JP6793335B2 - 充電アダプタ - Google Patents

Description

本発明は、電動工具用のバッテリパックの充電アダプタに関する。

特許文献１は、電動工具用のバッテリパックを充電するためのコードレス充電器であって、互いに着脱可能なバッテリユニットとアダプタユニットにより構成されるコードレス充電器を開示する。バッテリパックは、工具本体に取り付けられた状態で外部に露出する充電器接続部を有し、アダプタユニットは、バッテリパックの充電器接続部と電気的に接続するためのパック接続部を有する。

特開２０１２−１１０２０２号公報

工具本体に着脱可能なバッテリパックを備えたコードレスタイプの電動工具が普及している。工具本体は裏面にバッテリパックを取り付ける取付部を備え、取付部は、定められた公称電圧のバッテリパックのみが機械的に接続されるように構成されている。そのためユーザが工具本体を買い替える際に、新たに購入する工具本体がこれまで所有していたバッテリパックに対応しない場合には、新しい工具本体が要求する公称電圧のバッテリパックを購入する必要がある。

しかしながら新しい工具本体には使用できなくても、電力供給能力に問題がないのであれば、古いバッテリパックを廃棄するのはもったいない。一般にバッテリパックの充電器は、バッテリパックの公称電圧に関係なく充電できるように構成されているため、古いバッテリパックを充電することに支障はない。本発明者は、古いバッテリパックを活用するための技術を模索した結果、古いバッテリパックのみならず、所有しているバッテリパックを有効活用するための技術を想到するに至った。

本発明はこうした状況に鑑みなされたものであり、その目的は、バッテリパックを有効活用するための技術を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の充電アダプタは、電動工具本体に着脱可能な第１装着部を有する第１バッテリパックを取り付けるための第１取付部と、電動工具本体に着脱可能な第２装着部を有する第２バッテリパックを取り付けるための第２取付部と、第１取付部に第１バッテリパックの第１装着部が取り付けられ、第２取付部に第２バッテリパックの第２装着部が取り付けられた状態で、第１バッテリパックを電源として第２バッテリパックを充電する充電制御部と、充電制御部による充電を制御する処理部とを備える。

本発明によれば、バッテリパックを有効活用するための技術を提供できる。

電動工具の側面図である。 実施形態にかかる充電アダプタの外観構成例を示す図である。 実施形態にかかる充電アダプタおよびバッテリパックの機能ブロック図である。

図１は、電動工具１の側面図である。電動工具１は、工具本体２と、二次電池を内蔵した着脱可能なバッテリパック１０とを備える。工具本体２の外装を構成するハウジングは、有底筒形状の胴部３と、胴部３から下方に延出する把持部４と、把持部４の下方に形成される基部７とを有する。把持部４は、作業者が把持するグリップを形成し、把持部４の前面には作業者が操作する操作スイッチ５が設けられる。

ハウジングの胴部３は、駆動部であるモータ、モータ回転を減速する減速機構、減速された回転数で回転する出力軸などの駆動伝達機構を収容する。胴部３の前方には、ドライバビットなどの先端工具を装着するための工具装着部６が設けられる。

バッテリパック１０は上面側に、工具本体２に着脱可能な装着部を有し、バッテリパック１０の装着部が、基部７の裏面に設けられた取付部に機械的に取り付けられる。バッテリパック１０の装着部には、正電圧端子および負電圧端子を含む電源端子と、信号端子が設けられ、また基部７の取付部にも、正電圧端子および負電圧端子を含む電源端子と、信号端子が設けられる。バッテリパック１０の装着部が基部７の取付部に取り付けられると、正電圧端子同士、負電圧端子同士、信号端子同士が互いに接触して、電気的に接続される。これによりバッテリパック１０は工具本体２に電力を供給し、また工具本体２に二次電池に関する情報を送信できるようになる。

工具本体２の取付部は、所定の公称電圧のバッテリパック１０の装着部にのみ取り付けられるように構成される。バッテリパック１０の装着部の形状は、公称電圧ごとに定められ、したがって工具本体２に、要求する電圧と異なる公称電圧のバッテリパックを取り付けることはできない。そこで実施形態では、工具本体２に取り付けられないバッテリパックを有効活用するべく、かかるバッテリパックを電源として、工具本体２に取付可能なバッテリパックを充電する充電アダプタを提案する。なお実施形態の充電アダプタによれば電源とするバッテリパックは、工具本体２に取付可能なバッテリパックであってもよく、また充電されるバッテリパックを、工具本体２に取付不能なバッテリパックとすることも可能である。

以下、電源とするバッテリパックを「第１バッテリパック」、充電されるバッテリパックを「第２バッテリパック」と呼ぶ。第１バッテリパックおよび第２バッテリパックの公称電圧は異なってよいが、同じであってもよい。なお第１バッテリパックを電源として第２バッテリパックを充電するためには、第１バッテリパックの電池電圧の方が、第２バッテリパックの電池電圧よりも高いことが前提となる。

第１バッテリパックおよび第２バッテリパックは、電動工具本体に着脱可能な装着部をそれぞれ有する。第１バッテリパックの装着部を「第１装着部」、第２バッテリパックの装着部を「第２装着部」と呼ぶと、両バッテリパックの公称電圧が同じであれば、第１装着部および第２装着部は同じ形状を有し、両バッテリパックの公称電圧が異なれば、第１装着部および第２装着部は異なる形状を有する。

図２は、実施形態にかかる充電アダプタの外観構成例を示す。充電アダプタ３０は、電源となる第１バッテリパックを取り付けるための第１取付部４２と、充電される第２バッテリパックを取り付けるための第２取付部４４を備える。第１取付部４２および第２取付部４４は同一構造を有し、様々な公称電圧のバッテリパックを取付可能に構成されている。

筐体の表面には、充電に関する情報を報知するための報知部４０が設けられる。報知部４０は、１つ以上のＬＥＤにより構成されてよく、また液晶パネルにより構成されてもよい。報知部４０は情報表示機能に加えて、音声出力機能を有してもよい。報知部４０は、充電に関する情報として、充電が終了したことや、第１バッテリパックまたは第２バッテリパックの少なくとも一方の残容量を報知してよい。

図３は、実施形態にかかる充電アダプタおよびバッテリパックの機能ブロックを示す。充電アダプタ３０は、第１バッテリパック１０ａからの電力により動作する。

電源として用いられる第１バッテリパック１０ａは、複数の直列接続された電池セルから構成される二次電池１２ａ、電池温度を検出する電池温度検出部１４ａ、二次電池１２ａに関する情報を記憶する電池情報記憶部１６ａおよび情報出力部１８ａを備える。電池情報記憶部１６ａは、たとえば第１バッテリパック１０ａの識別情報（パックＩＤ）、二次電池１２ａの公称電圧、放電終止電圧、充電終止電圧などを記憶する。なお放電終止電圧および充電終止電圧は、二次電池保護のために定められた電池電圧の下限値および上限値である。情報出力部１８ａは、電池情報記憶部１６ａに記憶された情報および電池温度検出部１４ａの検出値を充電アダプタ３０に出力する。

同様に、充電される第２バッテリパック１０ｂは、複数の直列接続された電池セルから構成される二次電池１２ｂ、電池温度を検出する電池温度検出部１４ｂ、二次電池１２ｂに関する情報を記憶する電池情報記憶部１６ｂおよび情報出力部１８ｂを備える。電池情報記憶部１６ｂは、たとえば第２バッテリパック１０ｂのパックＩＤ、二次電池１２ｂの公称電圧、放電終止電圧、充電終止電圧などを記憶する。情報出力部１８ｂは、電池情報記憶部１６ｂに記憶された情報および電池温度検出部１４ｂの検出値を充電アダプタ３０に出力する。

第１バッテリパック１０ａは、電動工具本体に着脱可能な第１装着部２６ａを有する。第１バッテリパック１０ａを充電アダプタ３０に取り付ける際、第１装着部２６ａが充電アダプタ３０の第１取付部４２に取り付けられる。第１装着部２６ａには、正電圧端子２０ａおよび負電圧端子２２ａからなる電源端子と、信号端子２４ａが設けられる。

第２バッテリパック１０ｂは、電動工具本体に着脱可能な第２装着部２６ｂを有する。第２バッテリパック１０ｂを充電アダプタ３０に取り付ける際、第２装着部２６ｂが充電アダプタ３０の第２取付部４４に取り付けられる。第２装着部２６ｂには、正電圧端子２０ｂおよび負電圧端子２２ｂからなる電源端子と、信号端子２４ｂが設けられる。

充電アダプタ３０は、第１取付部４２および第２取付部４４を有する。第１取付部４２には、正電圧端子４６および負電圧端子５０からなる電源端子と、信号端子５４が設けられる。第１取付部４２に、第１バッテリパック１０ａの第１装着部２６ａが取り付けられると、正電圧端子２０ａおよび正電圧端子４６、負電圧端子２２ａおよび負電圧端子５０、信号端子２４ａおよび信号端子５４が、互いに接触して電気的に接続される。

第２取付部４４には、正電圧端子４８および負電圧端子５２からなる電源端子と、信号端子５６が設けられる。第２取付部４４に第２バッテリパック１０ｂの第２装着部２６ｂが取り付けられると、正電圧端子２０ｂおよび正電圧端子４８、負電圧端子２２ｂおよび負電圧端子５２、信号端子２４ｂおよび信号端子５６が、互いに接触して電気的に接続される。

実施形態の充電アダプタ３０によると、第１バッテリパック１０ａが備える第１装着部２６ａおよび第２バッテリパック１０ｂが備える第２装着部２６ｂを、そのまま充電アダプタ３０の第１取付部４２および第２取付部４４に取り付けることができる。そのため第１バッテリパック１０ａおよび第２バッテリパック１０ｂの構造に変更を加えることなく、充電アダプタ３０は、第１バッテリパック１０ａを電源として第２バッテリパック１０ｂを充電できる。

充電制御部３８は、第１取付部４２に第１装着部２６ａが取り付けられ、第２取付部４４に第２装着部２６ｂが取り付けられた状態で、第１バッテリパック１０ａを電源として第２バッテリパック１０ｂを充電する。充電制御部３８は、トランジスタまたはMOS FETなどのスイッチング素子により構成され、処理部３２は、充電制御部３８による充電を制御する。

第１検出部３４は、二次電池１２ａの電池電圧を検出し、処理部３２に供給する。第２検出部３６は、二次電池１２ｂの電池電圧を検出し、処理部３２に供給する。なお実施形態では第１検出部３４および第２検出部３６が、それぞれ二次電池１２ａ、二次電池１２ｂの電池電圧を検出するが、別の例では、二次電池１２ａ、二次電池１２ｂの出力電流を検出してもよい。処理部３２は、第１検出部３４の検出値および第２検出部３６の検出値にもとづいて、充電制御部３８による充電を制御する機能をもつ。

第１取付部４２に第１バッテリパック１０ａが取り付けられると、情報出力部１８ａは電池情報記憶部１６ａに記憶された二次電池１２ａに関する情報を処理部３２に出力する。処理部３２は、二次電池１２ａに関する情報を、信号端子２４ａおよび信号端子５４を介して取得する。取得した情報には、第１バッテリパック１０ａのパックＩＤ、二次電池１２ａの公称電圧、放電終止電圧、充電終止電圧が含まれる。

同様に、第２取付部４４に第２バッテリパック１０ｂが取り付けられると、情報出力部１８ｂは電池情報記憶部１６ｂに記憶された二次電池１２ｂに関する情報を処理部３２に出力する。処理部３２は、二次電池１２ｂに関する情報を、信号端子２４ｂおよび信号端子５６を介して取得する。取得した情報には、第２バッテリパック１０ｂのパックＩＤ、二次電池１２ｂの公称電圧、放電終止電圧、充電終止電圧が含まれる。

第１バッテリパック１０ａを電源として第２バッテリパック１０ｂを充電するためには、二次電池１２ａの電池電圧が二次電池１２ｂの電池電圧よりも高い必要がある。処理部３２は、第１検出部３４の検出値および第２検出部３６の検出値にもとづいて、充電制御部３８による充電を制御する。ここで第１検出部３４により検出された電池電圧が第２検出部３６により検出された電池電圧よりも低ければ、処理部３２は、充電不能であると判定して、充電制御部３８による充電を行わない。

第１検出部３４により検出された電池電圧が第２検出部３６により検出された電池電圧よりも高い場合、処理部３２は、充電制御部３８のスイッチング素子を制御して充電を開始する。充電開始後、処理部３２は、二次電池１２ａに関する情報および二次電池１２ｂに関する情報にもとづいて、充電制御部３８による充電を制御する。

充電開始後、処理部３２は、二次電池１２ｂの電池電圧と二次電池１２ｂの充電終止電圧を比較し、二次電池１２ｂの電池電圧が充電終止電圧に到達すると、二次電池１２ｂの充電完了を判定して、充電制御部３８による充電を停止させる。

なお充電中に処理部３２は、二次電池１２ａの電池電圧と二次電池１２ａの放電終止電圧を比較する。二次電池１２ａの電池電圧が放電終止電圧まで下がると、処理部３２は、充電制御部３８による充電を強制停止させる。このとき二次電池１２ｂは満充電となっていないが、処理部３２は充電を強制停止させることで、二次電池１２ａの電池特性の劣化を防ぐ。

また処理部３２は、充電中に、電池温度検出部１４ａの検出値および電池温度検出部１４ｂの検出値を監視する。電池温度検出部１４ａの検出値である二次電池１２ａの電池温度、電池温度検出部１４ｂの検出値である二次電池１２ｂの電池温度は、周期的に処理部３２に出力されることが好ましい。処理部３２は、二次電池１２ａまたは二次電池１２ｂのいずれかの電池温度が所定の温度に達すると、充電制御部３８による充電をただちに強制停止させる。これにより処理部３２は、二次電池１２ａおよび／または二次電池１２ｂの電池特性の劣化を防ぐ。

報知部４０は、充電が終了したことを報知する。処理部３２は、充電が終了した場合に、報知部４０を制御して、充電終了を報知させる。なお充電アダプタ３０においては、上記したように様々な態様で充電が終了する。そのため報知部４０は、充電の終了態様に応じて、報知態様を異ならせることが好ましい。たとえば報知部４０は、ＬＥＤの発光色で充電の報知態様を異ならせてもよく、複数ＬＥＤを有する場合には充電の終了態様に応じて点灯させるＬＥＤを異ならせてもよい。ユーザは、充電終了の報知態様により、充電がどのように終了したかを認識できる。

特に、電池温度が高温となったために充電が終了した場合には、電池温度が下がった後に、処理部３２は充電を再実行する。そのため報知部４０は、ユーザが他の態様の充電終了と区別できるように、充電を一時停止中であることを知らせることが好ましい。

また処理部３２は、充電中に第１バッテリパック１０ａまたは第２バッテリパック１０ｂの少なくとも一方の残容量を報知部４０から報知させてもよい。報知部４０は、容量表示のインジケータを有し、二次電池１２ａまたは二次電池１２ｂの少なくとも一方の残容量を表示してよい。報知部４０が残容量を報知することで、ユーザは、充電状況を把握できるようになる。

以上、本発明を実施形態をもとに説明した。この実施形態は例示であり、それらの各構成要素あるいは各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

実施形態では、処理部３２が、二次電池に関する情報として、パックＩＤ、公称電圧、放電終止電圧、充電終止電圧を取得することを説明した。変形例では、処理部３２は二次電池に関する情報としてパックＩＤのみを取得し、図示しないデータベースから、パックＩＤに対応付けられた公称電圧等を取得してもよい。また処理部３２は電池電圧にもとづいて、公称電圧等を取得してもよい。

実施形態では、第１取付部４２に取り付けられた第１バッテリパック１０ａを電源として第２取付部４４に取り付けられた第２バッテリパック１０ｂを充電することを説明した。変形例では、充電制御部３８が双方向の充電を可能とするスイッチング素子を備え、処理部３２が、充電方向を適宜設定できるようにしてもよい。この場合、ユーザは、第１バッテリパック１０ａおよび第２バッテリパック１０ｂを第１取付部４２および第２取付部４４のいずれに取り付けてもよく、処理部３２による制御により充電制御部３８は、第１バッテリパック１０ａを電源として、第２バッテリパック１０ｂを充電することが可能となる。

本発明の一態様の概要は、次の通りである。
本発明のある態様の充電アダプタ（３０）は、電動工具本体に着脱可能な第１装着部（２６ａ）を有する第１バッテリパック（１０ａ）を取り付けるための第１取付部（４２）と、電動工具本体に着脱可能な第２装着部（２６ｂ）を有する第２バッテリパック（１０ｂ）を取り付けるための第２取付部（４４）と、第１取付部（４２）に第１バッテリパックの第１装着部（２６ａ）が取り付けられ、第２取付部（４４）に第２バッテリパックの第２装着部（２６ｂ）が取り付けられた状態で、第１バッテリパックを電源として第２バッテリパックを充電する充電制御部（３８）と、充電制御部（３８）による充電を制御する処理部（３２）と、を備える。

第１取付部（４２）には、第１バッテリパック（１０ａ）の第１装着部（２６ａ）に設けられた電源端子（２０ａ，２２ａ）および信号端子（２４ａ）と接続する電源端子（４６，５０）および信号端子（５４）が設けられ、第２取付部（４４）には、第２バッテリパック（１０ｂ）の第２装着部（２６ｂ）に設けられた電源端子（２０ｂ，２２ｂ）および信号端子（２４ｂ）と接続する電源端子（４８，５２）および信号端子（５６）が設けられてよい。

処理部（３２）は、第１バッテリパックの二次電池（１２ａ）に関する情報および第２バッテリパックの二次電池（１２ｂ）に関する情報にもとづいて、充電制御部（３８）による充電を制御してよい。

充電アダプタ（３０）は、第１バッテリパックの電圧または電流を検出する第１検出部（３４）と、第２バッテリパックの電圧または電流を検出する第２検出部（３６）とをさらに備え、処理部（３２）は、第１検出部の検出値および第２検出部の検出値にもとづいて、充電制御部（３８）による充電を制御してよい。

充電アダプタ（３０）は、充電が終了したことを報知する報知部（４０）をさらに備えてよい。報知部（４０）は、充電の終了態様に応じて、報知態様を異ならせてよい。また報知部（４０）は、第１バッテリパックまたは第２バッテリパックの少なくとも一方の残容量を報知してよい。

１０ａ・・・第１バッテリパック、１０ｂ・・・第２バッテリパック、１２ａ，１２ｂ・・・二次電池、１４ａ，１４ｂ・・・電池温度検出部、１６ａ，１６ｂ・・・電池情報記憶部、１８ａ，１８ｂ・・・情報出力部、２０ａ，２０ｂ・・・正電圧端子、２２ａ，２２ｂ・・・負電圧端子、２４ａ，２４ｂ・・・信号端子、２６ａ・・・第１装着部、２６ｂ・・・第２装着部、３０・・・充電アダプタ、３２・・・処理部、３４・・・第１検出部、３６・・・第２検出部、３８・・・充電制御部、４０・・・報知部、４２・・・第１取付部、４４・・・第２取付部、４６，４８・・・正電圧端子、５０，５２・・・負電圧端子、５４，５６・・・信号端子。

Claims (7)

1. 電動工具本体に着脱可能な第１装着部を有する第１バッテリパックを取り付けるための第１取付部と、
   電動工具本体に着脱可能な第２装着部を有する第２バッテリパックを取り付けるための第２取付部と、
   前記第１取付部に第１バッテリパックの第１装着部が取り付けられ、前記第２取付部に第２バッテリパックの第２装着部が取り付けられた状態で、第１バッテリパックを電源として第２バッテリパックを充電する充電制御部と、
   前記充電制御部による充電を制御する処理部と、を備え、
   前記第１取付部および前記第２取付部は同一構造を有し、複数の公称電圧のバッテリパックを取付可能に構成されている、
   ことを特徴とする充電アダプタ。
2. 前記第１取付部には、第１バッテリパックの第１装着部に設けられた電源端子および信号端子と接続する電源端子および信号端子が設けられ、
   前記第２取付部には、第２バッテリパックの第２装着部に設けられた電源端子および信号端子と接続する電源端子および信号端子が設けられる、
   ことを特徴とする請求項１に記載の充電アダプタ。
3. 前記処理部は、第１バッテリパックの二次電池に関する情報および第２バッテリパックの二次電池に関する情報にもとづいて、前記充電制御部による充電を制御する、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の充電アダプタ。
4. 第１バッテリパックの電圧または電流を検出する第１検出部と、
   第２バッテリパックの電圧または電流を検出する第２検出部と、をさらに備え、
   前記処理部は、前記第１検出部の検出値および前記第２検出部の検出値にもとづいて、前記充電制御部による充電を制御する、
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の充電アダプタ。
5. 充電が終了したことを報知する報知部を、さらに備える、
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の充電アダプタ。
6. 前記報知部は、充電の終了態様に応じて、報知態様を異ならせる、
   ことを特徴とする請求項５に記載の充電アダプタ。
7. 前記報知部は、第１バッテリパックまたは第２バッテリパックの少なくとも一方の残容量を報知する、
   ことを特徴とする請求項５または６に記載の充電アダプタ。

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