(57)【要約】【課題】無負荷状態になった際のオーバーシュートの発生を抑えることができる電動工具を提供する。【解決手段】電池パック２から供給される電圧Ｖｂを昇圧してモータ１０側に出力する昇圧電源部３と、モータ１０を停止させる際に、モータ１０への供給電圧を低下させる負荷電圧調整部としてのマイコンＭＣ、駆動回路５１及びスイッチング素子５０とを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池パックから供給される電圧を昇圧して負荷に出力する昇圧電源部と、
前記負荷を停止させる際に、前記負荷への供給電圧を低下させる負荷電圧調整部と、
を有することを特徴とする電動工具。
【請求項２】
請求項１に記載の電動工具において、
前記負荷電圧調整部は、前記負荷を停止させる際に、前記負荷への供給電圧を徐々に低下させることを特徴とする電動工具。
【請求項３】
請求項１に記載の電動工具において、
前記負荷電圧調整部は、前記負荷を停止させる際に、前記昇圧電源部による昇圧動作を停止させることで前記負荷への供給電圧を低下させる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、電動工具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電動工具は、昇圧回路を用いて、電源からの供給電力（電圧）を調整しているものが知られている。例えば、特許文献１の電動工具は、定格電圧の異なる電池パックを使用した場合でも、電源回路により昇圧又は降圧を行って電動工具への供給電力を調整している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−３５３４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記のような電動工具では、高負荷な作業を行う際に、負荷（例えばモータ）に対して数十Ａ必要となり、電源回路からは同等の電流がモータに供給される。
また、作業中に例えばトリガを離すことでモータを急停止させた場合、電源回路の制御遅れのために、数十Ａを出力し続けようとする。しかしながら、このとき、モータ等は駆動されることがなく無負荷状態となるため、出力電圧がオーバーシュートすることとなり、モータ等を制御する電子部品が破損する虞がある。
【０００５】
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、無負荷状態になった際のオーバーシュートの発生を抑えることができ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】
【０００６】
上記課題を解決するために、電動工具は、電池パックから供給される電圧を昇圧して負荷に出力する昇圧電源部と、前記負荷を停止させる際に、前記負荷への供給電圧を低下させる負荷電圧調整部と、を有することを特徴とする。
【０００７】
また上記構成において、前記負荷電圧調整部は、前記負荷を停止させる際に、前記負荷への供給電圧を徐々に低下させることが好ましい。
また上記構成において、前記負荷電圧調整部は、前記負荷を停止させる際に、前記昇圧電源部による昇圧動作を停止させることで前記負荷への供給電圧を低下させることが好ましい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の電動工具によれば、無負荷状態になった際のオーバーシュートの発生を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１実施形態における電動工具の概略構成を示す回路図である。
【図２】（ａ）〜（ｃ）は、モータの動作フローを説明するためのタイミングチャートである。
【図３】別例におけるモータ停止の際のデューティ比変更方法について説明するためのタイミングチャートである。
【図４】別例におけるモータ停止の際のデューティ比変更方法について説明するためのタイミングチャートである。
【図５】第２実施形態における電動工具の概略構成を示す回路図である。
【図６】（ａ）〜（ｃ）は、タイミングチャートである。
【図７】別例におけるモータ停止の際のデューティ比変更方法について説明するためのタイミングチャートである。
【図８】別例におけるモータ停止の際のデューティ比変更方法について説明するためのタイミングチャートである。
【図９】別例における電動工具の概略構成を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（第１実施形態）
以下、電動工具の第１実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、電動工具は、電動工具本体１と、電動工具本体１に対して着脱可能な電池パック２を有する。
【００１１】
電動工具本体１は、電池パック２から印加される電圧を昇圧する昇圧電源部３と、昇圧電源部３から電力（電圧）が供給されるモータ１０とを備えている。
モータ１０は、直流モータであって、昇圧電源部３に対して直列接続されるスイッチング素子５０（ＦＥＴ）が昇圧電源部３から供給される電力の入／切を制御するＰＷＭ制御により回転が調整される。
【００１２】
電池パック２は、１又は複数の電池セル（例えば、リチウムイオン電池）にて構成された二次電池を備えている。電池パック２は、電動工具本体１に電気的に接続される第１及び第２の電源端子２１，２２を備えている。本実施形態では、第１の電源端子２１は正極端子であり、第２の電源端子２２は負極端子である。
【００１３】
電動工具本体１は、電池パック２を電気的に接続させるための第１及び第２の入力端子３１，３２を備えている。本実施形態では、第１の入力端子３１は正極端子であり、第２の入力端子３２は負極端子である。つまり、電動工具本体１は、第１の入力端子３１に電池パック２の第１の電源端子２１が接続され、第２の入力端子３２に電池パック２の第２の電源端子２２が接続される。
【００１４】
昇圧電源部３は、電池パック２から印加される電源電圧Ｖｂをモータ１０の駆動に必要な出力電圧Ｖｓに昇圧し、昇圧した出力電圧Ｖｓをモータ１０に供給するものである。
昇圧電源部３は、第１の入力端子３１に接続されるコイル４１及び第２の入力端子３２に接続されるコンデンサ４４から構成される直列回路を備えている。また、昇圧電源部３は、コンデンサ４４からコイル４１への電流の逆流を防止するため、コイル４１とコンデンサ４４との間にダイオード４２を備えている。
【００１５】
さらに、昇圧電源部３は、ダイオード４２及びコンデンサ４４から構成される直列回路に並列するスイッチング素子４３（ＦＥＴ）と、スイッチング素子４３のゲート端子に電気的に接続される昇圧制御ＩＣ４５とを備えている。コンデンサ４４の両端子間には、モータ１０が電気的に接続される。つまり、昇圧電源部３は、コンデンサ４４の両端子間から出力電圧Ｖｓをモータ１０に供給する。
【００１６】
昇圧制御ＩＣ４５は、例えばモータ１０へ出力する出力電圧Ｖｓを測定し、検出した検出値に応じて前記出力電圧Ｖｓが設定電圧になるようにスイッチング素子４３をＰＷＭ制御（オンオフ制御）している。
【００１７】
図１に示すように、モータ１０と接続されるスイッチング素子５０は、ゲート端子に駆動回路５１が電気的に接続され、駆動回路５１からの信号が入力可能となっている。この駆動回路５１は、マイコン（マイクロコンピュータ）ＭＣからの制御信号に基づいて前記ゲート端子のハイ又はローの信号が入力するものである。マイコンＭＣは、使用者により操作が可能なトリガＴの引き込み量に応じて前記スイッチング素子５０をＰＷＭ制御するべく、前記駆動回路５１に制御信号を出力する。
【００１８】
次に、本実施形態の作用を説明する。
本実施形態の電動工具では、使用者によりトリガＴが引き込まれることで、マイコンＭＣに対して前記トリガＴの引き込み量に応じた操作信号が入力される。そして、マイコンＭＣはトリガＴの引き込み量に応じた操作信号に基づき駆動回路５１に対して制御信号を出力する。駆動回路５１は、前記マイコンＭＣの制御信号が入力されると、制御信号に基づき前記スイッチング素子５０のゲート端子にハイ又はローの信号を出力し、スイッチング素子５０がＰＷＭ制御される。これにより、負荷としてのモータ１０の駆動が制御される。
【００１９】
ここで、図１及び図２を用いてモータ１０（負荷）の動作フローを説明する。
図２（ａ）に示すように、例えば、あるタイミングＴ１において使用者によりトリガＴが引き込まれると、図２（ｃ）に示すようにマイコンＭＣはトリガＴの引き込み量に応じたデューティ比となるように駆動回路５１を介してスイッチング素子５０を制御する。そして、例えばあるタイミングＴ２において使用者によるトリガＴの引き込み量が最大となったとき、図２（ｃ）に示すようにマイコンＭＣはデューティ比が１００％となるように前記駆動回路５１を介して前記スイッチング素子５０を制御する。
【００２０】
また、あるタイミングＴ３において使用者によってトリガＴが引き込まれた状態からトリガＴを離すことで、マイコンＭＣに対してトリガＴが引き込まれていない旨の制御信号が入力される。そして、マイコンＭＣは、トリガＴが引き込まれていない旨の制御信号が入力されると、前記タイミングＴ３から所定期間ｔ１をかけてデューティ比が０％となるまで線形的に漸減し、前記モータへの供給電圧（電力）を低下させる。
【００２１】
このとき、例えば、タイミングＴ３において、デューティ比を例えば１００％から０％に低下させても、昇圧電源部３はフィードバック制御の遅れによって、モータ１０などの負荷側に対して高い電流を供給しようとする。しかしながら、モータ１０等は駆動されることがなく無負荷状態となるため、出力電圧Ｖｓが図２（ｂ）においてＶｋで示すように高くなり、オーバーシュートする。そこで、前述したように所定期間ｔ１をかけてデューティ比を徐々に低くし、モータ１０への供給電圧（電力）を低下させることで、フィードバック制御がほとんど遅れることなく追従可能となるため、前述のようなオーバーシュートの発生が抑えられる。
【００２２】
次に、本実施形態の効果を記載する。
（１）電池パック２から供給される電圧Ｖｂを昇圧してモータ１０側に出力する昇圧電源部３と、モータ１０を停止させる際に、モータ１０への供給電圧を低下させる負荷電圧調整部としてのマイコンＭＣ、駆動回路５１及びスイッチング素子５０とを有する。これによって、昇圧電源部３のフィードバック制御時の制御遅れによるオーバーシュートを抑えることが可能となる。
【００２３】
（２）負荷電圧調整部を構成するマイコンＭＣは、モータ１０を停止させる際に、モータ１０への供給電圧を徐々に低下させるため、前記昇圧電源部３のフィードバック制御時の制御遅れの発生を抑えてオーバーシュートの発生を抑えることができる。
【００２４】
（第２実施形態）
次に、電動工具の第２実施形態を図面に従って説明する。なお、上記第１実施形態と同一部材には同一の符号を付してその説明を割愛する。
【００２５】
図５に示すように、本実施形態の電動工具の電動工具本体１は、昇圧電源部３のスイッチング素子４３のゲート端子にトランジスタ４６が接続されている。このトランジスタ４６は、前記マイコンＭＣによりオン・オフが切り替えられるようになっている。そしてトランジスタ４６は、オンされることで前記スイッチング素子４３のゲート端子にグランドレベル（ローレベル）の信号を出力してスイッチング素子４３をオフさせることが可能となっている。これにより、昇圧動作が停止されることとなる。
【００２６】
ここで、図５及び図６（ａ）〜図６（ｃ）を用いてモータ１０（負荷）の動作フローを説明する。
図６（ａ）に示すように、例えば、あるタイミングＴ１において使用者によりトリガＴが引き込まれると、図６（ｃ）に示すようにマイコンＭＣはトリガＴの引き込み量に応じたデューティ比となるように駆動回路５１を介してスイッチング素子５０を制御する。そして、例えばあるタイミングＴ２において使用者によるトリガＴの引き込み量が最大となったとき、図６（ｃ）に示すようにマイコンＭＣはデューティ比が１００％となるように前記駆動回路５１を介して前記スイッチング素子５０を制御する。
【００２７】
また、あるタイミングＴ４において使用者によってトリガＴが引き込まれた状態からトリガＴを離すことで、マイコンＭＣに対してトリガＴが引き込まれていない旨の制御信号が入力される。そして、マイコンＭＣは、トリガＴが引き込まれていない旨の制御信号が入力されると、前記トランジスタ４６をオンさせて介して前記スイッチング素子４３がオフされる。これによって、昇圧電源部３の出力電圧Ｖｓは電池パック２の電源電圧Ｖｂと同程度まで低下する。
【００２８】
次いで、出力電圧Ｖｓが電源電圧Ｖｂ近傍まで十分に下がったタイミングＴ５から所定期間ｔ１をかけてデューティ比が０％となるまで漸減し、前記モータへの供給電圧（電力）を低下させる。このとき、昇圧電源部３は昇圧動作が停止しているため、オーバーシュートすることが抑えられる。
【００２９】
次に、本実施形態の効果を記載する。
（３）マイコンＭＣは、モータ１０を停止させる際に、昇圧電源部３による昇圧動作を停止させることでモータ１０への供給電圧を低下させるため、昇圧電源部３によるオーバーシュートの発生がより確実に抑えられる。
【００３０】
なお、上記各実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記各実施形態では、所定期間ｔ１をかけてデューティ比を線形的に漸減する構成としたが、これに限らない。
【００３１】
例えば図３に示すように段階的（略階段状）にデューティ比を低下させる構成を採用してもよい。
また図４に示すようにデューティ比を線形的に漸減させてモータ１０の出力が十分に落ちたと想定されるタイミングＴ６においてデューティ比を０％に急激に低下させてもよい。
【００３２】
・上記第２実施形態では、タイミングＴ５から第１実施形態と同様に所定期間ｔ１をかけてデューティを０％となるまで線形的に漸減する構成としたが、これに限らない。
例えば図７に示すように、前記所定期間ｔ１よりも短い所定期間ｔ３をかけてデューティ比を０％となるまで線形的に漸減させてもよい。
【００３３】
また図８に示すように、昇圧電源部３による昇圧動作が停止されることを考慮して、デューティ比を即時０％としてもよい。
・上記第２実施形態では、マイコンＭＣから昇圧電源部３の昇圧動作を制御するため、トランジスタ４６を採用したが、これに限らない。例えば、昇圧制御ＩＣ４５に対してマイコンＭＣから制御信号を出力して、昇圧制御ＩＣ４５によって昇圧動作を停止させる構成を採用してもよい。
【００３４】
・上記第２実施形態では、マイコンＭＣとは別に昇圧電源部３の昇圧制御ＩＣ４５を用いる構成としたが、これに限らない。次のような構成を採用してもよい。
図９に示すように、昇圧電源部３の出力電圧Ｖｓを検出する電圧検出回路５２を備え、電圧検出回路５２を介してマイコンＭＣで出力電圧Ｖｓを監視する。そして、マイコンＭＣからスイッチング素子４３の駆動を制御する駆動回路４７を介してスイッチング素子４３を制御する構成を採用してもよい。
【００３５】
・上記各実施形態では、ユーザがトリガＴを離すことでトリガＴが引き戻されたことをきっかけにモータ１０の駆動を停止させる際のモータ１０への供給電圧を低下させることとしているが、これに限らない。例えば、過放電・過負荷・オーバーヒートから電池パック２を守る保護機能が作用したことをきっかけにモータ１０の駆動を停止させる際のモータ１０への供給電圧を低下させる構成を採用してもよい。
【００３６】
・上記実施形態並びに各変形例は適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００３７】
２…電池パック、３…昇圧電源部、１０…モータ（負荷）、５０…スイッチング素子（負荷電圧調整部）、５１…駆動回路（負荷電圧調整部）、ＭＣ…マイコン（負荷電圧調整部）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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