专利名称：一种双包锂电割草机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种园林工具，具体说是一种双包锂电割草机。
背景技术：
国外常用的割草机一般是汽油式割草机和电动式割草机。汽油式割草机会产生废气，在提倡节能环保的欧洲，人们更倾向于是用清洁节能的电动式割草机。现有的电动式割草机一般使用交流电，需要使用电线与家用电源接通，由于电线的使用，限制了割草机的工作范围，以及使用的灵活性。还有使用铅酸电池供电的，但由于铅酸电池的生产制造会污染环境，因此也在逐步淘汰。随着电动工具、园林工具行业的不断发展，在国外，家庭用电动及园林工具无绳化、便携化渐成趋势，锂电类工具也越来越受到国外消费者的欢迎，锂电池是一种轻便的新型供电方式，已在电动车等多个领域使用。然而锂电工具在使用上存在如下不足受到电池容量的制约，使用时间受到限制；而若增加电池容量，势必增加机器的体积与重量，影响便携性的同时也大大增加了成本。在将锂电电源应用到庭院割草机上时，同样碰到了上述问题。消费者选择家用庭院割草机时，除了考虑机器的价格、品质，实用性与易用性也是必须考虑的。目前，国外锂电割草机普遍使用36V,2. 6Ah的锂电电池作为电源,满充后一次大约可持续割草坪约220m2,虽能满足大部分家庭使用，但36V的电池包使用场合单一且价格昂贵，直接影响了消费者的使用感受。同时36V的锂电池包，由于其串联使用节数较多，很难保证单节的平衡问题，并且保护板的开发周期比较长同时单台成本比较高。考虑到市场上直流工具大多数是18V(即5串)的，且18V保护板都比较成熟，在此基础上我们采用两个18V电池串联，再加一块功能板从而实现 36V割草机的的供电系统。这样客户使用时，电池包既可以用双包使用在割草机上，还可以单包使用在其它的直流工具上，如电钻、高枝锯、电锤、砂光机等等18V的直流工具上。同时，如何在现有的电池容量条件下减少无效能耗，提高割草机的单次使用时间(割草面积)，成了必须解决的技术问题。另外，由于园林工具的使用季节性较强，整个冬季都处于搁置状态，而锂电池的特性，在静置状态下同样会产生功耗，导致锂电池电压慢慢降低，直至欠压。长期欠压必然会影响锂电池寿命，甚至导致失效。因此，设法降低锂电池静态功耗，延长锂电池使用寿命也是当务之急。
发明内容
本发明的目的在于提供一种双包锂电割草机，使用的灵活性，电池包既可以用双包使用在割草机上，还可以单包使用在其它的直流工具上，如电钻、高枝锯、电锤、砂光机等等18V的直流工具上。实现本发明目的的技术解决方案为一种双包锂电割草机，包括驱动切割刀片的直流电机，直流电机与控制系统相连，控制系统与电源相连；所述的电源为锂电池组，直流电机通过控制系统与锂电池组相连；锂电池组电源通过控制系统驱动直流电机，进而带动切割刀片割草；锂电池组为两个串联的锂电池包；
所述的控制系统包括
供电单元，提供基准电压、驱动电压以及主控制芯片U3工作电压；电池温度采集单元，用于测量锂电池组的温度，并将温度信息不断反馈给主控制芯片U3，主控制芯片U3判断锂电池组是否在正常工作温度范围内；驱动执行单元，用于控制一号放电开关管Q2，并且控制刹车及续流开关管Ql ;电流采集单元，用于测量锂电池组的放电电流，并将该电流值输出给主控制芯片U3;短路侦测单元，用于测量放电回路处于短路状态时关闭输出；启动单元，用于打开或者关闭供电单元与电池组的连接；电压采集单元，用于采集电池包的串联后总的电压，过放后关闭输出；主控制芯片U3，用于接收处理各种数据，并将信息发送给相关电路；
串联后电池包的正极连接第一开关K1、刹车开关管Ql的D极以及直流电机的正极，启动单元连接在第一开关Kl后端，微控制器U3、供电单元以及电压采集单元分别连接在启动单元之后，电池温度采集单元、驱动执行单元、电流采集单元以及短路侦测单元分别连接在微控制器U3上，驱动执行单元中的驱动单元分别连接刹车开关管Ql和放电开关管Q2，直流电机的负极连接在刹车开关管Ql的S极，放电开关管Q2的D极连接在刹车开关管Ql的S极上，放电开关管Q2的S极分别连接电流采集单元和短路侦测单元以及电流采样电阻R27上，电流采样电阻R27的另一端接串联后电池的负极。供电单元将经第一开关Kl传递过来的36V电压转换为驱动单元需要的+12V电压，以及微控制器U3、电流采集单元、短路侦测单元所需的+5V电压，电压采集单元将经第一开关Kl传递过来的36V电压经分压后传递给微控制器U3进行A/D转换，依据该转换值判断是否需要进行过放电保护动作，电池温度采集单元依据电池包的温度传感器转换的电压值来判断是否需要进行过电池包过温保护动作，电流采集单元以及短路侦测单元依据电流流经电流采样电阻R27后的压降电压值判断是否进行过过流保护或短路保护动作。本发明与现有技术相比，其显著优点本发明采用软启动电路，在电动机刚启动时，使电流由小到大，逐步增大，避免对电机和控制板造成伤害，延长了使用寿命；在负载情况下，电流增大到最大，既满足使用要求，又节能，同时大大降低了噪音；采用弱电控制电路，在启动压杆，切断对控制板供电， 使控制板达到零功耗。
图1为供电单元电路示意图。图2为电池温度采集单元电路示意图。图3为本发明的驱动执行单元电路示意图。图4为本发明的电流采集单元电路示意图。图5为短路侦测单元电路示意图。图6为启动单元电路示意图。图7为电压采集单元示意图。图8本发明的控制系统的电路原理示意框图。
具体实施例方式 下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
结合图8，本发明的一种双包锂电割草机包括驱动切割刀片的直流电机，直流电机与控制系统相连，控制系统与电源相连；所述的电源为锂电池组，直流电机通过控制系统与锂电池组相连。锂电池组电源通过控制系统驱动直流电机，进而带动切割刀片割草。锂电池组是由两个单独的5串的锂电池包串联而成。所述的控制系统包括
供电单元1:提供基准电压、驱动电压以及U3工作电压。电池温度采集单元2 :用于测量锂电池组的温度，并将温度信息不断反馈给主控制芯片U3，主控制芯片U3判断锂电池组是否在正常工作温度范围内。驱动执行单元3 :用于控制一号放电开关管Q2，并且控制刹车及续流开关管Q1。电流采集单元4:用于测量锂电池组的放电电流，并将该电流值输出给主控制芯片U3。短路侦测单元5 :用于测量放电回路处于短路状态时关闭输出。启动单元6:用于打开或者关闭供电单元与电池组的连接。电压采集单元7 :用于采集电池包的串联后总的电压，过放后关闭输出。主控制芯片U3 :用于接收处理各种数据，并将信息发送给相关电路。串联后电池包的正极连接第一开关K1、刹车开关管Ql的D极以及直流电机的正极。启动单元6连接在第一开关Kl后端，微控制器U3、供电单元I以及电压采集单元7分别连接在启动单元6之后。电池温度采集单元2、驱动执行单元3、电流采集单元4以及短路侦测单元5分别连接在微控制器U3`上。驱动执行单元3中的驱动单元分别连接刹车开关管Ql和放电开关管Q2。直流电机的负极连接在刹车开关管Ql的S极。放电开关管Q2的D极连接在刹车开关管Ql的S极上，放电开关管Q2的S极分别连接电流采集单元4和短路侦测单元5以及电流采样电阻R27上，电流采样电阻R27的另一端接串联后电池的负极。供电单元I将经第一开关Kl传递过来的36V电压转换为驱动单元需要的+12V电压，以及微控制器U3、电流采集单元4、短路侦测单元5所需的+5V电压。电压采集单元7将经第一开关Kl传递过来的36V电压经分压后传递给微控制器U3进行A/D转换，依据该转换值判断是否需要进行过放电保护动作。电池温度采集单元2依据电池包的温度传感器转换的电压值来判断是否需要进行过电池包过温保护动作。电流采集单元4以及短路侦测单元5依据电流流经电流采样电阻R27后的压降电压值判断是否进行过过流保护或短路保护动作。结合图1，供电单元I由防反接的第一二极管Dl的阳极接启动单元6的后端，第一二极管Dl的阴极接第二电阻R2的一端，第二电阻R2的另一端接第一三端稳压管Ul的输入端3脚。第六电容C6的一端连接在Ul的输入端3脚，另一端接电池包串联后的负极。第七电解电容C7的正极连接第一三端稳压管Ul的输入端3脚，第七电解电容C7的负极接电池包串联后的负极。第八电容CS、第九电阻R9、第十三电阻R13并联后连接于第一三端稳压管Ul的I脚，并联后的另一端连接于电池包串联后的负极。第十二电阻R12的一端连接第一三端稳压管Ul的2脚，另一端连接第一三端稳压管Ul的I脚。第十二电容C12的一端连接在第四三端稳压管U4的输入端3脚，另一端接电池包串联后的负极。第九电解电容C9的正极连接第四三端稳压管U4的输入端3脚，第九电解电容C9的负极接电池包串联后的负极。第十四电容C14、第十五电容C15并联后连接于第四三端稳压管U4的I脚，并联后的另一端连接于电池包串联后的负极。第四三端稳压管U4的2脚接电池包串联后的负极。第十五电阻R15、第十六电阻R16并联后连接于第四三端稳压管U4的3脚，并联后的另一端连接第四三端稳压管U4的I脚。供电单元I用来稳压，提供作为驱动执行单元3的+12V供电，同时提供微控制器U3的供电，同时提供AD采样的基准+5V电压。微控制器U3 (采用意法半导体公司的一款8位单片机，具体型号为STM8F103)的INT脚与短路侦测单元5的输出端相连，短路侦测单元5测量当前电锂池组的放电电流上限溢出信号输出给微控制器U3，微控制器U3侦测到中断输入(下降沿)，微控制器U3输出信号给驱动执行单元，关断放电开关管Q2，同时驱动执行单元输出信号控制刹车开关管Q1，进行马达刹车控制，达到短路保护。结合图5，短路侦测单元5的U5B为运算放大器，短路侦测单元5的U5B的第7输出端通过第二i^一电阻R21连接到微控制器U3的INT输入端，用于微控制器U3对短路信号的输入。短路侦测单元5的U5B的第5输入端连接到第十九电阻R19和第二十电阻R20，第十九电阻R19另一端连接+5V基准电源，第二十电阻R20的另一端连接串联后电池包的负极；第十八电阻R18的一 端连接到短路侦测单元5的U5B的第6脚，第十八电阻R18的另一端连接到串联后电池包的负极，第十六电容C16的一端与U5B的6脚相连，另一端接串联后电池包的负极。短路侦测单元5的U5B的第4脚接电池包串联后的负极，短路侦测单元5的U5B的第8脚接+5V基准电源。U5A和U5B是一个8脚的双运算放大器(为仙童公司的LM358AM)。结合图3，驱动执行单元3包括驱动单元、刹车开关管Ql和放电开关管Q2，驱动单元分别与刹车开关管Ql和放电开关管Q2连接，刹车开关管Ql再与放电开关管Q2连接，驱动单元的调整芯片U2 (调整芯片U2使用美国IR半导体的半桥驱动器IR2103S)的2脚、3脚与微控制器U3的PWM输出端相连，调整芯片U2的I脚分别与第十二极管DlO的正极以及第十三电容C13连接，第十三电容C13的另一端接地，第十二极管DlO的正极接+12V电源，第十二极管DlO的负极接调整芯片U2的第8脚和第五电容C5的正极，第五电容C5的负极连接到第二十二电阻R22与输出端子Moto-，第二十二电阻R22另一端接调整芯片U2的6脚，调整芯片U2的4脚接串联后电池包的负极，调整芯片U2的7脚连接刹车开关管Ql的G极，刹车开关管Ql的S极与直流电机的负极相连，用于控制直流电机急停进行刹车；调整芯片U2的5脚连接到放电开关管Q2的G极，放电开关管Q2的S极连接到电流采样电阻R27的一端，电流采样电阻R27的另一端连接串联后电池包负极。放电开关管Q2的D极与直流电机的负极相连，刹车开关管Ql的D极接直流电机正极，直流电机正极和串联后电池包的正极连接。第十八电容C18的一端接放电开关管Q2的G极，第十八电容C18另一端接放电开关管Q2的S极。驱动执行单元3充分发挥了驱动芯片U2的驱动功能，刹车开关管Ql与放电开关管Q2的死区时间为I微秒，使刹车开关管Ql与放电开关管Q2不会产生同时导通的现象。由于马达负载为电感性负载，传统的启动方式为直接给马达两端加入电压，马达立即以最大功率启动，此时启动电流将是马达额定电流的3倍以上或者更高；由于是全功率启动，在起动时，大电流对碳刷的损伤非常大。因此全功率启动对于锂电组池供电系统而言，过大的启动电流会对锂电池的寿命及安全性有极大的影响。本发明的软启动电路，即驱动执行单元3可以解决以上问题。当主控制芯片U3接收到启动信号时，会先以小功率输出驱动刹车开关管Ql与放电开关管Q2，此时马达以较低速低功率先运行，同时PWM宽度不间断无级调整，使得马达转速不断上升直到给定值，缓慢的启动马达时，机器不会有剧烈的振动，并且起动电流很小，有效的保护了锂电池的安全及寿命。为了免因直流电机启动时对锂电池组的大电流冲击及设备突然跳动，采用了软起动电路。所述软启动电路采用PWM(脉冲宽度调制)的方式，在启动的初始，主控制芯片U3以最小占空比15%输出，15%占空比传输到驱动执行单元对驱动信号进行放大及处理，再输出驱动刹车开关管Ql与放电开关管Q2以15%占空比导通，在启动同时，主控制芯片U3输出的PWM占空比逐渐增加宽度，使马达速度逐渐提升，直至提升至85%左右的给定占空比时，停止PWM占空比调整，启动完成；轻负载时，以85%占空比稳定输出。启动完成后，电流采样单元4检测当前放电电流值，以不同电流大小对应不同PWM占空比，当机器工作电流小时，占空比以85%输出，马达转速降低，节能同时又降低了噪音；当机器工作电流变动时，PWM占空比随之调整，电流最大时占空比为100%，此时马达转速达到最大。通过以上调整过程达到经济运行效果。所述电子刹车功能是第一开关Kl断开后微控制器U3马上检测到了 Kl断开，由于供电单元I有残余的电量提供给微控制器U3，微控制器U3通过驱动单元使刹车开关管Ql开通的占空比逐渐增大(Ql和Q2是互补开通)达到电子刹车的目的。结合图2，电池温度采集单元2由第三电阻R3、第六电阻R6和第四电容C4组成。第六电阻R6的一端接+5V基准电源，另一端接电池包的温度传感器信号端。第三电阻R3的一端与电池包的温度传感器信号端连接，另一端与微控制器U3的AD-NTC连接。第四电容C4的一端与微控制器U3的AD-NTC连接，第四电容C4的另一端与串联后电池包的负极相连。电池包的温度传感器为负温度系数热敏电阻，当温度上升时微控制器U3的AD-NTC端的AD采集电压降低，由此电压值来推算温度值，以实现过温保护的目的。结合图4.本发明还包括用于测 量锂电池组的放电电流的电流采集单元4，电流采集单元4包括检测电路主控芯片U5A (为仙童公司的LM358AM)，检测电路主控芯片U5A为运算放大器，检测电路主控芯片U5A的第I输出端通过第十七电阻R17连接到微控制器U3的AD_I输入端,用于微控制器U3对放电电流AD输入。电流米集单兀4的主控芯片U5A的第3输入端连接到第十一电阻RlI，第十一电阻Rll另一端连接到放电开关管Q2的S端。电流采样电阻R27与放电开关管Q2的S端相连的一端为电流取样的正极，电流采样电阻R27的另一端与串联后电池包的负极相连。第十电容ClO的一端与电流采集单元主控芯片U5A的3脚相连，第十电容ClO的另一端接串联后电池包的负极相连。第十四电阻R14的一端连接到检测电路主控芯片U5A的第2脚，第十四电阻R14的另一端连接检测电路主控芯片U5A的第I脚，第十一电容Cll与第十四电阻R14并联。第十电阻RlO的一端与检测电路主控芯片U5A的2脚相连，第十电阻RlO的另一端接串联后电池包的负极。电流采集单元4测量当前锂电池组的放电电流输出给微控制器U3，微控制器U3判断电流达到放电过流保护值，并且时间达到保护时间，微控制器U3输出信号给驱动执行单元3，关断放电开关管Q2，同时驱动执行单元输出信号控制刹车开关管Q1，进行马达刹车控制，实现放电过流保护。结合图7，电压检测单元7由第四电阻R4、第五电阻R5、第七电阻R7和第三电容C3组成，第四电阻R4的一端接启动单元6的输出，第四电阻R4的另一端与主控制芯片U3的AD转换端口 AD-V相连接。第五电阻R5、第七电阻R7、第三电容C3并联后一端接主微控制器U3的AD转换端口 AD-V，另一端接串联后电池包的负极。该单元用于测量锂电池组电池电压，如果电池电压降低到放电下限时，微控制器U3会将放电开关管Q2关闭，实现电池的过放保护。结合图6，启动单元6的输入端接串联后电池包的正极。第二十三电阻R23的一端连接启动单元6的输出，另一端与微控制器U3的START脚连接。第十七电容C17和第二十四电阻R24并联后一端接微控制器U3的START脚，第十七电容C17和第二十四电阻R24并联后另一端接串联后电池包的负极。当第一开关Kl闭合后供电单元I得电，同时给微控制器U3提供了电源，U3得电后即可实现软启动功能以及经济运行模式。第一开关Kl断开后微控制器U3马上检测到第一开关Kl断开，由于供电单元1有残余的电量供电，微控制器U3通过驱动单元使刹车开关管Ql开通的占空比逐渐增大(Ql和Q2是互补开通)达到电子刹车的目的，第一开关Kl接在接线端子P3两端。+36V接串联后电池包的正极。第一开关Kl闭合后，第一二极管Dl的正极通过Kl连接到了 +36V上(KEY为电气网络标识符，代表相同的网络)。当第一开关Kl闭合后，电流经串联后电池包的正极流出流入第一二极管D1，然后流经第二电阻R2，再经滤波第六电容C6、第七电解电容C7滤波后流入第一三端稳压管U1，第九电阻R9、第十二电阻R12、第十三电阻R13作为第一三端稳压管Ul输出电压的反馈，第八电容C8作为反馈的滤波。此时第一三端稳压管Ul输出的电压为+12V，该+12V电压为驱动执行单元3提供电源。+12V电压经第九电解电容C9、第十二电容C12滤波后作为第四三端稳压管U4的输入，第四三端稳压管U4输出即为+5V电压，第十四电容C14、第十五电容C15为+5V的滤波电容。+5V为微控制器U3、短路侦测单元的U5B、电流采集单元的U5A以及电池温度采集单元2的上拉供电。第一开关Kl闭合后，经第二十三电阻R23、第二十四电阻R24的分压以及第十七电容C17的滤波进入微控制器U3的START脚。微控制器U3通过其PWM引脚输出PWM信号到驱动执行单元3的驱动单元调整芯片U2的2脚和3脚，该PWM信号经驱动单元U2的放大后经其5脚和7脚分别驱动放电开关管Q2和刹车开关管Q1。当系统进入稳态运行时，+36V电压经直流电机流经放电开关管Q2以及电流采样电阻R27，然后回到串联后电池包的负极。该电流流经电流采样电阻R27时会产生一个压降信号，该信号经第十一电阻Rll和第十电容ClO构成的阻容滤波后进入电流采样单元U5A的3脚，该信号经第十四电阻R14、第十一电容C11、第十电阻RlO以及U5A构成的放大电路的信号放大后通过第十七电阻R17进入微控制器U3的电流采集端口 AD-1。当空载时，由于转速较高电流较小，此时AD-1采集到的电压值比较低，微控制器U3控制输出占空比在80%左右；当遇到阻力或负载加大时直流电机转速下降，电流会增加，此时AD-1采集到的电压值比较高，微控制器U3调节PWM输出到100%已获得最大输出动力，提高工作效率。电流流经电流采样电阻R27产生的压降电压信号经第十八电阻R18、第十六电容C16滤波后同基准+5V经第十九电阻R19、第二十电阻R20分压取得的电压信号进行比较，如果电流超过给定上限值时，短路侦测单元U5B的7脚会产生一个下降沿电平信号，微控制器U3捕获该信号后立刻通过驱动执行单元关闭放电开关管Q2实现短路保护功能。当开关Kl闭合后+36V经第一开关Kl流经第四电阻R4、第五电阻R5、第七电阻R7，同时经过第三电容C3滤波，产生的分压信号输入到微控制器U3的AD-V，该采样值和事先给定的电压下限值做比较，如果低于电压下限值，微控制器U3通过驱动执行单元3关闭放电开关管Q2实现过放电保护功倉泛。
电池包的温度传感器信号经第六电阻R6的+5V上拉后，再经第三电阻R3、第四电容C4的阻容滤波后进入微控制器U3的AD-NTC脚，温度传感器为负温度系数，当温度升高后进入微控制器U3的AD-NTC脚的电压比较低，如果低于预先给定值时即认为电池包过温，微控制器U3通过驱动执行单元3关闭放电开关管Q2实现电池包的过温保护功能。当第一开关Kl断开后，微控制器U3的START脚会马上侦测到该信号(下降沿)，由于此时供电单元中的第六电容C6、第七电解电容C7、第九电解电容C9、第十二电容C12、第十四电容C14、第十五电容C15储存有电能，微控制器U3通过驱动执行单元3调整PWM输出实现关闭系统时的电子刹车功能。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护 范围。
权利要求
1.一种双包锂电割草机，包括驱动切割刀片的直流电机，直流电机与控制系统相连，控制系统与电源相连；所述的电源为锂电池组，直流电机通过控制系统与锂电池组相连；锂电池组电源通过控制系统驱动直流电机，进而带动切割刀片割草；锂电池组为两个串联的锂电池包；其特征在于 所述的控制系统包括 供电单元(I)，提供基准电压、驱动电压以及主控制芯片U3工作电压；电池温度采集单元(2)，用于测量锂电池组的温度，并将温度信息不断反馈给主控制芯片U3，主控制芯片U3判断锂电池组是否在正常工作温度范围内；驱动执行单元(3)，用于控制一号放电开关管Q2，并且控制刹车及续流开关管Ql ;电流采集单元(4)，用于测量锂电池组的放电电流，并将该电流值输出给主控制芯片U3 ;短路侦测单元(5)，用于测量放电回路处于短路状态时关闭输出；启动单元(6),用于打开或者关闭供电单元与电池组的连接；电压采集单元(7),用于采集电池包的串联后总的电压，过放后关闭输出；主控制芯片U3，用于接收处理各种数据，并将信息发送给相关电路； 串联后电池包的正极连接第一开关K1、刹车开关管Ql的D极以及直流电机的正极，启动单元(6)连接在第一开关Kl后端，微控制器U3、供电单元(I)以及电压采集单元(7)分别连接在启动单元(6)之后，电池温度采集单元(2)、驱动执行单元(3)、电流采集单元(4)以及短路侦测单元(5)分别连接在微控制器U3上，驱动执行单元(3)中的驱动单元分别连接刹车开关管Ql和放电开关管Q2，直流电机的负极连接在刹车开关管Ql的S极，放电开关管Q2的D极连接在刹车开关管Ql的S极上，放电开关管Q2的S极分别连接电流采集单元(4)和短路侦测单元(5)以及电流采样电阻R27上，电流采样电阻R27的另一端接串联后电池的负极； 供电单元(I)将经第一开关Kl传递过来的36V电压转换为驱动单元需要的+12V电压，以及微控制器U3、电流采集单元(4)、短路侦测单元(5)所需的+5V电压，电压采集单元(7)将经第一开关Kl传递过来的36V电压经分压后传递给微控制器U3进行A/D转换，依据该转换值判断是否需要进行过放电保护动作，电池温度采集单元(2)依据电池包的温度传感器转换的电压值来判断是否需要进行过电池包过温保护动作，电流采集单元(4)以及短路侦测单元(5 )依据电流流经电流采样电阻R27后的压降电压值判断是否进行过过流保护或短路保护动作。
2.根据权利要求1所述的一种双包锂电割草机，其特征在于供电单元(I)由防反接的第一二极管Dl的阳极接启动单元(6)的后端，第一二极管Dl的阴极接第二电阻R2的一端，第二电阻R2的另一端接第一三端稳压管Ul的输入端3脚；第六电容C6的一端连接在Ul的输入端3脚，另一端接电池包串联后的负极；第七电解电容C7的正极连接第一三端稳压管Ul的输入端3脚，第七电解电容C7的负极接电池包串联后的负极；第八电容CS、第九电阻R9、第十三电阻R13并联后连接于第一三端稳压管Ul的I脚，并联后的另一端连接于电池包串联后的负极；第十二电阻R12的一端连接第一三端稳压管Ul的2脚，另一端连接第一三端稳压管Ul的I脚；第十二电容C12的一端连接在第四三端稳压管U4的输入端3脚，另一端接电池包串联后的负极，第九电解电容C9的正极连接第四三端稳压管U4的输入端3脚，第九电解电容C9的负极接电池包串联后的负极；第十四电容C14、第十五电容C15并联后连接于第四三端稳压管U4的I脚，并联后的另一端连接于电池包串联后的负极；第四三端稳压管U4的2脚接电池包串联后的负极；第十五电阻R15、第十六电阻R16并联后连接于第四三端稳压管U4的3脚，并联后的另一端连接第四三端稳压管U4的I脚；供电单元I用来稳压，提供作为驱动执行单元3的+12V供电，同时提供微控制器U3的供电，同时提供AD采样的基准+5V电压。
3.根据权利要求1所述的一种双包锂电割草机，其特征在于微控制器U3的INT脚与短路侦测单元(5)的输出端相连，短路侦测单元(5)测量当前电锂池组的放电电流上限溢出信号输出给微控制器U3,微控制器U3侦测到中断输入,微控制器U3输出信号给驱动执行单元(3)，关断放电开关管Q2，同时驱动执行单元(3)输出信号控制刹车开关管Q1，进行马达刹车控制，达到短路保护。
4.根据权利要求1所述的一种双包锂电割草机，其特征在于短路侦测单元(5)的U5B为运算放大器，短路侦测单元(5)的U5B的第7输出端通过第二十一电阻R21连接到微控制器U3的INT输入端，用于微控制器U3对短路信号的输入，短路侦测单元(5)的U5B的第5输入端连接到第十九电阻R19和第二十电阻R20，第十九电阻R19另一端连接+5V基准电源，第二十电阻R20的另一端连接串联后电池包的负极；第十八电阻R18的一端连接到短路侦测单元(5)的U5B的第6脚，第十八电阻R18的另一端连接到串联后电池包的负极，第十六电容C16的一端与U5B的6脚相连，另一端接串联后电池包的负极； 短路侦测单元(5)的U5B的第4脚接电池包串联后的负极，短路侦测单元(5)的U5B的第8脚接+5V基准电源。
5.根据权利要求1所述的一种双包锂电割草机，其特征在于驱动执行单元(3)包括驱动单元、刹车开关管Ql和放电开关管Q2，驱动单元分别与刹车开关管Ql和放电开关管Q2连接，刹车开关管Ql再与放电开关管Q2连接，驱动单元的调整芯片U2的2脚、3脚与微控制器U3的PWM输出端相连，调整芯片U2的I脚分别与第十二极管DlO的正极以及第十三电容C13连接，第十三电容C13的另一端接地，第十二极管DlO的正极接+12V电源，第十二极管DlO的负极接调整芯片U2的第8脚和第五电容C5的正极，第五电容C5的负极连接到第二十二电阻R22与输出端子Moto-，第二十二电阻R22另一端接调整芯片U2的6脚，调整芯片U2的4脚接串联后电池包的负极，调整芯片U2的7脚连接刹车开关管Ql的G极，刹车开关管Ql的S极与直流电机的负极相连，用于控制直流电机急停进行刹车；调整芯片U2的5脚连接到放电开关管Q2的G极，放电开关管Q2的S极连接到电流采样电阻R27的一端，电流采样电阻R27的另一端连接串联后电池包负极；放电开关管Q2的D极与直流电机的负极相连，刹车开关管Ql的D极接直流电机正极，直流电机正极和串联后电池包的正极连接，第十八电容C18的一端接放电开关管Q2的G极，第十八电容C18另一端接放电开关管Q2的S极。
6.根据权利要求1所述的一种双包锂电割草机，其特征在于电池温度采集单元(2)由第三电阻R3、第六电阻R6和第四电容C4组成，第六电阻R6的一端接+5V基准电源，另一端接电池包的温度传感器信号端；第三电阻R3的一端与电池包的温度传感器信号端连接，另一端与微控制器U3的AD-NTC连接；第四电容C4的一端与微控制器U3的AD-NTC连接，第四电容C4的另一端与串联后电池包的负极相连；电池包的温度传感器为负温度系数热敏电阻，当温度上升时微控制器U3的AD-NTC端的AD采集电压降低，由此电压值来推算温度值，以实现过温保护的目的。
7.根据权利要求1所述的一种双包锂电割草机，其特征在于电流采集单元(4)包括检测电路主控芯片U5A，检测电路主控芯片U5A为运算放大器，检测电路主控芯片U5A的第I输出端通过第十七电阻R17连接到微控制器U3的AD_I输入端，用于微控制器U3对放电电流AD输入；电流采集单元(4)的主控芯片U5A的第3输入端连接到第十一电阻Rl I，第十一电阻Rll另一端连接到放电开关管Q2的S端，电流采样电阻R27与放电开关管Q2的S端相连的一端为电流取样的正极，电流采样电阻R27的另一端与串联后电池包的负极相连；第十电容ClO的一端与电流采集单元主控芯片U5A的3脚相连，第十电容ClO的另一端接串联后电池包的负极相连；第十四电阻R14的一端连接到检测电路主控芯片U5A的第2脚，第十四电阻R14的另一端连接检测电路主控芯片U5A的第I脚，第十一电容Cll与第十四电阻R14并联；第十电阻RlO的一端与检测电路主控芯片U5A的2脚相连，第十电阻RlO的另一端接串联后电池包的负极；电流采集单元(4)测量当前锂电池组的放电电流输出给微控制器U3，微控制器U3判断电流达到放电过流保护值，并且时间达到保护时间，微控制器U3输出信号给驱动执行单元3，关断放电开关管Q2，同时驱动执行单元输出信号控制刹车开关管Q1，进行马达刹车控制，实现放电过流保护。
8.根据权利要求1所述的一种双包锂电割草机，其特征在于电压检测单元(7)由第四电阻R4、第五电阻R5、第七电阻R7和第三电容C3组成，第四电阻R4的一端接启动单元(6)的输出，第四电阻R4的另一端与主控制芯片U3的AD转换端口 AD-V相连接；第五电阻R5、第七电阻R7、第三电容C3并联后一端接主微控制器U3的AD转换端口 AD-V，另一端接串联后电池包的负极；该单元用于测量锂电池组电池电压，如果电池电压降低到放电下限时，微控制器U3会将放电开关管Q2关闭，实现电池的过放保护。
9.根据权利要求1所述的一种双包锂电割草机，其特征在于启动单元(6)的输入端接串联后电池包的正极；第二十三电阻R23的一端连接启动单元(6)的输出，另一端与微控制器U3的START脚连接，第十七电容C17和第二十四电阻R24并联后一端接微控制器U3的START脚，第十七电容C17和第二十四电阻R24并联后另一端接串联后电池包的负极；当第一开关Kl闭合后供电单元(I)得电，同时给微控制器U3提供了电源，U3得电后即可实现软启动功能以及经济运行模式，第一开关Kl断开后微控制器U3马上检测到第一开关Kl断开，由于供电单元(I)有残余的电量供电，微控制器U3通过驱动单元使刹车开关管Ql开通的占空比逐渐增大达到电子刹车的目的，第一开关Kl接在接线端子P3两端； +36V接串联后电池包的正极；第一开关Kl闭合后，第一二极管Dl的正极通过Kl连接到了 +36V上，其中KEY为电气网络标识符，代表相同的网络。
全文摘要
本发明公开了一种双包锂电割草机，包括驱动切割刀片的直流电机，直流电机与控制系统相连，控制系统与电源相连；所述的电源为锂电池组，直流电机通过控制系统与锂电池组相连；锂电池组电源通过控制系统驱动直流电机，进而带动切割刀片割草；锂电池组为两个串联的锂电池包，控制系统在微控制器U3的控制下实现软启动功能；在待机状态下或轻负载状态下，控制输出占空比为80%，此时刀片转速能够维持在2800转左右，当负载加大后使输出占空比达到最大，能够继续维持转速，这样既满足使用要求，又节能，同时大大降低了噪音，本发明将控制系统的供电由微动开关传递，静置搁置状态时微动开关处于断开状态，在硬件上保证了其待机的零功耗。
文档编号A01D34/78GK103053265SQ201310047198
公开日2013年4月24日 申请日期2013年2月6日 优先权日2013年2月6日
发明者张小荣, 李玉红, 刘小菲, 赵军 申请人:常州合力电器有限公司