(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、
コードレスツールへの電力供給及び電池パックへの充電に対応して直流電源装置本体の出力を制御する電源出力制御手段と、コードレスツールへの電力供給または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、コードレスツールの電源スイッチオンを検出した瞬間に充電不許可信号及びコードレスツールへの電力供給を許可する信号を出力するトリガ検出手段と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】
前記電源出力切り換え手段を、電源出力をコードレスツールに供給可能にする電源出力スイッチ回路及び電池パックへの充電を可能にする充電出力スイッチ回路により構成し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】
前記トリガ検出手段は、コードレスツールの電源スイッチオン時に前記電源出力スイッチ回路をオンする信号を出力すると共に前記充電出力スイッチ回路をオフする信号を出力する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】
前記電源出力制御手段は前記直流電源装置本体の出力電圧及び出力電流を制御する電圧・電流制御回路を備え、電圧・電流制御回路は電池パックへの充電電流を制御する充電電流制御回路と、コードレスツールへの供給電圧を制御する駆動電圧制御回路により構成され、前記充電出力スイッチ回路の出力に基づいて、充電時は充電電流制御回路を、コードレスツール使用時は駆動電圧制御回路に切り換えることを特徴とする請求項２または３記載の充電機能付き直流電源装置。
【請求項５】
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、
コードレスツールへの電力供給または電池パックへの充電に対応して直流電源装置本体の出力を制御する電源出力制御手段と、コードレスツールへの電力供給または電池パックへの充電を夫々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、コードレスツールの電源スイッチオンを検出するトリガ検出手段と、直流電源装置本体の出力電流を検出する出力電流検出手段と、出力電流検出手段と前記電池状態検出手段の出力に基づいて、コードレスツール未使用時に電池パックへの充電に切り換える制御手段とを備えたことを特徴とする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が無く、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】
特開２０００−１８４６１４号は、電池パックの充電中に電動工具の電源スイッチがオンされた時、マイコンは電源であるＤＣ−ＤＣコンバータをオフする信号を出力してＤＣ−ＤＣコンバータを一旦オフし、充電するか電源供給するかを切り換えるスイッチを充電側から電動工具駆動側へ切り換え、その後再びＤＣ−ＤＣコンバータをオンさせるため、電池パックの充電中に電動工具の電源スイッチがオンされた時、瞬時に電動工具を駆動することができず、使用者に違和感を与える。これは、ＤＣ−ＤＣコンバータを一度オフした後に再びオンさせるためであり、充電か電源供給かを切り換えるのが一つのスイッチで行われているためである。
【０００５】
本発明の目的は、上記した従来技術の欠点をなくし、電池パックの充電中に電動工具の電源スイッチがオンされた時、瞬時に充電を停止すると共に電動工具への電源供給に切り換えるようにし、使用者に違和感を与えることがない充電機能付き直流電源装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、電動工具の電源スイッチのオンを検出した瞬間に充電不許可信号及び電動工具への電源供給を許可する許可信号を出力するトリガ検出手段と、電源出力を電動工具に供給可能にする電源出力スイッチ回路と、電池パックへの充電を可能にする充電出力スイッチ回路を有する電源出力切り換え手段と、電池パックへの充電電流を制御する充電電流制御回路と、電動工具への供給電圧を制御する駆動電圧制御回路を有する電源出力制御手段とを備え、充電中に電源スイッチがオンされた時、瞬時にトリガ検出手段の出力に基づいて充電から電源供給に切り換えるようにすることにより達成される。
【０００７】
【発明の実施の形態】
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。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、他端に直流電源装置本体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。
【０００８】
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。２は電源装置本体、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から直流電源が供給される。５は電動工具４に装着可能な電池パックで、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。
【０００９】
スイッチング電源１０は、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等から構成され、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。
【００１０】
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・電流設定回路２２から構成される。電動工具４が駆動している時は、電圧検出回路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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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から構成される。
【００１４】
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の未使用時における電池パック５へ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。
【００１５】
例えばＬＥＤ等から構成される表示回路７０は、マイコン６０の出力に基づいて、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等に基準電圧Ｖｃｃを供給する。
【００１６】
次に電池パック５の充電中に電源スイッチ４ｂがオンされた時、瞬時に充電を停止すると共に電動工具４への電源供給に切り換える動作について図３を参照して説明する。
【００１７】
電圧・電流制御回路２１は、電動工具４の駆動電圧を制御する駆動電圧制御回路２１ａ、蓄電池５ａへ供給する充電電流を制御する充電電流制御手段２１ｂ、スイッチング制御回路１５に所定の駆動電圧及び充電電流に制御すべく帰還をかける伝達手段であるフォトカプラ２１ｃ、ダイオード２１ｄ、２１ｅ、デジタルトランジスタ２１ｆ、２１ｇ、充電出力スイッチ回路３２からの信号を反転するインバータ２１ｈ等から構成されている。
【００１８】
充電出力スイッチ回路３２は、蓄電池５ａへ供給する充電電流をオンオフさせるリレー３２ａ、リレー３２ａを駆動するデジタルトランジスタ３２ｂ、トリガ検出回路４３及びマイコン６０の出力信号の論理和により充電を許可するアンド回路３２ｃ、トリガ検出回路４３の出力信号を反転させるインバータ３２ｄ等から構成される。
【００１９】
出力電流検出回路４１は、シャント抵抗４１ａ、シャント抵抗４１ａの出力を増幅し、その電流値をマイコン６０に入力する電流検出回路４１ｂから構成されている。
【００２０】
トリガ検出回路４３は、コンパレータ４３ａ、抵抗４３ｂ〜４３ｋ、ダイオード４３ｌ、デジタルトランジスタ４３ｍ等から構成される。トリガ検出回路４３は、電源スイッチ４ｂがオンした時にコンパレータ４３ａの出力が論理値１となるように構成されている。具体的には、電動工具４の未使用時すなわち電源スイッチ４ｂがオフの時、第二整流平滑回路１３の出力電圧Ｖｏｕｔを抵抗４３ｂ、４３ｃで分圧した電圧がコンパレータ４３ａの反転入力端子に印加され、第二整流平滑回路１３の出力電圧Ｖｏｕｔを抵抗４３ｊ、４３ｋで分圧した電圧を更に抵抗４３ｄ、４３ｅで分圧した電圧がコンパレータ４３ａの非反転入力端子に印加され、この時これら抵抗４３ｂ〜４３ｅの抵抗値はコンパレータ４３ａの出力が論理値０となるように設定される。電源スイッチ４ｂがオンの時は、直流モータ４ａの直流抵抗は抵抗４３ｊに比べ非常に小さい（数オーム程度）ので、コンパレータ４３ａの非反転入力端子に印加される電圧は第二整流平滑回路１３の出力電圧Ｖｏｕｔを抵抗４３ｄ、４３ｅで分圧した電圧となって、コンパレータ４３ａの出力は論理値１となり、これにより電源スイッチ４ｂがオンされたと判別する。抵抗４３ｄ、４３ｅの分圧比は、抵抗４３ｂ、４３ｃの分圧比より大きくなるよう設定されておりこの結果コンパレータ４３ａは論理値１の出力となる。コンパレータ４３ａの出力が論理値１となった時すなわち電源スイッチ４ｂがオンされた時、コンパレータ４３ａの出力はダイオード４３ｌ、抵抗４３ｈを介して非反転入力端子に帰還され、コンパレータ４３ａの出力は論理値１のままラッチされ、ＦＥＴからなる電源出力スイッチ回路３１は常にオンされ電動工具４の駆動が維持される。
【００２１】
電動工具４の使用から未使用状態になり、その後蓄電池５ａの充電への切り換えは、マイコン６０が電動工具４の未使用を電流検出回路４１ｂの出力から検出し、トリガ検出回路４３のデジタルトランジスタ４３ｍのベースに印加する論理値１の信号を出力してコンパレータ４３ａのラッチ動作を解除することにより行われる。ラッチ動作が解除されれば、コンパレータ４３ａの出力は論理値０となり電源出力スイッチ回路３１がオフされて電動工具４への電源供給が禁止される。一方、充電出力スイッチ回路３２のアンド回路３２ｃの一方の入力端子にはインバータ３２ｄを介して論理値１の信号が印加されると共にマイコン６０から論理値１の充電許可信号がアンド回路３２ｃの他方の入力端子に印加されてアンド回路３２ｃは論理値１の出力を発生するので、デジタルトランジスタ３２ｂを介してリレー３２ａがオンされて蓄電池５ａに充電電流が供給されるようになる。
【００２２】
この充電許可時において、アンド回路３２ｃの論理値１の信号は、電圧・電流制御回路２１のインバータ２１ｈを介してデジタルトランジスタ２１ｇをオンさせて電動工具４の駆動電圧を制御する駆動電圧制御回路２１ａを動作不能にする。これと同時に電圧・電流制御回路２１のデジタルトランジスタ２１ｆはオフし充電電流制御手段２１ｂを動作可能にして充電電流の制御が可能になる。
【００２３】
上記とは逆に充電中に電動工具４の電源スイッチ４ｂがオンされた時は、上記した如く、コンパレータ４３ａの出力は論理値１となり、充電出力スイッチ回路３２のアンド回路３２ｃの一方の入力端子には論理値０の信号が印加されるので、マイコン６０から論理値１の充電許可信号が発生されていたとしてもアンド回路３２ｃの出力は論理値０となり、デジタルトランジスタ３２ｂがオフしてリレー３２ａもオフされ蓄電池５ａへの充電電流の供給は遮断される。
【００２４】
また、この充電中から電動工具４の電源スイッチ４ｂがオンされた時、アンド回路３２ｃの論理値０の信号は、電圧・電流制御回路２１のインバータ２１ｈを介してデジタルトランジスタ２１ｇをオフさせ、電動工具４の駆動電圧を制御する駆動電圧制御回路２１ａを動作可能にし、一方、電圧・電流制御回路２１のデジタルトランジスタ２１ｆをオフさせ、充電電流制御手段２１ｂを動作不能にする。
【００２５】
上記した実施形態によれば、電池パック５が充電中であっても電動工具４の電源スイッチ４ｂがオンされた場合、電動工具４に瞬時に直流電力を供給できるようになるので、使用者は違和感を持つことなく電動工具を使用できるようになり、電動工具の使い勝手を向上できる。
【００２６】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、電動工具の動作時に電池パックを充電せず電動工具に直流電源を供給し、電動工具未使用時に電池パックへの充電が可能な充電機能付き電源電装置において、電池パックの充電中に電動工具の電源スイッチがオンされれば、瞬時に充電を停止し、電動工具への電源供給に切り換えるので、使用者に違和感を与えない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回路図。
【図３】図２の本発明スイッチ動作検出手段の一例を示すブロック回路図。
【符号の説明】
２は直流電源装置本体、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は電池状態検出手段、６０はマイコンである。
【図１】
0003783573.tif 000002
【図２】
0003783573.tif 000003
【図３】
0003783573.tif 000004