KR20160001373A

KR20160001373A - 프리전압 구동을 위한 전동공구의 제어장치

Info

Publication number: KR20160001373A
Application number: KR1020140079781A
Authority: KR
Inventors: 천병은; 김학희; 노병하
Original assignee: 주식회사 우신이엠시
Priority date: 2014-06-27
Filing date: 2014-06-27
Publication date: 2016-01-06
Also published as: KR101681612B1

Abstract

본 발명에서 하나의 전동공구로부터 다수 종류의 기능과 토크를 구현할 수 있는 프리전압 구동을 위한 전동공구의 제어장치를 개시한다.
본 발명에 따른 제어장치는, DC 10.8V 내지 DC 36V, 200W 내지 600W에서 구동 가능한 구동모터(215)가 구비된 전동공구의 프리 전압 구동 제어장치에 있어서, 배터리팩의 출력전압을 측정하는 배터리 측정부; 상기 배터리 측정부에서 측정된 출력전압을 디지털 신호로 변환하는 AD 변환부; 상기 배터리팩의 출력전압별 전동공구의 고유기능에 대한 제어정보를 저장 관리하는 메모리; 상기 AD 변환부에서 제공되는 배터리팩의 출력전압에 대응하여 상기 메모리로부터 해당 전동공구의 제어정보를 추출하고, 전동공구의 스위치 동작에 따라 전동공구를 구동 제어하는 제어부; 상기 제어부의 제어신호에 응답하여 구동모터의 회전수 및 토크를 제공하는 드라이버; 및 상기 제어부의 출력포트에 접속되어 상기 전동공구의 제어 가능한 기능을 표시하는 디스플레이부로 구성되는 것을 특징으로 한다.
따라서, 본 발명은 배터리 정보를 기반으로 전압, 전류, 충전 잔량 정보를 습득한 후 해당 전압에 대응하는 전동공구의 스펙과, 충전 잔량 정보를 토대로 구동 가능한 기능을 자동 설정함으로써, 배터리 팩 교체만으로 전동공구의 기능을 제공하여 공구의 활용성과 고객 가치를 높일 수 있는 효과를 제공한다.

Description

프리전압 구동을 위한 전동공구의 제어장치{ELECTRIC TOOL CONTROLLER FOR DIRVING FREE VOLTAGE}

본 발명은 전동공구에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전동공구의 스펙에 따라 적용되는 전압의 차이를 인지하고, 전압에 대응하는 전동공구의 기능 및 토크를 자동 조절함으로써, 임의 배터리 사용에 관계없이 전동공구의 동작을 원활히 수행할 수 있는 프리전압 구동을 위한 전동공구의 제어장치에 관한 것이다.

종래의 충전식 전동공구는 드릴 또는 드라이버 비트를 고정하는 고정부와, 이 고정부와 연결되어 내부에 회전 모터를 내측에 구비하고, 손잡이가 구비된 몸체부와, 상기 몸체부의 손잡이의 일측 말단에 배터리 클립이 구비된 전원 공급부와, 상기 전원 공급부의 배터리 클립에 탈착 가능한 더미 배터리와, 상기 더미 배터리에 일측 단부가 결합분리되는 스파이럴 케이블과, 상기 스파이럴 케이블의 타측 단부가 고정되게 결합되어 더미 배터리를 통해 전원 공급부로 전원을 공급하는 충전식 배터리로 구성된다.

이러한 구성을 가지는 종래의 전동공구를 사용하고자 하는 경우, 작업자가 1차적으로 몸체부에 구비된 전원 공급부에 결합되도록 더미 배터리를 몸체부의 하부에 결합시키고, 상기 더미 배터리에는 타측 단부가 고정되게 충전식 배터리에 결합되어 있는 스파이럴 케이블의 일측 단부를 결합시켜 주는 것에 의해 상기 충전식 배터리의 전류가 더미 배터리를 통해 전원 공급부로 공급되어 작업을 할 수 있게 된다.

이러한 종래의 전동공구는 첨부된 특허문헌과 같이 구성되며 이를 도 1을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 전술된 전동공구는 드라이버 소켓 고정부(100), 몸체부(200), 손잡이부(300) 및 배터리팩 장착모듈(800)을 포함한다. 소켓 고정부(100)는 사용자의 필요에 따라 다양한 형태의 공구를 결합하여 사용하는 것으로, 십자, 일자 드라이버는 물론 렌치 등을 교체하여 사용하는 것이 가능하다.

몸체부(200)는 내부에 상기 드라이버 소켓 고정부(100)에 동력을 공급하기 위한 구동모터가 마련되어 있으며, 상기 배터리팩(800)의 전원을 인가받아 상기 구동모터를 작동하기 위한 회로기판 등이 설치된다. 손잡이부(300)는 상기 몸체부(200)를 사용자가 용이하게 파지하기 위하여 마련된 것으로, 트리거 타입의 작동 스위치 등이 위치되며, 미끄럼 방지를 위한 패턴이 표면에 형성되거나, 고무 등을 부착하여 미끄럼 방지 및 절연성을 확보하는 것도 가능하다.

배터리팩(800)은 상기 몸체부(200)로부터 이격 되어, 사용자의 신체부위 중 어느 한 곳에 착용된다. 상기 배터리팩(800)은 일 측면에 허리 고정클립을 마련하여, 사용자의 허리 벨트에 착용하거나, 사용자의 허리 벨트에 결합되는 배터리팩 주머니로 착용할 수 있다.

상기 배터리팩(800)의 하측에는 충전식 배터리팩이 착탈 가능하게 장착될 수 있다. 상기 배터리팩(800)은 미도시된 별도의 충전유닛을 이용하여 충전하여 사용할 수 있으며, 손잡이부(300)에 탈착 가능하게 결합되는 배터리팩(800)과 동일한 규격을 가지도록 마련되어, 상호호환 가능하게 사용하는 것도 가능하다. 상기 충전식 배터리팩은 중력방향에 대해 수직인 방향으로 상기 배터리팩 장착모듈과 슬라이딩 결합된다. 일반적으로 많이 사용되는 충전식 배터리팩들의 경우에는 고정유닛 등을 이용하여, 중력방향과 평행한 방향으로 장착되는 경우가 많다.

그러나, 전술한 전동공구는 배터리팩(800)의 호환성을 유지하고 있으나, 이는 동일 전압의 배터리를 사용함을 전제로 한다. 즉, 전동공구는 스펙에 따라 서로 다른 전압을 사용하고 있으며 이에 대응하는 배터리 팩을 구비해야 하는 것이다. 예컨대, 전동공구는 기능에 따라 드릴, 햄머, 드라이버, 임팩드릴, 임팩렌치 등의 기능을 가지며, 이러한 스펙에 따라 사용되는 전압 또한 회사별, 모델별 직류 10.8V, 12V, 14.4V, 18V 등이 사용된다. 따라서, 임의 전동공구는 해당 전압의 배터리를 사용할 수밖에 없으며, 사용자는 공구의 기능, 토크에 따라 전동공구를 개별 구매해야 하는 번거로움이 발생한다.

대한민국 공개특허 10-2012-0116233, 공개일자 2012년 10월 22일, 발명의 명칭 '충전식 배터리를 가지는 전동공구'

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 최대 사양의 전동모터를 구비한 전동공구와 더불어, 배터리 팩의 출력 전압에 관계없이 해당 출력전압에 대응하는 전동공구의 스펙을 설정할 수 있는 제어장치를 구비함으로써, 하나의 전동공구로부터 다수 종류의 기능과 토크를 구현할 수 있는 프리전압 구동을 위한 전동공구의 제어장치를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은, 전동공구의 배터리 팩에 구비된 배터리 관리 시스템으로부터 배터리 정보를 수신하고, 배터리 정보를 기반으로 전압, 전류, 충전 잔량 정보를 습득한 후 해당 전압에 대응하는 전동공구의 스펙과, 충전 잔량 정보를 토대로 구동 가능한 기능을 자동 설정함으로써, 배터리 팩 교체만으로 전동공구의 기능을 제공하여 공구의 활용성과 고객 가치를 높일 수 있는 프리전압 구동을 위한 전동공구의 제어장치를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 관점에 따른 프리전압 구동을 위한 전동공구의 제어장치는, 전동공구의 최대 사양으로 적용 가능한 구동모터가 구비된 전동공구의 프리 전압 구동 제어장치에 있어서, 배터리팩의 출력전압에 대응하여 상기 구동모터의 회전수 및 토크를 기 설정치로 운영 제어하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전동공구의 제어장치는, 배터리팩의 출력전압을 측정하는 배터리 측정부; 상기 배터리 측정부에서 측정된 출력전압을 디지털 신호로 변환하는 AD 변환부; 상기 배터리팩의 출력전압별 전동공구의 고유기능에 대한 제어정보를 저장 관리하는 메모리; 상기 AD 변환부에서 제공되는 배터리팩의 출력전압에 대응하여 상기 메모리로부터 해당 전동공구의 제어정보를 추출하고, 전동공구의 스위치 동작에 따라 전동공구를 구동 제어하는 제어부; 상기 제어부의 제어신호에 응답하여 구동모터의 회전수 및 토크를 제공하는 드라이버; 및 상기 제어부의 출력포트에 접속되어 상기 전동공구의 제어 가능한 기능을 표시하는 디스플레이부로 구성되는 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 프리전압 구동을 위한 전동공구의 제어장치는, 전동공구의 최대 사양으로 적용 가능한 구동모터가 구비된 전동공구의 프리 전압 구동 제어장치에 있어서, 배터리팩에 장착되어 배터리의 각 셀에 대한 밸러싱을 수행하고, 배터리 정보를 제공하는 배터리 관리 시스템(Battery Management System)으로부터 제공되는 배터리 출력전압에 대응하여 상기 구동모터의 회전수 및 토크를 기 설정치로 운영 제어하는 것을 특징으로 한다.

본 실시 예에 따른 바람직한 전동공구의 제어장치는, 상기 배터리 관리 시스템으로부터 배터리의 전압, 충전 잔량, 온도 정보를 수신하는 통신부; 상기 배터리팩의 출력전압별 전동공구의 고유기능에 대한 제어정보를 저장 관리하는 메모리; 상기 배터리팩의 출력전압에 대응하여 상기 메모리로부터 해당 전동공구의 제어정보를 추출하고, 전동공구의 스위치 동작에 따라 전동공구를 구동 제어하되, 상기 배터리팩의 충전 잔량이 기준치 이하이거나, 온도가 기준치를 넘을 경우 과전류가 요구되는 기능을 차단하는 제어부; 상기 제어부의 제어신호에 응답하여 구동모터의 회전수 및 토크를 제공하는 드라이버; 및 상기 제어부의 출력포트에 접속되어 상기 전동공구의 제어 가능한 기능을 표시하는 디스플레이부로 구성되는 것을 특징으로 한다.

전술한 바와 같이, 본 발명에서 제시하는 프리전압 구동을 위한 전동공구의 제어장치는 배터리 팩의 출력 전압에 관계없이 해당 출력전압에 대응하는 전동공구의 스펙을 설정할 수 있는 제어장치를 구비함으로써, 하나의 전동공구로부터 다수 종류의 기능과 토크를 구현할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에서는 전동공구의 배터리 팩에 구비된 배터리 관리 시스템으로부터 배터리 정보를 수신하고, 배터리 정보를 기반으로 전압, 전류, 충전 잔량 정보를 습득한 후 해당 전압에 대응하는 전동공구의 스펙과, 충전 잔량 정보를 토대로 구동 가능한 기능을 자동 설정함으로써, 배터리 팩 교체만으로 전동공구의 기능을 제공하여 공구의 활용성과 고객 가치를 높일 수 있는 효과를 제공한다.

도 1은 종래 전동공구를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 전동공구 제어장치를 설명하기 위한 구성도이다.
도 3은 도 2의 테이블 정보를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 전동공구 제어장치를 설명하기 위한 구성도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 기능을 설명함에 앞서, 본 발명에서는 배터리 팩의 출력전압에 관계없이 해당 출력전압에 대응하는 전동공구의 고유기능을 자동 수행할 수 있도록 한다. 이에, 현재 출시되고 있는 배터리팩의 하우징 사양은 상이하나, 본 발명의 구현을 전제로 전동공구에 적용되는 배터리팩의 하우징 사양은 모두 동일한 것으로 간주한다. 즉, 전동공구별 구비되는 배터리팩과 해당 전동공구 간의 체결 구조, 전기적 접속 단자 등의 하우징 사양은 모두 동일하며, 따라서 임의 전동공구는 임의 배터리팩과 체결 가능하게 된다.

한편, 본 발명에서는 배터리팩의 출력 전압을 기반으로 전동공구의 스펙을 자동 정의토록 하고 있으며, 이에 본 출원인이 출원 및 등록한 '대한민국 등록특허 10-1344779, 발명의 명칭 : 전동공구의 배터리 관리 시스템 및 그 방법'의 배터리 정보를 수신하여 배터리 팩의 출력전압, 전류, 온도, 저항, 충전 잔량 정보를 인지하게 된다. 물론, 필요에 따라 전술된 배터리 관리 시스템으로부터 배터리 정보를 수신하지 아니하고, 별도의 측정 회로를 구비할 수 있을 것이다.

또한, 본 발명에서 언급하는 전동공구의 스팩 정의라 함은 전동공구의 구동 전압에 대응하는 모터의 회전수, 회전속도 제어, 임팩드릴 제어 등의 기능 선별을 의미한다. 예컨대, 현재 배터리팩으로부터 측정된 전압이 10.8V인 경우에는 고정속도 드릴 및 임팩 드릴 기능을 제공하며, 측정 전압이 18V인 경우에는 3단 가변속도 기능을 제공한다. 또한, 측정전압이 14.4V인 경우 임팩 드릴 및 3단 가변속도 기능을 제공하는 것이다.

그러나, 각 측정전압에 대응하는 고유 기능을 제공함에 있어, 현재 측정된 전류량 또는 온도, 충전 잔량에 따라 과전류가 요구되는 기능을 디스에이블 하도록 제어할 수 있을 것이다. 즉, 현재 측정된 전압이 14.4V이고 해당 전압에 대응하는 전동공구의 고유 기능 중 3단 가변속도 제어 기능이 존재할 경우, 현재 측정된 전류량 또는 충전 잔량이 기준치 이하이거나, 측정된 온도가 기준치 이상일 경우에는 3단 가변속도 제어 기능을 차단하는 것이다.

한편, 전동공구에 대한 시대적 변화 및 기술의 진보에 따라 저전압 고 사양의 기능 구현이 가능함에 따라, 본 발명에서 제시하는 전동공구의 기능정보, 배터리 전압 정보 간의 테이블 매칭은 하나의 예시일 뿐, 본 발명의 기술적 사상을 한정하지는 않을 것이다. 이에, 본 발명에서 적용되는 구동모터의 사양은 DC 10.8V 내지 DC 36V의 구동전압을 갖고, 최소 200W 내지 600W의 소비전력이 가능하도록 한다.

도 2는 본 발명의 주요 기능을 설명하기 위한 구성도이며, 전동공구 내부에 장착되는 제어장치로써, PCB 상에 구현되는 회로로 상정된다.

도시한 바와 같이, 배터리팩(217)의 출력 상태 및 구동모터(215)의 회전 상태를 측정하는 상태 측정부(227)와, 상기 상태 측정부(227)에서 측정된 결과를 디지털 신호로 변환하는 AD 변환부(203)와, 상기 배터리팩(217)의 출력전압별 전동공구의 고유기능에 대한 제어정보를 저장 관리하는 메모리(209)와, 상기 AD 변환부(203)에서 제공되는 배터리팩(217)의 출력전압에 대응하여 상기 메모리(209)로부터 해당 전동공구의 제어정보를 추출하고, 전동공구의 스위치(207) 동작에 따라 전동공구를 구동 제어하는 제어부(201)와, 상기 제어부(201)의 제어신호에 응답하여 구동모터(215)의 회전수 및 토크를 제공하는 드라이버(213)와, 상기 제어부(201)의 출력포트에 접속되어 상기 전동공구의 제어 가능한 기능을 표시하는 디스플레이부(211)로 구성된다.

상기 상태 측정부(227)는 배터리(217)의 출력 전압을 측정하기 위한 전압 측정부(223)와, 배터리(217)의 출력 전류량을 측정하는 전류 측정부(225)와, 상기 구동모터(215)의 회전수를 측정하는 회전수 측정부(221)로 이루어진다.

여기서, 상기 구동모터(215)는 전동공구의 최대 속도 및 토크를 제공할 수 있는 사양으로 구비되며, 상기 구동모터(215)의 회전축에 연동하는 툴(Tool) 또한 최대 사양으로 동작 가능한 메카니즘으로 구현된다.

또한, 상기 배터리팩(217) 또한 출력 전압에 관계없이 호환 가능한 하우징 구조를 보유함으로써, 전동공구의 스펙에 관계없이 임의 배터리팩(217)을 이용할 수 있다. 즉, 전동공구가 18V 배터리팩을 사용하여 드릴 기능, 속도 가변 기능, 토크 제어 기능, 드라이버 기능, 임팩드릴 기능을 구현하더라도, 10.8V 배터리팩이 사용될 경우에는 고정 속도의 드릴 기능 및 드라이버 기능만을 구현할 수 있게 된다. 반면, 10.8V 배터리팩이 사용되는 전동공구일 경우라도, 18V 배터리팩이 사용될 경우에는 속도 가변 기능 및 임팩드릴 기능을 구현할 수 있는 것이다.

따라서, 상기 제어부(201)는 전류 측정부(225) 및 전압 측정부(223)를 통해 상기 AD 변환부(203)로부터 제공하는 배터리팩(217)의 출력 전압 및 전류량을 인지한 후, 배터리 전압에 대응하는 전동공구의 해당 기능을 제어한다. 여기서, 상기 제어부(201)는 AD 변환부(203)에서 제공하는 출력전압에 대한 오차 범위 예컨대 ±5% 이내로 설정함으로써, 배터리팩(217)의 출력전압에 대한 범위를 안정적으로 인지할 수 있도록 한다.

예컨대, 10.8V의 배터리 전압을 5% 오차 범위로 측정할 경우 최대 11.34V까지 인지될 수 있으며, 12V의 배터리 전압을 5% 오차 범위로 측정할 경우 최소 11.4V까지 측정될 수 있다. 따라서, 오차 범위가 5%를 초과하는 경우에는 배터리팩의 종류를 식별할 수 없게 되는 것이다.

여기서, 배터리팩(217)의 출력전압별 전동공구(예컨대, 전동드릴)의 기능을 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 3에 도시한 기능 분류표는 상기 메모리(209)에 저장되는 테이블 정보이다. 도시한 바와 같이, 전동공구의 배터리팩(217) 전압이 10.8V인 경우에는 회전속도가 0 ~ 2,300 RPM으로 구동하는 임팩드릴 기능, 드라이버 기능이 구현된다. 또한, 드릴 기능을 구현함에 있어 속도 제어는 불가능하며, 배터리의 잔량 표시는 가능하도록 설계된다. 즉, 상기 스위치(207)의 동작 시 설정된 RPM으로 구동모터(215)가 회전한다.

그러나, 상기 배터리팩(217) 전압이 14.4V인 경우에는, 드릴 기능, 드라이버 기능 및 임팩드릴 기능을 보유하며, 드릴의 회전속도가 3단까지 제어 가능하게 된다. 즉, 상기 스위치(207)의 동작 시 푸쉬 가압력에 따라 두 가지의 속도로 회전하도록 제어되며, 상기 스위치(207)의 가압력에 따라 0 ~ 500 RPM의 속도와, ~ 1,300 RPM의 속도, ~ 2,500 RPM의 속도로 가변제어가 가능하게 된다.

또한, 상기 배터리팩(217)의 전압이 18V인 경우에는 드릴의 회전속도가 3단까지 제어 가능하며, 최대 2,800 RPM의 회전속도를 갖는 3단 제어가 가능하게 된다. 그리고, 배터리팩(217)의 출력 전압에 대응하는 잔량 표시 기능을 갖는다.

이와 같이, 상기 제어부(201)는 배터리팩(217)의 전압을 인지함으로써, 상기 메모리(209)에 저장된 테이블 정보를 기반으로 해당 전동공구의 기능, 구동모터(215)의 회전수, 토크를 자동 설정하게 된다. 그리고, 설정된 제어정보는 상기 드라이버(213)로 제공되며, 드라이버(213)는 제어부(201)의 제어정보에 따라 그리고, 스위치(207)의 동작 신호에 따라 상기 구동모터(215)를 정의된 회전수 및 토크로 동작시킨다.

상기 디스플레이부(211)는 전동공구의 바디 일측에 구비되어, 배터리팩(217)의 전압, 해당 전압에 대응하는 구현 가능한 기능을 표시토록 한다. 디스플레이부(211)는 LCD, OLED, LED 등의 표시소자가 사용될 수 있으며, 상기 제어부(201)의 지사하에 점등 제어가 이루어진다.

예컨대, 상기 제어부(201)가 배터리팩(217)의 출력전압을 18V로 인지하는 경우, 상기 디스플레이부(211)는 전동공구의 바디 일측에 구비된 표시창을 통해 현재 배터리의 잔량과 더불어, 회전속도 가변가능, 임팩드릴 동작 가능을 표시하는 것이다. 반면, 배터리팩(217)의 출력전압이 10.8V인 경우, 상기 디스플레이부(211)는 현재의 배터리 전압과 더불어, 회전속도 가변이 불가능함을 표시한다.

도 4는 본 발명의 다른 실시 예로서, 전술된 배터리팩(217)에 대한 배터리 관리 시스템(BMS)가 장착된 경우의 전동공구 제어를 설명하기 위한 구성도이며, 도 2에서 도시하는 구성요소와 동일한 기능의 식별 번호는 본 실시 예에서 동일하게 적용할 것이다.

도시한 바와 같이, 배터리(409)의 각 셀에 대한 밸러싱을 수행하고, 배터리 정보를 제공하는 배터리 관리 시스템(405:Battery Management System)과, 상기 배터리 관리 시스템(405)에서 검출된 배터리 전압, 전류량 및 온도 정보를 유선 또는 무선으로 상기 전동공구의 제어장치로 전송하기 위한 통신모듈(407)로 구성되는 배터리 팩(411)을 제공한다.

따라서, 상기 제어장치로써 상기 통신모듈(407)과 통신을 수행하고 상기 배터리(409)의 전압, 충전 잔량 정보를 수신하는 통신부(403)와, 상기 배터리(409)의 출력전압별 전동공구의 고유기능에 대한 제어정보를 저장 관리하는 메모리(209)와, 상기 배터리팩(411)의 출력 상태 및 구동모터(215)의 회전 상태를 측정하는 상태 측정부(227)와, 상기 상태 측정부(227)에서 측정된 결과를 디지털 신호로 변환하는 AD 변환부(203)와, 상기 AD 변환부(203)에서 제공되는 배터리팩(411)의 출력전압에 대응하여 상기 메모리(209)로부터 해당 전동공구의 제어정보를 추출하고, 전동공구의 스위치(207) 동작에 따라 전동공구를 구동 제어하는 제어부(401)와, 상기 제어부(201)의 제어신호에 응답하여 구동모터(215)의 회전수 및 토크를 제공하는 드라이버(213)와, 상기 제어부(201)의 출력포트에 접속되어 상기 전동공구의 제어 가능한 기능을 표시하는 디스플레이부(211)로 구성된다.

여기서, 상기 제어부(201)의 과전류가 요구되는 기능이라 함은, 임팩드릴 기능을 포함하여, 구동모터(215)의 회전수를 설정 단계로 격감시킴을 의미한다. 예컨대, 현재 측정되는 배터리팩(217)의 전압이 14.4V인 경우 그리고, 충전 잔량이 기준치 이하 또는 배터리 온도가 기준치를 넘을 경우, 구동모터(215)의 정상적인 회전수는 최대 2500 RPM이나, 설정된 비율 예컨대 30% 내지 50%를 격감시켜 1200 RPM 내지 1300 RPM으로 설정하는 것이다.

이와 같이, 상기 제어부(401)는 통신부(403)로부터 제공되는 배터리 정보에 기반하여 상기 메모리(209)의 테이블 정보를 추출하여 구동모터(215)를 제어한다. 그리고, 상기 배터리팩(411)에 대한 배터리(409) 정보에 따라 구동모터(215)의 제어패턴을 달리함으로써, 전동공구의 안정적 사용을 도모하게 된다.

201, 401 : 제어부 203 : AD 변환부
207 : 스위치 209 : 메모리
211 : 디스플레이부 213 : 드라이버
215 : 구동모터 217, 411 : 배터리팩
221 : 회전수 측정부 223 : 전압 측정부
225 : 전류 측정부 227 : 상태 측정부
403 : 통신부 405 : BMS
407 : 통신모듈 409 : 배터리

Claims

DC 10.8V 내지 DC 36V, 200W 내지 600W에서 구동 가능한 구동모터(215)가 구비된 전동공구의 프리 전압 구동 제어장치에 있어서,
배터리팩(217)의 출력전압의 범위를 인지한 후, 상기 출력전압의 범위에 대응하도록 기 설정된 회전수 및 토크를 갖도록 상기 전동공구를 운영 제어하는 것을 특징으로 하는 프리전압 구동을 위한 전동공구의 제어장치.
제 1 항에 있어서,
상기 배터리팩(217)의 출력전압에 따라 전동공구의 회전속도 가변기능을 선택 제어하기 위한 알고리즘이 더 포함되는 것을 특징으로 하는 프리전압 구동을 위한 전동공구의 제어장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서 상기 전동공구의 제어장치는,
상기 배터리팩(217)의 출력 상태 및 구동모터(215)의 회전 상태를 측정하는 상태 측정부(227);
상기 상태 측정부(227)에서 측정된 결과를 디지털 신호로 변환하는 AD 변환부(203);
상기 배터리팩(217)의 출력전압별 전동공구의 고유기능에 대한 제어정보를 저장 관리하는 메모리(209);
상기 AD 변환부(203)에서 제공되는 배터리팩(217)의 출력전압에 대응하여 상기 메모리(209)로부터 해당 전동공구의 제어정보를 추출하고, 전동공구의 스위치(207) 동작에 따라 전동공구를 구동 제어하는 제어부(201);
상기 제어부(201)의 제어신호에 응답하여 구동모터(215)의 회전수 및 토크를 제공하는 드라이버(213); 및
상기 제어부(201)의 출력포트에 접속되어 상기 전동공구의 제어 가능한 기능을 표시하는 디스플레이부(211)로 구성되며,
상기 상태 측정부(227)는 배터리(217)의 출력 전압을 측정하기 위한 전압 측정부(223)와, 배터리(217)의 출력 전류량을 측정하는 전류 측정부(225)와, 상기 구동모터(215)의 회전수를 측정하는 회전수 측정부(221)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 프리전압 구동을 위한 전동공구의 제어장치.
DC 10.8V 내지 DC 36V, 200W 내지 600W에서 구동 가능한 구동모터(215)가 구비된 전동공구의 프리 전압 구동 제어장치에 있어서,
배터리팩(217)에 장착되어 배터리의 각 셀에 대한 밸러싱을 수행하고, 배터리 정보를 제공하는 배터리 관리 시스템(405:Battery Management System)으로부터 제공되는 배터리 출력전압에 대응하여 상기 구동모터(215)의 회전수 및 토크를 기 설정치로 운영 제어하는 것을 특징으로 하는 프리전압 구동을 위한 전동공구의 제어장치.
제 4 항에 있어서,
상기 배터리 관리 시스템(405)의 출력전압에 따라 전동공구의 회전속도 가변기능을 선택 제어하기 위한 알고리즘이 더 포함되는 것을 특징으로 하는 프리전압 구동을 위한 전동공구의 제어장치.
제 4 항 또는 제 5 항에 있어서 상기 전동공구의 제어장치는,
배터리(409)의 각 셀에 대한 밸러싱을 수행하고, 배터리 정보를 제공하는 배터리 관리 시스템(405:Battery Management System)과, 상기 배터리 관리 시스템(405)에서 검출된 배터리 전압, 전류량 및 온도 정보를 유선 또는 무선으로 상기 전동공구의 제어장치로 전송하기 위한 통신모듈(407)로 구성되는 배터리 팩(411);
상기 제어장치로써 상기 통신모듈(407)을 통신을 수행하고 상기 배터리(409)의 전압, 충전 잔량 정보를 수신하는 통신부(403)와, 상기 배터리(409)의 출력전압별 전동공구의 고유기능에 대한 제어정보를 저장 관리하는 메모리(209);
상기 배터리팩(411)의 출력 상태 및 구동모터(215)의 회전 상태를 측정하는 상태 측정부(227);
상기 상태 측정부(227)에서 측정된 결과를 디지털 신호로 변환하는 AD 변환부(203);
상기 AD 변환부(203)에서 제공되는 배터리팩(411)의 출력전압에 대응하여 상기 메모리(209)로부터 해당 전동공구의 제어정보를 추출하고, 전동공구의 스위치(207) 동작에 따라 전동공구를 구동 제어하는 제어부(401);
상기 제어부(201)의 제어신호에 응답하여 구동모터(215)의 회전수 및 토크를 제공하는 드라이버(213); 및
상기 제어부(201)의 출력포트에 접속되어 상기 전동공구의 제어 가능한 기능을 표시하는 디스플레이부(211)로 구성되며,
상기 상태 측정부(227)는 배터리(217)의 출력 전압을 측정하기 위한 전압 측정부(223)와, 배터리(217)의 출력 전류량을 측정하는 전류 측정부(225)와, 상기 구동모터(215)의 회전수를 측정하는 회전수 측정부(221)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 프리전압 구동을 위한 전동공구의 제어장치.
제 1 항, 제 2 항, 제 4 항, 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전동공구는 충전식 전동드릴이며, 상기 배터리의 출력전압은 오차 범위 ±5% 이내로 측정하는 것을 특징으로 하는 프리전압 구동을 위한 전동공구의 제어장치.