DE112013004220B4

DE112013004220B4 - Elektrowerkzeug mit Steuereinheit

Info

Publication number: DE112013004220B4
Application number: DE112013004220.7T
Authority: DE
Inventors: Yuki Horie; Kazuhiko Funabashi; Nobuhiro Takano
Original assignee: Koki Holdings Co Ltd
Current assignee: Koki Holdings Co Ltd
Priority date: 2012-08-30
Filing date: 2013-08-29
Publication date: 2022-05-05
Anticipated expiration: 2033-08-30
Also published as: JP2014046388A; CN104487206A; JP5962983B2; US20150171654A1; US10320214B2; WO2014034129A2; DE112013004220T5; WO2014034129A3

Abstract

Elektrowerkzeug, Folgendes umfassend:einen Akku mit Plus- und Minusanschlüssen, über welche sich eine Batteriespannung entwickelt;eine Antriebseinheit, mit der der Akku verbunden ist;eine Erfassungseinheit, die dazu ausgelegt ist, einen Stromwert und eine Batteriespannung zu erfassen, die sich über den Akku entwickelt; undeine Steuereinheit, die dazu ausgelegt ist, ein Chopper-Steuerungssignal mit einem Tastverhältnis auszugeben, wobei das Tastverhältnis in Abstimmung mit der Batteriespannung variierbar ist, die von der Erfassungseinheit erfasst wird,wobei eine Spannung, die von dem Akku an die Antriebseinheit angelegt wird, gemäß dem von der Steuereinheit veränderten Tastverhältnis verändert wird,wobei die Steuereinheit dazu ausgelegt ist, derart zu arbeiten, dass, wenn die Erfassungseinheit eine erste Batteriespannung erfasst und ein Strom, der in der Antriebseinheit fließt, ansteigt, das Tastverhältnis des Chopper-Steuerungssignals zu einem Zeitpunkt verringert wird, wenn der Strom, der in der Antriebseinheit fließt, einen ersten Stromwert erreicht hat, wohingegen, wenn die Erfassungseinheit eine zweite Batteriespannung erfasst, die höher als die erste Batteriespannung ist, und ein Strom, der in der Antriebseinheit fließt, ansteigt, das Tastverhältnis des Chopper-Steuerungssignals zu einem Zeitpunkt verringert wird, wenn der Strom, der in der Antriebseinheit fließt, einen zweiten Stromwert erreicht hat, der niedriger ist als der erste Stromwert.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Elektrowerkzeug, das durch Sekundärbatterien, also einen Akku mit Energie versorgt wird.
Stand der Technik
Batteriesätze, die Akkus aufnehmen, werden für gewöhnlich dazu verwendet, schnurlose Elektrowerkzeuge mit Energie zu versorgen (siehe z.B. Japanische Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2011-136405). Ein Elektrowerkzeug umfasst einen Motor, der eine für die Anwendung des Elektrowerkzeugs geeignete Leistung erzeugt, und eine beispielsweise aus einem Feldeffekttransistor (FET) aufgebaute Steuerschaltung, die den elektrischen Strom steuert, der dem Motor zugeführt wird. Herkömmlicherweise wurden Elektrowerkzeuge mit einem spezialisierten Batteriesatz versehen, der eine für die Leistung des Motors und den FET geeignete Spannung und Kapazität hat. Im Ergebnis bestehen mehrere Arten von Batteriesätzen für mehrere Arten von Elektrowerkzeugen.
Anführungsliste
Patentliteratur

JP 2012 - 35 349 A
DE 10 2005 020 377 A1
US 2009 / 0 108 806 A1

Offenbarung der Erfindung
Lösung für das Problem
Wie vorstehend beschrieben, waren Batteriesätze für herkömmliche Elektrowerkzeuge vielmehr spezialisiert und keine Universalbatteriesätze, und können somit für andere Elektrowerkzeuge als die Art, für die sie gemacht wurden, nicht verwendet werden.
Beispielsweise kann ein Batteriesatz mit einem Ausgang von 18 V nicht in einem Elektrowerkzeug verwendet werden, das für einen 14,4 V-Batteriesatz konzipiert ist. Entsprechend muss ein Hersteller, der mehrere Arten von Elektrowerkzeugen produziert, individuelle Batteriesätze vorhalten und bereitstellen, die jeweils mit den einzelnen Elektrowerkzeugen kompatibel sind. Gleichzeitig muss der Verbraucher jedes Elektrowerkzeug mit dem zur Verwendung mit diesem Elektrowerkzeug konzipierten Batteriesatz lagern und den Überblick darüber behalten.
Folglich ist eine Nutzung spezialisierter Batteriesätze für jedes Elektrowerkzeug ein Faktor, der niedrige Kosten verhindert, weil der Hersteller die Kosten des Batteriesatzes für jedes neu erworbene Elektrowerkzeug festlegen muss. Eine Lagerung und Verwaltung jedes Batteriesatzes mit seinem jeweiligen Elektrowerkzeug kann für den Verbraucher auch verwirrend und unpraktisch sein.
Da darüber hinaus ein spezialisierter Batteriesatz, der für ein bestehendes Elektrowerkzeug konzipiert ist, nicht mit einem neu erworbenen Elektrowerkzeug verwendet werden kann, ist die Verwendung spezialisierter Batteriesätze eindeutig unpraktisch und unökonomisch und erfüllt die zeitgemäßen Anforderungen nicht. Aus einer Verbraucherperspektive wäre es wünschenswert, über einen einzigen Batteriesatz zu verfügen, der universell mit verschiedenen Arten von Elektrowerkzeugen verwendet werden kann.
Angesichts des Vorstehenden besteht ein Ziel der vorliegenden Erfindung darin, ein Elektrowerkzeug bereitzustellen, das es ermöglicht, verschiedene Arten von Batteriesätzen universell zu verwenden. Um das vorstehende Ziel und andere Ziele zu erreichen, stellt die vorliegende Erfindung ein Elektrowerkzeug bereit, das umfasst: einen Akku mit Plus- und Minusanschlüssen, über welche sich eine Batteriespannung entwickelt; eine Antriebseinheit, die an den Akku angeschlossen ist; eine Erfassungseinheit, die dazu ausgelegt ist, einen Stromwert und eine Batteriespannung zu erfassen, die sich über den Akku entwickelt; und eine Steuereinheit (einen Steuer-FET zum Beispiel), die (der) dazu ausgelegt ist, ein Chopper-Steuerungssignal mit einem Tastverhältnis auszugeben, wobei das Tastverhältnis in Abstimmung mit der Batteriespannung variierbar ist, die von der Erfassungseinheit erfasst wird, wobei eine Spannung, die von dem Akku an die Antriebseinheit angelegt wird, gemäß dem von der Steuereinheit veränderten Tastverhältnis verändert wird. Die Steuereinheit ist dazu ausgelegt, derart zu arbeiten, dass, wenn die Erfassungseinheit eine erste Batteriespannung erfasst und ein Strom, der in der Antriebseinheit fließt, ansteigt, das Tastverhältnis des Chopper-Steuerungssignals zu einem Zeitpunkt verringert wird, wenn der Strom, der in der Antriebseinheit fließt,
einen ersten Stromwert erreicht hat, wohingegen, wenn die Erfassungseinheit eine zweite Batteriespannung erfasst, die höher als die erste Batteriespannung ist, und ein Strom, der in der Antriebseinheit fließt, ansteigt, das Tastverhältnis des Chopper-Steuerungssignals zu einem Zeitpunkt verringert wird, wenn der Strom, der in der Antriebseinheit fließt, einen zweiten Stromwert erreicht hat, der niedriger ist als der erste Stromwert.
Mit dieser Auslegung wird der effektive Strom, der in Einklang mit der Batteriespannung der Batterie steht, an die Antriebseinheit oder den Steuer-FET so angelegt, dass er in den zulässigen Verlustleistungswert der Antriebseinheit oder des Steuer-FET fällt. Demzufolge ist das Elektrowerkzeug in der Lage, eine hohe Leistungsabgabe innerhalb der zulässigen Fähigkeit für das Elektrowerkzeug zu liefern und einen größeren Arbeitswirkungsgrad zu begünstigen, wenn ein Batteriesatz mit einer höheren Batteriespannung als diejenigen eines speziell für das Elektrowerkzeug konzipierten Batteriesatzes verwendet wird.
Vorzugsweise führt die Steuereinheit eine erste Steuerung und eine zweite Steuerung durch, wobei die erste Steuerung die Batteriespannung kontinuierlich an die Antriebseinheit anlegt, und die zweite Steuerung die Batteriespannung umwandelt, wobei die umgewandelte Batteriespannung eine effektive Spannung hat, die sich von der Batteriespannung unterscheidet, wobei mindestens eine umgewandelte Batteriespannung an die Antriebseinheit angelegt wird.
Mit dieser Auslegung führt die Steuerung mehrere Steuerungen, indem mehrere Leistungen mit verschiedenen effektiven Spannungen an den Motor angelegt werden, einschließlich einer Steuerung durch, die die Batteriespannung und den Strom des Akkus direkt an den Motor anlegt. Deshalb ist es möglich, eine optimale Steuerung durchzuführen, die sich für die Antriebssituation der Antriebseinheit eignet.
Vorzugsweise unterscheidet sich die Batteriespannung von einer Nennspannung der Antriebseinheit. Demzufolge ist der einen für das Elektrowerkzeug verfügbaren Akku aufnehmende Batteriesatz nicht auf einen für das Elektrowerkzeug speziell konzipierten Batteriesatz beschränkt. Verschiedene Arten von Batteriesätzen mit unterschiedlichen Batteriespannungen und Kapazitäten können für das Elektrowerkzeug verwendet werden.
Vorzugsweise umfasst das antreibende Werkzeug darüber hinaus eine Stromunterbrechungseinheit, die dazu ausgelegt ist, Strom, der zur Antriebseinheit fließt, im Ansprechen auf ein Warnsignal zu unterbrechen, das warnt, dass der Akku dabei ist, in einen von der Norm abweichenden Zustand zu geraten. Das Warnsignal warnt davor, dass der Akku dabei ist, in einen Überentladungszustand, einen Überstromzustand, in dem ein Überstrom ausgehend vom Akku fließt, und/oder einen Hochtemperaturzustand zu geraten, in dem eine Temperatur des Akkus eine vorgeschriebene Temperatur übersteigt.
Vorzugsweise ist die Steuereinheit darüber hinaus dazu ausgelegt, einen Strom aus dem Akku schrittweise in verschiedene Werte je nach der Batteriespannung abzuändern, indem ein Rechteckwellensignal mit einer vorbestimmten Frequenz als ein Chopper-Steuerungssignal ausgegeben und ein Tastverhältnis des Chopper-Steuerungssignals variiert wird. Die Steuereinheit ist darüber hinaus dazu ausgelegt, den Strom aus dem Akku zu verändern, indem die Stromunterbrechungseinheit im Ansprechen auf das Chopper-Steuerungssignal ein- und ausgeschaltet wird. Weil die Stromunterbrechungseinheit auch für die Chopper-Steuerung verwendet wird, ist es möglich, die Zunahme der Anzahl der im Elektrowerkzeug enthaltenen Bauteile, selbst wenn die Chopper-Steuerungsfunktion dem Elektrowerkzeug hinzugefügt ist, zu unterdrücken.
Konkret kann jede hinlänglich bekannte Batterie in den Akku aufgenommen werden, und der entwickelte Akku lässt sich auch in der Zukunft anwenden. Allerdings ist es zur Zeit der vorliegenden Anmeldung vorzuziehen, eine Lithiumionenbatterie zu verwenden.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Die vorliegende Erfindung ermöglicht verschiedene Batteriesätze mit verschiedenen Ausgangsspannungen, die mit demselben Elektrowerkzeug zu verwenden sind, indem eine Verlustleistung, die als Produkt der Ausgangsspannung aus dem angebrachten Batteriesatz und dem Strom, der durch die Stromunterbrechungseinheit (Steuer-FET, beispielsweise; W (Watt) = A (Strom) * V (Spannung)) fließt, davon abgehalten wird, die Nennverlustleistung der Stromunterbrechungseinheit zu übersteigen, wodurch Batteriesätze universell verwendet werden können. Der Aufbau der vorliegenden Erfindung kann auch vereinfacht werden, indem die Stromunterbrechungseinheit bei der Chopper-Steuerung eingesetzt wird, um den zur Antriebseinheit fließenden Strom abzuschalten, wenn der Akku eine bestimmte Temperatur übersteigt (Hochtemperaturzustand).
Da die Drehzahl des Motors bei höheren Spannungen im Allgemeinen höher ist, wird tendenziell eine größere Last während des Anlaufs an den Motor angelegt, und der Rotorstillstandstrom, wenn die Drehung des Motors ausgesetzt ist, nimmt tendenziell zu.
Deshalb senkt, wenn beispielsweise eine 18 V-Batterie zur Energieversorgung eines mit einem 14,4 V-Motor ausgestatteten Elektrowerkzeugs verwendet wird, das Elektrowerkzeug nach der vorliegenden Erfindung die effektive Spannung der Batterie durch eine Chopper-Steuerung während des Anlaufs, um zu verhindern, dass der Motor zu schnell dreht (diese Steuerung wird als „Softstart“ bezeichnet). Dies verhindert, dass Komponenten in der Antriebseinheit des Motors und dergleichen Schaden nehmen. Ein elektrischer Strom muss auch bei einem Blockieren des Motors durch ein technisches Chopper-Steuerungsverfahren eingeschränkt werden, um einen Schaden am Motor zu verhindern.
Hingegen ist es nicht notwendig, den Strom durch eine Chopper-Steuerung oder dergleichen irgendwann anders als während eines Anlaufs (wenn die Batteriespannung hoch ist) und einer Motorblockade (wenn die Entladung ausgeschaltet ist) einzuschränken, weil die auf die Antriebseinheit des Motors oder dergleichen wirkende Last relativ gering ist, vorausgesetzt, die Verlustleitung in der Antriebseinheit ist niedriger als der zulässige Maximalwert. So kann der Bediener das Elektrowerkzeug komfortabel mit der Höchstleistung verwenden, die die Batterie oder der Motor besitzt. Mit dem vorstehend beschriebenen Elektrowerkzeug nach der vorliegenden Erfindung kann ein Batteriesatz, der eine Batteriespannung hat, die sich von der Spannung des Elektrowerkzeugs unterscheidet, an das Elektrowerkzeug angeschlossen werden, um geeignete Funktionsabläufe zu erzielen, ohne eine übermäßige Last an das Elektrowerkzeug anzulegen.
Figurenliste

1 ist ein Schaltschema eines Elektrowerkzeugs und eines Batteriesatzes nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist ein Ablaufschema, das Funktionsabläufe des in 1 gezeigten Elektrowerkzeugs darstellt.

Beste Art und Weise zur Umsetzung der Erfindung
Als Nächstes wird ein Elektrowerkzeug 1 nach einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen vollumfänglich beschrieben. 1 zeigt ein Schaltschema des Elektrowerkzeugs 1 und eines am Elektrowerkzeug 1 angebrachten Batteriesatzes 2.
Der Batteriesatz 2 enthält eine Lithiumionenbatterie 6, eine Batterieschutzschaltung 7, einen Thermistor 8 und einen Widerstand R1. Die Lithiumionenbatterie 6 ist aus mehreren in Reihe geschalteten Batteriezellen aufgebaut. Die Batterieschutzschaltung 7 ist an die Lithiumionenbatterie 6 angeschlossen. Der Thermistor 8 ist nahe an oder in Kontakt mit der Lithiumionenbatterie 6 angeordnet und erfasst deren Temperatur. Ein Ausgang aus dem Thermistor 8 wird in die Batterieschutzschaltung 7 eingegeben.
Normalerweise handelt es sich bei dem mit dem Elektrowerkzeug 1 gelieferten Batteriesatz 2 um einen spezialisierten Batteriesatz, der für einen im Elektrowerkzeug 1 vorgesehenen (später noch beschriebenen) Motor 3 konzipiert ist. Jedoch braucht in der bevorzugten Ausführungsform der an das Elektrowerkzeug 1 angeschlossene Batteriesatz 2 kein spezialisierter Batteriesatz zu sein, der mit dem Elektrowerkzeug 1 kompatibel ist, sondern kann irgendeine andere Art von Batteriesatz sein, der eine andere Ausgangsspannung hat als der spezialisierte Batteriesatz. Wenn beispielsweise die Nennspannung des Motor 3 14,4 V ist, kann der spezialisierte Batteriesatz 2, der mit dem Elektrowerkzeug 1 geliefert wird, aus vier in Reihe geschalteten Batteriezellen aufgebaut sein, wobei jede Zelle 3,6 V hat. Um jedoch die Vielseitigkeit von Batteriesätzen zu verbessern, kann das Elektrowerkzeug 1 an Batteriesätze mit einer anderen Ausgangsspannung als 14,4 V, wie etwa 18 V, 25 V oder 36 V angeschlossen werden. In der bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei der Nennspannung des Motors 3 um 14,4 V. Der an das Elektrowerkzeug 1 angeschlossene Batteriesatz 2 ist aus fünf in Reihe geschalteten Lithiumionenbatteriezellen mit 3,6 V pro Zelle für eine Gesamtbatteriespannung von 18 V aufgebaut. Jedoch ist der Batteriesatz 2, der in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, nicht auf eine Lithiumionenbatterie beschränkt und kann etwa auch eine Nickel-Cadmium-Batterie, Nickel-Metall-Hybridbatterie und Blei-Säure-Batterie sein. Von den vorstehend angegebenen Beispielen für Akkubatterien ist eine Lithiumionenbatterie wegen ihrer hohen Energiedichte vorzuziehen.
Die Batterieschutzschaltung 7 überwacht die Batteriespannung, den Entladestrom und die Temperatur jeder Zelle in der Lithiumionenbatterie 6. Die Batterieschutzschaltung 7 bestimmt, dass sich die Lithiumionenbatterie 6 in einem Überentladungszustand befindet, wenn die Spannung irgendeiner Zelle unter einen vorbestimmten Wert sinkt. Beim Erfassen eines Überentladungszustands gibt die Batterieschutzschaltung 7 ein Warnsignal aus einem Batterieabschaltungsanschluss 9 des Batteriesatzes 2 aus. Die Batterieschutzschaltung 7 bestimmt auch, dass ein Überstromzustand eingetreten ist, wenn der Entladestrom aus der Lithiumionenbatterie 6 einen vorbestimmten Wert übersteigt, und gibt dasselbe Warnsignal über den Batterieabschaltungsanschluss 9 aus. Der Thermistor 8 hat die Funktion, die Temperatur der Lithiumionenbatterie 6 zu erfassen und die Erfassungsergebnisse in die Batterieschutzschaltung 7 einzugeben. Wenn die Batterieschutzschaltung 7 bestimmt, dass die Temperatur der Lithiumionenbatterie 6 einen bestimmten Wert übersteigt (d.h. zu heiß ist), gibt die Batterieschutzschaltung 7 dasselbe Warnsignal über den Batterieabschaltungsanschluss 9 aus. Die Batterieschutzschaltung 7 erfasst auch einen Überladungszustand und dergleichen beim Laden der Lithiumionenbatterie 6 und gibt ein Warnsignal an das Ladegerät zum Anhalten des Ladebetriebs aus.
Das Elektrowerkzeug 1 hat einen Plus-(+)-Anschluss und einen Minus-(-)-Anschluss, die an die entsprechenden Plus- und Minusanschlüsse des Batteriesatzes 2 angeschlossen werden. Das Elektrowerkzeug 1 und der Batteriesatz 2 besitzen beide einen Batterieabschaltungsanschluss 9, die aneinander angeschlossen sind, wenn der Batteriesatz 2 am Elektrowerkzeug 1 angebracht ist.
Das Elektrowerkzeug 1 hat einen Motor 3, einen Auslöseschalter 4 und einen Steuer-FET 5, die zwischen dem Plus- und Minusanschluss des Elektrowerkzeugs 1 in Reihe geschaltet sind. Wenn der Batteriesatz 2 am Elektrowerkzeug 1 angebracht ist und sowohl der Auslöseschalter 4 als auch der Steuer-FET 5 eingeschaltet sind, liefert die Lithiumionenbatterie 6 dem Motor 3 Energie, um den Motor 3 in Drehung zu versetzen.
Das Elektrowerkzeug 1 ist auch mit einem dreipoligen Regler 10 versehen. Der dreipolige Regler 10 gibt eine konstante Spannung von 5 V auf Grundlage der aus der Lithiumionenbatterie 6 zugeführten Batteriespannung aus. Die 5 V-Konstantspannung wird dazu verwendet, einen Mikrocomputer 11 und eine Speichervorrichtung 12, die später noch beschrieben werden, mit Energie zu versorgen. Kondensatoren C1 und C2 sind an den dreipoligen Regler 10 angeschlossen, um Schaltungsschwingung zu verhindern.
Das Elektrowerkzeug 1 umfasst darüber hinaus einen Mikrocomputer 11 und eine Speichervorrichtung 12. Wie vorstehend beschrieben, ist der Ausgangsanschluss des dreipoligen Reglers 10 an den VDD-Anschluss des Mikrocomputers 11 angeschlossen, an den eine Spannung von 5 V angelegt wird. Der Mikrocomputer 11 befindet sich in einem Betriebszustand, wenn die 5 V am VDD-Anschluss anliegen. Die 5 V-Spannung wird aus dem Ausgangsanschluss des dreipoligen Reglers 10 entsprechend an die Speichereinrichtung 12 angelegt, wodurch die Speichervorrichtung 12 in einen Betriebszustand versetzt wird. Die Speichervorrichtung 12 ist an den Mikrocomputer 11 angeschlossen, und der Mikrocomputer 11 kann Daten auslesen, die in der Speichervorrichtung 12 gespeichert sind, und kann diese Daten temporär in einem im Mikrocomputer 11 vorgesehenen (nicht gezeigten) RAM speichern. Der Mikrocomputer 11 umfasst auch einen (nicht gezeigten) Zeitgeber.
Die Speichervorrichtung 12 speichert eine erste zulässige Verlustleistung W1 (auch „Nennverlustleistung“ genannt) für den Motor 3 und den Steuer-FET 5 während einer Niedriglastperiode, wenn der dem Motor 3 zugeführte Strom gering ist; eine zweite zulässige Verlustleistung W2 für den Motor 3 und den Steuer-FET 5 während einer Hochlastperiode, wenn der dem Motor 3 zugeführte Strom groß ist; und eine dritte zulässige Verlustleistung W3 für den Motor 3 und den Steuer-FET 5 während einer kontinuierlichen Antriebsperiode, wenn die Antriebszeit des Motors 3 eine vorbestimmte Zeit überschreitet. Jede der zulässigen Verlustleistungen W1, W2 und W3 ist auf einen Wert eingestellt, der eine für den Motor 3 und den Steuer-FET 3 vorgeschriebene zulässige Verlustleistung W nicht übersteigt. Die für den Motor 3 und den Steuer-FET 5 zulässige Verlustleistung kann als das Produkt des durch den Motor 3 (oder Steuer-FET 5) fließenden Stroms A und der Spannung der Lithiumionenbatterie 6 ausgedrückt werden (W = A * V).
Das Elektrowerkzeug 1 ist auch mit einer Batteriespannungserfassungsschaltung 13 versehen, die aus in Reihe geschalteten Widerständen R2 und R3 aufgebaut ist. Die Batteriespannungserfassungsschaltung 13 ist mit der Lithiumionenbatterie 6 parallelgeschaltet. Die Widerstände R2 und R3 teilen die Batteriespannung aus der Lithiumionenbatterie 6 so, dass die in den Mikrocomputer 11 eingegebene Spannung eine geteilte Spannung ist, die der Batteriespannung der Lithiumionenbatterie 6 entspricht. Der Mikrocomputer 11 speichert die eingegebene Batteriespannung darstellende Daten temporär in einem (nicht gezeigten) internen RAM. Eine Stromerfassungsschaltung 14 ist an den Mikrocomputer 11 angeschlossen, um einen zum Motor 3 fließenden Strom zu erfassen. Die Stromerfassungsschaltung 14 gibt den erfassten Stromwert an den Mikrocomputer 11 aus, und der Mikrocomputer 11 speichert die den zum Motor 3 fließenden Strom darstellenden Daten temporär im RAM. Die Stromerfassungsschaltung 14 ist aus (nicht gezeigten) Widerständen aufgebaut.
Ein Abschaltstromkreis 15 ist an den Batterieabschaltungsanschluss 9 auf der Seite des Elektrowerkzeugs 1 angeschlossen. Der Abschaltstromkreis 15 ist über einen Widerstand R8 auch an das Gate des Steuer-FET 5 angeschlossen. Der Abschaltstromkreis 15 ist aus einem FET 15a, einem an das Gate des FET 15a angeschlossenen Widerstand R4 und einem Widerstand R5 aufgebaut, der zwischen dem Gate und der Source des FET 15a angeschlossen ist. Der Drain des FET 15a ist über den Widerstand R8 an das Gate des Steuer-FET 15a angeschlossen.
Das Elektrowerkzeug 1 ist auch mit einer Chopper-Schaltung 6 zwischen einem Chopper-Steueranschluss des Mikrocomputers 11 und dem Steuer-FET 5 versehen. Die Chopper-Schaltung 16 ist aus einem FET 16a und Widerständen R6 und R7 aufgebaut.
Der Widerstand R6 ist zwischen dem Chopper-Steueranschluss des Mikrocomputers 11 und dem FET 16a angeschlossen. Der Widerstand R7 ist zwischen dem Gate und der Source des FET 16a angeschlossen. Der FET 16a der Chopper-Schaltung 16 ist über den Widerstand R8 an das Gate des Steuer-FET 5 angeschlossen. Mit anderen Worten können sowohl der Abschaltstromkreis 15 als auch die Chopper-Schaltung 16 den Steuer-FET 5 ein- und ausschalten. Das heißt, der Steuer-FET 5, der dazu verwendet wird, einen zum Motor 3 fließenden Strom im Ansprechen auf ein Warnsignal zu unterbrechen, spielt auch eine Rolle in der Chopper-Steuerung für die Batteriespannung.
In der bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei der Chopper-Steuerung um ein technisches Verfahren, bei dem der Steuer-FET 5 die Batteriespannung (oder den Batteriestrom), die (der) aus der Lithiumionenbatterie 6 geliefert wird, ein- und ausschaltet, um einen Rechteckwellenstrom an den Motor 3 oder den Steuer-FET 5 anzulegen. Somit kann die Chopper-Steuerung die/den effektive/n Spannung/Strom regeln, die/der an den Motor 3 und den Steuer-FET 5 angelegt wird. Die Einschaltdauer und Ausschaltdauer des Steuer-FETs 5 wird durch ein Rechteckwellen-Chopper-Steuerungssignal mit einer vorbestimmten Frequenz bestimmt, das aus dem Chopper-Steuerungsanschluss des Mikrocomputers 11 geliefert wird. Mit anderen Worten wird die an den Motor 3 und den Steuer-FET 5 angelegte effektive Spannung durch das Tastverhältnis bestimmt und ist niedriger als die von der Lithiumionenbatterie 6 erzeugte Batteriespannung. Dementsprechend kann die Chopper-Steuerung dazu verwendet werden, eine/n Spannung/Strom zu erzeugen, der/die mit dem Motor 3 und dem Steuer-FET 5 im Elektrowerkzeug 1 kompatibel ist, auch wenn der an das Elektrowerkzeug 1 angeschlossene Batteriesatz eine höhere Spannung abgibt als der zur Verwendung mit dem Motor 3 konzipierte Batteriesatz.
Widerstände R9 und R10 sind zwischen dem Plus-Anschluss des Motors 3 und der Source des Steuer-FET 5 in Reihe geschaltet. Das Gate des Steuer-FET 5 ist an eine Anschlussstelle zwischen den Widerständen R9 und R10 angeschlossen. Während der Zeit, in der kein Warnsignal ausgegeben wird und keine Chopper-Steuerung erfolgt, wird der Steuer-FET 5 durch den durch die Widerstände R9 und R10 fließenden Strom in einem Einschaltzustand gehalten.
Als Nächstes werden die Funktionsabläufe des Elektrowerkzeugs 1 und des Batteriesatzes 2, die die vorstehenden Auslegungen haben, mit Bezug auf das Ablaufschema in 2 beschrieben.
Wenn der Batteriesatz 2 am Elektrowerkzeug 1 angebracht und ein (nicht gezeigter) Leistungsschalter am Elektrowerkzeug 1 eingeschaltet wird, erzeugt der dreipolige Regler 10 im Elektrowerkzeug 1 eine 5 V-Versorgungsspannung auf Grundlage der aus der Lithiumionenbatterie 6 gelieferten Batteriespannung und legt diese Spannung an den Mikrocomputer 11 und die Speichervorrichtung 12 an. Wenn der dreipolige Regler 10 diese Spannung anlegt, treten der Mikrocomputer 11 und die Speichervorrichtung 12 in einen Betriebszustand ein, und der Mikrocomputer 11 beginnt mit einem Steuerprozess. Unter normalen Bedingungen gibt die Batterieschutzschaltung 7 zu diesem Zeitpunkt kein Warnsignal (Tiefpegelsignal) aus. Entsprechend wird der FET 15a des Abschaltstromkreises 15 eingeschaltet, wodurch der Steuer-FET 5 eingeschaltet wird.
Zu Beginn des Steuerprozesses erfasst in S1 der Mikrocomputer 11 die Batteriespannung der Lithiumionenbatterie 6 auf Grundlage von aus der Batteriespannungserfassungsschaltung 13 eingegebenen Daten. In S2 bestimmt der Mikrocomputer 11, ob der Auslöseschalter 4 eingeschaltet ist. Wenn der Auslöseschalter 4 ausgeschaltet ist (S2: NEIN), kehrt der Mikrocomputer 11 zu S1 zurück und fährt fort, die Batteriespannung zu erfassen, während er darauf wartet, dass der Auslöseschalter 4 einschaltet. Ist der Auslöseschalter 4 jedoch eingeschaltet (S2: JA), stellt in S3 der Mikrocomputer 11einen Spannungswert a Volt, der an den Motor 3 angelegt wird, auf die in S1 erfasste Batteriespannung ein. In diesem Beispiel erfasst der Mikrocomputer 11 die Batteriespannung als 18 V.
Als Nächstes liest der Mikrocomputer 11 die erste zulässige Verlustleistung W1 aus der Speichervorrichtung 12 aus und speichert diese Daten temporär in seinem internen RAM. Der Mikrocomputer 11 berechnet einen Stromwert x Ampere auf Grundlage der aus der Speichervorrichtung 12 ausgelesenen ersten zulässigen Verlustleistung W1 und dem in S3 eingestellten Spannungswert a Volt. Der Stromwert x Ampere lässt sich aus der folgenden Gleichung ermitteln.
Stromwert x Ampere = erste zulässige Verlustleistung W1 / Spannungswert a Volt.
Der vorstehend berechnete Stromwert x Ampere bezeichnet den maximalen Strom, der während einer Niedriglastperiode an den Motor 3 oder den Steuer-FET 5 angelegt werden kann.
In S4 vergleicht der Mikrocomputer 11 den Stromwert x Ampere, der nach der obigen Gleichung berechnet wurde, mit dem Wert des durch die Stromerfassungsschaltung 14 erfassten Stroms, um zu bestimmen, ob der erfasste Strom den Stromwert x Ampere übersteigt. Wenn der in der Stromerfassungsschaltung 14 erfasste Strom den Stromwert x Ampere übersteigt (S4: JA), was anzeigt, dass sich der Motor 3 oder der Steuer-FET 5 eher in einem Hochlastzustand als einem Niedriglastzustand befindet, berechnet der Mikrocomputer 11 eine an den Motor 3 oder den Steuer-FET 5 anzulegende effektive Spannung, die mit dem tatsächlich zum Motor 3 und Steuer-FET 5 fließenden Strom in Einklang steht, um innerhalb der zweiten zulässigen Verlustleistung W2 zu bleiben. Dazu führt in S5 der Mikrocomputer 11 eine Chopper-Steuerung durch, um die an den Motor 3 angelegte effektive Spannung auf einen Spannungswert b Volt einzustellen. Ist hingegen der durch die Stromerfassungsschaltung 14 erfasste Stromwert geringer als der Stromwert x Ampere (S4: NEIN), was anzeigt, dass die Verlustleistung im Motor 3 und Steuer-FET 5 innerhalb der ersten zulässigen Verlustleistung W1 liegt, kehrt der Mikrocomputer 11 zu S2 zurück und lässt zu, dass Funktionsabläufe des Elektrowerkzeugs 1 weitergehen. Von daher wird keine Chopper-Steuerung durchgeführt, wenn die am Motor 3 anliegende Last gering ist, d.h. wenn der zum Motor 3 fließende Strom gering ist, da zu diesem Zeitpunkt keine Notwendigkeit besteht, den an den Steuer-FET 5 angelegten Strom zu begrenzen.
Wie vorstehend beschrieben, handelt es sich bei der Chopper-Steuerung um den Prozess, die an den Motor 3 oder den Steuer-FET 5 angelegte effektive Spannung durch Ausgeben eines Rechteckwellensignals (Chopper-Steuerungssignals) mit einer bestimmten Frequenz aus dem Chopper-Steuerungsanschluss des Mikrocomputers 11 zu steuern, um den Steuer-FET 5 ein- und auszuschalten. Speziell, wenn sich das Chopper-Steuerungssignal auf einem hohen Pegel befindet, schaltet der FET 16a der Chopper-Schaltung 16 ein, was den FET 5 einschaltet. Im Ergebnis wird die Batteriespannung aus der Lithiumionenzellengruppe 6 an den Motor 3 angelegt, während das Chopper-Steuerungssignal auf hohem Pegel bleibt. Wenn jedoch der Mikrocomputer 11 ein Niedrigpegel-Chopper-Steuerungssignal ausgibt, wird der FET 16a der Chopper-Schaltung 16 ausgeschaltet und demzufolge der Steuer-FET 5 ausgeschaltet. Im Ergebnis wird keine Spannung mehr an den Motor 3 angelegt, während das Chopper-Steuerungssignal auf niedrigem Pegel bleibt. Durch Verändern des Tastverhältnisses des Chopper-Steuerungssignals ist es möglich, die an den Motor 3 oder den Steuer-FET 5 angelegte effektive Spannung zu verändern.
Wenn die Batterieschutzschaltung 7 des Batteriesatzes 2 ein Warnsignal (Niedrigpegel) ausgibt, wird dieses Signal über den Batterieabschaltungsanschluss 9 auf der Seite des Elektrowerkzeugs 1 an die Chopper-Schaltung 16 angelegt. Das Signal schaltet den FET 16a der Chopper-Schaltung 16 aus, wodurch der Steuer-FET 5 ausgeschaltet wird. Demzufolge fließt kein elektrischer Strom durch den Motor 3 und den Steuer-FET 5, wodurch die Funktionsabläufe des Elektrowerkzeugs 1 angehalten werden. Mit dem Steuer-FET 5, der in der bevorzugten Ausführungsform auch als ein FET zur Verwendung bei der Chopper-Steuerung dient, kann die Anzahl von zum Ausführen der Chopper-Steuerung erforderlichen Teilen minimiert werden.
Der Spannungswert b Volt, der in S5 als die effektive Spannung eingestellt wird, wird aus der zweiten zulässigen Verlustleistung W2, die in der Speichervorrichtung 12 für einen Hochlastzustand des Motors 3 gespeichert ist, und dem durch die Stromerfassungsschaltung 14 erfassten Stromwert ermittelt. Der Mikrocomputer 11 liest die zweite zulässige Verlustleistung W2 aus der Speichervorrichtung 12 aus und speichert die Daten temporär im internen RAM. In S5 berechnet der Mikrocomputer 11 den Spannungswert b Volt nach der folgenden Gleichung.
Spannungswert b Volt = zweite zulässige Verlustleistung W2 / erfasster Stromwert.
Auf diese Weise kann ein großer Laststrom durch Senken der an den Steuer-FET 5 angelegten effektiven Spannung begrenzt werden. Deshalb können die Funktionsabläufe des Elektrowerkzeugs 1 weitergehen, ohne die für den Motor 3 und den Steuer-FET 5 voreingestellte zulässige Verlustleistung zu überschreiten, selbst wenn der Laststrom hoch ist.
In S6 nutzt der Mikrocomputer 11 seinen internen Zeitgeber, um zu bestimmen, ob ein größerer Strom als der Stromwert x Ampere kontinuierlich über eine vorgeschriebene Zeit T oder länger angelegt wurde. Da der Wert des Stroms in vorgeschriebenen Intervallen erfasst und im RAM des Mikrocomputers 11 gespeichert wird, kann der Mikrocomputer 11, ob ein Strom, der den Stromwert x Ampere übersteigt, durch die Stromerfassungsschaltung 14 über einen die vorgeschriebene Zeit T überschreitenden Zeitraum erfasst wurde, auf Grundlage der Anzahl von Malen, die ein den Stromwert x Ampere überschreitender Stromwert erfasst wurde, und des Erfassungsintervalls bestimmen. Alternativ kann der Mikrocomputer 11 die Bestimmung in S6 einfach nur auf Grundlage der Anzahl von Malen, die ein den Stromwert x Ampere überschreitender Stromwert kontinuierlich erfasst wurde, durchführen.
Wenn der Mikrocomputer 11 bestimmt, dass ein großer Strom, der den vorgeschriebenen Wert überschritt, an den Steuer-FET 5 kontinuierlich über die vorgeschriebene Zeit T oder länger angelegt wurde (S6: JA), was einen kontinuierlichen Hochlastantriebszustand anzeigt, führt in S7 der Mikrocomputer 11 die Chopper-Steuerung weiterhin durch, indem die an den Steuer-FET 5 angelegte Spannung auf einen Spannungswert c Volt eingestellt wird, wobei der Spannungswert c Volt eine niedrigere effektive Spannung ist als die Spannung b Volt. Da der Mikrocomputer 11 in S6 bestimmt hat, dass der Motor 3 kontinuierlich angetrieben wurde, liest der Mikrocomputer 11 die dritte zulässige Verlustleistung W3 aus der Speichervorrichtung 12 für einen kontinuierlichen Hochlastantriebszustand aus und berechnet den an den Motor 3 anzulegenden Spannungswert c Volt auf Grundlage der dritten zulässigen Verlustleistung W3 und des durch die Stromerfassungsschaltung 14 erfassten Stromwerts. Der Spannungswert c Volt kann aus der folgenden Gleichung ermittelt werden. Effektive Spannung c Volt = dritte Verlustleistung W3 / Stromwert x Ampere.
Indem die an den Steuer-FET 5 anzulegende Spannung c Volt auf diese Weise eingestellt wird, kann der Mikrocomputer 11 verhindern, dass die Verlustleistung die für einen kontinuierlichen Hochlastantriebszustand voreingestellte dritte Verlustleistung W3 überschreitet. In S7 bestimmt der Mikrocomputer 11 als Nächstes, ob der zum Motor 3 fließende Strom den Stromwert x Ampere übersteigt. Der Mikrocomputer 11 führt diese Bestimmung durch, indem er den erfassten, aus der Stromerfassungsschaltung 14 ausgegebenen Stromwert mit dem im internen RAM gespeicherten Stromwert x Ampere vergleicht. Wenn der Mikrocomputer 11 bestimmt, dass der an den Motor 3 angelegte Strom den Stromwert x Ampere übersteigt (S8: JA), kehrt der Mikrocomputer 11 zu S7 zurück und fährt fort, die Chopper-Steuerung durchzuführen, indem er die an den Steuer-FET 5 anzulegende effektive Spannung auf einen Spannungswert d Volt einstellt, der niedriger ist als der Spannungswert c Volt. Um die effektive Spannung auf die Spannung d Volt abzusenken, muss die Ausschaltdauer des Steuer-FETs 5 kürzer sein als für den Spannungswert c Volt.
Obwohl die Erfindung im Detail mit Bezug auf deren spezifische Ausführungsformen beschrieben wurde, würde es für die Fachleute auf dem Gebiet offensichtlich sein, dass viele Abwandlungen und Veränderungen daran vorgenommen werden können, ohne vom Aussagegehalt der Erfindung abzuweichen, deren Umfang durch die beigefügten Ansprüche definiert ist. Zum Beispiel erfasst in der bevorzugten Ausführungsform die in 1 gezeigte Batteriespannungserfassungsschaltung 13 die Batteriespannung des Lithiumionenzellensatzes 6 durch eine Zuwachsmessung. Wenn der Batteriesatz 2 jedoch einen eingebauten Identifikationswiderstand hat, der ID-Daten für seinen internen Zellensatz darstellt, kann der Mikrocomputer 11 die Batteriespannung durch Auslesen dieser ID-Daten bestimmen. Bei dieser Auslegung kann die Batteriespannungserfassungsschaltung 13, die in dem Elektrowerkzeug 1 der in 1 gezeigten Ausführungsform vorgesehen ist, entfallen, wodurch eine durch die Batteriespannungserfassungsschaltung 13 verursachte Verlustleistung der Lithiumionenbatterie 6 eliminiert wird. Die vorstehend beschriebenen Identifikationsdaten umfassen die Art von Batterie (z.B. Lithiumionenbatteriezellen oder dergleichen) und die Anzahl von Zellen.
Die vorstehende Ausführungsform beschreibt den Fall, einen Batteriesatz zu verwenden, der eine Spannung ausgibt, die höher ist als ein speziell zum Gebrauch mit dem Elektrowerkzeug 1 konzipierter Batteriesatz. Allerdings ist es auch möglich, einen Batteriesatz zu verwenden, der eine Spannung ausgibt, die niedriger ist als diejenige des spezialisierten Batteriesatzes. In diesem Fall kann ein integrierter Schaltkreis im Elektrowerkzeug 1 vorgesehen sein, um die aus dem am Elektrowerkzeug 1 angebrachten Batteriesatz gelieferte Batteriespannung durch DC-DC-Umwandlung zu verstärken, und der Mikrocomputer 11 kann diese verstärkte DC-Spannung steuern.
Darüber hinaus kann die vorliegende Erfindung auf eine Antriebseinheit angewendet werden, die sich eines FETs zum Antrieb eines Motors wie etwa eines bürstenlosen DC-Motors bedient, und dieselben Wirkungen der Erfindung können innerhalb des Verlustleistungsumfangs im Motor und FET erzielt werden, indem dieselbe wie in der bevorzugten Ausführungsform beschriebene Steuerung durchgeführt wird.
Bezugszeichenliste

1: Elektrowerkzeug
2: Batteriesatz
3: Motor
4: Auslöseschalter
5: Steuer-FET
6: Lithiumionenbatterie
7: Batterieschutzschaltung
8: Thermistor
9: Batterieabschaltungsanschluss
10: dreipoliger Regler
11: Mikrocomputer
12: Speichervorrichtung
13: Batteriespannungserfassungsschaltung
14: Stromerfassungsschaltung
15: Abschaltstromkreis
16: Chopper-Schaltung
R1 - R10: Widerstände
C1, C2: Kondensatoren zum Verhindern von Schaltungsschwingung

Claims

Elektrowerkzeug, Folgendes umfassend: einen Akku mit Plus- und Minusanschlüssen, über welche sich eine Batteriespannung entwickelt; eine Antriebseinheit, mit der der Akku verbunden ist; eine Erfassungseinheit, die dazu ausgelegt ist, einen Stromwert und eine Batteriespannung zu erfassen, die sich über den Akku entwickelt; und eine Steuereinheit, die dazu ausgelegt ist, ein Chopper-Steuerungssignal mit einem Tastverhältnis auszugeben, wobei das Tastverhältnis in Abstimmung mit der Batteriespannung variierbar ist, die von der Erfassungseinheit erfasst wird, wobei eine Spannung, die von dem Akku an die Antriebseinheit angelegt wird, gemäß dem von der Steuereinheit veränderten Tastverhältnis verändert wird, wobei die Steuereinheit dazu ausgelegt ist, derart zu arbeiten, dass, wenn die Erfassungseinheit eine erste Batteriespannung erfasst und ein Strom, der in der Antriebseinheit fließt, ansteigt, das Tastverhältnis des Chopper-Steuerungssignals zu einem Zeitpunkt verringert wird, wenn der Strom, der in der Antriebseinheit fließt, einen ersten Stromwert erreicht hat, wohingegen, wenn die Erfassungseinheit eine zweite Batteriespannung erfasst, die höher als die erste Batteriespannung ist, und ein Strom, der in der Antriebseinheit fließt, ansteigt, das Tastverhältnis des Chopper-Steuerungssignals zu einem Zeitpunkt verringert wird, wenn der Strom, der in der Antriebseinheit fließt, einen zweiten Stromwert erreicht hat, der niedriger ist als der erste Stromwert.
Elektrowerkzeug, Folgendes umfassend: einen Akku mit Plus- und Minusanschlüssen, über welche sich eine Batteriespannung entwickelt; eine Antriebseinheit, mit der der Akku verbunden ist; eine Erfassungseinheit, die dazu ausgelegt ist, einen Stromwert und eine Batteriespannung zu erfassen, die sich über den Akku entwickelt; und eine Steuereinheit, die dazu ausgelegt ist, ein Chopper-Steuerungssignal mit einem Tastverhältnis auszugeben, wobei das Tastverhältnis in Abstimmung mit der Batteriespannung variierbar ist, die von der Erfassungseinheit erfasst wird, wobei eine Spannung, die von dem Akku an die Antriebseinheit angelegt wird, gemäß dem von der Steuereinheit veränderten Tastverhältnis verändert wird, wobei unter der Voraussetzung, dass das Tastverhältnis des Chopper-Steuerungssignals ein erstes Tastverhältnis bei einer vorgegebenen Last ist, die an die Antriebseinheit angelegt ist, wenn die Erfassungseinheit eine erste Batteriespannung erfasst, die Steuereinheit derart arbeitet, dass das Tastverhältnis des Chopper-Steuerungssignals bei der vorgegebenen Last, die an die Antriebseinheit angelegt ist, auf ein zweites Tastverhältnis gesetzt wird, das geringer ist als das erste Tastverhältnis, wenn die Erfassungseinheit eine zweite Batteriespannung erfasst, die höher ist als die erste Batteriespannung.
Elektrowerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Steuereinheit eine erste Steuerung und eine zweite Steuerung durchführt, wobei die erste Steuerung die Batteriespannung kontinuierlich an die Antriebseinheit anlegt, und die zweite Steuerung die Batteriespannung umwandelt, wobei die umgewandelte Batteriespannung eine effektive Spannung hat, die sich von der Batteriespannung unterscheidet, wobei mindestens eine umgewandelte Batteriespannung an die Antriebseinheit angelegt wird.
Elektrowerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei sich die Batteriespannung von einer Nennspannung der Antriebseinheit unterscheidet.
Elektrowerkzeug nach Anspruch 3, wobei der Akku entweder eine erste Batterie oder eine zweite Batterie ist, wobei die erste Batterie eine Batteriespannung aufweist, die gleich der oder niedriger als eine Nennspannung der Antriebseinheit ist, und wobei die zweite Batterie eine Batteriespannung hat, die höher als die Nennspannung ist, wobei die Steuereinheit die zweite Steuerung ausführt, wenn der Akku die zweite Batterie ist.
Elektrowerkzeug nach Anspruch 3 oder 5, wobei die Steuereinheit eine effektive Spannung und einen effektiven Strom, die an die Antriebseinheit angelegt werden, in Abhängigkeit von einer Last steuert, die an die Antriebseinheit angelegt wird, so dass diese in einen zulässigen Verlustleistungswert fällt.
Elektrowerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, darüber hinaus eine Stromunterbrechungseinheit umfassend, die dazu ausgelegt ist, Strom, der zur Antriebseinheit fließt, im Ansprechen auf ein Warnsignal zu unterbrechen, das warnt, dass der Akku einen Fehler hat.
Elektrowerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, darüber hinaus eine Stromunterbrechungseinheit umfassend, die dazu ausgelegt ist, einen zur Antriebseinheit fließenden Strom im Ansprechen auf ein Warnsignal, das davor warnt, dass der Akku einen Fehler hat, zu unterbrechen, wobei die Steuereinheit darüber hinaus dazu ausgelegt ist, den Strom aus dem Akku zu verändern, indem die Stromunterbrechungseinheit im Ansprechen auf das Chopper-Steuerungssignal ein- und ausgeschaltet wird.
Elektrowerkzeug, Folgendes umfassend: einen Akku mit Plus- und Minusanschlüssen, über welche sich eine Batteriespannung entwickelt; eine Antriebseinheit, mit der der Akku verbunden ist; eine Erfassungseinheit, die dazu ausgelegt ist, einen Stromwert und eine Batteriespannung zu erfassen, die sich über den Akku entwickelt; und eine Steuereinheit, die dazu ausgelegt ist, ein Chopper-Steuerungssignal mit einem Tastverhältnis auszugeben, wobei das Tastverhältnis in Abstimmung mit der Batteriespannung variierbar ist, die von der Erfassungseinheit erfasst wird, wobei eine Spannung, die von dem Akku an die Antriebseinheit angelegt wird, gemäß dem von der Steuereinheit veränderten Tastverhältnis verändert wird, wobei die Steuereinheit dazu ausgelegt ist, derart zu arbeiten, dass, wenn die Erfassungseinheit eine erste Batteriespannung erfasst und ein Strom, der in der Antriebseinheit fließt, ansteigt, das Tastverhältnis des Chopper-Steuerungssignals zu einem Zeitpunkt verringert wird, wenn der Strom, der in der Antriebseinheit fließt, einen ersten Stromwert erreicht hat, wohingegen, wenn die Erfassungseinheit eine zweite Batteriespannung erfasst, die höher als die erste Batteriespannung ist, und ein Strom, der in der Antriebseinheit fließt, ansteigt, das Tastverhältnis des Chopper-Steuerungssignals zu einem Zeitpunkt verringert wird, wenn der Strom, der in der Antriebseinheit fließt, einen zweiten Stromwert erreicht hat, der niedriger ist als der erste Stromwert, wobei die Steuereinheit eine erste Steuerung und eine zweite Steuerung durchführt, wobei die erste Steuerung die Batteriespannung kontinuierlich an die Antriebseinheit anlegt, und die zweite Steuerung die Batteriespannung umwandelt, wobei die umgewandelte Batteriespannung eine effektive Spannung hat, die sich von der Batteriespannung unterscheidet, wobei mindestens eine umgewandelte Batteriespannung an die Antriebseinheit angelegt wird.