CN115008422A - 用于常开式动力工具的控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用于常开式动力工具的控制系统。动力工具包括工具头以及用于为工具头提供动力的动力装置，控制系统包括采集电路和控制电路。采集电路与动力装置电学通信并且用于采集与动力装置相关联的至少一个参数，控制电路配置成根据该至少一个参数将动力装置置于具有第一输出功率的工作模式或具有第二输出功率的待机模式。根据本发明一个或多个实施例的控制系统可节省能量损耗、减少机械磨损、提高动力工具的使用寿命，以及增强操作便利性和安全性。

Description

用于常开式动力工具的控制系统

技术领域

本发明涉及电池供电的动力工具领域，更具体而言涉及用于常开式动力工具 的控制系统。

背景技术

存在由电池供电的多种动力工具。动力工具可由动力系统提供动力，动力系 统可由电池供电。通常而言，开关装置触发动力工具，使其开始工作，同时消耗 动力或电力。对动力工具的控制通常是必要的。现有技术中通常存在控制不当的 问题，这会引起电力的不必要消耗，而且也会引起对动力工具的机械损耗，同时 也会导致一些安全性问题。

发明内容

针对现有技术的一个或多个技术缺点，本发明提供用于动力工具的控制系统。

根据本发明的一方面，提供一种用于动力工具的控制系统。动力工具包括工 具头以及用于为工具头提供动力的动力装置，控制系统包括采集电路和控制电路。 采集电路与动力装置电学通信并且用于采集与动力装置相关联的至少一个参数， 控制电路根据该至少一个参数将动力装置置于具有第一输出功率的工作模式或 具有第二输出功率的待机模式。

备选地或额外地，采集电路包括电流传感器、电压传感器、功率传感器、和 测速传感器中的一种或多种，至少一个参数包括动力装置的电流、输出功率、转 速中的一个或多个。

备选地或额外地，在工作模式，动力装置的电流在8A至50A范围，输出功 率在230W至1050W范围，转速在30RPM至45RPM范围。

备选地或额外地，在待机模式，动力装置的电流在2A至5A范围，输出功率 在58W至144W范围，转速在15RPM至25RPM范围。

备选地或额外地，控制系统还包括计时电路，计时电路配置成监测与至少一 个参数相关联的时间值，控制电路根据该至少一个参数和时间值将动力装置置于 工作模式或待机模式中。

备选地或额外地，采集电路配置成在工作模式下，连续地采集动力装置的至 少一个参数，在待机模式下，间歇地采集动力装置的至少一个参数。

备选地或额外地，控制系统配置成检测动力工具的不同于至少一个参数的至 少一个状态，控制电路配置成基于该至少一个状态将动力工具从待机模式切换到 工作模式。

备选地或额外地，控制系统配置成检测动力工具的至少一个状态，控制电路 配置成基于该至少一个状态在至少一个参数发生变化前将动力工具从待机模式 切换到工作模式。

备选地或额外地，控制系统还包括进料传感器，进料传感器配置成监测是否 有物料进入动力工具的进料口。

备选地或额外地，控制系统还包括用于指示动力工具的负载能力的负载指示 器。

备选地或额外地，控制系统配置成使得负载指示器在动力装置从待机模式开 始向工作模式切换的预定时间内指示低负载能力。

备选地或额外地，控制系统配置成使得负载指示器在控制系统检测到动力工 具的至少一个状态起的预定时间内指示低负载能力。

备选地或额外地，控制系统配置成检测动力工具的工具头的以下各项中的一 项或多项：运转总转数、运转总里程、运转总时间，以及控制电路根据对动力工 具的工具头的检测判定工具头是否需要更换。

备选地或额外地，控制系统还包括指示电路，指示电路配置成指示至少一个 状态，优选地，控制系统还包括警报电路，警报电路配置成在该至少一个状态中 的一个或多个状态下，发出警报信号，警报信号是视觉信号、或声音信号、或二 者的结合。

备选地或额外地，动力工具是碎枝机。

根据本发明的一个或多个实施例的用于常开式动力工具的控制系统具有多 个优点。例如，根据本发明一个或多个实施例的控制系统可以根据动力工具的状 态参数，将其置于不同的操作模式，从而在动力工具不需要操作时，可节省动力 或电力，同时减少动力工具的不必要使用和损耗，也提高了安全性，这还可提高 了动力工具的使用寿命。例如，根据本发明一个或多个实施例的控制系统可及时 监控动力工具的故障状态，由此可及时应对，提高操作便捷性和安全性。

本发明的更多实施例以及有益技术效果将在下文详述。

附图说明

图1示出根据本发明的一些实施例的控制系统的示意图。

图2示出根据本发明的另一些实施例的控制系统的示意图。

图3示出根据本发明的一些实施例的检测与电机相关联的电压的系统示意 图。

图4A-4B示出根据本发明的又一些实施例的、包括检测电路的控制系统的 示意图。

图4C示出根据本发明的又一些实施例的、包括负载指示器的控制系统的示 意图。

图4D-4E示出根据本发明的一些实施例的负载指示器。

图5示出根据本发明的再一些实施例的、包括检测电路、指示电路、以及 警报电路的控制系统的示意图。

图6A示出根据本发明的一些实施例的碎枝机的示意图。

图6B示出图6A的碎枝机的工具头的示意图。

图7示出根据本发明的一些实施例的用于动力工具的控制方法的流程图。

图8示出根据本发明的另一些实施例的用于动力工具的控制方法的流程 图，其中动力工具初始处于工作模式。

图9示出根据本发明的又一些实施例的用于动力工具的控制方法的流程 图，其中动力工具初始处于待机模式。

图10示出根据本发明的再一些实施例的用于动力工具的控制方法的流程 图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，以下将结合相关附图描述多个示例性实施例。

根据本发明的一方面，图1示出根据本发明的一些实施例的控制系统的示意 图。

图1示出动力工具110的模块示意图。动力工具110可用于对操作对象进行 操作，例如由此可促进对人力的节省。动力工具110例如是电动工具或其他合适 类型的动力工具。本发明实施例主要关注以电池作为动力源的电动工具，但也同 样适用于采用其他动力源(例如汽油或AC电源)的动力工具。在众多动力工具 110中，存在一类“常开式”的动力工具。所谓常开式的动力工具，是指只要用 户操作致动开关，该动力工具可在保持运作而不需要用户持续操作致动开关。这 样的动力工具例如包括碎枝机等。相比之下，非常开式的动力工具需要用户保持 对动力工具致动开关的操作才能保持运作。这往往出于安全的考虑。这样的动力 工具例如包括绿篱机、电锯等。

在常开式动力工具中，尽管动力工具保持运作，但并非每一时刻都在有效输 出。以碎枝机为例，用户可能短暂离开而没有进给树枝进行碎枝操作。此时若保 持全功率输出会导致电力的浪费。对电池驱动的常开式动力工具而言，这意味着 缩短的工作时间。为此，本发明的动力工具意图避免此种电力浪费，并从而延长 动力工具的有效工作时间。

如图1所示，动力工具110包括工具头120、动力装置130、以及电源装置 140。工具头120用于对操作对象进行操作。在本文中，术语“工具头”应做广 义理解。工具头120例如可以是割刀、钻头、喷头、或者其他类型的作业附件等， 通过直接作用于操作对象(例如树枝、灌木、花草、土壤、板材等)来达到预期 的目的。

动力装置130用于为工具头120提供动力。动力装置130例如包括电机、或 者包括电机与其相应的传动机构和输出机构的组合。电源装置140用于为动力装 置130提供电力。电源装置140例如是电池包。电源装置140也可以是通过有线 或无线方式与动力装置130电学连接的直流电源或交流(AC)电网。

控制系统150与动力工具110电学通信，例如通过有线或无线的方式与动力 工具110连接，从而使得能够对动力工具110进行操控。控制系统150可以安装 在动力工具110上(例如安装在壳体上或设置在壳体内部)，也可独立于动力工 具110之外设置。

如图1例示，控制系统150包括采集电路160和控制电路170。采集电路160 与动力工具110电学连接并且用于采集动力工具110的至少一个参数。控制电路 170根据采集到的至少一个参数将动力工具110置于第一模式或第二模式。第一 模式例如具有第一输出功率，第二模式例如具有第二输出功率。第一输出功率不 同于第二输出功率。

该至少一个参数例如可以与动力工具110的的操作状态相关联，操作状态例 如包括动力工具110是否正在对操作对象进行操作。在部分实施例中，该至少一 个参数例如可以与动力装置130相关联，例如可指示动力装置130的运行状态或 负载状态。该至少一个参数例如包括动力装置130的电流、输出功率、转速中的 一个或多个。

在许多情况下，动力工具的运行状态与动力装置的运行状态相关联(例如相 一致)。例如，动力装置的空载状态也意味着动力工具的空载状态。因此，在本文 中，在许多情况下，表述“动力工具的至少一个参数”与“动力装置的至少一个 参数”具有相同的含义。在某些情况下，“动力工具的至少一个参数”可能具有更 宽泛的含义，也即，其可能指的是与动力工具的其他部件相关联的参数。在本文 中，在许多情况下，术语“动力工具的模式”或类似与术语“动力装置的模式” 或其类似可互换地使用。

第一模式例如是工作模式，第二模式例如是待机模式。例如，当采集到的至 少一个参数指示动力工具110或动力装置130处于空载或低负载时，控制电路 170可以将动力工具110或动力装置130置于待机模式。在待机模式，动力装置 130处于第二状态，在该状态下，动力装置汲取的电流会显著减小，转速以及输 出功率也显著减小。在部分实施例中，在第二状态下，动力装置130汲取的电流、 输出功率、以及转速均降低至零。因此，待机模式可大大节省电力损耗。此外， 也减少了动力装置130的机械磨损或损耗，这对于提高动力装置的使用寿命也是 有利的。同时，还增加了安全性，可避免动力装置130的不必要运转而对人员造 成意外伤害。

当采集到的至少一个参数指示动力工具110或动力装置130的负载增加时， 控制电路170可唤醒动力工具110或动力装置130，将其置于工作模式。在工作 模式，动力装置130处于第一状态，在该状态下，动力装置汲取的电流、转速以 及输出功率显著增加。由此，可对工具头120提供所期望的动力以对操作对象进 行作用。

在某些实施例中，动力工具可例如是碎枝机，动力装置可例如包括电机。在 工作模式，电机汲取的电流在8A至50A范围，例如是8A、10A、15A、20A、25A、 30A、40A、45A、或50A，输出功率在230W至1050W范围，例如是230W、300W、 400W、500W、600W、700W、760W、800W、950W、或1050W，转速在30RPM至45RPM 范围，例如是30RPM、35RPM、40RPM、或45RPM。在待机模式，电机汲取的电流在 2A至5A范围，例如是2A、2.5A、3A、3.5A、4A、4.5A、或5A，输出功率在58W 至144W范围，例如是58W、65W、75W、90W、100W、110W、120W、130W、或144W， 转速在15RPM至25RPM范围，例如是15RPM、18RPM、20RPM、23RPM、或25RPM。 可见，在不需要动力工具工作时，将其切换并保持在待机模式可大大节省电力消 耗。此外，本领域技术人员要理解的是，这些数值是例示性的，对于不同类型的 动力工具，相应的数值范围可能不同。对于同一类型的动力工具，也有可能设计 成针对不同类型的操作对象(以碎枝机为例，例如针对不同粗细的树枝)，因而相 应的数值范围也可能不同。

采集电路160例如可连续不间歇地采集动力工具110的至少一个参数，也可 间歇性地进行采集。在部分实施例中，在工作模式下，采集电路160连续地采集 动力装置130的至少一个参数，在待机模式下，采集电路160间歇地(例如周期 性地)采集动力装置130的至少一个参数。在工作模式下，动力装置会消耗大量 能量(例如电力)，因此持续或实时采集，在不需要对操作对象处理时可及时(例 如立即)将动力装置切换至待机模式，这是有利的。而在待机模式下，能量消耗 较小，而对通常的场景而言，短时间(例如几百毫米、1-5秒等)的延迟唤醒是 可以接受的，不会造成显著的影响，因此可采用间歇性的参数采集。参数采集本 身会消耗能量，因此，这样的设置可进一步减小能量消耗。

图2示出根据本发明的另一些实施例的控制系统的示意图。为了简洁起见， 图2没有例示整个动力工具。在图2中，动力工具的动力装置例示为电机230， 电机230例如可以是图1的动力装置130的一个具体实施方式。

采集电路260包括电流传感器262、功率传感器264、测速传感器266、以及 电压传感器268中的至少一种。这只是出于例示的目的，在某些实施例中，采集 电路260可包括更少的传感器或更多的传感器，例如可包括更多其他类型的传感 器。在本文中，术语“传感器”应做宽泛的理解，其可以是一个分立的电子器件， 也可以是由多个电子器件通过适当配置构成的电路模块，以执行对一个或多个物 理参数进行检测、感测、侦测、采集、或收集的目的。

采集电路260与电机230电学通信，以采集与电机230相关联的一个或多个 参数，从而直接或间接地指示电机230的状态，例如负载状态。例如，电流传感 器262可用于采集流过电机230的电流。功率传感器264可用于采集电机230的 输出功率(例如输出给工具头的功率)。测速传感器266可用于采集电机230的 转速。电压传感器268可用于采集与电机230相关联的电压。

控制电路270接收采集电路260采集到的一个或多个参数，然后基于这些参 数以决定将电机230置于第一模式(例如工作模式)与第二模式(例如待机模式) 中之一。例如，在某些实施例中，在满足第一条件时，使电机230自动进入待机 模式，在满足第二条件时，使电机230自动从待机模式唤醒。第一条件与第二条 件可以根据实际需要设置，本领域技术人员在阅读下文一个或多个示例之后，将 会更加清楚其含义。

例如，控制电路270通过分析采集到的参数，得到电机230的负载状态，例 如是空载或低负载状态、以及正常负载或高负载状态。如果是空载或低负载，则 指示没有操作对象需要处理，不期望电机工作，如果是正常负载或高负载，则指 示期望电机工作，以对工具头提供动力以处理操作对象。在指示空载或低负载时， 控制电路270可将电机230继续保持在待机模式或从工作模式切换至待机模式。 在指示正常负载或高负载时，控制电路270可将电机230继续保持在工作模式或 从待机模式唤醒。

在某些实施例中，控制电路270可以通过将参数的参数值与相应的参数阈值 进行比较来获得对电机负载状态的指示。例如，当电机230汲取的电流等于或低 于第一电流阈值时，可指示空载或低负载状态。当电机230汲取的电流大于第二 电流阈值时，可指示正常负载或高负载状态。该第一电流阈值和第二电流阈值可 以是不同的。又例如，当电机230的输出功率等于或低于第一功率阈值时，可指 示空载或低负载状态。当电机230的输出功率大于第二功率阈值时，可指示正常 负载或高负载状态。该第一功率阈值和第二功率阈值可以是不同的。再例如，当 电机230的转速等于或大于第一转速阈值时，可指示空载或低负载状态。当电机 230的转速低于第二转速阈值时，可指示正常负载或高负载状态。该第一转速阈 值和第二转速阈值可以是不同的。还例如，当与电机230相关联的电压等于或低 于第一电压阈值时，可指示空载或低负载状态。当与电机230相关联的电压大于 第二电压阈值时，可指示正常负载或高负载状态。该第一电压阈值和第二电压阈 值可以是不同的。

在某些实施例中，为了进一步提高判断的准确性，可以基于至少两个参数的 组合来判断，例如，同时根据电流与电流阈值的比较，以及输出功率与功率阈值 的比较。例如，只有当电机230汲取的电流等于或低于电流阈值，并且同时电机 230的输出功率等于或低于功率阈值时，才指示空载或低负载状态。这种组合也 可以是电流、输出功率、转速、电压、或者其他合适参数中的两个、三个、四个、 或者更多之间的组合。

可以根据实际需要，预设这些参数阈值，例如电流阈值、电压阈值、功率阈 值、转速阈值等。对于不同类型的动力工具、动力装置等，这些参数阈值可能会 不同。例如，即使对于同一类型的动力工具，如果电机型号不同，这些相应的参 数阈值也可能会不同。在下文关于碎枝机的示例中，会例示一些具体的参数阈值。 根据某些实施例，在图2中，控制系统还例示性地包括计时电路280。计时电路 280与采集电路260和控制电路270电学通信，用于检测或监测与电机230相关 联的至少一个参数相关的时间值。时间值指示该至少一个参数持续满足一定条件 的时间，例如该参数保持一参数值或者保持处于一数值范围的时间。

时间值例如是电机230汲取的电流持续满足等于或低于电流阈值这一条件A 的时间。时间值例如是电机230的输出功率持续满足等于或低于功率阈值这一条 件B的时间。时间值例如是电机230的转速持续满足等于或大于转速阈值这一条 件C的时间。时间值例如是与电机230相关联的电压持续满足等于或低于电压阈 值这一条件D的时间。

在某些实施例中，时间值例如是同时满足条件A、条件B、条件C、和条件D 中的任意两个条件的时间、同时满足其中任意三个条件的时间、或者同时满足所 有四个条件的时间。

控制电路270将从计时电路280接收的时间值与时间阈值进行比较。时间阈 值例如在1秒至300秒范围，例如是1秒、5秒、10秒、60秒、180秒220秒、 280秒、或300秒。

控制电路270根据采集到的至少一个参数和时间值将电机230置于第一模式 或第二模式，或者说从一个模式切换到另一个模式。例如，只有在该至少一个参 数值与相应参数阈值的比较满足特定预设条件，并且时间值等于或者大于时间阈 值时，控制电路270才会将电机230继续保持在待机模式或者从工作模式切换至 待机模式，否则的话，就会根据电机230所处的模式，跳转至工作模式(如果所 处的模式是待机模式的话)或者继续保持工作模式(如果所处的模式是工作模式 的话)。

在动力工具工作的过程中，可能由于一些原因，例如操作对象的不均匀性、 不连续性、操作人员由于人为原因导致的间歇(例如停下来同其他人员交流、点 烟等)，或者其他原因，会产生暂时性空载或低负载状态。在这种情况下，控制系 统可能会根据判断将动力工具或动力装置置于待机模式，这是不期望的。

在动力工具或动力装置处于待机模式时，可能操作人员或其他人员例如会意 外碰触动力装置，例如不小心碰到工具头、甚至移动或转动工具头。如果控制系 统因此判定负载增加并且将动力工具切换至工作模式，则可能会引发危险。

因此，控制系统包含计时电路是有利的，其可以更符合期望地将动力工具或 动力装置置于期望的模式，避免或减少不期望的模式切换，例如避免或减少以上 例示的不期望情形。这可以进一步提高操作准确性、便利性、和安全性。

图3示出根据本发明的一些实施例的检测与电机相关联的电压的系统示意 图。图3例示了电机330、电阻器369、控制电路370、以及电压传感器368。 电机330、控制电路370、电压传感器368例如可以是分别对应于图2所示的电 机230、控制电路270、电压传感器268的相应一个具体实施方式。

如图3例示，电阻器369与电机330串联连接，因此流过二者的电流相 同。当电机330空载或者低负载时，汲取的电流减小，因此电阻器369两端的 电压随之减小。由此，通过电压传感器368检测电阻器369的端电压，可间接 指示电机330的负载状态。

例如，当电阻器369的端电压等于或者小于一预设的电压阈值时，可指示 电机330处于空载或低负载状态。例如，当电阻器369的端电压等于或者小于 一预设的电压阈值达一时间阈值(例如1秒、5秒、10秒、60秒、180秒220 秒、280秒、或300秒)等，可指示电机330处于空载或低负载状态。

在某些情况下，采用图3所例示的电阻器进行负载状态指示是有利的。其 不需要直接对电机进行检测。电阻器可与电机330分开设置。这在某些情况下 是期望的。例如，电机所在空间可能十分紧凑，不便于检测，由此可将电阻器 置于其他允许的空间中，这提供了便利性。而且，电阻器的电阻值可以根据实 际需要在很宽的范围内选择(例如200欧姆至1万欧姆、500欧姆至2000欧 姆、1千欧姆至10万欧姆等)，这种灵活性也是期望的。

图4A-4B示出根据本发明的又一些实施例的、包括检测电路的控制系统的 示意图。图4A例示了控制电路470。控制电路470例如可以是图1所示的控制 电路170、或者图2所示的控制电路270、或者图3所示的控制电路370中的一 者或多者的一个具体实施方式。

如所例示，检测电路480与控制电路470电学连接。检测电路480与动力 工具的其他一个或多个部件或者用于监控一个或多个部件的装置(例如传感器 之类的监控电路)电学通信，用于检测或监控动力工具的至少一个状态。

此外，本发明人认识到，当动力工具或动力装置从待机模式恢复到工作模 式时，有可能发生阻塞现象。这是因为动力工具或动力装置从待机模式恢复到 工作模式需要一个过程，电机的输出在此过程中由零功率或小功率逐渐恢复到 正常功率。但负载的增加可能快于这一过程。因此当电机输出无法匹配负载 时，则可能发生阻塞现象。

为此，本发明设想能够预判负载的增加从而提前将动力工具或动力装置从 待机模式恢复到工作模式，以避免发生阻塞。例如，在某些实施例中，控制系 统还检测动力工具的不同于上述所例示的至少一个参数(例如电流、输出功 率、转速等)的至少一个状态，控制电路基于该至少一个状态将动力工具从待 机模式切换到工作模式，或者从工作模式切换到待机模式。该至少一个状态例 如与动力工具的进料相关联。该至少一个状态例如指示对动力工具进行进料供 给。

在还有一些实施例中，控制系统检测动力工具的至少一个状态，控制电路 配置成基于该至少一个状态在至少一个参数发生变化前将动力工具从待机模式 切换到工作模式。例如，该至少一个状态例如与动力工具的进料相关联。该至 少一个状态例如指示对动力工具进行进料供给。该至少一个参数例如是以上所 例示的参数，例如是动力装置(例如电机)的电流、输出功率、转速等中的一 个或多个。例如，在一些实施例中，当检测到有物料进入动力工具时，控制系 统使得动力工具在该至少一个参数发生变化前将动力工具从待机模式切换到工 作模式。

例如，在图4B所示的示例中，检测电路480还包括进料传感器482，用于感 测进入动力工具的物料。在部分实施例中，动力工具包括进料装置，待处理的物 料经由该进料装置进入动力工具的内部被处理。本发明的动力工具可包括与进料 装置耦合的进料传感器482，进料传感器482可以是一个或多个传感器，用于感 测物料何时经过进料装置。该一个或多个传感器与检测电路480电学连接或者设 置成检测电路480的一部分，从而一旦检测到物料进入进料装置，则检测电路480 与控制电路470通信，使得控制电路470控制动力工具快速从待机模式恢复到工 作模式。在某些实施例中，进料传感器482例如是光传感器(例如红外传感器、 微波传感器等)、电磁场传感器等。例如，在某些实施例中，在动力工具的进料口 附近设置红外传感器，当诸如树枝这样的物料进入进料口时，红外传感器可感测 物料的进入，产生感测信号，控制电路基于该感测信号，可快速唤醒动力工具。

在某些实施例中，检测电路480可用于检测工具头是否需要更换、动力工具 是否发生阻塞、过载、过流、过热、倾斜、电源装置(例如电池包)的剩余电量 是否过低等。控制电路470接收这些状态信号并对其进行处理和判断。例如对于 每一个状态参数，可预设相应的状态阈值，控制电路470可将接收到状态参数与 相应的状态阈值进行比较，以判断相应的状态，并且指示做出适当的动作，例如 更换工具头、处理阻塞、断电关机、或者对电池包进行充电等等。

在某些实施例中，如图4C所例示，控制系统还包括负载指示器490。控制电 路470可基于采集电路460采集到的信息，判断负载情况，并通过负载指示器 490指示动力工具的负载能力。例如，负载指示器490可单独设置或设置成动力 工具的用户界面的一部分。例如，负载指示器490可设置成LCD、LED等能够提 供视觉指示的装置。在某些实施例中，负载指示器490基于动力工具的动力装置 (例如电机)汲取的电流来指示负载能力。

图4D例示了一个用户界面。例如，如图4D所示，负载指示器490例示为 LED装置492(例如LED条形指示器)。如果电机电流比较小，例如小于5A时， LED装置492显示红色，指示负载能力低，操作者不可以向动力工具填充更多物 料。如果电机电流比较大，例如大于8A，LED装置492显示为绿色，指示负载能 力高，操作者可向动力工具填充更多物料。

在一些实施例中，负载指示器在动力装置从待机模式开始向工作模式切换的 预定时间内指示低负载能力。在另一些实施例中，负载指示器在控制系统检测到 动力工具的至少一个状态(例如，有物料进入)起的预定时间内指示低负载能力。 这可以避免在动力工具还没完全启动的状态下，操作人员开始向动力工具投入过 量物料，引起阻塞或对动力工具的损坏。

例如，当动力工具110处于待机模式时，或者处于从待机模式向工作模式切 换的过程中，LED装置492始终显示红色，以提示操作者此时不可以向动力工具 填充过多物料。仅当动力工具110切换至工作模式时，LED装置492才显示绿色， 提示操作者此时可以正常填充物料。

控制系统包括负载指示功能是有利的。例如，这可有效避免或缓和动力工具 的负载阻塞。例如，当动力工具处于待机模式时，LED装置显示红色，操作者于 是知道不期望进一步填充物料。当动力工具从待机模式唤醒至工作模式，LED装 置将会持续保持红色一段时间(例如1秒、5秒、或10秒等)直至动力工具运行 至全负载能力或接近全负载能力状态，然后操作者根据LED装置的指示，知道可 以填充物料。由此，可避免操作者在动力工具负载能力不足的情况下填充物料， 造成工具阻塞。

LED装置492只是为了例示负载指示器490的目的。根据实际需要，负载指 示器490可以采用多种形式。例如在图4E中，负载指示器497包括并置的五个 LED装置。该五个LED装置可根据实际需要，构建不同的图案模式，以指示负载 能力。例如，可根据点亮的LED装置的数量来指示负载能力。例如五个LED装置 全部点亮则指示全负载能力，全部变暗则指示零负载能力。例如，五个LED装置 可点亮成不同颜色，每个LED装置(也即每种颜色)指示预设的相应水平的负载 能力。再例如，可使得不同的负载能力对应不同的LED装置的闪烁图案。更多的 指示方案也是可能的。

图5示出根据本发明的再一些实施例的、包括检测电路、指示电路、以及警 报电路的控制系统的示意图。如所例示，检测电路580和控制电路570例如可以 是分别对应于图4A-4C所示的检测电路480和控制电路470的一个具体实施方 式。

在图5中，控制系统还包括指示电路590和警报电路592。指示电路590用 于指示检测电路580检测到的至少一个状态，例如指示工具头需要更换、动力 工具过载、过流、过热、倾斜达一定角度、电池包的剩余电量低于一电量阈值 等。在某些实施例中，指示电路590还包括如图4C-4E所例示的负载指示器， 用于指示动力工具的负载能力。

警报电路592用于在该一个状态中的一个或多个状态下，发出警报信号， 警报信号例如是视觉信号(颜色、颜色组合、闪光)、或声音信号(不同声音的 声调高低、长短或其组合)、或二者的结合。图6A示出根据本发明的一些实施 例的碎枝机的示意图。图6B示出图6A的碎枝机的工具头的示意图。所例示的 碎枝机600可以是图1所示的动力工具110的一个具体实施方式。其他类型的 动力工具也是可能的。

如所例示，碎枝机600包括第一部分602和第二部分604。第一部分602设 置有工具头(例如图6B所例示的刀具6024)，以及用于驱动工具头的电机(未 示出)第一部分602的壳体上还设置有用于对电机进行供电的电池包。第二部 分604例示为包括收集箱。要粉碎的材料，例如树枝，从进料口6022进入第一 部分602中的通道，然后达到刀具6024，被刀具粉碎，粉碎后的材料落入第二 部分604。在进料口6022附近，可设置如根据图4B所例示的进料传感器，用于 感测进入碎枝机600的物料，例如树枝。进料传感器例如是一个或多个红外传感器、微波传感器、电磁场传感器等、或其组合。

碎枝机600设置有控制系统(未示出)。控制系统例如可以是参照图1至5 所例示和描述的控制系统中的一个或多个、或其适当组合。控制系统用于采集 与碎枝机600(例如碎枝机600的电机)相关联的至少一个参数，并且基于该参 数将碎枝机600(或其电机)置于不同模式，例如工作模式或待机模式，由此节 省电力消耗、延长碎枝机使用寿命、提高操作安全性等。

图7示出根据本发明的一些实施例的用于控制动力工具的控制方法的流程 图。控制方法可以是参照图1至5所例示和描述的控制系统中的一个或多个所 执行的、或一个或多个的组合所执行的一个或多个方法、或一个或多个方法的 组合。

在方框702，采集与动力工具相关联的至少一个参数。以碎枝机为例，可以 是采集与碎枝机的电机相关联的至少一个参数，例如电机汲取的电流、输出功 率、转速、或者与电机相关联的电阻器的端电压。

在方框704，根据至少一个参数将动力工具置于第一模式或第二模式。第一 模式例如是工作模式，第二模式例如是待机模式。以碎枝机为例，根据与碎枝 机的电机相关联的至少一个参数与相应参数阈值的比较，将碎枝机的电机置于 工作模式或者待机模式。在某些实施例中，还检测相应参数持续满足相应条件 的时间值，并且根据该时间值与时间阈值的比较，决定将将碎枝机的电机置于 工作模式或者待机模式。

在现有技术中，例如空载时，通常由操作人员关闭对动力装置(例如电 机)的供电，在需要操作时触发供电。这通常需要额外的人力，是不方便的。 而且由于人员反应速度的限制，通常不够迅速。快捷性在某些安全场合是重要 的。根据图7的方法，可将动力工具在模式之间自动切换，例如使电机在不需 要工作时自动进入待机，在需要工作时自动唤醒。这在许多方面是有利且期望 的。

图8示出根据本发明的另一些实施例的用于动力工具的控制方法的流程 图，其中动力工具初始处于工作模式。

仅仅出于例示的目的，图8以碎枝机为例，并且仅仅例示了基于碎枝机的 电机的电流进行模式转换。本领域技术人员，尤其参照上文的阐述，应该理 解，与电机相关联的其他参数或其中一个或多个参数的组合也可作为模式转换 的依据，此外，参照本示例阐述的思想可适用于其他一种或多种动力工具。

在图8中，电机初始处于工作模式。在方框802，采集电机汲取的电流I。 在方框804，将电流I与电流阈值I₀进行比较。电流阈值I₀例如在8A至50A范 围，电流阈值I₀例如是8A、10A、20A、30A、40A、或50A。如果电流I大于电 流阈值I₀，则转至方框820，电机继续保持在工作模式。

如果在方框804判断得到电流l小于或等于电流阈值I₀，则转至方框806， 监控持续满足I＜＝I₀的时间值t1。在方框808，将时间值t1与时间阈值t0进行 比较，t0例如在1秒至300秒范围，t0例如是1秒、10秒、30秒、60秒、120 秒、200秒、250秒、或300秒。如果t1小于t0，也即，电流I小于或等于电流 阈值I₀的时间不够长，这意味着可能是由于在操作过程中产生的负载状态扰动 或状态噪声，而并不是真正变成空载或低负载状态。于是，则转至方框820，电 机继续保持在工作模式。

如果在方框808判断得到t1大于或等于t0，也即，电流I小于或等于电流 阈值I₀的时间足够长，通常这意味着电机变成空载或低负载状态，于是，则转 至方框810，将电机切换至待机模式，以节省电力。

图9示出根据本发明的又一些实施例的用于动力工具的控制方法的流程 图，其中动力工具初始处于待机模式。

仅仅出于例示的目的，图9以碎枝机为例，并且仅仅例示了基于碎枝机的 电机的电流进行模式转换。本领域技术人员，尤其参照上文的阐述，应该理 解，与电机相关联的其他参数或其中一个或多个参数的组合也可作为模式转换 的依据，此外，参照本示例阐述的思想可适用于其他一种或多种动力工具。

在图9中，电机初始处于待机模式。在方框902，采集电机汲取的电流I。 在方框904，将电流I与电流阈值I₀进行比较。电流阈值I₀例如在2A至5A范 围，电流阈值I₀例如是3A。如果电流I小于或等于电流阈值I₀，则转至方框 920，电机继续待机。

如果在方框904判断得到电流l大于电流阈值I₀，则转至方框906，监控持 续满足I＞I₀的时间值t2。在方框908，将时间值t2与时间阈值t0进行比较， t0例如在0.1秒至1秒范围，t0例如是0.5秒。如果t2小于t0，也即，电流I 大于电流阈值I₀的时间不够长，这可能意味着是由于在待机过程中产生的负载 状态扰动或状态噪声，而并不是真正变成正常负载或高负载状态，因而并不需 要电机工作。于是转至方框920，电机继续待机。

如果在方框908判断得到t2大于或等于t0，也即，电流I大于电流阈值I₀的时间足够长，通常这意味着电机变成正常空载或高负载状态，需要电机工 作，于是转至方框910，将电机从待机模式唤醒，开始工作。

根据图8和9示例的方法，计入了电机的状态参数保持在一个状态的时间 值，由此可避免或减少误判，进一步增加负载状态判断的准确性和有效性。此 外，模式之间的切换或保持不需要人员的参与，可自动完成，具有操作便利性 和快捷性。

图10示出根据本发明的再一些实施例的用于动力工具的控制方法的流程 图。

仅仅出于例示的目的，图10以碎枝机为例，并且仅仅例示了针对碎枝机的 刀具的状态监测。本领域技术人员，尤其参照上文的阐述，应该理解，参照本 示例阐述的思想可适用于监测碎枝机的其他一个或多个状态。此外，参照本示 例阐述的思想可适用于其他一种或多种动力工具。

在方框1002，检测碎枝机的刀具的状态参数。状态参数可指示刀具的使用 状态、磨损情况等。状态参数可以是例如刀具运转总转数、运转总里程、运转 总时间等。例如，控制系统可包括用于记录或计算刀具自第一次使用开始运转 的总转数、运转总里程、运转总时间的电路模块。运转总里程例如是总转数乘 以刀具旋转一周的长度。可以将状态参数与相应预设的参数阈值进行比较作为 依据。例如，当运转总数大于运转总数阈值(例如是1千万转)时，可指示需 要更换刀具。

在某些实施例中，为了更精确地指示何时需要更换刀具，可考虑刀具使用 时的驱动电压、电流、功率等。例如，在一些实施例中，可构建适当的函数F， 函数F是总转数、运转总里程、运转总时间、驱动功率、电压、电流等中的一 个或多个的函数，然后计算函数F的数值与函数阈值F₀进行比较，当F达到F0 时，指示刀具需要更换。

在方框1004，判断刀具是否需要更换。判断依据可例如如上文所描述，也 可预期其他合适基准。如果判断刀具不需要更换，则转回方框1002继续对刀具 进行监测。如果判断刀具需要更换，则转至方框1006，指示状态并且发出警 报。例如可发出鸣音，以提示操作人员更换刀具。之后转至方框1008，对刀具 进行更换。

在某些实施例中，在方框1004判断刀具不需要更换时，就停止检测。而 是，过一定时间，比如一个月之后，再开始重新检测。此外，图10所示的一些 步骤仅仅是备选或额外的，例如，在某些实施例中，仅仅指示刀具的磨损状 态，而并不发出警报。

本领域技术人员要理解的是，本文实施例仅出于例示本发明的目的，而决非 对本发明的限制。

此外，一个附图可能示出多个要素。本领域技术人员要理解的是，这仅是出 于简洁的目的，并不表示每个要素都是必须的。本领域技术人员将理解的是，同 一个附图中的一个或多个要素可能是备选的或额外的要素。

本领域技术人员还要理解的是，以上实施例试图从不同方面例示本发明的一 个或多个思想，它们并非是孤立的；而是，本领域技术人员可根据上述示例，将 不同实施例进行适当的组合，以得到其他的技术方案示例。

除非另外限定，本文所使用的技术和科学术语具有作为本发明所属领域的普 通技术人员通常所理解的相同的含义。在非限定性实施例中例示了本发明的实施 方式。在上述公开的实施例的基础上，本领域技术人员能想到的各种变型，都落 入本发明的范围。

Claims (15)

1.一种用于常开式动力工具的控制系统，所述动力工具包括工具头以及用于为工具头提供动力的动力装置，其特征在于，所述控制系统包括：

采集电路，所述采集电路配置成与动力装置电学通信并且用于采集与动力装置相关联的至少一个参数；以及

控制电路，所述控制电路配置成根据所述至少一个参数将动力装置置于具有第一输出功率的工作模式或具有第二输出功率的待机模式。

2.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述采集电路包括电流传感器、电压传感器、功率传感器、和测速传感器中的一种或多种，所述至少一个参数包括动力装置的电流、输出功率、转速中的一个或多个。

3.根据权利要求1或2所述的控制系统，其特征在于，在所述工作模式，所述动力装置的电流在8A至50A范围，输出功率在230W至1050W范围，转速在30RPM至45RPM范围。

4.根据权利要求1或2所述的控制系统，其特征在于，在所述待机模式，所述动力装置的电流在2A至5A范围，输出功率在58W至144W范围，转速在15RPM至25RPM范围。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的控制系统，其特征在于，所述控制系统还包括计时电路，所述计时电路配置成监测与所述至少一个参数相关联的时间值，所述控制电路根据所述至少一个参数和所述时间值将动力装置置于所述工作模式或所述待机模式中。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的控制系统，其特征在于，所述采集电路配置成在所述工作模式下，连续地采集动力装置的所述至少一个参数，在所述待机模式下，间歇地采集动力装置的所述至少一个参数。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的控制系统，其特征在于，所述控制系统配置成检测所述动力工具的不同于所述至少一个参数的至少一个状态，所述控制电路配置成基于所述至少一个状态将所述动力工具从所述待机模式切换到所述工作模式。

8.根据权利要求1至6中任一项所述的控制系统，其特征在于，所述控制系统配置成检测所述动力工具的至少一个状态，所述控制电路配置成基于所述至少一个状态在所述至少一个参数发生变化前将所述动力工具从所述待机模式切换到所述工作模式。

9.根据权利要求7或8所述的控制系统，其特征在于，所述控制系统还包括进料传感器，所述进料传感器配置成监测是否有物料进入所述动力工具的进料口。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的控制系统，其特征在于，所述控制系统还包括用于指示所述动力工具的负载能力的负载指示器。

11.根据权利要求10所述的控制系统，其特征在于，所述控制系统配置成使得所述负载指示器在所述动力装置从待机模式开始向所述工作模式切换的预定时间内指示低负载能力。

12.根据权利要求10所述的控制系统，其特征在于，所述控制系统配置成使得所述负载指示器在所述控制系统检测到所述动力工具的所述至少一个状态起的预定时间内指示低负载能力。

13.根据权利要求1至6中任一项所述的控制系统，其特征在于，

所述控制系统配置成检测所述动力工具的工具头的以下各项中的一项或多项：运转总转数、运转总里程、运转总时间；以及

所述控制电路根据对所述动力工具的工具头的检测判定工具头是否需要更换。

14.根据权利要求13所述的控制系统，其特征在于，所述控制系统还包括指示电路，所述指示电路配置成指示所述至少一个状态，优选地，所述控制系统还包括警报电路，所述警报电路配置成在所述至少一个状态中的一个或多个状态下，发出警报信号，所述警报信号是视觉信号、或声音信号、或二者的结合。

15.根据权利要求1至14中任一项所述的控制系统，其特征在于，所述动力工具是碎枝机。

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