專利名稱：用于控制動(dòng)力工具中的電機(jī)軸的速度和頻率的微處理器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例大體涉及一種變速動(dòng)力工具。更具體地，本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例涉及對動(dòng)力工具中的電動(dòng)機(jī)的速度和頻率進(jìn)行的控制。
背景技術(shù)：
手持動(dòng)力工具，例如電鉆、螺絲刀等，使用電動(dòng)機(jī)來給卡持工具的夾頭提供動(dòng)力。這樣的動(dòng)力工具通常包括一個(gè)供使用者手動(dòng)操作的扳機(jī)(trigger)，使用者通過下壓扳機(jī)來控制電機(jī)。其中的電機(jī)和夾頭的速度基于扳機(jī)下壓的量可變的動(dòng)力工具被公知為變速動(dòng)力工具。動(dòng)力工具包括由AC或DC電源供能電機(jī)，其中AC或DC電源為電機(jī)提供電流。當(dāng)使用者擠壓扳機(jī)時(shí)，更多的電力被傳送給電機(jī)，從而使電機(jī)軸旋轉(zhuǎn)得更快。一旦扳機(jī)被釋放，則不再將電流傳送給所述電機(jī)。
典型地，動(dòng)力工具包括速度控制電路，該電路使用脈寬調(diào)制(PWM)來控制施加到電機(jī)上的電壓。更具體地，PWM控制電路快速循環(huán)通斷供給電機(jī)的電力。PWM控制電路基于扳機(jī)位置控制占空因數(shù)(duty cycle)。扳機(jī)被擠壓得越多，接通時(shí)間占空因數(shù)越大，軸旋轉(zhuǎn)越快速。
當(dāng)工作負(fù)載超過電機(jī)或電池的能力時(shí)，動(dòng)力工具通常經(jīng)受高電流或者失速狀態(tài)(stalled condition)。這些狀態(tài)在電池、電機(jī)和工具的其它電氣組件上產(chǎn)生極大的負(fù)載。這些狀態(tài)也通過損壞電池、電機(jī)和工具的其它電氣組件減小了工具的有效性。
傳統(tǒng)的動(dòng)力工具利用旁路觸點(diǎn)擴(kuò)大了(exaggerate)失速狀態(tài)的負(fù)面效果，所述旁路觸點(diǎn)在閉合時(shí)旁通所述變速控制。所述旁路觸點(diǎn)在所需動(dòng)力輸出超出一定點(diǎn)時(shí)閉合。當(dāng)旁路觸點(diǎn)閉合時(shí)，工具直接將電機(jī)和電池連接起來以將所有可用電能輸送給電機(jī)。在這樣的情況下，由于使用旁路觸點(diǎn)可能損壞電池、電機(jī)或工具中的其它電氣組件，因此使用旁路觸點(diǎn)是不理想的。旁路觸點(diǎn)的使用由此可能導(dǎo)致工具壽命減短，還會(huì)導(dǎo)致失速電機(jī)狀態(tài)。
存在對如下這種控制電路的需求，該控制電路能更有效地在確定占空因數(shù)時(shí)監(jiān)測動(dòng)力工具的電氣狀態(tài)。還存在對這樣一種控制電路的需求，該控制電路在確定占空因數(shù)的頻率時(shí)能監(jiān)測動(dòng)力工具的電氣狀態(tài)。仍存在對這樣一種動(dòng)力工具控制器的需求，該控制器能提供給電機(jī)最大量的能量，同時(shí)不會(huì)損壞電池，并且消除或減少失速電機(jī)狀態(tài)。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例，提供一控制系統(tǒng)來驅(qū)動(dòng)一動(dòng)力工具，所述控制系統(tǒng)包括電源；電機(jī)，適于驅(qū)動(dòng)一軸；以及動(dòng)力開關(guān)單元，該動(dòng)力開關(guān)單元互連電源和電機(jī)。動(dòng)力開關(guān)單元將來自電源的脈寬調(diào)制(PWM)驅(qū)動(dòng)信號施加到電機(jī)上。一控制器監(jiān)測電源、電機(jī)和動(dòng)力開關(guān)單元中的至少一個(gè)的至少一種電氣特征，并且基于所述電氣特征調(diào)整PWM驅(qū)動(dòng)信號的工作占空因數(shù)。
本發(fā)明的另一實(shí)施例的一個(gè)方面是監(jiān)測電源、電機(jī)或動(dòng)力開關(guān)單元的電壓?？蛇x地，所述控制系統(tǒng)可監(jiān)測電源、電機(jī)或動(dòng)力開關(guān)單元的電流。
本發(fā)明的一實(shí)施例的另一方面是使用這樣一種控制器，該控制器檢測跨過電源的電壓降?？蛇x地，所述控制器檢測跨過所述電源和電機(jī)的電壓降。
在本發(fā)明一實(shí)施例中，動(dòng)力開關(guān)單元包括串聯(lián)連接在電源和電機(jī)之間的功率MOSFET。功率MOSFET在通斷狀態(tài)之間切換，以改變所述PWM驅(qū)動(dòng)信號的脈沖寬度?？蛇x地，連接到控制器的輸入導(dǎo)線提供了指示扳機(jī)位置或電機(jī)速度的使用者觸發(fā)信號?？蛇x地，PWM驅(qū)動(dòng)信號調(diào)整電機(jī)的速度。
本發(fā)明的一實(shí)施例的另一方面是使用電壓傳感器來監(jiān)測跨過電源、電機(jī)和控制器中的至少一個(gè)的電壓降?？蛇x地，所述控制器確定代表由使用者選定的目標(biāo)電機(jī)狀態(tài)的目標(biāo)占空因數(shù)，并且控制器將工作占空因數(shù)設(shè)定在目標(biāo)占空因數(shù)以下或者一個(gè)不等于目標(biāo)占空因數(shù)的數(shù)值上?？蛇x地，可從峰值電流和電源輸送峰值電流處或峰值電流附近的電流的時(shí)間周期來設(shè)置工作占空因數(shù)。


結(jié)合附圖，將會(huì)更好地明白上述總結(jié)內(nèi)容與下述對本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述。出于說明本發(fā)明的目的，在附圖中示出了優(yōu)選的實(shí)施例。但應(yīng)該明白，本發(fā)明不局限于附圖中的精確布置和方式。
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例制成的動(dòng)力工具；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的控制電路的示意圖；圖3是對于不同動(dòng)力工具和本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，所施加的電壓隨時(shí)間的變化圖。
具體實(shí)施例方式
圖1示出了動(dòng)力工具10，其帶有主體70、扳機(jī)80、正反向控制器90、變速電機(jī)20、用于保持一工具的夾頭30、DC電池40、驅(qū)動(dòng)軸60和用于驅(qū)動(dòng)電機(jī)20的控制系統(tǒng)50。工具10的電機(jī)20適于通過軸60驅(qū)動(dòng)夾頭30。扳機(jī)80通過基于使用者擠壓扳機(jī)80的量來控制從電池30輸送到電機(jī)20的電流，從而允許使用者改變夾頭30的速度。
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例制成的控制系統(tǒng)50?？刂葡到y(tǒng)50與DC電池40和電機(jī)20串聯(lián)。DC電池40具有正端子41和負(fù)端子42，所述負(fù)端子與第一組觸點(diǎn)100電連接。電池40的端子41和42連接到第一組觸點(diǎn)100上并與通斷開關(guān)110串聯(lián)布置。制動(dòng)開關(guān)115和MOSFET(金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管)130相互串聯(lián)布置并且橫跨過觸點(diǎn)100和電池40連接。
調(diào)壓器140包括通過一個(gè)觸點(diǎn)100連接到電池40的一個(gè)端子上的輸入。調(diào)壓器140的輸出連接到微處理器120上的功率輸入端子VCC。調(diào)壓器140調(diào)整傳輸給微處理器120的電壓。調(diào)壓器140還包括與分壓計(jì)150的一端相連的接地端子GND。分壓計(jì)150的相對一端與微處理器120的輸入端子VCC相連。分壓計(jì)150上的中心抽頭與微處理器120上的基準(zhǔn)輸入端子GP4相連，以監(jiān)測調(diào)壓器140的輸出電壓。微處理器120連接到一音頻輸出160。
第一分壓器170、171設(shè)置在電池40的端子之間。分壓器170、171的中心抽頭與微處理器120的輸入端子GP1連接，以監(jiān)測跨過電池40的電勢。第二分壓器180、181跨過功率MOSFET的端子設(shè)置。分壓器180、181的中心抽頭182連接到微處理器120的輸入端子GP2以監(jiān)測跨過功率MOSFET130的電勢?？蛇x地，AC電源也可使用AC到DC轉(zhuǎn)換器來給第一組觸點(diǎn)傳送DC電能。
控制系統(tǒng)50在使用者擠壓扳機(jī)80時(shí)確定電機(jī)20的占空因數(shù)和/或頻率。通斷開關(guān)110由扳機(jī)80控制，并且在扳機(jī)80被釋放時(shí)打開，在扳機(jī)80被擠壓時(shí)閉合?？蛇x地，通斷開關(guān)110也可以基于位于扳機(jī)80附近的按鈕被打開和閉合，以便提供附加的靈活性(sofets)。DC電池40借助于通斷開關(guān)110與電機(jī)20連接或斷開。電機(jī)20的電感和電阻在圖2中示意性作為線圈電感21和線圈電阻22模擬。電機(jī)20還包括正反向開關(guān)25，該開關(guān)25使使用者能通過正反向控制器90來轉(zhuǎn)換工具的方向。當(dāng)使用者完全釋放扳機(jī)80時(shí)，通斷開關(guān)110打開，而制動(dòng)開關(guān)115閉合。當(dāng)制動(dòng)開關(guān)115閉合時(shí)，其產(chǎn)生跨過電機(jī)20的端子的短路電流。當(dāng)通斷開關(guān)110打開時(shí)，電力不再被傳輸給電機(jī)20。但是，電機(jī)20繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，由此作為一個(gè)發(fā)電機(jī)工作。當(dāng)電機(jī)20作為一個(gè)發(fā)電機(jī)工作時(shí)，電機(jī)20產(chǎn)生直接由制動(dòng)開關(guān)115短路的電流。所述短路電流抑制來自電機(jī)20的電流，這又導(dǎo)致由繞組產(chǎn)生的磁場與周圍的永磁體的磁場相互干涉，從而在驅(qū)動(dòng)軸50和夾頭30上產(chǎn)生制動(dòng)力。
控制系統(tǒng)還包括續(xù)流二極管200，該續(xù)流二極管與電機(jī)20電連接。當(dāng)電流通過電感21時(shí)，功率MOSFET130斷開，電流通過續(xù)流二極管200耗散。還設(shè)置有兩個(gè)二極管210、220，用來防止功率MOSFET130快速斷開。
功率MOSFET130和微處理器120電連接到控制系統(tǒng)。微處理器120循環(huán)通斷功率MOSFET130以產(chǎn)生PWM電流/電壓到電機(jī)20。微處理器120可以商購得到，例如8管腳微處理器。微處理器120可以根據(jù)工具10的組件或器件數(shù)目而更大或更小。
控制系統(tǒng)50包含兩個(gè)分壓網(wǎng)絡(luò)170-172和180-182，這兩個(gè)分壓網(wǎng)絡(luò)感測工具電氣組件的電壓。一個(gè)分壓網(wǎng)絡(luò)180-182與電池40電連接，感測跨過電池40的電壓并將電池電壓提供給微處理器120。另一分壓網(wǎng)絡(luò)170-172與功率MOSFET130電連接，感測跨過MOSFET130的電壓并將跨過MOSFET130的電壓提供給微處理器120。
控制系統(tǒng)50還可以包括一個(gè)調(diào)壓器140，該調(diào)壓器監(jiān)測微處理器120和工具的其它電氣組件并將穩(wěn)定的工作電壓提供給微處理器120和工具的其它電氣組件?？刂葡到y(tǒng)50還可以包括一分壓計(jì)150，該分壓計(jì)確定來自調(diào)壓器140的最大電壓，并基于來自扳機(jī)80的輸入來確定并傳送該最大輸入電壓到微處理器120?？刂葡到y(tǒng)50還可以包括音頻輸出160。該音頻輸出160可以是壓電揚(yáng)聲器或者任何其它可提供音頻信號給使用者的裝置。
在操作中，當(dāng)使用者壓下扳機(jī)80，通斷開關(guān)110閉合，電流(沿著并以路徑A的方向)從電池40向電機(jī)20流動(dòng)。微處理器120基于扳機(jī)80的位置確定所需的占空因數(shù)。微處理器120監(jiān)測跨過電池40和功率MOSFET的電壓，并確定(基于使用者輸入的)所需占空因數(shù)是否超過最大安全輸出。
如果微處理器120確定所需輸出在安全范圍內(nèi)，則實(shí)際占空因數(shù)將是由使用者選定的所需占空因數(shù)?？刂葡到y(tǒng)50根據(jù)使用者選定的占空因數(shù)將PWM電流/電壓信號傳送給電機(jī)20，電機(jī)20驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)軸60，而驅(qū)動(dòng)軸60又驅(qū)動(dòng)夾頭30。但如果微處理器120確定所需占空因數(shù)超過安全工作參數(shù)，則微處理器120將把占空因數(shù)調(diào)整到極限或者消除對電池40、電機(jī)20或者功率MOSFET130的損害。在微處理器120確定占空因數(shù)在安全工作范圍內(nèi)之后，微處理器120通過循環(huán)通斷功率MOSFET130而將PWM電流/電壓提供給電機(jī)20。當(dāng)使用者完全釋放扳機(jī)80時(shí)，通斷開關(guān)110打開。
僅作為示例，使用者可以擠壓扳機(jī)80來指示需要驅(qū)動(dòng)軸60以其最大旋轉(zhuǎn)能力的75％來旋轉(zhuǎn)。但是，鑒于電池40的現(xiàn)有狀況、引入到驅(qū)動(dòng)軸60上的現(xiàn)有作用力、目前作用到電機(jī)20和功率MOSFET130上的需求、以及其它考慮，微處理器120可以確定與旋轉(zhuǎn)軸60的旋轉(zhuǎn)速度為最大旋轉(zhuǎn)速度的75％相關(guān)的占空因數(shù)或者是不能達(dá)到，或者是不適宜。基于這些輸入，微處理器120可以確定與小于75％的旋轉(zhuǎn)速度相關(guān)的較低占空因數(shù)是優(yōu)選地。因此微處理器120可以(只作為示例)驅(qū)動(dòng)功率MOSFET130來將PWM電流/電壓傳送給電機(jī)20，電機(jī)20只提供驅(qū)動(dòng)軸60最大旋轉(zhuǎn)速度的約50％的旋轉(zhuǎn)速度。
控制系統(tǒng)監(jiān)測并限制施加到電機(jī)20、電池40和工具的其它電氣組件上的過量電流?？刂葡到y(tǒng)也可以監(jiān)測電池40的充電量降低，并防止電池40的放電低于一定水平。
微處理器120通過分壓器170-172及180-182監(jiān)測電池40的電壓和跨過功率MOSFET130的電壓。這些輸入使得微處理器120可以確定電池40的狀態(tài)以及施加到電機(jī)20上的電流。例如，微處理器120能檢測到跨過電機(jī)20、電池40和其它電氣組件的過量電流。當(dāng)微處理器120檢測到過量電流穿過電機(jī)20、功率MOSFET130或其它電氣組件時(shí)，占空因數(shù)降低并由此將電流降低到一個(gè)可接受的水平。微處理器120檢測到跨過電池40的低電壓時(shí)，微處理器120可以降低占空因數(shù)來減少電池40上的漏電壓。
控制系統(tǒng)50還檢測工具的電氣狀態(tài)，以確定工具10是否已經(jīng)失速。一旦微處理器120確定工具10已經(jīng)失速，微處理器120轉(zhuǎn)換到“棘動(dòng)模式(ratchet mode)”并改變將驅(qū)動(dòng)信號輸送給電機(jī)20的頻率。通過改變輸送信號的頻率，控制系統(tǒng)使可用電流最大化，并提高工具的能力以消除失速狀態(tài)。
例如，如果使用者擠壓扳機(jī)80，微處理器120確定應(yīng)該應(yīng)用50％的占空因數(shù)。功率MOSFET130在調(diào)制脈沖中通斷并在50％的時(shí)間內(nèi)將電流提供給電機(jī)20。當(dāng)功率MOSFET130處于連通狀態(tài)時(shí)，它從電池40取得高電流，由此跨過MOSFET130的電壓增高，并且跨過電池40的電壓也增高。這種情況表示電機(jī)20拖拽(pulling)一個(gè)高電流。于是在下一個(gè)半周期，MOSFET130斷開。如果電機(jī)20沒有旋轉(zhuǎn)，即如果跨過電機(jī)20沒有產(chǎn)生電壓，那么這種情況指示出電機(jī)20處于失速狀態(tài)。當(dāng)微處理器120檢測到失速的電機(jī)20狀態(tài)，則微處理器120將把工具10轉(zhuǎn)換到一棘動(dòng)模式。在棘動(dòng)模式下，微處理器120改變給電機(jī)20輸送電流的頻率。換句話說，當(dāng)在棘動(dòng)模式下，微處理器120加長周期或占空因數(shù)。例如，在正常運(yùn)行期間，頻率可以為10Hz，對應(yīng)于1毫秒的周期。在棘動(dòng)模式下，頻率可以降低到1Hz，對應(yīng)于1秒的周期或占空因數(shù)。
通過將輸送到電機(jī)20的電流的頻率變化為較低的頻率，短高電流猝發(fā)被傳送給電機(jī)20。棘動(dòng)模式運(yùn)行減少了自電池40泄漏的電壓量。棘動(dòng)模式也提高了工具消除失速電機(jī)20狀態(tài)的能力。在一個(gè)實(shí)施例中，在微處理器120轉(zhuǎn)換為棘動(dòng)模式之前，可將微處理器設(shè)置成在微處理器120感測到失速狀態(tài)之后等候預(yù)定的周期數(shù)。
圖3示出了電壓隨時(shí)間變化的一系列曲線a)只有開/關(guān)狀態(tài)的工具，b)帶PWM控制的工具，c)在棘動(dòng)模式下受控的工具。如圖3所示，在棘動(dòng)模式下運(yùn)行的工具在接通電壓下將更長的脈沖傳送給電機(jī)，其后是更長的0電壓或低電壓狀態(tài)周期。
可選地，可對其它組件或參數(shù)(measurements)進(jìn)行監(jiān)測以確定工具的占空因數(shù)或頻率(即，棘動(dòng)模式)是否應(yīng)由微處理器120進(jìn)行調(diào)整。例如，電機(jī)20的速度可由微處理器120監(jiān)測。另外，可用揚(yáng)聲器160來指示何時(shí)占空因數(shù)已經(jīng)被調(diào)整，何時(shí)工具處于棘動(dòng)模式，或何時(shí)電池40或另一組件需要改變。
可選地，控制系統(tǒng)50可用于其它類型的動(dòng)力工具，例如螺絲刀、鋸等。
雖然參照優(yōu)選實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了描述，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)明白，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，可做出各種變化以及可用等價(jià)物加以替換。另外，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，可作修改以使特定的情況或材料適于本發(fā)明的教導(dǎo)。因此，本發(fā)明不局限于所公開的特定實(shí)施例，而是包括落在所附權(quán)利要求范圍內(nèi)的所有實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種用于驅(qū)動(dòng)動(dòng)力工具的控制系統(tǒng)，包括電源；電機(jī)，其適于驅(qū)動(dòng)一軸；動(dòng)力開關(guān)單元，其互連所述電源和所述電機(jī)，所述動(dòng)力開關(guān)單元將來自所述電源的脈寬調(diào)制PWM驅(qū)動(dòng)信號施加到所述電機(jī)上；以及控制器，其監(jiān)測所述電源、電機(jī)和動(dòng)力開關(guān)單元中的至少一個(gè)的至少一種電氣特征，并且基于所述電氣特征調(diào)整PWM驅(qū)動(dòng)信號的工作占空因數(shù)。
2.如權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，其中，所述電氣特征為電壓。
3.如權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，其中，所述電氣特征為電流。
4.如權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，其中，所述控制器檢測跨過所述電源的電壓降。
5.如權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，其中，所述控制器檢測跨過所述電源和所述電機(jī)的電壓降。
6.如權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，其中，所述動(dòng)力開關(guān)單元包括串聯(lián)連接在所述電源和所述電機(jī)之間的功率MOSFET，所述功率MOSFET在通斷狀態(tài)之間切換，以改變所述PWM驅(qū)動(dòng)信號的脈沖寬度。
7.如權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，還包括連接到所述控制器的輸入導(dǎo)線，提供指示扳機(jī)位置的使用者觸發(fā)信號。
8.如權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，還包括連接到所述控制器的輸入導(dǎo)線，提供指示使用者所需電機(jī)速度的使用者觸發(fā)信號。
9.如權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，其中，PWM驅(qū)動(dòng)信號調(diào)整電機(jī)的速度。
10.如權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，還包括電壓傳感器，用來監(jiān)測跨過所述電源、所述電機(jī)和所述控制器中的至少一個(gè)的電壓降。
11.如權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，其中，所述控制器確定目標(biāo)占空因數(shù)，該目標(biāo)占空因數(shù)代表由使用者選定的目標(biāo)電機(jī)狀態(tài)，并且將工作占空因數(shù)設(shè)置在所述目標(biāo)占空因數(shù)以下。
12.如權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，其中，所述控制器確定目標(biāo)占空因數(shù)，該目標(biāo)占空因數(shù)代表由使用者選定的目標(biāo)電機(jī)狀態(tài)，并且將工作占空因數(shù)設(shè)置在一個(gè)不等于所述目標(biāo)占空因數(shù)的數(shù)值上。
13.如權(quán)利要求12所述的控制系統(tǒng)，其中，所述目標(biāo)電機(jī)狀態(tài)包括電機(jī)速度。
14.如權(quán)利要求12所述的控制系統(tǒng)，其中，所述目標(biāo)電機(jī)狀態(tài)包括轉(zhuǎn)矩。
15.如權(quán)利要求12所述的控制系統(tǒng)，其中，所述工作占空因數(shù)可從峰值電流和電源輸送峰值電流處或峰值電流附近的電流的時(shí)間周期來設(shè)置。
16.一種動(dòng)力工具，包括夾持工具的夾頭；電機(jī)；電源；動(dòng)力開關(guān)單元，其互連所述電源和所述電機(jī)，所述動(dòng)力開關(guān)單元將來自所述電源的脈寬調(diào)制PWM驅(qū)動(dòng)信號施加到所述電機(jī)上；以及控制器，其監(jiān)測所述電源、電機(jī)和動(dòng)力開關(guān)單元中的至少一個(gè)的至少一種電氣特征，并且基于所述電氣特征調(diào)整PWM驅(qū)動(dòng)信號的工作占空因數(shù)。
17.如權(quán)利要求16所述的動(dòng)力工具，其中，所述控制器檢測跨過所述電源的電壓降。
18.如權(quán)利要求16所述的動(dòng)力工具，其中，所述控制器檢測跨過所述電源和所述電機(jī)的電壓降。
19.如權(quán)利要求16所述的動(dòng)力工具，其中，所述動(dòng)力開關(guān)單元包括串聯(lián)連接在所述電源和所述電機(jī)之間的功率MOSFET，所述功率MOSFET在通斷狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換，以改變所述PWM驅(qū)動(dòng)信號的脈沖寬度。
20.如權(quán)利要求16所述的動(dòng)力工具，還包括連接到所述控制器的輸入導(dǎo)線，提供指示扳機(jī)位置的使用者觸發(fā)信號。
21.如權(quán)利要求16所述的動(dòng)力工具，還包括連接到所述控制器的輸入導(dǎo)線，提供指示使用者所需電機(jī)速度的使用者觸發(fā)信號。
22.如權(quán)利要求16所述的動(dòng)力工具，其中，PWM驅(qū)動(dòng)信號調(diào)整電機(jī)的速度。
23.如權(quán)利要求16所述的動(dòng)力工具，還包括電壓傳感器，用來監(jiān)測跨過所述電源、所述電機(jī)和所述控制器中的至少一個(gè)的電壓降。
24.如權(quán)利要求16所述的動(dòng)力工具，其中，所述控制器確定目標(biāo)占空因數(shù)，該目標(biāo)占空因數(shù)代表由使用者選定的目標(biāo)電機(jī)狀態(tài)，并且將工作占空因數(shù)設(shè)置在所述目標(biāo)占空因數(shù)以下。
25.如權(quán)利要求16所述的動(dòng)力工具，其中，所述控制器確定目標(biāo)占空因數(shù)，該目標(biāo)占空因數(shù)代表由使用者選定的目標(biāo)電機(jī)狀態(tài)，并且將工作占空因數(shù)設(shè)置在一個(gè)不等于所述目標(biāo)占空因數(shù)的數(shù)值上。
26.如權(quán)利要求25所述的動(dòng)力工具，其中，所述目標(biāo)電機(jī)狀態(tài)包括電機(jī)速度。
27.如權(quán)利要求25所述的動(dòng)力工具，其中，所述目標(biāo)電機(jī)狀態(tài)包括轉(zhuǎn)矩。
28.如權(quán)利要求25所述的動(dòng)力工具，其中，所述工作占空因數(shù)可從峰值電流和電源輸送峰值電流處或峰值電流附近的電流的時(shí)間周期來設(shè)定。
29.一種用于驅(qū)動(dòng)動(dòng)力工具的控制系統(tǒng)，包括電源；電機(jī)，其適于驅(qū)動(dòng)一軸；動(dòng)力開關(guān)單元，其互連所述電源和所述電機(jī)，所述動(dòng)力開關(guān)單元將來自所述電源的脈寬調(diào)制PWM驅(qū)動(dòng)信號施加到所述電機(jī)上；以及控制器，其監(jiān)測所述電源、所述電機(jī)和所述動(dòng)力開關(guān)單元中的至少兩個(gè)的至少一種電氣特征，并且基于所述電源、電機(jī)和動(dòng)力開關(guān)單元中的所述至少兩個(gè)的所監(jiān)測到的電氣特征來調(diào)整所述驅(qū)動(dòng)信號的工作頻率以進(jìn)入棘動(dòng)模式。
30.如權(quán)利要求16所述的控制系統(tǒng)，其中，所述控制器在檢測到跨過所述電源的電勢下降和跨過所述動(dòng)力開關(guān)單元的電勢上升時(shí)進(jìn)入所述棘動(dòng)模式，所述電勢的下降和上升表示出拖拽高電流的電機(jī)狀態(tài)。
31.如權(quán)利要求16所述的控制系統(tǒng)，其中，所述控制器在檢測到跨過所述電源的電勢上升和跨過所述動(dòng)力開關(guān)單元的電勢下降時(shí)進(jìn)入所述棘動(dòng)模式，所述電勢的上升和下降表示出失速的電機(jī)狀態(tài)。
32.如權(quán)利要求29所述的控制系統(tǒng)，其中，所述動(dòng)力開關(guān)單元包括串聯(lián)連接在所述電源和所述電機(jī)之間的功率MOSFET。
33.如權(quán)利要求29所述的控制系統(tǒng)，其中，所述電氣特征為電壓。
34.如權(quán)利要求29所述的控制系統(tǒng)，其中，所述電氣特征為電流。
35.如權(quán)利要求29所述的控制系統(tǒng)，其中，所述控制器檢測跨過所述電源的電壓降。
36.如權(quán)利要求29所述的控制系統(tǒng)，其中，所述控制器檢測跨過所述電源和所述電機(jī)的電壓降。
37.如權(quán)利要求29所述的控制系統(tǒng)，還包括連接到所述控制器的輸入導(dǎo)線，提供指示扳機(jī)位置的使用者觸發(fā)信號。
38.如權(quán)利要求29所述的控制系統(tǒng)，還包括連接到所述控制器的輸入導(dǎo)線，提供指示使用者所需電機(jī)速度的使用者觸發(fā)信號。
39.如權(quán)利要求29所述的控制系統(tǒng)，還包括電壓傳感器，用來監(jiān)測跨過所述電源、所述電機(jī)和所述控制器中的至少一個(gè)的電壓降。
40.一種用于驅(qū)動(dòng)動(dòng)力工具的控制系統(tǒng)，包括電源；電機(jī)，其適于驅(qū)動(dòng)一軸；動(dòng)力開關(guān)單元，其互連所述電源和所述電機(jī)，所述動(dòng)力開關(guān)單元將來自所述電源的驅(qū)動(dòng)信號施加到所述電機(jī)上；以及控制器，其監(jiān)測所述電源的至少一個(gè)電氣特征，并且基于所述電源的所述電氣特征調(diào)整所述驅(qū)動(dòng)信號的頻率。
41.如權(quán)利要求26所述的控制系統(tǒng)，其中，所述電氣特征包括由所述電源供給的最大電流，以及可供送所述最大電流的時(shí)間周期。
全文摘要
一種用于驅(qū)動(dòng)動(dòng)力工具的控制系統(tǒng)，包括電源；電機(jī)，適于驅(qū)動(dòng)一軸；動(dòng)力開關(guān)單元，與所述電源和所述電機(jī)互連；以及控制器。所述動(dòng)力開關(guān)單元將來自所述電源的脈寬調(diào)制PWM驅(qū)動(dòng)信號施加到所述電機(jī)上。所述控制器監(jiān)測所述電源、電機(jī)和動(dòng)力開關(guān)單元中的至少一個(gè)的至少一個(gè)電氣特征，并且基于所述電氣特征調(diào)整PWM驅(qū)動(dòng)信號的工作占空因數(shù)。
文檔編號H02H7/085GK1526195SQ02813873
公開日2004年9月1日 申請日期2002年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2001年7月9日
發(fā)明者杰弗里·L·亨德森, 宏·穆恩, 馬克·沃德拉普, 伊凡·里德, 恩, 杰弗里 L 亨德森, 沃德拉普, 里德 申請人:蒂科電子公司