JP7500388B2 - 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に記載の電動作業機は、バッテリの内部インダクタンスに流れる電流が急速に減少することにより発生するサージ電圧を低減するために、サージキラーコンデンサを備えている。サージキラーコンデンサは、バッテリの正極側からモータに至る電源ラインと、バッテリの負極側からモータに至るグランドラインとの間に設けられている。

特願２０１４－１４４４９６号公報

サージキラーコンデンサには、ラインインダクタンスによるサージ電流だけではなく、ＰＷＭ制御時においてバッテリ電圧を平滑化するための充放電電流（以下、リプル電流）も流れる。

ここで、ＰＷＭ制御によりサージキラーコンデンサに流れるリプル電流を考える。バッテリ電流をＰＷＭ制御により所定値（例えば、４０Ａ）に制限する電流制限機能の作動時に、サージキラーコンデンサに連続して流れるリプル電流は最大となる。そして、サージキラーコンデンサの静電容量が十分大きい場合に、リプル電流は、ＰＷＭデューティが５０％の時に、バッテリ電流と同じ値（例えば、４０Ａ）となる。

これに対し、サージキラーコンデンサに流れる、電源ラインに存在するバッテリインダクタンスを含むラインインダクタンスにより生じるサージ電流値は、ＰＷＭ制御の１周期で発生するサージ電流の平均値に基づいて、以下のようにして算出される。

例えば、バッテリ電流を１００Ａ、バッテリ電流が１００Ａから０Ａに減少する電流遮断時間を１μｓ、ＰＷＭ制御の１周期を５０μｓ、電流遮断時にサージキラーコンデンサに流れる電流（すなわち、サージ電流）をＩｃ［Ａ］とすると、「Ｉｃ＝（１００［Ａ］－０［Ａ］）×１［μｓ］／５０［μｓ］」となり、サージ電流の平均値は２Ａとなる。

従って、サージキラーコンデンサの静電容量が、サージ吸収に必要な容量より十分に大きく、ＰＷＭデューティが５０％である場合には、サージキラーコンデンサに流れる電流のうち、サージ吸収のために流れる電流は全体の５％であり、９５％は目的外の電流が流れているということが分かる。

サージキラーコンデンサによってサージエネルギーを十分に吸収することができないと、バッテリの正極と負極とを接続する電源入力端子間に過大なサージ電圧が発生し、サージ電圧により回路が高電圧破壊に至ることが予想される。
また、サージエネルギーのバラツキ要因は多々存在する。このため、サージキラーコンデンサの静電容量を、サージ吸収に必要な最小容量に対し十分なマージンを持った値としなければ、故障リスクを低減できないという制約がある。

ここで、サージキラーコンデンサの静電容量を、最小容量より増加させていく場合を考えると、バッテリ内部インピーダンスよりサージキラーコンデンサの内部インピーダンスの方が小さいことから、ＰＷＭオフからＰＷＭオンへ変化した時にサージキラーコンデンサに流れる電流は、電源ラインの電流よりも多くなる。従って、サージキラーコンデンサの静電容量を増加させると、サージキラーコンデンサの放電量（すなわち、放電電流）も増加し、サージキラーコンデンサの発熱量が、増加した電流の２乗に比例して増大していくことになる。

この発熱対策のために、コンデンサのＥＳＲ低下、および、コンデンサ放熱面積の拡大等が現実策として考えられる。しかし、これらは共に、コンデンサを大型化（すなわち、高容量化）しなければ達成することができない。つまり、現実的な発熱対策を行えば、「コンデンサの高容量化」→「コンデンサの電流増加」→「発熱の増加」→「更なる大型化」となり、サージキラーコンデンサの大型化および大容量化が避けられないことが課題となる。

本開示の一態様は、サージキラーコンデンサの発熱劣化を抑制し、この発熱劣化（すなわち、静電容量の低下）に伴い上昇するサージ電圧による過電圧故障の発生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、サージキラーコンデンサと、ダイオードと、放電路とを備える。
モータは、バッテリから電力の供給を受けて駆動するように構成される。サージキラーコンデンサは、バッテリの正極からモータに至る電源ラインと、バッテリの負極からモータに至るグランドラインとの間で、モータに対して並列接続される。

ダイオードは、サージキラーコンデンサに対して直列接続される。放電路は、ダイオードに対して並列接続され、サージキラーコンデンサに蓄積された電荷を放出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、サージキラーコンデンサに対して直列接続されたダイオードによって、サージキラーコンデンサの放電が抑制され、バッテリの電圧よりサージキラーコンデンサの電圧の方が低くなりにくいことから、バッテリからの充電も抑制される。これにより、本開示の電動作業機は、サージキラーコンデンサにリプル電流が流れるのを抑制し、サージキラーコンデンサの静電容量を大きくすることなく、サージキラーコンデンサにリプル電流が流れることによるサージキラーコンデンサの発熱劣化を抑制することができる。そして、本開示の電動作業機は、サージキラーコンデンサの発熱劣化の抑制によって、この発熱劣化（すなわち、静電容量の低下）に伴い上昇するサージ電圧による過電圧故障の発生を抑制することができる。

放電路は抵抗器を含んでもよい。これにより、本開示の電動作業機は、サージキラーコンデンサで吸収したサージエネルギーの放出路を確保するととともに、放電電流を制御することができる。また、放電路の制限よって、バッテリの電圧よりサージキラーコンデンサの電圧を高くし、サージ以外の充電をされ難くすることができる。

放電路はコンデンサを含んでもよい。これにより、本開示の電動作業機は、モータがバッテリからの電力供給を受けていない状態から電力供給を受ける状態へ切り替わったときの放電路が確保され、バッテリの瞬停時間を短くすることができる。

ダイオードおよび放電路が電界効果トランジスタにより形成されてもよい。すなわち、本開示の電動作業機は、電界効果トランジスタの寄生ダイオードを、サージキラーコンデンサに対して直列接続されるダイオードとして利用し、電界効果トランジスタをオン状態とすることにより電界効果トランジスタを放電路として確保することができる。

電動作業機は、バッテリからモータへの通電を、所定のＰＷＭ周波数にてＰＷＭ制御するように構成された通電制御部を備え、サージキラーコンデンサと抵抗器とにより形成される回路のカットオフ周波数は、ＰＷＭ周波数より高くてもよい。これにより、本開示の電動作業機は、通電制御部によるＰＷＭ制御の１周期内に、サージキラーコンデンサの放電を完了させることができる。

放電路として機能するコンデンサの静電容量は、サージキラーコンデンサの静電容量より小さくてもよい。
電動作業機は、バッテリからモータへの通電を、所定のＰＷＭ周波数にてＰＷＭ制御するように構成された通電制御部と、電界効果トランジスタのオン状態とオフ状態とを切り替える切替制御を実行するように構成されたトランジスタ制御部とを備えてもよい。またトランジスタ制御部は、通電制御部がＰＷＭデューティに従ってバッテリからモータへの通電を遮断するＰＷＭオフ動作を実行する直前、または、ＰＷＭオフ動作の直後に、電界効果トランジスタをオン状態にしてもよい。またトランジスタ制御部は、通電制御部がＰＷＭデューティに従ってバッテリからモータへ通電させるＰＷＭオン動作を実行する前に、電界効果トランジスタをオフ状態にしてもよい。これにより、本開示の電動作業機は、サージ発生中にダイオードを短絡することができ、サージ電流によるダイオードの発熱を低減することができる。

電動作業機は、バッテリからモータへの通電を、所定のＰＷＭ周波数にてＰＷＭ制御するように構成された通電制御部と、電界効果トランジスタのオン状態とオフ状態とを切り替える切替制御を実行するように構成されたトランジスタ制御部とを備えてもよい。またトランジスタ制御部は、通電制御部がＰＷＭデューティに従ってバッテリからモータへ通電させるＰＷＭオン動作を実行する前、または、ＰＷＭオン動作の実行と同時に、電界効果トランジスタをオン状態にしてもよい。またトランジスタ制御部は、電界効果トランジスタをオン状態にした後に、電界効果トランジスタをオフ状態にしてもよい。これにより、本開示の電動作業機は、ＰＷＭオン動作時にモータへ向かって電源ラインに流れるラッシュ電流を、サージキラーコンデンサから供給可能にすることができる。
ダイオードは、サージキラーコンデンサと、グランドラインとの間で、アノードがサージキラーコンデンサに接続されてもよいし、電源ラインと、サージキラーコンデンサとの間で、カソードがサージキラーコンデンサに接続されてもよい。

電動作業機は、停止時電圧測定部と、電圧異常判断部とを備えてもよい。停止時電圧測定部は、モータが駆動を停止しているときに、電源ラインとグランドラインと間に生じるサージ電圧と、バッテリの電圧であるバッテリ電圧とを測定するように構成される。電圧異常判断部は、停止時電圧測定部により測定されたサージ電圧またはバッテリ電圧が、予め設定された第１異常判断値以上であるか、第１異常判断値より小さくなるように設定された第２異常判断値以下である場合に、当該電動作業機で異常が発生していると判断するように構成される。これにより、本開示の電動作業機は、サージ電圧およびバッテリ電圧に基づいて、停止時電圧測定部の異常を検出することができる。

電動作業機は、駆動時電圧測定部と、電圧差異常判断部とを備えてもよい。駆動時電圧測定部は、モータが駆動しているときに、電源ラインとグランドラインと間に生じるサージ電圧と、バッテリの電圧であるバッテリ電圧とを測定するように構成される。電圧差異常判断部は、駆動時電圧測定部により測定されたサージ電圧とバッテリ電圧との電圧差が予め設定された許容範囲外である場合に、当該電動作業機で異常が発生していると判断するように構成される。これにより、本開示の電動作業機は、サージ電圧およびバッテリ電圧に基づいて、駆動時電圧測定部およびサージキラーコンデンサの異常を検出することができる。

電動作業機は、サージ電圧読込ポートと、バッテリ電圧読込ポートと、出力設定部と、ポート異常判断部とを備えてもよい。
サージ電圧読込ポートは、電源ラインとグランドラインと間に生じるサージ電圧の大きさに応じた値のサージ電圧検出信号が入力されるように構成される。バッテリ電圧読込ポートは、バッテリの電圧であるバッテリ電圧の大きさに応じた値のバッテリ電圧検出信号が入力されるように構成される。

出力設定部は、サージ電圧読込ポートまたはバッテリ電圧読込ポートの電圧レベルをハイレベルまたはローレベルに設定するように構成される。
ポート異常判断部は、設定ポートの電圧レベルをハイレベルまたはローレベルに設定する前と後とで非設定ポートの電圧が変化した場合に、当該電動作業機で異常が発生していると判断するように構成される。設定ポートは、サージ電圧読込ポートおよびバッテリ電圧読込ポートのうち、出力設定部が電圧レベルをハイレベルまたはローレベルに設定したポートである。非設定ポートは、サージ電圧読込ポートおよびバッテリ電圧読込ポートのうち、出力設定部が電圧レベルをハイレベルまたはローレベルに設定しなかったポートである。

これにより、本開示の電動作業機は、サージ電圧およびバッテリ電圧に基づいて、サージ電圧およびバッテリ電圧の電圧測定ラインにおける短絡故障を検出することができる。

電動作業機の全体構成を示す斜視図である。 第１実施形態の電動作業機の電気的構成を示すブロック図である。 第１実施形態における各種電流および各種電圧の時間変化を示す図である。 第１比較例の電動作業機の電気的構成を示すブロック図である。 第１比較例における各種電流および各種電圧の時間変化を示す図である。 第２比較例の電動作業機の電気的構成を示すブロック図である。 第２比較例における各種電流および各種電圧の時間変化を示す図である。 第３比較例の電動作業機の電気的構成を示すブロック図である。 第３比較例における各種電流および各種電圧の時間変化を示す図である。 第２実施形態の電動作業機の電気的構成を示すブロック図である。 第２実施形態における各種電流および各種電圧の時間変化を示す図である。 第３実施形態の電動作業機の電気的構成を示すブロック図である。 ＰＷＭタイマ割込処理を示すフローチャートである。 ＦＥＴタイマ割込処理を示すフローチャートである。 第１バッテリ電圧チェック処理を示すフローチャートである。 第２バッテリ電圧チェック処理を示すフローチャートである。 第３実施形態における各種電流および各種電圧の時間変化を示す図である。 別の実施形態の電動作業機の電気的構成を示すブロック図である。 更に別の実施形態の電動作業機の電気的構成を示すブロック図である。

［第１実施形態］
以下に本開示の例示的な第１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、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、電源端子２０ａおよびグランド端子２０ｂを備える。本体部３にバッテリパック１０が装着されると、電源端子２０ａおよびグランド端子２０ｂはそれぞれ、バッテリパック１０の電源端子１０ａおよびグランド端子１０ｂに接続される。

バッテリパック１０の電源端子１０ａは、バッテリ１２の正極ＰＥに接続されている。バッテリパック１０のグランド端子１０ｂは、バッテリ１２の負極ＮＥに接続されている。図２では、バッテリ１２の内部抵抗および内部インダクタンスをそれぞれ、バッテリ１２に直列に接続された抵抗器ＲｂおよびインダクタンスＬｂで示している。

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、レギュレータ２３、電源ライン２４、グランドライン２５、サージキラーコンデンサＣ１、ダイオードＤ１，Ｄ２、抵抗器Ｒ１およびコンデンサＣ２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。なお、モータドライバ２１内の各スイッチング素子は図２において図示されていない。

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。

レギュレータ２３は、電源端子２０ａおよびダイオードＤ２を介してバッテリ１２から電力供給を受けて、制御回路２２を動作させるための５Ｖ電圧を生成する。コンデンサＣ２の第１端は、ダイオードＤ２とレギュレータ２３との接続点に接続される。コンデンサＣ２の第２端はグランド端子２０ｂを介してバッテリ１２の負極ＮＥに接続される。

電源ライン２４は、電源端子２０ａ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２５は、グランド端子２０ｂ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。

サージキラーコンデンサＣ１の第１端は、電源ライン２４上に接続される。サージキラーコンデンサＣ１の第２端はダイオードＤ１のアノードに接続される。
サージキラーコンデンサＣ１は、バッテリ１２の内部インダクタンスのエネルギーを吸収し、サージ電圧の上昇を抑制する。

サージキラーコンデンサの最小容量を、サージによる電圧上昇を所定値以下とするための容量とする。この場合に、サージキラーコンデンサＣ１の最小容量は、バッテリ１２からサージキラーコンデンサＣ１までの通電経路におけるラインインダクタンスに蓄積されたエネルギー全てがサージキラーコンデンサＣ１に移送された時のサージキラーコンデンサＣ１の電圧上昇値が許容範囲内に収められる静電容量である。

具体的に、ラインインダクタンスに蓄積されたエネルギーと、サージキラーコンデンサＣ１の許容電圧上昇値とから最小容量を求める。
ラインインダクタンスを１ｕＨ、ラインインダクタンスに流れる電流を１００Ａ、ラインインダクタンスに蓄えられたエネルギー全てが、サージキラーコンデンサＣ１に移送された時の、サージキラーコンデンサＣ１において許容される電圧上昇の最大値を２０Ｖとすると、式（１）に示すように、サージキラーコンデンサＣ１の最小容量は２５μＦとなる。

本実施形態では、サージキラーコンデンサＣ１の静電容量は１００μＦである。
ダイオードＤ１のカソードはグランドライン２５に接続される。抵抗器Ｒ１は、ダイオードＤ１に対して並列に接続される。そして抵抗器Ｒ１の抵抗値は、サージキラーコンデンサＣ１と抵抗器Ｒ１とにより形成される回路のカットオフ周波数がモータドライバ２１のＰＷＭ周波数より高くなるように設定される。

図３は、第１実施形態の電動作業機１がＰＷＭ制御を行っている時のモータ電流、ドライバ電流、バッテリ電流、コンデンサ電流、バッテリ電圧およびコンデンサ電圧の時間変化を示す図である。
モータ電流は、モータ１１の巻線（以下、モータ巻線）に流れる電流である。ＰＷＭオン動作期間にモータ巻線に流れた電流は、ＰＷＭオンからＰＷＭオフへ変化しても、巻線インダクタンスとモータドライバ２１内に形成される還流路により、ＰＷＭオフ動作期間も還流される。このため、モータ巻線には一定電流が流れ続ける。

ドライバ電流は、モータドライバ２１に電源ライン２４から流れる電流である。ＰＷＭオン動作期間におけるバッテリ１２とモータ巻線との接続は、バッテリ１２の正極ＰＥと負極ＮＥとの間に、モータドライバ２１内のオン状態のハイサイドスイッチング素子、モータ巻線、および、モータドライバ２１内のオン状態のローサイドスイッチング素子が直列に接続される構成と見做せるため、ＰＷＭオン動作期間におけるドライバ電流の電流値は、モータ電流の電流値に等しい。ＰＷＭオフ動作期間では、モータドライバ２１内の全てのハイサイドスイッチング素子、および、モータドライバ２１内の全てのローサイドスイッチング素子の何れか一方がオフ状態となる。このため、ＰＷＭオフ動作期間におけるドライバ電流の電流値は０Ａである。なお、モータドライバ２１内のハイサイドスイッチング素子およびローサイドスイッチング素子は図２において図示されていない。

バッテリ電流は、バッテリ１２から制御ユニット２０へ供給される電流である。コンデンサ電流は、サージキラーコンデンサＣ１に流れる電流である。バッテリ電圧は、バッテリパック１０が装着される電源端子２０ａとグランド端子２０ｂとの間の電圧である。コンデンサ電圧は、サージキラーコンデンサＣ１の電圧である。

サージ電圧は、バッテリパック１０の内部インダクタンスを含む電源ラインの寄生インダクタンスに流れる電流変化により生じる電圧である。電源ラインインダクタンスをＬ、電源ライン２４に流れる電流をＩとすると、バッテリパック１０に接続される電源端子２０ａとグランド端子２０ｂとの間に発生するサージ電圧は（－Ｌ×ｄＩ／ｄｔ）となる。

図３に示すように、時刻ｔ０～時刻ｔ１はＰＷＭオフ動作期間、時刻ｔ１～時刻ｔ２はＰＷＭオン動作期間、時刻ｔ２～時刻ｔ３はＰＷＭオフ動作期間、時刻ｔ３～時刻ｔ４はオン動作期間、時刻ｔ４～はＰＷＭオフ動作期間である。

線Ｌ１は、モータ電流の時間変化を示す。線Ｌ２は、ドライバ電流の時間変化を示す。線Ｌ３は、バッテリ電流の時間変化を示す。線Ｌ４は、コンデンサ電流の時間変化を示す。線Ｌ５は、バッテリ電圧の時間変化を示す。線Ｌ６は、コンデンサ電圧の時間変化を示す。

時刻ｔ１および時刻ｔ３でＰＷＭオフ動作からＰＷＭオン動作に切り替わると、バッテリ電流が０Ａから急激に増加する。また、バッテリ電流が急激に増加するため、バッテリ電圧が急激に減少して、バッテリ電圧の瞬停が発生する。サージキラーコンデンサＣ１は、サージキラーコンデンサＣ１に対して直列に接続されたダイオードＤ１のために放電しない。

時刻ｔ２および時刻ｔ４でＰＷＭオン動作からＰＷＭオフ動作に切り替わると、バッテリ電流が０Ａまで減少する。但し、バッテリ電流の立ち下がり時間は、ドライバ電流よりも遅い。
また、時刻ｔ２および時刻ｔ４でＰＷＭオン動作からＰＷＭオフ動作に切り替わると同時に、モータ電流と同じ大きさのコンデンサ充電電流が流れた後、急速に０Ａに収束する。すなわち、時刻ｔ２および時刻ｔ４でＰＷＭオン動作からＰＷＭオフ動作に切り替わる直前にバッテリ電流として流れていたモータ電流は、ＰＷＭオフと同時にサージキラーコンデンサＣ１の充電電流として同じ大きさの電流がバッテリ電流として流れるため、バッテリ電流の急激な変化は発生せず、過大なサージ電圧は発生しない。換言すれば、サージエネルギーがサージキラーコンデンサＣ１に吸収（すなわち、充電）される。これにより、コンデンサ電圧が増加する。その後、ダイオードＤ１に対して並列に接続された抵抗器Ｒ１を介してサージキラーコンデンサＣ１が放電されるため、コンデンサ電圧が徐々に減少していく。なお、サージ電圧吸収により、コンデンサ電圧がバッテリ電圧より高くなるため、サージキラーコンデンサＣ１がバッテリ１２から充電されることはない。

また、バッテリ電流増加方向の時間微分値が大きく、減少方向の時間微分値が小さいことから、バッテリ電圧は急減するが、サージ電圧は低く抑えられる。
ＰＷＭオン動作と同時に発生するバッテリ電圧の瞬停を許容できれば、サージキラーコンデンサＣ１の静電容量によらず、サージキラーコンデンサＣ１に流れる充電電流をサージ電流だけに制限することができる。なお、制御回路２２の電源はレギュレータ２３とダイオードＤ２とコンデンサＣ２によりバックアップされており、バッテリ電圧の瞬停が発生しても、現実的な問題はない。

図４は、第１比較例の電動作業機１０１の電気的構成を示すブロック図である。電動作業機１０１は、ダイオードＤ１および抵抗器Ｒ１が省略された点と、サージキラーコンデンサＣ１の代わりにサージキラーコンデンサＣ１０を備える点とが電動作業機１と異なる。

サージキラーコンデンサＣ１０の第１端は電源ライン２４に接続される。サージキラーコンデンサＣ１０の第２端はグランドライン２５に接続される。
サージキラーコンデンサＣ１０の静電容量は、サージキラーコンデンサとして十分な容量であり、数１００μＦである。

図５は、電動作業機１０１におけるモータ電流、ドライバ電流、バッテリ電流、コンデンサ電流、バッテリ電圧およびコンデンサ電圧の時間変化を示す図である。
時刻ｔ１および時刻ｔ３でＰＷＭオフ動作からＰＷＭオン動作に切り替わると、バッテリ電流が０Ａから増加する。但し、バッテリ電流の立ち上がり時間は、電動作業機１のバッテリ電流よりも遅い。また、ＰＷＭオンと同時に、モータ電流と同じ大きさのコンデンサ放電電流が流れ、その後、徐々に０Ａに収束する。また、バッテリ電圧およびコンデンサ電圧は、瞬間的に減少する。

時刻ｔ２および時刻ｔ４でＰＷＭオン動作からＰＷＭオフ動作に切り替わると、バッテリ電流が０Ａまで減少する。但し、バッテリ電流の立ち下がり時間は、電動作業機１のバッテリ電流よりも遅い。また、ＰＷＭオフと同時に、モータ電流と同じ大きさのコンデンサ充電電流が流れ、その後、徐々に０Ａに収束する。また、バッテリ電圧およびコンデンサ電圧は、瞬間的に増加する。

ＰＷＭオン動作とＰＷＭオフ動作との切り替えによって生成されるパルス状のドライバ電流に対し、サージキラーコンデンサＣ１１が充放電することによってバッテリ電流を急変させないため、サージ電圧は発生しない。

サージキラーコンデンサＣ１０には、サージ電流以外にＰＷＭによるリプル電流も流れる。その結果として生じるコンデンサＥＳＲによる発熱に対し、コンデンサの大型化で対応しているため、コンデンサ容量が必要以上に大きくなってしまう。

図６は、第２比較例の電動作業機１１１の電気的構成を示すブロック図である。電動作業機１１１は、サージキラーコンデンサＣ１０の代わりにサージキラーコンデンサＣ１１を備える点が電動作業機１０１と異なる。

サージキラーコンデンサＣ１１の第１端は電源ライン２４に接続される。サージキラーコンデンサＣ１１の第２端はグランドライン２５に接続される。サージキラーコンデンサＣ１１の静電容量は、１０００μＦを超える。サージキラーコンデンサＣ１１は、２つの大型コンデンサを並列に接続することにより形成されている。

図７は、電動作業機１１１におけるモータ電流、ドライバ電流、バッテリ電流、コンデンサ電流、バッテリ電圧およびコンデンサ電圧の時間変化を示す図である。
バッテリ電流は、ＰＷＭオフ動作およびＰＷＭオン動作に関わらず、モータ電流より小さい一定電流値を維持する。

コンデンサ電流は、ＰＷＭオフ動作期間には一定の充電電流値、ＰＷＭオン動作期間には一定の放電電流値となる。
バッテリ電圧およびコンデンサ電圧は、ＰＷＭオフ動作およびＰＷＭオン動作に関わらず、一定電圧値を維持する。

電動作業機１１１は、２つの大型コンデンサの並列化による低ＥＳＲ化と、コンデンサ一個当たりのリプル電流の低減と、コンデンサ体積（すなわち、放熱面積）の拡大により、サージキラーコンデンサＣ１１の温度を低下させている。しかし、コンデンサの大型化により、コンデンサの収納方法が課題となる。

図８は、第３比較例の電動作業機１２１の電気的構成を示すブロック図である。電動作業機１２１は、サージキラーコンデンサＣ１０の代わりにサージキラーコンデンサＣ１２を備える点が電動作業機１０１と異なる。

サージキラーコンデンサＣ１２の第１端は電源ライン２４に接続される。サージキラーコンデンサＣ１２の第２端はグランドライン２５に接続される。サージキラーコンデンサＣ１２の静電容量は、１０μＦ以下である。

図９は、電動作業機１２１におけるモータ電流、ドライバ電流、バッテリ電流、コンデンサ電流、バッテリ電圧およびコンデンサ電圧の時間変化を示す図である。
時刻ｔ１および時刻ｔ３でＰＷＭオフ動作からＰＷＭオン動作に切り替わると、バッテリ電流は、０Ａからモータ電流の電流値を超えて急速に増加する。増加が止まると、バッテリ電流は、モータ電流の電流値に急速に収束する。

時刻ｔ１および時刻ｔ３でＰＷＭオフ動作からＰＷＭオン動作に切り替わると同時に、モータ電流と同じ大きさのコンデンサ放電電流が流れ、急速に０Ａに収束する。このようにコンデンサ放電電流が急速に減少するのは、サージキラーコンデンサＣ１２の蓄電荷が少ないからである。またコンデンサ放電電流が急速に減少し、０Ａを超えて充電電流になる。充電電流のピークを迎えた後、急速に減少して、０Ａに収束する。このように、コンデンサ電流が０Ａを超えた後に再び０Ａに戻るのは、バッテリインダクタンスとサージキラーコンデンサＣ１２との間で電流共振が発生するためである。

時刻ｔ１および時刻ｔ３でＰＷＭオフ動作からＰＷＭオン動作に切り替わると、バッテリ電圧およびコンデンサ電圧は、急速に減少し、減少が止まると、ＰＷＭオフ動作からＰＷＭオン動作に切り替わる前の一定電圧値を超えて急速に増加する。バッテリ電圧およびコンデンサ電圧は、増加が止まると一定電圧値に収束する。

ＰＷＭオフ動作からＰＷＭオン動作に切り替わった瞬間は、バッテリインダクタンスのためにバッテリパック１０から電流が供給されない。モータ電流を変化させないために、バッテリパック１０から供給されない不足した電流を、サージキラーコンデンサＣ１２が供給する。しかし、サージキラーコンデンサＣ１２の静電容量が小さいため、サージキラーコンデンサＣ１２のコンデンサ電圧が急速に減少する。なお、サージキラーコンデンサＣ１２は、コンデンサ電圧が０Ｖになるまで電流を供給する。コンデンサ電圧が０Ｖになってもバッテリパック１０から電流供給がされないと、モータ電流はモータドライバ２１内で還流モードになり、モータ電流は変化しない。その後、バッテリパック１０から電流供給されると、サージキラーコンデンサＣ１２はバッテリ電圧まで充電される。

時刻ｔ２および時刻ｔ４でＰＷＭオン動作からＰＷＭオフ動作に切り替わると、バッテリ電流は急速に減少し、０Ａを超えピークを迎えた後、０Ａへ収束する。このように、バッテリ電流が０Ａを超えて減少して再び０Ａに戻るのは、バッテリインダクタンスとサージキラーコンデンサＣ１２との間で電流共振が発生するためである。

時刻ｔ２および時刻ｔ４でＰＷＭオン動作からＰＷＭオフ動作に切り替わると同時に、モータ電流と同じ大きさのコンデンサ充電電流が流れた後、急速に減少し、０Ａを超えて放電電流となり、放電電流のピークを迎えた後、急速に減少して、０Ａに収束する。このように、コンデンサ電流が０Ａを超えて増加して再び０Ａに戻るのは、バッテリインダクタンスとサージキラーコンデンサＣ１２との間で電流共振が発生するためである。

時刻ｔ２および時刻ｔ４でＰＷＭオン動作からＰＷＭオフ動作に切り替わると、バッテリ電圧およびコンデンサ電圧は、急速に増加し、増加が止まると、ＰＷＭオン動作からＰＷＭオフ動作に切り替わる前の一定電圧値を超えて急速に減少する。バッテリ電圧およびコンデンサ電圧は、減少が止まると、一定電圧値に収束する。ＰＷＭオン動作からＰＷＭオフ動作に切り替わるときにおけるバッテリインダクタンスからサージキラーコンデンサＣ１２へのエネルギー移送時間（すなわち、バッテリ電流の減少時間）が短いため、その分、サージ電圧が高くなる。

サージキラーコンデンサＣ１２の静電容量が小さいため、リプル電流を低減（すなわち、発熱を低減）することができる。しかし、ＰＷＭオン動作と同時に、容量が小さいサージキラーコンデンサＣ１２からモータドライバ２１へドライバ電流（すなわち、放電電流）が流れるため、サージキラーコンデンサＣ１２の電圧が急速に減少する。その後、バッテリ電流が、時定数遅れて立上るため、サージキラーコンデンサＣ１２が充電される。

電動作業機１は、モータ１１と、サージキラーコンデンサＣ１と、ダイオードＤ１と、抵抗器Ｒ１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。サージキラーコンデンサＣ１は、バッテリ１２の正極ＰＥからモータ１１に至る電源ライン２４と、バッテリ１２の負極ＮＥからモータ１１に至るグランドライン２５との間で、モータ１１に対して並列接続される。

ダイオードＤ１は、サージキラーコンデンサＣ１と、グランドライン２５との間で、アノードがサージキラーコンデンサＣ１に接続されるようにして、サージキラーコンデンサＣ１に対して直列接続される。抵抗器Ｒ１は、ダイオードＤ１に対して並列接続され、サージキラーコンデンサＣ１に蓄積された電荷を放出する。

このように電動作業機１は、アノードがサージキラーコンデンサＣ１に接続されるようにしてサージキラーコンデンサＣ１に対して直列接続されたダイオードＤ１によって、サージキラーコンデンサＣ１の放電が抑制される。これにより、電動作業機１は、サージキラーコンデンサＣ１に放電電流が流れるのを抑制し、バッテリ電圧よりサージキラーコンデンサＣ１の電圧が低くなりにくいことから、バッテリ１２からの充電も抑制される。サージキラーコンデンサＣ１の静電容量を大きくすることなく、サージキラーコンデンサＣ１にリプル電流が流れることによる発熱を抑制することができる。

また、放電路は抵抗器Ｒ１である。これにより、電動作業機１は、サージキラーコンデンサＣ１で吸収したサージエネルギーの放出路を確保するととともに、放電電流を制御することができる。また、放電路の制限よって、バッテリ１２の電圧よりサージキラーコンデンサＣ１の電圧を高くし、サージ以外の充電をされ難くすることができる。

電動作業機１は、バッテリ１２からモータ１１への通電を、所定のＰＷＭ周波数にてＰＷＭ制御するモータドライバ２１を備える。そして、サージキラーコンデンサＣ１と抵抗器Ｒ１とにより形成される回路のカットオフ周波数は、ＰＷＭ周波数より高い。これにより、電動作業機１は、モータドライバ２１によるＰＷＭ制御の１周期内に、サージキラーコンデンサＣ１の放電を完了させることができる。

以上説明した実施形態において、サージキラーコンデンサＣ１は本開示におけるサージキラーコンデンサの一例に相当し、ダイオードＤ１は本開示におけるダイオードの一例に相当し、抵抗器Ｒ１は本開示における放電路の一例に相当し、モータドライバ２１は本開示における通電制御部の一例に相当する。

［第２実施形態］
以下に本開示の第２実施形態を図面とともに説明する。なお第２実施形態では、第１実施形態と異なる部分を説明する。共通する構成については同一の符号を付す。

第２実施形態の電動作業機１は、図１０に示すように、抵抗器Ｒ１の代わりにコンデンサＣ３を備える点が第１実施形態と異なる。
コンデンサＣ３は、ダイオードＤ１に対して並列に接続される。コンデンサＣ３の静電容量は、サージキラーコンデンサＣ１の静電容量より小さい。

ＰＷＭオン動作と同時にサージキラーコンデンサＣ１からモータドライバ２１へ流れる電流を１００Ａ、バッテリ内部インダクタンスを１μＨ、バッテリ内部抵抗を０．１Ω、瞬停時間を１μｓ、瞬停によるコンデンサの電圧降下を１０Ｖとすると、式（２）からコンデンサ容量が１０μＦとなる。従って、サージキラーコンデンサＣ１とコンデンサＣ３との合成容量が１０μＦであれば、１μｓの瞬停における電圧降下を１０Ｖ以下にすることができる。

図１１は、第２実施形態の電動作業機１におけるモータ電流、ドライバ電流、バッテリ電流、コンデンサ電流、バッテリ電圧およびコンデンサ電圧の時間変化を示す図である。
図１１に示すように、時刻ｔ１および時刻ｔ３でＰＷＭオフ動作からＰＷＭオン動作に切り替わると、バッテリ電流が０Ａから増加する。但し、バッテリ電流の立ち上がり時間は、ドライバ電流よりも遅い。

時刻ｔ１および時刻ｔ３でＰＷＭオフ動作からＰＷＭオン動作に切り替わると同時に、モータ電流と同じ大きさのコンデンサ放電電流が流れた後、急速に０Ａに収束する。
時刻ｔ１および時刻ｔ３でＰＷＭオフ動作からＰＷＭオン動作に切り替わると、バッテリ電圧およびコンデンサ電圧は、瞬間的に減少し、その後、ＰＷＭオフ動作からＰＷＭオン動作に切り替わる前におけるバッテリ電圧の一定電圧値に収束する。このように、ＰＷＭオン動作と同時に、直列接続されたサージキラーコンデンサＣ１とコンデンサＣ３との合成コンデンサが放電し、コンデンサ電圧が減少する。なお、ＰＷＭオン動作時にモータドライバ２１へ流れるラッシュ電流は合成コンデンサから供給されるので、瞬停するまでの電圧降下は発生しない。

時刻ｔ２および時刻ｔ４でＰＷＭオン動作からＰＷＭオフ動作に切り替わると、バッテリ電流が０Ａまで減少する。但し、バッテリ電流の立ち下がり時間は、ドライバ電流よりも遅い。
時刻ｔ２および時刻ｔ４でＰＷＭオン動作からＰＷＭオフ動作に切り替わると同時に、モータ電流と同じ大きさのコンデンサ充電電流が流れた後、０Ａに収束する。

時刻ｔ２および時刻ｔ４でＰＷＭオン動作からＰＷＭオフ動作に切り替わると、バッテリ電圧は、瞬間的に増加し、その後、ＰＷＭオン動作からＰＷＭオフ動作に切り替わる前におけるバッテリ電圧の一定電圧値まで急速に収束する。

時刻ｔ２および時刻ｔ４でＰＷＭオン動作からＰＷＭオフ動作に切り替わると、コンデンサ電圧は、瞬間的に増加し、その後、変動後の電圧値を維持する。ＰＷＭオフ動作と同時に発生するサージ電圧は、サージキラーコンデンサＣ１に吸収される。サージ電圧吸収により、コンデンサ電圧がバッテリ電圧より高くなるため、バッテリ１２からサージキラーコンデンサＣ１が充電されることはない。

電動作業機１は、モータ１１と、サージキラーコンデンサＣ１と、ダイオードＤ１と、コンデンサＣ３とを備える。
コンデンサＣ３は、ダイオードＤ１に対して並列接続され、サージキラーコンデンサＣ１に蓄積された電荷を放出する。

このように電動作業機１は、アノードがサージキラーコンデンサＣ１に接続されるようにしてサージキラーコンデンサＣ１に対して直列接続されたダイオードＤ１によって、サージキラーコンデンサＣ１の放電が抑制される。これにより、電動作業機１は、サージキラーコンデンサＣ１に放電電流が流れるのを抑制し、サージキラーコンデンサＣ１の静電容量を大きくすることなく、サージキラーコンデンサＣ１に電流が流れることによる発熱を抑制することができる。

また、放電路はコンデンサＣ３である。これにより、電動作業機１は、ＰＷＭオフ動作からＰＷＭオン動作へ切り替わったときにおけるバッテリ１２の瞬停時間を短くすることができる。
［第３実施形態］
以下に本開示の第３実施形態を図面とともに説明する。なお第３実施形態では、第１実施形態と異なる部分を説明する。共通する構成については同一の符号を付す。

第３実施形態の電動作業機１は、図１２に示すように、ダイオードＤ１および抵抗器Ｒ１の代わりにＰＮＰ型トランジスタＴ１、抵抗器Ｒ２，Ｒ３、ツェナーダイオードＺＤ１およびＮチャネル型電界効果トランジスタＭ１を備える点と、バッテリ電圧センサ２６およびサージ電圧センサ２７が追加された点とが第１実施形態と異なる。

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Ｐ０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Ｒ２の第１端に接続される。

抵抗器Ｒ２の第２端は、抵抗器Ｒ３の第１端、ツェナーダイオードＺＤ１のカソード、および、Ｎチャネル型電界効果トランジスタＭ１のゲートに接続される。
抵抗器Ｒ３の第２端は、サージキラーコンデンサＣ１の第２端に接続される。Ｎチャネル型電界効果トランジスタＭ１のソースは、サージキラーコンデンサＣ１の第２端、および、ツェナーダイオードＺＤ１のアノードに接続される。Ｎチャネル型電界効果トランジスタＭ１のドレインはグランドライン２５に接続される。

ＰＮＰ型トランジスタＴ１のベースに接続された出力ポートＰ０の電圧がローレベルに設定されると、ＰＮＰ型トランジスタＴ１がオン状態となる。これにより、Ｎチャネル型電界効果トランジスタＭ１のゲートにハイレベルの電圧が印加され、Ｎチャネル型電界効果トランジスタＭ１がオン状態となる。なお、Ｎチャネル型電界効果トランジスタＭ１のソースにおいて負電圧が発生する恐れがある。このため、制御回路２２の出力ポートＰ０は、Ｎチャネル型電界効果トランジスタＭ１のゲートに直接接続されず、ＰＮＰ型トランジスタＴ１を介して接続されている。

バッテリ電圧センサ２６は、バッテリ１２の電圧（すなわち、バッテリ電圧）を検出し、バッテリ電圧の大きさに応じた電圧値のバッテリ電圧検出信号を制御回路２２のバッテリ電圧読込ポートＰ１へ出力する。

サージ電圧センサ２７は、電源端子２０ａとグランド端子２０ｂとの間の電圧（すなわち、サージ電圧）を検出し、サージ電圧の大きさに応じた電圧値のサージ電圧検出信号を制御回路２２のサージ電圧読込ポートＰ２へ出力する。
制御回路２２のＣＰＵ２２ａは、ＰＷＭタイマ割込処理を実行する。ＰＷＭタイマ割込処理は、後述するＰＷＭタイマに設定された時間が経過したときに実行される。

ＰＷＭタイマ割込処理が実行されると、ＣＰＵ２２ａは、図１３に示すように、まずＳ１０にて、Ｎチャネル型電界効果トランジスタＭ１をオン状態にする。またＣＰＵ２２ａは、Ｓ２０にて、予め設定されたＭ１ＦＥＴオン時間を、Ｍ１ＦＥＴタイマ割込を発生させるためのＭ１ＦＥＴタイマに設定する。これにより、Ｍ１ＦＥＴオン時間が経過するとＭ１ＦＥＴタイマ割込が発生する。

そしてＣＰＵ２２ａは、Ｓ３０にて、ＲＡＭ２２ｃに設けられたＭ１ＦＥＴオン動作フラグ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、Ｍ１ＦＥＴオン動作フラグがセットされている場合には、ＣＰＵ２２ａは、Ｓ４０にて、現時点のＰＷＭデューティをＲＡＭ２２ｃから読み込む。そしてＣＰＵ２２ａは、Ｓ５０にて、読み込んだＰＷＭデューティに基づいてオフ動作時間を算出し、算出されたオフ動作時間をＰＷＭタイマに設定する。これにより、オフ動作時間が経過するとＰＷＭタイマ割込が発生する。

次にＣＰＵ２２ａは、Ｓ６０にて、Ｍ１ＦＥＴオン動作フラグをクリアする。さらにＣＰＵ２２ａは、Ｓ７０にて、モータドライバ２１を構成する複数のスイッチング素子の中から、ＰＷＭオン状態からＰＷＭオフ状態に切り替えるスイッチング素子（以下、ＰＷＭオフ対象スイッチング素子）を確認する。

そしてＣＰＵ２２ａは、Ｓ８０にて、ＰＷＭオフ対象スイッチング素子をオフ状態にして、ＰＷＭタイマ割込処理を終了する。
またＳ３０にて、Ｍ１ＦＥＴオン動作フラグがクリアされている場合には、ＣＰＵ２２ａは、Ｓ９０にて、現時点のＰＷＭデューティをＲＡＭ２２ｃから読み込む。そしてＣＰＵ２２ａは、Ｓ１００にて、読み込んだＰＷＭデューティに基づいてオン動作時間を算出し、算出されたオン動作時間をＰＷＭタイマに設定する。これにより、オン動作時間が経過するとＰＷＭタイマ割込が発生する。

次にＣＰＵ２２ａは、Ｓ１１０にて、Ｍ１ＦＥＴオン動作フラグをセットする。さらにＣＰＵ２２ａは、Ｓ１２０にて、モータドライバ２１を構成する複数のスイッチング素子の中から、ＰＷＭオフ状態からＰＷＭオン状態に切り替えるスイッチング素子（以下、ＰＷＭオン対象スイッチング素子）を確認する。

そしてＣＰＵ２２ａは、Ｓ１３０にて、ＰＷＭオン対象スイッチング素子をオン状態にして、ＰＷＭタイマ割込処理を終了する。
また制御回路２２のＣＰＵ２２ａは、Ｍ１ＦＥＴタイマ割込処理を実行する。Ｍ１ＦＥＴタイマ割込処理は、Ｍ１ＦＥＴタイマに設定された時間が経過してＭ１ＦＥＴタイマ割込が発生したときに実行される。

Ｍ１ＦＥＴタイマ割込処理が実行されると、ＣＰＵ２２ａは、図１４に示すように、Ｓ２１０にて、Ｎチャネル型電界効果トランジスタＭ１をオフ状態にして、Ｍ１ＦＥＴタイマ割込処理を終了する。

また制御回路２２のＣＰＵ２２ａは、第１バッテリ電圧チェック処理を実行する。第１バッテリ電圧チェック処理は、モータ１１が駆動停止しているときに繰り返し実行される処理である。

第１バッテリ電圧チェック処理が実行されると、ＣＰＵ２２ａは、図１５に示すように、まずＳ３１０にて、バッテリ電圧センサ２６からバッテリ電圧読込ポートＰ１に入力されるバッテリ電圧検出信号を読み込む。またＣＰＵ２２ａは、Ｓ３２０にて、サージ電圧センサ２７からサージ電圧読込ポートＰ２に入力されるサージ電圧検出信号を読み込む。

さらにＣＰＵ２２ａは、Ｓ３３０にて、Ｓ３２０で読み込んだサージ電圧検出信号の電圧に基づいてサージ電圧値を算出し、算出したサージ電圧値をＲＡＭ２２ｃに記憶する。
そしてＣＰＵ２２ａは、Ｓ３４０にて、Ｓ３１０で読み込んだバッテリ電圧検出信号の電圧に基づいて算出したバッテリ電圧値、または、Ｓ３２０で読み込んだサージ電圧検出信号の電圧に基づいて算出したサージ電圧値が０．５Ｖ以下であるか否かを判断する。すなわち、ＣＰＵ２２ａは、Ｓ３４０にて、地絡故障チェックを行う。ここで、０．５Ｖは通常のバッテリではとり得ることのない電圧値である。

ここで、バッテリ電圧値またはサージ電圧値が０．５Ｖ以下である場合には、ＣＰＵ２２ａは、Ｓ４１０に移行する。一方、バッテリ電圧値とサージ電圧値との両方が０．５Ｖを超えている場合には、ＣＰＵ２２ａは、Ｓ３５０にて、バッテリ電圧値またはサージ電圧値が４．５Ｖ以上であるか否かを判断する。すなわち、ＣＰＵ２２ａは、Ｓ３５０にて、天絡故障チェックを行う。ここで、４．５Ｖは通常のバッテリではとり得ることのない電圧値である。

ここで、バッテリ電圧値またはサージ電圧値が４．５Ｖ以上である場合には、ＣＰＵ２２ａは、Ｓ４１０に移行する。一方、バッテリ電圧値とサージ電圧値との両方が４．５Ｖ未満である場合には、ＣＰＵ２２ａは、Ｓ３６０にて、バッテリ電圧値とサージ電圧値との電圧差が１Ｖ以下であるか否かを判断する。

ここで、バッテリ電圧値とサージ電圧値との電圧差が１Ｖを超えている場合には、ＣＰＵ２２ａは、Ｓ４１０に移行する。一方、バッテリ電圧値とサージ電圧値との電圧差が１Ｖ以下である場合には、ＣＰＵ２２ａは、Ｓ３７０へ移行する。ここで、サージ電圧センサ２７はピークホールド回路で構成されるため、ピークホールド回路内のダイオードによる電圧降下の最大値が１Ｖである。ＣＰＵ２２ａは、Ｓ３７０にて、バッテリ電圧読込ポートＰ１を出力設定に切り替える。これにより、バッテリ電圧読込ポートＰ１の電圧レベルがハイレベルに設定される。

次にＣＰＵ２２ａは、Ｓ３８０にて、サージ電圧センサ２７からサージ電圧読込ポートＰ２に入力されるサージ電圧検出信号を読み込む。そしてＣＰＵ２２ａは、Ｓ３９０にて、Ｓ３８０で読み込んだサージ電圧検出信号の電圧に基づいて算出したサージ電圧値と、Ｓ３３０で記憶したサージ電圧値とが一致しているか否かを判断する。すなわち、ＣＰＵ２２ａは、Ｓ３９０にて、バッテリ電圧読込ポートＰ１とサージ電圧読込ポートＰ２との間の短絡チェックを行う。

ここで、Ｓ３８０で読み込んだサージ電圧検出信号の電圧に基づいて算出したサージ電圧値と、Ｓ３３０で記憶したサージ電圧値とが一致している場合には、ＣＰＵ２２ａは、Ｓ４００にて、バッテリ電圧読込ポートＰ１をＡＤ入力設定に切り替え、第１バッテリ電圧チェック処理を終了する。一方、Ｓ３８０で読み込んだサージ電圧検出信号の電圧に基づいて算出したサージ電圧値と、Ｓ３３０で記憶したサージ電圧値とが一致していない場合には、ＣＰＵ２２ａは、Ｓ４１０に移行する。

Ｓ４１０に移行すると、ＣＰＵ２２ａは、ＲＡＭ２２ｃに設けられているバッテリ電圧エラーフラグをセットして、第１バッテリ電圧チェック処理を終了する。
また制御回路２２のＣＰＵ２２ａは、第２バッテリ電圧チェック処理を実行する。第２バッテリ電圧チェック処理は、モータ１１が駆動しているときに繰り返し実行される処理である。

第２バッテリ電圧チェック処理が実行されると、ＣＰＵ２２ａは、図１６に示すように、まずＳ５１０にて、バッテリ電圧センサ２６から出力されるバッテリ電圧検出信号を読み込む。またＣＰＵ２２ａは、Ｓ５２０にて、サージ電圧センサ２７から出力されるサージ電圧検出信号を読み込む。

そしてＣＰＵ２２ａは、Ｓ５３０にて、Ｓ５１０で読み込んだバッテリ電圧検出信号の電圧に基づいて算出したバッテリ電圧値と、Ｓ５２０で読み込んだサージ電圧検出信号の電圧に基づいて算出したサージ電圧値との電圧差が予め設定された許容範囲内であるか否かを判断する。ここで、電圧差とは、サージキラーコンデンサＣ１で吸収しきれなかったサージ電圧のことである。

ここで、電圧差が許容範囲内である場合には、ＣＰＵ２２ａは、第２バッテリ電圧チェック処理を終了する。一方、電圧差が許容範囲外である場合には、ＣＰＵ２２ａは、Ｓ５４０にて、バッテリ電圧エラーフラグをセットして、第１バッテリ電圧チェック処理を終了する。

図１７は、第３実施形態の電動作業機１におけるモータ電流、ドライバ電流、バッテリ電流、コンデンサ電流、バッテリ電圧およびコンデンサ電圧の時間変化を示す図である。
図１７に示すように、時刻ｔ１および時刻ｔ３でＰＷＭオフ動作からＰＷＭオン動作に切り替わると、バッテリ電流が０Ａから増加する。但し、バッテリ電流の立ち上がり時間は、ドライバ電流よりも遅い。

時刻ｔ１および時刻ｔ３でＰＷＭオフ動作からＰＷＭオン動作に切り替わると同時に、モータ電流と同じ大きさのコンデンサ放電電流が流れた後、急速に０Ａに収束する。なお、ＰＷＭオフ動作からＰＷＭオン動作に切り替わる前にＮチャネル型電界効果トランジスタＭ１がオン状態になっているため、サージキラーコンデンサＣ１は放電することができる。このため、バッテリパック１０の瞬停は発生しない。そして、ＰＷＭオン動作期間中にＮチャネル型電界効果トランジスタＭ１がオフ状態に切り替わる。サージキラーコンデンサＣ１は、Ｎチャネル型電界効果トランジスタＭ１がオフ状態に切り替わると、放電することができなくなる。

時刻ｔ１および時刻ｔ３でＰＷＭオフ動作からＰＷＭオン動作に切り替わると、バッテリ電圧およびコンデンサ電圧は、瞬間的に減少する。
時刻ｔ２および時刻ｔ４でオン動作からオフ動作に切り替わると、バッテリ電流が０Ａまで減少する。但し、バッテリ電流の立ち下がり時間は、ドライバ電流よりも遅い。

時刻ｔ２および時刻ｔ４でＰＷＭオン動作からＰＷＭオフ動作に切り替わると同時に、モータ電流と同じ大きさのコンデンサ充電電流が流れた後、急速に０Ａに収束する。
時刻ｔ２および時刻ｔ４でＰＷＭオン動作からＰＷＭオフ動作に切り替わると、バッテリ電圧は、瞬間的に増加する。このときにＮチャネル型電界効果トランジスタＭ１がオン状態になっているため、ＰＷＭオフ動作と同時に発生するサージ電流は、Ｎチャネル型電界効果トランジスタＭ１の寄生ダイオードＰＤ１には流れず、ダイオード損失は発生しない。

サージ発生時間は１μｓ以下と非常に短時間であるため、サージキラーコンデンサＣ１がサージエネルギーを吸収した直後にＮチャネル型電界効果トランジスタＭ１をオフ状態にすることができず、Ｎチャネル型電界効果トランジスタＭ１はオン状態を維持している。このため、サージキラーコンデンサＣ１に吸収されたサージエネルギーは、バッテリ１２へ回生する。サージ発生後にＮチャネル型電界効果トランジスタＭ１がオフ状態になると、それ以降にサージキラーコンデンサＣ１は放電することはできない。

電動作業機１は、モータ１１と、サージキラーコンデンサＣ１と、Ｎチャネル型電界効果トランジスタＭ１とを備える。そして、ダイオードおよび放電路がＮチャネル型電界効果トランジスタＭ１により形成されている。

すなわち、電動作業機１は、Ｎチャネル型電界効果トランジスタＭ１の寄生ダイオードＰＤ１を、サージキラーコンデンサＣ１に対して直列接続されるダイオードとして利用し、Ｎチャネル型電界効果トランジスタＭ１をオン状態とすることにより電界効果トランジスタを放電路として確保する。

これにより、電動作業機１は、アノードがサージキラーコンデンサＣ１に接続されるようにしてサージキラーコンデンサＣ１に対して直列接続された寄生ダイオードＰＤ１によって、サージキラーコンデンサＣ１の放電が抑制される。これにより、電動作業機１は、サージキラーコンデンサＣ１に放電電流が流れるのを抑制し、サージキラーコンデンサＣ１の静電容量を大きくすることなく、サージキラーコンデンサＣ１に電流が流れることによる発熱を抑制することができる。

また制御回路２２は、Ｎチャネル型電界効果トランジスタＭ１のオン状態とオフ状態とを切り替える切替制御を実行する。そして制御回路２２は、モータドライバ２１がＰＷＭデューティに従ってバッテリ１２からモータ１１へ通電させるＰＷＭオン動作を実行する前に、Ｎチャネル型電界効果トランジスタＭ１をオン状態にする。また制御回路２２は、Ｎチャネル型電界効果トランジスタＭ１をオン状態にした後に、Ｎチャネル型電界効果トランジスタＭ１をオフ状態にする。これにより、電動作業機１は、ＰＷＭオン動作時にモータ１１へ向かって電源ライン２４に流れるラッシュ電流を、サージキラーコンデンサＣ１から供給可能にすることができる。

また制御回路２２は、モータ１１が駆動を停止しているときに、バッテリ電圧センサ２６を用いてバッテリ電圧を測定し、サージ電圧センサ２７を用いてサージ電圧を測定する。そして制御回路２２は、サージ電圧またはバッテリ電圧が４．５Ｖ以上であるか、０．５Ｖ以下である場合に、電動作業機１で異常が発生していると判断する。これにより、電動作業機１は、サージ電圧およびバッテリ電圧に基づいて、バッテリ電圧センサ２６およびサージ電圧センサ２７の異常を検出することができる。

また制御回路２２は、モータ１１が駆動しているときに、バッテリ電圧センサ２６を用いてバッテリ電圧を測定し、サージ電圧センサ２７を用いてサージ電圧を測定する。そして制御回路２２は、サージ電圧とバッテリ電圧との電圧差が許容範囲外である場合に、電動作業機１で異常が発生していると判断する。これにより、電動作業機１は、サージ電圧およびバッテリ電圧に基づいて、バッテリ電圧センサ２６およびサージ電圧センサ２７、または、サージキラーコンデンサＣ１の異常を検出することができる。

また制御回路２２は、バッテリ電圧読込ポートＰ１をハイレベルに設定する。そして制御回路２２は、バッテリ電圧読込ポートＰ１の電圧レベルをハイレベルに設定する前と後とでサージ電圧読込ポートＰ２の電圧が変化した場合に、電動作業機１で異常が発生していると判断する。これにより、電動作業機１は、サージ電圧およびバッテリ電圧に基づいて、サージ電圧およびバッテリ電圧の電圧測定ラインにおける短絡故障を検出することができる。

以上説明した実施形態において、Ｎチャネル型電界効果トランジスタＭ１は本開示における電界効果トランジスタの一例に相当し、制御回路２２は本開示におけるトランジスタ制御部の一例に相当する。

また、Ｓ３１０，Ｓ３２０は本開示における停止時電圧測定部の一例としての処理に相当し、Ｓ３４０，Ｓ３５０は本開示における電圧異常判断部の一例としての処理に相当し、Ｓ３５０における４．５Ｖは本開示における第１異常判断値の一例に相当し、Ｓ３４０における０．５Ｖは本開示における第２異常判断値の一例に相当する。

また、Ｓ５１０，Ｓ５２０は本開示における駆動時電圧測定部の一例としての処理に相当し、Ｓ５３０は本開示における電圧差異常判断部の一例としての処理に相当する。
また、Ｓ３７０は本開示における出力設定部の一例としての処理に相当し、Ｓ３９０は本開示における異常判断部の一例としての処理に相当し、バッテリ電圧読込ポートＰ１は本開示における設定ポートの一例に相当し、サージ電圧読込ポートＰ２は本開示における非設定ポートの一例に相当する。

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、ＰＷＭオン動作を実行する前にＮチャネル型電界効果トランジスタＭ１をオン状態にする形態を示した。しかし、ＰＷＭオン動作の実行と同時に、Ｎチャネル型電界効果トランジスタＭ１をオン状態にしてもよい。

また上記実施形態では、ＰＷＭオン動作を実行する前にＮチャネル型電界効果トランジスタＭ１をオン状態にし、Ｎチャネル型電界効果トランジスタＭ１をオン状態にした後に、Ｎチャネル型電界効果トランジスタＭ１をオフ状態にする形態を示した。しかし、ＰＷＭオフ動作を実行する直前、または、ＰＷＭオフ動作の直後に、Ｎチャネル型電界効果トランジスタＭ１をオン状態にしてもよい。さらに、ＰＷＭオン動作を実行する前に、Ｎチャネル型電界効果トランジスタＭ１をオフ状態にしてもよい。これにより、電動作業機１は、サージ発生中に寄生ダイオードＰＤ１を短絡することができ、サージ電流による寄生ダイオードＰＤ１の発熱を低減することができる。

また上記第１，２実施形態では、ダイオードＤ１が、サージキラーコンデンサＣ１とグランドライン２５との間でサージキラーコンデンサＣ１に対して直列接続されて、ダイオードＤ１のアノードがサージキラーコンデンサＣ１に接続される形態を示した。しかし、図１８および図１９に示すように、ダイオードＤ１が、電源ライン２４とサージキラーコンデンサＣ１との間でサージキラーコンデンサＣ１に対して直列接続されて、ダイオードＤ１のカソードがサージキラーコンデンサＣ１に接続されるようにしてもよい。

また上記第３実施形態では、バッテリ電圧読込ポートＰ１の電圧レベルをハイレベルに設定する前と後とでサージ電圧読込ポートＰ２の電圧が変化した場合に、電動作業機１で異常が発生していると判断する形態を示した。しかし、バッテリ電圧読込ポートＰ１の電圧レベルをローレベルに設定する前と後とでサージ電圧読込ポートＰ２の電圧が変化した場合に、電動作業機１で異常が発生していると判断するようにしてもよい。

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、２４…電源ライン、２５…グランドライン、Ｃ１…サージキラーコンデンサ、Ｃ３…コンデンサ、Ｄ１…ダイオード、Ｍ１…Ｎチャネル型電界効果トランジスタ、ＮＥ…負極、ＰＥ…正極、Ｒ１…抵抗器

Claims (11)

1. 電動作業機であって、
   バッテリ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、
   前記バッテリの正極から前記モータに至る電源ラインと、前記バッテリの負極から前記モータに至るグランドラインとの間で、前記モータに対して並列接続されるサージキラーコンデンサと、
   前記サージキラーコンデンサに対して直列接続されるダイオードと、
   前記ダイオードに対して並列接続され、前記サージキラーコンデンサに蓄積された電荷を放出するように構成された放電路と
   を備え、
   前記ダイオードが前記サージキラーコンデンサと前記グランドラインとの間で直列接続される場合には、前記ダイオードのアノードが前記サージキラーコンデンサに接続され、
   前記ダイオードが前記電源ラインと前記サージキラーコンデンサとの間で直列接続される場合には、前記ダイオードのカソードが前記サージキラーコンデンサに接続される電動作業機。
2. 請求項１に記載の電動作業機であって、
   前記放電路は抵抗器を含む電動作業機。
3. 請求項１に記載の電動作業機であって、
   前記放電路はコンデンサを含む電動作業機。
4. 請求項１に記載の電動作業機であって、
   前記ダイオードおよび前記放電路が電界効果トランジスタにより形成され、
   前記ダイオードは、前記電界効果トランジスタの寄生ダイオードであり、
   前記寄生ダイオードが前記サージキラーコンデンサと前記グランドラインとの間で直列接続される場合には、前記寄生ダイオードのアノードが前記サージキラーコンデンサに接続されるようにして、前記電界効果トランジスタが前記サージキラーコンデンサに対して直列接続され、
   前記寄生ダイオードが前記電源ラインと前記サージキラーコンデンサとの間で直列接続される場合には、前記寄生ダイオードのカソードが前記サージキラーコンデンサに接続されるようにして、前記電界効果トランジスタが前記サージキラーコンデンサに対して直列接続され、
   前記電界効果トランジスタがオン状態になることにより、前記放電路が形成される電動作業機。
5. 請求項２に記載の電動作業機であって、
   前記バッテリから前記モータへの通電を、所定のＰＷＭ周波数にてＰＷＭ制御するように構成された通電制御部を備え、
   前記サージキラーコンデンサと前記抵抗器とにより形成される回路のカットオフ周波数は、前記ＰＷＭ周波数より高い電動作業機。
6. 請求項３に記載の電動作業機であって、
   前記放電路として機能する前記コンデンサの静電容量は、前記サージキラーコンデンサの静電容量より小さい電動作業機。
7. 請求項４に記載の電動作業機であって、
   前記バッテリから前記モータへの通電を、所定のＰＷＭ周波数にてＰＷＭ制御するように構成された通電制御部と、
   前記電界効果トランジスタのオン状態とオフ状態とを切り替える切替制御を実行するように構成されたトランジスタ制御部とを備え、
   前記トランジスタ制御部は、
   前記通電制御部がＰＷＭデューティに従って前記バッテリから前記モータへの通電を遮断するＰＷＭオフ動作を実行する直前、または、前記ＰＷＭオフ動作の直後に、前記電界効果トランジスタをオン状態にするように構成され、
   前記通電制御部が前記ＰＷＭデューティに従って前記バッテリから前記モータへ通電させるＰＷＭオン動作を実行する前に、前記電界効果トランジスタをオフ状態にするように構成される電動作業機。
8. 請求項４に記載の電動作業機であって、
   前記バッテリから前記モータへの通電を、所定のＰＷＭ周波数にてＰＷＭ制御するように構成された通電制御部と、
   前記電界効果トランジスタのオン状態とオフ状態とを切り替える切替制御を実行するように構成されたトランジスタ制御部とを備え、
   前記トランジスタ制御部は、
   前記通電制御部がＰＷＭデューティに従って前記バッテリから前記モータへ通電させるＰＷＭオン動作を実行する前、または、前記ＰＷＭオン動作の実行と同時に、前記電界効果トランジスタをオン状態にするように構成され、
   前記電界効果トランジスタをオン状態にした後に、前記電界効果トランジスタをオフ状態にするように構成される電動作業機。
9. 請求項１～請求項８の何れか１項に記載の電動作業機であって、
   前記モータが駆動を停止しているときに、前記電源ラインと前記グランドラインと間に生じるサージ電圧と、前記バッテリの電圧であるバッテリ電圧とを測定するように構成された停止時電圧測定部と、
   前記停止時電圧測定部により測定された前記サージ電圧または前記バッテリ電圧が、予め設定された第１異常判断値以上であるか、前記第１異常判断値より小さくなるように設定された第２異常判断値以下である場合に、当該電動作業機で異常が発生していると判断するように構成された電圧異常判断部とを備える電動作業機。
10. 請求項１～請求項９の何れか１項に記載の電動作業機であって、
    前記モータが駆動しているときに、前記電源ラインと前記グランドラインと間に生じるサージ電圧と、前記バッテリの電圧であるバッテリ電圧とを測定するように構成された駆動時電圧測定部と、
    前記駆動時電圧測定部により測定された前記サージ電圧と前記バッテリ電圧との電圧差が予め設定された許容範囲外である場合に、当該電動作業機で異常が発生していると判断するように構成された電圧差異常判断部とを備える電動作業機。
11. 請求項１～請求項１０の何れか１項に記載の電動作業機であって、
    前記電源ラインと前記グランドラインと間に生じるサージ電圧の大きさに応じた値のサージ電圧検出信号が入力されるように構成されたサージ電圧読込ポートと、
    前記バッテリの電圧であるバッテリ電圧の大きさに応じた値のバッテリ電圧検出信号が入力されるように構成されたバッテリ電圧読込ポートと、
    前記サージ電圧読込ポートまたは前記バッテリ電圧読込ポートの電圧レベルをハイレベルまたはローレベルに設定するように構成された出力設定部と、
    前記サージ電圧読込ポートおよび前記バッテリ電圧読込ポートのうち、前記出力設定部が前記電圧レベルをハイレベルまたはローレベルに設定したポートを設定ポートとし、前記出力設定部が前記電圧レベルをハイレベルまたはローレベルに設定しなかったポートを非設定ポートとして、前記設定ポートの前記電圧レベルをハイレベルまたはローレベルに設定する前と後とで前記非設定ポートの電圧が変化した場合に、当該電動作業機で異常が発生していると判断するように構成されたポート異常判断部とを備える電動作業機。

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