电动汽车无油涡旋空压机气刹泵的PMSM驱动控制器的制作方法

本发明属于汽车技术领域，具体涉及电动汽车无油涡旋空压机气刹泵的PMSM驱动控制器。

背景技术：

随着城市新能源汽车的提倡，一些中大型电动汽车(如箱式物流车、货车、客车、公交车等)的气刹装置中至关重要的清洁、节能、智能气刹泵系统成为现阶段的主要难点。以往常用的螺杆式空压机、活塞式空压机、滑片式空压机作为打气泵存在许多弊端:首先这些都需要油或水来润滑密封散热，这样导致打出来的压缩气体含油或含水会对刹车装置带来不便，使得还需要添加繁琐的油水过滤装置；第二这些空压机体积质量都比较大，车载安装起来比较麻烦占空间，尤其在新能源汽车上安装不是特别方便；第三它们的动力源基本上是三相异步交流电动机通过皮带拖动，这样带来些能效密度低，启动转矩小，转速波动大，使得在比较大的气压下难以静止启动和处于低气压打气状态；第四其往往只是提供一个三相交流电没有任何闭环控制系统，没有检测设备的温度传感器、没有检测储气罐里的压力传感器、没有很好的过压过流欠压欠流保护电路、作为整车至关重要的模块也没有CAN总线通讯、也没有一个智能散热装置、不可调速产生事宜气压及流量。综合这些弊端导致了这些空压机无法作为清洁、节能、智能的气刹泵系统。近几年全无油涡旋空压机的出现，与其它容积式压缩机相比，涡旋压缩机具有许多不可替代的优越性。首先，它结构简单、体积小、重量轻，其主要零部件数量仅为往复式压缩机的1/10，体积约减小40％，重量约减轻15％以上。涡旋压缩机的吸气、压缩和排气过程是同时而且连续进行的，吸、排气腔不直接相邻，故泄漏较小，效率较高。压缩机工作腔不与吸、排气孔口同时相通，无需设置吸、排气阀，这一方面减少了进、排气损失，另一方面避免了气阀的敲击噪声和由此引起的振动，也减少了一组易损件，提高了压缩机可靠性。涡旋压缩机的吸气持续时间远远长于其它型式的压缩机，且其进气过程是主动的包容运动，这不同于其它型式压缩机的被动吸气，甚至还会产生吸气增压效应，故容积效率特别高。但其拖动那块必须考虑到体积小、能效密度高、可调控稳定可靠。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供电动汽车无油涡旋空压机气刹泵的PMSM驱动控制器，以解决上述背景技术中提出的在保证清洁、节能、智能的情况下进一步减小体积、提高能效密度和稳定性。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：电动汽车无油涡旋空压机气刹泵的PMSM驱动控制器，包括控制器本体(1)以及和控制器本体(1)配套的盒子(2)、安装支架(3)，其特征在于，所述控制器本体(1)和安装支架(3)通过螺栓连接，所述控制器本体(1)内部设置有变压器隔离电源(4)，所述变压器隔离电源(4)电性连接MCU控制器(5)、DSP28027驱动(6)、PWM驱动模块(7)，所述M CU控制器(5)输出端连接控制信号采集模块(8)，所述MCU控制器(5)信号连接通信模块RS485/CAN(9)和DSP28027驱动(6)，所述DSP28027驱动(6)输入连接低压加湿模块(11)、电压检测模块(12)、三相电流采样模块(13)，所述PWM驱动模块(7)电性连接功率模块(15)，所述功率模块(15)电性连接直流电源防反接模块(22)，所述直流电源防反接模块(22)电性连接滤波电容(23),所述PWM驱动模块(7)接收DSP28027驱动(6)的信号。

为提高本发明的有益效果进一步的，所述通信模块RS485/CAN(9)连接采用Modbus_rtu通信协议。

为提高本发明的有益效果进一步的，还包括风扇驱动、监测及控制模块(10)和散热风扇(14)，所述MCU控制器(5)、风扇驱动、监测及控制模块(10)和散热风扇(14)依次电性连接。

为提高本发明的有益效果进一步的，所述功率模块(15)电性连接三相高压接口(16)。

为提高本发明的有益效果进一步的，还包括DC24V电源输入(17)，所述风扇驱动、监测及控制模块(10)电性连接有DC24V电源输入(17)。

为提高本发明的有益效果进一步的，所述通信模块RS485/CAN(9)电性连接有整车控制器VCU(18)和触摸屏标定上位机(19)。

为提高本发明的有益效果进一步的，所述控制信号采集模块(8)用于采集涡旋空压机温度、车载气罐压力、继电器开关控制。

为提高本发明的有益效果进一步的，所述MCU控制器(5)电性连接报警信号输出(20)。

为提高本发明的有益效果进一步的，所述变压器隔离电源(4)和功率模块(15)之间设置有过流过压检测模块(21)。

为提高本发明的有益效果进一步的，所述变压器隔离电源(4)和滤波电容(23)之间电性连接自激开关电源(24)，滤波电容(23)电性连接车载高压锂电池组(25)。

DSP28027驱动：采用高频注入法的PMSM无传感器矢量控制，通过采集三相电流和反电动势电压且无位置传感器，产生六路PWM驱动IGBT实现永磁同步电动机的转速、电流闭环控制。速度控制精度能达0.8％以内并且调速范围大，在额定转矩内启动时间不超过5s，保证转速恒定输出转矩随着打气泵压力增大而增大。

PWM驱动模块：采用经济实惠的光耦驱动。放大DSP的SVPWM输出的六路PWM输出去驱动6个IGBT，能够很好的互锁上下桥臂，不出现上下桥臂同时导通情形。

三相电流采集模块：采用毫欧级的康铜丝采三个下桥臂的电流。

电压检测模块：采用经济实惠的串电阻分压检测法。

低温加热模块：当控制器使用环境温度低于-38℃时，DSP很难工作的起来,所以巧妙地采用自动硬件加热模块给其加热升温。实现自动加热模块电路是采用比较器比较参考电压与分压的热敏电阻电压(热敏电阻的阻值随温度变化，温度越低阻值越大)实现自动加热。

本发明的技术效果和优点：PMSM驱动控制器能达到专用型、紧凑型、防护等级高型的控制器结构；多种运行模式选择，内嵌多种传感器，过压、过流保护电路及故障报警；具有标准的modbus工业通信协议协议。

附图说明

图1为本发明提供的控制器本体结构示意图。

图2为本发明提供的盒子结构示意图。

图3为本发明提供的安装支架结构示意图。

图4为本发明提供的控制模块结构示意图。

图中：控制器本体-1，盒子-2、安装支架-3，变压器隔离电源-4，MCU控制器-5、DSP28027驱动-6，PWM驱动模块-7，控制信号采集模块-8，通信模块RS485/CAN-9，风扇驱动、监测及控制模块-10，低压加湿模块-11，电压检测模块-12，三相电流采样模块-13，功率模块-15，三相高压接口-16，DC24V电源输入-17，整车控制器VCU-18，触摸屏标定上位机-19，报警信号输出-20，过流过压检测模块-21，直流电源防反接模块-22，滤波电容-23，自激开关电源-24。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了如图1-4所示的电动汽车无油涡旋空压机气刹泵的PMSM驱动控制器，包括，控制器本体1以及和控制器本体1配套的盒子2、安装支架3，所述控制器本体1和安装支架3通过螺栓连接，所述控制器本体1内部设置有变压器隔离电源4，所述变压器隔离电源4电性连接MCU控制器5、DSP28027驱动6、PWM驱动模块7，所述MCU控制器5输出端连接控制信号采集模块8，所述MCU控制器5信号连接通信模块RS485/CAN9和DSP28027驱动6，所述MCU控制器5将信号输出风扇驱动、监测及控制模块10，所述DSP28027驱动6输入连接低压加湿模块11、电压检测模块12、三相电流采样模块13，所述PWM驱动模块7电性连接功率模块15，所述功率模块15电性连接直流电源防反接模块22，所述直流电源防反接模块22电性连接滤波电容23。所述PWM驱动模块7接收DSP28027驱动6的信号。所述通信模块RS485/CAN9连接采用Modbus_rtu通信协议。所述风扇驱动、监测及控制模块10电性连接散热风扇14。所述功率模块15电性连接三相高压接口16。所述风扇驱动、监测及控制模块10电性连接有DC24V电源输入17。所述通信模块RS485/CAN9电性连接有整车控制器VCU18和触摸屏标定上位机19。所述控制信号采集模块8用于采集涡旋空压机温度、车载气罐压力、继电器开关控制。所述MCU控制器5电性连接报警信号输出20。所述变压器隔离电源4和功率模块15之间设置有过流过压检测模块21。所述变压器隔离电源4和滤波电容23之间电性连接自激开关电源24，滤波电容23电性连接车载高压锂电池组25。

PMSM驱动控制器能达到专用型、紧凑型、防护等级高型的控制器结构；多种运行模式选择，内嵌多种传感器，过压、过流保护电路及故障报警；具有标准的modbus工业通信协议协议。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。