控制直流电动工具扭力输出的方法

发明解读

控制直流电动工具扭力输出的方法

现有的冲击类紧固件直流工具中很多带有扭力输出的可调功能，一般具有高、中、低三个扭力区段，并且通过一个调节开关可在三个扭力区段间进行切换；在每一个区段内，都可以用Trigger（触发器）通过PWM方式进行从0到本区段内Max之间的调节，但是并没有考虑直流电动工具中电池电压下降引起的速度和输出扭力下降，仅仅只是简单的在速度上作了多档的设定，当电池电压下降时，本区段内MAX速度或者扭力的下降没有被考虑。在该情况下，极易出现电池电压下降导致工具的最大速度和扭力输出下降，而用户并不能察觉，导致用户没有选择当前工况下的合适档位或者使得螺栓不能较好拧紧，从而影响直流电动工具的正常可靠的工作。

该发明涉及直流电动工具扭力输出的控制技术领域，具体涉及一种控制直流电动工具控制扭力输出的方法。

发明内容：

该发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供的一种控制直流电动工具扭力输出的方法，实现对输出扭力进行自动补偿，并能够判断到当前电量无法达到设定扭力输出时进行报警告知，保证直流电动工具的正常可靠的工作。

为了实现上述目标，该发明采用如下的技术方案：

一种控制直流电动工具扭力输出的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤(1)预设多个扭力档位及与扭力档位对应的电压区间；

步骤(2)检测电池当前输出电压，并判断当前电压所在的电压区间；

步骤(3)判断当前电压区间与设定扭力档位是否匹配，若匹配则进入步骤(4)，否则提醒扭力输出达不到设定的扭力档位，还可以计算显示实际的扭力输出值对应的最大扭力档位；

步骤(4)计算当前实际的扭力输出值，若输出的扭力值满足设定扭力档位，则保持PWM调制值不变，保持当前实际的扭力输出值；若输出的扭力值不满足扭力档位，则增加PWM调制值进行补偿，使当前实际的扭力输出值达到对应扭力档位的设定值。

上述控制直流电动工具扭力输出的方法，其特征在于：

步骤(1)多个扭力档位包括第一调节档、第二调节档、第三调节档和第四调节档。

步骤(1)所述电池电压由高到低为第一电压区间、第二电压区间、第三电压区间和第四电压区间，所述第四电压区间为最低电量电压区间。

当前电池电压位于第一电压区间时，输出扭力在第一至第四任一调节档内能够保持恒定；当前电池电压位于第二电压区间时，输出扭力在第二至第三任一调节档内能够保持恒定；当前电池电压位于第三电压区间时，输出扭力在第三调节档内能够保持恒定。

步骤(2)中检测电池当前输出电压是在驱动电机的情况下进行。

该发明的有益之处在于：提供的直流电动工具控制扭力输出的电压补偿方法，通过对电池电压的输出电压检测，实现对输出扭力进行自动补偿，降低和减少带可调扭力档输出的工具的档位输出误差，使直流电动工具扭力输出更精确，位于某一恒定的档位，并让用户更好的使用工具，并能够判断到当前电量无法达到设定扭力输出时进行报警告知，保证直流电动工具的正常可靠的工作。

实施方式：

结合附图，对该发明作进一步的详细介绍。

该发明的直流电动工具控制扭力输出的电压补偿方法，通过对电池电压的输出电压检测，实现对输出扭力进行自动补偿，降低和减少带可调扭力档输出的工具的档位输出误差，使直流电动工具扭力输出更精确，位于某一恒定的档位，并让用户更好的使用工具，并能够判断到当前电量无法达到设定扭力输出时进行报警告知，如图1及图2所示，具体包括以下步骤：

第一步，预设多个扭力档位及与扭力档位对应的电压区间，多个扭力档位包括由小到大分别的第一调节档、第二调节档、第三调节档和第四调节档；电池电压由高到低为第一电压区间、第二电压区间、第三电压区间和第四电压区间，所述第四电压区间为最低电量电压区间；

第二步，检测直流电动工具的当前电池电压，并判断当前电压所在的电压区间；

第三步，判断当前电压区间与设定扭力档位是否匹配，若匹配则进入第四步，否则提醒扭力输出达不到设定的扭力档位，并计算显示实际的扭力输出值对应的最大扭力档位；

第四步，计算当前实际的扭力输出值，若输出的扭力值满足设定扭力档位，则保持PWM调制值不变，保持当前实际的扭力输出值；若输出的扭力值不满足扭力档位，则增加PWM调制值进行补偿，使当前实际的扭力输出值达到对应扭力档位的设定值。

上述在第二步中检测直流电动工具的当前电池电压是在驱动电机的情况下实时检测；在第三步中，提醒扭力输出达不到设定的扭力档位的方式通过在显示屏上提醒的方式实现，也可以通过设置报警指示灯的方式来实现，另外，如对使用便利性的要求稍低，也可以不计算和显示实际的扭力输出值对应的最大扭力档位，而通过使用者降低扭力档位直至当前电压能够与设定的扭力档位匹配。

图1 基本控制流程

图2 实施方式的工作流程

若当前电池电压的逐渐下降，如图3所示，通过增加PWM调制值进行补偿，使输出扭力在第一步所述的若干个调节档内恒定，当前电池电压位于第一电压区间时，输出扭力在第一至第四任一调节档内恒定；当前电池电压位于第二电量电压区间时，输出扭力在第二至第三任一调节档内恒定；当前电池电压位于第三电量电压区间时，输出扭力在第三调节档内恒定。

图3 输出扭力在若干个调节档内恒定的示意

下面是根据该发明提供的方法，如图2所示，对直流电动工具控制扭力输出的电压补偿的一实施例进行详细说明。

预先设定扭力输出为第一调节档(40N•m)、第二调节档(30N•m)、第三调节档(20N•m)、第四调节档(15N•m)和扭力输出报警指示器，其中N•m为扭力单位，可以理解为这些扭力区间可以根据电动工具的实际需要预先设定，其数值不限于上述范围，也可以将第一档设为最小档，第四档设为最大档；

划分直流电动工具的电池电压由高到低为若干个电压区间，电池电压由高到低为第一电压区间、第二电压区间、第三电压区间和第四电压区间，第四电压区间为最低电压区间，上述的电压区间可以是静态的也可以是动态的，如在轻载时的电压区间值为A[X1,Y1]，在重载时自动调整为A[X2,Y2]，如表1所示，给出了一种电压区间值与调节档的关系，也就说当所选调节档与电量电压区间不匹配时，则通过扭力输出报警指示器报警(warning)提示，此种情况下无法通过增加PWM调制值来保持扭力恒定，如果选定的档位与电量电压区间匹配，则在电池电压下降时，可以通过PWM增加来使扭力保持恒定。

表1 电压区间值与调节档的关系

通过实时检测直流电动工具的当前电池电压，并判断在位于哪个电压区间；

图4 第一电量电压区间内电压变化范围的示意

图5 第一电量电压区间内位于第四调节档主轴输出速度的变化范围的示意

图6 第一电量电压区间内位于第三调节档主轴输出速度的变化范围的示意

图7 第一电量电压区间内位于第三调节档PWM调制值补偿变化范围的示意

若当前电池电压位于第一电压区间，在该区间范围里，如图4所示，电池电压由V MAX下降到V1，如图5所示，在第一调节档(最大调节档)中的主轴输出速度由S1max下降到S1，但是扭力输出并没有下降，下降量小可以忽略不计。如图6所示，若位于第三调节档中的主轴输出速度由S2下降到S2’，对应最大输出扭力由T2下降到T2’，而第三调节档中主轴输出速度S2先前对应的PWM调制值为N1，即通过对PWM调制值增加来进行补偿，如图7所示，将PWM调制值由N1增加到N1’，N1’在对应电压V1时，主轴输出速度增加到S2，即通过PWM调制值的调节来调节主轴输出速度，从而达到输出扭力恒定的目的，如此在第一电压区间内，可以满足输出扭力在第一至第四任一调节档内恒定；

当前电池电压位于第二电压区间，在该区间范围里，电池电压下降，同样可以通过PWM调制值增加来进行补偿，但是在第二电压区间情况下的第一调节档无法达到设定扭力输出，如果用户将扭力档位调至第一调节档，工作过程中扭力输出指示会提示目前实际输出扭力低于设定输出扭力，或者直接提示目前能够达到的实际输出扭力情况，输出扭力只能在第二至第四任一调节档内恒定；

当前电池电压位于第三电压区间，在该区间范围里，电池电压下降，同样可以通过PWM调制值增加来进行补偿，同样输出扭力只能在第三至第四调节档内恒定，若选择其他调节档报警告知；

当前电池电压位于第四电压区间，在该区间范围里，电池电压下降，输出扭力只能在第四调节档内恒定，若选择其他调节档报警告知。

若当前电池电压位于第五电压区间及以下，则直接进行报警告知。

综上所述，该发明通过在一阈值范围内，增加PWM调制值实现对扭力输出进行补偿，降低和减少带可调扭力档输出的工具的档位输出误差，使直流电动工具扭力输出更精确，位于某一恒定的档位，并让用户更好的使用工具，并能够判断到当前电量无法达到设定扭力输出时进行报警告知，保证直流电动工具的正常可靠的工作。

以上显示和描述了该发明的基本原理、主要特征和优点。行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在该发明的保护范围内。

授权公告号：CN104156013B

授权公告日：2016.11.30

专利权人：南京德朔实业有限公司

发明人：陈武; 陈亮