驅(qū)動電機(jī)控制器
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時間：2021-11-03
驅(qū)動電機(jī)控制器的實(shí)例教程
一、電動汽車驅(qū)動電機(jī)控制器概述
電機(jī)控制器，控制動力電源與驅(qū)動電機(jī)之間能量傳輸?shù)难b置，由控制信號接口電路、驅(qū)動電機(jī)控制電路和驅(qū)動電路組成。
圖1 某車型三合一集成式電機(jī)控制器
在電動車輛中，電機(jī)控制器的功能是根據(jù)檔位、油門、剎車等指令，將動力蓄電池所存儲的電能轉(zhuǎn)化為驅(qū)動電機(jī)所需的電能，來控制電動車輛的啟動運(yùn)行、進(jìn)退速度、爬坡力度等行駛狀態(tài)，或者將幫助電動車輛剎車，并將部分剎車能量存儲到動力蓄電池中。
它是電動車輛的關(guān)鍵零部件之一。
電機(jī)控制器的基本功能可分為兩個部分
二、電動汽車驅(qū)動電機(jī)控制器的基本結(jié)構(gòu)
電動汽車驅(qū)動電機(jī)控制器基本結(jié)構(gòu)可分為：殼體、高低壓連接器、電子控制元件、電氣控制元件、電氣功率元件。
電氣功率元件主要為IGBT集成功率模塊，是電氣控制器關(guān)鍵零部件。
下圖為IGBT集成功率模塊。
通過電子控制元件與電氣控制元件對IGBT集成功率模塊的控制，輸出可控的三相正弦交流電流，從而控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩。
如圖為 IGBT集成功率模塊原理簡圖。
IGBT集成功率模塊原理簡圖
1. 殼體與連接器
電機(jī)控制器的殼體的主要用于固定各電子控制元件、電氣控制元件、電氣功率元件及連接器，并提供密閉的防塵防水（IP67）空間保護(hù)各電子控制元件、電氣控制元件、電氣功率元件。
由于車用電機(jī)控制器IGBT集成功率模塊輸出功率高，溫升快。
殼體提供相應(yīng)冷卻水路從整車?yán)鋮s系統(tǒng)引入冷卻液以冷卻IGBT集成功率模塊。
如圖所示為電機(jī)控制器殼體。
連接器安裝于殼體外部，可分為高壓連接器與低壓連接器。
如下圖所示為高低壓連接器。
高壓連接器主要用于與外部電能的傳輸?shù)膶印?低壓連接器主要用于12V電源的供應(yīng)、與其他控制器通訊。
2.
展開 一、電動汽車驅(qū)動電機(jī)控制器概述
電機(jī)控制器，控制動力電源與驅(qū)動電機(jī)之間能量傳輸?shù)难b置，由控制信號接口電路、驅(qū)動電機(jī)控制電路和驅(qū)動電路組成。
圖1 某車型三合一集成式電機(jī)控制器
在電動車輛中，電機(jī)控制器的功能是根據(jù)檔位、油門、剎車等指令，將動力蓄電池所存儲的電能轉(zhuǎn)化為驅(qū)動電機(jī)所需的電能，來控制電動車輛的啟動運(yùn)行、進(jìn)退速度、爬坡力度等行駛狀態(tài)，或者將幫助電動車輛剎車，并將部分剎車能量存儲到動力蓄電池中。
它是電動車輛的關(guān)鍵零部件之一。
電機(jī)控制器的基本功能可分為兩個部分
二、電動汽車驅(qū)動電機(jī)控制器的基本結(jié)構(gòu)
電動汽車驅(qū)動電機(jī)控制器基本結(jié)構(gòu)可分為：殼體、高低壓連接器、電子控制元件、電氣控制元件、電氣功率元件。
電氣功率元件主要為IGBT集成功率模塊，是電氣控制器關(guān)鍵零部件。
下圖為IGBT集成功率模塊。
通過電子控制元件與電氣控制元件對IGBT集成功率模塊的控制，輸出可控的三相正弦交流電流，從而控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩。
如圖為 IGBT集成功率模塊原理簡圖。
IGBT集成功率模塊原理簡圖
1. 殼體與連接器
電機(jī)控制器的殼體的主要用于固定各電子控制元件、電氣控制元件、電氣功率元件及連接器，并提供密閉的防塵防水（IP67）空間保護(hù)各電子控制元件、電氣控制元件、電氣功率元件。
由于車用電機(jī)控制器IGBT集成功率模塊輸出功率高，溫升快。
殼體提供相應(yīng)冷卻水路從整車?yán)鋮s系統(tǒng)引入冷卻液以冷卻IGBT集成功率模塊。
如圖所示為電機(jī)控制器殼體。
連接器安裝于殼體外部，可分為高壓連接器與低壓連接器。
如下圖所示為高低壓連接器。
高壓連接器主要用于與外部電能的傳輸?shù)膶印?低壓連接器主要用于12V電源的供應(yīng)、與其他控制器通訊。
2.
展開 2.1 EGAS架構(gòu)在功能安全中的應(yīng)用
電機(jī)驅(qū)動控制器EGAS架構(gòu)主要設(shè)計(jì)理念是將控制系統(tǒng)進(jìn)行分層設(shè)計(jì)，即分為功能層（Level1）、功能監(jiān)控層（Level2）和處理器監(jiān)控層（Level3），如圖1所示。
功能層（Level1）主要實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的基本功能，對電機(jī)驅(qū)動控制器而言，即執(zhí)行轉(zhuǎn)矩的輸出；此外，其還包含了組件監(jiān)控、輸入/輸出變量診斷以及當(dāng)檢測到故障后執(zhí)行系統(tǒng)的故障響應(yīng)功能。功能監(jiān)控層（Level2）主要實(shí)現(xiàn)對Level1的監(jiān)控，例如，通過監(jiān)控計(jì)算轉(zhuǎn)矩的實(shí)際輸出值判斷Level1軟件是否正確等，而一旦診斷出故障，將觸發(fā)系統(tǒng)的故障響應(yīng)，并由Level1或Level2執(zhí)行。處理器監(jiān)控層（Level3）主要是通過問答的形式監(jiān)控Level2處理器是否出現(xiàn)故障，需要由一個獨(dú)立的ASIC或微處理器實(shí)現(xiàn)；當(dāng)出現(xiàn)故障后，觸發(fā)系統(tǒng)的故障響應(yīng)，并獨(dú)立于Level1去執(zhí)行。因此，可以將Level1定義為基本功能（QM），而Level2和Level3定義為安全功能（ASIL）。
2.2 電機(jī)驅(qū)動控制器安全理論分析
根據(jù)1.1節(jié)分析，電機(jī)驅(qū)動控制器的安全目標(biāo)是“避免非預(yù)期的轉(zhuǎn)矩增加”，將其分解到2.1節(jié)EGAS架構(gòu)中的Level2層，對應(yīng)的安全目標(biāo)為“實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩的正確監(jiān)控”。因此，要實(shí)現(xiàn)電機(jī)驅(qū)動控制器的功能安全，需要對輸出轉(zhuǎn)矩進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控。根據(jù)文獻(xiàn)可知，永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩方程為
式中：p——電機(jī)極對數(shù)；id和iq——d,q軸電流；ψd,ψq——d,q軸磁鏈。
磁鏈的計(jì)算公式為
式中：ψf——永磁體磁鏈。
因此，可通過式（1）、式（2）對轉(zhuǎn)矩進(jìn)行實(shí)時觀測，監(jiān)控其輸出量是否與目標(biāo)量一致。試驗(yàn)電機(jī)極對數(shù)為4，其銘牌參數(shù)如表4所示。
通過離線參數(shù)辨識，得出試驗(yàn)電機(jī)的磁鏈（圖2）及電感參數(shù)（圖3）。
根據(jù)離線辨識結(jié)果，d軸電感變化范圍較小，故取定值0.23mH。
展開 驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)是電動汽車三大核心系統(tǒng)之一，是車輛行駛的主要驅(qū)動系統(tǒng)，其特性決定了車輛的主要性能指標(biāo)，直接影響車輛動力性、經(jīng)濟(jì)性和用戶駕乘感受。驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)由驅(qū)動電機(jī)、驅(qū)動電機(jī)控制器(MCU)構(gòu)成，通過高低壓線束、冷卻管路與整車其他系統(tǒng)連接。
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展開 ODESC V4.2 BLDC 電機(jī)驅(qū)動器/控制器
ODESC V4.2 無刷直流電機(jī)驅(qū)動器/控制器，帶連接器和 50W 功率電阻器，用于制動。在 FreeCAD 中繪制。
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驅(qū)動電機(jī)控制器的最新內(nèi)容
產(chǎn)品品牌：永嘉微電/VINKA
產(chǎn)品型號：VK1072B
封裝形式：SOP28
VK1072B是一個點(diǎn)陣式存儲映射的LCD驅(qū)動器，可支持最大 72點(diǎn)(18SEG×4COM)的LCD屏,也支持2COM和3COM的LCD 屏。單片機(jī)可通過三條通信線配置顯示參數(shù)和發(fā)送顯示數(shù)據(jù)， 也可通過指令進(jìn)入省電模式。 G106+96
? 工作電壓
概述
VK0384是一個點(diǎn)陣式存儲映射的LCD驅(qū)動器，可支持最大384點(diǎn)（48SEGx8COM）的LCD屏。單片機(jī)可通過3線串行接口配置顯示參數(shù)和發(fā)送顯示數(shù)據(jù)，也可通過指令進(jìn)入省電模式。Z113+76
特點(diǎn)
?工作電壓 2.4-5.2V
?內(nèi)置 32 kH z RC 振蕩器（上電默認(rèn)）
?偏置電壓（BIA S）固定為1/4
?C O M 周期（D U TY）固定為1/8
VK1088B是一個點(diǎn)陣式存儲映射的LCD驅(qū)動器，可支持最大88點(diǎn)（22SEGx4COM） 的LCD屏，也支持2COM和3COM的LCD屏。單片機(jī)可通過三條通信線配置顯示參數(shù)和發(fā)送顯示數(shù)據(jù)，也可通過指令進(jìn)入省電模式。LJQ8270
產(chǎn)品品牌：永嘉微電/VINKA
產(chǎn)品型號：VK1088B
封裝形式：QFN32L
產(chǎn)品年份：最新年份
特點(diǎn)
產(chǎn)品品牌：永嘉微電/VINKA
產(chǎn)品型號：VK1628
封裝形式：SOP28
產(chǎn)品年份：新年份
產(chǎn)品簡介：VK1628是一種帶鍵盤掃描接口的數(shù)碼管或點(diǎn)陣LED驅(qū)動控制專用芯片，內(nèi)部集成有3線串行接口、數(shù)據(jù)鎖存器、LED 驅(qū)動、鍵盤掃描等電路。SEG腳接LED陽極，GRID腳接LED陰極，可支持13SEGx4GRID、12SEGx5GRID、11SEGx6GRID、10SEGx7GRID
雙橋式電機(jī)驅(qū)動是指電路中使用兩個電路橋來控制電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向和速度的一種驅(qū)動方式。雙橋驅(qū)動電路通常由四個電子開關(guān)組成，這四個開關(guān)分別與電機(jī)的兩個端子相連。通過控制這四個開關(guān)的通斷狀態(tài)，可以改變電機(jī)中的電流方向，從而實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)。同時，通過調(diào)節(jié)開關(guān)的狀態(tài)，還可以改變電機(jī)的電源電壓和電流，實(shí)現(xiàn)調(diào)速功能。
主要特點(diǎn)：
雙向控制：能夠滿足電機(jī)正、反向旋轉(zhuǎn)的需求。
調(diào)速功能：通過控制電子開關(guān)的狀態(tài)
產(chǎn)品品牌：永嘉微電/VINKA
產(chǎn)品型號：VK1618
封裝形式：SOP18
概述
VK1618是一種帶鍵盤掃描接口的數(shù)碼管或點(diǎn)陣LED驅(qū)動控制專用芯片，內(nèi)部集成有3線 串行接口、數(shù)據(jù)鎖存器、LED 驅(qū)動、鍵盤掃描等電路。SEG腳接LED陽極，GRID腳接LED陰 極，可支持8SEGx4GRID、7SEGx5GRID、6SEGx6GRID、
雙通道H橋驅(qū)動器（用于電機(jī)控制）結(jié)構(gòu)組成：其核心是兩個獨(dú)立的H橋電路。每個H橋由四個開關(guān)元件（通常是MOSFET）構(gòu)成，分為上、下橋臂。電機(jī)連接在兩個橋臂的中點(diǎn)之間。雙通道設(shè)計(jì)意味著可以獨(dú)立控制兩個直流電機(jī)。
工作原理：
正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)：通過控制對角線上的一對開關(guān)管導(dǎo)通（如左上+右下），另一對關(guān)閉，來改變流過電機(jī)的電流方向，從而實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。
用轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器驅(qū)動的電機(jī)故障先兆量化指標(biāo)體系，為電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測提供了新的視角。在當(dāng)前數(shù)字化、智能化的工業(yè)環(huán)境中，構(gòu)建這樣一個指標(biāo)體系不僅能夠提升電機(jī)的可靠性與安全性，也為實(shí)現(xiàn)設(shè)備的智能維護(hù)和管理奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
一、降噪類算法
·低通濾波：設(shè)計(jì)合適截止頻率的低通濾波器，如巴特沃斯低通濾波器。通過實(shí)驗(yàn)確定截止頻率，去除高于該頻率的環(huán)境噪聲
概述：
VK0384是一個點(diǎn)陣式存儲映射的LCD驅(qū)動器，可支持最大384點(diǎn)（48SEGx8COM）的LCD屏。單片機(jī)可通過3線串行接口配置顯示參數(shù)和發(fā)送顯示數(shù)據(jù)，也可通過指令進(jìn)入省電模式。ZXY6649
特點(diǎn)：
★ 工作電壓 2.4-5.2V
★ 內(nèi)置 32 kHz RC振蕩器（上電默認(rèn)）
★ 偏置電壓（BIAS）固定為1/4
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產(chǎn)品品牌：永嘉微電/VINKA
產(chǎn)品型號：VKL060
封裝形式：SSOP24
產(chǎn)品年份：新年份
概述：
VKL060是一個點(diǎn)陣式存儲映射的LCD驅(qū)動器，可支持最大60點(diǎn)（15SEGx4COM）的LCD屏。單片機(jī)可通過I2C接口配置顯示參數(shù)和讀寫顯示數(shù)據(jù)，可配置4種功耗模式，也可通過關(guān)顯示進(jìn)入省電模式。其高抗干擾,超低功耗的特性適用于水電氣表以及工控儀表類產(chǎn)品。Z240+10
