一种电机驱动器、电机驱动方法及叉车与流程

本发明实施例涉及控制技术，尤其涉及一种电机驱动器、电机驱动方法及叉车。

背景技术

agv是(automatedguidedvehicle)的缩写，意即“自动导引运输车”，是指装备有电磁或光学等自动导引装置，它能够沿规定的导引路径行驶，具有安全保护以及各种移载功能的运输车，agv属于轮式移动机器人(wmr―wheeledmobilerobot)的范畴。

现有的agv系统中(例如自动引导叉车)，通常采用上位机系统通过总线分别控制行驶驱动器和转向驱动器，实现对驱动轮的行驶和转向控制；行驶驱动器与转向驱动器之间利用总线或io接口实现状态传输和互锁，由于行驶和转向为分别控制，就会出现延时；并且，行驶驱动器与转向驱动器两者分别与行驶电机和转向电机连接，还需要与上位机连接，使得叉车内部接线繁琐、复杂，加之驱动器本身尺寸，占用叉车内部较大立体空间体积，导致行驶与转向执行同步性不够高，结构不紧凑、成本高、容易出错。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种电机驱动器、电机驱动方法及叉车，以实现行驶电机和转向电机的同时控制，可以有效降低成本、简化接线，消除控制行驶电机与转向电机时通信的延时。

第一方面，本发明实施例提供一种电机驱动器，用于同时驱动行驶电机和转向电机，包括处理单元、电源母线、行驶电机驱动单元和转向电机驱动单元；

所述行驶电机驱动单元的控制端与所述处理单元电连接，所述行驶电机驱动单元的输入端与所述电源母线电连接，所述行驶电机驱动单元的输出端与所述行驶电机电连接，所述行驶电机驱动单元用于根据所述处理单元的行驶信号，导通所述电源母线和所述行驶电机，以控制所述行驶电机运转；

所述转向电机驱动单元的控制端与所述处理单元电连接，所述转向电机驱动单元的输入端与所述电源母线电连接，所述转向电机驱动单元的输出端与所述转向电机电连接，所述转向电机驱动单元用于根据所述处理单元的转向信号，导通所述电源母线和所述转向电机，以控制所述转向电机运转。

可选的，还包括制动单元，与所述处理单元电连接，所述制动单元用于根据所述处理单元的制动信号控制所述行驶电机和/或所述转向电机制动。

可选的，还包括启动开关，所述启动开关的控制端与所述处理单元电连接，所述启动开关的输入端与所述电源母线电连接，所述启动开关的输出端分别与所述行驶电机驱动单元的输入端以及所述转向电机驱动单元的输入端电连接，所述启动开关用于在所述处理单元的控制下导通，以使所述电源母线为所述行驶电机和所述转向电机供电。

可选的，所述处理单元还包括：

第一电流检测接口，与所述行驶电机上的电流传感器电连接，用于获取所述行驶电机的第一电流信号；

所述处理单元还用于根据所述第一电流信号，修正所述行驶信号。

可选的，所述处理单元还包括：

第一位置检测接口，与所述行驶电机上的位置传感器电连接，用于获取所述行驶电机的第一位置信号；

所述处理单元还用于根据所述第一位置信号，修正所述行驶信号。

可选的，所述处理单元还包括：

第二电流检测接口，与所述转向电机上的电流传感器电连接，用于获取所述转向电机的第二电流信号；

所述处理单元还用于根据所述第二电流信号，修正所述转向信号。

可选的，所述处理单元还包括：

第二位置检测接口，与所述转向电机上的位置传感器电连接，用于获取所述转向电机的第二位置信号；

所述处理单元还用于根据所述第二位置信号，修正所述转向信号。

可选的，所述处理单元还包括总线接口，所述总线接口通过总线与上位机连接，所述处理单元用于解析所述上位机发送的位置指令，生成所述行驶信号和所述转向信号。

第二方面，本发明实施例还提供一种电机驱动方法，由如上所述的电机驱动器执行，该电机驱动方法包括：

获取并解析目标位置的位置指令，生成控制行驶电机的行驶信号以及控制转向电机的转向信号；

分别将所述行驶信号和所述转向信号发送到行驶电机驱动单元和转向电机驱动单元，以控制所述行驶电机和所述转向电机运转。

第三方面，本发明实施例还提供一种叉车，其特征在于，包括如上所述的电机驱动器。

本发明实施例提供一种电机驱动器，用于同时驱动行驶电机和转向电机，包括处理单元、电源母线、行驶电机驱动单元和转向电机驱动单元；行驶电机驱动单元的控制端与处理单元电连接，行驶电机驱动单元的输入端与电源母线电连接，行驶电机驱动单元的输出端与行驶电机电连接，行驶电机驱动单元用于根据处理单元的行驶信号，导通电源母线和行驶电机，以控制行驶电机运转；转向电机驱动单元的控制端与处理单元电连接，转向电机驱动单元的输入端与电源母线电连接，转向电机驱动单元的输出端与转向电机电连接，转向电机驱动单元用于根据处理单元的转向信号，导通电源母线和转向电机，以控制转向电机运转。通过一个处理单元同时控制行驶电机驱动单元和转向电机驱动单元，实现了行驶驱动器与转向驱动器的一体化设计，有效减小驱动器的体积，消除控制行驶电机与转向电机时通信的延时，通过行驶电机和转向电机共用电源母线，可以有效减低成本、简化接线，有效提高电机驱动器的可靠性。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种电机驱动器的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的另一种电机驱动器的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的又一种电机驱动器的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的又一种电机驱动器的结构示意图；

图5是本发明实施例提供的一种电机驱动方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。需要注意的是，本发明实施例所描述的“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以说直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

图1所示为本发明实施例提供的一种电机驱动器的结构示意图。本发明实施例提供的电机驱动器用于同时驱动行驶电机1和转向电机2，包括处理单元10、电源母线20、行驶电机驱动单元30和转向电机驱动单元40；行驶电机驱动单元30的控制端a1与处理单元10电连接，行驶电机驱动单元30的输入端a2与电源母线20电连接，行驶电机驱动单元30的输出端a3与行驶电机1电连接，行驶电机驱动单元30用于根据处理单元10的行驶信号，导通电源母线20和行驶电机1，以控制行驶电机1运转；转向电机驱动单元40的控制端b1与处理单元10电连接，转向电机驱动单元40的输入端b2与电源母线20电连接，转向电机驱动单元40的输出端b3与转向电机2电连接，转向电机驱动单元40用于根据处理单元10的转向信号，导通电源母线20和转向电机2，以控制转向电机2运转。

可以理解的是，本发明实施例中的行驶电机1和转向电机2都可以为永磁同步电机，处理单元10可以为数字信号处理(digitalsignalprocessing，dsp)芯片，例如可以选用ti公司28x系列的高性能微控制器，实现故障检测、逻辑处理、算法处理、电机控制等功能。由于行驶电机驱动单元30和转向电机驱动单元40共用一个处理单元10控制，可以实现两个驱动单元之间的信息共享，如行驶电机1和转向电机2各自的状态、转速、转向位置等，处理单元10内部可实现快速处理，不存在硬件传输延时。电源母线20的一端与电源连接，另一端与行驶电机驱动单元30的输入端a2和转向电机驱动单元40的输入端b2连接，用于给行驶电机1和转向电机2提供所需的电力。行驶电机驱动单元30和转向电机驱动单元40都可以包括绝缘栅双极型晶体管(insulatedgatebipolartransistor，igbt)，示例性的，处理单元10可以包括行驶信号输出接口和转向信号输出接口，分别与行驶电机驱动单元30和转向电机驱动单元40中的igbt的栅极(控制端)电连接，行驶电机驱动单元30和转向电机驱动单元40中的igbt的源极(输入端)都与电源母线20电连接，漏极(输出端)与行驶电机1或转向电机2电连接，当需要驱动行驶电机1行走时，处理单元10向行驶电机驱动单元30发送一个行驶信号，例如可以是一个脉冲宽度调制(pulsewidthmodulation，pwm)信号，以使电源母线20与行驶电机1导通，从而控制行驶电机1运转，实现行驶控制。转向电机2的控制过程与此类似，不再累述。

本实施例的技术方案，通过一个处理单元同时控制行驶电机驱动单元和转向电机驱动单元，实现了行驶驱动器与转向驱动器的一体化设计，有效减小驱动器的体积，消除控制行驶电机与转向电机时通信的延时，通过行驶电机和转向电机共用电源母线，可以有效减低成本、简化接线，有效提高电机驱动器的可靠性。

图2所示为本发明实施例提供的另一种电机驱动器的结构示意图。可选的，该电机驱动器还包括制动单元50，与处理单元10电连接，制动单元50用于根据处理单元10的制动信号控制行驶电机1和/或转向电机2制动。

可以理解的是，示例性的，以控制行驶电机1为例，当处理单元10不再输出行驶信号，行驶电机驱动单元30会断开电源母线20和行驶电机1的电连接，行驶电机1停止运动，从而使agv系统(例如自动导引叉车)停止运动。但在实际中，由于惯性等作用，行驶电机1断电后可能不能立即停止，因此该电机驱动器还设置有制动单元50，用于控制行驶电机1和/或转向电机2制动，例如可以提前根据处理单元10的控制行驶电机1和/或转向电机2减速，以实现agv系统的精确控制。

示例性的，本实施例中的制动单元50可以为通过收集电机反向发电能量的电子制动方式，例如可以包括收集电量的电容等储能元件，当需要制动时，通过收集电机反向发电的能量，实现快速制动功能。

图3所示为本发明实施例提供的又一种电机驱动器的结构示意图。可选的，该电机驱动器还包括启动开关60，启动开关60的控制端c1与处理单元10电连接，启动开关60的输入端c2与电源母线20电连接，启动开关60的输出端c3分别与行驶电机驱动单元30的输入端a2以及转向电机驱动单元40的输入端b2电连接，启动开关60用于在处理单元10的控制下导通，以使电源母线20为行驶电机1和转向电机2供电。

通过设置启动开关60，启动开关60导通时，电源为行驶电机1和转向电机2供电，在处理单元10的控制下运转。

图4所示为本发明实施例提供的又一种电机驱动器的结构示意图。可选的，处理单元10还包括：第一电流检测接口101，与行驶电机1上的电流传感器11电连接，用于获取行驶电机1的第一电流信号；处理单元10还用于根据第一电流信号，修正行驶信号。

可以理解的是，行驶电机1上设置有电流传感器11，电流传感器11用于采集电源母线20给行驶电机1提供的第一电流信号，并将第一电流信号反馈到处理单元10。处理单元10可以根据反馈回来的第一电流信号，与行驶信号中用于控制行驶电机1运转的预设电流信号对比，当实际测得的第一电流信号与预设电流信号不一致时，修正行驶信号，实现行驶电机1的闭环控制，提高行驶电机1运行速度控制的精确性。

继续参考图4，可选的，处理单元10还包括：第一位置检测接口102，与行驶电机1上的位置传感器12电连接，用于获取行驶电机1的第一位置信号；处理单元10还用于根据第一位置信号，修正行驶信号。

可以理解的是，行驶电机1上还设置有位置传感器12，位置传感器12可以为旋转变压器，具有较好的耐热、耐震性，支持较高的转速。位置传感器12用于采集行驶电机1的第一位置信号，并将第一位置信号反馈到处理单元10。处理单元10可以根据反馈回来的第一位置信号，与行驶信号中用于控制行驶电机1运转的预设位置对比，当实际测得的第一位置信号与预设位置不一致时，修正行驶信号，实现行驶电机1的闭环控制，保证行驶电机1按照预设路径行驶。

继续参考图4，可选的，处理单元10还包括：第二电流检测接口103，与转向电机2上的电流传感器21电连接，用于获取转向电机2的第二电流信号；处理单元10还用于根据第二电流信号，修正转向信号。

可以理解的是，转向电机2上设置有电流传感器22，电流传感器22用于采集电源母线20给转向电机2提供的第二电流信号，并将第二电流信号反馈到处理单元10。处理单元10可以根据反馈回来的第二电流信号，与转向信号中用于控制转向电机2运转的预设电流信号对比，当实际测得的第二电流信号与预设电流信号不一致时，修正转向信号，实现转向电机2的闭环控制，提高转向电机1转向控制的精确性。

继续参考图4，可选的，处理单元10还包括：第二位置检测接口104，与转向电机2上的位置传感器22电连接，用于获取转向电机2的第二位置信号；处理单元10还用于根据第二位置信号，修正转向信号。

可以理解的是，转向电机2上还设置有位置传感器22，位置传感器22可以为abzuvw光电编码器。位置传感器22用于采集转向电机2的第二位置信号，并将第二位置信号反馈到处理单元10。处理单元10可以根据反馈回来的第二位置信号，与转向信号中用于控制转向电机2运转的预设方向对比，当实际测得的第二位置信号与预设方向不一致时，修正转向信号，实现转向电机2闭环控制，保证转向电机2按照预设方向控制agv系统实现转向。

可选的，处理单元10还包括总线接口105，总线接口105通过总线70与上位机80连接，处理单元10用于解析上位机80发送的位置指令，生成行驶信号和转向信号。

可以理解的是，上位机80用于产生agv系统目标位置的位置指令，通过总线70发动到处理单元10，处理单元10通过解析位置指令，计算出控制行驶电机1和转向电机2运行的路径，并生成行驶信号和转向信号，分别发送给行驶电机驱动单元30和转向电机驱动单元40，控制agv系统到达目标位置。

可选的，总线70为can总线、ethercat总线或profibus总线的一种。

示例性的，总线70可以为can总线、ethercat总线或profibus总线的任意一种，本发明实施例对此不作限定。

图5所示为本发明实施例提供的一种电机驱动方法的流程示意图。本发明实施例提供电机驱动方法由上述实施例提供的任意一种电机驱动器执行，该电机驱动方法包括：

步骤110、获取并解析目标位置的位置指令，生成控制行驶电机的行驶信号以及控制转向电机的转向信号。

可以理解的是，agv系统一般包括上位机，目标位置的位置指令可以由上位机产生，可以利用总线将位置指令发送到处理单元，处理单元可以获取和解析位置指令，计算出控制行驶电机和转向电机运行的路径，并生成行驶信号和转向信号，例如行驶信号包括行驶电机行进方向、距离等，转向信号包括转向的角度。

步骤120、分别将行驶信号和转向信号发送到行驶电机驱动单元和转向电机驱动单元，以控制行驶电机和转向电机运转。

处理单元生成行驶信号和转向信号之后，分别发送给行驶电机驱动单元和转向电机驱动单元，行驶电机驱动单元导通电源母线和行驶电机，转向电机驱动单元导通电源母线和转向电机，控制agv系统到达目标位置。

本发明实施例提供的电机驱动方法，通过一个处理单元同时控制行驶电机驱动单元和转向电机驱动单元，可以实现两个驱动单元之间的信息共享，处理单元内部可实现快速处理，消除了控制行驶电机与转向电机时通信的延时，可以有效减低成本、简化接线，有效提高电机驱动器的可靠性。

可选的，该电机驱动方法还包括：

实时获取行驶电机的行驶数据与转向电机的转向数据；

根据行驶数据和转向数据，修正行驶信号和转向信号。

行驶数据包括行驶电机运行时的第一电流信号和第一位置信号，行驶电机上设置有电流传感器和位置传感器，分别给处理单元提供第一电流信号和第一位置信号。可以理解的是，在实际控制行驶电机运行时，行驶电机实际运行的电流可能与行驶信号提供的预设电流有偏差，导致行驶电机实际位置与预设位置产生偏差，通过处理单元获取第一电流信号和第一位置信号，根据第一电流信号和第一位置信号对行驶信号进行修正，实现行驶电机的闭环控制，提高控制的准确性。转向数据包括转向电机的运行时的第二电流信号和第二位置信号，其修正过程与转向电机修正过程类似，不再累述。

可选的，该电机驱动方法还包括：

当判定第一位置信号满足第一预设范围时，控制行驶电机驱动单元断开电源母线与行驶电机的电连接；

当判定第二位置信号满足第二预设范围时，控制行驶电机驱动单元断开电源母线与行驶电机的电连接。

可以理解的是，当第一位置信号满足第一预设范围，第二位置信号满足第二预设范围，表明agv系统到达预定位置，具体第一预设范围和第二预设范围可以根据实际控制精度设定，本发明实施例对此不作限定。

本发明实施例还提供一种叉车，包括上述实施例提供的任意一种电机驱动器。由于本发明实施例提供的叉车包括上述任意实施例提供的电机驱动器，其与所包括的电机驱动器具有相同和相应的有益效果，此处不再赘述。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。