JP6004945B2 - Power adapter for battery unit - Google Patents
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Description
本発明は、バッテリ駆動する機械に着脱可能装着される充電式バッテリユニットを用いてAC電力を供給する、ポータブルなバッテリユニット用電源アダプタに関する。 The present invention relates to a power adapter for a portable battery unit that supplies AC power using a rechargeable battery unit that is detachably mounted on a battery-driven machine.
バッテリとインバータ回路とを備え、AC電力を供給することができるポータブル電源が特許文献1から知られている。このポータブル電源に装着されているバッテリは、実質的にはこのポータブル電源のためにだけに用いられている。したがって、ポータブル電源を頻繁に使用しない場合、そのバッテリが時間経過とともに自然放電してしまうので、バッテリが有効に利用されないという問題がある。また、リチウムイオンバッテリなどの高性能バッテリでは、バッテリの性能を維持するためにインテリジェントな給電制御回路がバッテリ回路に組み込まれているが、このような機能も有効に利用できるようなポータブル電源が要望されている。 A portable power supply including a battery and an inverter circuit and capable of supplying AC power is known from Patent Document 1. The battery attached to the portable power source is practically used only for the portable power source. Therefore, when the portable power supply is not frequently used, the battery is naturally discharged over time, so that there is a problem that the battery cannot be used effectively. In addition, in high-performance batteries such as lithium-ion batteries, an intelligent power supply control circuit is incorporated in the battery circuit to maintain the battery performance, but a portable power supply that can effectively use such functions is desired. Has been.
上記実情に鑑み、本発明の目的は、給電制御部を備えた高性能バッテリを有効に利用する電源アダプタを提供することである。 In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a power adapter that effectively uses a high-performance battery including a power supply control unit.
本発明によるバッテリユニット用電源アダプタは、充電式のバッテリユニットと着脱可能に連結する通電連結部と、前記バッテリユニットから供給される電力を入力とするインバータ回路と、前記インバータ回路の出力を外部機器に提供するサービス出力部と、前記インバータ回路にかかる負荷を検出する負荷検出部と、前記負荷検出部の検出結果に基づいて前記バッテリユニットの給電制御部に給電停止信号を含む負荷状態信号を送る負荷状態信号出力部と、を備えており、前記バッテリユニットに備えられた報知制御部によって前記インバータ回路の負荷状態が報知されるように前記負荷状態信号が前記バッテリユニットに送られる。 Power Adapter battery unit according to the present invention includes a power connecting portion connecting detachably the rechargeable battery unit, wherein an inverter circuit which receives the power supplied from the battery unit, the external apparatus outputs of the inverter circuit A load output signal including a power supply stop signal to the power supply control unit of the battery unit based on a detection result of the load detection unit, and a load detection unit that detects a load applied to the inverter circuit. A load state signal output unit, and the load state signal is sent to the battery unit so that the load state of the inverter circuit is notified by the notification control unit provided in the battery unit .
この構成によれば、インバータ回路にかかる負荷を検出することで、バッテリユニットから電源アダプタを介して外部機器につながる電力供給線における負荷をチェックすることができる。負荷検出部によって検出された負荷が、例えば予め設定されたしきい値を超えた場合には、バッテリユニットに備えられている給電制御部に対して給電停止信号を送ることで、バッテリユニットからの給電を停止することができる。バッテリユニットが備えている給電制御部を利用するため、電源アダプタには給電停止用の遮断回路等を設ける必要がないので、コスト的に有利となる。
また、バッテリユニットにバッテリ状態や負荷状態などをランプやブザーなどで報知する報知制御部が備えられている場合、このバッテリユニットが有する報知システムを利用することは、本発明の電源アダプタにとっても好都合である。
According to this configuration, by detecting the load on the inverter circuit, it is possible to check the load on the power supply line connected from the battery unit to the external device via the power adapter. For example, when the load detected by the load detection unit exceeds a preset threshold, a power supply stop signal is sent to the power supply control unit provided in the battery unit to Power supply can be stopped. Since the power supply controller provided in the battery unit is used, it is not necessary to provide a power supply stop circuit or the like in the power adapter, which is advantageous in terms of cost.
Further, when the battery unit is provided with a notification control unit that notifies a battery state, a load state, and the like with a lamp, a buzzer, etc., it is convenient for the power adapter of the present invention to use the notification system of the battery unit. It is.
この電源アダプタに利用されるバッテリユニットは、本来はこのバッテリユニットを電源として駆動するバッテリ駆動機、例えば電動耕運機や電動芝刈機や電動自転車など、に装着されるものである。したがって、本発明の電源アダプタの通電連結部を、バッテリユニットと通電連結されるそのようなバッテリ駆動機の通電連結部と同一仕様とすると、中継ケーブルなどを使用せずに、バッテリユニットを着脱自在に装着することができる。 The battery unit used for the power adapter is originally mounted on a battery drive that drives the battery unit as a power source, such as an electric cultivator, an electric lawn mower, or an electric bicycle. Therefore, if the current-carrying connection part of the power adapter of the present invention has the same specifications as the current-carrying connection part of such a battery drive unit that is current-connected to the battery unit, the battery unit can be attached and detached without using a relay cable or the like. Can be attached to.
前記バッテリユニットに備えられている給電制御部に対して電源アダプタ側から給電制御のための指令を与えられるような構成を採用すると、そのような給電制御のための回路を電源アダプタに備える必要がないので好都合である。このことから、本発明の好適な実施形態の1つでは、前記バッテリユニットの給電制御部に給電の開始または給電禁止を指令する給電制御信号を送る手動操作スイッチが設けられている。電源アダプタに手動操作される簡単なスイッチを設けるだけで、比較的高い直流電圧を有するバッテリユニットからの給電をバッテリユニット内で遮断することができる。 When adopting a configuration in which a power supply control command can be given from the power adapter side to the power supply control unit provided in the battery unit, it is necessary to provide a circuit for such power supply control in the power adapter. This is convenient. In view of this, in one of the preferred embodiments of the present invention, a manual operation switch is provided that sends a power supply control signal instructing power supply start or power supply prohibition to the power supply control unit of the battery unit. The power supply from the battery unit having a relatively high DC voltage can be cut off in the battery unit only by providing a simple switch manually operated on the power adapter.
電源アダプタにとって避けなければならないことは、過大負荷によりインバータ回路に不具合が生じてしまうことや、付属する電子部品も対する熱負荷の問題である。このため、本発明の好適な実施形態では、前記負荷検出部は、前記インバータ回路の過熱を検出する過熱検出器または前記インバータ回路の過電流を検出する過電流検出器あるいはその両方から構成されている。これにより、インバータ回路の過熱や、過熱を導く過電流を阻止する。 What must be avoided for the power adapter is a problem in the inverter circuit due to an excessive load and a problem of heat load on the attached electronic components. For this reason, in a preferred embodiment of the present invention, the load detection unit is composed of an overheat detector that detects overheating of the inverter circuit, an overcurrent detector that detects overcurrent of the inverter circuit, or both. Yes. This prevents overheating of the inverter circuit and overcurrent that leads to overheating.
一般に最もよく使用される電源種は、AC100Vである商用電源である。このため、本発明の好適な実施形態の1つでは前記サービス出力部は、商用電源コンセントとして構成されている。また、電源アダプタにDC−DCコンバータを備えるとともにサービス出力部を2系統用意し、AC100Vだけでなく、携帯電話などの充電に利用できるようにすると、災害などの停電時にも好都合である。 In general, the most commonly used power source type is a commercial power source of AC 100V. For this reason, in one preferred embodiment of the present invention, the service output unit is configured as a commercial power outlet. In addition, it is convenient in the event of a power failure such as a disaster if the power adapter is equipped with a DC-DC converter and two service output units are prepared so that it can be used for charging not only AC 100V but also a mobile phone.
本発明によるバッテリユニット用電源アダプタの具体的な実施形態を説明する前に、図1を用いてその基本構成を説明する。
電源アダプタに装着されるバッテリユニット4は、インテリジェントなリチウムイオンバッテリであり、複数のバッテリセルからなるバッテリ40と、バッテリコントローラ8と、通電連結部9としてのバッテリ側コネクタ(ここではコネクタ)9aを備えている。電源アダプタは、バッテリユニット4のバッテリ側コネクタ9aと着脱可能に連結する通電連結部(ここではコネクタ)9としてのアダプタ側コネクタ9cと、外部機器に電力を出力するためのサービス出力部27を備えている。バッテリ側コネクタ9aとアダプタ側コネクタ9cによってバッテリユニット4と電源アダプタとの間の通電接続がおこなうコネクタ9が構成され、このコネクタ9には、電力を供給するためも給電線と制御指令などの制御信号を送る制御信号線が含まれている。
Before describing a specific embodiment of a power adapter for a battery unit according to the present invention, its basic configuration will be described with reference to FIG.
The
電源アダプタを構成する電源アダプタ本体2の内部には、バッテリユニットから供給される電力を入力とするインバータ回路5と、このインバータ回路5にかかる負荷を検出する負荷検出部51と、この負荷検出部51の検出結果に基づいてバッテリユニット4のバッテリコントローラ8に給電停止信号を含む負荷状態信号を送る負荷状態信号出力部52とが備えられている。さらに、電源アダプタ本体2の外側から操作可能な手動操作スイッチ55も備えられている。バッテリコントローラ8には、バッテリ40からの給電線を遮断することができる給電制御機能が構築されており、負荷状態信号出力部52から送られてくる給電停止信号に基づいてバッテリ40からの給電を遮断する。また、手動操作スイッチ55から送られてくる給電禁止を指令する給電制御信号に基づいてバッテリ40からの給電を遮断し、給電開始(給電再開を指令する)給電制御指令に基づいてバッテリ40からの給電を開始する。電源アダプタにはインバータ回路5が備えられているので、サービス出力部27には交流出力、特にAC100Vが供給される。これにより、この電源アダプタは商用電源として利用できる。
In the power adapter
バッテリユニット4に外部信号ないしは内部信号に基づいてバッテリ40の状態や接続された外部機器の電動機の状態などを報知するための報知制御機能が備えられている場合、インバータ回路の負荷状態を、例えば電流値などから検知し、それを表す負荷状態信号を負荷状態信号出力部52がバッテリユニット4に送る。バッテリユニット4では受け取った負荷状態信号に基づいてランプやブザーを用いて負荷状態を報知する。特に、負荷検出部51を、インバータ回路5の過熱を検出する過熱検出器またはインバータ回路5の過電流を検出する過電流検出器として構成することで、インバータ回路5の損傷を回避することができる。このことは、結果的には、サービス出力部27に接続されたバッテリ駆動機の電気系統を保護することになる。
When the
次に、図面を用いて、本発明によるバッテリユニット用電源アダプタの具体的な実施形態の1つを説明する。
図2乃至図4に示されるように、本発明の電源アダプタは、着脱自在なバッテリユニット4とアダプタ本体2との組み合わせで利用される。
直流電力の供給が可能なバッテリユニット4と、外部へのサービス出力部27を有したアダプタ本体2とを組み合わせることで一体化した電源アダプタは、一体化した状態で持ち運び可能であることにより、給電対象箇所の近くまで電源を移動させることができる。したがって、長い電源ケーブルなどを要さずに所望の給電対象箇所に対して電力供給を行える便利さがある。なおこの実施形態では、バッテリユニット4は直流36Vを出力するものであり、電源アダプタはサービス出力部27からAC100Vの給電が可能となっている。
Next, one specific embodiment of the battery unit power adapter according to the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIGS. 2 to 4, the power adapter of the present invention is used in a combination of a
The power adapter integrated by combining the
この電源アダプタは、アダプタ本体2が、筺状のアダプタ制御機器収納部20と、そのアダプタ制御機器収納部20の横一側方へ延出された矩形鍋状の凹入載置部21とを一体に備えて側面視でL字状に構成されている。そして前記凹入載置部21に対して、直方体状のバッテリユニット4の下半側が差し込まれる状態で載置可能に構成されている。
バッテリユニット4の下半側が凹入載置部21に差し込まれると、バッテリユニット4は、アダプタ制御機器収納部20の横側部に横並び状態で位置し、この状態でアダプタ本体2と電気的に通電し接続されるように構成してある。
このように電気的に接続された状態でバッテリユニット4とアダプタ本体2とが、後述する固定機構により連結固定されて一体化された状態となり、この状態で持ち運びできるように構成されている。
In this power adapter, the adapter
When the lower half side of the
The
バッテリユニット4は、図2乃至図4に示されるように、バッテリユニットハウジング10の底部側にバッテリ側コネクタ9a(バッテリユニット4の出力用端子に相当する)を備えている。このバッテリユニットハウジング10を、図4に示すようにアダプタ本体2の凹入載置部21に載置することで、その凹入載置部21に設けたアダプタ側コネクタ9cと電気的に接続されるように、バッテリユニットハウジング10側のバッテリ側コネクタ9aと、凹入載置部21側のアダプタ側コネクタ9cとの相対位置を設定してある。
このバッテリ側コネクタ9aには、バッテリユニット4を専用の充電アダプタに設けられたコネクタと接続することにより、バッテリユニット4を商用電力によって充電することができる。
As shown in FIGS. 2 to 4, the
The
図2に示すように、バッテリユニットハウジング10の下半側の周壁10a部分には、バッテリユニット4が抜き差しされる上下方向に沿って三角溝条部10bが形成されている。
この三角溝条部10bは、アダプタ本体2の凹入載置部21の内周面21a側に、バッテリユニット4が抜き差しされる上下方向に沿って形成された三角突条部21bと同形状に形成され、三角突条部21bに係合してバッテリユニット4の水平移動を規制しながら上下移動を案内するように構成されている。
As shown in FIG. 2, a
The
また、この三角溝条部10b、及び前記三角突条部21bは、図5に示すように、バッテリユニット4のバッテリユニットハウジング10とアダプタ本体2のアダプタ制御機器収納部20との横並び方向で、アダプタ制御機器収納部20に近い側に位置する一対の三角溝条部10b,10b及び前記三角突条部21b,21bの間隔L1が、アダプタ制御機器収納部20から遠い側に位置する一対の三角溝条部10b,10b及び前記三角突条部21b,21bの間隔L2とは異なった間隔に形成されている。
ここでは、アダプタ制御機器収納部20に近い側に位置する一対の三角溝条部10b,10b及び前記三角突条部21b,21bの間隔L1が、アダプタ制御機器収納部20から遠い側に位置する一対の三角溝条部10b,10b及び前記三角突条部21b,21bの間隔L2よりも広く形成されている。
したがって、バッテリユニット4をアダプタ本体2の凹入載置部21に差し込み操作する際に、バッテリユニット4側の一対の三角溝条部10b,10bの間隔L1(又はL2)と、アダプタ本体2の凹入載置部21における一対の三角突条部21b,21bの間隔L1(又はL2)とが一致する状態としなければ差し込み挿入することができず、誤った向きで差し込まれるような不具合を避けられるように構成してある。
Further, as shown in FIG. 5, the
Here, the distance L1 between the pair of
Therefore, when the
図2と図4に示すように、バッテリユニット4のバッテリユニットハウジング10の上部には、アダプタ本体2のアダプタ制御機器収納部20に近い側の上面に、バッテリユニット4の全体を持ち上げるための門形の把手12が設けられている。
この把手12は、バッテリユニット4のバッテリユニットハウジング10とアダプタ本体2のアダプタ制御機器収納部20との横並び方向で、バッテリユニット4の中央位置よりもアダプタ制御機器収納部20が存在する側に偏った位置に配設されている。
そして、この把手12の中心位置からの垂線CLは、後述するヒートシンク3を装着した状態での、アダプタ本体2とヒートシンク3との前記横並び方向での幅L3の中央に近い位置にある。これにより、バッテリユニット4を載置して電源アダプタの全体を持ち上げたとき、バッテリユニット4と、アダプタ本体2と、ヒートシンク3との全体の重心が、前記把手12の中心位置からの垂線CLの直下近傍に位置するように設定して、持ち上げ運搬時の重量がバランス良く保たれ易いように構成されている。
As shown in FIGS. 2 and 4, the upper part of the
This
And the perpendicular line CL from the center position of this
アダプタ本体2は、前述した筺状のアダプタ制御機器収納部20と、その横一側方へ延出された凹入載置部21とを、合成樹脂製材料で一体成型することにより側面視でL字状を呈するように形成されている。
前記凹入載置部21には、前述したように、バッテリユニットハウジング10の底部側に設けられているバッテリ側コネクタ9aに対して接続されるアダプタ側コネクタ9cが、その底側上面21cから上方に突出する状態で設けられている。
この底側上面21cには、図4及び図5に示すように、凹入載置部21の長手方向で前記アダプタ側コネクタ9cから離れた位置の両側に、水抜き孔23が形成されている。そして水抜き孔23の周辺で、前記アダプタ側コネクタ9cの存在箇所を避けた位置の底側上面21cに、水抜き孔23に近い側ほど低くなる傾斜案内面21dを形成して、凹入載置部21の底側上面21cに水が溜まらずスムースに排出され易いように構成されている。
The
As described above, the adapter-
As shown in FIGS. 4 and 5, the bottom-side
アダプタ制御機器収納部20は、図4に示すように、凹入載置部21の一部を兼ねてバッテリユニット4に相対向する中央側壁部24と、その中央側壁部24との間に所定間隔を隔てて相対向する外方側壁部25を備えている。
外方側壁部25には、インバータ回路5やヒートシンク3に対する取付板26が取り付けてあり、この取付板26を介して外方側壁部25の内側にインバータ回路5が取り付けられている。また、外方側壁部25の外側にはヒートシンク3が取り付けられている。なお、このインバータ回路5の基板には、後で説明する負荷検出モジュールが組み込まれている。負荷検出モジュールには負荷検出部51とこの負荷検出部51で検出された負荷状態を示す負荷状態信号を出力する負荷状態信号出力部52が含まれている。
As shown in FIG. 4, the adapter control
A mounting
外方側壁部25の下部には図4示すように横長矩形の開口部25Aが形成されており、この開口部25Aに前記取付板26の一部が望む状態で、外方側壁部25に取付板26が固定されている。
つまり、取付板26は、図4に示すように上下方向の中間部でクランク状に屈曲形成され、外方側壁部25の板厚と同程度、もしくはそれよりも少し大きい程度の僅かな段差を有した形状に形成されている。
そして、取付板26のうち、内方側へ突出するように屈曲された上方側板部分26Aが前記開口部25Aの上側で外方側壁部25の内方側に固定され、外方側へ突出するように屈曲された下方側板部分26Bが開口部25Aに入り込んで、その下方側板部分26Bの外向きの面が開口部25Aの周辺の外方側壁部25の外面と面一になるように構成されている。
As shown in FIG. 4, a horizontally long
That is, as shown in FIG. 4, the mounting
Of the mounting
上記のように形成された取付板26の内向きの面で上方側板部分26Aから下方側板部分26Bにわたってインバータ回路5などを形成している基板が取り付けられている。
インバータ回路5は、凹入載置部21に設けられたアダプタ側コネクタ9cと電気的に接続されており、バッテリユニット4から導かれた直流電力を100ボルトの交流電力に変換して出力する。
A substrate forming the
The
ヒートシンク3は、外方側壁部25の下部に形成された開口部25Aよりも一回り大きな平板状の台板部30と、その台板部30に対してほぼ垂直に立設された多数の放熱板部31とを備えて構成されている。
そして、平板状の台板部30が開口部25Aの全体を閉塞するように覆う状態で、かつ取付板26の下方側板部分26Bの外向き面に対して接触する状態で、開口部25Aの周辺で外方側壁部25に取り付けてある。したがって、取付板26を介して伝達されるアダプタ本体2内の熱を、ヒートシンク3側へ効率よく伝達するように構成されている。
The heat sink 3 has a flat plate-like
Then, in the state where the flat
また、ヒートシンク3の台板部30は、開口部25Aを閉塞するように、開口部25Aよりも一回り大きく形成されていて、その外周縁近くが外方側壁部25の外面に対して適宜シール材(図示せず)を介してビス止めするなどして、水密状態に連結してあり、外部から雨水や地上の水たまりの水分がアダプタ制御機器収納部20内へ浸入することを抑制できるように構成されている。
さらにヒートシンク3の外側は合成樹脂製のヒートシンクカバー32で覆われており、ヒートシンク3が他物に直接接触することを回避できるように構成されている。このヒートシンクカバー32は、ヒートシンク3とは別の位置で外方側壁部25にビス止めして着脱可能に固定されている。
Further, the
Further, the outside of the heat sink 3 is covered with a
図4に示すように、アダプタ本体2のアダプタ制御機器収納部20の内部では、凹入載置部21の一部を兼ねる中央側壁部24とアダプタ本体2のアダプタ制御機器収納部20と外方側壁部25に沿って上下方向に配設されている前記インバータ回路5との間に、かなり大きな断熱用空間Sを形成してある。
この断熱用空間Sは、共に発熱源となるバッテリユニット4とインバータ回路5とが、互いに近接して配設されることによる放熱性能の劣化を回避し得るように設けられたものであり、インバータ回路5を中央側壁部24寄りにではなく、外方側壁部25寄りに設けることによって、インバータ回路5とバッテリユニット4との離間距離をできるだけ大きく確保できるように構成されている。
そして、外方側壁部25寄りに設けられたインバータ回路5は、その取付板26が外方側壁部25に形成された開口部25Aを介して外部のヒートシンク3と間で熱伝導可能な状態で配設されているので、より一層効果的な放熱が行われる状態で設けられている。
As shown in FIG. 4, inside the adapter control
The heat insulation space S is provided so that the
The
インバータ回路5で100ボルトの交流電力に変換された電力は、サービス出力部27に送られる。図2に示すように、サービス出力部27は、アダプタ制御機器収納部20の横側面20aの下部から、外に延びた可撓性接続コード27bと、その先端に接続されたサービスコンセント27aからなる。サービスコンセント27aには、給電対象機器(図示せず)側の接続プラグ(図示せず)が差し込まれる。このサービスコンセント27aを格納状態に位置固定する格納カバー28がアダプタ本体2の横側面20aの上部側に設けられている。
The electric power converted into 100 volt AC power by the
電源アダプタから給電対象機器へ交流電力を供給する場合は、図2に実線で示すように接続コード27bのサービスコンセント27aを格納カバー28に格納された位置から外し、そのサービスコンセント27aに給電対象機器の入力用端子に接続して電力供給する。
給電対象機器への電力供給を行わない場合は、接続コード27bのサービスコンセント27aを図5に実線で示すように、格納カバー28に格納した状態とする。この状態では、接続コード27bのサービスコンセント27aが高い位置にあり、かつ格納カバー28で覆われているので、雨水や、地上の水たまりの水などに触れることを避けられ、また持ち運びの際にも邪魔になりにくい状態に維持できる。
When supplying AC power from the power adapter to the power supply target device, as shown by a solid line in FIG. 2, the
When power is not supplied to the power supply target device, the
接続コード27bのサービスコンセント27aを格納カバー28に格納した状態は、アダプタ制御機器収納部20の横側面20aに形成されたリブ片と、これに対向する格納カバー28の対向側板28aの内面側に形成されたリブ片との間に、合成樹脂製材料で構成されたサービスコンセント27aが自身の持つ弾性で弾性的に挟み込まれることによって、格納カバー28に格納された状態に維持される。
そして、格納状態に位置するサービスコンセント27aを、図1に仮想線で示すように格納カバー28に格納された状態から同図に実線で示すように取り外すには、次のようにする。つまり、格納カバー28には、前記対向側板28aと、その対向側板28aのバッテリユニット4側寄りの端縁からアダプタ制御機器収納部20の横側面20a側に折り曲げられた前側板28cとにわたって切り欠き部28dを形成してあり、この切り欠き部28dに手指を挿入するなどして、格納カバー28に格納された位置のサービスコンセント27aを押し出し、同図に実線で示されるように取り外された状態とする。
When the
To remove the
アダプタ本体2からの接続コード27bの取り出し箇所と、その上方の格納カバー28との間におけるアダプタ本体2の横側壁箇所には、入り切り操作可能な手動操作スイッチ55が設けられている。この手動操作スイッチ55は、「切り」状態で接続コード27bから給電対象機器への電力供給を断ち、「入り」状態に操作することで、給電対象機器への電力供給を行えるようにするためのものである。
A
図2に示されているように、アダプタ本体2とバッテリユニット4とは、固定機構により、互いに連結固定された状態と、その連結固定が解除された状態とに切換可能に構成されている。図2及び図4に示すように、バッテリユニット4の下部を上方側から差し込み可能な凹入載置部21がアダプタ本体2に設けられている。固定機構は、そのアダプタ本体2のアダプタ制御機器収納部20の上部に備えられたロック部材70によって構成されている。ロック部材70は、平面視でバッテリユニット4の上側に重なる位置とバッテリユニット4の上側から外れた位置とに位置変更可能に設けられている
As shown in FIG. 2, the adapter
すなわち、バッテリユニット4の下部を上方側から差し込み可能な凹入載置部21は、バッテリユニット4の下方側への移行、及び水平方向でアダプタ本体2のアダプタ制御機器収納部20から離れる側への移行を制限する役割を担っている。
そして、ロック部材70は、バッテリユニット4が凹入載置部21から上方側へ抜け出すことを阻止する役割を果たし、これらのロック部材70及び凹入載置部21によって、バッテリユニット4を上下で挟み込んだ状態に連結固定可能に構成されている。
That is, the recessed mounting
The
ロック部材70は、アダプタ制御機器収納部20の上部に設けた両側のガイド突起71,71に案内されて、バッテリユニット4が存在する凹入載置部21の上方側空間に対して遠近移動するように構成されている。
このロック部材70は、アダプタ制御機器収納部20の上部に設けたバネ板72の付勢作用によって、下方側から上方側への付勢力を受けた状態でガイド突起に案内されながらスライド移動するように構成されている。
The
The
また、ロック部材70の下面側には、図3及び図6に示すようにラッチ用突起部70aが設けてあり、ロック部材70のスライド移動に伴って、ラッチ用突起部70aがバネ板の頂部を乗り越えてバネ板72の接触箇所の前後に移動する。したがって、図4に実線で示されるように、ラッチ用突起部70aがバネ板72の頂部を乗り越えてバッテリユニット4側に移動していると、ロック部材70の先端側が平面視でバッテリユニット4の上面に重合する位置にある。
図4に仮想線で示されるように、ラッチ用突起部70aがバネ板72の頂部を乗り越えてバッテリユニット4から離れる側に移動すると、ロック部材70の先端側も平面視でバッテリユニット4の上面に重合する位置から外れて、図2に実線で示すように、バッテリユニット4の凹入載置部21からの抜き出しが可能になり、アダプタ本体2とバッテリユニット4との分離が可能となる。
Further, as shown in FIG. 3 and FIG. 6, a latching projection 70 a is provided on the lower surface side of the
As indicated by phantom lines in FIG. 4, when the latching projection 70 a moves over the top of the spring plate 72 and moves away from the
次に、バッテリユニット4とアダプタ本体2の電気系の構造を図7の機能ブロック図を用いて説明する。
バッテリユニット4は、バッテリ40、充電・給電スイッチユニット41、コントローラ8、電源部43、バッテリ40のプラス側に接続される給電線44、バッテリ40のマイナス側に接続されるアース線45、各種信号線46、電流切替部47を備えている。
Next, the structure of the electric system of the
The
充電・給電スイッチユニット41は、給電線44に直列配置された給電スイッチ41aと充電スイッチ41bとを含み、それぞれはよく知られているようにFETとダイオードとで構成されている。給電スイッチ41aは、OFF状態で給電線44を遮断し、ON状態で給電線44を接続して、外部負荷に対してバッテリ40からの給電を可能にする。充電スイッチ41bは、充電時に給電線44を介して、図示されていない充電ユニットからの電力をバッテリ40に供給することを可能にする。
The charge / power
コントローラ8は、実質的にはワンチップマイコンから構成されており、ハードウエア及びプログラムの実行によって、電源アダプタに対する給電制御を行う給電制御部8aと、報知制御部8bと、バッテリ40に対する充電制御を行う充電制御部8cとを作り出している。給電制御部8aは、手動操作スイッチ55のON状態と副スイッチ82のON状態とに基づいて給電スイッチ41aをON状態にして、バッテリ40からインバータ回路5への給電を許可し、インバータ回路5を駆動させる。報知制御部8bは、アダプタ本体2から送られてくる負荷状態信号に基づく情報を報知するため、バッテリユニット4に設けられた報知デバイスとしてのLED表示パネル53の第1LED53a、第2LED53b、第3LED53cに対する表示制御を行う。第1LED53aは、電源アダプタが駆動状態(給電状態または非給電状態)、を示す。第2LED53bは、バッテリ40の残量状態を示す。第3LED53cは、過熱スイッチとして機能する負荷検出モジュール(ここでは負荷検出部51と負荷状態信号出力部52の統合体として形成されている)512の作動状態、つまりインバータ回路5の異常(過熱)を報知する。
The
電源部43は、バッテリユニット4の内部電源として機能し、コントローラ8や電流切替部47に給電する。
The
バッテリユニット4に設けられたバッテリ側コネクタ9aには、給電線44のための給電端子としての給電ソケット91a、第1信号線46aのためのバッテリ側端子である第1ソケット92a、第2信号線46bのためのバッテリ側端子である第2ソケット97a、第3信号線46cのためのバッテリ側端子である第3ソケット94a、第4信号線46dのためのバッテリ側端子である第4ソケット95a、第5信号線46eのためのバッテリ側端子である第5ソケット96a、アース線45のアース端子としてのアースソケット97aが設けられている。バッテリ側コネクタ9aに対応するように機体100側に設けられた機体側コネクタ部9bには、給電線44のための給電端子としての給電ピン91b、第1信号線46aのためのバッテリ側端子である第1ピン92b、第2信号線46bのためのバッテリ側端子である第2ピン93b、第3信号線46cのためのバッテリ側端子である第3ピン94b、第4信号線46dのためのバッテリ側端子である第4ピン95b、第5信号線46eのためのバッテリ側端子である第5ピン96b、アース線45のアース端子としてのアースピン97bが設けられている。
The
電流切替部47は、アダプタ本体2の非駆動時においてコントローラ8が省エネ目的でスリープ状態になっている時には信号線に微弱電流を流しておき、コントローラ8がウエイクアップすると信号線に微弱電流より大きな大電流を流す機能を有する。
The
電源アダプタ側は、インバータ回路5のプラス接点に給電線44が接続され、インバータ回路5のマイナス接点にアース線45が接続される。インバータ回路5には、インバータ回路5の過熱を検知するために、所定値以上の過熱状態でスイッチOFFする過熱スイッチを含む負荷検出モジュール512が含まれている。この負荷検出モジュール512は、一方を第2信号線46bと接続され、他方をアース線である第5信号線46eに接続されている。ON/OFFスイッチである手動操作スイッチ55は、一方を第3信号線46cと接続され、他方をアース線である第5信号線46eに接続されている。
On the power adapter side, the
この実施形態におけるバッテリユニット4は、通常は、例えば、図8と図9に示すように、電動耕耘機の駆動用モータ6に対する電力供給用の電源として用いられる。したがって、電動耕耘機には前記アダプタ本体2の凹入載置部21と同様な構造のバッテリ装填部61が設けられている。
The
図8と図9とに示す歩行型の電動耕耘機(以下単に耕耘機と略称する)は、機体100の下部に耕耘ロータ200、前後揺動による姿勢変更が可能な操縦部としての操縦ハンドル7、耕耘ロータ200に回転動力を伝達するモータ6、モータ6の電源となるバッテリユニット4を備えている。このモータ6には、モータ6の過熱を検出して作動する過熱スイッチ83が内蔵されている。バッテリユニット4は、機体100の後部から後方斜めに立ち上がっている支持枠114に対して、上方からの装着、上方への抜き出しが可能なように載置されている。バッテリユニット4の上面には、持ち運びに便利なように把手12が設けられている。操縦ハンドル7は、いずれもアーム状の左ハンドル部7Aと右ハンドル部7Bからなり、その基端側で支持枠114の後方突出端部に揺動可能に連結されている。これにより、非使用時には操縦ハンドル7を機体前側に折り畳むことができる。モータ6の全て及びバッテリユニット4の下半分を覆う人工樹脂製のカバー60がこの耕耘機の上面輪郭を曲面状に形作っている。二点鎖線で輪郭だけを示されている載置台100aは、耕耘機の下部が挿入されるボックス体であり、非使用時の耕耘機の安定性と運搬性を高めるものである。
8 and FIG. 9 is a walking type electric field cultivator (hereinafter simply referred to as a field cultivator), a cultivating
図8に示すように、操縦ハンドル7を構成する左ハンドル部7A及び右ハンドル部3Bは、丸パイプ材からなり、その自由端領域にグリップ7a、7bが設けられている。操縦ハンドル7と支持枠114との間の揺動連結部70によって操縦ハンドル7を支持枠114に締め付け固定するノブ付きナット締め付け機構が設けられている。この構成から、操縦ハンドル7は、ノブ付きナットを操作することで、操縦ハンドル7を支持枠114に対する任意の姿勢に設定することができる。
As shown in FIG. 8, the
左ハンドル部7Aのグリップ7aのすぐ機体側にレバースイッチ装置71が設けられ、右ハンドル部7Bのグリップ7bのすぐ機体側に押しボタンスイッチ装置7dが設けられている。レバースイッチ装置7cには、グリップ7aを握っている手で操作可能なレバーの操作変位によってON/OFFされる副スイッチ82が組み込まれている。押しボタンスイッチ装置7dには、押し操作によってON/OFFされる主スイッチ81が組み込まれている。この押しボタンスイッチ装置7dは、操作部を回しながら押すことで主スイッチ81がON状態となるとともに、そのON状態が保持され、押し込まれた操作部をさらに押すことで操作部がホームポジションに復帰して主スイッチ81がOFF状態となる機械式的にON保持を行うタイプである。レバースイッチ装置7cに組み込まれている副スイッチ82はよく知られているように、レバーをハンドル側に引き寄せ揺動させることでOFF状態からON状態となるリミットスイッチまたはその種のスイッチである。
A
次に、この耕耘機とバッテリユニット4との電気系の相互連携を図10の機能ブロック図と、図11の制御状態変更図を用いて説明する。耕耘機側では、モータ6のプラス接点に給電線44が接続され、モータ6のマイナス接点にアース線45が接続される。モータ6には、モータ6の過熱を検知するために、所定値以上の過熱状態でスイッチOFFする過熱スイッチ83が設けられている。この過熱スイッチ83は、一方を第2信号線46bと接続され、他方をアース線である第5信号線46eに接続されている。副スイッチ82は、一方を第2信号線46bと接続され、他方を第1信号線46aの過熱スイッチ83より上流側に接続されている。つまり、第1信号線46aは、第2信号線46bにおいて過熱スイッチ83と直列接続された副スイッチ82のための予備信号線であり、第2信号線46bの過熱スイッチ83と副スイッチ82との間の中点に接続されている。従って、モータ過熱により過熱スイッチ83が動作した場合、副スイッチ82がON状態であっても、コントローラ8は副スイッチ82をOFF状態であるとみなすことができ、モータ6への給電を停止することができる。主スイッチ81は、一方を第3信号線46cと接続され、他方をアース線である第5信号線46eに接続されている。
Next, the mutual cooperation of the electric system of this tiller and the
上述したように、モータ6と、操作スイッチとしての主スイッチ81及び副スイッチ82が機体側に配置されており、主スイッチ81や副スイッチ82、さらにはモータ6の過熱スイッチ83からの信号に基づいてモータ6の駆動を制御する制御系デバイスは全てバッテリユニット4に配置されている。つまり、モータ6の駆動制御がバッテリユニット4の給電制御に置き換えられており、バッテリユニット4が本来備えている放電制御のための放電スイッチをモータ6の駆動制御のための給電スイッチユニット41に流用しているので、機体側の電子デバイスや配線は簡素となっている。
As described above, the motor 6 and the
次に、図11を用いて、この耕耘機における電子制御系の4つの制御形態の変移を説明する。なおここでは、作業者は耕耘機を稼働させており、主スイッチ81はON操作されているとする。
状態(a):この制御形態は運転待機状態であり、図8の(a)で示されている。モータ6が非過熱状態であり、過熱スイッチ83が第2信号線46bを接続した状態である。副スイッチ82はOFF操作のままであり、第2信号線46bを遮断した状態であるが、補助信号線である第1信号線46aによって過熱スイッチ83が非作動であることが、そして第2信号線46bによって副スイッチ82がOFF状態であることを示す信号が給電制御部8aに入力される。従って、給電制御部8aは、モータ6が非過熱状態(正常)で、モータ6の駆動のための副スイッチ82はまだ押されておらず、運転待機状態であるとみなす。その結果、報知制御部8bは、運転可能状態として第1LED53aを青色点灯する。第3LED53cは消灯されている。第2LED53bはバッテリ残量が十分である限り消灯されるが、バッテリ残量が僅かになると赤色点灯する。
Next, transition of the four control modes of the electronic control system in this cultivator will be described with reference to FIG. Here, it is assumed that the operator operates the tiller and the
State (a): This control mode is an operation standby state, which is shown in FIG. The motor 6 is in a non-overheated state, and the
状態(b):この制御形態は運転中状態であり、図8の(b)で示されている。過熱スイッチ83が第2信号線46bを接続された状態のままである。副スイッチ82はON操作され、第2信号線46bは接続されている。従って、給電制御部8aは、給電スイッチ41aに給電OKの制御信号を出力し、給電スイッチ41aは給電線44を接続する。その結果、モータ6にバッテリ40から電力が供給され、モータ6が回転する。その結果、報知制御部8bは、運転状態として第1LED53aを青色点灯のままで、第2LED53bと第3LED53cは消灯されている。なお、運転状態として第1LED53aを青色点滅させてもよい。
State (b): This control mode is an operating state and is shown in FIG. 8 (b). The
状態(c):この制御形態は異常発生(モータ過熱)で非常停止状態であり、図8の(c)で示されている。副スイッチ82はON操作のままであり、第2信号線46bを接続状態である。しかしながら、モータ6が過熱状態であり、過熱スイッチ83が作動し、第2信号線46bを遮断している。従って、給電制御部8aは、補助信号線である第1信号線46aの信号状態からモータ6が過熱状態であるとみなし、副スイッチ82がON操作状態であっても、給電スイッチ41aに給電NOの制御信号を出力し、給電スイッチ41aは給電線44を遮断する。その結果、モータ6にバッテリ40から電力が供給されず、モータ6が停止する。その結果、報知制御部8bは、運転停止状態として第1LED53aを消灯し、異常発生(モータ過熱)として第3LED53cを赤色点灯する。
State (c): This control mode is an emergency stop state due to the occurrence of an abnormality (motor overheating), and is shown in FIG. The
状態(d):この制御形態は異常発生中(モータ過熱)での正常停止状態であり、図8の(d)で示されている。これは、異常発生(モータ過熱)による非常停止状態から、レバースイッチ装置7cを離して、副スイッチ82がOFF操作された状態である。モータ6が過熱状態である限り、過熱スイッチ83が作動したままであり、第2信号線46bも遮断したままとなる。しかしながら、モータ6の停止によりモータ6が自然冷却され、しばらくのうちに過熱スイッチ83が復帰すると、第2信号線46bが接続される。なお、この状態では副スイッチ82がOFF操作されているので、給電制御部8aは、レバースイッチ装置7cを握って副スイッチ82が再び押されるまで、運転待機状態であるとみなし、給電スイッチ41aに給電NOの制御信号を出力したままであり、給電スイッチ41aは給電線44を遮断したままである。その結果、報知制御部8bは、運転状態として第1LED53aを青色点灯し、第3LED53cは消灯される。
State (d): This control mode is a normal stop state when an abnormality has occurred (motor overheating), and is shown in FIG. This is a state where the
なお、異常発生(モータ過熱)で非常停止状態である状態(d)において、レバースイッチ装置7cを握ったままにして、副スイッチ82をON操作にしておくと、モータ6が自然冷却され、過熱スイッチ83が復帰し、第2信号線46bが接続されると、状態(b)と同じ状態となるので、モータ6にバッテリ40から電力が供給され、モータ6が回転し、運転が再開される。
In the state (d) that is in an emergency stop state due to the occurrence of an abnormality (motor overheating), if the
〔別実施の形態〕
〔1〕上述した実施形態では、バッテリユニット4のバッテリ40は、リチウムイオンバッテリであったが、ニッケル水素バッテリ、ニッケルカドミウムバッテリなどの他の種類バッテリであってもよい。外部からの信号によりその給電を停止することができる給電制御部が内蔵されておればよい。
〔2〕電源アダプタのアダプタ本体2の形状、特に凹入載置部21の形状は、上述したような実施形態に限定されるわけでない。バッテリユニット4を凹入載置部21に挿入するような形態を採用せずに、バッテリ側コネクタ9aとアダプタ側コネクタ9cをケーブルで接続するような形態を採用してもよい。
[Another embodiment]
[1] In the embodiment described above, the
[2] The shape of the adapter
2:アダプタ本体
20:アダプタ制御機器収納部
27:サービス出力部
27a:サービスコンセント
27b:接続コード
4:バッテリユニット
40:バッテリ
5:インバータ回路
51:負荷検出部(過熱検出器または過電流検出器)
52:負荷状態信号出力部
53:LED表示パネル
55:手動操作スイッチ
8:バッテリコントローラ
8a:給電制御部
8b:報知制御部
8c:充電制御部
9:コネクタ(通電連結部)
9a:バッテリ側コネクタ
9c:アダプタ側コネクタ
9b:機体側コネクタ
2: Adapter body 20: Adapter control device storage unit 27:
52: Load state signal output unit 53: LED display panel 55: Manual operation switch 8:
9a:
Claims (5)
前記バッテリユニットから供給される電力を入力とするインバータ回路と、
前記インバータ回路の出力を外部機器に提供するサービス出力部と、
前記インバータ回路にかかる負荷を検出する負荷検出部と、
前記負荷検出部の検出結果に基づいて前記バッテリユニットの給電制御部に給電停止信号を含む負荷状態信号を送る負荷状態信号出力部と、を備えており、
前記バッテリユニットに備えられた報知制御部によって前記インバータ回路の負荷状態が報知されるように前記負荷状態信号が前記バッテリユニットに送られるバッテリユニット用電源アダプタ。 Energizing connecting portion for detachably connecting the rechargeable battery unit,
An inverter circuit having as input an electric power supplied from the battery unit;
A service output unit for providing an output of the inverter circuit to an external device;
A load detector for detecting a load applied to the inverter circuit;
A load state signal output unit that sends a load state signal including a power supply stop signal to the power supply control unit of the battery unit based on the detection result of the load detection unit , and
A battery unit power adapter in which the load state signal is sent to the battery unit so that the notification state of the inverter circuit is notified by a notification control unit provided in the battery unit.
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