專利名稱：電動(dòng)工具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電動(dòng)工具，尤其涉及將燃料電池作為電源具有的電動(dòng)工具。
背景技術(shù)：
以往，存在一種將二次電池和燃料電池并用為電動(dòng)機(jī)的電源的電動(dòng)工具。這種電動(dòng)工具呈將二次電池與電動(dòng)機(jī)電連接，將燃料電池與二次電池電連接的構(gòu)成。通過(guò)這樣的構(gòu)成，從二次電池向電動(dòng)機(jī)供應(yīng)電力，并從燃料電池向二次電池供應(yīng)電力，從而對(duì)二次電池進(jìn)行充電。(例如，參照專利文獻(xiàn)1)專利文獻(xiàn)1 日本特開2008-260118號(hào)公報(bào)。然而，在上述電動(dòng)工具中，由于僅將二次電池與燃料電池電連接，所以與二次電池的剩余容量無(wú)關(guān)地總是從燃料電池向二次電池進(jìn)行充電。即，從燃料電池向二次電池總是進(jìn)行充電。因此，燃料電池的輸出不能在發(fā)電效率最高點(diǎn)使用，燃料消耗加速，并且，由于泵等輔助器總是工作，使得作為將二次電池與燃料電池并用的電源整體的電力供應(yīng)時(shí)間變短。因此，存在對(duì)燃料電池填充了一定量的燃料的情況下的電動(dòng)工具的工作時(shí)間變短的問(wèn)題。換言之，如果要想將電力供應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng)，必須將燃料電池的燃料箱的容量增大，因此存在導(dǎo)致電動(dòng)工具大型化的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于上述問(wèn)題而提出，目的在于提供一種使用燃料電池、小型、并且在填充了一定量的燃料的情況下的工作時(shí)間長(zhǎng)的電動(dòng)工具。在“發(fā)明內(nèi)容”中，為了易于理解本發(fā)明，根據(jù)需要而標(biāo)記了在“具體實(shí)施方式
”中使用的符號(hào)，但是并不意味使用所述符號(hào)對(duì)權(quán)利要求進(jìn)行限定。鑒于上述問(wèn)題而提出的本發(fā)明是具有電動(dòng)機(jī)(10)、二次電池(20)、燃料電池 (30)、剩余容量檢測(cè)單元(22)以及控制單元(40)的電動(dòng)工具(I)0電動(dòng)機(jī)(10)接受電力供應(yīng)，驅(qū)動(dòng)被安裝的工具，二次電池00)與電動(dòng)機(jī)(10)電連接，向電動(dòng)機(jī)(10)供應(yīng)電力。燃料電池(30)與二次電池00)電連接，用于對(duì)二次電池 (20)進(jìn)行充電。剩余容量檢測(cè)單元02)檢測(cè)二次電池00)的剩余容量，控制單元GO)基于由剩余容量檢測(cè)單元0 檢測(cè)出的二次電池O0)的剩余容量，控制從燃料電池(30)向二次電池O0)的充電模式。通過(guò)這樣的構(gòu)成，可以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)工具(1)的小型化，并且在填充了一定量的燃料的情況下的工作時(shí)間長(zhǎng)。以下進(jìn)行說(shuō)明。從二次電池O0)向?qū)ぞ哌M(jìn)行驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)(10)供應(yīng)電力，從燃料電池(30)向二次電池O0)進(jìn)行充電。電動(dòng)工具(1)在通常工作時(shí)被施加較大的負(fù)載，在負(fù)載狀態(tài)和無(wú)負(fù)載狀態(tài)(例如，如電鉆那樣工作/停止的狀態(tài))頻繁地反復(fù)的狀態(tài)下使用。因此，具有瞬時(shí)消耗電力大而平均消耗電力小的電力消耗特性。因此，為了從適合供應(yīng)大的瞬時(shí)消耗電力的二次電池00)向電動(dòng)機(jī)(10)供應(yīng)電力，并且對(duì)二次電池00)進(jìn)行充電，而使用不適合供應(yīng)大的瞬時(shí)消耗電力的燃料電池 (30)。并且，在從燃料電池(30)向二次電池00)充電時(shí)，根據(jù)二次電池00)的剩余容量，進(jìn)行從燃料電池(30)向二次電池00)的充電模式的控制，以便適于電動(dòng)工具的電力消
耗特性。這樣，例如，若當(dāng)二次電池00)剩余容量減少，需要對(duì)二次電池OO)充電時(shí)，從燃料電池(30)進(jìn)行充電；當(dāng)不需要充電時(shí)，不進(jìn)行從燃料電池(30)的充電，則可以抑制泵等輔助器的消耗電力，進(jìn)而可以延長(zhǎng)燃料電池(30)向相對(duì)一定量的燃料的工作時(shí)間。換言之，可以實(shí)現(xiàn)燃料電池(30)的小型化，并且可以得到工作時(shí)間長(zhǎng)的電動(dòng)工具 ⑴。并且，在本發(fā)明中，具備檢測(cè)電動(dòng)機(jī)(10)的負(fù)載電流的負(fù)載電流檢測(cè)單元04)， 控制單元GO)可以根據(jù)由剩余容量檢測(cè)單元0 檢測(cè)出的二次電池OO)的剩余容量以及由負(fù)載電流檢測(cè)單元04)檢測(cè)出的電動(dòng)機(jī)(10)的負(fù)載電流，控制從燃料電池(30)向二次電池OO)的充電模式。這樣，可以在二次電池OO)的剩余容量的基礎(chǔ)上，基于電動(dòng)機(jī)(10)的負(fù)載電流來(lái)控制對(duì)二次電池OO)的充電模式，因此當(dāng)負(fù)載電流大時(shí)，例如，在電動(dòng)機(jī)(10)的工作中不進(jìn)行對(duì)二次電池OO)的充電，當(dāng)負(fù)載電流小時(shí)，例如可以采用在電動(dòng)機(jī)(10)的停止中等對(duì)二次電池OO)的進(jìn)行充電的充電方法。并且，電動(dòng)機(jī)(10)的負(fù)載電流，例如可通過(guò)測(cè)量與電動(dòng)機(jī)(10)電連接的二次電池的輸出電流等容易且簡(jiǎn)單的構(gòu)成來(lái)檢測(cè)出。S卩，由于可以通過(guò)簡(jiǎn)單的構(gòu)成容易地檢測(cè)出電動(dòng)機(jī)(10)的負(fù)載電流，所以可以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)工具(1)的小型化、輕量化，進(jìn)而可以實(shí)現(xiàn)低價(jià)格化。但是，二次電池OO)具有若不是規(guī)定的充電電壓、不在規(guī)定的溫度范圍內(nèi)則不能進(jìn)行充電的特性。因此，在本發(fā)明中，具備檢測(cè)二次電池OO)的內(nèi)部溫度的二次電池溫度檢測(cè)單元 ( )，控制單元GO)可以根據(jù)由剩余容量檢測(cè)單元0 檢測(cè)出的二次電池OO)的剩余容量以及由二次電池溫度檢測(cè)單元06)檢測(cè)出的二次電池OO)的內(nèi)部溫度，控制從燃料電池(30)向二次電池OO)的充電模式。這樣，根據(jù)依賴于內(nèi)部溫度而變化的二次電池OO)的充電特性，可以高效地進(jìn)行二次電池OO)的充電和放電(S卩，電動(dòng)工具(1)的工作)。并且，二次電池OO)的內(nèi)部溫度是指在二次電池OO)中引起發(fā)電反應(yīng)的二次電池OO)的內(nèi)部的溫度。而且，在本發(fā)明中，具備檢測(cè)電動(dòng)機(jī)(10)的負(fù)載電流的負(fù)載電流檢測(cè)單元04)、 和檢測(cè)二次電池OO)的內(nèi)部溫度的二次電池溫度檢測(cè)單元( )，控制單元GO)可以根據(jù)由剩余容量檢測(cè)單元02)檢測(cè)出的二次電池OO)的剩余容量、由負(fù)載電流檢測(cè)單元04) 檢測(cè)出的電動(dòng)機(jī)(10)的負(fù)載電流以及由二次電池溫度檢測(cè)單元06)檢測(cè)出的二次電池 (20)的內(nèi)部溫度，控制從燃料電池(30)向二次電池OO)的充電模式。
這樣，可以根據(jù)能夠由負(fù)載電流檢測(cè)單元(14)檢測(cè)出的電動(dòng)機(jī)(10)的工作狀態(tài)、 和由二次電池溫度檢測(cè)單元06)檢測(cè)出的二次電池00)的內(nèi)部溫度兩方，控制二次電池 (20)的充電模式。并且，在本發(fā)明中，具備檢測(cè)二次電池00)是否處于放電狀態(tài)的放電檢測(cè)單元 (22)，控制單元00)在通過(guò)放電檢測(cè)單元0 檢測(cè)出二次電池OO)處于放電狀態(tài)的情況下，不進(jìn)行從燃料電池(30)向二次電池OO)的充電，而在檢測(cè)出二次電池OO)不處于放電狀態(tài)的情況下，進(jìn)行從燃料電池(30)向二次電池OO)的充電。這樣，作為放電檢測(cè)單元(22)，例如可以通過(guò)測(cè)量二次電池OO)的輸出電流，僅判斷測(cè)出的輸出電流的有無(wú)，就可以判斷二次電池OO)是否處于放電狀態(tài)。因此，可以通過(guò)非常簡(jiǎn)單的構(gòu)成，進(jìn)行從燃料電池(30)向二次電池OO)的充電控制，從而可以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)工具(1)的小型化。而且，一般地，使用同一端子進(jìn)行二次電池OO)的輸出和充電的構(gòu)成的情況較多。因此，從作為負(fù)載的電動(dòng)機(jī)(10)側(cè)來(lái)看，二次電池OO)與燃料電池(30)并聯(lián)，即使在這種情況下，由于當(dāng)二次電池OO)未放電時(shí)，進(jìn)行從燃料電池(30)向二次電池OO)的充電；當(dāng)進(jìn)行二次電池OO)的放電時(shí)，不進(jìn)行從燃料電池(30)向二次電池OO)的充電，所以電動(dòng)機(jī)(10)的負(fù)載對(duì)燃料電池(30)造成的影響變得非常小。即，電動(dòng)機(jī)(10)的負(fù)載變動(dòng)對(duì)燃料電池(30)的壽命等性能造成的影響變小，從而可以實(shí)現(xiàn)燃料電池(30)的長(zhǎng)壽命化。然而，在燃料電池(30)中，構(gòu)成燃料電池(30)的燃料電池(30)的電池單元(或者層疊了燃料電池(30)的電池單元的燃料電池(30)堆)具有若不達(dá)到規(guī)定的溫度，則不能發(fā)電的特性。并且，如前述那樣，二次電池OO)具有若不是規(guī)定的充電電壓、不在規(guī)定的溫度范圍內(nèi)，則不能進(jìn)行充電的特性。因此，在本發(fā)明中，具備檢測(cè)二次電池OO)的內(nèi)部溫度的二次電池溫度檢測(cè)單元06)；檢測(cè)二次電池OO)的輸出電壓的二次電池電壓計(jì)02)；檢測(cè)燃料電池(30)的內(nèi)部溫度的燃料電池溫度檢測(cè)單元(36)；檢測(cè)燃料電池(30)的輸出電壓的燃料電池電壓檢測(cè)單元(32)。并且，控制單元00)可以根據(jù)由二次電池溫度檢測(cè)單元06)檢測(cè)出的二次電池 (20)的內(nèi)部溫度、由二次電池電壓計(jì)02)檢測(cè)出的二次電池OO)的輸出電壓、由燃料電池溫度檢測(cè)單元(36)檢測(cè)出的燃料電池(30)的溫度以及由燃料電池電壓檢測(cè)單元(32)檢測(cè)出的燃料電池(30)的輸出電壓，來(lái)控制從燃料電池(30)向二次電池OO)的充電電流。這樣，在二次電池OO)的輸出電壓、由燃料電池(30)的輸出電壓而得到的二次電池OO)和燃料電池(30)的剩余容量的基礎(chǔ)上，可以根據(jù)依賴于內(nèi)部溫度而變化的燃料電池(30)的發(fā)電特性和依賴于內(nèi)部溫度而變化的二次電池OO)的充電特性，高效地進(jìn)行二次電池OO)的充電和放電(即，電動(dòng)工具⑴的工作)，從而可以進(jìn)行高效的充電模式的控制。另外，燃料電池(30)的內(nèi)部溫度是指引起燃料電池(30)的發(fā)電反應(yīng)的燃料電池 (30)的內(nèi)部的溫度。但是，一般情況下，二次電池OO)的剩余容量可以通過(guò)其輸出電壓檢測(cè)。即，若剩余容量在規(guī)定值以下，則二次電池OO)的輸出電壓降低。因此，在本發(fā)明中，若使得容量檢測(cè)單元0 根據(jù)二次電池OO)的輸出電壓檢測(cè)出二次電池00)的剩余容量，可以通過(guò)例如使用電壓計(jì)檢測(cè)等簡(jiǎn)單的構(gòu)成檢測(cè)二次電池 (20)的輸出電壓來(lái)檢測(cè)二次電池00)的剩余容量，因此可以實(shí)現(xiàn)燃料電池(30)的小型化。


圖1是表示第1實(shí)施方式中的電動(dòng)工具的概略構(gòu)成的框圖。圖2是表示第1實(shí)施方式中的控制處理流程的流程圖。圖3是表示第1實(shí)施方式中的控制處理的流程的流程圖。圖4是表示電動(dòng)工具使用時(shí)的負(fù)載電流模式的例的圖。圖5是表示第2實(shí)施方式中的電動(dòng)工具的概略構(gòu)成的框圖。圖6是表示第2實(shí)施方式中的控制處理的流程的流程圖。圖7表示第3實(shí)施方式中的電動(dòng)工具的概略構(gòu)成的框圖。圖8是表示第3實(shí)施方式中的控制處理的流程的流程圖。圖9表示根據(jù)二次電池的剩余容量進(jìn)行充電模式的控制的樣子的圖。符號(hào)說(shuō)明1、2、3···電動(dòng)工具；10···電動(dòng)機(jī)；12···電動(dòng)機(jī)開關(guān)；20…二次電池；22…二次電池電壓計(jì)；24···負(fù)載電流計(jì)；沈…二次電池溫度傳感器；30…燃料電池；32…燃料電池電壓計(jì)；34···燃料電池電流計(jì)；36···燃料電池溫度傳感器；40···控制部；50···報(bào)知裝置。
具體實(shí)施例方式下面，使用附圖對(duì)適用本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。并且，本發(fā)明的實(shí)施方式不被下面的任意實(shí)施方式限定，可以采用屬于本發(fā)明的技術(shù)范圍內(nèi)的各種方式。(第1實(shí)施方式)圖1是表示適用本發(fā)明的電動(dòng)工具1的概略構(gòu)成的框圖。如圖1所示，電動(dòng)工具 1具有電動(dòng)機(jī)10、電動(dòng)機(jī)開關(guān)12、二次電池20、燃料電池30、二次電池電壓計(jì)22、負(fù)載電流計(jì)對(duì)、燃料電池電壓計(jì)32、控制部40以及報(bào)知裝置50。電動(dòng)機(jī)10是DC電機(jī)，其接受電力供應(yīng)，并對(duì)安裝于驅(qū)動(dòng)軸的工具進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。并且， 電動(dòng)機(jī)開關(guān)12是設(shè)置在將二次電池20與燃料電池30電連接的導(dǎo)線上的接通/斷開開關(guān)， 根據(jù)來(lái)自控制部40的指令信號(hào)，接通/斷開從二次電池20向電動(dòng)機(jī)10的電力供應(yīng)。這里，“安裝于驅(qū)動(dòng)軸的工具”是指除了如電鉆等那樣安裝于電動(dòng)機(jī)10的驅(qū)動(dòng)軸的工具以外，還包含安裝于驅(qū)動(dòng)軸的齒輪或滑輪以及傳送帶等通過(guò)驅(qū)動(dòng)力的傳送機(jī)構(gòu)而工作的工具的意思。二次電池20是可充電的鋰離子電池，經(jīng)由導(dǎo)線與電動(dòng)機(jī)10電連接，對(duì)電動(dòng)機(jī)10 供應(yīng)驅(qū)動(dòng)電力。另外，還可以代替鋰離子電池，根據(jù)負(fù)載的種類，使用鎳鎘電池或鎳氫電池等其他二次電池。燃料電池30是不經(jīng)由改質(zhì)器而直接對(duì)電動(dòng)工具1內(nèi)部的未圖示的燃料電池單元(燃料電池堆)供應(yīng)甲醇、二甲醚或者胼等液體燃料來(lái)進(jìn)行發(fā)電的DFC(Direct Fuel Cell (直接燃料電池)的略語(yǔ))，還可以是使用未圖示的改質(zhì)器的PEFC(Polymer Electrolyte Fuel Cell)(固體高分子燃料電池)、SOFC(Solid Oxide Fuel Cell)(固體氧化物燃料電池)等其他種類的燃料電池。
燃料電池30通過(guò)導(dǎo)線與二次電池20電連接，并通過(guò)燃料電池單元(燃料電池堆) 的發(fā)電反應(yīng)生成的電力對(duì)二次電池20進(jìn)行充電。二次電池電壓計(jì)22用于檢測(cè)二次電池20的剩余容量，具體而言，其與二次電池20 的輸出端子并聯(lián)，通過(guò)檢測(cè)二次電池20的輸出電壓來(lái)檢測(cè)二次電池20的剩余容量?！愣?，若二次電池20的剩余容量減少，則其輸出電壓減小，因此若檢測(cè)二次電池20的輸出電壓，就能夠檢測(cè)出二次電池20的剩余容量。此外，剩余容量與輸出電壓的關(guān)系取決于所使用的二次電池20的種類，這種特性是一般常識(shí)，因此省略其說(shuō)明。負(fù)載電流計(jì)M用于檢測(cè)對(duì)電動(dòng)機(jī)10施加的負(fù)載的量，其是經(jīng)由導(dǎo)線串聯(lián)連接在電動(dòng)機(jī)10的電力輸入端子與二次電池20的輸出端子之間的電流計(jì)。作為對(duì)電動(dòng)機(jī)10施加的負(fù)載，檢測(cè)電動(dòng)機(jī)10的負(fù)載電流。報(bào)知裝置50是用于向電動(dòng)工具1的使用者等報(bào)知電動(dòng)工具1為不可使用狀態(tài)的裝置，其利用LED或白熾燈等的發(fā)光進(jìn)行報(bào)知，或者利用蜂鳴器、揚(yáng)聲器的電子音或聲音等音響進(jìn)行報(bào)知。這里，“不可使用狀態(tài)”是指例如由于二次電池的剩余容量少正處于待充電狀態(tài)或者二次電池不能使用的狀態(tài)等。控制部40具有未圖示的CPU、ROM、RAM、1/0，根據(jù)利用二次電池電壓計(jì)22檢測(cè)出的二次電池20的剩余容量以及負(fù)荷電流計(jì)M檢測(cè)出的對(duì)電動(dòng)機(jī)10施加的負(fù)載，控制從燃料電池30對(duì)二次電池20的充電模式。具體而言，控制部40基于剩余容量以及負(fù)載電流計(jì)M檢測(cè)出的電動(dòng)機(jī)10的負(fù)載電流，對(duì)從燃料電池30向二次電池20的充電模式進(jìn)行下面的(a) (g)所示的控制，其中， 上述剩余容量是根據(jù)由二次電池電壓計(jì)22檢測(cè)出的二次電池20的輸出電壓求解出的。(a)判定燃料電池30的輸出電流(下面，簡(jiǎn)稱為“輸出電流”)是否在二次電池20 的平均負(fù)載電流(下面，簡(jiǎn)稱為“平均負(fù)載電流”)以下。(b)當(dāng)輸出電流<平均負(fù)載電流，且二次電池20的剩余容量降低到80%以下時(shí)， 將燃料電池30的輸出從斷開切換為低輸出。這里，“低輸出”是為了在從燃料電池30的額定輸出到輸出斷開期間，使發(fā)電效率變高而預(yù)先設(shè)定的輸出值。(c)并且，當(dāng)二次電池20的剩余容量降低到30%以下時(shí)，將燃料電池30的輸出切換為高輸出。這里，“高輸出”是指燃料電池30的額定輸出。(d)并且，當(dāng)二次電池20的剩余容量降低到0%時(shí)，將燃料電池30的輸出保持為高輸出，并且將工具設(shè)為不可使用(斷開向電動(dòng)機(jī)10的電力供應(yīng))。(e)在上述(a)的判定中，當(dāng)輸出電流〉平均負(fù)載電流，且二次電池20的剩余容量上升到30%時(shí)，將燃料電池30的輸出設(shè)為高輸出，使工具可使用(接通對(duì)電動(dòng)機(jī)10的電力供應(yīng))。(f)并且，當(dāng)二次電池20的剩余容量上升到50%時(shí)，將燃料電池30的輸出從高輸出切換為低輸出。(g)并且，當(dāng)二次電池20的剩余容量上升到100%時(shí)，將燃料電池30的輸出從低輸出切換為斷開。(控制處理)下面，基于圖2及圖3，對(duì)在控制部40所執(zhí)行的控制處理進(jìn)行說(shuō)明。圖2、圖3是表示控制處理的流程的流程圖。控制處理作為保存在未圖示的ROM中的程序被執(zhí)行，并且當(dāng)電動(dòng)工具1的未圖示的主開關(guān)接通時(shí)被啟動(dòng)。在控制處理中，首先在SlOO中，取得二次電池20的平均負(fù)載電流。該平均負(fù)載電流是通過(guò)測(cè)定一定期間負(fù)載電流，并求出其平均值而求出。圖4表示電動(dòng)工具1的負(fù)載電流與平均負(fù)載電流的一個(gè)例子。在圖4中，用實(shí)線表示負(fù)載電流，用單點(diǎn)劃線表示平均負(fù)載電流，用虛線表示充電電流。接著在S105中，從燃料電池電流計(jì)34取得燃料電池30的輸出電流，接著在SllO 中，判定在SlOO中取得的平均負(fù)載電流(SBI)以及在步驟S105中取得的輸出電流(FCI) 是否都為0。然后，當(dāng)平均負(fù)載電流(SBI)以及輸出電流(FCI)都被判定為0時(shí)(S110:是)， 處理結(jié)束；當(dāng)平均負(fù)載電流(SBI)以及輸出電流(FCI)中的至少一方被判定為不是0時(shí) (S110 否)，處理向S115轉(zhuǎn)移。接著在Sl 15中，從二次電池電壓計(jì)22取得二次電池20的輸出電壓，接著在S120 中，對(duì)在SlOO中取得的平均負(fù)載電流(SBI)與在S105中取得的輸出電流(FCI)進(jìn)行比較， 判定是否為輸出電流(FCI) <平均負(fù)載電流(SBI)。然后，當(dāng)被判定為輸出電流(FCI)彡平均負(fù)載電流(SBI)時(shí)(S120:是)，處理向 S125轉(zhuǎn)移；當(dāng)被判定為不是輸出電流(FCI)彡平均負(fù)載電流(SBI)時(shí)(S120:否)，處理向 S165(參照?qǐng)D3)轉(zhuǎn)移。接著在S125中，根據(jù)在S115中取得的二次電池20的輸出電壓，判定二次電池20 的剩余容量是否在80%以下。然后，當(dāng)判定為剩余容量在80%以下時(shí)(S125 是)，處理向S130轉(zhuǎn)移；當(dāng)被判定為大于80%時(shí)(S125 否)，處理向S145轉(zhuǎn)移。在S130中，根據(jù)在S115中得到的二次電池20的輸出電壓，判定二次電池20的剩
余容量是否在30%以下。并且，當(dāng)判定為剩余容量在30%以下時(shí)(S130 是)，處理向S135轉(zhuǎn)移；當(dāng)被判定為大于30%時(shí)(S130 否)，處理向S140轉(zhuǎn)移。在S135中，通過(guò)使對(duì)燃料電池30的燃料的供應(yīng)量增加到額定值，燃料電池30的輸出從低輸出被切換為高輸出。在S140中，將燃料電池30作為低輸出并開始對(duì)二次電池20的充電。為了使燃料電池30為低輸出，只要使對(duì)燃料電池30供應(yīng)的甲醇等燃料的供應(yīng)量從額定值減少規(guī)定量即可。這里，燃料電池30在低輸出狀態(tài)下，效率高且可以使燃料的供應(yīng)量減少，從而可以通過(guò)使燃料電池30的輸出成為低輸出，來(lái)延長(zhǎng)燃料電池30的工作時(shí)間，而且，由于燃料電池以及二次電池的負(fù)載減小，所以提高了壽命。在S145中，通過(guò)停止對(duì)燃料電池30的燃料供應(yīng)，停止從燃料電池30向二次電池 20的充電。在S150中，根據(jù)在S115中取得的二次電池20的輸出電壓，判定二次電池20的剩
余容量是否為0%。然后，當(dāng)判定剩余容量為0%時(shí)(S150 是)，處理向S155轉(zhuǎn)移，當(dāng)判定為不是0%時(shí)(S150 否)，處理返回S100，控制處理反復(fù)進(jìn)行。在步驟S155中，電動(dòng)機(jī)開關(guān)12被斷開，對(duì)電動(dòng)機(jī)10的電力供應(yīng)被切斷，接著在 S160中，使報(bào)知裝置50輸出進(jìn)行警告報(bào)知的信號(hào)。在報(bào)知裝置50由LED或白熾燈構(gòu)成的情況下、或者由蜂鳴器或用于輸出電子音的揚(yáng)聲器構(gòu)成的情況下，警告報(bào)知信號(hào)為接通/斷開信號(hào)；在使用揚(yáng)聲器輸出聲音的情況下， 警報(bào)報(bào)知信號(hào)為輸出指令信號(hào)。然后，警告報(bào)知信號(hào)輸出后，處理返回S100，控制處理反復(fù)進(jìn)行。在S165(參照?qǐng)D3)中，根據(jù)在Sl 15中取得的二次電池20的輸出電壓，判定二次電池20的剩余容量是否在30%以上。然后，當(dāng)判定為剩余容量在30%以上時(shí)(S165:是)， 處理向S170轉(zhuǎn)移，在判定為小于30%時(shí)(S165 否)，處理向S195轉(zhuǎn)移。在S170中，電動(dòng)機(jī)開關(guān)12被接通，并開始對(duì)電動(dòng)機(jī)10的電力供應(yīng)。接著在S175中，根據(jù)在S115中取得的二次電池20的輸出電壓，判定二次電池20 的剩余容量是否在50%以上。然后，當(dāng)判定為剩余容量在50%以上時(shí)(S175:是)，處理向 S180轉(zhuǎn)移，當(dāng)判定為小于50%時(shí)(S175 否)，處理向S195轉(zhuǎn)移。在S180中，根據(jù)在S115中取得的二次電池20的輸出電壓，判定二次電池20的剩余容量是否為100%。然后，當(dāng)判定剩余容量為100%時(shí)(S180 是)，處理向S185轉(zhuǎn)移，當(dāng)判定為不是100%時(shí)(S180 否)，處理向S190轉(zhuǎn)移。在S185中，在通過(guò)停止對(duì)燃料電池30的燃料供應(yīng)，從而從燃料電池30向二次電池20的充電停止后，處理返回到S100，控制處理反復(fù)進(jìn)行。在S190中，在通過(guò)使對(duì)燃料電池30的燃料的供應(yīng)量減少規(guī)定量，從而將燃料電池 30的輸出從高輸出切換為低輸出后，處理返回到S100，控制處理反復(fù)進(jìn)行。在S195中，在將燃料電池30設(shè)為高輸出而開始對(duì)二次電池20進(jìn)行充電后，處理返回到S100，控制處理反復(fù)進(jìn)行。為了將燃料電池30設(shè)為高輸出，只要將對(duì)燃料電池30供應(yīng)的甲醇等燃料的供應(yīng)量設(shè)為額定值即可。(電動(dòng)工具1的特征)以上說(shuō)明的電動(dòng)工具1從適合供應(yīng)大的瞬時(shí)消耗電力的二次電池20向電動(dòng)機(jī)10 供應(yīng)電力，而為了對(duì)二次電池20進(jìn)行充電，使用不適合供應(yīng)大的瞬時(shí)消耗電力的燃料電池 30。并且，當(dāng)從燃料電池30向二次電池20充電時(shí)，為了適合電動(dòng)工具1的電力消耗特性，檢測(cè)二次電池20的剩余容量，并且作為對(duì)電動(dòng)機(jī)10施加的負(fù)載，檢測(cè)電動(dòng)機(jī)10的負(fù)載電流，并且，在控制部40中，根據(jù)二次電池電壓計(jì)22檢測(cè)出的二次電池20的剩余容量以及負(fù)載電流計(jì)M檢測(cè)出的電動(dòng)機(jī)10的負(fù)載電流，控制從燃料電池30向二次電池20的充電模式。從而，可以延長(zhǎng)燃料電池30相對(duì)一定量的燃料的工作時(shí)間。換言之，可以實(shí)現(xiàn)燃料電池30的小型化，并且可以得到工作時(shí)間長(zhǎng)的電動(dòng)工具1。而且，由于使用二次電池電壓計(jì)22檢測(cè)二次電池20的剩余容量，使用負(fù)載電流計(jì) 24檢測(cè)電動(dòng)機(jī)10的負(fù)載電流，所以可以利用以往技術(shù)并通過(guò)容易且簡(jiǎn)單的構(gòu)成進(jìn)行檢測(cè)。 因此，可以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)工具1的小型化、輕量化，進(jìn)而可以實(shí)現(xiàn)低價(jià)格化。
并且，由于在二次電池20的剩余容量減少的情況下，下達(dá)表示不可使用的意思的警告報(bào)知，因此在充電中電動(dòng)工具1不被使用，從而可以高效地進(jìn)行二次電池20的充電。在該情況下，即使在從燃料電池30向二次電池20充電的情況下，由于在二次電池 20中有剩余容量，不是不可使用，所以也可以一邊對(duì)電動(dòng)工具1供應(yīng)電力一邊進(jìn)行二次電池20的充電。(第2實(shí)施方式)下面，基于圖5以及圖6對(duì)在第1實(shí)施方式的電動(dòng)工具1中，得以檢測(cè)二次電池20 是否為放電狀態(tài)的第2實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。圖5是表示第2實(shí)施方式中的電動(dòng)工具的概略構(gòu)成的框圖，圖6是表示使用控制部40執(zhí)行的控制處理的流程的流程圖。如圖5所示，第2實(shí)施方式的電動(dòng)工具2，從第1實(shí)施方式的電動(dòng)工具1的結(jié)構(gòu)部件中，除去電動(dòng)機(jī)開關(guān)12、二次電池電壓計(jì)22、燃料電池電壓計(jì)32以及燃料電池電流計(jì)34， 而只留下負(fù)載電流計(jì)M。并且，如圖6所示，在控制部40中執(zhí)行的控制處理為，在S300中，從負(fù)載電流計(jì)M 取得負(fù)載電流，接著在S305中，判定在S300中取得的負(fù)載電流是否在預(yù)定值以上。由于負(fù)載電流在預(yù)定值以上時(shí)是從二次電池20向電動(dòng)機(jī)10供應(yīng)電力的情況，所以可以判定二次電池20是否為放電狀態(tài)。這里，“預(yù)定值”是為了判定二次電池20為放電狀態(tài)而設(shè)定的足以進(jìn)行判定的電流值，并且是考慮到檢測(cè)噪音等而根據(jù)所使用的電動(dòng)機(jī)10的特性而確定的值。并且，當(dāng)判定為負(fù)載電流在預(yù)定值以上時(shí)(S305 是)，處理向S310轉(zhuǎn)移，當(dāng)判定為負(fù)載電流小于預(yù)定值時(shí)(S305 否)，處理向S315轉(zhuǎn)移。在S310中，在燃料電池30向二次電池20的充電停止后，處理返回到S300，控制處理反復(fù)進(jìn)行。此外，在S315中，在從燃料電池30向二次電池20的充電開始后，處理返回到 S300，控制處理反復(fù)進(jìn)行。在第2實(shí)施方式中的電動(dòng)工具2中，僅通過(guò)判定二次電池20的輸出電流的有無(wú)， 就可以判定是否為放電狀態(tài)。因此，通過(guò)僅使用負(fù)載電流計(jì)M這樣的非常簡(jiǎn)單的構(gòu)成，就可以進(jìn)行從燃料電池30向二次電池20的充電控制，因此可以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)工具2的小型化。此外，在將二次電池20的輸出和輸入在同一端子進(jìn)行的情況下，即，即使從作為負(fù)載的電動(dòng)機(jī)10側(cè)來(lái)看，二次電池20與燃料電池30并聯(lián)的情況下，也可以在二次電池20 沒(méi)放電時(shí)，從燃料電池30向二次電池20進(jìn)行充電，而在二次電池20放電時(shí)，則不從燃料電池30向二次電池20進(jìn)行充電。因此，電動(dòng)機(jī)10的負(fù)載對(duì)燃料電池30的影響非常小。即，電動(dòng)機(jī)10的負(fù)載變動(dòng)對(duì)燃料電池30的壽命等性能造成的影響減少，進(jìn)而可以實(shí)現(xiàn)燃料電池30的長(zhǎng)壽命化。(第3實(shí)施方式)接著，基于圖7及圖8，對(duì)根據(jù)二次電池20以及燃料電池30的溫度與輸出電壓，得以進(jìn)行使用燃料電池30對(duì)二次電池20充電時(shí)的控制的第3實(shí)施方式中的電動(dòng)工具3進(jìn)行說(shuō)明。圖7是表示電動(dòng)工具3的概略構(gòu)成的框圖。圖8是表示電動(dòng)工具3的控制部40 中所執(zhí)行的控制處理的流程的流程圖。
如圖7所示，第3實(shí)施方式中的電動(dòng)工具3具有二次電池電壓計(jì)22、二次電池溫度傳感器沈、燃料電池電壓計(jì)32、燃料電池溫度傳感器36。并且，對(duì)與實(shí)施方式1中的電動(dòng)工具1相同的構(gòu)成品賦予相同符號(hào)，并省略其說(shuō)明。二次電池溫度傳感器沈是檢測(cè)二次電池20內(nèi)部溫度的傳感器，燃料電池溫度傳感器36是檢測(cè)燃料電池30內(nèi)部溫度的傳感器。二次電池溫度傳感器沈以及燃料電池溫度傳感器36可使用熱電偶、硅二極管、 GaAlAs 二極管等半導(dǎo)體傳感器或白金電阻傳感器、銠鐵電阻傳感器、cernox(注冊(cè)商標(biāo))電阻傳感器等電阻型傳感器等。另外，二次電池20的內(nèi)部溫度是指在二次電池20中引起發(fā)電反應(yīng)的二次電池20 的內(nèi)部的溫度，燃料電池30的內(nèi)部溫度是指引起燃料電池30的發(fā)電反應(yīng)的燃料電池30的內(nèi)部的溫度。因此，二次電池溫度傳感器沈以及燃料電池溫度傳感器36可以是事先將探頭直接插入到二次電池20和燃料電池30的內(nèi)部的類型的傳感器，還可是從外部間接地檢測(cè)內(nèi)部溫度的例如檢測(cè)放射熱的類型的傳感器。如圖8所示，控制部40中的控制處理為，在S400中，取得二次電池20的輸出電壓的范圍以及預(yù)先規(guī)定的充電條件。其中，二次電池20的輸出電壓的范圍以及預(yù)先規(guī)定的充電條件被預(yù)先保存在未圖示的ROM中。接著在S405中，從燃料電池溫度傳感器36取得燃料電池30的內(nèi)部溫度，并且從燃料電池電壓計(jì)32取得燃料電池30的輸出電壓。接著在S410中，判定在S405中取得的燃料電池30的內(nèi)部溫度以及輸出電壓是否正常。這里，內(nèi)部溫度以及輸出電壓若在S400中取得的溫度范圍及電壓范圍內(nèi)，則判定為正常。然后，當(dāng)溫度范圍及電壓范圍被判定為正常時(shí)(S410 是)，處理向S415轉(zhuǎn)移，當(dāng)被判定為不正常時(shí)(S410 否)，處理向S425轉(zhuǎn)移。在S415中，從二次電池溫度傳感器沈取得二次電池20的內(nèi)部溫度，并且從二次電池電壓計(jì)22取得二次電池20的輸出電壓。接著在S420中，判定在S415取得的二次電池20的內(nèi)部溫度以及輸出電壓是否正常。這里，內(nèi)部溫度及輸出電壓若在S400中取得的溫度范圍以及電壓范圍內(nèi)，則判定為正常。然后，當(dāng)溫度范圍及電壓范圍被判定為正常時(shí)(S420 是)，處理向S430轉(zhuǎn)移，當(dāng)被判定為不正常時(shí)(S420 否)，處理向S425轉(zhuǎn)移。在S425中，停止從燃料電池30向二次電池20的充電。在S430中，根據(jù)二次電池以及燃料電池的溫度、電壓決定燃料電池30的輸出電流。對(duì)燃料電池30的輸出電流的決定，是通過(guò)決定向燃料電池30供應(yīng)的燃料流量來(lái)進(jìn)行， 或者由內(nèi)設(shè)于燃料電池的控制電路來(lái)進(jìn)行。由于輸出電流與燃料流量的關(guān)系是根據(jù)使用的燃料電池的種類而個(gè)別決定的特性，所以省略其詳細(xì)說(shuō)明。接著在S435中，開始從燃料電池30向二次電池20的充電。在這樣的電動(dòng)工具3中，基于二次電池20的內(nèi)部溫度和輸出電壓及燃料電池30 的溫度以及輸出電壓，對(duì)從燃料電池30向二次電池20的充電電流進(jìn)行控制。
因此，根據(jù)依賴于燃料電池30的溫度的發(fā)電特性和二次電池20的充電特性，能夠高效地進(jìn)行二次電池20的充電和放電(S卩，電動(dòng)工具3的工作)，還可以防止燃料電池和二次電池發(fā)生故障。(其他的實(shí)施方式)(1)在第1實(shí)施方式中，雖然根據(jù)二次電池20的剩余容量以及電動(dòng)機(jī)10的負(fù)載電流，一邊控制充電模式一邊從燃料電池30向二次電池20進(jìn)行充電，但是還可以僅根據(jù)二次電池20的剩余容量來(lái)控制充電模式。使用二次電池電壓計(jì)22將二次電池20的剩余容量作為二次電池20的輸出電壓來(lái)進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)檢測(cè)出的電壓值在預(yù)先設(shè)定值以下時(shí)，開始從燃料電池30向二次電池20進(jìn)行充電，當(dāng)二次電池20的剩余容量成為額定值時(shí)，即，若使用二次電池電壓計(jì)22檢測(cè)出的電壓值達(dá)到預(yù)先設(shè)定的額定值時(shí)，則停止從燃料電池30向二次電池20的充電。具體而言，如圖9所示，使用電動(dòng)工具的期間(圖9中Tl所示的期間)不進(jìn)行充電，二次電池反復(fù)放電的結(jié)果(圖9中峰谷所示的部分)，二次電池20的輸出電壓降低一定電壓(圖9中用Δ V表示的值)，并且在一定期間(圖9中Τ2所示的期間)停止放電時(shí)，進(jìn)行從燃料電池30向二次電池20的充電。并且，若二次電池20的電壓上升到額定值(圖9中Τ3所示的期間)，則停止充電。(2)而且，在第1實(shí)施方式中，根據(jù)二次電池20的剩余容量以及電動(dòng)機(jī)10的負(fù)載電流對(duì)充電模式進(jìn)行控制，在第2實(shí)施方式中，根據(jù)二次電池20是否處于放電狀態(tài)來(lái)控制充電模式，在第3實(shí)施方式中，基于二次電池20以及燃料電池30的輸出電壓以及內(nèi)部溫度對(duì)充電模式進(jìn)行控制，但是還可以將這些模式組合來(lái)對(duì)充電模式進(jìn)行控制。(3)在第1實(shí)施方式 第3實(shí)施方式中，雖然經(jīng)由導(dǎo)線將電動(dòng)機(jī)10、二次電池20以及燃料電池30連接起來(lái)，但還可以不經(jīng)由導(dǎo)線而通過(guò)將端子們直接連接等來(lái)實(shí)現(xiàn)小型化。(4)在第1實(shí)施方式中，雖然用二次電池20的輸出電壓來(lái)對(duì)二次電池20的剩余容量進(jìn)行了檢測(cè)，但是剩余容量檢測(cè)方法不限于對(duì)二次電池20的電壓的檢測(cè)，還可以通過(guò)將二次電池20的放電電流進(jìn)行累加來(lái)計(jì)算。
權(quán)利要求
1.一種電動(dòng)工具，其特征在于，具備電動(dòng)機(jī)，其接受電力供應(yīng)而驅(qū)動(dòng)被安裝的工具； 二次電池，其與所述電動(dòng)機(jī)電連接，向所述電動(dòng)機(jī)供應(yīng)電力； 燃料電池，其與所述二次電池電連接，用于對(duì)所述二次電池進(jìn)行充電； 剩余容量檢測(cè)單元，其檢測(cè)所述二次電池的剩余容量；以及控制單元，其基于由所述剩余容量檢測(cè)單元檢測(cè)出的所述二次電池的剩余容量，控制從所述燃料電池向所述二次電池的充電模式。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)工具，其特征在于， 具備檢測(cè)所述電動(dòng)機(jī)的負(fù)載電流的負(fù)載電流檢測(cè)單元，所述控制單元基于由所述剩余容量檢測(cè)單元檢測(cè)出的所述二次電池的剩余容量以及由所述負(fù)載電流檢測(cè)單元檢測(cè)出的所述電動(dòng)機(jī)的負(fù)載電流，控制從所述燃料電池向所述二次電池的充電模式。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)工具，其特征在于，具備檢測(cè)所述二次電池的內(nèi)部溫度的二次電池溫度檢測(cè)單元， 所述控制單元基于由所述剩余容量檢測(cè)單元檢測(cè)出的所述二次電池的剩余容量以及由所述二次電池溫度檢測(cè)單元檢測(cè)出的所述二次電池的內(nèi)部溫度，控制從所述燃料電池向所述二次電池的充電模式。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)工具，其特征在于， 具備負(fù)載電流檢測(cè)單元，其檢測(cè)所述電動(dòng)機(jī)的負(fù)載電流；以及二次電池溫度檢測(cè)單元，其檢測(cè)所述二次電池的內(nèi)部溫度，所述控制單元基于由所述剩余容量檢測(cè)單元檢測(cè)出的所述二次電池的剩余容量、由所述負(fù)載電流檢測(cè)單元檢測(cè)出的所述電動(dòng)機(jī)的負(fù)載電流以及由所述二次電池溫度檢測(cè)單元檢測(cè)出的所述二次電池的內(nèi)部溫度，控制從所述燃料電池向所述二次電池的充電模式。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)工具，其特征在于，具備檢測(cè)所述二次電池是否為放電狀態(tài)的放電檢測(cè)單元，所述控制單元在由所述放電檢測(cè)單元檢測(cè)出所述二次電池處于放電狀態(tài)的情況下，不進(jìn)行從所述燃料電池向所述二次電池的充電，在由所述放電檢測(cè)單元檢測(cè)出所述二次電池未處于放電狀態(tài)的情況下，進(jìn)行從所述燃料電池向所述二次電池的充電。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)工具，其特征在于， 具備二次電池溫度檢測(cè)單元，其檢測(cè)所述二次電池的內(nèi)部溫度； 二次電池電壓計(jì)，其檢測(cè)所述二次電池的輸出電壓； 燃料電池溫度檢測(cè)單元，其檢測(cè)所述燃料電池的內(nèi)部溫度；以及燃料電池電壓檢測(cè)單元，其檢測(cè)所述燃料電池的輸出電壓，所述控制單元基于由所述二次電池溫度檢測(cè)單元檢測(cè)出的所述二次電池的內(nèi)部溫度、 由所述二次電池電壓計(jì)檢測(cè)出的所述二次電池的輸出電壓、由所述燃料電池溫度檢測(cè)單元檢測(cè)出的所述燃料電池的溫度以及由所述燃料電池電壓檢測(cè)單元檢測(cè)出的所述燃料電池的輸出電壓，對(duì)從所述燃料電池向所述二次電池的充電電流進(jìn)行控制。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的電動(dòng)工具，其特征在于，所述剩余容量檢測(cè)單元基于所述二次電池的輸出電壓來(lái)檢測(cè)所述二次電池的剩余容量。
全文摘要
本發(fā)明提供一種使用燃料電池、小型且工作時(shí)間長(zhǎng)的電動(dòng)工具。具備對(duì)工具進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)、向電動(dòng)機(jī)供應(yīng)電力的二次電池、用于對(duì)二次電池進(jìn)行充電的燃料電池、檢測(cè)二次電池的剩余容量(輸出電壓)的二次電池電壓計(jì)、檢測(cè)對(duì)電動(dòng)機(jī)施加的負(fù)載的量的負(fù)載電流計(jì)以及控制部。在控制部中，基于由二次電池電壓計(jì)檢測(cè)出的二次電池的剩余容量以及由負(fù)載電流計(jì)檢測(cè)出的對(duì)電動(dòng)機(jī)施加的負(fù)載，進(jìn)行從燃料電池向二次電池的充電模式的控制，以在平均負(fù)載電流比燃料電池的輸出小時(shí)，隨著剩余容量的降低而增加燃料電池的輸出；而在平均負(fù)載電流比燃料電池的輸出大時(shí)，通過(guò)從燃料電池進(jìn)行充電，使得隨著剩余容量的上升而降低燃料電池的輸出。
文檔編號(hào)B25F5/00GK102205534SQ201110052958
公開日2011年10月5日 申請(qǐng)日期2011年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月31日
發(fā)明者山田徹, 梅村卓也, 酒井守, 野田將史, 鈴木均 申請(qǐng)人:株式會(huì)社牧田