电动车无刷直流电机驱动控制器

摘要

电动车无刷直流电机驱动控制器涉及电动车，尤其是一种电动车无刷直流电机的驱动控制器。该驱动控制器包括数字信号处理器1、蓄电池组2、系统供电电路3、仪表盘通信电路4、开关电路5、开关管温度检测电路6、开关管驱动电路7、开关管过流保护电路8、电机转子位置检测电路9、无刷直流电机10、速度设定电路11、刹车电路12、倒车电路13、驱动控制器壳体。本实用新型以数字信号处理器为控制核心、采用场效应管作为开关管、装有电机转子位置检测器、加上完备的保护电路，能够满足电动汽车高速、高可靠性的要求，保证驱动控制器的控制精度和可靠性；功耗小、体积小、成本低廉，使用可靠。可广泛推广运用作电动车无刷直流电机驱动控制器。

主权项

电动车无刷直流电机驱动控制器，其特征在于：该电动车无刷直流电机驱动控制器包括数字信号处理器(1)、蓄电池组(2)、系统供电电路(3)、仪表盘通信电路(4)、开关电路(5)、开关管温度检测电路(6)、开关管驱动电路(7)、开关管过流保护电路(8)、电机转子位置检测电路(9)、无刷直流电机 (10)、速度设定电路(11)、刹车电路(12)、倒车电路(13)、驱动控制器壳体，所述的数字信号处理器(1)为控制核心，该数字信号处理器(1)为工业用数字信号处理器，能够完成定时、模数转换的功能，具有硬件生成电机驱动PWM波形的功能，该数字信号处理器(1)选用工业用数字信号处理器DSPIC30F2010对无刷直流电机进行控制；所述的蓄电池组(2)为48V蓄电池组，蓄电池组(2)电源经过开关电路(5)给无刷直流电机(10)提供驱动电源，同时蓄电池组(2)电源也通过系统供电电路(3)为驱动控制器控制电路提供电源；所述的系统供电电路(3)把48V直流电先经过二极管D4，再由开关型稳压芯片LM2576HV降压为15V直流电和5V直流电，为功率管的驱动和控制芯片提供供电，系统供电电路(3)由+15V输出端与开关管驱动电路(7)的U1、U2、U3第3引脚连接，向开关管驱动电路(7)输入+15V直流电，由+5V输出端向数字信号处理器(1)的第20引脚输入+5V直流电，其中二极管D4在蓄电池电极接反的情况下可以起到保护系统的作用；所述的仪表盘通信电路4完成驱动控制器与仪表盘信息通信的功能，该电路采用RS485专用芯片MAX485来实现，由数字信号处理器(1)第16、17、18引脚与MAX485通信芯片的1、2、3、4脚连接，向其输入蓄电池与控制器的详细信息，由MAX485通信芯片将电池与控制器的详细信息发送到仪表盘上；所述的开关电路(5)由开关管组构成，实现驱动电流相序的变换，满足无刷直流电机(10)的驱动要求，该开关管采用耐压100V，额定电流100A的场效应管并联组成，开关管组并联时，在每个功率管的驱动级串接5欧姆的电阻，其中+48V直流电源由蓄电池组(2)提供，U、V、W三端分别与无刷直流电机(10)的三根输入电缆连接，六个开关管组的驱动由开关管驱动电路(7)提供，六个开关管组分别由G1、G2、G3、G4、G5、G6和S1、S2、S3、S4、S5、S6端与开关管驱动电路(7)中相应的端连接，由开关电路(5)的CURRENT输出端分别向开关管过流保护电路(8)中的LM358N的A单元第2引脚及B单元第5引脚输入；所述的开关管温度检测电路(6)是用于检测开关管组的温度，对开关管组进行保护，温度检测电路(6)选用10K欧负温度系数温敏电阻对开关管的温度进行温度检测，当温度变化时，由于电阻变化分电压也会发生变化，这个电压由HEAD2的第2引脚输出端SENSOR1向数字信号处理器(1)的第4引脚输入，通过AD转换被数字信号处理器(1)识别进行保护；所述的开关管驱动电路(7)实现数字信号处理器(1)输出控制信号到场效应管驱动信号的转变，该电路采用三个具有自举功能的专用驱动芯片IR2110实现数字信号处理器(1)输出的5V控制信号转换为场效应管需要的15V驱动信号，驱动开关管组，由数字信号处理器(1)的第26、24、22引脚分别向开关管驱动电路(7)中的三个专用驱动芯片U1、U2、U3的第12引脚输入L1N1、L1N2、L1N3信号，由数字信号处理器(1)的第25、23、21引脚分别向U1、U2、U3的第10引脚输入H1N1、H1N2、H1N3信号，由系统供电电路3的+5V端分别向U1、U2、U3的第9引脚输入+5V直流电，由开关管过流保护电路8的A单元运放分别向U1、U2、U3的第11引脚输入CURPROTECT信号，由U1、U2、U3第1、7引脚的G2、G1、G4、G3、G6、G5端分别与开关电路(5)的G2、G1、G4、G3、G6、G5端连接，由U1、U2、U3第2、5引脚的S2、S1、S4、S3、S6、S5端分别与开关电路(5)的S2、S1、S4、S3、S6、S5端连接, 由开关管驱动电路(7)分别向开关电路(5)输入场效应管需要的15V驱动信号，驱动开关管组；所述的开关管过流保护电路(8)为过流检测电路，采用分流器对流经开关管的电流进行检测，分流器选用100A78mv的康铜分流器获得电流信号，该信号以电压的形式出现，分别输入到运放LM358N的A单元和B单元，A单元工作在比较器模式，当该信号小于设定值时，运放A输出低电平，大于设定值时，运放A输出高电平，输出的信号被开关管驱动电路(7)和数字信号处理器(1)接收后，可以关闭驱动输出，保护主电路，B单元工作在放大器模式，输入的信号经过同向放大后送入数字信号处理器(1)进行AD转换被数字信号处理器(1)识别，用于电流的控制，由A单元的第1引脚向数字信号处理器(1)的第14引脚输入保护信号，由B单元的第7引脚向数字信号处理器(1)的第3引脚输入检测信号；所述的电机转子位置检测电路(9)，采用霍尔元件对无刷直流电机(10)的转子位置进行检测，获得转子正确的位置，由霍尔元件将转子三相位置信号向数字信号处理器(1)的第15、12、11引脚输入并被数字信号处理器(1)识别，为数字信号处理器(1)给定开关管组驱动信号提供依据，霍尔元件安放在无刷直流电机(10)的尾端；所述的无刷直流电机(10)为永磁无刷直流电机；所述的速度设定电路(11)是对速度的设定值进行检测，采用电阻分压的方式实现速度设定，当外接电阻发生变化时，接到AD转换器的电压就会发生变化，电压高时控制开关电路(5)使流过电机的电流大，电机转速高，电压低时控制开关电路(5)使流过电机的电流小，电机转速低，该电路由SPEED输出端与数字信号处理器(1)的第2引脚连接；所述的刹车电路(12)为刹车检测电路，该电路通过接口外接一个机械开关，当机械开关接通，电路输出的低电平被数字信号处理器(1)检测到，电机被驱动，当刹车时候，机械开关断开，电路输出的高电平被数字信号处理器(1)检测到，控制程序停止电机的驱动，该电路由BREAK输出端与数字信号处理器(1)的第5引脚连接；所述的倒车电路(13)为电机方向控制电路，该电路通过接口外接一个机械开关，机械开关接通，电路输出的低电平被数字信号处理器(1)检测到，驱动电机正向运转，当机械开关断开，电路输出的高电平被数字信号处理器(1)检测到，控制程序驱动电机反向运转, 该电路由DIRECTION输出端与数字信号处理器(1)的第6引脚连接；所述的驱动控制器壳体上作有蓄电池组(2)电源线接入口、电机转子位置检测电路(9)的输出口、仪表盘通信电路(4)的输出口、速度设定电路(11)输出口、刹车电路(12)及倒车电路(13)的输出口、霍尔元件装在无刷直流电机(10)的尾端，其余的电气元器件都安装在驱动控制器壳体上。