CN113824354A - 电动工具及其启动控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动工具及其启动控制方法，电动工具包括：驱动结构；电机，电机转动以带动驱动结构运行；驱动电路，与电机电性连接以使电机转动；控制器，与驱动电路电性连接，被配置为：在收到启动指令时，输出第一控制信号控制电机带动驱动结构以第一运行方式运行预设时间段，在预设时间段之后，输出第二控制信号控制电机带动驱动结构以第二运行方式运行至预设状态，其中，第一运行方式与第二运行方式为两种相反的运行方式。采用本发明，通过在电动工具正式启动之前，控制器控制电机进行预设时间段的反转，从而获得驱动结构在正常启动前的提速距离，再基于该距离进行正常启动阶段的启动，增加了正常启动时的带载启动能力。

Description

电动工具及其启动控制方法

技术领域

本发明涉及一种电动工具，具体涉及一种电动工具及其启动控制方法。

背景技术

在很多电动工具特别是小型带齿轮传动结构的电动工具中，通常存在带载启动能力弱的问题。为了增强齿轮传动结构的带载启动能力，一般采用的方式有增加齿轮数、增大齿轮尺寸、替换齿轮类型等。

然而，通过改变硬件实体的方式增大齿轮传动结构的带载启动能力，在增加硬件成本的同时，也会增加电动工具的重量或者改变其形状，从而会降低用户体验。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种电动工具及其启动控制方法，在未改变电动工具中硬件结构的前提下，可以提高电动工具的带载启动能力。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

一种电动工具，包括：

驱动结构；

电机，电机转动以带动驱动结构运行；

驱动电路，与电机电性连接以使电机转动；

控制器，与驱动电路电性连接，

该控制器被配置为：在收到启动指令时，输出第一控制信号控制电机带动驱动结构以第一运行方式运行预设时间段；

在预设时间段之后，输出第二控制信号控制电机带动驱动结构以第二运行方式运行至预设状态，

其中，第一运行方式与第二运行方式为两种相反的运行方式。

进一步地，驱动结构为传动结构。

进一步地，传动结构包括驱动齿轮和被动齿轮，驱动齿轮被配置为：

在预设时间段内，输出第一控制信号控制电机带动驱动齿轮按照第一转动方向旋转；

在预设时间段之后，控制器输出第二控制信号控制电机带动驱动齿轮以第二转动方向旋转至预设状态，

其中，第一转动方向与第二转动方向为两个相反的方向。

进一步地，驱动齿轮被配置为：

在第一控制信号的驱动下基于预设时间段旋转了提速距离。

进一步地，提速距离的范围为大于等于零且小于等于齿轮中两个齿之间的齿间距。

进一步地，控制器被配置为：

在预设时间段内，控制器输出占空比可调的第一控制信号以控制电机。

进一步地，控制器被配置为：

在驱动齿轮运行至预设状态后，根据电机的转速或者加载在电机上的电流或电压中的任一个或多个参数判断电机是否堵转；

当控制器确定电机堵转时，输出第三控制信号，控制电动工具停止运行；

在收到启动指令时，输出第一控制信号控制电机带动驱动齿轮以第一运行方式运行预设时间段；

在预设时间段之后，输出第二控制信号控制电机带动驱动齿轮以第二运行方式运行至预设状态。

一种用于电动工具的启动控制方法，包括：

在收到启动指令时，控制器输出第一控制信号控制电机带动电动工具中的驱动结构以第一运行方式运行预设时间段；

在预设时间段之后，控制器输出第二控制信号控制电机带动驱动结构以第二运行方式运行至预设状态，

其中，第一运行方式与第二运行方式为两种相反的运行方式。

进一步地，驱动结构为传动结构。

进一步地，传动结构至少包括驱动齿轮和被动齿轮，上述方法还包括：

在预设时间段内，控制器输出第一控制信号控制电机带动驱动齿轮按照第一转动方向旋转；

在预设时间段之后，控制器输出第二控制信号控制电机带动驱动齿轮以第二转动方向旋转至预设状态，

其中，第一转动方向与第二转动方向为两个相反的方向。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种电动工具的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种电动工具启动控制方法的流程示意图；

图3是本发明实施例提供的另一种电动工具启动控制方法的流程示意图；

图4是本发明实施例提供的驱动齿轮在电动工具启动前到正常启动的齿轮相对状态示意图；

图5a-图5b是本发明实施例提供的提速距离和齿间距的示意图；

图6a-图6b是本发明实施例提供的两种紧密齿合的状态示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。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。

需要说明的是，本发明中的控制启动方法主要应用于带有齿轮传动结构的电动工具中，例如锯类工具、钻类工具等。本申请涉及的第一、第二和第三并不表示数字的大小或顺序，仅是为了命名需要。

在本申请的第一个实施例中，提供了一种如图1所示的电动工具10，该电动工具10包括控制器101、驱动电路102、电机103和传动结构104。

具体实现中，电机103转动以带动传动结构104运行。

驱动电路102，与电机103电性连接以使电机103转动。

控制器101，与驱动电路102电性连接，被配置为，在收到启动指令时，输出第一控制信号控制电机带动传动结构104以第一运行方式运行预设时间段。

具体实现中，在电动工具的启动扳机被操作人员按下后，控制器101可以收到电动工具10的启动指令，进而控制器101可以输出第一控制信号控制电动工具以第一运行方式运行一个预设的时间段。在一些实施例中，预设时间段的取值范围为5-10ms。其中，预设时间段可以是事先写入的固定之间段，例如5ms、10ms或者其他较小的时间段。预设时间段也可以通过外部设备写入更新，例如手机等移动终端。需要说明的是，在上述预设时间段内，电动工具10并未真正启动，可以理解成该时间段内电机的转动是电动工具正常启动前的预启动。在预设时间段中驱动结构的第一运行方式，与此时间段之后的第二运行方式是相反的两种运行方式。例如，在链锯正常工作时，其中的驱动齿轮是顺时针转动的，在启动该链锯时，驱动齿轮先逆时针旋转一个时间段（如5ms）进行预启动，之后再顺时针旋转到达一定的状态（例如达到一定的转速），使电动工具能够正常工作，则驱动齿轮的逆时针转动为第一运行方式，顺时针转动为第二运行方式。

通过进行预设时间段的预启动，电动工具10能够获得一个有利于增强启动力的提 速参数，该参数在接下来的正常启动阶段中，会增加驱动结构的驱动力，从而提高电动工具 的带载启动力。例如，链锯在预启动的5ms时间段内，驱动齿轮逆时针旋转的圆心角为

，则 可以根据弧长的计算公式

计算出驱动齿轮在预设时间段内对应转过 的弧长L，在一些实施例中，驱动齿轮在预设时间段内转过的弧长L可以被定义为提速参数。 可以理解的是，在链锯的启动事例中，在预设时间段5ms之后驱动齿轮顺时针旋转过弧长L 的过程中是处于空载的状态即不会带动被动齿轮转动，在该过程中驱动齿轮将得到一个较 大的启动力，进而在转过弧长L之后的过程中，基于上述较大的启动力，链锯的带载启动能 力得到了增强。

在一些实施例中，提速参数被定义为一段弧长，此时提速参数可以称为提速距离，在其他可行的实施例中，提速参数也可以是任何为增强带载启动能力而获得的参数。

在一些实施例中，上述第一控制信号的占空比可调，且一般取值在8%以下。

进一步地，控制器101在预设时间段之后，输出第二控制信号控制电机103带动传动结构104以第二运行方式运行至预设状态。

可以理解的是，上述预设状态可以是驱动结构达到一定转速或者达到一定工作电压或电流等的状态，在这种状态下电动工具10能够正常工作，可以是空载的也可以是带载的。在驱动结构达到预设状态后，电动工具10启动完成可以进行正常的工作。

在一种可选的实现方式中，在电动工具10正常运行中，若控制器101检测到电机103的转速低于给定阈值或者反电动势无换向，则判断为工具堵转，在堵转时控制器101输出第三控制信号控制工具停机。当用户释放扳机后再次按下扳机即用户重新启动工具时，控制器101能够再次收到启动指令，并据此输出第一控制信号控制电动工具10进行如上所述的预启动，并在预设时间段之后输出第二控制信号控制驱动结构以第二运行方式运行至上述预设状态。

可以理解的是，电动工具10中除了上述结构部件，还包括其他的附件，例如电池包、壳体、钻头、把手等。由于其他附件不直接参与电动工具启动控制的过程，在本发明中不再详述。

在本发明实施例中，在电动工具正式启动之前，控制器控制电机进行预设时间段的反转，从而获得驱动结构在正常启动前的提速参数，再基于该参数进行正常启动阶段的启动，增加了正常启动时的带载启动能力。

请参考图2，在本申请的第二个实施例中，用于电动工具启动控制方法至少可以包括以下步骤：

S101，在收到启动指令时，控制器输出第一控制信号控制电机带动电动工具中的驱动结构以第一运行方式运行预设时间段。

在一些实施例中，驱动结构可以是一种传动结构，该传动结构可以包括驱动齿轮和被动齿轮。在预设时间段内，控制器输出的第一控制信号控制电机带动驱动齿轮按照第一转动方向旋转，其中第一控制信号的占空比可调，且数值一般在8%以下。

S102，在预设时间段之后，控制器输出第二控制信号控制电机带动驱动结构以第二运行方式运行至预设状态。

在一个实施例中，控制器输的出第二控制信号控制电机带动驱动齿轮以第二转动方向旋转；其中，第一转动方向与第二转动方向为两个相反的方向。

在一些实施例中，上述驱动齿轮在第一控制信号的驱动下，在预设时间段内旋转了提速距离L，L的范围为大于等于零且小于等于齿轮中两个齿之间的齿间距。

可以理解的是，上述预设状态可以是驱动结构达到一定转速或者达到一定工作电压或电流等的状态，在这种状态下电动工具10可以是空载的也可以是带载的。在驱动结构达到预设状态后，电动工具10启动完成可以进行正常的工作。

在一些实施例，在电动工具正常运行过程中，控制器可以根据电机的转速或者加载在电机上的电流或电压中的任一个或多个参数判断电机是否堵转，若检测到堵转，则输出第三控制信号，控制电动工具停止运行；且只有再次检测到电动工具启动即再次收到开启指令时，控制器才再次输出第一控制信号控制电机带动驱动齿轮以第一运行方式运行预设时间段，且在预设时间段之后，输出第二控制信号控制电机带动驱动齿轮以第二运行方式运行至预设状态。

需要说明的是，本实施例中的用于电动工具的启动控制方法的启动控制过程，可以参见上述实施例一中关于电动工具及其启动过程的描述，此处不再赘述。

请参考图3，在本申请的第三个实施例中，用于电动工具启动控制方法至少可以包括以下步骤：

S201，在收到启动指令时，控制器输出第一控制信号控制电机带动驱动齿轮按照第一转动方向旋转。

S202，在预设时间段之后，控制器输出第二控制信号控制电机带动驱动齿轮以第二转动方向旋转至预设状态。

在本实施例中，电动工具中的驱动结构主要指带有齿轮的传动结构。下面将通过带有齿轮的电动工具执行带载启动的过程，说明本发明的启动控制流程：

图4展示了电动工具的驱动齿轮和被动齿轮在三个阶段中的相对状态，其中，三个阶段包括启动前10、预启动20和正常启动30。

首先需要说明，在图4所示的示例中，驱动齿轮1逆时针旋转是上述的第二转动方向，顺时针旋转是上述的第一转动方向。特别的，在启动前10阶段驱动齿轮1和被动齿轮2齿合紧密，驱动齿轮1若立即进行逆转驱动，工具的启动能力将变差。进一步的，在预启动20阶段控制器输出占空比可调的第一控制信号，控制驱动齿轮1先按第一转动方向即顺指针旋转一个预设时间段（如5ms），驱动齿轮1和被动齿轮2之间拉开了一定的距离，该距离即为驱动齿轮1上的弧长L（图5a所示的粗线弧长），也称之为驱动齿轮1在预设时间段内旋转得到的提速距离。需要说明的是，在初始状态即启动前10阶段，不论驱动齿轮1和被动齿轮2之间是否齿合紧密，驱动齿轮1在预启动20阶段先顺时针旋转预设时间段，给电动工具的负载带来影响都是可以忽略的，因此无论在启动前10阶段驱动齿轮1和被动齿轮2之间是否齿合紧密，控制器均需要先输出第一控制信号控制驱动齿轮1按第一转动方向旋转预设时间段进行预启动。进一步的，在正常启动30阶段，驱动齿轮1在提速距离L的基础上按照第二转动方向即逆时针旋转至预设状态，即驱动齿轮的转速或者电压或者电流能够满足电动工具正常工作的状态，在该状态下，电动工具可以空载也可以带载。

可以理解的是，上述提速距离L最小可以为零，最大不超过齿轮中两个齿之间的齿 间距

即图5b所示的粗线弧长。

在一种状态下上述提速距离L最小可以为零，例如驱动齿轮1和被动齿轮2以图6a 所示状态紧密齿合，若驱动齿轮1在预设时间段内未旋转或者转动的预设时间段过小不足 以产生旋转距离，则驱动齿轮1以第二转动方向旋转启动时的提速距离L为零；在另一种状 态下，上述提速距离L最大不超过齿轮中两个齿之间的齿间距

，在具有最大提速距离时， 驱动齿轮1和被动齿轮2以图6b所示的状态紧密齿合（这种状态可以是电动工具启动前齿轮 的初始状态，也可以是驱动齿轮1在预设时间段内旋转后的状态），此时驱动齿轮1以第二转 动方向旋转时的提速距离L为

。当然，在预设时间段之后，如果驱动齿轮1和被动齿轮2介 于上述紧密齿合状态之间的状态，提速距离L都是大于零小于

的。另外，由于不同电动工 具中齿轮类型不同，相应的齿间距也不同，但同一电动工具中的齿间距

是一个固定数值。

在本发明实施例中，由于上述提速距离L的存在，驱动齿轮可以在正常启动时基于提速距离L增产生较强的启动力，进而可以增强齿轮传动的带载启动能力。

需要说明的是，上述第一控制信号的占空比可调，且一般取值在8%以下。通过可调占空比的第一控制信号，满足了不同电动工具在不同启动场景下的反转预启动要求，增加了预启动控制的灵活性。

在一种可选的实现方式中，在电动工具启动并正常运行中，若控制器检测到电机的转速低于给定阈值或者反电动势无换向，则判断为工具堵转，在堵转时控制器输出第三控制信号控制工具停机。当检测到用户释放扳机后再次按下扳机即用户重新启动工具时，控制器再次收到开启指令，可以再次输出第一控制信号进行如上所述的预启动，并在预设时间段之后输出第二控制信息控制驱动齿轮以第二转动方向转动至预设状态。

在本发明实施例中，在电动工具正式启动之前，控制器控制电机进行预设时间段的反转，从而获得驱动结构在正常启动前的提速距离，再基于该距离进行正常启动阶段的启动，增加了正常启动时的带载启动能力。

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)

1.一种电动工具，

包括：驱动结构；

电机，所述电机转动以带动所述驱动结构运行；

驱动电路，与所述电机电性连接以使所述电机转动；

控制器，与所述驱动电路电性连接，

其特征在于，所述控制器被配置为：在收到启动指令时，输出第一控制信号控制所述电机带动所述驱动结构以第一运行方式运行预设时间段，

在所述预设时间段之后，输出第二控制信号控制所述电机带动所述驱动结构以第二运行方式运行至预设状态，

其中，所述第一运行方式与所述第二运行方式为两种相反的运行方式。

2.根据权利要求1的电动工具，其特征在于，所述驱动结构为传动结构。

3.根据权利要求2的电动工具，其特征在于，所述传动结构包括驱动齿轮和被动齿轮，所述控制器被配置为：

在所述预设时间段内，输出所述第一控制信号控制所述电机带动所述驱动齿轮按照第一转动方向旋转，

在所述预设时间段之后，输出所述第二控制信号控制所述电机带动所述驱动齿轮以第二转动方向旋转至预设状态，

其中，所述第一转动方向与所述第二转动方向为两个相反的方向。

4.根据权利要求3的电动工具，其特征在于，所述驱动齿轮被配置为：

在所述第一控制信号的驱动下基于所述预设时间段旋转了提速距离。

5.根据权利要求4的电动工具，其特征在于，所述提速距离的范围为大于等于零且小于等于齿轮中两个齿之间的齿间距。

6.根据权利要求1的电动工具，其特征在于，所述控制器被配置为：在所述预设时间段内，输出占空比可调的第一控制信号以控制所述电机。

7.根据权利要求3的电动工具，其特征在于，所述控制器被配置为：

在所述驱动齿轮运行至所述预设状态后，根据所述电机的转速或者加载在所述电机上的电流或电压中的任一个或多个参数判断所述电机是否堵转；

当确定所述电机堵转时，输出第三控制信号，控制所述电动工具停止运行；

在收到所述启动指令时，输出所述第一控制信号控制所述电机带动所述驱动齿轮以所述第一运行方式运行所述预设时间段；

在所述预设时间段之后，输出所述第二控制信号控制所述电机带动所述驱动齿轮以所述第二运行方式运行至所述预设状态。

8.一种用于电动工具的启动控制方法，其特征在于，所述方法包括：

在收到启动指令时，控制器输出第一控制信号控制电机带动电动工具中的驱动结构以第一运行方式运行预设时间段；

在所述预设时间段之后，所述控制器输出第二控制信号控制电机带动驱动结构以第二运行方式运行至预设状态，

其中，所述第一运行方式与所述第二运行方式为两种相反的运行方式。

9.根据权利要求8的控制方法，其特征在于，所述驱动结构为传动结构。

10.根据权利要求9的控制方法，其特征在于，所述传动结构至少包括驱动齿轮和被动齿轮，所述方法还包括：

在所述预设时间段内，所述控制器输出所述第一控制信号控制所述电机带动所述驱动齿轮按照第一转动方向旋转；

在所述预设时间段之后，所述控制器输出所述第二控制信号控制所述电机带动所述驱动齿轮以第二转动方向旋转至预设状态，

其中，所述第一转动方向与所述第二转动方向为两个相反的方向。

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