CN111788053A - 用于电动工具的模拟停滞***和方法 - Google Patents

Abstract

用于电动工具的模拟停滞***和方法。根据一个示例性实施例的一种电动工具包括电源和可选择性地连接到电源的电动机。电动机包括转子和定子绕组。电动工具还包括被配置为生成驱动请求信号的致动器，以及被配置为可选择性地将电源耦合到电动机的定子绕组的电源开关网络。电动工具还包括耦合到电源，致动器和电源开关网络的电子处理器。电子处理器被配置为检测电动工具上的负载，并将负载和阈值进行比较。电子处理器被配置为确定负载大于阈值，以及响应于确定负载大于阈值，控制电源开关网络模拟停滞。

Description

用于电动工具的模拟停滞***和方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年2月28日提交的美国临时专利申请号62/636,633的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及在操作期间电动工具的模拟停滞(bog-down)。

附图说明

图1示出了根据本发明的一个实施例的电动工具。

图2示出了根据本发明的一个实施例的图1的电动工具的简化框图。

图3A至图3B示出了根据一个实施例的提供图1的电动工具的模拟停滞方法的流程图。

图4示出了根据一个实施例的图1的电动工具的示意图，其示出了电动工具的电子处理器如何实现图3A和图3B的方法。

图5示出了根据一个实施例的包括在电动工具的壳体上的状态指示器(eco-indicator)。

发明内容

在一个实施例中，提供了一种电动工具，其包括电源和可选择性地连接到电源的电动机。电动机包括转子和定子绕组。电动工具还包括被配置为生成驱动请求信号的致动器，以及被配置为可选择性地将电源耦合到电动机的定子绕组的电源开关网络。电动工具还包括耦合到电源，致动器和电源开关网络的电子处理器。电子处理器被配置为检测电动工具上的负载，并将负载和阈值进行比较。电子处理器被配置为确定负载大于阈值，以及响应于确定负载大于阈值，控制电源开关网络以模拟停滞。

在另一实施例中，提供了一种驱动电动工具的方法，该方法包括使用电子处理器，检测电动工具上的负载。电动工具包括可选择性地耦合到电源的电动机，并且电动机包括转子和定子绕组。响应于由致动器生成的驱动请求信号，电源开关网络可选择性地将电源耦合到电动机的定子绕组。该方法还包括使用电子处理器，将负载和阈值进行比较，以及确定负载大于阈值。该方法还包括响应于确定负载大于所述阈值，使用电子处理器控制电源开关网络以模拟停滞。

在一个实施例中，提供了一种电动工具，其包括电源，可选择性地耦合到电源的电动机，被配置为生成驱动请求信号的致动器，被配置为可选择性地将电源耦合到电动机的电源开关网络，以及电子处理器。电子处理器耦合到电源，致动器和电源开关网络。电子处理器还被配置为检测电动工具上的负载，以及从致动器接收驱动请求信号，其中驱动请求信号对应于电动机的第一驱动速度。电子处理器还被配置为基于检测的负载和由电源和电动工具组成的组中的一个的电流限制，生成对应于电动机的第二驱动速度的电流限制信号。电子处理器还被配置为将驱动请求信号和电流限制信号进行比较，以及基于该比较，确定对应于电流限制信号的电动机的第二驱动速度小于对应于驱动请求信号的电动机的第一驱动速度。另外，电子处理器还被配置为响应于确定对应于电流限制信号的电动机的第二驱动速度小于对应于驱动请求信号的电动机的第一驱动速度，基于电流限制信号来控制电源开关网络以模拟停滞。

具体实施方式

在详细解释本发明的任何实施例之前，应理解，本发明的应用不限于在以下描述中阐述或在附图中示出的构造细节和部件布置。本发明能够具有其他实施例并且能够以各种方式实践或实施。另外，应理解，本文所使用的措词和术语是出于描述的目的，而不应被认为是限制性的。本文中“包括”，“包含”或“具有”及其变体的使用意在涵盖其后列出的项目及其等同物以及其他项目。术语“安装”，“连接”和“耦合”被广泛地使用，并且包括直接和间接的安装，连接和耦合。此外，“连接”和“耦合”不限于物理或机械连接或耦合，并且可以包括直接或间接的电连接或耦合。

应注意，可以利用多个基于硬件和软件的装置以及多个不同的结构部件来实现本发明。此外，并且如在随后的段落中所描述的，附图中示出的特定配置旨在例示本发明的实施方式，并且其他替代配置也是可能的。除非另有说明，否则术语“处理器”，“中央处理单元”和“CPU”是可互换的。当术语“处理器”或“中央处理单元”或“CPU”被用作标识执行特定功能的单元时，应理解，除非另有说明，否则那些功能可以由单个处理器或以任何形式布置的多个处理器(包括并行处理器，串行处理器，串联处理器或云处理/云计算配置)来执行。

图1示出了电动工具100。在所示的实施例中，电动工具100是混凝土锯。在其他实施例中，电动工具100是另一类型的电动工具，诸如千斤顶锤，割草机等。如这些示例电动工具所指示的，在一些实施例中，电动工具100是传统上由燃气发动机提供动力的一种电动工具(诸如重型电动工具)，其在操作期间通常不由用户独立地支撑。如图1所示，电动工具100包括支撑手柄110，电动机壳体115，输出装置120和电源125的主体105。

电动机壳体115支撑电动机，电动机致动输出装置120(也称为工具器具)，并允许输出装置120执行特定任务。在所示的实施例中，使用带130将电动机的旋转运动提供给输出装置120。在其他实施例中，特别是对于其他电动工具，可能不存在带130，并且以另一种已知的方式(例如使用链条驱动器或驱动轴)将电动机的旋转运动提供给输出装置120。例如，尽管图1的输出装置120是旋转的圆形刀片，但是在一些实施例中,输出装置120是由电动机驱动的以不同方式运动的另一种类型的输出装置。例如，在电动工具100是千斤顶锤的实施例中，输出装置120是沿线性轴线来回运动的凿子。电源(例如，电池组)125联接到电动工具100，并提供电力以激励电动机。电动机基于输入装置135(其也被称为致动器)的位置而被激活。在一些实施例中，输入装置135被定位在手柄110上。当输入装置135被致动(即，被压下以使得其保持靠近手柄110)时，电力被提供到电动机以使输出装置120旋转。当输入装置135如图1所示被释放时，电力不被提供到电动机，并且因此，如果输出装置120先前正由电动机驱动,则输出装置120将减慢并停止。

在所示的实施例中，输入装置135与手柄110具有大体相同的形状。然而，在其他实施例中，输入装置135被不同地布置和/或成形并且被定位在电动工具100的其他位置(例如，输入装置135可以是被配置成由用户的一个或多个手指致动的触发器)。在一些实施例中，输入装置135被偏置(例如，使用弹簧)，以使得当用户释放输入装置135时，其沿远离手柄110的方向移动。输入装置135输出指示其位置的驱动请求信号。在一些情况下，驱动请求信号是二进制的，并且指示输入装置135被压下还是被释放。在其他情况下，驱动请求信号更精确地指示输入装置135的位置。例如，输入装置135可以取决于输入装置135被压下的程度来输出从0伏到5伏变化的模拟驱动请求信号。例如，0V输出指示输入装置135被释放，1V输出指示输入装置135被压下20％，2V输出指示输入装置135被压下40％，3V输出指示输入装置135被压下60％，4V输出指示输入装置135被压下80％，并且5V指示输入装置135被压下100％。由输入装置135输出的驱动请求信号可以是模拟的或数字的。

在一些实施例中，输入装置135包括辅助输入装置，辅助输入装置从用户接收指示用户期望的电力水平的第二输入。例如，辅助输入可以具有与以上五个电压示例相对应的五个电力水平。在这样的实施例中，来自输入装置135的驱动请求信号可以是二进制的，以指示输入装置135被压下还是被释放。然而，辅助输入可使输入装置135取决于辅助输入装置的设置来提供不同的驱动请求信号,以控制电动工具100。例如，当辅助输入装置设置为60％时，当输入装置135被压下时，输入装置135提供3V输出。类似地，当辅助输入装置设置为100％时，当压下输入装置135时，输入装置135提供5V输出。

图2示出了根据一个示例性实施例的电动工具100的简化框图200。如图2所示，电动工具100包括电子处理器205，存储器207，电源(例如，电池组)125，电源开关网络215，电动机220，转子位置传感器225，电流传感器230，输入装置135和指示器(例如，发光二极管)235。在一些实施例中，电动工具100包括比图2中所示的部件更少或额外的部件。例如，电动工具100可包括电池组电量计，工作灯，附加的传感器(例如用于感测电动机220的扭矩的换能器，该扭矩指示电动工具100上的负载)等。

如图2所示，电源125向电子处理器205提供电力。在一些实施例中，电源125是电动工具电池组，其提供约80伏直流(DC)或约60伏至约90伏之间的另一电平的标称电压。例如，电源125包括串联，并联或以其组合电连接的几个电池单元(例如，锂离子或另一化学物质),以产生期望的输出电压。此外，在一些实施例中，电源125包括容纳并支撑电池单元的壳体，以及微处理器,其用于至少部分地控制电源125的充电和放电,并且可操作以与电动工具100通信。在一些实施例中，电动工具100包括有源和/或无源部件(例如，降压控制器，电压转换器，整流器，滤波器等)，以调节或控制由电源125提供到电动工具100的其他部件的电力(例如，提供给电子处理器205的电力)。另外，在一些实施例中，电子处理器205和电源125被配置为彼此通信。

存储器207包括只读存储器(ROM)，随机存取存储器(RAM)，其他非暂时性计算机可读介质或其组合。电子处理器205被配置为与存储器207通信以存储数据并检索所存储的数据。电子处理器205被配置为从存储器207接收指令和数据，并执行指令等。特别地，电子处理器205执行存储在存储器207中的指令以执行本文描述的方法。

电源开关网络215使电子处理器205能够控制电动机220的操作，在一些实施例中,电动机220可以是无刷直流(DC)电动机。一般地，当压下输入装置135时，电流经由电源开关网络215从电源125供应到电动机220。当未压下输入装置135时，电流不会从电源125供应到电动机220。在一些实施例中，输入装置135被压下的量与电动机220的期望旋转速度有关或相对应。在其他实施例中，输入装置135被压下的量与期望的扭矩有关或相对应。

响应于电子处理器205从输入装置135接收到驱动请求信号，电子处理器205激活电源开关网络215以提供电力给电动机220。通过电源开关网络215，电子处理器205控制可用于电动机220的电流量，从而控制电动机220的速度和扭矩输出。电源开关网络215可包括许多场效应晶体管(FET)，双极晶体管或其他类型的电开关。例如，电源开关网络215可以包括六FET桥，其从电子处理器205接收脉宽调制(PWM)信号以驱动电动机220。

转子位置传感器225和电流传感器230联接到电子处理器205和将指示电动工具100或电动机220的不同参数的各种控制信号传送到电子处理器205。在一些实施例中，转子位置传感器225包括霍尔传感器或多个霍尔传感器。在其他实施例中，转子位置传感器225包括附接到电动机220的正交编码器。转子位置传感器225将电动机反馈信息输出到电子处理器205，例如当电动机220的转子的磁体在霍尔传感器的表面上转过时的指示(例如，脉冲)。基于来自转子位置传感器225的电动机反馈信息，电子处理器205可以确定转子的位置，速度和加速度。响应于电动机反馈信息和来自输入装置135的信号，电子处理器205发送控制信号以控制电源开关网络215从而驱动电动机220。例如，通过选择性地启用和停用电源开关网络215的FET，从电源125接收的电力以循环方式被选择性地施加到电动机220的定子绕组，以使电动机的转子旋转。电动机反馈信息由电子处理器205使用，以确保到电源开关网络215的控制信号的正确定时，并且在一些情况下，提供闭环反馈以将电动机220的速度控制在期望的水平。例如，为了使用来自转子位置传感器225的电动机位置信息来驱动电动机220，电子处理器205确定转子磁体相对于定子绕组的位置，并且(a)以预定模式激励下个定子绕组对(一对或多对)以在期望的旋转方向上向转子磁体提供磁力，并且(b)使先前激活的定子绕组对(一对或多对)断电，以防止将磁力(其与转子的旋转方向相反)施加到转子磁体上。

电流传感器230在电动工具100的操作期间监测或检测电动机220的电流水平，并且将指示检测到的电流水平的控制信号提供给电子处理器205。电子处理器205可以使用检测到的电流水平来控制电源开关网络215，如下面更详细地解释的。例如，来自电流传感器230的电动机220的检测到的电流水平可以指示电动工具100上的负载。在一些实施例中，除了检测电动机220的电流水平以外，可以其他方式确定电动工具100上的负载。例如，电动工具100可以包括被配置为向电子处理器205提供指示电动机220的扭矩水平的信号的换能器，该信号指示电动工具100上的负载。

如图2所示，指示器235也耦合到电子处理器205，并从电子处理器205接收控制信号，以基于电动工具100的不同状态来开启和关闭或传达信息。指示器235包括例如一个或多个发光二极管(“LED”)或显示屏。指示器235可以被配置为显示电动工具100的状况或与电动工具100相关的信息。例如，指示器235被配置为指示电动工具100的测得的电气特性，电动工具100的状态，电动工具的模式等。指示器235还可以包括通过可听或可触的输出向用户传达信息的元件。在一些实施例中，指示器235包括状态(eco)指示器，其指示在操作期间电动工具100正在使用的电量，如下面将更详细地描述的(参见图5)。

在图2中简化了所示的电动工具100的部件之间的连接。在实践中，电动工具100的接线更加复杂，因为电动工具的部件通过用于电力和控制信号的多根电线互连。例如，电源开关网络215的每个FET通过控制线分别连接到电子处理器205；电源开关网络215的每个FET连接至电动机220的端子；从电源125到电源开关网络215的电源线包括正极线和负极/地线；等。此外，电源线可以具有较大的线规/直径以处理增加的电流。此外，尽管未示出，但是额外的控制信号和电源线用于互连电动工具100的附加部件(例如，也向存储器207提供电力)。

许多重型电动工具(例如混凝土锯，千斤顶锤，割草机等)由燃气发动机提供动力。在以燃气发动机为动力的电动工具的操作期间，施加在电动工具上的过大的输入力或电动工具所遇到的大的负载会引起阻力，从而阻碍电动工具的进一步操作。例如，太快或太用力推动以燃气发动机为动力的混凝土锯以切割混凝土可能会因为负载过大而使其电动机减速或停滞(bogged-down)。电动机的这种停滞可由用户感测(例如，感觉到和听到)，并且是已经遇到了可能会损坏电动工具的过大的输入的有用指示。相反，例如类似于电动工具100的高功率电动机驱动的电动工具本身不会向用户提供停滞反馈。相反，在这些高功率电动机驱动的电动工具中，电力工具的过载使电动机从电源或电池组吸取过量的电流。从电池组吸取过量的电流可能会导致电池组的快速和可能有害的耗尽。

因此，在一些实施例中，电动工具100包括模拟停滞特征，以向用户提供在操作期间电动工具100正在发生过载的指示(例如，如基于电动机220的电流水平、电动机220的扭矩水平等检测到的)。在一些实施例中，电子处理器205执行如图3A所示的方法300，以提供电动工具100的模拟停滞操作，其类似于由燃气发动机驱动的电动工具所经历的实际停滞。

在框305，电子处理器205响应于确定输入装置135被致动，控制电源开关网络215向电动机220提供电力。例如，电子处理器205根据来自输入装置135的驱动请求信号向电源开关网络215的FET提供PWM信号以驱动电动机220。在框310，电子处理器205检测到电动工具上的负载(例如，使用电流传感器230，监测电动机220的扭矩的换能器等)。在框315，电子处理器205将负载与阈值进行比较。当负载不大于阈值时，方法300返回框310，使得电子处理器205重复框310和框315，直到负载大于阈值。

当电子处理器205确定负载大于阈值时，在框320，电子处理器205响应于确定负载大于阈值，控制电源开关网络215以模拟停滞。在一些实施例中，电子处理器205控制电源开关网络215以将电动机220的速度减小到非零值。例如，电子处理器205减小提供给电源开关网络215的FET的PWM信号的占空比。在一些实施例中，占空比(即，电动机220的速度)的减小与负载高于阈值的量(即，过载的量)成正比。换句话说，电动工具100的过载越多，电子处理器205就更多的降低电动机220的速度。例如，在一些实施例中，电子处理器205在步骤320确定在电动机的负载与负载阈值之间的差。然后，电子处理器205基于该差值(例如，使用查找表)来确定占空比的减小量。

在一些实施例中，在框320，电子处理器205以不同的或附加的方式控制电源开关网络215，以向用户提供在操作期间电动工具100正在发生过载的指示。在这样的实施例中，与上述模拟停滞相比，电动机220的行为可以向用户提供电动工具100正在发生过载的更明显的指示。作为一个示例，电子处理器205控制电源开关网络215以在不同的电动机速度之间振荡。这种电动机控制可以类似于由燃气发动机驱动的电动工具的失速，并且可以向用户提供触觉反馈，以指示电动工具100正在发生过载。在一些实施例中，电子处理器205控制电源开关网络215在不同的电动机速度之间振荡，以向用户提供电动工具100正在发生非常大的过载的指示。例如，电子处理器205响应于确定电动工具100的负载大于第二阈值而控制电源开关网络215在不同的电动机速度之间振荡，该第二阈值大于以上关于模拟停滞所描述的阈值。作为另一示例，电子处理器205响应于确定电动工具100的负载在预定时间段(例如，两秒)内持续大于以上关于模拟停滞所描述的阈值，控制电源开关网络215在不同的电动机速度之间振荡。换句话说，当检测到电动工具100的过载时，电子处理器205可以控制电源开关网络215以模拟停滞，并且当过载被延长或增加到超过第二阈值时，电子处理器205可以控制电源开关网络215模拟失速。

关于以上关于框320所描述的任何实施例，电动工具100和电动机220的其他特性可以向用户提供电动工具100正在发生过载的指示(例如，工具振动，电动机220的轴的共振音，以及电动机220的声音)。在一些实施例中，如上所述，这些特征随着电子处理器205控制电源开关网络215模拟停滞或在不同的电动机速度之间振荡而改变。

在一些实施例中，在电子处理器205控制电源开关网络215模拟停滞之后(在框320)，电子处理器205执行如图3B所示的方法350。在类似于框310的框355，电子处理器205检测电动工具100上的负载。在框360，电子处理器205将电动工具上的负载与阈值进行比较。当负载保持在阈值之上时，方法300返回至框315，使得电子处理器205重复框315至框360，直到负载减小到阈值以下。换句话说，电子处理器205继续模拟停滞，直到负载减小到阈值以下。框315至框360的重复允许电子处理器205随着负载改变但是保持在阈值之上而不同地模拟停滞(例如，如前关于提供给FET的PWM的占空比的比例调节所述)。

当电动工具100上的负载减小到阈值以下时(例如，响应于用户将电动工具100从工作表面拉开)，电子处理器205控制电源开关网络215以停止模拟停滞，并根据输入装置135的致动(即，根据来自输入装置135的驱动请求信号)操作。换句话说，电子处理器205控制电源开关网络215，以将电动机220的速度从减少的模拟停滞速度增加到与来自输入装置135的驱动请求信号相对应的速度。例如，电子处理器205增加提供给电源开关网络215的FET的PWM信号的占空比。在一些实施例中，电子处理器205逐渐将电动机220的速度从降低的模拟停滞速度逐渐升高到与来自输入装置135的驱动请求信号相对应的速度。然后，方法350返回框305，以允许电子处理器205继续监测电动工具100的过载情况。尽管在图3A和图3B中未示出，如输入装置135的以上描述所指示的，在方法300和350中的任何框的执行期间，电子处理器205可以响应于确定输入装置135不再被致动(即，已经由用户释放)而停止向电动机220提供电力，或可以向电动机220提供电力以使电动机220停止旋转(即，制动)。

图4示出了电动工具100的示意性控制图400，其示出了根据一个示例性实施例的电子处理器205如何实现方法300和方法350。一般地，电子处理器205接收不同输入，基于输入进行确定，并且基于输入和确定来控制电源开关网络215。如图4所示，电子处理器205从输入装置135接收驱动请求信号405，如本文先前所解释的。在一些实施例中，电动工具100包括压摆率限制器410，以在将驱动请求信号405提供给电子处理器205之前调节驱动请求信号405。驱动请求信号405对应于电动机220的第一驱动速度(即，基于输入装置135的下压量或基于辅助输入装置的设置的电动机220的期望速度)。在一些实施例中，驱动请求信号405是用于控制电源开关网络215的PWM信号的期望的占空比(例如，在0％-100％之间的值)。

电子处理器205还接收电动工具电流限制415和电源电流可用限制420。电动工具电流限制415是预定的电流限制，其例如存储在存储器207中并从存储器207获得。电动工具电流限制415指示电动工具100可从电源125汲取的最大电流水平。在一些实施例中，电动工具电流限制415在电动工具100的制造期间被存储在存储器207中。电源电流可用限制420是由电源(例如，电池组)125提供给电子处理器205的电流限制。电源电流可用限制420指示电源125能够提供给电动工具100的最大电流。在一些实施例中，电源电流可用限制420在电动工具100的操作期间改变。例如，当电源125耗尽时，电源125能够提供的最大电流降低，并且因此，电源电流可用限制420同样降低。换句话说，电源电流可用限制420可以基于电源125的电力状态而改变。电源电流可用限制420还可以取决于电源125的温度和/或电源125的类型(例如，不同类型的电池组)而不同。在一些实施例中，电源125内的电路(例如，电池组微控制器)可以确定电源电流可用限制420，并且例如经由电池组接口的通信端子将限制420提供给电动工具100的电子处理器205。在其他实施例中，电动工具100的电子处理器205可以基于上述特征中的一个(例如，基于电源125的电力状态，电源125的温度，电源125的类型等)来调节电源125的电源电流可用限制420。例如，电子处理器205可以使用查找表，该查找表包括具有各种电力状态和温度的不同的电源125的电源电流可用限制420。虽然限制415和限制420被描述为用于电动工具100和电源125的最大电流水平，但是在一些实施例中，这些都是固件编码的建议的最大值或额定值，其在实践中低于这些装置的真实最大水平。

如图4中的下取整选择(floor select)框425所指示的，电子处理器205将电动工具电流限制415和电源电流可用限制420进行比较，并使用两个信号415和420中较低的一个来确定下限430。换句话说，电子处理器205确定两个信号415和420中的哪个的较低，然后使用该较低的信号为下限430。电子处理器205还从电流传感器230接收电动机220的检测到的电流水平。在示意图400的节点435处，电子处理器205确定在电动机220的检测到的电流水平和下限430之间的误差(即，差异)440。尽管图4示出了电流传感器230，但是电流传感器230代表检测电动工具100上的负载并向节点435提供反馈的传感器。在一些实施例中，图4的电流传感器230可以是检测电动工具100上的负载的任何类型的负载传感器(例如，检测电动机扭矩等的换能器)。在电子处理器205确定在电动机220的检测到的电流水平与下限430之间的误差(即，差异)440后，电子处理器205然后将成比例的增益应用于误差440以生成成比例分量445。电子处理器205还计算误差440的积分，以生成积分分量450。在节点455，电子处理器205将成比例分量445和积分分量450结合，以生成电流限制信号460。电流限制信号460对应于电动机220的驱动速度(即，第二驱动速度)，该速度基于电动机220的检测到的电流水平(或由另一个不同的负载传感器确定的电动工具100上的检测到的负载)，以及电动工具电流限制415和电源电流可用限制420中的一个(两个限制415和420中的较低者)。在一些实施例中，电流限制信号460为用于控制电源开关网络215的PWM信号的占空比(例如，在0％-100％之间的值)的形式。

如图4中的下取整选择框465所指示的，电子处理器205将电流限制信号460和驱动请求信号405进行比较，并使用两个信号460和405中的较低者来确定目标PWM信号470。换句话说，电子处理器205确定与驱动请求信号405相对应的电动机220的第一驱动速度和与电流限制信号460相对应的电动机220的第二驱动速度中的哪一个较小。然后，电子处理器205使用与电动机220的最低驱动速度相对应的信号405或信号460来生成目标PWM信号470。通过选择驱动请求信号405和电流限制信号460中的最低者，下取整选择框465确保目标PWM信号470将不会导致大于电源125或电动工具100的最低电流限制的驱动电流。

电子处理器205还例如从转子位置传感器225接收电动机220的测得的旋转速度。在示意图400的节点475处，电子处理器205确定在电动机220的测得的速度和对应于目标PWM信号470的速度之间误差(即，差异)480。然后，电子处理器205将成比例的增益应用于误差480，以生成成比例分量485。电子处理器205还计算误差480的积分，以生成积分分量490。在节点495，电子处理器205将成比例分量485和积分分量490结合，以生成调节后的PWM信号497，其被提供到电源开关网络215以控制电动机220的速度。通过如上所述的电子处理器205实现的示意图400的部件允许电子处理器205提供电动工具100的模拟停滞操作，其类似于由燃气发动机驱动的电动工具所经历的实际停滞。换句话说，在一些实施例中，通过根据示意性控制图400调节PWM信号497，电动工具100根据电动工具100上的负载来降低和提升电动机速度，这由用户可听地和可触地感知，以从而模拟停滞。

图5示出了根据一个示例性实施例的包括在电动工具100中(例如，在手柄110，电动机壳体105或另一位置处)的状态指示器(eco-indicator)500。如上所述，状态指示器500指示电动工具100在操作期间正在使用的电量(即，从电源(例如，电池组)125汲取的电流量)。在所示的实施例中，状态指示器500包括五个LED灯条505、510、515、520和525。在一些实施例中，当电动工具100使用的电力超过最大电力的20％时(例如，基于电动工具电流限制415，电源电流可用限制420等)，电子处理器205控制LED灯条505发光。对于电动工具100正在使用的电力的最大电力的每个额外的20％的增加，电子处理器205照亮额外的LED灯条510至LED灯条525。换句话说，在少于最大电力的20％时，没有LED发光；在20％-39％之间，LED灯条505发光；在40％-59％之间，LED灯条505至LED灯条510发光；在60％-79％之间，LED灯条505至LED灯条515发光；在80-99％之间，LED灯条505至LED灯条520发光；并且在100％时，LED灯条505至LED灯条525发光。

因此，当电动工具100停滞并且从电源125汲取过量的电流时，除了提供如以上关于图3A，图3B和图4所描述的模拟停滞之外，状态指示器500向用户提供视觉指示。在一些实施例中，状态指示器500包括不同颜色的LED灯条(例如，从LED灯条505处的绿色到LED灯条525处的红色)。在一些实施例中，当电动工具100使用的电力超过预定限制时，一个或多个LED灯条505至LED灯条525闪烁。在一些实施例中，状态指示器500向用户提供可听或可触输出，以指示电动工具100在操作期间正在使用的电量。

因此，本发明尤其提供了一种高功率电动机驱动的电动工具，该电动工具提供电动工具的模拟停滞操作，其类似于由燃气发动机驱动的电动工具所经历的实际停滞。

Claims (20)

1.一种电动工具，包括：

电源；

电动机，其可选择性地连接到所述电源，所述电动机包括转子和定子绕组；

致动器，其被配置为生成驱动请求信号；

电源开关网络，其被配置为可选择性地将所述电源耦合到所述电动机的所述定子绕组；以及

电子处理器，其耦合到所述电源，所述致动器和所述电源开关网络，所述电子处理器被配置为

检测所述电动工具上的负载，

将所述负载和阈值进行比较，

确定所述负载大于所述阈值，以及

响应于确定所述负载大于所述阈值，控制所述电源开关网络模拟停滞。

2.根据权利要求1所述的电动工具，其中，所述驱动请求信号基于所述致动器被压下的量来指示所述电动机的期望速度；以及

其中，所述电子处理器被配置为通过将所述电动机的速度减小到小于所述电动机的所述期望速度的非零值来控制所述电源开关网络以模拟停滞。

3.根据权利要求2所述的电动工具，其中，所述电子处理器被配置为与所述负载高于所述阈值的量成比例地减少所述电动机的所述速度。

4.根据权利要求1所述的电动工具，其中，所述电子处理器被配置为：

确定所述负载大于第二阈值，所述第二阈值大于所述第一阈值，以及

响应于确定所述负载大于所述第二阈值，控制所述电源开关网络以模拟失速，其中，所述电子处理器被配置为通过控制所述电源开关网络在不同的电动机速度之间振荡来控制所述电源开关网络以模拟失速，从而向所述电动工具的用户提供触觉反馈。

5.根据权利要求1所述的电动工具，其中，所述电子处理器被配置为：

确定所述负载在预定时间段内持续大于所述阈值，以及

响应于确定所述负载在所述预定时间段内持续大于所述阈值，控制所述电源开关网络以模拟失速，其中，所述电子处理器被配置为通过控制所述电源开关网络在不同的电动机速度之间振荡来控制所述电源开关网络以模拟失速，从而向所述电动工具的用户提供触觉反馈。

6.根据权利要求1所述的电动工具，其中，所述电子处理器被配置为：

继续监测所述负载并控制所述电源开关网络以模拟停滞；

确定所述负载已经减小到小于所述阈值；以及

响应于确定所述负载已经减小到小于所述阈值，控制所述电源开关网络以停止模拟停滞并且根据由所述致动器生成的所述驱动请求信号操作。

7.根据权利要求1所述的电动工具，其中，所述阈值是电动工具电流限制和电源电流可用限制中的一个；以及

其中，所述电子处理器被配置为通过确定所述电动工具电流限制和所述电源电流可用限制中的哪一个较低来确定所述阈值；

其中，所述电源电流可用限制基于所述电源的电力状态和所述电源的温度中的至少一个而改变。

8.根据权利要求1所述的电动工具，其中，所述电子处理器被配置为通过检测所述电动机的电流水平来检测所述电动工具上的所述负载。

9.一种驱动电动工具的方法，所述方法包括：

使用电子处理器，检测所述电动工具上的负载，所述电动工具包括电动机，所述电动机可选择性地耦合到电源并包括转子和定子绕组，其中，响应于由致动器生成的驱动请求信号，电源开关网络可选择性地将所述电源耦合到所述电动机的所述定子绕组；

使用所述电子处理器，将所述负载和阈值进行比较；

使用所述电子处理器，确定所述负载大于所述阈值；以及

响应于确定所述负载大于所述阈值，使用所述电子处理器控制所述电源开关网络以模拟停滞。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述驱动请求信号基于所述致动器被压下的量来指示所述电动机的期望速度，并且还包括：

使用所述电子处理器，通过将所述电动机的速度减小到小于所述电动机的所述期望速度的非零值来控制所述电源开关网络以模拟停滞。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，通过将所述电动机的所述速度减小到小于所述电动机的所述期望速度的所述非零值来控制所述电源开关网络以模拟停滞包括与所述负载高于所述阈值的量成比例地减少所述电动机的所述速度。

12.根据权利要求9所述的方法，还包括：

使用所述电子处理器，确定所述负载大于第二阈值，所述第二阈值大于所述第一阈值，以及

响应于确定所述负载大于所述第二阈值，使用所述电子处理器控制所述电源开关网络以模拟失速，其中，控制所述电源开关网络以模拟失速包括使用所述电子处理器控制所述电源开关网络在不同的电动机速度之间振荡，以向所述电动工具的用户提供触觉反馈。

13.根据权利要求9所述的方法，还包括：

使用所述电子处理器，确定所述负载在预定时间段内持续大于所述阈值，以及

响应于确定所述负载在所述预定时间段内持续大于所述阈值，使用所述电子处理器控制所述电源开关网络以模拟失速，其中，控制所述电源开关网络以模拟失速包括使用所述电子处理器控制所述电源开关网络在不同的电动机速度之间振荡，以向所述电动工具的用户提供触觉反馈。

14.根据权利要求9所述的方法，还包括：

使用所述电子处理器，继续监测所述负载并控制所述电源开关网络以模拟停滞；

使用所述电子处理器，确定所述负载已经减小到小于所述阈值；以及

响应于确定所述负载已经减小到小于所述阈值，使用所述电子处理器控制所述电源开关网络以停止模拟停滞并且根据由所述致动器生成的所述驱动请求信号操作。

15.根据权利要求9所述的方法，其中，所述阈值是电动工具电流限制和电源电流可用限制中的一个；并且还包括：

使用所述电子处理器，通过确定所述电动工具电流限制和所述电源电流可用限制中的哪一个较低来确定所述阈值；

其中，所述电源电流可用限制基于所述电源的电力状态和所述电源的温度中的至少一个而改变。

16.根据权利要求9所述的方法，其中，检测所述电动工具上的所述负载包括使用所述电子处理器检测所述电动机的电流水平。

17.一种电动工具，包括：

电源；

电动机，其可选择性地耦合到所述电源；

致动器，其被配置为生成驱动请求信号；

电源开关网络，其被配置为可选择性地将所述电源耦合到所述电动机；以及

电子处理器，其耦合到所述电源，所述致动器和所述电源开关网络，所述电子处理器被配置为

检测所述电动工具上的负载，

从所述致动器接收所述驱动请求信号，所述驱动请求信号对应于所述电动机的第一驱动速度，

基于所述检测的负载和由所述电源和所述电动工具组成的组中的一个的电流限制，生成对应于所述电动机的第二驱动速度的电流限制信号，

将所述驱动请求信号和所述电流限制信号进行比较，

基于所述比较，确定对应于所述电流限制信号的所述电动机的所述第二驱动速度小于对应于所述驱动请求信号的所述电动机的所述第一驱动速度，以及

响应于确定对应于所述电流限制信号的所述电动机的所述第二驱动速度小于对应于所述驱动请求信号的所述电动机的所述第一驱动速度，基于所述电流限制信号来控制所述电源开关网络以模拟停滞。

18.根据权利要求17所述的电动工具，其中，所述电子处理器被配置为：

继续比较所述驱动请求信号和所述电流限制信号；

基于所述继续的比较，确定对应于所述驱动请求信号的所述电动机的所述第一驱动速度小于对应于所述电流限制信号的所述电动机的所述第二驱动速度；以及

响应于基于所述继续的比较而确定对应于所述驱动请求信号的所述电动机的所述第一驱动速度小于对应于所述电流限制信号的所述电动机的所述第二驱动速度，控制所述电源开关网络以停止模拟停滞以及基于所述驱动请求信号控制所述电源开关网络。

19.根据权利要求17所述的电动工具，其中，所述电子处理器被配置为至少部分地通过确定电动工具电流限制和电源电流可用限制中的哪一个较低来生成所述电流限制信号；

其中，所述电源电流可用限制基于所述电源的电力状态和所述电源的温度中的至少一个而改变。

20.根据权利要求17所述的电动工具，其中，所述电子处理器被配置为通过检测所述电动机的电流水平来检测所述电动工具上的所述负载。

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