O 引言
電動車的控制技術主要是指電機的控制技術。
近些年來．隨著現代電力電子技術的發展，電動機的控制技術變得更加靈活，效率也更高了。已由過去簡單起停控制，提供動力為目的應用，上升到對其速度、位置和轉矩等進行精確的控制，以及這些被控量的綜合控制，使被控量的機械運動更符合預想要求。基于對現有電動自行車控制系統的綜合分析，設計出了一種以cY8c24423A系列單片機為微處理器的高性能新型電動車控制系統。
1 系統工作原理CY8C24423A通過I／O口讀取電動機轉子位置傳感器上的脈沖信號，判斷轉子位置，輸出合適的驅動邏輯電平給MOSFET驅動器IR211O．再由M()sFET功率驅動電路驅動電機旋轉：
cY8c24423A芯片的I／()端口根據讀取的位置傳感器脈沖信號．計算出電機的當前轉速，與電機的設定轉速比較后，利用PID算法產生合適占空比的PwM控制信號，使得電機的轉速跟隨轉速的設定值；cY8c24423A經A／D口采集電機的相電流信號，完成電機的電流閉環控制和電機的過流保護等；cY8c24423A經sPI口將計算得到的轉速量，通過74Ls164芯片顯示在數碼管上。
1．1 總體設計基于CY8c24423A電動車電機控制系統的原理如圖l所示，cY8c24423A負責處理采集到的數據和發送控制命令。
1．2單片機芯片設計cY8c24423A單片機是美國賽普拉斯(cyress)半導體公司推出的新一代功能強大的8位可配置的嵌入式單片機。該系列單片機與傳統單片機的根本區別在于其內部集成了數字模塊和模擬模塊，用戶可以根據不同設計要求調用不同的數字和模擬模塊，完成芯片內部的功能設計。使用該類芯片可以配置成具有多種不同外圍元器件的微控制器．適應非常復雜的實時控制需求，大大提高產品的開發效率．降低r系統開發的復雜性和費用，同時增強r系統的可靠性和抗干擾能力。
2各功能部分硬件設計電動車控制系統總體結構如圖2所示。
2．1轉子位置檢測電路三相霍爾信號，通過一個上拉電路，當某相為高電平時．電路中二極管1N4M8截止，TLP521導通，經過74Ls14輸出高電平，經過電阻lO kn(TTI。
和CMOs之間的匹配電阻)，TTL門的5 V高電平就被轉成CMOS 5 V的高電平，此時P2．7為高電平(5 v)；若霍爾輸出低電平，則lN4148的陽極被置低，TLP52l不導通，那么74Ls]4輸出低電平，此時P2．7為低電平。74Ls14是一個帶施密特的反相器，目的在于消除信寸斜坡部分。通過上述位置信號外同電路，I／()引腳上為標準的0和5 V脈沖信號．這樣I／()口可以正常無誤地I‘作。
2 2功率管驅動電路CY8C2dd23A產生的PwM信號，經過光耦隔離和IR2110模塊，即可驅動M()SFET管。驅動逆變橋中l組橋臂需要2路PwM信號，輸入端的電源引脯J和參考地引腳，有去耦電容，可防電源干擾。
當保護信號輸入端接高電半時，lR2L1O的輸出信號全被封鎖，其對應輸出端恒為低電平；當保護信號輸入端接低電乎時，則IR2¨¨()的輸出跟隨高低引腳而變化，因此在故障發生時，只需輸入高電平，即可達到保護的日的。
IR2110本身不具有邏輯信號與功率信號的隔離功能，岡此需要在輸入的控制信號和IR2110之間加入光耦隔離器件。需要注意的是，由于控制信號開關頻率較高，要求光耦器件有良好的跟隨性．一般需選用快速光耦，常見的如TLP559。芯片。
2．3電流采樣電路設計采用了2利一不同的電流采樣方法，采樣電阻羽_電流傳感器。將采樣電阻接在F橋臂和電源陰極之間，電阻上得到的電壓即為某相相電流(非換相工作時)．但是電阻上要消耗一部分電壓，所以要選取阻值小，功率大的電阻。用采樣電阻法時，使用康銅進行電流測量，因為它具有以下優勢：}}{色的精度、良好的線性度、電流過載能力強，由于電阻上要消耗一定的電壓，而康銅的阻值小可減少電阻上的電壓損耗。使用采樣電流法時，電路中的波形發生器使用+5 V供電．檢測電阻R(系統應用中R一般為O．Ol n)，檢測信號就是取自這個檢測電阻R E的壓降U，被檢測的相電流經康銅流向接地端。由康銅的阻值可得槍測信號Lb與被洲實際電流的比例關系是1／1∞，如果相電流是15／、，則檢測信號為0．15 V，然后再由波形發牛器進行適、。{放大，以備后續電路處理。電流檢測信號一是用來反饋給單片機做電流PwM控制；_是用來實現過流保護功能。
經過電流檢測電路，需要檢測的電流信號按比例縮小為電壓信號，為了防止后續電路對這個電壓檢測信號的干擾，系統利媚運算放大器“虛短”和“虛斷”的原理設計了電壓跟隨器。電壓跟隨器輸入阻抗無窮大，檢測得到的電壓信號經過電壓跟隨器，不僅電壓值保持不變，且受后續電路的影響。
采樣得到的電壓值需要經過一定的縮放，其值在O～5 V之問，岡此要使用運算放大器米實現。
3控制系統軟件設計控制系統軟件設汁主要分為：主程序(電動機位置的檢測，轉速的汁算，電流與轉速的調節，PwM信號的生成)；TO中斷予程序；ADc中斷子程序。
控制系統啟動后，單片機進行初始化變量，TO中斷和ADc中斷相應開啟，中斷周期50μs，每隔50μs讀1次電流，進行電流環調節。配置完寄存器后，讀啟動時刻的位置值，根據位置值來調用換相子程序。一啟動，主程序就進去了等待死循環。
3．1主程序主程序部分主要完成對各中斷人口的設定，對各功能單元的初始化，設定特殊的標志值及對緊急剎車進行中斷處理。主程序流程如圖3所示。
《機械與電子》20l11(4)3．2軟件設計工程經驗在電動車剛剛起步時電流比較火，而電機是個感性負載，換向后由于電機線圈電流不會一下增大到換向前的水平，這樣就造成換向前后電流反差非常人，從而導致牽引力的急劇變化。這種變化便會引起電機強烈振動，可在換向后的一段時間使PwM脈沖占宅比達到loo％來使電流增長快一點，從而減輕振動噪聲。需要注意在程序沒計過程中需要隨時監測電流變化，電流一達到換向前的水平就可以恢復換向前的PwM占空比。如果電流始終達不到以蒔的水平，那么最多延時10多個PwM周期即司。
4 結束語
使用這種單片機組成的電動車控制系統集成度高、成本低、性能克靠，同時編程方便。該控制系統能實現電動狀態與制動狀態的切換、電動運行轉速和電流的雙閉環控制、電動運行的換相控制、回饋制動運行的換相控制、電機運行速度的檢測、A／D與D／A轉換等，在未來的電動車控制系統中將得到廣泛的應用。
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