专利名称：用于电动车的三相无刷直流电机控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及数字电子技术、模拟电子技术及电力电子技术领域，尤其涉及一种三相无刷直流电机控制装置，所述三相无刷直流电机控制装置适用于电动车辆。
背景技术：
电动车作为绿色朝阳产业，在我国发展已有十年之久，尤其在电动自行车和电动汽车方面都有广泛地应用。2010年底，我国电动自行车已经达到1.2亿辆，而且以每年30%的速度增长。在电动汽车方面，我国的新能源汽车在未来10年计划投资额将达1000亿元，且销量规模位要居世界前列。随着电动车这一朝阳产业的蓬勃发展，电动车的控制装置的应用也越来越广泛，目前已知的适用于电动车的三相无刷直流电机控制装置存在以下一些不足:I)使用的连接器体积比较大且负载大；2)不具备大功率条件下的防震要求，以至容易造成元器件的损坏；
3)不能够提供图形界面的巡航功能；4)现有的电机控制装置使用传统的旋转把手以控制电动车的方向。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种用于电动车的三相无刷直流电机控制装置，它取消了现有技术中的离合器、变速器、差速器等构件，直接通过电机驱动车轮，这样不仅能消除传动中的机械磨损和功率损耗，以提高传动效率，而且在制动方面也起到节能的效果，此外它具有体积较小和重量较轻的特点。为实现上述目的，本发明采用以下技术方案。—种用于电动车的三相无刷直流电机控制装置，包括:一上位机、串口通信模块、无线蓝牙模块、切换模块、控制处理模块和功率驱动模块；所述串口通信模块用于接收上位机发出的控制指令，并将所述控制指令转发至所述控制处理模块，以及负责所述上位机与所述控制处理模块之间的连接以及数据传送；所述无线蓝牙模块包括第一无线蓝牙模块和第二无线蓝牙模块，所述第一无线蓝牙模块与所述上位机通信，用以接收所述上位机所发出的控制指令，并发送至第二无线蓝牙模块；所述第二无线蓝牙模块与所述控制处理模块通信，用于将第一无线蓝牙模块所接收到的控制命令转发至所述控制处理模块；所述切换模块包括多个跳线器，用以控制所述串口通信模块与所述控制处理模块通信，或者切换至无线蓝牙模块与所述控制处理模块通信；所述控制处理模块与所述功率驱动模块连接，用于在接收到所述控制指令后向所述功率驱动模块发送脉冲宽度调制信号；所述功率驱动模块与一三相无刷直流电机连接，用于接收所述脉冲宽度调制信号，驱动所述三相无刷直流电机，以使装配有所述三相无刷直流电机的电动车执行起动、前进、后退、刹车、续航、转向、鸣笛、控制车灯及远程控制操作。进一步，所述用于电动车的三相无刷直流电机控制装置还包括过流过压保护模块，所述过流过压保护模块与控制处理模块连接，所述过流过压保护模块用于将从所述功率驱动模块所采集的电压电流值与预设定的电压电流值相比较，并实时向所述控制处理模块发送监控信号，以对功率驱动模块进行过流过压保护。进一步，所述过流过压保护模块包括一双运算放大器和一双电压比较器；所述双运算放大器与双电压比较器连接，用于将采集的电压电流值进行放大处理，并与预设定的电压电流值相比较，并将比较结果发送至所述控制处理模块。进一步，所述控制处理模块包括一数字信号处理芯片，所述数字信号处理芯片为TMS320F28027 芯片。进一步，所述功率驱动模块包括IR2101S驱动芯片和场效应管；所述驱动芯片与场效应管电学连接，通过驱动芯片的电压脉冲控制所述场效应管的导通或截止；所述场效应管用于控制三相无刷直流电机与一高电压的通断。进一步，所述串口通信模块包括MAX3232CSE收发器和9针型RS-232串口。进一步，所述用于电动车的三相无刷直流电机控制装置还包括一实时时钟模块；所述实时时钟模块包括一个ISL1208实时时钟芯片,所述实时时钟芯片与所述控制处理模块相连，用于将实时时钟信号输入至所述控制处理模块。进一步，所述用于电动车的三相无刷直流电机控制装置还包括一液晶显示模块；所述液晶显示模块包括一个液晶屏转接板，用以显示实时时钟。进一步，所述用于电动车的三相无刷直流电机控制装置还包括检测模块，还包括检测模块，所述检测模块分别与所述控制处理模块和三相无刷直流电机连接，所述检测模块用于进行速度监测和位置检测；所述检测模块包括多个霍尔传感器。进一步，所述上位机依次通过MATLAB制成的图形用户界面层、串口通信模块与所述控制处理模块通信，或者依次通过MATLAB制成的图形用户界面层、无线蓝牙模块与所述控制处理模块通信；所述图形用户界面层用于实现人机交互图形化。本发明三相无刷直流电机控制装置的积极效果是:
1)取消现有技术中的离合器、变速器、差速器等构件，直接通过电机驱动车轮；这样，不仅能消除传动中的机械磨损与功率损耗，提高传动效率，而且在制动方面也起到节能的效果;
2)具有体积较小及重量较轻的特点，并且所使用的数字信号处理芯片(DigitalSignal Processor,简称DSP)驱动方式较有特色；
3)使用闻精度的DSP进行控制，提闻电机控制的可罪性和稳定性；
4)采用无线蓝牙模块可实现上位机对控制处理模块的无线控制；
5)通过实时时钟模块和液晶显示模块，可以实时地显示时钟；
6)采用MATLAB制作串口通讯程序，实现电压波形实时查看，增强人机界面的友好性和可视性，使得操作界面更加人性化，降低操作者的控制难度。
图1是本发明所述的用于电动车的三相无刷直流电机控制装置的架构 图2是本发明所述数字信号处理芯片的引脚示意 图3是本发明所述的用于电动车的三相无刷直流电机控制装置的连接示意 图中的标号分别表示: 10、控制处理模块；11、数字信号处理芯片；
20、功率驱动模块；
30、串口通信模块；31、收发器；
35、上位机；
40、三相无刷直流电机；
50、检测模块；51、霍尔传感器；
60、过流过压保护模块；61、双运算放大器；62、双电压比较器；
70、无线蓝牙模块；71、第一无线蓝牙模块；
72、第二无线蓝牙模块；
80、实时时钟模块；81、实时时钟芯片；
85、液晶显不|旲块；86、液晶屏转接板；
90、切换模块J1、跳线器；J2、跳线器。
具体实施例方式以下结合附图对本发明用于电动车的三相无刷直流电机控制装置的实施方式做详细说明。参见图1所不,一种用于电动车的三相无刷直流电机控制装置，包括一上位机35、串口通信模块30、无线蓝牙模块70、切换模块90、实时时钟模块80、液晶显示模块85、控制处理模块10、功率驱动模块20、过流过压保护模块60和检测模块50。其中，在本发明具体实施例中，控制处理模块10包括一数字信号处理芯片11。所述串口通信模块30包括MAX3232CSE收发器31和9针型RS-232串口(图中未示)。所述串口通信模块30用于接收上位机35发出的控制指令，并将所述控制指令转发至所述控制处理模块10，以及负责所述上位机35与控制处理模块10之间的连接以及数据传送。其中所述控制指令包括对电动车执行起动、前进、后退、刹车、续航、转向、鸣笛、控制车灯及远程控制操作。该控制指令可以通过所述串口通信模块30传送至所述控制处理模块10，进而对三相无刷直流电机40控制，以完成对电动车的操作。所述无线蓝牙模块70包括第一无线蓝牙模块71和第二无线蓝牙模块72。所述第一无线蓝牙模块71与所述上位机35通信，用以接收所述上位机35所发出的控制指令，并发送至第二无线蓝牙模块72。所述第二无线蓝牙模块72用于将第一无线蓝牙模块71所接收到的控制命令转发至所述控制处理模块10。也就是说，所述第二无线蓝牙模块72作为无线蓝牙模块70的核心模块，与所述控制处理模块10通信。所述第二无线蓝牙模块72的接口电平为3.3V。由于上位机35的输出采用USB接口，而所述第一无线蓝牙模块71具有USB接口，因此所述第一无线蓝牙模块71可以直接与上位机35通信连接。但是串口通信模块30需要配合一 USB转串口，以通过该USB转串口的一端与上位机35的USB接口相连，另一端与9针型RS-232串口相连，从而使上位机35与数字信号处理芯片11进行通信。所述无线蓝牙模块70无需MAX3232收发器31，即可与数字信号处理芯片11的串口输入输出引脚(例如，47号引脚和48号引脚)相连接。所述无线通信模块70的最长通信距离为10米左右。所述切换模块90包括多个跳线器(在本具体实施例中具有两个跳线器J1、J2)，用以控制所述串口通信模块30与所述控制处理模块10通信，或者切换至无线蓝牙模块70与所述控制处理模块10通信。所述无线蓝牙模块70的第二无线蓝牙模块72通过两个具有三引脚的跳线器Jl和J2与控制处理模块10的数字信号处理芯片11通信，其中跳线器Jl中的三个引脚分别是与数字信号处理芯片11的TxD引脚相接的引脚、与收发器31的SCI_TX相连的引脚、与第二无线蓝牙模块72的输出引脚相连的引脚。跳线器J2的三个引脚分别是与数字信号处理芯片11的RxD引脚相连的引脚、与收发器31的SCI_RX相连的引脚、与第二无线蓝牙模块72的输入引脚相连的引脚。当使用蓝牙进行无线通信时，需要先将跳线器J1、J2切换至与第二无线蓝牙模块72相连的引脚端(即输入引脚和输出引脚)，这样不会与串口通信模块30所产生的信号冲突。所述控制处理模块10与功率驱动模块20连接，用于在接收到所述控制指令后向所述功率驱动模块20发送脉冲宽度调制信号。在本发明具体实施例中，所述控制处理模块10包括一数字信号处理芯片11。所述数字信号处理芯片11为TMS320F28027芯片，具有高性能的32位数字信号处理功能。而在本发明其他实施例中，也可以采用具有信号控制处理功能的微处理器，例如单片机等。图2是所述数字信号处理芯片TMS320F28027的引脚示意图。该数字信号处理芯片11具有高效的32位中央处理单元，晶振频率最高可达60MHZ，采用3.3V单电源供电，无需电源排序，集成型加压和欠压复位，具有两个内部零引脚振荡器，多达22个复用通用输入输出(General-Purpose IO ports，简称GP10)引脚，三个32位的CPU定时器，并具有片内闪存、SRAM、一次性可编程(One Time Programmable，简称OTP)内存，以及具有代码安全模块、串行端口外设(SCI/SPI/I2C)以及增强型外设(简称ePWM)(例如增强型脉宽调制器)、高分辨率PWM (简称HRPWM)、增强型捕捉(简称eCAP)、模数转换器(简称ADC)、片上温度传感器、比较器等。其中，图2所示的TMS320F28027数字信号处理芯片11各个引脚的定义，具体如下:2号引脚为JTAG测试复位，30号引脚为闪存测试引脚，45号、46号引脚为时钟引脚，3号引脚为复位引脚，6号、4号、5号、7号、9号、8号、10号、18号、17号、16号、15号、14号、13号引脚为模数转换器、比较器和模拟1/0引脚，11号、12号、32号、43号、35号、33号、44号引脚为CPU和1/0电源引脚，34号引脚为电压稳压器控制信号引脚，29号、28号、37 号、38 号、39 号、40 号、41 号、42 号、47 号、27 号、26 号、24 号、25 号、48 号、I 号、31 号、36号、19号、20号、21号、22号、23号引脚为GIPO引脚，其中，29号、28号、37号、38号、39号、40号、41号、42号、31号、36号引脚可作为PWM引脚。所述数字信号处理芯片11的PWM (脉冲宽度调制)引脚向所述功率驱动模块20输出脉冲宽度调制信号。通过对所述数字信号处理芯片11的编程，以控制开关管(即功率驱动模块20中的三个场效应管)的脉冲宽度调制信号和功率驱动模块20的输出电压，进而改变功率驱动模块20输出至三相无刷直流电机40的驱动脉冲的占空比、相位以及频率，实现三相无刷直流电机40的调速。继续参见图1，所述功率驱动模块20与三相无刷直流电机40连接，用于接收所述脉冲宽度调制信号，驱动所述三相无刷直流电机，以使装配有所述三相无刷直流电机的电动车执行起动、前进、后退、刹车、续航、转向、鸣笛、控制车灯及远程控制操作。其中，所述功率驱动模块20包括IR2101S驱动芯片(图中未示)和场效应管(图中未示)。所述驱动芯片与场效应管电学连接，通过驱动芯片的电压脉冲控制所述场效应管的导通或截止。所述场效应管用于控制三相无刷直流电机40与一高电压的通断。由于场效应管的源级与三相无刷直流电机40的电子线圈绕组相接，场效应管的漏极接一高电压，当场效应管导通时，源级与漏极相当于短路，电子线圈的电压与高电压相等，于是所述三相无刷直流电机开始工作。由于所述数字信号处理芯片11无法直接驱动三相无刷直流电机40，因此通过所述功率驱动模块20的IR2101S驱动芯片和场效应管，可以使数字信号处理芯片11所输出的脉冲宽度调制信号能够驱动三相无刷直流电机40，以实现对三相无刷直流电机40的一系列控制。在本发明较佳实施例中，所述用于电动车的三相无刷直流电机控制装置还包括过流过压保护模块60，所述过流过压保护模块60与控制处理模块10连接，所述过流过压保护模块60用于将从所述功率驱动模块20中所采集的电压电流值与预设定的电压电流值相比较，并实时向所述控制处理模块10发送监控信号，以对所述功率驱动模块20进行过流过压保护。其中，所述过流过压保护模块60包括一双运算放大器61 (例如LM258运算放大器)和一双电压比较器62 (例如LM393比较器)。所述双运算放大器61与双电压比较器62连接，用于将采集的电压电流值进行放大处理，并与预设定的电压电流值相比较，并将比较结果发送至所述数字信号处理芯片11的ADC引脚(例如9号引脚、5号引脚)，以实时监测功率驱动模块20的电流电压，进而保证不会由于电流或电压过大而损坏元器件。在本发明较佳实施例中，所述用于电动车的三相无刷直流电机控制装置还包括检测模块50，所述检测模块50分别与所述控制处理模块10和三相无刷直流电机40连接，所述检测模块50用于进行速度监测和位置检测。所述检测模块50包括多个霍尔传感器51。而在本发明其他实施例中，也可采用其他具有检测速度功能的传感器(例如速度传感器)，以及具有检测位置功能的传感器等。在本发明实施例中，所述三相无刷直流电机控制装置根据三相无刷直流电机40的转盘上固定的小磁铁经过多个霍尔传感器51所产生的脉冲频率和先后顺序，以判断此时三相无刷直流电机40的转速和转向，并且获取三相无刷直流电机40的转子的即时位置信息。其中三个霍尔传感器51的输入脉冲分别输入至数字信号处理芯片11的三个外部中断引脚，即数字信号处理芯片11的GPIO引脚中的任意三个(所述数字信号处理芯片11的任意GPIO引脚可设置为特殊功能的外部中断引脚)用于获取三相无刷直流电机40的转子的即时位置信号。所述数字信号处理芯片11的PWM引脚通过输出正确的脉冲(正反转由脉冲决定)而启动三相电机。霍尔传感器51的输入引脚与数字信号处理芯片11的eCAP引脚(例如40号引脚)相连。数字信号处理芯片11的eCAP引脚有4级堆栈。当霍尔传感器51产生脉冲时，eCAP引脚将数字信号处理芯片11内部定时器的当前值捕获到堆栈中，通过相邻的eCAP引脚所捕获的定时器的计数差值进行速度计算，从而获取三相无刷直流电机40的当前转速(也就是说，若是单极电机，电机转一圈，数字信号处理芯片11的eCAP引脚会检测到一个脉冲信号，当前的定时器的值会被捕获到eCAP堆栈中，相邻堆栈中定时器的差值为电机转一圈的时间)。三相无刷直流电机40的即实位置是通过外部中断引脚而获取，三相无刷直流电机40的转速是通过eCAP引脚而获取。若要改变三相无刷直流电机40的转向，根据三相无刷直流电机40设定的转动正反方向和转子此时对应的位置，以控制脉冲宽度脉冲的输出，进而改变开关管的脉冲宽度调制信号的顺序和占空比，从而实现对三相无刷直流电机40的速度环的控制，提高三相无刷直流电机40的快速性和稳定性。由于三相无刷直流电机40可以通过三相无刷直流电机控制装置实现闭环控制，因此通过反馈控制可以将实际转速与设定转速进行对比，以对三相无刷直流电机40的转速进行实时监测和动态调整，从而提高三相无刷直流电机40运行的稳定性。在本发明较佳实施例中，所述用于电动车的三相无刷直流电机控制装置还包括一实时时钟模块80。所述实时时钟模块80包括一低功耗的ISL1208实时时钟芯片81，所述实时时钟芯片81可以产生包括年、月、日、时、分、秒在内的高精度实时时钟信号。其中ISL1208实时时钟芯片81采用32.768KHZ的晶振，以及3V的备用电源(当外部停止供电时仍可供电，使实时时钟不会中断)。实时时钟芯片81与数字信号处理芯片11之间通过I2C进行通信。在本发明较佳实施例中，所述用于电动车的三相无刷直流电机控制装置还包括一液晶显示模块85。所述液晶显示模块85为一种具有串行外围设备接口(serialperipheral interface,简称SPI)的液晶显示模块。所述控制处理模块10通过数字信号处理芯片11的SPI引脚(例如，SPI_MIS0引脚26、SPI_M0SI引脚27、SPI_CLK引脚24)与液晶显示模块85的一具有I2C/SPI接口的液晶屏转接板86相连，用以显示实时时钟。所述上位机35依次通过MATLAB制成的图形用户界面层、串口通信模块30与所述控制处理模块10通信，或者依次通过MATLAB制成的图形用户界面层、无线蓝牙模块70与所述控制处理模块通信10。所述图形用户界面层用于实现人机交互图形化。所述MATLAB为MATrix LABoratory的缩写，是一款由美国The MathWorks公司出品的商业数学软件。MATLAB是一种用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境。利用MATLAB制作串口调试程序可对电动车的三相无刷直流电机40进行及时控制。通过MATLAB制成的图形用户界面层，操作者可以很方便直观地在显示屏幕上对装配有三相无刷直流电机40的电动车执行起动、前进、后退、刹车、续航、转向、鸣笛、控制车灯及远程控制操作。与传统的操作方式相比，所述图形用户界面层以图形方式显示各种操作，对于用户而言，在视觉上更易于接受。通过图形用户界面层，不但可以实现人机交互图形化，并且在除了实现对电动车的三相无刷直流电机40的一般控制之外，还可以增加坐标轴(Axes)控件，以及时地输出三相无刷直流电机40的电压波形，进而使用户更方便地了解三相无刷直流电机40当前转速情况，增强人机的互动性。另外，通过图形用户界面层可以减少操作者的控制难度，使操作界面更具人性化。图3是本发明所述的用于电动车的三相无刷直流电机控制装置的连接示意图。其中，SCI_RX、SCI_TX分别表示:SCI_RX为上位机35的串口接收引脚，SCI_TX为上位机35的串口发送引脚。I2C_SCL、I2C_SDA分别表示:I2C_SCL为数字信号处理芯片11的I2C总线的串行时钟引脚，I2C_SDA为数字信号处理芯片11的I2C总线的串行数据引脚(发送和接收均通过该引脚)。SPI_CLK、SPI_M0S1、SPI_MIS0分别表示:SPI_CLK为上位机35的SPI通信的时钟信号，SPI_M0SI为数字信号处理芯片11的SPI通信的数据输出以及液晶屏转接板86的数据输入，SPI_MIS0为数字信号处理芯片11的SPI通信的数据输入以及液晶屏转接板86的数据输出。所述串口通信模块30采用RS-232标准串口，实现上位机35与数字信号处理芯片11的实时通信。操作者可以通过已制作好的MATLAB图形用户界面层，对装配有三相无刷直流电机40的电动车执行起动、前进、后退、刹车、续航、转向、鸣笛、控制车灯及远程控制操作。同时由于数字信号处理芯片11与上位机35可以进行及时通信，因此研发者在软件开发与调试过程中可实现在线仿真，通过对数字信号处理芯片11的编程以实现更多的功能。在电路设计中将所述数字信号处理芯片11的42号引脚(RxD串口接收引脚)和47号引脚(TxD串口发送引脚)通过跳线器Jl、J2与所述串口通信模块的MAX3232CSE收发器31中相应引脚连接。所述MAX3232CSE收发器31通过九针型RS-232串口及USB转串口与上位机35相连。于是操作者可以通过上位机35发送一系列的指令，并将所述指令传送至数字信号处理芯片11。另外，上位机35也可以通过无线蓝牙模块70与数字信号处理芯片11进行无线实时通信。所述无线蓝牙模块70的第二无线蓝牙模块72通过两个具有三引脚的跳线器Jl和J2与所述控制处理模块10的数字信号处理芯片11通信，其中跳线器Jl中的三个引脚分别是与数字信号处理芯片11的TxD引脚相接的引脚、与收发器31的SCI_TX相连的引脚、与第二无线蓝牙模块72的输出引脚相连的引脚。跳线器J2的三个引脚分别是与数字信号处理芯片11的RxD引脚相连的引脚、与收发器31的SCI_RX相连的引脚、与第二无线蓝牙模块72的输入引脚相连的引脚。当使用蓝牙进行无线通信时，需要先将跳线器J1、J2切换至与第二无线蓝牙模块72相连的引脚端，这样不会与串口通信模块30所产生的信号冲突。继续参见图3，通过所述功率驱动模块20中的三块IR2101S驱动芯片和场效应管将所述数字信号处理芯片11的PWM引脚所输出的脉冲宽度调制信号传送至三相无刷直流电机40。由于所述数字信号处理芯片11中PWM引脚所输出的脉冲宽度调制信号无法直接驱动三相无刷直流电机40，因此通过所述功率驱动模块20的功率放大电路，可以在较小的失真条件下产生较大输出功率，以驱动三相无刷直流电机40。在三相无刷直流电动机40与数字信号处理芯片11之间设有霍尔传感器51，并将霍尔传感器51与数字信号处理芯片11的任意三个GPIO引脚相连。由于所述TMS320F28027数字信号处理芯片11的任意GPIO引脚均可以设置为特殊功能的外部中断引脚，因此在本发明具体实施例中，通过设置三个霍尔传感器51，进而计算出三相无刷直流电机40的即时位置。其中三个霍尔传感器51的输入脉冲分别输入至数字信号处理芯片11的三个外部中断引脚，用于获取三相无刷直流电机40的转子的即时位置信号。所述数字信号处理芯片11的PWM引脚通过输出正确的脉冲(正反转由脉冲决定)而启动三相电机。霍尔传感器51的输入引脚与数字信号处理芯片11的eCAP引脚(例如40号引脚)相连。数字信号处理芯片11的eCAP引脚有4级堆栈。当霍尔传感器51产生脉冲时，eCAP引脚将数字信号处理芯片11内部定时器的当前值捕获到堆栈中，通过相邻的eCAP引脚所捕获的定时器的计数差值进行速度计算，从而获取三相无刷直流电机40的当前转速。三相无刷直流电机40的即实位置是通过外部中断引脚而获取，三相无刷直流电机40的转速是通过eCAP引脚而获取。所述过流过压保护模块60先将从功率驱动模块20中所采集到的电压值(约为
0.94V)通过双运算放大器61进行放大，接着通过双电压比较器62与预设定的电压值(VCCAD)进行比较，再将得到的比较结果(其为一数字信号，作为监控信号)传送至数字信号处理芯片11。同理，将所述功率驱动模块20中所采集到的电流值先转换为电压值(即采集的电流值通过一接地电阻转换为电压值)并通过双运算放大器61进行一定比例的放大，接着通过双电压比较器62与预设定电流值对应的电压值(VCCAD)进行比较，再将得到的比较结果(作为监控信号)传送至所述数字信号处理芯片11。这样，所述数字信号处理芯片11可以获得电压电流两个比较信号。通过判断比较信号是否为高电平(高电平表示过压或过流)，可以确定所述功率驱动模块20是否工作在过流过压状态。若所述功率驱动模块20工作在过流过压状态，则进行相应的保护操作。所述数字信号处理芯片11采用中断触发的方式，各个功能模块可以同时进行。当过流过压保护模块60输出高电平时，即当时的电压值或电流值大于预设定的电压电流值，输出监控信号并传送至数字信号处理芯片11的ADC引脚。所述数字信号处理芯片11通过检测所述ADC引脚的电平变化，并通过一定的编程以实现对电路的过流过压保护。另外，通过一定的编程，所述数字信号处理芯片11的PWM引脚输出一定相位的脉冲宽度调制信号，若改变脉冲宽度调制波形的相位，则改变三相无刷直流电机40的转向。若改变脉冲宽度调制波形的输出频率，则对三相无刷直流电机40进行调速。若停止输出脉冲宽度调制波形，则停止三相无刷直流电机40的转动。由此可见，通过对脉冲宽度调制波形的一系列控制，即可实现相应的操作。而脉冲宽度调制波形的变化可以在三相无刷直流电机40的控制程序中改变相应的数组。数组中每一个数的各个位对应相应的数字信号处理芯片11的PWM引脚，具体为？评11(29号引脚)、？丽2 (28号引脚)、PWM3 (37号引脚)、PWM4 (38号引脚)、PWM5 (39号引脚)、PWM6 (40号引脚)。这样，通过三相无刷直流电机的控制程序实现脉冲宽度调制操作。所述用于电动车的三相无刷直流电机控制装置除了可以通过MATLAB制成的图形用户界面层进行调速之外，还可以通过一调速电阻以传统方式进行电阻式调速。所述调速电阻为一滑动变阻器，该滑动变阻器的一引脚与数字信号处理芯片11的一个模数转换引脚相连。所述调速电阻用于将采集的当前电压值输入至数字信号处理芯片11，在编程时将当前的电压值与最大速度时的电压值进行比例计算，然后控制数字信号处理芯片的PWM脉冲信号的频率，以控制三相无刷直流电机的转速。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
权利要求
1.一种用于电动车的三相无刷直流电机控制装置，其特征在于:包括一上位机、串口通信模块、无线蓝牙模块、切换模块、控制处理模块和功率驱动模块；所述串口通信模块用于接收上位机发出的控制指令，并将所述控制指令转发至所述控制处理模块，以及负责所述上位机与所述控制处理模块之间的连接以及数据传送；所述无线蓝牙模块包括第一无线蓝牙模块和第二无线蓝牙模块，所述第一无线蓝牙模块与所述上位机通信，用以接收所述上位机所发出的控制指令，并发送至第二无线蓝牙模块；所述第二无线蓝牙模块与所述控制处理模块通信，用于将第一无线蓝牙模块所接收到的控制命令转发至所述控制处理模块；所述切换模块包括多个跳线器，用以控制所述串口通信模块与所述控制处理模块通信，或者切换至无线蓝牙模块与所述控制处理模块通信；所述控制处理模块与所述功率驱动模块连接，用于在接收到所述控制指令后向所述功率驱动模块发送脉冲宽度调制信号；所述功率驱动模块与一个三相无刷直流电机连接，用于接收所述脉冲宽度调制信号，驱动所述三相无刷直流电机，以使装配有所述三相无刷直流电机的电动车执行起动、前进、后退、刹车、续航、转向、鸣笛、控制车灯及远程控制操作。
2.根据权利要求1所述用于电动车的三相无刷直流电机控制装置，其特征在于，还包括过流过压保护模块，所述过流过压保护模块与控制处理模块连接，所述过流过压保护模块用于将从所述功率驱动模块中所采集的电压电流值与预设定的电压电流值相比较，并实时向所述控制处理模块发送监控信号，以对功率驱动模块进行过流过压保护。
3.根据权利要求2所述用于电动车的三相无刷直流电机控制装置，其特征在于，所述过流过压保护模块包括一双运算放大器和一双电压比较器；所述双运算放大器与双电压比较器连接，用于将采集的电压电流值进行放大处理，并与预设定的电压电流值相比较，并将比较结果发送至所述控制处理模块。
4.根据权利要求1所述用于电动车的三相无刷直流电机控制装置，其特征在于，所述控制处理模块包括一数字信号处理芯片，所述数字信号处理芯片为TMS320F28027芯片。
5.根据权利要求1所述用于电动车的三相无刷直流电机控制装置，其特征在于，所述功率驱动模块包括IR2101S驱动芯片和场效应管；所述驱动芯片与场效应管电学连接，通过驱动芯片的电压脉冲控制所述场效应管的导通或截止；所述场效应管用于控制三相无刷直流电机与一高电压的通断。
6.根据权利要求1所述用于电动车的三相无刷直流电机控制装置，其特征在于，所述串口通信模块包括MAX3232CSE收发器和9针型RS-232串口。
7.根据权利要求1所述用于电动车的三相无刷直流电机控制装置，其特征在于，还包括一实时时钟模块；所述实时时钟模块包括一个ISL1208实时时钟芯片,所述实时时钟芯片与所述控制处理模块相连，用于将实时时钟信号输入至所述控制处理模块。
8.根据权利要求1所述用于电动车的三相无刷直流电机控制装置，其特征在于，还包括一液晶显示模块；所述液晶显示模块包括一个液晶屏转接板，用以显示实时时钟。
9.根据权利要求1所述用于电动车的三相无刷直流电机控制装置，其特征在于，还包括检测模块，所述检测模块分别与所述控制处理模块和三相无刷直流电机连接，所述检测模块用于进行速度监测和位置检测；所述检测模块包括多个霍尔传感器。
10.根据权利要求1所述用于电动车的三相无刷直流电机控制装置，其特征在于，所述上位机依次通过MATLAB制成的图形用户界面层、串口通信模块与所述控制处理模块通信，或者依次通过MATLAB制成的图形用户界面层、无线蓝牙模块与所述控制处理模块通信；所述图形用户界面层用 于实现人机交互图形化。
全文摘要
本发明一种用于电动车的三相无刷直流电机控制装置，包括上位机、串口通信模块、无线蓝牙模块、切换模块、控制处理模块和功率驱动模块；串口通信模块用于接收上位机发出的控制指令，并转发至控制处理模块；无线蓝牙模块包括第一无线蓝牙模块和第二无线蓝牙模块，第一无线蓝牙模块与上位机通信；第二无线蓝牙模块与所述控制处理模块通信；控制处理模块与功率驱动模块连接，用于在接收到控制指令后向功率驱动模块发送脉冲宽度调制信号；功率驱动模块与一个三相无刷直流电机连接，用于读取脉冲宽度调制信号，驱动三相无刷直流电机，以使装配有所述三相无刷直流电机的电动车执行起动、前进、后退、刹车、续航、转向、鸣笛、控制车灯及远程控制操作。
文档编号H02P6/06GK103208955SQ201310143760
公开日2013年7月17日 申请日期2013年4月24日 优先权日2013年4月24日
发明者杨鑫, 陈倩倩, 张海燕, 顾杰, 顾毅旭, 周婷, 朱正清 申请人:上海电机学院