JP2021191113A - 作業機 - Google Patents

Abstract

【課題】作業性を向上させることの可能な作業機を提供することを目的とする。【解決手段】モータ１４と、電池パック５−Ａに接続され、電池パック５−Ａの出力電圧値を調整してモータに出力するアシスト電源部５０Ａと、モータに対してアシスト電源部５０Ａと電気的に並列に接続されるとともに、電池パック５−Ｂに接続され、電池パック５−Ｂの出力電圧値を調整してモータに出力するアシスト電源部５０Ｂと、モータに対してアシスト電源部５０Ａ，５０Ｂと電気的に並列に接続されるとともに、外部の交流電源に接続されてモータに電力を供給する主昇圧電源部３２と、交流電源の電流値に応じて、アシスト電源部５０Ａ，５０Ｂの出力電圧値を変更する制御を行う制御部４０，８０とを備える。【選択図】図５

Description

本発明は、空気圧縮機等の作業機に関する。

商用電源等の外部の交流電源から供給される電力で動作する作業機が従来から知られている。ブレーカーの容量の制約により、交流電源からの入力電流値には上限がある。

特開２０１８−１５５１００号公報

モータの駆動電流値が上昇して交流電源からの入力電流値が上限に近づくと、それ以上は駆動電流値を上昇させることができず、作業性の観点で改善の余地があった。

上記課題を鑑み本発明は、作業性を向上させることの可能な作業機を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様は作業機である。この作業機は、モータと、
第１の電池パックに接続され、前記第１の電池パックの出力電圧値を調整して前記モータに出力する第１の電源部と、
前記モータに対して前記第１の電源部と電気的に並列に接続されるとともに、第２の電池パックに接続され、前記第２の電池パックの出力電圧値を調整して前記モータに出力する第２の電源部と、
前記モータに対して前記第１の電源部及び前記第２の電源部と電気的に並列に接続されるとともに、外部の交流電源に接続されて前記モータに電力を供給する第３の電源部と、
前記交流電源の電流値に応じて、前記第１の電源部の出力電圧値、及び、前記第２の電源部の出力電圧値を変更する制御を行う制御部と、を備える。

前記制御部は、前記第１の電源部の出力電圧値と前記第２の電源部の出力電圧値が等しくなるように、前記制御を行うとよい。

前記第１の電源部及び前記第２の電源部は、それぞれ昇圧回路を含むとよい。

前記制御部は、前記第１の電池パック及び前記第２の電池パックの各々の定格容量、定格出力電流、温度、及び出力電圧の少なくとも何れかに応じて、前記第１の電池パック及び前記第２の電池パックの出力電流の上限値を個別に設定するとよい。

前記制御部は、前記第１の電源部及び前記第２の電源部を制御する第１の制御部と、前記第３の電源部を制御する第２の制御部と、を含むとよい。

前記第１の制御部と前記第２の制御部とを電気的に絶縁した状態で通信可能とする通信回路を備えるとよい。

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法やシステムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明に係る作業機によれば、交流電源に加えて電池電源も利用可能とすることで、交流電源単独使用の場合に比べて作業機の作業性を改善することが可能である。例えば、負荷の高い作業を行うためには大電流を扱う必要があるが、交流電源と電池電源を併用することで作業機に従来以上の大電流を供給できる。

本発明に係る作業機の一実施の形態である空気圧縮機の全体構成を示す斜視図。 同正面図。 図２のＡ−Ａ平断面図。 空気圧縮機の本体カバーに設けられた電池パック用装着部を示す斜視図。 実施の形態の回路図。 実施の形態の動作説明図。 電池温度及び電池電圧と、出力電流設定値との関係を示す説明図。 実施の形態における主制御部の動作を説明するフローチャート。 実施の形態における副制御部の動作を説明するフローチャート。

以下において、各図面に示される同一または同等の構成要素、部材等には同一の符号を付し、適宜重複した説明は省略する。実施の形態は、発明を限定するものではなく例示である。実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

以下、作業機の一実施の形態である空気圧縮機について、図面を用いて詳細に説明する。図１は空気圧縮機の全体構成を示す斜視図、図２は同正面図、及び図３は図２のＡ−Ａ平断面図である。これらの図に示すように、空気圧縮機１は商用電源（ＡＣ１００Ｖ）で動作するもので、商用電源のコンセントに接続するための電源コード２及びプラグ（図示省略）を有する。また、空気圧縮機１は、電池電源を用いたアシスト動作が可能であり、図４に示すように、本体カバー（ハウジング）１０の外面に複数の電池パック用装着部４５を備える。電池パック用装着部４５にはそれぞれ電池パック５が着脱自在に装着可能である。図示の場合は、１個の電池パック用装着部４５に電池パック５が装着されている。電池パック５は、収容ケースと、収容ケース内に設けられた電池セルと、を有する。電池セルは、一次電池または二次電池の何れでもよい。電池セルとしては、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池、リチウムイオンポリマー電池、ニッケルカドミウム電池等を用いることができる。電池パック用装着部４５は電池パック５の端子に接続する接続端子を有する。

空気圧縮機１は、本体カバー１０とその両側に設けられた運搬用ハンドル１１と、圧縮空気を貯留する一対の平行配置の空気タンク１２ａ,１２ｂと、外部より吸入した空気を圧縮して空気タンク１２ａ,１２ｂに供給する圧縮部１３（図３）と、圧縮部１３に連結され圧縮部１３を駆動するモータ１４（同）と、を備える。圧縮部１３とモータ１４は、モータ１４の軸方向が空気タンク１２ａ，１２ｂの長手方向と略直交するように、一対の空気タンク１２ａ，１２ｂの上方に配置される。空気タンク１２ａ，１２ｂには、地面との直接接触を防止して保護するための脚部１５が設けられる。モータ１４は、例えば直流モータであり、これに電力を供給する図５のインバータ部３３を主制御部４０（ＣＰＵ等の制御回路を含む）によって制御（例えばＰＷＭ制御）することで回転数等が制御される。使用者は、操作パネル部１９により、空気圧縮機１の電源オン・オフ（ＯＮ・ＯＦＦ）、モータ起動・停止、運転モード切替等の操作が可能である。また、操作パネル部１９には、空気タンク内圧力や過負荷等の警告が表示される。

圧縮部１３は、一段目の低圧側圧縮部１７と二段目の高圧側圧縮部１８により構成される。一段目の低圧側圧縮部１７と二段目の高圧側圧縮部１８は、クランクケース１６を介して相互に対向するように配置される。一段目の低圧側圧縮部１７は、クランクケース１６内部を経由して吸い込まれた外部空気（大気圧）を圧縮し、一段目吐出管を経由して二段目の高圧側圧縮部１８へ圧縮空気を送り込む。二段目の高圧側圧縮部１８は、一段目の低圧側圧縮部１７から供給される圧縮空気を例えば３.０〜４.５ＭＰａの許容最高圧力まで圧縮して二段目吐出管を経由して相互に連通された空気タンク１２ａ，１２ｂに供給する。

空気タンク１２ａ，１２ｂ内の圧縮空気は、減圧弁２４ａ，２４ｂによって減圧され、カプラ２７ａ，２７ｂを経由して外部に取り出される。カプラ２７ａ，２７ｂの近傍の圧力は圧力計２６ａ，２６ｂでモニタできるようになっている。カプラ２７ａ，２７ｂの各々には不図示のホースを介して釘打機等の空気工具が接続される。

減圧弁２４ａ，２４ｂの出力側の圧力（空気工具への供給圧力）は、圧力調整用部材２３ａ,２３ｂによって調整できる。減圧弁２４ａ，２４ｂにより、空気タンク１２ａ，１２ｂへの圧縮空気の入口側の圧力の大きさにかかわらず、カプラ２７ａ，２７ｂ側の圧力を最高圧力以下の一定値に抑えることができる。すなわち、カプラ２７ａ，２７ｂには、空気タンク１２ａ，１２ｂ内の圧力にかかわらず一定の圧力を持つ圧縮空気が得られる。なお、空気タンク１２ａ，１２ｂ内部に溜まったドレン及び圧縮空気を外部へ排出するためにドレン排出装置が設けられている。

図５の回路構成において、空気圧縮機１は、圧縮部１３を回転駆動して空気タンク１２ａ，１２ｂに圧縮空気を送り込むためのモータ１４を有し、そのモータ１４を駆動する電源部３０を備える。

電源部３０は、外部の交流電源である商用ＡＣ電源３９（ＡＣ１００Ｖ：例えばコンセントの最大定格電流１５Ａ）の供給を受けてモータ１４を駆動するために、整流部３１、主昇圧電源部３２、インバータ部３３、及びインバータ部３３を制御するための主制御部４０（第２の制御部）を具備する。商用ＡＣ電源と整流部３１間にはノイズフィルタ３４が挿入され、整流部３１の整流出力側に平滑コンデンサ３５が接続されている。ＡＣ電源からの交流電力は整流部３１で整流され、平滑コンデンサ３５で平滑された直流電力が主昇圧電源部３２に供給される。整流部３１と主昇圧電源部３２間の接続線路には電流検出用抵抗３６が挿入され、電流検出用抵抗３６の両端の電圧降下からＡＣ負荷電流検出部３７はＡＣ負荷電流を検出し（モニタし）、ＡＣ負荷電流検出信号を主制御部４０に出力する。主昇圧電源部３２はＤＣ−ＤＣコンバータ等の昇圧回路を含むものであり、ここで昇圧された直流電力がインバータ部３３を介してモータ１４に供給される。主昇圧電源部３２の昇圧出力側に昇圧電圧検出部３８が設けられている。整流部３１及び主昇圧電源部３２、平滑コンデンサ３５は、第３の電源部の一例である。

主制御部４０には、昇圧電圧検出部３８から昇圧電圧監視信号、モータ１４の回転を検出する回転センサ４１の回転検出信号、及び空気タンク１２ａ，１２ｂの圧力を検出する圧力センサ４２の圧力検出信号がそれぞれ入力される。主制御部４０は、昇圧電圧制御信号を主昇圧電源部３２に出力するとともに、インバータ制御信号をインバータ部３３に出力し、主昇圧電源部３２で昇圧された直流電力をインバータ部３３を介してモータ１４に供給することで、例えばＰＷＭ制御等でモータ１４の回転制御を行う。

電源部３０は、電池電源でモータ１４の駆動アシストを行うためのアシスト電源部５０Ａ（第１の電源部），５０Ｂ（第２の電源部）、電池電源としての電池パック５を充電するための充電部７０、副制御部８０（第１の制御部）、回路電源部９０、及び通信回路１００をさらに有する。副制御部８０はＣＰＵ等の制御回路を含む構成であり、主制御部４０と連携してアシスト電源部５０Ａ，５０Ｂと充電部７０の動作を制御する。回路電源部９０は、主制御部４０や副制御部８０等に安定化された直流電圧を供給する。通信回路１００は主制御部４０と副制御部８０間の電気的に絶縁された通信回線を構成する。電源部３０は、例えば図３の本体カバー１０内の収納ケース部２０内に収納されている。

図５においては、一方の電池パック用装着部４５の接続端子４５Ａに小容量の小型電池パック５−Ａ（第１の電池パック）が接続され、他方の電池パック用装着部４５の接続端子４５Ｂに大容量の大型電池パック５−Ｂ（第２の電池パック）が接続されているものとして説明する。接続端子４５Ａに接続された電池パック５−Ａの電池電圧を検出するために電池電圧検出部４６Ａが設けられ、接続端子４５Ｂに接続された電池パック５−Ｂの電池電圧を検出するために電池電圧検出部４６Ｂが設けられている。電池電圧検出部４６Ａ，４６Ｂからの電池電圧監視信号はそれぞれ副制御部８０に供給される。また、副制御部８０は電池パック５−Ａ，５−Ｂから電池情報取得信号を受けて、それらの電池情報（電池温度等）をそれぞれ取得する。

アシスト電源部５０Ａと、アシスト電源部５０Ｂとは、昇圧回路としての昇圧用ＤＣ−ＤＣコンバータの構成を含むものであり、両者は全く同じ回路構成でよい。すなわち、アシスト電源部５０Ａ，５０Ｂは、昇圧トランス５１の一次側にプッシュプル接続されたスイッチング素子５２，５３、スイッチング素子５２，５３を交互にスイッチングするアシスト電源駆動回路５４、昇圧トランス５１の二次側に接続された整流部５５、平滑コンデンサ５６、及びアシスト電流制御部５７を有する。整流部５５とインバータ部３３間の接続線路には電流検出用抵抗５８が挿入され、アシスト電流制御部５７は電流検出用抵抗５８の両端の電圧降下からアシスト電流を検出し（モニタし）、フィードバック回路としてのフォトカップラ５９を介しアシスト電流検出信号をアシスト電源駆動回路５４にフィードバックする。ここで、フォトカップラ５９を用いるのは、ＡＣ電源に電気的に接続されている回路部分と、電池パック５に電気的に接続される回路部分とを相互に電気的に絶縁するためであり、以後の説明でフォトカップラを用いるのも同様の理由である。昇圧トランス５１は昇圧回路の一例である。

図５の説明では便宜上、小型電池パック５−Ａの直流電力がアシスト電源部５０Ａの昇圧トランス５１の一次側に供給され、大型電池パック５−Ｂの直流電力がアシスト電源部５０Ｂの昇圧トランス５１の一次側に供給されている場合を図示している。アシスト電源部５０Ａ，５０Ｂの整流部５５の出力側は相互に並列接続され、並列接続されたアシスト電源部５０Ａ，５０Ｂの出力電圧を検出するためにアシスト電圧検出部６０が設けられ、また出力電圧を制御するためにアシスト電圧制御部６１が設けられている。並列接続されたアシスト電源部５０Ａ，５０Ｂの直流出力電力はダイオード８２を介してインバータ部３３に供給される（主昇圧電源部３２の直流出力電力に加算される）。

副制御部８０は、フォトカップラ６２を介してアシスト電源部５０Ａのアシスト電流制御部５７に出力電流制御信号を出力し、フォトカップラ６３を介してアシスト電源部５０Ｂのアシスト電流制御部５７に出力電流制御信号を出力し、フォトカップラ６４を介してアシスト電圧制御部６１にアシスト電源５０Ａ，５０Ｂに共通の出力電圧制御信号を出力する。

主昇圧電源部３２の出力端子に対してアシスト電源部５０Ａ，５０Ｂの出力端子はダイオード８２を介して並列接続されている。つまり、モータ１４に対して主昇圧電源部３２及びアシスト電源部５０Ａ，５０Ｂが電気的に並列に接続されている。副制御部８０は、アシスト電源部５０Ａの出力電圧値とアシスト電源部５０Ｂの出力電圧値が等しくなるように制御を行う。

具体的に言えば、アシスト電源部５０Ａ，５０Ｂにおいては、副制御部８０からの出力電流制御信号及び出力電圧制御信号を受けてアシスト電源駆動回路５４の駆動信号を制御し、スイッチング素子５２，５３を交互にスイッチングするときのデューティを変化させることで、出力側の平滑コンデンサ５６両端の直流電圧を増減する電圧可変制御を行うことができる。換言すれば、各アシスト電源部５０Ａ，５０Ｂはインバータ３３部への供給電圧を増減するＰＡＭ制御でモータ１４を駆動可能である。また、アシスト電源部５０Ａ，５０Ｂのアシスト電源駆動回路５４には副制御部８０からアシスト電源オン・オフ信号が供給される。アシスト電源オン・オフ信号が「電源オン」を指示したときはアシスト電源駆動回路５４を作動させてスイッチング可能とし、「電源オフ」を指示したときはアシスト電源駆動回路５４の動作を停止する。

電池パック用装着部４５に装着された電池パック５−Ａ，５−Ｂを充電するための充電部７０は、降圧用ＤＣ−ＤＣコンバータの構成を含むものであり、ＡＣ電源の供給をノイズフィルタ３５を介して受ける整流部７１、平滑コンデンサ７２、降圧トランス７３、トランス一次側をスイッチングするスイッチング素子７４、スイッチング素子７４をオン・オフ駆動する充電電源駆動回路７５、トランス７３の二次側出力を整流、平滑する整流平滑回路としてのダイオード７６及び平滑コンデンサ７７、充電電流制御部７８、及び充電電圧制御部７９を有する。トランス７３の二次側の整流平滑回路と電池パック５−Ａ，５−Ｂ間の接続線路には電流検出用抵抗８１が挿入され、充電電流制御部７８は電流検出用抵抗８１の両端の電圧降下から充電電流を検出する（モニタする）。充電電流制御部７８からの充電電流検出信号及び充電電圧制御部７９からの充電電圧制御信号は、フィードバック回路としてのフォトカップラ８２を介し充電電源駆動回路７５にフィードバックされる。

回路電源部９０は、充電部７０の整流部７１の直流出力を利用して主制御部４０等に電源電圧Ｖｃｃ（Ａ）を、副制御部８０等に電源電圧Ｖｃｃ（Ｂ）を供給するとともに、充電電源オン・オフ信号を伝達するフォトカップラ８５への電源供給を行う。回路電源部９０は、１個の一次巻線と３個の二次巻線とを有する降圧トランス９１、トランス一次側をスイッチングするスイッチング素子９２、スイッチング素子９２に駆動信号を出力する回路電源駆動回路９３、及び３個の二次巻線にそれぞれ設けられた整流平滑回路９４，９５，９６を有する。整流平滑回路９４の直流出力電圧はＶｃｃ（Ａ）として主制御部４０等に供給され、整流平滑回路９５の直流出力電圧はＶｃｃ（Ｂ）として副制御部８０等に供給され、整流平滑回路９６の直流出力電圧はフォトカップラ８５に供給される。フォトカップラ８５は副制御部８０の充電電源オン・オフ信号を充電電源駆動回路７５に伝達する。充電電源オン・オフ信号が「充電電源オン」を指示したときは充電電源駆動回路７５を作動させてスイッチング素子７４をスイッチングし、「充電電源オフ」を指示したときは充電電源駆動回路７５の動作を停止する。

一方の電池パック用装着部４５の接続端子４５Ａと充電部７０との接続をオン・オフするためにリレー８７Ａが設けられるとともに、他方の電池パック用装着部４５の接続端子４５Ｂと充電部７０との接続をオン・オフするためにリレー８７Ｂが設けられている。リレー８７Ａ，８７Ｂはそれぞれ副制御部８０からのリレーオン・オフ信号によってオン・オフ制御される。

通信回路１００は２つのフォトカップラ１０１，１０２を有し、主制御部４０と副制御部８０間の電気的に絶縁された通信回線を構成する。フォトカップラ１０１は主制御部４０からの情報信号を副制御部８０へ伝達し、フォトカップラ１０２は副制御部８０からの情報信号を主制御部４０へ伝達する。

次に、図６を用いて空気圧縮機１におけるモータ１４と各電源部の代表的な制御例を説明する。状態Ａでは、主制御部４０はモータ１４の運転を開始し、モータ１４を定回転速度制御しながら空気タンク内圧力（以下、「タンク内圧力」と言う）の目標値（例えば制御制限値以下の設定値）に向けてタンク内圧力を上昇させる。この時、モータ回転速度設定は最速設定（例えば制御制限値以下における最も速い回転速度設定値）とする。また、アシスト電源部５０Ａ，５０Ｂは停止している。状態Ａ−Ｂでは、タンク内圧力は上昇し、これに伴いＡＣ負荷電流は上昇する。

状態Ｂでは、主制御部４０はＡＣ負荷電流の制御制限値（ＡＣコンセントの最大定格電流１５Ａの場合、例えば１４.７Ａに設定）への到達を検出すると、ＡＣ負荷電流が制御制限値を超えないレベルを維持するようにモータ１４の回転速度を下げる方向に調整する（定負荷制御を行う）。状態Ｂ−Ｃでは、モータ１４の回転速度の低下に伴い、タンク内圧力上昇速度は低下する。

状態Ｃでは、主制御部４０は副制御部８０と通信し電力アシスト（電力補助）を要求する。副制御部８０によって、アシスト電源部５０Ａ，５０Ｂの一方又は両方からの電力アシストが開始される。この時、副制御部８０はアシスト電源部５０Ａ，５０Ｂの出力電圧制限値を主昇圧電源部３２の出力電圧より高いレベルに設定し、出力電流制限の調整によりアシストレベルを設定する。状態Ｃ−Ｄでは、電力アシストによりＡＣ負荷は軽くなるためモータ１４の回転速度を上げることができるようになる。主制御部４０は定負荷制御を維持しながらモータ１４の回転速度を上昇させる。モータ回転速度の上昇に伴い、タンク内圧力の上昇速度は上昇する。

状態Ｄでは、主制御部４０はモータ１４の回転速度が最速設定への到達を検出すると、以後の状態Ｄ−Ｅでは最速設定を維持するように電力アシストを継続させる。

状態Ｅでは、主制御部４０はタンク内圧力の目標値への到達を検出すると、インバータ制御信号を停止し、インバータ部３３を不作動状態としてモータ１４を停止する。これと共に主制御部４０は副制御部８０と通信してアシスト電源部５０Ａ，５０Ｂのアシスト電力出力を停止させる。すなわち、アシスト電源駆動回路５４によるスイッチング素子５２，５３のスイッチング動作を停止させる。

図７は電池パック５の種類による電池温度（電池パック内部温度）及び電池電圧（電池パック出力電圧）と、アシスト電源部５０Ａ，５０Ｂの出力電流設定値との関係を示す説明図である。図７（Ａ）は電池パックの形態Ａの場合、（Ｂ）は形態Ｂの場合であって、形態Ｂの方が定格容量及び定格出力電流が形態Ａよりも共に大きい。

図７（Ａ）の場合、電池温度ＴがＴ１未満及びＴ４以上では電池電圧Ｖにかかわらずアシスト停止となる。また、電池電圧ＶがＶ１未満では電池温度Ｔにかかわらずアシスト停止となる。それ以外の範囲では、電池温度Ｔと電池電圧Ｖに対応して出力電流設定値（最大の電流取り出し量）が定まる。例えば、電池温度ＴがＴ１≦Ｔ＜Ｔ２のとき、電池電圧Ｖ１−Ｖ２の範囲で出力電流設定値A1_1、電池電圧Ｖ２−Ｖ３の範囲で出力電流設定値A1_2、電池電圧Ｖ３−Ｖ４の範囲で出力電流設定値A1_3、電池電圧Ｖ４以上で出力電流設定値A1_4と、徐々に増加する。電池温度Ｔが高くなれば出力電流設定値はステップ状に増加する設定である。

図７（Ｂ）の場合も、同様に電池温度ＴがＴ１未満及びＴ４以上では電池電圧Ｖにかかわらずアシスト停止となる。また、電池電圧ＶがＶ１未満では電池温度Ｔにかかわらずアシスト停止となる。それ以外の範囲では、電池温度Ｔと電池電圧Ｖに対応して出力電流設定値が定まる。例えば、電池温度ＴがＴ１≦Ｔ＜Ｔ２のとき、電池電圧Ｖ１−Ｖ２の範囲で出力電流設定値B1_1、電池電圧Ｖ２−Ｖ３の範囲で出力電流設定値B1_2、電池電圧Ｖ３−Ｖ４の範囲で出力電流設定値B1_3、電池電圧Ｖ４以上で出力電流設定値B1_4と、徐々に増加する。電池温度Ｔが高くなれば出力電流設定値はステップ状に増加する設定である。全体的に形態Ｂの方が出力電流設定値は形態Ａよりも高い値となる。

図８は主制御部４０の動作フローチャートを示す。スタートで空気圧縮機１の電源オンとなり、回路電源部９０から主制御部４０等に電源電圧Ｖｃｃ（Ａ）が、副制御部８０等に電源電圧Ｖｃｃ（Ｂ）がそれぞれ供給され、スタンバイ状態となる。ステップＳ１ではタンク内圧力は規定値以下かどうかを判断する。ＹＥＳであれば、ステップＳ２で副制御部８０にアシスト停止信号（初期化信号）及び電池充電禁止信号を送信し、電池パック側から電池情報を取得している副制御部８０から電力アシスト可否信号を受信する。そして、ステップＳ３でモータ１４の運転を開始し、ステップＳ４でモータ１４の回転速度を最速設定とする。ステップＳ１の判断がＮＯであれば、ステップＳ５で副制御部８０にアシスト停止信号（初期化信号）及び電池充電許可信号を送信し、副制御部８０から電力アシスト可否信号を受信し、ステップＳ１に戻る。

ステップＳ４でモータ１４の回転速度を最速設定として定速度制御を行い、その後、ステップＳ５でタンク内圧力が目標値に到達したかどうかを判断する。ＮＯであれば、ステップＳ６でＡＣ負荷電流が規定値Ａに到達したかどうかを判断する。ＮＯであれば、ステップＳ４に戻りモータ１４の回転速度の最速設定を継続する。ステップＳ６の判断がＹＥＳであればステップＳ７でＡＣ負荷電流が規定値Ａ以上かどうか判断する。ＹＥＳであればステップＳ８でモータ１４の回転速度を下げる。具体的にはインバータ部３３のデューティーを低下させる。ステップＳ７の判断がＮＯであれば、ステップＳ９でＡＣ負荷電流が規定値Ｂ以上かどうか判断する。ＹＥＳであればステップＳ１０でモータ１４の回転速度を維持する。ステップＳ９の判断がＮＯであれば、ステップＳ１１でモータ１４の回転速度が最速目標値（ステップＳ４の最速設定と同じ値）に到達したかどうかを判断する。ＹＥＳであればステップＳ１０に戻り、ＮＯであればステップＳ１２でモータ１４の回転速度を上げる。具体的にはインバータ部３３のデューティーを増加させる。以上のステップＳ７からステップＳ１２の処理によりＡＣ負荷電流が規定値ＡからＢの範囲となるようにモータ１４の回転速度が制御される。なお、ＡＣ負荷電流の規定値ＡはＡＣコンセントの最大定格電流１５Ａの場合、例えば１４.７Ａに設定され、規定値Ｂは規定値Ａよりも僅かに小さい値に設定される。

その後、ステップＳ１３でタンク内圧力が目標値に到達したかどうかを判断する。ＮＯであればステップＳ１４で副制御部８０にアシスト要求信号及び電池充電禁止信号を送信し、副制御部８０から電力アシスト可否信号を受信して、ステップＳ７に戻る。ステップＳ１３の判断がＹＥＳであればステップＳ１５でモータ１４の運転を停止する。また、ステップＳ５の判断がＹＥＳの場合もステップＳ１５でモータ１４の運転を停止する。ステップＳ１５でモータ運転停止後、ステップＳ１６で副制御部８０にアシスト停止信号（初期化信号）及び電池充電許可信号を送信し、副制御部８０から電力アシスト可否信号を受信し、ステップＳ１に戻る。

図９は副制御部８０の動作フローチャートを示す。スタートで空気圧縮機１の電源オンとなり、副制御部８０が動作可能な状態となる。ステップＳ２０では電池パック５が電池パック用装着部４５（ポート）に装着、接続されているかどうかを判断する。ＹＥＳであればステップＳ２１で種類・電圧・温度の状態をチェックする。そして、ステップＳ２２で接続されている電池パックが電力アシスト可能な状態かどうか判断する。一方、ステップＳ２０の判断がＮＯであれば、ステップＳ２３で主制御部４０との通信応答設定を「電力アシスト：不可」としてステップＳ２０に戻る。

ステップＳ２２の判断がＹＥＳであれば、ステップＳ２４で主制御部４０との通信応答設定を「電力アシスト：可」とし、ステップＳ２５で主制御部４０から電力アシストの開始要求有りかどうかを判断する。ＹＥＳであればステップＳ２６で電力アシスト可の電池パックの状態に応じ出力電流を設定しアシストを開始する。このとき、図７の電池温度と電池電圧とから定まる出力電流設定値を用いることができる。そして、ステップＳ２７で電池パックの種類・状態に応じ出力調整を行う。その後、ステップＳ２８で電力アシスト中の電池パックは電力アシスト可能な状態かどうかを判断する。ＹＥＳであればステップＳ２９で主制御部４０から電力アシストの停止要求有りかどうかどうかを判断する。ステップＳ２９の判断がＮＯであればステップＳ２７に戻って電力アシストを継続し、ＹＥＳであればステップＳ３０で全アシスト電源部５０Ａ，５０Ｂの電力アシストを停止し、ステップＳ２０に戻る。

一方、ステップＳ２８の判断がＮＯの場合、例えば電池パック過放電、温度異常の場合にはステップＳ３１で対象のアシスト電源部の電力アシストを停止する。そして、ステップＳ３２で全ポートの電池パックが電力アシスト不可の状態かどうかを判断する。ＮＯであればステップＳ２９の判断を行う。ＹＥＳであればステップＳ３３で主制御部４０との通信応答設定を「電力アシスト：不可」としてステップＳ２０に戻る。

ステップＳ２２の判断がＮＯの場合、あるいはステップＳ２５の判断がＮＯの場合には、ステップＳ３４で接続されている電池パックが充電可能な状態かどうか判断する。ＹＥＳであればステップＳ３５で主制御部４０から充電を許可されているかどうかを判断する（モータ１４の運転中は充電は許可されない）。ステップＳ３５の判断がＹＥＳであれば充電電源オンの信号を充電部７０に出力し、ステップＳ３６で電池パックの状態に応じ充電制御を行う。この充電制御においては、２ポートの電池パックがいずれも充電可能な状態の場合、電圧が低い方を優先して満充電まで充電する。そして、ステップＳ３７で主制御部４０から充電を禁止されたかどうかを判断する。ＮＯであればステップＳ３６に戻って充電を継続し、ＹＥＳであればステップＳ３８で電池パックの充電を停止してステップＳ２０に戻る。ステップＳ３４及びステップＳ３５の判断がＮＯの場合もステップＳ２０に戻る。

本実施の形態によれば、下記の効果を奏することができる。

(1) 複数の電池パック５の電力を用いて電力アシスト（電力補助）を行うことで、ＡＣ電源の電力容量の制限によるモータ１４のパワー不足を補い空気圧縮時間を短縮した電力補助機能付きの空気圧縮機１を実現できる。

(2) 複数の電池パック５の電力を同時に利用することで、電池パック一個当たりの負担を減らすことができ、電池パックの電力容量や温度上昇により制限される稼働時間を延ばすことができる。このため、小型の電池パックを使用可能であり、重量増加や電池パック形状の大型化により持ち運び性を損なうことを無くすことが可能である。

(3) 定格容量・定格出力の種類が異なる複数の電池パック５を着脱可能であり、また、電池パックによる継続的な電力アシスト運転を行うために空気圧縮動作停止中に電池パックの充電を行うことが可能である。さらに、電力アシストと電池充電のサイクルを途切れないように繰り返す制御が可能である。

(4) 個々の電池パックの各々の定格容量、定格出力電流、温度、及び出力電圧の少なくとも何れかに応じて、各々の電池パックの出力電流の上限値を個別に設定する制御が可能である。

(5) 電池パック毎に昇圧回路を有するアシスト電源部を設けることで、電池パックの出力電圧に電位差があっても、それぞれのアシスト電源部の出力値を揃えることができ、一方の電池パックから他方の電池パックに電流が流れることを抑制でき、適切にアシストが行える。

以上、実施の形態を例に本発明を説明したが、実施の形態の各構成要素や各処理プロセスには請求項に記載の範囲で種々の変形が可能であることは当業者に理解されるところである。以下、変形例について触れる。

本実施の形態では作業機として空気圧縮機を例示したが、交流電源の供給電力の不足分を電池電源の供給電力で補う要望等のある作業機に本発明は適用可能である。

本実施の形態では、空気圧縮機１の本体カバー１０の外面に複数の電池パック用装着部４５を設けて電池パック５を着脱自在に装着する場合を例示したが、本体カバー１０とは別体のアダプタ部に電池パック用装着部を設ける構造であってもよい。

図７の説明では、電池パック５の電池温度や電池電圧に応じて最大の電流取り出し量に相当する出力電流設定値を段階的に変化させているが、連続的に変化させてもよい。

１ 空気圧縮機、５，５−Ａ，５−Ｂ 電池パック、１０ 本体カバー、
１２ａ，１２ｂ 空気タンク、１３ 圧縮部、１４ モータ、２０ 収納ケース部、
３０ 電源部、３２ 主昇圧電源部、３３ インバータ部、４０ 主制御部、
４５ 電池パック用装着部、５０Ａ，５０Ｂ アシスト電源部、７０ 充電部、
８０ 副制御部、９０ 回路電源部、１００ 通信回路

Claims (6)

1. モータと、
   第１の電池パックに接続され、前記第１の電池パックの出力電圧値を調整して前記モータに出力する第１の電源部と、
   前記モータに対して前記第１の電源部と電気的に並列に接続されるとともに、第２の電池パックに接続され、前記第２の電池パックの出力電圧値を調整して前記モータに出力する第２の電源部と、
   前記モータに対して前記第１の電源部及び前記第２の電源部と電気的に並列に接続されるとともに、外部の交流電源に接続されて前記モータに電力を供給する第３の電源部と、
   前記交流電源の電流値に応じて、前記第１の電源部の出力電圧値、及び、前記第２の電源部の出力電圧値を変更する制御を行う制御部と、を備える、作業機。
2. 前記制御部は、前記第１の電源部の出力電圧値と前記第２の電源部の出力電圧値が等しくなるように、前記制御を行う、請求項１に記載の作業機。
3. 前記第１の電源部及び前記第２の電源部は、それぞれ昇圧回路を含む、請求項１又は２に記載の作業機。
4. 前記制御部は、前記第１の電池パック及び前記第２の電池パックの各々の定格容量、定格出力電流、温度、及び出力電圧の少なくとも何れかに応じて、前記第１の電池パック及び前記第２の電池パックの出力電流の上限値を個別に設定する、請求項１乃至３の何れか一項に記載の作業機。
5. 前記制御部は、前記第１の電源部及び前記第２の電源部を制御する第１の制御部と、前記第３の電源部を制御する第２の制御部と、を含む、請求項１乃至４のいずれか一向に記載の作業機。
6. 前記第１の制御部と前記第２の制御部とを電気的に絶縁した状態で通信可能とする通信回路を備える、請求項５に記載の作業機。

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