无刷直流电机用于汽车选档的低速大功率的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种汽车选档技术，特别是无刷直流电机用于汽车选档的低速大功率。
【背景技术】
[0002]在电一电式AMT系统中，执行电动机选用了无刷直流电动机和机械行程控制技术，就是通过一定的机械装置一减速机构将运动和动力分别传递到换档拨叉上，从而对换档进行控制。此项控制特点是无刷直流电机，按照换档时序要求，通过减速机驱动选换档拨叉，完成选换档控制。为了保证选档的速度和精度，机械行程控制技术采用了开环+闭环的控制方法，开环部分是为了运行速度，闭环是保证控制的精度。控制上的特征分为机械机构连接和机械行程控制技术，电机机械机构在实现过程中有诸多的非线性时变、外界干扰情况，机械行程控制技术很好实现了目标指令快速准确跟踪，而传统的线性控制理论难以很好地解决问题。
[0003]传统的直流电机控制中分为步进电机和直流电机，步进电机输出扭矩和转速成反比，直流电机输出扭矩和转速成正比。这两种电机无法在低速和高速时同时实现大功率扭矩输出，对于高速低速均需要大扭矩的情况无法适应。
[0004]本发明通过控制电机以二三换相方式(通常是二二换相)以类似步进电机细分的方法将无刷电机的最低转速由几百转降到几转，并且在低速转动的过程中仍保持大功率大扭矩输出。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种无刷直流电机用于汽车选档低速大功率。
[0006]本发明的目的是这样实现的，无刷直流电机用于汽车选档的低速大功率，其特征是:包括驱动电路和无刷电机，无刷电机连接在壳体上，直流无刷电机的输出轴与齿轮减速装置连接；磁铁嵌装在传感轴的轴端，线性霍尔传感器用于检测选档拨叉的位置，线性霍尔传感器设置在与磁铁对应的位置；齿轮减速装置输出轴连接汽车选档机构，其中，驱动电路:包含 Ql、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6 共 6 个 MOSFET，Ql、Q3、Q5 为上臂，连接电源正，Q2、Q4、Q6 为下臂，连接电源地，而、见、￥!1、￥1^、1!1、11^连接MCU，用来控制6个MOSFET的导通或关断；UH和UL控制U相的输出，若要U相连接电源正时UH控制Ql打开，UL控制Q2关闭；若要U相连接电源地时UH控制Ql关闭，UL控制Q2打开；若要U相悬空时UH控制Ql关闭，UL控制Q2关闭；所述的无刷电机:电机由定子和转子组成，定子为线圈绕组与电机外壳固定连接U、V、W三相构成回路，转子由永磁体组成；通过给U、V、W供电在电机内形成磁场，不断改变磁场方向，转子就会在磁场的作用下转动；通过霍尔传感器检测磁铁的位置和控制电机U、V、W三相电压来控制电机。
[0007]所述的通过霍尔传感器检测磁铁的位置和控制电机U、V、W三相电压来控制电机为两次三相自锁状态加上中间渐变过渡的过程，电机U、V、W三相同时工作，两相打开上管或下管，一相打开下管或上管；通过打开Ql、Q3、Q6和关闭Q2、Q4、Q5来控制U+和V+接通电源正，W+接通电源地，这样U+到U-上产生正向磁场，V+到V-上产生正向磁场，W+到W-上产生反向磁场,最终的磁场方向为三相矢量和,在这样的固定不变的磁场中，转子上的永磁体受到磁场作用会保持固定的位置不动，然后减小V+上的电压至关闭，与此同时V+到V-上的磁场强度逐渐减弱至消失，最后打开Ql、Q4、Q6和关闭Q2、Q3、Q5来控制U+接通电源正，W+接通电源地，V+接通电源地，但V+上的电压是从零逐渐增加的，到和其他两相相同时停止，与此同时V+到V-上产生反向磁场并从零逐渐增强至和其他两相相同，这样U+到U-上产生正向磁场，V+到V-上产生反向磁场，W+到W-上也产生反向磁场，转子在新的磁场作用下转动到当前磁场方向上，当前磁场方向与上一磁场方向成一夹角，电机转子在转过这个夹角时由于V相电压是渐变的，该转动会非常平缓，也就是低转速，各个相上的电压大小可以控制电机输出功率大小，以此类推为低速大功率。
[0008]本发明的优点是:
1.转动扭矩大，可以有效提高控制精度；
2.转动噪音小；
3.低转速可调，有效减小对减速装置的冲击，延长使用寿命。
【附图说明】
[0009]下面结合实施例附图对本发明作进一步说明:
图1是本发明实施例电路控制示意图；
图2到图6是低速大功率控制方式；
图7是选档装置控制流程图。
【具体实施方式】
[0010]如图1所示，无刷直流电机用于汽车选档的低速大功率，其特征是:包括驱动电路和无刷电机，无刷电机连接在壳体上，直流无刷电机的输出轴与齿轮减速装置连接；磁铁嵌装在传感轴的轴端，线性霍尔传感器(用于检测选档拨叉的位置)设置在与磁铁对应的位置；齿轮减速装置输出轴连接汽车选档机构，其中，驱动电路:包含Ql、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6共6个M0SFET，Q1、Q3、Q5为上臂，连接电源正，Q2、Q4、Q6为下臂，连接电源地，UH、UL、VH、VL、WH、WL连接MCU，用来控制6个MOSFET的导通或关断；UH和UL控制U相的输出，若要U相连接电源正时UH控制Ql打开，UL控制Q2关闭；若要U相连接电源地时UH控制Ql关闭，UL控制Q2打开；若要U相悬空时UH控制Ql关闭，UL控制Q2关闭；所述的无刷电机:电机由定子和转子组成，定子为线圈绕组与电机外壳固定连接U、V、W三相构成回路，转子由永磁体组成；通过给U、V、W供电在电机内形成磁场，不断改变磁场方向，转子就会在磁场的作用下转动；通过霍尔传感器检测磁铁的位置和控制电机U、V、W三相电压来控制电机。
[0011]如图2所示，假设当前电机位置为位置1，目标位置为位置2，则在电机处于位置I时直接控制打开Ql、Q3、Q6，关闭Q2、Q4、Q5，使得U相和V相产生正向磁场，W相产生反向磁场，其矢量和指向为位置I。如图3所不,减小V相电压,使得其磁场矢量和从位置I偏向位置2。当电压减小到O时，如图4所示，磁场矢量和指向位置I与位置2中间。如图5所示，关闭Q3并打开Q4，电压逐步增大，使得V相出现反向磁场，此时磁场矢量和从中间位置再次向位置2转动。当V相电压增加到和W相相同时始到如图6所示磁场使得电机转动到位置2。
[0012]如图7所示，选档装置控制流程为:
1.上电；
2.检测上位机指令；
3.没有收到指令返回第2步，收到进入下一步；
4.根据指令内容决定控制策略，配置相关参数控制电机；
5.读取减速机构线性霍尔传感器值；
6.将当前位置信息上传给上位机；
7.如果已到达指令要求的位置则进入下一步，否则返回第4步继续控制电机指令完成，控制电机停止并返回第2步。
[0013]本实施例没有详细叙述的部件和结构属本行业的公知部件和常用结构或常用手段，这里不一一叙述。
【主权项】
1.无刷直流电机用于汽车选档的低速大功率，其特征是:包括驱动电路和无刷电机，无刷电机连接在壳体上，直流无刷电机的输出轴与齿轮减速装置连接；磁铁嵌装在传感轴的轴端，线性霍尔传感器用于检测选档拨叉的位置，线性霍尔传感器设置在与磁铁对应的位置；齿轮减速装置输出轴连接汽车选档机构，其中，驱动电路:包含Ql、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6共6个MOSFET，Ql、Q3、Q5为上臂，连接电源正，Q2、Q4、Q6为下臂，连接电源地，UH、UL、VH、VL、WH、WL连接MCU，用来控制6个MOSFET的导通或关断；UH和UL控制U相的输出，若要U相连接电源正时UH控制Ql打开，UL控制Q2关闭；若要U相连接电源地时UH控制Ql关闭，UL控制Q2打开；若要U相悬空时UH控制Ql关闭，UL控制Q2关闭；所述的无刷电机:电机由定子和转子组成，定子为线圈绕组与电机外壳固定连接U、V、W三相构成回路，转子由永磁体组成；通过给U、V、W供电在电机内形成磁场，不断改变磁场方向，转子就会在磁场的作用下转动；通过霍尔传感器检测磁铁的位置和控制电机U、V、W三相电压来控制电机。
2.根据权利要求1所述的无刷直流电机用于汽车选档的低速大功率，其特征是:所述的通过霍尔传感器检测磁铁的位置和控制电机U、V、W三相电压来控制电机为两次三相自锁状态加上中间渐变过渡的过程，电机U、V、W三相同时工作，两相打开上管或下管，一相打开下管或上管；通过打开Ql、Q3、Q6和关闭Q2、Q4、Q5来控制U+和V+接通电源正，W+接通电源地，这样U+到U-上产生正向磁场，V+到V-上产生正向磁场，W+到W-上产生反向磁场，最终的磁场方向为三相矢量和，在这样的固定不变的磁场中，转子上的永磁体受到磁场作用会保持固定的位置不动，然后减小V+上的电压至关闭，与此同时V+到V-上的磁场强度逐渐减弱至消失，最后打开Q1、Q4、Q6和关闭Q2、Q3、Q5来控制U+接通电源正，W+接通电源地，V+接通电源地，但V+上的电压是从零逐渐增加的，到和其他两相相同时停止，与此同时V+到V-上产生反向磁场并从零逐渐增强至和其他两相相同，这样U+到U-上产生正向磁场，V+到V-上产生反向磁场，W+到W-上也产生反向磁场，转子在新的磁场作用下转动到当前磁场方向上，当前磁场方向与上一磁场方向成一夹角，电机转子在转过这个夹角时由于V相电压是渐变的，该转动会非常平缓，也就是低转速，各个相上的电压大小可以控制电机输出功率大小，以此类推为低速大功率。
【专利摘要】本发明涉及无刷直流电机用于汽车选档的低速大功率，其特征是：包括驱动电路和无刷电机，无刷电机连接在壳体上，直流无刷电机的输出轴与齿轮减速装置连接；磁铁嵌装在传感轴的轴端，线性霍尔传感器用于检测选档拨叉的位置，线性霍尔传感器设置在与磁铁对应的位置；齿轮减速装置输出轴连接汽车选档机构，驱动电路：包含Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6共6个MOSFET，Q1、Q3、Q5为上臂，连接电源正，Q2、Q4、Q6为下臂，连接电源地，UH、UL、VH、VL、WH、WL连接MCU，用来控制6个MOSFET的导通或关断；UH和UL控制U相的输出，若要U相连接电源正时UH控制Q1打开，UL控制Q2关闭；若要U相连接电源地时UH控制Q1关闭，UL控制Q2打开；若要U相悬空时UH控制Q1关闭，UL控制Q2关闭。
【IPC分类】H02P6-08, H02P6-16, H02K29-08
【公开号】CN104660000
【申请号】CN201310600491
【发明人】潘亚敏, 陈创
【申请人】陕西国力信息技术有限公司
【公开日】2015年5月27日
【申请日】2013年11月25日