[实用新型]他励电机控制器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种电机控制装置，尤其是涉及基于单片机的他励电机控制器。

背景技术

电动车辆使用的他励电机控制器基本上都是全数字控制系统，控制电路基于单片机及相应的外围电路实现。目前市场上主流的他励电机控制器为科蒂斯公司的他励电机控制器系列产品，其控制电路采用了基于主从两个单片机的方式实现，并且采用了外挂的EEPROM，外围接口电路多，结构相对复杂；由于采用这种硬件方案，使得控制软件的设计也分成了两部分实现，通过主从处理器特定的通信机制来进行配合，以实现整个系统的各种控制功能。整个控制系统的硬件结构和软件结构都相对复杂，会增加故障概率，影响运行的可靠性。同时，目前的他励电机控制器的故障诊断和处理机制并不是十分完善，特别是电机电枢驱动功率管的短路检测和保护并没有得到很好的解决。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型提出一种他励电机控制器的系统结构，其控制电路基于一个单片机实现，该单片机集成了足够满足控制需要容量的EEPROM，从而不需要外挂EEPROM。这样，处理器的外围接口电路大为减少，使得故障点减少，硬件结构更为紧凑；软件设计基于一个单片机实现，软件系统复杂度降低，可靠性提高。同时，本实用新型增加了专门的硬件电路来检测功率管短路故障，有效地实现了电枢驱动功率管的短路保护功能，大大提高了整个系统的可靠性。

本实用新型的目的通过以下方式实现，本实用新型的他励电机控制器，由功率部分和控制部分组成，所述的功率部分包括电枢绕组驱动电路和励磁绕组驱动电路，所述控制部分包括单片机以及与其接口的外围电路，所述电枢绕组驱动电路由采用同步整流方式的互补导通的整流功率管和续流功率管构成，整流功率管和续流功率管采用多个N沟道耗尽型功率MOS管并联；

所述励磁绕组驱动电路采用H桥结构，由N沟道耗尽型功率MOS管驱动；

所述单片机接口外围电路包括输入部分和输出部分；

所述输入部分包括模拟信号调理电路和开关信号调理电路，所述输出部分包括功率管驱动电路、外部电磁线圈绕组驱动电路；

其中，所述模拟信号调理电路将外部输入的模拟检测信号进行放大或缩小，滤波后输入到单片机中，再由单片机进行采样和AD转换后供控制程序使用；所述开关信号调理电路将外部输入的开关信号进行电平转换和滤波处理，然后通过单片机I/O口输入到单片机，以供控制程序使用；

所述模拟信号调理电路包括电池电压检测电路、电容电压检测电路、电枢电流检测电路、励磁电流检测电路、主接触器和辅助继电器绕组电压检测电路、温度检测电路以及加速信号检测电路；

所述开关信号调理电路包括钥匙开关信号检测电路、方向开关信号检测电路、脚踏微动开关信号检测电路、模式开关信号检测电路、霍尔速度传感器信号检测电路、电磁线圈驱动过流信号检测电路以及M-短路信号检测电路；

所述功率管驱动电路包括电枢电路的功率管驱动电路和励磁电路的功率管驱动电路；所述外部电磁线圈绕组驱动电路的每路驱动输出采用一个MOS管，用于驱动外部接触器或继电器；所述报警器驱动电路采用NPN三极管，用于驱动外部报警蜂鸣器或喇叭；所述状态指示灯驱动电路内置显示故障状态的LED，由I/O口直接驱动；

所述输出部分还包括报警器驱动电路和状态指示灯驱动电路；所述报警器驱动电路采用NPN三极管，用于驱动外部报警蜂鸣器或喇叭；所述状态指示灯驱动电路内置显示故障状态的LED，由I/O口直接驱动；

所述电枢电路的功率管驱动电路采用IR2110S驱动芯片；

所述励磁电路的功率管驱动电路采用L6384D驱动芯片；

所述的外围电路还包括用于串口的电平转换电路；

所述控制部分还包括逻辑电源电路和基准电压发生电路，所述逻辑电源电路由线性稳压芯片实现，用于产生逻辑板工作所需的逻辑供电电压；所述基准电压发生电路由电阻分压电路实现，用于产生各种电压基准；

本实用新型的应用效果：本他励电机控制器的结构紧凑、电路简洁、功能完善，具有很高的可靠性。

附图说明

图1是本实用新型的系统结构框图；

图2a是本实用新型的主功率电路回路接口图；

图2b是本实用新型的主功率电路原理图；

图3是本实用新型的逻辑电源及参考电压电路原理图；

图4a是本实用新型的电容电压检测、电枢电流检测电路原理图；

图4b是本实用新型的励磁电流检测及温度检测电路原理图；

图5a是本实用新型的电枢绕组驱动MOS管驱动电路原理图；