(57)【要約】【課題】制御回路の動作電圧を生成するレギュレータでの損失を低減することができる駆動制御回路（電動工具）を提供する。【解決手段】制御回路３０の動作電圧Ｖ３を生成するレギュレータ２６の前段に、異なる電圧種別の電池パック１２Ａ，１２Ｂであってもその電圧種別に応じた昇降圧動作を行い、レギュレータ２６に適した定電圧の調整電圧Ｖ２を供給する昇降圧回路２５が備えられる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池パックから負荷への電力供給を調整して負荷の駆動を行う駆動回路と、該駆動回路の動作を制御して前記負荷の駆動を制御する制御回路を備え、前記電池パックからの電力供給を受けて前記制御回路の動作電圧を生成するレギュレータが備えられる構成の駆動制御回路であって、
前記電池パックには、異なる電圧種別のものが選択的に用いられるものであり、
前記レギュレータの前段には、いずれの電圧種別の前記電池パックであってもその電圧種別に応じた昇降圧動作を行って前記レギュレータに定電圧を供給する昇降圧回路が備えられたことを特徴とする駆動制御回路。
【請求項２】
請求項１に記載の駆動制御回路において、
前記昇降圧回路には、ＳＥＰＩＣ型の昇降圧回路を用いて構成されたことを特徴とする駆動制御回路。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の駆動制御回路を備え、駆動源であるモータの駆動制御を行うように構成されたことを特徴とする電動工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、異なる電圧種別の電池パックが選択的に用いられる電動工具等に備えられる駆動制御回路、及び該回路を備える電動工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電動工具においては、充電可能な電池パックが着脱可能に装着され、電池パックからの駆動電力の供給に基づいて駆動源であるモータが駆動される。モータの駆動を制御する制御回路は、モータに直列に接続されるスイッチング素子に対してＰＷＭ制御等のスイッチング制御を行うことでモータへの駆動電力を調整し、その駆動制御を行っている。
【０００３】
ところで、特許文献１に開示されている電動工具のように、異なる電圧種別の電池パックが選択的に装着可能に構成されているものがある。この場合、制御回路（文献１ではＣＰＵ）は、電池パックの電圧種別を識別し、各電圧の電池パックに応じたスイッチング制御、即ちモータ制御を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−２０１００６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１では記載が省略されているが、制御回路（ＣＰＵ）の動作電圧は、電池パックから供給される電力から生成される。即ち、電池パックからの電力供給を受けて所定定電圧の動作電圧を生成するスイッチングレギュレータが備えられ、生成した動作電圧が制御回路に供給されるようになっている。
【０００６】
しかしながら、異なる電圧種別の電池パックを選択的に装着する仕様では、ある電圧種別の電池パックを基準にスイッチングレギュレータの回路設定を行うと、それ以外の電圧の異なる電池パックに対しては、制御回路の動作電圧の生成効率（レギュレータのスイッチング効率）が悪くなる。つまり、レギュレータでの損失が大きくなることが懸念材料としてあった。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、制御回路の動作電圧を生成するレギュレータでの損失を低減することができる駆動制御回路、及び該回路を備える電動工具を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の駆動制御回路は、電池パックから負荷への電力供給を調整して負荷の駆動を行う駆動回路と、該駆動回路の動作を制御して前記負荷の駆動を制御する制御回路を備え、前記電池パックからの電力供給を受けて前記制御回路の動作電圧を生成するレギュレータが備えられる構成の駆動制御回路であって、前記電池パックには、異なる電圧種別のものが選択的に用いられるものであり、前記レギュレータの前段には、いずれの電圧種別の前記電池パックであってもその電圧種別に応じた昇降圧動作を行って前記レギュレータに定電圧を供給する昇降圧回路が備えられる。
【０００９】
また上記構成において、前記昇降圧回路には、ＳＥＰＩＣ型の昇降圧回路を用いて構成されるのが好ましい。
また本発明の電動工具は、上記構成の駆動制御回路を備え、駆動源であるモータの駆動制御を行うように構成される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の駆動制御回路及び電動工具によれば、制御回路の動作電圧を生成するレギュレータでの損失を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】一実施形態における電動工具の電気的構成図である。
【図２】同形態における昇降圧回路の回路図である。
【図３】別例における昇降圧回路の回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、電動工具１０は、駆動源としてモータＭを有する電動工具本体１１と、工具本体１１に対して着脱可能に装着される充電可能な電池パック１２Ａ，１２Ｂとを備える。電動工具本体１１は、異なる電圧種別の電池パック１２Ａ，１２Ｂが選択的に装着できるよう構造的及び電気的に構成され、装着された電池パック１２Ａ，１２Ｂからの電力供給に基づいて動作する。
【００１３】
電池パック１２Ａは、直列に接続される複数の電池セル１３を内蔵し、直列接続の電池セル１３のプラス端子及びマイナス端子がそれぞれ電源端子１４ａ，１４ｂに接続されている。また、電圧種別に対応する抵抗値を有する識別用抵抗Ｒ２を備え、一方の端子が電池セル１３のマイナス端子に接続、もう一方の端子が情報端子１４ｃに接続されている。また、電池パック１２Ｂは、電池パック１２Ａよりも内蔵の電池セル１３の個数が少ない低電圧仕様であり、直列接続の電池セル１３が電源端子１４ａ，１４ｂに、電圧種別に対応する抵抗値を有する識別用抵抗Ｒ２が情報端子１４ｃに接続されている。本実施形態の電動工具１０では、例えばこれら２種の電圧種別の電池パック１２Ａ，１２Ｂが使用される。
【００１４】
電動工具本体１１は、駆動制御回路２０を備え、電池パック１２Ａ，１２Ｂの装着状態でその電池パック１２Ａ，１２Ｂの電源端子１４ａ，１４ｂ及び情報端子１４ｃと接続する電源端子２０ａ，２０ｂ及び情報端子２０ｃを有している。プラス側の電源端子２０ａは、電動工具本体１１のトリガスイッチ２１を介してモータＭの一方の端子に接続されている。モータＭはブラシモータである。モータＭの他方の端子は、モータＭの駆動のための電力供給を行う駆動回路２２としての半導体スイッチング素子Ｑｍを介してマイナス側の電源端子２０ｂに接続されている。トリガスイッチ２１は、使用者の手により操作可能で、電動工具１０（モータＭ）の起動・停止等の指令を行うスイッチである。トリガスイッチ２１にて生じる操作信号は、電源スイッチ回路２３を介して制御回路３０に入力される。制御回路３０は、ＣＰＵを含んで構成され、トリガスイッチ２１からの操作信号に基づいて、スイッチング駆動回路２４を介してスイッチング素子Ｑｍのスイッチング制御（ＰＷＭ制御）を行う。つまり、制御回路３０は、モータＭに供給する電力を制御し、該モータＭの駆動を制御する。
【００１５】
また、電源スイッチ回路２３は、トリガスイッチ２１のオンオフと連動して、電池パック１２Ａ，１２Ｂからの電力供給をトリガスイッチ２１を介さずに直接的に受ける。電源スイッチ回路２３は、その動作が制御回路３０にて制御され、トリガスイッチ２１のオンに基づいて電池パック１２Ａ，１２Ｂからの電力を次段の昇降圧回路２５に供給し、トリガスイッチ２１のオフに基づいて昇降圧回路２５へのその電力供給を停止する。
【００１６】
昇降圧回路２５は、電池パック１２Ａ，１２Ｂからの電力供給を受け、その入力電圧Ｖ１を昇圧又は降圧してスイッチングレギュレータ（３端子レギュレータ）２６に適した調整電圧Ｖ２を生成し、該レギュレータ２６に出力する。昇降圧回路２５は、その動作が制御回路３０にて制御される。
【００１７】
ここで、電動工具本体１１内には、情報端子２０ｃに一端が接続される内部抵抗Ｒ１が備えられ、電動工具本体１１への電池パック１２Ａ，１２Ｂの装着状態において、電池パック１２Ａ，１２Ｂ内の識別用抵抗Ｒ２と内部抵抗Ｒ１とで分圧回路が形成され、両抵抗Ｒ１，Ｒ２間の分圧電圧が制御回路３０に入力される。識別用抵抗Ｒ２の抵抗値は、電池パック１２Ａ，１２Ｂ毎（電圧種別毎）で異なるように設定されていることから、制御回路３０は、その分圧電圧を電圧種別の検知のための検知電圧Ｖａとして取得し、いずれの電圧値の電池パック１２Ａ，１２Ｂが装着されているかを判定できるようになっている。そして、制御回路３０は、いずれの電池パック１２Ａ，１２Ｂが装着されいずれの電圧が入力されても、スイッチングレギュレータ２６には所定定電圧の調整電圧Ｖ２が入力されるように、昇降圧回路２５の制御態様が設定される。
【００１８】
本実施形態の昇降圧回路２５の具体的構成としては、図２に示すように、ＳＥＰＩＣ（Single Ended Primary Inductance Converter ）型の昇降圧回路にて構成されている。即ち、入力側においてコンデンサＣ１が電源線Ｌａ，Ｌｂに接続され、その後段の電源線Ｌａ上にコイルＬ１が接続されている。コイルＬ１の後段の電源線Ｌａ，Ｌｂ間には半導体スイッチング素子Ｑ１が接続され、その後段の電源線Ｌａ上にコンデンサＣ２が接続されている。コンデンサＣ２の後段の電源線Ｌａ，Ｌｂ間にはコイルＬ２が接続され、その後段の電源線Ｌａ上にダイオードＤ１が順方向に接続されている。ダイオードＤ１の後段の電源線Ｌａ，Ｌｂ間にはコンデンサＣ３が接続され、該コンデンサＣ３を経て出力する構成となっている。
【００１９】
そして、スイッチング素子Ｑ１は、制御回路３０によるスイッチング制御（ＰＷＭ制御）が行われ、本実施形態では、高電圧タイプの電池パック１２Ａの装着時にはデューティを小さくして降圧動作を行い、低電圧タイプの電池パック１２Ｂの装着時にはデューティを大きくして昇圧動作を行って、異なる電圧値の入力電圧Ｖ１から定電圧とした調整電圧Ｖ２を出力するように動作する。
【００２０】
図１に示すように、スイッチングレギュレータ２６は、昇降圧回路２５にて電圧調整された調整電圧Ｖ２の入力を受け、制御回路３０の動作電圧Ｖ３を生成すべく制御回路３０の制御に基づいて動作する。本実施形態の場合、電池パック１２Ａ，１２Ｂがいずれの電圧種別であってもレギュレータ２６に適した定電圧の調整電圧Ｖ２が昇降圧回路２５から得られることから、スイッチングレギュレータ２６のスイッチング効率が常に良好に維持される。尚、本実施形態では昇降圧回路２５及びレギュレータ２６を用い、それぞれが好適な電圧生成動作が行われるように、段階的な電圧調整がなされている。
【００２１】
制御回路３０は、スイッチングレギュレータ２６からの動作電圧Ｖ３に基づいて動作する。そして、制御回路３０は、トリガスイッチ２１の操作に基づいてスイッチング素子Ｑｍを制御してモータＭの駆動制御を行っている。また、制御回路３０は、装着された電池パック１２Ａ，１２Ｂの電圧種別の判定、電源スイッチ回路２３、昇降圧回路２５及びスイッチングレギュレータ２６の動作制御も行っている。
【００２２】
次に、本実施形態の特徴的な効果を記載する。
（１）スイッチングレギュレータ２６の前段には、いずれの電圧種別の電池パック１２Ａ，１２Ｂであってもその電圧種別に応じた昇降圧動作を行い、レギュレータ２６に適した定電圧の調整電圧Ｖ２を供給する昇降圧回路２５が備えられる。これにより、レギュレータ２６のスイッチング効率が常に良好となるため、レギュレータ２６での損失の低減、つまり駆動制御回路２０の発熱低減や低消電力化を図ることができ、電動工具１０の使用時の継続性向上等に貢献する。
【００２３】
（２）昇降圧回路２５は、ＳＥＰＩＣ型の昇降圧回路が用いられる。つまり、入力電圧Ｖ１と出力電圧（調整電圧Ｖ２）との極性が同じとなるため、極性反転の回路が不要で、結果的に駆動制御回路２０として簡略化、小型化を図ることができる。
【００２４】
尚、本発明の実施形態は、以下のように変更してもよい。
・昇降圧回路２５として、図２に示すＳＥＰＩＣ型の構成のもの以外、例えば図３に示す反転型コンバータを用いてもよい。この反転型コンバータの具体構成としては、入力側においてコンデンサＣ１が電源線Ｌａ，Ｌｂに接続され、その後段の電源線Ｌａ上に半導体スイッチング素子Ｑ１が接続され、その後段の電源線Ｌａ，Ｌｂ間にはコイルＬ１が接続される。コイルＬ１の後段の電源線Ｌａ上にダイオードＤ１が逆方向に接続され、その後段の電源線Ｌａ，Ｌｂ間にはコンデンサＣ２が接続され、該コンデンサＣ２を経て出力する構成である。この反転型コンバータは、少ない素子数で構成可能である。
【００２５】
・２種類の電池パック１２Ａ，１２Ｂを使用する電動工具１０に適用したが、３種類以上の電池パックを選択的に使用する電動工具に適用してもよい。
・電池パック１２Ａ，１２Ｂの電圧種別等の識別情報を内蔵の抵抗Ｒ２に持たせたが、その識別情報を格納する不揮発性のメモリ等を用いるものであってもよい。
【００２６】
・モータＭにブラシモータ以外のモータ、例えばブラしレスモータを用いてもよい。
・駆動制御回路２０を電動工具以外の装置に用いてもよく、またモータ以外の負荷を制御対象としたものであってもよい。
【符号の説明】
【００２７】
１２Ａ，１２Ｂ…電池パック、２０…駆動制御回路、２２…駆動回路、２５…昇降圧回路、２６…スイッチングレギュレータ（レギュレータ）、３０…制御回路、Ｍ…モータ（負荷）、Ｖ２…調整電圧（定電圧）、Ｖ３…動作電圧。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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