JP3969012B2

JP3969012B2 - 直流電源装置

Info

Publication number: JP3969012B2
Application number: JP2001111025A
Authority: JP
Inventors: 栄二中山; 岳史武田; 信宏高野; 一彦船橋
Original assignee: Hitachi Koki Co Ltd
Current assignee: Koki Holdings Co Ltd
Priority date: 2001-04-10
Filing date: 2001-04-10
Publication date: 2007-08-29
Anticipated expiration: 2021-04-10
Also published as: JP2002315321A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はコードレス電動工具(以下単に電動工具という)に直流電圧を供給する直流電源装置の保護装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電動工具に直流電圧を供給する直流電源装置においては、電動工具を連続で使用することは少なくねじ締めや穴あけ等の作業は作業と作業の間に作業者の移動や位置決め時間等の空き時間が必ず発生し間欠的に使用されることが多く、このため、間欠的な負荷で使用されることを前提にスイッチング電源を構成するＦＥＴ等の半導体素子の放熱設計がされている。従って、重負荷で連続使用すると半導体素子の発熱が大きくなり最悪の場合半導体素子の動作保証温度を超えてしまい半導体素子を破損するという問題がある。従来の保護手段としては、スイッチング用ＦＥＴや平滑用２次側ダイオード等の発熱の大きな半導体素子に近接してサーミスタ等の温度検出手段を設け、温度検出手段の出力が所定値以上になると出力を遮断して、半導体素子が自己発熱によって破壊されるのを防止していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術では、発熱が大きい半導体素子の温度上昇を近接して設けた温度検出手段で検出するため、直流電源装置の最大能力付近で連続出力を行った場合、半導体素子の温度上昇値に温度検出手段の出力が追従せず時間遅れが発生し正確に温度上昇値が検出できず、半導体素子が破損してしまうという問題がある。
【０００４】
本発明の目的は、上記した従来技術の欠点をなくし、いかなる使用条件においても半導体素子等の構成部品が破損する恐れのない電動工具用直流電源装置の保護装置を提供することにある。
【０００５】
上記した目的は、直流電源装置の出力電流を検出する電流検出手段と、電流検出手段の検出電流値を所定時間毎に取り込み、検出した電流値を積算すると共に平均電流値を演算する制御手段とを備え、制御手段は、電流値が予め定められた値を超えた後に電流値の積算を開始すると共に平均電流値を演算し、平均電流値が所定値を超えた状態が所定時間以上継続した時電源供給を停止することにより達成される。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下本発明を一実施形態を示す図１〜図３を参照して説明する。
【０００７】
図において、１１は直流電源装置本体でありコード１０及びプラグ１８を介して交流電源に接続される。４０は図示しない直流電動機を内蔵した電動工具、１はカセット式蓄電池であり電圧取り出し口であるターミナル１ｄ、電動工具４０からの脱落防止用ラッチ１ｃを有し、電動工具４０の電池挿入口２ｂに脱着自在に固定され電動工具４０に直流電圧を供給する。１２は直流電源装置本体１１から電動工具４０に直流電圧を供給するためのケーブル、１３はケーブル１２と電動工具４０を接続するアダプタプラグであり、電圧取り出し口であるターミナル１３ｄ、電動工具４０からの脱落防止用ラッチ１３ｃを有し、電動工具４０との嵌合部が蓄電池１の嵌合部と同じ形状をしている。１４は直流電源装置本体１１とケーブル１２を接続するコネクタである。
【０００８】
プラグ１８を交流電源に接続すると、直流電源装置本体１１の内部で交流電圧が所定の直流電圧に変換されて、ケーブル１２を介してアダプタプラグ１３のターミナル１３ｄに供給される。アダプタプラグ１３を電動工具４０に接続すれば、作業中に供給電圧が変動することもなく連続で電動工具４０を使用可能になる。図２は直流電源装置本体１１の内部ブロックを示した図であり、整流回路２１で交流電源の全波整流及び平滑を行い、図示しないＦＥＴ等からなるスイッチング回路２２、高周波トランス２３及び高周波整流回路２４で所定の直流電圧に変換している。２６は定電圧制御回路であり、フォトカプラ２７を介してスイッチング制御回路２８に制御信号を伝える。３１は電流検出手段であり、図示しないマイクロコンピュータ等からなる制御手段２９に直流電源装置本体１１の出力電流値を伝える。ここでは直流電源装置としてスイッチング方式の回路を用いて説明したが方式は問わない。
【０００９】
次に図３のフローチャート及び図１、図２を参照してて本発明保護装置の動作を説明する。プラグ１８がコンセントに接続されると、制御手段２９は動作を開始し、定電圧制御回路２６に出力オン信号を出力し（ステップ２０１）、直流電源装置本体１１から所定の直流電圧が出力され、ケーブル１２、アダプタプラグ１３を介して接続された電動工具４０が運転可能状態になる。
【００１０】
次に１０ｍｓｅｃ待機し（ステップ２０２）、電流検出手段３１で検出した直流電源装置本体１１の出力電流（すなわち電動工具４０に流れる電流）を制御手段２９でＡ／Ｄ変換する（ステップ２０３）。ステップ２０４において電流フラグがセットされていればステップ２０７の処理に移る。ステップ２０４において電流フラグがセットされていなければ、検出した電流値が２４Ａより大きいかどうか比較する（ステップ２０５）。電流値が２４Ａ以下であれば、ステップ２０２に戻る。電流値が２４Ａ以上であれば、電流フラグをセットする（ステップ２０６）。次に電流値が２４Ａを超えてからの電流値の積算Ｉａ（ステップ２０７）、時間積算Ｔａ（ステップ２０８）を行い、平均電流値の演算Ｉａ／Ｔａを行う（ステップ２０９）。ステップ２１０において平均電流値が２４Ａを超えているかどうか比較し、平均電流値が２４Ａを超えていない時は、電流フラグ、積算データをクリアし（ステップ２１１）てステップ２０２に戻る。平均電流値が２４Ａを超えていれば、ステップ２１２において、平均電流値が２４Ａを超えている時間が連続して２分を超えているかどうか比較する。平均電流値が２４Ａを超えている時間が２分以下であればステップ２０２に戻る。平均電流値が２４Ａを超えている時間が２分以上になったら出力を遮断（ステップ２１３）すなわち電動工具４０への電源供給を停止し、半導体素子を保護する。ステップ２１４において遮断時間が１分を超えたかどうか比較し、遮断時間が１分を超えたら、電流フラグ、積算データをクリア（ステップ２１５）した後、出力を再度オンし（ステップ２１６）、ステップ２０２に戻る。
【００１１】
上記実施形態では、平均電流を求める一方法を説明したが他の方法でも出力電流の平均値が求められれば、方法は問わない。
【００１２】
上記実施形態では、ステップ２１４において出力遮断後所定時間経過した後に出力を復帰させる構成としたが、発熱の大きな半導体素子にサーミスタ等の温度検出手段３０を近接させ、出力遮断後温度検出手段３０の検出温度が所定値低下した後に出力を復帰させる構成としても良い。また、出力を遮断する前にＬＥＤまたはブザー等の警報手段を介して警報を発生させても良いし、出力を遮断している時にＬＥＤまたはブザー等の警報手段を介して警報を発生させても良い。
【００１３】
また、平均電流が２６Ａ以上なら1分３０秒で出力遮断、平均電流が２８Ａ以上なら１分で出力遮断等、平均電流値に応じて遮断までの時間を細かく設定すると、半導体素子の保護がより確実に行われる。
【００１４】
また、複数の定格電圧を出力可能な直流電電装置においては、出力電圧の大小に応じて、出力を遮断する平均電流値または遮断までの時間を変えても良い。
【００１５】
上記実施形態においては、１０ｍ秒毎に電流値を取り込みその都度平均電流値を演算するとしたが、平均電流値の演算を例えば５秒毎に行い、この平均電流値が所定値を超えた状態が２分以上継続した否かで判断するようにしてもよく、この場合には電流取り込み時毎に平均電流値の演算をする必要がなくなる。
【００１６】
また上記実施形態における１０ｍ秒、２４Ａ、２分等の値はあくまでも一例をしめしたもので本発明はこの値に特定されるものではない。
【００１７】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、平均電流値が所定値を超えた状態が所定時間以上継続した場合、電源供給を停止するようにしたので半導体素子の破損を確実に防止できるようになる。また供給停止後所定時間経過後に電源供給を再開させるようにしたので、直流電源装置を効率よく使用できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明直流電源装置の概念の一実施形態を示す斜視図。
【図２】本発明保護装置の一実施形態を示すブロック図。
【図３】本発明保護装置の動作説明用フローチャート。
【符号の説明】
１１は直流電源装置本体、４０は電動工具、１２はケーブル、１３はアダプタプラグ、２９は制御手段である。

Claims

着脱可能な蓄電池を電源とするコードレス電動工具に着脱可能なアダプタを介して直流電源を供給する直流電源装置であって、直流電源装置の出力電流を検出する電流検出手段と、電流検出手段の検出電流値を所定時間毎に取り込み、検出した電流値を積算すると共に平均電流値を演算する制御手段とを備え、制御手段は、電流値が予め定められた値を超えた後に電流値の積算を開始すると共に平均電流値を演算し、平均電流値が所定値を超えた状態が所定時間以上継続した時電源供給を停止することを特徴とした直流電源装置。
前記電源供給遮断から所定時間後に電源供給を再開することを特徴とする請求項１記載の直流電源装置。
前記平均電流値が前記所定値以下の時積算電流値をクリアすることを特徴とした請求項１記載の直流電源装置。
前記制御手段は、前記電流検出手段の検出電流値を第１所定時間毎に取り込み、検出した電流値を積算しこの積算した電流値から第１所定時間より長い第２所定時間毎の平均電流値を演算し、演算した平均電流値が前記所定値を超えた状態が第２所定時間より長い第３所定時間以上継続した時電源供給を停止することを特徴とした請求項１記載の直流電源装置。
前記直流電源装置を構成する半導体素子の温度を検出する温度検出手段を備え、前記電源供給遮断後に、前記温度検出手段の検出温度が所定値低下した後に電源供給を再開することを特徴とする請求項１記載の直流電源装置。