CN103124155A - 无刷电机差速调节驱动控制器、推车用无刷电机差速调节驱动控制器及一种推车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无刷电机差速调节驱动控制器，其特征在于，包括电机驱动器，所述电机驱动器包括：第一PI调节器，所述第一PI调节器用于采集两个以上的无刷电机的第一电流信号，并比较两个以上的无刷电机的第一电流值大小是否相同，并在两个以上的无刷电机的第一电流值大小不相同时输出第一信号；差速合成器，所述差速合成器用于接收第一PI调节器输出的第一信号；并根据第一信号输出第一控制信号，使电流较大的无刷电机的电流进一步增大。本发明中的无刷电机差速调节驱动控制器，既可以根据车轮的转速自动调节，使车轮始终以恒定速度前进；也可以在推车转弯时自动增加外侧的车轮的转速，使之符合转弯时的使用要求。使用本发明中的无刷电机差速调节驱动控制器，既可以节省体力，使用方便；又可以提高电机寿命，降低故障率。

Description

无刷电机差速调节驱动控制器、推车用无刷电机差速调节驱动控制器及一种推车

技术领域

本发明涉及无刷电机差速调节驱动控制器、推车用无刷电机差速调节驱动控制器及推车。 

背景技术

推车具有广泛的用途，其中一种应用较广的推车是童车。为了节省体力，人们在童车上普遍采用助力装置驱动童车移动。传统的助力童车驱动器一般是用简单的控制电路控制有刷电机实现助力功能，但有刷电机噪声大、寿命短。在童车使用过程中，存在多种负载不同的情况，如在上坡路时，由于阻力增大会导致车速降低。常用的童车电机驱动控制器并没有速度调节功能，无法保持同一速度前进。由于现有的童车电机驱动控制器仅具有简单的控制功能，即使在转弯时内侧车轮电机与外侧车轮电机转速相同，导致在童车转弯时需要增加推力，尤其是增加外侧的推力才能转弯，使用不方便。以上的不足限制了童车的使用范围。 

发明内容

本发明的目的之一是为了克服现有技术中的不足，提供一种具有差速调节功能的无刷电机差速调节驱动控制器。 

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案实现： 

无刷电机差速调节驱动控制器，其特征在于，包括电机驱动器，所述电机驱动器包括： 

第一PI调节器，所述第一PI调节器用于采集两个以上的无刷电机的第一电流信号，并比较两个以上的无刷电机的第一电流值大小是否相同，并在两个以上的无刷电机的第一电流值大小不相同时输出第一信号； 

差速合成器，所述差速合成器用于接收第一PI调节器输出的第一信号；并根据第一信号输出第一控制信号，使电流较大的无刷电机的电流进一步增大。 

优选地是，所述差速合成器通过控制及功率驱动单元调整电流较大的无刷电机的电流。 

优选地是，所述差速合成器通过控制及功率驱动单元增加负载以增大无刷电机的电流。 

优选地是，每个电机驱动器控制一个无刷电机工作；所述电机驱动器包括： 

第一PI调节器，所述第一PI调节器用于采集受本电机驱动器控制的无刷电机的第一电流信号和不受本电机驱动器控制的无刷电机的第一电流信号，并比较两个无刷电机的第一电流值大小是否相同，并在受其控制的无刷电机的第一电流值大于其采集的另一个无刷电机电流时，输出第一信号； 

差速合成器，所述差速合成器用于接收第一PI调节器输出的第一信号；并根据第一信号输出第一控制信号，使电流较大的无刷电机的电流进一步增大。 

优选地是，所述电机驱动器还包括： 

上位机，用于输出控制无刷电机转速的第二电流信号； 

霍尔信号采集及处理电路，用于采集无刷电机的转速并将转速转换为第三电流信号输出； 

第二PI调节器，用于接收上位机输出的第二电流信号及霍尔信号采集及处理电路输出的第三电流信号，并比较第二电流与第三电流值是否相同；如第三电流信号小于第二电流信号时，向差速合成器输出第二信号； 

差速合成器收到第二信号时，根据第二信号输出第二控制信号，增加无刷电机的电流值。 

优选地是，差速合成器同时接收到第一信号与第二信号时，首先根据第一信号输出第一控制信号，并在第一信号消失后根据第二信号输出第二控制信号。 

本发明的目的之二是为了克服现有技术中的不足，提供一种具有差速调节功能的推车用无刷电机差速调节驱动控制器。 

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案实现： 

推车用无刷电机差速调节驱动控制器，其特征在于，包括前述的无刷电机差速调节驱动控制器。 

本发明的目的之三是为了克服现有技术中的不足，提供一种具有差速调节功能的推车。 

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案实现： 

一种推车，其特征在于，包括： 

至少两个转轮，所述至少两个转轮位于前进方向上的左右两侧相对设置； 

至少两个无刷电机，每个无刷电机驱动一个转轮转动； 

电机驱动器，所述电机驱动器数目与无刷电机数目相同，每个电机驱动器控制一个无刷电机；每个电机驱动器包括第一PI调节器和差速合成器； 

第一PI调节器，所述第一PI调节器用于采集受本电机驱动器控制的无刷电机的第一电流信号和不受本电机驱动器控制的无刷电机的第一电流信号，并比较两个无刷电机的第一电流值大小是否相同，并在受其控制的无刷电机的第一电流值大于其采集的另一个无刷电机第一电流值时，输出第一信号； 

差速合成器，所述差速合成器用于接收第一PI调节器输出的第一信号；并根据第一信号输出第一控制信号，使受其控制的无刷电机电流进一步增大。 

优选地是，所述差速合成器通过控制及功率驱动单元调整无刷电机的电流。 

优选地是，所述电机驱动器还包括： 

上位机，用于输出控制无刷电机转速的第二电流信号； 

霍尔信号采集及处理电路，用于采集无刷电机的转速并将转速转换为第三电流信号输出； 

第二PI调节器，用于接收上位机输出的第二电流信号及霍尔信号采集及处理电路输出的第三电流信号，并比较第二电流与第三电流值是否相同；如第三电流信号小于第二电流信号时，向差速合成器输出第二信号； 

差速合成器收到第二信号时，根据第二信号输出第二控制信号，增加无刷电机的电流值。 

本发明中的无刷电机差速调节驱动控制器，既可以根据车轮的转速自动调节，使车轮始终以恒定速度前进；也可以在推车转弯时自动增加外侧的车轮的转速，使之符合转弯时的使用要求。使用本发明中的无刷电机差速调节驱动控制器，既可以节省体力，使用方便；又可以提高电机寿命，降低故障率。 

附图说明

图1为一种童车的车轮位置示意图。 

图2为本发明应用在童车内的总体原理框图。 

图3是第一电机驱动器的内部原理框图。 

图4是第二电机驱动器的内部原理框图。 

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细的描述： 

如图1所示，推车，其设置有两个后轮，即第一后轮1和第二后轮2。第一后轮1和第二后轮2在推车前进方向上左右两侧相对设置。本发明中的推车既可以设置一个前轮，也可以设置两个前轮。 

推车还设置有第一无刷电机3和第二无刷电机4。第一无刷电机3驱动第一后轮1运动。第二无刷电机4驱动第二后轮2运动。 

如图2所示，上位机与第一电机驱动器和第二电机驱动器通信连接。第一电机驱动器与第二电机驱动器通信连接。第一电机驱动器与第一无刷电机通信连接。第二电机驱动器与第二无刷电机通信连接。 

第一电机驱动器与第二电机驱动器结构相同。如图3所示，第一电机驱动器包括第一PI调节器和第二PI调节器。第一PI调节器和第二PI调节器均与差速合成器通信连接。差速合成器与控制及功率驱动单元通信连接。控制及功率驱动单元与第一无刷电机通信连接。第一电机驱动器还设置有霍尔信号采集及处理电路。霍尔信号采集及处理电路既与第一无刷电机 电连接，还与第一PI调节器通信连接。第一电机驱动器还设置有电流信号采集及处理电路。 

如图4所示，第二电机驱动器包括第一PI调节器和第二PI调节器。第一PI调节器和第二PI调节器均与差速合成器通信连接。差速合成器与控制及功率驱动单元通信连接。控制及功率驱动单元与第二无刷电机通信连接。第二电机驱动器还设置有霍尔信号采集及处理电路。霍尔信号采集及处理电路既与第二无刷电机电连接，还与第一PI调节器通信连接。第二电机驱动器还设置有电流信号采集及处理电路。 

本发明的工作过程如下： 

如图1至图4所示，上位机根据操作人员输入的指令，向第一电机驱动器和第二电机驱动器输出控制信号及电源。通过第一电机驱动器和第二电机驱动器分别控制第一无刷电机3和第二无刷电机4的转速，进而驱动第一后轮1和第二后轮2以设定的转速行进。通过控制第一无刷电机3和第二无刷电机4电流值的大小控制第一后轮1和第二后轮2的转速。电流值越大，则第一后轮1和第二后轮2转速越大；电流值越小，则第一后轮1和第二后轮2转速越小。 

以第一电机驱动器为例说明： 

如图3所示，第一电机驱动器控制第一无刷电机运转。第一PI调节器既采集第一无刷电机3的第一电流大小，也采集第二无刷电机4的第一电流大小，并比较第一无刷电机3和第二无刷电机4的第一电流大小是否相同。第一无刷电机3和第二无刷电机4的第一电流大小不相同，则说明推车处于转弯状态。本发明优选为当第一无刷电机3和第二无刷电机4的第一电流差值超过一定的数值时，才将其视为转弯状态处理。该数值大小可视实际使用要求确定。若第一无刷电机3的第一电流大于第二无刷电机4的第一电流，则说明第一无刷电机3驱动的第一电机1位于外侧，此时需要第一电机驱动器增大第一无刷电机的电流。若第一无刷电机3的第一电流小于第二无刷电机4的第一电流，则说明第一无刷电机3驱动的第一电机1位于内侧，此时第一电机驱动器不调节第一无刷电机的电流，由第二电机驱动器增加第二无刷电机的电流。第一无刷电机3的第一电流大于第二无刷电机4的第一电流时，第一PI调节器向差速调节器输出第一信号。差速调节器根据接收到的第一信号，向控制及功率驱动单元输出第一控制信号，由控制及功率驱动单元增大第一无刷电机3的电流，使第一无刷电机3转速进一步提高。控制及功率驱动单元可通过增加负载的方式增大第一无刷电机3的电流。第一无刷电机3的电流增加幅度可预先设定，也可以根据实际行进过程中的实际情况进 行调整。 

通过上位机输出第二电流信号，控制第一无刷电机3的转速。第一电机驱动器中的霍尔信号采集及处理电路用于检测第一无刷电机3的实际转速并根据实际转速大小向第二PI调节器输出第三电流信号。第二PI调节器比较第三电流信号是否小于第二电流信号，据此可判断第一无刷电机3的实际转速与上位机输出的控制转速是否相同。第二PI调节器在第三电流信号小于第二电流信号时计算两个电流信号差值大小，并根据差值大小向差速调节器输出第二信号。再向控制及功率驱动单元输出第二控制信号、通过控制及功率驱动单元向第一无刷电机输出控制信号，提高第一无刷电机的电流，使第一无刷电机3的转速增大至与上位机输出的控制转速相同。 

在推车前进时，上位机根据推车人的输入信号，通过第二PI调节器、差速调节器、控制及功率驱动单元向第一无刷电机3和第二无刷电机4输出控制信号。第一PI调节器及第二PI调节器立即开始工作，检测第一无刷电机3和第二无刷电机4的第一电流大小是否存在差别、检测第二电流信号与第三电流信号大小是否存在差别。如第一无刷电机3和第二无刷电机4的第一电流大小不存在差别、第二电流信号与第三电流信号大小不存在差别，则差速调节器不调节任何一个无刷电机的电流，由控制及功率驱动单元控制第一无刷电机按照上位机的控制转速运转。 

在推车转弯时，位于内侧的后轮往往会承担较重的负荷。负荷增加会降低位于内侧的后轮的转速。内侧后轮转速降低，则驱动该内侧后轮的无刷电机电流值降低。外侧后轮由于负荷降低，其转速不会降低。当推车处于转弯状态时，增加外侧车轮的转速可使转弯更加方便、容易。以第一后轮1位于外侧、第二后轮2位于内侧为例，在推车转弯时，第二后轮2的负荷增加，其转速降低。第二后轮2的转速低于第一后轮3的转速，第二无刷电机4的第一电流值减小而小于第一无刷电机3的第一电流值。此时，第一PI调节器可检测到第一无刷电机3的第一电流大于第二无刷电机4的第一电流，并向差速调节器输出第一信号。差速调节器根据第一信号，通过功率及驱动控制单元增加第一无刷电机3的电流，使其转速进一步增加，进而提高第一后轮1的转速。 

推车直线行进时，如果第二PI调节器检测到第三电流信号小于第二电流信号时，则说明第一后轮实际转速小于上位机输出的转速。此时，则第二PI调节器向差速调节器输出第二信号，由差速调节器根据第二信号、通过功率及驱动控制单元增加第一无刷电机3的电流，提 高第一无刷电机的转速，进而提高第一后轮1的转速。从而可使第一后轮1的转速与上位机输出的控制转速达到一致。 

当差速调节器同时接收到第一PI调节器的第一信号与第二PI调节器输出的第二信号时，差速调节器首先根据第一PI调节器输出的第一信号调节第一无刷电机的转速；在第一信号不存在时，再根据第二PI调节器输出的第二信号调节第一无刷电机的转速。 

使用本发明，第一PI调节器可根据检测到的第一无刷电机和第二无刷电机的电流信号大小，判断两个无刷电机的转速是否存在差别。如果第一无刷电机转速大于第二无刷电机，则通过第一电机驱动器的差速合成器、功率及驱动控制单元增加负载以增加电流，使第一无刷电机转速进一步增大。 

利用第二电机驱动器，也可以在推车处于转弯状态、第二无刷电机位于外侧时增加第二无刷电机的电流，增加第二后轮的转速。 

使用本发明，可以自动判断推车是否处于转弯状态，并且在推车处于转弯状态时增加外侧车轮的转速，使转弯更加容易，降低推车人的劳动强度。 

本发明中的无刷电机差速调节驱动控制器，既可以根据车轮的转速自动调节，使车轮始终以恒定速度前进；也可以在推车转弯时自动增加外侧的车轮的转速，使之符合转弯时的使用要求。使用本发明中的无刷电机差速调节驱动控制器，既可以节省体力，使用方便；又可以提高电机寿命，降低故障率。 

本发明中的实施例仅用于对本发明进行说明，并不构成对权利要求范围的限制，本领域内技术人员可以想到的其他实质上等同的替代，均在本发明保护范围内。 

Claims (10)

1.无刷电机差速调节驱动控制器，其特征在于，包括电机驱动器，所述电机驱动器包括：

第一PI调节器，所述第一PI调节器用于采集两个以上的无刷电机的第一电流信号，并比较两个以上的无刷电机的第一电流值大小是否相同，并在两个以上的无刷电机的第一电流值大小不相同时输出第一信号；

差速合成器，所述差速合成器用于接收第一PI调节器输出的第一信号；并根据第一信号输出第一控制信号，使电流较大的无刷电机的电流进一步增大。

2.根据权利要求1所述的无刷电机差速调节驱动控制器，其特征在于，所述差速合成器通过控制及功率驱动单元调整电流较大的无刷电机的电流。

3.根据权利要求2所述的无刷电机差速调节驱动控制器，其特征在于，所述差速合成器通过控制及功率驱动单元增加负载以增大无刷电机的电流。

4.根据权利要求1、2或3所述的无刷电机差速调节驱动控制器，其特征在于，每个电机驱动器控制一个无刷电机工作；所述电机驱动器包括：

第一PI调节器，所述第一PI调节器用于采集受本电机驱动器控制的无刷电机的第一电流信号和不受本电机驱动器控制的无刷电机的第一电流信号，并比较两个无刷电机的第一电流值大小是否相同，并在受其控制的无刷电机的第一电流值大于其采集的另一个无刷电机电流时，输出第一信号；

差速合成器，所述差速合成器用于接收第一PI调节器输出的第一信号；并根据第一信号输出第一控制信号，使电流较大的无刷电机的电流进一步增大。

5.根据权利要求1、2、3或4所述的无刷电机差速调节驱动控制器，其特征在于，所述电机驱动器还包括：

上位机，用于输出控制无刷电机转速的第二电流信号；

霍尔信号采集及处理电路，用于采集无刷电机的转速并将转速转换为第三电流信号输出；

第二PI调节器，用于接收上位机输出的第二电流信号及霍尔信号采集及处理电路输出的第三电流信号，并比较第二电流与第三电流值是否相同；如第三电流信号小于第二电流信号时，向差速合成器输出第二信号；

差速合成器收到第二信号时，根据第二信号输出第二控制信号，增加无刷电机的电流值。

6.根据权利要求4所述的无刷电机差速调节驱动控制器，其特征在于，差速合成器同时接收到第一信号与第二信号时，首先根据第一信号输出第一控制信号，并在第一信号消失后根据第二信号输出第二控制信号。

7.推车用无刷电机差速调节驱动控制器，其特征在于，包括权利要求1至6任一权利要求所述的无刷电机差速调节驱动控制器。

8.一种推车，其特征在于，包括：

至少两个转轮，所述至少两个转轮位于前进方向上的左右两侧相对设置；

至少两个无刷电机，每个无刷电机驱动一个转轮转动；

电机驱动器，所述电机驱动器数目与无刷电机数目相同，每个电机驱动器控制一个无刷电机；每个电机驱动器包括第一PI调节器和差速合成器；

第一PI调节器，所述第一PI调节器用于采集受本电机驱动器控制的无刷电机的第一电流信号和不受本电机驱动器控制的无刷电机的第一电流信号，并比较两个无刷电机的第一电流值大小是否相同，并在受其控制的无刷电机的第一电流值大于其采集的另一个无刷电机第一电流值时，输出第一信号；

差速合成器，所述差速合成器用于接收第一PI调节器输出的第一信号；并根据第一信号输出第一控制信号，使受其控制的无刷电机电流进一步增大。

9.根据权利要求8所述的推车，其特征在于，所述差速合成器通过控制及功率驱动单元调整无刷电机的电流。

10.根据权利要求8或9所述的推车，其特征在于，所述电机驱动器还包括：

上位机，用于输出控制无刷电机转速的第二电流信号；

霍尔信号采集及处理电路，用于采集无刷电机的转速并将转速转换为第三电流信号输出；

第二PI调节器，用于接收上位机输出的第二电流信号及霍尔信号采集及处理电路输出的第三电流信号，并比较第二电流与第三电流值是否相同；如第三电流信号小于第二电流信号时，向差速合成器输出第二信号；

差速合成器收到第二信号时，根据第二信号输出第二控制信号，增加无刷电机的电流值。

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