驱动系统的控制方法及电动工具的控制方法与流程

本发明涉及驱动系统及电动工具，特别是涉及一种驱动系统的控制方法及电动工具的控制方法。

背景技术：

常用的割草机一般是汽油式割草机和电动式割草机。汽油式割草机会产生废气，在提倡节能环保的要求下，人们更倾向于是用清洁节能的电动式割草机。现有的电动式割草机一般使用交流电，需要使用电线与家用电源接通，由于电线的使用，限制了割草机的工作范围，以及使用的灵活性。还有使用铅酸电池供电的，但由于铅酸电池的生产制造会污染环境，因此也在逐步淘汰。

随着电动工具、园林工具行业的不断发展，家庭用电动及园林工具无绳化、便携化渐成趋势，锂电类工具也越来越受到消费者的欢迎，锂电池是一种轻便的新型供电方式，已在电动车等多个领域使用。然而锂电工具在使用上存在如下不足：受到电池容量的制约，使用时间受到限制；而若增加电池容量，势必增加机器的体积与重量，影响便携性的同时也大大增加了成本。

在将锂电电源应用到庭院割草机上时，同样碰到了上述问题。消费者选择家用庭院割草机时，除了考虑机器的价格、品质，实用性与易用性也是必须考虑的。目前，锂电割草机普遍使用36V，2.6Ah的锂电电池作为电源，满充后一次大约可持续割草坪约220m²，虽能满足大部分家庭使用，但还有部分家庭需要割更大面积的草坪，在电量消耗完毕后，只有中途停止，重新将电充满才能再次使用，直接影响了消费者的使用感受。也就是说，电量受限是锂电割草机的一个缺陷，

然而，目前的锂电割草机的控制方案进一步放大了这个缺陷。具体的，目前的控制方案为打开启动开关后，马达(带刀片)开始软启动直到马达能承受的最大转速，从而进行割草动作。这种控制方案有着诸多弊端，例如，开机噪声大，导致过安规难度加大；开机空载电流大，影响EMC(电磁兼容性)；以及，电量消耗大，不节能。

因此，如何改善上述问题是当务之急。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种驱动系统的控制方法及电动工具的控制方法，解决现有技术中电动工具开机噪声大，开机空载电流大，电量消耗大等问题。

为解决上述问题，本发明提供一种驱动系统的控制方法，所述驱动系统包括：功率驱动模块，电流采样模块以及微控制器；所述功率驱动模块的上桥臂连接一电源的正极，所述功率驱动模块的下桥臂连接所述电流采样模块的输入端，所述电流采样模块的输出端连接所述电源的负极，所述上桥臂、一外部负载、所述下桥臂和所述电流采样模块构成一回路，所述电流采样模块获得所述回路中的电流；所述微控制器与所述电流采样模块和所述功率驱动模块相连接；所述微控制器依据所述电流控制所述功率驱动模块改变对所述外部负载的输出。

可选的，对于所述的驱动系统的控制方法，所述外部负载为一马达。

可选的，对于所述的驱动系统的控制方法，所述电流具有一阈值，所述马达具有至少第一转速和第二转速，所述第二转速大于所述第一转速；当所述电流达到所述阈值时，所述马达处于第二转速；当所述电流未达到所述阈值时，所述马达处于第一转速。

可选的，对于所述的驱动系统的控制方法，所述第二转速为最大转速的90％-100％。

可选的，对于所述的驱动系统的控制方法，所述第一转速为最大转速的50％-80％。

可选的，对于所述的驱动系统的控制方法，若所述马达处于第一转速，当所述电流达到所述阈值时，立即使得所述马达处于第二转速。

可选的，对于所述的驱动系统的控制方法，若所述马达处于第二转速，当所述电流未达到所述阈值时，延时一时间段后使得所述马达处于第一转速。

可选的，对于所述的驱动系统的控制方法，所述时间段为1-5秒。

可选的，对于所述的驱动系统的控制方法，若在所述时间段内电流达到所述阈值，仍然保持所述马达处于第二转速。

可选的，对于所述的驱动系统的控制方法，所述驱动系统还包括一DC/DC控制器，所述微控制器的电源端通过所述DC/DC控制器与所述电源的正极相连接。

本发明还提供一种电动工具的控制方法，所述电动工具包括：电源、驱动系统及外部负载，所述电源给所述外部负载和驱动系统供电，所述驱动系统包括：功率驱动模块，电流采样模块以及微控制器；所述功率驱动模块的上桥臂连接一电源的正极，所述功率驱动模块的下桥臂连接所述电流采样模块的输入端，所述电流采样模块的输出端连接所述电源的负极，所述上桥臂、一外部负载、所述下桥臂和所述电流采样模块构成一回路，所述电流采样模块获得所述回路中的电流；所述微控制器与所述电流采样模块和所述功率驱动模块相连接；

所述电动工具的控制方法包括：

启动外部负载；

所述微控制器通过所述功率驱动模块控制所述外部负载处于第一转速；

进行作业，所述电流采样模块检测所述回路中的电流，所述微控制器依据所述电流控制所述功率驱动模块改变对所述外部负载的输出。

可选的，对于所述的电动工具的控制方法，所述外部负载为一马达。

可选的，对于所述的电动工具的控制方法，所述电流具有一阈值，所述马达具有至少所述第一转速和第二转速，所述第二转速大于所述第一转速，当所述电流达到所述阈值时，所述微控制器通过所述功率驱动模块控制所述马达处于第二转速，当所述电流未达到所述阈值时，所述微控制器通过所述功率驱动模块控制所述马达处于第一转速。

可选的，对于所述的电动工具的控制方法，所述第二转速为最大转速的90％-100％。

可选的，对于所述的电动工具的控制方法，所述第一转速为最大转速的50％-80％。

可选的，对于所述的电动工具的控制方法，若所述马达处于第一转速，当所述电流达到所述阈值时，立即使得所述马达处于第二转速。

可选的，对于所述的电动工具的控制方法，若所述马达处于第二转速，当所述电流未达到所述阈值时，延时一时间段后使得所述马达处于第一转速。

可选的，对于所述的电动工具的控制方法，所述时间段为1-5秒。

可选的，对于所述的电动工具的控制方法，若在所述时间段内电流达到所述阈值，仍然保持所述马达处于第二转速。

可选的，对于所述的电动工具的控制方法，所述电动工具为割草机。

与现有技术相比，本发明提供的驱动系统的控制方法及电动工具的控制方法，所述上桥臂、一外部负载、所述下桥臂和所述电流采样模块构成一回路，通过所述电流采样模块获得所述回路中的电流，然后由所述微控制器依据所述电流控制所述功率驱动模块改变对所述外部负载的输出。如此一来，使得开机时马达不必处于最大转速，从而降低了噪音，适合电动工具突破噪声安规的要求；而由于马达转速低，因此电流小，有利于确保达到EMC的相关标准；此外，依据实际电流大小来改变马达转速，有效的针对了作业时遇到的负载状况，能够实现自适应，从而达到节能的效果。

附图说明

图1为本发明一实施例中驱动系统的结构示意图；

图2为本发明一实施例中驱动系统的控制方法的流程图；

图3为本发明一实施例中电动工具的结构示意图；

图4为本发明一实施例中电动工具的控制方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合示意图对本发明的驱动系统的控制方法及电动工具的控制方法进行更详细的描述，其中表示了本发明的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明，而仍然实现本发明的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本发明的限制。

在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

本发明的核心思想是，提供一种驱动系统的控制方法及电动工具的控制方法，通过所述电流采样模块获得回路中的电流，然后由微控制器依据所述电流控制功率驱动模块改变对外部负载的输出。

下面请结合图1-图4对本发明的驱动系统的控制方法及电动工具的控制方法进行详细介绍。其中图1为本发明一实施例中驱动系统的结构示意图；图2为本发明一实施例中驱动系统的控制方法的流程图；图3为本发明一实施例中电动工具的结构示意图；图4为本发明一实施例中电动工具的控制方法的流程图。

如图1所示，本发明中的驱动系统包括：功率驱动模块，电流采样模块以及微控制器；所述功率驱动模块的上桥臂连接一电源的正极，所述功率驱动模块的下桥臂连接所述电流采样模块的输入端，所述电流采样模块的输出端连接所述电源的负极，所述上桥臂、一外部负载、所述下桥臂和所述电流采样模块构成一回路，所述电流采样模块获得所述回路中的电流；所述微控制器与所述电流采样模块和所述功率驱动模块相连接；具体的，所述微控制器包括一控制端和一采集端，所述采集端与所述电流采样模块的信号端相连接，所述控制端与所述功率驱动模块的接收端相连接。

如图1所示，所述外部负载为一马达，以三相电为例，所述上桥臂连接马达的U线(输入端)，所述下桥臂连接所述马达的V线和W线(输出端)，从而可以实现对马达的驱动。

由图1还可见，所述驱动系统还包括一DC/DC控制器，所述微控制器的电源端通过所述DC/DC控制器与所述电源的正极相连接，从而所述微控制器可以实现接收所述电流采样模块获得的电流信号，并传递控制信号至所述功率驱动模块。

在本发明中，所述控制方法包括：所述微控制器依据所述电流控制所述功率驱动模块改变对所述外部负载的输出。如图2所示，以外部负载为马达为例对本发明中驱动系统的控制方法进行详细说明：首先启动马达；然后所述微控制器依据所述电流控制所述功率驱动模块改变所述马达的转速。在马达转动时，所述电流具有一阈值，所述马达具有至少第一转速和第二转速，所述第二转速大于所述第一转速，当所述电流达到所述阈值时，所述马达处于第二转速，当所述电流未达到所述阈值时，所述马达处于第一转速。具体的，所述马达所处于的转速由所述微控制器依据所述电流控制功率驱动模块来改变。

在一个较佳选择中，所述第二转速为最大转速。当然，所述第二转速也可以小于最大转速，只需要大于所述第一转速即可，例如所述第二转速为最大转速的90％-100％，例如95％等。所述第一转速可以为最大转速的50％-80％，例如，60％，70％等。进一步的，可以设置更多的转速，同样的，对应的阈值也需要变多，本领域技术人员在上述采用一个阈值和两个转速的情况下，能够依据实际需要灵活设计。

由于在刚进行启动时，马达通常处于空载状态，因而电流小于所述阈值，此时所述功率驱动模块控制所述马达处于第一转速，所述第一转速小于马达的最大转速。可见，由于能够控制所述马达处于低于最大转速的情况下旋转，因而能够有效确保开机噪音低，例如可以适合园林工具突破噪声安规的要求，并且由于马达转速低，因此电流小，有利于确保达到EMC的相关标准。

在作业时，所述电流采样模块能够持续检测所述回路中的电流(即负载电流)。所述微控制器依据所述电流的大小控制所述功率驱动模块改变所述马达的转速。具体的，以设置一个阈值为例，所述微控制器判断检测的电流是否达到阈值，若达到所述阈值，则立即使得马达处于第二转速状态，以确保能够实现高质量的作业；若未达到所述阈值，保持所述马达处于第一转速。

可以理解的是，在作业过程中负载是处于变化中，为了确保作业过程稳定，若所述马达处于第二转速，当检测到所述电流未达到所述阈值时(即电流变小)，延时一时间段后使得所述马达处于第一转速，例如，可以延时1-5秒的时间，如果电流仍然未达到所述阈值，则使得所述马达处于第一转速。若在所述时间段内电流达到所述阈值，仍然保持所述马达处于第二转速。可以如此持续直至完成所需作业。

本发明还提供一种电动工具的控制方法，请参考图3，所述电动工具包括：电源、驱动系统及外部负载，所述电源给所述外部负载和驱动系统供电。所述驱动系统包括：功率驱动模块，电流采样模块以及微控制器；所述功率驱动模块的上桥臂连接一电源的正极，所述功率驱动模块的下桥臂连接所述电流采样模块的输入端，所述电流采样模块的输出端连接所述电源的负极，所述上桥臂、一外部负载、所述下桥臂和所述电流采样模块构成一回路，所述电流采样模块获得所述回路中的电流；所述微控制器与所述电流采样模块和所述功率驱动模块相连接；具体的，所述微控制器包括一控制端和一采集端，所述采集端与所述电流采样模块的信号端相连接，所述控制端与所述功率驱动模块的接收端相连接。

举例而言，所述电动工具例如为园林工具，例如是割草机，更具体的，例如可以是无刷锂电割草机。所述电源例如为锂电电池，其规格可以选择现有技术中的常见型号，用于对其余部件的供电。

下面请参考图4，对本发明中电动工具的控制方法进行详细说明。

本方法包括：执行开机动作，等待启动开关，若未启动(即否)，则重复执行开机动作。

当开关启动后(即是)，则执行启动外部负载，例如对于无刷锂电割草机，则具体是启动马达，使得马达带动刀片转动；此时所述微控制器通过所述功率驱动模块控制所述外部负载(即马达)处于第一转速。由上文描述可知，所述第一转速小于马达的最大转速。可见，由于能够控制所述马达处于低于最大转速的情况下启动，因而能够有效确保开机噪音低，适合电动工具突破噪声安规的要求，并且由于马达转速低，因此电流小，有利于确保达到EMC的相关标准。

然后进行作业，例如对于无刷锂电割草机，则具体是进行割草操作，所述电流采样模块可以持续检测所述回路中的电流(即负载电流)，所述微控制器依据所述电流控制所述功率驱动模块改变对所述外部负载的输出。

具体的，例如对于无刷锂电割草机，是依据所述电流大小控制所述马达的转速。以设置一个阈值为例，所述微控制器判断检测的电流是否达到阈值，若达到所述阈值，所述微控制器通过所述功率驱动模块控制马达立即处于第二转速，以确保能够实现高质量的作业(例如割草操作)；若未达到所述阈值，所述微控制器通过所述功率驱动模块控制所述马达处于第一转速。

在一个实施例中，所述第二转速为最大转速的90％-100％，例如95％等。所述第一转速为最大转速的50％-80％，例如60％，70％等。

可以理解的是，在作业过程中负载是处于变化中，为了确保作业过程稳定，若所述马达处于第二转速，当检测到所述电流未达到所述阈值时(即电流变小)，延时一时间段后使得所述马达处于第一转速，例如，可以延时1-5秒的时间，如果电流仍然未达到所述阈值，则使得所述马达处于第一转速。若在所述时间段内电流达到所述阈值，仍然保持所述马达处于第二转速。可以如此持续直至完成所需作业。

上文以无刷锂电割草机的控制方法为例阐述了本发明中的驱动系统的控制方法在实际中的应用，可以理解的是，所述电动工具不仅仅局限于无刷锂电割草机，其他涉及到马达驱动的设备，例如脱粒机等也可以适用。

综上所述，本发明提供的驱动系统的控制方法及电动工具的控制方法，所述上桥臂、一外部负载、所述下桥臂和所述电流采样模块构成一回路，通过所述电流采样模块获得所述回路中的电流，然后由所述微控制器依据所述电流控制所述功率驱动模块改变对所述外部负载的输出。如此一来，使得开机时马达不必处于最大转速，从而降低了噪音，适合电动工具突破噪声安规的要求；而由于马达转速低，因此电流小，有利于确保达到EMC的相关标准；此外，依据实际电流大小来改变马达转速，有效的针对了作业时遇到的负载状况，能够实现自适应，从而达到节能的效果。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。