無刷直流電機用于汽車選檔的低速大功率的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種汽車選檔技術(shù)，特別是無刷直流電機用于汽車選檔的低速大功率。
【背景技術(shù)】
[0002]在電一電式AMT系統(tǒng)中，執(zhí)行電動機選用了無刷直流電動機和機械行程控制技術(shù)，就是通過一定的機械裝置一減速機構(gòu)將運動和動力分別傳遞到換檔撥叉上，從而對換檔進行控制。此項控制特點是無刷直流電機，按照換檔時序要求，通過減速機驅(qū)動選換檔撥叉，完成選換檔控制。為了保證選檔的速度和精度，機械行程控制技術(shù)采用了開環(huán)+閉環(huán)的控制方法，開環(huán)部分是為了運行速度，閉環(huán)是保證控制的精度。控制上的特征分為機械機構(gòu)連接和機械行程控制技術(shù)，電機機械機構(gòu)在實現(xiàn)過程中有諸多的非線性時變、外界干擾情況，機械行程控制技術(shù)很好實現(xiàn)了目標指令快速準確跟蹤，而傳統(tǒng)的線性控制理論難以很好地解決問題。
[0003]傳統(tǒng)的直流電機控制中分為步進電機和直流電機，步進電機輸出扭矩和轉(zhuǎn)速成反比，直流電機輸出扭矩和轉(zhuǎn)速成正比。這兩種電機無法在低速和高速時同時實現(xiàn)大功率扭矩輸出，對于高速低速均需要大扭矩的情況無法適應(yīng)。
[0004]本發(fā)明通過控制電機以二三換相方式(通常是二二換相)以類似步進電機細分的方法將無刷電機的最低轉(zhuǎn)速由幾百轉(zhuǎn)降到幾轉(zhuǎn)，并且在低速轉(zhuǎn)動的過程中仍保持大功率大扭矩輸出。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明的目的是提供一種無刷直流電機用于汽車選檔低速大功率。
[0006]本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的，無刷直流電機用于汽車選檔的低速大功率，其特征是:包括驅(qū)動電路和無刷電機，無刷電機連接在殼體上，直流無刷電機的輸出軸與齒輪減速裝置連接；磁鐵嵌裝在傳感軸的軸端，線性霍爾傳感器用于檢測選檔撥叉的位置，線性霍爾傳感器設(shè)置在與磁鐵對應(yīng)的位置；齒輪減速裝置輸出軸連接汽車選檔機構(gòu)，其中，驅(qū)動電路:包含 Ql、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6 共 6 個 MOSFET，Ql、Q3、Q5 為上臂，連接電源正，Q2、Q4、Q6 為下臂，連接電源地，而、見、￥!1、￥1^、1!1、11^連接MCU，用來控制6個MOSFET的導通或關(guān)斷；UH和UL控制U相的輸出，若要U相連接電源正時UH控制Ql打開，UL控制Q2關(guān)閉；若要U相連接電源地時UH控制Ql關(guān)閉，UL控制Q2打開；若要U相懸空時UH控制Ql關(guān)閉，UL控制Q2關(guān)閉；所述的無刷電機:電機由定子和轉(zhuǎn)子組成，定子為線圈繞組與電機外殼固定連接U、V、W三相構(gòu)成回路，轉(zhuǎn)子由永磁體組成；通過給U、V、W供電在電機內(nèi)形成磁場，不斷改變磁場方向，轉(zhuǎn)子就會在磁場的作用下轉(zhuǎn)動；通過霍爾傳感器檢測磁鐵的位置和控制電機U、V、W三相電壓來控制電機。
[0007]所述的通過霍爾傳感器檢測磁鐵的位置和控制電機U、V、W三相電壓來控制電機為兩次三相自鎖狀態(tài)加上中間漸變過渡的過程，電機U、V、W三相同時工作，兩相打開上管或下管，一相打開下管或上管；通過打開Ql、Q3、Q6和關(guān)閉Q2、Q4、Q5來控制U+和V+接通電源正，W+接通電源地，這樣U+到U-上產(chǎn)生正向磁場，V+到V-上產(chǎn)生正向磁場，W+到W-上產(chǎn)生反向磁場,最終的磁場方向為三相矢量和,在這樣的固定不變的磁場中，轉(zhuǎn)子上的永磁體受到磁場作用會保持固定的位置不動，然后減小V+上的電壓至關(guān)閉，與此同時V+到V-上的磁場強度逐漸減弱至消失，最后打開Ql、Q4、Q6和關(guān)閉Q2、Q3、Q5來控制U+接通電源正，W+接通電源地，V+接通電源地，但V+上的電壓是從零逐漸增加的，到和其他兩相相同時停止，與此同時V+到V-上產(chǎn)生反向磁場并從零逐漸增強至和其他兩相相同，這樣U+到U-上產(chǎn)生正向磁場，V+到V-上產(chǎn)生反向磁場，W+到W-上也產(chǎn)生反向磁場，轉(zhuǎn)子在新的磁場作用下轉(zhuǎn)動到當前磁場方向上，當前磁場方向與上一磁場方向成一夾角，電機轉(zhuǎn)子在轉(zhuǎn)過這個夾角時由于V相電壓是漸變的，該轉(zhuǎn)動會非常平緩，也就是低轉(zhuǎn)速，各個相上的電壓大小可以控制電機輸出功率大小，以此類推為低速大功率。
[0008]本發(fā)明的優(yōu)點是:
1.轉(zhuǎn)動扭矩大，可以有效提高控制精度；
2.轉(zhuǎn)動噪音??；
3.低轉(zhuǎn)速可調(diào)，有效減小對減速裝置的沖擊，延長使用壽命。
【附圖說明】
[0009]下面結(jié)合實施例附圖對本發(fā)明作進一步說明:
圖1是本發(fā)明實施例電路控制示意圖；
圖2到圖6是低速大功率控制方式；
圖7是選檔裝置控制流程圖。
【具體實施方式】
[0010]如圖1所示，無刷直流電機用于汽車選檔的低速大功率，其特征是:包括驅(qū)動電路和無刷電機，無刷電機連接在殼體上，直流無刷電機的輸出軸與齒輪減速裝置連接；磁鐵嵌裝在傳感軸的軸端，線性霍爾傳感器(用于檢測選檔撥叉的位置)設(shè)置在與磁鐵對應(yīng)的位置；齒輪減速裝置輸出軸連接汽車選檔機構(gòu)，其中，驅(qū)動電路:包含Ql、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6共6個M0SFET，Q1、Q3、Q5為上臂，連接電源正，Q2、Q4、Q6為下臂，連接電源地，UH、UL、VH、VL、WH、WL連接MCU，用來控制6個MOSFET的導通或關(guān)斷；UH和UL控制U相的輸出，若要U相連接電源正時UH控制Ql打開，UL控制Q2關(guān)閉；若要U相連接電源地時UH控制Ql關(guān)閉，UL控制Q2打開；若要U相懸空時UH控制Ql關(guān)閉，UL控制Q2關(guān)閉；所述的無刷電機:電機由定子和轉(zhuǎn)子組成，定子為線圈繞組與電機外殼固定連接U、V、W三相構(gòu)成回路，轉(zhuǎn)子由永磁體組成；通過給U、V、W供電在電機內(nèi)形成磁場，不斷改變磁場方向，轉(zhuǎn)子就會在磁場的作用下轉(zhuǎn)動；通過霍爾傳感器檢測磁鐵的位置和控制電機U、V、W三相電壓來控制電機。
[0011]如圖2所示，假設(shè)當前電機位置為位置1，目標位置為位置2，則在電機處于位置I時直接控制打開Ql、Q3、Q6，關(guān)閉Q2、Q4、Q5，使得U相和V相產(chǎn)生正向磁場，W相產(chǎn)生反向磁場，其矢量和指向為位置I。如圖3所不,減小V相電壓,使得其磁場矢量和從位置I偏向位置2。當電壓減小到O時，如圖4所示，磁場矢量和指向位置I與位置2中間。如圖5所示，關(guān)閉Q3并打開Q4，電壓逐步增大，使得V相出現(xiàn)反向磁場，此時磁場矢量和從中間位置再次向位置2轉(zhuǎn)動。當V相電壓增加到和W相相同時始到如圖6所示磁場使得電機轉(zhuǎn)動到位置2。
[0012]如圖7所示，選檔裝置控制流程為:
1.上電；
2.檢測上位機指令；
3.沒有收到指令返回第2步，收到進入下一步；
4.根據(jù)指令內(nèi)容決定控制策略，配置相關(guān)參數(shù)控制電機；
5.讀取減速機構(gòu)線性霍爾傳感器值；
6.將當前位置信息上傳給上位機；
7.如果已到達指令要求的位置則進入下一步，否則返回第4步繼續(xù)控制電機指令完成，控制電機停止并返回第2步。
[0013]本實施例沒有詳細敘述的部件和結(jié)構(gòu)屬本行業(yè)的公知部件和常用結(jié)構(gòu)或常用手段，這里不一一敘述。
【主權(quán)項】
1.無刷直流電機用于汽車選檔的低速大功率，其特征是:包括驅(qū)動電路和無刷電機，無刷電機連接在殼體上，直流無刷電機的輸出軸與齒輪減速裝置連接；磁鐵嵌裝在傳感軸的軸端，線性霍爾傳感器用于檢測選檔撥叉的位置，線性霍爾傳感器設(shè)置在與磁鐵對應(yīng)的位置；齒輪減速裝置輸出軸連接汽車選檔機構(gòu)，其中，驅(qū)動電路:包含Ql、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6共6個MOSFET，Ql、Q3、Q5為上臂，連接電源正，Q2、Q4、Q6為下臂，連接電源地，UH、UL、VH、VL、WH、WL連接MCU，用來控制6個MOSFET的導通或關(guān)斷；UH和UL控制U相的輸出，若要U相連接電源正時UH控制Ql打開，UL控制Q2關(guān)閉；若要U相連接電源地時UH控制Ql關(guān)閉，UL控制Q2打開；若要U相懸空時UH控制Ql關(guān)閉，UL控制Q2關(guān)閉；所述的無刷電機:電機由定子和轉(zhuǎn)子組成，定子為線圈繞組與電機外殼固定連接U、V、W三相構(gòu)成回路，轉(zhuǎn)子由永磁體組成；通過給U、V、W供電在電機內(nèi)形成磁場，不斷改變磁場方向，轉(zhuǎn)子就會在磁場的作用下轉(zhuǎn)動；通過霍爾傳感器檢測磁鐵的位置和控制電機U、V、W三相電壓來控制電機。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無刷直流電機用于汽車選檔的低速大功率，其特征是:所述的通過霍爾傳感器檢測磁鐵的位置和控制電機U、V、W三相電壓來控制電機為兩次三相自鎖狀態(tài)加上中間漸變過渡的過程，電機U、V、W三相同時工作，兩相打開上管或下管，一相打開下管或上管；通過打開Ql、Q3、Q6和關(guān)閉Q2、Q4、Q5來控制U+和V+接通電源正，W+接通電源地，這樣U+到U-上產(chǎn)生正向磁場，V+到V-上產(chǎn)生正向磁場，W+到W-上產(chǎn)生反向磁場，最終的磁場方向為三相矢量和，在這樣的固定不變的磁場中，轉(zhuǎn)子上的永磁體受到磁場作用會保持固定的位置不動，然后減小V+上的電壓至關(guān)閉，與此同時V+到V-上的磁場強度逐漸減弱至消失，最后打開Q1、Q4、Q6和關(guān)閉Q2、Q3、Q5來控制U+接通電源正，W+接通電源地，V+接通電源地，但V+上的電壓是從零逐漸增加的，到和其他兩相相同時停止，與此同時V+到V-上產(chǎn)生反向磁場并從零逐漸增強至和其他兩相相同，這樣U+到U-上產(chǎn)生正向磁場，V+到V-上產(chǎn)生反向磁場，W+到W-上也產(chǎn)生反向磁場，轉(zhuǎn)子在新的磁場作用下轉(zhuǎn)動到當前磁場方向上，當前磁場方向與上一磁場方向成一夾角，電機轉(zhuǎn)子在轉(zhuǎn)過這個夾角時由于V相電壓是漸變的，該轉(zhuǎn)動會非常平緩，也就是低轉(zhuǎn)速，各個相上的電壓大小可以控制電機輸出功率大小，以此類推為低速大功率。
【專利摘要】本發(fā)明涉及無刷直流電機用于汽車選檔的低速大功率，其特征是：包括驅(qū)動電路和無刷電機，無刷電機連接在殼體上，直流無刷電機的輸出軸與齒輪減速裝置連接；磁鐵嵌裝在傳感軸的軸端，線性霍爾傳感器用于檢測選檔撥叉的位置，線性霍爾傳感器設(shè)置在與磁鐵對應(yīng)的位置；齒輪減速裝置輸出軸連接汽車選檔機構(gòu)，驅(qū)動電路：包含Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6共6個MOSFET，Q1、Q3、Q5為上臂，連接電源正，Q2、Q4、Q6為下臂，連接電源地，UH、UL、VH、VL、WH、WL連接MCU，用來控制6個MOSFET的導通或關(guān)斷；UH和UL控制U相的輸出，若要U相連接電源正時UH控制Q1打開，UL控制Q2關(guān)閉；若要U相連接電源地時UH控制Q1關(guān)閉，UL控制Q2打開；若要U相懸空時UH控制Q1關(guān)閉，UL控制Q2關(guān)閉。
【IPC分類】H02P6-08, H02P6-16, H02K29-08
【公開號】CN104660000
【申請?zhí)枴緾N201310600491
【發(fā)明人】潘亞敏, 陳創(chuàng)
【申請人】陜西國力信息技術(shù)有限公司
【公開日】2015年5月27日
【申請日】2013年11月25日