一種新能源汽車大功率電機驅動控制器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種新能源汽車大功率電機驅動控制器，涉及電機控制裝置【技術領域】。包括控制板、驅動板、行車參數采集模塊、車速給定模塊、12V電源模塊和高壓電源模塊，所述行車參數采集模塊和車速給定模塊與控制板的輸入端連接，12V電源模塊為控制板供電，控制板的輸出端與驅動板的輸入端連接，所述高壓電源模塊為驅動板提供電源，所述驅動板的輸出端與電機連接。所述控制器不使用電流傳感器，具有結構簡單，制造成本低等特點。
【專利說明】一種新能源汽車大功率電機驅動控制器
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及電機控制裝置【技術領域】，尤其涉及一種電動汽車用大功率無刷電機控制器。
【背景技術】
[0002]純電動汽車是以車載電源為動力，用電機驅動車輪行駛，符合道路交通安全法規要求的車輛。優點是本身不排放污染大氣的有害氣體，噪音低，使用成本顯著低于傳統汽油柴油為能源的內燃機汽車。電動汽車的組成包括:電力驅動以及控制系統，驅動力傳動等機械系統，完成既定任務的工作裝置等。其中核心就是電力驅動以及控制系統，這也是區別于內燃機汽車的最大不同點。電力驅動以及控制系統由驅動電動機，電源和電動機調速控制裝置等組成，電動汽車的其他裝置與內燃機汽車相同。電動汽車的動力由電動機提供，對于電動機的控制性能直接影響汽車的性能和安全性。直流無刷電機經過最近20年的發展，以其安全可靠，價格低廉，生產技術成熟等特點已經逐步取代了傳統的直流電機和交流感應電機。但是其控制技術相對較為復雜，現有產品基本都是以電流傳感器判斷電機轉子位置并進行換向，成本較高，連接線路復雜，安全性差。
實用新型內容
[0003]本實用新型所要解決的技術問題是提供一種新能源汽車大功率電機驅動控制器，所述控制器不使用電流傳感器，具有結構簡單，制造成本低等特點。
[0004]為解決上述技術問題，本實用新型所采取的技術方案是:一種新能源汽車大功率電機驅動控制器，其特征在于包括控制板、驅動板、行車參數采集模塊、車速給定模塊、12V電源模塊和高壓電源模塊，所述行車參數采集模塊和車速給定模塊與控制板的輸入端連接，12V電源模塊為控制板供電，控制板的輸出端與驅動板的輸入端連接，所述高壓電源模塊為驅動板提供電源，所述驅動板的輸出端與電機連接。
[0005]優選的，所述控制板的主芯片使用飛思卡爾公司的MC56F8037型DSP處理器。
[0006]優選的，所述控制器還包括溫度采集模塊，所述溫度采集模塊分別采集電機和控制板的溫度。
[0007]采用上述技術方案所產生的有益效果在于:控制器的控制板使用飛思卡爾公司的MC56F8037型DSP處理器作為主控芯片，該芯片可以實現電機三相電流采集，母線電壓采集，6路PWM信號產生，控制器IGBT模塊溫度和電機溫度采集，外部加速信號采集，制動信號采集，空擋滑行信號采集，以及與儀表或者其他設備進行數據實時傳輸。電機驅動控制器所采集的當前車輛運行數據和駕駛員駕駛意圖數據控制了電機的工作狀態。所述控制器不使用電流傳感器采集三相電流的數據，具有成本低、連接線路簡單、穩定性高和安全性高等特點。
【專利附圖】
【附圖說明】[0008]下面結合附圖和【具體實施方式】對本實用新型作進一步詳細的說明。
[0009]圖1是本實用新型的原理框圖；
[0010]圖2是本實用新型中控制板產生PWM波形原理圖；
[0011]圖3是產生的電流波形時序圖；
[0012]圖4是本實用新型的主軟件流程圖。
【具體實施方式】
[0013]如圖1所示，一種新能源汽車大功率電機驅動控制器，包括控制板、驅動板、行車參數采集模塊、車速給定模塊、12V電源模塊和高壓電源模塊。所述行車參數采集模塊和車速給定模塊與控制板的輸入端連接，12V電源模塊為控制板供電，控制板的輸出端與驅動板的輸入端連接，所述高壓電源模塊為驅動板提供電源，所述驅動板的輸出端與電機連接。
[0014]控制板選用飛思卡爾的16位MC56F8037型DSP控制器作為主控芯片，該芯片采用飛思卡爾高效的56800E內核，高達32M核心頻率，帶有一個6通道PWM控制器，兩個8通道12位AD轉換器，一路MSCAN通訊接口，支持CAN2.0B,速度可達1M。該芯片可以實現電機三相電流采集，母線電壓采集，6路PWM信號產生，控制器IGBT模塊溫度和電機溫度采集，外部加速信號采集，制動信號采集，空擋滑行信號采集，以及與儀表或者其他設備進行數據實時傳輸的通訊模塊。電機驅動控制器所采集的當前車輛運行數據和駕駛員駕駛意圖數據控制了電機的工作狀態。
[0015]兩個8通道12位AD轉換器中，3路用于電流采樣，2路用于電壓檢測，2路用于溫度檢測，I路采集車速信息，I路采集制動信息。所述直流無刷電機控制器采用6路PWM輸出控制驅動IGBT模塊，MCU輸出的PWM開關信號，經過信號放大電路和隔離保護電路與IGBT驅動極電氣連接，實現驅動器動力輸入輸出功能。所述電機驅動器采用反電動勢法通過電流過零點技術檢測電動機轉子位置和轉速。所述通訊模塊采用一路CAN數字通訊端口 CANH，CANL，一路串口通訊端口 SCIRXD，SCITXD，CAN通訊端口負責與車輛其他部件如電池管理系統等通訊，串口通訊提供儀表顯示數據。
[0016]其中控制板產生6路PWM波形，PWM波形產生原理如圖2所示，由VT1-VT6六個IGBT所組成的全橋，其中兩個IGBT組成一路橋臂，共三路橋臂，在同一橋臂中兩個IGBT不能同時開通，為互補模式。三路橋臂依次接通后產生如圖3所示的電流波形，其中每一路波形都是由正向負再回到正的類似正弦波，當波形到達零點時進行換向。通過波形的順序和過零點的位置即可檢測轉子位置，通過同一路兩個過零點的時差可以得到當前轉速。PWM的占空比的改變可以控制電動機在單位時間內所獲得的能量的多少，進而控制速度的快慢。其軟件流程如圖4所示，首先進行初始化PWM，ADC，打開中斷和定時器，然后檢測電流，電壓，溫度，轉速等信號。當條件滿足時根據給定的車速信號轉換為轉速作為目標轉速，當目標轉速和當前轉速不同時啟動PI調節器進行調節，改變轉速。當條件不滿足時，進行停機操作，復位所有標志位，等待下一次啟動和運行操作。
[0017]所述控制板采用大面積多回路散熱器散熱，散熱器底板為銅板，與功率模塊固定，另一面與水冷散熱系統相連，冷媒為純水。溫度采集模塊采集電機和控制器溫度，送至主控芯片，主控芯片依據這些溫度決定控制器功率的大小和熱保護狀態。母線電壓采集精密電阻進行分壓，經過濾波放大送入主控芯片，主控芯片采用軟件濾波，進行定時多分量采集濾波，保證了母線電壓測量的準確性能夠達到0.5V。
[0018]電機控制方法，第一步電機復位，電機啟動時控制器給定一個既定的電流波形，對電機的轉子進行復位。第二步啟動，復位后電機轉子位置通過返回的電流波形進行判斷當前轉子的位置，根據轉子當前位置，中央處理器輸出波形進行控制，使得電動機啟動。第三步調速，電動機啟動后根據車速給定模塊給定的車速計算電機目標轉速，根據目標轉速調整電機轉速，此過程采用閉環的PI控制算法調整PWM占空比。第四步停機，接收到停機指令后調整PWM占空比逐漸歸零，直至電機轉速為零。
[0019]控制器的控制邏輯為:1、電機控制器上電啟動，動力電池對控制器主回路供電，MCU進行系統資源初始化并檢測母線電壓，當母線電壓符合供電需求后進入中斷子程序。2、讀取電流，電壓，轉速，制動等信號并進行數值轉換。3、根據采集到的三相電流信號進行計算，獲得電動機的當前轉速和轉子位置，根據轉速信號，制動信號等計算PWM占空比。4、根據PWM的占空比在PWM中斷中重新設置PWM波形參數，驅動電機。5、電機轉動后產生反向電動勢，反向電動勢被MCU獲取到后進行閉環控制,使得電機轉速符合既定需求。
[0020]控制器的控制板使用飛思卡爾公司的MC56F8037型DSP處理器作為主控芯片，該芯片可以實現電機三相電流采集，母線電壓采集，6路PWM信號產生，控制器IGBT模塊溫度和電機溫度采集，外部加速信號采集，制動信號采集，空擋滑行信號采集，以及與儀表或者其他設備進行數據實時傳輸。電機驅動控制器所采集的當前車輛運行數據和駕駛員駕駛意圖數據控制了電機的工作狀態。所述控制器不使用電流傳感器采集三相電流的數據，具有成本低、連接線路簡單、穩定性高和安全性高等特點。
[0021]本文中應用了具體個例對本實用新型的原理及其實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用來幫助理解本實用新型的方法及其核心思想。應當指出，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下還可以對本實用新型進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本實用新型權利要求的保護范圍內。
【權利要求】
1.一種新能源汽車大功率電機驅動控制器，其特征在于包括控制板、驅動板、行車參數采集模塊、車速給定模塊、12V電源模塊和高壓電源模塊，所述行車參數采集模塊和車速給定模塊與控制板的輸入端連接，12V電源模塊為控制板供電，控制板的輸出端與驅動板的輸入端連接，所述高壓電源模塊為驅動板提供電源，所述驅動板的輸出端與電機連接。
2.根據權利要求1所述的一種新能源汽車大功率電機驅動控制器，其特征在于所述控制板的主芯片使用飛思卡爾公司的MC56F8037型DSP處理器。
3.根據權利要去I所述的一種新能源汽車大功率電機驅動控制器，其特征在于所述控制器還包括溫度采集模塊，所述溫度采集模塊分別采集電機和控制板的溫度。
【文檔編號】H02P6/00GK203423639SQ201320565711
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年9月12日 優先權日:2013年9月12日
【發明者】劉藝 申請人:河北博聯通訊科技有限責任公司