电动工具及其控制方法与流程

1.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：

2.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，重载钻，利用控制器驱动电机实现钻头打孔，控制器控制工作模式切换等。
3.然而，重载钻在工作过程中，若持续工作会造成温升过快，为保证工具的安全，通常会做停机冷却处理。例如，重载钻在boost模式下持续工作，温升较快，为保护重载钻，往往会在其温度到达过温保护点时停机，而停机后要等较长时间冷却才能继续使用，因而导致工具的有效工作时间较短，工作效率较低，且用户体验也较差。


技术实现要素：

4.本发明提供一种电动工具及其控制方法，以实现重载钻在工作过程中，能够根据电机的工作参数自动控制电机的工作模式，使电动工具在合理且安全的工作参数范围内高效工作，从而确保用户对电动工具的使用时间。
5.第一方面，本发明实施例提供了一种电动工具，包括：
6.电机；电源模块，为所述电机提供供电电源；
7.驱动电路，与所述电机电连接，用于驱动所述电机转动；
8.工作参数检测模块，用于实时检测获得所述电机的工作参数；
9.控制器，至少与所述驱动电路和所述工作参数检测模块电连接；
10.所述控制器被配置为：
11.获取所述电机的工作参数；
12.在所述电机工作于第一工作模式下，所述工作参数大于或等于第一参数阈值时，输出第一控制信号控制所述驱动电路驱动所述电机进入第二工作模式。
13.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，该控制方法由电动工具执行，所述电动工具包括：电机；电源模块，为所述电机提供供电电源；驱动电路，与所述电机电连接，用于驱动所述电机转动；工作参数检测模块，用于实时检测获得所述电机的工作参数；控制器，至少与所述驱动电路和所述工作参数检测模块电连接；
14.所述控制方法包括：
15.获取所述电机的工作参数；
16.在所述电机工作于第一工作模式下，所述工作参数大于或等于第一参数阈值时，输出第一控制信号控制所述驱动电路驱动所述电机进入第二工作模式。
17.本发明通过提供一种电动工具，包括：电机；电源模块，为电机提供供电电源；驱动电路，与电机电连接，用于驱动电机转动；工作参数检测模块，用于实时检测获得电机的工作参数；控制器，至少与驱动电路和工作参数检测模块电连接；控制器被配置为：获取电机
的工作参数；在电机工作于第一工作模式下，工作参数大于或等于第一参数阈值时，输出第一控制信号控制驱动电路驱动所述电机进入第二工作模式。通过该电动工具可以解决现有的电动工具存在有效工作时间较短、工作效率较低，且用户体验也较差等问题，使重载钻等工具在工作过程中，能够根据电机的工作参数自动控制电机的工作模式，以确保电动工具在安全运行参数下工作的同时增加电动工具的有效工作时间，提高效率。
附图说明
18.图1是本发明实施例中的一种电动工具的电路结构框图；
19.图2是本发明实施例中的一种电动工具的电路系统框图；
20.图3是现有技术中电机工作中的温度变化曲线；
21.图4是本发明实施例中的电机工作中的温度变化曲线；
22.图5是本发明实施例中的另一种电动工具的电路系统框图；
23.图6是本发明实施例中的一种电动工具控制方法的流程图。
具体实施方式
24.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。
25.图1为本发明实施例提供的一种电动工具的电路结构框图。参考图1，该电动工具包括：电机101；电源模块10，为电机101提供供电电源；驱动电路102，与电机101电连接，用于驱动电机101转动；工作参数检测模块103，用于实时检测获得电机101的工作参数；控制器104，至少与驱动电路102和工作参数检测模块103电连接；控制器104被配置为：获取电机101的工作参数；在电机101工作于第一工作模式下，工作参数大于或等于第一参数阈值时，输出第一控制信号控制驱动电路102驱动电机101进入第二工作模式。
26.其中，第一参数阈值为保障电机101安全或合理运行的工作参数，如安全的电流参数、电压参数、功率参数、温度参数等。具体的参数类型和数值可以根据实际的情况进行设置，在此不做具体的限定。
27.其中，第一工作模式可以为电机101输出较大功率的运行模式，第二工作模式可以为电机101输出较小功率的运行模式。比如，以电动工具为重载钻为例，第一工作模式可以为boost模式，第二模式可以为正常模式。
28.其中，第一控制信号可以为降速控制信号、降低功率控制信号等控制信号。具体可以根据实际情况进行设置，在此不做具体的限定。
29.其中，控制器104与驱动电路102电连接，驱动电路102与电机101连接，控制器104通过控制驱动电路102以驱动电机101转动。工作参数检测模块103分别与电机101和控制器104电连接，用于实时检测电机101的工作参数并发送给控制器104。控制器104根据实时接收的电机101的工作参数，当工作参数满足一定条件时，调整电动工具的工作模式，以确保电动工具在安全运行参数下工作的同时增加电动工具的有效工作时间，提高工作效率。例如，当电机101工作于第一工作模式下，电机101的工作参数大于或者等于第一参数阈值时，控制器104输出第一控制信号(如pwm控制降速信号)控制驱动电路102驱动电机101进入第
二工作模式，其中，第二工作模式下电机的输出功率要小于第一工作模式下的输出功率，由此使得电机的工作参数处于安全运行参数范围内(如第一参数阈值)，且不需要为了满足安全参数而停机，能够在第二工作模式下继续工作。由此可以增加电动工具的有效工作时长，提高效率。
30.本发明实施例所提供的电动工具可执行本发明任意实施例所提供的电动工具的控制方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。
31.作为一种具体实施例的电动工具，电动工具可以为重载钻，重载钻包括电机、控制器、驱动电路、工作钻头以及工作参数检测模块。在上述实施例的基础上，以重载钻为例，本发明实施例提供的电动工具的具体工作原理如下：驱动电路102分别与电机101和控制器104电连接，控制器104通过控制驱动电路102驱动电机101转动以带动工作钻头工作。工作参数检测模块103实时检测电机101的工作参数(例如电机的温度，电机的工作电流、电压和转速等)，并发送至控制器104。控制器104根据接收到的电机101的工作参数判断：当电机101工作于boost模式(即第一工作模式)下，电机101的工作参数大于或者等于第一参数阈值时，控制器104输出第一控制信号(如pwm控制降速信号)控制驱动电路102驱动电机101进入正常模式(即第二工作模式)，其中，正常模式下电机101的输出功率要小于boost模式下的输出功率，由此使得电机的工作参数处于安全运行参数范围内(如第一参数阈值)，且不需要为了满足安全参数而停机，能够在正常模式下继续工作，由此可以增加电动工具的有效工作时长，提高效率。
32.图2是本发明实施例中提供的一种电动工具的电路系统框图，图3是现有技术中电机工作中的温度变化曲线，图4是本发明实施例提供的电机工作中的温度变化曲线。可选地，参考图2，工作参数检测模块103包括第一检测单元11，驱动电路102集成于驱动电路板上，第一检测单元11分别与驱动电路板和控制器104电连接，用于实时检测获得驱动电路板的温度；
33.控制器104被配置为：
34.获取驱动电路板的温度；
35.在电机101工作于第一工作模式下，驱动电路板的温度大于或者等于第一预设温度时，输出第二控制信号控制驱动电路102驱动电机101进入第二工作模式。
36.其中，电机101可以为三相电机。第二控制信号可以为pwm控制信号。
37.其中，当电动工具为重载钻时，第一预设温度可以为70度。其具体的数值根据实际的电动工具的类型以及电动工具的具体工况进行设置，在此不做具体的限定。
38.示例性的，参考图3，在现有技术中，当重载钻在boost模式下持续工作，温升较快，当温度升到较高温度(例如，图3中的90度)时，通过人工操作控制电动工具停机冷却，往往需要等较长时间冷却后才能继续使用，参考图3，电动工具的有效使用时间为t，用户体验较差。而本实施例中，参考图4，电机101工作于boost模式下，当第一检测单元11检测到驱动电路板的温度大于或者等于第一预设温度(例如70度)时，控制器104输出第二控制信号控制驱动电路102驱动电机101进入正常模式(即图4中normal模式)，使得重载钻在正常模式下可以继续使用，且其温度被控制在安全运行的温度范围内。其中，参考图4，电动工具的有效工作时间为t t0。由此，可以增加重载钻的有效使用时间，提高效率，同时提升用户的体验效果。
39.可选地，第一预设温度为驱动电路板在第一工作模式下的温度保护点；驱动电路板在第二工作模式下的温度保护点为第二预设温度；其中，第二预设温度大于第一预设温度。
40.其中，以重载钻为例，第一预设温度可以为70度，第二预设温度可以为90度。其具体的数值根据实际的电动工具的类型以及电动工具的具体工况进行设置，在此不做具体的限定。
41.其中，参考图2，该电动工具还包括电源模块10和电源转换电路20。其中，电源转换电路20分别与电源模块10和第一检测单元11电连接，用于将电源模块10输出的电压转换为第一检测单元11和控制器104的供电电压。
42.参考图2，驱动电路102包括第一晶体管q1、第二晶体管q2、第三晶体管q3、第四晶体管q4、第五晶体管q5和第六晶体管q6，电机101可以为三相电机；第一晶体管q1的第一端、第二晶体管q2的第一端、第三晶体管q3的第一端与电源模块10的正极电连接，第一晶体管q1的第二端分别与第四晶体管q4的第一端和电机101的第一相a连接，第二晶体管q2的第二端分别与第五晶体管q5的第一端和电机101的第二相b连接，第三晶体管q3的第二端分别与第六晶体管q6的第一端和电机101的第三相c连接，第四晶体管q4的第二端、第五晶体管q5的第二端、第六晶体管q6的第二端与电源模块10的负极电连接；第一晶体管q1的控制端、第二晶体管q2的控制端、第三晶体管q3的控制端、第四晶体管q4的控制端、第五晶体管q5的控制端、第六晶体管q6的控制端与控制器104电连接。上述六个晶体管可以是半导体功率器件(例如fet，bjt，igbt等)也可以是任何其他类型的固态开关，例如绝缘栅双极型晶体管(igbt)，双极结型晶体管(bjt)等。
43.为了使电机101转动，驱动电路102具有多个驱动状态，在一个驱动状态下电机的定子绕组会产生一个磁场，控制器104依据电机的转子位置或反电动势输出相应的pwm控制信号至驱动电路102中的开关元件以使驱动电路102切换驱动状态，从而使定子绕组产生变化的磁场以驱动转子转动，进而实现电机的转动或换相或者转速调整。需要说明的是，其它任何能够驱动电机的转动或换相或者转速调整的电路和控制方式均可用于本公开，本公开对驱动电路102的电路结构和控制器104对驱动电路102的控制不做限制。
44.其中，驱动电路102可以集成在驱动电路板上，即印刷电路板(printed circuit board,pcb)上。pcb板可以采用铝基板，其导热性好。pcb板上所有晶体管的温度可以认为是相同的，可以等于pcb板的温度。具体的，第一检测单元11可以检测pcb板上的所有晶体管的温度以检测驱动电路的温度，还可以是检测pcb板上的其他元器件的温度，具体可根据实际情况进行设定，在此不做具体的限定。
45.可选地，参考图2，第一检测单元11为热敏电阻ntc。
46.图5是本发明实施例提供的另一种电动工具的电路系统框图。可选地，参考图5，工作参数检测模块103包括第二检测单元12，第二检测单元12分别与电机101和控制器104电连接，用于实时检测获得电机101的输出电参量；
47.控制器104被配置为：
48.获取电机101的输出电参量；
49.在电机101工作第一工作模式下，电机的输出电参量大于或者等于第二参数阈值时，输出第三控制信号控制驱动电路102驱动电机101进入第二工作模式。
50.其中，第三控制信号可以为pwm控制信号。
51.具体的，控制器104分别与电机101和驱动电路102电连接，驱动电路102与电机101连接，控制器104通过控制驱动电路102以驱动电机101转动。第二检测单元12分别与电机101和控制器104电连接，用于实时检测电机101的输出电参量并发送给控制器104。控制器104根据实时接收的电机101的输出电参量，当输出电参量满足一定条件时，通过输出第三控制信号控制驱动电路102驱动电机101以调整电动工具的工作模式，从而确保电动工具在安全的运行参数下工作，同时增加电动工具的有效工作时间，提高工作效率。
52.需要说明的是，该电动工具可以只包括第一检测单元11，通过第一检测单元11实时检测驱动电路板的温度并发送给控制器104，控制器104根据接收到的温度信息控制电机101的工作模式，以保证电机安全运行的同时提高电动工具的有效使用时间；该电动工具也可以只包括第二检测单元12，通过第二检测单元12实时检测电机101的输出电参量并发送给控制器104，控制器104根据接收到的电机的电参量控制电机101的工作模式，以保证电机安全运行的同时提高电动工具的有效使用时间；该电动工具还可以是同时包括第一检测单元11和第二检测单元12，通过第一检测单元11实时检测驱动电路板的温度并发送给控制器104，以及第二检测单元12实时检测电机101的输出电参量并发送给控制器104，控制器104根据接收到的驱动电路102的温度信息，以及电机的电参量联合控制电机101的工作模式，以保证电机安全运行的同时提高电动工具的有效使用时间。具体的结构和控制策略可以根据实际的情况进行设置，在此不做具体的限定。
53.可选地，电机101的输出电参量包括电机101的工作电流或者工作电压或者输出功率。
54.当电机101的输出电参量为电机101的工作电流时，第二检测单元12可以为电流互感器；当电机101的输出电参量为电机101的工作电压时，第二检测单元12可以为电压互感器；当电机101的输出电参量为电机101的输出功率时，第二检测单元12可以为电压电流检测传感器，通过检测电机的工作电流和工作电压计算电机的输出功率。
55.图6是本发明实施例提供的一种电动工具控制方法的流程图，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，电动工具包括：电机；电源模块，为电机提供供电电源；驱动电路，与电机电连接，用于驱动电机转动；工作参数检测模块，用于实时检测获得电机的工作参数；控制器，至少与驱动电路和工作参数检测模块电连接。参考图6，控制方法具体包括如下步骤：
56.步骤110、获取电机的工作参数。
57.其中，电动工具包括电机、控制器、驱动电路和工作参数检测模块等，工作参数检测模块用于实时检测获得电机的工作参数并发送给控制器。其中，电机的工作参数可以为电机的工作电流、工作电压、转速、输出功率、温度等。具体地，电机在工作中的电流值可以通过电流检测单元，如电流采样电路获取；电机在工作中的电压值可以通过电压检测传感器获取；电机的转速可以通过转速检测单元，如霍尔传感器获取；电机的温度可以通过温度检测单元，如热敏电阻获取。
58.步骤120、在电机工作于第一工作模式下，工作参数大于或等于第一参数阈值时，输出第一控制信号控制驱动电路驱动电机进入第二工作模式。
59.具体的，工作参数检测单元实时检测电机的工作参数并发送至控制器。控制器控
制电机工作于第一工作模式下，当控制器接收到的电机的工作参数大于或者等于第一参数阈值时，说明电机此时的工作参数即将出现不安全的运行环境，为了使电机的运行在安全或合理的运行环境中，控制器输出端第一控制信号控制驱动电路驱动电机切换至第二工作模式，其中，第二工作模式为正常模式或安全工作模式，从而可以确保电动工具在安全运行参数下工作，同时增加电动工具的有效工作时间，提高工作效率，提升用户的体验效果。
60.本实施例的技术方案，通过提供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，电动工具包括：电机；电源模块，为电机提供供电电源；驱动电路，与电机电连接，用于驱动电机转动；工作参数检测模块，用于实时检测获得电机的工作参数；控制器，至少与驱动电路和工作参数检测模块电连接。控制方法包括：获取电机的工作参数；在电机工作于第一工作模式下，工作参数大于或等于第一参数阈值时，输出第一控制信号控制驱动电路驱动电机进入第二工作模式。通过该控制方法可以解决现有的电动工具存在有效工作时间较短、工作效率较低，且用户体验也较差等问题，使重载钻等工具在工作过程中，能够根据电机的工作参数自动控制电机的工作模式，使电动工具在合理且安全的工作参数范围内高效工作，从而确保用户对电动工具的使用时间。
61.可选地，驱动电路集成于驱动电路板上，工作参数检测模块包括第一检测单元，第一检测单元分别与驱动电路板和控制器电连接，用于实时检测获得驱动电路板的温度；
62.控制方法包括：
63.获取驱动电路板的温度；
64.在电机工作于第一工作模式下，驱动电路板的温度大于或者等于第一预设温度时，输出第二控制信号控制驱动电路驱动电机进入第二工作模式。
65.可选地，第一预设温度为驱动电路板在第一工作模式下的温度保护点；驱动电路板在第二工作模式下的温度保护点为第二预设温度；其中，第二预设温度大于第一预设温度。
66.可选地，工作参数检测模块包括第二检测单元，第二检测单元分别与电机和控制器电连接，用于实时检测获得电机的输出电参量；
67.控制方法包括：
68.获取电机的输出电参量；
69.在电机工作于第一工作模式下，电机的输出电参量大于或者等于第二参数阈值时，输出第三控制信号控制驱动电路驱动电机进入第二工作模式。
70.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。