發(fā)明解讀

控制直流電動工具扭力輸出的方法

現(xiàn)有的沖擊類緊固件直流工具中很多帶有扭力輸出的可調(diào)功能，一般具有高、中、低三個扭力區(qū)段，并且通過一個調(diào)節(jié)開關(guān)可在三個扭力區(qū)段間進(jìn)行切換；在每一個區(qū)段內(nèi)，都可以用Trigger（觸發(fā)器）通過PWM方式進(jìn)行從0到本區(qū)段內(nèi)Max之間的調(diào)節(jié)，但是并沒有考慮直流電動工具中電池電壓下降引起的速度和輸出扭力下降，僅僅只是簡單的在速度上作了多檔的設(shè)定，當(dāng)電池電壓下降時，本區(qū)段內(nèi)MAX速度或者扭力的下降沒有被考慮。在該情況下，極易出現(xiàn)電池電壓下降導(dǎo)致工具的最大速度和扭力輸出下降，而用戶并不能察覺，導(dǎo)致用戶沒有選擇當(dāng)前工況下的合適檔位或者使得螺栓不能較好擰緊，從而影響直流電動工具的正常可靠的工作。

該發(fā)明涉及直流電動工具扭力輸出的控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種控制直流電動工具控制扭力輸出的方法。

發(fā)明內(nèi)容：

該發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供的一種控制直流電動工具扭力輸出的方法，實(shí)現(xiàn)對輸出扭力進(jìn)行自動補(bǔ)償，并能夠判斷到當(dāng)前電量無法達(dá)到設(shè)定扭力輸出時進(jìn)行報警告知，保證直流電動工具的正?？煽康墓ぷ?。

為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，該發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：

一種控制直流電動工具扭力輸出的方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟(1)預(yù)設(shè)多個扭力檔位及與扭力檔位對應(yīng)的電壓區(qū)間；

步驟(2)檢測電池當(dāng)前輸出電壓，并判斷當(dāng)前電壓所在的電壓區(qū)間；

步驟(3)判斷當(dāng)前電壓區(qū)間與設(shè)定扭力檔位是否匹配，若匹配則進(jìn)入步驟(4)，否則提醒扭力輸出達(dá)不到設(shè)定的扭力檔位，還可以計算顯示實(shí)際的扭力輸出值對應(yīng)的最大扭力檔位；

步驟(4)計算當(dāng)前實(shí)際的扭力輸出值，若輸出的扭力值滿足設(shè)定扭力檔位，則保持PWM調(diào)制值不變，保持當(dāng)前實(shí)際的扭力輸出值；若輸出的扭力值不滿足扭力檔位，則增加PWM調(diào)制值進(jìn)行補(bǔ)償，使當(dāng)前實(shí)際的扭力輸出值達(dá)到對應(yīng)扭力檔位的設(shè)定值。

上述控制直流電動工具扭力輸出的方法，其特征在于：

步驟(1)多個扭力檔位包括第一調(diào)節(jié)檔、第二調(diào)節(jié)檔、第三調(diào)節(jié)檔和第四調(diào)節(jié)檔。

步驟(1)所述電池電壓由高到低為第一電壓區(qū)間、第二電壓區(qū)間、第三電壓區(qū)間和第四電壓區(qū)間，所述第四電壓區(qū)間為最低電量電壓區(qū)間。

當(dāng)前電池電壓位于第一電壓區(qū)間時，輸出扭力在第一至第四任一調(diào)節(jié)檔內(nèi)能夠保持恒定；當(dāng)前電池電壓位于第二電壓區(qū)間時，輸出扭力在第二至第三任一調(diào)節(jié)檔內(nèi)能夠保持恒定；當(dāng)前電池電壓位于第三電壓區(qū)間時，輸出扭力在第三調(diào)節(jié)檔內(nèi)能夠保持恒定。

步驟(2)中檢測電池當(dāng)前輸出電壓是在驅(qū)動電機(jī)的情況下進(jìn)行。

該發(fā)明的有益之處在于：提供的直流電動工具控制扭力輸出的電壓補(bǔ)償方法，通過對電池電壓的輸出電壓檢測，實(shí)現(xiàn)對輸出扭力進(jìn)行自動補(bǔ)償，降低和減少帶可調(diào)扭力檔輸出的工具的檔位輸出誤差，使直流電動工具扭力輸出更精確，位于某一恒定的檔位，并讓用戶更好的使用工具，并能夠判斷到當(dāng)前電量無法達(dá)到設(shè)定扭力輸出時進(jìn)行報警告知，保證直流電動工具的正?？煽康墓ぷ?。

實(shí)施方式：

結(jié)合附圖，對該發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)介紹。

該發(fā)明的直流電動工具控制扭力輸出的電壓補(bǔ)償方法，通過對電池電壓的輸出電壓檢測，實(shí)現(xiàn)對輸出扭力進(jìn)行自動補(bǔ)償，降低和減少帶可調(diào)扭力檔輸出的工具的檔位輸出誤差，使直流電動工具扭力輸出更精確，位于某一恒定的檔位，并讓用戶更好的使用工具，并能夠判斷到當(dāng)前電量無法達(dá)到設(shè)定扭力輸出時進(jìn)行報警告知，如圖1及圖2所示，具體包括以下步驟：

第一步，預(yù)設(shè)多個扭力檔位及與扭力檔位對應(yīng)的電壓區(qū)間，多個扭力檔位包括由小到大分別的第一調(diào)節(jié)檔、第二調(diào)節(jié)檔、第三調(diào)節(jié)檔和第四調(diào)節(jié)檔；電池電壓由高到低為第一電壓區(qū)間、第二電壓區(qū)間、第三電壓區(qū)間和第四電壓區(qū)間，所述第四電壓區(qū)間為最低電量電壓區(qū)間；

第二步，檢測直流電動工具的當(dāng)前電池電壓，并判斷當(dāng)前電壓所在的電壓區(qū)間；

第三步，判斷當(dāng)前電壓區(qū)間與設(shè)定扭力檔位是否匹配，若匹配則進(jìn)入第四步，否則提醒扭力輸出達(dá)不到設(shè)定的扭力檔位，并計算顯示實(shí)際的扭力輸出值對應(yīng)的最大扭力檔位；

第四步，計算當(dāng)前實(shí)際的扭力輸出值，若輸出的扭力值滿足設(shè)定扭力檔位，則保持PWM調(diào)制值不變，保持當(dāng)前實(shí)際的扭力輸出值；若輸出的扭力值不滿足扭力檔位，則增加PWM調(diào)制值進(jìn)行補(bǔ)償，使當(dāng)前實(shí)際的扭力輸出值達(dá)到對應(yīng)扭力檔位的設(shè)定值。

上述在第二步中檢測直流電動工具的當(dāng)前電池電壓是在驅(qū)動電機(jī)的情況下實(shí)時檢測；在第三步中，提醒扭力輸出達(dá)不到設(shè)定的扭力檔位的方式通過在顯示屏上提醒的方式實(shí)現(xiàn)，也可以通過設(shè)置報警指示燈的方式來實(shí)現(xiàn)，另外，如對使用便利性的要求稍低，也可以不計算和顯示實(shí)際的扭力輸出值對應(yīng)的最大扭力檔位，而通過使用者降低扭力檔位直至當(dāng)前電壓能夠與設(shè)定的扭力檔位匹配。

圖1 基本控制流程

圖2 實(shí)施方式的工作流程

若當(dāng)前電池電壓的逐漸下降，如圖3所示，通過增加PWM調(diào)制值進(jìn)行補(bǔ)償，使輸出扭力在第一步所述的若干個調(diào)節(jié)檔內(nèi)恒定，當(dāng)前電池電壓位于第一電壓區(qū)間時，輸出扭力在第一至第四任一調(diào)節(jié)檔內(nèi)恒定；當(dāng)前電池電壓位于第二電量電壓區(qū)間時，輸出扭力在第二至第三任一調(diào)節(jié)檔內(nèi)恒定；當(dāng)前電池電壓位于第三電量電壓區(qū)間時，輸出扭力在第三調(diào)節(jié)檔內(nèi)恒定。

圖3 輸出扭力在若干個調(diào)節(jié)檔內(nèi)恒定的示意

下面是根據(jù)該發(fā)明提供的方法，如圖2所示，對直流電動工具控制扭力輸出的電壓補(bǔ)償?shù)囊粚?shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明。

預(yù)先設(shè)定扭力輸出為第一調(diào)節(jié)檔(40N?m)、第二調(diào)節(jié)檔(30N?m)、第三調(diào)節(jié)檔(20N?m)、第四調(diào)節(jié)檔(15N?m)和扭力輸出報警指示器，其中N?m為扭力單位，可以理解為這些扭力區(qū)間可以根據(jù)電動工具的實(shí)際需要預(yù)先設(shè)定，其數(shù)值不限于上述范圍，也可以將第一檔設(shè)為最小檔，第四檔設(shè)為最大檔；

劃分直流電動工具的電池電壓由高到低為若干個電壓區(qū)間，電池電壓由高到低為第一電壓區(qū)間、第二電壓區(qū)間、第三電壓區(qū)間和第四電壓區(qū)間，第四電壓區(qū)間為最低電壓區(qū)間，上述的電壓區(qū)間可以是靜態(tài)的也可以是動態(tài)的，如在輕載時的電壓區(qū)間值為A[X1,Y1]，在重載時自動調(diào)整為A[X2,Y2]，如表1所示，給出了一種電壓區(qū)間值與調(diào)節(jié)檔的關(guān)系，也就說當(dāng)所選調(diào)節(jié)檔與電量電壓區(qū)間不匹配時，則通過扭力輸出報警指示器報警(warning)提示，此種情況下無法通過增加PWM調(diào)制值來保持扭力恒定，如果選定的檔位與電量電壓區(qū)間匹配，則在電池電壓下降時，可以通過PWM增加來使扭力保持恒定。

表1 電壓區(qū)間值與調(diào)節(jié)檔的關(guān)系

通過實(shí)時檢測直流電動工具的當(dāng)前電池電壓，并判斷在位于哪個電壓區(qū)間；

圖4 第一電量電壓區(qū)間內(nèi)電壓變化范圍的示意

圖5 第一電量電壓區(qū)間內(nèi)位于第四調(diào)節(jié)檔主軸輸出速度的變化范圍的示意

圖6 第一電量電壓區(qū)間內(nèi)位于第三調(diào)節(jié)檔主軸輸出速度的變化范圍的示意

圖7 第一電量電壓區(qū)間內(nèi)位于第三調(diào)節(jié)檔PWM調(diào)制值補(bǔ)償變化范圍的示意

若當(dāng)前電池電壓位于第一電壓區(qū)間，在該區(qū)間范圍里，如圖4所示，電池電壓由V MAX下降到V1，如圖5所示，在第一調(diào)節(jié)檔(最大調(diào)節(jié)檔)中的主軸輸出速度由S1max下降到S1，但是扭力輸出并沒有下降，下降量小可以忽略不計。如圖6所示，若位于第三調(diào)節(jié)檔中的主軸輸出速度由S2下降到S2’，對應(yīng)最大輸出扭力由T2下降到T2’，而第三調(diào)節(jié)檔中主軸輸出速度S2先前對應(yīng)的PWM調(diào)制值為N1，即通過對PWM調(diào)制值增加來進(jìn)行補(bǔ)償，如圖7所示，將PWM調(diào)制值由N1增加到N1’，N1’在對應(yīng)電壓V1時，主軸輸出速度增加到S2，即通過PWM調(diào)制值的調(diào)節(jié)來調(diào)節(jié)主軸輸出速度，從而達(dá)到輸出扭力恒定的目的，如此在第一電壓區(qū)間內(nèi)，可以滿足輸出扭力在第一至第四任一調(diào)節(jié)檔內(nèi)恒定；

當(dāng)前電池電壓位于第二電壓區(qū)間，在該區(qū)間范圍里，電池電壓下降，同樣可以通過PWM調(diào)制值增加來進(jìn)行補(bǔ)償，但是在第二電壓區(qū)間情況下的第一調(diào)節(jié)檔無法達(dá)到設(shè)定扭力輸出，如果用戶將扭力檔位調(diào)至第一調(diào)節(jié)檔，工作過程中扭力輸出指示會提示目前實(shí)際輸出扭力低于設(shè)定輸出扭力，或者直接提示目前能夠達(dá)到的實(shí)際輸出扭力情況，輸出扭力只能在第二至第四任一調(diào)節(jié)檔內(nèi)恒定；

當(dāng)前電池電壓位于第三電壓區(qū)間，在該區(qū)間范圍里，電池電壓下降，同樣可以通過PWM調(diào)制值增加來進(jìn)行補(bǔ)償，同樣輸出扭力只能在第三至第四調(diào)節(jié)檔內(nèi)恒定，若選擇其他調(diào)節(jié)檔報警告知；

當(dāng)前電池電壓位于第四電壓區(qū)間，在該區(qū)間范圍里，電池電壓下降，輸出扭力只能在第四調(diào)節(jié)檔內(nèi)恒定，若選擇其他調(diào)節(jié)檔報警告知。

若當(dāng)前電池電壓位于第五電壓區(qū)間及以下，則直接進(jìn)行報警告知。

綜上所述，該發(fā)明通過在一閾值范圍內(nèi)，增加PWM調(diào)制值實(shí)現(xiàn)對扭力輸出進(jìn)行補(bǔ)償，降低和減少帶可調(diào)扭力檔輸出的工具的檔位輸出誤差，使直流電動工具扭力輸出更精確，位于某一恒定的檔位，并讓用戶更好的使用工具，并能夠判斷到當(dāng)前電量無法達(dá)到設(shè)定扭力輸出時進(jìn)行報警告知，保證直流電動工具的正常可靠的工作。

以上顯示和描述了該發(fā)明的基本原理、主要特征和優(yōu)點(diǎn)。行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，上述實(shí)施例不以任何形式限制本發(fā)明，凡采用等同替換或等效變換的方式所獲得的技術(shù)方案，均落在該發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。

授權(quán)公告號：CN104156013B

授權(quán)公告日：2016.11.30

專利權(quán)人：南京德朔實(shí)業(yè)有限公司

發(fā)明人：陳武; 陳亮