JP6159666B2 - 電動機械器具 - Google Patents

Description

本発明は、モータを駆動源として動作する電動機械器具に関する。

電源からモータへの通電経路にスイッチング素子が設けられ、ユーザが操作スイッチをオンするとそのスイッチング素子がオンしてモータが駆動するよう構成された電動機械器具（例えば電動工具や電動作業機など）が種々知られている。このような構成の電動機械器具として、モータ駆動中に異常が発生した場合には操作スイッチがオンされていてもスイッチング素子を強制的にオフして通電を停止させる保護機能を持ったものもある。

特許文献１には、操作スイッチがオンされると制御ユニットがスイッチング素子をオンさせてバッテリからモータへの通電経路を導通させることによりモータを駆動させるよう構成された電動工具用装置が開示されている。この特許文献１に記載の電動工具用装置は、バッテリを過負荷状態から保護する過負荷保護機能を備えている。この過負荷保護機能は、モータ駆動中にバッテリが過負荷状態になった場合に、制御ユニットがスイッチング素子をオフさせることで、バッテリからモータへの通電経路を遮断させるという機能である。

特開２０１２−１３５８４９号公報

しかし、異常発生時に制御ユニットがスイッチング素子をオフさせるという保護機能には、次のような問題がある。例えば、異常が発生して制御ユニットがスイッチング素子をオフさせたものの、その後、何らかの要因でスイッチング素子が短絡故障すると、モータが回り始めてしまう。また例えば、異常が発生して制御ユニットがスイッチング素子をオフさせたものの、その後、何らかの要因で制御ユニットが誤動作してスイッチング素子がオンされてしまうと、モータが回り始めてしまう。

上記の問題は、保護機能によってモータが停止したときにユーザが操作スイッチをすぐにオフさせれば、発生の可能性を低減できる。しかし、作業中に保護機能が作動してモータが停止した場合、ユーザがすぐに操作スイッチをオフさせるとは限らない。特に、操作スイッチが、オンした後にユーザが操作スイッチから手を離してもオン状態が保持される、いわゆるロックオン機構を備えた構成のスイッチである場合には、保護機能が作動してモータが停止した後も、操作スイッチがオンの状態に維持され続ける可能性が高い。

本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、モータ駆動中に保護機能が作動してモータが停止された場合に、その停止状態を良好に維持させることが可能な、信頼性の高い電動機械器具を提供することを目的とする。

上記課題を解決するためになされた本発明は、電動機械器具であって、モータと、第１スイッチング素子及び第２スイッチング素子と、操作部と、制御部と、監視部と、を備える。

第１スイッチング素子及び第２スイッチング素子は、電源からモータへの通電経路上に直列接続されて設けられる。操作部は、モータを駆動させるための外部からの操作入力を受け付ける。

制御部は、制御機能及び保護機能を有する。制御機能は、操作部の操作状態に応じて第１スイッチング素子をオンさせるための制御信号を出力する機能である。保護機能は、制御信号を出力しているときに所定の保護条件が成立した場合は操作部の操作状態にかかわらず制御信号の出力を停止する機能である。

監視部は、制御部による保護機能の作動状態を監視し、保護機能が作動した場合に、第２スイッチング素子をオフさせるためのオフ信号を出力する。
本発明の電動機械器具では、制御部が、保護機能を有し、制御信号出力中に保護条件が成立した場合は第１スイッチング素子をオフさせる。第１スイッチング素子がオフすると、電源からモータへの通電経路が遮断され、モータは停止する。電動機械器具は、制御部とは別に、監視部を有し、制御部による保護機能が作動した場合は、第２スイッチング素子をオフさせる。

そのため、制御部による保護機能の作動後に、何らかの要因で制御部が誤動作して制御信号が出力されたとしても、少なくとも第２スイッチング素子は監視部によってオフされているため、モータは停止状態を維持する。また、制御部による保護機能の作動後に、何らかの要因で第１スイッチング素子が短絡故障したとしても、第２スイッチング素子が監視部によってオフされていることで、モータは停止状態を維持する。

このように、本発明の電動機械器具によれば、モータ駆動中に保護機能が作動して第１スイッチング素子がオフされることによりモータが停止された場合、監視部によって第２スイッチング素子も停止される。そのため、制御部による保護機能の作動後に、モータの停止状態を良好に維持させることができ、信頼性の高い電動機械器具を提供することが可能となる。

監視部は、当該電動機械器具内の状態のうち、少なくとも２つの状態に基づいて、保護機能の作動状態を監視するようにしてもよい。電動機械器具内の各種状態のうち少なくとも２つの状態を用いることで、保護機能の作動状態を容易且つ適切に監視することができる。

上記のように監視部が電動機械器具内の状態のうち少なくとも２つの状態に基づいて保護機能の作動状態を監視する場合、その２つの状態のうち一方は、モータの動作状態を表す動作関連状態であってもよい。その場合、監視部は、モータの駆動開始後、動作関連状態が、モータが停止する条件（モータが停止していることを直接的又は間接的に示す条件）であるモータ停止条件を満たしている場合であって、且つ、２つの状態のうち他方の状態が特定の状態になっている場合に、オフ信号を出力するようにしてもよい。

制御部による保護機能が作動した場合、第１スイッチング素子がオフされて、モータは停止する。そのため、上記２つの状態のうち一方を、モータの動作状態を直接的又は間接的に表す動作関連状態とすれば、他方の状態と合わせて、保護機能が作動したか否か（延いてはオフ信号を出力すべきか否か）を適切に監視することができる。

監視部が電動機械器具内の状態のうち少なくとも２つの状態に基づいて保護機能の作動状態を監視する場合、その２つの状態のうち他方は、操作部の操作状態であってもよい。その場合、特定の状態とは、操作部が、モータを駆動させるための所定の状態に操作されていること、としてもよい。つまり、モータ停止条件を満たしていて、且つ、操作部がモータを駆動させるための所定の状態に操作されている場合に、オフ信号を出力するようにしてもよい。

モータの駆動開始後、操作部がモータを駆動させるための所定の状態に操作されているにもかかわらず、モータ停止条件を満たしている場合は、制御部による保護機能が作動してモータが停止したことが容易に推測できる。そのため、監視部が、少なくとも２つの状態のうち一方を動作関連状態とし、他方を操作部の操作状態として、これら２つの状態を少なくとも用いることで、保護機能が作動したか否かをより適切に監視できる。

モータ停止条件の具体的内容は種々考えられるが、例えば、モータに対して、モータの駆動に必要な電圧が印加されていないこと、としてもよい。モータは、通常、駆動に必要な電圧が印加されると駆動（回転）し、駆動に必要な電圧が印加されていない場合は停止する。そのため、モータに印加されている電圧をみることで、モータが停止する条件が成立しているか否かを容易且つ確実に判断することができる。

また例えば、モータ停止条件は、制御部から制御信号が出力されていないこと、としてもよい。制御部から制御信号が出力されていない場合は、第１スイッチング素子はオンされないため、モータは駆動されない。そのため、制御部から制御信号が出力されているか否かをみることで、モータが停止する条件が成立しているか否かを容易且つ適切に判断することができる。

また例えば、モータ停止条件は、第１スイッチング素子の通電端子間の電圧が、第１スイッチング素子がオンされてモータが駆動されているときの電圧よりも高い所定の電圧閾値以上になっていること、としてもよい。

第１スイッチング素子及び第２スイッチング素子が共にオンしてモータへの通電が行われているときは、第１スイッチング素子の通電端子間の電圧はほぼ０である。つまり、第１スイッチング素子において電位差はほとんど生じない。一方、例えば制御部からの制御信号の出力が停止されて第１スイッチング素子がオフされ、これによりモータへの通電が停止すると、第２スイッチング素子がオンされている限り、第１スイッチング素子の通電端子間には、モータ駆動中よりも大きな電圧（例えば電源電圧に近い値）が印加される。そのため、第１スイッチング素子の通電端子間の電圧をみることで、モータが停止する条件が成立しているか否かを容易且つ適切に判断することができる。

本発明の電動機械器具は、さらに、監視部からオフ信号が出力されている場合に制御部からの制御信号の出力有無にかかわらず第１スイッチング素子をオフさせる強制オフ部を備えていてもよい。

強制オフ部を備えることで、監視部からのオフ信号の出力時に、第１スイッチング素子及び第２スイッチング素子の双方をオフさせることができる。そのため、保護機能の作動後に制御部が誤動作して制御信号を出力したとしても、第１スイッチング素子及び第２スイッチング素子を共にオフ状態に維持することができる。これにより、保護機能作動後、モータをより確実に停止状態に維持させることが可能となる。

監視部は、オフ信号を出力した場合は、特定の解除条件が成立するまで、オフ信号の出力を継続するようにしてもよい。その場合、解除条件は種々考えられるが、例えば、操作部の操作状態が、モータの駆動を停止させるための所定の状態に操作されること、としてもよい。

このように、監視部からオフ信号が出力されてモータが強制的に停止された場合は解除条件が成立するまでその停止状態を維持させることで、モータの停止状態を適切に維持させることができ、且つ適切なタイミングで電動機械器具を再び使用できるようにすることができる。

第１実施形態の電動機械器具１の構成を示す回路図である。 ハードウェア保護回路の詳細構成を示す回路図である。 第１実施形態の電動機械器具１の動作例を説明するための説明図である。 第２実施形態の電動機械器具５１の構成を示す回路図である。 第３実施形態の電動機械器具６１の構成を示す回路図である。 第４実施形態の電動機械器具７１の構成を示す回路図である。

以下に、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。
［第１実施形態］
（１）電動工具１の電気的構成
図１に示す本実施形態の電動工具１は、例えば、被加工材へ穴をあけたりネジの締結作業を行ったりするために用いられる電動工具である。

図１に示すように、本実施形態の電動工具１は、工具本体２と、バッテリパック３とを備える。バッテリパック３は、工具本体２に着脱可能である。図１は、バッテリパック３が工具本体２に装着されている状態を示している。

バッテリパック３は、バッテリ４０と、正極端子４１と、負極端子４２とを備える。バッテリ４０は、直列接続された複数のセル、又は直並列接続された複数のセルを有する。本実施形態における各セルは、いずれも二次電池（例えばリチウムイオン二次電池）セルである。

バッテリパック３において、バッテリ４０の正極は正極端子４１に接続され、バッテリ４０の負極は負極端子４２に接続されている。なお、バッテリパック３は、バッテリの電圧や温度、放電電流などを監視して、その監視結果に基づいて各種の処理を行う制御回路を備えているが、図１では図示を省略している。

工具本体２は、モータ４と、制御回路５と、操作スイッチ６と、正極端子７と、負極端子８とを備えている。モータ４は、工具ビット（図示略）を回転駆動させるための駆動源である。モータ４が回転すると、その回転駆動力は、図示しない駆動力伝達機構を介して工具ビットに伝達され、これにより工具ビットが回転する。本実施形態のモータ４は、ブラシ付き直流モータである。

操作スイッチ６は、ユーザによりオン、オフ操作される。ユーザは、電動工具１を動作させたい場合は、操作スイッチ６をオンすればよく、操作スイッチ６をオンすると、後述するようにモータ４が駆動されて（回転して）、各種作業が可能となる。操作スイッチをオフすると、後述するようにモータ４の駆動が停止される（回転が停止する）。

本実施形態の操作スイッチ６は、例えば、スライド式のスイッチであり、一端側（オンの位置）にスライド操作させるとオンされ、他端側（オフの位置）にスライド操作させるとオフされる構成となっている。

本実施形態の操作スイッチ６は、オンされた後にユーザが操作スイッチ６から手を離してもオンの位置に操作された状態が機械的に保持される、いわゆるロックオン機構を備えている。そのため、ユーザが操作スイッチ６をオンしてモータ４が回転すると、ユーザが操作スイッチ６から手を離しても、モータ４の回転は継続する。モータ４の回転を止めるためには、ユーザ自ら、操作スイッチ６をオフの位置に操作する必要がある。

操作スイッチ６の一端は、制御回路５内において、コントローラ１３、ハードウェア保護回路１４、及び第１ＮＯＴ回路１５に接続されている。操作スイッチ６の他端は、制御回路５内において、グランドライン（接地電位）に接続されている。

正極端子７は、工具本体２にバッテリパック３が装着されたときに、バッテリパック３の正極端子４１と機械的且つ電気的に接続される端子である。負極端子８は、工具本体２にバッテリパック３が装着されたときに、バッテリパック３の負極端子４２と機械的且つ電気的に接続される端子である。そのため、工具本体２にバッテリパック３が装着されると、工具本体２の正極端子７と負極端子８の間には、バッテリ４０の電圧（バッテリ電圧ＶＢ）が印加された状態となる。

制御回路５は、第１ＦＥＴ１１と、第２ＦＥＴ１２と、コントローラ１３と、ハードウェア保護回路１４と、第１ＮＯＴ回路１５と、２つのＡＮＤ回路１６，１８と、２つのドライバ１７，１９と、レギュレータ２０と、電圧検出回路２１と、電流検出回路２２とを備えている。

第１ＦＥＴ１１及び第２ＦＥＴ１２は、何れも、Ｎチャネル型ＭＯＳＦＥＴである。第１ＦＥＴ１１と第２ＦＥＴ１２は直列接続されている。即ち、第１ＦＥＴ１１のドレインが第２ＦＥＴ１２のソースに接続されている。第２ＦＥＴ１２のドレインは、正極端子７に接続されている。第１ＦＥＴ１１のソースは、モータ４の一端に接続されている。モータ４の他端は、電流検出用の抵抗である電流検出抵抗Ｒ０を介して負極端子８に接続されている。

なお、負極端子８は、制御回路５のグランドラインに接続されている。また、モータ４の両端には、モータ４への通電がオフされたときにモータ４に発生する逆起電力を吸収するためのダイオード（いわゆるフライホイールダイオード）Ｄ１が接続されている。

このような構成により、工具本体２にバッテリパック３が装着され、双方の正極端子７，４１及び双方の負極端子８，４２が接続されると、バッテリ４０から各ＦＥＴ１１，１２を介してモータ４へ至る通電経路が形成される。バッテリ４０からこの通電経路へ電流が流れることにより、モータ４が回転する。以下、特に断りのない限り、工具本体２にバッテリパック３が装着されていることを前提として、説明を続ける。

第１ＦＥＴ１１のゲートには、第１ドライバ１７が接続されている。第１ドライバ１７は、第１ＡＮＤ回路１６から入力される第１駆動信号に従って、第１ＦＥＴ１１をオン・オフさせる。具体的には、第１ＡＮＤ回路１６から出力される第１駆動信号がＬレベルのときは、第１ＦＥＴ１１をオフさせる。第１ＡＮＤ回路１６から出力される第１駆動信号がＨレベルのときは、第１ＦＥＴ１１をオンさせる。第１ＡＮＤ回路１６は、コントローラ１３から出力されるモータ駆動信号ｂと、ハードウェア保護回路１４から出力される遮断信号ｅとの論理積を演算して、その演算結果を出力する。

第２ＦＥＴ１２のゲートには、第２ドライバ１９が接続されている。第２ドライバ１９は、第２ＡＮＤ回路１８から入力される第２駆動信号に従って、第２ＦＥＴ１２をオン・オフさせる。具体的には、第２ＡＮＤ回路１８から出力される第２駆動信号がＬレベルのときは、第２ＦＥＴ１２をオフさせる。第２ＡＮＤ回路１８から出力される第２駆動信号がＨレベルのときは、第２ＦＥＴ１２をオンさせる。第２ＡＮＤ回路１８は、第１ＮＯＴ回路１５から出力される操作入力信号ｃと、ハードウェア保護回路１４から出力される遮断信号ｅとの論理積を演算して、その演算結果を出力する。

なお、ハードウェア保護回路１４は、後述するように、通常は遮断信号ｅをＨレベルとする。つまり、各ＡＮＤ回路１６，１８において、２つの入力のうち一方は、通常はＨレベルとなる。そのため、遮断信号ｅがＨレベルである限り、第１ＡＮＤ回路１６の出力は、コントローラ１３からのモータ駆動信号ｂに従って変化し、第２ＡＮＤ回路１８の出力は、第１ＮＯＴ回路１５からの操作入力信号ｃに従って（つまり操作スイッチ６の操作状態に従って）変化する。一方、ハードウェア保護回路１４からの遮断信号ｅがＬレベルになると、各ＡＮＤ回路１６，１８において、モータ駆動信号ｂや操作入力信号ｃは無効化され、各ＡＮＤ回路１６，１８から出力される各駆動信号はいずれもＬレベルとなる。

レギュレータ２０は、バッテリ４０から供給されるバッテリ電圧ＶＢを、そのバッテリ電圧ＶＢよりも低い所定電圧値の制御電圧Ｖｃに降圧して制御回路５内の各部へ供給する電源回路である。レギュレータ２０で生成された制御電圧Ｖｃは、制御回路５内の各部の動作用電源として使用される。

電圧検出回路２１は、バッテリ４０のバッテリ電圧ＶＢを取得し、そのバッテリ電圧ＶＢの値を示す電圧検出信号をコントローラ１３へ出力する。電流検出回路２２は、電流検出抵抗Ｒ０の両端の電圧を取得して、その電圧に基づいてモータ４に流れる電流（以下「モータ電流」という）を検出し、そのモータ電流の値を示す電流検出信号をコントローラ１３へ出力する。

コントローラ１３は、ＣＰＵ１３ａや図示しないメモリなどを有するマイクロコンピュータを備えている。コントローラ１３は、操作スイッチ６の操作状態に従って、モータ４を駆動するためのモータ駆動信号ｂを出力する。コントローラ１３には、操作スイッチ６の一端側の電圧が、操作スイッチ６の操作状態を示す操作信号ａとして入力される。

操作信号ａは、後述するハードウェア保護回路１４（図２参照）の入力側の構成により、操作スイッチ６がオフされているときはＨレベルとなる。操作スイッチ６がオンされると、操作信号ａはＬレベルとなる。

コントローラ１３は、操作スイッチ６から入力される操作信号ａがＨレベルのとき（つまり操作スイッチ６がオフされているとき）はモータ駆動信号ｂをＬレベルとし、操作信号ａがＬレベルのとき（つまり操作スイッチ６がオンされているとき）はモータ駆動信号ｂをＨレベルとする。

また、第１ＮＯＴ回路１５は、操作スイッチ６から入力される操作信号ａを論理反転させて、操作入力信号ｃとして出力する。操作スイッチ６がオフされて操作信号ａがＨレベルになっている間は、第１ＮＯＴ回路１５から出力される操作入力信号ｃはＬレベルとなる。一方、操作スイッチ６がオンされて操作信号ａがＬレベルになると、第１ＮＯＴ回路１５から出力される操作入力信号ｃはＨレベルとなる。

そのため、操作スイッチ６がオンされて、モータ駆動信号ｂ及び操作入力信号ｃが共にＨレベルになると、ハードウェア保護回路１４からの遮断信号ｅがＨレベルとなっている通常時は、各ＦＥＴ１１，１２がオンしてモータ４に電流が流れ、モータ４が回転する。

コントローラ１３は、Ｈレベルのモータ駆動信号ｂを出力してモータ４を回転させているときに、所定の保護条件が成立した場合、操作スイッチ６の操作状態にかかわらずモータ駆動信号ｂをＬレベルにすることでモータ４を強制的に停止させる、保護機能を備えている。

保護条件は、本実施形態では、少なくとも３つある。保護条件の１つは、バッテリ４０が過放電状態になることである。コントローラ１３は、電圧検出回路２１から入力される電圧検出信号に基づいてバッテリ電圧ＶＢを監視し、バッテリ電圧ＶＢが予め設定した電圧値以下となった場合に、バッテリ４０が過放電状態であると判断する。コントローラ１３は、モータ４の回転中、バッテリ４０が過放電状態であると判断した場合は、操作スイッチ６の操作状態にかかわらずモータ駆動信号ｂをＬレベルにして、モータ４の回転を停止させる。

保護条件の他の１つは、モータ４に流れるモータ電流が過電流状態になることである。コントローラ１３は、電流検出回路２２から入力される電流検出信号に基づいてモータ電流を監視し、モータ電流が予め設定した電流値以上となった場合に、モータ電流が過電流状態であると判断する。コントローラ１３は、モータ４の回転中、モータ電流が過電流状態であると判断した場合は、操作スイッチ６の操作状態にかかわらずモータ駆動信号ｂをＬレベルにして、モータ４の回転を停止させる。

保護条件の他の１つは、コントローラ１３に外部停止信号Ｓｔが入力されることである。外部停止信号Ｓｔは、モータ４の駆動を停止させるべき状態であることを示す信号であり、制御回路５の外部から、或いは工具本体２の外部から入力される。

外部停止信号Ｓｔが具体的にどこから入力されるかについての具体的な図示は図１では省略しているが、例えば、工具本体２の筐体にユーザが操作可能なスイッチを設け、そのスイッチが押された場合に外部停止信号Ｓｔが入力されるという構成が考えられる。また例えば、バッテリ４０が備える制御回路（図示略）がバッテリ４０の異常やその他バッテリパック３内の異常を検知した場合に工具本体２へ外部停止信号Ｓｔを出力するという構成が考えられる。

コントローラ１３は、モータ４の駆動開始後、複数の保護条件のうち１つでも成立した場合は、保護機能を作動させる。即ち、操作スイッチ６がオンされていても、モータ駆動信号ｂをＬレベルとして、モータ４の回転を停止させる。コントローラ１３は、保護機能を作動させてモータ駆動信号ｂをＬレベルとした場合は、操作スイッチ６が一旦オフされて再びオンされるまでは、モータ駆動信号ｂのＬレベル状態を維持する。コントローラ１３による、モータ駆動信号ｂの出力制御や、保護機能の作動制御は、いずれも、ＣＰＵ１３ａがメモリに記憶されているプログラムに従って行う。

ハードウェア保護回路１４は、操作スイッチ６がオンされてモータ４が回転を開始した後に、コントローラ１３による保護機能が作動したか否かを監視することを主な機能として備えている。

ハードウェア保護回路１４には、操作スイッチ６から操作信号ａが入力されると共に、モータ４の一端側の電圧（換言すれば第１ＦＥＴ１１のソース側の電圧）が、モータ状態信号ｄとして入力される。モータ状態信号ｄは、モータ４の動作状態を示す信号である。即ち、各ＦＥＴ１１，１２が共にオフしてモータ４が停止しているときは、モータ状態信号ｄはＬレベルとなる。一方、各ＦＥＴ１１，１２がオンしてバッテリ４０からモータ４に通電され、モータ４が回転しているときは、モータ４に印加される電圧は、バッテリ電圧ＶＢとほぼ等しい電圧（モータ４の駆動が可能な電圧）となり、モータ状態信号ｄはＨレベルとなる。そのため、モータ状態信号ｄをみることで、モータ４の動作状態（モータ４が回転しているか否か）を判断することができる。そして、モータ状態信号ｄがＬレベルになっている場合に、モータ４が停止していると判断できる。そのため、モータ４の回転開始後、モータ状態信号ｄがＬレベルになることは、モータ４が停止する条件（モータ４が停止していることを直接的又は間接的に示す条件）であるモータ停止条件を満たしていることを判断できる。

ハードウェア保護回路１４は、操作信号ａ及びモータ状態信号ｄに基づいて、コントローラ１３による保護機能が作動したか否かを判断する。具体的には、操作スイッチ６がオンされていて且つモータ４が回転している場合は、操作信号ａがＬレベルであってモータ状態信号ｄはＨレベルであり、これにより、保護機能は作動しておらず電動工具１は正常に動作していると判断する。この場合、ハードウェア保護回路１４は、遮断信号ｅをＨレベルとする。

一方、コントローラ１３による保護機能が作動して第１ＦＥＴ１１がオフされると、モータ４への通電が遮断されてモータ４は停止し、モータ状態信号ｄがＬレベルとなる。この場合、ハードウェア保護回路１４は、操作信号ａがＬレベルであるにもかかわらずモータ状態信号ｄがＬレベルになったこと（つまり操作スイッチ６がオンされているにもかかわらずモータ４の回転が止まったこと）から、コントローラ１３による保護機能が作動したと判断する。この場合、ハードウェア保護回路１４は、遮断信号ｅをＬレベルとする。

ハードウェア保護回路１４から出力される遮断信号ｅがＬレベルになると、その後、コントローラ１３に何らかの異常が生じてコントローラ１３が誤動作し、保護機能の作動を継続すべき状態であるにもかかわらず誤ってモータ駆動信号ｂをＨレベルにしてしまったとしても、そのモータ駆動信号ｂは、第１ＡＮＤ回路１６において遮断信号ｅによって無効化され、第１ＦＥＴ１１がオンされない。

ハードウェア保護回路１４の具体的な構成例を、図２に示す。図２に示すように、本実施形態のハードウェア保護回路１４は、主に、リセット端子付きのＤ型フリップフロップ（以下「Ｄ−ＦＦ」という）２３と、第１入力端子３１と、第２入力端子３２と、出力端子３３とを備えている。第１入力端子３１には、操作スイッチ６からの操作信号ａが入力される。第２入力端子３２には、モータ状態信号ｄが入力される。出力端子３３からは、遮断信号ｅが出力される。

ハードウェア保護回路１４内において、第１入力端子３１には、抵抗Ｒ１の一端及び抵抗Ｒ２の一端が接続されている。抵抗Ｒ１の他端には制御電圧Ｖｃが印加されている。抵抗Ｒ２の他端には、第２ＮＯＴ回路２４の入力側及びコンデンサＣ１の一端が接続されている。コンデンサＣ１の他端には制御電圧Ｖｃが印加されている。

第２ＮＯＴ回路２４の出力端子は、Ｄ−ＦＦ２３の反転リセット入力端子に接続されると共に、抵抗Ｒ３の一端及び第１トランジスタＴｒ１のソースに接続されている。第１トランジスタＴｒ１は、本実施形態では、ｐチャネル型ＭＯＳＦＥＴである。抵抗Ｒ３の他端は、第１トランジスタＴｒ１のゲートに接続されている。第１トランジスタＴｒ１のドレインは、抵抗Ｒ４の一端に接続されている。抵抗Ｒ４の他端は、Ｄ−ＦＦ２３のクロック入力端子及びコンデンサＣ２の一端に接続されている。コンデンサＣ２の他端はグランドラインに接続されている。

第２入力端子３２には、抵抗Ｒ７の一端が接続されている。抵抗Ｒ７の他端は、コンデンサＣ４の一端、抵抗Ｒ８の一端、及び第２トランジスタＴｒ２のベースに接続されている。コンデンサＣ４の他端及び抵抗Ｒ８の他端は、グランドラインに接続されている。第２トランジスタＴｒ２は、本実施形態では、ＮＰＮ型バイポーラトランジスタである。

第２トランジスタのエミッタは、グランドラインに接続されている。第２トランジスタのコレクタは、抵抗Ｒ５の一端及び抵抗Ｒ６の一端に接続されている。抵抗Ｒ５の他端には制御電圧Ｖｃが印加されている。抵抗Ｒ６の他端は、第３ＮＯＴ回路２５の入力側及びコンデンサＣ３の一端に接続されている。コンデンサＣ３の他端には制御電圧Ｖｃが印加されている。第３ＮＯＴ回路２５の出力端子は、第１トランジスタＴｒ１のゲートに接続されている。

Ｄ−ＦＦ２３は、データ入力端子、出力端子、反転出力端子、クロック入力端子、及び反転リセット入力端子を備えている。データ入力端子には、入力信号（入力Ｄ）として、制御電圧Ｖｃが入力される。そのため、Ｄ−ＦＦ２３の入力Ｄは、レギュレータ２０で制御電圧Ｖｃが生成されている限り、常にＨレベルである。

出力端子Ｑからは、クロック入力端子に入力されるクロック信号（クロック入力ＣＬ）がＬレベルからＨレベルに転じるタイミングにおける、入力Ｄの状態が、出力Ｑとして出力される。出力Ｑは、反転リセット入力端子に入力される反転リセット信号Ｒｅｓ（つまり第２ＮＯＴ回路２４からの出力信号）がＨレベルからＬレベルに転じる度に、Ｌレベルにリセットされる。

Ｄ−ＦＦ２３の出力Ｑは、第４ＮＯＴ回路２６によって論理反転され、その論理反転された信号が、遮断信号ｅとして、ハードウェア保護回路１４から各ＡＮＤ回路１６，１８へ出力される。

このような構成により、操作スイッチ６がオンされている場合、ハードウェア保護回路１４の第１入力端子３１は操作スイッチ６を介してグランドラインに接続された状態となり、これによって、操作信号ａはＬレベルとなる。一方、操作スイッチ６がオフされると、ハードウェア保護回路１４の第１入力端子３１には、抵抗Ｒ１を介して制御電圧Ｖｃが印加された状態となり、これによって、操作信号ａはＨレベルとなる。つまり、操作スイッチ６の一端がハードウェア保護回路１４内の抵抗Ｒ１を介して制御電圧Ｖｃにプルアップされていることにより、操作スイッチ６の一端の電圧（即ち操作信号ａ）は、操作スイッチ６の操作状態に応じて、Ｈレベル又はＬレベルに変化する。

（２）電動工具１の動作例
電動工具１の動作例を、図３を用いて説明する。図３は、操作スイッチ６がオフされている状態からオンされてモータ４が回転し、その後再び操作スイッチ６がオフされるまでの一連の動作における、工具本体２内の各部（各信号や各ＦＥＴ１１，１２）の変化例を示している。

まず、操作スイッチ６がオフされてモータ４の動作が停止している状態（以下「第１の状態」という）について説明する。図３に示すように、第１の状態では、操作信号ａはＨレベルである。そのため、コントローラ１３からのモータ駆動信号ｂはＬレベル、第１ＮＯＴ回路１５からの操作入力信号ｃはＬレベルとなる。またこのとき、モータ４は、各ＦＥＴ１１，１２がオフされていることによって停止しているため、モータ状態信号ｄはＬレベルである。

ハードウェア保護回路１４内では、操作信号ａがＨレベルの場合、第２ＮＯＴ回路２４の出力はＬレベルとなり、Ｄ−ＦＦ２３の反転リセット入力ＲｅｓはＬレベルとなる。また、第２入力端子３２に入力されるモータ状態信号ｄはＬレベルであるため、第２トランジスタＴｒ２はオフする。そのため、第３ＮＯＴ回路２５の入力はＨレベル、出力はＬレベルとなる。

よって、第１トランジスタＴｒ１はオフし、Ｄ−ＦＦ２３のクロック入力ＣＬはＬレベルとなる。なお、後述するように、操作スイッチ６がオンされてモータ４が駆動開始した後、再び操作スイッチ６がオフされると、Ｄ−ＦＦ２３はリセットされて、出力ＱはＬレベルとなる。そのため、操作スイッチ６がオフされてモータ４が停止している第１の状態では、通常、Ｄ−ＦＦ２３の出力ＱはＬレベルとなっており、よってハードウェア保護回路１４からの出力信号である遮断信号ｅはＨレベルとなっている。第１の状態では、そのＨレベルの遮断信号ｅが、各ＡＮＤ回路１６，１８に入力される。そのため、第１の状態では、各ＡＮＤ回路１６，１８に入力される他方の信号がそれぞれ有効化され、その他方の信号のレベルに応じて出力信号のレベルも変化する。

次に、第１の状態から操作スイッチ６がオンされて電動工具１が動作（モータ４が回転）を開始した状態（以下「第２の状態」という）について説明する。図３に示すように、第２の状態になると、操作信号ａがＬレベルに変化する。そのため、コントローラ１３からのモータ駆動信号ｂはＨレベルとなり、第１ＮＯＴ回路１５からの操作入力信号ｃもＨレベルとなる。

そのため、各ＡＮＤ回路１６，１８から出力される各駆動信号はいずれもＨレベルとなる。これにより、各ＦＥＴ１１，１２がオンし、バッテリ４０からモータ４に通電されて、モータ４が回転する。各ＦＥＴ１１，１２のオンによりモータ４が回転すると、モータ状態信号ｄはＨレベルとなる。

ハードウェア保護回路１４内では、第２入力端子３２に入力されるモータ状態信号ｄがＨレベルになると、第２トランジスタＴｒ２がオンする。そのため、第３ＮＯＴ回路２５の入力はＬレベル、出力はＨレベルとなる。また、第１入力端子３１に入力される操作信号ａがＬレベルになるため、第２ＮＯＴ回路２４の出力はＨレベルとなり、Ｄ−ＦＦ２３の反転リセット入力ＲｅｓはＨレベルとなる。

第２ＮＯＴ回路２４及び第３ＮＯＴ回路２５の出力が共にＨレベルであるため、第１トランジスタＴｒ１はオフのままであり、Ｄ−ＦＦのクロック入力ＣＬはＬレベルのままである。従って、Ｄ−ＦＦ２３の出力ＱはＬレベルのまま変化せず、ハードウェア保護回路１４から出力される遮断信号ｅはＨレベルの状態が維持される。これにより、この第２の状態では、各ＦＥＴ１１，１２はオンされた状態が維持され、モータ４が回転を続ける。

次に、第２の状態のときに、過電流若しくは過放電の発生、又は外部停止信号Ｓｔの入力によって、コントローラ１３において保護機能が作動した状態（以下「第３の状態」という）について説明する。図３に示すように、第３の状態では、操作スイッチ６はまだオンされたままであるため、操作信号ａはＬレベルである。

一方、コントローラ１３から出力されるモータ駆動信号ｂは、保護機能作動によって、Ｌレベルに切り替わる。モータ駆動信号ｂがＬレベルになることで、第１ＦＥＴ１１がオフし、モータ４への通電が遮断されてモータ４が停止する。第１ＦＥＴ１１のオフによってモータ４が停止すると、モータ状態信号ｄはＬレベルとなる。

ハードウェア保護回路１４内では、第２入力端子３２に入力されるモータ状態信号ｄがＬレベルになると、第２トランジスタＴｒ２がオフし、第３ＮＯＴ回路２５の入力はＨレベル、出力はＬレベルとなる。つまり、第１トランジスタＴｒ１のゲートがＬレベルになる。一方、第１入力端子３１に入力される操作信号ａは、既述の通りＬレベルのままであるため、第２ＮＯＴ回路２４の出力はＨレベルのままである。そのため、第１トランジスタＴｒ１がオンし、Ｄ−ＦＦ２３のクロック入力ＣＬはＨレベルに立ち上がる。

Ｄ−ＦＦ２３のクロック入力ＣＬがＨレベルに立ち上がると、Ｄ−ＦＦ２３の出力Ｑは、そのときの入力ＤのレベルであるＨレベルとなる。出力ＱがＨレベルになると、第４ＮＯＴ回路２６の出力がＬレベルとなり、これにより、ハードウェア保護回路１４から出力される遮断信号ｅはＬレベルとなって、そのＬレベルの遮断信号ｅが各ＡＮＤ回路１６，１８に入力される。

これにより、各ＡＮＤ回路１６，１８に入力される他方の信号はいずれも無効化され、各ＡＮＤ回路１６，１８からの各駆動信号はいずれも強制的にＬレベルにされる。よって、コントローラ１３の保護機能によって第１ＦＥＴ１１がオフされている状態から、更に、第２ＦＥＴ１２もオフされて、各ＦＥＴ１１，１２がいずれもオフされた状態となる。

このように、コントローラ１３の保護機能が作動してモータ４が停止されると、ハードウェア保護回路１４は、操作スイッチ６はオンされているにもかかわらずモータ４は停止したという、２つの入力信号ａ，ｄの相反する関係から、保護機能の作動を検知する。そして、保護機能の作動を検知すると、遮断信号ｅをＬレベルにすることで、各ＦＥＴ１１，１２を強制的にオフさせる。

次に、コントローラ１３による保護機能の作動後、操作スイッチ６がオンされたままの状態で、コントローラ１３が誤動作してモータ駆動信号ｂがＨレベルに変化してしまった状態（以下「第４の状態」という）について説明する。

図３に示すように、コントローラ１３の誤動作によってモータ駆動信号ｂがＨレベルに変化してしまうと、そのＨレベルのモータ駆動信号ｂが第１ＡＮＤ回路１６に入力される。しかしこのとき、ハードウェア保護回路１４から出力されている遮断信号ｅはＬレベルであるため、第１ＡＮＤ回路１６から出力される第１駆動信号はＬレベルのままであり、第１ＦＥＴ１１はオフ状態が保持される。つまり、保護機能作動後にコントローラ１３が誤動作しても、ハードウェア保護回路１４からの遮断信号ｅによって、モータ４の停止状態が維持される。

なお、第３の状態では、ハードウェア保護回路１４が各ＦＥＴ１１，１２を強制的に停止させているのに加え、コントローラ１３も、モータ駆動信号ｂをＬレベルにして第１ＦＥＴ１１をオフさせている。

そのため、上記第４の状態への変化以外に、例えば、ハードウェア保護回路１４に何らかの異常が生じて遮断信号ｅがＨレベルになったとしても、コントローラ１３が正常である限り（つまり保護機能が正常に作動してＬレベルのモータ駆動信号ｂを出力している限り）、モータ４の停止状態は維持される。また例えば、第１ＦＥＴ１１又は第２ＦＥＴ１２の何れか一方が短絡故障したとしても、他方がＬレベルの駆動信号ｂ又はＬレベルの遮断信号ｅによってオフされている限り、モータ４の停止状態は維持される。

次に、第３の状態又は第４の状態から、ユーザが操作スイッチ６をオフさせた状態（以下「第５の状態」という）について説明する。図３に示すように、第５の状態では、操作スイッチ６がオフされたことにより、操作信号ａはＨレベルとなる。そのため、コントローラ１３からのモータ駆動信号ｂはＬレベル、第１ＮＯＴ回路１５からの操作入力信号ｃはＬレベルとなる。

操作信号ａがＨレベルになると、ハードウェア保護回路１４は、次のように動作する。即ち、ハードウェア保護回路１４内では、操作信号ａがＨレベルになると、第２ＮＯＴ回路２４の出力はＬレベルとなり、Ｄ−ＦＦ２３の反転リセット入力ＲｅｓはＨレベルからＬレベルに転じる。そのため、Ｄ−ＦＦ２３の出力Ｑは、Ｌレベルにリセットされる。

出力ＱがＬレベルにリセットされると、ハードウェア保護回路１４から出力される遮断信号ｅはＨレベルとなり、これにより、遮断信号ｅによる、各ＡＮＤ回路１６，１８におけるモータ駆動信号ｂ及び操作入力信号ｃの無効化は、いずれも解除される。なお、第５の状態では、第２ＮＯＴ回路２４の出力がＬレベルとなって第１トランジスタがオフするため、Ｄ−ＦＦ２３のクロック入力ＣＬはＬレベルとなる。

第４の状態、即ちコントローラ１３が誤動作した状態が継続している場合、操作スイッチ６がオフされても、コントローラ１３からのモータ駆動信号はＨレベルのまま維持される可能性もある。しかしその場合、操作スイッチ６のオフによって少なくとも第２ＦＥＴ１２はオフされるため、モータ４は停止状態が維持される。

このように、ハードウェア保護回路１４は、コントローラ１３の保護機能作動により遮断信号ｅをＬレベルにした後は、操作スイッチ６がオフされるまでは、遮断信号ｅのＬレベル状態を維持（ラッチ）して、各ＦＥＴ１１，１２を強制的にオフさせる。そして、操作スイッチ６がオフされたときに、遮断信号ｅのＬレベル維持状態を解除する。そのため、操作スイッチ６をいったんオフにした後は、再び操作スイッチ６をオンすることで、モータ４を回転させて電動工具１を使用することができる。

（３）第１実施形態の効果等
以上説明したように、本実施形態の電動工具１は、コントローラ１３が保護機能を有している。コントローラ１３は、操作スイッチ６がオンされると、モータ駆動信号ｂをＨレベルにしてモータ４を駆動させる。モータ４の駆動開始後、保護条件が成立した場合、即ち過電流若しくは過放電を検知した場合、又は外部停止信号Ｓｔが入力された場合は、保護機能を作動させる。即ち、操作スイッチ６の状態にかかわらず、モータ駆動信号ｂをＬレベルとして、第１ＦＥＴ１１をオフさせ、モータ４を停止させる。

また、電動工具１は、コントローラ１３とは別に、ハードウェア（ロジック回路）で構成されたハードウェア保護回路１４を備えている。ハードウェア保護回路１４は、コントローラ１３において保護機能が作動したことを検知すると、遮断信号ｅをＬレベルにすることで、第１ＦＥＴ１１及び第２ＦＥＴ１２を共に強制的にオフ状態に維持させる。

そのため、コントローラ１３による保護機能の作動後に、何らかの要因でコントローラ１３が誤動作してモータ駆動信号ｂがＨレベルになったとしても、モータ４の停止状態は維持される。また、保護機能の作動後に、例えば第１ＦＥＴ１１又は第２ＦＥＴ１２の何れか一方が短絡故障したとしても、他方が正常である限り、モータ４の停止状態は維持される。また、保護機能の作動後に、何らかの要因でハードウェア保護回路１４が誤動作して遮断信号ｅがＬレベルに戻ったとしても、コントローラ１３が正常である限り、モータ４の停止状態は維持される。

このように、本実施形態の電動工具１は、バッテリ４０からモータ４への通電経路上に、直列接続された２つのＦＥＴ１１，１２が設けられ、このうち一方の第１ＦＥＴ１１がコントローラ１３により制御される。そして、保護機能作動時には、コントローラ１３によって第１ＦＥＴ１１がオフされると共に、ハードウェア保護回路１４によって各ＦＥＴ１１，１２が共に強制的にオフ状態に維持される。そのため、コントローラ１３による保護機能の作動後に、モータ４の停止状態を良好に維持させることができ、信頼性の高い電動工具１を提供することが可能となる。

ハードウェア保護回路１４は、電動工具１内の状態のうち、２つの状態に基づいて、コントローラ１３の保護機能の作動状態を監視する。具体的には、モータ４の動作状態と操作スイッチ６の操作状態をみて、モータ４がモータ停止条件を満たしていて、且つ操作スイッチ６がオンされている場合に、コントローラ１３の保護機能が作動していることを判断する。

つまり、ハードウェア保護回路１４は、モータ４の駆動開始後、操作スイッチ６がオンされているにもかかわらずモータ４が停止したことを検知した場合に、コントローラ１３の保護機能が作動したことを判断できるように構成されている。そのため、ハードウェア保護回路１４は、モータ４の駆動開始後、コントローラ１３による保護機能が作動したか否か（延いては遮断信号ｅをＬレベルとすべきか否か）をより適切に監視することができる。

ハードウェア保護回路１４は、モータ４の駆動開始後、コントローラ１３の保護機能作動を検知して遮断信号ｅをＬレベルにした場合は、その後、操作スイッチ６がオフされるまでは、遮断信号ｅをＬレベルに維持する。そして、操作スイッチ６がオフされたら、遮断信号ｅをＨレベルに戻す。そのため、コントローラ１３による保護機能の作動後、モータ４の停止状態を適切に維持させることができ、且つ適切なタイミングで電動工具１を再び使用できるようにすることができる。

なお、本実施形態において、電動工具１は本発明の電動機械器具の一例に相当し、バッテリ４０は本発明の電源の一例に相当し、第１ＦＥＴ１１は本発明の第１スイッチング素子の一例に相当し、第２ＦＥＴ１２は本発明の第２スイッチング素子の一例に相当し、操作スイッチ６は本発明の操作部の一例に相当し、コントローラ１３は本発明の制御部の一例に相当し、コントローラ１３から出力されるＨレベルのモータ駆動信号ｂは本発明の制御信号の一例に相当し、ハードウェア保護回路１４は本発明の監視部の一例に相当し、ハードウェア保護回路１４から出力されるＬレベルの遮断信号ｅは本発明のオフ信号の一例に相当し、第１ＡＮＤ回路１６は本発明の強制オフ部の一例に相当し、操作スイッチ６がオン状態からオフ状態に操作されることは本発明の解除条件の一例に相当し、モータ状態信号ｄは本発明の動作関連状態の一例に相当する。

［第２実施形態］
図４を用いて、第２実施形態の電動工具５１について説明する。図４に示す本第２実施形態の電動工具５１は、図１に示した第１実施形態の電動工具１と比較して、工具本体５２の制御回路５３の構成が一部異なる。

具体的には、ハードウェア保護回路１４の第２入力端子３２に入力される信号が、第１実施形態ではモータ状態信号ｄであったのに対し、本第２実施形態では、コントローラ１３から出力されるモータ駆動信号ｂとなっている。ハードウェア保護回路１４の第２入力端子３２に入力される信号が異なること以外は、第１実施形態の電動工具１と同じである。

モータ駆動信号ｂがＨレベルになっている場合は、モータ４は回転しているものと判断できる。一方、モータ駆動信号ｂがＬレベルになっている場合は、第１ＡＮＤ回路１６からの第１駆動信号はＬレベルになって第１ＦＥＴ１１はオフし、モータ４は停止する。そのため、モータ駆動信号ｂがＬレベルになることは、モータ停止条件の１つとして扱うことができる。

そこで、本第２実施形態では、ハードウェア保護回路１４は、モータ４が停止していること、即ちモータ停止条件が成立しているか否かを、モータ駆動信号ｂによって間接的に判断している。

このように構成された本第２実施形態の電動工具５１では、操作スイッチ６がオンされてモータ４が回転しているときに、コントローラ１３の保護機能が作動してモータ駆動信号ｂがＬレベルになると、そのＬレベルのモータ駆動信号ｂがハードウェア保護回路１４の第２入力端子３２に入力される。この状態は、第１実施形態でいえば、保護機能が作動してモータ４が停止したことによりモータ状態信号ｄがＬレベルになることと等価である。つまり、図３に示した第３の状態と等価である。

そのため、ハードウェア保護回路１４は、操作スイッチ６がオンされてモータ４が正常に駆動開始した後、コントローラ１３の保護機能が作動してモータ駆動信号ｂがＬレベルになった場合は、保護機能の作動を検知して、遮断信号ｅをＬレベルにする。つまり、本実施形態では、ハードウェア保護回路１４は、操作スイッチ６はオンされているにもかかわらずモータ駆動信号ｂはＬレベルになった（つまりモータ４は停止した）という、２つの入力信号ａ，ｂの相反する関係から、保護機能の作動を検知する。そして、保護機能の作動を検知すると、遮断信号ｅをＬレベルにすることで、各ＦＥＴ１１，１２を強制的にオフさせ、これにより、コントローラ１３が誤動作してもモータ４が回転しないようにする。

従って、本第２実施形態の電動工具５１によれば、ハードウェア保護回路１４は、操作スイッチ６の操作状態及びモータ駆動信号ｂに基づいて、コントローラ１３による保護機能の作動の有無を適切に監視することができる。そのため、コントローラ１３による保護機能の作動後に、モータ４の停止状態を良好に維持させることができ、信頼性の高い電動工具５１を提供することが可能となる。なお、本第２実施形態において、モータ駆動信号ｂは本発明の動作関連状態の一例に相当し、モータ駆動信号ｂがＬレベルであることは、本発明における、制御信号が出力されていないこと、の一例に相当する。

［第３実施形態］
図５を用いて、第３実施形態の電動工具６１について説明する。図５に示す本第３実施形態の電動工具６１は、図１に示した第１実施形態の電動工具１と比較して、工具本体６２の制御回路６３の構成が一部異なる。

具体的には、ハードウェア保護回路１４の第２入力端子３２に入力される信号が、第１実施形態ではモータ状態信号ｄであったのに対し、本第３実施形態では、第１ＡＮＤ回路１６から出力される第１駆動信号となっている。ハードウェア保護回路１４の第２入力端子３２に入力される信号が異なること以外は、第１実施形態の電動工具１と同じである。

第１ＡＮＤ回路１６から出力される第１駆動信号がＨレベルになっている場合は、モータ４は回転しているものと判断できる。一方、第１駆動信号がＬレベルになっている場合は、第１ＦＥＴ１１はオフし、モータ４は停止する。そのため、第１駆動信号がＬレベルになることは、モータ停止条件の１つとして扱うことができる。

そこで、本第３実施形態では、ハードウェア保護回路１４は、モータ４が停止していること、即ちモータ停止条件が成立しているか否かを、第１ＡＮＤ回路１６から出力される第１駆動信号によって間接的に判断している。

このように構成された本第３実施形態の電動工具６１では、操作スイッチ６がオンされてモータ４が回転しているときに、コントローラ１３の保護機能が作動してモータ駆動信号ｂがＬレベルになると、第１ＡＮＤ回路１６から出力される第１駆動信号がＬレベルとなり、そのＬレベルの第１駆動信号がハードウェア保護回路１４の第２入力端子３２に入力される。この状態は、第１実施形態でいえば、保護機能が作動してモータ４が停止したことによりモータ状態信号ｄがＬレベルになることと等価である。つまり、図３に示した第３の状態と等価である。

そのため、ハードウェア保護回路１４は、操作スイッチ６がオンされてモータ４が正常に駆動開始した後、コントローラ１３の保護機能が作動して第１ＡＮＤ回路１６からの第１駆動信号がＬレベルになった場合は、保護機能の作動を検知して、遮断信号ｅをＬレベルにする。つまり、本実施形態では、ハードウェア保護回路１４は、操作スイッチ６はオンされているにもかかわらず第１ＡＮＤ回路１６からの第１駆動信号はＬレベルになった（つまりモータ４は停止した）という、２つの入力信号の相反する関係から、保護機能の作動を検知する。そして、保護機能の作動を検知すると、遮断信号ｅをＬレベルにすることで、各ＦＥＴ１１，１２を強制的にオフさせ、これにより、コントローラ１３が誤動作してもモータ４が回転しないようにする。

このように構成された本第３実施形態の電動工具６１によれば、第１実施形態の電動工具５１と同様、コントローラ１３による保護機能の作動の有無を適切に監視することができる。そのため、コントローラ１３による保護機能の作動後に、モータ４の停止状態を良好に維持させることができ、信頼性の高い電動工具６１を提供することが可能となる。なお、本第３実施形態において、第１ＡＮＤ回路１６から出力される第１駆動信号は本発明の動作関連状態の一例に相当し、その第１駆動信号がＬレベルであることは、本発明における、制御信号が出力されていないこと、の一例に相当する。

［第４実施形態］
図６を用いて、第４実施形態の電動工具７１について説明する。図６に示す本第４実施形態の電動工具７１は、図１に示した第１実施形態の電動工具１と比較して、工具本体７２の制御回路７３の構成が一部異なる。

本第４実施形態の電動工具７１は、モータ４が回転しているか否かを間接的に検知するための、ＦＥＴ動作状態検知回路７４を備えている。このＦＥＴ動作状態検知回路７４は、間接的には、モータ４が回転しているか否か（各ＦＥＴ１１，１２がオンしてモータ４が通電状態であるか否か）を検知するが、直接的には、第１ＦＥＴ１１のドレイン−ソース間にバッテリ電圧ＶＢに近い電圧がかかっているか否かを判断する。

各ＦＥＴ１１，１２がオンしてモータ４が回転している場合は、第１ＦＥＴ１１のドレイン−ソース間にかかる電圧はほぼ０であり、第１ＦＥＴ１１のソースから第２ＦＥＴ１２のドレインの間の電圧もほぼ０である。

一方、各ＦＥＴ１１，１２がオンしてモータ４が回転開始した後、コントローラ１３の保護機能が作動して第１ＦＥＴ１１がオフすると、モータ４への通電が遮断される。この時点では、第１ＦＥＴ１１はオフされるものの、第２ＦＥＴ１２はオンされたままである（操作スイッチ６がオンされていることが前提）。そのため、第１ＦＥＴ１１のドレイン−ソース間には、バッテリ電圧ＶＢとほぼ同じ電圧がかる。第１ＦＥＴ１１のソースから第２ＦＥＴ１２のドレインの間の電圧も、バッテリ電圧ＶＢとほぼ同じである。

したがって、モータ４への通電開始後、第１ＦＥＴ１１のドレイン−ソース間の電圧をみて、ほぼ０の場合はモータ４が回転しているものと判断でき、逆にバッテリ電圧ＶＢとほぼ同じ電圧がかかっている場合はモータ４が停止しているものと判断できる。つまり、第１ＦＥＴ１１のドレイン−ソース間にバッテリ電圧ＶＢにほぼ等しい電圧がかかることは、モータ停止条件の１つとして扱うことができる。

そこで、本実施形態では、ＦＥＴ動作状態検知回路７４が、第１ＦＥＴ１１のドレイン−ソース間の電圧を検知し、その検知結果に応じた信号であるＦＥＴ動作信号ｇを出力する。このＦＥＴ動作信号ｇは、ハードウェア保護回路１４の第２入力端子３２に入力される。ハードウェア保護回路１４は、モータ４が停止していること、即ちモータ停止条件が成立しているか否かを、ＦＥＴ動作信号ｇによって間接的に判断する。

ＦＥＴ動作状態検知回路７４は、図６に示すように、第３トランジスタＴｒ３と、３つの抵抗Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ１３を備えている。第３トランジスタＴｒ３は、本実施形態では、Ｎチャネル型ＭＯＳＦＥＴである。第３トランジスタＴｒ３のドレインは、抵抗Ｒ１３の一端に接続されている。抵抗Ｒ１３の他端は、第２ＦＥＴ１２のドレインに接続されている。第３トランジスタＴｒ３のソースは、第１ＦＥＴ１１のソースに接続されている。第３トランジスタＴｒ３のゲートは、抵抗Ｒ１１及び抵抗Ｒ１２の一端に接続されている。抵抗Ｒ１１の他端は、第２ＦＥＴ１２のドレインに接続されている。抵抗Ｒ１２の他端は、第１ＦＥＴ１１のソースに接続されている。そして、第３トランジスタＴｒ３のドレインの電圧が、ＦＥＴ動作信号ｇとして、ハードウェア保護回路１４の第２入力端子３２に入力される。

このように構成された本第４実施形態の電動工具７１では、操作スイッチ６がオンされてモータ４が回転しているときは、各ＦＥＴ１１，１２は共にオンしている。そのため、ＦＥＴ動作状態検知回路７４において、第３トランジスタＴｒ３のゲート−ソース間の電圧はほぼ０となり、第３トランジスタＴｒ３はオフする。そのため、ハードウェア保護回路１４へ出力されるＦＥＴ動作信号ｇは、Ｈレベルとなる。

一方、モータ４の回転中、コントローラ１３の保護機能が作動してモータ駆動信号ｂがＬレベルになると、第１ＦＥＴ１１がオフし、モータ４は停止する。このとき、第２ＦＥＴ１２はオンされたままであるため、第１ＦＥＴ１１のドレイン−ソース間には、バッテリ電圧ＶＢとほぼ等しい電圧がかかった状態となる。この状態は、オンされている第２ＦＥＴ１２を介して検知することができるため、ＦＥＴ動作状態検知回路７４は、第１ＦＥＴ１１のドレイン−ソース間にバッテリ電圧ＶＢに近い電圧がかかっていることを、第２ＦＥＴ１２を介して検知する。

即ち、第１ＦＥＴ１１がオフされてそのドレイン−ソース間にバッテリ電圧ＶＢにほぼ等しい電圧がかかると、第１ＦＥＴ１１のソースと第２ＦＥＴ１２のドレインの間にかかる電圧もバッテリ電圧ＶＢとほぼ等しい電圧となる。そのため、第３トランジスタＴｒ３がオンし、これにより、第３トランジスタＴｒ３のドレインの電圧、即ちＦＥＴ動作信号ｇは、Ｌレベルとなる。このＬレベルのＦＥＴ動作信号ｇが、ハードウェア保護回路１４に入力される。

ハードウェア保護回路１４の第２入力端子３２にＬレベルのＦＥＴ動作信号ｇが入力された状態は、第１実施形態でいえば、保護機能が作動してモータ４が停止したことによりモータ状態信号ｄがＬレベルになることと等価である。つまり、図３に示した第３の状態と等価である。

そのため、ハードウェア保護回路１４は、操作スイッチ６がオンされてモータ４が正常に駆動開始した後、コントローラ１３の保護機能が作動して第１ＦＥＴ１１がオフされたことによりＦＥＴ動作信号ｇがＬレベルになった場合は、保護機能の作動を検知して、遮断信号ｅをＬレベルにする。つまり、本実施形態では、ハードウェア保護回路１４は、操作スイッチ６はオンされているにもかかわらずＦＥＴ動作信号ｇはＬレベルになった（つまりモータ４は停止した）という、２つの入力信号ａ，ｇの相反する関係から、保護機能の作動を検知する。そして、保護機能の作動を検知すると、遮断信号ｅをＬレベルにすることで、各ＦＥＴ１１，１２を強制的にオフさせ、これにより、コントローラ１３が誤動作してもモータ４が回転しないようにする。

なお、第１ＦＥＴ１１のドレイン−ソース間の電圧がどの程度まで上昇したときに第３トランジスタＴｒ３をオンさせるかについては、抵抗Ｒ１１と抵抗Ｒ１２の分圧比を調整することで適宜決めることができる。そのため、第１ＦＥＴ１１のドレイン−ソース間の電圧が所定の電圧閾値以上となった場合に第３トランジスタＴｒ３がオンするように各抵抗Ｒ１１，Ｒ１２の分圧比を調整することで、第３トランジスタＴｒ３を適切なタイミングでオンさせることができる。

電圧閾値は、少なくとも、各ＦＥＴ１１，１２がオンされてモータ４が駆動されているときの、第１ＦＥＴ１１のドレイン−ソース間の電圧よりも高い値に設定すればよい。換言すれば、電圧閾値は、モータ４が正常に駆動されている限り第１ＦＥＴ１１のドレイン−ソース間の電圧がその値以上となることが通常想定されないような範囲内の値に設定すればよい。本実施形態では、電圧閾値がバッテリ電圧ＶＢの定格値よりも所定値低い値となるように各抵抗Ｒ１１，Ｒ１２の分圧比が設定されており、第１ＦＥＴ１１のドレイン−ソース間の電圧がその電圧閾値以上になったら第３トランジスタＴｒ３がオンするように構成されている。

このように構成された本第４実施形態の電動工具７１によれば、第１ＦＥＴ１１のドレイン−ソース間の電圧に基づいて、コントローラ１３による保護機能の作動の有無を適切に監視することができる。そのため、コントローラ１３による保護機能の作動後に、モータ４の停止状態を良好に維持させることができ、信頼性の高い電動工具６１を提供することが可能となる。なお、本第４実施形態において、第１ＦＥＴ１１のドレイン−ソース間は本発明の通電端子間の一例に相当し、ＦＥＴ動作信号ｇは本発明の動作関連状態の一例に相当する。

［他の実施形態］
（１）ハードウェア保護回路１４の構成は、図２に示した構成に限定されない。また、ハードウェア保護回路１４に入力される２つの信号についても、上記各実施形態で示した２つの信号に限定されない。操作スイッチ６がオンされていること、及び、モータ４が停止していること（モータ停止条件を満たしていること）、の２つの状態を直接的又は間接的に検出できる限り、具体的にどのような信号や情報に基づいてこれら２つの状態を検出するかについては適宜決めることができる。ハードウェア保護回路を具体的にどのような回路構成とするかについても同様であり、Ｄ−ＦＦ２３を用いた上記実施形態の構成とは異なる構成であってもよい。入力される信号に基づいてコントローラ１３の保護機能の作動状態を適切に監視することができる限り、ハードウェア保護回路の具体的回路構成は適宜決めることができる。

また、ハードウェア保護回路に入力される入力信号の種類は、２種類に限定されない。例えば、３つ以上の状態を示す信号又は情報をそれぞれ入力して、それら信号又は情報に基づいて、コントローラ１３の保護機能の作動状態を監視するようにしてもよい。

また例えば、１つの信号又は情報に基づいて保護機能の作動状態を監視できる場合には、その１つの信号又は情報を入力してそれをもとに監視するようにしてもよい。具体的な例としては、コントローラ１３を、保護機能の作動時にはその旨を示す信号（保護機能作動信号）を出力できるようにし、その保護機能作動信号をハードウェア保護回路に入力する、という構成が考えられる。このような構成の場合、ハードウェア保護回路は、コントローラ１３から保護機能作動信号が入力されたか否かに基づいて、コントローラ１３における保護機能の作動状態を監視できる。

（２）コントローラ１３が保護機能を作動させる保護条件として、上記実施形態では、バッテリ４０が過放電状態になること、モータ電流が過電流状態になること、及び外部停止信号Ｓｔが入力されること、の三種類を例示したが、これら保護条件はあくまでも一例である。保護条件としてどのような条件を設定するか、またいくつの条件を設定するか、などについては、適宜決めることができる。

（３）上記実施形態では、操作スイッチ６はロックオン機構を備えたスイッチであったが、操作スイッチ６は、ロックオン機構のないスイッチであってもよい。つまり、操作スイッチ６として、ユーザが操作（例えば押し操作）している間はオンされ、ユーザが手を離すとオフされる（つまりユーザが操作している間のみオンされる）構成のスイッチでもよい。

（４）上記実施形態では、第１ＦＥＴ１１及び第２ＦＥＴ１２が何れもＮチャネル型ＭＯＳＦＥＴであったが、各ＦＥＴ１１，１２として他の種類のスイッチング素子を用いてもよい。また、これら２つのスイッチング素子を共にモータ４のハイサイド側（バッテリ４０の正極側）に設けることも必須ではない。例えば、モータ４のハイサイド側及びローサイド側（バッテリ４０の負極側）にそれぞれ１つずつスイッチング素子を設けてもよいし、２つのスイッチング素子を共にローサイド側に設けてもよい。

（５）上記実施形態では、工具本体２のコントローラ１３がマイクロコンピュータにより構成されているものとして説明したが、コントローラ１３は、マイクロコンピュータに限らず、例えばＡＳＩＣやＦＰＧＡ、その他の各種ＩＣ、ロジック回路等により構成してもよい。

（６）上記実施形態のモータ４はブラシ付き直流モータであったが、ブラシ付き直流モータ以外の他のモータを備えた電動工具に対しても本発明を適用可能である。
（７）上記実施形態では、本発明を電動工具に適用した例を示したが、本発明は、電動工具に限らず、モータによって工具要素が駆動されるあらゆる種類の電動機械器具に適用可能である。例えば、電動草刈機や電動ブロワなどの各種の電動作業機に対しても適用可能である。また、工具本体とバッテリパックとが別体（互いに着脱可能）であることも必須ではなく、モータの電源がバッテリであることも必須ではない。バッテリ以外の他の電源（例えば商用交流電源）でモータが駆動される構成の電動機械器具に対しても本発明を適用可能である。

（８）その他、本発明は、上記の実施形態に示された具体的手段や構造等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において種々の形態を採り得る。例えば、上記の実施形態の構成の一部を、同様の機能を有する公知の構成に置き換えたり、他の実施形態の構成に対して付加、置換等したり、課題を解決できる限りにおいて省略したりしてもよい。また、上記の複数の実施形態を適宜組み合わせて構成してもよい。

１，５１，６１，７１…電動工具、２，５２，６２，７２…工具本体、３…バッテリパック、４…モータ、５，５３，６３，７３…制御回路、６…操作スイッチ、７，４１…正極端子、８，４２…負極端子、１１…第１ＦＥＴ、１２…第２ＦＥＴ、１３…コントローラ、１４…ハードウェア保護回路、１５…第１ＮＯＴ回路、１６…第１ＡＮＤ回路、１７…第１ドライバ、１８…第２ＡＮＤ回路、１９…第２ドライバ、２０…レギュレータ、２１…電圧検出回路、２２…電流検出回路、２３…Ｄ−ＦＦ、２４…第２ＮＯＴ回路、２５…第３ＮＯＴ回路、２６…第４ＮＯＴ回路、３１…第１入力端子、３２…第２入力端子、３３…出力端子、４０…バッテリ、７４…ＦＥＴ動作状態検知回路、Ｃ１〜Ｃ４…コンデンサ、Ｒ０…電流検出抵抗、Ｒ１〜Ｒ８，Ｒ１１〜Ｒ１３…抵抗、Ｔｒ１…第１トランジスタ、Ｔｒ２…第２トランジスタ、Ｔｒ３…第３トランジスタ。

Claims (10)

1. 電動機械器具であって、
   モータと、
   電源から前記モータへの通電経路上に直列接続されて設けられた第１スイッチング素子及び第２スイッチング素子と、
   前記モータを駆動させるための外部からの操作入力を受け付ける操作部と、
   前記操作部の操作状態に応じて前記第１スイッチング素子をオンさせるための制御信号を出力する制御機能、及び、前記制御信号を出力しているときに所定の保護条件が成立した場合は前記操作部の操作状態にかかわらず前記制御信号の出力を停止する保護機能、を有する制御部と、
   前記制御部による前記保護機能の作動状態を監視し、前記保護機能が作動した場合に、前記第２スイッチング素子をオフさせるためのオフ信号を出力する監視部と、
   を備えることを特徴とする電動機械器具。
2. 請求項１に記載の電動機械器具であって、
   前記監視部は、当該電動機械器具内の状態のうち少なくとも２つの状態に基づいて前記保護機能の作動状態を監視する
   ことを特徴とする電動機械器具。
3. 請求項２に記載の電動機械器具であって、
   前記２つの状態のうち一方は、前記モータの動作状態を表す動作関連状態であり、
   前記監視部は、前記モータの駆動開始後、前記動作関連状態が、前記モータが停止する条件であるモータ停止条件を満たしている場合であって、且つ、前記２つの状態のうち他方の状態が特定の状態になっている場合に、前記オフ信号を出力する
   ことを特徴とする電動機械器具。
4. 請求項３に記載の電動機械器具であって、
   前記他方の状態は、前記操作部の操作状態であり、
   前記特定の状態とは、前記操作部が、前記モータを駆動させるための所定の状態に操作されていることである
   ことを特徴とする電動機械器具。
5. 請求項３又は請求項４に記載の電動機械器具であって、
   前記モータ停止条件は、前記モータに対して、前記モータの駆動に必要な電圧が印加されていないことである
   ことを特徴とする電動機械器具。
6. 請求項３〜請求項５の何れか１項に記載の電動機械器具であって、
   前記モータ停止条件は、前記制御部から前記制御信号が出力されていないことである
   ことを特徴とする電動機械器具。
7. 請求項３〜請求項６の何れか１項に記載の電動機械器具であって、
   前記モータ停止条件は、前記第１スイッチング素子の通電端子間の電圧が、前記第１スイッチング素子がオンされて前記モータが駆動されているときの電圧よりも高い所定の電圧閾値以上になっていることである
   ことを特徴とする電動機械器具。
8. 請求項１〜請求項７の何れか１項に記載の電動機械器具であって、
   前記監視部から前記オフ信号が出力されている場合に前記制御部からの前記制御信号の出力有無にかかわらず前記第１スイッチング素子をオフさせる強制オフ部を備える
   ことを特徴とする電動機械器具。
9. 請求項１〜請求項８の何れか１項に記載の電動機械器具であって、
   前記監視部は、前記オフ信号を出力した場合は、特定の解除条件が成立するまで、前記オフ信号の出力を継続する
   ことを特徴とする電動機械器具。
10. 請求項９に記載の電動機械器具であって、
    前記解除条件は、前記操作部の操作状態が、前記モータの駆動を停止させるための所定の状態に操作されることである
    ことを特徴とする電動機械器具。

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