JP2014148009A - 電動機械器具、及びその本体 - Google Patents
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Abstract
【課題】1つのバッテリパックが出力可能な電圧よりも高い電圧によって適切に駆動する電動機械器具を1つのバッテリパックの電圧が著しく低下しても適切に駆動させることが可能な技術を提供する。
【解決手段】電動機械器具1の駆動回路100は、第1バッテリパック4aの電圧VB1を昇圧する第1昇圧回路115aと、第2バッテリパック4bの電圧VB2を昇圧する第2昇圧回路115bとを備えている。駆動回路100におけるMCU100は、これらバッテリパックのうち、メインバッテリに設定されたバッテリパックに対応する昇圧回路を作動させ、メインバッテリに設定されたバッテリパックの電圧を昇圧する。
【選択図】図3
【解決手段】電動機械器具1の駆動回路100は、第1バッテリパック4aの電圧VB1を昇圧する第1昇圧回路115aと、第2バッテリパック4bの電圧VB2を昇圧する第2昇圧回路115bとを備えている。駆動回路100におけるMCU100は、これらバッテリパックのうち、メインバッテリに設定されたバッテリパックに対応する昇圧回路を作動させ、メインバッテリに設定されたバッテリパックの電圧を昇圧する。
【選択図】図3
Description
本発明は、電動機械器具に関する。
下記特許文献1に開示された電動工具は、当該電動工具の本体に2つのバッテリパックを装着可能に構成されている。この電動工具では、当該電動工具の本体に装着された2つのバッテリパックが直列接続されることによって、当該電動工具を適切に駆動するのに必要な電圧を得ている。
上述の電動工具では、2つのバッテリパックのうちの一方における電力の残量が少なくなることなどに起因して、この一方のバッテリパックの電圧が著しく低下すると、当該電動工具を適切に駆動するのに必要な電圧を得ることができず、当該電動工具を適切に駆動できなくなってしまう可能性がある。
そこで、本発明は、1つのバッテリパックが出力可能な電圧よりも高い電圧によって適切に駆動する電動機械器具を1つのバッテリパックの電圧が著しく低下しても適切に駆動させることが可能な技術を提供することを目的とする。
上記目的を達成するためになされた、本発明の第1局面における電動機械器具は、モータと、複数のバッテリパックと、昇圧手段と、バッテリパック選択手段と、経路形成手段とを備えている。
昇圧手段は、複数のバッテリパックの各々の電圧を昇圧して、モータを駆動するための駆動電圧を生成する。バッテリパック選択手段は、予め設定された選択手順に基づいて、複数のバッテリパックの少なくとも1つを選択する。経路形成手段は、バッテリパック選択手段によって選択された複数のバッテリパックの少なくとも1つから昇圧手段を介してモータに至る電力供給経路を形成する。
つまり、このように構成された電動機械器具では、選択手順に基づいて選択された少なくとも1つのバッテリパックから昇圧手段を介してモータに至る電力供給経路を通じて、モータに駆動電圧が印加される。
したがって、この電動機械器具では、複数のバッテリパックの1つの電圧が著しく低下しても、残りのバッテリパックの電圧を用いて生成される駆動電圧によってモータを駆動することができる。
尚、選択手順はどのように設定されていてもよい。例えば、選択手順は、複数のバッテリパックのうちの1つのみを選択するように設定されていてもよい。あるいは、複数のバッテリパックの全てを選択するように設定されていてもよい。複数のバッテリパックを選択するように設定されている場合には、1つのバッテリパックが出力可能な電力よりも大きな電力でモータを駆動する必要がある場合にモータを適切に駆動することができる。
電動機械器具は、モータの状態を検出するモータ状態検出手段を備えていてもよく、バッテリパック選択手段は、モータ状態検出手段によって検出されたモータの状態に基づいて、複数のバッテリパックの少なくとも1つを選択するように構成されていてもよい。
このように構成された電動機械器具では、モータの状態に基づいて少なくとも1つのバッテリパックを選択することができる。
モータ状態検出手段は、モータのあらゆる状態をどのように検出してもよい。
モータ状態検出手段は、モータのあらゆる状態をどのように検出してもよい。
例えば、モータ状態検出手段は、モータにかかる負荷を検出するように構成されていてもよい。この場合、バッテリパック選択手段は、モータ状態検出手段によって検出された負荷が予め設定された閾値以上であれば、複数のバッテリパックの少なくとも2つを選択し、モータ状態検出手段によって検出された負荷が閾値未満であれば、複数のバッテリパックの1つを選択するように構成されていてもよい。
このように構成された電動機械器具では、モータにかかっている負荷が大きく、モータを駆動するのに大きな電力が必要な場合に、少なくとも2つのバッテリパックからモータに電力を供給できる一方、モータにかかっている負荷が小さければ1つのバッテリパックからモータに電力を供給できる。
モータ状態検出手段は、モータにかかる負荷をどのように検出してもよい。例えば、モータ状態検出手段は、モータに流れる電流、モータの回転数、及びモータの温度の少なくとも1つに基づいて、モータにかかる負荷を検出してもよい。
電動機械器具は、複数のバッテリパックの各々の状態を検出するバッテリパック状態検出手段を備えてもよい。この場合、バッテリパック選択手段は、バッテリパック状態検出手段によって検出された複数のバッテリパックの各々の状態に基づいて、複数のバッテリパックの少なくとも1つを選択するように構成されていてもよい。
このように構成された電動機械器具では、複数のバッテリパックの各々の状態に基づいて、少なくとも1つのバッテリパックを選択することができる。
バッテリパック状態検出手段は、複数のバッテリパックのあらゆる状態をどのように検出してもよい。
バッテリパック状態検出手段は、複数のバッテリパックのあらゆる状態をどのように検出してもよい。
例えば、バッテリパック状態検出手段は、複数のバッテリパックの各々における電力の残量を検出するように構成されていてもよい。この場合、バッテリパック選択手段は、バッテリパック状態検出手段によって検出された複数のバッテリパックの各々における電力の残量に基づいて、複数のバッテリパックの少なくとも1つを選択するように構成されていてもよい。
このように構成された電動機械器具では、複数のバッテリパックの各々における電力の残量に基づいて、少なくとも1つのバッテリパックを選択することができる。
この場合、バッテリパック選択手段は、複数のバッテリパックの各々における電力の残量に基づいて、少なくとも1つのバッテリパックをどのように選択してもよい。例えば、バッテリパック選択手段は、複数のバッテリパックからバッテリパック状態検出手段によって検出された電力の残量が最も少ないバッテリパックを選択するように構成されていてもよい。
この場合、バッテリパック選択手段は、複数のバッテリパックの各々における電力の残量に基づいて、少なくとも1つのバッテリパックをどのように選択してもよい。例えば、バッテリパック選択手段は、複数のバッテリパックからバッテリパック状態検出手段によって検出された電力の残量が最も少ないバッテリパックを選択するように構成されていてもよい。
この場合、電力の残量に余裕があるバッテリパックが先に選択されて、その電力が先に消費され、このバッテリパックを交換あるいは充電している間に、残りのバッテリパックの電力が全て消費され、電動機械器具の使用が中断されることを抑制できる。
昇圧手段は、複数のバッテリパックの各々の電圧をどのように昇圧してもよい。
例えば、昇圧手段は、指令に応じて駆動電圧の大きさを変更可能に構成されていてもよい。この場合、電動機械器具は、さらに、昇圧手段に駆動電圧の大きさを指令する指令手段を備えていてもよい。
例えば、昇圧手段は、指令に応じて駆動電圧の大きさを変更可能に構成されていてもよい。この場合、電動機械器具は、さらに、昇圧手段に駆動電圧の大きさを指令する指令手段を備えていてもよい。
このように構成された電動機械器具では、駆動電圧の大きさを適宜変更することができる。
電動機械器具は、さらに、モータに印加される駆動電圧をパルス幅変調するパルス幅変調手段を備えてもよい。
電動機械器具は、さらに、モータに印加される駆動電圧をパルス幅変調するパルス幅変調手段を備えてもよい。
このように構成された電動機械器具では、抵抗器などのようなモータに流れる電流を調整するための構成を別途設ける必要がなく、簡素な構成によってモータに流れる電流を適宜調整することができる。
昇圧手段は、複数のバッテリパックの各々に接続された複数の昇圧回路を備えていてもよく、複数の昇圧回路の数は、複数のバッテリパックの数と同じであってもよい。
この場合、複数のバッテリパックの間を直接接続する必要がなくなるため、一方のバッテリパックから他方のバッテリパックへ電流が流れ込むことを抑制できる。
この場合、複数のバッテリパックの間を直接接続する必要がなくなるため、一方のバッテリパックから他方のバッテリパックへ電流が流れ込むことを抑制できる。
あるいは、複数の昇圧回路の数は、複数のバッテリパックの数よりも少なくてもよい。
この場合、複数のバッテリパックの数と同じ数だけ昇圧回路を設けるよりも昇圧手段の構成を簡素化することができる。
この場合、複数のバッテリパックの数と同じ数だけ昇圧回路を設けるよりも昇圧手段の構成を簡素化することができる。
あるいは、昇圧手段は、単一の昇圧回路を備えていてもよい。
この場合、昇圧手段の構成を最も簡素化することができる。
さらに、この場合、複数のバッテリパックの各々に電流が逆流するのを抑制する逆流抑制手段を備えていてもよい。
この場合、昇圧手段の構成を最も簡素化することができる。
さらに、この場合、複数のバッテリパックの各々に電流が逆流するのを抑制する逆流抑制手段を備えていてもよい。
このように構成された電動機械器具では、複数のバッテリパックの各々に電流が逆流して、複数のバッテリパックの各々に問題が生じることを抑制できる。
電動機械器具は、複数のバッテリパックの各々を離脱不能に構成されていてもよい。
電動機械器具は、複数のバッテリパックの各々を離脱不能に構成されていてもよい。
あるいは、電動機械器具は、複数のバッテリパックの各々を離脱可能に装着する装着部を備えていてもよい。
このように構成された電動機械器具では、電圧が著しく低下したバッテリパックを容易に交換でき、ひいては当該電動機械器具の使用を容易に継続できる。
このように構成された電動機械器具では、電圧が著しく低下したバッテリパックを容易に交換でき、ひいては当該電動機械器具の使用を容易に継続できる。
本発明に係る電動機械器具は、例えば、電動工具であってもよいし、電動作業機であってもよい。
本発明の第2局面における、電動機械器具の本体は、モータと、装着部と、昇圧手段と、バッテリパック選択手段と、経路形成手段とを備えている。
本発明の第2局面における、電動機械器具の本体は、モータと、装着部と、昇圧手段と、バッテリパック選択手段と、経路形成手段とを備えている。
装着部には、複数のバッテリパックが装着される。昇圧手段は、装着部に装着される複数のバッテリパックの各々の電圧を昇圧して、モータを駆動するための駆動電圧を生成する。バッテリパック選択手段は、予め設定された選択手順に基づいて、複数のバッテリパックの少なくとも1つを選択する。経路形成手段は、バッテリパック選択手段によって選択された複数のバッテリパックの少なくとも1つから昇圧手段を介してモータに至る電力供給経路を形成する。
このように構成された本体では、選択手順に基づいて選択された少なくとも1つのバッテリパックから昇圧手段を介してモータに至る電力供給経路を通じて、モータに駆動電圧が印加される。
つまり、本発明の第2局面は、本発明の第1局面と同様の効果を発揮し得る。
以下に本発明の例示的な実施形態を図面と共に説明する。
[第1実施形態]
〈電動機械器具の全体構成〉
図1に示すように、本第1実施形態の電動機械器具(以下、器具と略称する)1は、電動作業機として構成され、より具体的には、草や小径木を刈り払う、所謂、刈払機として構成されている。
[第1実施形態]
〈電動機械器具の全体構成〉
図1に示すように、本第1実施形態の電動機械器具(以下、器具と略称する)1は、電動作業機として構成され、より具体的には、草や小径木を刈り払う、所謂、刈払機として構成されている。
器具1の本体2は、モータユニット3と、モータユニット3の一端に連結されたシャフトパイプ5とを備えている。
モータユニット3は、当該モータユニット3の内部に後述のモータM1を含む後述の駆動回路100を収納している。さらに、モータユニット3は、当該モータユニット3の他端に、第1バッテリパック4aと第2バッテリパック4bとを離脱可能に装着するバッテリパック装着部7が設けられている。より具体的には、バッテリパック装着部7は、当該バッテリパック装着部7上で第1バッテリパック4a及び第2バッテリパック4bをそれぞれ図中矢印に示す方向にスライドさせることによって、第1バッテリパック4a及び第2バッテリパック4bをそれぞれ着脱可能に構成されている。バッテリパック装着部7には、当該バッテリパック装着部7に装着された第1バッテリパック4a及び第2バッテリパック4bに係合する1対のフックが設けられており、この1対のフックによって第1バッテリパック4a及び第2バッテリパック4bがバッテリパック装着部7に固定される。
モータユニット3は、当該モータユニット3の内部に後述のモータM1を含む後述の駆動回路100を収納している。さらに、モータユニット3は、当該モータユニット3の他端に、第1バッテリパック4aと第2バッテリパック4bとを離脱可能に装着するバッテリパック装着部7が設けられている。より具体的には、バッテリパック装着部7は、当該バッテリパック装着部7上で第1バッテリパック4a及び第2バッテリパック4bをそれぞれ図中矢印に示す方向にスライドさせることによって、第1バッテリパック4a及び第2バッテリパック4bをそれぞれ着脱可能に構成されている。バッテリパック装着部7には、当該バッテリパック装着部7に装着された第1バッテリパック4a及び第2バッテリパック4bに係合する1対のフックが設けられており、この1対のフックによって第1バッテリパック4a及び第2バッテリパック4bがバッテリパック装着部7に固定される。
また、さらに、モータユニット3は、当該モータユニット3の一側面に、第1バッテリパック4a及び第2バッテリパック4bの各々の状態を器具1の使用者に報知するための表示器6が設けられている。表示器6は、どのような形態の表示器であってもよく、本第1実施形態における表示器6は2つのLEDを備える表示器である。より具体的には、表示器6は、第1LED6aと、第2LED6bとを備えている。第1LED6aは、第1バッテリパック4aの状態を使用者に報知するためのLEDであり、第2LED6bは、第2バッテリパック4bの状態を使用者に報知するためのLEDである。
シャフトパイプ5は、中空棒状に形成され、シャフトパイプ5における、モータユニット3とは反対側の端部には、カッター8を離脱可能に装着するカッター装着部9が設けられている。カッター8は、全体として略円板状に形成されている。より具体的には、カッター8の中心部は、予め規定された規定値以上の剛性を有した材料(例えば、金属材料や高硬度の合成樹脂)で形成され、円板状又は円柱状に成形されている。また、カッター8の周縁には、複数の刃81が設けられている。
また、シャフトパイプ5の軸方向における中間位置近傍には、ハンドル10が設けられている。このハンドル10には、使用者が右手で把持するための右手グリップ11と、使用者が左手で把持するための左手グリップ13とが設けられている。そして、右手グリップ11には、使用者がカッター8の回転を操作するためのトリガスイッチ12が設けられている。
シャフトパイプ5の内部には、図示しない伝達軸が収容されている。伝達軸の一端は、モータユニット3に収納された後述のモータM1のロータに連結されている一方、伝達軸の他端は、カッター装着部9に設けられた図示しない複数のギアを介してカッター8に連結されている。このため、モータM1の回転駆動力は、伝達軸と複数のギアとを介してカッター8に伝達される。
〈器具の電気的構成〉
器具1は、図2,3に示す回路構成を備えている。この回路構成は、本体2に第1バッテリパック4a及び第2バッテリパック4bが装着されたときに形成される。
〈器具の電気的構成〉
器具1は、図2,3に示す回路構成を備えている。この回路構成は、本体2に第1バッテリパック4a及び第2バッテリパック4bが装着されたときに形成される。
図2に示すように、器具1は、上述の駆動回路100を備え、この駆動回路100に第1バッテリパック4a及び第2バッテリパック4bが電気的に接続される。
第1バッテリパック4a及び第2バッテリパック4bはそれぞれ、バッテリ41aまたはバッテリ41bを備え、バッテリ41a,41bはそれぞれ、互いに直列接続された複数のバッテリセルを備えている。バッテリ41a,41bの各々が備えるバッテリセルの数、及び各バッテリセルが発生する電圧はどのように設定されていてもよい。例えば、本第1実施形態では、バッテリ41a,41bはそれぞれ、5つのバッテリセルを備え、これらバッテリセルの各々は、3.6VDCの電圧を発生する。すなわち、本第1実施形態におけるバッテリ41a,41bはそれぞれ、18VDCの電圧VB1,VB2を発生するように構成されている。また、本第1実施形態における各バッテリセルは、二次電池(例えばリチウムイオン二次電池)として構成されている。つまり、本第1実施形態における第1バッテリパック4a及び第2バッテリパック4bはそれぞれ、充電可能なバッテリパックとして構成されている。
第1バッテリパック4a及び第2バッテリパック4bはそれぞれ、バッテリ41aまたはバッテリ41bを備え、バッテリ41a,41bはそれぞれ、互いに直列接続された複数のバッテリセルを備えている。バッテリ41a,41bの各々が備えるバッテリセルの数、及び各バッテリセルが発生する電圧はどのように設定されていてもよい。例えば、本第1実施形態では、バッテリ41a,41bはそれぞれ、5つのバッテリセルを備え、これらバッテリセルの各々は、3.6VDCの電圧を発生する。すなわち、本第1実施形態におけるバッテリ41a,41bはそれぞれ、18VDCの電圧VB1,VB2を発生するように構成されている。また、本第1実施形態における各バッテリセルは、二次電池(例えばリチウムイオン二次電池)として構成されている。つまり、本第1実施形態における第1バッテリパック4a及び第2バッテリパック4bはそれぞれ、充電可能なバッテリパックとして構成されている。
第1バッテリパック4aでは、バッテリ41aの正極は、第1バッテリパック4aに設けられた正極端子42aに接続されており、バッテリ41aで発生された電圧VB1は、正極端子42aを介して駆動回路100へ出力される。一方、バッテリ41aの負極は、第1バッテリパック4aに設けられた負極端子43aに接続されている。
第2バッテリパック4bでは、バッテリ41bの正極は、第2バッテリパック4bに設けられた正極端子42bに接続されており、バッテリ41bで発生された電圧VB2は、正極端子42bを介して駆動回路100へ出力される。一方、バッテリ41bの負極は、第2バッテリパック4bに設けられた負極端子43bに接続されている。
さらに、第1バッテリパック4a及び第2バッテリパック4bはそれぞれ、バッテリ管理ユニット(BMU)44aまたはBMU44bを備えている。BMU44a,44bはそれぞれ、バッテリ41aまたはバッテリ41bにおける各バッテリセルの正極と負極との間の電圧に基づいて、各バッテリセルの過充電及び過放電を検出する。そして、BMU44a,44bはそれぞれ、過充電を検出したことを示す過充電検出信号や、過放電を検出したことを示す過放電検出信号を出力する。より具体的には、BMU44aは、出力回路45a及び第1バッテリパック4aに設けられた信号端子46aを介して過放電検出信号を駆動回路100へ出力する。BMU44bは、出力回路45b及び第2バッテリパック4bに設けられた信号端子46bを介して過放電検出信号を駆動回路100へ出力する。
駆動回路100は、第1正極端子101と、第1負極端子102と、第1信号端子103と、第2正極端子104と、第2負極端子105と、第2信号端子106とを備え、これら端子はそれぞれ、正極端子42a、負極端子43a、信号端子46a、正極端子42b、負極端子43b、信号端子46bに接続されている。
駆動回路100は、さらに、主制御ユニット(MCU)110と、電源回路111と、第1分圧器112aと、第2分圧器112bと、第1表示回路113aと、第2表示回路113bと、第1電流検出回路114aと、第2電流検出回路114bとを備えている。
MCU110は、器具1の各種動作を制御する。本第1実施形態におけるMCU110は、少なくともCPU、メモリ(例えばROM、RAMなど)、I/Oなどを含むマイクロコンピュータである。
電源回路111は、ダイオードD1を介して第1正極端子101に接続され、第1バッテリパック4aから出力される電圧VB1が入力されている。電源回路111は、さらに、ダイオードD2を介して第2正極端子104に接続され、第2バッテリパック4bから出力される電圧VB2が入力される。電源回路111は、第1バッテリパック4a及び第2バッテリパック4bから出力される電圧VB1,VB2の一方からMCU110を含む駆動回路100内の各種回路を駆動するための制御電圧Vccを生成し、生成した制御電圧Vccをこれら各種回路に供給する。ダイオードD1は、第2バッテリパック4bから電源回路111を介して第1バッテリパック4aへ電流が流入することを抑制するために設けられている一方、ダイオードD2は、第1バッテリパック4aから電源回路111を介して第2バッテリパック4bへ電流が流入することを抑制するために設けられている。このような回路構成により、第1バッテリパック4a及び第2バッテリパック4bの一方のバッテリパックにおける電力の残量が少ないときに、第1バッテリパック4a及び第2バッテリパック4bの他方のバッテリパックにおける電力によって一方のバッテリパックへ電流の流れ込みが発生し、一方のバッテリパックにダメージが生じることを抑制できる。
第1分圧器112aは、第1正極端子101を介して第1バッテリパック4aから入力される電圧VB1を分圧し、分圧された電圧をMCU110に出力する。
第2分圧器112bは、第2正極端子104を介して第2バッテリパック4bから入力される電圧VB2を分圧し、分圧された電圧をMCU110に出力する。
第2分圧器112bは、第2正極端子104を介して第2バッテリパック4bから入力される電圧VB2を分圧し、分圧された電圧をMCU110に出力する。
第1表示回路113aは、上述の第1LED6aを点灯させるための回路であり、MCU110から出力される指令に応じて第1LED6aを点灯させる。
第2表示回路113bは、上述の第2LED6bを点灯させるための回路であり、MCU110から出力される指令に応じて第2LED6bを点灯させる。
第2表示回路113bは、上述の第2LED6bを点灯させるための回路であり、MCU110から出力される指令に応じて第2LED6bを点灯させる。
第1電流検出回路114aは、モータM1の下流側と第1負極端子102との間に設けられ、モータM1から第1負極端子102へと流れる電流の大きさを検出し、検出した電流の大きさを示す信号をMCU110に出力する。第1負極端子102は、駆動回路100のグランドに接続されているため、第1バッテリパック4aが器具1に装着されたとき、第1バッテリパック4aにおけるバッテリ41aの負極の電位(第1バッテリパック4aにおけるグランド)は、駆動回路100のグランドと同電位となる。
第2電流検出回路114bは、モータM1の下流側と第2負極端子105との間に設けられ、モータM1から第2負極端子105へと流れる電流の大きさを検出し、検出した電流の大きさを示す信号をMCU110に出力する。第2負極端子105は、駆動回路100のグランドに接続されているため、第2バッテリパック4bが器具1に装着されたとき、第2バッテリパック4bにおけるバッテリ41bの負極の電位(第2バッテリパック4bにおけるグランド)は、駆動回路100のグランドと同電位となる。
第1バッテリパック4aから第1信号端子103を介して駆動回路100に入力される上述の放電停止信号、及び第2バッテリパック4bから第2信号端子106を介して駆動回路100に入力される上述の放電停止信号はそれぞれ、図示しないインターフェイス回路を介してMCU110へ入力される。本第1実施形態における放電停止信号はそれぞれ、2値信号である。これら2値信号の各々の論理値は、放電を継続するときにはHighとなり、放電を停止するときにはハイインピーダンスとなる。
図3に示すように、駆動回路100は、さらに、第1昇圧回路115aと、第2昇圧回路115bと、昇圧電圧設定回路116と、上述のモータM1と、過電流検出回路117と、第1作動回路118aと、第2作動回路118bとを備えている。
第1昇圧回路115aは、当該第1昇圧回路115aの入力側が第1正極端子101に接続され、第1正極端子101を介して第1バッテリパック4aから入力される電圧VB1を昇圧し、モータM1を駆動するための駆動電圧を生成する。本第1実施形態における第1昇圧回路115aは、周知のステップアップコンバータである。
より具体的には、第1昇圧回路115aは、コンデンサC1aと、トランスTaと、Nチャネル型のFET119aと、過電流検出回路120aと、ダイオードD3aと、コンデンサC2aとを備えている。
コンデンサC1aは、第1正極端子101と、駆動回路100のグランドとの間に接続され、駆動電圧VB1によって電荷を蓄えるように設定されている。
トランスTaは、一次側コイルと二次側コイルとを備えている。一次側コイルの一端は第1正極端子101に接続されている一方、一次側コイルの他端はFET119aのドレインに接続されている。トランスTaの二次側コイルの一端は、ダイオードD3a及び昇圧電圧設定回路116を介してモータM1の上流側に接続されている一方、二次側コイルの他端は駆動回路100のグランドに接続されている。
トランスTaは、一次側コイルと二次側コイルとを備えている。一次側コイルの一端は第1正極端子101に接続されている一方、一次側コイルの他端はFET119aのドレインに接続されている。トランスTaの二次側コイルの一端は、ダイオードD3a及び昇圧電圧設定回路116を介してモータM1の上流側に接続されている一方、二次側コイルの他端は駆動回路100のグランドに接続されている。
FET119aは、当該FET119aのソースが過電流検出回路120aを介して駆動回路100のグランドに接続されており、当該FET119aのゲートに入力される電圧によって当該FET119aがオン/オフすることにより、トランスTaに流れる電流をスイッチングするように設定されている。
過電流検出回路120aは、トランスTaの一次側コイルからFET119aを介して駆動回路100のグランドへと流れる電流を監視し、過電流を検出したか否かを示す2値信号を出力する。この2値信号の論理値は、過電流が検出されたときにLowとなり、過電流が検出されていないときにHighとなる。
ダイオードD3aは、トランスTaの二次側コイルに発生した交流電圧を半波整流し、コンデンサC2aは、ダイオードD3aによって半波整流された電圧を平滑化することで、平滑化された駆動電圧を生成する。
第2昇圧回路115bは、当該第2昇圧回路115bの入力側が第2正極端子104に接続され、第2正極端子104を介して第2バッテリパック4bから入力される電圧VB2を昇圧し、モータM1を駆動するための駆動電圧を生成する。本第1実施形態における第2昇圧回路115bは、第1昇圧回路115aと同様に構成されている。
すなわち、第2昇圧回路115bは、コンデンサC1bと、トランスTbと、Nチャネル型のFET119bと、過電流検出回路120bと、ダイオードD3bと、コンデンサC2bとを備えている。
コンデンサC1bは、第2正極端子104と、駆動回路100のグランドとの間に接続され、駆動電圧VB2によって電荷を蓄えるように設定されている。
トランスTbは、一次側コイルと二次側コイルとを備えている。一次側コイルの一端は第2正極端子104に接続されている一方、一次側コイルの他端はFET119bのドレインに接続されている。トランスTbの二次側コイルの一端は、ダイオードD3b及び昇圧電圧設定回路116を介してモータM1の上流側に接続されている一方、二次側コイルの他端は駆動回路100のグランドに接続されている。
トランスTbは、一次側コイルと二次側コイルとを備えている。一次側コイルの一端は第2正極端子104に接続されている一方、一次側コイルの他端はFET119bのドレインに接続されている。トランスTbの二次側コイルの一端は、ダイオードD3b及び昇圧電圧設定回路116を介してモータM1の上流側に接続されている一方、二次側コイルの他端は駆動回路100のグランドに接続されている。
FET119bは、当該FET119bのソースが過電流検出回路120bを介して駆動回路100のグランドに接続されており、当該FET119bのゲートに入力される電圧によって当該FET119bがオン/オフすることにより、トランスTbに流れる電流をスイッチングするように設定されている。
過電流検出回路120bは、トランスTbの一次側コイルからFET119bを介して駆動回路100のグランドへと流れる電流を監視し、過電流を検出したか否かを示す2値信号を出力する。この2値信号の論理値は、過電流が検出されたときにLowとなり、過電流が検出されていないときにHighとなる。
ダイオードD3bは、トランスTbの二次側コイルに発生した交流電圧を半波整流し、コンデンサC2bは、ダイオードD3bによって半波整流された電圧を平滑化することで、平滑化された駆動電圧を生成する。
昇圧電圧設定回路116は、メインスイッチSW1と、可変抵抗器R1と、スイッチ(SW)操作検出回路121と、分圧器122と、エラーアンプ123と、三角波発生器124と、比較器125とを備えている。
メインスイッチSW1は、当該メインスイッチSW1の一方の接点がダイオードD3a,D3bに接続され、当該メインスイッチSW1の他方の接点がモータM1の上流側に接続されている。メインスイッチSW1は、上述のトリガスイッチ12と連動するように構成されており、トリガスイッチ12が操作されたときには、メインスイッチSW1がオンして、ダイオードD3a,D3bがメインスイッチSW1を介してモータM1の上流側に接続される。一方、トリガスイッチ12が操作されていないときには、メインスイッチSW1はオフし、ダイオードD3a,D3bはモータM1の上流側から切断される。
可変抵抗器R1は、制御電圧Vccを分圧し、分圧した電圧を発生するように設定されている。可変抵抗器R1は、トリガスイッチ12と連動するように構成されており、トリガスイッチ12の操作量に応じて当該可変抵抗器R1の抵抗値が変化する。つまり、可変抵抗器R1は、トリガスイッチ12の操作量に応じた電圧を発生する。
SW操作検出回路121は、トリガスイッチ12が操作されていることを検出する回路である。より具体的には、SW操作検出回路121には、上述のメインスイッチSW1の接点間の電圧が入力されており、SW操作検出回路121は、接点間の電圧に基づいて、トリガスイッチ12が操作されているか否かを示す2値信号をMCU110へ出力する。この2値信号の論理値は、トリガスイッチ12が操作されているときにHighとなり、トリガスイッチ12が操作されていないときにLowとなる。
分圧器122は、第1昇圧回路115a及び第2昇圧回路115bにおいて生成された駆動電圧を分圧し、分圧した電圧をMCU110とエラーアンプ123とに出力する。
エラーアンプ123は、分圧器122にて分圧された電圧と可変抵抗器R1に発生する電圧との差を増幅し、増幅された電圧を出力する。
エラーアンプ123は、分圧器122にて分圧された電圧と可変抵抗器R1に発生する電圧との差を増幅し、増幅された電圧を出力する。
三角波発生器124は、予め設定された三角波を繰り返し発生する。
比較器125は、エラーアンプ123からの出力信号の電圧と三角波発生器124からの三角波の電圧とを比較し、比較結果に応じてデューティ比が変化するパルス列信号を出力する。
比較器125は、エラーアンプ123からの出力信号の電圧と三角波発生器124からの三角波の電圧とを比較し、比較結果に応じてデューティ比が変化するパルス列信号を出力する。
昇圧電圧設定回路116は、上述のような回路構成により、トリガスイッチ12の操作量が大きいほどデューティ比が大きいパルス列信号を出力するように構成されている。
モータM1は、本第1実施形態では、ブラシ付き直流モータである。モータM1のコイルには、当該コイルに発生する逆起電力を吸収するためのダイオードD4が並列接続されている。
モータM1は、本第1実施形態では、ブラシ付き直流モータである。モータM1のコイルには、当該コイルに発生する逆起電力を吸収するためのダイオードD4が並列接続されている。
過電流検出回路117は、モータM1の下流側を流れる電流を監視し、過電流を検出したか否かを示す2値信号を出力する。この2値信号の論理値は、過電流が検出されたときにLowとなり、過電流が検出されていないときにHighとなる。
第1作動回路118aは、ANDゲートとして構成され、過電流検出回路120aから出力される2値信号と、MCU110から出力される昇圧を許可するか否かを示す2値信号と、昇圧電圧設定回路116から出力されるパルス列信号と、過電流検出回路117から出力される2値信号とが入力されている。第1作動回路118aでは、これら全ての2値信号の論理値がHighのときに当該第1作動回路118aの出力電圧の論理値がHighとなり、少なくとも1つの信号の論理値がLowのときには当該第1作動回路118aの出力電圧の論理値がLowとなる。つまり、第1作動回路118aでは、過電流検出回路120aで過電流が検出されず、且つ、MCU110が昇圧を許可し、且つ、過電流検出回路117で過電流が検出されない場合にのみ、昇圧電圧設定回路116から出力されたパルス列信号に同期したパルス列信号をFET119aに出力する。第1昇圧回路115aでは、第1作動回路118aから出力されるパルス列信号によってFET119aがスイッチングする。FET119aのスイッチングによって、電圧VB1が昇圧され、駆動電圧が生成される。駆動電圧の大きさは、パルス列信号のディーティ比の大きさに比例する。
第2作動回路118bは、第1作動回路118aと同様に、ANDゲートとして構成されている。第2作動回路118bは、過電流検出回路120bから出力される2値信号と、MCU110から出力される昇圧を許可するか否かを示す上述の2値信号と、昇圧電圧設定回路116から出力されるパルス列信号と、過電流検出回路117から出力される2値信号とが入力されている。第2作動回路118bでは、これら全ての2値信号の論理値がHighのときに当該第2作動回路118bの出力電圧の論理値がHighとなり、少なくとも1つの信号の論理値がLowのときには当該第2作動回路118bの出力電圧の論理値がLowとなる。つまり、第2作動回路118bでは、過電流検出回路120bで過電流が検出されず、且つ、MCU110が昇圧を許可し、且つ、過電流検出回路117で過電流が検出されない場合にのみ、昇圧電圧設定回路116から出力されたパルス列信号に同期したパルス列信号をFET119bに出力する。第2昇圧回路115bでは、第2作動回路118bから出力されるパルス列信号によってFET119bがスイッチングする。FET119bのスイッチングによって、電圧VB2が昇圧され、駆動電圧が生成される。
以下、MCU110が実行する本発明に係るメインルーチンについて説明する。
MCU110は、第1バッテリパック4a及び第2バッテリパック4bのうちの少なくとも一方が本体2のバッテリパック装着部7に装着されて当該MCU110に制御電圧Vccが印加され、当該MCU110が起動すると、図4に示すメインルーチンを繰り返し実行する。
MCU110は、第1バッテリパック4a及び第2バッテリパック4bのうちの少なくとも一方が本体2のバッテリパック装着部7に装着されて当該MCU110に制御電圧Vccが印加され、当該MCU110が起動すると、図4に示すメインルーチンを繰り返し実行する。
図4に示すように、本メインルーチンでは、まず、SW操作検出回路121から入力される2値信号の論理値に基づいて、メインスイッチSW1がオンされているか否かを判定する(S10)。ここで、メインスイッチSW1がオフされていると判定した場合には(S10:No)、後述のS40へ移行する。
一方、メインスイッチSW1がオンされていると判定した場合には(S10:Yes)、予め設定された優先度設定処理を実行する(S20)。この優先度設定処理は、優先的に放電させるバッテリパック(メインバッテリ)と、補助的に放電させるバッテリパック(サブバッテリ)とを設定する処理であり、詳細は後述する。
優先度設定処理が終了すると、メインバッテリに該当するバッテリパックがあるか否かを判定する(S30)。該当するバッテリパックがないと判定した場合には(S30:No)、第1分圧器112aから入力された電圧に基づいて第1バッテリパック4aの電圧VB1の値を算出し、算出した値をMCU110のメモリに記憶する(S40)。続いて、第2分圧器112bから入力された電圧に基づいて第2バッテリパック4bの電圧VB2の値を算出し、算出した値をメモリに記憶する(S50)。その後、第1作動回路118aに論理値がLowである2値信号を出力して、第1昇圧回路115aを停止させ(S60)、そして、第2作動回路118bに論理値がLowである2値信号を出力して、第2昇圧回路115bを停止させ(S70)、本メインルーチンを終了する。
S30にて、メインバッテリに該当するバッテリパックがあると判定した場合には(S30:Yes)、第1昇圧回路115a及び第2昇圧回路115bのうち、メインバッテリに設定されたバッテリパックに対応する昇圧回路を作動させ、メインバッテリの電圧を昇圧する(S80)。
そして、第1電流検出回路114a及び第2電流検出回路114bのうち、メインバッテリに設定されたバッテリパックに対応する電流検出回路からの信号に基づいて、メインバッテリに設定されたバッテリパックからの放電電流が予め設定された閾値以上であるか否かを判定する(S90)。放電電流が閾値以上であると判定した場合には(S90:Yes)、サブバッテリに該当するバッテリパックがあるか否かを判定する(S100)。サブバッテリに該当するバッテリパックがないと判定した場合には(S100:No)、後述のS120へ移行する。一方、サブバッテリに該当するバッテリパックがあると判定した場合には(S100:Yes)、第1昇圧回路115a及び第2昇圧回路115bのうち、サブバッテリに設定されたバッテリパックに対応する昇圧回路を作動させて、サブバッテリの電圧を昇圧し(S110)、本メインルーチンを終了する。
S90にて、放電電流が閾値未満であると判定した場合には(S90:No)、サブバッテリに設定されたバッテリパックに対応する昇圧回路を停止させて、サブバッテリの電圧の昇圧を停止し(S120)、本メインルーチンを終了する。
ここで、S20における優先度設定処理は、以下のように実行される。
すなわち、本処理では、まず、MCU110のメモリに、メインバッテリに該当するバッテリパックがない旨と、サブバッテリに該当するバッテリパックがない旨とを設定する(S200)。そして、第1バッテリパック4aが駆動回路100に接続されているか否か判定する(S210)。この判定は、分圧器112aから入力された電圧に基づいて行われる。
すなわち、本処理では、まず、MCU110のメモリに、メインバッテリに該当するバッテリパックがない旨と、サブバッテリに該当するバッテリパックがない旨とを設定する(S200)。そして、第1バッテリパック4aが駆動回路100に接続されているか否か判定する(S210)。この判定は、分圧器112aから入力された電圧に基づいて行われる。
S210にて、第1バッテリパック4aが駆動回路100に接続されていないと判定した場合には(S210:No)、後述のS240へ直ちに移行する。一方、第1バッテリパック4aが駆動回路100に接続されていると判定した場合には(S210:Yes)、第1バッテリパック4aから入力される放電停止信号の論理値に基づいて、放電停止が第1バッテリパック4aから通知されているか否かを判定する(S220)。放電停止が通知されていると判定した場合には(S220:Yes)、後述のS240へ直ちに移行する一方、放電停止が通知されていないと判定した場合には(S220:No)、第1バッテリパック4aをメインバッテリに設定する(S230)。
続いて、第2バッテリパック4bが駆動回路100に接続されているか否か判定する(S240)。この判定は、図2において図示しない経路を介して第2バッテリパック4bから入力される信号に基づいて行われる。
S240にて、第2バッテリパック4bが駆動回路100に接続されていないと判定した場合には(S240:No)、本処理を直ちに終了する一方、第2バッテリパック4bが駆動回路100に接続されていると判定した場合には(S240:Yes)、第2バッテリパック4bから入力される放電停止信号の論理値に基づいて、放電停止が第2バッテリパック4bから通知されているか否かを判定する(S250)。放電停止が通知されていると判定した場合には(S250:Yes)、本処理を直ちに移行する一方、放電停止が通知されていないと判定した場合には(S250:No)、第1バッテリパック4aがメインバッテリに設定されているか否かを判定する(S260)。
第1バッテリパック4aがメインバッテリに設定されていないと判定した場合には(S260:No)、第2バッテリパック4bをメインバッテリに設定して(S270)、本処理を終了する。一方、第1バッテリパック4aがメインバッテリに設定されていると判定した場合には(S260:Yes)、メインルーチンのS40,50にてメモリに記憶した電圧VB1,VB2の値に基づいて、電圧VB1が電圧VB2以上であるか否かを判定する(S280)。
電圧VB1が電圧VB2未満であると判定した場合には(S280:No)、第2バッテリパック4bをサブバッテリに設定して(S290)、本処理を終了する。
一方、電圧VB1が電圧VB2以上であると判定した場合には(S280:Yes)、第2バッテリパック4bをメインバッテリ、第1バッテリパック4aをサブバッテリに設定して(S300)、本処理を終了する。
一方、電圧VB1が電圧VB2以上であると判定した場合には(S280:Yes)、第2バッテリパック4bをメインバッテリ、第1バッテリパック4aをサブバッテリに設定して(S300)、本処理を終了する。
以上のように構成された本第1実施形態の器具1では、第1バッテリパック4a及び第2バッテリパック4bのうち、MCU110によって選択された少なくとも一方のバッテリパックから、第1昇圧回路115a及び第2昇圧回路115bのうちの対応する少なくとも一方の昇圧回路を介してモータM1に至る電力供給経路が形成され、モータM1に駆動電圧が印加される。
したがって、この器具1では、第1バッテリパック4a及び第2バッテリパック4bのうちの一方の電圧が著しく低下しても、他方のバッテリパックの電圧を用いて生成される駆動電圧によってモータM1を駆動することができる。
また、この器具1では、優先的に放電すべき一方のバッテリパックの放電電流が閾値に達すると、他方のバッテリパックからも電流が出力されるため、例えばモータM1にかかる負荷が大きく、モータM1を駆動するのに大きな電力が必要な場合に、2つのバッテリパックからモータM1に大きな電力を供給することができる。一方、モータにかかっている負荷が小さく、大きな電力が不要な場合には、1つのバッテリパックからモータM1に電力を供給することができる。
また、この器具1では、電圧VB1,VB2の双方の値に基づいて、第1バッテリパック4a及び第2バッテリパック4bのうち、電力の残量の少ない方のバッテリパックがメインバッテリに設定される。このため、電力の残量が大きい方のバッテリパックの電力が先に消費され、このバッテリパックを交換あるいは充電している間に、電力の残量の少ない方のバッテリパックの電力が全て消費され、器具1の使用が中断されることを抑制できる。
また、この器具1では、トリガスイッチ12の操作量に応じて駆動電圧の大きさを適宜変更することができる。
尚、本第1実施形態では、第1昇圧回路115a及び第2昇圧回路115bが本発明における昇圧手段の一例に相当し、優先度設定処理におけるS230〜S300及びメインルーチンのS90〜S120を実行するMCU110が本発明におけるバッテリパック選択手段の一例に相当し、メインルーチンにおけるS80〜S110を実行するMCU110が本発明における経路形成手段の一例に相当する。
尚、本第1実施形態では、第1昇圧回路115a及び第2昇圧回路115bが本発明における昇圧手段の一例に相当し、優先度設定処理におけるS230〜S300及びメインルーチンのS90〜S120を実行するMCU110が本発明におけるバッテリパック選択手段の一例に相当し、メインルーチンにおけるS80〜S110を実行するMCU110が本発明における経路形成手段の一例に相当する。
また、本第1実施形態では、第1電流検出回路114a、第2電流検出回路114b、及びメインルーチンのS90を実行するMCU110が本発明におけるモータ状態検出手段の一例に相当し、第1分圧器112a、第2分圧器112b、メインルーチンのS40,50を実行するMCU110が本発明におけるバッテリパック状態検出手段の一例に相当し、昇圧電圧設定回路116が本発明における指令手段の一例に相当する。
[第2実施形態]
本第2実施形態における器具は、駆動回路の一部の構成が第1実施形態と異なるだけで、その他の構成については第1実施形態の器具と同様である。
[第2実施形態]
本第2実施形態における器具は、駆動回路の一部の構成が第1実施形態と異なるだけで、その他の構成については第1実施形態の器具と同様である。
したがって、以下では、同一の構成には第1実施形態と同一の符号を付して、その説明を省略し、異なる部分についてのみ新たな符号を付して説明する。
図6,7に示すように、本第2実施形態の駆動回路200では、ダイオードD5aとPチャネル型の第1FET211aとが、第1正極端子101と第1昇圧回路115aにおけるトランスTaの一次側コイルとの間に接続されている。より具体的には、ダイオードD5aのアノードが第1正極端子101に接続され、ダイオードD5aのカソードが第1FET211aのソースに接続されている。第1FET211aのドレインは、トランスTaの一次側コイルの一端に接続され、第1FET211aのゲートには、MCU210から駆動信号が入力される。
図6,7に示すように、本第2実施形態の駆動回路200では、ダイオードD5aとPチャネル型の第1FET211aとが、第1正極端子101と第1昇圧回路115aにおけるトランスTaの一次側コイルとの間に接続されている。より具体的には、ダイオードD5aのアノードが第1正極端子101に接続され、ダイオードD5aのカソードが第1FET211aのソースに接続されている。第1FET211aのドレインは、トランスTaの一次側コイルの一端に接続され、第1FET211aのゲートには、MCU210から駆動信号が入力される。
また、本第2実施形態の駆動回路200では、ダイオードD5bとPチャネル型の第2FET211bとが、第2正極端子104とトランスTaの一次側コイルとの間に接続されている。より具体的には、ダイオードD5bのアノードが第2正極端子104に接続され、ダイオードD5bのカソードが第2FET211bのソースに接続されている。第2FET211bのドレインは、トランスTaの一次側コイルの一端に接続され、第2FET211bのゲートには、MCU210から駆動信号が入力される。
また、本第2実施形態の駆動回路200に設けられた電源回路212の入力側には、第1FET211aのドレインと第2FET211bのドレインとが接続されており、これらFETを介して、第1バッテリパック4aの電圧VB1と、第2バッテリパック4bの電圧VB2とが入力され、これら電圧に基づいて制御電圧Vccを生成する。
また、本第2実施形態の駆動回路200では、第1実施形態の駆動回路100に設けられていた第2作動回路118bと、第2昇圧回路115bとは削除されている。
以下、MCU210が実行する本発明に係るメインルーチンについて説明する。
以下、MCU210が実行する本発明に係るメインルーチンについて説明する。
MCU210は、制御電圧Vccが印加され、当該MCU210が起動すると、図8に示すメインルーチンを繰り返し実行する。
図8に示すように、本メインルーチンでは、まず、SW操作検出回路121から入力される2値信号の論理値に基づいて、メインスイッチSW1がオンされているか否かを判定する(S400)。ここで、メインスイッチSW1がオフされていると判定した場合には(S400:No)、後述のS430へ移行する。
図8に示すように、本メインルーチンでは、まず、SW操作検出回路121から入力される2値信号の論理値に基づいて、メインスイッチSW1がオンされているか否かを判定する(S400)。ここで、メインスイッチSW1がオフされていると判定した場合には(S400:No)、後述のS430へ移行する。
一方、メインスイッチSW1がオンされていると判定した場合には(S400:Yes)、第1実施形態における優先度設定処理と同じ優先度設定処理を実行する(S410)。
優先度設定処理が終了すると、メインバッテリに該当するバッテリパックがあるか否かを判定する(S420)。該当するバッテリパックがないと判定した場合には(S420:No)、第1分圧器112aから入力された電圧に基づいて第1バッテリパック4aの電圧VB1の値を算出し、算出した値をMCU110のメモリに記憶する(S430)。続いて、第2分圧器112bから入力された電圧に基づいて第2バッテリパック4bの電圧VB2の値を算出し、算出した値をメモリに記憶する(S440)。その後、第1FET211aのゲートに論理値がHighである駆動信号を出力して、第1FET211aをオフし(S450)、そして、第2FET211bのゲートに論理値がHighである駆動信号を出力して、第2FET211bをオフ(S70)する。これらFETをオフしたら、第1作動回路118aに論理値がLowである2値信号を出力して、第1昇圧回路115aを停止させ(S470)、本メインルーチンを終了する。
S420にて、メインバッテリに該当するバッテリパックがあると判定した場合には(S420:Yes)、第1FET211a及び第2FET211bのうち、メインバッテリに設定されたバッテリパックに対応するFETのゲートに論理値がLowである駆動信号を出力して、このFETをオンする(S480)。
そして、第1電流検出回路114a及び第2電流検出回路114bのうち、メインバッテリに設定されたバッテリパックに対応する電流検出回路からの信号に基づいて、メインバッテリに設定されたバッテリパックからの放電電流が閾値以上であるか否かを判定する(S490)。放電電流が閾値以上であると判定した場合には(S490:Yes)、サブバッテリに該当するバッテリパックがあるか否かを判定する(S500)。サブバッテリに該当するバッテリパックがないと判定した場合には(S500:No)、後述のS520へ移行する。一方、サブバッテリに該当するバッテリパックがあると判定した場合には(S500:Yes)、第1FET211a及び第2FET211bのうち、サブバッテリに設定されたバッテリパックに対応するFETのゲートに論理値がLowである駆動信号を出力して、このFETをオンし(S510)、後述のS530へ移行する。
S490にて、放電電流が閾値未満であると判定した場合には(S490:No)、サブバッテリに設定されたバッテリパックに対応するFETのゲートに論理値がHighである駆動信号を出力して、このFETをオフする(S520)。そして、第1作動回路118aに論理値がHighである2値信号を出力して、第1昇圧回路115aを作動させ(S530)、本メインルーチンを終了する。
以上のように構成された本第2実施形態の器具では、第1昇圧回路115aのみで第1バッテリパック4aの電圧VB1及び第2バッテリパック4bの電圧VB2の双方を昇圧することができるため、駆動回路200の構成を簡素にすることができる。
また、本第2実施形態の器具では、ダイオードD5a,D5bによって、第1バッテリパック4a及び第2バッテリパック4bに電流が逆流するのが抑制されている。このため、本第2実施形態の器具では、第1バッテリパック4a及び第2バッテリパック4bに電流が逆流して、これらバッテリパックの各々に問題が生じることを抑制できる。
尚、本第2実施形態では、ダイオードD5a,D5bが本発明における逆流抑制手段の一例に相当する。
[第3実施形態]
本第3実施形態における器具は、駆動回路の一部の構成が第1実施形態と異なるだけで、その他の構成については第1実施形態の器具と同様である。
[第3実施形態]
本第3実施形態における器具は、駆動回路の一部の構成が第1実施形態と異なるだけで、その他の構成については第1実施形態の器具と同様である。
したがって、以下では、同一の構成には第1実施形態と同一の符号を付して、その説明を省略し、異なる部分についてのみ新たな符号を付して説明する。
図9に示すように、本第3実施形態における器具の駆動回路300は、昇圧電圧設定回路316の構成が第1実施形態における昇圧電圧設定回路116の構成と一部異なる。
図9に示すように、本第3実施形態における器具の駆動回路300は、昇圧電圧設定回路316の構成が第1実施形態における昇圧電圧設定回路116の構成と一部異なる。
すなわち、昇圧電圧設定回路316では、エラーアンプ123には、可変抵抗器R1で発生する電圧に代わり、予め設定された基準電圧Vrefが入力されている。
駆動回路300は、さらに、Nチャネル型のFET301と、PWM信号発生器302とを備えている。
駆動回路300は、さらに、Nチャネル型のFET301と、PWM信号発生器302とを備えている。
FET301は、当該FET301のドレインがモータM1の下流側に接続され、当該FET301のソースが過電流検出回路117に接続されている。
PWM信号発生器302は、FET301のゲートに接続され、可変抵抗器R1で発生した電圧の大きさに応じたデューティ比を有するパルス列信号をFET301のゲートに出力し、FET301をスイッチングする。より具体的には、PWM信号発生器302は、トリガスイッチ12の操作量が大きいほどデューティ比が大きいパルス列信号を出力する。
PWM信号発生器302は、FET301のゲートに接続され、可変抵抗器R1で発生した電圧の大きさに応じたデューティ比を有するパルス列信号をFET301のゲートに出力し、FET301をスイッチングする。より具体的には、PWM信号発生器302は、トリガスイッチ12の操作量が大きいほどデューティ比が大きいパルス列信号を出力する。
このように構成された本第3実施形態における器具では、抵抗器などのようなモータM1に流れる電流を調整するための構成を別途設ける必要がなく、簡素な構成によってモータM1に流れる電流を適宜調整することができる。
本第3実施形態では、PWM信号発生器302が本発明におけるパルス幅変調手段の一例に相当する。
[第4実施形態]
本第4実施形態における器具は、当該器具の構成の一部が第1実施形態及び第2実施形態と異なるだけで、その他の構成については第1実施形態及び第2実施形態と同様である。
[第4実施形態]
本第4実施形態における器具は、当該器具の構成の一部が第1実施形態及び第2実施形態と異なるだけで、その他の構成については第1実施形態及び第2実施形態と同様である。
したがって、以下では、同一の構成には第1実施形態及び第2実施形態と同一の符号を付して、その説明を省略し、異なる部分についてのみ新たな符号を付して説明する。
図10に示すように、本第3実施形態に係る器具は、第1バッテリパック4a及び第2バッテリパック4bに加え、第3バッテリパック4cが追加されている。第3バッテリパック4cは、第1バッテリパック4a及び第2バッテリパック4bと同様に構成されている。
図10に示すように、本第3実施形態に係る器具は、第1バッテリパック4a及び第2バッテリパック4bに加え、第3バッテリパック4cが追加されている。第3バッテリパック4cは、第1バッテリパック4a及び第2バッテリパック4bと同様に構成されている。
そして、本第4実施形態に係る駆動回路400は、第1実施形態における駆動回路100と、第2実施形態における駆動回路200とを組み合わせた形態となっている。
すなわち、駆動回路400は、第1バッテリパック4a及び第2バッテリパック4bに対応する昇圧回路は、第1昇圧回路115aであり、第3バッテリパック4cに対応する昇圧回路は、第2昇圧回路115bとなるように構成されている。
すなわち、駆動回路400は、第1バッテリパック4a及び第2バッテリパック4bに対応する昇圧回路は、第1昇圧回路115aであり、第3バッテリパック4cに対応する昇圧回路は、第2昇圧回路115bとなるように構成されている。
このように構成するために、駆動回路400には、第3正極端子401、第3負極端子402、第3信号端子403が設けられている。また、第3バッテリパック4cの電圧を検出するために第3分圧器112cが設けられ、第3バッテリパック4cの状態を器具の使用者に報知するために第3表示回路113cが設けられている。さらに、第3バッテリパック4cの放電電流を検出するために第3電流検出回路114cが設けられている。
そして、MCU410は、第1実施形態及び第2実施形態に開示したような手順に基づいて第1バッテリパック4a、第2バッテリパック4b、第3バッテリパック4cのうちの少なくとも1つを選択し、選択した少なくとも1つのバッテリパックの電圧を昇圧して、駆動電圧を生成する。
このような本第3実施形態における器具では、3つのバッテリパックに対して3つの昇圧回路ではなく、2つの昇圧回路を設けていることに起因して、駆動回路400の構成が簡素となり得る。
以上、本発明の例示的な実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内にて種々の態様をとることができる。
例えば、上記第1〜第4実施形態では、本発明が適用された器具は電動作業機として構成されていたが、例えば、図11に示すインパクトドライバなどのような電動工具500として構成されていてもよい。この電動工具500は、第1バッテリパック4a及び第2バッテリパック4bが当該電動工具500の本体501に設けられたバッテリパック装着部502に離脱可能に装着されている。
また、上記第1〜第4実施形態では、MCUは、マイクロコンピュータであったが、個別の各種電子部品を組み合わせて構成されていてもよいし、ASIC(Application Specified Integrated Circuit)であってもよいし、例えばFPGA(Field Programmable Gate Array)などのプログラマブル・ロジック・デバイスであってもよいし、あるいはこれらの組み合わせであってもよい。
また、上記第1〜第4実施形態では、モータM1はブラシ付き直流モータであったが、本発明は、ブラシレス直流モータ、交流モータ、ステッピングモータ、あるいはリニアモータなどのあらゆるモータに対して適用可能である。
また、上記第1〜第4実施形態では、昇圧回路は、ステップアップコンバータであったが、どのような形態の昇圧回路であってもよい。
また、上記第1〜第4実施形態におけるバッテリパックは、充電可能な二次電池として構成されていたが、充電不能な一次電池として構成されていてもよい。
また、上記第1〜第4実施形態におけるバッテリパックは、充電可能な二次電池として構成されていたが、充電不能な一次電池として構成されていてもよい。
1…器具、2…本体、3…モータユニット、4a…第1バッテリパック、4b…第2バッテリパック、4c…第3バッテリパック、5…シャフトパイプ、6…表示器、6a…第1LED、6b…第2LED、7…バッテリパック装着部、8…カッター、9…カッター装着部、10…ハンドル、11…右手グリップ、12…トリガスイッチ、13…左手グリップ、41a,41b…バッテリ、42a,42b…正極端子、43a,43b…負極端子、45a,45b…出力回路、46a,46b…信号端子、81…刃、100…駆動回路、101…第1正極端子、102…第1負極端子、103…第1信号端子、104…第2正極端子、105…第2負極端子、106…第2信号端子、110…MCU、111…電源回路、112a…第1分圧器、112b…第2分圧器、112c…第3分圧器、113a…第1表示回路、113b…第2表示回路、113c…第3表示回路、114a…第1電流検出回路、114b…第2電流検出回路、114c…第3電流検出回路、115a…第1昇圧回路、115b…第2昇圧回路、116…昇圧電圧設定回路、117…過電流検出回路、118a…第1作動回路、118b…第2作動回路、119a,119b…FET、120a,120b…過電流検出回路、121…操作検出回路、122…分圧器、123…エラーアンプ、124…三角波発生器、125…比較器、200…駆動回路、211a…第1FET、211b…第2FET、212…電源回路、300…駆動回路、301…FET、302…PWM信号発生器、316…昇圧電圧設定回路、400…駆動回路、401…第3正極端子、402…第3負極端子、403…第3信号端子、500…電動工具、501…本体、502…バッテリパック装着部。
Claims (15)
- モータと、
複数のバッテリパックと、
前記複数のバッテリパックの各々の電圧を昇圧して、前記モータを駆動するための駆動電圧を生成する昇圧手段と、
予め設定された選択手順に基づいて、前記複数のバッテリパックの少なくとも1つを選択するバッテリパック選択手段と、
前記バッテリパック選択手段によって選択された前記複数のバッテリパックの少なくとも1つから前記昇圧手段を介して前記モータに至る電力供給経路を形成する経路形成手段と
を備えている、電動機械器具。 - 請求項1に記載の電動機械器具であって、
さらに、
前記モータの状態を検出するモータ状態検出手段を備え、
前記バッテリパック選択手段は、前記モータ状態検出手段によって検出された前記モータの状態に基づいて、前記複数のバッテリパックの少なくとも1つを選択するように構成されている、電動機械器具。 - 請求項2に記載の電動機械器具であって、
前記モータ状態検出手段は、前記モータにかかる負荷を検出するように構成され、
前記バッテリパック選択手段は、前記モータ状態検出手段によって検出された前記負荷が予め設定された閾値以上であれば、前記複数のバッテリパックの少なくとも2つを選択し、前記モータ状態検出手段によって検出された前記負荷が前記閾値未満であれば、前記複数のバッテリパックの1つを選択するように構成されている、電動機械器具。 - 請求項1〜3のうちのいずれか1項に記載の電動機械器具であって、
さらに、
前記複数のバッテリパックの各々の状態を検出するバッテリパック状態検出手段を備え、
前記バッテリパック選択手段は、前記バッテリパック状態検出手段によって検出された前記複数のバッテリパックの各々の状態に基づいて、前記複数のバッテリパックの少なくとも1つを選択するように構成されている、電動機械器具。 - 請求項4に記載の電動機械器具であって、
前記バッテリパック状態検出手段は、前記複数のバッテリパックの各々における電力の残量を検出するように構成され、
前記バッテリパック選択手段は、前記バッテリパック状態検出手段によって検出された前記複数のバッテリパックの各々における前記電力の残量に基づいて、前記複数のバッテリパックの少なくとも1つを選択するように構成されている、電動機械器具。 - 請求項5に記載の電動機械器具であって、
前記バッテリパック選択手段は、前記複数のバッテリパックから前記バッテリパック状態検出手段によって検出された前記電力の残量が最も少ないバッテリパックを選択するように構成されている、電動機械器具。 - 請求項1〜6のうちのいずれか1項に記載の電動機械器具であって、
前記昇圧手段は、指令に応じて前記駆動電圧の大きさを変更可能に構成され、
前記電動機械器具は、さらに、
前記昇圧手段に前記駆動電圧の大きさを指令する指令手段を備えている、電動機械器具。 - 請求項1〜6のうちのいずれか1項に記載の電動機械器具であって、
さらに、
前記モータに印加される前記駆動電圧をパルス幅変調するパルス幅変調手段を備えている、電動機械器具。 - 請求項1〜8のうちのいずれか1項に記載の電動機械器具であって、
前記昇圧手段は、前記複数のバッテリパックの各々に接続された複数の昇圧回路を備えている、電動機械器具。 - 請求項9に記載の電動機械器具であって、
前記複数の昇圧回路の数は、前記複数のバッテリパックの数と同じである、電動機械器具。 - 請求項9に記載の電動機械器具であって、
前記複数の昇圧回路の数は、前記複数のバッテリパックの数よりも少ない、電動機械器具。 - 請求項1〜8のうちのいずれか1項に記載の電動機械器具であって、
前記昇圧手段は、単一の昇圧回路を備えている、電動機械器具。 - 請求項12に記載の電動機械器具であって、
さらに、
前記複数のバッテリパックの各々に電流が逆流するのを抑制する逆流抑制手段を備えている、電動機械器具。 - 請求項1〜13のうちのいずれか1項に記載の電動機械器具であって、
前記複数のバッテリパックの各々を離脱可能に装着する装着部を備えている、電動機械器具。 - 電動機械器具の本体であって、
モータと、
複数のバッテリパックが装着される装着部と、
前記装着部に装着される前記複数のバッテリパックの各々の電圧を昇圧して、前記モータを駆動するための駆動電圧を生成する昇圧手段と、
予め設定された選択手順に基づいて、前記複数のバッテリパックの少なくとも1つを選択するバッテリパック選択手段と、
前記バッテリパック選択手段によって選択された前記複数のバッテリパックの少なくとも1つから前記昇圧手段を介して前記モータに至る電力供給経路を形成する経路形成手段と
を備えている、本体。
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