專利名稱：電動(dòng)車用電機(jī)控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電機(jī)控制系統(tǒng)，特別涉及一種適用于電動(dòng)自行車或者電動(dòng)摩托車驅(qū)動(dòng)控制的電動(dòng)車用電機(jī)控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，國內(nèi)外的電動(dòng)車(電動(dòng)自行車或者電動(dòng)摩托車)一般采用單一的采樣電阻對(duì)蓄電池的電流進(jìn)行采樣，根據(jù)電機(jī)的霍爾狀態(tài)對(duì)電機(jī)進(jìn)行方波控制。傳統(tǒng)的這種方式由于沒有對(duì)電機(jī)的相電流進(jìn)行采樣，所以不能直接控制電機(jī)的電流，為了在大扭矩的情況下控制器能夠不損壞，在負(fù)載超過一定扭矩之后將蓄電池的電流逐步減小，就需要使用更多的功率器件并聯(lián)或者更大規(guī)格的功率器件，提高了控制器的成本。同時(shí)，由于采用方波對(duì)電機(jī)進(jìn)行控制，電機(jī)在換相時(shí)有很大的尖脈沖電流，導(dǎo)致電機(jī)輸出扭矩脈動(dòng)很大，造成電動(dòng)車在騎行時(shí)噪音大，而且可靠性低。綜上所述，特別需要一種電動(dòng)車用電機(jī)控制系統(tǒng)，已解決上述現(xiàn)有存在的問題。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種電動(dòng)車用電機(jī)控制系統(tǒng)，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，使電動(dòng)車(電動(dòng)自行車或者電動(dòng)摩托車)工作在低噪音和高可靠性的平穩(wěn)狀態(tài)。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下一種電動(dòng)車用電機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于，它包括一用于采樣蓄電池電流和電機(jī)相電流的雙重電流采樣模塊；一用于獲取電動(dòng)車電機(jī)速度和位置信號(hào)的速度反饋模塊；一用于驅(qū)動(dòng)電動(dòng)車電機(jī)的逆變器；一根據(jù)雙重電流采樣模塊和速度反饋模塊采集到得信號(hào)對(duì)逆變器進(jìn)行控制的控制模塊；及一濾波器；所述控制模塊的控制端連接所述逆變器，所述逆變器的輸出端連接電動(dòng)車電機(jī)， 所述控制模塊通過速度反饋模塊與電動(dòng)車電機(jī)連接，所述雙重電流采樣模塊的一端分別連接所述控制模塊的一端和所述逆變器的一端，所述雙重電流采樣模塊的另一端分別連接所述控制模塊的另一端和蓄電池的一端，蓄電池的另一端分別連接所述逆變器的另一端和所述濾波器的一端，所述濾波器的另一端依次連接所述雙重電流采樣模塊和所述控制模塊。在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，所述控制模塊包括一用于接收雙重電流采樣模塊采集的信號(hào)獲取當(dāng)前的蓄電池電流值和電動(dòng)車電機(jī)相電流值的電流處理模塊，所述電流處理模塊連接在所述雙重電流采樣模塊的兩端。在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，所述逆變器采用三相六橋臂結(jié)構(gòu)，由功率器件 T1-T6構(gòu)成，功率器件Tl、功率器件T3和功率器件T5的漏極分別連接到蓄電池的正端，功率器件T4的源極連接功率器件Tl的漏極并連接電動(dòng)車電機(jī)的U相，功率器件T6的源極連接功率器件T3的漏極并連接電動(dòng)車電機(jī)的V相，功率器件T2的源極連接功率器件T5的漏極并電動(dòng)車電機(jī)的W相。進(jìn)一步，所述功率器件為IGBT功率管或者M(jìn)OSFET功率管。在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，所述雙重電流采樣模塊為兩個(gè)串聯(lián)的采樣電阻或者為單個(gè)電阻引出的2個(gè)抽頭。本實(shí)用新型的電動(dòng)車用電機(jī)控制系統(tǒng)具有如下優(yōu)點(diǎn)1)采用雙重采樣電阻，方便實(shí)現(xiàn)對(duì)蓄電池電流和電機(jī)相電流的采樣，大大節(jié)約了成本和器件，提高了產(chǎn)品的可靠性；2)在啟動(dòng)時(shí)具有方波控制的大扭矩輸出特性，其他工況時(shí)具有正弦波控制的靜音性和平順性。本實(shí)用新型的電動(dòng)車用電機(jī)控制系統(tǒng)，采用雙重電流采樣模塊分別對(duì)蓄電池電流和電機(jī)相電流的采樣，在控制模塊中進(jìn)行合適的算法控制，使得電動(dòng)機(jī)電機(jī)可以低噪音，大扭矩，高可靠性的運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的目的。本實(shí)用新型的特點(diǎn)可參閱本案圖式及以下較好實(shí)施方式的詳細(xì)說明而獲得清楚地了解。

圖1為本實(shí)用新型的電動(dòng)車用電機(jī)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)施例中電流由電機(jī)U相流入，V、W相流出的示意圖；圖3是本實(shí)施例中電流由電機(jī)U、W相流入，V相流出的示意圖；圖4是本實(shí)用新型的采樣電阻S2上電流信號(hào)的示意圖；圖5是本實(shí)施例中對(duì)采樣電阻S2的信號(hào)經(jīng)過處理放大后的示意圖。
具體實(shí)施方式
為了使本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體實(shí)施例進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型。如圖1所示，本實(shí)用新型的電動(dòng)車用電機(jī)控制系統(tǒng)，它包括一雙重電流采樣模塊 100、一速度反饋模塊200、一逆變器300、一控制模塊400及一濾波器500 ；所述控制模塊 400的控制端連接所述逆變器300，所述逆變器300的輸出端連接電動(dòng)車電機(jī)600，所述控制模塊400通過速度反饋模塊200與電動(dòng)車電機(jī)600連接，所述雙重電流采樣模塊100的一端分別連接所述控制模塊400的一端和所述逆變器300的一端，所述雙重電流采樣模塊100 的另一端分別連接所述控制模塊400的另一端和蓄電池700的一端，蓄電池700的另一端分別連接所述逆變器300的另一端和所述濾波器500的一端，所述濾波器500的另一端依次連接所述雙重電流采樣模塊100和所述控制模塊400。所述控制模塊400包括一電流處理模塊410，電流處理模塊410用于接收雙重電流采樣模塊100采集的信號(hào)獲取當(dāng)前的蓄電池電流值和電動(dòng)車電機(jī)相電流值，所述電流處理模塊410連接在所述雙重電流采樣模塊100的兩端。電流處理模塊410對(duì)雙重電流采樣模塊100進(jìn)行信號(hào)處理后得到蓄電池700的電流和電動(dòng)車電機(jī)600的相電流；速度反饋模塊200獲取電動(dòng)車電機(jī)600的速度、位置信號(hào)；控制模塊400將得到的蓄電池700的電流，電動(dòng)車電機(jī)600的相電流反饋信號(hào)和速度位置信號(hào)進(jìn)行適當(dāng)?shù)目刂扑惴ㄓ?jì)算轉(zhuǎn)換后，對(duì)逆變器300給出控制信號(hào)用以驅(qū)動(dòng)電動(dòng)車電機(jī) 600。本實(shí)用新型的電動(dòng)車用電機(jī)控制系統(tǒng)將通用的蓄電池采樣電阻替換為雙重電流采樣模塊100，由于蓄電池電流采樣可以在任何時(shí)刻進(jìn)行，而采樣電機(jī)的某相電流時(shí)這一相必須處于獨(dú)立的導(dǎo)通狀態(tài)，所以在控制模塊400中設(shè)立了電機(jī)相電流的采樣模式。在本實(shí)用新型中，所述逆變器300采用三相六橋臂結(jié)構(gòu)，由功率器件T1-T6構(gòu)成， 功率器件Tl、功率器件T3和功率器件T5的漏極分別連接到蓄電池的正端，功率器件T4的源極連接功率器件Tl的漏極并連接電動(dòng)車電機(jī)600的U相，功率器件T6的源極連接功率器件T3的漏極并連接電動(dòng)車電機(jī)600的V相，功率器件T2的源極連接功率器件T5的漏極并電動(dòng)車電機(jī)600的W相；所述功率器件為IGBT功率管或者M(jìn)OSFET功率管?？刂颇K400輸出6路PWM控制信號(hào)，兩兩互補(bǔ)輸出，并設(shè)置有死區(qū)時(shí)間，分三組控制電動(dòng)車電機(jī)600的三個(gè)相線，功率器件Tl和功率器件T4控制電動(dòng)車電機(jī)600的U相， 功率器件T3和功率器件T6控制電動(dòng)車電機(jī)600的V相，功率器件T5和功率器件T2控制電動(dòng)車電機(jī)600的W相。濾波器500采用典型的由運(yùn)算放大器搭建的濾波電路；控制模塊400內(nèi)所需的各種電平由主電源上取電，經(jīng)過板上整流電路來提供。在本實(shí)用新型中，所述雙重電流采樣模塊100為兩個(gè)串聯(lián)的采樣電阻或者為單個(gè)電阻引出的2個(gè)抽頭。在本實(shí)施例中，雙重電流采樣模塊100包括采樣電阻Sl和采樣電阻 S2，采樣電阻Sl采樣蓄電池電流，采樣電阻S2采樣電機(jī)相電流；上述采樣電阻Sl和采樣電阻S2的精度最好在5 %以內(nèi)，組織為毫歐姆級(jí)別，便于批量生產(chǎn)。在電動(dòng)車行進(jìn)時(shí)，控制模塊400根據(jù)電動(dòng)車電機(jī)600的速度信號(hào)確定逆變器300 的導(dǎo)通邏輯，同時(shí)根據(jù)采樣電阻S2上的電流值和輸入的轉(zhuǎn)把指令，對(duì)功率器件Tl T6進(jìn)行控制。本實(shí)用新型的電動(dòng)車用電機(jī)控制系統(tǒng)在電動(dòng)摩托車行駛時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)方波大扭矩和正弦波靜音的驅(qū)動(dòng)控制。電動(dòng)車電機(jī)600為永磁直流無刷電機(jī)，功率為2kW，額定電壓為48V，最高電壓60V ； 主電源由4節(jié)30Ah的鋰電池串聯(lián)組成，車重90kg。電動(dòng)車啟動(dòng)時(shí)，根據(jù)電機(jī)位置傳感器檢測(cè)出電機(jī)轉(zhuǎn)子所在的位置，由此確定驅(qū)動(dòng)的電角度，在啟動(dòng)過程中的方波驅(qū)動(dòng)時(shí)，所有的控制按照正弦波的來處理，但是在電角度給定的時(shí)候以60度為一個(gè)步長，得到類似方波的效果，但是卻有比方波更高可靠性的驅(qū)動(dòng)能力，在電動(dòng)車的速度超過一定程度以后，切換為正弦波控制，切換的方法為電角度不再以60 度為步長，而是根據(jù)實(shí)時(shí)采樣到的信號(hào)作為驅(qū)動(dòng)。采樣電機(jī)相電流的方法說明如下如圖2所示，電流由電機(jī)U相流入，V、W相流處， 在這個(gè)驅(qū)動(dòng)狀態(tài)下，只能采樣U相的正向電流，在控制模塊400中記錄這個(gè)信息，并將采樣電阻S2上的信號(hào)作為U相正向電流的一個(gè)信息。另外一個(gè)導(dǎo)通邏輯如圖3所示，電流由電機(jī)U、W相流入，V相流出，這個(gè)時(shí)刻只能采樣到V相的負(fù)電流，同樣，采樣電阻記錄這個(gè)信息， 并將采樣電阻S2上的信號(hào)作為V相負(fù)向電流的一個(gè)信息。圖3中的是一段時(shí)間內(nèi)的電機(jī)的三相電流的信號(hào)，包括U、V、W的正向和負(fù)向電流，
5其中，Tl，T2，T6開通；T3，T4，T5導(dǎo)通；圖4是經(jīng)過微控制器進(jìn)行處理提煉出來的U相電流信號(hào)，其中，T1，T5，T6開通；Τ2，Τ3，Τ5導(dǎo)通。圖5是本實(shí)施例中對(duì)采樣電阻S2的信號(hào)經(jīng)過處理放大后的示意圖。 以上顯示和描述了本實(shí)用新型的基本原理、主要特征和本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實(shí)用新型不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是本實(shí)用新型的原理，在不脫離本實(shí)用新型精神和范圍的前提下本實(shí)用新型還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本實(shí)用新型的范圍內(nèi)。本實(shí)用新型要求的保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等同物界定。
權(quán)利要求1.一種電動(dòng)車用電機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于，它包括一用于采樣蓄電池電流和電機(jī)相電流的雙重電流采樣模塊；一用于獲取電動(dòng)車電機(jī)速度和位置信號(hào)的速度反饋模塊；一用于驅(qū)動(dòng)電動(dòng)車電機(jī)的逆變器；一根據(jù)雙重電流采樣模塊和速度反饋模塊采集到得信號(hào)對(duì)逆變器進(jìn)行控制的控制模塊；及一濾波器；所述控制模塊的控制端連接所述逆變器，所述逆變器的輸出端連接電動(dòng)車電機(jī)，所述控制模塊通過速度反饋模塊與電動(dòng)車電機(jī)連接，所述雙重電流采樣模塊的一端分別連接所述控制模塊的一端和所述逆變器的一端，所述雙重電流采樣模塊的另一端分別連接所述控制模塊的另一端和蓄電池的一端，蓄電池的另一端分別連接所述逆變器的另一端和所述濾波器的一端，所述濾波器的另一端依次連接所述雙重電流采樣模塊和所述控制模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)車用電機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制模塊包括一用于接收雙重電流采樣模塊采集的信號(hào)獲取當(dāng)前的蓄電池電流值和電動(dòng)車電機(jī)相電流值的電流處理模塊，所述電流處理模塊連接在所述雙重電流采樣模塊的兩端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)車用電機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述逆變器采用三相六橋臂結(jié)構(gòu)，由功率器件T1-T6構(gòu)成，功率器件Tl、功率器件T3和功率器件T5的漏極分別連接到蓄電池的正端，功率器件T4的源極連接功率器件Tl的漏極并連接電動(dòng)車電機(jī)的U 相，功率器件T6的源極連接功率器件T3的漏極并連接電動(dòng)車電機(jī)的V相，功率器件T2的源極連接功率器件T5的漏極并電動(dòng)車電機(jī)的W相。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電動(dòng)車用電機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述功率器件為IGBT 功率管或者M(jìn)OSFET功率管。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)車用電機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述雙重電流采樣模塊為兩個(gè)串聯(lián)的采樣電阻或者為單個(gè)電阻引出的2個(gè)抽頭。
專利摘要本實(shí)用新型的目的在于提供一種電動(dòng)車用電機(jī)控制系統(tǒng)，它包括一雙重電流采樣模塊、一速度反饋模塊、一逆變器、一控制模塊及一濾波器；與現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)相比，采用雙重電流采樣模塊分別對(duì)蓄電池電流和電機(jī)相電流的采樣，在控制模塊中進(jìn)行合適的算法控制，使得電動(dòng)機(jī)電機(jī)可以低噪音，大扭矩，高可靠性的運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的目的。
文檔編號(hào)H02P6/08GK202111648SQ201120224229
公開日2012年1月11日 申請(qǐng)日期2011年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月29日
發(fā)明者楊容, 潘晶, 秦小雷 申請(qǐng)人:上海安沛動(dòng)力科技有限公司