(57)【要約】【課題】一定の負荷条件下におけるバッテリ電圧からバッテリの残存容量を求められるようにして、バッテリの残存容量の検出精度を向上させる。【解決手段】本発明に係る電動工具は、モータの回転力により先端工具を駆動させる電動工具本体と、その電動工具本体に連結される電池パックに収納されており、モータに電力を供給するためのバッテリとを備える電動工具であって、バッテリ電圧を検出する電圧検出手段（Ｓ１０２）と、モータが動作しているときのバッテリ電流が所定値以下であるか否かを判定する電流値判定手段（Ｓ１０３）と、バッテリ電流が所定値以下のときに、バッテリ電圧に基づいてそのバッテリの残存容量を求める残存容量算出手段（Ｓ１０４）とを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータの回転力により先端工具を駆動させる電動工具本体と、その電動工具本体に連結される電池パックに収納されており、前記モータに電力を供給するためのバッテリとを備える電動工具であって、
前記バッテリ電圧を検出する電圧検出手段と、
前記モータが動作しているときの前記バッテリ電流が所定値以下であるか否かを判定する電流値判定手段と、
前記バッテリ電流が所定値以下のときの前記バッテリ電圧に基づいてそのバッテリの残存容量を求める残存容量算出手段と、
を有することを特徴とする電動工具。
【請求項２】
請求項１に記載された電動工具であって、
モータの起動後、先端工具が外力を受けずに駆動しているときのバッテリ電流値を所定値とすることを特徴とする電動工具。
【請求項３】
請求項１又は請求項２のいずれかに記載された電動工具であって、
電流値判定手段は、モータに印加されるバッテリ電圧と、そのモータの回転数とから前記バッテリ電流を推定し、その推定した電流値が所定値以下であるか否かを判定することを特徴とする電動工具。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載された電動工具であって、
バッテリ電圧とモータの回転数とから前記バッテリ電流を推定する電流推定部からの出力と、前記バッテリ電流を検出する電流検出部からの出力とのいずれかを選択する選択手段を備えていることを特徴とする電動工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータの回転力により先端工具を駆動させる電動工具本体と、その電動工具本体に連結される電池パックに収納されており、前記モータに電力を供給するためのバッテリとを備える電動工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
上記した電動工具としては、例えば、特許文献１に記載のものが知られている。
特許文献１に記載の電動工具は、モータをバッテリ電源で駆動させ、そのモータにより先端工具を回転させてボルトやナットの締付けを行なうインパクトレンチである。
前記電動工具では、バッテリの残存容量が少ない状態でボルト等の締付けを行なうことにより発生する締付け不良を防止するため、前記バッテリ電圧を常に基準電位と比較している。そして、前記バッテリ電圧が基準電位よりも低下したときに、バッテリの残存容量低下と判定して警報を発生させる。これにより、電動工具の使用者は、バッテリの残存容量低下を知ることができる。この結果、ボルト等の締付け途中でモータの回転トルクが急低下して締付け不良が発生するような不具合を回避できる。
【０００３】
【特許文献１】特開平４−３２２２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記した電動工具では、バッテリ電圧を常に基準電位と比較する構成である。このため、モータの負荷電流の急増によりバッテリ電圧が大幅に低下した場合でも、そのバッテリ電圧と前記基準電位との比較が行なわれる。したがって、バッテリの交換が必要なほど、そのバッテリの残存容量が減少していない場合であっても、モータの負荷電流の急増によりバッテリ電圧が基準電位より低下して、バッテリの残存容量低下の警報が発せられる場合がある。
【０００５】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、本発明が解決しようとする課題は、一定の負荷条件下におけるバッテリ電圧からバッテリの残存容量を求められるようにして、前記バッテリの残存容量の検出精度を向上させることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記した課題は、各請求項の発明によって解決される。
請求項１の発明は、モータの回転力により先端工具を駆動させる電動工具本体と、その電動工具本体に連結される電池パックに収納されており、前記モータに電力を供給するためのバッテリとを備える電動工具であって、前記バッテリ電圧を検出する電圧検出手段と、前記モータが動作しているときの前記バッテリ電流が所定値以下であるか否かを判定する電流値判定手段と、前記バッテリ電流が所定値以下のときの前記バッテリ電圧に基づいてそのバッテリの残存容量を求める残存容量算出手段とを有することを特徴とする。
【０００７】
本発明によると、バッテリ電流が所定値以下のときのバッテリ電圧に基づいてそのバッテリの残存容量を算出する。即ち、ほぼ一定の負荷条件下におけるバッテリ電圧からバッテリの残存容量を求められるようになる。このため、例えば、負荷電流の急増によってバッテリ電圧が大幅に低下した場合等は、その低下したバッテリ電圧がバッテリの残存容量の算出に使用されることがない。したがって、バッテリの残存容量が実際よりも少なく算出されるような不具合がなく、バッテリの残存容量の検出精度が向上する。
【０００８】
請求項２の発明によると、モータの起動後、先端工具が外力を受けずに駆動しているときのバッテリ電流値を所定値とすることを特徴とする。即ち、モータがほぼ無負荷の状態で回転しているときのバッテリ電流（モータの起動時を除く）を所定値とする。このため、電圧降下が小さい状態でバッテリ電圧を検出でき、その電圧に基づいてバッテリの残存容量を算出できるようになる。さらに、電動工具のトリガ形式のスイッチレバーを引き操作することで容易に先端工具の無負荷駆動状態を作り出すことができるため、電動工具を使用する度にバッテリの残存容量をチェックできるようになる。
請求項３の発明によると、電流値判定手段は、モータに印加されるバッテリ電圧と、そのモータの回転数とから前記バッテリ電流を推定し、その推定した電流値が所定値以下であるか否かを判定することを特徴とする。
このため、バッテリ電流検出手段を有しない電動工具においてもバッテリの残存容量を算出できるようになる。
【０００９】
請求項４の発明によると、バッテリ電圧とモータの回転数とから前記バッテリ電流を推定する電流推定部からの出力と、前記バッテリ電流を検出する電流検出部からの出力とのいずれかを選択する選択手段を備えていることを特徴とする。
このため、モータの回転数測定部を有し、バッテリ電流検出部を有しない電動工具、あるいはバッテリ電流検出部を有し、モータの回転数測定部を有しない電動工具のいずれであっても、選択手段の働きによりバッテリの残存容量の算出を行なえるようになる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によると、一定の負荷条件下におけるバッテリ電圧からバッテリの残存容量を求められるようになり、前記バッテリの残存容量の検出精度が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
（実施形態１）
以下、図１から図３に基づいて、本発明の実施形態１に係る電動工具の説明を行なう。本実施形態は、バッテリ式の電動工具におけるバッテリの残存容量の検出に関するものである。ここで、図１はバッテリの残存容量を検出する手順を表すフローチャートであり、図２は電動工具の構成を表す配線ブロック図である。図３はバッテリの放電容量とバッテリ電圧との関係を表す模式図である。
【００１２】
＜電動工具１０の概要について＞
電動工具１０は、図２の配線ブロック図に示すように、電動工具本体２０と、その電動工具本体２０に連結される電池パック３０とから構成されている。
電動工具本体２０は、モータ２２の回転力で先端工具（図示省略）を回転させて、ボルトやナットの締付けを行なう工具本体部分である。電動工具本体２０には、工具使用者が把持する握り部分が形成されており、その握り部分の基端部に前記モータ２２を動作させるトリガ形式のスイッチレバー（図示省略）が設けられている。そして、工具使用者が前記スイッチレバーを引くことで、モータ２２が動作し、前記先端工具が回転するようになる。
電動工具本体２０は、前記握り部分の突出端の位置に電池パック３０が連結されるように構成されている。そして、電池パック３０が電動工具本体２０に連結された状態で、図２に示すように、その電池パック３０内のバッテリ３３がコネクタＣＮにより、電動工具本体２０の電気回路２０ｅに接続される。
【００１３】
＜電動工具１０の電気回路２０ｅについて＞
電動工具１０の電気回路２０ｅは、バッテリ３３のプラス端子に接続されるプラスラインＰと、バッテリ３３のマイナス端子に接続されるアースラインＥとを備えており、プラスラインＰとアースラインＥとの間にバッテリ電圧検出部２１が接続されている。さらに、プラスラインＰとアースラインＥとの間には、前記スイッチレバーの操作に基づいてモータ２２を動作させるモータ駆動部２２ｐと、バッテリ残存容量算出部２３と、バッテリ残存容量表示部２４とが並列に接続されている。また、電気回路２０ｅのプラスラインＰには、そのプラスラインＰを流れる電流、即ち、バッテリ電流を検出するバッテリ電流検出部２５が接続されている。
バッテリ電圧検出部２１の電圧信号とバッテリ電流検出部２５の電流信号とはバッテリ残存容量算出部２３に入力される。バッテリ残存容量算出部２３は、後記するように、バッテリ電流が所定値以下のときのバッテリ電圧に基づいてバッテリ３３の残存容量を算出するマイコンであり、その残存容量信号を出力可能に構成されている。
バッテリ残存容量算出部２３の残存容量信号はバッテリ残存容量表示部２４に入力される。そして、バッテリ残存容量表示部２４においてバッテリ３３の残存容量が表示される。
【００１４】
＜バッテリ３３の残存容量の算出方法について＞
次に、図１に示すフローチャートに基づいてバッテリ３３の残存容量の算出方法について説明する。ここで、図１のフローチャートに基づく処理は、バッテリ残存容量算出部２３のメモリに格納されているプログラムに従って実行される。
先ず、工具使用者がスイッチレバーを引くことで、モータ２２が動作すると（ステップＳ１０１  ＹＥＳ）、バッテリ電圧検出部２１によりバッテリ電圧が検出される。また、バッテリ電流検出部２５によりバッテリ電流が検出される（ステップＳ１０２）。そして、バッテリ電流が所定値を超えている場合（ステップＳ１０３  ＮＯ）には、処理はステップＳ１０２に戻り、再び、バッテリ電圧検出部２１、バッテリ電流検出部２５により、バッテリ電圧とバッテリ電流とが検出される。
【００１５】
ここで、ステップＳ１０３におけるバッテリ電流の判定基準となる所定値は、先端工具が外力を受けずに空転しているときのバッテリ電流の値であり、モータ２２の起動時の電流値は除かれている。即ち、電動工具１０の無負荷時におけるバッテリ電流がステップＳ１０３における所定値であり、予めバッテリ残存容量算出部２３のメモリに記憶されている。
このため、電動工具１０のスイッチレバーを引き操作して先端工具を空転させると、数秒程度経過した段階で、バッテリ電流が所定値以下になる（ステップＳ１０３  ＹＥＳ）。そして、バッテリ電流が所定値以下になったタイミングで、バッテリ残存容量算出部２３がその時のバッテリ電圧に基づいてバッテリ３３の残存容量の算出を行なう（ステップＳ１０４）。
【００１６】
バッテリ３３の残存容量の算出は、バッテリ残存容量算出部２３のメモリに記憶されている電圧／放電容量の特性（図３参照）に基づいて行なわれる。即ち、図３の電圧／放電容量の特性は、バッテリ電流が所定値のときのバッテリ電圧と放電容量との関係を表している。例えば、バッテリ電圧がＶ１の時には、放電容量はＷ１である。バッテリ３３の全体容量をＷＴとすると、残存容量ＷＺは、ＷＺ＝全体容量ＷＴ−放電容量Ｗ１で求められる。
そして、バッテリ残存容量算出部２３でバッテリ３３の残存容量ＷＺが算出されると、残存容量ＷＺのデータがバッテリ残存容量表示部２４に送られて、バッテリ３３の残存容量ＷＺが表示される（ステップＳ１０５）。ここで、残存容量ＷＺの表示は、次に算出される残存容量ＷＺが表示されるまで保持される。
即ち、上記したバッテリ電圧検出部２１が本発明の電圧検出手段に相当し、バッテリ残存容量算出部２３におけるステップＳ１０３の処理が電流値判定手段に相当する。また、バッテリ残存容量算出部２３が残存容量算出手段に相当する。
【００１７】
＜本実施形態に係る電動工具１０の長所について＞
本実施形態に係る電動工具１０によると、バッテリ電流が所定値以下のときのバッテリ電圧に基づいてそのバッテリ３３の残存容量ＷＺを算出する。即ち、ほぼ一定の負荷条件下におけるバッテリ電圧からバッテリ３３の残存容量ＷＺを求められるようになる。このため、例えば、負荷電流の急増によってバッテリ電圧が大幅に低下した場合等は、その低下したバッテリ電圧がバッテリ３３の残存容量ＷＺの算出に使用されることがない。したがって、バッテリ３３の残存容量ＷＺが実際よりも少なく算出されるような不具合がなく、バッテリ３３の残存容量ＷＺの検出精度が向上する。
また、モータ２２がほぼ無負荷の状態で回転しているときのバッテリ電流（モータの起動時を除く）を所定値とする。このため、電圧降下が小さい状態でバッテリ電圧を検出でき、その電圧に基づいてバッテリ３３の残存容量ＷＺを算出できるようになる。さらに、電動工具１０のスイッチレバーを引き操作することで容易に先端工具の空転状態を作り出すことができるため、電動工具１０を使用する度にバッテリ３３の残存容量ＷＺをチェックできるようになる。また、電動工具１０の動作スイッチ（スイッチレバー）を操作することでバッテリ３３の残存容量ＷＺの検出を実行できるため、バッテリ残存容量検出用に専用のスイッチを設ける必要がなくなり、コスト低減を図ることができる。
【００１８】
（実施形態２）
以下、図４から図６に基づいて、本発明の実施形態２に係る電動工具の説明を行なう。本実施形態は、実施形態１の電動工具１０におけるバッテリ電流検出部２５を変更したものであり、その他の構成は実施形態１の電動工具１０と同様である。このため、実施形態１の電動工具１０と同じ部材については同一番号を付して説明を省略する。
即ち、本実施形態に係る電動工具５０では、バッテリ電流を直接的に検出せずに、バッテリ電圧とモータ２２の回転数とから推定している。図６は、バッテリ電圧とモータ２２の回転数とからバッテリ電流を推定する際に使用されるグラフであり、そのデータがバッテリ残存容量算出部２３のメモリに記憶されている。例えば、バッテリ電圧が12Ｖでモータ２２の回転数が14000ｒｐｍの場合、バッテリ電流は約1Ａと推定される。また、バッテリ電圧が12Ｖでモータ２２の回転数が12000ｒｐｍの場合、バッテリ電流は約15Ａと推定される。同様に、バッテリ電圧が14Ｖでモータ２２の回転数が12000ｒｐｍの場合、バッテリ電流は35Ａと推定される。
このため、本実施形態に係る電動工具５０では、図４に示すように、モータ２２の動作後（ステップＳ１０１  ＹＥＳ）、バッテリ電圧検出部２１でバッテリ電圧が検出されるとともに、モータ回転数検出部５２でモータ２２の回転数が検出される（ステップＳ２０２）。そして、バッテリ電圧とモータ２２の回転数とから図６のグラフのデータに基づいてバッテリ電流が推定される（図４  ステップＳ２０３）。そして、推定されたバッテリ電流値がステップＳ１０３で所定値と比較される。なお、ステップＳ１０３より後の処理は、実施形態１の場合と同様である。
このように、バッテリ電流検出部２５を有しない本実施形態に係る電動工具５０においてもバッテリ３３の残存容量ＷＺを算出できるようになる。
【００１９】
（実施形態３）
以下、図７、図８に基づいて、本発明の実施形態３に係る電動工具の説明を行なう。本実施形態に係る電動工具６０では、電池パック６２内にバッテリ残存容量算出部２３を構成するマイコンが収納されている。また、電動工具本体６５には、バッテリ電流検出部２５を備える電気回路、あるいはバッテリ電流検出部２５の代わりにモータ回転数検出部５２を備える電気回路が設けられている。なお、実施形態１等の電動工具１０と同じ部材については同一番号を付して説明を省略する。
図８に示すように、電池パック６２が電動工具本体６５に連結されると、電源コネクタＣＮによりバッテリ３３のプラス端子、マイナス端子が電気回路の電源ラインＰ、Ｅに接続される。さらに、電池パック６２と電動工具本体６５との連結により、信号コネクタＳＧが連結される。これにより、バッテリ残存容量算出部２３はバッテリ電圧検出部２１、バッテリ残存容量表示部２４に接続されるとともに、バッテリ電流検出部２５、あるいはモータ回転数検出部５２に接続される。
【００２０】
本実施形態に係る電動工具６０では、図７に示すように、モータ２２の動作後に（ステップＳ１０１  ＹＥＳ）、バッテリ電圧が検出されると（ステップＳ１０２）、バッテリ電流検出部２５の有無が判定される（ステップＳ３０３）。そして、バッテリ電流検出部２５が存在する場合には（ステップＳ３０３  ＹＥＳ）、バッテリ電流検出部２５によりバッテリ電流が検出される。また、バッテリ電流検出部２５が存在しない場合には（ステップＳ３０３  ＮＯ）、モータ回転数検出部５２でモータ２２の回転数が検出される（ステップＳ３０５）。そして、モータ２２の回転数とバッテリ電圧とから図６のグラフのデータに基づいてバッテリ電流が推定される（ステップＳ３０６）。そして、検出されたバッテリ電流値、あるいは推定されたバッテリ電流値がステップＳ１０３で所定値と比較される。なお、ステップＳ１０３より後の処理は、実施形態１の場合と同様である。
このように、本実施形態に係る電池パック６２を使用することで、バッテリ電流検出部２５を有する電動工具本体６５、あるいはモータ回転数検出部５２を有する電動工具本体６５のいずれにおいてもバッテリ３３の残存容量を算出できるようになる。
即ち、バッテリ残存容量算出部２３、及びステップＳ３０３の処理が本発明の選択手段に相当する。
【００２１】
＜変更例＞
ここで、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更が可能である。例えば、第１、第２実施形態では、バッテリ残存容量算出部２３、バッテリ残存容量表示部２４、バッテリ電圧検出部２１、及びバッテリ電流検出部２５を電動工具本体２０側に設ける例を示したが、これらを電池パック３０側に設けることも可能である。
また、本実施形態では、バッテリの残存容量を表示部２４に表示のみする例を示したが、バッテリの残存容量が設定値よりも低下した場合には、表示部２４の表示と合わせて音声による警報を発するようにすることも可能である。
また、次に算出したバッテリの残存容量を表示するまで、前回のバッテリの残存容量表示を保持する例を示したが、バッテリの残存容量の表示期間は適宜変更可能である。例えば、モータ２２の起動から一定期間残存容量の表示を行なうことも可能であるし、モータ２２の停止か一定期間残存容量の表示を行なうことも可能である。
また、第１〜第３実施形態では回転工具に本発明を適用する例を示したが、打撃工具等に本発明を適用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施形態１に係る電動工具において、バッテリの残存容量を検出する手順を表すフローチャートである。
【図２】本発明の実施形態１に係る電動工具の構成を表す配線ブロック図である。
【図３】バッテリの放電容量とバッテリ電圧との関係を表す模式図である。
【図４】本発明の実施形態２に係る電動工具において、バッテリの残存容量を検出する手順を表すフローチャートである。
【図５】本発明の実施形態２に係る電動工具の構成を表す配線ブロック図である。
【図６】バッテリ電圧とモータの回転数とからバッテリ電流を推定する際に使用されるグラフである。
【図７】本発明の実施形態３に係る電動工具において、バッテリの残存容量を検出する手順を表すフローチャートである。
【図８】本発明の実施形態３に係る電動工具の構成を表す配線ブロック図である。
【符号の説明】
【００２３】
２０      電動工具本体
２１      バッテリ電圧検出部（電圧検出手段  図１ステップＳ１０２）
２２      モータ
２３      バッテリ残存容量算出部（電流値判定手段、残存容量算出手段、電流推定部、選択手段）
図１ステップＳ１０３  電流値判定手段
図１ステップＳ１０４  残存容量算出手段
図７ステップＳ３０６  電流推定部
図７ステップＳ３０３  選択手段
２４      残存容量表示部
２５      バッテリ電流検出部
３０      電池パック
３３      バッテリ
【図１】
2007319963.tif 000003
【図２】
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【図３】
2007319963.tif 000005
【図４】
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【図５】
2007319963.tif 000007
【図６】
2007319963.tif 000008
【図７】
2007319963.tif 000009
【図８】
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