インバータ装置及びそれを備えた電動工具
【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１は、インバータ回路１６と、電流検出抵抗１７と、インバータ回路停止部２０と、を備えている。インバータ回路１６は、直流電力を交流電力に変換して出力する。電流検出抵抗１７は、前記インバータ回路に流れる電流の電流値を検出する。インバータ回路停止部２０は、前記電流値が過電流閾値を上回った場合にインバータ回路１６からの交流電力の出力を停止させる。
【解決手段】 インバータ装置１は、インバータ回路１６と、電流検出抵抗１７と、インバータ回路停止部２０と、を備えている。インバータ回路１６は、直流電力を交流電力に変換して出力する。電流検出抵抗１７は、前記インバータ回路に流れる電流の電流値を検出する。インバータ回路停止部２０は、前記電流値が過電流閾値を上回った場合にインバータ回路１６からの交流電力の出力を停止させる。
【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れを備えた電動工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、インバータ回路を備えた電子機器が知られている。このような電子機器は、商用電源からの交流電力をトランスで変圧し、整流・平滑回路で直流電力に整流・平滑した後、インバータ回路で所定の交流電力に変換してＡＣモータ等に出力している。
【０００３】
また、電子機器のＡＣモータを作動させるために、電池パックからの直流電力を交流電力に変換して電子機器に供給するという構成も考えられる（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２７８８３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、電子機器のＡＣモータを作動させるために、電池パックからの直流電力を交流電力に変換して電子機器に供給するという構成の場合、直流電力を交流電力に変換するために、スイッチング回路と、トランスと、整流・平滑回路と、インバータ回路と、を備えたインバータ装置を電池パックと電子機器との間に接続することとなる。
【０００６】
しかしながら、このような構成のインバータ装置に過電流が流れた場合、インバータ回路が故障してしまう虞がある。
【０００７】
本発明は、インバータ回路を過電流から保護することのできるインバータ装置及びそれを備えた電動工具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】
【０００８】
本発明のインバータ装置は、直流電力を交流電力に変換して出力するインバータ回路と、前記インバータ回路に流れる電流の電流値を検出する電流検出手段と、前記電流値が過電流閾値を上回った場合に前記インバータ回路からの交流電力の出力を停止させる停止手段と、を備えたことを特徴としている。
【０００９】
このような構成によれば、電流値が過電流閾値を上回った場合にインバータ回路からの交流電力の出力を停止させるので、インバータ回路が故障することを防止することができる。
【００１０】
また、本発明のインバータ装置は、前記インバータ回路からの交流電力の出力が停止された後、所定時間経過後に前記インバータ回路からの交流電力の出力を復帰させる復帰手段を更に備えることが好ましい。
【００１１】
このような構成によれば、インバータ回路からの交流電力の出力が停止された後、所定時間経過後にインバータ回路からの交流電力の出力を復帰させるので、インバータ装置の起動時にソフトスタートを実現させることができる。
【００１２】
また、本発明のインバータ装置は、前記電流値が所定値を上回ってから所定時間以上経過後に前記電流検出手段により検出された電流値が前記所定値を再び上回った場合に、前記復帰回路による前記インバータ回路からの交流電力の出力の復帰を防止する防止手段を更に備えることが好ましい。
【００１３】
このような構成によれば、高負荷時に停止及び解除動作を繰り返して電力を浪費することを防止することができる。
【００１４】
また、前記インバータ回路は、ＦＥＴを有し、前記ＦＥＴのオン・オフにより前記交流電力を出力することが好ましい。
【００１５】
このような構成によれば、過電流に弱いＦＥＴが故障することを防止することができる。
【００１６】
また、本発明のインバータ装置は、電池パックから供給される直流電力を交流電力に変換して出力するスイッチング手段と、前記スイッチング手段から出力された交流電力を変圧して出力する変圧回路と、前記変圧回路から出力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・平滑回路と、を更に備え、前記インバータ回路は、前記整流・平滑回路から出力された直流電力を交流電力に変換して出力することが好ましい。
【００１７】
このような構成によれば、電池パックに過電流が流れることも防止することができるので、電池パックの寿命が短くなることを防止することができる。
【００１８】
また、前記インバータ回路を構成する複数のＦＥＴのオン・オフ信号を出力するＰＷＭ信号出力部と、前記ＰＷＭ信号出力部と制御信号ラインで接続され前記ＦＥＴを制御するための制御信号を出力する制御部と、を備え、前記停止手段は、前記過電流閾値を生成する基準電流入力部と、前記電流検出手段により検出した電流値が入力される検出電流入力部と、前記基準電流入力部からの出力と前記検出電流入力部からの出力を比較する比較部と、前記比較部の出力に応じて前記インバータ回路の出力を停止させる停止部と、を備え、前記停止部は、前記制御信号ラインに接続されることが好ましい。
【００１９】
このような構成によれば、信号ラインに停止部を接続したため、停止部へ加わる負荷を小さくすることができる。すなわち、例えば、停止部を直接インバータ回路に接続した場合にはインバータ回路のＦＥＴを駆動するための駆動電圧（電流）が必要となるため、停止部をＦＥＴに合わせた仕様にしなければならない。本発明によれば、信号ラインに接続したのでこのような問題を生じることが無い。
【００２０】
また、前記比較部は、前記基準電流入力部からの出力と前記検出電流入力部からの出力が入力されるオペアンプと、前記オペアンプの出力側に接続されるダイオード及び放電用抵抗と、前記ダイオードの他端側に接続されるコンデンサと、を備え、前記停止部はＦＥＴを備え、前記コンデンサが所定電圧以上になった際に前記ＦＥＴがオンすることで前記インバータ回路の出力を停止することが好ましい。
【００２１】
このような構成によれば、簡単な構成で停止手段を構成することができる。
【００２２】
また、前記ＦＥＴがオンした後に前記オペアンプの出力が反転した場合、前記コンデンサの電圧は、前記放電用抵抗及び前記ダイオードを介して放電することで前記ＦＥＴをオフすることが好ましい。
【００２３】
このような構成によれば、オペアンプの出力が反転した際にコンデンサ電圧が自動的に放電するため容易にＦＥＴをオフさせることができ、回路構成を簡単にできる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、インバータ回路を過電流から保護することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【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（ａ）】起動電流について説明するタイムチャート
【図２（ｂ）】本発明の実施の形態による起動時の電流の変化について説明するタイムチャート
【図２（ｃ）】本発明の実施の形態による起動時のモータ回転数の変化について説明するタイムチャート
【図２（ｄ）】本発明の実施の形態による高負荷時の電流の変化について説明するタイムチャート
【図３】本発明の実施の形態によるインバータ回路の停止制御について説明するフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００２６】
図１乃至図３を用いて、本発明の実施の形態によるインバータ装置１について説明する。
【００２７】
図１は、インバータ装置１の回路図である。インバータ装置１は、電池パック２から供給された直流電力を交流電力に変換して電子機器、例えば電動工具となる芝刈機３のＡＣモータ３１に供給するために、電池パック２と電子機器３との間に接続されている。ＡＣモータ３１には、電子機器３のトリガスイッチ３２が操作されると、インバータ装置１から交流電力が供給される。インバータ装置１は、電池パック２と電子機器３との間で着脱可能であるが、以下では、接続されているものとして説明する。
【００２８】
インバータ装置１は、電池電圧検出部１１と、電源部１２と、昇圧回路（変圧回路）１３と、整流・平滑回路１４と、昇圧電圧検出部１５と、インバータ回路１６と、電流検出抵抗１７と、ＰＷＭ信号出力部１８と、制御部（防止手段）１９と、インバータ回路停止部（停止手段、復帰手段）２０と、を備えている。
【００２９】
電池電圧検出部１１は、電池電圧検出抵抗１１１及び１１２を備えている。電池電圧検出抵抗１１１及び１１２は、電池パック２のプラス側端子２１とマイナス側端子２２の間に直列に接続されており、電池パック２の電池電圧の、電池電圧検出抵抗１１１と電池電圧検出抵抗１１２とによる分圧電圧を制御部１９に出力する。なお、図１に示す電池パック２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。
【００３０】
電源部１２は、電池パック２のプラス側端子２１と制御部１９との間に直列に接続された電源スイッチ１２１及び定電圧回路１２２を備えている。定電圧回路１２２は、三端子レギュレータ１２２ａと、発振防止用コンデンサ１２２ｂ及び１２２ｃと、を備えており、ユーザにより電源スイッチ１２１がオンされると、電池パック２からの電圧を所定の直流電圧（例えば５Ｖ）に変換し、制御部１９に駆動電力として供給する。なお、電源スイッチ１２１がオフされると、制御部１９に駆動電力が供給されなくなるので、インバータ装置１全体がオフされることとなる。
【００３１】
昇圧回路１３は、トランス１３１と、ＦＥＴ１３２と、を備えており、トランス１３１は、一次側巻線１３１ａと、二次側巻線１３１ｂと、を備えている。一次側巻線１３１ａは、電池パック２のプラス側端子２１とマイナス側端子２２の間に接続されており、トランス１３１の一次側巻線１３１ａとマイナス側端子２２の間には、更に、ＦＥＴ１３２が配置されている。ＦＥＴ１３２のゲートには、ＦＥＴ１３２をオン・オフさせるための第１のＰＷＭ信号が制御部１９から入力され、ＦＥＴ１３２のオン・オフにより、電池パック２からトランス１３１の一次側巻線１３１ａに供給された直流電力は、一次側巻線１３１ａと二次側巻線１３１ｂとの巻数比に応じた交流電力に変圧されて二次側巻線１３１ｂから出力される。
【００３２】
整流・平滑回路１４は、整流ダイオード１４１及び１４２と、平滑コンデンサ１４３と、を備えており、これらにより、トランス１３１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。
【００３３】
昇圧電圧検出部１５は、互いに直列接続された抵抗１５１及び１５２から構成されており、整流・平滑回路１４から出力された直流の昇圧電圧（平滑コンデンサ電圧、例えば１４０Ｖ）を検出し、昇圧電圧の、抵抗１５１と抵抗１５２とによる分圧電圧を制御部１９に出力する。
【００３４】
インバータ回路１６は、４つのＦＥＴ１６１−１６４から構成されており、直列に接続されたＦＥＴ１６１及び１６２と、直列に接続されたＦＥＴ１６３及び１６４とが、平滑コンデンサ１４３に並列に接続されている。詳細には、ＦＥＴ１６１のドレインは、整流ダイオード１４１及び１４２のカソードと接続され、ＦＥＴ１６１のソースは、ＦＥＴ１６２のドレインに接続されている。また、ＦＥＴ１６３のドレインは、整流ダイオード１４１及び１４２のカソードと接続され、ＦＥＴ１６３のソースは、ＦＥＴ１６４のドレインに接続されている。
【００３５】
更に、ＦＥＴ１６１のソース及びＦＥＴ１６２のドレイン、ＦＥＴ１６３のソース及びＦＥＴ１６４のドレインは、それぞれ、出力端子１６５、１６６と接続されており、出力端子１６５、１６６は、ＡＣモータ３１に接続されている。ＦＥＴ１６１−１６４のゲートには、ＦＥＴ１６１−１６４をオン・オフさせるための第２のＰＷＭ信号がＰＷＭ信号出力部１８から入力され、ＦＥＴ１６１−１６４のオン・オフにより、整流・平滑回路１４から出力された直流電力は交流電力に変換されて電子機器３（ＡＣモータ３１）に出力される。
【００３６】
電流検出抵抗１７は、ＦＥＴ１６２のソース及びＦＥＴ１６４のソースと、電池パック２のマイナス側端子２２との間に接続されており、電流検出抵抗１７の高電圧側の端子は制御部１９と接続されている。このような構成により、電流検出抵抗１７は、ＡＣモータ３１に流れる電流を検出し、電圧として制御部１９及びインバータ回路停止部２０に出力する。
【００３７】
制御部１９は、昇圧電圧検出部１５によって検出された昇圧電圧に基づき、目標実効値（例えば、１４１Ｖ）を有する交流電力がトランス１３１の二次側から出力されるような第１のＰＷＭ信号をＦＥＴ１３２のゲートに出力する。また、制御部１９は、目標実効値（例えば、１００Ｖ）を有する交流電力がＡＣモータ３１に出力されるような第２のＰＷＭ信号をＰＷＭ信号出力部１８を介してＦＥＴ１６１−１６４のゲートに出力する。本実施の形態では、制御部１９は、ＦＥＴ１６１とＦＥＴ１６４（以降、第１のセット）と、ＦＥＴ１６２とＦＥＴ１６３（以降、第２のセット）とを、それぞれ１セットとして、第１のセットと第２のセットをデューティ比１００％で交互にオン・オフさせるような第２のＰＷＭ信号を出力する。
【００３８】
また、制御部１９は、電池電圧検出部１１によって検出された電池電圧に基づき、電池パック２の過放電を判別する。具体的には、電池電圧検出部１１によって検出された電池電圧が所定の過放電電圧より小さい場合には、電池パック２に過放電が生じていると判断し、ＡＣモータ３１への出力を停止させるための第１のＰＷＭ信号及び第２のＰＷＭ信号を出力する。すなわち、第１のＰＷＭ信号及び第２のＰＷＭ信号の出力を停止する。
【００３９】
また、電池パック２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制御部１９に出力する機能を有しており、制御部１９は、信号端子ＬＤから過放電信号を受信した場合にも、ＡＣモータ３１への出力を停止させるための第１のＰＷＭ信号及び第２のＰＷＭ信号を出力する。すなわち、第１のＰＷＭ信号及び第２のＰＷＭ信号の出力を停止する。このような構成により、電池パック２の寿命が短くなることを防止することができる。
【００４０】
インバータ回路停止部２０は、基準電流入力部２０１と、検出電流入力部２０２と、比較回路２０３と、停止回路２０４と、を備えている。
【００４１】
基準電流入力部２０１は、抵抗２０１ａ及び２０１ｂを備えており、三端子レギュレータ１２２ａから出力された所定の直流電圧の、抵抗２０１ａと抵抗２０１ｂとによる分圧電圧を基準電流として比較回路２０３に出力する。抵抗２０１ａ及び２０１ｂは、基準電流が過電流の閾値となるような値に設定されている。
【００４２】
検出電流入力部２０２は、抵抗２０２ａ−２０２ｃと、オペアンプ２０２ｄと、を備えており、電流検出抵抗１７によって検出された電流（電圧）を増幅し、検出電流として比較回路２３に出力する。
【００４３】
比較回路２０３は、オペアンプ２０３ａと、ダイオード２０３ｂと、放電用抵抗２０３ｃと、コンデンサ２０３ｄと、を備え、差動増幅回路として機能する。
【００４４】
オペアンプ２０３ａは、入力された基準電流と検出電流とを比較し、検出電流が基準電流以下の場合にはＬレベルの信号を出力し、検出電流が基準電流より大きい場合にはＨレベルの信号を出力する。Ｈレベルの信号が出力された場合、すなわち、インバータ装置１に流れる電流が過電流閾値より大きい場合には、ダイオード２０３ｂを介してコンデンサ２０３ｄに電荷が蓄えられる。
【００４５】
停止回路２０４は、ダイオード２０４ａ及び２０４ｂと、ＦＥＴ２０４ｃと、を備えている。ダイオード２０４ａ及び２０４ｂのアノードは、制御部１９からＰＷＭ信号出力部１８へ第２のＰＷＭ信号を出力するラインのうち、ＦＥＴ１６２及び１６４のゲートへ第２のＰＷＭ信号を出力するラインとそれぞれ接続されており、ダイオード２０４ａ及び２０４ｂのカソードは、ＦＥＴ２０４ｃのドレインと接続されている。また、ＦＥＴ２０４ｃのゲートは、ダイオード２０３ｂのカソードと接続されており、ソースは、ＧＮＤと接続されている。
【００４６】
このような構成により、コンデンサ２０３ｄに所定上の電荷が蓄えられている場合には、ＦＥＴ２０４ｃがオンすることとなる。ＦＥＴ２０４ｃがオンすると、ＦＥＴ１６２及び１６４のゲートへ出力されるはずの第２のＰＷＭ信号はＦＥＴ２０４ｃを介してＧＮＤへ流れ込むこととなるので、ＦＥＴ１６２及び１６４がオフし、インバータ回路１６が停止されることとなる。このようにして、インバータ装置１に流れる電流が過電流閾値より大きい場合には、インバータ回路１６が停止されるので、インバータ装置１、特に、インバータ回路１６のＦＥＴ１６１−１６４が故障することを防止することができる。
【００４７】
なお、インバータ回路１６が停止されると、電流検出抵抗１７も電流（電圧）を検出しなくなる、すなわち電流検出抵抗１７により検出される電流は小さくなるので、オペアンプ２０３ａの出力は反転してＬレベルの出力となり、コンデンサ２０３ｄに蓄えられた電圧はダイオード２０３ｂと並列に接続された放電用抵抗２０３ｃを介して放電される。これにより、ＦＥＴ２０４ｃは再びオフするので、過電流が解消された後には、インバータ回路１６の強制停止が解除される。少なくともダイオード２０３ｂ、放電用抵抗２０３ｃ及びコンデンサ２０３ｄは本発明の復帰手段を構成する。
【００４８】
ところで、図２（ａ）に示すように、起動時には、インバータ装置１に過電流となるような大きな起動電流が流れるが、起動電流に対してもインバータ回路１６を停止させてしまっては、インバータ装置１を起動させることができなくなってしまう。
【００４９】
そこで、本実施の形態によるインバータ装置１では、図２（ｂ）に示すように、インバータ回路１６の停止によりＡＣモータ３１の回転が停止するよりも前に、インバータ回路１６の停止を解除するという動作を繰り返す。このような構成により、本実施の形態によるインバータ装置１は、起動時に過電流が流れることを防止すると同時に、いわゆる、ソフトスタートを実現させている。
【００５０】
次に、図３のフローチャートを用いて、本実施の形態におけるソフトスタートについて説明する。
【００５１】
図３のフローチャートは、電池パック２がインバータ装置１に装着されている状態で電源スイッチ１２１がオンされた時、又は、電源スイッチ１２１がオンされた状態で電池パック２がインバータ装置１に装着された時にスタートする。なお、電源スイッチ１２１をオンすることによって、電池パック２の電圧から定電圧回路１２２に電圧が供給されることで制御部１９の駆動電圧が生成され制御部１９が動作することになる。
【００５２】
まず、制御部１９は、目標実効値（例えば、１４１Ｖ）を有する交流電力がトランス１３１の二次側から出力されるような第１のＰＷＭ信号をＦＥＴ１３２のゲートに出力し（Ｓ３０１）、昇圧電圧検出部１５によって検出された電圧に基づき、トランス１３１で昇圧された電圧の実効値が目標実効値より大きいか否かを判断する（Ｓ３０２）。
【００５３】
昇圧された電圧が目標実効値より大きい場合には（Ｓ３０２：ＹＥＳ）、ＦＥＴ１３２のデューティ比を減少させ（Ｓ３０３）、昇圧された電圧が目標実効値以下の場合には（Ｓ３０２：ＮＯ）、ＦＥＴ１３２のデューティ比を増加させる（Ｓ３０４）。
【００５４】
続いて、電池電圧検出部１１によって検出された電圧に基づき、電池パック２の電池電圧が所定の過放電電圧より小さいか否かを判断する（Ｓ３０５）。所定の過放電電圧より小さい場合には（Ｓ３０５：ＹＥＳ）、電池パック２が過放電状態にあると判断し、ＡＣモータ３１への出力を停止させるための第１のＰＷＭ信号及び第２のＰＷＭ信号を出力する（Ｓ３０９）。すなわち、第１のＰＷＭ信号及び第２のＰＷＭ信号の出力を停止する。これにより、昇圧回路１３及びインバータ回路１６の動作が停止され、インバータ装置１からＡＣモータ３１への出力が停止される。
【００５５】
また、電池パック２の電池電圧が所定の過放電電圧以上の場合には（Ｓ３０５：ＮＯ）、電池パック２からＬＤ端子を介して過放電信号が入力されたか否かを判断する（Ｓ３０６）。過放電信号が入力されていた場合には（Ｓ３０６：ＹＥＳ）、電池パック２が過放電状態にあると判断し、ＡＣモータ３１への出力を停止させるための第１のＰＷＭ信号及び第２のＰＷＭ信号を出力する（Ｓ３０９）。すなわち、第１のＰＷＭ信号及び第２のＰＷＭ信号の出力を停止する。
【００５６】
一方、過放電信号が入力されていない場合には（Ｓ３０６：ＮＯ）、インバータ回路停止部２０によりソフトスタート制御が行われる。
【００５７】
詳細には、電流検出抵抗１７によって検出された電流（電圧）に基づき、インバータ装置１に流れる電流が過電流閾値より大きいか否かが判断され（Ｓ３０７）、大きい場合には（Ｓ３０７：ＹＥＳ）、ＦＥＴ１６２及びＦＥＴ１６４を所定時間オフさせた後（Ｓ３０８）、Ｓ３０１へ戻る。なお、インバータ装置１を起動させるためには、前記所定時間は、インバータ回路１６の停止からＡＣモータ３１の回転が停止するよりも前までの時間である必要があり、本実施の形態では、０．５ｍｓｅｃに設定されている。
【００５８】
このような制御により、インバータ装置１の起動時には、電流の大きさは、図２（ｂ）に示すように変化し、ＡＣモータ３１の回転数は、図２（ｃ）に示すように変化する。また、高負荷時には、電流の大きさは、図２（ｄ）に示すように変化する。
【００５９】
以上のように、本実施の形態によるインバータ装置１では、インバータ装置１に流れる電流が過電流閾値より大きい場合にはインバータ回路１６を停止させる。従って、インバータ回路１６、特に、ＦＥＴ１６１−１６４が故障することを防止することが可能となる。同時に、電池パック２に過電流が流れることも防止することができるので、電池パック２の寿命が短くなることも防止することができる。
【００６０】
また、本実施の形態によるインバータ装置１では、インバータ回路１６の停止によりＡＣモータ３１の回転が停止するよりも前にインバータ回路１６の停止を解除するので、起動時に過電流が流れることを防止すると同時に、ソフトスタートが実現されている。
【００６１】
尚、本発明の電動工具は、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。
【００６２】
例えば、上記実施の形態では、ＡＣモータ３１への出力を停止させるために第１のＰＷＭ信号及び第２のＰＷＭ信号を出力したが、いずれか一方のみを出力する構成であってもＡＣモータ３１への出力を停止させることができる。
【００６３】
また、上記実施の形態では、インバータ装置１に流れる電流が過電流閾値より大きい場合にインバータ回路１６の停止と解除を繰り返したが、高負荷時には過電流が解消される可能性が低いため、同様の制御を行うことは電力の浪費となる。従って、最初にインバータ回路１６を停止させてから所定時間経過後に、依然として、インバータ装置１に流れる電流が過電流閾値より大きい場合には、解除動作を停止させることが好ましい。
【００６４】
その場合、インバータ装置１は、解除動作を停止させた回数を記憶しておき、停止回数の履歴を表示してもよい。また、所定回数以上停止された場合には、電池パック２が寿命であることを報知してもよい。
【００６５】
また、上記実施の形態では、インバータ回路停止部２０がインバータ回路１６を停止させたが、制御部１９が、電流検出抵抗１７によって検出された電流に基づき、ＦＥＴ１６２及びＦＥＴ１６をオフさせてインバータ回路１６を停止させてもよい。なお、全てのＦＥＴをオフさせてもよい。
【００６６】
また、インバータ装置１に接続される電池パック２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。
【００６７】
また、図３のフローチャートにおける、Ｓ３０１−Ｓ３０４での昇圧電圧の制御、Ｓ３０５−Ｓ３０６での過放電の検出、及び、Ｓ３０７での過電流の検出は、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。
【符号の説明】
【００６８】
１ インバータ装置
２ 電池パック
１３ 昇圧回路
１４ 整流・平滑回路
１６ インバータ回路
１７ 電流検出抵抗
１９ 制御部
２０ インバータ回路停止部
１１７ 電流検出抵抗
１４１ 整流ダイオード
１４２ 整流ダイオード
１４３ 平滑コンデンサ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インバータ装置及びそれを備えた電動工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、インバータ回路を備えた電子機器が知られている。このような電子機器は、商用電源からの交流電力をトランスで変圧し、整流・平滑回路で直流電力に整流・平滑した後、インバータ回路で所定の交流電力に変換してＡＣモータ等に出力している。
【０００３】
また、電子機器のＡＣモータを作動させるために、電池パックからの直流電力を交流電力に変換して電子機器に供給するという構成も考えられる（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２７８８３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、電子機器のＡＣモータを作動させるために、電池パックからの直流電力を交流電力に変換して電子機器に供給するという構成の場合、直流電力を交流電力に変換するために、スイッチング回路と、トランスと、整流・平滑回路と、インバータ回路と、を備えたインバータ装置を電池パックと電子機器との間に接続することとなる。
【０００６】
しかしながら、このような構成のインバータ装置に過電流が流れた場合、インバータ回路が故障してしまう虞がある。
【０００７】
本発明は、インバータ回路を過電流から保護することのできるインバータ装置及びそれを備えた電動工具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】
【０００８】
本発明のインバータ装置は、直流電力を交流電力に変換して出力するインバータ回路と、前記インバータ回路に流れる電流の電流値を検出する電流検出手段と、前記電流値が過電流閾値を上回った場合に前記インバータ回路からの交流電力の出力を停止させる停止手段と、を備えたことを特徴としている。
【０００９】
このような構成によれば、電流値が過電流閾値を上回った場合にインバータ回路からの交流電力の出力を停止させるので、インバータ回路が故障することを防止することができる。
【００１０】
また、本発明のインバータ装置は、前記インバータ回路からの交流電力の出力が停止された後、所定時間経過後に前記インバータ回路からの交流電力の出力を復帰させる復帰手段を更に備えることが好ましい。
【００１１】
このような構成によれば、インバータ回路からの交流電力の出力が停止された後、所定時間経過後にインバータ回路からの交流電力の出力を復帰させるので、インバータ装置の起動時にソフトスタートを実現させることができる。
【００１２】
また、本発明のインバータ装置は、前記電流値が所定値を上回ってから所定時間以上経過後に前記電流検出手段により検出された電流値が前記所定値を再び上回った場合に、前記復帰回路による前記インバータ回路からの交流電力の出力の復帰を防止する防止手段を更に備えることが好ましい。
【００１３】
このような構成によれば、高負荷時に停止及び解除動作を繰り返して電力を浪費することを防止することができる。
【００１４】
また、前記インバータ回路は、ＦＥＴを有し、前記ＦＥＴのオン・オフにより前記交流電力を出力することが好ましい。
【００１５】
このような構成によれば、過電流に弱いＦＥＴが故障することを防止することができる。
【００１６】
また、本発明のインバータ装置は、電池パックから供給される直流電力を交流電力に変換して出力するスイッチング手段と、前記スイッチング手段から出力された交流電力を変圧して出力する変圧回路と、前記変圧回路から出力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・平滑回路と、を更に備え、前記インバータ回路は、前記整流・平滑回路から出力された直流電力を交流電力に変換して出力することが好ましい。
【００１７】
このような構成によれば、電池パックに過電流が流れることも防止することができるので、電池パックの寿命が短くなることを防止することができる。
【００１８】
また、前記インバータ回路を構成する複数のＦＥＴのオン・オフ信号を出力するＰＷＭ信号出力部と、前記ＰＷＭ信号出力部と制御信号ラインで接続され前記ＦＥＴを制御するための制御信号を出力する制御部と、を備え、前記停止手段は、前記過電流閾値を生成する基準電流入力部と、前記電流検出手段により検出した電流値が入力される検出電流入力部と、前記基準電流入力部からの出力と前記検出電流入力部からの出力を比較する比較部と、前記比較部の出力に応じて前記インバータ回路の出力を停止させる停止部と、を備え、前記停止部は、前記制御信号ラインに接続されることが好ましい。
【００１９】
このような構成によれば、信号ラインに停止部を接続したため、停止部へ加わる負荷を小さくすることができる。すなわち、例えば、停止部を直接インバータ回路に接続した場合にはインバータ回路のＦＥＴを駆動するための駆動電圧（電流）が必要となるため、停止部をＦＥＴに合わせた仕様にしなければならない。本発明によれば、信号ラインに接続したのでこのような問題を生じることが無い。
【００２０】
また、前記比較部は、前記基準電流入力部からの出力と前記検出電流入力部からの出力が入力されるオペアンプと、前記オペアンプの出力側に接続されるダイオード及び放電用抵抗と、前記ダイオードの他端側に接続されるコンデンサと、を備え、前記停止部はＦＥＴを備え、前記コンデンサが所定電圧以上になった際に前記ＦＥＴがオンすることで前記インバータ回路の出力を停止することが好ましい。
【００２１】
このような構成によれば、簡単な構成で停止手段を構成することができる。
【００２２】
また、前記ＦＥＴがオンした後に前記オペアンプの出力が反転した場合、前記コンデンサの電圧は、前記放電用抵抗及び前記ダイオードを介して放電することで前記ＦＥＴをオフすることが好ましい。
【００２３】
このような構成によれば、オペアンプの出力が反転した際にコンデンサ電圧が自動的に放電するため容易にＦＥＴをオフさせることができ、回路構成を簡単にできる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、インバータ回路を過電流から保護することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【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（ａ）】起動電流について説明するタイムチャート
【図２（ｂ）】本発明の実施の形態による起動時の電流の変化について説明するタイムチャート
【図２（ｃ）】本発明の実施の形態による起動時のモータ回転数の変化について説明するタイムチャート
【図２（ｄ）】本発明の実施の形態による高負荷時の電流の変化について説明するタイムチャート
【図３】本発明の実施の形態によるインバータ回路の停止制御について説明するフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００２６】
図１乃至図３を用いて、本発明の実施の形態によるインバータ装置１について説明する。
【００２７】
図１は、インバータ装置１の回路図である。インバータ装置１は、電池パック２から供給された直流電力を交流電力に変換して電子機器、例えば電動工具となる芝刈機３のＡＣモータ３１に供給するために、電池パック２と電子機器３との間に接続されている。ＡＣモータ３１には、電子機器３のトリガスイッチ３２が操作されると、インバータ装置１から交流電力が供給される。インバータ装置１は、電池パック２と電子機器３との間で着脱可能であるが、以下では、接続されているものとして説明する。
【００２８】
インバータ装置１は、電池電圧検出部１１と、電源部１２と、昇圧回路（変圧回路）１３と、整流・平滑回路１４と、昇圧電圧検出部１５と、インバータ回路１６と、電流検出抵抗１７と、ＰＷＭ信号出力部１８と、制御部（防止手段）１９と、インバータ回路停止部（停止手段、復帰手段）２０と、を備えている。
【００２９】
電池電圧検出部１１は、電池電圧検出抵抗１１１及び１１２を備えている。電池電圧検出抵抗１１１及び１１２は、電池パック２のプラス側端子２１とマイナス側端子２２の間に直列に接続されており、電池パック２の電池電圧の、電池電圧検出抵抗１１１と電池電圧検出抵抗１１２とによる分圧電圧を制御部１９に出力する。なお、図１に示す電池パック２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。
【００３０】
電源部１２は、電池パック２のプラス側端子２１と制御部１９との間に直列に接続された電源スイッチ１２１及び定電圧回路１２２を備えている。定電圧回路１２２は、三端子レギュレータ１２２ａと、発振防止用コンデンサ１２２ｂ及び１２２ｃと、を備えており、ユーザにより電源スイッチ１２１がオンされると、電池パック２からの電圧を所定の直流電圧（例えば５Ｖ）に変換し、制御部１９に駆動電力として供給する。なお、電源スイッチ１２１がオフされると、制御部１９に駆動電力が供給されなくなるので、インバータ装置１全体がオフされることとなる。
【００３１】
昇圧回路１３は、トランス１３１と、ＦＥＴ１３２と、を備えており、トランス１３１は、一次側巻線１３１ａと、二次側巻線１３１ｂと、を備えている。一次側巻線１３１ａは、電池パック２のプラス側端子２１とマイナス側端子２２の間に接続されており、トランス１３１の一次側巻線１３１ａとマイナス側端子２２の間には、更に、ＦＥＴ１３２が配置されている。ＦＥＴ１３２のゲートには、ＦＥＴ１３２をオン・オフさせるための第１のＰＷＭ信号が制御部１９から入力され、ＦＥＴ１３２のオン・オフにより、電池パック２からトランス１３１の一次側巻線１３１ａに供給された直流電力は、一次側巻線１３１ａと二次側巻線１３１ｂとの巻数比に応じた交流電力に変圧されて二次側巻線１３１ｂから出力される。
【００３２】
整流・平滑回路１４は、整流ダイオード１４１及び１４２と、平滑コンデンサ１４３と、を備えており、これらにより、トランス１３１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。
【００３３】
昇圧電圧検出部１５は、互いに直列接続された抵抗１５１及び１５２から構成されており、整流・平滑回路１４から出力された直流の昇圧電圧（平滑コンデンサ電圧、例えば１４０Ｖ）を検出し、昇圧電圧の、抵抗１５１と抵抗１５２とによる分圧電圧を制御部１９に出力する。
【００３４】
インバータ回路１６は、４つのＦＥＴ１６１−１６４から構成されており、直列に接続されたＦＥＴ１６１及び１６２と、直列に接続されたＦＥＴ１６３及び１６４とが、平滑コンデンサ１４３に並列に接続されている。詳細には、ＦＥＴ１６１のドレインは、整流ダイオード１４１及び１４２のカソードと接続され、ＦＥＴ１６１のソースは、ＦＥＴ１６２のドレインに接続されている。また、ＦＥＴ１６３のドレインは、整流ダイオード１４１及び１４２のカソードと接続され、ＦＥＴ１６３のソースは、ＦＥＴ１６４のドレインに接続されている。
【００３５】
更に、ＦＥＴ１６１のソース及びＦＥＴ１６２のドレイン、ＦＥＴ１６３のソース及びＦＥＴ１６４のドレインは、それぞれ、出力端子１６５、１６６と接続されており、出力端子１６５、１６６は、ＡＣモータ３１に接続されている。ＦＥＴ１６１−１６４のゲートには、ＦＥＴ１６１−１６４をオン・オフさせるための第２のＰＷＭ信号がＰＷＭ信号出力部１８から入力され、ＦＥＴ１６１−１６４のオン・オフにより、整流・平滑回路１４から出力された直流電力は交流電力に変換されて電子機器３（ＡＣモータ３１）に出力される。
【００３６】
電流検出抵抗１７は、ＦＥＴ１６２のソース及びＦＥＴ１６４のソースと、電池パック２のマイナス側端子２２との間に接続されており、電流検出抵抗１７の高電圧側の端子は制御部１９と接続されている。このような構成により、電流検出抵抗１７は、ＡＣモータ３１に流れる電流を検出し、電圧として制御部１９及びインバータ回路停止部２０に出力する。
【００３７】
制御部１９は、昇圧電圧検出部１５によって検出された昇圧電圧に基づき、目標実効値（例えば、１４１Ｖ）を有する交流電力がトランス１３１の二次側から出力されるような第１のＰＷＭ信号をＦＥＴ１３２のゲートに出力する。また、制御部１９は、目標実効値（例えば、１００Ｖ）を有する交流電力がＡＣモータ３１に出力されるような第２のＰＷＭ信号をＰＷＭ信号出力部１８を介してＦＥＴ１６１−１６４のゲートに出力する。本実施の形態では、制御部１９は、ＦＥＴ１６１とＦＥＴ１６４（以降、第１のセット）と、ＦＥＴ１６２とＦＥＴ１６３（以降、第２のセット）とを、それぞれ１セットとして、第１のセットと第２のセットをデューティ比１００％で交互にオン・オフさせるような第２のＰＷＭ信号を出力する。
【００３８】
また、制御部１９は、電池電圧検出部１１によって検出された電池電圧に基づき、電池パック２の過放電を判別する。具体的には、電池電圧検出部１１によって検出された電池電圧が所定の過放電電圧より小さい場合には、電池パック２に過放電が生じていると判断し、ＡＣモータ３１への出力を停止させるための第１のＰＷＭ信号及び第２のＰＷＭ信号を出力する。すなわち、第１のＰＷＭ信号及び第２のＰＷＭ信号の出力を停止する。
【００３９】
また、電池パック２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制御部１９に出力する機能を有しており、制御部１９は、信号端子ＬＤから過放電信号を受信した場合にも、ＡＣモータ３１への出力を停止させるための第１のＰＷＭ信号及び第２のＰＷＭ信号を出力する。すなわち、第１のＰＷＭ信号及び第２のＰＷＭ信号の出力を停止する。このような構成により、電池パック２の寿命が短くなることを防止することができる。
【００４０】
インバータ回路停止部２０は、基準電流入力部２０１と、検出電流入力部２０２と、比較回路２０３と、停止回路２０４と、を備えている。
【００４１】
基準電流入力部２０１は、抵抗２０１ａ及び２０１ｂを備えており、三端子レギュレータ１２２ａから出力された所定の直流電圧の、抵抗２０１ａと抵抗２０１ｂとによる分圧電圧を基準電流として比較回路２０３に出力する。抵抗２０１ａ及び２０１ｂは、基準電流が過電流の閾値となるような値に設定されている。
【００４２】
検出電流入力部２０２は、抵抗２０２ａ−２０２ｃと、オペアンプ２０２ｄと、を備えており、電流検出抵抗１７によって検出された電流（電圧）を増幅し、検出電流として比較回路２３に出力する。
【００４３】
比較回路２０３は、オペアンプ２０３ａと、ダイオード２０３ｂと、放電用抵抗２０３ｃと、コンデンサ２０３ｄと、を備え、差動増幅回路として機能する。
【００４４】
オペアンプ２０３ａは、入力された基準電流と検出電流とを比較し、検出電流が基準電流以下の場合にはＬレベルの信号を出力し、検出電流が基準電流より大きい場合にはＨレベルの信号を出力する。Ｈレベルの信号が出力された場合、すなわち、インバータ装置１に流れる電流が過電流閾値より大きい場合には、ダイオード２０３ｂを介してコンデンサ２０３ｄに電荷が蓄えられる。
【００４５】
停止回路２０４は、ダイオード２０４ａ及び２０４ｂと、ＦＥＴ２０４ｃと、を備えている。ダイオード２０４ａ及び２０４ｂのアノードは、制御部１９からＰＷＭ信号出力部１８へ第２のＰＷＭ信号を出力するラインのうち、ＦＥＴ１６２及び１６４のゲートへ第２のＰＷＭ信号を出力するラインとそれぞれ接続されており、ダイオード２０４ａ及び２０４ｂのカソードは、ＦＥＴ２０４ｃのドレインと接続されている。また、ＦＥＴ２０４ｃのゲートは、ダイオード２０３ｂのカソードと接続されており、ソースは、ＧＮＤと接続されている。
【００４６】
このような構成により、コンデンサ２０３ｄに所定上の電荷が蓄えられている場合には、ＦＥＴ２０４ｃがオンすることとなる。ＦＥＴ２０４ｃがオンすると、ＦＥＴ１６２及び１６４のゲートへ出力されるはずの第２のＰＷＭ信号はＦＥＴ２０４ｃを介してＧＮＤへ流れ込むこととなるので、ＦＥＴ１６２及び１６４がオフし、インバータ回路１６が停止されることとなる。このようにして、インバータ装置１に流れる電流が過電流閾値より大きい場合には、インバータ回路１６が停止されるので、インバータ装置１、特に、インバータ回路１６のＦＥＴ１６１−１６４が故障することを防止することができる。
【００４７】
なお、インバータ回路１６が停止されると、電流検出抵抗１７も電流（電圧）を検出しなくなる、すなわち電流検出抵抗１７により検出される電流は小さくなるので、オペアンプ２０３ａの出力は反転してＬレベルの出力となり、コンデンサ２０３ｄに蓄えられた電圧はダイオード２０３ｂと並列に接続された放電用抵抗２０３ｃを介して放電される。これにより、ＦＥＴ２０４ｃは再びオフするので、過電流が解消された後には、インバータ回路１６の強制停止が解除される。少なくともダイオード２０３ｂ、放電用抵抗２０３ｃ及びコンデンサ２０３ｄは本発明の復帰手段を構成する。
【００４８】
ところで、図２（ａ）に示すように、起動時には、インバータ装置１に過電流となるような大きな起動電流が流れるが、起動電流に対してもインバータ回路１６を停止させてしまっては、インバータ装置１を起動させることができなくなってしまう。
【００４９】
そこで、本実施の形態によるインバータ装置１では、図２（ｂ）に示すように、インバータ回路１６の停止によりＡＣモータ３１の回転が停止するよりも前に、インバータ回路１６の停止を解除するという動作を繰り返す。このような構成により、本実施の形態によるインバータ装置１は、起動時に過電流が流れることを防止すると同時に、いわゆる、ソフトスタートを実現させている。
【００５０】
次に、図３のフローチャートを用いて、本実施の形態におけるソフトスタートについて説明する。
【００５１】
図３のフローチャートは、電池パック２がインバータ装置１に装着されている状態で電源スイッチ１２１がオンされた時、又は、電源スイッチ１２１がオンされた状態で電池パック２がインバータ装置１に装着された時にスタートする。なお、電源スイッチ１２１をオンすることによって、電池パック２の電圧から定電圧回路１２２に電圧が供給されることで制御部１９の駆動電圧が生成され制御部１９が動作することになる。
【００５２】
まず、制御部１９は、目標実効値（例えば、１４１Ｖ）を有する交流電力がトランス１３１の二次側から出力されるような第１のＰＷＭ信号をＦＥＴ１３２のゲートに出力し（Ｓ３０１）、昇圧電圧検出部１５によって検出された電圧に基づき、トランス１３１で昇圧された電圧の実効値が目標実効値より大きいか否かを判断する（Ｓ３０２）。
【００５３】
昇圧された電圧が目標実効値より大きい場合には（Ｓ３０２：ＹＥＳ）、ＦＥＴ１３２のデューティ比を減少させ（Ｓ３０３）、昇圧された電圧が目標実効値以下の場合には（Ｓ３０２：ＮＯ）、ＦＥＴ１３２のデューティ比を増加させる（Ｓ３０４）。
【００５４】
続いて、電池電圧検出部１１によって検出された電圧に基づき、電池パック２の電池電圧が所定の過放電電圧より小さいか否かを判断する（Ｓ３０５）。所定の過放電電圧より小さい場合には（Ｓ３０５：ＹＥＳ）、電池パック２が過放電状態にあると判断し、ＡＣモータ３１への出力を停止させるための第１のＰＷＭ信号及び第２のＰＷＭ信号を出力する（Ｓ３０９）。すなわち、第１のＰＷＭ信号及び第２のＰＷＭ信号の出力を停止する。これにより、昇圧回路１３及びインバータ回路１６の動作が停止され、インバータ装置１からＡＣモータ３１への出力が停止される。
【００５５】
また、電池パック２の電池電圧が所定の過放電電圧以上の場合には（Ｓ３０５：ＮＯ）、電池パック２からＬＤ端子を介して過放電信号が入力されたか否かを判断する（Ｓ３０６）。過放電信号が入力されていた場合には（Ｓ３０６：ＹＥＳ）、電池パック２が過放電状態にあると判断し、ＡＣモータ３１への出力を停止させるための第１のＰＷＭ信号及び第２のＰＷＭ信号を出力する（Ｓ３０９）。すなわち、第１のＰＷＭ信号及び第２のＰＷＭ信号の出力を停止する。
【００５６】
一方、過放電信号が入力されていない場合には（Ｓ３０６：ＮＯ）、インバータ回路停止部２０によりソフトスタート制御が行われる。
【００５７】
詳細には、電流検出抵抗１７によって検出された電流（電圧）に基づき、インバータ装置１に流れる電流が過電流閾値より大きいか否かが判断され（Ｓ３０７）、大きい場合には（Ｓ３０７：ＹＥＳ）、ＦＥＴ１６２及びＦＥＴ１６４を所定時間オフさせた後（Ｓ３０８）、Ｓ３０１へ戻る。なお、インバータ装置１を起動させるためには、前記所定時間は、インバータ回路１６の停止からＡＣモータ３１の回転が停止するよりも前までの時間である必要があり、本実施の形態では、０．５ｍｓｅｃに設定されている。
【００５８】
このような制御により、インバータ装置１の起動時には、電流の大きさは、図２（ｂ）に示すように変化し、ＡＣモータ３１の回転数は、図２（ｃ）に示すように変化する。また、高負荷時には、電流の大きさは、図２（ｄ）に示すように変化する。
【００５９】
以上のように、本実施の形態によるインバータ装置１では、インバータ装置１に流れる電流が過電流閾値より大きい場合にはインバータ回路１６を停止させる。従って、インバータ回路１６、特に、ＦＥＴ１６１−１６４が故障することを防止することが可能となる。同時に、電池パック２に過電流が流れることも防止することができるので、電池パック２の寿命が短くなることも防止することができる。
【００６０】
また、本実施の形態によるインバータ装置１では、インバータ回路１６の停止によりＡＣモータ３１の回転が停止するよりも前にインバータ回路１６の停止を解除するので、起動時に過電流が流れることを防止すると同時に、ソフトスタートが実現されている。
【００６１】
尚、本発明の電動工具は、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。
【００６２】
例えば、上記実施の形態では、ＡＣモータ３１への出力を停止させるために第１のＰＷＭ信号及び第２のＰＷＭ信号を出力したが、いずれか一方のみを出力する構成であってもＡＣモータ３１への出力を停止させることができる。
【００６３】
また、上記実施の形態では、インバータ装置１に流れる電流が過電流閾値より大きい場合にインバータ回路１６の停止と解除を繰り返したが、高負荷時には過電流が解消される可能性が低いため、同様の制御を行うことは電力の浪費となる。従って、最初にインバータ回路１６を停止させてから所定時間経過後に、依然として、インバータ装置１に流れる電流が過電流閾値より大きい場合には、解除動作を停止させることが好ましい。
【００６４】
その場合、インバータ装置１は、解除動作を停止させた回数を記憶しておき、停止回数の履歴を表示してもよい。また、所定回数以上停止された場合には、電池パック２が寿命であることを報知してもよい。
【００６５】
また、上記実施の形態では、インバータ回路停止部２０がインバータ回路１６を停止させたが、制御部１９が、電流検出抵抗１７によって検出された電流に基づき、ＦＥＴ１６２及びＦＥＴ１６をオフさせてインバータ回路１６を停止させてもよい。なお、全てのＦＥＴをオフさせてもよい。
【００６６】
また、インバータ装置１に接続される電池パック２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。
【００６７】
また、図３のフローチャートにおける、Ｓ３０１−Ｓ３０４での昇圧電圧の制御、Ｓ３０５−Ｓ３０６での過放電の検出、及び、Ｓ３０７での過電流の検出は、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。
【符号の説明】
【００６８】
１ インバータ装置
２ 電池パック
１３ 昇圧回路
１４ 整流・平滑回路
１６ インバータ回路
１７ 電流検出抵抗
１９ 制御部
２０ インバータ回路停止部
１１７ 電流検出抵抗
１４１ 整流ダイオード
１４２ 整流ダイオード
１４３ 平滑コンデンサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電力を交流電力に変換して出力するインバータ回路と、
前記インバータ回路に流れる電流の電流値を検出する電流検出手段と、
前記電流値が過電流閾値を上回った場合に前記インバータ回路からの交流電力の出力を停止させる停止手段と、
を備えたことを特徴とするインバータ装置。
【請求項２】
前記インバータ回路からの交流電力の出力が停止された後、所定時間経過後に前記インバータ回路からの交流電力の出力を復帰させる復帰手段を更に備えたことを特徴とする請求項１に記載のインバータ装置。
【請求項３】
前記電流値が所定値を上回ってから所定時間以上経過後に前記電流検出手段により検出された電流値が前記所定値を再び上回った場合に、前記復帰手段による前記インバータ回路からの交流電力の出力の復帰を防止する防止手段を更に備えたことを特徴とする請求項２に記載のインバータ装置。
【請求項４】
前記インバータ回路は、ＦＥＴを有し、前記ＦＥＴのオン・オフにより前記交流電力を出力することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のインバータ装置。
【請求項５】
電池パックから供給される直流電力を交流電力に変換して出力するスイッチング手段と、
前記スイッチング手段から出力された交流電力を変圧して出力する変圧回路と、
前記変圧回路から出力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・平滑回路と、
を更に備え、
前記インバータ回路は、前記整流・平滑回路から出力された直流電力を交流電力に変換して出力することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のインバータ装置。
【請求項６】
前記インバータ回路を構成する複数のＦＥＴのオン・オフ信号を出力するＰＷＭ信号出力部と、
前記ＰＷＭ信号出力部と制御信号ラインで接続され前記ＦＥＴを制御するための制御信号を出力する制御部と、を備え、
前記停止手段は、前記過電流閾値を生成する基準電流入力部と、前記電流検出手段により検出した電流値が入力される検出電流入力部と、前記基準電流入力部からの出力と前記検出電流入力部からの出力を比較する比較部と、前記比較部の出力に応じて前記インバータ回路の出力を停止させる停止部と、を備え、
前記停止部は、前記制御信号ラインに接続されることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のインバータ装置。
【請求項７】
前記比較部は、前記基準電流入力部からの出力と前記検出電流入力部からの出力が入力されるオペアンプと、前記オペアンプの出力側に接続されるダイオード及び放電用抵抗と、前記ダイオードの他端側に接続されるコンデンサと、を備え、
前記停止部は、ＦＥＴを備え、
前記コンデンサが所定電圧以上になった際に前記ＦＥＴがオンすることで前記インバータ回路の出力を停止することを特徴とする請求項６に記載のインバータ装置。
【請求項８】
前記ＦＥＴがオンした後に前記オペアンプの出力が反転した場合、前記コンデンサの電圧は、前記放電用抵抗及び前記ダイオードを介して放電することで前記ＦＥＴをオフすることを特徴とする請求項７に記載のインバータ装置。
【請求項９】
請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載のインバータ装置に接続されるモータを備えたことを特徴とする電動工具。
【請求項１０】
前記停止回路は、少なくとも前記モータの起動時に動作することを特徴とする請求項９に記載の電動工具。
【請求項１】
直流電力を交流電力に変換して出力するインバータ回路と、
前記インバータ回路に流れる電流の電流値を検出する電流検出手段と、
前記電流値が過電流閾値を上回った場合に前記インバータ回路からの交流電力の出力を停止させる停止手段と、
を備えたことを特徴とするインバータ装置。
【請求項２】
前記インバータ回路からの交流電力の出力が停止された後、所定時間経過後に前記インバータ回路からの交流電力の出力を復帰させる復帰手段を更に備えたことを特徴とする請求項１に記載のインバータ装置。
【請求項３】
前記電流値が所定値を上回ってから所定時間以上経過後に前記電流検出手段により検出された電流値が前記所定値を再び上回った場合に、前記復帰手段による前記インバータ回路からの交流電力の出力の復帰を防止する防止手段を更に備えたことを特徴とする請求項２に記載のインバータ装置。
【請求項４】
前記インバータ回路は、ＦＥＴを有し、前記ＦＥＴのオン・オフにより前記交流電力を出力することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のインバータ装置。
【請求項５】
電池パックから供給される直流電力を交流電力に変換して出力するスイッチング手段と、
前記スイッチング手段から出力された交流電力を変圧して出力する変圧回路と、
前記変圧回路から出力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・平滑回路と、
を更に備え、
前記インバータ回路は、前記整流・平滑回路から出力された直流電力を交流電力に変換して出力することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のインバータ装置。
【請求項６】
前記インバータ回路を構成する複数のＦＥＴのオン・オフ信号を出力するＰＷＭ信号出力部と、
前記ＰＷＭ信号出力部と制御信号ラインで接続され前記ＦＥＴを制御するための制御信号を出力する制御部と、を備え、
前記停止手段は、前記過電流閾値を生成する基準電流入力部と、前記電流検出手段により検出した電流値が入力される検出電流入力部と、前記基準電流入力部からの出力と前記検出電流入力部からの出力を比較する比較部と、前記比較部の出力に応じて前記インバータ回路の出力を停止させる停止部と、を備え、
前記停止部は、前記制御信号ラインに接続されることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のインバータ装置。
【請求項７】
前記比較部は、前記基準電流入力部からの出力と前記検出電流入力部からの出力が入力されるオペアンプと、前記オペアンプの出力側に接続されるダイオード及び放電用抵抗と、前記ダイオードの他端側に接続されるコンデンサと、を備え、
前記停止部は、ＦＥＴを備え、
前記コンデンサが所定電圧以上になった際に前記ＦＥＴがオンすることで前記インバータ回路の出力を停止することを特徴とする請求項６に記載のインバータ装置。
【請求項８】
前記ＦＥＴがオンした後に前記オペアンプの出力が反転した場合、前記コンデンサの電圧は、前記放電用抵抗及び前記ダイオードを介して放電することで前記ＦＥＴをオフすることを特徴とする請求項７に記載のインバータ装置。
【請求項９】
請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載のインバータ装置に接続されるモータを備えたことを特徴とする電動工具。
【請求項１０】
前記停止回路は、少なくとも前記モータの起動時に動作することを特徴とする請求項９に記載の電動工具。
【図１】
【図２（ａ）】
【図２（ｂ）】
【図２（ｃ）】
【図２（ｄ）】
【図３】
【図２（ａ）】
【図２（ｂ）】
【図２（ｃ）】
【図２（ｄ）】
【図３】
【公開番号】特開２０１２−１５１９１９（Ｐ２０１２−１５１９１９Ａ）
【公開日】平成２４年８月９日（２０１２．８．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６４４３（Ｐ２０１１−６４４３）
【出願日】平成２３年１月１４日（２０１１．１．１４）
【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８月９日（２０１２．８．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月１４日（２０１１．１．１４）
【出願人】（０００００５０９４）日立工機株式会社 (1,861)
【Ｆターム（参考）】
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