專利名稱：電動車用電機控制系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種電機控制系統，特別涉及一種適用于電動自行車或者電動摩托車驅動控制的電動車用電機控制系統。
背景技術：
目前，國內外的電動車(電動自行車或者電動摩托車)一般采用單一的采樣電阻對蓄電池的電流進行采樣，根據電機的霍爾狀態對電機進行方波控制。傳統的這種方式由于沒有對電機的相電流進行采樣，所以不能直接控制電機的電 流，為了在大扭矩的情況下控制器能夠不損壞，在負載超過一定扭矩之后將蓄電池的電流逐步減小，就需要使用更多的功率器件并聯或者更大規格的功率器件，提高了控制器的成本。同時，由于采用方波對電機進行控制，電機在換相時有很大的尖脈沖電流，導致電機輸出扭矩脈動很大，造成電動車在騎行時噪音大，而且可靠性低。綜上所述，特別需要一種電動車用電機控制系統，已解決上述現有存在的問題。
發明內容
本發明的目的在于提供一種電動車用電機控制系統，針對現有技術存在的缺陷，使電動車(電動自行車或者電動摩托車)工作在低噪音和高可靠性的平穩狀態。為了實現上述目的，本發明的技術方案如下—種電動車用電機控制系統,其特征在于,它包括一用于采樣蓄電池電流和電機相電流的雙重電流采樣模塊；一用于獲取電動車電機速度和位置信號的速度反饋模塊；一用于驅動電動車電機的逆變器；一根據雙重電流采樣模塊和速度反饋模塊采集到得信號對逆變器進行控制的控制模塊；及一濾波器；所述控制模塊的控制端連接所述逆變器，所述逆變器的輸出端連接電動車電機，所述控制模塊通過速度反饋模塊與電動車電機連接，所述雙重電流采樣模塊的一端分別連接所述控制模塊的一端和所述逆變器的一端，所述雙重電流采樣模塊的另一端分別連接所述控制模塊的另一端和蓄電池的一端，蓄電池的另一端分別連接所述逆變器的另一端和所述濾波器的一端，所述濾波器的另一端依次連接所述雙重電流采樣模塊和所述控制模塊。在本發明的一個實施例中，所述控制模塊包括一用于接收雙重電流采樣模塊采集的信號獲取當前的蓄電池電流值和電動車電機相電流值的電流處理模塊，所述電流處理模塊連接在所述雙重電流采樣模塊的兩端。在本發明的一個實施例中，所述逆變器采用三相六橋臂結構，由功率器件T1-T6構成，功率器件Tl、功率器件T3和功率器件T5的漏極分別連接到蓄電池的正端，功率器件T4的源極連接功率器件Tl的漏極并連接電動車電機的U相，功率器件T6的源極連接功率器件T3的漏極并連接電動車電機的V相，功率器件Τ2的源極連接功率器件Τ5的漏極并電動車電機的W相。進一步，所述功率器件為IGBT功率管或者MOSFET功率管。在本發明的一個實施例中，所述雙重電流采樣模塊為兩個串聯的采樣電阻或者為單個電阻引出的2個抽頭。本發明的電動車用電機控制系統具有如下優點I)采用雙重采樣電阻，方便實現對蓄電池電流和電機相電流的采樣，大大節約了成本和器件，提聞了廣品的可罪性； 2)在啟動時具有方波控制的大扭矩輸出特性，其他工況時具有正弦波控制的靜音性和平順性。 本發明的電動車用電機控制系統，采用雙重電流采樣模塊分別對蓄電池電流和電機相電流的采樣，在控制模塊中進行合適的算法控制，使得電動機電機可以低噪音，大扭矩，高可靠性的運轉，實現本發明的目的。本發明的特點可參閱本案圖式及以下較好實施方式的詳細說明而獲得清楚地了解。
圖I為本發明的電動車用電機控制系統的結構示意圖；圖2是本實施例中電流由電機U相流入，V、W相流出的示意圖；圖3是本實施例中電流由電機U、W相流入，V相流出的示意圖；圖4是本發明的采樣電阻S2上電流信號的示意圖；圖5是本實施例中對采樣電阻S2的信號經過處理放大后的示意圖。
具體實施例方式為了使本發明實現的技術手段、創作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結合具體實施例進一步闡述本發明。如圖I所不,本發明的電動車用電機控制系統,它包括一雙重電流米樣模塊100、一速度反饋模塊200、一逆變器300、一控制模塊400及一濾波器500 ;所述控制模塊400的控制端連接所述逆變器300，所述逆變器300的輸出端連接電動車電機600，所述控制模塊400通過速度反饋模塊200與電動車電機600連接，所述雙重電流采樣模塊100的一端分別連接所述控制模塊400的一端和所述逆變器300的一端，所述雙重電流采樣模塊100的另一端分別連接所述控制模塊400的另一端和蓄電池700的一端，蓄電池700的另一端分別連接所述逆變器300的另一端和所述濾波器500的一端，所述濾波器500的另一端依次連接所述雙重電流采樣模塊100和所述控制模塊400。所述控制模塊400包括一電流處理模塊410，電流處理模塊410用于接收雙重電流采樣模塊100采集的信號獲取當前的蓄電池電流值和電動車電機相電流值，所述電流處理模塊410連接在所述雙重電流采樣模塊100的兩端。電流處理模塊410對雙重電流采樣模塊100進行信號處理后得到蓄電池700的電流和電動車電機600的相電流；速度反饋模塊200獲取電動車電機600的速度、位置信號；控制模塊400將得到的蓄電池700的電流，電動車電機600的相電流反饋信號和速度位置信號進行適當的控制算法計算轉換后，對逆變器300給出控制信號用以驅動電動車電機600。本發明的電動車用電機控制系統將通用的蓄電池采樣電阻替換為雙重電流采樣模塊100，由于蓄電池電流采樣可以在任何時刻進行，而采樣電機的某相電流時這一相必須處于獨立的導通狀態，所以在控制模塊400中設立了電機相電流的采樣模式。在本發明中，所述逆變器300采用三相六橋臂結構，由功率器件T1-T6構成，功率器件Tl、功率器件T3和功率器件T5的漏極分別連接到蓄電池的正端，功率器件T4的源極連接功率器件Tl的漏極并連接電動車電機600的U相，功率器件T6的源極連接功率器件T3的漏極并連接電動車電機600的V相，功率器件T2的源極連接功率器件T5的漏極并電動車電機600的W相；所述功率器件為IGBT功率管或者MOSFET功率管。控制模塊400輸出6路PWM控制信號，兩兩互補輸出，并設置有死區時間，分三組
控制電動車電機600的三個相線，功率器件Tl和功率器件T4控制電動車電機600的U相，功率器件T3和功率器件T6控制電動車電機600的V相，功率器件T5和功率器件T2控制電動車電機600的W相。濾波器500采用典型的由運算放大器搭建的濾波電路；控制模塊400內所需的各種電平由主電源上取電，經過板上整流電路來提供。在本發明中，所述雙重電流采樣模塊100為兩個串聯的采樣電阻或者為單個電阻引出的2個抽頭。在本實施例中，雙重電流采樣模塊100包括采樣電阻SI和采樣電阻S2，采樣電阻SI采樣蓄電池電流，采樣電阻S2采樣電機相電流；上述采樣電阻SI和采樣電阻S2的精度最好在5 %以內，組織為毫歐姆級別，便于批量生產。在電動車行進時，控制模塊400根據電動車電機600的速度信號確定逆變器300的導通邏輯，同時根據采樣電阻S2上的電流值和輸入的轉把指令，對功率器件Tl T6進行控制。本發明的電動車用電機控制系統在電動摩托車行駛時，能夠實現方波大扭矩和正弦波靜音的驅動控制。電動車電機600為永磁直流無刷電機，功率為2kW，額定電壓為48V，最高電壓60V ；主電源由4節30Ah的鋰電池串聯組成，車重90kg。電動車啟動時，根據電機位置傳感器檢測出電機轉子所在的位置，由此確定驅動的電角度，在啟動過程中的方波驅動時，所有的控制按照正弦波的來處理，但是在電角度給定的時候以60度為一個步長，得到類似方波的效果，但是卻有比方波更高可靠性的驅動能力，在電動車的速度超過一定程度以后，切換為正弦波控制，切換的方法為電角度不再以60度為步長，而是根據實時采樣到的信號作為驅動。采樣電機相電流的方法說明如下如圖2所示，電流由電機U相流入，V、W相流處，在這個驅動狀態下，只能采樣U相的正向電流，在控制模塊400中記錄這個信息，并將采樣電阻S2上的信號作為U相正向電流的一個信息。另外一個導通邏輯如圖3所示，電流由電機U、W相流入，V相流出，這個時刻只能采樣到V相的負電流，同樣，采樣電阻記錄這個信息，并將采樣電阻S2上的信號作為V相負向電流的一個信息。圖3中的是一段時間內的電機的三相電流的信號，包括U、V、W的正向和負向電流，其中，Tl，T2，Τ6開通；Τ3，Τ4，Τ5導通；圖4是經過微控制器進行處理提煉出來的U相電流信號，其中，Τ1，Τ5，Τ6開通；Τ2，Τ3，Τ5導通。圖5是本實施例中對采樣電阻S2的信號經過處理放大后的示意圖。以上顯示和描述了本發明的基本原理、主要特征和本發明的優點。本行業的技術人員應該了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是本發明 的原理，在不脫離本發明精神和范圍的前提下本發明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發明的范圍內。本發明要求的保護范圍由所附的權利要求書及其等同物界定。
權利要求
1.ー種電動車用電機控制系統,其特征在于,它包括 一用于米樣蓄電池電流和電機相電流的雙重電流米樣模塊； 一用于獲取電動車電機速度和位置信號的速度反饋模塊； 一用于驅動電動車電機的逆變器； 一根據雙重電流采樣模塊和速度反饋模塊采集到得信號對逆變器進行控制的控制模塊；及ー濾波器； 所述控制模塊的控制端連接所述逆變器，所述逆變器的輸出端連接電動車電機，所述控制模塊通過速度反饋模塊與電動車電機連接，所述雙重電流采樣模塊的一端分別連接所述控制模塊的一端和所述逆變器的一端，所述雙重電流采樣模塊的另一端分別連接所述控制模塊的另一端和蓄電池的一端，蓄電池的另一端分別連接所述逆變器的另一端和所述濾波器的一端，所述濾波器的另一端依次連接所述雙重電流采樣模塊和所述控制模塊。
2.根據權利要求I所述的電動車用電機控制系統，其特征在于，所述控制模塊包括一用于接收雙重電流采樣模塊采集的信號獲取當前的蓄電池電流值和電動車電機相電流值的電流處理模塊，所述電流處理模塊連接在所述雙重電流采樣模塊的兩端。
3.根據權利要求I所述的電動車用電機控制系統，其特征在于，所述逆變器采用三相六橋臂結構，由功率器件T1-T6構成，功率器件Tl、功率器件T3和功率器件T5的漏極分別連接到蓄電池的正端，功率器件T4的源極連接功率器件Tl的漏極并連接電動車電機的U相，功率器件T6的源極連接功率器件T3的漏極并連接電動車電機的V相，功率器件T2的源極連接功率器件T5的漏極并電動車電機的W相。
4.根據權利要求3所述的電動車用電機控制系統，其特征在于，所述功率器件為IGBT功率管或者MOSFET功率管。
5.根據權利要求I所述的電動車用電機控制系統，其特征在于，所述雙重電流采樣模塊為兩個串聯的采樣電阻或者為單個電阻引出的2個抽頭。
全文摘要
本發明的目的在于提供一種電動車用電機控制系統，它包括一雙重電流采樣模塊、一速度反饋模塊、一逆變器、一控制模塊及一濾波器；與現有的結構相比，采用雙重電流采樣模塊分別對蓄電池電流和電機相電流的采樣，在控制模塊中進行合適的算法控制，使得電動機電機可以低噪音，大扭矩，高可靠性的運轉，實現本發明的目的。
文檔編號H02P6/08GK102857157SQ20111017836
公開日2013年1月2日 申請日期2011年6月29日 優先權日2011年6月29日
發明者潘晶, 秦小雷, 楊容 申請人:上海安沛動力科技有限公司