CN104527454A - 电动车用三档控制器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电动车用三档控制器，包括单片机和继电器信号切换调理电路，继电器信号切换调理电路包括两个驱动电路，两驱动电路分别由单片机两个I/O端口驱动控制，进而控制继电器A、B的线圈导通或关断，单片机驱动电机驱动电路的三相输出端口分别通过切换继电器A和继电器B与电机的低速档、中速档或高速档绕组连接，电机霍尔传感器通过霍尔信号调理电路与单片机连接，所述继电器信号切换调理电路的输出端连接切换继电器A和继电器B的控制端。由于本发明采用两路继电器信号切换调理电路控制两个继电器来达到控制三档电机的目的，因此控制器三个档位之间的转速差较小，转换效果比较平稳、舒适；同时具备双档容错功能。

Description

电动车用三档控制器

技术领域

本发明属于电动车技术领域，涉及一种用于电动车用三档控制器。

背景技术

随着电动车技术的发展，电动车已由传统的单档系统逐步向多档位发展，现有的电动车控制器通常只能做到两档切换，但是两档切换高、低速之间的转速差比较大，转换不够平稳、舒适，所以如何设计一种转换平稳、舒适的电动车控制器成为本领域技术人员研究的课题。

发明内容

本发明要解决的问题是提供一种转换平稳舒适的电动车用三档控制器。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案：一种电动车用三档控制器，包括单片机和继电器信号切换调理电路，所述继电器信号切换调理电路包括第一驱动电路和第二驱动电路，所述第一驱动电路由单片机的第一I/O端口JDQ_L驱动控制继电器A的线圈导通或关断，所述第二驱动电路由单片机的第二I/O端口JDQ_H驱动控制继电器B的线圈导通或关断，所述第一驱动电路包括三极管QSS2和MOS管QSS1，所述三极管QSS2的基极通过电阻RSS1与单片机第一I/O端口JDQ_L连接，所述三极管QSS2的基极通过下拉电阻RSS2接地，三极管QSS2的发射极接地，所述三极管QSS2的集电极通过一电阻RSS7接12v电源，同时连接MOS管QSS1的栅极，所述MOS管QSS1的漏极连接续流二极管DSS1的正极，所述MOS管QSS1的源极接地，所述续流二极管DSS1的负极接整车电源，所述继电器A的线圈并联在所述续流二极管DSS1的两端；所述第二驱动电路包括三极管QSS4和MOS管QSS3，所述三极管QSS4的基极通过电阻RSS3与单片机第二I/O端口JDQ_H连接，所述三极管QSS4的基极通过下拉电阻RSS4接地，三极管QSS4的发射极接地，所述三极管QSS4的集电极通过一电阻RSS8接12v电源，同时连接MOS管QSS3的栅极，所述MOS管QSS3的漏极连接续流二极管DSS2的正极，所述MOS管QSS3的源极接地，所述续流二极管DSS2的负极接整车电源，所述继电器B的线圈并联在所述续流二极管DSS2的两端，所述单片机驱动电机驱动电路的三相输出端口分别通过切换继电器A和继电器B与电机的低速档、中速档或高速档绕组连接，电机霍尔传感器通过霍尔信号调理电路与单片机连接，所述继电器信号切换调理电路的输出端连接切换继电器A和继电器B的控制端。

所述第一驱动电路上设有容错使能信号调理电路，所述容错使能信号调理电路包括三极管QSS5、电阻RSS6和电阻RSS5，所述三极管QSS2的集电极连接三极管QSS5的集电极，所述三极管QSS2的发射极连接三极管QSS5的发射极，所述三极管QSS5的基极通过下拉电阻RSS6接地，所述三极管QSS5的基极通过电阻RSS5与单片机连接引入使能信号JDQ_L_EN。

本发明具有的优点和积极效果是：由于本发明采用两路继电器信号切换调理电路控制两个继电器来达到控制三档电机的目的，因此控制器三个档位之间的转换效率提高，电机的转速差变小，转换效果更加平稳、舒适。第一驱动电路连接的容错使能信号调理电路，可以保证当控制器低速绕组驱动电路出现问题的情况下通过容错使能信号调理电路自动切换到控制器的中速绕组驱动电路，使控制器三相线路默认和电机中速绕组连接，驱动电机以中速档继续工作，运行于高低双档容错模式，这样在具备三档控制器功能的同时保留了双档控制器的性能，挺高适应性的同时又具备容错功能。

附图说明

图1是本发明继电器信号切换调理电路的原理图；

图2是本发明继电器信号切换调理电路配合继电器的电路原理图；

图3是本发明12v电源电路原理图；

图4是本发明12v转5v电路原理图；

图5是本发明5v转3.3v电路原理图；

图6是本发明单片机外围电路原理图；

图7是本发明仪表信号调理电路原理图；

图8是本发明转把信号调理电路；

图9是本发明温度保护电路原理图；

图10是本发明霍尔信号调理电路原理图；

图11是本发明电流检测电路原理图；

图12是本发明过流中断保护电路原理图；

图13是本发明电机三相驱动电路原理图；

图14是本发明继电器信号切换调理电路配合继电器的原理图；

图15是本发明的控制流程图；

图16是本发明的容错控制流程图；

图17是本发明智能电子档控制器设置转速、电流双滞环控制示意图。

具体实施方式

现根据附图对本发明进行较详细的说明，如图1-14所示，一种电动车用三档控制器，包括单片机、继电器信号切换调理电路、电源电路、仪表信号调理电路、转把信号调理电路、仪表信号调理电路、温度保护电路、霍尔信号调理电路、电流检测电路、过流中断保护电路、电机三相驱动电路等；

如图1、2、14所示，继电器信号切换调理电路包括第一驱动电路和第二驱动电路，所述第一驱动电路由单片机的第一I/O端口JDQ_L驱动控制继电器A的线圈导通或关断，所述第二驱动电路由单片机的第二I/O端口JDQ_H驱动控制继电器B的线圈导通或关断，所述第一驱动电路包括三极管QSS2和MOS管QSS1，所述三极管QSS2的基极通过电阻RSS1与单片机第一I/O端口JDQ_L连接，所述三极管QSS2的基极通过下拉电阻RSS2接地，三极管QSS2的发射极接地，所述三极管QSS2的集电极通过一电阻RSS7接12v电源，同时连接MOS管QSS1的栅极，所述MOS管QSS1的漏极连接续流二极管DSS1的正极，所述MOS管QSS1的源极接地，所述续流二极管DSS1的负极接整车电源，所述继电器A的线圈并联在所述续流二极管DSS1的两端；所述第二驱动电路包括三极管QSS4和MOS管QSS3，所述三极管QSS4的基极通过电阻RSS3与单片机第二I/O端口JDQ_H连接，所述三极管QSS4的基极通过下拉电阻RSS4接地，三极管QSS4的发射极接地，所述三极管QSS4的集电极通过一电阻RSS8接12v电源，同时连接MOS管QSS3的栅极，所述MOS管QSS3的漏极连接续流二极管DSS2的正极，所述MOS管QSS3的源极接地，所述续流二极管DSS2的负极接整车电源(整车电源的额定电压为48v、60v等)，所述继电器B的线圈并联在所述续流二极管DSS2的两端，所述单片机驱动电机驱动电路的三相输出端口分别通过切换继电器A和继电器B与电机的低速档、中速档或高速档绕组连接，电机霍尔传感器通过霍尔信号调理电路与单片机连接，所述继电器信号切换调理电路的输出端连接切换继电器A和继电器B的控制端。

所述第一驱动电路上设有容错使能信号调理电路，所述容错使能信号调理电路包括三极管QSS5、电阻RSS6和电阻RSS5，所述三极管QSS2的集电极连接三极管QSS5的集电极，所述三极管QSS2的发射极连接三极管QSS5的发射极，所述三极管QSS5的基极通过下拉电阻RSS6接地，所述三极管QSS5的基极通过电阻RSS5与单片机连接引入使能信号JDQ_L_EN。

工作原理：

1、继电器信号切换调理电路原理：电阻RSS1、RSS3为限流电阻，通过RSS1、RSS3限定单片机IO端口驱动三极管QSS2、QSS4的驱动电流，电阻RSS2、RSS4为下拉电阻，当单片机上电复位端口处于高阻态时，通过RSS2，RSS4将QSS2、QSS4基极拉低使QSS2、QSS4关断，QSS1、QSS3控制继电器的导通关闭，当QSS1、QSS3的栅极为12V，即三极管QSS,2、QSS4关闭时，QSS1、QSS3导通，继电器A、B线圈吸合，当QSS1、QSS3的栅极为0V，即三极管QSS,2、QSS4导通时，继电器A、B线圈释放。因为继电器为感性器件，当关断的瞬间会产生较大的反向电压，二极管DSS1、DSS2在继电器关闭瞬间起续流作用，减小或消除继电器电感产生的反向电压，起到保护驱动电路和继电器的作用。

2、三速切换原理：当车辆通电并处于静止状态时，控制器低速绕组控制模块工作：继电器A线圈吸合，继电器B线圈释放，此时继电器A线圈的常开触点与控制器三相A、B、C导通，电机低速绕组工作，以低速档驱动车辆；电机速度不断上升，当控制器检测到电机转速大于10KM且电流小于18A时，控制器中速绕组控制模块工作：继电器A线圈释放,继电器B线圈释放，此时继电器B的常闭触点与控制器三相A、B、C导通，电机中速绕组工作，以中速档驱动车辆；电机速度仍不断上升，当控制器检测到电机转速大于18KM且电流小于15A时，继电器A线圈释放，继电器B线圈吸合，控制器高速绕组控制模块工作：此时继电器B的常开触点与控制器三相A、B、C导通，电机高速绕组工作，以高速档驱动车辆；

反之，当车辆以高速档运行，控制器检测到电机转速低于16KM时，控制器中速绕组控制模块工作：继电器A线圈释放，继电器B线圈释放，此时继电器B的常闭触点与控制器三相A、B、C导通，电机中速绕组工作，以中速档驱动车辆；当控制器检测到电机转速低于8KM时，控制器低速绕组模块工作：继电器A线圈吸合，继电器B线圈释放，此时继电器A线圈的常开触点与控制器三相A、B、C导通，电机低速绕组工作，以低速档驱动车辆来提升扭矩。

三档位智能电子控制器控制电机绕组切换效果：由于三档位智能电子控制器通过控制2组继电器分别切换电机三相绕组，控制器三个档位之间的转速差较小，所以转换效果比较平稳、舒适；通过控制2组继电器分别切换电机三相绕组，突出了切换方式的多样性和灵活性，增加了低速起步和爬坡时的扭矩，提升了控制器的控制性能；同时也提高了电机的效率；与双档位智能电子控制器相比，增加了一个档位就是增加了一个效率点，因此三档位智能电子控制器的控制性能更佳，能够充分挖掘电机的运行高效率和输出扭矩大的良好特性。

为了确保2组继电器及时、准确切换，本智能电子控制器设计了电子换挡电路，如图1所示。

控制器中的低速绕组驱动电路故障后，控制器位于双档位切换容错运行模式，容错使能端JDQ_L_EN置1，此时无论控制低速绕组驱动电路通断的信号JDQ_L如何变化，MOS管QSS1都关闭，继电器A的线圈断电，故障绕组驱动电路始终断开。这样，确保控制器运行时始终接入的是中速绕组驱动电路和高速绕组驱动电路，提高了控制器的可靠性和使用寿命。

以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。

Claims (2)

1.一种电动车用三档控制器，包括单片机和继电器信号切换调理电路，其特征在于：所述继电器信号切换调理电路包括第一驱动电路和第二驱动电路，所述第一驱动电路由单片机的第一I/O端口JDQ_L驱动控制继电器A的线圈导通或关断，所述第二驱动电路由单片机的第二I/O端口JDQ_H驱动控制继电器B的线圈导通或关断，所述第一驱动电路包括三极管QSS2和MOS管QSS1，所述三极管QSS2的基极通过电阻RSS1与单片机第一I/O端口JDQ_L连接，所述三极管QSS2的基极通过下拉电阻RSS2接地，三极管QSS2的发射极接地，所述三极管QSS2的集电极通过一电阻RSS7接12v电源，同时连接MOS管QSS1的栅极，所述MOS管QSS1的漏极连接续流二极管DSS1的正极，所述MOS管QSS1的源极接地，所述续流二极管DSS1的负极接整车电源，所述继电器A的线圈并联在所述续流二极管DSS1的两端；所述第二驱动电路包括三极管QSS4和MOS管QSS3，所述三极管QSS4的基极通过电阻RSS3与单片机第二I/O端口JDQ_H连接，所述三极管QSS4的基极通过下拉电阻RSS4接地，三极管QSS4的发射极接地，所述三极管QSS4的集电极通过一电阻RSS8接12v电源，同时连接MOS管QSS3的栅极，所述MOS管QSS3的漏极连接续流二极管DSS2的正极，所述MOS管QSS3的源极接地，所述续流二极管DSS2的负极接整车电源，所述继电器B的线圈并联在所述续流二极管DSS2的两端，所述单片机驱动电机驱动电路的三相输出端口分别通过切换继电器A和继电器B与电机的低速档、中速档或高速档绕组连接，电机霍尔传感器通过霍尔信号调理电路与单片机连接，所述继电器信号切换调理电路的输出端连接切换继电器A和继电器B的控制端。

2.根据权利要求1所述的电动车用三档控制器，其特征在于：所述第一驱动电路上设有容错使能信号调理电路，所述容错使能信号调理电路包括三极管QSS5、电阻RSS6和电阻RSS5，所述三极管QSS2的集电极连接三极管QSS5的集电极，所述三极管QSS2的发射极连接三极管QSS5的发射极，所述三极管QSS5的基极通过下拉电阻RSS6接地，所述三极管QSS5的基极通过电阻RSS5与单片机连接引入使能信号JDQ_L_EN。