[发明专利]充电式电动工具

说明书

技术领域

本发明涉及具备利用来自电池(二次电池)的电力旋转的直流电机作为动力源，构成为根据触发开关等的速度设定用开关的操作状态控制该直流电机的旋转速度的充电式电动工具。

背景技术

以往，作为这种充电式电动工具，已知例如作为直流电机的驱动电路设置有由在直流电机的各端子与直流电源(电池)的正极和负极之间分别设置的开关元件(高端开关和低端开关)构成的电桥电路(换言之为倒相电路)的电动工具。

在这种结构的充电式电动工具中，当使用者操作作为速度设定用开关的触发开关时，控制器基于该操作量，求得用于PWM控制直流电机的驱动占空比，根据该驱动占空比通、断电桥电路内的开关元件，由此控制直流电机的旋转。

此外，作为速度设定用的开关，除了上述的触发开关以外，还知道具备可将旋转速度切换成例如高速模式和低速模式的两个梯段的速度切换开关的开关。在这种结构的充电式电动工具中，当使用者将速度切换开关设定为高速模式或低速模式的任何一个(切换操作)而勾动触发开关时，控制器会控制直流电机而达到与该设定的某一速度模式对应的旋转速度。然后，直流电机的旋转驱动力直接或通过减速机构等传达到工具输出轴。

但是，在充电式电动工具中，在作为动力源的直流电机的驱动时，如果发生直流电机机械地锁定、控制器产生异常、或作为负载的直流电机短路等的非常规状态(异常状态)，则在直流电机或其驱动电路中流动过电流，上述各部发热，有根据情况不同而烧损的时候。

因此，在充电式电动工具中设置有保护电路，该保护电路通常在直流电机的驱动时，判断该充电式电动工具是否处于上述的非常规状态，在判断为非常规状态的情况下进行停止直流电机的驱动等保护动作。

考虑到多种保护电路的结构，例如采用设置检测直流电机的通电电流值的电流检测机构，在超过了通电电流值的某一阈值的情况下判断为非常规状态(发生过电流)的结构当然是可行的。

但是，为了电路的小型化和成本降低，近年来，提出了多种不设置电流检测机构而检测过电流的方法。作为其中的一个例子，有监视电池电压，如果由于负载短路而发生过电流并且电池电压降低则停止向负载通电(关闭设置在通电路径上的开关元件)的结构(例如参照专利文献1)。

【专利文献1】日本特开平5-174874号公报

但是，对于上述充电式电动工具那样的具备速度设定用开关且构成为根据其设定内容PWM控制直流电机的工具，当应用上述专利文献1所记载的基于电池电压降低的过电流检测的技术时，存在根据旋转速度的设定内容无法正确地检测非常规状态(过电流)的可能性。

即，在PWM控制直流电机的情况下，当接通开关元件时，直流电机的通电电流值上升，伴随与此电池电压渐渐降低。如果在这种状态下继续开关元件接通的状态，则最终通电电流值的上升和电池电压的降低停止，进入到恒定状态。然后，如果关闭开关元件，通电电流值朝向零渐渐降低并且电池电压朝向开路电压渐渐上升。另外，在开关元件的接通期间中是否进入到恒定状态取决于通电路径的时间常数和驱动占空比(即接通期间的长度)。

在此，在向直流电机的通电时，如果该充电式电动工具出现非常规状态而发生过电流，则相对于正常时电池电压会进一步降低。

因此，能够以如下方式构成保护电路，例如设定规定电压值、即低于向直流电机的通电处于恒定状态时的电池电压的电压值作为过电流判定用的电压检测阈值，在电池电压比该电压检测阈值低的情况下，判断产生过电流，进而进行保护动作。

但是，速度设定用开关所设定的速度越低，会使驱动占空比越小，开关元件的接通期间越短。因此，在基于开关元件的接通的通电开始后的过渡状态下，设定速度越低，电池电压的降低量也越小。即，通电电流的上升或电池电压的降低量取决于PWM控制中的驱动占空比，驱动占空比越低(即设定速度越低)则电池电压降低的时间越短并且其降低量越小。

因此，如果电压检测阈值对应例如驱动占空比较大时(即设定速度高时)而被设定为较低值，则即使在设定速度低时出现非常规状态而在开关元件的接通时发生过电流的情况下，也会由于在电池电压低于电压检测阈值之前开关元件被断开而使电池电压再次转变为上升的缘故，而存在无法检测到过电流的可能性。

为了避免该情况，如果对应驱动占空比较小时(即设定速度低时)将电压检测阈值设定为较高值，则相反会在驱动占空比大时，担心会出现尽管是正常状态电池电压也低于该电压检测阈值，即出现误检测出发生过电流的情况。