CN108809201A - 功率调整电机控制方法 - Google Patents

Abstract

一种电动工具，包括电耦接至电源和电动机以向电动机提供电流的控制系统，其中电动机可以耦接至工具的受驱元件以驱动受驱元件。控制系统可以具有连续功率模式和与以连续功率模式相比更大的量向电动机提供电流的提升功率模式，并且可以被配置成基于感测的电动机上的负载在连续功率模式和提升功率模式之间切换。在一些实施方式中，如果在经过预定时间之前负载未降低，控制系统可以切换到与以连续功率模式相比更低的量给电动机提供电流的削减功率模式。

Description

功率调整电机控制方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年5月3日提交的美国临时申请第62/500,958号的在先申请日的优先权权益，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本文中的实施方式涉及电动工具领域，并且更具体地，涉及用于响应于负载自动调整其功率输出的电动机的装置、方法和系统。

背景技术

手持式电动工具例如线式修剪机、绿篱修剪机、链锯和杆锯(pole saw)包括电动机。以绿篱修剪机为例，这些工具非常适合切割大面积的细的枝干和茎。然而，在遇到较大的枝干时，绿篱修剪机的电动机可能由于较大的枝干停留在绿篱修剪机的切割刀片中而经受失速(stall)。

发明内容

本发明实施方式提供了一种电动工具，包括：控制系统，其耦接至电源和电动机，控制系统被配置成使电流被提供给电动机以驱动负载，其中：控制系统包括提供电流高达第一水平的连续功率模式和提供电流高达第二水平的提升功率模式，第二水平大于第一水平，并且控制系统在控制系统感测到负载增加超过预定阈值时从连续功率模式切换到提升功率模式，并且在控制系统感测到负载减少时从提升功率模式切换到连续功率模式。

本发明实施方式还提供了一种包含指令的非暂态计算机可读介质(CRM)，指令在由控制系统中的处理器执行时使控制系统：以连续功率模式操作电动机；以及在感测到电动机上的负载增加超过预定阈值时，切换成以爆发功率模式操作电动机，其中在连续功率模式中给电动机提供电流高达第一水平，并且在提升功率模式中给电动机提供电流高达第二水平，第二水平大于第一水平。

本发明实施方式还提供了一种用于控制电动工具中的电动机的方法，包括：以连续功率模式操作电动机；在检测到电动机上的负载增加超过第一预定阈值时切换成以爆发功率模式操作电动机；在检测到负载降低低于第二预定阈值时切换成以连续功率模式操作电动机；以及如果在经过预定时间之前负载没有降低低于第二预定阈值，切换成以削减功率模式操作电动机；其中，在连续功率模式中给电动机提供电流高达第一水平，在提升功率模式中给电动机提供电流高达第二水平，第二水平大于第一水平，并且在消减功率模式下给电动机提供电流高达第三水平，第三水平低于第一水平。

附图说明

通过以下结合附图和所附权利要求的详细描述，实施方式将容易理解。在附图中通过示例而非限制的方式示出了实施方式。

图1是根据各种实施方式的包括示例性控制系统的电动工具的示意图；

图2是示出根据各种实施方式的可以由图1的电动工具的控制系统实现的用于电机的功率调整控制的方法的流程图；以及

图3是根据各种实施方式的由实现图2中描绘的方法的控制系统给电动机提供的电流的轨迹。

具体实施方式

在下面的详细描述中，参考构成具体实施方式的一部分的附图，并且在附图中通过示例的方式示出了可以实践的实施方式。应该理解，可以使用其他实施方式并且可以在不脱离本发明范围的情况下进行结构或逻辑上的改变。因此，下面的详细描述不应被视为具有限制意义，并且实施方式的范围由所附权利要求及其等同物限定。

各种操作可以依次以可以有助于理解实施方式的方式被描述为多个独立操作；然而，描述的顺序不应被解释为暗示这些操作依赖于顺序。

描述可以使用基于透视的描述，例如上/下、后/前和顶/底。这样的描述仅用于便于讨论，并非旨在限制所公开的实施方式的应用。

可以使用术语“耦接”和“连接”及其派生词。应该理解，这些术语非旨在作为彼此的同义词。相对地，在特定实施方式中，“连接”可以用于指示两个或更多个元件彼此直接物理接触。“耦接”可以指两个或更多元件直接物理接触。然而，“耦接”也可以指两个或更多个元件彼此不直接接触，但仍然彼此协作或相互作用。

为了描述的目的，形式为“A/B”或形式为“A和/或B”的短语表示(A)、(B)或(A和B)。为了描述的目的，形式为“A、B和C中至少之一”的短语表示(A)、(B)、(C)、(A和B)、(A和C)、(B和C)或(A，B和C)。为了描述的目的，形式为“(A)B”的短语表示(B)或(AB)，即A是可选元件。

说明书可以使用术语“实施方式(embodiment)”或“实施方式(embodiments)”，其可以分别指代相同或不同的实施方式中的一个或更多个。此外，关于实施方式使用的术语“包括”、“包含”、“具有”等是同义词，并且通常意指为“开放”术语(例如，术语“包括”应该被解释为“包括但不限于”，术语“具有”应被解释为“至少具有”，术语“包括”应被解释为“包括但不限于”等)。

关于本文中任何复数和/或单数形式的术语的使用，本领域技术人员可以将复数转化为单数和/或将单数转化为复数，只要适合上下文和/或应用即可。为了清楚起见，在本文中可以明确地阐述各种单数/复数变换。

可以实现本文中公开的实施方式的电动工具例如A/C或电池供电的电动工具通常包括：电源例如电源线或电池；由控制系统控制的电动机；以及由电动机驱动的受驱元件例如刀片。电动工具通常比对应的汽油驱动的工具更轻且更安静，因此被家庭消费者广泛使用。最近，手持式绿化和/或树艺工具的电动版本商业正在被商业使用者采用。其采用所面临的障碍之一是商业操作例如商业绿化操作中可能需要的峰值功率输出。

如本文中所使用的，“功率”可以通过其被认可的电压乘以电流的电学定义来理解。因此，对于给定的工具电压(例如，对于许多无线的电池供电的工具的18VDC至60VDC)，对于给定电压增加功率会导致电流增加。就“功率”和“电流”在本文中可互换地使用而言，应该理解的是，这些术语是相对于给定的参考电压来表示的，所以增加的功率与增加的电流直接相关。

电动工具的电子部件(通常包括电池或电源、电机、电机控制器、开关以及诸如配线或引线的导体)对于各自可以连续输送的功率的量有限制。流过部件的电流通常生成热，其中，部件中生成的热的量与流过部件的电流的量对应。因此，增加功率会增加通过部件的电流(假设工作电压保持近似恒定)，这会导致由部件生成的热的量的相应增加。为了避免部件损坏和/或故障，必须在达到部件的热极限之前使该热消散。由于给定部件可能对可以连续消散的热的量具有限制，因此该连续消散限制实际上决定了部件的连续电流限制，进而，决定了连续功率限制。

根据前述内容可以理解，使超过其连续电流限制的电流流过部件可能导致热生成快于可以被消散的。这进而可能导致部件温度升高，并且如果过量的电流不能及时降低，则部件超过其热极限。可以进一步理解的是，超过部件的连续电流限制的电流偏移越大，部件温度将升高得越快。

给定的工具可以呈现电子部件例如电池或电源的链，电池或电源给控制器供电，控制器进而可以使一些电流流过触发器或致动器和/或可以控制电流流过电机或使电流流过电机。导体——例如，引线或配线、本身是部件——可以将这些部件连接在一起。每个部件可以有其自己的连续电流限制(可以与其他部件不同)。由于每个部件可以影响流过其他部件的电流的量，因此电子部件的整个链可以被认为具有系统连续电流限制。该系统连续电流限制也可以表征为系统热极限(也简称为“系统热”)。

为了防止损坏，现代电动工具可以配备控制电子装置，控制电子装置限制工具输送的连续功率的量，以确保受控电子部件保持在系统热极限内。在电机驱动的电动工具或器具的情况下，电动机所需的功率的量，以及电动机汲取的电流，随电机负载而增加。严重的过载(例如，卡住的工具)可能导致完全的电机失速。电机失速可以实际上作为短路，通过电机和相关联的部件汲取相当大的量的电流，并可能在几秒钟内造成损坏。因此，控制电子装置可以被配置成检测电机失速，例如，工具被卡住的情况(例如，当树篱修剪机不能切断粗的枝干时，或者在锯树木时链锯卡住)下可能发生的电动机失速。产生的部分切断的枝干或压紧的锯口可能分别阻止修剪器杆或锯链的进一步运动，并因此阻止机械链接的电动机的进一步运动。控制电子装置例如电子速度控制器(ESC)可以被配置成检测指示电动机失速的电流汲取中的剧烈尖峰，并且完全关断电流以防止对ESC和电机的损坏。

根据前面的讨论可以理解，电子部件能够处理超过连续电流限制的功率水平，只要较高的功率和相关联的过量的热积累在损坏发生之前被中断即可。这样的较高功率水平的持续时间可以取决于功率超过连续电流限制的程度以及所讨论的部件的热极限。这样的较高功率水平的爆发——长达达到系统热极限之前断开——可以对电动工具有用，用于帮助激励(power through)出现偶然暂态高负载的工作，否则偶然临时高负载可能会导致工具在仅以处于或低于连续电流限制的功率水平操作时失速。例如，工具可以具有在5安培至50安培的范围内的连续电流限制，其中，工具部件被设计成在工作期间连续处理这些电流。该工具还能够处理超过连续电流限制20％到200％的电流的爆发达10秒(对于接近超过连续电流限制20％的爆发)到100毫秒(对于接近超过连续电流限制200％的爆发)而不显著影响系统热极限。

因此，实施方式公开了：诸如电子控制系统的系统；以及结合该系统的装置，其评估电动工具的整个系统以确定多少过量的功率容量或余量可用。在足够的功率余量可用的情况下，控制系统可以将超过连续电流限制的功率发送至电动机，例如以克服由暂态负载引起的潜在的失速情况。控制系统通过测试系统热是否允许额外功率的这样的简短“增加”来确定功率余量的存在。在热参数在可接受的范围内的情况下，控制系统在受控的时间段内提供额外的电流。在实施方式中，该额外功率可以帮助绿篱修剪机穿过大的枝干，帮助链锯避免失速，并且甚至通过允许电机加速来改进触发响应——否则在连续功率限制内将无法实现电机加速。

图1是根据各种实施方式的包括控制系统130的示例性电动工具100的示意图。电流可以由电源120提供，例如，来自壁式插座或发电机的A/C源或电池电源。电流可以由控制系统130控制和/或调整。经控制系统130控制的电流进而可以提供给电动机140，例如以提供使电动机140旋转所需的能量，并且电流还可以由耦接至控制系统130的触发器或控制开关150来控制。控制系统130可以确定例如当以连续功率模式和/或增加功率功率模式运行时给电动机140提供多少电流。电源120、控制系统130及其相关联的部件、电动机140以及其他传感器或指示器例如负载传感器142、传感器132和控制开关150的各种部件可以包括部件的电路径。如上所述，电路径中的这些部件及其相应的电流处理能力可以限定系统热极限。

如本文中将参照图2和图3更详细描述的，控制系统130可以被配置成在电动机140遇到负载并且工具100的各种相关电部件的热参数在允许应用提升功率模式的安全余裕内时增加(例如，增加)从电源120到电动机140的电流供应。

控制系统130可以被实现为一个或更多个电子控制器例如微处理器、微控制器、分立电路及其组合或者提供类似功能的一些其他装置。一些实施方式可以使用现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)或其他类似技术来实现控制系统130中的一些或全部。在一些实施方式中，控制系统130可以包括计算机可读介质例如包含能够由作为控制系统130的一部分的处理单元执行的指令的存储器存储单元。如图1所示，控制系统130应理解为逻辑块，并且在各种实施方式中可以通过一个或更多个分立模块来实现。

控制系统130可以实现下面参照图2描述的操作方法200的一个或更多个动作。这些动作可以关于控制系统130的给定实施方式来实现。例如，在控制系统130包括微处理器或微控制器的情况下，方法200可以全部或部分地使用能够由微处理器或微控制器执行的指令来实现。对于另一示例，在控制系统130使用分立部件或使用晶体管-晶体管逻辑(TTL)来实现的情况下，可以将这些部件布置成实施方法200的一些或全部动作。又如，控制系统130可以使用上述的组合，其中方法200的一些动作使用微控制器实施，并且其他动作使用分立部件来实施。

在实施方法200的各种动作时，控制系统130可以一个或更多个包括被布置和配置成监视和/或评估系统的各种参数的传感器132。在一些实施方式中，传感器132可以是温度感测装置例如热敏电阻、热电偶或类似合适的温度传感器。在其他实施方式中，例如在建立电流量与部件温度之间的相关性的情况下，传感器132可以是电流传感器。可以使用多个传感器132来监视工具100的各种分立部件，其中多个传感器132具有相同或不同的类型。例如，在工具100是电池供电的实施方式中，控制系统130可以包括用于监视电源120的电池的温度的传感器132、用于监视来自电源120的电流的另一传感器132、用于监视电子速度控制器(ESC)134的温度的传感器132、以及用于监视电动机140的温度的传感器132。根据工具100的特性、预期使用的可能环境以及各种部件的热极限，又一示例可以包括用于监视环境温度的传感器132。

电动机140可以是适合于在工具100内操作用于工具100的预期用途的任意电动机。合适的电机类型可以包括感应电机、通用电机、有刷电机、无刷电机或现在已知或以后开发的对工具100的预期目的有用的任意其他类型。电动机140可以由ESC 134供电，其可以使用适合于以适合于电动机140的类型的方式输送和调整至电动机140的功率的技术来实现。ESC 134可以如图1所示集成到控制系统130中或为控制系统130的一部分，或者可以是与控制系统130通信或受控制系统130指示的分开的分立部件。在一些实施方式中，ESC 134可以与控制系统130分离，实现执行方法200的至少一部分，方法200的其他动作全部或部分地由控制系统130实施。在各种实施方式中，电动机140可以机械地耦接至受驱元件从而为工具100供电以执行工作。

负载传感器142可以耦接至电动机140、控制系统130和/或工具100的受驱元件。在一个可能的实施方式中，负载传感器142可以实施为工具速度传感器或其一部分。过载情况可以通过使用者没有命令(例如，使用者继续经由控制开关150请求相同的或增加的功率水平)的工具速度的降低来检测。例如，在工具100是链锯并且负载传感器142被耦接至受驱元件(例如，链驱动链轮)的情况下，负载传感器142可以监视链轮RPM。使用者可以请求在100RPM到10000RPM的范围内的目标电动机RPM，但由于外部负载，结合连续电流限制，控制器可能只能将电动机速度保持在目标速度的95％以下。替选地，负载传感器142可以耦接至电动机140，在这种情况下负载传感器142可以测量电动机140的速度。在另一示例中，负载传感器142可以耦接至电动机140的电线并且被配置成监视电动机140的电流汲取。在这样的配置中，工具100上的增加的负载可能导致电流汲取上升，因此指示工具100负载的状态。

负载传感器142可以使用适合于监视选定的负载测量的任何技术来实现。例如，负载传感器142可以是配置成确定转速的霍尔效应传感器或光学检测器。在另一示例中，负载传感器142可以被实施为旋转编码器。在又一示例中，负载传感器142可以被实施为用于监视电流汲取的电感线圈。在又一示例中，负载传感器142可以被实施为用于测量轴或者其他受驱部件响应于负载的偏转的应变仪或者类似装置。其他实施方式可以使用现在已知或以后开发的其他合适的传感器技术

虽然描绘为布置在电动机140周围，但在一些实施方式中，负载传感器142可以是控制系统130的一部分。特别地，如上所述，负载传感器142可以是传感器132的一部分或包括传感器132。在其他实施方式中，负载传感器142可以是ESC 134的一部分。

根据工具100的特性，触发器或控制开关150可以实施为简单的开/关切换，其中期望工具通常以固定或恒定的速度操作。其他实施方式可以将控制开关150实施为可变触发器，从而允许使用者在关断和全速之间调整由工具100输送的功率。根据控制系统130的特性，可以利用各种装置来实现可变触发器。例如，控制开关150可以是用于改变电压电势或电流的流动的电位计，或位置编码器，其中感测的位置可以通过控制系统130转换成相应的电流、速度或功率水平。在其他实施方式中，如将本文中描述的，控制开关150可以包含步进、切换(toggle)或第二开关以使使用者能够将工具100从连续功率手动切换到提升功率模式。

图2是示出根据本文中的各种实施方式的示例性操作方法200的流程图，该操作方法200可以全部或部分地由工具100的图1中所示的控制系统130和/或一些其他部件来实施。

在框210处，在工具100的激活之后，控制系统130可以以连续功率模式驱动电动机140。在连续功率模式中，控制系统130将向电动机140输送的功率和电流限制为确保不超过系统热极限的水平，该系统热极限在上文中被限定为工具100的电路径的各种部件可以处理以连续消散生成的热的连续电流限制。根据工具100的特性和使用或负载，控制系统130可以输送从零(关断)至连续电流限制的可变量的功率。一些实施方式(例如，在工具100可以用于具有极端温度范围的环境中的情况)可以将连续功率模式中的最大电流限制为小于电路径的实际连续电流限制的某个量，以提供安全余裕以防止超过系统热极限的意外偏移。其他实施方式可以使用传感器132(可以包括测量环境温度的传感器132)，以基于环境温度对各种部件持续散热的能力的影响来动态地确定连续电流限制。

其他实施方式可以基于电源120的特性改变连续电流限制。例如，在电源120被实施为电池组的情况下，电池组的电量状态和容量可以影响可以输送的功率的量。根据电池组的特性，汲取过量电流可能损坏电池组，并且因此控制系统130可以被配置成将连续功率限制设定为不超过电池组的容量。

如相关领域的技术人员将认识到的，连续功率模式下的最大输送功率小于电动机140能够运行的绝对最大功率。在一方面，电动机140能够运行的绝对最大功率可以被定义为电动机140在仍然转动时可以汲取的最大电流，即，在全功率失速之前的电流汲取。在许多实施方式中，该功率水平高于最大连续功率限制。

在框220处，耦接至控制系统130的一个或更多个传感器例如负载传感器142可以检测至电动机的负载的增加，该负载可能高于电路径部件在连续电流限制处可以处理的负载，对于一些实施方式或者对于其他实施方式，高于某个其他预定阈值。在实施方式中并且根据工具100的特性，工具100的使用将自然地呈现波动的负载。在许多情况下，工具100将能够处理在连续电流限制内的这种负载增加，并且因此增加的负载将导致控制系统130提供更多的功率，但是不超过连续电流限制，或者不超过可以设置为如以上关于框210所描述的一些较低的阈值。

如果负载增加到控制系统130无法提供足够的功率来处理负载而不超过连续电流限制或某个较低的预定阈值的点，则方法200进行到可以启动提升功率模式的框230，这将在下面关于以下框进一步描述。在实施方式中，如上所述，该预定阈值可以与连续电流限制或为被建立以安全余裕的下限一致或不一致。

在框230处，实施控制系统130可以启动测试例程以确定将电动机140切换到提升功率模式是否安全。因为提升功率模式导致可能超过系统热极限的通过电动机140的电路径输送的功率(及电流)，所以提升功率模式的应用可以仅在电动机140和/或其他电路部件在参数内操作的情况下启用，使得电动机140和/或其他部件不会因提供给电动机140的功率及相关联的电流的这种增加而损坏。如上所述，主要限制因素可以是部件消散生成的热的能力和提升功率模式期间未消散的热累积的速度。与这些因素相关的是提升功率模式启用的超出连续功率限制的功率的量，以及提升功率模式启用的时间。

框230中的动作可以包括系统检查，其确定热参数是否在允许提升功率模式的应用的预定限制内。实施控制系统130可以收集来自一个或更多个传感器132的测量结果，以确定电路径的各种部件和电动机140的当前热状态。在传感器132测量温度的情况下，可以直接使用该数据。在传感器132测量电流流动的实施方式中，可以使用该数据来导出电路部件的温度余量。

在框235处，控制系统检查来自框230的热参数检查的结果是否在正常限制内，或者以其他方式指示电路部件具有足够的热余量以适应来自提升功率模式过程期间提供的过量电流的热累积。如果来自框230的热参数检查的结果是在正常限制内，则方法200可以行进到启动提升功率模式的框250。在一些实施方式中，电路部件是否具有足够的热余量可以由预先确定的阈值来确定。在其他实施方式中，任何可用的或感测到的热余量是否足以允许进入框250中的提升功率模式可以根据来自传感器132的结合环境温度的特定读数。在其他实施方式中，来自传感器132的读数和可用的热余量可以不仅被用来确定是否可以安全地进入提升功率模式，而且还可以被用于确定提升功率模式所允许的持续时间和/或在提升功率模式下可用的额外功率的量。例如，0℃到150℃的热余量可以对应于超过连续限制0％到200％的功率增加长达0到10秒的持续时间。

如果框235的结果指示没有足够的热余量来继续进行框250，则在一些实施方式中方法200可以进行到框240。在框240中，控制系统130可以中断或减少给电动机140的功率。这可以防止和/或减少电机和/或系统由于例如过载或短路而损坏的可能性。控制系统130可以在框240中保持关断以允许工具100消散累积的热量。在各种实施方式中，控制系统130可保持在框240中关断，直到经过预定定时和/或传感器132指示工具100的热状态已经返回到可操作状态。在一些实施方式中，控制系统130可另外或替选地要求工具使用者在允许工具100重新启动之前先开启(release)触发器150。

在其他实施方式中和/或可以根据在框230中确定的热余量的量，控制系统130可以在框210而不是框240中重新进入连续功率模式。例如，控制系统130可以被配置成基于传感器132是否指示工具100正在接近过载状况而确定是否继续至框240并关断或重新进入框210(连续功率模式)。

如果框230和框235的测试结果成功，则控制系统130可以在框250处启动受控提升功率模式。在一些实施方式中，在从连续功率模式切换到提升功率模式之后，控制系统130可以被配置成在预定的时间段(例如，从100ms到10秒的范围中选择的时间)内不回退切换成连续功率模式。这种延迟或锁定可以防止或减少模式之间不必要的或频繁的循环。控制系统130还可以被配置成防止在预定的时间段例如100ms到10s内从连续模式重新进入增加模式。

将理解，在各种实施方式中，预定时间的长度可以是受限制的，或者可以以另外的方式基于多种因素。这样的因素可以包括：从框230和框235确定的热余量的量，其中较大量的余量将允许较大的预定时间；以及提升功率模式中的可用功率超过连续功率模式中的可用功率的程度，其中较大的增加功率可能要求较短的预定时间。在其他实施方式中，控制系统130可利用上述各种因素来确定预定时间。在其他实施方式中，预定时间可以由控制系统130根据上述各种因素每次在框240中进入提升功率模式时确定。

另外地或替选地，方法200可以包括：当在框220中确定负载已经超过预定阈值而进入提升功率模式时，延迟启动提升功率模式，除非负载已经越过阈值达到指定的时间段，例如，从100ms到10秒的范围中选择的时间。该延迟可以用于防止工具100由于迅速消退的非常短暂的暂态负载波动而进入提升功率模式——进入提升功率模式的益处有限。这样的延迟还可以帮助对于更大量的暂态负载峰保持提升功率模式可用——提升功率模式将证明有益的，其中保留提升功率模式将以其他方式导致进入提升功率模式返回到连续功率模式的延迟或锁定。这样的预定时间段甚至可以用于其中以其他方式使用诸如温度传感器的传感器锁定提升功率模式的实施方式中。

其他实施方式可利用反馈(例如，温度传感器)来确定部件何时已经充分冷却。当工具100可以在温度可以明显变化的环境中使用时，上述使用温度传感器的方法可能特别有用，因为根据环境温度工具100的部件可能需要更多或更少的时间量来消散累积的热量。例如，电动链锯可能会在一年中的任何时间使用。当在炎热的夏季操作时，与冬季期间的操作相比，工具100的部件可能在增加模式之后需要更长的时间消散热。在冬天，更密集的冷空气可以更有效地散热，并且因此允许控制系统130与夏季天气相比更早地重新启用增加模式。

如上所述，在提升功率模式中，控制系统130可以以大于连续操作水平的水平向电动机140提供电流，以试图避免失速情况和/或激励通过高暂态负载诸如一小部分特别茂密的植物(如绿篱机或线式修剪机可能遇到的情况)。由于电动机140只有在认为必要时才可以以提升功率模式运行，因此也可以更有效地使用功率。此外，电动工具100通常可以更安静地运行，原因是通常较嘈杂的提升功率模式可以仅在必要时使用。在一些实施方式中，电动工具100可以是电池供电的电动工具，其中，电源120包括电池。在这种情况下，节约电力的需求可能非常重要。

在其他实施方式中，提升功率模式可以被应用于其中电源是用于来自外部源的电流(例如，交流电)的输入的工具，以更有效地使用所提供的功率。附加地或替选地，提升功率模式可以允许工具100在超过工具100所连接的电路的额定容量的情况下短暂地汲取功率。

在各种实施方式中，控制系统130可以被配置成在当存在电动机负载增加的指示时的提升功率模式与当存在电动机负载减小的指示时的连续功率模式之间自动切换。控制系统130可以在负载传感器142指示负载超过上面关于框220讨论的预定阈值时自动从连续功率模式切换到提升功率模式，并且还可以在负载传感器142指示负载低于第二预定阈值时从提升功率模式切换到连续功率模式，如将在下面更详细地讨论的。在一些实施方式中，第一阈值和第二阈值不同。在其他实施方式中，第一阈值和第二阈值相同。

在一些实施方式中，控制系统130可以允许使用者手动切换到提升功率模式，或者在其他实施方式中，可以允许使用者在手动和上述自动切换之间选择。手动模式对于想要对功消有更大控制以例如延长电池寿命或在工具100插入与其他器具或工具共享的电路的情况下防止反复的断路器跳闸的使用者而言可能是优选的。

一旦在框250中的提升功率模式中，控制系统130可以在预定和/或感测的系统热极限内实现超过连续电流限制的功率输送。在一些实施方式中，控制系统130可以启动预定的或基于感测的热余量设定的定时器，以确定增加功率可以在会损坏工具100的部件的情况下安全地输送多长时间。在其他实施方式中，控制系统130可以仅基于来自一个或更多个传感器132的反馈来确定工具100的热状况并且防止超过电路径的部件中的任何部件的最大热极限。如果过量负载波动或者仅略微高于工具100在连续功率模式下可以处理的功率，在提升功率模式下使用感测到的反馈可能是有用的，原因是提升功率模式可以在这样的条件下安全地启用较长时间段，与当负载基本上超过工具100在连续功率模式下可以处理的功率时相对。

当处于提升功率模式时，在框255中，控制系统130可以例如经由负载传感器142监视电机负载。可以如上关于负载传感器142所述来感测负载。在实施方式中，如果负载在预定定时到期之前和/或感测的热条件指示必须中断提升功率模式之前降低至低于工具100可以在连续功率模式下处理的负载，控制系统130可以回到框210，并且重新进入连续功率模式。一些实施方式还可以利用来自传感器132的反馈来确定返回到框210和连续功率模式是否可行。其他实施方式可以利用以上关于框220描述的进入提升功率模式的预定阈值。其他实施方式可以利用比进入提升功率模式的预定阈值大或小的第二预定阈值。当进入提升功率模式的第一预定阈值与重新进入连续模式的第二较低预定阈值结合使用时，可以获得滞后效应，由此控制系统130有助于避免在处理接近工具100的连续电流限制的负载时在连续功率模式与提升功率模式之间不必要的和/或过度的切换。当如上所述返回到块210时，控制系统130可以采用从提升功率模式锁定长达预定长度的时间和/或直到感测的条件指示存在足够的热余量。

然而，如果负载在预定的定时到期和/或感测的热状况指示必须中断提升功率模式之前没有降低，则在一些实施方式中，控制系统130可以跳回到框240并切断功率/失速电机140。在其他实施方式中，控制系统130可以行进至框260，并进入消减模式。

在框260的消减模式中，控制系统130可以设置消减功率水平，其可以是低于连续功率水平的最大功率水平。由于这种降低的功率水平低于连续功率水平，因此降低的电流流过电路径部件。如上所述，相对于连续功率模式中的电流的降低的电流可以引起必须消散的生成的热的量的减少，并且有助于工具100消散由提升功率模式引起的储存的热，同时仍然使得工具100能够继续操作，而不进入框240，可能关断工具100和/或请求使用者开启触发器150以继续工作。在一些实施方式中，消减功率水平可以是预定水平，或者在其他实施方式中可以由控制系统130基于来自传感器132的反馈来动态地确定。在实施后面的方法的实施方式中，例如，可以将消减功率水平设置为低于在电路径部件基本上处于其最大热极限的情况，并且如果仍然存在一些剩余热余量则递增地升高。

当处于削减功率模式时，控制系统130可以在框265中例如经由负载传感器142继续监视工具负载。如果负载降低，则控制系统130可以恢复到框210中的连续功率模式。然而，如果负载不减小，如上所述，控制系统130可以行进至框240中关断。如同提升功率模式一样，在一些实施方式中，控制系统130可以允许工具100在行进至框240之前没有负载降低的情况下保持消减功率模式长达预定的长度的时间。在其他实施方式中，控制系统130可以根据来自传感器132的反馈来确定在削减模式中是否足够的热被消散以允许工具100返回到连续功率模式，或者工具是否需要行进至框240中关断。

如上所述，实施削减功率模式的实施方式可以允许使用者甚至在过载状况之后继续使用工具100，而不需要关断工具100或者使用者开启触发器150并等待一定时间使工具100冷却。例如，在方法200在绿篱修剪机中实施的情况下，方法200可以允许绿篱修剪机的使用者激励通过较粗灌木丛的短小部分。如果使用者将工具推到提升功率模式的限制，则工具100可以恢复到功率降低的削减功率模式，以允许使用者在不开启触发器的情况下减少负载，或者在发信号通知使用者减轻切割以允许工具冷却的同时保持工作。如果使用者即使在削减功率模式下也继续主动地加大工具负载，那么工具100可能需要关断以避免损坏。

图3是根据各种实施方式的由实施方法200的控制系统130向电机140提供的电流的示例轨迹。如图3所示，可以设置连续功率限制302，例如约15.0安培。如上所述，在控制系统130进入提升功率模式时，安培数可以增加超过连续功率限制302，进入提升限制304。在此处的示例中，提升限制304可以被选择为大约19安培，并且时间限制可以是2.5秒。在所示的示例中，在提升功率模式之后(并且如果负载不减小，如关于方法200的框255所描述的)，安培数降低到低于连续功率水平302的削减水平306，以允许系统的部件恢复和/或冷却。在此处的示例中，消减水平306可以被选择为大约8安培。如果负载不减小或控制系统130进入框240并关断，电流减小到失速水平308，显示为0安培或没有电流流动。控制系统130可以被配置成：如果在预定时间段(例如，大约1秒)之后负载不减小，进入关断。与其他参数一样，此时间段可以根据给定实现的具体情况而变化。

尽管本文中已经示出和描述了某些实施方式，但是本领域普通技术人员应该理解，在不偏离范围的情况下，为了实现相同目的而计算的各种各样的替选和/或等同实施方式或实现方式可以替代所示和所述的实施方式。本领域技术人员将容易理解，实施方式可以以各种各样的方式来实现。本申请旨在覆盖本文中讨论的实施方式的任何修改或变化。因此，显然旨在实施方式仅由权利要求及其等同物来限制。

Claims (15)

1.一种电动工具，包括：

控制系统，其耦接至电源和电动机，所述控制系统被配置成使电流被提供给所述电动机以驱动负载，

其中：

所述控制系统包括提供电流高达第一水平的连续功率模式和提供电流高达第二水平的提升功率模式，所述第二水平大于所述第一水平，并且

所述控制系统在所述控制系统感测到所述负载增加超过预定阈值时从所述连续功率模式切换到所述提升功率模式，并且在所述控制系统感测到所述负载减少时从所述提升功率模式切换到所述连续功率模式。

2.根据权利要求1所述的电动工具，其中，进一步地，如果在经过预定时间之前所述电动机上的所述负载未降低低于所述预定阈值，所述控制系统停止向所述电动机提供电流。

3.根据权利要求1所述的电动工具，其中，所述控制系统还具有提供电流高达小于所述第一水平的第三水平的消减功率模式，并且如果在经过预定时间之前所述电动机上的所述负载未降低低于所述预定阈值，所述控制系统切换到所述消减功率模式。

4.根据权利要求3所述的电动工具，其中，所述预定时间是第一预定时间，并且如果所述控制系统处于所述削减功率模式并且所述负载在经过第二预定时间之前未降低，所述控制系统停止向所述电动机提供电流。

5.根据权利要求1所述的电动工具，其中：

所述预定阈值是第一预定阈值，

所述控制系统在所述负载超过所述第一预定阈值时从所述连续功率模式切换到所述提升功率模式，以及

所述控制系统在所述负载下降低于第二预定阈值时从所述提升功率模式切换到所述连续功率模式。

6.根据权利要求1所述的电动工具，其中，所述控制系统在预定时间间隔之后从所述提升功率模式切换到所述连续功率模式。

7.根据权利要求1所述的电动工具，其中，所述控制系统通过感测电动机速度的变化来感测所述电动机上的所述负载。

8.根据权利要求1所述的电动工具，其中，所述控制系统通过感测所述电动机的电流需求的变化来感测所述电动机上的所述负载。

9.一种包含指令的非暂态计算机可读介质，所述指令在由控制系统中的处理器执行时使所述控制系统：

以连续功率模式操作电动机；以及

在感测到所述电动机上的负载增加超过预定阈值时，切换成以爆发功率模式操作所述电动机，

其中在所述连续功率模式中给所述电动机提供电流高达第一水平，并且在所述提升功率模式中给所述电动机提供电流高达第二水平，所述第二水平大于所述第一水平。

10.根据权利要求9所述的计算机可读介质，其中，所述指令还使所述控制系统：

当在经过预定时间之前感测到所述负载的降低时回退切换成以所述连续功率模式操作所述电动机；以及

如果在经过预定时间之前所述负载未降低，切换成以所述削减功率模式操作所述电动机，

其中，在所述削减功率模式中给所述电动机提供电流高达第三水平，所述第三水平小于所述第一水平。

11.根据权利要求10所述的计算机可读介质，其中，所述预定时间是第一预定时间，并且所述指令还用于使得：在处于所述削减功率模式时，如果在经过第二预定时间之前所述负载没有降低，所述控制系统中断至所述电动机的电流。

12.根据权利要求10所述的计算机可读介质，其中所述预定阈值是第一预定阈值，并且所述指令还用于使所述控制系统在感测到所述负载降低小于第二预定阈值时回退切换成以所述连续功率模式操作所述电动机。

13.一种用于控制电动工具中的电动机的方法，包括：

以连续功率模式操作所述电动机；

在检测到所述电动机上的负载增加超过第一预定阈值时切换成以爆发功率模式操作所述电动机；

在检测到所述负载降低低于第二预定阈值时切换成以所述连续功率模式操作所述电动机；以及

如果在经过预定时间之前所述负载没有降低低于所述第二预定阈值，切换成以削减功率模式操作所述电动机；

其中，在所述连续功率模式中给所述电动机提供电流高达第一水平，在所述提升功率模式中给所述电动机提供电流高达第二水平，所述第二水平大于所述第一水平，并且在所述消减功率模式下给所述电动机提供电流高达第三水平，所述第三水平低于所述第一水平。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，通过检测机械耦接至所述电动机的受驱元件的速度变化来检测所述电动机上的所述负载。

15.根据权利要求13所述的方法，其中，通过检测提供给所述电动机的电流的变化来检测所述电动机上的所述负载。