專利名稱：用于控制蓄電池驅動的工具設備中電機的方法
技術領域：
本發明涉及如權利要求1前序部分所述的用于控制蓄電池驅動的 工具設備、如手持圓鋸中電機的方法，以及如并列權利要求前序部分 所述的用于實施此方法的控制裝置。
背景技術：
在電機開關的接通位置(由使用者將開關手動操作到此位置上)， 電機驅動工具設備的工具。在蓄電池設備中通常整個電路通過電機開 關與蓄電池隔離開，以避免蓄電池在沒有使用時放電。此外控制工具 設備中電機的方法通常如此設計，使得控制電路在供電電壓低于一個 特定的值時關斷工具設備或電機，以避免損傷電機或電子元件。例如 當蓄電池放電或發生故障時實現低壓關斷。
這種低壓關斷例如已由DE 3611884 Al在一種蓄電池驅動的手持 工具中公開。其中為了實施控制方法設置了一個由觸發器電路控制的 斷路繼電器，其中觸發器電路可受低壓監測器的控制。斷路繼電器可 通過一個主開關施加電壓，從而使手持工具工作。斷路繼電器具有一 個切換開關，它在斷路繼電器發生故障時短接電機，使得當主開關再 次釋放或當低壓監測器通過觸發器電路引起低壓關斷時使電機制動。
上述方法的缺點在于，不能將通過操縱電機開關引起的斷路與由 于缺少供電引起的、例如在蓄電池電量不足或發生故障時的斷路區別 開來。此外，如果像現代工具設備中通常那樣，控制電路具有一個微 控制器的話，不可能直接在關斷開關后立即重新啟動工具設備，因為 雖然低于低壓關斷的門限，但是還沒有低于控制電路和微控制器重新 初始化的門限。在低壓關斷反應很快的情況下，即到反應(關斷)的 時間窗很短時尤其是這樣。直至通過電機開關進行的一個可能的工具
設備再次起動的時間窗根據電路的實現和結構可以持續至數秒之久， 這被使用者作為故障感覺到。不同的控制選項是不可能的。
發明內容
因此本發明的目的在于提供一種控制方法，它可以避免以上所述 缺點。
按照本發明，上述任務如此完成在跟在電子裝置或控制電路的 初始化之后的第二個步驟中，實現對電機電流和蓄電池電壓的持續監 測，并且在與第二個步驟交替進行的第三個步驟中，實現蓄電池電壓 與一個存儲在電子裝置的存儲器中的門限值的持續比較。這樣得到的 優點是，無需直接監測電機開關就能區別出開關操作與由蓄電池電量 不足或發生故障引起的關斷之間的差異，并且可以在由于供電電壓過
級
具有優點的是，對于電機開關的關斷位置被電路裝置所識別的情 況可以有另 一個方法步驟，其中在這個另 一個步驟中在規定的時間間 隔內持續地監測蓄電池電壓。這樣做的好處是，在重新操作電機開關 時無需費時就可完成電機的啟動，因為電子裝置不需要重新初始化。 因此在電機開關關斷之后立即重新接通時能夠使工具設備的電機重新 運轉。
具有優點的是，蓄電池電壓的門限值在5伏至所用蓄電池的標稱 電壓的70%的范圍內，這樣保證了功率半導體或功率開關、如 MOSFET的可靠控制。當工具設備中所使用的蓄電池的標稱電壓為 24伏時，門限值在5伏與16.8伏之間。
此外，該任務還由一個具有用于實施以上所述實施例中的方法的 控制裝置的工具設備來完成。這里具有優點的是，至少所述方法的第 二個、第三個和另一個步驟在一個屬于電子裝置的微控制器中執行。
下面借助一個實施例詳細說明本發明。如圖所示
圖1示出一個用于實施本發明針對用于驅動工具設備的電機的控 制方法的工具設備的控制裝置的結構，
圖2示出根據本發明的控制方法的流程圖，
圖3舉例示出應用本發明所述控制方法在工具設備被低壓關斷時 電機電流和蓄電池電壓的曲線圖，
圖4舉例示出應用本發明所述控制方法時在工具設備關斷后又重 新起動電機時電機電流和蓄電池電壓的曲線圖，
圖5舉例示出應用本發明所述控制方法在工具關斷而沒有重新起 動電機時電機電流和蓄電池電壓的曲線圖。
具體實施例方式
圖1示出一個未詳細示出的、手持圓鋸形式的工具設備10的控制 電路20，所述工具設備具有一個電機ll,通過它能夠以標稱功率驅動 鋸片形式的圓盤形工具設備12。電機11可借助于控制裝置20的一個 電機開關21接通和關斷。電機開關21為此可在所示的關斷位置與虛 線所示的接通位置間切換。在接通位置上時由蓄電池13產生的蓄電池 電壓施加到電機11和控制裝置20上。
控制裝置20具有一個電子裝置22，它包括一個保護二極管24， 一個低歐姆電阻形式的分路器25， 一個電子功率開關26， 一個運算放 大器274和一個控制單元28。控制單元28還具有一個圖中未示出的 微控制器。
通過電子裝置22的電阻25和運算放大器27,持續地求出運行時 在電機11上出現的電機電流IM(參見圖2至圖5)，并通過具有微控 制器的控制單元28對該電流進行分析。通過路徑23求出蓄電池電壓 UB (參見圖2至圖5)，并且通過具有微控制器的控制單元28對該電 壓進行分析。控制單元28通過導線29接地。
本發明所述控制方法在圖2的流程圖中給出。根據該流程，在操 作電機開關21時在第一個步驟31中首先對具有微處理器的控制單元
28進行初始化，接著接通電機ll。接著在持續重復進行的第二個步驟 32中監測電機電流IM和蓄電池電壓UB。蓄電池電壓UB在同樣持續 重復進行的第三個步驟33中與一個存儲在控制單元28的存儲器中的 門限值GW進行比較。此門限值GW在5伏至所采用的蓄電池的標稱 電壓的70%的范圍內。如果蓄電池電壓UB低于門限值GW，并且電 機電流IM沒有降為零，則控制裝置28識別出不是電機開關21被切 換到關斷位置(圖1中實線所示位置)，而是蓄電池13發生故障或已 放電。于是在第四個步驟34中由控制裝置28完成電機11的低壓關斷， 其中電子裝置22直至將電機開關11手動切換到關斷位置仍然保持接 通。這里關斷例如由電子功率開關26完成，它例如被構造成MOSFET。
如果在持續進行的第二個和第三個步驟32,33中獲知蓄電池電壓 UB降到門限值GW以下，同時電機電流IM降為零，則在第五個步 驟35中由控制裝置28識別出電機開關21被切換到關斷位置(圖1 中實線所示位置)。接著在第六個步驟36中蓄電池電壓UB在時間間 隔T期間(它例如為2秒至5秒)被監測。如果在時間間隔T中蓄電 池電壓UB不再通過重新操作電機開關21而再次上升，則電子裝置 22在第七個步驟37中進入關斷狀態。當重新操作時首先再次在第一 步驟31中對電子裝置22進行初始化，并且接著接通電機11。
如果在時間間隔T內蓄電池電壓UB再次上升，則識別出電機開 關21的一次新的操作，并且在第八個步驟38中電機11被電子裝置 22重新開啟。然后控制流程直接跳到第二步驟32和第三步驟33，這 些步驟持續地監測蓄電池電壓UB和電機電流IM,并且持續地比較蓄 電池電壓UB與門限值GW。
在時間間隔T期間控制裝置28的電流供給例如可由電容器完成， 這些電容器存在于控制裝置28中，所述電流供電或者通過仍在旋轉的 電機11進行，它通過由旋轉感生出的電壓為控制單元28提供足以使 微控制器工作的能量。時間間隔T的長度最好由還能給控制單元提供 電流的時間所確定，但它也可由微控制器所確定。
圖3至圖5中給出了在不同工作條件下電流和電壓的變化曲線圖，
借助于這些圖更詳細地描述本發明所述控制方法。在這些圖的縱坐標
繪出了以伏特(V)為單位所測得的蓄電池電壓UB或以安培(A)為 單位所測得的電機電流IM。與此相對地，在橫坐標上繪出了以秒為 單位的時間t。
圖3示出蓄電池電量不足或發生故障情況下電機電流IM和蓄電 池電壓UB的曲線圖。在第一個時刻tl電機開關21被使用者操作并 轉換到接通位置(圖1中虛線所示位置)。蓄電池電壓UB立即上升， 而電機電流IM延時上升，因為電子裝置22必須首先在控制過程的第 一步驟31中被初始化。從時刻tl起進行控制過程的第二個和第三個 步驟32和33，它們持續地監測蓄電池電壓UB和電機電流IM,并且 持續地將蓄電池電壓UB與門限值GW進行比較。在第二個時刻t2 蓄電池電壓UB降到門限值GW以下，而電機電流IM在這個第二個 時刻t2仍然存在。控制單元28識別出蓄電池13的放電或故障，并導 致在第四個步驟34中進行低壓關斷，其中電機ll被關斷。然而電子 裝置22仍保持工作直至將電機開關11手動切換到關斷位置。在電機 11關斷后蓄電池電壓UB再次上升到門限值GW以上。
圖4示出工具設備10通過電機開關21被關斷并且在時間間隔T 內重又被接通的情況下電才幾電流IM和蓄電池電壓UB的曲線圖。在 第一個時刻tl電機開關21被使用者操作并切換到接通位置(圖1中 虛線所示位置)，此時控制過程的步驟31， 32和33像前面所述那樣進 行。在第二個時刻t2電機開關21被使用者切換到關斷位置(如圖1 所示)。蓄電池電壓UB緩慢下降，而電機電流IM幾乎立即回到零。 在第五個步驟35中，控制單元28識別出電機開關21被切換到關斷位 置，并且在第六個步驟36中在時間間隔T期間持續地監測蓄電池電 壓UB。在第三個時刻t3蓄電池電壓UB又在時間間隔T內跳變上升。 在第八個步驟38中電機11通過電子裝置22被再次接通。如前所述， 接著控制過程直接跳到第二個步驟32和第三個步驟33，它們持續地 監測蓄電池電壓UB和電機電流IM，并且持續地將蓄電池電壓UB與 門限值GW進行比較。
圖5所示電機電流IM和蓄電池電壓UB的變化曲線與圖4所示 變化曲線的不同在于，工具設備10沒有在時間間隔T內被再次接通， 而是在時間間隔T結束之后才重又被接通。在第二個時刻t2電機開關 11被切換到關斷位置之后蓄電池電壓UB連續下降至零。在時刻tUR 蓄電池電壓UB低于門限值UR。其中這個時刻tuR確定了時間間隔T 的結束。在時刻tuR進行控制過程的第七個步驟37。電子裝置22進入 關斷狀態，使得在起動電機11之前必須重新初始化電子裝置22。在 第三時刻t3電機開關21重新被操作并切換到接通位置。蓄電池電壓 UB立即上升，而電機電流IM延時上升，因為首先必須在控制過程的 第一個步驟31中初始化電子裝置22。從第三時刻t3起進行控制過程 的第二和第三個步驟32和33，它們持續地監測蓄電池電壓UB和電 機電流IM，并持續地將蓄電池電壓UB與門限值GW進行比較。
代替通過門限值UR確定時間間隔T的結束或其長度，時間間隔 T也可以存儲在微控制器或控制單元28的存儲器中，并且電子裝置 22至關斷狀態的切換在第七個步驟37中通過微控制器進行。
權利要求
1.一種用于控制電機(11)的方法，所述電機在電機開關(21)處于接通位置時驅動可由蓄電池驅動的工具設備(10)的工具(12)，其中在第一個步驟(31)中控制裝置(20)的電子裝置(22)被初始化，并且電機(11)被起動，其特征在于，在第二個步驟(32)中對電機電流(IM)和蓄電池電壓(UB)進行持續監測，在與第二個步驟(32)交替進行的第三個步驟(33)中將蓄電池電壓(UB)與一個存儲在電子裝置(22)的存儲器中的門限值(GW)進行持續的比較。
2. 如權利要求l所述的方法，其特征在于，在通過電子裝置(22) 對電機開關(21)的關斷位置進行識別的另一個步驟(36)中，在一 個時間間隔(T)內對蓄電池電壓(UB)進行持續監測。
3. 如權利要求1或2所述的方法，其特征在于，門限值(GW) 在5伏至所使用的蓄電池(13)的標稱電壓的70%的范圍內。
4. 一種用于實施如權利要求1至3中任一項所述方法的具有帶有 電子裝置(22)的控制裝置(20)的工具設備。
5. 如權利要求4所述的工具，其特征在于，至少所述方法的第二 個、第三個和另一個步驟(32， 33， 36)在一個屬于電子裝置(22) 的微控制器中執行。
全文摘要
在一種用于控制電機的方法中，所述電機在電機開關處于接通位置時驅動一個工具設備的工具，在第一個步驟(31)中控制裝置的電子裝置被初始化，并且電機被起動。在第二個步驟(32)中進行對電機電流(IM)和蓄電池電壓(UB)的持續監測，在與第二個步驟交替進行的第三個步驟(33)中將蓄電池電壓(UB)與一個存儲在電子裝置的存儲器中的門限值(GW)進行持續的比較。從而可以區別由操作電機開關引起的關斷與由于蓄電池電量不足或發生故障所引起的關斷，而無需直接監測開關。
文檔編號H02H7/08GK101197499SQ200710146949
公開日2008年6月11日 申請日期2007年9月3日 優先權日2006年9月4日
發明者G·邁恩德雷斯, J·斯滕弗胡貝爾, K·巴克斯范納里斯, 托馬斯·米勒 申請人:希爾蒂股份公司