專利名稱：串勵(lì)有刷直流電機(jī)控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
串勵(lì)有刷直流電機(jī)控制器技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型涉及四線串勵(lì)有刷直流電機(jī)控制器，屬于汽車電子技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
[0002]串勵(lì)直流電機(jī)是中小型電動(dòng)車輛重要的組成部分，它的作用是接收蓄電池組的電能，并轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，為整車行走提供動(dòng)力，串勵(lì)直流電機(jī)具有調(diào)速性能好，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大的特點(diǎn)。并且相比于內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)，電機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)電動(dòng)車輛具有噪音小，無污染，能量利用率高等顯著特點(diǎn)，對于環(huán)境要求較高的應(yīng)用場合如高爾夫球場，旅游觀光，車站巡查等，使用電機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)的電動(dòng)車輛優(yōu)勢明顯。[0003]電動(dòng)車輛整車的動(dòng)力電源通常為48V的鉛蓄電池組，因此串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)是工作在低電壓、大電流的環(huán)境中，串勵(lì)直流電機(jī)運(yùn)行好壞直接由串勵(lì)直流電機(jī)控制器來決定，需要控制器能安全可靠的控制串勵(lì)直流電機(jī)的運(yùn)行，以提高駕駛的舒適性，保護(hù)駕駛員的安全。因此，對串勵(lì)直流電機(jī)控制器的穩(wěn)定性、可靠性具有較高的要求。實(shí)用新型內(nèi)容[0004]本實(shí)用新型的目的是針對上述需求為中小型電動(dòng)車輛提供一種高效和安裝方便的串勵(lì)直流電機(jī)控制器。用于對電動(dòng)叉車、電動(dòng)高爾夫球車和電動(dòng)游覽車的電機(jī)轉(zhuǎn)矩和速度進(jìn)行控制，并同時(shí)對車輛電機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)進(jìn)行溫度、電流和電壓的實(shí)時(shí)保護(hù)。該控制器適用于四線串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)。[0005]為達(dá)到上述目的本實(shí)用新型采取的方案是[0006]所述串勵(lì)有刷直流電機(jī)控制器，包括控制板和功率板，其中控制板包括電源模塊、 MCU模塊(微控制單兀)、加速器輸入模塊、信號米集模塊、PWM驅(qū)動(dòng)模塊和故障輸出模塊；功率板包括功率開關(guān)元件M0SFET、續(xù)流二極管、功率電容、放電電阻及溫敏電阻，上述各模塊及元器件電連接，功率板設(shè)有四個(gè)大電流接線端子，分別用于與電機(jī)電樞線圈、電池、電機(jī)勵(lì)磁線圈前的接觸器相連。[0007]所述MCU模塊采用PIC16F886，含有電壓保護(hù)、溫度保護(hù)、PWM計(jì)算、故障檢測、看門狗程序；功率開關(guān)元件MOSFET采用IRF2807，溫敏電阻采用MF5A-2-395-403。[0008]采用上述方案的本實(shí)用新型串勵(lì)直流電機(jī)控制器的優(yōu)點(diǎn)是[0009]I)具有無級變速和反向制動(dòng)控制特性；[0010]2)可靜音高頻操作?？刂齐娐凡捎妹}沖寬度調(diào)制電路，使控制頻率達(dá)到15kHz ;[0011]3)控制器過溫時(shí)電機(jī)電流線性減小，內(nèi)部溫敏電阻檢測控制器溫度，當(dāng)控制器溫度超過80°C時(shí)，輸出電流限制線性減小，超過120°C時(shí)，輸出回路斷開，提高了電機(jī)安全性能?？刂破骼湎聛砗螅娏飨拗坪透鞣N功能自動(dòng)恢復(fù)；[0012]4)控制器低溫時(shí)電機(jī)電流減半。內(nèi)部溫敏電阻檢測控制器溫度，當(dāng)控制器溫度低于-25°C時(shí)，輸出電流限制減半，低于_40°C時(shí)，輸出回路斷開，提高了電機(jī)安全性能?？刂破鳒囟壬咭院螅娏飨拗坪透鞣N功能自動(dòng)恢復(fù)。[0013]5)具有過壓和欠壓保護(hù)功能?？刂破黝~定電壓為48V，當(dāng)電池電壓超過60V時(shí)， 控制器切斷輸出；當(dāng)電池電壓低于40V時(shí)，控制器輸出電流限制線性減?。划?dāng)電池電壓低于 32V時(shí)，控制器切斷輸出，以保護(hù)電池。[0014]6)具有過流保護(hù)功能，控制器設(shè)計(jì)了輸出電流限制，防止輸出電流過大，保護(hù)控制器和電機(jī)。[0015]7)具有操作順序錯(cuò)誤保護(hù)功能，使操作性能更安全(適用于加速器為電位器式、霍爾踏板式)?？刂破魃想姇r(shí)，如加速器不回位(加速器輸出超過20%)，則控制器停止工作。指示燈報(bào)故障提示操作人員，防止飛車，保護(hù)操作人員的安全。


[0016]圖I是本實(shí)用新型所述串勵(lì)有刷直流電機(jī)控制器與電機(jī)連接的結(jié)構(gòu)框圖。[0017]圖2是本實(shí)用新型串勵(lì)有刷直流電機(jī)控制器處理程序流程圖。
具體實(shí)施方式
[0018]
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型串勵(lì)直流電機(jī)控制器作進(jìn)一步說明。[0019]如圖I所示，所述串勵(lì)有刷直流電機(jī)控制器，包括控制板和功率板，其中控制板包括電源模塊、MCU模塊、加速器輸入模塊、信號米集模塊、PWM驅(qū)動(dòng)模塊和故障輸出模塊；功率板包括功率開關(guān)元件M0SFET、續(xù)流二極管、功率電容、放電電阻及溫敏電阻，上述各模塊及元器件電連接，功率板有四個(gè)大電流接線端子，分別用于與電機(jī)電樞線圈、 電池、電機(jī)勵(lì)磁線圈前的接觸器相連；功率板有四個(gè)大電流接線端B+、A2、B-、M-，其中 B+和A2分別接到四線串勵(lì)直流電機(jī)的Al和A2端，B+同時(shí)接到電池的正極，B-接到電池的負(fù)極。接觸器為單刀雙擲，用于控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)，接觸器由外部開關(guān)所控制。電機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)，電流方向?yàn)锽+ —Al — A2 —Fl — F2 —M- —B-;當(dāng)電機(jī)反轉(zhuǎn)時(shí)，電流方向?yàn)?B+ — Al — A2 — F2 — Fl — M- — B-。[0020]所述MCU模塊采用PIC16F886，含有電壓保護(hù)、溫度保護(hù)、PWM計(jì)算、故障檢測、看門狗程序；功率開關(guān)元件MOSFET采用IRF2807，溫敏電阻采用MF5A-2-395-403。[0021]圖2為本實(shí)用新型串勵(lì)直流電機(jī)控制器的程序框圖，如圖所示，該控制器程序完成初始化后，進(jìn)入4ms的中斷程序，采集輸入信號，判斷電壓是否正常，若正常再判斷溫度是否正常，若正常再判斷加速器信號是否正常，若正常則計(jì)算PWM，輸出驅(qū)動(dòng)信號，電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。若檢測到電壓、溫度或電流等超過正常范圍，則進(jìn)入保護(hù)程序。[0022]本控制器具有三類保護(hù)功能，分別是電流保護(hù)和電壓保護(hù)、溫度保護(hù)。以下為各保護(hù)功能實(shí)現(xiàn)過程。[0023]φ電流保護(hù)電流限流值設(shè)為500A，主要是在電機(jī)堵轉(zhuǎn)或者電路短路時(shí)能夠迅速判斷并做出動(dòng)作，關(guān)斷控制信號輸出，保護(hù)控制器元器件和電機(jī)。具體實(shí)施方案為采樣 A2和M-之間的電壓差，經(jīng)濾波后輸入MCU判斷得電流大??；程序設(shè)定了能容忍的電流值最大持續(xù)時(shí)間，若超過此設(shè)定的時(shí)間，則控制器禁止輸出，保護(hù)控制器元器件和電機(jī)。[0024] 電壓保護(hù)電池電壓經(jīng)過電阻分壓以后由控制器采集，控制器判斷是否過壓或欠壓?？刂破黝~定電壓為48V，當(dāng)電池電壓超過60V時(shí)，控制器切斷輸出，同時(shí)產(chǎn)生故障信號給到故障輸出模塊，產(chǎn)生高壓故障后，檢測到電池電壓小于58V，清除故障，控制器恢復(fù)輸出；當(dāng)電池電壓低于40V時(shí)，控制器輸出電流限制線性減小，控制器產(chǎn)生低壓降額故障；當(dāng)電池電壓低于32V時(shí)，控制器切斷輸出，以保護(hù)電池，同時(shí)控制器產(chǎn)生低壓故障?？刂破鳈z測到電池電壓時(shí)高于41V，清除故障信號。[0025]'I)溫度保護(hù)使用MF5A-2-395-403作為溫敏電阻，控制器在過溫或低溫時(shí)關(guān)斷PWM輸出，防止元器件受到損害。具體過程為溫敏電阻固定在控制器的鋁基板上，控制器采集到溫度信號后，與預(yù)先寫好的溫度數(shù)組比較，得出實(shí)際的溫度值。程序設(shè)定的控制器正常工作溫度范圍為_25°C到80°C，控制器溫度不在正常范圍之內(nèi)時(shí)，控制器產(chǎn)生故障信號。 當(dāng)控制器的溫度超過80°C時(shí)，控制器輸出電流限制線性減小，同時(shí)控制器產(chǎn)生溫度降額故障，當(dāng)控制器溫度低于78°C后，清除故障，控制器正常輸出；當(dāng)控制器溫度低于_25°C時(shí)，控制器輸出電流限制減半，同時(shí)控制器產(chǎn)生溫度降額故障，當(dāng)控制器溫度高于_23°C后，清除故障，控制器正常輸出；當(dāng)控制器溫度低于_40°C (或高于120°C)，控制器切斷輸出，以保護(hù)控制器和電池，同時(shí)控制器產(chǎn)生超溫故障，當(dāng)控制器溫度高于_38°C (或低于117°C)后，清除故障，控制器正常輸出。
權(quán)利要求1.一種串勵(lì)有刷直流電機(jī)控制器，其特征在于該控制器包括控制板和功率板，其中控制板包括電源模塊、MCU模塊、加速器輸入模塊、信號米集模塊、PWM驅(qū)動(dòng)模塊和故障輸出模塊；功率板包括功率開關(guān)元件MOSFET、續(xù)流二極管、功率電容、放電電阻及溫敏電阻，上述各模塊及元器件電連接，功率板有四個(gè)大電流接線端子，分別用于與電機(jī)電樞線圈、電池、電機(jī)勵(lì)磁線圈前的接觸器相連。
專利摘要一種串勵(lì)有刷直流電機(jī)控制器，該控制器包括控制板和功率板，其中控制板包括電源模塊、MCU模塊、加速器輸入模塊、信號采集模塊、PWM驅(qū)動(dòng)模塊和故障輸出模塊；功率板包括功率開關(guān)元件MOSFET、續(xù)流二極管、功率電容、放電電阻及溫敏電阻，上述各模塊及元器件電連接，功率板有四個(gè)大電流接線端子，分別用于與電機(jī)電樞線圈、電池、電機(jī)勵(lì)磁線圈前的接觸器相連。本實(shí)用新型具有無級變速和反向制動(dòng)控制特性；對電機(jī)具有電流、電壓、溫度保護(hù)控制功能，防止飛車，有效保護(hù)操作人員的安全。
文檔編號H02P7/28GK202818205SQ20122037734
公開日2013年3月20日 申請日期2012年8月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月1日
發(fā)明者王大方 申請人:遵義天義利威機(jī)電有限責(zé)任公司