用于低速电动商用车驱动电机的新型转子位置检测模块的制作方法

本发明涉及电动汽车领域，尤其涉及低速电动汽车电机控制领域，具体是指一种用于低速电动商用车驱动电机的新型转子位置检测模块。

背景技术：

基于旋转变压器(位置传感器)的永磁同步电机驱动系统具有高效率，高功率密度，调速范围广，高可靠的特性，目前大量应用于电动汽车电驱动领域。旋转变压器反馈信号受解码芯片激励信号影响较大，激励信号在高压高频交流电磁环境中容易受到干扰，导致旋转变压器反馈信号畸变，影响解码芯片角度输出；另外，解码芯片外围信号处理电路相对较复杂，旋变反馈信号与解码芯片之间的连接线路受高频电磁干扰的概率相对较多，旋转变压器信号回路可靠性相对较低。

技术实现要素：

本发明的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供了一种满足电路简单、干扰少、可靠性高的用于低速电动商用车驱动电机的新型转子位置检测模块。

为了实现上述目的，本发明的用于低速电动商用车驱动电机的新型转子位置检测模块如下：

该用于低速电动商用车驱动电机的新型转子位置检测模块，其主要特点是，所述的系统包括：

霍尔角度传感器集成芯片及外围电路和感应磁环，集成芯片安装于电机定子端盖，感应磁环安装于转子末端，集成芯片检测采集磁通信号，进行角度数据计算，将计算数据及故障状态传输至控制器mcu。

较佳地，所述的电机的转子末端安装磁环，所述的电机的定子端盖安装包括霍尔传感器集成芯片的电路板。

较佳地，所述的霍尔角度传感器根据电压信号计算磁通密度对应的角度α，具体为：

根据以下公式计算磁通密度对应的角度α：

α＝∠(v1，k·v2）；

其中，α表示磁场角度，v1表示vx、vy或vz，v2表示vx、vy或vz，k表示幅值系数，来匹配v1和kv2的幅值。

较佳地，所述的霍尔角度传感器输出0～360度的角度位置。

较佳地，所述的新型转子位置检查模块应用于低速电动商用车平台。

采用了本发明的用于低速电动商用车驱动电机的新型转子位置检测模块，适合转速相对较低的商用车平台，相对旋转变压器方案，控制器内部解码芯片和外围复杂电路可以取消，其低廉的成本也适合对成本更加敏感的商用车。本发明替代价格较高的旋转变压器及旋变解码芯片，单套电驱动系统成本显著下降，同时能保证良好的系统性能和可靠性，在商用车上推广可以大幅提高产品收益，提升产品市场竞争力。

附图说明

图1为本发明的用于低速电动商用车驱动电机的新型转子位置检测模块的霍尔角度传感器位置检测方案原理图。

图2为本发明的用于低速电动商用车驱动电机的新型转子位置检测模块的解码芯片外围电路。

图3为本发明的用于低速电动商用车驱动电机的新型转子位置检测模块的霍尔角度传感器安装示意图。

图4为本发明的用于低速电动商用车驱动电机的新型转子位置检测模块的基于霍尔角度传感器电驱动系统原理图。

图5为本发明的用于低速电动商用车驱动电机的新型转子位置检测模块的实施例的霍尔角度传感器信号输出图。

具体实施方式

为了能够更清楚地描述本发明的技术内容，下面结合具体实施例来进行进一步的描述。

本发明的该用于低速电动商用车驱动电机的新型转子位置检测模块，其中包括：

霍尔角度传感器集成芯片及外围电路和感应磁环，集成芯片安装于电机定子端盖，感应磁环安装于转子末端，集成芯片检测采集磁通信号，进行角度数据计算，将计算数据及故障状态传输至控制器mcu。

作为本发明的优选实施方式，所述的电机的转子末端安装磁环，所述的电机的定子端盖安装包括霍尔传感器集成芯片的电路板。

作为本发明的优选实施方式，所述的霍尔角度传感器根据电压信号计算磁通密度对应的角度α，具体为：

根据以下公式计算磁通密度对应的角度α：

α＝∠(v1，k·v2)；

其中，α表示磁场角度，v1表示vx、vy或vz，v2表示vx、vy或vz，k表示幅值系数，来匹配v1和kv2的幅值。

作为本发明的优选实施方式，所述的霍尔角度传感器输出0～360度的角度位置。

作为本发明的优选实施方式，所述的新型转子位置检查模块应用于低速电动商用车平台。

本发明的具体实施方式中，本发明相对传统电动汽车驱动电机转子位置检测所采用的旋转变压器方案具有硬件电路更简单、硬件成本更低、软件复杂度更低、可靠性更高的特点本发明采用mlx90360霍尔角度传感器实现电机转子0～360°范围内的角度检测，霍尔角度传感器工作原理如图1～2所示。在电机转子末端安装磁环，在定子端盖相对应位置安装霍尔传感器集成芯片电路板，电机霍尔传感器安装示意图如图3所示。

mlx90360霍尔角度传感器，检测施加在芯片上磁通密度的三维分量bx，by，bz，并将其转化为电压信号vx，vy，vz，芯片根据电压信号计算该磁通密度对应的角度α，计算公式如下：

α＝∠(v1，k·v2)；

α表示磁场角度；v1表示vx、vy或vz；v2表示vx、vy或vz；k表示幅值系数，用来匹配v1和kv2的幅值。

电机运行过程中，随着磁环转动，霍尔传感器检测磁场相应变化，经传感器芯片内部信号处理后，传感器线性地输出的0～360°角度位置。该芯片集成有spi通信接口，并与电机控制器spi接口相连，电机控制器实时读取霍尔传感器发送到角度数据，从而进行基于磁场定向的矢量控制，驱动电机旋转。

受传感器spi通信接口传输速率限制，该方案不适用于高转速工况，而适合转速相对较低的商用车平台，相对旋转变压器方案，控制器内部解码芯片和外围复杂电路可以取消，其低廉的成本也适合对成本更加敏感的商用车。

在某型号电机设计过程中，采用霍尔角度传感器替换旋转变压器，转子末端安装磁极，并在定子端盖对应位置安装包含角度传感器集成芯片的电路板，该电路板通过spi信号与电机控制器连接，进行角度数据和故障状态通信，原理图如图4所示。

对霍尔传感器实物进行台架试验，电机运行过程中，霍尔角度传感器输出角度信号线性度较好，在0～6000rpm全速范围内，均能正常运行，角度信号如图5所示。

本装置采用霍尔角度传感器进行永磁同步电机位置检测，该位置信号用于电机矢量控制，适用于霍尔角度传感器的转子与定子结构设计，可以将霍尔角度传感器应用于商用车电动汽车驱动电机平台。

采用了本发明的用于低速电动商用车驱动电机的新型转子位置检测模块，适合转速相对较低的商用车平台，相对旋转变压器方案，控制器内部解码芯片和外围复杂电路可以取消，其低廉的成本也适合对成本更加敏感的商用车。本发明替代价格较高的旋转变压器及旋变解码芯片，单套电驱动系统成本显著下降，同时能保证良好的系统性能和可靠性，在商用车上推广可以大幅提高产品收益，提升产品市场竞争力。

在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。