CN215921897U - 一种高电压智控永磁同步电机控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高电压智控永磁同步电机控制系统，设置于电动车上，包括电机控制器、永磁同步电机和霍尔角速度传感器，所述永磁同步电机通过一集成驱动PWM控制模块与所述电机控制器电性连接，所述霍尔角速度传感器设置于电动车轮毂上，并与所述电机控制器电性连接，所述电机控制器的电源端连接有蓄电池组；所述电机控制器用于接收所述霍尔角速度传感器的信号并通过集成驱动PWM控制模块输出驱动信号至所述永磁同步电机以控制电动车的上坡和下坡速度。本设计采用智控防溜坡技术和陡坡缓降技术使车辆行驶更安全，半坡起步更平稳，提高了车辆骑行舒适性、安全性，能满足山区绝大多数人民的生产生活需求。

Description

一种高电压智控永磁同步电机控制系统

技术领域

本实用新型涉及电机控制技术领域，具体为一种高电压智控永磁同步电机控制系统。

背景技术

使用于山区丘陵等地区的电动三轮车为山区人民带来便利的同时又带来了很大不便，续航能力差、爬坡能力差、行驶里程短，车辆容易损坏等不便，是山区人民在使用过程中经常出现的问题。车辆行驶在长下坡或者较陡路段，控制器元件不能支撑下坡滑行产生的高压，不能有效将电能吸收转化，容易导致控制器器件损坏。再者机械刹车不能有效控制车辆行驶速度，常规的防溜坡响应时间慢，或者因为人为原因操作不当造成车辆下坡或者溜坡速度快，存在重大安全隐患，危害人员安全和造成财产损失。

实用新型内容

针对上述存在的技术不足，本实用新型的目的是提供一种高电压智控永磁同步电机控制系统，其内设置有电机控制器、永磁同步电机和霍尔角速度传感器，电机控制器通过接收霍尔角速度传感器的信号并输出驱动信号至所述永磁同步电机以控制电动车的上坡和下坡速度。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

本实用新型提供一种高电压智控永磁同步电机控制系统，设置于电动车上，包括电机控制器、永磁同步电机和霍尔角速度传感器，所述永磁同步电机通过一集成驱动PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)控制模块与所述电机控制器电性连接，所述霍尔角速度传感器设置于电动车轮毂上，并与所述电机控制器电性连接，所述电机控制器的电源端连接有蓄电池组；所述电机控制器用于接收所述霍尔角速度传感器的信号并通过集成驱动PWM控制模块输出驱动信号至所述永磁同步电机以控制电动车的上坡和下坡速度。

进一步地，所述蓄电池组的一输出端通过集成电源模块与所述电机控制器连接，另一输出端通过逆变器与所述永磁同步电机连接，所述逆变器用于将直流电逆变为交流电。

进一步地，所述永磁同步电机的转子在电动车惯性作用下旋转时，其内产生反充电交流电流，所述逆变器将所述反充电交流电流逆变为反充电直流电流并存储于蓄电池组内。

进一步地，所述永磁同步电机内设置有用于监控电机温升的温度传感器。

进一步地，所述电机控制器电性连接有用于实时显示系统状态的通讯仪表。

进一步地，所述电动车的制动轮毂上安装有机械刹车装置。

进一步地，所述电机控制器连接有用于控制其输出信号的陡坡缓降功能按钮和防溜坡功能按钮，所述陡坡缓降功能按钮和所述防溜坡功能按钮均设置于车身上，所述陡坡缓降功能按钮按下时，所述电机控制器通过集成驱动PWM控制模块输出电机反转信号至所述永磁同步电机；所述防溜坡功能按钮按下时，所述电机控制器通过集成驱动 PWM控制模块输出电机正转信号至所述永磁同步电机。

进一步地，所述电机控制器内置两档循环速功能模块，当所述电机控制器通过所述霍尔角速度传感器感应到车身低速行进时，控制电机以基准转速工作；当所述电机控制器通过所述霍尔角速度传感器感应到车身高速行进时，控制电机以小电流高转速工作。

与现有技术对比，本实用新型的有益效果为：本设计通过设置于车辆轮毂上的霍尔角速度传感器判断车辆运行状态，在上坡路段过程中，电机控制器检测到霍尔信号减弱并判别电机转向发生改变后，立即输出电机正转信号至电机，在下坡路段过程中，电机控制器检测到霍尔信号增强并判别电机并非处于工作状态后，立即输出电机正转信号至电机，有效控制了车辆上坡和下坡的速度，防止陡坡骤降或者上坡溜坡的情况发生。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的一种具体实施例的结构及功能示意图。

附图标记说明：

1-电机控制器，12-集成驱动PWM控制模块，2-永磁同步电机， 3-霍尔角速度传感器，4-蓄电池组，5-逆变器，6-集成电源模块，7- 温度传感器，8-防溜坡功能按钮，9-陡坡缓降功能按钮。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例：

如图1所示，本实用新型提供了一种高电压智控永磁同步电机2 控制系统，设置于电动车上，包括电机控制器1、永磁同步电机2和霍尔角速度传感器3，永磁同步电机2通过一集成驱动PWM控制模块12与电机控制器1电性连接，霍尔角速度传感器3设置于电动车轮毂上，并与电机控制器1电性连接，电机控制器1的电源端连接有蓄电池组4；电机控制器1用于接收霍尔角速度传感器3的信号并通过集成驱动PWM控制模块12输出驱动信号至永磁同步电机2以控制电动车的上坡和下坡速度。

本实用新型同时采用智控防溜坡技术和陡坡缓降技术，具体的，当车辆处于上坡路段时，电机控制器1检测到霍尔角速度传感器3输出的信号减弱并判别永磁同步电机2转向发生改变后，立即通过集成驱动PWM控制模块12输出电机正转信号，从而控制车辆以预设速度缓慢平稳倒溜，运行到平稳路段后车辆停止，智控防溜坡功能解除。

同理，当车辆处于下坡路段时，电机控制器1检测到霍尔角速度传感器3输出的信号增强但永磁同步电机2并未处于工作状态时，立即通过集成驱动PWM控制模块12输出电机反转信号，使得电机转动的方向与车身行进的方向相反，从而控制车辆以预设速度缓慢平稳下坡，车辆行驶至平坦路段后，陡坡缓降功能解除，车辆恢复正常行驶。

由上述，驱动信号包括电机正转信号和电机反转信号，均通过霍尔角速度传感器3的智能感应，给车辆的驱动轮一个相反的扭矩达到克服在车身重力影响下的上坡溜坡和下坡骤降的问题。

作为本实用新型的一种优选的实施方式，蓄电池组4的一输出端通过集成电源模块6与电机控制器1连接，另一输出端通过逆变器5 与永磁同步电机2连接，逆变器5用于将直流电逆变为交流电。电机控制器1通过集成电源模块6将欠压值(额定电压值)设定为较低值，当电机控制器1的电压高于欠压值时，电压比例为100％，当电机控制器1的电压低于欠压值时，电压比例为0，电压处于中间状态时为等比例线性关系。进一步的，当电压低于欠压值时，启动电池保护功能。欠压值越低，续航越久。

永磁同步电机2还可以作为发电机，永磁同步电机2的转子在电动车惯性作用下旋转时，其内产生反充电交流电流，逆变器5将反充电交流电流逆变为反充电直流电流并存储于蓄电池组4内。车辆刹车、减速或下坡滑行时，由于惯性导致电机具有反电动势，同时因为具有电感储能功能，驱动电机变成发电机，产生的能量通过控制器逆变器5功能向蓄电池组4逆向充电，产生的电量反馈给蓄电池组4，起到反充电的效果，响应快、安全。从而对电池进行维护，延长电池寿命，增加续行里程。

作为本实用新型的进一步改进，电机控制器1电性连接有用于实时显示系统状态的通讯仪表。其中，通讯仪表为一液晶显示屏，与电机控制器1采用国标SIF通讯协议连接，接口通用方便，能实时显示电机控制器1状态、电机状态、电池电量状态、速度状态以及整车运行状态。

进一步的，永磁同步电机2内设置有用于监控电机温升的温度传感器7。温度控制器与电机控制器1电性连接，从而控制器具有电机温控控制功能，能够实时监控电机温升，使电机处于高效运行的工作范围内，并实时在通讯仪表上显示电机温升数值。

考虑到陡坡缓降功能在遇到突发情况时可能会失效，电动车的制动轮毂上安装有机械刹车装置。车辆的刹车把手通过刹车线控制机械刹车装置的工作，在陡坡缓降过程中时，用户可以通过刹车把手手动启用机械刹车装置进行点刹以降低车辆在陡坡时的下坡速度。

进一步的，电机控制器1连接有用于控制其输出信号的陡坡缓降功能按钮9和防溜坡功能按钮8，陡坡缓降功能按钮9和防溜坡功能按钮8均设置于车身上，陡坡缓降功能按钮9按下时，电机控制器1 通过集成驱动PWM控制模块12输出电机反转信号至永磁同步电机2；防溜坡功能按钮8按下时，电机控制器1通过集成驱动PWM控制模块12输出电机正转信号至永磁同步电机2。因此，用户还可以通过按下陡坡缓降功能按钮9或防溜坡功能按钮8，控制电机控制器 1启动陡坡缓降功能或防溜坡功能，不依赖于电机控制器1通过霍尔角速度传感器3的智能判别，直接控制，更加安全有效。

作为本实用新型的进一步改进，电机控制器1内置两档循环速功能模块，当电机控制器1通过霍尔角速度传感器3感应到车身低速行进时，控制电机以基准转速工作；当电机控制器1通过霍尔角速度传感器3感应到车身高速行进时，控制电机以小电流高转速工作。换言之，两档循环速包括低速挡和高速挡，控制器在低速挡控制电机以基准转速工作，可以输出大扭矩，提升载重能力；高速档通过弱磁控制，使电机以小电流高转速运行，提高车辆行驶速度，并降低能耗增加车辆行驶里程。其中，弱磁控制采用现有技术，例如2021年7月27日公开的公开号为CN113179061A的中国专利《一种基于弱磁控制的电动汽车永磁同步电机的调速方法》，其通过永磁同步电机2的弱磁控制电机调速系统，满足电动汽车在不同工况下对电机速度的要求。

综上所述，本实用新型公开了一种高电压智控永磁同步控制器，起步扭矩大、载重多，上坡电流小、下坡就发电、续航里程远，智控防溜坡技术和陡坡缓降技术使车辆行驶更安全，半坡起步更平稳以及电机、控制带有温控保护功能使车辆系统运行效率更高。该功能控制器提高了车辆骑行舒适性、安全性，以及提升了整车的载重能力和续航能力，降低故障率、降低安全隐患，能满足山区绝大多数人民的生产生活需求。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神和基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (8)

1.一种高电压智控永磁同步电机控制系统，设置于电动车上，其特征在于，包括电机控制器、永磁同步电机和霍尔角速度传感器，所述永磁同步电机通过一集成驱动PWM控制模块与所述电机控制器电性连接，所述霍尔角速度传感器设置于电动车轮毂上，并与所述电机控制器电性连接，所述电机控制器的电源端连接有蓄电池组；所述电机控制器用于接收所述霍尔角速度传感器的信号并通过集成驱动PWM控制模块输出驱动信号至所述永磁同步电机以控制电动车的上坡和下坡速度。

2.根据权利要求1所述的一种高电压智控永磁同步电机控制系统，其特征在于，所述蓄电池组的一输出端通过集成电源模块与所述电机控制器连接，另一输出端通过逆变器与所述永磁同步电机连接，所述逆变器用于将直流电逆变为交流电。

3.根据权利要求2所述的一种高电压智控永磁同步电机控制系统，其特征在于，所述永磁同步电机的转子在电动车惯性作用下旋转时，其内产生反充电交流电流，所述逆变器将所述反充电交流电流逆变为反充电直流电流并存储于蓄电池组内。

4.根据权利要求1所述的一种高电压智控永磁同步电机控制系统，其特征在于，所述永磁同步电机内设置有用于监控电机温升的温度传感器。

5.根据权利要求1所述的一种高电压智控永磁同步电机控制系统，其特征在于，所述电机控制器电性连接有用于实时显示系统状态的通讯仪表。

6.根据权利要求1所述的一种高电压智控永磁同步电机控制系统，其特征在于，所述电动车的制动轮毂上安装有机械刹车装置。

7.根据权利要求1所述的一种高电压智控永磁同步电机控制系统，其特征在于，所述电机控制器连接有用于控制其输出信号的陡坡缓降功能按钮和防溜坡功能按钮，所述陡坡缓降功能按钮和所述防溜坡功能按钮均设置于车身上，所述陡坡缓降功能按钮按下时，所述电机控制器通过集成驱动PWM控制模块输出电机反转信号至所述永磁同步电机；所述防溜坡功能按钮按下时，所述电机控制器通过集成驱动PWM控制模块输出电机正转信号至所述永磁同步电机。

8.根据权利要求1所述的一种高电压智控永磁同步电机控制系统，其特征在于，所述电机控制器内置两档循环速功能模块，当所述电机控制器通过所述霍尔角速度传感器感应到车身低速行进时，控制电机以基准转速工作；当所述电机控制器通过所述霍尔角速度传感器感应到车身高速行进时，控制电机以小电流高转速工作。

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