により読込まれて分析されうる情報を、たとえば一連の電流変化および／または電圧変化の形で、好適には、前記工具により認識されるような識別コードおよび／または固有の動作パラメータに関する情報を構成する二進モードに従って送信する。

他方で、この通信システムは、最適な有効性、効率、および寿命のために、工具および電池の動作パラメータ（たとえば、安全性、電流保護域値、温度、．．．）を管理および調節することができる。

別の特徴的な構成によれば、工具を制御する電子基板および／または電池を管理する電子基板が、器具の使用時に工具および／または電池から送られる情報を記憶するように、また、メンテナンスサービスおよび修理サービスによる利用を可能にするために後でこれらの情報を再生するように、構成されている。

別の有効な特徴構成によれば、工具を制御する電子基板および／または電池を管理する電子基板は、携帯電気器具の構成部品の動作トラブルがあった場合、器具に装備される報知システムにリアルタイムで情報を伝送するように構成されており、この報知システムは、音響警報機、点滅装置、表示手段等から構成可能である。

好適には、工具を制御する電子基板および／または電池を管理する電子基板は、工具と電池との情報交換が工具の電子制御命令モジュールにより操作されるように構成される。この場合、工具が通信マスターであって、電池に対して
工具の始動時、および
携帯電気器具の動作中に規則正しい間隔で、情報を要求し、電池は常時これを聴取して、工具から伝えられる情報を何時でも受信、分析、および処理する。

別の特徴的な構成によれば、工具と電池とのインターフェース接続は有線接続により実施される。

別の実施形態によれば、電池と工具との間およびその逆の情報交換は、無線接続により行われる。

電池と工具との間の情報交換を可能にする有線接続は、異なる仕方で実施可能であり、たとえば、
工具から電池へ、または電池から工具へ、パワー導体４ａ’、４ａ”により、以下の技術すなわち、
搬送電流
供給電圧の調整
工具の消費電流および／または電池の電圧変化の分析
のうちの１つを用いて実施される通信（図２Ａ）
デジタルモードでは、工具と電池との間の双方向通信を可能にする、たとえば０ボルトが基準でレベル０／５Ｖの単一の専用導線４ｂを用いた接続（図２Ｂ）
同期モードもしくは差動モードでは、１つは工具→電池の通信のためで、１つは電池→工具の通信のための、０ボルトが基準の２個の専用導線４ｃ’、４ｃ”を介した接続（図２Ｃ）
デジタルモードでは、１つは工具→電池の通信のためで、１つは電池→工具の通信のための、０ボルトが基準の２個の専用導線４ｄ’、４ｄ”を介した接続（図２Ｄ）
差動モードでは、２つ（４ｅ’）が工具→電池の通信のためで、２つ（４ｅ”）が電池→工具の通信のための、０ボルトが基準の４個の専用導線を介した接続（図２Ｅ）
がある。

電池と工具との間の様々な無線接続モードは、携帯電気器具のこの２つの構成部品間の情報交換を実施するために利用可能である。たとえば、
光接続（赤外線など）
無線接続
ＩＲＤＡ、ＷＩＦＩ、ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ、またはＺＩＧＢＥＥ等のシステムによる接続

これらの様々な通信モードは、それらの特別な実施プロトコルおよびソフトウェアを備えている。

１ 工具
２ 電動機
３ 電池
４ 有線接続
５ 電子基板
６ 電子基板
１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ 非専用工具

Claims (14)

1. 電動機（２）により作動される工具（１）を含む携帯電気器具であって、動作パラメータと識別コードまたは識別手段とを含む非専用の異なる複数の工具（１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、．．．）の中から選択された１つの工具と、
   選択された工具の動作に必要なエネルギーを供給する電池（３）とを有し、
   前記携帯電気器具が、一方では、相互接続される工具および電池の状態に関する情報交換を可能にするとともに、
   他方では、前記電池の状態に応じて前記工具の動作パラメータを適合可能にし、および／または前記工具の動作パラメータに応じて前記電池の動作パラメータを適合可能にするように構成された通信システムを含み、
   前記通信システムが、
   一方では、前記工具の状態に関する情報を電池に伝送するように構成された電子基板（５）を備えた、工具の制御命令モジュールを含み、
   他方では、前記電池の状態に関する情報を工具に伝送するように構成された電子基板（６）を備えた、電池の制御管理モジュールを含む、携帯電気器具。
2. 電池（３）が、動作パラメータと識別コードまたは識別手段とを含む、非専用の異なる複数の電池の中から選択された１個の電池から構成可能であることを特徴とする請求項１に記載の携帯電気器具。
3. 選択された非専用の工具（１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ）が、電池によりその識別を可能にするコードおよび／または手段を含み、
   電池（３）が、この識別コードおよび／または識別手段の認識手段を備え、この認識手段が、選択された工具に電気的に接続されるとすぐに作動または識別され、および／または
   電池が、選択された工具によりその識別を可能にするコードおよび／または手段を含み、
   選択された非専用工具（１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ）が電池の認識手段を含み、この認識手段が、電池に電気的に接続されるとすぐに作動または識別されることを特徴とする請求項１または２に記載の携帯電気器具。
4. 電池（３）が、リチウム電池から構成されることを特徴とする請求項１または３に記載の携帯電気器具。
5. リチウム電池が、リチウムイオン電池、リチウムポリマー電池、リチウム鉄電池、リチウムマンガン電池、リチウムコバルト電池、またはリチウム３元合金電池である請求項４に記載の携帯電気器具。
6. 選択された非専用工具（１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ）を制御する電子基板（５）と、電池（３）を管理する電子基板（６）とは、器具の使用時に選択された工具および／または電池から供給される情報を記憶するように、また、メンテナンスサービスもしくは修理サービスによる利用を可能にするために後でこれらの情報を再生するように、構成されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の携帯電気器具。
7. 前記電子基板の双方は、選択された非専用工具（１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ）と電池との間の情報交換が、選択された工具の制御システムにより操作されるように構成されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の携帯電気器具。
8. 選択された非専用工具（１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ）と電池（３）との間のインターフェース接続が有線接続（４）により行われることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の携帯電気器具。
9. 選択された非専用工具（１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ）と電池（３）との間の情報交換が、無線通信システムにより行われることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の携帯電気器具。
10. 選択された非専用工具（１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ）と電池（３）との間の情報交換を可能にする有線接続が、次のような専用導線を介して行われ、すなわち、
    デジタルモードでは、工具と電池との間の双方向通信を可能にする単一導線（４ｂ）を用いて、
    または
    同期モードもしくは差動モードでは、１つは工具→電池の通信のためで、１つは電池→工具の通信のための、０ボルトが基準の２個の導線（４ｃ’、４ｃ”）を介して、
    または
    デジタルモードでは、１つは工具→電池の通信のためで、１つは電池→工具の通信のための、０ボルトが基準の２個の導線（４ｄ’、４ｄ”）を介して、
    または
    差動モードでは、２つ（４ｅ’）は工具→電池の通信のためで、２つ（４ｅ”）は電池→工具の通信のための、０ボルトが基準の４個の導線を介して、
    実施されることを特徴とする請求項８に記載の携帯電気器具。
11. 電池（３）と、選択された非専用工具（１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ）との間の情報交換が、光接続システムによって実施されることを特徴とする請求項９に記載の携帯電気器具。
12. 光接続システムが、赤外線を利用した接続システムであることを特徴とする請求項１１に記載の携帯電気器具。
13. 電池（３）と、選択された非専用工具（１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ）との間の情報交換が、無線接続システムにより実施されることを特徴とする請求項９に記載の携帯電気器具。
14. 電池（３）と選択された非専用工具（１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ）との間の情報交換が、ＩＲＤＡ（登録商標）システム、またはＷＩＦＩ（登録商標）システム、またはＢＬＵＥＴＯＯＴＨ（登録商標）システム、またはＺＩＧＢＥＥ（登録商標）システムにより実施されることを特徴とする請求項９に記載の携帯電気器具。

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