特許 7156020 直流電源装置及び電動工具システム

(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】

(24)【登録日】2022-10-11

(45)【発行日】2022-10-19

(54)【発明の名称】直流電源装置及び電動工具システム

(51)【国際特許分類】

   H02M 7/48 20070101AFI20221012BHJP

   H02M 7/12 20060101ALI20221012BHJP

   B25F 5/00 20060101ALI20221012BHJP

【ＦＩ】

H02M7/48 U

H02M7/12 A

H02M7/12 Q

H02M7/48 Z

B25F5/00 G

【請求項の数】 11

(21)【出願番号】P 2018245943

(22)【出願日】2018-12-27

(65)【公開番号】P2020108284

(43)【公開日】2020-07-09

【審査請求日】2021-06-30

(73)【特許権者】

【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】100079290

【弁理士】

【氏名又は名称】村井 隆

(74)【代理人】

【識別番号】100136375

【弁理士】

【氏名又は名称】村井 弘実

(72)【発明者】

【氏名】吉成 拓家

【審査官】麻生 哲朗

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１４－０３４０９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０８２９３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１９２９９３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｍ ７／４８

Ｈ０２Ｍ ７／１２

Ｂ２５Ｆ ５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

外部の交流電源及び電動工具に接続されて、前記交流電源から入力される交流を直流に変換して前記電動工具に出力する直流電源装置であって、
前記電動工具に接続して直流を出力する出力端子と、
前記出力端子と接続されて、前記交流電源から入力された電圧を変圧して前記出力端子に供給する変圧部と、
前記変圧部に対して電気的に並列に前記出力端子と接続される回生抵抗部と、
前記出力端子から前記回生抵抗部へ流れる電流経路を遮断可能な遮断部と、
前記遮断部の導通及び遮断を制御する制御部と、
前記電動工具に接続して、前記電動工具の状態信号が入力される電源側通信端子と、を備え、
前記制御部は、前記状態信号に応じて、前記遮断部の導通及び遮断を制御する、直流電源装置。

【請求項2】

前記制御部は、
前記電動工具がモータの駆動状態であるときに、前記遮断部を遮断させ、
前記電動工具がモータの制動状態であるときに、前記遮断部を導通させる、請求項１に記載の直流電源装置。

【請求項3】

前記出力端子の正極端子及び負極端子の端子間電圧を検出する電圧検出回路を備え、
前記制御部は、前記端子間電圧に応じて、前記遮断部の導通及び遮断を制御する、請求項１又は２の何れか一項に記載の直流電源装置。

【請求項4】

前記制御部は、
前記遮断部が遮断した状態で前記端子間電圧が第１の閾値以上になると、前記遮断部を導通させ、
前記遮断部が導通した状態で前記端子間電圧が第２の閾値以下になると、前記遮断部を遮断させる、請求項３に記載の直流電源装置。

【請求項5】

前記変圧部に入力される電圧を遮断可能であり、前記制御部によって導通と遮断が切替えられるスイッチング部を備え、
前記制御部は、前記端子間電圧を基に、前記スイッチング部の導通と遮断を切替える、請求項３又は４に記載の直流電源装置。

【請求項6】

前記変圧部及び前記回生抵抗部に対して電気的に並列に前記出力端子と接続されるコンデンサを備える、請求項１乃至５の何れか一項に記載の直流電源装置。

【請求項7】

請求項１乃至６の何れか一項に記載の直流電源装置と、
前記出力端子に接続する入力端子と、前記入力端子に入力される直流によって駆動するモータと、を有する電動工具と、
を備える、電動工具システム。

【請求項8】

請求項１又は２に記載の直流電源装置と、
前記出力端子に接続する入力端子と、前記入力端子に入力される直流によって駆動するモータと、前記状態信号を前記電源側通信端子に出力する工具側通信端子と、を有する電動工具と、
を備え、
前記状態信号は、前記モータの駆動状態に関する信号である、電動工具システム。

【請求項9】

前記電動工具は、作業者によって操作されることで、前記モータを駆動させるオン状態及び前記モータを停止させるオフ状態に切り替わる操作部を有し、
前記制御部は、
前記操作部がオン状態であるときに前記遮断部を遮断させ、
前記操作部がオフ状態であるときに前記遮断部を導通させる、請求項８に記載の電動工具システム。

【請求項10】

前記電動工具は、前記操作部がオフ状態であるときに前記モータに回生制動を行うブレーキ手段を有し、前記ブレーキ手段は、前記操作部がオフ状態であっても前記入力端子の正極端子及び負極端子の端子間電圧がブレーキ動作解除閾値を超えると前記回生制動を停止する、請求項９に記載の電動工具システム。

【請求項11】

外部の交流電源及び電動工具に接続されて、前記交流電源から入力される交流を直流に変換して前記電動工具に出力する直流電源装置であって、
前記電動工具に接続して直流を出力する出力端子と、
前記出力端子と接続されて、前記交流電源から入力された電圧を変圧して前記出力端子に供給する変圧部と、
前記変圧部に対して電気的に並列に前記出力端子と接続される回生抵抗部と、
前記出力端子から前記回生抵抗部へ流れる電流経路を遮断可能な遮断部と、
前記遮断部の導通及び遮断を制御する制御部と、
前記出力端子の正極端子及び負極端子の端子間電圧を検出する電圧検出回路と、を備える直流電源装置と、
前記出力端子に接続する入力端子と、
前記入力端子に入力される直流によって駆動するモータと、
作業者によって操作されることで、前記モータを駆動させるオン状態及び前記モータを停止させるオフ状態に切り替わる操作部と、を有する電動工具と、を備え、
前記電動工具は、前記操作部がオフ状態であるときに前記モータに回生制動を行うブレーキ手段を有し、前記ブレーキ手段は、前記操作部がオフ状態であっても前記入力端子の正極端子及び負極端子の端子間電圧がブレーキ動作解除閾値を超えると前記回生制動を停止し、
前記制御部は、前記遮断部が遮断した状態で前記端子間電圧が第１の閾値以上になると、前記遮断部を導通させ、
前記第１の閾値は、前記ブレーキ解除閾値よりも小さい、電動工具システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、交流電源から入力される交流電圧を直流電圧に変換して電動工具に供給する直流電源装置、並びに直流電源装置及び電動工具を備える電動工具システムに関する。

【背景技術】

【0002】

下記特許文献１に示されるような直流電源装置は、商用電源等から入力される１００Ｖの交流電圧を１００Ｖよりも低い所望の電圧値の直流電圧に変換して出力するコンバータユニットと、コードレス電動工具のバッテリパック接続部に接続可能なアダプタと、コンバータユニット及びアダプタを互いに接続するケーブルと、を備える。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００５－２７８３７５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

従来の直流電源装置においては、接続先の電動工具において回生制動（回生ブレーキ）が行われ、直流電源装置に回生電流が流れると、直流電源装置の出力端子における端子間電圧が増加する。端子間電圧が一定以上に増加すると、電動工具側にて過電圧保護機能が働き、回生制動を中止してしまうため、所望の制動力が得られなくなり作業性が悪化してしまう。

【0005】

本発明はこうした状況を認識してなされたものであり、その目的は、回生制動を行う電動工具に接続した場合における作業性を向上させることの可能な直流電源装置及びそれを備える電動工具システムを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明のある態様は、直流電源装置である。この直流電源装置は、
外部の交流電源及び電動工具に接続されて、前記交流電源から入力される交流を直流に変換して前記電動工具に出力する直流電源装置であって、
前記電動工具に接続して直流を出力する出力端子と、
前記出力端子と接続されて、前記交流電源から入力された電圧を変圧して前記出力端子に供給する変圧部と、
前記変圧部に対して電気的に並列に前記出力端子と接続される回生抵抗部と、
前記出力端子から前記回生抵抗部へ流れる電流経路を遮断可能な遮断部と、
前記遮断部の導通及び遮断を制御する制御部と、
前記電動工具に接続して、前記電動工具の状態信号が入力される電源側通信端子と、を備え、
前記制御部は、前記状態信号に応じて、前記遮断部の導通及び遮断を制御する。

【0008】

前記制御部は、
前記電動工具がモータの駆動状態であるときに、前記遮断部を遮断させ、
前記電動工具がモータの制動状態であるときに、前記遮断部を導通させてもよい。

【0009】

前記出力端子の正極端子及び負極端子の端子間電圧を検出する電圧検出回路を備え、
前記制御部は、前記端子間電圧に応じて、前記遮断部の導通及び遮断を制御してもよい。

【0010】

前記制御部は、
前記遮断部が遮断した状態で前記端子間電圧が第１の閾値以上になると、前記遮断部を導通させ、
前記遮断部が導通した状態で前記端子間電圧が第２の閾値以下になると、前記遮断部を遮断させてもよい。

【0011】

前記変圧部に入力される電圧を遮断可能であり、前記制御部によって導通と遮断が切替えられるスイッチング部を備え、
前記制御部は、前記端子間電圧を基に、前記スイッチング部の導通と遮断を切替えてもよい。

【0012】

前記変圧部及び前記回生抵抗部に対して電気的に並列に前記出力端子と接続されるコンデンサを備えてもよい。

【0013】

本発明のもう１つの態様は、電動工具システムである。この電動工具システムは、
前記直流電源装置と、
前記出力端子に接続する入力端子と、前記入力端子に入力される直流によって駆動するモータと、を有する電動工具と、
を備える。

【0014】

本発明のもう１つの態様は、電動工具システムである。この電動工具システムは、
前記直流電源装置と、
前記出力端子に接続する入力端子と、前記入力端子に入力される直流によって駆動するモータと、前記状態信号を前記電源側通信端子に出力する工具側通信端子と、を有する電動工具と、
を備え、
前記状態信号は、前記モータの駆動状態に関する信号である。

【0015】

前記電動工具は、作業者によって操作されることで、前記モータを駆動させるオン状態及び前記モータを停止させるオフ状態に切り替わる操作部を有し、
前記制御部は、
前記操作部がオン状態であるときに前記遮断部を遮断させ、
前記操作部がオフ状態であるときに前記遮断部を導通させてもよい。

【0016】

前記電動工具は、前記操作部がオフ状態であるときに前記モータに回生制動を行うブレーキ手段を有し、前記ブレーキ手段は、前記操作部がオフ状態であっても前記入力端子の正極端子及び負極端子の端子間電圧がブレーキ動作解除閾値を超えると前記回生制動を停止してもよい。
本発明のもう１つの態様は、電動工具システムである。この電動工具システムは、
外部の交流電源及び電動工具に接続されて、前記交流電源から入力される交流を直流に変換して前記電動工具に出力する直流電源装置であって、
前記電動工具に接続して直流を出力する出力端子と、
前記出力端子と接続されて、前記交流電源から入力された電圧を変圧して前記出力端子に供給する変圧部と、
前記変圧部に対して電気的に並列に前記出力端子と接続される回生抵抗部と、
前記出力端子から前記回生抵抗部へ流れる電流経路を遮断可能な遮断部と、
前記遮断部の導通及び遮断を制御する制御部と、
前記出力端子の正極端子及び負極端子の端子間電圧を検出する電圧検出回路と、を備える直流電源装置と、
前記出力端子に接続する入力端子と、
前記入力端子に入力される直流によって駆動するモータと、
作業者によって操作されることで、前記モータを駆動させるオン状態及び前記モータを停止させるオフ状態に切り替わる操作部と、を有する電動工具と、を備え、
前記電動工具は、前記操作部がオフ状態であるときに前記モータに回生制動を行うブレーキ手段を有し、前記ブレーキ手段は、前記操作部がオフ状態であっても前記入力端子の正極端子及び負極端子の端子間電圧がブレーキ動作解除閾値を超えると前記回生制動を停止し、
前記制御部は、前記遮断部が遮断した状態で前記端子間電圧が第１の閾値以上になると、前記遮断部を導通させ、
前記第１の閾値は、前記ブレーキ解除閾値よりも小さい。

【0017】

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法などの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

【発明の効果】

【0018】

本発明によれば、回生制動を行う電動工具に接続した場合における作業性を向上させることの可能な直流電源装置及びそれを備える電動工具システムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明の実施の形態１に係る直流電源装置１及びその第２変換ユニット３０を接続した電動工具７０の側面図。

【図2】バッテリパック８０を装着した電動工具７０の側面図。

【図3】直流電源装置１の、第１変換ユニット１０及び第２変換ユニット３０の上ケースをそれぞれ展開した状態の平面図。

【図4】第１変換ユニット１０の内部構成を示す平面図。

【図5】第２変換ユニット３０の内部構成を示す平面図。

【図6】直流電源装置１及び電動工具７０を互いに接続した電動工具システムの回路ブロック図。

【図7】実施の形態１の電動工具システムにおける、電動工具７０のトリガスイッチ７１のオンオフ状態、直流電源装置１の出力端子間電圧、及びモータ７４の回転数の時間変化の一例を示すグラフ。

【図8】直流電源装置１から抵抗Ｒ６、Ｒ７及びスイッチング素子Ｑｓを無くした比較例の電動工具システムにおける、電動工具７０のトリガスイッチ７１のオンオフ状態、直流電源装置１の出力端子間電圧、及びモータ７４の回転数の時間変化の一例を示すグラフ。

【図9】本発明の実施の形態２に係る電動工具システムの回路ブロック図。

【図10】実施の形態２の電動工具システムにおける、電動工具７０Ａのトリガスイッチ７１のオンオフ状態、直流電源装置１Ａの出力端子間電圧、及びモータ７４の回転数の時間変化の一例を示すグラフ。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態を詳述する。なお、各図面に示される同一または同等の構成要素、部材等には同一の符号を付し、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は発明を限定するものではなく例示であり、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

【0021】

（実施の形態１）
本実施の形態は、直流電源装置１、並びに直流電源装置１に電動工具７０を接続した電動工具システムに関する。図３により、直流電源装置１における前後方向を定義する。直流電源装置１は、第１変換ユニット１０と、第２変換ユニット３０と、ケーブル５と、を備える。第１変換ユニット１０は、電源コード１１により、外部の交流電源に接続される。第２変換ユニット３０は、電動工具７０のバッテリパック接続部７５に着脱可能に接続される。電動工具７０のバッテリパック接続部７５には、図２に示すようにバッテリパック８０を着脱可能に接続することもできる。作業者が電動工具７０のトリガスイッチ７１をオンにすることで、直流電源装置１又はバッテリパック８０から電動工具７０に駆動電力が供給される。電動工具７０は、図示の例ではハンマドリルであるが、バッテリパック８０を着脱可能に接続する電動工具であれば種類は限定されない。ケーブル５は、第１変換ユニット１０と、第２変換ユニット３０と、を互いに接続する。ケーブル５は、電源コード１１よりも長いことが望ましい。ケーブル５を十分に長くすることで、電動工具７０による作業時に、第１変換ユニット１０を床面等から浮かせる必要がなく、作業者は第１変換ユニット１０の重さを支える必要がなく、作業性が良好となる。

【0022】

図３に示すように、第１変換ユニット１０内の後端部には、第１冷却ファン１７が設けられる。第２変換ユニット３０内の後端部には、第２冷却ファン３７が設けられる。第１冷却ファン１７及び第２冷却ファン３７の発生する冷却風の流れを、図３に矢印で示している。第１冷却ファン１７の発生する冷却風は、第１変換ユニット１０のハウジングの前部に設けられた吸気口２６から吸い込まれ、第１変換ユニット１０を構成する各部品を冷却しながら前方に流れ、前記ハウジングの後部に設けられた排気口２７から排気される。第２冷却ファン３７の発生する冷却風は、第２変換ユニット３０のハウジングの両側面の吸気口から吸い込まれ、フィン４１、４２によって前方に導風されながら第２変換ユニット３０内の両側部の各部品を冷却し、前記ハウジングの中央部において前方から後方に、第２変換ユニット３０の幅方向中央部の各部品を冷却しながら流れ、前記ハウジングの後部に設けられた排気口から排気される。

【0023】

図４に示すように、第１変換ユニット１０には、電解コンデンサＣ１、ダイオードＤ１、スイッチング素子Ｑ１、ダイオードブリッジ１４、スイッチング素子としてのトライアック１３、インダクタＬ１等の部品が設けられる。図５に示すように、第２変換ユニット３０には、ダイオードＤ２、Ｄ３、フィン４１、４２、電解コンデンサＣ２、Ｃ３、絶縁トランス３１、スイッチング素子３２等の部品が設けられる。

【0024】

図６は、直流電源装置１及び電動工具７０の回路ブロック図である。第１変換ユニット１０において、外部の交流電源３に接続される２つの端子は、第１入力部である。ケーブル５との接続端子のうち昇圧・平滑回路２５の出力端子に接続される２つの端子（＋端子１０ｂと－端子１０ｃ）は、第１出力部である。第１変換ユニット１０は、力率改善回路１２と、遮断回路としてのトライアック１３と、整流回路としてのダイオードブリッジ１４と、昇圧・平滑回路２５と、を含む。力率改善回路の入力端子は、交流電源３に接続される。交流電源３から入力される交流電圧のピーク値（第１電圧値）は、例えば８０Ｖ以上２６０Ｖ未満である。

【0025】

ダイオードブリッジ１４の入力端子は、力率改善回路１２の出力端子に接続される。トライアック１３は、力率改善回路１２とダイオードブリッジ１４との間の電流経路に設けられる。トライアック１３は、第１変換ユニット１０の出力/遮断を切り換えるために設けられる。ダイオードブリッジ１４は、力率改善回路１２の出力電流を整流する。昇圧・平滑回路２５は、ダイオードブリッジ１４の出力電圧を昇圧する。昇圧・平滑回路２５のうち、インダクタＬ１、ダイオードＤ１、スイッチング素子Ｑ１、及びドライバ回路２２が昇圧回路を構成する。電解コンデンサＣ１は、昇圧回路の出力電圧を平滑する平滑回路を構成する。昇圧・平滑回路２５の出力する直流電圧の電圧値（第２電圧値）、すなわち第１変換ユニット１０の出力電圧の電圧値は、例えば２００Ｖ以上５００Ｖ未満である。第２電圧値は、第１電圧値よりも高い。

【0026】

第１変換ユニット１０において、検出抵抗Ｒ１は、昇圧・平滑回路２５の出力電流（第１変換ユニット１０の出力電流）の経路に設けられる。補助電源１５は、ダイオードブリッジ１４の出力電圧を、演算部２０等の動作電圧（例えばＤＣ５Ｖ）に変換する。電流検出回路１６は、検出抵抗Ｒ１の両端の電圧を基に昇圧・平滑回路２５の出力電流を検出し、演算部２０にフィードバックする。温度検出回路１９は、サーミスタ等の温度検出素子を含み、第１変換ユニット１０内の温度を検出し、演算部２０にフィードバックする。演算部２０は、第１制御部の例示であり、マイクロコントローラを含む。演算部２０は、温度検出回路１９による温度検出値に応じて第１冷却ファン１７を駆動する。また、演算部２０は、温度検出回路１９による異常温度検出時、電流検出回路１６による異常電流検出時、又はケーブル５の断線が検出された時に、トライアック１３をオフし、第１変換ユニット１０の出力を遮断する。抵抗Ｒ２の一端は、補助電源１５の出力電圧が供給される電源ラインに接続される。抵抗Ｒ２の他端は、演算部２０に接続されると共に、異常検出端子１０ａを介してケーブル５の通電信号送出線５ａに接続される。すなわち、演算部２０は、異常検出端子１０ａを介してケーブル５の通電信号送出線５ａに接続される。リセット端子１８は、ケーブル５の断線時に演算部２０がトライアック１３をオフとした後、ケーブル５の交換が完了した場合に、演算部２０を初期状態に戻すために設けられる。リセット端子１８にリセット操作を行うことで、演算部２０は、初期状態に戻って再びトライアック１３をオンする（非遮断状態とする）。

【0027】

第２変換ユニット３０において、ケーブル５との接続端子のうち絶縁トランス３１の入力側に接続される２つの端子（＋端子３０ｂと－端子３０ｃ）は、第２入力部である。電動工具７０との接続端子のうち電解コンデンサＣ３の両端に接続される２つの端子（＋端子３０ｅと－端子３０ｆ）は、第２出力部（直流電源装置１の出力端子）である。電解コンデンサＣ２は、第２入力部を構成する２つの端子間に設けられる。絶縁トランス３１、スイッチング部としてのスイッチング素子３２、ダイオードＤ２、Ｄ３、及び電解コンデンサＣ３は、変圧部を構成する。スイッチング素子３２は、絶縁トランス３１の一次側に設けられる。絶縁トランス３１の二次側に、ダイオードＤ２、Ｄ３が設けられる。絶縁トランス３１の二次側の電圧は、電解コンデンサＣ３により平滑される。絶縁トランス３１の二次側の直流電圧の電圧値（第３電圧値）は、例えば０Ｖ以上４００Ｖ未満であり、特に０Ｖ以上７０Ｖ未満の範囲で、接続する電動工具７０の定格電圧に合わせた電圧とすることが望ましい。第３電圧値は、第２電圧値よりも低い。検出抵抗Ｒ３は、絶縁トランス３１及び電解コンデンサＣ３の出力電流（第２変換ユニット３０の出力電流）の経路に設けられる。電流検出回路３５は、検出抵抗Ｒ３の両端の電圧を基に、絶縁トランス３１及び電解コンデンサＣ３の出力電流を検出する。電圧検出回路３４は、絶縁トランス３１の両端の電圧を検出する。スイッチング制御回路３３は、電流検出回路３５による電流検出値、及び電圧検出回路３４による電圧検出値に応じて、スイッチング素子３２のオンオフを制御する。電圧検出回路３４による電圧検出値は、演算部４０にも入力される。スイッチング制御回路３３及び演算部４０は、第２変換ユニット３０の制御部を構成する。

【0028】

絶縁トランス３１の二次側には、電解コンデンサＣ３と並列に、回生抵抗部を構成する抵抗Ｒ６、Ｒ７、及び遮断部としてのＦＥＴやＩＧＢＴ等のスイッチング素子Ｑｓが設けられる。抵抗Ｒ６、Ｒ７は、互いに並列接続される。抵抗Ｒ６、Ｒ７の一端は、＋端子（正極端子）３０ｅに接続される。抵抗Ｒ６、Ｒ７の他端は、スイッチング素子Ｑｓのドレインに接続される。スイッチング素子Ｑｓのソースは、抵抗Ｒ３を介して－端子（負極端子）３０ｆに接続される。スイッチング素子Ｑｓの制御端子としてのゲートは、演算部４０に接続される。演算部４０は、電動工具７０の状態に応じて、スイッチング素子Ｑｓのオンオフ（導通及び遮断）を制御する。本実施の形態では、演算部４０は、電圧検出回路３４による電圧検出値（＋端子３０ｅと－端子３０ｆの端子間電圧）に応じて、スイッチング素子Ｑｓのオンオフを制御する。具体的には、演算部４０は、端子間電圧が第１の閾値未満である間はスイッチング素子Ｑｓをオフし（遮断させ）、スイッチング素子Ｑｓがオフされた（遮断した）状態で端子間電圧が第１の閾値以上になるとスイッチング素子Ｑｓをオンし（導通させ）、スイッチング素子Ｑｓがオンされた（導通した）状態で端子間電圧が第２の閾値以下になると、再びスイッチング素子Ｑｓをオフする（遮断させる）。第１の閾値は、好ましくは、電動工具７０がモータ駆動状態であるときは到達しない電圧値である。また、第１の閾値は、電動工具７０が過電圧保護機能により回生制動を中止する閾値（ブレーキ動作解除閾値）よりも小さい電圧値である。第２の閾値は、第１の閾値よりも小さい電圧値であり、好ましくは、電動工具７０の定格電圧に等しいか電動工具７０の定格電圧よりも大きい。本実施の形態における電動工具７０の定格電圧は３６Ｖであり、第１の閾値は４５Ｖであり、第２の閾値は３６Ｖであり、ブレーキ動作解除閾値は５０Ｖである。尚、スイッチング素子Ｑｓがオンされた状態で、端子間電圧が第２の閾値以下になってもスイッチング素子Ｑｓをオフせず、モータ７４の回転数が所定値以下まで低下して初めてスイッチング素子Ｑｓをオフする構成としてもよい。

【0029】

補助電源３６は、ケーブル５からの入力電圧を、スイッチング制御回路３３及び演算部４０等の動作電圧に変換する。温度検出回路３８は、サーミスタ等の温度検出素子を含み、第２変換ユニット３０内の温度を検出し、演算部４０にフィードバックする。演算部４０は、第２制御部の例示であり、マイクロコントローラを含む。演算部４０は、温度検出回路３８による温度検出値に応じて第２冷却ファン３７を駆動する。また、演算部４０は、温度検出回路３８による異常温度検出時には、ＬＤ端子を介して電動工具７０の演算部７３にオフ信号（異常検出信号）を送信し、電動工具７０の駆動を停止させる。補助電源３６の出力電圧が供給される電源ラインとグランドとの間には、抵抗Ｒ４、Ｒ５が直列接続される。スイッチング素子Ｑ３のゲートは、抵抗Ｒ４、Ｒ５の相互接続端子に接続される。スイッチング素子Ｑ３のソースは、グランドに接続される。スイッチング素子Ｑ３のドレインは、異常検出端子３０ａを介してケーブル５の通電信号送出線５ａに接続される。抵抗Ｒ４、Ｒ５及びスイッチング素子Ｑ３は、通電信号発生部を構成する。

【0030】

ケーブル５の非断線時には、スイッチング素子Ｑ３のゲート、ソース間電圧はプラスであり、スイッチング素子Ｑ３はオンである。このため、異常検出端子３０ａ、１０ａはグランド電位となる。演算部２０は、異常検出端子１０ａがグランド電位である場合（通電信号送出線５ａからの通電信号がある場合）、ケーブル５が断線していないと判断する。ケーブル５の断線時には、異常検出端子１０ａの電圧は、抵抗Ｒ２によってプルアップされ、５Ｖとなる。演算部２０は、第１変換ユニット１０からケーブル５に直流電圧を出力しているときに異常検出端子１０ａの電圧が５Ｖとなった場合（通電信号送出線５ａからの通電信号が無くなった場合）、ケーブル５が断線したと判断し、トライアック１３をオフし、第１変換ユニット１０の出力を遮断する。なお、ケーブル５は、通電信号送出線５ａに加え、第１変換ユニット１０の出力側に設けられる＋端子１０ｂと第２変換ユニット３０の入力側に設けられる＋端子３０ｂとを接続する＋側電源線５ｂと、第１変換ユニット１０の出力側に設けられる－端子１０ｃと第２変換ユニット３０の入力側に設けられる－端子３０ｃとを接続する－側電源線５ｃとを有する三線構造であり、＋側電源線５ｂと－側電源線５ｃの少なくとも一方が断線し、通電信号送出線５ａは断線していない場合もある。この場合、補助電源３６の出力電圧が無くなることで、スイッチング素子Ｑ３のゲート、ソース間電圧が０となり、スイッチング素子Ｑ３がオフすることで、異常検出端子１０ａの電圧は、抵抗Ｒ２によってプルアップされ、５Ｖとなる。

【0031】

電動工具７０において、＋端子７０ｅ及び－端子７０ｆは、直流電源装置１の＋端子３０ｅと－端子３０ｆ（出力端子）に接続される入力端子である。電動工具７０は、操作部としてのトリガスイッチ７１と、インバータ回路７２と、制御部としての演算部７３と、モータ７４と、電解コンデンサＣ４と、を含む。電動工具７０は、作業者によってトリガスイッチ７１が操作されることにより、モータ７４を駆動させるオン状態と、モータ７４を停止させるオフ状態と、が切り替わる。トリガスイッチ７１と並列に、回生電流を流すためのダイオードＤ４が設けられる。電解コンデンサＣ４は、インバータ回路７２の入力端子間に設けられる。インバータ回路７２は、三相ブリッジ接続されたＦＥＴやＩＧＢＴ等のスイッチング素子Ｑ４～Ｑ９を有する。トリガスイッチ７１が作業者にオンされると、電動工具７０はモータ駆動状態となり、演算部７３は、インバータ回路７２を制御することで、モータ７４の駆動を制御する。演算部７３は、ＬＤ端子を介して第２変換ユニット３０の演算部４０からオフ信号（異常検出信号）を受信すると、トリガスイッチ７１の状態に関わらずインバータ回路７２をオフし、モータ７４の駆動を停止する。演算部７３は、ブレーキ手段としても機能する。電動工具７０は、トリガスイッチ７１が作業者にオフされると、モータ制動状態となり、演算部７３は、インバータ回路７２を制御することで、モータ７４の回生制動を行う。具体的には、例えば、演算部７３は、上アーム側のスイッチング素子Ｑ７～Ｑ９をオフに維持しながら下アーム側のスイッチング素子Ｑ４～Ｑ６のうち少なくとも１つを連続的ないし断続的にオンする。下アーム側のスイッチング素子Ｑ４～Ｑ６のうち少なくとも１つをＰＷＭ制御することで、デューティ制御により任意の制動力を発生させることができる。演算部７３は、＋端子７０ｅと－端子７０ｆとの間の電圧がブレーキ動作解除閾値を超えると、トリガスイッチ７１がオフであっても回生制動を停止する。

【0032】

図７は、実施の形態１の電動工具システムにおける、電動工具７０のトリガスイッチ７１のオンオフ状態、直流電源装置１の出力端子間電圧（＋端子７０ｅと－端子７０ｆの端子間電圧）、及びモータ７４の回転数の時間変化の一例を示すグラフである。時刻ｔ１以前は、トリガスイッチ７１がオンであり、直流電源装置１の出力端子間電圧は、設定値（電動工具７０の定格電圧に合わせた電圧）である。時刻ｔ１においてトリガスイッチ７１がオンからオフに切り替わると、演算部７３は、モータ７４の回生制動を開始する。演算部４０は、時刻ｔ２において＋端子７０ｅと－端子７０ｆの端子間電圧が第１の閾値（抵抗オン閾値）に到達すると、スイッチング素子Ｑｓをターンオンする。スイッチング素子Ｑｓのターンオンにより、モータ７４の回生エネルギーが抵抗Ｒ６、Ｒ７で消費され、＋端子７０ｅと－端子７０ｆの端子間電圧が低下する。時刻ｔ３においてモータ７４が停止すると、＋端子７０ｅと－端子７０ｆの端子間電圧が第２の閾値と等しくなり、演算部４０は、スイッチング素子Ｑｓをターンオフする。このため、再度トリガスイッチ７１がオンに切り替わった場合には、抵抗Ｒ６、Ｒ７に電流が流れることは無い。

【0033】

図８は、直流電源装置１から抵抗Ｒ６、Ｒ７及びスイッチング素子Ｑｓを無くした比較例の電動工具システムにおける、電動工具７０のトリガスイッチ７１のオンオフ状態、直流電源装置１の出力端子間電圧、及びモータ７４の回転数の時間変化の一例を示すグラフである。演算部７３は、図７の場合と同様、時刻ｔ１においてトリガスイッチ７１がオンからオフに切り替わるとモータ７４の回生制動を開始する。演算部７３は、時刻ｔ４において＋端子７０ｅと－端子７０ｆの端子間電圧がブレーキ動作解除閾値に到達すると、回生制動を停止する。時刻ｔ４以降、モータ７４は自然減速により減速する。モータ７４が停止する時刻ｔ５は、図７における時刻ｔ３よりも大幅に遅れることになる。

【0034】

本実施の形態によれば、下記の効果を奏することができる。

【0035】

(1) 直流電源装置１は、電動工具７０の回生制動により出力端子間電圧が増加するとスイッチング素子Ｑｓをターンオンし、回生エネルギーを抵抗Ｒ６、Ｒ７で消費させる。このため、電動工具７０は、直流電源装置１を電源とする場合でも、作業者がトリガスイッチ７１をオフにすると回生制動によりモータ７４が迅速に停止するため、作業性を向上させることができる。

【0036】

(2) 直流電源装置１は、電圧検出回路３４による電圧検出値（＋端子３０ｅと－端子３０ｆの端子間電圧）に応じてスイッチング素子Ｑｓのオンオフを制御するため、スイッチング素子Ｑｓのオンオフを制御するために電動工具７０に新たな構成や機能を付加する必要がない。このため、直流電源装置１を電源とする場合の回生制動を既存の電動工具７０に容易に適用できる。

【0037】

（実施の形態２）
本実施の形態は、直流電源装置１Ａ、並びに直流電源装置１Ａに電動工具７０Ａを接続した電動工具システムに関する。図９は、本発明の実施の形態２に係る電動工具システムの回路ブロック図である。以下、図６に示す実施の形態１の電動工具システムとの相違点を中心に説明する。直流電源装置１Ａの第２変換ユニット３０は、電源側通信端子３０ｇを備える。電動工具７０Ａは、工具側通信端子７０ｇを備える。電源側通信端子３０ｇ及び工具側通信端子７０ｇが互いに接続される。第２変換ユニット３０の演算部４０と、電動工具７０Ａの演算部７３は、電源側通信端子３０ｇ及び工具側通信端子７０ｇを介して互いに通信する。演算部７３は、電動工具７０Ａの状態信号を工具側通信端子７０ｇに出力する。状態信号は、トリガスイッチ７１のオンオフ等、モータ７４が駆動状態か制動状態かを示す信号を含む。第２変換ユニット３０の演算部４０は、電源側通信端子３０ｇに入力される電動工具７０Ａの状態信号に応じて、スイッチング素子Ｑｓのオンオフを制御する。具体的には、演算部４０は、電動工具７０Ａがモータ駆動状態（トリガスイッチ７１がオン状態）であるときにスイッチング素子Ｑｓをオフし、電動工具７０Ａがモータ制動状態（トリガスイッチ７１がオフ状態）であるときにスイッチング素子Ｑｓをオンする。

【0038】

図１０は、実施の形態２の電動工具システムにおける、電動工具７０Ａのトリガスイッチ７１のオンオフ状態、直流電源装置１Ａの出力端子間電圧、及びモータ７４の回転数の時間変化の一例を示すグラフである。図１０において図７と異なる点は、時刻ｔ１においてトリガスイッチ７１がオンからオフに切り替わっても、直流電源装置１Ａの出力端子間電圧が高くならない点である。これは、トリガスイッチ７１がオフになると、直ちに電動工具７０Ａの演算部７３から直流電源装置１Ａの第２変換ユニット３０の演算部４０にトリガスイッチ７１がオフになったこと（電動工具７０Ａがモータ制動状態になったこと）が報知され、演算部４０がスイッチング素子Ｑｓをターンオンすることによる。

【0039】

本実施の形態のその他の点は、実施の形態１と同様である。本実施の形態も、実施の形態１と同様に、直流電源装置１Ａを電源とする場合の電動工具７０Ａの作業性を向上させることができる。また、本実施の形態によれば、電動工具７０Ａの状態信号を電動工具７０Ａから直流電源装置１Ａに送信する機能を要するものの、当該機能により、直流電源装置１Ａの第２変換ユニット３０においては、電動工具７０Ａのトリガスイッチ７１がオフになると直ちにスイッチング素子Ｑｓをターンオンして抵抗Ｒ６、Ｒ７での回生エネルギーの消費を開始できる。

【0040】

以上、実施の形態を例に本発明を説明したが、実施の形態の各構成要素や各処理プロセスには請求項に記載の範囲で種々の変形が可能であることは当業者に理解されるところである。

【符号の説明】

【0041】

１、１Ａ 直流電源装置、３ 交流電源、５ ケーブル、
１０ 第１変換ユニット、１１ 電源コード、１２ 力率改善回路、１３ トライアック、１４ ダイオードブリッジ、１５ 補助電源、１６ 電流検出回路、１７ 第１冷却ファン、１８ リセット端子、１９ 温度検出回路、２０ 演算部（第１制御部）、２１ ＡＮＤ回路、２２ ドライバ回路、２３ 放電抵抗、２５ 昇圧回路、２６ 吸気口、２７ 排気口、
３０ 第２変換ユニット、３１ 絶縁トランス、３２ スイッチング素子、３３ スイッチング制御回路、３４ 電圧検出回路、３５ 電流検出回路、３６ 補助電源、３７ 第２冷却ファン、３８ 温度検出回路、４０ 演算部（第２制御部）、
７０ 電動工具、７１ トリガスイッチ、７２ インバータ回路、７３ 演算部、７４ モータ、７５ バッテリパック接続部、
８０ バッテリパック

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】