專利名稱：用于運行電動工具機的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于運行電動工具機的方法。本發(fā)明還涉及一種電動工具機。
背景技術(shù)：
在手持式電動工具機上使用可再充電的儲能器時必須避免儲能器的過度放電，因為儲能器可能不可逆地損壞或至少嚴重地降低它的使用壽命。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出了一種用于運行電動工具機的方法，該電動工具機具有一個儲能器、尤其是一個可再充電的儲能器，該儲能器給一個驅(qū)動電動機供電，其中由一個電子單元發(fā)生一個時鐘頻率，借助該電子單元隨每個時鐘來接通一個MOSFET的柵極，該MOSFET將一個工作電壓施加給該驅(qū)動電動機，其中，該MOSFET在一個時鐘內(nèi)的關(guān)斷通過與運行參數(shù)相關(guān)的不同的信號來實現(xiàn)。
本發(fā)明還提出了一種電動工具機，它具有一個儲能器、尤其是一個可再充電的儲能器，用于給一個驅(qū)動電動機供電，其中可由一個電子單元發(fā)生一個時鐘頻率，借助該電子單元可隨每個時鐘接通一個MOSFET的柵極，該MOSFET將一個工作電壓施加給該驅(qū)動電動機，其中該MOSFET在一個時鐘內(nèi)可通過與運行參數(shù)相關(guān)的不同的信號被關(guān)斷。
根據(jù)本發(fā)明的用于運行具有一個儲能器的電動工具機的方法特別適用于具有鋰離子電池的電動工具機。它成功地保護了儲能器，與此同時對于電動工具機獲得了良好的調(diào)節(jié)性能。通過電子單元發(fā)生一個時鐘頻率，借助該電子單元隨每個時鐘來接通一個MOSFET(金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管)的柵極，該MOSFET將一個工作電壓施加給驅(qū)動電動機，其中MOSFET在一個時鐘內(nèi)的關(guān)斷通過與運行參數(shù)相關(guān)的不同的信號來實現(xiàn)。MOSFET的該關(guān)斷首先不導(dǎo)致驅(qū)動電動機的關(guān)斷，而是導(dǎo)致驅(qū)動電動機的一個脈沖寬度的減小(Zurücknahme)。電動機電流及由此轉(zhuǎn)矩保持在高值上或甚至最大值上，僅僅轉(zhuǎn)速下降。
優(yōu)選地，在達到電動工具機的一個運行參數(shù)的預(yù)給定閾值時使驅(qū)動電動機的控制信號的一個脈沖寬度減小。電動工具機僅減小了該脈沖寬度而未完全被關(guān)斷。
在一個有利的構(gòu)型中，在達到來自儲能器的電流的一個最大允許閾值時使該脈沖寬度減小。
在另一個有利的構(gòu)型中，在達到儲能器和/或驅(qū)動電動機的最大允許損耗功率時減小該脈沖寬度。柵極的復(fù)位不導(dǎo)致電動工具機的關(guān)斷，而僅導(dǎo)致轉(zhuǎn)速下降。損耗功率的確定有利地這樣地進行，即，確定一個與儲能器中的和/或驅(qū)動電動機中的電阻性損耗成比例的信號并且對超過允許損耗的損耗功率進行積分。為了確定損耗功率，來自儲能器的電流可從一個與電流成比例的信號來獲得并轉(zhuǎn)換成一個具有平方電流關(guān)系的信號，構(gòu)成該電流值與電流閾值之間的差值并且使該差值對時間積分。因此對超過允許損耗的損耗功率進行積分。
在一個有利的構(gòu)型中，在達到儲能器的最大允許溫度時這樣地改變所測量的電流信號，使得實現(xiàn)驅(qū)動電動機的緩和的關(guān)斷。通過有目的地使電流信號失真可避免不舒適的突然的關(guān)斷。
在一個有利的構(gòu)型中，在低于儲能器的一個允許的最小的電壓時關(guān)斷柵極。優(yōu)選地，在儲能器放了電的情況下才使驅(qū)動電動機完全關(guān)斷。
在一個有利的構(gòu)型中，在驅(qū)動電動機完全關(guān)斷時才關(guān)斷電動工具機的鉆孔位置照明裝置。電動工具機的使用者即使在高于或低于閾值時也可幾乎不受干擾地繼續(xù)工作，而儲能器則受到可靠的保護免于有害的過度放電。
本發(fā)明還有利地提出，在電動工具機的接通-關(guān)斷開關(guān)中借助電位器來調(diào)節(jié)柵極電壓的脈沖寬度。通過脈沖寬度的與接通-關(guān)斷開關(guān)的按鈕行程相關(guān)的對數(shù)特征曲線可非常精細地在0與100％之間調(diào)節(jié)電動工具機的轉(zhuǎn)速。


本發(fā)明的其它實施形式、各個方面及優(yōu)點可從以下借助本發(fā)明的由附圖示出的實施例中得到，它們并不依賴于其在權(quán)利要求書中的概括，也無普遍性的限制。以下附圖中表示圖1一個優(yōu)選的電動工具機的原理電路圖；圖2一個優(yōu)選方法的功能流程圖；及圖3一個優(yōu)選的電子單元的示范性總電路圖。
具體實施例方式
圖1表示一個優(yōu)選的電動工具機的原理電路圖。一個電子單元15控制一個作為開關(guān)工作的MOSFET 17的柵極脈沖，該MOSFET將來自一個儲能器12的工作電壓施加給一個轉(zhuǎn)換器11并且由此施加給一個驅(qū)動電動機10。圖3示范性地表示電子單元15的總電路圖。根據(jù)本發(fā)明的方法的各個功能塊的相互配合在圖2中示出。
轉(zhuǎn)換器11在右旋與左旋之間可選擇地轉(zhuǎn)換驅(qū)動電動機10的運行方向。在續(xù)流階段(Freilaufphase)中電動機電流流過續(xù)流二極管(Freilaufdiode)18。MOSFET 17的柵極X4可被連在轉(zhuǎn)換器11上。在MOSFET 17的源極X2與儲能器12的負極X1之間連接著一個測量電阻19，如圖3中可看到的，借助該測量電阻來測量來自儲能器12的電流。
儲能器12的溫度借助一個傳感器16來確定并且輸入到溫度輸入端X8上。一個電容器14與儲能器12并聯(lián)。一個接通-關(guān)斷開關(guān)13總地接通或關(guān)斷對驅(qū)動電動機10的和通過輸入端X5對電子單元15的電壓供給。
這些功能塊一方面保護優(yōu)選構(gòu)造成鋰離子電池的儲能器，另一方面賦予電動工具機良好的調(diào)節(jié)性能。
電子單元15在電壓塊20中發(fā)生幾kHz、優(yōu)選為7與10kHz之間、特別優(yōu)選為8kHz左右的時鐘頻率。在每個時鐘開始時將一個柵極電壓在柵極電壓塊21中加在輸入端S上，MOSFET 17即被接通。MOSFET 17在一個時鐘期間通過輸入端R上的復(fù)位來關(guān)斷可通過不同的信號實現(xiàn)。
來自儲能器12的電流流過測量電阻19并且產(chǎn)生一個與電流成比例的信號，該信號被放大。當達到一個最大值、尤其達到儲能器12的最大允許放電電流——例如對于鋰離子電池約為30A——時，柵極電壓塊21中的柵極電壓被復(fù)位。但電動工具機由此僅減小了其脈沖寬度而未完全關(guān)斷。電動機電流及由此轉(zhuǎn)矩仍保持最大，僅僅轉(zhuǎn)速下降。
與電流成比例的信號I在電流測量塊23中被確定并且接著在積分塊24中被轉(zhuǎn)換成信號Ieff，該信號與電流的平方成比例。從該新的信號Ieff中減去一個極限值Igrenz。該差值Ieff-Igrenz對時間進行積分。信號Ieff與儲能器12中的及驅(qū)動電動機10中的電阻性損耗(I2·R)成比例。由此對超過允許損耗的損耗功率進行積分。如果該積分達到一個極限值，則使柵極電壓塊21中的柵極電壓復(fù)位。這也不導(dǎo)致電動工具機的關(guān)斷，而僅使轉(zhuǎn)速下降。
在功能塊25中持續(xù)監(jiān)測儲能器12的電壓Ubat，以便保護在該點上非常脆弱的鋰離子電池以免過度放電。當?shù)陀谂c負載相關(guān)地匹配(I·R補償)的極限值Ubatt，min時，電子單元15關(guān)斷柵極X4，即柵極電壓在柵極電壓塊21中被復(fù)位。為了I·R補償，功能塊25獲得電流塊23的一個信號。起初這導(dǎo)致轉(zhuǎn)速的減小。在儲能器12放了電的情況下電動工具機被完全地關(guān)斷。在此情況下功能塊26中的一個鉆孔位置照明裝置28也被關(guān)斷。
當儲能器12作為鋰離子電池構(gòu)造時，該儲能器首先必需如鎳基電池中所公知地被保護以免超溫。通過優(yōu)選組合在儲能器12中的測溫電阻16、最好為NTC電阻來確定儲能器12中的溫度(功能塊27)。如果超過一個預(yù)定的極限值，則電子單元15這樣地使功能塊24中的電流信號失真，使得實現(xiàn)電動工具機緩和的而非突然的關(guān)斷。
最后可通過接通-關(guān)斷開關(guān)13中的電位器來調(diào)節(jié)柵極電壓的脈沖寬度(脈沖寬度塊22)。通過電位器的按鈕行程與脈沖寬度之間的對數(shù)關(guān)系可非常精細地在0與100％之間調(diào)節(jié)電動工具機的轉(zhuǎn)速。
特別優(yōu)選的是，該電動工具機是一個具有鋰離子電池的、蓄電池供電的旋擰機。
權(quán)利要求
1.用于運行電動工具機的方法，該電動工具機具有一個儲能器(12)、尤其是一個可再充電的儲能器，該儲能器給一個驅(qū)動電動機(10)供電，其特征在于由一個電子單元(15)發(fā)生一個時鐘頻率，借助該電子單元隨每個時鐘來接通一個MOSFET(17)的柵極(X4)，該MOSFET將一個工作電壓施加給該驅(qū)動電動機(10)，其中，該MOSFET(17)在一個時鐘內(nèi)的關(guān)斷通過與運行參數(shù)相關(guān)的不同的信號來實現(xiàn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于在達到電動工具機的一個運行參數(shù)的預(yù)給定閾值時使該驅(qū)動電動機(10)的控制信號的一個脈沖寬度減小。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于在達到來自該儲能器(12)的電流的一個最大允許的電流閾值時使該脈沖寬度減小。
4.根據(jù)以上權(quán)利要求中一項的方法，其特征在于在達到該儲能器(12)和/或該驅(qū)動電動機(10)的最大允許的消耗功率時減小該脈沖寬度。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其特征在于確定一個與該儲能器(12)和/或該驅(qū)動電動機(10)中的電阻性損耗成比例的信號并且對超過允許損耗的損耗功率進行積分。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其特征在于來自該儲能器(12)的電流從一個與電流成比例的信號來獲得并被轉(zhuǎn)換成一個具有平方電流關(guān)系的信號，構(gòu)成該電流值與電流閾值之間的差值并且該差值對時間積分。
7.根據(jù)以上權(quán)利要求中一項的方法，其特征在于在達到該儲能器(12)的最大允許溫度時這樣地改變所測量的電流信號，使得實現(xiàn)該驅(qū)動電動機(10)的緩和的關(guān)斷。
8.根據(jù)以上權(quán)利要求中一項的方法，其特征在于在低于該儲能器(12)的一個允許的最小的電壓時關(guān)斷所述柵極(X4)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其特征在于在該儲能器(12)放了電的情況下使該驅(qū)動電動機(10)完全關(guān)斷。
10.根據(jù)以上權(quán)利要求中一項的方法，其特征在于在該驅(qū)動電動機(10)完全關(guān)斷時才關(guān)斷鉆孔位置照明裝置。
11.電動工具機，具有一個儲能器(12)、尤其是一個可再充電的儲能器，用于給一個驅(qū)動電動機(10)供電，其特征在于可由一個電子單元(15)發(fā)生一個時鐘頻率，借助該電子單元可隨每個時鐘接通一個MOSFET(17)的柵極(X4)，該MOSFET將一個工作電壓施加給該驅(qū)動電動機(10)，其中該MOSFET(17)在一個時鐘內(nèi)可通過與運行參數(shù)相關(guān)的不同的信號被關(guān)斷。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于運行電動工具機的方法，該電動工具機具有一個儲能器(12)、尤其是一個可再充電的儲能器，該儲能器給一個驅(qū)動電動機(10)供電。本發(fā)明提出由一個電子單元(15)發(fā)生一個時鐘頻率，借助該電子單元隨每個時鐘來接通一個MOSFET(17)的柵極(X4)，該MOSFET將一個工作電壓施加給該驅(qū)動電動機(10)，其中，該MOSFET(17)在一個時鐘內(nèi)的關(guān)斷通過與運行參數(shù)相關(guān)的不同的信號來實現(xiàn)。
文檔編號H02P7/29GK1858985SQ20061007946
公開日2006年11月8日 申請日期2006年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月2日
發(fā)明者京特·洛爾 申請人:羅伯特·博世有限公司