電動汽車無油渦旋空壓機氣剎泵的PMSM驅動控制器的製作方法

2023-05-16 08:33:56

本發明屬於汽車技術領域，具體涉及電動汽車無油渦旋空壓機氣剎泵的PMSM驅動控制器。

背景技術：

隨著城市新能源汽車的提倡，一些中大型電動汽車(如箱式物流車、貨車、客車、公交車等)的氣剎裝置中至關重要的清潔、節能、智能氣剎泵系統成為現階段的主要難點。以往常用的螺杆式空壓機、活塞式空壓機、滑片式空壓機作為打氣泵存在許多弊端:首先這些都需要油或水來潤滑密封散熱，這樣導致打出來的壓縮氣體含油或含水會對剎車裝置帶來不便，使得還需要添加繁瑣的油水過濾裝置；第二這些空壓機體積質量都比較大，車載安裝起來比較麻煩佔空間，尤其在新能源汽車上安裝不是特別方便；第三它們的動力源基本上是三相異步交流電動機通過皮帶拖動，這樣帶來些能效密度低，啟動轉矩小，轉速波動大，使得在比較大的氣壓下難以靜止啟動和處於低氣壓打氣狀態；第四其往往只是提供一個三相交流電沒有任何閉環控制系統，沒有檢測設備的溫度傳感器、沒有檢測儲氣罐裡的壓力傳感器、沒有很好的過壓過流欠壓欠流保護電路、作為整車至關重要的模塊也沒有CAN總線通訊、也沒有一個智能散熱裝置、不可調速產生事宜氣壓及流量。綜合這些弊端導致了這些空壓機無法作為清潔、節能、智能的氣剎泵系統。近幾年全無油渦旋空壓機的出現，與其它容積式壓縮機相比，渦旋壓縮機具有許多不可替代的優越性。首先，它結構簡單、體積小、重量輕，其主要零部件數量僅為往復式壓縮機的1/10，體積約減小40％，重量約減輕15％以上。渦旋壓縮機的吸氣、壓縮和排氣過程是同時而且連續進行的，吸、排氣腔不直接相鄰，故洩漏較小，效率較高。壓縮機工作腔不與吸、排氣孔口同時相通，無需設置吸、排氣閥，這一方面減少了進、排氣損失，另一方面避免了氣閥的敲擊噪聲和由此引起的振動，也減少了一組易損件，提高了壓縮機可靠性。渦旋壓縮機的吸氣持續時間遠遠長於其它型式的壓縮機，且其進氣過程是主動的包容運動，這不同於其它型式壓縮機的被動吸氣，甚至還會產生吸氣增壓效應，故容積效率特別高。但其拖動那塊必須考慮到體積小、能效密度高、可調控穩定可靠。

技術實現要素：

本發明的目的在於提供電動汽車無油渦旋空壓機氣剎泵的PMSM驅動控制器，以解決上述背景技術中提出的在保證清潔、節能、智能的情況下進一步減小體積、提高能效密度和穩定性。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：電動汽車無油渦旋空壓機氣剎泵的PMSM驅動控制器，包括控制器本體(1)以及和控制器本體(1)配套的盒子(2)、安裝支架(3)，其特徵在於，所述控制器本體(1)和安裝支架(3)通過螺栓連接，所述控制器本體(1)內部設置有變壓器隔離電源(4)，所述變壓器隔離電源(4)電性連接MCU控制器(5)、DSP28027驅動(6)、PWM驅動模塊(7)，所述M CU控制器(5)輸出端連接控制信號採集模塊(8)，所述MCU控制器(5)信號連接通信模塊RS485/CAN(9)和DSP28027驅動(6)，所述DSP28027驅動(6)輸入連接低壓加溼模塊(11)、電壓檢測模塊(12)、三相電流採樣模塊(13)，所述PWM驅動模塊(7)電性連接功率模塊(15)，所述功率模塊(15)電性連接直流電源防反接模塊(22)，所述直流電源防反接模塊(22)電性連接濾波電容(23),所述PWM驅動模塊(7)接收DSP28027驅動(6)的信號。

為提高本發明的有益效果進一步的，所述通信模塊RS485/CAN(9)連接採用Modbus_rtu通信協議。

為提高本發明的有益效果進一步的，還包括風扇驅動、監測及控制模塊(10)和散熱風扇(14)，所述MCU控制器(5)、風扇驅動、監測及控制模塊(10)和散熱風扇(14)依次電性連接。

為提高本發明的有益效果進一步的，所述功率模塊(15)電性連接三相高壓接口(16)。

為提高本發明的有益效果進一步的，還包括DC24V電源輸入(17)，所述風扇驅動、監測及控制模塊(10)電性連接有DC24V電源輸入(17)。

為提高本發明的有益效果進一步的，所述通信模塊RS485/CAN(9)電性連接有整車控制器VCU(18)和觸控螢幕標定上位機(19)。

為提高本發明的有益效果進一步的，所述控制信號採集模塊(8)用於採集渦旋空壓機溫度、車載氣罐壓力、繼電器開關控制。

為提高本發明的有益效果進一步的，所述MCU控制器(5)電性連接報警信號輸出(20)。

為提高本發明的有益效果進一步的，所述變壓器隔離電源(4)和功率模塊(15)之間設置有過流過壓檢測模塊(21)。

為提高本發明的有益效果進一步的，所述變壓器隔離電源(4)和濾波電容(23)之間電性連接自激開關電源(24)，濾波電容(23)電性連接車載高壓鋰電池組(25)。

DSP28027驅動：採用高頻注入法的PMSM無傳感器矢量控制，通過採集三相電流和反電動勢電壓且無位置傳感器，產生六路PWM驅動IGBT實現永磁同步電動機的轉速、電流閉環控制。速度控制精度能達0.8％以內並且調速範圍大，在額定轉矩內啟動時間不超過5s，保證轉速恆定輸出轉矩隨著打氣泵壓力增大而增大。

PWM驅動模塊：採用經濟實惠的光耦驅動。放大DSP的SVPWM輸出的六路PWM輸出去驅動6個IGBT，能夠很好的互鎖上下橋臂，不出現上下橋臂同時導通情形。

三相電流採集模塊：採用毫歐級的康銅絲採三個下橋臂的電流。

電壓檢測模塊：採用經濟實惠的串電阻分壓檢測法。

低溫加熱模塊：當控制器使用環境溫度低於-38℃時，DSP很難工作的起來,所以巧妙地採用自動硬體加熱模塊給其加熱升溫。實現自動加熱模塊電路是採用比較器比較參考電壓與分壓的熱敏電阻電壓(熱敏電阻的阻值隨溫度變化，溫度越低阻值越大)實現自動加熱。

本發明的技術效果和優點：PMSM驅動控制器能達到專用型、緊湊型、防護等級高型的控制器結構；多種運行模式選擇，內嵌多種傳感器，過壓、過流保護電路及故障報警；具有標準的modbus工業通信協議協議。

附圖說明

圖1為本發明提供的控制器本體結構示意圖。

圖2為本發明提供的盒子結構示意圖。

圖3為本發明提供的安裝支架結構示意圖。

圖4為本發明提供的控制模塊結構示意圖。

圖中：控制器本體-1，盒子-2、安裝支架-3，變壓器隔離電源-4，MCU控制器-5、DSP28027驅動-6，PWM驅動模塊-7，控制信號採集模塊-8，通信模塊RS485/CAN-9，風扇驅動、監測及控制模塊-10，低壓加溼模塊-11，電壓檢測模塊-12，三相電流採樣模塊-13，功率模塊-15，三相高壓接口-16，DC24V電源輸入-17，整車控制器VCU-18，觸控螢幕標定上位機-19，報警信號輸出-20，過流過壓檢測模塊-21，直流電源防反接模塊-22，濾波電容-23，自激開關電源-24。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。

本發明提供了如圖1-4所示的電動汽車無油渦旋空壓機氣剎泵的PMSM驅動控制器，包括，控制器本體1以及和控制器本體1配套的盒子2、安裝支架3，所述控制器本體1和安裝支架3通過螺栓連接，所述控制器本體1內部設置有變壓器隔離電源4，所述變壓器隔離電源4電性連接MCU控制器5、DSP28027驅動6、PWM驅動模塊7，所述MCU控制器5輸出端連接控制信號採集模塊8，所述MCU控制器5信號連接通信模塊RS485/CAN9和DSP28027驅動6，所述MCU控制器5將信號輸出風扇驅動、監測及控制模塊10，所述DSP28027驅動6輸入連接低壓加溼模塊11、電壓檢測模塊12、三相電流採樣模塊13，所述PWM驅動模塊7電性連接功率模塊15，所述功率模塊15電性連接直流電源防反接模塊22，所述直流電源防反接模塊22電性連接濾波電容23。所述PWM驅動模塊7接收DSP28027驅動6的信號。所述通信模塊RS485/CAN9連接採用Modbus_rtu通信協議。所述風扇驅動、監測及控制模塊10電性連接散熱風扇14。所述功率模塊15電性連接三相高壓接口16。所述風扇驅動、監測及控制模塊10電性連接有DC24V電源輸入17。所述通信模塊RS485/CAN9電性連接有整車控制器VCU18和觸控螢幕標定上位機19。所述控制信號採集模塊8用於採集渦旋空壓機溫度、車載氣罐壓力、繼電器開關控制。所述MCU控制器5電性連接報警信號輸出20。所述變壓器隔離電源4和功率模塊15之間設置有過流過壓檢測模塊21。所述變壓器隔離電源4和濾波電容23之間電性連接自激開關電源24，濾波電容23電性連接車載高壓鋰電池組25。

PMSM驅動控制器能達到專用型、緊湊型、防護等級高型的控制器結構；多種運行模式選擇，內嵌多種傳感器，過壓、過流保護電路及故障報警；具有標準的modbus工業通信協議協議。

最後應說明的是：以上所述僅為本發明的優選實施例而已，並不用於限制本發明，儘管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，對於本領域的技術人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特徵進行等同替換，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。