發(fā)明解讀

電動(dòng)工具的制動(dòng)裝置

授權(quán)公告號(hào)：CN104660121B

授權(quán)公告日：2017.08.18

專利權(quán)人：株式會(huì)社牧田

發(fā)明人：石川剛史，加藤慈

以三相無(wú)刷電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)源的電動(dòng)工具中，利用三相無(wú)刷電機(jī)的旋轉(zhuǎn)降低或者停止，將三相無(wú)刷電機(jī)的各端子間短路，從而產(chǎn)生制動(dòng)力即為短路制動(dòng)。例如，將設(shè)置于三相無(wú)刷電機(jī)的各端子與直流電源負(fù)極之間的通電路徑3個(gè)開(kāi)關(guān)元件(低邊開(kāi)關(guān))設(shè)為接通狀態(tài)，將設(shè)置于三相無(wú)刷電機(jī)的各端子與直流電源正極之間的通電路徑3個(gè)開(kāi)關(guān)元件(高邊開(kāi)關(guān))設(shè)為斷開(kāi)狀態(tài)，從而使電機(jī)產(chǎn)生制動(dòng)力。

根據(jù)短路制動(dòng)，僅通過(guò)切換針對(duì)三相無(wú)刷電機(jī)的通電控制所使用的開(kāi)關(guān)元件接通/斷開(kāi)狀態(tài)，就能夠?qū)θ酂o(wú)刷電機(jī)進(jìn)行制動(dòng)(減速或者停止)。但是，制動(dòng)電流流過(guò)三相無(wú)刷電機(jī)的所有相產(chǎn)生的制動(dòng)力可能過(guò)大，或可造成不良后果。在電動(dòng)工具中往往表現(xiàn)為反作用力較大，操作體驗(yàn)欠佳，甚至導(dǎo)致安裝著工具頭的螺釘、螺母松動(dòng)等問(wèn)題。

以下發(fā)明是鑒于上述問(wèn)題而完成，目的在于在通過(guò)短路制動(dòng)使三相無(wú)刷電機(jī)產(chǎn)生制動(dòng)力的電動(dòng)工具的制動(dòng)裝置中，適當(dāng)?shù)卦O(shè)定通過(guò)短路制動(dòng)產(chǎn)生的制動(dòng)力，防止由于制動(dòng)力的過(guò)量或不足而導(dǎo)致電動(dòng)工具發(fā)生故障。

發(fā)明內(nèi)容：

為實(shí)現(xiàn)這樣目的而完成的技術(shù)方案所述的電動(dòng)工具制動(dòng)裝置中，在作為驅(qū)動(dòng)源的三相無(wú)刷電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，若輸入該電動(dòng)工具的停止指令或者減速指令，制動(dòng)控制單元?jiǎng)幼鳌?/p>

制動(dòng)控制單元通過(guò)控制在開(kāi)關(guān)電路中針對(duì)三相無(wú)刷電機(jī)的設(shè)置于正極側(cè)通電路徑或者負(fù)極側(cè)通電路徑的3個(gè)開(kāi)關(guān)元件的接通/斷開(kāi)狀態(tài)，從而使制動(dòng)電流流過(guò)三相無(wú)刷電機(jī)而產(chǎn)生制動(dòng)力。

在發(fā)明的制動(dòng)裝置中，與以往不同，通過(guò)切換3個(gè)開(kāi)關(guān)元件的接通/斷開(kāi)狀態(tài)，來(lái)控制流入三相無(wú)刷電機(jī)的制動(dòng)電流。因此，根據(jù)發(fā)明的制動(dòng)裝置，與以往裝置相比能夠更好抑制流入三相無(wú)刷電機(jī)的制動(dòng)電流，減少制動(dòng)力。

另外，該制動(dòng)力可通過(guò)流入三相無(wú)刷電機(jī)的制動(dòng)電流來(lái)控制，所以通過(guò)調(diào)整各開(kāi)關(guān)元件的接通/斷開(kāi)狀態(tài)的切換時(shí)刻，能夠?qū)⑹闺妱?dòng)工具停止或者減速時(shí)的減速特性設(shè)定為所希望特性。

在發(fā)明中，通過(guò)切換開(kāi)關(guān)元件的接通/斷開(kāi)狀態(tài)，來(lái)控制流入三相無(wú)刷電機(jī)的制動(dòng)電流，但若將斷開(kāi)開(kāi)關(guān)元件的時(shí)刻設(shè)定為未流入與該開(kāi)關(guān)元件并聯(lián)設(shè)置的二極管的時(shí)刻，則流入三相無(wú)刷電機(jī)的繞組(線圈)的電流被切斷，在與該線圈連接的端子產(chǎn)生高電壓。

具體實(shí)施方式：

如圖1所示，以電鉆為例，位于電機(jī)殼4的前方的齒輪(Gear)殼6、位于齒輪殼6的前方鉆頭卡盤(pán)8、以及位于電機(jī)殼4的下方手柄10。電機(jī)殼4收容有產(chǎn)生使鉆頭卡盤(pán)8旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的電機(jī)20(圖2)。此外，電機(jī)20是三相無(wú)刷電機(jī)。齒輪殼6收容有將電機(jī)20的驅(qū)動(dòng)力傳遞至鉆頭卡盤(pán)8的齒輪機(jī)構(gòu)。

鉆頭卡盤(pán)8具備自由拆裝地安裝工具頭的安裝機(jī)構(gòu)。手柄10成型為電動(dòng)工具使用者能夠以單手把持，且在手柄10的上部前方設(shè)置用于電動(dòng)工具使用者驅(qū)動(dòng)/停止電機(jī)20的觸發(fā)開(kāi)關(guān)12。

在手柄10的下端部，設(shè)置用于安裝電池組16的電池組安裝部14。電池組安裝部14構(gòu)成為使用者使電池組16向電動(dòng)工具2的前方滑動(dòng)，從而能夠使電池組16從電池組安裝部14脫離。

圖1

電池組16用于向電動(dòng)工具供給直流電源的部件，內(nèi)置有由鋰離子電池等構(gòu)成的二次電池。而且，通過(guò)將電池組16安裝于電池組安裝部14，從而與電動(dòng)工具內(nèi)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置30(圖2)電連接，能夠?qū)﹄妱?dòng)工具供給直流電源。

電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置30內(nèi)置于電動(dòng)工具，用于根據(jù)來(lái)自觸發(fā)開(kāi)關(guān)12的驅(qū)動(dòng)/停止指令驅(qū)動(dòng)/制動(dòng)電機(jī)20裝置，以圖2所示的方式構(gòu)成。

如圖2所示，在電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置30中，具備：電源線，其與電池組16的正極側(cè)連接；以及接地線，其與電池組16的負(fù)極側(cè)連接。在該正極側(cè)的電源線和負(fù)極側(cè)的接地線之間，設(shè)置有用于控制流入電機(jī)20的各相U、V、W的電流的開(kāi)關(guān)電路32。

開(kāi)關(guān)電路32由設(shè)置于電機(jī)20的各相U、V、W的端子與電源線之間的正極側(cè)通電路徑的3個(gè)開(kāi)關(guān)元件Q1、Q2、Q3(詳細(xì)而言，U相高邊開(kāi)關(guān)Q1、V相高邊開(kāi)關(guān)Q2、W相高邊開(kāi)關(guān)Q3)，以及設(shè)置于電機(jī)20的各相U、V、W的端子與接地線之間的負(fù)極側(cè)通電路徑的3個(gè)開(kāi)關(guān)元件Q4、Q5、Q6(詳細(xì)而言，U相低邊開(kāi)關(guān)Q4、V相低邊開(kāi)關(guān)Q5、W相低邊開(kāi)關(guān)Q6)構(gòu)成。

在開(kāi)關(guān)電路32與接地線之間(負(fù)極側(cè)的開(kāi)關(guān)元件Q4～Q6與接地線之間)的負(fù)極側(cè)通電路徑上，設(shè)置有通電切斷用的開(kāi)關(guān)元件(通電切斷開(kāi)關(guān))Q7以及電阻R1。在該電阻R1的兩端，連接有根據(jù)電阻R1的兩端電壓來(lái)檢測(cè)流入電機(jī)20的電流的電流檢測(cè)電路34，在通電切斷開(kāi)關(guān)Q7的附近，設(shè)置有根據(jù)通電切斷開(kāi)關(guān)Q7的溫度而特性發(fā)生變化的溫度傳感器37。

溫度傳感器37與經(jīng)由溫度傳感器37檢測(cè)通電切斷開(kāi)關(guān)Q7的溫度的溫度檢測(cè)電路38連接，來(lái)自該溫度檢測(cè)電路38的檢測(cè)信號(hào)與來(lái)自電流檢測(cè)電路34的檢測(cè)信號(hào)一起被輸入至控制電路50。

上述各開(kāi)關(guān)元件Q1～Q7，由n溝道的MOSFET(金屬氧化層半導(dǎo)體場(chǎng)效晶體管)構(gòu)成。因此，在構(gòu)成開(kāi)關(guān)元件Q1～Q7的FET的漏極－源極間，以并聯(lián)的方式連接從源極朝向漏極為正向的寄生二極管。

在從電池組16的正極側(cè)到開(kāi)關(guān)電路32的電源線(正極側(cè)通電路徑)與接地線之間，設(shè)置有平滑用的電容器C1，并且設(shè)置有檢測(cè)該線間的電壓(電池電壓)的電壓檢測(cè)電路36。

在電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置30中，還設(shè)置有檢測(cè)電機(jī)20的旋轉(zhuǎn)位置的轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)電路40。而且，來(lái)自電壓檢測(cè)電路36、以及轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)電路40的檢測(cè)信號(hào)也被輸入至控制電路50。

轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)電路40是基于來(lái)自設(shè)置于電機(jī)20的旋轉(zhuǎn)位置檢測(cè)用的3個(gè)霍爾傳感器21、22、23的檢測(cè)信號(hào)(霍爾信號(hào))，來(lái)檢測(cè)電機(jī)20的旋轉(zhuǎn)位置(換言之旋轉(zhuǎn)角度)的電路。即，霍爾傳感器21、22、23分別以120度的間隔配置在電機(jī)20的轉(zhuǎn)子的周圍，每當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)180度就輸出增減方向反轉(zhuǎn)的U相、V相、W相的霍爾信號(hào)。

轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)電路40對(duì)來(lái)自各霍爾傳感器21、22、23的各相U、V、W的霍爾信號(hào)進(jìn)行波形整形，從而生成轉(zhuǎn)子的按每一180°正負(fù)反轉(zhuǎn)的脈沖狀的霍爾信號(hào)(圖3)，從各霍爾信號(hào)的邊沿以60度間隔檢測(cè)電機(jī)20(詳細(xì)而言為轉(zhuǎn)子)的旋轉(zhuǎn)位置。

控制電路50由將CPU、ROM、RAM構(gòu)成為中心的微型計(jì)算機(jī)(微電腦)構(gòu)成，根據(jù)使用者操作的觸發(fā)開(kāi)關(guān)12的操作量，執(zhí)行電機(jī)20的驅(qū)動(dòng)控制以及制動(dòng)控制。

若觸發(fā)開(kāi)關(guān)12被使用者操作，控制電路50則判斷為驅(qū)動(dòng)指令被輸入，根據(jù)觸發(fā)開(kāi)關(guān)12的操作量驅(qū)動(dòng)電機(jī)20，若使用者對(duì)觸發(fā)開(kāi)關(guān)12的操作結(jié)束，控制電路50則判斷為輸入減速指令或者停止指令，對(duì)電機(jī)20實(shí)施制動(dòng)。

為了行這樣的電機(jī)20的驅(qū)動(dòng)控制以及制動(dòng)控制，控制電路50執(zhí)行存儲(chǔ)于ROM的各種控制程序，實(shí)現(xiàn)作為測(cè)量時(shí)刻的計(jì)時(shí)器52、轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)速度運(yùn)算部54、進(jìn)角/通電角生成部56、制動(dòng)控制部58、PWM生成部60、以及柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成部62的功能。轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)速度運(yùn)算部54基于從轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)電路40按每一電機(jī)20的規(guī)定的旋轉(zhuǎn)角度(為每旋轉(zhuǎn)60°)輸出的檢測(cè)信號(hào)和計(jì)時(shí)器52的測(cè)量時(shí)刻來(lái)運(yùn)算電機(jī)20的旋轉(zhuǎn)速度。

圖2

圖3

進(jìn)角/通電角生成部56基于由電流檢測(cè)電路34檢測(cè)的針對(duì)電機(jī)20的通電電流、由轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)電路40檢測(cè)的電機(jī)20的旋轉(zhuǎn)位置，參照預(yù)先存儲(chǔ)在ROM內(nèi)的進(jìn)角/通電角映射，生成表示電機(jī)20的驅(qū)動(dòng)時(shí)的進(jìn)角/通電角的通電指令，并向柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成部62輸出。

PWM生成部60運(yùn)算用于PWM控制針對(duì)電機(jī)20的通電的驅(qū)動(dòng)占空比，并生成表示該驅(qū)動(dòng)占空比的PWM指令并輸出至柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成部62。柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成部62在觸發(fā)開(kāi)關(guān)12被操作而進(jìn)行電機(jī)20的驅(qū)動(dòng)控制時(shí)，使通電切斷開(kāi)關(guān)Q7接通，并且，根據(jù)來(lái)自進(jìn)角/通電角生成部56的通電指令，生成使構(gòu)成開(kāi)關(guān)電路32的正極側(cè)的開(kāi)關(guān)元件(高邊開(kāi)關(guān))Q1～Q3中的任意一個(gè)以及負(fù)極側(cè)的開(kāi)關(guān)元件(低邊開(kāi)關(guān))Q4～Q6中的任意一個(gè)接通的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，并輸出至開(kāi)關(guān)電路32。

柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成部62將針對(duì)高邊開(kāi)關(guān)以及低邊開(kāi)關(guān)的任意一方的驅(qū)動(dòng)信號(hào)作為與來(lái)自PWM生成部60的PWM指令對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)占空比的PWM信號(hào)，從而占空比驅(qū)動(dòng)該開(kāi)關(guān)。其結(jié)果，向電機(jī)20的各相U、V、W流入與驅(qū)動(dòng)占空比對(duì)應(yīng)的電流，電機(jī)20以與觸發(fā)開(kāi)關(guān)12的操作量對(duì)應(yīng)的旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)?？刂齐娐?0基于來(lái)自電壓檢測(cè)電路36以及溫度檢測(cè)電路38的檢測(cè)信號(hào)，監(jiān)視電池電壓以及溫度，在電池電壓降低時(shí)、溫度上升時(shí)，停止電機(jī)20的驅(qū)動(dòng)控制。

制動(dòng)控制部58是實(shí)現(xiàn)該發(fā)明的控制裝置(制動(dòng)控制單元)的功能的控制模塊，在執(zhí)行電機(jī)20的驅(qū)動(dòng)控制時(shí)，若使用者的觸發(fā)開(kāi)關(guān)12的操作結(jié)束，則作為輸入了減速指令或者停止指令的情況，使電機(jī)20產(chǎn)生制動(dòng)力。

制動(dòng)控制部58經(jīng)由柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成部62，使通電切斷開(kāi)關(guān)Q7成為斷開(kāi)狀態(tài)，并且，選擇性地使開(kāi)關(guān)電路32內(nèi)的開(kāi)關(guān)元件Q1～Q6的一部分成為接通狀態(tài)，從而連接電機(jī)20的端子間，使電機(jī)20產(chǎn)生制動(dòng)力。

作為連接電機(jī)20的各相U、V、W的端子間來(lái)產(chǎn)生制動(dòng)力的短路制動(dòng)，公知有將電機(jī)20的各相U、V、W的正極側(cè)(H側(cè))的開(kāi)關(guān)元件Q1～Q3控制為斷開(kāi)狀態(tài)，使負(fù)極側(cè)(L側(cè))的開(kāi)關(guān)元件Q4～Q6成為接通狀態(tài)的全相短路制動(dòng)。

在該全相短路制動(dòng)中，根據(jù)電機(jī)20的旋轉(zhuǎn)，向電機(jī)20的各相U、V、W流入電流(制動(dòng)電流)，產(chǎn)生與該制動(dòng)電流對(duì)應(yīng)的制動(dòng)力，存在有時(shí)根據(jù)電機(jī)20的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)(旋轉(zhuǎn)速度等)，制動(dòng)力過(guò)大，電氣設(shè)備發(fā)生故障。

制動(dòng)控制部58執(zhí)行如圖3所示的三相－二相交替制動(dòng)控制，從而以所希望的制動(dòng)力對(duì)電機(jī)20進(jìn)行制動(dòng)。即，在圖3所示的三相－二相交替制動(dòng)控制中，將通電切斷開(kāi)關(guān)Q7、以及在開(kāi)關(guān)電路32內(nèi)設(shè)置于正極側(cè)(H側(cè))通電路徑的開(kāi)關(guān)元件(高邊開(kāi)關(guān))Q1～Q3設(shè)為斷開(kāi)狀態(tài)。而且，與由轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)電路40檢測(cè)的電機(jī)20的旋轉(zhuǎn)位置的變化同步地，切換設(shè)置于負(fù)極側(cè)(L側(cè))通電路徑的開(kāi)關(guān)元件(低邊開(kāi)關(guān))Q4～Q6的接通/斷開(kāi)狀態(tài)，從而向電機(jī)20流入所希望的電機(jī)電流，使電機(jī)20產(chǎn)生所希望的制動(dòng)力。即設(shè)置使開(kāi)關(guān)元件Q4～Q6周期性地?cái)嚅_(kāi)，來(lái)阻止制動(dòng)電流的流動(dòng)的電流切斷期間，從而與以往的全相短路制動(dòng)相比，抑制電機(jī)20所產(chǎn)生的制動(dòng)力。

開(kāi)關(guān)元件(低邊開(kāi)關(guān))Q4～Q6的接通/斷開(kāi)狀態(tài)的切換與由轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)電路40檢測(cè)的電機(jī)20的旋轉(zhuǎn)位置的變化同步地，按每一相以規(guī)定模式進(jìn)行。將各相的開(kāi)關(guān)元件Q4～Q6從接通狀態(tài)切換到斷開(kāi)狀態(tài)的時(shí)刻tu、tv、tw，如圖3所示，設(shè)定在從各開(kāi)關(guān)元件Q4～Q6向電機(jī)20側(cè)這樣制動(dòng)電流向?yàn)?向流動(dòng)的期間內(nèi)且電機(jī)電流減少的期間內(nèi)。其原因在于為了在使各相的開(kāi)關(guān)元件Q4～Q6從接通狀態(tài)向斷開(kāi)狀態(tài)斷開(kāi)時(shí)，制動(dòng)電流經(jīng)由各開(kāi)關(guān)元件Q4～Q6的寄生二極管持續(xù)流動(dòng)，并且，防止制動(dòng)電流流過(guò)寄生二極管的期間變長(zhǎng)。即通過(guò)將使開(kāi)關(guān)元件Q4～Q6斷開(kāi)的時(shí)刻設(shè)定為即使斷開(kāi)開(kāi)關(guān)元件Q4～Q6也能夠使電機(jī)電流經(jīng)由寄生二極管持續(xù)流動(dòng)的時(shí)刻，來(lái)防止在各開(kāi)關(guān)元件Q4～Q6斷開(kāi)時(shí)，在連接有各開(kāi)關(guān)元件Q4～Q6的電機(jī)20的端子產(chǎn)生高電壓，再生電流經(jīng)由作為高邊開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)元件Q1～Q6的寄生二極管流動(dòng)，而開(kāi)關(guān)元件Q1～Q6損傷。

另外，通過(guò)將斷開(kāi)開(kāi)關(guān)元件Q4～Q6的時(shí)刻設(shè)定在制動(dòng)電流從開(kāi)關(guān)元件Q4～Q6朝向電機(jī)20(向如圖3所示的+向流動(dòng))流動(dòng)，而且，該+向的制動(dòng)電流減少的期間，從而縮短從開(kāi)關(guān)元件Q4～Q6成為斷開(kāi)狀態(tài)到制動(dòng)電流為零的期間，抑制通過(guò)制動(dòng)電流流動(dòng)而產(chǎn)生的寄生二極管的發(fā)熱，防止開(kāi)關(guān)元件Q4～Q6的溫度上升。

對(duì)為了實(shí)現(xiàn)進(jìn)行這樣的三相－二相交替制動(dòng)控制的制動(dòng)控制部58的功能，而利用構(gòu)成控制電路50的微電腦執(zhí)行的控制處理進(jìn)行說(shuō)明。

如圖4所示，該控制處理通過(guò)與霍爾信號(hào)的邊沿時(shí)刻同步地，以電機(jī)20每旋轉(zhuǎn)60°所執(zhí)行的霍爾信號(hào)中斷處理、和對(duì)該霍爾信號(hào)中斷處理根據(jù)需要執(zhí)行的計(jì)時(shí)器中斷處理來(lái)實(shí)現(xiàn)。

在霍爾信號(hào)中斷處理中，按照首先在S110(S表示步驟)中，獲取從上一次的霍爾信號(hào)中斷開(kāi)始的經(jīng)過(guò)時(shí)間，接著在S120中，根據(jù)該獲取到的經(jīng)過(guò)時(shí)間，計(jì)算電機(jī)20的轉(zhuǎn)速(旋轉(zhuǎn)速度)順序，執(zhí)行作為轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)速度運(yùn)算部54的處理。在S130中，根據(jù)各相U、V、W的霍爾信號(hào)的信號(hào)電平，檢測(cè)電機(jī)20的旋轉(zhuǎn)位置(0°、60°、120°…)。在S140中，根據(jù)預(yù)先存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器(ROM等)的三相－二相交替制動(dòng)的控制映射，利用在S130中檢測(cè)出的電機(jī)20的旋轉(zhuǎn)位置，求出下一個(gè)應(yīng)該切換接通/斷開(kāi)狀態(tài)的開(kāi)關(guān)元件的切換時(shí)間，基于在S120中計(jì)算出的電機(jī)20的轉(zhuǎn)速對(duì)切換時(shí)間進(jìn)行修正，從而確定下一個(gè)應(yīng)該切換接通/斷開(kāi)狀態(tài)的開(kāi)關(guān)元件的切換時(shí)間。

基于電機(jī)20的轉(zhuǎn)速，對(duì)成為基準(zhǔn)的切換時(shí)刻進(jìn)行修正的原因在于根據(jù)電機(jī)20的轉(zhuǎn)速，制動(dòng)電機(jī)20所需要的制動(dòng)力、制動(dòng)電流發(fā)生變化。即根據(jù)電機(jī)20的轉(zhuǎn)速對(duì)使開(kāi)關(guān)元件接通/斷開(kāi)的時(shí)刻進(jìn)行修正，從而能夠最佳地控制流向電機(jī)20的制動(dòng)電流(以及制動(dòng)力)。

在S150中，判斷在S140中確定出的切換時(shí)刻是否為零，判斷是否需要在當(dāng)前時(shí)刻立刻切換開(kāi)關(guān)元件的接通/斷開(kāi)狀態(tài)。若切換時(shí)間是零，則移至S190，從三相－二相交替制動(dòng)的控制映射中，讀取與當(dāng)前的電機(jī)20的旋轉(zhuǎn)位置對(duì)應(yīng)的各開(kāi)關(guān)元件Q1～Q6的驅(qū)動(dòng)信號(hào)圖案，根據(jù)該讀取到的驅(qū)動(dòng)信號(hào)圖案，向各開(kāi)關(guān)元件Q1～Q6的柵極輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)，并暫時(shí)結(jié)束該霍爾信號(hào)中斷處理。

另一方面，若在S150中，判斷為切換時(shí)間不為零，則移至S160，從上述控制映射中獲取在S140中被決定了切換時(shí)間的開(kāi)關(guān)元件的斷開(kāi)/接通狀態(tài)切換后的各開(kāi)關(guān)元件Q1～Q6的驅(qū)動(dòng)信號(hào)圖案，將該獲取到的驅(qū)動(dòng)信號(hào)圖案儲(chǔ)存至緩沖區(qū)。

而且，接著在S170中，將在S140中決定的切換時(shí)刻設(shè)定在計(jì)時(shí)器寄存器，在S180中，通過(guò)起動(dòng)計(jì)時(shí)器，從而使切換時(shí)刻的計(jì)時(shí)開(kāi)始，暫時(shí)結(jié)束該霍爾信號(hào)中斷處理。若在S180中使計(jì)時(shí)器的計(jì)時(shí)開(kāi)始，則之后在切換時(shí)間經(jīng)過(guò)的時(shí)間點(diǎn)產(chǎn)生計(jì)時(shí)器中斷。

在控制電路50中，通過(guò)該計(jì)時(shí)器中斷，來(lái)執(zhí)行S310的處理，使在S160中在緩沖區(qū)設(shè)定的各開(kāi)關(guān)元件Q1～Q6的驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出至對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)元件Q1～Q6的柵極。因此，在開(kāi)關(guān)電路32內(nèi)的開(kāi)關(guān)元件Q1～Q6內(nèi)，向構(gòu)成低邊開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)元件Q4～Q6，與電機(jī)20的旋轉(zhuǎn)同步地輸入圖3所示的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，接通/斷開(kāi)狀態(tài)被切換。

以上，對(duì)該發(fā)明的一實(shí)施方式進(jìn)行了說(shuō)明，但該發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式，能夠在不脫離本發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)采取各種方式。

例如，在上述實(shí)施方式中，相對(duì)于以往的全相短路制動(dòng)，通過(guò)設(shè)定與電機(jī)20的旋轉(zhuǎn)同步地?cái)嚅_(kāi)各相的開(kāi)關(guān)元件Q4～Q6的期間，減少經(jīng)由開(kāi)關(guān)元件Q4～Q6流動(dòng)的制動(dòng)電流，抑制制動(dòng)力。但是，接通/斷開(kāi)開(kāi)關(guān)元件Q4～Q6的期間無(wú)需使每一相都一致，例如，如圖5所示，也可以將使開(kāi)關(guān)元件Q4～Q6接通/斷開(kāi)的控制模式按每一相設(shè)定為不同的控制模式。

此外，圖5所示的制動(dòng)控制表示在3個(gè)開(kāi)關(guān)元件Q4～Q6內(nèi)，使U相和W相這兩個(gè)開(kāi)關(guān)元件Q4、Q6以不同的控制模式周期性地接通/斷開(kāi)，將V相的開(kāi)關(guān)元件Q5保持在斷開(kāi)狀態(tài)，從而經(jīng)由2個(gè)開(kāi)關(guān)元件Q4、Q6向電機(jī)20間歇地流入制動(dòng)電流，并產(chǎn)生與該制動(dòng)電流對(duì)應(yīng)的制動(dòng)力的三相－二相間歇制動(dòng)控制。而且，在該三相－二相間歇制動(dòng)控制中，也設(shè)定斷開(kāi)各開(kāi)關(guān)元件Q4、Q6的時(shí)刻，使得在將開(kāi)關(guān)元件Q4、Q6從接通狀態(tài)切換到斷開(kāi)狀態(tài)時(shí)再生電流不會(huì)向電池組16側(cè)流動(dòng)。即，同時(shí)接通開(kāi)關(guān)元件Q4、Q6，之后，在電流方向反轉(zhuǎn)之前斷開(kāi)開(kāi)關(guān)元Q6，使得制動(dòng)電流按從開(kāi)關(guān)元件Q6向電機(jī)20、開(kāi)關(guān)元件Q4的順序流動(dòng)。另外，將開(kāi)關(guān)元件Q6的斷開(kāi)時(shí)刻設(shè)定為流入開(kāi)關(guān)元件Q6的+向的制動(dòng)電流暫時(shí)成為最大后減少的期間。因此，即使斷開(kāi)開(kāi)關(guān)元件Q6，電機(jī)電流也經(jīng)由寄生二極管持續(xù)流動(dòng)，而能夠防止再生電流向電池組16側(cè)流動(dòng)，并且能夠縮短電機(jī)電流經(jīng)由寄生二極管流動(dòng)的期間，抑制開(kāi)關(guān)元件Q6的發(fā)熱。

開(kāi)關(guān)元件Q4的斷開(kāi)時(shí)刻被設(shè)定在從開(kāi)關(guān)元件Q6被斷開(kāi)起，+向的制動(dòng)電流不經(jīng)由開(kāi)關(guān)元件Q6的寄生二極管流動(dòng)后。這是因?yàn)?，在通過(guò)開(kāi)關(guān)元件Q6切斷制動(dòng)電流時(shí)只要斷開(kāi)開(kāi)關(guān)元件Q4，再生電流就不會(huì)向電池組16側(cè)流動(dòng)。

圖4

圖5

另一方面，在上述制動(dòng)控制以及圖5所示的制動(dòng)控制中，在構(gòu)成開(kāi)關(guān)電路32的開(kāi)關(guān)元件Q1～Q6內(nèi)，控制設(shè)在負(fù)極側(cè)(L側(cè))通電路徑的開(kāi)關(guān)元件(低邊開(kāi)關(guān))Q4～Q6的接通/斷開(kāi)狀態(tài)，從而制動(dòng)電流流入電機(jī)20，產(chǎn)生制動(dòng)力。但是，制動(dòng)控制也可以將低邊開(kāi)關(guān)(開(kāi)關(guān)元件Q4～Q6)保持在斷開(kāi)狀態(tài)，通過(guò)控制高邊開(kāi)關(guān)(開(kāi)關(guān)元件Q1～Q3)的接通/斷開(kāi)狀態(tài)，來(lái)實(shí)現(xiàn)。

在該情況下，為了防止在高邊開(kāi)關(guān)(開(kāi)關(guān)元件Q1～Q3)斷開(kāi)后再生電流流動(dòng)這一情況，需要設(shè)定在能夠經(jīng)由寄生二極管使電機(jī)電流持續(xù)流動(dòng)的時(shí)刻。

在制動(dòng)控制利用高邊開(kāi)關(guān)(開(kāi)關(guān)元件Q1～Q3)時(shí)，以在電機(jī)電流從電機(jī)20朝向高邊開(kāi)關(guān)流動(dòng)時(shí)(電機(jī)電流為－向)，斷開(kāi)高邊開(kāi)關(guān)的方式，設(shè)定高邊開(kāi)關(guān)的斷開(kāi)時(shí)刻即可。

制動(dòng)控制僅利用低邊開(kāi)關(guān)和高邊開(kāi)關(guān)中的任意一方，則通過(guò)制動(dòng)電流向寄生二極管流動(dòng)，只有制動(dòng)控制所使用的開(kāi)關(guān)發(fā)熱，而容易劣化。

也可如圖6所示，制動(dòng)控制交替地利用高邊開(kāi)關(guān)(開(kāi)關(guān)元件Q1～Q3)、和低邊開(kāi)關(guān)(開(kāi)關(guān)元件Q4～Q6)。

圖6所示的制動(dòng)控制表示以電機(jī)20每旋轉(zhuǎn)一圈為單位交替地利用低邊開(kāi)關(guān)(開(kāi)關(guān)元件Q4、Q6)和高邊開(kāi)關(guān)(開(kāi)關(guān)元件Q1、Q2)，從而實(shí)施圖5所示的三相－二相間歇制動(dòng)控制的情況下的動(dòng)作波形。

在該制動(dòng)控制中，在制動(dòng)電流利用高邊開(kāi)關(guān)(Q1、Q2)流動(dòng)時(shí)，以同時(shí)刻接通開(kāi)關(guān)元件Q1、Q2，使得－向的電流向開(kāi)關(guān)元件Q1流動(dòng)，+向的電流向開(kāi)關(guān)元件Q2流動(dòng)。開(kāi)關(guān)元件Q1的斷開(kāi)時(shí)刻被設(shè)定在－向的制動(dòng)電流向開(kāi)關(guān)元件Q1流動(dòng)，且該電流處于減少方向時(shí)，開(kāi)關(guān)元件Q2的斷開(kāi)時(shí)刻被設(shè)定在通過(guò)開(kāi)關(guān)元件Q1完全切斷制動(dòng)電流后。

圖6所示的制動(dòng)控制中，在開(kāi)關(guān)元件Q1、Q2從接通狀態(tài)切換到斷開(kāi)狀態(tài)時(shí)，也能夠防止再生電流流動(dòng)。交替地利用高邊開(kāi)關(guān)和低邊開(kāi)關(guān)執(zhí)行制動(dòng)控制的情況下，如圖6所示，可以以電機(jī)20每旋轉(zhuǎn)一圈為單位，變更所利用的開(kāi)關(guān)，也可以以電機(jī)20旋轉(zhuǎn)規(guī)定的圈數(shù)為單位，變更所利用的開(kāi)關(guān)。

在以電機(jī)20旋轉(zhuǎn)一圈為單位變更所利用的開(kāi)關(guān)的情況下，在控制電路50中，執(zhí)行圖7所示的霍爾信號(hào)中斷處理即可。

即，在圖7所示的霍爾信號(hào)中斷處理中，與圖4所示的霍爾信號(hào)中斷處理相同，執(zhí)行了S110～S130的處理后，在S210中，判斷霍爾信號(hào)的組合是否是預(yù)先設(shè)定的設(shè)定值(U相、W相的霍爾信號(hào)是低電平，V相的霍爾信號(hào)是高電平)。S210的處理是用于根據(jù)霍爾信號(hào)的組合，判斷電機(jī)20的旋轉(zhuǎn)位置是否是基準(zhǔn)位置(圖6中的旋轉(zhuǎn)角：0°位置)的處理。

若在S210中，判斷為霍爾信號(hào)的組合是設(shè)定值，電機(jī)20處于基準(zhǔn)位置，則移至S250，判斷在上一次的制動(dòng)控制中是否向正極側(cè)的開(kāi)關(guān)元件輸出了驅(qū)動(dòng)信號(hào)(制動(dòng)控制中是否利用了高邊開(kāi)關(guān))。而且，若在S250中，判斷為在上一次的制動(dòng)控制中利用了高邊開(kāi)關(guān)，則移至S260，為了今后在制動(dòng)控制中，利用低邊開(kāi)關(guān)，將負(fù)極側(cè)的開(kāi)關(guān)元件(低邊開(kāi)關(guān))設(shè)定為驅(qū)動(dòng)信號(hào)的輸出，并移至S220。

若在S250中，判斷為在上一次的制動(dòng)控制中利用了低邊開(kāi)關(guān)，則移至S270，為了今后在制動(dòng)控制中，利用高邊開(kāi)關(guān)，將正極側(cè)的開(kāi)關(guān)元件(高邊開(kāi)關(guān))設(shè)定為驅(qū)動(dòng)信號(hào)的輸出，并移至S220。

圖6

圖7

在S220中，判斷在這一次的制動(dòng)控制中，是否是以將驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出至正極側(cè)的開(kāi)關(guān)元件的方式進(jìn)行設(shè)定，若是以將驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出至正極側(cè)的開(kāi)關(guān)元件的方式進(jìn)行設(shè)定，則移至S230，否則，移至S240。在S230中，利用用于利用高邊開(kāi)關(guān)來(lái)進(jìn)行制動(dòng)控制的控制映射，求出在S130中檢測(cè)出的電機(jī)20的旋轉(zhuǎn)位置處下一個(gè)應(yīng)該切換接通/斷開(kāi)狀態(tài)的開(kāi)關(guān)元件的切換模式。在S240中，利用用于利用高邊開(kāi)關(guān)進(jìn)行制動(dòng)控制的控制映射，求出在S130中檢測(cè)出的電機(jī)20的旋轉(zhuǎn)位置處下一個(gè)應(yīng)該切換接通/斷開(kāi)狀態(tài)的開(kāi)關(guān)元件的切換模式。在S145中，基于在S120中計(jì)算出的電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行修正，從而確定下一個(gè)應(yīng)該切換接通/斷開(kāi)狀態(tài)的開(kāi)關(guān)元件的切換時(shí)刻。在S150中，判斷在S145中決定的切換時(shí)間是否是零，判斷是否需要在當(dāng)前時(shí)刻立刻切換開(kāi)關(guān)元件的接通/斷開(kāi)狀態(tài)。若切換時(shí)間為零，則移至S190，根據(jù)在S230或者S240中決定的驅(qū)動(dòng)信號(hào)圖案，向各開(kāi)關(guān)元件Q1～Q6的柵極輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)，并暫時(shí)結(jié)束該霍爾信號(hào)中斷處理。若在S150中，判斷為切換時(shí)間不為零，則移至S160，將在S145中決定切換時(shí)間的開(kāi)關(guān)元件的斷開(kāi)/接通狀態(tài)切換后的在S230或者S240中決定的驅(qū)動(dòng)信號(hào)圖案存儲(chǔ)至緩沖區(qū)。

在S170中，將在S145中決定的切換時(shí)刻設(shè)定在計(jì)時(shí)器寄存器，在S180中起動(dòng)計(jì)時(shí)器，從而使切換時(shí)刻的計(jì)時(shí)開(kāi)始，暫時(shí)結(jié)束該霍爾信號(hào)中斷處理。若在S180中使計(jì)時(shí)器的計(jì)時(shí)開(kāi)始，則之后，在切換時(shí)刻經(jīng)過(guò)的時(shí)間點(diǎn)，產(chǎn)生計(jì)時(shí)器中斷。在控制電路50中，通過(guò)該計(jì)時(shí)器中斷，來(lái)執(zhí)行S310的處理，將在S160中設(shè)定在緩沖區(qū)的各開(kāi)關(guān)元件Q1～Q6的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，輸出至對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)元件Q1～Q6的柵極。圖4、圖7所示的霍爾信號(hào)中斷處理中，切換驅(qū)動(dòng)信號(hào)的時(shí)間，即開(kāi)關(guān)元件的接通/斷開(kāi)狀態(tài)的切換時(shí)刻作為根據(jù)控制映射求出成為基準(zhǔn)的時(shí)刻，并基于電機(jī)轉(zhuǎn)速對(duì)其進(jìn)行修正，從而決定的部分進(jìn)行了說(shuō)明。該切換時(shí)刻的修正沒(méi)必要必須實(shí)施，也可以直接利用根據(jù)控制映射求出的切換時(shí)刻。另外，通過(guò)修正切換時(shí)刻，從而更加高精度地控制在電機(jī)20中產(chǎn)生的制動(dòng)力的情況下，除了電機(jī)轉(zhuǎn)速之外，也可以利用溫度、直流電源的電壓等，對(duì)制動(dòng)力的產(chǎn)生帶來(lái)影響的參數(shù)。

來(lái)自使用者的制動(dòng)請(qǐng)求通過(guò)作為操作部的觸發(fā)開(kāi)關(guān)12的操作量而變化，所以也可以使用該操作量來(lái)修正切換時(shí)刻。另外，切換時(shí)刻的修正也可以使用這些各參數(shù)的組合，或者，這些各參數(shù)之一來(lái)進(jìn)行。

開(kāi)關(guān)元件的接通/斷開(kāi)狀態(tài)的切換時(shí)刻基于來(lái)自檢測(cè)電機(jī)20的旋轉(zhuǎn)位置的霍爾傳感器21～23的檢測(cè)信號(hào)(霍爾信號(hào))而設(shè)定，該切換時(shí)刻也可以使用來(lái)自編碼器等，旋轉(zhuǎn)位置檢測(cè)用的其他的旋轉(zhuǎn)傳感器的檢測(cè)信號(hào)來(lái)設(shè)定。

控制電路50作為執(zhí)行三相－二相交替制動(dòng)控制的部件進(jìn)行了說(shuō)明，但也可以將三相－二相間歇制動(dòng)控制等的其他的控制映射存儲(chǔ)至存儲(chǔ)器(ROM)，根據(jù)電機(jī)20的狀態(tài)(換言之，根據(jù)應(yīng)該產(chǎn)生的制動(dòng)力)，切換制動(dòng)控制。進(jìn)一步最佳地控制在電機(jī)20的旋轉(zhuǎn)停止時(shí)、減速時(shí)產(chǎn)生的制動(dòng)力。

構(gòu)成開(kāi)關(guān)電路32的開(kāi)關(guān)元件Q1～Q6由具有寄生二極管的n溝道的MOSFET構(gòu)成，但在開(kāi)關(guān)元件Q1～Q6沒(méi)有寄生二極管的情況下，將二極管與開(kāi)關(guān)元件Q1～Q6并聯(lián)連接即可。

關(guān)于舉辦電動(dòng)工具安全標(biāo)準(zhǔn)國(guó)際研討會(huì)的通知

近年來(lái)，IEC 62841《手持式、可移式電動(dòng)工具和園林工具的安全》系列標(biāo)準(zhǔn)密集發(fā)布，同時(shí)IEC TC116電動(dòng)工具安全技術(shù)委員會(huì)也定于10月下旬在上海召開(kāi)為期兩周的工作組會(huì)議。為了使電動(dòng)工具制造企業(yè)及相關(guān)單位更好地理解和執(zhí)行IEC 62841系列標(biāo)準(zhǔn)，SAC/TC68秘書(shū)處特邀IEC TC116的專家于2017年10月28日在上海舉辦“電動(dòng)工具安全標(biāo)準(zhǔn)國(guó)際研討會(huì)”，以利于行業(yè)企業(yè)進(jìn)一步了解電動(dòng)工具行業(yè)發(fā)展前景并掌握電動(dòng)工具相關(guān)產(chǎn)品SCF的評(píng)估方法。

研討會(huì)內(nèi)容：

1. 領(lǐng)導(dǎo)致辭

2. 電動(dòng)工具行業(yè)及其標(biāo)準(zhǔn)化前景的分析與展望

——IEC TC116主席Axel Walzer先生

3. IEC標(biāo)準(zhǔn)制定流程介紹

——IEC TC116秘書(shū)長(zhǎng)Joe Harding先生

4. 園林電動(dòng)工具的發(fā)展前景以及國(guó)外行業(yè)發(fā)展動(dòng)態(tài)的介紹

——IEC TC116專家Michael Ross先生

5. 電動(dòng)工具SCF的測(cè)試及實(shí)例介紹/電鉆扭矩測(cè)量的解讀

——IEC TC116專家Larry Albert先生

會(huì)議地點(diǎn)：上海天平賓館 6樓萬(wàn)順廳

上海市徐匯區(qū)天平路185號(hào)（近衡山路）

報(bào)到時(shí)間：10月28日當(dāng)天報(bào)到（請(qǐng)?jiān)?∶30前到達(dá)會(huì)場(chǎng)，9∶00研討會(huì)正式開(kāi)始）

會(huì)議時(shí)間：10月28日全天

參會(huì)費(fèi)用：1000元

歡迎各單位選派從事產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化、設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)、檢驗(yàn)及認(rèn)證等方面人員參加學(xué)習(xí)、交流。

全國(guó)電動(dòng)工具標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)

（SAC/TC68）秘書(shū)處聯(lián)系人：顧菁

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