电机控制方法、装置、电动工具及存储介质与流程

本申请涉及一种电机控制方法、装置、电动工具及存储介质，属于电动工具技术领域。

背景技术：

电动工具是指使用电力作为动力，通过电动工具内的功率器件输出功率驱动机械装置工作的设备。比如：冲击钻通过电机带动工作头进行往复运动和/或旋转运动来工作。

一种典型的电动工具包括电机、与电机通信相连的控制组件、以及与控制组件通信相连的控制开关；控制开关用于调节控制组件输出的控制波形，控制组件用于向电机输出控制波形以控制电机的运行状态。用户通过调节控制开关的移动位移实现调节电机的运行状态。

但是，现有的电动工具中，在控制开关的移动位移较小时对应的控制波形的占空比较小，电机的扭矩较小，此时，电机容易发生堵转。

技术实现要素：

本申请提供了一种电机控制方法、装置、电动工具及存储介质，可以解决现有的电动工具在控制开关的移动位移较小时容易发生堵转的问题。本申请提供如下技术方案：

第一方面，提供了一种电机控制方法，用于电动工具中，所述电动工具包括电机、与所述电机通信相连的控制组件、以及与所述控制组件通信相连的控制开关；所述控制开关用于控制与电动工具可拆卸连接的电池的电力供给，并调节所述控制组件输出的控制波形，所述控制组件用于向所述电机输出所述控制波形以控制所述电机的运行状态；

所述方法包括：

获取所述控制开关当前的移动位移，所述控制开关的移动位移与所述控制波形的占空比呈正相关关系；

在所述当前的移动位移小于预设位移阈值时，将所述当前的移动位移对应的原始占空比调节为目标占空比，所述目标占空比大于所述原始占空比；

向所述电机输出具有所述目标占空比的第一控制波形，以使所述电机按照所述第一控制波形运行。

可选地，所述预设位移阈值包括第一位移阈值，所述在所述当前的移动位移小于预设位移阈值时，将所述当前的移动位移对应的原始占空比调节为目标占空比包括：

在所述当前的移动位移小于或等于所述第一位移阈值时，基于移动位移与占空比之间的映射关系确定所述当前的移动位移对应的原始占空比；

将所述原始占空比与预设占空比的和确定为所述目标占空比。

可选地，所述预设位移阈值还包括第二位移阈值，所述第二位移阈值为最大占空比对应的移动位移，所述最大占空比为所述第一位移阈值对应的占空比与所述预设占空比的和；

所述方法还包括：

在所述当前的移动位移大于所述第一位移阈值且小于所述第二位移阈值时，确定所述目标占空比为所述最大占空比。

可选地，所述方法还包括：

在所述当前的移动位移大于所述第二位移阈值时，基于所述移动位移与占空比之间的映射关系确定所述当前的移动位移对应的原始占空比；

向所述电机输出具有所述原始占空比的第二控制波形，以使所述电机按照所述第二控制波形运行。

可选地，所述在所述当前的移动位移小于预设位移阈值时，将所述当前的移动位移对应的原始占空比调节为目标占空比之前，还包括：

确定所述电机是否发生堵转；

在所述电机发生堵转时触发执行所述在所述当前的移动位移小于预设位移阈值时，将所述当前的移动位移对应的原始占空比调节为目标占空比的步骤。

可选地，所述电动工具还包括设置于所述电机上的霍尔传感器，所述电机包括转子和定子；所述霍尔传感器与所述控制组件通信相连，且所述霍尔传感器用于基于所述转子的位置向所述控制组件输出对应的电平信号；所述确定所述电机是否发生堵转，包括：

获取所述霍尔传感器输出的电平信号；

基于所述电平信号确定所述电机是否发生堵转。

可选地，所述方法还包括：

在所述电机发生堵转时，确定所述电机堵转的时长是否达到预设时长；

在所述电机堵转的时长未达到所述预设时长时，触发执行所述在所述当前的移动位移小于预设位移阈值时，将所述当前的移动位移对应的原始占空比调节为目标占空比的步骤；

在所述电机堵转的时长达到所述预设时长时控制所述电机停止运行。

第二方面，提供了一种电机控制装置，用于电动工具中，所述电动工具包括电机、与所述电机通信相连的控制组件、以及与所述控制组件通信相连的控制开关；所述控制开关用于控制与电动工具可拆卸连接的电池的电力供给并，调节所述控制组件输出的控制波形，所述控制组件用于向所述电机输出所述控制波形以控制所述电机的运行状态；

所述装置包括：

位移获取模块，用于获取所述控制开关当前的移动位移，所述控制开关的移动位移与所述控制波形的占空比呈正相关关系；

占空比调节模块，用于在所述当前的移动位移小于预设位移阈值时，将所述当前的移动位移对应的原始占空比调节为目标占空比，所述目标占空比大于所述原始占空比；

波形输出模块，用于向所述电机输出具有所述目标占空比的第一控制波形，以使所述电机按照所述第一控制波形运行。

第三方面，提供一种电动工具，所述电动工具包括处理器和存储器；所述存储器中存储有程序，所述程序由所述处理器加载并执行以实现第一方面所述的电机控制方法。

第四方面，提供一种计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有程序，所述程序由所述处理器加载并执行以实现第一方面所述的电机控制方法。

本申请的有益效果在于：通过获取控制开关当前的移动位移；在当前的移动位移小于预设位移阈值时，将当前的移动位移对应的原始占空比调节为目标占空比，目标占空比大于原始占空比；向电机输出具有目标占空比的第一控制波形，以使电机按照第一控制波形运行；可以解决控制开关的移动位移较小时电机堵转概率大的问题；由于控制开关的移动位移与控制波形的占空比呈正相关关系，而控制波形的占空比与电机的扭矩呈正相关关系，因此，通过在控制开关移动位移小于预设位移阈值时调大占空比，可以保证电机以较大的扭矩运行，从而降低电机发生堵转的概率。

上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本申请的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1是本申请一个实施例提供的直流无刷电机的工作原理示意图；

图2是本申请一个实施例提供的电动工具的结构示意图；

图3是本申请一个实施例提供的电机控制方法的流程图；

图4是本申请一个实施例提供的调节占空比的示意图；

图5是本申请另一个实施例提供的调节占空比的示意图；

图6是本申请一个实施例提供的确定占空比的流程图；

图7是本申请一个实施例提供的电机控制装置的框图；

图8是本申请一个实施例提供的电机控制装置的框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本申请的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本申请，但不用来限制本申请的范围。

需要说明的是，结合附图所阐述的详细描述旨在作为对各种配置的描述，而不旨在表示其中可以实践本文所描述的概念的唯一配置。本文中所记载的装置实施例和方法实施例将在下面的详细描述中进行描述，并在附图中通过各种框、模块、单元、组件、电路、步骤、过程、算法等(统称为“要素”)来予以示出。这些要素可以使用电子硬件、计算机软件或者其任意组合来实现。至于这些要素是实现为硬件还是软件，取决于特定应用和施加在整体系统上的设计约束。本申请的说明书和权利要求书以及说明书附图中的术语如果使用“第一”、“第二”等描述，该种描述是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。

应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。还应当理解，在此本申请说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本申请。如在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。还应当进一步理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

需要说明的是，在没有明示的特别说明的情况下，本申请各实施例中的各项技术特征可视为能够进行相互组合或者结合，只要该种组合或者结合不是因为技术的原因而无法实施。为了较为充分的说明本申请，一些示例性的，可选地，或者优选的特征在本申请各实施例中与其他技术特征结合在一起进行描述，但这种结合不是必须的，而应该理解该示例性的，可选地，或者优选的特征与其他的技术特征都是彼此可分离的或者独立的，只要该种可分离或者独立不是因为技术的原因而无法实施。方法实施例中的技术特征的一些功能性描述可以理解为执行该功能、方法或者步骤，装置实施例中的技术特征的一些功能性描述可以理解为使用该种装置来执行该功能、方法或者步骤。

首先，对本申请涉及的若干名词进行介绍。

直流无刷电机：包括电动机主体和驱动器，是指无电刷和换向器的电机，又称无换向器电机。

参考图1所示的直流无刷电机的工作原理图，直流无刷电机的运行系统包括直流电源11、功率开关电路12、位置传感器13和直流无刷电机14。

其中，功率开关电路12用于接收位置传感器13检测出的直流无刷电机14中转子的位置信号，并将直流电源提供的直流电按照相序一一输出至直流无刷电机14中的三相绕组以产生磁场，该磁场驱动电机中的转子旋转。

直流无刷电机14的换相依靠位置传感器13输出的位置信号来完成，根据不同时刻的位置信号导通功率开关电路12中不同的功率管，以实现三相绕组中的两相导通完成换相。

功率开关电路12通过对直流电源11提供的直流电进行脉冲宽度调制(pulsewidthmodulation，pwm)来改变直流无刷电机14两端的电压大小。其中，pwm脉冲的宽度影响直流无刷电机14的输出功率大小。示意性地，pwm波形的占空比越大，直流无刷电机14的输出功率越大，直流无刷电机14的扭矩大越；pwm波形的占空比越小，直流无刷电机14的输出功率越小，直流无刷电机14的扭矩越小。

占空比(dutyratio)：是指在一个脉冲循环内，通电时间相对于总时间所占的比例。

图2是本申请一个实施例提供的电动工具的结构示意图，可选地，电动工具可以是冲击钻；或者，也可以是其它具有电机的设备，本实施例不对电动工具的类型作限定。如图2所示，该电动工具至少包括：电机210、与电机通信相连的控制组件220、以及与控制组件通信相连的控制开关230。

可选地，电机210为直流无刷电机，电机210包括转子和定子。

控制开关230用于控制与电动工具可拆卸连接的电池的电力供给，并调节控制组件220输出的控制波形。可选地，控制开关230为用于供用户操作电动工作的扳机开关，该控制开关230的移动位移与电机210的控制波形的占空比呈正相关关系，控制波形的占空比与电机21的扭矩呈正相关关系。

可选地，控制波形为pwm波形。

电动工具中存储有，控制开关230的移动位移与占空比之间的映射关系，该映射关系可以是线性的；或者，也可以是非线性的，本实施例对此不作限定。

控制组件220用于向电机输出控制波形以控制电机210的运行状态。

可选地，控制组件220包括处理器、存储器等组件，本实施例不对控制组件220包括的具体组件作限定。

可选地，电动工具还可以包括霍尔传感器240，霍尔传感器240设置于电机210上。霍尔传感器240与控制组件220通信相连，霍尔传感器240用于基于电机210中转子的位置向控制组件220输出对应的电平信号，以供控制组件220根据该电平信号确定电机210是否发生堵转。

当然，上述电动工具还可以包括其它组件，比如：电源组件等，本实施例在此不再一一列举。

基于上述电动工具的结构可知，在控制开关230的移动位移较小时，控制波形的占空比较小，此时，电机210的扭矩较小，电机210发生堵转的概率较大。基于上述技术问题，本申请提供了一种电机控制方法，可以降低在控制开关230的移动位移较小时发生堵转的概率。

图3是本申请一个实施例提供的电机控制方法的流程图，本实施例以该方法应用于图1所示的电动工具，且各个步骤的执行主体为控制组件220为例进行说明。该方法至少包括以下几个步骤：

步骤301，获取控制开关当前的移动位移。

其中，控制开关的移动位移与控制波形的占空比呈正相关关系，控制波形的占空比与电机的扭矩呈正相关关系。

控制开关当前的移动位移是指用户按压控制开关后使得控制开关移动的位移，且该移动的位移在一定时长内保持不变。

步骤302，在当前的移动位移小于预设位移阈值时，将当前的移动位移对应的原始占空比调节为目标占空比，该目标占空比大于原始占空比。

电动工具中存储有移动位移与控制波形的占空比之间的映射关系，基于该映射关系可以确定出当前的移动位移对应的原始占空比。可选地，映射关系可以通过映射表的形式表示；或者，也可以通过映射公式的形式表示；该映射关系可以是线性的；或者，也可以是非线性的，本实施例不对映射关系的表示方式作限定。

在一个示例中，预设位移阈值包括第一位移阈值。在当前的移动位移小于或等于第一位移阈值时，基于移动位移与占空比之间的映射关系确定当前的移动位移对应的原始占空比；将原始占空比与预设占空比的和确定为目标占空比。

可选地，当前的移动位移不同时，对应的预设占空比相同或不同。本实施例不对预设占空比的取值作限定，只需保证该预设占空比的取值使得当前的移动位移下发生堵转的概率较低(近似于0)即可。

可选地，第一位移阈值预存在电动工具中，该第一位移阈值可以是对电机控制进行多次实现后，根据电机发生堵转概率较大时控制开关对应的最大移动位移确定的，即根据经验值确定的；预设占空比的取值满足电机在较小的移动位移时不产生堵转问题，本实施例不对第一位移阈值和预设占空比的取值作限定。

在这种示例中，电动工具通过在控制开关当前的移动位移较小时调大占空比，可以防止使用具有原始占空比的控制波形来控制电机运行时电机容易发生堵转的问题，从而降低电机发生堵转的概率。

可选地，在当前的移动位移大于第一位移阈值时，基于映射关系确定当前的移动位移对应的原始占空比，通过具有原始占空比的控制波形来控制电机运行，比如：参考图4所示的调节占空比的示意图。

或者，预设位移阈值还包括第二位移阈值，在当前的移动位移大于第一位移阈值且小于第二位移阈值时，确定目标占空比为最大占空比；在当前的移动位移大于第二位移阈值时，基于移动位移与占空比之间的映射关系确定当前的移动位移对应的原始占空比；向电机输出具有原始占空比的第二控制波形，以使电机按照第二控制波形运行。

其中，第二位移阈值为最大占空比对应的移动位移，最大占空比为第一位移阈值对应的占空比与预设占空比的和。参考图5所示的调节占空比的示意图，根据图5可知，相对于图4所示的占空比调节过程，由于图5中存在第一位移阈值至第二位移阈值之间占空比的过渡过程，因此占空比不会突变，可以提高电机的控制效果。

可选地，本步骤之前，电动工具还可以确定电机是否发生堵转；在电机发生堵转时再执行本步骤。

在一个示例中，电动工具还包括设置于电机上的霍尔传感器，电机包括转子和定子；霍尔传感器与控制组件通信相连，且霍尔传感器用于基于转子的位置向控制组件输出对应的电平信号。此时，确定电机是否发生堵转，包括：获取霍尔传感器输出的电平信号；基于电平信号确定电机是否发生堵转。

可选地，基于电平信号确定电机是否发生堵转，包括：在电平信号的变化频率大于预设频率时确定电机发生堵转；或者，在电平信号在一定时长内保持不变时确定电机发生堵转。

可选地，在电机发生堵转时，电动工具还可以确定电机堵转的时长是否达到预设时长；在电机堵转的时长未达到预设时长时再执行本步骤。此时，在电机堵转的时长达到预设时长时控制电机停止运行。

为了更清楚地理解本申请提供的占空比调节过程，参考图6所示的占空比调节过程的流程图，图6以预设位移阈值包括第一位移阈值和第二位移阈值，且在电机发生堵转的时长未达到预设时长时调节占空比为例进行说明，该过程至少包括步骤61-68：

步骤61，确定电机是否发生堵转；若是，则执行步骤62；若否，则流程结束；

步骤62，确定堵转的时长是否达到预设时长；若是，则执行步骤63；若否，则执行步骤64；

步骤63，控制电机停机，流程结束；

步骤64，确定控制开关当前的移动位移是否小于或等于第一位移阈值；若是，则执行步骤65；若否，则执行步骤66；

步骤65，确定目标占空比为当前的移动位移对应的原始占空比与预设占空比的和，流程结束；

步骤66，确定控制开关当前的移动位移是否小于第二位移阈值；若是，则执行步骤67；若否，则执行步骤68；

步骤67，确定目标占空比为第一位移阈值对应的占空比与预设占空比的和，流程结束；

步骤68，确定当前的移动位移对应的原始占空比，流程结束。

步骤303，向电机输出具有目标占空比的第一控制波形，以使电机按照第一控制波形运行。

综上所述，本实施例提供的电机控制方法，通过获取控制开关当前的移动位移；在当前的移动位移小于预设位移阈值时，将当前的移动位移对应的原始占空比调节为目标占空比，目标占空比大于原始占空比；向电机输出具有目标占空比的第一控制波形，以使电机按照第一控制波形运行；可以解决控制开关的移动位移较小时电机堵转概率大的问题；由于控制开关的移动位移与控制波形的占空比呈正相关关系，而控制波形的占空比与电机的扭矩呈正相关关系，因此，通过在控制开关移动位移小于预设位移阈值时调大占空比，可以保证电机以较大的扭矩运行，从而降低电机发生堵转的概率。

另外，通过在当前的移动位移大于第一位移阈值且小于第二位移阈值时，确定目标占空比为最大占空比，该最大占空比为第一位移阈值对应的占空比与预设占空比的和，可以保证小于或小于第一位移阈值阶段对应的占空比至大于第二位移阈值阶段对应的占空比的平缓过渡，提高电机控制效果。

另外，通过确定电机是否堵转；在电机堵转时才执行在当前的移动位移小于预设位移阈值时，将当前的移动位移对应的原始占空比调节为目标占空比，目标占空比大于原始占空比的步骤；可以在电机堵转时才调节占空比，从而节省电动工具调节占空比所消耗的资源。

另外，通过在电机堵转的时长大于或等于预设时长时控制电机停机，可以避免电机堵转时间较长烧坏电机的问题；可以保证电机的使用寿命。

图7是本申请一个实施例提供的电机控制装置的框图，本实施例以该装置应用于图2所示的电动工具中为例进行说明。该装置至少包括以下几个模块：位移获取模块710、占空比调节模块720和波形输出模块730。

位移获取模块710，用于获取所述控制开关当前的移动位移，所述控制开关的移动位移与所述控制波形的占空比呈正相关关系；

占空比调节模块720，用于在所述当前的移动位移小于预设位移阈值时，将所述当前的移动位移对应的原始占空比调节为目标占空比，所述目标占空比大于所述原始占空比；

波形输出模块730，用于向所述电机输出具有所述目标占空比的第一控制波形，以使所述电机按照所述第一控制波形运行。

相关细节参考上述方法实施例。

需要说明的是：上述实施例中提供的电机控制装置在进行电机控制时，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将电机控制装置的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。另外，上述实施例提供的电机控制装置与电机控制方法实施例属于同一构思，其具体实现过程详见方法实施例，这里不再赘述。

图8是本申请一个实施例提供的电机控制装置的框图，该装置可以是图2所示的电动工具。该装置至少包括处理器801和存储器802。

处理器801可以包括一个或多个处理核心，比如：4核心处理器、8核心处理器等。处理器801可以采用dsp(digitalsignalprocessing，数字信号处理)、fpga(field－programmablegatearray，现场可编程门阵列)、pla(programmablelogicarray，可编程逻辑阵列)中的至少一种硬件形式来实现。处理器801也可以包括主处理器和协处理器，主处理器是用于对在唤醒状态下的数据进行处理的处理器，也称cpu(centralprocessingunit，中央处理器)；协处理器是用于对在待机状态下的数据进行处理的低功耗处理器。

存储器802可以包括一个或多个计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以是非暂态的。存储器802还可包括高速随机存取存储器，以及非易失性存储器，比如一个或多个磁盘存储设备、闪存存储设备。在一些实施例中，存储器802中的非暂态的计算机可读存储介质用于存储至少一个指令，该至少一个指令用于被处理器801所执行以实现本申请中方法实施例提供的电机控制方法。

在一些实施例中，电机控制装置还可选包括有：外围设备接口和至少一个外围设备。处理器801、存储器802和外围设备接口之间可以通过总线或信号线相连。各个外围设备可以通过总线、信号线或电路板与外围设备接口相连。示意性地，外围设备包括但不限于：射频电路、电源等。

当然，电机控制装置还可以包括更少或更多的组件，本实施例对此不作限定。

可选地，本申请还提供有一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有程序，所述程序由处理器加载并执行以实现上述方法实施例的电机控制方法。

可选地，本申请还提供有一种计算机产品，该计算机产品包括计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有程序，所述程序由处理器加载并执行以实现上述方法实施例的电机控制方法。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。