WO2013143489A1

WO2013143489A1 - 手持电动工具及其控制方法

Info

Publication number: WO2013143489A1
Application number: PCT/CN2013/073449
Authority: WO
Inventors: 田角峰; 周昶; 马虹峰; 鲍瑞那图•强尼
Original assignee: 苏州宝时得电动工具有限公司
Priority date: 2012-03-31
Filing date: 2013-03-29
Publication date: 2013-10-03

Abstract

一种手持电动工具的控制方法，设定第一电流阈值（I1）以及较低的第二电流阈值（I2），当电机电流达到第二电流阈值（I2）时，维持电机转速，当电机电流达到所述第一电流阈值（I1）时，控制电机停机，从而提高了扭矩调节的精确度。

Description

手持电动工具及其控制方法技术领域

本发明涉及一种手持电动工具及其控制方法。

背景技术

对于手持电动工具，如电钻或螺丝批，通常需要对其输出的扭矩进行限制，以防止损坏工件或烧毁电机。

一般的电钻或螺丝批在刀具携动件与电机之间设有机械式过载离合器，以限制输出扭矩。然而，机械式过载离合器的体积较大，扭矩调节的精确度较低。

还有一些电钻或螺丝批釆用电子的方式限制输出扭矩，由于永磁激励的直流电机的扭矩大致与电机电流成比例，通过限制电机电流基本上可以限制相应的扭矩。此种方式比起机械式过载离合器体积减小，精确度有所提高。然而直流电机的扭矩并不只与电机电流有关，仅通过限制电机电流来限制扭矩，其精确度仍然不高，因此有必要对现有的手持电动工具进行改进。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供一种扭矩限制精确度高的手持电动工具的控制方法。

本发明的技术方案是这样实现的：一种手持电动工具的控制方法，所述手持电动工具包括电机及控制器，所述控制器输出第一驱动信号控制所述电机，所述方法包括以下步骤：设定第一电流阈值；所述控制器控制电机转速维持在第一转速预定值；侦测电机电流，当电机电流达到所述第一电流阈值时，所述控制器控制所述电机停机。

进一步地，在设定第一电流阈值后，设定低于所述第一电流阈值的第二电流阈值，当电机电流达到所述第二电流阈值时，所述控制器控制电机的转速保持在第一转速预定值。

更进一步地，所述第一电流阈值等于第二电流阈值与预定的常数之和。进一步地，所述控制器根据侦测的电机电流与第一转速预定值计算维持第一转速预定值所需的电压，将所述电机的实际电压调节到计算得到的电压。

更进一步地，所述控制器以计算得到的电压为基准电压，并实时侦测电机的实际电压，根据电机的实际电压与基准电压之差调节所述控制器输出的第一驱动信号。本发明还提供一种手持电动工具，包括壳体、位于壳体内的电机、由电机驱动的传动机构以及用于控制电机的控制电路，所述控制电路包括：第一设定单元，用于设定第一电流阈值；与所述第一设定单元相连的控制器；与所述控制器相连的存储单元，用于存储所述第一电流阈值；与所述电机相连的电子开关，所述控制器输出第一驱动信号给所述电子开关，所述控制器在电机启动后控制所述电机的转速保持在第一转速预定值；与所述电子开关及控制器相连的电流侦测单元，用于侦测电机电流；所述控制器比较电机电流与所述第一电流阈值，当电机电流达到第一电流阈值时，停止输出所述第一驱动信号给所述电子开关，以控制所述电机停机。

进一步地，所述控制电路还包括第二设定单元，用于设定低于所述第一电流阈值的第二电流阈值，所述控制器比较电机电流与第二电流阈值，当电机电流达到第二电流阈值时，所述控制器控制所述电机的转速保持在第一转速预定值。

进一步地，所述控制器计算得到低于所述第一电流阈值的第二电流阈值，并比较电机电流与第二电流阈值，当电机电流达到第二电流阈值时，所述控制器控制所述电机的转速保持在第一转速预定值。

进一步地，所述存储单元中还存储有预定的常数，所述第一电流阈值等于第二电流阈值与预定的常数之和。

进一步地，所述控制器根据侦测的电机电流及第一转速预定值计算维持第一转速预定值所需的电压，将所述电机的实际电压调节到计算得到的电压。

更进一步地，所述控制电路还包括用于侦测电机的实际电压的电压侦测单元，所述控制器以计算得到的电压为基准电压，并根据侦测的实际电压与基准电压之差调节所述第一驱动信号。

本发明手持电动工具及其控制方法通过设定两个不同的电流阈值，当电机电流达到较低的电流阈值时维持电机转速，当电机电流达到较高的电流阈值时控制电机停机，从而提高了扭矩调节的精确度。

本发明还提供一种手持电动工具的控制方法，所述手持电动工具包括电机及控制器，所述控制器输出第一驱动信号控制所述电机，所述方法包括以下步骤：设定第三电流阈值；设定第四电流阈值，所述第四电流阈值低于所述第三电流阈值；启动电机并实时侦测电机电流，当所述电机电流达到所述第四电流阈值时，维持电机电流；当电机转速下降到第二转速预定值时，所述控制器维持电机的转速；当电机电流达到所述第三电流阈值时，所述控制器控制所述电机停机。

进一步地，所述第三电流阈值等于第四电流阈值与预定的常数之和。

进一步地，所述手持电动工具还包括比较器，所述比较器比较侦测的电机电流与所述第四电流阈值，在电机电流小于第四电流阈值时输出导通信号，在电机电流大于等于第四电流阈值时输出关断信号，并将导通 /关断信号加载到第一驱动信号中。

进一步地，所述控制器根据侦测的电机电流与第二转速预定值计算维持第二转速预定值所需的电压，将所述电机的实际电压调节到计算得到的电压。

更进一步地，所述控制器以计算得到的电压为基准电压，并实时侦测电机的实际电压，根据电机的实际电压与基准电压之差调节所述控制器输出的第一驱动信号。

本发明还提供一种手持电动工具，包括壳体、位于壳体内的电机、由电机驱动的传动机构以及用于控制电机的控制电路，其特征在于，所述控制电路包括：第一设定单元，用于设定第三电流阈值；第二设定单元，用于设定第四电流阈值，所述第四电流阈值低于所述第三电流阈值；与所述第一设定单元相连的控制器；与所述控制器相连的存储单元，用于存储所述第三电流阈值及第四电流阈值；与所述电机相连的电子开关，所述控制器输出第一驱动信号给所述电子开关；与所述电子开关及控制器相连的电流侦测单元，用于侦测电机电流；与所述电流侦测单元及控制器相连的限流单元，所述限流单元比较电机电流与第四电流阈值，当电机电流达到第四电流阈值时，维持电机电流为第四电流阈值；所述控制器判断电机转速是否下降到第二转速预定值，若电机转速是否下降到第二转速预定值，则维持电机转速为第二转速预定值；所述控制器在电机电流达到第三电流阈值时，停止输出所述第一驱动信号给所述电子开关，以控制所述电机停机。

进一步地，所述存储器中还存储有预定的常数，所述第三电流阈值等于第四电流阈值与预定的常数之和。

进一步地，所述比较器比较侦测的电机电流与所述第四电流阈值，在电机电流小于第四电流阈值时输出导通信号，在电机电流大于等于第四电流阈值时输出关断信号，并将导通 /关断信号加载到第一驱动信号中。

进一步地，所述控制器根据侦测的电机电流与第二转速预定值计算维持第二转速预定值所需的电压，将所述电机的实际电压调节到计算得到的电压。更进一步地，所述控制电路还包括用于侦测电机电压的电压侦测单元，所述控制器以计算得到的电压为基准电压，根据侦测的实际电压与基准电压之差调节所述控制器输出的第一驱动信号。

本发明手持电动工具及其控制方法通过设定不同的两个电流阈值，当电机电流达到较低的电流阈值时维持电机电流，当电机转速下降到第二转速预定值时维持电机转速，当电机电流达到较高的电流阈值时控制电机停机，提高了扭矩调节的精确度。

本发明还提供一种手持电动工具的控制方法，所述手持电动工具包括电机及控制器，所述控制器输出第一驱动信号控制所述电机，所述控制方法包括第一工作阶段及第二工作阶段：第一工作阶段中，以第三转速预定值运行电机，侦测所述电机停机时的一个电机参数，所述控制器根据所述电机参数设定第五电流阈值；第二工作阶段中，重新启动电机，并实时侦测电机电流，当电机电流达到所述第五电流阈值时，控制电机电流不大于所述第五电流阈值。

进一步地，所述手持电动工具具有工作阶段切换开关，操作该工作阶段切换开关，以控制手持电动工具进入第一工作阶段或第二工作阶段。

进一步地，在第一工作阶段中，侦测电机电流，所述控制器根据侦测的电机电流与第三转速预定值计算维持第三转速预定值所需的电压，并将所述电机的实际电压调节到计算得到的电压。

进一步地，侦测所述电机停机时的电流，所述控制器计算电机电流为电机停机时的电流且电机转速为第三转速预定值时的扭矩，再计算对应于该扭矩且电机转速为 0时的零速电机电流，并将所述零速电机电流确定为第五电流阈值。

进一步地，在第二工作阶段中，维持所述电机的电流值为所述第五电流阈值，从而控制电机电流不大于所述第五电流阈值。

更进一步地，所述手持电动工具包括比较器，比较器比较侦测的电机电流与所述第五电流阈值，在电机电流小于第五电流阈值时输出导通信号，在电机电流大于等于第五电流阈值时输出关断信号，并将导通 /关断信号加载到所述控制器输出的第一驱动信号中，从而维持电机电流值为所述第五电流阈值。进一步地，在第二工作阶段中，维持所述电机转速为第三转速预定值，侦测电机电流，当电机电流达到所述第五电流阈值时，所述控制器控制所述电机停机，从而控制电机电流不大于所述第五电流阈值。

本发明还提供一种手持电动工具的电流阈值设定方法，所述手持电动工具包括电机及控制器，所述电流阈值设定方法包括以下步骤：维持电机转速为第三转速预定值；侦测所述电机停机时的电机电流；所述控制器计算电机电流为电机停机时的电流且电机转速为第三转速预定值时的扭矩；再计算对应于该扭矩且电机转速为 0时的零速电机电流，并将所述零速电机电流设定为第五电流阈值。

本发明还提供一种手持电动工具，包括壳体、位于壳体内的电机、由电机驱动的传动机构以及用于控制电机的控制电路，其特征在于，所述控制电路包括：电机开关，断开所述电机开关时所述电机停机；电流侦测单元，用于侦测电机电流；与所述电流侦测单元相连的控制器，所述控制器根据所述电机停机时的电机电流设定第五电流阈值；与所述控制器相连的存储单元，用于存储所述第五电流阈值；与所述电机相连的电子开关，所述控制器输出第一驱动信号给所述电子开关；与所述电流侦测单元及控制器相连的限流单元，所述限流单元在电机电流达到第五电流阈值时，控制电机电流不大于所述第五电流阈值。

进一步地，所述手持电动工具具有与所述控制器相连的工作阶段切换开关，操作该工作阶段切换开关以控制手持电动工具进入第一工作阶段或第二工作阶段，在第一工作阶段，所述控制器根据停机的电机电流设定第五电流阈值，在第二工作阶段，在电机电流达到第五电流阈值时，所述限流单元控制电机电流不大于所述第五电流阈值。

更进一步地，所述控制电路还包括用于侦测电机电压的电压侦测单元，在第一工作阶段，所述控制器根据侦测的电机电流及第三转速预定值计算维持第三转速预定值所需的电压，以计算得到的电压为基准电压，并根据侦测的实际电压与基准电压之差调节所述第一驱动信号。

更进一步地，所述存储单元预先存储电机电流、扭矩及电机转速之间的数据关系，在第一工作阶段，所述控制器计算电机电流为停机时的电流且电机转速为第三转速预定值时的扭矩，再计算对应于该扭矩且电机转速为 0时的零速电机电流，并将所述零速该电机电流确定为第五电流阈值。

更进一步地，所述限流单元具有与电流侦测单元及控制器相连的比较器，在第二工作阶段，所述比较器比较侦测的电机电流与第五电流阈值，并在电机电流小于第五电流阈值时输出导通信号，在电机电流大于等于第五电流阈值时输出关断信号，所述比较器将所述导通信号 /关断信号加载到所述第一驱动信号中。

本发明手持电动工具及其控制方法具有第一工作阶段及第二工作阶段。第一工作阶段中，根据停机时的一个电机参数设定第五电流阈值；第二工作阶段中，当电机电流达到第五电流阈值时，控制电机电流不大于第五电流阈值，使工件达到一致的深度，方便了经验较少的使用者操作手持电动工具。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图 1是手持电动工具的示意图。

图 2是手持电动工具的电路模块图。

图 3是手持电动工具的扭矩、电机电流及电机转速的关系曲线图。

图 4是手持电动工具的电机电流、电机电压及电机转速的关系曲线图。图 5是手持电动工具的人工模式的第一较佳实施方式的电路模块图。图 6是手持电动工具的人工模式的第二较佳实施方式的电路模块图。图 7是手持电动工具的自动模式的电路模块图。

图 8是手持电动工具的控制方法的人工模式的第一较佳实施方式的流程图。

图 9是手持电动工具的控制方法的人工模式的第一较佳实施方式的电机电流、转速与时间的关系曲线图。

图 10是手持电动工具的控制方法的人工模式的第二较佳实施方式的流程图。

图 1 1是手持电动工具的控制方法的人工模式的第二较佳实施方式的电机电流、转速与时间的关系曲线图。

图 12是手持电动工具的控制方法的自动模式的流程图。

图 13是图 12中第一工作阶段的电机电流、转速与时间的关系曲线图。图 14是图 12中第二工作阶段的电机电流、转速与时间的关系曲线图。其巾，

100、手持电动工具； 10、壳体； 20、电机；

30、传动装置； 40、夹具； 50、供电模组； 60、控制电路； S l、电子开关； S2、电机开关；

S3、模式选择开关； S4、工作阶段切换开关； Rl、电阻；

61、控制器； 62、开关检测单元； 63、存储单元；

64、第一设定单元； 65、第二设定单元； 66、限流单元；

67、电流侦测单元； 68、电压侦测单元；

具体实施方式

参照图 1所示，一种手持电动工具 100 , 如电钻或螺丝批，具有壳体 10 , 设置于壳体 10 内的电机 20 , 与电机 20相连的传动装置 30 , 由传动装置 30带动的夹具 40 , 用于给电机 20供电的供电模组 50 , 用于对电机 20进行控制的控制电路 60。

请参考图 2 , 控制电路 60具有控制器 61、电子开关 S l、电机开关 S2、模式选择开关 S3、工作阶段切换开关 S4、电阻 Rl、开关检测单元 62、存储单元 63、第一设定单元 64、第二设定单元 65、限流单元 66、电流侦测单元 67及电压侦测单元 68。

电机 20 的正极通过电机开关 S2与供电模组 50 的正极相连，负极与电子开关 S 1 的第一端相连。电子开关 S 1 的第二端与控制器 61 的第一端相连，第三端通过电阻 R1与供电模组 50的负极相连。

控制器 61 的第二端连接于电机开关 S2与电机 20之间的节点，第三端通过电压侦测单元 68与电机 20的正极相连，第四端通过限流单元 66与电子开关 S 1 的第二端相连，第五端通过电流侦测单元 67与电子开关 S 1 的第三端相连，第六端与第一设定单元 64相连，第七端与第二设定单元 65相连，第八端与模式选择开关 S3相连，第九端与工作阶段切换开关 S4相连，第十端与存储单元 63相连。本实施方式中，控制器 61为 MCU , 其输出第一驱动信号给电子开关 S l。

限流单元 66还与电流侦测单元 67相连。开关检测单元 62 的第一端与供电模组 50的正极相连，第二端与控制器 61 的第二端相连。

本发明手持电动工具 100可以选择性地工作在人工模式或自动模式下。在人工模式下，使用者通过第一设定单元 64进行扭矩调节，能获得很高的精确度；在自动模式下，手持电动工具 100具有自动设定电流阈值的第一工作阶段，及根据设定的电流阈值进行扭矩限制的第二工作阶段，方便经验较少的使用者操作手持电动工具 100 , 并使得螺钉等工件达到一致的旋入深度。用户可根据需要操作模式选择开关 S3 以切换到人工模式或自动模式。在自动模式中，可操作工作阶段切换开关 S4 以切换到自动模式的第一工作阶段或第二工作阶段。其中，人工模式包括恒速控制的第一较佳实施方式和先进行恒流控制再进行恒速控制的第二较佳实施方式。需要说明的是，人工模式只能设置为其中之一，即手持电动工具 100兼具自动模式、人工模式第一实施方式的功能，或者手持电动工具 100兼具自动模式、人工模式第二实施方式的功能。

本实施方式中，模式选择开关 S3、工作阶段切换开关 S4及第一设定单元 64可由同一触发件触发，该触发件为拨动开关。当拨动开关拨动到不同位置时，触发不同的工作模式、工作阶段或不同的电流阈值。

下面结合附图分别对本发明手持电动工具 100的人工模式及自动模式进行说明。

请参考图 3 ,手持电动工具的电机 20的输出扭矩 T与电机电流及电机转速 N之间的关系为：当电机电流为定值时，电机转速 N越高，扭矩 T越小；当电机转速 N为定值时，电机电流越大，扭矩 T越大；当扭矩 T为定值时，电机电流越大，电机转速 N越高。因此在电机转速 N确定的情况下，扭矩 T与电机电流存在对应关系，通过限制电机电流来限制电机 20的扭矩 T , 将大大提高扭矩调节的精确度。

请参考图 5 , 在本发明手持电动工具 100 的人工模式的第一较佳实施方式中，控制电路 60具有控制器 61、电子开关 S l、电机开关 S2、电阻 Rl、电压侦测单元 68、电流侦测单元 67、第一设定单元 64、第二设定单元 65及存储单元 63。电机 20由控制器 61及电子开关 S 1控制。

用户操作第一设定单元 64以人工设定第一电流阈值 II。

第二设定单元 65设定低于第一电流阈值 I I 的第二电流阈值 12。本实施方式中，存储单元 63 中存储有若干预定的常数，每一预定的常数与不同的第一电流阈值对应，第二设定单元 65为单独的减法器，第二设定单元 65将第一电流阈值 II 减去预定的常数，得到第二电流阈值 12。第二电流阈值 12也可通过软件的方式计算得到，即控制器 61兼具第二设定单元 65的功能，计算得到第二电流阈值 12。其他实施方式中，使用者也可直接操作第二设定单元 65 以手动设定第二电流阈值 12。

存储单元 63保存第一电流阈值 I I及第二电流阈值 12。

电机开关 S2为扳机，使用者按下手持电动工具 100的扳机以启动电机 20。电流侦测单元 67侦测电机电流。控制器 61将侦测的电机电流与第二电流阈值 12 比较，当电机电流达到第二电流阈值 12时，控制器 61控制电机 20的转速保持在第一转速预定值 N l。所述第一转速预定值 N1低于一般工作状态时的电机转速，如此在后续的控制中电机能够快速地做出反应。

请参考图 4 , 由于电机转速 N与电机电压及电机电流 I有关，且在负载增大时，电机电流 I也相应的增大，若需维持电机转速 N , 则需要增大对应的电机电压。因此可以根据侦测的电机电流 I计算维持第一转速预定值 N1 所需的电压值，再将电机 20 的实际电压调节到计算得到的电压值以维持电机转速 N 为第一转速预定值 N l。

本实施方式中，第一转速预定值 N 1存储于所述存储单元 63 中，电流侦测单元 67侦测电机电流，控制器 61根据第一转速预定值 N 1 及侦测的电机电流计算维持第一转速预定值 N 1所需的电压值。控制器 61 以计算得到的电压值为基准电压。电压侦测单元 68实时侦测电机 20的实际电压，控制器 61根据侦测的实际电压与基准电压之差调节控制器 61输出的第一驱动信号，从而维持电机转速。

本实施方式中，第一驱动信号为脉宽调制信号，若电机 20 的实际电压超过基准电压时，控制器 61减小第一驱动信号的占空比；若电机 20的实际电压小于基准电压时，控制器 61增大第一驱动信号的占空比。

在维持电机转速的同时，控制器 61通过电流侦测单元 67继续侦测电机电流，并将侦测的电机电流与第一电流阈值 II 比较，当电机电流达到第一电流阈值 I I 时，控制器 61停止输出第一驱动信号，以控制电机 20停机。

请参考图 6 , 在本发明手持电动工具 100 的人工模式的第二较佳实施方式中，控制电路 60具有控制器 61、电子开关 S l、电机开关 S2、电阻 Rl、电压侦测单元 68、电流侦测单元 67、限流单元 66、第一设定单元 64、第二设定单元 65及存储单元 63。

用户操作第一设定单元 64以人工设定第三电流阈值 13。

第二设定单元 65设定低于第三电流阈值 13的第四电流阈值 14。本实施方式中，存储单元 63 中存储有若干预定的常数，每一预定的常数与不同的第三电流阈值对应，第二设定单元 65为单独的减法器，第二设定单元 65将第三电流阈值 B减去预定的常数，得到第四电流阈值 14。第三电流阈值 13也可通过软件的方式计算得到，即控制器 61兼具第二设定单元 65的功能，计算得到第四电流阈值 14。其他实施方式中，使用者也可直接操作第二设定单元 65 以手动设定第四电流阈值 14。

存储单元 63保存第三电流阈值 13及第四电流阈值 14。

电机开关 S2为扳机，使用者按下手持电动工具 100的扳机以启动电机 20。电流侦测单元 67侦测电机电流。限流单元 66将侦测的电机电流与第四电流阈值 14比较，当电机电流达到第四电流阈值 14时，限流单元 66控制电机电流保持在第四电流阈值 14 , 此时电机 20的转速随之下降。

具体地，限流单元 66 具有比较器，比较器在侦测的电机电流小于第四电流阈值 14 时输出导通信号，在侦测的电机电流大于等于第四电流阈值 14 时输出关断信号。导通 /关断信号被反馈到控制器 61 输出的第一驱动信号中，得到第二驱动信号，从而将电机电流值维持在第四电流阈值 14。

在维持电机电流的同时，控制器 61判断电机 20的转速并在电机转速下降到第二转速预定值 N2时，控制器 61 控制电机 20 的转速保持在第二转速预定值 N2。所述第二转速预定值 N2低于一般工作状态时的电机转速，如此在后续的控制中电机能够快速地做出反应。

请再次参考图 4 , 当电机电流恒定时，电机电压越小，电机转速越低，控制器 61通过电压侦测单元 68侦测电机 20的实际电压，从而判断电机转速。

第二转速预定值 N2存储于存储单元 63中，控制器 61计算电机转速为 N2、电机电流为 14时的电机电压，电压侦测单元 68侦测电机 20的实际电压，当电机 20 的实际电压下降到控制器 61 计算的电机电压值时，控制器 61 控制电机 20的转速保持在第二转速预定值 N2。

控制器 61根据第二转速预定值 N 2及侦测的电机电流计算维持第二转速预定值 N2所需的电压值，并以维持第二转速预定值 N2所需的电压值为基准电压。控制器 61通过电压侦测单元 68侦测电机 20的实际电压，根据侦测的实际电压与基准电压之差调节控制器 61输出的第一驱动信号，从而维持电机转速。

在维持电机转速的同时，控制器 61通过电流侦测单元 67继续侦测电机电流，并将侦测的电机电流与第三电流阈值 12比较，当侦测的电机电流达到第三电流阈值 13时，控制器 61停止输出第一驱动信号，以控制电机 20停机。

在本发明手持电动工具 100的自动模式中，控制电路 60具有控制器 61、电子开关 S l、电机开关 S2、电阻 Rl、工作阶段切换开关 S4、电压侦测单元 68、电流侦测单元 67、存储单元 63、限流单元 66及开关检测单元 62。电机 20 由控制器 61及电子开关 S 1控制。

操作工作阶段切换开关 S4可将手持电动工具 100切换到第一工作阶段，此时由经验丰富的使用者操作手持电动工具 100 , 控制器 61控制电机 20的转速保持在第三转速预定值 N3。需要指出的是，本实施例中的第三转速预定值 N3 可以与手持电动工具 100 的人工模式的第一实施方式中的第一转速预定值 N 1或人工模式的第二实施方式中的第二转速预定值 N2相同。

具体地，第三转速预定值 N3存储于存储单元 63 中，电流侦测单元 67侦测电机电流，控制器 61根据第三转速预定值 N3及侦测的电机电流计算维持第三转速预定值 N3所需的电压值，并以维持第三转速预定值 N3所需的电压值为基准电压。控制器 61通过电压侦测单元 68侦测电机 20的实际电压，根据侦测的实际电压与基准电压之差调节控制器 61输出的第一驱动信号，从而维持电机转速。

在维持电机转速的同时，使用者根据工况，如工件达到期望的深度、位置等，断开电机开关 S2 以控制电机 20停机。开关检测单元 62检测该电机开关 S2的状态，并发送相应的信号给控制器 61。

当开关检测单元 62检测到电机开关 S2 关闭时，控制器 61 通过电流侦测单元 67记录此时的电机电流 la, 并根据停机时的电机电流 la 自动设定第五电流阈值 lb , 该第五电流阈值 lb对应相应的目标扭矩。

具体地，所述控制器 61根据图 2中电机电流、扭矩 T及电机转速 N之间的数据关系，计算当电机电流为 Ia、电机转速为第三转速预定值 N3 时的扭矩 T 1 , 再计算当扭矩为 T l、电机转速为 0时的电机电流，并将该电机电流确定为第五电流阈值 Ib。

在自动模式的第二工作阶段中，电流侦测单元 67 侦测电机电流。限流单元 66将侦测的电机电流与第五电流阈值 lb比较，当侦测的电机电流达到第五电流阈值 lb时，限流单元 66控制电机电流保持在第五电流阈值 lb , 从而控制电机电流不大于所述第五电流阈值 lb , 此时电机转速下降。

具体地，限流单元 66 具有比较器，比较器在侦测的电机电流小于第五电流阈值 lb 时输出导通信号，在侦测的电机电流大于等于第五电流阈值 lb 时输出关断信号，并将导通 /关断信号反馈到第一驱动信号中，得到第二驱动信号，从而维持电机电流值为所述第五电流阈值 I b。

在维持电机电流的同时，控制器 61判断电机 20的转速并在电机转速下降到定值时，控制器 61控制电机 20停机。由于电机电流恒定时，电机电压越小，电机转速越低，因此可通过侦测电机电压来判断电机转速。

本实施方式中，控制器 61 侦测第二驱动信号的占空比，当第二驱动信号的占空比低于特定值时，如 0.1, 表示电机电压低于预定值，进一步表示电机转速低于定值，此时控制器 61停止输出第一驱动信号，从而控制电机 20停机。

其他实施方式中，本发明手持电动工具 100也可单独具有人工模式的第一实施方式的功能而不具有自动模式的功能、单独具有人工模式的第二实施方式的功能而不具有自动模式的功能，或者单独具有自动模式的功能而不具有人工模式的功能。

本发明还提供了两种手持电动工具 100的控制方法：人工模式及自动模式。其中人工模式包括恒速控制的第一较佳实施方式和先进行恒流控制再进行恒速控制的第二较佳实施方式。

请参考图 8, 所述人工模式的第一较佳实施方式包括以下步骤：

步骤 S101: 人工设定第一电流阈值 II, 使用者可通过操作手持电动工具 100上的第一设定单元 64设定与目标扭矩对应的电流阈值。

步骤 S102: 人工设定或自动计算第二电流阈值 12, 且第二电流阈值 12低于第一电流阈值 II,第一电流阈值 II等于第二电流阈值 12与预定的常数之和。本实施方式中，第二电流阈值 12由手持电动工具 100中的控制器 61计算得到。

步骤 S103: 使用者按下手持电动工具 100的扳机以启动电机 20。

步骤 S 104: 实时侦测电机电流。

步骤 S105: 判断电机电流是否达到第二电流阈值 12, 是则进入步骤 S106, 否则返回步骤 S104。

步骤 S106: 当电机电流达到第二电流阈值 12时，控制电机 20的转速保持在第一转速预定值 Nl。所述第一转速预定值 N1低于一般工作状态时的电机转速。

步骤 S107: 判断电机电流是否达到第一电流阈值 II, 是则进入步骤 S108, 否则返回步骤 S106。

步骤 S108: 当电机电流达到第一电流阈值 II 时，控制电机 20停机。

如图 9所示，在时间 tl 内，电机 20启动瞬间，电机转速 N快速上升，电机电流 I稳定上升；在时间 tl-t2 内，随着负载的增大，电机电流 I继续增大；在时间 t2-t3 内 , 控制电机转速 N快速下降至第一转速预定值 N1; 在时间 t3-t4 内，电机转速 N被维持在第一转速预定值 Nl, 同时电机电流 I继续上升；在时间 t4时，电机电流 I达到第一电流阈值 II , 控制电机 20停机。本实施方式中，当电机电流 I达到第一电流阈值 II 时，控制器 61停止输出第一驱动信号，从而控制电机 20停机。

请参考图 4, 由于电机转速 N与电机电压及电机电流 I有关，且在负载增大时，电机电流 I也相应的增大，若需维持电机转速 N, 则需要增大对应的电机电压。因此可以根据侦测的电机电流 I计算维持第一转速预定值 N1 所需的电压值，再通过调节电机电压以维持电机转速 N为第一转速预定值 Nl。

本实施方式中，存储单元 63 中存储有第一转速预定值 N1, 电流侦测单元 67侦测电机电流，控制器 61根据第一转速预定值 N1及侦测的电机电流计算维持第一转速预定值 N1所需的电压值。控制器 61 以维持第一转速预定值 N1所需的电压值为基准电压。控制器 61通过电压侦测单元 68实时侦测电机 20的实际电压，并根据侦测的实际电压与基准电压之差调节控制器 61输出的第一驱动信号，从而维持电机转速。

请参考图 10, 在所述人工模式的第二较佳实施方式中，先以第四电流阈值 ₁₄为参考阈值，并维持该电流阈值一段时间，然后维持电机转速，以完成工件的紧固。如此在工件紧固前防止了电机电流的突变，有效地保护了电机 20。具体地，所述人工模式的第二较佳实施方式包括以下步骤：

步骤 S201: 人工设定第三电流阈值 13。

步骤 S202: 人工设定或自动计算第四电流阈值 14, 且第二电流阈值 14低于第三电流阈值 13,第三电流阈值 B等于第四电流阈值 14与预定的常数之和。

步骤 S203: 使用者按下手持电动工具 100的扳机以启动电机 20。

步骤 S204：实时侦测电机电流。

步骤 S205: 判断电机电流是否达到第四电流阈值 14, 是则进入步骤 S206, 否则返回步骤 S204。

步骤 S206: 当电机电流达到第四电流阈值 14 时，维持电机电流为第四电流阈值 14。

步骤 S207: 判断电机转速是否下降到第二转速预定值 N2, 是则进入步骤 S208, 否则返回步骤 S206。所述第二转速预定值 N2低于一般工作状态时的电机转速。

步骤 S208: 控制电机 20的转速保持在第二转速预定值 N2。步骤 S209 : 判断电机电流是否达到第三电流阈值 B , 是则进入步骤 S210 , 否则返回步骤 S208。

步骤 S210: 当电机电流达到第三电流阈值 D时，控制电机 20停机。

如图 1 1 所示，在时间 tl 内，电机 20启动瞬间，电机转速 N快速上升，电机电流 I稳定上升；在时间 tl -t2 内，随着负载的增大，电机电流 I继续增大；在时间 t2-t3 内，电机电流达到第四电流阈值 14 , 控制电机维持电机电流为第四电流阈值 14 , 同时电机转速下降；在时间 t3-t4 内，电机转速 N被维持在第二转速预定值 N2 , 同时电机电流 I继续上升；在时间 t4时，电机电流 I达到第三电流阈值 13 , 控制电机 20停机。

在人工模式下，当电机电流达到第四电流阈值 14 时，控制电机转速 N 恒定，当电机电流达到第三电流阈值 B 时，控制电机 20停机，从而限制电机电流 I , 进一步限制电机 20的输出扭矩 T , 使得扭矩调节的精确度大大提高。

请参考图 12 , 所述自动模式具有第一工作阶段及第二工作阶段，第一工作阶段时手持电动工具 100自动设定参数阈值，第二工作阶段时手持电动工具 100 根据设定的参数阈值进行扭矩限制。

所述自动模式在第一工作阶段中包括以下步骤：

步骤 S301 : 启动电机 20 , 由经验丰富的使用者操作手持电动工具 100 , 使用者根据工况，如工件达到期望的深度、位置等，断开电机开关 S2 以控制电机 20停机。

请再次参考图 3 , 由于电机转速 N为定值时，电机电流越大，扭矩 T越大，因此在第一工作阶段中维持电机转速，使得根据停机时的电机电流设定的参数阈值更为精确。如图 13所示，为了方便设计，本实施方式中，第一工作阶段中的电机转速维持在第三转速预定值 N3。通过调节电机电压维持电机转速为第三转速预定值 N3 , 具体方法与人工模式的第一较佳实施方式中的步骤 S6相同，再次不再赘述。

步骤 S302 : 自动侦测停机时的至少一个电机参数。本实施方式中，该电机参数为电机电流，记录停机时的电机电流 Ia。

步骤 S303 : 根据记录的电机参数自动设定参数阈值，该参数阈值对应相应的目标扭矩。本实施方式中，根据电机电流 la设定第五电流阈值 Ib。

根据图 3 中电机电流、扭矩 T及电机转速 N之间的数据关系，所述控制器 61计算电机电流为 Ia、电机转速为第三转速预定值 N3时的扭矩 T 1 , 再计算扭矩 T l、电机转速为 0时的电机电流，并将该电机电流确定为第五电流阈值 Ib。所述自动模式在第二工作阶段中包括以下步骤：

步骤 S304: 重新启动电机 20。

步骤 S305 : 由经验较少的使用者操作手持电动工具 100 , 实时侦测电机 20 相应的电机参数。本实施方式中，实时侦测电机 20的电流。

步骤 S306: 将侦测的电机参数与上述参数阈值相比较，判断侦测的电机参数是否达到上述参数阈值。是则进入步骤 S307 , 否则返回步骤 S305。

步骤 S307: 控制电机参数不大于该参数阈值。如此使得扭矩不大于目标扭矩，使得工件达到与第一工作阶段时一致的深度，方便了经验较少的使用者的操作。

本实施方式中，当电机电流达到第五电流阈值 lb时，维持电机 20的电流值为所述第五电流阈值 lb , 从而控制电机电流不大于所述第五电流阈值 Ib。如图 14所示，在时间 tl 内，电机 20启动瞬间，电机转速快速上升，电机电流稳定上升；在时间 tl -t2 内，随着负载的增大，电机电流继续增大；在时间 t2-t3 内，电机电流达到第五电流阈值 lb后，控制电机电流维持在第五电流阈值 lb , 同时电机转速下降。在时间 t3时，电机转速下降到一定值（如转速为零）时控制电机 20停机。

其他实施方式中，第二工作阶段中也可釆用其他扭矩限制的方式，如图 9 所示，此时第一电流阈值 I I 即为第一工作阶段中自动设定的第五电流阈值 Ib。

本实施例中的手持电动工具 100的具有人工模式及自动模式。在人工模式下，人工设定两个不同的电流阈值，当电机电流达到较低的电流阈值时维持电机转速，当电机电流达到较高的电流阈值时控制电机 20停机，从而提高了扭矩调节的精确度。在自动模式的第一工作阶段时，经验丰富的使用者根据工况控制电机 20停机，根据停机时的电机参数设定参数阈值，当电机参数达到参数阈值时，控制电机参数不大于该参数阈值，使工件达到一致的深度，方便了经验较少的使用者操作手持电动工具 100。

本领域技术人员可以想到的是，本发明中割草机及对接充电系统的具体结构可以有很多的变化形式，但其釆用技术方案的主要技术特征与本发明相同或相似，均应涵盖于本发明保护范围内。

Claims

权利要求书

1. 一种手持电动工具的控制方法，所述手持电动工具包括电机及控制器，所述控制器输出第一驱动信号控制所述电机，其特征在于，所述方法包括以下步骤：设定第一电流阈值（ I I )；

所述控制器控制电机转速维持在第一转速预定值（N 1 )；

侦测电机电流，当电机电流达到所述第一电流阈值（ I I ) 时，所述控制器控制所述电机停机。

2. 根据权利要求 1所述的控制方法，其特征在于：在设定第一电流阈值（ II ) 后，设定低于所述第一电流阈值（ I I ) 的第二电流阈值（ 12 ), 当电机电流达到所述第二电流阈值（ 12 ) 时，所述控制器控制电机的转速保持在第一转速预定值（ N1 )。

3. 根据权利要求 2所述的控制方法，其特征在于：所述第一电流阈值（ I I ) 等于第二电流阈值（ 12 ) 与预定的常数之和。

4. 根据权利要求 1所述的控制方法，其特征在于：所述控制器根据侦测的电机电流与第一转速预定值（ N 1 ) 计算维持第一转速预定值（ N1 ) 所需的电压，将所述电机的实际电压调节到计算得到的电压。

5. 根据权利要求 4所述的控制方法，其特征在于：所述控制器以计算得到的电压为基准电压，并实时侦测电机的实际电压，根据电机的实际电压与基准电压之差调节所述控制器输出的第一驱动信号。

6. 一种手持电动工具，包括壳体、位于壳体内的电机、由电机驱动的传动机构以及用于控制电机的控制电路，其特征在于，所述控制电路包括：

第一设定单元，用于设定第一电流阈值（ II );

与所述第一设定单元相连的控制器；

与所述控制器相连的存储单元，用于存储所述第一电流阈值（ II );

与所述电机相连的电子开关，所述控制器输出第一驱动信号给所述电子开关，所述控制器在电机启动后控制所述电机的转速保持在第一转速预定值（ N 1 )；与所述电子开关及控制器相连的电流侦测单元，用于侦测电机电流；

所述控制器比较电机电流与所述第一电流阈值（ II ), 当电机电流达到第一电流阈值（ II ) 时，停止输出所述第一驱动信号给所述电子开关，以控制所述电机停机。

7. 根据权利要求 6所述的手持电动工具，其特征在于：所述控制电路还包括第二设定单元，用于设定低于所述第一电流阈值（ II ) 的第二电流阈值（ 12), 所述控制器比较电机电流与第二电流阈值（ 12), 当电机电流达到第二电流阈值 ( 12) 时，所述控制器控制所述电机的转速保持在第一转速预定值（Nl )。

8. 根据权利要求 6所述的手持电动工具，其特征在于：所述控制器计算得到低于所述第一电流阈值（ II ) 的第二电流阈值（ 12 ), 并比较电机电流与第二电流阈值（ 12), 当电机电流达到第二电流阈值（ 12) 时，所述控制器控制所述电机的转速保持在第一转速预定值（Nl )。

9. 根据权利要求 7或 8所述的手持电动工具，其特征在于：所述存储单元中还存储有预定的常数，所述第一电流阈值（ II ) 等于第二电流阈值（ 12) 与预定的常数之和。

10. 根据权利要求 6所述的手持电动工具，其特征在于：所述控制器根据侦测的电机电流及第一转速预定值（ N1 ) 计算维持第一转速预定值（ N1 ) 所需的电压，将所述电机的实际电压调节到计算得到的电压。

11. 根据权利要求 10所述的手持电动工具，其特征在于：所述控制电路还包括用于侦测电机的实际电压的电压侦测单元，所述控制器以计算得到的电压为基准电压，并根据侦测的实际电压与基准电压之差调节所述第一驱动信号。