CN203666422U - 电动轿车驱动用开关磁阻电机控制装置 - Google Patents
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Abstract
电动轿车驱动用开关磁阻电机控制装置，包括第一开关磁阻轮毂电机(2)、第二开关磁阻轮毂电机(4)、功率变换器(3)、转子位置与电流检测(6)、控制器(7)、DC／DC变换器(8)、充电器(9)、蓄电池(11)，第一开关磁阻轮毂电机(2)和第二开关磁阻轮毂电机(4)分别驱动轿车的第一前车轮(1)和第二前车轮(5)，转子位置与电流检测(6)检测第一开关磁阻轮毂电机(2)和第二开关磁阻轮毂电机(4)的各自转子位置信号和电流信息并输出给控制器(7)，控制器(7)发出控制信号给功率变换器(3)，功率变换器(3)控制第一开关磁阻轮毂电机(2)和第二开关磁阻轮毂电机(4)的运行，控制器(7)、功率变换器(3)等装置中所需直流电源均由DC／DC变换器(8)提供，蓄电池(11)供应电能给DC／DC变换器(8)，第一开关磁阻轮毂电机(2)、第二开关磁阻轮毂电机(4)在回馈制动工况时反馈电能经由充电器(9)向蓄电池(11)充电。该装置控制精确性好，具备电能可再生性，电机结构简单、维护方便。
Description
技术领域
本实用新型涉及电动轿车的电驱动领域，具体涉及一种电动轿车驱动用开关磁阻电机控制装置。
背景技术
纯电动汽车的电机牵引驱动领域，国内外当前以永磁同步电机和三相异步电机为主流，永磁同步电机有良好的起动制动性能，控制精确，效率较高，但结构较为复杂，近年来永磁材料价格的明显上涨也使得该电机成本颇高；三相异步电机相对结构简单维护较方便，成本也较低，但要完成精确控制需复杂的软硬件条件，效率相对不高。
开关磁阻电机作为近些年来逐步发展起来的一种电机，其结构非常简单，维护方便可靠性高，效率也较高，近些年来，针对该电机的控制系统发展也比较快，正在逐步深入一些领域开展应用。
发明内容
为了克服如前所述永磁同步电机和三相异步电机的一些问题，也为了电动汽车电机驱动领域有更多的选择，利于比较并进步，本实用新型提出了一种电动轿车前驱式开关磁阻轮毂电机控制装置，它能较好的完成电动轿车的运行需求。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：
电动轿车驱动用开关磁阻电机控制装置，包括第一开关磁阻轮毂电机(2)、第二开关磁阻轮毂电机(4)、功率变换器(3)、转子位置与电流检测(6)、控制器(7)、DC／DC变换器(8)、充电器(9)、蓄电池(11)，其特征是：第一开关磁阻轮毂电机(2)和第二开关磁阻轮毂电机(4)分别驱动轿车的第一前车轮(1)和第二前车轮(5)，转子位置与电流检测(6)检测第一开关磁阻轮毂电机(2)和第二开关磁阻轮毂电机(4)的各自转子位置信号和电流信息并输出给控制器(7)，控制器(7)发出控制信号给功率变换器(3)，功率变换器(3)控制第一开关磁阻轮毂电机(2)和第二开关磁阻轮毂电机(4)的运行，控制器(7)、功率变换器(3)等装置中所需直流电源均由DC／DC变换器(8)提供，蓄电池(11)供应电能给DC／DC变换器(8)，第一开关磁阻轮毂电机(2)、第二开关磁阻轮毂电机(4)在回馈制动工况时反馈电能经由充电器(9)向蓄电池(11)充电。
所述的第一开关磁阻轮毂电机(2)、第二开关磁阻轮毂电机(4)为四相8／6极结构外转子开关磁阻电机。
所述的功率变换器(3)，采用专用驱动集成电路驱动IGBT电力电子开关，进而控制绕组的通断。
所述的转子位置与电流检测(6)，分别采用光电传感器和霍尔电流传感器。
所述控制器(7)，含有DSP(15)、电流斩波电路，以及欠压保护、转子位置信号倍频、CPLD逻辑综合电路，DSP(15)采用TMS320LF2812，转子位置与电流检测(6)获取初步的第一开关磁阻轮毂电机(2)和第二开关磁阻轮毂电机(4)的转子位置信号和绕组电流信号，进入控制器(7)后，其中转子位置信号经过转子位置检测电路(13)调理滤波后分为两路，一路经转子位置信号倍频电路，用于高速期间角度位置控制方式的需要，另一路通过DSP(15)计算出实时转速，并与给定速度值比较后，输出给电流限幅电路(16)，转子位置与电流检测(6)获取的第一开关磁阻轮毂电机(2)和第二开关磁阻轮毂电机(4)的电流信号，进入控制器(7)后，经绕组电流检测电路(14)与电流限幅电路(16)的输出共同进入比较电路(17)比较后，得到输出电流斩波信号(18)，其中电流限幅电路(16)输出两路信号，分别为最低电流和最高电流的限定值，即电流的上下限均控制，欠压保护主要监测DSP(15)的3.3V电源，若低于设定值则报警，CPLD逻辑综合电路负责接收控制器(7)内部的通断控制信号、功率变换器(3)中各开关管的驱动信号、电机制动信号、欠压保护信号、转子位置信号，它的输出才给予功率变换器(3)。
所述DC／DC变换器(8)，含多种变换电路，除了作为主电源经由功率变换器(3)向第一开关磁阻轮毂电机(2)和第二开关磁阻轮毂电机(4)的绕组供电外，降压后输出还作为控制器(7)中DSP(15)及各功能电路电源，以及转子位置与电流检测(6)用传感器、功率变换器(3)驱动模块的电源。
所述的充电器(9)，在第一开关磁阻轮毂电机(2)和第二开关磁阻轮毂电机(4)进入回馈制动状态时，产生的电能经充电器(9)返充给蓄电池(11)。
本实用新型的有益效果是：本实用新型采用5KW的四相8／6极结构开关磁阻轮毂电机，由于转子仅仅是带有多个凸极的硅钢片叠压而成，结构相当简单，维护方便，也增加了可靠性。
采用电流上下限均控制的装置，有利于较为精确的控制电机的转矩输出，高速DSP的采用也能支撑更高频的PWM控制。
制动时的电能回收，能增加电动轿车的续航里程，而这也是电动轿车发展中特别关注的一点。
附图说明
图1是电动轿车驱动用开关磁阻电机控制装置示意图。
图2是电流双限控制部分结构图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的实施例做详细描述：
如图1所示，电动轿车驱动用开关磁阻电机控制装置，第一后车轮(10)和第二后车轮(12)为从动，即没有电动机的牵引。第一开关磁阻轮毂电机(2)和第二开关磁阻轮毂电机(4)均为四相8／6极结构，额定电压为240VDC，电机额定功率5KW，额定转速2500r／min，最大转速5000r／min，控制方式的分界点即基速值定为2500r／min。
功率变换器(3)采用专用驱动集成电路驱动IGBT电力电子开关控制绕组的通断，并在输入信号与驱动集成电路间有快速光耦隔离强弱电信号，采用EXB841作为驱动集成电路。
转子位置与电流检测(6)分别采用光电传感器和霍尔电流传感器，并分别配有信号调理整形电路，其中的转子位置检测用光电传感器内置于电机当中，霍尔电流传感器采用CSM100B型穿孔式穿过开关磁阻轮毂电机的绕组外接线上。
控制器(7)硬件含有DSP(15)，以及电流限幅、欠压保护、转子位置信号倍频、位置信号调理、CPLD逻辑综合电路；DSP(15)作为主控芯片，采用一只TMS320LF2812，CPLD逻辑综合电路综合了控制器(7)内部的通断控制信号、功率变换器(3)中各开关管的驱动信号、电机制动信号、欠压保护信号、转子位置信号，逻辑后输出驱动信号给功率变换器的开关管驱动集成电路。
DC／DC变换器(8)含多种变换电路，除了作为主电源经由功率变换器(3)向第一开关磁阻轮毂电机(2)和第二开关磁阻轮毂电机(4)的绕组分别供电240V外，还向控制器(7)主控芯片(3.3V)及各功能电路电源(5V、15V)、转子位置与电流检测(6)用传感器(15V)、功率变换器(3)驱动模块(15V)供应不同直流电压的电能。
如图2所示，利用反馈的绕组电流检测电路(14)检测实时的电机绕组电流信号，并与控制器(7)中的DSP(15)发出经过电流限幅电路(16)后得到的实时给定双限电流信号比较，然后输出实现电流斩波控制，具体来说，其中的DSP(15)直接输出的信号根据电机的速度决定，DSP(15)根据转子位置检测电路(13)获得的实时转子位置信号计算出转子实时速度信息，当速度值在基速以下时，并根据系统对速度的需求即速度给定值，速度给定值与实时速度信息比较，输出控制信号给电流限幅电路(16)，然后电流限幅电路(16)输出两路信号，分别是最大和最小电流限制值，它们再与绕组电流检测电路(14)的输出相比较，而后产生双限输出电流斩波信号(18)。
制动时，驾驶人踩下制动踏板后，随即产生制动信号给控制器(7)，封锁各电动控制指令与信号，根据转子位置与电流检测(6)反馈的实时转子位置信息，产生第一开关磁阻轮毂电机(2)和第二开关磁阻轮毂电机(4)回馈制动所需的功率变换器(3)中开关管的控制信号，回馈的电能则进入充电器(9)，充电器(9)将这部分电能变换后返充蓄电池(11)。
Claims (1)
1.电动轿车驱动用开关磁阻电机控制装置，包括第一开关磁阻轮毂电机(2)、第二开关磁阻轮毂电机(4)、功率变换器(3)、转子位置与电流检测(6)、控制器(7)、DC／DC变换器(8)、充电器(9)、蓄电池(11)，其特征是：第一开关磁阻轮毂电机(2)和第二开关磁阻轮毂电机(4)分别驱动轿车的第一前车轮(1)和第二前车轮(5)，转子位置与电流检测(6)检测第一开关磁阻轮毂电机(2)和第二开关磁阻轮毂电机(4)的各自转子位置信号和电流信息并输出给控制器(7)，控制器(7)发出控制信号给功率变换器(3)，功率变换器(3)控制第一开关磁阻轮毂电机(2)和第二开关磁阻轮毂电机(4)的运行；控制器(7)、功率变换器(3)等装置中所需直流电源均由DC／DC变换器(8)提供，蓄电池(11)供应电能给DC／DC变换器(8)；第一开关磁阻轮毂电机(2)、第二开关磁阻轮毂电机(4)在回馈制动工况时反馈电能经由充电器(9)向蓄电池(11)充电。
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