CN103402709A - 以多个二次电池为电源的电动工具 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种以多个二次电池为电源的电动工具，各个二次电池相对于电动工具可独立地装拆。优选电动工具具备：监视电路，其对各个二次电池的状态进行监视；以及显示电路，其对于各个二次电池显示该监视电路的监视结果。特别地，优选监视电路对各个二次电池的输出电压进行监视，显示电路对于各个二次电池显示检测出的输出电压是否处于规定范围内。

Description

以多个二次电池为电源的电动工具
技术领域
本发明涉及以多个二次电池为电源的电动工具。
背景技术
在日本特开平07-161340号中公开一种电动工具。该电动工具具备工具主体、以及相对于工具主体可装拆的电池盒。在电池盒中收纳多个二次电池，利用多个二次电池向电动工具的主体供给电力。
二次电池由于反复充放电而发生劣化。因此，若反复使用电池盒，则电池盒的性能会逐渐降低，从而不久便需要更换电池盒。对使用完的电池盒进行验证的结果是，明确了并不是全部的二次电池都发生劣化，而是仅一部分二次电池发生严重劣化。即，在现有的电动工具中，当更换电池盒时，仍可使用的二次电池被白白废弃。
发明内容
鉴于上述问题，本发明提供防止在以多个二次电池为电源的电动工具中二次电池被白白废弃的技术。
为了解决上述问题，在本发明中，在以多个二次电池为电源的电动工具中，采用可独立地装拆各个二次电池的结构。由此，能够仅选择性地更换发生劣化或者故障的二次电池，从而能够防止可使用的二次电池被白白废弃的情况。
附图说明
图1表示实施例1的工具主体和电池盒的外观。
图2表示从工具主体卸下的电池盒。
图3表示打开了壳体的盖的电池盒。
图4表示电池盒充电器的外观。
图5表示电池充电器的外观。
图6表示实施例1的工具主体及电池盒的电路结构。并且省略多个二次电池的一部分的图示。
图7表示工具主体及电池盒的电路结构的变形例。
图8表示电池盒的另一个例子。
图9表示电池盒的再一个例子。
图10表示实施例2的电动工具。
图11是图10中的Ⅺ-Ⅺ线向视图。
图12是图10中的XII-XII线向视图。
图13表示实施例2的电动工具的电路结构。并且省略多个二次电池的一部分的图示。
图14表示实施例3的电动工具的外观。
图15是图14中的XV-XV线剖视图。
图16是图14中的XVI-XVI线剖视图。
具体实施方式
在本发明的一个实施方式中，优选电动工具还具备对各个二次电池的状态进行监视的监视电路、以及对于各个二次电池显示上述监视电路的监视结果的显示电路。根据该结构，使用者能够确定发生劣化或者故障的二次电池，从而能够正确地进行二次电池的更换。
在上述实施方式中，优选监视电路至少对各个二次电池的输出电压与温度中的至少一方进行监视。在该情况下，优选上述显示电路对于各个二次电池显示输出电压或者温度是否处于规定范围内。此处所说的规定范围是指在电动工具中预先设定的数值的范围，例如，规定的上限值以下、规定的下限值以上、或者规定的上限值以下且规定的下限值以上这样的范围。
在本发明的一个实施方式中，优选电动工具还具备切断多个二次电池的电力供给的开关电路。在该情况下，优选当至少一个二次电池的输出电压未处于规定范围内时上述监视电路断开开关电路。由此，能够防止使用发生劣化或者故障的二次电池的情况。
在本发明的一个实施方式中，电动工具能够具备工具主体、以及相对于该工具主体可装拆的电池盒。电池盒能够收纳多个二次电池。优选各个二次电池相对于电池盒可独立地装拆。但是在另一个实施方式中，电动工具还能够构成为不具备上述那样的可装拆的电池盒，而是在工具主体内直接收纳多个二次电池。
在上述实施方式中，优选电动工具还具备对电池盒进行充电的电池盒充电器。在该情况下，优选电池盒具有对各个二次电池的状态进行监视的监视电路。而且，优选电池盒充电器与电池盒的监视电路连接成能够通信，并具有对于各个二次电池显示该监视电路的监视结果的显示电路。
在本发明的一个实施方式中，优选电动工具还具备对卸下的二次电池进行充电的电池充电器。在该情况下，优选电池充电器具有测量二次电池的温度的温度传感器。根据该结构，电池充电器能够根据二次电池的温度来适当控制二次电池的充电。
优选当充电中的二次电池的输出电压达到规定的上限值或者从开始充电经过了规定的时间时，上述电池充电器结束二次电池的充电。由此，能够防止二次电池的过充电，并且能够避免对发生劣化或者故障的二次电池徒劳地持续充电。
实施例1
参照附图对实施例1的电动工具10进行说明。图1、图2表示电动工具10的外观。如图1、图2所示，电动工具10具备工具主体12、以及相对于工具主体12可装拆的电池盒100。电池盒100是可再充电的电池盒，并作为电动工具10的电源向工具主体12供给电力。在工具主体12设置有可供工具装拆的工具夹头14、供使用者操作的主开关16、以及供使用者把持的手柄18。在工具主体12的内部收纳驱动工具夹头14的马达50、各种电路(参照图6)。
工具主体12具有电池盒安装部20。电池盒安装部20设置于手柄18的下端。如图2所示，电池盒100相对于电池盒安装部20可装拆。在电池盒100设置有可滑动地与电池盒安装部20卡合的工具连接部104。工具连接部104形成于电池盒100的壳体102的上表面。若使电池盒100相对于电池盒安装部20向后方滑动，则能够向电池盒安装部20安装电池盒100，若使电池盒100相对于电池盒安装部20向前方滑动，则能够从电池盒安装部20卸下电池盒100。若向电池盒安装部20安装电池盒100，则电池盒100与工具主体12机械连接以及电连接。
如图3所示，电池盒100具有多个二次电池112。多个二次电池112收纳于壳体102。二次电池112是锂离子电池，其标称电压是3.6伏。在本实施例的电池盒100中，由于十个锂离子电池112串联连接，所以电池盒100的整体的标称电压是36伏。此外，二次电池112的种类、数量、以及连接方式(串联/并联)不被特别限定，而能够自由设计。并且，电池盒100的标称电压也不限定于特定的电压值。
在本实施例的电池盒100中，壳体102构成为可开闭。即，在壳体102上设置有开口部106和对该开口部106进行开闭的盖108。盖108能够液密地闭塞开口部106。在盖108的内表面配设有多个电极板110。各个电极板110与上限邻接的二次电池112接触，而将它们电连接。开口部106与二次电池112相比足够大，从而能够通过开口部106插拔壳体102内的二次电池112。
如上所述，本实施例的电池盒100构成为可独立地装拆各个二次电池112。由此，能够根据需要将壳体102内的一个或者多个二次电池112与另外准备的一个或者多个二次电池更换。如众所周知那样，二次电池112由于反复充放电而发生劣化。因此，若反复使用电池盒100，则电池盒100的性能会逐渐降低。在多数情况下，在性能降低的电池盒100中，并不是全部二次电池112都发生劣化，而是仅一部分二次电池112发生严重劣化或者故障。因此，只通过仅仅更换发生劣化或者故障的二次电池112，就能够使电池盒100的性能充分恢复。由于能够独立地更换二次电池112，所以能够一直使用各个二次电池112直至到达其寿命为止，从而能够防止废弃可使用的二次电池112这样的浪费。
在电池盒100设置有显示部144。显示部144由后述的主控制器140(参照图6)控制。当一个或者多个二次电池112发生劣化或者故障时，显示部144进行使用者能够确定上述二次电池112的显示。在本实施例中，示出了一个例子，构成为显示部144具有多个发光二极管，与发生劣化或者故障的二次电池112对应的发光二极管点亮。此外，显示部144可以使用七段显示器、点阵显示器、以及液晶显示器。根据显示部144的显示，使用者能够无误地更换发生劣化或者故障的二次电池112。此外，关于主控制器140确定发生劣化或者故障的二次电池112的处理，在后段进行说明。
对本实施例的电动工具10，分别准备有图4所示的电池盒充电器200、以及图5所示的电池充电器220。电池盒充电器200是与交流电源(插座)连接来对电池盒100进行充电的充电器。电池盒充电器200具有可供电池盒100装拆的电池盒安装部204。电池盒安装部204设置于电池盒充电器200的壳体202的上表面。在电池盒安装部204上设置有多个用于与电池盒100电连接的端子。上述多个端子被保护板206覆盖，而在图4中未图示。另外，在电池盒充电器200设置有显示部208。显示部208显示充电中、充电结束、以及各种异常这类的信息。本实施例的显示部208使用多个发光二极管而构成，但是该结构不被特别限定为与电池盒100的显示部144相同。
电池盒充电器200在安装电池盒100后与电池盒100的主控制器140连接成能够通信。而且，电池盒充电器200能够根据来自主控制器140的指示，而由显示部144进行发生劣化或者故障的二次电池112的显示。由此，当使用者对电池盒100进行充电时，也能够向使用者报告发生劣化或者故障的二次电池112的存在，从而能够催促使用者对其进行更换。
另一方面，电池充电器220是与交流电源(插座)连接来以单体的形式对二次电池112进行充电的充电器。电池充电器220具有可供二次电池112装拆的电池安装部224。电池安装部224设置于电池充电器220的壳体222的正面。在电池安装部224设置有多个用于与二次电池112电连接的端子。并且，在电池充电器220设置有相对于电池安装部224滑动的滑动盖226、以及显示部230。显示部230显示充电中、充电结束、以及各种异常这类的信息。本实施例的显示部230使用多个发光二极管而构成，但是该结构不被特别限定为与电池盒100的显示部144相同。
除此之外，在电池充电器220设置有温度传感器228。温度传感器228配置于电池安装部224的附近，并能够测量二次电池112的温度。电池充电器220能够根据温度传感器228的检测结果来控制对二次电池112的充电电流及充电电压。通常，电池充电器220一边对二次电池112的温度及输出电压进行监视一边对二次电池112进行充电，当二次电池112的输出电压达到规定的上限值时，结束充电。此时，电池充电器220一边计测从开始充电经过的时间，一边进行充电。而且，当二次电池112的输出电压在比规定的下限时间短的时间内达到了规定的上限值时，由显示部230显示二次电池112发生劣化或者故障的情况。或者，当即使经过规定的上限时间二次电池112的输出电压还没有达到规定的上限值时，也由显示部230显示二次电池112发生劣化或者故障的情况。
通常，使用者利用电池盒充电器200来进行电池盒100的充电，而无需使用电池充电器220。然而，在对发生劣化或者故障的二次电池112进行更换的情况下，能够有效地使用电池充电器220。例如，试着利用电池充电器220对被判定为发生劣化或者故障的二次电池112进行充电，从而能够确认是否的确发生劣化或者故障。另外，预先利用电池充电器220对用于更换而准备的新的二次电池112进行充电，从而能够使新的二次电池112与原有的二次电池112之间充电电平(1evel)一致。
接下来，参照图6对工具主体12的电结构进行说明。工具主体12具备马达50和工具控制器54。工具控制器54与主开关16连接。根据使用者对主开关16施加的操作量，从主开关16向工具控制器54发送速度指令信号。除此之外，工具主体12具备正极输入端子62、第一通信端子64、第二通信端子66、以及负极输入端子68。这些端子配置于工具主体12的电池盒安装部20。
正极输入端子62与负极输入端子68通过电力供给电路52而分别与马达50连接。在将正极输入端子62与马达50连接的电力供给电路52中，设置有主开关16。第一通信端子64与主开关16和马达50之间的电力供给电路52连接。由此，在主开关16接通的期间，第一通信端子64的电位成为与正极输入端子62相同的电位，在主开关16断开的期间，第一通信端子64的电位成为与负极输入端子68相同的电位。即，第一通信端子64根据主开关16的接通与断开而输出高低的电压信号。第二通信端子66与工具控制器54电连接。
接着，参照图6对电池盒100的电结构进行说明。如图6所示，电池盒100具备正极输出端子162、第一通信端子164、第二通信端子166、以及负极输出端子168。这些端子配置于电池盒100的工具连接部104。若将电池盒100安装于工具主体12，则电池盒100的正极输出端子162、第一通信端子164、第二通信端子166以及负极输出端子168分别与工具主体12的正极输入端子62、第一通信端子64、第二通信端子66以及负极输入端子68电连接。由此，电池盒100与工具主体12电连接。
电池盒100具备多个电池正极连接端子122以及电池负极连接端子124。多个电池正极连接端子122以及电池负极连接端子124与收纳于壳体102的多个二次电池112电连接。多个二次电池112经由多个电池正极连接端子122以及电池负极连接端子124而串联连接。位于串联连接的多个二次电池112的两端的电池正极连接端子122及电池负极连接端子124通过电力供给电路152而分别与正极输出端子162及负极输出端子168电连接。由此，串联连接的多个二次电池112经由正极输出端子162及负极输出端子168而与工具主体12电连接。
在电池负极连接端子124与负极输出端子168之间的电力供给电路152中，设置有用于测量电流值的分流电阻130、以及用于切断对工具主体12的电力供给的开关电路(此处是场效应晶体管)148。分流电阻130经由放大器电路138而与主控制器140连接。开关电路148与主控制器140连接，并由主控制器140控制。主控制器140能够基于分流电阻130产生的电压，来检测二次电池112的放电电流。当检测出的电流值达到了规定的上限值时，主控制器140能够通过断开开关电路148来终止对工具主体12的电力供给。
各个电池正极连接端子122及电池负极连接端子124经由多路复用器(multiplexer)134以及缓冲电路136而与主控制器140连接。由此，对主控制器140输入各个二次电池112的输出电压。主控制器140对各个二次电池112的输出电压进行监视，在二次电池112的输出电压低于规定的下限值或者高于规定的上限值的情况下，上述二次电池112被判定为发生劣化或者故障。在该情况下，主控制器140利用显示部144而能够特定地显示发生劣化或者故障的二次电池112。如图6所示，本实施例的显示部144具有多个发光二极管，多个发光二极管经由多路复用器142而与主控制器140连接。主控制器140通过使与发生劣化或者故障的二次电池112对应的发光二极管点亮来向使用者指示发生劣化或者故障的二次电池112。并且主控制器140能够通过断开开关电路148来终止对工具主体12的电力供给。
电池盒100具备多个温度传感器126。本实施例的温度传感器126的一个例子是热敏电阻。各个温度传感器126配置于对应的一个二次电池112的附近，并输出与对应的一个二次电池112的温度相应的温度信号。多个温度传感器126经由多路复用器132而与主控制器140连接。主控制器140对各个温度传感器126的检测温度进行监视，在检测出的温度高于规定的上限值的情况下，判定为二次电池112产生温度异常。在该情况下，主控制器140能够利用显示部144来显示温度异常的二次电池112。并且主控制器140能够通过断开开关电路148来终止对工具主体12的电力供给。
电池盒100具备主开关检测电路146。主开关检测电路146与第一通信端子164连接，并能够检测主开关16的接通断开。在主开关16断开的期间，主开关检测电路146向主控制器140输出高电平的电压信号(Vcc)，在主开关16接通的期间，主开关检测电路146向主控制器140输出低电平的电压信号(GND)。主控制器140能够基于主开关检测电路146的输出信号来检测主开关16的接通断开。主控制器140在由于上述异常等而断开开关电路148时，在主开关16断开之前使开关电路148持续断开。
主控制器140与第二通信端子166连接，与工具主体12的工具控制器54连接成能够通信。如先前说明那样，工具控制器54根据使用者对主开关16的操作量，来输出速度指令信号。主控制器140接收速度指令信号，并能够根据接收到的速度指令信号来对开关电路148进行PWM控制。由此，能够根据使用者对主开关16的操作量，来调节马达50的转速。
图7表示工具主体12及电池盒100的电路结构的变形例。如图7所示，开关电路148还能够设置于工具主体12。在该情况下，可以构成为将工具控制器54与开关电路148连接，利用工具控制器54来控制开关电路148。工具控制器54经由第二通信端子66、166而与主控制器140连接。主控制器140在检测出上述异常等时能够经由工具控制器54而断开开关电路148。即，能够构成为主控制器140对工具控制器54下达指令，接收到指令的工具控制器54断开开关电路148。
也如先前说明那样，本实施例的电池盒100具有十个锂离子二次电池112，但是二次电池112的种类、数量不被特别限定。如图8、图9所示，只要各个二次电池112可独立地装拆，就能够适当改变二次电池112的数量、配置。
实施例2
参照附图，对实施例2的电动工具310进行说明。在上述实施例1的电动工具10中，多个二次电池112收纳在相对于工具主体12可装拆的电池盒100，与此相对，在本实施例的电动工具310中，如图10～图12所示，多个二次电池112直接安装于工具主体12。以下，对本实施例的电动工具310进行说明，但是对于与实施例1的电动工具10共同的结构，通过标注相同的参照标记而省略说明。
在电动工具310的工具主体12设置有电池收纳部320。电池收纳部320能够收纳多个二次电池112。电池收纳部320设置于手柄18的前端。在电池收纳部320设置有可开闭的盖322。若打开盖322，则能够将各个二次电池112相对于电池收纳部320独立地装拆。若关闭盖322，则电池收纳部320被液密地闭塞。
图13表示本实施例的电动工具310的电路结构。如将图13所示的电路结构与图6及图7所示的电路结构比较来进行理解那样，本实施例的电动工具310的电路结构相当于将实施例1的工具主体12及电池盒100的电路结构一体化而得的电路结构。因此，对于本实施例的电路结构，参照实施例1的说明，避免重复说明。作为与实施例1的不同点，在本实施例中，将实施例1中说明的工具控制器54与主控制器140合并。并且，多个电池正极连接端子122及电池负极连接端子124配置于电池收纳部320内。并且，多个温度传感器126配置于电池收纳部320的附近，从而能够分别检测多个二次电池112的温度。并且，显示部144配设于工具主体12的使用者可见的位置。
本实施例的电动工具310也构成为可独立地装拆各个二次电池112。由此，能够根据需要将工具主体12内的一个或者多个二次电池112与另外准备的一个或者多个二次电池更换。由于能够独立地更换二次电池112，所以能够一直使用各个二次电池112直至到达其寿命为止，从而能够防止废弃可使用的二次电池112这样的浪费。
作为一个例子，本实施例的工具主体12具有五个锂离子二次电池112。但是，二次电池112的种类、数量不被特别限定。如图14～图16所示，只要各个二次电池112可独立地装拆，就能够适当改变二次电池112的数量、配置。此外，在图14～图16所示的变形例中，能够在工具主体12的电池收纳部320收纳八个锂离子二次电池112，并构成为能够通过卸下盖322而装拆各个二次电池112。
以上对本发明的实施方式详细地进行了说明，但上述说明只不过是示例，并不限定权利要求。权利要求书所记载的技术中包含对以上所例示的具体例进行各种变形、变更而得的技术。
在本说明书或者附图中说明了的技术要素能够独立地或者以各种组合发挥技术有用性，并不限定于申请时的权利要求中所记载的组合。本说明书或者附图中所例示的技术能够同时达成多个目的，达成上述多个目的中的一个目的自身也具有技术有用性。

Claims (9)

1.一种电动工具，以多个二次电池为电源，
所述电动工具的特征在于，
各个二次电池相对于所述电动工具可独立地装拆。
2.根据权利要求1所述的电动工具，其特征在于，具备：
监视电路，其对各个二次电池的状态进行监视；以及
显示电路，其对于各个二次电池显示所述监视电路的监视结果。
3.根据权利要求2所述的电动工具，其特征在于，
所述监视电路对各个二次电池的输出电压和温度中的至少一方进行监视，
所述显示电路对于各个二次电池显示输出电压或者温度是否处于规定范围内。
4.根据权利要求3所述的电动工具，其特征在于，
还具备切断多个二次电池的电力供给的开关电路，
当至少一个二次电池的输出电压或者温度未处于规定范围内时，所述监视电路断开所述开关电路。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的电动工具，其特征在于，
所述电动工具具备工具主体、以及相对于所述工具主体可装拆并且收纳所述多个二次电池的电池盒。
6.根据权利要求5所述的电动工具，其特征在于，
还具备对所述电池盒进行充电的电池盒充电器，
所述电池盒具有对各个二次电池的状态进行监视的监视电路，
所述电池盒充电器与所述电池盒的监视电路连接成能够通信，并具有对于各个二次电池显示所述监视电路的监视结果的显示电路。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的电动工具，其特征在于，
还具备对卸下的二次电池进行充电的电池充电器，所述电池充电器具有测量二次电池的温度的温度传感器。
8.根据权利要求7所述的电动工具，其特征在于，
当充电中的二次电池的输出电压达到规定的上限值或者从开始充电经过了规定的时间时，所述电池充电器结束对二次电池的充电。
9.一种电池盒，作为电动工具的电源，
所述电池盒的特征在于，
具有多个二次电池，各个二次电池相对于所述电池盒可独立地装拆。
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