JP6212910B2

JP6212910B2 - 電池パック

Info

Publication number: JP6212910B2
Application number: JP2013075725A
Authority: JP
Inventors: 芹田　智彦; 智彦芹田; 勝起竹内; 功崇大塚; 石井　周一; 周一石井
Original assignee: Max Co Ltd
Current assignee: Max Co Ltd
Priority date: 2013-04-01
Filing date: 2013-04-01
Publication date: 2017-10-18
Anticipated expiration: 2033-04-01
Also published as: JP2014204449A

Description

この発明は、充電式の電池パックに関する。

電動工具等に使用される充電式の電池パックは専用の充電器で充電される。こうした充電器は、高温環境で複数の電池を連続して急速充電する使用が想定され、このような使用を行った場合には充電中にトランス、ダイオード等の回路パワー部品の温度が高温になってしまう。また、電池パックに使用されているリチウムイオン電池は高温になると容量低下などの性能低下が懸念される。このため、これらの回路パワー部品や電池が高温とならないように充電器の内部に冷却ファンを設け、この冷却ファンを用いて充電器の内部や電池パックを冷却することが行われている。

これに関連し、特許文献１には、充電対象となる二次電池及び充電器に内蔵された電子部品のうちの両方又は一方を冷却するためのファンを備え、二次電池を充電する際に冷却する必要があるか否かを判定し、冷却が必要である場合にファンを運転させる技術が開示されている。

特開２０１２−７４１６１号公報

ところで、これらの回路パワー部品や電池を冷却するためには大きな風量が必要とされ、使用場所によっては冷却ファンが発生させる大きな音が問題となる。例えば静かな住宅内での作業においては冷却ファンの音が問題となる。

なお、特許文献１には、冷却が必要である場合にのみファンを運転させる技術が開示されているが、この技術は電池等の状態に応じてファンを制御するものであり、ユーザの使用環境に応じてファンを制御するものではない。このため、発生音を抑えたい場合にファンを停止させるといった制御を行うことはできなかった。

そこで、本発明は、発生音を抑えたい場合に充電中の冷却ファンの回転数を抑えて音を小さくすることができ、しかもこのような制御を新たなスイッチ等を追加することなく実現できる電池パック及び充電器を提供することを課題とする。

本発明は、上記した課題を解決するためになされたものであり、以下を特徴とする。

（請求項１）
請求項１に記載の発明は、以下の点を特徴とする。
すなわち、請求項１に記載の電池パックは、充電器に対して着脱可能な充電式の電池パックであって、情報を表示する表示部と、前記表示部に情報を表示させるために使用される操作部と、充放電を制御するための充放電制御部と、を備え、前記充放電制御部は、充電モードを決定するためのモード選択信号を前記操作部の操作状態に応じて決定し、決定したモード選択信号と、電池パックの状態に関する電池情報と、を前記充電器に対して出力するとともに、実行している充電モードを前記表示部に表示することを特徴とする。

請求項１に記載の発明は上記の通りであり、情報を表示させるために使用される操作部の操作状態に応じて、充電モードを決定するためのモード選択信号を充電器に対して出力するので、新たなスイッチ等を追加することなく操作部が兼用して充電モードの切替を実現できる。すなわち、ユーザが発生音を抑えたい場合には、情報表示用の操作部を操作することで、充電中の冷却ファンの音を低減させるような充電モードを選択することができる。

充電式工具に電池パックを取り付けた状態の外観図である。電池パックの外観図である。電池パックを充電器に取り付ける様子を示す図である。電池パック及び充電器の内部構造を示すブロック図である。充電処理のフロー図である。

本発明の実施形態について、図を参照しながら説明する。

本実施形態に係る充電式工具１００及び電池パック１０は、図１に示すように、互いに着脱可能に形成されている。すなわち、充電式工具１００のグリップの下端部には、電池パック１０を取り付けるための取付部１０１が形成されており、グリップの下端面と電池パック１０の上端面とが接触するように電池パック１０を取り付け可能となっている。充電式工具１００は、このように取り付けられた電池パック１０から供給される電力によって作動する。

本実施形態に係る電池パック１０には、図２に示すように、前面に電池パック１０に関する情報を表示するための残量表示パネル１１が設けられている。残量表示パネル１１には、電池の残量を表示する表示部１２と、この表示部１２に残量を表示させるために使用される操作部１３と、が設けられている。

表示部１２は、透光性の素材を使用した３つの窓として設けられており、この各窓の背後にはそれぞれＬＥＤ２３が設けられている。このため、内部のＬＥＤ２３が発光すると、その光が表示部１２を介して外部から視認されるようになっている。

操作部１３は、押下操作可能に設けられており、この操作部１３の背面には制御回路基板２０のスイッチ２７（図４参照）が配置されている。このスイッチ２７は、電池残量の表示に使用されるものである。ユーザがこの操作部１３を押下操作すると、制御回路基板２０に設けられたスイッチ２７がオンになり、制御回路基板２０が電池の残量を表示部１２に表示させる制御を行う。

電池パック１０に内蔵された制御回路基板２０は、ＣＰＵを中心に構成され、図４に示すように、上記したＬＥＤ２３や残量表示用のスイッチ２７を備えている。

また、この制御回路基板２０は、バッテリセル３０の充放電を制御するための充放電制御部２２を備えている。この充放電制御部２２は、充電式工具１００や充電器４０などの外部機器との間でやり取りされる信号の入出力を制御することで、バッテリセル３０の充放電を制御している。

また、この充放電制御部２２は、バッテリセル３０の電圧や電流の測定結果を基に、バッテリセル３０の充電状態を判定することができる。例えば、充電器４０によって電池パック１０を充電したときには、バッテリセル３０の電圧や電流の測定結果を基に充電の完了を検知可能となっている。充放電制御部２２は、充電の完了を検知したら、ＬＥＤ２３などを使用して充電完了をユーザに報知し、充電を停止する。

また、操作部１３が操作されて電池の残量を表示する際には、充放電制御部２２がバッテリセル３０の電圧の測定結果を基に電池残量を推測し、推測した電池残量に応じてＬＥＤ２３を点灯させる。例えば、残量が十分にある場合には３つのＬＥＤ２３をすべて点灯させ、残量がおおよそ半分以下の場合には２つのＬＥＤ２３を点灯させ、残量がほとんどない場合には１つのＬＥＤ２３のみを点灯させるなどの制御を行う。

上記した電池パック１０を充電するための充電器４０は、図４に示すように、トランス、ダイオード等の回路パワー部品が配設された基板４１を内蔵している。この基板４１は、商用交流電源から受電した電力を直流に変換して、所定の充電電流値に制御して電池パック１０へと供給するためのものである。この基板４１は、各種の回路パワー部品を制御するためのＣＰＵを中心に構成されている。

この基板４１は、充電を制御するための充電制御部４３を備えている。充電制御部４３は、電池パック１０へ供給される充電電流値の制御や、冷却ファン４４の回転数または回転間隔の制御を行うとともに、電池パック１０との信号の入出力を制御することができるように形成されている。

また、この基板４１には、充電器４０内を冷却するための冷却風を生成する冷却ファン４４が接続されている。冷却ファン４４は、充電制御部４３からの駆動信号によって、所定の回転数で制御されて回転するようになっている。

電池パック１０を充電器４０に装着する際には、電池パック１０に設けられた接続部２８（図２参照）を、充電器４０の装着部４５（図３参照）に挿入するようにスライドさせて装着する。このように電池パック１０を充電器４０に装着すると、接続部２８の内側に配設された端子と装着部４５内側に配設された端子とが接触する。これらの端子は、充電電流を流すための端子と、充電を制御するための信号の入出力に使用される端子と、の２種類の端子からなる。このため、電池パック１０側の端子と充電器４０側の端子とが互いに接続されることで、電池パック１０と充電器４０との間で信号のやり取りと充電とが可能な状態となる。

本実施形態においては、電池パック１０を充電器４０に装着した際に電池パック１０からモード選択信号を送信し、このモード選択信号によって充電器４０の充電モードが決定されるようになっている。本実施形態における充電モードは、冷却ファン４４を比較的高速で回転させる急速充電モードと、冷却ファン４４を比較的低速で回転させて低速で充電する静音充電モードと、の２つである。急速充電モードは、騒音が問題とならない作業環境や、高速充電の必要がある場合に使用される充電モードである。静音充電モードは、なるべく音を小さくしたい作業環境で使用される充電モードである。静音充電モードにおいては、充電電流値を下げることで発熱を抑え、冷却ファン４４の回転数を抑えても充電器４０内部の温度上昇を抑制できるようになっている。
図５は、電池パック１０を充電器４０に装着したときのフロー図である。

まず、図５に示すステップＳ１００において、電池パック１０が装着されたことを、充電器４０の充電制御部４３が検知する。そして、ステップＳ１０１に進む。

ステップＳ１０１では、充電器４０の充電制御部４３が、電池パック１０に対して接続の検知を知らせる接続信号を出力する。そして、ステップＳ１０２に進む。

ステップＳ１０２では、電池パック１０の充放電制御部２２が、充電器４０からの接続信号を受信する。これにより、電池パック１０の充放電制御部２２は、充電器４０に接続されたことを認識することができる。そして、ステップＳ１０３に進む。

ステップＳ１０３では、電池パック１０の充放電制御部２２が、操作部１３が押下されているか（スイッチ２７がオンになっているか）をチェックする。操作部１３が押下されている場合には、ステップＳ１０４へ進む。操作部１３が押下されていない場合には、ステップＳ１０５へ進む。

ステップＳ１０４に進んだ場合、電池パック１０の充放電制御部２２が、静音充電モードのモード選択信号を充電器４０に対して出力する。そして、ステップＳ１０６に進む。

一方、ステップＳ１０５に進んだ場合、電池パック１０の充放電制御部２２が、高速充電モードのモード選択信号を充電器４０に対して出力する。そして、ステップＳ１０６に進む。

ステップＳ１０６では、充電器４０の充電制御部４３が、電池パック１０からのモード選択信号を受信する。そして、ステップＳ１０７に進む。

ステップＳ１０７では、充電器４０の充電制御部４３が、電池パック１０から受信したモード選択信号をチェックする。モード選択信号が静音充電モードのモード選択信号である場合には、ステップＳ１０８へ進み、モード選択信号が高速充電モードのモード選択信号である場合には、ステップＳ１０９へ進む。

ステップＳ１０８に進んだ場合、静音充電モードで充電を開始する。このとき、静音充電モードで充電を実行することをブザー音やＬＥＤ２３によってユーザに報知する。そして、充電が完了したら処理が終了する。

また、ステップＳ１０９に進んだ場合、高速充電モードで充電を開始する。そして、充電が完了したら処理が終了する。

このような処理によれば、操作部１３を押下した状態で電池パック１０を充電器４０に装着することで、静音充電モードのモード選択信号が充電器４０に対して出力され、静音充電モードで充電が実行される。また、操作部１３を押下せずに電池パック１０を充電器４０に装着した場合には、高速充電モードのモード選択信号が充電器４０に対して出力され、高速充電モードで充電が実行される。

以上説明したように、本実施形態によれば、表示部１２に残量を表示させるために使用される操作部１３の操作状態に応じて、充電モードを決定するためのモード選択信号を充電器４０に対して出力するので、新たなスイッチ等を追加することなく操作部が兼用して充電モードの切替を実現できる。すなわち、ユーザが騒音を抑えたい場合には、残量表示用の操作部１３を操作することで、充電中の冷却ファン４４の音を低減させる充電モードを選択することができる。

また、充電器４０内を冷却するための冷却風を生成する冷却ファン４４と、充電を制御するための充電制御部４３と、を備えた充電器４０において、前記充電制御部４３は、前記電池パック１０が出力したモード選択信号を受信するとともに、受信したモード選択信号に従って前記冷却ファン４４の回転数を変化させるので、電池パック１０を装着したときに残量表示用の操作部１３が押下されているか否かによって、充電中の冷却ファン４４の音を低減させるような充電モードを選択することができる。

また、前記充電制御部４３は、受信したモード選択信号に従って、冷却ファン４４の回転数に加えて充電電流値をも変化させるので、充電電流値（充電速度）に合わせて冷却風の強さを変化させることができる。すなわち、冷却ファン４４を比較的高速で回転させる急速充電モードと、冷却ファン４４を比較的低速で回転させて低速で充電する静音充電モードと、を備えた充電器４０を提供することができ、しかもこのようなモードを、電池パック１０の残量を表示させるための操作部１３で兼用して切り替えることができる。

なお、上記した実施形態においては、静音充電モードにおいて冷却ファン４４を低速で回転させることで騒音を抑えるようにしたが、これに限らず、静音充電モードにおいては冷却ファン４４を停止させるようにしてもよい。また、静音充電モードにおいては冷却ファン４４を断続的に回転させて回転間隔を変化させるようにしてもよい。

また、上記した実施形態においては、電池パック１０からのモード選択信号の出力タイミングを充電器４０への装着時としたが、これに限らず、電池パック１０を充電器４０へ装着した後でモード選択信号を出力するようにしてもよい。例えば、電池パック１０を充電器４０へ装着した後で操作部１３を押下することで、モード選択信号が充電器４０へと出力されるようにしてもよい。この場合、モード選択信号を受信した充電器４０は、充電モードを順次切り替える（現在急速充電モードであれば静音充電モードに切り替え、現在静音充電モードであれば急速充電モードに切り替える）ようにしてもよい。

また、上記した実施形態においては、充電モードを２つとしたが、３つ以上の充電モードから選択できるようにしてもよい。例えば、上記したように電池パック１０を充電器４０へ装着した後で操作部１３を押下することで充電モードを順次切り替えるようにすれば、多段階で冷却ファン４４の回転数または回転間隔、及び、充電電流値を変化させることができる。

また、上記した実施形態においては、充電モードにかかわらず必ずモード選択信号を出力することとしたが、これに限らず、例えば静音充電モードの場合にのみモード選択信号を出力するようにしてもよい。この場合、充電器４０は、モード選択信号を受信すれば静音充電モードであると判断し、モード選択信号を受信しなければ高速充電モードであると判断するようにしてもよい。

また、実行している充電モードを電池パック１０の表示部１２に表示するようにしてもよい。これにより、充電器４０に新たに表示機能を持たせることなく運転状態を把握することができるので、例えば充電途中におけるモード変更も可能となる。

また、充電制御部４３は、モード選択信号に加えて電池パック１０の状態に関する電池情報を受信し、受信した電池情報に基づいて冷却ファン４４の回転数又は回転間隔、及び、充電電流値を変化させるようにしてもよい。すなわち、電池パック１０の温度や電圧などの充電モード以外の電池情報を、電池パック１０から充電器４０に送信できるようにすれば、より適切な充電の実施が可能となる。本実施形態においては、実行する充電モードを電池パック１０を介して充電器４０に指示しているので電池情報を送信することも容易である。このようにモード選択信号に加えて電池情報を送信することで、温度や電圧などの電池パック１０の状態を反映させた充電モードの選択を可能とすることができる。このような態様によれば、電池パック１０に適さない充電モードが選択されないようにすることができるので、安全性が増す。

１０電池パック
１１残量表示パネル
１２表示部
１３操作部
２０制御回路基板
２２充放電制御部
２３ＬＥＤ
２７スイッチ
２８接続部
３０バッテリセル
４０充電器
４１基板
４３充電制御部
４４冷却ファン
４５装着部
１００充電式工具
１０１取付部

Claims

充電器に対して着脱可能な充電式の電池パックであって、
情報を表示する表示部と、
前記表示部に情報を表示させるために使用される操作部と、
充放電を制御するための充放電制御部と、
を備え、
前記充放電制御部は、充電モードを決定するためのモード選択信号を前記操作部の操作状態に応じて決定し、決定したモード選択信号と、電池パックの状態に関する電池情報と、を前記充電器に対して出力するとともに、実行している充電モードを前記表示部に表示することを特徴とする、電池パック。