一种电动工具的过载保护电路的制作方法

本实用新型涉及电动工具过载保护领域，特别涉及一种电动工具的过载保护方法及电路。
背景技术：
：在电动工具过载保护领域，尤其是电动螺丝批的现有技术方案一般采用固定式的3～4档电流保护，如：一档：负载电流>22a时4s保护；二档：负载电流>35a时0.5s保护；三档：负载电流>45a时0.1s保护；最高档(这里为三档)一般设为堵转保护电流目前市面上出现了许多便携式的单节供电的螺丝批，轻便小巧，可用usb充电，工作时电压范围4.2v～2.5v，电压范围跨度较大，在4.14v时电机堵转电流可能是48a，而在3.1v时堵转电流可能就降低到了37a,这时如果按上面固定的三档保护，那在低于3.1v，如图2所示，控制器的保护只能发生在二档，堵转的时间将由0.1s增加到0.5s，这带来的缺点是：电机温升高，降低了电机可靠性；控制器mos管温升高，降低了功率器件的可靠性。如图3所示为现有4v电动螺丝批的基本结构，包括外壳101、外壳内部安装有机器控制板104、电池包103、电风扇102、电机107、减速箱105、批头106，机器控制板104上安装有单片机及相关控制电路，用于控制电机107的运行、电池的充放电等；电风扇102用于对电机吹风以使得电机107散热，电池包103用于充放电并对用电设备供电，电机107输出的动力经过减速箱105减速后输出至批头106上，批头安装薄楔形头，从而通过薄楔形头对螺丝进行拧紧或旋松。这种结构体积小，整个螺丝批整个外壳是密闭的，内部产生的热量只能通过外壳表面散发，且电机和操作者握持的外壳比较近，电机温度容易传到外壳的握持处，导致外壳温度高，容易引起握持不舒适，因此需要想办法降低系统的温升。由于上面几点导致机器外壳温升高，用户使用体验差，尤其是夏天环境温度高时，手感不佳。另外由于机壳温度高，为防止机器失效会启动过温保护，如果频繁启动过温保护，会导致用户不能持续使用，比如bosch的4v螺丝批在打m5x25螺钉时就会不停地启动过温保护，体验性较差；另外电机堵转时只会产生无效的热，而不能做有效的功，这样会白白损失电池容量，导致机器单包能力差，例如本来2.0ah的容量打m5x25的螺钉可打75个，结果只能打50个。针对以上缺陷，本实用新型公开一种电动工具的过载保护方法及电路。技术实现要素：本实用新型实施例提供了一种高精度采集电路。为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念，以此作为后面的详细说明的序言。根据本实用新型实施例提供了第一方面，一种电动工具的过载保护方法，包括，电动工具的电流保护值是随着电池电压的不同而设置不同的保护电流值；对于n节锂电池，所述电池电压大于满电量电压vmax±0.2v时堵转保护电流值设为大于等于imaxa；所述电池电压大于vm1＝(vmax-0.5*n)v时所述堵转保护电流值设为大于等于imax-5a；所述电池电压大于vm2＝(vmax-1.0*n)v时所述堵转保护电流值设为大于等于imax-10a；所述电池电压大于vmin＝(vmax-1.4*n)v时所述堵转保护电流值设为大于等于imax-15a。优选的，根据所述电动工具的电机电流值设置3个保护档位，所述堵转保护为最高保护档位，所述堵转保护的下一级保护档位为第二保护档位，所述第二保护档位的下一级保护档位为第三保护档位。优选的，所述堵转保护档位启动后，所述电动工具的电机会在0.1～0.3s内停机；所述第二保护档位启动后，所述电动工具的电机会在0.4～0.6s内停机；所述第三保护档位启动后，所述电动工具的电机会在3～4s内停机。优选的，根据电池电压设置所述第二保护档位电流保护值，对于n节锂电池，所述电池电压大于满电量电压vmax±0.2v时第二保护档位电流保护值设为大于等于imax-10a；所述电池电压大于vmax-0.5*nv时所述第二保护档位电流保护值设为大于等于imax-15a；所述电池电压大于vmax-1.0*nv时所述第二保护档位电流保护值设为大于等于imax-17a；所述电池电压大于vmax-1.4*nv时所述第二保护档位电流保护值设为大于等于imax-24a。优选的，根据电池电压设置所述第三保护档位电流保护值，对于n节锂电池，所述电池电压大于满电量电压vmax±0.2v时第三保护档位电流保护值设为大于等于imax-23a；所述电池电压大于vmax-0.5*nv时所述第三保护档位电流保护值设为大于等于imax-23a；所述电池电压大于vmax-1.0*nv时所述第三保护档位电流保护值设为大于等于imax-23a；所述电池电压大于vmax-1.4*nv时所述第三保护档位电流保护值设为大于等于imax-23a。优选的，对于单节锂电池，所述电池满电量电压vmax为4.2v，所述imax设置为45a。优选的，所述电池电压vmax、vm1、vm2、vmin为所述电动工具空载情况下电压。根据本实用新型实施例提供了第二方面，一种电动工具的过载保护电路，根据上述
实用新型内容的电动工具的过载保护方法，该电动工具的过载保护电路包括，电池充电管理单元、电池测温单元、电源管理单元、主控单元、开关机电路、电机驱动单元、电流值采集单元；所述电池充电管理单元与所述电池测温单元、所述电源管理单元、所述电机驱动单元连接，所述开关机电路与所述电源管理单元连接，所述主控单元与所述电源管理单元、所述开关机电路、所述电机驱动单元和所述电流值采集单元连接，所述电机驱动单元与所述电流值采集单元连接。优选的，所述电机驱动单元由4个mosfet金属-氧化物半导体场效应晶体管q3、q4、q5、q6构成，所述金属-氧化物半导体场效应晶体管q3与所述金属-氧化物半导体场效应晶体管q6一组，所述金属-氧化物半导体场效应晶体管q4与所述金属-氧化物半导体场效应晶体管q5一组；所述q3和所述q6导通，所述q4和所述q5断开，电机正转；所述q4和所述q5导通，所述q3和所述q6断开，电机反转；所述q3和所述q6断开，所述q4和所述q5断开，电机停机。优选的，所述电流值采集单元由电流采样电阻rs和信号放大单元组成，所述电流采样电阻与所述信号放大单元连接。本实用新型实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：本实用新型根据电池电压来设置不同的堵转保护电流值，本实用新型使得机器系统温升低，单包能力强，系统可靠性高，使用舒适。应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本实用新型。附图说明此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本实用新型的实施例，并与说明书一起用于解释本实用新型的原理。图1是根据一示例性实施例示出的电动工具的过载保护电路；图2是不同电池电压下的电机堵转电流；图3是现有技术中4v螺丝批的结构示意图。图中：1—电池充电管理单元、2—电池测温单元、3—电源管理单元、4—主控单元、5—开关机电路、6—电机驱动单元、7—电流值采集单元。具体实施方式以下描述和附图充分地示出本实用新型的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的部件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。本实用新型的实施方案的范围包括权利要求书的整个范围，以及权利要求书的所有可获得的等同物。在本文中，各实施方案可以被单独地或总地用术语“实用新型”来表示，这仅仅是为了方便，并且如果事实上公开了超过一个的实用新型，不是要自动地限制该应用的范围为任何单个实用新型或实用新型构思。本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用于将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素。本文中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的结构、产品等而言，由于其与实施例公开的部分相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。下面结合附图及实施例对本实用新型做进一步描述：实施例1：本实用新型的具体实施例公开了一种电动工具的过载保护方法，包括，电动工具的电流保护值是随着电池电压的不同而设置不同的保护电流值；对于n节锂电池，所述电池电压大于满电量电压vmax±0.2v时堵转保护电流值设为大于等于imaxa；所述电池电压大于vm1＝(vmax-0.5*n)v时所述堵转保护电流值设为大于等于imax-5a；所述电池电压大于vm2＝(vmax-1.0*n)v时所述堵转保护电流值设为大于等于imax-10a；所述电池电压大于vmin＝(vmax-1.4*n)v时所述堵转保护电流值设为大于等于imax-15a。根据上述方案，进一步，所述电动工具的电机电流值设置3个保护档位，所述堵转保护为最高保护档位，所述堵转保护的下一级保护档位为第二保护档位，所述第二保护档位的下一级保护档位为第三保护档位。根据上述方案，进一步，所述堵转保护档位启动后，所述电动工具的电机会在0.1～0.3s内停机；所述第二保护档位启动后，所述电动工具的电机会在0.4～0.6s内停机；所述第三保护档位启动后，所述电动工具的电机会在3～4s内停机。根据上述方案，进一步，根据电池电压设置所述第二保护档位电流保护值，对于n节锂电池，所述电池电压大于满电量电压vmax±0.2v时第二保护档位电流保护值设为大于等于imax-10a；所述电池电压大于vmax-0.5*nv时所述第二保护档位电流保护值设为大于等于imax-15a；所述电池电压大于vmax-1.0*nv时所述第二保护档位电流保护值设为大于等于imax-17a；所述电池电压大于vmax-1.4*nv时所述第二保护档位电流保护值设为大于等于imax-24a。根据上述方案，进一步，根据电池电压设置所述第三保护档位电流保护值，对于n节锂电池，所述电池电压大于满电量电压vmax±0.2v时第三保护档位电流保护值设为大于等于imax-23a；所述电池电压大于vmax-0.5*nv时所述第三保护档位电流保护值设为大于等于imax-23a；所述电池电压大于vmax-1.0*nv时所述第三保护档位电流保护值设为大于等于imax-23a；所述电池电压大于vmax-1.4*nv时所述第三保护档位电流保护值设为大于等于imax-23a。根据上述方案，进一步，对于单节锂电池，所述电池满电量电压vmax为4.2v，所述imax设置为45a。根据上述方案，进一步，所述电池电压vmax、vm1、vm2、vmin为所述电动工具空载情况下电压。实施例2：如图1所示，本实用新型还公开了一种电动工具的过载保护电路，根据上述所述的电动工具的过载保护方法，该包括电动工具的过载保护电路包括电池充电管理单元1、电池测温单元2、电源管理单元3、主控单元4、开关机电路5、电机驱动单元6、电流值采集单元7；所述电池充电管理单元1与所述电池测温单元2、所述电源管理单元2、所述电机驱动单元6连接，所述开关机电路5与所述电源管理单元3连接，所述主控单元4与所述电源管理单元3、所述开关机电路5、所述电机驱动单元6和所述电流值采集单元7连接，所述电机驱动单元6与所述电流值采集单元7连接。根据上述方案，进一步，所述电机驱动单元6由4个mosfet金属-氧化物半导体场效应晶体管q3、q4、q5、q6构成，所述金属-氧化物半导体场效应晶体管q3与所述金属-氧化物半导体场效应晶体管q6一组，所述金属-氧化物半导体场效应晶体管q4与所述金属-氧化物半导体场效应晶体管q5一组；所述q3和所述q6导通，所述q4和所述q5断开，电机正转；所述q4和所述q5导通，所述q3和所述q6断开，电机反转；所述q3和所述q6断开，所述q4和所述q5断开，电机停机。根据上述方案，进一步，所述电流值采集单元7由电流采样电阻rs和信号放大单元组成，所述电流采样电阻与所述信号放大单元连接。实施例3：本实用新型实施例公开了一款mini电动螺丝批，单节锂电池供电，电池内置在机器内。标称最大负载为能在白松上打m5x30螺钉，最大扭矩2.5n.s,对扭矩要求还是比较大的，所以电机额定功率达15a，电池满电时电机堵转电流能达40a。如图2所示为该螺丝批控制器原理图，用4个mosfet管来做电机换向当然也可利用机械开关来做电机换向。换向触发信号用两个按键设置，也可用拨动开关设置。q3和q6导通，q4和q5断开，电机正转时拧紧螺丝，q4和q5导通，q3和q6断开，电机反转时拧松螺丝。电流采样电阻用来采集负载电流，采样信号经过一放大器放到0～5v范围，供主控单元4mcu进行ad转换，假如采样电阻为2毫欧，放大器放大倍数为40，设负载电流为i，则放大后信号vc＝0.002*i*40，假如堵转电流为40a，则vc＝3.2v.假如主控单元4mcu内部ad转换位数为10位，ad参考电压为vcc＝5.0v，则3.2v模拟量转为数字量则为(3.2/5.0)*1024＝655，设堵转保护时间为100ms，则在100ms后主控单元4mcu将关断对应mosfet，电机停机，这个时间是利用主控单元4mcu的计时器得到的，下表为不同电池电压下的电机堵转电流。电池电压电机堵转电流4.14v48a3.70v42a3.10v37a2.86v33a2.64v29a从上表可以看出，随着电池电压的下降，电机堵转电流随着下降。绘制成图显示更明显，横坐标为电池电压，纵坐标为堵转电流。堵转电流istall＝电池电压vbat/电机内阻r。而电机内阻在一定温度范围内可视为固定不变，所以其实堵转电流是和电池电压成正比的，所以会近似为一条直线，如图2所示。本实用新型要保护的要点为电流保护值不是固定不变，而是随着电池电压的不同而设置不同的保护电流值，尤其是堵转保护电流值。如上实施例，我们可将电池电压>4.0v时堵转保护电流值设为>45a；电池电压>3.6v时堵转保护电流值设为>40a；电池电压>3.0v时堵转保护电流值设为>35a；电池电压>2.8v时堵转保护电流值设为>30a，然后二级保护电流相应做调整。从而达到即不影响用户体验(能拧大螺钉)，也不至于电机温升过高，也即电机效率达到最佳状态。另外要注意的是，这里电池电压的测量也是有讲究的，要选择在工具在空载的情况下测量，因为电池电压会随着加载而电压下降，加载电流越大，电池电压下降越多，这是因为单节电池的内阻一般为16毫欧～20毫欧，如果外部负载电流为20a，那电池内阻压降会有0.32～0.4v(0.016*20～0.020*20)的压降，而本机器空载时电流为30ma，所以内阻压降可忽略不计，具体实施情况图下表所示。本实用新型公开了一种电动工具的过载保护方法及电路，本实用新型根据电池电压来设置不同的堵转保护电流值使得机器系统温升低，单包能力强，系统可靠性高，使用舒适，尤其是解决了由于电路温度高导致机器外壳温升高，尤其是夏天环境温度高时，机器失效会启动过温保护，用户体验差等缺点。应当理解的是，本实用新型并不局限于上面已经描述并在附图中示出的流程及结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本实用新型的范围仅由所附的权利要求来限制。当前第1页12