JP7497269B2 - 電動作業機 - Google Patents

Description

本開示は、電動作業機に関する。

特許文献１に記載された電動作業機は、電流測定回路を備える。電流測定回路は、モータに供給される電流の大きさを測定するためにモータの負極側の通電経路に直列接続された抵抗器の両端間電圧を測定する。

特願２０１９－１２３０２７号公報

電動作業機における電流測定に高い信頼性が要求される場合、その信頼性を確保するために、互いに独立した２つの電流測定回路を用いて、互いの測定値を比較してもよい。
しかし、２つの電流測定回路を実装する必要があるため、電流測定の信頼性が要求されない場合と比較して、部品実装面積および実装部品数が２倍になってしまう。

本開示の一態様は、電流測定に必要な高い信頼性の確保に起因した部品実装面積および実装部品数の増加を抑制することを目的とする。

本開示の一態様は、電動作業機であって、モータと、シャント抵抗器と、電流測定部と、基準電圧供給部とを備える。
モータは、電源から電力の供給を受けて駆動するように構成される。シャント抵抗器は、電源からモータへ電力を供給するために電源とモータとの間に設けられる電流経路上に設置される。

電流測定部は、シャント抵抗器に流れる電流の大きさを測定して、測定した電流の大きさに応じた出力電圧を出力するように構成される。
基準電圧供給部は、電流測定部へ、０Ｖとは異なるように設定された基準電圧を供給するように構成される。

電流測定部は、シャント抵抗器に電流が流れていないときには基準電圧と一致するように出力電圧を出力するように構成される。
基準電圧供給部は、予め設定された電圧変更条件が成立すると、基準電圧の値を変更するように構成される。

このように構成された本開示の電動作業機は、電圧変更条件が成立することによって基準電圧供給部が基準電圧の値を変更した場合において、この変更に応じて電流測定部の出力電圧の値が変化したときに、電流測定部が正常であると判断することができる。このため、本開示の電動作業機は、電流測定に必要な高い信頼性を確保するために、互いに独立した２つの電流測定部を備える必要がない。そして、基準電圧供給部において基準電圧の値を変更するための回路は、簡単な回路構成にすることができる。

これにより、本開示の電動作業機は、電流測定に必要な高い信頼性の確保に起因した部品実装面積および実装部品数の増加を抑制することができる。
電圧変更条件が成立しているときにおける出力電圧の値は、電圧変更条件が成立していないときにおける出力電圧の値より大きくしてもよい。これにより、電動作業機のモータの回転中に何らかの原因で基準電圧が変更されてしまった場合であっても、電流測定部は、シャント抵抗器に実際に流れる電流に相当する出力電圧よりも大きい値を示す出力電圧を出力する。

このため、本開示の電動作業機は、電動作業機のモータの回転中に基準電圧が変更されてしまうという異常が発生した場合において実際の電流値よりも低い値として電流測定されてしまうという事態の発生を抑制することができる。

電動作業機は、出力電圧が予め設定された過電流検出閾値以上である場合に、シャント抵抗器において過電流を検出したと判断するように構成された過電流検出部を備え、電圧変更条件が成立しているときにおける基準電圧の電圧値は過電流検出閾値より大きくてもよい。

これにより、電圧変更条件が成立することによって基準電圧供給部が基準電圧の値を変更した場合において、この変更による電流測定部の出力電圧の値は過電流検出閾値より大きくなり、過電流検出部は、過電流を検出したと判断する。したがって、本開示の電動作業機は、基準電圧の値を変更することにより、電流測定部および過電流検出部の診断（すなわち、動作確認）を同時に行うことができる。
さらに、本開示の電動作業機は、電動作業機のモータの回転中に基準電圧が変更されてしまうという異常が発生した場合において過電流を検出したと判断し、異常が発生したまま通常のモータ回転処理が継続する事態の発生を抑制することができる。

電動作業機は、電圧変更条件が成立しているときにおける出力電圧に基づいて、電流測定部に異常が発生しているか否かを判断する自己診断を実行するように構成された自己診断部を備えてもよい。そして電圧変更条件は、当該電動作業機を作動させるために使用者により操作されるように構成された操作部が操作されていないと成立し、自己診断部は、自己診断の実行中に、操作部が操作されていない非操作状態から操作部が操作されている操作状態へ変化した場合に、自己診断を中断させてもよい。

これにより、本開示の電動作業機は、電流測定部の自己診断を実行できない状況であるにも関わらず自己診断を実行してしまうという事態の発生を抑制し、電流測定部の診断精度を向上させることができる。

電動作業機の全体構成を示す斜視図である。 電動作業機の電気的構成を示すブロック図である。 作業機制御処理を示すフローチャートである。 電流センサチェック処理の前半部分を示すフローチャートである。 電流センサチェック処理の後半部分を示すフローチャートである。 抵抗値の変化に対する出力電圧の変化を示す図である。 シャントレギュレータを備える基準電圧回路の回路図である。 リニアレギュレータを備える基準電圧回路の回路図である。 オペアンプを備える基準電圧回路の回路図である。

以下に本開示の例示的な実施形態を図面とともに説明する。
本実施形態の電動作業機１は、図１に示すように、被加工部材を切断するために使用されるマルノコである。

電動作業機１は、ベース２と、本体部３とを備える。ベース２は、被加工部材の切断作業を行う際に切断対象の被加工部材の上面に接触する略矩形状の部材である。本体部３は、ベース２の上面側に配置されている。

本体部３は、円形のノコ刃４と、ノコ刃ケース５と、カバー６とを備える。ノコ刃４は、本体部３における切断進行方向の右側に配置されている。ノコ刃ケース５は、ノコ刃４の上側における略半周の範囲の周縁を内部に収容して覆うように形成されている。

カバー６は、ノコ刃４の下側における略半周の範囲の周縁を覆うように形成されている。カバー６は開閉式であり、図１はカバー６が閉じられた状態を示している。カバー６は、被加工部材の切断時に電動作業機１を切断進行方向に移動させることにより、ノコ刃４の回転中心を中心として図１における時計回り方向に回転して徐々に開かれていく。これにより、ノコ刃４が露出され、その露出部分が被加工部材に切り込まれて行く。

本体部３における左側には、略円筒状のモータケース７が設置されている。このモータケース７の内部に、電動作業機１の駆動源であるモータ１１が収容されている。なお、モータ１１は、図１に示されておらず、図２に示されている。

モータケース７とノコ刃４との間には、図示しないギヤ機構が収容されている。モータ１１が回転すると、その回転がギヤ機構を介してノコ刃４へ伝達され、ノコ刃４が回転する。

本体部３における上側には、電動作業機１の使用者により把持されるハンドル８が配置されている。ハンドル８は、本体部３の上側においてアーチ状に取り付けられている。すなわち、ハンドル８は、第１端が本体部３における切断進行方向の後端側に固定され、第２端がその後端よりも切断進行方向の前方側に固定されている。

ハンドル８には、トリガスイッチ９が取り付けられている。電動作業機１の使用者は、ハンドル８を握った状態で、トリガスイッチ９に対して引き操作および戻し操作をすることができる。なお、電動作業機１の使用者は、トリガスイッチ９の付近においてハンドル８の左右方向に突出しているロックオフレバーを操作した状態で、トリガスイッチ９を引くことができる。具体的には、電動作業機１の使用者は、左側または右側からロックオフレバーを押すことで、トリガスイッチ９を引くことができる。以下、トリガスイッチ９に対して引き操作された状態をオン状態、トリガスイッチ９に対して戻し操作された状態をオフ状態という。

本体部３の後端には、繰り返し充電可能なバッテリ１２を収容したバッテリパック１０が、着脱自在に装着されている。本体部３にバッテリパック１０が装着されている状態で、トリガスイッチ９が引き操作されると、バッテリ１２の電力により本体部３内のモータ１１が回転する。なお、バッテリ１２は、図１に示されておらず、図２に示されている。

図２に示すように、電動作業機１は、制御ユニット２０を備える。
制御ユニット２０は、バッテリパック１０内のバッテリ１２から電力供給を受けてモータ１１を駆動制御する。本実施形態では、モータ１１は、３相ブラシレスモータである。

制御ユニット２０は、モータドライバ２１、制御回路２２、電流測定回路２３、基準電圧回路２４、過電流検出回路２５、ラッチ回路２６、スイッチ操作回路２７、過電流遮断回路２８、電源ライン２９およびグランドライン３０を備える。
電源ライン２９は、バッテリ１２の正極ＰＥからモータドライバ２１を通ってモータ１１に至る電流経路である。グランドライン３０は、バッテリ１２の負極ＮＥからグランドおよびモータドライバ２１を通ってモータ１１に至る電流経路である。

モータドライバ２１は、電源ライン２９およびグランドライン３０を介してバッテリ１２から電力供給を受けて、モータ１１の各相巻線に電流を流すための回路である。本実施形態では、モータドライバ２１は、６つのスイッチング素子を備える３相フルブリッジ回路を備える。

モータドライバ２１は、制御回路２２から出力された制御信号に従い、モータドライバ２１内の各スイッチング素子をオン状態またはオフ状態にすることで、モータ１１の各相巻線に電流を流し、モータ１１を回転させる。

制御回路２２は、ＣＰＵ２２ａ、ＲＯＭ２２ｂおよびＲＡＭ２２ｃ等を備えたマイクロコンピュータを含んでいる。マイクロコンピュータの各種機能は、ＣＰＵ２２ａが非遷移的実体的記録媒体に格納されたプログラムを実行することにより実現される。この例では、ＲＯＭ２２ｂが、プログラムを格納した非遷移的実体的記録媒体に該当する。また、このプログラムの実行により、プログラムに対応する方法が実行される。なお、ＣＰＵ２２ａが実行する機能の一部または全部を、一つあるいは複数のＩＣ等によりハードウェア的に構成してもよい。また、制御回路２２は複数のマイコンを備えてもよい。

電流測定回路２３は、抵抗器Ｒ０，Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４とオペアンプＡ１とを備える。
抵抗器Ｒ０は、シャント抵抗器であり、グランドライン３０上に設けられる。

抵抗器Ｒ１の第１端は、抵抗器Ｒ０におけるモータドライバ２１側の端部に接続される。抵抗器Ｒ１の第２端は、オペアンプＡ１の非反転入力端子に接続される。
抵抗器Ｒ２の第１端は、抵抗器Ｒ０におけるグランド側の端部に接続される。抵抗器Ｒ２の第２端は、オペアンプＡ１の反転入力端子に接続される。

抵抗器Ｒ３の第１端は、オペアンプＡ１の反転入力端子に接続される。抵抗器Ｒ３の第２端は、オペアンプＡ１の出力端子に接続される。
抵抗器Ｒ４の第１端は、オペアンプＡ１の非反転入力端子に接続される。抵抗器Ｒ４の第２端は、基準電圧回路２４に接続される。

抵抗器Ｒ１の抵抗値は抵抗器Ｒ２の抵抗値に等しい。抵抗器Ｒ３の抵抗値は抵抗器Ｒ４の抵抗値に等しい。本実施形態では、抵抗器Ｒ１，Ｒ３の抵抗値は１０ｋΩ以下である。高速な入力信号変化に対し、浮遊容量の影響を回避し、正確に出力できるようにするためである。

オペアンプＡ１の出力端子は、抵抗器Ｒ１１を介して制御回路２２のＡ／Ｄ入力ポートＰ１に接続される。
このように構成された電流測定回路２３は、式（１）に示す出力電圧Ｖ_ｏｕｔをオペアンプＡ１の出力端子から出力する。式（１）のＶ_１は、抵抗器Ｒ１の第１端における電圧値である。式（１）のＶ_２は、抵抗器Ｒ２の第１端における電圧値である。式（１）のＲ_１は、抵抗器Ｒ１の抵抗値である。式（１）のＲ_３は、抵抗器Ｒ３の抵抗値である。式（１）のＶ_ｒｅｆは、基準電圧回路２４から出力される基準電圧の電圧値である。本実施形態では、電流測定回路２３のゲイン（すなわち、Ｒ_３／Ｒ_１）が２０以下に設定されている。高速な入力信号変化に対応するため、電流測定回路２３のゲインをオペアンプＡ１のその速度におけるオープンループゲイン以上にすると、オペアンプＡ１では入力波形を再現することができなくなるからである。

Ｖ_ｏｕｔ＝（Ｖ_１－Ｖ_２）×（Ｒ_３／Ｒ_１）＋Ｖ_ｒｅｆ ・・・（１）
基準電圧回路２４は、抵抗器Ｒ５，Ｒ６と、ＰＮＰ型トランジスタＴ１とを備える。
抵抗器Ｒ５の第１端には５Ｖ電圧が印加される。抵抗器Ｒ５の第２端は抵抗器Ｒ６の第１端に接続され、この接続点が基準電圧回路２４の出力となる。抵抗器Ｒ６の第２端は接地される。本実施形態では、抵抗器Ｒ５の抵抗値は、抵抗器Ｒ６の抵抗値に等しい。

ＰＮＰ型トランジスタＴ１のベースは制御回路２２の出力ポートＰ２に接続される。ＰＮＰ型トランジスタＴ１のエミッタには５Ｖ電圧が印加される。ＰＮＰ型トランジスタＴ１のコレクタは、抵抗器Ｒ５と抵抗器Ｒ６との接続点に接続される。
また、ＰＮＰ型トランジスタＴ１のコレクタを、抵抗器Ｒ５と抵抗器Ｒ６との接続点に、抵抗器を介して接続してもよい。この場合、介在した抵抗器の抵抗値によって、ＰＮＰ型トランジスタＴ１をオンした時の基準電圧値を任意に設定でき、設定電圧は、後述の抵抗器Ｒ７および抵抗器Ｒ８で設定される過電流検出回路２５の過電流検出閾値より高い値に設定してもよい。この場合、ＰＮＰ型トランジスタＴ１をオンした時に、後述する過電流検出回路２５を作動させることができ、少なくとも、設定した電圧値であれば、つまり、設定した電圧値相当の電流が抵抗器Ｒ０に流れたなら、過電流検出回路２５が作動できることが分かる。

「（抵抗器Ｒ１の抵抗値）≫（抵抗器Ｒ５，Ｒ６の抵抗値）」となるように抵抗器Ｒ５，Ｒ６の抵抗値が設定されている。基準電圧回路２４の出力インピーダンスを、抵抗器Ｒ１の抵抗値の少なくとも１／１０以下とし、電流測定回路２３へ与える出力インピーダンスの影響を小さくするためである。

このように構成された基準電圧回路２４は、ＰＮＰ型トランジスタＴ１がオフ状態であるときに２．５Ｖの基準電圧Ｖ_ｒｅｆを出力し、ＰＮＰ型トランジスタＴ１がオン状態であるときに５Ｖの基準電圧Ｖ_ｒｅｆを出力する。

過電流検出回路２５は、抵抗器Ｒ７，Ｒ８，Ｒ９，Ｒ１０とコンデンサＣ１，Ｃ２とコンパレータＡ２とを備える。
抵抗器Ｒ７の第１端には５Ｖ電圧が印加される。抵抗器Ｒ７の第２端は、抵抗器Ｒ８の第１端とコンパレータＡ２の反転入力端子とに接続される。抵抗器Ｒ８の第２端は接地される。

抵抗器Ｒ９の第１端はオペアンプＡ１の出力端子に接続される。抵抗器Ｒ９の第２端はコンパレータＡ２の非反転入力端子に接続される。
抵抗器Ｒ１０の第１端はラッチ回路２６に接続される。抵抗器Ｒ１０の第２端はコンパレータＡ２の非反転入力端子に接続される。

コンデンサＣ１の第１端には５Ｖ電圧が印加される。コンデンサＣ１の第２端はコンパレータＡ２の反転入力端子に接続される。コンデンサＣ２の第１端はコンパレータＡ２の非反転入力端子に接続される。コンデンサＣ２の第２端は接地される。

抵抗器Ｒ９およびコンデンサＣ２は、コンパレータＡ２の非反転入力端子側のローパスフィルタを形成している。
コンデンサＣ１は、コンパレータＡ２の反転入力端子側のローパスフィルタを形成するために設置されている。またコンデンサＣ１，Ｃ２は、５Ｖ電圧が投入されたときにコンパレータＡ２の出力をローレベルに固定させることができる。

過電流検出回路２５を高速応答させるために、コンパレータＡ２の非反転入力端子側のローパスフィルタの時定数（すなわち、抵抗器Ｒ９の抵抗値とコンデンサＣ２の静電容量との積）は１μｓ以下となるように設定されている。

このように構成された過電流検出回路２５は、コンパレータＡ２の非反転入力端子の電圧（すなわち、オペアンプＡ１の出力端子の電圧）がコンパレータＡ２の反転入力端子の電圧より大きい場合に、コンパレータＡ２の出力端子からハイレベルの信号を過電流信号として出力する。すなわち、コンパレータＡ２の反転入力端子に印加される電圧が過電流検出閾値である。

ラッチ回路２６は、ＰＮＰ型トランジスタＴ２とＮＰＮ型トランジスタＴ３とを備える。
ＰＮＰ型トランジスタＴ２のベースは、ＮＰＮ型トランジスタＴ３のコレクタに接続される。

ＰＮＰ型トランジスタＴ２のエミッタはダイオードＤ１を介して制御回路２２の出力ポートＰ３に接続される。なお、ダイオードＤ１のアノードは制御回路２２の出力ポートＰ３に接続され、ダイオードＤ１のカソードはＰＮＰ型トランジスタＴ２のエミッタに接続される。さらに、ＰＮＰ型トランジスタＴ２のエミッタはダイオードＤ２を介してスイッチ操作回路２７に接続される。

ＰＮＰ型トランジスタＴ２のコレクタは抵抗器Ｒ１０を介してコンパレータＡ２の非反転入力端子に接続される。
ＮＰＮ型トランジスタＴ３のベースはコンパレータＡ２の出力端子に接続される。ＮＰＮ型トランジスタＴ３のエミッタは接地される。ＮＰＮ型トランジスタＴ３のコレクタは制御回路２２の入力ポートＰ４に接続される。

このように構成されたラッチ回路２６では、制御回路２２の出力ポートＰ３からハイレベルが出力された、または、スイッチ操作回路２７からハイレベルが出力された状態で、コンパレータＡ２の出力端子から過電流信号が出力されると、ＰＮＰ型トランジスタＴ２およびＮＰＮ型トランジスタＴ３がオン状態となり、コンパレータＡ２の非反転入力端子は抵抗器Ｒ１０を介してハイレベルにプルアップされる。その後、オペアンプＡ１の出力端子から出力される信号の電圧値が低下しても、コンパレータＡ２の非反転入力端子はプルアップされているので、コンパレータＡ２の出力は変化せず、ＰＮＰ型トランジスタＴ２およびＮＰＮ型トランジスタＴ３のオン状態が維持される。そして、ＰＮＰ型トランジスタＴ２およびＮＰＮ型トランジスタＴ３のオン状態は、トリガスイッチ９がオン状態からオフ状態へ切り替わるまで、または、制御回路２２の出力ポートＰ３がハイレベルからローレベルへ切り替わるまで継続する。

スイッチ操作回路２７は、ＰＮＰ型トランジスタＴ４を備える。
ＰＮＰ型トランジスタＴ４のベースは、トリガスイッチ９に接続される。ＰＮＰ型トランジスタＴ４のエミッタには５Ｖ電圧が印加される。ＰＮＰ型トランジスタＴ４のコレクタは、ダイオードＤ２のアノードと制御回路２２の入力ポートＰ５とに接続される。ダイオードＤ２のカソードはＰＮＰ型トランジスタＴ２のエミッタに接続される。

このように構成されたスイッチ操作回路２７では、トリガスイッチ９がオフ状態からオン状態へ切り替わると、ＰＮＰ型トランジスタＴ４のベースが接地電位となり、ＰＮＰ型トランジスタＴ４がオン状態となる。これにより、スイッチ操作回路２７は、５Ｖ電圧を出力する。

過電流遮断回路２８は、電源ライン２９上に設けられる。そして過電流遮断回路２８は、外部から入力される過電流制御信号に従って、この電流経路を導通させるオン状態と、この電流経路を遮断するオフ状態との間で切り替わる。なお、過電流制御信号は、ＮＰＮ型トランジスタＴ３のコレクタの電圧レベルである。

過電流遮断回路２８は、過電流制御信号がハイレベルである場合にオン状態となり、過電流制御信号がローレベルである場合にオフ状態となる。
次に、制御回路２２のＣＰＵ２２ａが実行する作業機制御処理の手順を説明する。作業機制御処理は、制御回路２２に５Ｖ電圧が供給されて制御回路２２が起動した後に開始される処理である。

作業機制御処理が実行されると、ＣＰＵ２２ａは、図３に示すように、まずＳ１０にて、作業機制御処理で用いる各種パラメータを初期値に設定する初期化を実行する。
そしてＣＰＵ２２ａは、Ｓ２０にて、トリガスイッチ９がオフ状態であるか否かを判断する。具体的には、ＣＰＵ２２ａは、入力ポートＰ５の電圧レベルがハイレベルである場合に、トリガスイッチ９がオン状態であると判断し、入力ポートＰ５の電圧レベルがハイレベルでない場合に、トリガスイッチ９がオフ状態であると判断する。

ここで、トリガスイッチ９がオン状態である場合には、Ｓ２０の処理を繰り返すことにより、トリガスイッチ９がオフ状態になるまで待機する。
そして、トリガスイッチ９がオフ状態になると、ＣＰＵ２２ａは、Ｓ３０にて、各種チェックを実行する。例えば、ＣＰＵ２２ａは、バッテリ１２の電圧をチェックしたり、モータドライバ２１のスイッチング素子の温度をチェックしたりする。

さらにＣＰＵ２２ａは、Ｓ４０にて、後述する電流センサチェック処理を実行する。
電流センサチェック処理が終了すると、ＣＰＵ２２ａは、Ｓ５０にて、後述の電流センサエラーフラグＦ１がセットされているか否かを判断する。なお、フラグをセットするとは、そのフラグの値を１にすることを示し、フラグをクリアするとは、そのフラグの値を０にすることを示す。ここで、電流センサエラーフラグＦ１がクリアされている場合には、ＣＰＵ２２ａは、Ｓ６０にて、トリガスイッチ９がオン状態であるか否かを判断する。ここで、トリガスイッチ９がオフ状態である場合には、Ｓ６０の処理を繰り返すことにより、トリガスイッチ９がオン状態になるまで待機する。

そして、トリガスイッチ９がオン状態になると、ＣＰＵ２２ａは、Ｓ７０にて、モータ１１を駆動するためのモータ駆動処理を実行し、Ｓ６０に移行する。
またＳ５０にて、電流センサエラーフラグＦ１がセットされている場合には、ＣＰＵ２２ａは、Ｓ８０にて、所定のエラー処理を実行し、作業機制御処理を終了する。
次に、Ｓ４０でＣＰＵ２２ａが実行する電流センサチェック処理の手順を説明する。

電流センサチェック処理が実行されると、ＣＰＵ２２ａは、図４に示すように、まずＳ１１０にて、トリガスイッチ９がオフ状態であるか否かを判断する。ここで、トリガスイッチ９がオン状態である場合には、ＣＰＵ２２ａは、電流センサチェック処理を終了する。一方、トリガスイッチ９がオフ状態である場合には、ＣＰＵ２２ａは、Ｓ１２０にて、電流測定回路２３から出力される出力電圧Ｖ_ｏｕｔを読み込む。

そしてＣＰＵ２２ａは、Ｓ１３０にて、読み込んだ出力電圧Ｖ_ｏｕｔに基づいて、ドライバ電流値が０Ａであるか否かを判断する。具体的には、ＣＰＵ２２ａは、出力電圧Ｖ_ｏｕｔが予め設定された正常電圧範囲内である場合には、ドライバ電流値が０Ａであると判断し、出力電圧Ｖ_ｏｕｔが正常電圧範囲外である場合には、ドライバ電流値が０Ａでないと判断する。本実施形態では、正常電圧範囲は、２．４Ｖ以上であり且つ２．６Ｖ以下である範囲である。

ここで、ドライバ電流値が０Ａでない場合には、ＣＰＵ２２ａは、Ｓ２８０に移行する。一方、ドライバ電流値が０Ａである場合には、ＣＰＵ２２ａは、Ｓ１４０にて、疑似スイッチオン信号を出力する。具体的には、ＣＰＵ２２ａは、出力ポートＰ３の電圧をハイレベルに設定する。

そしてＣＰＵ２２ａは、Ｓ１５０にて、トリガスイッチ９がオフ状態であるか否かを判断する。ここで、トリガスイッチ９がオン状態である場合には、ＣＰＵ２２ａは、Ｓ１６０にて、疑似スイッチオン信号の出力を停止する。具体的には、ＣＰＵ２２ａは、出力ポートＰ３の電圧をローレベルに設定する。

さらにＣＰＵ２２ａは、Ｓ１７０にて、トリガスイッチ９がオン状態であるか否かを判断する。ここで、トリガスイッチ９がオン状態である場合には、ＣＰＵ２２ａは、電流センサチェック処理を終了する。一方、トリガスイッチ９がオフ状態である場合には、ＣＰＵ２２ａは、Ｓ２８０に移行する。

またＳ１５０にて、トリガスイッチ９がオフ状態である場合には、ＣＰＵ２２ａは、Ｓ１８０にて、過電流を検出したか否かを判断する。具体的には、ＣＰＵ２２ａは、入力ポートＰ４の電圧レベルがローレベルである場合に、「過電流を検出した」と判断する。

ここで、過電流を検出した場合には、ＣＰＵ２２ａは、Ｓ２８０に移行する。一方、過電流を検出していない場合には、ＣＰＵ２２ａは、Ｓ１９０にて、基準電圧変更信号を出力する。具体的には、ＣＰＵ２２ａは、出力ポートＰ２の電圧をローレベルに設定する。

さらにＣＰＵ２２ａは、Ｓ２００にて、出力電圧Ｖ_ｏｕｔを読み込む。そしてＣＰＵ２２ａは、図５に示すように、Ｓ２１０にて、読み込んだ出力電圧Ｖ_ｏｕｔの値が変更後の基準電圧の値（すなわち、５Ｖ）に等しいか否かを判断する。

ここで、出力電圧Ｖ_ｏｕｔの値が変更後の基準電圧の値に等しくない場合には、ＣＰＵ２２ａは、Ｓ２８０に移行する。一方、出力電圧Ｖ_ｏｕｔの値が変更後の基準電圧の値に等しい場合には、ＣＰＵ２２ａは、Ｓ２２０にて、Ｓ１８０と同様にして、過電流を検出したか否かを判断する。

ここで、過電流を検出していない場合には、ＣＰＵ２２ａは、Ｓ２８０に移行する。一方、過電流を検出した場合には、ＣＰＵ２２ａは、Ｓ２３０にて、基準電圧変更信号の出力を停止する。具体的には、ＣＰＵ２２ａは、出力ポートＰ２の電圧をハイレベルに設定する。

次にＣＰＵ２２ａは、Ｓ２４０にて、Ｓ１８０と同様にして、過電流を検出したか否かを判断する。ここで、過電流を検出していない場合には、ＣＰＵ２２ａは、Ｓ２８０に移行する。一方、過電流を検出した場合には、ＣＰＵ２２ａは、Ｓ２５０にて、疑似スイッチオン信号の出力を停止する。具体的には、ＣＰＵ２２ａは、ＣＰＵ２２ａは、出力ポートＰ３の電圧をローレベルに設定する。

そしてＣＰＵ２２ａは、Ｓ２６０にて、Ｓ１８０と同様にして、過電流を検出したか否かを判断する。ここで、過電流を検出していない場合には、ＣＰＵ２２ａは、電流センサチェック処理を終了する。一方、過電流を検出した場合には、ＣＰＵ２２ａは、Ｓ２７０にて、トリガスイッチ９がオン状態であるか否かを判断する。ここで、トリガスイッチ９がオン状態である場合には、ＣＰＵ２２ａは、電流センサチェック処理を終了する。一方、トリガスイッチ９がオフ状態である場合には、ＣＰＵ２２ａは、Ｓ２８０に移行する。

Ｓ２８０に移行すると、ＣＰＵ２２ａは、ＲＡＭ２２ｃに設けられた電流センサエラーフラグＦ１をセットして、電流センサチェック処理を終了する。

図６は、ドライバ電流が０Ａであるときにおいて抵抗器Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６の抵抗値の変化に対する出力電圧Ｖ_ｏｕｔの変化を示す図である。線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６はそれぞれ、抵抗器Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６の抵抗値の変化に対する出力電圧Ｖ_ｏｕｔの変化を示す。

抵抗器Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６の抵抗値の正常値はそれぞれ、４．７ｋΩ、１００ｋΩ、４．７ｋΩ、１００ｋΩ、１００Ω、１００Ωである。
図６に示すように、ドライバ電流が０Ａであるときにおいて抵抗器Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６のうち一つの抵抗器の抵抗値が変化すると、出力電圧Ｖ_ｏｕｔが２．５Ｖから外れてしまう。このため、上記の正常電圧範囲を、２．４Ｖ以上であり且つ２．６Ｖ以下であるとした。

このように構成された電動作業機１は、モータ１１と、抵抗器Ｒ０と、電流測定回路２３と、基準電圧回路２４とを備える。
モータ１１は、バッテリ１２から電力の供給を受けて駆動する。抵抗器Ｒ０は、バッテリ１２からモータ１１へ電力を供給するためにバッテリ１２とモータ１１との間に設けられるグランドライン３０上に設置される。抵抗器Ｒ０は、シャント抵抗器である。電流測定回路２３は、抵抗器Ｒ０に流れる電流の大きさを測定して、測定した電流の大きさに応じた出力電圧Ｖ_ｏｕｔを出力する。基準電圧回路２４は、電流測定回路２３へ、０Ｖとは異なるように設定された基準電圧Ｖ_ｒｅｆを供給する。

電流測定回路２３は、抵抗器Ｒ０に電流が流れていないときには基準電圧と一致するように出力電圧Ｖ_ｏｕｔを出力する。基準電圧回路２４は、予め設定された電圧変更条件が成立すると、基準電圧Ｖ_ｒｅｆの値を変更する。電圧変更条件は、制御回路２２が起動した直後でトリガスイッチ９がオフ状態であると成立する。

このように電動作業機１は、電圧変更条件が成立することによって基準電圧回路２４が基準電圧Ｖ_ｒｅｆの値を変更した場合において、この変更に応じて電流測定回路２３の出力電圧Ｖ_ｏｕｔの値が変化したときに、電流測定回路２３が正常であると判断することができる。このため、電動作業機１は、電流測定に高い信頼性が要求される場合、その信頼性を確保するために、互いに独立した２つの電流測定回路２３を備える必要がない。そして、基準電圧回路２４において基準電圧Ｖ_ｒｅｆの値を変更するための回路は、簡単な回路構成にすることができる。

これにより、電動作業機１は、電流測定に必要な高い信頼性の確保に起因した部品実装面積および実装部品数の増加を抑制することができる。
また、電圧変更条件が成立しているときにおける出力電圧Ｖ_ｏｕｔの値は、電圧変更条件が成立していないときにおける出力電圧Ｖ_ｏｕｔの値より大きくてもよい。これにより、電動作業機１のモータ１１の回転中に何らかの原因で基準電圧Ｖ_ｒｅｆが変更されてしまった場合であっても、電流測定回路２３は、抵抗器Ｒ０に実際に流れる電流に相当する出力電圧Ｖ_ｏｕｔよりも大きい値を示す出力電圧Ｖ_ｏｕｔを出力する。

このため、電動作業機１は、電動作業機１のモータ１１の回転中に基準電圧Ｖ_ｒｅｆが変更されてしまうという異常が発生した場合において実際の電流値よりも低い値として電流測定されてしまうという事態の発生を抑制することができる。

また過電流検出回路２５は、出力電圧Ｖ_ｏｕｔが予め設定された過電流検出閾値以上である場合に、抵抗器Ｒ０において過電流を検出したと判断する。そして、電圧変更条件が成立しているときにおける基準電圧Ｖ_ｒｅｆの値は過電流検出閾値より大きい。

これにより、電圧変更条件が成立することによって基準電圧回路２４が基準電圧Ｖ_ｒｅｆの値を変更した場合において、この変更による電流測定回路２３の出力電圧Ｖ_ｏｕｔの値は過電流検出閾値より大きくなり、過電流検出回路２５は、過電流を検出したと判断する。したがって、電動作業機１は、基準電圧Ｖ_ｒｅｆの値を変更することにより、電流測定回路２３および過電流検出回路２５の診断（すなわち、動作確認）を同時に行うことができる。

制御回路２２は、電圧変更条件が成立しているときにおける出力電圧Ｖ_ｏｕｔに基づいて、電流測定回路２３に異常が発生しているか否かを判断する自己診断を実行する。そして電圧変更条件は、当該電動作業機１を作動させるために使用者により操作されるトリガスイッチ９が操作されていないと成立し、制御回路２２は、自己診断の実行中に、制御回路２２が操作されていない非操作状態から制御回路２２が操作されている操作状態へ変化した場合に、自己診断を中断させる。

これにより、電動作業機１は、電流測定回路２３の自己診断を実行できない状況であるにも関わらず自己診断を実行してしまうという事態の発生を抑制し、電流測定回路２３の診断精度を向上させることができる。

以上説明した実施形態において、抵抗器Ｒ０は本開示におけるシャント抵抗器の一例に相当し、電流測定回路２３は本開示における電流測定部の一例に相当し、基準電圧回路２４は本開示における基準電圧供給部の一例に相当し、過電流検出回路２５は本開示における過電流検出部の一例に相当する。
また、バッテリ１２は本開示における電源の一例に相当し、グランドライン３０は本開示における電流経路の一例に相当する。

また、Ｓ２１０は本開示における自己診断部の一例としての処理に相当し、トリガスイッチ９は本開示における操作部の一例に相当する。
以上、本開示の一実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に限定されるものではなく、種々変形して実施することができる。

例えば上記実施形態では、基準電圧回路２４が抵抗器Ｒ５，Ｒ６とＰＮＰ型トランジスタＴ１とを備える形態を示した。しかし、図７に示すように、基準電圧回路２４は、抵抗器Ｒ５，Ｒ６，Ｒ２１，Ｒ２２とコンデンサＣ２１とＮＰＮ型トランジスタＴ２１とシャントレギュレータＳＲとを備えてもよい。

抵抗器Ｒ２１の第１端には５Ｖ電圧が印加される。抵抗器Ｒ２１の第２端は抵抗器Ｒ５の第１端に接続される。抵抗器Ｒ５の第２端は抵抗器Ｒ６の第１端と抵抗器Ｒ２２の第１端とに接続される。抵抗器Ｒ６の第２端は接地される。

コンデンサＣ２１の第１端は、抵抗器Ｒ２１と抵抗器Ｒ５との接続点に接続される。コンデンサＣ２１の第２端は接地される。
ＮＰＮ型トランジスタＴ２１のベースは制御回路２２の出力ポートＰ２に接続される。ＮＰＮ型トランジスタＴ２１のコレクタは抵抗器Ｒ２２の第２端に接続される。ＮＰＮ型トランジスタＴ２１のエミッタは接地される。

シャントレギュレータＳＲのカソードは、抵抗器Ｒ２１と抵抗器Ｒ５との接続点に接続される。シャントレギュレータＳＲのアノードは接地される。シャントレギュレータＳＲのリファレンス端子は、抵抗器Ｒ５と抵抗器Ｒ６との接続点に接続される。

そして基準電圧回路２４は、抵抗器Ｒ２１とシャントレギュレータＳＲとの接続点におけるカソード電圧を基準電圧Ｖ_ｒｅｆとして出力する。
このように構成された基準電圧回路２４では、抵抗器Ｒ５と抵抗器Ｒ６との接続点における電圧がシャントレギュレータＳＲのリファレンス端子に入力され、シャントレギュレータＳＲは、リファレンス端子に入力された電圧が所定電圧となるように、カソード電圧を生成し、基準電圧Ｖ_ｒｅｆとして出力する。なお、ＮＰＮ型トランジスタＴ２１がオン状態であるときには、リファレンス端子に入力される電圧は、抵抗器Ｒ５，Ｒ６，Ｒ２２によって決定される。また、ＮＰＮ型トランジスタＴ２１がオフ状態であるときには、リファレンス端子に入力する電圧は、抵抗器Ｒ５，Ｒ６によって決定される。

また基準電圧回路２４は、図８に示すように、抵抗器Ｒ５，Ｒ６，Ｒ３１とコンデンサＣ３１とＮＰＮ型トランジスタＴ３１と可変出力リニアレギュレータＬＤＯとを備えてもよい。
抵抗器Ｒ５の第１端は、可変出力リニアレギュレータＬＤＯの出力端子Ｖｏｕｔに接続される。抵抗器Ｒ５の第２端は、抵抗器Ｒ６の第１端と抵抗器Ｒ３１の第１端とに接続される。抵抗器Ｒ６の第２端は接地される。抵抗器Ｒ３１の第２端は、ＮＰＮ型トランジスタＴ３１のコレクタに接続される。

コンデンサＣ３１の第１端は可変出力リニアレギュレータＬＤＯの出力端子Ｖｏｕｔに接続される。コンデンサＣ３１の第２端は接地される。
ＮＰＮ型トランジスタＴ３１のベースは制御回路２２の出力ポートＰ２に接続される。ＮＰＮ型トランジスタＴ３１のエミッタは接地される。

可変出力リニアレギュレータＬＤＯの入力端子Ｖｄｄには５Ｖ電圧が印加される。可変出力リニアレギュレータＬＤＯのフィードバック端子ＦＢは、抵抗器Ｒ５と抵抗器Ｒ６，Ｒ３１との接続点に接続される。可変出力リニアレギュレータＬＤＯのグランド端子は接地される。

このように構成された基準電圧回路２４は、出力ポートＰ２がハイレベルであるときに、ＮＰＮ型トランジスタＴ３１がオン状態となり、抵抗器Ｒ５，Ｒ６，Ｒ３１で決定される電圧を出力端子Ｖｏｕｔから出力する。また基準電圧回路２４は、出力ポートＰ２がローレベルであるときに、ＮＰＮ型トランジスタＴ３１がオフ状態となり、抵抗器Ｒ５，Ｒ６で決定される電圧を出力端子Ｖｏｕｔから出力する。

また基準電圧回路２４は、図９に示すように、抵抗器Ｒ４１とオペアンプＡ４１とを備えてもよい。
抵抗器Ｒ４１の第１端は、ＰＮＰ型トランジスタＴ１のコレクタに接続される。抵抗器Ｒ４１の第２端は、抵抗器Ｒ５と抵抗器Ｒ６との接続点に接続される。

オペアンプＡ４１の非反転入力端子は、抵抗器Ｒ５と抵抗器Ｒ６との接続点に接続される。オペアンプＡ４１の反転入力端子は、オペアンプＡ４１の出力端子に接続される。
このように構成された基準電圧回路２４は、抵抗器Ｒ５と抵抗器Ｒ６との接続点における電圧と同じ電圧を基準電圧Ｖ_ｒｅｆとしてオペアンプＡ４１の出力端子から低い出力インピーダンスで出力することができる。

また、基準電圧回路２４を備える代わりに、Ｄ／Ａ変換出力できる出力ポートＰ２が電流測定回路２３のオペアンプＡ１の非反転入力端子に抵抗器Ｒ４を介して接続されてもよい。すなわち、Ｄ／Ａ変換出力ポートＰ２の電圧レベルを例えば２．５Ｖと５Ｖとの間で切り替えて出力することにより、基準電圧を変更してもよい。

本開示の技術は、例えば電動ハンマ、電動ハンマドリル、電動ドリル、電動ドライバ、電動レンチ、電動グラインダ、電動マルノコ、電動レシプロソー、電動ジグソー、電動カッター、電動チェンソー、電動カンナ、電動釘打ち機（鋲打ち機を含む）、電動ヘッジトリマ、電動芝刈り機、電動芝生バリカン、電動刈払機、電動クリーナ、電動ブロア、電動噴霧器、電動散布機、電動集塵機といった各種電動作業機に適用することができる。

上記実施形態における１つの構成要素が有する複数の機能を、複数の構成要素によって実現したり、１つの構成要素が有する１つの機能を、複数の構成要素によって実現したりしてもよい。また、複数の構成要素が有する複数の機能を、１つの構成要素によって実現したり、複数の構成要素によって実現される１つの機能を、１つの構成要素によって実現したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加または置換してもよい。

上述した電動作業機１の他、制御ユニット２０としてコンピュータを機能させるためのプログラム、このプログラムを記録した半導体メモリ等の非遷移的実態的記録媒体、電動作業機制御方法など、種々の形態で本開示を実現することもできる。

１…電動作業機、１１…モータ、２３…電流測定回路、２４…基準電圧回路、Ｒ０…抵抗器

Claims (4)

1. 電動作業機であって、
   電源から電力の供給を受けて駆動するように構成されたモータと、
   前記電源から前記モータへ電力を供給するために前記電源と前記モータとの間に設けられる電流経路上に設置されるシャント抵抗器と、
   前記シャント抵抗器に流れる電流の大きさを測定して、測定した電流の大きさに応じた出力電圧を出力するように構成された電流測定部と、
   前記電流測定部へ、０Ｖとは異なるように設定された基準電圧を供給するように構成された基準電圧供給部とを備え、
   前記電流測定部は、前記シャント抵抗器に電流が流れていないときには前記基準電圧と一致するように前記出力電圧を出力するように構成され、
   前記基準電圧供給部は、予め設定された電圧変更条件が成立すると、前記基準電圧の値を変更するように構成され、
   前記電圧変更条件は、当該電動作業機を作動させるために使用者により操作されるように構成された操作部が操作されていないと成立する電動作業機。
2. 請求項１に記載の電動作業機であって、
   前記電圧変更条件が成立しているときにおける前記出力電圧の値は、前記電圧変更条件が成立していないときにおける前記出力電圧の値より大きい電動作業機。
3. 請求項１または請求項２に記載の電動作業機であって、
   前記出力電圧が予め設定された過電流検出閾値以上である場合に、前記シャント抵抗器において過電流を検出したと判断するように構成された過電流検出部を備え、
   前記電圧変更条件が成立しているときにおける前記基準電圧の値は前記過電流検出閾値より大きい電動作業機。
4. 請求項１～請求項３の何れか１項に記載の電動作業機であって、
   前記電圧変更条件が成立しているときにおける前記出力電圧に基づいて、前記電流測定部に異常が発生しているか否かを判断する自己診断を実行するように構成された自己診断部を備え、
   前記自己診断部は、前記自己診断の実行中に、前記操作部が操作されていない非操作状態から前記操作部が操作されている操作状態へ変化した場合に、前記自己診断を中断させるように構成されている電動作業機。

Images