專利名稱：用于運行電動工具的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種按獨立權利要求前序部分所述的用于運行電動工具的方法和裝置。
背景技術：
蓄電池運行的電動工具例如電動螺絲刀、電 動鉆機、電動圓盤鋸、電動刺鋸、電刨、電動沖擊錘、電動沖擊鉆機會受到強烈負載，從而降低機械或者電組件的使用壽命。在電動工具不能持續運行的卡住的情況下存在負載區域，因為在該負載水平上連續運行時一個或者說多個組件會加熱到其允許的熱水平之上并且/或者產生機械故障。典型地在蓄電池運行的電動工具中通過使用耐高溫的或者說低阻抗的部件提高熱阻能力，其中通過該措施大多數只能延遲熱故障的時間點。對于機械組件來說，要么使用高強度的組件，要么使用更大尺寸的組件，然而這典型地更貴、更大并且/或者更重。作為替代方案，為此公開了模擬的電氣斷路，其在達到特定的電流水平時在電方面斷開電流回路。為此所需的部件是昂貴的并且根據實施方式會損害電動工具的工作效率。對于固定的電流限制而言例如不考慮時間的影響，從而不允許短暫的電流峰值，即使電動工具可以容忍該電流峰值。由DE 10 2008 003 786 Al公開了一種方法，其中使用預先計算以及超前的能量管理。電動工具的關鍵組件的電流-時間-溫度關系作為數學公式進行保存。從實際的電流曲線中計算將來的溫度并且在測量關鍵溫度之前限制關鍵組件的功率。在此，最大限度利用電動工具的功率的方案是有利的。然而不能足夠地考慮例如傳動裝置的機械方面的限制。
發明內容
本發明涉及一種運行具有電動馬達的電動工具的方法，該電動馬達在運行中通過工作電流和工作電壓供電。建議在達到或者超過電動馬達的電輸出功率的預先給出的極限值時調節電動馬達的輸出功率的有效值，使得其最高達到極限值。例如在不連續的運行中在一個周期持續時間之內或者在多個周期持續時間上平均地相應于輸出功率的平均值的輸出功率理解為電動馬達的輸出功率的有效值。有利的時間間隔處于幾十微秒的范圍內，例如0. 0625msec。由此能夠有利地改善電動工具的耐熱性以及機械強度。可以使用更小的并且也更便宜的部件。電動工具的電磁協調性(EMV)得到了改善，因為在大電流范圍內降低了整流變換的數量。在具有碳刷的電動馬達中可以延長碳壽命，因為對其加載得很少。根據有利的設計方案可以通過調制工作電流和/或工作電壓尤其通過不連續的運行來調整輸出功率。有利的調制類型是工作電流和/或工作電壓的脈寬調制。然而也可以使用其它調制類型，例如脈沖頻率調制(PFM)、脈沖振幅調制(PAM)、脈沖電碼調制(PCM)或脈沖相位調制(PPM)。根據有利的設計方案可以連續地或者近似連續地檢測工作電流和/或工作電壓。從工作電流和/或工作電壓的值中可以以簡單的方式推導出接收功率并且從中推導出電動馬達的輸出功率。近似連續應該理解為經常地然而在測量值檢測之間具有很小停頓地檢測所述值。根據有利的設計方案可以連續地或者近似連續地將電動馬達的輸出功率與輸出功率的極限值進行比較。以這種方式 可以快速地獲知所述輸出功率何時接近極限值或者達至IJ極限值。當輸出功率超過極限值時可以有利地開啟輸出功率的調節，并且當調節振幅變成零時或者說輸出功率的有效值落到小于或者等于極限值的值上時斷開調節。在本發明的另一方面，本發明涉及一種用于實施按上述設計方案中至少一項所述的方法的裝置。建議設置監控設備，其中在超過電動馬達的電輸出功率的預先給定的極限值時可以如此觸發調節裝置，從而引導電動馬達的輸出功率，使得其最高達到極限值。可以有利地激活調節裝置，只要擔心超過極限值，從而可以避免電動工具的組件熱過載或者機械過載。根據有利的改進方案可以設置用于連續或者近似連續地測量工作電流和/或工作電壓的測量設備，從而可以快速識別接近極限值。根據有利的改進方案可以設置比較設備，從而將電動馬達的輸出功率連續地或者近似連續地與輸出功率的極限值進行比較。可以快速識別達到或者超過極限值并且通過激活調節裝置阻止超過。根據本發明的另一方面建議電動工具尤其用蓄電池運行的電動工具包括帶有監控設備的裝置，其中在超過電動馬達的電輸出功率的預先給出的極限值時可以如此觸發調節裝置，從而能夠引導電動馬達的輸出功率，使得其最高達到極限值。有利的是，所述電動馬達可以是通用電動機或者也可以是直流電動機或者交流電動機。所述電動工具例如可以是以下群組中的一個電動螺絲刀、電動鉆機、電動圓盤鋸、電動刺鋸、電刨、電動沖擊錘、電動沖擊鉆機。
其它優點從下面的
中獲得。在附圖中示出了本發明的實施例。附圖、說明書以及權利要求包含大量組合特征。本領域技術人員也可以有針對性地單個考慮所述特征并且總結出其它有意義的組合。附圖示出
圖I是按本發明的電動螺絲刀的有利的實施例的示意圖；以及 圖2是圖I中電動螺絲刀的理想的發動機特性曲線連同調節范圍。
具體實施例方式在附圖中相同的或者同類的組件用相同的附圖標記表示。示例性地根據電動螺絲刀描述本發明。
圖I以示意圖示出了構造成電動螺絲刀的用手引導的電動工具10。該電動工具10具有電動馬達12作為驅動器，該電動馬達由蓄電池組供電。蓄電池組能夠可松開地固定在電動工具10上或者直接固定地裝入電動工具中。在蓄電池組14和電動馬達12之間的電流回路中存在操作元件16，使用者可以通過該操作元件斷開或者閉合電流回路。在電流回路中布置調節裝置18以及電流測量設備20和電壓測量設備26。
電流測量設備20測量工作電流I_B，電壓測量設備26測量電動馬達12的工作電SU_B。監控設備22包括調節和/或控制單元28，其中進行信號處理以及信號產生以便用工作電流U_I和工作電壓U_B加載電動馬達12。此外也在那里保存參數例如函數f (P_AUF) =P_AB,該函數描述了電動馬達12的電接收功率P_AUF與輸出功率P_AB之間的關系。在常規運行中連續地測量工作電流I_B和工作電壓U_B。在調節和/或控制單元28中由測量值求得工作電流I_B和工作電壓U_B的乘積構成的運行功率P_B，該運行功率相當于接收功率P_AUF。在已知的電動馬達12中或者說在電動馬達12的已知的特征參數中可以從電接收功率P_AUF中推斷其電輸出功率P_AB，例如該輸出功率？_八8作為接收功率P_AUF的函數。如果運行功率P_B超過了預先確定的極限值P_LIM，那么就激活調節裝置18，該調節裝置通過對工作電流I_B和/或工作電壓U_B的調節(例如脈寬調制PWM或類似方法)將運行功率P_B的有效值保持在極限值？_1頂以下或者最高可以提升到極限值P_LIM。調制的工作電流I_B和/或工作電壓U_B的乘積關于時間的平均值理解為運行功率P_B的有效值。在調節裝置18的調制運行期間，從運行功率P_B的有效值或者說接收功率P_AUF的從中導出的有效值中獲得輸出功率P_AB的有效值。所述調節裝置18通過開關或者替代地通過調節裝置產生調制的運行，例如PWM運行或者電動馬達的比較不連續的運行模式。所述運行功率P_B相當于電動馬達12的接收功率P_AUF，然而其通過電動馬達12的效率直接與電動馬達12的輸出功率P_AB掛鉤。一旦運行功率P_B再次落到運行功率P_B的有效值上，那么再次停用調節裝置18。在沒有示出的替代的實施方式中，在低于例如極限值P_LIM的95%時停用所述調節裝置18。由此能夠在電以及機械方面可靠地將電動馬達12的功率水平保持在預先給定的極限功率？_1頂以下，并且電動工具10的機械以及電系統可以接著在組件、尺寸、重量以及特性能的花費方面得到優化。在圖2中示例性地示出了圖I中電動工具10的電動馬達12的理想的發動機特性曲線。關于馬達力矩M示出了馬達轉速n、接收功率P_AUF、輸出功率？_八8以及工作電流1_B。在已知的系統中在電動馬達的負載增加時提升到最大的輸出功率？_21^^ P_AB曲線的最大值，從而隨后在繼續加載時再次下降。根據本發明所述輸出功率P_AB在負載增加時一直上升到輸出功率P_AB的極限值P_LIM。如此選擇該極限值P_UM，使得其肯定在最大的輸出功率？_211^以下，例如在最大的輸出功率P_2max的大致80%處，其中根據電動馬達12或者說電動工具10的機械結構選出所述值。如果輸出功率P_AB在增加負載時一直上升到輸出功率P_AB的極限值？_1^頂，那么調節裝置18如此調節工作電流I_B和/或工作電壓U_B，使得力矩M雖然進一步上升，但是輸出功率？_八8在調制的運行中最高保持在極限值P_UM上。這作為特性曲線P_12示出，其側面在調節干預范圍R之外位于曲線P_AB上并且在調節干預范圍R內水平延伸并且占據值P_UM。不再達到？_21^叉。只有在自然的特性曲線再次落到極限值P_LIM以下時才結束調制的運行。沒有調節裝置18的調節干預的特性曲線理解為自然的特性曲線。只要激活了調節裝置18，那么電動馬達12就優選旋轉得比沒有激活調 節裝置18時更慢。因此，在調節干預范圍R內轉速特性曲線n不同于直線并且在表示調節干預范圍R之外的轉速特性曲線n的直線之下延伸。
權利要求
1.用于運行帶有電動馬達(12)的電動工具(10)的方法，該電動馬達在運行中通過工作電流(I_B)和工作電壓(U_B)供電，其特征在于，在超過電動馬達(12 )的電輸出功率(P_AB)的預先給出的極限值(P_LIM)時調節電動馬達(12)的輸出功率(P_AB)的有效值，使得其最高達到極限值(P_UM)。
2.按權利要求I所述的方法，其特征在于，通過調制工作電流(I_B)和/或工作電壓(U_B)尤其通過不連續的運行來調整輸出功率(P_AB)的有效值。
3.按權利要求I或2所述的方法，其特征在于，連續地或者近似連續地檢測工作電流(I_B)和/或工作電壓(U_B)。
4.按上述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，將電動馬達(12)的輸出功率(P_AB)連續地或者近似連續地與輸出功率(P_AB)的極限值(P_UM)進行比較。
5.按上述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，當輸出功率(P_AB)的有效值落在小于或者等于極限值(P_LM)的值上時結束調節。
6.用于實施按上述權利要求中任一項所述的方法的裝置，其特征在于，設置了監控設備(22)，其中在超過電動馬達(12)的電輸出功率(P_AB )的預先給出的極限值(P_UM )時能夠如此觸發調節裝置(18)，從而能夠對電動馬達(12)的輸出功率(P_AB)的有效值進行引導，使得其最高達到極限值(P_LM)。
7.按權利要求6所述的裝置，其特征在于，設置了測量設備(20、26)以用于連續或者近似連續地測量工作電流(I_B)和/或工作電壓(U_B)。
8.按權利要求6或7中任一項所述的裝置，其特征在于，設置了比較設備(28)，用于將電動馬達(12)的輸出功率(P_AB)連續地或者近似連續地與輸出功率(P_AB)的極限值(P_UM)進行比較。
9.電動工具(10)，尤其用蓄電池運行的電動工具，包括按權利要求6到8中任一項所述的裝置。
全文摘要
本發明涉及用于運行電動工具的方法和裝置。在用于運行帶有電動馬達(12)的電動工具(10)的方法中，該電動馬達在運行中通過工作電流(I_B)和工作電壓(U_B)供電。建議在超過電動馬達(12)的電輸出功率(P_AB)的預先給出的極限值(P_LIM)時調節電動馬達(12)的輸出功率(P_AB)的有效值，使得其最高達到極限值(P_LIM)。
文檔編號H02P29/02GK102769429SQ20121013174
公開日2012年11月7日 申請日期2012年5月2日 優先權日2011年5月3日
發明者H.勒姆 申請人:羅伯特·博世有限公司