[发明专利]基于六MOS管功率模块开放式直流无刷电机控制器

说明书

所属技术领域

本技术发明是关于电动自行车、电动摩托车、电动三轮车和电动汽车带霍尔传感器双闭环直流无刷电机控制系统，尤其适合大力矩、大功率和大加速度的电动汽车动力驱动系统。 

背景技术

在环境污染压力之下，绿色交通成为人们出行、旅行、运输等工具的主旋律，为了适应这种生活环境的变化，电动交通工具成为人们理想的选择。由于直流无刷电机驱动力矩大，可控性以及调速性能好，而且非常适合以动力电池作为电源来驱动，所以直流无刷电机成为电动交通工具的核心部件，直流无刷电机控制系统的稳定性、可靠性、实用性，关键在于直流无刷电机控制器如何对直流无刷电机进行控制，所以直流无刷电机控制器是直流无刷电机系统的心脏，现在的直流无刷电机控制器基本上是以驱动小功率电机的独立模块为主，特别在电动汽车直流无刷电机驱动器方面还不成熟，主要表现在所采用的技术老旧、结构简单、驱动功率小等特点。 

在已经公布的专利文献中，所谓的大功率直流无刷电机控制器都没有谈到基于六MOS管功率模块开放式的结构，例如，2011年6月1日由中华人民共和国授权的专利号为201020599702.3名称为《电动自行车控制器的大功率MOS管驱动装置》仅仅是谈到采用怎样的电路来触发大功率MOS管，使大功率MOS管响应速度快、损耗小的问题，相对于数千瓦的大功率直流无刷电机来说，小小的几只大功率MOS管的驱动能力仅仅是螳臂当车，对大功率直流无刷电机的驱动能力是远远不够的。2012年1月18日由中华人民共和国授权的专利号为201120503846.9名称为《电动自行车控制器的驱动电路》谈到了怎样扩大控制器的功率模块，但是它采取的方式是采用专用的驱动芯片驱动多个MOS管，多个MOS管的驱动方式是单模块方式，那么在直流无刷电机控制器的功率模块中，上桥臂和下桥臂的MOS管分布的数量就不止一个，对MOS管的斩波驱动中，对每个MOS管的响应时间不对等，每个MOS管所承担的负载不对称，在负载分布不对称的功率模块中个别MOS管的损害大，造成整个直流无刷电机控制器性能不稳定。2012年7月11日由中华人民共和国授权的专利号为201120503846.9名称为《一种大功率电动汽车控制器》只是谈到将一个电动汽车控制器的功能模块化管理，仅仅是从功能上进行分块，方便对各个功能的智能化管理，没有在怎样扩大驱动功率上进行阐述，没有跳出整个直流无刷电机控制器单模块的控制模式，依旧采用六个大功率MOS管单模块进行驱动，驱动电流也就在20-30安培左右，这么小的电流驱动大功率直流无刷电机是很困难的。上述三个专利中，直流无刷电机控制器都是封闭的整体结构，没有形成模块化结构，驱动功率小，无功率扩展性。上述三个专利中，没有对直流无刷电机控制器负载的对称分布，PWM瞬间驱动状态和电路合理布局做深入的研究和探讨。由于MOS管的驱动功率是一定的，直流无刷电机对MOS管耐压要求也是确定的，那么MOS管的驱动电流就被限制在一定范围内，随着直流无刷电机对直流无刷电机控制器的要求越来越高，那么基于六MOS管功率模块的开放式直流无刷电机控制器一定是将来发展的必然趋势。 

发明内容

本技术发明的目的是为了革新过时的大功率MOS管单模块驱动的封闭式直流无刷电机控制器的设计理念，摒除直流无刷电机控制器负载的不完全对称性、PWM瞬间驱动状态和电路布局不合理性，利用带斩波功能的，由六个大功率MOS管组成的单模块为单元，可以根据实际需要灵活搭配，组成开放式的直流无刷电机控制器，实现驱动模块和控制模块的分离，模块与模块之间以开放式的结构与控制底板组合，构成大功率的直流无刷电机控制器。通过 控制底板协调各个单模块与外围电路的工作模式，使直流无刷电机控制器的搭建更加灵活，既可以单个模块和底板配套使用，又可以多个模块与控制底板组合使用，既适用小功率的直流无刷电机的使用，比如电动自行车、电动三轮车直流无刷电机控制器，又适用大功率的直流无刷电机的使用，比如电动汽车直流无刷电机控制器。采用将电源的正、负极布置在电路板同一层的错开位置，不能上下位置的对称布置，避免直流无刷电机控制器工作时，通过的大电流产生寄生电容和寄生电感，造成直流无刷电机工作电流大起大落，对动力电池和直流无刷电机造成伤害。