内置式电动底盘车驱动器及其对电动底盘车的驱动方法

摘要

本发明公开了一种内置式电动底盘车驱动器及其对电动底盘车的驱动方法，所述驱动器安装于所述电动底盘车内部，通过通信模块与外部智能控制设备及外部电源连接，其输出连接至所述电动底盘车之传动电机，该传动电机通过转动轴与所述电动底盘车的机械传动结构连接，小车位置信号通过所述外部智能控制设备经由所述通信模块与所述驱动器通信，本发明之驱动器可以直接安装在电动底盘车本体内部，节省了开关柜的安装空间。

说明书

技术领域

本发明涉及电动底盘车驱动装置，特别是涉及一种内置式电动底盘车驱动器 及其对电动底盘车的驱动方法。

背景技术

图1为传统电动底盘车驱动器的实现原理框图。如图1所示，工频交流电 AC220V通过抗浪涌及滤波电路101供给全桥整流滤波模块102和AC/DC低压 电源模块103，AC/DC低压电源模块产生微机控制器系统100所需的控制系统 电压，高压全桥整流滤波模块将滤波后的工频电压整流后获得高压直流，该高压 直流连接至包括IGBT1-IGBT4的直流电压换向模块104和电压检测模块105，电 压检测模块输出直流电压监视信号给微机控制器系统，直流电压换向模块104在 PWM控制模块109输出的控制信号的控制下将高压直流经电流检测电路106和 限流元件107向直流电机输出以驱动直流电机，状态开入量及控制信号通过光耦 送入微机控制器系统，堵转电流调节模块108与微机控制器系统100连接，以于 电机发生堵转时，将电机堵转信息传送至微机控制器系统100。

图2为传统电动底盘车驱动器与电动底盘车的连接实现框图。驱动器安装 在底盘车外部，并过外部开入量采集实现驱动器的控制逻辑和对底盘车的驱动。 当外部智能控制设备需要对电动小车进行控制时，需要提供继电器节点接入到电 动底盘车驱动器的状态开入量与控制信号中，电机的堵转电流设置，需要在底盘 车控制器的堵转电流调节电路上进行调节。由于传动电动底盘车驱动器均采用外 部安装方式，并且采用直接通过外部开入量来进行逻辑判别和控制，这样外部智 能控制器与其接口时，只能通过继电器输出接点来控制电动底盘车控制器进而控 制电动底盘车，同时一般电动底盘车控制器不提供网络接口，即使提供网络接口， 也不能通过网络协议读取到在驱动过程中读取到当前电机工作的电流、电压等实 时测量信息，也未提供小车整个运行过程中的电流波形曲线数据，这样就存在如 下缺点：1，开关量等控制信息与其他智能控制设备重复设计，接线复杂。由于 其他智能控制设备也需要读取小车的位置信息，断路器状态等，而传统的电动底 盘车控制也必须读取该信息，信息不能共享导致接线复杂。2，无法直接安装在 小车内部，需要占用开关柜二次室空间，占用了其他设备的空间，不利于开关柜 的小型化。3，与其他智能控制设备例如智能开关控制系统，微机保护等接口困 难，必须依靠其他智能设备提供外部空节点来控制，接线复杂，且很多场合其他 智能控制设备已无法提供多余外部的空节点而无法实现控制。4，不利于与开关 柜智能控制系统的资源整合和利用，目前智能开关控制系统，需要对电动小车控 制过程需要全程监视和数据读取，而传统的电动底盘车驱动器无法提供实时的控 制监视数据如电机运行中的电流、电压以及控制过程中的记录电流波形数据，给 智能开关控制器系统的设计带来了障碍

发明内容

为克服上述现有技术存在的不足，本发明之一目的在于提供一种内置式电 动底盘车驱动器及其对电动底盘车的驱动方法，其可以直接安装在电动底盘车本 体内部，节省了开关柜的安装空间。

本发明之另一目的在于提供一种内置式电动底盘车驱动器及其对电动底盘 车的驱动方法，其不需采集外部开入量进行逻辑判别，所有的逻辑判别都由外部 智能控制设备完成，外部智能控制设备只需要对驱动器下达通讯指令就可实现对 电动底盘车的控制过程，并可通过网络读取到实时控制信息、当前电动底盘车电 机的电流、电压以及在控制过程完成后整个过程的电流波形数据，为用户分析小 车工作状态提供了详实的基础分析数据。

为达上述及其它目的，本发明提出一种内置式电动底盘车驱动器，所述驱 动器安装于所述电动底盘车内部，通过通信模块与外部智能控制设备及外部电源 连接，其输出连接至所述电动底盘车之传动电机，该传动电机通过转动轴与所述 电动底盘车的机械传动结构连接，小车位置信号通过所述外部智能控制设备经由 所述通信模块与所述驱动器通信。

进一步地，所述通信模块为RS485通讯电路或网络通讯接口。

进一步地，所述驱动器与所述外部智能控制设备通讯正常后，所述外部智 能控制设备通过通讯协议和所述内置式电动底盘车建立逻辑上的控制关系，外部 的智能控制器通过通讯协议下达小车推进或退出、急停等命令，所述驱动器接收 到通讯命令后，将驱动电机驱动电路执行该操作，直到下一个命令到达，当电机 发生堵转后，所述外部智能控制设备通过通讯协议，读取到电机堵转信息。

进一步地，所述外部智能控制设备通过网络方式读取电机运行的状态、电 机运行时的电流、电压，于控制过程结束，所述外部智能控制设备读取整个电机 控制过程的记录电流曲线。

进一步地，所述驱动器包括微机控制器系统、抗浪涌及滤波电路、高压全 桥整流模块、AC/DC低压电源模块、交流电压监视模块、电压检测模块、直流电 压换向模块、电流检测模块、PWM控制模块、快速关断保护电路、限流元件以 及通信模块，工频交流电通过所述抗浪涌及滤波电路供给所述高压全桥整流滤波 模块、所述AC/DC低压电源模块和所述交流电压监视模块，所述交流电压监视 模块输出交流电压监视信号，该信号经所述微机控制系统处理后获得交流电压信 息，所述AC/DC低压电源模块产生所述微机控制器系统所需的控制系统电压， 所述高压全桥整流滤波模块将滤波后的工频电压整流后获得高压直流，该高压直 流连接至所述直流电压换向模块和所述电压检测模块，所述电压检测模块输出直 流电压监视信号给所述微机控制器系统，该信号经所述微机控制系统处理后获得 直流电压信息，所述直流换向模块在所述PWM控制模块输出的控制信号控制下 将高压直流经所述电流检测模块和所述限流元件向直流电机输出，以驱动直流电 机，所述快速保护关断保护电路输出的保护信号也会在异常时控制所述直流换向 模块，所述电流检测模块输出直流电流监视信号给所述微机控制器系统，所述限 流元件输出连接至所述快速关断保护电路以在异常时保护直流电机，外部AD220 将连接至光耦以提供就地闭锁信号给所述微机控制器系统，位置信息及电气闭锁 通过所述通信模块与外部主控装置互通。

为达到上述目的，本发明还提供一种内置式电动底盘车驱动器对电动底盘 车的驱动方法，包括如下步骤：

步骤一，将内置式电动底盘车驱动器安装于电动底盘车内部，通过通信模 块与外部智能控制设备及外部电源连接，其输出连接至电动底盘车之传动电机， 传动电机通过传动轴与电动底盘车之机械传动机构连接，小车位置信号通过外部 智能控制设备经由通信模块与所述驱动器通信；

步骤二，当所述驱动器与外部智能控制设备通讯正常后，所述外部智能控 制设备通过通讯协议和所述驱动器建立逻辑上的控制关系；

步骤三，所述外部智能控制设备通过通讯协议下达小车遥进或遥出、急停、 反转等命令，所述驱动器接收到通讯命令后，将驱动电机驱动电路执行该操作， 直到下一个命令到达。

进一步地，于步骤三中，若电机发生堵转而停止，所述外部智能控制设备 通过所述通信模块读取电机堵转信息。

进一步地，于步骤三中，所述外部智能控制设备通过通信模块读取电机运 行的状态、电机运行时的电流、电压。

进一步地，于步骤三后，当控制过程结束，所述外部智能控制设备读取整 个电机控制过程的记录电流曲线。

进一步地，所述通信模块为RS485通讯电路或网络通讯接口。

与现有技术相比，本发明一种内置式电动底盘车驱动器及其对电动底盘车 的驱动方法采用完全网络化驱动设计，外部智能控制设备与本发明之驱动器连接 时只需要考虑通讯接口和通讯协议即可，同时，本发明之驱动器完全可就地安装 到电动底盘车内部，节省了安装空间，同时，本发明不需要采集外部开入量进行 逻辑判别，所有的逻辑判别都有外部智能控制设备完成，外部智能控制设备只需 要对本发明下达通讯指令就可实现对电动底盘车的控制过程，并可通过网络读取 到实时控制信息、当前电动底盘车电机的电流、电压以及在控制过程完成后整个 过程的电流波形数据，为用户分析小车工作状态提供了详实的基础分析数据。

附图说明

图1为传统电动底盘车驱动器的实现原理框图；

图2为传统电动底盘车驱动器与电动底盘车的连接实现框图；

图3为本发明一种内置式电动底盘车驱动器的结构框图；

图4为本发明之内置式电动底盘车驱动器与电动底盘车的连接实现框图；

图5为本发明一种内置式电动底盘车驱动器对电动底盘车的驱动方法的步骤 流程图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例并结合附图说明本发明的实施方式，本领域技术 人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明亦 可通过其它不同的具体实例加以施行或应用，本说明书中的各项细节亦可基于不 同观点与应用，在不背离本发明的精神下进行各种修饰与变更。

图3为本发明一种内置式电动底盘车驱动器的结构框图。如图3所示，本 发明一种内置式电动底盘车驱动器，至少包括：微机控制器系统300、抗浪涌及 滤波电路301、高压全桥整流模块302、AC/DC低压电源模块303、交流电压监 视模块（TV1）304、电压检测模块305、直流电压换向模块306、电流检测模块 307、PWM控制模块308、快速关断保护电路309、限流元件310以及通信模块 311。

其中，AC220V工频交流电通过抗浪涌及滤波电路301供给高压全桥整流 滤波模块302、AC/DC低压电源模块303和交流电压监视模块（TV1）304，交 流电压监视模块（TV1）304输出交流电压监视信号，该信号经微机控制系统300 处理后获得交流电压信息，AC/DC低压电源模块303产生微机控制器系统300 所需的控制系统电压，高压全桥整流滤波模块302将滤波后的工频电压整流后获 得高压直流，该高压直流连接至直流电压换向模块306和电压检测模块305，电 压检测模块305输出直流电压监视信号给微机控制器系统300，该信号经微机控 制系统处理后获得直流电压信息，直流换向模块306在PWM控制模块308输出 的控制信号控制下将高压直流经电流检测模块307和限流元件310向直流电机输 出，以驱动直流电机，在本发明较佳实施例中，直流换向模块306包括IGBT1、 IGBT2、IGBT3及IGBT4，IGBT1与IGBT3串联后与串联的IGBT2、IGBT4并 联于高压全桥整流滤波模块302的输出端，快速保护关断保护电路309输出的保 护信号也会在异常时控制直流换向模块306，以防止在驱动电机运行过程中IGBT 出现过载，电流检测模块307和限流元件串接于直流电机供电通路上，在本发明 较佳实施例中，电流检测模块307连接于IGBT1与IGBT3的中间节点与直流电 机间，限流元件连接于IGBT2与IGBT4的中间节点与直流电机间，同时电流检 测模块307输出直流电流监视信号给微机控制器系统300，限流元件输出连接至 快速关断保护电路以在异常时保护直流电机，外部AD220（即交直流电压220V） 将连接至光耦以提供就地闭锁信号给微机控制器系统300，位置信息及电气闭锁 通过通信模块310与外部主控装置互通，在本发明较佳实施例中，通信模块310 为RS485通讯电路或网络通讯接口。

图4为本发明之内置式电动底盘车驱动器与电动底盘车的连接实现框图。 本发明之内置式电动底盘车驱动器安装于电动底盘车内部，其通过RS485总线或 网线与外部智能控制设备和工频电压（外部电源）连接，其输出连接至电动底盘 车之传动电机，传动电机通过传动轴与电动底盘车之机械传动机构连接，小车位 置信号通过外部智能控制设备经由RS485总线或网线与本发明之内置式电动底 盘车驱动器通信。当内置式电动底盘车驱动器与外部智能控制设备通讯正常后， 外部智能控制设备可以通过通讯协议（Modbus-RTU）和内置式电动底盘车建立 逻辑上的控制关系。外部智能控制设备通过通讯协议下达小车遥进或遥出、急停、 反转等命令，内置式电动底盘车驱动器接收到通讯命令后，将驱动电机驱动电路 执行该操作，直到下一个命令到达，除非电机发生堵转而停止，当电机发生堵转 后，外部智能控制设备可以通过RS485总线或网线读取到电机堵转信息。外部智 能控制设备还可以通过RS485总线或网络方式，读取到电机运行的状态，电机运 行时的电流、电压。当这个控制过程结束，外部智能控制设备还可以读取到整个 电机控制过程的记录电流曲线。

图5为本发明一种内置式电动底盘车驱动器对电动底盘车的驱动方法的步 骤流程图。如图5所示，本发明一种内置式电动底盘车驱动器对电动底盘车的控 制方法，包括如下步骤：

步骤501，将内置式电动底盘车驱动器安装于电动底盘车内部，通过通信模 块（RS485总线或网线）与外部智能控制设备及外部电源连接，其输出连接至电 动底盘车之传动电机，传动电机通过传动轴与电动底盘车之机械传动机构连接， 小车位置信号通过外部智能控制设备经由通信模块（RS485总线或网线）与内置 式电动底盘车驱动器通信；

步骤502，当内置式电动底盘车驱动器与外部智能控制设备通讯正常后，外 部智能控制设备通过通讯协议（Modbus-RTU）和内置式电动底盘车驱动器建立 逻辑上的控制关系；

步骤503，外部智能控制设备通过通讯协议下达小车遥进或遥出、急停、反 转等命令，内置式电动底盘车驱动器接收到通讯命令后，将驱动电机驱动电路执 行该操作，直到下一个命令到达。

较佳的，于步骤503中，若电机发生堵转而停止，外部智能控制设备可以 通过通信模块（RS485总线或网线）读取电机堵转信息。另外，外部智能控制设 备还可以通过通信模块（RS485总线或网络方式），读取到电机运行的状态、电 机运行时的电流、电压。

于步骤503后，当控制过程结束，外部智能控制设备还可以读取到整个电 机控制过程的记录电流曲线。

综上所述，本发明一种内置式电动底盘车驱动器及其对电动底盘车的驱动 方法采用完全网络化驱动设计，外部智能控制设备与本发明之驱动器连接时只需 要考虑通讯接口和通讯协议即可，同时，本发明之驱动器完全可就地安装到电动 底盘车内部，节省了安装空间，同时，本发明不需要采集外部开入量进行逻辑判 别，所有的逻辑判别都有外部智能控制设备完成，外部智能控制设备只需要对本 发明下达通讯指令就可实现对电动底盘车的控制过程，并可通过网络读取到实时 控制信息、当前电动底盘车电机的电流、电压以及在控制过程完成后整个过程的 电流波形数据，为用户分析小车工作状态提供了详实的基础分析数据。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。 任何本领域技术人员均可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修 饰与改变。因此，本发明的权利保护范围，应如权利要求书所列。