电动工具及其控制方法与流程

1.本发明涉及电动工具控制技术领域，具体涉及一种电动工具及其控制方法。


背景技术：

2.对于在特定季节使用的电动工具，如扫雪机，一般会根据冬季气温低的环境特性为扫雪机配置相应的硬件设施使其能正常工作，如采用低温电容。然而多数电动工具不只是在某一个季节使用，例如割草机可以四季通用，对于此类电动工具，通常不会针对其工作的某一种季节（如寒冷的冬季）做适应性的配置。从而导致此类电动工具在特别的环境条件下可能出现工作性能不稳定的情况发生。例如，割草机中的电容一般是常温电容，这种电容在环境温度很低时，容量会大幅衰减，从而严重影响电容的滤波作用，影响电动工具在低温环境下的正常工作。


技术实现要素：

3.为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种能够不受低温环境影响的电动工具。
4.为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：一种电动工具，包括：电源接口，用于接入电源；电机，用于为所述电动工具提供动力；驱动电路，具有多个开关元件以切换电机的通电状态；电容，用于滤除所述电源中的电流尖峰；电容开关，与所述电容连接，用于控制所述电容的工作状态；温度检测单元，用于检测所述相关对象的温度，所述相关对象包括所述电容和/或所述电机和/或所述电动工具所处的工作环境；控制器，至少与所述电容开关电连接，用于控制所述电容开关的通断状态；其中，所述控制器被配置为：获取所述相关对象的温度；在所述温度小于或等于温度阈值时，控制所述电容开关置于第一通断状态，以使所述电容工作于第一工作状态；在所述温度大于所述温度阈值时，控制所述电容开关置于第二通断状态，以使所述电容工作于第二工作状态。
5.进一步的，所述电容在所述第一工作状态下最低有效使用温度低于其在所述第二工作状态下的最低有效使用温度。
6.进一步的，所述电容包括第一电容和第二电容；所述电容开关包括第一开关；所述第一开关与所述第一电容连接，用于控制所述第一电容的导通状态。
7.进一步的，所述第二电容处于工作状态；所述控制器被配置为：在所述温度小于或等于所述温度阈值时，控制所述第一开关闭合使所述第一电容处于工作状态。
8.进一步的，所述电容开关还包括第二开关；所述第二开关与所述第二电容连接，用于控制所述第二电容的导通状态；所述控制器被配置为：在所述温度小于或等于温度阈值时，控制所述第一开关闭合使所述第一电容处于工作状态，并控制所述第二开关断开使所述第二电容处于非工作状态；在所述温度大于所述温度阈值时，控制所述第一开关断开使所述第一电容处于非工作状态，并控制所述第二开关闭合使所述第二电容处于工作状态。
9.进一步的，所述第一电容的最低有效使用温度小于所述第二电容的最低有效使用温度。
10.进一步的，所述电容开关包括第三开关和第四开关；所述第三开关连接在所述电源和所述电容之间，用于控制所述电容的充电状态；所述第四开关与所述电容并联，用于控制所述电容的放电状态。
11.进一步的，所述控制器被配置为：在所述温度小于或等于温度阈值时，控制所述第三开关和所述第四开关以一定的频率互补通断，所述互补通断包括所述第三开关闭合的同时所述第四开关断开，以及所述第三开关断开的同时所述第四开关闭合；在所述温度大于所述温度阈值时，控制所述第三开关闭合和所述第四开关断开。
12.一种电动工具的控制方法，所述电动工具包括电源接口，用于接入电源；电机，用于为电动工具提供动力；驱动电路，具有多个开关元件以切换电机的通电状态；电容，用于滤除电源中的电流尖峰；电容开关，与电容连接，用于控制电容的工作状态；温度检测单元，用于检测相关对象的温度，所述相关对象包括所述电容和/或所述电机和/或所述电动工具所处的工作环境；控制器，至少与电容开关电连接，用于控制电容开关的通断状态；所述电容包括第一电容和第二电容；所述电容开关包括第一开关和第二开关；所述第一开关与所述第一电容连接，用于控制所述第一电容的导通状态；所述第二开关与所述第二电容连接，用于控制所述第二电容的导通状态；所述方法包括：获取所述相关对象的温度；在所述温度小于或等于温度阈值时，控制所述第一开关闭合使所述第一电容处于工作状态，并控制所述第二开关断开使所述第二电容处于非工作状态；在所述温度大于所述温度阈值时，控制所述第一开关断开使所述第一电容处于非工作状态，并控制所述第二开关闭合使所述第二电容处于工作状态。
13.一种电动工具的控制方法，所述电动工具包括电源接口，用于接入电源；电机，用于为电动工具提供动力；驱动电路，具有多个开关元件以切换电机的通电状态；电容，用于滤除电源中的电流尖峰；电容开关，与电容连接，用于控制电容的工作状态；温度检测单元，用于检测相关对象的温度，所述相关对象包括所述电容和/或所述电机和/或所述电动工具所处的工作环境；控制器，至少与电容开关电连接，用于控制电容开关的通断状态；所述电容开关包括第三开关和第四开关；所述第三开关连接在所述电源和所述电容之间，用于控制所述电容的充电状态；所述第四开关与所述电容并联，用于控制所述电容的放电状态；所述方法包括：获取所述相关对象的温度；在所述温度小于或等于温度阈值时，控制所述第三开关和所述第四开关以一定的频率互补通断，所述互补通断包括所述第三开关闭合的同时所述第四开关断开，以及所述第三开关断开的同时所述第四开关闭合；在所述温度大于所述温度阈值时，控制所述第三开关闭合和所述第四开关断开。
14.本发明的有益之处在于：根据环境温度由开关控制电容的工作状态，避免了由于环境温度很低导致电容工作性能变差而影响电动工具的工作性能。
附图说明
15.图1是本发明实施例电动工具的结构示意图；图2是一种实施方式中电动工具的一种电路原理图；图3是一种实施方式中电动工具的另一种电路原理图；
图4是一种实施方式中电动工具的另一种电路原理图；图5是一种实施方式中电动工具的另一种电路原理图；图6是一种实施方式中电动工具的一种控制流程图；图7是一种实施方式中电动工具的另一种控制流程图。
具体实施方式
16.以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
17.需要说明的是，本技术中关于电容的控制方法可以应用在多种类型的电动工具中，如自走割草机、骑乘式割草机、扫雪机等。现在以扫雪机为例进行说明。参考图1所示的电动工具100包括行走轮101、主机102、把手装置103。其中，把手装置103上会设有操作件用以操控割草机行走，而把手装置103与主机102可拆卸式连接。行走轮101包括主动轮和从动轮。
18.参考图2所示的电动工具的电路图，可以包括电源接口10、驱动电路20、控制器30、电机40、电容50、电容开关60和温度检测单元70。
19.电源接口10，用于接入电源以为该电动工具供电。在一个实施例中，电源接口接入的电源可以是交流市电。在一个实施例中，电源接口10接入的电源也可以电池包，电池包可由一组电池单元组成，例如，可将电池单元串联成单一电源支路，形成1p电池包，也当然电池包也可以由两组或者更多组电池单元组成。
20.驱动电路20，连接在控制器30和电机40之间，具有多个半导体开关元件以切换电机的通电状态。在本技术中对电机40的类型不做限定。在一个实施例中，驱动电路20与电机40的各相定子绕组电性连接，用以将电源电流传递至定子绕组以驱动无刷马达50旋转。作为实施例的一种，驱动电路20可包括多个开关元件q1、q2、q3、q4、q5、q6。开关元件的每个栅极端与控制器30电性连接，用于接收来自控制器30的控制信号。开关元件的每个漏极或源极与电机40的定子绕组连接。开关元件q1-q6接收来自控制器30的控制信号改变各自的导通状态，从而改变电源加载在电机40的定子绕组上的电流。在一个实施例中，驱动电路20中的开关元件q1-q6可以是包括六个可控半导体功率器件（例如fet，bjt，igbt等）的三相桥驱动器电路，或者是任何其他类型的固态开关，例如igbt，bjt等。
21.为了使电机40转动，驱动电路20具有多个驱动状态，在一个驱动状态下电机40的定子绕组会产生一个磁场，控制器30依据马达的转子位置或反电动势输出相应的控制信号至驱动电路20中的开关元件以使驱动电路20切换驱动状态，从而使定子绕组产生变化的磁场以驱动转子转动，进而实现电机40的转动或换相。需要说明的是，其它任何能够驱动电机40的转动或换相的电路和控制方式均可用于本公开，本公开对驱动电路20的电路结构和控制器30对驱动电路20的控制不做限制。
22.电容50，可以滤除电源中的电流尖峰，避免对电机造成冲击从而影响工具的工作性能。在本技术中，电容50可以是电解电容或普通电容。由于，低温电容在温度很低时容量衰减较小，可以在低温环境下正常工作，而常温电容在温度很低时容量会答复衰减，从而导致控制系统性能受到影响。而通常情况下，除非特定在冬季适应的电动工具（如，扫雪机）会
采用低温电容，一般的四季通用的电动工具只是采用常温电容。因此，针对割草机等除了在常温下使用，有时也需要在低温环境下使用的电动工具而言，可能会由于控制电路中的电容在低温下容量迅速衰减而使得控制系统的性能受到影响，例如，电机启动不了或者启动后不能正常工作。
23.电容开关60，与连接电容50连接，用于控制电容的工作状态。可选的，电容开关60可以是可控半导体功率器件，例如fet，bjt，igbt等，或者是任何其他类型的固态开关，例如igbt，bjt等。
24.温度检测单元60，用于检测相关对象的温度，并将其传输至控制器30，以使控制器30能据此控制电容开关60的通断状态。在一个实施例中，相关对象可以是电容，也可以是电机或者是工具当前所处的工作环境。也就是说，温度检测单元可以检测电容的温度、电机的温度或者工作环境的温度，或者同时检测其中的一个或多个的温度。在本技术中，温度检测单元60可以是贴在电容上用于检测温度的贴片传感器，如贴片式电阻，也可以是其他任何能检测温度的元器件。
25.在本技术中，通过设置温度检测单元70，并配合电容开关60来控制电容50的工作状态，可以解决电容在低温环境下工作性能受到影响的问题。具体实现中，控制器30可以获取温度检测单元60检测到的电容的温度，并在该温度小于或等于温度阈值时，控制电容开关处于第一通断状态，从而使电容工作于第一工作状态；在上述温度大于温度阈值时，控制电容开关处于第二通断状态，从而使电容工作于第二工作状态。事例性的，上述温度阈值可以是一个具体的温度数值，例如零下30
°
，也可以是一个温度范围，例如零下25
°
到零下35
°
之间。若温度阈值为一个温度范围，则控制器可以在电容的温度大于或等于温度范围的最大值时，控制电容开关处于第一通断状态；在温度小于温度范围的最小值时，控制电容开关处于第二通断状态。可以理解的，上述温度阈值的大小或范围可根据实际需求定义。需要说明的是，电容的第一工作状态也就是常温下的工作状态；电容的第二工作状态也就是低温下的工作状态。上述常温和低温的界定不存在绝对的划分界限，例如，常温可以是零下40
°
到零上105
°
，而低温可以是零下55
°
到零上85
°
。也就是说，常温的最低温高于低温的最低温，常温的最高温高于低温的最高温。且此处所说的常温和低温是依据电容正常工作时所能接收的环境温度所划分的，并不是通常意义下的温度划分。需要说明的是，电容在所述第一工作状态下最低有效使用温度低于其在所述第二工作状态下的最低有效使用温度。
26.在本技术中，通过控制电容开关使电容具有不同的工作状态，来适应高低温的环境变化，实现了一种不受环境温度影响而具有稳定工作性能的电动工具。
27.在一个实施例中，如图3所示，电容50包括第一电容501和第二电容502，第一电容501连接有第一开关601，第二电容502连接有第二开关602。也就是说，在本实施例中，通过两个开关分别控制两个电容的工作状态，在控制器检测到电容的温度小于或等于温度阈值时，第一开关601闭合，第一电容501处于工作状态，同时第二开关602断开，第二电容502处于非工作状态；在电容的温度大于温度阈值时，第一开关601断开，第一电容501处于非工作状态，同时第二开关602闭合，第二电容502处于工作状态。需要说明的是，第一电容属于低温电容，可工作于低温环境下，即使环境温度很低也不会产生大的容量衰减，不会影响工具的工作性能；第二电容属于常温电容，会受到低温环境的影响而大幅降低容量，从而影响工具性能，但在常温环境下可正常工作。可以理解的是，在图3所示的电路中，温度检测单元70
可同时检测第一电容和第二电容的温度，控制器30分别根据第一电容的温度控制第一电容的工作状态，根据第二电容的温度控制第二电容的工作状态；或者控制器30综合两个电容的温度后分别控制两个电容的工作状态。可选的，也可以分别采用两个温度采集模块（未示出）分别采集两个电容的温度后，传输至控制器。
28.在本实施例中，通过分别设置高低温电容及其对应的控制开关，根据电容的温度选择需要切换的电容，以一种简单直接的控制方式实现了工具在不同温度环境下工作时电容的适应性调整，保证了其工作性能的稳定。
29.在一个实施例中，如图4所示，区别于图3所示的控制电路，缺少了第二开关602。也就是说，无论电容的温度如何，第二电容502始终处于工作状态。具体实现中，控制器30在电容的温度小于或等于温度阈值时，控制第一开关601闭合，使第一电容501处于工作状态。在本实施例中，通过将常温电容即第二电容置于工作状态，只控制低温电容即第一电容的工作状态，也就是在尽量少改变原电路的基础上行，仅通过增加第二电容及其控制开关就可实现根据电容的温度选择需要切换的电容的目的，实现了工具在不同温度环境下工作时电容的适应性调整，保证了其工作性能的稳定。
30.在本技术的一个实施例中，无需新增电容，可通过如图5所示的控制电路控制电容适应不同的温度变化，进而使电动工具适应环境温度的变化。具体的，电容开关60包括第三开关603和第四开关604，第三开关603连接在电源和电容501之间，用于控制电容的充电状态；第四开关604与电容并联，用于控制电容的放电状态。具体实现中，在控制器检测到电容的温度小于或等于温度阈值时，可控制第三开关603和第四开关604以一定的频率互补通断，所谓的互补通断也就是在第三开关603闭合的同时第四开关604断开，以及在第四开关604闭合时第三开关603断开。通过上述方式可以一定的频率为电容进行充放电，从而逐渐提高了电容的温度。进一步的，在电容的温度达大于温度阈值时，控制器控制第三开关603闭合以及第四开关604断开，使电容正常工作。
31.在本实施例中，无需增加新的电容，仅通过两个控制开关并配合简单的控制方式即可提高电容本身的温度即提高电容工作的环境温度，从根本上避免了电容工作与低温环境下性能大幅降低的情况发生，保证了电动工具工作性能的稳定性。
32.在本技术的实施例中，第一电容的最低有效使用温度小于第二电容的最低有效使用温度。其中，最低有效使用温度是指电容正常工作容量衰减不明显时的最低环境温度。也就是说，低温电容可工作于更低的环境温度下而保持电容衰减较少，而常温电容在保证其电容衰减较少时，其所处的温度高于低温电容正常工作最低温度。
33.下面将结合图6说明电动工具的一种控制方法，该方法包括如下步骤：s101，获取电容的温度。
34.在本实施例中，上述电容包括第一电容和第二电容，即包括常温电容和低温电容。第一电容连接有第一开关，第二电容连接有第二开关，两个开关分别用于控制相应电容的工作状态。可以理解的，在某一开关闭合时，其连接的电容处于工作状态，反之处于非工作状态。
35.s102，在温度小于或等于温度阈值时，控制第一开关闭合，并控制第二开关断开。
36.s103，在温度大于温度阈值时，控制第一开关断，并控制第二开关闭合。
37.下面将结合图7说明电动工具的另一种控制方法，该方法包括如下步骤：
s201，获取电容的温度。
38.在本实施例中，电容仅指常温电容。但该电容连接有连个控制开关，即第三开关连接在电源和电容之间，用于控制电容的充电状态；第四开关与电容并联，用于控制电容的放电状态。
39.s202，在温度小于或等于温度阈值时，控制第三开关和第四开关以一定的频率互补通断。其中，互补通断是指第三开关闭合的同时第四开关断开，以及第三开关断开的同时第四开关闭合。
40.s203，在温度大于所述温度阈值时，控制第三开关闭合和第四开关断开。
41.注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。