一种无刷电机的智能制动方法与流程

1.本发明涉及无刷电机控制技术领域，具体涉及一种无刷电机的智能制动方法。


背景技术：

2.近年来，社会发展快速，无刷电机的技术逐渐成熟，之前在电动驱动装置中占剧主导地位的有刷直流电机，其凭借机械换器和电刷配合进行换向，特别容易造成磨损，电机结构也比较复杂，同时运行稳定性较差，而现在无刷直流电机运用在很多行业，它具备有刷直流电机优点，没有机城换向装置，具有使用寿命长、安全性高、维护成本低等优点。但目前的直流无刷电机控制器的刹车方式，主要分为带能量回收的刹车与不带能量回收的直接抱死刹车。带能量回收，会对电池包进行非设计的充电，可能对电池包造成一定的不可预期的损坏。而不带能量回收的，直接抱死的刹车，对结构、电机与控制器电子元件的冲击较大，大大降低的电机与元器件的寿命，并且机器立即抱死产生的震动与异响给用户的体验感也不好。


技术实现要素：

3.本发明提出的一种无刷电机的智能制动方法，可解决现有无刷控制器控制无刷电机刹车方式所带来的对电机与控制器电子元件的冲击较大，用户体验感差的问题。
4.为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
5.一种无刷电机的智能制动方法，基于智能制动系统，所述智能制动系统包括供电模块、开关模块、电机驱动模块、主控mcu，还包括电压检测模块、温度检测模块、电流检测模块；其中，
6.所述供电模块与所述温度检测模块连接，
7.所述开关模块分别与所述电压检测模块、电机驱动模块、主控mcu的nc1引脚连接；
8.所述电压检测模块分别与所述主控mcu的vsen引脚、bv引脚连接，
9.所述电机驱动模块分别与所述电流检测模块、所述主控mcu的d引脚、p引脚连接，
10.所述温度检测模块分别与所述主控mcu的bs引脚、pt1引脚连接；
11.所述电流检测模块与所述主控mcu的isen引脚连接；
12.其中，控制方法包括主控mcu通过p对无刷电机的三相反应电动势进行检测，从而推算出电机当时的转速，利用d驱动deiver对无刷电机进行运行；
13.假设无刷电机在x转速时，需要进行制动，控制器会延时y时间，在此时间里，不提供能量，让无刷电机通过惯性进行运作；通过mcu接收到工作时无刷电机的转速x，来进行智能判断当时的工作情况，然后根据不同转速，对无刷电机进行不同的y延时时间，随后制动。
14.进一步的，开关模块包括p+端口、tp+端口、st-端口、bs+端口、第一开关sw1、第二开关sw2、电阻r1、电阻r2、二极管d1；
15.上电池包的正极与所述p+端口连接，
16.所述p+端口分别与tp+端口、电压检测模块、电机驱动模块连接，
17.所述tp+端口分别与所述第一开关sw1、第二开关sw2连接；
18.所述第一开关sw1通过所述st-端口与二极管d1的阳极连接；
19.二极管d1的阴极与所述电压检测模块连接；
20.所述第二开关sw2通过所述bs+端口与所述电阻r1的一端连接；
21.所述电阻r1的另一端一路通过电阻r2与地gnd连接；
22.电阻r1另一端的另一路与主控mcu的nc1引脚连接。
23.进一步的，所述电压检测模块包括第三开关sw3、二极管d2、电阻r10、电阻r11、电阻r12、电阻r13、电源转换模块；
24.所述第三开关sw3一端与p+端口连接，
25.第三开关sw3另一端的第一路与所述二极管d2的阴极连接，
26.所述二极管d2的阳极与所述二极管d1的阴极连接，
27.第三开关sw3另一端的第二路通过所述电源转换模块与电源vcc连接，
28.第三开关sw3另一端的第三路与电阻r12的一端连接，
29.电阻r12另一端的一路与主控mcu的bv引脚连接，
30.电阻r12另一端的另一路通过电阻r13与地gnd连接。
31.进一步的，所述温度检测模块包括pt1端口，
32.第battery1 pack的pt1与电阻r4的一端连接，
33.电阻r4的另一端一路通过电阻r5与地gnd连接，
34.电阻r1另一端的另一路与主控mcu的pt1引脚连接。
35.进一步的，所述电流检测模块包括运算放大器u1、电阻r9、电阻r3，
36.所述运算放大器u1的反相输入端一路与所述电机驱动模块连接，
37.运算放大器u1的反相输入端另一路通过电阻r9与地gnd连接，
38.所述运算放大器u1的输出端一路与主控mcu的isen引脚连接，
39.运算放大器u1的输出端另一路通过电阻r3与运算放大器u1的正相输入端连接。
40.进一步的，所述控制方法具体步骤如下：
41.(1)启动：
42.按下控制器开关，进行启动操作，此过程中mcu通过电压检测模块，检测电池包供电电压是否正常；电流检测模块，检测控制器电流是否过大；温度检测模块，检测电池包温度是否正常；上述检测正常与异常都会分别给mcu标志位，当电压,温度，电流均得到正常标志位，进行下一步电机运行；否则控制器蜂鸣报警，电机不运行；
43.(2)电机运行：
44.当电机运行时，电压电流温度检测依然持续进行检测，当出现各个异常标志位置1时，停机；并且通过电机驱动模块对电机三相反应电动势进行检测，由得到的反应电动势数据，从而计算出电机当时转速；
45.(3)数据检测
46.对电机当时的转速，控制器的电流，电池包的电压进行检测；实时检测数据，以便进行智能制动；
47.(4)松开开关
48.操作人松开开关，进行制动；在制动过程中，重新按下开关，停止制动，电机重新运
行。
49.8.根据权利要求7所述的无刷电机的智能制动方法，其特征在于：
50.所述控制方法还包括以下步骤：
51.(5)转速小于安全转速
52.操作人松开开关,根据检测到的，电机当时转速，与设定安全转速进行比较；判断电机当时转速，是否在安全强制抱死制动范围内；
53.(6)智能制动
54.当时电机转速高于安全转速，进行智能制动；根据当时电机的转速，控制器的电流与电池包电压；进行控制下桥mos的pwm开启程度，全关上桥mos,来制动；当下桥mos的pwm开启程度越大，电机制动程度就越大；当下桥mos的pwm开启程度越小，电机制动程度就越小；检测电机的转速越大，pwm开启程度就越小；检测控制器电流越大，pwm开启程度就越小；检测电池包电压越低，pwm开启程度就越小；通过电压，电流，转速，三者当时的数据曲线，给与下桥mos的pwm合适的开启程度。
55.进一步的，所述控制方法还包括以下步骤：
56.(7)抱死制动
57.当检测出当时转速低于设定的安全转速，就全开下桥mos即pwm开启程度调到最大，全关上桥mos，控制器就会对电机抱死，进行强制制动；电机一开始运行的转速不高，后松开了开关，未进入智能制动操作，直接进行了抱死制动，电机转速急剧下降，直至停止；
58.通过智能制动，然后进行数据检测，根据当时数据，再次进行下桥mos的pwm开启程度调整，进行多次的数据检测，智能制动操作后，进行抱死制动，电机转速较为平缓对的下降，至到进入安全转速后，电机转速急剧下降，直至停止。
59.由上述技术方案可知，本发明的无刷电机的智能制动方法，监测开关释放后无刷电机的转速，进行智能化的控制无刷控制器对无刷电机进行智能制动，进而有效的解决市面上对无刷电机制动方案中的用户体验感差，对电机、电子元器件的损伤大的问题，安全，可靠，用户体验感好。
附图说明
60.图1是本发明智能制动电路的系统框图，
61.图2是本发明的方法流程图。
具体实施方式
62.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
63.如图1所示，本实施例所述的无刷电机的智能制动方法，基于智能制动电路系统，包括供电模块1、开关模块2、电机驱动模块4、主控mcu，还包括电压检测模块3、温度检测模块5、电流检测模块6，所述供电模块1与所述温度检测模块5连接，所述开关模块2分别与所述电压检测模块3、电机驱动模块4、主控mcu的nc1引脚连接，所述电压检测模块3分别与所述主控mcu的vsen引脚、bv引脚连接，所述电机驱动模块4分别与所述电流检测模块6、所述
主控mcu的d引脚、p引脚连接；所述温度检测模块5分别与所述主控mcu的bs引脚、pt1引脚连接。所述电流检测模块6与所述主控mcu的isen引脚连接。
64.具体的说：
65.开关模块2包括p+端口、tp+端口、st-端口、bs+端口、第一开关sw1、第二开关sw2、电阻r1、电阻r2、二极管d1，
66.所述上电池包11的正极与所述p+端口连接，所述p+端口分别与tp+端口、电压检测模块3、电机驱动模块4连接，所述tp+端口分别与所述第一开关sw1、第二开关sw2连接，所述第一开关sw1通过所述st-端口与二极管d1的阳极连接，二极管d1的阴极与所述电压检测模块3连接，
67.所述第二开关sw2通过所述bs+端口与所述电阻r1的一端连接，所述电阻r1的另一端一路通过电阻r2与地gnd连接，电阻r1另一端的另一路与主控mcu的nc1引脚连接。
68.电压检测模块3包括第三开关sw3、二极管d2、电阻r10、电阻r11、电阻r12、电阻r13、电源转换模块，所述第三开关sw3一端与p+端口连接，第三开关sw3另一端的第一路与所述二极管d2的阴极连接，所述二极管d2的阳极与所述二极管d1的阴极连接，第三开关sw3另一端的第二路通过所述电源转换模块与电源vcc连接，第三开关sw3另一端的第三路与电阻r12的一端连接，电阻r12另一端的一路与主控mcu的bv引脚连接，电阻r12另一端的另一路通过电阻r13与地gnd连接。
69.所述温度检测模块5包括pt1端口，所述第battery1 pack的pt1与所述电阻r4的一端连接，所述电阻r4的另一端一路通过电阻r5与地gnd连接，电阻r1另一端的另一路与主控mcu的pt1引脚连接。
70.所述电流检测模块6包括运算放大器u1、电阻r9、电阻r3，
71.所述运算放大器u1的反相输入端一路与所述电机驱动模块4连接，运算放大器u1的反相输入端另一路通过电阻r9与地gnd连接，所述运算放大器u1的输出端一路与主控mcu的isen引脚连接，运算放大器u1的输出端另一路通过电阻r3与运算放大器u1的正相输入端连接。
72.以下是本发明实施例的具体控制步骤：
73.(1)启动：
74.按下控制器开关，进行启动操作，此过程中mcu通过电压检测模块，检测电池包供电电压是否正常。电流检测模块，检测控制器电流是否过大。温度检测模块，检测电池包温度是否正常。上述检测正常与异常都会分别给mcu标志位，当电压,温度，电流均得到正常标志位，进行下一步电机运行。否则控制器蜂鸣报警，电机不运行。
75.(2)电机运行：
76.当电机运行时，电压电流温度检测依然持续进行检测，当出现各个异常标志位置1时，停机。并且通过电机驱动模块对电机三相反应电动势进行检测，由得到的反应电动势数据，从而计算出电机当时转速。
77.(3)数据检测
78.对电机当时的转速，控制器的电流，电池包的电压进行检测。实时检测数据，以便进行智能制动。
79.(4)松开开关
80.操作人松开开关，进行制动。在制动过程中，重新按下开关，停止制动，电机重新运行。
81.(5)转速小于安全转速
82.操作人松开开关,根据检测到的，电机当时转速，与设定安全转速进行比较。判断电机当时转速，是否在安全强制抱死制动范围内。因强制抱死制动，会产生一个很大的电流冲击，电池包电压也会被大幅度拉低。机器的零部件会产生很大的硬力。对电池包，控制器与机器的损伤很大。
83.(6)智能制动
84.当时电机转速高于安全转速，需要进行智能制动。根据当时电机的转速，控制器的电流与电池包电压。进行控制下桥mos的pwm开启程度，全关上桥mos,来制动。当下桥mos的pwm开启程度越大，电机制动程度就越大。当下桥mos的pwm开启程度越小，电机制动程度就越小。检测电机的转速越大，pwm开启程度就越小。检测控制器电流越大，pwm开启程度就越小。检测电池包电压越低，pwm开启程度就越小。通过电压，电流，转速，三者当时的数据曲线，给与下桥mos的pwm合适的开启程度。
85.(7)抱死制动
86.当检测出当时转速低于设定的安全转速，就全开下桥mos(pwm开启程度调到最大)，全关上桥mos，控制器就会对电机抱死，进行强制制动。电机一开始运行的转速不高，后松开了开关。未进入智能制动操作，直接进行了抱死制动。电机转速急剧下降，直至停止。
87.通过(6)智能制动，然后进行(4)数据检测，根据当时数据，再次进行下桥mos的pwm开启程度调整。进行多次的(4)数据检测，(6)智能制动操作后，进行抱死制动。电机转速较为平缓对的下降，至到进入安全转速后，电机转速急剧下降，直至停止。
88.结合图1和图2可知，主控mcu通过p对无刷电机的三相反应电动势进行检测，从而推算出电机当时的转速，利用d驱动deiver对无刷电机进行运行。假设无刷电机在x转速时，需要进行制动，控制器会延时y时间，在此时间里，不提供能量，让无刷电机通过惯性进行运作，由于制动的能量＝运动系统的动能，随着时间的推移摩擦阻力与空气阻力的作用，系统动能会很快的下降，然后再进行电子制动，这样将大大减少对电子元器件与电机的损伤。通过mcu接收到工作时无刷电机的转速x，来进行智能判断当时的工作情况，然后根据不同转速，对无刷电机进行不同的y延时时间，随后制动。因为这个延时时间，电机转速降低到合理的值，然后制动产生的反向冲击大大降低，机器也不会因为立即抱死产生剧烈震动与异响，从而减少对电子器件与电机的损伤，大大加强用户体验感。
89.以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。