CN202085118U - 一种电动汽车用大功率无刷直流电机控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电动汽车用大功率无刷直流电机控制装置。该装置包括输入单元、控制单元、位置解码模块、位置传感器、逻辑互锁模块、集成光耦驱动模块、三相逆变器和蓄电池，所述输入单元与控制单元连接，所述位置解码模块与控制单元连接、所述位置传感器与位置解码模块连接，所述控制单元、逻辑互锁模块、集成光耦驱动模块和三相逆变器依次连接，所述三相逆变器与蓄电池连接。该装置可控制无刷直流电机驱动车类负载的快速启动停止，调速，大转矩慢速起动，正反转等功能。

Description

一种电动汽车用大功率无刷直流电机控制装置

技术领域

本实用新型涉及电子电力传动控制装置，具体涉及一种电动汽车用大功率无刷直流电机控制装置。

背景技术

在能源紧缺，环境污染日趋严重的现实情况下，电力取代柴油、汽油作为汽车的能源是不可阻挡的发展趋势。现有的电动汽车主要用三相异步电机加变频器的结构作为动力源，其耗电多。而大功率无刷直流电机无转子损耗，其效率比三相异步电机高，将大功率无刷直流电动机作为车类用驱动设备，取代传统的内燃机、直流电机、三相异步电机加变频器结构，需要在有效的控制条件下，驱动车类负载完成所有功能，如快速启动停止，调速，大转矩慢速起动，正反转等。

发明内容

针对现有技术的缺陷或不足，本实用新型的目的是提供一种电动汽车用大功率无刷直流电机控制装置，该装置可有效控制大功率无刷直流电机驱动车类负载安全而有效地完成快速启动停止、调速、大转矩慢速起动和正反转等功能。

为实现上述技术任务，本实用新型采取如下的技术解决方案：

一种电动汽车用大功率无刷直流电机控制装置，该装置包括输入单元、控制单元、位置解码模块、位置传感器、集成光耦驱动模块和三相逆变器蓄电池，所述输入单元、控制单元、集成光耦驱动模块和三相逆变器依次连接，所述位置解码模块与控制单元连接，所述位置传感器与位置解码模块连接。

本实用新型的其他技术特征为：

所述装置还包括故障信号处理模块和电流检测单元以及电压检测单元，所述故障信号处理模块、电流检测单元和电压检测单元均与控制单元连接，所述故障信号处理模块、电流检测单元和电压检测单元均与三相逆变器的输出连接。

所述控制单元采用TMS320F28335芯片。

所述输入单元为电位器。

所述集成光耦驱动模块采用光电耦合器。

所述位置解码模块采用AD2S90芯片，所述位置解码器采用正余弦旋转变压器。

所述三相逆变器采用绝缘栅双极型晶体管IGBT。

所述故障信号处理单元为或门电路，所述电流检测单元采用霍尔电流传感器，所述电压检测单元采用霍尔电压传感器。

本实用新型具有如下的技术效果：

本实用新型的控制装置驱动车用无刷直流电机时，根据汽车运行状况，电流自然趋向最小，使装置与电机效率最大；当汽车为下坡运行时，无刷直流电机变为永磁发电机，装置中的三相逆变器之续流二极管自然变为整流器，整流后的直流电，可向蓄电池充电，能储存于给蓄电池中，可自然实现车的回馈节能；另外汽车快速启停舒适感更好，对环境无污染。    

本实用新型的装置可驱动的是240kw、2500rpm八极稀土永磁无刷直流电机，汽车为大型客车。本实用新型可控制无刷直流电机驱动车类负载的快速启动停止，调速，大转矩慢速起动，正反转等功能。

附图说明

图1为本实用新型的装置结构示意图。

以下结合实施例与附图对本实用新型作进一步详细说明。

具体实施方式

本实用新型的装置包括输入单元1、控制单元2、位置解码模块4、位置传感器5、集成光耦驱动模块3和三相逆变器6，其中，所述输入单元1、控制单元2、集成光耦驱动模块3和三相逆变器6依次连接，所述位置解码模块4与控制单元2连接、所述位置传感器5与位置解码模块4连接。上述装置内部还连接有故障信号处理模块9和电流检测单元8以及电压检测单元11，其中的故障信号处理模块9、电流检测单元8和电压检测单元11均与控制单元2连接，所述故障信号处理模块9、电流检测单元8和电压检测单元均与三相逆变器7的输出连接。

在硬件采用上，控制单元2采用TMS320F28335芯片；输入单元1为电位器；集成光耦驱动模块3采用光电耦合器；位置解码模块4采用AD2S90芯片；位置解码器5采用正余弦旋转变压器；三相逆变器6采用IGBT。上述故障信号处理单元9为或门电路；电流检测单元8采用霍尔电流传感器；电压检测单元11采用霍尔电压传感器。

上述装置在工作时，其中的三相逆变器7与无刷直流电机11和蓄电池7连接连接，位置传感器6安装于无刷直流电机11的转轴上和端盖上。其中：

输入单元：输入控制信息，并将控制信息传输给控制器单元。

控制单元：整个装置的控制中心，其承载程序，执行程序，综合输入单元、位置解码模块提供的信息，输出六路PWM脉冲信号到集成光耦驱动模块。控制单元中采用TMS320F28335 DSP做主控， TMS320F28335的RAM有68K，GPIO口有88个。TMS320F28335的主要特点就是它的FPU和独立的DMA，TMS320F28335是浮点DSP，TMS320F28335有相互独立的epwm，ecap，eq 三个模块互相之间互不干扰，因此可以比较方便地实现复杂的信号输出。尤其是epwm相对于EV中的pwm输出功能，有了很大的提高。

集成光耦驱动模块：放大、隔离六路PWM脉冲信号。

位置解码模块：将定转子相对位置转化为数字量，并将其传输给控制单元。

位置传感器：检测无刷直流电机定、转子相对位置。旋转变压器是自动控制系统中一种精密控制微电机。当旋转变压器的原方外加单相交流电压激磁时，其副方输出电压将与转子的角位置严格保持某种函数关系。本实用新型采用的是正余弦旋转变压器，正余弦旋转变压器的定子和转子侧均有相互正交的两套绕组，但转子侧绕组自行短接，通过环形变压器从定子侧引出。当定子侧加正弦电压励磁时，输出绕组输出波形为余弦。由于没有电刷和滑环之间的滑动接触，所以工作时更可靠，比霍尔位置传感器更适合电动汽车之恶劣环境（比霍尔元件耐高温，耐振动）。

蓄电池：为电机和整个装置提供电能，并储存电机的回馈能量。可由采用高频变压器的控制电源将蓄电池的电压转换为低压电驱动装置中的各个模块工作。

三相逆变器：六路PWM脉冲信号控制下，输出三相交流电，驱动无刷直流电机。

控制单元根据位置解码模块的输出信息与输入单元的输出指令，控制单元输出六路PWM信号到集成光耦驱动模块，六路PWM信号经在此模块光耦隔离放大后，驱动三相逆变器，输出三相交流电，最终驱动无刷直流电机。当车辆处于下坡运行时，无刷直流电机将高电势信号传输给三相逆变器，三相逆变器之续流二极管变为整流器，将高电势整流，给蓄电池充电。

装置中的故障信号处理单元与电流、电压检测单元，经控制单元处理，由六路PWM信号控制逆变器，（封锁6路脉冲或调节6路脉冲之占空比限制电流的大小）从而保护电机与IGBT。

实施例：

该实施例中的装置中的各个模块之间的连接如上所述，其中的各个模块中所采用的具体硬件为：控制单元2采用TMS320F28335芯片；输入单元1为电位器；集成光耦驱动模块3采用HCPL316J光电耦合器；位置解码模块4采用AD2S90芯片；位置解码器5采用正余弦旋转变压器；三相逆变器6采用BSM1000GB160DLCK IGBT；故障信号处理单元9为或门电路；电流检测单元8采用BLF200-S7霍尔电流传感器；电压检测单元11采用LV100霍尔电压传感器。蓄电池与无刷直流电机由汽车厂自行配置。

Claims (8)

1.一种电动汽车用大功率无刷直流电机控制装置，其特征在于，该装置包括输入单元（1）、控制单元（2）、位置解码模块（4）、位置传感器（5）、集成光耦驱动模块（3）和三相逆变器（6），所述输入单元（1）、控制单元（2）、集成光耦驱动模块（3）和三相逆变器（6）依次连接，所述位置解码模块（4）与控制单元（2）连接，所述位置传感器（5）与位置解码模块（4）连接。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括故障信号处理模块（9）和电流检测单元（8）以及电压检测单元（11），所述故障信号处理模块（9）、电流检测单元（8）和电压检测单元（11）均与控制单元（2）连接，所述故障信号处理模块（9）、电流检测单元（8）和电压检测单元（11）均与三相逆变器（6）的输出连接。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制单元（2）采用TMS320F28335芯片。

4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述输入单元（1）为电位器。

5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述集成光耦驱动模块（3）采用光电耦合器。

6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述位置解码模块（4）采用AD2S90芯片，所述位置解码器（5）采用正余弦旋转变压器。

7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述三相逆变器（6）采用绝缘栅双极型晶体管。

8.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述故障信号处理单元（9）采用或门电路，所述电流检测单元（8）采用霍尔电流传感器，所述电压检测单元（11）为霍尔电压传感器。

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