異步電機(jī)電動(dòng)汽車(chē)控制系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種異步電機(jī)電動(dòng)汽車(chē)控制系統(tǒng)，低通濾波電路的輸入端與蓄電池組的負(fù)極連接，低通濾波電路的輸出端與DSP控制芯片的輸入端連接，電壓檢測(cè)電路并聯(lián)在濾波電容C1的兩端，預(yù)充電電阻R1并聯(lián)在接觸器K2的兩端，吸收電容C2的兩端分別于IPM模塊的輸入端連接， IPM模塊的輸出端與電機(jī)連接，所述電機(jī)上設(shè)置光電編碼器，該光電編碼器的輸出端與DSP控制芯片的輸入端連接;電壓檢測(cè)電路，包括霍爾傳感器U30和運(yùn)放器U31。實(shí)現(xiàn)了對(duì)異步電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行精確控制的目的。
【專(zhuān)利說(shuō)明】 異步電機(jī)電動(dòng)汽車(chē)控制系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種異步電機(jī)電動(dòng)汽車(chē)控制系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國(guó)社會(huì)的進(jìn)步及經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，燃油汽車(chē)逐步進(jìn)入家庭，我國(guó)個(gè)人家庭擁有的汽車(chē)保有量逐年攀升，截止2011年年底，我國(guó)汽車(chē)保有量已經(jīng)突破一億輛，汽車(chē)在提供人們便利的同時(shí)，也帶來(lái)了環(huán)境污染和石油資源的匱乏等一系列的問(wèn)題。汽車(chē)的大量使用使得大氣污染的42%污染是由汽車(chē)的燃?xì)馀欧潘斐傻模页鞘兄械脑胍粑廴?0%也是由車(chē)輛產(chǎn)生的，以及隨著石油資源的日益匱乏以及居高不下的油價(jià)，而且由于電動(dòng)汽車(chē)具有先天性的低污染、零排放等優(yōu)點(diǎn)，新能源電動(dòng)汽車(chē)新技術(shù)的研發(fā)成為汽車(chē)發(fā)展的趨勢(shì)。并且在清潔能源的利用方面電動(dòng)汽車(chē)有著先天的優(yōu)勢(shì)，隨著光伏，風(fēng)能等新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，其所產(chǎn)生的電力能源可以直接用于電動(dòng)汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)，達(dá)到了節(jié)能減排的目的。
[0003]雖然電機(jī)應(yīng)用的歷史已經(jīng)超過(guò)了 100年，但是電機(jī)調(diào)速理論一直處于發(fā)展的過(guò)程當(dāng)中。由于直流電機(jī)只需要簡(jiǎn)單的變流器就能實(shí)現(xiàn)良好的速度和轉(zhuǎn)矩調(diào)控特性，因此直流電機(jī)早期電機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域中曾經(jīng)占了主導(dǎo)地位。但是早期的直流電機(jī)也有其自身的缺點(diǎn)，如電機(jī)需要電刷和換向器等特殊結(jié)構(gòu)，使得其維護(hù)成本較高，可靠性較低等不足之處；而交流電機(jī)特別是鼠籠型異步電機(jī)則不存在這些問(wèn)題，其具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，可靠性高，適用于惡劣環(huán)境以及更能有效地實(shí)現(xiàn)能量回收等特點(diǎn)。只是其對(duì)速度調(diào)控的要求要依賴(lài)于較復(fù)雜的調(diào)速控制系統(tǒng)，因此其在早期的應(yīng)用范圍有限。但是，隨著近幾十年來(lái)電力電子技術(shù)的以及電機(jī)控制理論的發(fā)展，為高性能交流調(diào)速系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)提供了有力的支撐。特別是基于轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向的矢量控制使得交流傳動(dòng)系統(tǒng)具備了與直流相媲美的調(diào)速性能，因而在當(dāng)前電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)電機(jī)中得到了廣泛的應(yīng)用。
[0004]交流電機(jī)具有諸多的優(yōu)點(diǎn)，但是長(zhǎng)期以來(lái)由于受到科技發(fā)展的限制，把交流電機(jī)應(yīng)用于調(diào)速電機(jī)領(lǐng)域作為調(diào)速電機(jī)的困難未能得到很好的解決。在早期只有一些調(diào)速性能差，低效耗能的方法。如繞線式異步電機(jī)外串電阻及機(jī)械式串級(jí)調(diào)速法以及籠型異步電機(jī)定子調(diào)壓調(diào)速方法。這些方法的明顯增加電機(jī)調(diào)速控制的成本，并且速度控制性能較低，這都使得異步電機(jī)的調(diào)速性能無(wú)法與直流電機(jī)相提并論。
[0005]變頻調(diào)速的主要特征是通過(guò)控制電機(jī)定子的供電幅度以及頻率來(lái)達(dá)到控制電機(jī)轉(zhuǎn)矩和速度的目的，這種控制方案帶來(lái)了明顯的好處:一方面可以充分利用電機(jī)的鐵心，另一方面變頻調(diào)速系統(tǒng)的性能表現(xiàn)也優(yōu)于直流調(diào)速系統(tǒng)。最初的變頻調(diào)速方案是通過(guò)保持定子通電電壓與通電頻率的比率保持近似不變來(lái)達(dá)到保持磁鏈的幅值恒定，從本質(zhì)上講，恒壓頻比控制的只是三相交流電的電壓和頻率大小，屬于開(kāi)環(huán)控制。因而控制方案實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，通用性強(qiáng)，主要用于速度精度要求不十分嚴(yán)格或負(fù)載變動(dòng)較小的場(chǎng)合。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于，針對(duì)上述問(wèn)題，提出一種異步電機(jī)電動(dòng)汽車(chē)控制系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)異步電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行精確控制的優(yōu)點(diǎn)。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
一種異步電機(jī)電動(dòng)汽車(chē)控制系統(tǒng)，包括DSP控制芯片、主電路開(kāi)關(guān)K1、接觸器K2、預(yù)充電電阻R1、電壓檢測(cè)電路、濾波電容Cl、吸收電容C2、IPM模塊、蓄電池組、低通濾波電路和光電編碼器，所述主電路開(kāi)關(guān)K1、接觸器K2和濾波電容Cl組成的串聯(lián)電路并聯(lián)在蓄電池組的兩端，所述低通濾波電路的輸入端與蓄電池組的負(fù)極連接，低通濾波電路的輸出端與DSP控制芯片的輸入端連接，所述電壓檢測(cè)電路并聯(lián)在濾波電容Cl的兩端，且吸收電容C2并聯(lián)在濾波電容Cl的兩端，所述預(yù)充電電阻Rl并聯(lián)在接觸器K2的兩端，所述吸收電容C2的兩端分別于IPM模塊的輸入端連接，所述IPM模塊的輸出端與電機(jī)連接，所述電機(jī)上設(shè)置光電編碼器，該光電編碼器的輸出端與DSP控制芯片的輸入端連接；所述電壓檢測(cè)電路，包括霍爾傳感器U30和運(yùn)放器U31，所述霍爾傳感器U30的輸出端與滑動(dòng)變阻器RP2的一個(gè)固定端串聯(lián)，滑動(dòng)變阻器RP2的另一個(gè)固定端與運(yùn)放器U31的同相輸入端間串聯(lián)電阻R95，所述運(yùn)放器U31反相輸入端與運(yùn)放器U31的輸出端連接，且電阻R95和運(yùn)放器U31的同相輸入端的節(jié)點(diǎn)與間串聯(lián)電容C62，所述電容C62的兩端并聯(lián)電阻R97。
[0008]本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下有益效果:
本發(fā)明的技術(shù)方案，引入DSP控制芯片，通過(guò)光電編碼器，電壓檢測(cè)電路對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速和供電電壓的采集，并通過(guò)DSP控制芯片技術(shù)，因DSP控制芯片具有高精度的雙浮點(diǎn)計(jì)算方式，技術(shù)速度快，從而減少了信號(hào)的滯后性，而對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速和供電電壓的精確采集，實(shí)現(xiàn)了對(duì)異步電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行精確控制的目的。
[0009]下面通過(guò)附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1為本發(fā)明實(shí)施例所述的異步電機(jī)電動(dòng)汽車(chē)控制系統(tǒng)原理框圖；
圖2為本發(fā)明實(shí)施例所述的電壓檢測(cè)電路的電子電路圖。

【具體實(shí)施方式】
[0011]以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的優(yōu)選實(shí)施例僅用于說(shuō)明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0012]如圖1所示，一種異步電機(jī)電動(dòng)汽車(chē)控制系統(tǒng)，包括DSP控制芯片(簡(jiǎn)稱(chēng)DSP)、主電路開(kāi)關(guān)Kl、接觸器K2、預(yù)充電電阻Rl、電壓檢測(cè)電路、濾波電容Cl、吸收電容C2、IPM模塊、蓄電池組、低通濾波電路和光電編碼器，主電路開(kāi)關(guān)K1、接觸器K2和濾波電容Cl組成的串聯(lián)電路并聯(lián)在蓄電池組的兩端，低通濾波電路的輸入端與蓄電池組的負(fù)極連接，低通濾波電路的輸出端與DSP控制芯片的輸入端連接，電壓檢測(cè)電路并聯(lián)在濾波電容Cl的兩端，且吸收電容C2并聯(lián)在濾波電容Cl的兩端，預(yù)充電電阻Rl并聯(lián)在接觸器K2的兩端，吸收電容C2的兩端分別于IPM模塊的輸入端連接，IPM模塊的輸出端與電機(jī)連接，電機(jī)上設(shè)置光電編碼器，該光電編碼器的輸出端與DSP控制芯片的輸入端連接。
[0013]電壓檢測(cè)電路如圖2所示，包括霍爾傳感器U30和運(yùn)放器U31，霍爾傳感器U30的輸出端與滑動(dòng)變阻器RP2的一個(gè)固定端串聯(lián)，滑動(dòng)變阻器RP2的另一個(gè)固定端與運(yùn)放器U31的同相輸入端間串聯(lián)電阻R95，運(yùn)放器U31反相輸入端與運(yùn)放器U31的輸出端連接，且電阻R95和運(yùn)放器U31的同相輸入端的節(jié)點(diǎn)與間串聯(lián)電容C62，電容C62的兩端并聯(lián)電阻R97。
[0014]檔位信號(hào)、剎車(chē)信號(hào)和倒車(chē)信號(hào)燈接入DSP的數(shù)字I/O接口。為了避免IPM模塊對(duì)DSP的干擾，在DSP和IPM模塊間采用光耦隔離措施。另外，為了實(shí)現(xiàn)人機(jī)通信以及控制器與系統(tǒng)其它設(shè)備的數(shù)據(jù)通信，DSP中配置了 CAN總線控制器。
[0015]光電編碼器包括光柵盤(pán)、光電傳感器和LED，在電動(dòng)機(jī)的主軸上安裝有光柵盤(pán)，其主要工作原理為，光柵盤(pán)隨電機(jī)主軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，當(dāng)LED發(fā)出的光線被光柵盤(pán)遮擋時(shí)，光電傳感器就會(huì)輸出邏輯0，也就是低電平；當(dāng)LED光透光柵盤(pán)上的孔被傳感器接收到時(shí)，光電傳感器就輸出邏輯1，也就是高電平。因此通過(guò)計(jì)數(shù)不斷電平高低切換的脈沖數(shù)就能通過(guò)計(jì)算得到電機(jī)當(dāng)前的轉(zhuǎn)速。DSP內(nèi)的事件管理器有正交編碼電路可以實(shí)現(xiàn)脈沖計(jì)數(shù)的功能。
[0016]最后應(yīng)說(shuō)明的是:以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種異步電機(jī)電動(dòng)汽車(chē)控制系統(tǒng)，其特征在于，包括DSP控制芯片、主電路開(kāi)關(guān)Kl、接觸器K2、預(yù)充電電阻Rl、電壓檢測(cè)電路、濾波電容Cl、吸收電容C2、IPM模塊、蓄電池組、低通濾波電路和光電編碼器，所述主電路開(kāi)關(guān)K1、接觸器K2和濾波電容Cl組成的串聯(lián)電路并聯(lián)在蓄電池組的兩端，所述低通濾波電路的輸入端與蓄電池組的負(fù)極連接，低通濾波電路的輸出端與DSP控制芯片的輸入端連接，所述電壓檢測(cè)電路并聯(lián)在濾波電容Cl的兩端，且吸收電容C2并聯(lián)在濾波電容Cl的兩端，所述預(yù)充電電阻Rl并聯(lián)在接觸器K2的兩端，所述吸收電容C2的兩端分別于IPM模塊的輸入端連接，所述IPM模塊的輸出端與電機(jī)連接，所述電機(jī)上設(shè)置光電編碼器，該光電編碼器的輸出端與DSP控制芯片的輸入端連接；所述電壓檢測(cè)電路，包括霍爾傳感器U30和運(yùn)放器U31，所述霍爾傳感器U30的輸出端與滑動(dòng)變阻器RP2的一個(gè)固定端串聯(lián)，滑動(dòng)變阻器RP2的另一個(gè)固定端與運(yùn)放器U31的同相輸入端間串聯(lián)電阻R95，所述運(yùn)放器U31反相輸入端與運(yùn)放器U31的輸出端連接，且電阻R95和運(yùn)放器U31的同相輸入端的節(jié)點(diǎn)與間串聯(lián)電容C62，所述電容C62的兩端并聯(lián)電阻R97。
【文檔編號(hào)】H02P23/00GK104467608SQ201410761879
【公開(kāi)日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年12月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月12日
【發(fā)明者】張彥會(huì), 張群 申請(qǐng)人:廣西科技大學(xué)