(57)【要約】【課題】バッテリーパックに過電流保護回路を内蔵して電動工具の破損を防止するとともに、過電流保護回路の電力消費を節減してバッテリーの過放電を防止する。【解決手段】バッテリーパック11に電流検出回路16とオンオフ制御回路17及びこれらのコントローラ19に加えて電圧検出回路18を内蔵し、バッテリー電圧によりコントローラの動作モードを通常動作モードと休止モードに切換える。バッテリー電圧が所定の基準電圧以上の場合は、過電流が流れるとコントローラがオンオフ制御回路をオフしてモータなどの破損を防止する。バッテリー電圧が基準電圧以上に低下した場合は、コントローラが休止モードとなってオンオフ制御を停止する。消耗したバッテリーパックを放置しても、コントローラが電力を消費せず、バッテリーが過放電して寿命を短縮する虞がない。【選択図】図2
2005192330.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動工具に用いるバッテリーパックであって、バッテリーセルと、バッテリーセルの電流値を測る電流検出回路と、バッテリーセルの電源ラインを入切りするオンオフ制御回路と、電流検出回路による測定電流値に応じてオンオフ制御回路を制御するコントローラと、バッテリーセルの電圧を測る電圧検出回路と、バッテリーセルの電圧と基準値とを比較する手段と、その比較結果に応じてコントローラの動作モードを切換える制御手段を備え、
バッテリーセルの電圧が基準値以下に低下したときにコントローラが休止モードに切換わるように構成した電動工具のバッテリーパック。
【請求項２】
電動工具に用いるバッテリーパックであって、バッテリーセルと、バッテリーセルの電流値を測る電流検出回路と、バッテリーセルの電源ラインを入切りするオンオフ制御回路と、前記電流検出回路による測定電流値に応じてオンオフ制御回路を制御するコントローラと、コントローラの電源を入切りするスイッチを備え、
バッテリーパックの電動工具へ挿入される面に前記スイッチを配置し、バッテリーパックを電動工具へ装着したときに、前記スイッチがオンして前記バッテリーセルからコントローラへ電源が供給されるように構成した電動工具のバッテリーパック。
【請求項３】
電動工具に用いるバッテリーパックであって、バッテリーセルと、バッテリーセルの電流値を測る電流検出回路と、バッテリーセルの電源ラインを入切りするオンオフ制御回路と、前記電流検出回路による測定電流値に応じてオンオフ制御回路を制御するコントローラと、コントローラへ電源を供給するためのコントローラ電源電極を備え、
バッテリーパックの電動工具へ挿入される面に前記コントローラ電源電極を配置し、バッテリーパックを電動工具へ装着したときに、電動工具側の電源分岐接点に前記コントローラ電源電極が接触して前記バッテリーセルからコントローラへ電源が供給されるように構成した電動工具のバッテリーパック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電動工具のバッテリーパックに関するものであり、特に、過電流に対する保護機能を備えた電動工具のバッテリーパックに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
充電可能なバッテリーパックを電源とする電動工具の使用にあたっては、規定値以上の負荷がかかって、モータ及び電源に過電流が流れることがあり、過電流状態が継続すると、モータを焼損したりバッテリーの寿命を短縮したりすることになる。このような事故を防止するための対策をとったバッテリーパックとしては、バッテリーパックにサーマルプロテクタを内蔵したものが知られている（特許文献１、特許文献２）。これらのバッテリーパックは、内部の複数のバッテリーセルの間隙にサーマルプロテクタを配置し、短絡時或いは過負荷時の過電流及び発熱に応じてサーマルプロテクタの可動電極が固定電極から離れてバッテリーセルを電極端子から切離すことにより、バッテリーセルの損傷とモータや駆動回路素子の焼損を防止している。
【特許文献１】特開平11-306938号公報（段落0043乃至0049）
【特許文献２】特開2000-294099号公報（段落0043乃至0051）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
機械的作動機構によって構成されたサーマルプロテクタは、基本的に動作設定値に対する実動作点（電流及び温度）の上下幅及び公差が大きく、雰囲気温度によっても動作点が変動するが、電動工具の保護回路としてサーマルプロテクタを用いる場合は、その動作特性が問題になることがある。即ち、動作点の変動幅が大きいと、雰囲気温度が高い場合に過電流以下の電流で電源が遮断されて作業に支障を来たしたり、雰囲気温度が低い場合は過電流が流れても電源が遮断されるまでに時間がかかって電動工具等のモータを焼損したりする虞がある。
【０００４】
過電流保護動作の高精度化並びに安定化を図るには、サーマルプロテクタのような機械的電流遮断素子に代えて電子回路によって過電流保護回路を構成することが考えられるが、バッテリーパックに過電流保護回路を内蔵する場合は回路自体の消費電力が問題となる。つまり、電動工具からバッテリーパックを取外して保管する場合や、工場から出荷されたバッテリーパックが消費者の手に渡って充電されるまでの間などに過電流保護回路が電力を消費して過放電してしまい、電池性能が低下したり寿命を短縮したりすることになる。
【０００５】
そこで、バッテリーパックにおける過電流保護動作の精度並びに安定性を向上するとともに、電子回路を搭載することによって生じる過放電の虞を解消するために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明は上記課題を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明は、上記目的を達成するために提案するものであり、電動工具に用いるバッテリーパックであって、バッテリーセルと、バッテリーセルの電流値を測る電流検出回路と、バッテリーセルの電源ラインを入切りするオンオフ制御回路と、電流検出回路による測定電流値に応じてオンオフ制御回路を制御するコントローラと、バッテリーセルの電圧を測る電圧検出回路と、バッテリーセルの電圧と基準値とを比較する手段と、その比較結果に応じてコントローラの動作モードを切換える制御手段を備え、バッテリーセルの電圧が基準値以下に低下したときにコントローラが休止モードに切換わるように構成した電動工具のバッテリーパックを提供するものである。
【０００７】
また、電動工具に用いるバッテリーパックであって、バッテリーセルと、バッテリーセルの電流値を測る電流検出回路と、バッテリーセルの電源ラインを入切りするオンオフ制御回路と、前記電流検出回路による測定電流値に応じてオンオフ制御回路を制御するコントローラと、コントローラの電源を入切りするスイッチを備え、バッテリーパックの電動工具へ挿入される面に前記スイッチを配置し、バッテリーパックを電動工具へ装着したときに、前記スイッチがオンして前記バッテリーセルからコントローラへ電源が供給されるように構成した電動工具のバッテリーパックを提供するものである。
【０００８】
また、電動工具に用いるバッテリーパックであって、バッテリーセルと、バッテリーセルの電流値を測る電流検出回路と、バッテリーセルの電源ラインを入切りするオンオフ制御回路と、前記電流検出回路による測定電流値に応じてオンオフ制御回路を制御するコントローラと、コントローラへ電源を供給するためのコントローラ電源電極を備え、バッテリーパックの電動工具へ挿入される面に前記コントローラ電源電極を配置し、バッテリーパックを電動工具へ装着したときに、電動工具側の電源分岐接点に前記コントローラ電源電極が接触して前記バッテリーセルからコントローラへ電源が供給されるように構成した電動工具のバッテリーパックを提供するものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の電動工具のバッテリーパックは、バッテリーパック内に電子回路構成の過電流保護回路を内蔵することにより、高精度の過電流保護が期待できるとともに、バッテリー電圧がある値以下になると過電流保護回路が動作を休止して電力を消費しないように構成し、或いは、電動工具からバッテリーパックを取外すと過電流保護回路への電源が切断されるように構成したので、バッテリーパックを放置した場合などに過電流保護回路が電力を消費することがなく、バッテリーの過放電の虞がない。
【００１０】
また、バッテリーパックに過電流保護回路を内蔵することにより、過電流保護手段を備えていない電動工具においても過電流に伴う事故を防止できるという利点もある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
この発明は、バッテリーパック内に電子回路構成の過電流保護回路を内蔵するとともに、バッテリー電圧がある値以下になると過電流保護回路が動作を休止する制御手段を設けることにより、過電流保護回路の電力消費によりバッテリーが過放電する虞を解消した。
【００１２】
また、電動工具からバッテリーパックを取外すと過電流保護回路への電源が切断されるスイッチを設けることにより、放置したバッテリーが過放電する虞を解消した。
【００１３】
また、電動工具側に電源分岐接点を設け、バッテリーパックを装着したときのみ、過電流保護回路へ電源が供給されるようにして、上記と同様に放置したバッテリーが過放電する虞を解消した。
【実施例１】
【００１４】
以下、この発明の実施の一形態を図に従って詳述する。図1は電動工具の一例として公知の鉄筋結束機1を示し、ハウジング2の後部に捩じりモータ3を内蔵し、前部に針金送りモータ（図示せず）を内蔵している。ハウジング2と一体に成形されているグリップ部4の底面はバッテリーパック11を装着するために開放されていて、バッテリーパック11を下方からグリップ部4の底部へ挿入すると、バッテリーパック11の上面の＋電極端子12と−電極端子13がグリップ部4内の左右一対の板バネ電極5に接触して導通し、バッテリーパック11の側面に設けたロック爪14がグリップ部4内の凹部（図示せず）に係合してバッテリーパック11が固定される。鉄筋結束用の針金を巻いたリール（図示せず）はハウジング2の後へ連結され、針金送り機構によってノーズ6の内周面に沿ってループ状に送出され、針金ループが鉄筋の周囲を取り囲む。そして、ハウジング2の前部に配置した把持機構７により針金ループを掴み、捩じり機構（図示せず）により把持機構全体を回転し、針金ループを捩じり上げて鉄筋を結束する。
【００１５】
図2はバッテリーパック11の回路を示し、直列接続されたバッテリーセル15の＋電源ラインに電流検出回路16とオンオフ制御回路17を直列に挿入し、＋電極端子12と−電極端子13の間に電圧検出回路18を挿入している。コントローラ19は、バッテリーセル15の電圧と基準電圧（後述する切換設定値）とを比較する手段（図示せず）と、その比較結果に応じてコントローラ自体の動作モードを切換える制御手段（図示せず）とを含んでおり、電流検出回路16から入力される電流値に応じてオンオフ制御回路17を制御するとともに、電圧検出回路18から入力される電圧値に応じてコントローラ19自体の動作モードが切換わる。
【００１６】
即ち、コントローラ19は、バッテリーセル15の電圧に応じて通常動作モードと休止モードとに切換わり、バッテリーセル15の電圧が切換設定値（例えば、満充電時の電圧の85%或いは80%など）以上の場合はコントローラ19が通常動作モードで動作し、通常動作モード時において鉄筋結束機1に過負荷がかかって過電流が流れたときは、電流検出回路16の出力に基づきオンオフ制御回路17をOFFに切換えてバッテリーセル15の＋電源ラインを遮断する。
【００１７】
また、コントローラ19は、バッテリーセル15の電圧が切換設定値未満に低下したときに、電力を殆ど消費しない休止モードに移り、オンオフ制御回路17の制御を行わない。この場合、鉄筋結束機1に大負荷がかかって捩じりモータ3が停止したとしても、バッテリーセル15の残容量減少及び電圧が低下していることから、捩じりモータ3を焼損するような過電流は流れず、鉄筋結束機1のトリガーレバーをオフするまでの短時間の間に故障が発生する虞はない。
【００１８】
尚、上述した実施例においては、バッテリーセルの電圧と基準値とを比較する手段と、その比較結果に応じてコントローラの動作モードを切換える制御手段とを、コントローラ19に含む構成としたが、両手段をコントローラ19とは別体として設けた構成としてもよいことは言及するまでもない。
【実施例２】
【００１９】
図3はバッテリーパック21を示し、図4はその回路図である。バッテリーパック21の樹脂製ケース22は下部のバッテリーセル収容部23とその上部の角柱部24が一体に成形されていて、角柱部24が図1に示す電動結束機1のグリップ部4へ挿入され、バッテリーセル収容部23の上面がグリップ部4の底面に接した状態でグリップ部4へ装着される。バッテリーセル収容部23には複数のバッテリーセル25を直列接続して収容し、バッテリーセル25の後方（図3において右）には図4中の電流検出回路26とオンオフ制御回路27とコントローラ28を搭載した制御回路基板29が配置されている。
【００２０】
角柱部24の上面の前部（図3において左）には左右一対の＋電極端子30と−電極端子31とが配置されており、図3において手前の−電極端子31の奥（紙面の裏側）に＋電極端子30が位置している。＋電極端子30と−電極端子31の後方には常開型のマイクロスイッチ32が配置されており、マイクロスイッチ32のボタン33はケース22の孔を通じて上方へ突出している。図4に示すように、マイクロスイッチ32は、−電源ラインとコントローラ28の−電源端子との間に介装されていて、マイクロスイッチ32がオフのときはコントローラ28へ電源が供給されず、コントローラ28は停止している。
【００２１】
図5は鉄筋結束機1のグリップ部4にバッテリーパック21を装着した状態を示し、グリップ部4内に形成されている壁部4aにマイクロスイッチ32のボタン33が当たって押し込まれ、マイクロスイッチ32はオンしている。これにより、バッテリーセル25からコントローラ28へ電源が供給され、コントローラ28は電流検出回路26の出力に応じてオンオフ制御回路27を制御し、過電流が流れたときはオンオフ制御回路27をオフして鉄筋結束機1のモータ及びバッテリーパック21のバッテリーセル25を過電流から保護する。一方、鉄筋結束機1からバッテリーパック21を取外せば、マイクロスイッチ32がオフしてコントローラ28が停止し、一切電力を消費することがなく、バッテリーパック21の未使用時に過放電することがない。
【実施例３】
【００２２】
図6はバッテリーパック41を示し、図7はその回路図である。図6のバッテリーパック41は、図3のバッテリーパック21と同様に、ケース22の上部を構成する角柱部24の上面前部（図において左）に左右一対の＋電極端子30と−電極端子31とが配置されており、図において手前の−電極端子31の奥に＋電極端子30が位置している。＋電極端子30と−電極端子31の後方にはコントローラ電源電極42が配置されており、図7に示すようにコントローラ電源電極42はコントローラ28の−電源端子へ接続されており、バッテリーパック41を電動工具へ装着しない状態では、コントローラ28へ電源が供給されず、コントローラ28は停止している。
【００２３】
図8は鉄筋結束機1のグリップ部4にバッテリーパック41を装着した状態を示し、グリップ部4内の−側板バネ電極5にバスバー5aを一体成形するか或いは結合し、バスバー5aの先端部がバッテリーパック41のコントローラ電源電極42に弾接するように構成している。これにより、鉄筋結束機1にバッテリーパック41を装着したときにバスバー5aを通じてバッテリーセル25とコントローラ28が導通し、コントローラ28へ電源が供給され、コントローラ28は電流検出回路26の出力に応じてオンオフ制御回路27を制御し、過電流が流れたときはオンオフ制御回路27をオフして鉄筋結束機1のモータ及びバッテリーパック41のバッテリーセル25を過電流から保護する。一方、鉄筋結束機1からバッテリーパック41を取外せば、バッテリーパック41のコントローラ電源電極42はオープンとなってコントローラ28が停止し、実施例２と同様にコントローラ28は一切電力を消費することがなく、バッテリーパック41の未使用時に過放電することがない。
【００２４】
尚、この発明は上記の実施形態に限定するものではなく、この発明の技術的範囲内において種々の改変が可能であり、この発明がそれらの改変されたものに及ぶことは当然である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】鉄筋結束機の一部切欠側面図。
【図２】本発明のバッテリーパックの回路図。
【図３】本発明のバッテリーパックの側面断面図。
【図４】図3のバッテリーパックの回路図。
【図５】図3のバッテリーパックを鉄筋結束機に装着した状態の側面図。
【図６】本発明のバッテリーパックの側面断面図。
【図７】図6のバッテリーパックの回路図。
【図８】図6のバッテリーパックを鉄筋結束機に装着した状態の側面図。
【符号の説明】
【００２６】
1      鉄筋結束機
2      ハウジング
4      グリップ部
4a     壁部
5      板バネ電極
5a     バスバー
11     バッテリーパック
12     ＋電極端子
13     −電極端子
15     バッテリーセル
16     電流検出回路
17     オンオフ制御回路
18     電圧検出回路
19     コントローラ
21     バッテリーパック
25     バッテリーセル
26     電流検出回路
27     オンオフ制御回路
28     コントローラ
30     ＋電極端子
31     −電極端子
32     マイクロスイッチ
33     ボタン
41     バッテリーパック
42     コントローラ電源電極
【図１】
2005192330.tif 000003
【図２】
2005192330.tif 000004
【図３】
2005192330.tif 000005
【図４】
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【図５】
2005192330.tif 000007
【図６】
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【図７】
2005192330.tif 000009
【図８】
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