JPWO2020174673A1 - 電動工具用のバッテリパックおよび電動工具 - Google Patents

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Abstract

電動工具用のバッテリパックは、ハウジングと、少なくとも一つのバッテリと、コネクタ部と、第1アンテナと、第1通信回路とを備える。ハウジングは電動工具本体に着脱可能に装着される。ハウジングはさらに、第1壁部と、第1壁部と対向する第2壁部と、第1壁部の周縁と第2壁部の周縁とを連結する第3壁部とを含む。バッテリは、第1壁部、第2壁部および第3壁部によって囲まれたハウジングの内部空間に位置する。コネクタ部は、バッテリに対して第1壁部側に位置しており、電動工具本体にバッテリからの電力を供給する。第1通信回路は第1アンテナを用いて通信を行う。第1アンテナは、第1壁部、第3壁部、または、内部空間のうちバッテリと第2壁部との間の領域以外の領域に位置する。

Description

本開示は、電動工具用のバッテリパックおよび電動工具に関する。
例えば特許文献1では、電動工具本体に装着されるバッテリパックにアンテナが内蔵されている。
特開2008−213069号公報
しかしながら、特許文献1では、通信の信頼性を向上するための、バッテリパックに対するアンテナの位置については、なんら考慮されていない。
そこで、本開示は、通信の信頼性が高い電動工具用のバッテリパックを提供することを提案する。
電動工具用のバッテリパックおよび電動工具が開示される。一実施の形態においては、電動工具用のバッテリパックは、ハウジングと、少なくとも一つのバッテリと、コネクタ部と、第1アンテナと、第1通信回路とを備える。ハウジングは電動工具本体に着脱可能に装着される。ハウジングはさらに、第1壁部と、第1壁部と対向する第2壁部と、第1壁部の周縁と第2壁部の周縁とを連結する第3壁部とを含む。バッテリは、第1壁部、第2壁部および第3壁部によって囲まれたハウジングの内部空間に位置する。コネクタ部は、バッテリに対して第1壁部側に位置しており、電動工具本体にバッテリからの電力を供給する。第1通信回路は第1アンテナを用いて通信を行う。第1アンテナは、第1壁部、第3壁部、または、内部空間のうちバッテリと第2壁部との間の領域以外の領域に位置する。
一実施の形態においては、電動工具は上記バッテリパックと上記電動工具本体とを備える。
通信の信頼性を向上できる。
バッテリパックの外観の一例を概略的に示す斜視図である。 バッテリパックの構成の一例を概略的に示す分解斜視図である。 電動工具の一部の構成の一例を概略的に示す側面図である。 バッテリパックの構成の一例を概略的に示す断面図である。 バッテリパックの電気的な構成の一例を示す機能ブロック図である。 通信基板の外形の一例を概略的に示す図である。 バッテリパックの電気的な構成の一例を示す機能ブロック図である。 電動工具の電気的な構成の一例を示す機能ブロック図である。 バッテリパックの外観の一例を概略的に示す斜視図である。 電動工具の動作の一例を示すフローチャートである。 電動工具の電気的な構成の一例を示す機能ブロック図である。
第1の実施の形態.
図1は、バッテリパック1の外観の一例を概略的に示す斜視図であり、図2は、バッテリパック1の構成の一例を概略的に示す分解斜視図である。なお以下では、バッテリパック1の構成を説明するために、上下方向、左右方向および前後方向を導入する。これらの方向はバッテリパック1に対して設定される。よって、例えば「上」は必ずしも鉛直上側を示すものではない。
バッテリパック1は電動工具用のバッテリパックである。バッテリパック1は不図示の充電器に着脱可能に装着され得る。このバッテリパック1は、当該充電器に装着されることによって充電される。
図3は、電動工具100の構成の一例を概略的に示す側面図である。バッテリパック1は電動工具本体8に着脱可能に装着される。電動工具本体8にバッテリパック1が装着されることにより、これらが電動工具100として機能する。図3の例では、電動工具100は電動ドライバである。なお、電動工具100は電動ドリルまたは電動丸ノコなどの他の電動工具であってもよい。
電動工具本体8はバッテリ取付面8aを有している。ユーザはバッテリパック1を電動工具本体8に対して前方にスライドさせることにより、バッテリパック1を電動工具本体8に装着することができる。またユーザはバッテリパック1を電動工具本体8に対して後方にスライドさせることにより、バッテリパック1を電動工具本体8から取り外すことができる。
図1および図2に示すように、バッテリパック1はハウジング2とバッテリ3と端子部4とアンテナ51とを含んでいる。
ハウジング2は内部空間を形成しており、その内部空間においてバッテリ3および端子部4を収納する。図1および図2に例示するように、ハウジング2は上部材21と下部材22とを含んでいてもよい。上部材21は下方に開口する箱状の形状を有しており、下部材22は上方に開口する箱状の形状を有している。上部材21および下部材22は、各々の開口部が繋がって内部空間を形成するように、互いに結合可能である。このように上部材21および下部材22が互いに結合することで、ハウジング2が構成される。
以下では、ハウジング2の上壁部を上壁部2aと呼び、ハウジング2の下壁部を下壁部2cと呼び、ハウジング2の側壁部を側壁部2bと呼ぶ。上壁部2aは上下方向において下壁部2cと対向する。下壁部2cは略板状の形状を有しており、その厚み方向が上下方向に略一致する。側壁部2bは上壁部2aの周縁と下壁部2cの周縁とを連結する。図1に例示するように、ハウジング2は略直方体の外形形状を有していてもよい。この場合、上壁部2aおよび下壁部2cは平面視において略矩形状の形状を有する。ハウジング2の内部空間は上壁部2a、側壁部2bおよび下壁部2cによって形成される。
ハウジング2の上壁部2aは、バッテリパック1が電動工具本体8に装着された状態で、電動工具本体8のバッテリ取付面8aと対面する。この上壁部2aは、後に詳述するように、電動工具本体8に電気的に接続するためのコネクタ部40を含んでいる。また、図1に例示するように、上壁部2aは、電動工具本体8に着脱可能に装着するための係止部70を含んでいてもよい。ユーザは上壁部2aをバッテリ取付面8aに対面させた上で、バッテリパック1を前方にスライドさせることにより、バッテリパック1を電動工具本体8に装着させることができる。この装着状態において、コネクタ部40は電動工具本体8のコネクタ部(不図示)に電気的に接続され、係止部70は電動工具本体8の係止部(不図示)に係止される。
バッテリ3はハウジング2の内側に位置している。つまり、バッテリ3は、上壁部2a、側壁部2bおよび下壁部2cによって囲まれるハウジング2の内部空間に位置している。このバッテリ3は、図2に例示するように、複数のバッテリセル31と導体32とセル保持部33とを含んでいてもよい。バッテリセル31は、電力を蓄えることができる二次電池セルである。例えばバッテリセル31として、リチウムイオン電池セルを採用することができる。図2の例では、バッテリセル31は略円柱形状を有しており、その長手方向の一端および他端にそれぞれ電極を有している。各電極はそれぞれ正極および負極の電極として機能する。図2の例では、複数のバッテリセル31は、その長手方向が左右方向に沿うように配置される。また図2の例では、5つのバッテリセル31が前後方向に沿って並んでおり、その5つのバッテリセル31を有する組の2つが上下方向に沿って並んでいる。よって、左右方向に沿って見れば、バッテリセル31は5行2列のマトリクス状に配列されている。
セル保持部33は複数のバッテリセル31を上記の配列姿勢で保持する。セル保持部33は絶縁部材(例えば樹脂)で形成される。セル保持部33はバッテリセル31と一体で成型されてもよい。なお、バッテリセル31の個数および配列は適宜に変更され得る。
複数の導体32は複数のバッテリセル31を相互に電気的に接続する。各導体32は板状の形状を有しており、例えば金属によって形成される。各導体32は複数のバッテリセル31の電極同士を接続する。導体32はバッテリセル31を例えば相互に直列に接続させることができる。その直列接続体の両側の電極と接続する一対の導体32には、それぞれ電極321が形成されている。一方の電極321は正極の電極として機能し、他方の電極321は負極の電極として機能する。なお図2の例では、端子部4によって一つの電極321が隠れており、図示されていない。複数の導体32は例えばセル保持部33に固定され得る。
コネクタ部40は、バッテリ3に対して上壁部2a側に位置している。コネクタ部40は端子部4を含んでおり、図2に例示するように、端子部4はハウジング2の内側に位置している。端子部4はハウジング2の上壁部2aとバッテリ3との間に位置している。図2の例では、端子部4はバッテリ3の上側において前方寄りに位置している。
端子部4は複数の接続端子41と端子保持部42とを含んでいる。複数の接続端子41は、バッテリパック1が電動工具本体8に装着された状態で、電動工具本体8に設けられたコネクタ部の接続端子(不図示)と接触する。これにより、バッテリパック1と電動工具本体8とが電気的に接続される。コネクタ部40はバッテリ3からの電力を電動工具本体8に供給する。図2の例では、5つの接続端子41が左右方向に並んでおり、その5つの接続端子41を有する組の2つが上下方向に並んでいる。よって、前後方向に沿ってみれば、接続端子41は5行2列のマトリクス状に配列される。各接続端子41は前後方向に沿って延在する。なお接続端子41の個数および配列は適宜に変更される。
端子保持部42は複数の接続端子41の基端部(図2では後方部)を保持する。端子保持部42は絶縁部材(例えば樹脂)で形成される。端子保持部42は接続端子41と一体で成型されてもよい。端子保持部42は例えばセル保持部33に固定され得る。
複数の接続端子41のうち2つは、配線(不図示)を介して、バッテリ3の正極の電極321および負極の電極321にそれぞれ接続される。よって、これら2つの接続端子41は電源用の接続端子として機能する。
図2の例では、ハウジング2の上壁部2aは、端子部4を含む丘形状の領域を有している。具体的には、ハウジング2の上壁部2aはベース部21aと高台部22aとを有している。高台部22aはベース部21aよりも上側に突出している。高台部22aは、ベース部21aと段差を形成している。端子部4は高台部22aの内側に位置している。つまり、端子部4は上下方向において高台部22aと対面しつつ、前後方向においても高台部22aと対面する。図2に例示するように、ハウジング2の高台部22aの前方部分には、端子部4の接続端子41に繋がるスリットH1が形成されている。
ハウジング2の高台部22aおよび端子部4はコネクタ部40を構成する。バッテリパック1が電動工具本体8に装着された状態で、電動工具本体8に設けられたコネクタ部の接続端子はスリットH1を貫通して接続端子41と接触する。これにより、接続端子41を介してバッテリ3の電力を電動工具本体8へと供給することができる。
なお上述の例では、コネクタ部40はいわゆる雌型のコネクタであるものの、雄型のコネクタであってもよい。
図1および図2の例では、ハウジング2の上壁部2aには、電動工具本体8と装着するための係止部70が形成されている。係止部70は、図1および図2に例示するように、係止突部211および一対のスライドレール212を含んでいてもよい。一対のスライドレール212は高台部22aの左右方向の両側からそれぞれ外側に突出する。このスライドレール212は前後方向に沿って延在しており、電動工具本体8に設けられた凹部(不図示)に嵌まる。これにより、バッテリパック1が電動工具本体8に対して上下方向で位置決めされる。ユーザはスライドレール212に沿ってバッテリパック1を電動工具本体8に対して移動させることができる。係止突部211はハウジング2の上面から上側に突出している。係止突部211は上下方向に移動可能に構成されており、また上側に押圧されている。係止突部211は装着時に電動工具本体の係止部によって一旦は押し下げられる。そして、バッテリパック1が電動工具本体8に対して装着位置までスライドされることにより、係止突部211が上側に移動して電動工具本体8の係止部に係止する。この係止により、バッテリパック1が電動工具本体8に装着される。
アンテナ51は、バッテリパック1の外部の通信機器と無線通信するためのアンテナである。アンテナ51としては、例えば所定のパターン形状を有する金属板(例えばアルミニウム箔)を採用することができる。
アンテナ51は、上壁部2a、側壁部2b、または、ハウジング2の内部空間のうちバッテリ3(あるいはバッテリセル31)と下壁部2cとの間の領域以外の領域に位置する。以下では、バッテリ3と下壁部2cとの間の領域を非設置領域とも呼ぶ。図2の例では、非設置領域を模式的に示すべく、破線が示されている。より具体的な一例として、アンテナ51は、ハウジング2のうち下壁部2c以外の部分に位置している。図2の例では、アンテナ51はハウジング2の側壁部2bに位置している。アンテナ51は側壁部2bの外周面の上に位置していてもよい。この場合、絶縁性の保護部材がアンテナ51を覆っていてもよい。これにより、アンテナ51を外部から保護することができる。あるいは、アンテナ51は側壁部2bの内部に埋め込まれていてもよい。
若しくは、アンテナ51はハウジング2の上壁部2aに位置していてもよい。つまり、アンテナ51は上壁部2aの外周面の上に位置してもよいし、上壁部2aの内部に埋め込まれていてもよい。アンテナ51が上壁部2aの上に位置している場合には、絶縁性の保護部材がアンテナ51を覆っていてもよい。
若しくは、アンテナ51は非設置領域以外の領域において、ハウジング2の内部空間に位置していてもよい。図4は、バッテリパック1の他の構成の一例を模式的に示す断面図である。図4では、左右方向に沿って見たバッテリパック1の断面が模式的に示されている。なお図4では、端子部4の図示を省略している。図4に例示するように、アンテナ51はハウジング2の側壁部2bとバッテリ3との間の領域R1内に位置していてもよい。アンテナ51は、図4に例示するように、側壁部2bから離れて位置していてもよいし、側壁部2bの内周面の上に位置していてもよい。
あるいは、アンテナ51はハウジング2の上壁部2aとバッテリ3との間の領域R2内に位置していてもよい。具体的には、アンテナ51は上壁部2aの内周面の上に位置していてもよいし、上壁部2aから離れて位置していてもよい。
図5は、バッテリパック1の電気的な構成の一例を概略的に示す機能ブロック図である。アンテナ51は信号処理回路52に電気的に接続される。アンテナ51および信号処理回路52は通信回路50に含まれる。この通信回路50は所定の通信基板5に実装されていてもよい。
図6は、通信基板5の外観の一例を概略的に示す斜視図である。通信基板5は、例えば矩形の基板であって、一対の主面500および側面510を有する。通信回路50を構成する少なくとも一つの部品は、一対の主面500の一方に搭載される。なお、通信基板5の外形は矩形以外であってもよい。
通信回路50は、少なくとも1種類の無線通信規格に準拠して、アンテナ51を用いてバッテリパック1の外部の通信機器と無線通信することが可能である。以下では、バッテリパック1の外部の通信機器を外部機器と呼ぶことがある。外部機器は、例えば管理センター等に設けられてもよい。
通信回路50が準拠する無線通信規格には、例えばWiFi(Wireless Fidelity)等の、無線LAN(Local Area Network)に対応する規格が含まれていてもよい。例えば、通信回路50が準拠する無線通信規格には、Bluetooth(登録商標)が含まれてもよいし、ZigBee(登録商標)が含まれてもよいし、NFC(Near Field Communication)が含まれてもよい。また、通信回路50が準拠する無線通信規格には、LPWA(Low Power Wide Area Network)に対応する規格が含まれてもよい。例えば、通信回路50が準拠する無線通信規格には、SIGFOX(登録商標)が含まれてもよいし、LoRa(登録商標)WAN(Wide Area Network)が含まれてもよいし、NB−IoT(Narrow Band Internet of Things)が含まれてもよい。
信号処理回路52は、以下にさらに詳細に述べられるように、種々の機能を実行するための制御および処理能力を提供するために、少なくとも一つのプロセッサを含む。
種々の実施形態によれば、少なくとも1つのプロセッサは、単一の集積回路(IC)として、または複数の通信可能に接続された集積回路ICおよび/またはディスクリート回路(discrete circuits)として実行されてもよい。少なくとも1つのプロセッサは、種々の既知の技術に従って実行されることが可能である。
1つの実施形態において、プロセッサは、例えば、関連するメモリに記憶された指示を実行することによって1以上のデータ計算手続または処理を実行するように構成された1以上の回路またはユニットを含む。他の実施形態において、プロセッサは、1以上のデータ計算手続きまたは処理を実行するように構成されたファームウェア(例えば、ディスクリートロジックコンポーネント)であってもよい。
種々の実施形態によれば、プロセッサは、1以上のプロセッサ、コントローラ、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、特定用途向け集積回路(ASIC)、デジタル信号処理装置、プログラマブルロジックデバイス、フィールドプログラマブルゲートアレイ、またはこれらのデバイス若しくは構成の任意の組み合わせ、または他の既知のデバイスおよび構成の組み合わせを含み、以下に説明される機能を実行してもよい。
なお、信号処理回路52の全ての機能あるいは信号処理回路52の一部の機能は、その機能の実現にソフトウェアが不要なハードウェア回路によって実現されてもよい。
信号処理回路52は、アンテナ51で受信された受信信号に対して増幅処理等の各種処理を行い、当該受信信号からデータを取得する。また、信号処理回路52は、送信データを含む送信信号に対して増幅処理等の各種処理を行って、処理後の送信信号をアンテナ51から無線送信する。
通信回路50はバッテリ3から給電されて動作する。なお、図5では図示を省略しているものの、バッテリ3からの電圧を所定の電圧に変換する電源回路が設けられてもよい。
通信回路50が外部機器に送信する送信データには、バッテリパック1を識別する識別データ(例えば製造番号および/またはバッテリの固有IDおよび/またはバッテリの種類を示す識別ID)が含まれてもよい。この識別データは予め設定されて記録媒体に記録されていてもよい。また、送信データには、バッテリ3の電池残量を示すバッテリ残量データが含まれてもよい。電池残量は、バッテリ3を流れる電流に基づいて推定することができるので、電流センサがバッテリパック1に設けられてもよい。そして、信号処理回路52が当該電流に基づいて電池残量を推定してもよい。また、バッテリパック1が、温度を検出することが可能な温度センサを含む場合には、送信データには、温度センサによって検出された温度を示す温度データが含まれてもよい。また、バッテリパック1が位置を特定することができる場合には、送信データには、バッテリパック1の位置を示す位置データが含まれてもよい。この場合、バッテリパック1は、例えば、GPS(Global Positioning System)の測位衛星からの信号に基づいてバッテリパック1の位置データを取得するGPS受信回路を含んでいてもよい。GPS受信回路は、通信回路50に含まれてもよい。また、バッテリパック1は、GPS受信回路に加えて、あるいはその替わりに、GPS以外のGNSS(Global Navigation Satellite System)の測位衛星からの信号に基づいてバッテリパック1の位置を取得する回路を含んでもよい。当該回路は通信回路50に含まれてもよい。GPS以外のGNSSとしては、例えば、GLONASS(Global Navigation Satellite System),IRNSS(Indian Regional Navigational Satellite System),COMPASS,Galileoあるいは準天頂衛星システム(QZSS:Quasi-Zenith Satellites System)が考えられる。
外部機器は、例えば、複数のバッテリパック1からの送信データを受信し、受信した送信データに基づいて、当該複数のバッテリパック1を管理することが可能である。例えば送信データに位置データが含まれる場合、外部機器がバッテリパック1の位置を管理することが可能である。そのため、作業者は外部機器からの情報に基づいて、そのバッテリパック1が載置された位置を特定できる。また、バッテリパック1が盗難されたとしても、そのバッテリパック1を追跡することができる。
なお、通信回路50が送信する送信データに含まれるデータは上記の例に限られない。また通信回路50は、受信機能および送信機能のうち省電力のために送信機能だけを有していてもよい。
またバッテリパック1には、制御回路60が設けられていてもよい。図7は、バッテリパック1の電気的な構成の他の一例を示す機能ブロック図である。制御回路60は通信回路50に電気的に接続される。制御回路60は例えば通信基板5とは別の制御基板6に形成されてもよい。この制御基板6上には、電源回路61も形成され得る。電源回路61には、バッテリ3から直流電圧が入力される。電源回路61はこの直流電圧を所定の直流電圧に変換して、変換後の直流電圧を制御回路60に出力する。電源回路61は例えばDCDCコンバータである。制御回路60は当該直流電圧に基づいて動作する。
制御回路60は種々の機能を実行するための少なくとも一つのプロセッサを含む。信号処理回路52が備える少なくとも一つのプロセッサについての上記の説明は、制御回路60が備える少なくとも一つのプロセッサについても適用することができる。
図7の例では、制御基板6には、メモリ62が搭載されている。メモリ62には、バッテリパック1が収集した各種情報が記憶される。例えばバッテリ3の電流を検出する電流センサがバッテリパック1に設けられる場合、その電流値が制御回路60によってメモリ62に記憶され得る。図7の例では、メモリ62は制御基板6に搭載されているものの、通信基板5に搭載されてもよく、これらとは別の位置に搭載されてもよい。
通信回路50が外部機器に送信する送信データは、制御回路60が生成してもよいし、通信回路50の信号処理回路52が生成してもよいし、制御回路60および信号処理回路52が協働して生成してもよい。また上述した各種センサおよび位置取得用の回路は制御回路60に接続されてもよい。
ところで、このバッテリパック1は、電動工具本体8から取り外された上で、次に説明するように所定の載置面に載置され得る。すなわち、バッテリパック1は、通常、その下壁部2cが当該載置面と向かい合う姿勢で、当該載置面に載置される。当該載置面は、例えば、バッテリパック1を保管するための保管部(例えば棚)の底面である。この保管部は例えば工場内に配置されており、充電済みの複数のバッテリパック1を収納している。ユーザはその保管部からバッテリパック1を取り出して電動工具本体8に装着させ、電動工具100を用いて作業を開始する。
バッテリパック1は、電動工具本体8から取り外されて載置面の上に載置された状態でも、外部機器と無線通信することが可能である。よって、この状態でも通信の信頼性は高いことが望ましい。
比較のために、本実施の形態とは異なり、アンテナ51が非設置領域に位置するバッテリパックについて考察する。このバッテリパックにおいては、アンテナ51がバッテリ3と載置面との間に位置する。バッテリ3および載置面は無線通信において障害物となり得るので、通信の信頼性が低下し得る。特に載置面を構成する部材が金属である場合には、通信の信頼性は大幅に低下し得る。
これに対して、バッテリパック1では、アンテナ51は非設置領域以外の領域に位置している。図1の例では、アンテナ51はハウジング2の側壁部2bに位置している。これによれば、アンテナ51がバッテリ3および載置面によって挟まれておらず、通信上の障害が少ない。よって、通信の信頼性が低下する可能性を低減できる。
なお、アンテナ51は上下方向において下壁部2cよりも上壁部2aに近い位置に設けられてもよい。これによれば、アンテナ51を載置面から遠ざけることができるので、通信の信頼性が低下する可能性をさらに低減できる。また、アンテナ51は、ハウジング2の上壁部2aに設けられても構わない。これによれば、アンテナ51を載置面からさらに遠ざけることができるので、通信の信頼性が低下する可能性をさらに低減することができる。例えば、アンテナ51が領域R2または上壁部2aに位置していれば、アンテナ51を載置面から効果的に遠ざけることができるので、通信の信頼性が低下する可能性をさらに低減できる。
アンテナ51は図1に例示するように、ハウジング2の角部に位置していてもよい。図1の例では、ハウジング2は略直方体の外形形状を有しているので、側壁部2bは略矩形の筒形状を有している。言い換えれば、側壁部2bは複数(ここでは4つの)の部分壁部2b1を有している。部分壁部2b1は板状の形状を有しており、各部分壁部2b1は、上壁部2aの周縁の一辺と、下壁部2cの周縁の一辺とに連結される。また複数の部分壁部2b1のうち隣り合う二者も相互に連結される。その部分壁部2b1同士の連結部は角部を形成する。アンテナ51はこの側壁部2bの角部(部分壁部2b1同士の連結部)に位置してもよい。具体的には、図1の例では、アンテナ51は側壁部2bの前方かつ右側の角部に位置している。これによれば、アンテナ51よりも前方の空間、および、アンテナ51よりも右側の空間において、バッテリパック1の構成要素が占める割合は非常に小さい。したがって、通信上の障害物がさらに少なく、通信の信頼性を向上することができる。
図1および図2の例では、平面視における上壁部2aの周縁および下壁部2cの周縁は略矩形形状を有しているものの、多角形状を有していてもよい。この多角形をN(Nは3以上の整数)角形と呼ぶと、側壁部2bはN個の部分壁部2b1を含む。このN個の部分壁部2b1同士の連結部も角部を形成するので、アンテナ51は当該角部に位置していてもよい。これによっても、通信の信頼性を向上することができる。
またアンテナ51は、上壁部2aと側壁部2bとの連結部(角部)に位置していてもよい。これによっても、通信の信頼性を向上することができる。
第2の実施の形態.
第2の実施の形態にかかるバッテリパック1Aはバッテリパック1と同様の構成を有している。ただし、バッテリパック1Aは電動工具本体8とも無線通信することが可能である。図8は、電動工具100Aの電気的な構成の一例を概略的に示す機能ブロック図である。電動工具100Aはバッテリパック1Aと電動工具本体8とを含んでいる。図8に例示するように、バッテリパック1Aはバッテリパック1と比較して通信回路50Aをさらに含む。通信回路50Aは電動工具本体8と通信することが可能である。
図8に例示するように、通信回路50Aはアンテナ51Aと信号処理回路52Aとを含んでいてもよい。信号処理回路52Aはアンテナ51Aに接続されている。信号処理回路52Aは信号処理回路52と同様の構成を有しており、電動工具本体8に設けられた通信回路81と、アンテナ51Aを介して通信を行うことが可能である。図8に例示するように、アンテナ51Aおよび信号処理回路52Aは通信基板5とは別の通信基板5Aの上に実装されていてもよい。
通信回路50Aは、少なくとも1種類の無線通信規格(通信方式)に準拠して、電動工具本体8と無線通信することが可能である。通信回路50Aが準拠する無線通信規格としては、上述した通信回路50が準拠する無線通信規格を適用できる。
通信回路50Aは通信回路50の無線通信規格とは異なる無線通信規格に準拠してもよい。例えば、通信回路50Aは、通信回路50の通信範囲よりも短い通信範囲を有する無線通信規格に準拠してもよい。なぜなら、バッテリパック1が電動工具本体8と装着された状態において、通信回路50Aと通信回路81との間の距離は短いからである。通信回路50および通信回路50Aの無線通信規格が互いに相違していれば、両通信の相互の影響を低減できる。よって、通信回路50および通信回路50Aの各々の通信の信頼性を向上できる。
制御回路60は信号処理回路52および信号処理回路52Aと接続されている。例えば制御回路60は外部機器への送信データおよび電動工具本体8への送信データを、それぞれ信号処理回路52および信号処理回路52Aに出力することが可能である。また、例えば制御回路60には、外部機器からの受信データおよび電動工具本体8からの受信データがそれぞれ信号処理回路52および信号処理回路52Aから入力される。
電動工具本体8は通信回路81と制御回路82と駆動回路83とを含んでいる。通信回路81はバッテリパック1の通信回路50Aと無線通信することが可能である。通信回路81は通信回路50Aと同様の構成を有している。
駆動回路83は工具8bを駆動するための回路である。例えば駆動回路83はモータとインバータとを含む。モータは工具8bを駆動する。インバータは可変の周波数および可変の振幅で交流電圧をモータに出力する。モータは、入力された交流電圧に応じた回転速度で回転する。
制御回路82は電動工具本体8を統括的に制御することが可能である。制御回路82は通信回路81に送信データを出力し、通信回路81から受信データを受け取る。また制御回路82は駆動回路83を制御することが可能である。制御回路82の構成は制御回路60の構成と同様である。
電動工具本体8とバッテリパック1との間で通信する通信データとしては、例えば、電動工具本体8を識別する識別データを例示できる。識別データは、電動工具の種類を識別する種類識別データおよび/または電動工具ごとに予め固有に定められた固有識別データを含む。この識別データは予め設定されて、例えば制御回路82の記憶媒体に記録される。また、電動工具本体8の内部において、バッテリ3を流れる電流を検出する電流センサが設けられる場合がある。この場合、電流センサによって検出された電流を示す電流データを、通信データとして採用してもよい。制御回路60は電動工具本体8から受信した各種データをメモリ62に記憶してもよい。
図9は、バッテリパック1Aの概略的な外観の一例を示す斜視図である。アンテナ51Aは上壁部2a、側壁部2bおよび下壁部2cのいずれかに位置していてもよく、ハウジング2の内部空間に位置していてもよい。図9の例では、アンテナ51Aはハウジング2の上壁部2aに位置している。つまり、アンテナ51Aは上壁部2aの外周面の上に位置してもよいし、上壁部2aの内周面の上に位置していてもよいし、上壁部2aの内部に埋め込まれてもよい。アンテナ51Aが上壁部2aの外周面の上に位置する場合には、絶縁性の保護部材がアンテナ51Aを覆っていてもよい。あるいは、アンテナ51Aはハウジング2の上壁部2aとバッテリ3との間の領域R1内において、上壁部2aから離れていてもよい。
バッテリ3との位置関係でいえば、アンテナ51Aはバッテリ3に対して上側(コネクタ部40側)に位置してもよい。アンテナ51Aがバッテリ3に対してコネクタ部40側に位置すれば、アンテナ51Aと電動工具本体8の通信回路81との間の距離を短くすることができる。これにより、通信回路50Aの通信の信頼性を向上することができる。
これに対して、アンテナ51は図9に例示するように、ハウジング2の側壁部2bに位置していてもよい。より具体的には、側壁部2bは4つの部分壁部2b1を有しているところ、その4つの部分壁部2b1のうちアンテナ51Aに最も近い部分壁部2b1以外の部分壁部2b1側に、アンテナ51が位置していてもよい。これによれば、アンテナ51とアンテナ51Aとの間の距離を長くすることができ、電波干渉等の影響を低減することができる。ひいては、通信回路50および通信回路50Aの各々の通信の信頼性を向上することができる。
なお、アンテナ51はハウジング2の側壁部2bとバッテリ3との間の領域R1において、側壁部2bと離れて位置していてもよい。
なお、アンテナ51Aは、アンテナ51が位置する壁部(部分壁部を含む)とは異なる壁部に位置しているとよい。これによれば、アンテナ51Aとアンテナ51との間の距離を長くすることができる。
以上のように、電動工具100Aにおいては、バッテリパック1Aは電動工具本体8および外部機器と高い信頼性で通信することができる。以下では、その通信の一例について述べる。
図10は、電動工具100Aの動作の一例を示すフローチャートである。この図10の処理は、バッテリパック1Aが電動工具本体8に装着された状態で実行される。
まずステップS1にて、バッテリパック1は電動工具本体8の識別データを電動工具本体8から受信する。例えば通信回路50Aが、識別データを要求する要求信号を通信回路81へと送信してもよい。通信回路81を介して当該要求を受信した制御回路82は、電動工具本体8の識別データを記録媒体から読み出し、その識別データを、通信回路81を介して通信回路50Aに送信する。制御回路60は通信回路50Aを介して電動工具本体8の識別データを受信する。
次にステップS2にて、バッテリ3を流れる電流を検出する。より具体的には、電流センサが、バッテリ3から電動工具本体8に流れる電流を検出する。電流センサは、バッテリパック1Aに設けられていてもよいし、電動工具本体8に設けられていてもよい。電流センサによって検出された電流値を示す信号は制御回路60に入力される。
次にステップS3にて、制御回路60は、バッテリ3を流れる電流と、電動工具本体8の識別データに応じた閾値とに基づいて、電動工具本体8の状態を特定する。電動工具本体8の状態としては、例えば、電動工具本体8が工具8bを駆動した回数を採用できる。電動工具本体8が工具8bを駆動するのに必要な電流は、電動工具本体8の種別に応じて相違する。つまり、電動工具本体8が駆動していると判断すべき電流の閾値は、電動工具本体8の種別に応じて相違する。そこで、電動工具本体8の識別データに応じた閾値が設定される。その閾値は例えば制御回路60の記憶媒体に記憶される。
制御回路60は、電動工具本体8から受信した識別データに応じた閾値を記憶媒体から読み出す。次に制御回路60は、バッテリ3を流れる電流の値が閾値よりも小さい状態から大きい状態へと遷移したか否かを判断する。つまり、制御回路60はその電流値が閾値を超えた否かを判断する。制御回路60は電流値が閾値を超えたと判断したときに、駆動回数に1を加算し、駆動回数を示す回数データを識別データに対応付けて記録媒体に記録する。
次にステップS4にて、制御回路60は、電動工具本体8の状態を示す状態データ(ここでは駆動回数に関する情報、例えば回数データ)を、対応する識別データとともに、通信回路50へ出力する。通信回路50は状態データおよび識別データを外部機器へと送信する。
これにより、外部機器は電動工具本体8ごとの状態(例えば駆動回数)を管理することができる。
以上のように、制御回路60は、バッテリ3を流れる電流と、電動工具本体8に応じた閾値とに基づいて、電動工具本体8の状態を特定する。電動工具本体8に応じた閾値を用いているので、より高い精度で電動工具本体8の状態を特定することができる。
なお、制御回路60は駆動回数を時間で除算することで、単位時間当たりの駆動回数(つまり頻度)を電動工具本体8ごとに算出してもよい。電動工具本体8ごとの状態としてその頻度データを採用してもよい。
制御回路60は、駆動回数が所定の駆動回数よりも大きいか否かを判断し、駆動回数が所定の駆動回数よりも大きいと判断したときに、その旨を示す信号を状態データの一つとして通信回路50へと出力してもよい。これにより、外部機器は、駆動回数が所定の駆動回数を超えている電動工具本体8を認識することができる。所定の駆動回数としては、例えば、経年劣化により電動工具本体8が故障する可能性が高くなる駆動回数を採用できる。この回数は例えば実験により求めることができる。
また状態データとして、電動工具本体8の累積駆動時間を採用してもよい。ここでいう累積駆動時間とは、電動工具本体8が駆動および停止を繰り返したときに、その各駆動時間の総和をいう。バッテリ3はタイマーを含む。制御回路60は、バッテリ3を流れる電流と、タイマーとに基づいて累積駆動時間を算出し、この累積駆動時間を示す駆動時間データを状態データとして通信回路50に出力する。これにより、外部機器は電動工具本体8ごとの累積駆動時間を管理することができる。制御回路60は、累積駆動時間が所定の駆動時間(閾値)よりも大きいと判断したときに、その旨を示す信号を通信回路50へと出力してもよい。これにより、外部機器は、累積駆動時間が所定の駆動時間を超えている電動工具本体8を認識することができる。所定の駆動時間としては、例えば、経年劣化により電動工具本体8が故障する可能性が高くなる累積駆動時間を採用できる。この時間は例えば実験により求めることができる。
図11は、電動工具100Bの電気的な構成の一例を示す機能ブロック図である。電動工具100Bはバッテリパック1Bと電動工具本体8とを含んでいる。バッテリパック1Bは通信回路50Aの替わりに通信回路50Bを含んでいる。通信回路50Bはコイル51Bと変調復調回路52Bとを含んでいる。コイル51Bはバッテリパック1の上壁部2aまたはバッテリパック1の上壁部2aとバッテリ3との間の領域R2内に位置する。コイル51Bはその中心軸が上下方向に沿う姿勢で配置される。コイル51Bはアンテナの一種である。
電動工具本体8の通信回路81も通信回路50Bと同様に、コイル811と変調復調回路812とを含んでいる。コイル811は、バッテリパック1が電動工具本体8に装着された状態で、コイル51Bと上下方向で向かい合ように、電動工具本体8内に位置する。コイル811はその中心軸がコイル51Bの中心軸と略一致する姿勢で配置される。コイル51Bおよびコイル811の一方に交流電圧を印加すると、電磁誘導により、他方のコイルにも交流電圧が生じる。
変調復調回路52Bは、制御回路60から入力された送信データに対して変調処理を行って得られた交流電圧をコイル51Bに出力する。これにより、コイル51Bは磁束を発生させる。当該磁束はコイル811に鎖交し、コイル811に誘導起電力を発生させる。変調復調回路812はコイル811の交流電圧に対して復調処理を行って送信データを復調する。変調復調回路812は、復調した送信データを制御回路82に出力する。これにより、バッテリパック1から電動工具本体8へと送信データを送信することができる。
変調復調回路812は、制御回路82から入力された送信データに対して変調処理を行って得られた交流電圧をコイル811に出力する。これにより、通信回路50Bのコイル51Bにも交流電圧が生じる。変調復調回路52Bはこの交流電圧に対して復調処理を行って送信データを復調する。変調復調回路52Bは、復調した送信データを制御回路60に出力する。これにより、電動工具本体8からバッテリパック1へと送信データを送信することができる。
このバッテリパック1Bによれば、通信回路50Bの通信方式(電磁結合方式)は通信回路50(電波方式)と相違する。よって、同じ通信方式を採用する場合に比べて両通信の相互の影響を低減することができる。ひいては、通信回路50および通信回路50Bの各々の通信の信頼性を向上することができる。
またバッテリパック1Bにおいても、アンテナ51はハウジング2の側壁部2bまたは側壁部2bとバッテリ3との間の領域R1内に位置していてもよい。具体的には、アンテナ51は側壁部2bのうちコイル51Bに最も近い側面部以外の側面部側に位置していてもよい。これによれば、アンテナ51とコイル51Bとの間の距離を長くすることができ、電磁波の干渉等の影響を低減することができる。ひいては、通信回路50および通信回路50Bの各々の通信の信頼性を向上することができる。
なお、バッテリパック1と電動工具本体8との間の通信で採用される通信方式は、電磁結合方式または電波方式に限らない。例えば赤外線通信を採用してもよい。この場合、通信回路は、赤外線を出力する赤外線光源と、赤外線を受光する受光器とを含む。また、必ずしも無線通信を採用する必要はなく、有線通信を採用してもよい。例えば、バッテリ3の給電経路を利用した電力線搬送通信を採用してもよい。
図1に例示するように、バッテリパック1は報知部9を含んでいても。報知部9は制御回路60によって制御される。報知部9は、バッテリパック1と外部機器との通信が可能か否かを外部(例えば作業員)に報知することができる。例えば報知部9は、音を出力するスピーカ、または、光を発光する発光体(例えばLED(Light Emitting Diode))を含む。図1の例では、報知部9はハウジング2の側壁部2bに位置している。当該位置はバッテリパック1が電動工具本体8またはその他の形状の異なる各種電動工具本体に装着された場合でも、電動工具本体によって覆われない。よって、報知部9が発光体である場合には、光を周囲に届けやすく、また報知部9がスピーカである場合には、音を周囲に届けやすい。
図1の例では、報知部9は、バッテリパック1の前方側の部分壁部2b1に位置しているものの、必ずしもこれに限らない。別の例として、報知部9はバッテリパック1の後方側の部分壁部2b1に位置していてもよい。後方側の部分壁部2b1はバッテリパック1が各種電動工具本体に装着された場合であっても各種電動工具本体によって覆われない。なぜなら、作業員は、バッテリパック1を電動工具本体に対して前方へスライドさせて、バッテリパック1を電動工具本体に装着させるからである。よって、通常、バッテリパック1の後方側の部分壁部2b1は電動工具本体によって覆われずに電動工具本体から露出する。そのため、報知部9が発光体である場合には、光を周囲に届けやすく、また報知部9がスピーカである場合には、音を周囲に届けやすい。
制御回路60は、通信回路50と外部機器との間の通信が可能かどうかを判断することができる。例えば制御回路60は、外部機器からの応答を要求する要求信号を、通信回路50を介して外部機器へと送信する。制御回路60は、当該要求信号の送信から所定期間内に通信回路50が外部機器から信号を受信しないときに、通信回路50と外部機器との間の通信が不可能であると判断する。制御回路60は、通信が不可能であると判断したときに、その旨を報知部9に報知させる。これにより、作業員は、バッテリパック1と外部機器との間で通信ができないことを了知できる。
報知部9は、バッテリパック1と電動工具本体8との間の通信が可能か否かを作業員に報知してもよい。制御回路60は、通信回路50Aまたは通信回路50Bと通信回路81との間の通信が可能かどうかを判断することができる。例えば制御回路60は、電動工具本体8からの応答を要求する要求信号を、通信回路50Aまたは通信回路50Bを介して通信回路81へと送信する。制御回路60は、当該要求信号の送信から所定期間内に通信回路50が電動工具本体8から信号を受信しないときに、通信回路50と電動工具本体8との間の通信が不可能であると判断する。制御回路60は、当該通信が不可能であると判断したときに、その旨を報知部9に報知させる。これにより、作業員は、バッテリパック1と電動工具本体8との間で通信ができないことを了知できる。
報知部9が発光体を含む場合には、通信回路50と外部機器との通信可否を示す第1発光体と、通信回路50と電動工具本体8との通信可否を示す第2発光体とを含んでいてもよい。つまり、バッテリパック1は、外部機器についての通信の可否を報知する専用の発光体(報知部)と、電動工具本体8についての通信の回避を報知する専用の発光体(報知部)とを含んでいてもよい。あるいは、報知部9は単一の発光体を有していてもよい。報知部9は発光体の点滅パターンおよび発光体の色の少なくともいずれか一方により、通信回路50と外部機器との通信可否、および、通信回路50と電動工具本体8との通信可否を報知することができる。もちろん、報知部9がスピーカを含んでいる場合にも、外部機器および電動工具本体8のそれぞれに専用のスピーカが設けられてもよく、あるいは、一方にのみスピーカが設けられてもよい。
図3に例示するように、電動工具本体8は報知部91を含んでいてもよい。報知部91は、バッテリパック1と電動工具本体8との間の通信が可能か否かを外部(例えば作業員)に報知することができる。報知部91は電動工具本体8のハウジングのうち、バッテリ取付面8a以外の面に設けられ得る。図3に例示するように、報知部91は、電動工具本体8のハウジングのうち作業員によって把持される把持部8cの下方のバッテリパック1が取り付けられる部材の一部に設けられてもよい。
制御回路82は、通信回路50Aまたは通信回路50Bと通信回路81との間の通信が可能かどうかを判断することができる。例えば制御回路82は、バッテリパック1からの応答を要求する要求信号を、通信回路81を介して通信回路50、通信回路50Aまたは通信回路50Bへと送信する。制御回路82は、当該要求信号の送信から所定期間内に通信回路81がバッテリパック1から信号を受信しないときに、バッテリパック1と電動工具本体8との間の通信が不可能であると判断する。制御回路82は、当該通信が不可能であると判断したときに、その旨を報知部91に報知させる。これにより、作業員は、バッテリパック1と電動工具本体8との間で通信ができないことを了知できる。
以上のように、バッテリパックおよび電動工具は詳細に説明されたが、上記した説明は、全ての局面において例示であって、この開示がそれに限定されるものではない。また、上述した実施の形態および各種変形例は、相互に矛盾しない限り組み合わせて適用可能である。そして、例示されていない多数の変形例が、この開示の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。
1,1A,1B バッテリパック
2 ハウジング
2a 第1壁部(上壁部)
2b 第3壁部(側壁部)
2c 第2壁部(下壁部)
3 バッテリ
8 電動工具本体
40 コネクタ部
50 第1通信回路(通信回路)
50A,50B 第2通信回路(通信回路)
51 第1アンテナ(アンテナ)
51A 第2アンテナ(アンテナ)
51B コイル
60 制御回路
100,100A,100B 電動工具

Claims (15)

  1. 電動工具用のバッテリパックであって、
    電動工具本体に着脱可能に装着されるハウジングと、
    前記ハウジングはさらに、
    第1壁部と、
    前記第1壁部と対向する第2壁部と、
    前記第1壁部の周縁と前記第2壁部の周縁とを連結する第3壁部と
    を含み、
    前記第1壁部、前記第2壁部および前記第3壁部によって囲まれた前記ハウジングの内部空間に位置する少なくとも一つ以上のバッテリと、
    前記バッテリに対して前記第1壁部側に位置しており、前記電動工具本体に前記バッテリからの電力を供給するコネクタ部と、
    第1アンテナと、
    前記第1アンテナを用いて通信を行う第1通信回路と、
    を備え、
    前記第1アンテナは、前記第1壁部、前記第3壁部、または、前記内部空間のうち前記バッテリと前記第2壁部との間の領域以外の領域に位置する、電動工具用のバッテリパック。
  2. 請求項1に記載の電動工具用のバッテリパックであって、
    前記第1壁部の前記周縁は多角形状を有しており、
    前記第3壁部は、前記第1壁部の前記周縁に連結される複数の部分壁部を含み、
    前記第1アンテナは、前記第1壁部と前記第3壁部との連結部、または、前記複数の部分壁部のうち隣り合う二者同士の連結部に位置している、電動工具用のバッテリパック。
  3. 請求項1または請求項2に記載の電動工具用のバッテリパックであって、
    前記第1通信回路は、前記電動工具本体とは異なる外部機器と通信し、
    前記第1アンテナは、前記第3壁部、または、前記バッテリと前記第3壁部との間に位置する、電動工具用のバッテリパック。
  4. 請求項1から請求項3のいずれか一つに記載の電動工具用のバッテリパックであって、
    前記第1通信回路が通信可能か否かを外部に報知する第1報知部をさらに備える、電動工具用のバッテリパック。
  5. 請求項1から請求項4のいずれか一つに記載の電動工具用のバッテリパックであって、
    前記第1壁部、前記第2壁部、前記第3壁部、または、前記内部空間に位置する第2アンテナと、
    前記第2アンテナを用いて、前記電動工具本体と通信する第2通信回路と
    をさらに備える、電動工具用のバッテリパック。
  6. 請求項5に記載の電動工具用のバッテリパックであって、
    前記第1壁部の前記周縁は多角形状を有しており、
    前記第3壁部は、前記第1壁部の前記周縁に連結された複数の部分壁部を含み、
    前記第1アンテナは、前記第1壁部および前記複数の部分壁部のいずれかの壁部に位置しており、
    前記第2アンテナは、前記第1壁部および前記複数の部分壁部のうち、前記第1アンテナが位置する前記壁部とは異なる壁部に位置する、電動工具用のバッテリパック。
  7. 請求項5または請求項6に記載の電動工具用のバッテリパックであって、
    前記第2アンテナは、前記第1壁部、または、前記第1壁部と前記バッテリとの間に位置する、電動工具用のバッテリパック。
  8. 請求項5から請求項7のいずれか一つに記載の電動工具用のバッテリパックであって、
    前記第1通信回路は第1通信方式にて通信し、
    前記第2通信回路は前記第1通信方式とは異なる第2通信方式にて通信する、電動工具用のバッテリパック。
  9. 請求項5から請求項8のいずれか一つに記載の電動工具用のバッテリパックであって、
    前記第2アンテナはコイルを含む、電動工具用のバッテリパック。
  10. 請求項5から請求項9のいずれか一つに記載の電動工具用のバッテリパックであって、
    前記第2通信回路が通信可能か否かを外部に報知する第2報知部をさらに備える、電動工具用のバッテリパック。
  11. 請求項5から請求項10のいずれか1つに記載の電動工具用のバッテリパックであって、
    前記第2通信回路は、前記電動工具本体を識別する識別データを前記電動工具本体から受信し、
    前記バッテリパックは、
    前記バッテリを流れる電流と、前記識別データに応じた電流の閾値とを比較することで得られる前記電動工具本体の状態を示す状態データを、前記第1通信回路に出力する制御回路をさらに備える、電動工具用のバッテリパック。
  12. 請求項11に記載の電動工具用のバッテリパックであって、
    前記状態データは、前記電動工具本体の駆動回数に関する情報である、電動工具用のバッテリパック。
  13. 請求項12に記載の電動工具用のバッテリパックであって、
    前記制御回路は、前記電動工具本体が駆動する累積駆動時間が所定の閾値を超えたと判断したときに、その旨を示す信号を前記第1通信回路に出力する、電動工具用のバッテリパック。
  14. 請求項5から請求項13のいずれか一つに記載の電動工具用のバッテリパックと、
    前記電動工具本体と
    を備え、
    前記電動工具本体は、
    前記第2通信回路と通信する第3通信回路と、
    前記第2通信回路と前記第3通信回路との間の通信が可能か否かを外部に報知する第3報知部をさらに備える、電動工具。
  15. 請求項1から請求項13のいずれか一つに記載の電動工具用のバッテリパックと、
    前記電動工具本体と
    を備える、電動工具。
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