[发明专利]具有换向功能的电动汽车用直流有刷电动机控制系统

说明书

本发明涉及一种具有换向功能的电动汽车用直流有刷电动机控制系统，加速踏板霍尔传感器的信号输出端与CPU的加速信号输入端相连，CPU的脉宽调制信号输出端通过光耦与驱动模块的控制脉冲输入端相连，驱动模块的驱动脉冲输出端分别与各IGBT的栅极相连；各IGBT的集电极并联后与动力电池正极相连，有刷电动机的驱动及换向电路连接在各IGBT的发射极与动力电池负极之间，且并联有多个续流二极管。继电器一、二的常开触头串联，继电器三、四的常开触头串联，有刷电动机的一端连接在继电器一、二的常开触头之间，另一端连接在继电器三、四的常开触头之间。该汽车通过多个并联的IGBT精确控制车速，通过继电器换向，驱动效率高，制造成本低，且节约汽车的安装空间。

技术领域

本发明涉及一种电源电路，特别涉及一种具有换向功能的电动汽车用直流有刷电动机控制系统，属于直流电机控制技术领域。

背景技术

安装有直流有刷电动机的电动汽车常用的驱动形式为，由电动机驱动变速箱的输入轴，由变速箱的输出轴驱动主减速器的输入轴，由主减速器驱动左、右半轴，左右半轴驱动车辆后轮转动，依靠变速箱的切换实现电动汽车的前进或后退。该驱动形式的缺点在于：变速箱的体积较大，机械传动效率较低，变速箱的采购成本较高。

电动汽车的另一种驱动形式为，四个IGBT管呈桥式连接，直流有刷电动机的两端连接在桥式电路的一对对角点之间，桥式电路的另一对对角点与电源相连，电动汽车的前进或后退依靠IGBT组合通断的切换来进行。该驱动形式的缺点在于：电机无论是正转还是反转，在电机的驱动电路里，都串联了两个IGBT，多增加的一个IGBT会产生压降，IGBT本身的功耗较高。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有技术中存在的问题，提供一种具有换向功能的电动汽车用直流有刷电动机控制系统，通过多个并联的IGBT精确控制电机的电流，降低电动汽车控制器的制造成本，且节约汽车的安装空间。

为解决以上技术问题，本发明的一种具有换向功能的电动汽车用直流有刷电动机控制系统，包括加速踏板1和制动踏板2，加速踏板1的铰接轴上安装有加速踏板霍尔传感器H1，加速踏板霍尔传感器H1的信号输出端与CPU的加速信号输入端CPU-PAD1相连， CPU的脉宽调制信号输出端CPU-PWM1与光耦五G5的输入端相连，光耦五G5的输出端与驱动模块U1的控制脉冲输入端U1-IN相连，驱动模块的驱动脉冲输出端U1-HO分别与各IGBT的栅极相连；各IGBT的集电极并联后通过总开关K0与动力电池正极VIN+相连， 有刷电动机M1的驱动及换向电路连接在各IGBT的发射极与动力电池负极VIN-之间，各IGBT的发射极与动力电池负极VIN-之间连接有多个相互并联的电动机续流二极管。

相对于现有技术，本发明取得了以下有益效果：有刷电动机M1的启动会产生较大的工作电流，单个IGBT的额定工作电流虽然能够达到150A，但是实际应用中IGBT的散热不能够达到最理想的状态；IGBT的针脚不能够长时间承受大电流；过高的电流使得IGBT的内阻发热严重。IGBT打开和关断过程产生的热量严重影响控制器的安全运行。本发明采用多个相互并联的IGBT1、IGBT2至IGBTn驱动有刷电动机M1，并采用多个相互并联的电动机续流二极管EJG1、EJG2至EJGn进行续流。采用MC9S12XS128MAA单片机或者其它类似的单片机作为控制系统CPU，当IGBT1、IGBT2至IGBTn关断时，有刷电动机M1因自感电动势产生的自感电流可以通过电动机续流二极管EJG1、EJG2至EJGn在有刷电动机M1内部消耗。CPU的脉宽调制信号输出端CPU-PWM1输出的占空比信号经过光耦五G5的高、低压隔离，送入驱动模块U1的控制脉冲输入端U1-IN，经驱动模块U1放大后，由驱动脉冲输出端U1-HO输出占空比信号，经过限流电阻XLR18、XLR19至XLRn限流后，控制IGBT1、IGBT2至IGBTn的占空比，从而满足有刷电动机M1的运行速度需求。