CN116155144A - 电动工具及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动工具及其控制方法。该电动工具包括：电机；输出轴；换相检测单元，与电机电连接，用于检测获得电机每次换相的换相信息；控制器，接收电机的换相信息；在换相信息与预设换相条件不匹配时，基于换相信息调整控制信号，以使电机的转速维持目标转速。由此可解决现有的电动工具在低速时由于速度小且不稳定导致难以完成目标工作任务等问题，使电动工具在工作过程中，通过接收电机的换相信息，并在换相信息与预设换相条件不匹配时，能够基于换相信息调整控制信号，以使电机的转速维持目标转速，从而可以避免电动工具在过程中，由于电机转速较低、扭力较小而导致电动工具无法完成工作任务的情况，能实现电动工具的低速恒速控制。

Description

电动工具及其控制方法

技术领域

本发明实施例涉及电动工具控制技术领域，尤其涉及一种电动工具及其控制方法。

背景技术

随着电动工具的发展，电动工具的智能化控制技术得到越来越广泛的应用。例如，利用控制器调节电机的供电电压以实现电动工具的快速启动、平稳刹车等特性。

然而，现有的电动工具在低速时由于速度低、扭力小，若进行冲击动作会导致堵转等情况的发生，从而难以完成特殊工况下的工作任务。所谓的特殊工况例如是：在冲击对象为材质较软的木材或者其他材料或者冲击钻头较小时，工具需要在较低转速下执行冲击动作。

发明内容

本发明提供一种电动工具及其控制方法，以实现对电动工具的恒速控制。

第一方面，本发明实施例提供了一种电动工具，该电动工具包括：

电机；

输出轴，与所述电机电连接；

换相检测单元，与所述电机电连接，用于检测获得所述电机每次换相的换相信息；

控制器，至少与所述电机和所述换相检测单元电连接；

所述控制器被配置为：

接收所述电机的换相信息；

在所述换相信息与预设换相条件不匹配时，基于所述换相信息调整控制信号，以使所述电机的转速维持目标转速。

可选地，所述在所述换相信息与预设换相条件不匹配时，基于所述换相信息调整控制信号，以使所述电机的转速维持目标转速，包括：

在所述电机当次换相未完成换相时，根据上一次换相的换相信息更新当次换相的换相信息，并根据更新后的当次换相的换相信息调整控制信号，以使所述电机的转速维持目标转速。

可选地，所述根据更新后的当次换相的换相信息调整控制信号，以使所述电机的转速维持目标转速，包括：

根据更新后的当次换相的换相信息计算所述电机的转速，并在所述电机的转速不满足所述目标转速时，调节输出所述控制信号，以使所述电机的转速维持目标转速。

可选地，所述电机每次换相的换相信息至少包括：每次换相的换相起点、换相结束点，以及完成每次换相所需时长。

可选地，所述根据更新后的当次换相的换相信息计算所述电机的转速，包括：

将所述上一次换相的换相结束点作为当次换相的换相起点更新所述当次换相的换相时长，并根据更新后的当次换相的换相时长计算所述电机的转速。

可选地，所述电机当次换相未完成换相，包括：所述电机当次换相的换相时长大于上一次换相的换相时长或者在所述当次换相时长内未进行换相。

可选地，所述目标转速大于或等于100RPM且小于或等于300RPM。

可选地，所述换相检测单元为霍尔传感器。

第二方面，本发明实施例还提供了一种电动工具的控制方法，该电动工具的控制方法由电动工具执行，所述电动工具包括：电机；输出轴，与所述电机电连接；换相检测单元，与所述电机电连接，用于检测获得所述电机每次换相的换相信息；控制器，至少与所述电机和所述换相检测单元电连接；

所述控制方法包括：

接收所述电机的换相信息；

在所述换相信息与预设换相条件不匹配时，基于所述换相信息调整控制信号，以使所述电机的转速维持目标转速。

可选地，所述电机每次换相的换相信息至少包括：每次换相的换相起点、换相结束点，以及完成每次换相所需时长。

本发明通过提供一种电动工具及其控制方法，通过该电动工具可以解决现有的电动工具在低速时由于速度低、扭力小导致难以完成目标工作任务等问题，使电动工具在工作过程中，通过接收电机的换相信息，并在换相信息与预设换相条件不匹配时，能够基于换相信息调整控制信号，以使电机的转速维持目标转速，从而可以避免电动工具在过程中，由于电机输出的速度较低或者转速不稳而导致电动工具无法完成工作任务的情况，能实现电动工具的低速恒速控制。

附图说明

图1是本发明实施例中的一种电动工具的电路结构框图；

图2是本发明实施例中的一种冲击工具的结构示意图；

图3是本发明实施例中的一种电动工具的控制方法的流程图。

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。

图1是本发明实施例中提供的一种电动工具的电路结构框图，图2是本发明实施例中提供的一种冲击工具的结构示意图。需要说明的，除了图2所示的电动工具，其他任何采用无感无刷电机或者有感无刷电机，且能进行低速控制的冲击类电动工具均可以采用本申请所述的控制方法。

参考图1，该电动工具包括：电机10；输出轴20，与电机10电连接；换相检测单元30，与电机10电连接，用于检测获得电机10每次换相的换相信息；控制器40，至少与电机10和换相检测单元30电连接；控制器40被配置为：接收电机10的换相信息；在换相信息与预设换相条件不匹配时，基于换相信息调整控制信号，以使电机10的转速维持目标转速。

其中，电机10可以为无刷直流电机，电机10在一个电周期内会进行多次换相。输出轴20与电机10连接，能在电机10的驱动下转动，从而带动输出轴20上安装的钻头或者其他工具附件转动。换相检测单元30分别与电机10和控制器40电连接，用于检测获得电机10每次换相的换相信息，并将换相信息发送给控制器40。控制器40用于接收电机10每次换相的换相信息，并且在换相信息与预设换相条件不匹配时，基于换相信息调整控制信号，以使电机10的转速维持目标转速。可以理解的，控制器40所输出的控制信息能够控制工具中驱动电路(未示出)中的开关元件改变驱动状态，从而驱动电机10改变转动状态。

需要说明的是，预设换相条件可以为：电机每次换相是否完成换相动作，电机当次换相时长达到上一次换相时长时电机是否完成换相等，具体可根据实际情况进行设置，在此不做具体的限定。

在本实施例的技术方案中，电动工具可以为冲击类工具，例如，冲击扳手。示例性的，结合图1和图2，以电动工具为冲击扳手为例，冲击扳手通常用于在较低速度下进行冲击工作，例如对很软的木板进行冲击，对尺寸较小的钻头进行对准操作等。然而，由于冲击扳手很难实现较低速度，且很难维持恒定的低速输出，而导致木板冲击和钻头对准等操作难以顺利进行。为此，本发明提供的电动工具，可以实现：当用户需要操作电动工具以恒定的低速进行木板冲击、钻头对准等操作时，换相检测单元30实时检测获得电机10每次换相的换相信息并发送给控制器40，控制器40接收电机10的换相信息，并将换相信息与预设换相条件进行比对，当出现换相信息与预设换相条件不匹配时，基于换相信息调整控制信号，以使电机10的转速维持在目标转速，从而输出轴20也能够持续稳定输出目标转速，进而用户能够对木板进行持续冲击，以及对钻头进行对准操作等。

示例性的，图2示出了一种冲击类工具的结构示意图，参考图2，该冲击类工具包括壳体50、扳机60、握持部70、电池包80、电机、输出轴20、换相检测单元和控制器；壳体50形成有握持部70，握持部70供用户握持，当然，握持部70可以作为独立的零件。壳体50构成冲击工具的主体部分，其用于容纳电机、控制器、传动组件以及其他诸如电路板等电子部件。输出轴20可用于安装功能件，例如安装钻头。

可选地，目标转速可以为大于或等于100RPM且小于或等于300RPM，例如，100RPM、150RPM、200RPM、250RPM、300RPM等。

本实施例的技术方案，通过提供一种电动工具，该电动工具包括：电机；输出轴，与电机电连接；换相检测单元，与电机电连接，用于检测获得电机每次换相的换相信息；控制器，至少与电机和换相检测单元电连接；控制器被配置为：接收电机的换相信息；在换相信息与预设换相条件不匹配时，基于换相信息调整控制信号，以使电机的转速维持目标转速。由此可知，通过该电动工具可以解决现有的电动工具在低速时由于速度低、扭力小导致难以完成目标工作任务等问题，使电动工具在工作过程中，通过接收电机的换相信息，并在换相信息与预设换相条件不匹配时，能够基于换相信息调整控制信号，以使电机的转速维持目标转速，从而可以避免电动工具在过程中，由于电机输出的速度较低或者转速不稳而导致电动工具无法完成工作任务的情况，能实现电动工具的低速恒速控制。

可选地，在换相信息与预设换相条件不匹配时，基于换相信息调整控制信号，以使电机的转速维持目标转速，包括：

在电机当次换相未完成换相时，根据上一次换相的换相信息更新当次换相的换相信息，并根据更新后的当次换相的换相信息调整控制信号，以使电机的转速维持目标转速。

其中，预设换相条件可以为电机每次换相时是否完成换相。具体的，假设电机当前状态进入换相，即处于当次换相状态，如果换相检测单元检测到电机当次换相未完成换相，则控制器根据电机在上一次换相的换相信息更新当次换相的换相信息，并以更新后的当次换相信息作为当次换相状态的换相信息调整控制信号的输出，以实现电机能够维持目标转速运行。

可选地，根据更新后的当次换相的换相信息调整控制信号，以使电机的转速维持目标转速，包括：

根据更新后的当次换相的换相信息计算电机的转速，并在电机的转速不满足目标转速时，调节输出控制信号，以使电机的转速维持目标转速。

其中，电机的转速与电机的换相信息有关。因此，为了使电机能够输出稳定的目标转速，控制器根据更新后的当次换相信息计算电机的转速，并将计算得到的转速与目标转速进行比较，当不满足目标转速时，调节输出控制信号，例如，以增加占空比的形式输出控制信号，以使电机的转速维持目标转速，从而使输出轴可以恒定输出目标转速，进而用户可以实现对很软的木板进行冲击，对尺寸较小的钻头进行对准操作等。

其中，控制信号可以为具有一定占空比的控制信号，用于驱动电机10在目标转速下恒定运行。调整控制信号的方式可以是以增加占空比或减少占空比的方式输出调节信号。示例性的，以目标转速为100RPM为例，假设根据更新后的当次换相的换相信息计算得到的电机的转速小于100RPM，则控制器以增加PWM占空比的方式输出调节信号，以使电机的转速维持在100RPM。需要说明的是，这个调节具有一定的滞后性，但不会影响电动工具能低速带载，例如，当电机的转速掉到80RPM了，则根据更新后的当次换相的换相信息调整PWM占空比使目标转速增至100RPM的过程中，电动工具仍是能冲击的。

可选地，电机每次换相的换相信息至少包括：每次换相的换相起点、换相结束点，以及完成每次换相所需时长。

其中，电机在运行时会按照一定的周期进行多次换相，例如，在一个周期内进行6次换相。正常情况下，电机在同一周期内每次换相的换相时长是相同的。但由于电机出现堵转等情况，导致电机出现当次换相的换相时长大于上一次换相的换相时长，或者在当次换相时长内未进行换相等情况，从而使得电机在同一周期内每次换相的换相时长不同，而电机的换相时长又与电机的转速有关，因而需要对电机每次换相的换相时长、换相起点和换相结束点进行检测。

可选地，根据更新后的当次换相的换相信息计算电机的转速，包括：

将上一次换相的换相结束点作为当次换相的换相起点更新当次换相的换相时长，并根据更新后的当次换相的换相时长计算所述电机的转速。

具体的，当电机的当次换相的换相信息不满足预设换相条件时，将上一次换相的换相结束点作为当次换相的换相起点进行更新，根据当次换相实际完成换相的换相结束点和更新后的当次换相的换相起点，计算并更新当次换相的换相时长，并以更新后的当次换相时长重新计算电机的转速，并将计算得到的转速与目标转速进行比较，当不满足目标转速时，调节输出控制信号，例如，以增加占空比的形式输出控制信号，以使电机的转速维持目标转速，从而使输出轴可以恒定输出目标转速，进而用户可以实现对很软的木板进行冲击，对尺寸较小的钻头进行对准操作等。

可选地，电机当次换相未完成换相，包括：电机当次换相的换相时长大于上一次换相的换相时长或者在当次换相时长内未进行换相。

其中，电机的转速与每次换相的换相时长有关。示例性的，以目标转速为100RPM为例，当电机未发生堵转时，电机的转速是根据换相时长计算的；但是，当电机出现堵转时，由于出现堵转导致换相所需的时长变长，但若还是按照之前的换相时长计算转速的话，则会出现计算的转速会大于时间的转速，且这时电机的转速已经小于目标转速100RPM，但由于计算出的转速还是100RPM，导致控制器不会自动增加PWM占空比，因而实际电机的转速也就不能达到目标转速。且如果转速继续掉下去，就会使得电动工具无法继续实现低速(例如100RPM)下的冲击，从而也就无法实现低速带载。为此，当电机当次换相的换相时长大于上一次换相的换相时长或者在当次换相时长内未进行换相时，将上一次换相的换相结束点作为当次换相的换相起点进行更新，根据当次换相实际完成换相的换相结束点和更新后的当次换相的换相起点，计算并更新当次换相的换相时长，并以更新后的当次换相时长重新计算电机的转速，并将计算得到的转速与目标转速进行比较，当不满足目标转速时，调节输出控制信号，例如，以增加占空比的形式输出控制信号，以使电机的转速维持目标转速，从而使输出轴可以恒定输出目标转速，进而用户可以实现对很软的木板进行冲击，对尺寸较小的钻头进行对准操作等。

可选地，换相检测单元为霍尔传感器。

其中，霍尔传感器用于检测电机每次换相的换相起点、换相结束点，以及每次换相所需的时长。

图3是本发明实施例中提供的一种电动工具的控制方法的流程图，本实施例可适用于电动工具的控制方法的实现过程，该方法可以由本发明实施例所提供的电动工具来执行，该电动工具包括：电机；输出轴，与电机电连接；换相检测单元，与电机电连接，用于检测获得电机每次换相的换相信息；控制器，至少与电机和换相检测单元电连接；

参考图3，该电动工具的控制方法包括如下步骤：

步骤110、接收电机的换相信息。

具体的，该电动工具包括电机、输出轴、换相检测单元和控制器等。其中，换相检测单元分别与电机和控制器电连接，通过换相检测单元，例如霍尔传感器可以检测获得电机每次换相的换相信息并发送给控制器。

步骤120、在换相信息与预设换相条件不匹配时，基于换相信息调整控制信号，以使电机的转速维持目标转速。

具体的，控制器接收电机的换相信息，并将电机的换相信息与预设换相条件进行比较，当换相信息与预设换相条件不匹配时，基于换相信息调整控制信号，以使电机的转速维持目标转速，从而使输出轴可以恒定输出目标转速，进而用户可以实现对很软的木板进行冲击，对尺寸较小的钻头进行对准操作等。

本实施例的技术方案，通过提供一种电动工具控制方法。该电动工具控制方法由电动工具执行，该电动工具包括：电机；输出轴，与电机电连接；换相检测单元，与电机电连接，用于检测获得电机每次换相的换相信息；控制器，至少与电机和换相检测单元电连接；该电动工具的控制方法包括：接收电机的换相信息；在换相信息与预设换相条件不匹配时，基于换相信息调整控制信号，以使电机的转速维持目标转速。通过该电动工具的控制方法可以解决现有的电动工具在低速时由于速度低、扭力小导致难以完成目标工作任务等问题，使电动工具在工作过程中，通过接收电机的换相信息，并在换相信息与预设换相条件不匹配时，能够基于换相信息调整控制信号，以使电机的转速维持目标转速，从而可以避免电动工具在过程中，由于电机输出的速度较低或者转速不稳而导致电动工具无法完成工作任务的情况，能实现电动工具的低速恒速控制。

可选地，电机每次换相的换相信息至少包括：每次换相的换相起点、换相结束点，以及完成每次换相所需时长。

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)

1.一种电动工具，其特征在于，包括：

电机；

输出轴，与所述电机电连接；

换相检测单元，与所述电机电连接，用于检测获得所述电机每次换相的换相信息；

控制器，至少与所述电机和所述换相检测单元电连接；

所述控制器被配置为：

接收所述电机的换相信息；

在所述换相信息与预设换相条件不匹配时，基于所述换相信息调整控制信号，以使所述电机的转速维持目标转速。

2.根据权利要求1所述的电动工具，其特征在于，所述在所述换相信息与预设换相条件不匹配时，基于所述换相信息调整控制信号，以使所述电机的转速维持目标转速，包括：

在所述电机当次换相未完成换相时，根据上一次换相的换相信息更新当次换相的换相信息，并根据更新后的当次换相的换相信息调整控制信号，以使所述电机的转速维持目标转速。

3.根据权利要求2所述的电动工具，其特征在于，所述根据更新后的当次换相的换相信息调整控制信号，以使所述电机的转速维持目标转速，包括：

根据更新后的当次换相的换相信息计算所述电机的转速，并在所述电机的转速不满足所述目标转速时，调节输出所述控制信号，以使所述电机的转速维持目标转速。

4.根据权利要求3所述的电动工具，其特征在于，所述电机每次换相的换相信息至少包括：每次换相的换相起点、换相结束点，以及完成每次换相所需时长。

5.根据权利要求4所述的电动工具，其特征在于，所述根据更新后的当次换相的换相信息计算所述电机的转速，包括：

将所述上一次换相的换相结束点作为当次换相的换相起点更新所述当次换相的换相时长，并根据更新后的当次换相的换相时长计算所述电机的转速。

6.根据权利要求4所述的电动工具，其特征在于，所述电机当次换相未完成换相，包括：所述电机当次换相的换相时长大于上一次换相的换相时长或者在所述当次换相时长内未进行换相。

7.根据权利要求1所述的电动工具，其特征在于，所述目标转速大于或等于100RPM且小于或等于300RPM。

8.根据权利要求1所述的电动工具，其特征在于，所述换相检测单元为霍尔传感器。

9.一种电动工具的控制方法，其特征在于，由电动工具执行，所述电动工具包括：电机；输出轴，与所述电机电连接；换相检测单元，与所述电机电连接，用于检测获得所述电机每次换相的换相信息；控制器，至少与所述电机和所述换相检测单元电连接；

所述控制方法包括：

接收所述电机的换相信息；

在所述换相信息与预设换相条件不匹配时，基于所述换相信息调整控制信号，以使所述电机的转速维持目标转速。

10.根据权利要求9所述的电动工具的控制方法，其特征在于，所述电机每次换相的换相信息至少包括：每次换相的换相起点、换相结束点，以及完成每次换相所需时长。

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