专利名称：电动工具以及程序的制作方法
技术领域：
本发明涉及对施加于电机的电压进行占空比控制，来控制电机的旋转状态的电动工具及其程序。
背景技术：
以往，在从电机的旋转停止的状态使电机加速的情况下，希望使电机的转速迅速地上升。因此，在专利文献1中，在从电机的旋转停止的状态使电机加速的情况下，将对电机施加的电压的控制占空比，在目标转速高时设定为高，在目标转速低时设定为低。由于在目标转速高的情况下将控制占空比设定为高于目标转速低时的控制占空比，因此转速迅速上升，能够迅速到达目标转速。另一方面，在目标转速低的情况下通过设定低的控制占空比，从而防止转速超调，并且使得尽可能迅速地到达目标转速。这样，在从电机的旋转停止的状态使电机加速的情况下，调整施加于电机的电压的控制占空比，来使电机的转速迅速上升的电机控制，还能够适用于以电机为驱动源的电动工具。专利文献1 日本特开平7-39181号公报然而，在电动工具中，除了使电机从停止的状态进行加速的初次加速操作外，有时使用者会在电机的旋转过程中进行用于使电机停止的停止操作，并且在电机未停止而减速的状态下进行再次加速的再次加速操作。由于在再次加速操作的开始时电机未停止而是继续旋转，因此如果在通过再次加速操作所执行的再次加速处理中，当用与使电机从停止的状态加速的初次加速处理相同的控制占空比的设定来控制施加于电机的电压时，则无法使电机的转速迅速地上升。
发明内容
因此，本发明的目的在于，在停止操作后的减速过程中在使电机再次加速时使电机的转速迅速地上升。为了实现上述目的，本发明的电动工具，包括电机，该电机接受电力的供给而旋转；操作部，该操作部用于供电动工具的使用者进行用于使电机的转速加速的加速操作、和用于使旋转中的电机停止的停止操作；占空比计算单元，该占空比计算单元按照规定的时机，对决定施加于电机的电压大小的控制占空比进行计算，以在进行加速操作时，使电机的旋转状态成为与加速操作相应的目标旋转状态，驱动单元，该驱动单元将由占空比计算单元计算出的控制占空比决定的电压施加于电机，来旋转驱动电机；以及参数设定单元，该参数设定单元设定参数，该参数是在达到与加速操作相应的目标旋转状态为止，占空比计算单元计算控制占空比时所使用的一个以上的参数，且该参数越大控制占空比变得越大，参数设定单元构成为，使再次加速处理中设定的参数中的至少一个值大于初次加速处理中设定的值，其中所述再次加速处理是通过在由停止操作带来的电机的转速的减速中再次进行加速操作亦即进行再次加速操作所被执行的处理，而所述初次加速处理是通过在电机的旋转停止时进行加速操作亦即进行初次加速操作所被执行的处理。另外，参数设定单元，使通过进行再次加速操作所执行的再次加速处理中设定的参数中的至少一个值，大于通过进行初次加速操作所执行的初次加速处理中设定的值，其中再次加速操作是在由停止操作带来的电机的转速的减速中再次进行的加速操作，初次加速操作是电机的旋转停止时进行的加速操作。这样，在再次加速处理中，由于使在计算控制占空比时使用的参数中的至少一个的值大于在初次加速处理中设定的值，因此控制占空比的值比在再次加速处理中使用与初次加速处理相同的值的参数进行计算的值大。由此，与在再次加速处理中设定与初次加速处理相同的值的参数的情况相比，能够使电机的转速迅速上升。此外，参数设定单元构成为，可以基于开始再次加速处理时的电机的转速、在再次加速处理中在电机中流动的电机电流、开始再次加速处理前的电机的转速呈减速中的角加速度、开始再次加速处理前的电机的转速呈减速中的规定期间内的电机的转速的降低量、向电机供给电力的电池组的剩余容量之中的至少一个，使在再次加速处理中设定的参数中的至少一个值大于在初次加速处理中设定的值。例如，参数设定单元构成为，在开始再次加速处理时的电机的转速越快，越使在再次加速处理中设定的参数中的至少一个值大于在初次加速处理中设定的值。由于电机的转速越快电机的旋转能量就越大，因此即使开始再次加速处理时的电机的转速越快将控制占空比设定得越高，能够抑制电动工具从电机受到的反作用力。因此，开始再次加速处理时的电机的转速越快，越使在再次加速处理中设定的参数中的至少一个值，大于在初次加速处理中设定的值，从而能够抑制电动工具从电机受到的反作用力，并且能够使电机的转速迅速上升。此外，例如，参数设定单元以构成为，在再次加速处理中在电机中流动的电机电流越大，越使在再次加速处理中设定的参数中的至少一个值大于在初次加速处理中设定的值。在再次加速处理中在电机中流动的电机电流越大，电机承受的负荷越大。另外，即使电机承受的负荷越大将控制占空比设定为越高，也能抑制电动工具从电机受到的反作用力。因此，在再次加速处理中在电机中流动的电机电流越大，使在再次加速处理中设定的参数中的至少一个值，越大于在初次加速处理中设定的值，从而能够抑制电动工具从电机受到的反作用力，并且能够使电机的转速迅速上升。此外，例如，参数设定单元构成为，开始再次加速处理前的电机的转速呈减速中的角加速度的绝对值越大，越使在再次加速处理中设定的参数中的至少一个值大于在初次加速处理中设定的值。电机减速中的角加速度的绝对值越大，电机承受的负荷越大。另外，即使电机承受的负荷越大将控制占空比设定得越高，也能抑制电动工具从电机受到的反作用力。因此，开始再次加速处理前的电机的转速在减速中的角加速度的绝对值越大，越使在再次加速处理中设定的参数中的至少一个值，大于在初次加速处理中设定的值，从而能够抑制电动工具从电机受到的反作用力，并且能够使电机的转速迅速上升。
此外，例如，参数设定单元以构成为，开始再次加速处理前的电机的转速呈减速中的规定期间内的电机的转速的降低量越大，越使在再次加速处理中设定的参数中的至少一个值大于在初次加速处理中设定的值。电机的转速的降低量越大，电机承受的负荷越大。另外，即使电机承受的负荷越大将控制占空比设定得越高，也能抑制电动工具从电机受到的反作用力。因此，开始再次加速处理前的电机的转速在减速中的规定期间内的电机的转速的降低量越大，越使在再次加速处理中设定的参数中的至少一个值，大于在初次加速处理中设定的值，从而能够抑制电动工具从电机受到的反作用力，并且能够使电机的转速迅速上升。此外，例如，参数设定单元以构成为，向电机供给电力的电池组的剩余容量越少， 越使在再次加速处理中设定的参数中的至少一个值大于在初次加速处理中设定的值。电池组的剩余容量越少，以相同的控制占空比施加于电机的实际电压越低。因此，向电机供给电力的电池组的剩余容量越少，越使在再次加速处理中设定的参数中的至少一个值，大于在初次加速处理中设定的值，从而能够防止施加于电机的电压的降低，能够使电机的转速迅速上升。在此，基于施加于电机的电压的控制占空比进行的控制，可以以无反馈的方式进行，也可以以有反馈的方式进行。例如，在无反馈的情况下，占空比计算单元利用以初次加速操作及再次加速操作进行之后的经过时间为变量的一次式来计算控制占空比，参数设定单元可以使在再次加速处理中设定的参数、即一次式的系数及截距中的至少任意一方大于在初次加速处理中设定的值。由此，在再次加速处理中设定的占空比，大于在初次加速处理中设定的控制占空比。其结果，与在再次加速处理中设定与初次加速处理相同值的参数的情况相比，能够使电机的转速迅速上升。相对于此，在有反馈的情况下，占空比计算单元对基于与初次加速操作及再次加速操作相应的电机的目标转速与电机的实际的实际转速之差而进行反馈控制的控制占空比进行计算，参数设定单元，使在再次加速处理中设定的参数、即反馈控制中的一个以上的反馈增益中的至少一个值大于在初次加速处理中设定的值。由此，在使用在再次加速处理中设定的反馈增益计算出的控制占空比，大于在再次加速处理中使用与初次加速处理相同的反馈增益计算出的控制占空比。其结果，在再次加速处理中，电机的转速能够迅速上升而到达目标转速。此外，优选地，在作为反馈控制至少执行比例控制的情况下，参数设定单元参数设定单元构成为，在再次加速处理中，使反馈控制的比例项的比例增益大于在初次加速处理中设定的值。由此，能够使电机的转速迅速上升而到达目标转速。此外，参数设定单元以使再次加速处理中的电机的角加速度成为在初次加速处理中预先设定的电机的最大角加速度以下的方式设定参数。由此，能够将在再次加速处理中电动工具从电机受到的反作用力，设为在初次加速处理中受到的反作用力以下。在此，更为有效的是，将以上说明的电动工具，作为频繁进行再次加速操作，且期待在再次加速处理中使电机的转速迅速上升的割草机使用。此外，本发明的程序，使计算机执行以下步骤占空比计算步骤，按照规定的时机， 对决定施加于电机的电压大小的控制占空比进行计算，以在进行用于使电动工具的电机的转速加速的加速操作时，使电机的旋转状态成为与加速操作相应的目标旋转状态；参数设定步骤，设定参数，该参数是在达到与加速操作相应的目标旋转状态为止，在占空比计算步骤中计算控制占空比时所使用的一个以上的参数，且该参数越大控制占空比变得越大，使再次加速处理中设定的参数中的至少一个值大于初次加速处理中设定的值，其中再次加速处理是通过在由停止操作带来的电机的转速的减速中再次进行加速操作亦即进行再次加速操作所被执行的处理，而初次加速处理是通过在电机的旋转停止时进行加速操作亦即进行初次加速操作所被执行的处理。根据这样构成的本发明的程序，在再次加速处理中，使计算控制占空比时使用的参数中的至少一个值大于在初次加速处理中设定的值，因此与在再次加速处理中使用与初次加速处理相同值的参数来计算的情相比，控制占空比的值增大。由此，与在再次加速处理中设定与初次加速处理相同的值的参数的情况相比，能够使电机的转速迅速上升。在此，上述的计算机可以是公知的计算机，也可以是适合构成电动工具的计算机。此外，上述的程序存储到装配于计算机的ROM或备份RAM，并从上述ROM或备份 RAM下载到计算机后使用，或者通过网络下载到计算机后使用。此外，上述的程序还可以存储到用计算机能够读取的所有形态的记录介质后使用。作为记录介质例如包含可移动的半导体存储器(例如USB存储器、存储卡(注册商标)
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图1为表示本实施方式的电动工具的全体结构的立体图。图2为表示电动工具的电气结构的框图。图3为表示初次加速处理中的目标占空比、控制占空比、转速的变化的特性图。图4为表示再次加速处理中的目标占空比、控制占空比、转速的变化的特性图。图5为表示其他再次加速处理中的目标占空比、控制占空比、转速的变化的特性图。图6为表示电机控制的主例程的流程图。图7为表示无F/B时的参数设定处理的流程图。图8为表示无F/B时的电机处理的流程图。图9为表示有F/B时的再次加速处理、初次加速处理的转速、控制占空比的变化的特性图。图10表示有F/B时的参数设定处理的流程图。图11表示有F/B时的电机处理的流程图。图12表示有F/B时的再次加速处理、初次加速处理的转速、控制占空比的变化的其他特性图。附图标号说明10 电动工具；22 电机；24 电池组；36 割刀；46 扳机开关(操作部)；100 控制部(占空比计算单元、驱动单元、参数设定单元)。
具体实施例方式以下，基于附图对本发明的实施方式进行说明。(第1实施方式)(电动工具10的全体结构)图1所示的电动工具10构成为割除草或小径木的所谓割草机，具备轴管12、电机单元20、电池组M和割刀单元30。轴管12形成为中空棒状，在轴管12的一端设有电机单元20，在轴管12的另一端设有割刀单元30。电机单元20容纳有电机22和包含控制部100(参照图2)的控制电路等。控制部 100主要由微型计算机构成。在后文中对包含控制部100的控制电路的电气结构进行叙述。本实施方式的电机22是带电刷直流电机。电机22经由容纳于轴管12的驱动力传递轴，对安装于割刀单元30的割刀36进行旋转驱动。在电机22的旋转轴上，作为公知的回转式编码器等设置有用于检测旋转轴的旋转角度的角度检测部110(参照图2、。该角度检测部110的检测信号被输出到控制部100。电池组M容纳对电机单元20的电机22供应电力的能够充电的二次电池(例如锂离子二次电池)，并且能够相对于电机单元20进行拆装。割刀单元30具备齿轮箱32和外罩34。在齿轮箱32中容纳有各种齿轮，用于将电机22的驱动力从容纳于轴管12的驱动力传递轴传递到割刀36。外罩34覆盖割刀36的使用者侧，以防止被割刀36割下来的草飞散到使用者侧。割刀36形成为圆板状，能够相对于割刀单元30进行拆装。还可以代替板状的割刀36而在割刀单元30上安装尼龙线那样的绳状的割刀。手把40形成为U字状，在轴管12的电机单元20与割刀单元30之间与轴管12连接。在手把40的两端中，从电机单元20朝向割刀单元30，在左侧设有左手手柄42，在右侧设有右手手柄44。左手手柄42及右手手柄44是用于供使用者把持各个手柄从而保持电动工具10而设置的。其中，在右手手柄44上设有扳机开关46。扳机开关46例如具备未图示的有接点开关和可变电阻器，并且构成为，将表示扳机开关46是否被拉动的信号(操作信号)、和表示与扳机开关46的从初始位置起的操作量 (拉动量)相应的电压值的信号输出到控制部100。施加于电机22的电压，通过根据扳机开关46的拉动量而设定的控制占空比来控制。随着拉动量增大，且控制占空比的目标值(目标占空比)增加，电机22的转速也增加。 即，随着扳机开关46的拉动量增大，割刀36的转速也增加。另外，为了防止电动工具10的使用者因误操作扳机开关46而驱动电机22，还可以在右手手柄44上设置与扳机开关46的操作量无关而禁止电机22的驱动的所谓锁止开关。(电动工具10的电气结构)图2表示电动工具10的电气结构。在从电池组M到电机22的通电路径上设置有半导体开关Q1。断开半导体开关Ql时且切断对电机22的通电，导通时许可对电机22的通电。半导体开关Ql的栅极经由栅极电路120与控制部100连接，半导体开关Ql的源极与电池组M的负极连接。
控制部100在硬件方面具备CPU102、存储器104以及未图示的I/O端口等。在控制部100中，由CPU102读取存储在作为记录介质的存储器104中的各种处理的程序并执行。从角度检测部110、电流检测部112以及电压检测部114分别将相应的检测信号输出到控制部100。角度检测部110例如由回转式编码器等构成，电机22的旋转轴每旋转规定的角度就输出角度检测信号(脉冲)。控制部100基于从角度检测部110输出的角度检测信号，计算单位时间(例如一分钟)电机22的旋转数亦即转速。电流检测部112检测在电机22中流动的电流(还称作电机电流)，并向控制部100 输出与电流值相应的检测信号。电压检测部114检测电池组M的电压(还称作蓄电池电压)，并向控制部100输出与电压值相应的检测信号。控制部100基于电压检测部114输出的检测信号，计算电池组M的剩余容量。此外，控制部100控制施加于电机22的电压，而根据扳机开关46的拉动量来设定对半导体开关Ql进行断开、导通的PWM信号的目标占空比。栅极电路120按照来自控制部100的PWM信号使半导体开关Ql导通、断开。由此， 控制对电机22供应的电流值，控制对电机22供应的电力。恒压电源电路(Reg) 122将电池组M的电压降压为规定电压(例如5V)的控制用电源Vcc后供给到控制部100。(初次加速处理)下面，对从电机22的旋转停止的状态开始，拉动扳机开关46执行初次加速操作时使电机22加速的初次加速处理进行说明。从电机22的旋转停止的状态拉动扳机开关46时，如图3的实线200所示，控制部 100设定与扳机开关46的拉动量相应的目标占空比。目标占空比是根据扳机开关46的拉动量按照规定的时间间隔设定的。因此，将扳机开关46的拉动量保持为一定量，到达与此时的扳机开关46的拉动量相应的目标占空比为止所设定的目标占空比的斜率，是拉动扳机开关46的速度越快，则斜率越大、越陡。另外，如图3的实线202所示，根据开始初次加速处理之后的经过时间，使控制向电机22供给的电力的PWM信号的控制占空比以一定的增加率增加。相伴于此，如图3的实线204所示，电机22的转速上升。然后，扳机开关46的拉动量保持为一定量，且PWM信号的控制占空比到达根据此时的扳机开关46的拉动量设定的目标占空比时，控制占空比被保持为目标占空比。(再次加速处理)下面，对在执行使扳机开关46返回到初始位置而使电机22的旋转停止的停止操作之后，执行在电机22的减速过程中拉动扳机开关46的再次加速操作时，使电机22再次加速的再次加速处理进行说明。当对扳机开关46进行停止操作(off)并断开对电机22的通电时，如图4所示，电机22的转速逐渐减速。此外，当对扳机开关46进行停止操作时，如图4所示，控制施加于电机22的电压的PWM信号的目标占空比及控制占空比被设定为0 %。
如果在对扳机开关46进行停止操作而使电机22减速时对扳机开关46进行再次加速操作(On)时，则控制部100根据扳机开关46的拉动量设定目标占空比。如果在再次加速操作中扳机开关46的拉动量与初次加速操作相同，则所设定的目标占空比(实线200) 相同。然后，如图4的实线220所示，控制部100例如根据经过时间使控制占空比从0% 增加至目标占空比。由此，在电机22中流动的电流根据经过时间而增加，并增加电机22的转速。然后，扳机开关46的拉动量保持为一定量，并且PWM信号的控制占空比到达根据此时的扳机开关46的拉动量设定的目标占空比时，控制占空比被保持为目标占空比。(控制占空比的设定)在此，由于开始初次加速处理进行时，电机22处于停止状态，因此当在初次加速处理中使控制占空比急剧增加时，则电动工具10从电机22受到的反作用力增大。因此，在初次加速处理时，以抑制电动工具10从电机22受到的反作用力的方式设定控制占空比的增加率。相对于此，在再次加速处理的开始时电机22及割刀36虽然是减速中但是在旋转过程中，所以具有旋转能量。因此，例如如图4的实线220所示，即使在再次加速处理中，以比初次加速处理的虚线210表示的控制占空比高的增加率来设定控制占空比，也能抑制电动工具10从电机22受到大的反作用力。在本实施方式中，在初次加速处理及再次加速处理中，基于下式(1)表示的一次式来设定控制占空比。控制占空比(DO)= (a0+al)t+(b0+bl)…(1)t 初次加速处理及再次加速处理开始后的经过时间。a0 初次加速处理时的斜率。b0 初次加速处理时的截距。al 再次加速处理中设定的斜率增加要素。bl 再次加速处理中设定的截距增加要素。这样，在再次加速处理中根据公式(1)计算控制占空比的情况下，由公式(1)的参数即斜率(增加率)以及截距中的至少一个相对于初次加速处理增加，因此再次加速处理中设定的控制占空比大于初次加速处理中设定的控制占空比。因此，以比由初次加速处理中的增加率及截距设定的虚线210所表示的控制占空比高的增加率设定的实线220所表示的控制占空比，比虚线210所表示的控制占空比更迅速地到达目标占空比。由此，设定了用实线220所表示的控制占空比的情况下电机22的转速(参照标号 222)，比设定了用虚线210表示的控制占空比的情况下电机22的转速(参照标号212)迅速上升，并到达与目标占空比相应的转速。此外，在开始再次加速处理时，不是立即将控制占空比设定为目标占空比，而是根据经过时间，一边使控制占空比增加一边到达目标占空比，因此能够尽可能地抑制电动工具10从电机22受到的反作用力。(其他再次加速处理)
在图4所示的再次加速处理中，针对初次加速处理，在公式(1)中，设bl = 0使截距不增加，而将a0与al相加来使斜率增加。相对于此，在图5的用实线230表示的再次加速处理中的控制占空比的设定中，针对初次加速处理，在公式(1)中，设al = O不使斜率(增加率)增加，而是将bO与bl相加来使截距增加。另外，在图4及图5中，b0 = 0。在图5所示的再次加速处理中，以比用初次加速处理中的增加率及截距设定的虚线210所表示的控制占空比大的截距所设定的实线230表示的控制占空比，比虚线210表示的控制占空比更迅速地到达目标占空比。由此，设定了用实线230表示的控制占空比的情况下电机22的转速(参照标号 232)，比设定了用虚线210表示的控制占空比的情况下电机22的转速(参照标号212)更迅速地上升，并到达与目标占空比相应的转速。不论哪一种情况，均在再次加速处理中，使公式(1)的参数即斜率以及截距中的至少任意一方相对于初次加速处理增加，因此再次加速处理中设定的控制占空比变得比初次加速处理中设定的控制占空比大。因此，在再次加速处理中，将以与初次加速处理相同的值设定了参数的情况下进行再次加速操作后到达目标占空比为止的时间设为T0，将使公式(1)的参数即斜率以及截距的至少任意一方增加的情况下进行再次加速操作后到达目标占空比为止的时间设为Tl 时，如图4及图5所示成为TO > Tl。这样，由于控制占空比迅速到达目标占空比，所以电机的转速也迅速上升。另外，在图5的实线230所示的再次加速处理中，将公式(1)的斜率设为与初次加速处理相同，因此再次加速处理中的电机22的最大角加速度与初次加速处理相同。其结果，能够将在再次加速处理中电动工具10从电机22受到的反作用力，设为与在初次加速处理中电动工具10从电机22受到的反作用力相同。(由控制部100进行的处理)下面，基于流程图，对控制部100用于实现上述电机控制而执行的处理进行说明。在图6所示的主例程中，反复依次执行扳机信息取得处理6400)、电机信息取得处理640 、参数设定处理(S404)、电机处理(S406)。在S400的扳机信息取得处理中，取得表示扳机开关46是否被拉动的操作信号、和与扳机开关46的从初始位置的拉动量相应的电压信号，作为对扳机开关46的操作信息。在S402的电机信息取得处理中，为了对决定控制占空比的参数进行设定，而从角度检测部110、电流检测部112、电压检测部114分别取得电机22的旋转角度、电机电流、蓄电池电压，作为表示电机22的动作状态的电机信息。控制部100根据电机的旋转角度计算电机22的转速及角加速度，根据蓄电池电压计算电池组M的剩余容量。S404的参数设定处理，设定用于决定对施加于电机22的电压进行PWM控制的控制占空比的参数。S406的电机处理，将利用在S404中所设定的参数决定的控制占空比进行了 PWM控制后的电压施加于电机22。(参数设定处理)以下，基于图7对在图6的S404中执行的参数设定处理进行说明。
首先，判定是否设置了再次加速(再次扳动)处理标志(S410)。再次加速处理标志是在后述的图8的S436、S438中设置或者清除，如果在扳机开关46未被拉动时电机22处于旋转中则设置为“1”，如果在扳机开关46未被拉动时电机22处于停止中则清除为“0”。 因此，如果在设有再次加速处理标志时扳机开关46被拉动，则能够判断出进行了再次加速操作。在未设置再次加速处理标志的情况下(S410 否)，判断为是控制占空比的设定处理，而不是再次加速处理，并清除上述公式(1)的参数、即al、bl双方(S412)。在设置了再次加速处理标志的情况下(S410 是)，判断为存在由再次加速处理进行的控制占空比的设定处理的可能性，并判定是否拉动扳机开关46 (S414)。在虽设有再次加速处理标志但未拉动扳机开关46的情况下(S414 否)，判断为电机22处于减速中，并在S416、S418中，基于再次加速处理前的减速中电机22的转速的变化，来测定施加于电机22的负荷的大小，在进行了再次加速操作的情况下，设定以何种程度增加公式(1)中的al、bl。以下说明的all al5、bll bl5是为了设定公式(1)的al、bl而在下式⑵、 (3)中使用的参数。公式(2)、(3)是将各参数all al5、bll bl5分别与权重系数kll kl5、mll ml5相乘后的和作为al、bl求出的。权重系数kll kl5、mll ml5根据all al5、bll bl5来设定。al = kllXall+kl2Xal2+kl3Xal3+kl4Xal4+kl5Xal5... (2)bl = mllXbll+ml2Xbl2+ml3Xbl3+ml4Xbl4+ml5Xbl5... (3)具体而言，在S416中，根据减速中的电机22的角加速度的绝对值，设定al的计算所使用的all、和bl的计算所使用的bll。减速中的角加速度的绝对值大的情况下，可以判断电机22承受的负荷大。因此，减速中的角加速度的绝对值越大、即电机22承受的负荷越大，将all、bll的值设为越大。此外，在S418中，根据断开扳机开关46后的经过时间和转速的降低量，来设定公式(2)的al2、公式(3)的bl2。对于经过时间和转速的降低量的计测，可以以规定的时间间隔依次计测转速的降低量，并将最新的计测结果用于al2、bl2的设定，还可以计测断开扳机开关46后的全部经过时间和旋转速度的降低量，并将其计测结果用于al2、bl2的设定。 规定时间间隔或全部经过时间由CPU102的内部计时器来计测。例如，能够判断为规定时间间隔中的转速的降低量越大，则电机22承受的负荷越大。因此，规定时间间隔中的转速的降低量越大、即电机22承受的负荷越大，将al2、bl2的值设定为越大。在S416、S418中设定all、bll和al2、bl2后，转移到S4M进行处理。在S414中拉动扳机开关46的情况下(S414 是)，判断为进行了再次加速操作。 然后，在S420中，基于拉动扳机开关46开始再次加速操作时电机22的转速，设定公式(2)、 (3)的 al3、bl3。由于即使开始再次加速操作时电机22的转速越快，设定越大的控制占空比，从电机22受到的反作用力也较小，因此将al3、bl3的值设定得大。接着，在S422中，基于执行再次加速处理时在电机22中流动的电机电流，来设定公式(2)、(3)的al4、bl4。在电机22中流动的电流值是电机22承受的负荷越大则电流值
12越大。因此，再次加速处理中的电机电流越大、即电机22承受的负荷越大，将al4、bl4的值设定为越大。接着，在S4M中，基于电池组M的剩余容量来设定公式⑵、(3)的al5、bl5。如果是相同的控制占空比，则电池组M的剩余容量越少，施加于电机22的电压就越低。因此，优选为电池组M的剩余容量越少，将控制占空设定为越大，从而防止施加于电机22的电压值的降低。因此，剩余容量越少将al5、bl5设定为越大。使用在S416 S424中设定的all al5、bll bl5，在中根据公式O)、 ⑶来计算公式⑴的al、bl。(电机处理)以下，基于图8对在图6的S406中执行的电机处理进行说明。当开始电机处理时，首先判定扳机开关46是否被拉动(S430)。在扳机开关46未被拉动的情况下、即扳机开关46处于停止操作的情况下(S430 否)，执行使电机22的旋转停止的制动处理(S432)。在制动处理中，将对供给于电机22的电力进行控制的PWM信号的控制占空比设为 0 %，从而停止对电机22的通电。在制动处理之后，基于对电机22的旋转角度进行检测的角度检测部110的检测信号，来判定电机22是否处于旋转中(S434)。其中，对于电机22是否处于旋转中的判定，可以通过电机22的转速是否在规定速度以下、或者电机22的转速是否为0来进行。在电机22处于旋转中的情况下(S434 是)，设置再次加速(再次扳动)处理标志 (S436)，在电机22处于停止的情况下(S434:否)，清除再次加速处理标志(S438)，并转移到S452进行处理。在S430中扳机开关46被拉动的情况下(S430 是)，基于扳机开关46的拉动量来设定目标占空比(Ds) (S440)。接着，判定控制占空比(DO)是否大于目标占空比(Ds) (S442)。在控制占空比(DO) 大于目标占空比(Ds)的情况下(S442:是)，为了将控制占空比设为目标占空比，而转移到 S448进行处理。在控制占空比(DO)为目标占空比(Ds)以下的情况下(S442:否)，使用在图7中设定的al、bl，并根据公式(1)计算控制占空比(DO) (S444)。在公式(1)中，除再次加速处理以外的电机处理中，al、bl为0。另外，a0、b0是用于在除再次加速处理以外的电机处理中设定控制占空比的值、且是固定值。接着，判定根据公式(1)计算出的控制占空比(DO)是否大于目标占空比(Ds) (S446)。在控制占空比(DO)为目标占空比(Ds)以下的情况下(S446:否)，转移到S452进行处理。在控制占空比(DO)大于目标占空比(Ds)的情况下(S446:是)，将目标占空比设定为控制占空比(S448)。并且，判断为再次加速处理已结束，并清除再次加速处理标志 (S450)。在S452中，输出由S442 S450的处理设定的控制占空比，对施加于电机22的电压进行控制。在以上说明的第1实施方式中，在初次加速处理和再次加速处理这两个加速处理
13中，利用以进行了各自的加速操作后的经过时间为变量的一次式来计算控制占空比，作为在再次加速处理中设定的参数，将用公式(1)表示的一次式的系数及截距中的至少任意一方设定为大于在初次加速处理中设定的值。由此，在再次加速处理中设定的控制占空比，大于在初次加速处理中设定的控制占空比。其结果，与再次加速处理中将参数设定为与初次加速处理相同的值相比，电机的转速迅速地上升，能够到达与目标占空比相应的转速。其结果，尤其是在反复进行扳机开关46的导通、断开，反复进行再次加速处理的情况下，由于在各次的再次加速处理中电机22的转速迅速地上升，因此提高电动工具10的使用感。在第1实施方式中，扳机开关46相当于本发明的操作部，电动工具10相当于本发明的电动工具。此外，控制部100作为本发明的占空比计算单元、驱动单元以及参数设定单元发挥功能。此外，在第1实施方式中，以与目标占空比相应的转速旋转的电机22的旋转状态相当于本发明的目标旋转状态。此外，图8所示的S440、S444以及S448的处理相当于本发明的占空比计算单元所执行的功能，图7所示的S412以及S416 的处理相当于本发明的参数设定单元所执行的功能，图8所示的S452的处理相当于本发明的驱动单元所执行的功能。(第2实施方式)在第1实施方式中，基于公式⑴表示的一次式设定了施加于电机22的控制占空比。相对于此，在第2实施方式中，基于电机22的目标转速与实际的实际转速之差，对控制占空比进行反馈控制。第2实施方式的反馈控制是所谓的PI控制。在第2实施方式中，利用下式⑷设定控制占空比(DO)。控制占空比(DO)= (cO+cl) X 偏差 +(dO+dl) X 偏差的积分…(4)偏差目标转速与实际转速之差。c0 初次加速处理时的比例增益。d0 初次加速处理时的积分增益。cl 在再次加速处理中设定的比例增益的增加要素。dl 在再次加速处理中设定的积分增益的增加要素。这样，在再次加速处理中，根据公式(4)计算控制占空比的情况下，通过设定在计算控制占空比时使用的cl和dl的至少任意一方，从而相对于初次加速处理，使作为公式 (4)的参数的比例增益以及积分增益中的至少任意一方增加。因此，使用再次加速处理中设定的反馈增益所计算的控制占空比(DO)，大于在再次加速处理中使用与初次加速处理相同的反馈增益计算的控制占空比。其结果，在再次加速处理中，电机22的转速能够迅速到达目标转速。图9表示初次加速处理、再次加速处理中的转速与控制占空比的特性。虚线240 表示初次加速处理中的控制占空比，虚线242表示初次加速处理中的转速，实线250表示再次加速处理中的控制占空比，实线252表示再次加速处理中的转速。虚线240表示的初次加速处理中的控制占空比，大于实线250表示的再次加速处理中的控制占空比。这是因为初次加速处理是从转速为0的状态开始的，因此与再次加速处理相比，公式中的偏差大。但是，在再次加速处理中，当与初次加速处理相同在cl、dl为0的状态下计算控制占空比时，则会小于以与初次加速处理相比使比例增益及积分增益中的至少任意一方增加的方式设定的用实线250表示的控制占空比。接着，基于图10及图11，对第2实施方式中的控制占空比的设定处理及电机处理进行说明。(参数设定处理)以下，基于图10，对图6的S404中执行的由第2实施方式的反馈控制进行的参数设定处理进行说明。首先，判定是否设置了再次加速(再次扳动)处理标志(S460)。再次加速处理标志与第1实施方式同样，如果在未拉动扳机开关46时电机22处于旋转中则设置为“1”，在未拉动扳机开关46时电机22处于停止中则清除为“0”。因此，如果在设有再次加速处理标志时拉动扳机开关46，则可以判断为进行了再次加速操作。在未设置再次加速处理标志的情况下(S460 否)，判断为是控制占空比的设定处理而不是再次加速处理，并清除上述的公式的参数、即cl、dl双方(S462)。在设置了再次加速处理标志的情况下(S460 是)，判断为存在由再次加速处理进行的控制占空比的设定处理的可能性，并判定是否拉动扳机开关46 (S464)。虽设置有再次加速处理标志但未拉动扳机开关46的情况下(S464 否)，判断为电机22处于减速中，并在S466、S468中，基于再次加速处理前在减速中电机22的转速的变化，来测定施加于电机22的负荷的大小，并设定以何种程度增加公式中的Cl。以下说明的cll cl5是为了设定公式的Cl而在下式(5)中使用的参数。公式(5)是将各参数cll cl5分别与权重系数nil nl5相乘后的和作为cl求出的。权重系数nil nl5根据cll cl5来设定。cl = nllXcll+nl2Xcl2+nl3Xcl3+nl4Xcl4+nl5Xcl5... (5)具体而言，在S466中，根据减速中的电机22的角加速度的绝对值设定cl的计算所使用的cll。减速中的角加速度的绝对值大情况下，可以判断为电机22承受的负荷大。因此，减速中的角加速度的绝对值越大、即电机22承受的负荷越大，将cll的值设定为越大。此外，在S468中，根据断开扳机开关46后的经过时间和转速的降低量，来设定公式(5)的cl2。对于经过时间和转速的降低量的计测，可以以规定时间间隔依次计测转速的降低量，并将最新的计测结果用于cl2的设定，还可以计测断开扳机开关46后的全部经过时间和转速的降低量，并将其计测结果用于cl2的设定。例如，能够判断为规定时间间隔中的转速的降低量越大，则电机22承受的负荷越大。因此，规定时间间隔中的转速的降低量越大、即电机22承受的负荷越大，将cl2的值设定为越大。在S466、S468中设定cll和cl2后，转移到S474进行处理。在S464中拉动扳机开关46的情况下(S464 是)，判断为进行了再次加速操作。 然后，在S470中，基于拉动扳机开关46开始再次加速操作时电机22的转速，设定公式(5) 的 cl3。由于即使开始再次加速操作时电机22的转速越快，设定越大的控制占空比，从电机22受到的反作用力也较小，因此将cl3的值设定得较大。接着，在S472中，基于执行再次加速处理时在电机22中流动的电机电流，来设定公式(5)的cl4。在电机22中流动的电流值是电机22承受的负荷越大则电流值越大。因此，再次加速处理中的电机电流越大、即电机22承受的负荷越大，将cl4的值设定为越大。接着，在S474中，基于电池组M的剩余容量来设定公式(5)的cl5。如果是相同的控制占空比，则电池组M的剩余容量越少，施加于电机22的电压就越低。因此，优选为电池组M的剩余容量越少，将控制占空比设定为越大，从而防止施加于电机22的电压值的降低。因此，剩余容量越少将cl5的值设定为越大。使用在S466 S474中设定的cll cl5，在S476中根据公式(5)来计算公式(4) 的Cl。当计算公式(4)中的作为比例增益的增加要素的Cl时，则与Cl的值无关而将作为积分增益的培加要素的dl (dl彡0)设定为一定值(5478)。接着，判定实际角加速度是否大于在初次加速处理中预先设定的最大角加速度 (S480)。在实际角加速度为最大角加速度以下的情况下(S480 否)，不变更在S476、S478 设定的cl、dl的值。作为在S480中与实际角加速度相比较的最大角加速度，例如可以设定附带假设的最大重量的割刀，在从外部不受负荷的状态下进行初次加速操作时的最大角加速度。在实际角加速度大于最大角加速度的情况下(S480 是)，以不大于在初次加速处理中从电机22受到的反作用力的方式，降低在S476、S478中设定的cl及dl的至少任意一方(S482)。(电机处理)以下，基于图11对在图6的S406中执行的电机处理进行说明。当开始进行电机处理时，首先判定扳机开关46是否被拉动(S490)。在未拉动扳机开关46的情况下、即扳机开关46处于停止操作的情况下(S490 否)，在S492 S498中执行的处理实质上与图8的S442 S448的处理相同。在执行S496和S498之后，转移到 S510进行处理。在S490中拉动了扳机开关46的情况下(S490 是)，基于扳机开关46的拉动量来设定目标转速(Ns) (S500)。接着，判定实际转速(NO)是否快于目标转速(Ns) (S502)。在实际转速(NO)为目标转速(Ns)以下的情况下(S502 否)，转移到S508进行处理。在实际转速(NO)比目标转速(Ns)快的情况下(S502 是)，判断为实际转速(NO) 已到达目标转速(Ns)，并清除再次加速处理标志(S504)，清除计算控制占空比的参数、即 (1、(11，并设定为“0” (S506)。接着，利用公式(4)计算控制占空比(DO) (S508)，输出计算出的控制占空比，来控制施加于电机22的电压(S510)。在以上说明的第2实施方式中，计算出基于与初次加速操作及再次加速操作相应的电机的目标转速与电机的实际的实际转速之差进行反馈控制的控制占空比，使在再次加速处理中设定的参数、即反馈控制中的一个以上的反馈增益中的至少一个值，大于在初次加速处理中设定的值。
由此，使用在再次加速处理中设定的反馈增益计算的控制占空比，变得大于在再次加速处理中使用与初次加速处理相同的反馈增益计算的控制占空比。其结果，在再次加速处理中，电机的转速能够迅速到达目标转速。此外，在再次加速处理中，由于将反馈控制的比例项的比例增益设为大于在初次加速处理中设定的值，因此能够使电机22的转速迅速上升而到达目标转速。其结果，尤其是在反复进行扳机开关46的导通、断开，反复进行再次加速处理的情况下，由于在各次的再次加速处理中电机22的转速迅速到达目标转速，因此提高电动工具10的使用感。在第2实施方式中，图11的S508的处理相当于本发明的占空比计算单元所执行的功能，图10的S462、S466 S482及图11的S506的处理相当于本发明的参数设定单元所执行的功能，图11所示的S510的处理相当于本发明的驱动单元所执行的功能。此外，在第2实施方式中，以目标转速旋转的电机22的旋转状态相当于本发明的目标旋转状态。(带有F/B时的其他加速处理)在图9所示的初次加速处理及再次加速处理中，对扳机开关46的拉动量设定了最终的目标转速。相对于此，在图12的带有F/B时的初次加速处理及再次加速处理中，在操作扳机开关46并且扳机开关46的拉动量发生变化时，按照规定的时间间隔，检测扳机开关 46根据不同的拉动量输出的不同的电压信号(速度指令值)，并根据检测出的速度指令值依次设定目标转速。图12的虚线260表示初次加速处理中的控制占空比，虚线262表示初次加速处理中的转速，实线270表示再次加速处理中的控制占空比，实线272表示再次加速处理中的转速。这样，按照规定的时间间隔检测根据拉动量变化的扳机开关46的速度指令值，并使目标转速阶段性地上升直至到达最终的目标转速，从而缩小目标转速与实际转速的偏差。由此，抑制根据公式⑷算出的制占空比急剧增大、实际转速急剧增加，因此能降低从电机22受到的反作用力。在图12的初次加速处理及再次加速处理中，使用在再次加速处理中设定的反馈增益计算的控制占空比(DO)，也大于在再次加速处理中使用与初次加速处理相同的反馈增益计算的控制占空比。其结果，在再次加速处理中，电机22的转速能够迅速上升而达到目标转速。其中，即便扳机开关46是切换断开和导通这两个值的开关，也可以如12所示，使目标转速阶段性地上升直至到达最终的目标转速。(其他实施方式)在上述实施方式中，设定根据操作部即扳机开关46的拉动量来控制向电机22供给电力的PWM信号的目标占空比，并且使电机22的转速可变。相对于此，还可以构成为，作为操作部，采用切换导通和断开这两个值的操作开关，并且在操作开关断开的情况下将占空比设为0%使电机22停止，在操作开关导通的情况下设定固定的目标占空比。在这种情况下，在初次加速处理及再次加速处理中，当操作开关从断开成为导通时，由于根据经过时间使占空比增加，由此使其到达目标占空比。此外，在上述实施方式中，对电机22只向一个方向旋转的电动工具10进行了说明。相对于此，也可以在能够设定正旋转及反转两方的电动工具中，在反转中的再次加速处理中适用通过本发明的占空比进行的电量的控制。此外，在上述实施方式中，例示出了将本发明的电动工具适用于割草机的例子，但这只是一个例子，也可以适用于以电机为驱动源进行动作的所有的电动工具，例如绿篱机、 旋转工具。在上述实施方式中，本发明的占空比计算单元、驱动单元及参数设定单元的功能是通过由控制程序确定了功能的控制部100来实现。相对于此，占空比计算单元、驱动单元及参数设定单元的功能中的至少一部分，也可以通过由电路结构自身确定了功能的硬件来实现。这样，本发明不限于上述实施方式，在不脱离其要旨的范围内可以适用于各种实施方式。
权利要求
1.一种电动工具，其特征在于，包括电机，该电机接受电力的供给而旋转；操作部，该操作部用于供所述电动工具的使用者进行用于使所述电机的转速加速的加速操作、和用于使旋转中的所述电机停止的停止操作；占空比计算单元，该占空比计算单元按照规定的时机，对决定施加于所述电机的电压大小的控制占空比进行计算，以在进行所述加速操作时，使所述电机的旋转状态成为与所述加速操作相应的目标旋转状态，驱动单元，该驱动单元将由所述占空比计算单元计算出的所述控制占空比决定的电压施加于所述电机，来旋转驱动所述电机；以及参数设定单元，该参数设定单元设定参数，该参数是在达到与所述加速操作相应的所述目标旋转状态为止，所述占空比计算单元计算所述控制占空比时所使用的一个以上的参数，且该参数越大所述控制占空比变得越大，所述参数设定单元构成为，使再次加速处理中设定的所述参数中的至少一个值大于初次加速处理中设定的值，其中所述再次加速处理是通过在由所述停止操作带来的所述电机的转速的减速中再次进行所述加速操作亦即进行再次加速操作所被执行的处理，而所述初次加速处理是通过在所述电机的旋转停止时进行所述加速操作亦即进行初次加速操作所被执行的处理。
2.根据权利要求1所述的电动工具，其特征在于，所述参数设定单元构成为，基于开始所述再次加速处理时的所述电机的转速、在所述再次加速处理中在所述电机中流动的电机电流、开始所述再次加速处理前的所述电机的转速呈减速中的角加速度、开始所述再次加速处理前的所述电机的转速呈减速中的规定期间内的所述电机的转速的降低量、向所述电机供给电力的电池组的剩余容量之中的至少一个，使在所述再次加速处理中设定的所述参数中的至少一个值大于在所述初次加速处理中设定的值。
3.根据权利要求2所述的电动工具，其特征在于，所述参数设定单元构成为，在开始所述再次加速处理时的所述电机的转速越快，越使在所述再次加速处理中设定的所述参数中的至少一个值大于在所述初次加速处理中设定的值。
4.根据权利要求2或3所述的电动工具，其特征在于，所述参数设定单元构成为，在所述再次加速处理中在所述电机中流动的电机电流越大，越使在所述再次加速处理中设定的所述参数中的至少一个值大于在所述初次加速处理中设定的值。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的电动工具，其特征在于，所述参数设定单元构成为，开始所述再次加速处理前的所述电机的转速呈减速中的角加速度的绝对值越大，越使在所述再次加速处理中设定的所述参数中的至少一个值大于在所述初次加速处理中设定的值。
6.根据权利要求2至5中任一项所述的电动工具，其特征在于，所述参数设定单元构成为，开始所述再次加速处理前的所述电机的转速呈减速中的规定期间内的所述电机的转速的降低量越大，越使在所述再次加速处理中设定的所述参数中的至少一个值大于在所述初次加速处理中设定的值。
7.根据权利要求2至6中任一项所述的电动工具，其特征在于，所述参数设定单元构成为，向所述电机供给电力的电池组的剩余容量越少，越使在所述再次加速处理中设定的所述参数中的至少一个值大于在所述初次加速处理中设定的值。
8.根据权利要求1 7中任一项所述的电动工具，其特征在于，所述占空比计算单元在所述初次加速处理和所述再次加速处理的两个加速处理中，利用以进行各自的所述加速操作后的经过时间为变量的一次式，来计算所述控制占空比，所述参数设定单元构成为，使在所述再次加速处理中设定的所述参数、即所述一次式的系数及截距中的至少任意一方大于在所述初次加速处理中设定的值。
9.根据权利要求1 7中任一项所述的电动工具，其特征在于，所述占空比计算单元利用反馈控制来计算所述控制占空比，该反馈控制是基于与所述初次加速操作及所述再次加速操作相应的所述电机的目标转速与所述电机的实际的实际转速之差来进行的，所述参数设定单元构成为，使在所述再次加速处理中设定的所述参数、即所述反馈控制中的一个以上的反馈增益中的至少一个值大于在所述初次加速处理中设定的值。
10.根据权利要求9所述的电动工具，其特征在于，作为所述反馈控制至少执行比例控制，所述参数设定单元构成为，在所述再次加速处理中，使所述反馈控制的比例项的比例增益大于在所述初次加速处理中设定的值。
11.根据权利要求10所述的电动工具，其特征在于，作为所述反馈控制还执行积分控制，所述参数设定单元将所述比例增益和所述反馈控制的积分项的积分增益设定为所述参数。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的电动工具，其特征在于，所述参数设定单元以使所述再次加速处理中的所述电机的角加速度成为在所述初次加速处理中预先设定的所述电机的最大角加速度以下的方式设定所述参数。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的电动工具，其特征在于，该电动工具作为利用由所述电机驱动的割刀来切割草的割草机使用。
14.一种程序，其特征在于，使计算机执行以下步骤占空比计算步骤，按照规定的时机，对决定施加于所述电机的电压大小的控制占空比进行计算，以在进行用于使电动工具的电机的转速加速的加速操作时，使所述电机的旋转状态成为与所述加速操作相应的目标旋转状态；参数设定步骤，设定参数，该参数是在达到与所述加速操作相应的所述目标旋转状态为止，在所述占空比计算步骤中计算所述控制占空比时所使用的一个以上的参数，且该参数越大所述控制占空比变得越大，使再次加速处理中设定的所述参数中的至少一个值大于初次加速处理中设定的值，其中所述再次加速处理是通过在由所述停止操作带来的所述电机的转速的减速中再次进行所述加速操作亦即进行再次加速操作所被执行的处理，而所述初次加速处理是通过在所述电机的旋转停止时进行所述加速操作亦即进行初次加速操作所被执行的处理。
全文摘要
本发明公开了一种电动工具以及程序，目的在于在停止操作后的减速中使电机再次加速时能使电机的转速迅速地上升。决定施加于电机的电压的控制占空比，用由控制占空比(D0)＝(a0+a1)t+(b0+b1)表示的公式(1)计算。在使电机从停止状态加速的初次加速处理中，由于再次加速(再次扳动)处理标志被清除(S410否)，因此清除a1、b1(S412)。在使电机在减速中再次加速的再次加速处理中(S410是)，为了在扳机没有被拉动的情况下(S414否)和被拉动的情况下(S414是)，在S426中计算出公式(1)的a1、b1，分别设定a11～a14、b11～b14(S416～S422)。在S424中，基于蓄电池的剩余容量来设定a15、b15。
文档编号H02P7/00GK102447435SQ20111024252
公开日2012年5月9日 申请日期2011年8月17日 优先权日2010年10月13日
发明者草川卓也 申请人:株式会社牧田