O 引言
电动车的控制技术主要是指电机的控制技术。
近些年来．随着现代电力电子技术的发展，电动机的控制技术变得更加灵活，效率也更高了。已由过去简单起停控制，提供动力为目的应用，上升到对其速度、位置和转矩等进行精确的控制，以及这些被控量的综合控制，使被控量的机械运动更符合预想要求。基于对现有电动自行车控制系统的综合分析，设计出了一种以cY8c24423A系列单片机为微处理器的高性能新型电动车控制系统。
1 系统工作原理CY8C24423A通过I／O口读取电动机转子位置传感器上的脉冲信号，判断转子位置，输出合适的驱动逻辑电平给MOSFET驱动器IR211O．再由M()sFET功率驱动电路驱动电机旋转：
cY8c24423A芯片的I／()端口根据读取的位置传感器脉冲信号．计算出电机的当前转速，与电机的设定转速比较后，利用PID算法产生合适占空比的PwM控制信号，使得电机的转速跟随转速的设定值；cY8c24423A经A／D口采集电机的相电流信号，完成电机的电流闭环控制和电机的过流保护等；cY8c24423A经sPI口将计算得到的转速量，通过74Ls164芯片显示在数码管上。
1．1 总体设计基于CY8c24423A电动车电机控制系统的原理如图l所示，cY8c24423A负责处理采集到的数据和发送控制命令。
1．2单片机芯片设计cY8c24423A单片机是美国赛普拉斯(cyress)半导体公司推出的新一代功能强大的8位可配置的嵌入式单片机。该系列单片机与传统单片机的根本区别在于其内部集成了数字模块和模拟模块，用户可以根据不同设计要求调用不同的数字和模拟模块，完成芯片内部的功能设计。使用该类芯片可以配置成具有多种不同外围元器件的微控制器．适应非常复杂的实时控制需求，大大提高产品的开发效率．降低r系统开发的复杂性和费用，同时增强r系统的可靠性和抗干扰能力。
2各功能部分硬件设计电动车控制系统总体结构如图2所示。
2．1转子位置检测电路三相霍尔信号，通过一个上拉电路，当某相为高电平时．电路中二极管1N4M8截止，TLP521导通，经过74Ls14输出高电平，经过电阻lO kn(TTI。
和CMOs之间的匹配电阻)，TTL门的5 V高电平就被转成CMOS 5 V的高电平，此时P2．7为高电平(5 v)；若霍尔输出低电平，则lN4148的阳极被置低，TLP52l不导通，那么74Ls]4输出低电平，此时P2．7为低电平。74Ls14是一个带施密特的反相器，目的在于消除信寸斜坡部分。通过上述位置信号外同电路，I／()引脚上为标准的0和5 V脉冲信号．这样I／()口可以正常无误地I‘作。
2 2功率管驱动电路CY8C2dd23A产生的PwM信号，经过光耦隔离和IR2110模块，即可驱动M()SFET管。驱动逆变桥中l组桥臂需要2路PwM信号，输入端的电源引脯J和参考地引脚，有去耦电容，可防电源干扰。
当保护信号输入端接高电半时，lR2L1O的输出信号全被封锁，其对应输出端恒为低电平；当保护信号输入端接低电乎时，则IR2¨¨()的输出跟随高低引脚而变化，因此在故障发生时，只需输入高电平，即可达到保护的日的。
IR2110本身不具有逻辑信号与功率信号的隔离功能，冈此需要在输入的控制信号和IR2110之间加入光耦隔离器件。需要注意的是，由于控制信号开关频率较高，要求光耦器件有良好的跟随性．一般需选用快速光耦，常见的如TLP559。芯片。
2．3电流采样电路设计采用了2利一不同的电流采样方法，采样电阻羽_电流传感器。将采样电阻接在F桥臂和电源阴极之间，电阻上得到的电压即为某相相电流(非换相工作时)．但是电阻上要消耗一部分电压，所以要选取阻值小，功率大的电阻。用采样电阻法时，使用康铜进行电流测量，因为它具有以下优势：}}{色的精度、良好的线性度、电流过载能力强，由于电阻上要消耗一定的电压，而康铜的阻值小可减少电阻上的电压损耗。使用采样电流法时，电路中的波形发生器使用+5 V供电．检测电阻R(系统应用中R一般为O．Ol n)，检测信号就是取自这个检测电阻R E的压降U，被检测的相电流经康铜流向接地端。由康铜的阻值可得枪测信号Lb与被洲实际电流的比例关系是1／1∞，如果相电流是15／、，则检测信号为0．15 V，然后再由波形发牛器进行适、。{放大，以备后续电路处理。电流检测信号一是用来反馈给单片机做电流PwM控制；_是用来实现过流保护功能。
经过电流检测电路，需要检测的电流信号按比例缩小为电压信号，为了防止后续电路对这个电压检测信号的干扰，系统利媚运算放大器“虚短”和“虚断”的原理设计了电压跟随器。电压跟随器输入阻抗无穷大，检测得到的电压信号经过电压跟随器，不仅电压值保持不变，且受后续电路的影响。
采样得到的电压值需要经过一定的缩放，其值在O～5 V之问，冈此要使用运算放大器米实现。
3控制系统软件设计控制系统软件设汁主要分为：主程序(电动机位置的检测，转速的汁算，电流与转速的调节，PwM信号的生成)；TO中断予程序；ADc中断子程序。
控制系统启动后，单片机进行初始化变量，TO中断和ADc中断相应开启，中断周期50μs，每隔50μs读1次电流，进行电流环调节。配置完寄存器后，读启动时刻的位置值，根据位置值来调用换相子程序。一启动，主程序就进去了等待死循环。
3．1主程序主程序部分主要完成对各中断人口的设定，对各功能单元的初始化，设定特殊的标志值及对紧急刹车进行中断处理。主程序流程如图3所示。
《机械与电子》20l11(4)3．2软件设计工程经验在电动车刚刚起步时电流比较火，而电机是个感性负载，换向后由于电机线圈电流不会一下增大到换向前的水平，这样就造成换向前后电流反差非常人，从而导致牵引力的急剧变化。这种变化便会引起电机强烈振动，可在换向后的一段时间使PwM脉冲占宅比达到loo％来使电流增长快一点，从而减轻振动噪声。需要注意在程序没计过程中需要随时监测电流变化，电流一达到换向前的水平就可以恢复换向前的PwM占空比。如果电流始终达不到以莳的水平，那么最多延时10多个PwM周期即司。
4 结束语
使用这种单片机组成的电动车控制系统集成度高、成本低、性能克靠，同时编程方便。该控制系统能实现电动状态与制动状态的切换、电动运行转速和电流的双闭环控制、电动运行的换相控制、回馈制动运行的换相控制、电机运行速度的检测、A／D与D／A转换等，在未来的电动车控制系统中将得到广泛的应用。
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