電動轎車驅(qū)動用開關(guān)磁阻電機(jī)控制裝置制造方法
【專利摘要】電動轎車驅(qū)動用開關(guān)磁阻電機(jī)控制裝置，包括第一開關(guān)磁阻輪轂電機(jī)(2)、第二開關(guān)磁阻輪轂電機(jī)(4)、功率變換器(3)、轉(zhuǎn)子位置與電流檢測(6)、控制器(7)、DC／DC變換器(8)、充電器(9)、蓄電池(11)，第一開關(guān)磁阻輪轂電機(jī)(2)和第二開關(guān)磁阻輪轂電機(jī)(4)分別驅(qū)動轎車的第一前車輪(1)和第二前車輪(5)，轉(zhuǎn)子位置與電流檢測(6)檢測第一開關(guān)磁阻輪轂電機(jī)(2)和第二開關(guān)磁阻輪轂電機(jī)(4)的各自轉(zhuǎn)子位置信號和電流信息并輸出給控制器(7)，控制器(7)發(fā)出控制信號給功率變換器(3)，功率變換器(3)控制第一開關(guān)磁阻輪轂電機(jī)(2)和第二開關(guān)磁阻輪轂電機(jī)(4)的運(yùn)行，控制器(7)、功率變換器(3)等裝置中所需直流電源均由DC／DC變換器(8)提供，蓄電池(11)供應(yīng)電能給DC／DC變換器(8)，第一開關(guān)磁阻輪轂電機(jī)(2)、第二開關(guān)磁阻輪轂電機(jī)(4)在回饋制動工況時(shí)反饋電能經(jīng)由充電器(9)向蓄電池(11)充電。該裝置控制精確性好，具備電能可再生性，電機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、維護(hù)方便。
【專利說明】電動轎車驅(qū)動用開關(guān)磁阻電機(jī)控制裝置【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電動轎車的電驅(qū)動領(lǐng)域，具體涉及一種電動轎車驅(qū)動用開關(guān)磁阻電機(jī)控制裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]純電動汽車的電機(jī)牽引驅(qū)動領(lǐng)域，國內(nèi)外當(dāng)前以永磁同步電機(jī)和三相異步電機(jī)為主流，永磁同步電機(jī)有良好的起動制動性能，控制精確，效率較高，但結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，近年來永磁材料價(jià)格的明顯上漲也使得該電機(jī)成本頗高；三相異步電機(jī)相對結(jié)構(gòu)簡單維護(hù)較方便，成本也較低，但要完成精確控制需復(fù)雜的軟硬件條件，效率相對不高。
[0003]開關(guān)磁阻電機(jī)作為近些年來逐步發(fā)展起來的一種電機(jī)，其結(jié)構(gòu)非常簡單，維護(hù)方便可靠性高，效率也較高，近些年來，針對該電機(jī)的控制系統(tǒng)發(fā)展也比較快，正在逐步深入一些領(lǐng)域開展應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服如前所述永磁同步電機(jī)和三相異步電機(jī)的一些問題，也為了電動汽車電機(jī)驅(qū)動領(lǐng)域有更多的選擇，利于比較并進(jìn)步，本實(shí)用新型提出了一種電動轎車前驅(qū)式開關(guān)磁阻輪轂電機(jī)控制裝置，它能較好的完成電動轎車的運(yùn)行需求。
[0005]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0006]電動轎車驅(qū)動用開關(guān)磁阻電機(jī)控制裝置，包括第一開關(guān)磁阻輪轂電機(jī)(2)、第二開關(guān)磁阻輪轂電機(jī)(4)、功率變換器(3)、轉(zhuǎn)子位置與電流檢測(6)、控制器(7)、DC / DC變換器(8)、充電器(9)、蓄電池(11)，其特征是:第一開關(guān)磁阻輪轂電機(jī)(2)和第二開關(guān)磁阻輪轂電機(jī)⑷分別驅(qū)動轎車的第一前車輪⑴和第二前車輪(5)，轉(zhuǎn)子位置與電流檢測(6)檢測第一開關(guān)磁阻輪轂電機(jī)⑵和第二開關(guān)磁阻輪轂電機(jī)⑷的各自轉(zhuǎn)子位置信號和電流信息并輸出給控制器(7)，控制器(7)發(fā)出控制信號給功率變換器(3)，功率變換器(3)控制第一開關(guān)磁阻輪轂電機(jī)⑵和第二開關(guān)磁阻輪轂電機(jī)⑷的運(yùn)行，控制器(7)、功率變換器
(3)等裝置中所需直流電源均由DC / DC變換器⑶提供，蓄電池(11)供應(yīng)電能給DC /DC變換器(8)，第一開關(guān)磁阻輪轂電機(jī)(2)、第二開關(guān)磁阻輪轂電機(jī)(4)在回饋制動工況時(shí)反饋電能經(jīng)由充電器(9)向蓄電池(11)充電。
[0007]所述的第一開關(guān)磁阻輪轂電機(jī)(2)、第二開關(guān)磁阻輪轂電機(jī)⑷為四相8 / 6極結(jié)構(gòu)外轉(zhuǎn)子開關(guān)磁阻電機(jī)。
[0008]所述的功率變換器(3)，采用專用驅(qū)動集成電路驅(qū)動IGBT電力電子開關(guān)，進(jìn)而控制繞組的通斷。
[0009]所述的轉(zhuǎn)子位置與電流檢測出)，分別采用光電傳感器和霍爾電流傳感器。
[0010]所述控制器(7)，含有DSP (15)、電流斬波電路，以及欠壓保護(hù)、轉(zhuǎn)子位置信號倍頻、CPLD邏輯綜合電路，DSP (15)采用TMS320LF2812，轉(zhuǎn)子位置與電流檢測(6)獲取初步的第一開關(guān)磁阻輪轂電機(jī)(2)和第二開關(guān)磁阻輪轂電機(jī)(4)的轉(zhuǎn)子位置信號和繞組電流信號，進(jìn)入控制器(7)后，其中轉(zhuǎn)子位置信號經(jīng)過轉(zhuǎn)子位置檢測電路(13)調(diào)理濾波后分為兩路，一路經(jīng)轉(zhuǎn)子位置信號倍頻電路，用于高速期間角度位置控制方式的需要，另一路通過DSP(15)計(jì)算出實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速，并與給定速度值比較后，輸出給電流限幅電路(16)，轉(zhuǎn)子位置與電流檢測(6)獲取的第一開關(guān)磁阻輪轂電機(jī)(2)和第二開關(guān)磁阻輪轂電機(jī)(4)的電流信號，進(jìn)入控制器(7)后，經(jīng)繞組電流檢測電路(14)與電流限幅電路(16)的輸出共同進(jìn)入比較電路(17)比較后，得到輸出電流斬波信號(18)，其中電流限幅電路(16)輸出兩路信號，分別為最低電流和最高電流的限定值，即電流的上下限均控制，欠壓保護(hù)主要監(jiān)測DSP(15)的3.3V電源，若低于設(shè)定值則報(bào)警，CPLD邏輯綜合電路負(fù)責(zé)接收控制器(7)內(nèi)部的通斷控制信號、功率變換器(3)中各開關(guān)管的驅(qū)動信號、電機(jī)制動信號、欠壓保護(hù)信號、轉(zhuǎn)子位置信號，它的輸出才給予功率變換器(3)。
[0011]所述DC / DC變換器(8)，含多種變換電路，除了作為主電源經(jīng)由功率變換器(3)向第一開關(guān)磁阻輪轂電機(jī)(2)和第二開關(guān)磁阻輪轂電機(jī)(4)的繞組供電外，降壓后輸出還作為控制器(7)中DSP(15)及各功能電路電源，以及轉(zhuǎn)子位置與電流檢測(6)用傳感器、功率變換器(3)驅(qū)動模塊的電源。
[0012]所述的充電器(9)，在第一開關(guān)磁阻輪轂電機(jī)(2)和第二開關(guān)磁阻輪轂電機(jī)(4)進(jìn)入回饋制動狀態(tài)時(shí)，產(chǎn)生的電能經(jīng)充電器(9)返充給蓄電池(11)。
[0013]本實(shí)用新型的有益效果是:本實(shí)用新型采用5KW的四相8 / 6極結(jié)構(gòu)開關(guān)磁阻輪轂電機(jī)，由于轉(zhuǎn)子僅僅是帶有多個凸極的硅鋼片疊壓而成，結(jié)構(gòu)相當(dāng)簡單，維護(hù)方便，也增加了可靠性。
[0014]采用電流上下限均控制的裝置，有利于較為精確的控制電機(jī)的轉(zhuǎn)矩輸出，高速DSP的采用也能支撐更高頻的PWM控制。
[0015]制動時(shí)的電能回收，能增加電動轎車的續(xù)航里程，而這也是電動轎車發(fā)展中特別
關(guān)注的一點(diǎn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是電動轎車驅(qū)動用開關(guān)磁阻電機(jī)控制裝置示意圖。
[0017]圖2是電流雙限控制部分結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的實(shí)施例做詳細(xì)描述:
[0019]如圖1所示，電動轎車驅(qū)動用開關(guān)磁阻電機(jī)控制裝置，第一后車輪(10)和第二后車輪(12)為從動，即沒有電動機(jī)的牽引。第一開關(guān)磁阻輪轂電機(jī)(2)和第二開關(guān)磁阻輪轂電機(jī)⑷均為四相8 / 6極結(jié)構(gòu)，額定電壓為240VDC，電機(jī)額定功率5KW，額定轉(zhuǎn)速2500r /min,最大轉(zhuǎn)速5000r / min,控制方式的分界點(diǎn)即基速值定為2500r / min。
[0020]功率變換器(3)采用專用驅(qū)動集成電路驅(qū)動IGBT電力電子開關(guān)控制繞組的通斷，并在輸入信號與驅(qū)動集成電路間有快速光耦隔離強(qiáng)弱電信號，采用EXB841作為驅(qū)動集成電路。
[0021]轉(zhuǎn)子位置與電流檢測(6)分別采用光電傳感器和霍爾電流傳感器，并分別配有信號調(diào)理整形電路，其中的轉(zhuǎn)子位置檢測用光電傳感器內(nèi)置于電機(jī)當(dāng)中，霍爾電流傳感器采用CSM100B型穿孔式穿過開關(guān)磁阻輪轂電機(jī)的繞組外接線上。
[0022]控制器(7)硬件含有DSP(15)，以及電流限幅、欠壓保護(hù)、轉(zhuǎn)子位置信號倍頻、位置信號調(diào)理、CPLD邏輯綜合電路；DSP(15)作為主控芯片，采用一只TMS320LF2812，CPLD邏輯綜合電路綜合了控制器(7)內(nèi)部的通斷控制信號、功率變換器(3)中各開關(guān)管的驅(qū)動信號、電機(jī)制動信號、欠壓保護(hù)信號、轉(zhuǎn)子位置信號，邏輯后輸出驅(qū)動信號給功率變換器的開關(guān)管驅(qū)動集成電路。
[0023]DC / DC變換器⑶含多種變換電路，除了作為主電源經(jīng)由功率變換器(3)向第一開關(guān)磁阻輪轂電機(jī)(2)和第二開關(guān)磁阻輪轂電機(jī)⑷的繞組分別供電240V外，還向控制器(7)主控芯片(3.3V)及各功能電路電源(5V、15V)、轉(zhuǎn)子位置與電流檢測(6)用傳感器(15V)、功率變換器(3)驅(qū)動模塊(15V)供應(yīng)不同直流電壓的電能。
[0024]如圖2所示，利用反饋的繞組電流檢測電路(14)檢測實(shí)時(shí)的電機(jī)繞組電流信號，并與控制器(7)中的DSP(15)發(fā)出經(jīng)過電流限幅電路(16)后得到的實(shí)時(shí)給定雙限電流信號比較，然后輸出實(shí)現(xiàn)電流斬波控制，具體來說，其中的DSP(15)直接輸出的信號根據(jù)電機(jī)的速度決定，DSP(15)根據(jù)轉(zhuǎn)子位置檢測電路(13)獲得的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)子位置信號計(jì)算出轉(zhuǎn)子實(shí)時(shí)速度信息，當(dāng)速度值在基速以下時(shí)，并根據(jù)系統(tǒng)對速度的需求即速度給定值，速度給定值與實(shí)時(shí)速度信息比較，輸出控制信號給電流限幅電路(16)，然后電流限幅電路(16)輸出兩路信號，分別是最大和最小電流限制值，它們再與繞組電流檢測電路(14)的輸出相比較，而后產(chǎn)生雙限輸出電流斬波信號(18)。
[0025]制動時(shí)，駕駛?cè)瞬认轮苿犹ぐ搴螅S即產(chǎn)生制動信號給控制器(7)，封鎖各電動控制指令與信號，根據(jù)轉(zhuǎn)子位置與電流檢測(6)反饋的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)子位置信息，產(chǎn)生第一開關(guān)磁阻輪轂電機(jī)(2)和第二開關(guān)磁阻輪轂電機(jī)(4)回饋制動所需的功率變換器(3)中開關(guān)管的控制信號，回饋的電能則進(jìn)入充電器(9)，充電器(9)將這部分電能變換后返充蓄電池
(11)。
【權(quán)利要求】
1.電動轎車驅(qū)動用開關(guān)磁阻電機(jī)控制裝置，包括第一開關(guān)磁阻輪轂電機(jī)(2)、第二開關(guān)磁阻輪轂電機(jī)(4)、功率變換器(3)、轉(zhuǎn)子位置與電流檢測(6)、控制器(7)、DC / DC變換器(8)、充電器(9)、蓄電池(11)，其特征是:第一開關(guān)磁阻輪轂電機(jī)(2)和第二開關(guān)磁阻輪轂電機(jī)⑷分別驅(qū)動轎車的第一前車輪⑴和第二前車輪(5)，轉(zhuǎn)子位置與電流檢測(6)檢測第一開關(guān)磁阻輪轂電機(jī)⑵和第二開關(guān)磁阻輪轂電機(jī)⑷的各自轉(zhuǎn)子位置信號和電流信息并輸出給控制器(7)，控制器(7)發(fā)出控制信號給功率變換器(3)，功率變換器(3)控制第一開關(guān)磁阻輪轂電機(jī)⑵和第二開關(guān)磁阻輪轂電機(jī)⑷的運(yùn)行；控制器(7)、功率變換器(3)等裝置中所需直流電源均由DC / DC變換器⑶提供，蓄電池(11)供應(yīng)電能給DC /DC變換器(8);第一開關(guān)磁阻輪轂電機(jī)(2)、第二開關(guān)磁阻輪轂電機(jī)(4)在回饋制動工況時(shí)反饋電能經(jīng)由充電器(9)向蓄電池(11)充電。
【文檔編號】B60L15/20GK203666422SQ201320854347
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2013年12月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月17日
【發(fā)明者】孫冠群 申請人:中國計(jì)量學(xué)院