電動工具用裝置的製作方法

2023-06-23 05:38:01

專利名稱：電動工具用裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種電動工具用裝置，該電動工具用裝置具備在從電池放電時檢測出電池的過載狀態從而將放電路徑切斷的過載保護功能。
背景技術：
以往，在具備這樣的過載保護功能的電動工具用裝置中存在如下問題當電動工具的使用過程中電池處於過載狀態時，不對使用者進行任何預先通知便將電池的放電路徑切斷，使電動工具的動作停止。因此，提出有如下方案在此類電動工具用裝置中在從電池到電機的放電路徑上設置電流檢測用的分流電阻，根據分流電阻兩端的電壓檢測出電機(進而檢測出電池)的負載水平，並利用多個顯示元件來顯示該負載水平(例如參照專利文獻1等)。專利文獻1 日本特開2004-173471號公報根據上述提出的電動工具用裝置，由於使用者能夠根據顯示元件的亮燈狀態而檢測出電池的負載水平，因此能夠一邊預測過載保護的啟動一邊操作電動工具。然而，由於上述提出的電動工具用裝置僅僅簡單地顯示電池的負載水平，因此使用者無法獲知到利用過載保護功能使電動工具的動作停止的時間(換言之，到過載保護啟動為止的時間)。因此，對於上述提出的電動工具用裝置，使用者在電動工具的使用中很難以下述方式使用，即通過過載保護功能不使電動工具的動作發生意外停止。因此，能夠想像會發生電動工具根據使用狀況而在不良狀態下停止這樣的問題。

發明內容
本發明是鑑於這樣的問題所完成的，其目的在於提供一種具有電池的過載保護功能的電動工具用裝置，在從電池放電時能夠通知直到過載保護啟動為止的時間。在為了實現這樣的目的而完成的技術方案1所記載的電動工具用裝置中，檢測單元檢測出表示電動工具的電源亦即電池的負載狀態的物理量，保護單元基於該檢測結果判定電池是否處於過載狀態。進而，若保護單元判定為電池處於過載狀態時，則將從電池放電的路徑切斷來保護電池。也就是說，本發明的電動工具用裝置具有上述過載保護功能。並且，在本發明的電動工具用裝置中設置有時間相當值計算單元，該時間相當值計算單元基於檢測單元的檢測結果計算出時間相當值，該時間相當值表示電池的負載狀態達到保護單元將放電路徑切斷的過載狀態的剩餘時間。進而，通知單元基於利用上述時間相當值計算單元計算出的時間相當值，通知直到保護單元利用過載保護功能切斷放電路徑為止的剩餘時間。因此，根據本發明的電動工具用裝置，使用者在使用電動工具時能夠檢測出到保護單元利用過載保護功能使電動工具的動作停止為止的剩餘時間。
因此，使用者能夠在經過該剩餘時間的期間內暫時結束使用電動工具的作業、停止電動工具的驅動，從而能夠防止在從電動工具的動作因過載保護功能而被強制性地停止後，到判斷為電動工具已恢復到正常狀態為止，無法長時間使用電動工具的情況。此處，只要時間相當值計算單元能夠基於檢測單元的檢測結果，將電池的負載狀態達到過載狀態，且到保護單元切斷從電池放電的路徑的時間計算為時間相當值即可，並且只要在該時間相當值的計算中利用將保護單元在判定過載狀態時所使用的檢測單元的檢測結果即可。因此，當檢測單元檢測出電池的溫度作為表示電池的負載狀態的物理量的情況下，只要如技術方案2所記載的那樣，使時間相當值計算單元基於利用該檢測單元檢測出的電池的溫度而計算出時間相當值即可。並且，當檢測單元檢測出在從電池放電的路徑中流通的放電電流作為表示電池的負載狀態的物理量的情況下，只要如技術方案3所記載的那樣，使時間相當值計算單元基於利用該檢測單元檢測出的放電電流而計算出時間相當值即可。並且，當檢測單元檢測出電池的溫度和在放電路徑中流通的放電電流作為表示電池的負載狀態的物理量的情況下，只要如技術方案4所記載的那樣，時間相當值計算單元基於利用該檢測單元檢測出的電池的溫度和放電電流而計算出時間相當值即可。另一方面，通知單元根據利用時間相當值計算單元計算出的時間相當值，將電池處於過載狀態，且到保護單元切斷從電池放電的路徑為止的剩餘時間通知使用者。並且，該剩餘時間的通知例如可以是基於蜂鳴器或語音進行的聽覺上的通知，也可以是使用LED等顯示元件進行的視覺上的通知，或者還可以是使上述方式組合進行的通知。進而，在進行視覺上的通知的情況下，由於通常在電動工具用裝置(詳細說來，是電動工具主體或安裝於該電動工具主體的電池包)上設置用於顯示電池的剩餘容量的顯示元件，因此可以如技術方案5所記載的那樣，通知單元可以將該顯示元件控制成與電池的剩餘容量顯示不同的顯示狀態，由此通知直到保護單元將放電路徑切斷為止的剩餘時間。也就是說，若以該方式形成，則能夠利用用於顯示剩餘容量的顯示元件來通知剩餘時間，因此無需設置通知剩餘時間的專用的顯示元件便能夠在視覺上通知剩餘時間，從而能夠使通知單元的結構簡化，能夠削減製造成本。


圖1是示出實施方式的電動工具整體的結構的側視圖。圖2是示出安裝於電動工具主體的電池包的外觀的立體圖。圖3是示出包括電池包的電動工具整體的電路結構的電路圖。圖4是說明顯示電池的剩餘容量及到過載保護啟動為止的剩餘時間時顯示元件的亮燈方式的說明圖。圖5是示出在電池包內的MCU中所執行的過載保護判定處理的流程圖。圖6是示出計數器加減運算值計算用的圖的說明圖。圖7是示出過電流計數器的計數值的變化及放電停止動作的說明圖。
圖8是示出基於放電電流執行的過載保護判定處理的流程圖。圖9是示出基於電池溫度執行的過載保護判定處理的流程圖。標號說明10...主體(電動工具主體)；14...電機殼體；16...齒輪箱；18...鑽夾頭； 20. · ·手柄；22. · ·扳機開關；Sffl. · ·主開關；24. · ·電池包安裝部；32A. · ·正極側端子； 32B...負極側端子；34A...信號端子；36...控制用電源電路；38...輸入輸出電路； LlA...正極側電源線；LIB...負極側電源線；Ml...驅動電機；Ql...電晶體(N溝道型 M0SFET) ；40. · ·電池包；42. · ·連接部；44. · ·電源端子部；44A. · ·正極側端子；44B. · ·負極側端子；46...連接端子部；46A 46C...信號端子；50...電池；52A...正極側端子； 52B...負極側端子；60...控制電路；62...電流測量電路；64...電壓測量電路；66...溫度測量電路；68...開關操作檢測電路；70... MCU ;72...充電器檢測電路；L2A...正極側電源線；L2B...負極側電源線；Q4...電晶體(N溝道型M0SFET) ；80...顯示開關；81 84. · ·顯示元件(LED) ；86. · ·顯示部。
具體實施例方式以下，參照附圖對本發明的實施方式進行說明。(電動工具整體的結構)圖1是應用了本發明的實施方式的電動工具的側視圖。如圖1所示，本實施方式的電動工具具備構成為所謂的螺絲鑽的電動工具主體 (以下也簡稱作主體)10 ；以及電池包40，其以能夠拆裝的方式安裝於主體10，用於向主體 10供給直流電源。主體10具備電機殼體14、位於電機殼體14的前方的齒輪箱16、位於齒輪箱16 的前方的鑽夾頭18、以及位於電機殼體14的下方的手柄20。電機殼體14容納有驅動電機Ml (參照圖幻，該驅動電機Ml產生使鑽夾頭18旋轉驅動的驅動力。齒輪箱16容納有將驅動電機Ml的驅動力傳遞到鑽夾頭18的齒輪機構(未圖示)。鑽夾頭I8在該鑽夾頭I8的前端部具備將工具鑽頭(未圖示)以拆裝自如的方式安裝的安裝機構(未圖示)。手柄20成形為電動工具的使用者能夠用單手把持該手柄20。進而，在手柄20的上部前方設置有用於供電動工具的使用者驅動/停止驅動電機Ml的扳機開關22。並且，在手柄20的下端部設置有電池包安裝部M，該電池包安裝部M用於將電池包40以能夠拆裝的方式安裝於主體10。該電池包安裝部M構成為電動工具的使用者通過使電池包40向主體10的前方滑動，從而能夠使電池包40從電池包安裝部M脫離。也就是說，如圖2所示，在電池包40的上部形成有主體10的電池包安裝部M、和用於與充電器(未圖示)連接的連接部42。並且，在連接部42上設置有用於與電池包40 電連接的電源端子部44及連接端子部46。另一方面，電池包40在外殼內(參照圖幻容納有經由連接部42能夠充放電的電池50 (參照圖3)，該外殼形成有連接部42，用於安裝於主體10的電池包安裝部M或未圖示的充電器的電池包安裝部。
進而，電池包40經由連接部42安裝於主體10，由此經由設置於連接部42的電源端子部44及連接端子部46而與主體10的內部電路電連接，從而能夠對主體10供給直流電源(參照圖3)。並且同樣地，電池包40經由連接部42安裝於未圖示的充電器，由此經由電源端子部44及連接端子部46與充電器側的充電電路電連接，從而能夠從充電器對電池50充電。並且如圖2所示，在電池包40的外殼的與連接部42不同的面(在本實施方式中當安裝於主體10時，為朝向主體10的後方的後端面)，設置有用於顯示電池50的剩餘容量及異常的顯示部86。該顯示部86通過將由LED構成的4個顯示元件81、82、83、84配置成一列而構成， 在該排列方向一端側設置有顯示開關80，該顯示開關80用於指示顯示部86顯示剩餘容量或異常狀態。(電動工具主體10的電路結構)接下來，圖3是示出當將電池包40安裝於主體10時，由電池包40與主體10形成的驅動電機Ml控制用的電路的電路圖。如圖3所示，在主體10上作為用於與電池包40的電源端子部44連接的端子而具備正極側端子32A、負極側端子32B，同樣作為與連接端子部46連接的端子而具備信號端子 34A。正極側端子32A經由主開關SWl及正極側電源線LlA與驅動電機Ml的一端連接， 負極側端子32B經由對驅動電機Ml進行通電控制用的電晶體Ql及負極側電源線LlB而與驅動電機Ml的另一端連接。在本實施方式中，驅動電機Ml以帶刷直流電機構成，當主開關SWl處於導通狀態時，通過來自電池包40的輸入信號將電晶體Ql導通，由此驅動電機Ml被通電而旋轉。另外，在驅動電機Ml上連接有二極體(所謂的續流二極體)Dl，該二極體用於在電晶體Ql斷開時使在負極側電源線LlB產生的高電壓返回到正極側電源線L1A。並且，主開關SWl與上述的扳機開關22連動從而對導通、斷開狀態進行切換，若扣動扳機開關22，則主開關SWl導通，若鬆開扳機開關22，則主開關SWl斷開。並且，將N溝道型MOSFET用於電晶體Ql。接下來，在主體10中具備生成內部電路驅動用的電源電壓的控制用電源電路 36、以及在與電池包40之間輸入輸出信號的輸入輸出電路38。控制用電源電路36具備齊納二極體ZDl和電容器Cl。並且齊納二極體ZDl的陰極經由電阻Rl與正極側電源線LlA連接，齊納二極體ZDl的陽極接地於主體10的地線。並且電容器Cl由電解電容器構成。而且電容器Cl的正極側與齊納二極體ZDl的陰極一起經由電阻Rl與正極側電源線LlA連接，電容器Cl的負極側接地於主體10的地線。另外，負極側端子32B與主體10的地線連接，當將電池包40安裝於主體10時，經由該負極側端子32B與電池包40的負極側電源線L2B(進而與電池50的負極側端子52B 連接)連接。並且，當主開關SWl處於導通狀態時，正極側電源線LlA經由正極側端子32A與電池包40的正極側電源線L2A (進而與電池50的正極側端子52A連接)連接。因此在控制用電源電路36中，當將主開關SWl導通時，從正極側電源線LlA經由電阻Rl對齊納二極體ZDl的陽極施加電池電壓(例如為直流36V)，並利用齊納二極體ZDl 降壓至規定的恆定電壓(例如為直流5V)。進而，電容器Cl被該降壓後的直流電壓充電，電容器Cl的兩端電壓作為用於使主體10的內部電路工作的電源電壓Vcc而向各種內部電路供給。接下來，輸入輸出電路38具備電晶體02和電阻1 2、1 3、1 4、1 5。電晶體Q2由NPN型雙極電晶體構成，其基極經由電阻R3與信號端子34A連接，並且經由電阻R4接地於地線。並且，經由電阻R2對信號端子34A施加電源電壓Vcc，經由電阻R5對電晶體Q2的集電極也施加電源電壓Vcc。並且，電晶體Q2的集電極還與電晶體Ql的柵極連接，電晶體 Q2的發射極接地於地線。電阻R2、R3、R4被設定為從主開關SWl導通後到電源電壓Vcc達到規定電壓時將電晶體Q2導通，以使信號端子34A的電位達到接近電源電壓Vcc的高電平。並且，當電晶體Q2處於導通狀態時，由於電晶體Ql的柵極經由電晶體Q2接地於地線，因此電晶體Ql處於斷開狀態，從而將向驅動電機Ml通電的路徑切斷。並且若信號端子34A通過電池包40的內部電路(後述的電晶體Q4)接地於地線時，則電晶體Q2成為斷開狀態。進而在該狀態下，經由電阻R5對電晶體Ql的柵極施加電源電壓，由此電晶體Ql成為導通狀態，從而形成向驅動電機Ml通電的路徑。另外，雖然在本實施方式中電晶體Q2的集電極直接與電晶體Ql的柵極連接，但是電晶體Q2的集電極也可以經由用於開關電晶體Ql的驅動電路而與電晶體Ql的柵極連接。(電池包40的電路結構)另一方面，在電池包40中具備設置於電源端子部44的正極側端子44A及負極側端子44B、設置於連接端子部46的3個信號端子46A、46B、46C、電池50以及控制電路60。在正極側端子44A經由正極側電源線L2A連接有電池50的正極側端子52A，在負極側端子44B經由負極側電源線L2B連接有電池50的負極側端子52B。進而當將電池包40安裝於主體10時，正極側端子44A與主體10的正極側端子 32A連接，負極側端子44B與主體10的負極側端子32B連接，信號端子46A與主體10的信號端子34A連接。另外，當將電池包40安裝於充電器時，信號端子46B、46C與充電器側的連接端子部連接，當將電池包40安裝於主體10時信號端子46B、46C處於開放狀態。電池50通過在正極側端子50A與負極側端子50B之間將多個(例如10個)電池單元串聯連接而構成，產生用於驅動驅動電機Ml的驅動電壓(例如為直流36V)。另外，電池單元例如由單體產生3. 6V的直流電壓的鋰電池構成。因此，電池50能夠輸出高電流，例如能夠輸出的放電電流為IOA以上。控制電路60具備電流測量電路62、電壓測量電路64、溫度測量電路66、開關操作檢測電路68、充電器檢測電路72、圖2所示的顯示開關80及顯示部86、主控制單元(Main Control Unit :MCU) 70 以及電晶體 Q4。在此，電流測量電路62用於測量在正極側電源線L2A或負極側電源線L2B中流通的電流，並對MCU70輸出具有與該電流相應的電壓值的電流檢測信號。並且，電壓測量電路64依次測量構成電池50的各電池單元的電壓，並對MCU70輸出具有與測量電壓相應的電壓值的電壓檢測信號。並且，溫度測量電路66包括配置於電池50周圍的熱敏電阻，經由熱敏電阻測量電池溫度，並對MCU70輸出具有與該測量溫度相應的電壓值的溫度檢測信號。接著，開關操作檢測電路68用於對操作主體10的扳機開關22的情況進行檢測， 具備電晶體Q3及電阻R6、R7、R8。電晶體Q3由NPN型雙極電晶體構成，其基極經由電阻R6與信號端子46A連接，並且經由電阻R7接地於電池包40地線。並且電晶體Q3的發射極接地於地線。另外，電池包40的地線與負極側電源線L2B連接。因此，當電池包40安裝於主體 10時，電池包40與主體10的地線成為相同電位，上述各地線均與電池50的負極成為相同電位。並且，電晶體Q3的集電極與M⑶70連接，並且經由電阻R8與來自設置於電池包40 的控制用電源電路(未圖示)的電源電壓Vdd(例如為直流5V)的輸出路徑連接。另外，控制用電源電路從電池50接受電源供給而生成恆定的電源電壓Vdd，對電池包40內的各種電子電路進行電源供給，例如由開關電源電路等構成。另一方面，電晶體Q4由N溝道型MOSFET構成，其漏極與電晶體Q3的基極經由電阻R6所連接的信號端子46A連接。並且，電晶體Q4的源極接地於地線，電晶體Q4的柵極與MCU70連接。因此，利用來自MCU70的輸出信號(後述的放電控制信號)將電晶體Q4導通、斷開，在電晶體Q4斷開時信號端子46A處於開放狀態。因而，當電池包40安裝於主體10且操作了扳機開關22時(主開關SWl 導通)， 只要電晶體Q4處於斷開狀態，則與電池包40內的電源電壓Vcc對應的高電平的信號從主體10的信號端子34A被輸入到電池包40的信號端子46A，開關操作檢測電路68內的電晶體Q3處於導通狀態，從而從開關操作檢測電路68向MCU70輸入的信號成為低電平。並且，即使將電池包40安裝於主體10，只要不操作扳機開關22(主開關SWl 斷開)，則主體10的信號端子34A處於低電平(接地電位)，因此開關操作檢測電路68內的電晶體Q3處於斷開狀態，從開關操作檢測電路68向MUC70輸入的信號成為低電平。接下來，充電器檢測電路72是在電池包40安裝於充電器且將高電平(例如為直流5V)的信號從充電器輸入到信號端子46C時，輸入表示該情況的檢測信號的電路，並且充電器檢測電路72與開關操作檢測電路68同樣地構成。也就是說，在充電器檢測電路72中，當信號端子46C處於開放狀態時，若將與電源電壓Vdd對應的高電平的信號經由負載電阻輸入到MCU70，且從充電器對信號端子46C輸入高電平的信號時，則與去往MCU70的信號路徑連接的電晶體處於導通狀態，並使信號路徑接地與地線，使對MCU70的輸出成為低電平。因此，在MCU70側能夠基於來自開關操作檢測電路68的輸入信號，檢測出在安裝有電池包40的主體10側操作了扳機開關22的情況，並能夠基於來自充電器檢測電路72 的輸入信號檢測出電池包40被安裝於充電器的情況。並且，MCU70由眾所周知的微電腦構成，包括CPU、ROM、RAM、能夠重寫的非易失性存儲器、輸入輸出(I/O)埠、A/D轉換器等，按照存儲於ROM的各種程序執行用於電池50 的充電、放電以及狀態顯示的各種控制處理。
(基於MCU70的顯示控制)接下來，對於在電池包40內的MCU70所執行的各種控制處理中的、用於在顯示部 86顯示電池50的剩餘容量或到過載保護啟動為止的剩餘時間而執行的處理進行說明。首先，向顯示部86顯示的電池50的剩餘容量顯示按照如下順序執行基於來自電流測量電路62及電壓測量電路64的檢測信號(換言之，是在電池50內流通的電流及電池電壓)計算出電池50的剩餘容量，若按下顯示開關80，則將該計算出的剩餘容量以預先設定的顯示時間顯示於顯示部86。另外，該剩餘容量顯示時的顯示元件81 84的亮燈方式，預先設定為圖4(a)所示的方式。也就是說，當電池50的剩餘容量為「0 25%，，時，僅使1個顯示元件81 (LEDl) 亮燈，其它顯示元件82 84(LED2 4)均滅燈。並且，當電池50的剩餘容量為「25% 50%」時，使2個顯示元件81、82(1^01、2) 亮燈，其它顯示元件83、84 (LED3、4)滅燈。並且，當電池50的剩餘容量為「50% 75% 」時，使3個顯示元件81 83 (LED1 3)亮燈，剩下的顯示元件84 (LED4)滅燈。並且，當電池50的剩餘容量為「75% 100%」時，使全部顯示元件81 84 (LED 1 4)亮燈。另一方面，到過載保護啟動為止的剩餘時間的顯示通過以下方式實施，S卩對當電池包40安裝於主體10時，MCU70將圖5所示的過載保護判定處理作為主例程(main routine)中的一環反覆執行，。該過載保護判定處理是如下的處理基於利用電流測量電路62及溫度測量電路 66測量的放電電流及電池溫度，來監視電池50的負載狀態，若電池50處於過載狀態，則使放電控制信號成為低電平，從而停止從電池50向驅動電機Ml的放電。以下，依據圖5的流程圖對該過載保護判定處理進行詳細說明。該過載保護判定處理是在MCU70中以恆定周期(例如每0.5秒)執行的處理，若開始進行處理，則首先在SllO (S表示步驟)中從電流測量電路62及溫度測量電路66讀入放電電流及電池溫度。接下來，在S120中基於在SllO的處理中讀入的當前的放電電流及電池溫度，計算出過電流計數器更新用的加減運算值，通過將該計算出的加減運算值與過電流計數器的值相加，由此更新過電流計數器。此處，過電流計數器是將電池50的負載的大小作為計數值存儲，在本實施方式中是將該值用作表示電池50達到過載狀態為止的剩餘時間的時間相當值。並且，雖然在S120中基於放電電流及電池溫度計算出用於更新該過電流計數器的加減運算值，但是例如能夠使用圖進行該計算。例如圖6所示，在該圖中，若放電電流小於閾值，則設定零或負的值作為加減運算值，若放電電流為閾值以上，則設定正的值作為加減運算值，按照電池50的每個規定溫度範圍準備多個以上述方式構成的圖。進而，MCU70在S120中選擇與電池溫度對應的圖，並利用該圖計算出與放電電流對應的加減運算值。
圖6的計算加減運算值用的圖被設定為放電電流越大則加減運算值越大，在溫度範圍不同的圖之間被設定為電池溫度越高則相對於放電電流的加減運算值越大。這是因為放電電流越大電池50越易發熱，且電池溫度(詳細說來，是電池50的表面溫度，進而是周圍溫度)越高則電池50越易劣化。另外，當在S120中計算加減運算值時，不一定必須使用上述圖，也可以使用將放電電流及電池溫度作為參數的二維圖、或將這些值作為參數的計算式。接下來，若在S120中更新了過電流計數器，則轉移到S130，判斷當前是否有放電電流流通。進而，若放電電流未流通，則轉移到S140，以使顯示部86的全部顯示元件 (LED)Sl 84滅燈的方式設定顯示部86的亮燈方式，然後轉移到S150。另一方面，當在S130中判斷為當前有放電電流流通時，則轉移到S160，判斷過電流計數器的值是否大於過載判定值α 4。進而，在過電流計數器的值大於過載判定值α 4的情況下，判斷為電池50處於過載狀態，並轉移到S170。在S170中使放電控制信號成為低電平，由此使主體10側的電晶體Q2處於導通狀態、電晶體Ql處於斷開狀態，從而啟動禁止從電池50向驅動電機Ml放電的過載保護。並且在S170中，作為顯示到過載保護啟動為止的剩餘時間用的亮燈方式，設定使顯示部86的1個顯示元件81 (LEDl)閃爍、其它顯示元件82 84(LED2 4)滅燈的亮燈方式(參照圖4(b))。進而在S170的處理後轉移到S150。另外如圖4(b)所示，該亮燈方式被設定成若過電流計數器的值超過第一設定值 α 1，則使顯示部86的全部顯示元件81 84 (LED1 4)閃爍，隨著過電流計數器的值從第一設定值α 1向第二設定值α 2、第三設定值α 3、過載判定值α 4增大，而階段性地減少閃爍的顯示元件的數量，由此通知直到過載保護啟動為止的剩餘時間。接下來，當在S160中判斷為過電流計數器的值為過載判定值α 4以下時，則轉移到S180，並判斷過電流計數器的值是否大於剩餘時間判定用的第三設定值α3(α3
<α4)。然後，在過電流計數器的值大於第三設定值α 3的情況下，轉移到S190，作為剩餘時間顯示用的亮燈方式，設定使顯示部86的2個顯示元件81、82(LED1、2)閃爍、其它顯示元件83、84(LED3、4)滅燈的亮燈方式，然後轉移到S150。並且，當在S180中判斷為過電流計數器的值為第三判定值α 3以下時，轉移到 S200，並判斷過電流計數器的值是否大於剩餘時間判定用的第二設定值α 2(α 2 < α 3)。進而，在過電流計數器的值大於第二設定值α 2的情況下，轉移到S210，作為剩餘時間顯示用的亮燈方式，設定使顯示部86的3個顯示元件81 83 (LED1 幻閃爍、剩餘的顯示元件84(LED4)滅燈的亮燈方式，然後轉移到S150。並且，在S2OO中判斷為過電流計數器的值為第二判定值α 2以下的情況下，轉移到S220，並判斷過電流計數器的值是否大於剩餘時間判定用的第一設定值α 1(α 1
<α 2)。進而，在過電流計數器的值大於第一設定值α 1的情況下，轉移到S230，作為剩餘時間顯示用的亮燈方式，設定使顯示部86的全部顯示元件81 84 (LED 1 4)亮燈的亮燈10方式，然後轉移到S150。並且，在S220中判斷為過電流計數器的值為第一判定值α 1以下的情況下，判斷為在當前的電池50的負載狀態下過載保護未啟動，然後轉移到S140，設定使顯示部86的全部顯示元件(LED)Sl 84滅燈的亮燈方式，然後轉移到S150。進而在S150中，按照在S140、S170、S190、S210或S230中所設定的顯示部86的亮燈方式，使顯示部86的顯示元件81 84閃爍，由此執行顯示電池50處於過載狀態且到過載保護啟動為止的剩餘時間的LED亮燈處理，進而暫時停止該顯示控制處理。(實施方式的效果)如以上說明的那樣，在本實施方式中，電池包40內的MCU70如圖7例示的那樣，基於放電電流和電池溫度來逐漸更新過電流計數器，由此監視電池50的負載狀態。進而，若過電流計數器的值超過過載判定值α 4時，則判斷為電池50處於過載狀態，通過停止從電池50放電而由過載狀態保護電池50。並且，由於到過電流計數器的值達到過載判定值α 4為止是表示到MCU70開始過載保護為止的時間的值，因此在本實施方式中，將過電流計數器的值用作表示到MCU70開始過載保護為止的剩餘時間的時間相當值。進而，隨著電池50的放電若過電流計數器的值超過第一設定值α 1時，則MCU70 通過使顯示部86的全部顯示元件81 84(LED1 4)閃爍，由此通知使用者電動工具有可能因過載保護工作而停止。並且，隨著過電流計數器的值從第一設定值α 1向第二設定值α 2、第三設定值 α 3、過載判定值α 4增大，MCU70階段性地減少閃爍的顯示元件的數量，由此通知使用者到過載保護啟動為止的剩餘時間。進而，由於該通知剩餘時間用的亮燈方式與剩餘容量顯示的亮燈方式不同，是使顯示元件(LED)閃爍，因此使用者能夠根據電動工具使用中閃爍著的顯示元件(LED)的數量而檢測出到過載保護啟動為止的剩餘時間。因此，使用者能夠在經過該剩餘時間的期間內暫時停止使用電動工具的作業，並停止電動工具的驅動，從而能夠防止在電動工具的動作因過載保護功能而被強制性地停止後，到判斷為電動工具已恢復到正常狀態為止，無法長時間使用電動工具。並且，在本實施方式中，由於利用在電池50的剩餘容量顯示中使用的顯示部86來通知到過載保護啟動為止的剩餘時間，因此無需另外設置通知剩餘時間用的顯示部。因此， 能夠使裝置結構簡單且防止電動工具(本實施方式中為電池包40)的成本提升。此處，在本實施方式中為了更新作為時間相當值的過電流計數器的值所使用的電流測量電路62及溫度測量電路66相當於本發明的檢測單元。並且，在圖5所示的過載保護判定處理中更新過電流計數器的值的S120的處理相當於本發明的時間相當值計算單元。並且，在過載保護判定處理中基於過電流計數器的值設定顯示部86的亮燈方式， 控制顯示部86的各顯示元件81 84的閃爍狀態的S140 S230的處理，相當於本發明的通知單元，其中S160、S170的處理還相當於本發明的保護單元。(變形例)以上雖然對本發明的一個實施方式進行了說明，但是本發明並不局限於上述實施方式，在不脫離本發明的主旨的範圍內能夠採取各種方式。
例如雖然在上述實施方式中，對計算過電流計數器的加減運算值時使用放電電流和電池溫度的方式進行了說明，但是也可以僅利用放電電流來計算加減運算值，或者僅利用電池溫度來計算加減計算值。也就是說，即使這樣也能夠將過電流計數器的值作為放電電流的累計計算值、或電池溫度的累計計算值來更新，從而能夠與上述實施方式同樣地將過電流計數器的值用作表示電池50的負載大小(進而是到過載保護啟動為止的剩餘時間)的參數。另一方面，雖然在上述實施方式中，對基於放電電流和電池溫度來更新過電流計數器，並基於該過電流計數器的值進行過載判定及剩餘時間的判定的情況進行了說明，但是例如即使按照圖8所示的順序執行過載保護判定處理也能夠進行過載判定及剩餘時間的判定。因此，接下來對圖8所示的過載保護判定處理進行說明。圖8所示的過載保護判定處理是基於利用電流測量電路62測量的放電電流對計算剩餘時間用的多個(本實施方式中為3個)計數器Ca、Cb、Cc進行更新，並基於各計數器 Ca Cc的值進行過載判定及剩餘時間判定。該過載保護判定處理與圖3所示的過載保護判定處理同樣，也是在MCU70中在每個恆定周期(例如每1秒)內作為主例程的一環來執行。如圖8所示，若該過載保護判定處理開始時，首先在S310中從電流測量電路62讀入電池50的放電電流Id，接著在S320中判斷放電電流Id是否為第四閾值(例如為80A) 以上。進而，若放電電流Id未達到第四閾值，則轉移到S330，判斷放電電流Id是否為第三閾值(例如為60A)以上，若放電電流Id未達到第三閾值，則轉移到S340。並且，在S340中判斷放電電流Id是否為第二閾值(例如為40A)以上，若放電電流Id未達到第二閾值，則轉移到S350，判斷放電電流Id是否小於第一閾值(例如為20A)。然後，若在S350中判斷為放電電流Id不小於第一閾值時，則轉移到S400，若在 S350中判斷為放電電流Id是小於第一閾值時(換言之，在電池50有可能成為過載狀態的情況下)，則在S360中對計算剩餘時間用的全部計數器Ca Cc設定初始值，然後轉移到 S400。另外，計數器Ca是通過後述的處理在放電電流Id為第四閾值(80A)以上時被更新(分頻(count down))為80A以上的計數器，計數器Cb同樣是在放電電流Id為第三閾值(60A)以上時被更新(分頻(count down))為60A以上的計數器，計數器Cc同樣是在放電電流Id為第二閾值G0A)以上時被更新(分頻(count down))為40A以上的計數器。進而，在S360中，對80A以上計數器Ca設定初始值「30」，對60A以上計數器Cb設定比計數器Ca大的初始值「60」，對40A以上計數器Cc設定比計數器Ca、Cb都更大的初始值 「100」。接下來，在S340中判斷為放電電流Id為第二閾值G0A)以上的情況下，在S370 中對40A以上的計數器Cc進行遞減運算(-1)後，轉移到S400。並且，在S330中判斷為放電電流Id為第三閾值(60A)以上的情況下，在S380中分別對60A以上的計數器Cb和40A以上的計數器Cc進行遞減運算(-1)後，轉移到S400。並且，當在S320中判斷為放電電流Id為第四閾值(80A)以上的情況下，在S390中分別對80A以上的計數器Ca、60A以上的計數器Cb以及40A以上的計數器Cc進行遞減運算("I)後，轉移到S400。接下來，在S400中從通過上述S360 S390的處理而被更新的計數器Ca Cc中選擇計數值為最小的最小計數器。進而，接著在S410中判斷該選擇出的最小計數器的值是否為過載判定用的最小值「0」，若最小計數器的值為最小值「0」，則判斷為電池50處於過載狀態，從而轉移到S420。在S420中使放電控制信號成為低電平，由此使主體10側的電晶體Q2處於導通狀態、電晶體Ql處於斷開狀態，從而開始禁止從電池50向驅動電機Ml放電的過載保護。並且作為顯示剩餘時間用的亮燈方式，在S420中設定使顯示部86的1個顯示元件81 (LEDl)閃爍，而使其它顯示元件82 84(LED2 4)滅燈的亮燈方式。並且在S420 的處理後轉移到S430。接下來，若在S410中判斷為最小計數器的值不是最小值「0」時，則轉移到S440，判斷最小計數器的值是否處於值1 5的範圍內。進而，當最小計數器的值處於值1 5的範圍內時，則轉移到S450，作為顯示剩餘時間用的亮燈方式，設定使顯示部86的2個顯示元件81、82(LED1、2)閃爍，而其它顯示元件83、84 (LED3、4)滅燈的亮燈方式，並轉移到S430。並且，若在S440中判斷為最小計數器的值不處於值1 5的範圍內時，則轉移到 S460，並判斷最小計數器的值是否處於值6 10的範圍內。進而，當最小計數器的值處於值6 10的範圍內時，則轉移到S470，作為顯示剩餘時間用的亮燈方式，設定使顯示部86的3個顯示元件81 83 (LED1 幻閃爍，而剩餘的顯示元件84 (LED4)滅燈的亮燈方式，並轉移到S430。並且，若在S460中判斷為最小計數器的值不處於值6 10的範圍內時，則轉移到 S480，並判斷最小計數器的值是否處於值11 15的範圍內。進而，當最小計數器的值處於值11 15的範圍內的情況下，轉移到S490，作為顯示剩餘時間用的亮燈方式，設定使顯示部86的4個顯示元件81 84 (LED1 4)全部閃爍的亮燈方式，並轉移到S430。進而，當在S480中判斷為最小計數器的值不處於值11 15的範圍內(換言之， 值為16以上)的情況下，判斷為在當前的電池50的負載狀態下未啟動過載保護，並轉移到 S500，設定使顯示部86的全部顯示元件(LED) 81 84滅燈的亮燈方式，並轉移到S430。然後在S430中與上述實施方式的S150相同，根據在S420、S450、S470、S490或 S500中所設定的顯示部86的亮燈方式，使顯示部86的顯示元件81 84閃爍，由此執行顯示電池50成為過載狀態且到過載保護啟動為止的剩餘時間的LED亮燈處理，並暫時停止該顯示控制處理。這樣，在圖8所示的過載保護判定處理中，根據來自電池50的放電電流Id對計算剩餘時間用的多個計數器Ca、Cb、Cc進行更新(分頻)，並將計數值最小的計數器選作最小計數器，由此將該最小計數器的值作為表示到過載保護啟動為止的剩餘時間的時間相當值求出。進而，根據作為該時間相當值的最小計數器的值來設定顯示部86的亮燈方式，由此通知到過載保護啟動為止的剩餘時間。因此，通過在MCU70中執行圖8所示的過載保護判定處理，使用者能夠檢測出到過載保護啟動為止的剩餘時間，並能夠在經過該剩餘時間的期間內暫時停止使用電動工具的作業，從而能夠獲得與上述實施方式相同的效果。另外，在圖8所示的過載保護判定處理中，基於放電電流Id更新計數器Ca Cc 的計數值，並從計數器Ca Cc中選擇計數值最小的最小計數器的S310 S400的處理，相當於本發明的時間相當值計算單元。並且，在圖8所示的過載保護判定處理中，基於最小計數器的值設定顯示部86的亮燈方式，且控制顯示部86的各顯示元件81 84的閃爍狀態的S410 S430的處理，相當於本發明的通知單元，其中S410、S420的處理還相當於本發明的保護單元。此處，雖然圖8所示的過載保護判定處理設定為基於來自電池50的放電電流Id 對計算剩餘時間用的多個計數器Ca、Cb、Cc進行更新(分頻)，但是如圖9所示，該過載判定處理也可以基於利用溫度測量電路66測量的電池溫度T對計算剩餘時間用的多個計數器Cd、Ce、Cf進行更新(分頻)(S312 S392)。也就是說，即使這樣，只要在S402中從計數器Cd、Ce、Cf中求出計數值最小的最小計數器，便能夠在接下來的S410 S500的處理中根據該最小計數器的值設定顯示部86的亮燈方式，由此能夠通知直到過載保護啟動為止的剩餘時間。另外，在圖9所示的過載保護判定處理中，在電池溫度T未達到50°C時，將計數器 Cd、Ce、Cf分別設定為初始值「30」、「40」、「50」(S362)，在電池溫度T為70°C以上時，對全部計數器Cd、Ce、Cf的值進行遞減運算(S392)，在電池溫度T為65°C以上時，對計數器Ce、 Cf進行遞減運算(S382)，在電池溫度T為60°C以上時，對計數器Cf進行遞減運算(S372)， 由此根據電池溫度T對各計數器Cd、Ce、Cf進行更新。並且接下來，雖然在上述實施方式及變形例中，對由電動工具用裝置亦即電池包 40內的MCU70執行圖5、圖8、圖9所示的過載保護判定處理的情況進行了說明，但是也可以在其它的電動工具用裝置亦即主體10側設置放電控制用的MCU，並利用該MCU執行過載保護判定處理。並且，雖然在上述實施方式中對將本發明應用於螺絲鑽的情況進行了說明，但是本申請發明也可以應用於構成螺絲鑽以外的電動工具的電動工具用裝置(即，電池包、電動工具主體等)。並且，雖然在上述實施方式中將帶刷直流電機用作驅動電機M1，但是也可以使用無刷直流電機或交流電機。然而，當將無刷直流電機或交流電機用作驅動電機Ml時，必須以上述方式構成主體10。
權利要求
1.一種電動工具用裝置，具備檢測單元，其檢測表示電動工具的電源亦即電池的負載狀態的物理量； 保護單元，其基於所述檢測單元的檢測結果來判定所述電池是否處於過載狀態，若判定為所述電池處於過載狀態時，則切斷從所述電池放電的路徑來保護所述電池， 該電動工具用裝置的特徵在於，具備時間相當值計算單元，其基於所述檢測單元的檢測結果計算出時間相當值，該時間相當值表示所述電池的負載狀態達到所述保護單元切斷所述放電路徑的過載狀態為止的剩餘時間；通知單元，其基於利用所述時間相當值計算單元計算出的時間相當值，通知直到所述保護單元切斷所述放電路徑為止的剩餘時間。
2.根據權利要求1所述的電動工具用裝置，其特徵在於，所述檢測單元檢測所述電池的溫度，作為表示所述電池的負載狀態的物理量， 所述時間相當值計算單元基於利用所述檢測單元檢測出的所述電池的溫度，計算出所述時間相當值。
3.根據權利要求1所述的電動工具用裝置，其特徵在於，所述檢測單元檢測在所述放電路徑中流通的放電電流，作為表示所述電池的負載狀態的物理量，所述時間相當值計算單元基於利用所述檢測單元檢測出的放電電流，計算出所述時間相當值。
4.根據權利要求1所述的電動工具用裝置，其特徵在於，所述檢測單元檢測所述電池的溫度和在所述放電路徑中流通的放電電流，作為表示所述電池的負載狀態的物理量，所述時間相當值計算單元基於利用所述檢測單元檢測出的所述電池的溫度和所述放電電流，計算出所述時間相當值。
5.根據權利要求1 4的任一項所述的電動工具用裝置，其特徵在於，所述通知單元將為了顯示所述電池的剩餘容量而設置於該電動工具用裝置的顯示元件控制成與所述電池的剩餘容量顯示不同的顯示狀態，由此通知直到所述保護單元切斷所述放電路徑為止的剩餘時間。
全文摘要
本發明提供一種電動工具用裝置，具有電池的過載保護功能，當從電池放電時能夠通知直到過載保護啟動為止的時間。基於放電電流和電池溫度逐次更新過電流計數器，由此監視電池(50)的負載狀態(S110、S120)，若過電流計數器的值超過過載判定值(α4)時，則使從電池(50)的放電停止，由過載狀態保護電池(50)(S160、S170)。由於過電流計數器的值與直到開始過載保護為止的剩餘時間相對應，因此根據過電流計數器的值來設定構成顯示部的4個顯示元件(LED)的亮燈方式，對各顯示元件進行亮燈控制，由此通知使用者直到過載保護啟動為止的剩餘時間(S140～S230)。
文檔編號H02J7/00GK102570405SQ20111039754
公開日2012年7月11日 申請日期2011年12月2日 優先權日2010年12月27日
發明者野田將史 申請人:株式會社牧田