CN109873578A - 电动工具及电动工具的控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电动工具以及电动工具的控制方法，电动工具包括：电动机、电源模块、驱动电路、参数检测模块、位置测算模块、控制器。参数检测模块用于检测供电电源或电动机的参数，位置测算模块用于直接或间接获取电动机转子的位置。控制器根据参数检测模块的检测值判断与电源模块电连接的供电电源是否是低电压电源，如果是，控制器根据转子的位置控制驱动电路使电动机的第一相绕组、第二相绕组和第三相绕组同时连接至电源模块。本发明的电动工具能够兼容多电压电源供电且能满足输出特性需求，可以提高电池包的使用率，并可根据不同电动工具的使用场合和需求，配置不同的电动机特性曲线。

Description

电动工具及电动工具的控制方法
技术领域
本发明涉及一种电动工具及电动工具的控制方法，具体涉及一种无刷电动机的电动工具及其控制方法。
背景技术
电动工具包括无刷电动机和功能附件，通过无刷电动机的转动带动功能附件工作以实现功能附件的功能。
无刷电动机一般由电动机本身和相应的驱动电路组成，相比于有刷电动机其运转噪音低且寿命更长。一般而言，按照是否具有检测转子位置的传感器来区分，无刷电动机分为有感控制的无刷电动机和无感控制的无刷电动机。位置传感器的设置及其与控制方法的配合是影响无刷电动机性能的重要因素。
电动工具按照供电电源不同可分为交流电动工具和直流电动工具。对于直流无刷电动工具而言，一般来说，电动机的输出特性不同，需要适配的电池包的规格（例如，电池包电压）不同。这样，在一些情况下，若供电的电池包因使用时间较长致使电压过低，会导致电动机转速功率下降，不能满足输出需求；或者附近没有适配的电池包而使电动工具无法完成预期工作。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种可以兼容多电压供电的电动工具。
为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：
一种电动工具，包括：电动机，包括转子和定子，其中所述定子包括第一相绕组、第二相绕组、第三相绕组；电源模块，包括电源正极和电源负极，所述电源模块电连接至供电电源，用于为所述电动机供电； 驱动电路，用于使所述电源模块能电连接至所述第一相绕组、第二相绕组和第三相绕组中的至少两个；参数检测模块，用于检测所述供电电源或所述电动机的参数；位置测算模块，用于直接或间接获取所述电动机转子的位置；控制器，与所述参数检测模块、位置测算模块、驱动电路电连接，用于根据所述参数检测模块的检测值和所述位置测算模块获取的电动机转子的位置，控制所述驱动电路；其中，所述控制器根据所述参数检测模块的检测值判断所述供电电源是否是低电压电源；在所述供电电源为低电压电源时，所述控制器根据所述转子的位置控制所述驱动电路使所述第一相绕组、第二相绕组和第三相绕组同时连接至所述电源模块。
进一步地，所述参数检测模块包括电压检测模块，用于检测所述供电电源的电压。
进一步地，在所述供电电源的电压与所述电动工具的额定电压的比值为0.5-0.75时，所述控制器判断所述供电电源是低电压电源。
进一步地，所述驱动电路包括驱动开关，所述驱动开关能在所述控制器的控制下以变化的占空比导通所述第一相绕组、第二相绕组、第三相绕组与所述电源模块的电性连接，所述占空比随所述转子的转动位置变化。
进一步地，所述驱动电路包括驱动开关，所述驱动开关能在所述控制器的控制下以不变的占空比和变化的占空比导通所述第一相绕组、第二相绕组、第三相绕组与所述电源模块的电性连接，所述占空比随所述转子的转动位置变化。
进一步地，在所述转子转动至第一预设位置时，所述控制器控制所述驱动开关以一定的或逐渐增大的或逐渐减小的第一占空比导通所述第一相绕组、第二相绕组、第三相绕组与所述电源模块的电源正极或电源负极的电性连接；当所述转子转动至第二预设位置时，所述控制器控制所述驱动开关以一定的或逐渐增大的或逐渐减小的第二占空比导通所述第一相绕组、第二相绕组、第三相绕组与所述电源模块的电源正极或电源负极的电性连接；所述第二占空比不同于所述第一占空比，或所述第二占空比的变化不同于所述第一占空比的变化。
进一步地，所述占空比以变化的斜率和/或预设的斜率随所述转子的转动位置变化。
进一步地，所述控制器还包括存储单元，所述存储单元用于存储所述占空比和所述转子的转动位置的对应关系表。
进一步地，所述控制器还包括数据处理单元，所述数据处理单元用于根据所述转子的转动位置计算得出所述占空比。
进一步地，所述控制器电连接至所述驱动电路并向所述驱动电路发送控制信号以使所述第一相绕组、第二相绕组、第三相绕组的电压以变化的斜率和/或预设的斜率随所述转子的转动位置变化。
进一步地，所述控制器电连接至所述驱动电路并向所述驱动电路发送控制信号以使所述第一相绕组、第二相绕组、第三相绕组的电压的相位角超前或滞后一个预设角度。
一种电动工具的控制方法，所述电动工具包括：电动机，包括转子和定子，其中所述定子包括第一相绕组、第二相绕组、第三相绕组；电源模块，包括电源正极和电源负极，所述电源模块电连接至供电电源，用于为所述电动机供电； 驱动电路，用于使所述电源模块能电连接至所述第一相绕组、第二相绕组和第三相绕组中的至少两个；参数检测模块，用于检测所述供电电源或所述电动机的参数；位置测算模块，用于直接或间接获取所述电动机转子的位置；控制器，与所述参数检测模块、位置测算模块、驱动电路电连接，用于根据所述参数检测模块的检测值和所述位置测算模块的获取的电动机转子的位置，控制所述驱动电路；其中，所述控制方法包括：将所述第一相绕组、第二相绕组、第三相绕组同时连接至所述电源正极或电源负极；检测所述供电电源或所述电动机的参数；根据所述供电电源或所述电动机的参数判断所述供电电源是否为低电压电源，在所述供电电源为低电压电源时：获取所述电动机转子的转动位置；在所述转子转动至第一预设位置时，使所述第一相绕组的电压、第二相绕组的电压、第三相绕组的电压中的第一电压随所述转子的转动位置各自按照保持不变或逐渐增大或逐渐减小的方式变化；在所述转子转动至第二预设位置时，使所述第一相绕组的电压、第二相绕组的电压、第三相绕组的电压中的第二电压随所述转子的转动位置各自按照保持不变或逐渐增大或逐渐减小的方式变化；所述第二电压不同于所述第一电压，或所述第二电压的变化不同于所述第一电压的变化。
进一步地，在所述供电电源的电压与所述电动工具的额定电压的比值为0.5-0.75时，所述控制器判断所述供电电源是低电压电源。
进一步地，所述第一相绕组的电压、第二相绕组的电压、第三相绕组的电压以变化的斜率随所述转子的转动位置变化。
进一步地，所述第一相绕组的电压、第二相绕组的电压、第三相绕组的电压以预设的斜率随所述转子的转动位置变化。
进一步地，所述占空比根据所述转子的转动位置通过查表的方式或计算的方式获得。
一种电动工具的控制方法，所述电动工具包括：电动机，包括转子和定子，其中所述定子包括第一相绕组、第二相绕组、第三相绕组；电源模块，包括电源正极和电源负极，所述电源模块电连接至供电电源，用于为所述电动机供电； 驱动电路，用于使所述电源模块能电连接至所述第一相绕组、第二相绕组和第三相绕组中的至少两个；参数检测模块，用于检测所述供电电源或所述电动机的参数；位置测算模块，用于直接或间接获取所述电动机转子的位置；控制器，与所述参数检测模块、所述位置测算模块、所述驱动电路电连接，用于根据所述参数检测模块的检测值和所述位置测算模块的获取的电动机转子的位置，控制所述驱动电路；其中，所述控制方法包括：将所述第一相绕组、第二相绕组、第三相绕组同时连接至所述电源正极或电源负极；检测所述供电电源是否为低电压电源，如果所述供电电源是低电压电源，则：获取所述电动机转子的转动位置；在所述转子转动至一个预设位置时，使所述第一相绕组、第二相绕组、第三相绕组中的一个从所述电源正极或电源负极断开并连接至所述电源正极或电源负极中的另一个。
进一步地，在所述转子转动至第一预设位置时，使所述第一相绕组、第二相绕组、第三相绕组中的一个从所述电源正极或电源负极断开并连接至所述电源正极或电源负极中的另一个；在所述转子转动至第二预设位置时，使所述第一相绕组、第二相绕组、第三相绕组中的另一个从所述电源正极或电源负极断开并连接至所述电源正极或电源负极中的另一个。
进一步地，在所述转子转动至第一预设位置时，使所述第一相绕组、第二相绕组、第三相绕组中的第一个从所述电源正极或电源负极断开并连接至所述电源正极或电源负极中的另一个；在所述转子转动至第二预设位置时，使所述第一相绕组、第二相绕组、第三相绕组中的第二个从所述电源正极或电源负极断开并连接至所述电源正极或电源负极中的另一个；在所述转子转动至第三预设位置时，使所述第一相绕组、第二相绕组、第三相绕组中的第三个从所述电源正极或电源负极断开并连接至所述电源正极或电源负极中的另一个。
本发明的有益之处在于可以将低电压电源作为高电压电源供电的电动工具的后备电源使用，使高电压电源供电的电动工具在使用低电压电源供电时也能满足输出特性需求；同时，可以使同一电压的供电电源（电池包）应用于不同输出需求的电动工具，从而提高电池包使用率；另外，通过提高电动工具的输出性能，可以使同一种电动工具适配不同电压的供电电源，并可根据不同电动工具的使用场合和需求，配置不同的电动机特性曲线。
附图说明
图1是电动工具的一个实施例的结构示意图；
图2是图1所示的电动工具的电动机驱动***的电路框图；
图3是电动工具中的驱动电路的电路图；
图4是电动工具中位置传感器信号与信号区间的对应关系示意图；
图5是现有的电动工具中无刷电动机的控制方法；
图6a是现有的电动工具中无刷电动机的第一相绕组A的控制信号、第一相绕组A的电压与转子位置的对应关系图；
图6b是电动工具中无刷电动机的第一相绕组A的控制信号、第一相绕组A的电压与转子位置的对应关系的一个实施例的关系图；
图6c是电动工具中无刷电动机的第一相绕组A的控制信号、第一相绕组A的电压与转子位置的对应关系的另一个实施例的关系图；
图7a、图7b、图7c是不同实施例的无刷电动机的各相电压与转子位置的对应关系的曲线图；
图8是相位调节前后无刷电动机的第一相绕组A的电压与转子位置对应关系的一个实施例的曲线图；
图9是额定电压为48V的电动工具在使用不同电压的电池包时的输出特性曲线；
图10a、图10b、图10c是现有的电动工具与本发明的不同实施例的电动工具的转速对比曲线图。
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地介绍。
参考图1和图2所示，电动工具10包括：壳体11、执行件13、用于驱动执行件13工作的电动机12、把手14、操作开关15。
设置在壳体内11的电路板以及设置在电路板上的电子组件。电动机位于壳体11内，电动机12与执行件13电连接，为执行件13 提供动力。
执行件13用于实现电动工具10的功能，例如打磨、切削等。输出轴用于安装或固定执行件13。电动机12用于驱动输出轴转动。具体而言，电动机12包括转子、定子和电动机轴，通过传动机构连接输出轴和电动机轴，将电动机轴的驱动力传递至输出轴。壳体11用于安装或固定电动机12。把手13供用户握持。把手13可以作为独立的零件也可以由壳体11形成。电动工具10还包括操作开关15用于启动或关闭电动机12。当操作开关15触发时电动机12启动，当操作开关15被释放时电动机12关闭。操作开关15设置于把手13。
参照图1，在本实施例中，电动工具10使用直流电源供电，更具体地，电动工具10使用电池包20供电。电动工具10包括用于容纳电池包20的容纳部或电池包连接界面16，用以容纳具不同电压的电池包，或用以连接具不同电压的电池包20。
电池包20包括电池22和壳体21。电池22容纳在壳体21中，用于存储能量，其能被反复充放电。壳体21用于容纳电池包20中的电池22以及其他部件，并且壳体形成有结合部23。在本实施例中，所述的电池包20适用于电动工具10，可以作为电动工具10的动力源使用。电池包20还包括若干电极连接端子，它们至少用于使电22与外部的电路构成电性连接。比如与电动工具10中的用于驱动电动机的驱动电路32或充电器中的充电电路构成电性连接。
需要说明的是，一些实施例的电动工具10可同时使用多个电池包20供电，一些实施例的电动工具10仅可使用一个电池包20供电，在此并不对电动工具10所使用的电池包20的数量加以限制。
参考图2，所示的电动工具10的电动机驱动***200的电路框图，电动工具10使用电池包20供电，电动机驱动***200包括：电源模块23、驱动电路32、控制器33、位置测算模块34、电压检测模块36。可以理解的，驱动电路32包括驱动芯片31。
在另一些实施例中，电动工具10使用交流电源供电，所述的交流电源可以为120V或220V的交流市电。在交流电源供电的电动工具10中，电动机驱动***200的组成与上述使用电池包20供电的电动工具10的电动机驱动***200组成类似，只是增加整流模块、EMI模块等用于将交流电转换为直流电的电子元器件以及电路，本领域技术人员根据专业知识即可获知，在此不再详述。
在一些实施例中，电动机驱动***200还包括平滑滤波用的滤波电容C，滤波电容C电连接在电池包20的正极电源端子与接地线或电池包20的负极电源端子之间。
电源模块23与滤波电容C电性连接，用于为电动机12及电动机驱动***200中的各模块供电。电源模块23包括电源正极23a和电源负极23b，电源模块23使得电源正极23a和电源负极23b之间产生电势差。具体而言，电源模块23将经滤波电容C滤波的电池包20的直流电转换成可供电动机12以及驱动***200中的其他模块和电子元器件供电的电能。
在一些实施例中，电动工具10还包括弱电开关24，用于导通或关断电源模块23与控制器电源模块25的电性连接。控制器电源模块25用于为控制器33供电。弱电开关24与电源模块23电性连接，控制器电源模块25与弱电开关24电性连接。
在弱电开关24导通电源模块23与控制器电源模块25时，电源模块23为控制器电源模块25提供一个较高电压的电源使控制器电源模块25能为控制器33提供一个较低电压的电源。
这样一来，在弱电开关24没有导通时，电源模块23无法为控制器电源模块25供电。弱电开关24导通时候，控制器33从控制器电源模块25获取电能后控制驱动电路32使电源模块23输出的电流通过无刷电动机的绕组。
在一些实施例中，电动工具10还包括延时模块26，用于在弱电开关24断开后使控制器电源模块25仍能为控制器33供电一段时间，延时模块26分别与弱电开关24和控制器电源模块25电性连接。具体地，延时模块26包括延时电容。
断电保护模块27分别与电池包20、控制器33和驱动芯片31电性连接。断电保护模块27用于在电动工具10的电路和电动机12在发生过载、短路或欠压情况下进行断电保护，即切断电源模块20与控制器33的电性连接。具体地，断电保护模块27为断路器、空气开关或其它可实现断电功能的电子元件。
如图2所示的弱电开关24具有导通或闭合两个状态，可将弱电开关24设置为电动工具10的操作开关15，供用户操作。弱电开关24在用户触发下导通，电源模块23输出的电流分别为驱动芯片31、控制电源模块25供电。弱电开关24断开，延时模块26使得控制电源模块25仍能为控制器33供电一段时间。
可以理解的，驱动电路32可以包括驱动芯片31，驱动芯片31连接在电源模块23和驱动电路32之间，用于将电源模块23输出的直流电压转化为适配驱动电路32的供电电压以为驱动电路32供电。驱动电源模块（未示出）串联在电源模块23与驱动芯片31之间，用于将电源模块23输出的直流电压转化为适配驱动芯片31的供电电压以使驱动芯片31供电工作。显然，驱动电源模块和驱动芯片31也可集成在一个芯片上。
位置测算模块34与电动机12电性连接，用于直接或间接获取电动机12中的转子的位置。在一些实施例中，具体地，位置测算模块34包括位置传感器，例如霍尔传感器70，当转子转动至能被位置传感器感知的预设范围时，位置传感器处于一种信号状态，当转子转出预设范围时位置传感器切换至另一信号状态。位置传感器的信号输出至位置测算模块34，位置测算模块34将输入的转子的位置经逻辑处理转换为可与控制器33通讯的转子位置信息输入至控制器33。在其他的一些实施例中，位置测算模块34不包括位置传感器，而是通过反电动势信号间接判断转子位置进行换相，此处不予赘述，本领域技术人员可以很容易地根据本领域的专业知识获知。
在本实施例中，位置测算模块34包括位置传感器，更具体的，位置传感器为霍尔传感器70。如图2所示，沿电动机12的转子的圆周方向设置三个霍尔传感器70，霍尔传感器70检测的转子的位置信息输入至位置测算模块34。位置测算模块34将输入的转子的位置经逻辑处理转换为可与控制器33通讯的转子位置信息输入至控制器33。当转子转入和转出预设范围时，霍尔传感器70的信号发生改变，位置测算模块34的输出信号也随之改变。
转子转入预设范围时，位置测算模块34的输出信号定义为1，而转子转出预设范围时，位置测算模块34的输出信号定义为0。将三个霍尔传感器70彼此相距物理角度120°。
当转子转动时，三个霍尔传感器70将会产生包括六种信号组合的位置信号使得位置测算模块34输出包括六种信号组合之一的位置信号。如果按霍尔传感器70放置的顺序排列则出现六个不同的信号组合100、110、010、011、001、101（如图4所示）。这样一来位置测算模块34就可输出上述六个位置信号之一，依据位置测算模块34输出的位置检测信号即可得知转子所处的位置。
对于具有三相绕组的无刷电动机而言，其在一个通电周期内具有六个驱动状态与上述方案产生的输出信号相对应，因此在位置测算模块34的输出信号发生变化时，无刷电动机即可执行一次换向。
以图2和图3所示的无刷电动机为例，无刷电动机包括转子和定子，定子包括第一相绕组A、第二相绕组B、第三相绕组C，这三相绕组A、B、C构成“Y”型连接，它们其中的一端连接至中性点O，另一端分别作为绕组接线端引出无刷电动机并连接至无刷电动机设有的绕组接线端子（图中未示出），驱动电路32及其它***电路可以通过绕组接线端子连接三相绕组A、B、C。
控制器33的输入端与位置测算模块34的输出端电性连接。控制器33被配置为依据位置测算模块34输入的位置信号输出相应的控制信号至驱动电路32。
驱动电路32用于驱动电动机12。如图3所示，驱动电路32包括驱动开关Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6。无刷电动机的三相绕组A、B、C通过电桥六个驱动开关Q1-Q6组成电桥与电源模块23相连接。驱动开关Q1-Q6可以是半导体器件，作为可选方案，驱动开关Q1-Q6为绝缘栅双极型晶体管（IGBT）。驱动开关Q1-Q6的每个栅极端AH、AL、BH、BL、CH、CL与控制器33电性连接。驱动开关Q1-Q6的每个集电极或发射极与电动机的定子绕组连接。具体地，驱动开关Q1、Q3、Q5的集电极均连接至电源正极23a，Q1、Q3、Q5的发射极分别连接至第一相绕组A、第二相绕组B、第三相绕组C；驱动开关Q2、Q4、Q6的集电极分别连接至第一相绕组A、第二相绕组B、第三相绕组C，发射极均连接至电源负极23b。驱动开关Q1-Q6依据控制器33输出的控制信号改变导通状态，从而改变电源模块23加载在无刷电动机绕组上的电压状态。由上述可知，Q1、Q3、Q5分别用于导通或切断第一相绕组A、第二相绕组B、第三相绕组C与电源正极23a的电性连接，Q2、Q4、Q6分别用于导通或切断第一相绕组A、第二相绕组B、第三相绕组C与电源负极23b的电性连接。
为了使无刷电动机转动，驱动电路32具有多个驱动状态，在一个驱动状态下电动机12的定子绕组会产生一个磁场，控制器33控制驱动电路32切换驱动状态使定子绕组产生的磁场转动以驱动转子转动，进而实现对无刷电动机的驱动。
为了驱动图2和图3所示的无刷电动机，驱动电路32至少具有六个驱动状态，为了方便说明，以下以驱动状态对应接通的接线端表示驱动状态。例如，如果控制器33控制驱动电路32使第一相绕组A连接至电源正极23a和第二相绕组B连接至电源负极23b，则该驱动状态用AB表示，如果控制器33控制驱动电路32使第一相绕组A连接至电源负极23b和第二相绕组B连接至电源正极23a，则该驱动状态用BA表示，这样表示的驱动方式同样适用于绕组的三角型连接方案。另外，驱动状态的切换也可简称为无刷电动机的换向动作。显然，转子每转过60°无刷电动机换向一次，定义无刷电动机的一次换向至下一次换向的间隔为换向区间。
图5为现有技术的无刷电动机控制方法，在一个周期内，无刷电动机正常工作时，控制器33控制驱动电路32使其在驱动时依次输出AB、AC、BC、BA、CA、CB六个驱动状态。具体地，三个霍尔传感器70检测转子的位置，位置测算模块34接收三个霍尔传感器70的检测信号并经过处理后发送给控制器33，控制器33根据接收到的位置测算模块34的输出信号，控制驱动电路32使其在驱动时依次输出AB、AC、BC、BA、CA、CB六个驱动状态。
如图5所示，Ha、Hb、Hc为位置测算模块34的输出信号，其分别对应三个霍尔传感器70的检测信号；PWMa、PWMb、PWMc为控制器33发送给驱动开关Q1-Q6的一系列占空比不变的脉冲信号；Ua、Ub、Uc为第一相绕组A、第二相绕组B、第三相绕组C与中性点O之间的电压。
其中，PWMa为控制器33发送给驱动开关Q1的栅极AH和驱动开关Q2的栅极AL的脉冲信号，用以导通第一相绕组A与电源正极23a或电源负极23b的电性连接。当PWMa信号为正脉冲信号时，Q1的栅极AH接收到脉冲信号，Q1以一定的占空比导通第一相绕组A与电源正极23a的电性连接，当PWMa信号为负脉冲信号时，Q2以一定的占空比导通第一相绕组A与电源负极23b的电性连接。同理，PWMb为控制器33发送给驱动开关Q3的栅极BH和驱动开关Q4的栅极BL的脉冲信号，当PWMb信号为正脉冲信号时，Q3的栅极BH接收到脉冲信号，Q3以一定的占空比导通第二相绕组B与电源正极23a的电性连接，当PWMb信号为正脉冲信号时，Q4的栅极BL接收到脉冲信号，Q4以一定的占空比导通第二相绕组B与电源负极23b的电性连接。PWMc为控制器33发送给驱动开关Q5的栅极CH和驱动开关Q6的栅极CL的脉冲信号，当PWMc信号为正脉冲信号时，Q5的栅极CH接收到脉冲信号，Q5以一定的占空比导通第三相绕组C与电源正极23a的电性连接，当PWMc信号为负脉冲信号时，Q6的栅极CL接收到脉冲信号，Q6以一定的占空比导通第三相绕组C与电源负极23b的电性连接。当PWM信号的连续的各脉冲信号之间的间隔时间或间隔的转子位置足够小时，在连续的脉冲信号区间驱动开关Q1-Q6等效维持导通状态。
现有的电动工具的无刷电动机控制技术中，驱动状态与位置测算模块34的输出信号的对应关系如表1所示：
信号组合 驱动状态
101 AB
100 AC
110 BC
010 BA
011 CA
001 CB
表1
根据这样的对应关系，在控制器33检测到位置测算模块34的信号变化即输出控制驱动电路32切换驱动状态。
按照这样的方式，各相绕组的连续导电时间（即控制器33控制驱动电路32连续导通绕组与电源模块23的电性连接的时间）为120°，从而使得各相绕组的电压不连续变化。
对于使用电池包20作为供电电源的无刷电动工具10而言，一般来说，当电动工具接入不同规格的电池包，例如接入具有不同电压的电池包20时，电动机12的输出特性会不同。在一些情况下，若供电的电池包20因使用时间较长致使电压较低，此时将该电压较低的电池包20接入电动工具时，会导致电动机12转速和功率下降，不能满足电动工具输出需求；或者因附近没有具高电压的电池包20适配该电动工具，只有较低电压的电池包20可供接入电动工具时，因电动机12转速和功率下降致使电动工具10无法完成预期工作。
为了使接入低电压电池包20的电动工具，也能满足或接近要求额定电压较高的电动工具的输出特性需求，可以采用弱磁调速方法，以提升电动工具10的整机转速和/或输出功率。这样，一方面可使要求高电压电源供电（即额定电压较高）的电动工具10在接入低电压的电池包20时也能满足输出特性需求；另一方面，通过采用弱磁调速方法，使得接入低电压电池包的电动工具10的性能接近于接入高压电池包的电动工具10，以此提高接入低电压电池包的电动工具10的输出性能。 也就是说，当电动工具10的电池包连接界面16接入第一高电压的电池包20时，电动机12输出第一输出功率和/第一转速；采用本发明实施例中弱磁调速方法后，当电动工具10的电池包连接界面16接入第二低电压的电池包20时，电动机12输出与第一输出功率接近的第二功率和/或与第一转速接近的第二转速。
在直流电机理论中，弱磁调速可通过减弱主极磁通Φ进行调速，具体地，可通过控制相电流的相位角超前来控制转子的励磁，相对于增加的反电动势超前的相电流，使得永磁体产生的磁通减少，进而导致永磁体能够产生的反电动势的减少和转矩的减少。
然而当电动机12处于重载状态时，定子绕组电流较大，将引起严重的电枢反应，导致相电流的相位超前角度减小甚至于滞后转子磁场，达不到弱磁提速效果。在实际在实际情况中，由于控制的延时性，当转子转动至需要切换驱动状态的位置时，往往来不及控制，这会影响无刷电动机的性能的发挥。
为了尽可能消除延迟，使换相与转子位置能够对应，可以采用超前于转子的实际位置即开始进行换相的控制的方法。可通过对霍尔传感器70的物理位置进行设置，将霍尔传感器70的物理位置设置超前于理想位置一定角度。例如，设置霍尔传感器70时使霍尔传感器70超前这些位置电角度20°至40°的范围内，或者说，超前这些位置物理角度20°/P至40°/P的范围内，其中P为无刷电动机的转子的极对数。
但是，当电动机12处于重载状态时，电动机电枢反应导致霍尔传感器70的位置超前角度变小，甚至滞后于转子磁场，达不到弱磁提速效果。
为了解决上述问题，可通过增大每相绕组的连续导电时间来实现弱磁提速，提升电动工具整机转速和输出功率，使低压电动工具的性能接近于高压电动工具。同时，高电压电源供电的电动工具在使用低电压电源供电时也能满足输出特性需求，这样可以将低电压电源作为高电压电源供电的电动工具的后备电源使用，也就是可以将同一电压的供电电源（例如，电池包）应用于不同输出需求的电动工具，从而提高供电电源的使用率；另外，通过提高电动工具的输出性能，可以使同一种电动工具适配不同电压的供电电源，并可根据不同电动工具的使用场合和需求，配置不同的电动机特性曲线，提高电动工具的工作效率和工作效果。
下面具体说明本实施例电动工具的控制方法，电动工具10包括：电动机12，包括转子和定子，其中所述定子包括第一相绕组A、第二相绕组B、第三相绕组C；电源模块23，包括电源正极23a和电源负极23b，用于为电动机12供电；电源模块23电连接至供电电源，在本实施例中，供电电源为直流电源，使用电池包20作为直流电源；驱动电路32，用于使所述电源模块23能电连接至第一相绕组A、第二相绕组B和第三相绕组C中的至少两个；参数检测模块，用于检测供电电源或电动机12的参数；位置测算模块34，用于直接或间接获取电动机12的转子的位置；控制器33，用于根据所述参数检测模块的检测值和所述位置测算模块获取的电动机12的转子的位置，控制驱动电路32；控制方法包括：控制器根据参数检测模块的检测值判断所述供电电源是否是低电压电源；在供电电源为低电压电源时，控制器33根据转子的位置控制驱动电路32使第一相绕组A、第二相绕组B和第三相绕组C同时连接至电源模块23。
在一些实施方式中，参数检测模块包括电压检测模块36，用于检测供电电源的电压。在电压检测模块36检测到供电电源的电压满足预设条件时，控制器33判断供电电源是低电压电源，并且根据转子的位置控制驱动电路32使第一相绕组A、第二相绕组B和第三相绕组C同时连接至电源模块23。在一些实施例中，若供电电源的电压与电动工具的额定电压的比值在0.5~0.75范围内时，控制器33判断供电电源是低电压电源。以额定电压为48V的直流供电的电动工具为例，当检测到的供电电源的电压在24V~36V的范围内时，控制器33判断供电电源是低电压电源。当然，此处的预定电压阈值还可以是其他的值，具体根据实际需求而定，在此并不做限制。
可以理解的，在一些实施方式中，参数检测模块包括电流检测模块（未示出），用于检测供电电源的输出电流。在供电电源的输出电流的检测值满足预设条件时，控制器33判断供电电源是低电压电源。同样的，此处的电流的预设条件也根据实际情况选择，在此并不做限制。
在一些实施方式中，参数检测模块包括转子转速检测模块（未示出），用于检测电动机12的转子转速。在电动机12的转子转速满足预设条件时，控制器33判断供电电源是低电压电源。同样的，此处的转子转速的预设条件也根据实际情况选择，在此并不做限制。
在一些实施方式中，参数检测模块包括反电动势测算模块（未示出），用于检测所述电动机12的绕组的反电动势。在电动机12的反电动势满足预设条件时，控制器33判断供电电源是低电压电源。同样的，此处的反电动势的预设条件也根据实际情况选择，在此并不做限制。
控制器33在判断供电电源为低电压电源后，控制器33根据转子的位置控制驱动电路32使第一相绕组A、第二相绕组B和第三相绕组C同时连接至电源模块23。
具体地，以第一相绕组A为例，参照图6a，在现有的电动工具10的无刷电动机控制技术中，驱动开关Q1和Q2能在控制器33的控制下以一定的占空比导通第一相绕组A和电源模块23之间的电性连接，在一个周期内，第一相绕组A的连续导通120°。
为了提高弱磁提速效果，可以增大绕组的连续导电时间或连续导通电角度。为此，可采取如下控制方法：
将第一相绕组、第二相绕组、第三相绕组同时连接至电源正极23a或电源负极23b；获取电动机12的转子的转动位置；在转子转动至第一预设位置时，第一相绕组A、第二相绕组B、第三相绕组C的第一电压随转子的转动位置各自保持不变或逐渐增大或逐渐减小；在转子转动至第二预设位置时，第一相绕组A、第二相绕组B、第三相绕组C的第二电压随转子的转动位置各自保持不变或逐渐增大或逐渐减小，并且第二电压的变化不同于第一电压的变化。
具体地，参照图6b和6c，控制器33在判断供电电源为低电压电源后，按照如下控制方法控制驱动电路工作。
在转子转过的其中一个周期内，即转子转过360°，控制器33控制驱动电路32按如下方式工作：控制器33控制驱动电路32中的驱动开关Q1先以预设的占空比导通第一相绕组A与电源正极23a的电性连接；在转子转动到第一预设位置（L11、L21）时，控制器33控制Q1以逐渐减小的占空比导通第一相绕组A与电源正极23a的电性连接；在转子转动到第二预设位置（L12、L22）时，占空比减小到零，控制器33控制Q2以逐渐增大的占空比导通第一相绕组A与电源负极23b的电性连接；在转子转动到第三预设位置（L13、L23）时，占空比增大到预设值，控制器33控制Q2以预设的占空比导通第一相绕组A和电源负极23b的电性连接；在转子转动到第四预设位置（L14、L24）时，控制器33控制Q2以逐渐减小的占空比导通第一相绕组A和电源负极23b的电性连接；在转子转动到第五预设位置（L15、L25）时，占空比减小到零，控制器33控制Q1以逐渐增大的占空比导通第一相绕组A和电源正极23a的电性连接；在转子转动到第六预设位置（L16、L26）时，占空比增大到预设值，控制器33控制Q1以一定的占空比导通第一相绕组A和电源正极23a的电性连接。
上述控制方法中，占空比可以是按照一定的变化率随转子的转动位置逐渐变大或逐渐减小，也可以按照变化的变化率（即斜率）随转子的转动位置逐渐变大或逐渐减小。
显然，占空比的变化率或斜率不同、预设位置不同、预设占空比不同，电压Ua也会随之不同。在实际情况中，占空比的变化率或斜率、预设位置、预设占空比（最大可预设为100%）等均需要根据电动工具的应用场合、具体工况来设定，以匹配不同的电动工具的应用特性。
作为一个实施例，参照图6b，在转子转过的其中一个周期内，控制器33控制驱动开关Q1和Q2按如下方式工作：控制器33控制驱动开关Q1先以预设的占空比（例如，80%）导通第一相绕组A与电源正极23a的电性连接；在转子转动到45°的角度位置L11时，控制器33控制驱动开关Q1导通的占空比的变化率逐渐减小；在转子转动到90°的角度位置L12时，占空比减小到0%，控制器33控制驱动开关Q2导通的占空比的变化率逐渐增大；在转子转动到135°的角度位置L13时，占空比增大到预设的占空比（80%），控制器33控制驱动开关Q2导通的占空比保持预设的占空比不变；在转子转动到225°的角度位置L14时，控制器33控制驱动开关Q2导通的占空比的变化率逐渐减小；在转子转动到270°的角度位置L15时，占空比减小到0%，控制器33控制驱动开关Q1导通的占空比的变化率逐渐增大；在转子转动到315°的角度位置L16时，占空比增大到预设的占空比（80%），控制器33控制驱动开关Q1导通的占空比保持预设的占空比不变。
作为另一个实施例，参照图6c，在转子转过的其中一个周期内，控制器33控制驱动开关Q1和Q2按如下方式工作：控制器33控制驱动开关Q1先以预设的占空比（例如，100%）导通第一相绕组A与电源正极23a的电性连接；在转子转动到60°的角度位置L21时，控制器33控制驱动开关Q1导通的占空比的变化率逐渐减小；在转子转动到90°的角度位置L22时，占空比减小到0%，控制器33控制驱动开关Q2导通的占空比的变化率逐渐增大；在转子转动到120°的角度位置L23时，占空比增大到预设的占空比，控制器33控制驱动开关Q2导通的占空比保持预设占空比不变；在转子转动到240°的角度位置L24时，控制器33控制驱动开关Q2导通的占空比的变化率逐渐减小；在转子转动到270°的角度位置L25时，占空比减小到0%，控制器33控制驱动开关Q1导通的占空比的变化率逐渐增大；在转子转动到300°的角度位置L26时，占空增大到预设占空比，控制器33控制驱动开关Q1导通的占空比保持预设占空比不变。
按照这样的方式，在转子转过一周的时间内，即转子转过360°的角度，每个驱动开关的连续导通时间为180°角度，从而每相绕组的连续导电时间增加到180°角度。相对于现有的电动工具中每相绕组的连续导通时间120°，上述方案增强了弱磁效果，提高了电动机效率。需要说明的是，上述实施例仅仅是转子转过的其中一个周期内的控制方法说明，在此并非限制。
按照上述方案，控制器33控制各相绕组与电源模块23的电性连接的控制方法如下：
将第一相绕组A、第二相绕组B、第三相绕组B同时连接至所述电源正极23a或电源负极23b；
检测所述供电电源或所述电动机的参数，并判断所述供电电源是否为低电压电源，如果所述供电电源为低电压电源，则：
获取电动机转子的转动位置；
当转子转动至第一预设位置时，将第一相绕组A、第二相绕组B、第三相绕组C中的第一个从所述电源正极23a或电源负极23b断开并连接至电源正极23a或电源负极23b中的另一个；
当转子转动至第二预设位置时，将所述第一相绕组A、第二相绕组B、第三相绕组C中的第二个从电源正极23a或电源负极23b断开并连接至电源正极23a或电源负极23b中的另一个；
当转子转动至第三预设位置时，将第一相绕组A、第二相绕组B、第三相绕组C中的第三个从电源正极23a或电源负极23b断开并连接至电源正极23a或电源负极23b中的另一个。
参照图7a、图7b和图7c，在转子转过的其中一个周期内，控制器33控制各相绕组与电源模块的电性连接的控制方法的具体步骤如下：
S1：将第一相绕组A和第三相绕组C连接至电源正极23a，将第二相绕组B连接至电源负极23b；
S2：当转子转动至第一预设位置时L1时，将第三相绕组C从至电源正极23a断开，并将其连接至电源负极23b；
S3：当转子转动至第二预设位置时L2时，将第二相绕组B从至电源负极23b断开，并将其连接至电源正极23a；
S4：当转子转动至第三预设位置时L3时，将第一相绕组A从至电源正极23a断开，并将其连接至电源负极23b；
S5：当转子转动至第四预设位置时L4时，将第三相绕组C从至电源负极23b断开，并将其连接至电源正极23a；
S6：当转子转动至第五预设位置时L5时，将第二相绕组B从至电源正极23a断开，并将其连接至电源负极23b；
S7：当转子转动至第六预设位置时L6时，将第一相绕组A从至电源负极23b断开，并将其连接至电源正极23a。
将现有的电动工具中无刷电动机采用的控制方法和上述改进的控制方法进行对比，驱动状态与位置测算模块34的输出信号的对应关系对比如表2所示：
信号组合 现有的控制方法驱动状态 改进的控制方法驱动状态
101 AB ABC-
100 AC ACB+
110 BC BCA-
010 BA BAC+
011 CA CAB-
001 CB CBA+
表2
表2中，“-”表示在一个换向区间内，各相绕组由连接电源正极改变为连接电源负极，“+”表示在一个换向区间内，各相绕组由连接电源负极改变为连接电源正极。例如，“ABC-”，表示控制器33控制驱动电路32使第一相绕组A连接至电源正极23a、第二相绕组B连接至电源负极23b、第三相绕组C连接至电源正极23a，在转子转动至下一个预设位置时，使第三相绕组C从电源正极23a断开并连接至电源负极23b。“BAC+” 表示控制器33控制驱动电路32使第二相绕组B连接至电源正极23a、第一相绕组A连接至电源负极23b、第三相绕组C连接至电源负极23b，在转子转动至下一个预设位置时，使第三相绕组C从电源负极23b断开并连接至电源正极23a。
需要说明的是，控制器33控制各相绕组与电源模块的电性连接的控制方法仅仅是针对转子转过的其中一个周期而言，在此并非限制。
图7a、图7b、图7c是不同实施例的无刷电动机的各相绕组的电压与转子位置的对应关系的曲线图。图7a中，控制器33控制驱动电路32中的各个驱动开关以一定的占空比和一定变化率的占空比控制各相绕组与电源模块23的电性连接。图7b、图7c中，制器33控制驱动电路32中的各个驱动开关以一定的占空比和变化率随转子的转动位置改变的占空比控制各相绕组与电源模块23的电性连接。由于图7b和图7c中，占空比的变化率随转子的转动位置不同，从而获得不同的各相绕组的电压与转子位置的对应关系的曲线。
实际操作中，上述占空比可以通过查表的方式获得，也可以通过计算的方式获得。
控制器33还包括用于数据处理的数据处理单元以及用于存储的储存单元。
在一个实施例中，数据处理单元用于根据位置测算模块34的发送的位置信号，计算出转子位置（即转子转过的角度）。存储单元存储转子位置（即转子转过的角度）以及上述控制器33控制驱动电路32中的各个驱动开关导通的占空比，并建立各驱动开关导通的占空比和转子位置的对应关系表。这样根据各个驱动开关导通的占空比和转子的转动位置对应关系的信息表，即可得到下一次转子的转动位置对应的各个驱动开关导通的占空比，控制器33在下一次输出对应的控制信号，使得各个驱动开关按照对应的导通的占空比工作，这样便能使三相绕组的电压以预设的变化率随转子的转动位置变化。
在另一个实施例中，数据处理单元用于根据位置测算模块34的发送的位置信号，计算出转子的转动位置（即转子转过的角度）。存储单元存储转子的转动位置以及控制器33控制驱动电路32中的各个驱动开关导通的占空比，并建立各驱动开关导通的占空比和转子位置的对应的函数关系。数据处理单元还用于根据计算得出的转子的转动位置以及各个驱动开关导通的占空比和转子的转动位置的对应的函数关系，来计算下一次各个驱动开关应该导通的占空比。
为了获得更好的电动机输出特性，还可以通过调节每相绕组的电压的相位角来获得更好的弱磁提速效果。
以第一相绕组A为例，参照图8说明调节每相绕组的电压的相位角的方法。
具体地，可以通过将上述控制方法中的所有预设位置同时前移或后移。例如，在图7c中在转子转到第一预设位置60°角度时，控制器33驱动开关Q1从原先预设的占空比改变为逐渐减小的占空比，为了将相位角提前，在图8中，可以将图7c中的第一预设位置前移θ角度（例如，15°），这样当转子转到第一预设位置（60°-θ）（例如，45°）时，控制器33驱动开关Q1从原先预设的占空比改变为逐渐减小的占空比。按照此方式，第二预设位置、第三预设位置、第四预设位置、第五预设位置、第六预设位置均需同时前移θ角度。
实际情况中，θ角度根据具体应用场合设定，以获得较佳的电动机输出特性。在一个实施例中，θ角的范围为-60°~+10°，其中，“-”表示所有预设位置同时前移，例如“-60°”表示所有预设位置同时前移60°；“+”表示所有预设位置同时后移，例如“+10°”表示所有预设位置同时后移10°。
参照图9是额定电压为48V的电动工具的输出特性曲线，其中a曲线是该电动工具使用低电压电池包（24V）供电时电动工具的输出特性曲线（转速-转矩关系图），c曲线是该电动工具使用高电压电池包供电（48V）的电动工具的输出特性曲线（转速-转矩关系图），b曲线是在使用低电压电池包（24V）供电时采用上述控制方法时电动工具的输出特性曲线（转速-转矩关系图），由图9可知，b曲线近似贴合c曲线。因此，采用上述控制方法，使得高电压电源供电的电动工具在使用低电压电源供电时，其输出特性近似于高电压电源供电时的输出特性，可以满足需求。
图10a、图10b和图10c为不同种类电动的转速对比曲线图，其中横坐标为转矩T，纵坐标为转速n，虚线表示现有的电动工具的转速随转矩的变化曲线，实线表示采用上述方案的电动工具转速随转矩的变化曲线。从图9a、9b、9c可以看出，采用上述方案的电动工具在重载时相比于现有的电动工具具有较高的转速。同时，采用上述方案，可以配置不同的电动机输出特性曲线。图9a所示的电动工具可以是需要较大转速的吹风机，采用上述方案后，吹风机具有更高的转速、更大的风量以及更大推力，这样可以吹动更重的物体（例如，石子）。图9b所示的电动工具可以是转速与冲击频率有要求的冲击钻，采用上述方案后，将转速与合适的冲击频率对应，可有效提高整机的冲击效率以及冲击性能。图9c所示的电动工具可以是扫雪机，采用上述方案后，可以在雪少轻载时使用恒定较低的转速，以节约能源，增加续航时间，随着抛雪量的增加，即负载增加时，将电动机转速提高，以加快抛雪速度，避免雪堆积在机器腔道内。
通过上述方法，高电压电源供电的电动工具在使用低电压电源供电时也能满足输出特性需求，这样可以将低电压电源作为高电压电源供电的电动工具的后备电源使用，也就是可以将同一电压的供电电源（例如，电池包）应用于不同输出需求的电动工具，从而提高供电电源的使用率；另外，通过提高电动工具的输出性能，可以使同一种电动工具适配不同电压的供电电源，并可根据不同电动工具的使用场合和需求，配置不同的电动机特性曲线，提高电动工具的工作效率和工作效果。
电动工具不限于上述，吹风机、冲击钻、扫雪机，电圆锯、曲线锯、斜锯、往复锯、角磨、切割机、割草机等利用无刷电动机驱动的电动工具均可以采用上述方案。
需要说明的是，本发明不限于直流无刷电动工具，凡是采用上述控制方法的发明均落在本发明的范围内。
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 (19)

1.一种电动工具，包括：
电动机，包括转子和定子，其中所述定子包括第一相绕组、第二相绕组、第三相绕组；
电源模块，包括电源正极和电源负极，所述电源模块电连接至供电电源，用于为所述电动机供电；
驱动电路，用于使所述电源模块能电连接至所述第一相绕组、第二相绕组和第三相绕组中的至少两个；
参数检测模块，用于检测所述供电电源或所述电动机的参数；
位置测算模块，用于直接或间接获取所述电动机转子的位置；
控制器，与所述参数检测模块、位置测算模块、驱动电路电连接，用于根据所述参数检测模块的检测值和所述位置测算模块获取的电动机转子的位置，控制所述驱动电路；
其特征在于：所述控制器根据所述参数检测模块的检测值判断所述供电电源是否是低电压电源；在所述供电电源为低电压电源时，所述控制器根据所述转子的位置控制所述驱动电路使所述第一相绕组、第二相绕组和第三相绕组同时连接至所述电源模块。
2.根据权利要求1所述的电动工具，其特征在于：所述参数检测模块包括电压检测模块，用于检测所述供电电源的电压。
3.根据权利要求1所述的电动工具，其特征在于：在所述供电电源的电压与所述电动工具的额定电压的比值为0.5-0.75时，所述控制器判断所述供电电源是低电压电源。
4.根据权利要求1所述的电动工具，其特征在于：所述驱动电路包括驱动开关，所述驱动开关能在所述控制器的控制下以变化的占空比导通所述第一相绕组、第二相绕组、第三相绕组与所述电源模块的电性连接，所述占空比随所述转子的转动位置变化。
5.根据权利要求1所述的电动工具，其特征在于：所述驱动电路包括驱动开关，所述驱动开关能在所述控制器的控制下以不变的占空比和变化的占空比导通所述第一相绕组、第二相绕组、第三相绕组与所述电源模块的电性连接，所述占空比随所述转子的转动位置变化。
6.根据权利要求1所述的电动工具，其特征在于：在所述转子转动至第一预设位置时，所述控制器控制所述驱动开关以一定的或逐渐增大的或逐渐减小的第一占空比导通所述第一相绕组、第二相绕组、第三相绕组与所述电源模块的电源正极或电源负极的电性连接；当所述转子转动至第二预设位置时，所述控制器控制所述驱动开关以一定的或逐渐增大的或逐渐减小的第二占空比导通所述第一相绕组、第二相绕组、第三相绕组与所述电源模块的电源正极或电源负极的电性连接；所述第二占空比不同于所述第一占空比，或所述第二占空比的变化不同于所述第一占空比的变化。
7.根据权利要求4或5或6任意一项所述的电动工具，其特征在于：所述占空比以变化的斜率和/或预设的斜率随所述转子的转动位置变化。
8.根据权利要求4或5或6任意一项所述的电动工具，其特征在于：所述控制器还包括存储单元，所述存储单元用于存储所述占空比和所述转子的转动位置的对应关系表。
9.根据权利要求4或5或6任意一项所述的电动工具，其特征在于：所述控制器还包括数据处理单元，所述数据处理单元用于根据所述转子的转动位置计算得出所述占空比。
10.根据权利要求1所述的电动工具，其特征在于：所述控制器电连接至所述驱动电路并向所述驱动电路发送控制信号以使所述第一相绕组、第二相绕组、第三相绕组的电压以变化的斜率和/或预设的斜率随所述转子的转动位置变化。
11.根据权利要求1所述的电动工具，其特征在于：所述控制器电连接至所述驱动电路并向所述驱动电路发送控制信号以使所述第一相绕组、第二相绕组、第三相绕组的电压的相位角超前或滞后一个预设角度。
12.一种电动工具的控制方法，所述电动工具包括：
电动机，包括转子和定子，其中所述定子包括第一相绕组、第二相绕组、第三相绕组；
电源模块，包括电源正极和电源负极，所述电源模块电连接至供电电源，用于为所述电动机供电；
驱动电路，用于使所述电源模块能电连接至所述第一相绕组、第二相绕组和第三相绕组中的至少两个；
参数检测模块，用于检测所述供电电源或所述电动机的参数；
位置测算模块，用于直接或间接获取所述电动机转子的位置；
控制器，与所述参数检测模块、位置测算模块、驱动电路电连接，用于根据所述参数检测模块的检测值和所述位置测算模块的获取的电动机转子的位置，控制所述驱动电路；
其特征在于：所述控制方法包括：
将所述第一相绕组、第二相绕组、第三相绕组同时连接至所述电源正极或电源负极；
检测所述供电电源或所述电动机的参数；
根据所述供电电源或所述电动机的参数判断所述供电电源是否为低电压电源，在所述供电电源为低电压电源时：
获取所述电动机转子的转动位置；
在所述转子转动至第一预设位置时，使所述第一相绕组的电压、第二相绕组的电压、第三相绕组的电压中的第一电压随所述转子的转动位置各自按照保持不变或逐渐增大或逐渐减小的方式变化；
在所述转子转动至第二预设位置时，使所述第一相绕组的电压、第二相绕组的电压、第三相绕组的电压中的第二电压随所述转子的转动位置各自按照保持不变或逐渐增大或逐渐减小的方式变化；
所述第二电压不同于所述第一电压，或所述第二电压的变化不同于所述第一电压的变化。
13.根据权利要求12所述的电动工具的控制方法，其特征在于：在所述供电电源的电压与所述电动工具的额定电压的比值为0.5-0.75时，所述控制器判断所述供电电源是低电压电源。
14.根据权利要求12所述的电动工具的控制方法，其特征在于：所述第一相绕组的电压、第二相绕组的电压、第三相绕组的电压以变化的斜率随所述转子的转动位置变化。
15.根据权利要求12所述的电动工具的控制方法，其特征在于：所述第一相绕组的电压、第二相绕组的电压、第三相绕组的电压以预设的斜率随所述转子的转动位置变化。
16.根据权利要12所述的电动工具的控制方法，其特征在于：所述占空比根据所述转子的转动位置通过查表的方式或计算的方式获得。
17.一种电动工具的控制方法，所述电动工具包括：
电动机，包括转子和定子，其中所述定子包括第一相绕组、第二相绕组、第三相绕组；
电源模块，包括电源正极和电源负极，所述电源模块电连接至供电电源，用于为所述电动机供电；
驱动电路，用于使所述电源模块能电连接至所述第一相绕组、第二相绕组和第三相绕组中的至少两个；
参数检测模块，用于检测所述供电电源或所述电动机的参数；
位置测算模块，用于直接或间接获取所述电动机转子的位置；
控制器，与所述参数检测模块、所述位置测算模块、所述驱动电路电连接，用于根据所述参数检测模块的检测值和所述位置测算模块的获取的电动机转子的位置，控制所述驱动电路；
其特征在于：所述控制方法包括：
将所述第一相绕组、第二相绕组、第三相绕组同时连接至所述电源正极或电源负极；
检测所述供电电源是否为低电压电源，如果所述供电电源是低电压电源，则：
获取所述电动机转子的转动位置；
在所述转子转动至一个预设位置时，使所述第一相绕组、第二相绕组、第三相绕组中的一个从所述电源正极或电源负极断开并连接至所述电源正极或电源负极中的另一个。
18.根据权利要求17所述的电动工具的控制方法，其特征在于：
在所述转子转动至第一预设位置时，使所述第一相绕组、第二相绕组、第三相绕组中的一个从所述电源正极或电源负极断开并连接至所述电源正极或电源负极中的另一个；
在所述转子转动至第二预设位置时，使所述第一相绕组、第二相绕组、第三相绕组中的另一个从所述电源正极或电源负极断开并连接至所述电源正极或电源负极中的另一个。
19.根据权利要求17所述的电动工具的控制方法，其特征在于：
在所述转子转动至第一预设位置时，使所述第一相绕组、第二相绕组、第三相绕组中的第一个从所述电源正极或电源负极断开并连接至所述电源正极或电源负极中的另一个；
在所述转子转动至第二预设位置时，使所述第一相绕组、第二相绕组、第三相绕组中的第二个从所述电源正极或电源负极断开并连接至所述电源正极或电源负极中的另一个；
在所述转子转动至第三预设位置时，使所述第一相绕组、第二相绕组、第三相绕组中的第三个从所述电源正极或电源负极断开并连接至所述电源正极或电源负极中的另一个。
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020001660A1 (zh) * 2017-12-04 2020-01-02 南京德朔实业有限公司 电动工具及其控制方法
CN111030220A (zh) * 2019-12-16 2020-04-17 珠海格力电器股份有限公司 一种电器设备显示装置及电器设备控制方法
CN113098344A (zh) * 2019-12-23 2021-07-09 苏州宝时得电动工具有限公司 电动工具
CN114302790A (zh) * 2019-08-30 2022-04-08 松下知识产权经营株式会社 电动工具
WO2022083384A1 (zh) * 2020-10-20 2022-04-28 南京泉峰科技有限公司 电动工具
CN114454113A (zh) * 2020-11-09 2022-05-10 南京泉峰科技有限公司 智能电动工具及其控制方法
CN114679102A (zh) * 2020-12-24 2022-06-28 南京泉峰科技有限公司 电动工具及其控制方法
WO2022178774A1 (en) * 2021-02-25 2022-09-01 Techtronic Cordless Gp Power tool having variable output

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111185874B (zh) * 2018-11-15 2023-09-08 南京泉峰科技有限公司 冲击螺丝批、旋转冲击工具及其控制方法

Citations (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5463300A (en) * 1993-08-26 1995-10-31 Oximberg; Carol A. AC motor controller with 180 degree conductive switches
JPH09312991A (ja) * 1996-05-23 1997-12-02 Fujitsu General Ltd ブラシレスモータの制御方法
US6614288B1 (en) * 1998-05-20 2003-09-02 Astec International Limited Adaptive drive circuit for zero-voltage and low-voltage switches
US20060082339A1 (en) * 2003-03-17 2006-04-20 Koji Hamaoka Brushless dc motor driving method and apparatus for it
TW200703873A (en) * 2005-07-15 2007-01-16 Delta Electronics Inc Motor control method and apparatus thereof
US20100177626A1 (en) * 2006-03-29 2010-07-15 Rohm Co., Ltd. Motor drive circuit, method, and disc device using the same
US20100237809A1 (en) * 2007-12-10 2010-09-23 Panasonic Corporation Inverter controller, and motor driving device, electric compressor and electric home appliance using the inverter controller
CN201869102U (zh) * 2010-12-06 2011-06-15 山东大学 光伏高频隔离升压软开关dc/dc变换器
US20120074878A1 (en) * 2010-09-28 2012-03-29 Black And Decker Inc. Method and system for prevention of motor reversal
US20130014967A1 (en) * 2010-03-31 2013-01-17 Hitachi Koki Co., Ltd. Power Tool
CN103004081A (zh) * 2010-07-20 2013-03-27 罗伯特·博世有限公司 用于操控多相电子换向电机的方法和装置以及电动机***
CN103023397A (zh) * 2011-09-21 2013-04-03 日立汽车***株式会社 无刷电机的驱动装置以及无刷电机的驱动方法
CN103348581A (zh) * 2011-03-18 2013-10-09 日立工机株式会社 电动工具
US20140035501A1 (en) * 2011-04-28 2014-02-06 Shindengen Electric Manufacturing Co., Ltd. Brushless motor control device and brushless motor control method
US20140070769A1 (en) * 2011-05-06 2014-03-13 Shindengen Electric Manufacturing Co., Ltd Brushless motor control apparatus and brushless motor control method
CN104170240A (zh) * 2012-03-14 2014-11-26 日立工机株式会社 电动工具
CN104242749A (zh) * 2014-07-30 2014-12-24 合肥工业大学 无位置传感器无刷直流电机换向控制方法
WO2016100879A1 (en) * 2014-12-18 2016-06-23 Black & Decker Inc. Control scheme to increase power output of a power tool using conduction band and advance angle

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3955286B2 (ja) * 2003-04-03 2007-08-08 松下電器産業株式会社 モータ駆動用インバータ制御装置および空気調和機
US8274261B2 (en) * 2007-07-13 2012-09-25 Black & Decker Inc. Cell monitoring and balancing
CN203135771U (zh) * 2012-12-28 2013-08-14 重庆川仪自动化股份有限公司 一种三三导通无刷直流电机控制***
CN103647482B (zh) * 2013-12-17 2016-01-20 上海新时达电气股份有限公司 无刷直流电机180°方波控制方法及其控制模块和变频器
CN107078533B (zh) * 2014-05-18 2022-05-10 百得有限公司 电动工具***
US9780703B2 (en) * 2015-08-12 2017-10-03 Stmicroelectronics S.R.L. Power supply for multiphase motor providing recirculation compensation features and related methods
CN109873578B (zh) * 2017-12-04 2023-03-24 南京泉峰科技有限公司 电动工具及电动工具的控制方法

Patent Citations (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5463300A (en) * 1993-08-26 1995-10-31 Oximberg; Carol A. AC motor controller with 180 degree conductive switches
JPH09312991A (ja) * 1996-05-23 1997-12-02 Fujitsu General Ltd ブラシレスモータの制御方法
US6614288B1 (en) * 1998-05-20 2003-09-02 Astec International Limited Adaptive drive circuit for zero-voltage and low-voltage switches
US20060082339A1 (en) * 2003-03-17 2006-04-20 Koji Hamaoka Brushless dc motor driving method and apparatus for it
TW200703873A (en) * 2005-07-15 2007-01-16 Delta Electronics Inc Motor control method and apparatus thereof
JP2007028891A (ja) * 2005-07-15 2007-02-01 Taida Electronic Ind Co Ltd モーター制御方法とその装置
US20100177626A1 (en) * 2006-03-29 2010-07-15 Rohm Co., Ltd. Motor drive circuit, method, and disc device using the same
US20100237809A1 (en) * 2007-12-10 2010-09-23 Panasonic Corporation Inverter controller, and motor driving device, electric compressor and electric home appliance using the inverter controller
US20130014967A1 (en) * 2010-03-31 2013-01-17 Hitachi Koki Co., Ltd. Power Tool
CN103004081A (zh) * 2010-07-20 2013-03-27 罗伯特·博世有限公司 用于操控多相电子换向电机的方法和装置以及电动机***
US20120074878A1 (en) * 2010-09-28 2012-03-29 Black And Decker Inc. Method and system for prevention of motor reversal
CN201869102U (zh) * 2010-12-06 2011-06-15 山东大学 光伏高频隔离升压软开关dc/dc变换器
CN103348581A (zh) * 2011-03-18 2013-10-09 日立工机株式会社 电动工具
US20140035501A1 (en) * 2011-04-28 2014-02-06 Shindengen Electric Manufacturing Co., Ltd. Brushless motor control device and brushless motor control method
US20140070769A1 (en) * 2011-05-06 2014-03-13 Shindengen Electric Manufacturing Co., Ltd Brushless motor control apparatus and brushless motor control method
CN103023397A (zh) * 2011-09-21 2013-04-03 日立汽车***株式会社 无刷电机的驱动装置以及无刷电机的驱动方法
CN104170240A (zh) * 2012-03-14 2014-11-26 日立工机株式会社 电动工具
CN104242749A (zh) * 2014-07-30 2014-12-24 合肥工业大学 无位置传感器无刷直流电机换向控制方法
WO2016100879A1 (en) * 2014-12-18 2016-06-23 Black & Decker Inc. Control scheme to increase power output of a power tool using conduction band and advance angle

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020001660A1 (zh) * 2017-12-04 2020-01-02 南京德朔实业有限公司 电动工具及其控制方法
US11095238B2 (en) 2017-12-04 2021-08-17 Nanjing Chervon Industry Co., Ltd. Electric tool and control method of electric tool
CN114302790A (zh) * 2019-08-30 2022-04-08 松下知识产权经营株式会社 电动工具
CN111030220A (zh) * 2019-12-16 2020-04-17 珠海格力电器股份有限公司 一种电器设备显示装置及电器设备控制方法
CN113098344A (zh) * 2019-12-23 2021-07-09 苏州宝时得电动工具有限公司 电动工具
WO2022083384A1 (zh) * 2020-10-20 2022-04-28 南京泉峰科技有限公司 电动工具
CN114454113A (zh) * 2020-11-09 2022-05-10 南京泉峰科技有限公司 智能电动工具及其控制方法
CN114679102A (zh) * 2020-12-24 2022-06-28 南京泉峰科技有限公司 电动工具及其控制方法
WO2022178774A1 (en) * 2021-02-25 2022-09-01 Techtronic Cordless Gp Power tool having variable output

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