CN210246638U - 电动汽车用直流有刷电动机的控制系统 - Google Patents
电动汽车用直流有刷电动机的控制系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN210246638U CN210246638U CN201921531110.5U CN201921531110U CN210246638U CN 210246638 U CN210246638 U CN 210246638U CN 201921531110 U CN201921531110 U CN 201921531110U CN 210246638 U CN210246638 U CN 210246638U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- cpu
- relay
- input
- power supply
- gnd
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 44
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims abstract description 20
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 45
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 4
- 238000009434 installation Methods 0.000 abstract description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 6
- 101100123053 Arabidopsis thaliana GSH1 gene Proteins 0.000 description 4
- 101100298888 Arabidopsis thaliana PAD2 gene Proteins 0.000 description 4
- 101150092599 Padi2 gene Proteins 0.000 description 4
- 102100035735 Protein-arginine deiminase type-2 Human genes 0.000 description 4
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 4
- 101100272964 Arabidopsis thaliana CYP71B15 gene Proteins 0.000 description 3
- 101150030164 PADI3 gene Proteins 0.000 description 3
- 102100035734 Protein-arginine deiminase type-3 Human genes 0.000 description 3
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 2
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 2
- 230000004069 differentiation Effects 0.000 description 2
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 2
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- 230000009347 mechanical transmission Effects 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 238000000844 transformation Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/64—Electric machine technologies in electromobility
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/72—Electric energy management in electromobility
Landscapes
- Control Of Direct Current Motors (AREA)
Abstract
本实用新型涉及一种电动汽车用直流有刷电动机的控制系统，加速踏板霍尔传感器的信号输出端与CPU的加速信号输入端相连，CPU的脉宽调制信号输出端通过光耦与驱动模块的控制脉冲输入端相连，驱动模块的驱动脉冲输出端分别与各IGBT的栅极相连；各IGBT的集电极并联后与动力电池正极相连，有刷电动机的驱动及换向电路连接在各IGBT的发射极与动力电池负极之间，且并联有多个续流二极管。继电器一、二的常开触头串联，继电器三、四的常开触头串联，有刷电动机的一端连接在继电器一、二的常开触头之间，另一端连接在继电器三、四的常开触头之间。该汽车通过多个并联的IGBT精确控制车速，通过继电器换向，驱动效率高，制造成本低，且节约汽车的安装空间。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种电源电路，特别涉及一种电动汽车用直流有刷电动机的控制系统，属于直流电机控制技术领域。
背景技术
安装有直流有刷电动机的电动汽车常用的驱动形式为，由电动机驱动变速箱的输入轴，由变速箱的输出轴驱动主减速器的输入轴，由主减速器驱动后桥，后桥驱动后车轮转动，依靠变速箱的切换实现电动汽车的前进或后退。该驱动形式的缺点在于：变速箱的体积较大，机械传动效率较低，变速箱的采购成本较高。
电动汽车的另一种驱动形式为，四个IGBT管呈桥式连接，直流有刷电动机的两端连接在桥式电路的一对对角点之间，桥式电路的另一对对角点与电源相连，电动汽车的前进或后退依靠IGBT组合通断的切换来进行。该驱动形式的缺点在于：电机无论是正转还是反转，在电机的驱动电路里，都串联了两个IGBT，多增加的一个IGBT会产生压降，IGBT本身的功耗较高。
实用新型内容
本实用新型的目的在于，克服现有技术中存在的问题，提供一种电动汽车用直流有刷电动机的控制系统，通过多个并联的IGBT精确控制电机的电流，降低电动汽车控制器的制造成本，且节约汽车的安装空间。
为解决以上技术问题，本实用新型的一种电动汽车用直流有刷电动机的控制系统，包括加速踏板1，加速踏板1的铰接轴上安装有加速踏板霍尔传感器H1，加速踏板霍尔传感器H1的信号输出端与CPU的加速信号输入端CPU-PAD1相连， CPU的脉宽调制信号输出端CPU-PWM1与光耦五G5的输入端相连，光耦五G5的输出端与驱动模块U1的控制脉冲输入端U1-IN相连，驱动模块的驱动脉冲输出端U1-HO分别与各IGBT的栅极相连；各IGBT的集电极并联后与动力电池正极VIN+相连， 有刷电动机M1的驱动及换向电路连接在各IGBT的发射极与动力电池负极VIN-之间，各IGBT的发射极与动力电池负极VIN-之间连接有多个相互并联的电动机续流二极管。
相对于现有技术，本实用新型取得了以下有益效果：有刷电动机M1的启动会产生较大的工作电流，单个IGBT的额定工作电流虽然能够达到150A，但是实际应用中IGBT的散热不能够达到最理想的状态；IGBT的针脚不能够长时间承受大电流；过高的电流使得IGBT的内阻发热严重。IGBT打开和关断过程产生的热量严重影响控制器的安全运行。本实用新型采用多个相互并联的IGBT1、IGBT2至IGBTn驱动有刷电动机M1，并采用多个相互并联的电动机续流二极管EJG1、EJG2至EJGn进行续流。采用MC9S12XS128MAA单片机或者其它类似的单片机作为控制系统CPU，当IGBT1、IGBT2至IGBTn关断时，有刷电动机M1因自感电动势产生的自感电流可以通过电动机续流二极管EJG1、EJG2至EJGn在有刷电动机M1内部消耗。CPU的脉宽调制信号输出端CPU-PWM1输出的占空比信号经过光耦五G5的高、低压隔离，送入驱动模块U1的控制脉冲输入端U1-IN，经驱动模块U1放大后，由驱动脉冲输出端U1-HO输出占空比信号，经过限流电阻XLR18、XLR19至XLRn限流后，控制IGBT1、IGBT2至IGBTn的占空比，从而满足有刷电动机M1的运行速度需求。
作为本实用新型的改进，有刷电动机M1的驱动及换向电路包括继电器一J1、继电器二J2、继电器三J3和继电器四J4，继电器一的常开触头K1与继电器二的常开触头K2串联后连接在各IGBT的发射极与动力电池负极VIN-之间，继电器三的常开触头K3与继电器四的常开触头K4串联后连接在各IGBT的发射极与动力电池负极VIN-之间，有刷电动机M1的一端连接在继电器一的常开触头K1与继电器二的常开触头K2之间，有刷电动机M1的另一端连接在继电器三的常开触头K3与继电器四的常开触头K4之间；继电器一的常开触头K1与继电器四的常开触头K4联动，继电器二的常开触头K2与继电器三的常开触头K3联动。当继电器一的常开触头K1与继电器四的常开触头K4闭合，继电器二的常开触头K2与继电器三的常开触头K3断开时，有刷电动机M1正向转动，汽车前进。当继电器一的常开触头K1与继电器四的常开触头K4断开，继电器二的常开触头K2与继电器三的常开触头K3闭合时，有刷电动机M1反向转动，汽车后退。由于继电器的驱动功率很小，只有几瓦，因此换向时的驱动效率非常高，且制造成本很低。
作为本实用新型的进一步改进，CPU的前进信号输出端CPU-PA1通过限流电阻R1与光耦一G1的输入正极相连，光耦一G1的输入负极与CPU-GND相连，光耦一G1的输入正负极之间连接有下拉电阻R2；光耦一G1的输出端通过三极管一S1与继电器一J1的线圈相连；CPU的前进信号输出端CPU-PA1还通过限流电阻R13与光耦四G4的输入正极相连，光耦四G4的输入负极与CPU-GND相连，光耦四G4的输入正负极之间连接有下拉电阻R14；光耦四G4的输出端通过三极管四S4与继电器四J4的线圈相连。CPU的前进信号输出端CPU-PA1输出逻辑电平“1”时，经限流电阻R1限流后送至光耦一G1的输入端，光耦一G1的输出端经三极管一S1放大后，使继电器一J1的线圈得电，继电器一的常开触头K1吸合；下拉电阻R2确保CPU-PA1输出逻辑电平“0”时，光耦一G1的输入端电平也为逻辑“0”，发光二极管确保能够可靠地截止；同理光耦四G4的输出端经三极管四S4放大后，使继电器四J4的线圈得电，继电器四的常开触头K4同步吸合，有刷电动机M1的正向转动，汽车前进。
作为本实用新型的进一步改进，CPU的后退信号输出端CPU-PA2通过限流电阻R5与光耦二G2的输入正极相连，光耦二G2的输入负极与CPU-GND相连，光耦二G2的输入正负极之间连接有下拉电阻R6；光耦二G2的输出端通过三极管二S2与继电器二J2的线圈相连；CPU的后退信号输出端CPU-PA2还通过限流电阻R9与光耦三G3的输入正极相连，光耦三G3的输入负极与CPU-GND相连，光耦三G3的输入正负极之间连接有下拉电阻R10；光耦三G3的输出端通过三极管三S3与继电器三J3的线圈相连。CPU的后退信号输出端CPU-PA2输出逻辑电平“1”时，经限流电阻R5限流后送至光耦二G2的输入端，光耦二G2的输出端经三极管二S2放大后，使继电器二J2的线圈得电，继电器二的常开触头K2吸合；下拉电阻R6确保CPU-PA2输出逻辑电平“0”时，光耦二G2的输入端电平也为逻辑“0”，发光二极管确保能够可靠地截止；同理光耦三G3的输出端经三极管三S3放大后，使继电器三J3的线圈得电，继电器三的常开触头K3同步吸合，有刷电动机M2的反向转动，汽车后退；使汽车前进与后退的切换十分方便。
作为本实用新型的进一步改进，励磁线圈L1与有刷电动机M1的电枢绕组相串联，或者励磁线圈L1连接在各IGBT的发射极与动力电池负极VIN-之间。励磁线圈L1与有刷电动机M1的电枢绕组相串联为串励电动机，励磁线圈L1连接在各IGBT的发射极与动力电池负极VIN-之间为并励电动机，本实用新型的控制系统对串励和并励电动机均适用。
作为本实用新型的进一步改进，CPU的脉宽调制信号输出端CPU-PWM1通过限流电阻R18与光耦五G5的输入正极相连，光耦五G5的输入负极与CPU-GND相连，光耦五G5的输入正负极之间连接有下拉电阻R19；光耦五G5的输出端集电极与+15V电源相连，光耦五G5的输出端发射极与驱动模块U1的控制脉冲输入端U1-IN相连，控制脉冲输入端U1-IN通过下拉电阻R20与驱动地端QD-GND相连，光耦五G5的输出端并联有续流二极管D9；驱动模块U1的工作电源端U1-Vcc与+15V电源相连，驱动模块U1的输入地端U1-COM与驱动地端QD-GND相连且通过电容C1与+15V电源相连，各IGBT的发射极与输出级参考地端U1-Vs相连，输出级参考地端U1-Vs通过电容C2与输出级工作电源端U1-VB相连，输出级工作电源端U1-VB通过二极管D10与+15V电源相连；各IGBT的发射极与动力电池负极VIN-之间串联有电阻R17与电容C3。CPU的脉宽调制信号输出端CPU-PWM1输出的占空比信号经限流电阻R18限流后送至光耦五G5的输入端，下拉电阻R19确保CPU-PWM1输出逻辑电平“0”时，光耦五G5的输入端电平也为逻辑“0”，发光二极管确保能够可靠地截止；当驱动模块U1的控制脉冲输入端U1-IN的电压突然升高时，续流二极管D9进行续流；电容C1作为稳压电容，电容C2和二极管D10组成自举电路，产生驱动模块U1的VB电压；电阻R17与电容C3构成储能电路。驱动模块U1将控制脉冲输入端U1-IN输入的占空比信号放大后，由驱动脉冲输出端U1-HO输出相同的占空比，控制IGBT1、IGBT2至IGBTn的通断。
作为本实用新型的进一步改进，制动踏板2的铰接轴上安装有制动开关K5，制动开关K5连接在CPU的制动信号输入端CPU-PJ7与CPU-GND之间，CPU的制动信号输入端CPU-PJ7还通过电阻R21与CPU+5V电源相连；汽车传动轴或车轮上安装有车速传感器H2，车速传感器H2的信号输出端通过电阻R23与CPU的速度信号输入端CPU-PJ6相连；CPU的速度信号输入端CPU-PJ6还通过电阻R24与CPU+5V电源相连，CPU的速度信号输入端CPU-PJ6与CPU-GND之间连接有电容C4；换向开关K6连接在CPU的换向信号输入端CPU-PT0与CPU-GND之间，CPU的换向信号输入端CPU-PT0还通过电阻R22与CPU+5V电源相连。制动踏板2被压下后，制动开关K5闭合，CPU的制动信号输入端CPU-PJ7输入逻辑电平“0”，CPU控制其脉宽调制信号输出端CPU-PWM1输出占空比为0，有刷电动机M1失电且制动。车速传感器H2为霍尔传感器，车速传感器H2检测到的车速信号送入CPU的速度信号输入端CPU-PJ6，作为巡航控制的PID调节输入量；同时作为换向速度参考，只有当车速为0时，才能进行换向。当换向开关K6闭合时，CPU的换向信号输入端CPU-PT0输入逻辑电平“0”，CPU在确认车速为0后，前进信号输出端CPU-PA1与后退信号输出端CPU-PA2切换输出信号，实现换向。
作为本实用新型的进一步改进，动力电池正极VIN+与热敏电阻RM及二极管D11依次串联后与DC-DC转换器的输入电压正极Vi+相连，热敏电阻RM与动力电池负极VIN-及DC-DC转换器的输入电压负极Vi-之间串联有压敏电阻YM，DC-DC转换器的输入电压正极Vi+与动力电池负极VIN-之间并联连接有续流二极管D12和电容C5；DC-DC转换器的输出负极一VO1-与CPU-GND相连，DC-DC转换器的输出正极一VO1+向CPU提供+5V电源；DC-DC转换器的输出负极二VO2-与驱动地端QD-GND相连，DC-DC转换器的输出正极二VO2+向驱动模块U1提供+15V电源；驱动地端QD-GND与动力电池负极VIN-之间通过电感L2相互连接；DC-DC转换器的输出负极一VO1-与输出正极一VO1+之间连接有续流二极管D14，DC-DC转换器的输出正极一VO1+与CPU+5V电源之间串联有电感L3，CPU+5V与CPU-GND之间并联连接有电容C6及电容C7；DC-DC转换器的输出负极二VO2-与输出正极二VO2+之间连接有续流二极管D15，DC-DC转换器的输出正极二VO2+与驱动模块+15V电源之间串联有电感L4，驱动模块+15V电源与驱动地端QD-GND之间并联连接有电容C8及电容C9。本实用新型中CPU用的电源电压为+5V，驱动模块U1用的电源电压为+15V；利用小功率、具有两路电压输出的小功率成品DC-DC转换器提供+5V和+15V电源。小功率成品DC-DC转换器的输入VIN-、CPU-GND\QD-GND之间相互隔离。有刷电动机M1的工作电流比较大时，容易造成动力电池的端压下降较多，导致端压不稳定。热敏电阻RM为正温度系数，可以有效地缓冲动力电池端电压较大变化时对DC-DC转换器的输入电压冲击；压敏电阻YM可以进一步缓冲由于IGBT关断时，有刷电动机M1的自感电动势对DC-DC转换器的冲击；当动力电池的端电压降低到低于DC-DC转换器的允许输入电压之后，二极管D11可以有效防止电流倒流；电容C5起到稳压作用，在较长一段时间内使DC-DC转换器的输入电压仍然高于最低允许输入电压。电感L2可以减小动力电池VIN-端压变化对驱动模块QD-GND的影响。电感L3与电容C6及电容C7构成+5V电源的滤波电路和稳压电路，可以使CPU的+5V电源的电压更加稳定，CPU-GND的电压突然升高时，续流二极管D14进行续流。电感L4与电容C8及电容C9构成+15V电源的滤波电路和稳压电路，可以使驱动模块U1的+15V电源的电压更加稳定，驱动地端QD-GND的电压突然升高时，续流二极管D15进行续流。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明，附图仅提供参考与说明用，非用以限制本实用新型。
图1为本实用新型中加速踏板的接线原理图。
图2为本实用新型中车速传感器的接线原理图。
图3为本实用新型中制动踏板的接线原理图。
图4为本实用新型中换向开关的接线原理图。
图5为本实用新型直流有刷串励电动机的控制原理图。
图6为本实用新型直流有刷并励电动机的控制原理图。
图7为本实用新型控制系统用+5V/+15V电源的产生电路图。
图8为本实用新型中加速模式选择及其加速曲线图。
图9为本实用新型中电路板的温度检测电路图。
图10为本实用新型中CPU的外围电路图。
具体实施方式
如图1及图10所示，本实用新型电动汽车用直流有刷电动机的控制系统包括加速踏板1和制动踏板2和有刷电动机M1，加速踏板1的铰接轴上安装有加速踏板霍尔传感器H1，加速踏板霍尔传感器H1的信号输出端与CPU的加速信号输入端CPU-PAD1相连。
如图2所示，汽车传动轴或车轮上安装有车速传感器H2，车速传感器H2的信号输出端通过电阻R23与CPU的速度信号输入端CPU-PJ6相连；CPU的速度信号输入端CPU-PJ6还通过电阻R24与CPU+5V电源相连，CPU的速度信号输入端CPU-PJ6与CPU-GND之间连接有电容C4。车速传感器H2为霍尔传感器，车速传感器H2检测到的车速信号送入CPU的速度信号输入端CPU-PJ6，作为巡航控制的PID调节输入量；同时作为换向速度参考，只有当车速为0时，才能进行换向。
如图3所示，制动踏板2的铰接轴上安装有制动开关K5，制动开关K5连接在CPU的制动信号输入端CPU-PJ7与CPU-GND之间，CPU的制动信号输入端CPU-PJ7还通过电阻R21与CPU+5V电源相连。制动踏板2被压下后，制动开关K5闭合，CPU的制动信号输入端CPU-PJ7输入逻辑电平“0”，CPU控制其脉宽调制信号输出端CPU-PWM1输出占空比为0，有刷电动机M1失电且制动。
如图4所示，换向开关K6连接在CPU的换向信号输入端CPU-PT0与CPU-GND之间，CPU的换向信号输入端CPU-PT0还通过电阻R22与CPU+5V电源相连。当换向开关K6闭合时，CPU的换向信号输入端CPU-PT0输入逻辑电平“0”，CPU在确认车速为0后，前进信号输出端CPU-PA1与后退信号输出端CPU-PA2切换输出信号，实现换向。
如图5所示，CPU的脉宽调制信号输出端CPU-PWM1与光耦五G5的输入端相连，光耦五G5的输出端与驱动模块U1的控制脉冲输入端U1-IN相连，驱动模块的驱动脉冲输出端U1-HO分别与各IGBT的栅极相连；各IGBT的集电极并联后通过总开关K0与动力电池正极VIN+相连， 有刷电动机M1的驱动及换向电路连接在各IGBT的发射极与动力电池负极VIN-之间，各IGBT的发射极与动力电池负极VIN-之间连接有多个相互并联的电动机续流二极管。
有刷电动机M1的启动会产生较大的工作电流，单个IGBT的额定工作电流虽然能够达到150A，但是实际应用中IGBT的散热不能够达到最理想的状态；IGBT的针脚不能够长时间承受大电流；过高的电流使得IGBT的内阻发热严重。IGBT打开和关断过程产生的热量严重影响控制器的安全运行。本实用新型采用多个相互并联的IGBT1、IGBT2至IGBTn驱动有刷电动机M1，并采用多个相互并联的电动机续流二极管EJG1、EJG2至EJGn进行续流。
采用MC9S12XS128MAA单片机或者其它类似的单片机作为控制系统CPU，当IGBT1、IGBT2至IGBTn关断时，有刷电动机M1因自感电动势产生的自感电流可以通过电动机续流二极管EJG1、EJG2至EJGn在有刷电动机M1内部消耗。CPU的脉宽调制信号输出端CPU-PWM1输出的占空比信号经过光耦五G5的高、低压隔离，送入驱动模块U1的控制脉冲输入端U1-IN，经驱动模块U1放大后，由驱动脉冲输出端U1-HO输出占空比信号，经过限流电阻XLR18、XLR19至XLRn限流后，控制IGBT1、IGBT2至IGBTn的占空比，从而满足有刷电动机M1的运行速度需求。
有刷电动机M1的驱动及换向电路包括继电器一J1、继电器二J2、继电器三J3和继电器四J4，继电器一的常开触头K1与继电器二的常开触头K2串联后连接在各IGBT的发射极与动力电池负极VIN-之间，继电器三的常开触头K3与继电器四的常开触头K4串联后连接在各IGBT的发射极与动力电池负极VIN-之间，有刷电动机M1的一端连接在继电器一的常开触头K1与继电器二的常开触头K2之间，有刷电动机M1的另一端连接在继电器三的常开触头K3与继电器四的常开触头K4之间；继电器一的常开触头K1与继电器四的常开触头K4联动，继电器二的常开触头K2与继电器三的常开触头K3联动。励磁线圈L1与有刷电动机M1的电枢绕组相串联。
当继电器一的常开触头K1与继电器四的常开触头K4闭合，继电器二的常开触头K2与继电器三的常开触头K3断开时，有刷电动机M1正向转动，汽车前进。当继电器一的常开触头K1与继电器四的常开触头K4断开，继电器二的常开触头K2与继电器三的常开触头K3闭合时，有刷电动机M1反向转动，汽车后退。由于继电器的驱动功率很小，只有几瓦，因此换向时的驱动效率非常高，且制造成本很低。
CPU的前进信号输出端CPU-PA1通过限流电阻R1与光耦一G1的输入正极相连，光耦一G1的输入负极与CPU-GND相连，光耦一G1的输入正负极之间连接有下拉电阻R2；光耦一G1的输出端通过三极管一S1与继电器一J1的线圈相连；CPU的前进信号输出端CPU-PA1还通过限流电阻R13与光耦四G4的输入正极相连，光耦四G4的输入负极与CPU-GND相连，光耦四G4的输入正负极之间连接有下拉电阻R14；光耦四G4的输出端通过三极管四S4与继电器四J4的线圈相连。
CPU的前进信号输出端CPU-PA1输出逻辑电平“1”时，经限流电阻R1限流后送至光耦一G1的输入端，光耦一G1的输出端经三极管一S1放大后，使继电器一J1的线圈得电，继电器一的常开触头K1吸合；下拉电阻R2确保CPU-PA1输出逻辑电平“0”时，光耦一G1的输入端电平也为逻辑“0”，发光二极管确保能够可靠地截止；同理光耦四G4的输出端经三极管四S4放大后，使继电器四J4的线圈得电，继电器四的常开触头K4同步吸合，有刷电动机M1的正向转动，汽车前进。
CPU的后退信号输出端CPU-PA2通过限流电阻R5与光耦二G2的输入正极相连，光耦二G2的输入负极与CPU-GND相连，光耦二G2的输入正负极之间连接有下拉电阻R6；光耦二G2的输出端通过三极管二S2与继电器二J2的线圈相连；CPU的后退信号输出端CPU-PA2还通过限流电阻R9与光耦三G3的输入正极相连，光耦三G3的输入负极与CPU-GND相连，光耦三G3的输入正负极之间连接有下拉电阻R10；光耦三G3的输出端通过三极管三S3与继电器三J3的线圈相连。
CPU的后退信号输出端CPU-PA2输出逻辑电平“1”时，经限流电阻R5限流后送至光耦二G2的输入端，光耦二G2的输出端经三极管二S2放大后，使继电器二J2的线圈得电，继电器二的常开触头K2吸合；下拉电阻R6确保CPU-PA2输出逻辑电平“0”时，光耦二G2的输入端电平也为逻辑“0”，发光二极管确保能够可靠地截止；同理光耦三G3的输出端经三极管三S3放大后，使继电器三J3的线圈得电，继电器三的常开触头K3同步吸合，有刷电动机M2的反向转动，汽车后退；使汽车前进与后退的切换十分方便。
CPU的脉宽调制信号输出端CPU-PWM1通过限流电阻R18与光耦五G5的输入正极相连，光耦五G5的输入负极与CPU-GND相连，光耦五G5的输入正负极之间连接有下拉电阻R19；光耦五G5的输出端集电极与+15V电源相连，光耦五G5的输出端发射极与驱动模块U1的控制脉冲输入端U1-IN相连，控制脉冲输入端U1-IN通过下拉电阻R20与驱动地端QD-GND相连，光耦五G5的输出端并联有续流二极管D9；驱动模块U1的工作电源端U1-Vcc与+15V电源相连，驱动模块U1的输入地端U1-COM与驱动地端QD-GND相连且通过电容C1与+15V电源相连，各IGBT的发射极与输出级参考地端U1-Vs相连，输出级参考地端U1-Vs通过电容C2与输出级工作电源端U1-VB相连，输出级工作电源端U1-VB通过二极管D10与+15V电源相连。各IGBT的发射极与动力电池负极VIN-之间串联有电阻R17与电容C3构成储能电路。
CPU的脉宽调制信号输出端CPU-PWM1输出的占空比信号经限流电阻R18限流后送至光耦五G5的输入端，下拉电阻R19确保CPU-PWM1输出逻辑电平“0”时，光耦五G5的输入端电平也为逻辑“0”，发光二极管确保能够可靠地截止；当驱动模块U1的控制脉冲输入端U1-IN的电压突然升高时，续流二极管D9进行续流；电容C1作为稳压电容，电容C2和二极管D10组成自举电路，产生驱动模块U1的VB电压；驱动模块U1将控制脉冲输入端U1-IN输入的占空比信号放大后，由驱动脉冲输出端U1-HO输出相同的占空比，控制IGBT1、IGBT2至IGBTn的通断。
图6所示为并励电动机的控制系统，励磁线圈L1连接在各IGBT的发射极与动力电池负极VIN-之间，其余与串励电动机相同。
如图7所示，动力电池正极VIN+与热敏电阻RM及二极管D11依次串联后与DC-DC转换器的输入电压正极Vi+相连，热敏电阻RM与动力电池负极VIN-及DC-DC转换器的输入电压负极Vi-之间串联有压敏电阻YM，DC-DC转换器的输入电压正极Vi+与动力电池负极VIN-之间并联连接有续流二极管D12和电容C5；DC-DC转换器的输出负极一VO1-与CPU-GND相连，DC-DC转换器的输出正极一VO1+向CPU提供+5V电源；DC-DC转换器的输出负极二VO2-与驱动地端QD-GND相连，DC-DC转换器的输出正极二VO2+向驱动模块U1提供+15V电源；驱动地端QD-GND与动力电池负极VIN-之间通过电感L2相互连接。
本实用新型中CPU用的电源电压为+5V，驱动模块U1用的电源电压为+15V；利用小功率、具有两路电压输出的小功率成品DC-DC转换器提供+5V和+15V电源。小功率成品DC-DC转换器的输入VIN-、CPU-GND\QD-GND之间相互隔离。有刷电动机M1的工作电流比较大时，容易造成动力电池的端压下降较多，导致端压不稳定。热敏电阻RM为正温度系数，可以有效地缓冲动力电池端电压较大变化时对DC-DC转换器的输入电压冲击；压敏电阻YM可以进一步缓冲由于IGBT关断时，有刷电动机M1的自感电动势对DC-DC转换器的冲击；当动力电池的端电压降低到低于DC-DC转换器的允许输入电压之后，二极管D11可以有效防止电流倒流；电容C5起到稳压作用，在较长一段时间内使DC-DC转换器的输入电压仍然高于最低允许输入电压。电感L2可以减小动力电池VIN-端压变化对驱动模块QD-GND的影响。
DC-DC转换器的输出负极一VO1-与输出正极一VO1+之间连接有续流二极管D14，DC-DC转换器的输出正极一VO1+与CPU+5V电源之间串联有电感L3，CPU+5V与CPU-GND之间并联连接有电容C6及电容C7；DC-DC转换器的输出负极二VO2-与输出正极二VO2+之间连接有续流二极管D15，DC-DC转换器的输出正极二VO2+与驱动模块+15V电源之间串联有电感L4，驱动模块+15V电源与驱动地端QD-GND之间并联连接有电容C8及电容C9。
电感L3与电容C6及电容C7构成+5V电源的滤波电路和稳压电路，可以使CPU的+5V电源的电压更加稳定，CPU-GND的电压突然升高时，续流二极管D14进行续流。电感L4与电容C8及电容C9构成+15V电源的滤波电路和稳压电路，可以使驱动模块U1的+15V电源的电压更加稳定，驱动地端QD-GND的电压突然升高时，续流二极管D15进行续流。
电路板上安装有温度传感器的T1，温度传感器的T1的温度信号输出端与CPU的PAD2端口相连，PAD2端口与CPU+5V电源之间串联有上拉电阻R25，温度传感器的T1的接地端与CPU-GND相连，CPU的PAD2端口与CPU-GND之间设有电容C10。温度传感器的T1为负温度系数，100℃时的电阻值为4.52kΩ，20℃时的电阻值为42.16kΩ；CPU读取PAD2的值，通过插值法，就可计算出电路板的温度值，如电路板的温度过高，则CPU的脉宽调制信号输出端CPU-PWM1输出的占空比可以为0/4，使有刷电动机M1停止工作。
控制系统还设有加速模式显示数码管，加速模式显示数码管的数据输入端分别与CPU的PB0、PB1至PB7端口相连；CPU的+5V电源通过滑动变阻器HR1与CPU-GND相连，滑动变阻器HR1的中间输出端与CPU的PAD3端口相连。
驾驶员可根据情况合理选择汽车的加速模式，通过调节滑动变阻器HR1的阻值，使CPU的PAD3端口接收到的电压值发生变化，CPU根据PAD3的电压值区间计算出加速模式设定值，并且将该加速模式设定值通过PB0、PB1至PB7端口送至加速模式显示数码管的数据输入端，加速模式显示数码管显示加速模式设定值。当加速模式设定值为“1”时，汽车采取正常加速；当加速模式设定值为“2”时，汽车采取暴力起步加速；当加速模式设定值为“3”时，汽车采取柔和起步加速。
以上所述仅为本实用新型之较佳可行实施例而已，非因此局限本实用新型的专利保护范围。除上述实施例外，本实用新型还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型要求的保护范围内。本实用新型未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述。
Claims (8)
1.一种电动汽车用直流有刷电动机的控制系统，包括加速踏板(1)，加速踏板(1)的铰接轴上安装有加速踏板霍尔传感器(H1)，加速踏板霍尔传感器(H1)的信号输出端与CPU的加速信号输入端(CPU-PAD1)相连，其特征在于：CPU的脉宽调制信号输出端(CPU-PWM1)与光耦五(G5)的输入端相连，光耦五(G5)的输出端与驱动模块(U1)的控制脉冲输入端(U1-IN)相连，驱动模块的驱动脉冲输出端(U1-HO)分别与各IGBT的栅极相连；各IGBT的集电极并联后与动力电池正极(VIN+)相连， 有刷电动机(M1)的驱动及换向电路连接在各IGBT的发射极与动力电池负极(VIN-)之间，各IGBT的发射极与动力电池负极(VIN-)之间连接有多个相互并联的电动机续流二极管。
2.根据权利要求1所述的电动汽车用直流有刷电动机的控制系统，其特征在于：有刷电动机(M1)的驱动及换向电路包括继电器一(J1)、继电器二(J2)、继电器三(J3)和继电器四(J4)，继电器一的常开触头(K1)与继电器二的常开触头(K2)串联后连接在各IGBT的发射极与动力电池负极(VIN-)之间，继电器三的常开触头(K3)与继电器四的常开触头(K4)串联后连接在各IGBT的发射极与动力电池负极(VIN-)之间，有刷电动机(M1)的一端连接在继电器一的常开触头(K1)与继电器二的常开触头(K2)之间，有刷电动机(M1)的另一端连接在继电器三的常开触头(K3)与继电器四的常开触头(K4)之间；继电器一的常开触头(K1)与继电器四的常开触头(K4)联动，继电器二的常开触头(K2)与继电器三的常开触头(K3)联动。
3.根据权利要求2所述的电动汽车用直流有刷电动机的控制系统，其特征在于：CPU的前进信号输出端(CPU-PA1)通过限流电阻R1与光耦一(G1)的输入正极相连，光耦一(G1)的输入负极与CPU-GND相连，光耦一(G1)的输入正负极之间连接有下拉电阻R2；光耦一(G1)的输出端通过三极管一(S1)与继电器一(J1)的线圈相连；CPU的前进信号输出端(CPU-PA1)还通过限流电阻R13与光耦四(G4)的输入正极相连，光耦四(G4)的输入负极与CPU-GND相连，光耦四(G4)的输入正负极之间连接有下拉电阻R14；光耦四(G4)的输出端通过三极管四(S4)与继电器四(J4)的线圈相连。
4.根据权利要求2所述的电动汽车用直流有刷电动机的控制系统，其特征在于：CPU的后退信号输出端(CPU-PA2)通过限流电阻R5与光耦二(G2)的输入正极相连，光耦二(G2)的输入负极与CPU-GND相连，光耦二(G2)的输入正负极之间连接有下拉电阻R6；光耦二(G2)的输出端通过三极管二(S2)与继电器二(J2)的线圈相连；CPU的后退信号输出端(CPU-PA2)还通过限流电阻R9与光耦三(G3)的输入正极相连，光耦三(G3)的输入负极与CPU-GND相连，光耦三(G3)的输入正负极之间连接有下拉电阻R10；光耦三(G3)的输出端通过三极管三(S3)与继电器三(J3)的线圈相连。
5.根据权利要求2所述的电动汽车用直流有刷电动机的控制系统，其特征在于：励磁线圈(L1)与有刷电动机(M1)的电枢绕组相串联，或者励磁线圈(L1)连接在各IGBT的发射极与动力电池负极(VIN-)之间。
6.根据权利要求1所述的电动汽车用直流有刷电动机的控制系统，其特征在于：CPU的脉宽调制信号输出端(CPU-PWM1)通过限流电阻R18与光耦五(G5)的输入正极相连，光耦五(G5)的输入负极与CPU-GND相连，光耦五(G5)的输入正负极之间连接有下拉电阻R19；光耦五(G5)的输出端集电极与+15V电源相连，光耦五(G5)的输出端发射极与驱动模块(U1)的控制脉冲输入端(U1-IN)相连，控制脉冲输入端(U1-IN)通过下拉电阻R20与驱动地端(QD-GND)相连，光耦五(G5)的输出端并联有续流二极管D9；驱动模块(U1)的工作电源端(U1-Vcc)与+15V电源相连，驱动模块(U1)的输入地端(U1-COM)与驱动地端(QD-GND)相连且通过电容C1与+15V电源相连，各IGBT的发射极与输出级参考地端(U1-Vs)相连，输出级参考地端(U1-Vs)通过电容C2与输出级工作电源端(U1-VB)相连，输出级工作电源端(U1-VB)通过二极管D10与+15V电源相连；各IGBT的发射极与动力电池负极(VIN-)之间串联有电阻R17与电容C3。
7.根据权利要求1所述的电动汽车用直流有刷电动机的控制系统，其特征在于：制动踏板(2)的铰接轴上安装有制动开关(K5)，制动开关(K5)连接在CPU的制动信号输入端(CPU-PJ7)与CPU-GND之间，CPU的制动信号输入端(CPU-PJ7)还通过电阻R21与CPU+5V电源相连；汽车传动轴或车轮上安装有车速传感器(H2)，车速传感器(H2)的信号输出端通过电阻R23与CPU的速度信号输入端(CPU-PJ6)相连；CPU的速度信号输入端(CPU-PJ6)还通过电阻R24与CPU+5V电源相连，CPU的速度信号输入端(CPU-PJ6)与CPU-GND之间连接有电容C4；换向开关(K6)连接在CPU的换向信号输入端(CPU-PT0)与CPU-GND之间，CPU的换向信号输入端(CPU-PT0)还通过电阻R22与CPU+5V电源相连。
8.根据权利要求1所述的电动汽车用直流有刷电动机的控制系统，其特征在于：动力电池正极(VIN+)与热敏电阻(RM)及二极管D11依次串联后与DC-DC转换器的输入电压正极(Vi+)相连，热敏电阻(RM)与动力电池负极(VIN-)及DC-DC转换器的输入电压负极(Vi-)之间串联有压敏电阻(YM)，DC-DC转换器的输入电压正极(Vi+)与动力电池负极(VIN-)之间并联连接有续流二极管D12和电容C5；DC-DC转换器的输出负极一(VO1-)与CPU-GND相连，DC-DC转换器的输出正极一(VO1+)向CPU提供+5V电源；DC-DC转换器的输出负极二(VO2-)与驱动地端(QD-GND)相连，DC-DC转换器的输出正极二(VO2+)向驱动模块(U1)提供+15V电源；驱动地端(QD-GND)与动力电池负极(VIN-)之间通过电感L2相互连接；DC-DC转换器的输出负极一(VO1-)与输出正极一(VO1+)之间连接有续流二极管D14，DC-DC转换器的输出正极一(VO1+)与CPU+5V电源之间串联有电感L3，CPU+5V与CPU-GND之间并联连接有电容C6及电容C7；DC-DC转换器的输出负极二(VO2-)与输出正极二(VO2+)之间连接有续流二极管D15，DC-DC转换器的输出正极二(VO2+)与驱动模块+15V电源之间串联有电感L4，驱动模块+15V电源与驱动地端(QD-GND)之间并联连接有电容C8及电容C9。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201921531110.5U CN210246638U (zh) | 2019-09-16 | 2019-09-16 | 电动汽车用直流有刷电动机的控制系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201921531110.5U CN210246638U (zh) | 2019-09-16 | 2019-09-16 | 电动汽车用直流有刷电动机的控制系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN210246638U true CN210246638U (zh) | 2020-04-03 |
Family
ID=69965937
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201921531110.5U Expired - Fee Related CN210246638U (zh) | 2019-09-16 | 2019-09-16 | 电动汽车用直流有刷电动机的控制系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN210246638U (zh) |
-
2019
- 2019-09-16 CN CN201921531110.5U patent/CN210246638U/zh not_active Expired - Fee Related
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0633844B1 (en) | An optimal dc motor/controller configuration | |
| JP2001268900A (ja) | 双方向型昇降圧チョッパ回路 | |
| CN210246638U (zh) | 电动汽车用直流有刷电动机的控制系统 | |
| CN110572095B (zh) | 具有换向功能的电动汽车用直流有刷电动机控制系统 | |
| CN103057425A (zh) | 一种车用自励式液冷缓速器电子控制装置 | |
| JP3145425B2 (ja) | ソーラーセルを備えた電気走行車 | |
| AU728721B2 (en) | Apparatus and method for controlling an electric motor having an armature and a series-wound, series-connected field coil that can be separately controlled during degenerative braking | |
| EP0038214A2 (en) | Pulse control circuit for permanent magnet D.C. motor | |
| CN108306487B (zh) | 车辆中的可变电压转换器控制 | |
| CN2925946Y (zh) | 分时直接驱动前后轮的电动车 | |
| RU2501674C1 (ru) | Тяговый электропривод транспортного средства | |
| CN201774487U (zh) | 双串励电机并联电动车驱动装置 | |
| CN204334388U (zh) | 一种串励电动机的制动控制电路 | |
| CN210444173U (zh) | 一种电动汽车用降压型dc-dc转换电路 | |
| CN110601534B (zh) | 一种电动汽车用降压型dc-dc转换电路 | |
| CN210526310U (zh) | 汽车用电涡流缓速器控制系统 | |
| CN212774570U (zh) | 一种混动摩托车发动机智能控制系统 | |
| CN217607724U (zh) | 一种蓄电池车带电制动SiC MOSFET斩波调速器 | |
| CN220359057U (zh) | 一种驱动电机系统、车辆动力系统及车辆 | |
| CN211405898U (zh) | 一种电机制动电路 | |
| CN202309582U (zh) | 投篮机器人弹射臂驱动电路 | |
| CN200971058Y (zh) | 电动车升压式电子变档控制器 | |
| CN217643197U (zh) | 一种三相直流无刷电机代步车控制器 | |
| CN2285031Y (zh) | 直流电机斩波调速装置 | |
| CN110518843B (zh) | 一种线切割控制系统步进电机驱动电路 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20230908 Address after: Room 319, Nanjing University of Engineering College Student Innovation and Entrepreneurship Park, No.1 Hongjing Avenue, Jiangning District, Nanjing City, Jiangsu Province, 211112 (Jiangning High tech Park) Patentee after: Nanjing Aix Sensing Control Technology Co.,Ltd. Address before: 211103 No. 1009 Tianyuan East Road, Jiangning District, Nanjing, Jiangsu. Patentee before: Nanjing Dingbo controller Co.,Ltd. |
|
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20200403 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |