JPH01243827A

JPH01243827A - 充電・交流両用電動工具の電源回路

Info

Publication number: JPH01243827A
Application number: JP6910588A
Authority: JP
Inventors: Toshiharu Ohashi; 敏治大橋
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1988-03-22
Filing date: 1988-03-22
Publication date: 1989-09-28

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野コ本発明は、交流電源から蓄電池へ充電電流を供給し、さ
らに蓄電池からの電流または交流電源からの電流により
給電可能な充電・交流両用電動工具の電源回路に関する
。

［従来の技術］充電・交流両用の電気機器としては電動工具のほか、シ
ェーバ−１小型掃除機等がある。電動工具と、これらの
機器との違いは、電動工具の場合は、負荷が作業使用状
態により大きく変化することである。すなわち、電動工
具の場合はモータ負荷が無負荷からロック状態まで考慮
しなければならず、万一、交流駆動でモータロックが長
時間続くと電源を出力短絡で使用しているような状態に
なるため、回路に大電流が流れ熱破壊を起こす。

そのため、出力電流は負荷の状態如何によらず、ある値
より増加しないような回路が必要となる。

また、交流駆動時に熱負荷運転を行なった場合、電池が
充電されていると、大電流により電池が過充電されるこ
とになる。したがって、電池がある程度充電されていて
、負荷の軽い場合には出力電流を制限する必要がある。

一方、充電時に出力電流が制限されると、１００％充電
されなくなり、また、充電電流が小さいと電池温度が上
昇しないので、制御回路が動作せず、充電が完了しない
。そのため、充電時には充電制御に影響を与えないよう
な高い電圧に設定電圧を切換える必要がある。

〔発明が解決しようとする課題］本発明は、上記要請に応えるもので、交流駆動時に電池
を過充電することなく、使用することができ、また、負
荷のロック時にも回路の熱破壊を生じることのない充電
・交流両用電動工具の電源回路を提供することを目的と
する。

［課題を解決するための手段］本発明は、充電可能な蓄電池と、交流電源に接続され前
記蓄電池への充電電流を出力する充電制御回路と、前記
蓄電池に並列に接続され蓄電池からの電流または前記充
電制御回路の出力充電電流により給電される負荷とから
なる充電・交流両用電動工具の電源回路において、前記
充電制御回路は、その出力電流を検出し、この電流を一
定値に制御する定電流回路を備えたものである。

［作　用コこの構成により、負荷を交流駆動しているときに無負荷
になっても、また負荷ロック状態になっても、電流は一
定値に制御される。

［実施例］本発明の一実施例構成を第１図に示す。

同図において、１は交流電源、２はノイズフィルタ回路
、３は整流回路、４はスイッチング回路、５はトランス
、６は整流回路、７は被充電用の電池、８は前記電池７
の電圧が設定値よりも高いか低いかを゛判断する電圧検
知回路、９は前記電池７の温度を検知するセンサ、１０
は前記電池７の温度が設定温度よりも高いか低いかを判
断する温度検知回路、１１は前記電圧検知回路８および
温度検知回路１０の出力をそれぞれリセット、セット入
力としたＲ−Ｓフリップフロップ、１２は負荷電流を検
出する抵抗Ｒ１２からの信号および前記フリップフロッ
プ１１の出力を入力とした定電流回路、１３は前記整流
回路６の出力電圧を人力とした定電圧回路、１４は前記
定電流回路１２および定電圧回路１３の出力を入力とし
、前記スイッチング回路４に対し制御信号を出力するＰ
ＷＭ制御回路、１５は前記電池７と並列にメインスイッ
チＳＷ１を介して接続された負荷としてのモータである
。

そして、前記ＰＷＭ制御回路１４は定電流回路１２から
の出力信号により整流回路６の出力電流が一定になるよ
うにスイッチング回路４の０Ｎ−ＯＦＦデユーティを制
御し、また同様に定電圧回路１３の出力信号によっても
出力電圧が一定になるようにスイッチング回路４の０Ｎ
−ＯＦＦデユーティを制御する。また、定電流回路１２
は交流駆動時の電流と充電時の電流、そして、末期電流
の二連りに切換わるようになっており、交流駆動時の電
流や充電時の電流といった定格電流と末期電流の切換え
は電池７の充電容量状態によって行なわれる。

上述のごとく、電圧検知回路８の出力信号はフリップフ
ロップ１１のリセット入力に、温度検知回路１０の出力
信号は同フリップフロップ１１のセット入力にそれぞれ
入力される。そして、電池容量がない場合には、電池電
圧が設定電圧以下となり、電圧検知回路８の出力はＨｆ
ｇｈとなり、リセット信号が入力され、フリップフロッ
プ１１の出力はＬｏｗになるので出力電流は定格電流と
なるように制御される。

電池７が定格電流により充電されると電池電圧が上昇し
、電圧検知回路８の出力はＬｏｗとなり、リセット信号
はなくなる。そして、さらに充電が行なわれ容量が１０
０％を越えると、電池温度が上昇して設定温度以上にな
ると、温度検知回路１０の出力はＨｉｇｈとなるので、
セット信号が入力され、フリップフロップ１１の出力は
Ｈｉｇｈとなり、出力電流は末期電流になるように制御
される。

次に、電池容量がなくなってくると、電池電圧は低くな
り、電圧検知回路８の出力がＨｉｇｈとなり、リセット
信号が入力され、フリップフロップ１１の出力はＬｏｗ
となり、このときに電池；３度が高くなっていてセット
信号がＨｉｇｈになっていても、フリップフロップ１１
の出力はＬｏｗとなり、定座電流出力に制御される。

第２図はその具体回路構成を示す。同図において、前述
と同部材には同符号を付し、また、制御用の各回路の電
源としての一次側電源１６および一次側電源１７を示し
ている。

木７１Ｘｙ成において、特に定電流回路１２の構成なら
びに動作を説明すると、出力電流は抵抗Ｒ１２により検
出され、その電圧はオペアンプＯＰ１と抵抗Ｒ１９，Ｒ
２０，Ｒ２１、コンデンサＣ６で構成した増幅回路に入
力され、充電時には［１＋Ｒ１９／　（Ｒ２０／Ｒ２１
）］倍に、交流駆動時には（１＋Ｒ１９／Ｒ２０）倍に
増幅する。この出力によりホトカブラＰＣＩに電流が流
れ、ＰＷＭ制御回路１４におけるＰＷＭ制御ＩＣでスイ
ッチング回路４のパルスデューティが決定される。

すなわち、出力電流が増加すると、増幅回路への入力端
子が増加し、その出力が増加するため、ホトカブラＰＣ
Ｉへの電流が増加し、パルスデューティが減少し、その
結果、出力電流が減少して一定となるよう制御される。

また、交流駆動時には充電時に比較して大電流が流れる
ようになっており、電池容量がないときにも電動工具な
どを使用できるようになっている。

そして、その電流の切換えは、切換スイッチｓｗ２によ
る上記増幅回路の抵抗回路の切換えによる。

すなわち、充電時には抵抗Ｒ２０とＲ２１が並列に接続
され増幅率が小さくなり、出力電流が小さな電流に制御
される。

充電と交流駆動の切換スイッチＳＷ２はメインスイッチ
ＳＷＩと連動しており、充電時つまりメインスイッチＳ
ＷＩがＯＦＦの時には、切換スイッチＳＷ２はａ側に倒
れ、一方、交流駆動時つまり、メインスイッチＳＷＩが
ＯＮの時には、切換スイッチＳＷ２はｂ側へ倒れる。

次に交流駆動時には、大きな定電流が出力されるため、
電池７が充電されていて容量が多くある時には、無負荷
運転を行うと、モータ１５に流れた残りの電流が全て電
池７に流れ、電池７が大電流で過充電されてしまう。そ
れを防ぐために定電圧回路１３が設けられている。

定電圧回路１３は複数個のダイオードＤＩＯ〜Ｄ１３で
構成されており、定電圧はＶＦ　（順方向電圧）×Ｎ（
ダイオードの個数）で決定される。

出力がＶＦＸＮより高くなると、ダイオードを通じてホ
トカブラＰＣＩに電流が流れ、ＰＷＭ制御回路１４が動
作し、パルスデューティが小さくなって自力電圧が一定
になるように制御される。すなわち、電池容量が入って
いる時には、電池に電流が流れると電圧が高くなり、定
電圧回路１３が動作して、電流を制限するように動作す
るので電池の過充電はなくなる。

かくして交流駆動時に電池を過充電することなく適正に
使用することができ、また、モータロック時にも回路破
壊をしない充電・交流両用の電動工具等における電源回
路を得ることができる。

ところで、前記定電圧回路１３は交流駆動′時のみ必要
であって、充電時に動作すると、電池が充電されて電圧
が上昇してくると電流が制限されるため完全に充電され
ないか、あるいは温度が上昇しないので充電完了しない
。そこで、充電時における設定電圧は、充電制御に影響
を与えない範囲で、交流駆動時のそれよりも高くなるよ
うに設定しである。この切換えは、切換スイッチＳ　Ｗ
　２を交流駆動時にｂ側に倒すことにより、ダイオード
Ｄ８．Ｄ９を短絡するセとにより行い、もって交流駆動
時の設定電圧が充電時のそれよりも低くなるようにする
。

次に、起動電流による電池電圧の低下のための電圧検知
回路８の誤動作に対しては、抵抗Ｒ３５とコンデンサＣ
９でなる積分回路により電池電圧がホールドできるよう
にしている。この積分回路のＣＲ時定数を大きくしてお
くことにより、瞬時の電圧低下には応答仕ず、それ以外
には正確に動作する。

また、電池７の電圧が電圧検知回路８に常に入力されて
いるために、交流電源１が接続され、制御用の回路の電
源が立ち上がり動作し始める時には、必ず電圧検知ＩＣ
の２ピンの比較すべき基準電圧は３ビンの電圧より遅く
立ち上がり低いので、同ＩＣ内のコンパレータ出力（８
ピン）は常にＬｏｗになり、リセット信号が人力されな
いので充電が開始しないことが考えられる。

そこで、このようなことを無くするために電池電圧の電
圧検知回路８への入力は基準電圧より後に立ち上がるよ
う構成する必要がある。ダイオードＤ１４〜Ｄ１７は、
そのための回路であり、交流電源１を切るとコンデンサ
Ｃ９の電荷は同ダイオードにより放電され、３ピン電圧
は４ＶＦになる。再度、交流電源１を投入した時、３ピ
ン電圧は４ＶＦから抵抗Ｒ３５とコンデンサＣ９の時定
数で充電され、３ピン電圧がゆっくり上昇し、基準電圧
が先に立ち上がり正常な動作が得られる。

また、定格電流を末期電流に切換えるのは、温度検知回
路１０の出力によって行なっている。そのため、電池７
の温度が低いと、その温度が上昇するまで定格電流出力
となる。したがって、交流電源１の投入、遮断を行うと
、電池の過充電が繰り返される。そこで、これを防止す
るため、交流電源１の投入時には電圧検知回路８が動作
して、電池７の容量を判断し、その信号でもって出力電
流を決定する必要がある。コンデンサＣ８はそのための
ものであり、交流電源１の投入時、コンデンサＣ８によ
り温度検知回路１０の基準電圧は遅く立ち上がるので、
温度検知回路１０の出力、つまりフリップフロップ１１
のセット入力はＨｌｇｈになっている。この間に７ｕ圧
検知回路８で電池容量を判断し、出力電流を決定してい
る。

第３図は具体回路構成の他の例を示す。同図においては
、定電圧回路１３′が第２図のものと相違し、定電圧回
路１３’　を差動増幅回路とダイオードＤ９〜Ｄ１１で
構成した場合である。そして、ダイオードＤ９〜Ｄｌｌ
とボリュームＲ４４により基準電圧を決定し、出力電圧
との差を差動増幅回路にて増幅し、ホトカブラＰｃｔに
電流を流すことにより、出力電圧を制御している。

この構成によれば、設定電圧をボリュームＲ４４により
任意に設定でき、電池７の温度特性に合わせた制御を行
うことができる。

［発明の効果］、以上のように本発明によれば、充電出力電流を一゛定
値とする定電流回路を備えたことにより、電池を充電す
るだけでなく、交流でも負荷を使用することかでき、し
かも、負荷が無負荷から過大な負荷まで変化しても電源
回路を熱破壊することがない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の蓄電池の充電制御回路のブロック構成
図、第２図はその具体回路構成図、第３図は他の具体回
路構成図である。１・・・交流電源、４・・・スイッチング回路、７・・
・電池、９・・・センサ、８・・・電圧検出回路、１０
・・・温度検知回路、１１・・・Ｒ−Ｓフリップフロッ
プ、１２・・・定電流回路、１３・・・定電圧回路、１
４・・・ＰＷＭ制御回路、１５・・・モータ（負荷）。特許出願人　　　　　　松下電工株式会社代　理　人　
　　　　　弁理士　小谷悦司同　　　　　　　　弁理士
　長１）１同　　　　　　　　弁理士　板谷康夫

Claims

【特許請求の範囲】

１、充電可能な蓄電池と、交流電源に接続され前記蓄電
池への充電電流を出力する充電制御回路と、前記蓄電池
に並列に接続され蓄電池からの電流または前記充電制御
回路の出力充電電流により給電される負荷とからなる充
電・交流両用電動工具の電源回路において、前記充電制
御回路は、その出力電流を検出し、この電流を一定値に
制御する定電流回路を備えたことを特徴とする充電・交
流両用電動工具の電源回路。