專利名稱：直流永磁無刷電動機控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種控制器，具體的說是一種特別適用于電動汽車使用的能夠有效提高裝置穩(wěn)定性、降低電動機振動、延長裝置使用壽命的直流永磁無刷電動機控制器。
背景技術(shù)：
隨著能源危機的日益加劇，以電能為動力的電動汽車得到進一步的發(fā)展，電動汽車主要是通過電動機驅(qū)動輪轂帶動車輪轉(zhuǎn)動實現(xiàn)工作，為了提高車輛行駛的穩(wěn)定性，一般設(shè)有電動機控制器，用于控制電動機以及相關(guān)部分的工作狀態(tài)。 現(xiàn)階段電動汽車所使用的控制器一般由控制電路、驅(qū)動電路以及電源電路三大部分組成，其中控制電路是控制器的核心。目前電動汽車所采用的控制電路一般是以單一芯片控制形式為主，例如采用單片機進行踏板信息的采集，并對采集的信息進行處理后，根據(jù)單片機內(nèi)事先寫入的控制算法經(jīng)驅(qū)動電路驅(qū)動電機正反轉(zhuǎn)。經(jīng)使用驗證，目前的控制方式存在以下幾點不足電動機振動大造成汽車行駛不平穩(wěn)；由于控制模式單一導(dǎo)致控制器無法識別空擋情況，進而給駕駛帶來不便，影響汽車使用的舒適度；在控制過程中電動機振動情況嚴重，進而造成裝置使用壽命短，易損壞等情況。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點和不足，提出一種能夠有效降低電動機振動、提高控制效率和裝置工作可靠性、延長裝置使用壽命的直流永磁無刷電動機控制器。本實用新型可以通過以下措施達到一種直流永磁無刷電動機控制器，由控制模塊、電源模塊和驅(qū)動模塊組成，其中電源模塊為控制模塊和驅(qū)動模塊供電，控制模塊向驅(qū)動模塊輸出驅(qū)動控制命令，其特征在于所述驅(qū)動模塊和控制模塊之間還設(shè)有用于向控制模塊反饋故障信號的故障反饋電路，所述控制模塊內(nèi)設(shè)有用于控制控制器工作狀態(tài)的主控模塊和用于控制信息采集工作的單片機以及電流反饋電路，其中單片機向主控模塊輸出處理后的信息，電流反饋電路的輸入端與電源模塊相連接，電流反饋電路的輸出端分別與單片機和主控模塊相連接。本實用新型中所述控制模塊內(nèi)還設(shè)有分別與單片機向連接的檔位信息采集電路、踏板信號采集電路以及欠壓保護電路，分別用于采集電動汽車的檔位信息、踏板信號以及電源模塊中的電壓信號，并將其送入單片機中進行處理。本實用新型中所述主控模塊與位置傳感器相連接，用于采集電機的位置傳感器信號。該主控芯片主要是MC33035。它內(nèi)置的轉(zhuǎn)子位置譯碼器監(jiān)控三個傳感器輸入(管腳
4,5,6)以提供頂端、底部驅(qū)動輸入的正確相序。傳感器輸入被設(shè)計為直接與集電極開路類型霍爾效應(yīng)開關(guān)或者光開耦合器相連接。包含內(nèi)置上拉電阻使得所需的外部器件最少。輸入與門限典型值為2. 2V的TTL電平兼容。對于三個位置傳感器輸入信號，有八種可能的輸入編碼組合，其中六種是有效的轉(zhuǎn)子位置，另外兩組無效，通常是由于傳感器的開路或者短路所致。利用6個有效輸入編碼，譯碼器可以在使用60度電氣相位的窗口內(nèi)分辨出電機轉(zhuǎn)子位置。因使用專用的控制芯片，所以處理后的位置傳感器信號會非常的穩(wěn)定，比用單片機模擬出來的更適合于汽車上的種種復(fù)雜的情況，可以保證不會因為信號的問題導(dǎo)致功率模塊的上下管同時導(dǎo)通，防止控制器的損壞。本實用新型中所述控制模塊內(nèi)還設(shè)有看門狗電路，如圖10所示，在由單片機構(gòu)成的微型計算機系統(tǒng)中，由于單片機的工作常常會受到來自外界電磁場的干擾，造成程序的跑飛，而陷入死循環(huán)，程序的正常運行被打斷，由單片機控制的系統(tǒng)無法繼續(xù)工作，會造成整個系統(tǒng)的陷入停滯狀態(tài)，發(fā)生不可預(yù)料的后果，所以出于對單片機運行狀態(tài)進行實時監(jiān)測的考慮，便產(chǎn)生了一種專門用于監(jiān)測單片機程序運行狀態(tài)的芯片，俗稱〃看門狗〃 (watchdog)?？刂撇糠衷O(shè)計三層的控制復(fù)位線路。其中有兩層為軟件控制復(fù)位，均是通過軟件的方式來實現(xiàn)的，另外一層為硬件控制復(fù)位，是以ISL88706為主芯片搭建起來的?？刂茝?fù)位線路主要是為了防止因外部干擾等原因造成的程序跑飛現(xiàn)象。經(jīng)過多方試驗，如果只用軟件構(gòu)件的控制復(fù)位，雖然也可以實現(xiàn)防護作用，但并非是100%的可以起作用，幾百臺的 產(chǎn)品中總會有一兩臺不能正常的工作。為解決這個問題，本實用新型在外部添加了一個硬件控制復(fù)位，經(jīng)上拉電阻后連接到單片機的7腳。該三層的控制復(fù)位可以很好地解決這個問題。使得系統(tǒng)工作的更加穩(wěn)定，提高單片機工作的可靠性。本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠有效提高控制效率、延長裝置使用壽命，具有結(jié)構(gòu)合理、安全可靠等顯著的優(yōu)點。


附圖I是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖2是控制器的總原理圖附圖3是控制器電源模塊部分原理圖附圖4是欠壓保護模塊原理圖附圖5是裝置啟動時的工作原理圖附圖6是裝置加速時的工作原理圖附圖7是電流采樣電路的工作原理圖附圖8是驅(qū)動模塊原理圖附圖9是位置傳感器部分工作原理圖附圖10是看門狗線路部分原理圖附圖標(biāo)記控制模塊I、電源模塊2、驅(qū)動模塊3、故障反饋電路4、主控模塊5、單片機6、電流反饋電路7、檔位信息采集電路8、踏板信號采集電路9、欠壓保護電路10、位置傳感器11、電流采樣電路12、看門狗電路13。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖，對本實用新型作進一步的說明。如附圖I所示，本實用新型提出了一種直流永磁無刷電動機控制器，由控制模塊I、電源模塊2和驅(qū)動模塊3組成，其中電源模塊2為控制模塊I和驅(qū)動模塊3供電，控制模塊I向驅(qū)動模塊3輸出驅(qū)動控制命令，其特征在于所述驅(qū)動模塊3和控制模塊I之間還設(shè)有用于向控制模塊反饋故障信號的故障反饋電路4，所述控制模塊I內(nèi)設(shè)有用于控制控制器工作狀態(tài)的主控模塊5和用于控制信息采集工作的單片機6以及電流反饋電路7，其中單片機6向主控模塊5輸出處理后的信息，電流反饋電路7的輸入端與電源模塊2相連接，電流反饋電路7的輸出端分別與單片機6和主控模塊5相連接。如附圖2所示，本實用新型中所述主控芯片5可以采用專用電機控制芯片MC33035，其 I 腳為 BT, 2 腳為 AT, 19 腳為 CB, 20 腳為 BB, 21 腳為 AB, 24 腳為 CT ；AT, BT, CT為上管的驅(qū)動信號；AB, BB, CB為下管的驅(qū)動信號，MC33035的10腳為振蕩器信號輸入端，該端接一電阻R17和電容C19，電阻另一端接基準電壓輸出端8腳，電容另一端接地，震蕩頻率由RT和CT的參數(shù)決定，10腳現(xiàn)在的震蕩頻率為12K，MC33035的17，18腳接15V正，22腳的電氣狀態(tài)決定控制電路工作在60°或者120°傳感器電氣相位輸入，該腳現(xiàn)在接地，表明適用于120°傳感器電氣相位輸入,23腳的制動輸入端接地,表明允許電機轉(zhuǎn)動,制動功能不使用。9腳，15腳，16腳均接低電平。本實用新型所述控制模塊I內(nèi)還設(shè)有分別與單片機6向連接的檔位信息采集電路 8、踏板信號采集電路9以及欠壓保護電路10，分別用于采集電動汽車的檔位信息、踏板信號以及電源模塊中的電壓信號，并將其送入單片機6中進行處理。本實用新型所述的電源模塊2，其原理圖如附圖3所示，電源模塊2采用開關(guān)電源實現(xiàn)，該開關(guān)電源一共輸出I組± 15電源，I組24V電源，7組15V電源，該9種輸出的電源名字分別定義為±15V，VCS，VCA, V1-V6。其中±15V電源，還做為整個電源模塊2的基準電源，通過調(diào)節(jié)它的值可以改變其他幾組輸出電源的參數(shù)。電源VCS部分用于向電機的位置傳感器供電，輸出電壓為24V,電源VCA部分用于向欠壓保護模塊10供電，其輸出電壓為15V,另外設(shè)有的V1-V6 —共七組相互獨立的電源輸出，用于為驅(qū)動模塊3提供電源,其輸出電壓范圍為15V±10%，以上9組電源之間是分別隔離的，所有電源的地線均不相連接，這樣可以減弱彼此之間的電磁干擾，防止因彼此之間產(chǎn)生干擾，而造成控制器不能正常的工作。本實用新型中所述欠壓保護模塊10如圖4所示在設(shè)計過程中考慮到控制器電源工作的上限問題，電池在充滿電之后單節(jié)的電池不會超過15V，一般情況下為13. 8V左右，舉個例子來說明，144V系統(tǒng)的控制器，選用12塊電池，按照每塊電池15V計算，總電壓為180V。本實用新型所設(shè)計的開關(guān)電源工作的電壓上限會比這個電壓在上浮10%，所以過壓保護線路沒必要設(shè)計。因此在控制模塊內(nèi)只設(shè)計了欠壓保護模塊10，欠壓保護模塊10所用的電源和控制部分所用的電源是隔離的，電源模塊2專門有一組輸出電壓為15V的電源VCA部分，為欠壓保護模塊10供電，電源VCA部分輸出的電信號經(jīng)過一個三端穩(wěn)壓器U14變?yōu)?2V，U14的2、3端加IOOn瓷片電容，U14的1、2端加一個100uf/25V的電解電容，該12V電信號作為比較器U29的工作電源，同時比較提供基準電源，12V電信號經(jīng)過電阻R58和R57分壓后接到比較器U29的3腳，電阻R57和R94并聯(lián)使用方便調(diào)節(jié)參數(shù)。如附圖4所示，母線電壓信號VO是取自主繼電器和控制器電容板相連接的地方。母線電壓信號VO經(jīng)過電阻R28接入線路板，通過電阻R13和R54分壓后連接到比較器的2端，比較器的I端和3端之間連接一電阻R55，加這個電阻是為防止控制器在工作的過程中正常狀態(tài)和欠壓狀態(tài)不斷的轉(zhuǎn)換而造成的電機震動，一般欠壓保護啟動后，母線電壓值與欠壓的閥值相差20V左右的電壓。只有電源電壓超過閥值20V才會正常的工作，否則電機的轉(zhuǎn)速將會降到正常值的一半，提示用戶現(xiàn)在電池需要充電。在欠壓狀態(tài)下汽車還是可以運轉(zhuǎn)一段時間，以防止汽車因為欠壓而半路拋錨。圖中，比較器U29的I腳接一上拉電阻，然后通過一電阻接到光耦U12的I腳。光耦U12的6腳通過上拉電阻接單片機的15腳。[0032]正常運行時，比較器U29的2腳的電壓高于3腳的電壓電壓，此時U29的I腳為低電平，光耦U12不導(dǎo)通，單片機的15腳為高，電機正常工作。當(dāng)母線電壓信號VO的電壓低于一定的值時，比較器U29的2腳電壓低于3腳的電壓，比較器U29的I腳電平為高,光率禹U12導(dǎo)通，單片機15腳的電壓被拉低，啟動欠壓保護，電機轉(zhuǎn)速降至正常值的一半。如附圖9所示，本實用新型中所述主控模塊5與位置傳感器11相連接，提供給位置傳感器的電源VCS部分和提供給主控模塊5的±15V電源部分是隔離的，以避免相互之間的干擾而導(dǎo)致的傳感器信號不正常，位置傳感器11所采集的信號通過插座JPl接入控制器，1^5腳的定義分別為Vc7, ha, hb, he, G7。其中ha, hb, he信號分別經(jīng)位置傳感器11的光耦Ull，U10, U9接到MC33035的4，5，6腳，光耦的6腳接到主控模塊5的MC33035的8腳。該引腳可以提供一 6. 25V的基準電源，位置傳感器11的光耦的4腳接一個阻值為Ik的下拉電阻。在其他部分均正常工作的情況下，如果電機提供的位置傳感器信號編碼正確，那接在MC33035的14腳故障信號輸出端的發(fā)光二極管D6就會熄滅，如不正常則會常亮，提示有故障發(fā)生。本實用新型中所述控制模塊I內(nèi)還設(shè)有看門狗電路13，本控制中設(shè)計的看門狗電路13—共包括三層，其中有兩層為軟件控制復(fù)位，均是通過軟件的方式來實現(xiàn)的，另外一層為硬件控制復(fù)位，是以ISL88706為主芯片搭建起來的?？刂茝?fù)位線路13主要是為了防止因外部干擾等原因造成的程序跑飛現(xiàn)象，經(jīng)過多方試驗，如果只用軟件構(gòu)件的控制復(fù)位，雖然也可以實現(xiàn)防護作用，但并非是100%的可以起作用，也即幾百臺的產(chǎn)品中總會有一兩臺不能正常的工作。為解決這個問題，本實用新型在外部添加了一個硬件控制復(fù)位，如圖10所示，經(jīng)上拉電阻后連接到單片機的7腳。該三層的控制復(fù)位可以很好地解決這個問題。使得系統(tǒng)工作的更加穩(wěn)定，提高單片機工作的可靠性。本實用新型中所述控制模塊I內(nèi)采用單片機C8051F330和主控芯片MC33035，以實現(xiàn)模擬電路和數(shù)字電路相結(jié)合來控制裝置的正常工作，提高運行的安全性以及各種故障信號判斷處理的精確度。本實用新型在使用時，當(dāng)使用者打開鑰匙開關(guān)，接通電源，整個裝置上電，控制模塊I內(nèi)部的小繼電器吸合，電源板通電，如附圖5所示，此時電源板產(chǎn)生的±15V電源進入控制板，控制板開始工作，單片機開始復(fù)位，3s后，單片機C8051F330的19腳為低電平，三極管Q17不導(dǎo)通，光耦U31工作導(dǎo)通，三極管Q16的a端被拉低，不導(dǎo)通，Mos管Q15的G端為高電平，導(dǎo)通，此時主繼電器吸合，功率模塊通電(如圖5所示)。該主繼電器固定在控制器箱中，在兩個主觸點之間接一大功率的電阻。接電阻的目的是在主電接通以后給控制器中的大電解電容組進行預(yù)充電，防止因為主繼電器的突然吸合發(fā)生打火花的現(xiàn)象發(fā)生，這樣可以延長主繼電器和電容組的使用壽命。同時將主繼電器內(nèi)置到控制器中又可以減少外部接線的工作量，可以為車里節(jié)省不少的空間，否則車上還要單獨安置一個繼電器的箱子，即占大量的空間又顯得累贅?？刂破鬟M行自檢時，首先控制器會通過主控芯片5檢測無刷直流電機的位置傳感器11所采集的信號是否正常、有無正反轉(zhuǎn)信號、有無加速信號，當(dāng)這幾種信號中的任意一種信號不正常，控制器均不會工作，主繼電器吸合后，將換擋機構(gòu)打到前進擋(后退檔)，該信號經(jīng)檔位信息采集電路8進入單片機的11腳(12腳)，經(jīng)內(nèi)部程序處理單片機6的12腳呈現(xiàn)為低電平，二極管D7截止，單片機6的18腳為高電平(低電平)，反映到主控芯片MC33035的3腳則是高或者低電平，高則是正轉(zhuǎn)，低則是反轉(zhuǎn)。輕踩踏板，COM端和位置傳感器11電源的負端相連，控制模塊I中的光耦U4導(dǎo)通，三極管Q2的a端為高電平導(dǎo)通，c端被拉低，二極管D4截止。該部分見附圖6.在D4和D7均截止的情況下，三極管Q5也截止，主控芯片MC33035的7腳內(nèi)部有上拉電阻，為高，使能，MC33035可以正常工作。加速時，踏板信號通過踏板信號采集電路9經(jīng)插座JP2接入控制器，I飛腳分別是COM, G7，Vcc, Vin, GND,控制器為踏板提供15V或5V電源，Vin為加速信號，為(T5V，加速信號經(jīng)過電阻R26和電位器R30的分壓進入運算放大器U5，經(jīng)過一跟隨器從I腳輸出，然后通過電阻R92進入C8051F330的2腳，調(diào)節(jié)電位器R30使得當(dāng)踏板輸入最大時，輸入到單片機的電壓不超過2. 44V。加速信號經(jīng)單片機內(nèi)部程序處理然后從3腳輸出，進入預(yù)防U2的 5腳，經(jīng)跟隨器從7腳輸出，然后通過電阻R8和電位器R52，進入U2的13腳，同時預(yù)加的電壓通過R81也連接到U2的13腳，然后通過兩級放大進入MC33035的11腳，此腳為加速信號輸入端。在11腳處接一個47uF/16V的電解電容，該電容可以防止加速過猛引起的電機振動情況。預(yù)加在11腳的電壓時為了解決踏板空行程長的問題，該電壓不宜過大，0. 5-1V即可。輸入到11腳的最大值可以設(shè)定在4. 3-4. 5V之間。當(dāng)主控芯片MC33035的11腳的電壓達到I. 4V左右，就會有驅(qū)動信號的輸出。本實用新型所述電流反饋電路7中設(shè)有電流采樣電路12，其目的是為了實現(xiàn)對電動機高效可靠地控制，在工作過程中，電流采樣電路12需要實時采集電動機的電流信號，并將其分別反饋給主控芯片5和單片機6，對于大功率的電流信號而言PCB板上的銅箔無法承受大電流，目前少數(shù)控制器采用電阻法采樣電流，雖然成本低廉，但無法實現(xiàn)功率模塊的電器隔離，無法滿足大電流控制器的使用，該種方法在低電壓小功率的電機控制器上可以使用，但在中大功率控制上并不實用。本實用新型在此采用的是用電流傳感器，閉環(huán)，隔離效果好的雙電源電流傳感器，具體為如附圖7所示，使用兩個電流傳感器，分別接在U相和W相上。兩個電流傳感器通過插座Jp3，Jp4與線路板相連接，電流傳感器的供電電源為±15V。因此提取的信號有正有負，一組電流信號Vinl經(jīng)過電阻R125分壓后，通過電阻R115輸入到運算放大器U30的2腳，經(jīng)反相I: I放大后，經(jīng)電阻R59進入一由運算放大器和QAl組成的絕對值電路，得到負信號vinl’ ；另一組電流信號Vin2以同樣的方式經(jīng)線路處理得到負信號Vin2’，電流傳感器信號Vinl和Vin2經(jīng)第一步反相放大后進過一典型的加法器對信號進行整合，得到一組新的信號Vin3，Vin3經(jīng)過電阻R63連接到一絕對值電路，得到信號Vin3’，信號Vinl’、Vin2’和Vin3’進過一典型的加法電路整合成新的電流信號Vin4，在信號通過電阻R120進行相加之前，接一 IOOn的瓷片電容，這樣可以得到更好的波形，該信號在示波器上基本上是一條直線。該部分的處理方式就是取兩相的電流信號經(jīng)過計算最終整合成一條類似于直線的電流信號。用這種方式取得的電流信號和從母線上直接取得的信號有一定的區(qū)別，在上車試驗的過程中可以發(fā)現(xiàn)，通過計算得出的信號能更好的適應(yīng)車在行駛中的復(fù)雜的情況，這對于減輕車的起步振動和在電機帶不動車的情況下的震動有很大的幫助。得到的電流信號Vin4就可以拿來應(yīng)用了。Vin4經(jīng)過電阻R84進入一比較器，U13的3端，比較器的2端通過電阻接到一電位器R51，電位器的電源接5V。通過調(diào)節(jié)電位器來改變基準的比較電壓，從而可以改變限流的上限。比較器的I腳和3腳之間接一個2M的電阻，可以防止在發(fā)生限流的時候不斷地震蕩問題。比較器的I腳接一上拉電阻。當(dāng)控制器正常工作，工作電流在允許的范圍之內(nèi)時，2腳的電壓高于3腳的電壓，I腳為低電平，Ql的a端為低，截止。單片機的I腳接一上拉電阻，此時表現(xiàn)的為高電平。當(dāng)工作電流值超過允許的上限，3腳的電壓高于2腳的電壓，此時I腳為高電平，三極管Ql導(dǎo)通，單片機的I腳被拉低。單片機接收到限流信號，并進行處理，變現(xiàn)的現(xiàn)象就是電機的轉(zhuǎn)速開始降低，單片機會實時的掃描I腳的狀態(tài)，如果電流值低于上限，電機就會開始正常的工作。如一直處于限流狀態(tài)，電機的轉(zhuǎn)速會一直降低，直至停機。該部分的作用一是可以最大程度的發(fā)揮電機的效率，另一方面為了防止因電流過大而導(dǎo)致的控制器或電機的損壞。經(jīng)電流采樣電路12采集到的電流信號Vin4除了用于限流，過流保護之外，還用于閉環(huán)的反饋，如附圖6所示，Vin4通過電阻R14進入運算放大器U15的10腳，通過一跟隨器，然后經(jīng)過電阻R87連接到MC33035的12腳。MC33035的12腳和13腳之間接一電阻R5, 一瓷片電容Cl和5. IV的穩(wěn)壓管。12腳為誤差放大器反相輸入端，13腳為誤差放大器輸出/PWM輸入。連接到11腳的加速信號和連接到12腳的電流信號組成一個負反饋線路，從13腳測量的波形可以看出，維持加速電壓不變，當(dāng)電流增大時13腳的值會不斷的減小， 直至加速的電壓低于mc33035要求的工作電壓，此時電機停止運轉(zhuǎn)。該部分的主要作用在于能夠?qū)﹄姍C運轉(zhuǎn)時的電流進行實時的反饋，調(diào)整加速的平穩(wěn)性，改善電機運轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性。采用該功能可以很好地解決電動汽車在啟動和加速過程中的震動問題。驅(qū)動模塊3，如圖8所示本實用新型所做的控制器特別適用于高電壓大電流的控制器，電機是否能正常高效運轉(zhuǎn)驅(qū)動部分起到關(guān)鍵的作用。驅(qū)動線路做的不好很容易會造成功率模塊的損壞。為了避免線路間的互相干擾，驅(qū)動部分的上管和下管驅(qū)動所用的電源是互相隔離的。這里需要電源模塊部分提供6組15V的電源，其上下波動不得超過±10%，超過這個范圍就會造成功率模塊的損壞。本實用新型所采用的光耦均為高速的光耦，在此處用到的是TLP559，HCPL4504作為高速光耦，選用P181作為低速光耦。光耦能隔離它的原邊和副邊，但是這在高頻的條件下是不成立的。因為光耦在原副邊之間存在寄生電容,如果dv/dt很高，脈沖電流可以通過原副邊之間的寄生電容由原邊流向副邊，該電流有時可以啟動光耦。因此，設(shè)計一個電路來保障LED不會被這個dv/dt錯誤的啟動是非常重要的。當(dāng)輸入關(guān)斷信號時，應(yīng)保證光耦的原邊LED具有低阻抗。因此，上管的原邊的2、3腳之間接一三極管，2接C端，且接一個上拉電阻。3接E端，然后接地。A端接主控模塊MC33035的上管驅(qū)動信號輸出端，且接一上拉電阻，所加的兩個上拉電阻的阻值根據(jù)選用的光耦的要求來定，一定要保證光耦能夠完全的開啟。本實用新型設(shè)計的驅(qū)動電路不會引起誤動作(光耦的原邊和副邊的導(dǎo)通)，因為dv/dt電流不能開通光耦原邊的LED。上管的驅(qū)動為低有效，下管的驅(qū)動為高電平有效。主控模塊MC33035的上管信號輸出是采用的漏極開路方式，下管則為推挽輸出。推挽輸出的方式抗干擾的能力很強，因此下管可以直接的驅(qū)動光耦。驅(qū)動副邊的連接方式是一樣的。光耦的5腳和模塊的4腳接地。光耦的8腳接模塊的2腳，2腳的輸出電壓為5V由模塊的內(nèi)部提供。模塊的I腳接15V電源。光耦的6腳為信號輸出，接模塊的3腳。在光稱的6腳和8腳之間接一上拉電阻。該電阻選的越大模塊的工作與穩(wěn)定但開關(guān)的速度慢，開關(guān)的損耗低，電阻的阻值選用的越小模塊的開關(guān)速度快，但容易受到干擾，同時開關(guān)的損耗也會增大。因此控制器是否可以穩(wěn)定的工作，該電阻也很關(guān)鍵，經(jīng)過多次的試驗得出結(jié)論該電阻的阻值選用6. 8K的應(yīng)該是最合適的。光耦的6腳和8腳之間接IOOn的瓷片電容，電容距離8腳越近越好。模塊的5腳為故障信號輸出，通過一個P181隔離之后直接連接到單片機17腳?？梢詫δK發(fā)出的過問信號，過流信號，短路信號等進行快捷準確的處理。為了能夠使模塊更好的工作，光耦原邊和副邊的所有走線最好是不交叉不重合，這樣能很好的避免干擾的問題?？刂破鞯南鹿茯?qū)動的地和母線的地在模塊內(nèi)部是連接在一起的。但是不要在印制線路板上連接控制端的地和輸出發(fā)射極的地，否則很容易受到噪聲影響。Vnc和N腳已經(jīng)在IPM內(nèi)部連接。如果在模塊外部連接兩個管腳，則電流有時候會流過Vnc。因此，N和Vnc之間的寄生電感造成的電勢差會導(dǎo)致IC誤動作。經(jīng)試驗證明，本實用新型中所述驅(qū)動模塊能更好的保證功率模塊的正常工作，減少干擾，延長模塊的工作壽命，降低模塊損壞的幾率。本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，可以實現(xiàn)電機的正反轉(zhuǎn)和空檔控制，具體為，如果無正反轉(zhuǎn)信號輸入，控制器內(nèi)的單片機6的12腳為高，二極管D7導(dǎo)通，三極管Q5導(dǎo)通，主控芯片MC33035的7腳接地，控制器不工作，主控芯片MC33035的7腳為使能端，電平高有效。通過這種方式即可實現(xiàn)空擋的控制。現(xiàn)階段市面上的控制器大多只能實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)，對于空檔位的控制一般是采用控制器的外部用繼電器，微動開關(guān)來搭建，或者是截取加速踏板的信號來實現(xiàn)。這些方式一是會使得加工的成本增加，線路更加的復(fù)雜，多加這么多的元器件就相當(dāng)于增加多個的故障點。而截取加速踏板的信號用于空檔的控制，很有可能會造成線路之間的干擾，因為加速信號在控制器中本身就是一個很重要的信號，最好不要再做他用，經(jīng)試驗該種方式在車上比較容易的造成檔位的混亂，在車輛行駛的過程中容易造成危險，最容易的就是損傷控制器。本實用新型提出的三位換擋控制機構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡單，實用，更加的安全，不需要另外的添加別的元器件，這樣就減少了故障的發(fā)生率，同時由于用程序進行控制，在換擋之間都會有一定的時間延時，防止車輛在行駛中因為換錯檔位而造成的功率模塊的損傷。
權(quán)利要求1.一種直流永磁無刷電動機控制器，由控制模塊、電源模塊和驅(qū)動模塊組成，其中電源模塊為控制模塊和驅(qū)動模塊供電，控制模塊向驅(qū)動模塊輸出驅(qū)動控制命令，其特征在于所述驅(qū)動模塊和控制模塊之間還設(shè)有用于向控制模塊反饋故障信號的故障反饋電路，所述控制模塊內(nèi)設(shè)有用于控制控制器工作狀態(tài)的主控模塊和用于控制信息采集工作的單片機以及電流反饋電路，其中單片機向主控模塊輸出處理后的信息，電流反饋電路的輸入端與電源模塊相連接，電流反饋電路的輸出端分別與單片機和主控模塊相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種直流永磁無刷電動機控制器，其特征在于所述控制模塊內(nèi)還設(shè)有分別與單片機向連接的檔位信息采集電路、踏板信號采集電路以及欠壓保護電路，分別用于采集電動汽車的檔位信息、踏板信號以及電源模塊中的電壓信號，并將其送入單片機中進行處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種直流永磁無刷電動機控制器，其特征在于所述主控模塊與用于采集電動機轉(zhuǎn)動信號的位置傳感器相連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種直流永磁無刷電動機控制器，其特征在于所述主控模塊與用于采集電動機轉(zhuǎn)動信號的位置傳感器相連接。
專利摘要本實用新型涉及一種控制器，具體的說是一種直流永磁無刷電動機控制器，由控制模塊、電源模塊和驅(qū)動模塊組成，其中電源模塊為控制模塊和驅(qū)動模塊供電，控制模塊向驅(qū)動模塊輸出驅(qū)動控制命令，其特征在于所述驅(qū)動模塊和控制模塊之間還設(shè)有用于向控制模塊反饋故障信號的故障反饋電路，所述控制模塊內(nèi)設(shè)有用于控制控制器工作狀態(tài)的主控模塊和用于控制信息采集工作的單片機以及電流反饋電路，其中單片機向主控模塊輸出處理后的信息，電流反饋電路的輸入端與電源模塊相連接，電流反饋電路的輸出端分別與單片機和主控模塊相連接，本實用新型具有結(jié)構(gòu)合理、安全可靠等顯著的優(yōu)點。
文檔編號H02P6/08GK202565216SQ20122016995
公開日2012年11月28日 申請日期2012年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月20日
發(fā)明者劉廷照, 魏傳偉, 于千慧 申請人:威海鹿洲電動汽車研發(fā)有限公司