CN104660121B

CN104660121B - 电动工具的制动装置

Info

Publication number: CN104660121B
Application number: CN201410658928.9A
Authority: CN
Inventors: 石川刚史; 加藤慈
Original assignee: Makita Corp
Current assignee: Makita Corp
Priority date: 2013-11-18
Filing date: 2014-11-18
Publication date: 2017-08-18
Anticipated expiration: 2034-11-18
Also published as: CN104660121A; US9438141B2; JP2015100156A; JP6155175B2; US20150137717A1; DE102014016822A1

Abstract

本发明提供电动工具的制动装置。在通过短路制动使三相无刷电机产生制动力的电动工具的制动装置中，防止由于制动力的过量或不足而在电动工具中发生故障。在三相无刷电机旋转时，若输入停止或者减速指令，则控制针对电机的设置于正极侧通电路径或者负极侧通电路径的3个开关元件的接通/断开状态，从而向三相无刷电机的各相间歇地流入制动电流，而产生制动力。另外，将开关元件从接通状态切换到断开状态时刻设定为，即使将开关元件切换到断开状态，也能够经由与开关元件并列设置的二极管(寄生二极管等)流入制动电流的时刻。

Description

电动工具的制动装置

技术领域

本发明涉及在具备三相无刷电机的电动工具中，使该电机的端子间短路从而产生制动力的电动工具的制动装置。

背景技术

以往，在将三相无刷电机作为驱动源的电动工具中，利用在使三相无刷电机的旋转降低或者停止时，将三相无刷电机的各端子间短路从而产生制动力的所谓短路制动(例如，参照专利文献1)。

在该短路制动中，例如，将设置于三相无刷电机的各端子与直流电源的负极之间的通电路径的3个开关元件(所谓低边开关)设为接通状态，将设置于三相无刷电机的各端子与直流电源的正极之间的通电路径的3个开关元件(所谓高边开关)设为断开状态，从而使三相无刷电机产生制动力。

因此，根据短路制动，仅通过切换针对三相无刷电机的通电控制所使用的开关元件的接通/断开状态，就能够对三相无刷电机进行制动(减速或者停止)。

专利文献1：日本特开平3－74194号公报

但是，在上述以往的短路制动中，制动电流流过三相无刷电机的所有相，产生制动力，因此有制动力过大、因该制动力对电气设备施加的力增大而导致电气设备产生不良的情况。

例如，在具备三相无刷电机作为驱动源的电动工具中，存在若利用以往的短路制动来使三相无刷电机的旋转停止，则制动力过强，因而反作用力大，有损使用者的使用感、导致安装着工具头的螺钉、螺母松动之类的问题。

发明内容

本发明是鉴于这样的问题而完成的，目的在于在通过短路制动来使三相无刷电机产生制动力的电动工具的制动装置中，适当地设定通过短路制动产生的制动力，防止由于制动力的过量或不足而导致电动工具发生故障这一情况。

在为了实现这样的目的而完成的技术方案1所述的电动工具的制动装置中，在作为驱动源的三相无刷电机旋转时，若输入该电动工具的停止指令或者减速指令，则制动控制单元动作。

而且，制动控制单元通过控制在开关电路中针对三相无刷电机的设置于正极侧通电路径或者负极侧通电路径的3个开关元件的接通/断开状态，从而使制动电流流过三相无刷电机而产生制动力。

换句话说，在本发明的制动装置中，不是如以往那样，进行使针对三相无刷电机的设置于正极侧通电路径或者负极侧通电路径的3个开关元件全部导通的三相短路控制，而是通过切换3个开关元件的接通/断开状态，来控制流入三相无刷电机的制动电流。

因此，根据本发明的制动装置，与以往装置相比，能够抑制流入三相无刷电机的制动电流，减少在三相无刷电机产生的制动力。

另外，该制动力能够通过流入三相无刷电机的制动电流来控制，所以根据本发明，通过调整各开关元件的接通/断开状态的切换时刻，能够将使电动工具停止或者减速时的减速特性设定为所希望特性。

另外，制动控制单元在三相无刷电机旋转时，即使开关元件被切换为断开状态，也在能够经由与该开关元件并联设置的二极管(例如，FET的寄生二极管)流动制动电流的时刻，将开关元件从接通状态切换到断开状态。

其结果，根据本发明的制动装置，能够防止在断开了开关元件时，切断经由开关元件流入三相无刷电机的绕组(线圈)的电流，在线圈中产生高电压，并因该高电压向直流电源侧流入再生电流这一情况。

换句话说，在本发明中，通过切换开关元件的接通/断开状态，来控制流入三相无刷电机的制动电流，但若将断开开关元件的时刻设定为未流入与该开关元件并联设置的二极管的时刻，则流入三相无刷电机的绕组(线圈)的电流被切断，在与该线圈连接的端子产生高电压。

于是，存在由于该高电压而导致再生电流经由与同一端子连接的其他的开关元件流入直流电源侧，使其他的开关元件劣化的情况。

但是，在本发明中，如上述那样设定在电动工具(以及三相无刷电机)的制动时断开开关元件的时刻，因此能够防止在断开开关元件时产生高电压而导致再生电流流入直流电源侧这一情况、以及进而由该再生电流流动而引起的其他的开关元件劣化这一的情况。

此外，为了像这样防止再生电流的流动，也可以将断开开关元件的时刻，设定为向开关元件流入的电流为零的时刻。

但是，像这样，需要根据三相无刷电机的旋转位置(角度)，检测向开关元件流入的电流为零的时刻，为此，需要使用高精度的旋转位置传感器，并高精度地控制断开开关元件的时刻，会导致制动装置的成本增加。

与此相对，根据本发明，检测经由开关元件流向三相无刷电机的电流方向，来设定断开开关元件的时刻即可，所以无需使用高精度的旋转位置传感器，能够以低成本实现可防止再生电流流动的制动装置。

另外，根据本发明，可认为在断开了开关元件时，使制动电流经由与开关元件并联设置的二极管流动，所以二极管发热。但是，二极管的发热量根据电流在二极管流动的时间而变化，该时间由断开开关元件的时刻而决定。

因此，根据本发明，通过调整断开开关元件的时刻，来防止再生电流流动，并且能够防止二极管(以及开关元件)成为高温。

此外，在本发明中，成为对象的电动工具当然包括电钻、冲击钻、砂轮机等一般的电动工具，还包括用于切割草、小径的树木的割草机、不用前后拉动工具主体就能够切割对象物的链锯之类的园艺用的电动工具。换句话说，只要是具备三相无刷电机作为驱动源，并能够通过其旋转进行规定的作业的电动工具就能够应用本发明。

另外，本发明能够应用具备电池作为直流电源的电动工具自不必说，还能够应用从AC适配器等外部的直流电源接受电源供给而动作的电动工具，或者，从工业电源等交流电源接受电源供给而动作的电动工具。

接下来，在本发明的电动工具的制动装置中，在制动控制单元控制接通/断开状态的开关元件是设置于负极侧通电路径的低边开关的情况下，制动控制单元以技术方案2所述的方式构成即可。

另外，在制动控制单元控制接通/断开状态的开关元件是设置于正极侧通电路径的高边开关的情况下，制动控制单元以技术方案3所述的方式构成即可。

换句话说，在技术方案2所述的制动装置中，制动控制单元在制动电流从低边开关朝向三相无刷电机流动时，将低边开关从接通状态切换到断开状态。

因此，在制动控制单元断开了低边开关时，制动电流经由与低边开关并联设置的二极管流动，能够防止在低边开关的断开时产生高电压，而经由其他的开关元件(高边开关)向直流电源流入再生电流。

另外，在技术方案3所述的制动装置中，制动控制单元在制动电流从三相无刷电机朝向高边开关流动时，将高边开关从接通状态切换到断开状态。

因此，在制动控制单元断开了高边开关时，制动电流经由与高边开关并联设置的二极管流动，能够防止在高边开关断开时产生高电压，而导致再生电流经由其他的开关元件(高边开关)流入直流电源这一情况。

接下来，在本发明中，制动控制单元将成为控制对象的开关元件从接通状态切换到断开状态的时刻如技术方案4所示，设定在经由开关元件流动的制动电流处于减少方向时即可。

换句话说，在开关元件处于接通状态时流动的制动电流根据三相无刷电机的旋转而增/减。

而且，若在该制动电流上升时将开关元件从接通状态切换到断开状态，则在制动电流上升成为最大电流到之后减少为零的期间内，电流持续流入二极管，二极管的发热量增加。

与此相对，若将使开关元件从接通状态切换到断开状态的时刻设定在向开关元件流入的制动电流处于减少方向时，则缩短电流流入二极管的期间，能够减少二极管的发热量。

接下来，在3个开关元件是接通状态时流过各开关元件的制动电流根据三相无刷电机的旋转状态而变化。另外，三相无刷电机的旋转状态能够使用通常设置于三相无刷电机的旋转位置检测单元(霍尔元件、编码器等)来检测。此外，旋转位置检测单元是以三相无刷电机的规定的旋转角度为单位来检测旋转位置的部件。

因此，制动控制单元如技术方案5所述，基于由旋转位置检测单元检测出的旋转位置设定从开关元件的接通状态向断开状态的切换时刻即可。

换句话说，根据该方式，为了设定开关元件的切换时刻，无需另外设置用于检测在开关元件接通时流动的电流方向的检测元件，就能够以低成本实现本发明的制动装置。

另外，在该情况下，制动控制单元以技术方案6所述的方式构成即可。换句话说，在技术方案6所述的制动装置中，制动控制单元从利用旋转位置检测单元检测规定的旋转位置起经过规定时间后，将开关元件从接通状态切换到断开状态。

因此，根据技术方案6所述的制动装置，制动控制单元能够以来自旋转位置检测单元的检测信号为基准，简单地设定断开开关元件的时刻，制动装置的设计变得容易。

接下来，在技术方案7所述的制动装置中，制动控制单元基于三相无刷电机的驱动状态，设定从开关元件的接通状态向断开状态的切换时刻。

因此，根据技术方案7所述的制动装置，制动控制单元能够根据三相无刷电机的驱动状态变更断开开关元件的时刻，能够最佳地控制在开关元件断开后流过二极管的电流(以及二极管的发热量)。

例如，在电机的转速(速度)高时，在断开了开关元件时流过二极管的电流量增大，所以使断开开关元件的时刻延迟，能够减少流过二极管的电流量，抑制二极管的发热。

此外，作为制动控制单元控制断开开关元件的时刻所使用的三相无刷电机的驱动状态，如技术方案8所述，能够列举出三相无刷电机的转速、温度、直流电源的电压、以及指示电动工具的驱动的操作部的操作量。

接下来，在技术方案9所述的制动装置中，制动控制单元基于由旋转位置检测单元检测出的旋转位置，设定从开关元件的断开状态向接通状态的切换时刻。

换句话说，在技术方案9所述的控制装置中，不光是制动控制单元断开开关元件的时刻，接通开关元件的时刻也可基于由旋转位置检测单元检测出的旋转位置而设定。

因此，根据技术方案9所述的制动装置，制动控制单元能够基于由旋转位置检测单元检测出的旋转位置来设定将开关元件设为接通状态，来向三相无刷电机流入制动电流的期间(换言之，根据在该期间流入的电流量而产生的制动力)。

另外，在技术方案10所述的制动装置中，制动控制单元从利用旋转位置检测单元检测规定的旋转位置起经过规定时刻后，将开关元件从断开状态切换到接通状态。

因此，根据技术方案10所述的制动装置，制动控制单元能够以来自旋转位置检测单元的检测信号为基准，简单地设定接通开关元件的时刻，制动装置的设计变得容易。

另外，在技术方案11所述的制动装置中，制动控制单元基于三相无刷电机的驱动状态，来设定从开关元件的断开状态向接通状态的切换时刻。

因此，根据技术方案11所述的制动装置，制动控制单元能够根据三相无刷电机的驱动状态来变更接通开关元件的时刻，能够最佳地控制流入三相无刷电机的制动电流(以及制动力)。

例如，在电机的转速(速度)高时，产生比低速时大的制动电流(以及制动力)，所以延迟接通开关元件的时刻，能够减小该期间的制动电流(以及制动力)，减少由制动力引起的反作用力。

此外，作为制动控制单元控制接通开关元件的时刻所使用的三相无刷电机的驱动状态，如技术方案12所述，能够列举三相无刷电机的转速、温度、直流电源的电压、以及指示电动工具的驱动的操作部的操作量。

接下来，在技术方案13所述的制动装置中，在制动控制单元控制3个开关元件的接通/断开状态，使三相无刷电机产生制动力时，至少在一定期间，将3个开关元件同时设为断开状态。

因此，根据技术方案13所述的制动装置，制动控制单元通过同时断开3个开关元件，来设定不向三相无刷电机流入制动电流的期间，因此，能够进一步减小在三相无刷电机产生的制动力。

另外，在技术方案14所述的制动装置中，在制动控制单元控制3个开关元件的接通/断开状态时，交替地进行选择性地将3个开关元件设为接通状态而向三相无刷电机流入制动电流的导通控制、和将3个开关元件同时设为断开状态的非导通控制。

因此，根据技术方案14所述的制动装置，制动电流间歇地流向三相无刷电机，通过调整该间歇控制中的导通控制和非导通控制的实施比例，能够放大三相无刷电机产生的制动力的可调整范围。

另一方面，在技术方案15所述的制动装置中，制动控制单元在控制3个开关元件的接通/断开状态时，至少在一定期间，将3个开关元件同时设为接通状态。

因此，根据技术方案15所述的制动装置，制动控制单元通过同时接通3个开关元件，能够设定使三相无刷电机产生最大的制动力的期间，通过调整该期间，能够调整三相无刷电机产生的制动力。

另外，在技术方案16所述的制动装置中，在制动控制单元控制3个开关元件的接通/断开状态时，将成为控制的对象的开关元件交替地切换为设置于正极侧通电路径的3个开关元件、和设置于负极侧通电路径的3个开关元件中的任意一个。

因此，根据技术方案16所述的制动装置，能够在三相无刷电机的制动时在正极侧通电路径与负极侧通电路径之间交替地切换制动电流流动的二极管，能够减少流向一个二极管的电流量，进一步减少二极管的发热。

附图说明

图1是表示实施方式的电动工具整体的结构的说明图。

图2是表示设置于电动工具的电机驱动装置的结构的电路框图。

图3是表示三相－二相交替制动控制中的霍尔信号、驱动信号、相电流的变化的说明图。

图4是表示为了用控制电路来实现作为制动控制部的功能而执行的控制处理的流程图。

图5是表示三相－二相间歇制动控制中的霍尔信号、驱动信号、相电流的变化的说明图。

图6是表示图5所示的三相－二相间歇制动控制的变形例的说明图。

图7是表示为了实现图6所示的三相－二相间歇制动控制而执行的控制处理的流程图。

符号说明

2…电动工具；4…电机壳；6…齿轮壳；8…钻头卡盘；10…手柄；12…触发开关；14…电池组安装部；16…电池组；20…电机；21～23…霍尔传感器；22…旋转速度运算电路；30…电机驱动装置；32…开关电路；Q1～Q3…开关元件(高边开关)；Q4～Q6…开关元件(低边开关)；34…电流检测电路；36…电压检测电路；37…温度传感器；38…温度检测电路；40…转子位置检测电路；50…控制电路；52…计时器；54…转子旋转速度运算部；56…进角/通电角生成部；58…制动控制部；60…PWM生成部；62…栅极驱动信号生成部。

具体实施方式

以下与附图一起对本发明的实施方式进行说明。

如图1所示，本实施方式的电动工具2是所谓的电钻，具备电机壳4、位于电机壳4的前方的齿轮(Gear)壳6、位于齿轮壳6的前方的钻头卡盘8、以及位于电机壳4的下方的手柄10。

电机壳4收容有产生使钻头卡盘8旋转驱动的驱动力的电机20(参照图2)。此外，电机20是三相无刷电机。齿轮壳6收容有将电机20的驱动力传递至钻头卡盘8的齿轮机构(未图示)。

钻头卡盘8在该钻头卡盘8的前端部具备自由拆装地安装工具头(未图示)的安装机构(未图示)。

手柄10成型为电动工具2的使用者能够以单手把持该手柄10。而且，在手柄10的上部前方设置有用于电动工具的使用者驱动/停止电机20的触发开关12。

另外，在手柄10的下端部，设置有用于安装电池组16的电池组安装部14。

电池组安装部14构成为使用者使电池组16向电动工具2的前方滑动，从而能够使电池组16从电池组安装部14脱离。

电池组16是用于向电动工具2供给直流电源的部件，内置有由锂离子电池等构成的二次电池。

而且，通过将电池组16安装于电池组安装部14，从而与电动工具2内的电机驱动装置30(参照图2)电连接，能够对电动工具2供给直流电源。

接下来，电机驱动装置30内置于电动工具2，是用于根据来自触发开关12的驱动/停止指令来驱动/制动电机20的装置，以图2所示的方式构成。

如图2所示，在本实施方式的电机驱动装置30中，具备：电源线，其与电池组16的正极侧连接；以及接地线，其与电池组16的负极侧连接。

而且，在该正极侧的电源线和负极侧的接地线之间，设置有用于控制流入电机20的各相U、V、W的电流的开关电路32。

开关电路32由设置于电机20的各相U、V、W的端子与电源线之间的正极侧通电路径的3个开关元件Q1、Q2、Q3(详细而言，U相高边开关Q1、V相高边开关Q2、W相高边开关Q3)，以及设置于电机20的各相U、V、W的端子与接地线之间的负极侧通电路径的3个开关元件Q4、Q5、Q6(详细而言，U相低边开关Q4、V相低边开关Q5、W相低边开关Q6)构成。

另外，在开关电路32与接地线之间(换句话说，负极侧的开关元件Q4～Q6与接地线之间)的负极侧通电路径上，设置有通电切断用的开关元件(通电切断开关)Q7以及电阻R1。

在该电阻R1的两端，连接有根据电阻R1的两端电压来检测流入电机20的电流的电流检测电路34，在通电切断开关Q7的附近，设置有根据通电切断开关Q7的温度而特性发生变化的温度传感器37。

另外，温度传感器37与经由温度传感器37检测通电切断开关Q7的温度的温度检测电路38连接，来自该温度检测电路38的检测信号与来自电流检测电路34的检测信号一起被输入至控制电路50。

应予说明，上述各开关元件Q1～Q7在本实施方式中，由n沟道的MOSFET(金属氧化层半导体场效晶体管)构成。因此，在构成开关元件Q1～Q7的FET的漏极－源极间，以并联的方式连接从源极朝向漏极为正向的寄生二极管。

另外，在从电池组16的正极侧到开关电路32的电源线(正极侧通电路径)与接地线之间，设置有平滑用的电容器C1，并且设置有检测该线间的电压(换句话说电池电压)的电压检测电路36。

另外，在电机驱动装置30中，还设置有检测电机20的旋转位置的转子位置检测电路40。而且，来自电压检测电路36、以及转子位置检测电路40的检测信号也被输入至控制电路50。

此外，转子位置检测电路40是基于来自设置于电机20的旋转位置检测用的3个霍尔传感器21、22、23的检测信号(霍尔信号)，来检测电机20的旋转位置(换言之旋转角度)的电路。

即，霍尔传感器21、22、23分别以120度的间隔配置在电机20的转子的周围，每当转子旋转180度就输出增减方向反转的U相、V相、W相的霍尔信号。

而且，转子位置检测电路40对来自各霍尔传感器21、22、23的各相U、V、W的霍尔信号进行波形整形，从而生成转子的按每一180度正负反转的脉冲状的霍尔信号(参照图3)，从各霍尔信号的边沿以60度间隔检测电机20(详细而言为转子)的旋转位置。

接下来，控制电路50由将CPU、ROM、RAM构成为中心的微型计算机(微电脑)构成，根据由使用者操作的触发开关12的操作量，执行电机20的驱动控制以及制动控制。

换句话说，若触发开关12被使用者操作，控制电路50则判断为驱动指令被输入，根据触发开关12的操作量驱动电机20，若使用者对触发开关12的操作结束，控制电路50则判断为输入减速指令或者停止指令，对电机20实施制动。

而且，为了执行这样的电机20的驱动控制以及制动控制，控制电路50执行存储于ROM的各种控制程序，实现作为测量时刻的计时器52、转子旋转速度运算部54、进角/通电角生成部56、制动控制部58、PWM生成部60、以及栅极驱动信号生成部62的功能。

这里，转子旋转速度运算部54基于从转子位置检测电路40按每一电机20的规定的旋转角度(在本实施方式中为每旋转60度)输出的检测信号和计时器52的测量时刻来运算电机20的旋转速度。

另外，进角/通电角生成部56基于由电流检测电路34检测的针对电机20的通电电流、由转子位置检测电路40检测的电机20的旋转位置，参照预先存储在ROM内的进角/通电角映射，生成表示电机20的驱动时的进角/通电角的通电指令，并向栅极驱动信号生成部62输出。

另外，PWM生成部60运算用于PWM控制针对电机20的通电的驱动占空比，并生成表示该驱动占空比的PWM指令并输出至栅极驱动信号生成部62。

而且，栅极驱动信号生成部62在触发开关12被操作而进行电机20的驱动控制时，使通电切断开关Q7接通，并且，根据来自进角/通电角生成部56的通电指令，生成使构成开关电路32的正极侧的开关元件(高边开关)Q1～Q3中的任意一个以及负极侧的开关元件(低边开关)Q4～Q6中的任意一个接通的驱动信号，并输出至开关电路32。

另外，栅极驱动信号生成部62将针对高边开关以及低边开关的任意一方的驱动信号作为与来自PWM生成部60的PWM指令对应的驱动占空比的PWM信号，从而占空比驱动该开关。

其结果，向电机20的各相U、V、W流入与驱动占空比对应的电流，电机20以与触发开关12的操作量对应的旋转速度旋转。

另外，控制电路50基于来自电压检测电路36以及温度检测电路38的检测信号，监视电池电压以及温度，在电池电压降低时、温度上升时，停止电机20的驱动控制。

接下来，制动控制部58是实现作为本发明的控制装置(详细而言是制动控制单元)的功能的控制模块，在执行电机20的驱动控制时，若使用者的触发开关12的操作结束，则作为输入了减速指令或者停止指令的情况，使电机20产生制动力。

具体而言，制动控制部58经由栅极驱动信号生成部62，使通电切断开关Q7成为断开状态，并且，选择性地使开关电路32内的开关元件Q1～Q6的一部分成为接通状态，从而连接电机20的端子间，使电机20产生制动力。

像这样，作为连接电机20的各相U、V、W的端子间来产生制动力的短路制动，公知有将电机20的各相U、V、W的正极侧(H侧)的开关元件Q1～Q3控制为断开状态，使负极侧(L侧)的开关元件Q4～Q6成为接通状态的全相短路制动。

但是，在该全相短路制动中，根据电机20的旋转，向电机20的各相U、V、W流入电流(所谓的制动电流)，产生与该制动电流对应的制动力，存在有时根据电机20的旋转状态(旋转速度等)，制动力过大，电气设备发生故障。

因此，在本实施方式中，制动控制部58执行如图3所示的三相－二相交替制动控制，从而以所希望的制动力对电机20进行制动。

即，在图3所示的三相－二相交替制动控制中，将通电切断开关Q7、以及在开关电路32内设置于正极侧(H侧)通电路径的开关元件(换句话说高边开关)Q1～Q3设为断开状态。

而且，与由转子位置检测电路40检测的电机20的旋转位置的变化同步地，切换设置于负极侧(L侧)通电路径的开关元件(低边开关)Q4～Q6的接通/断开状态，从而向电机20流入所希望的电机电流，使电机20产生所希望的制动力。

换句话说，在本实施方式中，设置使开关元件Q4～Q6周期性地断开，来阻止制动电流的流动的电流切断期间，从而与以往的全相短路制动相比，抑制电机20所产生的制动力。

另外，开关元件(低边开关)Q4～Q6的接通/断开状态的切换与由转子位置检测电路40检测的电机20的旋转位置的变化同步地，按每一相以规定模式进行。

而且，将各相的开关元件Q4～Q6从接通状态切换到断开状态的时刻tu、tv、tw，如图3所示那样，设定在从各开关元件Q4～Q6向电机20侧这样制动电流向为+向流动的期间内且电机电流减少的期间内。

其原因在于为了在使各相的开关元件Q4～Q6从接通状态向断开状态断开时，制动电流经由各开关元件Q4～Q6的寄生二极管持续流动，并且，防止制动电流流过寄生二极管的期间变长。

换句话说，在本实施方式中，通过将使开关元件Q4～Q6断开的时刻设定为即使断开开关元件Q4～Q6也能够使电机电流经由寄生二极管持续流动的时刻，来防止在各开关元件Q4～Q6断开时，在连接有各开关元件Q4～Q6的电机20的端子产生高电压，再生电流经由作为高边开关的开关元件Q1～Q6的寄生二极管流动，而开关元件Q1～Q6损伤。

另外，通过将断开开关元件Q4～Q6的时刻设定在制动电流从开关元件Q4～Q6朝向电机20(向如图3所示的+向流动)流动，而且，该+向的制动电流减少的期间，从而缩短从开关元件Q4～Q6成为断开状态到制动电流为零的期间，抑制通过制动电流流动而产生的寄生二极管的发热，防止开关元件Q4～Q6的温度上升。

接下来，对为了实现进行这样的三相－二相交替制动控制的制动控制部58的功能，而利用构成控制电路50的微电脑执行的控制处理进行说明。

如图4所示，该控制处理通过与霍尔信号的边沿时刻同步地，以电机20每旋转60度所执行的霍尔信号中断处理、和对该霍尔信号中断处理根据需要执行的计时器中断处理来实现。

在霍尔信号中断处理中，按照首先在S110(S表示步骤)中，获取从上一次的霍尔信号中断开始的经过时间，接着在S120中，根据该获取到的经过时间，计算电机20的转速(换言之旋转速度)这样的顺序，执行作为转子旋转速度运算部54的处理。

接下来，在S130中，根据各相U、V、W的霍尔信号的信号电平，检测电机20的旋转位置(角度：0度、60度、120度、…)。

而且，在S140中，根据预先存储在存储器(ROM等)的三相－二相交替制动的控制映射，利用在S130中检测出的电机20的旋转位置，求出下一个应该切换接通/断开状态的开关元件的切换时间，基于在S120中计算出的电机20的转速对切换时间进行修正，从而确定下一个应该切换接通/断开状态的开关元件的切换时间。

此外，像这样基于电机20的转速，对成为基准的切换时刻进行修正的原因在于根据电机20的转速，制动电机20所需要的制动力、制动电流发生变化。

换句话说，在本实施方式中，根据电机20的转速对使开关元件接通/断开的时刻进行修正，从而能够最佳地控制流向电机20的制动电流(以及制动力)。

接下来，在S150中，判断在S140中确定出的切换时刻是否为零，换句话说，判断是否需要在当前时刻立刻切换开关元件的接通/断开状态。

而且，若切换时间是零，则移至S190，从三相－二相交替制动的控制映射中，读取与当前的电机20的旋转位置对应的各开关元件Q1～Q6的驱动信号图案，根据该读取到的驱动信号图案，向各开关元件Q1～Q6的栅极输出驱动信号，并暂时结束该霍尔信号中断处理。

另一方面，若在S150中，判断为切换时间不为零，则移至S160，从上述控制映射中获取在S140中被决定了切换时间的开关元件的断开/接通状态切换后的各开关元件Q1～Q6的驱动信号图案，将该获取到的驱动信号图案储存至缓冲区。

而且，接着在S170中，将在S140中决定的切换时刻设定在计时器寄存器，在S180中，通过起动计时器，从而使切换时刻的计时开始，暂时结束该霍尔信号中断处理。

接下来，若在S180中使计时器的计时开始，则之后在切换时间经过的时间点产生计时器中断。

因此，在控制电路50中，通过该计时器中断，来执行S310的处理，使在S160中在缓冲区设定的各开关元件Q1～Q6的驱动信号输出至对应的开关元件Q1～Q6的栅极。

因此，在开关电路32内的开关元件Q1～Q6内，向构成低边开关的开关元件Q4～Q6，与电机20的旋转同步地输入图3所示的驱动信号，接通/断开状态被切换。

以上，对本发明的一实施方式进行了说明，但本发明并不限于上述实施方式，能够在不脱离本发明的主旨的范围内采取各种方式。

例如，在上述实施方式中，相对于以往的全相短路制动，通过设定与电机20的旋转同步地断开各相的开关元件Q4～Q6的期间，减少经由开关元件Q4～Q6流动的制动电流，抑制制动力。

但是，接通/断开开关元件Q4～Q6的期间无需使每一相都一致，例如，如图5所示，也可以将使开关元件Q4～Q6接通/断开的控制模式按每一相设定为不同的控制模式。

此外，图5所示的制动控制表示在3个开关元件Q4～Q6内，使U相和W相这两个开关元件Q4、Q6以不同的控制模式周期性地接通/断开，将V相的开关元件Q5保持在断开状态，从而经由2个开关元件Q4、Q6向电机20间歇地流入制动电流，并产生与该制动电流对应的制动力的三相－二相间歇制动控制。

而且，在该三相－二相间歇制动控制中，也设定断开各开关元件Q4、Q6的时刻，使得在将开关元件Q4、Q6从接通状态切换到断开状态时再生电流不会向电池组16侧流动。

换句话说，在该制动控制中，同时接通开关元件Q4、Q6，之后，在电流方向反转之前断开开关元Q6，使得制动电流按从开关元件Q6向电机20、开关元件Q4的顺序流动。另外，将开关元件Q6的断开时刻设定为流入开关元件Q6的+向的制动电流暂时成为最大后减少的期间。

因此，即使断开开关元件Q6，电机电流也经由寄生二极管持续流动，而能够防止再生电流向电池组16侧流动，并且能够缩短电机电流经由寄生二极管流动的期间，抑制开关元件Q6的发热。

此外，开关元件Q4的断开时刻被设定在从开关元件Q6被断开起，+向的制动电流不经由开关元件Q6的寄生二极管流动后。这是因为，在通过开关元件Q6切断制动电流时只要断开开关元件Q4，再生电流就不会向电池组16侧流动。

另一方面，在上述实施方式的制动控制，以及图5所示的制动控制中，在构成开关电路32的开关元件Q1～Q6内，控制设在负极侧(L侧)通电路径的开关元件(低边开关)Q4～Q6的接通/断开状态，从而制动电流流入电机20，产生制动力。

但是，制动控制也可以将低边开关(开关元件Q4～Q6)保持在断开状态，通过控制高边开关(开关元件Q1～Q3)的接通/断开状态，来实现。

此外，在该情况下，为了防止在高边开关(开关元件Q1～Q3)断开后再生电流流动这一情况，需要设定在能够经由寄生二极管使电机电流持续流动的时刻。

因此，在制动控制利用高边开关(开关元件Q1～Q3)时，以在电机电流从电机20朝向高边开关流动时(换句话说，电机电流为－向时)，断开高边开关的方式，设定高边开关的断开时刻即可。

另外，若制动控制仅利用低边开关和高边开关中的任意一方，则通过制动电流向寄生二极管流动，只有制动控制所使用的开关发热，而容易劣化。

因此，也可以如图6所示，制动控制交替地利用高边开关(开关元件Q1～Q3)、和低边开关(开关元件Q4～Q6)。

此外，图6所示的制动控制表示以电机20每旋转一圈为单位交替地利用低边开关(开关元件Q4、Q6)和高边开关(开关元件Q1、Q2)，从而实施图5所示的三相－二相间歇制动控制的情况下的动作波形。

而且，在该制动控制中，在制动电流利用高边开关(Q1、Q2)流动时，以同时刻接通开关元件Q1、Q2，使得－向的电流向开关元件Q1流动，+向的电流向开关元件Q2流动。

另外，开关元件Q1的断开时刻被设定在－向的制动电流向开关元件Q1流动，且该电流处于减少方向时，开关元件Q2的断开时刻被设定在通过开关元件Q1完全切断制动电流后。

因此，即使是在图6所示的制动控制中，在开关元件Q1、Q2从接通状态切换到断开状态时，也能够防止再生电流流动。

而且，在像这样交替地利用高边开关和低边开关执行制动控制的情况下，如图6所示，可以以电机20每旋转一圈为单位，变更所利用的开关，也可以以电机20旋转规定的圈数为单位，变更所利用的开关。

另外，如图6所示，在以电机20旋转一圈为单位变更所利用的开关的情况下，在控制电路50中，执行图7所示的霍尔信号中断处理即可。

即，在图7所示的霍尔信号中断处理中，与图4所示的霍尔信号中断处理相同，在执行了S110～S130的处理后，在S210中，判断霍尔信号的组合是否是预先设定的设定值(具体而言，U相、W相的霍尔信号是低电平，V相的霍尔信号是高电平)。

此外，S210的处理是用于根据霍尔信号的组合，判断电机20的旋转位置是否是基准位置(图6中的旋转角：0度的位置)的处理。

若在S210中，判断为霍尔信号的组合是设定值，电机20处于基准位置，则移至S250，判断在上一次的制动控制中是否向正极侧的开关元件输出了驱动信号(换句话说，在制动控制中是否利用了高边开关)。

而且，若在S250中，判断为在上一次的制动控制中利用了高边开关，则移至S260，为了今后在制动控制中，利用低边开关，将负极侧的开关元件(换句话说低边开关)设定为驱动信号的输出，并移至S220。

另外，若在S250中，判断为在上一次的制动控制中利用了低边开关，则移至S270，为了今后在制动控制中，利用高边开关，将正极侧的开关元件(换句话说高边开关)设定为驱动信号的输出，并移至S220。

在S220中，判断在这一次的制动控制中，是否是以将驱动信号输出至正极侧的开关元件的方式进行设定，若是以将驱动信号输出至正极侧的开关元件的方式进行设定，则移至S230，否则，移至S240。

在S230中，利用用于利用高边开关来进行制动控制的控制映射，求出在S130中检测出的电机20的旋转位置处下一个应该切换接通/断开状态的开关元件的切换模式。

另外，在S240中，利用用于利用高边开关进行制动控制的控制映射，求出在S130中检测出的电机20的旋转位置处下一个应该切换接通/断开状态的开关元件的切换模式。

而且，接下来在S145中，基于在S120中计算出的电机转速进行修正，从而确定下一个应该切换接通/断开状态的开关元件的切换时刻。

然后，在S150中，判断在S145中决定的切换时间是否是零，换句话说，判断是否需要在当前时刻立刻切换开关元件的接通/断开状态。

而且，若切换时间为零，则移至S190，根据在S230或者S240中决定的驱动信号图案，向各开关元件Q1～Q6的栅极输出驱动信号，并暂时结束该霍尔信号中断处理。

另一方面，若在S150中，判断为切换时间不为零，则移至S160，将在S145中决定切换时间的开关元件的断开/接通状态切换后的在S230或者S240中决定的驱动信号图案存储至缓冲区。

而且，接着在S170中，将在S145中决定的切换时刻设定在计时器寄存器，在S180中起动计时器，从而使切换时刻的计时开始，暂时结束该霍尔信号中断处理。

接下来，若在S180中使计时器的计时开始，则之后，在切换时刻经过的时间点，产生计时器中断。

因此，在控制电路50中，通过该计时器中断，来执行S310的处理，将在S160中设定在缓冲区的各开关元件Q1～Q6的驱动信号，输出至对应的开关元件Q1～Q6的栅极。

接下来，在图4、图7所示的霍尔信号中断处理中，切换驱动信号的时间，换句话说，开关元件的接通/断开状态的切换时刻作为根据控制映射求出成为基准的时刻，并基于电机转速对其进行修正，从而决定的部分进行了说明。

但是，该切换时刻的修正没必要必须实施，也可以直接利用根据控制映射求出的切换时刻。另外，通过修正切换时刻，从而更加高精度地控制在电机20中产生的制动力的情况下，除了电机转速之外，也可以利用温度、直流电源的电压等，对制动力的产生带来影响的参数。

另外，来自使用者的制动请求通过作为操作部的触发开关12的操作量而变化，所以也可以使用该操作量来修正切换时刻。另外，切换时刻的修正也可以使用这些各参数的组合，或者，这些各参数之一来进行。

另外接下来，在上述实施方式中，开关元件的接通/断开状态的切换时刻基于来自检测电机20的旋转位置的霍尔传感器21～23的检测信号(霍尔信号)而设定，该切换时刻也可以使用来自编码器等，旋转位置检测用的其他的旋转传感器的检测信号来设定。

另外进一步，在上述实施方式中，控制电路50作为执行三相－二相交替制动控制的部件进行了说明，但也可以将三相－二相间歇制动控制等的其他的控制映射存储至存储器(ROM)，根据电机20的状态(换言之，根据应该产生的制动力)，切换制动控制。

而且，若这样，能够进一步最佳地控制在电机20的旋转停止时、减速时产生的制动力。

另外，在上述实施方式中，构成开关电路32的开关元件Q1～Q6由具有寄生二极管的n沟道的MOSFET构成，但在开关元件Q1～Q6没有寄生二极管的情况下，将二极管与开关元件Q1～Q6并联连接即可。

Claims

1.一种电动工具的制动装置，是在具备三相无刷电机作为驱动源的电动工具中，当该电动工具的停止时或者减速时使所述三相无刷电机产生制动力的制动装置，其特征在于，具备：

开关电路，由6个开关元件构成，所述6个开关元件设置于将所述三相无刷电机的3个端子与直流电源的正极侧以及负极侧分别连接的正极侧通电路径以及负极侧通电路径，来导通/切断各通电路径；以及

制动控制单元，在所述三相无刷电机旋转时，当该电动工具的停止指令或者减速指令被输入，所述制动控制单元则通过以调整在所述开关电路中设置于所述正极侧通电路径或者所述负极侧通电路径的3个开关元件各自的接通/断开状态的切换时刻来切换所述3个开关元件的接通/断开状态方式进行控制，从而向所述三相无刷电机流入制动电流来产生制动力，

所述制动控制单元即使在开关元件被切换到断开状态，也会在能够经由与开关元件并联设置的二极管流入所述制动电流的时刻，将该开关元件从接通状态切换到断开状态。

2.根据权利要求1所述的电动工具的制动装置，其特征在于，

在由所述制动控制单元控制接通/断开状态的所述开关元件是设置于所述负极侧通电路径的低边开关时，

所述制动控制单元在制动电流从所述低边开关朝向所述三相无刷电机流动时，将所述低边开关从接通状态切换到断开状态。

3.根据权利要求1所述的电动工具的制动装置，其特征在于，

在由所述制动控制单元控制接通/断开状态的开关元件是设置于所述正极侧通电路径的高边开关时，

所述制动控制单元在制动电流从所述三相无刷电机朝向所述高边开关流动时，将所述高边开关从接通状态切换到断开状态。

4.根据权利要求1所述的电动工具的制动装置，其特征在于，

所述制动控制单元在流入至所述开关元件的制动电流处于减少方向时，将所述开关元件从接通状态切换到断开状态。

5.根据权利要求1所述的电动工具的制动装置，其特征在于，

具备旋转位置检测单元，该旋转位置检测单元按每一所述三相无刷电机的规定的旋转角度来检测旋转位置，

所述制动控制单元基于由所述旋转位置检测单元检测出的旋转位置，来设定从所述开关元件的接通状态向断开状态的切换时刻。

6.根据权利要求5所述的电动工具的制动装置，其特征在于，

所述制动控制单元从由所述旋转位置检测单元检测规定的旋转位置起经过规定时间后，将所述开关元件从接通状态切换到断开状态。

7.根据权利要求5所述的电动工具的制动装置，其特征在于，

所述制动控制单元基于所述三相无刷电机的驱动状态，来设定从所述开关元件的接通状态向断开状态的切换时刻。

8.根据权利要求7所述的电动工具的制动装置，其特征在于，

所述制动控制单元检测所述三相无刷电机的转速、温度、所述直流电源的电压、以及指示电动工具的驱动的操作部的操作量中的至少一项作为所述三相无刷电机的驱动状态，并基于该检测出的驱动状态，来设定将所述开关元件从接通状态切换到断开状态的切换时刻。

9.根据权利要求5所述的电动工具的制动装置，其特征在于，

所述制动控制单元基于由所述旋转位置检测单元检测出的旋转位置，来设定从所述开关元件的断开状态向接通状态的切换时刻。

10.根据权利要求9所述的电动工具的制动装置，其特征在于，

所述制动控制单元从由所述旋转位置检测单元检测规定的旋转位置起经过规定时间后，将所述开关元件从断开状态切换到接通状态。

11.根据权利要求5所述的电动工具的制动装置，其特征在于，

所述制动控制单元基于所述三相无刷电机的驱动状态，来设定从所述开关元件的断开状态向接通状态的切换时刻。

12.根据权利要求11所述的电动工具的制动装置，其特征在于，

所述制动控制单元检测所述三相无刷电机的转速、温度、所述直流电源的电压、以及指示电动工具的驱动的操作部的操作量中的至少一项作为所述三相无刷电机的驱动状态，并基于该检测出的驱动状态，来设定将所述开关元件从断开状态切换到接通状态的切换时刻。

13.根据权利要求1～12中任意一项所述的电动工具的制动装置，其特征在于，

所述制动控制单元在控制所述3个开关元件的接通/断开状态时，至少在一定期间内将所述3个开关元件同时设为断开状态。

14.根据权利要求13所述的电动工具的制动装置，其特征在于，

所述制动控制单元在控制所述3个开关元件的接通/断开状态时，交替地进行导通控制和非导通控制，在所述导通控制中，选择性地将所述3个开关元件设为接通状态来向所述三相无刷电机流入制动电流，在所述非导通控制中，将所述3个开关元件同时设为断开状态。

15.根据权利要求1～12中任意一项所述的电动工具的制动装置，其特征在于，

所述制动控制单元在控制所述3个开关元件的接通/断开状态时，至少在一定期间内将所述3个开关元件同时设为接通状态。

16.根据权利要求1～12中任意一项所述的电动工具的制动装置，其特征在于，

所述制动控制单元在控制所述3个开关元件的接通/断开状态时，将成为控制的对象的开关元件交替地切换到设置于所述正极侧通电路径的3个开关元件和设置于所述负极侧通电路径的3个开关元件中的任意一个。