WO2022102551A1 - Balancing circuit and work machine - Google Patents

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WO2022102551A1
WO2022102551A1 PCT/JP2021/040904 JP2021040904W WO2022102551A1 WO 2022102551 A1 WO2022102551 A1 WO 2022102551A1 JP 2021040904 W JP2021040904 W JP 2021040904W WO 2022102551 A1 WO2022102551 A1 WO 2022102551A1
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祐樹 石川
達也 伊藤
智雅 西河
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工機ホールディングス株式会社
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    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25FCOMBINATION OR MULTI-PURPOSE TOOLS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; DETAILS OR COMPONENTS OF PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS NOT PARTICULARLY RELATED TO THE OPERATIONS PERFORMED AND NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B25F5/00Details or components of portable power-driven tools not particularly related to the operations performed and not otherwise provided for
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/02Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from ac mains by converters

Abstract

Provided are: a balancing circuit in which a plurality of battery packs that are not mutually balanced can be simultaneously used, thus achieving improvement in workability; and a work machine. The balancing circuit includes: a first battery pack mounting section 2c and a second battery pack mounting section 2d in which a first battery pack 10 and a second battery pack 20 can be mounted, respectively; a parallel connection circuit that connects in parallel the first battery pack mounting section 2c and the second battery pack mounting section 2d; and suppression units M1, M2 that suppress a charging current flowing through the parallel connection circuit from one side to another side in a state where the first battery pack mounting section 2c and the second battery pack mounting section 2d each have a battery pack mounted therein.

Description

バランス回路及び作業機Balance circuit and working machine
本発明は、複数の電池パックを装着可能なバランス回路及び作業機に関する。 The present invention relates to a balance circuit and a working machine to which a plurality of battery packs can be mounted.
近年、電池パックを用いたコードレスタイプの作業機、例えば電動工具が普及している一方で、コードレスタイプの作業機でも、コード付きタイプのような高出力が求められている。下記特許文献1には、2つの電池パックを並列に接続することで高出力化を図った電動工具が記載されている。 In recent years, cordless type work machines using battery packs, for example, electric tools have become widespread, while cordless type work machines are also required to have high output like the corded type. Patent Document 1 below describes a power tool that achieves high output by connecting two battery packs in parallel.
特開2020-054169号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2020-054169
特許文献1の構成は、2つの電池パックの一方から他方に電流が流れないように、すなわち両電池パック間で電圧(残容量)のバランス調整ができないように、2つの電池パックの放電経路にそれぞれ2つの逆流防止手段を設けている。そのため、電圧(残容量)が高い電池パックから電圧(残容量)が低い電池パックへ充電する、所謂バランス充電ができない。そのため、2つの電池パック間のバランス調整ができず、2つの電池パック間を十分に活用できていない。 The configuration of Patent Document 1 is such that the current does not flow from one of the two battery packs to the other, that is, the balance of the voltage (remaining capacity) cannot be adjusted between the two battery packs, so that the discharge path of the two battery packs is set. Two backflow prevention means are provided for each. Therefore, so-called balanced charging, in which a battery pack having a high voltage (remaining capacity) is charged to a battery pack having a low voltage (remaining capacity), cannot be performed. Therefore, the balance between the two battery packs cannot be adjusted, and the space between the two battery packs cannot be fully utilized.
そこで本発明は、上記課題を解決するため、互いにバランスが取れていない複数の電池パックを同時に使用可能として作業性を向上したバランス回路及び作業機を提供することを目的とする。また、複数の電池パックの電位差が大きい場合に突入電流が流れにくいバランス回路及び作業機を提供することを目的とする。また、簡単な構成で充電電流(突入電流)を抑制しつつ複数の電池パックのバランスを調整可能としたバランス回路、及び、バランス回路を有し、複数の電池パックを並列接続して使用することができる作業機を提供することを目的とする。 Therefore, in order to solve the above problems, it is an object of the present invention to provide a balance circuit and a work machine in which a plurality of battery packs that are not balanced with each other can be used at the same time and workability is improved. Another object of the present invention is to provide a balance circuit and a working machine in which an inrush current does not easily flow when the potential difference between a plurality of battery packs is large. In addition, it has a balance circuit and a balance circuit that can adjust the balance of multiple battery packs while suppressing the charging current (inrush current) with a simple configuration, and use multiple battery packs in parallel. The purpose is to provide a working machine that can be used.
本発明のある態様は、バランス回路である。このバランス回路は、電池パックが装着可能な第1電池パック装着部及び第2電池パック装着部を有する複数の電池パック装着部と、前記第1電池パック装着部と前記第2電池パック装着部を並列に接続する並列接続回路と、前記並列接続回路に設けられ、前記第1電池パック装着部と前記第2電池パック装着部のそれぞれに前記電池パックが装着された状態で前記第1電池パック装着部と前記第2電池パック装着部の一方側から他方側へ前記並列接続回路を流れる充電電流を抑制する抑制部と、を備えたことを特徴とする。この態様によれば、バランスが取れていない電池パックを使用することができ、作業性を向上できる。また、簡単な構成で複数の電池パック間の充電電流を抑えつつバランスを調整することができる。そしてバランスを調整した複数の電池パックを並列接続して使用することができる。 One aspect of the invention is a balanced circuit. This balance circuit includes a plurality of battery pack mounting portions having a first battery pack mounting portion and a second battery pack mounting portion to which the battery pack can be mounted, and the first battery pack mounting portion and the second battery pack mounting portion. The first battery pack is mounted in a state where the battery pack is mounted in the parallel connection circuit connected in parallel and the battery pack mounted in each of the first battery pack mounting portion and the second battery pack mounting portion provided in the parallel connection circuit. It is characterized by including a portion and a suppression portion that suppresses a charging current flowing through the parallel connection circuit from one side to the other side of the second battery pack mounting portion. According to this aspect, an unbalanced battery pack can be used and workability can be improved. In addition, the balance can be adjusted while suppressing the charging current between a plurality of battery packs with a simple configuration. Then, a plurality of balanced battery packs can be connected and used in parallel.
前記抑制部は、前記第1電池パック装着部と駆動部との間の第1放電経路に設けられた第1スイッチング素子と、前記第2電池パック装着部と前記駆動部との間の第2放電経路に設けられた第2スイッチング素子と、を有してもよい。 The suppression portion includes a first switching element provided in a first discharge path between the first battery pack mounting portion and the driving portion, and a second switching element between the second battery pack mounting portion and the driving portion. It may have a second switching element provided in the discharge path.
前記第1スイッチング素子と並列に接続され、前記第1電池パック装着部から前記第2電池パック装着部に向かう方向に電流を通すとともに、前記第2電池パック装着部から前記第1電池パック装着部に向かう方向への電流は遮断する第1ダイオードと、前記第2スイッチング素子と並列に接続され、前記第2電池パック装着部から前記前記第1電池パック装着部に向かう方向に電流を通すとともに、前記第1電池パック装着部から前記第2電池パック装着部に向かう方向への電流は遮断する第2ダイオードと、を有してもよい。 It is connected in parallel with the first switching element, and while passing a current in the direction from the first battery pack mounting portion to the second battery pack mounting portion, the first battery pack mounting portion is connected to the second battery pack mounting portion. The current in the direction toward the above is connected in parallel with the first diode that cuts off the second switching element, and the current is passed in the direction from the second battery pack mounting portion to the first battery pack mounting portion. It may have a second diode that cuts off the current in the direction from the first battery pack mounting portion to the second battery pack mounting portion.
前記複数の電池パック装着部に装着された電圧が大きい方の電池パックと電圧が小さい方の電池パックとの電圧差が電位差閾値以上の場合に前記電池パック間のバランス調整を行わないようにしてもよい。 When the voltage difference between the battery pack with the larger voltage and the battery pack with the smaller voltage mounted on the plurality of battery pack mounting portions is equal to or larger than the potential difference threshold value, the balance between the battery packs is not adjusted. May be good.
本発明のある態様は、作業機である。この作業機は、前記バランス回路と、前記第1スイッチング素子及び前記第2スイッチング素子を制御する制御部と、前記電池パック装着部に装着された電池パックの電力により駆動する前記駆動部と、を備え、前記制御部が前記第1スイッチング素子及び前記第2スイッチング素子をオンすると、前記バランス回路は、前記第1電池パック装着部及び前記第2電池パック装着部のそれぞれに装着された電池パックの電位差が小さくなるよう前記第1電池パック装着部と前記第2電池パック装着部の一方側から他方側に前記充電電流が流れるよう構成される、ことを特徴とする。この態様によれば、バランスが取れていない電池パックを使用することができ、作業性を向上できる。また、簡単な構成で複数の電池パック間の充電電流を抑えつつバランスを調整することができる。そしてバランスを調整した複数の電池パックを並列接続して使用することができる。 One aspect of the present invention is a working machine. This working machine includes the balance circuit, a control unit that controls the first switching element and the second switching element, and the driving unit that is driven by the electric power of the battery pack mounted on the battery pack mounting portion. When the control unit turns on the first switching element and the second switching element, the balance circuit is a battery pack mounted on each of the first battery pack mounting portion and the second battery pack mounting portion. The charging current is configured to flow from one side to the other side of the first battery pack mounting portion and the second battery pack mounting portion so that the potential difference becomes small. According to this aspect, an unbalanced battery pack can be used and workability can be improved. In addition, the balance can be adjusted while suppressing the charging current between a plurality of battery packs with a simple configuration. Then, a plurality of balanced battery packs can be connected and used in parallel.
本発明のある態様は、作業機である。この作業機は、前記バランス回路と、前記電池パック装着部に装着された電池パックの電力により駆動する前記駆動部と、前記複数の電池パック装着部のそれぞれに装着された電池パックの電位差が小さくなるよう、電圧が大きい方の前記電池パックから電圧が小さい方の前記電池パックへの放電電流を制限して前記電池パック間のバランスを調整するバランス調整回路と、前記電池パックを並列に接続して前記駆動部に接続する前記並列接続回路と、を備えたことを特徴とする。この態様によれば、バランスが取れていない電池パックを使用することができ、作業性を向上できる。また、突入電流を防止できる。 One aspect of the present invention is a working machine. In this working machine, the potential difference between the balance circuit, the drive unit driven by the power of the battery pack mounted on the battery pack mounting portion, and the battery pack mounted on each of the plurality of battery pack mounting portions is small. The balance adjustment circuit that limits the discharge current from the battery pack with the higher voltage to the battery pack with the lower voltage and adjusts the balance between the battery packs is connected in parallel. It is characterized by including the parallel connection circuit connected to the drive unit. According to this aspect, an unbalanced battery pack can be used and workability can be improved. In addition, inrush current can be prevented.
前記バランス調整回路は、電圧が大きい方の電池パックから電圧が小さい方の電池パックへ充電するための充電回路を有してもよい。 The balance adjustment circuit may have a charging circuit for charging from the battery pack having the higher voltage to the battery pack having the lower voltage.
前記電位差に応じて前記充電回路を介して充電するか否かを切替可能に構成してもよい。 It may be configured to be switchable whether or not to charge via the charging circuit according to the potential difference.
前記電位差が所定値以上の場合には、前記充電回路を介して電圧が大きい方の電池パックから電圧が小さい方の電池パックへ充電するよう構成された第1バランス回路を有してもよい。 When the potential difference is equal to or greater than a predetermined value, a first balance circuit configured to charge the battery pack having a higher voltage to the battery pack having a lower voltage may be provided via the charging circuit.
前記第1バランス回路は、前記充電回路と、電圧が高い方の電池パックが接続された前記電池パック装着部と前記充電回路との間に設けられた前記第1スイッチング素子又は前記第2スイッチング素子と、を有してもよい。 The first balance circuit is the first switching element or the second switching element provided between the charging circuit, the battery pack mounting portion to which the battery pack having the higher voltage is connected, and the charging circuit. And may have.
前記電位差が所定値未満の場合には、前記充電回路を介さずに電圧が大きい方の電池パックから電圧が小さい方の電池パックへ充電するよう構成された第2バランス回路を有してもよい。 When the potential difference is less than a predetermined value, it may have a second balance circuit configured to charge the battery pack having a larger voltage to the battery pack having a smaller voltage without going through the charging circuit. ..
前記第2バランス回路は、前記第1スイッチング素子及び前記第2スイッチング素子を有してもよい。 The second balance circuit may include the first switching element and the second switching element.
前記抑制部又は前記第1スイッチング素子及び前記第2スイッチング素子のオン及びオフを制御する制御部を備え、前記制御部は、電圧が高い方の電池パックから電圧が低い方の電池パックに充電している状態で、前記第1バランス回路から前記第2バランス回路に切り替えるよう構成されてもよい。 A control unit for controlling the on / off of the suppression unit or the first switching element and the second switching element is provided, and the control unit charges the battery pack having a higher voltage to the battery pack having a lower voltage. In this state, the first balance circuit may be configured to switch to the second balance circuit.
前記抑制部又は前記第1スイッチング素子及び前記第2スイッチング素子のオン及びオフを制御する制御部を備え、前記制御部は、前記並列接続回路に所定値以上の電流が流れないよう前記バランス調整回路を制御するよう構成されてもよい。これによれば、大電流が流れることを抑制しながらバランス調整が可能となる。 The suppression unit or the control unit for controlling the on / off of the first switching element and the second switching element is provided, and the control unit is the balance adjustment circuit so that a current of a predetermined value or more does not flow in the parallel connection circuit. May be configured to control. According to this, it is possible to adjust the balance while suppressing the flow of a large current.
前記バランス調整回路は、前記複数の電池パック装着部のそれぞれと前記駆動部との間の放電経路に設けられ、前記複数の電池パック装着部間の経路を遮断する遮断部を備えてもよい。 The balance adjustment circuit may be provided in a discharge path between each of the plurality of battery pack mounting portions and the driving portion, and may include a blocking portion that cuts off the path between the plurality of battery pack mounting portions.
前記バランス調整回路は、前記複数の電池パック装着部のそれぞれに装着された電池パックに電位差がある場合に、電圧が大きい方の電池パックを放電する抵抗部を有する放電回路を備えてもよい。これによれば、充電回路が不要で回路がシンプルとなる。 The balance adjustment circuit may include a discharge circuit having a resistance portion for discharging the battery pack having the larger voltage when the battery packs mounted on the plurality of battery pack mounting portions have a potential difference. According to this, the charging circuit is unnecessary and the circuit becomes simple.
前記第1スイッチング素子及び前記第2スイッチング素子のオン及びオフを制御する制御部を備え、前記制御部は、前記第1スイッチング素子及び前記第2スイッチング素子の少なくとも一方のPWMデューティ比を制御してもよい。  A control unit for controlling on and off of the first switching element and the second switching element is provided, and the control unit controls the PWM duty ratio of at least one of the first switching element and the second switching element. It is also good. It was
前記複数の電池パック装着部に装着されたそれぞれの電池パックの状態を表示する表示部を備えてもよい。 A display unit that displays the status of each battery pack mounted on the plurality of battery pack mounting portions may be provided.
前記表示部は、前記電池パックの残量を表示する残量表示部を有してもよい。 The display unit may have a remaining amount display unit that displays the remaining amount of the battery pack.
前記表示部は、電池パックがバランス調整中であることを表示するバランス表示部と、を有してもよい。 The display unit may include a balance display unit that indicates that the battery pack is being balanced.
前記表示部は、バランスの調整を行わないことを表示する動作禁止表示部を有してもよい。これらの表示部によれば、作業者が電池パックの状態を把握できる。 The display unit may have an operation prohibition display unit that indicates that the balance is not adjusted. According to these display units, the operator can grasp the state of the battery pack.
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。 It should be noted that any combination of the above components and a conversion of the expression of the present invention between methods, systems and the like are also effective as aspects of the present invention.
本発明によれば、互いにバランスが取れていない複数の電池パックを同時に使用可能として作業性を向上したバランス回路及び作業機を提供することができる。また、複数の電池パックの電位差が大きい場合に突入電流が流れにくいバランス回路及び作業機を提供することができる。また、簡単な構成で電池パック間の充電電流を抑えつつバランスを調整することが可能なバランス回路及び作業機を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a balanced circuit and a working machine in which a plurality of battery packs that are not balanced with each other can be used at the same time and workability is improved. Further, it is possible to provide a balance circuit and a working machine in which an inrush current is difficult to flow when the potential difference between a plurality of battery packs is large. Further, it is possible to provide a balance circuit and a working machine capable of adjusting the balance while suppressing the charging current between the battery packs with a simple configuration.
本発明の実施の形態1に係る作業機1の斜視図。The perspective view of the working machine 1 which concerns on Embodiment 1 of this invention. 作業機1のコントロールパネル40の外観図。The external view of the control panel 40 of the work machine 1. 作業機1の簡易回路構成図。A simple circuit configuration diagram of the work machine 1. 作業機1の第1部分の詳細回路構成図。Detailed circuit configuration diagram of the first part of the working machine 1. 作業機1の第2部分の詳細回路構成図。Detailed circuit configuration diagram of the second part of the work machine 1. 図3及び図4に示す充電回路16の具体例を示す回路図。FIG. 3 is a circuit diagram showing a specific example of the charging circuit 16 shown in FIGS. 3 and 4. 作業機1の第1電池パック10から第2電池パック20への充電(バランス調整)における、第1電池パック10の電圧v1、第2電池パック20の電圧v2、及び充電電流ioutの時間変化を示すグラフ。In charging (balance adjustment) from the first battery pack 10 to the second battery pack 20 of the working machine 1, the voltage v 1 of the first battery pack 10, the voltage v 2 of the second battery pack 20, and the charging current i out . A graph showing changes over time. 作業機1の制御の前半を示すフローチャート。The flowchart which shows the first half of the control of the work machine 1. 作業機1の制御の後半を示すフローチャート。The flowchart which shows the latter half of the control of the work machine 1. 作業機1の動作を示すタイムチャート。A time chart showing the operation of the work machine 1. 本発明の実施の形態2に係る作業機1Aの簡易回路ブロック図。The simple circuit block diagram of the working machine 1A which concerns on Embodiment 2 of this invention. 作業機1Aの第1電池パック10の放電によるバランス調整における、第1電池パック10の電圧v1、第2電池パック20の電圧v2、及び消費電流ioutの時間変化を示すグラフ。The graph which shows the time change of the voltage v 1 of the 1st battery pack 10, the voltage v 2 of the 2nd battery pack 20, and the current consumption i out in the balance adjustment by the discharge of the 1st battery pack 10 of the working machine 1A. 作業機1Aの制御フローチャート。The control flowchart of the working machine 1A. 作業機1Aの動作を示すタイムチャート。A time chart showing the operation of the working machine 1A. 本発明の実施の形態3に係る作業機1Bの簡易回路ブロック図。The simple circuit block diagram of the working machine 1B which concerns on Embodiment 3 of this invention. 作業機1Bの第1部分の詳細回路ブロック図。Detailed circuit block diagram of the first part of the working machine 1B. 作業機1Bの第1電池パック10から第2電池パック20への充電(バランス調整)における、第1電池パック10の電圧v1、第2電池パック20の電圧v2、及び充電電流ioutの時間変化を示すグラフ。In charging (balance adjustment) from the first battery pack 10 to the second battery pack 20 of the working machine 1B, the voltage v 1 of the first battery pack 10, the voltage v 2 of the second battery pack 20, and the charging current i out . A graph showing changes over time. 作業機1Bの制御フローチャート。The control flowchart of the working machine 1B. 作業機1Bの動作を示すタイムチャート。A time chart showing the operation of the work machine 1B.
以下において、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。実施の形態は、発明を限定するものではなく例示である。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。 In the following, the same or equivalent components, members, etc. shown in the drawings are designated by the same reference numerals, and duplicate description thereof will be omitted as appropriate. The embodiment is not limited to the invention but is an example. Not all features and combinations thereof described in embodiments are essential to the invention.
(実施の形態1) 図1~図10を参照し、本発明の実施の形態1を説明する。本実施の形態は、作業機1に関する。作業機1は、電動工具である。図1により、作業機1における互いに直交する前後、上下、左右方向を定義する。作業機1は、着脱可能な第1電池パック10及び第2電池パック20を電源とする。 (Embodiment 1) The first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 10. The present embodiment relates to the working machine 1. The working machine 1 is a power tool. FIG. 1 defines the front-back, up-down, and left-right directions of the working machine 1 that are orthogonal to each other. The working machine 1 is powered by the detachable first battery pack 10 and the second battery pack 20.
作業機1は、外枠を構成するハウジング2を備える。ハウジング2は、胴体部2aと、ハンドル部2bと、第1電池パック装着部2cと、第2電池パック装着部2dと、を有する。胴体部2aは、中心軸線が前後方向と平行な略円筒状の筒状部である。ハンドル部2bは、胴体部2aの前後方向における中間部から下方に延びる。第1電池パック装着部2cは、ハンドル部2bの下端左部に設けられる。第2電池パック装着部2dは、ハンドル部2bの下端右部に設けられる。なお、作業機1において、第1電池パック10及び第2電池パック20を除いた部分は作業機本体に相当する。 The working machine 1 includes a housing 2 constituting an outer frame. The housing 2 has a body portion 2a, a handle portion 2b, a first battery pack mounting portion 2c, and a second battery pack mounting portion 2d. The body portion 2a is a substantially cylindrical tubular portion whose central axis is parallel to the front-rear direction. The handle portion 2b extends downward from the intermediate portion in the front-rear direction of the body portion 2a. The first battery pack mounting portion 2c is provided on the lower left portion of the handle portion 2b. The second battery pack mounting portion 2d is provided on the lower right portion of the handle portion 2b. In the working machine 1, the portion excluding the first battery pack 10 and the second battery pack 20 corresponds to the working machine main body.
胴体部2aの前端部には、図示しない先端工具を取付可能な先端工具取付部9が設けられる。胴体部2aは、前記先端工具を回転駆動するための駆動機構を収容する。駆動機構は、図3に示すモータ(駆動部)33及び図示しない回転伝達機構を含む。ハンドル部2bの上端部に、トリガスイッチ7が設けられる。第1電池パック装着部2cは、第1電池パック10を着脱可能に装着する。第2電池パック装着部2dは、第2電池パック20を着脱可能に装着する。第1電池パック10及び第2電池パック20は、互いに同じ種類であり、互いに定格電圧及び定格容量が等しい。 At the front end portion of the body portion 2a, a tip tool mounting portion 9 to which a tip tool (not shown) can be mounted is provided. The body portion 2a accommodates a drive mechanism for rotationally driving the tip tool. The drive mechanism includes a motor (drive unit) 33 shown in FIG. 3 and a rotation transmission mechanism (not shown). A trigger switch 7 is provided at the upper end of the handle portion 2b. The first battery pack mounting portion 2c mounts the first battery pack 10 in a detachable manner. The second battery pack mounting portion 2d mounts the second battery pack 20 in a detachable manner. The first battery pack 10 and the second battery pack 20 are of the same type and have the same rated voltage and rated capacity.
図2に示すコントロールパネル40は、例えば第1電池パック装着部2c又は第2電池パック装着部2dの上面に設けられる。コントロールパネル40には、運転モードボタン41、運転モード確認LED42、ライトモードボタン43、ライトモード確認LED44、電池残量表示部45、電池残量確認ボタン46、動作禁止表示LED47、及び電池バランス中表示LED48が設けられる。コントロールパネル40の各LEDの点灯は、本体制御部30(図3)により制御される。 The control panel 40 shown in FIG. 2 is provided on, for example, the upper surface of the first battery pack mounting portion 2c or the second battery pack mounting portion 2d. The control panel 40 has an operation mode button 41, an operation mode confirmation LED 42, a light mode button 43, a light mode confirmation LED 44, a battery remaining amount display unit 45, a battery remaining amount confirmation button 46, an operation prohibition display LED 47, and a battery balance display. LED48 is provided. The lighting of each LED of the control panel 40 is controlled by the main body control unit 30 (FIG. 3).
運転モードボタン41は、作業機1の運転モードを切り替えるためのボタンである。運転モード確認LED42は、現在の運転モードを表示するための運転モード表示部である。ライトモードボタン43は、図示しないライトの点灯モードを切り替えるためのボタンである。ライトモード確認LED44は、現在のライトの点灯モードを表示するためのライトモード表示部である。 The operation mode button 41 is a button for switching the operation mode of the work machine 1. The operation mode confirmation LED 42 is an operation mode display unit for displaying the current operation mode. The light mode button 43 is a button for switching the lighting mode of a light (not shown). The light mode confirmation LED 44 is a light mode display unit for displaying the lighting mode of the current light.
電池残量表示部45は、第1電池パック10及び第2電池パック20のそれぞれの残量を表示するための表示部である。図示の例では、電池残量表示部45は、第1電池パック10及び第2電池パック20の各々に対して4つのLEDを有する。電池残量確認ボタン46は、電池残量表示部45による残量表示を確認するときに押すボタンである。電池残量確認ボタン46が押されると一定時間、電池残量表示部45による残量表示が行われる。 The battery remaining amount display unit 45 is a display unit for displaying the remaining amount of each of the first battery pack 10 and the second battery pack 20. In the illustrated example, the battery level indicator 45 has four LEDs for each of the first battery pack 10 and the second battery pack 20. The battery remaining amount confirmation button 46 is a button to be pressed when confirming the remaining amount display by the battery remaining amount display unit 45. When the battery remaining amount confirmation button 46 is pressed, the remaining battery level display unit 45 displays the remaining amount for a certain period of time.
動作禁止表示LED47は、図5の発光ダイオードD10であり、第1電池パック10及び第2電池パック20の電位差が大きいために作業機1の動作ができない場合に点灯する動作禁止表示部である。電池バランス中表示LED48は、図5の発光ダイオードD7であり、第1電池パック10及び第2電池パック20の後述のバランス調整を行っているときに点灯するバランス表示部である。 The operation prohibition display LED 47 is the light emitting diode D10 of FIG. 5, and is an operation prohibition display unit that lights up when the work machine 1 cannot operate due to a large potential difference between the first battery pack 10 and the second battery pack 20. The battery balance in-display LED 48 is the light emitting diode D7 of FIG. 5, and is a balance display unit that lights up when the balance adjustment of the first battery pack 10 and the second battery pack 20 is being performed, which will be described later.
図3は、作業機1の簡易回路構成図である。第1電池パック10及び第1電池パック装着部2cは、プラス端子同士、マイナス端子同士、LD端子同士、及びLS端子同士が互いに接続される。同様に第2電池パック20及び第2電池パック装着部2dは、プラス端子同士、マイナス端子同士、LD端子同士、及びLS端子同士が互いに接続される。 FIG. 3 is a simplified circuit configuration diagram of the working machine 1. In the first battery pack 10 and the first battery pack mounting portion 2c, positive terminals, negative terminals, LD terminals, and LS terminals are connected to each other. Similarly, in the second battery pack 20 and the second battery pack mounting portion 2d, the positive terminals, the negative terminals, the LD terminals, and the LS terminals are connected to each other.
第1電池パック10は、第1電池セル組11及び第1電池制御部12を有する。第2電池パック20は、第2電池セル組21及び第2電池制御部22を有する。第1電池セル組11及び第2電池セル組21は、それぞれ複数の二次電池セルを直列接続したものである。第1電池制御部12及び第2電池制御部22は、例えばMCU(Micro Controller Unit)を含む。 The first battery pack 10 has a first battery cell set 11 and a first battery control unit 12. The second battery pack 20 has a second battery cell set 21 and a second battery control unit 22. The first battery cell set 11 and the second battery cell set 21 are each in which a plurality of secondary battery cells are connected in series. The first battery control unit 12 and the second battery control unit 22 include, for example, an MCU (MicroControllerUnit).
第1電池制御部12は、第1電池セル組11の異常を検出すると、異常検出信号をLD端子に出力する。異常は、電池セルの過放電や高温を含む。第1電池制御部12は、第1電池セル組11の電池温度及び充電状態を示す信号をLS端子に出力する。第2電池制御部22は、第2電池セル組21の異常を検出すると、異常検出信号をLD端子に出力する。第2電池制御部22は、第2電池セル組21の電池温度及び充電状態を示す信号をLS端子に出力する。 When the first battery control unit 12 detects an abnormality in the first battery cell set 11, it outputs an abnormality detection signal to the LD terminal. Abnormalities include over-discharging of battery cells and high temperatures. The first battery control unit 12 outputs a signal indicating the battery temperature and the charging state of the first battery cell set 11 to the LS terminal. When the second battery control unit 22 detects an abnormality in the second battery cell set 21, it outputs an abnormality detection signal to the LD terminal. The second battery control unit 22 outputs a signal indicating the battery temperature and the charging state of the second battery cell set 21 to the LS terminal.
第1遮断部としてのスイッチング素子M1及び第2遮断部としてのスイッチング素子M2は、それぞれNチャンネルMOSFETである。スイッチング素子M1のソースは、第1電池パック装着部2cのプラス端子に接続される。スイッチング素子M1は第1電池パック装着部2cとモータ33とをつなぐ第1放電経路に設けられる。スイッチング素子M2のソースは、第2電池パック装着部2dのプラス端子に接続される。スイッチング素子M2は第2電池パック装着部2dとモータ33とをつなぐ第2経路経路に設けられる。スイッチング素子M1のドレイン及びスイッチング素子M2のドレインは、互いに接続される。スイッチング素子M1及びスイッチング素子M2のオンオフすなわちゲート電圧は、本体制御部30によって制御される。スイッチング素子M1は本発明の第1スイッチング素子、スイッチング素子M2は本発明の第2スイッチング素子、スイッチング素子M1及びM2は本発明の抑制部に相当する。 The switching element M1 as the first blocking unit and the switching element M2 as the second blocking unit are N-channel MOSFETs, respectively. The source of the switching element M1 is connected to the positive terminal of the first battery pack mounting portion 2c. The switching element M1 is provided in the first discharge path connecting the first battery pack mounting portion 2c and the motor 33. The source of the switching element M2 is connected to the positive terminal of the second battery pack mounting portion 2d. The switching element M2 is provided in the second path path connecting the second battery pack mounting portion 2d and the motor 33. The drain of the switching element M1 and the drain of the switching element M2 are connected to each other. The on / off of the switching element M1 and the switching element M2, that is, the gate voltage is controlled by the main body control unit 30. The switching element M1 corresponds to the first switching element of the present invention, the switching element M2 corresponds to the second switching element of the present invention, and the switching elements M1 and M2 correspond to the suppression unit of the present invention.
スイッチング素子M1は、ソース、ドレイン間に寄生ダイオード(ボディダイオード)D1を有する。寄生ダイオードD1は、スイッチング素子M1のオンオフによらず、スイッチング素子M1のソースからドレインに向かう電流を通す一方、ドレインからソースに向かう電流は遮断する。すなわち、第1電池パック装着部2cからモータ33の方向への電流を通す一方、その逆方向への電流は遮断する。スイッチング素子M2は、ソース、ドレイン間に寄生ダイオードD2を有する。寄生ダイオードD2は、スイッチング素子M2のオンオフによらず、スイッチング素子M2のソースからドレインに向かう電流を通す一方、ドレインからソースに向かう電流は遮断する。すなわち、第2電池パック装着部2dからモータ33の方向への電流を通す一方、その逆方向への電流は遮断する。寄生ダイオードD1は本発明の第1ダイオード、寄生ダイオードD2は本発明の第2ダイオードに相当する。 The switching element M1 has a parasitic diode (body diode) D1 between the source and the drain. The parasitic diode D1 passes the current from the source to the drain of the switching element M1 regardless of whether the switching element M1 is turned on or off, while blocking the current from the drain to the source. That is, the current in the direction of the motor 33 is passed from the first battery pack mounting portion 2c, while the current in the opposite direction is cut off. The switching element M2 has a parasitic diode D2 between the source and the drain. The parasitic diode D2 passes the current from the source to the drain of the switching element M2 regardless of whether the switching element M2 is turned on or off, while blocking the current from the drain to the source. That is, the current in the direction of the motor 33 is passed from the second battery pack mounting portion 2d, while the current in the opposite direction is cut off. The parasitic diode D1 corresponds to the first diode of the present invention, and the parasitic diode D2 corresponds to the second diode of the present invention.
スイッチング素子M1のドレイン及びスイッチング素子M2のドレインは、充電回路16の充電入力端子に接続される。充電回路16は、バランス調整回路の一部であって、第1電池パック10及び第2電池パック20のうち現在の電圧の高い方(以下「高電圧電池パック」)から低い方(以下「低電圧電池パック」)に充電電流を流し、第1電池パック10及び第2電池パック20の電位差が小さくなるようにするための回路である。充電回路16の充電出力端子は、ダイオードD8、D9のアノードに接続される。ダイオードD8のカソードは、第2電池パック装着部2dのプラス端子に接続される。ダイオードD9のカソードは、第1電池パック装着部2cのプラス端子に接続される。充電回路16の動作は、本体制御部30からの充電制御信号によって制御される。充電回路16は第1放電経路及び第2放電経路とは別の経路で設けられる。 The drain of the switching element M1 and the drain of the switching element M2 are connected to the charging input terminal of the charging circuit 16. The charging circuit 16 is a part of the balance adjustment circuit, and the current higher voltage of the first battery pack 10 and the second battery pack 20 (hereinafter referred to as “high voltage battery pack”) to the lower one (hereinafter referred to as “low”). This is a circuit for passing a charging current through a voltage battery pack ()) so that the potential difference between the first battery pack 10 and the second battery pack 20 becomes smaller. The charge output terminal of the charging circuit 16 is connected to the anodes of the diodes D8 and D9. The cathode of the diode D8 is connected to the positive terminal of the second battery pack mounting portion 2d. The cathode of the diode D9 is connected to the positive terminal of the first battery pack mounting portion 2c. The operation of the charging circuit 16 is controlled by a charging control signal from the main body control unit 30. The charging circuit 16 is provided in a path different from the first discharge path and the second discharge path.
スイッチング素子M1のドレイン及びスイッチング素子M2のドレインは、スイッチング素子M5のソースに接続される。スイッチング素子M5は、PチャンネルMOSFETである。スイッチング素子M5のドレインは、電源回路18の入力端子に接続される。スイッチング素子M5のオンオフすなわちゲート電圧は、トリガスイッチ7のオンオフ、及び本体制御部30からの電源オン信号によって制御される。 The drain of the switching element M1 and the drain of the switching element M2 are connected to the source of the switching element M5. The switching element M5 is a P-channel MOSFET. The drain of the switching element M5 is connected to the input terminal of the power supply circuit 18. The on / off of the switching element M5, that is, the gate voltage is controlled by the on / off of the trigger switch 7 and the power on / off signal from the main body control unit 30.
電源回路18は、本体制御部30の電源電圧を生成し、本体制御部30に供給する。インバータ駆動回路31は、例えば、ゲートドライバのハーフブリッジ回路等を含み、本体制御部30の制御により、スイッチング素子Q1~Q6のオンオフすなわちゲート電圧を制御する。スイッチング素子Q1~Q6は、NチャンネルMOSFETである。スイッチング素子Q1~Q6は、三相ブリッジ接続され、インバータ回路を構成する。報知LED回路32は、本体制御部30の制御により、図2の動作禁止表示LED47及び電池バランス中表示LED48の点灯を制御する。 The power supply circuit 18 generates a power supply voltage of the main body control unit 30 and supplies it to the main body control unit 30. The inverter drive circuit 31 includes, for example, a half-bridge circuit of a gate driver, and controls on / off of the switching elements Q1 to Q6, that is, the gate voltage by the control of the main body control unit 30. The switching elements Q1 to Q6 are N-channel MOSFETs. The switching elements Q1 to Q6 are connected by a three-phase bridge to form an inverter circuit. The notification LED circuit 32 controls the lighting of the operation prohibition display LED 47 and the battery balance in progress display LED 48 of FIG. 2 under the control of the main body control unit 30.
スイッチング素子M1のドレイン及びスイッチング素子M2のドレインは、スイッチング素子Q1~Q3のドレインに接続される。スイッチング素子Q1~Q3のソースは、モータ33及びスイッチングQ4~Q6のドレインに接続される。スイッチングQ4~Q6のソースは、抵抗R12を介して第1電池パック装着部2cのマイナス端子に接続されると共に、抵抗R3を介して第2電池パック装着部2dのマイナス端子に接続される。 The drain of the switching element M1 and the drain of the switching element M2 are connected to the drains of the switching elements Q1 to Q3. The sources of the switching elements Q1 to Q3 are connected to the drains of the motor 33 and the switching Q4 to Q6. The sources of switching Q4 to Q6 are connected to the negative terminal of the first battery pack mounting portion 2c via the resistor R12, and are connected to the negative terminal of the second battery pack mounting portion 2d via the resistor R3.
スイッチング素子M1、M2は、第1電池パック10及び第2電池パック20を並列接続してモータ33に接続する並列接続回路を構成する。並列接続回路は、第1電池パック装着部2c、スイッチング素子M1、スイッチング素子M2、及び電池パック装着部2dをつなぐ回路を含む。第1電池パック10の電圧が第2電池パック20の電圧よりも高い場合において、スイッチング素子M1及び充電回路16は、第1バランス回路を構成する。第2電池パック20の電圧が第1電池パック10の電圧よりも高い場合において、スイッチング素子M2及び充電回路16は、第1バランス回路を構成する。スイッチング素子M1、M2は、第1電池パック10及び第2電池パック20の電位差が後述の所定値(第2電位差閾値)以下の場合に、充電回路16を介さずに高電圧電池パックから低電圧電池パックへ充電する第2バランス回路を構成する。 The switching elements M1 and M2 form a parallel connection circuit in which the first battery pack 10 and the second battery pack 20 are connected in parallel and connected to the motor 33. The parallel connection circuit includes a circuit connecting the first battery pack mounting portion 2c, the switching element M1, the switching element M2, and the battery pack mounting portion 2d. When the voltage of the first battery pack 10 is higher than the voltage of the second battery pack 20, the switching element M1 and the charging circuit 16 form the first balance circuit. When the voltage of the second battery pack 20 is higher than the voltage of the first battery pack 10, the switching element M2 and the charging circuit 16 form the first balance circuit. The switching elements M1 and M2 have a low voltage from the high voltage battery pack without going through the charging circuit 16 when the potential difference between the first battery pack 10 and the second battery pack 20 is equal to or less than a predetermined value (second potential difference threshold) described later. A second balance circuit for charging the battery pack is configured.
図4及び図5は、作業機1の詳細回路構成図である。図4及び図5では、図3と比較して、第1電池パック10及び第2電池パック20以外の部分の回路構成を詳細に示している。 4 and 5 are detailed circuit configuration diagrams of the working machine 1. 4 and 5 show in detail the circuit configurations of the parts other than the first battery pack 10 and the second battery pack 20 as compared with FIG.
第1電圧検出回路13は、第1電池パック10の出力電圧(V1_DET)を本体制御部30に送信するための回路である。第1電圧検出回路13は、スイッチング素子M11、M12、及び抵抗R8、R9を含む。スイッチング素子M11はNチャンネルMOSFETであり、スイッチング素子M12はPチャンネルMOSFETである。 The first voltage detection circuit 13 is a circuit for transmitting the output voltage (V1_DET) of the first battery pack 10 to the main body control unit 30. The first voltage detection circuit 13 includes switching elements M11 and M12, and resistors R8 and R9. The switching element M11 is an N-channel MOSFET, and the switching element M12 is a P-channel MOSFET.
スイッチング素子M11のソースは、第1電池パック10のプラス端子に接続される。抵抗R8は、一端がスイッチング素子M11のソースに接続され、他端がスイッチング素子M11のゲート及び抵抗R9の一端に接続される。抵抗R9の他端は、スイッチング素子M12のドレインに接続される。スイッチング素子M12のソースは、グランドに接続されると共に、抵抗R12を介して第1電池パック10のマイナス端子に接続される。スイッチング素子M12のオンオフすなわちゲート電圧(V1_DET_SIG)は、本体制御部30により制御される。 The source of the switching element M11 is connected to the positive terminal of the first battery pack 10. One end of the resistor R8 is connected to the source of the switching element M11, and the other end is connected to the gate of the switching element M11 and one end of the resistor R9. The other end of the resistor R9 is connected to the drain of the switching element M12. The source of the switching element M12 is connected to the ground and is connected to the negative terminal of the first battery pack 10 via the resistor R12. The on / off of the switching element M12, that is, the gate voltage (V1_DET_SIG) is controlled by the main body control unit 30.
本体制御部30によってスイッチング素子M12がターンオンされると、第1電池パック10のプラス端子、抵抗R8、R9、スイッチング素子M12、抵抗R12、第1電池パック10のマイナス端子の順に電流が流れ、抵抗R8での電圧降下によりスイッチング素子M11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M11がターンオンする。これにより、第1電池パック10の出力電圧(V1_DET)が本体制御部30に入力される。 When the switching element M12 is turned on by the main body control unit 30, current flows in the order of the positive terminal of the first battery pack 10, the resistors R8, R9, the switching element M12, the resistor R12, and the negative terminal of the first battery pack 10, and the resistance. Due to the voltage drop in R8, the gate-source voltage of the switching element M11 becomes negative, and the switching element M11 turns on. As a result, the output voltage (V1_DET) of the first battery pack 10 is input to the main body control unit 30.
第2電圧検出回路23は、第2電池パック20の出力電圧(V2_DET)を本体制御部30に送信するための回路であり、第1電圧検出回路13と同様に構成され、同様に動作する。すなわち、本体制御部30(V2_DET_SIG)によってスイッチング素子M14がターンオンされると、第2電池パック20のプラス端子、抵抗R10、R11、スイッチング素子M14、抵抗R3、第2電池パック20のマイナス端子の順に電流が流れ、抵抗R10での電圧降下によりスイッチング素子M13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M13がターンオンする。これにより、第2電池パック20の出力電圧(V2_DET)が本体制御部30に入力される。 The second voltage detection circuit 23 is a circuit for transmitting the output voltage (V2_DET) of the second battery pack 20 to the main body control unit 30, and is configured in the same manner as the first voltage detection circuit 13 and operates in the same manner. That is, when the switching element M14 is turned on by the main body control unit 30 (V2_DET_SIG), the positive terminal of the second battery pack 20, the resistors R10, R11, the switching element M14, the resistor R3, and the negative terminal of the second battery pack 20 are in this order. A current flows, the voltage drop in the resistor R10 causes the gate-source voltage of the switching element M13 to become negative, and the switching element M13 turns on. As a result, the output voltage (V2_DET) of the second battery pack 20 is input to the main body control unit 30.
第1電池オン回路14は、スイッチング素子M1をオンするための回路である。第1電池オン回路14は、スイッチング素子M9、M10、及び抵抗R6、R7を含む。スイッチング素子M9はNチャンネルMOSFETであり、スイッチング素子M10はPチャンネルMOSFETである。 The first battery on circuit 14 is a circuit for turning on the switching element M1. The first battery-on circuit 14 includes switching elements M9 and M10, and resistors R6 and R7. The switching element M9 is an N-channel MOSFET, and the switching element M10 is a P-channel MOSFET.
スイッチング素子M10のソースは、電池側用ゲート電圧回路18aの出力端子に接続される。抵抗R6は、一端がスイッチング素子M10のソースに接続され、他端がスイッチング素子M10のゲート及び抵抗R7の一端に接続される。抵抗R7の他端はスイッチング素子M9のドレインに接続される。スイッチング素子M9のソースは、グランドに接続されると共に、抵抗R12を介して第1電池パック10のマイナス端子に接続される。スイッチング素子M9のオンオフすなわちゲート電圧(VG_BAT_SIG1)は、本体制御部30により制御される。 The source of the switching element M10 is connected to the output terminal of the battery-side gate voltage circuit 18a. One end of the resistor R6 is connected to the source of the switching element M10, and the other end is connected to the gate of the switching element M10 and one end of the resistor R7. The other end of the resistor R7 is connected to the drain of the switching element M9. The source of the switching element M9 is connected to the ground and is connected to the negative terminal of the first battery pack 10 via the resistor R12. The on / off of the switching element M9, that is, the gate voltage (VG_BAT_SIG1) is controlled by the main body control unit 30.
本体制御部30によってスイッチング素子M9がターンオンされると、電池側用ゲート電圧回路18aの出力端子、抵抗R6、R7、スイッチング素子M9、抵抗R12、第1電池パック10のマイナス端子の順に電流が流れ、抵抗R6での電圧降下によりスイッチング素子M10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M10がターンオンする。これにより、電池側用ゲート電圧回路18aの出力端子の電圧(VG_BAT)がスイッチング素子M1のゲートに入力され、スイッチング素子M1がターンオンする。 When the switching element M9 is turned on by the main body control unit 30, current flows in the order of the output terminal of the battery side gate voltage circuit 18a, the resistors R6, R7, the switching element M9, the resistor R12, and the negative terminal of the first battery pack 10. Due to the voltage drop in the resistor R6, the gate-source voltage of the switching element M10 becomes negative, and the switching element M10 turns on. As a result, the voltage (VG_BAT) of the output terminal of the gate voltage circuit 18a for the battery side is input to the gate of the switching element M1, and the switching element M1 is turned on.
第2電池オン回路24は、スイッチング素子M2をオンするための回路であり、第1電池オン回路14と同様に構成され、同様に動作する。すなわち、本体制御部30によってスイッチング素子M6がターンオンされると、電池側用ゲート電圧回路18aの出力端子、抵抗R4、R5、スイッチング素子M6、抵抗R3、第2電池パック20のマイナス端子の順に電流が流れ、抵抗R4での電圧降下によりスイッチング素子M8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M8がターンオンする。これにより、電池側用ゲート電圧回路18aの出力端子の電圧(VG_BAT)がスイッチング素子M2のゲートに入力され、スイッチング素子M2がターンオンする。 The second battery on circuit 24 is a circuit for turning on the switching element M2, and is configured in the same manner as the first battery on circuit 14 and operates in the same manner. That is, when the switching element M6 is turned on by the main body control unit 30, the current is in the order of the output terminal of the battery side gate voltage circuit 18a, the resistors R4, R5, the switching element M6, the resistor R3, and the negative terminal of the second battery pack 20. The voltage drop in the resistor R4 causes the gate-source voltage of the switching element M8 to become negative, and the switching element M8 turns on. As a result, the voltage (VG_BAT) of the output terminal of the gate voltage circuit 18a for the battery side is input to the gate of the switching element M2, and the switching element M2 is turned on.
異常検出回路15は、ダイオードD3、D4を含む。ダイオードD3、D4のアノードは、本体制御部30の異常検出信号入力端子に接続される。ダイオードD3のカソードは、第1電池パック10のLD端子に接続される。ダイオードD4のカソードは、第2電池パック20のLD端子に接続される。異常検出回路15は、第1電池パック10及び第2電池パック20からのLD信号(LD1、LD2)の少なくとも一方が異常を示すローレベルになると、異常を示すローレベルのLD信号(LD)を本体制御部30に送信する。 The abnormality detection circuit 15 includes diodes D3 and D4. The anodes of the diodes D3 and D4 are connected to the abnormality detection signal input terminal of the main body control unit 30. The cathode of the diode D3 is connected to the LD terminal of the first battery pack 10. The cathode of the diode D4 is connected to the LD terminal of the second battery pack 20. The abnormality detection circuit 15 outputs a low-level LD signal (LD) indicating an abnormality when at least one of the LD signals (LD1, LD2) from the first battery pack 10 and the second battery pack 20 reaches a low level indicating an abnormality. It is transmitted to the main body control unit 30.
電源回路18は、電池側用ゲート電圧回路18aと、モータ駆動用ゲート電圧回路18bと、制御電源回路18cと、を含む。電池側用ゲート電圧回路18aは、第1電池パック10及び第2電池パック20の出力電圧を、スイッチング素子M1、M2のゲートに入力するための電圧(VG_BAT)、例えば電池電圧+15Vに変換する昇圧回路である。モータ駆動時、充電制御時及びバランス制御時において、スイッチング素子M1及びM2は、両方又は一方を常にオンさせ続けることが望ましいため、例えばチャージポンプ等の回路を用いる。モータ駆動用ゲート電圧回路18bは、第1電池パック10及び第2電池パック20の出力電圧を、スイッチング素子Q1~Q6のゲートに入力するための電圧、例えば15Vに変換する降圧回路であり、具体的にはリニアレギュレータ回路等である。制御電源回路18cは、モータ駆動用ゲート電圧回路18bの出力電圧を、本体制御部30や報知LED回路32、その他電子部品34の電源電圧、例えば5Vに変換する降圧回路であり、具体的にはリニアレギュレータ回路等である。 The power supply circuit 18 includes a battery-side gate voltage circuit 18a, a motor drive gate voltage circuit 18b, and a control power supply circuit 18c. The battery-side gate voltage circuit 18a boosts the output voltage of the first battery pack 10 and the second battery pack 20 into a voltage (VG_BAT) for inputting to the gates of the switching elements M1 and M2, for example, a battery voltage + 15V. It is a circuit. Since it is desirable that both or one of the switching elements M1 and M2 are always turned on during motor drive, charge control, and balance control, a circuit such as a charge pump is used. The motor drive gate voltage circuit 18b is a step-down circuit that converts the output voltages of the first battery pack 10 and the second battery pack 20 into a voltage for inputting to the gates of the switching elements Q1 to Q6, for example, 15V. It is a linear regulator circuit or the like. The control power supply circuit 18c is a step-down circuit that converts the output voltage of the motor drive gate voltage circuit 18b into the power supply voltage of the main body control unit 30, the notification LED circuit 32, and other electronic components 34, for example, 5V. It is a linear regulator circuit or the like.
電源オン回路17は、トリガスイッチ7のオン操作に応じて第1電池パック10及び第2電池パック20の出力電圧を電池側用ゲート電圧回路18a及びモータ駆動用ゲート電圧回路18bに入力すると共に、本体制御部30からの電源オン信号(MCU_PWON)によって、トリガスイッチ7がオフになった後も一定時間、第1電池パック10及び第2電池パック20から電池側用ゲート電圧回路18a及びモータ駆動用ゲート電圧回路18bへの電圧入力を維持する回路である。 The power-on circuit 17 inputs the output voltages of the first battery pack 10 and the second battery pack 20 to the battery-side gate voltage circuit 18a and the motor drive gate voltage circuit 18b in response to the on operation of the trigger switch 7. The gate voltage circuit 18a for the battery side and the motor drive from the first battery pack 10 and the second battery pack 20 for a certain period of time even after the trigger switch 7 is turned off by the power on signal (MCU_PWON) from the main body control unit 30. It is a circuit that maintains the voltage input to the gate voltage circuit 18b.
電源オン回路17は、スイッチング素子M5、M7、抵抗R1、R2、及びトリガスイッチ7を含む。スイッチング素子M5は前述のとおりPチャンネルMOSFETであり、スイッチング素子M7はNチャンネルMOSFETである。スイッチング素子M5のソースは、前述のとおりスイッチング素子M1、M2のドレインに接続される。抵抗R1は、一端がスイッチング素子M5のソースに接続され、他端がスイッチング素子M5のゲート及び抵抗R2の一端に接続される。抵抗R2の他端は、トリガスイッチ7の一端及びスイッチング素子M7のドレインに接続される。トリガスイッチ7の他端及びスイッチング素子M7のソースは、グランドに接続される。スイッチング素子M7のオンオフすなわちゲート電圧は、本体制御部30からの電源オン信号(MCU_PWON)によって制御される。トリガスイッチ7のオンオフは、作業者の操作によって切り替えられる。 The power-on circuit 17 includes switching elements M5 and M7, resistors R1 and R2, and a trigger switch 7. As described above, the switching element M5 is a P-channel MOSFET, and the switching element M7 is an N-channel MOSFET. The source of the switching element M5 is connected to the drains of the switching elements M1 and M2 as described above. One end of the resistor R1 is connected to the source of the switching element M5, and the other end is connected to the gate of the switching element M5 and one end of the resistor R2. The other end of the resistor R2 is connected to one end of the trigger switch 7 and the drain of the switching element M7. The other end of the trigger switch 7 and the source of the switching element M7 are connected to the ground. The on / off of the switching element M7, that is, the gate voltage is controlled by the power on signal (MCU_PWON) from the main body control unit 30. The on / off of the trigger switch 7 is switched by the operation of the operator.
トリガスイッチ7がオン操作されると、第1電池パック10のプラス端子(及び第2電池パック20のプラス端子)、スイッチング素子M1(及びスイッチングM2)、抵抗R1、R2、トリガスイッチ7、グランドの順に電流が流れ、抵抗R1での電圧降下によりスイッチング素子M5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M5がターンオンする。これにより、第1電池パック10及び第2電池パック20の出力電圧が電池側用ゲート電圧回路18a及びモータ駆動用ゲート電圧回路18bに入力される。 When the trigger switch 7 is turned on, the positive terminal of the first battery pack 10 (and the positive terminal of the second battery pack 20), the switching element M1 (and the switching M2), the resistors R1, R2, the trigger switch 7, and the ground are used. Current flows in order, the voltage drop between the resistors R1 causes the gate-source voltage of the switching element M5 to become negative, and the switching element M5 turns on. As a result, the output voltages of the first battery pack 10 and the second battery pack 20 are input to the battery side gate voltage circuit 18a and the motor drive gate voltage circuit 18b.
報知LED回路32は、発光ダイオードD7(電池バランス中表示LED48)、発光ダイオードD10(動作禁止表示LED47)、抵抗R14、R15、スイッチング素子M22、M23を含む。スイッチング素子M22、M23は、NチャンネルMOSFETである。 The notification LED circuit 32 includes a light emitting diode D7 (battery balance in-display LED48), a light emitting diode D10 (operation prohibition display LED47), resistors R14 and R15, and switching elements M22 and M23. The switching elements M22 and M23 are N-channel MOSFETs.
発光ダイオードD7、D10のアノードは、制御電源回路18cの出力端子に接続される。発光ダイオードD7のカソードは、抵抗R14の一端に接続される。抵抗R14の他端は、スイッチング素子M22のドレインに接続される。発光ダイオードD10のカソードは、抵抗R15の一端に接続される。抵抗R15の他端は、スイッチング素子M23のドレインに接続される。スイッチング素子M22、M23のソースは、グランドに接続される。スイッチング素子M22、M23のオンオフすなわちゲート電圧(BALANCE_LED_SIG、PROHIBIT_LED_SIG)は、本体制御部30によって制御される。 The anodes of the light emitting diodes D7 and D10 are connected to the output terminals of the control power supply circuit 18c. The cathode of the light emitting diode D7 is connected to one end of the resistor R14. The other end of the resistor R14 is connected to the drain of the switching element M22. The cathode of the light emitting diode D10 is connected to one end of the resistor R15. The other end of the resistor R15 is connected to the drain of the switching element M23. The sources of the switching elements M22 and M23 are connected to the ground. The on / off of the switching elements M22 and M23, that is, the gate voltage (BALANCE_LED_SIG, PROHIBIT_LED_SIG) is controlled by the main body control unit 30.
本体制御部30(BALANCE_LED_SIG)によってスイッチング素子M22がターンオンされると、制御電源回路18cの出力端子、発光ダイオードD7、抵抗R14、スイッチング素子M22、グランドの順に電流が流れ、発光ダイオードD7が点灯する。本体制御部30(PROHIBIT_LED_SIG)によってスイッチング素子M23がターンオンされると、制御電源回路18cの出力端子、発光ダイオードD10、抵抗R15、スイッチング素子M23、グランドの順に電流が流れ、発光ダイオードD10が点灯する。 When the switching element M22 is turned on by the main body control unit 30 (BALANCE_LED_SIG), current flows in the order of the output terminal of the control power supply circuit 18c, the light emitting diode D7, the resistor R14, the switching element M22, and the ground, and the light emitting diode D7 lights up. When the switching element M23 is turned on by the main body control unit 30 (PROHIBIT_LED_SIG), current flows in the order of the output terminal of the control power supply circuit 18c, the light emitting diode D10, the resistor R15, the switching element M23, and the ground, and the light emitting diode D10 lights up.
本体制御部30は、MCU30aを含む。本体制御部30は、抵抗R12の両端の電圧により第1電池パック10の出力電流(I1)を検出し、抵抗R3の両端の電圧により第2電池パック20の出力電流(I2)を検出する。本体制御部30は、第1電池パック10及び第2電池パック20の出力電圧、温度、異常(LS1、LS2等)を検出する。 The main body control unit 30 includes an MCU 30a. The main body control unit 30 detects the output current (I1) of the first battery pack 10 by the voltage across the resistor R12, and detects the output current (I2) of the second battery pack 20 by the voltage across the resistor R3. The main body control unit 30 detects the output voltage, temperature, and abnormality (LS1, LS2, etc.) of the first battery pack 10 and the second battery pack 20.
本体制御部30は、スイッチング素子M9のオンオフを通じてスイッチング素子M1のオンオフを制御し、スイッチング素子M6のオンオフを通じてスイッチング素子M2のオンオフを制御する。本体制御部30は、スイッチング素子M7のオンオフを通じて電源回路18への入力電圧の導通、遮断を切り替える。本体制御部30は、充電回路16に充電信号(CHARGE_SIG)を出力し、充電回路16を制御する。本体制御部30は、スイッチング素子M22のオンオフにより発光ダイオードD7の点灯を制御し、スイッチング素子M23のオンオフにより発光ダイオードD10の点灯を制御する。本体制御部30は、インバータ駆動回路31の制御を通じて(INV_SIG1~6に基づいて)スイッチング素子Q1~Q6のオンオフを制御し、モータ33の駆動を制御する。 The main body control unit 30 controls the on / off of the switching element M1 through the on / off of the switching element M9, and controls the on / off of the switching element M2 through the on / off of the switching element M6. The main body control unit 30 switches between conduction and disconnection of the input voltage to the power supply circuit 18 through on / off of the switching element M7. The main body control unit 30 outputs a charging signal (CHARGE_SIG) to the charging circuit 16 and controls the charging circuit 16. The main body control unit 30 controls the lighting of the light emitting diode D7 by turning on / off the switching element M22, and controls the lighting of the light emitting diode D10 by turning on / off the switching element M23. The main body control unit 30 controls the on / off of the switching elements Q1 to Q6 (based on INV_SIG1 to 6) through the control of the inverter drive circuit 31, and controls the drive of the motor 33.
図6は、図3及び図4に示す充電回路16の具体例を示す回路図である。この回路は、非絶縁降圧型のDC/DCコンバータである。FET等のスイッチング素子SWは、本体制御部30から印加される充電信号(CHARGE_SIG)によってスイッチング制御される。 FIG. 6 is a circuit diagram showing a specific example of the charging circuit 16 shown in FIGS. 3 and 4. This circuit is a non-isolated step-down DC / DC converter. The switching element SW such as the FET is switched and controlled by the charging signal (CHARGE_SIG) applied from the main body control unit 30.
図7は、作業機1の第1電池パック10から第2電池パック20への充電(バランス調整)における、第1電池パック10の電圧v1、第2電池パック20の電圧v2、及び充電電流ioutの時間変化を示すグラフである。このグラフは、第1電池パック10の電圧が第2電池パック20よりも高い場合であって、電位差が所定値より大きい場合の例である。 FIG. 7 shows the voltage v 1 of the first battery pack 10, the voltage v 2 of the second battery pack 20, and the charging in charging (balance adjustment) from the first battery pack 10 to the second battery pack 20 of the working machine 1. It is a graph which shows the time change of a current i out . This graph is an example of a case where the voltage of the first battery pack 10 is higher than that of the second battery pack 20 and the potential difference is larger than a predetermined value.
時刻t0において、本体制御部30は、バランス調整制御を開始する。具体的には、本体制御部30は、時刻t0において、スイッチング素子M1をオン、スイッチング素子M2をオフとし、充電回路16を、定電流出力となるように、すなわち第1電池パック装着部2c及び第2電池パック装着部2d間に当該定電流を超える電流が流れないように(高電圧電池パックの放電電流を制限するように)制御する。この定電流充電により、充電電流ioutは一定に保たれ、第1電池パック10の電圧v1は直線的に低下し、第2電池パック20の電圧v2は直線的に上昇する。 At time t0, the main body control unit 30 starts the balance adjustment control. Specifically, the main body control unit 30 turns on the switching element M1 and turns off the switching element M2 at time t0, so that the charging circuit 16 has a constant current output, that is, the first battery pack mounting unit 2c and It is controlled so that a current exceeding the constant current does not flow between the second battery pack mounting portions 2d (to limit the discharge current of the high voltage battery pack). By this constant current charging, the charging current i out is kept constant, the voltage v 1 of the first battery pack 10 decreases linearly, and the voltage v 2 of the second battery pack 20 increases linearly.
本体制御部30は、第1電池パック10及び第2電池パック20の電位差が所定値以下に低下して充電回路16からの定電流出力が不可能になった時刻t1において、充電回路16のスイッチングSWを連続オンにするフルON充電に切り替える。フルオン充電では、第1電池パック10及び第2電池パック20の電位差の低下に従って充電電流ioutは低下する。 The main body control unit 30 switches the charging circuit 16 at time t1 when the potential difference between the first battery pack 10 and the second battery pack 20 drops below a predetermined value and constant current output from the charging circuit 16 becomes impossible. Switch to full ON charging that turns on the SW continuously. In full-on charging, the charging current i out decreases as the potential difference between the first battery pack 10 and the second battery pack 20 decreases.
本体制御部30は、充電電流ioutが第1電流閾値未満に低下した時刻t2において、充電回路16を停止(スイッチング素子SWをオフ)し、スイッチング素子M2をターンオンする。これにより第1電池パック10及び第2電池パック20間が短絡され、第1電池パック10から第2電池パック20に直接充電電流が流れる(短絡充電が開始される)。短絡充電においても、第1電池パック10及び第2電池パック20の電位差の低下に従って充電電流ioutは低下する。 The main body control unit 30 stops the charging circuit 16 (turns off the switching element SW) and turns on the switching element M2 at the time t2 when the charging current i out drops below the first current threshold value. As a result, the first battery pack 10 and the second battery pack 20 are short-circuited, and a charging current flows directly from the first battery pack 10 to the second battery pack 20 (short-circuit charging is started). Even in short-circuit charging, the charging current i out decreases as the potential difference between the first battery pack 10 and the second battery pack 20 decreases.
時刻t3において第1電池パック10及び第2電池パック20の電位差が実質的にゼロになると、第1電池パック10から第2電池パック20への充電(バランス調整)が完了する。その後も本体制御部30は、スイッチング素子M1、M2をオンし続ける。 When the potential difference between the first battery pack 10 and the second battery pack 20 becomes substantially zero at time t3, charging (balance adjustment) from the first battery pack 10 to the second battery pack 20 is completed. After that, the main body control unit 30 keeps turning on the switching elements M1 and M2.
図8及び図9は、作業機1の制御の流れを示す。トリガスイッチ7のオン操作(S1)により電源回路18が起動し(S2)、本体制御部30が起動する(S3)。本体制御部30は、電源オン信号によりスイッチング素子M7をオン状態に維持することで、トリガスイッチ7がオフになっても電源回路18をアクティブ状態に維持する。 8 and 9 show a control flow of the working machine 1. By turning on the trigger switch 7 (S1), the power supply circuit 18 is activated (S2), and the main body control unit 30 is activated (S3). The main body control unit 30 keeps the switching element M7 in the on state by the power-on signal, so that the power supply circuit 18 is kept in the active state even if the trigger switch 7 is turned off.
本体制御部30は、モータ駆動不許可状態となり(S4)、動作禁止表示LED47を点灯する(S5)。本体制御部30は、第1電池パック10及び第2電池パック20の出力電圧の周期的な測定を開始し(S6)、また第1電池パック10及び第2電池パック20の出力電流の周期的な測定を開始する(S7)。 The main body control unit 30 is in a motor drive disallowed state (S4), and the operation prohibition display LED 47 is turned on (S5). The main body control unit 30 starts periodic measurement of the output voltage of the first battery pack 10 and the second battery pack 20 (S6), and periodically measures the output currents of the first battery pack 10 and the second battery pack 20. Measurement is started (S7).
本体制御部30は、第1電池パック10及び第2電池パック20の電位差が第1電位差閾値未満の場合(S8のYes)において、前記電位差が第2電位差閾値(第2電位差閾値<第1電位差閾値)よりも大きい場合(S9のYes)、電池バランス中表示LED48を点灯し(S10)、充電回路16の制御により、高電圧電池パックから低電圧電池パックを定電流で充電するバランス調整を行う(S11)。 When the potential difference between the first battery pack 10 and the second battery pack 20 is less than the first potential difference threshold (Yes in S8), the main body control unit 30 determines that the potential difference is the second potential difference threshold (second potential difference threshold <first potential difference). When it is larger than the threshold value (Yes of S9), the battery balance in-display LED 48 is turned on (S10), and the balance is adjusted to charge the low voltage battery pack from the high voltage battery pack with a constant current by controlling the charging circuit 16. (S11).
本体制御部30は、第1電池パック10及び第2電池パック20の電位差が低下して定電流での充電が不可能になると(S12のYes)、電池バランス中表示LED48を第1点滅パターンで点滅制御し(S13)、充電回路16のスイッチングSWを連続オンにするフルON充電によるバランス調整を行う(S14)。 When the potential difference between the first battery pack 10 and the second battery pack 20 decreases and charging at a constant current becomes impossible (Yes in S12), the main body control unit 30 displays the battery balance in-display LED 48 in the first blinking pattern. Blinking is controlled (S13), and the balance is adjusted by full ON charging that continuously turns on the switching SW of the charging circuit 16 (S14).
本体制御部30は、充電回路16による充電電流ioutが第1電流閾値未満になると(S15のYes)、電池バランス中表示LED48を第2点滅パターンで点滅制御し(S16)、第1電池パック10及び第2電池パック20間を短絡する短絡充電によるバランス調整を行う(S17)。第2点滅パターンは、第1点滅パターンとは点滅速度が異なる。第2点滅パターンは、第1点滅パターンよりも点滅速度が速くてもよい。バランス調整が完了に近づく(電圧平衡に近づく)ほど点滅速度を速くしてもよい。 When the charging current i out by the charging circuit 16 becomes less than the first current threshold (Yes in S15), the main body control unit 30 controls the battery balance in-display LED 48 to blink in the second blinking pattern (S16), and the first battery pack. Balance adjustment is performed by short-circuit charging that short-circuits between 10 and the second battery pack 20 (S17). The blinking speed of the second blinking pattern is different from that of the first blinking pattern. The second blinking pattern may have a faster blinking speed than the first blinking pattern. The blinking speed may be increased as the balance adjustment approaches completion (closer to voltage equilibrium).
本体制御部30は、短絡充電による充電電流が第2電流閾値未満になると(S18のYes)、電池バランス中表示LED48を消灯し(S19)、モータ駆動許可状態となり(S20)、動作禁止表示LED47を消灯する(S20a)。 When the charging current due to short-circuit charging becomes less than the second current threshold value (Yes in S18), the main body control unit 30 turns off the battery balance in-display LED 48 (S19), enters the motor drive permission state (S20), and activates the operation prohibition display LED 47. Is turned off (S20a).
本体制御部30は、トリガスイッチ7がオンの場合(S21のON)はモータ33を駆動し(S22)、トリガスイッチ7がオフの場合(S21のOFF)はモータ33を停止する(S23)。本体制御部30は、S17の時点でモータ駆動許可状態となり、動作禁止表示LED47を消灯してもよい。 The main body control unit 30 drives the motor 33 when the trigger switch 7 is ON (ON of S21) (S22), and stops the motor 33 when the trigger switch 7 is OFF (OFF of S21) (S23). The main body control unit 30 may be in the motor drive permission state at the time of S17, and the operation prohibition display LED 47 may be turned off.
本体制御部30は、S9において第1電池パック10及び第2電池パック20の電位差が第2電位差閾値以下の場合(S9のNo)、S16に進む。本体制御部30は、S8において第1電池パック10及び第2電池パック20の電位差が第1電位差閾値以上の場合(S8のNo)、動作禁止表示LED47を一定時間点滅させ(S24)、その後、スイッチング素子M7をターンオフして電源回路18への入力電圧を遮断し、停止する(S25)。 When the potential difference between the first battery pack 10 and the second battery pack 20 is equal to or less than the second potential difference threshold value in S9 (No in S9), the main body control unit 30 proceeds to S16. When the potential difference between the first battery pack 10 and the second battery pack 20 is equal to or greater than the first potential difference threshold value (No in S8) in S8, the main body control unit 30 blinks the operation prohibition display LED 47 for a certain period of time (S24), and then blinks the operation prohibition display LED 47 for a certain period of time (S24). The switching element M7 is turned off to cut off the input voltage to the power supply circuit 18 and stop (S25).
第1電位差閾値は、例えば、第1電池パック10及び第2電池パック20の定格電圧が36Vの場合、10Vである。例えば一方の電圧が38Vで他方の電圧が28Vのとき、S8ではNoに進むことになる。第2電位差閾値は、スイッチング素子M1、M2を両方オンにしても大電流が流れない電位差であり、例えば0.05Vである。第1電流閾値及び第2電流閾値は、例えば0.1Aである。 The first potential difference threshold is, for example, 10V when the rated voltage of the first battery pack 10 and the second battery pack 20 is 36V. For example, when one voltage is 38V and the other voltage is 28V, the voltage proceeds to No in S8. The second potential difference threshold is a potential difference at which a large current does not flow even when both the switching elements M1 and M2 are turned on, and is, for example, 0.05 V. The first current threshold value and the second current threshold value are, for example, 0.1 A.
図10は、作業機1の動作を示すタイムチャートである。このタイムチャートは、第1電池パック10の電圧が第2電池パック20の電圧よりも高い場合のものである。第1電池パック10の電圧が第2電池パック20の電圧よりも低い場合は、図10のスイッチング素子M1、M2のオンオフを入れ替えたタイムチャートとなる。 FIG. 10 is a time chart showing the operation of the working machine 1. This time chart is for the case where the voltage of the first battery pack 10 is higher than the voltage of the second battery pack 20. When the voltage of the first battery pack 10 is lower than the voltage of the second battery pack 20, the time chart is obtained by switching the on / off of the switching elements M1 and M2 of FIG.
時刻t11においてトリガスイッチ7がオンされると、電源回路18が起動し、本体制御部30が起動する。本体制御部30は、初期状態としてモータ駆動許可状態を禁止状態とし、動作禁止表示LED信号をハイレベルとする。本体制御部30は、時刻t12においてスイッチング素子M1をターンオンし、充電回路16による第1電池パック10から第2電池パック20への充電制御を開始する。時刻t13においてトリガスイッチ7がオフになるが、本体制御部30の電源オン信号により電源回路18はアクティブ状態に維持され、充電回路16による前記充電制御が継続される。 When the trigger switch 7 is turned on at time t11, the power supply circuit 18 is activated and the main body control unit 30 is activated. The main body control unit 30 sets the motor drive permission state to the prohibition state as the initial state, and sets the operation prohibition display LED signal to the high level. The main body control unit 30 turns on the switching element M1 at time t12, and starts charging control from the first battery pack 10 to the second battery pack 20 by the charging circuit 16. Although the trigger switch 7 is turned off at time t13, the power supply circuit 18 is maintained in the active state by the power on signal of the main body control unit 30, and the charging control by the charging circuit 16 is continued.
時刻t14において本体制御部30は、充電回路16による充電電流ioutが第1電流閾値未満になったことを検出し、充電回路16を停止し、スイッチング素子M2をターンオンし、第1電池パック10及び第2電池パック20間を短絡する短絡充電を開始する。時刻t15において本体制御部30は、短絡充電による充電電流が第2電流閾値未満になったことを検出し、モータ駆動許可状態を許可状態とし、動作禁止表示LED信号をハイレベルからローレベルに切り替える。 At time t14, the main body control unit 30 detects that the charging current i out by the charging circuit 16 is less than the first current threshold, stops the charging circuit 16, turns on the switching element M2, and sets the first battery pack 10. And short-circuit charging that short-circuits between the second battery packs 20 is started. At time t15, the main body control unit 30 detects that the charging current due to short-circuit charging has become less than the second current threshold value, sets the motor drive permission state to the permission state, and switches the operation prohibition display LED signal from the high level to the low level. ..
時刻t16においてトリガスイッチ7がオンになると、本体制御部30はモータ33を駆動する。時刻t17においてトリガスイッチ7がオフになると、本体制御部30はモータ33を停止する。 When the trigger switch 7 is turned on at time t16, the main body control unit 30 drives the motor 33. When the trigger switch 7 is turned off at time t17, the main body control unit 30 stops the motor 33.
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。 According to this embodiment, the following effects can be obtained.
(1) 第1電池パック10及び第2電池パック20の電位差が小さくなるように充電回路16により高電圧電池パックから低電圧電池パックへ充電し、更にその後、第1電池パック10及び第2電池パック20間を短絡して高電圧電池パックから低電圧電池パックへ充電する構成である。このため、第1電池パック10及び第2電池パック20間のバランスが取れていなくても第1電池パック10及び第2電池パック20を第1電池パック装着部2c及び第2電池パック装着部2dに接続して使用することができ、作業性を向上できる。また、簡単な構成で一方の電池パックから他方の電池パックへの充電電流(突入電流)を抑制することができる。 (1) The high-voltage battery pack is charged to the low-voltage battery pack by the charging circuit 16 so that the potential difference between the first battery pack 10 and the second battery pack 20 becomes small, and then the first battery pack 10 and the second battery are charged. The packs 20 are short-circuited to charge the high-voltage battery pack to the low-voltage battery pack. Therefore, even if the balance between the first battery pack 10 and the second battery pack 20 is not balanced, the first battery pack 10 and the second battery pack 20 are placed in the first battery pack mounting portion 2c and the second battery pack mounting portion 2d. It can be used by connecting to, and workability can be improved. Further, it is possible to suppress the charging current (inrush current) from one battery pack to the other battery pack with a simple configuration.
(2) 充電回路16は、まず高電圧電池パックから低電圧電池パックへ定電流充電する。このため、当該定電流以上の充電電流が流れることを抑制できる。また、充電回路16は、定電流充電の後、充電回路16のスイッチング素子SWを連続オンするフルON充電に切り替える。このため、定電流充電だけで終える場合と比較して第1電池パック10及び第2電池パック20の電位差をより小さくできる。 (2) The charging circuit 16 first charges the high-voltage battery pack to the low-voltage battery pack with a constant current. Therefore, it is possible to suppress the flow of a charging current exceeding the constant current. Further, the charging circuit 16 switches to full ON charging in which the switching element SW of the charging circuit 16 is continuously turned on after constant current charging. Therefore, the potential difference between the first battery pack 10 and the second battery pack 20 can be made smaller than in the case where only constant current charging is completed.
(3) 充電回路16によるフルON充電の後は、第1電池パック10及び第2電池パック20間を短絡し、短絡充電により高電圧電池パックから低電圧電池パックへ充電する。このため、充電回路16による充電だけで終える場合と比較して第1電池パック10及び第2電池パック20の電位差をより小さくできる。 (3) After full ON charging by the charging circuit 16, the first battery pack 10 and the second battery pack 20 are short-circuited, and the high-voltage battery pack is charged to the low-voltage battery pack by short-circuit charging. Therefore, the potential difference between the first battery pack 10 and the second battery pack 20 can be made smaller than in the case where only charging by the charging circuit 16 is completed.
(4) 第1電池パック10のプラス端子と第2電池パック20のプラス端子との間の電流経路は、スイッチング素子M1、M2で遮断可能なため、第1電池パック10及び第2電池パック20の電位差がある場合でも、高電圧電池パックから低電圧電池パックへの突入電流を防止できる。 (4) Since the current path between the positive terminal of the first battery pack 10 and the positive terminal of the second battery pack 20 can be cut off by the switching elements M1 and M2, the first battery pack 10 and the second battery pack 20 Even if there is a potential difference of, it is possible to prevent the inrush current from the high voltage battery pack to the low voltage battery pack.
(5) スイッチング素子M1は、第1電池パック10のプラス端子に流れ込む方向の電流のみを遮断し、スイッチング素子M2は、第2電池パック20のプラス端子に流れ込む方向の電流のみを遮断する。逆方向の電流は寄生ダイオードD1、D2を介して流すことができるため、スイッチング素子M1、M2がオフでも、高電圧電池パックから電源回路18に電力を供給し、本体制御部30に電源を供給できる。また、両方向の電流を遮断するようにスイッチング素子を更に設ける場合と比較して、スイッチング素子の数を減らすことができる。また、第1電池パック10及び第2電池パック20からオン抵抗の小さいNチャンネルMOSFETのみのロスでモータ33を駆動できるため、効率が良い。 (5) The switching element M1 cuts off only the current flowing into the positive terminal of the first battery pack 10, and the switching element M2 cuts off only the current flowing into the positive terminal of the second battery pack 20. Since the current in the reverse direction can flow through the parasitic diodes D1 and D2, even if the switching elements M1 and M2 are off, the high voltage battery pack supplies power to the power supply circuit 18 and supplies power to the main body control unit 30. can. Further, the number of switching elements can be reduced as compared with the case where the switching elements are further provided so as to cut off the current in both directions. Further, since the motor 33 can be driven from the first battery pack 10 and the second battery pack 20 with the loss of only the N-channel MOSFET having a small on-resistance, the efficiency is high.
(6) 第1電池パック10及び第2電池パック20の電位差が大きすぎる場合には、バランス調整を行わずに動作禁止表示LED47を点滅させて作業者に報知する構成であり、バランス調整に時間がかかる上にバランス調整後にあまり残容量が少ないという事態を避けることができ、便利である。 (6) If the potential difference between the 1st battery pack 10 and the 2nd battery pack 20 is too large, the operation prohibition display LED 47 is blinked to notify the operator without performing the balance adjustment, and the balance adjustment takes time. It is convenient because it is possible to avoid the situation where the remaining capacity is too small after the balance adjustment.
(7) バランス調整の進行に応じて電池バランス中表示LED48の点灯態様を変える構成のため、作業者は、電池バランス中表示LED48により、バランス調整中であることだけでなく、バランス調整の進行状況も知ることができ、便利である。 (7) Since the lighting mode of the battery balance in-display LED 48 is changed according to the progress of the balance adjustment, the operator not only is in the balance adjustment by the battery balance in-display LED 48, but also the progress of the balance adjustment. It is also convenient to know.
(実施の形態2) 図11~図14を参照し、本発明の実施の形態2を説明する。本実施の形態は、作業機1Aに関する。以下、実施の形態1との相違点を中心に説明する。図11の回路は、図3の回路と比較して、充電回路16及びダイオードD8、D9が、抵抗R18及びスイッチング素子M17からなる放電回路(バランス調整回路)に替わった点で相違し、その他の点で一致する。スイッチング素子M17は、NチャンネルMOSFETである。抵抗R18は、高電圧電池パックの放電電流を制限する機能を有する。 (Embodiment 2) The second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 11 to 14. The present embodiment relates to the working machine 1A. Hereinafter, the differences from the first embodiment will be mainly described. The circuit of FIG. 11 differs from the circuit of FIG. 3 in that the charging circuit 16 and the diodes D8 and D9 are replaced with a discharge circuit (balance adjustment circuit) including the resistor R18 and the switching element M17, and the other parts are different. Match at the point. The switching element M17 is an N-channel MOSFET. The resistor R18 has a function of limiting the discharge current of the high voltage battery pack.
抵抗部としての抵抗R18の一端は、スイッチング素子M1のドレイン及びスイッチング素子M2のドレインに接続される。抵抗R18の他端は、スイッチング素子M17のドレインに接続される。スイッチング素子M17のソースは、抵抗R12を介して第1電池パック装着部2cのマイナス端子に接続されると共に、抵抗R3を介して第2電池パック装着部2dのマイナス端子に接続される。スイッチング素子M17のオンオフは、スイッチング素子M17のゲートに本体制御部30から入力される電圧平衡放電信号によって切り替えられる。 One end of the resistor R18 as a resistance portion is connected to the drain of the switching element M1 and the drain of the switching element M2. The other end of the resistor R18 is connected to the drain of the switching element M17. The source of the switching element M17 is connected to the negative terminal of the first battery pack mounting portion 2c via the resistor R12, and is connected to the negative terminal of the second battery pack mounting portion 2d via the resistor R3. The on / off of the switching element M17 is switched by a voltage balanced discharge signal input from the main body control unit 30 to the gate of the switching element M17.
図12は、作業機1Aの第1電池パック10の放電によるバランス調整における、第1電池パック10の電圧v1、第2電池パック20の電圧v2、及び消費電流ioutの時間変化を示すグラフである。このグラフは、第1電池パック10の電圧が第2電池パック20よりも高い場合の例である。 FIG. 12 shows time changes of the voltage v 1 of the first battery pack 10, the voltage v 2 of the second battery pack 20, and the current consumption i out in the balance adjustment by discharging the first battery pack 10 of the working machine 1A. It is a graph. This graph is an example when the voltage of the first battery pack 10 is higher than that of the second battery pack 20.
時刻t20において本体制御部30は、バランス調整制御を開始する。具体的には、本体制御部30は、時刻t20において、スイッチング素子M1をオン、スイッチング素子M2をオフ、スイッチング素子M17をオンとし、第1電池パック10からの放電を開始する。第1電池パック10の電圧v1の低下に従って充電電流ioutは低下する。第2電池パック20の電圧v2は一定で変化しない。本体制御部30は、時刻t21において第1電池パック10及び第2電池パック20の電位差が第2電位差閾値以下になると、スイッチング素子M17をターンオフし、抵抗R18による消費を停止する。 At time t20, the main body control unit 30 starts balance adjustment control. Specifically, at time t20, the main body control unit 30 turns on the switching element M1, turns off the switching element M2, turns on the switching element M17, and starts discharging from the first battery pack 10. The charging current i out decreases as the voltage v 1 of the first battery pack 10 decreases. The voltage v 2 of the second battery pack 20 is constant and does not change. When the potential difference between the first battery pack 10 and the second battery pack 20 becomes equal to or less than the second potential difference threshold value at time t21, the main body control unit 30 turns off the switching element M17 and stops consumption by the resistor R18.
図13は、作業機1Aの制御フローチャートである。以下、図8及び図9との相違点を中心に説明する。図8と同様のS1~S6の処理の後、本体制御部30は、第1電池パック10及び第2電池パック20の電位差が第1電位差閾値未満の場合(S8のYes)において、前記電位差が第2電位差閾値よりも大きい場合(S9のYes)、電池バランス中表示LED48を点灯し(S10)、スイッチング素子M17、並びにスイッチング素子M1、M2の一方をオンにして、高電圧電池パックの放電(抵抗R18での消費)によるバランス調整を行う(S11a)。 FIG. 13 is a control flowchart of the working machine 1A. Hereinafter, the differences from FIGS. 8 and 9 will be mainly described. After the same processing of S1 to S6 as in FIG. 8, the main body control unit 30 determines that the potential difference between the first battery pack 10 and the second battery pack 20 is less than the first potential difference threshold (Yes in S8). When it is larger than the second potential difference threshold (Yes in S9), the battery balance indicating LED 48 is turned on (S10), the switching element M17, and one of the switching elements M1 and M2 are turned on to discharge the high voltage battery pack (Yes). The balance is adjusted by the consumption of the resistor R18) (S11a).
本体制御部30は、S9において第1電池パック10及び第2電池パック20の電位差が第2電位差閾値以下になると(S9のNo)、電池バランス中表示LED48を消灯し(S31)、スイッチング素子M17をターンオフして抵抗R18での消費を停止し(S32)、スイッチング素子M1、M2を両方オンし(S33)、モータ駆動許可状態となり(S34)、動作禁止表示LED47を消灯する(S34a)。本体制御部30は、トリガスイッチ7がオンの場合(S35のON)はモータ33を駆動し(S36)、トリガスイッチ7がオフの場合(S35のOFF)はモータ33を停止する(S37)。 When the potential difference between the first battery pack 10 and the second battery pack 20 becomes equal to or less than the second potential difference threshold in S9 (No in S9), the main body control unit 30 turns off the battery balance in-display LED 48 (S31), and the switching element M17. Is turned off to stop the consumption of the resistor R18 (S32), both the switching elements M1 and M2 are turned on (S33), the motor drive permission state is set (S34), and the operation prohibition display LED 47 is turned off (S34a). The main body control unit 30 drives the motor 33 when the trigger switch 7 is ON (ON of S35) (S36), and stops the motor 33 when the trigger switch 7 is OFF (OFF of S35) (S37).
図14は、作業機1Aの動作を示すタイムチャートである。このタイムチャートは、第1電池パック10の電圧が第2電池パック20の電圧よりも高い場合のものである。第1電池パック10の電圧が第2電池パック20の電圧よりも低い場合は、図14のスイッチング素子M1、M2のオンオフを入れ替えたタイムチャートとなる。 FIG. 14 is a time chart showing the operation of the working machine 1A. This time chart is for the case where the voltage of the first battery pack 10 is higher than the voltage of the second battery pack 20. When the voltage of the first battery pack 10 is lower than the voltage of the second battery pack 20, the time chart is obtained by switching the on / off of the switching elements M1 and M2 of FIG.
時刻t31においてトリガスイッチ7がオンされると、電源回路18が起動し、本体制御部30が起動する。本体制御部30は、初期状態としてモータ駆動許可状態を禁止状態とし、動作禁止表示LED信号をハイレベルとする。本体制御部30は、時刻t32においてスイッチング素子M1、M7をターンオンし、第1電池パック10から抵抗R18に放電するバランス調整制御を開始する。時刻t33においてトリガスイッチ7がオフになるが、本体制御部30の電源オン信号により電源回路18はアクティブ状態に維持され、バランス調整制御が継続される。 When the trigger switch 7 is turned on at time t31, the power supply circuit 18 is activated and the main body control unit 30 is activated. The main body control unit 30 sets the motor drive permission state to the prohibition state as the initial state, and sets the operation prohibition display LED signal to the high level. The main body control unit 30 turns on the switching elements M1 and M7 at time t32, and starts the balance adjustment control of discharging from the first battery pack 10 to the resistor R18. Although the trigger switch 7 is turned off at time t33, the power supply circuit 18 is maintained in the active state by the power on signal of the main body control unit 30, and the balance adjustment control is continued.
時刻t34において本体制御部30は、第1電池パック10及び第2電池パック20の電位差が第2電位差閾値以下になったことを検出し、スイッチング素子M7をターンオフし、スイッチング素子M2をターンオンし、モータ駆動許可状態を許可状態とし、動作禁止表示LED信号をハイレベルからローレベルに切り替える。時刻t35においてトリガスイッチ7がオンになると、本体制御部30はモータ33を駆動する。時刻t36においてトリガスイッチ7がオフになると、本体制御部30はモータ33を停止する。 At time t34, the main body control unit 30 detects that the potential difference between the first battery pack 10 and the second battery pack 20 is equal to or less than the second potential difference threshold value, turns off the switching element M7, and turns on the switching element M2. The motor drive permission state is set to the permission state, and the operation prohibition display LED signal is switched from the high level to the low level. When the trigger switch 7 is turned on at time t35, the main body control unit 30 drives the motor 33. When the trigger switch 7 is turned off at time t36, the main body control unit 30 stops the motor 33.
本実施の形態では、実施の形態1と異なり、高電圧電池パックの電力を抵抗R18で消費することでバランス調整を行うため、回路構成がシンプルとなる。 In the present embodiment, unlike the first embodiment, the balance is adjusted by consuming the electric power of the high voltage battery pack with the resistor R18, so that the circuit configuration is simplified.
(実施の形態3) 図15~図19を参照し、本発明の実施の形態3を説明する。本実施の形態は、作業機1Bに関する。図15及び図16の回路は、図3及び図4の回路と比較して、充電回路16及びダイオードD8、D9が無くなった点で相違し、その他の点で一致する。本実施の形態では、第1電池パック10及び第2電池パック20の内部抵抗や、回路パターンのわずかなインダクタ成分や抵抗成分等を活用する。 (Embodiment 3) The third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 15 to 19. The present embodiment relates to the working machine 1B. The circuits of FIGS. 15 and 16 differ from the circuits of FIGS. 3 and 4 in that the charging circuit 16 and the diodes D8 and D9 are eliminated, and are otherwise consistent. In the present embodiment, the internal resistance of the first battery pack 10 and the second battery pack 20, and a slight inductor component and resistance component of the circuit pattern are utilized.
スイッチング素子M1、M2は、バランス調整回路を構成する。本体制御部30は、バランス調整制御において、スイッチング素子M1、M2のうち高電圧電池パックのプラス端子に接続されたもの(以下「高電圧側スイッチング素子」)をフルON(連続オン)とし、スイッチング素子M1、M2のうち低電圧電池パックのプラス端子に接続されたもの(以下「低電圧側スイッチング素子」)をPWM(Pulse Width Modulation)制御する。本体制御部30は、PWM制御の周波数とデューティ比の制御により、充電電流を制御する。PWM制御の周波数を十分に高くすることで、充電電流が過大になることを抑制しながら(高電圧電池パックの放電電流を制限しながら)高電圧電池パックから低電圧電池パックを充電できる。 The switching elements M1 and M2 form a balance adjustment circuit. In the balance adjustment control, the main body control unit 30 sets the switching elements M1 and M2 connected to the positive terminal of the high voltage battery pack (hereinafter referred to as “high voltage side switching element”) to full ON (continuous ON) for switching. Among the elements M1 and M2, those connected to the positive terminal of the low voltage battery pack (hereinafter referred to as "low voltage side switching element") are controlled by PWM (Pulse Width Modulation). The main body control unit 30 controls the charging current by controlling the frequency and duty ratio of PWM control. By sufficiently increasing the frequency of the PWM control, it is possible to charge the low voltage battery pack from the high voltage battery pack while suppressing the charging current from becoming excessive (while limiting the discharge current of the high voltage battery pack).
図17は、作業機1Bの第1電池パック10から第2電池パック20への充電(バランス調整)における、第1電池パック10の電圧v1、第2電池パック20の電圧v2、及び充電電流ioutの時間変化を示すグラフである。このグラフは、第1電池パック10の電圧が第2電池パック20よりも高い場合の例である。 FIG. 17 shows the voltage v 1 of the first battery pack 10, the voltage v 2 of the second battery pack 20, and the charging in charging (balance adjustment) from the first battery pack 10 to the second battery pack 20 of the working machine 1B. It is a graph which shows the time change of a current i out . This graph is an example when the voltage of the first battery pack 10 is higher than that of the second battery pack 20.
本体制御部30は、スイッチング素子M1をフルON(連続オン)しながら、スイッチング素子M2をPWM制御し、第1電池パック10から第2電池パック20を充電する。第1電池パック10及び第2電池パック20の電位差の低下に従って充電電流ioutの実効値は低下する。図17に拡大して示すように、充電電流ioutは間欠的に流れる。本体制御部30は、バランス調整の進行(第1電池パック10及び第2電池パック20の電位差の低下に応じて)、PWM制御の周波数を低下させてもよい。例えば、下限を100kHzとして、10Vの電位差で1MHz、5Vの電位差で500kHzとすればよい。このような構成とすることで、電位差が低下してきても、実効電流を下げることなく充電することができる。また、電圧差に応じてリニアに変更するようにしてもよいし、電位差の範囲に応じて段階的に変更するようにしてもよい。 The main body control unit 30 PWM-controls the switching element M2 while fully turning on the switching element M1 to charge the first battery pack 10 to the second battery pack 20. The effective value of the charging current i out decreases as the potential difference between the first battery pack 10 and the second battery pack 20 decreases. As shown enlarged in FIG. 17, the charging current i out flows intermittently. The main body control unit 30 may lower the frequency of the PWM control as the balance adjustment progresses (according to the decrease in the potential difference between the first battery pack 10 and the second battery pack 20). For example, the lower limit may be 100 kHz, the potential difference of 10 V may be 1 MHz, and the potential difference of 5 V may be 500 kHz. With such a configuration, even if the potential difference decreases, charging can be performed without lowering the effective current. Further, it may be changed linearly according to the voltage difference, or may be changed stepwise according to the range of the potential difference.
図18は、作業機1Bの制御フローチャートである。以下、図8及び図9、又は図13との相違点を中心に説明する。図8と同様のS1~S6の処理の後、本体制御部30は、第1電池パック10及び第2電池パック20の電位差が第1電位差閾値未満の場合(S8のYes)において、前記電位差が第2電位差閾値よりも大きい場合(S9のYes)、電池バランス中表示LED48を点灯し(S10)、高電圧側スイッチング素子をフルON(連続オン)しながら低電圧側スイッチング素子をPWM制御する充電制御によるバランス調整を行う(S11b)。 FIG. 18 is a control flowchart of the working machine 1B. Hereinafter, the differences from FIGS. 8 and 9 or 13 will be mainly described. After the same processing of S1 to S6 as in FIG. 8, the main body control unit 30 determines that the potential difference between the first battery pack 10 and the second battery pack 20 is less than the first potential difference threshold (Yes in S8). When it is larger than the second potential difference threshold (Yes in S9), the battery balance in-display LED 48 is turned on (S10), and the low voltage side switching element is PWM-controlled while the high voltage side switching element is fully turned on (continuously on). The balance is adjusted by control (S11b).
本体制御部30は、S9において第1電池パック10及び第2電池パック20の電位差が第2電位差閾値以下になると(S9のNo)、電池バランス中表示LED48を消灯し(S31)、低電圧側スイッチング素子のPWM制御を停止(充電制御を停止)し(S32a)、スイッチング素子M1、M2を両方オンし(S33)、モータ駆動許可状態となり(S34)、動作禁止表示LED47を消灯する(S34a)。本体制御部30は、図13と同様にS35~S37の処理を行う。 When the potential difference between the first battery pack 10 and the second battery pack 20 becomes equal to or less than the second potential difference threshold in S9 (No in S9), the main body control unit 30 turns off the battery balance in-display LED 48 (S31) to the low voltage side. The PWM control of the switching element is stopped (charge control is stopped) (S32a), both the switching elements M1 and M2 are turned on (S33), the motor drive permission state is set (S34), and the operation prohibition display LED 47 is turned off (S34a). .. The main body control unit 30 performs the processes of S35 to S37 in the same manner as in FIG.
図19は、作業機1Bの動作を示すタイムチャートである。このタイムチャートは、第1電池パック10の電圧が第2電池パック20の電圧よりも高い場合のものである。第1電池パック10の電圧が第2電池パック20の電圧よりも低い場合は、図19のスイッチング素子M1、M2のオンオフを入れ替えたタイムチャートとなる。 FIG. 19 is a time chart showing the operation of the working machine 1B. This time chart is for the case where the voltage of the first battery pack 10 is higher than the voltage of the second battery pack 20. When the voltage of the first battery pack 10 is lower than the voltage of the second battery pack 20, the time chart is obtained by switching the on / off of the switching elements M1 and M2 of FIG.
時刻t51においてトリガスイッチ7がオンされると、電源回路18が起動し、本体制御部30が起動する。本体制御部30は、初期状態としてモータ駆動許可状態を禁止状態とし、動作禁止表示LED信号をハイレベルとする。本体制御部30は、時刻t52においてスイッチング素子M1をフルON(連続オン)しながらスイッチング素子M2をPWM制御するバランス調整制御を開始する。時刻t53においてトリガスイッチ7がオフになるが、本体制御部30の電源オン信号により電源回路18はアクティブ状態に維持され、バランス調整制御が継続される。 When the trigger switch 7 is turned on at time t51, the power supply circuit 18 is activated and the main body control unit 30 is activated. The main body control unit 30 sets the motor drive permission state to the prohibition state as the initial state, and sets the operation prohibition display LED signal to the high level. The main body control unit 30 starts balance adjustment control for PWM control of the switching element M2 while fully turning on the switching element M1 (continuously ON) at time t52. Although the trigger switch 7 is turned off at time t53, the power supply circuit 18 is maintained in the active state by the power on signal of the main body control unit 30, and the balance adjustment control is continued.
時刻t54において本体制御部30は、第1電池パック10及び第2電池パック20の電位差が第2電位差閾値以下になったことを検出し、スイッチング素子M2をフルON(連続オン)に切り替え、モータ駆動許可状態を許可状態とし、動作禁止表示LED信号をハイレベルからローレベルに切り替える。時刻t55においてトリガスイッチ7がオンになると、本体制御部30はモータ33を駆動する。時刻t56においてトリガスイッチ7がオフになると、本体制御部30はモータ33を停止する。 At time t54, the main body control unit 30 detects that the potential difference between the first battery pack 10 and the second battery pack 20 is equal to or less than the second potential difference threshold value, switches the switching element M2 to full ON (continuous on), and motors the motor. The drive permission state is set to the permission state, and the operation prohibition display LED signal is switched from the high level to the low level. When the trigger switch 7 is turned on at time t55, the main body control unit 30 drives the motor 33. When the trigger switch 7 is turned off at time t56, the main body control unit 30 stops the motor 33.
本実施の形態では、実施の形態1と異なり、充電回路16を用いずに高電圧電池パックから低電圧電池パックを充電することでバランス調整を行うため、回路構成がシンプルとなる。本実施の形態において、第1電池パック10及び第2電池パック20の出力電流の周期的な測定を行い、過大電流が流れた場合に、充電制御を停止する、又はPWM制御の周波数を高くして充電電流を抑制する機能を追加してもよい。 In the present embodiment, unlike the first embodiment, the balance is adjusted by charging the low voltage battery pack from the high voltage battery pack without using the charging circuit 16, so that the circuit configuration is simplified. In the present embodiment, the output currents of the first battery pack 10 and the second battery pack 20 are periodically measured, and when an excessive current flows, the charge control is stopped or the PWM control frequency is increased. The function of suppressing the charging current may be added.
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。以下、変形例について触れる。 Although the present invention has been described above by taking the embodiment as an example, it is understood by those skilled in the art that various modifications can be made to each component and each processing process of the embodiment within the scope of the claims. By the way. Hereinafter, a modification example will be touched upon.
作業機1、1A、1Bは、電池パック装着部を3個以上有し、3個以上の電池パックを装着可能であってもよい。実施の形態で示した電圧や電流、閾値などの具体的数値は一例であり、設計に応じて任意に変更できる。 The working machines 1, 1A, and 1B may have three or more battery pack mounting portions, and may be capable of mounting three or more battery packs. Specific numerical values such as voltage, current, and threshold value shown in the embodiment are examples, and can be arbitrarily changed according to the design.
1…作業機、2…ハウジング、2a…胴体部、2b…ハンドル部、2c…第1電池パック装着部、2d…第2電池パック装着部、7…トリガスイッチ、9…先端工具取付部、10…第1電池パック、11…第1電池セル組、12…第1電池制御部、13…第1電圧検出回路、14…第1電池オン回路、15…異常検出回路、16…充電回路、17…電源オン回路、18…電源回路、18a…電池側用ゲート電圧回路、18b…モータ駆動用ゲート電圧回路、18c…制御電源回路、20…第2電池パック、21…第2電池セル組、22…第2電池制御部、23…第2電圧検出回路、24…第2電池オン回路、30…本体制御部、31…インバータ駆動回路、32…報知LED回路、33…モータ、34…その他電子部品、40…コントロールパネル、41…運転モードボタン、42…運転モード確認LED、43…ライトモードボタン、44…ライトモード確認LED、45…電池残量表示部、46…電池残量確認ボタン、47…動作禁止表示LED、48…電池バランス中表示LED
1 ... Working machine, 2 ... Housing, 2a ... Body part, 2b ... Handle part, 2c ... First battery pack mounting part, 2d ... Second battery pack mounting part, 7 ... Trigger switch, 9 ... Tip tool mounting part, 10 ... 1st battery pack, 11 ... 1st battery cell set, 12 ... 1st battery control unit, 13 ... 1st battery detection circuit, 14 ... 1st battery on circuit, 15 ... abnormality detection circuit, 16 ... charging circuit, 17 ... power-on circuit, 18 ... power supply circuit, 18a ... battery side gate voltage circuit, 18b ... motor drive gate voltage circuit, 18c ... control power supply circuit, 20 ... second battery pack, 21 ... second battery cell set, 22 ... 2nd battery control unit, 23 ... 2nd voltage detection circuit, 24 ... 2nd battery on circuit, 30 ... main body control unit, 31 ... inverter drive circuit, 32 ... notification LED circuit, 33 ... motor, 34 ... other electronic parts , 40 ... Control panel, 41 ... Operation mode button, 42 ... Operation mode confirmation LED, 43 ... Light mode button, 44 ... Light mode confirmation LED, 45 ... Battery level display, 46 ... Battery level confirmation button, 47 ... Operation prohibition display LED, 48 ... Battery balance in progress display LED
..

Claims (15)

  1. 電池パックが装着可能な第1電池パック装着部及び第2電池パック装着部を有する複数の電池パック装着部と、
    前記第1電池パック装着部と前記第2電池パック装着部を並列に接続する並列接続回路と、
    前記並列接続回路に設けられ、前記第1電池パック装着部と前記第2電池パック装着部のそれぞれに前記電池パックが装着された状態で前記第1電池パック装着部と前記第2電池パック装着部の一方側から他方側へ前記並列接続回路を流れる充電電流を抑制する抑制部と、
    を備えたことを特徴とするバランス回路。
    A plurality of battery pack mounting portions having a first battery pack mounting portion and a second battery pack mounting portion to which a battery pack can be mounted, and a plurality of battery pack mounting portions.
    A parallel connection circuit that connects the first battery pack mounting portion and the second battery pack mounting portion in parallel,
    The first battery pack mounting portion and the second battery pack mounting portion are provided in the parallel connection circuit, and the battery pack is mounted on each of the first battery pack mounting portion and the second battery pack mounting portion. A suppression unit that suppresses the charging current flowing through the parallel connection circuit from one side to the other,
    A balance circuit characterized by being equipped with.
  2. 請求項1に記載のバランス回路であって、
    前記抑制部は、前記第1電池パック装着部と駆動部との間の第1放電経路に設けられた第1スイッチング素子と、前記第2電池パック装着部と前記駆動部との間の第2放電経路に設けられた第2スイッチング素子と、
    を有する、
    ことを特徴とするバランス回路。
    The balance circuit according to claim 1.
    The suppression portion includes a first switching element provided in a first discharge path between the first battery pack mounting portion and the driving portion, and a second switching element between the second battery pack mounting portion and the driving portion. The second switching element provided in the discharge path and
    Have,
    A balance circuit characterized by that.
  3. 請求項2に記載のバランス回路であって、
    前記第1スイッチング素子と並列に接続され、前記第1電池パック装着部から前記第2電池パック装着部に向かう方向に電流を通すとともに、前記第2電池パック装着部から前記第1電池パック装着部に向かう方向への電流は遮断する第1ダイオードと、
    前記第2スイッチング素子と並列に接続され、前記第2電池パック装着部から前記前記第1電池パック装着部に向かう方向に電流を通すとともに、前記第1電池パック装着部から前記第2電池パック装着部に向かう方向への電流は遮断する第2ダイオードと、
    を有する、
    ことを特徴とするバランス回路。
    The balance circuit according to claim 2.
    It is connected in parallel with the first switching element, and while passing a current in the direction from the first battery pack mounting portion to the second battery pack mounting portion, the first battery pack mounting portion is connected to the second battery pack mounting portion. The first diode that cuts off the current in the direction toward
    It is connected in parallel with the second switching element, conducts current in the direction from the second battery pack mounting portion to the first battery pack mounting portion, and mounts the second battery pack from the first battery pack mounting portion. The second diode that cuts off the current in the direction toward the part,
    Have,
    A balance circuit characterized by that.
  4. 請求項1から3のいずれか一項に記載のバランス回路であって、
    前記複数の電池パック装着部に装着された電圧が大きい方の電池パックと電圧が小さい方の電池パックとの電圧差が電位差閾値以上の場合に前記電池パック間のバランス調整を行わない、ことを特徴とするバランス回路。
    The balance circuit according to any one of claims 1 to 3.
    When the voltage difference between the battery pack with the larger voltage and the battery pack with the smaller voltage mounted on the plurality of battery pack mounting portions is equal to or larger than the potential difference threshold value, the balance between the battery packs is not adjusted. A characteristic balance circuit.
  5. 請求項2から4のいずれか一項に記載のバランス回路と、
    前記第1スイッチング素子及び前記第2スイッチング素子を制御する制御部と、
    前記電池パック装着部に装着された電池パックの電力により駆動する前記駆動部と、
    を備え、
    前記制御部が前記第1スイッチング素子及び前記第2スイッチング素子をオンすると、前記バランス回路は、前記第1電池パック装着部及び前記第2電池パック装着部のそれぞれに装着された電池パックの電位差が小さくなるよう前記第1電池パック装着部と前記第2電池パック装着部の一方側から他方側に前記充電電流が流れるよう構成される、ことを特徴とする作業機。
    The balance circuit according to any one of claims 2 to 4,
    A control unit that controls the first switching element and the second switching element,
    The drive unit driven by the electric power of the battery pack mounted on the battery pack mounting unit,
    Equipped with
    When the control unit turns on the first switching element and the second switching element, the balance circuit has a potential difference between the battery packs mounted on the first battery pack mounting portion and the second battery pack mounting portion. A working machine characterized in that the charging current is configured to flow from one side to the other side of the first battery pack mounting portion and the second battery pack mounting portion so as to be smaller.
  6. 請求項1から4のいずれか一項に記載のバランス回路と、
    前記電池パック装着部に装着された電池パックの電力により駆動する前記駆動部と、
    前記複数の電池パック装着部のそれぞれに装着された電池パックの電位差が小さくなるよう、電圧が大きい方の前記電池パックから電圧が小さい方の前記電池パックへの放電電流を制限して前記電池パック間のバランスを調整するバランス調整回路と、を備え、
    前記並列接続回路は、前記電池パックを並列に接続して前記駆動部に接続する を備えたことを特徴とする作業機。
    The balance circuit according to any one of claims 1 to 4,
    The drive unit driven by the electric power of the battery pack mounted on the battery pack mounting unit,
    The battery pack is limited in discharge current from the battery pack having a large voltage to the battery pack having a small voltage so that the potential difference between the battery packs mounted on each of the plurality of battery pack mounting portions is small. Equipped with a balance adjustment circuit that adjusts the balance between
    The parallel connection circuit is a working machine comprising connecting the battery packs in parallel and connecting them to the drive unit.
  7. 請求項6に記載の作業機であって、
    前記バランス調整回路は、電圧が大きい方の電池パックから電圧が小さい方の電池パックへ充電するための充電回路を有することを特徴とする作業機。
    The working machine according to claim 6.
    The balance adjusting circuit is a working machine having a charging circuit for charging from a battery pack having a higher voltage to a battery pack having a lower voltage.
  8. 請求項7に記載の作業機であって、
    前記電位差に応じて前記充電回路を介して充電するか否かを切替可能に構成したことを特徴とする作業機。
    The working machine according to claim 7.
    A working machine characterized in that it can be switched whether or not to charge via the charging circuit according to the potential difference.
  9. 請求項8に記載の作業機であって、
    前記電位差が所定値以上の場合には、前記充電回路を介して電圧が大きい方の電池パックから電圧が小さい方の電池パックへ充電するよう構成された第1バランス回路を有し、
    前記第1バランス回路は、前記充電回路と、電圧が高い方の電池パックが接続された前記電池パック装着部と前記充電回路との間に設けられた前記第1スイッチング素子又は前記第2スイッチング素子と、を有することを特徴とする作業機。
    The working machine according to claim 8.
    When the potential difference is equal to or greater than a predetermined value, it has a first balance circuit configured to charge the battery pack having a higher voltage to the battery pack having a lower voltage via the charging circuit.
    The first balance circuit is the first switching element or the second switching element provided between the charging circuit, the battery pack mounting portion to which the battery pack having the higher voltage is connected, and the charging circuit. And, a working machine characterized by having.
  10. 請求項8又は9に記載の作業機であって、
    前記電位差が所定値未満の場合には、前記充電回路を介さずに電圧が大きい方の電池パックから電圧が小さい方の電池パックへ充電するよう構成された第2バランス回路を有し、
    前記第2バランス回路は、前記第1スイッチング素子及び前記第2スイッチング素子を有することを特徴とする作業機。
    The working machine according to claim 8 or 9.
    When the potential difference is less than a predetermined value, it has a second balance circuit configured to charge from the battery pack having a higher voltage to the battery pack having a lower voltage without going through the charging circuit.
    The second balance circuit is a working machine including the first switching element and the second switching element.
  11. 請求項10に記載の作業機であって、
    前記抑制部又は前記第1スイッチング素子及び前記第2スイッチング素子のオン及びオフを制御する制御部を備え、
    前記制御部は、電圧が高い方の電池パックから電圧が低い方の電池パックに充電している状態で、前記第1バランス回路から前記第2バランス回路に切り替えるよう構成されていることを特徴とする作業機。
    The working machine according to claim 10.
    A control unit for controlling the on / off of the suppression unit or the first switching element and the second switching element is provided.
    The control unit is characterized in that it is configured to switch from the first balance circuit to the second balance circuit while charging the battery pack having a lower voltage from the battery pack having a higher voltage. Working machine to do.
  12. 請求項6から11のいずれか一項に記載の作業機であって、
    前記抑制部又は前記第1スイッチング素子及び前記第2スイッチング素子のオン及びオフを制御する制御部を備え、
    前記制御部は、前記並列接続回路に所定値以上の電流が流れないよう前記バランス調整回路を制御するよう構成されていることを特徴とする作業機。
    The working machine according to any one of claims 6 to 11.
    A control unit for controlling the on / off of the suppression unit or the first switching element and the second switching element is provided.
    The control unit is a working machine configured to control the balance adjustment circuit so that a current of a predetermined value or more does not flow in the parallel connection circuit.
  13. 請求項6に記載の作業機であって、
    前記バランス調整回路は、前記複数の電池パック装着部のそれぞれに装着された電池パックに電位差がある場合に、電圧が大きい方の電池パックを放電する抵抗部を有する放電回路を備えることを特徴とする作業機。
    The working machine according to claim 6.
    The balance adjusting circuit is characterized by including a discharge circuit having a resistance portion for discharging the battery pack having a larger voltage when the battery packs mounted on the plurality of battery pack mounting portions have a potential difference. Working machine.
  14. 請求項5に記載の作業機であって、
    前記第1スイッチング素子及び前記第2スイッチング素子のオン及びオフを制御する制御部を備え、
    前記制御部は、前記第1スイッチング素子及び前記第2スイッチング素子の少なくとも一方のPWMデューティ比を制御することを特徴とする作業機。
    The working machine according to claim 5.
    A control unit for controlling on / off of the first switching element and the second switching element is provided.
    The control unit is a working machine characterized in that it controls the PWM duty ratio of at least one of the first switching element and the second switching element.
  15. 請求項4から14のいずれか一項に記載の作業機であって、
    前記複数の電池パック装着部に装着されたそれぞれの電池パックの状態を表示する表示部を備え、
    前記表示部は、電池パックがバランス調整中であることを表示するバランス表示部と、前記バランス調整を行わないことを表示する動作禁止表示部と、の少なくとも一方を有することを特徴とする作業機。
    The working machine according to any one of claims 4 to 14.
    A display unit for displaying the status of each battery pack mounted on the plurality of battery pack mounting portions is provided.
    The display unit is characterized by having at least one of a balance display unit that indicates that the battery pack is in the process of balance adjustment and an operation prohibition display unit that indicates that the balance adjustment is not performed. ..
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