WO2013155725A1

WO2013155725A1 - 一种锂电割草机

Info

Publication number: WO2013155725A1
Application number: PCT/CN2012/074565
Authority: WO
Inventors: 陈坚跃; 何小太; 张小荣; 李玉红; 刘小菲
Original assignee: 常州合力电器有限公司
Priority date: 2012-04-18
Filing date: 2012-04-24
Publication date: 2013-10-24
Also published as: CN102630433B; CN102630433A; DE112012001559T5

Abstract

一种锂电割草机，包括驱动切割刀片的电机，电机与控制系统相连，控制系统与电源相连。其中电机为直流电机，电源为锂电池组，直流电机通过控制系统与锂电池组相连。本发明将锂电池和直流电机应用在割草机上，使锂电池能够适应割草机的特殊情况，即间隔性使用的特殊情况，符合当今市场节能环保的要求；本发明采用软启动电路，在电动机刚启动时，使电流由小到大，逐步增大，避免对电机和控制板造成伤害，延长了使用寿命；在负载情况下，电流增大到最大，既满足使用要求，又节能，同时大大降低了噪音；采用电源自锁存电路（4），在主控制芯片（5）不工作时，切断对控制板供电，使控制板能耗极低，非工作状态的电流只有2uA。

Description

一种锂电割草机

技术领域

本发明涉及一种园林工具，具体说是一种锂电割草机。

背景技术

国外常用的割草机一般是汽油式割草机和电动式割草机。汽油式割草机会产生废气，在提倡节能环保的欧洲，人们更倾向于是用清洁节能的电动式割草机。现有的电动式割草机一般使用交流电，需要使用电线与家用电源接通，由于电线的使用，限制了割草机的工作范围，以及使用的灵活性。还有使用铅酸电池供电的，但由于铅酸电池的生产制造会污染环境，因此也在逐步淘汰。

随着电动工具、园林工具行业的不断发展，在国外，家庭用电动及园林工具无绳化、便携化渐成趋势，锂电类工具也越来越受到国外消费者的欢迎，锂电池是一种轻便的新型供电方式，已在电动车等多个领域使用。然而锂电工具在使用上存在如下不足：受到电池容量的制约，使用时间受到限制；而若增加电池容量，势必增加机器的体积与重量，影响便携性的同时也大大增加了成本。

在将锂电电源应用到庭院割草机上时，同样碰到了上述问题。消费者选择家用庭院割草机时，除了考虑机器的价格、品质，实用性与易用性也是必须考虑的。目前，国外锂电割草机普遍使用36V，2.6Ah的锂电电池作为电源，满充后一次大约可持续割草坪约 200m²，虽能满足大部分家庭使用，但还有部分家庭需要割更大面积的草坪，在电量消耗完毕后，只有中途停止，重新将电充满才能再次使用，直接影响了消费者的使用感受。要解决这个问题，只有两个方案，一、降低电池能耗，提高电池使用效率，从而提高一次充电后的使用时间；二、增加电池容量以延长电池使用时间，但这个方案如开头所说，势必增加机器的体积与重量，影响易用性，同时也大大增加了成本，注定是没有市场的。

因此，如何在现有的电池容量条件下减少无效能耗，提高割草机的单次使用时间（割草面积），成了必须解决的技术问题。另外，由于园林工具的使用季节性较强，整个冬季都处于搁置状态，而锂电池的特性，在静置状态下同样会产生功耗，导致锂电池电压慢慢降低，直至欠压。长期欠压必然会影响锂电池寿命，甚至导致失效。因此，设法降低锂电池静态功耗，延长锂电池使用寿命也是当务之急。

技术问题

发明目的：本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种使用锂电池供电的锂电割草机。

技术解决方案

一种锂电割草机，它包括驱动切割刀片的电机，电机与控制系统相连，控制系统与电源相连；：所述的电机为直流电机，所述的电源为锂电池组，直流电机通过控制系统与锂电池组相连；所述的控制系统包括:主控制芯片：用于接收处理各种数据，并将信息发送给相关电路；单节电池电压测量电路：用于测量锂电池组中的单节电池电压，并将各单节电池电压值不断传送给主控制芯片，主控制芯片判断各单节电池电压是否出现过充、过放或单节电池之间压差过大的现象；充电均衡电路：用于调整锂电池组中各单节电池电压平衡，在充电过程中，如果主控制芯片检测到锂电池组中单节电池的电压出现大于等于50mV的压差时，充电均衡电路可以根据主控制芯片反馈的结果，对电压最高的单节电池进行放电，直到电压最高的单节电池与电压最低的单节电池之间的压差小于50mV为止，使锂电池组每个电池的电压达到平衡；线性降压电路：稳定整个电路的电压；电源供应自锁存电路：用于控制线性降压电路，进而控制整个控制系统供电电源，电源供应自锁存电路在主控制芯片不工作时，电源供应自锁存电路关闭，进而切断为主控制芯片供电；当主控制芯片工作时，打开电源自锁存电路，为整个控系统电路供电；温度测量电路：用于测量锂电池组的温度，并将温度信息不断反馈给主控制芯片，主控制芯片判断锂电池组是否在正常工作温度范围内；LED容量显示电路：用于显示当前锂电池组剩余容量；PWM调整电路：用于控制一号放电开关管Q1与二号放电开关管Q2，并且控制刹车开关管Q3；放电电流检测电路：用于测量锂电池组的放电电流，并将该电流值输出给主控制芯片；充电控制开关：用于控制充电回路的打开与关断；放电触发开关：用于检测是否需要打开一号放电开关管Q1与二号放电开关管Q2；单节电池电压测量电路的输入端分别连接在锂电池组各电池的正负极，单节电池电压测量电路的输出端与主控制芯片的输入端相连；充电均衡电路的输入端分别连接在锂电池组各单节电池的正负极之间；电源供应自锁存电路的输入端与主控制芯片相连，电源供应自锁存电路的输出端与线性降压电路的输入端相连，线性降压电路的输出端分别与锂电池组正极、主控制芯片相连；温度测量电路的输入端与锂电池组的正负极相连，温度测量电路的输出端与主控制芯片的输入端相连；主控制芯片还分别与LED容量显示电路、PWM调整电路、放电电流检测电路、放电触发开关相连，PWM调整电路的输出端并联连接有一号放电开关管Q1、二号放电开关管Q2和刹车开关管Q3，一号放电开关管Q1、二号放电开关管Q2和刹车开关管Q3的另一端接放电负极；放电电流检测电路的输入端并联连接在电阻R1、电阻R2的两端，并分别作为电流取样的正负极；放电触发开关另一端接起动开关；主控制芯片、锂电池组正极均与充电控制开关相连；充电正极、放电负极分别与充电器电路相连。

其中，所述的单节电池电压测量电路包括起电子开关作用的场效应管Q4，进行电压调整、差分放大的运算放大电器U1A；电阻R3的一端与单节电池的正极相连，另一端与场效应管Q4的6脚相连；场效应管Q4的3脚与电阻R4相连，电阻R4的另一端连接到单节电池的负极；场效应管Q4的1脚与电阻R5、运算放大电器U1A的3脚相连，电阻R5的另一端连接到电源负极；场效应管Q4的4脚与电阻R6、运算放大电器U1A的2脚相连，电阻R6的另一端连接到运算放大电器U1A的1脚；运算放大电器U1A的1脚又与电阻R7、电阻R8相连，电阻R7的另一端与电容C1相连，电容C1的另一端与电阻R8的另一端相连并且连接到电源的负极，AN1端输出单节电池的电压。

其中，所述的PWM调整电路包括调整芯片U7，调整芯片U7的2脚、3脚通过电阻R14与主控制芯片的输出端相连，调整芯片U7的1脚分别接二极管D5的正极、电容C3，电容C3的另一端接地，二极管D5的负极接调整芯片U7的第8脚和电容C4，电容C4的另一端连接到电阻R15与输出端子Moto-，电阻R15另一端接调整芯片U7的6脚，调整芯片U7的7脚连接二极管D6的正极与晶体管Q6的基极，二极管D6的负极分别与晶体管Q6的发射极、电阻R16、刹车开关管Q3的G极相连，晶体管Q6的集电极分别与电阻R16、刹车开关管Q3的S极、输出端子Moto-相连，用于控制电机急停进行刹车；调整芯片U7的5脚连接到二极管D7的正极与晶体管Q5的基极，二极管D7的负极分别与晶体管Q5的发射极、电阻R17、一号放电开关管Q1的G极、二号放电开关管Q2的G极连接，晶体管Q5的集电极、电阻R17的另一端、一号放电开关管Q1的S极、二号放电开关管Q2的S极接电源负极，用于控制一号放电开关管Q1与二号放电开关管Q2的PWM调整功能；一号放电开关管Q1的D极、二号放电开关管Q2的D极与输出端子Moto-相连，刹车开关管Q3的D极接输出端子Moto+；输出端子Moto+、Moto-分别连接到马达的正负极，实现PWM调整电路的功能。

其中，它还包括充电温度探头，所述的充电温度探头一端与主控制芯片相连，另一端与充电器电路相连。

其中，所述的锂电池组充电时的正常工作范围是0～45℃；放电时的正常工作范围是-10～65℃。

有益效果

（1）本发明将锂电池和直流电机应用在割草机上，使锂电池能够适应割草机的特殊情况，即间隔性使用的特殊情况，符合当今市场节能环保的要求。

（2）本发明采用软启动电路，在电动机刚启动时，使电流由小到大，逐步增大，避免对电机和控制板造成伤害，延长了使用寿命；在负载情况下，电流增大到最大，既满足使用要求，又节能，同时大大降低了噪音。

（3）本发明采用电源自锁存电路，在主控制芯片不工作时，切断对控制板供电，使控制板能耗极低，非工作状态的电流只有2uA。

（4）本发明的放电触发开关先发一个触发信号给主控制芯片，由主控制芯片控制PWM调整电路启动电机，只需小电流即可触发主控制芯片，进而触发割草机工作，避免大电流走线通过较长的走线，并且对启动开关的选择带来方便。

附图说明

图1为本发明的控制系统的电路原理框图

图2为本发明的单节电池电压测量电路图

图3为本发明的PWM调整电路

图4为本发明的放电电流检测电路

图5为本发明的充电器电路原理图

本发明的实施方式

下面结合附图对本发明做更进一步的解释。

本发明的锂电割草机包括驱动切割刀片的直流电机，直流电机与控制系统相连，控制系统与电源相连；所述的电源为锂电池组，直流电机通过控制系统与锂电池组相连。锂电池组电源通过控制系统驱动直流电机，进而带动切割刀片割草。锂电池组是由锂电池串并联而成。

所述的控制系统包括接收处理各种数据的主控制芯片5，（例如可用PIC16F887芯片，美国microchip公司生产）本发明的控制系统还包括：单节电池电压测量电路1、充电均衡电路2、线性降压电路3、电源供应自锁存电路4、温度测量电路6、LED容量显示电路7、PWM调整电路8、放电电流检测电路9、充电控制开关10、放电触发开关11和充电温度探头12。

如图1所示，单节电池电压测量电路1的输入端分别连接在锂电池组每一节电池的正负极，单节电池电压测量电路1的输出端与主控制芯片5的输入端相连；充电均衡电路2连接在锂电池组单节电池的正负极之间；主控制芯片5与电源供应自锁存电路4的输入端相连，电源供应自锁存电路4的输出端与线性降压电路3的输入端相连，线性降压电路3的输出端分别与锂电池组正极、主控制芯片5相连。温度测量电路6的输入端与锂电池组的正负极相连，温度测量电路6的输出端与主控制芯片5的输入端相连；主控制芯片5的输出端还连接有LED容量显示电路7；主控制芯片5还分别与PWM调整电路8、放电电流检测电路9、放电触发开关11相连，PWM调整电路8的输出端并联连接有一号放电开关管Q1、二号放电开关管Q2和刹车开关管Q3，一号放电开关管Q1、二号放电开关管Q2和刹车开关管Q3的另一端接放电负极；放电电流检测电路9的输入端分别并联连接电阻R1、电阻R2的两端，并分别作为取样电流的正负极；放电触发开关11另一端接起动开关；主控制芯片5、锂电池组正极均与充电控制开关10相连；所述的充电温度探头12一端与主控制芯片5相连，另一端与充电器电路相连；充电正极、放电负极分别与充电器电路相连。

单节电池电压测量电路1的输入端分别连接在锂电池组中每一节电池的正负极，单节电池电压测量电路1的输出端与主控制芯片5的输入端相连。如图2所示，所述的单节电池电压测量电路1包括起电子开关作用的场效应管Q4，以及电压调整、差分放大的运算放大电器U1A；电阻R3的一端与单节电池的正极相连，另一端与场效应管Q4的6脚相连。场效应管Q4的2脚与5脚相连，场效应管Q4的3脚与电阻R4相连，电阻R4的另一端连接到单节电池的负极。场效应管Q4的1脚与电阻R5和运算放大电器U1A的3脚相连，电阻R5的另一端连接到电源负极。场效应管Q4的4脚与电阻R6、运算放大电器U1A的2脚相连，电阻R6的另一端连接到运算放大电器U1A的1脚。运算放大电器U1A的1脚又与电阻R7、电阻R8相连，电阻R7的另一端与电容C1相连，电容C1的另一端与电阻R8的另一端相连并且连接到电源的负极，AN1端输出电压单节电池的电压。

本发明的单节电池电压测量电路1采用差分放大电路，大大提高了测量精度。现有的单节电池电压测量电路的测量精度一般为正负50毫伏，而本发明的测量精度为正负25毫伏。并且本发明的单节电池电压测量电路2在不测量时，可以断开场效应管Q4，降低测量功耗。

在充电与放电过程中，单节电池电压测量电路1将检测到的单节电池的电压信息发给主控制芯片5，主控制芯片5根据测得的电压值，判断是否有过度充电或过度放电的现象：当单节电池充电电压超过4.2V时即为过度充电，当单节电池放电电压低于2.7V时即为过度放电。如果电压值显示有过度充电现象，则主控制芯片5驱动充电控制开关10断开，从而断开充电，使充电回路为零，达到过充电保护目的。如果出现过度放电现象，则主控制芯片5通知PWM调整电路8关掉电机，停止放电。

本发明的控制系统还包括用于调整锂电池组各单节电池电压平衡的充电均衡电路2，在充电过程中，主控制芯片5根据单节电池电压测量电路1测得的各单节电池的电压，判断各单节电池之间的电压差大于等于50mV时，需要进行放电；充电均衡电路2根据主控制芯片5反馈的结果，对电压最高的电池放电，直到电压最高的单节电池与电压最低的单节电池之间的压差小于50mV，使电池组每个电池的电压达到平衡。

锂电池组在使用过程中，因为环境因素及电池组的一致性，而导至电池电压（容量）不均衡，进而导致整组电池容量下降，通过单节电池电压测量电路1检测到电池组中单节电池电压不均衡时，通过充电均衡电路2对电压最高的电池进行电阻式放电，放电到额定均衡电压时，停止放电，进而使电池组中每节电池达到平衡。

控制系统中的线性降压电路3用来稳压，电源供应自锁存电路4用于控制线性降压电路3的供电开关，以便控制整个控制回路的供电电源。电源供应自锁存电路4的输入端与主控制芯片5相连，源供应自锁存电路4的输出端与线性降压电路3的输入端相连，线性降压电路3的输出端分别与锂电池组正极、主控制芯片5相连。

所述的电源供应自锁存电路4在主控制芯片5不工作时，将电源供应自锁存电路4关闭，将电源开关电路关闭，进而切断整个控制系统的供电；当主控制芯片5工作时，打开电源自锁存电路4，为整个电路供电。

整个电路的工作电源由电源供应自锁存电路4、线性降压电路3提供，当主控制芯片5需要工作时，电源供应自锁存电路4输出控制线性降压电路3，使电路得电工作，电路开始正常工作，进行充/放电保护及其它保护；当一段时间内，通过放电电流测量电路9及充电温度探头12，未检测到充电或者放电，主控制芯片5输出连接在主控制芯片5后面的电源供应自锁存电路4，使得线性降压电路3不得电，电路关闭，使得整个电路工作电压关闭，进入极低功耗待机模式，电流只有2uA。

温度测量电路6用于测量锂电池组温度是否在正常工作范围内，并将该新信息反馈给主控制芯片5。主控制芯片5通过电池温度检测电路6对电池组温度进行测量，测量锂电池组的温度是否在正常工作范围，锂电池组充电时的正常工作范围是0～45℃；放电时的正常工作范围是-10～65℃。一般实际操作中再上下另外放开5℃。例如：充电时，如果锂电池组温度大于50℃或小于-5℃，那么关断充电控制开关10，不再进行充电；放电时，如果锂电池组温度大于70℃或小于-20℃，那么主控制芯片5通过驱动PWM调整电路8，关断放电回路，不再进行放电。

本发明还设置了一个充电温度探头12，充电温度探头12用于在充电器充电时检测锂电池组温度，充电器检测此传感器的输出信号，计算电池组的温度。所述的充电温度探头12一端与主控制芯片5相连，另一端与充电器电路的充电器芯片17相连。

LED容量显示电路7用于显示当前电池组剩余容量，即电池组当前剩余电压。LED容量显示电路7会显示电池组中容量最低的单节电池容量。每个锂电池组是由多个单节电池串联而成，LED容量显示电路7是按照串联电池组中电压最低的单节电池的电压进行显示。LED容量显示电路7有四个显示灯，一次按键S1按下后，三颗绿色灯D1、D2、 D3显示当前电池组剩余容量，并保持常亮5S左右；同时可根据绿灯亮的个数判断电压最低的单节电池的电容量，例如三颗绿灯全亮表示电压最低的单节电池剩余电量为80%以上，两颗绿灯亮表示电压最低的单节电池剩余电量为60%，一颗绿灯亮表示电压最低的单节电池剩余电量为30%；当电池组电压过低或出现故障时，按键一次显示红色D4灯亮。

控制系统还包括用于控制充电回路的打开与关断的充电控制开关10；以及用于检测是否需要打开一号放电开关管Q1与二号放电开关管Q2的放电触发开关11。

本发明的控制系统还包括用于控制一号放电开关管Q1与二号放电开关管Q2，并且控制刹车开关管Q3的PWM调整电路8，即软启动电路，当放电结束或因放电过流保护、放电过温保护、或短路保护时，PWM调整电路8关断一号放电开关管Q1与二号放电开关管Q2，同时驱动刹车开关管Q3，将马达制动急停。

由于马达负载为电感性负载，传统的启动方式为直接给马达两端加入电压，马达立即以最大功率启动，此时启动电流将是马达额定电流的3倍以上或者更高；由于是全功率启动，在起动时，机器会剧烈的振动一下，可能产生危险。因此全功率启动对于锂电组池供电系统而言，过大的启动电流会对锂电池的寿命及安全性有极大的影响。本发明的软启动电路，即PWM调整电路8可以解决以上问题。当主控制芯片5接收到启动信号时，会先以小功率输出驱动一号放电开关管Q1与二号放电开关管Q2，此时马达以较低速低功率先运行，同时PWM宽度不间断无级调整，使得马达转速不断上升直到最大值，缓慢的启动马达时，机器不会有剧烈的振动，并且起动电流很小，有效的保护了锂电池的安全及寿命。

当放电触发开关11发出启动信号给主控制芯片5时，电路认为机器要正常起动，为了免因电机启动时对锂电池组的大电流冲击及设备突然跳动，采用了软起动电路。所述软启动电路采用PWM(脉冲宽度调制)的方式，在启动的初始，主控制芯片5以最小占空比1%输出，1%占空比传输到PWM调整电路8对驱动信号进行放大及处理，再输出驱动一号放电开关管Q1与二号放电开关管Q2以1%占空比导通，在启动同时，主控制芯片5输出的PWM占空比逐渐增加宽度，使马达速度逐渐提升，直至提升至85%占空比时，停止PWM占空比调整，启动完成；轻负载时，以85%占空比稳定输出。

启动完成后，放电电流检测电路9检测当前放电电流值，以不同电流大小对应不同PWM占空比，当机器工作电流小时，占空比以85%输出，马达转速降低，节能同时又降低了噪音；当机器工作电流变动时，PWM占空比随之调整，电流最大时占空比为100%，此时马达转速达到最大。

如图3所示，PWM调整电路8包括用于进行信号放大的调整芯片U7，例如调整芯片U7可选用IR2103型芯片，所述的PWM调整电路8包括调整芯片U7，调整芯片U7的2脚、3脚通过电阻R14与主控制芯片5的输出端相连， PWM调整电路8的功能主要由调整芯片U7完成。调整芯片U7的1脚接电容C3、二极管D5正极，电容C3的另一端接地，二极管D5的负极接调整芯片U7的8脚和电容C4，电容C4的另一端连接到电阻R15与输出端子Moto-，电阻R15另一端接U7的6脚；调整芯片U7的7脚连接二极管D6的正极、晶体管Q6的基极，二极管D6的负极分别与晶体管Q6的发射极、电阻R16、刹车开关管Q3的G极相连，晶体管Q6的集电极与电阻R16、刹车开关管Q3的S极、输出端子Moto-相连，用于控制电机急停进行刹车；调整芯片U7的5脚连接到二极管D7的正极、晶体管Q5的基极，二极管D7的负极分别与晶体管Q5的发射极、电阻R17、一号放电开关管Q1的G极、二号放电开关管Q2的G极连接，晶体管Q5的集电极、电阻R17的另一端、一号放电开关管Q1的S极、二号放电开关管Q2的S极接电源负极，用于控制一号放电开关管Q1、二号放电开关管Q2的PWM调整功能；一号放电开关管Q1的D极、二号放电开关管Q2的D极接输出端子Moto- , 刹车开关管Q3的D极接输出端子Moto+；输出端子Moto+、Moto-分别连接到马达的正负极，实现PWM调整电路的功能。

PWM调整电路8充分发挥了调整芯片U7的驱动功能，通过晶体管电路提升刹车开关管Q3与一号放电开关管Q1、二号放电开关管Q2的关断时间为1微秒，增强调整芯片U7的死区驱动速度，使刹车开关管Q3与一号放电开关管Q1、二号放电开关管Q2不会产生同时导通的现像。

本发明还包括用于测量锂电池组的放电电流的放电电流检测电路9，主控制芯片5的输入端与放电电流检测电路9的输出端相连，放电电流检测电路9测量当前电锂池组的放电电流输出给主控制芯片5，主控制芯片5判断电流达到放电过流保护值，并且时间达到保护时间，主控制芯片5输出信号给PWM调整电路8，关断一号放电开关管Q1与二号放电开关管Q2，同时PWM调整电路8输出信号控制刹车开关管Q3，进行马达刹车控制，达到放电过流保护。

如图4所示，放电电流检测电路9包括检测电路主控芯片U2B，检测电路主控芯片U2B为运算放大器，检测电路主控芯片U2B的第7输出端通过电阻R9连接到主控制芯片5的I-in输入端，用于主控制芯片5对放电电流的输入。主控制芯片5与电阻R9之间连接有电容C2，电容C2的另一端接地。检测电路主控芯片U5B的第5输入端连接到电阻R11，电阻R11再连接到电阻R1、电阻R2的正极作为电流取样的正极；电阻R12的一端连接到检测电路主控芯片U5B的第5脚，电阻R13的一端连接检测电路主控芯片U5B的第6脚，电阻R12、电阻R13的另一端与电阻R1、电阻R2连接，并作为电流取样的负极。电阻R10一端连接到检测电路主控芯片U5B的6脚，另一端连接到检测电路主控芯片U5B的7脚，进行放电电流检测。

本发明还包括为锂电池组充电的充电器电路。所述的充电器电路采用开关电源电路和充电器芯片17两部分组成。开关电源是把输入的交流电转成直流电输出，进而对锂电池组进行充电；采用PWM控制，具有体积小，效率高的优点

充电器电路包括：

电磁抗干扰电路13：用以抑制本身电路产生的电磁干扰，并抑制外来的电磁干扰信号；

逆变变压器14：把输入的高压变成设定的充电电压，也就是把输入220V AC电压变成输出42VAC电压，电气绝缘隔离；

整流滤波电路15：把逆变变压器14输出的交变的电压变成充电器的直流充电电压；

控制开关16：用继电器做充电控制开关，充电完成时，关断充电器和电池回路，保护电池；在充电器故障或者电池故障时，关断充电器和电池回路，保护电池；

充电器芯片17：检测充电过程中充电的电压、电池的温度、充电的电流等参数；控制控制开关16；对电池充电的状态指示；充电时间控制。

状态显示电路18：指示充电电池的状态，充电电池的四种状态：未接电池、电池充电完成、电池温度状态、电池故障状态；

反馈电路19：检测整流滤波电路15的电压、电流信号，并把检测到的信号反馈给PWM控制电路20，把整流滤波电路15的电压、电流控制在规格的范围；

PWM控制电路20：控制场效应晶体管21的脉冲宽度；

场效应晶体管21：控制逆变变压器的开通和关断。

如图5所示，充电器电路包括与交流电相连的输入端口M1，输入端口M1依次连接电磁抗干扰电路13、逆变变压器14、控制开关16和输出端子M2；所述的控制开关16与充电器芯片17相连，充电器芯片17分别与状态显示电路18、反馈电路19相连，反馈电路19通过PWM控制电路20与场效应晶体管21相连，逆变变压器14也与场效应晶体管21相连；整流滤波电路也与反馈电路19相连。

本发明的充电器电路在任何一单节电池的电压低于2.5V时，会对该节电池进行预充电，即小电流充电，这样可以防止锂电池组受损，延长锂电池组的使用寿命。预充电时的充电电流为200mA,预充电时间为30分钟，30分钟后，主控制芯片5检测所有单节电池的电压是否恢复正常，即恢复到2.5V以上，当所有单节电池的电压都高于2.5V时，再对锂电池组进行正常充电，正常充电的充电电流为4A；如果30分钟后，还有单节电池的电压低于2.5V，充电器应停止充电，并指示电池损坏。

充电器采用最先进的PWM控制芯片和充电器芯片，实现把交流电压转换成电池充电的直流电压，并且通过反馈电路19，控制电池充电的电压，电流。再采用可编写程序的充电器芯片和创新的充电器芯片和电池管理芯片的通信，实现充电过程的智能控制。

充电器芯片和电池管理芯片的通信的优点：延长充电电池的使用寿命；充电器芯片和电池管理芯片通信，提高充电的安全性；能在1小时内快速完成充电。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

一种锂电割草机，它包括驱动切割刀片的电机，电机与控制系统相连，控制系统与电源相连；其特征在于：所述的电机为直流电机，所述的电源为锂电池组，直流电机通过控制系统与锂电池组相连；所述的控制系统包括:

主控制芯片（5）：用于接收处理各种数据，并将信息发送给相关电路；

单节电池电压测量电路（1）：用于测量锂电池组中的单节电池电压，并将各单节电池电压值不断传送给主控制芯片（5），主控制芯片（5）判断各单节电池电压是否出现过充、过放或单节电池之间压差过大的现象；

充电均衡电路（2）：用于调整锂电池组中各单节电池电压平衡；在充电过程中，如果主控制芯片（5）检测到锂电池组中单节电池的电压出现大于等于50mV的压差时，充电均衡电路（2）可以根据主控制芯片（5）反馈的结果，对电压最高的单节电池进行放电，直到电压最高的单节电池与电压最低的单节电池之间的压差小于50mV为止，使锂电池组每个电池的电压达到平衡；

线性降压电路（3）：稳定整个电路的电压；

电源供应自锁存电路（4）：用于控制线性降压电路（3），进而控制整个控制系统供电电源；电源供应自锁存电路（4）在主控制芯片（5）不工作时，电源供应自锁存电路（4）关闭，进而切断为主控制芯片（5）供电；当主控制芯片（5）工作时，打开电源自锁存电路（4），为整个控系统电路供电；

温度测量电路（6）：用于测量锂电池组的温度，并将温度信息不断反馈给主控制芯片（5），主控制芯片（5）判断锂电池组是否在正常工作温度范围内；

LED容量显示电路（7）：用于显示当前锂电池组剩余容量；

PWM调整电路（8）：用于控制一号放电开关管Q1与二号放电开关管Q2，并且控制刹车开关管Q3；

放电电流检测电路（9）：用于测量锂电池组的放电电流，并将该电流值输出给主控制芯片（5）；

充电控制开关（10）：用于控制充电回路的打开与关断；

放电触发开关（11）：用于检测是否需要打开一号放电开关管Q1与二号放电开关管Q2；

单节电池电压测量电路（1）的输入端分别连接在锂电池组各电池的正负极，单节电池电压测量电路（1）的输出端与主控制芯片（5）的输入端相连；充电均衡电路（2）的输入端分别连接在锂电池组各单节电池的正负极之间；电源供应自锁存电路（4）的输入端与主控制芯片（5）相连，电源供应自锁存电路（4）的输出端与线性降压电路（3）的输入端相连，线性降压电路（3）的输出端分别与锂电池组正极、主控制芯片（5）相连；温度测量电路（6）的输入端与锂电池组的正负极相连，温度测量电路（6）的输出端与主控制芯片（5）的输入端相连；主控制芯片（5）还分别与LED容量显示电路（7）、PWM调整电路（8）、放电电流检测电路（9）、放电触发开关（11）相连，PWM调整电路（8）的输出端并联连接有一号放电开关管Q1、二号放电开关管Q2和刹车开关管Q3，一号放电开关管Q1、二号放电开关管Q2和刹车开关管Q3的另一端接放电负极；放电电流检测电路（9）的输入端并联连接在电阻R1、电阻R2的两端，并分别作为电流取样的正负极；放电触发开关（11）另一端接起动开关；主控制芯片（5）、锂电池组正极均与充电控制开关（10）相连；充电正极、放电负极分别与充电器电路相连。
根据权利要求1所述的一种锂电割草机，其特征在于：所述的单节电池电压测量电路（1）包括起电子开关作用的场效应管Q4，进行电压调整、差分放大的运算放大电器U1A；电阻R3的一端与单节电池的正极相连，另一端与场效应管Q4的6脚相连；场效应管Q4的3脚与电阻R4相连，电阻R4的另一端连接到单节电池的负极；场效应管Q4的1脚与电阻R5、运算放大电器U1A的3脚相连，电阻R5的另一端连接到电源负极；场效应管Q4的4脚与电阻R6、运算放大电器U1A的2脚相连，电阻R6的另一端连接到运算放大电器U1A的1脚；运算放大电器U1A的1脚又与电阻R7、电阻R8相连，电阻R7的另一端与电容C1相连，电容C1的另一端与电阻R8的另一端相连并且连接到电源的负极，AN1端输出单节电池的电压。
根据权利要求1所述的一种锂电割草机，其特征在于：所述的PWM调整电路（8）包括调整芯片U7，调整芯片U7的2脚、3脚通过电阻R14与主控制芯片5的输出端相连，调整芯片U7的1脚分别接二极管D5的正极、电容C3，电容C3的另一端接地，二极管D5的负极接调整芯片U7的第8脚和电容C4，电容C4的另一端连接到电阻R15与输出端子Moto-，电阻R15另一端接调整芯片U7的6脚，调整芯片U7的7脚连接二极管D6的正极与晶体管Q6的基极，二极管D6的负极分别与晶体管Q6的发射极、电阻R16、刹车开关管Q3的G极相连，晶体管Q6的集电极分别与电阻R16、刹车开关管Q3的S极、输出端子Moto-相连，用于控制电机急停进行刹车；调整芯片U7的5脚连接到二极管D7的正极与晶体管Q5的基极，二极管D7的负极分别与晶体管Q5的发射极、电阻R17、一号放电开关管Q1的G极、二号放电开关管Q2的G极连接，晶体管Q5的集电极、电阻R17的另一端、一号放电开关管Q1的S极、二号放电开关管Q2的S极接电源负极，用于控制一号放电开关管Q1与二号放电开关管Q2的PWM调整功能；一号放电开关管Q1的D极、二号放电开关管Q2的D极与输出端子Moto-相连，刹车开关管Q3的D极接输出端子Moto+；输出端子Moto+、Moto-分别连接到马达的正负极，实现PWM调整电路的功能。
根据权利要求1所述的一种锂电割草机，其特征在于：它还包括充电温度探头（12），所述的充电温度探头（12）一端与主控制芯片（5）相连，另一端与充电器电路相连。
根据权利要求1所述的一种锂电割草机，其特征在于：所述的锂电池组充电时的正常工作范围是0～45℃；放电时的正常工作范围是-10～65℃。