电机转速控制方法及装置

技术领域

本公开涉及电动设备技术领域，尤其涉及一种电机转速控制方法及装置。

背景技术

电机是电动工具的重要部件，通过在电机的输出轴末端配置不同的工作头，可以实现不同的操作功能，比如切割、锯、磨、刮等，以适应不同的工作需求。但是在实际应用过程中，由于工作头所受到的负载是不断变化的，因此电机的转速也会产生相应的变化，而转速的变化会导致工作效率降低。因此，在实际应用中，需要实时控制电机的转速，使其保持稳定的转速。

现有技术中通常是通过传感器(比如霍尔传感器等)和相应的控制器配合，通过传感器实时监测电机转速，由控制器根据传感器测得的转速进行相应的控制。但是，采用上述的电机稳速方式，会导致较高的成本，还会造成控制器资源的浪费。

发明内容

本公开提出了一种电机转速控制方法及装置，以用较低的成本实现电机的转速控制。

根据本公开的一方面，提供了一种电机转速控制方法，所述方法包括：

在电机运行过程中获取电机的当前电流值；

根据预先确定的电机的电流值与电压值的对应关系，确定出所述当前电流值对应的目标电压值，所述对应关系包括电机保持目标转速的状态下的电流值和电压值的对应关系；

将所述电机的电压调整至所述目标电压值，使所述电机以所述目标转速运行。

在一种可能的实现方式中，所述对应关系包括采用下述方式确定：

调节所述电机的电压并使所述电机保持所述目标转速；

在所述调节的过程中，测得调节得到的各电压值中每个电压值对应的电流值；

根据所述各电压值和所述各电压值对应的电流值，确定所述对应关系。

在一种可能的实现方式中，所述对应关系还包括电机保持目标转速、以及电机扭矩为特定扭矩值的状态下的电流值和电压值的对应关系。

在一种可能的实现方式中，在根据预先确定的电机的电流值与电压值的对应关系，确定出所述当前电流值对应的目标电压值之前，所述方法还包括：

获取电机的当前扭矩值；

根据所述当前扭矩值和目标转速，确定所述对应关系。

在一种可能的实现方式中，所述对应关系包括采用下述方式确定：

调节所述电机的电压并使所述电机保持所述目标转速，控制所述电机扭矩保持为所述特定扭矩值；

在所述调节的过程中，测得调节得到的各电压值中每个电压值对应的电流值；

根据所述各电压值和所述各电压值对应的电流值，确定所述对应关系。

在一种可能的实现方式中，所述根据所述各电压值和所述各电压值对应的电流值，确定所述对应关系包括：

根据所述各电压值和所述各电压值对应的电流值，拟合得到所述电流值和电压值的对应关系曲线；

根据所述对应关系曲线确定出所述电流值和所述电压值的对应关系式。

在一种可能的实现方式中，根据预先确定的电机的电流值与电压值的对应关系，确定出所述当前电流值对应的目标电压值包括：

将所述当前电流值代入所述对应关系式，计算得到对应的电压值，作为所述目标电压值。

在一种可能的实现方式中，所述调节所述电机的电压并使所述电机保持所述目标转速包括：

利用稳压源调节所述电机的电压并使所述电机保持所述目标转速。

在一种可能的实现方式中，所述将所述电机的电压调整至所述目标电压值，使所述电机以所述目标转速运行包括：

根据一个周期内电机的当前电流值，确定所述电机的特定占空比；

将所述电机的占空比设定为所述特定占空比，将所述电机的电压调整至所述目标电压值，使所述电机以所述目标转速运行。

根据本公开的第二方面，提供了一种电机转速控制装置，所述装置用于执行上述电机转速控制方法，所述装置包括：

电流获取单元，被配置为在电机运行过程中获取电机的当前电流值；

处理单元，被配置为根据预先确定的电机的电流值与电压值的对应关系，确定出所述当前电流值对应的目标电压值，所述对应关系包括电机保持目标转速的状态下的电流值和电压值的对应关系；将所述电机的电压调整至所述目标电压值，使所述电机以所述目标转速运行。

在一种可能的实现方式中，所述对应关系包括采用下述方式确定：

调节所述电机的电压并使所述电机保持所述目标转速；

在所述调节的过程中，测得调节得到的各电压值中每个电压值对应的电流值；

根据所述各电压值和所述各电压值对应的电流值，确定所述对应关系。

在一种可能的实现方式中，所述对应关系还包括电机保持目标转速、以及电机扭矩为特定扭矩值的状态下的电流值和电压值的对应关系。

在一种可能的实现方式中，所述处理单元在实现步骤根据预先确定的电机的电流值与电压值的对应关系，确定出所述当前电流值对应的目标电压值之前，还包括：

获取电机的当前扭矩值；

根据所述当前扭矩值和目标转速，确定所述对应关系。

在一种可能的实现方式中，所述对应关系包括采用下述方式确定：

调节所述电机的电压并使所述电机保持所述目标转速，控制所述电机扭矩保持为所述特定扭矩值；

在所述调节的过程中，测得调节得到的各电压值中每个电压值对应的电流值；

根据所述各电压值和所述各电压值对应的电流值，确定所述对应关系。

在一种可能的实现方式中，所述根据所述各电压值和所述各电压值对应的电流值，确定所述对应关系包括：

根据所述各电压值和所述各电压值对应的电流值，拟合得到所述电流值和电压值的对应关系曲线；

根据所述对应关系曲线确定出所述电流值和所述电压值的对应关系式。

在一种可能的实现方式中，所述处理单元在实现步骤根据预先确定的电机的电流值与电压值的对应关系，确定出所述当前电流值对应的目标电压值时，包括：

将所述当前电流值代入所述对应关系式，计算得到对应的电压值，作为所述目标电压值。

在一种可能的实现方式中，所述调节所述电机的电压并使所述电机保持所述目标转速包括：

利用稳压源调节所述电机的电压并使所述电机保持所述目标转速。

在一种可能的实现方式中，所述处理单元在实现步骤将所述电机的电压调整至所述目标电压值，使所述电机以所述目标转速运行时，包括：

根据一个周期内电机的当前电流值，确定所述电机的特定占空比；

将所述电机的占空比设定为所述特定占空比，将所述电机的电压调整至所述目标电压值，使所述电机以所述目标转速运行。

根据本公开的第三方面，提供了一种非临时性计算机可读存储介质，当所述存储介质中的指令由处理器执行时，使得处理器能够执行根据本公开任一项所述的方法。

根据本公开的各方面提供的实施方式，可以根据电机的实时电流，结合电机目标转速下电流和电压的对应关系，确定可以使电机保持所述目标转速的目标电压值；进而通过调整所述电机的电压至所述目标电压值，控制所述电机转速保持以所述目标转速运行。这样可以在不增加传感器等硬件的基础上，实现电机转速的有效控制，可以有效节省成本，减少控制资源的浪费。

根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本公开的其它特征及方面将变得清楚。

附图说明

包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本公开的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本公开的原理。

图1示出本公开一种实施例提供的一种电机转速控制方法的流程示意图。

图2示出本公开一种实施例提供的一种电机转速控制装置的模块结构示意图。

图3是根据一示例性实施例提供的一种电机控制设备的框图。

具体实施方式

以下将参考附图详细说明本公开的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。

另外，为了更好的说明本公开，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本公开同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本公开的主旨。

应理解，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/“，表示前后关联对象是一种“或”的关系。

本公开实施例中出现的“多个”是指两个或两个以上。本公开实施例中出现的第一、第二等描述，仅作示意与区分描述对象之用，没有次序之分，也不表示本公开实施例中对个数的特别限定，不能构成对本公开实施例的任何限制。

图1是本公开一种实施例提供的一种电机转速控制方法的流程示意图。所述方法可以应用于各种利用电机的电动工具中，比如割草机等，可通过电动工具中的控制器件，例如微处理器、控制器等执行。具体的，如图1所示，所述方法可以包括：

S110：在电机运行过程中获取电机的当前电流值。

其中，所述当前电流值指的是电机运行过程中的当前时刻的实时电流值，也可以是一小段时间的平均电流值。在本公开一种实施例中，当前电流值可以通过电机所在回路原有的电流测量部件获取，也可以通过电机所属的电动工具中的电流测量部件获取，不需要增加传感器等额外的复杂器件，也不需要增加控制资源。例如，可以利用电机所在回路中包含的采样电阻测得当前电流值，并通过模数转换单元将当前电流值的数字量提供给控制器件。当然，在本公开其他实施例中，也可以采用其他方式获取所述当前电流值，只要可以实时获取电机的电流值即可，本公开对此不作限定。

S120：根据预先确定的电机的电流值与电压值的对应关系，确定出所述当前电流值对应的目标电压值，所述对应关系包括电机保持目标转速的状态下的电流值与电压值的对应关系。

其中，所述目标电压值指的是与所述当前电流值满足所述对应关系的电压值，即使所述电机保持目标转速的电压值。由于当电压值和电流值满足所述对应关系时，所述电机的转速就可以保持所述目标转速，因此，在电流值确定的前提下，只要控制电机的电压值为所述目标电压值，就可以使其保持所述目标转速。

其中，所述对应关系指的是电机以某一目标转速转动的条件下，电机的电流值和电压值的对应关系。目标转速不同，所述对应关系也不同，具体的，可以根据实际需要的目标转速，获取相应的对应关系。比如，对于割草机的电机，需要控制其转速保持为3000转，则可以选择3000转相应的电流值和电压值的对应关系。

本例中，根据所述对应关系和获取到的所述当前电流值，就可以确定出控制所述电机保持所述目标转速所需的所述目标电压值。

对应关系可以在电动工具开始工作之前就确定，并预先存储在电动工具的存储器件或控制器件中。对应关系也可以通过电动工具上的通信接口从网络或外部存储器件获得。

本公开一种实施例中，所述对应关系可以包括采用下述方式确定：

调节所述电机的电压并使所述电机保持所述目标转速；

在所述调节的过程中，测得调节得到的各电压值中每个电压值对应的电流值；

根据所述各电压值和所述各电压值对应的电流值，确定所述对应关系。

进一步的，本公开一种实施例中，所述根据所述各电压值和所述各电压值对应的电流值，确定所述对应关系可以包括：

根据所述各电压值和所述各电压值对应的电流值，拟合得到所述电流值和电压值的对应关系曲线；

根据所述对应关系曲线确定出所述电流值和所述电压值的对应关系式。

对应的，本例中，所述根据预先确定的电机的电流值与电压值的对应关系，确定出所述当前电流值对应的目标电压值可以包括：

将所述当前电流值代入所述对应关系式，计算得到对应的电压值，作为所述目标电压值。

本公开另一种实施例中，所述对应关系还可以包括电机保持目标转速、以及电机扭矩为特定扭矩值的状态下的电流值和电压值的对应关系。在一些实际应用场景中，电机(比如割草机等)可能会配置不同的工作头以适用于不同应用场景，这样，电机在不同应用场景中的扭矩值也不同。相同目标转速状态下，扭矩值不同，电机的电流值和电压值的对应关系也不同。因此，本例中结合扭矩值，来确定所述对应关系，以使得对电机转速的控制与实际工作环境更加匹配。

本例中，在根据预先确定的电机的电流值与电压值的对应关系，确定出所述当前电流值对应的目标电压值之前，所述方法还可以包括：

获取电机的当前扭矩值；

根据所述当前扭矩值和目标转速，确定所述对应关系。

其中，所述当前扭矩值可以由电机所属电动工具中原有的扭矩测量部件测量得到或计算得到，具体的，比如可以通过光电元件将扭矩转换为光信号，进而转换为电信号，通过模数转换单元提供给所述电机的控制器件，也可以由电机本身的控制器件(微控制器、微处理器等)根据当前电机的输出功率和所述目标转速计算得到，比如通过扭矩计算公式T＝9550P/n，式中，P表示电机的输出功率，n表示电机的目标转速。当然，本公开其他实施例中，也可以采用其他的扭矩测量方式或计算方式，获取电机的当前扭矩值，具体的，本公开对此不作限定。

对于扭矩会变化的电机，可以根据其当前扭矩值和目标转速，确定相应的对应关系，每一组目标转速和当前扭矩值，对应一种对应关系。比如，电机的目标转速是3000转，当前扭矩值为100牛米，则可以选择3000转、100牛米条件下的电机的电流值和电压值的对应关系，作为确定所述目标电压值的对应关系。

对应的，本例中，所述对应关系可以包括采用下述方式确定：

调节所述电机的电压并使所述电机保持所述目标转速，控制所述电机扭矩保持为所述特定扭矩值；

其中，可以利用稳压源调节所述电机的电压并使所述电机保持所述目标转速。

其中，所述特定扭矩值即所述电机的所述当前扭矩值，比如100牛米，具体的，可以通过电机的控制器件控制电机的功率，以实现电机扭矩的控制；

在所述调节的过程中，测得调节得到的各电压值中每个电压值对应的电流值；

根据所述各电压值和所述各电压值对应的电流值，确定所述对应关系。

进一步的，本公开一种实施例中，所述根据所述各电压值和所述各电压值对应的电流值，确定所述对应关系可以包括：

根据所述各电压值和所述各电压值对应的电流值，拟合得到所述电流值和电压值的对应关系曲线；

根据所述对应关系曲线确定出所述电流值和所述电压值的对应关系式。

对应的，本例中，所述根据预先确定的电机的电流值与电压值的对应关系，确定出所述当前电流值对应的目标电压值可以包括：

将所述当前电流值代入所述对应关系式，计算得到对应的电压值，作为所述目标电压值。

S130：将所述电机的电压调整至所述目标电压值，使所述电机以所述目标转速运行。

其中，所述电机的电压调整，可以由电机本身的控制器件执行，不需要增加额外的硬件，不会造成控制资源的浪费。

进一步的，本公开一种实施例中，可以根据一个周期内的测得的当前电流值，以及预先拟合的电流值与占空比的对应关系，确定所述电机的特定占空比，即所述电机当前的实际占空比；

为了使电机一直稳定保持所述目标转速，可以将所述电机的占空比设定为所述特定占空比，将所述电机的电压调整至所述目标电压值，这样在后续各周期内，就可以使所述电机以所述目标转速稳定运行，实现电机的稳速控制。

基于上述各实施例提供的所述方法，本公开还提供一种电机转速控制装置。图2是本公开一种实施例提供的一种电机转速控制装置的模块结构示意图，具体的，如图2所示，所述装置可以包括：

电流获取单元101，被配置为在电机运行过程中获取电机的当前电流值；

处理单元102，被配置为根据预先确定的电机的电流值与电压值的对应关系，确定出所述当前电流值对应的目标电压值，所述对应关系包括电机保持目标转速的状态下的电流值和电压值的对应关系；将所述电机的电压调整至所述目标电压值，使所述电机以所述目标转速运行。

在一种可能的实现方式中，所述对应关系包括采用下述方式确定：

调节所述电机的电压并使所述电机保持所述目标转速；

在所述调节的过程中，测得调节得到的各电压值中每个电压值对应的电流值；

根据所述各电压值和所述各电压值对应的电流值，确定所述对应关系。

在一种可能的实现方式中，所述对应关系还包括电机保持目标转速、以及电机扭矩为特定扭矩值的状态下的电流值和电压值的对应关系。

在一种可能的实现方式中，所述处理单元102在实现步骤根据预先确定的电机的电流值与电压值的对应关系，确定出所述当前电流值对应的目标电压值之前，还包括：

获取电机的当前扭矩值；

根据所述当前扭矩值和目标转速，确定所述对应关系。

在一种可能的实现方式中，所述对应关系包括采用下述方式确定：

调节所述电机的电压并使所述电机保持所述目标转速，控制所述电机扭矩保持为所述特定扭矩值；

在所述调节的过程中，测得调节得到的各电压值中每个电压值对应的电流值；

根据所述各电压值和所述各电压值对应的电流值，确定所述对应关系。

在一种可能的实现方式中，所述根据所述各电压值和所述各电压值对应的电流值，确定所述对应关系包括：

根据所述各电压值和所述各电压值对应的电流值，拟合得到所述电流值和电压值的对应关系曲线；

根据所述对应关系曲线确定出所述电流值和所述电压值的对应关系式。

在一种可能的实现方式中，所述处理单元102在实现步骤根据预先确定的电机的电流值与电压值的对应关系，确定出所述当前电流值对应的目标电压值时，包括：

将所述当前电流值代入所述对应关系式，计算得到对应的电压值，作为所述目标电压值。

在一种可能的实现方式中，所述调节所述电机的电压并使所述电机保持所述目标转速包括：

利用稳压源调节所述电机的电压并使所述电机保持所述目标转速。

在一种可能的实现方式中，所述处理单元102在实现步骤将所述电机的电压调整至所述目标电压值，使所述电机以所述目标转速运行时，包括：

根据一个周期内电机的当前电流值，确定所述电机的特定占空比；

将所述电机的占空比设定为所述特定占空比，将所述电机的电压调整至所述目标电压值，使所述电机以所述目标转速运行。

关于上述实施例中的装置，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。

图3是根据一示例性实施例示出的一种电机控制设备1900的框图。参照图3，设备1900包括处理组件1922，其进一步包括一个或多个处理器，以及由存储器1932所代表的存储器资源，用于存储可由处理组件1922的执行的指令，例如应用程序。存储器1932中存储的应用程序可以包括一个或一个以上的每一个对应于一组指令的模块。此外，处理组件1922被配置为执行指令，以执行上述方法。

设备1900还可以包括一个电源组件1926被配置为执行装置1900的电源管理，一个有线或无线网络接口1950被配置为将装置1900连接到网络，和一个输入输出(I/O)接口1958。装置1900可以操作基于存储在存储器1932的操作系统，例如Windows ServerTM，MacOS XTM，UnixTM,LinuxTM，FreeBSDTM或类似。

在示例性实施例中，还提供了一种非易失性计算机可读存储介质，例如包括计算机程序指令的存储器1932，上述计算机程序指令可由设备1900的处理组件1922执行以完成上述方法。

本公开可以是系统、方法和/或计算机程序产品。计算机程序产品可以包括计算机可读存储介质，其上载有用于使处理器实现本公开的各个方面的计算机可读程序指令。

计算机可读存储介质可以是可以保持和存储由指令执行设备使用的指令的有形设备。计算机可读存储介质例如可以是――但不限于――电存储设备、磁存储设备、光存储设备、电磁存储设备、半导体存储设备或者上述的任意合适的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、静态随机存取存储器(SRAM)、便携式压缩盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能盘(DVD)、记忆棒、软盘、机械编码设备、例如其上存储有指令的打孔卡或凹槽内凸起结构、以及上述的任意合适的组合。这里所使用的计算机可读存储介质不被解释为瞬时信号本身，诸如无线电波或者其他自由传播的电磁波、通过波导或其他传输媒介传播的电磁波(例如，通过光纤电缆的光脉冲)、或者通过电线传输的电信号。

这里所描述的计算机可读程序指令可以从计算机可读存储介质下载到各个计算/处理设备，或者通过网络、例如因特网、局域网、广域网和/或无线网下载到外部计算机或外部存储设备。网络可以包括铜传输电缆、光纤传输、无线传输、路由器、防火墙、交换机、网关计算机和/或边缘服务器。每个计算/处理设备中的网络适配卡或者网络接口从网络接收计算机可读程序指令，并转发该计算机可读程序指令，以供存储在各个计算/处理设备中的计算机可读存储介质中。

用于执行本公开操作的计算机程序指令可以是汇编指令、指令集架构(ISA)指令、机器指令、机器相关指令、微代码、固件指令、状态设置数据、或者以一种或多种编程语言的任意组合编写的源代码或目标代码，所述编程语言包括面向对象的编程语言—诸如Smalltalk、C++等，以及常规的过程式编程语言—诸如“C”语言或类似的编程语言。计算机可读程序指令可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络—包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。在一些实施例中，通过利用计算机可读程序指令的状态信息来个性化定制电子电路，例如可编程逻辑电路、现场可编程门阵列(FPGA)或可编程逻辑阵列(PLA)，该电子电路可以执行计算机可读程序指令，从而实现本公开的各个方面。

这里参照根据本公开实施例的方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图和/或框图描述了本公开的各个方面。应当理解，流程图和/或框图的每个方框以及流程图和/或框图中各方框的组合，都可以由计算机可读程序指令实现。

这些计算机可读程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理装置的处理器，从而生产出一种机器，使得这些指令在通过计算机或其它可编程数据处理装置的处理器执行时，产生了实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的装置。也可以把这些计算机可读程序指令存储在计算机可读存储介质中，这些指令使得计算机、可编程数据处理装置和/或其他设备以特定方式工作，从而，存储有指令的计算机可读介质则包括一个制造品，其包括实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的各个方面的指令。

也可以把计算机可读程序指令加载到计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上，使得在计算机、其它可编程数据处理装置或其它设备上执行一系列操作步骤，以产生计算机实现的过程，从而使得在计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上执行的指令实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作。

附图中的流程图和框图显示了根据本公开的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或指令的一部分，所述模块、程序段或指令的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。