CN112405255A - 直流电动设备转速控制方法、控制装置及直流电动设备 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种直流电动设备转速控制方法、控制装置及直流电动设备。该方法包括：根据设备电源输出的当前电压与电压阈值的比较结果，确定设备当前电压的状态；若所述当前电压的状态为低电状态，则确定所述当前电压所能恒住的最大转速；根据所述最大转速与设备的满电设定转速的比较结果，确定当前电压下各个档位的目标转速信号；响应用户的档位触发指令按照所述目标转速信号输出目标转速。本发明实施例通过检测设备电源的当前输出电压确定在设备电源低电时，通过将当前电压下的最大转速与设备满电设定转速进行比较，重新确定对应于当前输出电压的各个档位的转速信号，在设备处于低电状态时，依然能够按照档位级别输出各个档位应有的转速信号。

Description

直流电动设备转速控制方法、控制装置及直流电动设备

技术领域

本发明实施例涉及自动控制技术，尤其涉及一种直流电动设备转速控制方法、控制装置及直流电动设备。

背景技术

对于直流角磨产品而言，在半电时，通常会出现5个档位只有4个速度的情况，即此时5档满开占空比只能恒住4档的转速，即用户选择最高档位时，角磨机的输出转速达不到最高档位所对应的满电设定转速，从而影响用户的使用体验。

发明内容

本发明实施例提供一种直流电动设备转速控制方法、控制装置及直流电动设备，以实现在低电启动时，设备能够按照目标档位输出与目标档位对应的设定转速。

第一方面，本发明实施例提供了一种直流电动设备转速控制方法，包括：

根据设备电源输出的当前电压与电压阈值的比较结果，确定设备当前电压的状态；

若所述当前电压的状态为低电状态，则确定所述当前电压所能恒住的最大转速；

根据所述最大转速与设备的满电设定转速的比较结果，确定当前电压下各个档位的目标转速信号；

响应用户的档位触发指令按照所述目标转速信号输出目标转速。

第二方面，本发明实施例还提供了一种直流电动设备转速控制装置，包括：

电压状态确定模块，用于根据设备电源输出的当前电压与电压阈值的比较结果，确定设备当前电压的状态；

最大转速确定模块，用于若所述当前电压的状态为低电状态，则确定所述当前电压所能恒住的最大转速；

目标转速信号确定模块，用于根据所述最大转速与设备的满电设定转速的比较结果，确定当前电压下各个档位的目标转速信号；

目标转速输出模块，用于响应用户的档位触发指令按照所述目标转速信号输出目标转速。

第三方面，本发明实施例还提供了一种直流电动设备，包括：电机和本发明任意实施例所述的控制装置，所述控制装置电连接所述电机，其中，

所述控制装置用于根据用户的触发指令生成目标转速信号，并响应所述目标转速信号控制所述电机输出目标转速。

本发明实施例通过检测设备电源的当前输出电压确定在设备电源低电时，通过将当前电压下的最大转速与设备满电设定转速进行比较，重新确定对应于当前输出电压的各个档位的转速信号，解决了现有技术中因为设备低电而造成的高档位下不能输出应有转速而使得不同档位出现相同或相似转速的问题，实现了在设备处于低电状态时，依然能够根据用户的档位触发指令，按照档位级别，输出对应于档位级别的转速信号，使得每个档位都能输出应有的转速信号。

附图说明

图1是本发明实施例一中的一种直流电动设备转速控制方法的流程图；

图2是本发明实施例二中的一种直流电动设备转速控制方法的流程图；

图3是本发明实施例三中的一种直流电动设备转速控制装置的结构示意图；

图4是本发明实施例四中的一种直流电动设备的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

实施例一

图1为本发明实施例一提供的一种直流电动设备转速控制方法的流程图，本实施例可适用于直流供电的电动设备在低电使用时对转速进行调整的情况，例如，由电池包供电的角磨机在半电状态时，需要重新确定各个档位的转速，以使得在当前电压下档位由高到低按照设定级别进行降速输出，该方法可以由软件或硬件来执行，例如，由存储有执行程序的处理器来执行，该方法具体包括如下步骤：

S110、检测设备电源输出的当前电压，并根据所述当前电压与电压阈值的比较结果，确定设备当前电压的状态。

其中，设备因为使用消耗，会使得设备电源的输出电压逐步降低，在设备的输出电压降低到一定程度后，就会导致该电压所能输出的转速降低，达不到满电设定转速。需要注意的是，这里的输出电压是指设备处于空载状态下的输出电压。电压阈值即为设备的转速无法达到满电设定转速所对应的临界电压，即设备的输出电压低于该电压阈值时，设备所能输出的转速低于满电状态下的设定转速。当设备的当前电压小于电压阈值时，表明设备处于低电状态，需要对设备的输出转速进行调整，以使得设备在每个档位都输出对应于该档位级别的转速；当设备的当前电压大于或等于该电压阈值时，表明设备处于正常状态，此时，无需对设备的输出转速进行重新设定，即设备依然按照满电设定转速进行输出。可选的，本实施例中，电压阈值设置为

Vm为设备的电池包的标称电压。例如，某型号设备电池包的标称电压为20.43V时，相应地，电压阈值为

则在使用该型号设备时，若设备的输出电压小于13.62V时，即表示设备当前处于低电状态。

本实施例中，为了保证所检测到的输出电压为设备处于空载态的电压，可选的，对设备的输出电压进行判断时，具体包括了以下过程：

将当前电压与电压阈值进行比较，若当前电压小于电压阈值，则检测当前电压下的母线电流；

将所述母线电流与电流阈值进行比较，若所述母线电流小于所述电流阈值，则确定当前电压的状态为低电状态。

其中，母线电流即为设备的电源所输出的电流。考虑到设备处于非空载状态时，如重载状态，其瞬态电流会比较大，此时设备电源的内阻分压较大，因而会导致电源的输出电压低于空载状态下的输出电压，即此时的输出电压不能反映电源的真实状态。若母线电流小于设定的电流阈值，则表明电源处于稳定输出状态，即设备处于空载状态，此时的输出电压反映了电源的实际状态。

在确定了当前电压低于电压阈值时，通过检测母线电流并与电流阈值进行比较，可以排除设备因为非空载而输出低电压的情况，实现了对设备处于空载和非空载状态的区分，保证了对设备电源电压状态判断的准确性，避免了误判情况的出现。

可选的，本实施例中只在检测到用户换挡时，检测一次对设备电源输出的当前电压，以确定在换挡后设备的电压状态。

S120、若所述当前电压的状态为低电状态，则确定所述当前电压所能恒住的最大转速。

其中，低电状态是指当前输出电压低于预设的电压阈值。当前电压所能恒住的最大转速是指，在当前电压下设备处于空载状态时所能输出的最大转速。因为设备的输出电压与该电压下能够输出的最大转速之间具有对应关系，因而，本实施例中，根据当前电压的状态确定最大转速具体包括：

根据当前电压，查找预设的电压-最大转速的对应关系表，确定当前电压所能恒住的最大转速。

其中，该电压-最大转速对应关系表可以预先存储在设备的存储单元中，控制装置在确定最大转速时，可以通过查找预先存储的电压-最大转速对应关系表，得到对应于当前电压的最大转速，即当前电压所能恒住的最大转速。可选的，该电压-最大转速对应关系表中的电压为一个电压范围，即一个最大转速对应一个电压范围，通过判断当前所落入的电压区间，确定出当前电压所对应的最大转速。

S130、根据所述最大转速与设备的满电设定转速的比较结果，确定当前电压下各个档位的目标转速信号。

其中，满电设定转速是指设备在电池包处于标称电压时，所能恒住的最大转速，设备的满电设定转速作为出厂指标，在设备出厂后该指标即为一个固定值。目标转速信号是指在当前电压下重新设定的各个档位的转速信号，且该目标转速信号为设备空载时应该输出的转速信号。本实施例中，在确定当前电压下各个档位的目标转速信号时，每个档位对应一个转速信号，即重新确定的转速信号与档位是逐一对应的。该目标转速信号用来指示设备的驱动电机进行转速输出。

下面以一个具体的示例对本实施例中重新确定的目标转速信号与档位的逐一对应关系进行说明。在本实施例的某一可选方案中，设备为直流供电的5档输出的角磨机，该角磨机的电池包的标称电压为20.43V，设备的当前输出电压为12.5V，被确定为低电状态，此时，角磨机的最大转速不能达到5档的满电设定转速，因而需要对角磨机在该输出电压下各个档位的转速进行重新设定，经重新设定后的角磨机的输出转速如下表所示，可以看出，在经过重新设定后，5个档位分别对应一个目标转速，即角磨机在当前电压下会按照如下档位所对应的转速进行输出，实现每个档位都对应有一个目标输出转速。

S140、响应用户的档位触发指令按照所述目标转速信号输出目标转速。

其中，档位触发指令是指用户所选择的档位信号，在确定了档位信号后，设备的控制装置会按照上述步骤重新确定的目标转速信号，来控制设备的驱动电机按照该目标转速信号进行转速输出。

本实施例的原理是：根据设备的当前电压确定在当前电压下的最大转速，根据当前电压下的最大转速所能达到的满电设定转速的级别，重新确定设备在当前电压下各个档位的转速，使得设备在低电状态下，也能够按照档位级别逐级输出相应转速。

本实施例的技术方案，通过根据设备的电源当前输出电压确定在当前电压下的最大转速，再通过将所得到的当前电压下的最大转速与设备满电设定转速进行比较，以在设备处于低电状态时，重新确定对应于当前输出电压的各个档位的转速信号，解决了现有技术中因为设备低电而造成的高档位下不能输出应有转速而使得不同档位出现相同或相似转速的问题，实现了在设备处于低电状态时，依然能够根据用户的档位触发指令，按照档位的级别，输出对应于该档位级别的转速信号，使得每个档位都能输出应有的转速信号。

实施例二

图2为本发明实施例二提供的一种直流电动设备转速控制方法的流程图，本实施例在上述实施例的基础上对转速的确定方法进行了优化，该方法具体包括如下步骤：

S210、检测设备电源输出的当前电压，并根据所述当前电压与电压阈值的比较结果，确定设备当前电压的状态。

S220、若所述当前电压的状态为低电状态，则确定所述当前电压所能恒住的最大转速。

S230、将所述最大转速与设备各个档位下的满电设定转速进行比较，得到关于转速的比较结果。

其中，设备在各个档位下都对应有满电设定转速，在确定了当前电压所能恒住的最大转速后，将该最大转速与各个档位下的满电设定转速分别进行比较，确定当前电压下的最大转速所对应的满电设定转速的级别。为了提高比较效率并迅速确定与该最大转速相当的满电设定转速的级别，本实施例的优选方案是，按照档位由高到低的顺序，分别将每个档位所对应的满电设定转速与该最大转速进行比较，直到确定出该最大转速所相当的满电设定转速的级别为止。例如，设备具有6个档位，各个档位满电时所能恒住的最大转速由高到低依次为N6、N5、N4、N3、N2、N1，若此输出电压下设备的最大转速为Nx，则将Nx首先与N6进行比较，若Nx小于N6，继续比较Nx与N5，若Nx小于N5，则继续将Nx与下一级档位的满电设定转速进行比较，直到确定出Nx所对应的满电设定转速的级别，例如，若N4≤Nx<N5，则表明当前电压的最大转速相当于满电时的N4，即满电时第四档所能恒住的最大转速；若N3≤Nx<N4，则表明当前电压的最大转速相当于满电时的N3，即满电时第三档所能恒住的最大转速。

S240、根据所述关于转速的比较结果按照如下关系确定当前电压下各个档位的目标转速信号，

N_m-u；(uN_m-u+N_m-u-1)/u+1；((u-1)N_m-u+2N_m-u-1)/u+1；((u-2)N_m-u+3N_m-u-1)/u+1；……N_m-u-1；N_m-u-2；……(1)

其中，N_m-u为当前电压下最高档转速，其他档位的转速依次减小；

u为当前电压下最大转速对应档位与满电设定最大转速对应档位的档位差；

m为档位的数量。

其中，u为当前电压下最大转速对应档位与满电设定最大转速对应档位的档位差，例如，在上述示例中，设备有6个设定档位，则m为6，若N4≤Nx<N5，则表明此时u为2，最高档的目标转速信号为N4；若N3≤Nx<N4，则表明此时u为3，最高档位的目标转速信号为N3。

在确定了当前电压下最大转速所对应的满电设定转速的级别后，按照公式(1)重新设定各个档位的目标转速信号。例如，在上述示例中，若N4≤Nx<N5，则此时角磨机的6个档位由高到低所对应的空载转速依次为：N4、

N3、

N2、N1；

若N3≤Nx<N4，则此时角磨机的6个档位由高到低所对应的空载转速依次为：N3、

N2、N1。

S250、响应用户的档位触发指令按照所述目标转速信号输出目标转速。

其中，在上述示例中，若N4≤Nx<N5，此时，角磨机各个档位的目标转速信号依次为：N4、

N3、

N2、N1，若用户选择第五档，则此时角磨机输出的空载转速为

若N3≤Nx<N4，此时角磨机各个档位的目标转速信号依次为：N3、

N2、N1，若用户选择第六档，即最高档，则此时角磨机输出的空载转速为N3。

本实施例通过对设备低电状态下的转速进行优化，通过预设的转速设定方法，在确定了设备在当前电压下的最大转速后，通过将该最大转速与设备在满电状态下的设定转速进行比较，确定出当前电压下的最大转速所对应的满电设定转速的级别，进而重新设定当前电压下各个档位的空载转速信号，并驱动设备的电机进行输出，从而使得设备能够根据自身的电压状态实时调整各个档位的空载输出电压，以实现设备在低电状态时依然能够按照档位级别，逐级输出相应于该档位的转速信号。

在上述技术方案的基础上，可选的，本实施例方案还包括：若所述当前电压的状态为正常状态，则响应用户的档位触发指令输出满电设定转速。其中，当前电压的状态为正常状态是指设备在空载状态时，所输出的电压高于电压阈值，此时，设备的控制装置无需对设备的转速进行重新调整，设备依然按照各个档位下的满电设定转速进行输出。

实施例三

图3为本发明实施例三提供的一种直流电动设备转速控制装置的结构示意图，可配置于电动设备中，本实施例可适用于直流供电的电动设备在低电使用时对电动设备的转速进行调整的情况，如图3所示，该装置具体包括：电压状态确定模块310、最大转速确定模块320、目标转速信号确定模块330和目标转速输出模块340，其中：

电压状态确定模块310，用于根据设备电源输出的当前电压与电压阈值的比较结果，确定设备当前电压的状态。

可选的，电压状态确定模块310具体用于：

将当前电压与电压阈值进行比较，若当前电压小于电压阈值，则检测当前电压下的母线电流；

将所述母线电流与电流阈值进行比较，若所述母线电流小于所述电流阈值，则确定当前电压的状态为低电状态。

最大转速确定模块320，用于若所述当前电压的状态为低电状态，则确定所述当前电压所能恒住的最大转速。

可选的，电压状态确定模块310中预设的电压阈值设置为

其中，Vm为设备的电池包的标称电压。

可选的，最大转速确定模块320具体用于：

根据当前电压，查找预设的电压-最大转速的对应关系表，确定当前电压所能恒住的最大转速。

目标转速信号确定模块330，用于根据所述最大转速与设备的满电设定转速的比较结果，确定当前电压下各个档位的目标转速信号。

可选的，目标转速信号确定模块330包括：

转速比较单元，用于将所述最大转速与设备各个档位下的满电设定转速进行比较；

目标转速确定单元，用于根据比较结果按照如下关系确定当前电压下各个档位的目标转速信号，N_m-u；(uN_m-u+N_m-u-1)/u+1；((u-1)N_m-u+2N_m-u-1)/u+1；((u-2)N_m-u+3N_m-u-1)/u+1；……N_m-u-1；N_m-u-2；……

其中，Nm-u为当前电压下最高档的转速，其他档位的转速依次减小；

u为当前电压下最大转速对应档位与满电设定最大转速对应档位的档位差；

m为档位的数量。

目标转速输出模块340，用于响应用户的档位触发指令按照所述目标转速信号输出目标转速。

在上述技术方案的基础上，可选的，电压状态确定模块310还用于：若所述当前电压的状态为正常状态，则响应用户的档位触发指令输出满电设定转速。

本实施例中，为了使得目标转速输出模块340能够响应用户的档位触发指令，控制装置与设备的档位信号输出电路相连，以使得用户的档位触发指令被使能到设备的控制装置中。例如，在通过PWM(Pulse width modulation，脉冲宽度调制)方式进行转速调节的直流电动设备中，档位信号输出电路将用户的档位触发指令转换为相应占空比信号，控制装置按照该档位信号输出电路的输出结果，按照PWM方式控制施加给电机的电压信号的占空比，改变电机所得到的电压值，使得电机按照设定的占空比输出相应的转速。

考虑到设备处于低电状态时，不同的电压所输出的目标转速不同，因而，本实施例中，在设备处于低电状态时，控制装置将电压确定模块310检测到的电压作为当前时刻的满电电压，即以该检测到的电压信号作为进行PWM控制的基准信号。当检测到的电压发生改变使得最大转速确定模块320所确定的最大转速发生改变时，控制装置进行PWM脉宽调制的基准电压以当前检测到的电压为基准进行脉宽调制。

本发明实施例所提供的直流电动设备转速控制装置可执行本发明任意实施例所提供的直流电动设备转速控制方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。本实施例中未详尽描述的内容可以参考本发明任意方法实施例中的描述。

实施例四

图4为本发明实施例四提供的一种直流电动设备的结构示意图，该直流电动设备至少包括电机430和本发明任意实施例所提供的控制装置420，具体地，控制装置420电连接该电机430，控制装置420根据用户的触发指令生成目标转速信号，并基于该目标转速信号控制电机430输出目标转速。本实施例中，用户的触发指令通过档位信号输出电路410输出，其中，档位信号输出电路410与控制装置410电连接，实现将用户的触发指令转换成相应的电信号被加载至控制装置420。

控制装置420按照设定时间检测设备的输出电压，并在输出电压低于设定电压时，重新确定设备各个档位的目标转速信号。控制装置420在接收到用户的档位触发信号后，将不同档位信号转换为相应比例的使能信号，可选的，档位信号的转换可以通过在原电压的基础上改变占空比的方法来实现，即转速调整前后控制相同档位的占空比按照设定逻辑进行调整；或者通过控制相同档位的占空比在转速调整前后保持相同，而控制基准电压按照设定逻辑进行调整的方式来实现。例如，在上述直流驱动的电机中，用户选择的档位信号被送至控制装置420，控制装置420按照档位信号调整PWM信号的占空比，该PWM信号被加载至电机430的使能端，这样，控制装置420将用户选择的档位通过改变占空比的方式实现对电机430的使能控制，使得电机430输出相应于所选档位的转速。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种直流电动设备转速控制方法，其特征在于，包括：

检测设备电源输出的当前电压，并根据所述当前电压与电压阈值的比较结果，确定设备当前电压的状态；

若所述当前电压的状态为低电状态，则确定所述当前电压所能恒住的最大转速；

根据所述最大转速与设备的满电设定转速的比较结果，确定当前电压下各个档位的目标转速信号；

响应用户的档位触发指令按照所述目标转速信号输出目标转速。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据设备电源输出的当前电压与电压阈值的比较结果，确定设备当前电压的状态，包括：

将当前电压与电压阈值进行比较，若当前电压小于电压阈值，则检测当前电压下的母线电流；

将所述母线电流与电流阈值进行比较，若所述母线电流小于所述电流阈值，则确定当前电压的状态为低电状态。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述若所述当前电压的状态为低电状态，则确定所述当前电压所能恒住的最大转速，包括：

根据当前电压，查找预设的电压-最大转速的对应关系表，确定当前电压所能恒住的最大转速。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述最大转速与设备的满电设定转速的比较结果，确定当前电压下各个档位的目标转速信号，包括：

将所述最大转速与设备各个档位下的满电设定转速进行比较，得到关于转速的比较结果；

根据所述关于转速的比较结果按照如下关系确定当前电压下各个档位的目标转速信号，

N_m-u；(uN_m-u+N_m-u-1)/u+1；((u-1)N_m-u+2N_m-u-1)/u+1；((u-2)N_m-u+3N_m-u-1)/u+1；……N_m-u-1；N_m-u-2；……

其中，Nm-u为当前电压下最高档的转速，其他档位的转速依次减小；

u为当前电压下最大转速对应档位与满电设定最大转速对应档位的档位差；

m为档位的数量。

5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述电压阈值为

其中，Vm为设备的标称电压。

6.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

若所述当前电压的状态为正常状态，则响应用户的档位触发指令输出满电设定转速。

7.一种直流电动设备转速控制装置，其特征在于，包括：

电压状态确定模块，用于根据设备电源输出的当前电压与电压阈值的比较结果，确定设备当前电压的状态；

最大转速确定模块，用于若所述当前电压的状态为低电状态，则确定所述当前电压所能恒住的最大转速；

目标转速信号确定模块，用于根据所述最大转速与设备的满电设定转速的比较结果，确定当前电压下各个档位的目标转速信号；

目标转速输出模块，用于响应用户的档位触发指令按照所述目标转速信号输出目标转速。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述最大转速确定模块具体用于根据当前电压，查找预设的电压-最大转速的对应关系表，确定当前电压所能恒住的最大转速。

9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述目标转速确定模块包括：

转速比较单元，用于将所述最大转速与设备各个档位下的满电设定转速进行比较；

目标转速确定单元，用于根据比较结果按照如下关系确定当前电压下各个档位的目标转速信号，(u-1)N_m-u+2N_m-u-1N_m-u；(uN_m-u+N_m-u-1)/u+1；((u-1)N_m-u+2N_m-u-1)/u+1；((u-2)N_m-u+3N_m-u-1)/u+1；……N_m-u-1；N_m-u-2；……

其中，Nm-u为当前电压下最高档的转速，其他档位的转速依次减小；

u为当前电压下最大转速对应档位与满电设定最大转速对应档位的档位差；

m为档位的数量。

10.一种直流电动设备，其特征在于，包括：电机和权利要求7-9任一项所述的控制装置，所述控制装置电连接所述电机，其中，

所述控制装置用于根据用户的触发指令生成目标转速信号，并响应所述目标转速信号控制所述电机输出目标转速。

Images