無位置傳感器直流無刷汽車電動燃油泵控制器的製作方法
2023-09-23 00:37:20 4
專利名稱：無位置傳感器直流無刷汽車電動燃油泵控制器的製作方法
技術領域：
本發明屬於汽車電子技術領域，涉及汽車用無位置傳感器直流無刷電動燃油泵控制器。
背景技術：
電動燃油泵是汽車燃油供給系統重要的組成部分，它的作用是把燃油從油箱內泵出，並通過噴油器供給發動機各氣缸。電動燃油泵質量的好壞，直接影響到整車的性能。一直以來，電動燃油泵用有刷直流電機來作為其動力裝置，雖然有刷直流電動機具有運行效率高和調速性能好等優點，但是由於採用電刷-換向器結構，以機械方式進行換向，就不可避免地存在噪聲、火花、無線電幹擾以及壽命短等致命弱點，再加上製造成本高、維修困難等缺點，大大限制了它的應用範圍。本新型電動燃油泵採用無位置傳感器的直流無刷電動機，轉子為永磁體結構。採用該類結構具有如下優點首先直流無刷電動機使用電子換向裝置代替了有刷直流電動機的機械換向裝置，在完全保留了普通直流電動機的良好調速性能的基礎上，無電刷磨損，可靠性高，運行壽命大大延長，無機械換向火花及由此產生的電磁噪聲與幹擾，大大降低維護成本，而且不需電勵磁，效率相對較高，因此這類電動機用作汽車電動燃油泵時，較有刷直流電機具有無可比擬的優勢；其次，對於某些採用代用燃料的汽車(甲醇汽油)，代用燃料嚴重腐蝕碳刷，大大縮短有刷燃油泵的壽命，客觀上要求採用無刷結構；再次，無刷燃油泵相對有刷油泵節能，在相同出口參數條件下，無刷燃油泵的耗能更低；由於採用無刷結構，因而避免了碳刷摩擦產生的碳粉對燃油的汙染；最後，霍爾傳感器屬於易損件，採用無霍爾形式，油泵的可靠性高，不需要維護。針對如上所述新型無位置傳感器的直流無刷電動燃油泵設計控制器，控制該燃油泵穩定可靠工作。
發明內容
本發明的目的是實現汽車無刷電噴燃油泵良好的換相控制，並且在其運行時進行溫度、電流和電壓的實時保護，提出一種無位置傳感器直流無刷汽車電動燃油泵控制器。實現的技術方案為本發明汽車無刷電動燃油泵控制器，它包括輸入模塊，微處理器中的MCU和輸出驅動電路，所述輸入模塊其中包括電壓採集模塊，電流和反電動勢採集模塊；所述的MCU使用C8051F330，內部執行電壓保護，電流保護，溫度採集和保護，反電動勢過零點判斷，並含有看門狗；所述的驅動電路模塊包括A，B, C相上下橋驅動執行電路，上橋使用P溝道MOS管A04407，下橋使用N溝道MOS管A04406。本發明汽車無刷電動燃油泵控制器使用反電動勢負過零點的方式進行換相控制。 具體原理為A，B，C三相繞組線圈的連接點設為中性點，當不導通相(設為C相)的反電動勢負過零點時，中性點的電壓為電源電壓的1/2。所述的直流無刷電動機轉子為永磁體構成。所述汽車無刷電動燃油泵控制器處理程序，該程序按如下功能編制MCU的初始化，打開定時器中斷，啟動前的耐壓保護，啟動狀態控制(開環拖動)，主循環清零看門狗。定時器中斷函數中完成計數加1，正常啟動後根據計數值換算成的電角度判斷執行的內容，主要包括換相和測反電動勢負過零點，並且針對不同的電角度進行不同的保護(電壓保護，電流保護，溫度保護)。採用上述技術方案的有益效果是
1、本發明通過測量A，B，C三相電動反電動勢負過零點，可以準確的控制三相的換相時機，進行精確的控制；
2、本發明可以實現高壓和低壓電壓保護，並且電壓測量時機避開了因續流導致的電壓尖峰，可實現保護的一致性；
3、本發明使用C8051F330內置的溫度傳感器，節省了外部電路空間，增強了集成性，同時減小了因為硬體電路所帶來的模數轉換誤差，實現了精確控制。4、本發明下橋MOS管採用低壓開啟的N溝道A04406，電阻受溫度影響較小，發熱較小，使得電流保護更加精確，溫度較低。5、本發明中斷程序經過優化，控制在40us以內。中斷周期為40us，使得計數值增加，換相控制和反電動勢負過零點的測量更加精確。6、本發明保留了普通直流電機的良好調速性，無電刷磨損，可靠性高，運行壽命延長，不產生火花引起的電磁噪聲與幹擾，降低了成本不需電壓力磁，效率較高，採用無霍爾形式，油泵可靠性高。
圖1為本發明無位置傳感器直流無刷汽車電動燃油泵控制器的結構框圖； 圖2為本發明無位置傳感器直流無刷汽車電動燃油泵控制器處理程序流程圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明無位置傳感器直流無刷汽車電動燃油泵控制器具體控制方式作進一步詳細的說明。圖1給出了本發明無位置傳感器直流無刷汽車電動燃油泵控制器的結構框圖。本發明無位置傳感器直流無刷汽車電動燃油泵控制器，它包括輸入模塊，MCU和驅動電路，所述輸入模塊包括電壓採集模塊，電流和反電動勢採集模塊；
所述的MCU使用C8051F330，內部執行電壓保護，電流保護，溫度採集和保護，反電動勢過零點判斷，並含有看門狗；所述的驅動電路包括A，B, C相上下橋驅動執行電路，上橋使用 P溝道MOS管A04407，下橋使用N溝道MOS管A04406。以A相反電動勢採集為例，具體實施方案為在電源和地之間連入兩個精密電阻得到電源分壓，在A相下橋MOS管A04406旁邊並聯兩個相同阻值的精密電阻得到同比例的 A相下橋分壓。每進入一次中斷，都將A相下橋分壓與電源分壓後的一半作比較，如果A相下橋分壓所得電壓小於電源分壓後的一半，則為檢測得到了 A相的負過零點，此時計算得出30°，60°，90°電角度所對應的計數值，並且將計數值清零。再過30°電角度，就是該相換相點；經過60°電角度，此時由於沒有任何相在換相，因此系統電壓不受續流尖峰的影響，因而進行系統電壓採集，並且進行電壓保護判斷；經過30°和90°電角度，分別進行相應的換相。本控制器的保護可以分為三類，分別是①電流保護、②電壓保護、③溫度保護。以下為保護內容和具體實施方案。①電流保護，電流保護上限值設為10A，主要是在電機堵轉或者電路短路時能夠迅速判斷並做出動作，關斷控制信號輸出，保護控制器元器件和電機。以A相電流保護為例，具體實施方案為在A相下橋打開時，通過下橋MOS管A04406旁邊並聯的兩個精密電阻得到A相下橋分壓，比例計算得出A相下橋MOS管A04406所得的分壓，根據A04406的電阻計算可得其上流經的電流，即為系統電流；
②電壓保護，通過電源和地之間的精密電阻分壓，比例計算可得系統電壓，如果超出允許範圍，則關斷信號輸出，防止元器件受到損害；
③溫度保護，使用C8051F330內置的溫度傳感器，進行內部的模數轉換，在過溫時關斷信號輸出，防止元器件受到損害。為了節省中斷的時間，在不同的電角度時進行不同的保護內容。由於堵轉或者電機的某兩相短路時，另一相沒有電流流經但控制器和電機同樣會有燒毀的可能性，因此電流必須要做實時保護。因此除去換相點外，每一次進入中斷都要進行電流檢測與保護。電壓保護和溫度保護的敏感度不如電流高，電機每轉一周，進行一次保護，這樣可以大大的縮短中斷的時間，使得計數值增多，換相更加準確。
權利要求
1.一種無位置傳感器直流無刷汽車電動燃油泵控制器，其特徵是它包括微處理器、 電源模塊、輸入模塊、驅動模塊和無刷直流電機，微處理器中的MCU採用C8051F330，輸入模塊中包括電壓採集模塊、電流及反電動勢採集模塊；驅動模塊包括A、B、C相上下橋驅動執行電路，分別對應與無刷直流電機A、B、C三相線圈連接。
2.根據權利要求1所述的無位置傳感器直流無刷汽車電動燃油泵控制器，其特徵是 採用微處理器中的MCU，它的內部有執行電壓保護、電流保護、反電動勢過零點判斷電路，並含有看門狗和內置溫度傳感器。
3.根據權利要求1所述的無位置傳感器直流無刷汽車電動燃油泵控制器，其特徵是 通過所設置的電壓採集模塊，採集系統的供電電壓，實現電壓保護。
4.根據權利要求1所述的無位置傳感器直流無刷汽車電動燃油泵控制器，其特徵是 所述的驅動模塊的驅動電路包括A、B、C相上、下橋驅動控制電路，上橋採用P溝道MOS管 A04407,下橋採用N溝道MOS管A04406，它的下橋驅動器件開啟時的內阻檢測電流大小，實現電流保護。
5.根據權利要求1所述的無位置傳感器直流無刷汽車電動燃油泵控制器，其特徵是 所述的下橋MOS管採用低壓開啟的N溝道A04406，旁邊並聯兩個相同阻值的精密電阻，得到同比例的各相下橋分壓；在電源和地之間連入兩個精密電阻，得到電源分壓。
6.根據權利要求1所述的無位置傳感器直流無刷汽車電動燃油泵控制器，其特徵是 所述的無刷直流電機轉子為永磁體構成。
全文摘要
一種無位置傳感器直流無刷汽車電動燃油泵控制器。提供穩定可靠的運行控制，它包括微處理器、電源模塊、輸入模塊、驅動模塊和無刷直流電機；系統電壓採集模塊、電流及反電動勢採集模塊；A、B、C三相驅動模塊。通過測量A、B、C三相反電動勢負過零點，計算三相的換相時機，進行無位置傳感器直流無刷電動燃油泵的換相控制，同時可以實現系統的電壓保護、電流保護和溫度保護功能，保障系統安全可靠的運行。
文檔編號F02D41/14GK102213151SQ20111012753
公開日2011年10月12日 申請日期2011年5月17日 優先權日2011年5月17日
發明者於志遠, 王大方 申請人:遵義天義利威機電有限責任公司