WO2019171808A1

WO2019171808A1 - 電源装置、並びに電源装置と電動工具からなるシステム

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Publication number: WO2019171808A1
Application number: PCT/JP2019/002482
Authority: WO
Inventors: 祥和河野; 聡史山口
Original assignee: 工機ホールディングス株式会社
Priority date: 2018-03-09
Filing date: 2019-01-25
Publication date: 2019-09-12
Also published as: CN111492556B; JPWO2019171808A1; US20200343605A1; JP6923068B2; DE112019001231T5; US11664543B2; CN111492556A

Abstract

電圧出力の信頼性を向上させた電源装置、並びに電源装置と電動工具からなるシステムを提供する。電源装置１は、二次電池セル２ａと、電動工具と接続し、二次電池セル２ａの電力を電動工具に供給する出力部と、二次電池セル２ａから電動工具に至る電流経路を遮断可能なスイッチング素子Ｑ１,Ｑ２と、を備える。スイッチング素子Ｑ１は、制御回路１２の制御によらず、前記出力部に接続した電動工具がショートバー５９を有するか否かに応じて、前記電流経路を遮断するか否かが切り替わる。

Description

電源装置、並びに電源装置と電動工具からなるシステム

本発明は、二次電池の電力を電動工具に供給する電源装置、並びに電源装置と電動工具からなるシステムに関する。

電動工具に接続して電力を供給する電源装置においては、電動工具の状況を判別して、出力電圧を変更したり、遮断手段を用いて電力供給を遮断したりする必要がある。下記特許文献１に記載の発明は、背負式電源などの大容量電源から供給される電圧を電動工具に使用可能な電圧に変換して出力する電圧変換アダプタを開示する。この電圧変換アダプタは、電動工具側の定格電圧を検出する定格電圧識別スイッチを備え、定格電圧識別スイッチの状態をマイコンで検出して出力電圧を制御する。

特開2014-128856号公報

特許文献１の構成では、マイコンにより電動工具の定格電圧を識別して出力電圧を制御するため、マイコンの故障等が発生した場合に、定格電圧に応じた適切な電圧出力ができなくなる可能性があった。なお、適切な電圧出力とは、遮断が必要なときに電圧を出力しないことも含む。

本発明はこうした状況を認識してなされたものであり、その目的は、電圧出力の信頼性を向上させた電源装置、並びに電源装置と電動工具からなるシステムを提供することにある。

本発明のある態様は、電源装置である。この電源装置は、二次電池と、電動工具と接続し、前記二次電池の電力を電動工具に供給する出力部と、前記二次電池と前記出力部とを繋ぐ電流経路を遮断可能な第１遮断手段と、前記出力部に接続した電動工具の種類を識別する識別部と、を備え、前記第１遮断手段は、制御部の制御によらず、前記識別部の識別結果に応じて、前記電流経路を遮断するか否かが切り替わる。

前記識別部は、前記出力部に接続した電動工具の種類に応じて電圧が変化する電源側通信端子を有し、前記第１遮断手段は、前記電源側通信端子の電圧に応じて、前記電流経路を遮断するか否かが切り替わってもよい。

前記識別部は、前記二次電池からの電力供給により定電圧を出力する電源部を有し、前記電源側通信端子は、前記電源部により電力供給可能であり、前記出力部に接続した電動工具の種類に応じて電圧が変化してもよい。

前記電源側通信端子は、前記電源部と電気的に接続される第１電源側通信端子と、前記第１遮断手段と電気的に接続される第２電源側通信端子と、を備え、前記第１遮断手段は、前記第２電源側通信端子の電圧に応じて、前記電流経路を遮断するか否かが切り替わってもよい。

前記二次電池と前記出力部とを繋ぐ電流経路を遮断可能な第２遮断手段と、前記第２遮断手段を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記識別部の識別結果に応じて、前記第２遮断手段に前記電流経路を遮断させるか否かを切り替えてもよい。

前記第１遮断手段は、第１スイッチング素子を含み、前記第２遮断手段は、第２スイッチング素子を含み、前記第１及び第２スイッチング素子が、前記電流経路に直列に設けられてもよい。

前記第１スイッチング素子は、前記第２スイッチング素子よりも前記出力部側に設けられてもよい。

前記出力部の電圧を検出する検出部を備え、前記制御部は、前記第２遮断手段により前記電流経路を遮断させているときに前記検出部により検出した電圧が所定値以上の場合に、前記出力部に接続した電動工具に停止信号を送信してもよい。

前記出力部は、互いに定格入力電圧の異なる複数の電動工具の電池パック装着部に択一的に接続可能であり、前記第１遮断手段は、制御部の制御によらず、前記出力部に接続した電動工具の定格入力電圧に応じて、前記電流経路を遮断するか否かが切り替わってもよい。

前記出力部は、第１定格電圧の電動工具と、前記第１定格電圧よりも低い第２定格電圧の電動工具と、に択一的に接続可能であり、前記第１遮断手段は、前記出力部に接続した電動工具の定格電圧が前記第１定格電圧のときには前記電流経路を遮断せず、前記定格電圧が前記第２定格電圧のときには前記電流経路を遮断してもよい。

前記第１遮断手段は、前記二次電池を収容した本体とは別体かつ前記出力部を有するアダプタに収容されてもよい。

本発明のもう１つの態様は、前記電源装置と電動工具からなるシステムである。このシステムは、前記電源装置と、電動工具と、を備え、前記電動工具は、前記電源装置の前記出力部と接続する入力部と、前記入力部に供給された電力により駆動する駆動源と、前記電源装置の前記第１の電源側通信端子に接続する第１の工具側通信端子と、前記電源装置の前記第２の電源側通信端子に接続する第２の工具側通信端子と、を備え、前記第１の工具側通信端子と、前記第２の工具側通信端子とは互いに電気的に短絡されていることを特徴とする。

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法やシステムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、電圧出力の信頼性を向上させた電源装置、並びに電源装置と電動工具からなるシステムを提供することができる。

本発明の実施の形態１に係る電源装置１の後部外観図。背負部３を省略した電源装置１の前部外観図。ケーブル４をアダプタ１０に着脱可能とした電源装置１の前部外観図。電源装置１を定格入力電圧が３６Ｖの電動工具５１に接続した回路図。電源装置１を定格入力電圧が１８Ｖの電動工具５２に接続した回路図。本発明の実施の形態２に係る電源装置１Ａを定格入力電圧が３６Ｖの電動工具５１に接続した回路図。電源装置１Ａを定格入力電圧が１８Ｖの電動工具５２に接続した回路図。本発明の実施の形態３に係る電源装置１Ｂを定格入力電圧が３６Ｖの電動工具５１に接続した回路図。電源装置１Ｂを定格入力電圧が１８Ｖの電動工具５２に接続した回路図。

以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態を詳述する。なお、各図面に示される同一または同等の構成要素、部材等には同一の符号を付し、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は発明を限定するものではなく例示であり、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

実施の形態１　図１に示すように、本実施の形態の電源装置１は、背負式電源装置である。電源装置１は、本体としての電池パック部（ケース部）２と、背負部３と、アダプタ１０と、を備える。電池パック部２は、複数の二次電池セルを収容する。背負部３は、パッド部３ａと、肩ベルト３ｂと、腰ベルト３ｃと、を含む。背負部３により、使用者は、電池パック部２を背負うことができる。電池パック部２からは、腰ベルト３ｃに沿ってケーブル４が延出する。ケーブル４の先端に、アダプタ１０が設けられる。アダプタ１０は、電動工具用の電池パックと同形状のハウジングを有し、電池パックに替えて電動工具に着脱可能に装着可能である。アダプタ１０は、互いに定格入力電圧の異なる複数の電動工具の電池パック装着部に択一的に接続可能である。定格入力電圧は、電動工具の種類の一例である。

図２の例では、ケーブル４は、第１ケーブル４ａ及び第２ケーブル４ｂを有する。第１ケーブル４ａは、電池パック部２から延びる。第１ケーブル４ａの反電池パック部２側の端部は、コネクタ４ｃとなっている。第２ケーブル４ｂは、アダプタ１０から延びる。第２ケーブル４ｂの反アダプタ１０側の端部は、コネクタ４ｄとなっている。コネクタ４ｄは、コネクタ４ｃに接続される。

図３の例では、図２の例と比較して、第２ケーブル４ｂがアダプタ１０に着脱可能となっている点で相違し、その他の点で一致する。第２ケーブル４ｂのアダプタ１０側の端部は、コネクタ４ｅとなっている。アダプタ１０は、コネクタ４ｅを接続可能なコネクタ部１０ａを有する。図示は省略したが、第１ケーブル４ａは、電池パック部２に対して着脱可能であってもよい。

図４を参照し、電源装置１の回路構成を説明する。電池パック部２は、複数の二次電池セル２ａと、電池保護ＩＣ２ｂと、を有する。二次電池セル２ａの直列接続数及び並列接続数は任意である。複数の二次電池セル２ａの電圧は、電池側プラス端子及び電池側マイナス端子に出力される。ここでは、一例として、電池側プラス端子と電池側マイナス端子との間に現れる出力電圧が３６Ｖであるものとする。すなわち、電源装置１の定格出力電圧は３６Ｖであるものとする。

アダプタ１０は、アダプタ入力側プラス端子と、アダプタ入力側マイナス端子と、アダプタ出力側プラス端子と、アダプタ出力側マイナス端子と、アダプタ側ＳＢ１端子と、アダプタ側ＳＢ２端子と、アダプタ側ＬＤ端子と、を有する。アダプタ入力側プラス端子は、電池側プラス端子に接続される。アダプタ入力側マイナス端子は、電池側マイナス端子に接続される。アダプタ出力側プラス端子及びアダプタ出力側マイナス端子は、電源装置１の出力部を成す。アダプタ出力側プラス端子は、電源装置１の接続先となる電動工具５１のプラス端子（工具側プラス端子）に接続される。アダプタ出力側マイナス端子は、電動工具５１のマイナス端子（工具側マイナス端子）に接続される。アダプタ側ＳＢ１端子は、電動工具５１のＳＢ１端子（工具側ＳＢ１端子）に接続される。アダプタ側ＳＢ２端子は、電動工具５１のＳＢ２端子（工具側ＳＢ２端子）に接続される。アダプタ側ＳＢ１端子及びアダプタ側ＳＢ２端子は、電源側通信端子（アダプタ側通信端子）の例示である。工具側ＳＢ１端子及び工具側ＳＢ２端子は、工具側通信端子の例示である。アダプタ側ＬＤ端子は、電動工具５１のＬＤ端子（工具側ＬＤ端子）に接続される。

アダプタ１０は、電源部としてのレギュレータ（電源回路）１１と、制御部としての制御回路１２と、検出部としての電圧検出回路１３と、第１遮断手段としてのＦＥＴ（Field Effect Transistor）やＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）等のスイッチング素子Ｑ１と、第２遮断手段としてのＦＥＴやＩＧＢＴ等のスイッチング素子Ｑ２と、を有する。レギュレータ１１は、アダプタ入力側プラス端子の電圧を、制御回路１２の動作用の定電圧（ここでは一例として５Ｖ）に変換（降圧）して出力する。制御回路１２は、マイコン（マイクロコントローラ）等を含み、レギュレータ１１の出力電圧により動作する。制御回路１２は、スイッチング素子Ｑ３のオンオフを制御することで、スイッチング素子Ｑ２のオンオフを制御する。電圧検出回路１３は、アダプタ出力側プラス端子の電圧を検出し、制御回路１２に送信する。

スイッチング素子Ｑ１,Ｑ２は、ここではＰチャンネル型ＭＯＳ（Metal-Oxide-Semiconductor）ＦＥＴである。スイッチング素子Ｑ１,Ｑ２は、アダプタ入力側プラス端子とアダプタ出力側プラス端子との間（二次電池セル２ａとアダプタ出力側プラス端子とを繋ぐ電流経路）に直列接続される。スイッチング素子Ｑ１は、スイッチング素子Ｑ２よりもアダプタ出力側プラス端子側に設けられる。

スイッチング素子Ｑ１のドレインは、アダプタ出力側プラス端子に接続される。スイッチング素子Ｑ１の制御端子としてのゲートは、抵抗Ｒ２及びダイオードＤ２を介してアダプタ側ＳＢ１端子に接続される。スイッチング素子Ｑ１のソースは、スイッチング素子Ｑ２のドレインに接続される。抵抗Ｒ１の一端は、スイッチング素子Ｑ１のソースに接続される。抵抗Ｒ１の他端は、スイッチング素子Ｑ１のゲートに接続される。抵抗Ｒ２の一端は、スイッチング素子Ｑ１のゲート及び抵抗Ｒ１の他端に接続される。抵抗Ｒ２の他端は、ダイオードＤ２のアノードに接続される。ダイオードＤ２のカソードはアダプタ側ＳＢ１端子に接続される。

スイッチング素子Ｑ２のソースは、アダプタ入力側プラス端子に接続される。スイッチング素子Ｑ２の制御端子としてのゲートは、抵抗Ｒ４及びスイッチング素子Ｑ３を介してグランドに接続される。抵抗Ｒ３の一端は、スイッチング素子Ｑ２のソースに接続される。抵抗Ｒ３の他端は、スイッチング素子Ｑ２のゲートに接続される。抵抗Ｒ４の一端は、スイッチング素子Ｑ２のゲート及び抵抗Ｒ３の他端に接続される。スイッチング素子Ｑ３は、ここではＮＰＮ型トランジスタである。スイッチング素子Ｑ３のコレクタは、抵抗Ｒ４の他端に接続される。スイッチング素子Ｑ３のエミッタは、グランドに接続される。スイッチング素子Ｑ３の制御端子としてのベースは、制御回路１２に接続される。

抵抗Ｒ５の一端は、電源ラインに接続される。電源ラインには、レギュレータ１１の出力電圧（５Ｖ）が供給される。ダイオードＤ１のアノードは、抵抗Ｒ５の他端及び制御回路１２に接続される。ダイオードＤ１のカソードは、アダプタ側ＳＢ１端子に接続される。アダプタ入力側マイナス端子とアダプタ出力側マイナス端子は、相互に接続されると共に、グランドに接続される。アダプタ側ＳＢ２端子とアダプタ出力側マイナス端子は、互いに短絡される。抵抗Ｒ５、ダイオードＤ１,Ｄ２、アダプタ側ＳＢ１端子、及びアダプタ側ＳＢ２端子は、識別部を構成する。

図４に示す電動工具５１は、定格入力電圧が３６Ｖである。モータ５５は、ブラシレスモータである。スイッチング回路５６は、例えば三相ブリッジ接続されたＦＥＴやＩＧＢＴ等のスイッチング素子からなるインバータ回路である。スイッチング回路５６は、制御回路５７の制御に従い、工具側プラス端子から入力される二次電池セル２ａの直流出力電圧を、モータ５５の駆動用の交流電圧に変換し、モータ５５に供給する。制御回路５７は、トリガスイッチ５８の操作に従い、スイッチング回路５６を制御（例えばＰＷＭ制御）する。ショートバー５９は、工具側ＳＢ１端子と工具側ＳＢ２端子との間を短絡する。工具側マイナス端子は、グランドに接続される。ショートバー５９は、定格入力電圧が３６Ｖの電動工具５１に設けられる一方、定格入力電圧が１８Ｖの電動工具５２（図５）には設けられない。本実施の形態では、ショートバー５９の有無により、電源装置１に接続した電動工具の定格入力電圧を識別し、電源装置１から前記電動工具への電力供給の有無を切り替える。

電源装置１のアダプタ１０を電動工具５１に接続すると、アダプタ側ＳＢ１端子は、ショートバー５９を介して接地され、グランド電位となる。制御回路１２は、アダプタ側ＳＢ１端子がグランド電位になったことを検出すると、スイッチング素子Ｑ３のベース電圧をハイレベルとする。ベース電圧がハイレベルになると、スイッチング素子Ｑ３のベース、エミッタ間に電流が流れ、スイッチング素子Ｑ３がターンオンする。スイッチング素子Ｑ３がターンオンすると、アダプタ入力側プラス端子、抵抗Ｒ３、抵抗Ｒ４、スイッチング素子Ｑ３、及びグランドという経路で電流が流れる。抵抗Ｒ３での電圧降下により、スイッチング素子Ｑ２のゲート、ソース間電圧がマイナスとなり、スイッチング素子Ｑ２はターンオンする。

スイッチング素子Ｑ２がターンオンすると、アダプタ入力側プラス端子、スイッチング素子Ｑ２、抵抗Ｒ１、抵抗Ｒ２、ダイオードＤ２、アダプタ側ＳＢ１端子、工具側ＳＢ１端子（工具側通信端子）、ショートバー５９、工具側ＳＢ２端子、アダプタ側ＳＢ２端子及びグランドという経路で電流が流れる。抵抗Ｒ１での電圧降下により、スイッチング素子Ｑ１のゲート、ソース間電圧がマイナスとなり、スイッチング素子Ｑ１はターンオンする。スイッチング素子Ｑ１がターンオンすると、二次電池セル２ａの電圧は、電池側プラス端子、アダプタ入力側プラス端子、スイッチング素子Ｑ２、スイッチング素子Ｑ１、及びアダプタ出力側プラス端子を介して、電動工具５１のプラス端子に出力される。

図５に示す電動工具５２は、図４に示す電動工具５１と比較して、定格入力電圧が１８Ｖであって、ショートバー５９が無い。電動工具５２において、工具側プラス端子と工具側ＳＢ１端子は、互いに短絡される。工具側マイナス端子と工具側ＳＢ２端子は、互いに短絡される。なお、工具側プラス端子と工具側ＳＢ１端子は、互いに一体であって、互いに隣接して設けられるアダプタ出力側プラス端子とアダプタ側ＳＢ１端子に跨がる大きな一つのプラス端子であってもよい。同様に、工具側マイナス端子及び工具側ＳＢ２端子は、互いに一体であって、互いに隣接して設けられるアダプタ出力側マイナス端子とアダプタ側ＳＢ２端子に跨がる大きな一つのマイナス端子であってもよい。電動工具５２のその他の点は、図４に示す電動工具５１と同様である。

電源装置１のアダプタ１０を電動工具５２に接続すると、アダプタ側ＳＢ１端子は、スイッチング素子Ｑ１,Ｑ２がオフであることから、実質開放のままとなる。また、ダイオードＤ１,Ｄ２の逆流防止効果もあることから、抵抗Ｒ１,Ｒ２には電流が流れない。このため、スイッチング素子Ｑ１のゲート、ソース間電圧は０であり、スイッチング素子Ｑ１はターンオンしない。すなわち、二次電池セル２ａから電動工具５２に至る電流経路は遮断される。したがって、二次電池セル２ａの電圧は、電動工具５２のプラス端子には入力されない。電源装置１に電動工具５２が接続されたときにスイッチング素子Ｑ１がターンオンしないことに関して、制御回路１２の制御は介在しない。

一方、アダプタ側ＳＢ１端子が実質開放のままであること、及びダイオードＤ１,Ｄ２の逆流防止効果により、抵抗Ｒ５には電流が流れない。このため、抵抗Ｒ５の他端（反電源ライン側の端子）の電圧は、抵抗Ｒ５によりプルアップされ、５Ｖに維持される。制御回路１２は、抵抗Ｒ５の他端の電圧が５Ｖの場合、スイッチング素子Ｑ３のベース電圧をローレベルとする。このため、スイッチング素子Ｑ３のベース、エミッタ間には電流が流れず、スイッチング素子Ｑ３がターンオンしない。スイッチング素子Ｑ３がターンオンしないと、抵抗Ｒ３,Ｒ４には電流が流れず、スイッチング素子Ｑ２のゲート、ソース間電圧は０であり、スイッチング素子Ｑ２はターンオンしない。すなわち、二次電池セル２ａから電動工具５２に至る電流経路は遮断される。したがって、二次電池セル２ａの電圧は、電動工具５２のプラス端子には入力されない。

制御回路１２は、スイッチング素子Ｑ３をオフしてスイッチング素子Ｑ２をオフに制御しているときに、電圧検出回路１３により検出した電圧が所定値以上の場合に、アダプタ側ＬＤ端子に停止信号を送信する。例えばスイッチング素子Ｑ１,Ｑ２がオン故障した場合、スイッチング素子Ｑ２をオフに制御しても、電圧検出回路１３により検出した電圧が所定値以上となる。電動工具５２の制御回路５７は、工具側ＬＤ端子を介して停止信号を受信すると、トリガスイッチ５８の状態によらずスイッチング回路５６のスイッチング制御を停止し、モータ５５を停止する。

本実施の形態によれば、下記の効果を奏することができる。

(1) スイッチング素子Ｑ１は、制御回路１２の制御によらず、電源装置１に接続した電動工具の定格入力電圧に応じて、すなわち前記電動工具がショートバー５９を有するか否かに応じて、アダプタ入力側プラス端子とアダプタ出力側プラス端子との間の電流経路を遮断するか否かが切り替わる。したがって、電源装置１は、制御回路１２が故障する等によりスイッチング素子Ｑ２のオンオフが正常に切り替えられないときも、前記電流経路を遮断するか否かを切り替ることができ、電圧出力の信頼性を向上させることができる。

(2) スイッチング素子Ｑ２は、制御回路１２の制御に従い、電源装置１に接続した電動工具の定格入力電圧に応じて、すなわち前記電動工具がショートバー５９を有するか否かに応じて、アダプタ入力側プラス端子とアダプタ出力側プラス端子との間の電流経路を遮断するか否かが切り替わる。電源装置１は、前記電流経路に直列接続したスイッチング素子Ｑ１,Ｑ２を併用することで、いずれかがオン故障しても、前記電流経路を遮断するか否かを切り替ることができ、電圧出力の信頼性を向上させることができる。

(3) 電源装置１は、定格入力電圧が第１定格電圧としての３６Ｖの電動工具５１に接続したときにはアダプタ入力側プラス端子とアダプタ出力側プラス端子との間の電流経路を遮断せず（スイッチング素子Ｑ１,Ｑ２をオンし）、定格入力電圧が第２定格電圧としての１８Ｖの電動工具５２に接続したときにはアダプタ入力側プラス端子とアダプタ出力側プラス端子との間の電流経路を遮断する（スイッチング素子Ｑ１,Ｑ２をオフする）。このため、定格入力電圧が１８Ｖの電動工具５２に二次電池セル２ａが出力する３６Ｖが印加されることを抑制できる。したがって、電動工具５２の制御回路５７が破損したり、モータ５５が過回転したりすることを抑制できる。

(4) 逆流防止用のダイオードＤ１により、電池側プラス端子から抵抗Ｒ１,Ｒ２、ダイオードＤ２、及び抵抗Ｒ５を通って電源ライン側に向かう電流経路が遮断される。このため、電源装置１に電動工具５２が接続されたときに、スイッチング素子Ｑ１のソース側からゲート側に向かう電流が抵抗Ｒ１に流れることを防止でき、スイッチング素子Ｑ１のオフを確実に維持できる。逆流防止用のダイオードＤ２により、電源ラインから抵抗Ｒ５及びダイオードＤ１を通って抵抗Ｒ２側に向かう電流経路が遮断される。このため、電源装置１に電動工具５２が接続されたときに、抵抗Ｒ５の他端（反電源ライン側の端部）の電圧を確実に５Ｖ（ハイレベル）にすることができ、制御回路１２によるスイッチング素子Ｑ２のオフ制御を確実に実行できる。このように、電源装置１は、ダイオードＤ１,Ｄ２を有することで、制御回路１２の制御によらないスイッチング素子Ｑ１のオンオフの切替えと、制御回路１２の制御によるスイッチング素子Ｑ２のオンオフの切替えとを、共通のアダプタ側ＳＢ１端子を利用して実現できる。

(5) 制御回路１２により制御されるスイッチング素子Ｑ２が、スイッチング素子Ｑ１よりもアダプタ入力側プラス端子側（電動工具から遠い側）に設けられる。電動工具に近い側のスイッチング素子のほうが壊れやすいため、スイッチング素子Ｑ２の破損を抑制できる。

(6) 制御回路１２は、スイッチング素子Ｑ２をオフに制御しているときに電圧検出回路１３により検出した電圧が所定値以上の場合に、アダプタ側ＬＤ端子に停止信号を送信するため、スイッチング素子Ｑ１,Ｑ２がオン故障した場合でも、電源装置１に接続した電動工具の駆動を止めることができる。

(7) 制御回路１２、スイッチング素子Ｑ１,Ｑ２等、二次電池セル２ａから電動工具に至る電流経路の遮断に係る構成を、電池パック部２とは別体のアダプタ１０に有する。このため、当該構成の破損や故障時には、アダプタ１０のみを交換すればよいため、交換コストを抑制できる。

実施の形態２　図６は、本発明の実施の形態２に係る電源装置１Ａを定格入力電圧が３６Ｖの電動工具５１に接続した回路図である。図６において、電池パック部２及び電動工具５１の構成は、図４の電池パック部２及び電動工具５１の構成と同じである。一方は、図６において、アダプタ１０Ａの構成は、図４のアダプタ１０と部分的に相違する。以下、相違点を中心に説明する。

アダプタ１０Ａは、図４のアダプタ１０が有する抵抗Ｒ５及びダイオードＤ１,Ｄ２を有さない。一方、アダプタ１０Ａは、図４のアダプタ１０が有さないダイオードＤ３及びスイッチング素子Ｑ４を有する。ダイオードＤ３のアノードは、電源ラインに接続される。ダイオードＤ３のカソードは、アダプタ側ＳＢ１端子に接続される。スイッチング素子Ｑ４は、ここではＮＰＮ型トランジスタである。スイッチング素子Ｑ４のコレクタは、抵抗Ｒ２の他端に接続される。スイッチング素子Ｑ４のエミッタは、グランドに接続される。スイッチング素子Ｑ４の制御端子としてのベースは、アダプタ側ＳＢ２端子に接続される。アダプタ側ＳＢ２端子は、制御回路１２に接続される。アダプタ側ＳＢ２端子とアダプタ出力側マイナス端子は、互いに接続されない。スイッチング素子Ｑ４、ダイオードＤ３、アダプタ側ＳＢ１端子、及びアダプタ側ＳＢ２端子は、識別部を構成する。

電源装置１Ａのアダプタ１０Ａを電動工具５１に接続すると、電源ラインの電圧が、ダイオードＤ３、アダプタ側ＳＢ１端子、工具側ＳＢ１端子、ショートバー５９、工具側ＳＢ２端子、及びアダプタ側ＳＢ２端子を介して、制御回路１２及びスイッチング素子Ｑ４のベースに入力される。制御回路１２は、アダプタ側ＳＢ２端子の電圧がハイレベル（電源ラインの電圧）になったことを検出すると、スイッチング素子Ｑ３のベース電圧をハイレベルとする。すると、図４の場合と同様に、スイッチング素子Ｑ３がターンオンし、スイッチング素子Ｑ２がターンオンする。

一方、スイッチング素子Ｑ４のベースに電源ラインの電圧が入力されることから、スイッチング素子Ｑ４のベース、エミッタ間に電流が流れ、スイッチング素子Ｑ４はターンオンしている。そこで、前述のようにスイッチング素子Ｑ２がターンオンすると、アダプタ入力側プラス端子、スイッチング素子Ｑ２、抵抗Ｒ１、抵抗Ｒ２、スイッチング素子Ｑ４、及びグランドという経路で電流が流れる。抵抗Ｒ１での電圧降下により、スイッチング素子Ｑ１のゲート、ソース間電圧がマイナスとなり、スイッチング素子Ｑ１はターンオンする。スイッチング素子Ｑ１がターンオンすると、二次電池セル２ａの電圧は、電池側プラス端子、アダプタ入力側プラス端子、スイッチング素子Ｑ２、スイッチング素子Ｑ１、及びアダプタ出力側プラス端子を介して、電動工具５１のプラス端子に出力される。

図７は、電源装置１Ａを定格入力電圧が１８Ｖの電動工具５２に接続した回路図である。図７において、電動工具５２の構成は、図５に示す電動工具５２と同じである。電源装置１Ａのアダプタ１０Ａを電動工具５２に接続すると、アダプタ側ＳＢ２端子は、工具側ＳＢ２端子、工具側マイナス端子、及びアダプタ出力側マイナス端子を介して接地され、グランド電位となる。このため、スイッチング素子Ｑ４のベース、エミッタ間電圧は０となり、ベース、エミッタ間に電流が流れないことから、スイッチング素子Ｑ４はターンオンしない。スイッチング素子Ｑ４がオフであることから、抵抗Ｒ１,Ｒ２には電流が流れず、スイッチング素子Ｑ１のゲート、ソース間電圧は０であり、スイッチング素子Ｑ１はターンオンしない。すなわち、二次電池セル２ａから電動工具５２に至る電流経路は遮断される。したがって、二次電池セル２ａの電圧は、電動工具５２のプラス端子には入力されない。電源装置１Ａに電動工具５２が接続されたときにスイッチング素子Ｑ１がターンオンしないことに関して、制御回路１２の制御は介在しない。

一方、制御回路１２は、アダプタ側ＳＢ２端子の電圧がグランド電位の場合、スイッチング素子Ｑ３のベース電圧をローレベルとする。このため、スイッチング素子Ｑ３のベース、エミッタ間には電流が流れず、スイッチング素子Ｑ３がターンオンしない。スイッチング素子Ｑ３がターンオンしないと、抵抗Ｒ３,Ｒ４には電流が流れず、スイッチング素子Ｑ２のゲート、ソース間電圧は０であり、スイッチング素子Ｑ２はターンオンしない。すなわち、二次電池セル２ａから電動工具５２に至る電流経路は遮断される。したがって、二次電池セル２ａの電圧は、電動工具５２のプラス端子には入力されない。

本実施の形態も、実施の形態１の効果(1)-(3)、(5)-(7)と同様の効果を奏することができる。また、本実施の形態によれば、逆流防止用のダイオードＤ３により、電源装置１Ａに電動工具５２が接続されたときに、二次電池セル２ａからの電流が電源ラインに流れ込むことを防止できる。また、アダプタ側ＳＢ２端子の電圧を、制御回路１２による定格電圧の識別と、スイッチング素子Ｑ４のオンオフの切替えによるスイッチング素子Ｑ１のオンオフの切替えと、の双方に利用するため、制御回路１２の制御によらないスイッチング素子Ｑ１のオンオフの切替えと、制御回路１２の制御によるスイッチング素子Ｑ２のオンオフの切替えとを、共通のアダプタ側ＳＢ２端子を利用して実現できる。

実施の形態３　図８は、本発明の実施の形態３に係る電源装置１Ｂを定格入力電圧が３６Ｖの電動工具５１に接続した回路図である。図９は、電源装置１Ｂを定格入力電圧が１８Ｖの電動工具５２に接続した回路図である。電源装置１Ｂは、図６及び図７に示す電源装置１Ａと比較して、電源装置１Ａにおいて別体であった電池パック部２及びアダプタ１０Ａが電池パックとして一体化された点で相違し、その他の点で一致する。本実施の形態によれば、実施の形態２における、電池パック部２及びアダプタ１０Ａが別体であることによる効果を除き、実施の形態２と同様の効果を奏することができる。

以上、実施の形態を例に本発明を説明したが、実施の形態の各構成要素や各処理プロセスには請求項に記載の範囲で種々の変形が可能であることは当業者に理解されるところである。

１，１Ａ，１Ｂ…電源装置、２…電池パック部（ケース部）、２ａ…二次電池セル、３…背負部、３ａ…パッド部、３ｂ…肩ベルト、３ｃ…腰ベルト、４…ケーブル、４ａ…第１ケーブル、４ｂ…第２ケーブル、４ｃ～４ｅ…コネクタ、１０…アダプタ、１０ａ…コネクタ部、１１…レギュレータ（電源部）、１２…制御回路（制御部）、１３…電圧検出回路（検出部）、５１，５２…電動工具、５５…モータ、５６…スイッチング回路（インバータ回路）、５７…制御回路（制御部）、５９…ショートバー

Claims

二次電池と、
電動工具と接続し、前記二次電池の電力を電動工具に供給する出力部と、
前記二次電池と前記出力部とを繋ぐ電流経路を遮断可能な第１遮断手段と、
前記出力部に接続した電動工具の種類を識別する識別部と、を備え、
前記第１遮断手段は、制御部の制御によらず、前記識別部の識別結果に応じて、前記電流経路を遮断するか否かが切り替わる、電源装置。
前記識別部は、
前記出力部に接続した電動工具の種類に応じて電圧が変化する電源側通信端子を有し、
前記第１遮断手段は、前記電源側通信端子の電圧に応じて、前記電流経路を遮断するか否かが切り替わる、請求項１に記載の電源装置。
前記識別部は、
前記二次電池からの電力供給により定電圧を出力する電源部を有し、
前記電源側通信端子は、前記電源部により電力供給可能であり、前記出力部に接続した電動工具の種類に応じて電圧が変化することを特徴とする、請求項２に記載の電源装置。
前記電源側通信端子は、前記電源部と電気的に接続される第１電源側通信端子と、前記第１遮断手段と電気的に接続される第２電源側通信端子と、を備え、
前記第１遮断手段は、前記第２電源側通信端子の電圧に応じて、前記電流経路を遮断するか否かが切り替わることを特徴とする、請求項３に記載の電源装置。
前記二次電池と前記出力部とを繋ぐ電流経路を遮断可能な第２遮断手段と、
前記第２遮断手段を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記識別部の識別結果に応じて、前記第２遮断手段に前記電流経路を遮断させるか否かを切り替える、請求項１から４のいずれか一項に記載の電源装置。
前記第１遮断手段は、第１スイッチング素子を含み、
前記第２遮断手段は、第２スイッチング素子を含み、
前記第１及び第２スイッチング素子が、前記電流経路に直列に設けられている、請求項５に記載の電源装置。
前記第１スイッチング素子は、前記第２スイッチング素子よりも前記出力部側に設けられる、請求項６に記載の電源装置。
前記出力部の電圧を検出する検出部を備え、
前記制御部は、前記第２遮断手段により前記電流経路を遮断させているときに前記検出部により検出した電圧が所定値以上の場合に、前記出力部に接続した電動工具に停止信号を送信する、請求項５から７のいずれか一項に記載の電源装置。
前記出力部は、互いに定格入力電圧の異なる複数の電動工具の電池パック装着部に択一的に接続可能であり、
前記第１遮断手段は、制御部の制御によらず、前記出力部に接続した電動工具の定格入力電圧に応じて、前記電流経路を遮断するか否かが切り替わる、請求項１から８のいずれか一項に記載の電源装置。
前記出力部は、第１定格電圧の電動工具と、前記第１定格電圧よりも低い第２定格電圧の電動工具と、に択一的に接続可能であり、
前記第１遮断手段は、前記出力部に接続した電動工具の定格電圧が前記第１定格電圧のときには前記電流経路を遮断せず、前記定格電圧が前記第２定格電圧のときには前記電流経路を遮断する、請求項９に記載の電源装置。
前記第１遮断手段は、前記二次電池を収容した本体とは別体かつ前記出力部を有するアダプタに収容される、請求項１から１０のいずれか一項に記載の電源装置。
請求項４に記載の電源装置と、電動工具と、を備え、前記電動工具は、
前記電源装置の前記出力部と接続する入力部と、
前記入力部に供給された電力により駆動する駆動源と、
前記電源装置の前記第１の電源側通信端子に接続する第１の工具側通信端子と、
前記電源装置の前記第２の電源側通信端子に接続する第２の工具側通信端子と、を備え、
前記第１の工具側通信端子と、前記第２の工具側通信端子とは互いに電気的に短絡されていることを特徴とする、電源装置と電動工具からなるシステム。