CN106532794A - 电动工具及其控制电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电动工具及其控制电路，该电动工具的控制电路主要包括：电池、电机、操作开关、第一控制开关、第二控制开关、控制器和电感元件，其中，控制电路具有：放电状态、刹车状态和充电状态；在处于充电状态时，操作开关处于第二导通状态；第一控制开关导通，第二控制开关关断；电池、电感元件、操作开关、电机、第一控制开关构成一个充电回路，电机对电池充电；控制器分别与操作开关、第一控制开关和第二控制开关电连接；本发明的有益之处在于能在为电机刹车的同时将部分电能回收至电池包。

Description

电动工具及其控制电路
技术领域
本发明涉及一种电动工具及其控制电路。
背景技术
现有的电动工具中，为了实现电机快速制动，往往在断开电源的前提下，使电机的接线端短接，从而使电机在惯性下产生自感电流，自感电流在线圈中产生磁场与电机本身磁场相作用使电机能够较快的减速。但是这样会造成较大的能量损耗。
发明内容
一种控制电路、包括：电池、电机、操作开关、第一控制开关、第二控制开关、控制器和电感元件，其中，控制电路具有：放电状态、刹车状态和充电状态；在处于放电状态时，操作开关处于第一导通状态；第一控制开关导通；电池、操作开关、电机、第一控制开关构成一个放电回路，电机消耗电池的电能；在处于刹车状态时，操作开关处于第二导通状态；第一控制开关和第二控制开关均导通；电感元件、操作开关、电机、第一控制开关、第二控制开关构成的一个刹车回路，电感元件存储电能；在处于充电状态时，操作开关处于第二导通状态；第一控制开关导通，第二控制开关关断；电池、电感元件、操作开关、电机、第一控制开关构成一个充电回路，电感元件对电池充电；控制器分别与操作开关、第一控制开关和第二控制开关电连接。
进一步地，在处于充电状态时，电机产生电流通过电感元件后流入至电池。
进一步地，在电感元件和电池正极之间设有使电流仅能由电感元件向电池正极单向流动的二极管。
进一步地，控制器包括：第一驱动模块，在操作开关处于第二导通状态时控制第一控制开关导通；第二驱动模块，在操作开关处于第二导通状态时以具有占空比的控制信号控制第二控制开关导通和关断。
进一步地，控制开关在被用户操作时能在第一导通状态和第二导通状态之间切换且保持在它们中的一个，控制器根据操作开关的切换所产生的电压变化控制第一控制开关和第二控制开关。
一种电动工具，包括：电池、电机、操作开关、第一控制开关、第二控制开关、控制器和电感元件，其中，电动工具具有：放电状态、刹车状态和充电状态；在处于放电状态时，操作开关处于第一导通状态；第一控制开关导通；电池、操作开关、电机、第一控制开关构成一个放电回路，电机消耗电池的电能；在处于刹车状态时，操作开关处于第二导通状态；第一控制开关和第二控制开关均导通；电感元件、操作开关、电机、第一控制开关、第二控制开关构成的一个刹车回路，电感元件存储电能；在处于充电状态时，操作开关处于第二导通状态；第一控制开关导通，第二控制开关关断；电池、电感元件、操作开关、电机、第一控制开关构成一个充电回路，电感元件对电池充电；控制器分别与操作开关、第一控制开关和第二控制开关电连接。
进一步地，在处于充电状态时，电机产生电流通过电感元件后流入至电池。
进一步地，在电感元件和电池正极之间设有使电流仅能由电感元件向电池正极单向流动的二极管。
进一步地，控制器包括：第一驱动模块，在操作开关处于第二导通状态时控制第一控制开关导通；第二驱动模块，在操作开关处于第二导通状态时以具有占空比的控制信号控制第二控制开关导通和关断；第一占空比大于第二占空比。
进一步地，电动工具为割草机，电机用于割草机的自行走***。
本发明的有益之处在于能在为电机刹车的同时将部分电能回收至电池包。
附图说明
图1示出了一种割草机；
图2是图1所示割草机的控制电路图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。
如图1所示的割草机100包括：主机10、操作把手20和电池包30。
其中主机10用于实现工具功能，在主机的内部内置有切割装置和电机，电机驱动切割装置实现切割。电池包30用于为主机10供电。操作把手20供用户操作割草机100。
另外，如图1所示，割草机100还包括行走轮41、42；该割草机41、42均由自行走功能，可以由电机驱动行走轮41、42转动从而实现自行走。需要说明的是，驱动行走轮41、42的电机与驱动切割装置的电机为同一电机，也可以是不同电机。
割草机100在工作中不论是自行走功能还是切割功能，在用户需要停止工作时，为了保证安全均需要快速停止电机的转动，对电机进行刹车，现有的刹车方案往往会带来电能的损耗。
割草机100可以采用如图2所示的控制电路，该控制电路包括：电池B、电机M、 操作开关S、第一控制开关Q1、第二控制开关Q2、控制器和电感元件L。
其中，操作开关S具有两个导通状态，其相当具有一个定触点a，两个动触点b和c，在用户操作该操作开关S时，定触点a选择与动触点b和c中的一个连接。
如图2所示，根据而言，在定触点a与动触点b连接时，定义为操作开关S的第一导通状态控制开关所构成的回路中串联有电池B、电机M、第一控制开关Q1，需要说明的是第一控制开关Q1是利用其开关串联在该回路中，其控制端连接至控制器。
此时只要第一控制开关Q1的开关端在控制器的控制下导通，该回路中电池B即可电机M供电使其转动。
如图2所示，根据而言，在定触点a与动触点c连接时，定义为操作开关S的第二导通状态，控制开关所构成的回路中串联有电感元件L、二极管D、电池B、第一控制开关Q1和电机M。另外，第一控制开关Q1的开关端分别连接至二极管D的正极和电池B的负极，其控制端同样连接至控制器。
此时如果第一控制开关Q1和第二控制开关Q2的开关端在控制器的控制下导通，第二控制开关Q2所导通的电路相当于将电池B短路，但由于二极管D的存在电池B正负极之间不产生电流，对于电机M而言，第一控制开关Q1、第二控制开关Q2以及电感元件L所构成的回路相当于短接电机M的接线端，此时电机M会因为感应电动势产生电流使电机M刹车。
此时如果断开第二控制开关Q2的开关端，则电机M产生的感应电流可以为电池B充电。
第一控制开关Q1和第二控制开关Q2可以选用具有开关端和控制端的半导体元件，比如MOSFET等，这样一来控制器可以在定触点a与动触点c连接时，通过控制第一控制开关Q1和第二控制开关Q2的占空比等方式，实现边刹车边能量回收。
通过以上介绍可知，控制电路具有：放电状态、刹车状态和充电状态；在处于放电状态时，操作开关S处于第一导通状态；第一控制开关Q1导通；电池B、操作开关S、电机M、第一控制开关Q1构成一个放电回路，电机M消耗电池B的电能。
在处于刹车状态时，操作开关S处于第二导通状态；第一控制开关Q1和第二控制开关Q2均导通；电感元件L、操作开关S、电机M、第一控制开关Q1、第二控制开关Q2构成的一个刹车回路，电机M处于放电状态。
在处于充电状态时，操作开关S处于第二导通状态；第一控制开关Q1导通，第二控制开关Q2关断；电池B、电感元件L、操作开关S、电机M、第一控制开关Q1构成一个充电回路，电机M对电池B充电；控制器分别与操作开关S、第一控制开关Q1和第二控制开关Q2电连接。
具体而言，如图2所示，在处于充电状态时，电机M的感应电动势以及电感元件L因储存电能而产生电动势的叠加使它们能向电池B充电。在电感元件L和电池B正极之间设有使电流仅能由电感元件L向电池B正极单向流动的二极管D。
具体而言，如图2所示，控制器包括：第一驱动模块，在操作开关S处于第二导通状态时控制第一控制开关Q1导通；第二驱动模块，在操作开关S处于第二导通状态时以具有占空比的控制信号控制第二控制开关Q2导通和关断。
具体而言，如图2所示，控制开关在被用户操作时能在第一导通状态和第二导通状态之间切换且保持在它们中的一个，控制器根据操作开关S的切换所产生的电压变化控制第一控制开关Q1和第二控制开关Q2。
以上控制电路控制的电机可以是割草机100中负责自行走的电机。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本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，均落在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种控制电路，包括：
电池，
电机，
操作开关，
第一控制开关，
第二控制开关，
控制器，和
电感元件，
其中，所述控制电路具有：放电状态、刹车状态和充电状态；
在处于放电状态时，所述操作开关处于第一导通状态；所述第一控制开关导通；所述电池、操作开关、电机、第一控制开关构成一个放电回路，所述电机消耗所述电池的电能；
在处于刹车状态时，所述操作开关处于第二导通状态；所述第一控制开关和第二控制开关均导通；所述电感元件、操作开关、电机、第一控制开关、第二控制开关构成的一个刹车回路，所述电感元件存储电能；
在处于充电状态时，所述操作开关处于第二导通状态；所述第一控制开关导通，所述第二控制开关关断；所述电池、电感元件、操作开关、电机、第一控制开关构成一个充电回路，所述电感元件对所述电池充电；
所述控制器分别与所述操作开关、第一控制开关和第二控制开关电连接。
2.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，在处于充电状态时，所述电机产生电流通过所述电感元件后流入至所述电池。
3.根据权利要求2所述的控制电路，其特征在于，在所述电感元件和所述电池正极之间设有使电流仅能由所述电感元件向所述电池正极单向流动的二极管。
4.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述控制器包括：
第一驱动模块，在所述操作开关处于第二导通状态时控制所述第一控制开关导通；
第二驱动模块，在所述操作开关处于第二导通状态时以具有占空比的控制信号控制所述第二控制开关导通和关断。
5.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述控制开关在被用户操作时能在所述第一导通状态和第二导通状态之间切换且保持在它们中的一个，所述控制器根据所述操作开关的切换所产生的电压变化控制所述第一控制开关和所述第二控制开关。
6.一种电动工具，包括：
电池，
电机，
操作开关，
第一控制开关，
第二控制开关，
控制器，和
电感元件，
其中，所述电动工具具有：放电状态、刹车状态和充电状态；
在处于放电状态时，所述操作开关处于第一导通状态；所述第一控制开关导通；所述电池、操作开关、电机、第一控制开关构成一个放电回路，所述电机消耗所述电池的电能；
在处于刹车状态时，所述操作开关处于第二导通状态；所述第一控制开关和第二控制开关均导通；所述电感元件、操作开关、电机、第一控制开关、第二控制开关构成的一个刹车回路，所述电感元件存储电能；
在处于充电状态时，所述操作开关处于第二导通状态；所述第一控制开关导通，所述第二控制开关关断；所述电池、电感元件、操作开关、电机、第一控制开关构成一个充电回路，所述电感元件对所述电池充电；
所述控制器分别与所述操作开关、第一控制开关和第二控制开关电连接。
7.根据权利要求6所述的电动工具，其特征在于，在处于充电状态时，所述电机产生电流通过所述电感元件后流入至所述电池。
8.根据权利要求7所述的电动工具，其特征在于，在所述电感元件和所述电池正极之间设有使电流仅能由所述电感元件向所述电池正极单向流动的二极管。
9.根据权利要求6所述的电动工具，其特征在于，所述控制器包括：
第一驱动模块，在所述操作开关处于第二导通状态时制所述第一控制开关导通；
第二驱动模块，在所述操作开关处于第二导通状态时以具有占空比的控制信号控制所述第二控制开关导通和关断。
10.根据权利要求6所述的电动工具，其特征在于，所述电动工具为割草机，所述电机用于所述割草机的自行走***。
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