本實(shí)用新型專利技術(shù)公開了一種無刷直流電機(jī)控制器通用子板，包括數(shù)字核心模塊、信號(hào)調(diào)理模塊、通訊模塊、電源模塊和模塊擴(kuò)展接口；數(shù)字核心模塊包括具有ＣＡＮ端口的單片機(jī)；所述信號(hào)調(diào)理模塊通過ＡＤ采集端口、Ｈａｌｌ輸入端口與數(shù)字核心模塊相連接；通訊模塊為ＣＡＮ模塊，通過ＣＡＮ收發(fā)端口與數(shù)字核心模塊相連接；電源模塊為各部分供電，通過＋４８Ｖ、＋１２Ｖ、＋５Ｖ端口與數(shù)字核心模塊相連接。本實(shí)用新型專利技術(shù)采用模塊化思想，通過簡(jiǎn)單的接插件配合與各種不同的驅(qū)動(dòng)板連接，可滿足不同功率電機(jī)驅(qū)動(dòng)的要求；通過簡(jiǎn)單的參數(shù)調(diào)整即可滿足不同電池電壓、不同驅(qū)動(dòng)功率的要求，具有通用性強(qiáng)、功能完善、配置靈活的優(yōu)點(diǎn)，大大提高了開發(fā)效率。（*該技術(shù)在2018年保護(hù)過期，可自由使用*）
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本技術(shù)涉及一種電動(dòng)汽車的控制裝置，具體地說涉及一種電動(dòng)汽車的無刷直流 電機(jī)控制器的子板。
技術(shù)介紹
隨著環(huán)境與能源問題的日益突出，油價(jià)不斷創(chuàng)出新高，零污染、高效的電動(dòng)汽車已 成為當(dāng)前汽車領(lǐng)域研究和發(fā)展的熱點(diǎn)。適合電動(dòng)汽車應(yīng)用的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)類型主要有交流三 相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)、開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)、普通直流電動(dòng)機(jī)和永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)四種。其中永 磁無刷直流電動(dòng)機(jī)與其它電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)相比具有更高的能量密度和更高的效率，尤其在中 小功率電動(dòng)汽車中有著很好的應(yīng)用前景。永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)最大特點(diǎn)就是具有普通直流電動(dòng)機(jī)的外特性而沒有轉(zhuǎn)向器和 電刷組成的機(jī)械接觸結(jié)構(gòu)。加之，它采用永磁體轉(zhuǎn)子，沒有勵(lì)磁損耗；發(fā)熱的電樞繞組 又裝在外面的定子上，散熱容易，因此，永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)沒有轉(zhuǎn)向火花、沒有無線 電干擾、壽命長(zhǎng)、運(yùn)行可靠、維修簡(jiǎn)便。此外，它的轉(zhuǎn)速不受機(jī)械轉(zhuǎn)向的限制。永磁無刷直流電機(jī)控制器是電動(dòng)汽車的關(guān)鍵技術(shù)之一，其主要作用是控制電機(jī)轉(zhuǎn) 速、提高電機(jī)效率以及在一定的情況下保護(hù)電機(jī)和電池。永磁無刷直流電機(jī)控制器是電 動(dòng)汽車運(yùn)行質(zhì)量的關(guān)鍵，電機(jī)控制器執(zhí)行駕駛員指令、監(jiān)測(cè)電機(jī)運(yùn)行狀況、控制電機(jī)動(dòng) 作。目前永磁無刷電機(jī)控制器主要有三大類 一是采用專用集成電路制作的控制器；二 是專業(yè)控制器廠商開發(fā)的控制器；三是采用單片機(jī)制作的控制器。以專用集成電路制作 的控制器以安森美、飛思卡爾MC33035和MC33033為代表，它的技術(shù)成熟，但其設(shè)計(jì)的 驅(qū)動(dòng)功率有限，在電動(dòng)汽車領(lǐng)域應(yīng)用有限；專業(yè)控制器廠商如美國(guó)的GE公司、CURTIS 公司，以及國(guó)內(nèi)的康丘樂公司生產(chǎn)的大功率控制器，其售價(jià)均比較昂貴，如4KW電機(jī)控 制器售價(jià)平均在六千元以上。而采用單片機(jī)自行開發(fā)制作的電機(jī)控制器則具有成本低， 靈活性、自由度大等特點(diǎn)。目前電動(dòng)汽車行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)相當(dāng)激烈，開發(fā)具有優(yōu)質(zhì)、高效、 低價(jià)的無刷電機(jī)控制器對(duì)于推動(dòng)我國(guó)電動(dòng)汽車向產(chǎn)業(yè)化方向發(fā)展具有重要意義，同時(shí)也 具有潛在的商業(yè)價(jià)值。無刷直流電機(jī)控制器一般包括控制電路、開關(guān)電源、檢測(cè)反饋電路和功率驅(qū)動(dòng)?，F(xiàn) 有的不同的無刷直流電機(jī)控制器都有各自的驅(qū)動(dòng)電路母板和其相對(duì)應(yīng)的數(shù)字部分子板，4各母板與子板的設(shè)計(jì)一一對(duì)應(yīng)，不能調(diào)換，缺少通用性，導(dǎo)致開發(fā)難度大、效率低。 糊綱贈(zèng)本技術(shù)的目的是提供一種對(duì)于各種不同的驅(qū)動(dòng)電路均能使用的無刷直流電機(jī) 控制器通用子板。本技術(shù)的原理是在電機(jī)控制器設(shè)計(jì)中，控制電路、開關(guān)電源和檢測(cè)反饋電路 部分結(jié)構(gòu)變化不大，主要差別在于功率驅(qū)動(dòng)部分電路設(shè)計(jì)如開關(guān)管是采用M0SFET還 是IGBT，開關(guān)管驅(qū)動(dòng)電路是采用分離元器件還是采用集成元器件搭建。因此，如果將數(shù) 字核心部分與功率驅(qū)動(dòng)電路分開設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)出一種通用子板來配合不同驅(qū)動(dòng)電路的母 板，這樣不僅使電機(jī)控制器整體開發(fā)難度降低，避免重復(fù)設(shè)計(jì)，提高開發(fā)效率，同時(shí)還 提高了系統(tǒng)的散熱能力、增強(qiáng)了電磁兼容性。實(shí)現(xiàn)本技術(shù)目的的技術(shù)方案是一種無刷直流電機(jī)控制器通用子板，包括數(shù)字核 心模塊、信號(hào)調(diào)理模塊、通訊模塊、電源模塊和模塊擴(kuò)展接口；所述數(shù)字核心模塊包括 具有CAN端口的單片機(jī)；所述信號(hào)調(diào)理模塊通過AD采集端口、 Hall輸入端口與數(shù)字核 心模塊相連接；所述通訊模塊為CAN模塊，通過CAN收發(fā)端口與數(shù)字核心模塊相連接； 電源模塊為各部分供電，通過+48V、 +12V、 +5V端口與數(shù)字核心模塊相連接。所述數(shù)字核心模塊的單片機(jī)為16位電機(jī)控制專用數(shù)字信號(hào)處理器dsPIC30F4012。所數(shù)字核心模塊的單片機(jī)的外圍電路包括數(shù)字電源濾波電路、模擬電源濾波電路以 及由并聯(lián)的電容組成的旁路電容電路。所述信號(hào)調(diào)理模塊包括對(duì)動(dòng)力電池電壓、加速踏板、制動(dòng)踏板和Hall信號(hào)的采集 與調(diào)理電路。所述信號(hào)調(diào)理模塊還包括過流、欠壓保護(hù)電路；過流、欠壓保護(hù)電路包括軟件過流 保護(hù)電路和硬件過流保護(hù)和電池欠壓保護(hù)電路；所述軟件過流保護(hù)電路由一級(jí)n型濾 波器與雙運(yùn)算放大器LM358構(gòu)成，并與單片機(jī)對(duì)應(yīng)的電流采集通道連接；所述軟件過流 保護(hù)電路還包括連接在其輸出端的齊納二極管。所述硬件過流保護(hù)和電池欠壓保護(hù)電路 包括雙路比較器LM393和輸出二極管，驅(qū)動(dòng)電流和電池電壓信號(hào)分別與LM393的同向端 和反向端連接，其對(duì)應(yīng)的比較輸出分別與二極管連接后并聯(lián)；所述CAN模塊包括CAN總線收發(fā)器PCA82C250和跳線電路。所述CAN模塊的CAN總線收發(fā)器PCA82C250的CAN信號(hào)輸出端連接有共模電感L2。 所述電源模塊包括DC-DC降壓電路；DC-DC降壓電路包括三級(jí)線性電源芯片LM317。 所述電源模塊的DC-DC降壓電路包括連接在電源的輸出端及負(fù)載的電源輸入端的數(shù) 個(gè)4. 7—100uF的電解電容；每個(gè)電解電容兩端分別并聯(lián)一只容量為0. 001——0. lpF的電容。所述電源模塊的DC-DC降壓電路還包括雙極性TVS管1. 5KE68A和串接在輸入端的 二極管1N5804。本技術(shù)具有以下的積極效果(1)本技術(shù)采用模塊化思想，將通用子板由 單片機(jī)、通訊模塊、信號(hào)調(diào)理模塊、電源模塊、模塊擴(kuò)展接口五部分組成。通過簡(jiǎn)單的 接插件配合與各種不同的驅(qū)動(dòng)板連接，可滿足不同功率電機(jī)驅(qū)動(dòng)的要求。(2) 本技術(shù)采用的單片機(jī)dsPIC30F4012低價(jià)且具有CAN端口 ，通過集成的CAN 控制器可實(shí)現(xiàn)多電機(jī)之間、電機(jī)控制器與整車控制器之間的通訊。(3) 本技術(shù)的單片機(jī)的外圍電路包括濾波電路和旁路電容電路，旁路電容電 路在具體布線時(shí)設(shè)置在每一個(gè)芯片邊，可以提高芯片工作的穩(wěn)定性。(4) 本技術(shù)的信號(hào)調(diào)理模塊可實(shí)現(xiàn)電機(jī)霍爾信號(hào)、驅(qū)動(dòng)電流，以及電動(dòng)汽車 加速踏板、方向盤轉(zhuǎn)角等信號(hào)的采集。(5) 本技術(shù)從硬件設(shè)計(jì)上綜合考慮了無刷電機(jī)控制中的過流、欠壓等保護(hù)功 能，使無刷直流電機(jī)的運(yùn)行更加穩(wěn)定和完全。(6) 本技術(shù)采用CAN總線收發(fā)器PCA82C250作為CAN控制器與物理總線間的 接口器件，并通過跳線端口實(shí)現(xiàn)與BDM編程對(duì)應(yīng)接口的互用。(7) 本技術(shù)在CAN信號(hào)輸出端增加了一個(gè)共模電感，提高了信號(hào)的抗干擾性。(8) 本技術(shù)的電源模塊中在電源的輸出端及負(fù)載的電源輸入端介入了電解電 容，以防止電路各部分供電電壓因負(fù)載變化而產(chǎn)生變化，保證電路電壓的穩(wěn)定。(9) 本技術(shù)考慮到電解電容具有一定的電感，因此在電解電容的兩端并聯(lián)普 通電感以有效濾除高頻及脈沖干擾信號(hào)。(10) 本技術(shù)采用雙極性TVS管，從而能夠抵抗尖峰脈沖電壓的沖擊，同時(shí)在 輸入端串聯(lián)二極管來確保不會(huì)反接。(11) 本技術(shù)具通用性強(qiáng)，功能完善；通過簡(jiǎn)單的參數(shù)調(diào)整即可滿足不同電池 電壓、不同驅(qū)動(dòng)功率的要求，使用中具有很高的靈活性和實(shí)用性。同時(shí)使無刷直流電機(jī) 控制器整體設(shè)計(jì)難度降低，避免了重復(fù)設(shè)計(jì)，大大提高了開發(fā)效率。附圖說明為了使本技術(shù)的內(nèi)容更容易被清楚的理解，下面根據(jù)的具體實(shí)施例并結(jié)合附 圖，對(duì)本技術(shù)作進(jìn)一步詳細(xì)的說明，其中圖1為無刷直流電機(jī)控制器通用子板結(jié)構(gòu)框圖。 圖2為數(shù)字核心模塊的單片機(jī)及外圍電路原理圖。圖3為信號(hào)調(diào)理模塊的AD信號(hào)和HALL信號(hào)調(diào)理電路原理圖。 圖4為信號(hào)調(diào)理模塊的過流、欠壓保護(hù)電路原理圖。 圖5為通訊模塊的CAN通訊接口電路及跳線電路原理圖。 圖6為電源模塊的DC-DC降壓電本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種無刷直流電機(jī)控制器通用子板，其特征在于：包括數(shù)字核心模塊（１）、信號(hào)調(diào)理模塊（２）、通訊模塊、電源模塊（４）和模塊擴(kuò)展接口；所述數(shù)字核心模塊（１）包括具有ＣＡＮ端口的單片機(jī)（１－１）；所述信號(hào)調(diào)理模塊（２）通過ＡＤ采集端口、Ｈａｌｌ輸入端口與數(shù)字核心模塊（１）相連接；所述通訊模塊為ＣＡＮ模塊（３），通過ＣＡＮ收發(fā)端口與數(shù)字核心模塊（１）相連接；電源模塊（４）為各部分供電，通過＋４８Ｖ、＋１２Ｖ、＋５Ｖ端口與數(shù)字核心模塊（１）相連接。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王斌，劉志賢，歐陽(yáng)明高，王瑛，孟慶然，李建秋，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：常州麥科卡電動(dòng)車輛科技有限公司，
類型：實(shí)用新型
國(guó)別省市：32[中國(guó)|江蘇]
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