インバータ装置及びそのインバータ装置を備える電動工具
【課題】 インバータ装置を提供する。
【解決手段】 インバータ装置２は、電池パック４又はシガーソケット１からの直流電力を交流電力に変換し昇圧する昇圧回路部２３と、昇圧された交流電力を整流・平滑して直流電力として出力する整流平滑回路部２４と、整流平滑回路部２４から出力された直流電力を交流電力に変換するスイッチング回路２６と、シガーソケット１から直流電流を供給されている場合には、電池パック４から直流電源を供給されている場合よりも昇圧率を小さくするよう昇圧回路部２３を制御するマイコン２９と、を備えたことを特徴としている。
【解決手段】 インバータ装置２は、電池パック４又はシガーソケット１からの直流電力を交流電力に変換し昇圧する昇圧回路部２３と、昇圧された交流電力を整流・平滑して直流電力として出力する整流平滑回路部２４と、整流平滑回路部２４から出力された直流電力を交流電力に変換するスイッチング回路２６と、シガーソケット１から直流電流を供給されている場合には、電池パック４から直流電源を供給されている場合よりも昇圧率を小さくするよう昇圧回路部２３を制御するマイコン２９と、を備えたことを特徴としている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インバータ装置及びそのインバータ装置を備える電動工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＡＣ電源からＡＣモータに直接供給された交流電力により駆動される電動工具が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２１９４２８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一方、電池パックからの直流電力により駆動される電動工具も知られている。このような電動工具においては、電池パックの替わりに、例えば、自動車のシガーソケット等から直流電力の供給を受けることも考えられる。しかしながら、シガーソケットの最大出力は電池パックよりも低いため、電池パックの場合と同様の最大出力を出力しようとすると、シガーソケット内のヒューズが切れてしまう虞がある。
【０００５】
本発明は、異なる定格出力を有する電源を適切に使用可能なインバータ装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のインバータ装置は、第１定格出力を有する第１電源又は第１定格出力より小さい第２定格出力を有する第２電源からの直流電力を交流電力に変換し昇圧する昇圧回路部と、前記昇圧された交流電力を整流・平滑して直流電力として出力する整流平滑回路部と、前記整流平滑回路部から出力された直流電力を交流電力に変換するインバータ回路部と、前記第２電源から直流電流を供給されている場合には、前記第１電源から直流電源を供給されている場合よりも昇圧率を小さくするよう前記昇圧回路部を制御する制御部と、を備えたことを特徴としている。
【０００７】
このような構成によれば、第２電源から直流電流を供給されている場合には、第１電源から直流電源を供給されている場合よりも小さな最大出力で出力するので、第１電源よりも定格出力の小さい第２電源内のヒューズが切れてしまうようなことを防止することができる。
【０００８】
また、電源供給を前記第１電源又は前記第２電源の一方側に切り替えるリレー回路部を備え、該リレー回路部は、常時、前記第１電源及び前記第２電源の一方側に接続され、前記制御部は、前記第１電源及び前記２電源の他方側が接続された際に前記リレー回路部を他方側に切り替えることが好ましい。
【０００９】
また、前記リレー回路は、前記第１電源側に常時接続され、前記制御部は、前記第２電源のみが接続された際に、前記リレー回路を前記第２電源側に切り替えることが好ましい。
【００１０】
また、前記制御部は、前記第１電源及び前記第２電源の両方が接続された際に、前記リレー回路を前記第１電源側に切り替えることが好ましい。
【００１１】
このような構成によれば、常時どちらか一方の電源に接続されているため、簡単な制御で電源を選択することができる。特に、定格出力が大きい第１電源を優先することにより、大きな出力を得ることができる。
【００１２】
また、前記第１電源の電圧を検出する第１電源電圧検出部と、前記第２電源の電圧を検出する第２電源電圧検出部と、を備え、前記制御部は、前記第１電源電圧検出部、前記第２電源電圧検出部によって前記電源の接続を判別することが好ましい。
【００１３】
このような構成によれば、各電源の電圧を検出する検出部を兼用することにより、余計な部品を設けることなく確実に電源接続を検出することができる。
【００１４】
また、前記制御部は、前記第１電源からの直流電力が第１過放電電圧より小さい場合に前記インバータ回路からの出力を停止させ、前記第２電源からの直流電力が前記第１過放電電圧とは異なる第２過放電電圧より小さい場合に前記インバータ回路からの出力を停止させることを特徴としている。
【００１５】
このような構成によれば、第１電源及び第２電源の過放電は、それぞれに適した過放電電圧で判断されるので、電源の種類に応じた適切な保護を行うことができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のインバータ装置によれば、異なる定格出力を有する電源を適切に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態によるインバータ装置の回路図。
【図２】本発明の実施の形態による最大出力制御についてのフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１及び図２を用いて、例えば、本発明の実施の形態によるインバータ装置２について説明する。
【００１９】
図１は、インバータ装置２の回路図である。本実施の形態では、インバータ装置２は、芝刈り機３を駆動するものとするが、他の電動工具を駆動するものであってもよい。芝刈り機３のトリガスイッチ３１が操作されると、インバータ装置２は、電池パック４又はシガーソケット１から供給された直流電力をインバータ装置２によって交流電力に変換し、芝刈り機３のＡＣモータ３２に供給するものとする。インバータ装置２、芝刈り機３、及び、電池パック４又はシガーソケット１は、それぞれ着脱可能であるが、以下では、それぞれが接続されているものとして説明する。
【００２０】
インバータ装置２は、第１電池電圧検出部２１ａと、第２電池電圧検出部２１ｂと、電源部２２と、昇圧回路（昇圧回路部）２３と、整流・平滑回路（整流平滑回路部）２４と、昇圧電圧検出部２５と、スイッチング回路（インバータ回路部）２６と、電流検出抵抗２７（２７ａ、２７ｂ）と、電源スイッチ検出ダイオード１０と、トリガ検出部１１と、ＰＷＭ信号出力部２８と、制御部となるマイクロコンピュータ（マイコン）２９と、を備えている。
【００２１】
第１電池電圧検出部２１ａは、互いに直列接続された抵抗２１１ａ及び２１２ａから構成されており、第１電源となる電池パック４からの電圧（電池電圧）を検出し、抵抗２１１ａと２１２ａとの接続点から第１分圧電圧をマイコン２９に出力する。なお、図１に示す電池パック４は、３．６Ｖ／セルのリチウム電池セルが４本直列接続され、定格電圧１４．４Ｖを出力する。
【００２２】
第２電池電圧検出部２１ｂは、互いに直列接続された抵抗２１１ｂ及び２１２ｂから構成されており、第２電源となるシガーソケット１からの電圧（シガー電圧）を検出し、抵抗２１１ｂと２１２ｂとの接続点から第２分圧電圧をマイコン２９に出力する。なお、図１に示すシガーソケット１は、電池パック４よりも小さな定格電圧１２Ｖから１４Ｖを出力する。
【００２３】
電源部２２は、電池パック４又はシガーソケット１とマイコン２９との間に直列に接続された電源スイッチ２２１及び定電圧回路２２２を備えている。また、電池パック４と電源スイッチ２２１の間、及び、シガーソケット１と電源スイッチ２２１の間には、逆流防止用ダイオード２２３及び２２４がそれぞれ接続されている。
【００２４】
定電圧回路２２２は、三端子レギュレータ２２２ａと、発振防止用コンデンサ２２２ｂ及び２２２ｃと、を備えており、ユーザにより電源スイッチ２２１がオンされると、電池パック４又はシガーソケット１からの電圧を所定の直流電圧（例えば、５Ｖ）に変換し、マイコン２９に駆動電力として供給する。なお、電源スイッチ２２１がオフされると、マイコン２９に駆動電力が供給されなくなるので、インバータ装置２全体がオフされることとなる。
【００２５】
また、電源部２２は、電池パック４とシガーソケット１のいずれかの電圧を昇圧回路２３に出力するためのリレー回路２２５を備えている。リレー回路２２５は、スイッチ２２５ａと、コイル２２５ｂと、スイッチング素子（ＦＥＴ）２２５ｃと、抵抗２２５ｄ及び２２５ｅと、を備えている。
【００２６】
スイッチ２２５ａは、電池パック４及びシガーソケット１のいずれかと昇圧回路２３とを接続可能に構成されており、初期状態では電池パック４及びシガーソケット１の一方、本実施の形態では電池パック４と接続されている。コイル２２５ｂは、スイッチ２２５ａと対向しており、一端がマイコン２９及び三端子レギュレータ２２２ａの出力側に接続され、他端がスイッチング素子２２５ｃのドレインに接続されている。また、マイコン２９は、スイッチング素子２２５ｃのゲートにも接続されている。
【００２７】
第１電池電圧検出部２１ａからマイコン２９に電池パック４の第１分圧電圧が入力された場合には、マイコン２９は、インバータ装置２には電池パック４が接続されていると判断し、スイッチング素子２２５ｃのゲートに信号を出力しない。これにより、スイッチ２２５ａは電池パック４と接続されたままとなり、電池パック４の電圧が昇圧回路２３に出力されることとなる。
【００２８】
一方、第２電池電圧検出部２１ｂからマイコン２９にシガーソケット１の第２分圧電圧が入力された場合には、マイコン２９は、インバータ装置２にはシガーソケット１が接続されていると判断し、スイッチング素子２２５ｃのゲートに信号を出力する。このゲート信号によりスイッチング素子２２５ｃがオンするとコイル部２２５ｂに電流が流れ、コイル部２２５ｂは励磁される。このコイル部２２５ｂの電磁力により、コイル部２２５ｂと対向するスイッチ２２５ａは、シガーソケット１側に移動され、シガーソケット１と接続される。その結果、シガーソケット１の電圧が昇圧回路２３に出力されることとなる。
【００２９】
昇圧回路２３は、トランス２３１と、第１のスイッチング素子となるＦＥＴ２３２と、電流検出抵抗２７ａと、を備えている。トランス２３１の一次側は、電池パック４又はシガーソケット１とＧＮＤとの間に直列に接続されており、また、トランス２３１の一次側とＧＮＤとの間にはＦＥＴ２３２が接続され、更にＦＥＴ２３２のソースとＧＮＤの間には電流検出抵抗２７ａが直列に接続配置されている。ＦＥＴ２３２のゲートはマイコン２９に接続されており、ＦＥＴ２３２は、後述するマイコン２９からの第１のＰＷＭ信号によりオン・オフされ、これにより、電池パック４又はシガーソケット１からトランス２３１の一次側に供給された直流電力は交流電力に変換される。
【００３０】
トランス２３１の２次側には、整流・平滑回路２４と、昇圧電圧検出部２５と、スイッチング回路２６と、電流検出抵抗２７ｂと、が接続されている。
【００３１】
整流・平滑回路２４は、ダイオード２４１及び２４２と、コンデンサ２４３と、を備えており、これらにより、トランス２３１により昇圧された交流電力を整流・平滑して直流電力として出力する。
【００３２】
昇圧電圧検出部２５は、互いに直列接続された抵抗２５１及び２５２から構成されており、整流・平滑回路２４から出力された直流の昇圧電圧（コンデンサ２４３の電圧）を検出し、互いの抵抗の接続点から分圧電圧としてマイコン２９に出力する。
【００３３】
スイッチング回路２６は、第２のスイッチング素子となる４つのＦＥＴ２６１−２６４から構成されており、直列に接続されたＦＥＴ２６１及び２６２と、直列に接続されたＦＥＴ２６３及び２６４とが、整流・平滑回路２４の出力端子に並列に接続されている。詳細には、ＦＥＴ２６１のドレインは、整流・平滑回路２４の出力端子（プラス側）に接続され、ＦＥＴ２６１のソースは、ＦＥＴ２６２のドレインに接続されている。また、ＦＥＴ２６３のドレインは、整流・平滑回路２４の出力端子（プラス側）に接続され、ＦＥＴ２６３のソースは、ＦＥＴ２６４のドレインに接続されている。
【００３４】
更に、ＦＥＴ２６１のソース及びＦＥＴ２６２のドレイン、ＦＥＴ２６３のソース及びＦＥＴ２６４のドレインは、それぞれ、出力端子２６５、２６６に接続されており、出力端子２６５、２６６は、芝刈り機３のＡＣモータ３２に接続されている。ＦＥＴ２６１−２６４のゲートは、ＰＷＭ信号出力部２８に接続されており、ＦＥＴ２６１−２６４は、後述するＰＷＭ信号出力部２８からの第２のＰＷＭ信号によりオン・オフされ、これにより、整流・平滑回路２４から出力された直流電力は、交流電力に変換されて芝刈り機３（ＡＣモータ３２）に供給される。
【００３５】
電流検出抵抗２７ａはＦＥＴ２３２のソースとＧＮＤとの間に直列に接続されており、電流検出抵抗２７ａの高電圧側の端子はマイコン２９と接続されている。このような構成により、電流検出抵抗２７ａは、電池パック４又はシガーソケット１に流れる電流を検出し、電圧としてマイコン２９に出力する。
【００３６】
電流検出抵抗２７ｂは、ＦＥＴ２６２のソース及びＦＥＴ２６４のソースと、ＧＮＤとの間に直列に接続されており、電流検出抵抗２７ｂの高電圧側の端子はマイコン２９と接続されている。このような構成により、電流検出抵抗２７ｂは、ＡＣモータ３２に流れる電流を検出し、電圧としてマイコン２９に出力する。
【００３７】
電源スイッチ検出ダイオード１０は、アノードが電源スイッチ２２１の低圧側に接続され、カソードが芝刈り機３のＡＣモータ３２の出力端子２６５に接続されている。このような構成により、電源スイッチ２２１がオンされた場合には、ＡＣモータ３２に電池パック４又はシガーソケット１からの電圧が印加されることとなる。
【００３８】
なお、電源スイッチ検出ダイオード１０のカソードは、ＦＥＴ２６１のソースとも接続されているため、ＦＥＴ２６１がオンしている場合には、電池パック４又はシガーソケット１からの電圧ではなく、整流・平滑回路２４から出力された昇圧された電力がＡＣモータ３２に印加されることとなる。
【００３９】
トリガ検出部１１は、ＡＣモータ３２の出力端子２６６とＦＥＴ２６４のソース（すなわちＧＮＤ）との間に直列に接続された抵抗１１１及び１１２から構成されており、トリガスイッチ３１が操作された場合に、抵抗１１１と抵抗１１２による分圧電圧をトリガ検出信号としてマイコン２９に出力する。すなわち、電源スイッチ２２１がオンされた状態、又は、インバータ装置２にシガーソケット１が接続されている状態でトリガスイッチ３１が操作されると、電池パック４又はシガーソケット１の電圧は、バイパス回路（電源スイッチ検出ダイオード１０、トリガスイッチ３１、及び、ＡＣモータ３２）を介してトリガ検出部１１に印加される。この印加された電圧を抵抗１１１及び１１２により分圧することでトリガ検出信号として検出し、マイコン２９に出力する。なお、トリガ検出部１１は、ＦＥＴ２６４と並列に接続されている。
【００４０】
この際、電源スイッチ検出ダイオード１０のアノードは、電源スイッチ２２１の低圧側に接続されているため、電源スイッチ２２１がオンされない限り電圧はＡＣモータ３２側に印加されず、インバータ装置２が駆動していない状態での電池パック４又はシガーソケット１の無駄な電力消費を抑えることができる。
【００４１】
なお、本実施の形態では、バイパス回路をＦＥＴ２６１のソース側に接続し、トリガ検出部１１をＦＥＴ２６４に並列に接続したが、バイパス回路をＦＥＴ２６３のソース側、トリガ検出部１１をＦＥＴ２６２と並列に接続してもよい。
【００４２】
マイコン２９は、昇圧電圧検出部２５によって検出された昇圧電圧に基づき、目標の実効電圧を有する交流電力がトランス２３１の２次側から出力されるための第１のＰＷＭ信号をＦＥＴ２３２のゲートに出力し、ＦＥＴ２３２をオン・オフさせる。また、マイコン２９は、設定された電力がＡＣモータ３２に供給されるための第２のＰＷＭ信号をＰＷＭ信号出力部２８に出力する。ＰＷＭ信号出力部２８は、マイコン２９から出力された第２のＰＷＭ信号をＦＥＴ２６１−２６４のゲートに出力し、ＦＥＴ２６１−２６４をオン・オフさせる。詳細には、マイコン２９は、ＦＥＴ２６１とＦＥＴ２６４のセット（以降、第１のセット）とＦＥＴ２６２とＦＥＴ２６３のセット（以降、第２のセット）をデューティ１００％で交互にオン・オフさせるための第２のＰＷＭ信号を出力する。
【００４３】
ここで、上述したように、本実施の形態のマイコン２９は、第１電池電圧検出部２１ａから電池パック４の第１分圧電圧が入力された場合には、スイッチング素子２２５ｃのゲートに信号を出力せず、第２電池電圧検出部２１ｂからシガーソケット１の第２分圧電圧が入力された場合には、スイッチング素子２２５ｃのゲートに信号を出力する。これにより、第１分圧電圧が入力された場合には、電池パック４の電圧が昇圧回路２３に出力され、第２分圧電圧が入力された場合には、シガーソケット１の電圧が昇圧回路２３に出力されることとなる。
【００４４】
同時に、マイコン２９は、第２分圧電圧が入力された場合、すなわち、シガーソケット１がインバータ装置２に接続されている場合には、電流検出抵抗２７ａによって検出された電流値がシガーソケット用制限値（例えば、１０Ａ）を超えないような制御を行う。具体的には、電流検出抵抗２７ａによって検出された電流値がシガーソケット用制限値を超えた場合には、第１のＰＷＭ信号のデューティ（昇圧回路部２３による昇圧率）を減少させる。なお、第２のＰＷＭ信号のデューティを減少させても良い。
【００４５】
このような構成により、電池パック４よりも最大出力の低いシガーソケット１からの電力供給により芝刈り機３を駆動させるような場合でも、最大電流が制限されるので、シガーソケット１内のヒューズが切れてしまうようなことを防止することができる。なお、本実施の形態では、電流検出抵抗２７ａによって検出した電流値に基づいて第２のＰＷＭ信号のデューティを減少させるようにしたが、インバータ２にシガーソケット１が接続されたことを検出した時点で、第２のＰＷＭ信号のデューティを、電池パック４が接続された場合より減少させておいても良い。更に、第２のＰＷＭ信号のみではなく第１のＰＷＭ信号も減少させても良い。
【００４６】
更に、マイコン２９は、第１電池電圧検出部２１ａによって検出された電池パック４の第１分圧電圧、又は、第２電池電圧検出部２１ｂによって検出されたシガーソケット１の第２分圧電圧に基づき、電池パック４又はシガーソケット１の過放電を判別する。具体的には、第１分圧電圧が電池パック用過放電電圧（例えば、１１．５Ｖ）より小さい場合、及び、第２分圧電圧がシガーソケット用過放電電圧（例えば、１０Ｖ）より小さい場合には、電池パック４又はシガーソケット１に過放電が生じていると判断し、ＦＥＴ２３２及び２６１−２６４をオフさせるための第１のＰＷＭ信号及び第２のＰＷＭ信号を出力する。このような構成により、電池パック４及びシガーソケット１の寿命が短くなることを防止することができる。
【００４７】
また、電池パック４は、その内部に保護ＩＣやマイコンを備え、自ら過放電を検出して過放電信号をマイコン２９に出力する機能を有しており、マイコン２９は、信号端子ＬＤから過放電信号を受信した場合にもＦＥＴ２３２及び２６１−２６４をオフさせるための第１のＰＷＭ信号及び第２のＰＷＭ信号を出力する。このような構成により、電池パック４の寿命が短くなることを防止することが可能となる。
【００４８】
次に、図２のフローチャートを用いて、本実施の形態におけるマイコン２９による最大出力の制御について説明する。
【００４９】
図２のフローチャートは、電池パック４又はシガーソケット１がインバータ装置２に装着されている状態で電源スイッチ２２１がオンされた時、又は、電源スイッチ２２１がオンされた状態で電池パック４又はシガーソケット１がインバータ装置２に装着された時にスタートする。なお、電源スイッチ２２１をオンすることによって、電池パック４又はシガーソケット１の電圧から定電圧回路２２２に電圧が供給されることでマイコン２９の駆動電圧が生成されマイコン２９が動作することになる。
【００５０】
まず、マイコン２９は、第１電池電圧検出部２１ａから第１分圧電圧が入力されているか否かを判断する（Ｓ２０１）。第１分圧電圧が入力されていた場合には（Ｓ２０１：ＹＥＳ）、インバータ装置２には少なくとも電池パック４が接続されているものと判断する（Ｓ２０２）。
【００５１】
一方、第１分圧電圧が入力されていなかった場合には（Ｓ２０１：ＮＯ）、第２電池電圧検出部２１ｂから第２分圧電圧が入力されているか否かを判断する（Ｓ２０３）。第２分圧電圧が入力されていた場合には（Ｓ２０３：ＹＥＳ）、インバータ装置２にはシガーソケット１のみが接続されているものと判断する（Ｓ２０４）。第２分圧電圧も入力されていなかった場合には（Ｓ２０３：ＮＯ）、エラーが生じていると判断し、動作を停止させる（Ｓ２０５）。Ｓ２０５において、マイコン２９は駆動しているが電源が接続されていないと判断しているため、第１電池電圧検出部２１ａ、第２電池電圧検出部２１ｂのいずれか、或いは両方が故障していることが考えられる。なお、インバータ２に表示部を設けて、エラー表示するようにしても良いし、どちらの電源が接続されているかを表示するようにしても良い。
【００５２】
続いて、トリガ検出部１１からトリガ検出信号が入力されているか否かを判断する（Ｓ２０６）。トリガ検出信号が入力されていない場合には（Ｓ２０６：ＮＯ）、Ｓ２０１に戻り、もう一度、接続されている電源の判別を繰り返す。
【００５３】
一方、トリガ検出信号が入力されている場合には（Ｓ２０６：ＹＥＳ）、第１のＰＷＭ信号をＦＥＴ２３２に出力して昇圧回路２３を動作させ（Ｓ２０７）、昇圧電圧検出部２５によって検出された昇圧電圧に基づき、整流平滑回路部２４のコンデンサ２４３の昇圧電圧（検出電圧）が目標出力実効値（例えば１４０Ｖ）より大きいか否かを判断する（Ｓ２０８）。検出電圧が目標出力実効値より大きい場合には（Ｓ２０８：ＹＥＳ）、デューティ比を減少させた第１のＰＷＭ信号をＦＥＴ２３２のゲートに出力する（Ｓ２０９）。
【００５４】
一方、検出電圧が目標出力実効値以下の場合には（Ｓ２０８：ＮＯ）、インバータ装置２にシガーソケット１のみが接続されているか否かを再び判断する（Ｓ２１０）。シガーソケット１のみが接続されている場合には（Ｓ２１０：ＹＥＳ）、電流検出抵抗２７ａによって検出された電流値がシガーソケット用制限値を超えているか否かを判断し（Ｓ２１１）、超えていた場合には（Ｓ２１１：ＹＥＳ）、デューティ比を減少させた第１のＰＷＭ信号をＦＥＴ２３２のゲートに出力し（Ｓ２０９）、超えていなかった場合には（Ｓ２１１：ＮＯ）、デューティ比を増加させた第１のＰＷＭ信号をＦＥＴ２３２のゲートに出力する（Ｓ２１２）。
【００５５】
一方、Ｓ２１０で、インバータ装置２に接続されているのはシガーソケット１のみではないと判断した場合には（Ｓ２１０：ＮＯ）、そのまま、デューティ比を増加させた第１のＰＷＭ信号をＦＥＴ２３２のゲートに出力する（Ｓ２１２）。すなわち、マイコン２９は、電池パック４とシガーソケット１の両方が接続されていると判断した場合には電池パック４を優先して接続するようにリレー回路部２２５を制御する。
【００５６】
続いて、マイコン２９は、ＰＷＭ信号出力部２８を介してスイッチング回路２６（ＦＥＴ２６１−２６４）をオン・オフさせるための第２のＰＷＭ信号を出力し、出力端子２６５、２６６に交流電圧を供給する（Ｓ２１３）。
【００５７】
続いて、インバータ装置２にシガーソケット１のみが接続されているか否かを再び判断する（Ｓ２１４）。シガーソケット１のみが接続されていると判断した場合には（Ｓ２１４：ＹＥＳ）、第２電池電圧検出部２１ｂから第２分圧電圧を取得し（Ｓ２１５）、第２分圧電圧がシガーソケット用過放電電圧より小さいか否かを判断する（Ｓ２１６）。
【００５８】
シガーソケット用過放電電圧より小さい場合には（Ｓ２１６：ＹＥＳ）、自動車のバッテリが過放電状態にあると判断し、ＦＥＴ２３２及びＦＥＴ２６１−２６４をオフさせるための第１のＰＷＭ信号又は第２のＰＷＭ信号を出力して昇圧回路部２３及びスイッチング回路２６の動作を停止させる（Ｓ２１７）。これにより、シガーソケット１からの電力の供給が停止される。
【００５９】
第２分圧電圧がシガーソケット用過放電電圧以上である場合には（Ｓ２１６：ＮＯ）、トリガ検出部１１からトリガ検出信号が入力されているか否かを再び判断する（Ｓ２１８）。トリガ検出信号が入力されていた場合には（Ｓ２１８：ＹＥＳ）、Ｓ２０７に戻り、上記動作を繰り返す。一方、トリガ検出信号が入力されていなかった場合には（Ｓ２１８：ＮＯ）、昇圧回路２３及びスイッチング回路２６の動作を停止させる（Ｓ２１９）。
【００６０】
一方、Ｓ２１４で、電池パック４が接続されていると判断した場合には（Ｓ２１４：ＮＯ）、第１電池電圧検出部２１ａから第１分圧電圧を取得し（Ｓ２２０）、第１分圧電圧が電池パック用過放電電圧より小さいか否かを判断する（Ｓ２２１）。
【００６１】
電池パック用過放電電圧より小さい場合には（Ｓ２２１：ＹＥＳ）、電池パック４が過放電状態にあると判断し、ＦＥＴ２３２及びＦＥＴ２６１−２６４をオフさせるための第１のＰＷＭ信号又は第２のＰＷＭ信号を出力して昇圧回路部２３及びスイッチング回路２６の動作を停止させる（Ｓ２１７）。これにより、電池パック４からの電力の供給が停止される。
【００６２】
電池パック用過放電電圧以上である場合には（Ｓ２２１：ＮＯ）、電池パック４から過放電信号が入力されているか否かを判断する（Ｓ２２２）。過放電信号が入力されていた場合には（Ｓ２２２：ＹＥＳ）、昇圧回路部２３及びスイッチング回路２６の動作を停止させる（Ｓ２１７）。
【００６３】
一方、過放電信号が入力されていなかった場合には（Ｓ２２０：ＮＯ）、上記したＳ２１８及びＳ２１９の動作を行う。
【００６４】
上記したように、本実施の形態によるインバータ装置２は、第２分圧電圧が入力された場合、すなわち、シガーソケット１がインバータ装置２に接続されている場合には、電流検出抵抗２７ａによって検出された電流値がシガーソケット用制限値を超えないような制御を行うので、電池パック４よりも最大出力の低いシガーソケット１からの電力供給により芝刈り機３を駆動させるような場合でも、最大電流が制限されるので、シガーソケット１内のヒューズが切れてしまうようなことを防止することができる。
【００６５】
更に、電池パック４及びシガーソケット１の過放電は、それぞれ、電池パック用過放電電圧及びシガーソケット用過放電電圧に基づいて判断されるので、電源の種類に応じた適切な保護を行うことができる。
【００６６】
尚、本発明のインバータ装置は、上述した実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変形や改良が可能である。
【００６７】
例えば、上記実施の形態では、第１のＰＷＭ信号を変化させることにより、インバータ２の最大出力を減少させたが、第２のＰＷＭ信号を変化させることにより行ってもよい。この場合（第２の実施の形態）について、図２を用いて説明する。
【００６８】
Ｓ２０１〜Ｓ２０９は上記した実施の形態と同様に制御する。Ｓ２０８で検出電圧が目標値以下の場合（Ｓ２０８：ＮＯ）には、Ｓ２１２に進みＦＥＴ２３２の第１のＰＷＭ信号のデューティ比を増加させる。その後、Ｓ２０１に進み、インバータ２に接続されている電源がシガーソケット１か否かを判断する。判断結果に応じてインバータ２の出力を制御するように第２のＰＷＭ信号のデューティを調整する。すなわち、シガーソケット１ではなく電池パック４の場合には（Ｓ２１０：ＮＯ）、Ｓ２１３に進みＦＥＴ２６１−２６４の第２のＰＷＭ信号をデューティ比１００％としてインバータ２の出力を１００Ｖに制御する。一方、シガーソケット１の場合には（Ｓ２１０：ＹＥＳ）、第２のＰＷＭ信号をデューティ比１００％より減少させて、インバータ２の出力を例えば８０Ｖになるように制御する。その後、Ｓ２１４以降の制御を実行する。
【００６９】
また、シガーソケット１が接続されている場合であってもＳ２１３でデューティ比１００％の第２のＰＷＭ信号により出力（１００Ｖ）し、その後、電流検出抵抗２７ｂにより検出した電流に応じて第２のＰＷＭ信号のデューティ比を減少させるようにしても良い。
【００７０】
また、上記した第１の実施の形態のＳ２１２の後に、第２の実施の形態のような、インバータ回路部２６の制御を行っても良い。電源によってＦＥＴ２３２の第１のＰＷＭ信号のデューティを変更すると共に、Ｓ２１３で電源に応じて出力を変更するようにしても良い。このような構成にすることにより、インバータ回路２６のＦＥＴ２６１−２６４、モータ３２を大電流から保護することができる。
【００７１】
すなわち、インバータ２に接続される電源に応じて、昇圧回路部２３、インバータ回路部２６の少なくとも一方のＰＷＭ信号のデューティを変更するようにすれば、最大出力が低いシガーソケット１を使用した場合であっても内蔵のヒューズが遮断することなく、安定した電源供給を行うことができる。
【００７２】
また、上記実施の形態において、電源スイッチ２２１と直列に更なるＦＥＴを配置し、電池パック４が過放電を検出した場合には、当該ＦＥＴのゲートに過放電信号をするような構成を採用してもよい。このような構成により、電池パック４の寿命が短くなることを防止することが可能となる。
【００７３】
また、上記実施の形態では、インバータ装置２に接続される電池パック４を１４．４Ｖとして説明したが、種類が異なる電池パック、例えばリチウム電池や、ニカド電池、或いはニッケル水素電池からなる電池パックの何れかを接続可能にしても良いし、電池電圧が異なる複数の電池パックを接続可能にしても良い。この場合、電池パックには電池電圧や種類を識別するために識別手段（例えば抵抗）を設け、マイコン２９がこの抵抗からの情報により接続された電池パックを判別し、その電池パックに応じてＦＥＴ２３２の間欠駆動タイミングを変更するように制御すれば、種々の電池パックを使用することができ作業性を向上することができる。
【００７４】
また、図２のフローチャートでは、Ｓ２０７−Ｓ２１３で昇圧電圧の制御を行ったが、これらは、Ｓ２０６でトリガを検出された後であれば、フローチャート内のどの位置で行われてもよい。また、Ｓ２１４−Ｓ２２２で過放電の検出を行ったが、これらは、フローチャート内のどの位置で行われてもよく、また、並行して行われてもよい。
【００７５】
また、バイパス回路を電源毎に設けても良いし、リレー回路を常時一方の電源に接続する構成ではなくマイコンからの信号によりどちらかの電源に接続するようにしても良い。
【符号の説明】
【００７６】
１：しかーソケット、２：インバータ装置、３：芝刈り機、４：電池パック、２３：昇圧回路部、２４：整流平滑回路部、２６：スイッチング回路、２７：電流検出抵抗、２９：マイコン、３２：ＡＣモータ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インバータ装置及びそのインバータ装置を備える電動工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＡＣ電源からＡＣモータに直接供給された交流電力により駆動される電動工具が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２１９４２８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一方、電池パックからの直流電力により駆動される電動工具も知られている。このような電動工具においては、電池パックの替わりに、例えば、自動車のシガーソケット等から直流電力の供給を受けることも考えられる。しかしながら、シガーソケットの最大出力は電池パックよりも低いため、電池パックの場合と同様の最大出力を出力しようとすると、シガーソケット内のヒューズが切れてしまう虞がある。
【０００５】
本発明は、異なる定格出力を有する電源を適切に使用可能なインバータ装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のインバータ装置は、第１定格出力を有する第１電源又は第１定格出力より小さい第２定格出力を有する第２電源からの直流電力を交流電力に変換し昇圧する昇圧回路部と、前記昇圧された交流電力を整流・平滑して直流電力として出力する整流平滑回路部と、前記整流平滑回路部から出力された直流電力を交流電力に変換するインバータ回路部と、前記第２電源から直流電流を供給されている場合には、前記第１電源から直流電源を供給されている場合よりも昇圧率を小さくするよう前記昇圧回路部を制御する制御部と、を備えたことを特徴としている。
【０００７】
このような構成によれば、第２電源から直流電流を供給されている場合には、第１電源から直流電源を供給されている場合よりも小さな最大出力で出力するので、第１電源よりも定格出力の小さい第２電源内のヒューズが切れてしまうようなことを防止することができる。
【０００８】
また、電源供給を前記第１電源又は前記第２電源の一方側に切り替えるリレー回路部を備え、該リレー回路部は、常時、前記第１電源及び前記第２電源の一方側に接続され、前記制御部は、前記第１電源及び前記２電源の他方側が接続された際に前記リレー回路部を他方側に切り替えることが好ましい。
【０００９】
また、前記リレー回路は、前記第１電源側に常時接続され、前記制御部は、前記第２電源のみが接続された際に、前記リレー回路を前記第２電源側に切り替えることが好ましい。
【００１０】
また、前記制御部は、前記第１電源及び前記第２電源の両方が接続された際に、前記リレー回路を前記第１電源側に切り替えることが好ましい。
【００１１】
このような構成によれば、常時どちらか一方の電源に接続されているため、簡単な制御で電源を選択することができる。特に、定格出力が大きい第１電源を優先することにより、大きな出力を得ることができる。
【００１２】
また、前記第１電源の電圧を検出する第１電源電圧検出部と、前記第２電源の電圧を検出する第２電源電圧検出部と、を備え、前記制御部は、前記第１電源電圧検出部、前記第２電源電圧検出部によって前記電源の接続を判別することが好ましい。
【００１３】
このような構成によれば、各電源の電圧を検出する検出部を兼用することにより、余計な部品を設けることなく確実に電源接続を検出することができる。
【００１４】
また、前記制御部は、前記第１電源からの直流電力が第１過放電電圧より小さい場合に前記インバータ回路からの出力を停止させ、前記第２電源からの直流電力が前記第１過放電電圧とは異なる第２過放電電圧より小さい場合に前記インバータ回路からの出力を停止させることを特徴としている。
【００１５】
このような構成によれば、第１電源及び第２電源の過放電は、それぞれに適した過放電電圧で判断されるので、電源の種類に応じた適切な保護を行うことができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のインバータ装置によれば、異なる定格出力を有する電源を適切に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態によるインバータ装置の回路図。
【図２】本発明の実施の形態による最大出力制御についてのフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１及び図２を用いて、例えば、本発明の実施の形態によるインバータ装置２について説明する。
【００１９】
図１は、インバータ装置２の回路図である。本実施の形態では、インバータ装置２は、芝刈り機３を駆動するものとするが、他の電動工具を駆動するものであってもよい。芝刈り機３のトリガスイッチ３１が操作されると、インバータ装置２は、電池パック４又はシガーソケット１から供給された直流電力をインバータ装置２によって交流電力に変換し、芝刈り機３のＡＣモータ３２に供給するものとする。インバータ装置２、芝刈り機３、及び、電池パック４又はシガーソケット１は、それぞれ着脱可能であるが、以下では、それぞれが接続されているものとして説明する。
【００２０】
インバータ装置２は、第１電池電圧検出部２１ａと、第２電池電圧検出部２１ｂと、電源部２２と、昇圧回路（昇圧回路部）２３と、整流・平滑回路（整流平滑回路部）２４と、昇圧電圧検出部２５と、スイッチング回路（インバータ回路部）２６と、電流検出抵抗２７（２７ａ、２７ｂ）と、電源スイッチ検出ダイオード１０と、トリガ検出部１１と、ＰＷＭ信号出力部２８と、制御部となるマイクロコンピュータ（マイコン）２９と、を備えている。
【００２１】
第１電池電圧検出部２１ａは、互いに直列接続された抵抗２１１ａ及び２１２ａから構成されており、第１電源となる電池パック４からの電圧（電池電圧）を検出し、抵抗２１１ａと２１２ａとの接続点から第１分圧電圧をマイコン２９に出力する。なお、図１に示す電池パック４は、３．６Ｖ／セルのリチウム電池セルが４本直列接続され、定格電圧１４．４Ｖを出力する。
【００２２】
第２電池電圧検出部２１ｂは、互いに直列接続された抵抗２１１ｂ及び２１２ｂから構成されており、第２電源となるシガーソケット１からの電圧（シガー電圧）を検出し、抵抗２１１ｂと２１２ｂとの接続点から第２分圧電圧をマイコン２９に出力する。なお、図１に示すシガーソケット１は、電池パック４よりも小さな定格電圧１２Ｖから１４Ｖを出力する。
【００２３】
電源部２２は、電池パック４又はシガーソケット１とマイコン２９との間に直列に接続された電源スイッチ２２１及び定電圧回路２２２を備えている。また、電池パック４と電源スイッチ２２１の間、及び、シガーソケット１と電源スイッチ２２１の間には、逆流防止用ダイオード２２３及び２２４がそれぞれ接続されている。
【００２４】
定電圧回路２２２は、三端子レギュレータ２２２ａと、発振防止用コンデンサ２２２ｂ及び２２２ｃと、を備えており、ユーザにより電源スイッチ２２１がオンされると、電池パック４又はシガーソケット１からの電圧を所定の直流電圧（例えば、５Ｖ）に変換し、マイコン２９に駆動電力として供給する。なお、電源スイッチ２２１がオフされると、マイコン２９に駆動電力が供給されなくなるので、インバータ装置２全体がオフされることとなる。
【００２５】
また、電源部２２は、電池パック４とシガーソケット１のいずれかの電圧を昇圧回路２３に出力するためのリレー回路２２５を備えている。リレー回路２２５は、スイッチ２２５ａと、コイル２２５ｂと、スイッチング素子（ＦＥＴ）２２５ｃと、抵抗２２５ｄ及び２２５ｅと、を備えている。
【００２６】
スイッチ２２５ａは、電池パック４及びシガーソケット１のいずれかと昇圧回路２３とを接続可能に構成されており、初期状態では電池パック４及びシガーソケット１の一方、本実施の形態では電池パック４と接続されている。コイル２２５ｂは、スイッチ２２５ａと対向しており、一端がマイコン２９及び三端子レギュレータ２２２ａの出力側に接続され、他端がスイッチング素子２２５ｃのドレインに接続されている。また、マイコン２９は、スイッチング素子２２５ｃのゲートにも接続されている。
【００２７】
第１電池電圧検出部２１ａからマイコン２９に電池パック４の第１分圧電圧が入力された場合には、マイコン２９は、インバータ装置２には電池パック４が接続されていると判断し、スイッチング素子２２５ｃのゲートに信号を出力しない。これにより、スイッチ２２５ａは電池パック４と接続されたままとなり、電池パック４の電圧が昇圧回路２３に出力されることとなる。
【００２８】
一方、第２電池電圧検出部２１ｂからマイコン２９にシガーソケット１の第２分圧電圧が入力された場合には、マイコン２９は、インバータ装置２にはシガーソケット１が接続されていると判断し、スイッチング素子２２５ｃのゲートに信号を出力する。このゲート信号によりスイッチング素子２２５ｃがオンするとコイル部２２５ｂに電流が流れ、コイル部２２５ｂは励磁される。このコイル部２２５ｂの電磁力により、コイル部２２５ｂと対向するスイッチ２２５ａは、シガーソケット１側に移動され、シガーソケット１と接続される。その結果、シガーソケット１の電圧が昇圧回路２３に出力されることとなる。
【００２９】
昇圧回路２３は、トランス２３１と、第１のスイッチング素子となるＦＥＴ２３２と、電流検出抵抗２７ａと、を備えている。トランス２３１の一次側は、電池パック４又はシガーソケット１とＧＮＤとの間に直列に接続されており、また、トランス２３１の一次側とＧＮＤとの間にはＦＥＴ２３２が接続され、更にＦＥＴ２３２のソースとＧＮＤの間には電流検出抵抗２７ａが直列に接続配置されている。ＦＥＴ２３２のゲートはマイコン２９に接続されており、ＦＥＴ２３２は、後述するマイコン２９からの第１のＰＷＭ信号によりオン・オフされ、これにより、電池パック４又はシガーソケット１からトランス２３１の一次側に供給された直流電力は交流電力に変換される。
【００３０】
トランス２３１の２次側には、整流・平滑回路２４と、昇圧電圧検出部２５と、スイッチング回路２６と、電流検出抵抗２７ｂと、が接続されている。
【００３１】
整流・平滑回路２４は、ダイオード２４１及び２４２と、コンデンサ２４３と、を備えており、これらにより、トランス２３１により昇圧された交流電力を整流・平滑して直流電力として出力する。
【００３２】
昇圧電圧検出部２５は、互いに直列接続された抵抗２５１及び２５２から構成されており、整流・平滑回路２４から出力された直流の昇圧電圧（コンデンサ２４３の電圧）を検出し、互いの抵抗の接続点から分圧電圧としてマイコン２９に出力する。
【００３３】
スイッチング回路２６は、第２のスイッチング素子となる４つのＦＥＴ２６１−２６４から構成されており、直列に接続されたＦＥＴ２６１及び２６２と、直列に接続されたＦＥＴ２６３及び２６４とが、整流・平滑回路２４の出力端子に並列に接続されている。詳細には、ＦＥＴ２６１のドレインは、整流・平滑回路２４の出力端子（プラス側）に接続され、ＦＥＴ２６１のソースは、ＦＥＴ２６２のドレインに接続されている。また、ＦＥＴ２６３のドレインは、整流・平滑回路２４の出力端子（プラス側）に接続され、ＦＥＴ２６３のソースは、ＦＥＴ２６４のドレインに接続されている。
【００３４】
更に、ＦＥＴ２６１のソース及びＦＥＴ２６２のドレイン、ＦＥＴ２６３のソース及びＦＥＴ２６４のドレインは、それぞれ、出力端子２６５、２６６に接続されており、出力端子２６５、２６６は、芝刈り機３のＡＣモータ３２に接続されている。ＦＥＴ２６１−２６４のゲートは、ＰＷＭ信号出力部２８に接続されており、ＦＥＴ２６１−２６４は、後述するＰＷＭ信号出力部２８からの第２のＰＷＭ信号によりオン・オフされ、これにより、整流・平滑回路２４から出力された直流電力は、交流電力に変換されて芝刈り機３（ＡＣモータ３２）に供給される。
【００３５】
電流検出抵抗２７ａはＦＥＴ２３２のソースとＧＮＤとの間に直列に接続されており、電流検出抵抗２７ａの高電圧側の端子はマイコン２９と接続されている。このような構成により、電流検出抵抗２７ａは、電池パック４又はシガーソケット１に流れる電流を検出し、電圧としてマイコン２９に出力する。
【００３６】
電流検出抵抗２７ｂは、ＦＥＴ２６２のソース及びＦＥＴ２６４のソースと、ＧＮＤとの間に直列に接続されており、電流検出抵抗２７ｂの高電圧側の端子はマイコン２９と接続されている。このような構成により、電流検出抵抗２７ｂは、ＡＣモータ３２に流れる電流を検出し、電圧としてマイコン２９に出力する。
【００３７】
電源スイッチ検出ダイオード１０は、アノードが電源スイッチ２２１の低圧側に接続され、カソードが芝刈り機３のＡＣモータ３２の出力端子２６５に接続されている。このような構成により、電源スイッチ２２１がオンされた場合には、ＡＣモータ３２に電池パック４又はシガーソケット１からの電圧が印加されることとなる。
【００３８】
なお、電源スイッチ検出ダイオード１０のカソードは、ＦＥＴ２６１のソースとも接続されているため、ＦＥＴ２６１がオンしている場合には、電池パック４又はシガーソケット１からの電圧ではなく、整流・平滑回路２４から出力された昇圧された電力がＡＣモータ３２に印加されることとなる。
【００３９】
トリガ検出部１１は、ＡＣモータ３２の出力端子２６６とＦＥＴ２６４のソース（すなわちＧＮＤ）との間に直列に接続された抵抗１１１及び１１２から構成されており、トリガスイッチ３１が操作された場合に、抵抗１１１と抵抗１１２による分圧電圧をトリガ検出信号としてマイコン２９に出力する。すなわち、電源スイッチ２２１がオンされた状態、又は、インバータ装置２にシガーソケット１が接続されている状態でトリガスイッチ３１が操作されると、電池パック４又はシガーソケット１の電圧は、バイパス回路（電源スイッチ検出ダイオード１０、トリガスイッチ３１、及び、ＡＣモータ３２）を介してトリガ検出部１１に印加される。この印加された電圧を抵抗１１１及び１１２により分圧することでトリガ検出信号として検出し、マイコン２９に出力する。なお、トリガ検出部１１は、ＦＥＴ２６４と並列に接続されている。
【００４０】
この際、電源スイッチ検出ダイオード１０のアノードは、電源スイッチ２２１の低圧側に接続されているため、電源スイッチ２２１がオンされない限り電圧はＡＣモータ３２側に印加されず、インバータ装置２が駆動していない状態での電池パック４又はシガーソケット１の無駄な電力消費を抑えることができる。
【００４１】
なお、本実施の形態では、バイパス回路をＦＥＴ２６１のソース側に接続し、トリガ検出部１１をＦＥＴ２６４に並列に接続したが、バイパス回路をＦＥＴ２６３のソース側、トリガ検出部１１をＦＥＴ２６２と並列に接続してもよい。
【００４２】
マイコン２９は、昇圧電圧検出部２５によって検出された昇圧電圧に基づき、目標の実効電圧を有する交流電力がトランス２３１の２次側から出力されるための第１のＰＷＭ信号をＦＥＴ２３２のゲートに出力し、ＦＥＴ２３２をオン・オフさせる。また、マイコン２９は、設定された電力がＡＣモータ３２に供給されるための第２のＰＷＭ信号をＰＷＭ信号出力部２８に出力する。ＰＷＭ信号出力部２８は、マイコン２９から出力された第２のＰＷＭ信号をＦＥＴ２６１−２６４のゲートに出力し、ＦＥＴ２６１−２６４をオン・オフさせる。詳細には、マイコン２９は、ＦＥＴ２６１とＦＥＴ２６４のセット（以降、第１のセット）とＦＥＴ２６２とＦＥＴ２６３のセット（以降、第２のセット）をデューティ１００％で交互にオン・オフさせるための第２のＰＷＭ信号を出力する。
【００４３】
ここで、上述したように、本実施の形態のマイコン２９は、第１電池電圧検出部２１ａから電池パック４の第１分圧電圧が入力された場合には、スイッチング素子２２５ｃのゲートに信号を出力せず、第２電池電圧検出部２１ｂからシガーソケット１の第２分圧電圧が入力された場合には、スイッチング素子２２５ｃのゲートに信号を出力する。これにより、第１分圧電圧が入力された場合には、電池パック４の電圧が昇圧回路２３に出力され、第２分圧電圧が入力された場合には、シガーソケット１の電圧が昇圧回路２３に出力されることとなる。
【００４４】
同時に、マイコン２９は、第２分圧電圧が入力された場合、すなわち、シガーソケット１がインバータ装置２に接続されている場合には、電流検出抵抗２７ａによって検出された電流値がシガーソケット用制限値（例えば、１０Ａ）を超えないような制御を行う。具体的には、電流検出抵抗２７ａによって検出された電流値がシガーソケット用制限値を超えた場合には、第１のＰＷＭ信号のデューティ（昇圧回路部２３による昇圧率）を減少させる。なお、第２のＰＷＭ信号のデューティを減少させても良い。
【００４５】
このような構成により、電池パック４よりも最大出力の低いシガーソケット１からの電力供給により芝刈り機３を駆動させるような場合でも、最大電流が制限されるので、シガーソケット１内のヒューズが切れてしまうようなことを防止することができる。なお、本実施の形態では、電流検出抵抗２７ａによって検出した電流値に基づいて第２のＰＷＭ信号のデューティを減少させるようにしたが、インバータ２にシガーソケット１が接続されたことを検出した時点で、第２のＰＷＭ信号のデューティを、電池パック４が接続された場合より減少させておいても良い。更に、第２のＰＷＭ信号のみではなく第１のＰＷＭ信号も減少させても良い。
【００４６】
更に、マイコン２９は、第１電池電圧検出部２１ａによって検出された電池パック４の第１分圧電圧、又は、第２電池電圧検出部２１ｂによって検出されたシガーソケット１の第２分圧電圧に基づき、電池パック４又はシガーソケット１の過放電を判別する。具体的には、第１分圧電圧が電池パック用過放電電圧（例えば、１１．５Ｖ）より小さい場合、及び、第２分圧電圧がシガーソケット用過放電電圧（例えば、１０Ｖ）より小さい場合には、電池パック４又はシガーソケット１に過放電が生じていると判断し、ＦＥＴ２３２及び２６１−２６４をオフさせるための第１のＰＷＭ信号及び第２のＰＷＭ信号を出力する。このような構成により、電池パック４及びシガーソケット１の寿命が短くなることを防止することができる。
【００４７】
また、電池パック４は、その内部に保護ＩＣやマイコンを備え、自ら過放電を検出して過放電信号をマイコン２９に出力する機能を有しており、マイコン２９は、信号端子ＬＤから過放電信号を受信した場合にもＦＥＴ２３２及び２６１−２６４をオフさせるための第１のＰＷＭ信号及び第２のＰＷＭ信号を出力する。このような構成により、電池パック４の寿命が短くなることを防止することが可能となる。
【００４８】
次に、図２のフローチャートを用いて、本実施の形態におけるマイコン２９による最大出力の制御について説明する。
【００４９】
図２のフローチャートは、電池パック４又はシガーソケット１がインバータ装置２に装着されている状態で電源スイッチ２２１がオンされた時、又は、電源スイッチ２２１がオンされた状態で電池パック４又はシガーソケット１がインバータ装置２に装着された時にスタートする。なお、電源スイッチ２２１をオンすることによって、電池パック４又はシガーソケット１の電圧から定電圧回路２２２に電圧が供給されることでマイコン２９の駆動電圧が生成されマイコン２９が動作することになる。
【００５０】
まず、マイコン２９は、第１電池電圧検出部２１ａから第１分圧電圧が入力されているか否かを判断する（Ｓ２０１）。第１分圧電圧が入力されていた場合には（Ｓ２０１：ＹＥＳ）、インバータ装置２には少なくとも電池パック４が接続されているものと判断する（Ｓ２０２）。
【００５１】
一方、第１分圧電圧が入力されていなかった場合には（Ｓ２０１：ＮＯ）、第２電池電圧検出部２１ｂから第２分圧電圧が入力されているか否かを判断する（Ｓ２０３）。第２分圧電圧が入力されていた場合には（Ｓ２０３：ＹＥＳ）、インバータ装置２にはシガーソケット１のみが接続されているものと判断する（Ｓ２０４）。第２分圧電圧も入力されていなかった場合には（Ｓ２０３：ＮＯ）、エラーが生じていると判断し、動作を停止させる（Ｓ２０５）。Ｓ２０５において、マイコン２９は駆動しているが電源が接続されていないと判断しているため、第１電池電圧検出部２１ａ、第２電池電圧検出部２１ｂのいずれか、或いは両方が故障していることが考えられる。なお、インバータ２に表示部を設けて、エラー表示するようにしても良いし、どちらの電源が接続されているかを表示するようにしても良い。
【００５２】
続いて、トリガ検出部１１からトリガ検出信号が入力されているか否かを判断する（Ｓ２０６）。トリガ検出信号が入力されていない場合には（Ｓ２０６：ＮＯ）、Ｓ２０１に戻り、もう一度、接続されている電源の判別を繰り返す。
【００５３】
一方、トリガ検出信号が入力されている場合には（Ｓ２０６：ＹＥＳ）、第１のＰＷＭ信号をＦＥＴ２３２に出力して昇圧回路２３を動作させ（Ｓ２０７）、昇圧電圧検出部２５によって検出された昇圧電圧に基づき、整流平滑回路部２４のコンデンサ２４３の昇圧電圧（検出電圧）が目標出力実効値（例えば１４０Ｖ）より大きいか否かを判断する（Ｓ２０８）。検出電圧が目標出力実効値より大きい場合には（Ｓ２０８：ＹＥＳ）、デューティ比を減少させた第１のＰＷＭ信号をＦＥＴ２３２のゲートに出力する（Ｓ２０９）。
【００５４】
一方、検出電圧が目標出力実効値以下の場合には（Ｓ２０８：ＮＯ）、インバータ装置２にシガーソケット１のみが接続されているか否かを再び判断する（Ｓ２１０）。シガーソケット１のみが接続されている場合には（Ｓ２１０：ＹＥＳ）、電流検出抵抗２７ａによって検出された電流値がシガーソケット用制限値を超えているか否かを判断し（Ｓ２１１）、超えていた場合には（Ｓ２１１：ＹＥＳ）、デューティ比を減少させた第１のＰＷＭ信号をＦＥＴ２３２のゲートに出力し（Ｓ２０９）、超えていなかった場合には（Ｓ２１１：ＮＯ）、デューティ比を増加させた第１のＰＷＭ信号をＦＥＴ２３２のゲートに出力する（Ｓ２１２）。
【００５５】
一方、Ｓ２１０で、インバータ装置２に接続されているのはシガーソケット１のみではないと判断した場合には（Ｓ２１０：ＮＯ）、そのまま、デューティ比を増加させた第１のＰＷＭ信号をＦＥＴ２３２のゲートに出力する（Ｓ２１２）。すなわち、マイコン２９は、電池パック４とシガーソケット１の両方が接続されていると判断した場合には電池パック４を優先して接続するようにリレー回路部２２５を制御する。
【００５６】
続いて、マイコン２９は、ＰＷＭ信号出力部２８を介してスイッチング回路２６（ＦＥＴ２６１−２６４）をオン・オフさせるための第２のＰＷＭ信号を出力し、出力端子２６５、２６６に交流電圧を供給する（Ｓ２１３）。
【００５７】
続いて、インバータ装置２にシガーソケット１のみが接続されているか否かを再び判断する（Ｓ２１４）。シガーソケット１のみが接続されていると判断した場合には（Ｓ２１４：ＹＥＳ）、第２電池電圧検出部２１ｂから第２分圧電圧を取得し（Ｓ２１５）、第２分圧電圧がシガーソケット用過放電電圧より小さいか否かを判断する（Ｓ２１６）。
【００５８】
シガーソケット用過放電電圧より小さい場合には（Ｓ２１６：ＹＥＳ）、自動車のバッテリが過放電状態にあると判断し、ＦＥＴ２３２及びＦＥＴ２６１−２６４をオフさせるための第１のＰＷＭ信号又は第２のＰＷＭ信号を出力して昇圧回路部２３及びスイッチング回路２６の動作を停止させる（Ｓ２１７）。これにより、シガーソケット１からの電力の供給が停止される。
【００５９】
第２分圧電圧がシガーソケット用過放電電圧以上である場合には（Ｓ２１６：ＮＯ）、トリガ検出部１１からトリガ検出信号が入力されているか否かを再び判断する（Ｓ２１８）。トリガ検出信号が入力されていた場合には（Ｓ２１８：ＹＥＳ）、Ｓ２０７に戻り、上記動作を繰り返す。一方、トリガ検出信号が入力されていなかった場合には（Ｓ２１８：ＮＯ）、昇圧回路２３及びスイッチング回路２６の動作を停止させる（Ｓ２１９）。
【００６０】
一方、Ｓ２１４で、電池パック４が接続されていると判断した場合には（Ｓ２１４：ＮＯ）、第１電池電圧検出部２１ａから第１分圧電圧を取得し（Ｓ２２０）、第１分圧電圧が電池パック用過放電電圧より小さいか否かを判断する（Ｓ２２１）。
【００６１】
電池パック用過放電電圧より小さい場合には（Ｓ２２１：ＹＥＳ）、電池パック４が過放電状態にあると判断し、ＦＥＴ２３２及びＦＥＴ２６１−２６４をオフさせるための第１のＰＷＭ信号又は第２のＰＷＭ信号を出力して昇圧回路部２３及びスイッチング回路２６の動作を停止させる（Ｓ２１７）。これにより、電池パック４からの電力の供給が停止される。
【００６２】
電池パック用過放電電圧以上である場合には（Ｓ２２１：ＮＯ）、電池パック４から過放電信号が入力されているか否かを判断する（Ｓ２２２）。過放電信号が入力されていた場合には（Ｓ２２２：ＹＥＳ）、昇圧回路部２３及びスイッチング回路２６の動作を停止させる（Ｓ２１７）。
【００６３】
一方、過放電信号が入力されていなかった場合には（Ｓ２２０：ＮＯ）、上記したＳ２１８及びＳ２１９の動作を行う。
【００６４】
上記したように、本実施の形態によるインバータ装置２は、第２分圧電圧が入力された場合、すなわち、シガーソケット１がインバータ装置２に接続されている場合には、電流検出抵抗２７ａによって検出された電流値がシガーソケット用制限値を超えないような制御を行うので、電池パック４よりも最大出力の低いシガーソケット１からの電力供給により芝刈り機３を駆動させるような場合でも、最大電流が制限されるので、シガーソケット１内のヒューズが切れてしまうようなことを防止することができる。
【００６５】
更に、電池パック４及びシガーソケット１の過放電は、それぞれ、電池パック用過放電電圧及びシガーソケット用過放電電圧に基づいて判断されるので、電源の種類に応じた適切な保護を行うことができる。
【００６６】
尚、本発明のインバータ装置は、上述した実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変形や改良が可能である。
【００６７】
例えば、上記実施の形態では、第１のＰＷＭ信号を変化させることにより、インバータ２の最大出力を減少させたが、第２のＰＷＭ信号を変化させることにより行ってもよい。この場合（第２の実施の形態）について、図２を用いて説明する。
【００６８】
Ｓ２０１〜Ｓ２０９は上記した実施の形態と同様に制御する。Ｓ２０８で検出電圧が目標値以下の場合（Ｓ２０８：ＮＯ）には、Ｓ２１２に進みＦＥＴ２３２の第１のＰＷＭ信号のデューティ比を増加させる。その後、Ｓ２０１に進み、インバータ２に接続されている電源がシガーソケット１か否かを判断する。判断結果に応じてインバータ２の出力を制御するように第２のＰＷＭ信号のデューティを調整する。すなわち、シガーソケット１ではなく電池パック４の場合には（Ｓ２１０：ＮＯ）、Ｓ２１３に進みＦＥＴ２６１−２６４の第２のＰＷＭ信号をデューティ比１００％としてインバータ２の出力を１００Ｖに制御する。一方、シガーソケット１の場合には（Ｓ２１０：ＹＥＳ）、第２のＰＷＭ信号をデューティ比１００％より減少させて、インバータ２の出力を例えば８０Ｖになるように制御する。その後、Ｓ２１４以降の制御を実行する。
【００６９】
また、シガーソケット１が接続されている場合であってもＳ２１３でデューティ比１００％の第２のＰＷＭ信号により出力（１００Ｖ）し、その後、電流検出抵抗２７ｂにより検出した電流に応じて第２のＰＷＭ信号のデューティ比を減少させるようにしても良い。
【００７０】
また、上記した第１の実施の形態のＳ２１２の後に、第２の実施の形態のような、インバータ回路部２６の制御を行っても良い。電源によってＦＥＴ２３２の第１のＰＷＭ信号のデューティを変更すると共に、Ｓ２１３で電源に応じて出力を変更するようにしても良い。このような構成にすることにより、インバータ回路２６のＦＥＴ２６１−２６４、モータ３２を大電流から保護することができる。
【００７１】
すなわち、インバータ２に接続される電源に応じて、昇圧回路部２３、インバータ回路部２６の少なくとも一方のＰＷＭ信号のデューティを変更するようにすれば、最大出力が低いシガーソケット１を使用した場合であっても内蔵のヒューズが遮断することなく、安定した電源供給を行うことができる。
【００７２】
また、上記実施の形態において、電源スイッチ２２１と直列に更なるＦＥＴを配置し、電池パック４が過放電を検出した場合には、当該ＦＥＴのゲートに過放電信号をするような構成を採用してもよい。このような構成により、電池パック４の寿命が短くなることを防止することが可能となる。
【００７３】
また、上記実施の形態では、インバータ装置２に接続される電池パック４を１４．４Ｖとして説明したが、種類が異なる電池パック、例えばリチウム電池や、ニカド電池、或いはニッケル水素電池からなる電池パックの何れかを接続可能にしても良いし、電池電圧が異なる複数の電池パックを接続可能にしても良い。この場合、電池パックには電池電圧や種類を識別するために識別手段（例えば抵抗）を設け、マイコン２９がこの抵抗からの情報により接続された電池パックを判別し、その電池パックに応じてＦＥＴ２３２の間欠駆動タイミングを変更するように制御すれば、種々の電池パックを使用することができ作業性を向上することができる。
【００７４】
また、図２のフローチャートでは、Ｓ２０７−Ｓ２１３で昇圧電圧の制御を行ったが、これらは、Ｓ２０６でトリガを検出された後であれば、フローチャート内のどの位置で行われてもよい。また、Ｓ２１４−Ｓ２２２で過放電の検出を行ったが、これらは、フローチャート内のどの位置で行われてもよく、また、並行して行われてもよい。
【００７５】
また、バイパス回路を電源毎に設けても良いし、リレー回路を常時一方の電源に接続する構成ではなくマイコンからの信号によりどちらかの電源に接続するようにしても良い。
【符号の説明】
【００７６】
１：しかーソケット、２：インバータ装置、３：芝刈り機、４：電池パック、２３：昇圧回路部、２４：整流平滑回路部、２６：スイッチング回路、２７：電流検出抵抗、２９：マイコン、３２：ＡＣモータ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１定格出力を有する第１電源又は第１定格出力より小さい第２定格出力を有する第２電源からの直流電力を交流電力に変換し昇圧する昇圧回路部と、
前記昇圧された交流電力を整流・平滑して直流電力として出力する整流平滑回路部と、
前記整流平滑回路部から出力された直流電力を交流電力に変換するインバータ回路部と、
前記第２電源から直流電流を供給されている場合には、前記第１電源から直流電源を供給されている場合よりも昇圧率を小さくするよう前記昇圧回路部を制御する制御部と、
を備えたことを特徴とするインバータ装置。
【請求項２】
電源供給を前記第１電源又は前記第２電源の一方側に切り替えるリレー回路部を備え、
該リレー回路部は、常時、前記第１電源及び前記第２電源の一方側に接続され、
前記制御部は、前記第１電源及び前記２電源の他方側が接続された際に前記リレー回路部を他方側に切り替えることを特徴とする請求項１記載のインバータ装置。
【請求項３】
前記リレー回路は、前記第１電源側に常時接続され、
前記制御部は、前記第２電源のみが接続された際に、前記リレー回路を前記第２電源側に切り替えることを特徴とする請求項２記載のインバータ装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記第１電源及び前記第２電源の両方が接続された際に、前記リレー回路を前記第１電源側に切り替えることを特徴とする請求項２又は３に記載のインバータ装置。
【請求項５】
前記第１電源の電圧を検出する第１電源電圧検出部と、
前記第２電源の電圧を検出する第２電源電圧検出部と、を備え、
前記制御部は、前記第１電源電圧検出部、前記第２電源電圧検出部によって前記電源の接続を判別することを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載のインバータ装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記第１電源からの直流電力が第１過放電電圧より小さい場合に前記インバータ回路からの出力を停止させ、前記第２電源からの直流電力が前記第１過放電電圧とは異なる第２過放電電圧より小さい場合に前記インバータ回路からの出力を停止させることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載のインバータ装置。
【請求項７】
モータと、該モータへの電力供給を指示するトリガスイッチと、を備えると共に請求項１乃至６の何れか一項に記載のインバータ装置を備える電動工具。
【請求項１】
第１定格出力を有する第１電源又は第１定格出力より小さい第２定格出力を有する第２電源からの直流電力を交流電力に変換し昇圧する昇圧回路部と、
前記昇圧された交流電力を整流・平滑して直流電力として出力する整流平滑回路部と、
前記整流平滑回路部から出力された直流電力を交流電力に変換するインバータ回路部と、
前記第２電源から直流電流を供給されている場合には、前記第１電源から直流電源を供給されている場合よりも昇圧率を小さくするよう前記昇圧回路部を制御する制御部と、
を備えたことを特徴とするインバータ装置。
【請求項２】
電源供給を前記第１電源又は前記第２電源の一方側に切り替えるリレー回路部を備え、
該リレー回路部は、常時、前記第１電源及び前記第２電源の一方側に接続され、
前記制御部は、前記第１電源及び前記２電源の他方側が接続された際に前記リレー回路部を他方側に切り替えることを特徴とする請求項１記載のインバータ装置。
【請求項３】
前記リレー回路は、前記第１電源側に常時接続され、
前記制御部は、前記第２電源のみが接続された際に、前記リレー回路を前記第２電源側に切り替えることを特徴とする請求項２記載のインバータ装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記第１電源及び前記第２電源の両方が接続された際に、前記リレー回路を前記第１電源側に切り替えることを特徴とする請求項２又は３に記載のインバータ装置。
【請求項５】
前記第１電源の電圧を検出する第１電源電圧検出部と、
前記第２電源の電圧を検出する第２電源電圧検出部と、を備え、
前記制御部は、前記第１電源電圧検出部、前記第２電源電圧検出部によって前記電源の接続を判別することを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載のインバータ装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記第１電源からの直流電力が第１過放電電圧より小さい場合に前記インバータ回路からの出力を停止させ、前記第２電源からの直流電力が前記第１過放電電圧とは異なる第２過放電電圧より小さい場合に前記インバータ回路からの出力を停止させることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載のインバータ装置。
【請求項７】
モータと、該モータへの電力供給を指示するトリガスイッチと、を備えると共に請求項１乃至６の何れか一項に記載のインバータ装置を備える電動工具。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１２−９５４５９（Ｐ２０１２−９５４５９Ａ）
【公開日】平成２４年５月１７日（２０１２．５．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２４０８０５（Ｐ２０１０−２４０８０５）
【出願日】平成２２年１０月２７日（２０１０．１０．２７）
【出願人】（０００００５０９４）日立工機株式会社 (1,861)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月１７日（２０１２．５．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月２７日（２０１０．１０．２７）
【出願人】（０００００５０９４）日立工機株式会社 (1,861)
【Ｆターム（参考）】
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