基于无刷电机的智能化电动工具控制系统及其控制方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及电动工具和园林工具领域，具体为一种基于无刷电机的智能化电动工 具控制系统及其控制方法。
【背景技术】
[0002] 目前市场上出售的电动工具和园林工具，例如电钻、电动扳手、角磨机、电锤、电 镐、水钻、电动剪草机和电动高枝锯等，其大多数为转速和力矩均固定的单一功能产品，但 在实际应用中，根据应用对象的不同，对工具的转速和力矩要求也会不同，这就存在一些需 要调节工具转速和力矩的应用场合，例如，使用电钻钻大小不同的孔时，需要调节电钻力 矩；使用角磨机进行抛光、打磨、切割、开槽等作业时，每种作业对角磨机转速和力矩的要求 均不同，需要同时调节转速和力矩；使用电动扳手，拧紧或松开不同直径的螺丝，需要调节 电动扳手力矩。
[0003] 在上述应用场合，作业人员一般采用以下两种解决方案：
[0004] 1.更换不同的工具进行作业以满足使用需求，这种方式不仅使工作变得非常繁 琐，影响工作效率，而且在日常施工场合，摆放多种电动工具，容易出现电线缠绕，工具难 找，误接通工具电源等情况，不便于作业现场管理，存在安全隐患问题。
[0005] 2.使用同一种工具凭经验作业（如用电钻钻孔时，打不同的孔，使用同一电钻，凭 手感操作电钻作业）或者配以不同的工具头进行作业（如用角磨机进行抛光、切割、开槽等 作业时，用同一角磨机配以不同规格的刀片或锯片进行作业），这种方式存在损伤工具、实 施效果不理想等问题。
[0006] 虽然针对上述问题，行业内开发出一些转速可调或力矩补偿的电动工具和园林工 具，但一般采用机械减速调节的方法，只能实现非常有限的简单调节，往往达不到实际使用 场合所需的效果。在某些场合所使用的特殊工具虽然可以采用离合器方式来实现比较理 想的减速比调节，但因其结构复杂，成本居高不下，也无法在电动工具和园林工具上普遍应 用。
[0007] 而力矩和转速作为电动工具或园林工具的关键性能参数，是否能够对其调节在实 际应用中十分重要。力矩代表的是"能不能"，转速代表的是"快不快"，例如，我们使用一个 电动工具，首先要判断的是它的力矩参数是否能够满足这项工作的力矩要求，其次才会判 断它的转速参数，转速高，单位时间内完成的工作多，效率高，转速低，则效率低。随着电动 工具和园林工具的不断发展，人们对电动工具和园林工具的性能要求会越来越高，单一功 能、单调节、调节存在缺陷的产品必然无法满足使用需求，力矩和转速双调节的多功能产品 也必然成为今后的发展趋势。
[0008] 从以上描述可以看出，在现有电动工具或园林工具转速和力矩的调节控制问题 上，传统的解决方案都存在一些难以克服的缺陷，而力矩和转速双调节的电动工具作为今 后电动工具和园林工具的发展趋势，使得我们必须开发出一种更加优化的解决方案。
【发明内容】
[0009] 针对现有技术中，传统电动工具和园林工具存在的力矩和转速的调节控制问题， 本发明提供一种力矩和转速能够双调节且基于无刷电机的智能化电动工具控制系统及其 控制方法。
[0010] 为实现以上技术目的，本发明的技术方案是：基于无刷电机的智能化电动工具控 制系统，包括调节模块、力矩和转速双调节控制程序模块、电机输出力矩控制模块、电机输 出转速控制模块，所述调节模块提供不同力矩和转速的选择，所述力矩和转速双调节控制 程序模块读取并处理调节模块发送的信息，所述电机输出力矩控制模块和电机输出转速控 制模块读取力矩和转速双调节控制程序模块发送的控制信息并分别控制电机的输出力矩 和输出转速。
[0011] 工作时，用户根据自己的需求，在调节模块对工具的输出力矩和输出转速进行选 择，力矩和转速双调节控制程序模块读取用户选择的力矩和转速信息并将其分别转换为电 机输出力矩控制模块和电机输出转速控制模块的控制信息，电机输出力矩控制模块和电机 输出转速控制模块收到控制信息后控制电机以用户选择的力矩和转速输出。
[0012] 从以上描述可以看出，本技术方案具有以下优点：用户可以自行选择所需的电机 输出力矩和输出转速，调节十分方便，便于多种场合的应用，实现一机多能。
[0013] 作为优选，所述电机输出力矩控制模块通过控制电机的电流环来控制电机的输出 力矩。
[0014] 作为优选，所述电机输出转速控制模块通过控制电机的PWM占空比来控制电机的 输出转速。
[0015] 作为优选，所述调节模块包括预置工作模式模块若干，所述预置工作模式模块提 供力矩和转速已匹配好的工作模式选择；调节模块为智能模式，用户只需根据自己的应用 场合，选择相应的工作模式即可。
[0016] 作为优选，所述调节模块包括力矩调节模块和转速调节模块，所述力矩调节模块 提供不同力矩的选择，所述转速调节模块提供不同转速的选择；调节模块为手动模式，用户 根据自己的需要选择分别选择力矩范围和转速范围，调节方便，力矩和转速匹配灵活。
[0017] 作为改进，所述调节模块既包括预置工作模式模块若干，也包括力矩调节模块和 转速调节模块；智能模式和手动模式并存，功能强大，应用场合更广。
[0018] 作为改进，在具有力矩调节模块和转速调节模块的基础上，还包括自学习模式模 块，所述自学习模式模块用于读取用户分别在力矩调节模块和转速调节模块设置的力矩和 转速信息，并将其存储为固定的工作模式信息发送给力矩和转速双调节控制程序模块；根 据使用习惯，用户可以将经常使用或者使用效果最佳的力矩和转速组合通过自学习模式模 块设定存储成固定的工作模式，使用时，一键选择，免去分别设置力矩调节模块和转速调节 模块的繁琐。
[0019] 作为优选，所述自学习模式模块还具有删除功能，用于删除已存储的工作模式信 息；可删除已存储工作模式，重新配置新的工作模式，便于重复使用。
[0020] 基于上述方案的控制方法是：
[0021] -种基于无刷电机的智能化电动工具控制系统的控制方法，步骤包括：
[0022] A.用户在力矩调节模块和转速调节模块分别选择所需要的力矩和转速或者在力 矩和转速已匹配好的预置工作模式模块选择所需要的工作模式；
[0023] B.力矩和转速双调节控制程序模块实时读取用户选择的力矩和转速信息，并将 其分别转换成电机输出力矩控制模块的控制信息和电机输出转速控制模块的控制信息；
[0024] C.电机输出力矩控制模块读取力矩和转速双调节控制程序模块发送的控制信息 并控制电机以用户选择的力矩输出，同时电机输出转速控制模块读取力矩和转速双调节控 制程序模块发送的控制信息并控制电机以用户选择的转速输出；
[0025] D.需要切换工作模式时，用户重复A步骤，力矩和转速双调节控制程序模块实时 读取用户选择的力矩和转速信息，生成新的控制信息，分别传输给电机输出力矩控制模块 和电机输出转速控制模块；
[0026] E.在电机输出力矩控制模块和电机输出转速控制模块的控制下，电机以新的力矩 和转速输出。
[0027] 从以上描述可以看出，本发明所述的基于无刷电机的智能化电动工具控制系统的 控制方法，具有以下优点：用户可以根据应用需求，控制电机的输出力矩和输出转速，操作 简单，控制灵活多变，便于不同场合的应用。
【附图说明】
[0028] 图1是本发明具体实施例1的结构示意图；
[0029] 图2是本发明具体实施例2的结构示意图；
[0030] 图3是本发明具体实施例3的结构示意图；
[0031] 附图标记：1、调节模块，2、力矩和转速双调节控制程序模块，3、电机输出力矩控制 模块，4、电机输出转速控制模块，5、预置工作模式模块，6、力矩调节模块，7、转速调节模块， 8、自学习模式模块。
【具体实施方式】
[0032] 结合图1，详细说明本发明的具体实施例1，但不对本发明的权利要求做任何限 定。
[0033] 如图1所示，基于无刷电机的智能化电动工具控制系统，包括预置工作模式模块5 若干、力矩和转速双调节控制程序模块2、电机输出力矩控制模块3、电机输出转速控制模 块4,所述预置工作模式模块5提供力矩和转速已匹配好的工作模式选择，所述力矩和转速 双调节控制程序模块2读取并处理预置工作模式模块5发送的信息，所述电机输出力矩控 制模块3和电机输出转速控制模块4读取力矩和转速双调节控制程序模块2发送的控制信 息并分别控制电机的输出力矩和输出转速。
[0034] 对电动工具的不同使用场合的转速和力矩的需求进行分析整理，将不同的转速和 力矩的组合信息写入不同的预置工作模式模块，不同模块对应不同的应用场合，使用时，用 户只需选择模块即可，智能方便。
[0035] 预置工作模式模块举例如下表：
[0036]
[0037] 表中数值只做举例用^无实际意义Υ