一种混合动力汽车的电机控制器制造技术

本发明专利技术提供了一种混合动力汽车的电机控制器，包括控制单元、功率驱动单元、转子位置检测单元、电流检测单元和CAN接口单元；转子位置检测单元检测永磁无刷直流电机的转子位置，并计算出永磁无刷直流电机的转速，送入控制单元；电流检测单元检测功率驱动单元输入永磁无刷直流电机的实际电流值，送入控制单元。本发明专利技术基于电机控制专用且内嵌CAN模块的DSP芯片TMS320F241，可以非常方便地对混合动力汽车的永磁无刷直流电机实现速度控制，同时通过车载CAN总线与整车控制系统进行通讯，其结构简单，成本低廉，系统功耗低，检测精度高，实时性强，可靠性和稳定性好，使用灵活，具有良好的可扩展性。

A motor controller for hybrid electric vehicle

The invention provides a motor controller of a hybrid vehicle, which comprises a control unit, a power driving unit, the rotor position detection unit, a current detection unit and CAN interface unit; rotor position detection unit detects the rotor position of permanent magnet brushless DC motor, and calculate the permanent magnet brushless DC motor speed control unit into.; the current detecting unit detects the power unit input of permanent magnet brushless DC motor of the actual current value to the control unit. The present invention special motor control and embedded CAN module DSP chip based on TMS320F241, can be very convenient for permanent magnet hybrid cars without speed control of Brushless DC motor, at the same time to communicate through the vehicle CAN bus and the vehicle control system, which has the advantages of simple structure, low cost, low power consumption, high precision, strong real-time, reliability and good stability, flexible use, has good scalability.

【技术实现步骤摘要】
一种混合动力汽车的电机控制器
本专利技术涉及混合动力汽车控制
，特别涉及一种混合动力汽车的电机控制器。
技术介绍
新能源汽车是指使用非常规车用燃料(或使用常规车用燃料但装载新型动力装置)，具有新技术、新结构和先进技术原理的汽车。其中纯电动汽车(BEV)、混合动力电动汽车(HEV)和燃料电池电动汽车(FCEV)发展前景最为良好，也是目前国家大力推广的主要新能源车型。混合动力汽车(HEV)表示有多种动力参与汽车驱动，一般指的是燃油发动机和电机这两种动力。目前，国内和国际上对混合动力汽车的研究和开发方兴未艾，这种车综合了传统汽车引擎驱动与电机驱动的两大优点，主要能源仍然是汽油、柴油。混合动力汽车既充分发挥了燃料发动机持续工作时间长、动力性好的优点，又可以发挥电机无污染、低噪声的好处，具有低油耗、低污染的特性。并且，混合动力汽车可以在运行过程中维持电量的均衡，不像纯电动汽车需要配备专用的充电器等配套设备。混合动力汽车在传统的燃油车的基础上，新增了电机、电池等部件，从而需要电机控制系统、整车控制系统等进行协调控制，使各设备工作在高效区，提高能源的利用率，使整车性能最佳。
技术实现思路
(一)解决的技术问题为了解决上述问题，本专利技术提供了一种混合动力汽车的电机控制器，基于电机控制专用且内嵌CAN模块的DSP芯片TMS320F241，可以非常方便地对混合动力汽车的永磁无刷直流电机实现速度控制，同时通过车载CAN总线与整车控制系统进行通讯。(二)技术方案一种混合动力汽车的电机控制器，包括控制单元、功率驱动单元、转子位置检测单元、电流检测单元和CAN接口单元；所述转子位置检测单元检测永磁无刷直流电机的转子位置，并计算出所述永磁无刷直流电机的转速，送入所述控制单元；所述电流检测单元检测所述功率驱动单元输入所述永磁无刷直流电机的实际电流值，送入所述控制单元；所述控制单元根据所述实际电流值与额定电流值的差值调节输出PWM信号的占空比，并根据所述转子位置触发相应的所述功率驱动单元的功率开关器件；所述功率驱动单元接收所述控制单元发送的所述PWM信号控制所述永磁无刷直流电机工作；所述控制单元通过所述CAN接口单元接入车载CAN总线，并与所述车载CAN总线上面的整车控制系统进行数据交换。进一步的，所述控制单元选用高性能DSP控制器TMS320F241。进一步的，所述转子位置检测单元选用霍尔位置传感器。进一步的，所述电流检测单元选用霍尔电流传感器。进一步的，所述功率驱动单元包括IGBT驱动器、第一和第二隔离器、连接器、第一电容和第一～第三电阻，其中所述IGBT驱动器选用IPM驱动器PM75DSA120，所述第一隔离器选用高速光电隔离器HCPL4505，所述第二隔离器选用常规线性光耦PC817，所述连接器为5针连接器。进一步的，所述CAN接口单元包括第三隔离器和CAN总线收发器，其中所述第三隔离器选用高速光耦6N137，所述CAN总线收发器选用PCA82C250。(三)有益效果本专利技术提供了一种混合动力汽车的电机控制器，基于电机控制专用且内嵌CAN模块的DSP芯片TMS320F241，可以非常方便地对混合动力汽车的永磁无刷直流电机实现速度控制，同时通过车载CAN总线与整车控制系统进行通讯，其结构简单，成本低廉，系统功耗低，检测精度高，实时性强，可靠性和稳定性好，使用灵活，具有良好的可扩展性。附图说明图1为本专利技术所涉及的一种混合动力汽车的电机控制器的系统结构框图。图2为本专利技术所涉及的一种混合动力汽车的电机控制器的功率驱动单元电路原理图。图3为本专利技术所涉及的一种混合动力汽车的电机控制器的CAN接口单元电路原理图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术所涉及的实施例做进一步详细说明。如图1所示，一种混合动力汽车的电机控制器，包括控制单元、功率驱动单元、转子位置检测单元、电流检测单元和CAN接口单元；转子位置检测单元检测永磁无刷直流电机的转子位置，并计算出永磁无刷直流电机的转速，送入控制单元；电流检测单元检测功率驱动单元输入永磁无刷直流电机的实际电流值，送入控制单元；控制单元根据实际电流值与额定电流值的差值调节输出PWM信号的占空比，并根据转子位置触发相应的功率驱动单元的功率开关器件；功率驱动单元接收控制单元发送的PWM信号控制永磁无刷直流电机工作；控制单元通过CAN接口单元接入车载CAN总线，并与车载CAN总线上面的整车控制系统进行数据交换。控制单元选用高性能DSP控制器TMS320F241，TMS320F241是专为数字电机控制而设计的芯片，内嵌了CAN模块，很适合混合动力汽车电机驱动系统的控制。其具有1个10位高速A/D转换器，8个输入通道，转换时间为1us；2个定时/计数器、3个捕获单元和6路PWM输出；8K片内Flash。转子位置检测单元选用霍尔位置传感器，永磁无刷直流电机的转子位置由霍尔位置传感器检测，其检测信号是3个相差120度、脉宽为180度的重叠信号。将该检测信号送入TMS320F241的ADC口，由转子位置可计算出电机转速，TMS320F241根据当前永磁无刷直流电机的转子位置触发相应的功率开关器件。电流检测单元选用霍尔电流传感器，由霍尔电流传感器可以检测到输入永磁无刷直流电机的实际电流值，也将该实际电流值送入TMS320F241的ADC口，TMS320F241根据额定电流值与实际电流值之间的差值调节输出PWM信号的占空比，从而达到控制永磁无刷直流电机转速的目的。如图2所示，功率驱动单元包括IGBT驱动器、隔离器U1和U2、连接器J1、电容C1和电阻R1和R3，其中IGBT驱动器选用IPM驱动器PM75DSA120，隔离器U1选用高速光电隔离器HCPL4505，隔离器U2选用常规线性光耦PC817，连接器J1为5针连接器。PM75DSA120是一种双单元结构模块，内部封装了两个IGBT，额定工作电压为1200V，额定工作电流为75A，开关频率为5～20KHz，控制电压为15±1.5V，当控制电压低于13.5V时模块自身会发出欠压保护信号。来自TMS320F241的PWM信号经电阻R1限流，再经高速光电隔离器HCPL4504隔离后接PM75DSA120内部驱动电路并控制功率开关管工作，故障输出信号经线性光耦PC817隔离后送出故障信号。如图3所示，CAN接口单元包括隔离器U4和CAN总线收发器U5，其中隔离器U4选用高速光耦6N137，CAN总线收发器U5选用PCA82C250。U3为DSP控制器TMS320F241，其XTAL1和XTAL2引脚之间接5MHz的晶振X1，提供系统时钟，电容C2和C3进行滤波抗干扰。TMS320F241的3个捕获单元引脚CAP1、CAP2和CAP3连接到霍尔位置传感器的输出，永磁无刷直流电机的转子位置信号存储到捕获单元的缓冲器，经过计算可得到转子转速。A/D转换器的8位输入通道中，用了5个通道，输入量分别是直流母线电流Idc、电压Vdc以及永磁无刷直流电机的三相电流Iu、Iv和Iw，另外3个通道经过电阻接地。6路PWM输出街道6个功率开关器件的控制端，其中U+、V+和W+接上桥臂，U-、V-和W-接下桥臂。这6路PWM信号控制着功率开关器件的导通与关断，从而决定了电流的流经路径。CAN总线收发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种混合动力汽车的电机控制器，其特征在于：包括控制单元、功率驱动单元、转子位置检测单元、电流检测单元和CAN接口单元；所述转子位置检测单元检测永磁无刷直流电机的转子位置，并计算出所述永磁无刷直流电机的转速，送入所述控制单元；所述电流检测单元检测所述功率驱动单元输入所述永磁无刷直流电机的实际电流值，送入所述控制单元；所述控制单元根据所述实际电流值与额定电流值的差值调节输出PWM信号的占空比，并根据所述转子位置触发相应的所述功率驱动单元的功率开关器件；所述功率驱动单元接收所述控制单元发送的所述PWM信号控制所述永磁无刷直流电机工作；所述控制单元通过所述CAN接口单元接入车载CAN总线，并与所述车载CAN总线上面的整车控制系统进行数据交换。

【技术特征摘要】
1.一种混合动力汽车的电机控制器，其特征在于：包括控制单元、功率驱动单元、转子位置检测单元、电流检测单元和CAN接口单元；所述转子位置检测单元检测永磁无刷直流电机的转子位置，并计算出所述永磁无刷直流电机的转速，送入所述控制单元；所述电流检测单元检测所述功率驱动单元输入所述永磁无刷直流电机的实际电流值，送入所述控制单元；所述控制单元根据所述实际电流值与额定电流值的差值调节输出PWM信号的占空比，并根据所述转子位置触发相应的所述功率驱动单元的功率开关器件；所述功率驱动单元接收所述控制单元发送的所述PWM信号控制所述永磁无刷直流电机工作；所述控制单元通过所述CAN接口单元接入车载CAN总线，并与所述车载CAN总线上面的整车控制系统进行数据交换。2.根据权利要求1所述的一种混合动力汽车的电机控制器，其特征在于：所述控制单元选用高性能DSP控制器TMS3...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈美金，
申请(专利权)人：湖州慧能机电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33