專利名稱：一種電動汽車用大功率無刷直流電機控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及電子電力傳動控制裝置，具體涉及一種電動汽車用大功率無刷直流電機控制裝置。
背景技術(shù)：
在能源緊缺，環(huán)境污染日趨嚴(yán)重的現(xiàn)實情況下，電力取代柴油、汽油作為汽車的能源是不可阻擋的發(fā)展趨勢。現(xiàn)有的電動汽車主要用三相異步電機加變頻器的結(jié)構(gòu)作為動力源，其耗電多。而大功率無刷直流電機無轉(zhuǎn)子損耗，其效率比三相異步電機高，將大功率無刷直流電動機作為車類用驅(qū)動設(shè)備，取代傳統(tǒng)的內(nèi)燃機、直流電機、三相異步電機加變頻器結(jié)構(gòu)，需要在有效的控制條件下，驅(qū)動車類負(fù)載完成所有功能，如快速啟動停止，調(diào)速，大轉(zhuǎn)矩慢速起動，正反轉(zhuǎn)等。
發(fā)明內(nèi)容針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷或不足，本實用新型的目的是提供一種電動汽車用大功率無刷直流電機控制裝置，該裝置可有效控制大功率無刷直流電機驅(qū)動車類負(fù)載安全而有效地完成快速啟動停止、調(diào)速、大轉(zhuǎn)矩慢速起動和正反轉(zhuǎn)等功能。為實現(xiàn)上述技術(shù)任務(wù)，本實用新型采取如下的技術(shù)解決方案一種電動汽車用大功率無刷直流電機控制裝置，該裝置包括輸入單元、控制單元、 位置解碼模塊、位置傳感器、集成光耦驅(qū)動模塊和三相逆變器蓄電池，所述輸入單元、控制單元、集成光耦驅(qū)動模塊和三相逆變器依次連接，所述位置解碼模塊與控制單元連接，所述位置傳感器與位置解碼模塊連接。本實用新型的其他技術(shù)特征為所述裝置還包括故障信號處理模塊和電流檢測單元以及電壓檢測單元，所述故障信號處理模塊、電流檢測單元和電壓檢測單元均與控制單元連接，所述故障信號處理模塊、 電流檢測單元和電壓檢測單元均與三相逆變器的輸出連接。所述控制單元采用TMS320F28335芯片。所述輸入單元為電位器。所述集成光耦驅(qū)動模塊采用光電耦合器。所述位置解碼模塊采用AD2S90芯片，所述位置解碼器采用正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器。所述三相逆變器采用絕緣柵雙極型晶體管IGBT。所述故障信號處理單元為或門電路，所述電流檢測單元采用霍爾電流傳感器，所述電壓檢測單元采用霍爾電壓傳感器。本實用新型具有如下的技術(shù)效果本實用新型的控制裝置驅(qū)動車用無刷直流電機時，根據(jù)汽車運行狀況，電流自然趨向最小，使裝置與電機效率最大；當(dāng)汽車為下坡運行時，無刷直流電機變?yōu)橛来虐l(fā)電機， 裝置中的三相逆變器之續(xù)流二極管自然變?yōu)檎髌?，整流后的直流電，可向蓄電池充電，能儲存于給蓄電池中，可自然實現(xiàn)車的回饋節(jié)能；另外汽車快速啟停舒適感更好，對環(huán)境無污染。本實用新型的裝置可驅(qū)動的是240kw、2500rpm八極稀土永磁無刷直流電機，汽車為大型客車。本實用新型可控制無刷直流電機驅(qū)動車類負(fù)載的快速啟動停止，調(diào)速，大轉(zhuǎn)矩慢速起動，正反轉(zhuǎn)等功能。

圖1為本實用新型的裝置結(jié)構(gòu)示意圖。以下結(jié)合實施例與附圖對本實用新型作進一步詳細(xì)說明。
具體實施方式
本實用新型的裝置包括輸入單元1、控制單元2、位置解碼模塊4、位置傳感器5、集成光耦驅(qū)動模塊3和三相逆變器6，其中，所述輸入單元1、控制單元2、集成光耦驅(qū)動模塊3 和三相逆變器6依次連接，所述位置解碼模塊4與控制單元2連接、所述位置傳感器5與位置解碼模塊4連接。上述裝置內(nèi)部還連接有故障信號處理模塊9和電流檢測單元8以及電壓檢測單元11，其中的故障信號處理模塊9、電流檢測單元8和電壓檢測單元11均與控制單元2連接，所述故障信號處理模塊9、電流檢測單元8和電壓檢測單元均與三相逆變器7 的輸出連接。在硬件采用上，控制單元2采用TMS320F28335芯片；輸入單元1為電位器；集成光耦驅(qū)動模塊3采用光電耦合器；位置解碼模塊4采用AD2S90芯片；位置解碼器5采用正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器；三相逆變器6采用IGBT。上述故障信號處理單元9為或門電路；電流檢測單元8采用霍爾電流傳感器；電壓檢測單元11采用霍爾電壓傳感器。上述裝置在工作時，其中的三相逆變器7與無刷直流電機11和蓄電池7連接連接，位置傳感器6安裝于無刷直流電機11的轉(zhuǎn)軸上和端蓋上。其中輸入單元輸入控制信息，并將控制信息傳輸給控制器單元?？刂茊卧麄€裝置的控制中心，其承載程序，執(zhí)行程序，綜合輸入單元、位置解碼模塊提供的信息，輸出六路PWM脈沖信號到集成光耦驅(qū)動模塊?？刂茊卧胁捎?TMS320F28335 DSP 做主控，TMS320F28335 的 RAM 有 68K，GPIO 口有 88 個。TMS320F28335 的主要特點就是它的FPU和獨立的DMA，TMS320F28335是浮點DSP，TMS320F28335有相互獨立的印wm，ecap, eq三個模塊互相之間互不干擾，因此可以比較方便地實現(xiàn)復(fù)雜的信號輸出。尤其是epwm相對于EV中的pwm輸出功能，有了很大的提高。集成光耦驅(qū)動模塊放大、隔離六路PWM脈沖信號。位置解碼模塊將定轉(zhuǎn)子相對位置轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，并將其傳輸給控制單元。位置傳感器檢測無刷直流電機定、轉(zhuǎn)子相對位置。旋轉(zhuǎn)變壓器是自動控制系統(tǒng)中一種精密控制微電機。當(dāng)旋轉(zhuǎn)變壓器的原方外加單相交流電壓激磁時，其副方輸出電壓將與轉(zhuǎn)子的角位置嚴(yán)格保持某種函數(shù)關(guān)系。本實用新型采用的是正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器，正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器的定子和轉(zhuǎn)子側(cè)均有相互正交的兩套繞組，但轉(zhuǎn)子側(cè)繞組自行短接，通過環(huán)形變壓器從定子側(cè)引出。當(dāng)定子側(cè)加正弦電壓勵磁時，輸出繞組輸出波形為余弦。由于沒有電刷和滑環(huán)之間的滑動接觸，所以工作時更可靠，比霍爾位置傳感器更適合電動汽車之惡劣環(huán)境(比霍爾元件耐高溫，耐振動)。 蓄電池為電機和整個裝置提供電能，并儲存電機的回饋能量?？捎刹捎酶哳l變壓器的控制電源將蓄電池的電壓轉(zhuǎn)換為低壓電驅(qū)動裝置中的各個模塊工作。三相逆變器六路PWM脈沖信號控制下，輸出三相交流電，驅(qū)動無刷直流電機?？刂茊卧鶕?jù)位置解碼模塊的輸出信息與輸入單元的輸出指令，控制單元輸出六路PWM信號到集成光耦驅(qū)動模塊，六路PWM信號經(jīng)在此模塊光耦隔離放大后，驅(qū)動三相逆變器，輸出三相交流電，最終驅(qū)動無刷直流電機。當(dāng)車輛處于下坡運行時，無刷直流電機將高電勢信號傳輸給三相逆變器，三相逆變器之續(xù)流二極管變?yōu)檎髌?，將高電勢整流，給蓄電池充電。裝置中的故障信號處理單元與電流、電壓檢測單元，經(jīng)控制單元處理，由六路PWM 信號控制逆變器，(封鎖6路脈沖或調(diào)節(jié)6路脈沖之占空比限制電流的大小)從而保護電機與 IGBT。實施例該實施例中的裝置中的各個模塊之間的連接如上所述，其中的各個模塊中所采用的具體硬件為控制單元2采用TMS320F28335芯片；輸入單元1為電位器；集成光耦驅(qū)動模塊3采用HCPL316J光電耦合器；位置解碼模塊4采用AD2S90芯片；位置解碼器5采用正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器；三相逆變器6采用BSM1000GB160DLCK IGBT ；故障信號處理單元9為或門電路；電流檢測單元8采用BLF200-S7霍爾電流傳感器；電壓檢測單元11采用LV100霍爾電壓傳感器。蓄電池與無刷直流電機由汽車廠自行配置。
權(quán)利要求1.一種電動汽車用大功率無刷直流電機控制裝置，其特征在于，該裝置包括輸入單元 (1)、控制單元(2)、位置解碼模塊(4)、位置傳感器(5)、集成光耦驅(qū)動模塊(3)和三相逆變器(6)，所述輸入單元(1)、控制單元(2)、集成光耦驅(qū)動模塊(3)和三相逆變器(6)依次連接，所述位置解碼模塊(4)與控制單元(2)連接，所述位置傳感器(5)與位置解碼模塊(4) 連接。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括故障信號處理模塊(9)和電流檢測單元(8)以及電壓檢測單元(11)，所述故障信號處理模塊(9)、電流檢測單元(8)和電壓檢測單元(11)均與控制單元(2)連接，所述故障信號處理模塊(9)、電流檢測單元(8) 和電壓檢測單元(11)均與三相逆變器(6 )的輸出連接。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述控制單元(2)采用TMS320F28335芯片。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述輸入單元(1)為電位器。
5.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述集成光耦驅(qū)動模塊(3)采用光電耦合
6.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述位置解碼模塊(4)采用AD2S90芯片，所述位置解碼器(5)采用正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器。
7.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述三相逆變器(6)采用絕緣柵雙極型晶體管。
8.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述故障信號處理單元(9)采用或門電路， 所述電流檢測單元(8)采用霍爾電流傳感器，所述電壓檢測單元(11)為霍爾電壓傳感器。
專利摘要本實用新型公開了一種電動汽車用大功率無刷直流電機控制裝置。該裝置包括輸入單元、控制單元、位置解碼模塊、位置傳感器、邏輯互鎖模塊、集成光耦驅(qū)動模塊、三相逆變器和蓄電池，所述輸入單元與控制單元連接，所述位置解碼模塊與控制單元連接、所述位置傳感器與位置解碼模塊連接，所述控制單元、邏輯互鎖模塊、集成光耦驅(qū)動模塊和三相逆變器依次連接，所述三相逆變器與蓄電池連接。該裝置可控制無刷直流電機驅(qū)動車類負(fù)載的快速啟動停止，調(diào)速，大轉(zhuǎn)矩慢速起動，正反轉(zhuǎn)等功能。
文檔編號H02P6/00GK202085118SQ201120175988
公開日2011年12月21日 申請日期2011年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月27日
發(fā)明者李明, 王丁茂, 田春, 苗保剛 申請人:西安飛鷹科技有限責(zé)任公司