电池供电割草机的控制方法技术

本发明专利技术公开了一种电池供电割草机的控制方法，其特征在于：对电池的输入电压进行采样，将采样信号输入脉宽调制装置中，由脉宽调制装置调整输出脉冲信号的占空比，该信号经驱动电路放大后，控制串接于电池与电机间电子开关的导通与关断，由此控制电机的转动速度；其中，在所述脉宽调制装置中预先设定输入电压和输出脉冲信号的占空比之间的关系，使得输入电压较高时，输出脉冲信号占空比较小；输入电压较低时，输出脉冲信号占空比较大，从而使电机转速保持在目标转速的±２％变化范围内。本发明专利技术通过将输入电压采样值输入ＰＷＭ后，调整其输出脉冲信号的占空比，实现对电机转速的控制，稳定输出功率，延长电池使用的寿命。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种以电池供电的割草机，具体涉及一种对割草机电池用电量 进行控制的方法。
技术介绍
割草机根据使用对象分商用和家用两种，商用机用于园林广场、公路、运 动场、机场、大学等大、中型草坪，要求割草机具有寿命长、割草速率髙、质 量好等特点；家用机用于家庭割草，对院落草坪进行修整，有持续工作时间较 短、切割质量要求不髙等特点。现有技术中，大部分的割草机都采用交流电源供电，因而不需要考虑供电 电源的控制问题。随着电池技术的发展，方便使用的可充电式电池开始被应用 于割草机上，并呈现出快速发展的趋势。目前直流割草机的工作组成方式主要 有两种适于家用的电池直接拖动有刷直流电机和适于商用的电池通过换相器 拖动无刷直流电机。在充电后的放电过程中，电池的工作电压会随着工作时间的延长而降低， 也会随着工作电流的变化而变化，工作电流大时相对工作电压低，工作电流小 时工作电压髙，特别是在后期，电压受电流的影响较大。而割草机的工作原理 是靠髙速旋转的刀片将草割倒， 一般情况下，割草机要工作在一定的转速下， 切割较轻松，感觉会比较好，转速太髙是浪费，转速太低，切割较为吃力，感 觉会不好也就是说在草况一定的情况下，割草机要工作在一定电压下才比较 合理，电压过髙形成浪费，电压过低无法切割；换言之，当草况不同时就需要 切换合理的供电电压。由电池供电驱动的前述两种电机，均存在上述电池供电电量分配的缺陷 在电池开始电量充裕的阶段，电池电压髙，电机转速髙，割草感觉好，但消耗 的电流比较大；到电池电量的中段，电压有所下降，电机转速也下降，割草的 感觉一般，消耗电流稍微减少；到电池电量的后段，电池电压下降，电机转速降低，相比前两个阶段，电流会很小，此时割草的感觉就很差了。可见，目前 用于割草机上的电池电量控制方法均无法实现针对草况而切换供电电压，因而在商用机上，由于割草面积大、质量高而消耗电量大，且无法保持长时间、持 续的切割感觉，影响电池正常被使用的寿命(在后段电量时便需充电或更换) 及切割质量(切割均匀性差)；而在家用机上，作业面积不大，对切割质量也 一般，但前段消耗电量过大，而增加了电池的充放电次数，降低了电池的使用 周期，增加家用机的使用成本。
技术实现思路
本专利技术目的是提供一种，使用该方法可延长电 池使用寿命，提商切割质量，降低使用成本。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是 一种电池供电割草机的控制 方法，对电池的输入电压进行采样，将采样信号输入脉宽调制装置中，由脉宽 调制装置调整输出脉冲信号的占空比，该信号经驱动电路放大后，控制串接于 电池与电机间电子开关的导通与关断，由此控制电机的转动速度；其中，在所 述脉宽调制装置中预先设定输入电压和输出脉冲信号的占空比之间的关系，使 得输入电压较髙时，输出脉冲信号占空比较小；输入电压较低时，输出脉冲信 号占空比较大，从而使电机转速保持在目标转速的±2%变化范围内。脉宽调制装置(PWM)的输出脉冲信号是由一列占空比不同的矩形脉冲构 成，先由PWM中的波形发生器产生等宽的脉冲波形，然后通过输入的电压反馈 信号(电压采样)调整其输出脉冲信号的占空比，输出具有所需要脉宽的脉冲 信号。上述技术方案中，利用脉宽调制装置调整输出脉冲信号的占空比，由脉 冲的高、低电平交替控制电子开关的导通与关断，其中占空比影响电子开关导 通或是关断的延时时间，由于电机为惯性负载，在被切断电源后还能随惯性转 动，由此实现对电机转速的控制。使用时，当电池电量充裕时，采样电压比额 定值髙，PWM便将占空比调小，缩短电子开关导通时间，进而电机通电旋转的 时间缩短，由此降低输出功率，减小对电量的消耗；当电池电量下降时，采样 电压小于额定值，PWM将占空比调大，延长电子开关导通时间，也就延长了电 机通电旋转的时间，提升输出功率，维持割草机的正常切割。如此经过PWM的调整，使电机的输出功率在电池电量髙或低时，均保持在预设输出功率上下 2%范围，保证割草机长时间在基本恒速的状态下工作，延长电池的使用时间， 提髙切割的质量。其中，所述预先设定输入电压和输出脉冲信号的占空比之间 的关系，本领域技术人员可以采用多种现有技术实现，例如，采用单片机系统， 在单片机内设定多个预设输入电压点，对应每个预设点设定一个占空比值，通 过查表方式确定两者间的关系；或者，采用具有反向关系的比较器，根据输电 压值输出对应占空比的脉冲信号，等等通过对占空比的控制，实现对输出功 率的限制。进一步的技术方案，所述脉宽调制装置内设有档位电路，通过档位电路对 电阻分压调节输入所述脉宽调制装置内的电压值，使脉宽调制装置调整输出脉 冲信号的占空比，进而调节输出功率的大小。档位电路的接入，通过电阻分压， 改变输入脉宽调制装置(PWM)的电压有效值，由此改变PWM的额定值， 使用者可根据正在切割的草况而选择适当的额定值，从而改变占空比，控制输 出功率。当调至髙速档位时，占空比大，电机以大功率进行输出，得最好的割 草感受；当调至较低档位时，占空比变小，电机输出功率下降，割草感受下降， 但能获得较大的割草面积，或者可适用草况较好的草坪使用。另一种技术方案是，所述脉宽调制装置为带有程序的可编程芯片，同时对 电池输出电流进行采样，结合电池电压采样信号和电流采样信号，由芯片内程 序根据输入的采样值自动调整输出脉冲信号的占空比，以调节输出功率的大 小，进而改变电机转速。或者，所述脉宽调制装置为带有程序的可编程芯片，同时对电机转速进行 采样，结合电池电压采样信号和电机转速采样信号，由芯片内程序根据输入的 采样值自动调整输出脉冲信号的占空比，以调节输出功率的大小，进而改变电 机转速。上述两种方式均以预先存入芯片内的软件自动调整输出脉冲信号的占空 比，从而实时适应测得的采样信号(输出电流或电机转速)，自动调整电机输 出功率，延长电池使用寿命。由于上述技术方案运用，本专利技术与现有技术相比具有下列优点1.本专利技术通过采样输入电压，采样值输入脉宽调制装置内进行比较，调整输出脉冲信号的占空比，从而控制串接于电池与电机间的电子开关的导通或 是断开，进而控制电机的转动速度，当电池电量充裕时，减小占空比，降低输 出功率，反之则增大输出功率，稳定输出功率在额定值附近，使电机在电池较 低电量时亦可正常工作，延长电池使用寿命，提高割草质量及切割面积；2. 由于设置档位电路，通过分压电阻实现对输入脉宽调制装置的电压高 低进行调整，改变额定值，使占空比根据使用者需要而进行调节，当高档位时 提髙输出功率，提供良好的切割感受，适于草况较差的草坪，而在低档位时则 降低输出功率，适于草况较好或作业面积较大的草坪，使割草机更能符合使用 者的需要；3. 脉宽调制装置采用带有程序的可编程芯片，根据实时测得的输出电流 或是电机转速信号，由软件控制输出脉冲信号的占空比，自动调整电机输出功 率，延长电池使用寿命。附图说明图1是本专利技术实施例一的电路结构示意图； 图2是本专利技术实施例二的电路结构示意图； 图3是本专利技术实施例三的电路结构示意图； 图4是本专利技术实施例四的电路结构示意图。具体实施方式 下面结合附图及实施例对本专利技术作进一步描述.-实施例一一种，对电池的输入电压进行采样， 将采样信号输入脉宽调制装置中，由脉宽调制装置调整输出脉冲信本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电池供电割草机的控制方法，其特征在于：对电池的输入电压进行采样，将采样信号输入脉宽调制装置中，由脉宽调制装置调整输出脉冲信号的占空比，该信号经驱动电路放大后，控制串接于电池与电机间电子开关的导通与关断，由此控制电机的转动速度；其中，在所述脉宽调制装置中预先设定输入电压和输出脉冲信号的占空比之间的关系，使得输入电压较高时，输出脉冲信号占空比较小；输入电压较低时，输出脉冲信号占空比较大，从而使电机转速保持在目标转速的±２％变化范围内。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨杰，
申请(专利权)人：苏州星恒电源有限公司，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]