JP3969012B2 - 直流電源装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明はコードレス電動工具(以下単に電動工具という)に直流電圧を供給する直流電源装置の保護装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
電動工具に直流電圧を供給する直流電源装置においては、電動工具を連続で使用することは少なくねじ締めや穴あけ等の作業は作業と作業の間に作業者の移動や位置決め時間等の空き時間が必ず発生し間欠的に使用されることが多く、このため、間欠的な負荷で使用されることを前提にスイッチング電源を構成するFET等の半導体素子の放熱設計がされている。従って、重負荷で連続使用すると半導体素子の発熱が大きくなり最悪の場合半導体素子の動作保証温度を超えてしまい半導体素子を破損するという問題がある。従来の保護手段としては、スイッチング用FETや平滑用2次側ダイオード等の発熱の大きな半導体素子に近接してサーミスタ等の温度検出手段を設け、温度検出手段の出力が所定値以上になると出力を遮断して、半導体素子が自己発熱によって破壊されるのを防止していた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術では、発熱が大きい半導体素子の温度上昇を近接して設けた温度検出手段で検出するため、直流電源装置の最大能力付近で連続出力を行った場合、半導体素子の温度上昇値に温度検出手段の出力が追従せず時間遅れが発生し正確に温度上昇値が検出できず、半導体素子が破損してしまうという問題がある。
【0004】
本発明の目的は、上記した従来技術の欠点をなくし、いかなる使用条件においても半導体素子等の構成部品が破損する恐れのない電動工具用直流電源装置の保護装置を提供することにある。
【0005】
上記した目的は、直流電源装置の出力電流を検出する電流検出手段と、電流検出手段の検出電流値を所定時間毎に取り込み、検出した電流値を積算すると共に平均電流値を演算する制御手段とを備え、制御手段は、電流値が予め定められた値を超えた後に電流値の積算を開始すると共に平均電流値を演算し、平均電流値が所定値を超えた状態が所定時間以上継続した時電源供給を停止することにより達成される。
【0006】
【発明の実施の形態】
以下本発明を一実施形態を示す図1〜図3を参照して説明する。
【0007】
図において、11は直流電源装置本体でありコード10及びプラグ18を介して交流電源に接続される。40は図示しない直流電動機を内蔵した電動工具、1はカセット式蓄電池であり電圧取り出し口であるターミナル1d、電動工具40からの脱落防止用ラッチ1cを有し、電動工具40の電池挿入口2bに脱着自在に固定され電動工具40に直流電圧を供給する。12は直流電源装置本体11から電動工具40に直流電圧を供給するためのケーブル、13はケーブル12と電動工具40を接続するアダプタプラグであり、電圧取り出し口であるターミナル13d、電動工具40からの脱落防止用ラッチ13cを有し、電動工具40との嵌合部が蓄電池1の嵌合部と同じ形状をしている。14は直流電源装置本体11とケーブル12を接続するコネクタである。
【0008】
プラグ18を交流電源に接続すると、直流電源装置本体11の内部で交流電圧が所定の直流電圧に変換されて、ケーブル12を介してアダプタプラグ13のターミナル13dに供給される。アダプタプラグ13を電動工具40に接続すれば、作業中に供給電圧が変動することもなく連続で電動工具40を使用可能になる。図2は直流電源装置本体11の内部ブロックを示した図であり、整流回路21で交流電源の全波整流及び平滑を行い、図示しないFET等からなるスイッチング回路22、高周波トランス23及び高周波整流回路24で所定の直流電圧に変換している。26は定電圧制御回路であり、フォトカプラ27を介してスイッチング制御回路28に制御信号を伝える。31は電流検出手段であり、図示しないマイクロコンピュータ等からなる制御手段29に直流電源装置本体11の出力電流値を伝える。ここでは直流電源装置としてスイッチング方式の回路を用いて説明したが方式は問わない。
【0009】
次に図3のフローチャート及び図1、図2を参照してて本発明保護装置の動作を説明する。プラグ18がコンセントに接続されると、制御手段29は動作を開始し、定電圧制御回路26に出力オン信号を出力し(ステップ201)、直流電源装置本体11から所定の直流電圧が出力され、ケーブル12、アダプタプラグ13を介して接続された電動工具40が運転可能状態になる。
【0010】
次に10msec待機し(ステップ202)、電流検出手段31で検出した直流電源装置本体11の出力電流(すなわち電動工具40に流れる電流)を制御手段29でA/D変換する(ステップ203)。ステップ204において電流フラグがセットされていればステップ207の処理に移る。ステップ204において電流フラグがセットされていなければ、検出した電流値が24Aより大きいかどうか比較する(ステップ205)。電流値が24A以下であれば、ステップ202に戻る。電流値が24A以上であれば、電流フラグをセットする(ステップ206)。次に電流値が24Aを超えてからの電流値の積算Ia(ステップ207)、時間積算Ta(ステップ208)を行い、平均電流値の演算Ia/Taを行う(ステップ209)。ステップ210において平均電流値が24Aを超えているかどうか比較し、平均電流値が24Aを超えていない時は、電流フラグ、積算データをクリアし(ステップ211)てステップ202に戻る。平均電流値が24Aを超えていれば、ステップ212において、平均電流値が24Aを超えている時間が連続して2分を超えているかどうか比較する。平均電流値が24Aを超えている時間が2分以下であればステップ202に戻る。平均電流値が24Aを超えている時間が2分以上になったら出力を遮断(ステップ213)すなわち電動工具40への電源供給を停止し、半導体素子を保護する。ステップ214において遮断時間が1分を超えたかどうか比較し、遮断時間が1分を超えたら、電流フラグ、積算データをクリア(ステップ215)した後、出力を再度オンし(ステップ216)、ステップ202に戻る。
【0011】
上記実施形態では、平均電流を求める一方法を説明したが他の方法でも出力電流の平均値が求められれば、方法は問わない。
【0012】
上記実施形態では、ステップ214において出力遮断後所定時間経過した後に出力を復帰させる構成としたが、発熱の大きな半導体素子にサーミスタ等の温度検出手段30を近接させ、出力遮断後温度検出手段30の検出温度が所定値低下した後に出力を復帰させる構成としても良い。また、出力を遮断する前にLEDまたはブザー等の警報手段を介して警報を発生させても良いし、出力を遮断している時にLEDまたはブザー等の警報手段を介して警報を発生させても良い。
【0013】
また、平均電流が26A以上なら1分30秒で出力遮断、平均電流が28A以上なら1分で出力遮断等、平均電流値に応じて遮断までの時間を細かく設定すると、半導体素子の保護がより確実に行われる。
【0014】
また、複数の定格電圧を出力可能な直流電電装置においては、出力電圧の大小に応じて、出力を遮断する平均電流値または遮断までの時間を変えても良い。
【0015】
上記実施形態においては、10m秒毎に電流値を取り込みその都度平均電流値を演算するとしたが、平均電流値の演算を例えば5秒毎に行い、この平均電流値が所定値を超えた状態が2分以上継続した否かで判断するようにしてもよく、この場合には電流取り込み時毎に平均電流値の演算をする必要がなくなる。
【0016】
また上記実施形態における10m秒、24A、2分等の値はあくまでも一例をしめしたもので本発明はこの値に特定されるものではない。
【0017】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、平均電流値が所定値を超えた状態が所定時間以上継続した場合、電源供給を停止するようにしたので半導体素子の破損を確実に防止できるようになる。また供給停止後所定時間経過後に電源供給を再開させるようにしたので、直流電源装置を効率よく使用できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明直流電源装置の概念の一実施形態を示す斜視図。
【図2】本発明保護装置の一実施形態を示すブロック図。
【図3】本発明保護装置の動作説明用フローチャート。
【符号の説明】
11は直流電源装置本体、40は電動工具、12はケーブル、13はアダプタプラグ、29は制御手段である。
Claims (5)
- 着脱可能な蓄電池を電源とするコードレス電動工具に着脱可能なアダプタを介して直流電源を供給する直流電源装置であって、直流電源装置の出力電流を検出する電流検出手段と、電流検出手段の検出電流値を所定時間毎に取り込み、検出した電流値を積算すると共に平均電流値を演算する制御手段とを備え、制御手段は、電流値が予め定められた値を超えた後に電流値の積算を開始すると共に平均電流値を演算し、平均電流値が所定値を超えた状態が所定時間以上継続した時電源供給を停止することを特徴とした直流電源装置。
- 前記電源供給遮断から所定時間後に電源供給を再開することを特徴とする請求項1記載の直流電源装置。
- 前記平均電流値が前記所定値以下の時積算電流値をクリアすることを特徴とした請求項1記載の直流電源装置。
- 前記制御手段は、前記電流検出手段の検出電流値を第1所定時間毎に取り込み、検出した電流値を積算しこの積算した電流値から第1所定時間より長い第2所定時間毎の平均電流値を演算し、演算した平均電流値が前記所定値を超えた状態が第2所定時間より長い第3所定時間以上継続した時電源供給を停止することを特徴とした請求項1記載の直流電源装置。
- 前記直流電源装置を構成する半導体素子の温度を検出する温度検出手段を備え、前記電源供給遮断後に、前記温度検出手段の検出温度が所定値低下した後に電源供給を再開することを特徴とする請求項1記載の直流電源装置。
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