四輪獨立驅動電動車輛雙電機控制器制造技術

本實用新型專利技術屬于車用控制裝置范圍，尤其是以微處理器及電力電子器件為核心的一種四輪獨立驅動電動車輛雙電機控制器。以ＴＭＳ３２０ＬＦ２４０７為數字核心，ＣＡＮ通訊和串口通訊電路通過地址、數據和控制總線和ＴＭＳ３２０ＬＦ２４０７處理器連接，ＴＭＳ３２０ＬＦ２４０７數字核心通過接插件電路分別與雙電機ＰＷＭ信號轉換與功率驅動電路、雙電機電流檢測及處理電路、雙電機轉子信息檢測與處理電路相連接，系統電源電路與上述各部分電路相連接。本實用新型專利技術能夠應用一臺雙電機控制器根據整車控制器的指令實現對兩個車輪上的兩臺無刷直流電機進行控制，從而降低了電動車輛控制器造價、尺寸和車輛總體布局難度。（*該技術在2017年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術屬于車用控制裝置范圍，尤其是以微處理器及電力電子器件為核心的一種四輪獨立驅動電動車輛雙電機控制器。
技術介紹
為了解決日益嚴重的能源及環境問題，汽車正由傳統的內燃機驅動，朝著以電動機為動力的電動車輛方向發展。而整車的性能直接決定于驅動電機及其控制器的性能。電動車輛目前主要采用單臺電機提供動力的方式，電機的體積、功率比較大，而且需要復雜的機械傳動機構將電機的動力傳遞到車輪，造成車輛的總體布局難度大，也限制了車輛運動的靈活性。四輪獨立驅動電動車輛技術正在研究當中，其技術思想是在每個車輪上布置一臺獨立的電機，各個車輪均可以靠車輪上的電機獨立控制。這樣，車輛運動靈活性加大；即使部分電機出現故障，其余電機仍可保證車輛運行，提高了車輛的可靠性；由于每臺電機的體積、功率大大降低，并且省卻了單電機傳動所必須的機械傳動裝置，使得整車零部件布局的靈活性大大提高。四輪獨立驅動電機必須滿足低速大轉矩的性能要求，因此，基于永磁轉子結構的無刷直流電機更適合。無刷直流電機需要控制器的配合才能實現調速功能。通常，每臺電機需要各配一個控制器，控制器數量多使得系統成本增加；而且多個控制器在車輛上需要更多的安裝空間，造成整車布局的困難。
技術實現思路
本技術的目的是提供一種四輪獨立驅動電動車輛雙電機控制器；所要解決的技術問題是，通過數字核心電路配合由不同的輸入輸出調理電路、供電電源電路及電力電子器件驅動電路構成的外圍電路，可以根據整車控制器的指令，同時控制兩臺車用無刷直流電機，從而降低了控制器造價、尺寸-->和車輛的總體布局難度。電動車輛用無刷直流電機控制器包含較多的傳感器和執行器，同時需要實現復雜的電機控制算法并具備可靠的通訊功能，因此，其控制核心既要有豐富的I/O接口，又要有很強的運算能力。TI公司的處理器TMS320LF2407集成了16通道10位模數轉換器ADC、CAN控制器、串行通訊接口(SCI)、串行外設接口(SPI)、事件管理器(EV)等模塊，特別適合于車用無刷直流電機的控制。尤其是其具備的兩個事件管理器模塊(EVA、EVB)，各集成了8路PWM輸出及3路捕獲單元(CAP)，使得應用一片TMS320LF2407處理器控制兩臺電機成為可能。雙電機控制器以TMS320LF2407為數字核心，其周邊結合了電流傳感器及其信號處理電路、電機轉子信息檢測電路、PWM信號處理及功率驅動電路和通訊電路。這樣，一臺雙電機控制器可根據整車控制器的指令同時控制兩個車輪上的兩臺電機，使整車所用電機控制器由四臺減少為兩臺，從而降低了控制器造價、尺寸和車輛的總體布局難度。本技術采用了如下技術方案：以TMS320LF2407為數字核心，CAN通訊和串口通訊電路通過地址、數據和控制總線和TMS320LF2407處理器連接，TMS320LF2407數字核心通過接插件電路分別與雙電機PWM信號轉換與功率驅動電路、雙電機電流檢測及處理電路、雙電機轉子信息檢測與處理電路相連接，系統電源電路與上述各部分電路相連接。所述TMS320LF2407數字核心由TMS320LF2407芯片、晶振電路、JTAG調試接口、上拉電路、復位電路、存儲器擴展電路和電源電路構成。所述存儲器擴展電路各采用了一片AT49LV1024和IS61LV12816芯片對存儲器進行了擴展。其中AT49LV1024芯片的地址線與數據線分別和TMS320LF2407芯片地址線和數據線相連接，其他控制引腳分別和TMS320LF2407的部分控制引腳相連接；IS61LV12816芯片的地址線與數據線分別和TMS320LF2407芯片地址線和數據線相連接，使能引腳、寫信號引腳及其他控制引腳分別和TMS320LF2407-->芯片的部分控制引腳相連接。采用TPS7333芯片設計電源電路，包括輸入電源經二極管、電容到TPS7333輸入端的連接、TPS7333輸出端經電阻、電容、電感到信號輸出端的連接以及TPS7333數據輸入端到限流電阻和發光二極管的連接。所述的CAN通訊和串口通訊電路，采用了MAX3232實現了一路串口通訊電路，其中MAX3232芯片的收發端口分別連接到TMS320LF2407的SCI串口端口。所述雙電機PWM信號轉換與功率驅動電路由兩部分對稱電路構成，每部分包括六個功率MOSFET、1個MOSFET驅動器(U20)和3個高速光耦；其中，3個高速光耦輸入端分別連接TMS320LF2407處理器的PWM7～PWM12管腳，其輸出端分別與MOSFET驅動器(U20)的相應引腳連接；MOSFET驅動器(U20)的輸出信號分別經電阻與六個功率MOSFET的驅動端連接；六個功率MOSFET接成三相全橋逆變電路，其中，Q11與Q12、Q13與Q14、Q15與Q16的公共點U、V、W分別與電機三相繞組連接。所述雙電機電流檢測及處理電路由兩部分對稱電路構成，每部分由串接于直流回路的霍爾電流傳感器、運算放大器OP27、電阻、電容、穩壓管及相應的連接構成，來自霍爾電流傳感器U8的輸出信號Id1經運算放大器OP27結合R20、R24～R26處理，經穩壓管D5、D6后連接至TMS320LF2407處理器(U1)的ADCIN00管腳。所述雙電機轉子信息檢測與處理電路由光電耦合器、電阻構成；其中，光耦輸入信號HA1～HA3與一臺電機上的霍爾元件相連接，光耦輸入信號HB1～HB3與另一臺電機上的霍爾元件相連接；輸出端分別經接插件電路與TMS320LF2407處理器(U1)的CAP1～CAP6管腳相連接。本技術的有益效果，能夠應用一臺雙電機控制器根據整車控制器的指令實現對兩個車輪上的兩臺無刷直流電機進行控制，從而降低了電動車輛控制器造價、尺寸和車輛總體布局難度。-->附圖說明圖1是車用雙電機控制器的結構框圖圖2為TMS320LF2407數字核心電路圖3為CAN通訊和串口通訊電路圖4為接插件連接電路圖5是系統電源電路圖6是雙電機PWM信號轉換與功率驅動電路圖7是雙電機電流檢測及處理電路圖8是雙電機轉子信息檢測與處理電路具體實施方式下面結合附圖對本技術做進一步說明。圖1為車用雙電機控制器的結構框圖，包括七個部分，即TMS320LF2407數字核心電路、CAN通訊和串口通訊電路、接插件連接電路、系統電源電路、雙電機PWM信號轉換與功率驅動電路、電流檢測及處理電路、轉子信息檢測與處理電路。通過CAN通訊和串口通訊電路可實現與整車控制器的通訊，CAN通訊和串口通訊電路，采用了MAX3232實現了一路串口通訊電路，其中MAX3232芯片的收發端口分別連接到TMS320LF2407的SCI串口端口。采用了6N137、TJA1050和NML0505實現了一路隔離的CAN收發電路，包括CAN的收發器TJA1050到6N137芯片的相應連接，以及從6N137到TMS320LF2407芯片CAN引腳的相應連接。接插件連接電路使用2個34針雙排標準接插件設計安排接插口，包括從接插件到TMS320LF2407芯片相關資源信號引腳的連接。系統電源電路由多個開關電源模塊構成，包括XZR05/48D15、XZR05/48S05、TPS77633、XR10/48S15與相應輸入端電源、電容及輸出電容的連接。-->本文檔來自技高網...

【技術保護點】
四輪獨立驅動電動車輛雙電機控制器，其特征在于：包括有ＴＭＳ３２０ＬＦ２４０７處理器、ＣＡＮ通訊和串口通訊電路、雙電機ＰＷＭ信號轉換與功率驅動電路、雙電機電流檢測及處理電路、雙電機轉子信息檢測與處理電路；其中：ＣＡＮ通訊和串口通訊電路 通過地址、數據和控制總線和ＴＭＳ３２０ＬＦ２４０７處理器相連接，用于實現電機控制器與整車控制器的通訊；雙電機ＰＷＭ信號轉換與功率驅動電路與ＴＭＳ３２０ＬＦ２４０７處理器相連，其中，１２路ＰＷＭ信號由ＴＭＳ３２０ＬＦ２４０７輸出給雙電 機ＰＷＭ信號轉換與功率驅動電路；雙電機電流檢測及處理電路與ＴＭＳ３２０ＬＦ２４０７處理器相連，該電路分別通過霍爾電流傳感器檢測兩臺電機直流母線電流信號并進行處理，處理后的信號傳送給ＴＭＳ３２０ＬＦ２４０７處理器的兩路ＡＤ端口；　 　雙電機轉子信息檢測及處理電路分別與電機定子上安裝的霍爾元件及ＴＭＳ３２０ＬＦ２４０７處理器相連接，霍爾元件輸出的ＴＴＬ電平信號經轉子信息檢測及處理電路后傳送給ＴＭＳ３２０ＬＦ２４０７處理器的ＣＡＰ端口；系統電源電路與上述各部分電路 相連接。...

【技術特征摘要】
1、四輪獨立驅動電動車輛雙電機控制器，其特征在于：包括有TMS320LF2407處理器、CAN通訊和串口通訊電路、雙電機PWM信號轉換與功率驅動電路、雙電機電流檢測及處理電路、雙電機轉子信息檢測與處理電路；其中：CAN通訊和串口通訊電路通過地址、數據和控制總線和TMS320LF2407處理器相連接，用于實現電機控制器與整車控制器的通訊；雙電機PWM信號轉換與功率驅動電路與TMS320LF2407處理器相連，其中，12路PWM信號由TMS320LF2407輸出給雙電機PWM信號轉換與功率驅動電路；雙電機電流檢測及處理電路與TMS320LF2407處理器相連，該電路分別通過霍爾電流傳感器檢測兩臺電機直流母線電流信號并進行處理，處理后的信號傳送給TMS320LF2407處理器的兩路AD端口；雙電機轉子信息檢測及處理電路分別與電機定子上安裝的霍爾元件及TMS320LF2407處理器相連接，霍爾元件輸出的TTL電平信號經轉子信息檢測及處理電路后傳送給TMS320LF2407處理器的CAP端口；系統電源電路與上述各部分電路相連接。2、根據權利要求1所述的四輪獨立驅動電動車輛雙電機控制器，其特征在于：所述的TMS320LF2407處理器由TMS320LF2407芯片、晶振電路、JTAG調試接口、上拉電路、復位電路、存儲器擴展電路和電源電路構成；所述的存儲器擴展電路采用了一片AT49LV1024和IS61LV12816芯片對存儲器進行了擴展；其中AT49LV1024芯片的地址線與數據線分別和TMS320LF2407芯片地址線和數據線相連接，其他控制引腳分別和TMS320LF2407的部分控制引腳相連接；IS61LV12816芯片的地址線與數據線分別和TMS320LF2407芯片地址線和數據線相連接，使能引腳、寫信號引腳及其他控制引腳分別和TMS320LF24...

【專利技術屬性】
技術研發人員：許家群，宗立志，王玲，
申請(專利權)人：北京工業大學，
類型：實用新型
國別省市：11[中國|北京]