DE102021127681A1

DE102021127681A1 - Elektrisch betriebene arbeitsmaschine und verfahren zum unterdrücken von stossspannung in elektrisch betriebener arbeitsmaschine

Info

Publication number: DE102021127681A1
Application number: DE102021127681.0A
Authority: DE
Inventors: Hitoshi Suzuki
Original assignee: Makita Corp
Current assignee: Makita Corp
Priority date: 2020-10-26
Filing date: 2021-10-25
Publication date: 2022-04-28
Also published as: US11689127B2; JP2022069991A; CN114498591A; US20220131486A1

Abstract

Eine elektrisch betriebene Arbeitsmaschine (1; 40; 50; 60; 70) gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung weist einen Motor (11) auf. Die elektrisch betriebene Arbeitsmaschine weist eine erste Leitung (24), die eine positive Elektrode (PE) einer Batterie (12) mit dem Motor verbindet, auf. Die elektrisch betriebene Arbeitsmaschine weist eine zweite Leitung (25), die eine negative Elektrode (NE) der Batterie mit dem Motor verbindet, auf. Die elektrisch betriebene Arbeitsmaschine weist eine dritte Leitung (26), die die erste Leitung mit der zweiten Leitung verbindet, auf. Die elektrisch betriebene Arbeitsmaschine weist einen ersten Kondensator (C1), der auf der dritten Leitung angeordnet ist, auf. Die elektrisch betriebene Arbeitsmaschine weist einen Gleichrichter (27; PD1) auf. Der Gleichrichter begrenzt oder verhindert einen elektrischen Strom, der von der zweiten Leitung durch die dritte Leitung zu der ersten Leitung fließt. Die elektrisch betriebene Arbeitsmaschine weist eine erste Schaltung (28; 48; 58), die mit der dritten Leitung verbunden ist, auf. Die erste Schaltung weist eine Impedanz auf, die anders als 0 ist, und umgeht den Gleichrichter.

Description

HINTERGRUND
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine elektrisch betriebene Arbeitsmaschine.
Die japanische ungeprüfte Patentanmeldung Veröffentlichungsnummer 2014-144496 offenbart eine elektrisch betriebene Arbeitsmaschine mit einem Kondensator, der eine Stoßspannung reduziert. Die Stoßspannung tritt aufgrund eines rapiden Abfalls bei einem elektrischen Strom, der durch eine interne Induktanz einer Batterie fließt, auf. Der Kondensator ist zwischen einer Leistungszufuhrleitung und einer Masseleitung angeordnet. Die Leistungszufuhrleitung erstreckt sich von einer positiven Elektrode der Batterie zu einem Motor. Die Masseleitung erstreckt sich von einer negativen Elektrode der Batterie zu dem Motor.
ZUSAMMENFASSUNG
Der Stoßstrom, der aufgrund einer Leitungsinduktanz auftritt, fließt durch den Kondensator. Die Leitungsinduktanz umfasst (i) eine Induktanz, die in der Leistungszufuhrleitung existiert, und (ii) eine interne Induktanz der Batterie. Auch fließt während einer Pulsweitenmodulations-(PWM-)Steuerung ein Rippelstrom (Brummstrom, welliger Strom) durch diesen Kondensator. Der Rippelstrom umfasst einen Ladestrom und einen Entladestrom zum Glätten einer Batteriespannung.
Der Rippelstrom, der kontinuierlich durch den Kondensator fließt, wird maximiert, wenn eine Strombegrenzungsfunktion durch die PWM-Steuerung durchgeführt wird. Die Strombegrenzungsfunktion begrenzt den Batteriestrom auf einen bestimmten Wert (z.B. 40 Ampere (A)). Falls eine Kapazität des Kondensators ausreichend groß ist und ein Tastgrad (eine relative Einschaltdauer) der PWM-Steuerung 50% ist, weist dann der Rippelstrom denselben Wert wie jener des Batteriestroms (z.B. 40 A) auf.
Andererseits wird ein Wert des Stoßstroms, der durch den Kondensator fließt, basierend auf einem Mittelwert des Stoßstroms, der in einer Periode der PWM-Steuerung auftritt, auf die folgende Weise berechnet.
Bei einem Beispiel wird angenommen, dass der Batteriestrom 100 A ist, eine Stromunterbrechungszeit 1 Mikrosekunde (µs) ist, eine Periode der PWM-Steuerung 50 µs ist, und der Stoßstrom während der Stromunterbrechung Ic[A] ist. Die Stromunterbrechungszeit ist als eine Zeitperiode (ein Zeitraum) definiert, in der der Batteriestrom von 100 A zu 0 A abnimmt. In diesem Fall ist ein Mittelwert des Stoßstroms Ic (100 [A] - 0 [A]) × 1 [µs]/50 [µs], d.h. 2 A.
Das zuvor genannte Beispiel gibt an, dass, falls die Kapazität des Kondensators groß genug ist, wie sie für eine Stoßabsorption (Überspannungsabsorption) benötigt wird, und der Tastgrad der PWM-Steuerung 50% ist, dann 5% des elektrischen Stroms, der durch den Kondensator fließt, ein elektrischer Strom für Stoßabsorption ist, wohingegen 95% des elektrischen Stroms, der durch den Kondensator fließt, ein elektrischer Strom für andere Zwecke als die Stoßabsorption ist.
Falls der Kondensator außerstande ist, Stoßenergie ausreichend zu absorbieren, wird erwartet, dass eine übermäßige Stoßspannung zwischen einem Leistungszufuhreingangsanschluss, der mit der positiven Elektrode der Batterie verbunden ist, und einem Leistungszufuhreingangsanschluss, der mit der negativen Elektrode der Batterie verbunden ist, auftritt. Ferner beeinflussen viele Faktoren eine Schwankung in der Stoßenergie. Somit ist es, außer wenn die Kapazität des Kondensators ein Wert mit einer ausreichenden Spanne für die minimale Kapazität, die für Stoßabsorption benötigt wird, ist, es nicht möglich, die Wahrscheinlichkeit einer Störung in einer elektrisch betriebenen Arbeitsmaschine, die durch die Stoßspannung verursacht wird, zu reduzieren.
Die interne Impedanz des Kondensators ist kleiner als eine interne Impedanz der Batterie. Somit ist, wenn ein Schalter zum Leiten oder Unterbrechen des elektrischen Stroms zu dem Motors durch die PWM-Steuerung aus einem ausgeschalteten Zustand eingeschaltet wird, der elektrische Strom, der durch den Kondensator fließt, größer als der elektrische Strom, der durch die Leistungszufuhrleitung fließt. Dementsprechend nimmt die Kapazität des Kondensators zu, die Entlademenge (das Entladeausmaß) des Kondensators (insbesondere Entladestrom) nimmt ebenfalls zu. Ein erhöhtes Ausmaß an Wärmeerzeugung in dem Kondensator ist proportional zu dem Quadrat einer erhöhten Menge des Entladestroms.
In einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist es bevorzugt, eine Reduzierung bei einer Wärmeerzeugung in einem Kondensator zum Unterdrücken oder Vermeiden einer Stoßspannung in einer elektrisch betriebenen Arbeitsmaschine zu ermöglichen.
Eine elektrisch betriebene Arbeitsmaschine gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung weist einen Motor auf. Der Motor wird mit einer elektrischen Leistung, die von der Batterie (einem Akku) zugeführt wird, angetrieben. Die Batterie weist eine positive Elektrode und eine negative Elektrode auf. Die elektrisch betriebene Arbeitsmaschine weist eine erste Leitung (oder eine Leistungszufuhrleitung), die die positive Elektrode mit dem Motor verbindet, auf. Die elektrisch betriebene Arbeitsmaschine weist eine zweite Leitung (oder eine Masseleitung), die die negative Elektrode mit dem Motor verbindet, auf. Die elektrisch betriebene Arbeitsmaschine weist eine dritte Leitung, die die erste Leitung mit der zweiten Leitung verbindet, auf. Die elektrisch betriebene Arbeitsmaschine weist einen ersten Kondensator (oder einen Stoßunterdrückungskondensator) auf. Der erste Kondensator ist auf der dritten Leitung angeordnet. Die elektrisch betriebene Arbeitsmaschine weist einen Gleichrichter auf. Der Gleichrichter ist auf der dritten Leitung angeordnet. Der Gleichrichter begrenzt oder verhindert (hemmt) einen elektrischen Strom, der von der zweiten Leitung durch die dritte Leitung zu der ersten Leitung fließt. Der Gleichrichter begrenzt den elektrischen Strom, der von der ersten Leitung durch die dritte Leitung zu der zweiten Leitung fließt, nicht wesentlich. Die elektrisch betriebene Arbeitsmaschine weist eine erste Schaltung (Stromkreis) (oder einen Entladepfad) auf. Die erste Schaltung ist mit der dritten Leitung verbunden. Die erste Schaltung umgeht den Gleichrichter. Die erste Schaltung weist eine Impedanz, die anders als 0 ist, auf. Ein Entladestrom von dem ersten Kondensator kann durch die erste Schaltung fließen.
Die positive Elektrode mit dem Motor über die erste Leitung zu verbinden, kann ein Verbinden der positiven Elektrode mit dem Motor über einen ersten Schalter (z.B. einen Halbleiterschalter oder einen elektronischen Schalter) umfassen. Die negative Elektrode mit dem Motor über die zweite Leitung zu verbinden, kann ein Verbinden der negativen Elektrode mit dem Motor über einen zweiten Schalter (z.B. einen Halbleiterschalter oder einen elektronischen Schalter) umfassen. Die dritte Leitung kann parallel mit/zu dem Motor verbunden sein. Der erste Kondensator kann parallel mit/zu dem Motor verbunden sein. Der erste Kondensator ist imstande, eine Stoßspannung zu unterdrücken oder zu vermeiden. Die Stoßspannung kann aufgrund einer ersten Induktanz und/oder einer zweiten Induktanz auftreten. Die erste Induktanz entspricht einer Induktanz der Batterie. Die zweite Induktanz entspricht (i) einer Induktanz zumindest eines Teils der ersten Leitung und/oder (ii) einer Induktanz zumindest eines Teils der zweiten Leitung. Der Gleichrichter kann in Reihe mit dem ersten Kondensator verbunden sein. Eine Entladung von dem ersten Kondensator entspricht einem Abgeben elektrischer Ladung, die in dem ersten Kondensator gespeichert ist.
Der erste Kondensator kann mit einem Ladestrom geladen werden. Der Ladestrom kann dem Kondensator von der ersten Leitung durch die dritte Leitung zugeführt werden. Der Ladestrom kann von der Batterie zugeführt werden. Der Ladestrom kann aufgrund der Stoßspannung erzeugt werden. Der erste Kondensator kann Ladeleistung (oder die elektrische Ladung) durch die dritte Leitung an die erste Leitung entladen. Die Ladeleistung entspricht einer elektrischen Leistung, die mit dem Ladestrom zu dem ersten Kondensator geladen wird.
Die erste Schaltung kann eine Leistungsfähigkeit einer Entladung von dem ersten Kondensator zu der ersten Leitung reduzieren (unterdrücken oder begrenzen). Die Leistungsfähigkeit einer Entladung kann eine Entlademenge von dem ersten Kondensator zu der ersten Leitung und/oder eine Entladerate von dem ersten Kondensator zu der ersten Leitung umfassen.
Die elektrisch betriebene Arbeitsmaschine, die wie oben ausgebildet ist, ermöglicht dem Gleichrichter, eine Entladung von dem ersten Kondensator zu unterdrücken. Eine Unterdrückung des Entladestroms von dem ersten Kondensator kann eine Reduzierung in einer Menge/einem Ausmaß des Entladestroms von dem ersten Kondensator zu der ersten Leitung und/oder in einer Entladerate von dem ersten Kondensator zu der ersten Leitung umfassen. Folglich ist es, ohne eine Kapazität des ersten Kondensators zu erhöhen, möglich, eine Wärmeerzeugung in dem ersten Kondensator, die durch die Entladung von dem ersten Kondensator verursacht wird, zu reduzieren.
Der Gleichrichter kann eine Diode aufweisen. Die Diode kann in Reihe mit dem ersten Kondensator verbunden sein. Eine Anode der Diode kann mit der ersten Leitung verbunden sein. Die Anode der Diode kann mit der ersten Leitung durch den ersten Kondensator verbunden sein. Eine Kathode der Diode kann mit der zweiten Leitung verbunden sein. Die Kathode der Diode kann mit der zweiten Leitung durch den ersten Kondensator verbunden sein. Die erste Schaltung kann parallel mit der Diode verbunden sein.
Bei einer derartigen elektrisch betriebenen Arbeitsmaschine gemäß der vorliegenden Offenbarung wird eine Entladung des ersten Kondensators durch die Diode reduziert. Ferner verhindert die Diode, dass eine Spannung des ersten Kondensators niedriger als eine Spannung der Batterie ist. Dies verhindert, dass der erste Kondensator durch die Batterie geladen wird. Die elektrisch betriebene Arbeitsmaschine, die wie oben ausgebildet ist, verhindert einen Rippelstrom, der durch den ersten Kondensator fließt. Folglich ist es, ohne eine Kapazität des ersten Kondensators zu erhöhen, möglich, eine Wärmeerzeugung in dem ersten Kondensator, die durch den Rippelstrom, der in den ersten Kondensator fließt, verursacht wird, zu reduzieren. Eine Unterdrückung der Wärmeerzeugung in dem ersten Kondensator in der elektrisch betriebenen Arbeitsmaschine kann eine Verschlechterung, die durch die Wärmeerzeugung verursacht wird (z.B. Abnahme bei Kapazität), vermeiden. Eine derartige Verschlechterung, die durch die Wärmeerzeugung verursacht wird, führt zu einer Zunahme bei einer Stoßspannung. Auch kann eine Abnahme bei der Verschlechterung, die durch die Wärmeerzeugung verursacht wird, ein Auftreten einer Störung, die durch die Zunahme bei der Stoßspannung verursacht wird (insbesondere einer Störung aufgrund von Überspannung), vermeiden.
Die erste Schaltung kann einen Widerstand aufweisen. Die elektrisch betriebene Arbeitsmaschine, die wie oben ausgebildet ist, kann sicherstellen, dass ein Abgabepfad zum Abgeben von Stoßenergie, die durch den ersten Kondensator absorbiert wird, vorgesehen ist, während der Entladestrom von dem ersten Kondensator gesteuert (oder begrenzt) werden kann. Außerdem ermöglicht eine derartige Begrenzung von Entladestrom, dass eine Spannung des ersten Kondensators höher als die Spannung der Batterie ist. Dementsprechend kann verhindert werden, dass der erste Kondensator durch etwas anderes als eine Stoßspannung geladen wird.
Die erste Schaltung kann einen zweiten Kondensator aufweisen. Die elektrisch betriebene Arbeitsmaschine, die wie oben ausgebildet ist, sieht einen Fließpfad (Fließweg) von Entladestrom von dem ersten Kondensator vor, wenn eine elektrische Leistung beginnt, von der Batterie zu dem Motor zugeführt zu werden. Dies ermöglicht eine kürzere instantane Unterbrechungszeit der Batterie.
Die elektrisch betriebene Arbeitsmaschine kann einen Feldeffekttransistor aufwiesen, der den Gleichrichter und die erste Schaltung aufweist. In diesem Fall kann eine parasitäre Diode des Feldeffekttransistors dem oben beschriebenen Gleichrichter (oder der Diode) entsprechen. Auch kann der Feldeffekttransistor, der eingeschaltet wird, der ersten Schaltung entsprechen (d.h., als die erste Schaltung funktionieren).
Die elektrisch betriebene Arbeitsmaschine kann eine Steuerungsschaltung aufweisen. Die Steuerungsschaltung kann eine Pulsweitenmodulations-(PWM-)Steuerung durchführen. Insbesondere kann die Steuerungsschaltung eine Zufuhr der elektrischen Leistung von der Batterie zu dem Motor basierend auf einem PWM-Signal steuern. Das PWM-Signal weist eine erste Frequenz auf. Die erste Schaltung kann einen Widerstand aufweisen. Eine Schaltung, die den ersten Kondensator und den Widerstand, die in Reihe verbunden sind, aufweist, weist eine Grenzfrequenz, die höher als die erste Frequenz sein kann, auf. Die elektrisch betriebene Arbeitsmaschine, die wie oben ausgebildet ist, kann die Entladung des ersten Kondensators innerhalb einer Periode der PWM-Steuerung abschließen. Das PWM-Signal kann eine erste Periode aufweisen. Die Schaltung, die den ersten Kondensator und den Widerstand aufweist, kann eine Zeitkonstante kürzer als die erste Periode aufweisen. Die Zeitkonstante kann einem Produkt der Kapazität in dem ersten Kondensator und eines Widerstandswerts des Widerstands entsprechen.
Der erste Kondensator kann eine erste Kapazität aufweisen. Der zweite Kondensator kann eine zweite Kapazität aufweisen. Die zweite Kapazität kann kleiner als die erste Kapazität ein.
Die elektrisch betriebene Arbeitsmaschine kann eine erste Steuerungsschaltung und eine zweite Steuerungsschaltung aufweisen. Die erste Steuerungsschaltung kann die PWM-Steuerung durchführen. Insbesondere kann die erste Steuerungsschaltung die Zufuhr der elektrischen Leistung von der Batterie zu dem Motor basierend auf einem PWM-Signal steuern. Das PWM-Signal weist einen Tastgrad (eine relative Einschaltdauer) auf. Die erste Steuerungsschaltung kann einen Leistungszufuhreinschaltbetrieb und einen Leistungszufuhrausschaltbetrieb durchführen. Der Leistungszufuhreinschaltbetrieb kann ein Zuführen der elektrischen Leistung von der Batterie zu dem Motor entsprechend dem Tastgrad aufweisen. Der Leistungszufuhrausschaltbetrieb kann ein Unterbrechen der Zufuhr der elektrischen Leistung von der Batterie zu dem Motor entsprechend dem Tastgrad aufweisen. Die zweite Steuerungsschaltung kann eine Umschaltsteuerung durchführen. Die Umschaltsteuerung weist ein alternierendes Ein- und Ausschalten des Feldeffekttransistors auf. Insbesondere kann die zweite Steuerungsschaltung (i) den Feldeffekttransistor zu einem ersten Zeitpunkt einschalten, und dann (ii) den Feldeffekttransistor zu einem zweiten Zeitpunkt ausschalten. Der erste Zeitpunkt entspricht einem Zeitpunkt um eine erste Zeitperiode (einen ersten Zeitraum) früher als ein Beginn des Leistungszufuhrausschaltbetriebs oder einem Zeitpunkt um eine zweite Zeitperiode später als der Beginn des Leistungszufuhrausschaltbetriebs. Der zweite Zeitpunkt entspricht einem Zeitpunkt um eine dritte Zeitperiode früher als ein Beginn des Leistungszufuhreinschaltbetriebs für die erste Zeit nach dem ersten Zeitpunkt. Der erste Zeitpunkt kann einem Zeitpunkt, unmittelbar bevor der Leistungszufuhrausschaltbetrieb beginnt oder unmittelbar nachdem der Leistungszufuhrausschaltbetrieb beginnt, entsprechen. Die elektrisch betriebene Arbeitsmaschine, die wie oben ausgebildet ist, erlaubt, dass die parasitäre Diode kurzgeschlossen wird, während die Stoßspannung auftritt, so dass dadurch ein Stoßstrom durch den ersten Kondensator und den Feldeffekttransistor fließen gelassen wird. Dies ermöglicht eine Abnahme bei einer Wärmeerzeugung in der parasitären Diode, die durch den Stoßstrom verursacht wird.
Die erste Steuerungsschaltung kann den Leistungszufuhreinschaltbetrieb durchführen. Die zweite Steuerungsschaltung kann den Feldeffekttransistor zu einem dritten Zeitpunkt einschalten. Der dritte Zeitpunkt entspricht einem Zeitpunkt um eine vierte Zeitperiode früher als ein Beginn des Leistungszufuhreinschaltbetriebs oder einem Zeitpunkt zu dem Beginn des Leistungszufuhreinschaltbetriebs. Die zweite Steuerungsschaltung kann den Feldeffekttransistor, der zu dem dritten Zeitpunkt eingeschaltet wird, ausschalten. Die elektrisch betriebene Arbeitsmaschine, die wie oben ausgebildet ist, kann dem Motor einen Einschaltstrom von dem ersten Kondensator zuführen, wenn der Leistungszufuhreinschaltbetrieb durchgeführt wird. Der Einschaltstrom fließt über die Leistungszufuhrleitung in Richtung des Motors, wenn der Leistungszufuhreinschaltbetrieb durchgeführt wird (z.B. zu einer Zeit eines Startens).
Der Gleichrichter kann zwischen dem ersten Kondensator und der zweiten Leitung angeordnet sein. In dem Fall, dass der Gleichrichter, der zwischen dem ersten Kondensator und der zweiten Leitung angeordnet ist, die Diode aufweist, kann die Anode der Diode mit dem ersten Kondensator verbunden sein.
Der Gleichrichter kann zwischen der ersten Leitung und dem ersten Kondensator angeordnet sein. In dem Fall, dass der Gleichrichter, der zwischen der ersten Leitung und dem ersten Kondensator angeordnet ist, die Diode aufweist, kann die Kathode der Diode mit dem ersten Kondensator verbunden sein.
Die elektrisch betriebene Arbeitsmaschine kann eine erste Messvorrichtung und einen ersten Prozessor aufweisen. Die erste Messvorrichtung misst eine Stoßspannung und eine Batteriespannung, während der Motor gestoppt wird. Die Stoßspannung tritt zwischen der ersten Leitung und der zweiten Leitung auf. Die Batteriespannung entspricht einer Spannung der Batterie. Der erste Prozessor führt eine erste Prozessierung in Erwiderung darauf, dass die Stoßspannung oder die Batteriespannung, die durch die erste Messvorrichtung gemessen werden, nicht größer als ein erster Schwellenwert oder nicht kleiner als ein zweiter Schwellenwert ist, aus. Der erste Schwellenwert ist kleiner als der zweite Schwellenwert. Der erste Schwellenwert und/oder der zweite Schwellenwert können im Voraus festgelegt werden. Die erste Prozessierung kann ein Bestimmen, dass eine Störung in der elektrisch betriebenen Arbeitsmaschine auftritt, umfassen. Die elektrisch betriebene Arbeitsmaschine, die wie oben ausgebildet ist, ermöglicht eine Erfassung einer Störung in der ersten Messvorrichtung basierend auf der Stoßspannung und der Batteriespannung.
Die elektrisch betriebene Arbeitsmaschine kann eine zweite Messvorrichtung und einen zweiten Prozessor aufweisen. Die zweite Messvorrichtung misst eine Stoßspannung und eine Batteriespannung, während der Motor angetrieben wird. Der zweite Prozessor führt eine zweite Prozessierung in Erwiderung darauf, dass eine Differenz zwischen der Stoßspannung und der Batteriespannung, die durch die zweite Messvorrichtung gemessen werden, außerhalb eines ersten Bereichs ist, aus. Der erste Bereich kann im Voraus festgelegt werden. Die zweite Prozessierung kann ein Bestimmen, dass eine Störung in der elektrisch betriebenen Arbeitsmaschine auftritt, umfassen. Die elektrisch betriebene Arbeitsmaschine, die wie oben ausgebildet ist, ermöglicht eine Erfassung einer Störung in der zweiten Messvorrichtung und dem ersten Kondensator basierend auf der Stoßspannung und der Batteriespannung.
Die elektrisch betriebene Arbeitsmaschine kann eine Steuerungsschaltung aufweisen. Die Steuerungsschaltung kann einen ersten Eingangsanschluss, einen zweiten Eingangsanschluss, einen Pegelsteller und einen dritten Prozessor aufweisen.
Der erste Eingangsanschluss empfängt ein erstes Signal entsprechend einem Betrag der Batteriespannung. Das erste Signal kann einen Wert entsprechend dem Betrag der Batteriespannung angeben. Der zweite Eingangsanschluss empfängt ein zweites Signal entsprechend einem Betrag der Stoßspannung. Das zweite Signal kann einen Wert entsprechend dem Betrag der Stoßspannung angeben.
Der Pegelsteller setzt einen Spannungspegel eines Zielanschlusses auf einen hohen Pegel oder einen niedrigen Pegel. Der Zielanschluss entspricht dem ersten Anschluss oder dem zweiten Anschluss.
Der dritte Prozessor führt in dem Fall, dass eine Spannung eines Nichtzielanschlusses durch Setzen des Spannungspegels des Zielanschlusses auf den hohen Pegel oder den niedrigen Pegel durch den Pegelsteller variiert wird, eine dritte Prozessierung aus. Der Nichtzielanschluss entspricht dem ersten Eingangsanschluss oder dem zweiten Eingangsanschluss, der von dem Zielanschluss verschieden ist. Mit anderen Worten, der Nichtzielanschluss ist ein Anschluss, dessen Spannungspegel nicht durch den Pegelsteller auf einen hohen Pegel oder einen niedrigen Pegel gesetzt wird. Die dritte Prozessierung kann ein Bestimmen, dass eine Störung in der elektrisch betriebenen Arbeitsmaschine auftritt, umfassen.
Die elektrisch betriebene Arbeitsmaschine, die wie oben ausgebildet ist, kann, basierend auf der Stoßspannung und der Batteriespannung, eine Kurzschlussstörung in jeder der Leitungen, wo jede von der Stoßspannung und der Batteriespannung gemessen wird, erfassen.
Ein anderer Aspekt der vorliegenden Offenbarung sieht ein Verfahren zum Unterdrücken einer Stoßspannung, die in einer elektrisch betriebenen Arbeitsmaschine erzeugt wird, vor, mit: Anordnen eines ersten Kondensators in einer elektrisch betriebenen Arbeitsmaschine, die einen Motor, eine erste Leitung, eine zweite Leitung und eine dritte Leitung aufweist, bei denen die erste Leitung eine positive Elektrode einer Batterie mit dem Motor verbindet, die zweite Leitung eine negative Elektrode der Batterie mit dem Motor verbindet, die dritte Leitung die erste Leitung mit der zweiten Leitung verbindet, der erste Kondensator auf der dritten Leitung angeordnet ist;
Anordnen eines Gleichrichters, der dazu ausgebildet ist, einen elektrischen Strom, der von der zweiten Leitung durch die dritte Leitung zu der ersten Leitung fließt, zu begrenzen oder zu verhindern, auf der dritten Leitung; und
Verbinden einer ersten Schaltung, die eine Impedanz, die anders als 0 ist, aufweist, mit der dritten Leitung zum Umgehen des Gleichrichters.
Das Verfahren, das oben beschrieben wurde, kann die Wirkungen ähnlich jenen der oben beschriebenen elektrisch betriebenen Arbeitsmaschine ausüben.
Figurenliste
Eine Beispielausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird nachfolgend beispielhaft in Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, bei denen:

1 eine perspektivische Ansicht ist, die eine Ausgestaltung einer gesamten elektrisch betriebenen Arbeitsmaschine zeigt;
2 ein Blockschaubild ist, das eine elektrische Ausgestaltung einer elektrisch betriebenen Arbeitsmaschine einer ersten Ausführungsform zeigt;
3 ein Schaubild ist, das eine Zeitvariation in verschiedenen elektrischen Strömen und verschiedenen Spannungen der ersten Ausführungsform zeigt;
4 ein Blockschaubild ist, das eine elektrische Ausgestaltung einer elektrisch betriebenen Arbeitsmaschine eines ersten Vergleichsbeispiels zeigt;
5 ein Schaubild ist, das eine Zeitvariation in verschiedenen elektrischen Strömen und verschiedenen Spannungen des ersten Vergleichsbeispiels zeigt;
6 ein Blockschaubild ist, das eine elektrische Ausgestaltung einer elektrisch betriebenen Arbeitsmaschine eines zweiten Vergleichsbeispiels zeigt;
7 ein Schaubild ist, das eine Zeitvariation in verschiedenen elektrischen Strömen und verschiedenen Spannungen des zweiten Vergleichsbeispiels zeigt;
8 ein Schaubild ist, das eine Zeitvariation in verschiedenen elektrischen Strömen und verschiedenen Spannungen eines dritten Vergleichsbeispiels zeigt;
9 ein Blockschaubild ist, das eine elektrische Ausgestaltung einer elektrisch betriebenen Arbeitsmaschine einer zweiten Ausführungsform zeigt;
10 ein Schaubild ist, das eine Zeitvariation in verschiedenen elektrischen Strömen und verschiedenen Spannungen der zweiten Ausführungsform zeigt;
11 ein Blockschaubild ist, das eine elektrische Ausgestaltung einer elektrisch betriebenen Arbeitsmaschine einer dritten Ausführungsform zeigt;
12 ein Ablaufdiagramm ist, das einen PWM-Zeitgeberunterbrechungsprozess zeigt;
13 ein Ablaufdiagramm ist, das einen ersten Zeitgeberunterbrechungsprozess zeigt;
14 ein Ablaufdiagramm ist, das einen ersten Prüfprozess zeigt;
15 ein Ablaufdiagramm ist, das einen zweiten Prüfprozess zeigt;
16 ein Schaubild ist, das eine Zeitvariation in verschiedenen elektrischen Strömen und verschiedenen Spannungen der dritten Ausführungsform zeigt;
17 ein Blockschaubild ist, das eine elektrische Ausgestaltung einer anderen Ausführungsform zeigt; und
18 ein Blockschaubild ist, das eine elektrische Ausgestaltung noch einer anderen Ausführungsform zeigt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEISPIELHAFTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
[Erste Ausführungsform]
Wie in 1 gezeigt ist, ist eine elektrisch betriebene Arbeitsmaschine 1 einer ersten Ausführungsform als eine elektrische Kreissäge ausgebildet. Die elektrische Kreissäge wird zum Schneiden von Werkstücken verwendet.
Die elektrisch betriebene Arbeitsmaschine 1 weist eine Basis 2 und einen Hauptkörper 3 auf. Die Basis 2 ist ein im Wesentlichen rechteckig geformtes Bauteil. Die Basis 2 ist mit einer oberen Oberfläche eines Werkstücks in Kontakt, wenn ein Werkstück durch die elektrisch betriebene Arbeitsmaschine 1 geschnitten wird. Der Hauptkörper 3 ist auf einer Seite einer oberen Oberfläche der Basis 2 angeordnet.
Der Hauptkörper 3 weist ein Sägeblatt 4, ein Sägeblattgehäuse 5 und eine Abdeckung 6 auf. Das Sägeblatt 4 weist eine kreisförmige Form auf. Das Sägeblatt 4 ist auf einer rechten Seite relativ zu dem Hauptkörper 3 in einer Vorwärtsschneidrichtung angeordnet. Das Sägeblattgehäuse 5 bedeckt einen oberen Abschnitt des Sägeblatts 4 (oder nimmt ihn auf). D.h., das Sägeblattgehäuse 5 nimmt intern einen ersten Umfangsrand des Sägeblatts 4 auf (oder bedeckt ihn). Der erste Umfangsrand entspricht einem im Wesentlichen halbkreisförmigen Bereich eines Umfangsrands des Sägeblatts 4.
Die Abdeckung 6 bedeckt einen zweiten Umfangsrand des Sägeblatts 4. Der zweite Umfangsrand entspricht einem im Wesentlichen unteren halben Teil des Umfangsrands des Sägeblatts 4. Die Abdeckung 6 ist dazu ausgebildet, zu öffnen und zu schließen. 1 zeigt einen Zustand, in dem die Abdeckung 6 geschlossen ist. Die Abdeckung 6 wird geöffnet, wenn die elektrisch betriebene Arbeitsmaschine 1 zum Schneiden des Werkstücks betrieben wird. Insbesondere dreht sich, wenn die elektrisch betriebene Arbeitsmaschine 1 in der Vorwärtsschneidrichtung bewegt wird, die Abdeckung 6 um eine Drehachse des Sägeblatts 4 in einer Uhrzeigersinnrichtung, wie in 1 dargestellt ist. Diese Drehung bewirkt, dass die Abdeckung 6 graduell geöffnet wird, so dass dadurch das Sägeblatt 4 freigelegt wird. Der freigelegte Abschnitt des Sägeblatts 4 schreitet voran, so dass er in das Werkstück schneidet.
Ein Motorgehäuse 7 ist auf einer linken Seite relativ zu dem Hauptkörper 3 vorgesehen. Das Motorgehäuse 7 weist eine im Wesentlichen zylindrische Form auf. Das Motorgehäuse 7 nimmt intern einen Motor 11 auf. Der Motor 11 dient als eine Antriebsquelle der elektrisch betriebenen Arbeitsmaschine 1. Der Motor 11 ist in 1 nicht gezeigt, aber ist in 2 gezeigt.
Ein Getriebemechanismus (nicht gezeigt) ist zwischen dem Motorgehäuse 7 und dem Sägeblatt 4 untergebracht. Eine Drehung des Motors 11 wird über den Getriebemechanismus an das Sägeblatt 4 übertragen. Die Drehung des Motors 11 wird an das Sägeblatt 4 übertragen, so dass dadurch das Sägeblatt 4 gedreht wird.
Ein Haltegriff 8 ist auf einer oberen Seite des Hauptkörpers 3 angeordnet. Der Haltegriff 8 wird durch einen Benutzer der elektrisch betriebenen Arbeitsmaschine 1 ergriffen. Der Haltegriff 8 ist auf der oberen Seite des Hauptkörpers 3 so montiert, dass er in einer bogenartigen Form ausgebildet ist. Insbesondere weist der Haltegriff 8 ein erstes Ende, das an einem hinteren Abschnitt des Hauptkörpers 3 in der Vorwärtsschneidrichtung befestigt ist, auf. Der Haltegriff 8 weist ein zweites Ende, das an einem vorderen Abschnitt des Hauptkörpers 3 in der Vorwärtsschneidrichtung befestigt ist, auf.
Ein Drückerschalter 9 ist auf dem Haltegriff 8 montiert. Der Benutzer kann den Drückerschalter 9 ziehen oder loslassen, während er den Haltegriff 8 ergreift. Ein Ausschaltarretierungshebel ist in der Umgebung des Drückerschalters 9 angeordnet. Der Ausschaltarretierungshebel steht in einer Links-rechts-Richtung des Haltegriffs 8 vor. Der Benutzer kann den Drückerschalter 9 ziehen, während er den Ausschaltarretierungshebel manipuliert. Insbesondere kann der Benutzer den Drückerschalter 9 durch Drücken des Ausschaltarretierungshebels von der linken Seite oder der rechten Seite ziehen.
Ein Batteriepack (Akkupack) 10 ist an einem hinteren Ende des Hauptkörpers 3 abnehmbar angebracht. Der Batteriepack 10 nimmt eine wiederaufladbare Batterie (einen Akku) 12 auf. Wenn der Drückerschalter 9 in einem Zustand, in dem der Batteriepack 10 an dem Hauptkörper 3 angebracht ist, gezogen wird, wird der Motor 11 mit einer elektrischen Leistung von der Batterie 12 versorgt, so dass er sich dreht. Die Batterie 12 ist in 1 nicht gezeigt, aber ist in 2 gezeigt.
Wie in 2 gezeigt ist, weist die elektrisch betriebene Arbeitsmaschine 1 eine Steuerung 20 auf. Die Steuerung 20 weist einen ersten Leistungszufuhranschluss 20a und einen ersten Masseanschluss 20b auf. Der Batteriepack 10 weist einen zweiten Leistungszufuhranschluss 10a und einen zweiten Masseanschluss 10b auf. Wenn der Batteriepack 10 auf/an dem Hauptkörper 3 montiert ist, ist der erste Leistungszufuhranschluss 20a mit dem zweiten Leistungszufuhranschluss 10a verbunden, und ist der erste Masseanschluss 20b mit dem zweiten Masseanschluss 10b verbunden.
Der zweite Leistungszufuhranschluss 10a ist mit einer positiven Elektrode PE der Batterie 12 verbunden. Der zweite Masseanschluss 10b ist in einer negativen Elektrode NE der Batterie 12 verbunden. Die Batterie 12 weist einen Widerstand (oder einen Innenwiderstand) Rb und eine Induktanz Lb (oder eine interne Induktanz Lb, die nachfolgend als „Batterieinduktanz Lb“ bezeichnet wird) auf. Mit anderen Worten, äquivalent kann die Batterie 12 als eine derartige Ausgestaltung aufweisend angesehen werden, dass eine Spannungsquelle, die eine Spannung erzeugt, der Widerstand Rb in Reihe mit der Batterieinduktanz Lb verbunden ist. Bezugnehmend auf 2 sind der Widerstand Rb und die Batterieinduktanz Lb zum Zwecke der Erläuterung getrennt von der Batterie 12 gezeigt.
Die Steuerung 20 nimmt die Zufuhr der elektrischen Leistung von der Batterie 12 auf. Die Steuerung 20 steuert (treibt) den Motor 11 an und steuert ihn. Bei der ersten Ausführungsform ist der Motor 11 ein bürstenloser Drehstrommotor (Dreiphasenmotor) und weist drei Wicklungen (nicht gezeigt) auf. Der Motor 11 ist nicht auf den bürstenlosen Drehstrommotor beschränkt und kann jede Art von Motor sein. Der Motor 11 wird mit der elektrischen Leistung, die von der Batterie 12 zugeführt wird, angetrieben.
Die Steuerung 20 weist eine Motoransteuerung 21 auf. Die Motoransteuerung 21 weist Ansteuerungsschalter (nicht gezeigt) auf. Jeder der Ansteuerungsschalter kann beispielsweise einen Halbleiterschalter oder einen elektronischen Schalter aufweisen. Die Ansteuerungsschalter können einen Ansteuerungsschalter (der nachfolgend als ein „hochseitiger Schalter“ bezeichnet wird), der mit dem ersten Leistungszufuhranschluss 20a über eine Leistungszufuhrleitung 24 verbunden ist, aufweisen. Die Ansteuerungsschalter können einen Ansteuerungsschalter (der nachfolgend als ein „niederseitige Schalter“ bezeichnet wird), der mit dem ersten Masseanschluss 20b über eine Masseleitung 25 verbunden ist, aufweisen.
Die Motoransteuerung 21 schaltet die Ansteuerungsschalter entsprechend Steuerungssignalen, die von einer Steuerungsschaltung 22 ausgegeben werden, ein oder aus. Die Motoransteuerung 21 schaltet jeden Ansteuerungsschalter ein oder aus, so dass dadurch jeder Wicklung des Motors 11 zum Drehen des Motors 11 ein elektrischer Strom zugeführt wird.
Die Steuerung 20 weist die Steuerungsschaltung 22 auf. Die Steuerungsschaltung 22 in der ersten Ausführungsform ist in der Ausgestaltung eines Mikrocomputers, der zumindest eine CPU 22a, einen ROM 22b und einen RAM 22c aufweist. Bei der Steuerungsschaltung 22 werden verschiedene Funktionen erzielt, wenn die CPU 22a ein Programm, das auf einem nicht flüchtigen, greifbaren Speichermedium gespeichert (memoriert) ist, ausführt. Bei der ersten Ausführungsform entspricht der ROM 22b einem Beispiel für das nicht flüchtige greifbare Speichermedium. Das Programm, das in dem ROM 22b gespeichert ist, wird ausgeführt, so dass dadurch ein Schritt entsprechend dem ausgeführten Programm durchgeführt wird. Die Steuerungsschaltung 22 kann zusätzliche Mikrocomputer aufweisen.
Die Steuerungsschaltung 22 ist nicht auf einen Mikrocomputer beschränkt. Bei anderen Ausführungsformen können einige oder alle der Funktionen, die durch die CPU 22a ausgeführt werden, durch eine oder einiges an Hardware erzielt werden. Beispielsweise kann die Steuerungsschaltung 22 eine logische Schaltung mit einer Mehrzahl elektronischer Komponenten anstelle von oder zusätzlich zu dem Mikrocomputer aufweisen. Die Steuerungsschaltung 22 kann integrierte Schaltungen für bestimmte Anwendungen, wie beispielsweise eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) und ein anwendungsspezifisches Standardprodukt (ASSP), aufweisen oder eine programmierbare Logikvorrichtung, die als eine beliebige gewünschte Schaltung ausgebildet werden kann, beispielsweise eine im Feld programmierbare Gatteranordnung (FPGA), aufweisen.
Die Steuerungsschaltung 22 führt eine Motorsteuerung durch. Die Motorsteuerung umfasst eine Steuerung der Zufuhr einer elektrischen Leistung zu dem Motor 11 durch Ausgeben der Steuerungssignale, die oben beschrieben wurden, an die Motoransteuerung 21. Bei der ersten Ausführungsform umfasst die Motorsteuerung beispielsweise Pulsweitenmodulations-(PWM-)Steuerung. Die Steuerungssignale umfassen ein PWM-Signal, das bei der PWM-Steuerung verwendet wird. Das PWM-Signal ist ein Signal, das entsprechend einem Wert eines elektrischen Stroms, der dem Motor 11 zuzuführen ist, pulsweitenmoduliert wird. Das PWM-Signal umfasst einen Tastgrad entsprechend dem Wert von Strom, der dem Motor 11 zuzuführen ist. Bei der folgenden Beschreibung wird eine Frequenz des PWM-Signals als eine PWM-Frequenz bezeichnet, und wird eine Periode eines PWM-Signals als eine PWM-Periode bezeichnet. Die PWM-Frequenz entspricht einem Beispiel für eine erste Frequenz gemäß der vorliegenden Offenbarung.
Die PWM-Steuerung umfasst eine PWM-Ansteuerung eines PWM-Schalters, während ein eingeschaltet festgestellter Schalter eingeschaltet bleibt. Der einschaltet-festgestellte Schalter ist der hochseitige Schalter oder der niederseitige Schalter. Der PWM-Schalter ist der hochseitige Schalter oder der niederseitige Schalter und ist von dem eingeschaltet festgestellten Schalter verschieden. Die PWM-Ansteuerung entspricht einem Ein- oder Ausschalten des PWM-Schalters mit dem PWM-Signal. Insbesondere wird der PWM-Schalter in der PWM-Periode entsprechend dem PWM-Signal periodisch ein- oder ausgeschaltet.
Die PWM-Ansteuerung umfasst einen PWM-Einschaltbetrieb und einen PWM-Ausschaltbetrieb. Der PWM-Einschaltbetrieb entspricht einem Beispiel für einen Leistungszufuhreinschaltbetrieb gemäß der vorliegenden Offenbarung. Der PWM-Ausschaltbetrieb entspricht einem Beispiel für einen Leistungszufuhrausschaltbetrieb gemäß der vorliegenden Offenbarung.
Der PWM-Einschaltbetrieb entspricht einem Einschalten des PWM-Schalters mit dem PWM-Signal (und somit Zuführen der elektrischen Leistung zu dem Motor 11 von der Batterie 12 entsprechend dem Tastgrad). Eine Zeitperiode, wo der PWM-Einschaltbetrieb durchgeführt wird (die nachfolgend als „PWM-Einschaltzeitperiode“ bezeichnet wird), entspricht einer Zeitperiode, wo ein Pulssignal des PWM-Signals erzeugt wird.
Der PWM-Ausschaltbetrieb entspricht einem Ausschalten des PWM-Schalters mit dem PWM-Signal (und somit Unterbrechen der Zufuhr der elektrischen Leistung zu dem Motor 11 von der Batterie 12 entsprechend dem Tastgrad). Eine Zeitperiode, wo der PWM-Ausschaltbetrieb durchgeführt wird (die nachfolgend als „PWM-Ausschaltzeitperiode“ bezeichnet wird), entspricht einer Zeitperiode, wo ein Pulssignal des PWM-Signals nicht erzeugt wird.
Bei der PWM-Ansteuerung werden der PWM-Einschaltbetrieb und der PWM-Ausschaltbetrieb in einer PWM-Periode alternierend durchgeführt. Die Steuerungsschaltung 22 steuert die PWM-Einschaltzeitperiode in einer PWM-Periode (d.h., steuert den Tastgrad), so dass dadurch der Motor 11 gesteuert wird.
Die Steuerung 20 weist die Leistungszufuhrleitung 24 auf. Die Leistungszufuhrleitung 24 erstreckt sich von dem ersten Leistungszufuhranschluss 20a zu dem Motor 11 durch die Motoransteuerung 21. Die Leistungszufuhrleitung 24 verbindet die positive Elektrode PE der Batterie 12 mit dem Motor 11 über die Motoransteuerung 21.
Die Steuerung 20 weist die Masseleitung 25 auf. Die Masseleitung 25 erstreckt sich von dem ersten Masseanschluss 20b zu dem Motor 11 durch die Motoransteuerung 21. Die Masseleitung 25 verbindet die negative Elektrode NE der Batterie 12 mit dem Motor 11 über die Motoransteuerung 21.
Die Steuerung 20 weist eine Verbindungsleitung 26 auf. Die Verbindungsleitung 26 verbindet die Leistungszufuhrleitung 24 mit der Masseleitung 25. Ein erstes Ende der Verbindungsleitung 26 ist mit der Leistungszufuhrleitung 24 verbunden. Ein zweites Ende der Verbindungsleitung 26 ist mit der Masseleitung 25 verbunden.
Die Steuerung 20 weist den zuvor genannten ersten Kondensator (oder einen Stoßunterdrückungskondensator) C1 auf. Der erste Kondensator C1 ist auf der Verbindungsleitung 26 angeordnet. Das erste Ende des ersten Kondensators C1 ist mit der Leistungszufuhrleitung 24 verbunden.
Die Steuerung 20 weist einen Gleichrichter 27 auf. Der Gleichrichter 27 ist auf der Verbindungsleitung 26 angeordnet. Bei der ersten Ausführungsform ist der Gleichrichter 27 zwischen dem ersten Kondensator C1 und der Masseleitung 25 in der Verbindungsleitung 26 angeordnet.
Bei der ersten Ausführungsform weist der Gleichrichter 27 eine erste Diode D1 auf. Ein zweites Ende des ersten Kondensators C1 ist mit einer Anode der ersten Diode D1 verbunden. Eine Kathode der ersten Diode D1 ist mit der Masseleitung 25 verbunden. Die erste Diode D1 begrenzt oder verhindert einen elektrischen Strom, der von der Masseleitung 25 über die Verbindungsleitung 26 zu der Leistungszufuhrleitung 24 fließt. Mit anderen Worten, die erste Diode D1 begrenzt oder vermeidet eine Entladung von dem ersten Kondensator C1 zu der Leistungszufuhrleitung 24. Der Gleichrichter 27 kann eine Komponente oder eine Schaltung, die von der Diode D1 verschieden ist, aufweisen. Der Gleichrichter 27 kann eine beliebige Komponente oder Schaltung, die imstande ist, elektrischen Strom, der über die Verbindungsleitung 26 (oder über den Gleichrichter 27) von der Masseleitung 25 zu der Leistungszufuhrleitung 24 fließt, zu begrenzen oder zu verhindern, aufweisen.
Die Steuerung 20 weist eine erste Schaltung 28 auf. Die erste Schaltung 28 ist zwischen beiden Enden des Gleichrichters 27 verbunden. Die erste Schaltung 28 weist eine Impedanz, die anders als null ist, auf.
Bei der ersten Ausführungsform weist die erste Schaltung 28 einen Widerstand R1 auf. Ein erstes Ende des Widerstands R1 ist mit einer Anode der ersten Diode D1 verbunden. Ein zweites Ende des Widerstands R1 ist mit einer Kathode der ersten Diode D1 verbunden. Bei der ersten Ausführungsform ist der Widerstand R1 mit der ersten Diode D1 parallel verbunden.
Der erste Kondensator C1 absorbiert Energie der Batterieinduktanz Lb zum Unterdrücken einer Zunahme bei einer Stoßspannung.
Die Stoßspannung gibt eine Spannung an, die durch Änderungen bei elektrischem Strom, der durch eine Leitungsinduktanz fließt, erzeugt wird. Die Stoßspannung tritt beispielsweise zwischen dem ersten Masseanschluss 20b und dem ersten Leistungszufuhranschluss 20a auf. Die Leitungsinduktanz umfasst die Batterieinduktanz Lb. Die Leitungsinduktanz kann ferner eine erste parasitäre Induktanz und/oder eine zweite parasitäre Induktanz umfassen. Die erste parasitäre Induktanz entspricht einer parasitären Induktanz eines Pfads, der zwischen einer positiven Elektrode der Batterie 12 und dem zweiten Leistungszufuhranschluss 10a in dem Batteriepack 10 angeordnet ist. Die zweite parasitäre Induktanz entspricht zumindest einem Teil einer parasitären Induktanz in der Leistungszufuhrleitung 24.
Wenn „L“ ein Wert der Leitungsinduktanz ist und „I“ ein Wert von Strom ist, der durch die Leistungszufuhrleitung 24 fließt, kann dann ein Stoßspannungswert durch einen Ausdruck „-L × dI/dt“ erhalten werden.
Die Steuerung 20 weist einen Regler 23 auf. Die Steuerung 20 weist die zweite Diode D2 und einen Kondensator C2 auf. Eine Anode der zweiten Diode D2 ist mit der Leistungszufuhrleitung 24 verbunden. Ein zweites Ende der zweiten Diode D2 ist mit einem ersten Ende des Kondensators C2 und dem Regler 23 verbunden. Das zweite Ende des Kondensators C2 ist mit der Masseleitung 25 verbunden. Der Regler 23 nimmt die Zufuhr der elektrischen Leistung von der Batterie 12 über den ersten Leistungszufuhranschluss 20a und die zweite Diode D2 auf. Der Regler 23 erzeugt eine Spannung, beispielsweise 5 Volt (V), zum Betreiben der Steuerungsschaltung 22.
Als Nächstes beschreibt das Folgende die kleinste Kapazität des ersten Kondensators, die ein Wert zum Reduzieren einer Stoßspannung, so dass sie ein bestimmter Wert oder darunter ist, ist. Die kleinste Kapazität ist der minimale Wert einer Kapazität, die imstande ist, eine Spannung des ersten Kondensators C1 innerhalb einer Toleranz zu halten, wenn alle Energie, die in der Leitungsinduktanz gespeichert ist, an den ersten Kondensator C1 übertragen wird.
Die kleinste Kapazität kann aus der Energie, die in der Leitungsinduktanz gespeichert (oder angesammelt) ist, sowie dem maximalen Wert der Spannung, die in dem ersten Kondensator C1 zulässig ist, erhalten werden.
Beispielsweise wird angenommen, dass die Leitungsinduktanz ein Mikro-Henry (µH) ist, der elektrische Strom, der durch die Leitungsinduktanz fließt, 100 A ist, und der maximale Wert bei der oben beschriebenen Toleranz 20 V ist. In diesem Fall ist, wie in dem Ausdruck (1) gezeigt ist, die kleinste Kapazität des ersten Kondensators C1 25 Mikro-Farad (µF).
$\begin{array}{l} \frac{1}{2} \times L \times I^{2} \underline{\leq} \frac{1}{2} \times C \times V^{2} \\ C \underline{\geq} L \times {(\frac{I}{V})}^{2} \\ \underline{\geq} 1 [μ H] \times {(\frac{100 [A]}{20 [V]})}^{2} \\ \underline{\geq} 25 [μ F] \end{array}$
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Kapazität des ersten Kondensators C1 beispielsweise 100 µF. Die Kapazität des ersten Kondensators C1 entspricht einem Beispiel für die erste Kapazität gemäß der vorliegenden Offenbarung.
Ein Widerstandswert des Widerstands R1 kann derart festgelegt werden, dass eine Grenzfrequenz einer Schaltung (eines Stromkreises), die (der) sowohl den ersten Kondensator C1 als auch den Widerstand R1 aufweist, höher als die PWM-Frequenz ist. Mit anderen Worten, der Widerstandswert des Widerstands R 1 kann derart festgelegt werden, dass eine Zeitkonstante, die basierend auf dem ersten Kondensator C1 und dem Widerstand R1 bestimmt wird, kürzer als die PWM-Periode ist. Die Zeitkonstante entspricht einem Produkt der Kapazität in dem ersten Kondensator C1 und eines Widerstandswerts des Widerstands R1.
3 ist ein Schaubild, das ein Beispiel einer Zeitvariation in einem Motorstrom Im, einem elektrischen Ansteuerungsstrom Id, einem Batteriestrom Ib, einem Kondensatorstrom Icap, einer Leistungszufuhranschlussspannung Vb und einer Kondensatorspannung Vcap, während die PWM-Steuerung in der elektrisch betriebenen Arbeitsmaschine 1 in der ersten Ausführungsform durchgeführt wird, zeigt.
Der Motorstrom Im ist der elektrische Strom, der durch den Motor 11 fließt (insbesondere der elektrische Strom, der beispielsweise durch die Wicklung des Motors 11 fließt). Der elektrische Strom, der in dem Motor 11 in der PWM-Einschaltzeitperiode geflossen ist, fließt aufgrund einer Induktanz der Wicklung des Motors 11 selbst nach Übergang zu der PWM-Ausschaltzeitperiode in einem Rücklaufpfad (Freilaufpfad) zurück. Der Rücklaufpfad ist ein schleifenartiger Strompfad, der den Motor 11 und die Motoransteuerung 21 umfasst. Dies bewirkt, dass in dem Motor 11 kontinuierlich eine konstante Menge des elektrischen Stroms fließt.
Der elektrische Ansteuerungsstrom Id ist ein elektrischer Strom, der von der Leistungszufuhrleitung 24 zu der Motoransteuerung 21 fließt. Die PWM-Einschaltzeitperiode wird als eine Periode angesehen, wo der eingeschaltet festgestellte Schalter, der Motor 11 und der PWM-Schalter, während sie eingeschaltet sind, in Reihe zwischen der positiven Elektrode PE und der negativen Elektrode NE verbunden sind. Somit ist ein elektrischer Stromwert des elektrischen Ansteuerungsstroms Id in der PWM-Einschaltzeitperiode beispielsweise gleich einem elektrischen Stromwert des Motorstroms Im. In der PWM-Ausschaltzeitperiode sind alle hochseitigen Schalter oder alle niederseitigen Schalter innerhalb der Motoransteuerung 21 ausgestaltet. Dementsprechend ist der elektrische Stromwert des elektrischen Ansteuerungsstroms Id in der PWM-Ausschaltzeitperiode beispielsweise 0 A.
Der Batteriestrom Ib ist ein elektrischer Strom, der der Steuerung 20 von der Batterie 12 zugeführt wird. Der Kondensatorstrom Icap ist ein elektrischer Strom, der durch den ersten Kondensator C1 fließt. Die Leistungszufuhranschlussspannung Vb ist eine Spannung über dem ersten Leistungszufuhranschluss 20a und dem ersten Masseanschluss 20b. Die Kondensatorspannung Vcap ist eine Spannung über beiden Enden des ersten Kondensators C1 (d.h. eine Ladespannung).
Wie in 3 gezeigt ist, entsprechen Zeit t0 bis Zeit t1, Zeit t2 bis Zeit t3 und nach Zeit t4 (es wird angemerkt, dass es innerhalb eines Bereichs in 3 ist) den PWM-Ausschaltzeitperioden. Zeit t1 bis Zeit t2 und Zeit t3 bis Zeit t4 entsprechen den PWM-Einschaltzeitperioden.
Wenn die PWM-Ansteuerung zu Zeit t1 und Zeit t3 von dem PWM-Ausschaltbetrieb zu dem PWM-Einschaltbetrieb umgeschaltet wird, nimmt der Batteriestrom Ib von 0 A rapide zu. Eine derartige rapide Zunahme bei dem Batteriestrom Ib führt zu einem drastischen Abfall bei der Leistungszufuhranschlussspannung Vb. Dies bewirkt, dass eine instantane Unterbrechung der Batterie 12 auftritt. Die instantane Unterbrechung bedeutet, dass beispielsweise ein Spannungswert temporär oder instantan auf null oder nahe null abfällt. Die Entladung von dem ersten Kondensator C1 wird durch die erste Diode D1 unterdrückt oder vermieden.
Wenn die PWM-Ansteuerung zu Zeit t2 und Zeit t4 von dem PWM-Einschaltbetrieb zu dem PWM-Ausschaltbetrieb umgeschaltet wird, nimmt der Batteriestrom Ib auf 0 A ab. Es wird angemerkt, dass eine Abfallzeit des Batteriestroms Ib länger als eine Abfallzeit des elektrischen Ansteuerungsstroms Id ist. Die Tatsache, dass die Abfallzeit oder die Anstiegszeit lang (oder kurz) ist, bedeutet, dass eine Abfallgeschwindigkeit oder Anstiegsgeschwindigkeit respektive niedrig (oder hoch) ist.
In dem Moment, wenn die PWM-Ansteuerung zu Zeit t2 und Zeit t4 von dem PWM-Einschaltbetrieb zu dem PWM-Ausschaltbetrieb umgeschaltet wird, fließt derselbe (oder fast derselbe) Betrag des Kondensatorstroms Icap (hierin der Ladestrom) wie jener des Motorstroms Im durch den ersten Kondensator C1. Jedoch konvergiert dieser Ladestrom schnell zu 0 A.
Insbesondere fließt der Batteriestrom Ib, der, unmittelbar bevor der PWM-Einschaltbetrieb zu dem PWM-Ausschaltbetrieb umgeschaltet wird, geflossen ist (d.h. der Motorstrom Im), simultan mit dem Beginn des PWM-Ausschaltbetriebs durch den ersten Kondensator C1. Zu dieser Zeit ist ein Betrag des elektrischen Stroms, der durch den ersten Kondensator C1 fließt (d.h. Ladestrom), derselbe (oder fast derselbe) wie ein Betrag des Batteriestroms Ib, unmittelbar bevor der PWM-Ausschaltbetrieb begonnen wird. Mit anderen Worten, obwohl ein Pfad des Batteriestroms Ib in der Steuerung 20, bevor oder nachdem der PWM-Ausschaltbetrieb begonnen wird, variiert, variiert der Betrag des Batteriestroms Ib nicht (oder fast nicht). Dementsprechend tritt keine drastische Änderung in dem Batteriestrom Ib auf, und somit tritt eine übermäßige Stoßspannung nicht auf. Mit anderen Worten, die Stoßenergie wird in den ersten Kondensator C1 absorbiert (insbesondere geladen). Dies erhöht die Kondensatorspannung Vcap. Die Stoßenergie entspricht der Energie, die in der Leitungsinduktanz gespeichert ist.
Die elektrische Leistung (oder die elektrische Ladung), die in dem ersten Kondensator C1 geladen ist, wird über den Widerstand R1 entladen. Dies erhöht temporär die Kondensatorspannung Vcap zu einem Beginn des PWM-Ausschaltbetriebs; jedoch nimmt sie graduell ab. Es wird angemerkt, dass der erste Kondensator C1 die Stoßspannung absorbiert (insbesondere wird die Stoßenergie absorbiert), und somit die Kondensatorspannung Vcap höher als die Leistungszufuhranschlussspannung Vb ist. Dementsprechend wird zumindest in dem Beispiel, das in 3 gezeigt ist, der erste Kondensator C1 durch die Batterie 12 nicht geladen.
Ferner ist ein Zeitableitungswert des Batteriestroms Ib in einer Abnahmerichtung zu dem Beginn des PWM-Ausschaltbetriebs kleiner als jener des Batteriestroms Ib in einer Zunahmerichtung zu dem Beginn des PWM-Einschaltbetriebs. Somit bleibt, obwohl die Leistungszufuhranschlussspannung Vb zu einem Beginn des PWM-Einschaltbetriebs rapide abnimmt, eine Stoßspannung zu dem Beginn des PWM-Ausschaltbetriebs niedrig.
Falls eine instantane Unterbrechung in der Batterie 12, die simultan mit dem Beginn des PWM-Einschaltbetriebs auftritt, akzeptabel ist, kann der Ladestrom, der durch den ersten Kondensator C1 fließt, ungeachtet der Kapazität des ersten Kondensators C1 lediglich auf den Stoßstrom begrenzt werden. Es wird angemerkt, dass eine eingegebene elektrische Leistung des Reglers 23 durch die zweite Diode D2 und den Kondensator C2 sichergestellt wird. Somit weist die instantane Unterbrechung in der Batterie 12 praktisch keinen Einfluss auf einen Betrieb des Reglers 23 auf.
4 ist ein Schaubild, das eine elektrisch betriebene Arbeitsmaschine 101 in dem ersten Vergleichsbeispiel zeigt. Die elektrisch betriebene Arbeitsmaschine 101 ist von der elektrisch betriebenen Arbeitsmaschine 1 in der ersten Ausführungsform (2) dahingehend verschieden, dass eine Steuerung 102 der elektrisch betriebenen Arbeitsmaschine 101 den Gleichrichter 27 und die erste Schaltung 28 nicht aufweist.
Bei dem ersten Vergleichsbeispiel ist ein erstes Ende des ersten Kondensators C10 mit der Leistungszufuhrleitung 24 verbunden, ähnlich dem ersten Kondensator C1, der in 2 gezeigt ist. Andererseits ist das zweite Ende des ersten Kondensators C10 mit der Masseleitung 25 verbunden.
Die Kapazität des ersten Kondensators C10 weist genügend Kapazität zum Unterdrücken eines Auftretens der Stoßspannung auf. Die Kapazität des ersten Kondensators C10 ist beispielsweise mehrere 100 µF. Mit anderen Worten, die Kapazität des ersten Kondensators C10 in dem ersten Vergleichsbeispiel ist größer als die Kapazität (z.B. 100 µF) des ersten Kondensators C1, der in 2 gezeigt ist.
5 ist ein Schaubild, das ein Beispiel einer Zeitvariation in dem Motorstrom Im, dem elektrischen Ansteuerungsstrom Id, dem Batteriestrom Ib, dem Kondensatorstrom Icap, der Leistungszufuhranschlussspannung Vb und der Kondensatorspannung Vcap, während die PWM-Steuerung in der elektrisch betriebenen Arbeitsmaschine 101 in dem ersten Vergleichsbeispiel durchgeführt wird, zeigt.
Die PWM-Ansteuerung wird zu Zeit t1 und Zeit t3 von dem PWM-Ausschaltbetrieb zu dem PWM-Einschaltbetrieb umgeschaltet, der Batteriestrom Ib nimmt von 0 A zu. Jedoch ist die Anstiegszeit des Batteriestroms Ib der elektrisch betriebenen Arbeitsmaschine 101 länger als die Anstiegszeit des Batteriestroms Ib der elektrisch betriebenen Arbeitsmaschine 1 in der ersten Ausführungsform. Ferner fließt simultan mit dem Beginn des PWM-Einschaltbetriebs derselbe (oder fast derselbe) Betrag des Kondensatorstroms Icap (hierin ein Entladestrom) wie jener des Motorstroms Im durch den ersten Kondensator C10. Jedoch konvergiert dieser Entladestrom graduell zu 0 A. Ferner fallen die Leistungszufuhranschlussspannung Vb und die Kondensatorspannung Vcap zu dem Beginn des PWM-Einschaltbetriebs instantan ab.
Wenn die PWM-Ansteuerung zu Zeit t2 und Zeit t4 von dem PWM-Einschaltbetrieb zu dem PWM-Ausschaltbetrieb umgeschaltet wird, nimmt der Batteriestrom Ib auf 0 A ab. Jedoch ist die Abfallzeit des Batteriestroms Ib der elektrisch betriebenen Arbeitsmaschine 101 länger als die Abfallzeit des Batteriestroms Ib der elektrisch betriebenen Arbeitsmaschine 1 in der ersten Ausführungsform. Ferner fließt simultan mit dem Beginn des PWM-Ausschaltbetriebs derselbe (oder fast derselbe) Betrag des Kondensatorstroms Icap (hierin Ladestrom) wie jener des Motorstroms Im durch den ersten Kondensator C10. Jedoch konvergiert dieser Ladestrom graduell zu 0 A. Ferner nehmen die Leistungszufuhranschlussspannung Vb und die Kondensatorspannung Vcap zu der Beginnzeit des PWM-Ausschaltbetriebs instantan zu.
Ein Umschalten zwischen dem PWM-Einschaltbetrieb und dem PWM-Ausschaltbetrieb erzeugt alternierend einen pulsartigen elektrischen Ansteuerungsstrom Id. Der erste Kondensator C11 wird in Erwiderung auf eine Änderung in dem elektrischen Ansteuerungsstrom Id geladen oder entladen, so dass dadurch eine plötzliche Änderung in dem Batteriestrom Ib beseitigt wird. Dementsprechend tritt die Stoßspannung nicht auf (oder tritt größtenteils nicht auf).
Nicht nur der Stoßstrom, sondern auch ein Rippelstrom, der durch die PWM-Ansteuerung verursacht wird, fließt durch den ersten Kondensator C10. Folglich erzeugt der erste Kondensator C10 Wärme, die durch einen äquivalenten Reihenwiderstand (ESR) des ersten Kondensators C10 verursacht wird. Das erste Vergleichsbeispiel behandelt eine derartige Wärmeerzeugung durch Vergrößern des ersten Kondensators C10 hinsichtlich Größe. Dies erhöht die Kapazität des ersten Kondensators C10 mehr als nötig.
6 ist ein Schaubild, das eine elektrisch betriebene Arbeitsmaschine 111 eines zweiten Vergleichsbeispiels zeigt. Die elektrisch betriebene Arbeitsmaschine 111 ist von der elektrisch betriebenen Arbeitsmaschine 101 in dem ersten Vergleichsbeispiel (4) dahingehend verschieden, dass eine Steuerung 112 einen ersten Kondensator C11 anstelle des ersten Kondensators C10 in dem ersten Vergleichsbeispiel aufweist.
Ein erstes Ende des ersten Kondensators C11 ist mit der Leistungszufuhrleitung 24 verbunden. Ein zweites Ende des ersten Kondensators C11 ist mit der Masseleitung 25 verbunden. Eine Kapazität des ersten Kondensators C11 überschreitet 1000 µF. Insbesondere weist der erste Kondensator C11 einen Kondensator C11a und einen Kondensator C11b, die parallel verbunden sind, auf. Die Kondensatoren C11a und C11b sind jeweils hinsichtlich Größe groß.
7 ist ein Schaubild, das ein Beispiel für eine Zeitvariation in dem Motorstrom Im, dem elektrischen Ansteuerungsstrom Id, dem Batteriestrom Ib, dem Kondensatorstrom Icap, der Leistungszufuhranschlussspannung Vb und der Kondensatorspannung Vcap, während die PWM-Steuerung in der elektrisch betriebenen Arbeitsmaschine 111 in dem zweiten Vergleichsbeispiel durchgeführt wird, zeigt.
Ungeachtet des PWM-Ausschaltbetriebs oder des PWM-Einschaltbetriebs wird der Batteriestrom Ib bei einem konstanten elektrischen Stromwert, der kleiner als der Motorstrom Im ist, gehalten.
Der Kondensatorstrom Icap wird in der PWM-Ausschaltzeitperiode bei einem konstanten Ladestromwert gehalten und in der PWM-Einschaltzeitperiode bei einem konstanten Entladestromwert gehalten.
Ungeachtet des PWM-Ausschaltbetriebs oder des PWM-Einschaltbetriebs werden die Leistungszufuhranschlussspannung Vb und die Kondensatorspannung Vcap bei konstanten Spannungswerten gehalten.
Bei der elektrisch betriebenen Arbeitsmaschine 111 in dem zweiten Vergleichsbeispiel weist der erste Kondensator C11 die zwei großen Kondensatoren C11a und C11b, die parallel verbunden sind, auf. Diese Ausgestaltung verringert einen ESR des ersten Kondensators C11. Zusätzlich wird der Rippelstrom, der durch jeden der Kondensatoren C11a und C11b fließt, verringert. Ferner wird ein Volumen des ersten Kondensators C11 (insbesondere eine Wärmeabstrahlungs- oder -ableitungsfläche) vergrößert. Aus diesen Gründen kann eine niedrige Temperatur des ersten Kondensators C11 (insbesondere eine Abnahme bei der Wärmeerzeugung) erzielt werden. Jedoch ist der erste Kondensator C11 groß, und somit muss eine Unterbringungsweise zum Unterbringen des ersten Kondensators C11 verbessert werden.
Eine elektrisch betriebene Arbeitsmaschine in dem dritten Vergleichsbeispiel wird in Bezug 8 beschrieben. Die elektrisch betriebene Arbeitsmaschine in dem dritten Vergleichsbeispiel ist grundsätzlich ähnlich der elektrisch betriebenen Arbeitsmaschine 101 des ersten Vergleichsbeispiels, das in 4 gezeigt ist. Jedoch ist die Kapazität des ersten Kondensators C10 in dem dritten Vergleichsbeispiel kleiner als die Kapazität in dem ersten Vergleichsbeispiel (z.B. mehrere hundert µF). Die Kapazität des ersten Kondensators C10 in dem dritten Vergleichsbeispiel ist ferner kleiner als die Kapazität in der ersten Ausführungsform (z.B. 100 µF).
Die Kapazität des ersten Kondensators C10 in dem dritten Vergleichsbeispiel ist beispielsweise 10 µF oder weniger.
8 ist ein Schaubild, das ein Beispiel für eine Zeitvariation in dem Motorstrom Im, dem elektrischen Ansteuerungsstrom Id, dem Batteriestrom Ib, dem Kondensatorstrom Icap, der Leistungszufuhranschlussspannung Vb und der Kondensatorspannung Vcap, während die PWM-Steuerung in der elektrisch betriebenen Arbeitsmaschine in dem dritten Vergleichsbeispiel durchgeführt wird, zeigt.
Wenn die PWM-Ansteuerung zu Zeit t1 und Zeit t3 von dem PWM-Ausschaltbetrieb zu dem PWM-Einschaltbetrieb umgeschaltet wird, nimmt der Batteriestrom Ib von 0 A rapide zu, so dass er den Motorstrom Im überschreitet. Nachdem er rapide zunimmt, konvergiert der Batteriestrom Ib schnell zu demselben Wert wie jener des Motorstroms Im.
In dem Moment, wenn die PWM-Ansteuerung von dem PWM-Ausschaltbetrieb zu dem PWM-Einschaltbetrieb umgeschaltet wird, fließt derselbe (oder fast derselbe) Betrag des Kondensatorstroms Icap (hierin Entladestrom) wie jener des Motorstroms Im durch den ersten Kondensator C10. Jedoch konvergiert dieser Entladestrom zu 0 A. Der Grund einer derartigen rapiden Abnahme bei dem Entladestrom des ersten Kondensators C10 ist, dass eine Menge elektrischer Ladung, die in dem ersten Kondensator C10 gespeichert wird, klein ist. Ferner wird aufgrund der rapiden Abnahme der Kondensatorstrom Icap temporär zu Ladestrom umgeschaltet. Jedoch nimmt dieser Ladestrom rapide ab, nachdem er seinen Spitzenwert erreicht. Wie oben beschrieben wurde, konvergiert der Kondensatorstrom Icap zu 0 A. Der Grund einer derartigen Änderung bei dem Kondensatorstrom Icap ist, dass Stromresonanz zwischen der Batterieinduktanz Lb und dem ersten Kondensator C10 auftritt.
In dem Moment, wenn die PWM-Ansteuerung zu Zeit t1 und Zeit t3 von dem PWM-Ausschaltbetrieb zu dem PWM-Einschaltbetrieb umgeschaltet wird, nehmen die Leistungszufuhranschlussspannung Vb und die Kondensatorspannung Vcap rapide ab. Wenn eine Abnahme bei der Leistungszufuhranschlussspannung Vb und der Kondensatorspannung Vcap gestoppt wird, nehmen die Leistungszufuhranschlussspannung Vb und die Kondensatorspannung Vcap rapide zu, und überschreitet jede den konstanten Spannungswert, der ein Wert ist, unmittelbar bevor der PWM-Ausschaltbetrieb zu dem PWM-Einschaltbetrieb umgeschaltet wird. Nachdem die Leistungszufuhranschlussspannung Vb und die Kondensatorspannung Vcap jeweils den konstanten Spannungswert überschreiten, werden ihre Zunahmen gestoppt. Danach konvergieren die Leistungszufuhranschlussspannung Vb und die Kondensatorspannung Vcap zu dem konstanten Spannungswert.
In dem Moment, wenn die PWM-Ansteuerung von dem PWM-Ausschaltbetrieb zu dem PWM-Einschaltbetrieb umgeschaltet wird, wird der elektrische Strom von dem Batteriepack 10 aufgrund der Batterieinduktanz Lb nicht zugeführt. Andererseits führt, zum Vermeiden von Änderungen bei dem Motorstrom Im, der erste Kondensator C10 den elektrischen Strom zum Kompensieren eines Mangels des elektrischen Stroms (insbesondere des elektrischen Stroms, der von dem Batteriepack 10 nicht zugeführt wird) dem Motor 11 zu. Jedoch ist die Kapazität des ersten Kondensators C10 so klein, dass die Kondensatorspannung Vcap rapide abnimmt. Es wird angemerkt, dass der erste Kondensator C10 fortfährt, den elektrischen Strom zuzuführen, bis die Kondensatorspannung Vcap 0 V erreicht. In einem Fall, dass der elektrische Strom immer noch nicht von dem Batteriepack 10 zugeführt wird, nachdem die Kondensatorspannung Vcap 0 V erreicht, hat dann der Motorstrom Im in der Motoransteuerung 21 in einem Rücklaufmodus zu sein. Somit bleibt der Wert des Motorstroms Im unverändert. Wenn der elektrische Strom von dem Batteriepack 10 zugeführt wird, nachdem die Kondensatorspannung Vcap 0 V erreicht, wird der erste Kondensator C10 geladen, so dass er die Leistungszufuhranschlussspannung Vb erreicht.
Wenn die PWM-Ansteuerung zu Zeit t2 und Zeit t4 von dem PWM-Einschaltbetrieb zu dem PWM-Ausschaltbetrieb umgeschaltet wird, nimmt der Batteriestrom Ib rapide ab, so dass er unter 0 A fällt. Der Batteriestrom Ib, der unter 0 A gefallen ist, erreicht seinen Spitzenwert und konvergiert danach zu 0 A. Wie oben beschrieben wurde, fällt der Batteriestrom Ib unter 0 A, und dann kehrt sein Wert zu 0 A zurück. Der Grund einer derartigen Rückkehr ist, dass Stromresonanz zwischen der Batterieinduktanz Lb und dem ersten Kondensator C10 auftritt.
In dem Moment, wenn die PWM-Ansteuerung zu dem PWM-Ausschaltbetrieb umgeschaltet wird, fließt derselbe (oder fast derselbe) Betrag des Kondensatorstroms Icap (hierin Ladestrom) wie jener des Motorstroms Im durch den ersten Kondensator C10. Jedoch nimmt dieser Ladestrom rapide ab und wird zu Entladestrom geändert. Dieser Entladestrom erreicht seinen Spitzenwert, und nimmt dann rapide ab, wobei er danach zu 0 A konvergiert. Wie oben beschrieben wurde, überschreitet der Kondensatorstrom Icap 0 A, und dann kehrt er zu 0 A zurück. Der Grund einer derartigen Rückkehr ist, dass Stromresonanz zwischen der Batterieinduktanz Lb und dem ersten Kondensator C10 auftritt.
Wenn die PWM-Ansteuerung zu Zeit t2 und Zeit t4 von dem PWM-Einschaltbetrieb zu dem PWM-Ausschaltbetrieb umgeschaltet wird, nehmen die Leistungszufuhranschlussspannung Vb und die Kondensatorspannung Vcap rapide zu. Wenn eine Zunahme bei der Leistungszufuhranschlussspannung Vb und der Kondensatorspannung Vcap gestoppt wird, nehmen die Leistungszufuhranschlussspannung Vb und die Kondensatorspannung Vcap rapide ab, und fällt jede unter den konstanten Spannungswert, das heißt, bevor der PWM-Einschaltbetrieb zu dem PWM-Ausschaltbetrieb umgeschaltet wird. Die Leistungszufuhranschlussspannung Vb und die Kondensatorspannung Vcap werden darin gestoppt, abzunehmen, nachdem sie unter den konstanten Spannungswert fallen, wobei sie dann zu dem konstanten Spannungswert konvergieren. Eine Energieübertragungszeit (insbesondere eine Zeit, wenn der Batteriestrom Ib abnimmt), in der Energie von der Batterieinduktanz Lb an den ersten Kondensator C10 übertragen wird, wenn der PWM-Einschaltbetrieb zu dem PWM-Ausschaltbetrieb umgeschaltet wird, ist kurz. Dementsprechend verursacht die kurze Energieübertragungszeit eine hohe Stoßspannung.
Bei dem dritten Vergleichsbeispiel ist die Kapazität des ersten Kondensators C10 so klein, dass Rippelstrom verringert werden kann (mit anderen Worten, Wärmeerzeugung verringert werden kann). Jedoch fließt simultan mit dem PWM-Einschaltbetrieb der elektrische Ansteuerungsstrom Id (insbesondere Entladestrom) von dem ersten Kondensator C10 zu der Motoransteuerung 21. Dementsprechend nimmt eine Spannung des ersten Kondensators C10 rapide ab. Andererseits steigt, nachdem der PWM-Einschaltbetrieb beginnt, der Batteriestrom Ib nach einer konstanten Zeitverzögerung an. Der erste Kondensator C10 nimmt somit rapide ab und wird danach durch die Batterie 12 geladen.
Bei der elektrisch betriebenen Arbeitsmaschine 1 in der ersten Ausführungsform (siehe 1 bis 3) wird eine Entladung des ersten Kondensators C1 durch die erste Diode D1 reduziert. Es wird verhindert, dass Entladestrom durch den ersten Kondensator C1 fließt, und somit ist die Kondensatorspannung Vcap tendenziell nicht niedriger als die Leistungszufuhranschlussspannung Vb. Dies verhindert auch, dass der erste Kondensator C1 durch die Batterie 12 geladen wird. Folglich ist es, ohne die Kapazität des ersten Kondensators C1 zu erhöhen, möglich, eine Wärmeerzeugung in dem ersten Kondensator C1, die durch den Rippelstrom, der durch den ersten Kondensator C1 fließt, verursacht wird, zu reduzieren.
Die erste Schaltung 28 weist den Widerstand R1 auf. Dies sieht einen Abgabepfad vor, der in der elektrisch betriebenen Arbeitsmaschine 1 zum Entladen von Stoßenergie, die durch den ersten Kondensator C1 absorbiert wird, angeordnet ist. Ferner kann der Entladestrom von dem ersten Kondensator C1 gesteuert werden. D.h., der Widerstand R1 kann als ein Abgabepfad dienen. Außerdem wird die Entladung von dem ersten Kondensator C1 mit dem Widerstand R1 begrenzt, so dass dadurch ermöglicht wird, dass die Kondensatorspannung Vcap höher als eine Spannung der Batterie 12 ist. Dementsprechend kann der erste Kondensator C1 vermeiden, dass er durch etwas anderes als einen Stoß geladen wird.
Bei der elektrisch betriebenen Arbeitsmaschine 1 ist die Grenzfrequenz der Schaltung, die sowohl den ersten Kondensator C1 als auch den Widerstand R1 aufweist, höher als die PWM-Frequenz. Dies ermöglicht der elektrisch betriebenen Arbeitsmaschine 1, die Entladung des ersten Kondensators C1 innerhalb einer Periode einer PWM-Steuerung abzuschließen.
Die Leistungszufuhrleitung 24 entspricht einem Beispiel für eine erste Leitung gemäß der vorliegenden Offenbarung. Die Masseleitung 25 entspricht einem Beispiel für eine zweite Leitung gemäß der vorliegenden Offenbarung. Die Verbindungsleitung 26 entspricht einem Beispiel für eine dritte Leitung gemäß der vorliegenden Offenbarung.
[Zweite Ausführungsform]
Eine elektrisch betriebene Arbeitsmaschine 40 bei einer zweiten Ausführungsform wird in Bezug auf 9 und 10 beschrieben. Es wird angemerkt, dass Ausgestaltungen gemeinsam mit der ersten Ausführungsform in 9 und 10 identische Bezugszeichen zugeordnet sind. Bei der zweiten Ausführungsform werden lediglich Teile, die sich von jenen in der ersten Ausführungsform unterscheiden, erläutert.
Wie in 9 gezeigt ist, weist die elektrisch betriebene Arbeitsmaschine 40 in der zweiten Ausführungsform eine erste Schaltung (einen ersten Schaltkreis) 48, die (der) in einer Steuerung 41 angeordnet ist, auf. Die erste Schaltung 48 weist eine von jener der ersten Schaltung 28 in der ersten Ausführungsform verschiedene Ausgestaltung auf. Insbesondere weist die erste Schaltung 28 in der ersten Ausführungsform den Widerstand R1 auf, wohingegen die erste Schaltung 48 in der zweiten Ausführungsform einen zweiten Kondensator C3 aufweist.
Der zweite Kondensator C3 ist parallel relativ zu der ersten Diode D1 verbunden. Die Kapazität des zweiten Kondensators C3 ist kleiner als die Kapazität des ersten Kondensators C1. Die Kapazität des zweiten Kondensators C3 entspricht einem Beispiel für die zweite Kapazität gemäß der vorliegenden Offenbarung.
Bei einem Beispiel wird angenommen, dass, simultan mit dem Beginn des PWM-Einschaltbetriebs, der elektrische Strom, der von dem ersten Kondensator C1 zu der Motoransteuerung 21 fließt, 100 A ist, die Batterieinduktanz Lb 1 µH ist, der Widerstand Rb der Batterie 12 0,1 Ω ist, eine Zeit instantaner Unterbrechung der Batterie 12 1 µs ist, ein Spannungsabfall, der in einem kombinierten Kondensator aufgrund einer instantanen Unterbrechung der Batterie 12 erzeugt wird, 10 V ist. Der kombinierte Kondensator bezeichnet einen Kondensator äquivalent zu einem Kondensator, der den ersten Kondensator C1 und den zweiten Kondensator C3, die in Reihe verbunden sind, aufweist. In diesem Fall ist eine Kapazität des kombinierten Kondensators 10 µF, wie in Formel (2) gezeigt ist. Dementsprechend ist es, wenn eine Gesamtkapazität des ersten Kondensators C1 und des zweiten Kondensators C3 10 µF ist, möglich, einen Spannungsabfall des kombinierten Kondensators, der aufgrund von 1 µs der instantanen Unterbrechung erzeugt wird, so zu halten, dass er 10 V oder weniger ist.
$\begin{matrix} Q = C \times Δ V \\ 100 [A] \times 1 [μ s] = C [F] \times 10 [V] \\ C = 10 [μ F] \end{matrix}$
10 ist ein Schaubild, das ein Beispiel einer Zeitvariation in dem Motorstrom Im, dem elektrischen Ansteuerungsstrom Id, dem Batteriestrom Ib, dem Kondensatorstrom Icap, der Leistungszufuhranschlussspannung Vb und der Kondensatorspannung Vcap, während die PWM-Steuerung in der elektrisch betriebenen Arbeitsmaschine 40 in der zweiten Ausführungsform durchgeführt wird, zeigt.
Wie in 10 gezeigt ist, nimmt, wenn die PWM-Ansteuerung zu Zeit t1 und Zeit t3 von dem PWM-Ausschaltbetrieb zu dem PWM-Einschaltbetrieb umgeschaltet wird, der Batteriestrom Ib von 0 A zu. Es wird angemerkt, dass die Anstiegszeit des Batteriestroms Ib länger als jene des elektrischen Ansteuerungsstroms Id ist.
In dem Moment, wenn die PWM-Ansteuerung zu Zeit t1 und Zeit t3 von dem PWM-Ausschaltbetrieb zu dem PWM-Einschaltbetrieb umgeschaltet wird, fließt derselbe (oder fast derselbe) Betrag des Kondensatorstroms Icap (hierin Entladestrom) wie jener des Motorstroms Im durch den ersten Kondensator C1. Jedoch konvergiert dieser Entladestrom schnell zu 0 A.
Wenn die PWM-Ansteuerung zu Zeit t1 und Zeit t3 von dem PWM-Ausschaltbetrieb zu dem PWM-Einschaltbetrieb umgeschaltet wird, fallen die Leistungszufuhranschlussspannung Vb und die Kondensatorspannung Vcap instantan ab. Jedoch konvergieren, nach diesem Abfall, Werte der Leistungszufuhranschlussspannung Vb und der Kondensatorspannung Vcap zu dem konstanten Spannungswert (insbesondere einem Wert der Leistungszufuhranschlussspannung Vb, bevor die PWM-Ansteuerung zu dem PWM-Einschaltbetrieb umgeschaltet wird). Von daher entlädt der kombinierte Kondensator den elektrischen Strom simultan mit dem Beginn des PWM-Einschaltbetriebs, und dann nimmt die Kondensatorspannung Vcap ab. Es wird angemerkt, dass ein Einschaltstrom während des PWM-Einschaltbetriebs zu der Motoransteuerung 21 fließt. Der Einschaltstrom wird von dem kombinierten Kondensator zugeführt. Somit fällt die Kondensatorspannung Vcap nicht in hohem Maß ab, was nicht zu einer instantanen Unterbrechung führt.
Wenn die PWM-Ansteuerung zu Zeit t2 und Zeit t4 von dem PWM-Einschaltbetrieb zu dem PWM-Ausschaltbetrieb umgeschaltet wird, nimmt der Batteriestrom Ib auf 0 A ab. Jedoch ist die Abfallzeit des Batteriestroms Ib länger als die Abfallzeit des elektrischen Ansteuerungsstroms Id.
In dem Moment, wenn die PWM-Ansteuerung zu Zeit t2 und Zeit t4 von dem PWM-Einschaltbetrieb zu dem PWM-Ausschaltbetrieb umgeschaltet wird, fließt derselbe (oder fast derselbe) Betrag des Kondensatorstroms Icap (hierin Entladestrom) wie jener des Motorstroms Im durch den ersten Kondensator C1. Jedoch konvergiert dieser Entladestrom zu 0 A.
Wenn die PWM-Ansteuerung zu Zeit t2 und Zeit t4 von dem PWM-Einschaltbetrieb zu dem PWM-Ausschaltbetrieb umgeschaltet wird, nehmen die Leistungszufuhranschlussspannung Vb und die Kondensatorspannung Vcap instantan zu. Nachdem die Leistungszufuhranschlussspannung Vb instantan zunimmt, konvergiert die Leistungszufuhranschlussspannung Vb rapide und kehrt zu dem konstanten Spannungswert, d.h., vor ihrer Zunahme, zurück.
Nachdem die Kondensatorspannung Vcap instantan zunimmt, wird der erhöhte Spannungswert aufrechterhalten, während der PWM-Ausschaltbetrieb durchgeführt wird.
Eine Stoßspannung, die simultan mit dem PWM-Ausschaltbetrieb auftritt, wird durch den ersten Kondensator C1 absorbiert. Eine Absorption der Stoßspannung durch den ersten Kondensator C1 bewirkt, dass die Kondensatorspannung Vcap höher als die Leistungszufuhranschlussspannung Vb ist. Somit wird der erste Kondensator C1 zumindest in einem Beispiel, das in 10 gezeigt ist, nicht durch die Batterie 12 geladen.
Die elektrisch betriebene Arbeitsmaschine 40 in der zweiten Ausführungsform erzielt dieselben Wirkungen aus der ersten Diode D1 wie jene der ersten Ausführungsform.
Bei der zweiten Ausführungsform weist die erste Schaltung 48 den zweiten Kondensator C3 auf. Die elektrisch betriebene Arbeitsmaschine 40 kann somit die Zeit der instantanen Unterbrechung der Batterie 12 bei dem Umschalten der PWM-Ansteuerung von dem PWM-Ausschaltbetrieb zu dem PWM-Einschaltbetrieb reduzieren.
[Dritte Ausführungsform]
Eine elektrisch betriebene Arbeitsmaschine 50 bei einer dritten Ausführungsform wird in Bezug auf 11 bis 16 beschrieben. Es wird angemerkt, dass Ausgestaltungen gemeinsam mit der ersten Ausführungsform in 11 und 16 identische Bezugszeichen zugeordnet sind. Bei der dritten Ausführungsform werden lediglich Teile, die sich von jenen in der ersten Ausführungsform unterscheiden, erläutert.
Wie in 11 gezeigt ist, weist die elektrisch betriebene Arbeitsmaschine 50 in der dritten Ausführungsform eine Steuerung 51, die eine von jener der Steuerung 20 in der ersten Ausführungsform verschiedene Ausgestaltung aufweist, auf. Insbesondere ist anstelle der ersten Diode D1 und des Widerstands R1 ein Feldeffekttransistor (der nachfolgend einfach als „FET“ bezeichnet wird) 58 auf der Verbindungsleitung 26 angeordnet. Die Steuerung 51 weist eine Umschaltschaltung 57 auf. Die Umschaltschaltung 57 schaltet den FET 58 ein und aus. Ferner weist die Steuerung 51 einen Batteriespannungssensor 53, einen Stoßspannungssensor 54 und eine Steuerungsschaltung 52 auf. Die Steuerungsschaltung 52 weist grundsätzlich dieselbe Funktion wie jene der Steuerungsschaltung 22 in der ersten Ausführungsform auf. Die Steuerungsschaltung 52 weist einen ersten Eingangsanschluss (oder einen Batteriespannungsleseanschluss) P1, einen zweiten Eingangsanschluss (oder einen Stoßspannungsleseanschluss) P2 und einen Ausgangsanschluss P0 auf. Die Steuerungsschaltung 52 führt einen PWM-Zeitgeberunterbrechungsprozess, einen ersten Zeitgeberunterbrechungsprozess, einen ersten Prüfprozess und einen zweiten Prüfprozess, die unten beschrieben werden, aus.
Die Umschaltschaltung 57 weist einen ersten Transistor T1, einen Widerstand R2, einen Widerstand R3 und eine Zenerdiode ZD1 auf. Der FET 58 ist beispielsweise in der Ausgestaltung eines N-Kanal-FET. Der FET 58 weist eine parasitäre Diode PD1 auf. Der erste Transistor T1 ist beispielsweise in der Ausgestaltung eines PNP-Transistors.
Eine Basis des ersten Transistors T1 ist mit dem Ausgangsanschluss P0 der Steuerungsschaltung 52 verbunden. Eine Spannung (z.B. 5 V), die beispielsweise an dem Regler 23 (in 11 nicht gezeigt) erzeugt wird, wird an einen Emitter des ersten Transistors T1 angelegt. Ein Kollektor des ersten Transistors T1 ist mit einem ersten Ende des Widerstands R2 verbunden.
Ein zweites Ende des Widerstands R2 ist mit einem ersten Ende des Widerstands R3, einer Kathode der Zenerdiode ZD1 und einem Gatter (Gate) des FET 58 verbunden.
Ein zweites Ende des Widerstands R3 ist mit einem zweiten Ende eines ersten Kondensators C1 verbunden. Ein Zufluss (Source) des FET 58 ist mit dem zweiten Ende des ersten Kondensators C1, dem zweiten Ende des Widerstands R3 und einer Anode der Zenerdiode ZD1 verbunden. Ein Abfluss (Drain) des FET 58 ist mit der Masseleitung 25 verbunden.
Wenn eine Spannung des Ausgangsanschlusses P0 auf einen niedrigen Pegel gesetzt wird, wird der erste Transistor T1 eingeschaltet. Ein hoher Pegel von Spannung wird somit an das Gatter des FET 58 angelegt, und der FET 58 wird eingeschaltet. An dem Zufluss des FET 58 kann eine negative Spannung auftreten. Somit ist der Ausgangsanschluss P0 der Steuerungsschaltung 52 nicht direkt mit dem Gatter des FET 58 verbunden, sondern ist mit dem Gatter des FET 58 über den ersten Transistor T1 verbunden.
Der Batteriespannungssensor 53 erfasst eine Spannung der Batterie 12 (d.h. eine Batteriespannung). Der Batteriespannungssensor 53 gibt erstes Erfassungssignal an den ersten Eingangsanschluss P1 aus. Das erste Erfassungssignal weist einen Spannungswert entsprechend einem Betrag der Batteriespannung auf.
Der Stoßspannungssensor 54 erfasst eine Stoßspannung, die zwischen dem ersten Leistungszufuhranschluss 20a und dem ersten Masseanschluss 20b auftritt. Der Stoßspannungssensor 54 weist beispielsweise eine Spitzenwerthalteschaltung (oder einen Spitzenwerterfasser) (nicht gezeigt) auf. Die Spitzenwerthalteschaltung hält beispielsweise einen Spitzenwert einer Spannung über dem ersten Leistungszufuhranschluss 20a und dem ersten Masseanschluss 20b. Die Spitzenwerthalteschaltung weist beispielsweise eine Diode auf. Der maximale Wert eines Spannungsabfalls, der durch diese Diode verursacht wird, ist beispielsweise 1 V. Der Stoßspannungssensor 54 gibt ein zweites Erfassungssignal an den zweiten Eingangsanschluss P2 aus. Das zweite Erfassungssignal weist einen Spannungswert entsprechend einem Betrag der erfassten Stoßspannung auf.
Eine CPU 22a der Steuerungsschaltung 52 führt den PWM-Zeitgeberunterbrechungsprozess, der in 12 gezeigt ist, aus. Der PWM-Zeitgeberunterbrechungsprozess wird nach einem Ablauf der Zeit (insbesondere einer Ausschaltbetriebszeit oder einer Einschaltbetriebszeit), die in einem PWM-Zeitgeber, der unten beschrieben wird, gesetzt ist, ausgeführt.
Die CPU 22a beginnt den PWM-Zeitgeberunterbrechungsprozess zum Einschalten des FET 58 in S10. In S20 setzt die CPU 22a eine erste Einschaltzeit in einem ersten Zeitgeber. Der erste Zeitgeber produziert eine erste Zeitgeberunterbrechung. Die erste Einschaltzeit kann im Voraus gesetzt werden. Die erste Einschaltzeit wird in dem ersten Zeitgeber in S20 festgelegt, und, nachdem die erste Einschaltzeit verstreicht, tritt die erste Zeitgeberunterbrechung auf. Ein Auftreten der ersten Zeitgeberunterbrechung bewirkt, dass der erste Zeitgeberunterbrechungsprozess, der in 13 gezeigt ist, der unten beschrieben wird, ausgeführt wird.
In S30 bestimmt die CPU 22a, ob ein erster Einschaltmerker, der in dem RAM 22c vorgesehen ist, gesetzt ist. Der Begriff „Setze Merker“ ist dazu gedacht, zu bedeuten, dass beispielsweise ein Wert des Merkers auf 1 gesetzt wird. Der Begriff „Lösche Merker“ ist dazu gedacht, zu bedeuten, dass beispielsweise ein Wert des Merkers auf 0 gesetzt wird.
Falls der erste Einschaltmerker in S30 gesetzt ist, schreitet der vorliegende Prozess dann zu S40 voran. In S40 liest die CPU 22a aus dem RAM 22c einen Tastgrad zu der gegenwärtigen Zeit in der PWM-Steuerung. In S50 berechnet die CPU 22a die Ausschaltbetriebszeit basierend auf dem Tastgrad, der gelesen wird. Ferner setzt die CPU 22a die berechnete Ausschaltbetriebszeit in dem PWM-Zeitgeber. Die Ausschaltbetriebszeit wird in dem PWM-Zeitgeber in S50 gesetzt, und, nachdem die Ausschaltbetriebszeit abläuft, tritt die PWM-Zeitgeberunterbrechung erneut auf.
In S60 löscht die CPU 22a den ersten Einschaltmerker. In S70 bestätigt die CPU 22a einen Ansteuerungsschalter, der in der Motoransteuerung 21 von dem PWM-Einschaltbetrieb zu dem PWM-Ausschaltbetrieb umgeschaltet werden muss (der nachfolgend als ein „Ausschaltzielschalter“ bezeichnet wird).
In S80 schaltet die CPU 22a den Ausschaltzielschalter aus und beendet den PWM-Zeitgeberunterbrechungsprozess.
Falls der erste Einschaltmerker in S30 gelöscht ist, schreitet der vorliegende Prozess dann zu S90 voran. In S90 liest die CPU 22a aus dem RAM 22c einen Tastgrad zu der gegenwärtigen Zeit in der PWM-Steuerung. In S100 berechnet die CPU 22a die Einschaltbetriebszeit basierend auf dem Tastgrad, der gelesen wird. Ferner setzt die CPU 22a die berechnete Einschaltbetriebszeit in dem PWM-Zeitgeber. Die Einschaltbetriebszeit wird in dem PWM-Zeitgeber in S100 gesetzt, und, nachdem die Einschaltbetriebszeit abläuft, tritt die PWM-Zeitgeberunterbrechung erneut auf.
Die CPU 22a setzt in S110 den ersten Einschaltmerker. In S120 bestätigt die CPU 22a einen Ansteuerungsschalter, der in der Motoransteuerung 21 von dem PWM-Ausschaltbetrieb zu dem PWM-Einschaltbetrieb umgeschaltet werden muss (der nachfolgend als ein „Einschaltzielschalter“ bezeichnet wird).
In S130 schaltet die CPU 22a den Einschaltzielschalter ein und beendet den PWM-Zeitgeberunterbrechungsprozess.
Als Nächstes führt die CPU 22a den ersten Zeitgeberunterbrechungsprozess, der in 13 gezeigt ist, aus. Wie oben beschrieben wurde, wird der erste Zeitgeberunterbrechungsprozess ausgeführt, wenn die erste Zeitgeberunterbrechung auftritt.
Wenn sie den ersten Zeitgeberunterbrechungsprozess beginnt, schaltet die CPU 22a den FET 58 in S210 aus. Nach Ausführen des Prozesses in S210 beendet die CPU 22a den ersten Zeitgeberunterbrechungsprozess.
Die CPU 22a führt den ersten Prüfprozess, der in 14 gezeigt ist, aus. Der erste Prüfprozess umfasst ein Prüfen der Batteriespannung. Der erste Prüfprozess wird wiederholt ausgeführt, während die Ansteuerung des Motors 11 gestoppt ist.
Die CPU 22a beginnt den ersten Prüfprozess und liest in S310 das erste Erfassungssignal, das in dem ersten Eingangsanschluss P1 eingegeben wird. In S320 liest die CPU 22a das zweite Erfassungssignal, das in dem zweiten Eingangsanschluss P2 eingegeben wird.
In S330 berechnet die CPU 22a einen Wert der Stoßspannung (der nachfolgend als ein „Stoßspannungswert“ bezeichnet wird) basierend auf einer Spannung des zweiten Erfassungssignals, das in S320 gelesen wird. In S330 speichert die CPU 22a den berechneten Stoßspannungswert in dem RAM 22c.
In S340 berechnet die CPU 22a einen Wert der Batteriespannung (der nachfolgend als ein „Batteriespannungswert“ bezeichnet wird) basierend auf der Spannung des ersten Erfassungssignals, das in S310 gelesen wird. Die CPU 22a bestimmt dann, ob dieser berechnete Batteriespannungswert oder der Stoßspannungswert, der in S330 berechnet wird, ein erster Schwellenwert Vth1 oder weniger ist. Mit anderen Worten, die CPU 22a führt in S340 eine Masseschlussprüfung durch. Der erste Schwellenwert Vth1 ist beispielsweise ein Spannungswert, den die Batterie 12 normalerweise nicht aufweisen kann. Der erste Schwellenwert Vth1 kann beispielsweise 0,5 V sein.
Falls der Batteriespannungswert oder der Stoßspannungswert in S340 der erste Schwellenwert Vth1 oder weniger ist, schreitet der vorliegende Prozess dann zu S410 voran. Andererseits schreitet, falls der Batteriespannungswert und der Stoßspannungswert den ersten Schwellenwert Vth1 überschreiten, der vorliegende Prozess zu S350 voran. In S350 bestimmt die CPU 22a, ob der Batteriespannungswert oder der Stoßspannungswert der zweite Schwellenwert Vth2 oder größer ist. Mit anderen Worten, die CPU 22a führt in S350 eine Leistungszufuhrstörungsprüfung aus. Der zweite Schwellenwert Vth2 ist beispielsweise ein Spannungswert, den die Batterie 12 normalerweise nicht aufweisen kann. Der zweite Schwellenwert Vth2 kann beispielsweise 4,5 V sein.
Falls der Batteriespannungswert oder der Stoßspannungswert in S350 der zweite Schwellenwert Vth2 oder größer ist, schreitet der vorliegende Prozess dann zu S410 voran. Andererseits schreitet, falls der Batteriespannungswert und der Stoßspannungswert kleiner als der zweite Schwellenwert Vth2 sind, der vorliegende Prozess dann zu S360 voran. In S360 bestimmt die CPU 22a, ob eine Differenz zwischen dem Batteriespannungswert und dem Stoßspannungswert (die nachfolgend als eine „Spannungsdifferenz“ bezeichnet wird) ein dritter Schwellenwert Vth3 oder weniger ist. Der dritte Schwellenwert Vth3 kann beispielsweise 1 V sein.
Falls die Spannungsdifferenz in S360 den dritten Schwellenwert Vth3 überschreitet, schreitet der vorliegende Prozess zu S410 voran. Andererseits schreitet, falls die Spannungsdifferenz der dritte Schwellenwert Vth3 oder weniger ist, der vorliegende Prozess zu S370 voran. In S370 schaltet die CPU 22a den ersten Eingangsanschluss P1 zu einer Ausgangseinstellung um. Den ersten Eingangsanschluss P1 auf die Ausgangseinstellung zu setzen, umfasst ein Setzen einer Spannung des ersten Eingangsanschlusses P1 auf einen hohen Pegel (z.B. 5 V).
In S380 liest die CPU 22a ein zweites Erfassungssignal, das in dem zweiten Eingangsanschluss P2 eingegeben wird. In S390 berechnet die CPU 22a einen Stoßspannungswert basierend auf der Spannung des zweiten Erfassungssignals, das in S380 gelesen wird. Die CPU 22a bestimmt dann, ob der berechnete Stoßspannungswert mit dem Stoßspannungswert, der in S330 gespeichert wird, identisch ist. D.h., die CPU 22a prüft in S390 einen Kurzschluss zwischen dem ersten Eingangsanschluss P1 und dem zweiten Eingangsanschluss P2.
Falls in S390 bestimmt wird, dass der berechnete Stoßspannungswert identisch ist, schreitet der vorliegende Prozess zu S400 voran. In S400 schaltet die CPU 22a den ersten Eingangsanschluss P1 zu der Eingangseinstellung (oder einer AD-Eingangseinstellung) um. Nach dem Prozess in S400 beendet die CPU 22a den ersten Prüfprozess. Falls in S390 nicht bestimmt wird, dass der berechnete Stoßspannungswert identisch ist, schreitet der vorliegende Prozess zu S410 voran.
In S410 setzt die CPU 22a einen Batteriespannungsfehlermerker, der in dem RAM 22c vorgesehen ist. Mit anderen Worten, die CPU 22a bestimmt, dass eine Störung in der elektrisch betriebenen Arbeitsmaschine 50 auftritt. Nach dem Prozess in S410 beendet die CPU 22a den ersten Prüfprozess.
Die CPU 22a der Steuerungsschaltung 52 führt einen zweiten Prüfprozess, der in 15 gezeigt ist, aus. Der erste Prüfprozess umfasst ein Prüfen der Batteriespannung. Der zweite Prüfprozess wird wiederholt ausgeführt, während der Motor 11 angetrieben wird.
Die CPU 22a beginnt den zweiten Prüfprozess und liest in S510 das erste Erfassungssignal, das von dem Batteriespannungssensor 53 ausgegeben wird. In S520 liest die CPU 22a das zweite Erfassungssignal, das von dem Stoßspannungssensor 54 ausgegeben wird.
In S530 berechnet die CPU 22a einen Batteriespannungswert basierend auf der Spannung des ersten Erfassungssignals, das in S510 gelesen wird. Ferner berechnet die CPU 22a einen Stoßspannungswert basierend auf der Spannung des zweiten Erfassungssignals, das in S520 gelesen wird. Die CPU 22a bestimmt dann, ob eine Lücke (insbesondere die Spannungsdifferenz) zwischen dem berechneten Batteriespannungswert und dem Stoßspannungswert innerhalb einer Toleranz ist. Die Spannungsdifferenz, die dort bestimmt wird, entspricht einer Stoßspannung, die durch den ersten Kondensator C1 nicht absorbiert werden konnte. Die Toleranz kann im Voraus festgelegt werden. Die Toleranz entspricht einem Beispiel für den ersten Bereich gemäß der vorliegenden Offenbarung.
Falls die Spannungsdifferenz in S530 innerhalb der Toleranz ist, beendet die CPU 22a dann den zweiten Prüfprozess. Andererseits schreitet, falls die Spannungsdifferenz außerhalb der Toleranz ist, der vorliegende Prozess dann zu S540 voran. In S540 setzt die CPU 22a einen Batteriespannungsfehlermerker. Mit anderen Worten, die CPU 22a bestimmt, dass eine Störung in der elektrisch betriebenen Arbeitsmaschine 50 auftritt. Nach dem Prozess in S540 beendet die CPU 22a den zweiten Prüfprozess.
16 ist ein Schaubild, das ein Beispiel einer Zeitvariation in dem Motorstrom Im, dem elektrischen Ansteuerungsstrom Id, dem Batteriestrom Ib, dem Kondensatorstrom Icap, der Leistungszufuhranschlussspannung Vb und der Kondensatorspannung Vcap, während die PWM-Steuerung in der elektrisch betriebenen Arbeitsmaschine 50 in der dritten Ausführungsform durchgeführt wird, zeigt.
Wie in 16 gezeigt ist, wird der FET 58 zu einem ersten Zeitpunkt T1 eingeschaltet. Der erste Zeitpunkt T1 ist ein Zeitpunkt um eine Zeitperiode früher als ein Zeitpunkt (z.B. Zeit t2 oder Zeit t4), wenn die PWM-Ansteuerung zu dem PWM-Ausschaltbetrieb umgeschaltet wird. Der erste Zeitpunkt T1 kann ein Zeitpunkt um eine zweite Zeitperiode später als der Zeitpunkt, wenn die PWM-Ansteuerung zu dem PWM-Ausschaltbetrieb umgeschaltet wird, sein. Der FET 58, der zu dem ersten Zeitpunkt T1 eingeschaltet wird, wird zu dem zweiten Zeitpunkt T2 ausgeschaltet, nachdem die PWM-Ansteuerung zu dem PWM-Ausschaltbetrieb umgeschaltet wird. Der zweite Zeitpunkt T2 ist ein Zeitpunkt um eine dritte Zeitperiode früher als eine Beginnzeit, wenn ein anderer PWM-Einschaltbetrieb beginnt.
Ferner wird der FET 58 zu einem dritten Zeitpunkt T3 eingeschaltet. Der dritte Zeitpunkt T3 ist um eine vierte Zeitperiode früher als ein Zeitpunkt (z.B. Zeit t1 oder Zeit t3), wenn die PWM-Ansteuerung zu dem PWM-Einschaltbetrieb umgeschaltet wird.
Wie in 16 gezeigt ist, nimmt, wenn die PWM-Ansteuerung zu Zeit t1 und Zeit t3 von dem PWM-Ausschaltbetrieb zu dem PWM-Einschaltbetrieb umgeschaltet wird, der Batteriestrom Ib von 0 A zu. Jedoch ist die Anstiegszeit des Batteriestroms Ib länger als die Anstiegszeit des elektrischen Ansteuerungsstroms Id.
In dem Moment, wenn die PWM-Ansteuerung zu Zeit t1 und Zeit t3 zu dem PWM-Einschaltbetrieb umgeschaltet wird, fließt derselbe (oder fast derselbe) Betrag des Kondensatorstroms Icap (hierin Entladestrom) wie jener des Motorstroms Im durch den ersten Kondensator C1. Jedoch konvergiert dieser Entladestrom rapide zu 0 A. Es wird angemerkt, dass der FET 58 zu dem dritten Zeitpunkt T3 eingeschaltet wird, d.h., bevor der PWM-Ausschaltbetrieb zu dem PWM-Einschaltbetrieb umgeschaltet wird. Dies erlaubt dem ersten Kondensator C1 den elektrischen Strom zu entladen, und somit tritt die instantane Unterbrechung des Batteriepacks 10 nicht auf. Der FET 58, der zu dem dritten Zeitpunkt T3 eingeschaltet wird, wird zu einem ausgeschalteten Zustand umgeschaltet, nachdem die PWM-Ansteuerung zu dem PWM-Einschaltbetrieb umgeschaltet wird. Nachdem der FET 58 zu dem ausgeschalteten Zustand umgeschaltet wird, kann der erste Kondensator C1 den elektrischen Strom nicht entladen.
Wenn die PWM-Ansteuerung zu Zeit t1 und Zeit t3 von dem PWM-Ausschaltbetrieb zu dem PWM-Einschaltbetrieb umgeschaltet wird, fallen die Leistungszufuhranschlussspannung Vb und die Kondensatorspannung Vcap instantan ab.
Wenn die PWM-Ansteuerung zu Zeit t2 und Zeit t4 von dem PWM-Einschaltbetrieb zu dem PWM-Ausschaltbetrieb umgeschaltet wird, nimmt der Batteriestrom Ib auf 0 A ab. Jedoch ist die Abfallzeit des Batteriestroms Ib länger als die Abfallzeit des elektrischen Ansteuerungsstroms Id.
In dem Moment, wenn die PWM-Ansteuerung zu Zeit t2 und Zeit t4 zu dem PWM-Ausschaltbetrieb umgeschaltet wird, fließt derselbe (oder fast derselbe) Betrag des Kondensatorstroms Icap (hierin Ladestrom) wie jener des Motorstroms Im durch den ersten Kondensator C1. Jedoch konvergiert dieser Ladestrom rapide zu 0 A.
Wenn die PWM-Ansteuerung zu Zeit t2 und Zeit t4 von dem PWM-Einschaltbetrieb zu dem PWM-Ausschaltbetrieb umgeschaltet wird, nimmt die Leistungszufuhranschlussspannung Vb instantan zu. Zu dieser Zeit ist der FET 58 eingeschaltet. Dementsprechend fließt eine Stoßspannung, die simultan mit dem PWM-Ausschaltbetrieb aufzutreten hat, nicht in die parasitäre Diode PD1 in dem FET 58. Dies vermeidet einen Verlust, der durch die parasitäre Diode verursacht wird.
Eine Stoßerzeugungszeit ist 1 µs oder weniger, was eine sehr kurze Zeit ist. Somit kann der FET 58 nicht unmittelbar, nachdem der erste Kondensator C1 Stoßenergie absorbiert, ausgeschaltet werden. Folglich bleibt der FET 58 eingeschaltet. Die Stoßenergie, die durch den ersten Kondensator C1 absorbiert wird, wird zu der Batterie 12 regeneriert. Der FET 58 wird ausgeschaltet, nachdem der Stoß auftritt, und danach kann der erste Kondensator C1 den elektrischen Strom nicht entladen, solange der FET 58 ausgeschaltet ist.
Bei der dritten Ausführungsform arbeitet die parasitäre Diode PD1, die in dem FET 58 angeordnet ist, als ein Gleichrichter. D.h., die parasitäre Diode PD1 führt eine Funktion äquivalent zu jener beispielsweise der ersten Diode D1 in der ersten Ausführungsform durch. Der FET 58, der eingeschaltet ist, arbeitet als eine erste Schaltung. D.h., der FET 58, der eingeschaltet ist, führt eine Funktion äquivalent zu jener beispielsweise des Widerstands R1 in der ersten Ausführungsform durch.
Bei der elektrisch betriebenen Arbeitsmaschine 50 wird eine Entladung des ersten Kondensators C1 mit der parasitären Diode PD1 verhindert. Mit anderen Worten, es wird verhindert, dass der Entladestrom in den ersten Kondensator C1 fließt. Folglich ist es, ohne die Kapazität des ersten Kondensators C1 zu erhöhen, möglich, eine Wärmeerzeugung in dem ersten Kondensator C1, die durch den Rippelstrom, der durch den ersten Kondensator C1 fließt, verursacht wird, zu reduzieren.
Die Steuerungsschaltung 52 führt eine Umschaltsteuerung durch. Die Umschaltsteuerung umfasst ein Umschalten des FET 58 von eingeschaltet zu ausgeschaltet. Die Steuerungsschaltung 52 schaltet den FET 58 zu dem dritten Zeitpunkt T3 ein, bevor der PWM-Einschaltbetrieb beginnt. Nachdem der FET 58 zu dem dritten Zeitpunkt T3 eingeschaltet wird, schaltet die Steuerungsschaltung 52 den FET 58 aus. Daher kann bei der elektrisch betriebenen Arbeitsmaschine 50 ein Einschaltstrom, der während des PWM-Einschaltbetriebs in Richtung des Motors 11 durch die Leistungszufuhrleitung 24 fließt, von dem ersten Kondensator C1 zugeführt werden.
Die Steuerungsschaltung 52 misst eine Batteriespannung und eine Stoßspannung, während die Ansteuerung des Motors 11 gestoppt ist. Falls die Stoßspannung oder die Batteriespannung nicht kleiner als der zweite Schwellenwert Vth2 oder nicht größer als der erste Schwellenwert Vth1 ist, bestimmt die Steuerungsschaltung 52 dann, dass eine Störung in der elektrisch betriebenen Arbeitsmaschine 50 auftritt. D.h., die elektrisch betriebene Arbeitsmaschine 50 ermöglicht eine Erfassung einer Störung in dem Batteriespannungssensor 53 und dem Stoßspannungssensor 54 basierend auf der Stoßspannung und der Batteriespannung.
Die Steuerungsschaltung 52 misst die Batteriespannung und die Stoßspannung, während der Motor 11 angetrieben wird. Falls die Spannungsdifferenz außerhalb der Toleranz ist, bestimmt die Steuerungsschaltung 52, dass eine Störung in der elektrisch betriebenen Arbeitsmaschine 50 auftritt. D.h., basierend auf der Stoßspannung und der Batteriespannung ermöglicht die elektrisch betriebene Arbeitsmaschine 50 eine Erfassung einer Störung in dem Batteriespannungssensor 53 und dem Stoßspannungssensor 54 oder einer Störung des ersten Kondensators C1.
Die Steuerungsschaltung 52 setzt den ersten Eingangsanschluss P1 auf einen hohen Pegel. Falls ein Spannungspegel des ersten Eingangsanschlusses P1 auf den hohen Pegel gesetzt wird und dadurch eine Spannung des zweiten Eingangsanschlusses P2 geändert wird, bestimmt die Steuerungsschaltung 52 dann, dass eine Störung in der elektrisch betriebenen Arbeitsmaschine 50 auftritt. D.h., basierend auf der Stoßspannung und der Batteriespannung ermöglicht die elektrisch betriebene Arbeitsmaschine 50 eine Erfassung einer Kurzschlussstörung in jeder der Leitungen, wo die Stoßspannung und die Batteriespannung gemessen werden.
Bei der dritten Ausführungsform entspricht die Steuerungsschaltung 52 einem Beispiel für die zweite Steuerungsschaltung gemäß der vorliegenden Offenbarung.
S310 und S320 entsprechen einem Beispiel für eine erste Messvorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung. S340 und S350 entsprechen einem Beispiel für eine erste Prozessierung gemäß der vorliegenden Offenbarung, die durch einen ersten Prozessor ausgeführt wird.
S510 und S520 entsprechen einem Beispiel für eine zweite Messvorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung. S530 entspricht einem Beispiel für eine zweite Prozessierung gemäß der vorliegenden Offenbarung, die durch einen zweiten Prozessor ausgeführt wird.
S370 entspricht einem Beispiel für einen Pegelsteller gemäß der vorliegenden Offenbarung. S390 entspricht einem Beispiel für eine dritte Prozessierung gemäß der vorliegenden Offenbarung, die durch einen dritten Prozessor ausgeführt wird. Der erste Eingangsanschluss P1 entspricht einem Beispiel für einen Zielanschluss gemäß der vorliegenden Offenbarung, und der zweite Eingangsanschluss P2 entspricht einem Beispiel für einen Nichtzielanschluss gemäß der vorliegenden Offenbarung.
Während die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung bisher beschrieben worden sind, ist die vorliegende Offenbarung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt und kann in verschiedentlich abgewandelten Ausgestaltungen ausgeführt werden.
Beispielsweise wird bei der dritten Ausführungsform der FET 58 zu dem dritten Zeitpunkt T3 eingeschaltet, bevor der PWM-Einschaltbetrieb beginnt. Jedoch kann der dritte Zeitpunkt T3 ein Zeitpunkt sein, bevor der PWM-Einschaltbetrieb beginnt. Mit anderen Worten, der FET 58 kann simultan mit dem Beginn des PWM-Einschaltbetriebs eingeschaltet werden.
Ferner wird bei der dritten Ausführungsform der FET 58 zu dem ersten Zeitpunkt T1 eingeschaltet, bevor der PWM-Ausschaltbetrieb beginnt, und dann wird der FET 58 zu dem zweiten Zeitpunkt T2, nachdem der PWM-Ausschaltbetrieb beginnt, ausgeschaltet. Jedoch kann der erste Zeitpunkt T1, unmittelbar bevor oder nachdem der PWM-Ausschaltbetrieb beginnt, sein. Mit anderen Worten, der FET 58 kann eingeschaltet werden, unmittelbar bevor der PWM-Ausschaltbetrieb beginnt oder unmittelbar nachdem der PWM-Ausschaltbetrieb beginnt. Der FET 58 kann eingeschaltet werden, bevor ein anderer PWM-Einschaltbetrieb beginnt. In diesem Fall erlaubt die elektrisch betriebene Arbeitsmaschine 50 der parasitären Diode PD1 kurzgeschlossen zu werden, während ein Stoß auftritt. Dies ermöglicht eine Reduzierung bei einer Wärmeerzeugung in der parasitären Diode PD1, die durch einen Stoßstrom verursacht wird.
Bei der ersten Ausführungsform, die in 2 gezeigt ist, und der zweiten Ausführungsform, die in 9 gezeigt ist, kann der Gleichrichter 27 zwischen dem ersten Kondensator C1 und der Leistungszufuhrleitung 24 angeordnet sein. Jede von 17 und 18 stellt ein Beispiel für eine elektrisch betriebene Arbeitsmaschine 60, 70 dar, bei dem die Gleichrichter 27, 47 zwischen dem ersten Kondensator C1 und der Leistungszufuhrleitung 24 angeordnet sind. Bei einer Steuerung 61 der elektrisch betriebenen Arbeitsmaschine 60 und einer Steuerung 71 der elektrisch betriebenen Arbeitsmaschine 70 sind die Gleichrichter 27, 47 in Reihe mit dem ersten Kondensator C1 zwischen der Leistungszufuhrleitung 24 und dem ersten Kondensator C1 verbunden.
In jeder von 17 und 18 ist eine Kathode der ersten Diode D1 mit dem ersten Kondensator C1 verbunden.
Bei der dritten Ausführungsform wird, falls der Spannungspegel des ersten Eingangsanschlusses P1 auf einen hohen Pegel gesetzt wird und dadurch die Spannung des zweiten Eingangsanschlusses P2 geändert wird, dann bestimmt, dass eine Störung in der elektrisch betriebenen Arbeitsmaschine 50 auftritt. Anstelle dessen oder zusätzlich dazu kann, falls der Spannungspegel des ersten Eingangsanschlusses P1 auf einen niedrigen Pegel gesetzt wird und dadurch die Spannung des zweiten Eingangsanschlusses P2 geändert wird, dann bestimmt werden, dass eine Störung in der elektrisch betriebenen Arbeitsmaschine 50 auftritt.
Die Technik der vorliegenden Offenbarung kann auf verschiedene elektrische Einsatzortgeräte, die bei Einsatzorten, wie beispielsweise Heimwerken, Produktion/Herstellung, Gartenarbeiten, Bau usw., verwendet werden, angewendet werden. Insbesondere kann die vorliegende Offenbarung beispielsweise auf elektrische Kraftwerkzeuge für Mauerarbeit, Metallbearbeitung oder Holzbearbeitung, Arbeitsmaschinen für Gartenarbeiten, elektrische Geräte zum Vorbereiten der Umgebungen von Einsatzorten angewendet werden. Genauer gesagt kann die Technik der vorliegenden Offenbarung auf verschiedene elektrische Arbeitsmaschinen, wie beispielsweise einen elektrischen Hammer, einen elektrischen Bohrhammer, einen elektrischen Schlagbohrer, einen elektrischen Bohrer, einen elektrischen Schrauber, einen elektrischen Schraubenschlüssel, eine elektrische Schleifmaschine, eine elektrische Kreissäge, eine elektrische Säbelsäge, eine elektrische Stichsäge, eine elektrische Schneidvorrichtung, eine elektrische Kettensäge, einen elektrischen Hobel, ein elektrisches Rammgerät (einschließlich einer Nietvorrichtung), einen elektrischen Heckentrimmer/-schneider, ein elektrisches Mähgerät, einen elektrischen Rasenscherer/-schneider, einen elektrischen Grasschneider, eine elektrische Reinigungsvorrichtung, ein elektrisches Gebläse, eine elektrische Sprühvorrichtung, eine elektrische Verteilungsvorrichtung, einen elektrischen Staubsauger, einen elektrischen Entstauber angewendet werden.
Eine Mehrzahl von Funktionen, die bei den oben beschriebenen Ausführungsformen durch ein einzelnes Element durchgeführt werden, können durch eine Mehrzahl von Elementen erzielt werden, oder eine Funktion, die durch ein einzelnes Element durchgeführt wird, kann durch eine Mehrzahl von Elementen erzielt werden. Auch kann eine Mehrzahl von Funktionen, die durch eine Mehrzahl von Elementen durchgeführt wird, durch ein einzelnes Element erzielt werden, oder eine Funktion, die durch eine Mehrzahl von Elementen durchgeführt wird, kann durch ein einzelnes Element erzielt werden. Ferner kann ein Teil einer Ausgestaltung bei den oben beschriebenen Ausführungsformen weggelassen werden. Außerdem kann zumindest ein Teil einer Ausgestaltung bei den oben beschriebenen Ausführungsformen zu einer anderen Ausgestaltung bei den oben beschriebenen Ausführungsformen hinzugefügt werden oder diese ersetzen.
Außerdem kann die vorliegende Offenbarung, zusätzlich zu den oben beschriebenen elektrisch betriebenen Arbeitsmaschinen 1, 40, 50, 60, 70, durch verschiedene Weisen einschließlich eines Programms für einen Computer, so dass er als die Steuerungen 20, 41, 51, 61, 71 funktioniert, eines nichtflüchtigen Aufzeichnungs-/Speichermediums, wie beispielsweise einem Halbleiterspeicher, der dieses Programm darin aufgezeichnet aufweist, oder eines Verfahrens zum Steuern einer elektrisch betriebenen Arbeitsmaschine, erzielt 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.

Claims

Elektrisch betriebene Arbeitsmaschine (1; 40; 50; 60; 70), mit: einem Motor (11), der dazu ausgebildet ist, mit einer elektrischen Leistung, die von einer Batterie (12), die eine positive Elektrode (PE) und eine negative Elektrode (NE) aufweist, zugeführt wird, angetrieben zu werden; einer ersten Leitung (24), die die positive Elektrode mit dem Motor verbindet; einer zweiten Leitung (25), die die negative Elektrode mit dem Motor verbindet; einer dritten Leitung (26), die die erste Leitung mit der zweiten Leitung verbindet; einem ersten Kondensator (C1), der auf der dritten Leitung angeordnet ist, einem Gleichrichter (27; PD1), der auf der dritten Leitung angeordnet ist und dazu ausgebildet ist, einen elektrischen Strom, der von der zweiten Leitung durch die dritte Leitung zu der ersten Leitung fließt, zu begrenzen oder zu verhindern; und einer ersten Schaltung (28; 48; 58), die zum Umgehen des Gleichrichters mit der dritten Leitung verbunden ist und die eine Impedanz, die anders als 0 ist, aufweist.
Elektrisch betriebene Arbeitsmaschine nach Anspruch 1, bei der die erste Schaltung einen Widerstand (R1) aufweist.
Elektrisch betriebene Arbeitsmaschine nach Anspruch 1 oder 2, bei der die erste Schaltung einen zweiten Kondensator C3 aufweist.
Elektrisch betriebene Arbeitsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, ferner mit einem Feldeffekttransistor (58), der den Gleichrichter (PD1) und die erste Schaltung (58) aufweist.
Elektrisch betriebene Arbeitsmaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 4, ferner mit einer Steuerungsschaltung (22), die dazu ausgebildet ist, eine Zufuhr der elektrischen Leistung von der Batterie zu dem Motor basierend auf einem Pulsweitenmodulationssignal, das eine erste Frequenz aufweist, zu steuern, bei der eine Schaltung, die eine Grenzfrequenz höher als die erste Frequenz aufweist, den ersten Kondensator und den Widerstand aufweist.
Elektrisch betriebene Arbeitsmaschine nach einem der Ansprüche 3 bis 5, bei der der erste Kondensator eine erste Kapazität aufweist, bei der der zweite Kondensator eine zweite Kapazität aufweist, und bei der die zweite Kapazität kleiner als die erste Kapazität ist.
Elektrisch betriebene Arbeitsmaschine nach einem der Ansprüche 4 bis 6, ferner mit: einer ersten Steuerungsschaltung (52), die dazu ausgebildet ist, eine Zufuhr der elektrischen Leistung von der Batterie zu dem Motor basierend auf einem Pulsweitenmodulationssignal, das einen Tastgrad aufweist, zu steuern, und die dazu ausgebildet ist, durchzuführen: einen Leistungszufuhreinschaltbetrieb, der ein Zuführen der elektrischen Leistung von der Batterie zu dem Motor entsprechend dem Tastgrad umfasst, und einen Leistungszufuhrausschaltbetrieb, der ein Unterbrechen der Zufuhr der elektrischen Leistung von der Batterie zu dem Motor entsprechend dem Tastgrad umfasst; und einer zweiten Steuerungsschaltung (52), die dazu ausgebildet ist, den Feldeffekttransistor alternierend ein- und auszuschalten, und die dazu ausgebildet ist, (i) den Feldeffekttransistor zu einem ersten Zeitpunkt einzuschalten, (ii) den Feldeffekttransistor in einem Einschaltzustand, der zu dem ersten Zeitpunkt eingeschaltet wird, zu einem zweiten Zeitpunkt auszuschalten, bei denen der erste Zeitpunkt einem Zeitpunkt um eine erste Zeitperiode früher als ein Beginn des Leistungszufuhrausschaltbetriebs oder um eine zweite Zeitperiode später als der Beginn des Leistungszufuhrausschaltbetriebs entspricht, und der zweite Zeitpunkt einem Zeitpunkt um eine dritte Zeitperiode früher als ein erster Beginn des Leistungszufuhreinschaltbetriebs nach dem ersten Zeitpunkt entspricht.
Elektrisch betriebene Arbeitsmaschine nach Anspruch 7, bei der der erste Zeitpunkt einem Zeitpunkt, unmittelbar bevor der Leistungszufuhrausschaltbetrieb beginnt oder unmittelbar nachdem der Leistungszufuhrausschaltbetrieb beginnt, entspricht.
Elektrisch betriebene Arbeitsmaschine nach einem der Ansprüche 4 bis 8, ferner mit: einer ersten Steuerungsschaltung (52), die dazu ausgebildet ist, eine Zufuhr der elektrischen Leistung von der Batterie zu dem Motor basierend auf einem Pulsweitenmodulationssignal, das einen Tastgrad aufweist, zu steuern, und dazu ausgebildet ist, einen Leistungszufuhreinschaltbetrieb, der ein Zuführen der elektrischen Leistung von der Batterie zu dem Motor entsprechend dem Tastgrad umfasst, durchzuführen; und einer zweiten Steuerungsschaltung (52), die dazu ausgebildet ist, den Feldeffekttransistor alternierend ein- und auszuschalten, die dazu ausgebildet ist, den Feldeffekttransistor zu einem dritten Zeitpunkt, der einem Zeitpunkt um eine vierte Zeitperiode früher als ein Beginn des Leistungszufuhreinschaltbetriebs oder einem Zeitpunkt zu dem Beginn des Leistungszufuhreinschaltbetriebs entspricht, einzuschalten, und die dazu ausgebildet ist, den Feldeffekttransistor in einem Einschaltzustand, der zu dem dritten Zeitpunkt eingeschaltet wird, auszuschalten.
Elektrisch betriebene Arbeitsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei der der Gleichrichter zwischen dem ersten Kondensator und der zweiten Leitung angeordnet ist.
Elektrisch betriebene Arbeitsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei der der Gleichrichter zwischen der ersten Leitung und dem ersten Kondensator angeordnet ist.
Elektrisch betriebene Arbeitsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 11, ferner mit: einer ersten Messvorrichtung (53, 54), die dazu ausgebildet ist, eine Stoßspannung, die zwischen der ersten Leitung und der zweiten Leitung auftritt, und eine Batteriespannung, die einer Spannung der Batterie entspricht, zu messen, während ein Antrieb des Motors gestoppt ist; und einem ersten Prozessor (52), der dazu ausgebildet ist, eine erste Prozessierung in Erwiderung darauf, dass die Stoßspannung oder die Batteriespannung nicht größer als ein erster Schwellenwert oder nicht kleiner als ein zweiter Schwellenwert ist, bei denen der erste Schwellenwert kleiner als der zweite Schwellenwert ist, auszuführen, bei denen die Stoßspannung oder die Batteriespannung durch die erste Messvorrichtung gemessen wird.
Elektrisch betriebene Arbeitsmaschine nach Anspruch 12, bei der die erste Prozessierung ein Bestimmen, dass eine Störung in der elektrisch betriebenen Arbeitsmaschine auftritt, umfasst.
Elektrisch betriebene Arbeitsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 13, ferner mit: einer zweiten Messvorrichtung (53, 54), die dazu ausgebildet ist, eine Stoßspannung, die zwischen der ersten Leitung der zweiten Leitung auftritt, und eine Batteriespannung, die einer Spannung der Batterie entspricht, zu messen, während der Motor angetrieben wird; und einem zweiten Prozessor (52), der dazu ausgebildet ist, eine zweite Prozessierung in Erwiderung darauf, dass eine Differenz zwischen der Stoßspannung und der Batteriespannung außerhalb eines ersten Bereichs ist, auszuführen, bei denen die Stoßspannung und die Batteriespannung durch die zweite Messvorrichtung gemessen werden.
Elektrisch betriebene Arbeitsmaschine nach Anspruch 14, bei der die zweite Prozessierung ein Bestimmen, dass eine Störung in der elektrisch betriebenen Arbeitsmaschine auftritt, umfasst.
Elektrisch betriebene Arbeitsmaschine nach einem der Ansprüche 1-15, ferner mit: einer Steuerungsschaltung mit: einem ersten Anschluss (P1), der dazu ausgebildet ist, ein erstes Signal entsprechend einem Betrag einer Batteriespannung, die einer Spannung der Batterie entspricht, zu empfangen, und einem zweiten Anschluss (P2), der dazu ausgebildet ist, ein zweites Signal entsprechend einem Betrag einer Stoßspannung, die zwischen der ersten Leitung und der zweiten Leitung auftritt, zu empfangen, einem Pegelsteller (52), der dazu ausgebildet ist, einen Spannungspegel eines Zielanschlusses, der dem ersten Anschluss oder dem zweiten Anschluss entspricht, auf einen hohen Pegel oder einen niedrigen Pegel zu setzen, und einem dritten Prozessor (52), der dazu ausgebildet ist, eine dritte Prozessierung in Erwiderung auf eine Änderung bei einer Spannung eines Nichtzielanschlusses auszuführen, wobei die Änderung aus einem Setzen des Spannungspegels des Zielanschlusses auf den hohen Pegel oder den niedrigen Pegel durch den Pegelsteller resultiert, wobei der Nichtzielanschluss der erste Anschluss oder der zweite Anschluss ist, der von dem Zielanschluss verschieden ist.
Elektrisch betriebene Arbeitsmaschine nach Anspruch 16, bei der die dritte Prozessierung ein Bestimmen, dass eine Störung in der elektrisch betriebenen Arbeitsmaschine auftritt, umfasst.
Verfahren zum Unterdrücken einer Stoßspannung in einer elektrisch betriebenen Arbeitsmaschine (1; 40; 50; 60; 70), mit: Anordnen eines ersten Kondensators (C1) in einer elektrisch betriebenen Arbeitsmaschine, die einen Motor (11), eine erste Leitung (24), eine zweite Leitung (25) und eine dritte Leitung (26) aufweist, bei denen die erste Leitung eine positive Elektrode einer Batterie (12) mit dem Motor verbindet, die zweite Leitung eine negative Elektrode der Batterie mit dem Motor verbindet, die dritte Leitung die erste Leitung mit der zweiten Leitung verbindet, der Kondensator auf der dritten Leitung angeordnet ist; Anordnen eines Gleichrichters (27; PD1), der dazu ausgebildet ist, einen elektrischen Strom, der von der zweiten Leitung durch die dritte Leitung zu der ersten Leitung fließt, zu begrenzen oder zu verhindern, auf der dritten Leitung; und Verbinden einer ersten Schaltung (28; 48; 58), die eine Impedanz, die anders als 0 ist, aufweist, mit der dritten Leitung zum Umgehen des Gleichrichters.