专利名称：串励有刷直流电机控制器的制作方法
技术领域：
本发明涉及四线串励 有刷直流电机控制器，属于汽车电子技术领域。
背景技术：
串励直流电机是中小型电动车辆重要的组成部分，它的作用是接收蓄电池组的电能，并转化为机械能，为整车行走提供动力，串励直流电机具有调速性能好，启动转矩大的特点。并且相比于内燃机动カ系统，电机动力系统电动车辆具有噪音小，无污染，能量利用率高等显著特点，对于环境要求较高的应用场合如高尔夫球场，旅游观光，车站巡査等，使用电机动力系统的电动车辆优势明显。电动车辆整车的动カ电源通常为48V的铅蓄电池组，因此串励直流电动机是工作在低电压、大电流的环境中，串励直流电机运行好坏直接由串励直流电机控制器来决定，需要控制器能安全可靠的控制串励直流电机的运行，以提高驾驶的舒适性，保护驾驶员的安全。因此，对串励直流电机控制器的稳定性、可靠性具有较高的要求。
发明内容
本发明的目的是针对上述需求为中小型电动车辆提供一种高效和安装方便的串励直流电机控制器。用于对电动叉车、电动高尔夫球车和电动游览车的电机转矩和速度进行控制，并同时对车辆电机动力系统进行温度、电流和电压的实时保护。该控制器适用于四线串励直流电动机。为达到上述目的本发明采取的方案是
所述串励有刷直流电机控制器，包括控制板和功率板，其中控制板包括电源模块、MCU模块(微控制单兀)、加速器输入模块、信号米集模块、PWM驱动模块和故障输出模块；功率板包括功率开关元件MOSFET、续流ニ极管、功率电容、放电电阻及温敏电阻，上述各模块及元器件电连接，功率板设有四个大电流接线端子，分别用于与电机电枢线圈、电池、电机励磁线圈前的接触器相连。所述MCU模块采用PIC16F886，含有电压保护、温度保护、PWM计算、故障检测、看门狗程序；功率开关元件MOSFET采用IRF2807，温敏电阻采用MF5A-2-395-403。采用上述方案的本发明串励直流电机控制器的优点是
O具有无级变速和反向制动控制特性；
2)可静音高频操作。控制电路采用脉冲宽度调制电路，使控制频率达到15kHz；
3)控制器过温时电机电流线性减小，内部温敏电阻检测控制器温度，当控制器温度超过80°C吋，输出电流限制线性减小，超过120°C时，输出回路断开，提高了电机安全性能。控制器冷下来后，电流限制和各种功能自动恢复；
4)控制器低温时电机电流减半。内部温敏电阻检测控制器温度，当控制器温度低于-25°C时，输出电流限制减半，低于_40°C时，输出回路断开，提高了电机安全性能。控制器温度升高以后，电流限制和各种功能自动恢复。
5)具有过压和欠压保护功能。控制器额定电压为48V，当电池电压超过60V吋，控制器切断输出；当电池电压低于40V时，控制器输出电流限制线性减小；当电池电压低于32V时，控制器切断输出，以保护电池。6)具有过流保护功能，控制器设计了输出电流限制，防止输出电流过大，保护控制器和电机。7)具有操作顺序错误保护功能，使操作性能更安全(适用于加速器为电位器式、霍尔踏板式)。控制器上电时，如加速器不回位(加速器输出超过20%)，则控制器停止工作。指示灯报故障提示操作人员，防止飞车，保护操作人员的安全。
图I是本发明所述串励有刷直流电机控制器与电机连接的结构框图。图2是本发明串励有刷直流电机控制器处理程序流程图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明串励直流电机控制器作进ー步说明。如图I所示，所述串励有刷直流电机控制器，包括控制板和功率板，其中控制板包括电源模块、MCU模块、加速器输入模块、信号米集模块、PWM驱动模块和故障输出模块；功率板包括功率开关元件MOSFET、续流ニ极管、功率电容、放电电阻及温敏电阻，上述各模块及元器件电连接，功率板有四个大电流接线端子，分别用于与电机电枢线圏、电池、电机励磁线圈前的接触器相连；功率板有四个大电流接线端B+、A2、B-、M-，其中B+和A2分别接到四线串励直流电机的Al和A2端，B+同时接到电池的正极，B-接到电池的负极。接触器为单刀双掷，用于控制电机正反转，接触器由外部开关所控制。电机正转时，电流方向为B+ —Al — A2 —Fl — F2 —M- —B-;当电机反转时，电流方向为B+ — Al — A2 — F2 — Fl — M- — B-。所述MCU模块采用PIC16F886，含有电压保护、温度保护、PWM计算、故障检测、看门狗程序；功率开关元件MOSFET采用IRF2807，温敏电阻采用MF5A-2-395-403。图2为本发明串励直流电机控制器的程序框图，如图所示，该控制器程序完成初始化后，进入4ms的中断程序，采集输入信号，判断电压是否正常，若正常再判断温度是否正常，若正常再判断加速器信号是否正常，若正常则计算PWM，输出驱动信号，电机运转。若检测到电压、温度或电流等超过正常范围，则进入保护程序。本控制器具有三类保护功能，分别是电流保护和电压保护、温度保护。以下为各保护功能实现过程。φ电流保护电流限流值设为500A，主要是在电机堵转或者电路短路时能够迅
速判断并做出动作，关断控制信号输出，保护控制器元器件和电机。具体实施方案为采样A2和M-之间的电压差，经滤波后输入MCU判断得电流大小；程序设定了能容忍的电流值最大持续时间，若超过此设定的时间，则控制器禁止输出，保护控制器元器件和电机。 电压保护电池电压经过电阻分压以后由控制器采集，控制器判断是否过压或欠压。控制器额定电压为48V，当电池电压超过60V时，控制器切断输出，同时产生故障信号给到故障输出模块，产生高压故障后，检测到电池电压小于58V，清除故障，控制器恢复输出；当电池电压低于40V时，控制器输出电流限制线性减小，控制器产生低压降额故障；当电池电压低于32V时，控制器切断输出，以保护电池，同时控制器产生低压故障。控制器检测到电池电压时高于41V，清除故障信号。'D温度保护使用MF5A-2-395-403作为温敏电阻，控制器在过温或低温时关断
PWM输出，防止元器件受到损害。具体过程为温敏电阻固定在控制器的铝基板上，控制器采集到温度信号后，与预先写好的温度数组比较，得出实际的温度值。程序设定的控制器正常工作温度范围为_25°C到80°C，控制器温度不在正常范围之内时，控制器产生故障信号。当控制器的温度超过80°C时，控制器输出电流限制线性减小，同时控制器产生温度降额故障，当控制器温度低于78°C后，清除故障，控制器正常输出；当控制器温度低于_25°C吋，控制器输出电流限制减半，同时控制器产生温度降额故障，当控制器温度高于_23°C后，清除故障，控制器正常输出；当控制器温度低于_40°C (或高于120°C)，控制器切断输出，以保护 控制器和电池，同时控制器产生超温故障，当控制器温度高于_38°C (或低于117°C)后，清除故障，控制器正常输出。
权利要求
1.一种串励有刷直流电机控制器，其特征在于该控制器包括控制板和功率板，其中控制板包括电源模块、MCU模块、加速器输入模块、信号米集模块、PWM驱动模块和故障输出模块；功率板包括功率开关元件MOSFET、续流ニ极管、功率电容、放电电阻及温敏电阻，上述各模块及元器件电连接，功率板有四个大电流接线端子，分别用于与电机电枢线圈、电池、电机励磁线圈前的接触器相连。
2.如权利要求I所述的串励有刷直流电机控制器，其特征在于所述MCU模块采用PIC16F886，具有电压保护、温度保护、PWM计算、故障检测、看门狗程序；功率开关元件MOSFET 采用 IRF2807，温敏电阻采用 MF5A-2-395-403。
全文摘要
一种串励有刷直流电机控制器，该控制器包括控制板和功率板，其中控制板包括电源模块、MCU模块、加速器输入模块、信号采集模块、PWM驱动模块和故障输出模块；功率板包括功率开关元件MOSFET、续流二极管、功率电容、放电电阻及温敏电阻，上述各模块及元器件电连接，功率板有四个大电流接线端子，分别用于与电机电枢线圈、电池、电机励磁线圈前的接触器相连。本发明具有无级变速和反向制动控制特性；对电机具有电流、电压、温度保护控制功能，防止飞车，有效保护操作人员的安全。
文档编号H02P7/28GK102751927SQ20121027068
公开日2012年10月24日 申请日期2012年8月1日 优先权日2012年8月1日
发明者王大方 申请人:遵义天义利威机电有限责任公司