用于电机制动的装置及方法与流程

本发明涉及用于电机制动的装置和方法。更具体地，本发明涉及用于制动用在电动工具中的无刷直流(bldc)电机的装置和方法。

背景技术：

1、电动工具使用电机来操作其功能。通常使用无刷直流(bldc)电机。在工具工作时，bldc电机用作电动机。当工具制动时，bldc电机用作发电机。为了保护电机和电动工具，如果用户释放触发开关或工具触发了防反冲或自由落体，电机就会制动。

2、bldc电机可能难以在短时间内安全且快速地制动而不会对电机造成实质性损坏。在某些情况下，需要额外的制动组件(例如机械制动器)。因此，需要改进的用于电机制动的装置和方法。

技术实现思路

1、根据本发明的实施例，一种用于n相无刷电机的电机制动装置，包括：适于将n相无刷电机连接到供电电源的开关电路，该开关电路包括高压侧开关组和低压侧开关组，高压侧开关组和低压侧开关组中的每一组包括n个开关元件；以及控制单元，该控制单元被配置为基于第一事件的发生来控制开关电路以制动电机，该第一事件选自由用户释放触发器和由传感器检测到预定条件的发生所组成的组。控制单元被配置为，当第一事件发生时，将高压侧开关组或低压侧开关组中的一组的所有开关元件切换到接通状态，并且同时将高压侧开关组和低压侧开关组中的另一组的所有开关元件切换到关断状态。

2、控制单元还可以被配置为，当在第一事件之后发生第二事件时，将高压侧开关组或低压侧开关组中的一组的所有开关元件切换到接通状态，并且同时将高压侧开关组和低压侧开关组中的另一组的所有开关元件切换至关断状态。针对在第一事件之后发生的第二事件切换到接通状态的开关组可以与针对第一事件切换到接通状态的开关组是同一组。

3、控制单元还可以被配置为，当在第一事件之后发生第二事件时，将高压侧开关组或低压侧开关组中的一组的所有开关元件切换到接通状态，并且同时将高压侧开关组和低压侧开关组中的另一组的所有开关元件切换至关断状态。针对第一事件之后发生的第二事件切换到接通状态的开关组可以与针对第一事件切换到接通状态的开关组不同。

4、根据本发明的另一个实施例，一种用于n相无刷电机的电机制动装置，包括：适于将n相无刷电机连接到供电电源的开关电路，该开关电路包括高压侧开关组和低压侧开关组，高压侧开关组和低压侧开关组中的每一组包括n个开关元件；以及控制单元，该控制单元被配置为基于事件的发生来控制开关电路以制动电机，该事件选自由用户释放触发器或由传感器检测到预定条件的发生所组成的组。控制单元被配置为，在所述事件发生时，在第一时段内，关断高压侧开关组的所有开关元件，并采用功率宽度调制(pwm)控制驱动低压侧开关组的所有开关元件，直到电机速度下降至预定速度为止，然后在第二时段内将高压侧开关组的所有开关元件维持在关断状态，并将低压侧开关组的所有开关元件驱动至接通状态。

5、在第一时段内，控制单元还可以被配置为在制动期间改变占空比，使得占空比随着时间的推移而增加。

6、控制单元还可以被配置为根据电机速度改变制动力，使得电机速度越高，则制动力越低。

7、电机制动装置还可以包括布置在开关电路的输入侧的电容器电路。当在制动期间从电机制动装置移除供电电源时，控制单元可以被配置为检测高于预定总线电压的总线电压，并在由电容器电路短暂供电的同时停止制动。

8、根据本发明的又一实施例，一种用于n相无刷电机的电机制动方法，包括：检测选自由用户释放触发器和由传感器检测到预定条件的发生所组成的组中的第一事件，该触发器由用户致动以打开/关闭供电电源；以及控制开关电路对n相无刷电机进行制动，开关电路适于将n相无刷电机连接至供电电源，开关电路包括高压侧开关组和低压侧开关组，高压侧开关组和低压侧开关组中的每一组包括n个开关元件。通过将高压侧开关组或低压侧开关组中的一组的所有开关元件切换至接通状态，并同时将高压侧开关组和低压侧开关组中的另一组的所有开关元件切换至关断状态，来控制开关电路，以制动电机。

9、电机制动方法还可以包括：检测在第一事件之后发生的第二事件，第二事件选自由用户释放触发器和由传感器检测到预定条件的发生所组成的组；通过将高压侧开关组或低压侧开关组中的一组的所有开关元件切换至接通状态，并同时将高压侧开关组和低压侧开关组中的另一组的所有开关元件切换至关断状态，来控制开关电路，以制动电机。针对第二事件切换到接通状态的开关组可以与针对第一事件切换到接通状态的开关组是同一组。

10、电机制动方法还可以包括：检测在第一事件之后发生的第二事件，第二事件选自由用户释放触发器和由传感器检测到预定条件的发生所组成的组；通过将高压侧开关组或低压侧开关组中的一组的所有开关元件切换至接通状态，并同时将高压侧开关组和低压侧开关组中的另一组的所有开关元件切换至关断状态，来控制开关电路，以制动电机。针对第二事件切换到接通状态的开关组可以与针对第一事件切换到接通状态的开关组不同。

11、根据本发明的又一实施例，一种用于n相无刷电机的电机制动方法，包括：检测选自由用户释放触发器和由传感器检测到预定条件的发生所组成的组中的第一事件，该触发器由用户致动以打开/关闭供电电源；控制开关电路对n相无刷电机进行制动，开关电路适于将n相无刷电机连接至供电电源，开关电路包括高压侧开关组和低压侧开关组，高压侧开关组和低压侧开关组中的每一组包括n个开关元件。通过在第一时段内关断高压侧开关组的所有开关元件，并采用功率宽度调制(pwm)控制驱动低压侧开关组的所有开关元件，直到电机的速度降至预定速度，然后在第二时段内将高压侧开关组的所有开关元件维持在关断状态并将低压侧开关组的所有开关元件驱动至接通状态，来控制开关电路以制动电机。

12、在第一时段内，占空比可以随着时间的推移而增加。

13、制动力可以根据电机速度而改变，使得电机速度越高，则制动力越低。

14、电机制动方法还可以包括：检测在制动期间移除供电电源时高于预定总线电压的总线电压，并在由设置于开关电路的输入侧的电容器电路短暂供电的同时停止制动。

15、根据本发明，可以安全、快速地实现电机制动，而不会对电机造成实质性损坏。此外，也没有因机械制动器等附加组件而产生额外费用。根据本发明提供了多种电机制动方法，因此对于不同的电机和/或电动工具，可以针对不同的应用采用不同的方法。

16、通过考虑以下详细描述、附图和权利要求，本发明的其他特征和方面将变得明显。

技术特征：

1.一种用于n相无刷电机的电机制动装置，包括：

2.根据权利要求1所述的电机制动装置，其中，所述控制单元还被配置为，当在所述第一事件之后发生第二事件时，将所述高压侧开关组或所述低压侧开关组中的一组的所有开关元件切换至所述接通状态，并且同时将所述高压侧开关组和所述低压侧开关组中的另一组的所有开关元件切换至所述关断状态；

3.根据权利要求1所述的电机制动装置，其中，所述控制单元还被配置为，当在所述第一事件之后发生第二事件时，将所述高压侧开关组或所述低压侧开关组中的一组的所有开关元件切换至所述接通状态，并且同时将所述高压侧开关组和所述低压侧开关组中的另一组的所有开关元件切换至所述关断状态，并且

4.一种用于n相无刷电机的电机制动装置，包括：

5.根据权利要求4所述的电机制动装置，其中，在所述第一时段内，所述控制单元还被配置为在制动期间改变占空比，使得所述占空比随着时间的推移而增加。

6.根据权利要求4所述的电机制动装置，其中，所述控制单元还被配置为根据电机速度改变制动力，使得所述电机速度越高，则所述制动力越低。

7.根据权利要求4所述的电机制动装置，还包括设置在所述开关电路的输入侧的电容器电路，

8.一种用于n相无刷电机的电机制动方法，包括：

9.根据权利要求8所述的电机制动方法，还包括：

10.根据权利要求8所述的电机制动方法，还包括：

11.一种用于n相无刷电机的电机制动方法，包括：

12.根据权利要求11所述的电机制动方法，其中，在所述第一时段内，占空比随着时间的推移而增加。

13.根据权利要求11所述的电机制动方法，其中，制动力根据电机速度而变化，使得所述电机速度越高，则所述制动力越低。

14.根据权利要求11所述的电机制动方法，还包括：

技术总结
提供了一种用于N相无刷电机的电机制动装置。所述电机制动装置包括：开关电路，其适于将所述N相无刷电机连接到供电电源，所述开关电路包括高压侧开关组和低压侧开关组，所述高压侧开关组和所述低压侧开关组中的每一组包括N个开关元件；以及控制单元，其被配置为基于第一事件的发生来控制所述开关电路以制动所述电机，所述第一事件选自由用户释放触发器和由传感器检测到预定条件的发生所组成的组。所述控制单元被配置为，当所述第一事件发生时，将所述高压侧开关组或所述低压侧开关组中的一组的所有开关元件切换到接通状态，并且同时将所述高压侧开关组和所述低压侧开关组中的另一组的所有开关元件切换到关断状态。

技术研发人员：张保安,陈梓聪,谢立华,文超,李永民
受保护的技术使用者：创科无线普通合伙
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15