DE102017128112A1

DE102017128112A1 - Elektrische Arbeitsmaschine und Verfahren zum Steuern einer elektrischen Arbeitsmaschine

Info

Publication number: DE102017128112A1
Application number: DE102017128112.6A
Authority: DE
Inventors: Michisada Yabuguchi
Original assignee: Makita Corp
Current assignee: Makita Corp
Priority date: 2016-11-29
Filing date: 2017-11-28
Publication date: 2018-05-30
Also published as: US20180152120A1; US10243488B2; JP6884561B2; JP2018088765A

Abstract

Eine elektrische Arbeitsmaschine (1; 40) gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung weist einen Motor (20; 50), ein erstes Schaltelement (Q1; Q2; Q3; Q4; Q5; Q6; Q11; Q12; Q13; Q14), ein zweites Schaltelement (Q1; Q2; Q3; Q4; Q5; Q6; Q11; Q12; Q13; Q14), ein Gleichrichterelement (D1; D2; D3; D4; D5; D6; D11; D12; D13; D14) und eine Steuerung (22; 42) auf. Die Steuerung (22; 42) ist konfiguriert zum Durchführen einer Stoppsteuerung, bei der eine Vervollständigung eines ersten Strompfads (61; 62; 63; 64; 65; 66; 71; 72; 73; 74) durch das erste Schaltelement (Q1; Q2; Q3; Q4; Q5; Q6; Q11; Q12; Q13; Q14) für eine spezifizierte Zeitperiode aufrechterhalten wird, und ein zweiter Strompfad (61; 62; 63; 64; 65; 66; 71; 72; 73; 74) durch das zweite Schaltelement (Q1; Q2; Q3; Q4; Q5; Q6; Q11; Q12; Q13; Q14) unterbrochen wird, in Antwort auf das Vorliegen einer Stoppbedingung zum Stoppen der Leistungsversorgung von einer Leistungsquelle (5) an den Motor (20; 50) während der Drehung des Motors (20; 50).

Description

HINTERGRUND
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine elektrische Arbeitsmaschine mit einem Motor.
Die ungeprüfte japanische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 2013-081285 offenbart ein elektrisches Kraftwerkzeug, das einen Wechselrichter als Antriebsschaltung aufweist, und bei dem ein Motor angehalten wird, indem alle Schaltelemente, die den Wechselrichter bilden, ausgeschaltet werden, wenn ein Überstrom detektiert wird.
ZUSAMMENFASSUNG
Wenn in dem oben beschriebenen elektrischen Kraftwerkzeug alle Schaltelemente in der Antriebsschaltung während der Energetisierung des Motors ausgeschaltet werden, kann ein regenerativer Strom, der von dem Motor zu einer Leistungsquelle fließt, hauptsächlich durch magnetische Energie, die in dem Motor angesammelt worden ist, erzeugt werden, und ein derartiger regenerativer Strom kann bewirken, dass die Leistungsversorgungsspannung zunimmt. Wenn die Leistungsversorgungsspannung aufgrund des regenerativen Stroms zunimmt, können nachteilige Wirkungen in verschiedenen anderen Schaltungen, Bauteilen usw. auftreten, die mit elektrischer Leistung von der Leistungsquelle betrieben werden.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist es wünschenswert, in der Lage zu sein, die Erzeugung eines regenerativen Stroms, der von einem Motor einer elektrischen Arbeitsmaschine zu einer Leistungsquelle für die elektrische Arbeitsmaschine fließt, zu verhindern.
Eine elektrische Arbeitsmaschine gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung weist einen Motor, ein erstes Schaltelement, ein zweites Schaltelement, ein Gleichrichterelement und eine Steuerung auf. Der Motor weist einen ersten Anschluss, einen zweiten Anschluss und eine Wicklung auf. Der erste Anschluss ist über die Wicklung elektrisch gekoppelt mit dem zweiten Anschluss. Das erste Schaltelement befindet sich auf einem ersten Strompfad zwischen einer ersten Elektrode, einer Leistungsquelle und dem ersten Anschluss. Das erste Schaltelement ist konfiguriert zum Vervollständigen (Nicht-Unterbrechen) oder zum Unterbrechen des ersten Strompfads. Das zweite Schaltelement befindet sich auf einem zweiten Strompfad zwischen einer zweiten Elektrode der Leistungsquelle und dem zweiten Anschluss. Das zweite Schaltelement ist konfiguriert zum selektiven Vervollständigen (Nicht-Unterbrechen) oder Unterbrechen des zweiten Strompfads. Das Gleichrichterelement ist parallel geschaltet zu der Wicklung und dem ersten Schaltelement, die in Serie miteinander geschaltet sind. Das Gleichrichterelement ist konfiguriert, um einem Schleifenstrom zu erlauben über das Gleichrichterelement und das erste Schaltelement durch die Wicklung zu zirkulieren bzw. zu fließen, und zwar in Antwort auf eine Unterbrechung des zweiten Strompfads. Der Schleifenstrom fließt aufgrund einer in der Wicklung angesammelten magnetischen Energie.
Die Steuerung ist konfiguriert zur Steuerung des Motors über das erste Schaltelement und das zweite Schaltelement. Die Steuerung ist konfiguriert zum Durchführen einer Antriebssteuerung, bei der: der erste Strompfad über das erste Schaltelement vervollständigt wird; der zweite Strompfad über das zweite Schaltelement vervollständigt wird; und der Motor dreht. Die Steuerung ist ferner konfiguriert zum Durchführen einer Stoppsteuerung, bei der die Vervollständigung des ersten Strompfads durch das erste Schaltelement für eine spezifizierte Zeitperiode aufrechterhalten bleibt, und der zweite Strompfad durch das zweite Schaltelement unterbrochen wird, in Antwort auf das Vorliegen einer Stoppbedingung zum Stoppen der Leistungsversorgung von der Leistungsquelle zu dem Motor, während der Motor dreht.
In der oben beschriebenen Arbeitsmaschine sind in Antwort auf die Erfüllung der Stoppbedingung während der Antriebssteuerung nicht beide, der erste Strompfad und der zweite Strompfad unterbrochen, sondern lediglich der zweite Strompfad, und der erste Strompfad wird nicht unterbrochen.
In Antwort auf die Unterbrechung des zweiten Strompfads wird ein Strom von der Leistungsquelle zu dem Motor blockiert, wobei der Schleifenstrom über das Gleichrichterelement zu dem ersten Strompfad umgeleitet wird. Als Ergebnis wird die magnetische Energie der Wicklung verbraucht, und die Erzeugung eines regenerativen Stroms, der von dem Motor zu der Leistungsquelle fließt, kann verhindert werden.
Die spezifische Zeitperiode kann irgendeine Zeitperiode sein. Die spezifische Zeitperiode kann beispielsweise gleich oder länger sein als eine geschätzte Zeitperiode vom Start der Stoppsteuerung an beginnend bis ein Wert des Schleifenstroms Null wird.
In diesem Fall kann die Erzeugung des regenerativen Stroms effizienter verhindert werden, da die gesamte magnetische Energie durch den Schleifenstrom in Antwort auf das Vorliegen der Stoppbedingung verbraucht werden kann.
Die elektrische Arbeitsmaschine kann ferner ein drittes Schaltelement aufweisen, das auf einem dritten Strompfad zwischen der ersten Elektrode und dem zweiten Anschluss vorgesehen ist. In diesem Fall kann das Gleichrichterelement parallel mit dem dritten Schaltelement gekoppelt ist.
Der Motor kann einen dritten Anschluss und eine weitere Wicklung aufweisen. Der dritte Anschluss ist über die weitere Wicklung elektrisch gekoppelt mit dem ersten Anschluss. Die elektrische Arbeitsmaschine kann ferner ein weiteres Gleichrichterelement aufweisen, das parallel geschaltet ist zu der weiteren Wicklung und dem ersten Schaltelement, die zueinander in Serie gekoppelt sind. Das weitere Gleichrichterelement ist konfiguriert, um einem Teil des Schleifenstroms zu erlauben, durch die weitere Wicklung über das weitere Gleichrichterelement und das erste Schaltelement zu zirkulieren, und zwar in Antwort auf die Unterbrechung des zweiten Strompfads. Ein derartiger Aufbau ermöglicht eine Erhöhung einer Verbrauchsrate des Schleifenstroms, da die Anzahl von Pfaden, durch die der Schleifenstrom fließt, erhöht ist.
Die Steuerung kann konfiguriert sein, um bei der Antriebssteuerung den ersten Strompfad durch das erste Schaltelement aufrechtzuerhalten und zwischen einer Vervollständigung und Unterbrechung des zweiten Strompfads durch das zweite Schaltelement gemäß einer relativen Einschaltdauer zu schalten.
In diesem Fall kann die Vervollständigung des ersten Strompfads in Antwort auf das Vorliegen der Stoppbedingung fortgesetzt werden. Dies kann auf Seiten der Steuerung eine Verarbeitungslast reduzieren, die verursacht wird durch ein Wechseln bzw. Schalten von der Antriebssteuerung zu der Stoppsteuerung.
Die elektrische Arbeitsmaschine kann ferner einen Antriebszustandsdetektor aufweisen, der konfiguriert ist zum Detektieren eines Antriebszustandes des Motors. In diesem Fall kann die Steuerung ferner konfiguriert sein zum Bestimmen, ob der Antriebszustand des Motors ungeeignet ist, basierend auf einem Detektionsergebnis von dem Antriebszustandsdetektor. Die Stoppbedingung kann erfüllt sein in Antwort darauf, dass die Steuerung bestimmt, dass der Antriebszustand des Motors ungeeignet ist.
In der folglich konfigurierten elektrischen Arbeitsmaschine kann, in dem Fall, bei dem der Antriebszustand des Motors ungeeignet ist, der Strom von der Leistungsquelle zu dem Motor blockiert werden, während die Erzeugung des regenerativen Stroms, der von dem Motor zu der Leistungsquelle fließt, verhindert wird. Ein ungeeigneter Antriebszustand des Motors kann einen übermäßig großen Strom verursachen, der durch den Motor fließt. In einem derartigen Fall, wenn der erste Strompfad und der zweite Strompfad beide unterbrochen werden, kann ein übermäßig großer regenerative Strom von dem Motor zu der Leistungsquelle fließen. Um damit umzugehen, wenn die Stoppsteuerung bei Auftreten des ungeeigneten Antriebszustandes des Motors durchgeführt wird, fließt der Schleifenstrom durch den ersten Strompfad, wodurch die magnetische Energie verbraucht wird. Selbst wenn ein übermäßig großer Strom durch den Motor bei Auftreten des ungeeigneten Antriebszustandes des Motors fließt, kann im Ergebnis die Erzeugung des regenerativen Stroms effizient verhindert werden.
Die elektrische Arbeitsmaschine kann ferner einen Betriebsbereich aufweisen, der konfiguriert ist, betrieben zu werden, um eine Drehung oder ein Stoppen des Motors anzuweisen. In diesem Fall kann die Stoppbedingung erfüllt sein in Antwort auf das Betreiben des Betriebsbereichs, um die Drehung des Motors zu stoppen.
In der folglich konfigurierten elektrischen Arbeitsmaschine kann in Antwort auf den Betrieb des Betriebbereichs zum Stoppen der Drehung des Motors die Drehung des Motors gestoppt werden, während die Erzeugung des regenerativen Stroms verhindert wird.
Die elektrische Arbeitsmaschine kann ferner einen Stromdetektor aufweisen, der konfiguriert ist zum Detektieren eines Werts eines Stroms, der zu dem Motor fließt. In diesem Fall kann die Steuerung ferner konfiguriert sein zum Unterbrechen des ersten Strompfads durch das erste Schaltelement in Antwort auf das Vorliegen einer Unterbrechungsbedingung. Die Unterbrechungsbedingung kann erfüllt sein in Antwort darauf, dass der Stromdetektor in der Stoppsteuerung einen Wert detektiert, der größer als ein Schwellenwert ist.
Wenn die Stoppsteuerung gestartet wird, wird der Strom von der Leistungsquelle zu dem Motor blockiert. Wenn ein Wert größer als der Schwellenwert durch den Stromdetektor detektiert wird, selbst nach dem Start der Stoppsteuerung, also wenn ein Strom mit einem Wert größer als der Schwellenwert von der Leistungsquelle zu dem Motor fließt, kann trotz einer derartigen Situation irgendeine Fehlfunktion in der elektrischen Arbeitsmaschine auftreten. Wenn der Strom mit dem Wert größer als der Schwellenwert durch den Stromdetektor detektiert wird, selbst nach dem Start der Stoppsteuerung, kann folglich der Strom, der von der Leistungsquelle zu dem Motor fließt, durch Unterbrechen des ersten Strompfads blockiert werden.
Die erste Elektrode kann einer positiven Elektrode entsprechen, und die zweite Elektrode kann einer negativen Elektrode entsprechen. Alternativ kann die erste Elektrode einer negativen Elektrode entsprechen, und die zweite Elektrode kann einer positiven Elektrode entsprechen.
Die Leistungsquelle kann konfiguriert sein zum Erzeugen einer Gleichstromleistung.
Ein anderer Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer elektrischen Arbeitsmaschine, das Verfahren weist auf:

Durchführen einer Antriebssteuerung, bei der ein erster Strompfad und ein zweiter Strompfad in der elektrischen Arbeitsmaschine vollständig bzw. nicht unterbrochen werden und ein Motor in der elektrischen Arbeitsmaschine dreht, der erste Strompfad zwischen einer ersten Elektrode einer Leistungsquelle und einem ersten Anschluss des Motors vorgesehen ist, der zweite Strompfad zwischen einer zweiten Elektrode der Leistungsquelle und einem zweiten Anschluss des Motors vorgesehen ist; und
Durchführen einer Stoppsteuerung, bei der die Vervollständigung (Nicht-Unterbrechung) des ersten Strompfads eine spezifizierte Zeitperiode lang aufrechterhalten bleibt, der zweite Strompfad unterbrochen wird und ein Schleifenstrom, der durch eine magnetisch Energie verursacht wird, die in einer Wicklung in dem Motor angesammelt ist, durch die Wicklung über einen Bypass-Pfad zirkuliert bzw. fließt, der parallel zu der Wicklung und dem ersten Strompfad ist, die in Reihe zueinander geschaltet sind, und durch den ersten Strompfad fließt, in Antwort auf das Vorliegen einer Stoppbedingung zum Stoppen der Leistungsversorgung von der Leistungsquelle zu dem Motor während der Drehung des Motors.

Ein derartiges Verfahren kann Wirkungen hervorrufen, die ähnlich sind wie die in der oben beschriebenen elektrischen Arbeitsmaschine.
Figurenliste
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen

1 eine Seitenansicht einer kompletten elektrischen Arbeitsmaschine gemäß den Ausführungsbeispielen;
2 ein schematisches Diagramm, das einen elektrischen Aufbau der elektrischen Arbeitsmaschine gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;
3 ein beispielhaftes Diagramm, das ein Beispiel der jeweiligen Strompfade zeigt zu einem Zeitpunkt einer normalen Antriebssteuerung und dem Zeitpunkt, bei dem alle Schaltelemente ausgeschaltet worden sind, während der normalen Antriebssteuerung in der elektrischen Arbeitsmaschine gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
4 ein beispielhaftes Diagramm, das ein Betriebsbeispiel zeigt für einen Fall, bei dem alle Schaltelemente während der normalen Antriebssteuerung in der elektrischen Arbeitsmaschine gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ausgeschaltet sind;
5 ein beispielhaftes Diagramm, das ein Beispiel zeigt für jeweilige Strompfade zu dem Zeitpunkt der normalen Antriebssteuerung und dem Zeitpunkt, wenn die normale Antriebssteuerung zu einer stopp-zeitspezifischen Steuerung in der elektrischen Arbeitsmaschine gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel gewechselt worden ist;
6 ein beispielhaftes Diagramm, das ein Betriebsbeispiel zeigt für einen Fall des Wechselns bzw. Schaltens zu der stopp-zeitspezifischen Steuerung während der normalen Antriebssteuerung der elektrischen Arbeitsmaschine gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
7 ein Flussdiagramm, das eine Energetisierungsstoppverarbeitung der Ausführungsbeispiele zeigt;
8 ein beispielhaftes Diagramm, das ein Beispiel zeigt für jeweilige Strompfade zu dem Zeitpunkt der normalen Antriebssteuerung und dem Zeitpunkt, wenn die normale Antriebssteuerung sich zu der stopp-zeitspezifischen Steuerung in der elektrischen Arbeitsmaschine gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel verschoben bzw. gewechselt hat;
9 ein beispielhaftes Diagramm, das ein Betriebsbeispiel zeigt für einen Fall des Schaltens zu einer stopp-zeitspezifischen Steuerung während der normalen Antriebssteuerung in der elektrischen Arbeitsmaschine gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel;
10 ein schematisches Diagramm, das einen elektrischen Aufbau der elektrischen Arbeitsmaschine gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel zeigt;
11 ein beispielhaftes Diagramm, das ein Beispiel zeigt für jeweilige Strompfade zu dem Zeitpunkt der normalen Antriebssteuerung und dem Zeitpunkt, wenn alle Schaltelemente während der normalen Antriebssteuerung der elektrischen Arbeitsmaschine gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel ausgeschaltet sind;
12 ein beispielhaftes Diagramm, das ein Betriebsbeispiel zeigt für einen Fall, bei dem alle Schaltelemente während der normalen Antriebssteuerung in der elektrischen Arbeitsmaschine gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel ausgeschaltet sind;
13 ein beispielhaftes Diagramm, das ein Beispiel zeigt für jeweilige Strompfade zu dem Zeitpunkt der normalen Antriebssteuerung und dem Zeitpunkt, wenn die normale Antriebssteuerung wechselt bzw. sich verschiebt zu einer stopp-zeitspezifischen Steuerung in der elektrischen Arbeitsmaschine gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel; und
14 ein beispielhaftes Diagramm, das ein Betriebsbeispiel zeigt für einen Fall des Wechselns bzw. Schaltens zu der stopp-zeitspezifischen Steuerung während der normalen Antriebssteuerung in der elektrischen Arbeitsmaschine gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Ausführungsbeispiel]
Gesamtaufbau der elektrischen Arbeitsmaschine
Wie in 1 gezeigt, ist eine elektrische Arbeitsmaschine 1 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ein sogenannter Drehschrauber, der hauptsächlich verwendet wird, um Löcher in ein Arbeitsstück zu bohren und Schrauben anzuziehen. Die elektrische Arbeitsmaschine 1 weist einen Hauptkörper 3 und ein Batteriepack 5 auf.
Das Batteriepack 5 weist eine Batterie 15 auf. Das Batteriepack 5 ist an dem Hauptkörper 3 anbringbar und von diesem entfernbar. Das Batteriepack 5 ist derart aufgebaut, dass in einem Zustand der Anbringung an dem Hauptkörper elektrische Leistung von der Batterie 15 an den Hauptkörper 3 geliefert werden kann.
Der Hauptkörper 3 weist ein Motorgehäuse 6, ein Getriebegehäuse 7, ein Bohrfutter 8 und einen Handgriff 9 auf. Das Motorgehäuse 6 weist einen Motor 20 auf. Der Motor 20 erzeugt eine Antriebskraft, um das Bohrfutter 8 drehend anzutreiben.
Das Getriebegehäuse 7 ist vor dem Motorgehäuse 6 angeordnet. Das Getriebegehäuse 7 weist einen Getriebemechanismus (nicht gezeigt) auf. Der Getriebemechanismus überträgt die Antriebskraft des Motors 20 an das Bohrfutter 8. Das Bohrfutter 8 befindet sich vor dem Getriebegehäuse 7. An einem vorderen Ende des Bohrfutters 8 befindet sich ein Anbringungsmechanismus, der das Anbringen und Entfernen eines Werkzeugbits erlaubt.
Der Handgriff 9 befindet sich unterhalb des Motorgehäuses 6. Der Handgriff 9 ist so geformt, dass ein Benutzer der elektrischen Arbeitsmaschine 1 den Handgriff 9 mit einer Hand greifen kann. An einem unteren vorderen Teil des Handgriffs 9 befindet sich ein Auslöseschalter 10. Der Auslöseschalter 10 wird von dem Benutzer der elektrischen Arbeitsmaschine 1 betätigt, um den Motor 20 anzutreiben oder anzuhalten.
Wenn dem Auslöseschalter 10 gezogen wird (im Folgenden auch als Betätigung bezeichnet), dreht der Motor 20, und wenn der Auslöseschalter 10 nicht betätigt wird, befindet sich der Motor 20 in einem Stoppzustand. Wenn der Auslöseschalter 10 betätigt wird, verändert sich ferner die Drehzahl des Motors 20 gemäß einem Ziehausmaß (im Folgenden als Betätigungsausmaß bezeichnet) beim Betätigen des Auslöseschalters. Je größer das Betätigungsausmaß ist, desto größer wird die Drehzahl des Motors 20. Die Drehzahl des Motors 20 kann unabhängig von dem Betätigungsausmaß des Auslöseschalters 10 konstant sein.
Das Motorgehäuse 6 hat einen Vorwärts/Rückwärts-Schalter 12, der sich an einem unteren Teil des Motorgehäuses befindet. Der Vorwärts/Rückwärts-Schalter 12 wird von dem Benutzer betätigt, um selektiv die Drehrichtung des Motors 20 zu ändern, entweder zu einer Vorwärtsrichtung oder einer Rückwärtsrichtung. Was die Drehrichtung des Motors betrifft, können Vorwärtsrichtung und Rückwärtsrichtung geeignet definiert werden.
Auf einer unteren Fläche des Motorgehäuses 6 befindet sich ein Modusänderungsschalter 14. Der Modusänderungsschalter 14 wird von dem Benutzer betätigt, um selektiv einen Geschwindigkeitsmodus des Motors 20 zu wechseln, und zwar zu irgendeinem von einer Mehrzahl von verschiedenen Arten von Modi. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel weist der Geschwindigkeitsmodus beispielsweise einen Niedergeschwindigkeitsmodus und einen Hochgeschwindigkeitsmodus auf. Der Geschwindigkeitsmodus wird mittels des Modusänderungsschalters 14 entweder festgelegt auf den Niedergeschwindigkeitsmodus oder den Hochgeschwindigkeitsmodus. Wenn der Auslöseschalter 10 betätigt wird, ist die Drehzahl des Motors 20 bei gleichem Betätigungsausmaß größer in dem Hochgeschwindigkeitsmodus als in dem Niedergeschwindigkeitsmodus.
An einem unteren Ende des Handgriffs 9 befindet sich ein Batteriepackanbringungsbereich 16 zum entfernbaren Anbringen des Batteriepacks 5. Der Batteriepackanbringungsbereich 16 ist konfiguriert, damit das Batteriepack 5 angebracht und entfernt werden kann, indem das Batteriepack 5 in Vorwärts-Rückwärtsrichtungen relativ zu dem Batteriepackanbringungsbereich 16 geschoben wird.
Elektrischer Aufbau der elektrischen Arbeitsmaschine
2 zeigt einen Zustand, bei dem das Batteriepack 5 an dem Hauptkörper 3 angebracht ist. Wie in 2 gezeigt, weist die elektrische Arbeitsmaschine 1 das Batteriepack 5, den Motor 20, eine Antriebsschaltung 21, eine Steuerung 22 und einen Drehpositionsdetektor 23 auf. In Antwort auf das Anbringen des Batteriepacks 5 an dem Hauptkörper 3 wird eine elektrische Leistung der Batterie 15 (im Folgenden als Batterieleistung bezeichnet) in die Antriebsschaltung 21 und die Steuerung 22 eingegeben. Während die Batterieleistung eingegeben wird, arbeitet die Steuerung 22 mit der Batterieleistung. Die Steuerung 22 empfängt die folgenden Signale:

S1 Richtungsbetriebszustandssignal von dem Vorwärts/Rückwärts-Schalter 12;
S2 Modalbetriebszustandssignal von dem Modusänderungsschalter 14;
S3 Beschleunigungssignal von dem Beschleunigungssensor 26;
S4 Auslöseschalter-Ein/Aus-Signal von dem Auslöseschalter 10;
S5 Auslöseschalterbetätigungsausmaßsignal von dem Auslöseschalter 13;
S6 Leistungsversorgungsstromdetektionssignal von dem Stromdetektor 24; und
S7 Drehpositionssignale von dem Drehpositionsdetektor 23.

Die Steuerung 22 sendet Antriebssteuerungssignale S8 bis S13 an die Antriebsschaltung 21. Die Drehpositionssignale S7 können verwendet werden, um die Drehgeschwindigkeit (beispielsweise Umdrehungen pro Minute) und/oder die Drehbeschleunigung zu berechnen. Ähnlich kann das Leistungsversorgungsstromdetektionssignal verwendet werden, um eine relative Änderungsrate des Leistungsversorgungsstroms zu berechnen. Der Motor 20 wird durch die Batterieleistung, die von der Batterie 15 über die Antriebsschaltung 21 geliefert wird, angetrieben. Der Motor 20 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist ein bürstenloser Dreiphasenmotor. Die Batterieleistung, die von der Batterie 15 geliefert wird, wird durch die Antriebsschaltung 21 in eine Dreiphasenleistung umgewandelt, und die Dreiphasenleistung wird an den Motor geliefert.
Der Motor 20 weist drei Wicklungen 31, 32 und 33 auf. In den vorliegenden Ausführungsbeispielen sind diese drei Wicklungen 31, 32 und 33 in einer Deltaschaltung verbunden. Dies ist lediglich ein Beispiel, und irgendein Verbindungsverfahren, das ein anderes ist als die Deltaschaltung, kann verwendet werden. Darüber hinaus weist der Motor 20 als Anschlüsse für die Leistungseingabe drei Anschlüsse 20a, 20b und 20c auf.
Bestimmte Formen, Strukturen usw. der Anschlüsse 20a, 20b und 20c sind als solche nicht beschränkt, und die Anschlüsse 20a, 20b und 20c können irgendeine Form aufweisen, die es den Wicklungen 31, 32 und 33 erlaubt, mit der Batterieleistung versorgt zu werden. Die Anschlüsse 20a, 20b und 20c können beispielsweise speziell geformte Leiteranschlüsse sein, die jeweils ein Loch aufweisen zum Einführen eines elektrischen Drahts, oder können Leiterdrähte sein, die von einem Hauptkörper des Motors 20 nach außen führen. Alternativ können die Anschlüsse 20a, 20b und 20c bestimmte Bereiche, Teile oder dergleichen sein, die mit den Wicklungen 31, 32 und 33 auf einer gedruckten Leiterplatte, die elektrisch mit dem Motor 20 gekoppelt ist, elektrisch gekoppelt sind.
Der Drehpositionsdetektor 23 ist konfiguriert zum Ausgeben von Signalen, die einer Drehposition des Motors 20 entsprechen, oder von speziellen Drehpositionssignalen, die einer Drehposition eines Rotors des Motors 20 entsprechen. Der Drehpositionsdetektor 23 weist drei Hall-Sensoren auf. Die jeweiligen Hall-Sensoren sind um den Rotor des Motors 20 in Abständen mit einem elektrischen Winkel von 120° angeordnet. Signale, die von den drei Hall-Sensoren ausgegeben werden, werden in die Steuerung 22 eingegeben. Die Steuerung 22 detektiert die Drehposition und die Drehgeschwindigkeit des Motors basierend auf den von dem Drehpositionsdetektor 23 eingegebenen Signalen, also basierend auf den jeweiligen Signalen von den drei Hall-Sensoren. Die Drehbeschleunigung kann auch aus diesen Signalen berechnet werden.
Die Antriebsschaltung 21 ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine sogenannte Dreiphasenvollbrückenschaltung, die sechs Schaltelemente Q1, Q2, Q3, Q4, Q5 und Q6 aufweist.
Die drei Schaltelemente Q1, Q2 und Q3, die Schalter auf einer oberen Seite sind (high-side) befinden sich jeweils auf drei positivseitigen Strompfaden 61 bis 63. Die drei positivseitigen Strompfade 61 bis 63 sind Strompfade, die jeweils die Anschlüsse 20a, 20b und 20c des Motors 20 mit einer positiven Seite der Batterie 15 verbinden. Die drei Schaltelemente Q4, Q5 und Q6, die Schalter einer unteren Seite (low-side) sind, befinden sich jeweils auf drei negativseitigen Strompfaden 64 bis 66. Die drei negativseitigen Strompfade 64 bis 66 sind Strompfade, die die Anschlüsse 20a, 20b und 20c des Motors 20 jeweils mit einer negativen Seite der Batterie 15 koppeln. Die Schaltelemente Q1 bis Q6 vervollständigen jeweils die Strompfade 61 bis 66 in Antwort auf ihr eingeschaltet sein und unterbrechen jeweils die Strompfade 61 bis 66 in Antwort auf ihr ausgeschaltet sein.
Mit anderen Worten, mit dem Anschluss 20a sind das Schaltelement Q1 (im Folgenden als „oberer U-Phasenschalter Q1“ bezeichnet) als High-Side-Schalter und das Schaltelement Q4 (im Folgenden bezeichnet als „unterer U-Phasenschalter Q4“) als Low-Side-Schalter gekoppelt. Ähnlich sind mit dem Anschluss 20b das Schaltelement Q2 (im Folgenden als „oberer V-Phasenschalter Q2“) als High-Side-Schalter und das Schaltelement Q5 (im Folgenden bezeichnet als „unterer V-Phasenschalter Q5“) als Low-Side-Schalter gekoppelt. Ähnlich sind mit dem Anschluss 20c das Schaltelement Q3 (im Folgenden bezeichnet als „oberer W-Phasenschalter Q3“) als High-Side-Schalter und das Schaltelement Q6 (im Folgenden bezeichnet als „unterer W-Phasenschalter Q6“) als Low-Side-Schalter gekoppelt.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Schaltelemente Q1 bis Q6 n-Kanal MOSFETs. Dioden (sogenannte parasitäre Dioden) D1 bis D6 sind jeweils parallel zu den Schaltelementen Q1 bis Q6 zwischen deren Drain-Anschlüssen und Source-Anschlüssen derart geschaltet, dass eine Vorwärtsrichtung von jeder der Dioden D1 bis D6 von der Source-Anschlussseite zu der Drain-Anschlussseite gerichtet ist. Die Dioden D1 bis D6 sind verbunden, um einen Stromfluss von der negativen Seite zu der positiven Seite der Batterie 15 zu ermöglichen und derart, dass ein Stromfluss von der positiven Seite zu der negativen Seite der Batterie 15 verhindert wird.
Die Steuerung 22 hat einen One-Chip-Mikrocomputer, der eine CPU 22a, einen Speicher 22d usw. aufweist. Der Speicher 22b weist verschiedene Halbleiterspeicher auf, wie beispielsweise ein RAM, ein ROM und einen nicht flüchtigen Speicher. Der Speicher 22b speichert darin verschiedene Programme und Daten zum Durchführen verschiedener Funktionen der Steuerung 22. Die verschiedenen Funktionen der Steuerung 22 werden durchgeführt, indem die verschiedenen Programme, die in dem Speicher 22b gespeichert sind, von der CPU 22a ausgeführt werden. Die in dem Speicher 22b gespeicherten Programme weisen ein Programm zur Energetisierungsstoppverarbeitung auf, wie in 7 gezeigt, das später beschrieben wird.
Die verschiedenen Funktionen der Steuerung 22 müssen nicht notwendigerweise durch eine Softwareverarbeitung durchgeführt werden. Einige oder alle Funktionen können unter Verwendung von Hardware durchgeführt werden, die durch Kombination einer Logikschaltung, einer analogen Schaltung usw. aufgebaut ist. Die Steuerung 22, die die Konfiguration mit dem One-Chip-Mikrocomputer aufweist, ist lediglich ein Beispiel. Die Steuerung 22 kann verschiedene andere Konfigurationen haben, die ein Durchführen der Funktionen erlauben.
Mit der Steuerung 22 gekoppelt sind der Auslöseschalter 10, der Vorwärts/Rückwärts-Schalter 12, der Modusänderungsschalter 14 und ein Beschleunigungssensor 26. Ein Signal, das einen Betriebszustand von jedem von dem Auslöseschalter 10, dem Vorwärts/Rückwärts-Schalter 12 und dem Modusänderungsschalter 14 angibt, wird von dem entsprechenden Schalter bzw. Sensor in die Steuerung 22 eingegeben.
Die Steuerung 22 bestimmt basierend auf dem von dem Auslöseschalter 10 eingegebenen Signal, ob der Auslöseschalter 10 betätigt ist, und wenn dies der Fall ist, wird das Betätigungsausmaß bestimmt. Die Steuerung 22 führt dann eine Steuerung durch, die dem Ergebnis einer derartigen Bestimmung entspricht.
Während der Auslöseschalter 10 ausgeschaltet ist, also während der Auslöseschalter 10 nicht betätigt wird, gibt die Steuerung 22 keine Treibersignale an irgendeines der Schaltelemente Q1 bis Q6 in der Antriebsschaltung 21. In dieser Weise bringt die Steuerung 22 alle Schaltelemente Q1 bis Q6 in den AUS-Zustand, um dadurch den Motor 20 in den StoppZustand (angehaltener Zustand) zu bringen.
Während der Auslöseschalter 10 EIN ist, also während der Auslöseschalter 10 betätigt wird, führt dagegen die Steuerung 22 eine normale Antriebssteuerung durch, wodurch der Motor 20 gedreht wird. Während der Durchführung der normalen Antriebssteuerung detektiert die Steuerung 22 die Drehposition des Motors 20 basierend auf den von dem Drehpositionsdetektor 23 eingegebenen Signalen und führt eine EIN-AUS-Steuerung der Schaltelemente Q1 bis Q6 in der Antriebsschaltung 21 individuell durch gemäß der detektierten Drehposition. In dieser Weise steuert die Steuerung 22 den Strom, der von der Batterie 15 zu dem Motor 20 fließt, um dadurch den Motor 20 zu drehen.
Bei der normalen Antriebssteuerung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel gibt die Steuerung 22 Antriebssignale an irgendeinen der drei (high-side) oberen Schalter Q1 bis Q3 und an irgendeinen der drei (low-side) unteren Schalter Q4 bis Q6, um diese zwei Schaltelemente einzuschalten und dadurch die Energetisierung des Motors 20 durchzuführen. Bei der normalen Antriebssteuerung ändert ferner die Steuerung 22 nacheinander eine EIN-Zielschaltelement auf der oberen Seite (high-side) und ein EIN-Zielschaltelement auf der unteren Seite (low-side) gemäß der Drehposition des Motors 20, um dadurch den Motor 20 zu drehen.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel hält die Steuerung 22 bei der normalen Antriebssteuerung eines der zwei EIN-Zieleschaltelemente in einem EIN-Zustand und betreibt das andere gemäß einer Pulsweitenmodulationssteuerung (PWM-Steuerung). Die PWM-Steuerung ist ein bekanntes Steuerungsverfahren, bei dem ein Wechsel von EIN und AUS periodisch mit einer festgelegten Einschaltdauer wiederholt wird. Bei der normalen Antriebssteuerung kann die Steuerung 22 die zwei EIN-Zielschaltelemente beide in dem EIN-Zustand halten.
Bei der normalen Antriebssteuerung bestimmt die Steuerung 22 einen Richtungsbetriebszustand des Vorwärts/Rückwärts-Schalters 12 basierend auf dem von dem Vorwärts/Rückwärts-Schalter 12 eingegebenen Signal. Die Steuerung 22 legt dann die Drehrichtung des Motors 20 entweder auf die Vorwärtsrichtung oder auf die Rückwärtsrichtung gemäß dem bestimmten Betriebszustand fest und steuert die Antriebsschaltung 21 derart, dass der Motor 20 in der festgelegten Drehrichtung dreht.
Bei der normalen Antriebssteuerung bestimmt die Steuerung 22 einen Modalbetriebszustand des Modusänderungsschalters 14 basierend auf dem von dem Modusänderungsschalter 14 eingegebenen Signal. Dann legt die Steuerung 22 einen Betriebsmodus fest, entweder den Niedriggeschwindigkeitsmodus oder den Hochgeschwindigkeitsmodus, gemäß dem bestimmten Betriebszustand und steuert die Antriebsschaltung 21 derart, dass der Motor 20 bei einer Drehzahl, die dem festgelegten Betriebsmodus entspricht, dreht.
Der Beschleunigungssensor 26 detektiert eine Beschleunigung, die in der elektrischen Arbeitsmaschine 1 erzeugt wird bzw. die die elektrische Arbeitsmaschine erfährt, und gibt ein Signal an die Steuerung 22, das die detektierte Beschleunigung angibt. Der Beschleunigungssensor 26 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist beispielsweise ein Dreiachsenbeschleunigungssensor, der konfiguriert ist, unabhängig Beschleunigungen auf zueinander orthogonalen drei Achsen (X-Achse, Y-Achse und Z-Achse) zu detektieren.
Wenn der Benutzer die elektrische Arbeitsmaschine 1 verwendet, können bestimmte Verhaltensweisen bzw. Betriebseigenschaften der elektrischen Arbeitsmaschine 1 aufgrund verschiedener Faktoren auftreten, beispielsweise aufgrund eines Zustands eines Arbeitsziels und eines Zustands, wie die elektrische Arbeitsmaschine 1 von dem Benutzer verwendet wird. Spezielle Beispiele derartiger bestimmter Betriebseigenschaften können sein: Herunterfallen, Kollision oder dergleichen; ein Umherschwingen und Rückschlagen. Im Fall des Herunterfallens, der Kollision oder dergleichen erfolgt eine externe Einwirkung auf die elektrische Arbeitsmaschine 1. Die elektrische Arbeitsmaschine 1 wird beispielsweise herumgeschwungen aufgrund einer von dem Arbeitsziel erhaltenen Reaktion. Ein Rückschlagen ist ein Phänomen, bei dem die elektrische Arbeitsmaschine 1 im Betrieb in Richtung weg von dem Arbeitsziel bewegt wird aufgrund einer von dem Arbeitsziel erhaltenen Reaktion.
Diese spezifischen Betriebseigenschaften, wie oben beispielhaft genannt, sind alles Verhaltensweise, die die Wahrscheinlichkeit erhöhen, dass eine schnelle Beschleunigung in der elektrischen Arbeitsmaschine 1 erzeugt wird in Antwort auf das Auftreten derartiger spezifischer Betriebseigenschaften. Während der Motor 20 angetrieben wird, detektiert folglich die Steuerung 22 die Beschleunigung, die in der elektrischen Arbeitsmaschine 1 erzeugt wird, basierend auf dem von dem Beschleunigungssensor 26 eingegebenen Signal und bestimmt, ob die spezifische Verhaltensweise in der elektrischen Arbeitsmaschine 1 aufgetreten ist, basierend auf der detektierten Beschleunigung. Wenn die Steuerung 22 bestimmt, dass die spezifische Betriebseigenschaft aufgetreten ist, führt die Steuerung 22 eine Stopp-zeitspezifische Steuerung durch, die später beschrieben wird, um dadurch den Strom, der von der Batterie 15 zu dem Motor 20 fließt, zu unterbrechen.
Wie im Einzelnen bestimmt wird, ob die spezifische Betriebseigenschaft aufgetreten ist, kann basierend auf der detektierten Beschleunigung geeignet entschieden werden. Beispielsweise kann eine Option zur Bestimmung, dass die spezifische Betriebseigenschaft aufgetreten ist, sein, dass mindestens eine der Beschleunigungen auf den drei Achsen einen Schwellenwert überschreitet.
Mit der Antriebsschaltung 21 ist ein Stromdetektor 24 gekoppelt, der einen Wert des Stroms (im Folgenden als Leistungsversorgungsstrom bezeichnet) detektiert, der von der Batterie 15 an den Motor 20 geliefert wird. Der Stromdetektor 24 weist beispielsweise einen Shunt-Widerstand (nicht gezeigt) auf, der auf einem Pfad vorgesehen ist, wo sich die negativseitigen Strompfade 64 bis 66 verbinden. Ein Wert der Spannung über beiden Enden des Shunt-Widerstands wird gleich einem Wert, der dem Wert des Leistungsversorgungsstroms entspricht. Der Stromdetektor 24 gibt ein Detektionssignal des Werts der Spannung über den beiden Enden des Shunt-Widerstands an die Steuerung 22 als ein Detektionssignal, das den Wert des Leistungsversorgungsstroms angibt. Der Stromdetektor 24, der den Aufbau mit dem Shunt-Widerstand aufweist, ist lediglich ein Beispiel. Der Stromdetektor 24 kann andere Konfigurationen aufweisen, die das Ausgeben des Detektionssignals, das dem Wert des Leistungsversorgungsstroms entspricht, ermöglichen.
Die Steuerung 22 detektiert den Wert des Leistungsversorgungsstroms basierend auf dem Detektionssignal, das von dem Stromdetektor 24 eingegeben wird. Die Steuerung 22 führt verschiedene Steuerungen gemäß dem detektierten Wert durch.
Stopp-zeitspezifische Steuerung
Nach dem Starten der normalen Antriebssteuerung in Antwort auf das Einschalten des Auslöseschalters 10, wenn eine Stoppbedingung zum Stoppen der Leistungsversorgung von der Batterie 15 zu dem Motor 20 erfüllt ist, führt die Steuerung 22 die Stopp-zeitspezifische Steuerung durch. Nach dem Durchführen der Stopp-zeitspezifischen Steuerung hält die Steuerung 22 den Motor 20 am Ende in einem angehaltenen Zustand, in dem alle Schaltelemente Q1 bis Q6 in der Antriebsschaltung 21 ausgeschaltet sind.
Ein Beispiel eines spezifischen Verfahrens zum Anhalten der Drehung des Motors 20 während der normalen Antriebssteuerung ist das sofortige Ausschalten aller Schaltelemente Q1 bis Q6 in der Antriebsschaltung 21, wenn die Stoppbedingung erfüllt ist. In dem Zustand, bei dem die normale Antriebssteuerung durchgeführt wird, also in dem Zustand, bei dem ein Schaltelement auf der oberen Seite (high-side) und ein Schaltelement auf der unteren Seite (low-side) eingeschaltet sind, fließt ein regenerativer Strom von dem Motor 20 zu der Batterie 15, wenn diese zwei im EIN-Zustand befindlichen Schaltelemente beide ausgeschaltet werden. Ein derartiger regenerativer Strom kann die Steuerung 22 beeinträchtigen.
Eine genauere Erklärung erfolgt unter Bezugnahme auf die 3 und 4. 3 zeigt einen Teil des elektrischen Gesamtaufbaus der elektrischen Arbeitsmaschine 1, die in 2 gezeigt ist, und zeigt ausschließlich einen Schaltungsaufbau von der Batterie 15 bis zu dem Motor 20 über die Antriebsschaltung 21 und die Steuerung 22. Gleiches gilt für die 5 und 8, die später beschrieben werden.
Beispielhaft wird jetzt ein Fall beschrieben, bei dem in der normalen Antriebssteuerung der obere U-Phasenschalter Q1 und der unteren W-Phasenschalter Q6 eingeschaltet sind, wie in 3 gezeigt. In diesem Fall fließt ein Strom durch einen Pfad, der von der Batterie 15 zu dem Motor 20 führt, wie durch eine gestrichelte Linie mit Pfeilen in 3 gezeigt. Speziell fließt der Strom durch den Pfad, der von einer positiven Elektrode der Batterie 15 über den oberen U-Phasenschalter Q1, den Motor 20, den unteren W-Phasenschalter Q6 und den Stromdetektor 24 zu einer negativen Elektrode der Batterie 15 führt.
Von den sechs Schaltelementen Q1 bis Q6 werden die zwei EIN-Zielschaltelemente nacheinander gemäß der Drehposition des Motors 20 geändert, wie in 4 gezeigt. Wie oben beschrieben, hält die Steuerung 22 in der normalen Antriebssteuerung eines von den zwei EIN-Zielschaltelementen in dem EIN-Zustand und führt für das andere Schaltelement einen PWM-Ansteuerung durch. In 4 und in 6, die später beschrieben werden, sind jedoch ein PWM-Antriebszustand und ein EIN-Haltezustand in der gleichen Art und Weise dargestellt, indem der Betrieb der Schaltelemente Q1 bis Q6 gezeigt wird. In 9, die später beschrieben wird, sind dagegen der EIN-Haltezustand und der PWM-Antriebszustand in unterschiedlicher Art und Weise dargestellt, um den Betrieb der Schaltelemente Q1 bis Q6 zu zeigen.
In 4 ist die „Leistungsversorgungsspannung“ eine Spannung in dem Strompfad, der von der positiven Elektrode der Batterie 15 zu der Antriebsschaltung 21 und zu der Steuerung 22 führt, also eine Spannung in dem Strompfad, für den die Spannung der Batterie 15 verwendet wird. „Motorstrom“ ist ein Sammelbegriff für einen U-Phasenstrom, einen V-Phasenstrom und einen W-Phasenstrom, die von der Antriebsschaltung 21 jeweils in die Anschlüsse 20a, 20b und 20c des Motors 20 eingegeben werden. In 4 ist eine Zeitperiode vor einem Zeitpunkt t2 eine Zeitperiode zum Durchführen der normalen Antriebssteuerung, und der Zeitpunkt t2 ist eine Zeit zum Wechseln (Schalten) der normalen Antriebssteuerung zu der Stopp-zeitspezifischen Steuerung.
Stoppbedingungen zum Wechseln bzw. Umschaltern von der normalen Antriebssteuerung zu der Stopp-zeitspezifischen Steuerung können geeignet festgelegt werden. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind als Stoppbedingungen festgelegt: der Auslöseschalter 10 ist ausgeschaltet bzw. nicht betätigt; der Wert des Leistungsversorgungsstroms überschreitet einen ersten Überstromschwellenwert; und die spezifische Betriebseigenschaft tritt auf.
Von diesen Stoppbedingungen wird durch die Steuerung 22 bestimmt, ob der Auslöseschalter 10 ausgeschaltet ist, basierend auf dem Signal, das von dem Auslöseschalter 10 an die Steuerung 22 gegeben wird. Ob der Wert des Leistungsversorgungsstroms den ersten Überstromschwellenwert überschreitet, wird von der Steuerung 22 basierend auf dem Detektionssignal bestimmt, das von dem Stromdetektor 24 eingegeben wird. Ob die spezifische Betriebseigenschaft auftritt, wird von der Steuerung 22 basierend auf dem Signal bestimmt, das von dem Beschleunigungssensor 26, wie oben beschrieben, eingegeben wird.
Die Steuerung 22 kann konfiguriert sein zum Bestimmen, ob die spezifische Betriebseigenschaft aufgetreten ist, und zwar nicht basierend auf dem Signal von dem Beschleunigungssensor 26, sondern basierend auf einer anderen physikalischen Größe. Wenn die spezifische Betriebseigenschaft auftritt, kann sich beispielsweise die Drehzahl des Motors 20 abrupt ändern. Ein Aufbau kann folglich verwendet werden, bei dem ein Schwellenwert festgelegt ist für den absoluten Wert einer Änderungsrate der Drehzahl, und die Steuerung 22 bestimmt, dass die spezifische Betriebseigenschaft aufgetreten ist, wenn der absolute Wert der Änderungsrate der Drehzahl den Schwellenwert überschreitet. Wenn die spezifische Betriebseigenschaft auftritt, um eine derartige abrupte Änderung der Drehzahl des Motors 20 zu verursachen, kann der Wert des Leistungsversorgungsstroms ebenfalls sich entsprechend abrupt ändern. Folglich kann ein Aufbau verwendet werden, bei dem ein Schwellenwert festgelegt ist für den absoluten Wert der Änderungsrate des Leistungsversorgungsstroms, und die Steuerung 22 bestimmt, dass die spezifische Betriebseigenschaft aufgetreten ist, wenn der absolute Wert der Änderungsrate des Leistungsversorgungsstroms den Schwellenwert überschreitet.
Wie in 4 gezeigt werden während der Zeitperiode vor dem Zeitpunkt t2, in der die normale Antriebssteuerung durchgeführt wird, die EIN-Zielschaltelemente nacheinander gemäß der Drehposition des Motors 20 gewechselt. Jedes Mal, wenn die EIN-Zielschaltelemente gewechselt werden, ändert sich auch der Motorstrom.
Ein Fall wird jetzt beschrieben, bei dem ein ungeeigneter Antriebszustand zu einer Zeit t1 aufgetreten ist, bei dem der Motor 20 blockiert ist. Mit anderen Worten, dieser Fall ist derart, dass die Drehung des Motors 20 durch einen externen Faktor zum Zeitpunkt t1 erzwungenermaßen verzögert oder gestoppt wird. Zur Zeit t1 sind der obere U-Phasenschalter Q1 und der unteren W-Phasenschalter Q6 in dem EIN-Zustand, wie in 4 gezeigt, und der Strom fließt durch den Pfad, der durch die gestrichelte Linie mit Pfeilen in 3 gezeigt ist.
Wenn das Blockieren des Motors 20 auftritt, um eine Verzögerung der Drehzahl des Motors 20 zu verursachen oder den Motor 20 zum Zeitpunkt t1 anzuhalten, wird der Wert des Leistungsversorgungsstroms größer als der in dem normalen Antriebszustand. Speziell werden beide Stromwerte des U-Phasenstroms und des W-Phasenstroms größer.
Wenn der Wert des Leistungsversorgungsstroms den ersten Überstromschwellenwert zum Zeitpunkt t2 überschreitet, werden die zwei Schaltelemente Q1 bis Q6, die im EIN-Zustand sind, beide durch die Steuerung 22 ausgeschaltet. Als Ergebnis wird der regenerative Strom, der zu der Batterie 15 fließt, durch die magnetische Energie, die in den Wicklungen 31 bis 33 des Motors 20 angesammelt sind, erzeugt.
Der regenerative Strom wird in diesem Fall erzeugt, wie durch die Wellenformen des Leistungsversorgungsstroms und des Motorstroms zwischen dem Zeitpunkt t2 und dem Zeitpunkt t3 in 4 gezeigt, und fließt durch einen Pfad, der durch eine punktgestrichelte Linie mit Pfeilen in 3 gezeigt ist. Wie in 4 gezeigt, verursacht dieser regenerative Strom, dass die Leistungsversorgungsspannung vorübergehend ansteigt. Ein derartiger Anstieg der Leistungsversorgungsspannung bedeutet einen Anstieg der Spannung in den positivseitigen Strompfaden 61 bis 63, die mit der positiven Elektrode der Batterie 15 gekoppelt sind. Wenn die Leistungsversorgungsspannung (Vps) ansteigt, wird folglich eine Spannung, die größer als eine Batteriespannung (Vbat) ist, an die jeweiligen Bereiche, einschließlich an die Steuerung 22, angelegt, die jedoch konfiguriert sind, um mit der Batteriespannung versorgt zu werden, was einen Fehler und/oder eine Fehlfunktion dieser jeweiligen Bereiche zur Folge haben kann. Zusammenfassend gilt Vps > Vbat während t2 < t < t3.
Die Steuerung 22 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel führt folglich die Stopp-zeitspezifische Steuerung für eine spezifizierte Zeitperiode in Antwort auf die Erfüllung der Stoppbedingung während der normalen Antriebssteuerung durch. Die Stopp-zeitspezifische Steuerung ist eine Steuerung, bei der nur eines von den zwei Schaltelementen, die im EIN-Zustand sind, ausgeschaltet wird, und das andere Schaltelement in dem EIN-Zustand gehalten wird, in Antwort auf das Vorliegen der Stoppbedingung.
Unter Bezugnahme auf die 5 und 6 erfolgt eine spezielle Erklärung eines Beispiels der Stopp-zeitspezifischen Steuerung. Von den zwei Schaltelementen, die in dem EIN-Zustand sind, schaltet in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Steuerung 22 das Schaltelement auf der oberen Seite (high-side) aus und hält das Schaltelement auf der unteren Seite (low-side) in dem EIN-Zustand als die Stopp-zeitspezifische Steuerung. Ein Strompfad während der normalen Antriebssteuerung, der in 5 durch die gestrichelte Linie mit Pfeilen gezeigt ist, ist der gleiche wie in 3. Ein Betriebsbeispiel vor dem Zeitpunkt t2 in 6 ist identisch zu dem in 4 gezeigten.
Wie in 6 gezeigt, wird in Antwort auf das Auftreten der Blockierung des Motors 20 zum Zeitpunkt t1 der Wert des Leistungsversorgungsstroms erhöht, um den ersten Überstromschwellenwert zum Zeitpunkt t2 zu überschreiten, und dann wird die Stopp-zeitspezifische Steuerung durchgeführt. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die spezifizierte Zeitperiode zum Durchführen der Stopp-zeitspezifischen Steuerung eine Zeitperiode beginnend, wenn der Wert des Leistungsversorgungsstroms den ersten Überstromschwellenwert überschritten hat bis eine vorgegebenen spezifische Ausführungszeit verstrichen ist. In 6 ist der Zeitpunkt t2 der Beginn der spezifizierten Zeitperiode, und ein Zeitpunkt t5 nach dem Verstreichen der spezifizierten Ausführungszeit seit dem Zeitpunkt t2 ist das Ende der oben beschriebenen spezifizierten Zeitperiode.
In dem in 6 gezeigt Beispiel sind der obere U-Phasenschalter Q1 und der unteren W-Phasenschalter Q6 in dem EIN-Zustand zum Zeitpunkt t2, bei dem der Wert des Leistungsversorgungsstroms den ersten Überstromschwellenwert überschreitet. Zum Zeitpunkt t2 fließt also der Strom durch den Pfad, der in 5 durch die gestrichelte Linie mit Pfeilen gezeigt ist. Wenn die Stopp-zeitspezifische Steuerung in diesem Zustand durchgeführt wird, wird der obere U-Phasenschalter Q1 ausgeschaltet, und der untere W-Phasenschalter Q6 wird in dem EIN-Zustand gehalten, wie in 6 gezeigt.
Dies verursacht einen Schleifenstrom, der zwischen dem Motor 20 und der Antriebsschaltung 21 durch einen Pfad fließt, der durch eine punktgestrichelte Linie mit Pfeilen in 5 gezeigt ist. Der Schleifenstrom fließt speziell durch den Pfad, der von dem dritten Anschluss 20c des Motors 20 über den unteren W-Phasenschalter Q6 und die Diode D4 des unteren U-Phasenschalters Q4 zu dem ersten Anschluss 20a des Motors 20 fließt. Der Schleifenstrom ist kein Strom zum Regenieren der magnetischen Energie des Motors 20 zu der Batterie 15, sondern ein Strom, der durch einen geschlossenen Pfad fließt, der den Motor 20 und die Antriebsschaltung 21 miteinander koppelt. Die magnetische Energie des Motors 20 wird verbraucht, weil dieser Schleifenstrom fließt. Der Schleifenstrom fließt auch durch einen Pfad, der von dem dritten Anschluss 20c des Motors 20 über den unteren W-Phasenschalter Q6 und die Diode D5 des unteren V-Phasenschalters Q5 zu dem zweiten Anschluss 20b des Motors 20 führt.
In Antwort auf das Starten der Stopp-zeitspezifischen Steuerung zum Zeitpunkt t2 ist folglich der Wert des Leistungsversorgungsstroms, der von dem Stromdetektor 24 detektiert wird, gleich Null, wie in 6 gezeigt, und der Schleifenstrom wird durch den U-Phasenstrom und den W-Phasenstrom erzeugt. Dieser Schleifenstrom reduziert sich allmählich und wird zum Zeitpunkt t4 gleich Null. Dann wird die Stopp-zeitspezifische Steuerung zum Zeitpunkt t5 beendet. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel bringt die Steuerung 22 in Antwort auf die Beendigung der Stopp-zeitspezifischen Steuerung alle Schaltelemente Q1 bis Q6 in der Antriebsschaltung 21 den AUS-Zustand.
Die spezifizierte Zeitperiode zum Durchführen der Stopp-zeitspezifischen Steuerung ist die spezifische Ausführungszeit, die bei dem Zeitpunkt t2 beginnt und bei dem Zeitpunkt t5 in 6 endet. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die spezifische Ausführungszeit festgelegt, um gleich oder länger zu sein als eine Zeit, die erforderlich ist (oder geschätzt wird), bis der Schleifenstrom Null wird. Die Zeitperiode beginnend, wenn die Stopp-zeitspezifische Steuerung zum Zeitpunkt t2 beginnt, bis der Schleifenstrom Null wird, variiert in Abhängigkeit von dem Wert des Leistungsversorgungsstroms zu Beginn der Stopp-zeitspezifischen Steuerung und verschiedener anderer Faktoren. Darüber hinaus kann der Stromdetektor 24 keinen Wert des Schleifenstroms detektieren, da der Schleifenstrom nicht durch den Stromdetektor 24 fließt.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird eine Zeitperiode, die erforderlich ist bis der Schleifenstrom Null, in dem Fall, bei dem die Stopp-zeitspezifische Steuerung gestartet wird, während der Strom mit dem Stromwert gleich dem Überstromschwellenwert fließt, theoretisch oder experimentell basierend auf elektrischen Eigenschaften des gesamten Pfads, durch den der Schleifenstrom fließt, bestimmt, den ersten Überstromschwellenwert usw. Ein Wert, der erhalten wird, indem eine bestimmte Toleranz zu der spezifischen Zeitperiode addiert wird, wird als die spezifische Ausführungszeit festgelegt.
Energetisierungsstoppverarbeitung
Als nächstes erfolgt eine Erklärung der Energiestoppverarbeitung, die durchgeführt wird, um ein Schalten der Steuerung von der normalen Antriebssteuerung zu der Stopp-zeitspezifischen Steuerung zu erreichen, indem auf 7 Bezug genommen wird. In Antwort auf das Einschalten des Auslöseschalters 10 startet die Steuerung 22 die normale Antriebssteuerung und führt die in 7 gezeigte Energiestoppverarbeitung zusammen mit der normalen Antriebssteuerung durch. Die Energiestoppverarbeitung durch die Steuerung 22 erfolgt speziell durch die CPU 22a.
In Antwort auf das Starten der Energiestoppverarbeitung, wie in 7 gezeigt, bestimmt die Steuerung 22 in S110, ob der Wert des Leistungsversorgungsstroms größer als der erste Überstromschwellenwert ist. Wenn der Wert des Leistungsversorgungsstroms größer ist als der erste Überstromschwellenwert, also wenn die Stoppbedingung erfüllt ist, schaltet die Steuerung 22 die Steuerung des Motors 20 von der normalen Antriebssteuerung zu der Stopp-zeitspezifischen Steuerung in S140. Von den zwei augenblicklichen Schaltelementen, die im EIN-Zustand sind, wird speziell das Schaltelement auf der oberen Seite (high-side) ausgeschaltet, und das Schaltelement auf der unteren Seite (low-side) wird in dem EIN-Zustand gehalten.
Wenn der Wert des Leistungsversorgungsstroms kleiner oder gleich dem ersten Überstromschwellenwert in S110 ist, wird die Verarbeitung bei S120 fortgesetzt. In S120 bestimmt die Steuerung 22, ob die spezifische Betriebseigenschaft aufgetreten ist. Wenn die spezifische Betriebseigenschaft aufgetreten ist, also wenn die Stoppbedingung erfüllt ist, schaltet bzw. wechselt die Steuerung 22 die Steuerung des Motors 20 von der normalen Antriebssteuerung zu der Stopp-zeitspezifischen Steuerung in S140. Wenn die spezifische Betriebseigenschaft nicht aufgetreten ist, wird die Verarbeitung bei S130 fortgesetzt.
In S130 bestimmt die Steuerung 22, ob der Auslöseschalter 10 in einem AUS-Zustand ist. Wenn der Auslöseschalter 10 in dem AUS-Zustand ist, also wenn die Stoppbedingung erfüllt ist, schaltet die Steuerung 22 die Steuerung des Motors 20 von der normalen Antriebssteuerung zu der Stopp-zeitspezifischen Steuerung in S140. Wenn der Auslöseschalter 10 in dem EIN-Zustand ist, ist die Stoppbedingung nicht erfüllt. Folglich kehrt die Verarbeitung zu S110 zurück, und die normale Antriebssteuerung wird fortgesetzt.
Nach dem Schalten der Steuerung des Motors 20 von der normalen Antriebssteuerung zu der Stopp-zeitspezifischen Steuerung in S140 bestimmt die Steuerung 22 in S150, ob eine Unterbrechungsbedingung erfüllt ist. Speziell bestimmt die Steuerung 22, ob der Wert des Leistungsversorgungsstroms größer als ein zweiter Überstromschwellenwert ist. In der Stopp-zeitspezifischen Steuerung ist von den sechs Schaltelementen Q1 bis Q6 der Anzahl nach eines das EIN-Zielschaltelement, und folglich sollte der Wert des Leistungsversorgungsstroms gleich Null sein. Wenn der Wert des Leistungsversorgungsstroms dennoch den zweiten Überstromschwellenwert überschritten hat, kann beispielsweise irgendeine Fehlfunktion, beispielsweise ein Kurzschlussausfall, in irgendeinem der Schaltelemente aufgetreten sein.
Wenn der Wert des Leistungsversorgungsstroms folglich den zweiten Überstromschwellenwert in S150 überschreitet, bringt die Steuerung 22 alle Schaltelemente Q1 bis Q6 in den AUS-Zustand in S170, wodurch die Energiestoppverarbeitung beendet wird. Wenn der Wert des Leistungsversorgungsstroms kleiner oder gleich dem zweiten Überstromschwellenwert in S150 ist, wird die Verarbeitung bei S160 fortgesetzt. Der erste Überstromschwellenwert und der zweite Überstromschwellenwert können geeignet festgelegt werden. Die Größenbeziehung zwischen diesen zwei Überstromschwellenwerten kann geeignet festgelegt werden, und beide können den gleichen Wert haben.
In S160 bestimmt die Steuerung 22, ob die spezifische Ausführungszeit verstrichen ist, seitdem die Steuerung des Motors 20 zu der Stopp-zeitspezifischen Steuerung in S140 geschaltet worden ist. Wenn die spezifische Ausführungszeit nicht verstrichen ist, kehrt die Verarbeitung zu S150 zurück. Wenn die spezifische Ausführungszeit verstrichen ist, wird die Verarbeitung bei S170 fortgesetzt. In S170 bringt die Steuerung 22 alle Schaltelemente Q1 bis Q6 in den AUS-Zustand, um dadurch die Energiestoppverarbeitung zu beenden.
Wirkungen des ersten Ausführungsbeispiels
Das oben beschriebene erste Ausführungsbeispiel erzielt folgende Wirkungen. Wenn die Stoppbedingung während der normalen Antriebssteuerung erfüllt ist, führt die Steuerung 22 die Stopp-zeitspezifische Steuerung durch, bei der von den zwei Schaltelementen, die augenblicklich im EIN-Zustand sind, das Obere (high-side) ausgeschaltet und das Untere (low-side) auf dem EIN-Zustand gehalten wird. Das Durchführen einer derartigen Stopp-zeitspezifischen Steuerung stoppt den Strom, der von der Batterie 15 zu dem Motor 20 fließt, und verursacht einen Schleifenstrom, der durch die Antriebsschaltung 21 und den Motor 20 aufgrund der magnetischen Energie, die sich in dem Motor 20 angesammelt hat, fließt.
Wenn die Stoppbedingung erfüllt ist, ermöglicht dies ein Stoppen der Energetisierung des Motors 20, während die Erzeugung des regenerativen Stroms von dem Motor 20 zu der Batterie 15 verhindert wird.
Die spezifische Ausführungszeit zum Durchführen der Stopp-zeitspezifischen Steuerung ist festgelegt auf die Zeit, die erforderlich, bis der Schleifenstrom Null wird, oder auf eine Zeit, die länger ist. Dadurch, dass der Schleifenstrom fließt, ist es möglich, die gesamte magnetische Energie, die in dem Motor 20 angesammelt ist, zu verbrauchen, und zwar zum Zeitpunkt der Erfüllung der Stoppbedingung. Als Ergebnis kann die Erzeugung des regenerativen Stroms, der von dem Motor 20 zu der Batterie 15 fließt, effizienter verhindert werden.
Als Stoppbedingungen kommen in Frage: der Auslöseschalter 10 ist ausgeschaltet (S130); der Wert des Leistungsversorgungsstroms überschreitet den ersten Überstromschwellenwert (S110); und die spezifische Betriebseigenschaft tritt auf (S120). Wenn mindestens eine dieser drei Stoppbedingungen während der normalen Antriebssteuerung erfüllt ist, wechselt bzw. schaltet die Steuerung des Motors 20 zu der Stopp-zeitspezifischen Steuerung.
Selbst in dem Fall des Auftretens eines ungeeigneten Antriebszustandes, beispielsweise das Ansteigen des Werts des Leistungsversorgungsstroms jenseits des ersten Überstromschwellenwerts, ist es folglich möglich, den Strom zu stoppen, der von der Batterie 15 zu dem Motor 20 fließt, während die Erzeugung des regenerativen Stroms von dem Motor 20 zu der Batterie 15 verhindert wird. Auch in dem Fall, bei dem der Auslöseschalter 10 durch den Benutzer ausgeschaltet wird, ist es möglich, die Drehung des Motors 20 zu stoppen, während die Erzeugung des regenerativen Stroms von dem Motor 20 zu der Batterie 15 verhindert wird.
In einem Fall, bei dem der Wert des Leistungsversorgungsstroms immer noch größer ist als der zweite Überstromschwellenwert, selbst nach einem Schalten zu der Stopp-zeitspezifischen Steuerung, können alle Schaltelemente Q1 bis Q6 ausgeschaltet werden.
Die Batterie 15 entspricht einem Beispiel einer Leistungsquelle der vorliegenden Offenbarung. Die Dioden D1 bis D6 entsprechen einem Beispiel von Gleichrichterelementen gemäß der vorliegenden Offenbarung. Der Auslöseschalter 10 entspricht einem Beispiel eines Betriebsbereichs der vorliegenden Offenbarung. Der Beschleunigungssensor 26, der Drehpositionsdetektor 23 und der Stromdetektor 24 entsprechen jeweils einem Beispiel für einen Antriebszustandsdetektor gemäß der vorliegenden Offenbarung.
[Ausführungsbeispiel]
Der Grundaufbau eines zweiten Ausführungsbeispiels ist ähnlich wie der des ersten Ausführungsbeispiels, und folglich werden nachfolgend nur die Unterschiede beschrieben. Bezugszeichen sind die gleichen wie in dem ersten Ausführungsbeispiel und kennzeichnen gleiche Elemente, und folglich wird hierfür auf die vorangegangenen Erklärungen verwiesen.
In dem zweiten Ausführungsbeispiel sind das Schaltelement, das auszuschalten ist, und das Schaltelement, das in dem EIN-Zustand in der Stopp-zeitspezifischen Steuerung zu halten ist, verschieden von denjenigen in dem ersten Ausführungsbeispiel. In dem ersten Ausführungsbeispiel, wenn die Stoppbedingung erfüllt ist, um die Stopp-zeitspezifische Steuerung zu starten, wird von den zwei Schaltelementen, die augenblicklich in dem EIN-Zustand sind, das Obere (high-side) ausgeschaltet und der Untere (low-side) in dem EIN-Zustand gehalten. Im Gegensatz zu dem ersten Ausführungsbeispiel wird in dem zweiten Ausführungsbeispiel von derartigen zwei Schaltelementen das Untere (low-side) ausgeschaltet und das Obere (high-side) in dem EIN-Zustand in der Stopp-zeitspezifischen Steuerung gehalten.
Beispielhaft wird jetzt ein Fall beschrieben, bei dem der obere U-Phasenschalter Q1 und der untere W-Phasenschalter Q6 in dem EIN-Zustand sind, wodurch ein Strom veranlasst wird, durch einen Pfad zu fließen, der durch eine gestrichelte Linie mit Pfeilen in 8 gezeigt ist. Wenn die Stoppbedingung in diesem Zustand erfüllt ist und die Steuerung des Motors 20 zu der Stopp-zeitspezifischen Steuerung geschaltet bzw. gewechselt wird, wird der obere U-Phasenschalter Q1 in dem EIN-Zustand gehalten, und der untere W-Phasenschalter Q6 wird ausgeschaltet.
Dies verursacht einen Schleifenstrom, der zwischen dem Motor 20 und der Treiberschaltung 21 durch einen Pfad fließt, der durch eine punktgestrichelte Linie mit Pfeilen in 8 gezeigt ist. Speziell fließt der Schleifenstrom durch den Pfad, der von dem dritten Anschluss 20c des Motors 20 über die Diode D3 des oberen W-Phasenschalters Q3 und den oberen U-Phasenschalter Q1 zu dem Anschluss 20a des Motors 20 führt. Auch in dem zweiten Ausführungsbeispiel werden folglich Wirkungen erzielt ähnlich wie in dem ersten Ausführungsbeispiel. Der Schleifenstrom fließt auch durch einen Pfad, der von dem zweiten Anschluss 20b des Motors 20 über die Diode D2 des oberen V-Phasenschalters Q2 und den oberen U-Phasenschalter Q1 zu dem ersten Anschluss 20a des Motors 20 führt.
[Ausführungsbeispiel]
Der Grundaufbau eines dritten Ausführungsbeispiels ist ähnlich dem gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, und folglich werden nachfolgend nur die Unterschiede beschrieben. Bezugszeichen sind die gleichen wie die in dem ersten Ausführungsbeispiel und kennzeichnen die gleichen Elemente, und folglich wird diesbezüglich auf die vorangegangenen Erklärungen verwiesen.
In dem oben beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel, wenn die Steuerung des Motors 20 zu der Stopp-zeitspezifischen Steuerung geschaltet wird, wird von den zwei Schaltelementen, die in dem EIN-Zustand sind, das obere (high-side) Schaltelement ausgeschaltet. In dem obigen zweiten Ausführungsbeispiel, wenn die Steuerung des Motors 20 zu der Stopp-zeitspezifischen Steuerung verschoben wird, wird von den zwei Schaltelementen, die in dem EIN-Zustand sind, das untere Schaltelement (low-side) ausgeschaltet, im Gegensatz zu dem ersten Ausführungsbeispiel.
In dem dritten Ausführungsbeispiel, wenn die Steuerung des Motors 20 zu der Stopp-zeitspezifischen Steuerung geschaltet wird, also wenn die Stoppbedingung erfüllt ist, wird das Schaltelement, das PWM-angetrieben wird, ausgeschaltet, und das Schaltelement, das nicht PWM-angetrieben wird, sondern in dem EIN-Zustand gehalten ist, bleibt in dem EIN-Zustand.
Ein Fall, wie in 9 gezeigt, wird jetzt beispielhaft beschrieben, bei dem, wenn der obere U-Phasenschalter Q1 und der untere W-Phasenschalter Q6 in dem EIN-Zustand sind, die Stoppbedingung zum Zeitpunkt t2 erfüllt ist. Genauer gesagt, wird in diesem Fall von den Schaltelementen Q1 und Q6, die sich in dem EIN-Zustand befinden, der obere U-Phasenschalter Q1 in dem EIN-Zustand gehalten, und der untere W-Phasenschalter Q6 wird PWM-angetrieben zum Zeitpunkt t2.
In diesem Fall, wenn die Steuerung des Motors 20 verschoben wird zu der Stopp-zeitspezifischen Steuerung zum Zeitpunkt t2, wird der obere U-Phasenschalter Q1, der in dem EIN-Zustand gehalten ist, so wie er ist in dem EIN-Zustand gehalten, und der untere W-Phasenschalter Q6, der PWM-angetrieben ist, wird ausgeschaltet. In 9 ist ein Betriebsbeispiel vor dem Zeitpunkt t2 vollkommen identisch zu denen in den 4 und 6.
Auch in dem dritten Ausführungsbeispiel können folglich Wirkungen erzielt werden, ähnlich wie in dem ersten Ausführungsbeispiel. Darüber hinaus, wenn die Stoppbedingung erfüllt ist, wird in dem dritten Ausführungsbeispiel das PWM-angetriebene Schaltelement ausgeschaltet, und das Schaltelement, das in den EIN-Zustand fixiert ist, wird so wie es ist in dem EIN-Zustand gehalten. Wenn die Steuerung des Motors 20 von der normalen Antriebssteuerung zu der Stopp-zeitspezifischen Steuerung in Antwort auf die Erfüllung der Stoppbedingung geschaltet wird, kann eine Verarbeitungslast der Steuerung 22 entsprechend reduziert werden.
[Ausführungsbeispiel]
Der Aufbau gemäß dem ersten bis dritten Ausführungsbeispiel ist derart, dass der Motor 20 ein bürstenloser Motor ist, und die Antriebsschaltung 21 ein Wechselrichter ist, der sechs Schaltelemente Q1 bis Q6 aufweist. Dagegen liegt gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel ein Aufbau darin, den Motor und die Antriebsschaltung anders auszubilden als in dem ersten bis dritten Ausführungsbeispiel.
Ein elektrischer Aufbau einer elektrischen Arbeitsmaschine 40 gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel ist in 10 gezeigt. Der elektrische Aufbau der elektrischen Arbeitsmaschine 40, wie in 10 gezeigt, unterscheidet sich von der elektrischen Arbeitsmaschine 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, wie in 2 gezeigt, hauptsächlich in folgenden drei Punkten. Der erste Punkt liegt darin, dass ein Motor 50 ein Gleichstrommotor mit Bürste ist. Der zweite Punkt liegt darin, dass eine Antriebsschaltung 41 eine H-Brückenschaltung ist. Der dritte Punkt liegt darin, dass die Drehpositionsdetektor 23 nicht notwendig ist zum Betreiben des Gleichstrommotors mit Bürste, und folglich optional ist.
Der Motor 50, der ein Gleichstrommotor mit Bürste ist, weist zwei Anschlüsse 50a und 50b auf, in die Batterieleistung eingegeben wird. Diese Anschlüsse 50a und 50b sind mit Wicklungen (nicht gezeigt) innerhalb des Motors 50 gekoppelt.
Die Antriebsschaltung 41 ist eine sogenannte H-Brückenschaltung, die vier Schaltelemente Q11, Q12, Q13 und Q14 aufweist. Die zwei Schaltelemente Q11 und Q12, die obere (high-side) Schalter sind, befinden sich jeweils auf zwei positivseitigen Strompfaden 71 und 72. Die zwei positivseitigen Strompfade 71 und 72 sind jeweils Strompfade, die die Anschlüsse 50a und 50b des Motors 50 mit der positiven Seite der Batterie 15 koppeln. Die zwei Schaltelemente Q13 und Q14, die untere (low-side) Schalter sind, befinden sich jeweils auf zwei negativseitigen Strompfaden 73 und 74. Die zwei negativseitigen Strompfade 73 und 74 sind Strompfade, die jeweils die Anschlüsse 50a und 50b des Motors 50 mit der negativen Seite der Batterie 15 koppeln.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Schaltelemente Q11 bis Q14 n-Kanal MOSFETs. Folglich sind jeweils Dioden (sogenannte parasitäre Dioden) D11 bis D14 jeweils zwischen Drain-Anschlüssen und Source-Anschlüssen der Schaltelemente Q11 bis Q14 derart verbunden, dass eine Vorwärtsrichtung von jeder der Dioden D11 bis D14 von der Source-Anschlussseite zu der Drain-Anschlussseite gerichtet ist. Die Dioden D11 bis D14 sind verbunden, um einen Stromfluss von der negative Seite zu der positiven Seite der Batterie 15 zu erlauben und einen Stromfluss von der positiven Seite zu der negativen Seite der Batterie 15 zu verhindern.
In der so aufgebauten elektrischen Arbeitsmaschine 40 führt eine Steuerung 42 die normale Antriebssteuerung durch in Antwort auf das Einschalten des Auslöseschalters 10. Speziell schaltet die Steuerung 42 eines von zwei Schaltelementen Q11 und Q12 auf der oberen Seite und eines der zwei Schaltelemente Q13 und Q14 auf der unteren Seite ein. Auch in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann die Steuerung derart sein, dass eines der zwei EIN-Zielschaltelemente in dem EIN-Zustand fixiert ist und das andere PWM-gesteuert ist.
Ein Fall wird jetzt beschrieben, bei dem in der normalen Antriebssteuerung beispielsweise das Schaltelement Q11 auf der oberen Seite (high-side) und das Schaltelement Q14 auf der unteren Seite (low-side) in dem EIN-Zustand sind, wie in den 11 und 12 gezeigt. In diesem Fall fließt ein Strom durch einen Pfad, der von der Batterie 15 zu dem Motor 50 führt, wie durch eine gestrichelte Linie mit Pfeilen in 11 gezeigt. Speziell fließt der Strom durch den Pfad, der von der positiven Elektrode der Batterie 15 über das Schaltelement Q11 auf der oberen Seite, den Motor 50, das Schaltelement Q14 auf der unteren Seite und den Stromdetektor 24 zu der negativen Elektrode der Batterie 15 führt. Wenn die Steuerung 42 die EIN-Zielschaltelemente zu den anderen zwei Schaltelementen Q12 und Q13 schaltet, wird eine Drehrichtung des Motors 50 geschaltet.
In 12 ist eine Zeitperiode vor der Zeit t2 eine Periode zum Durchführen der normalen Antriebssteuerung, und die Zeit t2 ist ein Zeitpunkt, bei dem die Steuerung des Motors 50 von der normalen Antriebssteuerung zu der Stopp-zeitspezifischen Steuerung in Antwort auf das Vorliegen der Stoppbedingung gewechselt wird.
Ein Fall wird jetzt beschrieben, bei dem ein ungeeigneter Antriebszustand, bei dem Motor 50 blockiert ist, zum Zeitpunkt t1 vorliegt, wie in 12 gezeigt. In Antwort auf das Blockieren des Motors 50 zum Zeitpunkt t1 wird die Drehzahl des Motors 50 reduziert oder der Motor 50 wird angehalten, und dann werden die Werte des Motorstroms und des Leistungsversorgungsstroms größer als in dem normalen Antriebszustand.
Wenn der Wert des Leistungsversorgungsstroms den ersten Überstromwert zum Zeitpunkt t2 überschreitet, wenn die zwei Schaltelemente Q11 und Q14, die im EIN-Zustand sind, beide ausgeschaltet werden, dann wird ein regenerativer Strom, der zu der Batterie 15 fließt, durch magnetische Energie, die in dem Motor 50 angesammelt ist, erzeugt.
In diesem Fall wird der regenerative Strom erzeugt, wie durch die Wellenformen des Leistungsversorgungsstroms und des Motorstroms zwischen dem Zeitpunkt t2 und dem Zeitpunkt t3 in 12 gezeigt, und fließt durch einen Pfad, der durch eine punktgestrichelte Linie mit Pfeilen in 11 gezeigt ist. Wie in 12 gezeigt, verursacht dieser regenerative Strom, einen vorübergehenden Anstieg der Leistungsversorgungsspannung.
Ähnlich wie bei der Steuerung 22 gemäß dem ersten bis dritten Ausführungsbeispiel führt folglich die Steuerung 42 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Stopp-zeitspezifische Steuerung für eine spezifizierte Zeitperiode durch, wenn die Stoppbedingung während der normalen Antriebssteuerung erfüllt ist. Eine Erklärung wird gemäß einem Beispiel der Stopp-zeitspezifischen Steuerung des vorliegenden Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die 13 und 14 gegeben. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, wenn die Stoppbedingung während der normalen Antriebssteuerung erfüllt ist, führt die Steuerung 42 die Stopp-zeitspezifische Steuerung ähnlich durch wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel. Speziell wird von den zwei Schaltelementen, die im EIN-Zustand sind, das Schaltelement auf der oberen Seite (high-side) ausgeschaltet, und das Schaltelement auf der unteren Seite (low-side) wird in dem EIN-Zustand gehalten. Ein Strompfad während der normalen Antriebssteuerung, der durch die gestrichelte Linie mit Pfeilen in 13 gezeigt ist, ist gleich wie in 11. Ein Betriebsbeispiel vor dem Zeitpunkt t2 in 14 ist gleich wie in 12.
Wie in 14 gezeigt, wird in Antwort auf das Auftreten der Blockierung des Motors 50 zum Zeitpunkt t1 der Wert des Leistungsversorgungsstroms erhöht, um den ersten Überstromschwellenwert zum Zeitpunkt t2 zu überschreiten, und dann wird die Stopp-zeitspezifische Steuerung für die spezifizierte Zeitperiode durchgeführt. Ähnlich wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel ist die spezifizierte Zeitperiode in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel auch eine Zeitperiode beginnend, wenn der Wert des Leistungsversorgungsstroms den ersten Überstromschwellenwert überschreitet bis die spezifische Ausführungszeit verstrichen ist. Die spezifizierte Periode ist also eine Zeitperiode vom Zeitpunkt t2 bis zum Zeitpunkt t5 in 14.
In dem in 14 gezeigten Beispiel sind das Schaltelement Q11 auf der oberen Seite und das Schaltelement Q14 auf der unteren Seite in dem EIN-Zustand zum Zeitpunkt t2, bei dem der Wert des Leistungsversorgungsstroms den ersten Überstromschwellenwert überschreitet. Zum Zeitpunkt t2 fließt also der Strom durch den Pfad, der durch die gestrichelte Linie mit Pfeilen in 13 gezeigt ist. Wenn die Stopp-zeitspezifische Steuerung in diesem Zustand durchgeführt wird, wird das Schaltelement Q11 auf der oberen Seite ausgeschaltet, und das Schaltelement Q14 auf der unteren Seite wird in dem EIN-Zustand gehalten, wie in 14 gezeigt.
Dies verursacht einen Schleifenstrom, der zwischen dem Motor 50 und der Antriebsschaltung 41 durch einen Pfad fließt, der durch eine punktgestrichelte Linie mit Pfeilen in 13 gezeigt ist. Speziell fließt der Schleifenstrom durch den Pfad, der von dem zweiten Anschluss 50b des Motors 50 über das Schaltelement Q14 auf der unteren Seite und die Dioden D13 des Schaltelements Q13 auf der unteren Seite zu dem ersten Anschluss 50a des Motors 50 führt.
In Antwort auf das Starten der Stopp-zeitspezifischen Steuerung zum Zeitpunkt t2 wird folglich der Leistungsversorgungsstrom, der von dem Stromdetektor 24 detektiert wird, gleich Null, wie in 14 gezeigt, und der Schleifenstrom fließt zwischen dem Motor 50 und der Antriebsschaltung 41. Der Schleifenstrom reduziert sich allmählich und wird zum Zeitpunkt t4 Null. Dann wird die Stopp-zeitspezifische Steuerung zum Zeitpunkt t5 beendet. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel bringt die Steuerung 42 in Antwort auf die Beendigung der Stopp-zeitspezifischen Steuerung alle Schaltelemente Q11 bis Q14 in der Antriebsschaltung 41 in den AUS-Zustand.
Auch in der elektrischen Arbeitsmaschine 40 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel führt die Steuerung 42 nach dem Start der normalen Antriebssteuerung die Energiestoppverarbeitung, wie in 7 gezeigt, durch. Auch in der elektrischen Arbeitsmaschine 40 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden folglich ähnliche Wirkungen erzielt, wie in dem ersten Ausführungsbeispiel für den Fall, dass die Stoppbedingung während der normalen Antriebssteuerung erfüllt ist.
[Andere Ausführungsbeispiele]
Obwohl Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung bisher beschrieben worden sind, ist die vorliegende Offenbarung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt und kann in verschiedenen modifizierten Formen realisiert werden.
(5-1) Das Verfahren zum Festlegen der spezifischen Ausführungszeit zum Durchführen der Stopp-zeitspezifischen Steuerung, das in dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben wurde, ist derart, dass die Zeitperiode, die erforderlich ist, bis der Schleifenstrom Null wird, theoretisch und experimentell bestimmt wird, und der Wert, der erhalten wird durch Addieren einer bestimmten Toleranz zu der spezifischen Zeitperiode, als spezifische Ausführungszeit festgelegt wird. Ein derartiges Verfahren ist jedoch lediglich beispielhaft. Die spezifische Ausführungszeit zum Durchführen der Stopp-zeitspezifischen Steuerung kann durch verschiedene andere Verfahren festgelegt werden.
Für die Steuerung 22 und die Steuerung 42 ist es nicht wesentlich, die Stopp-zeitspezifische Steuerung durchzuführen, bis der Schleifenstrom Null wird. Die Stopp-zeitspezifische Steuerung kann beendet werden, obwohl der Schleifenstrom immer noch fließt. Auch in einem derartigen Fall kann die spezifische Ausführungszeit zum Durchführen der Stopp-zeitspezifischen Steuerung geeignet festgelegt werden. Beispielsweise kann eine Option sein, eine Zeitperiode theoretisch oder experimentell zu bestimmen, in der die magnetische Energie des Motors bis zu einem gewissen Maße verbraucht werden kann, so dass der Anstieg der Leistungsversorgungsspannung unter einen bestimmten Wert unterdrückt werden kann nach der Erzeugung des regenerativen Stroms, und als die spezifische Ausführungszeit kann eine Zeitperiode festgelegt werden, beginnend vom Start der Stopp-zeitspezifischen Steuerung bis zu einem spezifizierten Zeitpunkt, bei dem die spezifizierte Zeitperiode oder eine längere Zeit verstrichen ist.
Es ist nicht wesentlich, als die spezifizierte Zeitperiode zum Durchführen der Stopp-zeitspezifischen Steuerung die Zeitperiode festzulegen, die bei Vorliegen der Stoppbedingung beginnt, bis die gegebenen Zeitperiode verstrichen ist, wie die oben beschriebene spezifische Ausführungszeit. Eine Zeitperiode, beginnend mit Vorliegen der Stoppbedingung bis zum Vorliegen einer spezifischen Terminierungsbedingung zum Beenden der Stopp-zeitspezifischen Steuerung, kann als spezifizierte Zeitperiode festgelegt werden.
Speziell kann es beispielsweise eine Option sein, den Wert des Schleifenstroms tatsächlich zu detektieren und als die spezifizierte Zeitperiode zum Durchführen der Stopp-zeitspezifischen Steuerung eine Periode festzulegen, bis der detektierte Wert Null wird oder eine Zeitperiode bis eine spezifizierte weitere Zeitperiode verstrichen ist, seitdem der detektierte Wert Null geworden ist. In diesem Fall kann geeignet ausgewählt werden, wo ein Detektor zum Detektieren des Werts des Schleifenstroms geeignet vorgesehen werden kann.
In einem Fall, bei dem die Stoppbedingung erfüllt ist, die eine andere ist als das Ausschalten des Auslöseschalters 10, kann eine Zeitperiode als spezifizierte Zeitperiode zum Durchführen der Stopp-zeitspezifischen Steuerung festgelegt werden, beginnend von dem Vorliegen einer derartigen Stoppbedingung bis zum Ausschalten des Auslöseschalters 10.
Beispielsweise kann eine Option sein, die Drehzahl des Motors 20 zu überwachen, basierend auf dem Signal, das von dem Drehpositionsdetektor 23 eingegeben wird, und eine Zeitperiode als die spezifizierte Zeitperiode zum Durchführen der Stopp-zeitspezifischen Steuerung festzulegen, beginnend mit Vorliegen der Stoppbedingung bis die Drehzahl des Motors 20 um ein bestimmtes Ausmaß kleiner wird als die Drehzahl zum Zeitpunkt des Vorliegens der Stoppbedingung. Ungeachtet der Drehzahl zum Zeitpunkt des Vorliegens der Stoppbedingung kann alternativ eine Zeitperiode im Voraus als spezifizierte Zeitperiode zum Durchführen der Stopp-zeitspezifischen Steuerung festgelegt werden, beginnend mit dem Vorliegen der Stoppbedingung, bis die Drehzahl des Motors 20 gleich oder kleiner wird als eine im Voraus spezifizierte Drehzahl.
Beispielsweise ist es nicht wesentlich, den Zeitpunkt des Vorliegens der Stoppbedingung als Beginn der Stopp-zeitspezifischen Steuerung festzulegen (also als Beginn der spezifizierten Zeitperiode). Es kann eine Option sein zu warten, bis eine spezifizierte Startbedingung erfüllt ist nach Vorliegen der Stoppbedingung, und die Stopp-zeitspezifische Steuerung in Antwort auf das Vorliegen der Startbedingung zu starten. Der Zeitpunkt, wenn die Startbedingung erfüllt ist, kann also als Beginn der spezifizierten Zeitperiode festgelegt werden. In diesem Fall kann die Startbedingung geeignet gewählt werden. Beispielsweise kann das Verstreichen einer spezifizierten Zeitperiode nach Vorliegen der Stoppbedingung als Startbedingung festgelegt werden.
Zusammengefasst kann der Beginn, das Ende und die Periode der spezifizierten Zeitperiode zum Durchführen der Stopp-zeitspezifischen Steuerung in verschiedenster Art und Weise festgelegt werden.
(5-2) Es ist lediglich ein Beispiel, dass die Stoppbedingungen zum Schalten der Steuerung des Motors von der normalen Antriebssteuerung zu der Stopp-zeitspezifischen Steuerung beispielsweise sind: der Auslöseschalter 10 ist ausgeschaltet; der Wert des Leistungsversorgungsstroms überschreitet einen ersten Überstromschwellenwert; und die spezifische Betriebseigenschaft tritt auf. Nur eine von diesen drei Bedingungen kann als Stoppbedingung festgelegt werden, oder irgendwelche zwei von diesen können als Stoppbedingungen festgelegt werden. Alternativ kann mindestens eine oder können mehrere Bedingungen, die von diesen drei Bedingungen verschieden sind, als Stoppbedingungen festgelegt werden.
Die Stoppbedingung kann beispielsweise sein, dass die Drehzahl des Motors gleich oder kleiner wird als Schwellenwert. Einer der Faktoren, die eine Reduzierung der Drehzahl des Motors verursachen, wird als Blockieren des Motors betrachtet. Es kann folglich eine Option sein, den Schwellenwert für die Drehzahl des Motors festzulegen und wenn die Drehzahl des Motors gleich oder kleiner als der Schwellenwert wird, die Steuerung des Motors zu der Stopp-zeitspezifischen Steuerung zu schalten, um dadurch den Motor anzuhalten, während die Erzeugung des regenerativen Stroms, der zu der Batterie 15 fließt, bei Motorblockierung verhindert wird.
(5-3) Es ist lediglich ein Beispiel, dass das Gleichrichterbauteil, das parallel zu jedem Schaltelement geschaltet ist, eine anfänglich in das Schaltelement integrierte parasitäre Diode ist. Eine Diode unabhängig von dem Schaltelement kann dazu parallel geschaltet sein.
(5-4) Es lediglich ein Beispiel, dass das Batteriepack 5 an dem Hauptkörper 3 anbringbar und von diesem entfernbar ist. Beispielsweise kann ein Aufbau verwendet werden, bei dem die Batterie 15 integriert mit dem Hauptkörper 3 ausgebildet ist. Alternativ kann die elektrische Arbeitsmaschine konfiguriert sein, um beispielsweise einen Eingangsbereich (beispielsweise eine DC-Dose) aufzuweisen zur Eingabe einer externen Gleichstromleistung, und um in der Lage zu sein, die eingegebene Gleichstromleistung durch den Eingangsbereich aufzunehmen zur Lieferung der Leistung an die Antriebsschaltung.
Die Gleichstromleistungsquelle zum Antreiben des Motors, also die Leistungsquelle der in die Antriebsschaltung einzugebenden Leistung, ist nicht auf die Batterie 15 beschränkt, und andere Leistungsquellen können verwendet werden. Beispielsweise kann die elektrische Arbeitsmaschine derart konfiguriert sein, dass die Wechselstromleistung, die von einer externen kommerziellen Leistungsquelle oder dergleichen eingegeben wird, in Gleichstromleistung durch einen AC/DC-Wandler oder dergleichen umgewandelt und dann die umgewandelte Gleichstromleistung in die Antriebsschaltung eingegeben wird. In dem Fall der elektrischen Arbeitsmaschine gemäß diesem Beispiel entspricht das Bauteil, das die Wechselstromleistung in die Gleichstromleistung umwandelt, beispielsweise der AC/DC-Wandler, der Gleichstromleistungsquelle gemäß der vorliegenden Offenbarung.
(5-5) Als elektrische Arbeitsmaschine, für die die vorliegende Offenbarung angewendet werden kann, ist der oben genannte Drehschrauber lediglich ein Beispiel. Die vorliegende Offenbarung ist nicht nur auf einen Drehschrauber anwendbar, sondern auf verschiedene elektrische Arbeitsmaschinen, beispielsweise elektrische Kraftwerkzeuge für die Gartenarbeit, für Maurerarbeiten, Metallarbeiten und Holzarbeiten. Speziell ist die vorliegende Offenbarung anwendbar auf verschiedene elektrische Arbeitsmaschinen mit einem Motor, beispielsweise einen Elektrohammer, eine elektrische Schlagbohrmaschine, einen Elektroschrauber, einen Elektrotreiber, einen elektrischen Schraubenschlüssel, einen Elektroschleifer, eine Elektropendelsäge, eine elektrische Stichsäge, einen Elektroschneider, eine Elektrokettensäge, eine elektrische Kreissäge, einen Elektrohobel, einen Elektronagler (einschließlich einer Nietvorrichtung), eine elektrische Heckenschere, einen elektrischen Rasenmäher, einen elektrischen Rasentrimmer, einen elektrischen Grasschneider, einen Elektroreiniger, einen Elektrobläser, einen Elektrosprayer, ein Elektrospritzgerät und einen Elektrostaubsauger.
(5-6) Eine Mehrzahl von Funktionen, die von einem Element in den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen durchgeführt wird, kann von einer Mehrzahl von Elementen durchgeführt werden, und eine Funktion, die von einem Element durchgeführt wird, kann von einer Mehrzahl von Elementen durchgeführt werden. Eine Mehrzahl von Funktionen, die von einer Mehrzahl von Elementen durchgeführt wird, kann durch ein Element durchgeführt werden, und eine Funktion, die von einer Mehrzahl von Elementen durchgeführt wird, kann durch ein Element durchgeführt werden. Ein Teil des Aufbaus der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele kann weggelassen werden. Mindestens ein Teil des Aufbaus der oben genannten Ausführungsbeispiele kann zu dem Aufbau anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele hinzugefügt oder ersetzt werden.
Es wird explizit betont, dass alle in der Beschreibung und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmale als getrennt und unabhängig voneinander zum Zweck der ursprünglichen Offenbarung ebenso wie zum Zweck des Einschränkens der beanspruchten Erfindung unabhängig von den Merkmalskombinationen in den Ausführungsformen und/oder den Ansprüchen angesehen werden sollen. Es wird explizit festgehalten, dass alle Bereichsangaben oder Angaben von Gruppen von Einheiten jeden möglichen Zwischenwert oder Untergruppe von Einheiten zum Zweck der ursprünglichen Offenbarung ebenso wie zum Zweck des Einschränkens der beanspruchten Erfindung offenbaren, insbesondere auch als Grenze einer Bereichsangabe.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2013081285 [0002]

Claims

Elektrische Arbeitsmaschine (1; 40) mit: einem Motor (20; 50), der einen ersten Anschluss (20a; 20b; 20c; 50a; 50b), einen zweiten Anschluss (20a; 20b; 20c; 50a; 50b) und eine Wicklung (31; 32; 33) aufweist, wobei der erste Anschluss (20a; 20b; 20c; 50a; 50b) über die Wicklung (31; 32; 33) elektrisch mit dem zweiten Anschluss (20a; 20b; 20c; 50a; 50b) gekoppelt ist; einem ersten Schaltelement (Q1; Q2; Q3; Q4; Q5; Q6; Q11; Q12; Q13; Q14), das auf einem ersten Strompfad (61; 62; 63; 64; 65; 66; 71; 72; 73; 74) zwischen einer ersten Elektrode einer Leistungsquelle (5) und dem ersten Anschluss (20a; 20b; 20c; 50a; 50b) vorgesehen ist, wobei das erste Schaltelement konfiguriert ist zum selektiven Vervollständigen oder Unterbrechen des ersten Strompfads (61; 62; 63; 64; 65; 66; 71; 72; 73; 74); einem zweiten Schaltelement (Q1; Q2; Q3; Q4; Q5; Q6; Q11; Q12; Q13; Q14), das auf einem zweiten Strompfad (61; 62; 63; 64; 65; 66; 71; 72; 73; 74) zwischen einer zweiten Elektrode der Leistungsquelle (5) und dem zweiten Anschluss (20a; 20b; 20c; 50a; 50b) vorgesehen ist, wobei das zweite Schaltelement konfiguriert ist zum selektiven Vervollständigen oder Unterbrechen des zweiten Strompfads (61; 62; 63; 64; 65; 66; 71; 72; 73; 74); einem Gleichrichterelement (D1; D2; D3; D4; D5; D6; D11; D12; D13; D14), das parallel zu der Wicklung (31; 32; 33) und dem ersten Schaltelement (Q1; Q2; Q3; Q4; Q5; Q6; Q11; Q12; Q13; Q14), die in Serie zueinander geschaltet ist, geschaltet ist, wobei das Gleichrichterelement konfiguriert ist, damit ein Schleifenstrom durch die Wicklung (31; 32; 33) über das Gleichrichterelement (D1; D2; D3; D4; D5; D6; D11; D12; D13; D14) und das erste Schaltelement (Q1; Q2; Q3; Q4; Q5; Q6; Q11; Q12; Q13; Q14) in Antwort auf eine Unterbrechung des zweiten Strompfads zirkulieren kann, wobei der Schleifenstrom aufgrund einer magnetischen Energie, die sich in der Wicklung (31; 32; 33) angesammelt hat, fließt; und einer Steuerung (22; 42), die konfiguriert ist zum Steuern des Motors (20; 50) über das erste Schaltelement (Q1; Q2; Q3; Q4; Q5; Q6; Q11; Q12; Q13; Q14) und das zweite Schaltelement (Q1; Q2; Q3; Q4; Q5; Q6; Q11; Q12; Q13; Q14), wobei die Steuerung (22; 42) konfiguriert ist zum Durchführen einer Antriebssteuerung, bei der: der erste Strompfad (61; 62; 63; 64; 65; 66; 71; 72; 73; 74) durch das erste Schaltelement (Q1; Q2; Q3; Q4; Q5; Q6; Q11; Q12; Q13; Q14) vervollständigt wird; der zweite Strompfad (61; 62; 63; 64; 65; 66; 71; 72; 73; 74) durch das zweite Schaltelement (Q1; Q2; Q3; Q4; Q5; Q6; Q11; Q12; Q13; Q14) vervollständigt wird; und der Motor (20; 50) dreht, wobei die Steuerung (22; 42) konfiguriert ist zum Durchführen einer Stoppsteuerung, bei der die Vervollständigung des ersten Strompfads (61; 62; 63; 64; 65; 66; 71; 72; 73; 74) durch das erste Schaltelement (Q1; Q2; Q3; Q4; Q5; Q6; Q11; Q12; Q13; Q14) für eine spezifische Zeitperiode aufrechterhalten bleibt und der zweite Strompfad (61; 62; 63; 64; 65; 66; 71; 72; 73; 74) durch das zweite Schaltelement (Q1; Q2; Q3; Q4; Q5; Q6; Q11; Q12; Q13; Q14) unterbrochen wird, in Antwort auf das Vorliegen einer Stoppbedingung zum Stoppen der Leistungsversorgung von der Leistungsquelle (5) zu dem Motor (20; 50) während der Drehung des Motors (20; 50).
Elektrische Arbeitsmaschine (1; 40) nach Anspruch 1, bei der die spezifizierte Zeitperiode gleich oder länger ist als eine geschätzte Zeitperiode, beginnend mit dem Start der Stoppsteuerung bis ein Wert des Schleifenstroms Null wird.
Elektrische Arbeitsmaschine (1; 40) nach Anspruch 1 oder 2, ferner mit einem dritten Schaltelement (Q1; Q2; Q3; Q4; Q5; Q6; Q11; Q12; Q13; Q14), das auf einem dritten Strompfad (61; 62; 63; 64; 65; 66; 71; 72; 73; 74) zwischen der ersten Elektrode und dem zweiten Anschluss (20a; 20b; 20c; 50a; 50b) vorgesehen ist, wobei das Gleichrichterelement (D1; D2; D3; D4; D5; D6; D11; D12; D13; D14) parallel zu dem dritten Schaltelement (Q1; Q2; Q3; Q4; Q5; Q6; Q11; Q12; Q13; Q14) geschaltet ist.
Elektrische Arbeitsmaschine (1; 40) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der der Motor (20; 50) einen dritten Anschluss (20a; 20c) und eine weitere Wicklung (31; 32; 33) aufweist, der dritte Anschluss (20a; 20c) über die weitere Wicklung (31; 32; 33) elektrisch mit dem ersten Anschluss (20a; 20c) gekoppelt ist, und die elektrische Arbeitsmaschine (1; 40) ferner ein weiteres Gleichrichterelement (D1; D2; D3; D4; D5; D6) aufweist, das parallel zu der weiteren Wicklung (31; 32; 33) und dem ersten Schaltelement (Q1; Q2; Q3; Q4; Q5; Q6), die in Serie miteinander gekoppelt sind, geschaltet ist, wobei das weitere Gleichrichterelement (D1; D2; D3; D4; D5; D6) konfiguriert ist, damit ein Teil des Schleifenstroms über das weitere Gleichrichterelement (D1; D2; D3; D4; D5; D6) und das erste Schaltelement (Q1; Q2; Q3; Q4; Q5; Q6) in Antwort auf eine Unterbrechung des zweiten Strompfads (61; 62; 63; 64; 65; 66; 71; 72; 73; 74) durch die weitere Wicklung (31; 32; 33) zirkuliert.
Elektrische Arbeitsmaschine (1; 40) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der die Steuerung (22; 42) konfiguriert ist, um bei der Antriebssteuerung eine Vervollständigung des ersten Strompfads (61; 62; 63; 64; 65; 66; 71; 72; 73; 74) durch das erste Schaltelement (Q1; Q2; Q3; Q4; Q5; Q6; Q11; Q12; Q13; Q14) aufrechtzuhalten und zwischen einer Vervollständigen und Unterbrechung des zweiten Strompfads(61; 62; 63; 64; 65; 66; 71; 72; 73; 74) durch das zweite Schaltelement (Q1; Q2; Q3; Q4; Q5; Q6; Q11; Q12; Q13; Q14) gemäß einer relativen Einschaltdauer zu schalten.
Elektrische Arbeitsmaschine (1; 40) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, ferner mit einem Antriebszustandsdetektor, der konfiguriert ist, einen Antriebszustand des Motors (20; 50) zu detektieren, wobei die Steuerung (22; 42) ferner konfiguriert ist zum Bestimmen, ob der Antriebszustand des Motors (20; 50) ungeeignet ist, basierend auf einem Detektionsergebnis des Antriebszustandsdetektors, und wobei die Stoppbedingung erfüllt ist in Antwort auf die Bestimmung durch die Steuerung (22; 42), dass der Antriebszustand des Motors (20; 50) ungeeignet ist.
Elektrische Arbeitsmaschine (1; 40) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, ferner mit einem Betriebsbereich, der konfiguriert ist, um betrieben zu werden zur Anweisung einer Drehung oder eines Anhaltens des Motors (20; 50), wobei die Stoppbedingung erfüllt ist in Antwort auf einen Betrieb des Betriebsbereichs, um die Drehung des Motors (20; 50) anzuhalten.
Elektrische Arbeitsmaschine (1; 40) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, ferner mit einem Stromdetektor, der konfiguriert ist zum Detektieren eines Werts eines Stroms, der zu dem Motor (20; 50) fließt, wobei die Steuerung (22; 42) ferner konfiguriert ist zum Unterbrechen des ersten Strompfads (61; 62; 63; 64; 65; 66; 71; 72; 73; 74) durch das erste Schaltelement (Q1; Q2; Q3; Q4; Q5; Q6; Q11; Q12; Q13; Q14) in Antwort auf das Vorliegen einer Unterbrechungsbedingung, und in der Stoppsteuerung, die Unterbrechungsbedingung erfüllt ist in Antwort auf die Detektion durch den Stromdetektor, dass der Wert größer als ein Schwellenwert ist.
Elektrische Arbeitsmaschine (1; 40) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei der die erste Elektrode einer positiven Elektrode entspricht und die zweite Elektrode einer negativen Elektrode entspricht.
Elektrische Arbeitsmaschine (1; 40) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei der die erste Elektrode einer negativen Elektrode entspricht und die zweite Elektrode einer positiven Elektrode entspricht.
Elektrische Arbeitsmaschine (1; 40) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei der die Leistungsquelle (5) konfiguriert ist zum Erzeugen einer Gleichstromleistung.
Verfahren zur Steuerung einer elektrischen Arbeitsmaschine (1; 40), wobei das Verfahren aufweist: Durchführen einer Antriebssteuerung, bei der ein erster Strompfad (61; 62; 63; 64; 65; 66; 71; 72; 73; 74) und ein zweiter Strompfad (61; 62; 63; 64; 65; 66; 71; 72; 73; 74) in der elektrischen Arbeitsmaschine (1; 40) vervollständigt sind, und ein Motor (20; 50) in der elektrischen Arbeitsmaschine (1; 40) dreht, der erste Strompfad (61; 62; 63; 64; 65; 66; 71; 72; 73; 74) zwischen einer ersten Elektrode einer Leistungsquelle (5) und einem ersten Anschluss (20a; 20b; 20c; 50a; 50b) des Motors (20; 50) vorgesehen ist, der zweite Strompfad (61; 62; 63; 64; 65; 66; 71; 72; 73; 74) zwischen einer zweiten Elektrode der Leistungsquelle (5) und einem zweiten Anschluss (20a; 20b; 20c; 50a; 50b) des Motors (20; 50) vorgesehen ist; und Durchführen einer Stoppsteuerung, bei der: eine Vervollständigung des ersten Strompfads (61; 62; 63; 64; 65; 66; 71; 72; 73; 74) eine spezifizierte Zeitperiode lang aufrechterhalten bleibt; der zweite Strompfad (61; 62; 63; 64; 65; 66; 71; 72; 73; 74) unterbrochen wird; und ein Schleifenstrom, der durch eine magnetische Energie, die in einer Wicklung (31; 32; 33) in dem Motor (20; 50) angesammelt ist, veranlasst wird durch die Wicklung (31; 32; 33) über einen Bypasspfad (61; 62; 63; 64; 65; 66; 71; 72; 73; 74) zu zirkulieren, der parallel zu der Wicklung (31; 32; 33) und dem ersten Strompfad (61; 62; 63; 64; 65; 66; 71; 72; 73; 74), die in Serie miteinander gekoppelt sind, gekoppelt ist, und über den ersten Strompfad (61; 62; 63; 64; 65; 66; 71; 72; 73; 74) zu zirkulieren, in Antwort auf das Vorliegen einer Stoppbedingung zum Stoppen der Leistungsversorgung von der Leistungsquelle (5) zu dem Motor (20; 50) während einer Drehung des Motors (20; 50).