專利名稱：電機控制器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電機控制裝置，尤其涉及一種用于電動汽車空調 系統的電機控制器。 背錄玟術現行的較為先進的電動汽車空調系統大多是采用在電機中安裝霍爾傳 感器來檢測電機轉子位置，位置信號再通過傳感器引線到達控制器，控制 器處理位置信號和其他檢測信號，并輸出相應控制信號控制電機。這種控 制方法雖然利用變頻技術能穩(wěn)定的控制被控電機運轉，但需要通過外置式位置傳感器進行位置檢測，這樣往往會增大電機體積，增加電機成本；傳 感器的輸出信號一般是弱電信號，容易受干擾，高溫、低溫等工作環(huán)境及 振動和高速運行時易降低傳感器的可靠性；在某些惡劣的環(huán)境，如密封的 空調壓縮機中，由于制冷劑的強腐蝕性，不利于位置傳感器的使用，并且 一體化被控電機比分體式被控電機小很多，霍爾傳感器引線不利于其密封， 且加工工藝高，不利于產品的大量生產。 實用新型內容實用新型所要解決的技術問題是提供一種不需要使用位置傳感器的電 機控制器。本實用新型進一步要解決的技術問題是為電機控制器和被控電機提供 電源過壓、過流保護。為解決上述技術問題，本實用新型采用以下技術方案一種電機控制器，包括控制模塊、驅動模塊和向所述控制模塊、驅動 模塊供電的電源模塊，所述驅動模塊電連接于所述控制模塊和被控電機之 間，其特征是所述控制模塊包括反電動勢檢測電路，其用于檢測被控電機三相繞組的反電動勢;控制電路，其用于處理所述反電動勢檢測電路輸出的檢測結果并向所
述驅動模塊輸出控制信號。優(yōu)選地，所述控制電路采用DSP (Digital Signal Processing)處理 器，其用于向所述驅動模塊輸出PWM控制信號。所述控制模塊還可包括電源電壓、電流檢測電路和保護電路，所述電 源電壓、電流檢測電路的輸入接電源模塊，輸出分別接所述控制電路和所 述保護電路，所述保護電路還與所述控制電路和所述驅動模塊相連。所述驅動模塊包括鎖存部分和驅動部分，所述控制模塊輸出的控制信 號經過所述鎖存部分輸入到所述驅動部分，所述鎖存部分與保護電路相連。還可包括CAN (Controller Area Network)模塊和主控器件，所述CAN 模塊的輸入接所述控制模塊的輸出，所述CAN模塊的輸出接所述主控器件， 所述主控器件的輸出接顯示屏顯示。電機控制器在用于對空調電機的控制時，還包括溫度檢測單元，其用 于檢測受調控溫度的當前值并將結果送入所述控制電路。本實用新型有益的技術效果在于本實用新型的電機控制器的控制模塊采集被控電機三相繞組的反電動 勢信號，根據檢測的信號判斷電機轉子的位置，并產生控制信號提供給驅 動模塊，通過驅動模塊輸出驅動信號實現對電機的控制，因此，使用本實 用新型控制電機，不需要使用外置式位置傳感器，消除了因位置傳感器易 受工作環(huán)境因素影響的弊端，提高了電機控制的可靠性，同時還減小了被 控電機的體積，減少了電機制造成本。本實用新型進一步采用保護電路，可在檢測到保護信號時切斷驅動模 塊的輸出，從而保護控制器、功率器件和電機，使電機控制的更加安全、 可靠。

圖1是本實用新型實施例的電機控制器系統結構框圖2是本實用新型實施例的電機控制器控制模塊結構框圖。 圖3是本實用新型實施例的電機控制器反電動勢檢測電路示意圖。
具體實施方式
下面通過具體實施方式
并結合附圖對本實用新型作進一步詳細的描述。如圖1所示，本實用新型實施例電機控制器包括動力電池組40、電源 模塊10、控制模塊20和驅動模塊30，其中電源模塊10是一種開關電源， 它與動力電池組40相連，輸出對控制模塊20和驅動模塊供電30，動力電 池組40同時也作為被控電機50的工作電源。如圖l、圖2所示，本實用新型實施例電機控制器的控制模塊20又包 括控制電路21和反電動勢檢測電路22，反電動勢檢測電路22—端與被控 電機50三相電連接，另一端連接到控制電路21的輸入端，反電動勢檢測 電路22采集、檢測被控電機50三相繞組的反電動勢信號，并將檢測信號 輸出到所述控制電路21中，控制電路21的處理芯片根據所述信號進行運 算處理，再向驅動模塊30輸出控制信號，驅動模塊30根據接收到的控制 信號產生電機驅動信號從而控制電機的運作。電機控制器的控制模塊20 優(yōu)選采用芯片DSP-2812 (TMS320F2812)作為處理器。本實施例中，電 機控制器的控制模塊20還包括電源電壓、電流檢測電路24和保護電路23。 電源電壓、電流檢測電路24的輸入接電源模塊10，檢測電路24的輸出分 別接所述控制電路21和所述保護電路23的輸入端。所述電源電壓、電流 檢測電路24將檢測的電源電壓、電流信號輸入到所述控制電路21和所述 保護電路23。本實施例的電源模塊10采用3842控制功率管，同時具有限 流保護功能；并采用5V電壓經雙路低壓差電源調整器TPS767D301調節(jié) 輸出3.3V和1.9V給控制模塊芯片TMS320F2812供電。電源模塊同時還向驅動模塊的驅動芯片提供工作電壓。電機控制器的控制原理是被控電機50在運行中，任意時刻只有兩相繞組有電流通過，其第三相繞組沒有通過電流，反電動勢為零，電機控制 器采集三相繞組的反電動勢，并根據反電動勢的過零點檢測判斷電機轉子 的位置，經過控制模塊20的運算處理輸出控制信號，并經過驅動模塊30 的隔離和功率放大，輸出驅動信號控制電機50運行。如圖2和圖3所示，控 制模塊20中的反電動勢檢測電路22檢測被控電機30的三相繞組反電動勢
的過零點，將信號送入控制電路21 ，該信號由DSP處理芯片TMS320F2812 的捕捉單元CAP采集，DSP芯片通過運算處理判斷出電機轉子當前位置， 經過處理后，DSP芯片產生PWM控制信號，并從GPIO/PWM端輸出6 路PWM控制信號到驅動模塊30。驅動模塊30通過驅動芯片放大控制模 塊20輸出的所述PWM控制信號，輸出驅動IGBT，控制被控電機50運轉。本實施例的電機控制器的驅動模塊30包括鎖存部分和驅動部分，控制 模塊20還包括電源電壓、電流檢測電路24和保護電路23?？刂颇K20 采用了硬件保護電路和軟件保護程序，不僅在軟件上實施軟保護，還在硬 件上實施保護。在檢測到電源模塊10的過壓、過流信號時，控制模塊20 發(fā)出控制信號切斷驅動模塊的輸出，保護控制器、功率器件IGBT和電機， 確保系統的可靠性。電路保護具體的工作原理是電源電壓、電流檢測電路24將檢測得到 的電源電壓、電流信號輸入到所述控制電路21和所述保護電路23，當出 現電源電壓、電流出現過壓、過流狀況時，由所述控制電路21與所述保護 電路23配合工作，控制電路21輸出的PWM信號先經過鎖存器，然后才 輸入到驅動芯片，在DSP控制器件檢測到保護信號時，經過處理輸出控制 信號將鎖存器切斷，以保護IGBT和電機。在此過程中，電壓、電流采樣 信號從信號DSP處理芯片的ADCINA單元輸入，保護電路23在過流、過 壓時經過一系列邏輯控制變換輸出信號到驅動模塊30，將驅動模塊30的 鎖存器使能段置位，封鎖其PWM輸出，并將相應信號從處理芯片的GPIO 端口送到DSP-2812內，經DSP軟件關斷PWM輸出，并且輸出復位信號 使保護電路23和驅動模塊30的驅動部分復位，從而有效地保護功率器件 和被控電機50。本實施例中還包括CAN模塊60， CAN模塊60的輸入接控制模塊20 的輸出端。外部運行信號、溫度信號和復位信號等從DSP芯片的GPIO端 輸入控制電路，在電路上電、電機或IGBT功率器件過溫時，硬件實施保 護并將保護信號發(fā)送到處理器處理和存儲，并通過CAN模塊60反饋到主 控進行顯示。本實施例的電機控制器優(yōu)選應用于對無位置傳感器直流無刷空調電機 的控制。還包括溫度檢測單元，它采用溫度傳感器檢測溫度，并將當前監(jiān) 測到的溫度值送到控制模塊20，控制模塊20比較當前溫度與客戶設定值是否相等,若相等則控制電機低速恒轉速運行，若不相等則調節(jié)電機轉速運 行直到溫度與設定溫度一致時為止。
對于利用反電動勢進行位置檢測的無位置傳感器直流無刷電機來說， 由于靜止或低速運行時電機產生的反電動勢很微弱，難以正確檢測，因此 對被控電機采用三段式啟動，包括定位、加速和切換三個階段。
定位時先給予設定的兩相電樞繞組通以短暫的電流使轉子磁極穩(wěn)定在 這兩相繞組的合成磁場的軸線上，以此作為轉子的初始位置。短暫延時待 轉子穩(wěn)定后，按照定子、轉子之間正確的空間相位關系由軟件產生逆變器 觸發(fā)脈沖，使相應的功率管導通，電機轉速逐漸的升高，此為加速階段。 隨著轉速的升高，反電動勢也逐漸增大，當反電動勢升高到一定值時，通 過端電壓的檢測能夠確定轉子的位置，就可以從外同步方式向自同步方式 切換。在切換時相位補償問題很重要，如果外同步的轉子位置信號與自同 步的轉子位置信號相位差過大，則可使切換失敗，電機失步而停止。因此， 優(yōu)選地在本控制系統采用軟件相位補償法，對所述相位進行補償控制，從 而保證電機平穩(wěn)的實現切換。
權利要求1. 一種電機控制器，包括控制模塊(20)、驅動模塊(30)和向所述 控制模塊(20)、驅動模塊(30)供電的電源模塊(10)，所述驅動模塊(30) 電連接于所述控制模塊(20)和被控電機(50)之間，其特征是所述控制 模塊(20)包括反電動勢檢測電路(22),其用于檢測被控電機(50)三 相繞組的反電動勢;控制電路(21)，其用于處理所述反電動勢檢測電路(22) 輸出的檢測結果并向所述驅動模塊(30)輸出控制信號。
2. 如權利要求l所述的電機控制器，其特征是所述控制電路(21) 采用DSP處理器，其用于向所述驅動模塊(30)輸出PWM控制信號。
3. 如權利要求2所述的電機控制器，其特征是所述控制模塊(20) 還包括電源電壓、電流檢測電路(24)和保護電路(23)，所述電源電壓、 電流檢測電路(24)的輸入接電源模塊(10 )，輸出分別接所述控制電路(21) 和所述保護電路(23)，所述保護電路(23)還與所述控制電路(21)和所 述驅動模塊(30)相連。
4. 如權利要求3所述的電機控制器，其特征是所述驅動模塊(30) 包括鎖存部分和驅動部分，所述控制模塊(20)輸出的控制信號經過所述 鎖存部分輸入到所述驅動部分，所述鎖存部分與保護電路(23)相連。
5. 如權利要求4所述的電機控制器，其特征是還包括CAN模塊(60) 和主控器件(70)，所述CAN模塊(60)的輸入接所述控制模塊(20)的 輸出，所述CAN模塊(60)的輸出接所述主控器件(70)，所述主控器件(70)的輸出接顯示屏顯示。
6. 如權利要求1所述的電機控制器，其特征是該電機控制器用于對 空調電機的控制，還包括溫度檢測單元(25)，其用于檢測受調控溫度的當 前值并將結果送入所述控制電路(21)。
專利摘要一種電機控制器，包括控制模塊、驅動模塊和向所述控制模塊、驅動模塊供電的電源模塊，所述驅動模塊電連接于所述控制模塊和被控電機之間，其特征是所述控制模塊包括反電動勢檢測電路，其用于檢測被控電機三相繞組的反電動勢；控制電路，其用于處理所述反電動勢檢測電路輸出的檢測結果并向所述驅動模塊輸出控制信號。本實用新型的電機控制器可作為一種無位置傳感器的空調電機的控制裝置。
文檔編號H02H7/08GK201022185SQ20062001650
公開日2008年2月13日 申請日期2006年12月15日 優(yōu)先權日2006年12月15日
發(fā)明者波 余, 偉 周, 齊阿喜 申請人:比亞迪股份有限公司