專利名稱：用于控制蓄電池驅(qū)動(dòng)的工具設(shè)備中電機(jī)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及如權(quán)利要求1前序部分所述的用于控制蓄電池驅(qū)動(dòng)的 工具設(shè)備、如手持圓鋸中電機(jī)的方法，以及如并列權(quán)利要求前序部分 所述的用于實(shí)施此方法的控制裝置。
背景技術(shù)：
在電機(jī)開關(guān)的接通位置(由使用者將開關(guān)手動(dòng)操作到此位置上)， 電機(jī)驅(qū)動(dòng)工具設(shè)備的工具。在蓄電池設(shè)備中通常整個(gè)電路通過電機(jī)開 關(guān)與蓄電池隔離開，以避免蓄電池在沒有使用時(shí)放電。此外控制工具 設(shè)備中電機(jī)的方法通常如此設(shè)計(jì)，使得控制電路在供電電壓低于一個(gè) 特定的值時(shí)關(guān)斷工具設(shè)備或電機(jī)，以避免損傷電機(jī)或電子元件。例如 當(dāng)蓄電池放電或發(fā)生故障時(shí)實(shí)現(xiàn)低壓關(guān)斷。
這種低壓關(guān)斷例如已由DE 3611884 Al在一種蓄電池驅(qū)動(dòng)的手持 工具中公開。其中為了實(shí)施控制方法設(shè)置了一個(gè)由觸發(fā)器電路控制的 斷路繼電器，其中觸發(fā)器電路可受低壓監(jiān)測(cè)器的控制。斷路繼電器可 通過一個(gè)主開關(guān)施加電壓，從而使手持工具工作。斷路繼電器具有一 個(gè)切換開關(guān)，它在斷路繼電器發(fā)生故障時(shí)短接電機(jī)，使得當(dāng)主開關(guān)再 次釋放或當(dāng)?shù)蛪罕O(jiān)測(cè)器通過觸發(fā)器電路引起低壓關(guān)斷時(shí)使電機(jī)制動(dòng)。
上述方法的缺點(diǎn)在于，不能將通過操縱電機(jī)開關(guān)引起的斷路與由 于缺少供電引起的、例如在蓄電池電量不足或發(fā)生故障時(shí)的斷路區(qū)別 開來(lái)。此外，如果像現(xiàn)代工具設(shè)備中通常那樣，控制電路具有一個(gè)微 控制器的話，不可能直接在關(guān)斷開關(guān)后立即重新啟動(dòng)工具設(shè)備，因?yàn)?雖然低于低壓關(guān)斷的門限，但是還沒有低于控制電路和微控制器重新 初始化的門限。在低壓關(guān)斷反應(yīng)很快的情況下，即到反應(yīng)(關(guān)斷)的 時(shí)間窗很短時(shí)尤其是這樣。直至通過電機(jī)開關(guān)進(jìn)行的一個(gè)可能的工具
設(shè)備再次起動(dòng)的時(shí)間窗根據(jù)電路的實(shí)現(xiàn)和結(jié)構(gòu)可以持續(xù)至數(shù)秒之久， 這被使用者作為故障感覺到。不同的控制選項(xiàng)是不可能的。
發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目的在于提供一種控制方法，它可以避免以上所述 缺點(diǎn)。
按照本發(fā)明，上述任務(wù)如此完成在跟在電子裝置或控制電路的 初始化之后的第二個(gè)步驟中，實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)電流和蓄電池電壓的持續(xù)監(jiān) 測(cè)，并且在與第二個(gè)步驟交替進(jìn)行的第三個(gè)步驟中，實(shí)現(xiàn)蓄電池電壓 與一個(gè)存儲(chǔ)在電子裝置的存儲(chǔ)器中的門限值的持續(xù)比較。這樣得到的 優(yōu)點(diǎn)是，無(wú)需直接監(jiān)測(cè)電機(jī)開關(guān)就能區(qū)別出開關(guān)操作與由蓄電池電量 不足或發(fā)生故障引起的關(guān)斷之間的差異，并且可以在由于供電電壓過
級(jí)
具有優(yōu)點(diǎn)的是，對(duì)于電機(jī)開關(guān)的關(guān)斷位置被電路裝置所識(shí)別的情 況可以有另 一個(gè)方法步驟，其中在這個(gè)另 一個(gè)步驟中在規(guī)定的時(shí)間間 隔內(nèi)持續(xù)地監(jiān)測(cè)蓄電池電壓。這樣做的好處是，在重新操作電機(jī)開關(guān) 時(shí)無(wú)需費(fèi)時(shí)就可完成電機(jī)的啟動(dòng)，因?yàn)殡娮友b置不需要重新初始化。 因此在電機(jī)開關(guān)關(guān)斷之后立即重新接通時(shí)能夠使工具設(shè)備的電機(jī)重新 運(yùn)轉(zhuǎn)。
具有優(yōu)點(diǎn)的是，蓄電池電壓的門限值在5伏至所用蓄電池的標(biāo)稱 電壓的70%的范圍內(nèi)，這樣保證了功率半導(dǎo)體或功率開關(guān)、如 MOSFET的可靠控制。當(dāng)工具設(shè)備中所使用的蓄電池的標(biāo)稱電壓為 24伏時(shí)，門限值在5伏與16.8伏之間。
此外，該任務(wù)還由一個(gè)具有用于實(shí)施以上所述實(shí)施例中的方法的 控制裝置的工具設(shè)備來(lái)完成。這里具有優(yōu)點(diǎn)的是，至少所述方法的第 二個(gè)、第三個(gè)和另一個(gè)步驟在一個(gè)屬于電子裝置的微控制器中執(zhí)行。
下面借助一個(gè)實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。如圖所示
圖1示出一個(gè)用于實(shí)施本發(fā)明針對(duì)用于驅(qū)動(dòng)工具設(shè)備的電機(jī)的控 制方法的工具設(shè)備的控制裝置的結(jié)構(gòu)，
圖2示出根據(jù)本發(fā)明的控制方法的流程圖，
圖3舉例示出應(yīng)用本發(fā)明所述控制方法在工具設(shè)備被低壓關(guān)斷時(shí) 電機(jī)電流和蓄電池電壓的曲線圖，
圖4舉例示出應(yīng)用本發(fā)明所述控制方法時(shí)在工具設(shè)備關(guān)斷后又重 新起動(dòng)電機(jī)時(shí)電機(jī)電流和蓄電池電壓的曲線圖，
圖5舉例示出應(yīng)用本發(fā)明所述控制方法在工具關(guān)斷而沒有重新起 動(dòng)電機(jī)時(shí)電機(jī)電流和蓄電池電壓的曲線圖。
具體實(shí)施例方式
圖1示出一個(gè)未詳細(xì)示出的、手持圓鋸形式的工具設(shè)備10的控制 電路20，所述工具設(shè)備具有一個(gè)電機(jī)ll,通過它能夠以標(biāo)稱功率驅(qū)動(dòng) 鋸片形式的圓盤形工具設(shè)備12。電機(jī)11可借助于控制裝置20的一個(gè) 電機(jī)開關(guān)21接通和關(guān)斷。電機(jī)開關(guān)21為此可在所示的關(guān)斷位置與虛 線所示的接通位置間切換。在接通位置上時(shí)由蓄電池13產(chǎn)生的蓄電池 電壓施加到電機(jī)11和控制裝置20上。
控制裝置20具有一個(gè)電子裝置22，它包括一個(gè)保護(hù)二極管24， 一個(gè)低歐姆電阻形式的分路器25， 一個(gè)電子功率開關(guān)26， 一個(gè)運(yùn)算放 大器274和一個(gè)控制單元28?？刂茊卧?8還具有一個(gè)圖中未示出的 微控制器。
通過電子裝置22的電阻25和運(yùn)算放大器27,持續(xù)地求出運(yùn)行時(shí) 在電機(jī)11上出現(xiàn)的電機(jī)電流IM(參見圖2至圖5)，并通過具有微控 制器的控制單元28對(duì)該電流進(jìn)行分析。通過路徑23求出蓄電池電壓 UB (參見圖2至圖5)，并且通過具有微控制器的控制單元28對(duì)該電 壓進(jìn)行分析?？刂茊卧?8通過導(dǎo)線29接地。
本發(fā)明所述控制方法在圖2的流程圖中給出。根據(jù)該流程，在操 作電機(jī)開關(guān)21時(shí)在第一個(gè)步驟31中首先對(duì)具有微處理器的控制單元
28進(jìn)行初始化，接著接通電機(jī)ll。接著在持續(xù)重復(fù)進(jìn)行的第二個(gè)步驟 32中監(jiān)測(cè)電機(jī)電流IM和蓄電池電壓UB。蓄電池電壓UB在同樣持續(xù) 重復(fù)進(jìn)行的第三個(gè)步驟33中與一個(gè)存儲(chǔ)在控制單元28的存儲(chǔ)器中的 門限值GW進(jìn)行比較。此門限值GW在5伏至所采用的蓄電池的標(biāo)稱 電壓的70%的范圍內(nèi)。如果蓄電池電壓UB低于門限值GW，并且電 機(jī)電流IM沒有降為零，則控制裝置28識(shí)別出不是電機(jī)開關(guān)21被切 換到關(guān)斷位置(圖1中實(shí)線所示位置)，而是蓄電池13發(fā)生故障或已 放電。于是在第四個(gè)步驟34中由控制裝置28完成電機(jī)11的低壓關(guān)斷， 其中電子裝置22直至將電機(jī)開關(guān)11手動(dòng)切換到關(guān)斷位置仍然保持接 通。這里關(guān)斷例如由電子功率開關(guān)26完成，它例如被構(gòu)造成MOSFET。
如果在持續(xù)進(jìn)行的第二個(gè)和第三個(gè)步驟32,33中獲知蓄電池電壓 UB降到門限值GW以下，同時(shí)電機(jī)電流IM降為零，則在第五個(gè)步 驟35中由控制裝置28識(shí)別出電機(jī)開關(guān)21被切換到關(guān)斷位置(圖1 中實(shí)線所示位置)。接著在第六個(gè)步驟36中蓄電池電壓UB在時(shí)間間 隔T期間(它例如為2秒至5秒)被監(jiān)測(cè)。如果在時(shí)間間隔T中蓄電 池電壓UB不再通過重新操作電機(jī)開關(guān)21而再次上升，則電子裝置 22在第七個(gè)步驟37中進(jìn)入關(guān)斷狀態(tài)。當(dāng)重新操作時(shí)首先再次在第一 步驟31中對(duì)電子裝置22進(jìn)行初始化，并且接著接通電機(jī)11。
如果在時(shí)間間隔T內(nèi)蓄電池電壓UB再次上升，則識(shí)別出電機(jī)開 關(guān)21的一次新的操作，并且在第八個(gè)步驟38中電機(jī)11被電子裝置 22重新開啟。然后控制流程直接跳到第二步驟32和第三步驟33，這 些步驟持續(xù)地監(jiān)測(cè)蓄電池電壓UB和電機(jī)電流IM,并且持續(xù)地比較蓄 電池電壓UB與門限值GW。
在時(shí)間間隔T期間控制裝置28的電流供給例如可由電容器完成， 這些電容器存在于控制裝置28中，所述電流供電或者通過仍在旋轉(zhuǎn)的 電機(jī)11進(jìn)行，它通過由旋轉(zhuǎn)感生出的電壓為控制單元28提供足以使 微控制器工作的能量。時(shí)間間隔T的長(zhǎng)度最好由還能給控制單元提供 電流的時(shí)間所確定，但它也可由微控制器所確定。
圖3至圖5中給出了在不同工作條件下電流和電壓的變化曲線圖，
借助于這些圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明所述控制方法。在這些圖的縱坐標(biāo)
繪出了以伏特(V)為單位所測(cè)得的蓄電池電壓UB或以安培(A)為 單位所測(cè)得的電機(jī)電流IM。與此相對(duì)地，在橫坐標(biāo)上繪出了以秒為 單位的時(shí)間t。
圖3示出蓄電池電量不足或發(fā)生故障情況下電機(jī)電流IM和蓄電 池電壓UB的曲線圖。在第一個(gè)時(shí)刻tl電機(jī)開關(guān)21被使用者操作并 轉(zhuǎn)換到接通位置(圖1中虛線所示位置)。蓄電池電壓UB立即上升， 而電機(jī)電流IM延時(shí)上升，因?yàn)殡娮友b置22必須首先在控制過程的第 一步驟31中被初始化。從時(shí)刻tl起進(jìn)行控制過程的第二個(gè)和第三個(gè) 步驟32和33，它們持續(xù)地監(jiān)測(cè)蓄電池電壓UB和電機(jī)電流IM,并且 持續(xù)地將蓄電池電壓UB與門限值GW進(jìn)行比較。在第二個(gè)時(shí)刻t2 蓄電池電壓UB降到門限值GW以下，而電機(jī)電流IM在這個(gè)第二個(gè) 時(shí)刻t2仍然存在?？刂茊卧?8識(shí)別出蓄電池13的放電或故障，并導(dǎo) 致在第四個(gè)步驟34中進(jìn)行低壓關(guān)斷，其中電機(jī)ll被關(guān)斷。然而電子 裝置22仍保持工作直至將電機(jī)開關(guān)11手動(dòng)切換到關(guān)斷位置。在電機(jī) 11關(guān)斷后蓄電池電壓UB再次上升到門限值GW以上。
圖4示出工具設(shè)備10通過電機(jī)開關(guān)21被關(guān)斷并且在時(shí)間間隔T 內(nèi)重又被接通的情況下電才幾電流IM和蓄電池電壓UB的曲線圖。在 第一個(gè)時(shí)刻tl電機(jī)開關(guān)21被使用者操作并切換到接通位置(圖1中 虛線所示位置)，此時(shí)控制過程的步驟31， 32和33像前面所述那樣進(jìn) 行。在第二個(gè)時(shí)刻t2電機(jī)開關(guān)21被使用者切換到關(guān)斷位置(如圖1 所示)。蓄電池電壓UB緩慢下降，而電機(jī)電流IM幾乎立即回到零。 在第五個(gè)步驟35中，控制單元28識(shí)別出電機(jī)開關(guān)21被切換到關(guān)斷位 置，并且在第六個(gè)步驟36中在時(shí)間間隔T期間持續(xù)地監(jiān)測(cè)蓄電池電 壓UB。在第三個(gè)時(shí)刻t3蓄電池電壓UB又在時(shí)間間隔T內(nèi)跳變上升。 在第八個(gè)步驟38中電機(jī)11通過電子裝置22被再次接通。如前所述， 接著控制過程直接跳到第二個(gè)步驟32和第三個(gè)步驟33，它們持續(xù)地 監(jiān)測(cè)蓄電池電壓UB和電機(jī)電流IM，并且持續(xù)地將蓄電池電壓UB與 門限值GW進(jìn)行比較。
圖5所示電機(jī)電流IM和蓄電池電壓UB的變化曲線與圖4所示 變化曲線的不同在于，工具設(shè)備10沒有在時(shí)間間隔T內(nèi)被再次接通， 而是在時(shí)間間隔T結(jié)束之后才重又被接通。在第二個(gè)時(shí)刻t2電機(jī)開關(guān) 11被切換到關(guān)斷位置之后蓄電池電壓UB連續(xù)下降至零。在時(shí)刻tUR 蓄電池電壓UB低于門限值UR。其中這個(gè)時(shí)刻tuR確定了時(shí)間間隔T 的結(jié)束。在時(shí)刻tuR進(jìn)行控制過程的第七個(gè)步驟37。電子裝置22進(jìn)入 關(guān)斷狀態(tài)，使得在起動(dòng)電機(jī)11之前必須重新初始化電子裝置22。在 第三時(shí)刻t3電機(jī)開關(guān)21重新被操作并切換到接通位置。蓄電池電壓 UB立即上升，而電機(jī)電流IM延時(shí)上升，因?yàn)槭紫缺仨氃诳刂七^程的 第一個(gè)步驟31中初始化電子裝置22。從第三時(shí)刻t3起進(jìn)行控制過程 的第二和第三個(gè)步驟32和33，它們持續(xù)地監(jiān)測(cè)蓄電池電壓UB和電 機(jī)電流IM，并持續(xù)地將蓄電池電壓UB與門限值GW進(jìn)行比較。
代替通過門限值UR確定時(shí)間間隔T的結(jié)束或其長(zhǎng)度，時(shí)間間隔 T也可以存儲(chǔ)在微控制器或控制單元28的存儲(chǔ)器中，并且電子裝置 22至關(guān)斷狀態(tài)的切換在第七個(gè)步驟37中通過微控制器進(jìn)行。
權(quán)利要求
1.一種用于控制電機(jī)(11)的方法，所述電機(jī)在電機(jī)開關(guān)(21)處于接通位置時(shí)驅(qū)動(dòng)可由蓄電池驅(qū)動(dòng)的工具設(shè)備(10)的工具(12)，其中在第一個(gè)步驟(31)中控制裝置(20)的電子裝置(22)被初始化，并且電機(jī)(11)被起動(dòng)，其特征在于，在第二個(gè)步驟(32)中對(duì)電機(jī)電流(IM)和蓄電池電壓(UB)進(jìn)行持續(xù)監(jiān)測(cè)，在與第二個(gè)步驟(32)交替進(jìn)行的第三個(gè)步驟(33)中將蓄電池電壓(UB)與一個(gè)存儲(chǔ)在電子裝置(22)的存儲(chǔ)器中的門限值(GW)進(jìn)行持續(xù)的比較。
2. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，在通過電子裝置(22) 對(duì)電機(jī)開關(guān)(21)的關(guān)斷位置進(jìn)行識(shí)別的另一個(gè)步驟(36)中，在一 個(gè)時(shí)間間隔(T)內(nèi)對(duì)蓄電池電壓(UB)進(jìn)行持續(xù)監(jiān)測(cè)。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，門限值(GW) 在5伏至所使用的蓄電池(13)的標(biāo)稱電壓的70%的范圍內(nèi)。
4. 一種用于實(shí)施如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述方法的具有帶有 電子裝置(22)的控制裝置(20)的工具設(shè)備。
5. 如權(quán)利要求4所述的工具，其特征在于，至少所述方法的第二 個(gè)、第三個(gè)和另一個(gè)步驟(32， 33， 36)在一個(gè)屬于電子裝置(22) 的微控制器中執(zhí)行。
全文摘要
在一種用于控制電機(jī)的方法中，所述電機(jī)在電機(jī)開關(guān)處于接通位置時(shí)驅(qū)動(dòng)一個(gè)工具設(shè)備的工具，在第一個(gè)步驟(31)中控制裝置的電子裝置被初始化，并且電機(jī)被起動(dòng)。在第二個(gè)步驟(32)中進(jìn)行對(duì)電機(jī)電流(IM)和蓄電池電壓(UB)的持續(xù)監(jiān)測(cè)，在與第二個(gè)步驟交替進(jìn)行的第三個(gè)步驟(33)中將蓄電池電壓(UB)與一個(gè)存儲(chǔ)在電子裝置的存儲(chǔ)器中的門限值(GW)進(jìn)行持續(xù)的比較。從而可以區(qū)別由操作電機(jī)開關(guān)引起的關(guān)斷與由于蓄電池電量不足或發(fā)生故障所引起的關(guān)斷，而無(wú)需直接監(jiān)測(cè)開關(guān)。
文檔編號(hào)H02H7/08GK101197499SQ200710146949
公開日2008年6月11日 申請(qǐng)日期2007年9月3日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月4日
發(fā)明者G·邁恩德雷斯, J·斯滕弗胡貝爾, K·巴克斯范納里斯, 托馬斯·米勒 申請(qǐng)人:希爾蒂股份公司