《电动真空泵驱动用无刷直流电机控制器的设计.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电动真空泵驱动用无刷直流电机控制器的设计.doc（49页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 摘 要汽车真空助力刹车系统中的真空泵，采用电子控制完成其工作，既实现了智能化，又达到了节能环保的目的。电动真空泵系统可实现在真空度达到85kPa时，使真空泵的电机停止工作，在真空度低于60kPa时，使真空泵的电机开始工作，改善了传统的机械式真空助力刹车系统的能源浪费及环境污染问题。本论文完成电动真空泵驱动用无刷直流电机控制器的设计，主要包括控制器的原理设计、主驱动电路设计、信号采集及处理电路以及各种保护电路的设计等，并完成控制软件的编写。根据相应的技术指标设计出一套完善的电动真空泵控制器，而且画出其原理图及PCB图，并进行PCB板的实物加工与制作。关键词：电动真空泵；无刷直流电机；控制器Ab
2、stractVacuum booster brake system of car vacuum pump and electronic control to finish its work, namely realized intelligent and reach the purpose of saving energy and environmental protection. Electric vacuum pump system can realize in the vacuum degree to 85 kPa, make the vacuum pump motor to stop
3、working, and in the vacuum degree below 60 kPa, make the vacuum pump motor begins to work, improve the traditional mechanical vacuum power braking system energy waste and environmental pollution. This thesis finish electric vacuum pump drive with brushless dc motor controller design, including the c
4、ontroller design, the principle of the main driver circuit design, signal acquisition and processing circuit and other protection circuit design, and complete the writing of the control software. According to the corresponding technical indicators designed a set of perfect electric vacuum pump contr
5、ollers, and draw the principle diagram and PCB figure, and PCB machining and make real.Key words：electric vacuum pump；brushless DC motor；controller目录摘 要IAbstractII第1章 绪论11.1 课题设计的背景及意义11.2 课题的发展概况及国内外研究的现状21.2.1 课题的发展概况21.2.2 国内外电动真空泵控制器的研究现状21.3 本文研究的主要内容4第2章 电动真空泵控制器的系统设计52.1 电动真空泵控制器的组成52.2 电动真空泵
6、控制器的设计方案62.2.1 设计方案比较62.2.2 电动真空泵控制器系统组成框图8第3章 电动真空泵控制器的硬件及软件设计103.1 微控制芯片的选取与设计103.1.1 dsPIC30F4011单片机简介103.1.2 dsPIC30F4011单片机时钟电路123.1.3 dsPIC30F4011单片机复位电路133.2 CAN总线通信设计133.2.1 CAN总线通信硬件设计133.2.2 CAN总线通信软件设计143.3 电动真空泵控制器的电机驱动信号处理163.3.1 无刷直流电机转角信号获取与处理163.3.2 无刷直流电机转速信号获取与处理183.4 电动真空泵控制器保护电路信
7、号处理193.4.1 无刷直流电机过、欠压保护193.4.2 无刷直流电机母线过流保护203.4.3 无刷直流电机过热保护213.4.4 电动真空泵真空度的信号处理213.5 无刷直流电机控制器驱动电路22第4章 PCB制板设计244.1 电动真空泵控制器PCB设计分析244.2 PCB板布线设计规则24第5章 测试数据及总结28结 论32致 谢33参考文献34附录I36附录II37附录III38附录IV4245 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计第1章 绪论1.1 课题设计的背景及意义从汽车诞生时起，车辆制动系统在车辆的安全方面就扮演着至关重要的角色。近年来，随着车辆技术的进步和汽车行驶
8、速度的提高，这种重要性表现得越来越明显。汽车制动系统种类很多，形式多样。传统的制动系统结构型式主要有机械式、气动式、液压式、气液混合式。它们的工作原理基本都一样，都是利用制动装置，用工作时产生的摩擦热来逐渐消耗车辆所具有的动能，以达到车辆制动减速，或直至停车的目的。伴随着节能和清洁能源汽车的研究开发，汽车动力系统发生了很大的改变，出现了很多新的结构型式和功能形式。新型动力系统的出现也要求制动系统结构型式和功能形式发生相应的改变。例如电动汽车没有内燃机，无法为真空助力器提供真空源，一种解决方案是利用电动真空泵为真空助力器提供真空，不仅如此，电动真空泵使用在燃油汽车上，一方面解决了能源的浪费问题，
9、另一方面解决了环境污染问题，而且还实现了智能化。因此汽车电子化是当前汽车技术发展的必然趋势。传统内燃机轿车的制动系统真空助力装置的真空源来自于发动机进气歧管，真空度负压一般可达到0.050.07 Mpa，但是这种机械式的制动系统真空助力装置，只要发动机运转就带动真空泵工作，这就带来了不必要的能源浪费及环境污染问题，为了解决这一问题，我们采用电子控制真空泵的驱动，为保证汽车的易操纵性和安全性，应采用合适的真空泵控制单元以及相应的驱动电机，根据对该真空泵试验分析和实际的汽车操纵需要，完成一套完善的控制系统。结合国内外有关汽车真空助力刹车系统的资料，我们的汽车电动真空泵驱动用无刷直流电机作为动力的来
10、源，采用该电机的专用芯片进行控制，整套控制器系统在降低系统自重、减少生产成本、控制系统发热、电流消耗、与整车进行匹配获得合理的制动特性，以及保证良好的制动效能等方面取得了重大的进步，电动真空泵驱动用无刷直流电机控制器系统在操纵舒适性、安全性和节能等方面也充分显示了其优越性，其性能也得到用户的普遍认同。研究与开发电动真空泵驱动控制器系统，是与汽车发展中的安全、环保、节能三大主题相吻合的，对提高我国汽车工业水平及缩小与汽车强国的差距，具有一定的现实和长远意义。1.2 课题的发展概况及国内外研究的现状1.2.1 课题的发展概况随着真空助力制动系统的控制装置的发展，由最早的人力制动，通过机械的连接产生
11、制动动作，发展到人力控制制动，通过踩制动踏板启动制动，再由传力装置把制动踏板力传到真空助力器，经过真空助力器的助力扩大后，传递到制动主缸产生液压力，然后通过油路把液压力传递到每个轮缸，开始制动。随着清洁能源汽车和电动汽车的研究应用，以及电子技术在汽车上面的广泛应用，制动系统的控制装置也出现了电子化的趋势，其中电制动完全改变了制动系统的控制和管理，会使汽车制动系统发生革命性的变化，它采用电子控制，可以更准确、更高效率地实现制动。电动真空泵的动力驱动来源于无刷直流电机。现阶段，虽然各种交流电动机和直流电动机在传动应用中占主导地位，但无刷直流电动机正受到普遍的关注。自20世纪90年代以来，随着人们生
12、活水平的提高和现代化生产、办公自动化的发展，家用电器、工业机器人等设备都越来越趋向于高效率化、小型化及高智能化，作为执行元件的重要组成部分，电机必须具有精度高、速度快、效率高等特点，无刷直流电机的应用也因此而迅速增长。尤其在节能已成为时代主题的今天，无刷直流电机高效率的特点更显示了其巨大的应用价值。电动真空泵采用电控无刷直流电机驱动，从控制到驱动彻底实现电子化，以电子集成系统完全控制气体的交换与传输，从而实现气体传输的可调性、精准性。由于系统集成化，又不在使用发动机驱动加之主件，气泵采用微型真空泵，使整个体系真正意义上实现了微型化。1.2.2 国内外电动真空泵控制器的研究现状随着当今车辆动力系
13、统的多样化，直喷式、柴油机、混合动力或者全电动系统日益增加，因而，车辆所产生的真空大量降低。这就要求制动系统能给电动真空泵发送“开/关”指令信号，以扩大真空或在真空耗尽时，提供额外功率的电平供车辆制动之用。所以，及时了解已有的引擎真空量、并将该数据依次传送给制动控制器以产生足够的制动助力是至关重要的。因此电动真空泵的控制器的优良至关重要。CC在国产B级车中率先装备了智能驾驶辅助系统等智能配置，在驾驶中最大程度提高了舒适性和安全性，安心随意，轻松自如。全系标配的双放大系数电动真空刹车助力器，让行车操控更加便捷高效。可以说，它既是高档的舒适性装备，降低驾驶操作的复杂程度，大幅减轻驾驶疲劳；又是先进
14、的主动安全系统，提醒和帮助驾驶员避免不必要的麻烦，融舒适与安全为一体。 美国密歇根州利沃尼亚市2011年4月14日电/美通社亚洲/-全球汽车安全系统的领先者美国TRW汽车集团（纽约证交所代码TRW）今天宣布，将推出新型真空传感器用于监测与报告制动助力器中的真空可用量。这对电动真空泵精度的控制起到关键性的作用。法国的野外电动真空泵给野外土壤取样带来很多方便，它非常轻，且储电量大，在15秒内即可获得真空。可以大大提高工作效率，降低费用。可与SPS200连用进行土壤溶液取样。博世专为新能源汽车开发再生制动系统，以真空为基础的制动助力器，汽车的制动助力器利用真空增强驾驶员施加的制动力。真空通常由内燃机
15、或者真空泵来制造。但是混合动力车会经常关掉内燃机，而电动车根本就没有内燃机。因此，这些汽车只能使用真空泵或者独立真空制动系统。据介绍，该再生制动系统以第九代ESP为基础，是一种非常高效的制动方案。在以采用电动真空为基础的制动助力器的混合动力和电动车上，ESPhev协调内燃机和液压制动力矩，同时控制真空泵。这款产品已经在一款后轮驱动及前/后轴制动管路分布的混合动力车型上实现了量产。 业内专家一致认为，电动真空泵是真空获得设备发展的方向，也是真空获得手段的“尖端”技术，我国的真空泵产业必须在此领域有所作为，首先进入食品、化工、医药等行业。经过这些市场的培育和锻炼，进而打入半导体行业，才能使整个行业与时俱进的发展。引进国外先进技术，提升我国产品的科技含量在其他行业有成功的经验。在发展真空获得设备的高端产品中引进国外技术，并很好的消化吸收，将快速改变我国产品技术含量低、质量和技术水平不能满足市场需求的现状。但在引进国外技术，应特别注意两点：一是重在消化吸收，在此基础上培育企业的自主知识产权和创新能力。二是不要重复盲
