CN103072125B - 一种电动工具制动控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电动工具的制动控制方法，属于电动工具技术领域。该方法在电源正极分别经正、反转前置场效应管后通过电机及相应的正、反转后置场效应管至电源负极的驱动回路中，各场效应管的受控端分别与微处理器的驱动输出端相连，微处理器的两开关信号输入端分别接开关组件的正反转控制信号输出端，并且温度信号输入端接位于场效应管附近温度传感器的温度信号输出端。根据场效应管的温度选择合理的制动模式，当温度过高时，迅速断电停机；当温度较高时，以相对较长的时间间隔制动；当温度有些高时，以相对较端的时间间隔制动；当温度不高时，持续制动。这样，可以有效控制场效应管制动时的温升，从而电动工具的制动性能稳定可靠，并延长其使用寿命。

Description

一种电动工具制动控制方法

技术领域

本发明涉及一种电动工具的控制方法，尤其是一种电动工具制动（俗称刹车）控制方法，属于电动工具技术领域。

背景技术

手电钻之类的电动工具使用时，在启动、停止以及换向等操作时均需要经过制动过程。申请号为201210262057.x的中国发明专利申请公开了《一种电动工具调速控制装置及控制方法》，该发明当需要正反转控制时，只要两对应按钮的手指分别加力即可，而需要调速时，只要加力的手指控制力度即可，十分方便，并且在整个操作过程中，不用改变握持姿态，因此可以确保安全。

此类电动工具的电机驱动电路含有至少四只场效应管，其中电源正极经正转前置场效应管后，由电机的正极至负极，再通过正转后置场效应管至电源负极构成正转回路，电源正极经反转前置场效应管后，由电机的负极至正极，再通过反转后置场效应管至负极构成反转回路。其控制电路含有正转和反转输入检测端分别接正反转控制按钮信号输出端的微处理器，该微处理器的正、反转导通信号输出端通过驱动芯片分别接各场效应管的受控端。当需要制动时，只要微处理器按需向相应的场效应管输出使正转或反转回路截止的持续制动控制信号即可。

在实践中申请人发现，由于电动工具使用时的启停、换向操作十分频繁，微处理器只简单输出持续制动控制信号虽然可以起到制动作用，但场效应管的发热严重，尤其当环境温度较高时，不仅容易因器件不稳定而影响制动效果，而且明显缩短了器件的使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于：针对上述现有技术存在的缺点，提出一种可以有效降低制动温升的电动工具制动控制方法，从而使其具有理想的制动稳定性，并延长器件的使用寿命。

为了达到以上目的，本发明的电动工具制动控制方法，在电源正极分别经正、反转前置场效应管后通过电机及相应的正、反转后置场效应管至电源负极的驱动回路中，各场效应管的受控端分别与控制电路中微处理器相应控制信号的驱动输出端相连，所述微处理器的两开关信号输入端分别接开关组件的正反转控制信号输出端，并且所述微处理器的温度信号输入端接位于场效应管附近温度传感器的温度信号输出端；所述微处理器的制动控制至少含有如下基本步骤：

第一步、开机后，判断输入的正反转控制信号是否大于预定值，如否则说明操作者没有发出需要制动信号，继续判断，如是则说明收到制动信号，进行下一步；

第二步、判断输入的温度信号是否小于上限阈值，如否则说明已超温，直接控制停机断电；如是则进行下一步；

第三步、输出包括实现间歇制动脉冲在内的制动控制信号，直至停机断电。

以上过程根据场效应管的温度选择合理的制动模式，当温度过高时，迅速断电停机，从而以最快的速度降温；当温度较高时，以脉冲控制实现间隔制动，有效抑制温升。这样，可以有效控制场效应管制动时的温升，从而使电动工具的制动性能稳定可靠，并延长其使用寿命。

在上述基本步骤的基础上，更好的控制步骤为：

第一步、开机后，判断输入的正反转控制信号是否大于预定值，如否则说明操作者没有发出需要制动信号，继续判断，如是则说明收到制动信号，进行下一步；

第二步、判断输入的温度信号是否小于上限阈值，如否则说明已超温，直接控制停机断电；如是则进行下一步；

第三步、判断输入的温度信号是否小于处于上限阈值与下限阈值之间的中间值，如否则说明温度较高，输出包括实现间歇制动第一脉冲在内的制动控制信号，直至停机断电；如是则进行下一步；

第四步、判断输入的温度信号是否小于下限阈值，如否则说明温度有些高，输出包括实现间歇制动第二脉冲在内的制动控制信号，所述第二脉冲的频率低于所述第一脉冲的频率；如是则说明温度较低，进行下一步；

第五步、输出包括第三制动信号在内的制动控制信号，所述第三制动信号的频率低于所述第二脉冲的频率，直至停机断电。

以上过程根据场效应管的温度选择合理的制动模式，当温度过高时，迅速断电停机，从而以最快的速度降温；当温度较高时，以相对较多的间隔制动，从而有效抑制温升；当温度有些高时，以相对较少的间隔制动，从而适当抑制温升；当温度不高时，以更少的间隔乃至持续制动即可。这样，可以有效控制不同环境温度、散热条件，场效应管制动时的温升，从而进一步使电动工具的制动性能稳定可靠，并延长其使用寿命。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明一个实施例的电路原理图。

图2为图1实施例微处理器的控制逻辑图。

图3为图1实施例的微处理器输出波形示意图（反转制动可依此类推）。

具体实施方式

实施例一

本实施例的电动工具为一种电钻（参见201210262057.x），其中含有图1所示的电路，电源正极B+经正转前置场效应管Q3，通过电机正极M+至负极M-后，由正转后置场效应管Q1至电源负极B-，构成正转驱动回路，电源正极B+经反转前置场效应管Q4，通过电机负极M-至正极M+后，由反转后置场效应管Q2至电源负极B-，构成反转驱动回路。各场效应管的受控端PWM1—PWM4分别与控制电路中微处理器U3相应控制信号的驱动输出端相连。该微处理器的两开关信号输入端VR1_AD、VR2_AD分别接正反转控制按钮VR1、VR2的信号输出端，并且其温度信号输入端NTC2_AD接位于场效应管附近集中式散热器上温度传感器T2的温度信号输出端。使用该电钻时，微处理器U2如图2所示，按以下步骤实现制动控制：

第一步、开机后，先判断控制按钮的输入信号VR1或VR2是否小于预定阻值75K，如否，则说明正转或反转控制按钮没被触发，保持待机状态；如是，则说明正转或反转控制按钮已被触发，此时向Q3、Q1 或Q4、Q2输出高电平，导通正转或反转驱动电路，使电机输出所需旋向的扭矩；电机转动后，接着判断控制按钮的输入信号VR1或VR2是否大于预定值100K，如否则说明操作者没有发出需要制动信号，继续判断，如是则说明操作者开始松开按钮，希望停机或换向，产生了制动信号，因此进行下一步；

第二步、判断输入的温度信号T2是否小于上限阈值100℃，如否则说明场效应管已出现超温现象，直接控制停机断电，进入待机状态，其波形如图3A1或A2区域所示，正转时控制信号PWM1、PWM3由高电平转换为低电平，PWM2、PWM4始终处于低电平，反转时PWM2、PWM4由高电平转换为低电平，PWM1、PWM3始终处于低电平，实现停机；如是则说明场效应管温度处在可容忍范围，因此进行下一步；

第三步、判断输入的温度信号T2是否小于中间值70℃（该中间值处于上限阈值与下限阈值之间），如否则说明温度较高，输出包括第一脉冲的制动控制信号 ——图3的B1区域PWM2或B2区域的PWM1，分别与相应的PWM1或PWM2高电平共同实现间歇制动，直至停机断电，进入待机状态；如是则进行下一步；

第四步、判断输入的温度信号是否小于下限阈值40℃，如否则说明温度有些高，输出包括第二脉冲的制动控制信号——图3的C1区域PWM2或C2区域的PWM1，分别与相应的PWM1或PWM2高电平共同实现间歇制动，直至停机断电，进入待机状态；此第二脉冲制动信号的频率低于第一脉冲制动信号，但两者累积脉宽相等，因此制动效果基本一致；如是则说明温度较低，进行下一步；

第五步、输出包括第三制动信号的制动控制信号，该制动信号既可以是持续制动控制信号，也可以是第三脉冲——图3的D1区域PWM2或D2区域PWM1，分别与相应的PWM1或PWM2高电平共同实现间歇制动，直至停机断电，进入待机状态；该第三脉冲制动信号的频率小于第二脉冲制动信号，但两者累积脉宽相等，因此制动效果不变，直至停机断电，进入待机状态。

以上过程，由反转后置场效应管与正转后置场效应管配合完成，也可以由反转前置场效应管与正转前置场效应管配合完成。本实施例进一步的完善是，多次制动的相邻两次中，前次制动过程由反转后置场效应管与正转后置场效应管配合实现，后次制动过程由反转前置场效应管与正转前置场效应管配合实现，这样循环切换可以使各场效应管的温度趋于均衡。

试验证明，本实施例具有如下显著优点：

1）采用“脉冲制动”即使温度温度较高，也能有效抑制MOS管的温升，从而保护了相关器件；

2）即使操作时频繁正、反转切换，也能由于通过合理的“脉冲制动”以及交替刹车抑制MOS管的温度，减少发热，从而确保了机器的操控可靠性；

3）通过对温度的监控选择不同频率脉宽进行制动确保了器件始终处于安全可靠状态，避免了操作危险，同时延长了使用寿命。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。例如，温度控制的梯次还可以进一步细化；场效应管不限于四只，也可以是三对六只；电机不限于有刷电机，也可以是无刷电机。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种电动工具制动控制方法，在电源正极分别经正、反转前置场效应管后通过电机及相应的正、反转后置场效应管至电源负极的驱动回路中，各场效应管的受控端分别与控制电路中微处理器相应控制信号的驱动输出端相连，所述微处理器的两开关信号输入端分别接开关组件的正反转控制信号输出端，并且所述微处理器的温度信号输入端接位于场效应管附近温度传感器的温度信号输出端；所述微处理器的制动控制至少含有如下步骤：

第一步、开机后，判断输入的正反转控制信号是否大于预定值，如否则继续判断，如是则进行下一步；

第二步、判断输入的温度信号是否小于上限阈值，如否则直接控制停机断电；如是则进行下一步；

第三步、判断输入的温度信号是否小于处于上限阈值与下限阈值之间的中间值，如否则输出包括实现间歇制动第一脉冲在内的制动控制信号，直至停机断电；如是则进行下一步；

第四步、判断输入的温度信号是否小于下限阈值，如否则输出包括实现间歇制动第二脉冲在内的制动控制信号，所述第二脉冲的频率低于所述第一脉冲的频率；如是则进行下一步；

第五步、输出包括第三制动信号在内的制动控制信号，所述第三制动信号的频率低于所述第二脉冲的频率，直至停机断电。

2.根据权利要求1所述的电动工具制动控制方法，其特征在于：多次制动的相邻两次中，前次制动过程由反转后置场效应管与正转后置场效应管配合实现，后次制动过程由反转前置场效应管与正转前置场效应管配合实现。

3.根据权利要求1所述的电动工具制动控制方法，其特征在于：所述第一脉冲的脉宽小于第二脉冲的脉宽且第一脉冲的累积脉宽等于第二脉冲的累积脉宽。

4.根据权利要求3所述的电动工具制动控制方法，其特征在于：所述第三制动信号为第三脉冲，所述第二脉冲的脉宽小于第三脉冲的脉宽且第二脉冲的累积脉宽等于第三脉冲的累积脉宽。

5.根据权利要求3所述的电动工具制动控制方法，其特征在于：所述第三制动信号为持续制动控制信号。