CN203126562U - 适合四轮独立轮式驱动电动汽车的整车电机控制器 - Google Patents

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杜荣华
朱云
舒雄
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Abstract

本实用新型公开了一种适合四轮独立轮式驱动电动汽车的整车电机控制器，包括单片机，所述单片机连接有四个电机驱动电路，所述电机驱动电路包括电源模块、无刷电机控制芯片和电机驱动模块；所述电源模块与所述无刷电机控制芯片、电机驱动模块连接；所述无刷电机控制芯片与所述电机驱动模块连接。本实用新型可控制四个无刷直流轮毂电机的正反转、转速和刹车，可以实现电子差速控制，可以接受数字命令和输出轮毂电机转速、电流信息，节省安装空间，比较适合采用无刷直流轮毂电机四轮独立驱动的电动汽车。

Description

适合四轮独立轮式驱动电动汽车的整车电机控制器
技术领域
本实用新型涉及一种无刷直流轮毂电机的控制器,特别是一种适合四轮独立轮式驱动电动汽车的整车电机控制器。
背景技术
无刷直流轮毂电机是目前使用较多的电动车动力源。无刷直流电机具有使用寿命长、免维护的特点，但无刷直流电机的控制相对有刷直流电机的控制要复杂很多。目前市场上已经生产投入使用的无刷电机控制器种类很多，但是绝大部分的无刷直流电机控制器都只能驱动一个单独的无刷电机，而且不支持正反转和电机制动等功能，更不能实现数字化控制和电子差速控制，不能满足四轮独立轮式驱动电动汽车的需求。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种适合四轮独立轮式驱动电动汽车的整车电机控制器，支持正反转和电机制动，实现数字化精确闭环控制和电子差速控制，满足四轮独立轮毂电机驱动的电动汽车对电机的控制要求。
为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：一种适合四轮独立轮式驱动电动汽车的整车电机控制器，包括单片机，所述单片机连接有四个电机驱动电路，所述电机驱动电路包括电源模块、无刷电机控制芯片和电机驱动模块；所述电源模块与所述无刷电机控制芯片、电机驱动模块连接；所述无刷电机控制芯片与所述电机驱动模块连接。
作为优选方案，所述电源模块包括依次连接的LM317三端可调正电压稳压器芯片、78L24稳压芯片、78L15稳压芯片和78L05稳压芯片。
作为优选方案，所述无刷电机控制芯片型号为MC33035，所述MC33035芯片连接所述电源模块、电机驱动模块。
作为优选方案，所述电机驱动模块包括反相器模块、半桥驱动模块、MOS管整流桥模块，所述反相器模块的输入端与所述无刷电机控制芯片连接，所述反相器模块的输出端接入所述半桥驱动模块，所述半桥驱动模块驱动所述MOS管整理桥模块。
作为优选方案，所述反相器模块采用4049反相器芯片；所述半桥驱动模块采用IR2103半桥驱动器芯片；所述MOS管整流桥模块包括三个由两个MOS管串联组成的半桥，三个半桥并联；所述IR2103芯片输出端与所述半桥中的MOS管栅极连接。
与现有技术相比，本实用新型所具有的有益效果为：本实用新型弥补了市场上无制动、无正反转，只能调节速度开环控制的无刷直流轮毂电机驱动器的的缺陷，通过单片机有效地对四个轮毂电机进行数字化的精确闭环控制，满足了四轮独立轮式驱动电动汽车的需要，使电动汽车更具有可控性，并且更节省空间。数字化控制还为电动汽车实现无人驾驶、联网控制提供了便利。
附图说明
图1为本实用新型一实施例结构框图；
图2为本实用新型一实施例电源模块LM317芯片及其外围电路原理图；
图3为本实用新型一实施例电源模块的DC-DC稳压模块电路原理图；
图4为本实用新型一实施例MC33035芯片及其外围电路原理图；
图5为本实用新型一实施例电机驱动模块电路原理图；
图6为本实用新型一实施例整车电机控制图。
具体实施方式
如图1-图5所示，本实用新型的整车电机驱动电路由四块以MC33035无刷电机控制芯片为核心的电机驱动电路组成，每块结构相同，以其中一块为例说明。每个电机驱动电路包含电源模块，电源模块输入60V电压，输出30V、15V和5V电压。接口J1接60V直流电源(外部电源，VM-电源正极，GND-电源负极)，电源正极VM连接功率电阻R1，功率电阻R1连接LM317三端可调正电压稳压器芯片输入端，外部输入60V电压变为30V； LM317三端可调正电压稳压器芯片输出端接78L24稳压芯片输入端，78L24稳压芯片输出端接78L15稳压芯片输入端，78L15稳压芯片输入端，从LM317三端可调正电压稳压器芯片输出端输出的正30V电压变为从78L15稳压芯片输出端输出的15V电压；78L15稳压芯片输出端连接78L05稳压芯片输入端，78L15稳压芯片输出端输出的15V电压变为从78L05稳压芯片输出端输出的5V电压；每个输出端连接一个电容到地，起滤波作用。U5表示4049反相器芯片，因为全部采用N-MOSFET功率管，由反相器保证功率开关的导通顺序，反相器与MC33035芯片的BT, AT, CT三个集电极开路的高速驱动输出连接，用于驱动上级开关三极管，驱动器还与MC33035芯片的CB, BB, AB三个图腾柱低速驱动输出连接，用于驱动外部低功率开关三极管。U6、U7、U8表示IR2103半桥驱动器芯片，与4049反相器芯片连接，用于驱动MOSFET功率管的栅极。接口CON1接轮毂电机的三相定子，1号接头接轮毂电机A相，2号接头接轮毂电机B相，3号接头接轮毂电机C相。接口CON5接轮毂电机霍尔传感器: 1号接头接霍尔传感器电源线，2号接头接霍尔a，3号接头接霍尔b，4号接头接霍尔c，5号接头接霍尔传感器地线。MC33035芯片的误差放大器正相输入端连接D/A芯片电压输出端。
单片机与外部整车控制器、整车电机驱动电路连接进行信息交互，分别控制四个轮毂电机，以其中一个轮毂电机驱动为例。单片机的I/O口对应连接MC33035芯片的输出使能端控制轮毂电机驱动状态，单片机给高电平时，电机运行，低电平时电机惯性。MC33035芯片的基准输出端给安装在相应轮毂电机上的霍尔传感器提供6V电源，MC33035芯片的传感器输入端接受安装在相应轮毂机上三个霍尔传感器电压脉冲信号得到相应无刷轮毂电机转子的位置，当相应的MC33035的输出使能端接受到单片机I/O口输出的高电平驱动信号，MC33035芯片根据无刷电机转子的位置输出相应的高低驱动信号到输出缓冲器控制上桥与下桥开关三极管的导通，从而驱动轮毂电机运转。单片机的I/O口对应连接MC33035前进/后退端控制电机正反转，单片机的I/O口输出高电平信号，电机正转，输出低电平信号，电机反转。单片机的I/O口对应连接Brake端控制电机制动，单片机的I/O口输出低电平信号，电机运行，输出高电平信号，MC33035芯片控制电机减速。单片机的I/O口连接D/A芯片逻辑输入端，依据单片机所给出的数字量，D/A芯片将输出相应的电压，电机驱动电路将根据给定的电压值调节轮毂电机的转速。
参照图6，编写单片机程序实现对轮毂电机驱动与制动、正反转和转速的精确数字化闭环控制和差速控制。单片机接受霍尔传感器实时反馈轮毂电机转速、转矩信息，单片机程序将实时转速与控制要求转速进行比较运算给出新的控制命令，从而实现闭环精确控制。当电动汽车转向时，单片机根据从方向盘上安装的光电编码器读取到的脉冲变化和设定程序计算出当前转弯角度所对应的四个轮毂电机的转速，单片机输出包含计算结果的数字信号到D/A芯片转换为电压信号输入到MC33035芯片调节轮毂电机转速从而实现电子差速。

Claims (5)

1.一种适合四轮独立轮式驱动电动汽车的整车电机控制器，包括单片机，其特征在于，所述单片机连接有四个电机驱动电路，所述电机驱动电路包括电源模块、无刷电机控制芯片和电机驱动模块；所述电源模块与所述无刷电机控制芯片、电机驱动模块连接；所述无刷电机控制芯片与所述电机驱动模块连接。
2.根据权利要求1所述的适合四轮独立轮式驱动电动汽车的整车电机控制器，其特征在于，所述电源模块包括依次连接的LM317三端可调正电压稳压器芯片、78L24稳压芯片、78L15稳压芯片和78L05稳压芯片。
3.根据权利要求1所述的适合四轮独立轮式驱动电动汽车的整车电机控制器，其特征在于，所述无刷电机控制芯片型号为MC33035，所述MC33035芯片连接所述电源模块、电机驱动模块。
4.根据权利要求1所述的适合四轮独立轮式驱动电动汽车的整车电机控制器，其特征在于，所述电机驱动模块包括反相器模块、半桥驱动模块、MOS管整流桥模块，所述反相器模块的输入端与所述无刷电机控制芯片连接，所述反相器模块的输出端接入所述半桥驱动模块，所述半桥驱动模块驱动所述MOS管整理桥模块。
5.根据权利要求4所述的适合四轮独立轮式驱动电动汽车的整车电机控制器，其特征在于，所述反相器模块采用4049反相器芯片；所述半桥驱动模块采用IR2103半桥驱动器芯片；所述MOS管整流桥模块包括三个由两个MOS管串联组成的半桥，三个半桥并联；所述IR2103芯片输出端与所述半桥中的MOS管栅极连接。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN104960435A (zh) * 2015-05-25 2015-10-07 陆杰 车辆驱动/制动一体系统
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