无刷直流电机控制装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种无刷直流电机控制装置，其特征在于，包括：ECU控制器、直流无刷电机，所述ECU控制器连接直流无刷电机。本发明专利技术通过将无刷直流电机位置传感器从传统的内置在电机内部的霍尔传感器去掉，在控制器ECU电路板上适当位置固定安装位置采样检测电路以实现BLDC电机的位置信号采集。大大降低了直流无刷电机的成本并提高了可靠性和稳定性，也十分便于BLDC无刷直流电机同控制器的整体集成。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种控制装置，具体涉及一种无刷直流电机（英文简称BLDC，Brushless DC Motor）控制装置。本专利技术属于电机设计领域。
技术介绍
无刷直流电机控制现有技术方案通常有以下两种。第一种：采用带霍尔位置传感器的直流无刷电机，控制器读取霍尔位置信号实现换相和电机调速控制。这种方案中，霍尔传感器内置在电机内部，使得电机的内部结构复杂，成本增加，对电机生产要求比较高，同时由于电机长期工作内部温度比较高时会造成霍尔传感器不稳定，可靠性下降，影响电机控制。而且这种方案增加了导线和连接器同传感器相连。第二种：采用不带霍尔位置传感器的直流无刷电机，控制器软件算法实现换相和电机调速控制。这种方案中，虽然电机结构简单成本降低，但是利用控制器软件算法进行换相控制难度大、启动过程复杂实现困难，而且会降低电机的调速范围和动态响应性能。此外，增加了控制器软件的成本，目前许多诸如起动和换相控制算法也并纯熟，用在汽车电子上安全性和可靠性无法保障。
技术实现思路
为解决现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种无刷直流电机控制装置，以解决现有技术难以可靠性低、电机内部结构或者软件的成本高等技术问题。为了实现上述目标，本专利技术采用如下的技术方案：无刷直流电机控制装置，其特征在于，包括：ECU控制器、直流无刷电机，所述ECU控制器连接直流无刷电机。前述的无刷直流电机控制装置，其特征在于，还包括直流稳压电源，直流稳压电源分别连接ECU控制器、直流无刷电机。前述的无刷直流电机控制装置，其特征在于，所述ECU控制器包括直流母线、三相驱动桥、功率管驱动模块、位置与电流反馈电路模块、微处理器，微处理器分别连接功率管驱动模块、位置与电流反馈电路模块，功率管驱动模块连接，直流稳压电源连接直流母线，直流母线连接三相驱动功率电桥三相驱动桥连接直流无刷电机。前述的无刷直流电机控制装置，其特征在于，所述ECU控制器包括支撑电容，支撑电容并联在直流母线上。前述的无刷直流电机控制装置，其特征在于，所述三相驱动桥由三对相同的高频功率开关管组成，输入为直流母线直流电压，输出为UVW三相，直接接入直流无刷电机的三相线圈。前述的无刷直流电机控制装置，其特征在于，ECU控制器设置在ECU控制器PCB板上，直流无刷电机与三相驱动桥同直流母线、功率驱动模块、直流无刷电机均直接在电路板上实现连接。前述的无刷直流电机控制装置，其特征在于，微处理器与功率驱动模块、位置与电流反馈电路之间均各自在ECU电路板上实现连接。本专利技术的有益之处在于：本专利技术通过将无刷直流电机位置传感器从传统的内置在电机内部的霍尔传感器去掉，在控制器ECU电路板上适当位置固定安装位置采样检测电路以实现BLDC电机的位置信号采集。大大降低了直流无刷电机的成本并提高了可靠性和稳定性，也十分便于BLDC无刷直流电机同控制器的整体集成。附图说明图1是本专利技术无刷直流电机控制装置的结构示意图；图2是本专利技术无刷直流电机控制装置中ECU控制器PCB板示意图；图3是本专利技术无刷直流电机控制装置运行状态示意图；图4是本专利技术无刷直流电机控制装置换相流程图。具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本专利技术作具体的介绍。参照图1所示，本专利技术提供了一种电机位置采样检测电路直接固定在无刷直流电机ECU控制器电路板上，通过控制器同电机位置的适当安装，可以实现电机控制换相位置信号的采样和检测，其效果同带霍尔传感器的无刷直流电机一样。同时电机同ECU控制器整体集成，实现了无刷直流电机总成的整体结构简化、无需连接导线和接插件，有利于实现安装空间紧凑和较高的安全可靠性能的应用。如图2是本专利技术的ECU控制器电路板与无刷直流电机的集成安装位置示意图，图中控制器电路板预留U、W、W焊接孔，是无刷直流电机三相电源端子焊接位置，无刷直流电机的三相接线直接焊接在电路板上，这样电机同控制器就固定成一个整体—电机总成，无需额外通过导线和接插件连接。而图中A位置区域是位置信号采样电流的区域，此区域用于固定位置与电流反馈电路模块（又称位置采样电路模块），通过电机位置校准后实现对电机转子位置信号的输出，由于转子位置信号采样电路是直接焊接的电路板上的如图2中A区域，因此采样的位置信号可以直接传输到电路板上的微处理器中，减少了内置霍尔传感器的导线和接插件，同时由于位置采样检测电路的外置，电子元器件散热效果也强于内置电机内部的结构。图1是本专利技术的硬件原理框图，由直流稳压电源、直流母线、直流母线上的直流母线支撑电容、三相驱动桥、直流无刷电机本体、微处理器、功率驱动模块和位置与电流反馈电路组成。其中直流稳压电源给直流母线供电，提供稳定的直流电源，同时给ECU控制器电子元器件供电。而直流母线及支撑电容、三相驱动功率电桥（简称三相驱动桥）、功率管驱动模块、位置与电流反馈电路模块和微处理器属于ECU控制器，实现对电机的转动、换相、故障保护处理等控制功能。直流无刷电机BLDC是电机本体，不带内置霍尔传感器，直接通过UVW三相接线端子焊接到控制器电路板上，无需连接线和接插件连接。直流母线支撑电容主要作用是对直流母线进行滤波，保证直流母线电压的稳定，吸收三相电桥和电机的脉动电流，同时防止电压过冲对功率管的影响。支撑电容并联在直流母线上。三相驱动桥由三对相同的高频功率开关管组成，输入为直流母线直流电压，输出为UVW三相，直接接入直流无刷电机三相线圈。三相驱动桥同直流母线、功率驱动模块和电机本体均无导线连接，直接在电路板上实现连接，其工作原理是通过三对6个功率管的不同开关状态使得直流母线电流到UVW三相线圈的电流方向和大小不断变化以实现对电机的换相和转动速度控制。微处理器是ECU控制器的核心，控制直流无刷电机。微处理器同功率驱动模块，特别是位置与电流反馈电路均无需导线或接插件连接，其信号连接直接在ECU电路板上实现；功率驱动模块将微处理器的控制逻辑放大驱动三相驱动电桥功率管开关，位置与电流反馈电路检测直流无刷电机的转子位置信号和电流控制反馈。一个无刷直流电机闭环控制过程为位置与电流反馈电路检测电机本体当前的转子位置和电流大小，并将数据送至微处理器，微处理器根据位置数据查表得到当前的换相逻辑数值并发送到功率驱动模块，功率驱动模块驱动三相电桥按照换相逻辑控制改变电机UVW三相电流，这样就实现了一次换相控制；同时微处理器计算电流的偏差得到当前电流值，通过改变PWM占空比实现三相功率管的开关时间控制，这样完成一次电机电流控制闭环。微处理器同功率驱动模块之间信号双向通道，微处理器将换相控制和PWM调节信号输出至功率驱动模块，功率驱动模块也不断检测三相驱动桥的开关状态和电压情况，同时输入到微处理器，微处理器结合电流反馈信号判断是否出现故障，一旦某个参数出现异常故障，微处理器将及时关闭功率驱动模块，保护功率管和电机本体。根据上述的设置，即可以实现对本专利技术无刷直流电机控制装置的运行。本专利技术ECU控制器的核心是由初始态、就绪态、运行态和故障态4个状态组成的有限状态机结构，如图3所示。当完成各种初始化工作后进入主循环控制入口，即进入有限状态机的轮询调度，这是一个无限循环，只有在断电的情况下才能强迫退出此循环。其中初始态进行电机控制的相关变量、参数的初始化，有限状态机全程变量传递的原始值赋值等工作；就绪本文档来自技高网...

【技术保护点】
无刷直流电机控制装置，其特征在于，包括：ECU控制器、直流无刷电机，所述ECU控制器连接直流无刷电机。

【技术特征摘要】
1.无刷直流电机控制装置，其特征在于，包括：ECU控制器、直流无刷电机，所述ECU控制器连接直流无刷电机。2.根据权利要求1所述的无刷直流电机控制装置，其特征在于，还包括直流稳压电源，直流稳压电源分别连接ECU控制器、直流无刷电机。3.根据权利要求2所述的无刷直流电机控制装置，其特征在于，所述ECU控制器包括直流母线、三相驱动桥、功率管驱动模块、位置与电流反馈电路模块、微处理器，微处理器分别连接功率管驱动模块、位置与电流反馈电路模块，功率管驱动模块连接，直流稳压电源连接直流母线，直流母线连接三相驱动功率电桥三相驱动桥连接直流无刷电机。4.根据权利要求3所述的无刷直流电机控...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱宝象，李霖，张杰，黄建根，周贤勇，谌文思，刘长运，舒伟才，
申请(专利权)人：万向钱潮股份有限公司，万向集团公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33