一種電動車用電機(jī)駐坡控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種電動車用電機(jī)駐坡控制系統(tǒng)，其主要由駐坡控制單元、模式診斷單元、模式互鎖單元、功率驅(qū)動單元、電磁閥驅(qū)動控制單元和模式切換單元組成；模式診斷單元和模式互鎖單元集成為一體且彼此電連接；駐坡控制單元一端電連接模式診斷單元和模式互鎖單元的集成體，另一端電連接功率驅(qū)動單元、模式切換單元和電磁閥驅(qū)動控制單元的集成體；功率驅(qū)動單元、電磁閥驅(qū)動控制單元和模式切換單元的集成體一端還分別與車載電池和電動機(jī)電連接；模式切換單元一端電連接功率驅(qū)動單元，另一端電連接電磁閥驅(qū)動控制單元。本實(shí)用新型在滿足電動汽車駐坡功能的同時，充分考慮了電池的使用壽命、電機(jī)的安全性以及控制器的可靠性等因素，成本低、可靠性高。
【專利說明】
一種電動車用電機(jī)駐坡控制系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型屬于電動汽車技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種電動車用電機(jī)駐坡控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]電動汽車在上陡坡或者長坡過程中，可能由于扭矩不夠，電動汽車無法行駛，此時就會電動汽車就會出現(xiàn)溜坡現(xiàn)象，即使此時打開機(jī)械制動裝置也會對電動機(jī)造成損傷，因此此時就需要電動汽車具備一定的駐坡功能，電動汽車的駐坡實(shí)質(zhì)上就是對電動汽車的電機(jī)進(jìn)行制動，目前電機(jī)制動方法基本上有兩大類:一是機(jī)械制動，二是電力制動。
[0003]機(jī)械制動裝置的作用是在電動機(jī)切斷電源后迅速停轉(zhuǎn)的制動方法，比如電磁抱閘、電磁離合器等電磁制動器，這種制動方法在起重機(jī)械或者電機(jī)在停止?fàn)顟B(tài)下廣泛應(yīng)用，其有點(diǎn)是能準(zhǔn)確定位，可防止電機(jī)突然斷電是重物自行墜落而造成事故。其缺點(diǎn)是如果電機(jī)轉(zhuǎn)動的速度很高，此時突然采用機(jī)械制動，容易損壞電機(jī)，并且機(jī)械制動方式有時采用摩擦的方式使得電機(jī)停止轉(zhuǎn)動，容易使得制動機(jī)構(gòu)產(chǎn)生較大的磨損。
[0004]電力制動是在電機(jī)切斷電源的同時給電動機(jī)一個和實(shí)際轉(zhuǎn)向相反的電磁力矩使電機(jī)迅速停止的方法，最常用的方法是:回饋制動、能耗制動以及反接制動。
[0005]反接制動是在電動機(jī)切斷正常運(yùn)轉(zhuǎn)電源的同時改變電機(jī)定子繞組的電源相序，使之有反轉(zhuǎn)趨勢而產(chǎn)生較大的制動力矩來制動電機(jī)，反接制動的實(shí)質(zhì)是使電機(jī)欲反轉(zhuǎn)而制動，反接制動制動力強(qiáng)，制動迅速，但是制動準(zhǔn)確性差，制動過程中沖擊力強(qiáng)，容易損壞傳動部件。
[0006]能耗制動是當(dāng)電動機(jī)切斷電源的同時給定子繞組的任意二相施加一直流電源，以產(chǎn)生精致磁場，依靠轉(zhuǎn)子的慣性轉(zhuǎn)動切割靜止磁場產(chǎn)生制動力矩的方法。能耗制動制動平穩(wěn)、準(zhǔn)確，能量消耗小，需要直流電源，制動力相對較弱。
[0007]回饋制動是當(dāng)電機(jī)切斷正常運(yùn)轉(zhuǎn)電源后，由于電機(jī)此時具有動能，控制器使得電機(jī)工作在發(fā)電狀態(tài)，電機(jī)發(fā)出的電能能夠電機(jī)驅(qū)動裝置給電池充電，將電能回饋給儲能裝置?；仞佒苿拥膬?yōu)點(diǎn)是可以將電機(jī)的動能轉(zhuǎn)化為電能儲存在能能裝置中提高其利用率，缺陷是回饋制動的電壓或者電流可能超過儲能裝置的電壓和電流門限，從而燒壞儲能裝置。
[0008]電動汽車在無法爬上坡時，如果坡度過大或者坡較長，此時電動汽車很難爬上坡，此時將以最大扭矩運(yùn)行，在這種情況下其速度很低，電流大、扭矩大，控制器或者電機(jī)就會很快過熱，進(jìn)入保護(hù)工作模式，一旦松開油門信號，此時電動汽車就會出現(xiàn)溜坡現(xiàn)象;在保護(hù)工作模式中，單純利用上述的制動方法將無法實(shí)現(xiàn)駐坡功能或者實(shí)現(xiàn)了駐坡功能時容易損壞電機(jī)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]針對上述問題，本實(shí)用新型提供了一種結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單、合理，在滿足電動汽車駐坡功能的同時，充分考慮了電池的使用壽命、電機(jī)的安全性以及控制器的可靠性等因素，系統(tǒng)成本低、可靠性高的電動車用電機(jī)駐坡控制系統(tǒng)。
[0010]本實(shí)用新型是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0011 ]上述的電動車用電機(jī)駐坡控制系統(tǒng)，主要由駐坡控制單元、模式診斷單元、模式互鎖單元、功率驅(qū)動單元、電磁閥驅(qū)動控制單元和模式切換單元組成;所述模式診斷單元和模式互鎖單元集成為一體且彼此電連接，所述功率驅(qū)動單元、電磁閥驅(qū)動控制單元和模式切換單元集成為一體;所述駐坡控制單元一端電連接所述模式診斷單元和模式互鎖單元的集成體，另一端電連接所述功率驅(qū)動單元、模式切換單元和電磁閥驅(qū)動控制單元的集成體;所述功率驅(qū)動單元、電磁閥驅(qū)動控制單元和模式切換單元的集成體一端還分別與車載電池和電動機(jī)電連接;所述模式切換單元一端電連接所述功率驅(qū)動單元，另一端電連接所述電磁閥驅(qū)動控制單元。
[0012]所述電動車用電機(jī)駐坡控制系統(tǒng)，其中:所述模式診斷單元主要由轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速采集模塊、油門信號采集模塊、同步轉(zhuǎn)速計算模塊、定子電流采集模塊、前進(jìn)或后退判斷模塊和轉(zhuǎn)差率計算模塊組成;所述油門信號采集模塊、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速采集模塊、定子電流采集模塊均通過AD轉(zhuǎn)換器電連接到所述駐坡控制單元。
[0013]所述電動車用電機(jī)駐坡控制系統(tǒng)，其中:所述轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速采集模塊是由所述轉(zhuǎn)速檢測電路是由電阻R1~R8、電容C1~C6、共模抑制電感T、電壓比較器Q1、光電耦合器Ul和施密特觸發(fā)器U2連接組成;所述電阻Rl—端連接+12V電源，另一端通過所述電阻R2連接所述共模抑制電感T其中一個輸入端，所述電阻RI與電阻R2的連接點(diǎn)還連接有端子BMB并通過所述端子BMB連接在電機(jī)的正交編碼器的轉(zhuǎn)速脈沖輸出端;所述電容CI并聯(lián)于所述共模抑制電感T的兩個輸入端之間且一端還接地;所述電容C2并聯(lián)于所述共模抑制電感T的兩個輸出端之間且一端還接地;所述電壓比較器Ql的電源正極端連接+12V電源，電源負(fù)極端接地，同相輸入端連接所述共模抑制電感T其中一個輸出端，反相輸入端連接所述電阻R3并通過所述電阻R3連接+6V的電源;所述電阻R4—端接地，另一端連接所述電壓比較器Ql的輸出端;所述光電耦合器Ul的陰極端接地，陽極端通過所述電阻R5連接至所述電壓比較器Ql的輸出端，基極連接+3.3V電源，發(fā)射極接地，集電極通過所述電阻R7連接至所述施密特觸發(fā)器U2的端口 A;所述電阻R6—端連接+3.3V電源，另一端連接所述光電耦合器Ul的集電極;所述電容C3一端連接于所述光電耦合器UI的集電極與所述電阻R6、R7的連接點(diǎn)，另一端接地;所述電容C4 一端接地，另一端連接于所述電阻R6、光電耦合器Ul的基極與+3.3V電源的連接點(diǎn)；所述施密特觸發(fā)器U2通過端子GND接地，通過端子VCC連接+3.3V電源;所述電容C5—端連接+
3.3V電源，另一端接地;所述電容C6—端連接所述施密特觸發(fā)器U2的端子Y，另一端接地;所述電阻R8—端連接于所述電容C6與所述施密特觸發(fā)器U2的端子Y之間的連接點(diǎn)，所述電阻R8另一端連接有輸出端子CAP2并通過所述輸出端子CAP2連接到DSP的速度捕捉口。
[0014]所述電動車用電機(jī)駐坡控制系統(tǒng)，其中:所述油門信號采集模塊為由電阻R9~R17、瞬態(tài)抑制二極管TVSl、運(yùn)算放大器Q2和Q3、電容C7~C9以及連接端子Jl連接組成的電路;所述連接端子Jl具有引腳TIA01、引腳VIN和引腳KI;所述瞬態(tài)抑制二極管TVSl的陽極端接地，陰極端連接有端子ADCINA4;所述電阻R9—端連接所述瞬態(tài)抑制二極管TVSl的陰極端，另一端連接所述運(yùn)算放大器Q2的輸出端;所述運(yùn)算放大器Q2的反相輸入端連接至輸出端，同相輸入端依次通過串接所述電阻R10、R12連接至所述運(yùn)算放大器Q3的輸出端;所述電阻Rll —端接地，另一端連接于所述電阻RlO與電阻R12的連接點(diǎn);所述電容C7并聯(lián)于所述電阻Rll兩端;所述運(yùn)算放大器Q3的電源正極端連接+5V電源，負(fù)極端接地，同相輸入端通過所述電阻R16連接至所述連接端子Jl的引腳TIAOl，反相輸入端通過所述電阻R15接地;所述電阻R17一端接地，另一端連接于所述連接端子Jl的引腳TIAOl;所述電阻R13—端連接于所述運(yùn)算放大器Q3的輸出端，另一端連接所述電容CS并通過所述電容CS連接至所述運(yùn)算放大器Q3的反相輸入端;所述電阻R14—端連接所述運(yùn)算放大器Q3的輸出端，另一端連接所述運(yùn)算放大器Q3的反相輸入端。
[0015]所述電動車用電機(jī)駐坡控制系統(tǒng)，其中:所述定子電流采集模塊為由霍爾芯片Al、瞬態(tài)抑制二極管TVS2和TVS3、電容ClO?C20、電阻R18~R28、芯片U4、運(yùn)算放大器Q4和Q5連接組成的電路;所述霍爾芯片Al的I號引腳連接+5V電源，2號引腳接地;所述瞬態(tài)抑制二極管TVS2的陽極端接地，陰極端連接所述霍爾芯片Al的3號引腳;所述電容ClO—端接地，另一端連接+5V電源;所述電容C11 一端連接所述霍爾芯片Al的3號引腳，另一端接地;所述電容C12一端連接所述霍爾芯片Al的3號引腳，另一端連接所述電阻R20并通過所述電阻R20連接至所述芯片U3的引腳INl;所述電阻R18—端接地，另一端連接于所述霍爾芯片Al的3號引腳與所述電容C12的連接點(diǎn)；所述電阻Rl9—端接地，另一端連接于所述電容C12與電阻R20的連接點(diǎn);所述芯片U4通過引腳IN2接地，通過引腳V+連接+5V電源;所述電容C13—端連接+5V電源，另一端接地;所述電容C14為極性電容，其正極端連接所述芯片U3的引腳Vout，負(fù)極端分別連接所述芯片U3的引腳0UTRIN、引腳EN和引腳GND;所述電阻R21—端連接所述芯片U3的引腳Vout，另一端連接所述電阻R23并通過所述電阻R23連接所述運(yùn)算放大器Q4的同相輸入端;所述電容Cl5—端連接所述電阻R21與電阻R23的連接點(diǎn)，另一端接地;所述電阻R22—端連接所述電阻R21與電阻R23的連接點(diǎn)，另一端接地;所述運(yùn)算放大器Q4的正極端連接+5V電源，負(fù)極端接地，反相輸入端連接所述電阻R24并通過所述電阻R24接地;所述電容C16—端連接于所述運(yùn)算放大器Q4的同相輸入端與反相輸入端之間；所述電阻R25連接于所述運(yùn)算放大器Q4的反相輸入端與輸出端之間;所述電容C17并聯(lián)于所述電阻R25兩端;所述電容C18一端連接于所述運(yùn)算放大器Q4的輸出端，另一端接地;所述電阻R26并聯(lián)于所述電容C18兩端;所述電阻R27—端連接于所述運(yùn)算放大器Q4的輸出端，另一端連接于所述運(yùn)算放大器Q5的同相輸入端;所述運(yùn)算放大器Q4的反相輸入端與輸出端相連;所述電阻R28—端連接所述運(yùn)算放大器Q4的輸出端，另一端連接有端子ADCIN5;所述電容C19 一端連接端子ADCIN5，另一端接地;所述瞬態(tài)抑制二極管TVS3的陽極端接地，陰極端連接端子ADCIN5;所述電容C20一端連接+5V電源，另一端接地。
[0016]所述電動車用電機(jī)駐坡控制系統(tǒng)，其中:所述閥驅(qū)動控制單元為芯片U36、倒相放大器U27D、達(dá)林頓管Q3、三極管Q4、條形連接端子J7、電阻R135?R139及二極管Dll連接組成的電路;所述芯片U36具有引腳DAl、引腳DKl、引腳TEl和引腳TCl ；所述芯片U36通過所述引腳DAl連接所述電阻R134并通過所述電阻R134連接+5V電源，通過所述引腳DKl連接所述倒相放大器U27D的輸出端，通過所述引腳TEl連接所述電阻R135并通過所述電阻R135接地，通過所述引腳TCl接地;所述倒相放大器U27D的輸入端連接有端子TO13;所述電阻R136—端接地，另一端連接所述倒相放大器U27D的輸入端;所述電阻R138—端連接所述三極管Q4的基極，另一端連接于所述芯片U36的引腳TEl;所述電阻R139—端接地，另一端連接所述芯片U36的引腳TEl;所述三極管Q4的發(fā)射極接地，集電極連接所述電阻R137并通過所述電阻R137連接所述達(dá)林頓管Q3;所述達(dá)林頓管Q3的一端連接輸入電壓接地端VIN，另一端連接所述二極管Dl I的陰極端;所述二極管Dl I的陽極端接地;所述條形連接端子J7的I號腳連接于所述二極管Dl I的陰極端，2號腳接地。
[0017]所述電動車用電機(jī)駐坡控制系統(tǒng)，其中:所述模式互鎖單元由第一反相器構(gòu)成，所述第一反相器的輸入端連接到所述駐坡控制單元，所述第一反相器的輸出端連接普通制動裝置控制端。
[0018]所述電動車用電機(jī)駐坡控制系統(tǒng)，其中:所述模式切換單元由第二反相器構(gòu)成，所述第二反相器的輸入端連接到所述駐坡控制單元和功率驅(qū)動單元的控制端;所述第二反相器的輸出端電連接所述電磁閥驅(qū)動控制單元。
[0019]有益效果:
[0020]本實(shí)用新型電動車用電機(jī)駐坡控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單、合理，在保證電機(jī)定子電流工作在安全區(qū)的情況下，提供給電機(jī)最大的阻止其轉(zhuǎn)動的扭矩，在最小的行程內(nèi)對電機(jī)進(jìn)行快速制動，同時根據(jù)電池的狀態(tài)采用電力和機(jī)械的方式進(jìn)行切換，最大限度的提高電池壽命。同時，在滿足電動汽車駐坡功能的同時，充分考慮了電池的使用壽命、電機(jī)的安全性以及控制器的可靠性等因素，系統(tǒng)成本低、可靠性高具有極大的實(shí)際應(yīng)用價值。
【附圖說明】
[0021]圖1為本實(shí)用新型電動車用電機(jī)駐坡控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理圖；
[0022]圖2為本實(shí)用新型電動車用電機(jī)駐坡控制系統(tǒng)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速采集模塊的電路圖；
[0023]圖3為本實(shí)用新型電動車用電機(jī)駐坡控制系統(tǒng)的油門信號采集模塊的電路圖；
[0024]圖4為本實(shí)用新型電動車用電機(jī)駐坡控制系統(tǒng)的定子電流采集模塊的電路圖；
[0025]圖5為本實(shí)用新型電動車用電機(jī)駐坡控制系統(tǒng)的功率驅(qū)動單元的功能原理圖；
[0026]圖6為本實(shí)用新型電動車用電機(jī)駐坡控制系統(tǒng)的電磁閥驅(qū)動控制單元的電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]如圖1所示，本實(shí)用新型電動車用電機(jī)駐坡控制系統(tǒng)，包括駐坡控制單元1、模式診斷單元2、模式互鎖單元3、功率驅(qū)動單元4、電磁閥驅(qū)動控制單元5和模式切換單元6。其中，該模式診斷單元2和模式互鎖單元3集成為一體，該功率驅(qū)動單元4、電磁閥驅(qū)動控制單元5和模式切換單元6集成為一體。
[0028]該駐坡控制單元I一端電連接該模式診斷單元2和模式互鎖單元3的集成體，另一端電連接功率驅(qū)動單元4、模式切換單元5和電磁閥驅(qū)動控制單元6的集成體。
[0029]該模式診斷單元2與模式互鎖單元3電連接，該模式診斷單元2的主要功能是電機(jī)控制器根據(jù)電機(jī)當(dāng)前運(yùn)行的參數(shù)，來判斷電機(jī)當(dāng)前工作模式，確定此時電機(jī)是否進(jìn)入下長坡或者陡坡狀態(tài)或者上長坡和陡坡狀態(tài)。其中，該該模式診斷單元2主要由轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速采集模塊、油門信號采集模塊、同步轉(zhuǎn)速計算模塊、定子電流采集模塊、前進(jìn)或后退判斷模塊和轉(zhuǎn)差率計算模塊組成;該油門信號采集模塊和定子電流采集模塊可采用普通的電壓采集電路和電流采集電路;該前進(jìn)或后退判斷模塊只需要對現(xiàn)有電動車前進(jìn)和后退的切換開關(guān)進(jìn)行采集即可實(shí)現(xiàn);該轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速采集模塊、同步轉(zhuǎn)速計算模塊和轉(zhuǎn)差率計算模塊均可采用現(xiàn)有電動機(jī)工作狀態(tài)的采集系統(tǒng)；同時，該油門信號采集模塊、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速采集模塊、定子電流采集模塊均通過AD轉(zhuǎn)換器電連接到駐坡控制單元I，同步轉(zhuǎn)速計算模塊將計算得到的同步轉(zhuǎn)速通過軟件的方法輸出給駐坡控制單元I。
[0030]如圖2所示，該轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速采集模塊為由電阻R1~R8、電容C1~C6、共模抑制電感T、電壓比較器Ql、光電耦合器Ul和施密特觸發(fā)器U2連接組成的電路;該電阻Rl—端連接+12V電源，另一端通過電阻R2連接共模抑制電感T其中一個輸入端，該電阻Rl與電阻R2的連接點(diǎn)還連接有端子BMB并通過端子BMB連接在電機(jī)的正交編碼器的轉(zhuǎn)速脈沖輸出端;電容Cl并聯(lián)于共模抑制電感T的兩個輸入端之間且一端還接地;電容C2并聯(lián)于共模抑制電感T的兩個輸出端之間且一端還接地;該電壓比較器Ql的電源正極端連接+12V電源，電源負(fù)極端接地，同相輸入端連接共模抑制電感T其中一個輸出端，反相輸入端連接電阻R3并通過電阻R3連接+6V的電源；電阻R4—端接地，另一端連接電壓比較器Ql的輸出端;該光電耦合器Ul的陰極端接地，陽極端通過電阻R5連接至電壓比較器Ql的輸出端，基極連接+3.3V電源，發(fā)射極接地，集電極通過電阻R7連接至施密特觸發(fā)器U2的端口A;電阻R6—端連接+3.3V電源，另一端連接光電耦合器Ul的集電極；電容C3—端連接于光電耦合器Ul的集電極與電阻R6、R7的連接點(diǎn)，另一端接地；電容C4一端接地，另一端連接于電阻R6、光電耦合器Ul的基極與+3.3V電源的連接點(diǎn)；該施密特觸發(fā)器U2通過端子GND接地，通過端子VCC連接+3.3V電源；電容C5—端連接+3.3V電源，另一端接地；電容C6—端連接施密特觸發(fā)器U2的端子Y，另一端接地；電阻R8一端連接于電容C6與施密特觸發(fā)器U2的端子Y之間的連接點(diǎn)，另一端連接有輸出端子CAP2并通過輸出端子CAP2連接到DSP的速度捕捉口。
[0031]如圖3所示，該油門信號采集模塊為由電阻R9?R17、瞬態(tài)抑制二極管TVS1、運(yùn)算放大器Q2和Q3、電容C7~C9以及連接端子Jl連接組成的電路，該連接端子Jl具有引腳TIAOl、引腳VIN和引腳KI;瞬態(tài)抑制二極管TVSl的陽極端接地，陰極端連接有端子ADCINA4;該電阻R9一端連接瞬態(tài)抑制二極管TVSl的陰極端，另一端連接運(yùn)算放大器Q2的輸出端;運(yùn)算放大器Q2的反相輸入端連接至輸出端，同相輸入端依次通過串接電阻R10、R12連接至運(yùn)算放大器Q3的輸出端；電阻Rll —端接地，另一端連接于電阻RlO與電阻R12的連接點(diǎn)；電容C7并聯(lián)于該電阻Rl I兩端;運(yùn)算放大器Q3的電源正極端連接+5V電源，負(fù)極端接地，同相輸入端通過電阻R16連接至連接端子Jl的引腳TIAOl，反相輸入端通過電阻R15接地；電阻R17—端接地，另一端連接于連接端子Jl的引腳TIAOl;電阻R13—端連接于運(yùn)算放大器Q3的輸出端，另一端連接電容CS并通過電容CS連接至運(yùn)算放大器Q3的反相輸入端；電阻R14—端連接運(yùn)算放大器Q3的輸出端，另一端連接運(yùn)算放大器Q3的反相輸入端。
[0032]如圖4所示，該定子電流采集模塊為由霍爾芯片Al、瞬態(tài)抑制二極管TVS2和TVS3、電容ClO?C20、電阻R18~R28、芯片U4、運(yùn)算放大器Q4和Q5連接組成的電路;其中，該霍爾芯片Al的I號引腳連接+5V電源，2號引腳接地;該瞬態(tài)抑制二極管TVS2的陽極端接地，陰極端連接霍爾芯片Al的3號引腳;該電容ClO—端接地，另一端連接+5V電源;該電容Cll 一端連接霍爾芯片Al的3號引腳，另一端接地;該電容C12—端連接霍爾芯片Al的3號引腳，另一端連接電阻R20并通過電阻R20連接至芯片U3的引腳INl;該電阻R18—端接地，另一端連接于霍爾芯片Al的3號引腳與電容C12的連接點(diǎn)；該電阻R19—端接地，另一端連接于電容C12與電阻R20的連接點(diǎn)；該芯片U4通過引腳IN2接地，通過引腳V+連接+5V電源；電容C13—端連接+5V電源，另一端接地;該電容C14為極性電容，其正極端連接芯片U3的引腳Vout，負(fù)極端分別連接芯片U3的引腳0UTRIN、引腳EN和引腳GND;電阻R21—端連接芯片U3的引腳Vout，另一端連接電阻R23并通過電阻R23連接運(yùn)算放大器Q4的同相輸入端；電容C15—端連接電阻R21與電阻R23的連接點(diǎn)，另一端接地；電阻R22—端連接電阻R21與電阻R23的連接點(diǎn)，另一端接地；該運(yùn)算放大器Q4的正極端連接+5V電源，負(fù)極端接地，反相輸入端連接電阻R24并通過電阻R24接地;該電容C16—端連接于運(yùn)算放大器Q4的同相輸入端與反相輸入端之間；該電阻R25連接于運(yùn)算放大器Q4的反相輸入端與輸出端之間；該電容C17并聯(lián)于電阻R25兩端；電容C18一端連接于運(yùn)算放大器Q4的輸出端，另一端接地;該電阻R26并聯(lián)于該電容C18兩端;該電阻R27—端連接于運(yùn)算放大器Q4的輸出端，另一端連接于運(yùn)算放大器Q5的同相輸入端;該運(yùn)算放大器Q4的反相輸入端與輸出端相連;該電阻R28—端連接運(yùn)算放大器Q4的輸出端，另一端連接有端子ADCIN5 ；該電容C19 一端連接端子ADCIN5，另一端接地;該瞬態(tài)抑制二極管TVS3的陽極端接地，陰極端連接端子ADCIN5 ；電容C20—端連接+5V電源，另一端接地。
[0033]該模式互鎖單元3是對電機(jī)的不同的制動方式進(jìn)行互鎖，以保證電機(jī)當(dāng)前只能工作在駐坡控制模式;其中，該模式互鎖單元3由第一反相器構(gòu)成，該第一反相器的輸入端連接到駐坡控制單元I，該第一反相器的輸出端連接普通制動裝置控制端;該駐坡控制單元I上電時，I/O口均是高電平；因此其默認(rèn)為駐坡控制控制模式，當(dāng)車載電池8下降到一定閾值時，I/O 口輸出低電平;此時通過反相器反向后，普通制動裝置得到了高電平，實(shí)現(xiàn)其它制動方式制動
[0034]如圖5所示，該功率驅(qū)動單元4主要功能是在駐坡時，將車載電池8的直流電轉(zhuǎn)換成交流電，同時給電動機(jī)7提供阻止其轉(zhuǎn)動的最大扭矩。其中，該功率驅(qū)動單元4一端電連接模式切換單元6，其包括DC-AC單元9 ；該DC-AC單元9的輸入端連接車載電池8，輸出端連接到電動機(jī)7的控制端。
[0035]該電磁閥驅(qū)動控制單元5—端電連接電連接模式切換單元6，其主要功能是驅(qū)動電磁閥工作，在電池電壓下降到一定程度時，打開電磁閥，使用機(jī)械裝置將電機(jī)抱死。如圖6所示，該電磁閥驅(qū)動控制單元6是由芯片U36、倒相放大器U27D、達(dá)林頓管Q3、三極管Q4、條形連接端子J7、電阻R135?R139及二極管Dl I連接組成；該芯片U36具有引腳DAl、引腳DKl、引腳TEl和引腳TCl;該芯片U36通過引腳DAl連接電阻R134并通過電阻R134連接+5V電源，通過引腳DKl連接倒相放大器U27D的輸出端，通過引腳TEl連接電阻R135并通過電阻R135接地，通過引腳TCl接地;該倒相放大器U27D的輸入端連接有端子PB13;該電阻R136—端接地，另一端連接該倒相放大器U27D的輸入端;該電阻R138—端連接三極管Q4的基極，另一端連接于芯片U36的引腳TEl;電阻R139—端接地，另一端連接芯片U36的引腳TEl;三極管Q4的發(fā)射極接地，集電極連接電阻R137并通過電阻R137連接達(dá)林頓管Q3;達(dá)林頓管Q3的一端連接輸入電壓接地端VIN，另一端連接二極管Dll的陰極端;二極管Dll的陽極端接地;該條形連接端子J7的I號腳連接于二極管Dl I的陰極端，2號腳接地。
[0036]該模式切換單元6由第二反相器構(gòu)成，該第二反相器的輸入端連接到駐坡控制單元I和功率驅(qū)動單元4的控制端;該第二反相器的輸出端電連接電磁閥驅(qū)動控制單元5;該駐坡控制單元I上電時，I/O口均是高電平，因此其默認(rèn)為功率驅(qū)動模式，并且當(dāng)車載電池8電壓在設(shè)定值以上時，功率驅(qū)動單元工作，當(dāng)車載電池電壓下降到該設(shè)定值以下時，電磁閥開始工作。
[0037]在駐坡控制模式中，檢測車載電池8電壓，當(dāng)車載電池8電壓高于閥值時，由電氣制動方式實(shí)現(xiàn)駐坡功能，同時使得電磁閥的驅(qū)動信號為低，關(guān)閉電磁閥驅(qū)動電路;當(dāng)車載電池電壓低于閥值時，電磁制動轉(zhuǎn)矩輸出為0，電磁閥驅(qū)動輸出信號為高，電磁閥打開，機(jī)械制動有效，實(shí)現(xiàn)了制動模式的切換。
[0038]本實(shí)用新型的電動汽車駐坡控制系統(tǒng)的工作過程為:
[0039]由模式診斷單元2對電機(jī)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行檢測和分析，判斷是否進(jìn)入駐坡控制工作模式，如果不是則結(jié)束該狀態(tài);如果進(jìn)入駐坡控制工作模式，首先判斷當(dāng)前車輛是前進(jìn)還是后退，如果是前進(jìn)，則增大調(diào)換當(dāng)前驅(qū)動信號的任意兩相，并且增大定子電壓直至定子電流等于最大電流，如果是后退，則增大調(diào)換當(dāng)前驅(qū)動信號的任意兩相，并且增大定子電壓直至定子電流等于最大電流，檢測電池電壓，如果電池電壓小于設(shè)定安全電壓，那么結(jié)束駐坡控制工作模式，如果電池大于設(shè)定安全電壓，那么回到駐坡控制工作模式判斷，重復(fù)上述過程。
[0040]本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單、合理，在滿足電動汽車駐坡功能的同時，充分考慮了電池的使用壽命、電機(jī)的安全性以及控制器的可靠性等因素，系統(tǒng)成本低、可靠性高。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種電動車用電機(jī)駐坡控制系統(tǒng)，其特征在于:所述控制系統(tǒng)主要由 駐坡控制單元、模式診斷單元、模式互鎖單元、功率驅(qū)動單元、電磁閥驅(qū)動控制單元和模式切換單元組成； 所述模式診斷單元和模式互鎖單元集成為一體且彼此電連接，所述功率驅(qū)動單元、電磁閥驅(qū)動控制單元和模式切換單元集成為一體； 所述駐坡控制單元一端電連接所述模式診斷單元和模式互鎖單元的集成體，另一端電連接所述功率驅(qū)動單元、模式切換單元和電磁閥驅(qū)動控制單元的集成體； 所述功率驅(qū)動單元、電磁閥驅(qū)動控制單元和模式切換單元的集成體一端還分別與車載電池和電動機(jī)電連接;所述模式切換單元一端電連接所述功率驅(qū)動單元，另一端電連接所述電磁閥驅(qū)動控制單元。2.如權(quán)利要求1所述的電動車用電機(jī)駐坡控制系統(tǒng)，其特征在于:所述模式診斷單元主要由轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速采集模塊、油門信號采集模塊、同步轉(zhuǎn)速計算模塊、定子電流采集模塊、前進(jìn)或后退判斷模塊和轉(zhuǎn)差率計算模塊組成;所述油門信號采集模塊、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速采集模塊、定子電流采集模塊均通過AD轉(zhuǎn)換器電連接到所述駐坡控制單元。3.如權(quán)利要求2所述的電動車用電機(jī)駐坡控制系統(tǒng)，其特征在于:所述轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速采集模塊是由所述轉(zhuǎn)速檢測電路是由電阻R1~R8、電容C1~C6、共模抑制電感T、電壓比較器Q1、光電耦合器Ul和施密特觸發(fā)器U2連接組成； 所述電阻Rl —端連接+12V電源，另一端通過所述電阻R2連接所述共模抑制電感T其中一個輸入端，所述電阻Rl與電阻R2的連接點(diǎn)還連接有端子BMB并通過所述端子BMB連接在電機(jī)的正交編碼器的轉(zhuǎn)速脈沖輸出端;所述電容Cl并聯(lián)于所述共模抑制電感T的兩個輸入端之間且一端還接地;所述電容C2并聯(lián)于所述共模抑制電感T的兩個輸出端之間且一端還接地;所述電壓比較器Ql的電源正極端連接+12V電源，電源負(fù)極端接地，同相輸入端連接所述共模抑制電感T其中一個輸出端，反相輸入端連接所述電阻R3并通過所述電阻R3連接+6V的電源;所述電阻R4—端接地，另一端連接所述電壓比較器Ql的輸出端;所述光電耦合器Ul的陰極端接地，陽極端通過所述電阻R5連接至所述電壓比較器Ql的輸出端，基極連接+3.3V電源，發(fā)射極接地，集電極通過所述電阻R7連接至所述施密特觸發(fā)器U2的端口 A;所述電阻R6一端連接+3.3V電源，另一端連接所述光電耦合器Ul的集電極;所述電容C3—端連接于所述光電耦合器UI的集電極與所述電阻R6、R7的連接點(diǎn)，另一端接地;所述電容C4一端接地，另一端連接于所述電阻R6、光電耦合器Ul的基極與+3.3V電源的連接點(diǎn);所述施密特觸發(fā)器U2通過端子GND接地，通過端子VCC連接+3.3V電源;所述電容C5—端連接+3.3V電源，另一端接地;所述電容C6—端連接所述施密特觸發(fā)器U2的端子Y，另一端接地;所述電阻R8—端連接于所述電容C6與所述施密特觸發(fā)器U2的端子Y之間的連接點(diǎn)，所述電阻R8另一端連接有輸出端子CAP2并通過所述輸出端子CAP2連接到DSP的速度捕捉口。4.如權(quán)利要求2所述的電動車用電機(jī)駐坡控制系統(tǒng)，其特征在于:所述油門信號采集模塊為由電阻R9?R17、瞬態(tài)抑制二極管TVS1、運(yùn)算放大器Q2和Q3、電容C7~C9以及連接端子Jl連接組成的電路;所述連接端子Jl具有引腳TIAOl、引腳VIN和引腳KI; 所述瞬態(tài)抑制二極管TVSl的陽極端接地，陰極端連接有端子ADCINA4;所述電阻R9—端連接所述瞬態(tài)抑制二極管TVSl的陰極端，另一端連接所述運(yùn)算放大器Q2的輸出端;所述運(yùn)算放大器Q2的反相輸入端連接至輸出端，同相輸入端依次通過串接所述電阻R10、R12連接至所述運(yùn)算放大器Q3的輸出端;所述電阻Rll—端接地，另一端連接于所述電阻RlO與電阻R12的連接點(diǎn)；所述電容C7并聯(lián)于所述電阻Rl I兩端;所述運(yùn)算放大器Q3的電源正極端連接+5V電源，負(fù)極端接地，同相輸入端通過所述電阻R16連接至所述連接端子Jl的引腳TIA01，反相輸入端通過所述電阻R15接地;所述電阻R17—端接地，另一端連接于所述連接端子Jl的引腳TIAOl;所述電阻R13—端連接于所述運(yùn)算放大器Q3的輸出端，另一端連接所述電容CS并通過所述電容CS連接至所述運(yùn)算放大器Q3的反相輸入端;所述電阻R14—端連接所述運(yùn)算放大器Q3的輸出端，另一端連接所述運(yùn)算放大器Q3的反相輸入端。5.如權(quán)利要求2所述的電動車用電機(jī)駐坡控制系統(tǒng)，其特征在于:所述定子電流采集模塊為由霍爾芯片Al、瞬態(tài)抑制二極管TVS2和TVS3、電容ClO?C20、電阻R18~R28、芯片U4、運(yùn)算放大器Q4和Q5連接組成的電路； 所述霍爾芯片Al的I號引腳連接+5V電源，2號引腳接地;所述瞬態(tài)抑制二極管TVS2的陽極端接地，陰極端連接所述霍爾芯片Al的3號引腳;所述電容Cl O—端接地，另一端連接+5V電源;所述電容Cl I一端連接所述霍爾芯片Al的3號引腳，另一端接地;所述電容C12—端連接所述霍爾芯片Al的3號引腳，另一端連接所述電阻R20并通過所述電阻R20連接至所述芯片U3的引腳INl;所述電阻R18—端接地，另一端連接于所述霍爾芯片Al的3號引腳與所述電容C12的連接點(diǎn);所述電阻R19—端接地，另一端連接于所述電容C12與電阻R20的連接點(diǎn)；所述芯片U4通過弓丨腳IN2接地，通過引腳V+連接+5V電源;所述電容C13—端連接+5 V電源，另一端接地;所述電容C14為極性電容，其正極端連接所述芯片U3的引腳Vout，負(fù)極端分別連接所述芯片U3的引腳0UTRIN、引腳EN和引腳GND ；所述電阻R21—端連接所述芯片U3的引腳Vout，另一端連接所述電阻R23并通過所述電阻R23連接所述運(yùn)算放大器Q4的同相輸入端；所述電容C15—端連接所述電阻R21與電阻R23的連接點(diǎn)，另一端接地;所述電阻R22—端連接所述電阻R21與電阻R23的連接點(diǎn)，另一端接地;所述運(yùn)算放大器Q4的正極端連接+5V電源，負(fù)極端接地，反相輸入端連接所述電阻R24并通過所述電阻R24接地;所述電容C16—端連接于所述運(yùn)算放大器Q4的同相輸入端與反相輸入端之間；所述電阻R25連接于所述運(yùn)算放大器Q4的反相輸入端與輸出端之間;所述電容C17并聯(lián)于所述電阻R25兩端;所述電容C18一端連接于所述運(yùn)算放大器Q4的輸出端，另一端接地;所述電阻R26并聯(lián)于所述電容C18兩端;所述電阻R27—端連接于所述運(yùn)算放大器Q4的輸出端，另一端連接于所述運(yùn)算放大器Q5的同相輸入端;所述運(yùn)算放大器Q4的反相輸入端與輸出端相連;所述電阻R28—端連接所述運(yùn)算放大器Q4的輸出端，另一端連接有端子ADCIN5;所述電容C19 一端連接端子ADCIN5，另一端接地;所述瞬態(tài)抑制二極管TVS3的陽極端接地，陰極端連接端子ADCIN5;所述電容C20一端連接+5V電源，另一端接地。6.如權(quán)利要求2所述的電動車用電機(jī)駐坡控制系統(tǒng)，其特征在于:所述閥驅(qū)動控制單元為芯片U36、倒相放大器U27D、達(dá)林頓管Q3、三極管Q4、條形連接端子J7、電阻R135?R139及二極管D11連接組成的電路； 所述芯片U36具有引腳DAl、引腳DKl、引腳TEl和引腳TCl ；所述芯片U36通過所述引腳DAl連接所述電阻R134并通過所述電阻R134連接+5V電源，通過所述引腳DKl連接所述倒相放大器U27D的輸出端，通過所述引腳TEl連接所述電阻R135并通過所述電阻R135接地，通過所述引腳TCl接地;所述倒相放大器U27D的輸入端連接有端子PB13;所述電阻R136—端接地，另一端連接所述倒相放大器U27D的輸入端;所述電阻R138—端連接所述三極管Q4的基極，另一端連接于所述芯片U36的引腳TEl;所述電阻R139—端接地，另一端連接所述芯片U36的引腳TEl;所述三極管Q4的發(fā)射極接地，集電極連接所述電阻R137并通過所述電阻R137連接所述達(dá)林頓管Q3;所述達(dá)林頓管Q3的一端連接輸入電壓接地端VIN，另一端連接所述二極管Dl I的陰極端;所述二極管Dl I的陽極端接地;所述條形連接端子J7的I號腳連接于所述二極管Dl I的陰極端，2號腳接地。7.如權(quán)利要求1所述的電動車用電機(jī)駐坡控制系統(tǒng)，其特征在于:所述模式互鎖單元由第一反相器構(gòu)成，所述第一反相器的輸入端連接到所述駐坡控制單元，所述第一反相器的輸出端連接普通制動裝置控制端。8.如權(quán)利要求1所述的電動車用電機(jī)駐坡控制系統(tǒng)，其特征在于:所述模式切換單元由第二反相器構(gòu)成，所述第二反相器的輸入端連接到所述駐坡控制單元和功率驅(qū)動單元的控制端;所述第二反相器的輸出端電連接所述電磁閥驅(qū)動控制單元。
【文檔編號】B60L15/20GK205440022SQ201521057510
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2015年12月18日
【發(fā)明人】梅建偉, 周海鷹, 劉杰, 畢棟, 魏海波
【申請人】上唐投資有限公司