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电动车电气实用技术讲座电动车控制器部分
来源:电动车商情网   电动车商情网 2007-12-17 10:25:49
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[提要]

 

第二节  应用单片机HT46R47构成的直流电机控制器
虽然由专用芯片TL494构成的控制器,线路简洁,可靠性高,但功能单一,无法实现智能化的高要求,因此,必须借助单片机,采用数字技术来实现。图1-7是用单片机HT46R47(台湾和泰产)构建的控制器原理图,它是一个成熟的产品图,是由天津宏塔电子生产的,型号为ZK3615D,我们以此为典例介绍如下:


1、性能要求


(1)高可靠性功能
防水、防腐、防震,采用环氧树脂全灌封工艺;
能确保在极限条件下安全可靠的工作,可抗拒线路之间的任何相互短路。


(2)智能辅助功能:
①定速:调速转把停留在任意角度(任意车速)且12秒内保持不变时,能将车速锁定(也称“巡航”)即为定速,其方式分为自动和选择定速两种。同时要求在刹车、转把二次归零、响应各种保护功能后能够解除定速。
②速度助力:在骑行时,脚踏轴的转动速度,通过传感器送给控制器,控制器控制电机给出一定的电压,即助力行使;同时要求转把和速度助力控制可自动切换。
③欠压保护:当电池电压下降到预定的欠压值时,控制器能自动侦测,同时关闭PWM输出。
④分段限流保护:在骑行状态下,控制器能自动侦测电池电压,当电池电压下降到预定的电压值时,控制器的最大输出电流值,会随之逐渐减少一定的量,直至到欠压点。
⑤堵转保护:在任何情况下而导致电机停转时,控制器能侦测到,且在2秒后自动停止电机供电,以防止烧坏电路。
⑥上电自检保护:控制器初始上电时,对转把、刹车开关、助力传感器等进行安全检测,控制飞车等不安全故障的出现;同时仪表板能显示故障点。
⑦智能显示:控制器通过数字传输给译码电路通过LED管显示出当前电池电量及当前控制器工作状态(电动、助力、定速、发电)、速度、故障点等。


(3)主要参数指标(以36V为例)
①调速占空比:转把电压为5V时,输出1.3~3.8V,0~100%连续可调
②限流保护值:不大于额定工作电流的2.5倍(15A)
③输出短路保护响应时间:≤12μS
④欠压保护值:41±0.5V(同时要求有5V的滞回宽度)
⑤定速:转把停顿15S后自动定速或选择定速
⑥工作环境温度:-20~45℃
⑦堵转保护:堵转2秒后进入保护


2、线路原理说明


(1)线路原理如图1-7:


(2)单片机HT46R47的外部接口及内部逻辑功能简介


①单片机HT46R47的外部接口如图1-8:


②单片机HT46R47的内部结构逻辑如图1-9:


③单片机HT46R47的基本功能
A、HALD和唤醒功能可降低功耗
B、在VDD=5V,系统频率为8MHZ时,指令周期为0.5μS
C、欠压监控保护、刹车关闭电路
D、终端功率斩波电路
E、一个8位的PWM(脉宽可调)输出通道,与输入/输出口共用引脚
F、位操作指令
G、查表指令,表格内容字长14位
H、63条指令
I、指令执行时间为1或2个指令周期
J、低电压复位功能
(3)单片机HT46R47各脚的定义,如图1-10:


(4)线路设计说明
HT46R47有2K×14的程序空间,比业内很多品牌的MCU多1K程序,可有更多的程序空间实现辅助功能。用A/D转换完成:转把采样、电流采样、电池电压测量、PWM输出控制电机转速、巡航定速(手动、自动)、助力功能、制动断电、故障自检、防飞车、显示故障点等诸多功能。利用内部振荡器,只要在OSCI上接电阻R11、C10即可产生8MHZ时钟。
①欠压保护:由R3、R4、C5构成分压电路,电源经R3、R4所分得的电压输入到MCUA/D口适时监控电源电压,一旦低于所设定的电压值MCU便产生中断,进入欠压保护状态。
②助力:助力脉冲信号给MCU5脚。
③转把、限速:转把电压1~4V信号,输入给MCU6脚A/D口,外部限速经一下拉电阻,将转把电压下拉一定的幅值(R5、R6分压)。
④显示电路:由MCU的2、3、4脚输出指令数据,与外设译码电路串口联结,构成显示电路,实时显示电动自行车的运行状态。
⑤刹车:MCU的18脚接刹车信号,当18脚电压为低电平时,即刹车接地,MCU产生中断,PWM输出停止。
⑥模式选择:MCU的1脚接模式选择信号,当1脚电压为低电平时,即模式选择。
⑦电流闭环控制回路
由外设IC6A、R28、R29构成的同相放大器、检测信号电阻R26、及R42、C17构成的RC滤波电路、和MCU(内部9位A/D)的8脚输入口构成电流闭环控制回路。工作过程是:从R26上获取压降,既电流检测信号,RC滤波后输入到放大电路的输入端,再经放大后为MCU(8脚)A/D提供电流检测信号,形成电流回路的闭环控制。
⑧PWM终端功率斩波电路
主要由MOS功率开关管T5、快恢复二极管D3、电机M、施密特放大器(T1、T2、T3、D2、)等构成,工作过程是:MCU的PWM信号为高电平时,经三级开关放大为MOS管栅极电压,使MOS管导通;PWM信号为低电平时,T1截止、T2导通,MOS管栅极电压为低,使MOS管关断。快恢复二极管D3的作用是:将电机关断时所产生的反电势续流。
⑨输出短路中断保护电路
由外设IC6B及R42、R43基准分压电路构成比较器与MCU的内部中断口17脚构成,检测信号从功率斩波电路中R26上取得,短路电流超过预设值后,比较器的输出由原来的低电平转为高电平到17脚,使MCU产生中断,实现输出短路保护。
⑩稳压电路
由降压电阻R1、集成稳压块IC3构成。
电源电压经R1降压后,稳压管Z1将电压钳位在15V,再经稳压块78L05稳压在5V。
3、软件设计
软件设计主要包括以下几个功能模块
(1)上电自检
(2)面板显示通讯程序
(3)助力信号测量
(4)转把控制
(5)电机速度控制
(6)电池电压测量
(7)定速刹车等控制
4.软件运行流程,如图1-11:
5.软件部分源代码(C语言)
注:单片机HT46R47资源定义部分,可结合HT46R47资料阅读。
voidInitial(){//MCU初始化
#asm
mova,40h
mov[01h],a
clrram:
clr[00h]
inc[01h]
mova,0ffh
suba,[01h]
snz[0ah].2
jmpclrram
#endasm
_pwm=0x00;
_pdc=0x00;//0000,0000
_pd=0x00;
_pac=0x78;//0111,1000
_pbc=0x0f;//0000,1111
_pa=0x00;
//_pb=0x00;
_intc=0x06;
_tmr=0x00;//初始化一下定时器0,和定时器1
_tmrc=0x83;//0x83;//1000,0011;8分频1M4US*256=2MS
}
voidisr_8()//定时哭中断
{
TMR*ptmr;//;为记时器处理*
INT8Ui;
ptmr=&TmrTbl[0];
for(i=0;i<TMR_MAX_TMR;i++){
if(ptmr->TmrEn==TRUE){
if(ptmr->TmrCtr>0){
ptmr->TmrCtr--;
if(ptmr->TmrCtr==0){
ptmr->TmrEn=FALSE;ptmr->TmrEnd=TRUE;
}
}
}
ptmr++;
}
}
voidLedScan()//74LS164显示驱动
{
INT8Uj;
if((DispSegEn[0]=1)|(DispSegEn[1]=1)){
for(DispSegTblIX=0;DispSegTblIX<2;DispSegTblIX++){
dispscan=DispSegTbl[DispSegTblIX];
for(j=0;j<8;j++){
SCL_164=0;
if(dispscan&0x80){
SDA_164=0;
}else{
SDA_164=1;
}
SCL_164=1;
dispscan<<=1;
}
}
DispSegEn[0]=0;
DispSegEn[1]=0;
}
}
voidHandCheck()//转把计算
if(HandVol>HAND_VOL_MIN){
if((HandVol-HAND_VOL_MIN)>127){
PwmValHand=0xFF;
}else{
PwmValHand=(HandVol-HAND_VOL_MIN)<<1;//PWM输出
}
if(PwmValHand>=PWM_OUT_MAX){
PwmValHand=PWM_OUT_MAX;
}
}else{
PwmValHand=0;
}
}
voidisr_4(){//短路保护
PWM_OUT_IO=0;
RunErr=TRUE;
}
voidmain()
{
_pwm=0x00;
if(_to==0){
Initial();
}
_clrwdt();
TmrInit();//记时器初始化
TmrSetT(0,0x03);//24ms测一次手柄
TmrStart(0);
TmrSetT(1,0x50);//自检时测手柄间隔
TmrStart(1);
TmrSetT(2,0x02);//4MS测助力
TmrStart(2);
while(1){
_clrwdt();
KeyMenu();
HlpPower();//助力
HandCheck();//手柄采样
BatCheck();//电池测量
PwmValCu();
……

 

关键词:控制器 电动车 
我来说两句( ) | | 责任编辑:白云
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