電動工具システム及び電動工具システムに含まれる電源装置
【課題】 電動工具、電池パック、及び、インバータ装置から構成される電動工具システムを提供する。
【解決手段】
電動工具システムは、交流電力により駆動されるＡＣモータ３１を有する電動工具３と、携帯式の電池パック２と、電池パック２が接続されている場合に電池パック２からの直流電力を交流電力に変換してＡＣモータ３１に供給可能なインバータ装置１６と、を備えている。このような構成により、ＡＣ電源が利用できない場所でもＡＣモータ３１を備えた電動工具３を駆動することが可能となる。
【解決手段】
電動工具システムは、交流電力により駆動されるＡＣモータ３１を有する電動工具３と、携帯式の電池パック２と、電池パック２が接続されている場合に電池パック２からの直流電力を交流電力に変換してＡＣモータ３１に供給可能なインバータ装置１６と、を備えている。このような構成により、ＡＣ電源が利用できない場所でもＡＣモータ３１を備えた電動工具３を駆動することが可能となる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動工具システム及び電動工具システムに含まれる電源装置に関する。
【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、例えば芝刈り機が知られている（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号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＡＣ電源により駆動される芝刈り機は、電源コードが届く範囲でしか作業ができないため作業効率が悪い。
【０００５】
一方、電池パックからの直流電力により駆動される芝刈り機も知られている。このような芝刈り機の場合、芝刈り機（モータ）を起動させた際に電池パックに大電流が流れ、電池パックの寿命に悪影響を与えてしまう。
【０００６】
本発明は、ＡＣ電源が利用できない場所でもＡＣモータを備えた電動工具を駆動することのできる携帯可能な電動工具システム及び電動工具システムに含まれる電源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】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明は、交流電力により駆動されるＡＣモータを有する電動工具と、携帯式の電池パックと、前記電池パックが接続されている場合に前記電池パックからの直流電力を交流電力に変換して前記ＡＣモータに供給可能な電源装置と、を備えたことを特徴とする電動工具システムを提供している。
【０００８】
このような構成によれば、ＡＣ電源が利用できない場所でも、電池パック、電源装置及び電動工具を互いに接続することにより、移動しながら電動工具を駆動して作業を行うことが可能となる。
【０００９】
また、前記電動工具は、ユーザにより操作可能なトリガスイッチを備え、前記電源装置は、 前記電池パックからの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、前記トリガスイッチの操作に応じた交流電力を前記ＡＣモータへ供給するよう前記インバータ回路を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記トリガスイッチが操作されてから所定時間経過するまでの間は、前記ＡＣモータへの交流電力の供給を制限することが好ましい。
【００１０】
このような構成によれば、起動時にＡＣモータに流れる電流を抑制することができるので、起動時に電池パックや電源装置にかかる負荷を低減することができる。よって、小型軽量であるが放電能力の低い携帯式の電池パックであっても、丸のこ、刈払機、芝刈機のように直径の大きな刃を回転させる電動工具や、ヘッジトリマのように複数の刃が互いに摺動する電動工具のような、起動時に大きな電流が継続して流れやすくなる電動工具を起動することが可能となる。
【００１１】
また、前記電源装置は、 前記電池パックからの直流電力を交流電力に変換するための第１のスイッチング素子と、前記第１のスイッチング素子により変換された交流電力を変圧するトランスと、前記変圧された交流電力を整流・平滑して直流電力として前記インバータ回路に出力する整流平滑回路と、を更に備え、前記制御部は、前記トリガスイッチが操作されてから所定時間経過するまでの間は、前記ＡＣモータへの交流電力の供給を目標値まで段階的に増加させることが好ましい。
【００１２】
このような構成によれば、インバータ回路部の出力を目標値まで段階的に増加させるので 大電流によるインバータ回路への悪影響を軽減させることができる。更に、電源が電池パックの場合には、大電流による電池パックへの悪影響を軽減させ寿命低下を抑制することができる。
【００１３】
また、前記制御部は、前記第１のスイッチング素子のスイッチングのデューティを変化させることにより、前記ＡＣモータへの交流電力の供給を目標値まで段階的に増加させることが好ましい。
【００１４】
このような構成によれば、インバータ回路部の出力を目標値まで段階的に増加させるので 大電流による第１のスイッチング素子への悪影響を軽減させることができる。更に、電源が電池パックの場合には、大電流による電池パックへの悪影響を軽減させることができる。
【００１５】
また、前記インバータ回路は、前記ＡＣモータと接続される複数の第２のスイッチング素子を備え、前記制御部は、前記複数の第２のスイッチング素子のスイッチングのデューティを変化させることにより、前記ＡＣモータへの交流電力の供給を目標値まで段階的に増加させることが好ましい。
【００１６】
このような構成によれば、インバータ回路部の出力を目標値まで段階的に増加させるので 大電流による第２のスイッチング素子への悪影響を軽減させることができる。更に、電源が電池パックの場合には、大電流による電池パックへの悪影響を軽減させることができる。
【００１７】
また、前記電源装置は、前記電池パックの電圧を検出する電圧検出部を更に備え、前記制御部は、前記電圧検出部によって検出された前記電池パックの電圧が所定値より小さい場合に、前記電池パックから前記インバータ回路への電力の供給を停止させることが好ましい。
【００１８】
このような構成によれば、電池パックの過放電を防止することができる。
【００１９】
また、前記制御部は、前記電池パックから過放電検出信号が入力された場合には、前記電池パックから前記インバータ回路への電力の供給を停止させることが好ましい。
【００２０】
このような構成によれば、電池パックの寿命の低下を更に抑制することができる。
【００２１】
また、前記電源装置は、前記インバータ回路に流れる電流の電流値を検出する電流検出手段と、前記電流値が所定値を上回った場合に前記ＡＣモータへの交流電力の供給を停止させる停止手段と、を更に備えたことが好ましい。
【００２２】
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。
【００２３】
また、前記ＡＣモータへの交流電力の供給が停止されてから第１の所定時間経過後に前記電流値が前記所定値以下に低下していた場合には、前記ＡＣモータへの交流電力の供給を復帰させる復帰手段を更に備えたことが好ましい。
【００２４】
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。
【００２５】
また、前記電流値が最初に前記所定値を上回ってから前記第１の所定時間より長い第２の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ていた場合には、前記復帰手段による前記交流電力の供給の復帰を防止する防止手段を更に備えたことが好ましい。
【００２６】
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。
【００２７】
また、前記停止手段は、少なくとも前記ＡＣモータの起動時に動作することが好ましい。
【００２８】
このような構成によれば、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。
【００２９】
また、本発明の別の観点によれば、交流電力により駆動されるＡＣモータと、ユーザにより操作可能なトリガスイッチと、を有する電動工具に接続可能な電源装置であって、携帯式の電池パックが接続されている場合に前記電池パックからの直流電力を交流電力に変換して前記ＡＣモータに供給可能なインバータ回路と、前記トリガスイッチの操作に応じた交流電力を前記ＡＣモータへ供給するよう前記インバータ回路を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記トリガスイッチが操作されてから所定時間経過するまでの間は、前記ＡＣモータへの交流電力の供給を制限することを特徴とする電源装置を提供している。
【００３０】
また、前記電池パックからの直流電力を交流電力に変換するための第１のスイッチング素子と、前記第１のスイッチング素子により変換された交流電力を変圧するトランスと、前記変圧された交流電力を整流・平滑して直流電力として前記インバータ回路に出力する整流平滑回路と、を更に備え、前記制御部は、前記トリガスイッチが操作されてから所定時間経過するまでの間は、前記ＡＣモータへの交流電力の供給を目標値まで段階的に増加させることが好ましい。
【００３１】
また、前記制御部は、前記第１のスイッチング素子のスイッチングのデューティを変化させることにより、前記ＡＣモータへの交流電力の供給を目標値まで段階的に増加させることが好ましい。
【００３２】
また、前記インバータ回路は、前記ＡＣモータと接続される複数の第２のスイッチング素子を備え、前記制御部は、前記複数の第２のスイッチング素子のスイッチングのデューティを変化させることにより、前記ＡＣモータへの交流電力の供給を目標値まで段階的に増加させることが好ましい。
【００３３】
また、前記電池パックの電圧を検出する電圧検出部を更に備え、前記制御部は、前記電圧検出部によって検出された前記電池パックの電圧が所定値より小さい場合に、前記電池パックから前記インバータ回路への電力の供給を停止させることが好ましい。
【００３４】
また、前記制御部は、前記電池パックから過放電検出信号が入力された場合には、前記電池パックから前記インバータ回路への電力の供給を停止させることが好ましい。
【００３５】
また、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、前記電流値が所定値を上回った場合に前記ＡＣモータへの交流電力の供給を停止させる停止手段と、を更に備えたことが好ましい。
【００３６】
また、前記ＡＣモータへの交流電力の供給が停止されてから第１の所定時間経過後に前記電流値が前記所定値以下に低下していた場合には、前記ＡＣモータへの交流電力の供給を復帰させる復帰手段を更に備えたことが好ましい。
【００３７】
また、前記電流値が最初に前記所定値を上回ってから前記第１の所定時間より長い第２の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ていた場合には、前記復帰手段による前記交流電力の供給の復帰を防止する防止手段を更に備えたことが好ましい。
【００３８】
また、前記停止手段は、少なくとも前記ＡＣモータの起動時に動作することが好ましい。
【発明の効果】
【００３９】
本発明の電源装置によれば、ＡＣ電源が利用できない場所でもＡＣモータを備えた電動工具を駆動することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１（ａ）】本発明の第１の実施の形態によるインバータ装置を搭載した電動工具の側面図。
【図１（ｂ）】本発明の第１の実施の形態によるインバータ装置を電動工具から取り外した状態を説明する図。
【図２】本発明の第１の実施の形態によるインバータ装置と芝刈り機の回路図。
【図３】本発明の第１の実施の形態によるＡＣモータへの供給電圧の制御についてのフローチャート。
【図４】本発明の第１の実施の形態によるインバータの出力電圧のタイムチャート。
【図５】本発明の第２の実施の形態によるインバータ装置の回路図
【図６】本発明の第２の実施の形態による出力の停止制御について説明するタイムチャート
【図７】本発明の第２の実施の形態による出力の停止制御について説明するフローチャート
【図８】本発明の第３の実施の形態によるインバータ装置の回路図
【図９（ａ）】起動電流について説明するタイムチャート
【図９（ｂ）】本発明の第３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９（ｃ）】本発明の第３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９（ｄ）】本発明の第３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１０】本発明の第３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
【図１１】本発明の第４の実施の形態によるインバータ装置の回路図
【図１２】本発明の第４の実施の形態によるＦＥＴがオンすることを防止する判定基準を示す説明図
【図１３】本発明の第４の実施の形態による出力の停止制御について説明するフローチャート
【図１４】本発明の第５の実施の形態によるインバータ装置の回路図
【図１５】本発明の第５の実施の形態による出力の防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】
【００４１】
図１乃至図４を用いて、本発明の第１の実施の形態による電動工具システム及び電動工具システムに含まれる電源装置について説明する。第１の実施の形態による電動工具システムでは、本発明の電源装置としてのインバータ装置１によって、電池パック２からの直流電力を交流電力に変換して、電動工具３のＡＣモータ３１に供給するものとする。なお、本実施の形態では、電動工具として、芝刈り機を用いて説明するが、芝刈り機に限定されず、ヘッジトリマ、丸鋸、ジグソー、グラインダー、ドライバ等でも適用でき、トリガスイッチを有し交流電力で駆動されるものであればよい。
【００４２】
図１（ａ）は、インバータ装置１が接続された電動工具３の側面図である。電動工具３には、ラッチにより着脱可能なインバータ装置１が搭載されている。作業者はハンドル５を把持し後述のトリガスイッチ３２を操作することによって、電池パック２からの電力がインバータ装置１を介してモータ３１に供給される。電動工具３には、進行方向前方側に設けられた前輪６と、後方側に設けられた後輪７が設けられ、移動可能に構成されている。また、電動工具３の進行方向後方側には、図示しない回転刃によって刈られた草等を集めるための集草バック８が着脱可能に設けられている。また、図１（ｂ）に示すように、インバータ装置１は、電動工具３から取り外した状態で携帯可能とするための肩掛けベルト１Ａを備えている。
【００４３】
図２は、インバータ装置１の回路図である。本実施の形態では、電動工具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は、電池パック２から供給された直流電力をインバータ装置１によって交流電力に変換し、電動工具３のＡＣモータ３１に供給する。インバータ装置１、電動工具３、及び、電池パック２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。
【００４４】
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１９と、電源スイッチ検出ダイオード１０と、トリガ検出部９と、を備えている。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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との巻数比に応じて変圧されて二次側巻線１３１ｂから出力される。
【００４８】
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（例えば昇圧電圧１４０Ｖ）として出力する。
【００４９】
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１４１Ｖ）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。
【００５０】
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。
【００５１】
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動工具３（ＡＣモータ３１）に出力される。
【００５２】
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に出力する。
【００５３】
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１２１の低圧側に接続され、カソードが電動工具３のＡＣモータ３１に出力端子１６５を介して接続されている。このような構成により、電源スイッチ１２１がオンされた場合には、ＡＣモータ３１に電池パック２からの電池電圧が印加されることとなる。また、電源スイッチ検出ダイオード１０のカソードは、ＦＥＴ１６１のソースとも接続されているため、ＦＥＴ１６１がオンしている場合には、整流・平滑回路１４から出力された昇圧された電力がＡＣモータ３１に印加されることとなる。
【００５４】
なお、電源スイッチ検出ダイオード１０を含み、電源スイッチ１２１がオンされた場合に電池電圧をＡＣモータ３１に印加する回路がバイパス回路を構成する。具体的には、電源スイッチ１２１の低圧側に接続され、電源スイッチ検出ダイオード１０及びトリガスイッチ３２を介してＡＣモータ３１に接続される回路をバイパス回路としている。このような構成により、電源スイッチ１２１がオンされない限り電池電圧はＡＣモータ３１側に印加されないため、インバータ装置１が駆動していない状態での電池パック２の無駄な電力消費を抑えることができる。
【００５５】
トリガ検出部９は、ＦＥＴ１６４と並列に接続されている。詳細には、トリガ検出部９は、ＡＣモータ３１（すなわち、出力端子１６６）とＦＥＴ１６４のソース（すなわち、ＧＮＤ）との間に直列に接続された抵抗９１及び９２から構成されており、トリガスイッチ３２が操作された場合に、抵抗９１と抵抗９２による分圧電圧をトリガ検出信号として制御部１９に出力する。すなわち、電池パック２の電池電圧は、バイパス回路を介してトリガスイッチ３２の一端と接続されている。トリガスイッチ３２がオンになると、電池パック２の電池電圧は、バイパス回路、トリガスイッチ３２、ＡＣモータ３１を介してトリガ検出部９に印加される。この印加された電圧を抵抗９１及び９２により分圧することでトリガ検出信号として検出し、制御部１９に出力する。
【００５６】
また、本実施の形態では、バイパス回路をＦＥＴ１６１のソース側に接続し、トリガ検出部９をＦＥＴ１６４に並列に接続したが、バイパス回路をＦＥＴ１６３のソース側に接続し、トリガ検出部９をＦＥＴ１６２と並列に接続してもよい。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
更に、本実施の形態の制御部１９は、交流出力デューティ設定を行い、インバータ装置１の出力を目標値まで段階的に増加させる、すなわち、ＡＣモータ３１への交流電力の供給を制限するような第２のＰＷＭ信号を出力する。
【００６１】
ここで、図３のフローチャート、及び、図４の出力電圧のタイムチャートを用いて、制御部１９による交流出力デューティ設定について説明する。
【００６２】
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がオンされると、定電圧回路１２２により電池パック２の電池電圧から制御部１９の駆動電圧が生成され、この駆動電圧により制御部１９が駆動されることとなる。
【００６３】
まず、制御部１９は、トリガ検出部９からトリガ検出信号が入力されたか否かを判断する（Ｓ１０１）。すなわち、電池パック２の電池電圧が電源スイッチ検出ダイオード１０を含むバイパス回路を介してトリガ検出部９に印加されたか否かを判断する。トリガ検出信号が入力されていた場合には（Ｓ１０１：ＹＥＳ）、トリガスイッチ３２がオンされたと判断し、第１のスイッチング素子となるＦＥＴ１３２をオン・オフさせるための第１のＰＷＭ信号をＦＥＴ１３２のゲートに出力し、トランス１３１に昇圧動作を行わせる（Ｓ１０２）。
【００６４】
続いて、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、昇圧電圧が目標電圧（１４０Ｖ）より大きいか否かを判断する（Ｓ１０３）。目標電圧より大きい場合には（Ｓ１０３：ＹＥＳ）、デューティを減少させた第１のＰＷＭ信号をＦＥＴ１３２のゲートに出力し（Ｓ１０４）、目標電圧以下の場合には（Ｓ１０３：ＮＯ）、デューティを増加させた第１のＰＷＭ信号をＦＥＴ１３２のゲートに出力する（Ｓ１０５）。
【００６５】
続いて、交流出力デューティ設定を行う。交流出力デューティ設定では、まず、ソフトスタート終了フラグが設定されているか否かを判断する（Ｓ１０６）。ソフトスタート終了フラグは、後述するＳ１１１で設定されるものなので、１回目の判断では、必ず“ＮＯ”となる。
【００６６】
続いて、経過時間ｔ＝０であるか否かを判断する（Ｓ１０７）。１回目の判断では、ｔ＝０なので、Ｓ１０８において、交流出力デューティＤをＤ０に設定した上で、ｔをｔ１に変更する。一方、２回目以降の判断では、ｔ＝０ではないので、Ｓ１０９において、交流出力デューティＤをΔＤだけ増加させ、ソフトスタートを行う。本実施の形態では、ΔＤ（デューティーの増加率ΔＤ/Δｔ）は３３〜１００(％/秒)に設定されている。すなわち、図４の出力電圧に示す所定時間Ｔの内のＦＥＴをオンする時間τを徐々に増加するように制御する。
【００６７】
続いて、交流電圧デューティＤが所定デューティＤｒ以上であるか否かを判断する（Ｓ１１０）。所定デューティＤｒ以上である場合には（Ｓ１１０：ＹＥＳ）、インバータ装置１の出力が定常状態となっているものと判断し、ソフトスタートを終了させ、Ｓ１１２に進む。なお、所定デューティは目標電圧に相当するものであり、本実施の形態における所定デューティＤｒは１００％であるが、その他の値であってもよい。
【００６８】
一方、所定デューティＤｒより小さい場合には（Ｓ１１０：ＮＯ）、まだインバータ装置１の出力は定常状態となっていないものと判断し、そのままＳ１１２に進む。
【００６９】
続いて、インバータ回路１６を構成する第２のスイッチング素子となるＦＥＴ１６１−１６４をオン・オフさせるための第２のＰＷＭ信号を出力し、ＡＣモータ３１に交流電圧を供給する（Ｓ１１２）。なお、第２のＰＷＭ信号は、ＰＷＭ信号出力部１８から各ＦＥＴ１６１−１６４のゲートに出力される。
【００７０】
続いて、電池電圧検出部１１によって電池電圧を検出し（Ｓ１１３）、検出された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（Ｓ１１４）。所定の過放電電圧より小さい場合には（Ｓ１１４：ＹＥＳ）、電池パック２が過放電状態にあると判断し、ＦＥＴ１３２及びＦＥＴ１６１−１６４をオフさせるための第１のＰＷＭ信号及び第２のＰＷＭ信号を出力して昇圧回路１３及びインバータ回路１６の動作を停止させる（Ｓ１１５）。これにより、電池パック２からの電力の供給が停止される。
【００７１】
また、電池電圧が所定の過放電電圧以上の場合には（Ｓ１１４：ＮＯ）、電池パック２から過放電信号が入力されたか否かを判断する（Ｓ１１６）。過放電信号が入力されていた場合には（Ｓ１１６：ＹＥＳ）、電池電圧が所定の過放電電圧より小さい場合（Ｓ１１４：ＹＥＳ）と同様に、昇圧回路１３及びインバータ回路１６の動作を停止させる（Ｓ１１５）。
【００７２】
一方、過放電信号が入力されていなかった場合には（Ｓ１１６：ＮＯ）、トリガ検出部９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（Ｓ１１７）。トリガ検出信号が入力されていた場合には（Ｓ１１７：ＹＥＳ）、Ｓ１０３に戻り、上記動作を繰り返す。これにより、出力電圧及び出力電流は図４に示すように変化し、デューティＤが所定デューティＤｒ以上となった場合に（Ｓ１１０：ＹＥＳ）、定常状態となっているものと判断し、ソフトスタートを終了させる。一方、トリガ検出信号が入力されていなかった場合には（Ｓ１１７：ＮＯ）、昇圧回路１３及びインバータ回路１６の動作を停止させる（Ｓ１１８）。
【００７３】
上記したように、本実施の形態によるインバータ装置１では、交流出力デューティ設定を行い、図４のＤｕｔｙ比増加の区間に示すように、インバータ装置１の出力を目標値まで段階的に増加させるような第２のＰＷＭ信号を出力するので、ＰＷＭ信号の増加に伴って、インバータ装置１の出力の実効値も増加する。従って、図４の出力電流に示すように、電池パック２、モータ３１に流れる電流も徐々に増加することになるため、電動工具３を起動させた際に電池パック２に大電流が流れ、電池パックの寿命に悪影響を与えてしまうことを防止することができる。また、同時に、インバータ回路１６、特にＦＥＴ１６１−１６４に大電流が流れることも防止することができるので、インバータ回路１６への悪影響も軽減させることもできる。
【００７４】
また、本実施の形態による電動工具システムでは、ＡＣ電源が利用できない場所でも、電池パック２、インバータ装置１及び電動工具３を互いに接続することにより、移動しながら電動工具３を駆動して作業を行うことが可能となる。
【００７５】
更に、起動時にＡＣモータ３１に流れる電流を抑制することができるので、起動時に電池パック２やインバータ装置１にかかる負荷を低減することができる。よって、小型軽量であるが放電能力の低い携帯式の電池パックであっても、丸のこ、刈払機、芝刈機のように直径の大きな刃を回転させる電動工具や、ヘッジトリマのように複数の刃が互いに摺動する電動工具のような、起動時に大きな電流が継続して流れやすくなる電動工具を起動することが可能となる。
【００７６】
なお、上記実施の形態では、第２のＰＷＭ信号を変化させることにより、インバータ装置１の出力を目標値まで段階的に増加させたが、第１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ＰＷＭ信号は一定（デューティ１００％）とし、第１のＰＷＭ信号（ＦＥＴ１３２）を徐々に増加させることで、コンデンサ１４３の電圧も徐々に増加することになる。これにより、電池パック２への大電流、インバータ回路１６への大電流、昇圧回路１３への大電流を防止することができ、各構成部への悪影響を軽減することができる。また、第１及び第２のＰＷＭ信号の両方を徐々に増加させるようにしても良い。
【００７７】
また、電池パック２として電池電圧１４．４Ｖのリチウム電池パックを説明したが、電池電圧或いは電池種類が異なる複数の電池パックを選択的に接続可能としても良い。電動工具は、種類や用途に応じて種々の電池パックが用意されている。従って、電池パックの種類に応じてソフトスタート制御を変更するようにすれば、電池パックの電力消費を抑え最適な制御が可能となる。
【００７８】
更に、起動時にＡＣモータ３１に流れる電流を抑制することができるので、起動時に電池パック２やインバータ装置１にかかる負荷を低減することができる。よって、小型軽量であるが放電能力の低い携帯式の電池パックであっても、丸のこ、刈払機、芝刈機のように直径の大きな刃を回転させる電動工具や、ヘッジトリマのように複数の刃が互いに摺動する電動工具のような、起動時に大きな電流が継続して流れやすくなる電動工具を起動することが可能となる。
【００７９】
一方、電動工具にも種々の種類が存在するが、交流電源で駆動する電動工具は、例えば、ＡＣ１００Ｖで駆動するものが考えられる。この場合、インバータ装置１に接続される電池パック或いは電動工具の種類に応じて、インバータ装置１の出力を定常時で１００Ｖとなるように昇圧回路１３及びインバータ回路１６をソフトスタート制御すれば、如何なる電池パック、電動工具が接続されても、それらに大電流が流れることを抑制することができ、寿命低下を抑制することができる。なお、外国のように交流電源の電圧が１００Ｖ以外の場合には、その電圧となるようにソフトスタート制御すればよい。
【００８０】
例えば、電池パックに電池電圧、電池種等の情報を有する識別手段（例えば、抵抗）を設け、制御部１９はこの抵抗値を読み取ることにより接続された電池パックの種類を判別することができる。接続された電池パックに応じて、ソフトスタートの制御（ＦＥＴ１３２のスイッチングやＦＥＴ１６１−１６４のデューティ比の増加割合）を変更する。更に、接続された電動工具の種類も同様に判別してソフトスタート制御を変更することも可能である。
【００８１】
また、電池パック２以外から電力を供給される場合であっても、電源やインバータ回路１６への悪影響は軽減させることができる。
【００８２】
続いて、図５乃至図７を用いて、本発明の第２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。
【００８３】
図５は、本実施の形態によるインバータ装置１の回路図であり、電源スイッチ検出ダイオード１０及びトリガ検出部９を備えていない点を除き、図２と同一の構成である。
【００８４】
電動工具３は、適正範囲内の電圧によって動作するものであるのに対し、電動工具３（ＡＣモータ３１）に供給される電圧は、使用に伴う電池電圧の低下や、過負荷状態における電圧の低下によって低下する可能性がある。従って、インバータ装置１に接続された電動工具３は、適正範囲外の電圧が供給されることにより故障を生じる虞がある。
【００８５】
そこで、本実施の形態による制御部１９では、図６のタイムチャートに示すように、更に、昇圧回路１３によって昇圧された電圧（平滑コンデンサ１４３の電圧であって、昇圧電圧検出部１５によって検出された電圧）が上限値（１５５Ｖ）と下限値（１２７Ｖ）とにより規定される所定範囲から外れた場合にも、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。
【００８６】
ここで、図７のフローチャートを用いて、本実施の形態における制御部１９による出力の停止制御について説明する。
【００８７】
図７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がオンされると、定電圧回路１２２により電池パック２の電池電圧から制御部１９の駆動電圧が生成され、この駆動電圧により制御部１９が駆動されることとなる。
【００８８】
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（Ｓ２０１）、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（Ｓ２０２）。
【００８９】
昇圧された電圧が目標実効値より大きい場合には（Ｓ２０２：ＹＥＳ）、ＦＥＴ１３２のデューティ比を減少させ（Ｓ２０３）、昇圧された電圧が目標実効値以下の場合には（Ｓ２０２：ＮＯ）、ＦＥＴ１３２のデューティ比を増加させる（Ｓ２０４）。
【００９０】
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（Ｓ２０５）。所定の過放電電圧より小さい場合には（Ｓ２０５：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（Ｓ２１１）。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。
【００９１】
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（Ｓ２０５：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（Ｓ２０６）。過放電信号が入力されていた場合には（Ｓ２０６：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（Ｓ２１１）。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。
【００９２】
一方、過放電信号が入力されていない場合には（Ｓ２０６：ＮＯ）、昇圧された電圧が所定の上限値（例えば、１５５Ｖ）より大きいか否かを判断する（Ｓ２０７）。大きい場合には（Ｓ２０７：ＹＥＳ）、昇圧された電圧が所定の上限値より大きい状態が０．５秒以上継続したか否かを判断する（Ｓ２０８）。継続した場合には（Ｓ２０８：ＹＥＳ）、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（Ｓ２１１）。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。
【００９３】
ここで、昇圧電圧が所定の上限値より大きい状態が継続した場合、電動工具を使用すると、定格値以上の回転数でモータが回転しまうことがあるため、所定時間以上継続したらモータへの出力を停止することで電動工具の破損を防止している。また、インバータ装置１のインバータ回路１６のＦＥＴ等の部品の破損も同時に防止している。なお、通常時には昇圧電圧が所定の上限値より大きい状態になることは殆どないが、昇圧電圧を制御する制御部１９や昇圧電圧検出部１５が壊れた際に生じる場合があるため、このような制御は、インバータ装置１の保護に有効である。
【００９４】
また、電圧は、ノイズ等によって一時的に上昇や低下する場合がある。このような場合にまでＡＣモータ３１への出力を停止させてしまうと電動工具３の使用に不都合をもたらしてしまう。従って、本実施の形態では、昇圧された電圧が所定の上限値より大きい状態が０．５秒以上継続した場合に限り、ＡＣモータ３１への出力を停止させている。
【００９５】
一方、昇圧された電圧が所定の上限値以下の場合（Ｓ２０７：ＮＯ）、又は、昇圧された電圧が所定の上限値より大きい状態が０．５秒以上継続しなかった場合（Ｓ２０８：ＮＯ）には、昇圧された電圧が所定の下限値（１２７Ｖ）より小さいか否かを判断する（Ｓ２０９）。小さい場合には（Ｓ２０９：ＹＥＳ）、昇圧された電圧が所定の下限値より小さい状態が３．０秒以上継続したか否かを判断する（Ｓ２１０）。継続した場合には（Ｓ２１０：ＹＥＳ）、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（Ｓ２１１）。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。
【００９６】
一方、昇圧された電圧が所定の下限値以上の場合（Ｓ２０９：ＮＯ）、又は、昇圧された電圧が所定の下限値より小さい状態が３．０秒以上継続しなかった場合（Ｓ２１０：ＮＯ）には、Ｓ２０１へ戻る。
【００９７】
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、昇圧回路１３によって昇圧された電圧（昇圧電圧検出部１５によって検出された電圧）が上限値（１５５Ｖ）と下限値（１２７Ｖ）とにより規定される所定範囲から外れた場合に、ＡＣモータ３１への出力を停止させる。従って、電子機器に適正範囲外の電圧が供給されて故障することを防止することが可能となる。
【００９８】
また、所定範囲から外れた場合でも、所定時間以上外れた状態が継続しなければＡＣモータ３１への出力を停止させないので、ノイズ等による一時的な電圧の上昇や低下によりＡＣモータ３１への出力が停止されることを防止することができる。
【００９９】
なお、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。すなわち、第１のＰＷＭ信号及び第２のＰＷＭ信号のいずれか一方の出力を停止すればＡＣモータ３１への出力を停止させることができる。なお、第１のＰＷＭ信号及び第２のＰＷＭ信号の両出力を停止すれば、電池パック２の電力消費を抑制することができる。
【０１００】
また、上記実施の形態では、所定範囲の上限値及び下限値として、１５５Ｖ及び１２７Ｖを用いたが、これらに限定されるものではない。
【０１０１】
また、上記実施の形態では、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。
【０１０２】
また、図７のフローチャートにおける、Ｓ２０１−Ｓ２０４での昇圧電圧の制御、Ｓ２０５−Ｓ２０６での過放電の検出、及び、Ｓ２０７−Ｓ２１０での出力の停止の制御は、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。
【０１０３】
また、インバータ装置１は、昇圧回路によって昇圧された電圧が所定範囲から外れたことによりＡＣモータ３１への出力を停止し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。
【０１０４】
続いて、図８乃至図１０を用いて、本発明の第３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。
【０１０５】
図８は、本実施の形態によるインバータ装置１の回路図であり、インバータ回路停止部２０を備えている点を除き、図５と同一の構成である。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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２０３に出力する。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
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。
【０１１２】
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。
【０１１３】
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。
【０１１４】
ところで、図９（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。
【０１１５】
そこで、本実施の形態によるインバータ装置１では、図９（ｂ）に示すように、ＡＣモータ３１への交流電力の供給を制限することにより、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。
【０１１６】
ここで、図１０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。
【０１１７】
図１０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がオンされると、定電圧回路１２２により電池パック２の電池電圧から制御部１９の駆動電圧が生成され、この駆動電圧により制御部１９が駆動されることとなる。
【０１１８】
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）。
【０１１９】
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）。
【０１２０】
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。
【０１２１】
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。
【０１２２】
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。
【０１２３】
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。
【０１２４】
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９（ｂ）に示すように変化し、ＡＣモータ３１の回転数は、図９（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９（ｄ）に示すように変化する。
【０１２５】
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。
【０１２６】
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。
【０１２７】
更に、起動時にＡＣモータ３１に流れる電流を抑制することができるので、起動時に電池パック２やインバータ装置１にかかる負荷を低減することができる。よって、小型軽量であるが放電能力の低い携帯式の電池パックであっても、丸のこ、刈払機、芝刈機のように直径の大きな刃を回転させる電動工具や、ヘッジトリマのように複数の刃が互いに摺動する電動工具のような、起動時に大きな電流が継続して流れやすくなる電動工具を起動することが可能となる。
【０１２８】
なお、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。
【０１２９】
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。
【０１３０】
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。
【０１３１】
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。
【０１３２】
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。
【０１３３】
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。
【０１３４】
続いて、図１１乃至図１３を用いて、本発明の第４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。
【０１３５】
図１１は、本実施の形態によるインバータ装置１の回路図であり、温度検出部３０を備えている点を除き、図５と同一の構成である。
【０１３６】
温度検出部３０は、ＦＥＴ１３２に近接して配置されたサーミスタ３０ａと、サーミスタ３０ａに直列に接続された抵抗３０ｂと、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電圧の、サーミスタ３０ａと抵抗３０ｂとによる分圧電圧を温度信号として制御部１９に出力する。
【０１３７】
ところで、ＦＥＴは過電流に弱いため、電流検出抵抗１７に流れる電流が所定の過電流閾値を上回った場合にＦＥＴ１３２をオフさせるという対策が考えられる。しかしながら、ＦＥＴは、過電流閾値以下であっても所定以上の電流が長時間流れると破損する虞がある。また、ＦＥＴに流れる電流が破損の可能性の小さなものである場合であっても、温度によっては破損する虞がある。
【０１３８】
そこで、本実施の形態によるインバータ装置１では、電流検出抵抗１７によって検出された電流と温度検出部３０によって検出された温度の両方に基づいて、ＦＥＴ１３２がオンすることを防止する。
【０１３９】
図１２は、本実施の形態におけるＦＥＴ１３２がオンすることを防止する判定基準を示したものである。図１２に示すように、本実施の形態では、過電流閾値を１０Ａに設定し、１０Ａ以上の電流が０．５秒以上インバータ装置１に流れた場合にＦＥＴ１３２がオンすることを防止する（オフする）。また、インバータ装置１に流れる電流が過電流閾値１０Ａよりも小さい場合であっても、インバータ装置１に、８Ａ以上１０Ａ未満の電流が１．０秒以上流れた場合、６Ａ以上〜８Ａ未満の電流が３．０秒以上流れた場合、及び、５Ａ以上６Ａ未満の電流が５．０秒以上流れた場合にＦＥＴ１３２がオンすることを防止する。すなわち、インバータ装置１に流れる電流値に応じてＦＥＴ１３２のオン時間を変えており、電流値が大きいほどＦＥＴ１３２のオン時間を短くしている。
【０１４０】
更に、インバータ装置１に流れる電流が４Ａ以上５Ａ未満の場合であっても、ＦＥＴ１３２の温度１００〜１２０度の範囲で５．０秒以上流れた場合、温度８０〜１００度の範囲で１０．０秒以上流れた場合、及び、温度６０〜８０度で２０．０秒以上流れた場合にもＦＥＴ１３２がオンすることを防止する。このような構成により、ＦＥＴが故障することを適切に防止することができる。すなわち、インバータ装置１に流れる電流値が小さい場合には、ＦＥＴ１３２の温度に応じてＦＥＴ１３２のオン時間を変えており、温度が高いほどＦＥＴ１３２のオン時間を短くしている。
【０１４１】
なお、電流値が４Ａ未満の場合には、ＦＥＴ１３２の温度が急激に上昇することは考えにくいため、ＦＥＴ１３２は通常通り、周期的にオン・オフされる。また、電流値が４Ａ以上５Ａ未満の間でありＦＥＴ１３２の温度が６０度より低い場合にも、ＦＥＴ１３２が壊れる虞は低いため、ＦＥＴ１３２は通常通り、周期的にオン・オフされる。
【０１４２】
次に、図１３のフローチャートを用いて、本実施の形態における制御部１９による出力の停止制御について説明する。
【０１４３】
図１３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がオンされると、定電圧回路１２２により電池パック２の電池電圧から制御部１９の駆動電圧が生成され、この駆動電圧により制御部１９が駆動されることとなる。
【０１４４】
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（Ｓ４０１）、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（Ｓ４０２）。
【０１４５】
昇圧された電圧が目標実効値より大きい場合には（Ｓ４０２：ＹＥＳ）、ＦＥＴ１３２のデューティ比を減少させ（Ｓ４０３）、昇圧された電圧が目標実効値以下の場合には（Ｓ４０２：ＮＯ）、ＦＥＴ１３２のデューティ比を増加させる（Ｓ４０４）。
【０１４６】
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（Ｓ４０５）。所定の過放電電圧より小さい場合には（Ｓ４０５：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（Ｓ４０８）。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。
【０１４７】
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（Ｓ４０５：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（Ｓ４０６）。過放電信号が入力されていた場合には（Ｓ４０６：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（Ｓ４０８）。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。
【０１４８】
一方、過放電信号が入力されていない場合には（Ｓ４０６：ＮＯ）、電流検出抵抗１７によって検出された電流及び温度検出部３０によって検出された温度が図１２に示す判定基準を満たすか否かを判断する（Ｓ４０７）。判定基準を満たす場合には（Ｓ４０７：ＹＥＳ）、ＦＥＴ１３２をオフさせる、すなわち、ＦＥＴ１３２がオンすることを防止するための第１のＰＷＭ信号を出力する（Ｓ４０８）。
【０１４９】
一方、判定基準を満たさない場合には（Ｓ４０７：ＮＯ）には、Ｓ４０１へ戻る。
【０１５０】
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、電流検出抵抗１７によって検出された電流と温度検出部３０によって検出された温度の両方に基づいて、ＦＥＴ１３２をオフさせる、すなわち、ＦＥＴ１３２がオンすることを防止する。従って、電動工具３の負荷が高い場合にＦＥＴ１３２が故障することを適切に防止することが可能となる。
【０１５１】
また、図１２に示すように、ＦＥＴ１３２がオンすることを防止するまで（ＦＥＴ１３２をオフするまで）のオン継続時間（許容継続時間）を電流検出抵抗１７によって検出された電流と温度検出部３０によって検出された温度の両方に基づいて変化させるので、電動工具３の負荷が高い場合にＦＥＴ１３２が故障することをより適切に防止することができる。
【０１５２】
また、図１２に示すように、電流検出抵抗１７によって検出された電流が５Ａを上回った場合には、温度検出部３０によって検出された温度に関わらずＦＥＴ１３２をオフさせるので、電動工具３の負荷が高い場合にＦＥＴ１３２が故障することをより適切に防止することができる。
【０１５３】
なお、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。
【０１５４】
また、上記実施の形態では、サーミスタ３０ａをＦＥＴ１３２に近接して配置したが、ＦＥＴ１６１−１６４に近接して配置し、電流検出抵抗１７によって検出された電流と温度検出部３０によって検出された温度の両方に基づいて、第２のＰＷＭ信号によりＦＥＴ１６１−１６４をオフさせてもよい。
【０１５５】
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。
【０１５６】
また、図１３のフローチャートにおける、Ｓ４０１−Ｓ４０４での昇圧電圧の制御、及び、Ｓ４０５−Ｓ４０６での過放電の検出、及び、Ｓ４０７での出力の停止の制御は、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。
【０１５７】
また、インバータ装置１は、ＡＣモータ３１への出力を停止し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。
【０１５８】
続いて、図１４及び図１５を用いて、本発明の第５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。
【０１５９】
図１４は、本実施の形態によるインバータ装置１の回路図であり、電池パック２及び電源部１２の構成を除き、図５と同一の構成である。
【０１６０】
本実施の形態による電池パック２は、二次電池からなる電池組２１と、電池パック２の電池特性に応じた抵抗値を有する電池特性判別素子２３と、電池特性判別端子２４と、を備えており、インバータ装置１には、異なる特性の電池パック２が装着可能である。電池特性としては、電池組２５の並列数、定格電圧、及び、種類等が考えられるが、これらに限定されるものではない。
【０１６１】
また、本実施の形態による電源部１２は、電源スイッチ１２１及び定電圧回路１２２の他に、電池特性判別抵抗１２３を備えている。電池特性判別抵抗１２３と電池パック２の電池特性判別素子２２は、電池特性判別端子２４を介して、レギュレータ１２２ａと電池パック２のマイナス側端子２２との間に直列に接続されており、レギュレータ１２２ａから出力された所定電圧（５Ｖ）の、電池特性判別抵抗１２３と電池特性判別素子２３とによる分圧電圧が制御部１９に出力される。電池特性判別素子２３は、電池パック２の電池特性に応じた異なる抵抗値を有しているため、制御部１９は、入力された分圧電圧に基づき電池パック２の電池特性を判別し、電池特性（電池種）識別信号を出力する。
【０１６２】
ところで、本実施の形態には異なる特性の電池パック２が接続可能であるが、全ての電池パック２から同一の出力を得ようとすると、電池パック２の寿命や出力効率を著しく低下させてしまう虞がある。例えば、１並列タイプの電池パック２から２並列タイプの電池パック２と同一の電流を得ようとすると、１並列の電池パック２には２並列の電池パック２の２倍の電流が流れることとなり、１並列の電池パック２の寿命を低下させてしまう虞がある。また、電池パック２は、種類によって定格電流が異なるため、同様の理由により電池パック２の寿命を低下させてしまう虞がある。
【０１６３】
更に、通常、トランスの一次側巻線と二次側巻線との巻数比は、所定の電圧が入力された場合に最大の変換効率が得られるような値に設定されているため、所定以外の定格電圧を有する電池パック２がインバータ装置１に接続された場合には、トランス１３１における変換効率が著しく低下してしまう虞がある。また、この場合、温度上昇が生じるため、温度上昇を防止するために放熱フィン等が必要となり、インバータ装置１が大型化してしまう。
【０１６４】
そこで、本実施の形態によるインバータ装置１では、電池特性判別素子２２から得られる電池特性識別信号に基づいて、インバータ装置１から電動工具３のＡＣモータ３１への出力を制御、すなわち、ＦＥＴ１３２及びＦＥＴ１６１−１６４がオン・オフすることを防止するための第１のＰＷＭ信号及び第２のＰＷＭ信号を出力する。
【０１６５】
ここで、図１５のフローチャートを用いて、本実施の形態における制御部１９による出力の防止制御について説明する。
【０１６６】
図１５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がオンされると、定電圧回路１２２により電池パック２の電池電圧から制御部１９の駆動電圧が生成され、この駆動電圧により制御部１９が駆動されることとなる。
【０１６７】
また、本実施の形態によるインバータ装置１には、定格電圧１４．４Ｖ、定格容量３．０Ａｈ（２並列タイプ）の電池パック２から電力を供給されることに適した構成となっているものとする。
【０１６８】
まず、制御部１９は、電池特性判別素子２３及び電池特性判別抵抗１２３から電池特性識別信号を検出し（Ｓ５０１）、電池特性識別信号に基づき、インバータ装置１に接続された電池パック２の定格電圧が１４．４Ｖであるか否かを判断する（Ｓ５０２）。１４．４Ｖでない場合、例えば１８Ｖの電池パックの場合には（Ｓ５０２：ＮＯ）、インバータ装置１からＡＣモータ３１への出力を防止するための第１のＰＷＭ信号及び第２のＰＷＭ信号を出力する（Ｓ５１０）。すなわち、第１のＰＷＭ信号及び第２のＰＷＰ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への出力が遮断される。この動作は、上記したように、定格電圧１４．４Ｖの電池パック２が接続された際に最も出力効率が良いトランス１３１を設定しており、１８．０Ｖの電池パックでは出力効率が低下し所望の出力が得られなくなる可能性があるため、ＡＣモータ３１への出力を遮断するようにしている。
【０１６９】
一方、１４．４Ｖである場合には（Ｓ５０２：ＹＥＳ）、続いて、電池特性識別信号に基づき、インバータ装置１に接続された電池パック２の定格容量が３．０Ａｈであるか否かを判断する（Ｓ５０３）。３．０Ａｈでない場合には（Ｓ５０３：ＮＯ）、インバータ装置１からＡＣモータ３１への出力を防止するための第１のＰＷＭ信号及び第２のＰＷＭ信号を出力する（Ｓ５１０）。すなわち、第１のＰＷＭ信号及び第２のＰＷＰ信号の出力を停止する。この動作は、上記したように、定格容量３．０Ａｈ（２並列タイプ）の電池パックに適した使用にしているためのものである。定格容量１．５Ａｈ（１並列タイプ）の場合には、２並列タイプの電池パック接続時と同様の出力を得ようとして電流が２並列タイプの２倍流れることになり、電池パックの寿命を低下させたり、ＦＥＴ１３２を故障させてしまう虞がある。
【０１７０】
一方、３．０Ａｈである場合には（Ｓ５０３：ＹＥＳ）、本実施の形態によるインバータ装置１に適した電池パック２が接続されていることとなるので、ＡＣモータ３１への出力を開始させる。
【０１７１】
具体的には、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（Ｓ５０４）、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（Ｓ５０５）。
【０１７２】
昇圧された電圧が目標実効値より大きい場合には（Ｓ５０５：ＹＥＳ）、ＦＥＴ１３２のデューティ比を減少させ（Ｓ５０６）、昇圧された電圧が目標実効値以下の場合には（Ｓ５０５：ＮＯ）、ＦＥＴ１３２のデューティ比を増加させる（Ｓ５０７）。
【０１７３】
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（Ｓ５０８）。所定の過放電電圧より小さい場合には（Ｓ５０８：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（Ｓ５１０）。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。
【０１７４】
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（Ｓ５０８：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（Ｓ５０９）。過放電信号が入力されていた場合には（Ｓ５０９：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（Ｓ５１０）。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。
【０１７５】
一方、過放電信号が入力されていない場合には（Ｓ５１０：ＮＯ）、Ｓ５０１へ戻る。
【０１７６】
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、電池特性判別素子２２から得られる電池特性識別信号に基づいて、昇圧回路１３及びインバータ回路１６が動作することを防止する。従って、インバータ装置１に適していない電池パック２がインバータ装置１に接続された場合に、電池パック２の寿命や出力効率が著しく低下することを防止することが可能となる。
【０１７７】
例えば、１並列タイプの電池パック２がインバータ装置１に接続された場合には、上記構成により、１並列タイプの電池パック２の寿命が低下することを防止することができる。
【０１７８】
また、所定の種類以外の電池パック２がインバータ装置１に接続された場合にも、上記構成により、電池パック２の寿命が低下することを防止することができる。
【０１７９】
更に、所定の定格電圧を有しない電池パック２（例えば１８Ｖ）がインバータ装置１に接続された場合には、上記構成により、トランス１３１における変換効率が低下することを防止することができる。
【０１８０】
なお、上記実施の形態では、電池特性判別素子２２から得られる電池特性識別信号に基づいて、ＦＥＴ１３２及びＦＥＴ１６１−１６４がオンすることを防止したが、ＦＥＴ１３２及びＦＥＴ１６１−１６４のいずれか一方のみがオンすることを防止してもよい。
【０１８１】
また、上記実施の形態では、インバータ装置１に接続された電池パック２の種類を、電池パック２内に設けられた電池特性判別素子２３とインバータ装置１内に設けられた電池特性判別抵抗２３により判別するように構成したが、判別の方法としてはこの構成に限るものではなく、インバータ装置１に使用できる電池パックと使用できない電池パックとを判別できればよい。
【０１８２】
例えば、電池パックとインバータ装置を接続する判別用端子の有無、すなわち、使用可能な電池パックには充放電用端子以外の端子（判別端子）を設け、使用不可能な電池パックには判別端子を設けないことで判別するようにしてもよい。或いは、種類によって電池パックの接続部やインバータ装置の電池接続部（インバータ装置と電池パックの接続部）を異なる形状にし、機械的に使用できない電池パックはインバータ装置に装着（接続）できないようにしてもよい。
【０１８３】
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いずれかの種類によって出力することを防止するようにしてもよいし、異なる電池電圧（例えば１８Ｖ）の電池パックに最適な構成としてもよい。
【０１８４】
また、図１５のフローチャートにおける、Ｓ５０４−Ｓ５０７での昇圧電圧の制御、及び、Ｓ５０８−Ｓ５０９での過放電の検出は、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。
【０１８５】
また、上記第１から第５の実施の形態をそれぞれ組み合わせてもよい。例えば、第１の実施の形態又は第３の実施の形態におけるソフトスタートを、第２の実施の形態における出力停止制御、第４の実施の形態における出力停止制御、第５の実施の形態における出力防止制御のいずれか、又は、それらの全てと組み合わせることで、インバータ装置１の信頼性を一層上げることが可能となる。
【符号の説明】
【０１８６】
１ インバータ装置
２ 電池パック
３ 電動工具
１９ 制御部
１６ インバータ回路
３１ ＡＣモータ
３２ トリガスイッチ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動工具システム及び電動工具システムに含まれる電源装置に関する。
【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、例えば芝刈り機が知られている（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号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＡＣ電源により駆動される芝刈り機は、電源コードが届く範囲でしか作業ができないため作業効率が悪い。
【０００５】
一方、電池パックからの直流電力により駆動される芝刈り機も知られている。このような芝刈り機の場合、芝刈り機（モータ）を起動させた際に電池パックに大電流が流れ、電池パックの寿命に悪影響を与えてしまう。
【０００６】
本発明は、ＡＣ電源が利用できない場所でもＡＣモータを備えた電動工具を駆動することのできる携帯可能な電動工具システム及び電動工具システムに含まれる電源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】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明は、交流電力により駆動されるＡＣモータを有する電動工具と、携帯式の電池パックと、前記電池パックが接続されている場合に前記電池パックからの直流電力を交流電力に変換して前記ＡＣモータに供給可能な電源装置と、を備えたことを特徴とする電動工具システムを提供している。
【０００８】
このような構成によれば、ＡＣ電源が利用できない場所でも、電池パック、電源装置及び電動工具を互いに接続することにより、移動しながら電動工具を駆動して作業を行うことが可能となる。
【０００９】
また、前記電動工具は、ユーザにより操作可能なトリガスイッチを備え、前記電源装置は、 前記電池パックからの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、前記トリガスイッチの操作に応じた交流電力を前記ＡＣモータへ供給するよう前記インバータ回路を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記トリガスイッチが操作されてから所定時間経過するまでの間は、前記ＡＣモータへの交流電力の供給を制限することが好ましい。
【００１０】
このような構成によれば、起動時にＡＣモータに流れる電流を抑制することができるので、起動時に電池パックや電源装置にかかる負荷を低減することができる。よって、小型軽量であるが放電能力の低い携帯式の電池パックであっても、丸のこ、刈払機、芝刈機のように直径の大きな刃を回転させる電動工具や、ヘッジトリマのように複数の刃が互いに摺動する電動工具のような、起動時に大きな電流が継続して流れやすくなる電動工具を起動することが可能となる。
【００１１】
また、前記電源装置は、 前記電池パックからの直流電力を交流電力に変換するための第１のスイッチング素子と、前記第１のスイッチング素子により変換された交流電力を変圧するトランスと、前記変圧された交流電力を整流・平滑して直流電力として前記インバータ回路に出力する整流平滑回路と、を更に備え、前記制御部は、前記トリガスイッチが操作されてから所定時間経過するまでの間は、前記ＡＣモータへの交流電力の供給を目標値まで段階的に増加させることが好ましい。
【００１２】
このような構成によれば、インバータ回路部の出力を目標値まで段階的に増加させるので 大電流によるインバータ回路への悪影響を軽減させることができる。更に、電源が電池パックの場合には、大電流による電池パックへの悪影響を軽減させ寿命低下を抑制することができる。
【００１３】
また、前記制御部は、前記第１のスイッチング素子のスイッチングのデューティを変化させることにより、前記ＡＣモータへの交流電力の供給を目標値まで段階的に増加させることが好ましい。
【００１４】
このような構成によれば、インバータ回路部の出力を目標値まで段階的に増加させるので 大電流による第１のスイッチング素子への悪影響を軽減させることができる。更に、電源が電池パックの場合には、大電流による電池パックへの悪影響を軽減させることができる。
【００１５】
また、前記インバータ回路は、前記ＡＣモータと接続される複数の第２のスイッチング素子を備え、前記制御部は、前記複数の第２のスイッチング素子のスイッチングのデューティを変化させることにより、前記ＡＣモータへの交流電力の供給を目標値まで段階的に増加させることが好ましい。
【００１６】
このような構成によれば、インバータ回路部の出力を目標値まで段階的に増加させるので 大電流による第２のスイッチング素子への悪影響を軽減させることができる。更に、電源が電池パックの場合には、大電流による電池パックへの悪影響を軽減させることができる。
【００１７】
また、前記電源装置は、前記電池パックの電圧を検出する電圧検出部を更に備え、前記制御部は、前記電圧検出部によって検出された前記電池パックの電圧が所定値より小さい場合に、前記電池パックから前記インバータ回路への電力の供給を停止させることが好ましい。
【００１８】
このような構成によれば、電池パックの過放電を防止することができる。
【００１９】
また、前記制御部は、前記電池パックから過放電検出信号が入力された場合には、前記電池パックから前記インバータ回路への電力の供給を停止させることが好ましい。
【００２０】
このような構成によれば、電池パックの寿命の低下を更に抑制することができる。
【００２１】
また、前記電源装置は、前記インバータ回路に流れる電流の電流値を検出する電流検出手段と、前記電流値が所定値を上回った場合に前記ＡＣモータへの交流電力の供給を停止させる停止手段と、を更に備えたことが好ましい。
【００２２】
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。
【００２３】
また、前記ＡＣモータへの交流電力の供給が停止されてから第１の所定時間経過後に前記電流値が前記所定値以下に低下していた場合には、前記ＡＣモータへの交流電力の供給を復帰させる復帰手段を更に備えたことが好ましい。
【００２４】
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。
【００２５】
また、前記電流値が最初に前記所定値を上回ってから前記第１の所定時間より長い第２の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ていた場合には、前記復帰手段による前記交流電力の供給の復帰を防止する防止手段を更に備えたことが好ましい。
【００２６】
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。
【００２７】
また、前記停止手段は、少なくとも前記ＡＣモータの起動時に動作することが好ましい。
【００２８】
このような構成によれば、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。
【００２９】
また、本発明の別の観点によれば、交流電力により駆動されるＡＣモータと、ユーザにより操作可能なトリガスイッチと、を有する電動工具に接続可能な電源装置であって、携帯式の電池パックが接続されている場合に前記電池パックからの直流電力を交流電力に変換して前記ＡＣモータに供給可能なインバータ回路と、前記トリガスイッチの操作に応じた交流電力を前記ＡＣモータへ供給するよう前記インバータ回路を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記トリガスイッチが操作されてから所定時間経過するまでの間は、前記ＡＣモータへの交流電力の供給を制限することを特徴とする電源装置を提供している。
【００３０】
また、前記電池パックからの直流電力を交流電力に変換するための第１のスイッチング素子と、前記第１のスイッチング素子により変換された交流電力を変圧するトランスと、前記変圧された交流電力を整流・平滑して直流電力として前記インバータ回路に出力する整流平滑回路と、を更に備え、前記制御部は、前記トリガスイッチが操作されてから所定時間経過するまでの間は、前記ＡＣモータへの交流電力の供給を目標値まで段階的に増加させることが好ましい。
【００３１】
また、前記制御部は、前記第１のスイッチング素子のスイッチングのデューティを変化させることにより、前記ＡＣモータへの交流電力の供給を目標値まで段階的に増加させることが好ましい。
【００３２】
また、前記インバータ回路は、前記ＡＣモータと接続される複数の第２のスイッチング素子を備え、前記制御部は、前記複数の第２のスイッチング素子のスイッチングのデューティを変化させることにより、前記ＡＣモータへの交流電力の供給を目標値まで段階的に増加させることが好ましい。
【００３３】
また、前記電池パックの電圧を検出する電圧検出部を更に備え、前記制御部は、前記電圧検出部によって検出された前記電池パックの電圧が所定値より小さい場合に、前記電池パックから前記インバータ回路への電力の供給を停止させることが好ましい。
【００３４】
また、前記制御部は、前記電池パックから過放電検出信号が入力された場合には、前記電池パックから前記インバータ回路への電力の供給を停止させることが好ましい。
【００３５】
また、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、前記電流値が所定値を上回った場合に前記ＡＣモータへの交流電力の供給を停止させる停止手段と、を更に備えたことが好ましい。
【００３６】
また、前記ＡＣモータへの交流電力の供給が停止されてから第１の所定時間経過後に前記電流値が前記所定値以下に低下していた場合には、前記ＡＣモータへの交流電力の供給を復帰させる復帰手段を更に備えたことが好ましい。
【００３７】
また、前記電流値が最初に前記所定値を上回ってから前記第１の所定時間より長い第２の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ていた場合には、前記復帰手段による前記交流電力の供給の復帰を防止する防止手段を更に備えたことが好ましい。
【００３８】
また、前記停止手段は、少なくとも前記ＡＣモータの起動時に動作することが好ましい。
【発明の効果】
【００３９】
本発明の電源装置によれば、ＡＣ電源が利用できない場所でもＡＣモータを備えた電動工具を駆動することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１（ａ）】本発明の第１の実施の形態によるインバータ装置を搭載した電動工具の側面図。
【図１（ｂ）】本発明の第１の実施の形態によるインバータ装置を電動工具から取り外した状態を説明する図。
【図２】本発明の第１の実施の形態によるインバータ装置と芝刈り機の回路図。
【図３】本発明の第１の実施の形態によるＡＣモータへの供給電圧の制御についてのフローチャート。
【図４】本発明の第１の実施の形態によるインバータの出力電圧のタイムチャート。
【図５】本発明の第２の実施の形態によるインバータ装置の回路図
【図６】本発明の第２の実施の形態による出力の停止制御について説明するタイムチャート
【図７】本発明の第２の実施の形態による出力の停止制御について説明するフローチャート
【図８】本発明の第３の実施の形態によるインバータ装置の回路図
【図９（ａ）】起動電流について説明するタイムチャート
【図９（ｂ）】本発明の第３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９（ｃ）】本発明の第３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９（ｄ）】本発明の第３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１０】本発明の第３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
【図１１】本発明の第４の実施の形態によるインバータ装置の回路図
【図１２】本発明の第４の実施の形態によるＦＥＴがオンすることを防止する判定基準を示す説明図
【図１３】本発明の第４の実施の形態による出力の停止制御について説明するフローチャート
【図１４】本発明の第５の実施の形態によるインバータ装置の回路図
【図１５】本発明の第５の実施の形態による出力の防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】
【００４１】
図１乃至図４を用いて、本発明の第１の実施の形態による電動工具システム及び電動工具システムに含まれる電源装置について説明する。第１の実施の形態による電動工具システムでは、本発明の電源装置としてのインバータ装置１によって、電池パック２からの直流電力を交流電力に変換して、電動工具３のＡＣモータ３１に供給するものとする。なお、本実施の形態では、電動工具として、芝刈り機を用いて説明するが、芝刈り機に限定されず、ヘッジトリマ、丸鋸、ジグソー、グラインダー、ドライバ等でも適用でき、トリガスイッチを有し交流電力で駆動されるものであればよい。
【００４２】
図１（ａ）は、インバータ装置１が接続された電動工具３の側面図である。電動工具３には、ラッチにより着脱可能なインバータ装置１が搭載されている。作業者はハンドル５を把持し後述のトリガスイッチ３２を操作することによって、電池パック２からの電力がインバータ装置１を介してモータ３１に供給される。電動工具３には、進行方向前方側に設けられた前輪６と、後方側に設けられた後輪７が設けられ、移動可能に構成されている。また、電動工具３の進行方向後方側には、図示しない回転刃によって刈られた草等を集めるための集草バック８が着脱可能に設けられている。また、図１（ｂ）に示すように、インバータ装置１は、電動工具３から取り外した状態で携帯可能とするための肩掛けベルト１Ａを備えている。
【００４３】
図２は、インバータ装置１の回路図である。本実施の形態では、電動工具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は、電池パック２から供給された直流電力をインバータ装置１によって交流電力に変換し、電動工具３のＡＣモータ３１に供給する。インバータ装置１、電動工具３、及び、電池パック２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。
【００４４】
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１９と、電源スイッチ検出ダイオード１０と、トリガ検出部９と、を備えている。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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との巻数比に応じて変圧されて二次側巻線１３１ｂから出力される。
【００４８】
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（例えば昇圧電圧１４０Ｖ）として出力する。
【００４９】
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１４１Ｖ）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。
【００５０】
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。
【００５１】
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動工具３（ＡＣモータ３１）に出力される。
【００５２】
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に出力する。
【００５３】
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１２１の低圧側に接続され、カソードが電動工具３のＡＣモータ３１に出力端子１６５を介して接続されている。このような構成により、電源スイッチ１２１がオンされた場合には、ＡＣモータ３１に電池パック２からの電池電圧が印加されることとなる。また、電源スイッチ検出ダイオード１０のカソードは、ＦＥＴ１６１のソースとも接続されているため、ＦＥＴ１６１がオンしている場合には、整流・平滑回路１４から出力された昇圧された電力がＡＣモータ３１に印加されることとなる。
【００５４】
なお、電源スイッチ検出ダイオード１０を含み、電源スイッチ１２１がオンされた場合に電池電圧をＡＣモータ３１に印加する回路がバイパス回路を構成する。具体的には、電源スイッチ１２１の低圧側に接続され、電源スイッチ検出ダイオード１０及びトリガスイッチ３２を介してＡＣモータ３１に接続される回路をバイパス回路としている。このような構成により、電源スイッチ１２１がオンされない限り電池電圧はＡＣモータ３１側に印加されないため、インバータ装置１が駆動していない状態での電池パック２の無駄な電力消費を抑えることができる。
【００５５】
トリガ検出部９は、ＦＥＴ１６４と並列に接続されている。詳細には、トリガ検出部９は、ＡＣモータ３１（すなわち、出力端子１６６）とＦＥＴ１６４のソース（すなわち、ＧＮＤ）との間に直列に接続された抵抗９１及び９２から構成されており、トリガスイッチ３２が操作された場合に、抵抗９１と抵抗９２による分圧電圧をトリガ検出信号として制御部１９に出力する。すなわち、電池パック２の電池電圧は、バイパス回路を介してトリガスイッチ３２の一端と接続されている。トリガスイッチ３２がオンになると、電池パック２の電池電圧は、バイパス回路、トリガスイッチ３２、ＡＣモータ３１を介してトリガ検出部９に印加される。この印加された電圧を抵抗９１及び９２により分圧することでトリガ検出信号として検出し、制御部１９に出力する。
【００５６】
また、本実施の形態では、バイパス回路をＦＥＴ１６１のソース側に接続し、トリガ検出部９をＦＥＴ１６４に並列に接続したが、バイパス回路をＦＥＴ１６３のソース側に接続し、トリガ検出部９をＦＥＴ１６２と並列に接続してもよい。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
更に、本実施の形態の制御部１９は、交流出力デューティ設定を行い、インバータ装置１の出力を目標値まで段階的に増加させる、すなわち、ＡＣモータ３１への交流電力の供給を制限するような第２のＰＷＭ信号を出力する。
【００６１】
ここで、図３のフローチャート、及び、図４の出力電圧のタイムチャートを用いて、制御部１９による交流出力デューティ設定について説明する。
【００６２】
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がオンされると、定電圧回路１２２により電池パック２の電池電圧から制御部１９の駆動電圧が生成され、この駆動電圧により制御部１９が駆動されることとなる。
【００６３】
まず、制御部１９は、トリガ検出部９からトリガ検出信号が入力されたか否かを判断する（Ｓ１０１）。すなわち、電池パック２の電池電圧が電源スイッチ検出ダイオード１０を含むバイパス回路を介してトリガ検出部９に印加されたか否かを判断する。トリガ検出信号が入力されていた場合には（Ｓ１０１：ＹＥＳ）、トリガスイッチ３２がオンされたと判断し、第１のスイッチング素子となるＦＥＴ１３２をオン・オフさせるための第１のＰＷＭ信号をＦＥＴ１３２のゲートに出力し、トランス１３１に昇圧動作を行わせる（Ｓ１０２）。
【００６４】
続いて、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、昇圧電圧が目標電圧（１４０Ｖ）より大きいか否かを判断する（Ｓ１０３）。目標電圧より大きい場合には（Ｓ１０３：ＹＥＳ）、デューティを減少させた第１のＰＷＭ信号をＦＥＴ１３２のゲートに出力し（Ｓ１０４）、目標電圧以下の場合には（Ｓ１０３：ＮＯ）、デューティを増加させた第１のＰＷＭ信号をＦＥＴ１３２のゲートに出力する（Ｓ１０５）。
【００６５】
続いて、交流出力デューティ設定を行う。交流出力デューティ設定では、まず、ソフトスタート終了フラグが設定されているか否かを判断する（Ｓ１０６）。ソフトスタート終了フラグは、後述するＳ１１１で設定されるものなので、１回目の判断では、必ず“ＮＯ”となる。
【００６６】
続いて、経過時間ｔ＝０であるか否かを判断する（Ｓ１０７）。１回目の判断では、ｔ＝０なので、Ｓ１０８において、交流出力デューティＤをＤ０に設定した上で、ｔをｔ１に変更する。一方、２回目以降の判断では、ｔ＝０ではないので、Ｓ１０９において、交流出力デューティＤをΔＤだけ増加させ、ソフトスタートを行う。本実施の形態では、ΔＤ（デューティーの増加率ΔＤ/Δｔ）は３３〜１００(％/秒)に設定されている。すなわち、図４の出力電圧に示す所定時間Ｔの内のＦＥＴをオンする時間τを徐々に増加するように制御する。
【００６７】
続いて、交流電圧デューティＤが所定デューティＤｒ以上であるか否かを判断する（Ｓ１１０）。所定デューティＤｒ以上である場合には（Ｓ１１０：ＹＥＳ）、インバータ装置１の出力が定常状態となっているものと判断し、ソフトスタートを終了させ、Ｓ１１２に進む。なお、所定デューティは目標電圧に相当するものであり、本実施の形態における所定デューティＤｒは１００％であるが、その他の値であってもよい。
【００６８】
一方、所定デューティＤｒより小さい場合には（Ｓ１１０：ＮＯ）、まだインバータ装置１の出力は定常状態となっていないものと判断し、そのままＳ１１２に進む。
【００６９】
続いて、インバータ回路１６を構成する第２のスイッチング素子となるＦＥＴ１６１−１６４をオン・オフさせるための第２のＰＷＭ信号を出力し、ＡＣモータ３１に交流電圧を供給する（Ｓ１１２）。なお、第２のＰＷＭ信号は、ＰＷＭ信号出力部１８から各ＦＥＴ１６１−１６４のゲートに出力される。
【００７０】
続いて、電池電圧検出部１１によって電池電圧を検出し（Ｓ１１３）、検出された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（Ｓ１１４）。所定の過放電電圧より小さい場合には（Ｓ１１４：ＹＥＳ）、電池パック２が過放電状態にあると判断し、ＦＥＴ１３２及びＦＥＴ１６１−１６４をオフさせるための第１のＰＷＭ信号及び第２のＰＷＭ信号を出力して昇圧回路１３及びインバータ回路１６の動作を停止させる（Ｓ１１５）。これにより、電池パック２からの電力の供給が停止される。
【００７１】
また、電池電圧が所定の過放電電圧以上の場合には（Ｓ１１４：ＮＯ）、電池パック２から過放電信号が入力されたか否かを判断する（Ｓ１１６）。過放電信号が入力されていた場合には（Ｓ１１６：ＹＥＳ）、電池電圧が所定の過放電電圧より小さい場合（Ｓ１１４：ＹＥＳ）と同様に、昇圧回路１３及びインバータ回路１６の動作を停止させる（Ｓ１１５）。
【００７２】
一方、過放電信号が入力されていなかった場合には（Ｓ１１６：ＮＯ）、トリガ検出部９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（Ｓ１１７）。トリガ検出信号が入力されていた場合には（Ｓ１１７：ＹＥＳ）、Ｓ１０３に戻り、上記動作を繰り返す。これにより、出力電圧及び出力電流は図４に示すように変化し、デューティＤが所定デューティＤｒ以上となった場合に（Ｓ１１０：ＹＥＳ）、定常状態となっているものと判断し、ソフトスタートを終了させる。一方、トリガ検出信号が入力されていなかった場合には（Ｓ１１７：ＮＯ）、昇圧回路１３及びインバータ回路１６の動作を停止させる（Ｓ１１８）。
【００７３】
上記したように、本実施の形態によるインバータ装置１では、交流出力デューティ設定を行い、図４のＤｕｔｙ比増加の区間に示すように、インバータ装置１の出力を目標値まで段階的に増加させるような第２のＰＷＭ信号を出力するので、ＰＷＭ信号の増加に伴って、インバータ装置１の出力の実効値も増加する。従って、図４の出力電流に示すように、電池パック２、モータ３１に流れる電流も徐々に増加することになるため、電動工具３を起動させた際に電池パック２に大電流が流れ、電池パックの寿命に悪影響を与えてしまうことを防止することができる。また、同時に、インバータ回路１６、特にＦＥＴ１６１−１６４に大電流が流れることも防止することができるので、インバータ回路１６への悪影響も軽減させることもできる。
【００７４】
また、本実施の形態による電動工具システムでは、ＡＣ電源が利用できない場所でも、電池パック２、インバータ装置１及び電動工具３を互いに接続することにより、移動しながら電動工具３を駆動して作業を行うことが可能となる。
【００７５】
更に、起動時にＡＣモータ３１に流れる電流を抑制することができるので、起動時に電池パック２やインバータ装置１にかかる負荷を低減することができる。よって、小型軽量であるが放電能力の低い携帯式の電池パックであっても、丸のこ、刈払機、芝刈機のように直径の大きな刃を回転させる電動工具や、ヘッジトリマのように複数の刃が互いに摺動する電動工具のような、起動時に大きな電流が継続して流れやすくなる電動工具を起動することが可能となる。
【００７６】
なお、上記実施の形態では、第２のＰＷＭ信号を変化させることにより、インバータ装置１の出力を目標値まで段階的に増加させたが、第１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ＰＷＭ信号は一定（デューティ１００％）とし、第１のＰＷＭ信号（ＦＥＴ１３２）を徐々に増加させることで、コンデンサ１４３の電圧も徐々に増加することになる。これにより、電池パック２への大電流、インバータ回路１６への大電流、昇圧回路１３への大電流を防止することができ、各構成部への悪影響を軽減することができる。また、第１及び第２のＰＷＭ信号の両方を徐々に増加させるようにしても良い。
【００７７】
また、電池パック２として電池電圧１４．４Ｖのリチウム電池パックを説明したが、電池電圧或いは電池種類が異なる複数の電池パックを選択的に接続可能としても良い。電動工具は、種類や用途に応じて種々の電池パックが用意されている。従って、電池パックの種類に応じてソフトスタート制御を変更するようにすれば、電池パックの電力消費を抑え最適な制御が可能となる。
【００７８】
更に、起動時にＡＣモータ３１に流れる電流を抑制することができるので、起動時に電池パック２やインバータ装置１にかかる負荷を低減することができる。よって、小型軽量であるが放電能力の低い携帯式の電池パックであっても、丸のこ、刈払機、芝刈機のように直径の大きな刃を回転させる電動工具や、ヘッジトリマのように複数の刃が互いに摺動する電動工具のような、起動時に大きな電流が継続して流れやすくなる電動工具を起動することが可能となる。
【００７９】
一方、電動工具にも種々の種類が存在するが、交流電源で駆動する電動工具は、例えば、ＡＣ１００Ｖで駆動するものが考えられる。この場合、インバータ装置１に接続される電池パック或いは電動工具の種類に応じて、インバータ装置１の出力を定常時で１００Ｖとなるように昇圧回路１３及びインバータ回路１６をソフトスタート制御すれば、如何なる電池パック、電動工具が接続されても、それらに大電流が流れることを抑制することができ、寿命低下を抑制することができる。なお、外国のように交流電源の電圧が１００Ｖ以外の場合には、その電圧となるようにソフトスタート制御すればよい。
【００８０】
例えば、電池パックに電池電圧、電池種等の情報を有する識別手段（例えば、抵抗）を設け、制御部１９はこの抵抗値を読み取ることにより接続された電池パックの種類を判別することができる。接続された電池パックに応じて、ソフトスタートの制御（ＦＥＴ１３２のスイッチングやＦＥＴ１６１−１６４のデューティ比の増加割合）を変更する。更に、接続された電動工具の種類も同様に判別してソフトスタート制御を変更することも可能である。
【００８１】
また、電池パック２以外から電力を供給される場合であっても、電源やインバータ回路１６への悪影響は軽減させることができる。
【００８２】
続いて、図５乃至図７を用いて、本発明の第２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。
【００８３】
図５は、本実施の形態によるインバータ装置１の回路図であり、電源スイッチ検出ダイオード１０及びトリガ検出部９を備えていない点を除き、図２と同一の構成である。
【００８４】
電動工具３は、適正範囲内の電圧によって動作するものであるのに対し、電動工具３（ＡＣモータ３１）に供給される電圧は、使用に伴う電池電圧の低下や、過負荷状態における電圧の低下によって低下する可能性がある。従って、インバータ装置１に接続された電動工具３は、適正範囲外の電圧が供給されることにより故障を生じる虞がある。
【００８５】
そこで、本実施の形態による制御部１９では、図６のタイムチャートに示すように、更に、昇圧回路１３によって昇圧された電圧（平滑コンデンサ１４３の電圧であって、昇圧電圧検出部１５によって検出された電圧）が上限値（１５５Ｖ）と下限値（１２７Ｖ）とにより規定される所定範囲から外れた場合にも、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。
【００８６】
ここで、図７のフローチャートを用いて、本実施の形態における制御部１９による出力の停止制御について説明する。
【００８７】
図７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がオンされると、定電圧回路１２２により電池パック２の電池電圧から制御部１９の駆動電圧が生成され、この駆動電圧により制御部１９が駆動されることとなる。
【００８８】
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（Ｓ２０１）、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（Ｓ２０２）。
【００８９】
昇圧された電圧が目標実効値より大きい場合には（Ｓ２０２：ＹＥＳ）、ＦＥＴ１３２のデューティ比を減少させ（Ｓ２０３）、昇圧された電圧が目標実効値以下の場合には（Ｓ２０２：ＮＯ）、ＦＥＴ１３２のデューティ比を増加させる（Ｓ２０４）。
【００９０】
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（Ｓ２０５）。所定の過放電電圧より小さい場合には（Ｓ２０５：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（Ｓ２１１）。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。
【００９１】
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（Ｓ２０５：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（Ｓ２０６）。過放電信号が入力されていた場合には（Ｓ２０６：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（Ｓ２１１）。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。
【００９２】
一方、過放電信号が入力されていない場合には（Ｓ２０６：ＮＯ）、昇圧された電圧が所定の上限値（例えば、１５５Ｖ）より大きいか否かを判断する（Ｓ２０７）。大きい場合には（Ｓ２０７：ＹＥＳ）、昇圧された電圧が所定の上限値より大きい状態が０．５秒以上継続したか否かを判断する（Ｓ２０８）。継続した場合には（Ｓ２０８：ＹＥＳ）、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（Ｓ２１１）。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。
【００９３】
ここで、昇圧電圧が所定の上限値より大きい状態が継続した場合、電動工具を使用すると、定格値以上の回転数でモータが回転しまうことがあるため、所定時間以上継続したらモータへの出力を停止することで電動工具の破損を防止している。また、インバータ装置１のインバータ回路１６のＦＥＴ等の部品の破損も同時に防止している。なお、通常時には昇圧電圧が所定の上限値より大きい状態になることは殆どないが、昇圧電圧を制御する制御部１９や昇圧電圧検出部１５が壊れた際に生じる場合があるため、このような制御は、インバータ装置１の保護に有効である。
【００９４】
また、電圧は、ノイズ等によって一時的に上昇や低下する場合がある。このような場合にまでＡＣモータ３１への出力を停止させてしまうと電動工具３の使用に不都合をもたらしてしまう。従って、本実施の形態では、昇圧された電圧が所定の上限値より大きい状態が０．５秒以上継続した場合に限り、ＡＣモータ３１への出力を停止させている。
【００９５】
一方、昇圧された電圧が所定の上限値以下の場合（Ｓ２０７：ＮＯ）、又は、昇圧された電圧が所定の上限値より大きい状態が０．５秒以上継続しなかった場合（Ｓ２０８：ＮＯ）には、昇圧された電圧が所定の下限値（１２７Ｖ）より小さいか否かを判断する（Ｓ２０９）。小さい場合には（Ｓ２０９：ＹＥＳ）、昇圧された電圧が所定の下限値より小さい状態が３．０秒以上継続したか否かを判断する（Ｓ２１０）。継続した場合には（Ｓ２１０：ＹＥＳ）、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（Ｓ２１１）。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。
【００９６】
一方、昇圧された電圧が所定の下限値以上の場合（Ｓ２０９：ＮＯ）、又は、昇圧された電圧が所定の下限値より小さい状態が３．０秒以上継続しなかった場合（Ｓ２１０：ＮＯ）には、Ｓ２０１へ戻る。
【００９７】
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、昇圧回路１３によって昇圧された電圧（昇圧電圧検出部１５によって検出された電圧）が上限値（１５５Ｖ）と下限値（１２７Ｖ）とにより規定される所定範囲から外れた場合に、ＡＣモータ３１への出力を停止させる。従って、電子機器に適正範囲外の電圧が供給されて故障することを防止することが可能となる。
【００９８】
また、所定範囲から外れた場合でも、所定時間以上外れた状態が継続しなければＡＣモータ３１への出力を停止させないので、ノイズ等による一時的な電圧の上昇や低下によりＡＣモータ３１への出力が停止されることを防止することができる。
【００９９】
なお、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。すなわち、第１のＰＷＭ信号及び第２のＰＷＭ信号のいずれか一方の出力を停止すればＡＣモータ３１への出力を停止させることができる。なお、第１のＰＷＭ信号及び第２のＰＷＭ信号の両出力を停止すれば、電池パック２の電力消費を抑制することができる。
【０１００】
また、上記実施の形態では、所定範囲の上限値及び下限値として、１５５Ｖ及び１２７Ｖを用いたが、これらに限定されるものではない。
【０１０１】
また、上記実施の形態では、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。
【０１０２】
また、図７のフローチャートにおける、Ｓ２０１−Ｓ２０４での昇圧電圧の制御、Ｓ２０５−Ｓ２０６での過放電の検出、及び、Ｓ２０７−Ｓ２１０での出力の停止の制御は、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。
【０１０３】
また、インバータ装置１は、昇圧回路によって昇圧された電圧が所定範囲から外れたことによりＡＣモータ３１への出力を停止し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。
【０１０４】
続いて、図８乃至図１０を用いて、本発明の第３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。
【０１０５】
図８は、本実施の形態によるインバータ装置１の回路図であり、インバータ回路停止部２０を備えている点を除き、図５と同一の構成である。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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２０３に出力する。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
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。
【０１１２】
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。
【０１１３】
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。
【０１１４】
ところで、図９（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。
【０１１５】
そこで、本実施の形態によるインバータ装置１では、図９（ｂ）に示すように、ＡＣモータ３１への交流電力の供給を制限することにより、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。
【０１１６】
ここで、図１０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。
【０１１７】
図１０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がオンされると、定電圧回路１２２により電池パック２の電池電圧から制御部１９の駆動電圧が生成され、この駆動電圧により制御部１９が駆動されることとなる。
【０１１８】
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）。
【０１１９】
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）。
【０１２０】
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。
【０１２１】
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。
【０１２２】
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。
【０１２３】
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。
【０１２４】
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９（ｂ）に示すように変化し、ＡＣモータ３１の回転数は、図９（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９（ｄ）に示すように変化する。
【０１２５】
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。
【０１２６】
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。
【０１２７】
更に、起動時にＡＣモータ３１に流れる電流を抑制することができるので、起動時に電池パック２やインバータ装置１にかかる負荷を低減することができる。よって、小型軽量であるが放電能力の低い携帯式の電池パックであっても、丸のこ、刈払機、芝刈機のように直径の大きな刃を回転させる電動工具や、ヘッジトリマのように複数の刃が互いに摺動する電動工具のような、起動時に大きな電流が継続して流れやすくなる電動工具を起動することが可能となる。
【０１２８】
なお、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。
【０１２９】
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。
【０１３０】
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。
【０１３１】
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。
【０１３２】
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。
【０１３３】
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。
【０１３４】
続いて、図１１乃至図１３を用いて、本発明の第４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。
【０１３５】
図１１は、本実施の形態によるインバータ装置１の回路図であり、温度検出部３０を備えている点を除き、図５と同一の構成である。
【０１３６】
温度検出部３０は、ＦＥＴ１３２に近接して配置されたサーミスタ３０ａと、サーミスタ３０ａに直列に接続された抵抗３０ｂと、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電圧の、サーミスタ３０ａと抵抗３０ｂとによる分圧電圧を温度信号として制御部１９に出力する。
【０１３７】
ところで、ＦＥＴは過電流に弱いため、電流検出抵抗１７に流れる電流が所定の過電流閾値を上回った場合にＦＥＴ１３２をオフさせるという対策が考えられる。しかしながら、ＦＥＴは、過電流閾値以下であっても所定以上の電流が長時間流れると破損する虞がある。また、ＦＥＴに流れる電流が破損の可能性の小さなものである場合であっても、温度によっては破損する虞がある。
【０１３８】
そこで、本実施の形態によるインバータ装置１では、電流検出抵抗１７によって検出された電流と温度検出部３０によって検出された温度の両方に基づいて、ＦＥＴ１３２がオンすることを防止する。
【０１３９】
図１２は、本実施の形態におけるＦＥＴ１３２がオンすることを防止する判定基準を示したものである。図１２に示すように、本実施の形態では、過電流閾値を１０Ａに設定し、１０Ａ以上の電流が０．５秒以上インバータ装置１に流れた場合にＦＥＴ１３２がオンすることを防止する（オフする）。また、インバータ装置１に流れる電流が過電流閾値１０Ａよりも小さい場合であっても、インバータ装置１に、８Ａ以上１０Ａ未満の電流が１．０秒以上流れた場合、６Ａ以上〜８Ａ未満の電流が３．０秒以上流れた場合、及び、５Ａ以上６Ａ未満の電流が５．０秒以上流れた場合にＦＥＴ１３２がオンすることを防止する。すなわち、インバータ装置１に流れる電流値に応じてＦＥＴ１３２のオン時間を変えており、電流値が大きいほどＦＥＴ１３２のオン時間を短くしている。
【０１４０】
更に、インバータ装置１に流れる電流が４Ａ以上５Ａ未満の場合であっても、ＦＥＴ１３２の温度１００〜１２０度の範囲で５．０秒以上流れた場合、温度８０〜１００度の範囲で１０．０秒以上流れた場合、及び、温度６０〜８０度で２０．０秒以上流れた場合にもＦＥＴ１３２がオンすることを防止する。このような構成により、ＦＥＴが故障することを適切に防止することができる。すなわち、インバータ装置１に流れる電流値が小さい場合には、ＦＥＴ１３２の温度に応じてＦＥＴ１３２のオン時間を変えており、温度が高いほどＦＥＴ１３２のオン時間を短くしている。
【０１４１】
なお、電流値が４Ａ未満の場合には、ＦＥＴ１３２の温度が急激に上昇することは考えにくいため、ＦＥＴ１３２は通常通り、周期的にオン・オフされる。また、電流値が４Ａ以上５Ａ未満の間でありＦＥＴ１３２の温度が６０度より低い場合にも、ＦＥＴ１３２が壊れる虞は低いため、ＦＥＴ１３２は通常通り、周期的にオン・オフされる。
【０１４２】
次に、図１３のフローチャートを用いて、本実施の形態における制御部１９による出力の停止制御について説明する。
【０１４３】
図１３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がオンされると、定電圧回路１２２により電池パック２の電池電圧から制御部１９の駆動電圧が生成され、この駆動電圧により制御部１９が駆動されることとなる。
【０１４４】
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（Ｓ４０１）、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（Ｓ４０２）。
【０１４５】
昇圧された電圧が目標実効値より大きい場合には（Ｓ４０２：ＹＥＳ）、ＦＥＴ１３２のデューティ比を減少させ（Ｓ４０３）、昇圧された電圧が目標実効値以下の場合には（Ｓ４０２：ＮＯ）、ＦＥＴ１３２のデューティ比を増加させる（Ｓ４０４）。
【０１４６】
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（Ｓ４０５）。所定の過放電電圧より小さい場合には（Ｓ４０５：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（Ｓ４０８）。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。
【０１４７】
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（Ｓ４０５：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（Ｓ４０６）。過放電信号が入力されていた場合には（Ｓ４０６：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（Ｓ４０８）。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。
【０１４８】
一方、過放電信号が入力されていない場合には（Ｓ４０６：ＮＯ）、電流検出抵抗１７によって検出された電流及び温度検出部３０によって検出された温度が図１２に示す判定基準を満たすか否かを判断する（Ｓ４０７）。判定基準を満たす場合には（Ｓ４０７：ＹＥＳ）、ＦＥＴ１３２をオフさせる、すなわち、ＦＥＴ１３２がオンすることを防止するための第１のＰＷＭ信号を出力する（Ｓ４０８）。
【０１４９】
一方、判定基準を満たさない場合には（Ｓ４０７：ＮＯ）には、Ｓ４０１へ戻る。
【０１５０】
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、電流検出抵抗１７によって検出された電流と温度検出部３０によって検出された温度の両方に基づいて、ＦＥＴ１３２をオフさせる、すなわち、ＦＥＴ１３２がオンすることを防止する。従って、電動工具３の負荷が高い場合にＦＥＴ１３２が故障することを適切に防止することが可能となる。
【０１５１】
また、図１２に示すように、ＦＥＴ１３２がオンすることを防止するまで（ＦＥＴ１３２をオフするまで）のオン継続時間（許容継続時間）を電流検出抵抗１７によって検出された電流と温度検出部３０によって検出された温度の両方に基づいて変化させるので、電動工具３の負荷が高い場合にＦＥＴ１３２が故障することをより適切に防止することができる。
【０１５２】
また、図１２に示すように、電流検出抵抗１７によって検出された電流が５Ａを上回った場合には、温度検出部３０によって検出された温度に関わらずＦＥＴ１３２をオフさせるので、電動工具３の負荷が高い場合にＦＥＴ１３２が故障することをより適切に防止することができる。
【０１５３】
なお、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。
【０１５４】
また、上記実施の形態では、サーミスタ３０ａをＦＥＴ１３２に近接して配置したが、ＦＥＴ１６１−１６４に近接して配置し、電流検出抵抗１７によって検出された電流と温度検出部３０によって検出された温度の両方に基づいて、第２のＰＷＭ信号によりＦＥＴ１６１−１６４をオフさせてもよい。
【０１５５】
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。
【０１５６】
また、図１３のフローチャートにおける、Ｓ４０１−Ｓ４０４での昇圧電圧の制御、及び、Ｓ４０５−Ｓ４０６での過放電の検出、及び、Ｓ４０７での出力の停止の制御は、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。
【０１５７】
また、インバータ装置１は、ＡＣモータ３１への出力を停止し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。
【０１５８】
続いて、図１４及び図１５を用いて、本発明の第５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。
【０１５９】
図１４は、本実施の形態によるインバータ装置１の回路図であり、電池パック２及び電源部１２の構成を除き、図５と同一の構成である。
【０１６０】
本実施の形態による電池パック２は、二次電池からなる電池組２１と、電池パック２の電池特性に応じた抵抗値を有する電池特性判別素子２３と、電池特性判別端子２４と、を備えており、インバータ装置１には、異なる特性の電池パック２が装着可能である。電池特性としては、電池組２５の並列数、定格電圧、及び、種類等が考えられるが、これらに限定されるものではない。
【０１６１】
また、本実施の形態による電源部１２は、電源スイッチ１２１及び定電圧回路１２２の他に、電池特性判別抵抗１２３を備えている。電池特性判別抵抗１２３と電池パック２の電池特性判別素子２２は、電池特性判別端子２４を介して、レギュレータ１２２ａと電池パック２のマイナス側端子２２との間に直列に接続されており、レギュレータ１２２ａから出力された所定電圧（５Ｖ）の、電池特性判別抵抗１２３と電池特性判別素子２３とによる分圧電圧が制御部１９に出力される。電池特性判別素子２３は、電池パック２の電池特性に応じた異なる抵抗値を有しているため、制御部１９は、入力された分圧電圧に基づき電池パック２の電池特性を判別し、電池特性（電池種）識別信号を出力する。
【０１６２】
ところで、本実施の形態には異なる特性の電池パック２が接続可能であるが、全ての電池パック２から同一の出力を得ようとすると、電池パック２の寿命や出力効率を著しく低下させてしまう虞がある。例えば、１並列タイプの電池パック２から２並列タイプの電池パック２と同一の電流を得ようとすると、１並列の電池パック２には２並列の電池パック２の２倍の電流が流れることとなり、１並列の電池パック２の寿命を低下させてしまう虞がある。また、電池パック２は、種類によって定格電流が異なるため、同様の理由により電池パック２の寿命を低下させてしまう虞がある。
【０１６３】
更に、通常、トランスの一次側巻線と二次側巻線との巻数比は、所定の電圧が入力された場合に最大の変換効率が得られるような値に設定されているため、所定以外の定格電圧を有する電池パック２がインバータ装置１に接続された場合には、トランス１３１における変換効率が著しく低下してしまう虞がある。また、この場合、温度上昇が生じるため、温度上昇を防止するために放熱フィン等が必要となり、インバータ装置１が大型化してしまう。
【０１６４】
そこで、本実施の形態によるインバータ装置１では、電池特性判別素子２２から得られる電池特性識別信号に基づいて、インバータ装置１から電動工具３のＡＣモータ３１への出力を制御、すなわち、ＦＥＴ１３２及びＦＥＴ１６１−１６４がオン・オフすることを防止するための第１のＰＷＭ信号及び第２のＰＷＭ信号を出力する。
【０１６５】
ここで、図１５のフローチャートを用いて、本実施の形態における制御部１９による出力の防止制御について説明する。
【０１６６】
図１５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がオンされると、定電圧回路１２２により電池パック２の電池電圧から制御部１９の駆動電圧が生成され、この駆動電圧により制御部１９が駆動されることとなる。
【０１６７】
また、本実施の形態によるインバータ装置１には、定格電圧１４．４Ｖ、定格容量３．０Ａｈ（２並列タイプ）の電池パック２から電力を供給されることに適した構成となっているものとする。
【０１６８】
まず、制御部１９は、電池特性判別素子２３及び電池特性判別抵抗１２３から電池特性識別信号を検出し（Ｓ５０１）、電池特性識別信号に基づき、インバータ装置１に接続された電池パック２の定格電圧が１４．４Ｖであるか否かを判断する（Ｓ５０２）。１４．４Ｖでない場合、例えば１８Ｖの電池パックの場合には（Ｓ５０２：ＮＯ）、インバータ装置１からＡＣモータ３１への出力を防止するための第１のＰＷＭ信号及び第２のＰＷＭ信号を出力する（Ｓ５１０）。すなわち、第１のＰＷＭ信号及び第２のＰＷＰ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への出力が遮断される。この動作は、上記したように、定格電圧１４．４Ｖの電池パック２が接続された際に最も出力効率が良いトランス１３１を設定しており、１８．０Ｖの電池パックでは出力効率が低下し所望の出力が得られなくなる可能性があるため、ＡＣモータ３１への出力を遮断するようにしている。
【０１６９】
一方、１４．４Ｖである場合には（Ｓ５０２：ＹＥＳ）、続いて、電池特性識別信号に基づき、インバータ装置１に接続された電池パック２の定格容量が３．０Ａｈであるか否かを判断する（Ｓ５０３）。３．０Ａｈでない場合には（Ｓ５０３：ＮＯ）、インバータ装置１からＡＣモータ３１への出力を防止するための第１のＰＷＭ信号及び第２のＰＷＭ信号を出力する（Ｓ５１０）。すなわち、第１のＰＷＭ信号及び第２のＰＷＰ信号の出力を停止する。この動作は、上記したように、定格容量３．０Ａｈ（２並列タイプ）の電池パックに適した使用にしているためのものである。定格容量１．５Ａｈ（１並列タイプ）の場合には、２並列タイプの電池パック接続時と同様の出力を得ようとして電流が２並列タイプの２倍流れることになり、電池パックの寿命を低下させたり、ＦＥＴ１３２を故障させてしまう虞がある。
【０１７０】
一方、３．０Ａｈである場合には（Ｓ５０３：ＹＥＳ）、本実施の形態によるインバータ装置１に適した電池パック２が接続されていることとなるので、ＡＣモータ３１への出力を開始させる。
【０１７１】
具体的には、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（Ｓ５０４）、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（Ｓ５０５）。
【０１７２】
昇圧された電圧が目標実効値より大きい場合には（Ｓ５０５：ＹＥＳ）、ＦＥＴ１３２のデューティ比を減少させ（Ｓ５０６）、昇圧された電圧が目標実効値以下の場合には（Ｓ５０５：ＮＯ）、ＦＥＴ１３２のデューティ比を増加させる（Ｓ５０７）。
【０１７３】
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（Ｓ５０８）。所定の過放電電圧より小さい場合には（Ｓ５０８：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（Ｓ５１０）。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。
【０１７４】
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（Ｓ５０８：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（Ｓ５０９）。過放電信号が入力されていた場合には（Ｓ５０９：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（Ｓ５１０）。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。
【０１７５】
一方、過放電信号が入力されていない場合には（Ｓ５１０：ＮＯ）、Ｓ５０１へ戻る。
【０１７６】
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、電池特性判別素子２２から得られる電池特性識別信号に基づいて、昇圧回路１３及びインバータ回路１６が動作することを防止する。従って、インバータ装置１に適していない電池パック２がインバータ装置１に接続された場合に、電池パック２の寿命や出力効率が著しく低下することを防止することが可能となる。
【０１７７】
例えば、１並列タイプの電池パック２がインバータ装置１に接続された場合には、上記構成により、１並列タイプの電池パック２の寿命が低下することを防止することができる。
【０１７８】
また、所定の種類以外の電池パック２がインバータ装置１に接続された場合にも、上記構成により、電池パック２の寿命が低下することを防止することができる。
【０１７９】
更に、所定の定格電圧を有しない電池パック２（例えば１８Ｖ）がインバータ装置１に接続された場合には、上記構成により、トランス１３１における変換効率が低下することを防止することができる。
【０１８０】
なお、上記実施の形態では、電池特性判別素子２２から得られる電池特性識別信号に基づいて、ＦＥＴ１３２及びＦＥＴ１６１−１６４がオンすることを防止したが、ＦＥＴ１３２及びＦＥＴ１６１−１６４のいずれか一方のみがオンすることを防止してもよい。
【０１８１】
また、上記実施の形態では、インバータ装置１に接続された電池パック２の種類を、電池パック２内に設けられた電池特性判別素子２３とインバータ装置１内に設けられた電池特性判別抵抗２３により判別するように構成したが、判別の方法としてはこの構成に限るものではなく、インバータ装置１に使用できる電池パックと使用できない電池パックとを判別できればよい。
【０１８２】
例えば、電池パックとインバータ装置を接続する判別用端子の有無、すなわち、使用可能な電池パックには充放電用端子以外の端子（判別端子）を設け、使用不可能な電池パックには判別端子を設けないことで判別するようにしてもよい。或いは、種類によって電池パックの接続部やインバータ装置の電池接続部（インバータ装置と電池パックの接続部）を異なる形状にし、機械的に使用できない電池パックはインバータ装置に装着（接続）できないようにしてもよい。
【０１８３】
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いずれかの種類によって出力することを防止するようにしてもよいし、異なる電池電圧（例えば１８Ｖ）の電池パックに最適な構成としてもよい。
【０１８４】
また、図１５のフローチャートにおける、Ｓ５０４−Ｓ５０７での昇圧電圧の制御、及び、Ｓ５０８−Ｓ５０９での過放電の検出は、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。
【０１８５】
また、上記第１から第５の実施の形態をそれぞれ組み合わせてもよい。例えば、第１の実施の形態又は第３の実施の形態におけるソフトスタートを、第２の実施の形態における出力停止制御、第４の実施の形態における出力停止制御、第５の実施の形態における出力防止制御のいずれか、又は、それらの全てと組み合わせることで、インバータ装置１の信頼性を一層上げることが可能となる。
【符号の説明】
【０１８６】
１ インバータ装置
２ 電池パック
３ 電動工具
１９ 制御部
１６ インバータ回路
３１ ＡＣモータ
３２ トリガスイッチ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電力により駆動されるＡＣモータを有する電動工具と、
携帯式の電池パックと、
前記電池パックが接続されている場合に前記電池パックからの直流電力を交流電力に変換して前記ＡＣモータに供給可能な電源装置と、
を備えたことを特徴とする電動工具システム。
【請求項２】
前記電動工具は、ユーザにより操作可能なトリガスイッチを備え、
前記電源装置は、
前記電池パックからの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、
前記トリガスイッチの操作に応じた交流電力を前記ＡＣモータへ供給するよう前記インバータ回路を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記トリガスイッチが操作されてから所定時間経過するまでの間は、前記ＡＣモータへの交流電力の供給を制限することを特徴とする請求項１に記載の電動工具システム。
【請求項３】
前記電源装置は、
前記電池パックからの直流電力を交流電力に変換するための第１のスイッチング素子と、
前記第１のスイッチング素子により変換された交流電力を変圧するトランスと、
前記変圧された交流電力を整流・平滑して直流電力として前記インバータ回路に出力する整流平滑回路と、
を更に備え、
前記制御部は、前記トリガスイッチが操作されてから所定時間経過するまでの間は、前記ＡＣモータへの交流電力の供給を目標値まで段階的に増加させることを特徴とする請求項２に記載の電動工具システム。
【請求項４】
前記制御部は、前記第１のスイッチング素子のスイッチングのデューティを変化させることにより、前記ＡＣモータへの交流電力の供給を目標値まで段階的に増加させることを特徴とする請求項３に記載の電動工具システム。
【請求項５】
前記インバータ回路は、前記ＡＣモータと接続される複数の第２のスイッチング素子を備え、
前記制御部は、前記複数の第２のスイッチング素子のスイッチングのデューティを変化させることにより、前記ＡＣモータへの交流電力の供給を目標値まで段階的に増加させることを特徴とする請求項２に記載の電動工具システム。
【請求項６】
前記電源装置は、前記電池パックの電圧を検出する電圧検出部を更に備え、
前記制御部は、前記電圧検出部によって検出された前記電池パックの電圧が所定値より小さい場合に、前記電池パックから前記インバータ回路への電力の供給を停止させることを特徴とする請求項２から５のいずれか一項に記載の電動工具システム。
【請求項７】
前記制御部は、前記電池パックから過放電検出信号が入力された場合には、前記電池パックから前記インバータ回路への電力の供給を停止させることを特徴とする請求項２から６のいずれか一項に記載の電動工具システム。
【請求項８】
前記電源装置は、
前記インバータ回路に流れる電流の電流値を検出する電流検出手段と、
前記電流値が所定値を上回った場合に前記ＡＣモータへの交流電力の供給を停止させる停止手段と、
を更に備えたことを特徴とする請求項２に記載の電動工具システム。
【請求項９】
前記ＡＣモータへの交流電力の供給が停止されてから第１の所定時間経過後に前記電流値が前記所定値以下に低下していた場合には、前記ＡＣモータへの交流電力の供給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８に記載の電動工具システム。
【請求項１０】
前記電流値が最初に前記所定値を上回ってから前記第１の所定時間より長い第２の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ていた場合には、前記復帰手段による前記交流電力の供給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９に記載の電動工具システム。
【請求項１１】
前記停止手段は、少なくとも前記ＡＣモータの起動時に動作することを特徴とする請求項８から１０のいずれか一項に記載の電動工具システム。
【請求項１２】
交流電力により駆動されるＡＣモータと、ユーザにより操作可能なトリガスイッチと、を有する電動工具に接続可能な電源装置であって、
携帯式の電池パックが接続されている場合に前記電池パックからの直流電力を交流電力に変換して前記ＡＣモータに供給可能なインバータ回路と、
前記トリガスイッチの操作に応じた交流電力を前記ＡＣモータへ供給するよう前記インバータ回路を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記トリガスイッチが操作されてから所定時間経過するまでの間は、前記ＡＣモータへの交流電力の供給を制限することを特徴とする電源装置。
【請求項１３】
前記電池パックからの直流電力を交流電力に変換するための第１のスイッチング素子と、
前記第１のスイッチング素子により変換された交流電力を変圧するトランスと、
前記変圧された交流電力を整流・平滑して直流電力として前記インバータ回路に出力する整流平滑回路と、
を更に備え、
前記制御部は、前記トリガスイッチが操作されてから所定時間経過するまでの間は、前記ＡＣモータへの交流電力の供給を目標値まで段階的に増加させることを特徴とする請求項１２に記載の電源装置。
【請求項１４】
前記制御部は、前記第１のスイッチング素子のスイッチングのデューティを変化させることにより、前記ＡＣモータへの交流電力の供給を目標値まで段階的に増加させることを特徴とする請求項１３に記載の電源装置。
【請求項１５】
前記インバータ回路は、前記ＡＣモータと接続される複数の第２のスイッチング素子を備え、
前記制御部は、前記複数の第２のスイッチング素子のスイッチングのデューティを変化させることにより、前記ＡＣモータへの交流電力の供給を目標値まで段階的に増加させることを特徴とする請求項１２に記載の電源装置。
【請求項１６】
前記電池パックの電圧を検出する電圧検出部を更に備え、
前記制御部は、前記電圧検出部によって検出された前記電池パックの電圧が所定値より小さい場合に、前記電池パックから前記インバータ回路への電力の供給を停止させることを特徴とする請求項１２から１５のいずれか一項に記載の電源装置。
【請求項１７】
前記制御部は、前記電池パックから過放電検出信号が入力された場合には、前記電池パックから前記インバータ回路への電力の供給を停止させることを特徴とする請求項１２から１６のいずれか一項に記載の電源装置。
【請求項１８】
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、
前記電流値が所定値を上回った場合に前記ＡＣモータへの交流電力の供給を停止させる停止手段と、
を更に備えたことを特徴とする請求項１２に記載の電源装置。
【請求項１９】
前記ＡＣモータへの交流電力の供給が停止されてから第１の所定時間経過後に前記電流値が前記所定値以下に低下していた場合には、前記ＡＣモータへの交流電力の供給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１８に記載の電源装置。
【請求項２０】
前記電流値が最初に前記所定値を上回ってから前記第１の所定時間より長い第２の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ていた場合には、前記復帰手段による前記交流電力の供給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１９に記載の電源装置。
【請求項２１】
前記停止手段は、少なくとも前記ＡＣモータの起動時に動作することを特徴とする請求項１８から２０のいずれか一項に記載の電源装置。
【請求項１】
交流電力により駆動されるＡＣモータを有する電動工具と、
携帯式の電池パックと、
前記電池パックが接続されている場合に前記電池パックからの直流電力を交流電力に変換して前記ＡＣモータに供給可能な電源装置と、
を備えたことを特徴とする電動工具システム。
【請求項２】
前記電動工具は、ユーザにより操作可能なトリガスイッチを備え、
前記電源装置は、
前記電池パックからの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、
前記トリガスイッチの操作に応じた交流電力を前記ＡＣモータへ供給するよう前記インバータ回路を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記トリガスイッチが操作されてから所定時間経過するまでの間は、前記ＡＣモータへの交流電力の供給を制限することを特徴とする請求項１に記載の電動工具システム。
【請求項３】
前記電源装置は、
前記電池パックからの直流電力を交流電力に変換するための第１のスイッチング素子と、
前記第１のスイッチング素子により変換された交流電力を変圧するトランスと、
前記変圧された交流電力を整流・平滑して直流電力として前記インバータ回路に出力する整流平滑回路と、
を更に備え、
前記制御部は、前記トリガスイッチが操作されてから所定時間経過するまでの間は、前記ＡＣモータへの交流電力の供給を目標値まで段階的に増加させることを特徴とする請求項２に記載の電動工具システム。
【請求項４】
前記制御部は、前記第１のスイッチング素子のスイッチングのデューティを変化させることにより、前記ＡＣモータへの交流電力の供給を目標値まで段階的に増加させることを特徴とする請求項３に記載の電動工具システム。
【請求項５】
前記インバータ回路は、前記ＡＣモータと接続される複数の第２のスイッチング素子を備え、
前記制御部は、前記複数の第２のスイッチング素子のスイッチングのデューティを変化させることにより、前記ＡＣモータへの交流電力の供給を目標値まで段階的に増加させることを特徴とする請求項２に記載の電動工具システム。
【請求項６】
前記電源装置は、前記電池パックの電圧を検出する電圧検出部を更に備え、
前記制御部は、前記電圧検出部によって検出された前記電池パックの電圧が所定値より小さい場合に、前記電池パックから前記インバータ回路への電力の供給を停止させることを特徴とする請求項２から５のいずれか一項に記載の電動工具システム。
【請求項７】
前記制御部は、前記電池パックから過放電検出信号が入力された場合には、前記電池パックから前記インバータ回路への電力の供給を停止させることを特徴とする請求項２から６のいずれか一項に記載の電動工具システム。
【請求項８】
前記電源装置は、
前記インバータ回路に流れる電流の電流値を検出する電流検出手段と、
前記電流値が所定値を上回った場合に前記ＡＣモータへの交流電力の供給を停止させる停止手段と、
を更に備えたことを特徴とする請求項２に記載の電動工具システム。
【請求項９】
前記ＡＣモータへの交流電力の供給が停止されてから第１の所定時間経過後に前記電流値が前記所定値以下に低下していた場合には、前記ＡＣモータへの交流電力の供給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８に記載の電動工具システム。
【請求項１０】
前記電流値が最初に前記所定値を上回ってから前記第１の所定時間より長い第２の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ていた場合には、前記復帰手段による前記交流電力の供給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９に記載の電動工具システム。
【請求項１１】
前記停止手段は、少なくとも前記ＡＣモータの起動時に動作することを特徴とする請求項８から１０のいずれか一項に記載の電動工具システム。
【請求項１２】
交流電力により駆動されるＡＣモータと、ユーザにより操作可能なトリガスイッチと、を有する電動工具に接続可能な電源装置であって、
携帯式の電池パックが接続されている場合に前記電池パックからの直流電力を交流電力に変換して前記ＡＣモータに供給可能なインバータ回路と、
前記トリガスイッチの操作に応じた交流電力を前記ＡＣモータへ供給するよう前記インバータ回路を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記トリガスイッチが操作されてから所定時間経過するまでの間は、前記ＡＣモータへの交流電力の供給を制限することを特徴とする電源装置。
【請求項１３】
前記電池パックからの直流電力を交流電力に変換するための第１のスイッチング素子と、
前記第１のスイッチング素子により変換された交流電力を変圧するトランスと、
前記変圧された交流電力を整流・平滑して直流電力として前記インバータ回路に出力する整流平滑回路と、
を更に備え、
前記制御部は、前記トリガスイッチが操作されてから所定時間経過するまでの間は、前記ＡＣモータへの交流電力の供給を目標値まで段階的に増加させることを特徴とする請求項１２に記載の電源装置。
【請求項１４】
前記制御部は、前記第１のスイッチング素子のスイッチングのデューティを変化させることにより、前記ＡＣモータへの交流電力の供給を目標値まで段階的に増加させることを特徴とする請求項１３に記載の電源装置。
【請求項１５】
前記インバータ回路は、前記ＡＣモータと接続される複数の第２のスイッチング素子を備え、
前記制御部は、前記複数の第２のスイッチング素子のスイッチングのデューティを変化させることにより、前記ＡＣモータへの交流電力の供給を目標値まで段階的に増加させることを特徴とする請求項１２に記載の電源装置。
【請求項１６】
前記電池パックの電圧を検出する電圧検出部を更に備え、
前記制御部は、前記電圧検出部によって検出された前記電池パックの電圧が所定値より小さい場合に、前記電池パックから前記インバータ回路への電力の供給を停止させることを特徴とする請求項１２から１５のいずれか一項に記載の電源装置。
【請求項１７】
前記制御部は、前記電池パックから過放電検出信号が入力された場合には、前記電池パックから前記インバータ回路への電力の供給を停止させることを特徴とする請求項１２から１６のいずれか一項に記載の電源装置。
【請求項１８】
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、
前記電流値が所定値を上回った場合に前記ＡＣモータへの交流電力の供給を停止させる停止手段と、
を更に備えたことを特徴とする請求項１２に記載の電源装置。
【請求項１９】
前記ＡＣモータへの交流電力の供給が停止されてから第１の所定時間経過後に前記電流値が前記所定値以下に低下していた場合には、前記ＡＣモータへの交流電力の供給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１８に記載の電源装置。
【請求項２０】
前記電流値が最初に前記所定値を上回ってから前記第１の所定時間より長い第２の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ていた場合には、前記復帰手段による前記交流電力の供給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１９に記載の電源装置。
【請求項２１】
前記停止手段は、少なくとも前記ＡＣモータの起動時に動作することを特徴とする請求項１８から２０のいずれか一項に記載の電源装置。
【図１（ａ）】
【図１（ｂ）】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９（ａ）】
【図９（ｂ）】
【図９（ｃ）】
【図９（ｄ）】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１（ｂ）】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９（ａ）】
【図９（ｂ）】
【図９（ｃ）】
【図９（ｄ）】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１２−１０５６３３（Ｐ２０１２−１０５６３３Ａ）
【公開日】平成２４年６月７日（２０１２．６．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６６５７１（Ｐ２０１１−６６５７１）
【出願日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【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６月７日（２０１２．６．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【出願人】（０００００５０９４）日立工機株式会社 (1,861)
【Ｆターム（参考）】
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