CN114123888A - 一种多电平切档电路与控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多电平切档电路与控制方法,包括:电池管理模块、电机驱动模块;所述电池管理模块包括端口X1、端口X2、端口X3、端口X4;所述电机驱动模块包括端口Y1、端口Y2、端口Y3、端口Y4;所述端口X1与端口Y1通过电源线L1连接;所述端口X2与端口Y2通过电源线L2连接;所述端口X3与端口Y3通过电源线L3连接;所述端口X4与端口Y4通过电源线L4连接;所述电池管理模块通过端口输出多电平信号,所述电机驱动模块根据多电平信号进行多电平切档控制。本发明利用电机驱动系统原有的具有AD功能的I/O口,采用模拟信号实现多电平切档,与传统的切档电路相比,不需要使用内部定时器的占空比方法进行辅助,就可以完成档位记忆的精准定位。
Description
技术领域
本发明涉及电机控制技术领域,具体涉及一种多电平切档电路与控制方法。
背景技术
目前控制电机驱动系统切档电路已经在越来越多的行业广泛应用。
部分传统的切档电路是通过信号线来发送和接收信息,进行开关机和档位的切换控制,但是这种方案的信息传输通讯具有一定的延时性,响应慢;还有部分传统的切档电路是通过电平控制开关机,使用脉冲电压来进行切档控制,虽然解决了通讯延时的问题,但是这种方案做不了档位的记忆,而且若使用占空比方法来辅助档位记忆的话,也会新增内部定时器的使用,加大电机驱动系统的检测负担。
发明内容
本发明提供了一种多电平切档电路与控制方法,以解决现有技术中电机切档电路信号延时,无档位记忆,检测负担重,成本高的问题。
本发明提供了一种多电平切档电路与控制方法,包括:电池管理模块、电机驱动模块;
所述电池管理模块包括端口X1、端口X2、端口X3、端口X4;所述电机驱动模块包括端口Y1、端口Y2、端口Y3、端口Y4;所述端口X1与端口Y1通过电源线L1连接;所述端口X2与端口Y2通过电源线L2连接;所述端口X3与端口Y3通过电源线L3连接;所述端口X4与端口Y4通过电源线L4连接;所述电池管理模块通过端口输出多电平信号,所述电机驱动模块根据多电平信号进行多电平切档控制。
进一步地,所述电池管理模块包括:控制器、功率开关管Q1、功率开关管Q2、供电电源Vcc、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、下拉电阻R5;所述控制器包括输出引脚P1、输出引脚P2;所述功率开关管Q1的栅极与所述控制器输出引脚P1连接;所述功率开关管Q2的栅极与所述控制器输出引脚P2连接;所述供电电源Vcc分别与所述功率开关管Q1的漏极、功率开关管Q2的漏极连接;所述功率开关管Q1的源极与所述电阻R1的一端连接;所述电阻R1的另一端分别与所述电阻R2的一端、电池管理模块的端口X4连接;所述电阻R2另一端接地;所述功率开关管Q2的源极与所述电阻R3的一端连接;所述电阻R3的另一端分别与所述电阻R4的一端、电池管理模块的端口X4连接;所述电阻R4另一端接地;所述电阻R5一端与电池管理模块的端口X4连接,另一端接地。
进一步地,所述端口Y3为普通I/O口;所述端口Y4为具有AD采样功能的I/O口。
本发明还提供了一种多电平切档电路的控制方法,包括:电池管理控制过程、电机驱动控制过程;
所述电池管理控制过程包括:
电池管理模块根据当前档位,输出电压,具体为:
当处于第一档位时,电池管理模块控制控制器输出引脚P1输出低电平,电池管理模块控制控制器输出引脚P2输出低电平;
当处于第二档位时,电池管理模块控制控制器输出引脚P1输出高电平,电池管理模块控制控制器输出引脚P2输出低电平;
当处于第三档位时,电池管理模块控制控制器输出引脚P1输出低电平,电池管理模块控制控制器输出引脚P2输出高电平;
电平信号经电池管理模块内部电路后从端口X4输出电压;
所述电机驱动控制过程包括:
电机驱动模块接收电池管理模块输出的电压,完成档位运转,具体为:
当接收的电压等于第一等级电压时,电机执行第一档位运转;
当接收的电压等于第二等级电压时,电机执行第二档位运转;
当接收的电压等于第三等级电压时,电机执行第三档位运转;
或,
当接收的电压落入第一等级电压范围内时,电机执行第一档位运转;
当接收的电压落入第二等级电压范围内时,电机执行第二档位运转;
当接收的电压落入第三等级电压范围内时,电机执行第三档位运转。
其中,VCC为控制器引脚输出的高电平电压大小;R1为电阻R1的阻值大小;R2为电阻R2的阻值大小;R3为电阻R3的阻值大小;R4为电阻R4的阻值大小。
本发明的有益效果:
1、本发明利用电机驱动系统原有的具有AD功能的I/O口,采用模拟信号实现多电平切档,与传统的切档电路相比,不需要使用内部定时器的占空比方法进行辅助,就可以完成档位记忆的精准定位。
2、本发明使用电平信号传输信息,与传统的切档电路相比,响应速度快,没有延时效应,缩短了通讯时间。
3、本发明在电池管理系统的控制器中没有DAC模块,不仅不多占用控制器引脚,还减少了原有的硬件电路,降低了检测成本。
附图说明
通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点,附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制,在附图中:
图1为本发明具体实施的结构示意图;
图2为本发明具体实施中电池管理模块的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供一种多电平切档电路与控制方法,如图1所示,包括:电池管理模块、电机驱动模块;
电池管理模块包括端口X1、端口X2、端口X3、端口X4;电机驱动模块包括端口Y1、端口Y2、端口Y3、端口Y4;端口X1与端口Y1通过电源线L1连接;端口X2与端口Y2通过电源线L2连接;端口X3与端口Y3通过电源线L3连接;端口X4与端口Y4通过电源线L4连接;端口Y3为普通的I/O口,Y4为具有AD采样功能的I/O口;电池管理模块通过端口输出多电平信号,电机驱动模块根据多电平信号进行多电平切档控制。
如图2所示,电池管理模块包括:控制器、功率开关管Q1、功率开关管Q2、供电电源Vcc、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、下拉电阻R5;控制器包括输出引脚P1、输出引脚P2;功率开关管Q1的栅极与控制器输出引脚P1连接;功率开关管Q2的栅极与控制器输出引脚P2连接;供电电源Vcc分别与功率开关管Q1的漏极、功率开关管Q2的漏极连接;功率开关管Q1的源极与电阻R1的一端连接;电阻R1的另一端分别与电阻R2的一端、电池管理模块的端口X4连接;电阻R2另一端接地;功率开关管Q2的源极与电阻R3的一端连接;电阻R3的另一端分别与电阻R4的一端、电池管理模块的端口X4连接;电阻R4另一端接地;电阻R5一端与电池管理模块的端口X4连接,另一端接地。
本发明具体实施例还提供了一种多电平切档电路的控制方法,包括:电池管理控制过程、电机驱动控制过程;
电池管理控制过程包括:
电池管理模块根据当前档位,输出电压,具体为:
当处于第一档位时,电池管理模块控制控制器输出引脚P1输出低电平,电池管理模块控制控制器输出引脚P2输出低电平;
当处于第二档位时,电池管理模块控制控制器输出引脚P1输出高电平,电池管理模块控制控制器输出引脚P2输出低电平;
当处于第三档位时,电池管理模块控制控制器输出引脚P1输出低电平,电池管理模块控制控制器输出引脚P2输出高电平;
电平信号经电池管理模块内部电路后从端口X4输出电压;
当然,输出引脚P1、输出引脚P2的电平搭配可以根据实际情况变成其他电平搭配方式,只要能表现出三个不同档位即可;
电机驱动控制过程包括:
电机驱动模块接收电池管理模块输出的电压,完成档位运转,具体为:
当接收的电压等于第一等级电压时,电机执行第一档位运转;
当接收的电压等于第二等级电压时,电机执行第二档位运转;
当接收的电压等于第三等级电压时,电机执行第三档位运转;
或,
当接收的电压落入第一等级电压范围内时,电机执行第一档位运转;
当接收的电压落入第二等级电压范围内时,电机执行第二档位运转;
当接收的电压落入第三等级电压范围内时,电机执行第三档位运转。
其中,VCC为控制器引脚输出的高电平电压大小;R1为电阻R1的阻值大小;R2为电阻R2的阻值大小;R3为电阻R3的阻值大小;R4为电阻R4的阻值大小。
由于电路本身的损耗,供电电压稳定性问题,电池管理模块输出的电压不一定完全等于三个等级电压,所以只要落入对应的等级电压范围即可默认电池管理模块的输出满足该等级电压。第一等级电压范围为0至VCC×0.04;第二等级电压范围为至第三等级电压范围为至
例如,当电池管理模块与电机驱动模块的电压系统不同时,电池管理模块单片机供源电压系统为Vcc=5,电机驱动模块的电压系统为Vd=3.3,电池管理模块中的电阻R1的阻值大小R1=1000,电池管理模块中的电阻R2的阻值大小R2=1000,电池管理模块中的电阻R3的阻值大小R3=2000,电池管理模块中的电阻R4的阻值大小R4=3000。电机上电启动,两个模块之间不存在电压倒灌风险:
若此时控制器引脚P1和P2输出低电平电压,则电机第一档位对应的电压为0,考虑到电压波动范围为4%×5=0.2,即第一等级电压为0~0.2V,电机执行第一档位运转;
若此时控制器引脚P1输出高电平电压,引脚P2输出低电平电压,则电机第二档位对应的电压为:
考虑到电压波动范围为4%×5=0.2,即第二等级电压范围为2.4~2.6V,电机执行第二档位运转;
若此时控制器引脚P1输出低电平电压,引脚P2输出高电平电压,则电机第三档位对应的电压为:
考虑到电压波动范围为4%×5=0.2,即第三等级电压范围为2.8~3.2V,电机执行第三档位运转。
本发明实施例,在切档电路中,控制器采用STC15系列,工作电压为5V;功率开关器件采用STP75NF75;电阻R1、电阻R2和电阻R3采用1000Ω,电阻R4采用3000Ω,下拉电阻R5采用10000Ω。
虽然结合附图描述了本发明的实施例,但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出各种修改和变型,这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。
Claims (6)
1.一种多电平切档电路与控制方法,其特征在于,包括:电池管理模块、电机驱动模块;
所述电池管理模块包括端口X1、端口X2、端口X3、端口X4;所述电机驱动模块包括端口Y1、端口Y2、端口Y3、端口Y4;所述端口X1与端口Y1通过电源线L1连接;所述端口X2与端口Y2通过电源线L2连接;所述端口X3与端口Y3通过电源线L3连接;所述端口X4与端口Y4通过电源线L4连接;所述电池管理模块通过端口输出多电平信号,所述电机驱动模块根据多电平信号进行多电平切档控制。
2.如权利要求1所述的多电平切档电路与控制方法,其特征在于,所述电池管理模块包括:控制器、功率开关管Q1、功率开关管Q2、供电电源Vcc、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、下拉电阻R5;所述控制器包括输出引脚P1、输出引脚P2;所述功率开关管Q1的栅极与所述控制器输出引脚P1连接;所述功率开关管Q2的栅极与所述控制器输出引脚P2连接;所述供电电源Vcc分别与所述功率开关管Q1的漏极、功率开关管Q2的漏极连接;所述功率开关管Q1的源极与所述电阻R1的一端连接;所述电阻R1的另一端分别与所述电阻R2的一端、电池管理模块的端口X4连接;所述电阻R2另一端接地;所述功率开关管Q2的源极与所述电阻R3的一端连接;所述电阻R3的另一端分别与所述电阻R4的一端、电池管理模块的端口X4连接;所述电阻R4另一端接地;所述电阻R5一端与电池管理模块的端口X4连接,另一端接地。
3.如权利要求1所述的多电平切档电路与控制方法,其特征在于,所述端口Y3为普通I/O口;所述端口Y4为具有AD采样功能的I/O口。
4.一种多电平切档电路的控制方法,其特征在于,包括:电池管理控制过程、电机驱动控制过程;
所述电池管理控制过程包括:
电池管理模块根据当前档位,输出电压,具体为:
当处于第一档位时,电池管理模块控制控制器输出引脚P1输出低电平,电池管理模块控制控制器输出引脚P2输出低电平;
当处于第二档位时,电池管理模块控制控制器输出引脚P1输出高电平,电池管理模块控制控制器输出引脚P2输出低电平;
当处于第三档位时,电池管理模块控制控制器输出引脚P1输出低电平,电池管理模块控制控制器输出引脚P2输出高电平;
电平信号经电池管理模块内部电路后从端口X4输出电压;
所述电机驱动控制过程包括:
电机驱动模块接收电池管理模块输出的电压,完成档位运转,具体为:
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当接收的电压等于第二等级电压时,电机执行第二档位运转;
当接收的电压等于第三等级电压时,电机执行第三档位运转;
或,
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