一种基于电机转子定位的电动车防盗装置及其防盗方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电动车防盗技术领域，具体涉及一种基于电机转子定位的电动车防盗 装置及其防盗方法。
【背景技术】
[0002] 随着社会的发展和燃油交通工具的不断增加，人类面对的石油燃料等自然资源不 足和燃油排放导致全球变暖的问题日益凸显出来。所以在此背景下混合动力或纯动力的交 通共运输工具逐渐走入人们的生活，电动车应运而生。电动车因具有环保、快捷和方便的特 点，深受消费者的喜爱。近年来，电动车市场发展迅速，截止目前，国内电动车保有量已超过 6000万辆。
[0003 ]无刷直流电机在电动汽车和电动自行车市场有广泛的应用。无刷直流电机由电机 主体和驱动器组成，电机主体的定子绕组多做成三相对称星形接法，，而电机主体的转子上 粘有已充磁的永磁体，为了检测转子的极性，在电机主体内装有位置传感器;驱动器由功率 电子器件和集成电路等构成，其用于接受电机的启动、停止、制动信号，以控制电机的启动、 停止和制动，还用于接受位置传感器信号和正反转信号，用来控制逆变桥各功率管的通断， 产生连续转矩以及接受速度指令和速度反馈信号，用来控制和调整转子的转速等等。
[0004] 先进的电动车防盗技术是保证电动车安全的前提，现有技术中常用的电动车防盗 装置一般采用单片机控制相应的功率管通断，来令无刷直流电机三相短接而实现硬防盗， 同时通过设计单片机外设传感器电路，令报警喇叭发出报警声音实现软防盗，例如公开号 CN2590837提供的一种电动自行车用防盗报警器的技术方案。然而，这种防盗控制装置容易 产生"误判"，例如在行人不小心触碰到电动车或者停车处的工作人员在整理车位时挪动电 动车的情况下，也会引发防盗报警，这影响了电动车周边的生活环境;其次，这些防盗控制 装置还需要额外增加大量相关硬件以实现防盗功能，大大增加了系统软硬件成本。
[0005] 因此，设计一种合理、科学的电动车防盗装置及方法，能改善生活环境，降低电动 车被窃率，具有重要的意义。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的旨在提供一种基于电机转子定位的电动车防盗装置及其防盗方法， 以克服传统电动车防盗控制方法成本高且误判率高等缺点。
[0007] 为达到上述目的，本发明采用采用的技术方案是：
[0008] 一种基于电机转子定位的电动车防盗装置，所述电动车包括直流电源、三相桥式 逆变器和无刷直流电机，所述无刷直流电机由所述直流电源供电，所述三相桥式逆变器与 所述直流电源并联，所述三相桥式逆变器的三相输出端分别对应连接所述无刷直流电机的 定子的三相绕组;所述电动车防盗装置由电流检测模块以及控制模块构成;其中，所述电流 检测模块包括依次串联的电流采集器、Clark变换器和Park变换器，所述电流采集器的输入 端接在所述三相绕组上，所述Park变换器的输出端连接所述控制模块的输入端;所述控制 模块包括两个比较器、两个PID调节器、d轴电流给定器、q轴电流给定器、反Park变换器以及 SVPWM变换器，其中一个比较器的两个输入端分别连接d轴电流给定器和Park变换器且其输 出端连接其中一个PID调节器的输入端，另一个比较器的两个输入端分别连接q轴电流给定 器和Park变换器且其输出端连接另一个PID调节器的输入端，两个PID调节器的输出端均连 接至反Park变换器的输入端，反Park变换器的输出端连接SVPWM变换器的输入端，SVPWM变 换器的输出端连接所述三相桥式逆变器的控制输入端以输出PWM信号。
[0009] 进一步的，所述三相桥式逆变器主要由六只晶体管构成，六只晶体管分为三组，每 组晶体管两两串联后与所述直流电源并联;且每组中两个晶体管之间的串联节点为所述三 相输出端的一个相输出端，对应连接至所述无刷直流电机的定子的一个相绕组;每只晶体 管的栅极作为所述三相桥式逆变器的一个控制输入端，连接所述SVPWM变换器的输出端。
[0010] 进一步的，所述电流采集器为电流互感器或者电流传感器。
[0011] 进一步的，所述电流采集器的数量为一个或三个，用于采集所述定子的三相绕组 上的电流。
[0012] 进一步的，所述比较器为减法器。
[0013] -种上述的基于电机转子定位的电动车防盗装置的防盗方法，包括以下步骤：
[0014] (1)给定电动车的无刷直流电机的定子电流在其两相同步旋转d_q坐标系中的d轴 上的给定电流分量^ =().以及q轴上的给定电流分量，0 = _9〇°，其中iN为所述定子的 额定电流，9为所述无刷直流电机的转子的空间位置角；
[0015] (2)通过电流检测模块的电流采集器采集所述定子的三相绕组的实际电流值iA、 iB、ic，将所述三相绕组实际电流值iA、iB、ic依次通过所述电流检测模块的Clark变换器的 Clark变换和Park变换器的Park变换后，得到所述d轴的实际电流分量id以及所述q轴的实 际电流分量iq，再通过控制模块的两个比较器分别获得所述d轴上的给定电流分量 < 与实际 电流分量id的差值以及所述q轴上的给定电流分量<与实际电流分量iq的差值后，分别送入 所述控制模块的两个PID调节器中，得到所述d轴上的电压分量Ud和所述q轴上的电压分量uq，将Ud和Uq通过反Park变换器的反Park变换后，得到所述无刷直流电机的两相垂直静止a-0坐标系中的a轴上所需的电压分量Ua和0轴上所需的电压分量Ufi,将Ua、Uf!送入到所述控制 模块的SVPWM变换器；
[0016] (3)通过SVPWM变换器产生相应PWM脉冲信号送入所述电动车的三相桥式逆变器 中，使得所述d轴上的实际电流分量id以及所述q轴上的实际电流分量i q分别跟随给定的' 和<，从而使得所述定子产生相应的磁场力作用，所述转子在所述磁场力作用下定位到所述 定子的相应位置处，锁定无刷直流电机，达到电动车防盗的目的。
[0017] 与现有技术相比，本发明的技术方案的优点和有益效果是：
[0018] 1、本发明采用的电动车防盗装置，结构简单，成本低，通过对电机转子定位技术锁 死车轴，能有效防止电动车被强制移位，能有效降低电动车的被盗率。
[0019] 2、本发明采用的电动车防盗方法，将定子的三相实际电流通过Clark变换和Park 变换来转换为两相同步旋转d_q坐标系d、q轴上的实际电流分量，并将d_q轴上的实际电流 分量与给定电流分量之间的差值分别经过相应的PID调节器的调节，获得d、q轴上的电压分 量，对电压分量进行反Park变换后，得到两相垂直静止cH3坐标系的a轴和0轴上所需的电压 分量，SVPWM变换器根据a轴和0轴上所需的电压分量对三相桥式逆变器进行PffM调制，控制 电机锁定，不仅处理速度快，而且能提高d、q电流跟踪性能，简单有效地锁住电动车，达到防 盗的目的。
【附图说明】
[0020] 图1为本发明具体实施例的基于电机转子定位的电动车防盗装置的结构示意图；
[0021] 图2是本发明具体实施例的基于电机转子定位的电动车防盗方法流程图。
【具体实施方式】
[0022] 下面结合附图对本发明的一种基于电机转子定位的电动车防盗装置及其防盗方 法作进一步详细说明。
[0023] 请参考图1，本实施例提供一种基于电机转子定位的电动车防盗装置，用于对电动 车进行防盗，其中，所述电动车1包括直流电源、三相桥式逆变器2和无刷直流电机3,所述无 刷直流电机3由所述直流电源1供电，所述三相桥式逆变器2与所述直流电源1并联，所述三 相桥式逆变器2的三相输出端分别对应连接所述无刷直流电机3的定子的三相绕组A、B、C。 所述三相桥式逆变器2可以为单"进"三"出"的三相逆变器，也可以为三"进"三"出"的三相 逆变器，"进"即为三相桥式逆变器2的控制输入端，"出"即为三相桥式逆变器2的相输出端。 本实施例中，所述三相桥式逆变器2主要由六只晶体管M0S1~M0S6构成，共分为三组:第一 组中的M0S1的源极与M0S4的漏极串联后再直流电源1并联，且M0S1与M0S4之间的串联节点 N1与所述无刷直流电机的定子的A相绕组连接;第二组中的M0S3的源极与M0S6的漏极串联 后再直流电源1并联，且M0S3与M0S6之间的串联节点N2与所述无刷直流电机的定子的B相绕 组连接;第三组中的M0S5的源极与M0S2的漏极串联后再直流电源1并联，且M0S5与M0S2之间 的串联节点N3与所述无刷直流电机的定子的C相绕组连接。此外，每只晶体管的栅极作为所 述三相桥式逆变器2的一个控制输入端，连接所述控制模块5的SVPWM变换器58的输出端。
[0024] 本实施例的电动车防盗装置由电流检测模块4以及控制模块5构成。