JP6649834B2 - 電動工具用バッテリパックの検査装置 - Google Patents
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Description
電圧検出部は、放電実施部がバッテリの放電を開始する前におけるバッテリの電圧である第1電圧と、バッテリの放電中におけるバッテリの電圧である第2電圧とを、検出する。
変更部は、装着部に装着されたバッテリパックの公称電圧または前記バッテリの電圧を検出し、該検出値に応じて該検出値が大きいほど、前記放電時間と前記一定電流(すなわち、放電電流)との少なくとも一方を、小さい値に変更する。
圧を特定可能なデータをバッテリパックから取得できなくても、公称電圧を検出することができる。
[第1実施形態]
〈構成〉
図1に示すように、第1実施形態のバッテリチェッカ11は、電動工具用バッテリパック12が着脱可能に装着される装着部13を備える。バッテリチェッカ11は、装着部13に装着されたバッテリパック12の診断を行うものである。バッテリパック12は、例えば、ドリル、インパクトドライバ、マルノコ、グラインダなど、様々な電動工具の電源として用いられる。
端子21,22は、装着部13に装着されたバッテリパック12の各端子16,17にそれぞれ接続される。また、端子22は、バッテリチェッカ11におけるグランドラインに接続されている。このため、装着部13にバッテリパック12が装着されると、端子22の電位を基準にして、端子21にバッテリ電圧が現れる。
抵抗35の抵抗36側とは反対側は、グランドラインに接続されている。抵抗36の抵抗35側とは反対側は、測定用スイッチ37がオンすることで、端子21に接続される。測定用スイッチ37がオンすると、バッテリ電圧を抵抗35,36によって分圧した電圧が、抵抗35,36同士の接続点に現れる。測定用スイッチ37は、例えばMOSFETによって構成されている。そして、測定用スイッチ37のオン/オフは、制御回路25の出力端子P1から出力される信号によって切り替えられる。また、抵抗35,36同士の接続点の電圧は、制御回路25の入力端子P2に入力される。
放電用トランジスタ41は、例えば、NPN型のパワートランジスタであり、詳しくは、2つのNPNトランジスタを内蔵すると共に、その2つのNPNトランジスタがダーリントン接続された構成を有するトランジスタである。放電用トランジスタ41のコレクタとエミッタとのうち、コレクタは端子21に接続されており、エミッタは抵抗42の一端に接続されている。そして、抵抗42の放電用トランジスタ41側とは反対側は、端子22及びグランドラインに接続されている。このため、放電用トランジスタ41は、装着バッテリ15のプラス端子16とマイナス端子17との間に抵抗42を介して接続される。抵抗42は、装着バッテリ15の放電電流を検出するための電流検出用抵抗である。
51と、電源スイッチ52と、LCD51に表示される画面を切り替えるための第1スイッチ53及び第2スイッチ54と、メモリカード61が装着されるカード差込口62と、USBケーブル63の端子が差し込まれる端子差込口64と、を備える。LCD51は、この例では、モノクロのLCDであるが、カラーのLCDでも良い。また、図1及び後述する他の図では、スイッチのことを「SW」と記載している。USBは、ユニバーサルシリアルバスの略である。
バッテリチェッカ11が、バッテリパック12の内部回路18から通信によって取得する情報としては、例えば下記(1)〜(9)がある。
公称電圧を特定可能なデータとしては、例えば、バッテリパック12の型番を表すデータであっても良いが、本実施形態では、公称電圧そのものを表す識別データ(以下、公称電圧ID)が、バッテリパック12の内部回路18からバッテリチェッカ11に送られる。
(3)バッテリ残容量。バッテリ残容量とは、バッテリ15の残りの充電量である。
(4)バッテリ寿命。バッテリ寿命とは、バッテリ15の残り寿命である。
バッテリ残容量が過度に減ってしまった状態のことである。
(8)セル診断結果。セル診断結果は、バッテリ15のセルが故障しているか否かの診断結果である。
〈制御回路が行う制御処理〉
バッテリチェッカ11では、ユーザにより電源スイッチ52が所定時間(例えば1秒)オンされると、制御回路25やLCD51などの各部に電力が供給されると共に、制御回路25が起動する。制御回路25が起動することで、バッテリチェッカ11が起動することとなる。
この準備処理には、バッテリパック12が装着部13に装着されていることを検出する処理が含まれる。本実施形態では、バッテリパック12が装着部13に装着されると、通信コネクタ23における特定の信号端子の電圧が、所定の電圧から他の電圧に変化するようになっている。このため、制御回路25は、上記特定の信号端子の電圧に基づいて、バッテリパック12が装着部13に装着されているか否かを判定する。
そして、制御回路25は、次のS150にて、バッテリパック12の診断結果をLCD51に表示するための処理として、図5に示す表示処理を行う。表示処理によってLCD
51に表示される診断結果には、S130の抵抗値検出処理で検出された内部抵抗値が含まれる。なお、表示処理については後で説明する。
図3に示すように、制御回路25は、図2のS130で抵抗値検出処理を開始すると、S210にて、装着部13に装着されているバッテリパック12の公称電圧が所定値Vthよりも大きいか否かを判定する。制御回路25は、S210では、内部回路18から取得した公称電圧IDに基づいて、バッテリパック12の公称電圧を検出する。本実施形態では、公称電圧IDが示す公称電圧を、バッテリパック12の公称電圧として検出する。そして、制御回路25は、S210では、検出した公称電圧(すなわち、公称電圧の検出値)が所定値Vthよりも大きいか否かを判定する。所定値Vthは例えば18Vである。
制御回路25は、S270では、図4の時刻t3に示すように、装着バッテリ15からの実際の放電電流を検出し、その検出値をIrとして記憶する。具体的には、前述したように、制御回路25は、入力端子P3の電圧値を検出し、その検出した電圧値から放電電流を算出する。そして、その算出した値をIrとして記憶する。
検出値をV2として記憶する。
制御回路25は、次の290にて、図4の時刻t4に示すように、放電回路26による装着バッテリ15の放電を停止する。具体的には、制御回路25は、出力端子P4からの出力信号をハイからローにすると共に、出力端子P5からの出力信号をローからハイにすることにより、放電回路26の動作を停止させる。S260で測定タイミングが到来したと判定されてから、S280の処理が完了するまでの時間は、前述の測定所要時間Tmであるため、装着バッテリ15の放電は、放電時間Tdだけ実施されることとなる。
なお、S240,S280のそれぞれでは、入力端子P2の電圧値を複数回検出し、複数回の検出値を平均した値を用いて、バッテリ電圧を算出しても良い。同様に、S270では、入力端子P3の電圧値を複数回検出し、複数回の検出値を平均した値を用いて、放電電流を算出しても良い。また、S270の処理のうち、入力端子P3の電圧値を複数回検出する処理と、S280の処理のうち、入力端子P2の電圧値を複数回検出する処理は、一まとめにしても良い。具体的には、入力端子P2の電圧値と入力端子P3の電圧値とを1回ずつ検出する処理を、1回の検出処理とし、その検出処理を一定時間間隔で複数回実施しても良い。
〈表示処理〉
図5に示すように、制御回路25は、図2のS150で表示処理を開始すると、S400にて、複数の診断結果画面のうちの1つである第1画面を、LCD51に表示する。このS400の処理により、LCD51に表示される画面(以下、表示画面)は、前述の通信中画面から第1画面に切り替わる。診断結果画面は、バッテリパック12の診断結果を表す画面である。図6に示すように、本実施形態では、診断結果画面として、第1画面〜第4画面の4つがある。そして、第1画面〜第4画面には、「第1画面→第2画面→第3画面→第4画面→第1画面」という表示順序が定められている。なお、第1画面〜第4画面の内容については後で説明する。
制御回路25は、S420では、表示画面を、第1画面〜第4画面のうち、表示順序が次の画面に切り替える。例えば、S420に進んだ時点の表示画面が第1画面であれば、表示画面を第2画面に切り替える。また例えば、S420に進んだ時点の表示画面が第4画面であれば、表示画面を第1画面に切り替える。
制御回路25は、S430では、第2スイッチ54がオンされたか否かを判定し、第2スイッチ54がオンされたと判定した場合には、S440に進む。
画面であれば、表示画面を第3画面に切り替える。
このような表示処理が行われるため、ユーザは第1スイッチ53又は第2スイッチ54をオンすることにより、表示画面を、第1画面〜第4画面のうち、望みの画面に切り替えることができる。
《第1画面》
図6に示すように、第1画面は、上段1aと、中段1bと、下段1cと、を備える。
第1画面の中段1bには、内部回路18から取得したバッテリ残容量が、バーグラフで表示される。このバーグラフでは、左端から右端まで黒色で塗りつぶされている状態が、満充電状態を表す。なお、ここでは、便宜上、黒色と表現しているが、LCD51に表示される色としての黒色とは、モノクロのLCD51において背景色とは異なる方の色を意味しており、色彩としての黒色とは限らない。また、第1画面の中段1bに表示されるバッテリ残容量は、例えば図3のS240又はS280で検出したバッテリ電圧から推定されても良い。
《第2画面》
図6に示すように、第2画面も、上段2aと、中段2bと、下段2cと、を備える。
第2画面の下段2cには、内部回路18から取得した過負荷作業率が、パーセントの数値で表示される。
図6に示すように、第3画面は、上段3aと、下段3bと、を備える。
第3画面の上段3aには、バッテリ電圧の検出値が、数値で表示される。この上段3aに表示される数値は、例えば図3のS240で記憶したV1である。
第4画面は、診断結果画面のなかでも、故障の有無と故障箇所を表す故障箇所画面である。そして、図6に示すように、第4画面は、表示されるマークとして、故障の有無を示す故障マーク4aと、セル故障の有無を示すセル故障マーク4bと、回路故障の有無を示す回路故障マーク4cと、を備える。なお、セル故障とは、バッテリ15におけるセルの故障であり、回路故障とは、内部回路18の故障である。
そして特に、故障として、セル故障が検出された場合、具体的には、内部回路18から取得したセル診断結果が故障を示す結果であった場合には、図6に示すように、故障マーク4aと共にセル故障マーク4bが塗りつぶし態様で表示される。
つまり、何らかの故障が検出された場合には故障マーク4aが塗りつぶし態様で表示され、故障のうちセル故障が検出された場合には更にセル故障マーク4bが塗りつぶし態様で表示され、故障のうち回路故障が検出された場合には更に回路故障マーク4cが塗りつぶし態様で表示される。また、故障箇所が特定できない場合、あるいは、故障箇所を特定できても、その故障がセル故障と回路故障以外である場合には、故障マーク4aだけが塗りつぶし態様で表示される。
以上のような第4画面における各マーク4a,4b,4cの表示態様の切り替えは、制御回路25が、例えば図2のS140にて、表示準備処理の1つとして、図9のマーク表示設定処理を実行することにより実現される。
そして、制御回路25は、次のS510にて、故障の有無を判定する。
制御回路25は、S530では、内部回路18から取得したセル診断結果に基づいて、セル故障の有無を判定し、セル故障があると判定した場合には、S540に進む。
制御回路25は、S560では、回路故障マーク4cの表示態様を、塗りつぶし態様に設定し直し、その後、当該マーク表示設定処理を終了する。また、制御回路25は、S550で回路故障がないと判定した場合には、そのまま当該マーク表示設定処理を終了する。
〈放電用トランジスタの実装状態〉
図10に示すように、放電用トランジスタ41は、バッテリチェッカ11を構成するプリント基板69の面のうち、当該放電用トランジスタ41が実装される方の面と、当該放電用トランジスタ41の背面とが接するように、横倒しの状態でプリント基板69に実装されている。また、放電用トランジスタ41の端子41a側とは反対側にある放熱片部41bには、固定用の穴41cが設けられている。なお、端子41aは、1つのように図示されているが、実際には、ベース、エミッタ、コレクタの3つがある。そして、放電用トランジスタ41は、上記穴41cを用いて、ネジ71及びナット72によりプリント基板69に固定されている。
以上詳述した第1実施形態によれば、以下の効果が得られる。
(a)制御回路25は、図3のS210にて、装着部13に装着されたバッテリパック12の公称電圧が所定値Vthよりも大きいか否かを判定する。そして、制御回路25は、公称電圧が所定値Vth以下であると判定した場合には、装着バッテリ15の内部抵抗値を検出するための放電時間Tdを、第1の時間T1に設定する。この処理は、図3のS220によって実現される。また、制御回路25は、公称電圧が所定値Vthよりも大きいと判定した場合には、放電時間Tdを、第1の時間T1よりも短い第2の時間T2に設定する。この処理は、図2のS230によって実現される。つまり、制御回路25は、「公称電圧>Vth」と判定した場合には、放電時間Tdを、「公称電圧≦Vth」と判定した場合よりも、小さい値に変更する。
は、公称電圧が所定値Vth以下のバッテリパック12が装着された場合と比較すると、放電時間Tdが小さい値に変更される。このため、放電時間Tdが可変でない構成と比較すると、公称電圧が所定値Vthよりも大きいバッテリパック12の内部抵抗値を測定する場合に、放電用トランジスタ41での消費電力及び発熱を低減することができる。
第2実施形態は、基本的な構成は第1実施形態と同様であるため、共通する構成については説明を省略し、相違点を中心に説明する。なお、第1実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。
(D1)図11に示すように、バッテリチェッカ75は、図1の放電回路26に代えて、放電回路76を備える。そして、放電回路76は、放電回路26と比較すると、抵抗50を更に備える。抵抗50の一端は、抵抗46,47同士の接続点及びオペアンプ43の非反転入力端子に接続されており、抵抗50の他端は、制御回路25の出力端子P6に接続されている。
一方、制御回路25が放電回路76を動作させる場合には、下記の第1モードと第2モードとの各動作のうち、何れかを行う。
制御回路25は、第1モードの動作では、出力端子P6をハイインピーダンス状態にして、出力端子P4からの出力信号をハイにすると共に、出力端子P5からの出力信号をローにする。
制御回路25は、第2モードの動作では、出力端子P4をハイインピーダンス状態にして、出力端子P6からの出力信号をハイにすると共に、出力端子P5からの出力信号をローにする。
図12に示すように、制御回路25は、S210で公称電圧が所定値Vthよりも大きくないと否定判定した場合には、S225に進み、S250で放電回路76を動作させる場合の動作モードを、前述の第1モードに設定する。
つまり、第2実施形態では、放電時間Tdを変更しない代わりに、装着バッテリ15から放電用トランジスタ41によって放電させる一定電流(すなわち、放電電流)を可変にしている。
f)の効果も得られる。
以上、本発明の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ことなく、種々の形態を採り得る。また、前述の数値も一例であり他の値でも良い。
制御回路25は、図3のS210では、バッテリ電圧の検出値に基づいて、バッテリパック12の公称電圧を検出するようにするようになっていても良い。この場合、図3の抵抗値検出処理では、例えば、S210の前にS240の処理を行えば良く、S210では、そのS240で記憶したV1に基づいて、公称電圧を検出すれば良い。また、バッテリ電圧の検出値から公称電圧を検出する手法としては、例えば、バッテリ電圧と公称電圧との対応関係を示すデータマップをフラッシュメモリ33等に格納しておき、制御回路25は、そのデータマップとバッテリ電圧の検出値とから、公称電圧を検出するように構成することができる。このように構成すれば、バッテリパック12から前述の公称電圧IDを取得できなくても、公称電圧の判定を行うことができる。また、このような変形は、第2実施形態についても同様に適用することができる。
Claims (6)
- 電動工具用バッテリパックが装着される装着部と、
前記装着部に装着された電動工具用バッテリパックに備えられているバッテリのプラス端子とマイナス端子との間に接続される放電用トランジスタを有し、該放電用トランジスタがオンすることにより、前記バッテリを一定電流で放電させるように構成された放電回路と、
前記放電回路を所定の放電時間だけ動作させることにより、前記バッテリを前記放電時間だけ前記一定電流で放電させるように構成された放電実施部と、
前記放電実施部が前記バッテリの放電を開始する前における前記バッテリの電圧である第1電圧と、前記バッテリの放電中における前記バッテリの電圧である第2電圧とを、検出するように構成された電圧検出部と、
前記電圧検出部により検出された前記第1電圧と前記第2電圧との差を用いて、前記バッテリの内部抵抗値を算出するように構成された算出部と、
前記装着部に装着された電動工具用バッテリパックの公称電圧または前記第1電圧を検出し、前記公称電圧または前記第1電圧が大きいほど、前記放電時間と前記一定電流との少なくとも一方を、小さい値に変更するように構成された変更部と、
を備える、電動工具用バッテリパックの検査装置。 - 請求項1に記載の電動工具用バッテリパックの検査装置であって、
前記変更部は、前記放電時間と前記一定電流とのうち、前記放電時間だけを変更するように構成されている、
電動工具用バッテリパックの検査装置。 - 請求項1又は請求項2に記載の電動工具用バッテリパックの検査装置であって、
前記変更部は、前記電動工具用バッテリパックから、前記公称電圧を特定可能なデータを取得し、そのデータに基づいて、前記公称電圧を検出するように構成されている、
電動工具用バッテリパックの検査装置。 - 請求項1又は請求項2に記載の電動工具用バッテリパックの検査装置であって、
前記変更部は、前記第1電圧に基づいて、前記公称電圧を検出するように構成されている、
電動工具用バッテリパックの検査装置。 - 請求項1ないし請求項4の何れか1項に記載の電動工具用バッテリパックの検査装置であって、
前記放電用トランジスタは、当該検査装置を構成するプリント基板の面のうち、当該放電用トランジスタが実装される方の面と、当該放電用トランジスタの背面とが接するように、前記プリント基板に実装されている、
電動工具用バッテリパックの検査装置。 - 請求項1ないし請求項5の何れか1項に記載の電動工具用バッテリパックの検査装置であって、
前記算出部により算出された前記内部抵抗値を表示装置に表示させるように構成された表示処理部、を更に備える、
電動工具用バッテリパックの検査装置。
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