[发明专利]串励有刷直流电机控制器

说明书

技术领域

本发明涉及四线串励有刷直流电机控制器，属于汽车电子技术领域。

背景技术

串励直流电机是中小型电动车辆重要的组成部分，它的作用是接收蓄电池组的电能，并转化为机械能，为整车行走提供动力，串励直流电机具有调速性能好，启动转矩大的特点。并且相比于内燃机动力系统，电机动力系统电动车辆具有噪音小，无污染，能量利用率高等显著特点，对于环境要求较高的应用场合如高尔夫球场，旅游观光，车站巡查等，使用电机动力系统的电动车辆优势明显。

电动车辆整车的动力电源通常为48V的铅蓄电池组，因此串励直流电动机是工作在低电压、大电流的环境中，串励直流电机运行好坏直接由串励直流电机控制器来决定，需要控制器能安全可靠的控制串励直流电机的运行，以提高驾驶的舒适性，保护驾驶员的安全。因此，对串励直流电机控制器的稳定性、可靠性具有较高的要求。

发明内容

本发明的目的是针对上述需求为中小型电动车辆提供一种高效和安装方便的串励直流电机控制器。用于对电动叉车、电动高尔夫球车和电动游览车的电机转矩和速度进行控制，并同时对车辆电机动力系统进行温度、电流和电压的实时保护。该控制器适用于四线串励直流电动机。

为达到上述目的本发明采取的方案是：

所述串励有刷直流电机控制器，包括控制板和功率板，其中控制板包括电源模块、MCU模块（微控制单元）、加速器输入模块、信号采集模块、PWM驱动模块和故障输出模块；功率板包括功率开关元件MOSFET、续流二极管、功率电容、放电电阻及温敏电阻，上述各模块及元器件电连接，功率板设有四个大电流接线端子，分别用于与电机电枢线圈、电池、电机励磁线圈前的接触器相连。

所述MCU模块采用PIC16F886，含有电压保护、温度保护、PWM计算、故障检测、看门狗程序；功率开关元件MOSFET采用IRF2807，温敏电阻采用MF5A-2-395-403。

采用上述方案的本发明串励直流电机控制器的优点是：

1）具有无级变速和反向制动控制特性；

2）可静音高频操作。控制电路采用脉冲宽度调制电路，使控制频率达到15kHz；

3）控制器过温时电机电流线性减小，内部温敏电阻检测控制器温度，当控制器温度超过80℃时，输出电流限制线性减小，超过120℃时，输出回路断开，提高了电机安全性能。控制器冷下来后，电流限制和各种功能自动恢复；

4）控制器低温时电机电流减半。内部温敏电阻检测控制器温度，当控制器温度低于-25℃时，输出电流限制减半，低于-40℃时，输出回路断开，提高了电机安全性能。控制器温度升高以后，电流限制和各种功能自动恢复。

5）具有过压和欠压保护功能。控制器额定电压为48V，当电池电压超过60V时，控制器切断输出；当电池电压低于40V时，控制器输出电流限制线性减小；当电池电压低于32V时，控制器切断输出，以保护电池。

6）具有过流保护功能，控制器设计了输出电流限制，防止输出电流过大，保护控制器和电机。

7）具有操作顺序错误保护功能，使操作性能更安全（适用于加速器为电位器式、霍尔踏板式）。控制器上电时，如加速器不回位（加速器输出超过20%），则控制器停止工作。指示灯报故障提示操作人员，防止飞车，保护操作人员的安全。

附图说明

图1是本发明所述串励有刷直流电机控制器与电机连接的结构框图。

图2是本发明串励有刷直流电机控制器处理程序流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明串励直流电机控制器作进一步说明。

如图1所示，所述串励有刷直流电机控制器，包括控制板和功率板，其中控制板包括电源模块、MCU模块、加速器输入模块、信号采集模块、PWM驱动模块和故障输出模块；功率板包括功率开关元件MOSFET、续流二极管、功率电容、放电电阻及温敏电阻，上述各模块及元器件电连接，功率板有四个大电流接线端子，分别用于与电机电枢线圈、电池、电机励磁线圈前的接触器相连；功率板有四个大电流接线端B+、A2、B-、M-，其中B+和A2分别接到四线串励直流电机的A1和A2端，B+同时接到电池的正极，B-接到电池的负极。接触器为单刀双掷，用于控制电机正反转，接触器由外部开关所控制。电机正转时，电流方向为B+→A1→A2→F1→F2→M-→B-；当电机反转时，电流方向为B+→A1→A2→F2→F1→M-→B-。