电动工程机械电机控制电路.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201922169369.6 (22)申请日 2019.12.06 (73)专利权人 湖南力诚新能源科技有限公司 地址 412000 湖南省株洲市石峰区田心联 诚公司机械办公室 专利权人 株洲联诚集团控股股份有限公司 (72)发明人 张佳斌孙杰彭亮王文禹 刘清向宏伟王甫燕袁刚 (74)专利代理机构 株洲市奇美专利商标事务所 (普通合伙) 43105 代理人 肖琦 (51)Int.Cl. H02P 1/26(2006.01) H02P 27/04(2016.01) H02K 11/。

2、21(2016.01) H02K 11/35(2016.01) (ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利 (54)实用新型名称 一种电动工程机械电机控制电路 (57)摘要 本实用新型公开了一种电动工程机械电机 控制电路， 包括： 手动开关， 用于控制所述电机的 开启或关闭； 调速电路， 用于输入控制所述电机 转速的信号； 变频电路， 所述变频电路的一端串 联所述手动开关后与驱动电源连接， 所述变频电 路的另一端与所述电机连接； 控制器， 所述控制 器与所述调速电路和所述变频电路相连， 所述控 制器用于根据所述调速电路输入的信号输出控 制信号至所述变频电路， 以控制所述变频电路的 输出信号的频。

3、率， 通过所述变频电路对所述电机 进行启动控制和调速控制。 本实用新型可以通过 旋钮控制方式对电机开关、 转速调节进行远距离 控制， 具有控制方式简单、 灵活、 方便的优点。 权利要求书1页 说明书6页 附图7页 CN 210669926 U 2020.06.02 CN 210669926 U 1.一种电动工程机械电机控制电路， 其特征在于， 包括： 手动开关， 用于控制所述电机的开启或关闭； 调速电路， 用于输入控制所述电机转速的信号； 变频电路， 所述变频电路的一端串联所述手动开关后与驱动电源连接， 所述变频电路 的另一端与所述电机连接； 控制器， 所述控制器与所述调速电路和所述变频电路相。

4、连， 所述控制器用于根据所述 调速电路输入的信号输出控制信号至所述变频电路， 以控制所述变频电路的输出信号的频 率， 通过所述变频电路对所述电机进行启动控制和调速控制。 2.根据权利要求1所述的一种电动工程机械电机控制电路， 其特征在于， 所述调速电路 包括旋转编码器， 所述旋转编码器与所述控制器连接。 3.根据权利要求2所述的一种电动工程机械电机控制电路， 其特征在于， 所述调速电路 还包括DC/DC传感器电压电路， 所述DC/DC传感器电压电路的一端与所述旋转编码器连接， 另一端与所述控制器连接。 4.根据权利要求1所述的一种电动工程机械电机控制电路， 其特征在于， 所述电机控制 电路还包。

5、括无线收发模块， 所述无线收发模块的一端与所述控制器连接， 另一端与所述变 频电路连接。 5.根据权利要求4所述的一种电动工程机械电机控制电路， 其特征在于， 所述电机控制 电路还包括继电器电路， 所述继电器电路串联在所述变频电路与所述驱动电源之间， 且所 述继电器电路的控制端与所述无线收发模块连接。 6.根据权利要求4所述的一种电动工程机械电机控制电路， 其特征在于， 所述无线收发 模块采用无线RS485通信方式。 7.根据权利要求5所述的一种电动工程机械电机控制电路， 其特征在于， 所述电机控制 电路还包括工作电源， 所述工作电源与所述调速电路、 所述变频电路、 所述控制器、 所述无 线收。

6、发模块和所述继电器电路连接。 8.根据权利要求1所述的一种电动工程机械电机控制电路， 其特征在于， 所述控制器为 单片机、 MCU或CPU中的一种。 权利要求书 1/1 页 2 CN 210669926 U 2 一种电动工程机械电机控制电路 技术领域 0001 本实用新型涉及电机控制技术领域， 具体涉及一种电动工程机械电机控制电路。 背景技术 0002 目前工程机械大多采用柴油发动机作为驱动动力， 而部分工程机械则采用电力驱 动。 传统柴油发动机驱动的工程机械启动一般采用电机驱动形式， 而调速一般采用调节变 速箱的形式； 但是该种驱动方式并不适用于电力驱动的工程机械中。 目前电力驱动的工程 机。

7、械中电机控制普遍存在操作不便的难题。 发明内容 0003 针对现有技术中的缺陷， 本实用新型提供一种电动工程机械电机控制电路， 旨在 剔除一种适用于电力驱动的工程机械的电机调节控制电路结构。 0004 作为本实用新型实施例的一种电动工程机械电机控制电路， 包括： 手动开关， 用于 控制所述电机的开启或关闭； 调速电路， 用于输入控制所述电机转速的信号； 变频电路， 所 述变频电路的一端串联所述手动开关后与驱动电源连接， 所述变频电路的另一端与所述电 机连接； 控制器， 所述控制器与所述调速电路和所述变频电路相连， 所述控制器用于根据所 述调速电路输入的信号输出控制信号至所述变频电路， 以控制所。

8、述变频电路的输出信号的 频率， 通过所述变频电路对所述电机进行启动控制和调速控制。 0005 优选地， 所述调速电路包括旋转编码器， 所述旋转编码器与所述控制器连接。 0006 优选地， 所述调速电路还包括DC/DC传感器电压电路， 所述DC/DC传感器电压电路 的一端与所述旋转编码器连接， 另一端与所述控制器连接。 0007 优选地， 所述电机控制电路还包括无线收发模块， 所述无线收发模块的一端与所 述控制器连接， 另一端与所述变频电路连接。 0008 优选地， 所述电机控制电路还包括继电器电路， 所述继电器电路串联在所述变频 电路与所述驱动电源之间， 且所述继电器电路的控制端与所述无线收发。

9、模块连接。 0009 优选地， 所述无线收发模块采用无线RS485通信方式。 0010 优选地， 所述电机控制电路还包括工作电源， 所述工作电源与所述调速电路、 所述 变频电路、 所述控制器、 所述无线收发模块和所述继电器电路连接。 0011 优选地， 所述控制器为单片机、 MCU或CPU中的一种。 0012 本实用新型的有益效果体现在： 本实用新型所示的电动工程机械电机控制电路可 以通过旋钮控制方式对电机开关、 转速调节进行远距离控制， 具有控制方式简单、 灵活、 方 便的优点； 同时， 本实用新型所示的电机控制电路适用于电动工程机械中， 解决了现有电动 工程机械操作不够便利的难题。 001。

10、3 本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出， 部分将从下面的描述 中变得明显， 或通过本实用新型的实践了解到。 说明书 1/6 页 3 CN 210669926 U 3 附图说明 0014 为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案， 下面将对 具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。 在所有附图中， 类似的 元件或部分一般由类似的附图标记标识。 附图中， 各元件或部分并不一定按照实际的比例 绘制。 0015 图1为本实用新型一实施例电机控制电路的原理示意图。 0016 图2为本实用新型又一实施例电机控制电路的原理示意图。 0017 图3为本实用。

11、新型另一实施例电机控制电路的原理示意图。 0018 图4为本实用新型又一实施例电机控制电路的原理示意图。 0019 图5为本实用新型又一实施例电机控制电路的原理示意图。 0020 图6为本实用新型又一实施例电机控制电路的原理示意图。 0021 图7为本实用新型又一实施例电机控制电路中旋转编码器的电路图。 0022 图8为本实用新型又一实施例电机控制电路中DC/DC传感器电压电路图。 0023 图9为本实用新型又一实施例电机控制电路中无线收发模块的电路图。 0024 图10为本实用新型又一实施例电机控制电路中变频电路的电路图。 0025 图中： 手动开关1、 调速电路2、 变频电路3、 控制器4。

12、、 电机5、 驱动电源6、 旋转编码器 7、 DC/DC传感器电压电路8、 无线收发模块9、 继电器电路10、 工作电源11。 具体实施方式 0026 下面将结合附图对本实用新型技术方案的实施例进行详细的描述。 以下实施例仅 用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案， 因此只作为示例， 而不能以此来限制本实用 新型的保护范围。 0027 需要注意的是， 除非另有说明， 本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本实 用新型所属领域技术人员所理解的通常意义。 0028 下面参考图1-附图10描述根据本实用新型实施例的一种电动工程机械电机控制 电路。 0029 参阅附图1所示， 根据本实用新型实施例的一。

13、种电动工程机械电机5控制电路， 包 括： 手动开关1、 调速电路2、 变频电路3和控制器4。 0030 具体地， 手动开关1用于控制所述电机5的开启或关闭； 调速电路2用于输入控制所 述电机1转速的信号； 所变频电路3的一端串联手动开关1后与驱动电源6连接， 变频电路的 另一端与电机5连接； 控制器4与调速电路2和变频电路3相连， 控制器4用于根据调速电路2 输入的信号输出控制信号至变频电路3， 以控制变频电路3的输出信号的频率， 通过变频电 路3对电机4进行启动控制和调速控制。 0031 本实用新型实施例实际应用在工程机械上时， 首先， 手动开关1串联在变频电路3、 电机5、 驱动电源6的电。

14、路上， 因此可以通过手动开或关手动开关1实现驱动电源6对电机5供 电的开启或断开， 该操作方法与现有柴油发动机驱动方式的工程机械的开或关的方式相 似； 同时， 在本实用新型实施例中设置有调速电路2， 调速电路2工作中可以发出调节电机5 转速变化的信号， 该信号通过控制器4传输至变频电路3， 控制变频电路3输出电压的频率的 变化， 而输出电压的频率发生变化以后随之便导致输出功率发生变化， 进而实现电机5输出 说明书 2/6 页 4 CN 210669926 U 4 功率的变化， 而电机5输出功率变化表现为转速的增大或减小， 故实现了了对电机5转速的 控制。 0032 综上所述， 本实用新型实施例。

15、工作中可以实现对电机5开关机以及转速调节的控 制， 具有调节方便的优点， 非常适用于电力驱动的工程机械， 应用前景广泛。 0033 具体地， 参阅附图2所示， 根据本实用新型实施例的一种电动工程机械电机5控制 电路中的调速电路2包括旋转编码器7， 旋转编码器7可以与控制器4连接。 在本实施例中旋 转编码器7可以通过旋转的方式输出不同的数字信号， 该数字信号传递至控制器4中便实现 了将调节转速变化的信息传递至控制器4中的目的， 因此， 调速电路2中包括的旋转编码器7 用于通过旋转的方式输入调节速度变化信号， 例如顺时针旋转旋转编码器7表示调节电机5 转速往转速增大的趋势变化， 逆时针旋转旋转编码。

16、器7表示调节电机5转速往转速减小的趋 势变化； 同理， 也可以表现为顺时针旋转旋转编码器7表示调节电机5转速往转速减小的趋 势变化， 逆时针旋转旋转编码器7表示调节电机5转速往转速增大的趋势变化。 所以， 旋转编 码器7实现了调速的实现过程， 且旋转调节速度变化与现有工程机械的控制方式相近， 有利 于操作人员的更快掌握。 0034 进一步地， 参阅附图3所示， 根据本实用新型实施例的又一种电动工程机械电机5 控制电路中调速电路2还包括DC/DC传感器电压电路8， DC/DC传感器电压电路8的一端可以 与旋转编码器7连接， 另一端可以与控制器4连接。 DC/DC传感器电压电路8一般实现的是直 流。

17、电与直流电之间的隔离和变压功能， 旋转编码器7输出可以为数字信号， 但旋转编码器7 输出的数字信号与控制器4之间可能存在不匹配的问题， 因此， DC/DC传感器电压电路8可以 将旋转编码器7输出的数字信号的电压匹配至与控制器4的电压值； 除此之外， DC/DC传感器 电压电路8还将旋转编码器7与控制器4隔开， 避免旋转编码器7与控制器4的互相干扰， 进一 步提高了转速输入控制信号的稳定性和整个电路的健壮性。 0035 进一步地， 参阅附图4所示， 根据本实用新型实施例的又一种电动工程机械电机5 控制电路还包括无线收发模块9， 无线收发模块9的一端可以与控制器4连接， 另一端可以与 变频电路3连。

18、接。 在控制器4与变频电路3之间设置无线收发模块9可以将调速电路2中的调 速信号通过无线收发模块9的无线发送方式发送至变频电路3， 实现对变频电路3输出电压 的频率的控制， 从而达到对电机5输出转速的控制。 设置无线收发模块9以后， 调速电路2可 以与电机5之间设置较远的距离从而实现对电机5的远距离的转速控制。 0036 进一步地， 参阅附图5所示， 根据本实用新型实施例的又一种电动工程机械电机5 控制电路还可以包括继电器电路10， 继电器电路10可以串联在变频电路3与驱动电源6之 间， 且继电器电路10的控制端可以与无线收发模块9连接。 当继电器电路10串联在变频电路 3与驱动电源6之间以后。

19、， 只有继电器电路10接通前提下电机5才会与驱动电源6连接上进行 工作； 当继电器电路10断开以后， 电机5一定会与驱动电源6断开连接， 停止工作； 且继电器 电路10的控制端与与无线收发模块9连接以后， 继电器电路10的通断将由控制器4发出的控 制信号来进行控制， 从而可以通过旋转编码器7旋转角度来远程控制继电器电路10的通断。 例如， 旋转编码器7刚转动时表示接通继电器电路10， 此时在手动开关1接通下， 则电机5便 会与驱动电源6导通， 当旋转编码器7转动角度越来越大时， 变频电路3输出电压的频率越来 越快， 电机5转速也会越来越快； 当旋转编码器7逆时针转动时， 变频电路3输出电压的频。

20、率 越来越慢， 电机5转速也会越来越慢， 直至旋转编码器7转动至起始位置时， 控制器4发出控 说明书 3/6 页 5 CN 210669926 U 5 制信号至继电器电路10控制继电器电路10断开， 从而断开电机5与驱动电源6的连接。 由此 可以实现通过旋转编码器7旋转角度的大小实现对电机5开启、 关闭和转速调控的目的， 且 在手动开关1接通前提下实现了对电机5工作状态的远距离控制， 提高了对电机5控制的便 捷性。 0037 具体地， 根据本根据实用新型实施例的一种电动工程机械电机5控制电路中无线 收发模块9可以采用无线RS485通信方式。 RS-485通信方式采用半双工工作方式， 支持多节 。

21、点、 远距离和棘手高灵敏度的标准。 通讯接口与TTL电平兼容， 可方便与TTL电路连接， 具有 数据传输速率高、 抗干扰性能强， 传输距离远的优点， 广泛应用于工业控制领域。 0038 进一步地， 参阅附图6中虚线所示， 根据本实用新型实施例的又一种电动工程机械 电机5控制电路还包括工作电源11， 工作电源11可以与调速电路2、 变频电路3、 控制器4、 无 线收发模块9和继电器电路10连接； 用于为调速电路2、 变频电路3、 控制器4、 无线收发模块9 和继电器电路10等提供工作用电源， 在本实用新型实施例中工作电源11优选使用直流电， 如24V的直流电， 也可以运用交流电再经过AD转换成直。

22、流电进行使用。 需要说明的是， 工作 电源11的类型和电压等级在满足调速电路2、 变频电路3、 控制器4、 无线收发模块9和继电器 电路10等供电情况下即可， 其具体的类型和电压等级不应构成对本申请的限制。 0039 具体地， 根据本根据实用新型实施例的一种电动工程机械电机5控制电路中， 控制 器11可以为单片机、 MCU或CPU中的一种。 控制器11在满足本申请上述功能情况下采用单片 机、 MCU或CPU中的一种都可以， 其不应构成对本申请的限制。 0040 下面以具体电路图再次详细描述本实用新型的实施例。 0041 首先， 本实用新型实施例可以采用入附图7所示的旋转编码器7做为输入装置。 。

23、本 实用新型实施例采用的旋转编码器7为3个输出端口输出为数字信号的编码器U1， 其中， 编 码器U1的端子C接地， 编码器U1的端子A输出端并联电阻R1和电阻R3， 编码器U1的端子B输出 端并联电阻R2和电阻R4， 其中电阻R1和电阻R3的另一端连接电源VCC （也就是工作电源11） ， 电阻R3和电阻R4的另一端与上述的DC/DC传感器电压电路8连接， 且进一步地， 为了降低对 后续电路的干扰， 电阻R3与DC/DC传感器电压电路8连接的一端还并联电容C1， 电阻R4与DC/ DC传感器电压电路8连接的一端还并联电容C2， 电容C1和电容C2的另一端接地。 编码器U1工 作时， 如果A下跳。

24、沿时， B为低则表示顺时钟旋转； 如果A下跳沿时， B为高电平则表示逆时钟 旋转。 0042 附图8所示的为DC/DC传感器电压电路8， 其中芯片U2为DCDC转换芯片， 可以采用 LM2596系列芯片， 芯片U2的引脚1分别与图7中的out1引脚或out2引脚连接， 芯片U2的引脚2 串联电感1后与控制器4连接， 芯片U2的引脚3和引脚5接地， 芯片U2的引脚4与控制器4连接； 且芯片U2的引脚1并联电容C3后接地； 电感L1的两端分别并联整流二极管D1和电容C4后接 地。 其中， 在本实用新型实施例中采用如附图8所示的两个DC/DC传感器电压电路8， 图7中的 out1引脚与其中一个芯片U。

25、2的引脚1连接后， 该芯片U2引脚2的输出端与的控制器4中的中 断管脚 （下跳沿触发） 连接； 图7中的out2引脚与另一个芯片U2的引脚1连接后， 该芯片U2引 脚2的输出端与的控制器4中的输入IO引脚连接。 芯片U2主要起到隔离和稳压工作， 如VCC输 入电压为24V时， out1和out2引脚输出电压可能会超过控制器4的输入电压， 因此芯片U2可 以将稳压后与控制器4匹配的电压输入至控制器4中。 0043 其中， 控制器4可采用单片机或其他类型的CPU， 在此就不再进行赘述。 说明书 4/6 页 6 CN 210669926 U 6 0044 附图9为一个基于RS485通讯协议的无线收发。

26、模块9的电路图。 控制器4中的标准串 行口通过RXD引脚直接连接芯片U3的RO引脚， 其中芯片U3可以选用型号为SP485R的RS485通 讯芯片； 控制器4中的标准串行口通过TXD引脚直接连接芯片U3的DI引脚。 由控制器4输出的 R/D信号直接控制芯片U3的发送器/接收器使能： R/D信号为 “1” ， 则芯片U3的发送有效， 接收 禁止， 此时控制器4可以向无线收发模块9发送数据字节； R/D 信号为 “0” ， 则芯片U3的发送 禁止， 接收有效， 此时控制器4可以接收来自RS-485总线的数据字节。 此电路中， 任一时刻芯 片U3中的 “接收器” 和 “发送器” 只能够有1个处于工作。

27、状态。 连接至A 引脚的上拉电阻R7、 连 接至B 引脚的下拉电阻R8 用于保证无连接的芯片U3处于空闲状态， 提供网络失效保护， 以 提高RS-485通讯的可靠性。 控制器4发送至芯片U3的调速指令或开关指令经芯片U3以后以 RS485通讯协议进行传递并由无线天线J1发送出去。 0045 如附图6所示， 与无线收发模块9相连接的为变频电路3和继电器电路10， 在变频电 路3和继电器电路10前各设置一个接收天线J2和一个型号为SP485R的RS485通讯芯片， 无线 天线J1发出的信号经接收天线J2接收后传递至SP485R芯片， 进而分别由SP485R芯片将对应 的控制信号传递至变频电路3或继。

28、电器电路10。 例如， 控制器4发出开启电机5的指令以后， 无线收发模块9中R/D 信号为 “0” ， 则芯片U3的发送禁止， 接收有效， 芯片U3接收到指令信息 后将信息传递通过无线天线J1发送出去， 设置在继电器电路10电路上的无线天线J2接收到 信息后将信息传递至SP485R芯片， 由SP485R芯片分析指令内容， 当分析的内容为开启电机5 的指令后， 则SP485R芯片发出控制指令合上继电器电路10上的继电器合上， 从而驱动电源6 的电能依次通过继电器电路10、 手动开关1、 变频电路3后输入至电机5， 实现对电机5的开 启。 又如控制器4发出增大电机5的转速指令以后， 无线收发模块9。

29、中R/D 信号为 “0” ， 则芯片 U3的发送禁止， 接收有效， 芯片U3接收到指令信息后将信息传递通过无线天线J1发送出去， 设置在变频电路3电路上的无线天线J2接收到信息后将信息传递至SP485R芯片， 由SP485R 芯片分析指令内容， 当分析的内容为增大电机5转速的指令后， 则SP485R芯片发出控制指令 变频电路3输出电压的频率之间增大， 从而电机5的输出功率逐渐增大， 实现对电机5转速的 调节。 0046 最后， 如附图10所示， 为一种变频电路3， 其中KM表示的是手动开关1， 芯片U4为变 频芯片， 可以为ARM公司的stm32F1xx系列芯片。 在使用变频芯片控制端子的情况。

30、下， 必须将 FWD （正转） 和CM端子与型号为SP485R的RS485通讯芯片连接， 在电机5开机和接收无线收发 模块9发送的控制信号下， 如果接通FWD和CM， 则变频芯片U4开始运行， 其输出频率将按预置 的升速时间上升至与给定信号对应的数值。 在电机5运行状态下， 如果断开FWD和CM， 则变频 芯片U4停止运行， 其输出频率按预置的降速时间下降至0。 同时变频芯片U4在手动开关1和 继电器电路10接通情况下， 开关KM也接通， 此时， 电机5 （也就是图10中的电机M） 接通。 0047 本实用新型所示的电动工程机械电机控制电路可以通过旋钮控制方式对电机5开 关、 转速调节进行远距。

31、离控制， 具有控制方式简单、 灵活、 方便的优点； 同时， 本实用新型所 示的电机控制电路适用于电动工程机械中， 解决了现有电动工程机械操作不够便利的难 题。 0048 最后应说明的是： 以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案， 而非对其限 制； 尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明， 本领域的普通技术人员应当 理解： 其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改， 或者对其中部分或者全部 说明书 5/6 页 7 CN 210669926 U 7 技术特征进行等同替换； 而这些修改或者替换， 并不使相应技术方案的本质脱离本实用新 型各实施例技术方案的范围， 其均应涵盖在本实。

32、用新型的权利要求和说明书的范围当中。 说明书 6/6 页 8 CN 210669926 U 8 图1 说明书附图 1/7 页 9 CN 210669926 U 9 图2 说明书附图 2/7 页 10 CN 210669926 U 10 图3 说明书附图 3/7 页 11 CN 210669926 U 11 图4 图5 说明书附图 4/7 页 12 CN 210669926 U 12 图6 说明书附图 5/7 页 13 CN 210669926 U 13 图7 图8 说明书附图 6/7 页 14 CN 210669926 U 14 图9 图10 说明书附图 7/7 页 15 CN 210669926 U 15 。