專利名稱：一種電動(dòng)汽車(chē)用大功率無(wú)刷直流電機(jī)控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電子電力傳動(dòng)控制裝置，具體涉及一種電動(dòng)汽車(chē)用大功率無(wú)刷直流電機(jī)控制裝置。
背景技術(shù)：
在能源緊缺，環(huán)境污染日趨嚴(yán)重的現(xiàn)實(shí)情況下，電力取代柴油、汽油作為汽車(chē)的能源是不可阻擋的發(fā)展趨勢(shì)?，F(xiàn)有的電動(dòng)汽車(chē)主要用三相異步電機(jī)加變頻器的結(jié)構(gòu)作為動(dòng)力源，其耗電多。而大功率無(wú)刷直流電機(jī)無(wú)轉(zhuǎn)子損耗，其效率比三相異步電機(jī)高，將大功率無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)作為車(chē)類用驅(qū)動(dòng)設(shè)備，取代傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)、直流電機(jī)、三相異步電機(jī)加變頻器結(jié)構(gòu)，需要在有效的控制條件下，驅(qū)動(dòng)車(chē)類負(fù)載完成所有功能，如快速啟動(dòng)停止，調(diào)速，大轉(zhuǎn)矩慢速起動(dòng)，正反轉(zhuǎn)等。
發(fā)明內(nèi)容針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷或不足，本實(shí)用新型的目的是提供一種電動(dòng)汽車(chē)用大功率無(wú)刷直流電機(jī)控制裝置，該裝置可有效控制大功率無(wú)刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)車(chē)類負(fù)載安全而有效地完成快速啟動(dòng)停止、調(diào)速、大轉(zhuǎn)矩慢速起動(dòng)和正反轉(zhuǎn)等功能。為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)任務(wù)，本實(shí)用新型采取如下的技術(shù)解決方案一種電動(dòng)汽車(chē)用大功率無(wú)刷直流電機(jī)控制裝置，該裝置包括輸入單元、控制單元、 位置解碼模塊、位置傳感器、集成光耦驅(qū)動(dòng)模塊和三相逆變器蓄電池，所述輸入單元、控制單元、集成光耦驅(qū)動(dòng)模塊和三相逆變器依次連接，所述位置解碼模塊與控制單元連接，所述位置傳感器與位置解碼模塊連接。本實(shí)用新型的其他技術(shù)特征為所述裝置還包括故障信號(hào)處理模塊和電流檢測(cè)單元以及電壓檢測(cè)單元，所述故障信號(hào)處理模塊、電流檢測(cè)單元和電壓檢測(cè)單元均與控制單元連接，所述故障信號(hào)處理模塊、 電流檢測(cè)單元和電壓檢測(cè)單元均與三相逆變器的輸出連接。所述控制單元采用TMS320F28335芯片。所述輸入單元為電位器。所述集成光耦驅(qū)動(dòng)模塊采用光電耦合器。所述位置解碼模塊采用AD2S90芯片，所述位置解碼器采用正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器。所述三相逆變器采用絕緣柵雙極型晶體管IGBT。所述故障信號(hào)處理單元為或門(mén)電路，所述電流檢測(cè)單元采用霍爾電流傳感器，所述電壓檢測(cè)單元采用霍爾電壓傳感器。本實(shí)用新型具有如下的技術(shù)效果本實(shí)用新型的控制裝置驅(qū)動(dòng)車(chē)用無(wú)刷直流電機(jī)時(shí)，根據(jù)汽車(chē)運(yùn)行狀況，電流自然趨向最小，使裝置與電機(jī)效率最大；當(dāng)汽車(chē)為下坡運(yùn)行時(shí)，無(wú)刷直流電機(jī)變?yōu)橛来虐l(fā)電機(jī)， 裝置中的三相逆變器之續(xù)流二極管自然變?yōu)檎髌?，整流后的直流電，可向蓄電池充電，能?chǔ)存于給蓄電池中，可自然實(shí)現(xiàn)車(chē)的回饋節(jié)能；另外汽車(chē)快速啟停舒適感更好，對(duì)環(huán)境無(wú)污染。本實(shí)用新型的裝置可驅(qū)動(dòng)的是240kw、2500rpm八極稀土永磁無(wú)刷直流電機(jī)，汽車(chē)為大型客車(chē)。本實(shí)用新型可控制無(wú)刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)車(chē)類負(fù)載的快速啟動(dòng)停止，調(diào)速，大轉(zhuǎn)矩慢速起動(dòng)，正反轉(zhuǎn)等功能。

圖1為本實(shí)用新型的裝置結(jié)構(gòu)示意圖。以下結(jié)合實(shí)施例與附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型的裝置包括輸入單元1、控制單元2、位置解碼模塊4、位置傳感器5、集成光耦驅(qū)動(dòng)模塊3和三相逆變器6，其中，所述輸入單元1、控制單元2、集成光耦驅(qū)動(dòng)模塊3 和三相逆變器6依次連接，所述位置解碼模塊4與控制單元2連接、所述位置傳感器5與位置解碼模塊4連接。上述裝置內(nèi)部還連接有故障信號(hào)處理模塊9和電流檢測(cè)單元8以及電壓檢測(cè)單元11，其中的故障信號(hào)處理模塊9、電流檢測(cè)單元8和電壓檢測(cè)單元11均與控制單元2連接，所述故障信號(hào)處理模塊9、電流檢測(cè)單元8和電壓檢測(cè)單元均與三相逆變器7 的輸出連接。在硬件采用上，控制單元2采用TMS320F28335芯片；輸入單元1為電位器；集成光耦驅(qū)動(dòng)模塊3采用光電耦合器；位置解碼模塊4采用AD2S90芯片；位置解碼器5采用正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器；三相逆變器6采用IGBT。上述故障信號(hào)處理單元9為或門(mén)電路；電流檢測(cè)單元8采用霍爾電流傳感器；電壓檢測(cè)單元11采用霍爾電壓傳感器。上述裝置在工作時(shí)，其中的三相逆變器7與無(wú)刷直流電機(jī)11和蓄電池7連接連接，位置傳感器6安裝于無(wú)刷直流電機(jī)11的轉(zhuǎn)軸上和端蓋上。其中輸入單元輸入控制信息，并將控制信息傳輸給控制器單元?？刂茊卧麄€(gè)裝置的控制中心，其承載程序，執(zhí)行程序，綜合輸入單元、位置解碼模塊提供的信息，輸出六路PWM脈沖信號(hào)到集成光耦驅(qū)動(dòng)模塊?？刂茊卧胁捎?TMS320F28335 DSP 做主控，TMS320F28335 的 RAM 有 68K，GPIO 口有 88 個(gè)。TMS320F28335 的主要特點(diǎn)就是它的FPU和獨(dú)立的DMA，TMS320F28335是浮點(diǎn)DSP，TMS320F28335有相互獨(dú)立的印wm，ecap, eq三個(gè)模塊互相之間互不干擾，因此可以比較方便地實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的信號(hào)輸出。尤其是epwm相對(duì)于EV中的pwm輸出功能，有了很大的提高。集成光耦驅(qū)動(dòng)模塊放大、隔離六路PWM脈沖信號(hào)。位置解碼模塊將定轉(zhuǎn)子相對(duì)位置轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，并將其傳輸給控制單元。位置傳感器檢測(cè)無(wú)刷直流電機(jī)定、轉(zhuǎn)子相對(duì)位置。旋轉(zhuǎn)變壓器是自動(dòng)控制系統(tǒng)中一種精密控制微電機(jī)。當(dāng)旋轉(zhuǎn)變壓器的原方外加單相交流電壓激磁時(shí)，其副方輸出電壓將與轉(zhuǎn)子的角位置嚴(yán)格保持某種函數(shù)關(guān)系。本實(shí)用新型采用的是正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器，正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器的定子和轉(zhuǎn)子側(cè)均有相互正交的兩套繞組，但轉(zhuǎn)子側(cè)繞組自行短接，通過(guò)環(huán)形變壓器從定子側(cè)引出。當(dāng)定子側(cè)加正弦電壓勵(lì)磁時(shí)，輸出繞組輸出波形為余弦。由于沒(méi)有電刷和滑環(huán)之間的滑動(dòng)接觸，所以工作時(shí)更可靠，比霍爾位置傳感器更適合電動(dòng)汽車(chē)之惡劣環(huán)境(比霍爾元件耐高溫，耐振動(dòng))。 蓄電池為電機(jī)和整個(gè)裝置提供電能，并儲(chǔ)存電機(jī)的回饋能量?？捎刹捎酶哳l變壓器的控制電源將蓄電池的電壓轉(zhuǎn)換為低壓電驅(qū)動(dòng)裝置中的各個(gè)模塊工作。三相逆變器六路PWM脈沖信號(hào)控制下，輸出三相交流電，驅(qū)動(dòng)無(wú)刷直流電機(jī)?？刂茊卧鶕?jù)位置解碼模塊的輸出信息與輸入單元的輸出指令，控制單元輸出六路PWM信號(hào)到集成光耦驅(qū)動(dòng)模塊，六路PWM信號(hào)經(jīng)在此模塊光耦隔離放大后，驅(qū)動(dòng)三相逆變器，輸出三相交流電，最終驅(qū)動(dòng)無(wú)刷直流電機(jī)。當(dāng)車(chē)輛處于下坡運(yùn)行時(shí)，無(wú)刷直流電機(jī)將高電勢(shì)信號(hào)傳輸給三相逆變器，三相逆變器之續(xù)流二極管變?yōu)檎髌鳎瑢⒏唠妱?shì)整流，給蓄電池充電。裝置中的故障信號(hào)處理單元與電流、電壓檢測(cè)單元，經(jīng)控制單元處理，由六路PWM 信號(hào)控制逆變器，(封鎖6路脈沖或調(diào)節(jié)6路脈沖之占空比限制電流的大小)從而保護(hù)電機(jī)與 IGBT。實(shí)施例該實(shí)施例中的裝置中的各個(gè)模塊之間的連接如上所述，其中的各個(gè)模塊中所采用的具體硬件為控制單元2采用TMS320F28335芯片；輸入單元1為電位器；集成光耦驅(qū)動(dòng)模塊3采用HCPL316J光電耦合器；位置解碼模塊4采用AD2S90芯片；位置解碼器5采用正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器；三相逆變器6采用BSM1000GB160DLCK IGBT ；故障信號(hào)處理單元9為或門(mén)電路；電流檢測(cè)單元8采用BLF200-S7霍爾電流傳感器；電壓檢測(cè)單元11采用LV100霍爾電壓傳感器。蓄電池與無(wú)刷直流電機(jī)由汽車(chē)廠自行配置。
權(quán)利要求1.一種電動(dòng)汽車(chē)用大功率無(wú)刷直流電機(jī)控制裝置，其特征在于，該裝置包括輸入單元 (1)、控制單元(2)、位置解碼模塊(4)、位置傳感器(5)、集成光耦驅(qū)動(dòng)模塊(3)和三相逆變器(6)，所述輸入單元(1)、控制單元(2)、集成光耦驅(qū)動(dòng)模塊(3)和三相逆變器(6)依次連接，所述位置解碼模塊(4)與控制單元(2)連接，所述位置傳感器(5)與位置解碼模塊(4) 連接。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括故障信號(hào)處理模塊(9)和電流檢測(cè)單元(8)以及電壓檢測(cè)單元(11)，所述故障信號(hào)處理模塊(9)、電流檢測(cè)單元(8)和電壓檢測(cè)單元(11)均與控制單元(2)連接，所述故障信號(hào)處理模塊(9)、電流檢測(cè)單元(8) 和電壓檢測(cè)單元(11)均與三相逆變器(6 )的輸出連接。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述控制單元(2)采用TMS320F28335芯片。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述輸入單元(1)為電位器。
5.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述集成光耦驅(qū)動(dòng)模塊(3)采用光電耦合
6.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述位置解碼模塊(4)采用AD2S90芯片，所述位置解碼器(5)采用正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器。
7.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述三相逆變器(6)采用絕緣柵雙極型晶體管。
8.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述故障信號(hào)處理單元(9)采用或門(mén)電路， 所述電流檢測(cè)單元(8)采用霍爾電流傳感器，所述電壓檢測(cè)單元(11)為霍爾電壓傳感器。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種電動(dòng)汽車(chē)用大功率無(wú)刷直流電機(jī)控制裝置。該裝置包括輸入單元、控制單元、位置解碼模塊、位置傳感器、邏輯互鎖模塊、集成光耦驅(qū)動(dòng)模塊、三相逆變器和蓄電池，所述輸入單元與控制單元連接，所述位置解碼模塊與控制單元連接、所述位置傳感器與位置解碼模塊連接，所述控制單元、邏輯互鎖模塊、集成光耦驅(qū)動(dòng)模塊和三相逆變器依次連接，所述三相逆變器與蓄電池連接。該裝置可控制無(wú)刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)車(chē)類負(fù)載的快速啟動(dòng)停止，調(diào)速，大轉(zhuǎn)矩慢速起動(dòng)，正反轉(zhuǎn)等功能。
文檔編號(hào)H02P6/00GK202085118SQ201120175988
公開(kāi)日2011年12月21日 申請(qǐng)日期2011年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月27日
發(fā)明者李明, 王丁茂, 田春, 苗保剛 申請(qǐng)人:西安飛鷹科技有限責(zé)任公司