特開 2024-172521 電気機器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024172521

(43)【公開日】2024-12-12

(54)【発明の名称】電気機器

(51)【国際特許分類】

   B25F 5/00 20060101AFI20241205BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20241205BHJP

   G06F 1/26 20060101ALI20241205BHJP

【ＦＩ】

B25F5/00 C

H02J7/00 301B

H02J7/00 A

B25F5/00 H

G06F1/26 306

【審査請求】未請求

【請求項の数】13

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023090297

(22)【出願日】2023-05-31

(71)【出願人】

【識別番号】000005094

【氏名又は名称】工機ホールディングス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100136375

【弁理士】

【氏名又は名称】村井 弘実

(74)【代理人】

【識別番号】100079290

【弁理士】

【氏名又は名称】村井 隆

(72)【発明者】

【氏名】小川 悟史

(72)【発明者】

【氏名】多田 健一

(72)【発明者】

【氏名】船橋 一彦

(72)【発明者】

【氏名】安富 俊徳

(72)【発明者】

【氏名】松岡 清人

(72)【発明者】

【氏名】黄 祥宇

【テーマコード（参考）】

3C064

5B011

5G503

【Ｆターム（参考）】

3C064AA02

3C064AB02

3C064AC02

3C064AC04

3C064BA01

3C064BA12

3C064BA15

3C064BA24

3C064BA32

3C064BA33

3C064BB04

3C064BB08

3C064BB14

3C064BB89

3C064CA29

3C064CA53

3C064CA80

3C064CA81

3C064CB17

3C064CB62

3C064DA02

3C064DA03

3C064DA12

3C064DA35

3C064DA43

3C064DA89

3C064DA91

3C064EA01

5B011DA02

5B011DA13

5B011DB05

5B011DB19

5B011EA10

5G503AA01

5G503BA01

5G503BB01

5G503CA08

5G503DA07

5G503DA13

5G503FA03

5G503GB03

(57)【要約】

【課題】ＵＳＢを利用した利便性の高い電気機器を提供する。
【解決手段】電気機器１は、バッテリ５１と電気的に接続されかつ外部機器に接続可能なUSB PD対応のＵＳＢタイプＣポート５２と、ＵＳＢタイプＣポート５２及びバッテリ５１に電気的に接続されるＵＳＢＰＤコントローラＩＣ５４と、を備える。電気機器１は昇降圧回路５３を備え、昇降圧回路５３は、バッテリ５１の出力電圧を昇圧又は降圧してＵＳＢタイプＣポート５２に出力する機能、並びに、ＵＳＢタイプＣポート５２からの入力電圧を昇圧又は降圧してバッテリ５１及び／又はモータ駆動回路５８に出力する機能を有する。モータ６６は、バッテリ５１から出力される第１電力と、ＵＳＢタイプＣポート５２から入力され昇降圧回路５３を介して出力される第２電力と、のいずれの電力でも駆動可能に構成される。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ハウジングと
前記ハウジングに収容される負荷部と、
前記ハウジングに収容又は装着される電源部と、
前記電源部から前記負荷部への電力供給を制御する制御部と、
前記電源部と電気的に接続され、かつ外部機器に接続可能な、ＵＳＢパワーデリバリー対応のＵＳＢコネクタと、
前記ＵＳＢコネクタ及び前記電源部に電気的に接続されるＵＳＢパワーデリバリーコントローラと、を備える、
ことを特徴とする電気機器。

【請求項2】

請求項１に記載の電気機器であって、
前記ＵＳＢコネクタからの入力電圧を昇圧又は降圧して前記電源部又は前記負荷部に出力する昇圧又は降圧回路を備える、
ことを特徴とする電気機器。

【請求項3】

請求項２に記載の電気機器であって、
前記ＵＳＢコネクタから入力された電力で前記電源部を充電する充電制御回路を備え、
前記制御部は、前記充電制御回路を制御するよう構成される、
ことを特徴とする電気機器。

【請求項4】

請求項１から３のいずれか一項に記載の電気機器であって、
前記電源部の出力電圧を昇圧又は降圧して前記ＵＳＢコネクタに出力する昇圧又は降圧回路を備える、
ことを特徴とする電気機器。

【請求項5】

請求項４に記載の電気機器であって、
前記電源部の電力を前記ＵＳＢコネクタに放電する放電制御回路を備え、
前記制御部は、前記放電制御回路を制御するよう構成される、
ことを特徴とする電気機器。

【請求項6】

請求項４に記載の電気機器であって、
前記制御部は、前記ＵＳＢコネクタを介した外部機器との通信に基づいて前記昇圧又は降圧回路を制御するよう構成される、
ことを特徴とする電気機器。

【請求項7】

ハウジングと
前記ハウジングに収容される負荷部と、
前記ハウジングに収容又は装着される電源部と、
前記電源部から前記負荷部への電力供給を制御する制御部と、
外部機器に接続可能なＵＳＢコネクタと、
前記ＵＳＢコネクタからの入力電圧を昇圧又は降圧して前記電源部又は前記負荷部に出力する昇圧又は降圧回路と、を備える、
ことを特徴とする電気機器。

【請求項8】

請求項７に記載の電気機器であって、
前記電源部の出力電圧を昇圧又は降圧して前記ＵＳＢコネクタに出力する昇圧又は降圧回路を備える、
ことを特徴とする電気機器。

【請求項9】

請求項７に記載の電気機器であって、
前記負荷部は、前記電源部から出力される第１電力と、前記ＵＳＢコネクタから入力され前記昇圧又は降圧回路を介して出力される第２電力と、のいずれの電力でも駆動可能に構成される、
ことを特徴とする電気機器。

【請求項10】

請求項７から９のいずれか一項に記載の電気機器であって、
前記負荷部は、前記電源部から出力される第１電力と、前記ＵＳＢコネクタから入力され前記昇圧又は降圧回路を介して出力される第２電力と、を合成した電力で駆動可能に構成される、
ことを特徴とする電気機器。

【請求項11】

ハウジングと
前記ハウジングに収容される負荷部と、
前記ハウジングに収容又は装着される電源部と、
前記電源部から前記負荷部への電力供給を制御する制御部と、
外部機器に接続可能なＵＳＢコネクタと、
前記電源部の出力電圧を昇圧して前記ＵＳＢコネクタに出力する昇圧回路を備える、
ことを特徴とする電気機器。

【請求項12】

請求項１から３、７から９、１１のいずれか一項に記載の電気機器であって、
前記電源部は電池である、
ことを特徴とする電気機器。

【請求項13】

ハウジングと
前記ハウジングに収容される負荷部と、
前記ハウジングに収容又は装着される電源部と、
前記電源部から前記負荷部への電力供給を制御する制御部と、
前記電源部と電気的に接続され、かつ外部機器に接続可能な、ＵＳＢパワーデリバリー対応のＵＳＢコネクタと、
前記ＵＳＢコネクタ及び前記電源部に電気的に接続されるＵＳＢパワーデリバリーコントローラと、
前記制御部によって制御され、前記ＵＳＢコネクタからの入力電圧を昇圧又は降圧して前記電源部又は前記負荷部に出力する昇圧又は降圧回路と、
を備える、
ことを特徴とする電気機器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電気機器に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１は、電気機器本体にＵＳＢ（Universal Serial Bus）コネクタを設け、ＵＳＢケーブルを介して外部機器としての携帯電話やスマートフォンに電力供給することを開示する。特許文献２は、電気機器本体にＵＳＢコネクタを設け、外部電源からＵＳＢコネクタを介して内蔵電池を充電することを開示する。一方、さまざまな電気機器で電力供給のために利用されているＵＳＢデバイスは、電源供給規格ＵＳＢパワーデリバリー（USB power delivery（USB PD））でＵＳＢタイプＣの電力機能が拡大され、最大２４０Ｗ（４８Ｖ／５Ａ）の供給が可能となっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開2016-051598号公報

【特許文献2】米国特許出願公開第2014/0008093号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明の目的は、ＵＳＢを利用した利便性の高い電気機器を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明のある態様は、電気機器である。この電気機器は、
ハウジングと
前記ハウジングに収容される負荷部と、
前記ハウジングに収容又は装着される電源部と、
前記電源部から前記負荷部への電力供給を制御する制御部と、
前記電源部と電気的に接続され、かつ外部機器に接続可能な、ＵＳＢパワーデリバリー対応のＵＳＢコネクタと、
前記ＵＳＢコネクタ及び前記電源部に電気的に接続されるＵＳＢパワーデリバリーコントローラと、を備える、
ことを特徴とする。

【0006】

本発明の別の態様は、電気機器である。この電気機器は、
ハウジングと
前記ハウジングに収容される負荷部と、
前記ハウジングに収容又は装着される電源部と、
前記電源部から前記負荷部への電力供給を制御する制御部と、
外部機器に接続可能なＵＳＢコネクタと、
前記ＵＳＢコネクタからの入力電圧を昇圧又は降圧して前記電源部又は前記負荷部に出力する昇圧又は降圧回路と、を備える、
ことを特徴とする。

【0007】

本発明の別の態様は、電気機器である。この電気機器は、
ハウジングと
前記ハウジングに収容される負荷部と、
前記ハウジングに収容又は装着される電源部と、
前記電源部から前記負荷部への電力供給を制御する制御部と、
外部機器に接続可能なＵＳＢコネクタと、
前記電源部の出力電圧を昇圧して前記ＵＳＢコネクタに出力する昇圧回路を備える、
ことを特徴とする。

【0008】

本発明の別の態様は、電気機器である。この電気機器は、
ハウジングと
前記ハウジングに収容される負荷部と、
前記ハウジングに収容又は装着される電源部と、
前記電源部から前記負荷部への電力供給を制御する制御部と、
前記電源部と電気的に接続され、かつ外部機器に接続可能な、ＵＳＢパワーデリバリー対応のＵＳＢコネクタと、
前記ＵＳＢコネクタ及び前記電源部に電気的に接続されるＵＳＢパワーデリバリーコントローラと、
前記制御部によって制御され、前記ＵＳＢコネクタからの入力電圧を昇圧又は降圧して前記電源部又は前記負荷部に出力する昇圧又は降圧回路と、
を備える、
ことを特徴とする。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、ＵＳＢを利用した利便性の高い電気機器を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の実施形態１に係る電気機器１の構成を簡易的に示した模式図。

【図2】電気機器１とＡＣアダプタ７０とを接続したシステムの概念図。

【図3】電気機器１と電気機器１Ａとを接続したシステムの概念図。

【図4】(Ａ)は、電気機器１の回路ブロック図。(Ｂ)は、図４(Ａ)に通常運転モードでのモータ電流の流れを追加した図。

【図5】(Ａ)は、図４(Ａ)にＵＳＢ運転モードでのモータ電流の流れを追加した図。(Ｂ)は、図４(Ａ)にブーストモードでのモータ電流の流れを追加した図。

【図6】(Ａ)は、図４(Ａ)に充電モードでの充電電流の流れを追加した図。(Ｂ)は、図４(Ａ)に放電モードでの放電電流の流れを追加した図。

【図7】電気機器１とＡＣアダプタ７０とを接続したシステムの回路ブロック図。

【図8】電気機器１と電気機器１Ａとを接続したシステムの回路ブロック図。

【図9】電気機器１の受電モードの制御フローチャート。

【図10】電気機器１の放電モードの制御フローチャート。

【発明を実施するための形態】

【0011】

本実施形態は、電気機器１、電気機器１とＡＣアダプタ７０を接続したシステム、並びに電気機器１と電気機器１Ａとを接続したシステムに関する。

【0012】

図１に示すように、電気機器１は、インパクトドライバであり、ハウジング１０内に、第１制御基板１５、第２制御基板１７、モータ６６を有する。ハウジング１０には、電気機器１の電源部としてバッテリ５１（電池パック）が着脱可能に装着される。第１制御基板１５には、ＵＳＢタイプＣポート５２が設けられ、ハウジング１０から外部に臨む。ハウジング１０には、ユーザがモータ６６の駆動、停止を指示する操作部としてのトリガスイッチ６１が設けられる。

【0013】

図２に示すシステムでは、電気機器１とＡＣアダプタ７０とがＵＳＢタイプＣケーブル７１によって互いに電気的に接続される。ＡＣアダプタ７０は、USB PDに対応した充電器である。ＵＳＢタイプＣケーブル７１の一端側のプラグ（ＵＳＢタイプＣプラグ７２）がＡＣアダプタ７０のＵＳＢタイプＣポート７７に接続され、ＵＳＢタイプＣケーブル７１の他端側のプラグ（ＵＳＢタイプＣプラグ７３）が電気機器１のＵＳＢタイプＣポート５２に接続される。

【0014】

図３に示すシステムでは、電気機器１と電気機器１ＡとがＵＳＢタイプＣケーブル７１によって互いに電気的に接続される。ＵＳＢタイプＣケーブル７１の一端側のプラグ（ＵＳＢタイプＣプラグ７２）が電気機器１ＡのＵＳＢタイプＣポート５２Ａに接続され、ＵＳＢタイプＣケーブル７１の他端側のプラグ（ＵＳＢタイプＣプラグ７３）が電気機器１のＵＳＢタイプＣポート５２に接続される。

【0015】

図４(Ａ)は、電気機器１の回路ブロック図である。

【0016】

電気機器１は、バッテリ５１、ＵＳＢタイプＣポート５２、昇圧又は降圧回路としての昇降圧回路５３、ＵＳＢＰＤコントローラＩＣ５４（ＵＳＢパワーデリバリーコントローラ）、電流検出回路５５、充電制御回路５６、放電制御回路５７、モータ駆動回路５８、ＭＣＵ（制御部）５９、トリガスイッチ検出回路６０、トリガスイッチ６１、モード切替スイッチ検出回路６２、モード切替スイッチ６３、ホールＩＣ６４、ロータ位置検出回路６５、モータ駆動回路６６を有する。

【0017】

バッテリ５１は、図示しない単一の二次電池セルからなる電源部又は複数の二次電池セルを互いに接続した電源部である。バッテリ５１は、電気機器１に着脱可能であってもよいし、電気機器１に内蔵されてもよい。電気機器１に着脱可能なバッテリ５１の定格電圧は、一種類に限定されず、二種類以上であるとよい。

【0018】

ＵＳＢタイプＣポート５２は、外部機器に接続可能かつUSB PD対応のＵＳＢコネクタの例示である。ＵＳＢタイプＣポート５２は、昇降圧回路５３を介してバッテリ５１と電気的に接続される。

【0019】

昇降圧回路５３は、第１制御基板１５に設けられた双方向ＤＣＤＣコンバータ回路であり、バッテリ５１の出力電圧（以下「バッテリ電圧」）を昇圧又は降圧してＵＳＢタイプＣポート５２に出力する機能、並びに、ＵＳＢタイプＣポート５２からの入力電圧（以下「ＵＳＢ入力電圧」）を昇圧又は降圧してバッテリ５１及び／又はモータ駆動回路５８に出力する機能を有する。

【0020】

ＵＳＢＰＤコントローラＩＣ５４は、第１制御基板１５に設けられ、USB PDによる電力受給電を制御するコントローラである。ＵＳＢＰＤコントローラＩＣ５４は、ＵＳＢタイプＣポート５２に接続した外部機器と通信し、外部機器からＵＳＢタイプＣポート５２に受電する電力（以下「ＵＳＢ受電予定電力」）、あるいはバッテリ５１から外部機器にＵＳＢタイプＣポート５２を経由して給電する電力（以下「ＵＳＢ放電予定電力」）を決定し、ＭＣＵ５９に送信する。

【0021】

以下、上述の通信により決定するＵＳＢ受電予定電力及びＵＳＢ放電予定電力に対し、実際に外部機器からＵＳＢタイプＣポート５２に受電する電力を「ＵＳＢ受電電力」、バッテリ５１から外部機器にＵＳＢタイプＣポート５２を経由して給電する電力を「ＵＳＢ放電電力」と表記する。

【0022】

電流検出回路５５は、モータ６６に流れる電流（以下「モータ電流」）の経路に設けられた抵抗Ｒの電圧によりモータ電流を検出し、ＭＣＵ５９に送信する。

【0023】

充電制御回路５６は、第１制御基板１５に設けられ、ＭＣＵ５９の制御に従って昇降圧回路５３を制御し、ＵＳＢ受電電力によるバッテリ５１の充電を制御する。また、充電制御回路５６は、ＭＣＵ５９の制御に従って昇降圧回路５３を制御し、モータ駆動回路５８へのＵＳＢ受電電力の供給を制御する供給制御回路としても機能する。なお、充電制御回路５６の機能をＭＣＵ５９に持たせ、ＭＣＵ５９が昇降圧回路５３を直接制御するようにしてもよい。

【0024】

放電制御回路５７は、第１制御基板１５に設けられ、ＭＣＵ５９の制御に従って昇降圧回路５３を制御し、ＵＳＢ放電電力を制御する。なお、放電制御回路５７の機能をＭＣＵ５９に持たせ、ＭＣＵ５９が昇降圧回路５３を直接制御するようにしてもよい。

【0025】

モータ駆動回路５８は、第２制御基板１７に設けられ、例えば三相ブリッジ接続されたＦＥＴやＩＧＢＴ等のスイッチング素子からなるインバータ回路である。モータ駆動回路５８は、ＭＣＵ５９の制御に従い、バッテリ５１及び／又は昇降圧回路５３から供給される直流を交流に変換してモータ６６に供給する。モータ駆動回路５８の入力端子間には平滑用のコンデンサＣが設けられる。

【0026】

モータ６６は、電気機器１の負荷部の例示である。ホールＩＣ６４は、モータ６６の回転に応じた信号を出力する。ロータ位置検出回路６５は、ホールＩＣ６４の出力信号によりモータ６６のロータの回転位置を検出し、ＭＣＵ５９に送信する。

【0027】

トリガスイッチ検出回路６０は、ユーザによるトリガスイッチ６１の操作を検出し、ＭＣＵ５９に送信する。

【0028】

モード切替スイッチ検出回路６２は、ユーザによるモード切替スイッチ６３の操作を検出し、ＭＣＵ５９に送信する。モード切替スイッチ６３は、電気機器１の動作モードを、ＵＳＢタイプＣポート５２から放電する放電モードと、ＵＳＢタイプＣポート５２から受電する受電モードと、の間で切り替える。

【0029】

ＭＣＵ５９は、マイクロコントローラ等を含み、電気機器１の全体の動作を制御する制御部である。ＭＣＵ５９は、トリガスイッチ６１の操作に応じてモータ駆動回路５８を制御し、モータ６６の駆動を制御する。ＭＣＵ５９はＵＳＢＰＤコントローラＩＣ５４と通信する。ＭＣＵ５９は、モード切替スイッチ６３の操作に応じた動作モードをＵＳＢＰＤコントローラＩＣ５４に送信する。ＭＣＵ５９は、ＵＳＢＰＤコントローラＩＣ５４により決定されたＵＳＢ受電予定電力あるいはＵＳＢ放電予定電力に応じて、充電制御回路５６あるいは放電制御回路５７を介して昇降圧回路５３を制御する。昇降圧回路５３の制御はＵＳＢＰＤコントローラＩＣ５４が行ってもよい。ＭＣＵ５９とＵＳＢＰＤコントローラＩＣ５４は、図示のように別体であることに限定されず、一体であって制御部を成してもよい。

【0030】

図４(Ｂ)は、図４(Ａ)に通常運転モードでのモータ電流の流れを追加した図である。通常運転モードは、トリガスイッチ６１がオンの場合のモードであって、バッテリ５１の電力（以下「バッテリ電力」）のみをモータ６６に供給してモータ６６を駆動するモードである。バッテリ電力は第１電力に対応する。ＭＣＵ５９は、受電モードにおいてＵＳＢタイプＣポート５２に外部機器が接続されていない場合、又は、受電モードにおいてＵＳＢタイプＣポート５２に外部機器が接続されているもののＵＳＢ受電予定電力が所定電力値以下の場合、通常運転モードとなる。ＵＳＢ受電予定電力が所定電力値以下であることは、ＵＳＢ受電予定電力がモータ６６の駆動もしくは駆動補助に不足することに対応する。通常運転モードでは、バッテリ５１、モータ駆動回路５８、モータ６６という経路で電流が流れる。

【0031】

図５(Ａ)は、図４(Ａ)にＵＳＢ運転モードでのモータ電流の流れを追加した図である。ＵＳＢ運転モードは、トリガスイッチ６１がオンの場合のモードであって、ＵＳＢ受電電力のみをモータ６６に供給してモータ６６を駆動するモードである。ＭＣＵ５９は、受電モードにおいてＵＳＢ受電予定電力が所定電力値を超えている場合であってバッテリ電圧が所定電圧値以下の場合、ＵＳＢ運転モードとなる。ＵＳＢ受電予定電力が所定電力値を超えていることは、ＵＳＢ受電予定電力がモータ６６の駆動に足りることに対応する。バッテリ電圧が所定電圧値以下であることは、バッテリ５１が充電が必要な状態あるいは過放電状態であることに対応する。ＵＳＢ運転モードでは、ＵＳＢタイプＣポート５２、昇降圧回路５３、モータ駆動回路５８、モータ６６という経路で電流が流れる。ＵＳＢタイプＣポート５２から入力され昇降圧回路５３を介して出力される電力は、第２電力に対応する。ＭＣＵ５９は、充電制御回路５６を介して昇降圧回路５３を制御し、昇降圧回路５３からモータ駆動回路５８への入力電圧を制御する。

【0032】

図５(Ｂ)は、図４(Ａ)にブーストモードでのモータ電流の流れを追加した図である。ブーストモードは、トリガスイッチ６１がオンの場合のモードであって、バッテリ電力（第１電力）と、ＵＳＢタイプＣポート５２から入力され昇降圧回路５３を介して出力される電力（第２電力）と、を合成してモータ６６に供給し、モータ６６を駆動するモードである。ＭＣＵ５９は、受電モードにおいてＵＳＢ受電予定電力が所定電力値を超えている場合であってバッテリ電圧が所定電圧値を越えている場合、ブーストモードとなる。ブーストモードでは、バッテリ５１、モータ駆動回路５８、モータ６６という経路で電流が流れると共に、ＵＳＢタイプＣポート５２、昇降圧回路５３、モータ駆動回路５８、モータ６６という経路で電流が流れる。ブーストモードにおいてモータ６６に係る負荷が小さくＵＳＢ受電電力のみでモータ６６の駆動が可能な場合、ＵＳＢ運転モードに遷移してもよい。この場合において、モータ６６に係る負荷が増大してＵＳＢ受電電力のみでモータ６６の駆動ができなくなった場合、ブーストモードに遷移してもよい。同様に、負荷が小さい場合は通常運転モードに遷移し、負荷が増大した場合にブーストモードに遷移してもよい。

【0033】

図６(Ａ)は、図４(Ａ)に充電モードでの充電電流の流れを追加した図である。充電モードは、トリガスイッチ６１がオフの場合のモードであって、ＵＳＢ受電電力によりバッテリ５１の充電を行うモードである。ＭＣＵ５９は、受電モードにおいてトリガスイッチ６１がオフの場合に充電モードになる。充電モードでは、ＵＳＢタイプＣポート５２、昇降圧回路５３、バッテリ５１という経路で電流が流れる。

【0034】

図６(Ｂ)は、図４(Ａ)に放電モードでの放電電流の流れを追加した図である。放電モードは、昇降圧回路５３を介してバッテリ電力をＵＳＢタイプＣポート５２に出力し、ＵＳＢタイプＣポート５２に接続された外部機器に給電するモードである。放電モードでは、バッテリ５１、昇降圧回路５３、ＵＳＢタイプＣポート５２という経路で電流が流れる。放電モードにおいてトリガスイッチ６１がオンになった場合、受電モードに遷移してもよい。

【0035】

図７は、電気機器１とＡＣアダプタ７０とを接続したシステム（図２）の回路ブロック図である。ＡＣアダプタ７０は、商用電源等の交流電源７４からの供給電力を、電気機器１との通信による決定に応じた直流電力に変換し、電気機器１に供給する。

【0036】

ＡＣアダプタ７０は、ラインフィルタ平滑回路７５、絶縁トランスＤＣＤＣコンバータ７６、ＵＳＢタイプＣポート７７、ＵＳＢＰＤコントローラＩＣ７８を有する。交流電源７４からの供給電力は、ラインフィルタ平滑回路７５を介して絶縁トランスＤＣＤＣコンバータ７６に入力される。絶縁トランスＤＣＤＣコンバータ回路７６の出力端子にＵＳＢタイプＣポート７７が接続される。ＵＳＢＰＤコントローラＩＣ７８は、USB PDによる電力給電を制御するコントローラである。

【0037】

図７の構成では、電気機器１のＵＳＢＰＤコントローラＩＣ５４とＡＣアダプタ７０のＵＳＢＰＤコントローラＩＣ７８が、ＵＳＢタイプＣポート５２、７７を経由して互いに通信し、ＡＣアダプタ７０から電気機器１に供給する電力（以下「ＡＣアダプタ出力予定電力」）を決定する。ＵＳＢＰＤコントローラＩＣ７８は、決定したＡＣアダプタ出力予定電力に応じて絶縁トランスＤＣＤＣコンバータ回路７６を制御する。ＡＣアダプタ出力予定電力は、電気機器１におけるＵＳＢ受電予定電力に対応する。

【0038】

図８は、電気機器１と電気機器１Ａとを接続したシステム（図３）の回路ブロック図である。電気機器１と電気機器１Ａは、ここでは互いに同一構成である。電気機器１Ａの各構成要素と電気機器１の各構成要素とを区別するために、電気機器１Ａの各構成要素の符号の末尾に「Ａ」を付している。なお、バッテリ５１、５１Ａの定格電圧は互いに異なってもよい。

【0039】

図８の構成では、ＵＳＢＰＤコントローラＩＣ５４、５４Ａが、ＵＳＢタイプＣポート５２、５２Ａを経由して互いに通信し、電気機器１が電気機器１Ａに給電する電力（電気機器１のＵＳＢ放電予定電力、電気機器１ＡのＵＳＢ受電予定電力）、あるいは電気機器１が電気機器１Ａから受電する電力（電気機器１のＵＳＢ受電予定電力、電気機器１ＡのＵＳＢ放電予定電力）を決定する。この決定に基づいてＭＣＵ５９、５９Ａが昇降圧回路５３、５３Ａをそれぞれ制御する。

【0040】

図９は、電気機器１の受電モードの制御フローチャートである。

【0041】

ＭＣＵ５９は、バッテリ５１の種類を判別する処理を行う（Ｓ１）。バッテリ５１の種類は、バッテリ５１の定格電圧及び定格容量を含む。電気機器１に接続可能なバッテリ５１の種類が１種類に限定されている場合や電気機器１に内蔵されている場合、Ｓ１の処理は省略してもよい。ＭＣＵ５９は、バッテリ５１の種類に応じて昇降圧回路５３の出力を設定する（Ｓ３）。

【0042】

ＭＣＵ５９は、ＵＳＢ受電予定電力Ｗが所定電力値Ｗ１より大きく（Ｓ５のＹＥＳ）、かつバッテリ電圧Ｖが所定電圧値Ｖ１より大きい場合（Ｓ７のＹＥＳ）において、トリガスイッチ６１がオンの場合（Ｓ９のＹＥＳ）、ブーストモードに設定し（Ｓ１１）、バッテリ電力とＵＳＢ受電電力とを合成した合成電力でモータ６６を駆動する。所定電圧値Ｖ１は、過放電閾値であり、バッテリ５１の定格電圧によって異なる。ＭＣＵ５９は、トリガスイッチ６１がオフの場合（Ｓ９のＮＯ）、充電モードに設定し（Ｓ１３）、ＵＳＢ受電電力でバッテリ５１を充電する。

【0043】

ＭＣＵ５９は、ＵＳＢ受電予定電力Ｗが所定電力値Ｗ１より大きく（Ｓ５のＹｅｓ）、かつバッテリ電圧Ｖが所定電圧値Ｖ１以下の場合（Ｓ７のＮｏ）において、トリガスイッチ６１がオンの場合（Ｓ１５のＹＥＳ）、ＵＳＢ運転モードに設定し（Ｓ１７）、ＵＳＢ受電電力でモータ６６を駆動する。ＭＣＵ５９は、トリガスイッチ６１がオフの場合（Ｓ１５のＮＯ）、充電モードに設定し（Ｓ１９）、ＵＳＢ受電電力でバッテリ５１を充電する。

【0044】

ＭＣＵ５９は、ＵＳＢ受電予定電力Ｗが所定電力値Ｗ１以下（Ｓ５のＮＯ）かつバッテリ電圧Ｖが所定電圧値Ｖ１より大きい場合（Ｓ２０のＹＥＳ）において、トリガスイッチ６１がオンの場合（Ｓ２１のＹＥＳ）、通常運転モードに設定し（Ｓ２３）、バッテリ電力でモータ６６を駆動する。ＭＣＵ５９は、トリガスイッチ６１がオフの場合（Ｓ２１のＮＯ）、充電モードに設定し（Ｓ２５）、ＵＳＢ受電電力でバッテリ５１を充電する。

【0045】

ＭＣＵ５９は、ＵＳＢ受電予定電力Ｗが所定電力値Ｗ１以下（Ｓ５のＮＯ）かつバッテリ電圧Ｖが所定電圧値Ｖ１以下の場合（Ｓ２０のＮＯ）、トリガスイッチ６１のオンオフにかかわらず充電モードに設定し（Ｓ２７）、ＵＳＢ受電電力でバッテリ５１を充電する。この場合、ＭＣＵ５９は、トリガスイッチ６１がオンになってもモータ６６を駆動しない。

【0046】

図１０は、電気機器１の放電モードの制御フローチャートである。

【0047】

ＭＣＵ５９は、ＵＳＢタイプＣポート５２に接続された外部機器のバッテリの種類を判別する処理を行う（Ｓ３１）。例えば外部機器が電気機器１Ａの場合、Ｓ３１ではバッテリ５１Ａの種類を判別する。判別は、ＵＳＢＰＤコントローラＩＣ５４、５４Ａの通信に基づく。ＭＣＵ５９は、Ｓ３１での判別結果に応じて昇降圧回路５３の出力を設定する（Ｓ３３）。

【0048】

ＭＣＵ５９は、外部機器が給電対象機器であり（Ｓ３５のＹＥＳ）、自身（電気機器１）のバッテリ電圧Ｖが所定電圧値Ｖ１より大きく（Ｓ３７のＹＥＳ）、かつ自身（電気機器１）が運転中でない場合（Ｓ３９のＮＯ）、外部機器に給電する（Ｓ４１）。

【0049】

ＭＣＵ５９は、外部機器が給電対象機器であり（Ｓ３５のＹＥＳ）、自身（電気機器１）のバッテリ電圧Ｖが所定電圧値Ｖ１より大きく（Ｓ３７のＹＥＳ）、かつ自身（電気機器１）が運転中の場合（Ｓ３９のＹＥＳ）、外部機器に給電する電力を低減又は停止する（Ｓ４３）。自身（電気機器１）が運転中の場合、自身（電気機器１）が必要とする電力に余裕がない（外部機器に供給できるほど電力に余裕がない）ことも考えられるためである。なお、「低減」は、「変更」としてもよい。

【0050】

ＭＣＵ５９は、外部機器が給電対象機器であり（Ｓ３５のＹＥＳ）、自身（電気機器１）のバッテリ電圧Ｖが所定電圧値Ｖ１以下の場合（Ｓ３７のＮＯ）、外部機器への給電を停止する（Ｓ４３）。

【0051】

ＭＣＵ５９は、外部機器が給電対象機器でない場合（Ｓ３５のＮＯ）、外部機器への給電を停止する（Ｓ４３）。

【0052】

本実施形態は、下記の作用効果を奏する。

【0053】

(1) 電気機器１は、バッテリ５１と電気的に接続されかつ外部機器に接続可能なUSB PD対応のＵＳＢタイプＣポート５２と、ＵＳＢタイプＣポート５２及びバッテリ５１に電気的に接続されるＵＳＢＰＤコントローラＩＣ５４と、を備える。このため、USB PDで供給できる大電力（例えば240W(48V/5A)）を外部機器から受電して、バッテリ５１を充電したりモータ６６を駆動したりすることができ、利便性が高められる。また、USB PDで供給できる大電力を外部機器に給電可能となり、利便性が高められる。

【0054】

(2) 電気機器１は、ＵＳＢ入力電圧を昇圧又は降圧してバッテリ５１又はモータ６６に出力する昇降圧回路５３を備える。このため、ＵＳＢ入力電圧がバッテリ５１の充電やモータ６６の駆動に適した電圧でなくても、昇降圧回路５３により適切な電圧に調節してバッテリ５１の充電やモータ６６の駆動に利用できる。よって、USB PDの電力がバッテリ５１を充電したりモータ６６を駆動したりする場合に、電気機器１とは別に電圧調節用のアダプタを設ける必要がなく、利便性が高められる。また、例えば図８に示すシステムにおいて電気機器１Ａのバッテリ５１Ａから電気機器１のバッテリ５１を充電する場合に、バッテリ５１、５１Ａの定格電圧が互いに異なっていても充電が可能であり、利便性が高められる。

【0055】

(3) 電気機器１は、バッテリ５１の出力電圧を昇圧又は降圧してＵＳＢタイプＣポート５２に出力する昇降圧回路５３を備える。このため、バッテリ電圧がUSB PDでの電力伝送に適した電圧でなくても、昇降圧回路５３により適切な電圧に調節してUSB PDでの電力伝送に利用でき、利便性が高められる。

【0056】

(4) 昇降圧回路５３は、双方向ＤＣＤＣコンバータ回路であり、バッテリ電圧を昇圧又は降圧してＵＳＢタイプＣポート５２に出力する機能、並びに、ＵＳＢ入力電圧を昇圧又は降圧してバッテリ５１及び／又はモータ駆動回路５８に出力する機能を有する。このため、双方の機能を別々のＤＣＤＣコンバータ回路で実現する場合と比較して、部品点数を削減して回路を小型化できる。

【0057】

(5) モータ６６は、バッテリ５１から出力される第１電力（バッテリ電力）と、ＵＳＢタイプＣポート５２から入力され昇降圧回路５３を介して出力される第２電力と、のいずれの電力でも駆動可能に構成される。このため、バッテリ５１の残量が不足している状態であっても、ＵＳＢ受電電力を基にした第２電力でモータ６６を駆動して作業が可能となり、利便性が高められる。また、トリガスイッチ６１のオフ時には第２電力でバッテリ５１を充電するため、バッテリ５１の残量を回復させながらの作業が可能となり、利便性が高められる。

【0058】

(6) モータ６６は、バッテリ５１から出力される第１電力（バッテリ電力）と、ＵＳＢタイプＣポート５２から入力され昇降圧回路５３を介して出力される第２電力と、を合成した電力で駆動可能に構成される。このため、第１電力と第２電力の一方のみでの駆動しかできない構成と比較して電気機器１の最大出力向上が可能となり、利便性が高められる。

【0059】

(7) ＵＳＢＰＤコントローラＩＣ５４は、ＵＳＢタイプＣポート５２に接続した外部機器と通信し、ＵＳＢ受電予定電力あるいはＵＳＢ放電予定電力を決定する。よって、外部機器の構成や状態に応じた適切なＵＳＢ受電予定電力あるいはＵＳＢ放電予定電力を決定でき、利便性が高められる。また、通信により外部機器のメーカ等を認識し、他社製の外部機器には給電しない、あるいは他社製の外部機器からは受電しない等の差別化も可能となる。

【0060】

(8) 図１０のＳ３９での分岐のように、ＭＣＵ５９は放電モードにおいて、給電対象機器が運転中か否かにより給電電力を変更する。このため、給電対象機器の運転状況に合わせた適切な放電が可能となり、利便性が高められる。ここで、ＭＣＵ５９は、給電対象機器が運転中（動作中）の場合において、運転強度（例えば図８のシステムにおけるトリガスイッチ６１Ａの操作量やモータ６６Ａに係る負荷）に応じて給電電力を変更してもよい。

【0061】

以上、実施形態を例に本発明を説明したが、本発明は実施形態に限定されない。実施形態で具体的に説明した各事項には請求項に記載の範囲で種々の変形が可能である。

【0062】

実施形態で具体的な数値として例示した電力値や電圧値、電流値等は、発明の範囲を何ら限定するものではなく、要求される仕様に合わせて任意に変更できる。電気機器１は、インパクトドライバに限定されず、インパクトドライバ以外の電動工具や作業機であってもよいし、電動工具や作業機以外の電気機器であってもよい。第１制御基板１５及び第２制御基板１７は、単一の制御基板に替えてもよい。

【0063】

図３、図８では互いに同一構成の電気機器１、１Ａでシステムを構成する例を説明したが、互いに異なる構成あるいは互いに異なる種類の２つの電気機器（例えば作業機とノートパソコンの組合せ等）でシステムを構成してもよい。図１０に示す放電モードの制御は、外部機器との通信に応じた電力ないし電圧（電気機器１から出力可能な電力ないし電圧であって外部機器から要求された電力ないし電圧）をＵＳＢタイプＣポート５２に出力するというシンプルな制御であってもよい。

【符号の説明】

【0064】

１…電気機器、１０…ハウジング、１５…第１制御基板、１７…第２制御基板、５１…バッテリ、５２…ＵＳＢタイプＣポート、５３…昇降圧回路、５４…ＵＳＢＰＤコントローラＩＣ、５５…電流検出回路、５６…充電制御回路、５７…放電制御回路、５８…モータ駆動回路、５９…ＭＣＵ（制御部）、６０…トリガスイッチ検出回路、６１…トリガスイッチ、６２…モード切替スイッチ検出回路、６３…モード切替スイッチ、６４…ホールＩＣ、６５…ロータ位置検出回路、６６…モータ駆動回路、７０…ＡＣアダプタ、７１…ＵＳＢタイプＣケーブル、７２、７３…ＵＳＢタイプＣプラグ、７４…交流電源、７５…ラインフィルタ平滑回路、７６…絶縁トランスＤＣＤＣコンバータ、７７…ＵＳＢタイプＣポート、７８…ＵＳＢＰＤコントローラＩＣ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】