[发明专利]直流永磁无刷电动机控制器

说明书

技术领域

 本发明涉及一种控制器，具体的说是一种特别适用于电动汽车使用的能够有效提高装置稳定性、降低电动机振动、延长装置使用寿命的直流永磁无刷电动机控制器。

背景技术

随着能源危机的日益加剧，以电能为动力的电动汽车得到进一步的发展，电动汽车主要是通过电动机驱动轮毂带动车轮转动实现工作，为了提高车辆行驶的稳定性，一般设有电动机控制器，用于控制电动机以及相关部分的工作状态。

现阶段电动汽车所使用的控制器一般由控制电路、驱动电路以及电源电路三大部分组成，其中控制电路是控制器的核心。目前电动汽车所采用的控制电路一般是以单一芯片控制形式为主，例如采用单片机进行踏板信息的采集，并对采集的信息进行处理后，根据单片机内事先写入的控制算法经驱动电路驱动电机正反转。经使用验证，目前的控制方式存在以下几点不足：电动机振动大造成汽车行驶不平稳；由于控制模式单一导致控制器无法识别空挡情况，进而给驾驶带来不便，影响汽车使用的舒适度；在控制过程中电动机振动情况严重，进而造成装置使用寿命短，易损坏等情况。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的缺点和不足，提出一种能够有效降低电动机振动、提高控制效率和装置工作可靠性、延长装置使用寿命的直流永磁无刷电动机控制器。

本发明可以通过以下措施达到：

一种直流永磁无刷电动机控制器，由控制模块、电源模块和驱动模块组成，其中电源模块为控制模块和驱动模块供电，控制模块向驱动模块输出驱动控制命令，其特征在于所述驱动模块和控制模块之间还设有用于向控制模块反馈故障信号的故障反馈电路，所述控制模块内设有用于控制控制器工作状态的主控模块和用于控制信息采集工作的单片机以及电流反馈电路，其中单片机向主控模块输出处理后的信息，电流反馈电路的输入端与电源模块相连接，电流反馈电路的输出端分别与单片机和主控模块相连接。

本发明中所述控制模块内还设有分别与单片机向连接的档位信息采集电路、踏板信号采集电路以及欠压保护电路，分别用于采集电动汽车的档位信息、踏板信号以及电源模块中的电压信号，并将其送入单片机中进行处理。

本发明中所述主控模块与位置传感器相连接，用于采集电机的位置传感器信号。该主控芯片主要是MC33035。它内置的转子位置译码器监控三个传感器输入（管脚4,5,6）以提供顶端、底部驱动输入的正确相序。传感器输入被设计为直接与集电极开路类型霍尔效应开关或者光开耦合器相连接。包含内置上拉电阻使得所需的外部器件最少。输入与门限典型值为2.2V的TTL电平兼容。对于三个位置传感器输入信号，有八种可能的输入编码组合，其中六种是有效的转子位置，另外两组无效，通常是由于传感器的开路或者短路所致。利用6个有效输入编码，译码器可以在使用60度电气相位的窗口内分辨出电机转子位置。因使用专用的控制芯片，所以处理后的位置传感器信号会非常的稳定，比用单片机模拟出来的更适合于汽车上的种种复杂的情况，可以保证不会因为信号的问题导致功率模块的上下管同时导通，防止控制器的损坏。

本发明中所述控制模块内还设有看门狗电路，如图10所示，在由单片机构成的微型计算机系统中，由于单片机的工作常常会受到来自外界电磁场的干扰，造成程序的跑飞，而陷入死循环，程序的正常运行被打断，由单片机控制的系统无法继续工作，会造成整个系统的陷入停滞状态，发生不可预料的后果，所以出于对单片机运行状态进行实时监测的考虑，便产生了一种专门用于监测单片机程序运行状态的芯片，俗称看门狗(watchdog)。

控制部分设计三层的控制复位线路。其中有两层为软件控制复位，均是通过软件的方式来实现的，另外一层为硬件控制复位，是以ISL88706为主芯片搭建起来的。控制复位线路主要是为了防止因外部干扰等原因造成的程序跑飞现象。经过多方试验，如果只用软件构件的控制复位，虽然也可以实现防护作用，但并非是100%的可以起作用，几百台的产品中总会有一两台不能正常的工作。为解决这个问题，本发明在外部添加了一个硬件控制复位，经上拉电阻后连接到单片机的7脚。该三层的控制复位可以很好地解决这个问题。使得系统工作的更加稳定，提高单片机工作的可靠性。

本发明与现有技术相比，能够有效提高控制效率、延长装置使用寿命，具有结构合理、安全可靠等显著的优点。

附图说明：

附图1是本发明的结构示意图。

附图2是控制器的总原理图

附图3是控制器电源模块部分原理图

附图4是欠压保护模块原理图

附图5是装置启动时的工作原理图