WO2011118475A1 - 電動工具 - Google Patents

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WO2011118475A1
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battery pack
control circuit
output
power tool
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Inventor
宮崎　博
秀規 清水
啓 河合
昌彰 岡田
Original Assignee
パナソニック電工パワーツール株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25F—COMBINATION OR MULTI-PURPOSE TOOLS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; DETAILS OR COMPONENTS OF PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS NOT PARTICULARLY RELATED TO THE OPERATIONS PERFORMED AND NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B25F5/00—Details or components of portable power-driven tools not particularly related to the operations performed and not otherwise provided for

Definitions

  • the present invention relates to an electric tool that uses a detachable battery pack as a power source.
  • the electric tool is provided with a motor having an output according to its use, and when a detachable battery pack is used as a power source, a battery pack having a voltage and capacity corresponding to the motor output is used. For this reason, when there are a plurality of types of power tools, there are battery packs having voltages and capacities corresponding to the power tools.
  • an electric tool that can be used without using the original corresponding battery pack is provided as long as it satisfies a certain condition regarding voltage. It is shown in the gazette.
  • the battery shown in the above document can be used by being mounted if the battery pack has a rated output voltage of A or less. It is a thing.
  • an object of the present invention is to provide an electric tool that can increase the range of battery packs that can be used, increase convenience, and ensure safety.
  • the present invention uses a detachable battery pack as a power source and a motor as a power source, a drive unit driven by the motor, a switch as an operation input unit, and a control for performing drive control of the motor according to the switch operation.
  • An electric tool including a circuit, having a power supply connection portion capable of selectively connecting a plurality of types of battery packs having different rated output voltages, and identifying a type of the connected battery pack
  • the control circuit is configured to limit the output of the motor based on the type information of the connected battery pack by the identifying means.
  • the battery pack having a higher voltage than the original compatible battery pack is also provided.
  • the battery pack having a higher voltage than the original compatible battery pack is also provided.
  • the control circuit does not limit the motor output when the type information of the connected battery pack is low voltage, and limits the motor output when the type information of the connected battery pack is high voltage. It is preferable to do it.
  • a load detection means for detecting the motor load is provided, and the control circuit has a high voltage when the type information of the connected battery pack is a high voltage and the load detected by the load detection means is large.
  • the output may be limited, or the output at high load may be suppressed to an output equivalent to the output of the motor when the type information of the connected battery pack is low voltage.
  • control circuit may limit the rotational speed of the motor to a predetermined value or less when the type information of the connected battery pack is high voltage.
  • control circuit can be suitably used to limit the motor output by changing at least one of the overlap energization angle and the advance angle when driving the motor.
  • the present invention will be described in detail based on an example of the embodiment.
  • the electric power tool main body 1 incorporating a motor M as a drive source operates using a detachable battery pack 2 as a power source (see FIG. 1).
  • a rotation speed sensor NS and a temperature sensor TS are provided in addition to the control circuit CPU for controlling the operation of the motor M and the driving switching element Q1, a rotation speed sensor NS and a temperature sensor TS are provided.
  • the temperature sensor TS is installed in the vicinity of the switching element Q1 and the motor M.
  • the control circuit CPU acquires the rotation speed information from the rotation speed sensor NS and the temperature information from the temperature sensor TS, and detects the load of the motor M as a load current value from the voltage across the current detection resistor Rc.
  • the type information of the battery pack 2 to be mounted and the battery voltage at the time of load can be detected.
  • the battery pack 2 including a plurality of cells C connected in series includes a plurality of types having different numbers of the cells C included therein, and any of the battery packs 2 is connected to the same connection terminal of the electric power tool body 1 to be electrically operated. Power is supplied to the tool body 1.
  • Each battery pack 2 includes a resistor R2 having a resistance value corresponding to the number of cells C (the number of series connections) incorporated therein.
  • the control circuit CPU of the electric power tool main body 1 is classified according to the difference in the number of cells C of the attached battery pack 2 from the voltage dividing resistance between the resistance R1 and the resistance R2. Are configured to be identified.
  • the type identification based on the difference in voltage value of the battery pack 2 is performed by writing an identification code for each type in a non-volatile memory provided on the battery pack 2 side, and when the battery pack 2 is attached to the electric tool body 1,
  • the control circuit CPU that also serves as the type identification means may be performed by reading the identification code.
  • the control circuit CPU switches according to the operation of the trigger switch SW. By driving the element Q1, the motor M is rotated to enable the work with the electric tool.
  • the control circuit CPU performs the motor under normal control. M is driven.
  • the control circuit CPU detects this point from the identification information and performs PWM control. The drive with the output restriction of the motor M is performed.
  • FIG. 2 shows the rotational speed-torque (NT) characteristics and current-torque (IT) characteristics of the motor M.
  • HNT is NT characteristics when driven at a high voltage
  • HIT is driven at a high voltage
  • IT characteristics LHT is NT characteristics when driven at a low voltage
  • LIT is IT characteristics when driven at a low voltage.
  • the design of the motor M and the drive part must be designed to withstand even a high voltage, but in this case, the power tool body 1 is increased in size. Therefore, in the power tool of the present embodiment, when the high voltage battery pack 2 is mounted, the average of the input voltage is made equal to the input voltage when the original voltage battery pack 2 is mounted by PWM control. .
  • the control circuit CPU acquires the identification information of the battery pack 2 and measures the motor current and the battery voltage.
  • the control circuit CPU does not particularly limit when the low voltage battery pack 2 (the specified battery pack 2 and the battery pack 2 having a lower rated output voltage) is attached.
  • the control circuit CPU does not particularly limit when the low voltage battery pack 2 (the specified battery pack 2 and the battery pack 2 having a lower rated output voltage) is attached.
  • the maximum output obtained when the low voltage battery pack 2 is installed
  • the NT characteristic and the IT characteristic are limited to the same as the LHT and LIT in FIG. 2, as shown in FIG.
  • the control circuit CPU stores a table representing the relationship between voltage and current in advance, determines the position of the NT characteristic or IT characteristic based on this table, and performs PWM control on the current with respect to the voltage.
  • the above restrictions can be added.
  • the control circuit CPU previously provides a table showing the relationship between the rotation speed and the current, determines the position of the NT characteristic or IT characteristic based on this table, and performs PWM control on the current with respect to the rotation speed. By doing so, the above limitations can be added. Further, referring to the temperature information, the above-described restriction may be performed only when the temperature exceeds a predetermined value.
  • control circuit CPU performs PWM control so that the heat generation from the detected motor current is equivalent to that when the low voltage battery pack 2 is mounted, or the output torque is equal to that when the low voltage pack 2 is mounted. In this way, PWM control may be performed.
  • the former is preferable if suppression of heat generation is important, and the latter is preferable if importance is placed on reducing torque by reducing torque.
  • FIG. 4 shows a case where the control circuit CPU limits the output in order to suppress heat generation due to a high load (limit the upper limit of the load current), and FIG. 5 limits the output so that the control circuit CPU suppresses the torque.
  • the case where the upper limit of the torque is limited is shown.
  • the control circuit CPU limits the upper limit of the rotational speed in order to reduce seizure of the rotating shaft and noise due to high rotation. It may be.
  • the control circuit CPU For limiting the rotation speed, the control circuit CPU previously stores a table showing the relationship between voltage and current, determines the position of the NT characteristic or IT characteristic based on this table, and determines the current against the voltage. This is done by PWM control. In addition, the control circuit CPU stores a table representing the relationship between the rotational speed and the current in advance, determines the position of the NT characteristic or the IT characteristic based on this table, and performs PWM control of the current with respect to the rotational speed. It can also be done.
  • control circuit CPU may measure only the rotation speed and limit the rotation speed by PWM control so that the rotation speed does not exceed a predetermined rotation speed.
  • FIG. 6 shows a case where the maximum rotational speed is reduced.
  • control circuit CPU may limit the output by the following control.
  • FIGS. 7A and 8 120 ° energization is performed so that one of the upper and lower FETs is turned on and one of the UVW phases does not flow.
  • overlap energization is provided with an energization period longer than 120 ° energization and an overlap period before and after commutation (current flows in all UVW phases during this period).
  • there is a sine wave drive, etc. and the latter is closer to the induced voltage waveform of the motor, so that the output and efficiency of the motor are improved.
  • FIG. 9 shows the difference in NT characteristics between 120 ° energization (dotted line L1 in the figure) and overlap energization (solid line L2 in the figure). Becomes higher.
  • the output and efficiency of the motor M are changed by the advance angle control, and the output of the motor M is improved when the advance angle is larger than when there is no advance angle or when the advance amount is small. Further, in the 120 ° energization, the overlap energization, and the sine wave drive, the effect of the advance angle control becomes larger as the latter drive method is used.
  • the advance angle control itself is well known in, for example, Japanese Patent Publication No. 2003-200333, and so on, and will not be described here.
  • the control circuit CPU switches the driving method, the energization angle, and the advance amount according to the type of the battery pack 2 to be mounted, so that the high-voltage battery pack 2 is mounted.
  • the output of the motor M can be limited.
  • the control circuit CPU performs overlap energization with a large overlap amount (energization angle) and increases the advance angle amount so that the output of the motor M can be increased.
  • the output of the motor M can be reduced by energizing 120 ° or by making the overlap amount with a small overlap amount and no advance angle or reducing the advance amount. Keep it small.
  • control circuit CPU Since the control circuit CPU does not need to be limited when the load on the motor M is low, the control circuit CPU does not limit the overlap energization angle control or advance angle control, and only when the load on the motor M becomes large. You may comprise so that the restriction
  • the control circuit CPU stores in advance a table showing the relationship between voltage and current, determines which position in the NT characteristic or IT characteristic is based on this table, and overlaps to limit the current against the voltage. Limits are applied by energization angle control and advance angle control.
  • a table representing the relationship between the rotational speed and the current is stored in advance, and the position of the NT characteristic or IT characteristic is determined based on this table, and the overlap energization angle control is performed to limit the current with respect to the rotational speed. And restrictions by advance angle control.
  • the control circuit CPU may perform the restriction only when the temperature detected by the temperature sensor TS exceeds a predetermined value.
  • FIG. 10 shows that when the control circuit CPU is mounted with a high-voltage battery pack 2, the output is limited by overlap energization angle control or advance angle control in order to suppress heat generation due to high load, and when the load becomes larger The case of stopping is shown.
  • the output restriction by the overlap energization angle control and the advance angle control at high load is suppressed to the same level of torque or current as when the low voltage battery pack 2 is used.
  • the output restriction by the overlap energization angle control and the advance angle control at high load is suppressed to the same level of torque or current as when the low voltage battery pack 2 is used.
  • the load current limit, the torque upper limit limit, the maximum rotation speed limit, etc., as shown in FIG. 4, FIG. 5 or FIG. 6, can also be performed by the overlap energization angle control or the advance angle control.
  • the restriction may be performed only when the temperature becomes high.
  • the electric power tool of the present embodiment can prevent the safety and the durability from being lowered even when the high voltage battery pack 2 is used. An increase in size and weight can be avoided.
  • the battery pack 2 at the time of discharge is also provided on the power tool body 1 side to prevent overdischarge.
  • the motor M is normally stopped.
  • the threshold value for each type of battery pack 2 is provided as a table, and based on the type information of the installed battery pack 2, the control circuit CPU reads the threshold value suitable for the installed battery pack 2 from the table, and this threshold value The overdischarge prevention control is performed based on the above.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Portable Power Tools In General (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

　着脱自在な電池パック２を電源とし且つモータＭを動力源として、上記モータによって駆動される駆動部と、操作入力部としてのスイッチＳＷと、スイッチ操作に応じて上記モータの駆動制御を行う制御回路ＣＰＵとを備える。定格出力電圧の異なる複数種の電池パックを選択的に接続することができる電源接続部を有し、接続された電池パックの種別を識別する識別手段を備える。前記制御回路は識別手段によるところの接続された電池パックの種別情報に基づいて上記モータの出力の制限を行うように構成される。

Description

電動工具
　本発明は、着脱自在な電池パックを電源としている電動工具に関するものである。
　電動工具はその用途に応じた出力を持つモータを備えており、着脱自在な電池パックを電源とする場合、上記モータ出力に応じた電圧及び容量の電池パックを用いるものとして構成されている。このために、複数種の電動工具がある場合、各電動工具に応じた電圧及び容量の電池パックが存在することになる。
　ここにおいて、これら複数種の電池パックのうち、電圧に関してのある条件を満たすものであれば、本来の対応する電池パックでなくとも用いることができるようにした電動工具が日本国特許公開２００２－０２７６７５号公報に示されている。
　上記文献に示されたものは、ある電動工具に対応する本来の電池パックの定格出力電圧がＡである時、Ａ以下の定格出力電圧の電池パックであれば装着して使用することができるようにしたものである。
　しかし、本来の電池パックの電圧よりも高い電圧の上位の電池パックを用いることができないということは、安全性の点からは好ましいものの、本来の電池パックを使いきった時点で上位の電池パックしか周囲にない時に、上位の電池パックを用いて短時間だけでも作業を行いたいことがあっても、このような要望に応えることはできない。
　もちろん上位の電池パックも用いることができるようにすれば、上記要望に応えることができるものの、上位の電池パックを装着して長時間使用した場合、モータの温度が上がって故障を招きやすくなったり、工具が熱くなって使用者が不快となったり火傷をしたりすることが生じる。
　そこで、本発明の目的は、利用することができる電池パックの範囲を広げて利便性を高くすると同時に安全性も確保することができる電動工具を提供することにある。
　本発明は、着脱自在な電池パックを電源とし且つモータを動力源として、上記モータによって駆動される駆動部と、操作入力部としてのスイッチと、スイッチ操作に応じて上記モータの駆動制御を行う制御回路とを備えた電動工具であって、定格出力電圧の異なる複数種の電池パックを選択的に接続することができる電源接続部を有しているとともに接続された電池パックの種別を識別する識別手段を備えており、前記制御回路は識別手段によるところの接続された電池パックの種別情報に基づいて上記モータの出力の制限を行うように構成される。
　この発明によれば、識別手段によるところの接続された電池パックの種別情報に基づいて上記モータの出力の制限を行うものであるために、本来の適合する電池パックよりも高い電圧の電池パックも使用可能とすることができる上に、高い電圧の電池パックを接続した時のモータの温度が許容値以上に上昇してしまうといった状態が生じることを避けることができるものであり、定格出力電圧の異なる複数種の電池パックを使用可能とすることによる利便性の向上を得られると同時に、高い安全性及び耐久性を保つことができる。
　上記制御回路は、接続された電池パックの種別情報が低電圧のものであるときモータの出力制限を行わず、接続された電池パックの種別情報が高電圧のものであるときモータの出力制限を行うものであることが好ましい。
　この時、モータ負荷を検出する負荷検出手段を備えて、上記制御回路は接続された電池パックの種別情報が高電圧のもので且つ負荷検出手段で検出された負荷が大であるときにモータの出力制限を行うものであってもよく、高負荷時の出力を、接続された電池パックの種別情報が低電圧のものであるときのモータの出力と同等の出力に抑えるものでもよい。
　また、上記制御回路は、接続された電池パックの種別情報が高電圧のものであるときモータの回転数を所定値以下に制限するものであってもよい。
　上記モータがブラシレスモータである場合、上記制御回路はモータ駆動に際してのオーバーラップ通電角と進角の少なくとも一方を変更することでモータの出力を制限するものを好適に用いることができる。
　本発明の好ましい実施形態をさらに詳細に記述する。本発明の他の特徴および利点は、以下の詳細な記述および添付図面に関連して一層良く理解されるものである。
本発明の実施形態の電動工具のブロック回路図である。 モータのＮＴ特性及びＩＴ特性を示す説明図である。 本発明の実施形態の制御回路が出力制限の一例を行う時のＮＴ特性及びＩＴ特性を示す説明図である。 本発明の実施形態の制御回路が出力制限の他例を行う時のＮＴ特性及びＩＴ特性を示す説明図である。 本発明の実施形態の制御回路が出力制限の更に他例を行う時のＮＴ特性及びＩＴ特性を示す説明図である。 本発明の実施形態の制御回路が出力制限の別の例を行う時のＮＴ特性及びＩＴ特性を示す説明図である。 ３相ブラシレスモータの１２０°通電を示す回路図である。 ３相ブラシレスモータのオーバーラップ通電を示す回路図である。 ３相ブラシレスモータの１２０°通電とオーバーラップ通電を示すタイムチャートである。 １２０°通電とオーバーラップ通電についてのＮＴ特性を示す説明図である。 本発明の実施形態の制御回路が出力制限の更に別の例を行う時のＮＴ特性及びＩＴ特性を示す説明図である。
　本発明を実施の形態の一例に基づいて詳述する。駆動源としてのモータＭを内蔵する電動工具本体１は、着脱自在な電池パック２を電源として動作する（図１を参照）。上記モータＭの動作を制御する制御回路ＣＰＵと駆動用のスイッチング素子Ｑ１のほかに、回転数センサーＮＳと温度センサーＴＳとを備える。温度センサーＴＳはスイッチング素子Ｑ１やモータＭの近傍に設置されている。
　上記制御回路ＣＰＵは、回転数センサーＮＳから回転数情報を、温度センサーＴＳから温度情報を取得するほか、モータＭの負荷を電流検出抵抗Ｒｃの両端電圧から負荷電流値として検出する。また装着される電池パック２の種別情報と、負荷時の電池電圧とを検出することができるものとなっている。
　直列接続された複数のセルＣを内蔵する電池パック２は、内蔵するセルＣの数が異なる複数種が存在するとともに、いずれの電池パック２も電動工具本体１の同じ接続端子に接続されて電動工具本体１に電源を供給する。各電池パック２は内蔵するセルＣの数（直列接続数）に応じた抵抗値を有する抵抗Ｒ２を備える。電動工具本体１に電池パック２を装着した時、電動工具本体１の制御回路ＣＰＵは、抵抗Ｒ１と上記抵抗Ｒ２との分圧抵抗から、装着された電池パック２のセルＣ数の違いによる種別を識別することができるように構成されている。この電池パック２の電圧値の違いによる種別識別は、電池パック２側に設けた不揮発性メモリに種別毎の識別コードを書き込んでおき、電池パック２を電動工具本体１に装着した時、電池電圧種類識別手段を兼ねている制御回路ＣＰＵが上記識別コードを読み出すことで行うものであってもよい。
　電池パック２は前述のようにセルＣの数が異なる複数種が存在しており、いずれの電池パック２を電動工具本体１に接続した時にも制御回路ＣＰＵはトリガースイッチＳＷの操作に応じてスイッチング素子Ｑ１を駆動することでモータＭを回転させて電動工具による作業を可能としている。そして、モータＭの特性に合わせて設定されている定格出力電圧の電池パック２及びこの電池パック２よりも低い定格出力電圧の電池パック２が装着された時には、制御回路ＣＰＵは通常制御でのモータＭの駆動を行う。
　しかし、モータＭの特性に合わせて設定されている定格出力電圧よりも高い定格出力電圧の電池パック２が装着された時には、制御回路ＣＰＵは上記識別情報からこの点を検出してＰＷＭ制御によるところのモータＭの出力制限を行った駆動を行う。
　図２はモータＭの回転数－トルク（ＮＴ）特性と電流－トルク（ＩＴ）特性とを示しており、図中ＨＮＴは高電圧で駆動した時のＮＴ特性、ＨＩＴは高電圧で駆動した時のＩＴ特性、ＬＨＴは低電圧で駆動した時のＮＴ特性、ＬＩＴは低電圧で駆動した時のＩＴ特性である。高電圧で駆動した時の方が回転数もトルクも大きくなり、その分、出力だけでなく発熱も大きくなる。
　このために通常であれば、モータＭや駆動部分の設計を高電圧でも耐える構造にしなくてはならないが、この場合、電動工具本体１の大型化を招いてしまう。そこで本実施形態の電動工具では、高電圧の電池パック２が装着された時には、ＰＷＭ制御によって入力電圧の平均が本来の電圧の電池パック２を装着した時の入力電圧と同じになるようにする。
　具体的には、制御回路ＣＰＵは、電池パック２の識別情報を取得し、モータ電流及び電池電圧を測定する。そして、制御回路ＣＰＵは、低電圧の電池パック２（規定の電池パック２及びそれよりも定格出力電圧が低い電池パック２）が装着されている時、特に制限を行わない。また、高電圧の電池パック２（規定の電池パック２よりも定格出力電圧が高い電池パック２）が装着されている時は、低電圧の電池パック２が装着されている時に得られる最大出力付近の出力になるようにＰＷＭ制御を行うことで、図３に示すように、ＮＴ特性及びＩＴ特性が図２におけるＬＨＴ及びＬＩＴと同じに制限するのである。
　制御回路ＣＰＵは、予め電圧と電流の関係を表したテーブルを記憶し、このテーブルを元にＮＴ特性やＩＴ特性のどの位置にあるかを判断し、電圧に対する電流をＰＷＭ制御を行うことで、上記のような制限を加えることができる。あるいは制御回路ＣＰＵは、予め回転数と電流の関係を表したテーブルを設けておき、このテーブルを元にＮＴ特性やＩＴ特性のどの位置にあるかを判断し、回転数に対する電流をＰＷＭ制御を行うことで、上記のような制限を加えることができる。また温度情報を参照して、温度が所定値を越えた時のみ、上記制限を行うものとしてもよい。
　このほか、制御回路ＣＰＵは、検出されたモータ電流から発熱が低電圧の電池パック２の装着時と同等になるようにＰＷＭ制御したり、出力トルクが低電圧パック２の装着時と同等になるようにＰＷＭ制御するものであってもよい。発熱の抑止が重要であれば前者が好ましく、トルクを低減して駆動部分のストレスを低減することを重要視するのであれば後者が好ましい。
　図４は、制御回路ＣＰＵが高負荷による発熱を抑えるために出力を制限（負荷電流の上限を制限）した場合を示しており、図５は、制御回路ＣＰＵがトルクを抑えるために出力を制限（トルクの上限を制限）した場合を示している。
　更には、高電圧の電池パック２を装着して高電圧をモータＭに印加する場合、制御回路ＣＰＵは、高回転による回転軸の焼き付きや騒音の低減のために回転数の上限を制限するようにしてもよい。
　回転数の制限については、制御回路ＣＰＵは、予め電圧と電流の関係を表したテーブルを記憶し、このテーブルを基にＮＴ特性やＩＴ特性のどの位置にあるかを判断し、電圧に対する電流をＰＷＭ制御することで行われる。また、制御回路ＣＰＵは、予め回転数と電流の関係を表したテーブルを記憶し、このテーブルを基にＮＴ特性やＩＴ特性のどの位置にあるかを判断し、回転数に対する電流をＰＷＭ制御することで行うこともできる。
　また制御回路ＣＰＵは、回転数のみを測定し、回転数が所定回転数を超えないようにＰＷＭ制御して回転数を制限していくようにしてもよい。図６は最高回転数を低減させた場合を示している。
　モータＭがブラシモータではなく、ブラシレスモータである場合は、制御回路ＣＰＵは、次のような制御で出力制限を行うようにしてもよい。
　すなわち、３相のブラシレスモータの駆動については、図７Ａ及び図８に示すように、上段ＦＥＴと下段ＦＥＴの各１箇所ずつオンしてＵＶＷ相のうちの１相は電流が流れない１２０°通電のほか、図７Ｂ及び図８に示すように、１２０°通電よりも通電期間を長くして転流の前後でオーバーラップ期間（この期間はＵＶＷ相全てに電流が流れる）を設けたオーバーラップ通電、さらには正弦波駆動などがあり、後者ほどモータの誘起電圧波形に近づくためにモータの出力や効率が向上する。なお、図９は１２０°通電（図中の点線Ｌ１）とオーバーラップ通電（図中の実線Ｌ２）とにおけるＮＴ特性の違いを示しており、停動トルク付近では１２０°通電に切り換える方が出力が高くなる。
　また、進角制御によってもモータＭの出力や効率が変化するものであり、進角なしまたは進角量が少ない時よりも進角が多い方がモータＭの出力は向上する。さらに１２０°通電とオーバーラップ通電と正弦波駆動では後者の駆動法ほど進角制御による効果も大きくなる。なお、進角制御そのものについては、たとえば日本国特許公開２００３－２００３６３号公報等において公知であるために、ここでは説明を省略する。
　このために、本実施形態の制御回路ＣＰＵは、装着される電池パック２の種別に応じて上記駆動法や通電角や進角量を切り換えることで、高電圧の電池パック２が装着された時のモータＭの出力制限を行うことができる。たとえば、制御回路ＣＰＵは、低電圧の電池パック２が装着された時には、オーバーラップ量（通電角）が多いオーバーラップ通電とするとともに進角量を多くしてモータＭの出力を大きくとれるようにしておき、高電圧の電池パック２が装着された時には、１２０°通電あるいはオーバーラップ量の少ないオーバーラップ量とするとともに進角なしとするか進角量を少なくすることで、モータＭの出力が小さくなるようにしておくのである。このような制御回路ＣＰＵの制御により、高電圧の電池パック２が装着された時の出力を低電圧の電池パック２が装着された時の出力に近づけることができる。
　制御回路ＣＰＵは、モータＭへの負荷が低い時は制限の必要がないためにオーバーラップ通電角制御や進角制御による制限を行わず、モータＭの負荷が大きくなった時のみオーバーラップ通電角制御や進角制御による制限を加えるように構成されてもよい。
　制御回路ＣＰＵは、たとえば電圧と電流の関係を表したテーブルを予め記憶し、このテーブルを基にＮＴ特性やＩＴ特性のどの位置にあるかを判断し、電圧に対する電流を制限するためにオーバーラップ通電角制御や進角制御で制限を加える。あるいは予め回転数と電流の関係を表したテーブルを記憶し、このテーブルを基にＮＴ特性やＩＴ特性のどの位置にあるかを判断し、回転数に対する電流を制限するためにオーバーラップ通電角制御や進角制御による制限を加えるのである。
　制御回路ＣＰＵは、温度センサーＴＳで検出される温度が所定値を越える時のみ上記制限を行うようにしてもよい。図１０は、制御回路ＣＰＵが高電圧の電池パック２が装着された時に高負荷による発熱を抑えるためにオーバーラップ通電角制御や進角制御による出力制限を行い、さらに負荷が大きくなった時は停止させる場合を示している。
　高電圧の電池パック２を装着した際の高負荷時のオーバーラップ通電角制御や進角制御による出力制限は、低電圧の電池パック２を使用している際と同等レベルのトルクまたは電流に抑えるものとするのが好ましい。
　図４や図５あるいは図６に示したような負荷電流の制限やトルク上限の制限、最高回転数の制限等も、オーバーラップ通電角制御や進角制御による制限で行うことができる。温度が高くなった時のみ上記制限を行うものであってもよいのはもちろんである。
　いずれにしても、本実施形態の電動工具は、高電圧の電池パック２を用いても安全性が低下したり耐久性が低下したりすることを避けることができる上に、電動工具本体１の大型化及び重量増を避けることができる。
　ところで、電池パック２に内蔵させたセルＣがニッケル水素電池やリチウムイオン電池等の過放電に弱いものである場合、電動工具本体１側においても過放電防止のために、放電時の電池パック２の出力電圧を検出してこの電圧が閾値まで低下すればモータＭを停止させるのが通常であるが、この電動工具では、定格出力電圧の異なる複数種の電池パック２を使用可能としているために、電池パック２の種別毎の閾値をテーブルとして備えて、装着された電池パック２の種別情報を基に、制御回路ＣＰＵは上記テーブルから装着された電池パック２に適合した閾値を読み出し、この閾値を基に上記過放電防止制御を行うものとなっている。
　たとえば、リチウムイオン電池３セルで定格出力電圧１０．８Ｖの電池パック２については、２．５Ｖ×３＝７．５Ｖを放電停止のための閾値とし、リチウムイオン電池２セルで定格出力電圧７．２Ｖの電池パック２については、２．５Ｖ×２＝５．０Ｖを放電停止のための閾値とする。
　種別に応じた閾値で放電停止制御を行うために、どの定格出力電圧の電池パック２を装着した時にも、各電池パック２の容量一杯を用いて作業を行うことができる。
　本発明を幾つかの好ましい実施形態について記述したが、この発明の本来の精神および範囲、即ち請求の範囲を逸脱することなく、当業者によって様々な修正および変形が可能である。

Claims (6)

  1. 　着脱自在な電池パックを電源とし且つモータを動力源として、上記モータによって駆動される駆動部と、操作入力部としてのスイッチと、スイッチ操作に応じて上記モータの駆動制御を行う制御回路とを備えた電動工具であって、定格出力電圧の異なる複数種の電池パックを選択的に接続することができる電源接続部を有しているとともに接続された電池パックの種別を識別する識別手段を備えており、前記制御回路は識別手段によるところの接続された電池パックの種別情報に基づいて上記モータの出力の制限を行うように構成されることを特徴とする電動工具。
  2. 　上記制御回路は、接続された電池パックの種別情報が低電圧のものであるときモータの出力制限を行わず、接続された電池パックの種別情報が高電圧のものであるときモータの出力制限を行うものであることを特徴とする請求項１記載の電動工具。
  3. 　モータ負荷を検出する負荷検出手段を備えて、上記制御回路は接続された電池パックの種別情報が高電圧のもので且つ負荷検出手段で検出された負荷が大であるときにモータの出力制限を行うものであることを特徴とする請求項１または２記載の電動工具。
  4. 　上記制御回路は、高負荷時の出力を、接続された電池パックの種別情報が低電圧のものであるときのモータの出力と同等の出力に抑えるものであることを特徴とする請求項３記載の電動工具。
  5. 　上記制御回路は、接続された電池パックの種別情報が高電圧のものであるときモータの回転数を所定値以下に制限するものであることを特徴とする請求項１記載の電動工具。
  6. 　上記モータはブラシレスモータであり、上記制御回路はモータ駆動に際してのオーバーラップ通電角と進角の少なくとも一方を変更することでモータの出力を制限するものであることを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載の電動工具。
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