CN112583303A - 直流电机低温启动电路及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种直流电机低温启动电路及其控制方法，其中，直流电机低温启动电路包括：用于检测电机当前环境温度的温度检测模块、用于检测电机储能电压的储能电压检测模块、用于升压电机驱动电压的升压储能模块、用于对升压后的电机驱动电压进行泄放控制的储能电源泄放控制模块以及用于驱动电机正反转动的电机正反转模块。本发明的一种直流电机低温启动电路，通过温度检测模块检测电机当前环境温度，通过电机正反转模块驱动电机正反转动，从而使电机启动电压与温度成对应关系，根据环境温度调整升压电压和启动电压，在电机启动进入正常转动方向前加入正反转抖动控制，降低初始润滑油粘结的阻力，提高电动机在低温时启动的可靠性且成本较低。

Description

直流电机低温启动电路及其控制方法

技术领域

本发明属于电机启动控制技术领域，具体涉及一种直流电机低温启动电路及其控制方法。

背景技术

目前，很多家电及工业领域都要用到直流电动机做传动控制，但是，在低温时由于润滑油的流动性下降，电机常遇到启动困难，甚至失败的情况，影响电器或设备的使用适应性。

为了解决这个问题，常常需要增加开关电源和直流电动机的功率来提高输出扭矩、克服启动时的大阻力，但是付出较高的成本。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种直流电机低温启动电路，降低初始润滑油粘结的阻力，提高电动机在低温时启动的可靠性且成本较低。

本发明的另一目的是提供一种控制方法。

本发明所采用的技术方案是：

一种直流电机低温启动电路，包括用于检测电机当前环境温度的温度检测模块、用于检测电机储能电压的储能电压检测模块、用于升压电机驱动电压的升压储能模块、用于对升压后的电机驱动电压进行泄放控制的储能电源泄放控制模块以及用于驱动电机正反转动的电机正反转模块，所述温度检测模块电连接储能电压检测模块、升压储能模块、储能电源泄放控制模块和电机正反转模块，所述储能电源泄放控制模块电连接升压储能模块和电机正反转模块。

优选地，所述温度检测模块包括第一芯片U1、第一电阻R1、第二电阻R2和第一电容C1，所述第一芯片U1的第一引脚并联第一电阻R1的一端、第二电阻R2的一端和第一电容C1的一端，所述第一电阻R1的另一端连接第一电压，所述第二电阻R2的另一端和第一电容C1的另一端均接地。

优选地，所述储能电压检测模块包括第三电阻R3、第四电阻R4和第二电容C2，所述第三电阻R3的一端电连接第二电压VCC2，所述第三电阻R3的另一端电连接第二电容C2的一端、第四电阻R4的一端和第一芯片U1的第十四引脚，所述第二电容C2的另一端和第四电阻R4的另一端均接地。

优选地，所述升压储能模块包括第二芯片U2、第一电感L1、第三电容C3和第四电容C4，所述第二芯片U2的第二引脚并联第一电感L1的一端和第三电容C3的一端，所述第三电容C3的另一端连接第二芯片U2的第六引脚，所述第一电感L1的另一端并联第四电容C4的一端、第七电阻R7的一端、第一电解电容EC1的一端和第九电阻R9的一端，所述第四电容C4的另一端并联第二芯片U2的的第四引脚、第六电阻R6的一端、第八电阻R8的一端和第七电阻R7的另一端，所述第六电阻R6的另一端连接第一芯片U1的第二十引脚，所述第九电阻的另一端并联第二电压VCC2和第二电解电容EC2的一端，所述第二芯片U2的第三引脚电连接第三电压VCC和第五电阻R5的一端，所述第五电阻R5的另一端电连接第二芯片U2的第五引脚，所述第二芯片U2的第一引脚、第八电阻R8的另一端、第一电解电容EC1的另一端和第二电解电容EC2的另一端均接地。

优选地，所述储能电源泄放控制模块包括第一三极管Q1、第二三极管Q2、第十电阻R10、第十一电阻R11和第十二电阻R12，所述第一三极管Q1的基极串联第十电阻R10后连接第一芯片U1的的第十九引脚，所述第一三极管Q1的集电极串联第十一电阻R11后并联第十二电阻R12的一端和第二三极管Q2的基极，所述第十二电阻R12的另一端和第二三极管Q2的发射极连接第二电压VCC2，所述第一三极管Q1的发射极接地。

优选地，所述电机正反转模块包括第三芯片U3、直流电机M1、第一二极管D1和第二二极管D2，所述第三芯片U3的第一引脚连接第一芯片U1的第十一引脚，所述第三芯片U3的第二引脚连接第一芯片U1的第十二引脚，所述第三芯片U3的第三引脚接地，所述第三芯片U3的第四引脚并联第一二极管D1的负极和第二二极管D2的负极，所述第一二极管D1的正极连接第三电压VCC，所述第二二极管D2的正极连接第二三极管Q2的集电极，所述第三芯片U3的第五引脚和第六引脚均电连接直流电机M1的第一引脚，所述第三芯片U3的第七引脚和第八引脚均电连接直流电机M1的第二引脚。

优选地，所述第一电阻R1为可调电阻。

本发明的另一个技术方案是这样实现的：

一种应用所述的直流电机低温启动电路的控制方法，具体包括如下步骤：

S1、通过温度检测模块实时检测电机当前环境温度，并判断所述当前环境温度是否高于第一预设温度，若当前环境温度高于第一预设温度，则将储能电源泄放控制模块关闭，升压储能模块升压电机驱动电压，电机正反转模块以正常电压为电机供电，反之，则进行下一步；

S2、将储能电压检测模块检测的电机储能电压与预设电压进行比较，根据比较结果控制储能电源泄放控制模块的开闭，进而使升压储能模块开始或停止驱动电机正反转模块的正反转动，并将计数n加一；

S3、判断所述计数n是否不小于预设次数N，若是，则将储能电源泄放控制模块关闭，以正常电压为电机供电，反之，则返回S2。

优选地，所述S2中，根据比较结果控制储能电源泄放控制模块的开闭，进而使升压储能模块开始或停止驱动电机正反转模块的正反转动，具体为：

当电机储能电压大于预设电压时，则通过电机正反转模块使电机正转，同时将储能电源泄放控制模块打开，通过升压储能模块经过储能电源泄放控制模块对电机供电并计时；若电机储能电压不大于预设电压或到达预设时间，则将储能电源泄放控制模块关闭，升压储能模块升压电机驱动电压；

当电机储能电压再次大于预设电压时，则通过电机正反转模块使电机反转，同时将储能电源泄放控制模块打开，通过升压储能模块经过储能电源泄放控制模块对电机供电并计时；若电机储能电压不大于预设电压或到达预设时间，则将储能电源泄放控制模块关闭，升压储能模块升压电机驱动电压。

优选地，所述S2还包括：

若当前环境温度不高于第二预设温度，则通过温度检测模块使升压储能模块储能电压增大，所述第二预设温度低于第一预设温度。

与现有技术相比，本发明的直流电机低温启动电路，通过温度检测模块检测电机当前环境温度，通过储能电压检测模块检测电机储能电压，通过升压储能模块升压电机驱动电压，通过储能电源泄放控制模块对升压后的电机驱动电压进行泄放控制，通过电机正反转模块驱动电机正反转动，从而使电机启动电压与温度成对应关系，根据环境温度调整升压电压和启动电压，在电机启动进入正常转动方向前加入正反转抖动控制，降低初始润滑油粘结的阻力，提高电动机在低温时启动的可靠性且成本较低。

附图说明

图1是本发明实施例1提供的一种直流电机低温启动电路的电路图；

图2是本发明实施例2提供的一种直流电机低温启动电路的控制方法流程图。

附图标记说明

1-温度检测模块，2-储能电压检测模块，3-升压储能模块，4-储能电源泄放控制模块，5-电机正反转模块。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

本发明实施例提供一种直流电机低温启动电路，如图1所示，包括用于检测电机当前环境温度的温度检测模块1、用于检测电机储能电压的储能电压检测模块2、用于升压电机驱动电压的升压储能模块3、用于对升压后的电机驱动电压进行泄放控制的储能电源泄放控制模块4以及用于驱动电机正反转动的电机正反转模块5，所述温度检测模块1电连接储能电压检测模块2、升压储能模块3、储能电源泄放控制模块4和电机正反转模块5，所述储能电源泄放控制模块4电连接升压储能模块3和电机正反转模块5。

这样，通过温度检测模块检测1电机当前环境温度，通过储能电压检测模块2检测电机储能电压，通过升压储能模块3升压电机驱动电压，通过储能电源泄放控制模块4对升压后的电机驱动电压进行泄放控制，通过电机正反转模块5驱动电机正反转动，从而使电机启动电压与温度成对应关系，根据环境温度调整升压电压和启动电压，在电机启动进入正常转动方向前加入正反转抖动控制，降低初始润滑油粘结的阻力，提高电动机在低温时启动的可靠性且成本较低。

所述温度检测模块1包括第一芯片U1、第一电阻R1、第二电阻R2和第一电容C1，所述第一芯片U1的第一引脚并联第一电阻R1的一端、第二电阻R2的一端和第一电容C1的一端，所述第一电阻R1的另一端连接第一电压，所述第二电阻R2的另一端和第一电容C1的另一端均接地。其中，所述第一电阻R1为可调电阻。

这样，通过温度检测模块1的第一电阻R1和第二电阻R2对第一电压(即5V电压)的分压来测量当前环境温度。

所述储能电压检测模块2包括第三电阻R3、第四电阻R4和第二电容C2，所述第三电阻R3的一端电连接第二电压VCC2，所述第三电阻R3的另一端电连接第二电容C2的一端、第四电阻R4的一端和第一芯片U1的第十四引脚，所述第二电容C2的另一端和第四电阻R4的另一端均接地。

这样，通过储能电压检测模块2实时检测第二电压VCC2处的储能电压大小。

所述升压储能模块3包括第二芯片U2、第一电感L1、第三电容C3和第四电容C4，所述第二芯片U2的第二引脚并联第一电感L1的一端和第三电容C3的一端，所述第三电容C3的另一端连接第二芯片U2的第六引脚，所述第一电感L1的另一端并联第四电容C4的一端、第七电阻R7的一端、第一电解电容EC1的一端和第九电阻R9的一端，所述第四电容C4的另一端并联第二芯片U2的的第四引脚、第六电阻R6的一端、第八电阻R8的一端和第七电阻R7的另一端，所述第六电阻R6的另一端连接第一芯片U1的第二十引脚，所述第九电阻的另一端并联第二电压VCC2和第二电解电容EC2的一端，所述第二芯片U2的第三引脚电连接第三电压VCC和第五电阻R5的一端，所述第五电阻R5的另一端电连接第二芯片U2的第五引脚，所述第二芯片U2的第一引脚、第八电阻R8的另一端、第一电解电容EC1的另一端和第二电解电容EC2的另一端均接地。

这样，通过升压储能模块3利用第二芯片U2把电机额定驱动电压VCC根据环境温度进行升压，通过第一芯片U1控制的升压可调电阻第六电阻R6和第八电阻R8并联，得出不同的升压电压VCC2，升压电压取决于可调电路电阻(即第电阻R1)的并联情况。

所述储能电源泄放控制模块4包括第一三极管Q1、第二三极管Q2、第十电阻R10、第十一电阻R11和第十二电阻R12，所述第一三极管Q1的基极串联第十电阻R10后连接第一芯片U1的的第十九引脚，所述第一三极管Q1的集电极串联第十一电阻R11后并联第十二电阻R12的一端和第二三极管Q2的基极，所述第十二电阻R12的另一端和第二三极管Q2的发射极连接第二电压VCC2，所述第一三极管Q1的发射极接地。

这样，通过储能电源泄放控制模块4在满足升压启动条件的情况下，通过储能电容的电能对直流电动机进行泄行驱动，当输出高电平是为开，反之为关。

所述电机正反转模块5包括第三芯片U3、直流电机M1、第一二极管D1和第二二极管D2，所述第三芯片U3的第一引脚连接第一芯片U1的第十一引脚，所述第三芯片U3的第二引脚连接第一芯片U1的第十二引脚，所述第三芯片U3的第三引脚接地，所述第三芯片U3的第四引脚并联第一二极管D1的负极和第二二极管D2的负极，所述第一二极管D1的正极连接第三电压VCC，所述第二二极管D2的正极连接第二三极管Q2的集电极，所述第三芯片U3的第五引脚和第六引脚均电连接直流电机M1的第一引脚，所述第三芯片U3的第七引脚和第八引脚均电连接直流电机M1的第二引脚。

这样，通过电机正反转模块5在满足低温启动的条件下，通过间断的正反转驱动使电动机正时针和逆时针的转动，使电机抖动起来，降低初始润滑油粘结的阻力。

本发明的直流电机低温启动电路，通过温度检测模块检测电机当前环境温度，通过储能电压检测模块检测电机储能电压，通过升压储能模块升压电机驱动电压，通过储能电源泄放控制模块对升压后的电机驱动电压进行泄放控制，通过电机正反转模块驱动电机正反转动，从而使电机启动电压与温度成对应关系，根据环境温度调整升压电压和启动电压，在电机启动进入正常转动方向前加入正反转抖动控制，降低初始润滑油粘结的阻力，提高电动机在低温时启动的可靠性且成本较低。

实施例2

如图2所示，本发明实施例2提供一种应用所述的直流电机低温启动电路的控制方法，具体包括如下步骤：

S1、通过温度检测模块实时检测电机当前环境温度，并判断所述当前环境温度是否高于第一预设温度，若当前环境温度高于第一预设温度，则将储能电源泄放控制模块关闭，升压储能模块升压电机驱动电压，电机正反转模块以正常电压为电机供电，反之，则进行下一步；

S2、将储能电压检测模块检测的电机储能电压与预设电压进行比较，根据比较结果控制储能电源泄放控制模块的开闭，进而使升压储能模块开始或停止驱动电机正反转模块的正反转动，并将计数n加一；

S3、判断所述计数n是否不小于预设次数N，若是，则将储能电源泄放控制模块关闭，以正常电压为电机供电，反之，则返回S2。

这样，S1、通过检测第一电阻R1(可调电阻)与第二电阻R2的分压电压，通过第一芯片U1检测得出环境温度值T；

S2、当环境温度T高于程序设定温度T1时，第一芯片U1的引脚P4.1输出低电平，第一三极管Q1和第二三极管Q2均截止使储能电源泄放控制模块关闭，维持以电压VCC对电机供电；反之，将储能电压检测模块检测的电机储能电压与预设电压进行比较，根据比较结果控制储能电源泄放控制模块的开闭，进而使升压储能模块开始或停止驱动电机正反转模块的正反转动，并将计数n加一；

S3、当计数n≥程序设定次数N，第一芯片U1的引脚P4.1输出低电平，第一三极管Q1和第二三极管Q2均截止使储能电源泄放控制电路关闭，以VCC供电，进入正常的转动控制。

所述S2中，所述根据比较结果控制储能电源泄放控制模块的开闭，进而使升压储能模块开始或停止驱动电机正反转模块的正反转动，具体为：

当电机储能电压大于预设电压时，则通过电机正反转模块使电机正转，同时将储能电源泄放控制模块打开，通过升压储能模块经过储能电源泄放控制模块对电机供电并计时；若电机储能电压不大于预设电压或到达预设时间，则将储能电源泄放控制模块关闭，升压储能模块升压电机驱动电压；

当电机储能电压再次大于预设电压时，则通过电机正反转模块使电机反转，同时将储能电源泄放控制模块打开，通过升压储能模块经过储能电源泄放控制模块对电机供电并计时；若电机储能电压不大于预设电压或到达预设时间，则将储能电源泄放控制模块关闭，升压储能模块升压电机驱动电压。

这样，当环境温度T≤程序设定温度T1，通过第三电阻R3和第四电阻R4分压采样，当第二电机电容EC2充电电压Vec≥VCC1，驱动电机正转，同时第一芯片U1的引脚P4.1输出高电平，第一三极管Q1和第二三极管Q2导通，储能电源泄放控制模块打开，对电机驱动升压供电，当第二电机电容EC2电压下降低于或等于VCC或到达程序设定计时t1，第一芯片U1的引脚P4.1输出低电平关闭第一三极管Q1和第二三极管Q2，储能电源泄放控制模块关闭，重新对第二电机电容EC2充电；

当第二电机电容EC2充电电压Vec≥VCC1，驱动电机反转，同时第一芯片U1的引脚P4.1输出高电平，第一三极管Q1和第二三极管Q2导通，储能电源泄放控制电路打开，对电机驱动升压供电，当第二电机电容EC2电压下降低于或等于VCC或到达程序设定计时t1，第一芯片U1的引脚P4.1输出低电平关闭第一三极管Q1和第二三极管Q2，储能电源泄放控制模块关闭，重新对第二电机电容EC2充电，如此反复进行并将计数n加一。

所述S2还包括：

若当前环境温度不高于第二预设温度，则通过温度检测模块使升压储能模块储能电压增大，所述第二预设温度低于第一预设温度。

这样，当温度T≤第二预设温度T2时，第一芯片U1的引脚P4.2输出低电平，实现第六电阻R6和第八电阻R8并联，可在更低温度下，升更高的电压并储能于第二电解电容EC2，实现更大强度的抖动驱动。

本发明的控制方法，通过温度检测模块检测电机当前环境温度，通过储能电压检测模块检测电机储能电压，通过升压储能模块升压电机驱动电压，通过储能电源泄放控制模块对升压后的电机驱动电压进行泄放控制，通过电机正反转模块驱动电机正反转动，从而使电机启动电压与温度成对应关系，根据环境温度调整升压电压和启动电压，在电机启动进入正常转动方向前加入正反转抖动控制，降低初始润滑油粘结的阻力，提高电动机在低温时启动的可靠性且成本较低。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种直流电机低温启动电路，其特征在于，包括用于检测电机当前环境温度的温度检测模块(1)、用于检测电机储能电压的储能电压检测模块(2)、用于升压电机驱动电压的升压储能模块(3)、用于对升压后的电机驱动电压进行泄放控制的储能电源泄放控制模块(4)以及用于驱动电机正反转动的电机正反转模块(5)，所述温度检测模块(1)电连接储能电压检测模块(2)、升压储能模块(3)、储能电源泄放控制模块(4)和电机正反转模块(5)，所述储能电源泄放控制模块(4)电连接升压储能模块(3)和电机正反转模块(5)。

2.根据权利要求1所述的直流电机低温启动电路，其特征在于，所述温度检测模块(1)包括第一芯片U1、第一电阻R1、第二电阻R2和第一电容C1，所述第一芯片U1的第一引脚并联第一电阻R1的一端、第二电阻R2的一端和第一电容C1的一端，所述第一电阻R1的另一端连接第一电压，所述第二电阻R2的另一端和第一电容C1的另一端均接地。

3.根据权利要求2所述的直流电机低温启动电路，其特征在于，所述储能电压检测模块(2)包括第三电阻R3、第四电阻R4和第二电容C2，所述第三电阻R3的一端电连接第二电压VCC2，所述第三电阻R3的另一端电连接第二电容C2的一端、第四电阻R4的一端和第一芯片U1的第十四引脚，所述第二电容C2的另一端和第四电阻R4的另一端均接地。

4.根据权利要求3所述的直流电机低温启动电路，其特征在于，所述升压储能模块(3)包括第二芯片U2、第一电感L1、第三电容C3和第四电容C4，所述第二芯片U2的第二引脚并联第一电感L1的一端和第三电容C3的一端，所述第三电容C3的另一端连接第二芯片U2的第六引脚，所述第一电感L1的另一端并联第四电容C4的一端、第七电阻R7的一端、第一电解电容EC1的一端和第九电阻R9的一端，所述第四电容C4的另一端并联第二芯片U2的的第四引脚、第六电阻R6的一端、第八电阻R8的一端和第七电阻R7的另一端，所述第六电阻R6的另一端连接第一芯片U1的第二十引脚，所述第九电阻的另一端并联第二电压VCC2和第二电解电容EC2的一端，所述第二芯片U2的第三引脚电连接第三电压VCC和第五电阻R5的一端，所述第五电阻R5的另一端电连接第二芯片U2的第五引脚，所述第二芯片U2的第一引脚、第八电阻R8的另一端、第一电解电容EC1的另一端和第二电解电容EC2的另一端均接地。

5.根据权利要求4所述的直流电机低温启动电路，其特征在于，所述储能电源泄放控制模块(4)包括第一三极管Q1、第二三极管Q2、第十电阻R10、第十一电阻R11和第十二电阻R12，所述第一三极管Q1的基极串联第十电阻R10后连接第一芯片U1的的第十九引脚，所述第一三极管Q1的集电极串联第十一电阻R11后并联第十二电阻R12的一端和第二三极管Q2的基极，所述第十二电阻R12的另一端和第二三极管Q2的发射极连接第二电压VCC2，所述第一三极管Q1的发射极接地。

6.根据权利要求5所述的直流电机低温启动电路，其特征在于，所述电机正反转模块(5)包括第三芯片U3、直流电机M1、第一二极管D1和第二二极管D2，所述第三芯片U3的第一引脚连接第一芯片U1的第十一引脚，所述第三芯片U3的第二引脚连接第一芯片U1的第十二引脚，所述第三芯片U3的第三引脚接地，所述第三芯片U3的第四引脚并联第一二极管D1的负极和第二二极管D2的负极，所述第一二极管D1的正极连接第三电压VCC，所述第二二极管D2的正极连接第二三极管Q2的集电极，所述第三芯片U3的第五引脚和第六引脚均电连接直流电机M1的第一引脚，所述第三芯片U3的第七引脚和第八引脚均电连接直流电机M1的第二引脚。

7.根据权利要求2-6任一项所述的直流电机低温启动电路，其特征在于，所述第一电阻R1为可调电阻。

8.一种应用权利1-7任一项所述的直流电机低温启动电路的控制方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

S1、通过温度检测模块实时检测电机当前环境温度，并判断所述当前环境温度是否高于第一预设温度，若当前环境温度高于第一预设温度，则将储能电源泄放控制模块关闭，升压储能模块升压电机驱动电压，电机正反转模块以正常电压为电机供电，反之，则进行下一步；

S2、将储能电压检测模块检测的电机储能电压与预设电压进行比较，根据比较结果控制储能电源泄放控制模块的开闭，进而使升压储能模块开始或停止驱动电机正反转模块的正反转动，并将计数n加一；

S3、判断所述计数n是否不小于预设次数N，若是，则将储能电源泄放控制模块关闭，以正常电压为电机供电，反之，则返回S2。

9.根据权利要求8所述的直流电机低温启动电路，其特征在于，所述S2中，根据比较结果控制储能电源泄放控制模块的开闭，进而使升压储能模块开始或停止驱动电机正反转模块的正反转动，具体为：

当电机储能电压大于预设电压时，则通过电机正反转模块使电机正转，同时将储能电源泄放控制模块打开，通过升压储能模块经过储能电源泄放控制模块对电机供电并计时；若电机储能电压不大于预设电压或到达预设时间，则将储能电源泄放控制模块关闭，升压储能模块升压电机驱动电压；

当电机储能电压再次大于预设电压时，则通过电机正反转模块使电机反转，同时将储能电源泄放控制模块打开，通过升压储能模块经过储能电源泄放控制模块对电机供电并计时；若电机储能电压不大于预设电压或到达预设时间，则将储能电源泄放控制模块关闭，升压储能模块升压电机驱动电压。

10.根据权利要求8或9所述的直流电机低温启动电路，其特征在于，所述S2还包括：

若当前环境温度不高于第二预设温度，则通过温度检测模块使升压储能模块储能电压增大，所述第二预设温度低于第一预设温度。

Images