JP5874018B2 - 制御回路及び工事用電気機器 - Google Patents

Description

本発明は、工事用電気機器に用いられる制御回路及びその制御回路を備えた工事用電気機器に関するものである。

従来、工事用電気機器として、異電圧の電池パックを選択的に装着しても過放電防止制御を行うものが知られている。例えば、特許文献１の工事用電気機器は、定格出力電圧の異なる複数種の電池パックを選択的に接続可能な電源接続部と、接続された電池パックの種別（定格出力電圧）を識別する識別手段とを備えている。

国際公開ＷＯ２０１１／１１８４７５号公報

ところで、上記のような工事用電気機器に用いられる制御回路では、例えば、１種類の定格出力電圧（単一電圧）の電池パックしか用いない工事用電気機器において利用すると、この機器への電源投入時やスイッチ操作時等の使用開始時に毎回識別を行うこととなる。このため、その識別の時間だけ使用開始時の時間を要することとなる。

そこで、１種類の定格出力電圧の電池パックしか用いない工事用電気機器には、電池パックの識別の機能を省略した別の制御回路用いることが考えられるが、制御回路の共有化を図ることができない。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、１種類の定格出力電圧の電池パックのみを用いる工事用電気機器と定格出力電圧の異なる複数種の電池パックを利用可能な工事用電気機器とで回路の共有化を図りつつ、１種類の定格出力電圧の電池パックのみ用いる工事用電気機器における使用開始時の時間を減らすことができる制御回路及び工事用電気機器を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の制御回路は、工事用電気機器に取り付けられる電池パックからの電力供給を受けて前記工事用電気機器に内蔵される駆動部を動作させる制御回路であって、定格出力電圧の異なる複数種の電池パックが利用可能な工事用電気機器向けの異電圧制御モードにおける動作内容と、単一電圧の電池パック用の工事用電気機器向けの単一電圧制御モードにおける動作内容とを記憶する記憶部と、定格出力電圧の異なる複数種の電池パックが利用可能な工事用電気機器か、単一電圧の電池パック用の工事用電気機器かを設定する設定部と、前記設定部で設定された工事用電気機器に合わせた制御モードで動作させる制御部と、を備え、前記異電圧制御モードは、定格出力電圧の異なる複数種の電池パックの電圧を判別する機能を有し、前記単一電圧制御モードは、単一電圧の電池パックの電圧を判別する機能を有しない設定とされることを特徴とする。

また上記構成において、設定部は、前記工事用電気機器に取り付けられた識別用の抵抗であり、前記抵抗の両端電圧を取得し、その取得した両端電圧値によって、定格出力電圧の異なる複数種の電池パックが利用可能な工事用電気機器か、単一電圧の電池パック用の工事用電気機器かを設定することが好ましい。

また上記構成において、設定部は、ディップスイッチであることが好ましい。
また本発明の工事用電気機器は、上記いずれかの構成の制御回路を備えることを特徴とする。

本発明によれば、１種類の定格出力電圧の電池パックのみを用いる工事用電気機器と定格出力電圧の異なる複数種の電池パックを利用可能な工事用電気機器とで回路の共有化を図りつつ、１種類の定格出力電圧の電池パックのみ用いる工事用電気機器における使用開始時の起動時間を減らすことができる制御回路及び工事用電気機器を提供することができる。

実施形態における電動工具の概略構成を説明するための概略構成図である。 電動工具の起動時について説明するためのフローチャートである。 実施形態の制御回路を用いた電動工具と、従来の制御回路を用いた電動工具との動作の違いについて説明するための説明図である。

以下、本発明の工事用電気機器を電動工具に具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、本実施形態の電動工具１０は、モータＭを内蔵する電動工具本体１１と、着脱自在な電池パック１２とを備える。

図１に示すように、電動工具本体１１は、駆動部としてのモータＭと、電池パック１２との通信や電動工具本体１１の種々の駆動制御を行う制御回路２１と、この制御回路２１と電気的に接続されてモータＭの駆動（回転数）を制御する駆動制御部２２とを備える。

図１に示すように、制御回路２１は、マイコン３１と、記憶部３２と、設定部３３とを備える。制御回路２１は、電動工具本体１１に使用者が操作可能なように外部に露出するように設けられるトリガスイッチＴＳの操作によってモータＭを前記駆動制御部２２を介して制御するものである。

図１に示すように、マイコン３１は、各種信号が入出力される複数のポートを備えており、その１つのポートＰ１には２つの制御モードが予め記憶された記憶部３２が接続される。また、マイコン３１にはその１つのポートＰ２に２つの制御モードを切り替えるための設定部３３が接続される。設定部３３は、マイコン３１のポートＰ２に接続されるプルアップ抵抗３３ａ及びプルダウン抵抗３３ｂのいずれかで構成される。即ち、設定部３３は、マイコン３１のポートＰ２に対してハイレベルの電気的信号かロウレベルの電気的信号かを入力するものである。そして、マイコン３１は前述の電気的信号の違いによって後述する２つの制御モードの切り替えをおこなっている。なお、図１では各抵抗３３ａ，３３ｂの内のプルアップ抵抗３３ａが接続された表現としているが、実際はいずれか一方の抵抗３３ａ，３３ｂが接続されて設定部３３として機能する。

図１に示すように、前記制御回路２１と接続される駆動制御部２２は、モータＭの回転数を制御する。駆動制御部２２は、前記制御回路２１から出力された信号に応じてスイッチング素子（図示略）をオンオフしてＰＷＭ制御を実施することでモータＭの回転を制御するものである。

ここで、上記のように構成された電動工具本体１１で利用可能な電池パック１２は、定格出力電圧が決まっている。図１に示す電池パック１２は、リチウムイオンバッテリーであり、１個のセルＣあたりの電圧値が略３．６Ｖで構成され、セルＣの個数によって定格出力電圧が決まる。例えば、図１に示す電池パック１２の内の一方の電池パック１２ａは、セルＣを４個直列接続させて定格出力電圧が１４．４Ｖとなるように構成される。また、図１に示す電池パック１２の内の一方の電池パック１２ｂは、セルＣが５個直列接続されて定格出力電圧が１８Ｖとなるように構成される。

また、各電池パック１２ａ，１２ｂは、図１に示すようにそれぞれ情報保存部４１を備える。この情報保存部４１は、電動工具本体１１や図示しない充電器に対して電池パック１２ａ，１２ｂの定格出力電圧の情報などを出力するものである。このため、電動工具本体１１の制御回路２１によって対応した電池パック１２ａ，１２ｂか否かを識別することが可能となっている。

次に、本実施形態の制御回路２１を備えた電動工具１０の作用（動作例）について説明する。
ここで、電動工具本体１１は、電池パック１２ａ，１２ｂのいずれか一方のみ、即ち定格出力電圧が１種類の場合と、定格出力電圧の異なる複数種の電池パック１２ａ，１２ｂを選択的に利用可能な場合とがある。これは、電動工具１０（電動工具本体１１）の出荷段階でいずれかの一方の電動工具本体１１として製造されるものである。

［異電圧制御モードで電動工具本体１１の動作を行う場合］
電動工具１０は、電動工具本体１１に設けられるトリガスイッチＴＳが操作されると、制御回路２１の動作を開始させるための信号が入力される（ステップＳ１０）。次いで、制御回路２１のマイコン３１は、電動工具本体１１の起動に伴う種々の初期処理を実施する（ステップＳ１１）。その後、マイコン３１は、自身のポートＰ２に接続された設定部３３がプルアップ抵抗３３ａである場合に、ポートＰ２にロウレベルの電気的信号が入力されるため（ステップＳ１２：ＹＥＳ）、接続された電池パック１２が電池パック１２ａ，１２ｂのいずれかであるか識別を行う（ステップＳ１３）。その後、マイコン３１は、電動工具本体１１の動作処理、即ちモータＭの駆動を開始する（ステップＳ１４）。

［単一電圧制御モードで電動工具本体１１の動作を行う場合］
電動工具１０は、電動工具本体１１に設けられるトリガスイッチＴＳが操作されると、制御回路２１の動作を開始させるための信号が入力される（ステップＳ１０）。次いで、制御回路２１のマイコン３１は、電動工具本体１１の起動に伴う種々の初期処理を実施する（ステップＳ１１）。その後、マイコン３１は、自身のポートＰ２に接続された設定部３３がプルダウン抵抗３３ｂである場合に、ポートＰ２にロウレベルの電気的信号が入力されるため（ステップＳ１２：ＮＯ）、前述の電池識別処理Ｓ１３を省略して、電動工具本体１１の動作処理、即ちモータＭの駆動を開始する（ステップＳ１４）。すなわち、単一電圧制御モードでは、異電圧制御モードと比較して電池識別処理が省略されて記憶部３２に記憶されていることとなる。

上述したように、本実施形態の電動工具本体１１に備えられる制御回路２１は、マイコン３１に接続される設定部３３がプルアップ抵抗３３ａかプルダウン抵抗３３ｂであるかによってポートＰ２に入力される電気的信号が変更される。そして、この電気的信号によって単一電圧制御モードで電動工具本体１１を動作させるか、異電圧制御モードで電動工具本体１１を動作させるかが設定される。

ここで、例えば、従来構成の電動工具では、図２及び図３に示すように示す起動処理（ステップＳ１１）、電池識別処理（ステップＳ１３）及び本体動作処理（ステップＳ１４）が実施され、ステップＳ１２の処理が実施されないとする。この場合、起動処理、電池識別処理及び本体動作処理を実施する処理時間ｔ０が略２００ミリ秒である。

一方、本実施形態の制御回路２１を備えた電動工具１０では、前述の制御モードの設定処理（ステップＳ１２）の時間Δｔ１は、およそ１〜２ミリ秒であるため、制御モードの設定処理を追加したとしても使用者がその差を感じ取ることは難しい。そのため、マイコン３１のポートＰ２にプルアップ抵抗３３ａを接続してマイコン３１が異電圧制御モードで動作しても、図３に示すように従来の電動工具と比較してもΔｔ１分だけしか処理時間は増加しない（ｔ２＝ｔ０＋Δｔ１）。また、マイコン３１のポートＰ２にプルダウン抵抗３３ｂを接続して定格出力電圧が１種類の電池パック１２ａ（１２ｂ）にしか対応しない場合、マイコン３１は単一電圧制御モードで動作するため、図３に示すように電池識別処理が省略される。すなわち、単一電圧制御モードでは、その処理時間ｔ１が電池識別処理の時間Δｔ２分異電圧制御モードよりも処理時間を短くすることができる。そして、電池識別処理の時間Δｔ２は、制御モードの設定処理（ステップＳ１２）における設定時間Δｔ１よりも長いため（Δｔ２＞Δｔ１）、単一電圧制御モードにおける処理時間ｔ１が従来の電動工具の処理時間ｔ０よりも短くすることが可能となっている。

次に、本実施形態の特徴的な効果を記載する。
（１）制御回路２１は、異なる電圧の電池パック１２ａ，１２ｂが利用可能な電動工具１０向けの異電圧制御モードと、単一電圧の電池パック用の電動工具１０向けの単一電圧制御モードとを記憶する記憶部３２を備える。また、制御回路２１は、異なる電圧の電池パック１２ａ，１２ｂが利用可能な電動工具１０か、単一電圧の電池パック１２ａ（１２ｂ）用の電動工具１０かを設定する設定部３３を備える。更に制御回路２１は、前記設定部３３で設定された工事用電気機器としての電動工具１０に合わせた制御モードで動作させる制御部としてのマイコン３１を備える。このような構成とすることで、例えば単一電圧制御モードにおいて、異電圧制御モードでは必須の電池パック１２ａ，１２ｂの識別処理を省略することができる。また、この識別処理は、その処理時間は制御モードの設定を確認する制御モードの設定処理の時間よりも長いため、単一電圧制御モードにおける使用開始時の処理時間を減らすことができる。また、単一電圧制御モードと異電圧制御モードとでは設定部３３の構成がプルアップ抵抗３３ａかプルダウン抵抗３３ｂであるかの違いだけであるため、制御回路２１の回路の共有化を図ることができる。

（２）記憶部３２に設定される異電圧制御モードは、単一電圧制御モードに加えて、前記電池パックの電圧を判別する機能を有する設定とされるため、単一電圧制御モードにおいて電池パックの電圧を判別する機能（電池識別処理）を省略することができる。

（３）設定部３３は、前記電動工具１０に取り付けられた識別用の抵抗３３ａ，３３ｂである。前記抵抗３３ａ，３３ｂの両端電圧を取得し、その取得した両端電圧値によって、異なる電圧の電池パック１２ａ，１２ｂが利用可能な電動工具本体１１か、単一電圧の電池パック用の電動工具本体１１かをマイコン３１に設定する。このような簡素な構成によって、電動工具本体１１の制御モードを設定することができる。

（４）設定部３３は、抵抗３３ａ，３３ｂの内の一方のみを接続する構成であるため、抵抗の数、即ち部品数の増加を抑えることができる。
尚、本発明の実施形態は、以下のように変更してもよい。

・上記実施形態では、抵抗３３ａ及び抵抗３３ｂのいずれかを接続することでマイコン３１の或るポートＰ２に対してハイレベルの信号かロウレベルの信号かを入力する構成としたが、これに限らない。例えば、予め抵抗３３ａ及び抵抗３３ｂをマイコン３１の前記ポートＰ２に接続しておき、一方の抵抗とマイコン３１との間を断線することで、他方の抵抗がマイコン３１と接続されてハイレベルの信号かロウレベルの信号かを入力する構成としてもよい。

また、ディップスイッチを設けてマイコン３１に対してハイレベルの信号かロウレベルの信号かを入力して設定部３３を構成してもよい。
・上記実施形態では、工事用電気機器として、電動工具を採用したが、電動工具として、ドリルドライバー、インパクトドライバー、インパクトレンチ、ハンマードリル、振動ドリル、ジグソー、シーリングガン、丸ノコなどが含まれる。

・上記実施形態では、工事用電気機器として、電動工具を採用したが、これに限らない。例えば、工事用ライト、工事用掃除機（クリーナーやブロワー）などが含まれる。

１０…工事用電気機器としての電動工具、１２，１２ａ，１２ｂ…電池パック、２１…制御回路、３２…記憶部、３３…設定部、３３ａ，３３ｂ…設定部を構成する抵抗。

Claims (4)

1. 工事用電気機器に取り付けられる電池パックからの電力供給を受けて前記工事用電気機器に内蔵される駆動部を動作させる制御回路であって、
   定格出力電圧の異なる複数種の電池パックが利用可能な工事用電気機器向けの異電圧制御モードにおける動作内容と、単一電圧の電池パック用の工事用電気機器向けの単一電圧制御モードにおける動作内容とを記憶する記憶部と、
   定格出力電圧の異なる複数種の電池パックが利用可能な工事用電気機器か、単一電圧の電池パック用の工事用電気機器かを設定する設定部と、
   前記設定部で設定された工事用電気機器に合わせた制御モードで動作させる制御部と、
   を備え、
   前記異電圧制御モードは、定格出力電圧の異なる複数種の電池パックの電圧を判別する機能を有し、前記単一電圧制御モードは、単一電圧の電池パックの電圧を判別する機能を有しない設定とされることを特徴とする制御回路。
2. 請求項１に記載の制御回路において、
   前記設定部は、前記工事用電気機器に取り付けられた識別用の抵抗であり、
   前記抵抗の両端電圧を取得し、その取得した両端電圧値によって、定格出力電圧の異なる複数種の電池パックが利用可能な工事用電気機器か、単一電圧の電池パック用の工事用電気機器かを設定することを特徴とする制御回路。
3. 請求項１に記載の制御回路において、
   前記設定部は、ディップスイッチであることを特徴とする制御回路。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の制御回路を備えたことを特徴とする工事用電気機器。