一种集成式无刷直流电机及电池充放电控制器的制作方法

本发明涉及电子控制器，特别是涉及一种集成式无刷直流电机及电池充放电控制器。

背景技术：

1、无刷直流电机是一种典型的机电一体化产品，由电动机主体和驱动器组成。无刷直流电机克服了有刷直流电机的先天性缺陷，以电子换向器取代了机械换向器，无刷直流电机既具有直流电机良好的调速性能等特点，又具有交流电机结构简单、无换向火花、运行可靠和易于维护及节能环保和使用寿命长的优点。所以无刷直流电机的应用十分广泛，如：汽车、电动工具、个人护理、医疗设备、工业自动化，等等。在电动工具，个人护理产品的应用中需要用到电池供电，以便于携带。这样就必需配置电池充电器。

2、现有的产品中无刷直流电机驱动器和电池充电器是独立的两个控制单元产品，零部件数量多，独立两个控制单元产品对无刷电机的性能及两个控制单元的摆放位置都会受到一定的影响，为了解决上述问题，我们提出了一种集成式无刷直流电机及电池充放电控制器。

技术实现思路

1、本发明的目的在于解决现有设计无刷直流电机驱动器和电池充电器是独立的两个控制单元产品，零部件数量多，独立两个控制单元产品对无刷电机的性能及两个控制单元的摆放位置都会受到一定的影响的问题。

2、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

3、一种集成式无刷直流电机及电池充放电控制器，包括有：微控制单元(mcu)控制电路、三相全桥电路、反电动势过零检测电路、电流采样电路、电池充电电路和电池放电保护电路以及集成盒；其中，微控制单元(mcu)控制电路包括有mcu，通过mcu输出电信号至三相全桥电路、反电动势过零检测电路、电流采样电路、电池充电电路和电池放电保护电路的输入端，根据三相全桥电路、反电动势过零检测电路、电流采样电路、电池充电电路和电池放电保护电路的反馈信息进行分析和调节，输出相应的控制信号；

4、所述三相全桥电路，即无刷直流电机三相六步换相的驱动电路，包括有mos管，利用mos管的开关特性，实现无刷直流电机的通电转动；

5、所述反电动势过零检测电路，包括有三级分压网络，将无刷直流电机的三相电动势接入mcu的adc引脚，由mcu检测各相的过零点；

6、所述电流采样电路，通过在三相全桥电路下臂并联一个采样电阻组成，用于获取直流无刷电机的电流信息，由mcu分析直流无刷电机的电流是否异常；

7、所述电流充电电路，包括有开关mos管、电池电压检测电路和电池充电电流检测电路，通过mcu检测电池电压和电池充电电流来控制开关mos管导通；

8、所述电池保护电路，包括有双mos管芯片和电池放电电流检测电路组成，通过mcu检测电池电压和电池放电电流来控制双mos管芯片关闭来保护电池，避免电池、过放。

9、优选地，所述微控制单元(mcu)控制电路中采用基于cortex-m0的32位mcu。

10、优选地，所述mcu、三相全桥电路、反电动势过零检测电路和电流采样电路共同组成无刷直流电机控制单元，具体包括：

11、a1、mcu根据反电动势检测直流无刷电机转子的初始位置，然后依照定子的绕线决定开启或关闭三相全桥电路中的mos管的顺序，使电流依次流经电机线圈产生顺向或逆向旋转磁场，并与转子的磁相互作用，使得直流无刷电机转动；

12、a2、当直流无刷电机转子转动到mcu检测到另一组信号的位置时，mcu控制再开启下一组mos管，循环直流无刷电机依同一方向继续转动直到mcu控制直流无刷电机转子停止即mcu控制关闭mos管，需要直流无刷电机转子反向则mos管开启顺序相反；

13、a3、直流无刷电机转动过程中，mcu通过pid控制保证直流无刷电机运转顺畅；

14、a4、直流无刷电机转动过程中，mcu通过电流检测工具进行驱动器的过流保护工作。

15、优选地，所述mcu、电池充电电路和电池放电保护电路共同组成电池充放电控制单元，具体包括：

16、b1、mcu检测电池电压及是否接入外部电源来确定是否充电，在充电过程中根据电池电压的不同确定涓流充电、恒流充电、恒压充电过程；

17、b2、mcu检测电池电压，当电池放电电流过大或电池电压过低时判断电池放电，以保护电池。

18、优选的，微控制单元(mcu)集成在电路板的主控芯片上，电路板安装在集成盒结构内，集成盒结构的位置顶部安装有电子显示屏，电子显示屏一侧设置有档位调节器和led显示灯，集成盒结构底部安装有电池盒，电池盒的内部安装有多个锂电池电池盒的外侧设置有接口，通过外部电源连接口对锂电池进行充放电，挡位调节器的设计，在不增加电机体积情况下可以提高电机的电性参数，例如：可提高电机的扭力及转速，还能降低所有双节、多节锂电成品生产成本。

19、与现有技术相比，本发明提供了一种集成式无刷直流电机及电池充放电控制器，具备以下有益效果：

20、本发明提出了一种集成式无刷直流电机及电池充放电控制器，创新性地集成了直流无刷电机驱动控制及电池充放电控制功能，适用于市面上所有的单节锂电便携式无刷电机类产品，首创性地提出了该技术方案，是无刷电机锂电产品领域的一项技术创新，同时能够对整个无刷电机锂电产品的成品装配结构进行优化，在不增加电机体积的情况下，提高无刷直流电机的电性参数(例如提高无刷直流电机的扭力及转速)，还能降低所有无刷电机锂电产品的生产成本；相较于市场上常见的快充的方式，多是非单一的软硬件去实现的，较为复杂，该发明可以通过单一的一颗主要芯片+软件来实现此功能。

技术特征：

1.一种集成式无刷直流电机及电池充放电控制器，其特征在于，包括有：微控制单元(mcu)控制电路、三相全桥电路、反电动势过零检测电路、电流采样电路、电池充电电路和电池放电保护电路以及整体安装的集成盒；其中，微控制单元(mcu)控制电路包括有mcu，通过mcu输出电信号至三相全桥电路、反电动势过零检测电路、电流采样电路、电池充电电路和电池放电保护电路的输入端，根据三相全桥电路、反电动势过零检测电路、电流采样电路、电池充电电路和电池放电保护电路的反馈信息进行分析和调节，输出相应的控制信号；

2.根据权利要求1所述的一种集成式无刷直流电机及电池充放电控制器，其特征在于，所述微控制单元(mcu)控制电路中采用基于cortex-m0的32位mcu。

3.根据权利要求1所述的一种集成式无刷直流电机及电池充放电控制器，其特征在于，所述mcu、三相全桥电路、反电动势过零检测电路和电流采样电路共同组成无刷直流电机控制单元，具体包括：

4.根据权利要求1所述的一种集成式无刷直流电机及电池充放电控制器，其特征在于，所述mcu、电池充电电路和电池放电保护电路共同组成电池充放电控制单元，具体包括：

技术总结本发明公开了一种集成式无刷直流电机及电池充放电控制器，属于电子控制器技术领域；一种集成式无刷直流电机及电池充放电控制器，微控制单元控制电路、三相全桥电路、反电动势过零检测电路、电流采样电路、电池充电电路和电池放电保护电路及整体安装的集成盒；其中，微控制单元控制电路包括有MCU，通过MCU输出电信号至三相全桥电路、反电动势过零检测电路、电流采样电路、电池充电电路和电池放电保护电路的输入端，根据三相全桥电路、反电动势过零检测电路、电流采样电路、电池充电电路和电池放电保护电路的反馈信息进行分析和调节，输出相应的控制信号。本发明有效解决了现有设计零件众多，使用麻烦，影响电机性能及生产成本较高的问题。技术研发人员：甯明亮,祖卫,刘辉勇,吴秋红,王翠兰受保护的技术使用者：深圳欣睿博电子技术开发有限公司技术研发日：技术公布日：2024/11/14