一種新能源汽車大功率電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種新能源汽車大功率電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器，涉及電機(jī)控制裝置【技術(shù)領(lǐng)域】。包括控制板、驅(qū)動(dòng)板、行車參數(shù)采集模塊、車速給定模塊、12V電源模塊和高壓電源模塊，所述行車參數(shù)采集模塊和車速給定模塊與控制板的輸入端連接，12V電源模塊為控制板供電，控制板的輸出端與驅(qū)動(dòng)板的輸入端連接，所述高壓電源模塊為驅(qū)動(dòng)板提供電源，所述驅(qū)動(dòng)板的輸出端與電機(jī)連接。所述控制器不使用電流傳感器，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本低等特點(diǎn)。
【專利說明】一種新能源汽車大功率電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電機(jī)控制裝置【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種電動(dòng)汽車用大功率無刷電機(jī)控制器。
【背景技術(shù)】
[0002]純電動(dòng)汽車是以車載電源為動(dòng)力，用電機(jī)驅(qū)動(dòng)車輪行駛，符合道路交通安全法規(guī)要求的車輛。優(yōu)點(diǎn)是本身不排放污染大氣的有害氣體，噪音低，使用成本顯著低于傳統(tǒng)汽油柴油為能源的內(nèi)燃機(jī)汽車。電動(dòng)汽車的組成包括:電力驅(qū)動(dòng)以及控制系統(tǒng)，驅(qū)動(dòng)力傳動(dòng)等機(jī)械系統(tǒng)，完成既定任務(wù)的工作裝置等。其中核心就是電力驅(qū)動(dòng)以及控制系統(tǒng)，這也是區(qū)別于內(nèi)燃機(jī)汽車的最大不同點(diǎn)。電力驅(qū)動(dòng)以及控制系統(tǒng)由驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，電源和電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制裝置等組成，電動(dòng)汽車的其他裝置與內(nèi)燃機(jī)汽車相同。電動(dòng)汽車的動(dòng)力由電動(dòng)機(jī)提供，對(duì)于電動(dòng)機(jī)的控制性能直接影響汽車的性能和安全性。直流無刷電機(jī)經(jīng)過最近20年的發(fā)展，以其安全可靠，價(jià)格低廉，生產(chǎn)技術(shù)成熟等特點(diǎn)已經(jīng)逐步取代了傳統(tǒng)的直流電機(jī)和交流感應(yīng)電機(jī)。但是其控制技術(shù)相對(duì)較為復(fù)雜，現(xiàn)有產(chǎn)品基本都是以電流傳感器判斷電機(jī)轉(zhuǎn)子位置并進(jìn)行換向，成本較高，連接線路復(fù)雜，安全性差。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種新能源汽車大功率電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器，所述控制器不使用電流傳感器，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本低等特點(diǎn)。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型所采取的技術(shù)方案是:一種新能源汽車大功率電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器，其特征在于包括控制板、驅(qū)動(dòng)板、行車參數(shù)采集模塊、車速給定模塊、12V電源模塊和高壓電源模塊，所述行車參數(shù)采集模塊和車速給定模塊與控制板的輸入端連接，12V電源模塊為控制板供電，控制板的輸出端與驅(qū)動(dòng)板的輸入端連接，所述高壓電源模塊為驅(qū)動(dòng)板提供電源，所述驅(qū)動(dòng)板的輸出端與電機(jī)連接。
[0005]優(yōu)選的，所述控制板的主芯片使用飛思卡爾公司的MC56F8037型DSP處理器。
[0006]優(yōu)選的，所述控制器還包括溫度采集模塊，所述溫度采集模塊分別采集電機(jī)和控制板的溫度。
[0007]采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于:控制器的控制板使用飛思卡爾公司的MC56F8037型DSP處理器作為主控芯片，該芯片可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)三相電流采集，母線電壓采集，6路PWM信號(hào)產(chǎn)生，控制器IGBT模塊溫度和電機(jī)溫度采集，外部加速信號(hào)采集，制動(dòng)信號(hào)采集，空擋滑行信號(hào)采集，以及與儀表或者其他設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸。電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器所采集的當(dāng)前車輛運(yùn)行數(shù)據(jù)和駕駛員駕駛意圖數(shù)據(jù)控制了電機(jī)的工作狀態(tài)。所述控制器不使用電流傳感器采集三相電流的數(shù)據(jù)，具有成本低、連接線路簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性高和安全性高等特點(diǎn)。
【專利附圖】

【附圖說明】[0008]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0009]圖1是本實(shí)用新型的原理框圖；
[0010]圖2是本實(shí)用新型中控制板產(chǎn)生PWM波形原理圖；
[0011]圖3是產(chǎn)生的電流波形時(shí)序圖；
[0012]圖4是本實(shí)用新型的主軟件流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]如圖1所示，一種新能源汽車大功率電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器，包括控制板、驅(qū)動(dòng)板、行車參數(shù)采集模塊、車速給定模塊、12V電源模塊和高壓電源模塊。所述行車參數(shù)采集模塊和車速給定模塊與控制板的輸入端連接，12V電源模塊為控制板供電，控制板的輸出端與驅(qū)動(dòng)板的輸入端連接，所述高壓電源模塊為驅(qū)動(dòng)板提供電源，所述驅(qū)動(dòng)板的輸出端與電機(jī)連接。
[0014]控制板選用飛思卡爾的16位MC56F8037型DSP控制器作為主控芯片，該芯片采用飛思卡爾高效的56800E內(nèi)核，高達(dá)32M核心頻率，帶有一個(gè)6通道PWM控制器，兩個(gè)8通道12位AD轉(zhuǎn)換器，一路MSCAN通訊接口，支持CAN2.0B,速度可達(dá)1M。該芯片可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)三相電流采集，母線電壓采集，6路PWM信號(hào)產(chǎn)生，控制器IGBT模塊溫度和電機(jī)溫度采集，外部加速信號(hào)采集，制動(dòng)信號(hào)采集，空擋滑行信號(hào)采集，以及與儀表或者其他設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)耐ㄓ嵞K。電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器所采集的當(dāng)前車輛運(yùn)行數(shù)據(jù)和駕駛員駕駛意圖數(shù)據(jù)控制了電機(jī)的工作狀態(tài)。
[0015]兩個(gè)8通道12位AD轉(zhuǎn)換器中，3路用于電流采樣，2路用于電壓檢測(cè)，2路用于溫度檢測(cè)，I路采集車速信息，I路采集制動(dòng)信息。所述直流無刷電機(jī)控制器采用6路PWM輸出控制驅(qū)動(dòng)IGBT模塊，MCU輸出的PWM開關(guān)信號(hào)，經(jīng)過信號(hào)放大電路和隔離保護(hù)電路與IGBT驅(qū)動(dòng)極電氣連接，實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)器動(dòng)力輸入輸出功能。所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)器采用反電動(dòng)勢(shì)法通過電流過零點(diǎn)技術(shù)檢測(cè)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子位置和轉(zhuǎn)速。所述通訊模塊采用一路CAN數(shù)字通訊端口 CANH，CANL，一路串口通訊端口 SCIRXD，SCITXD，CAN通訊端口負(fù)責(zé)與車輛其他部件如電池管理系統(tǒng)等通訊，串口通訊提供儀表顯示數(shù)據(jù)。
[0016]其中控制板產(chǎn)生6路PWM波形，PWM波形產(chǎn)生原理如圖2所示，由VT1-VT6六個(gè)IGBT所組成的全橋，其中兩個(gè)IGBT組成一路橋臂，共三路橋臂，在同一橋臂中兩個(gè)IGBT不能同時(shí)開通，為互補(bǔ)模式。三路橋臂依次接通后產(chǎn)生如圖3所示的電流波形，其中每一路波形都是由正向負(fù)再回到正的類似正弦波，當(dāng)波形到達(dá)零點(diǎn)時(shí)進(jìn)行換向。通過波形的順序和過零點(diǎn)的位置即可檢測(cè)轉(zhuǎn)子位置，通過同一路兩個(gè)過零點(diǎn)的時(shí)差可以得到當(dāng)前轉(zhuǎn)速。PWM的占空比的改變可以控制電動(dòng)機(jī)在單位時(shí)間內(nèi)所獲得的能量的多少，進(jìn)而控制速度的快慢。其軟件流程如圖4所示，首先進(jìn)行初始化PWM，ADC，打開中斷和定時(shí)器，然后檢測(cè)電流，電壓，溫度，轉(zhuǎn)速等信號(hào)。當(dāng)條件滿足時(shí)根據(jù)給定的車速信號(hào)轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)速作為目標(biāo)轉(zhuǎn)速，當(dāng)目標(biāo)轉(zhuǎn)速和當(dāng)前轉(zhuǎn)速不同時(shí)啟動(dòng)PI調(diào)節(jié)器進(jìn)行調(diào)節(jié)，改變轉(zhuǎn)速。當(dāng)條件不滿足時(shí)，進(jìn)行停機(jī)操作，復(fù)位所有標(biāo)志位，等待下一次啟動(dòng)和運(yùn)行操作。
[0017]所述控制板采用大面積多回路散熱器散熱，散熱器底板為銅板，與功率模塊固定，另一面與水冷散熱系統(tǒng)相連，冷媒為純水。溫度采集模塊采集電機(jī)和控制器溫度，送至主控芯片，主控芯片依據(jù)這些溫度決定控制器功率的大小和熱保護(hù)狀態(tài)。母線電壓采集精密電阻進(jìn)行分壓，經(jīng)過濾波放大送入主控芯片，主控芯片采用軟件濾波，進(jìn)行定時(shí)多分量采集濾波，保證了母線電壓測(cè)量的準(zhǔn)確性能夠達(dá)到0.5V。
[0018]電機(jī)控制方法，第一步電機(jī)復(fù)位，電機(jī)啟動(dòng)時(shí)控制器給定一個(gè)既定的電流波形，對(duì)電機(jī)的轉(zhuǎn)子進(jìn)行復(fù)位。第二步啟動(dòng)，復(fù)位后電機(jī)轉(zhuǎn)子位置通過返回的電流波形進(jìn)行判斷當(dāng)前轉(zhuǎn)子的位置，根據(jù)轉(zhuǎn)子當(dāng)前位置，中央處理器輸出波形進(jìn)行控制，使得電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)。第三步調(diào)速，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后根據(jù)車速給定模塊給定的車速計(jì)算電機(jī)目標(biāo)轉(zhuǎn)速，根據(jù)目標(biāo)轉(zhuǎn)速調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速，此過程采用閉環(huán)的PI控制算法調(diào)整PWM占空比。第四步停機(jī)，接收到停機(jī)指令后調(diào)整PWM占空比逐漸歸零，直至電機(jī)轉(zhuǎn)速為零。
[0019]控制器的控制邏輯為:1、電機(jī)控制器上電啟動(dòng)，動(dòng)力電池對(duì)控制器主回路供電，MCU進(jìn)行系統(tǒng)資源初始化并檢測(cè)母線電壓，當(dāng)母線電壓符合供電需求后進(jìn)入中斷子程序。2、讀取電流，電壓，轉(zhuǎn)速，制動(dòng)等信號(hào)并進(jìn)行數(shù)值轉(zhuǎn)換。3、根據(jù)采集到的三相電流信號(hào)進(jìn)行計(jì)算，獲得電動(dòng)機(jī)的當(dāng)前轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子位置，根據(jù)轉(zhuǎn)速信號(hào)，制動(dòng)信號(hào)等計(jì)算PWM占空比。4、根據(jù)PWM的占空比在PWM中斷中重新設(shè)置PWM波形參數(shù)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)。5、電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)后產(chǎn)生反向電動(dòng)勢(shì)，反向電動(dòng)勢(shì)被MCU獲取到后進(jìn)行閉環(huán)控制,使得電機(jī)轉(zhuǎn)速符合既定需求。
[0020]控制器的控制板使用飛思卡爾公司的MC56F8037型DSP處理器作為主控芯片，該芯片可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)三相電流采集，母線電壓采集，6路PWM信號(hào)產(chǎn)生，控制器IGBT模塊溫度和電機(jī)溫度采集，外部加速信號(hào)采集，制動(dòng)信號(hào)采集，空擋滑行信號(hào)采集，以及與儀表或者其他設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸。電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器所采集的當(dāng)前車輛運(yùn)行數(shù)據(jù)和駕駛員駕駛意圖數(shù)據(jù)控制了電機(jī)的工作狀態(tài)。所述控制器不使用電流傳感器采集三相電流的數(shù)據(jù)，具有成本低、連接線路簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性高和安全性高等特點(diǎn)。
[0021]本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本實(shí)用新型的原理及其實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說明只是用來幫助理解本實(shí)用新型的方法及其核心思想。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下還可以對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行若干改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修飾也落入本實(shí)用新型權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種新能源汽車大功率電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器，其特征在于包括控制板、驅(qū)動(dòng)板、行車參數(shù)采集模塊、車速給定模塊、12V電源模塊和高壓電源模塊，所述行車參數(shù)采集模塊和車速給定模塊與控制板的輸入端連接，12V電源模塊為控制板供電，控制板的輸出端與驅(qū)動(dòng)板的輸入端連接，所述高壓電源模塊為驅(qū)動(dòng)板提供電源，所述驅(qū)動(dòng)板的輸出端與電機(jī)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新能源汽車大功率電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器，其特征在于所述控制板的主芯片使用飛思卡爾公司的MC56F8037型DSP處理器。
3.根據(jù)權(quán)利要去I所述的一種新能源汽車大功率電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器，其特征在于所述控制器還包括溫度采集模塊，所述溫度采集模塊分別采集電機(jī)和控制板的溫度。
【文檔編號(hào)】H02P6/00GK203423639SQ201320565711
【公開日】2014年2月5日 申請(qǐng)日期:2013年9月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月12日
【發(fā)明者】劉藝 申請(qǐng)人:河北博聯(lián)通訊科技有限責(zé)任公司