JP2012030323A

JP2012030323A - 電動工具

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Publication number: JP2012030323A
Application number: JP2010172318A
Authority: JP
Inventors: Sachikazu Kono; 祥和河野; Nobuhiro Takano; 信宏高野; Kazuhiko Funabashi; 一彦船橋; Takero Ishimaru; 健朗石丸; Yasuo Egashira; 泰雄江頭; Miyoji Onose; 美代次小野瀬
Original assignee: Hitachi Koki Co Ltd
Current assignee: Koki Holdings Co Ltd
Priority date: 2010-07-30
Filing date: 2010-07-30
Publication date: 2012-02-16
Anticipated expiration: 2030-07-30
Also published as: JP5510731B2

Abstract

【課題】電力の浪費を軽減させることのできる電動工具、特に芝刈り機を提供する。
【解決手段】芝刈り機１は、モータ３２と、モータ３２にかかる負荷を検出する電流検出抵抗２７と、モータ３２に駆動電力を供給するインバータ２と、インバータ２からモータ３２への駆動電力の供給を指示するトリガスイッチ３１と、トリガスイッチ３１が駆動電力の供給を指示している場合に、電流検出抵抗２７により検出された負荷に基づきモータ３２に供給する駆動電力を変更するようにインバータ２を制御するマイコン２９と、を備えている。
【選択図】図３

Description

本発明は、電動工具に関する。

従来、モータに供給された電圧により駆動される電動工具、例えば芝刈り機が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００９−２１９４２８号公報

しかしながら、従来の芝刈り機では、常に一定の電圧がモータに供給されているため、芝を刈っていない空転時等に電力を浪費していた。

そこで、本発明は、電力の浪費を軽減させることのできるインバータを備えた電動工具を提供することを目的としている。

本発明の電動工具は、モータと、前記モータにかかる負荷を検出する負荷検出部と、前記モータに駆動電力を供給する電力供給部と、前記電力供給部から前記モータへの駆動電力の供給を指示するトリガスイッチと、前記トリガスイッチが前記駆動電力の供給を指示している場合に、前記負荷検出部により検出された負荷に基づき前記モータに供給する駆動電力を変更するように前記電力供給部を制御する制御部と、を備えたことを特徴としている。

このような構成によれば、モータにかかる負荷に基づきモータに供給する駆動電力を変更するので、芝刈り機の電力の浪費を軽減させることが可能となる。

また、前記電力供給部は、前記電力供給部に接続された電池パックからの直流電力を交流電力に変換するインバータ回路を備えており、前記制御部は、前記インバータ回路に出力するＰＷＭ信号のデューティを変更することにより前記駆動電力を変更させることが好ましい。

このような構成によれば、電源として電池パックを用いた場合に、電池の持ち時間を長くすることが可能となる。

また、前記制御部は、前記負荷検出部によって検出された負荷状態に応じて前記インバータを構成するスイッチング素子のデューティを変更することが好ましい。

このような構成によれば、負荷に応じてデューティを変更するため、スイッチング素子の発熱を抑えることができると共に電池の消費電力を抑えることが可能となる。

また、本発明の電動工具は、前記電池パックが前記電力供給部と接続されている状態で前記電池パックと前記インバータ回路との間に配置されたスイッチング素子を更に備え、前記制御部は、前記スイッチング素子をオン・オフさせることにより前記電池パックからの直流電力を交流電力に変換し、前記電力供給部は、前記スイッチング素子により変換された交流電力を昇圧する昇圧回路と、前記昇圧された交流電力を整流・平滑して直流電力として出力する整流平滑回路と、を更に備え、前記インバータ回路は、前記整流・平滑回路から出力された直流電力を前記交流電力に変換し、前記制御部は、前記スイッチング素子に出力するＰＷＭ信号のデューティを変更することが好ましい。

このような構成によれば、負荷に応じてデューティを変更するため、前記電池パックと前記インバータ回路との間に配置されたスイッチング素子の発熱を抑えることができると共に電池の消費電力を抑えることが可能となる。

また、前記負荷検出部は、前記モータに流れる電流に基づき前記負荷を検出することが好ましい。

このような構成によれば、簡単な構成で負荷状態を検出することができる。

また、前記電力供給部は、電池パックからの直流電力を所定の電圧に昇圧する昇圧回路と、前記昇圧された交流電力を整流・平滑して直流電力として出力する整流平滑回路と、前記整流平滑回路の出力を交流電力に変換するインバータ回路と、を備え、前記昇圧回路は、前記電池パックからの直流電力を交流電力に変換するための第１のスイッチング素子を有し、前記インバータ回路は、前記モータと接続される複数の第２のスイッチング素子を有し、前記制御部は、前記負荷検出部によって検出された負荷状態に応じて、前記第１及び第２のスイッチング素子の少なくとも一方に入力される信号のデューティを制御することが好ましい。

このような構成によれば、負荷状態に応じてスイッチング素子を制御するため、スイッチング素子の発熱を抑えることができると共に消費電力を抑えることができる。

また、前記制御部は、前記モータに流れる電流が第１の閾値より大きい場合には、前記第１のスイッチング素子及び前記第２のスイッチング素子に入力される信号のデューティを最大にし、前記電流が前記第１の閾値より小さい第２の閾値より小さい場合には、前記第１スイッチング素子及び前記第２のスイッチング素子の少なくとも一方に入力される信号のデューティを最大より小さくすることが好ましい。

また、前記電流が前記第１の閾値より小さい第２の閾値より小さい場合には、前記第１スイッチング素子及び前記第２のスイッチング素子に入力される信号のデューティを最大より小さくすることが好ましい。

このような構成によれば、負荷が小さい場合には２つのスイッチング素子のデューティを抑えるため、スイッチング素子の発熱を抑えることができると共に消費電力を抑えることができる。

また、前記制御部は、前記負荷検出部により検出された負荷に基づき、前記モータの駆動状態を判断し、前記判断に基づき、前記モータに供給する駆動電力を変更するように前記電力供給部を制御することが好ましい。

このような構成によれば、モータの負荷状態に応じてモータへの電力供給を変更するため、電力消費を低減することができる。

また、前記制御部は、前記モータが待機状態であると判断した場合には、前記作業中であると判断した場合よりも小さな駆動電力を前記モータに供給するよう前記電力供給部を制御することが好ましい。

また、前記制御部は、前記電池パックから過放電検出信号が入力された場合には、前記電池パックから前記電力供給部への直流電力の供給を停止させることが好ましい。

このような構成によれば、電源として電池パックを用いた場合に、電池の寿命が短くなることを防止することが可能となる。

また、本発明の別の観点による芝刈り機は、モータと、前記モータに駆動電力を供給する電力供給部と、前記電力供給部から前記モータへの駆動電力の供給を指示するトリガスイッチと、前記電力供給部から前記モータに供給される駆動電力を設定可能な設定部と、前記トリガスイッチが前記駆動電力の供給を指示している場合に、前記設定部で設定された駆動電力を前記前記モータに供給するように前記電力供給部を制御する制御部と、を備えたことを特徴としている。

このような構成によれば、モータに供給される駆動電力が設定可能なので、ユーザの意思に応じてモータに供給する駆動電力を変更することが可能となり、電力消費を抑制することができる。

本発明の電動工具によれば、電力の浪費を軽減させることができる。

本発明となる電動工具である芝刈り機の側面図。第１の実施の形態による芝刈り機の回路図第１の実施の形態によるＡＣモータへの供給電圧の制御についてのフローチャート第１の実施の形態によるＡＣモータへの供給電圧の制御についての説明図第２の実施の形態による芝刈り機の回路図第２の実施の形態によるＡＣモータへの供給電圧の制御についてのフローチャート変形例によるＡＣモータへの供給電圧の制御についての説明図一の変形例によるＡＣモータへの供給電圧の制御についてのフローチャート他の変形例によるＡＣモータへの供給電圧の制御についてのフローチャート

図１〜図４を用いて、本発明の第１の実施の形態による電動工具、例えば芝刈り機１について説明する。

図１は、芝刈り機１の側面図である。芝刈り機１は、芝刈り機本体３にラッチ部２Ａによって着脱可能に設けられたインバータ２を備えている。作業者はハンドル５を把持し後述のトリガスイッチ３１を操作することによって、電池パック４からの電力がインバータ２を介してモータ３２に供給される。芝刈り機本体３には、進行方向前方側に設けられた前輪６と、後方側に設けられた後輪７が設けられ、移動可能に構成されている。また、本体３の進行方向後方側には、図示しない回転刃によって刈られた草等を集めるための集草バック８が着脱可能に設けられている。

図２は、芝刈り機１の回路図である。本実施の形態では、芝刈り機１は、上記したように、インバータ２と、芝刈り機本体３と、を備えており、芝刈り機本体３のトリガスイッチ３１が操作されると、インバータ２は、電池パック４から供給された直流電力をインバータ２によって交流電力に変換し、芝刈り機本体３のＡＣモータ３２に供給するものとする。インバータ２、芝刈り機本体３、及び、電池パック４は、それぞれ着脱可能であるが、以下では、それぞれが接続されているものとして説明する。

インバータ２は、電池電圧検出部２１と、電源部２２と、昇圧回路（昇圧回路部）２３と、整流・平滑回路（整流平滑回路部）２４と、昇圧電圧検出部２５と、スイッチング回路（インバータ回路部）２６と、電流検出抵抗２７と、ＰＷＭ信号出力部２８と、制御部となるマイクロコンピュータ（マイコン）２９と、を備えている。

電池電圧検出部２１は、互いに直列に接続された抵抗２１１及び２１２から構成されており、電池パック４からの電圧を検出し、分圧電圧としてマイコン２９に出力する。なお、本実施の形態では、電池パック４は３．６Ｖ／セルのリチウム電池セルが４本接続され、定格電圧１４．４Ｖを出力する。

電源部２２は、電池パック４とマイコン２９との間に直列に接続された電源スイッチ２２１及び定電圧回路２２２を備えている。定電圧回路２２２は、三端子レギュレータ２２２ａと、発振防止用コンデンサ２２２ｂ及び２２２ｃと、を備えており、ユーザにより電源スイッチ２２１がオンされると、電池パック４からの電圧１４．４Ｖを所定の直流電圧（例えば５Ｖ）に変換し、マイコン２９に駆動電力として供給する。なお、電源スイッチ２２１がオフされると、マイコン２９に駆動電力が供給されなくなるので、インバータ２全体がオフされることとなる。

昇圧回路（昇圧回路部）２３は、トランス２３１と、第１のスイッチング素子となるＦＥＴ２３２と、を備えている。トランス２３１の一次側は、電池パック４とＧＮＤとの間に直列に接続されており、また、トランス２３１の一次側とＧＮＤとの間にはＦＥＴ２３２が配置されている。ＦＥＴ２３２のゲートはマイコン２９に接続されており、ＦＥＴ２３２は、後述するマイコン２９からの第１のＰＷＭ信号によりオン・オフされ、これにより、電池パック４からトランス２３１の一次側に供給された直流電力は交流電力に昇圧される。

トランス２３１の２次側には、整流・平滑回路（平滑整流回路部）２４と、昇圧電圧検出部２５と、スイッチング回路（インバータ回路部）２６と、電流検出抵抗２７と、が接続されている。

整流・平滑回路（整流平滑回路部）２４は、ダイオード２４１及び２４２と、コンデンサ２４３と、を備えており、これらにより、トランス２３１により昇圧された交流電力を整流・平滑して直流電力（例えば１４１Ｖ）として出力する。

昇圧電圧検出部２５は、互いに直列に接続された抵抗２５１及び２５２から構成されており、整流・平滑回路２４から出力された直流の昇圧電圧（例えば１４１Ｖ）を検出し、分圧電圧としてマイコン２９に出力する。

スイッチング回路（インバータ回路部）２６は、第２のスイッチング素子となる４つのＦＥＴ２６１−２６４から構成されており、直列に接続されたＦＥＴ２６１及び２６２（第１のスイッチ群）と、直列に接続されたＦＥＴ２６３及び２６４（第２のスイッチ群）とが、整流・平滑回路２４の出力端子に並列に接続されている。詳細には、ＦＥＴ２６１のドレインは、整流・平滑回路２４の出力端子（プラス側）に接続され、ＦＥＴ２６１のソースは、ＦＥＴ２６２のドレインに接続されている。また、ＦＥＴ２６３のドレインは、整流・平滑回路２４の出力端子（プラス側）に接続され、ＦＥＴ２６３のソースは、ＦＥＴ２６４のドレインに接続されている。

更に、ＦＥＴ２６１のソース及びＦＥＴ２６２のドレインは、トリガスイッチ３１を介して芝刈り機本体３のＡＣモータ３２の第１端子３２ａに接続されており、ＦＥＴ２６３のソース及びＦＥＴ２６４のドレインは、ＡＣモータ３２の第２端子３２ｂに接続されている。ＦＥＴ２６１−２６４のゲートは、ＰＷＭ信号出力部２８に接続されており、ＦＥＴ２６１−２６４は、後述するＰＷＭ信号出力部２８からの第２のＰＷＭ信号によりオン・オフされ、これにより、整流・平滑回路２４から出力された直流電力は、交流電力に変換されて芝刈り機本体３のＡＣモータ３２に供給される。ここで、少なくとも電源部２２、昇圧回路２３、整流・平滑回路２４、インバータ回路部２６は、電力供給部を構成する。

電流検出抵抗２７は、ＦＥＴ２６２のソース及びＦＥＴ２６４のソースと、ＧＮＤとの間に直列に接続されており、電流検出抵抗２７の高電圧側の端子はマイコン２９と接続されている。このような構成により、電流検出抵抗２７は、ＡＣモータ３２に流れる電流を検出し、電圧としてマイコン２９に出力する。

マイコン２９は、昇圧電圧検出部２５によって検出された昇圧電圧に基づき、目標の実効電圧を有する交流電力がトランス２３１の２次側から出力されるための第１のＰＷＭ信号をＦＥＴ２３２のゲートに出力し、ＦＥＴ２３２をオン・オフさせる。

また、マイコン２９は、電流検出抵抗２７によって検出されたＡＣモータ３２に流れる電流、すなわち、ＡＣモータ３２にかかっている負荷に基づき、負荷に応じた電力がＡＣモータ３２に供給されるための第２のＰＷＭ信号をＰＷＭ信号出力部２８に出力する。ＰＷＭ信号出力部２８は、マイコン２９から出力された第２のＰＷＭ信号をＦＥＴ２６１−２６４のゲートに出力し、ＦＥＴ２６１−２６４をオン・オフさせる。

ここで、本実施の形態では、電流検出抵抗２７によって検出された電流（負荷）が所定値以上の場合には、マイコン２９は、芝刈り機本体３が芝を刈っている状態と判断し、ＦＥＴ２６１とＦＥＴ２６４のセット（以降、第１のセット）とＦＥＴ２６２とＦＥＴ２６３のセット（以降、第２のセット）をデューティ１００％で交互にオン・オフさせるための第２のＰＷＭ信号を出力する。このような構成により、芝刈り機本体３が芝を刈っている場合には、大きな駆動電力をＡＣモータ３２に供給して効率よく芝を刈ることが可能となる。

一方、電流検出抵抗２７によって検出された電流（負荷）が所定値未満の場合には、マイコン２９は、芝刈り機本体３が空転している状態と判断し、第１セットと第２セットをデューティ１００％よりも低い、例えばデューティ４０％で交互にオン・オフさせるための第２のＰＷＭ信号を出力する。このような構成により、芝刈り機本体３が空転している場合には、電力の浪費を軽減させることが可能となる。

更に、マイコン２９は、電池電圧検出部２１によって検出された電池電圧に基づき、電池パック４の過放電を判別する。具体的には、電池電圧検出部２１によって検出された電池電圧が所定値以下の場合には、電池パック４に過放電が生じていると判断し、ＦＥＴ２３２及び２６１−２６４をオフさせるための第１のＰＷＭ信号及び第２のＰＷＭ信号を出力する。また、電池パック４は、その内部に保護ＩＣやマイコンを備え、自ら過放電を検出してＬＤ端子（図２）から過放電信号をマイコン２９に出力する機能を有しており、マイコン２９は、過放電信号を受信した場合にもＦＥＴ２３２及び２６１−２６４をオフさせるための第１のＰＷＭ信号及び第２のＰＷＭ信号を出力する。このような構成により、電池パック４の寿命が短くなることを防止することが可能となる。

次に、図３のフローチャートを用いて、本実施の形態におけるマイコン２９によるＡＣモータ３２への供給電圧の制御について説明する。

図３のフローチャートは、電池パック４がインバータ２に装着されている状態で電源スイッチ２２１がオンされた時、又は、電源スイッチ２２１がオンされた状態で電池パック４がインバータ２に装着された時にスタートする。

まず、マイコン２９は、トリガスイッチ３１がオンされたか否かを判断する（Ｓ２０１）。トリガスイッチ３１がオンされたと判断した場合には（Ｓ２０１：ＹＥＳ）、ＦＥＴ２３２をオン・オフさせるための第１のＰＷＭ信号をＦＥＴ２３２のゲートに出力し、トランス２３１に昇圧動作を行わせる（Ｓ２０２）。

続いて、昇圧電圧検出部２５によって検出された昇圧電圧に基づき、昇圧電圧が目標電圧（例えば１４１Ｖ）より大きいか否かを判断する（Ｓ２０３）。目標電圧より大きい場合には（Ｓ２０３：ＹＥＳ）、デューティを減少させた第１のＰＷＭ信号をＦＥＴ２３２のゲートに出力し（Ｓ２０４）、目標電圧以下の場合には（Ｓ２０３：ＮＯ）、デューティを増加させた第１のＰＷＭ信号をＦＥＴ２３２のゲートに出力する（Ｓ２０５）。

続いて、第２のＰＷＭ信号のデューティを４０％に設定する（Ｓ２０６）。これにより、ＡＣモータ３２には、実効値４０Ｖの交流電圧が供給されることとなる。なお、後述するが、本実施の形態では、第２のＰＷＭ信号のデューティは、４０％及び１００％のいずれか一方に設定される。

続いて、第２のＰＷＭ信号のデューティが４０％と１００％のいずれに設定されているかを判断する（Ｓ２０７）。４０％に設定されている場合には、電流検出抵抗２７によって検出された電流（負荷）が第１の閾値より大きいか否かを判断する（Ｓ２０８）。第１の閾値より大きい場合には（Ｓ２０８：ＹＥＳ）、芝刈り機本体３が芝を刈っている状態と判断し、第２のＰＷＭ信号のデューティを１００％に変更した上で（Ｓ２０９）、Ｓ２１２に進む。これにより、図４に示すように、ＡＣモータ３２には、実効値１００Ｖの交流電圧が供給されることとなる。なお、Ｓ２０８で第１の閾値以下の場合には（Ｓ２０８：ＮＯ）、空転状態、或いは、芝刈り機本体３が芝を刈っている状態ではあるが負荷が小さいと判断し、そのままＳ２１２に進む。

一方、Ｓ２０７で、第２のＰＷＭ信号のデューティが１００％に設定されている場合には、電流検出抵抗２７によって検出された電流（電圧）が第１の閾値と比べて小さい第２の閾値よりも小さいか否かを判断する（Ｓ２１０）。第２の閾値よりも小さい場合には（Ｓ２１０：ＹＥＳ）、芝刈り機本体３が空転している状態と判断し、第２のＰＷＭ信号のデューティを４０％に変更した上で（Ｓ２１１）、Ｓ２１２に進む。これにより、ＡＣモータ３２には、実効値４０Ｖの交流電圧が供給されることとなる。なお、Ｓ２１０で第２の閾値以上の場合には（Ｓ２１０：ＮＯ）、芝刈り機本体３が芝を刈っている状態と判断し、そのままＳ２１２に進む。

続いて、電池電圧検出部２１によって検出された電池電圧が所定の過放電電圧より小さいか否かを判断する（Ｓ２１２）。所定の過放電電圧より小さい場合には（Ｓ２１２：ＹＥＳ）、電池パック４が過放電状態にあると判断し、ＦＥＴ２３２及びＦＥＴ２６１−２６４をオフさせるための第１のＰＷＭ信号及び第２のＰＷＭ信号を出力して昇圧回路２３及びスイッチング回路２６の動作を停止させる（Ｓ２１３）。これにより、電池パック４からの電力の供給が停止される。

また、電池電圧が所定の過放電電圧以上の場合には（Ｓ２１２：ＮＯ）、電池パック４から過放電信号が入力されたか否かを判断する（Ｓ２１４）。過放電信号が入力されていた場合には（Ｓ２１４：ＹＥＳ）、電池電圧が所定の過放電電圧より大きい場合（Ｓ２１２：ＹＥＳ）と同様に、昇圧回路２３及びスイッチング回路２６の動作を停止させる（Ｓ２１３）。一方、過放電信号が入力されていなかった場合には（Ｓ２１４：ＮＯ）、Ｓ２０７に戻り、負荷に基づくＡＣモータ３２への供給電圧の制御を引き続き行うこととなる。

なお、本実施の形態では、電池パック４の過放電検出を、電池パック４及びインバータ２の両方で行っているが、過放電電圧の閾値は、電池パック４よりインバータ２の方が小さく設定されている。逆に、電池パック４に設定された過放電閾値の方が小さい場合には、Ｓ２１２とＳ２１４の順番が逆になる。すなわち、本実施の形態では、電池パック４の過放電検出を電池パック４とインバータ２の両方で行っているため、確実に過放電を防止することができる。また、過放電だけではなく過電流についても同様に、電池パック４とインバータ２の両方で検出し、過電流を防止することも可能である。

上記実施の形態において、電源スイッチ２２１と直列に更なるＦＥＴを配置し、電池パック４が過放電を検出した場合には、当該ＦＥＴのゲートに過放電信号をするような構成を採用してもよい。すなわち、マイコン２９への電源供給をも遮断するように構成することにより、電池パック４の寿命が短くなることを防止することが可能となる。更に、過放電を報知する表示部やブザー等を設けて、使用者に過放電を報知し、その後、マイコン２９への電源供給を遮断するようにすれば、作業中に芝刈り機１が停止しても作業者に違和感を与えることなく電池パック４の寿命短縮を防止することができる。

上記したように、本実施の形態による芝刈り機１では、ＡＣモータ３２にかかる負荷に基づきＡＣモータ３２に供給する駆動電力を変更する。具体的には、ＡＣモータ３２にかかる負荷が所定以上の場合には駆動電力を増加させ、所定未満の場合には駆動電力を減少させる。これにより、芝刈り機１の空転時の電力の浪費を軽減させることが可能となる。

次に、本発明の第２の実施の形態による芝刈り機１０について図５及び図６を用いて説明する。

第１の実施の形態では、モータ３２にかかる負荷に基づきＡＣモータ３２に供給する駆動電力を変更したが、本実施の形態では、ユーザの操作によってＡＣモータ３２に供給する駆動電力を変更することができる。

図５は、第２の実施の形態による芝刈り機１０の回路図である。なお、図５において図２と同一の構成に関しては、図２と同一の符号を付し、その説明を省略する。

第２の実施の形態による芝刈り機１０では、第１の実施の形態における電流検出抵抗２７を備えていない代わりに、省エネスイッチ２０１及び抵抗２０２を備えており、省エネスイッチ２０１をオンさせることにより、芝刈り機本体３を省エネモードで駆動させることができる。

省エネスイッチ２０１及び抵抗２０２は、三端子レギュレータ２２２ａとＧＮＤの間に、抵抗２０２が高電位側となるように直列に接続されており、また、抵抗２０２の低電位側の端子は、マイコン２９に接続されている。このような構成により、省エネスイッチ２０１がオンしている場合には、０Ｖ（Ｌｏｗ）がマイコン２９に入力され、省エネスイッチ２０１がオフしている場合には、三端子レギュレータ２２２ａによって変換された所定の直流電圧がマイコン２９に入力されることとなる。

マイコン２９は、省エネスイッチ２０１がオフしている場合には、第２のＰＷＭ信号をデューティ１００％でオン・オフさせるが、省エネスイッチ２０１がオンしている場合には、デューティ７０％でオン・オフさせる。このような構成により、ユーザの意思に応じてＡＣモータ３２に供給する駆動電力を変更することが可能となる。例えば、少量の芝を刈るような場合に省エネモードで駆動させることで、電力の浪費を軽減させることが可能となる。

図６は、本実施の形態におけるマイコン２９によるＡＣモータ３２への供給電圧の制御について説明するフローチャートである。Ｓ５０１−Ｓ５０５及びＳ５０９−Ｓ５１１は、図３におけるＳ２０１−Ｓ２０５及びＳ２１２−Ｓ２１４と同じ動作であるので説明を省略する。

第２の実施の形態では、Ｓ５０６で、省エネスイッチ２０１がオンしているか否かを判断し、オンしている場合には（Ｓ５０６：ＹＥＳ）、第２のＰＷＭ信号のデューティを７０％に設定し（Ｓ５０７）、オフしている場合には（Ｓ５０６：ＮＯ）、１００％に設定する（Ｓ５０８）。

上記したように、本実施の形態による芝刈り機１０では、省エネスイッチ２０１を備えているので、ユーザの意思に応じてＡＣモータ３２に供給する駆動電力を変更することが可能となる。例えば、少量の芝を刈るような場合に省エネモードで駆動させることで、電力の浪費を軽減させることが可能となる。

尚、本発明の芝刈り機は、上述した実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変形や改良が可能である。

例えば、上記実施の形態では、インバータ２に接続された電池パック４から供給された直流電力をインバータ２によって交流電力に変換して芝刈り機本体３のＡＣモータ３２に供給したが、インバータ２を備えず、ＤＣ電源から供給された直流電力を交流電力に変更して芝刈り機本体３のＡＣモータ３２に構成するものであってもよい。この場合には、昇圧電圧検出部２５と、スイッチング回路２６と、電流検出抵抗２７と、ＰＷＭ信号出力部２８と、マイコン２９と、を芝刈り機本体３に備えることとなる。ここで、モータ３２をＡＣモータとしたことにより、ＡＣ駆動の芝刈り機とモータの共通化が図れ、開発コストを大幅に低減することができる。

また、図３及び図６のフローチャートでは、Ｓ２０１−Ｓ２０５及びＳ５０１−Ｓ５０５で昇圧電圧の制御、Ｓ２１２−Ｓ２１４及びＳ５０９−Ｓ５１１で過放電の検出を行ったが、これらは、フローチャート内のどの位置で行われてもよく、また、並行して行われてもよい。

また、第２の実施の形態において、省エネスイッチ２０１の替わりに可変抵抗を配置し、ダイヤルにより可変抵抗の抵抗値を変更することにより、ＡＣモータ３２に供給する駆動電力を変更してもよい。この場合、図７に示すように、ＡＣモータ３２に供給する駆動電力を無段階に変更することが可能となる。

また、上記実施の形態では、モータとしてＡＣモータが用いられていたが、ＤＣモータを用いてもよく、その場合であっても、ＤＣモータに供給される前の段階で電圧を変更すればよい。

また、上記実施の形態では、昇圧回路２３の出力電圧（ＦＥＴ２３２のオン・オフデューティ）を一定としたが、負荷状態に応じて昇圧回路２３の出力電圧を変更しても良い。その場合には、電源スイッチ２２１をオンし、インバータ２を起動させた後、まず、昇圧回路２３の出力が第１の電圧になるようにマイコン２９がＦＥＴ２３２をオン・オフ制御する。その後、電流検出抵抗２７によって検出された負荷電流に応じてＦＥＴ２３２のオン・オフのデューティを変更する。例えば、無負荷状態では、昇圧回路２３の出力を第１の電圧になるようにし、負荷状態では第１の電圧より大きい第２の電圧となるようにＦＥＴ２３２をスイッチング制御するようにしても良い。この場合、第２のスイッチング素子となるＦＥＴ２６１−２６４のオンデューティを１００％にしても良いし、第２のスイッチング素子も第１のスイッチング素子ＦＥＴ２３２に応じてデューティを変更するようにしても良い。

この場合、図８に示すように、Ｓ８０３〜Ｓ８０５で、昇圧電圧の目標電圧が第１の目標電圧となるような第１のＰＷＭ信号でＦＥＴ２３２を制御し、Ｓ８０６で、第２のスイッチング素子ＦＥＴ２６１−２６４の第２のＰＷＭ信号を４０％に設定する。Ｓ８０７でデューティが４０％であり、Ｓ８０８で負荷電流が第１の閾値より大きかった場合には、Ｓ８０８ａで、昇圧回路２３の出力が第１の目標電圧より大きい第２の目標電圧（例えば１４１Ｖ）になるような第１のＰＷＭ信号でＦＥＴ２３２を制御しつつ、Ｓ８０９で第２のＰＷＭ信号のデューティを１００％に設定し、Ｓ８１２〜Ｓ８１４を実行する。

Ｓ８１２〜Ｓ８１４で、過放電状態でないと判断された場合には、Ｓ８０７からＳ８１０に進み、負荷電流が第２の閾値より小さい場合すなわち、無負荷又は低負荷状態の場合には、Ｓ８１０ａで、昇圧回路２３の昇圧電圧を第１の目標電圧に低下させるような第１のＰＷＭ信号でＦＥＴ２３２を制御しつつ、Ｓ８１１で第２のＰＷＭ信号のデューティを下げる（４０％）。

このようにすれば、無負荷或いは低負荷状態において、昇圧回路２３及びインバータ回路２６による電池パック４の電力消費を抑制することができると共に、ＦＥＴ２３２、ＦＥＴ２６１−２６４の発熱を抑えることができる。

更に、第２の実施形態では、省エネスイッチ２０１の状態に応じて第２のスイッチング素子ＦＥＴ２６１−２６４のデューティを変更するようにしたが、第１のスイッチング素子ＦＥＴ２３２を制御して昇圧回路２３の出力電圧を変更するようにしても良い。すなわち、図９に示すように、Ｓ９０３の処理における昇圧回路２３の昇圧電圧の目標電圧を第１の目標電圧とし、Ｓ９０６で省エネスイッチ２０１がオンされていると判断した場合に、Ｓ９０６ａで、昇圧回路２３の出力を低下させる（第３の目標電圧）ような第１のＰＷＭ信号でＦＥＴ２３２を制御すると共にＳ９０７で第２のＰＭＷ信号のデューティを７０％にすれば良い。なお、Ｓ９０６で省エネスイッチ２０１がオフの場合に、Ｓ９０６ｂで、昇圧回路２３の昇圧電圧を増加させる（第２の目標電圧）ような第１のＰＷＭ信号でＦＥＴ２３２を制御すれば良い。

このように、省エネスイッチ２０１がオンの場合には、昇圧回路の昇圧電圧を第１の目標電圧よりも小さい第３の目標電圧にすると共に第２のＰＷＭ信号のデューティを７０％とすれば、無負荷或いは低負荷状態において、昇圧回路２３及びインバータ回路２６による電池パック４の電力消費を抑制することができると共に、ＦＥＴ２３２、ＦＥＴ２６１−２６４の発熱を抑えることができる。

２インバータ
３芝刈り機本体
４電池パック
２６スイッチング回路
２７電流検出抵抗
２９マイコン
３１トリガスイッチ
３２ＡＣモータ
２０１省エネスイッチ

Claims

モータと、
前記モータにかかる負荷を検出する負荷検出部と、
前記モータに駆動電力を供給する電力供給部と、
前記電力供給部から前記モータへの駆動電力の供給を指示するトリガスイッチと、
前記トリガスイッチが前記駆動電力の供給を指示している場合に、前記負荷検出部により検出された負荷に基づき前記モータに供給する駆動電力を変更するように前記電力供給部を制御する制御部と、
を備えたことを特徴とする電動工具。
前記電力供給部は、電池パックからの直流電力を交流電力に変換するインバータ回路を備えており、
前記制御部は、前記インバータ回路に出力するＰＷＭ信号のデューティを変更することにより前記駆動電力を変更させることを特徴とする請求項１に記載の電動工具。
前記制御部は、前記負荷検出部によって検出された負荷状態に応じて前記インバータを構成するスイッチング素子のデューティを変更することを特徴とする請求項２記載の電動工具。
前記電池パックが前記電力供給部と接続されている状態で前記電池パックと前記インバータ回路との間に配置されたスイッチング素子を更に備え、
前記制御部は、前記スイッチング素子をオン・オフさせることにより前記電池パックからの直流電力を交流電力に変換し、
前記電力供給部は、
前記スイッチング素子により変換された交流電力を昇圧する昇圧回路と、
前記昇圧された交流電力を整流・平滑して直流電力として出力する整流平滑回路と、を更に備え、
前記インバータ回路は、前記整流・平滑回路から出力された直流電力を前記交流電力に変換し、
前記制御部は、前記スイッチング素子に出力するＰＷＭ信号のデューティを変更することにより前記昇圧回路の昇圧電圧を変更させることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の電動工具。
前記負荷検出部は、前記モータに流れる電流に基づき前記負荷を検出することを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載の芝刈り機。
前記電力供給部は、
電池パックからの直流電力を所定の電圧に昇圧する昇圧回路と、
前記昇圧された交流電力を整流・平滑して直流電力として出力する整流平滑回路と、
前記整流平滑回路の出力を交流電力に変換するインバータ回路と、を備え、
前記昇圧回路は、前記電池パックからの直流電力を交流電力に変換するための第１のスイッチング素子を有し、
前記インバータ回路は、前記モータと接続される複数の第２のスイッチング素子を有し、
前記制御部は、前記負荷検出部によって検出された負荷状態に応じて、前記第１及び第２のスイッチング素子の少なくとも一方に入力される信号のデューティを制御することを特徴とする請求項５に記載の電動工具。
前記制御部は、前記モータに流れる電流が第１の閾値より大きい場合には、前記第１のスイッチング素子及び前記第２のスイッチング素子に入力される信号のデューティを最大にし、
前記電流が前記第１の閾値より小さい第２の閾値より小さい場合には、前記第１スイッチング素子及び前記第２のスイッチング素子の少なくとも一方に入力される信号のデューティを最大より小さくすることを特徴とする請求項６に記載の電動工具。
前記電流が前記第１の閾値より小さい第２の閾値より小さい場合には、前記第１スイッチング素子及び前記第２のスイッチング素子に入力される信号のデューティを最大より小さくすることを特徴とする請求項７に記載の電動工具。
前記制御部は、前記負荷検出部により検出された負荷に基づき、前記モータの駆動状態を判断し、前記判断に基づき、前記モータに供給する駆動電力を変更するように前記電力供給部を制御することを特徴とする請求項１に記載の電動工具。
前記制御部は、前記モータが待機状態であると判断した場合には、作業中であると判断した場合よりも小さな駆動電力を前記モータに供給するよう前記電力供給部を制御することを特徴とする請求項９に記載の芝刈り機。
前記制御部は、前記電池パックから過放電検出信号が入力された場合には、前記電池パックから前記電力供給部への直流電力の供給を停止させることを特徴とする請求項４に記載の電動工具。
モータと、
前記モータに駆動電力を供給する電力供給部と、
前記電力供給部から前記モータへの駆動電力の供給を指示するトリガスイッチと、
前記電力供給部から前記モータに供給される駆動電力を設定可能な設定部と、
前記トリガスイッチが前記駆動電力の供給を指示している場合に、前記設定部で設定された駆動電力を前記前記モータに供給するように前記電力供給部を制御する制御部と、
を備えたことを特徴とする電動工具。