特許 6884561 電動作業機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6884561

(24)【登録日】2021年5月14日

(45)【発行日】2021年6月9日

(54)【発明の名称】電動作業機

(51)【国際特許分類】

   H02M 7/48 20070101AFI20210531BHJP

【ＦＩ】

   H02M7/48 M

   H02M7/48 L

【請求項の数】5

【全頁数】23

(21)【出願番号】特願2016-231294(P2016-231294)

(22)【出願日】2016年11月29日

(65)【公開番号】特開2018-88765(P2018-88765A)

(43)【公開日】2018年6月7日

【審査請求日】2019年8月8日

(73)【特許権者】

【識別番号】000137292

【氏名又は名称】株式会社マキタ

(74)【代理人】

【識別番号】110000578

【氏名又は名称】名古屋国際特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】薮口 教定

【審査官】 柳下 勝幸

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２００７／０６６６２５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１４−２１７１５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１５９２９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−１００１５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−１６６５０４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｍ ７／４８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

直流電源からの電力を入力するための複数の端子を有するモータと、
前記複数の端子の各々と前記直流電源の正極側とを接続する複数の正極側通電経路、及び前記複数の端子の各々と前記直流電源の負極側とを接続する複数の負極側通電経路に個別に設けられて各前記通電経路を導通、遮断する複数のスイッチング素子を有し、さらに前記複数のスイッチング素子の各々に個別に並列接続されて前記直流電源の負極側から正極側への通電を許容するように構成された複数の整流素子を有する、駆動回路と、
前記直流電源から前記駆動回路へ供給される電流の値を検出するように構成された電流検出部と、
前記駆動回路が有する前記複数のスイッチング素子のオン、オフを個別に制御することにより前記モータの駆動を制御するように構成された制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記複数のスイッチング素子の内、前記複数の正極側通電経路の各々に設けられた正極側スイッチング素子のうち何れか１つ、及び、前記複数のスイッチング素子の内、前記複数の負極側通電経路の各々に設けられた負極側スイッチング素子のうち何れか１つをオンさせることで前記モータを回転させる通常駆動制御と、
前記通常駆動制御による前記モータの回転中、前記直流電源から前記モータへの電力供給を停止させる停止条件が成立した場合に、オンされている２つの前記スイッチング素子に対し、所定期間、何れか一方をオフさせて他方はオン状態に保持させる、停止時特定制御、
を実行するよう構成されており、
前記制御部は、前記停止時特定制御の開始後、前記電流検出部により検出される電流の値が閾値以上の場合は、オン状態に保持させている前記スイッチング素子をオフさせるように構成されている、電動作業機。

【請求項2】

請求項１に記載の電動作業機であって、
前記所定期間は、前記停止時特定制御の開始後、前記モータに蓄積されている磁気エネルギーによって流れる環流電流がゼロになるのに要する時間以上が経過した所定のタイミングまで、の期間に設定され、
前記環流電流は、前記直流電源を介さず前記モータと前記駆動回路との間を流れる電流であって、オフされた前記一方のスイッチング素子が接続されている前記モータの前記端子に接続されている他の１つの前記スイッチング素子に対して並列接続されている前記整流素子、前記モータ、及びオン状態が保持される前記他方の前記スイッチング素子を介して流れる電流である、
電動作業機。

【請求項3】

請求項１又は請求項２に記載の電動作業機であって、
前記制御部は、
前記通常駆動制御として、オンさせる前記正極側スイッチング素子及び負極側スイッチング素子のうち、一方のスイッチング素子をオン状態に固定させて他方のスイッチング素子をＰＷＭ駆動させるＰＷＭ制御を行うよう構成されており、
前記停止時特定制御では、前記停止条件が成立したときに前記ＰＷＭ駆動させていた前記スイッチング素子をオフさせて、前記オン状態に固定させていた前記スイッチング素子をオン状態に保持させる、
電動作業機。

【請求項4】

請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の電動作業機であって、
前記モータの駆動状態を検知する駆動状態検知部を備え、
前記制御部は、前記駆動状態検知部による検知結果に基づいて前記モータの駆動状態が異常状態か否かを判断する異常判断処理を行うよう構成されており、
前記停止条件は、前記異常判断処理により前記モータの駆動状態が前記異常状態と判断されることである、
電動作業機。

【請求項5】

請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の電動作業機であって、
前記モータの回転又は停止を指示するために操作される操作部を備え、
前記停止条件は、前記操作部に対して前記モータの回転を停止させるための操作が行われることである、
電動作業機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、モータを有する電動作業機における、回転中のモータを制御する技術に関する。

【背景技術】

【0002】

複数のスイッチング素子を有する駆動回路を介してモータを駆動するよう構成された各種の電動作業機に対し、モータを過電流から保護するための機能が搭載されることがある。特許文献１には、駆動回路としてインバータを有する電動工具において、過電流検出時にインバータを構成する全てのスイッチング素子をオフさせることによりモータを停止させる技術が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１３−８１２８５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし、モータへの通電中に駆動回路のスイッチング素子を全てオフさせると、モータに蓄積されている磁気エネルギーを主要因としてモータから電源へ流れる回生電流が発生し、この回生電流により電源電圧が上昇することがある。回生電流により電源電圧が上昇すると、電源から電力供給を受けて動作する他の各種回路、素子などに悪影響が及ぶ可能性がある。

【0005】

本開示の一局面は、複数のスイッチング素子を有する駆動回路を介してモータを駆動するよう構成された電動作業機において、電源からモータへの通電を停止させる際にモータから電源への回生電流が流れるのを抑制することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の一局面における電動作業機は、モータと、駆動回路と、制御部とを備える。モータは、直流電源からの電力を入力するための複数の端子を有する。駆動回路は、モータが有する複数の端子の各々と直流電源の正極側とを接続する複数の正極側通電経路、及びモータが有する複数の端子の各々と直流電源の負極側とを接続する複数の負極側通電経路に個別に設けられて各通電経路を導通、遮断する複数のスイッチング素子を有する。駆動回路は、さらに、複数のスイッチング素子の各々に個別に並列接続されて直流電源の負極側から正極側への通電を許容するように構成された複数の整流素子を有する。制御部は、駆動回路が有する複数のスイッチング素子のオン、オフを個別に制御することによりモータの駆動を制御するよう構成されている。

【0007】

そして、制御部は、通常駆動制御と、停止時特定制御とを実行するよう構成されている。通常駆動制御は、複数のスイッチング素子の内、各正極側通電経路に設けられた各スイッチング素子である各正極側スイッチング素子のうち何れか１つ、及び、複数のスイッチング素子の内、各負極側通電経路に設けられた負極側スイッチング素子のうち何れか１つをオンさせることで、モータを回転させる処理である。停止時特定制御は、通常駆動制御によるモータの回転中、直流電源からモータへの電力供給を停止させる停止条件が成立した場合に、オンされている２つのスイッチング素子に対し、所定期間、何れか一方をオフさせて他方はオン状態に保持させる処理である。

【0008】

なお、ここでいう直流電源とは、駆動回路に直流の電力を供給する電力源全般を意味し、電動作業機の外部から当該電動作業機に入力される電力が直流電源からの電力に限定されるものではない。つまり、駆動回路へ直流電力を供給するよう構成されたあらゆる形態の電力源が、ここでいう直流電源に含まれる。

【0009】

また、ここでいう端子とは、直流電源からの電力を内部の巻線に供給するためにその巻線と電気的に接続されている、電力入力用のあらゆる要素を含む概念である。
このような構成の電動作業機では、通常駆動制御中に停止条件が成立した場合、オン対象の２つのスイッチング素子について、双方がオフされるのではなく、何れか一方がオフされて他方はオン状態に維持される。

【0010】

オンされている２つのスイッチング素子のうち一方がオフされると、直流電源からモータへの通電が停止されると共に、モータに蓄積されている磁気エネルギーによって環流電流が流れる。この環流電流は、モータから直流電源へ電力を回生させる回生電流ではなく、駆動回路とモータとの間に形成されるループ状の通電経路を流れる電流である。ここで、停止時特定制御への移行によってオフされるスイッチング素子と同じモータの端子に接続されている他の１つのスイッチング素子に対して並列接続されている整流素子を、逆サイド整流素子と称する。環流電流は、モータ、逆サイド整流素子、及びオン状態が保持される１つのスイッチングを介して流れる電流である。

【0011】

このように、本開示の電動作業機によれば、通常駆動制御中に停止条件が成立した場合、直流電源からモータへの通電が停止されると共に、環流電流の通電経路が所定期間形成され、この通電経路に環流電流が流れることによってモータの磁気エネルギーが消費される。そのため、直流電源からモータへの通電を停止させる際にモータから直流電源への回生電流を抑制することができる。

【0012】

上記所定期間は適宜決めてよいが、例えば次のように設定してもよい。即ち、所定期間は、停止時特定制御の開始後、環流電流がゼロになるのに要する時間以上が経過した所定のタイミングまで、の期間に設定されていてもよい。

【0013】

このような構成によれば、停止条件成立時にモータに蓄積されている磁気エネルギーを全て環流電流によって消費させることができるため、モータから直流電源への回生電流をより効果的に抑制できる。

【0014】

制御部は、通常駆動制御として、オンさせる正極側スイッチング素子及び負極側スイッチング素子のうち、一方のスイッチング素子をオン状態に固定させて他方のスイッチング素子をＰＷＭ駆動させる、ＰＷＭ制御を行うよう構成されていてもよい。そして、停止時特定制御では、停止条件が成立したときにＰＷＭ駆動させていたスイッチング素子をオフさせて、停止条件が成立したときにオン状態に固定させていたスイッチング素子をオン状態に保持させるようにしてもよい。

【0015】

このような構成によれば、停止条件の成立時、オン状態に固定させているスイッチング素子についてはその制御状態をそのまま継続させればよく、当該スイッチング素子の状態を変化させる必要はない。そのため、停止条件成立による通常駆動制御から停止時特定制御への切り替えにかかる処理負荷を低減できる。

【0016】

電動作業機は、モータの駆動状態を検知する駆動状態検知部を備えていてもよい。その場合、制御部は、駆動状態検知部による検知結果に基づいてモータの駆動状態が異常状態か否かを判断する異常判断処理を行うよう構成されていてもよい。そして、停止条件は、異常判断処理によりモータの駆動状態が異常状態と判断されること、であってもよい。

【0017】

このような構成によれば、異常状態が発生した場合に、モータから直流電源への回生電流の発生を抑えつつ、直流電源からモータへの通電を停止させることができる。異常状態の内容によっては、モータに過大な電流が流れることも想定される。そのような場合に、仮に全てのスイッチング素子をオフさせると、モータから直流電源へ過大な回生電流が流れてしまう可能性がある。これに対し、異常状態発生時に停止時特定制御を行って環流電流によりモータの磁気エネルギーを消費させることで、異常状態発生時にモータに過大な電流が流れていたとしてもモータから直流電源への回生電流を効果的に抑制できる。

【0018】

電動作業機は、モータの回転又は停止を指示するために操作される操作部を備えていてもよい。そして、停止条件は、操作部に対してモータの回転を停止させるための操作が行われること、であってもよい。

【0019】

このような構成によれば、操作部に対してモータの回転を停止させるための操作が行われた場合、モータから直流電源への回生電流を抑制しつつ、現在の回転方向への回転を停止させることができる。

【0020】

電動作業機は、電流検出部を備えていてもよい。電流検出部は、直流電源から駆動回路を介してモータへ流れる電流の値を検出するように構成されている。そして、制御部は、停止時特定制御の開始後、電流検出部により検出される電流の値が閾値以上の場合は、オン状態に保持させているスイッチング素子をオフさせるようにしてもよい。

【0021】

停止時特定制御が開始されると、複数のスイッチング素子のうちオンされるのは１つになるため、直流電源からモータへの通電は停止されるはずである。それにもかかわらず、停止時特定制御開始後も電流検出部により検出される電流の値が閾値以上、つまり直流電源から閾値以上の値の電流が通電されているということは、何らかの異常が生じている可能性がある。そこで、停止時特定制御の開始後も閾値以上の値の電流が電流検出部により検出されている場合はオン状態に保持させているスイッチング素子をオフさせることで、その通電されている電流を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】実施形態の電動作業機全体の側面図である。

【図2】第１実施形態の電動作業機の電気的構成を示す構成図である。

【図3】第１実施形態の電動作業機における、通常駆動制御時、及び通常駆動制御中に全スイッチング素子をオフさせたときの、各電流経路の一例を示す説明図である。

【図4】第１実施形態の電動作業機における、通常駆動制御中に全スイッチング素子をオフさせる場合の動作例を示す説明図である。

【図5】第１実施形態の電動作業機における、通常駆動制御時、及び通常駆動制御から停止時特定制御に移行させたときの、各電流経路の一例を示す説明図である。

【図6】第１実施形態の電動作業機における、通常駆動制御中に停止時特定制御に移行させる場合の動作例を示す説明図である。

【図7】実施形態の通電停止処理を示すフローチャートである。

【図8】第２実施形態の電動作業機における、通常駆動制御時、及び通常駆動制御から停止時特定制御に移行させたときの、各電流経路の一例を示す説明図である。

【図9】第３実施形態の電動作業機における、通常駆動制御中に停止時特定制御に移行させる場合の動作例を示す説明図である。

【図10】第４実施形態の電動作業機の電気的構成を示す構成図である。

【図11】第４実施形態の電動作業機における、通常駆動制御時、及び通常駆動制御中に全スイッチング素子をオフさせたときの、各電流経路の一例を示す説明図である。

【図12】第４実施形態の電動作業機における、通常駆動制御中に全スイッチング素子をオフさせる場合の動作例を示す説明図である。

【図13】第４実施形態の電動作業機における、通常駆動制御時、及び通常駆動制御から停止時特定制御に移行させたときの、各電流経路の一例を示す説明図である。

【図14】第４実施形態の電動作業機における、通常駆動制御中に停止時特定制御に移行させる場合の動作例を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
［１．第１実施形態］
（１−１）電動作業機の全体構成
図１に示すように、本実施形態の電動作業機１は、被加工部材に対する穴開けやねじ締めなどを主目的として使用されるいわゆるドライバドリルとして構成されている。電動作業機１は、本体部３と、バッテリパック５とを備える。

【0024】

バッテリパック５は、バッテリ１５を収容している。バッテリパック５は、本体部３に対して着脱可能であり、本体部３に装着されている場合にバッテリ１５から本体部３へ電力を供給可能に構成されている。

【0025】

本体部３は、モータハウジング６と、ギアハウジング７と、ドリルチャック８と、ハンドグリップ９とを備えている。モータハウジング６は、モータ２０を収容している。モータ２０は、ドリルチャック８を回転駆動させる駆動力を発生する。

【0026】

ギアハウジング７は、モータハウジング６の前方に配置されている。ギアハウジング７は、モータ２０の駆動力をドリルチャック８に伝達する不図示のギア機構を収容している。ドリルチャック８は、ギアハウジング７の前方に配置されている。ドリルチャック８の前端部には、工具ビットを着脱可能な装着機構が備えられている。

【0027】

ハンドグリップ９は、モータハウジング６の下方に配置されている。ハンドグリップ９は、電動作業機１の使用者が当該ハンドグリップ９を片手で把持可能に成形されている。ハンドグリップ９の上部前方には、トリガスイッチ１０が設けられている。トリガスイッチ１０は、電動作業機１の使用者がモータ２０を駆動又は停止させるために操作される。

【0028】

トリガスイッチ１０が引き操作されるとモータ２０が回転し、トリガスイッチ１０が引き操作されていない状態ではモータ２０が停止する。また、トリガスイッチ１０が引き操作されている場合に、その引き操作の操作量（以下、引き量）に応じてモータ２０の回転速度が変化する。即ち、引き量が多いほどモータ２０の回転速度が高くなる。なお、モータ２０の回転速度はトリガスイッチ１０の引き量によらず一定速度であってもよい。

【0029】

モータハウジング６における下方側には、正逆スイッチ１２が設けられている。正逆スイッチ１２は、モータ２０の回転方向を正転、逆転の何れかに選択的に切り替えるために使用者により操作されるスイッチである。なお、モータ２０の回転方向について、どの方向を正転と定義してどの方向を逆転と定義するかについては適宜決めてよい。

【0030】

モータハウジング６における上面には、モード切替スイッチ１４が設けられている。モード切替スイッチ１４は、モータ２０の速度モードを複数種類のモードの何れかに選択的に切り替えるために使用者により操作されるスイッチである。本実施形態では、速度モードとして例えば低速モードと高速モードを有し、モード切替スイッチ１４によって何れか一方の速度モードに設定される。トリガスイッチ１０が引き操作された場合、同じ引き量に対し、低速モードよりも高速モードの方が回転速度が高い。

【0031】

ハンドグリップ９の下端部には、バッテリパック５を着脱可能に装着するためのバッテリパック装着部１６が設けられている。バッテリパック装着部１６は、当該バッテリパック装着部１６に対してバッテリパック５を前後方向に摺動させることによってバッテリパック５を着脱することが可能に構成されている。

【0032】

（１−２）電動作業機の電気的構成
次に、電動作業機１の電気的構成について、図２を用いて説明する。図２は、本体部３にバッテリパック５が装着された状態を示している。図２に示すように、電動作業機１は、バッテリパック５と、モータ２０と、駆動回路２１と、制御部２２と、回転位置検出部２３とを備えている。本体部３にバッテリパック５が装着されると、バッテリパック５内のバッテリ１５の電力（以下、バッテリ電力）が、駆動回路２１及び制御部２２に入力される。制御部２２は、バッテリ電力が入力されている場合にバッテリ電力により動作する。

【0033】

モータ２０は、バッテリ１５から駆動回路２１を介して供給されるバッテリ電力により駆動される。本実施形態のモータ２０は、ブラシレスモータである。バッテリ１５から供給されるバッテリ電力は、駆動回路２１により三相電力に変換されてモータ２０へ供給される。

【0034】

モータ２０は、３つの巻線３１，３２，３３を有する。本実施形態では、これら３つの巻線３１，３２，３３がデルタ結線されているが、これはあくまでも一例であり、デルタ結線以外の結線方法で結線されていてもよい。また、モータ２０は、電力入力用の端子として３つの端子２０ａ，２０ｂ，２０ｃを備えている。

【0035】

なお、各端子２０ａ，２０ｂ，２０ｃの具体的形状、構造等は特に限定されるものではなく、バッテリ電力を各巻線３１，３２，３３に供給可能なあらゆる形態を採り得る。例えば、電線挿入用の穴を有する特定形状の導体端子であってもよいし、モータ２０の本体から引き出されるリード線であってもよいし、モータ２０と電気的に接続されたプリント基板上における、各巻線３１，３２，３３と電気的に接続された特定の部位或いは部品等であってもよい。

【0036】

回転位置検出部２３は、モータ２０の回転位置に応じた信号、詳しくはモータ２０が有するロータの回転位置に応じた信号を出力するよう構成されている。回転位置検出部２３は、三つのホールセンサを有している。各ホールセンサは、モータ２０のロータの周囲に電気角１２０度の間隔で配置されている。三つのホールセンサから出力される信号は制御部２２に入力される。制御部２２は、回転位置検出部２３から入力される信号、即ち三つのホールセンサからの各信号に基づいて、モータ２０の回転位置及び回転速度を検出する。

【0037】

駆動回路２１は、本実施形態では、６つのスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４、Ｑ５、Ｑ６を有する、いわゆる三相フルブリッジ回路として構成されている。
駆動回路２１において、ハイサイドスイッチとしての３つのスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３は、モータ２０の各端子２０ａ，２０ｂ，２０ｃとバッテリ１５の正極側とを接続する各通電経路である各正極側通電経路に、それぞれ設けられている。また、ローサイドスイッチとしての３つのスイッチング素子Ｑ４、Ｑ５、Ｑ６は、モータ２０の各端子２０ａ，２０ｂ，２０ｃとバッテリ１５の負極側とを接続する各通電経路である各負極側通電経路に、それぞれ設けられている。各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６は、オンされることにより対応する通電経路を導通させ、オフされることにより対応する通電経路を遮断させる。

【0038】

つまり、モータ２０の３つの端子２０ａ，２０ｂ，２０ｃのうち、端子２０ａには、ハイサイドスイッチとしてのスイッチング素子Ｑ１（以下、「Ｕ相ハイサイドスイッチＱ１」とも称する）とローサイドスイッチとしてのスイッチング素子Ｑ４（以下、「Ｕ相ローサイドスイッチＱ４」とも称する）が接続されている。また、端子２０ｂには、ハイサイドスイッチとしてのスイッチング素子Ｑ２（以下、「Ｖ相ハイサイドスイッチＱ２」とも称する）とローサイドスイッチとしてのスイッチング素子Ｑ５（以下、「Ｖ相ローサイドスイッチＱ５」とも称する）が接続されている。また、端子２０ｃには、ハイサイドスイッチとしてのスイッチング素子Ｑ３（以下、「Ｗ相ハイサイドスイッチＱ３」とも称する）とローサイドスイッチとしてのスイッチング素子Ｑ６（以下、「Ｗ相ローサイドスイッチＱ６」とも称する）が接続されている。

【0039】

各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６は、本実施形態では、ｎチャネルＭＯＳＦＥＴである。このため、各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のドレイン−ソース間には、それぞれ、ソースからドレインに向けて順方向となるダイオード（いわゆる寄生ダイオード）Ｄ１〜Ｄ６が並列に接続された状態となっている。各ダイオードＤ１〜Ｄ６は、バッテリ１５の負極側から正極側への通電を許容するように接続されている。

【0040】

制御部２２は、ＣＰＵ２２ａ、メモリ２２ｂなどを含む１チップのマイクロコンピュータを有している。メモリ２２ｂには、ＲＡＭ、ＲＯＭ、不揮発性メモリなどの各種半導体メモリが含まれる。メモリ２２ｂには、制御部２２の各種機能を実現するための各種プログラムやデータが記憶されている。制御部２２が有する各種機能は、ＣＰＵ２２ａがメモリ２２ｂに記憶されている各種プログラムを実行することにより実現される。メモリ２２ｂに記憶されているプログラムには、後述する図７の通電停止処理のプログラムが含まれる。

【0041】

なお、制御部２２により実現される各種機能は、ソフトウェア処理に限るものではなく、その一部又は全部の機能を、論理回路やアナログ回路等を組み合わせたハードウェアを用いて実現してもよい。また、制御部２２が１チップのマイクロコンピュータを有する構成であることはあくまでも一例であり、制御部２２は、当該制御部２２としての機能を実現可能な他の種々の構成を採り得る。

【0042】

制御部２２には、トリガスイッチ１０、正逆スイッチ１２、モード切替スイッチ１４、及び加速度センサ２６が接続されている。トリガスイッチ１０、正逆スイッチ１２、及びモード切替スイッチ１４からは、それぞれ、当該スイッチの操作状態を示す信号が制御部２２に入力される。

【0043】

制御部２２は、トリガスイッチ１０から入力される信号に基づいて、トリガスイッチ１０が引き操作されているか否か、及び引き操作されている場合における操作量を判断し、その判断結果に応じた制御を行う。

【0044】

制御部２２は、トリガスイッチ１０がオフされている間、即ちトリガスイッチ１０が引き操作されていない間は、駆動回路２１内の各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６への駆動信号を全て停止させることにより、各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６を全てオフさせて、モータ２０を停止させる。

【0045】

一方、制御部２２は、トリガスイッチ１０がオン、即ちトリガスイッチ１０が引き操作されている場合は、通常駆動制御を行うことによりモータ２０を回転させる。制御部２２は、通常駆動制御の実行中、回転位置検出部２３から入力される信号に基づいてモータ２０の回転位置を検出し、その検出した回転位置に応じて駆動回路２１の各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６を個別にオン、オフ制御することにより、バッテリ１５からモータ２０への通電を制御してモータ２０を回転させる。

【0046】

本実施形態の通常駆動制御は、三つのハイサイドスイッチＱ１〜Ｑ３のうち何れか１つと、３つのローサイドスイッチＱ４〜Ｑ６のうち何れか１つへ駆動信号を出力して、これら２つのスイッチング素子をオンさせることにより、モータ２０への通電を行ってモータ２０を回転させるというものである。制御部２２は、ハイサイド側においてオンさせる１つのスイッチング素子、及びローサイド側においてオンさせる１つのスイッチング素子を、モータ２０の回転位置に応じて切り替えていくことで、モータ２０を回転させる。

【0047】

通常駆動制御において、オンさせる２つのスイッチング素子を共にオン状態に固定させてもよいが、本実施形態では、通常駆動制御としてＰＷＭ制御が採用されている。即ち、本実施形態の通常駆動制御においては、オンさせる２つのスイッチング素子のうち、一方のスイッチング素子をオン状態に固定させて他方のスイッチング素子をＰＷＭ駆動させる、ＰＷＭ制御が行われる。なお、ＰＷＭ駆動とは、設定されたデューティ比にてオン、オフを周期的に交互に繰り返す周知の駆動方法である。

【0048】

また、制御部２２は、通常駆動制御において、正逆スイッチ１２からの信号に基づいて、正逆スイッチ１２の操作状態を判断する。そして、その操作状態に応じて、モータ２０の回転方向を正転及び逆転の何れかに設定し、その設定した回転方向へモータ２０が回転するように駆動回路２１を制御する。

【0049】

また、制御部２２は、通常駆動制御において、モード切替スイッチ１４から入力される信号に基づいて、モード切替スイッチ１４の操作状態を判断し、その操作状態に応じて、動作モードを低速モード及び高速モードの何れかに設定する。そして、設定した動作モードに応じた回転速度でモータ２０が回転するよう、駆動回路２１を制御する。

【0050】

加速度センサ２６は、電動作業機１に生じる加速度を検出してその検出した加速度を示す信号を制御部２２へ出力する。本実施形態の加速度センサ２６は、一例として、互いに直交する３軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）の加速度を独立して検出可能に構成された、３軸加速度センサである。

【0051】

作業者が電動作業機１を用いて作業を行っている際、例えば作業対象の状態、作業者による電動作業機１の使用状態などの、種々の要因によって、電動作業機１に特定挙動が発生する可能性がある。具体的に、特定挙動として、例えば、落下或いは衝突等によって電動作業機１に外部から衝撃が加わること、動作中の電動作業機１が作業対象から反作用を受けることにより電動作業機１全体が振り回されること、動作中の電動作業機１が作業対象から反作用を受けることにより電動作業機１が作業対象から離れる方向へ移動するいわゆるキックバックが生じること、などが挙げられる。

【0052】

これら例示した特定挙動は、いずれも、当該特定挙動が発生した場合に電動作業機１に大きな加速度が発生する可能性が高くなるような挙動である。そこで、制御部２２は、モータ２０の駆動中、加速度センサ２６から入力される信号に基づいて電動作業機１に生じる加速度を検出し、その加速度に基づいて、電動作業機１に特定挙動が発生したか否か判断する。そして、特定挙動が発生したと判断した場合は、後述の停止時特定制御を行うことによりバッテリ１５からモータ２０への通電を停止させる。

【0053】

なお、検出した加速度に基づいて特定挙動が発生したか否かを具体的にどのように判断するかについては適宜決めてよい。例えば、３軸の各加速度のうちいずれか１つでも閾値を超えていた場合に特定挙動が発生したと判断するようにしてもよい。

【0054】

また、バッテリ１５からモータ２０への通電経路には、バッテリ１５からモータ２０に供給される電流（以下、電源電流）の値を検出するための電流検出部２４が設けられている。電流検出部２４は、例えば、バッテリ１５からモータ２０への通電経路上に設けられたシャント抵抗を有し、そのシャント抵抗の両端の電圧を、電源電流の値を示す検出信号として制御部２２へ出力する。なお、電流検出部２４がシャント抵抗を有する構成であることはあくまでも一例であり、電源電流の値に応じた検出信号を出力可能な他の構成であってもよい。

【0055】

制御部２２は、電流検出部２４から入力される検出信号に基づいて電源電流の値を検出する。そして、その検出した値に応じて各種制御を行う。
（１−３）停止時特定制御
制御部２２は、トリガスイッチ１０がオンされたことにより通常駆動制御を開始した後、バッテリ１５からモータ２０への電力供給を停止させる停止条件が成立した場合は、停止時特定制御を行う。そしてその停止時特定制御を実行した後、最終的には、駆動回路２１の全てのスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６をオフさせることでモータ２０を停止状態に維持させる。

【0056】

ここで、通常駆動制御中にモータ２０の回転を停止させるための具体的方法としては、例えば、駆動回路２１の全てのスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６をオフさせることが考えられる。しかし、通常駆動制御が行われている状態、即ちハイサイド側及びローサイド側それぞれ１つずつスイッチング素子がオンされている状態から、それらオンされている２つのスイッチング素子を共にオフさせると、モータ２０からバッテリ１５側への回生電流が発生し、この回生電流の影響が制御部２２に及ぶおそれがある。

【0057】

図３及び図４を用いてより具体的に説明する。図３は、図２に示した電動作業機１全体の電気的構成のうち、バッテリ１５から駆動回路２１を経てモータ２０に至る回路構成及び制御部２２を抜粋して示したものである。後述する図５、図８についても同様である。

【0058】

通常駆動制御において、例えば、図３に示すように、Ｕ相ハイサイドスイッチＱ１とＷ相ローサイドスイッチＱ６とがオンされているとする。この場合、図３に破線矢印で示すような経路にて、バッテリ１５からモータ２０へ電流が流れる。即ち、バッテリ１５の正極から、Ｕ相ハイサイドスイッチＱ１、モータ２０、Ｗ相ローサイドスイッチＱ６、及び電流検出部２４を経てバッテリ１５の負極に至る経路にて電流が流れる。

【0059】

６つのスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のうちオンされる２つのスイッチング素子は、モータ２０の回転位置に応じて、図４に示すように順次切り替わっていく。なお、前述の通り、通常駆動制御においては、オンさせる２つのスイッチング素子のうち一方のスイッチング素子をオン状態に固定させて他方のスイッチング素子をＰＷＭ駆動させるが、図４及び後述する図６においては、ＰＷＭ駆動されることについての明示は省略している。ただし、後述する図９においては、ＰＷＭ駆動されるスイッチング素子が明示されている。

【0060】

また、図４において、「電源電圧」とは、バッテリ１５の正極から駆動回路２１及び制御部２２に至る通電経路、即ちバッテリ１５の電圧が印加される通電経路の電圧である。また、「モータ電流」とは、駆動回路２１からモータ２０の各端子２０ａ、２０ｂ、２０ｃに入力されるＵ相電流、Ｖ相電流およびＷ相電流の総称である。なお、Ｕ相電流は第１端子２０ａに入力される電流であり、Ｖ相電流は第２端子２０ｂに入力される電流であり、Ｗ相電流は第３端子２０ｃに入力される電流である。また、図４において、時刻ｔ２よりも前の期間は、通常駆動制御が実行されている期間であり、時刻ｔ２は、通常駆動制御から停止時特定制御に切り替わるタイミングである。

【0061】

通常駆動制御から停止時特定制御に切り替える停止条件は適宜決めてよい。本実施形態では、停止条件として、トリガスイッチ１０がオフされること、電源電流の値が第１過電流閾値を超えること、及び特定挙動が発生すること、が設定されている。

【0062】

制御部２２は、これら各停止条件のうち、トリガスイッチ１０がオフされているか否かについては、トリガスイッチ１０から制御部２２に入力される信号に基づいて判断する。また、電源電流の値が第１過電流閾値を超えているか否かについては、電流検出部２４から入力される検出信号に基づいて判断する。また、特定挙動が発生したか否かについては、前述の通り、加速度センサ２６から入力される信号に基づいて判断する。

【0063】

なお、特定挙動が発生したか否かについては、加速度センサ２６からの信号に限らず、他の物理量に基づいて判断するようにしてもよい。例えば、特定挙動が発生するとモータ２０の回転速度が急激に変化する可能性がある。そこで、回転速度の変化率の絶対値に対して閾値を設定し、回転速度の変化率の絶対値が閾値を超えた場合に、特定挙動が発生したと判断するようにしてもよい。また、特定挙動が発生してモータ２０の回転速度が急激に変化すると、それに応じて電源電流の値も急激に変化する可能性がある。そこで、電源電流の変化率の絶対値に対して閾値を設定し、電源電流の変化率の絶対値が閾値を超えた場合に、特定挙動が発生したと判断するようにしてもよい。

【0064】

図４に示すように、時刻ｔ２よりも前の、通常駆動制御が行われている期間中は、モータ２０の回転位置に応じて、オンされるスイッチング素子が順次切り替わっていく。そして、オンされるスイッチング素子が切り替わる度に、モータ電流も変化する。

【0065】

そして、時刻ｔ１において、モータ２０がロックする異常状態が発生したとする。つまり、時刻ｔ１において、モータ２０の回転が外的要因によって強制的に減速あるいは停止されたものとする。なお、時刻ｔ１では、図４に示すように、Ｕ相ハイサイドスイッチＱ１とＷ相ローサイドスイッチＱ６とがオンされた状態、即ち図３に破線矢印で示した経路で電流が流れている状態である。

【0066】

時刻ｔ１でモータ２０のロックが発生して回転速度が減速あるいは停止すると、電源電流の値は、通常駆動時よりも上昇していく。即ち、モータ電流においては、Ｕ相電流及びＷ相電流がいずれも、各々の通電方向への電流値が上昇していく。

【0067】

そして、時刻ｔ２で電源電流の値が第１過電流閾値を超えたときに、オンされている２つのスイッチング素子Ｑ１、Ｑ６を共にオフさせると、モータ２０に蓄積されている磁気エネルギーによって、バッテリ１５への回生電流が発生する。

【0068】

この場合の回生電流は、図４において時刻ｔ２から時刻ｔ３の間に示す電源電流及びモータ電流の波形で示すように、また図３においては一点鎖線矢印で示す経路にて、発生する。そして、この回生電流により、図４に示すように、電源電圧が一時的に上昇する。電源電圧が上昇するということは、バッテリ１５の正極に接続されている正極側通電経路の電圧が上昇するということである。そのため、電源電圧が上昇すると、制御部２２を含む、バッテリ電圧が入力されるよう構成されている各部に対し、バッテリ電圧よりも高い電圧が印加されることになり、これら各部が故障したり誤動作したりする可能性がある。

【0069】

そこで、本実施形態の制御部２２は、通常駆動制御中に停止条件が成立した場合、所定期間、停止時特定制御を実行する。停止時特定制御は、停止条件の成立時にオンされている２つのスイッチング素子のうち一方のみオフさせて他方はオン状態に保持させるという制御である。

【0070】

図５及び図６を用いて停止時特定制御の一例を具体的に説明する。本実施形態では、通常駆動制御中に停止条件が成立した場合、停止時特定制御として、オンされている２つのスイッチング素子のうち、ハイサイド側のスイッチング素子をオフさせて、ローサイド側のスイッチング素子はオン状態に保持させる。なお、図５において、破線矢印で示す通常駆動制御時の電流経路は図３と同じである。また、図６において、時刻ｔ２以前の動作例は、図４における時刻ｔ２以前の動作例と全く同じである。

【0071】

図６に示すように、時刻ｔ１でモータ２０のロックが発生して電源電流の値が上昇していき、時刻ｔ２で電源電流の値が第１過電流閾値を超えると、停止時特定制御が行われる。本実施形態では、停止時特定制御が実行される所定期間は、電源電流の値が第１過電流閾値を超えたタイミングから、所定の特定実行時間が経過したタイミングまでの期間である。図６においては、時刻ｔ２が所定期間の始期であり、時刻ｔ２から特定実行時間が経過した時刻ｔ５が上記所定期間の終期である。

【0072】

図６の例では、電源電流の値が第１過電流閾値を超える時刻ｔ２において、Ｕ相ハイサイドスイッチＱ１及びＷ相ローサイドスイッチＱ６がオンされている。つまり、図５に破線矢印で示す経路にて電流が流れている。この状態で、停止時特定制御が実行されると、図６に示すように、Ｕ相ハイサイドスイッチＱ１がオフされて、Ｗ相ローサイドスイッチＱ６はオン状態に保持される。

【0073】

これにより、モータ２０と駆動回路２１との間には、図５に一点鎖線矢印で示すような経路にて、環流電流が流れる。即ち、モータ２０の第３端子２０ｃから、Ｗ相ローサイドスイッチＱ６、及びＵ相ローサイドスイッチＱ４のダイオードＤ４を経てモータ２０の第１端子２０ａに至る経路にて環流電流が流れる。環流電流は、モータ２０の磁気エネルギーをバッテリ１５に回生させる電流ではなく、あくまでも、モータ２０と駆動回路２１との間に流れるループ状の電流である。モータ２０の磁気エネルギーはこの環流電流によって消費される。

【0074】

そのため、時刻ｔ２で停止時特定制御が開始されると、図６に示すように、電流検出部２４で検出される電源電流は０となる。そして、Ｕ相電流及びＷ相電流によって環流電流が形成される。この環流電流は徐々に減少していき、時刻ｔ４で０になる。そして、時刻ｔ５で、停止時特定制御が終了する。停止時特定制御の終了後は、本実施形態では、駆動回路２１の全てのスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６をオフさせる。

【0075】

停止時特定制御が実行される所定期間の長さ、即ち図６においては時刻ｔ２から時刻ｔ５までの時間である、特定実行時間は、本実施形態では、環流電流がゼロになるのに要する時間以上に設定されている。時刻ｔ２で停止時特定制御を開始してから環流電流がゼロになるまでの時間は、停止時特定制御開始時の電源電流の値やその他の各種要因によってバラツキがある。しかも、環流電流は電流検出部２４には流れないため、環流電流の値を電流検出部２４によって検出することもできない。

【0076】

そのため、本実施形態では、環流電流が流れる経路全体の電気的特性、及び第１過電流閾値などに基づき、第１過電流閾値の電流が流れている状態で停止時特定制御を開始した場合に環流電流がゼロになるまでに要する時間を理論的或いは実験的に求め、その求めた時間に対して一定のマージンを加えた値を、特定実行時間として設定している。

【0077】

（１−４）通電停止処理
次に、通常駆動制御から停止時特定制御への移行を実現するために実行される通電停止処理について、図７を用いて説明する。制御部２２は、トリガスイッチ１０がオンされることにより通常駆動制御を開始すると、その通電駆動制御と並行して、図７の通電停止処理を実行する。なお、制御部２２による停止時特定制御の実行は、具体的には、ＣＰＵ２２ａにより行われる。

【0078】

制御部２２は、図７の通電停止処理を開始すると、Ｓ１１０で、電源電流の値が第１過電流閾値より大きいか否か判断する。電源電流の値が第１過電流閾値より大きい場合、即ち停止条件が成立している場合は、Ｓ１４０で、通常駆動制御から停止時特定制御に切り替える。つまり、現時点でオンされている２つのスイッチング素子のうち、ハイサイド側のスイッチング素子をオフさせ、ローサイド側のスイッチング素子はオン状態に保持させる。

【0079】

Ｓ１１０で、電源電流の値が第１過電流閾値以下の場合は、Ｓ１２０に進む。Ｓ１２０では、特定挙動が発生したか否か判断する。特定挙動が発生した場合、即ち停止条件が成立している場合は、Ｓ１４０で、通常駆動制御から停止時特定制御に切り替える。特定挙動が発生していない場合は、Ｓ１３０に進む。

【0080】

Ｓ１３０では、トリガスイッチ１０がオフされているか否か判断する。トリガスイッチ１０がオフされている場合、即ち停止条件が成立している場合は、Ｓ１４０で、通常駆動制御から停止時特定制御に切り替える。トリガスイッチ１０がオンされている場合は、Ｓ１１０に戻る。Ｓ１３０で否定判定されてＳ１１０に戻るということは、停止条件が成立していないということであり、その場合は、通常駆動制御を継続する。

【0081】

Ｓ１４０で通常駆動制御から停止時特定制御に切り替えた後、Ｓ１５０では、電源電流の値が第２過電流閾値を超えているか否か判断する。停止時特定制御では、駆動回路２１の６つのスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のうちオンされるスイッチング素子は１つであるため、電源電流の値は０になるはずである。それにもかかわらず、電源電流の値が第２過電流閾値を超えている場合は、例えば何れかのスイッチング素子が短絡故障しているなど、何らかの異常が生じている可能性がある。

【0082】

そこで、Ｓ１５０で電源電流の値が第２過電流閾値を超えている場合は、Ｓ１７０で、駆動回路２１の全てのスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６をオフさせて、通電停止処理を終了する。Ｓ１５０で、電源電流の値が第２過電流閾値以下の場合は、Ｓ１６０に進む。なお、第１過電流閾値及び第２過電流閾値は、それぞれ、適宜決めてよい。また、これら２つの過電流閾値の大小関係も適宜決めてよく両者を同じ値にしてもよい。

【0083】

Ｓ１６０では、Ｓ１４０で停止時特定制御に切り替えてから特定実行時間が経過したか否か判断する。特定実行時間が経過していない場合はＳ１５０に戻る。特定実行時間が経過した場合はＳ１７０に進む。

【0084】

（１−５）第１実施形態の効果
以上説明した第１実施形態によれば、以下の効果を奏する。
即ち、制御部２２は、通常駆動制御中に停止条件が成立した場合、そのときオンされている２つのスイッチング素子のうちハイサイドスイッチをオフさせてローサイドスイッチはオン状態を保持させるという、停止時特定制御を行う。この停止時特定制御が行われることにより、バッテリ１５からモータ２０への通電が停止されると共に、モータ２０に蓄積されている磁気エネルギーによって環流電流が流れる。

【0085】

そのため、停止条件が成立した場合に、モータ２０からバッテリ１５への回生電流を抑制しつつ、モータ２０への通電を停止させることができる。
また、停止時特定制御を行う特定実行時間は、環流電流がゼロになるのに要する時間以上に設定されている。そのため、停止条件成立時にモータ２０に蓄積されている磁気エネルギーを全て環流電流によって消費させることができるため、モータ２０からバッテリ１５への回生電流をより効果的に抑制できる。

【0086】

また、停止条件として、トリガスイッチ１０がオフされること、電源電流の値が第１過電流閾値を超えること、及び特定挙動が発生すること、が設定されており、通常駆動制御中にこれら３つの停止条件のうち何れか１つでも成立した場合、停止時特定制御に切り替わる。

【0087】

そのため、電源電流の値が第１過電流閾値を超えるような異常状態が発生した場合であっても、モータ２０からバッテリ１５への回生電流の発生を抑えつつ、バッテリ１５からモータ２０への通電を停止させることができる。また、使用者によりトリガスイッチ１０がオフされた場合も、モータ２０からバッテリ１５への回生電流を抑制しつつ、モータ２０の回転を停止させることができる。

【0088】

また、停止時特定制御への移行後も依然として電源電流の値が第２過電流閾値を超えている場合は、駆動回路２１の全てのスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６をオフさせることができる。

【0089】

（１−６）特許請求の範囲の文言との対応関係
ここで、第１実施形態の文言と特許請求の範囲の文言との対応関係について説明する。バッテリ１５は直流電源の一例に相当する。各ダイオードＤ１〜Ｄ６は整流素子の一例に相当する。６つのスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のうちハイサイドスイッチとしての３つのスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ３は正極側スイッチング素子の一例に相当し、ローサイドスイッチとしての３つのスイッチング素子Ｑ４〜Ｑ６は負極側スイッチング素子の一例に相当する。トリガスイッチ１０は操作部の一例に相当する。回転位置検出部２３及び電流検出部２４は駆動状態検知部の一例に相当する。

【0090】

［２．第２実施形態］
第２実施形態は、基本的な構成は第１実施形態と同様であるため、相違点について以下に説明する。なお、第１実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。

【0091】

第２実施形態では、停止時特定制御においてオフさせるスイッチング素子及びオン状態を保持させるスイッチング素子が、第１実施形態とは異なる。即ち、第１実施形態では、停止条件が成立して停止時特定制御を開始する際、そのときオンされている２つのスイッチング素子のうち、ハイサイドスイッチをオフさせて、ローサイドスイッチはオン状態に保持させる。これに対し、第２実施形態では、第１実施形態とは逆に、ローサイドスイッチをオフさせて、ハイサイドスイッチをオン状態に保持させる。

【0092】

例えば、Ｕ相ハイサイドスイッチＱ１及びＷ相ローサイドスイッチＱ６がオンされていることにより、図８に破線矢印で示す経路にて電流が流れているとする。この状態で、停止条件が成立して停止時特定制御に切り替わった場合、Ｕ相ハイサイドスイッチＱ１についてはオン状態に保持され、Ｗ相ローサイドスイッチＱ６がオフされる。

【0093】

これにより、モータ２０と駆動回路２１との間には、図８に一点鎖線矢印で示すような経路にて、環流電流が流れる。即ち、モータ２０の第３端子２０ｃから、Ｗ相ハイサイドスイッチＱ３のダイオードＤ３、及びＵ相ハイサイドスイッチＱ１を経てモータ２０の第１端子２０ａに至る経路にて環流電流が流れる。したがって、第２実施形態においても、第１実施形態と同様の作用効果が得られる。

【0094】

［３．第３実施形態］
第３実施形態は、基本的な構成は第１実施形態と同様であるため、相違点について以下に説明する。なお、第１実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。

【0095】

前述した第１実施形態では、停止時特定制御への切り替え時に、オンされている２つのスイッチング素子のうちハイサイドスイッチをオフさせた。また、前述した第２実施形態では、停止時特定制御への切り替え時に、第１実施形態とは逆に、オンされている２つのスイッチング素子のうちローサイドスイッチをオフさせた。

【0096】

これに対し、本第３実施形態では、停止時特定制御への切り替え時、即ち停止条件の成立時に、ＰＷＭ駆動されているスイッチング素子をオフさせ、ＰＷＭ駆動されておらずオン状態に固定されているスイッチング素子についてはそのままオン状態に保持させる。

【0097】

例えば、図９に例示するように、Ｕ相ハイサイドスイッチＱ１及びＷ相ローサイドスイッチＱ６がオンされている状態で、時刻ｔ２にて停止条件が成立したとする。また、時刻ｔ２で停止条件が成立した時点では、オン対象の２つのスイッチング素子Ｑ１、Ｑ６のうち、Ｕ相ハイサイドスイッチＱ１はオン状態に固定され、Ｗ相ローサイドスイッチＱ６がＰＷＭ駆動されていたものとする。

【0098】

この場合、時刻ｔ２で停止時特定制御に切り替わると、オン状態に固定されているＵ相ハイサイドスイッチＱ１はそのままオン状態が保持され、ＰＷＭ駆動されているＷ相ローサイドスイッチＱ６がオフされる。なお、図９において、時刻ｔ２以前の動作例は、図４及び図６における時刻ｔ２以前の動作例と全く同じである。

【0099】

したがって、第３実施形態においても、第１実施形態と同様の作用効果が得られる。しかも、第３実施形態では、停止条件の成立時、ＰＷＭ駆動されているスイッチング素子がオフされて、オン状態に固定されているスイッチング素子はそのままオン状態に保持される。そのため、停止条件成立による通常駆動制御から停止時特定制御への切り替えにかかる処理負荷を低減できる。

【0100】

［４．第４実施形態］
第１実施形態〜第３実施形態では、モータ２０がブラシレスモータであって、駆動回路２１が６つのスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６を有するインバータである構成を示した。これに対し、第４実施形態では、モータ及び駆動回路として、第１実施形態〜第３実施形態とは異なる構成例を示す。

【0101】

第４実施形態の電動作業機４０を、図１０に示す。図１０に示す電動作業機４０は、図２に示した第１実施形態の電動作業機１と比較して、主に次の三点で異なる。一つ目は、モータ５０がブラシ付き直流モータであることである。二つ目は、駆動回路４１がＨブリッジ回路であることである。三つ目は、回転位置検出部２３が搭載されていないことである。

【0102】

ブラシ付き直流モータとしてのモータ５０は、バッテリ電力が入力される２つの端子５０ａ、５０ｂを有する。これら各端子５０ａ，５０ｂは、モータ５０内部の不図示の巻線に接続されている。

【0103】

駆動回路４１は、４つのスイッチング素子Ｑ１１、Ｑ１２、Ｑ１３、Ｑ１４を有する、いわゆるＨブリッジ回路として構成されている。駆動回路４１において、ハイサイドスイッチとしての２つのスイッチング素子Ｑ１１、Ｑ１２は、モータ５０の各端子５０ａ，５０ｂとバッテリ１５の正極側とを接続する各通電経路である各正極側通電経路に、それぞれ設けられている。また、ローサイドスイッチとしての２つのスイッチング素子Ｑ１３，Ｑ１４は、モータ５０の各端子５０ａ，５０ｂとバッテリ１５の負極側とを接続する各通電経路である各負極側通電経路に、それぞれ設けられている。

【0104】

また、各スイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１４は、本実施形態では、ｎチャネルＭＯＳＦＥＴである。このため、各スイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１４のドレイン−ソース間には、それぞれ、ソースからドレインに向けて順方向となるダイオード（いわゆる寄生ダイオード）Ｄ１１〜Ｄ１４が並列に接続された状態となっている。各ダイオードＤ１１〜Ｄ１４は、バッテリ１５の負極側から正極側への通電を許容するように接続されている。

【0105】

このように構成された電動作業機４０において、制御部４２は、トリガスイッチ１０がオンされると、通常駆動制御を実行する。具体的に、ハイサイドスイッチとしての２つのスイッチング素子Ｑ１１，Ｑ１２のうち何れか１つと、ローサイドスイッチとしての２つのスイッチング素子Ｑ１３，Ｑ１４のうち何れか１つを，オンさせる。なお、本実施形態においても、オンさせる２つのスイッチング素子のうち一方をオン固定させて他方をＰＷＭ駆動させてもよい。

【0106】

通常駆動制御において、例えば、図１１及び図１２に示すように、ハイサイド側のスイッチング素子Ｑ１１とローサイド側のスイッチング素子Ｑ１４とがオンされているとする。この場合、図１１に破線矢印で示すような経路にて、バッテリ１５からモータ５０へ電流が流れる。即ち、バッテリ１５の正極から、ハイサイド側のスイッチング素子Ｑ１、モータ５０、ローサイド側のスイッチング素子Ｑ４、及び電流検出部２４を経てバッテリ１５の負極に至る経路にて電流が流れる。オンさせるスイッチング素子を、他の２つのスイッチング素子Ｑ２、Ｑ３に切り替えると、モータ５０の回転方向が切り替わる。

【0107】

図１２において、時刻ｔ２よりも前の期間は、通常駆動制御が実行されている期間であり、時刻ｔ２は、停止条件の成立により通常駆動制御から停止時特定制御に切り替わるタイミングである。

【0108】

図１２に示すように、時刻ｔ１において、モータ５０がロックする異常状態が発生したとする。時刻ｔ１でモータ５０がロックして回転速度が減速あるいは停止すると、モータ電流及び電源電流の値は、通常駆動時よりも上昇していく。

【0109】

そして、時刻ｔ２で電源電流の値が第１過電流閾値を超えたときに、仮に、オンされている２つのスイッチング素子Ｑ１１、Ｑ１４を共にオフさせると、モータ５０に蓄積されている磁気エネルギーによって、バッテリ１５への回生電流が発生する。

【0110】

この場合の回生電流は、図１２において時刻ｔ２から時刻ｔ３の間に示す電源電流及びモータ電流の波形で示すように、また図１１においては一点鎖線矢印で示す経路にて、発生する。そして、この回生電流により、図１２に示すように、電源電圧が一時的に上昇する。

【0111】

そこで、本実施形態の制御部４２も、第１実施形態〜第３実施形態と同様、通常駆動制御中に停止条件が成立した場合、所定期間、停止時特定制御を実行する。図１３及び図１４を用いて、本実施形態の停止時特定制御の一例を具体的に説明する。本実施形態では、通常駆動制御中に停止条件が成立した場合、停止時特定制御として、第１実施形態と同様、オンされている２つのスイッチング素子のうち、ハイサイド側のスイッチング素子をオフさせて、ローサイド側のスイッチング素子はオン状態に保持させる。なお、図１３において、破線矢印で示す通常駆動制御時の電流経路は図１１と同じである。また、図１４において、時刻ｔ２以前の動作例は、図１２における時刻ｔ２以前の動作例と全く同じである。

【0112】

図１４に示すように、時刻ｔ１でモータ５０のロックが発生して電源電流の値が上昇していき、時刻ｔ２で電源電流の値が第１過電流閾値を超えると、所定期間、停止時特定制御が行われる。本実施形態の所定期間も、第１実施形態と同様、電源電流の値が第１過電流閾値を超えたタイミングから特定実行時間が経過するまでの期間であり、図１４においては時刻ｔ２〜時刻ｔ５までの期間である。

【0113】

図１４の例では、電源電流の値が第１過電流閾値を超える時刻ｔ２において、ハイサイド側のスイッチング素子Ｑ１１及びローサイド側のスイッチング素子Ｑ１４がオンされている。つまり、図１３に破線矢印で示す経路にて電流が流れている。この状態で、停止時特定制御が実行されると、図１４に示すように、ハイサイド側のスイッチング素子Ｑ１１がオフされて、ローサイド側のスイッチング素子Ｑ１４はオン状態に保持される。

【0114】

これにより、モータ５０と駆動回路４１との間には、図１３に一点鎖線矢印で示すような経路にて、環流電流が流れる。即ち、モータ５０の第２端子５０ｂから、ローサイド側のスイッチング素子Ｑ１４、及びローサイド側のスイッチング素子Ｑ１３のダイオードＤ１３を経てモータ５０の第１端子５０ａに至る経路にて環流電流が流れる。

【0115】

そのため、時刻ｔ２で停止時特定制御が開始されると、図１４に示すように、電流検出部２４で検出される電源電流は０となり、モータ５０と駆動回路４１との間で環流電流が流れる。環流電流は徐々に減少していき、時刻ｔ４で０になる。そして、時刻ｔ５で、停止時特定制御が終了する。停止時特定制御の終了後は、本実施形態では、駆動回路４１の全てのスイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１４をオフさせる。

【0116】

また、本実施形態の電動作業機４０においても、制御部４２が、通常駆動制御の開始後、図７に示した通電停止処理を実行する。
したがって、本実施形態の電動作業機４０においても、通常駆動制御時に停止条件が成立した場合において、第１実施形態と同等の作用効果が得られる。

【0117】

［５．他の実施形態］
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上述の実施形態に限定されることなく、種々変形して実施することができる。

【0118】

（５−１）停止時特定制御を実行する特定実行時間の設定方法として、第１実施形態で説明した方法、即ち、環流電流がゼロになるまでに要する時間を理論的或いは実験的に求めてその求めた時間に対して一定のマージンを加えた値を特定実行時間として設定する方法は、あくまでも一例である。停止時特定制御を実行する特定実行時間は、他の各種の方法で設定してもよい。

【0119】

また、停止時特定制御を環流電流が０になるまで行うことは必須ではなく、環流電流がまだ流れている状態で停止時特定制御を終了してもよい。その場合においても、停止時特定制御を実行する特定実行時間は適宜決めてよい。例えば、回生電流が発生しても電源電圧の上昇が一定レベル以下に抑えられる程度にまでモータの磁気エネルギーを消費させることが可能な時間を理論的或いは実験的に求めてその時間以上が経過した特定のタイミングまで、を特定実行時間として設定してもよい。

【0120】

また、停止時特定制御を実行する所定期間として、停止条件が成立してから上記の特定実行時間のような一定時間が経過するまでの期間を設定することは、必須ではない。例えば、停止条件の成立後、停止時特定制御を終了するための特定の終了条件が成立するまでの期間を、所定期間として設定してもよい。

【0121】

具体的に、例えば、実際に環流電流の値を検出して、その検出値が０になるまでの期間、或いはその検出値が０になってからさらに一定時間経過するまでの期間を、停止時特定制御を実行する所定期間として設定してもよい。その場合、環流電流の値を検出するための検出部を環流電流の経路において具体的にどこに設けるかについては適宜決めてよい。

【0122】

また例えば、トリガスイッチ１０がオフされること以外の他の停止条件が成立した場合は、その停止条件が成立してからトリガスイッチ１０がオフされるまでの期間を、停止時特定制御を実行する所定期間に設定してもよい。

【0123】

また例えば、回転位置検出部２３から入力される信号に基づいてモータ２０の回転速度を監視し、停止条件の成立後、モータ２０の回転速度が停止条件成立時の回転速度よりも一定量低い値になるまでの期間を、停止時特定制御を実行する所定期間に設定してもよい。なお、停止条件成立時の回転速度にかかわらず、停止条件の成立後、モータ２０の回転速度が予め決められた一定の回転速度以下になるまでの期間を、停止時特定制御を実行する所定期間に設定してもよい。

【0124】

また例えば、停止条件が成立した時を停止時特定制御の始期（つまり所定期間の始期）とすることは必須ではなく、停止条件が成立してから所定の開始条件が成立するまで待機し、開始条件が成立したら停止時特定制御を開始する（つまり所定期間の始期とする）ようにしてもよい。この場合、開始条件は適宜決めてよい。開始条件として、例えば、停止条件成立後、一定の時間が経過すること、を設定してもよい。

【0125】

つまり、停止時特定制御を実行する所定期間は、その始期、終期、及び時間のいずれも、種々の方法で設定してもよい。
（５−２）通常駆動制御から停止時特定制御に切り替えるための条件である停止条件として、トリガスイッチ１０がオフされること、電源電流の値が第１過電流閾値を超えること、及び特定挙動が発生することは、あくまでも一例である。これら３つのうちいずれか１つのみを停止条件に設定しても良いし、何れか２つを停止条件に設定してもよい。また、これら３つとは異なる停止条件を少なくとも１つ以上設定してもよい。

【0126】

例えば、モータの回転速度が閾値以下になること、を停止条件として設定してもよい。モータの回転速度が低下する要因の１つとして、モータがロックすることが考えられる。そのため、モータの回転速度に対して閾値を設け、回転速度が閾値以下になった場合に停止時特定制御に切り替えることで、ロック発生時にバッテリ１５への回生電流を抑制しつつモータを停止させることができる。

【0127】

（５−３）スイッチング素子に並列接続される整流素子が、スイッチング素子自体がもともと有する寄生ダイオードであることは、あくまでも一例である。スイッチング素子自体とは別にダイオードを並列接続するようにしてもよい。

【0128】

（５−４）本体部３に対してバッテリパック５を着脱可能な構成であることはあくまでも一例である。例えば、本体部３にバッテリ１５が内蔵された構成であってもよい。また例えば、電動作業機の外部から直流電力を入力する入力部（例えばＤＣジャック）を備え、その入力部から直流電力を取り込んで駆動回路へ供給することが可能な構成であってもよい。

【0129】

また、モータ駆動用の直流電源、即ち駆動回路に入力する直流電力の電力源は、バッテリ１５に限らず、他の電源であってもよい。例えば、外部の商用電源等から交流電力を取り込み、その交流電力をＡＣ／ＤＣコンバータ等によって直流電力に変換して、その変換後の直流電力が駆動回路に入力される構成であってもよい。この例の場合、ＡＣ／ＤＣコンバータ等の、交流電力を直流電力に変換する構成要素が、本開示の直流電源に相当する。

【0130】

（５−５）本開示を適用可能な電動作業機として、上記のドライバドリルはあくまでも一例である。本開示は、ドライバドリルに限らず、園芸用、石工用、金工用、木工用の電動工具などの、各種の電動作業機に適用することができる。より具体的には、電動ハンマ、電動ハンマドリル、電動ドリル、電動ドライバ、電動レンチ、電動グラインダ、電動レシプロソー、電動ジグソー、電動ハンマ、電動カッター、電動チェンソー、電動マルノコ、電動カンナ、電動釘打ち機（鋲打ち機を含む）、電動ヘッジトリマ、電動芝刈り機、電動芝生バリカン、電動刈払機、電動クリーナ、電動ブロア、電動噴霧器、電動散布機、電動集塵機、といった、モータを用いる各種電動作業機に本開示を適用することができる。

【0131】

（５−６）上記実施形態における１つの構成要素が有する複数の機能を、複数の構成要素によって実現したり、１つの構成要素が有する１つの機能を、複数の構成要素によって実現したりしてもよい。また、複数の構成要素が有する複数の機能を、１つの構成要素によって実現したり、複数の構成要素によって実現される１つの機能を、１つの構成要素によって実現したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加又は置換してもよい。なお、特許請求の範囲に記載した文言から特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本開示の実施形態である。

【符号の説明】

【0132】

１，４０…電動作業機、５…バッテリパック、１０…トリガスイッチ、１２…正逆スイッチ、１４…モード切替スイッチ、１５…バッテリ、２０，５０…モータ、２０ａ，５０ａ…第１端子、２０ｂ，５０ｂ…第２端子、２０ｃ…第３端子、２１，４１…駆動回路、２２，４２…制御部、２２ａ…ＣＰＵ、２２ｂ…メモリ、２３…回転位置検出部、２４…電流検出部、２６…加速度センサ、３１，３２，３３…巻線、１２０…電気角、Ｄ１〜Ｄ６，Ｄ１１〜Ｄ１４…ダイオード、Ｑ１〜Ｑ６，Ｑ１１〜Ｑ１４…スイッチング素子。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】