專利名稱：一種鋰電割草機的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種園林工具，具體說是一種鋰電割草機。
背景技術：
國外常用的割草機一般是汽油式割草機和電動式割草機。汽油式割草機會產生廢氣，在提倡節能環保的歐洲，人們更傾向于是用清潔節能的電動式割草機。現有的電動式割草機一般使用交流電，需要使用電線與家用電源接通，由于電線的使用，限制了割草機的工作范圍，以及使用的靈活性。還有使用鉛酸電池供電的，但由于鉛酸電池的生產制造會污染環境，因此也在逐步淘汰。 隨著電動工具、園林工具行業的不斷發展，在國外，家庭用電動及園林工具無繩化、便攜化漸成趨勢，鋰電類工具也越來越受到國外消費者的歡迎，鋰電池是一種輕便的新型供電方式，已在電動車等多個領域使用。然而鋰電工具在使用上存在如下不足受到電池容量的制約，使用時間受到限制；而若增加電池容量，勢必增加機器的體積與重量，影響便攜性的同時也大大增加了成本。在將鋰電電源應用到庭院割草機上時，同樣碰到了上述問題。消費者選擇家用庭院割草機時，除了考慮機器的價格、品質，實用性與易用性也是必須考慮的。目前，國外鋰電割草機普遍使用36V,2. 6Ah的鋰電電池作為電源,滿充后一次大約可持續割草坪約220m2,雖能滿足大部分家庭使用，但還有部分家庭需要割更大面積的草坪，在電量消耗完畢后，只有中途停止，重新將電充滿才能再次使用，直接影響了消費者的使用感受。要解決這個問題，只有兩個方案，一、降低電池能耗，提高電池使用效率，從而提高一次充電后的使用時間；二、增加電池容量以延長電池使用時間，但這個方案如開頭所說，勢必增加機器的體積與重量，影響易用性，同時也大大增加了成本，注定是沒有市場的。因此，如何在現有的電池容量條件下減少無效能耗，提高割草機的單次使用時間(割草面積)，成了必須解決的技術問題。另外，由于園林工具的使用季節性較強，整個冬季都處于擱置狀態，而鋰電池的特性，在靜置狀態下同樣會產生功耗，導致鋰電池電壓慢慢降低，直至欠壓。長期欠壓必然會影響鋰電池壽命，甚至導致失效。因此，設法降低鋰電池靜態功耗，延長鋰電池使用壽命也是當務之急。
發明內容
發明目的本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種使用鋰電池供電的鋰電割草機。為了解決上述技術問題，本發明采用了如下的技術方案一種鋰電割草機，它包括驅動切割刀片的電機，電機與控制系統相連，控制系統與電源相連；所述的電機為直流電機，所述的電源為鋰電池組，直流電機通過控制系統與鋰電池組相連；所述的控制系統包括主控制芯片用于接收處理各種數據，并將信息發送給相關電路；單節電池電壓測量電路用于測量鋰電池組中的單節電池電壓，并將各單節電池電壓值不斷傳送給主控制芯片，主控制芯片判斷是否出現過充、過放或單節電池之間壓差過大的現象；溫度測量電路用于測量鋰電池組的溫度，并將溫度信息不斷反饋給主控制芯片，主控制芯片判斷鋰電池組是否在正常工作溫度范圍內；LED容量顯示電路用于顯示當前鋰電池組剩余容量；PWM調整電路用于控制一號放電開關管Ql與二號放電開關管Q2，并且控制剎車開關管Q3 ;放電電流檢測電路用于測量鋰電池組的放電電流，并將該電流值輸出給主控制芯片；充電控制開關用于控制充電回路的打開與關斷；放電觸發開關用于檢測是否需要打開一號放電開關管Ql與二號放電開關管Q2 ;單節電池電壓測量電路的輸入端分別連接在鋰電池組各電池的正負極，單節電池電壓測量電路的輸出端與主控制芯片的輸入端相連；溫度測量電路的輸入端與鋰電池組的正負極相連，溫度測量電路的輸出端與主控制芯片的輸入端相連；主控制芯片還分別與LED容量顯示電路、PWM調整電路、放電電流檢測電路、放電觸發開關相連，PWM調整電路的輸出端并聯連接有一號放電開關管Q1、二號放電開關管Q2和剎車開關管Q3，一號放電開關管Q1、二號放電開關管Q2和剎車開關管Q3的另一端接放電負極；放電電流檢測電路的輸入端并聯連接在電阻R1、電阻R2的兩端，并分別作為電流取樣的正負極；放電觸發開關另一端接起動開關；主控制芯片、鋰電池組正極均與充電控制開關相連；充電正極、放電負極分別與充電器電路相連。
其中，所述的控制系統還包括穩壓用的線性降壓電路，以及用于控制線性降壓電路，進而控制整個控制系統供電電源的電源供應自鎖存電路；所述的電源供應自鎖存電路在主控制芯片不工作時，電源供應自鎖存電路關閉，進而切斷為主控制芯片供電；當主控制芯片工作時，打開電源自鎖存電路，為整個控系統電路供電；源供應自鎖存電路的輸入端與主控制芯片相連，電源供應自鎖存電路的輸出端與線性降壓電路的輸入端相連，線性降壓電路的輸出端分別與鋰電池組正極、主控制芯片相連。其中，所述的控制系統還包括用于調整鋰電池組中各單節電池電壓平衡的充電均衡電路，充電均衡電路的輸入端分別連接在鋰電池組各單節電池的正負極之間；在充電過程中，如果主控制芯片檢測到鋰電池組中單節電池的電壓出現壓差時，充電均衡電路可以根據主控制芯片反饋的結果，對電壓最高的電池放電，進而使鋰電池組每個電池的電壓達到平衡。其中，單節電池的電壓之間的壓差大于等于50mV時，充電均衡電路對電壓最高的單節電池進行放電，直到電壓最高的單節電池與電壓最低的單節電池之間的壓差小于50mV。其中，所述的單節電池電壓測量電路包括起電子開關作用的場效應管Q4，進行電壓調整、差分放大的運算放大電器UlA ;電阻R3的一端與單節電池的正極相連，另一端與場效應管Q4的6腳相連；場效應管Q4的3腳與電阻R4相連，電阻R4的另一端連接到單節電池的負極；場效應管Q4的I腳與電阻R5、運算放大電器UlA的3腳相連，電阻R5的另一端連接到電源負極；場效應管Q4的4腳與電阻R6、運算放大電器UlA的2腳相連，電阻R6的另一端連接到運算放大電器UlA的I腳；運算放大電器UlA的I腳又與電阻R7、電阻R8相連，電阻R7的另一端與電容Cl相連，電容Cl的另一端與電阻R8的另一端相連并且連接到電源的負極，ANl端輸出單節電池的電壓。其中，所述的PWM調整電路包括調整芯片U7，調整芯片U7的2腳、3腳通過電阻R14與主控制芯片的輸出端相連，調整芯片U7的I腳分別接二極管D5的正極、電容C3，電容C3的另一端接地，二極管D5的負極接調整芯片U7的第8腳和電容C4，電容C4的另一端連接到電阻R15與輸出端子Moto-，電阻R15另一端接調整芯片U7的6腳，調整芯片U7的7腳連接二極管D6的正極與晶體管Q6的基極，二極管D6的負極分別與晶體管Q6的發射極、電阻R16、剎車開關管Q3的G極相連，晶體管Q6的集電極分別與電阻R16、剎車開關管Q3的S極、輸出端子Moto-相連，用于控制電機急停進行剎車；調整芯片U7的5腳連接到二極管D7的正極與晶體管Q5的基極，二極管D7的負極分別與晶體管Q5的發射極、電阻R17、一號放電開關管Ql的G極、二號放電開關管Q2的G極連接，晶體管Q5的集電極、電阻R17的另一端、一號放電開關管Ql的S極、二號放電開關管Q2的S極接電源負極，用于控制一號放電開關管Ql與二號放電開關管Q2的PWM調整功能；一號放電開關管Ql的D極、二號放電開關管Q2的D極與輸出端子Moto-相連,剎車開關管Q3的D極接輸出端子Moto+ ;輸出端子Moto+、Moto-分別連接到馬達的正負極，實現PWM調整電路的功能。其中，它還包括充電溫度探頭，所述的充電溫度探頭一端與主控制芯片相連，另一端與充電器電路相連。其中，所述的鋰電池組充電時的正常工作范圍是O 45°C ;放電時的正常工作范圍是-10 65°C。有益效果(I)本發明將鋰電池和直流電機應用在割草機上，使鋰電池能夠適應割草機的特殊情況，即間隔性使用的特殊情況，符合當今市場節能環保的要求。(2)本發明采用軟啟動電路，在電動機剛啟動時，使電流由小到大，逐步增大，避免對電機和控制板造成傷害，延長了使用壽命；在負載情況下，電流增大到最大，既滿足使用要求，又節能，同時大大降低了噪音。(3)本發明采用電源自鎖存電路，在主控制芯片不工作時，切斷對控制板供電，使控制板能耗極低，非工作狀態的電流只有2uA。(4)本發明的放電觸發開關先發一個觸發信號給主控制芯片，由主控制芯片控制PWM調整電路啟動電機，只需小電流即可觸發主控制芯片，進而觸發割草機工作，避免大電流走線通過較長的走線，并且對啟動開關的選擇帶來方便。
圖I為本發明的控制系統的電路原理框圖
圖2為本發明的單節電池電壓測量電路3為本發明的PWM調整電路圖4為本發明的放電電流檢測電路圖5為本發明的充電器電路原理圖
具體實施例方式下面結合附圖對本發明做更進一步的解釋。本發明的鋰電割草機包括驅動切割刀片的直流電機，直流電機與控制系統相連，控制系統與電源相連；所述的電源為鋰電池組，直流電機通過控制系統與鋰電池組相連。鋰電池組電源通過控制系統驅動直流電機，進而帶動切割刀片割草。鋰電池組是由鋰電池串并聯而成。
所述的控制系統包括接收處理各種數據的主控制芯片5，(例如可用PIC16F887芯片，美國microchip公司生產)本發明的控制系統還包括單節電池電壓測量電路I、充電均衡電路2、線性降壓電路3、電源供應自鎖存電路4、溫度測量電路6、LED容量顯示電路7、PWM調整電路8、放電電流檢測電路9、充電控制開關10、放電觸發開關11和充電溫度探頭12。如圖I所示，單節電池電壓測量電路I的輸入端分別連接在鋰電池組每一節電池的正負極，單節電池電壓測量電路I的輸出端與主控制芯片5的輸入端相連；充電均衡電路2連接在電池組單節電池的正負極之間；電源供應自鎖存電路4的輸入端與主控制芯片5相連，電源供應自鎖存電路4的輸出端與線性降壓電路3的輸入端相連，線性降壓電路3的輸出端分別與鋰電池組正極、主控制芯片5相連。溫度測量電路6的輸入端與鋰電池組的正負極相連，溫度測量電路6的輸出端與主控制芯片5的輸入端相連；主控制芯片5的輸出端還連接有LED容量顯示電路7 ;主控制芯片5還分別與PWM調整電路8、放電電流檢測 電路9、放電觸發開關11相連，PWM調整電路8的輸出端并聯連接有一號放電開關管Q1、二號放電開關管Q2和剎車開關管Q3，一號放電開關管Q1、二號放電開關管Q2和剎車開關管Q3的另一端接放電負極；放電電流檢測電路9的輸入端分別并聯連接電阻R1、電阻R2的兩端，并分別作為取樣電流的正負極；放電觸發開關11另一端接起動開關；主控制芯片5、鋰電池組正極均與充電控制開關10相連；所述的充電溫度探頭12—端與主控制芯片5相連，另一端與充電器電路相連；充電正極、放電負極分別與充電器電路相連。單節電池電壓測量電路I的輸入端分別連接在鋰電池組中每一節電池的正負極，單節電池電壓測量電路I的輸出端與主控制芯片5的輸入端相連。如圖2所示，所述的單節電池電壓測量電路I包括起電子開關作用的場效應管Q4，以及電壓調整、差分放大的運算放大電器UlA ;電阻R3的一端與單節電池的正極相連，另一端與場效應管Q4的6腳相連。場效應管Q4的2腳與5腳相連，場效應管Q4的3腳與電阻R4相連，電阻R4的另一端連接到單節電池的負極。場效應管Q4的I腳與電阻R5和運算放大電器UlA的3腳相連，電阻R5的另一端連接到電源負極。場效應管Q4的4腳與電阻R6、運算放大電器UlA的2腳相連，電阻R6的另一端連接到運算放大電器UlA的I腳。運算放大電器UlA的I腳又與電阻R7、電阻R8相連，電阻R7的另一端與電容Cl相連，電容Cl的另一端與電阻R8的另一端相連并且連接到電源的負極，ANl端輸出電壓單節電池的電壓。本發明的單節電池電壓測量電路I采用差分放大電路，大大提高了測量精度。現有的單節電池電壓測量電路的測量精度一般為正負50毫伏，而本發明的測量精度為正負25毫伏。并且本發明的單節電池電壓測量電路2在不測量時，可以斷開場效應管Q4，降低測量功耗。在充電與放電過程中，單節電池電壓測量電路I將檢測到的單節電池的電壓信息發給主控制芯片5，主控制芯片5根據測得的電壓值，判斷是否有過度充電或過度放電的現象當單節電池充電電壓超過4. 2V時即為過度充電，當單節電池放電電壓低于2. 7V時即為過度放電。如果電壓值顯示有過度充電現象，則主控制芯片5驅動充電控制開關10斷開，從而斷開充電，使充電回路為零，達到過充電保護目的。如果出現過度放電現象，則主控制芯片5通知PWM調整電路8關掉電機，停止放電。本發明的控制系統還包括用于調整鋰電池組各單節電池電壓平衡的充電均衡電路2，在充電過程中，主控制芯片5根據單節電池電壓測量電路I測得的各單節電池的電壓，判斷各單節電池之間的電壓差大于等于50mV時，需要進行放電；充電均衡電路2根據主控制芯片5反饋的結果，對電壓最高的電池放電，直到電壓最高的單節電池與電壓最低的單節電池之間的壓差小于50mV，使電池組每個電池的電壓達到平衡。鋰電池組在使用過程中，因為環境因素及電池組的一致性，而導至電池電壓(容量)不均衡，進而導致整組電池容量下降，通過單節電池電壓測量電路I檢測到電池組中單節電池電壓不均衡時,通過充電均衡電路2對電壓最高的電池進行電阻式放電,放電到額定均衡電壓時，停止放電，進而使電池組中每節電池達到平衡。控制系統中的線性降壓電路3用來穩壓，電源供應自鎖存電路4用于控制線性降壓電路3的供電開關，以便控制整個控制回路的供電電源。電源供應自鎖存電路4的輸入端與主控制芯片5相連，源供應自鎖存電路4的輸出端與線性降壓電路3的輸入端相連，線性降壓電路3的輸出端分別與鋰電池組正極、主控制芯片5相連。所述的電源供應自鎖存電路4在主控制芯片5不工作時，將電源供應自鎖存電路4關閉，將電源開關電路關閉，進而切斷整個控制系統的供電；當主控制芯片5工作時，打開電源自鎖存電路4，為整個電路供電。整個電路的工作電源由電源供應自鎖存電路4、線性降壓電路3提供，當主控制芯片5需要工作時，電源供應自鎖存電路4輸出控制線性降壓電路3，使電路得電工作，電路開始正常工作，進行充/放電保護及其它保護；當一段時間內，通過放電電流測量電路9及充電溫度探頭12，未檢測到充電或者放電，主控制芯片5輸出連接在主控制芯片5后面的電源供應自鎖存電路4，使得線性降壓電路3不得電，電路關閉，使得整個電路工作電壓關閉，進入極低功耗待機模式，電流只有2uA。溫度測量電路6用于測量鋰電池組溫度是否在正常工作范圍內，并將該新信息反饋給主控制芯片5。主控制芯片5通過電池溫度檢測電路6對電池組溫度進行測量，測量鋰電池組的溫度是否在正常工作范圍，鋰電池組充電時的正常工作范圍是O 45°C ;放電時的正常工作范圍是-10 65°C。一般實際操作中再上下另外放開5°C。例如充電時，如果鋰電池組溫度大于50°C或小于_5°C，那么關斷充電控制開關10，不再進行充電；放電時，如果鋰電池組溫度大于70°C或小于_20°C，那么主控制芯片5通過驅動PWM調整電路8，關斷放電回路，不再進行放電。本發明還設置了一個充電溫度探頭12，充電溫度探頭12用于在充電器充電時檢測鋰電池組溫度，充電器檢測此傳感器的輸出信號，計算電池組的溫度。所述的充電溫度探頭12—端與主控制芯片5相連，另一端與充電器電路的充電器芯片17相連。LED容量顯示電路7用于顯示當前電池組剩余容量，即電池組當前剩余電壓。LED容量顯示電路7會顯示電池組中容量最低的單節電池容量。每個鋰電池組是由多個單節電池串聯而成，LED容量顯示電路7是按照串聯電池組中電壓最低的單節電池的電壓進行顯示。LED容量顯示電路7有四個顯示燈，一次按鍵SI按下后，三顆綠色燈D1、D2、D3顯示當前電池組剩余容量，并保持常亮5S左右；同時可根據綠燈亮的個數判斷電壓最低的單節電池的電容量，例如三顆綠燈全亮表示電壓最低的單節電池剩余電量為80%以上，兩顆綠燈亮表示電壓最低的單節電池剩余電量為60 %，一顆綠燈亮表示電壓最低的單節電池剩余電量為30% ;當電池組電壓過低或出現故障時，按鍵一次顯示紅色D4燈亮。、
控制系統還包括用于控制充電回路的打開與關斷的充電控制開關10 ;以及用于檢測是否需要打開一號放電開關管Ql與二號放電開關管Q2的放電觸發開關11。本發明的控制系統還包括用于控制一號放電開關管Ql與二號放電開關管Q2，并且控制剎車開關管Q3的PWM調整電路8，即軟啟動電路，當放電結束或因放電過流保護、放電過溫保護、或短路保護時，PWM調整電路8關斷一號放電開關管Ql與二號放電開關管Q2，同時驅動剎車開關管Q3，將馬達制動急停。由于馬達負載為電感性負載，傳統的啟動方式為直接給馬達兩端加入電壓，馬達立即以最大功率啟動，此時啟動電流將是馬達額定電流的3倍以上或者更高；由于是全功率啟動，在起動時，機器會劇烈的振動一下，可能產生危險。因此全功率啟動對于鋰電組池供電系統而言，過大的啟動電流會對鋰電池的壽命及安全性有極大的影響。本發明的軟啟 動電路，即PWM調整電路8可以解決以上問題。當主控制芯片5接收到啟動信號時，會先以小功率輸出驅動一號放電開關管Ql與二號放電開關管Q2,此時馬達以較低速低功率先運行，同時PWM寬度不間斷無級調整，使得馬達轉速不斷上升直到最大值，緩慢的啟動馬達時，機器不會有劇烈的振動，并且起動電流很小，有效的保護了鋰電池的安全及壽命。當放電觸發開關11發出啟動信號給主控制芯片5時，電路認為機器要正常起動，為了免因電機啟動時對鋰電池組的大電流沖擊及設備突然跳動，采用了軟起動電路。所述軟啟動電路采用PWM(脈沖寬度調制)的方式，在啟動的初始，主控制芯片5以最小占空比I %輸出，I %占空比傳輸到PWM調整電路8對驅動信號進行放大及處理，再輸出驅動一號放電開關管Ql與二號放電開關管Q2以1%占空比導通，在啟動同時，主控制芯片5輸出的PWM占空比逐漸增加寬度，使馬達速度逐漸提升，直至提升至85%占空比時，停止PWM占空比調整，啟動完成；輕負載時，以85%占空比穩定輸出。啟動完成后，放電電流檢測電路9檢測當前放電電流值，以不同電流大小對應不同PWM占空比，當機器工作電流小時，占空比以85%輸出，馬達轉速降低，節能同時又降低了噪音；當機器工作電流變動時，PWM占空比隨之調整，電流最大時占空比為100%，此時馬達轉速達到最大。如圖3所示，PWM調整電路8包括用于進行信號放大的調整芯片U7，例如調整芯片U7可選用IR2103型芯片，所述的PWM調整電路8包括調整芯片U7，調整芯片U7的2腳、3腳通過電阻R14與主控制芯片5的輸出端相連，PWM調整電路8的功能主要由調整芯片U7完成。調整芯片U7的I腳接電容C3、二極管D5正極，電容C3的另一端接地，二極管D5的負極接調整芯片U7的8腳和電容C4，電容C4的另一端連接到電阻R15與輸出端子Moto-，電阻R15另一端接U7的6腳；調整芯片U7的7腳連接二極管D6的正極、晶體管Q6的基極，二極管D6的負極分別與晶體管Q6的發射極、電阻R16、剎車開關管Q3的G極相連，晶體管Q6的集電極與電阻R16、剎車開關管Q3的S極、輸出端子Moto-相連,用于控制電機急停進行剎車；調整芯片U7的5腳連接到二極管D7的正極、晶體管Q5的基極，二極管D7的負極分別與晶體管Q5的發射極、電阻R17、一號放電開關管Ql的G極、二號放電開關管Q2的G極連接，晶體管Q5的集電極、電阻R17的另一端、一號放電開關管Ql的S極、二號放電開關管Q2的S極接電源負極,用于控制一號放電開關管Ql、二號放電開關管Q2的PWM調整功能；一號放電開關管Ql的D極、二號放電開關管Q2的D極接輸出端子Moto-，剎車開關管Q3的D極接輸出端子Moto+ ;輸出端子Moto+、Moto-分別連接到馬達的正負極，實現PWM調整電路的功能。PWM調整電路8充分發揮了調整芯片U7的驅動功能，通過晶體管電路提升剎車開關管Q3與一號放電開關管Q1、二號放電開關管Q2的關斷時間為I微秒，增強調整芯片U7的死區驅動速度，使剎車開關管與一號放電開關管Q1、二號放電開關管Q2不會產生同時導通的現像。本發明還包括用于測量鋰電池組的放電電流的放電電流檢測電路9，主控制芯片5的輸入端與放電電流檢測電路9的輸出端相連，放電電流檢測電路9測量當前電鋰池組的放電電流輸出給主控制芯片5，主控制芯片5判斷電流達到放電過流保護值，并且時間達到保護時間，主控制芯片5輸出信號給PWM調整電路8,關斷一號放電開關管Ql與二號放電開關管Q2，同時PWM調整電路8輸出信號控制剎車開關管Q3，進行馬達剎車控制，達到放電過流保護。 如圖4所示,放電電流檢測電路9包括檢測電路主控芯片U2B，檢測電路主控芯片U2B為運算放大器，檢測電路主控芯片U2B的第7輸出端通過電阻R9連接到主控制芯片5的I-in輸入端，用于主控制芯片5對放電電流的輸入。主控制芯片5與電阻R9之間連接有電容C2，電容C2的另一端接地。檢測電路主控芯片U5B的第5輸入端連接到電阻Rll，電阻Rll再連接到電阻R1、電阻R2的正極作為電流取樣的正極；電阻R12的一端連接到檢測電路主控芯片U5B的第5腳，電阻R13的一端連接檢測電路主控芯片U5B的第6腳，電阻R12、電阻R13的另一端與電阻R1、電阻R2連接，并作為電流取樣的負極。電阻RlO—端連接到檢測電路主控芯片U5B的6腳，另一端連接到檢測電路主控芯片U5B的7腳，進行放電電流檢測。本發明還包括為鋰電池組充電的充電器電路。所述的充電器電路采用開關電源電路和充電器芯片17兩部分組成。開關電源是把輸入的交流電轉成直流電輸出，進而對鋰電池組進行充電；采用PWM控制，具有體積小，效率高的優點充電器電路包括電磁抗干擾電路13 :用以抑制本身電路產生的電磁干擾,并抑制外來的電磁干擾
信號;逆變變壓器14 :把輸入的高壓變成設定的充電電壓，也就是把輸入220V AC電壓變成輸出42VAC電壓，電氣絕緣隔離；整流濾波電路15 :把逆變變壓器14輸出的交變的電壓變成充電器的直流充電電壓；控制開關16 :用繼電器做充電控制開關，充電完成時，關斷充電器和電池回路，保護電池；在充電器故障或者電池故障時，關斷充電器和電池回路，保護電池；充電器芯片17 :檢測充電過程中充電的電壓、電池的溫度、充電的電流等參數；控制控制開關16 ;對電池充電的狀態指示；充電時間控制。狀態顯示電路18 :指示充電電池的狀態，充電電池的四種狀態未接電池、電池充電完成、電池溫度狀態、電池故障狀態；反饋電路19 :檢測整流濾波電路15的電壓、電流信號，并把檢測到的信號反饋給PWM控制電路20，把整流濾波電路15的電壓、電流控制在規格的范圍；PWM控制電路20 :控制場效應晶體管21的脈沖寬度；
場效應晶體管21 :控制逆變變壓器的開通和關斷。如圖5所示，充電器電路包括與交流電相連的輸入端口 M1，輸入端口 Ml依次連接電磁抗干擾電路13、逆變變壓器14、控制開關16和輸出端子M2 ;所述的控制開關16與充電器芯片17相連，充電器芯片17分別與狀態顯示電路18、反饋電路19相連，反饋電路19通過PWM控制電路20與場效應晶體管21相連，逆變變壓器14也與場效應晶體管21相連；整流濾波電路也與反饋電路19相連。 本發明的充電器電路在任何一單節電池的電壓低于2. 5V時，會對該節電池進行預充電，即小電流充電，這樣可以防止鋰電池組受損，延長鋰電池組的使用壽命。預充電時的充電電流為200mA，預充電時間為30分鐘，30分鐘后，主控制芯片5檢測所有單節電池的電壓是否恢復正常，即恢復到2. 5V以上，當所有單節電池的電壓都高于2. 5V時，再對鋰電池組進行正常充電，正常充電的充電電流為4A ;如果30分鐘后，還有單節電池的電壓低于
2.5V，充電器應停止充電，并指示電池損壞。充電器采用最先進的PWM控制芯片和充電器芯片，實現把交流電壓轉換成電池充電的直流電壓，并且通過反饋電路19，控制電池充電的電壓，電流。再采用可編寫程序的充電器芯片和創新的充電器芯片和電池管理芯片的通信，實現充電過程的智能控制。充電器芯片和電池管理芯片的通信的優點延長充電電池的使用壽命；充電器芯片和電池管理芯片通信，提高充電的安全性；能在I小時內快速完成充電。以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。
權利要求
1.一種鋰電割草機，它包括驅動切割刀片的電機，電機與控制系統相連，控制系統與電源相連；其特征在于所述的電機為直流電機，所述的電源為鋰電池組，直流電機通過控制系統與鋰電池組相連；所述的控制系統包括 主控制芯片(5):用于接收處理各種數據，并將信息發送給相關電路； 單節電池電壓測量電路(I):用于測量鋰電池組中的單節電池電壓，并將各單節電池電壓值不斷傳送給主控制芯片(5)，主控制芯片(5)判斷是否出現過充、過放或單節電池之間壓差過大的現象； 溫度測量電路(6):用于測量鋰電池組的溫度，并將溫度信息不斷反饋給主控制芯片(5)，主控制芯片(5)判斷鋰電池組是否在正常工作溫度范圍內； LED容量顯示電路(7):用于顯示當前鋰電池組剩余容量； PWM調整電路(8):用于控制一號放電開關管Ql與二號放電開關管Q2，并且控制剎車開關管Q3 ； 放電電流檢測電路(9):用于測量鋰電池組的放電電流，并將該電流值輸出給主控制芯片(5)； 充電控制開關(10):用于控制充電回路的打開與關斷； 放電觸發開關(11):用于檢測是否需要打開一號放電開關管Ql與二號放電開關管Q2 ； 單節電池電壓測量電路(I)的輸入端分別連接在鋰電池組各電池的正負極，單節電池電壓測量電路⑴的輸出端與主控制芯片(5)的輸入端相連；溫度測量電路(6)的輸入端與鋰電池組的正負極相連，溫度測量電路(6)的輸出端與主控制芯片(5)的輸入端相連；主控制芯片(5)還分別與LED容量顯示電路(7)、PWM調整電路⑶、放電電流檢測電路(9)、放電觸發開關(11)相連，PWM調整電路⑶的輸出端并聯連接有一號放電開關管Q1、二號放電開關管Q2和剎車開關管Q3，一號放電開關管Q1、二號放電開關管Q2和剎車開關管Q3的另一端接放電負極；放電電流檢測電路(9)的輸入端并聯連接在電阻R1、電阻R2的兩端，并分別作為電流取樣的正負極；放電觸發開關(11)另一端接起動開關；主控制芯片(5)、鋰電池組正極均與充電控制開關(10)相連；充電正極、放電負極分別與充電器電路相連。
2.根據權利要求I所述的一種鋰電割草機，其特征在于所述的控制系統還包括穩壓用的線性降壓電路(3)，以及用于控制線性降壓電路(3)，進而控制整個控制系統供電電源的電源供應自鎖存電路(4);所述的電源供應自鎖存電路(4)在主控制芯片(5)不工作時，電源供應自鎖存電路⑷關閉，進而切斷為主控制芯片(5)供電；當主控制芯片(5)工作時，打開電源自鎖存電路(4)，為整個控系統電路供電； 電源供應自鎖存電路⑷的輸入端與主控制芯片(5)相連，電源供應自鎖存電路(4)的輸出端與線性降壓電路⑶的輸入端相連，線性降壓電路⑶的輸出端分別與鋰電池組正極、主控制芯片(5)相連。
3.根據權利要求I或2所述的一種鋰電割草機，其特征在于所述的控制系統還包括用于調整鋰電池組中各單節電池電壓平衡的充電均衡電路(2)，充電均衡電路(2)的輸入端分別連接在鋰電池組各單節電池的正負極之間；在充電過程中，如果主控制芯片(5)檢測到鋰電池組中單節電池的電壓出現壓差時，充電均衡電路(2)可以根據主控制芯片(5)反饋的結果，對電壓最高的電池放電，進而使鋰電池組每個電池的電壓達到平衡。
4.根據權利要求3所述的一種鋰電割草機，其特征在于單節電池的電壓之間的壓差大于等于50mV時，充電均衡電路(2)對電壓最高的單節電池進行放電，直到電壓最高的單節電池與電壓最低的單節電池之間的壓差小于50mV。
5.根據權利要求I所述的一種鋰電割草機，其特征在于所述的單節電池電壓測量電路(I)包括起電子開關作用的場效應管Q4，進行電壓調整、差分放大的運算放大電器UlA;電阻R3的一端與單節電池的正極相連，另一端與場效應管Q4的6腳相連；場效應管Q4的3腳與電阻R4相連，電阻R4的另一端連接到單節電池的負極；場效應管Q4的I腳與電阻R5、運算放大電器UlA的3腳相連，電阻R5的另一端連接到電源負極；場效應管Q4的4腳與電阻R6、運算放大電器UlA的2腳相連，電阻R6的另一端連接到運算放大電器UlA的I腳；運算放大電器UlA的I腳又與電阻R7、電阻R8相連，電阻R7的另一端與電容Cl相連，電容Cl的另一端與電阻R8的另一端相連并且連接到電源的負極，ANl端輸出單節電池的電壓。
6.根據權利要求I所述的一種鋰電割草機，其特征在于所述的PWM調整電路(8)包括調整芯片U7，調整芯片U7的2腳、3腳通過電阻R14與主控制芯片5的輸出端相連，調整芯片U7的I腳分別接二極管D5的正極、電容C3，電容C3的另一端接地，二極管D5的負極接調整芯片U7的第8腳和電容C4，電容C4的另一端連接到電阻R15與輸出端子Moto-，電阻R15另一端接調整芯片U7的6腳，調整芯片U7的7腳連接二極管D6的正極與晶體管Q6的基極，二極管D6的負極分別與晶體管Q6的發射極、電阻R16、剎車開關管Q3的G極相連，晶體管Q6的集電極分別與電阻R16、剎車開關管Q3的S極、輸出端子Moto-相連,用于控制電機急停進行剎車；調整芯片U7的5腳連接到二極管D7的正極與晶體管Q5的基極，二極管D7的負極分別與晶體管Q5的發射極、電阻R17、一號放電開關管Ql的G極、二號放電開關管Q2的G極連接，晶體管Q5的集電極、電阻R17的另一端、一號放電開關管Ql的S極、二號放電開關管Q2的S極接電源負極，用于控制一號放電開關管Ql與二號放電開關管Q2的PWM調整功能；一號放電開關管Ql的D極、二號放電開關管Q2的D極與輸出端子Moto-相連，剎車開關管Q3的D極接輸出端子Moto+ ;輸出端子Moto+、Moto-分別連接到馬達的正負極，實現PWM調整電路的功能。
7.根據權利要求I所述的一種鋰電割草機，其特征在于它還包括充電溫度探頭(12)，所述的充電溫度探頭(12) —端與主控制芯片(5)相連，另一端與充電器電路相連。
8.根據權利要求I所述的一種鋰電割草機，其特征在于所述的鋰電池組充電時的正常工作范圍是O 45°C ;放電時的正常工作范圍是-10 65°C。
全文摘要
本發明公開了一種鋰電割草機，它包括驅動切割刀片的電機，電機與控制系統相連，控制系統與電源相連；所述的電機為直流電機，所述的電源為鋰電池組，直流電機通過控制系統與鋰電池組相連。本發明將鋰電池和直流電機應用在割草機上，使鋰電池能夠適應割草機的特殊情況，即間隔性使用的特殊情況，符合當今市場節能環保的要求；本發明采用軟啟動電路，在電動機剛啟動時，使電流由小到大，逐步增大，避免對電機和控制板造成傷害，延長了使用壽命；在負載情況下，電流增大到最大，既滿足使用要求，又節能，同時大大降低了噪音；采用電源自鎖存電路，在主控制芯片不工作時，切斷對控制板供電，使控制板能耗極低，非工作狀態的電流只有2uA。
文檔編號H02P1/18GK102630433SQ20121011498
公開日2012年8月15日 申請日期2012年4月18日 優先權日2012年4月18日
發明者何小太, 劉小菲, 張小榮, 李玉紅, 陳堅躍 申請人:常州合力電器有限公司