一种蓄电池电机的控制电路及风扇的制作方法

1.本发明涉及稳速电机技术领域，尤其是涉及一种蓄电池电机的控制电路、一种蓄电池风扇。


背景技术：

2.随着蓄电池的发展，一种使用蓄电池供电的风扇逐步出现，但由于蓄电池在放电过程中有电压下降的问题，蓄电池电压的下降导致电机的输入电压下降，从而导致电机的转速下降，即这种蓄电池供电的风扇在使用过程中其转速将随蓄电池电压的下降而大幅度下降。如图1所示，随着蓄电池风扇使用时间的增大，由于蓄电池电压逐步下降，蓄电池风扇的转速随之在短时间内大幅度下降。蓄电池风扇转速随蓄电池电压下降而大幅度下降的问题将影响使用者对蓄电池风扇的使用体验。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种蓄电池电机控制电路及风扇，能够使蓄电池风扇在使用过程中电机转速不随蓄电池电量的下降而大幅度下降，保证风扇风速稳定。
4.本发明是通过以下技术方案实现的：
5.一种用于控制蓄电池电机的控制电路，其特征在于：包括电机驱动单元和处理控制单元，所述处理控制单元获取电机实际转速r0，根据实际转速r0和目标转速r1的差值计算获得一调制信号，并传输至所述电机驱动单元；所述电机驱动单元根据所述调制信号输出电机的驱动电流，当实际转速r0高于目标转速r1时，该驱动电流使电机转速减小；当实际转速r0低于目标转速r1时，该驱动电流使电机转速增大。
6.相对于现有技术，本发明提供的一种用于控制蓄电池电机的控制电路实时检测电机的实际转速，通过将电机实际转速与一目标转速对比后及时根据两者差值调整电机的驱动电流以及时调整电机的实际转速，从而在蓄电池电量下降时，能够控制电机的转速始终趋近于目标转速，使电机转速保持平稳。
7.进一步地，所述调制信号是三相正弦波信号，当实际转速r0高于目标转速r1时，所述三相正弦波信号的占空比减小；当实际转速r0低于目标转速r1时，所述三相正弦波信号的占空比增大，通过改变三相正弦波信号的占空比改变三相正弦波电流。
8.进一步地，所述处理控制单元获取蓄电池电量q，根据所述蓄电池电量q调整目标转速r1，使目标转速r1随蓄电池电量q的下降对应地下降，根据蓄电池电量调整电机转速可以降低蓄电池在低电量时的负荷，从而延长蓄电池的续航能力及使用寿命
9.进一步地，还包括调速单元，该调速单元提供给使用者设置电机转速，其输出调速信号至所述处理控制单元；所述处理控制单元根据所述调速信号获得标准转速r2，根据所述蓄电池电量q确定一比例系数a：随蓄电池的电量q的减小，比例系数a相应地减小，使所述目标转速r1与标准转速r2的关系式为r1＝a*r2，通过调速单元可由使用者根据自身需求进
行电机转速的设置。
10.进一步地，所述处理控制单元获取所述蓄电池的充电电压u，当充电电压u等于所述蓄电池的额定充电电压时，或当充电电压u等于所述蓄电池的额定充电电压且蓄电池电量q高于一电量阈值时，所述比例系数a为一恒定的值，根据蓄电池的充电状态调整转速可使蓄电池在低电量下恢复较高转速时不会受到损耗。
11.基于同一构思，本发明还提供一种蓄电池风扇，其包括风扇本体和控制电路，该控制电路包括电机驱动单元和处理控制单元，所述处理控制单元获取电机实际转速r0，根据实际转速r0和目标转速r1的差值计算获得一调制信号，并传输至所述电机驱动单元；所述电机驱动单元根据所述调制信号输出电机的驱动电流，当实际转速r0高于目标转速r1时，该驱动电流使电机转速减小；当实际转速r0低于目标转速r1时，该驱动电流使电机转速增大。
12.相对于现有技术，本发明提供的一种蓄电池风扇实时检测电机的实际转速，通过将电机实际转速与一目标转速对比后及时根据两者差值调整电机的驱动电流以及时调整电机的实际转速，从而在蓄电池电量下降时，能够控制电机的转速始终趋近于目标转速，使风扇风速保持平稳。
13.进一步地，所述调制信号是三相正弦波信号，当实际转速r0高于目标转速r1时，所述三相正弦波信号的占空比减小；当实际转速r0低于目标转速r1时，所述三相正弦波信号的占空比增大。
14.进一步地，所述处理控制单元获取蓄电池电量q，根据所述蓄电池电量q调整目标转速r1，使目标转速r1随蓄电池电量q的下降对应地下降。
15.进一步地，还包括调速单元，该调速单元提供给使用者设置电机转速，其输出调速信号至所述处理控制单元；所述处理控制单元根据所述调速信号获得标准转速r2，根据所述蓄电池电量q确定一比例系数a：随蓄电池的电量q的减小，比例系数a相应地减小，使所述目标转速r1与标准转速r2的关系式为r1＝a*r2。
16.进一步地，所述处理控制单元获取所述蓄电池的充电电压u，当充电电压u等于所述蓄电池的额定充电电压时，或当充电电压u等于所述蓄电池的额定充电电压且蓄电池电量q高于一电量阈值时，所述比例系数a为一恒定的值。
附图说明
17.图1为现有技术的蓄电池风扇的转速与使用时间的关系曲线图。
18.图2为本发明一实施例的蓄电池电机控制电路的结构示意图。
19.图3为本发明一实施例的蓄电池电机控制电路的电路原理图。
20.图4为本发明一实施例的蓄电池风扇的转速与使用时间的关系曲线图。
21.下面结合附图，对本发明的技术方案进行详细的描述。
具体实施方式
22.本发明根据电机的实际转速r0与目标转速r1之间的转速差值调整电机的驱动电流的大小，以控制电机的实际转速r0的大小，使其趋近于目标转速r1，从而使电机在工作过程中其实际转速r0不随蓄电池电量的下降而大幅度下降，同时，本发明还根据蓄电池的电量调整目标转速r1，当蓄电池的电量下降到某个程度时下调目标转速r1，以降低蓄电池的负荷
和损耗，从而延长蓄电池的的续航能力和使用寿命。具体通过以下实施例进行说明。
23.在本实施例中，本发明的蓄电池风扇包括风扇本体、控制电路和电量显示装置，其中所述风扇本体的电机由一蓄电池供电；所述控制电路控制所述风扇本体的电机的转速；所述电量显示装置显示为蓄电池风扇供电的蓄电池的电量，本实施例的电量显示装置为一led灯组，通过led灯组中led发光灯数表示电量。
24.以下对所述控制电路作详细说明，请参阅图2
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3，其中图2为本实施例的控制电路的结构示意图，图4为本实施例的控制电路的电路原理图。所述控制电路包括电机驱动单元20、充电控制单元30、充电电压采集单元41、蓄电池电压采集单元42、电机驱动电流采集单元43、调速单元50和处理控制单元60，其中电机驱动单元20驱动所述风扇本体的电机工作，充电控制单元30控制所述蓄电池充电的充电状态，充电电压采集单元41、蓄电池电压采集单元42和电机驱动电流采集单元43采集所述电机、蓄电池和充电单元30的相关工作信号，调速单元50提供给使用者用于设置所述电机的标准转速r2，处理控制单元60根据所述充电电压采集单元41、蓄电池电压采集单元42、电机驱动电流采集单元43和调速设置单元50的输出信号对所述电机驱动单元20和充电控制单元30的输入信号进行控制。
25.具体地，所述电机驱动单元20根据所述处理控制单元60的调制信号输出驱动所述电机转动的驱动电流，该驱动电流为三相正弦波电流，所述电机的实际转速r0随所述三相正弦波电流的增大/减小而增大/减小。
26.所述蓄电池可通过一充电电源进行充电，所述充电电源可为一ac适配器，所述充电电压采集单元41采集所述充电电源的输出电压，再转换为充电电压信号g1，并传输至所述处理控制单元60；所述蓄电池电压采集单元42采集所述蓄电池的输出电压，再转换为蓄电池电压信号g2，并传输至所述处理控制单元60；所述电机驱动电流采集单元43采集所述驱动单元20输出的电机驱动电流，即所述三相正弦波电流，再转换为电机驱动电流信号g3，并传输至所述处理控制单元60。
27.所述调速单元50是一可由使用者操控的调速器，在本实施例中，优选为一无级调速器。使用者通过调速单元50设置所述电机本体的标准转速r2，所述调速单元50将输出对应标准转速r2的调速信号g4，并传输至所述处理控制单元60。
28.所述处理控制单元60获取所述充电电压采集单元41、蓄电池电压采集单元42、电机驱动电流采集单元43和所述调速单元50的输出信号，根据获取的信号进行计算后，输出可以控制所述电机驱动单元20和所述充电控制单元30的信号，在本实施例中，所述处理控制单元60优选为一微处理器，其处理计算的过程包括：
29.步骤一：根据所述充电电压信号g1计算获得所述充电电源的充电电压u，根据所述蓄电池电压信号g2计算获得蓄电池电量q，根据所述电机驱动电流信号g3计算获得电机的实际转速r0，根据所述调速信号g4计算获得标准转速r2。
30.步骤二：根据所述充电电压u、蓄电池电量q和标准转速r2计算获得目标转速r1。
31.步骤三：将所述实际转速r0与目标转速r1进行差值计算获得转速差值，根据该转速差值计算获得一转速补偿量p，将所述转速补偿量p通过逆变换计算获得三相电压，依据svpwm方法将该三相电压转化三相正弦波信号g5，并传输至所述电机驱动单元20。
32.在步骤二的计算中，目标转速r1与标准转速r2的关系式为r1＝a*r2，其中a为一比例系数，其大小随蓄电池电量q的下降而下降，在具体实施中可以使比例系数a随蓄电池电
量q的下降而线性下降，也可以使其随蓄电池电量q的下降而阶段式下降，例如在一具体实施中，当蓄电池电量q大于蓄电池最大容量的75％时，比例系数a为100％；当蓄电池电量q下降至蓄电池最大容量的75％后，比例系数a下降为90％，当蓄电池电量q继续下降至蓄电池最大容量的25％后，比例系数a下降为80％。此外，比例系数a的大小还与所述充电电压u相关，当充电电压u等于所述蓄电池的额定充电电压时，比例系数a为一恒定的值。在蓄电池电量下降时适当降低电机转速可以使蓄电池延长蓄电池的续航能力和使用寿命，这是因为在蓄电池电量下降时，如果使电机继续以较大转速工作，将要求蓄电池继续提供较大电流，较大的放电电流将导致蓄电池电量下降较快，使蓄电池的续航能力较弱，而且蓄电池长期处于完全放电或半放电的状态将造成蓄电池过损，从而降低其使用寿命。为进一步地保护蓄电池，还可以在蓄电池电量q小于一超低电量阈值时，即使充电电压u等于所述蓄电池的额定充电电压，也仍然下调比例系数a至蓄电池的放电速度小于充电速度。
33.在步骤三中，所述转速补偿量p的计算可以通过pi调节器进行实施，其转速补偿量p与所述转速差值成比例关系，当转速差值不为零时，转速补偿量p朝着使转速差值归零的方向变化。所述三相正弦波信号g5是一种pwm信号，其占空比由所述转速补偿量p控制，而转速补偿量p与实际转速r0和目标转速r1的转速差值有关：当实际转速r0低于目标转速r1时，转速补偿量p将使所述三相正弦波信号g5的占空比增大；当实际转速r0高于目标转速r1时，转速补偿量p将使所述三相正弦波信号g5的占空比减小。该三相正弦波信号g5即所述电机驱动单元20的控制信号，用于调制所述三相正弦波电流的大小：当所述三相正弦波信号g5的占空比增大时，所述三相正弦波电流随之增大，从而使电机实际转速r0增大；当所述三相正弦波信号g5的占空比减小时，所述三相正弦波电流随之减小，从而使电机实际转速r0减小。
34.此外，所述控制电路的处理控制单元60还对所述充电单元30进行控制，其根据所述蓄电池电量q计算，并输出充电控制信号g6至所述充电控制单元30。当蓄电池电量q为所述蓄电池的最大容量时，所述充电控制信号g6为暂停充电指示；当蓄电池电量q低于所述蓄电池的最大容量时，所述充电控制信号g6为允许充电指示。
35.所述充电控制单元30根据所述充电电源输出的充电电压和处理控制单元60的充电控制信号g6控制所述蓄电池的充电状态：当所述充电电压未达到所述蓄电池的额定充电电压时，所述充电控制单元30将截断充电电流以停止充电；同时，当所述充电控制信号g6为暂停充电指示时，所述充电控制单元30将截断所述充电电源到所述蓄电池的电流；当时所述充电控制信号g6为允许充电指示时，充电控制单元30将使所述充电电源到所述蓄电池之间的电路通路。
36.在蓄电池风扇电量充足的使用过程中，使用者通过所述控制电路的调节单元50进行调速设置，调节单元50根据设置输出调速信号g4，所述处理控制单元60根据调速信号g4计算得标准转速r2，并使目标转速r1等于标准转速r2，然后将实际转速r0与目标转速r1进行差值对比，当差值出现时，产生一三相正弦波信号g5对电机驱动单元20的三相正弦波电流进行调节，进而调节电机的实际转速r0使其等于目标转速r1；同时所述控制电路还实时检测所述蓄电池电量q以及所述蓄电池的充电电压u，随着蓄电池风扇的使用，其蓄电池电量下降，当蓄电池电量q下降至低于一电量阈值且充电电压u不为蓄电池的额定充电电压时，所述处理控制单元60下调目标转速r1，以降低蓄电池在低电量时的放电速度。
37.相对于现有技术，本发明的蓄电池风扇在蓄电池电量下降时，其电机转速仍然能够保持稳定，使风扇风速能保持平稳。进一步地，根据蓄电池电量分阶段地下调电机转速，使蓄电池风扇的蓄电池具有更强的续航能力和更长的使用寿命。请参阅图4，其为本发明一实施例的电机转速与使用时间的关系曲线图，经过与图1的现有技术的电机转速与使用时间关系曲线的对比可见，在较长时间区间内，电机转速可以保持平稳，且该实施例的蓄电池风扇的转速随蓄电池电量下降而阶段式下降，对比图1可见本发明的蓄电池风扇的蓄电池具有更强的续航能力。
38.本发明并不局限于上述实施方式，如果对本发明的各种改动或变形不脱离本发明的精神和范围，倘若这些改动和变形属于本发明的权利要求和等同技术范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变形。