一種電動三輪車無刷直流電機(jī)能量回饋控制器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種電動三輪車無刷直流電機(jī)能量回饋控制器，其關(guān)鍵在于：所述能量回饋控制器包括降壓型開關(guān)電源模塊、母線電壓采樣模塊、母線電流采樣模塊、相電流檢測模塊與反電動勢檢測模塊、三相橋驅(qū)動模塊、轉(zhuǎn)子磁場位置檢測模塊、微控制器單元、以及溫度檢測、調(diào)速信號、倒車信號和剎車信號處理電路。本實(shí)用新型具有普通控制的基本功能和保護(hù)功能，還具有能量回饋控制功能，所回收的能量來自于整車的動能，制動時(shí)動能經(jīng)過電機(jī)永磁轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)切割定子線圈來轉(zhuǎn)換為電能，控制器使用定子線圈中的電能來進(jìn)行能量回饋制動控制，能增加大約15%~20%的續(xù)航里程，制動力矩通常能達(dá)到100N.m以上，特別適用于啟停頻繁的城市路況和山區(qū)。
【專利說明】
一種電動三輪車無刷直流電機(jī)能量回饋控制器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實(shí)用新型屬于電動車控制器，具體涉及一種純電動三輪車無刷直流電機(jī)控制 器。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前純電動三輪車廣泛采用三相無刷直流電機(jī)，其中較為常見的是帶減速箱的差 速電機(jī)，電池普遍選擇鉛酸儲電池。
[0003] 電動三輪車在實(shí)際使用過程中往往會裝載大量的貨物，耗電量大，由于目前電池 容量有限，加上行車過程中難免會不斷的加速剎車，因此整車的續(xù)航里程不會太多，由于自 身載重較大，在平路騎行和下坡滑行中會有較大的動能，在剎車時(shí)，這些動能若不回收利用 會白白浪費(fèi)掉，同時(shí)還會磨損機(jī)械剎車，另外下坡滑行速度過快會產(chǎn)生較高的反電動勢，其 可以達(dá)到損壞整車電器件的程度。能量回饋控制器就是基于提升續(xù)航里程、增強(qiáng)制動系統(tǒng) 的安全系數(shù)以及防止下坡滑行過快損壞整車電器這三個(gè)主要目的而研發(fā)的新型電動三輪 車控制器，同時(shí)此控制器具有普通控制器的行車功能。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004] 本實(shí)用新型的目的是提供一種電動三輪車無刷直流電機(jī)能量回饋控制器。
[0005] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，采用以下技術(shù)方案，一種電動三輪車無刷直流電機(jī)能量回饋 控制器，其特征在于:所述能量回饋控制器包括降壓型開關(guān)電源模塊、母線電壓采樣模塊、 母線電流采樣模塊、相電流檢測模塊與反電動勢檢測模塊、三相橋驅(qū)動模塊、轉(zhuǎn)子磁場位置 檢測模塊、微控制器單元、以及溫度檢測、調(diào)速信號、倒車信號和剎車信號處理電路。
[0006] 所述母線電壓采樣模塊用于實(shí)時(shí)采集當(dāng)前動力電池組的電壓值。
[0007] 所述母線電流采樣模塊用于實(shí)時(shí)采集當(dāng)前動力電池組的用電電流;所述母線電流 采樣模塊包括第一電流霍爾傳感器Uhall、第一電容Clbusl、第二電容CIbus2、第三電容 CIbus3、第一電阻Rlbusl、第二電阻RIbus2、第三電阻RIbus3、第四電阻RIbus4、第五電阻 RIbus5和第一運(yùn)放UlbuslA;其中，第一電流霍爾傳感器Uhall的第一引腳聯(lián)接到電源端 VCC，第一電流霍爾傳感器Uhall的第四引腳聯(lián)接到地;第一電容Clbusl的一個(gè)引腳聯(lián)接到 第一電流霍爾傳感器Uhall的第三引腳，第一電容Clbusl的另一個(gè)引腳聯(lián)接到地;第二電容 CIbus2的一個(gè)引腳聯(lián)接到第一電流霍爾傳感器Uhall的第二引腳，第二電容CIbus2的另一 個(gè)引腳聯(lián)接到地;第二電阻RIbus2的一個(gè)引腳聯(lián)接到第一電流霍爾傳感器Uhall的第三引 腳，第二電阻RIbus2的另一個(gè)引腳聯(lián)接到第一運(yùn)放UlbuslA的第三引腳;第三電阻RIbus3的 一個(gè)引腳聯(lián)接到第一電流霍爾傳感器Uhall的第二引腳，第三電阻RIbus3的另一個(gè)引腳聯(lián) 接到第一運(yùn)放UlbuslA的第二引腳;第一電阻Rlbusl的一個(gè)引腳聯(lián)接到電源VCC，第一電阻 Rlbusl的另一個(gè)引腳聯(lián)接到第一運(yùn)放UlbuslA的第三引腳;第四電阻RIbus4的一個(gè)引腳聯(lián) 接到第一運(yùn)放UlbuslA的第二引腳，第四電阻RIbus4的另一個(gè)引腳聯(lián)接到第一運(yùn)放UlbuslA 的第一引腳;第五電阻RIbus5的一個(gè)引腳聯(lián)接到第一運(yùn)放UlbuslA的第一引腳，第五電阻 RIbus5的另一個(gè)引腳和第二電容CIbus2的一個(gè)引腳相連接并且公共點(diǎn)聯(lián)接到微控制器的 一個(gè)ADC引腳，第二電容Cl bus 2的另一個(gè)引腳聯(lián)接到地;第一運(yùn)放UI bus 1A的第八引腳連接 到電源端VCC，第一運(yùn)放UlbuslA的第四引腳連接到地。
[0008] 所述相電流檢測模塊與反電動勢檢測模塊用于檢測三相無刷直流電機(jī)線的相電 流和相電壓;所述相電流檢測模塊由U相電流處理模塊、V相電流處理模塊、W相電流處理模 塊三個(gè)相似相電流處理模塊組成;所述反電動勢檢測模塊由U反電動勢檢測模塊、V反電動 勢檢測模塊、W反電動勢檢測模塊三個(gè)相似反電動勢電壓處理模塊組成;其中，所述U相電流 處理模塊包括第一電阻Rphsl、第二電阻Rphs2、第三電阻Rphs3、第四電阻Rphs4、第一電容 Cphsl、第一運(yùn)放UphslA和第一二極管Dphsl;第一電阻Rphsl的一個(gè)引腳聯(lián)接到電源端 VCC，第一電阻Rphsl的另一個(gè)引腳聯(lián)接到第一運(yùn)放UphslA的第三引腳;第二電阻Rphs2的 一個(gè)引腳聯(lián)接到電機(jī)相線U相上，第二電阻Rphs2的另一個(gè)引腳聯(lián)接到第一運(yùn)放UphslA的第 三引腳;第一二極管Dphs 1的陽極聯(lián)接到第一運(yùn)放Uphs 1A的第三引腳，第一二極管Dphs 1的 陰極聯(lián)接到第一運(yùn)放UphslA的第二引腳；第三電阻Rphs3的一個(gè)引腳聯(lián)接到地，第三電阻 Rphs3的另一個(gè)引腳聯(lián)接到第一運(yùn)放UphslA的第二引腳;第四電阻Rphs4的一個(gè)引腳聯(lián)接到 第一運(yùn)放UphslA的第二引腳，第四電阻Rphs4的另一個(gè)引腳聯(lián)接到第一運(yùn)放UphslA的第一 引腳;第一電容Cphsl的一個(gè)引腳聯(lián)接到第一運(yùn)放UphslA的第一引腳，第一電容Cphsl的另 一個(gè)引腳聯(lián)接到地;第一運(yùn)放UphslA的第一引腳還聯(lián)接到微控制器的一個(gè)ADC引腳，第一運(yùn) 放UphslA的第八引腳連接到VCC，第一運(yùn)放UphslA的第四引腳連接到地;所述V相電流處理 模塊和W相電流處理模塊與U相電流處理模塊的電路結(jié)構(gòu)完全相同；所述U相反電動勢檢測 模塊包括第一電阻Rphs5、第二電阻Rphs6、第一電容Cphs2和第一二極管Dphs2;第一電阻 Rphs5的一個(gè)引腳聯(lián)接到電機(jī)相線U相上，第一電阻Rphs5的另一個(gè)引腳聯(lián)接到第一二極管 Dphs2的陽極;第二電阻Rphs6與第一電容Cphs2并聯(lián)，它們的一個(gè)公共連接點(diǎn)與第一二極管 Dphs2的陽極相連接，它們的另一個(gè)公共連接點(diǎn)聯(lián)接到地;第一二極管Dphs2的陰極聯(lián)接到 VCC，第一二極管Dphs2的陽極還聯(lián)接到微控制器的一個(gè)ADC引腳;所述V相反電動勢檢測 模塊和W相反電動勢檢測模塊與U相反電動勢檢測模塊的電路結(jié)構(gòu)完全相同。
[0009] 所述三相橋驅(qū)動模塊用于驅(qū)動電機(jī)運(yùn)行以及能量回饋的充電和同步整流控制。
[0010] 所述轉(zhuǎn)子磁場位置檢測模塊用于檢測當(dāng)前轉(zhuǎn)子磁場方向的相對位置和轉(zhuǎn)速、方向 等信息。
[0011] 所述微控制器單元用于處理各種行車時(shí)的輸入信號和發(fā)出對電機(jī)和整車的控制 信號。
[0012] 所述溫度檢測、調(diào)速信號、倒車信號和剎車信號處理電路分別用于采樣控制器的 溫度信息、調(diào)速信息、倒車模式、剎車模式等四種參與控制的信號。
[0013] 本實(shí)用新型具有電動三輪車無刷直流電機(jī)普通控制的基本功能（如：調(diào)速、剎車、 倒車、三速、防飛車等和保護(hù)功能（限流、欠壓保護(hù)、過壓保護(hù)、短路保護(hù)、過熱保護(hù)等），同 時(shí)，還具有能量回饋控制功能，所回收的能量來自于整車的動能，制動時(shí)動能經(jīng)過電機(jī)永磁 轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)切割定子線圈來轉(zhuǎn)換為電能，控制器使用定子線圈中的電能來進(jìn)行能量回饋制動 控制，能增加大約15%~20%的續(xù)航里程，φ慟力矩通常能達(dá)到100N. m以上，特別適用于啟停 頻繁的城市路況和山區(qū)。本實(shí)用新型具有以下特點(diǎn)：增加續(xù)航里程，當(dāng)滿足回饋條件時(shí)（如 踩剎車)控制器能將整車的動力轉(zhuǎn)換為電能存于電池中，達(dá)到節(jié)能效果;剎車時(shí)很平穩(wěn)，回 饋采用間接轉(zhuǎn)矩閉環(huán)的閉環(huán)控制，減速過程中制動力脈動小，且大小很根據(jù)轉(zhuǎn)速等信號來 自動調(diào)節(jié)，使回饋效果和騎行感覺達(dá)到最佳狀態(tài);延長電池壽命，每次能量回饋時(shí)會有較大 的脈沖電流對電池進(jìn)行充電，能夠消除電上的極化現(xiàn)象，在一定程度上延長了電池的使用 壽命;此外，有利于減少機(jī)械剎車的磨損，輕踩剎車時(shí)也能觸發(fā)能量回饋，同時(shí)產(chǎn)出較大的 制動力矩，能使整車在較短時(shí)間內(nèi)降到低速;還可以防止下坡使滑行過快產(chǎn)生過較高的反 電動勢損害整車用電器以及電池。
【附圖說明】
[0014] 圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖；
[0015] 圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例中母線電流采樣模塊的電路結(jié)構(gòu)圖；
[0016] 圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例中U相電流處理模塊的電路結(jié)構(gòu)圖；
[0017] 圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例中U反電動勢檢測模塊的電路結(jié)構(gòu)圖；
[0018] 圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例的控制原理圖；
[0019] 圖6為實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
【具體實(shí)施方式】
[0020] 下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本實(shí)用新型做進(jìn)一步的說明。
[0021] 如圖1所示，一種電動三輪車無刷直流電機(jī)能量回饋控制器，包括包括降壓型開關(guān) 電源模塊、母線電壓采樣模塊、母線電流采樣模塊、相電流檢測模塊與反電動勢檢測模塊、 三相橋驅(qū)動模塊、轉(zhuǎn)子磁場位置檢測模塊、微控制器單元、以及溫度檢測、調(diào)速信號、倒車信 號和剎車信號處理電路。
[0022] 所述母線電壓采樣模塊用于實(shí)時(shí)采集當(dāng)前動力電池組的電壓值。
[0023] 所述母線電流采樣模塊用于實(shí)時(shí)采集當(dāng)前動力電池組的用電電流。
[0024]如圖2所示，所述母線電流采樣模塊包括第一電流霍爾傳感器Uhal 1、第一電容 Clbusl、第二電容CIbus2、第三電容CIbus3、第一電阻Rlbusl、第二電阻RIbus2、第三電阻 RIbus3、第四電阻RIbus4、第五電阻RIbus5和第一運(yùn)放UlbuslA;其中，第一電流霍爾傳感器 Uhal 1的第一引腳聯(lián)接到電源端VCC，第一電流霍爾傳感器Uhal 1的第四引腳聯(lián)接到地;第一 電容Clbusl的一個(gè)引腳聯(lián)接到第一電流霍爾傳感器Uhall的第三引腳，第一電容Clbusl的 另一個(gè)引腳聯(lián)接到地;第二電容CIbus2的一個(gè)引腳聯(lián)接到第一電流霍爾傳感器Uhall的第 二引腳，第二電容CIbus2的另一個(gè)引腳聯(lián)接到地;第二電阻RIbus2的一個(gè)引腳聯(lián)接到第一 電流霍爾傳感器Uhall的第三引腳，第二電阻RIbus2的另一個(gè)引腳聯(lián)接到第一運(yùn)放UlbuslA 的第三引腳;第三電阻RIbus3的一個(gè)引腳聯(lián)接到第一電流霍爾傳感器Uhall的第二引腳，第 三電阻RIbus3的另一個(gè)引腳聯(lián)接到第一運(yùn)放UlbuslA的第二引腳;第一電阻Rlbusl的一個(gè) 引腳聯(lián)接到電源VCC，第一電阻Rlbusl的另一個(gè)引腳聯(lián)接到第一運(yùn)放UlbuslA的第三引腳； 第四電阻RIbus4的一個(gè)引腳聯(lián)接到第一運(yùn)放UlbuslA的第二引腳，第四電阻RIbus4的另一 個(gè)引腳聯(lián)接到第一運(yùn)放UlbuslA的第一引腳;第五電阻RIbus5的一個(gè)引腳聯(lián)接到第一運(yùn)放 UlbuslA的第一引腳，第五電阻RIbus5的另一個(gè)引腳和第二電容CIbus2的一個(gè)引腳相連接 并且公共點(diǎn)聯(lián)接到微控制器的一個(gè)ADC引腳，第二電容CIbus2的另一個(gè)引腳聯(lián)接到地;第一 運(yùn)放UlbuslA的第八引腳連接到電源端VCC，第一運(yùn)放UlbuslA的第四引腳連接到地。
[0025]所述相電流檢測模塊與反電動勢檢測模塊用于檢測三相無刷直流電機(jī)線的相電 流和相電壓。
[0026]如圖3所示，所述相電流檢測模塊由U相電流處理模塊、V相電流處理模塊、W相電流 處理模塊三個(gè)相似相電流處理模塊組成;所述反電動勢檢測模塊由U反電動勢檢測模塊、V 反電動勢檢測模塊、W反電動勢檢測模塊三個(gè)相似反電動勢電壓處理模塊組成;其中，所述U 相電流處理模塊包括第一電阻Rphsl、第二電阻Rphs2、第三電阻Rphs3、第四電阻Rphs4、第 一電容Cphsl、第一運(yùn)放UphslA和第一二極管Dphsl;第一電阻Rphsl的一個(gè)引腳聯(lián)接到電 源端VCC，第一電阻Rphsl的另一個(gè)引腳聯(lián)接到第一運(yùn)放UphslA的第三引腳；第二電阻 Rphs2的一個(gè)引腳聯(lián)接到電機(jī)相線U相上，第二電阻Rphs2的另一個(gè)引腳聯(lián)接到第一運(yùn)放 UphslA的第三引腳;第一二極管Dphsl的陽極聯(lián)接到第一運(yùn)放UphslA的第三引腳，第一二極 管Dphsl的陰極聯(lián)接到第一運(yùn)放UphslA的第二引腳;第三電阻Rphs3的一個(gè)引腳聯(lián)接到地， 第三電阻Rphs3的另一個(gè)引腳聯(lián)接到第一運(yùn)放UphslA的第二引腳;第四電阻Rphs4的一個(gè)引 腳聯(lián)接到第一運(yùn)放UphslA的第二引腳，第四電阻Rphs4的另一個(gè)引腳聯(lián)接到第一運(yùn)放 UphslA的第一引腳;第一電容Cphsl的一個(gè)引腳聯(lián)接到第一運(yùn)放UphslA的第一引腳，第一電 容Cphsl的另一個(gè)引腳聯(lián)接到地;第一運(yùn)放UphslA的第一引腳還聯(lián)接到微控制器的一個(gè)ADC 引腳，第一運(yùn)放UphslA的第八引腳連接到VCC，第一運(yùn)放UphslA的第四引腳連接到地;所述 V相電流處理模塊和W相電流處理模塊與U相電流處理模塊的電路結(jié)構(gòu)完全相同；所述U相反 電動勢檢測模塊包括第一電阻Rphs5、第二電阻Rphs6、第一電容Cphs2和第一二極管Dphs2; 第一電阻Rphs5的一個(gè)引腳聯(lián)接到電機(jī)相線U相上，第一電阻Rphs5的另一個(gè)引腳聯(lián)接到第 一二極管Dphs2的陽極;第二電阻Rphs6與第一電容Cphs2并聯(lián)，它們的一個(gè)公共連接點(diǎn)與第 一二極管Dphs2的陽極相連接，它們的另一個(gè)公共連接點(diǎn)聯(lián)接到地;第一二極管Dphs2的陰 極聯(lián)接到VCC，第一二極管Dphs2的陽極還聯(lián)接到微控制器的一個(gè)ADC引腳;所述V相反電 動勢檢測模塊和W相反電動勢檢測模塊與U相反電動勢檢測模塊的電路結(jié)構(gòu)完全相同。
[0027] 所述三相橋驅(qū)動模塊用于驅(qū)動電機(jī)運(yùn)行以及能量回饋的充電和同步整流控制。
[0028] 所述轉(zhuǎn)子磁場位置檢測模塊用于檢測當(dāng)前轉(zhuǎn)子磁場方向的相對位置和轉(zhuǎn)速、方向 等信息。
[0029] 所述微控制器單元用于處理各種行車時(shí)的輸入信號和發(fā)出對電機(jī)和整車的控制 信號。
[0030] 所述溫度檢測、調(diào)速信號、倒車信號和剎車信號處理電路分別用于采樣控制器的 溫度信息、調(diào)速信息、倒車模式、剎車模式等四種參與控制的信號。
[0031] 本實(shí)用新型除具有常規(guī)電動三輪車控制器的動力驅(qū)動功能外，其特征主要在于能 量回饋控制功能。
[0032] 在使用過程中，當(dāng)電動車剎車制動時(shí)可以將動能轉(zhuǎn)換為電能存儲到電池中，提升 續(xù)航里程。每次制動時(shí)可以產(chǎn)生較大的充電電流，在脈沖電流的作用下能夠消除鉛酸電池 的極化現(xiàn)象，一定程度上延長了電池的使用壽命。使用者只需輕踩剎車觸動電子開關(guān)后就 能啟動能量回饋功能，能量回饋可以產(chǎn)生較大的制動力矩使車很快減到低速，這樣可以降 低機(jī)械剎車的磨損程度，同時(shí)增強(qiáng)了制動系統(tǒng)的安全系數(shù)。該回饋控制器能夠根據(jù)反饋的 轉(zhuǎn)速信息、轉(zhuǎn)子磁場角度、反電動勢電壓值和相電流值來控制制動力矩的大小，在剎車時(shí)達(dá) 到平穩(wěn)且快速的制動效果，其中采用特殊的同步整流技術(shù)使動能的回收效率進(jìn)一步提高。 該回饋控制器能夠智能累計(jì)電池經(jīng)控制器所用電量，結(jié)合測量電池的電壓值通過專用算法 來估計(jì)電池的剩余電量，在長下坡滑行充電過程中電池會有充滿電的情況，能量回饋控制 算法帶有產(chǎn)生反向動力的功能使滑行時(shí)產(chǎn)生的反電動勢不會過壓，這樣能夠保證控制器和 整車的其他用電器以及電池不受損害。
[0033] 以下介紹本實(shí)用新型中所涉及能量回饋的控制算法：
[0034] 如圖5所示，永磁直流電機(jī)在轉(zhuǎn)動時(shí)會在定子線圈上產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，常稱其為反 電動勢；電流回饋控制方式采用下橋臂斬波升壓方式，制動轉(zhuǎn)矩的控制通過PID內(nèi)環(huán)調(diào)節(jié)相 電流來間接實(shí)現(xiàn)；制動轉(zhuǎn)矩的動態(tài)調(diào)節(jié)要基于路試實(shí)驗(yàn)來獲得一組與轉(zhuǎn)速、電池電壓以及 反電動勢相關(guān)的參數(shù)，以獲得平穩(wěn)的制動力為目的，同時(shí)還要限制反饋電壓不會過高;PID 的輸出結(jié)果要經(jīng)過最大值限制函數(shù)，此函數(shù)是與轉(zhuǎn)速和回饋電流相關(guān)的，用于限制回饋到 電池的電流不超過允許的最大值;為了提高回饋效率，續(xù)流采用上橋臂同步整流方式，上橋 臂的開通時(shí)間由反電動勢、相電流和電機(jī)參數(shù)(定子Ls/Rs，轉(zhuǎn)子磁通)來計(jì)算。三相橋的驅(qū) 動信號根據(jù)上下橋臂的占空比和當(dāng)前的轉(zhuǎn)子磁場位置來進(jìn)行分配。
[0035] 能量回饋控制器路試結(jié)果到達(dá)預(yù)期目標(biāo)，實(shí)驗(yàn)結(jié)論如下：
[0036]路試地點(diǎn)：重慶某坡道；
[0037] 整車重量：5〇〇kg;
[0038] 電池：60V38Ah鉛酸蓄電池。
[0039] 1、平路制動回收能量段：
[0040] 在這個(gè)過程中的能量主要來源于電池自身，能量轉(zhuǎn)換過程如下：
[0041] 電池電能（由轉(zhuǎn)把給定控制器執(zhí)行)-機(jī)械能(動能)-電能(踩剎車制動時(shí)產(chǎn)生能 量回饋）；
[0042]平路制動段試驗(yàn)結(jié)論見下表：
[0043]
[0044] 2、下坡滑行回收能量段：
[0045] 在這個(gè)過程中的能量主要來源于整車在山頂上的重力勢能，能量轉(zhuǎn)換過程如下：
[0046] 重力勢能(Ep=mXgXh)-機(jī)械能(動能)-電能(踩剎車時(shí)回收能量）；
[0048] 圖6為部分實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果。
[0049] 本實(shí)用新型具有電動三輪車無刷直流電機(jī)普通控制的基本功能（如：調(diào)速、剎車、 倒車、三速、防飛車等和保護(hù)功能（限流、欠壓保護(hù)、過壓保護(hù)、短路保護(hù)、過熱保護(hù)等），同 時(shí)，還具有能量回饋控制功能，所回收的能量來自于整車的動能，制動時(shí)動能經(jīng)過電機(jī)永磁 轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)切割定子線圈來轉(zhuǎn)換為電能，控制器使用定子線圈中的電能來進(jìn)行能量回饋制動 控制，能增加大約15%~20%的續(xù)航里程，φ慟力矩通常能達(dá)到100N. m以上，特別適用于啟停 頻繁的城市路況和山區(qū)。本實(shí)用新型具有以下特點(diǎn)：增加續(xù)航里程，當(dāng)滿足回饋條件時(shí)（如 踩剎車)控制器能將整車的動力轉(zhuǎn)換為電能存于電池中，達(dá)到節(jié)能效果;剎車時(shí)很平穩(wěn)，回 饋采用間接轉(zhuǎn)矩閉環(huán)的閉環(huán)控制，減速過程中制動力脈動小，且大小很根據(jù)轉(zhuǎn)速等信號來 自動調(diào)節(jié)，使回饋效果和騎行感覺達(dá)到最佳狀態(tài);延長電池壽命，每次能量回饋時(shí)會有較大 的脈沖電流對電池進(jìn)行充電，能夠消除電上的極化現(xiàn)象，在一定程度上延長了電池的使用 壽命;此外，有利于減少機(jī)械剎車的磨損，輕踩剎車時(shí)也能觸發(fā)能量回饋，同時(shí)產(chǎn)出較大的 制動力矩，能使整車在較短時(shí)間內(nèi)降到低速;還可以防止下坡使滑行過快產(chǎn)生過較高的反 電動勢損害整車用電器以及電池。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種電動三輪車無刷直流電機(jī)能量回饋控制器，其特征在于:所述能量回饋控制器 包括降壓型開關(guān)電源模塊、母線電壓采樣模塊、母線電流采樣模塊、相電流檢測模塊與反電 動勢檢測模塊、三相橋驅(qū)動模塊、轉(zhuǎn)子磁場位置檢測模塊、微控制器單元、以及溫度檢測、調(diào) 速信號、倒車信號和剎車信號處理電路，其中母線電流采樣模塊、母線電流采樣模塊、溫度 檢測、調(diào)速信號、倒車信號和剎車信號處理電路、相電流檢測模塊與反電動勢檢測模塊、三 相橋驅(qū)動模塊、轉(zhuǎn)子磁場位置檢測模塊均通過導(dǎo)線與微控制器單元相連，降壓型開關(guān)電源 模塊通過導(dǎo)線與母線電壓采樣模塊相連。2. 如權(quán)利要求1所述的電動三輪車無刷直流電機(jī)能量回饋控制器，其特征在于:所述母 線電壓采樣模塊用于實(shí)時(shí)采集當(dāng)前動力電池組的電壓值。3. 如權(quán)利要求1所述的電動三輪車無刷直流電機(jī)能量回饋控制器，其特征在于:所述母 線電流采樣模塊用于實(shí)時(shí)采集當(dāng)前動力電池組的用電電流;所述母線電流采樣模塊包括第 一電流霍爾傳感器Uhall、第一電容Clbusl、第二電容CIbus2、第三電容CIbus3、第一電阻 Rlbusl、第二電阻RIbus2、第三電阻RIbus3、第四電阻RIbus4、第五電阻RIbus5和第一運(yùn)放 UlbuslA;其中，第一電流霍爾傳感器Uhall的第一引腳聯(lián)接到電源端VCC，第一電流霍爾傳 感器Uhall的第四引腳聯(lián)接到地;第一電容Clbusl的一個(gè)引腳聯(lián)接到第一電流霍爾傳感器 Uhall的第三引腳，第一電容Clbusl的另一個(gè)引腳聯(lián)接到地;第二電容CIbus2的一個(gè)引腳聯(lián) 接到第一電流霍爾傳感器Uhall的第二引腳，第二電容CIbus2的另一個(gè)引腳聯(lián)接到地;第二 電阻RIbus2的一個(gè)引腳聯(lián)接到第一電流霍爾傳感器Uhall的第三引腳，第二電阻RIbus2的 另一個(gè)引腳聯(lián)接到第一運(yùn)放UlbuslA的第三引腳;第三電阻RIbus3的一個(gè)引腳聯(lián)接到第一 電流霍爾傳感器Uhall的第二引腳，第三電阻RIbus3的另一個(gè)引腳聯(lián)接到第一運(yùn)放UlbuslA 的第二引腳;第一電阻Rlbusl的一個(gè)引腳聯(lián)接到電源VCC，第一電阻Rlbusl的另一個(gè)引腳聯(lián) 接到第一運(yùn)放UlbuslA的第三引腳;第四電阻RIbus4的一個(gè)引腳聯(lián)接到第一運(yùn)放UlbuslA的 第二引腳，第四電阻RIbus4的另一個(gè)引腳聯(lián)接到第一運(yùn)放UlbuslA的第一引腳;第五電阻 RIbus5的一個(gè)引腳聯(lián)接到第一運(yùn)放UlbuslA的第一引腳，第五電阻RIbus5的另一個(gè)引腳和 第二電容CIbus2的一個(gè)引腳相連接并且公共點(diǎn)聯(lián)接到微控制器的一個(gè)ADC引腳，第二電容 CIbus2的另一個(gè)引腳聯(lián)接到地;第一運(yùn)放UlbuslA的第八引腳連接到電源端VCC，第一運(yùn)放 UlbuslA的第四引腳連接到地。4. 如權(quán)利要求1所述的電動三輪車無刷直流電機(jī)能量回饋控制器，其特征在于:所述相 電流檢測模塊與反電動勢檢測模塊用于檢測三相無刷直流電機(jī)線的相電流和相電壓;所述 相電流檢測模塊由U相電流處理模塊、V相電流處理模塊、W相電流處理模塊三個(gè)相似相電流 處理模塊組成;所述反電動勢檢測模塊由U反電動勢檢測模塊、V反電動勢檢測模塊、W反電 動勢檢測模塊三個(gè)相似反電動勢電壓處理模塊組成;其中，所述U相電流處理模塊包括第一 電阻Rphsl、第二電阻Rphs2、第三電阻Rphs3、第四電阻Rphs4、第一電容Cphsl、第一運(yùn)放 UphslA和第一二極管Dphsl;第一電阻Rphsl的一個(gè)引腳聯(lián)接到電源端VCC，第一電阻 Rphsl的另一個(gè)引腳聯(lián)接到第一運(yùn)放UphslA的第三引腳;第二電阻Rphs2的一個(gè)引腳聯(lián)接到 電機(jī)相線U相上，第二電阻Rphs2的另一個(gè)引腳聯(lián)接到第一運(yùn)放UphslA的第三引腳;第一二 極管Dphsl的陽極聯(lián)接到第一運(yùn)放UphslA的第三引腳，第一二極管Dphsl的陰極聯(lián)接到第一 運(yùn)放UphslA的第二引腳;第三電阻Rphs3的一個(gè)引腳聯(lián)接到地，第三電阻Rphs3的另一個(gè)引 腳聯(lián)接到第一運(yùn)放UphslA的第二引腳;第四電阻Rphs4的一個(gè)引腳聯(lián)接到第一運(yùn)放UphslA 的第二引腳，第四電阻Rphs4的另一個(gè)引腳聯(lián)接到第一運(yùn)放UphslA的第一引腳;第一電容 Cphsl的一個(gè)引腳聯(lián)接到第一運(yùn)放UphslA的第一引腳，第一電容Cphsl的另一個(gè)引腳聯(lián)接到 地;第一運(yùn)放UphslA的第一引腳還聯(lián)接到微控制器的一個(gè)ADC引腳，第一運(yùn)放UphslA的第八 引腳連接到VCC，第一運(yùn)放Uphs 1A的第四引腳連接到地;所述V相電流處理模塊和W相電流 處理模塊與U相電流處理模塊的電路結(jié)構(gòu)完全相同；所述U相反電動勢檢測模塊包括第一電 阻Rphs5、第二電阻Rphs6、第一電容Cphs2和第一二極管Dphs2;第一電阻Rphs5的一個(gè)引腳 聯(lián)接到電機(jī)相線U相上，第一電阻Rphs5的另一個(gè)引腳聯(lián)接到第一二極管Dphs2的陽極;第二 電阻Rphs6與第一電容Cphs2并聯(lián)，它們的一個(gè)公共連接點(diǎn)與第一二極管Dphs2的陽極相連 接，它們的另一個(gè)公共連接點(diǎn)聯(lián)接到地;第一二極管Dphs2的陰極聯(lián)接到VCC，第一二極管 Dphs2的陽極還聯(lián)接到微控制器的一個(gè)ADC引腳;所述V相反電動勢檢測模塊和W相反電動勢 檢測模塊與U相反電動勢檢測模塊的電路結(jié)構(gòu)完全相同。5. 如權(quán)利要求1所述的電動三輪車無刷直流電機(jī)能量回饋控制器，其特征在于:所述三 相橋驅(qū)動模塊用于驅(qū)動電機(jī)運(yùn)行以及能量回饋的充電和同步整流控制。6. 如權(quán)利要求1所述的電動三輪車無刷直流電機(jī)能量回饋控制器，其特征在于:所述轉(zhuǎn) 子磁場位置檢測模塊用于檢測當(dāng)前轉(zhuǎn)子磁場方向的相對位置和轉(zhuǎn)速、方向信息。7. 如權(quán)利要求1所述的電動三輪車無刷直流電機(jī)能量回饋控制器，其特征在于:所述微 控制器單元用于處理各種行車時(shí)的輸入信號和發(fā)出對電機(jī)和整車的控制信號。8. 如權(quán)利要求1所述的電動三輪車無刷直流電機(jī)能量回饋控制器，其特征在于:所述溫 度檢測、調(diào)速信號、倒車信號和剎車信號處理電路分別用于采樣控制器的溫度信息、調(diào)速信 息、倒車模式、剎車模式四種參與控制的信號。
【文檔編號】B60L7/10GK205417207SQ201521043241
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2015年12月15日
【發(fā)明人】劉學(xué)行, 趙凱洪
【申請人】重慶先鋒渝州電器有限公司