一种电机的制动电路及AGV控制系统的制作方法

一种电机的制动电路及agv控制系统
技术领域
1.本技术涉及电子制动技术领域，特别是涉及一种电机的制动电路及agv控制系统。


背景技术：

2.近年来，智能搬运车(agv)的使用越来越普及。出于安全考虑，欧美及大多数国家都要求动力轮具有抱闸功能。而软件控制驱动动力轮电机的方案又存在一定风险，比如软件跑飞、死机时无法成功实现电抱闸等。因此，目前市面上绝大多数公司采用机械式抱闸(电磁刹车)方案，但该方案具有通电释放、断电抱死的特点，需要一直通电，导致电池能量消耗较多，且实现大转矩负载抱闸时，抱闸控制结构体积较大，且硬件成本较高。


技术实现要素：

3.本技术主要解决的技术问题是如何缩小电机制动电路的体积，且节约成本。
4.为解决上述技术问题，本技术采用的一个技术方案是：提供一种电机的制动电路。该制动电路包括：预驱动电路，用于接收第一控制信号，对第一控制信号进行处理，以获得驱动信号；储能电路，用于接收第二控制信号，基于第二控制信号产生抱闸信号；驱动电路，分别与预驱动电路、储能电路及电机耦接，用于提供驱动信号或抱闸信号给电机。
5.为解决上述技术问题，本技术采用的一个技术方案是：提供一种agv控制系统。该agv控制系统包括控制器及上述电机的制动电路，控制器与制动电路连接，制动电路在控制器的控制下控制电机工作或抱闸。
6.本技术实施例的有益效果是：本技术电机的制动电路包括：预驱动电路，用于接收第一控制信号，对第一控制信号进行处理，以获得驱动信号；储能电路，用于接收第二控制信号，基于第二控制信号产生抱闸信号；驱动电路，分别与预驱动电路、储能电路及电机耦接，用于提供驱动信号或抱闸信号给电机。通过这种方式，本技术采用储能电路为电机提供抱闸信号，驱动电路直接利用该抱闸信号控制电机抱闸，因无需利用电机本身发电产生大电流转矩实现抱闸功能，因此，在制动电路中无需设置继电器等元器件，因此能够缩小制动电路的体积，且节约成本。
附图说明
7.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
8.图1是电机的制动电路的结构示意图；
9.图2是本技术电机的制动电路一实施例的结构示意图；
10.图3是本技术电机的制动电路另一实施例的结构示意图；
11.图4是图3实施例制动电路的电路结构示意图；
12.图5是本技术agv控制系统一实施例的结构示意图。
具体实施方式
13.下面结合附图和实施例，对本技术作进一步的详细描述。特别指出的是，以下实施例仅用于说明本技术，但不对本技术的范围进行限定。同样的，以下实施例仅为本技术的部分实施例而非全部实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本技术保护的范围。
14.如图1所示，现有制动电路中，利用外部控制信号控制继电器ry1吸合，实现电机1的三相绕组短路，是利用电机1本身发电产生的大电流转矩实现抱闸功能。该方案的缺点是：当需要的制动电流很大时(一般短路三相绕组需要很大电流)，继电器ry1的体积会非常庞大，导致电机1的制动电路体积庞大，且硬件成本较高。
15.为解决上述问题，本技术提出一种电机的制动电路，如图2所示，图2是本技术电机的制动电路一实施例的结构示意图。本实施例的制动电路10包括：预驱动电路110、储能电路120及驱动电路130，驱动电路130分别与预驱动电路110、储能电路120及电机20耦接；其中，预驱动电路110用于接收第一控制信号，并对第一控制信号进行处理，以获得驱动信号；储能电路120用于接收第二控制信号，基于第二控制信号产生抱闸信号；驱动电路130用于提供驱动信号或抱闸信号给电机20。
16.其中，本实施例的电机20可以是直流电机或者交流电机，又可以为无刷电机或者有刷电机，还可以为三相电机等，具体不做限定。
17.其中，预驱动电路110主要功能就是把mcu的控制信号放大到足以驱动电路130的驱动信号；预驱动电路110接收第一控制信号，并将第一控制信号进行滤波、放大或者变压等预处理。
18.本实施例的预驱动电路110可以是专用集成芯片，例如三相无刷直流马达预驱动器等，其能驱动6路n沟功率mosfet三相桥电路；预驱动电路110还可以是由分立电路或器件构成，例如由放大电路及滤波电路等构成。
19.其中，驱动电路130为电机20提供驱动信号，以驱动电机20工作，或者为电机20提供抱闸信号，以实现电机20抱闸；驱动电路130可以采用单臂驱动电路，使电机20实现单向运转；驱动电路130还可以采用双臂桥式驱动电路，使控制更加灵活，能够控制电机20正反运转；驱动电路130可以是由功率器件构成的驱动电机20的电路，该功率器件可以是mosfet或者igbt等。
20.本技术可以根据电机20的种类选择驱动电路130，例如电机20为直流电机，直流电机的驱动比较简单，可以选择功率晶体管驱动直流电机，也可以利用可控硅或者功率型mos场效应管驱动直流电机。
21.储能电路120可以包括电容器或者电池等，其主要用于在动力轮(或者其它产品)断电或者工作异常情况下，通过存储的电能控制驱动电路130中功率器件导通，为电机20提供抱闸信号。
22.储能电路120中的储能元件可以是电容、电感或者电容和电感的串并联电路等。
23.具体地，预驱动电路110接收第一控制信号，储能电路120接收第二控制信号；在电机20正常工作时，预驱动电路110对第一控制信号进行预处理，以生成驱动信号，并将驱动
信号输出给驱动电路130，驱动电路130将驱动信号输出给电机20，以使电机20正常工作，此时储能电路120在第二控制信号的控制下存储电能；在电机20需要抱闸时，储能电路120在第二控制信号的控制下产生抱闸信号，并将抱闸信号输出给驱动电路130，驱动电路130将抱闸信号输出给电机20，控制电机20的绕组短路，以使电机20的转子停止转动，实现电机20抱闸。
24.在一应用场景中，第二控制信号包括高电平信号和低电平信号。在电机20正常工作时，预驱动电路110对第一控制信号进行预处理，以生成驱动信号，并将驱动信号输出给驱动电路130，驱动电路130将驱动信号输出给电机20，以使电机20正常工作，此时，储能电路120接收到高电平信号，并在高电平信号的控制下存储电能；在电机20需要抱闸时，储能电路120接收到低电平信号，在低电平信号的控制下产生抱闸信号，并将抱闸信号输出给驱动电路130，驱动电路130将抱闸信号输出给电机20，控制电机20的绕组短路，以使电机20的转子停止转动，实现电机20抱闸。
25.区别于现有技术，本实施例采用储能电路120为电机20提供抱闸信号，驱动电路130直接利用该抱闸信号控制电机20抱闸，因无需利用电机20本身发电产生大电流转矩实现抱闸功能，因此，在电机20的制动电路10中无需设置继电器等元器件，因此能够缩小制动电路10的体积，且节约成本。
26.本技术进一步提出另一实施例电机的制动电路，如图3所示，图3是本技术电机的制动电路另一实施例的结构示意图；图4是图3实施例制动电路的电路结构示意图。本实施例的制动电路10包括：预驱动电路110、储能电路120、驱动电路130及第一保护电路140，驱动电路130分别与储能电路120及电机20耦接，预驱动电路110通过第一保护电路140与驱动电路130和储能电路120耦接；其中，预驱动电路110接收到第一控制信号，并对第一控制信号进行处理，以获得驱动信号；储能电路120接收到第二控制信号，基于第二控制信号产生抱闸信号；驱动电路130用于提供驱动信号或抱闸信号给电机20；第一保护电路140用于在第三控制信号的控制下断开预驱动电路110与储能电路120之间的耦接。
27.其中，本实施例的电机20可以是直流电机或者交流电机，又可以为无刷电机或者有刷电机，还可以为三相电机等，具体不做限定。
28.其中，预驱动电路110主要功能就是把mcu的控制信号放大到足以驱动电路130的驱动信号；预驱动电路110接收第一控制信号，并将第一控制信号进行滤波、放大或者变压等预处理。
29.本实施例的预驱动电路110可以是专用集成芯片，例如三相无刷直流马达预驱动器等，其能驱动6路n沟功率mosfet三相桥电路；预驱动电路110还可以是由分立电路或器件构成，例如由放大电路及滤波电路等构成。
30.具体地，在电机20正常工作时，预驱动电路110接收第一控制信号，并对第一控制信号进行预处理，以生成驱动信号，并将驱动信号输出给第一保护电路140，第一保护电路140将驱动信号传输给驱动电路130，以使电机20正常工作，此时储能电路120在第二控制信号的控制下存储电能；在电机20需要抱闸时，储能电路120在第二控制信号的控制下产生抱闸信号，并将抱闸信号输出给驱动电路130，驱动电路130将抱闸信号输出给电机20，控制电机20的绕组短路，以使电机20的转子停止转动，实现电机20抱闸，此时第一保护电路140在第三控制信号的控制下断开预驱动电路110与储能电路120之间的耦接，避免储能电路120
将抱闸信号倒灌给预驱动电路110。
31.其中，第三控制信号与第二控制信号相同，以简化电路及控制。
32.在一应用场景中，第二控制信号包括高电平信号和低电平信号。在电机20正常工作时，第一保护电路140接收到高电平信号，在高电平信号的控制下将驱动信号输出给驱动电路130，以使电机20正常工作，此时储能电路120接收到高电平信号，并在高电平信号的控制下存储电能；在电机20需要抱闸时，储能电路120接收到低电平信号，在低电平信号的控制下产生抱闸信号，并将抱闸信号输出给驱动电路130，驱动电路130将抱闸信号输出给电机20，控制电机20的绕组短路，以使电机20的转子停止转动，实现电机20抱闸，此时第一保护电路140接收到低电平信号，在低电平信号的控制下断开预驱动电路110与储能电路120之间的耦接，避免储能电路120将抱闸信号倒灌给预驱动电路110。
33.在其它实施例中，第三控制信号与第二控制信号可以不同，只需要保持二者高低电平信号的控制同步就行，即电平信号同高同低。
34.区别于现有技术，本实施例采用储能电路120为电机20提供抱闸信号，驱动电路130直接利用该抱闸信号控制电机20抱闸，因无需利用电机20本身发电产生大电流转矩实现抱闸功能，因此，在电机20的制动电路10中无需设置继电器等元器件，因此能够缩小制动电路10的体积，且节约成本。
35.进一步地，本实施例的第一保护电路140在电机20正常工作时，将驱动信号输出给驱动电路130，以使电机20正常工作；且第一保护电路140在电机20抱闸时，断开预驱动电路110与储能电路120之间的耦接，避免储能电路120将抱闸信号倒灌至预驱动电路110，能够避免预驱动电路110被损坏(预驱动电路110的驱动脚的电压不能高于其供电电压)。
36.可选地，本实施例的第一保护电路140包括：第一控制电路141和选择电路142，选择电路142分别与第一控制电路141、预驱动电路110、储能电路120及驱动电路130耦接；其中，第一控制电路141在第三控制信号的控制下产生第四控制信号；选择电路142用于在第四控制信号的控制下断开预驱动电路110与储能电路120之间的信号传输。
37.在电机20正常工作时，第一控制电路141通过第四控制信号控制选择电路142导通，并通过选择电路142将驱动信号输出给驱动电路130，以使电机20正常工作；在电机20抱闸时，第一控制电路141通过第四控制信号控制选择电路142关断，以断开预驱动电路110与储能电路120之间的耦接，避免储能电路120将抱闸信号倒灌至预驱动电路110，能够避免预驱动电路110被损坏。
38.本实施例由第一控制电路141和选择电路142实现的第一保护电路140，结构简单，控制易实现。
39.在其它实施例中，第一保护电路还可以仅包括选择电路，直接利用第三控制信号控制选择电路。
40.具体地，本实施例的选择电路142包括：开关件op1和第一电阻r1，开关件op1的第一端3与预驱动电路110耦接，开关件op1的第二端4分别与储能电路120和驱动电路130耦接，第一电阻r1的一端与开关件op1的第三端2耦接。
41.具体地，本实施例的第一控制电路141包括：第一三极管q1、第二电阻r4及第三电阻r7，第一三极管q1的输入端与第一电阻r1的另一端耦接，第一三极管q1的控制端分别与第二电阻r4的一端和第三电阻r7的一端耦接，第一三极管q1的输出端和第三电阻r7的另一
端接地，第二电阻r4的另一端接入第三控制信号。
42.本实施例的电机20为三相电机，其包括三相绕组210；为实现对电机20三相绕组的制动控制，本实施例的选择电路142包括：三个开关件op1-op3、三个第一电阻r1-r3；其中，开关件op2的第一端3与预驱动电路110耦接，开关件op2的第二端4分别与储能电路120和驱动电路130耦接，第一电阻r2的一端与开关件op2的第三端2耦接；开关件op3的第一端3与预驱动电路110耦接，开关件op3的第二端4分别与储能电路120和驱动电路130耦接，第一电阻r3的一端与开关件op3的第三端2耦接。
43.本实施例的第一控制电路141包括：三个第一三极管q1-q3、三个第二电阻r4-r7及三个第三电阻r7-r9；其中，第一三极管q2的输入端与第一电阻r2的另一端耦接，第一三极管q2的控制端分别与第二电阻r5的一端和第三电阻r8的一端耦接，第一三极管q2的输出端和第三电阻r8的另一端接地，第二电阻r5的另一端接入第三控制信号；第一三极管q3的输入端与第一电阻r3的另一端耦接，第一三极管q3的控制端分别与第二电阻r6的一端和第三电阻r9的一端耦接，第一三极管q3的输出端和第三电阻r9的另一端接地，第二电阻r6的另一端接入第三控制信号。
44.其中，本实施例的开关件op1-op3为光耦，通过电-光-电达到电信号隔离的目的。
45.当开关件op1的第三端2接入高电平时，开关件op1内部的发光二极管(图未标)不工作，开关件op1的第二端4由于上拉也处于高电平；当开关件op1的第三端2接入低电平时，开关件op1内部的发光二极管工作，导致开关件op1内部的三极管(图未标)导通，开关件op1的第二端4输出低电平。
46.在其它实施例中，选择电路还可以是其它的数据选择器或者其它开关件，例如单刀双掷开关，或者由二极管、功率管、比较器等组成的选择电路等。
47.在其它实施例中，第一控制电路还可以用其它功率管等代替三极管。
48.可选地，本实施例的储能电路120包括：存储电路121和第二控制电路122；其中，存储电路121用于存储电能；第二控制电路122分别与存储电路121、开关件op1的第二端4及驱动电路130耦接，用于在第二控制信号的控制下将电能转化为抱闸信号，并将抱闸信号输出给驱动电路130。
49.在电机20正常工作时，存储电路121接收到高电平信号，并在高电平信号的控制下存储电能，同时，驱动电路130将驱动信号输出给电机20，以使电机20正常工作；在电机20需要抱闸时，储能电路120接收到低电平信号，在低电平信号的控制下产生抱闸信号，并将抱闸信号输出给驱动电路130，驱动电路130将抱闸信号输出给电机20，控制电机20的绕组短路，以使电机20的转子停止转动，实现电机20抱闸。
50.其中，本实施例的存储电路120包括第一二极管d1、稳压二极管z、第四电阻r10及电容c，第一二极管d1的阴极接入电压，第一二极管d1的阳极与第四电阻r10的一端耦接，第四电阻r10的另一端分别与稳压二极管z的阳极和电容c的一端耦接，稳压二极管z的阴极和电容c的另一端接地。
51.在其它实施例中，还可以采用电感、电容与电容的串并联电路代替电容c。
52.存储电路120具体可以包括电容器或者电池等，其主要用于在动力轮(或者其它产品)断电或者工作异常情况下，通过存储的电能控制驱动电路中功率器件导通，为电机提供抱闸信号。
53.其中，本实施例的第二控制电路122包括第五电阻r11、第六电阻r12、第七电阻r13及第二三极管q4，第五电阻r11的一端与第四电阻r10的另一端耦接，第五电阻r11的另一端与第二三极管q4的输入端耦接，第六电阻r12的第一端接入第二控制信号，第六电阻r12的另一端分别与第七电阻r13的一端和第二三极管q4的控制端耦接，第七电阻r13的另一端和第二三极管q4的输出端接地。。
54.可选地，本实施例的储能电路120进一步包括：第二保护电路123，分别与第二控制电路122、开关件op1的第二端4及驱动电路130耦接，用于防止驱动信号输出给第二控制电路122
55.其中，本实施例的第二保护电路123包括第二二极管d2，第二二极管d2的阴极与第五电阻r11的另一端耦接，第二二极管d2的阳极与开关件op1的第二端4耦接。
56.由上述分析可知，本实施例的电机20为三相电机，其包括三相绕组210；为实现对电机20三相绕组的制动控制，本实施例的第二保护电路123包括三个第二二极管d2-d4。第二二极管d3的阴极与第五电阻r11的另一端耦接，第二二极管d3的阳极与开关件op2的第二端4耦接；第二二极管d4的阴极与第五电阻r11的另一端耦接，第二二极管d4的阳极与开关件op3的第二端4耦接。
57.在电机20正常工作时，预驱动电路110将驱动信号传输给第一保护电路140，而第一保护电路140与储能电路120耦接，本实施例通过在储能电路120设置第二保护电路123，能够防止第一保护电路140将驱动电路输出给储能电路120，避免损坏储能电路120。
58.在其它实施例中，还可以采用单向导通元件或者电路代替第二二极管，例如晶闸管(scr)等。
59.可选地，本实施例的驱动电路130包括第一功率管q5，第一功率管q5的控制端分别与第二二极管d2的阳极和开关件op1的第二端4耦接，第一功率管q5的输出端与电机20的一绕组210耦接，第一功率管q5的输入端接地。
60.为实现对电机20三相绕组的制动控制，本实施例的驱动电路130包括三个第一功率管q5-q7，第一功率管q6的控制端分别与第二二极管d3的阳极和开关件op2的第二端4耦接，第一功率管q6的输出端与电机20的另一绕组210耦接，第一功率管q6的输入端接地；第一功率管q7的控制端分别与第二二极管d4的阳极和开关件op3的第二端4耦接，第一功率管q7的输出端与电机20的再一绕组210耦接，第一功率管q7的输入端接地。
61.三个第二二极管d2-d5、三个开关件op1-op3及三个第一功率管q5-q7一一对应设置，且三个第一功率管q5-q7与电机20的三相绕组210一一对应耦接。
62.进一步地，本实施例的驱动电路130进一步包括第二功率管q8-q10，第二功率管q8的控制端接入控制信号，第二功率管q8的输入端与第一功率管q5输出端连接，第二功率管q8的输出端接入电压；第二功率管q9的控制端接入控制信号，第二功率管q9的输入端与第一功率管q6输出端连接，第二功率管q9的输出端接入电压；第二功率管q10的控制端接入控制信号，第二功率管q10的输入端与第一功率管q7输出端连接，第二功率管q10的输出端接入电压。
63.本实施例的上述功率管为igbt；在其它是实施例中，还可以采用mosfet等功率管代替igbt。
64.其中，本实施例的驱动电路130为双臂桥式驱动电路，控制更加灵活；在其它实施
例中，驱动电路还可以采用单臂驱动电路等。
65.在其它实施例中，还可以根据电机的种类选择驱动电路，例如电机为直流电机，直流电机的驱动比较简单，可以选择功率晶体管驱动直流电机，也可以利用可控硅或者功率型mos场效应管驱动直流电机。
66.在一应用场景中，在电机20正常工作时，预驱动电路110接收第一控制信号，并对第一控制信号进行预处理，以生成驱动信号gla_p、glb_p、glc_p，并将驱动信号gla_p、glb_p、glc_p分别输出给开关件op1-op3；此时第一三极管q1-q3接收到高电平信号，第一三极管q1-q3导通；此时开关件op1-op3的第三端2的电平分别被第一三极管q1-q3拉到低电平，即开关件op1-op3的第三端2接入低电平信号，开关件op1-op3内的发光二极管工作，导致开关件op1-op3内部的三极管导通，将驱动信号gla_p、glb_p、glc_p分别输出给第一功率管q5-q7；第一功率管q5-q7导通，以将驱动信号gla_p、glb_p、glc_p输出给电机20，使电机20正常工作；此时第二三极管q4控制端接入高电平信号，第二三极管q4导通，第二二极管d2-d4反向截止，电容c充电，并由稳压二极管z控制在第二三极管q4控制端的驱动电压附近；且第二二极管d2-d4反向截止，驱动信号不会倒灌到存储电路120。
67.在另一应用场景中，电机20需要抱闸时，第一三极管q1-q3接收到低电平信号，第一三极管q1-q3截止；此时开关件op1-op3的第三端2的电平为高电平，开关件op1-op3内的发光二极管不工作，导致开关件op1-op3内部的三极管截止，驱动信号gla_p、glb_p、glc_p不会输出给第一功率管q5-q7；此时，第二三极管q4控制端接入低电平信号，第二三极管q4截止，第二二极管d2-d4导通，电容c放电，生成抱闸信号，并将抱闸信号传输给驱动信号130；第一功率管q5-q7导通，并将抱闸信号输出给电机20，控制电机20的绕组短路，以使电机20的转子停止转动，实现电机20抱闸。
68.本技术的制动电路可以用于动力轮模组等产品中。
69.本技术进一步提出一种agv控制系统，如图5所示，本实施例的agv控制系统50包括控制器510及制动电路520，控制器510与制动电路520连接，制动电路520在控制器510的控制下控制电机20工作或抱闸。
70.进一步地，本实施例的agv控制系统50包括设置在agv上的主控面板，主控面板包括控制器510、电源转换模块、用于信号传输的通讯模块和电机驱动模块等；其中，电机驱动模块上设有制动电路520。
71.本实施例的制动电路520与上述制动电路10类似，这里不赘述。
72.区别于现有技术，本技术电机的制动电路包括：预驱动电路，用于接收第一控制信号，对第一控制信号进行处理，以获得驱动信号；储能电路，用于接收第二控制信号，基于第二控制信号产生抱闸信号；驱动电路，分别与预驱动电路、储能电路及电机耦接，用于提供驱动信号或抱闸信号给电机。通过这种方式，本技术采用储能电路为电机提供抱闸信号，驱动电路直接利用该抱闸信号控制电机抱闸，因无需利用电机本身发电产生大电流转矩实现抱闸功能，因此，在制动电路中无需设置继电器等元器件，因此能够缩小制动电路的体积，且节约成本。
73.进一步地，本实施例的第一保护电路在电机正常工作时，导通预驱动电路与储能电路之间的耦接，并将驱动信号输出给驱动电路，以使电机正常工作；且第一保护电路在电机抱闸时，断开预驱动电路与储能电路之间的耦接，避免储能电路将抱闸信号倒灌至预驱
动电路，能够避免预驱动电路被损坏。
74.进一步地，在电机正常工作时，通过在储能电路设置第二保护电路，能够防止第一保护电路将驱动电路传输至储能电路，避免损坏储能电路。
75.以上所述仅为本技术的实施方式，并非因此限制本技术的专利范围，凡是利用本技术说明书及附图内容所作的等效机构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本技术的专利保护范围内。