(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源スイッチを有し、着脱可能な電池パックを電源として駆動されるコードレスツールと、入力された交流を直流に変換して出力し、充電される電池パックが挿入される電池パック挿入口を有する直流電源装置本体と、電池パックのツール挿入部と同一形状の挿入部を介してコードレスツールに着脱可能で、直流電源装置本体の出力が供給されてコードレスツールの電源となるアダプタとを備え、電池パックを充電するかまたはアダプタを介してコードレスツールに直流電力を供給するかを選択的に行うようにした充電機能付き直流電源装置であって、
種々の駆動電圧のコードレスツールに対応する出力電圧及び電池電圧の異なる電池パックを充電する所定の充電電流を出力可能な電源能力を有するスイッチング電源と、スイッチング電源の出力電圧及び出力電流を所定値に制御する電源出力制御手段と、コードレスツールへの電源供給と電池パックへの充電を切り換える電源出力切り換え手段と、電池パックの状態を検出する電池状態検出手段と、前記電源スイッチのオン、電源出力制御手段の出力電圧の設定、電源出力の状態を検出する電源出力検出手段と、電源出力検出手段の出力に基づいて、コードレスツールの定格電圧に対応する駆動電圧を前記スイッチング電源が出力するために、電源出力制御手段にコードレスツールの定格電圧に対応する駆動電圧に制御する信号を出力するマイコンを備えたことを特徴とする充電機能付き直流電源装置。
【請求項２】
前記アダプタにコードレスツールの定格電圧に対応する出力電圧設定手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の充電機能付き直流電源装置。
【請求項３】
前記出力電圧設定手段の設定電圧を検出する出力電圧設定検出手段を前記電源出力検出手段に設け、出力電圧設定検出手段の出力に基づいて、コードレスツールの定格電圧に対応する駆動電圧を前記スイッチング電源が出力するようにしたことを特徴とする請求項２記載の充電機能付き直流電源装置。
【請求項４】
電源スイッチを有し、着脱可能な電池パックを電源として駆動されるコードレスツールと、入力された交流を直流に変換して出力し、充電される電池パックが挿入される電池パック挿入口を有する直流電源装置本体と、電池パックのツール挿入部と同一形状の挿入部を介してコードレスツールに着脱可能で、直流電源装置本体の出力が供給されてコードレスツールの電源となるアダプタとを備え、電池パックを充電するかまたはアダプタを介してコードレスツールに直流電力を供給するかを選択的に行うようにした充電機能付き直流電源装置であって、
種々の駆動電圧のコードレスツールに対応する出力電圧及び電池電圧の異なる電池パックを充電する所定の充電電流を出力可能な電源能力を有するスイッチング電源と、スイッチング電源の出力電圧及び出力電流を所定値に制御する電源出力制御手段と、コードレスツールへの電源供給と電池パックへの充電を切り換える電源出力切り換え手段と、電池パックの状態を検出する電池状態検出手段と、前記電源スイッチのオン、電源出力制御手段の出力電圧の設定、電源出力の状態を検出する電源出力検出手段と、前記電池状態検出手段の検出出力に基づいて電池パックが電源装置本体に挿入されているか否か、電池パック温度が高温か否か、電池パックが満充電か否かを判別し、電池パックの電圧に応じて所定の充電電流を供給するための出力信号を電源出力制御手段に出力し、電池パックが充電可能と判別した時には充電許可信号を電源出力切り換え手段に出力するマイコンを備えたことを特徴とする充電機能付き直流電源装置。
【請求項５】
前記電池状態検出手段は電池パックの電池電圧を検出する電池電圧検出手段と、電池パックの電池温度を検出する電池温度検出手段とを備えたことを特徴とする請求項４記載の充電機能付き直流電源装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、着脱可能な電池パックを電源とするコードレス電動工具等のコードレスツールに着脱可能なアダプタを備えたケーブルを介して直流電圧を供給すると共に電池パックを充電する充電機能付き直流電源装置に関するものである。以下説明の便宜上コードレスツールをコードレス電動工具(以下単に電動工具という)に特定して説明する。
【０００２】
【従来の技術】
電動工具は電源ケーブルによる作業上の制約は無く、どのような場所においても作業できるというメリットを有しているが、電池パックの容量が低下すると電池パックを充電するか別の充電済み電池パックと交換しなければならないという問題があった。そこで、作業場所と交流電源設置場所が近く作業中の移動が少ない場合には交流を直流に変換する直流電源装置を用い、作業場所と交流電源設置場所が遠く作業中の移動が多い場合には電池パックを用い、作業状況に合わせて電動工具の電源として電池パックと直流電源を併用していた。
【０００３】
しかし、作業場所に充電器と直流電源を持ち込まなければ効率のよい作業ができないという問題がある。この問題を解決するため、特開２０００−１８４６１４号において、電動工具の動作を検出し、電動工具の動作時は充電をしないで直流電源を供給し、電動工具の動作が停止している時は電池パックを充電する充電機能付き直流電源装置を提案した。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特開２０００−１８４６１４号は、電池パック及び電動工具において夫々一つの定格電圧しか想定していなかった。
【０００５】
近年、電動工具はその種々の用途に応じて種々の電池電圧の異なる電動工具が開発されてきているので、これら種々の電動工具を一つの充電機能付き電源装置で駆動できるように、種々の電動工具の定格電圧に対応した所定の駆動電圧を出力できると共に電池電圧の異なる種々の電池パックを充電可能なマルチな充電機能付き電源装置が望まれている。
【０００６】
本発明の目的は、上記した従来技術の欠点をなくし、種々の電動工具の定格電圧に対応した所定の駆動電圧を出力できると共に電池電圧の異なる電池パックが充電可能なマルチな充電機能付き直流電源装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記した目的は、種々の駆動電圧の電動工具に対応した出力電圧及び電池電圧が異なる電池パックを所定の充電電流で充電するための出力電流を制御する電源出力制御手段によりスイッチング電源の出力電圧及び出力電流を制御することにより達成される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下本発明を一実施形態を示した図面を参照して説明する。図１は本発明充電機能付き直流電源装置の一実施形態を示す斜視図である。
【０００９】
１はＡＣコード組、２は充電機能付き直流電源装置本体(以下単に電源装置本体という)、３はアダプタ組であり一端に電動工具４に接続するアダプタプラグ、他端に電源装置本体２に接続する出力ケーブルとを有する。アダプタプラグは、上部が電池パック５の挿入部と同じ形状をしており、電池パック５と同様に電動工具４に着脱可能となっている。
【００１０】
図２は充電機能付き直流電源装置の一実施形態を示すブロック図である。ＡＣコード組１はＡＣ１００Ｖの商用交流電源に接続される。アダプタ組３は複数の電動工具４に対し、各々の定格電圧に対応する電圧を出力させるための出力電圧設定手段３ａを備えている。電動工具４はＤＣモータ４ａ及び直列に接続された電源スイッチ４ｂを内蔵し、電源スイッチ４ｂがオンされた時、アダプタ組３を介して、電源装置本体２から電源が供給される。電動工具４に装着可能な電池パック５は、充電可能な蓄電池５ａ及び蓄電池５ａの近傍または接触されて取り付けられる温度素子５ｂ（例えばサーミスタ等）から構成される。
【００１１】
１０は種々の駆動電圧の電動工具４に対応する所定の駆動電圧及び電池電圧が異なる種々の電池パック５を充電可能な如く所定の充電電流を出力可能なスイッチング電源で、第一整流平滑回路１１、高周波トランス１２、第二整流平滑回路１３、スイッチング素子１４、スイッチング制御回路１５から構成され、スイッチング制御回路１５はスイッチング素子１４の駆動パルス幅を変えて第二整流平滑回路１３の出力電圧及び出力電流を調整する。
【００１２】
電源出力制御手段２０は、電源スイッチ４ｂのオン時に電動工具４の駆動電圧を制御し、電源スイッチ４ｂのオフ時で電池パック５が充電可能な場合に充電電流を制御する電圧・電流制御回路２１、駆動電圧及び充電電流の値を設定する電圧・電流設定手段２２から構成される。電動工具４が駆動している時は、電圧検出手段４２の信号に基づきスイッチング制御回路１５に帰還をかけスイッチング素子１４のスイッチングデューティを制御し、同時に出力電流検出回路４１からの信号に基づきアダプタ組３のケーブルにおける電圧降下分を補正する機能を有する。また電源スイッチ４ｂのオフ時で電池パック５が充電可能な場合は、出力電流検出回路４１からの信号に基づきスイッチング制御回路１５に帰還をかけ、スイッチング素子１４のスイッチングデューティを制御し、電池パック５への充電電流を電池状態検出手段５０の出力に基づいて制御する。
【００１３】
電源出力切り換え手段３０は、電源スイッチ４ｂのオン時に電源出力を電動工具４に供給可能にする電源出力スイッチ回路３１、電動工具４の未使用時に電池パック５への充電を可能にする充電出力スイッチ回路３２から構成される。
【００１４】
電源出力検出手段４０は、電源スイッチ４ｂのオン時に電動工具４に供給される電流または電源スイッチ４ｂのオフ時に電池パック５に供給される充電電流を検出する出力電流検出回路４１、第二整流平滑回路１３の出力電圧を検出する電圧検出回路４２、電源スイッチ４ｂがオンされたことを検出し、その瞬間に充電不許可信号及び電動工具４への電源供給を許可する信号を出力するトリガ検出回路４３、アダプタ組３の出力電圧設定手段３ａの設定電圧を検出する出力電圧設定検出回路４４等から構成される。
【００１５】
電池状態検出手段５０は、蓄電池５ａの電池電圧を検出する電池電圧検出回路５１、電池パック５内の温度素子５ｂの特性に応じて電池温度を検出する電池温度検出回路５２から構成されている。
【００１６】
本発明制御手段を構成するマイコン６０は、電源出力検出手段４０の出力及び電池状態検出手段５０の出力に基づいて、電動工具４の駆動電圧の設定、電動工具４未使用時における電池パック５の充電電流の設定を行うと共に、電動工具４の未使用、すなわち電源スイッチ４ｂのオフ及び電池状態検出手段５０の出力に基づき充電可能か否かを判別し、電池パック５が充電可能な時はトリガ検出回路４３を介して充電出力スイッチ回路３２に充電許可信号を出力する等の機能を有する。
【００１７】
例えばＬＥＤ等から構成される表示回路７０は、マイコン６０の出力の基づいて、電動工具４が使用中、使用可能か否かの表示、または電池パック５が充電中であること等を表示する。補助電源回路８０は、マイコン６０等の電源及び電源出力制御手段２０、電源出力検出手段４０及び電池状態検出手段５０等の基準電圧Ｖｃｃを供給する。
【００１８】
次に図２のブロック図、図３のフローチャートを参照して本発明充電機能付き電源装置の動作を説明する。ＡＣコード組１をＡＣ１００Ｖの商用交流電源に接続すると、補助電源回路８０が起動し、マイコン６０及び電源出力制御手段２０等に基準電圧Ｖｃｃを供給する。そしてマイコン６０は記憶手段であるＲＡＭ内の充電完了フラグ、充電中フラグ及び電池パック５が電源装置本体２の電池パック挿入口に挿入されたことを示す電池パックフラグをリセットすると共に電源出力切り換え手段３０の充電出力スイッチ回路３２をオフさせる信号を出力してイニシャルセットを行う（ステップ３０１）。続いて、マイコン６０はアダプタ組３の電動工具４の定格電圧に対応する出力電圧を設定する出力電圧設定手段３ａの設定電圧を検出する出力電圧設定検出回路４４の出力に基づいて出力電圧の設定を検出し（ステップ３０２）、設定電圧に対応する所定の駆動電圧に制御するよう、マイコン６０は電圧・電流設定回路２２に所定の駆動電圧に対応する信号を出力する（ステップ３０３）と共にスイッチング電源１０のスイッチング制御回路１５にスイッチング電源１０が起動する信号を出力する（ステップ３０４）。電源スイッチ４ｂがオンした時は、電源出力検出手段４０のトリガ検出回路４３が電源出力切り換え手段３０の電源出力スイッチ回路３１をオンさせ、電動工具４にその定格電圧に対応する値の駆動電圧を供給する。
【００１９】
次いでマイコン６０は電池状態検出手段５０の電池電圧検出回路５１及び電池温度検出回路５２の出力に基づいて、電池パック５が電源装置本体２に挿入されているか否かを判別し（ステップ３０５）、電池パック５が挿入されていると判別した時は電池パックフラグをセットし（ステップ３０６）、挿入されていない時は、マイコン６０はＲＡＭ内の充電完了フラグ、充電中フラグ及び電池パックフラグをリセットする（ステップ３０７）。続いて、電源スイッチ４ｂがオフされたかを判別するため、出力電流検出回路４１の出力に基づいて、負荷電流が零か否かを判別する（ステップ３０８）。
【００２０】
負荷電流が零の場合は、電源スイッチ４ｂがオフされ、異なる定格電圧の電動工具４に取り替えられた可能性があるので、再度マイコン６０は出力電圧設定手段３ａの設定電圧を検出する出力電圧設定検出回路４４の出力に基づいて出力電圧の設定を検出し（ステップ３０９）、設定電圧に対応する所定の駆動電圧に制御するよう、電圧・電流設定回路２２に所定の駆動電圧に対応する信号を出力する（ステップ３１０）。続いて電池パック５が電源装置本体２に挿入されているか否かを判別し（ステップ３１３）、電池パック５が電源装置本体２に挿入されてない場合は、再度ステップ３０５に戻る。電池パック５が挿入されている時は、引き続き電池パック５が充電不能状態の電池パック５の温度が高温であるか否かの判別を、電池温度検出回路５２の出力に基づいて行い(ステップ３１４)、電池パック５が高温の時は、前述と同様に再度ステップ３０５に戻る。ステップ３１４において電池パック５が高温でない時は、引き続きトリガ検出回路４３の出力に基づいて、常に電源スイッチ４ｂがオンされたか否かを監視し(ステップ３１５)、電源スイッチ４ｂがオンされた時は、充電出力スイッチ回路３２をオフする信号を出力し（ステップ３１６）、引き続き充電中フラグをリセットし(ステップ３１７)、再びステップ３０５に戻る。
【００２１】
ステップ３１５において電源スイッチ４ｂがオンされていない場合は所定の充電電流に制御すべく、電圧・電流設定回路２２に充電電流を所定値に設定する信号を出力し（ステップ３１８）、次いで、トリガ検出回路４３及び充電出力スイッチ回路３２に充電許可信号を出力し（ステップ３１９）、トリガ検出回路４３を介して電源出力スイッチ回路３１をオフさせると同時に、充電出力スイッチ回路３２をオンさせ充電を開始して充電中フラグをセットする(ステップ３２０)。充電開始と同時に電池パック５の満充電判別を行い（ステップ３２１）、満充電の判別は電池電圧検出回路５１を介してマイコン６０に入力することにより行われる。満充電の検出は、周知の如く、ピーク検出、−ΔＶ検出等の電池電圧に基づく検出、温度素子５ｂの特性から電池温度検出回路５２の出力に基づいた検出、あるいは電池電圧、電池温度の両方を検出することによる検出等があるが、この満充電検出は本発明の特徴ではないのでこれ以上の説明を省略する。ステップ３２１において電池パック５が満充電でない場合は、ステップ３０５に戻り、前述した処理を引き続き行う。電池パック５が満充電と判別された時は、充電中フラグをリセットし（ステップ３２２）、充電完了フラグをセットし(ステップ３２３)、充電出力スイッチ回路３２をオフし（ステップ３２４）て、再びステップ３０５に戻る。
【００２２】
ステップ３０８において、負荷電流が零でない場合は、充電中であるか否かを判別し(ステップ３１１)、充電中の場合は、ステップ３０９に戻り、異なる定格電圧の電動工具４に取り替えられた可能性があるので、再度マイコン６０は出力電圧設定手段３ａの設定電圧を検出する出力電圧設定検出手段４４の出力に基づいて出力電圧の設定を検出し（ステップ３０９）、設定電圧に対応する所定の駆動電圧に制御するよう、電圧・電流設定回路２２に所定の駆動電圧に対応する信号を出力する（ステップ３１０）。この充電中におけるステップ３０９、３１０は、電池パック５の充電と電動工具４への電源供給との切り換えにマイコン６０が関与していないために必要なステップで、定格電圧が異なる電動工具４に取り換えらることがいつでも任意に行われ、この取り換えられた場合に迅速に対応できるようにするためのステップである。
【００２３】
ステップ３１１において充電中でない場合は、続いて充電完了であるか否かを判別し(ステップ３１２)、電池パック５の充電が完了すなわち満充電の時は、ステップ３２３にジャンプし、充電完了フラグがない場合はステップ３０５へ戻る。
【００２４】
上記実施形態によれば、一つの電源装置本体２で、種々の電動工具４の定格電圧に対応した所定の駆動電圧を出力することが可能であり、また電池電圧の異なる電池パック５が充電可能となり、マルチな充電機能付き電源装置を提供することが可能となる。
【００２５】
なお、上記実施形態では電池パック５の電池電圧に関係なく同じ充電電流で充電するとしたが、これに限るものではなく、電池電圧に応じて充電電流を制御してもよく、スイッチング電源１０の最大能力に応じて異なる電池電圧の電池パック５を適切な充電電流で充電することを可能としてもよい。具体的には電池パック５のセル数に応じて平均充電電流を小さくし、セル数増加に伴うサイクル寿命特性を向上させる等の方式がある。
【００２６】
【発明の効果】
本発明によれば、一つの充電機能付き直流電源装置で、スイッチング電源の最大能力に応じて、種々な電動工具の定格電圧に対応した所定の駆動電圧を出力することが可能であり、また電池電圧の異なる電池パックが充電可能なマルチな充電機能付き直流電源装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明充電機能付き直流電源装置の一実施形態を示す斜視図。
【図２】本発明充電機能付き直流電源装置の一実施形態を示すブロック図。
【図３】本発明充電機能付き直流電源装置の動作説明用フローチャート。
【符号の説明】
２は電源装置本体、３はアダプタ組、４は電動工具、５は電池パック、１０はスイッチング電源、２０は電源出力制御手段、３０は電源出力切り換え手段、４０は電源出力検出手段、４３はトリガ検出回路、５０は電池状態検出回路、６０はマイコンである。
【図１】
0003873648.tif 000002
【図２】
0003873648.tif 000003
【図３】
0003873648.tif 000004