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JP2012095458A - Power supply unit and power tool having the same - Google Patents

Power supply unit and power tool having the same Download PDF

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JP2012095458A
JP2012095458A JP2010240803A JP2010240803A JP2012095458A JP 2012095458 A JP2012095458 A JP 2012095458A JP 2010240803 A JP2010240803 A JP 2010240803A JP 2010240803 A JP2010240803 A JP 2010240803A JP 2012095458 A JP2012095458 A JP 2012095458A
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power
voltage
battery pack
output
power supply
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Application number
JP2010240803A
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Japanese (ja)
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Sachikazu Kono
祥和 河野
Nobuhiro Takano
信宏 高野
Kazuhiko Funabashi
一彦 船橋
Takero Ishimaru
健朗 石丸
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Koki Holdings Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Koki Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power supply unit capable of notifying a worker of a drop in a battery voltage of a battery pack.SOLUTION: The power supply unit 1 includes a switching circuit 26 that converts DC power from a battery pack 4 into AC power for output; a voltage detection section 21 that detects a battery voltage of the battery pack 4; and a microcomputer 29 that presets an output effective value of the switching circuit 26 based on the detected voltage and controls so that electric power with the preset output effective value is output from the switching circuit 26.

Description

本発明は、インバータを備えた電源装置及びその電源装置を備えた電動工具に関する。   The present invention relates to a power supply device including an inverter and a power tool including the power supply device.

従来、外部電源からの電力を蓄える電池パックと、電池パックに蓄えられた直流電力を交流電力に変換するインバータとを有し、交流駆動式の電気工具に電力を供給する電源装置が知られている。(例えば、特許文献1参照)   Conventionally, there has been known a power supply device that has a battery pack that stores power from an external power source and an inverter that converts DC power stored in the battery pack into AC power, and supplies power to an AC-driven electric tool. Yes. (For example, see Patent Document 1)

特開2009−278832号公報JP 2009-278832 A

上記電源装置では、過放電と判別するまでは、一定の出力実効値を有する電力を電気工具に供給することができる。しかしながら、過放電となった場合には、突如として電力供給が停止されるため、作業に不都合が生じていた。   In the above power supply device, electric power having a constant output effective value can be supplied to the electric tool until it is determined that overdischarge occurs. However, in the case of overdischarge, the power supply is suddenly stopped, resulting in inconvenience in work.

本発明は、電池パックの電池電圧の低下を作業者に報知することのできる電源装置及び電動工具を提供することを目的としている。   An object of this invention is to provide the power supply device and electric tool which can alert | report the fall of the battery voltage of a battery pack to an operator.

上記目的を達成するために、本発明の電源装置は、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部と、前記電池パックの電池電圧を検出する電圧検出部と、前記検出された電圧に基づき前記インバータ部の出力実効値を設定する設定部と、前記設定された出力実効値を有する電力が前記インバータ部から出力されるような制御を行う制御部と、を備えたことを特徴としている。   In order to achieve the above object, a power supply device of the present invention includes an inverter unit that converts DC power from a battery pack into AC power and outputs the voltage, a voltage detection unit that detects a battery voltage of the battery pack, and the detection A setting unit that sets an output effective value of the inverter unit based on the voltage that has been set, and a control unit that performs control such that electric power having the set output effective value is output from the inverter unit. It is characterized by.

このような構成によれば、検出された電圧に基づきインバータ部の出力実効値を設定するので、作業者が作業中に電池パックの電池電圧を認識することが可能となる。   According to such a configuration, since the effective output value of the inverter unit is set based on the detected voltage, the operator can recognize the battery voltage of the battery pack during work.

また、前記設定部は、前記電池電圧の低下に応じて前記出力実効値を低下させることが好ましい。   Moreover, it is preferable that the said setting part reduces the said output effective value according to the fall of the said battery voltage.

このような構成によれば、出力実効値を低下させることにより電源装置に接続された電動工具のパワーも低下するので、作業者が電池パックの電池電圧の低下を容易に認識することが可能となる。   According to such a configuration, since the power of the power tool connected to the power supply device is also reduced by reducing the output effective value, the operator can easily recognize the reduction in the battery voltage of the battery pack. Become.

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、前記変換された電力を昇圧する昇圧回路部と、前記昇圧された電力を整流・平滑して直流電力として前記インバータ部に出力する整流平滑回路部と、を更に備え、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、前記設定された出力実効値を有する電力が前記インバータ部から出力されるような制御を行うことが好ましい。   A first switching element for converting DC power from the battery pack into AC power; a booster circuit unit for boosting the converted power; and DC power by rectifying and smoothing the boosted power And a rectifying / smoothing circuit unit that outputs to the inverter unit, and the control unit changes the switching duty of the first switching element so that the power having the set output effective value is It is preferable to perform control that is output from the inverter unit.

また、前記インバータ部は前記平滑された電力を交流電力として出力するための複数の第2のスイッチング素子を備えており、前記制御部は、前記第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、前記設定された出力実効値を有する電力が前記インバータ部から出力されるような制御を行うことが好ましい。   The inverter unit includes a plurality of second switching elements for outputting the smoothed power as AC power, and the control unit changes a switching duty of the second switching element. Thus, it is preferable to perform control such that electric power having the set effective output value is output from the inverter unit.

このような構成によれば、電池電圧に応じてスイッチング素子を制御するだけで、電源装置に接続された電動工具のパワーも低下し、作業者が電池パックの電池電圧の低下を容易に認識することが可能となる。   According to such a configuration, simply by controlling the switching element according to the battery voltage, the power of the electric tool connected to the power supply device is also reduced, and the operator easily recognizes the decrease in the battery voltage of the battery pack. It becomes possible.

また、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部への電力の供給を停止させることが好ましい。   Moreover, it is preferable that the said control part stops supply of the electric power from the said battery pack to the said inverter part, when the voltage of the said battery pack detected by the said voltage detection part is smaller than predetermined value.

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部への電力の供給を停止させることが好ましい。   Moreover, it is preferable that the said control part stops supply of the electric power from the said battery pack to the said inverter part, when an overdischarge detection signal is input from the said battery pack.

このような構成によれば、電池パックが過放電になることを抑制でき、電池パックの寿命低下を抑制することができる。   According to such a configuration, it is possible to suppress the battery pack from being over-discharged, and it is possible to suppress a decrease in the life of the battery pack.

本発明によれば、電池パックの電池電圧の低下を作業者に報知することのできる電源装置を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the power supply device which can alert | report a fall of the battery voltage of a battery pack to an operator can be provided.

本発明による電源装置の回路図。The circuit diagram of the power supply device by this invention. 本発明による出力実効値の制御の説明図。Explanatory drawing of control of the output effective value by this invention. 本発明による出力実効値の制御についてのフローチャート。The flowchart about control of the output effective value by this invention.

図1乃至図3を用いて、本発明の電源装置(インバータ装置)1の実施の形態について説明する。   An embodiment of a power supply device (inverter device) 1 according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3.

図1は、電源装置1の回路図である。本実施の形態では、電源装置1は、インバータ2と、電動工具本体3と、を備えており、電動工具本体3のトリガスイッチ31aが操作されると、インバータ2は、電池パック4から供給された直流電力をインバータ2によって交流電力に変換し、電動工具本体3の整流三相変換回路31を介してブラシレスモータ32に供給するものとする。インバータ2、電動工具本体3、及び、電池パック4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。   FIG. 1 is a circuit diagram of the power supply device 1. In the present embodiment, the power supply device 1 includes an inverter 2 and an electric tool body 3. When the trigger switch 31 a of the electric tool body 3 is operated, the inverter 2 is supplied from the battery pack 4. The direct current power is converted into alternating current power by the inverter 2 and supplied to the brushless motor 32 via the rectification three-phase conversion circuit 31 of the electric power tool body 3. The inverter 2, the electric tool main body 3, and the battery pack 4 are detachable, but the following description will be made assuming that each is connected.

インバータ2は、電池電圧検出部21と、電源部22と、昇圧回路(昇圧回路部)23と、整流・平滑回路(整流平滑回路部)24と、昇圧電圧検出部25と、スイッチング回路(インバータ部)26と、電流検出抵抗27と、PWM信号出力部28と、制御部となるマイクロコンピュータ(マイコン)29と、を備えている。   The inverter 2 includes a battery voltage detection unit 21, a power supply unit 22, a booster circuit (boost circuit unit) 23, a rectification / smoothing circuit (rectification smoothing circuit unit) 24, a boost voltage detection unit 25, and a switching circuit (inverter). Unit) 26, a current detection resistor 27, a PWM signal output unit 28, and a microcomputer 29 serving as a control unit.

電池電圧検出部21は、互いに直列接続された抵抗211及び212から構成されており、電池パック4からの電圧を検出し、抵抗211及び212との接続点から分圧電圧としてマイコン29に出力する。なお、図1に示す電池パック4は、3.6V/セルのリチウム電池セルが4本直列接続され、定格電圧14.4Vを出力する。   The battery voltage detection unit 21 includes resistors 211 and 212 connected in series to each other, detects the voltage from the battery pack 4, and outputs the voltage to the microcomputer 29 as a divided voltage from the connection point between the resistors 211 and 212. . The battery pack 4 shown in FIG. 1 has four lithium battery cells of 3.6 V / cell connected in series and outputs a rated voltage of 14.4 V.

電源部22は、電池パック4とマイコン29との間に直列に接続された電源スイッチ221及び定電圧回路222を備えている。定電圧回路222は、三端子レギュレータ222aと、発振防止用コンデンサ222b及び222cと、を備えており、ユーザにより電源スイッチ221がオンされると、電池パック4からの電圧を所定の直流電圧(例えば5V)に変換し、マイコン29に駆動電力として供給する。なお、電源スイッチ221がオフされると、マイコン29に駆動電力が供給されなくなるので、インバータ2全体がオフされることとなる。   The power supply unit 22 includes a power switch 221 and a constant voltage circuit 222 connected in series between the battery pack 4 and the microcomputer 29. The constant voltage circuit 222 includes a three-terminal regulator 222a and oscillation prevention capacitors 222b and 222c. When the power switch 221 is turned on by the user, the voltage from the battery pack 4 is set to a predetermined DC voltage (for example, 5V) and supplied as drive power to the microcomputer 29. When the power switch 221 is turned off, the driving power is not supplied to the microcomputer 29, so that the entire inverter 2 is turned off.

昇圧回路23は、トランス231と、第1のスイッチング素子となるFET232と、を備えている。トランス231の一次側は、電池パック4とGNDとの間に直列に接続されており、また、トランス231の一次側とGNDとの間にはFET232が配置されている。FET232のゲートはマイコン29に接続されており、FET232は、後述するマイコン29からの第1のPWM信号によりオン・オフされ、これにより、電池パック4からトランス231の一次側に供給された直流電力は交流電力に変換される。   The booster circuit 23 includes a transformer 231 and an FET 232 serving as a first switching element. The primary side of the transformer 231 is connected in series between the battery pack 4 and GND, and the FET 232 is disposed between the primary side of the transformer 231 and GND. The gate of the FET 232 is connected to the microcomputer 29, and the FET 232 is turned on / off by a first PWM signal from the microcomputer 29, which will be described later. As a result, the DC power supplied from the battery pack 4 to the primary side of the transformer 231 Is converted to AC power.

トランス231の2次側には、整流・平滑回路24と、昇圧電圧検出部25と、スイッチング回路26と、電流検出抵抗27と、が接続されている。   On the secondary side of the transformer 231, a rectification / smoothing circuit 24, a boosted voltage detection unit 25, a switching circuit 26, and a current detection resistor 27 are connected.

整流・平滑回路24は、ダイオード241及び242と、コンデンサ243と、を備えており、これらにより、トランス231により昇圧された交流電力を整流・平滑して直流電力として出力する。   The rectifying / smoothing circuit 24 includes diodes 241 and 242 and a capacitor 243. With these, the AC power boosted by the transformer 231 is rectified and smoothed and output as DC power.

昇圧電圧検出部25は、互いに直列接続された抵抗251及び252から構成されており、整流・平滑回路24から出力された直流の昇圧電圧(例えば140V)を検出し、互いの抵抗の接続点から分圧電圧としてマイコン29に出力する。   The boosted voltage detection unit 25 includes resistors 251 and 252 connected in series with each other, detects a DC boosted voltage (for example, 140 V) output from the rectifying / smoothing circuit 24, and detects a connection point between the resistors. The divided voltage is output to the microcomputer 29.

スイッチング回路26は、第2のスイッチング素子となる4つのFET261−264から構成されており、直列に接続されたFET261及び262と、直列に接続されたFET263及び264とが、整流・平滑回路24の出力端子に並列に接続されている。詳細には、FET261のドレインは、整流・平滑回路24の出力端子(プラス側)に接続され、FET261のソースは、FET262のドレインに接続されている。また、FET263のドレインは、整流・平滑回路24の出力端子(プラス側)に接続され、FET263のソースは、FET264のドレインに接続されている。   The switching circuit 26 is composed of four FETs 261-264 serving as second switching elements. The FETs 261 and 262 connected in series and the FETs 263 and 264 connected in series are connected to the rectifying / smoothing circuit 24. Connected in parallel to the output terminal. Specifically, the drain of the FET 261 is connected to the output terminal (plus side) of the rectifying / smoothing circuit 24, and the source of the FET 261 is connected to the drain of the FET 262. The drain of the FET 263 is connected to the output terminal (plus side) of the rectification / smoothing circuit 24, and the source of the FET 263 is connected to the drain of the FET 264.

更に、FET261のソース及びFET262のドレイン、FET263のソース及びFET264のドレインはそれぞれ、出力端子265、266に接続されている。そして、出力端子265、266は整流三相変換回路31を介して電動工具本体3のブラシレスモータ32に接続されている。FET261−264のゲートは、PWM信号出力部28に接続されており、FET261−264は、後述するPWM信号出力部28からの第2のPWM信号によりオン・オフされ、これにより、整流・平滑回路24から出力された直流電力は、交流電力に変換されて電動工具本体3(モータ32)に供給される。   Furthermore, the source of the FET 261 and the drain of the FET 262, the source of the FET 263, and the drain of the FET 264 are connected to output terminals 265 and 266, respectively. The output terminals 265 and 266 are connected to the brushless motor 32 of the electric power tool body 3 via the rectification three-phase conversion circuit 31. The gate of the FET 261-264 is connected to the PWM signal output unit 28, and the FET 261-264 is turned on / off by a second PWM signal from the PWM signal output unit 28, which will be described later. The DC power output from 24 is converted into AC power and supplied to the electric power tool body 3 (motor 32).

なお、ブラシレスモータ32ではなく整流子モータでも良く、この場合、トリガスイッチはモータと出力端子265又は266との間に直列に接続されている。   Note that a commutator motor may be used instead of the brushless motor 32. In this case, the trigger switch is connected in series between the motor and the output terminal 265 or 266.

電流検出抵抗27は、FET262のソース及びFET264のソースと、GNDとの間に直列に接続されており、電流検出抵抗27の高電圧側の端子はマイコン29と接続されている。このような構成により、電流検出抵抗27は、ACモータ32に流れる電流を検出し、電圧としてマイコン29に出力する。   The current detection resistor 27 is connected in series between the source of the FET 262 and the source of the FET 264 and GND, and the terminal on the high voltage side of the current detection resistor 27 is connected to the microcomputer 29. With such a configuration, the current detection resistor 27 detects the current flowing through the AC motor 32 and outputs it to the microcomputer 29 as a voltage.

マイコン29は、昇圧電圧検出部25によって検出された昇圧電圧に基づき、フィードバック制御を行う。具体的には、目標の実効電圧を有する交流電力がトランス231の2次側から出力されるための第1のPWM信号をFET232のゲートに出力し、FET232をオン・オフさせる。また、マイコン29は、設定された電力がACモータ32に供給されるための第2のPWM信号をPWM信号出力部28に出力する。PWM信号出力部28は、マイコン29から出力された第2のPWM信号をFET261−264のゲートに出力し、FET261−264をオン・オフさせる。詳細には、マイコン29は、FET261とFET264のセット(以降、第1のセット)とFET262とFET263のセット(以降、第2のセット)をデューティ100%で交互にオン・オフさせるための第2のPWM信号を出力する。   The microcomputer 29 performs feedback control based on the boosted voltage detected by the boosted voltage detection unit 25. Specifically, a first PWM signal for outputting AC power having a target effective voltage from the secondary side of the transformer 231 is output to the gate of the FET 232, and the FET 232 is turned on / off. Further, the microcomputer 29 outputs a second PWM signal for supplying the set power to the AC motor 32 to the PWM signal output unit 28. The PWM signal output unit 28 outputs the second PWM signal output from the microcomputer 29 to the gate of the FET 261-264 to turn on / off the FET 261-264. Specifically, the microcomputer 29 performs a second operation for alternately turning on and off a set of FET 261 and FET 264 (hereinafter referred to as a first set) and a set of FET 262 and FET 263 (hereinafter referred to as a second set) at a duty of 100%. The PWM signal is output.

更に、本実施の形態のマイコン29は、電池電圧検出部21によって検出された電池パック4の電圧に基づき、上記目標の実効電圧値を変更する。実効電圧値の変更については後述する。   Further, the microcomputer 29 of the present embodiment changes the target effective voltage value based on the voltage of the battery pack 4 detected by the battery voltage detection unit 21. The change of the effective voltage value will be described later.

また、マイコン29は、電池電圧検出部21によって検出された電池電圧に基づき、電池パック4の過放電を判別する。具体的には、電池電圧検出部21によって検出された電池電圧が所定値以下の場合には、電池パック4に過放電が生じていると判断し、FET232及び261−264をオフさせるための第1のPWM信号及び第2のPWM信号を出力する。また、電池パック4は、その内部に保護ICやマイコンを備え、自ら過放電を検出して過放電信号をマイコン29に出力する機能を有しており、マイコン29は、信号端子LDから過放電信号を受信した場合にもFET232及び261−264をオフさせるための第1のPWM信号及び第2のPWM信号を出力する。このような構成により、電池パック4の寿命が短くなることを防止することが可能となる。   Further, the microcomputer 29 determines overdischarge of the battery pack 4 based on the battery voltage detected by the battery voltage detection unit 21. Specifically, when the battery voltage detected by the battery voltage detection unit 21 is equal to or lower than a predetermined value, it is determined that the battery pack 4 is over-discharged, and the second for turning off the FETs 232 and 261-264 1 PWM signal and 2nd PWM signal are output. Further, the battery pack 4 includes a protection IC and a microcomputer therein, and has a function of detecting overdischarge by itself and outputting an overdischarge signal to the microcomputer 29. The microcomputer 29 is overdischarged from the signal terminal LD. Even when the signal is received, the first PWM signal and the second PWM signal for turning off the FETs 232 and 261-264 are output. With such a configuration, it is possible to prevent the life of the battery pack 4 from being shortened.

次に、図2及び図3を用いて、本実施の形態におけるマイコン29による出力実効値の制御について説明する。   Next, the control of the effective output value by the microcomputer 29 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.

図3のフローチャートは、電池パック4がインバータ2に装着されている状態で電源スイッチ221がオンされた時、又は、電源スイッチ221がオンされた状態で電池パック4がインバータ2に装着された時にスタートする。なお、電源スイッチ221をオンすることによって、電池パック4の電圧から定電圧回路222に電圧が供給されることでマイコン29の駆動電圧が生成されマイコン29が動作することになる。   3 is a flowchart when the power switch 221 is turned on while the battery pack 4 is attached to the inverter 2, or when the battery pack 4 is attached to the inverter 2 while the power switch 221 is turned on. Start. When the power switch 221 is turned on, a voltage is supplied from the voltage of the battery pack 4 to the constant voltage circuit 222, so that the driving voltage of the microcomputer 29 is generated and the microcomputer 29 operates.

まず、マイコン28は、第1のPWM信号をFET232に出力し、昇圧回路23を動作させ(S200)、昇圧電圧検出部25によって検出された昇圧電圧に基づき、整流平滑回路部24のコンデンサ242の昇圧電圧(検出電圧)が目標出力実効値(例えば140V)より大きいか否かを判断する(S201)。検出電圧が目標出力実効値より大きい場合には(S201:YES)、デューティ比を減少させた第1のPWM信号をFET232のゲートに出力し(S203)、検出電圧が目標出力実効値以下の場合には(S201:NO)、デューティ比を増加させた第1のPWM信号をFET232のゲートに出力する(S202)。   First, the microcomputer 28 outputs the first PWM signal to the FET 232 and operates the booster circuit 23 (S200). Based on the boosted voltage detected by the boosted voltage detector 25, the microcomputer 242 It is determined whether the boosted voltage (detected voltage) is larger than a target output effective value (for example, 140 V) (S201). When the detected voltage is larger than the target output effective value (S201: YES), the first PWM signal with a reduced duty ratio is output to the gate of the FET 232 (S203), and the detected voltage is lower than the target output effective value. (S201: NO), the first PWM signal with the increased duty ratio is output to the gate of the FET 232 (S202).

以上のようにして、まず、昇圧電圧(コンデンサ243の電圧)のフィードバック制御を行った後に、続いて、電池電圧検出部21によって電池パック4の電圧を検出し(S204)、電池電圧に基づき、目標出力実効値を変更する(S205)。   As described above, first, after feedback control of the boosted voltage (the voltage of the capacitor 243), the battery voltage detection unit 21 detects the voltage of the battery pack 4 (S204), and based on the battery voltage, The target output effective value is changed (S205).

続いて、電池電圧検出部21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か否かを判断する(S206)。所定の過放電電圧より小さい場合には(S206:YES)、電池パック4が過放電状態にあると判断し、第1のPWM信号及び第2のPWM信号を停止して昇圧回路23及びスイッチング回路26の動作を停止させる(S207)。これにより、電池パック4からの電力の供給が停止される。   Subsequently, it is determined whether or not the battery voltage detected by the battery voltage detector 21 is smaller than a predetermined overdischarge voltage (S206). If the voltage is smaller than the predetermined overdischarge voltage (S206: YES), it is determined that the battery pack 4 is in an overdischarge state, the first PWM signal and the second PWM signal are stopped, and the booster circuit 23 and the switching circuit are stopped. 26 is stopped (S207). Thereby, the supply of power from the battery pack 4 is stopped.

一方、電池電圧が所定の過放電電圧以上の場合には(S206:NO)、電池パック4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(S208)。過放電信号が入力されていた場合には(S208:YES)、電池電圧が所定の過放電電圧より小さい場合(S206:YES)と同様に、昇圧回路23及びスイッチング回路26の動作を停止させる(S207)。過放電信号が入力されていなかった場合には(S208:NO)、S200に戻る。   On the other hand, if the battery voltage is equal to or higher than the predetermined overdischarge voltage (S206: NO), it is determined whether or not an overdischarge signal is input from the battery pack 4 via the LD terminal (S208). When the overdischarge signal is input (S208: YES), the operation of the booster circuit 23 and the switching circuit 26 is stopped in the same manner as when the battery voltage is smaller than the predetermined overdischarge voltage (S206: YES) ( S207). If no overdischarge signal has been input (S208: NO), the process returns to S200.

従来の電源装置では、S205における目標出力実効値の変更を行っていないため、電池パック4の電圧の変化によらず常に一定の出力実効値を有する電力が電動工具本体3へ供給されていた。しかしながら、従来の電源装置では、S206、S208で過放電と判断された場合に、突如として電動工具本体3への供給が停止されていたため、作業に不都合が生じていた。   In the conventional power supply device, since the target output effective value is not changed in S205, power having a constant output effective value is always supplied to the electric tool body 3 regardless of the change in the voltage of the battery pack 4. However, in the conventional power supply device, when it was determined that the overdischarge occurred in S206 and S208, the supply to the electric power tool body 3 was suddenly stopped, which caused inconvenience in work.

しかしながら、本実施の形態による電源装置1では、S201〜S203で昇圧回路23(コンデンサ243)の昇圧電圧のフィードバック制御を行った後に、電池電圧に基づき目標出力実効値を変更する(S205)。即ち、S204で電池電圧検出部21により電池パック4の電圧を検出し、その検出した電池電圧に応じてFET232或いはFET261−264をスイッチング制御する。   However, in the power supply device 1 according to the present embodiment, the target output effective value is changed based on the battery voltage after performing feedback control of the boosted voltage of the booster circuit 23 (capacitor 243) in S201 to S203 (S205). That is, in S204, the voltage of the battery pack 4 is detected by the battery voltage detection unit 21, and the FET 232 or the FET 261-264 is subjected to switching control according to the detected battery voltage.

電池パック4は3.6V/セルのリチウム電池セルを4本接続した定格電圧14.4Vだが、充電によって満充電とすると16V程度まで電池電圧が上昇する。この満充電の状態で電動工具、例えば芝刈り機3を駆動した場合は、コンデンサ243の電圧が例えば目標値140Vになるように、第1のPWM信号によりFET232をスイッチング制御すると共に、インバータ装置2(スイッチング回路26)の出力が交流100Vとなるように、第2のPWM信号によりFET261−264をデューティ100%でスイッチング制御する。   The battery pack 4 has a rated voltage of 14.4 V, in which four lithium battery cells of 3.6 V / cell are connected, but the battery voltage rises to about 16 V when fully charged by charging. When the electric tool such as the lawn mower 3 is driven in this fully charged state, the FET 232 is controlled to be switched by the first PWM signal so that the voltage of the capacitor 243 becomes, for example, the target value 140V, and the inverter device 2 The switching of the FETs 261-264 is controlled with a duty of 100% by the second PWM signal so that the output of the (switching circuit 26) becomes 100 V AC.

その後、モータ3や、刈り取る芝等の負荷によって電池パック4の電力が消費され、図2に示すように、電池電圧は満充電時の16Vから徐々に低下していく。本実施の形態では、電池電圧が10Vまでは、インバータ2の出力が交流100VになるようにFET232及びFET261−264をスイッチング制御する。   Thereafter, the electric power of the battery pack 4 is consumed by the motor 3 and the load such as the grass to be cut, and the battery voltage gradually decreases from 16 V when fully charged as shown in FIG. In the present embodiment, the FET 232 and the FETs 261 to 264 are subjected to switching control so that the output of the inverter 2 becomes 100 V AC until the battery voltage reaches 10 V.

更に芝刈作業が進み、電池電圧が10Vより低下すると、マイコン29は、FET232或いはFET261−264のスイッチング制御を、電池電圧に応じて変更する。   When the lawn mowing operation further proceeds and the battery voltage drops below 10 V, the microcomputer 29 changes the switching control of the FET 232 or FET 261-264 according to the battery voltage.

具体的には、FET232は満充電時と同様にコンデンサ243の電圧が140Vになるようにスイッチング制御される。一方、スイッチング回路26の4つのFETは、図2に示すように、電池電圧の低下に対応してインバータ2の出力を100Vから60Vまで低下するように、スイッチング制御される。   Specifically, the FET 232 is subjected to switching control so that the voltage of the capacitor 243 becomes 140 V as in the case of full charge. On the other hand, as shown in FIG. 2, the four FETs of the switching circuit 26 are subjected to switching control so as to decrease the output of the inverter 2 from 100V to 60V in response to a decrease in battery voltage.

なお、本実施の形態では、S205で電池電圧に応じてインバータ回路26の出力を設定(FET261−264を制御)するようにしたが、スイッチング回路26のFET261−264だけでなく、FET232のデューティ、即ち、コンデンサ電圧の目標値を電池電圧に応じて下げても良いし、FET232のみを変更しても良い。   In this embodiment, the output of the inverter circuit 26 is set according to the battery voltage in S205 (the FETs 261-264 are controlled), but not only the FETs 261-264 of the switching circuit 26, but also the duty of the FET 232, That is, the target value of the capacitor voltage may be lowered according to the battery voltage, or only the FET 232 may be changed.

従って、電動工具本体3を継続して使用すると、図2に示すように、電池電圧の低下(16Vから8V)に対応してインバータ2からの出力も低下(100Vから60V)していくため、電動工具本体3のパワーが低下していくこととなる。そして、作業者は、電動工具本体3のパワーの低下により、電池パック4の電池電圧の低下を認識することができ、作業の継続等の判断を早目に行うことが可能となる。   Therefore, if the electric power tool body 3 is continuously used, as shown in FIG. 2, the output from the inverter 2 also decreases (100 V to 60 V) in response to the battery voltage decrease (16 V to 8 V). The power of the electric power tool main body 3 will decrease. Then, the operator can recognize the decrease in the battery voltage of the battery pack 4 due to the decrease in the power of the electric power tool body 3, and can quickly determine whether to continue the operation.

図2に示すように、電池パック4の電池電圧が8V(セル当たり2V)になったことを電池電圧検出部21で検出したら、上記したように、昇圧回路23及びインバータ回路26を停止させることで、電池パック4の過放電を防止し、電池寿命の低下を抑制することができる。   As shown in FIG. 2, when the battery voltage detection unit 21 detects that the battery voltage of the battery pack 4 has reached 8 V (2 V per cell), the booster circuit 23 and the inverter circuit 26 are stopped as described above. Thus, overdischarge of the battery pack 4 can be prevented, and a decrease in battery life can be suppressed.

尚、本発明の電源装置は、上述した実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変形や改良が可能である。   The power supply device of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications and improvements can be made within the scope described in the claims.

例えば、上記実施の形態では、電池電圧検出部21によって検出された電池電圧に基づいてインバータ2の目標出力実効値を変更したが、昇圧電圧検出部25によって検出された昇圧電圧に基づいて変更してもよい。この場合、FET232のデューティを一定としておくことで、電池電圧に応じて昇圧電圧(コンデンサ243の電圧)が低下することを昇圧電圧検出部25で検出し、その結果に応じて、インバータ回路26のFETを制御すれば良い。   For example, in the above embodiment, the target output effective value of the inverter 2 is changed based on the battery voltage detected by the battery voltage detection unit 21, but is changed based on the boost voltage detected by the boost voltage detection unit 25. May be. In this case, by keeping the duty of the FET 232 constant, the boost voltage detection unit 25 detects that the boost voltage (the voltage of the capacitor 243) decreases according to the battery voltage, and according to the result, the inverter circuit 26 What is necessary is just to control FET.

また、上記実施の形態では、第1のPWM信号を変化させることにより、インバータ2から目標出力実効値を有する電力が出力されるようにフィードバック制御を行ったが、第2のPWM信号を変化させることにより行ってもよい。   In the above embodiment, feedback control is performed so that power having a target output effective value is output from the inverter 2 by changing the first PWM signal. However, the second PWM signal is changed. It may be done by.

また、インバータ2の出力を100Vから60Vとして説明したが、これに限るものではなく、出力範囲を広く或いは狭くしても良く、作業者が電池パックの充電状態を把握できれば良い。   Further, the output of the inverter 2 has been described as being from 100 V to 60 V, but the present invention is not limited to this, and the output range may be widened or narrowed as long as the operator can grasp the state of charge of the battery pack.

また、上記実施の形態では、インバータ2に接続される電池パック4を14.4Vのリチウム電池パックとして説明したが、種類が異なる電池パック、例えばリチウム電池の他にニカド電池やニッケル水素電池からなる電池パックの何れかを接続可能にしても良いし、電池電圧が異なる複数の電池パックを接続可能にしても良い。この場合、電池パックには電池電圧や種類を識別するために識別手段(例えば抵抗)を設け、マイコン29がこの抵抗からの情報により接続された電池パックを判別し、その電池パックに応じて昇圧回路部23の昇圧動作を制御するようにすれば、種々の電池パックを使用することができ作業性を向上することができる。また、接続した電池パックに応じてインバータ2の出力範囲を変えても良い。   Moreover, in the said embodiment, although the battery pack 4 connected to the inverter 2 was demonstrated as a 14.4V lithium battery pack, it consists of a different kind of battery pack, for example, a lithium battery, a nickel cadmium battery, or a nickel hydride battery. Any of the battery packs may be connectable, or a plurality of battery packs having different battery voltages may be connectable. In this case, the battery pack is provided with identification means (for example, a resistor) for identifying the battery voltage and type, and the microcomputer 29 determines the connected battery pack based on information from the resistor, and boosts the voltage according to the battery pack. If the boosting operation of the circuit unit 23 is controlled, various battery packs can be used and workability can be improved. Moreover, you may change the output range of the inverter 2 according to the connected battery pack.

また、図3のフローチャートでは、S206、S208で過放電状態を判別するようにしたが、いずれの時点で判別するようにしても良い。   In the flowchart of FIG. 3, the overdischarge state is determined in S206 and S208. However, the determination may be made at any time.

1:電源装置、2:インバータ、3:電動工具、4:電池パック、21:電池電圧検出部、22:マイコン電源部、23:昇圧回路、24:整流・平滑回路、25:昇圧電圧検出部、26:スイッチング回路、27:電流検出抵抗、28:PWM信号出力部、29:マイコン   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1: Power supply device, 2: Inverter, 3: Electric tool, 4: Battery pack, 21: Battery voltage detection part, 22: Microcomputer power supply part, 23: Boosting circuit, 24: Rectification / smoothing circuit, 25: Boosting voltage detection part , 26: switching circuit, 27: current detection resistor, 28: PWM signal output unit, 29: microcomputer

Claims (7)

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部と、
前記電池パックの電池電圧を検出する電圧検出部と、
前記検出された電圧に基づき前記インバータ部の出力実効値を設定する設定部と、
前記設定された出力実効値を有する電力が前記インバータ部から出力されるような制御を行う制御部と、
を備えたことを特徴とする電源装置。
An inverter unit that converts DC power from the battery pack into AC power and outputs it;
A voltage detector for detecting a battery voltage of the battery pack;
A setting unit for setting an effective output value of the inverter unit based on the detected voltage;
A control unit that performs control such that electric power having the set output effective value is output from the inverter unit;
A power supply device comprising:
前記設定部は、前記電池電圧の低下に応じて前記出力実効値を低下させることを特徴とする請求項1に記載の電源装置。   The power supply apparatus according to claim 1, wherein the setting unit decreases the output effective value in accordance with a decrease in the battery voltage. 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、
前記変換された電力を昇圧する昇圧回路部と、
前記昇圧された電力を整流・平滑して直流電力として前記インバータ部に出力する整流平滑回路部と、
を更に備え、
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、前記設定された出力実効値を有する電力が前記インバータ部から出力されるような制御を行うことを特徴とする請求項1又は2に記載の電源装置。
A first switching element for converting DC power from the battery pack into AC power;
A booster circuit unit that boosts the converted power;
A rectifying / smoothing circuit unit that rectifies and smoothes the boosted power and outputs the DC power to the inverter unit;
Further comprising
The control unit performs control such that electric power having the set effective output value is output from the inverter unit by changing a switching duty of the first switching element. Item 3. The power supply device according to Item 1 or 2.
前記インバータ部は前記平滑された電力を交流電力として出力するための複数の第2のスイッチング素子を備えており、
前記制御部は、前記第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、前記設定された出力実効値を有する電力が前記インバータ部から出力されるような制御を行うことを特徴とする請求項1乃至3の何れか一項に記載の電源装置。
The inverter unit includes a plurality of second switching elements for outputting the smoothed power as AC power,
The control unit performs control such that electric power having the set effective output value is output from the inverter unit by changing a switching duty of the second switching element. Item 4. The power supply device according to any one of Items 1 to 3.
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部への電力の供給を停止させることを特徴とする請求項1乃至4の何れか一項に記載の電源装置。   The control unit, when the voltage of the battery pack detected by the voltage detection unit is smaller than a predetermined value, stops the supply of power from the battery pack to the inverter unit. 5. The power supply device according to any one of 4. 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部への電力の供給を停止させることを特徴とする請求項1乃至5の何れか一項に記載の電源装置。   The said control part stops supply of the electric power from the said battery pack to the said inverter part, when an overdischarge detection signal is input from the said battery pack, The any one of Claim 1 thru | or 5 characterized by the above-mentioned. The power supply device according to item. モータと、前記電池パックから前記モータへの電力供給を指示するトリガスイッチと、を備え、請求項1乃至請求項6の何れか一項に記載の電源装置に接続可能であることを特徴とする電動工具。   A motor and a trigger switch for instructing power supply from the battery pack to the motor are provided, and can be connected to the power supply device according to any one of claims 1 to 6. Electric tool.
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