CN203675017U - 用于客车变速箱的直流无刷电机伺服控制装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于客车变速箱的直流无刷电机伺服控制装置，包括采集直流无刷电机的转子信号的霍尔位置传感器；以及对所述霍尔位置传感器的输出信号进行时序处理的单片机，该单片机的输入端连接于霍尔位置传感器的输出端；以及进行滤波处理和电平转换的信号处理模块，该信号处理模块的输入端连接于单片机的输出端；以及驱动直流无刷电机工作的驱动模块，该驱动模块的输入端电连接于信号处理模块的输出端。本实用新型用电子元器件代替去掉了碳刷、增加了位置传感器，解决了碳刷磨损大、无位置反馈传感器问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及汽车变速器具技术领域，具体涉及一种用于客车变速箱的直流无刷电机伺服控制装置。
背景技术
随着汽车工业的发展，社会对汽车的数量及其质量都提出了更高的要求。直流有刷电机由于结构和控制简单，故现在客车自动变速箱绝大部分使用的是直流有刷电机作为变速器选、换档的动力源，但它在汽车环境的使用中，越来越暴露出其碳刷磨损大、无位置反馈传感器、转速低、性能不稳定，从而造成其寿命短（小于1年）。
发明内容
本实用新的目的在于，提供一种用于客车变速箱的直流无刷电机伺服控制装置，本实用新型用电子元器件代替去掉了碳刷、增加了位置传感器，解决了碳刷磨损大、无位置反馈传感器问题。
解决上述技术问题的技术方案如下：
用于客车变速箱的直流无刷电机伺服控制装置，包括采集直流无刷电机的转子信号的霍尔位置传感器；以及
对所述霍尔位置传感器的输出信号进行时序处理的单片机，该单片机的输入端连接于霍尔位置传感器的输出端；以及
进行滤波处理和电平转换的信号处理模块，该信号处理模块的输入端连接于单片机的输出端；以及
驱动直流无刷电机工作的驱动模块，该驱动模块的输入端电连接于信号处理模块的输出端。
优选地，所述单片机的型号为MPC5634。
优选地，所述信号处理模块由滤波电路，以及与该滤电路电连接的电压转换电路组成。
优选地，所述驱动模块由六只开关管组成，六只开关管采用三相星型联结成全桥驱动的结构。
优选地，还包括过流/过压检测器，该过流/过压检测器的输入端与驱动模块电连接，过流/过压检测器的输出端与单片机电连接。
采用了上述方案，本实用新型通过直流无刷电机的霍尔位置传感器采集到直流无刷电机的转子信号，经过信号处理输出到32位MPC5634 单片机，经过32位MPC5634 单片机的时序处理，输出相应的PWM(脉宽调制信号)方波信号，经过信号处理模块，进行滤波处理和电平转换（将5V电压转换为24V电压）后，再经过驱动模块就可使无刷电机正常工作（转速控制和转向控制），同时对驱动模块进行过流/过压检测器，来保证无刷电机正常工作，减小电机烧毁的概率。
本实用新型的优点如下：`
1).在有刷电机的基础上用电子元器件代替去掉了碳刷、增加了位置传感器，解决了碳刷磨损大、无位置反馈传感器问题；
2).市场上对直流无刷电机的控制多采用硬件方式（8位单片机和专用集成模块）辅以简单的软件实现，存在增加了额外的元器件、生产成本、故障率和系统负荷重的缺点，本专利采用了32位MPC5634的单片机实现，使系统可靠性提高，成本降低；采用32位MPC5634单片机，不需要增添专用集成模块来辅助单片机，通过时序和PWM信号来控制驱动模块的6个开关管，从而实现了对电机进行换相控制、转速控制和转向控制的功能。
附图说明
图1为本实用新型的用于客车变速箱的直流无刷电机伺服控制装置结构示意图；
图2为图1的部分电气原理图。
具体实施方式
参照图1和图2，本实用新型的用于客车变速箱的直流无刷电机伺服控制装置，包括采集直流无刷电机M的转子信号的霍尔位置传感器；以及
对所述霍尔位置传感器的输出信号进行时序处理的单片机，该单片机的输入端连接于霍尔位置传感器的输出端；单片机的型号为MPC5634。以及
进行滤波处理和电平转换的信号处理模块，该信号处理模块的输入端连接于单片机的输出端。信号处理模块由滤波电路，以及与该滤电路电连接的电压转换电路组成，其中滤波电路可以由电容组成，也可以由电阻和电容组成的RC滤波电路，电压转换电路可以型号为NN1-05S05A的电源模块。以及
驱动直流无刷电机M工作的驱动模块，该驱动模块的输入端电连接于信号处理模块的输出端。所述驱动模块由六只开关管组成，六只开关管采用三相星型联结成全桥驱动的结构。以及
过流/过压检测器，该过流/过压检测器的输入端与驱动模块电连接，过流/过压检测器的输出端与单片机电连接。过流/过压检测器由电压传感器和电流传感器组成，通过电压传感器和电流传感器将检测到的电压和电流传递到单片机，由单片机给予时序控制，以改变驱动模块的输出电压或电流。
本实用新型电机方面选用的是带霍尔位置传感器的直流无刷电机，电机能够换相准确，不需要外加的转子位置检测电路，硬件电路简单，电机换相控制编程简单。芯片方面选用Freescale（飞思卡尔）的32位MPC5634单片机，该种型号的单片机可进行换相控制、电流控制以及速度控制，减少了以往的专用集成电路部分，降低成本，减小故障率。在软件控制设计上，使用的是闭环反馈控制，能更有效的对直流无刷电机精确的控制。
本实用新型的工作过程如下：
参照图1和图2，根据霍尔位置传感器的信号H1、H2、H3输入到32位MPC5634 单片机，单片机通过霍尔位置传感器的信号反馈来获得电机实际位置，从而控制驱动模块中的开关管的时序，输出PWM波形（6路）经驱动模块控制无刷电机，实现转速的控制，其中驱动模块中的开关管驱动控制方式选用三三导通的方式，各开关管导通顺序为：1、2、3→2、3、4→3、4、5→4、5、6→5、6、1→6、1、2，共6种导通状态。转子每转过60度，通电状态改变一次，6个导通状态对应着6个合成电磁转矩，它们大小相同，都是单相转矩的1.5倍。导通状态的转换通过软件来完成。
Claims (5)
1.用于客车变速箱的直流无刷电机伺服控制装置，其特征在于：包括采集直流无刷电机的转子信号的霍尔位置传感器；以及
对所述霍尔位置传感器的输出信号进行时序处理的单片机，该单片机的输入端连接于霍尔位置传感器的输出端；以及
进行滤波处理和电平转换的信号处理模块，该信号处理模块的输入端连接于单片机的输出端；以及
驱动直流无刷电机工作的驱动模块，该驱动模块的输入端电连接于信号处理模块的输出端。
2.根据权利要求1所述的用于客车变速箱的直流无刷电机伺服控制装置，其特征在于：所述单片机的型号为MPC5634。
3.根据权利要求1所述的用于客车变速箱的直流无刷电机伺服控制装置，其特征在于：所述信号处理模块由滤波电路，以及与该滤电路电连接的电压转换电路组成。
4.根据权利要求1所述的用于客车变速箱的直流无刷电机伺服控制装置，其特征在于：所述驱动模块由六只开关管组成，六只开关管采用三相星型联结成全桥驱动的结构。
5.根据权利要求1至4任意一项所述的用于客车变速箱的直流无刷电机伺服控制装置，其特征在于：还包括过流/过压检测器，该过流/过压检测器的输入端与驱动模块电连接，过流/过压检测器的输出端与单片机电连接。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105391355A (zh) * | 2015-12-27 | 2016-03-09 | 哈尔滨米米米业科技有限公司 | 基于mcs-51的无刷直流力矩电机控制器 |
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2013
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