一种基于锂电池供电的直流无刷电机驱动的割草机的制作方法

本实用新型属于割草机技术领域，特别是涉及一种基于锂电池供电的直流无刷电机驱动的割草机。

背景技术：

割草机又称除草机、剪草机、草坪修剪机等。割草机是一种用于修剪草坪、植被等的机械工具，它是由刀盘、发动机、行走轮、行走机构、刀片、扶手、控制部分组成。刀盘装在行走轮上，刀盘上装有发动机，发动机的输出轴上装有刀片，刀片利用发动机的高速旋转在速度方面提高很多，节省了除草工人的作业时间，减少了大量的人力资源。

现有割草机是汽油割草机，对环境污染很大，机器运行噪音很大，机器振动相对电动割草机比较剧烈，对周边环境造成污染，尤其对使用者的健康有直接的不良影响，另外，汽油割草机结构复杂导致价格高昂，维护不便利，机器笨重操作比较费力。相当于汽油驱动的割草机，电机驱动具有天然的无污染、节能环保、工作噪音小、运行平稳的优点，因此针对以上问题，提供一种基于锂电池供电的直流无刷电机驱动的割草机具有重要意义。

技术实现要素：

本实用新型采用无位置传感器的六步方波换相驱动的无刷电机进行工作，保证电机启动无反转，控制电路保证割草机可靠高效的运行，且故障率低，工作噪音小，运行平稳，环保节能，无刷电机配合不同刀具，高效快速修剪不同类型的草坪，电流精准控制同时具有过流瞬态保护功能以及电机过温保护，通过双开关进行人机交互控制，安全性高。

为解决上述技术问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的：

本实用新型的一种基于锂电池供电的直流无刷电机驱动的割草机，包括硬件电路以及通过硬件电路电性相连的锂电池包、单片机、电机；

所述硬件电路包括连接于单片机与锂电池包之间的锂电池管理电路，连接于电机与单片机之间的电机驱动功率电路，连接于人机交互接口与微处理器之间的人机交互电路，与单片机上电性相连的电流检测电路、电机反电动势检测电路；

所述锂电池管理电路包括电量监测电路、电流采样电路、锂电池温度采样电路、充电控制电路、放电控制电路；

所述单片机内部集成有功率管驱动器直接与电机驱动功率电路连接后驱动电机带动割草刀片进行工作；

所述电机驱动功率电路采用三相全桥式驱动电路，两路电流采样，平均电流和峰值电流，带硬件过流自动关断驱动的功能；

所述电机反电动势检测电路采用电阻分压式电路并联电容，滤除pwm载波，保证反电动势过零点的可靠检测。

进一步地，所述电机采用无位置传感器及传感器连接线材的直流无刷电机。

进一步地，所述人机交互接口端电性连接有用于控制割草机工作的两个开关以及电源通电按键，两所述开关并联连接。

进一步地，所述锂电池管理电路采用自锁设计，通过电源通电按键按下上电，并通过单片机锁定电源输出，即使按键松开，也不会断电，结束工作后，可以通过单片机切断整个系统的供电。

进一步地，所述电流检测电路包括两路电路，分别用于实现电机平均电流和峰值电流的检测。

本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型的无刷电机与锂电一体化控制的新型无绳吸尘器与汽油割草机相比具有低工作噪音，运行平稳，环保节能，价格便宜的优势；与带位置传感器的直流无刷电机驱动的割草机相比，节省了位置传感器，降低了故障率，节省了成本；本实用新型采用无位置传感器的六步方波换相驱动的无刷电机进行工作，保证电机启动无反转，控制电路保证割草机可靠高效的运行，且故障率低，工作噪音小，运行平稳，环保节能，无刷电机配合不同刀具，高效快速修剪不同类型的草坪，电流精准控制同时具有过流瞬态保护功能以及电机过温保护，通过双开关进行人机交互控制，安全性高。

当然，实施本实用新型的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的一种基于锂电池供电的直流无刷电机驱动的割草机的硬件连接关系示意图；

图2为本实用新型的锂电池管理电路的电路图；

图3为本实用新型的电机驱动功率电路的电路图；

图4为本实用新型的电机反电动势检测电路的电路图；

图5为本实用新型的电流检测电路的电路图；

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-5所示，本实用新型的一种基于锂电池供电的直流无刷电机驱动的割草机，包括硬件电路以及通过硬件电路电性相连的锂电池包、单片机、电机；

硬件电路包括连接于单片机与锂电池包之间的锂电池管理电路，连接于电机与单片机之间的电机驱动功率电路，连接于人机交互接口与微处理器之间的人机交互电路，与单片机上电性相连的电流检测电路、电机反电动势检测电路；

锂电池管理电路包括电量监测电路、电流采样电路、锂电池温度采样电路、充电控制电路、放电控制电路；单片机上的控制器电路采用带自锁功能的电源设计方案，可以实现电机断电，降低整机的待机功耗；

单片机内部集成有功率管驱动器直接与电机驱动功率电路连接后驱动电机带动割草刀片进行工作；

电机驱动功率电路采用三相全桥式驱动电路，两路电流采样，平均电流和峰值电流，带硬件过流自动关断驱动的功能；

电机反电动势检测电路采用电阻分压式电路并联电容，滤除pwm载波，保证反电动势过零点的可靠检测。

其中，电机采用无位置传感器及传感器连接线材的直流无刷电机，省掉了位置传感器和相应的线材，省成本的同时保障了电机的可靠性，避免因为位置传感器失效导致电机的返修。

电机控制采用无位置传感器的六步换相驱动方式，电机起动之前，监测电机的运行状态，如果电机处于静止状态时，通过测电感定位的方式获取电机的初始位置，然后使用六步方波换相驱动电机，启动前，如果电机处于非静止状态时，实现顺逆风启动，根据反电动势判断电机转子所在扇区，直接采用六步方波换相策略启动，各种启动方式兼顾，保证启动的可靠性。

单片机内的控制器上带有过电压保护，欠压保护，过温保护，低速保护，功率限制，硬件过流保护功能；

其中，过压和欠压保护，通过电阻分压，监测供电电压，保证系统不会因为电压太高而损坏驱动器，同时也不会因为欠压运行，输出力矩不够，无效修剪，浪费电能。过温保护，保证控制器工作在合理的温度范围内，避免温度过高，损坏功率器件。功率限制，保证在整个工作过程中，功率限制在一定范围内，避免超负荷运转。硬件过流保护，系统在遇到极端情况时，比如电机短路，可以可靠快速的关闭系统的驱动电路，保护功率器件。整个故障检测部分，功能完整完善，尽可能保证系统异常情况快速可靠反应，确保系统安全。

其中，人机交互接口端电性连接有用于控制割草机工作的两个开关以及电源通电按键，两开关并联连接。

其中，锂电池管理电路采用自锁设计，通过电源通电按键按下上电，并通过单片机锁定电源输出，即使按键松开，也不会断电，结束工作后，可以通过单片机切断整个系统的供电。

其中，电流检测电路包括两路电路，分别用于实现电机平均电流和峰值电流的检测。

本实用新型相对现有技术的优点包括：

本实用新型的无刷电机与锂电一体化控制的新型无绳吸尘器与汽油割草机相比具有低工作噪音，运行平稳，环保节能，价格便宜的优势；与带位置传感器的直流无刷电机驱动的割草机相比，节省了位置传感器，降低了故障率，节省了成本；本实用新型采用无位置传感器的六步方波换相驱动的无刷电机进行工作，保证电机启动无反转，控制电路保证割草机可靠高效的运行，且故障率低，工作噪音小，运行平稳，环保节能，无刷电机配合不同刀具，高效快速修剪不同类型的草坪，电流精准控制同时具有过流瞬态保护功能以及电机过温保护，通过双开关进行人机交互控制，安全性高。

以上公开的本实用新型优选实施例只是用于帮助阐述本实用新型。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本实用新型。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。