[实用新型]一种电动车永磁直流无刷电机控制器有效

专利信息
申请号: 201720742321.8 申请日: 2017-06-24
公开(公告)号: CN206878733U 公开(公告)日: 2018-01-12
发明(设计)人: 黄海波;简炜;陈宇峰;程登良;兰建平;卢军;向郑涛;梅建伟;江学焕;熊武;赵熠;聂向前 申请(专利权)人: 湖北汽车工业学院
主分类号: H02P6/17 分类号: H02P6/17
代理公司: 北京金智普华知识产权代理有限公司11401 代理人: 杨采良
地址: 442002 湖北省*** 国省代码: 湖北;42
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摘要:
搜索关键词: 一种 电动车 永磁 直流 电机 控制器
【说明书】:

技术领域

实用新型属于电力电子技术领域,涉及一种电动车永磁直流无刷电机控制器。

背景技术

燃油车辆所排放的废气造成的环境污染、行驶过程中造成的噪声污染以及日益严重的石油资源危机,都影响着人类的生存健康和社会可持续发展。随着现代社会经济的高速发展,环境和能源问题越来越受到人们的重视,人类的环保意识和健康意识也在不断增强,研制电动摩托车作为新的能源替代具有深远意义。

电动摩托车由车体、电机、蓄电池和控制器组成。电机是电动摩托车的心脏,目前电动摩托车电机通常采用永磁直流电机(轮毂电机),节省了激磁线圈工作时消耗的电能,提高了电能转换效率,这将对使用车载有限能源的电动摩托车来讲,降低行驶电流,延长了续行里程。控制器是电动摩托车的驱动控制中心。

目前电动摩托车控制器主要分为两种:一种采用专用集成电路。这种方案可以降低成本,提高装置的可靠性,但不够灵活。另一种采用单片机等微处理器,这种方案可以非常方便地实现各种控制算法,提高系统控制的灵活性。

实用新型内容

本实用新型提供一种电动车永磁直流无刷电机控制器,设计了以单片机为核心的主控制器,外围电路包括逆变电路、功率开关驱动电路、电流检测电路、霍尔位置检测电路、防盗报警电路等。该控制器硬件结构简单、成本低廉、功能完善和可靠性高,具有较高的应用和推广价值。

其技术方案如下:

一种电动车永磁直流无刷电机控制器,包括控制单元、功率驱动单元、逆变单元和BLDCM、位置检测单元和信号输入单元;

(1)控制单元

主要功能是根据电机旋转方向和来自霍尔位置传感器的输出信号,将它们处理成三相全桥6组功率开关器件所要求的驱动顺序。另一个重要作用是根据信号输入单元送来的电压、电流和转速等反馈模拟信号,以及随机发出的制动信号,经过AD变换和必要的运算后,借助内置的时钟信号产生一个综合上述各种信息的脉宽调制信号。

(2)功率驱动单元

功率驱动单元由分立器件构成的,也可以采用专门的集成模块等高性能驱动集成电路。

(3)逆变单元和BLDCM

三相全桥逆变单元由6组功率开关器件构成,为了满足功率要求,系统采用并联方式,即每个桥臂由多个功率MOS管并联构成。三个桥臂的中间节点分别作为永磁直流无刷电机(BLDCM)的三个相线的电路接口。

(4)位置检测单元

位置检测单元在无刷直流电机利用霍尔传感器测定转子磁极位置信息,为逻辑开关电路提供正确的换相时序,同时在控制单元中利用检测到的位置信息间接计算出电机的转速。

(5)信号输入单元

主要有电压检测、调速、电流检测、防盗自锁和刹车等输入信号电路。其中,电压检测电路对蓄电池的直流母线电压进行检测,通过控制单元完成过压和欠压的保护功能;调速是把霍尔转把电路的输出电压经过控制单元处理后,作为电机转速的设定值,与位置检测单元反馈的转速进行PI运算后得到电流的设定值;电流检测是对电机三相电流进行实时监测,分别得到瞬时电流、平均电流和过流脉冲,其中瞬时电流用于系统的峰值限流保护,平均电流作为反馈电流参与电流的PI运算,过流脉冲用于系统的过流保护。防盗自锁电路在电动车停放中检测到震动信号后,继电器电源控制电路立即接通主电源电路,控制单元立即控制自锁信号发生电路发出自锁信号控制电机自锁,并使用声音发生电路驱动喇叭报警。刹车电路将刹车信号通过高优先级的中断方式送入控制单元,经控制单元紧急处理后关闭系统的运行。

进一步优选,蓄电池为整个系统提供动力,其输出一部分经过电源单元变换后作为控制单元等模块的供电电源,另一部分直接作为逆变单元的直流母线电压。

本实用新型的有益效果:

本实用新型结构简单、成本低廉、功能完善和可靠性高,具有较高的应用和推广价值。

附图说明

图1为电动车永磁直流无刷电机控制器的组成框图;

图2为电动车永磁直流无刷电机控制器的控制方法流程图;

图3为逆变电路;

图4为功率开关驱动电路;

图5为电源电路;

图6为霍尔转把输入电路;

图7为刹车把输入电路;

图8为霍尔信号处理电路;

图9为电压检测电路;

图10为电流检测电路;

图11为自锁信号发生电路;

图12为继电器电源控制电路;

图13为声音发生电路;

图14为喇叭驱动电路。

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