一种单片机控制的直流电机控制器及其控制方法技术

本发明专利技术一种单片机控制的直流电机控制器涉及一种汽车控制装置，特别是涉及一种用于电动汽车的他励直流电机电枢和励磁的控制装置及其控制方法。其目的是为了提供一种单片机供货充足、成本低、信号控制方式更为先进、因其将各种控制电路与传感器分离，则保证控制电路能够不受干扰的对传感器的信号进行转模处理、同时分离各种传感器变复合传感器为单体传感器，有效避免电磁信号干扰的优点，有效的解决了其他芯片控制装置的诸多问题。

【技术实现步骤摘要】
一种单片机控制的直流电机控制器及其控制方法
本专利技术涉及一种汽车控制装置及其控制方法，特别是涉及一种用于电动汽车的他励直流电机电枢和励磁的控制装置及其控制方法。
技术介绍
随着新能源汽车的普及，市场上越来越多的小型车辆(高尔夫球车、游览车、巡逻车等)开始采用电驱动技术，其中他励直流驱动系统因其较高的性价比及易维护性在小型电驱车市场上占有很大的份额。目前大部分他励直流电机控制器的主控芯片采用国外厂家的微控制器，成本高、供货不稳定、处理信号方式不得当、不能对外输出相应的故障代码或故障判断信息且线路连接方式不合理、易发生电磁信号干扰的情况。此外，在很多其他厂家的控制器的控制方式中，只要出现故障，即立即停机(熄火现象)，使得运维阶段无法合理地排除故障，延长了系统的失效时间。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种直流电机控制器，解决现有直流电机成本高、供货不稳定、信号处理方式不得当、线路连接方式不合理的技术问题。本专利技术的另一个目的提供一种直流电机控制器的控制方法，解决现有技术中控制器无法形成有效工况信号并及时作出控制反馈的技术问题。本专利技术一种单片机控制的直流电机控制器，包括单片机，其用于接收并处理直流电机的温度、转速、电流信号生成控制信号，将控制信号传递给直流电机的供电控制装置，其中直流电机包括电枢和励磁。包括转速检测电路，其通过转速传感器采集电机的转速信号，并将转速信号转模后传递给单片机。包括直流电机温度电路，其通过直流电机温度传感器采集电机的温度信号，并将温度信号转模后传递给单片机。包括电枢励磁电流采样电路，其通过电枢电流传感器采集电枢的供电线路上的电枢电流信号，并将电枢电流信号转模传递给单片机，并通过励磁电流传感器采集励磁的供电线路上的励磁电流信号，并将励磁电流信号转模传递给单片机。包括电枢励磁逻辑驱动电路，将单片机的控制信号转模传递给电枢和励磁的供电控制装置。包括功率回路温度检测电路，其通过功率回路温度传感器采集功率回路的功率回路温度信号，并将功率回路温度信号转模传递给单片机。其中功率回路温度传感器为功率板热电阻。包括电压采样保护电路，其采集母线电容的电压信号，并将电压信号转模传递给单片机，所述母线电容与功率回路的正、负极电源线并联。包括车控电路，其通过车控电路采集车控装置的车控信号，并将车控信号转模传递给单片机。包括通信电路，其通过采集通信串口的通信信号，并将通信信号转模传递给单片机，其中通信串口用于与上位机通信，所述上位机用于调校单片机。包括主接触器，其通过单片机的控制信号控制功率回路与供电装置的通路或断路，所述主接触器串联在功率回路和供电装置的回路上。还包括供电电路，其通过收集供电装置的电能，并斩波降压后对单片机、第一外部设备、第二外部设备供电，并对母线电容进行充电。本专利技术一种单片机控制的直流电机控制器，其中所述单片机为STC15FK60S2单片机，所述转速传感器安装在电机上，转速传感器的SPD_OUT与转速电路的SPD_IN连接，转速电路的SPD_MOTR与单片机的输入引脚P2.7连接。其中电机温度传感器为热电阻，电机温度传感器安装在电机上，电机温度传感器的输出接口TM_OUT+和TM_OUT-分别与电机温度电路的输入接口TM_IN+和TM_IN-连接，电机温度电路的输出接口TEMP_MOTR与单片机的输入引脚P1.0连接。其中电枢电流传感器检测电枢上的电流，电枢电流传感器的输出接口IA_OUT与电枢励磁电流电路的第一输入接口IA_IN连接。其中励磁电流传感器检测励磁上的电流，励磁电流传感器的输出接口IF_OUT与电枢励磁电流电路的第二输入接口IF_IN连接，电枢励磁电流电路的输出接口CUR_ARM和CUR_FLD分别与单片机的输入引脚P1.5和P1.4连接。本专利技术一种单片机控制的直流电机控制器，其中所述单片机的输出接口P2.6、P4.5、P4.6、P2.5、P0.1、P0.2分别与电枢励磁逻辑驱动电路的输入接口A_PWM、A_EN、A_UB_EN、F_PWM、F_DIR、A_EN连接，电枢励磁逻辑驱动电路的输出接口APWM_UP、APWM_DN、FPWM_AU、FPWM_AD、FPWM_BU、FPWM_BD都与功率回路连接，功率回路通过单片机的控制信号调节电枢、励磁的电流。本专利技术一种单片机控制的直流电机控制器，其中所述功率回路温度传感器为功率板热电阻。其中功率回路温度传感器安装在功率回路上，功率回路温度传感器的输出接口TC_OUT+和TC_OUT-与功率回路温度电路的输入接口TC_IN+和TC_IN-连接，功率回路温度检测电路的输出接口TEMP_CTRL与单片机的输入引脚P1.3连接。本专利技术一种单片机控制的直流电机控制器，其中所述电压采样保护电路的输入接口VBAT_IN与母线电容连接，电压采样保护电路的输出接口BATVOLT与单片机的输入引脚P1.2连接。本专利技术一种单片机控制的直流电机控制器，其中所述车控装置包括油门踏板和档位器，车控电路根据油门踏板不同的开合角度、档位器不同的档位组合产生的不同车控信号。车控电路的输入接口与油门踏板、档位器连接，车控电路的输出接口ACC_VOLT、ACC_EN、GR_MOD、GR_DRV、GR_REV分别与单片机的输入引脚P1.1、P4.7、P0.5、P0.6、P0.7连接。本专利技术一种单片机控制的直流电机控制器，其中所述上位机的输出接口PC_TXD、PC_RXD分别与通信串口的输入接口CTRL_TXD、CTRL_RXD连接，通信串口的输出接口TXD、RXD分别与单片机的输入接口P3.1、P3.0连接。单片机的输出引脚P0.3与主接触器的驱动电路的输入接口CTCT_ON连接。本专利技术一种单片机控制的直流电机控制器，其中所述供电装置为蓄电池。其中供电电路对第一外部设备的供电电压为5v，供电电路对第二外部设备的供电电压为12v。本专利技术一种单片机控制的直流电机控制器的控制方法，包括如下步骤：A、开机上电，并进行设备初始化。B、在开机自检过程中，单片机通过分析转速检测电路、直流电机温度电路、电枢励磁电流采样电路、功率回路温度检测电路、电压采样保护电路的信号，根据信号表达的即时状态和历史故障进行自检、故障诊断和故障定级。C、若无故障，则进入主循环的待机状态。若存在故障，根据故障等级进行相应处理，若为一级故障，则单片机发出控制信号，将主接触器处于断开状态。若为二级故障，则单片机发出控制信号，限制功率回路的输出功率为最大额定功率的一半或者限制直流电机的转速为最高额定转速的一半，从而正常进入待机状态。若为三级故障，则再次进行自检。其中一级故障为严重影响行车安全或者极易损坏设备的故障，例如：直流电机过流、严重过压、严重过热、车控装置故障等，二级故障为有可能损坏设备因而需要进行限制性保护的故障，例如：直流电机过热、供电装置欠压等，三级故障为操控性故障，例如控制器上电时踩踏油门、前进过程中将车控装置置于倒车档位等。D、在主循环中分析转速检测电路、直流电机温度电路、电枢励磁电流采样电路、功率回路温度检测电路、电压采样保护电路的信号，根据信号表达的即时状态进行故障诊断和故障定级。E、若无故障，则进入工作状态，进行车控操作，根据单片机发出的控制信号驱动直流电机。若有故障，则对故障进行本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单片机控制的直流电机控制器，其特征在于：包括单片机(10)，其用于接收并处理直流电机的温度、转速、电流信号生成控制信号，将控制信号传递给直流电机的供电控制装置，其中直流电机包括电枢(32)和励磁(33)；包括转速检测电路(20)，其通过转速传感器(21)采集电枢(32)的转速信号，并将转速信号转模后传递给单片机(10)；包括直流电机温度电路(30)，其通过直流电机温度传感器(31)采集电机的温度信号，并将温度信号转模后传递给单片机(10)；包括电枢励磁电流采样电路(40)，其通过电枢电流传感器(41)采集电枢(32)的供电线路上的电枢电流信号，并将电枢电流信号转模传递给单片机(10)，并通过励磁电流传感器(42)采集励磁(33)的供电线路上的励磁电流信号，并将励磁电流信号转模传递给单片机(10)；包括电枢励磁逻辑驱动电路(60)，将单片机(10)的控制信号转模传递给电枢(32)和励磁(33)的供电控制装置；包括功率回路温度检测电路(50)，其通过功率回路温度传感器(51)采集功率回路(61)的功率回路温度信号，并将功率回路温度信号转模传递给单片机(10)；其中功率回路温度传感器(51)为功率板热电阻；包括电压采样保护电路(70)，其采集母线电容(62)的电压信号，并将电压信号转模传递给单片机(10)，所述母线电容(62)与功率回路(61)的正、负极电源线并联；包括车控电路(80)，其通过车控电路(80)采集车控装置(81)的车控信号，并将车控信号转模传递给单片机(10)；包括通信电路(90)，其通过采集通信串口(91)的通信信号，并将通信信号转模传递给单片机(10)，其中通信串口(91)用于与上位机通信，所述上位机用于调校单片机；包括主接触器(02)，其通过单片机(10)的控制信号控制功率回路(61)与供电装置(01)的通路或断路，所述主接触器(02)串联在功率回路(61)和供电装置(01)的回路上；还包括供电电路(00)，其通过收集供电装置(01)的电能，并斩波降压后对单片机(10)、第一外部设备(03)、第二外部设备(04)供电，并对母线电容进行充电。...

【技术特征摘要】
1.一种单片机控制的直流电机控制器，其特征在于：包括单片机(10)，其用于接收并处理直流电机的温度、转速、电流信号生成控制信号，将控制信号传递给直流电机的供电控制装置，其中直流电机包括电枢(32)和励磁(33)；包括转速检测电路(20)，其通过转速传感器(21)采集电枢(32)的转速信号，并将转速信号转模后传递给单片机(10)；包括直流电机温度电路(30)，其通过直流电机温度传感器(31)采集电机的温度信号，并将温度信号转模后传递给单片机(10)；包括电枢励磁电流采样电路(40)，其通过电枢电流传感器(41)采集电枢(32)的供电线路上的电枢电流信号，并将电枢电流信号转模传递给单片机(10)，并通过励磁电流传感器(42)采集励磁(33)的供电线路上的励磁电流信号，并将励磁电流信号转模传递给单片机(10)；包括电枢励磁逻辑驱动电路(60)，将单片机(10)的控制信号转模传递给电枢(32)和励磁(33)的供电控制装置；包括功率回路温度检测电路(50)，其通过功率回路温度传感器(51)采集功率回路(61)的功率回路温度信号，并将功率回路温度信号转模传递给单片机(10)；其中功率回路温度传感器(51)为功率板热电阻；包括电压采样保护电路(70)，其采集母线电容(62)的电压信号，并将电压信号转模传递给单片机(10)，所述母线电容(62)与功率回路(61)的正、负极电源线并联；包括车控电路(80)，其通过车控电路(80)采集车控装置(81)的车控信号，并将车控信号转模传递给单片机(10)；包括通信电路(90)，其通过采集通信串口(91)的通信信号，并将通信信号转模传递给单片机(10)，其中通信串口(91)用于与上位机通信，所述上位机用于调校单片机；包括主接触器(02)，其通过单片机(10)的控制信号控制功率回路(61)与供电装置(01)的通路或断路，所述主接触器(02)串联在功率回路(61)和供电装置(01)的回路上；还包括供电电路(00)，其通过收集供电装置(01)的电能，并斩波降压后对单片机(10)、第一外部设备(03)、第二外部设备(04)供电，并对母线电容进行充电；所述单片机(10)为STC15FK60S2单片机，所述转速传感器(21)安装在电机上，转速传感器(21)的SPD_OUT与转速电路(20)的SPD_IN连接，转速电路(20)的SPD_MOTR与STC15F2K60S2单片机(10)的输入引脚P2.7连接；其中电机温度传感器(31)为热电阻，电机温度传感器(31)安装在电机上，电机温度传感器(31)的输出接口TM_OUT+和TM_OUT-分别与电机温度电路(30)的输入接口TM_IN+和TM_IN-连接，电机温度电路(30)的输出接口TEMP_MOTR与STC15F2K60S2单片机(10)的输入引脚P1.0连接；其中电枢电流传感器(41)检测电枢(32)上的电流，电枢电流传感器(41)的输出接口IA_OUT与电枢励磁电流电路的第一输入接口IA_IN连接；其中励磁电流传感器(42)检测励磁(33)上的电流，励磁电流传感器(42)的输出接口IF_OUT与电枢励磁电流电路(40)的第二输入接口IF_IN连接，电枢励磁电流电路(40)的输出接口CUR_ARM和CUR_FLD分别与STC15F2K60S2单片机(10)的输入引脚P1.5和P1.4连接；所述单片机(10)的输出接口P2.6、P4.5、P4.6、P2.5、P0.1、P0.2分别与电枢励磁逻辑驱动电路(60)的输入接口A_PWM、A_EN、A_UB_EN、F_PWM、F_DIR、A_EN连接，电枢励磁逻辑驱动电路(60)的输出接口APWM_UP、APWM_DN、FPWM_AU、FPWM_AD、FPWM_BU、FPWM_BD都与功率回路(61)连接，功率回路(61)通过单片机(10)的控制信号调节电枢(32)、励磁(33)的电流；其中功率回路温度传感器(51)安装在功率回路(61)上，功率回路温度传感器(51)的输出接口TC_OUT+和TC_OUT-与功率回路温度电路(50)的输入接口TC_IN+和TC_IN-连接，功率回路温度检测电路(50)...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭文华，胡小龙，张春雷，骆志伟，
申请(专利权)人：北京航天发射技术研究所，中国运载火箭技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11