摘 要

本次设计研究的内容是大型巴士外摆门电气驱动控制系统，本系统中主控制芯片采用了意法半导体公司生产的STM32F103BCT6芯片，配合三片BTS7960智能功率芯片来控制直流无刷电机的运行。

本文首先确定了控制系统的总体逻辑结构，选择了直流无刷电机做动力源，使用PWM信号控制的方式运行，详细介绍了直流无刷电机的发展历史与控制方式。然后确定了系统的硬件设计方案，分析STM32芯片功能的基础上，选择了使用BTS7960芯片搭建电机功率驱动模块电路，同时设计了电流检测与反电动势检测电路，确定了使用汽车CAN协议通信传输开关门控制信号并设计了相关电路。提出了电路抗干扰设计。最后，由于STM32单片机的特殊性，程序软件设计部分选择使用基于C语言的固件库，减少了编程过程的复杂程度。说明系统程序设计的思路，给出了主程序与部分关键子程序的流程图。

关键词: 外摆门；无刷直流电机；STM32；BTS7960

Abstract

The design of the contents of this design is a large bus outside the door electrical drive control system, the system uses the main control chip STM32F103BCT6 chip produced by STMicroelectronics, with three BTS7960 intelligent power chip to control the operation of DC brushless motor.

In this paper, the overall logic structure of the control system is determined, the DC brushless motor is chosen as the power source, and the PWM signal control mode is used to run. The development history and control mode of the DC brushless motor are introduced in detail. Then, the hardware design scheme of the system is analyzed and the function of the STM32 chip is analyzed. The circuit of the motor power drive module is selected by using the BTS7960 chip. At the same time, the current detection and back EMF detection circuit is designed, and the communication protocol of the CAN communication protocol is determined. Control the signal and design the relevant circuit. Proposed a circuit anti-jamming design. Finally, due to the particularity of the STM32 microcontroller, the program software design part chooses to use the C-based firmware library, reducing the complexity of the programming process. The idea of ​​system programming is given, and the flow chart of the main program and some key subroutines is given.

Keywords: Bus Door Swung Outside；BLDCM；STM32；BTS7960

目录

第1章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 课题研究意义 1

1.3 国内外研究现状 2

1.4 主要研究内容 3

第2章 外摆门控制系统的总体设计 4

2.1 外摆门控制系统的组成 4

2.2 无刷直流电机工作原理 4

2.2.1 无刷直流电机的组成 4

2.2.2 无刷直流电机换相工作原理 5

2.2.3 无位置传感器无刷电机控制方法 7

2.2.4 无刷直流电机的起动方法 9

2.2.5 无刷直流电机的选择 11

2.3 控制芯片的选择 11

2.3.1 STM32单片机简介 11

2.3.2 STM32单片机特点 11

2.4 功率驱动器的选择 12

2.5 本章小结 14

第3章 外摆门控制系统的硬件设计 15

3.1 控制系统总体架构 15

3.2 主控制系统电路 16

3.3 功率驱动模块电路设计 18

3.3.1智能功率芯片介绍 20

3.3.2电流检测电路 21

3.3.3反电动势检测电路 21

3.4通信接口电路 22

3.5 电源模块设计 23

3.6 硬件的抗干扰设计 23

3.7 本章小结 24

第4章 外摆门控制系统的软件设计 25

4.1 控制系统的控制方法 25

4.1.1 模拟控制方式 25

4.1.2 数字控制方式 25

4.1.3 数字模拟混合控制方式 25

4.2 大巴外摆门控制系统控制要求和控制规律 26

4.3 控制程序设计背景 26

4.3.1 程序设计方法 26

4.3.2 程序编写语言 27

4.4 主控制程序设计 27

4.4.1 背景主程序 27

4.4.2 主控制程序设计 28

4.5 本章小结 30

第5章 总结 31

参考文献 32

致谢 33

1. 绪论

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1.1 引言

随着汽车工业、国民经济各行业的发展以及人民生活水平的提高，大众对客车的质量以及舒适性美观性等的要求也越来越高。国外车体制造技术的引入以及我国汽车行业自身的研究发展，使得我国近些年客车整车制造以及与之相关的部件产业得到了巨大的发展。客车的乘客门技术也再次过程中得到了发展与提高^[1][2]。

乘客门作为乘客上下车的通道是客车的一个组成部分，对大型巴士客车的整体外观也具有重要的协调作用。乘客门作为客车外形的一个组成部分，不仅与客车的动力性、经济性相关，而且对客车造型的美观与运动感有着直接的影响。大巴车乘客门的结构外型主要有折叠式、外摆式与内摆式三种^[3]。

折叠式乘客门打开时呈折叠形式，是各种客车普遍采用的传统形式的乘客门。外摆式乘客门也称作外开平移式车门，在关闭时，外摆门的外侧与车身外侧面平行齐整，内侧辅以橡胶条等则其密封效果更好，且因为外部与车身平齐看起来美观性更好，最近几年外摆门在国内大巴客车上得到了广泛的应用，具有单摆和双摆2种形式。内摆式乘客门又称内开回移式车门。内摆式乘客门是乘客门中开启后开度最大的一种，比较方便乘客的上下车，适用于城市客车，也具有单摆和双摆2种形式。

1.2 课题研究意义

当前市面上大部分大巴车应用的都是折叠门和单扇外摆门，但在当今社会人们对客车的密封性能和美观性要求逐渐增大。在传统的折叠式车门设计中，车门凹陷于车身内增加客车行驶的空气阻力的同时对整车的外形有影响。由于折叠式车门的缝隙大在关门时车身不易做到密闭，因此在行驶过程中会因震动产生较剧烈的噪声，同时会有漏尘现象影响车内的整洁，影响到乘客的乘坐体验。