一种低速电动汽车交流感应电机控制器的制作方法

本实用新型属于电动汽车的电气系统领域，具体涉及一种低速电动汽车交流感应电机控制器。

背景技术：

低速电动汽车是指速度低于70km/h的简易四轮纯电动汽车。其外形、结构、性能与燃油汽车类似。电动汽车具有低速大扭矩的特点，爬坡能力比燃油汽车更强。低速电动汽车具有噪音小，节能环保等优点，但也有速度低、续航里程短、充电不方便等缺点，不过在适当的地域范围内是完全可以接受的，如今低速电动汽车很畅销的一个现状就能说明这一点。

电动汽车的动力驱动部分主要有电机、动力电池组和电机控制器，电机普遍采用交流感应电机，而现有的电机控制器电路结构复杂、并且成本高，使用在低速电动汽车上会增加低速电动汽车的成本，降低低速电动汽车的性价比。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种电路结构精简的低速电动汽车交流感应电机控制器，以降低成本，提高低速电动汽车的性价比。

本实用新型所述的低速电动汽车交流感应电机控制器，包括动力电池组电压采样模块、动力电池电流采样模块、控制器温度检测模块、相电流检测模块、电机温度检测模块、转子位置检测模块、自动挡挡位检测模块、加速踏板信号检测模块、控制模块、三相桥驱动模块、由MOS管连接构成的三相桥和给各个模块供电的开关电源，动力电池组电压采样模块、动力电池电流采样模块、控制器温度检测模块、相电流检测模块、电机温度检测模块、转子位置检测模块、自动挡挡位检测模块、加速踏板信号检测模块都与控制模块相连，控制模块与三相桥驱动模块相连，三相桥驱动模块与所述三相桥相连，所述三相桥与动力电池组以及交流感应电机的U相、V相、W相绕组相连。开关电源用于为整个控制器中的各个模块提供稳定可靠的工作电源，动力电池组电压采样模块用于实时采集动力电池组的电压，动力电池电流采样模块用于实时采集动力电池组的输出电流，相电流检测模块用于实时检测交流感应电机的三相电流，三相桥驱动模块用于驱动三相桥，进而驱动交流感应电机运行，控制器温度检测模块用于测量整个控制器的温度，电机温度检测模块用于测量电机绕组的温度，加速踏板信号检测模块用于检测低速电动汽车的加速信号，自动挡挡位检测模块用于检测低速电动汽车的挡位情况，转子位置检测模块用于测量交流感应电机的转子转速，控制模块是整个控制器的中央控制单元，用于处理各种输入信号，并通过输出PWM波的方式对三相桥驱动模块进行控制。

打开低速电动汽车的钥匙开关，开关电源开始工作，动力电池组电压采样模块实时采集动力电池组的电压并发送给控制模块，动力电池电流采样模块实时采集动力电池组的输出电流并发送给控制模块，相电流检测模块实时检测交流感应电机的三相电流并发送给控制模块，控制器温度检测模块测量整个控制器的温度并发送给控制模块，电机温度检测模块测量电机绕组的温度并发送给控制模块，加速踏板信号检测模块检测低速电动汽车的加速信号并发送给控制模块，自动挡挡位检测模块检测低速电动汽车的挡位情况并发送给控制模块，转子位置检测模块测量交流感应电机的转子转速并发送给控制模块；控制模块对上述输入信号进行处理判断，控制模块根据三相电流信号、转子转速信号、加速信号和挡位情况，通过调整输出PWM波的占空比的方式控制三相桥驱动模块，进而控制三相桥的通断时间，使交流感应电机带动相关机械部件实现相应的前进、倒车、空档以及加速功能；当动力电池组欠压时，控制模块通过调整输出PWM波的占空比的方式控制三相桥驱动模块，进而控制三相桥的通断时间，降低动力电池组的输出电流，实现动力电池组的欠压保护功能；当出现动力电池组过压、动力电池组的输出电流异常、控制器温度过高、电机绕组温度过高时，控制模块通过调整输出PWM波的占空比的方式控制三相桥驱动模块，进而控制三相桥关断，交流感应电机停止工作，实现动力电池组的过压、动力电池组的输出电流异常、控制器过热、电机绕组过热保护功能。

优选的，所述开关电源包括电阻RP1、RP2、RP3、RP4、RP5，电容CP1、CP2、CP3、CP4、CP5、CP6、CEP1、CEP2，二级管DP1、DP2、DP3、DP4，三极管QP1，电感L1，稳压管DZ1，电源管理器U1和稳压器U2；二极管DP1的阳极通过钥匙开关接动力电池组、阴极接电阻RP1的一端，电阻RP1的另一端接电源管理器U1的D端，电阻RP2的一端接电源管理器U1的D端、另一端接电容CP4的一端，电容CP4的另一端接电源管理器U1的CS端，电阻RP3的一端接电源管理器U1的CS端，电阻RP3的另一端接电容CP3的一端以及电源管理器U1的GND端，电容CP3的另一端接电源管理器U1的SoftS端，电容CP1的一端接电源管理器U1的VCC端、另一端接电源管理器U1的GND端，二极管DP2的阴极接电源管理器U1的VCC端、阳极接稳压管DZ1的阴极，稳压管DZ1的阳极接电阻RP4的一端，电阻RP4的另一端接电源管理器U1的GND端，二极管DP3的阴极接电源管理器U1的GND端、阳极接地，三极管QP1的基极接稳压管DZ1的阳极、发射极接电源管理器U1的GND端、集电极接电源管理器U1的FB端，电容CP2的一端接三极管QP1的基极、另一端接三极管QP1的集电极，电容CP5的一端接电源管理器U1的GND端、另一端接稳压管DZ1的阴极，电阻RP5的一端接稳压管DZ1的阴极、另一端接二极管DP4的阴极，二级管DP4的阳极接电感L1的一端，电感L1的另一端接电源管理器U1的GND端，电容CP6的一端接二极管DP4的阳极、另一端接地，电容CEP1的正极接二极管DP4的阳极、负极接地，稳压器U2的IN端接二极管DP4的阳极、GND端接地、OUT端接电容CEP2的正极并输出各个模块所需要的工作电源，电容CEP2的负极接地。

优选的，所述动力电池电流采样模块包括双向电流霍尔传感器U3，电阻RI1、RI2、RI3、RI4、RI5，电容CI1、CI2、CI3和运放U4，双向电流霍尔传感器U3的电源端接VCC、接地端接地、第一输出端接电容CI1的一端、第二输出端接电容CI2的一端，电容CI1、CI2的另一端都接地，电阻RI2的一端接双向电流霍尔传感器U3的第二输出端、另一端接运放U4的同向输入端，电阻RI3的一端接电源VCC，另一端接运放U4的同向输入端，电阻RI1的一端接双向电流霍尔传感器U3的第一输出端、另一端接运放U4的反向输入端，电阻RI4的一端接运放U4的反向输入端、另一端接运放U4的输出端，运放U4的正电源端接电源VCC、负电源端接地，电阻RI5的一端接运放U4的输出端、另一端接控制模块的电流采样信号输入端以及电容CI3的一端，电容CI3的另一端接地。

优选的，所述三相桥驱动模块包括U相驱动器U5，V相驱动器U6，W相驱动器U7，电阻RD1、RD2、RD3、RD4、RD5、RD6、RD7、RD8、RD9、RD10、RD11、RD12，电容CD1、CD2、CD3、CD4、CD5、CD6、CD7、CD8、CD9、CED1、CED2、CD3和二极管DD1、DD2、DD3、DD4、DD5、DD6、DD7、DD8、DD9。U相驱动器U5的VDD端接+3.3V以及电容CD1的一端，电容CD1的另一端接地，U相驱动器U5的VSS端接地、HIN端接控制模块的U相第一输出端、SD端接控制模块的U相使能输出端、LIN端接控制模块的U相第二输出端，电阻RD3的一端接地、另一端接U相驱动器U5的HIN端，电阻RD4的一端接地、另一端接U相驱动器U5的LIN端，U相驱动器U5的COM端接地、LO端接二极管DD3的阴极，二极管DD3的阳极接三相桥中的MOS管Q2的栅极，电阻RD2并联在二极管DD3上，U相驱动器U5的HO端接二极管DD1的阴极、二极管DD1的阳极接三相桥中的MOS管Q1的栅极，电阻RD1并联在二极管DD1上，U相驱动器U5的VCC端接+15V以及电容CD3的一端，电容CD3的另一端接地，二极管DD2的阳极接U相驱动器U5的VCC端、阴极接U相驱动器U5的VB端，电容CED1的正极、电容CD2的一端都接U相驱动器U5的VB端，电容CED1的负极、电容CD2的另一端都接U相驱动器U5的VS端，U相驱动器U5的VS端接MOS管Q1的源极以及MOS管Q2的漏极，MOS管Q1的源极以及MOS管Q2的漏极接交流感应电机的U相绕组，MOS管Q1的漏极接动力电池组的正极，MOS管Q2的源极接动力电池组的负极。V相驱动器U6的VDD端接+3.3V以及电容CD4的一端，电容CD4的另一端接地，V相驱动器U6的VSS端接地、HIN端接控制模块的V相第一输出端、SD端接控制模块的V相使能输出端、LIN端接控制模块的V相第二输出端，电阻RD7的一端接地、另一端接V相驱动器U6的HIN端，电阻RD8的一端接地、另一端接V相驱动器U6的LIN端，V相驱动器U6的COM端接地、LO端接二极管DD6的阴极，二极管DD6的阳极接三相桥中的MOS管Q4的栅极，电阻RD6并联在二极管DD6上，V相驱动器U6的HO端接二极管DD4的阴极、二极管DD4的阳极接三相桥中的MOS管Q3的栅极，电阻RD5并联在二极管DD4上，V相驱动器U6的VCC端接+15V以及电容CD6的一端，电容CD6的另一端接地，二极管DD5的阳极接V相驱动器U6的VCC端、阴极接V相驱动器U6的VB端，电容CED2的正极、电容CD5的一端都接V相驱动器U6的VB端，电容CED2的负极、电容CD5的另一端都接V相驱动器U6的VS端，V相驱动器U6的VS端接MOS管Q3的源极以及MOS管Q4的漏极，MOS管Q3的源极以及MOS管Q4的漏极接交流感应电机的V相绕组，MOS管Q3的漏极接动力电池组的正极，MOS管Q4的源极接动力电池组的负极。W相驱动器U7的VDD端接+3.3V以及电容CD7的一端，电容CD7的另一端接地，W相驱动器U7的VSS端接地、HIN端接控制模块的W相第一输出端、SD端接控制模块的W相使能输出端、LIN端接控制模块的W相第二输出端，电阻RD11的一端接地、另一端接W相驱动器U7的HIN端，电阻RD12的一端接地、另一端接W相驱动器U7的LIN端，W相驱动器U7的COM端接地、LO端接二极管DD9的阴极，二极管DD9的阳极接三相桥中的MOS管Q6的栅极，电阻RD10并联在二极管DD9上，W相驱动器U7的HO端接二极管DD7的阴极、二极管DD7的阳极接三相桥中的MOS管Q5的栅极，电阻RD9并联在二极管DD7上，W相驱动器U7的VCC端接+15V以及电容CD9的一端，电容CD9的另一端接地，二极管DD8的阳极接W相驱动器U7的VCC端、阴极接W相驱动器U7的VB端，电容CED3的正极、电容CD8的一端都接W相驱动器U7的VB端，电容CED3的负极、电容CD8的另一端都接W相驱动器U7的VS端，W相驱动器U7的VS端接MOS管Q5的源极以及MOS管Q6的漏极，MOS管Q5的源极以及MOS管Q6的漏极接交流感应电机的W相绕组，MOS管Q5的漏极接动力电池组的正极，MOS管Q6的源极接动力电池组的负极。

本实用新型能实现前进、倒车、空档以及加速控制，也能实现动力电池组欠压、过压以及动力电池组的输出电流异常、控制器过热、电机绕组过热的保护功能，并且电路结构精简、成本低，使用在低速电动汽车上，提高了低速电动汽车的性价比。

附图说明

图1为本实用新型的电路结构图。

图2为本实用新型中的开关电源的电路原理图。

图3为本实用新型中的动力电池电流采样模块的电路原理图。

图4为本实用新型中的三相桥驱动模块的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作详细说明。

如图1所示的低速电动汽车交流感应电机控制器，包括动力电池组电压采样模块、动力电池电流采样模块、控制器温度检测模块、相电流检测模块、电机温度检测模块、转子位置检测模块、自动挡挡位检测模块、加速踏板信号检测模块、控制模块、三相桥驱动模块、三相桥和给各个模块供电的开关电源。三相桥由MOS管Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6连接构成，动力电池组电压采样模块、控制器温度检测模块、相电流检测模块、电机温度检测模块、转子位置检测模块、自动挡挡位检测模块以及加速踏板信号检测模块的具体电路为现有技术，控制模块采用DSPIC33EP323MC204。动力电池组电压采样模块的输入端通过钥匙开关与动力电池组的正极相连、输出端与控制模块的电压采样信号输入端相连，控制器温度检测模块与控制模块的控制器温度信号输入端相连，相电流检测模块与控制模块的相电流信号输入端相连，电机温度检测模块与控制模块的电机温度信号输入端相连，转子位置检测模块与控制模块的转速信号输入端相连，自动挡挡位检测模块的输入信号为低速电动汽车的挡位操作信号（比如前进、倒车、空档操作产生的信号），自动挡挡位检测模块的输出端与控制模块的挡位信号输入端相连，加速踏板信号检测模块的输入信号为加速操作信号（即操作加速踏板产生的信号），加速踏板信号检测模块的输出端与控制模块的加速信号输入端相连。

如图2所示，开关电源包括电阻RP1、RP2、RP3、RP4、RP5，电容CP1、CP2、CP3、CP4、CP5、CP6、CEP1、CEP2，二级管DP1、DP2、DP3、DP4，三极管QP1，电感L1，稳压管DZ1，电源管理器U1和稳压器U2；电源管理器U1采用英飞凌的ICE3B0365芯片；二极管DP1的阳极通过钥匙开关（即KEY）接动力电池组、阴极接电阻RP1的一端，电阻RP1的另一端接电源管理器U1的D端，电阻RP2的一端接电源管理器U1的D端、另一端接电容CP4的一端，电容CP4的另一端接电源管理器U1的CS端，电阻RP3的一端接电源管理器U1的CS端，电阻RP3的另一端接电容CP3的一端以及电源管理器U1的GND端，电容CP3的另一端接电源管理器U1的SoftS端，电容CP1的一端接电源管理器U1的VCC端、另一端接电源管理器U1的GND端，二极管DP2的阴极接电源管理器U1的VCC端、阳极接稳压管DZ1的阴极，稳压管DZ1的阳极接电阻RP4的一端，电阻RP4的另一端接电源管理器U1的GND端，二极管DP3的阴极接电源管理器U1的GND端、阳极接地，三极管QP1的基极接稳压管DZ1的阳极、发射极接电源管理器U1的GND端、集电极接电源管理器U1的FB端，电容CP2的一端接三极管QP1的基极、另一端接三极管QP1的集电极，电容CP5的一端接电源管理器U1的GND端、另一端接稳压管DZ1的阴极，电阻RP5的一端接稳压管DZ1的阴极、另一端接二极管DP4的阴极，二级管DP4的阳极接电感L1的一端，电感L1的另一端接电源管理器U1的GND端，电容CP6的一端接二极管DP4的阳极、另一端接地，电容CEP1的正极接二极管DP4的阳极、负极接地，稳压器U2的IN端接二极管DP4的阳极、GND端接地、OUT端接电容CEP2的正极并输出各个模块所需要的工作电源（比如+3.3V、+15V、电源VCC），电容CEP2的负极接地。

如图3所示，动力电池电流采样模块包括双向电流霍尔传感器U3，电阻RI1、RI2、RI3、RI4、RI5，电容CI1、CI2、CI3和运放U4，双向电流霍尔传感器U3采用HG302，运放U4采用MB358；双向电流霍尔传感器U3的电源端（即第1脚）接VCC、接地端（即第4脚）接地、第一输出端（即第2脚）接电容CI1的一端、第二输出端（即第3脚）接电容CI2的一端，电容CI1、CI2的另一端都接地，电阻RI2的一端接双向电流霍尔传感器U3的第二输出端、另一端接运放U4的同向输入端，电阻RI3的一端接电源VCC，另一端接运放U4的同向输入端，电阻RI1的一端接双向电流霍尔传感器U3的第一输出端、另一端接运放U4的反向输入端，电阻RI4的一端接运放U4的反向输入端、另一端接运放U4的输出端，运放U4的正电源端接电源VCC、负电源端接地，电阻RI5的一端接运放U4的输出端、另一端接控制模块的电流采样信号输入端（即IBus）以及电容CI3的一端，电容CI3的另一端接地。

如图4所示，三相桥驱动模块包括U相驱动器U5，V相驱动器U6，W相驱动器U7，电阻RD1、RD2、RD3、RD4、RD5、RD6、RD7、RD8、RD9、RD10、RD11、RD12，电容CD1、CD2、CD3、CD4、CD5、CD6、CD7、CD8、CD9、CED1、CED2、CD3和二极管DD1、DD2、DD3、DD4、DD5、DD6、DD7、DD8、DD9；U相驱动器U5、V相驱动器U6、W相驱动器U7都采用IR公司生产的IR2110S芯片。U相驱动器U5的VDD端接+3.3V以及电容CD1的一端，电容CD1的另一端接地，U相驱动器U5的VSS端接地、HIN端接控制模块的U相第一输出端（即PwmUH）、SD端接控制模块的U相使能输出端（即PwmUEN）、LIN端接控制模块的U相第二输出端（即PwmUL），电阻RD3的一端接地、另一端接U相驱动器U5的HIN端，电阻RD4的一端接地、另一端接U相驱动器U5的LIN端，U相驱动器U5的COM端接地、LO端接二极管DD3的阴极，二极管DD3的阳极接三相桥中的MOS管Q2的栅极，电阻RD2并联在二极管DD3上，U相驱动器U5的HO端接二极管DD1的阴极、二极管DD1的阳极接三相桥中的MOS管Q1的栅极，电阻RD1并联在二极管DD1上，U相驱动器U5的VCC端接+15V以及电容CD3的一端，电容CD3的另一端接地，二极管DD2的阳极接U相驱动器U5的VCC端、阴极接U相驱动器U5的VB端，电容CED1的正极、电容CD2的一端都接U相驱动器U5的VB端，电容CED1的负极、电容CD2的另一端都接U相驱动器U5的VS端，U相驱动器U5的VS端接MOS管Q1的源极以及MOS管Q2的漏极，MOS管Q1的源极以及MOS管Q2的漏极接交流感应电机的U相绕组，MOS管Q1的漏极接动力电池组的正极，MOS管Q2的源极接动力电池组的负极。V相驱动器U6的VDD端接+3.3V以及电容CD4的一端，电容CD4的另一端接地，V相驱动器U6的VSS端接地、HIN端接控制模块的V相第一输出端（即PwmVH）、SD端接控制模块的V相使能输出端（即PwmVEN）、LIN端接控制模块的V相第二输出端（即PwmVL），电阻RD7的一端接地、另一端接V相驱动器U6的HIN端，电阻RD8的一端接地、另一端接V相驱动器U6的LIN端，V相驱动器U6的COM端接地、LO端接二极管DD6的阴极，二极管DD6的阳极接三相桥中的MOS管Q4的栅极，电阻RD6并联在二极管DD6上，V相驱动器U6的HO端接二极管DD4的阴极、二极管DD4的阳极接三相桥中的MOS管Q3的栅极，电阻RD5并联在二极管DD4上，V相驱动器U6的VCC端接+15V以及电容CD6的一端，电容CD6的另一端接地，二极管DD5的阳极接V相驱动器U6的VCC端、阴极接V相驱动器U6的VB端，电容CED2的正极、电容CD5的一端都接V相驱动器U6的VB端，电容CED2的负极、电容CD5的另一端都接V相驱动器U6的VS端，V相驱动器U6的VS端接MOS管Q3的源极以及MOS管Q4的漏极，MOS管Q3的源极以及MOS管Q4的漏极接交流感应电机的V相绕组，MOS管Q3的漏极接动力电池组的正极，MOS管Q4的源极接动力电池组的负极；W相驱动器U7的VDD端接+3.3V以及电容CD7的一端，电容CD7的另一端接地，W相驱动器U7的VSS端接地、HIN端接控制模块的W相第一输出端（即PwmWH）、SD端接控制模块的W相使能输出端（即PwmWEN）、LIN端接控制模块的W相第二输出端（即PwmWL），电阻RD11的一端接地、另一端接W相驱动器U7的HIN端，电阻RD12的一端接地、另一端接W相驱动器U7的LIN端，W相驱动器U7的COM端接地、LO端接二极管DD9的阴极，二极管DD9的阳极接三相桥中的MOS管Q6的栅极，电阻RD10并联在二极管DD9上，W相驱动器U7的HO端接二极管DD7的阴极、二极管DD7的阳极接三相桥中的MOS管Q5的栅极，电阻RD9并联在二极管DD7上，W相驱动器U7的VCC端接+15V以及电容CD9的一端，电容CD9的另一端接地，二极管DD8的阳极接W相驱动器U7的VCC端、阴极接W相驱动器U7的VB端，电容CED3的正极、电容CD8的一端都接W相驱动器U7的VB端，电容CED3的负极、电容CD8的另一端都接W相驱动器U7的VS端，W相驱动器U7的VS端接MOS管Q5的源极以及MOS管Q6的漏极，MOS管Q5的源极以及MOS管Q6的漏极接交流感应电机的W相绕组，MOS管Q5的漏极接动力电池组的正极，MOS管Q6的源极接动力电池组的负极。

打开低速电动汽车的钥匙开关，开关电源开始工作，动力电池组电压采样模块实时采集动力电池组的电压并发送给控制模块，动力电池电流采样模块实时采集动力电池组的输出电流并发送给控制模块，相电流检测模块实时检测交流感应电机的三相电流并发送给控制模块，控制器温度检测模块测量整个控制器的温度并发送给控制模块，电机温度检测模块测量电机绕组的温度并发送给控制模块，加速踏板信号检测模块检测低速电动汽车的加速信号并发送给控制模块，自动挡挡位检测模块检测低速电动汽车的挡位情况并发送给控制模块，转子位置检测模块测量交流感应电机的转子转速并发送给控制模块；控制模块对上述输入信号进行处理判断，控制模块根据三相电流信号、转子转速信号、加速信号和挡位情况，通过调整输出PWM波的占空比的方式控制三相桥驱动模块，进而控制三相桥的通断时间，使交流感应电机带动相关机械部件实现相应的前进、倒车、空档以及加速功能；当动力电池组欠压时，控制模块通过调整输出PWM波的占空比的方式控制三相桥驱动模块，进而控制三相桥的通断时间，降低动力电池组的输出电流，实现动力电池组的欠压保护功能；当出现动力电池组过压、动力电池组的输出电流异常、控制器温度过高、电机绕组温度过高时，控制模块通过调整输出PWM波的占空比的方式控制三相桥驱动模块，进而控制三相桥关断，交流感应电机停止工作，实现动力电池组的过压、动力电池组的输出电流异常、控制器过热、电机绕组过热保护功能。