CN209896947U - 一种电机控制电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电机控制技术领域，提供了一种电机控制电路。包括：第一旋变采样电路，用于采样电机的第一角度和第一速度；第一电流采样电路，用于采样输出至电机的第一电流；第一母线电压采样电路，用于采样高压母线的第一电压；第一控制电路，用于计算电机的第一转矩；第二旋变采样电路，用于采样电机的第二角度和第二速度；第二电流采样电路，用于采样输出至电机的第二电流；第二母线电压采样电路，用于采样与高压母线的第二电压；第二控制电路，用于接收第一转矩，并计算电机的第二转矩，当第一转矩和第二转矩的差值的绝对值满足预设条件时，关闭电机。本实用新型能够提升电机控制电路转矩控制的可靠性。

Description

一种电机控制电路

【技术领域】

本实用新型涉及电机控制技术领域，尤其涉及一种电机控制电路。

【背景技术】

目前，电机控制电路采用一个控制电路，根据采样变量，检测电机的实际转矩，但是，当采样电路异常导致采样变量错误时，该控制电路无法检测得到准确的电机的实际转矩，从而降低了电机控制电路转矩控制的可靠性。

【实用新型内容】

为了解决上述技术问题，本实用新型实施例提供了一种电机控制电路，其能够提升电机控制电路转矩控制的可靠性。

为解决上述技术问题，本实用新型实施例提供了一种电机控制电路，应用于电动汽车，所述电动汽车包括高压电池和电机，所述电机控制电路包括：

第一旋变采样电路，与所述电机连接，用于采样所述电机的第一角度和第一速度；

第一电流采样电路，用于采样输出至所述电机的第一电流；

第一母线电压采样电路，与所述高压电池连接，用于采样与所述高压电池连接的高压母线的第一电压；

第一控制电路，与所述第一旋变采样电路、所述第一电流采样电路和所述第一母线电压采样电路连接，用于根据所述第一角度、所述第一速度、所述第一电流及所述第一电压，计算所述电机的第一转矩；

第二旋变采样电路，与所述电机连接，用于采样所述电机的第二角度和第二速度；

第二电流采样电路，用于采样输出至所述电机的第二电流；

第二母线电压采样电路，与所述高压电池连接，用于采样所述高压母线的第二电压；

第二控制电路，与所述第一控制电路、所述第二旋变采样电路、所述第二电流采样电路及所述第二母线电压采样电路连接，用于接收所述第一转矩，并根据所述第二角度、所述第二速度、所述第二电流及所述第二电压，计算所述电机的第二转矩，当所述第一转矩和所述第二转矩的差值的绝对值满足预设条件时，向所述第一控制电路发送第一控制信号，以使所述第一控制电路控制关闭所述电机。

进一步的，所述电机控制电路还包括第三控制电路，所述第三控制电路与所述第一控制电路通讯连接，用于向所述第一控制电路发送所述电机的预设转矩，以使所述电机工作在所述预设转矩。

进一步的，所述电机控制电路还包括：

第一运放电路，与所述第一母线电压采样电路和所述第一控制电路连接；

第二运放电路，与所述第二母线电压采样电路和所述第二控制电路连接。

进一步的，所述第一控制电路包括第一模数转换单元。

进一步的，所述电机控制电路还包括：

第一供电电源，与所述第一模数转换单元连接，用于为所述第一模数转换单元提供电源电压；

第二供电电源，与所述第一控制电路连接，用于为所述第一控制电路提供电源电压；

第一时钟单元，与所述第一控制电路连接，用于为所述第一控制电路提供时间基准。

进一步的，所述第二控制电路包括第二模数转换单元。

进一步的，所述电机控制电路还包括：

第三供电电源，与所述第二模数转换单元连接，用于为所述第二模数转换单元提供电源电压；

第四供电电源，与所述第二控制电路连接，用于为所述第二控制电路提供电源电压；

第二时钟单元，与所述第二控制电路连接，用于为所述第二控制电路提供时间基准。

进一步的，所述第一电流采样电路包括三相霍尔传感器，所述第二电流采样电路包括三相霍尔传感器。

进一步的，所述电机控制电路还包括：

IGBT驱动电路，与所述第一控制电路连接；

IGBT模块，与所述IGBT驱动电路和所述电机连接。

进一步的，所述电机控制电路还包括状态检测电路，所述状态检测电路与所述IGBT模块和所述第一控制电路连接，用于检测所述IGBT模块的工作状态。

本实用新型的有益效果是：与现有技术相比较，本实用新型实施例提供了一种电机控制电路。通过第一控制电路根据电机的第一角度和第一速度、输出至电机的第一电流及高压母线的第一电压，计算电机的第一转矩，第二控制电路根据电机的第二角度和第二速度、输出至电机的第二电流及高压母线的第二电压，计算电机的第二转矩，再根据第一转矩和第二转矩，控制电机，从而提升了电机控制电路转矩控制的可靠性。

【附图说明】

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1为本实用新型实施例提供的一种电动汽车的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种电机控制电路的结构示意图；

图3为本实用新型另一实施例提供的一种电机控制电路的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的一种第一母线电压采样电路的电路连接示意图；

图5为本实用新型实施例提供的一种状态检测电路的电路连接示意图。

【具体实施方式】

为了便于理解本申请，下面结合附图和具体实施方式，对本申请进行更详细的说明。需要说明的是，当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是用于限制本实用新型。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

此外，下面所描述的本申请不同实施例中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

请参阅图1，为本实用新型实施例提供的一种电动汽车的结构示意图。如图1所示，所述电动汽车400包括电机控制电路100、高压电池200以及电机300。

其中，所述高压电池200与所述电机控制电路100连接，所述高压电池200是为所述电动汽车400提供动力来源的电源，所述高压电池200的额定电压一般为100-400V。

所述电机300与所述电机控制电路100连接，其中，所述电机300按工作电源种类可划分为直流电机和交流电机，所述电机300按结构和工作原理划分为直流电机、异步电机和同步电机。其中，所述直流电机按结构及工作原理可划分为无刷直流电动机和有刷直流电动机，所述有刷直流电动机可划分为永磁直流电机和电磁直流电机。进一步的，所述永磁直流电机可划分为稀土永磁直流电机、铁氧体永磁直流电机和铝镍钴永磁直流电动机，所述电磁直流电机可划分为串励直流电动机、并励直流电动机、他励直流电动机和复励直流电动机。所述交流电机可划分为单向电机和三相电机。在本实施例中，所述电机300为永磁同步电机。所述永磁同步电机既具有交流电动机的无电刷结构、运行可靠等优点，又具有直流电动机的调速性能好的优点，且无需励磁绕组，可以做到体积小、控制效率高。

其中，所述电机300用于将所述高压电池200提供的电能转化为机械能，通过传动装置或者直接驱动车轮和其他运动装置。所述电机300可用于根据所述电机控制电路100的控制指令，控制所述电机300启动、加速、运转、减速、停止等。在本实施例中，在所述电机控制电路100的第一控制电路和第二控制电路检测所述电机300的转矩存在差异，且该差异满足预设条件时，控制关闭所述电机300，提升了转矩控制的可靠性，进一步提高了电路的安全性。

为解决单个控制电路控制电机转矩可靠性低的问题，本实用新型提出了一种电动汽车，通过第一控制电路根据电机的第一角度和第一速度、输出至电机的第一电流及高压母线的第一电压，计算电机的第一转矩，第二控制电路根据电机的第二角度和第二速度、输出至电机的第二电流及高压母线的第二电压，计算电机的第二转矩，再根据第一转矩和第二转矩，控制电机，从而提升了电机控制电路转矩控制的可靠性。

请参阅图2，为本实用新型实施例提供的一种电机控制电路的结构示意图。如图2所示，所述电机控制电路100包括第一旋变采样电路10、第一电流采样电路20、第一母线电压采样电路30、第一控制电路40、第二旋变采样电路50、第二电流采样电路60、第二母线电压采样电路70以及第二控制电路80。

所述第一旋变采样电路10与所述电机300连接，用于采样所述电机300的第一角度和第一速度。

其中，所述第一控制电路40输出PWM信号，所述PWM信号经过放大处理后，产生正弦波提供激励源，所述激励源作用于所述电机300的旋变器，并反馈旋变sin、cos信号至所述第一旋变采样电路10，所述第一旋变采样电路10接收所述旋变sin、cos信号，采样所述电机300的第一角度和第一速度，所述第一角度和所述第一速度经过处理后，发送至所述第一控制电路40。

所述第一电流采样电路20用于采样输出至所述电机300的第一电流。

在本实施例中，所述第一电流采样电路20包括三相霍尔传感器。所述三相霍尔传感器可以采用MLX91208集成芯片，所述MLX91208集成芯片可用于采样U、V、W相输出到所述电机300的电流以及与所述高压电池200连接的所述高压母线的电流。在一些实施例中，所述霍尔传感器的数量为3个，3个所述霍尔传感器两两相隔120度设置。

所述第一母线电压采样电路30与所述高压电池200连接，用于采样与所述高压电池200连接的高压母线的第一电压。

如图4所示，在本实施例中，所述第一母线电压采样电路30包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第一控制器U1、第九电阻R9以及第五电容C5。

其中，所述第一电阻R1的一端用于接收所述高压母线的电压，所述第一电阻R1的另一端与所述第二电阻R2的一端连接，所述第二电阻R2的另一端与所述第三电阻R3的一端连接，所述第三电阻R3的另一端与所述第四电阻R4的一端连接，所述第四电阻R4的另一端与所述第五电阻R5的一端连接，所述五电阻R5的另一端与所述第六电阻R6的一端和所述第七电阻R7的一端连接，所述第六电阻R6的另一端接地，所述第七电阻R7的另一端与所述第一电容C1的一端、所述第二电容C2的一端和所述第一控制器U1连接，所述第八电阻R8的一端接地，所述第八电阻R8的另一端与所述第一电容C1的另一端、所述第三电容C3的一端和所述第一控制器U1连接，所述第九电阻R9的一端接地，所述第三电容C3的另一端接地，所述第四电容C4的一端与所述第一控制器U1连接，所述第四电容C4的另一端接地，所述第五电容C5的一端与所述第五电容C5的一端和所述第一控制器U1连接，所述第五电容C5的另一端接地，所述第一控制器U1还用于输出所述第一电压。

所述第一控制电路40与所述第一旋变采样电路10、所述第一电流采样电路20和所述第一母线电压采样电路30连接，用于根据所述第一角度、所述第一速度、所述第一电流及所述第一电压，计算所述电机300的第一转矩。

在本实施例中，所述第一控制电路40可以采用C2000或FPGA(Field－Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)。所述C2000可以选用TMS320F28069PZT集成芯片，所述FPGA可以选用10M08SAU169A7G集成芯片，所述TMS320F28069PZT集成芯片或所述10M08SAU169A7G集成芯片用于根据所述第一角度、所述第一速度、所述第一电流及所述第一电压，计算所述电机300的第一转矩。

进一步的，所述第一控制电路40包括第一模数转换单元401。其中，所述第一模数转换单元401用于将所述第一角度、所述第一速度、所述第一电流及所述第一电压等模拟信号转化为所述第一控制电路40可以识别处理的数字信号。

所述第二旋变采样电路50与所述电机300连接，用于采样所述电机300的第二角度和第二速度。

其中，所述第二控制电路80输出PWM信号，所述PWM信号经过放大处理后，产生正弦波提供激励源，所述激励源作用于所述电机300的旋变器，并反馈旋变sin、cos信号至所述第二旋变采样电路50，所述第二旋变采样电路50接收所述旋变sin、cos信号，采样所述电机300的第二角度和第二速度，所述第二角度和所述第二速度经过处理后，发送至所述第二控制电路80。

所述第二电流采样电路60用于采样输出至所述电机300的第二电流。

在本实施例中，所述第二电流采样电路60包括三相霍尔传感器。

所述第二母线电压采样电路70与所述高压电池200连接，用于采样所述高压母线的第二电压。

所述第二控制电路80与所述第一控制电路40、所述第二旋变采样电路50、所述第二电流采样电路60及所述第二母线电压采样电路70连接，用于接收所述第一转矩，并根据所述第二角度、所述第二速度、所述第二电流及所述第二电压，计算所述电机300的第二转矩，当所述第一转矩和所述第二转矩的差值的绝对值满足预设条件时，向所述第一控制电路40发送第一控制信号，以使所述第一控制电路40控制关闭所述电机300。

在本实施例中，所述第二控制电路80满足车用ASIL D等级，所述第三控制电路60可以选用TMS570LS1227集成芯片、TC275集成芯片等。

进一步的，所述第二控制电路80包括第二模数转换单元801。其中，所述第二模数转换单元801用于将所述第二角度、所述第二速度、所述第二电流及所述第二电压等模拟信号转化为所述第二控制电路80可以识别处理的数字信号。

需要说明的是，所述预设条件可以是所述第一转矩和所述第二转矩的差值的绝对值大于预设第一阈值，还可以是所述第一转矩和所述第二转矩的差值的绝对值在预设时间内大于预设第二阈值。当所述第一转矩和所述第二转矩的差值的绝对值满足所述预设条件时，即说明所述第一控制电路40和所述第二控制电路80检测的转矩相差较大，造成无法判断所述电机300的实际转矩，进而不能判断所述电机300是否工作在预设转矩。可以理解，所述预设条件可以根据实际需求进行设定。

请参阅图3，为本实用新型另一实施例提供的一种电机控制电路的结构示意图。如图3所示，所述电机控制电路500除了包括所述电机控制电路100所阐述的电路模块，还包括第三控制电路511、第一运放电路512、第二运放电路513、第一供电电源514、第二供电电源515、第一时钟单元516、第三供电电源517、第四供电电源518、第二时钟单元519、IGBT驱动电路520、IGBT模块521以及状态检测电路522。

所述第三控制电路511与所述第一控制电路40通讯连接，用于向所述第一控制电路40发送所述电机300的预设转矩，以使所述电机300工作在所述预设转矩。

所述第一运放电路512与所述第一母线电压采样电路30和所述第一控制电路40连接。

所述第二运放电路513与所述第二母线电压采样电路70和所述第二控制电路80连接。

所述第一供电电源514与所述第一模数转换单元401连接，用于为所述第一模数转换单元401提供电源电压。

所述第二供电电源515与所述第一控制电路40连接，用于为所述第一控制电路40提供电源电压。

所述第一时钟单元516与所述第一控制电路40连接，用于为所述第一控制电路40提供时间基准。

所述第三供电电源517与所述第二模数转换单元801连接，用于为所述第二模数转换单元801提供电源电压。

所述第四供电电源518与所述第二控制电路80连接，用于为所述第二控制电路80提供电源电压。

所述第二时钟单元519与所述第二控制电路80连接，用于为所述第二控制电路80提供时间基准。

所述IGBT驱动电路520与所述第一控制电路40和所述第二控制电路80连接。

在正常情况下，当所述第一转矩和所述第二转矩的差值的绝对值满足预设条件时，所述第二控制电路80向所述第一控制电路40发送第一控制信号，以使所述第一控制电路40输出SVPWM信号，所述IGBT驱动电路520接收所述SVPWM信号，并根据所述SVPWM信号，关闭所述IGBT驱动电路520，从而关断所述IGBT模块521。若所述第一控制电路40失效，例如，所述第一控制电路40器件损坏、程序错误等，在所述第二控制电路80检测到所述第一控制电路40失效、且所述第一转矩和所述第二转矩的差值的绝对值满足预设条件时，所述第二控制电路80向所述IGBT驱动电路520发送第二控制信号，以关断所述IGBT驱动电路520，从而关断所述IGBT模块521。通过增加所述第二控制电路80检测所述第一控制电路40的工作状态，进而实现对所述IGBT驱动电路520的冗余控制，进一步提升了电机转矩控制的可靠性。所述IGBT模块521与所述IGBT驱动电路520和所述电机300连接。

所述状态检测电路522与所述IGBT模块520和所述第一控制电路40连接，用于检测所述IGBT模块520的工作状态。

如图5所示，例如，输入U相的所述IGBT模块520的某一IGBT对应的源极电压，对所述源极电压进行处理，将处理后的所述源极电压和预设电压进行比较，若处理后的所述源极电压大于预设电压，则比较电路输出高电平信号，若处理后的所述源极电压小于预设电压，则比较电路输出低电平信号，将比较电路输出的高电平信号或低电平信号输入至隔离电路，经过隔离处理后的信号输入至所述第一控制电路40，由所述第一控制电路40判断U相的所述IGBT模块520的某一IGBT的工作状态。

综上，所述电机300根据所述第三控制电路511发送的所述预设转矩工作，所述第一旋变采样电路10采集所述电机300的所述第一角度和所述第一速度，所述第一电流采样电路20采样输出至所述电机300的第一电流，所述第一母线电压采样电路300采样高压母线的第一电压，所述第一模数转换单元401接收处理后的所述第一角度、所述第一速度、所述第一电流及所述第一电压，所述第一控制电路40计算所述电机300的第一转矩；所述第二旋变采样电路50采样所述电机300的第二角度和第二速度，所述第二电流采样电路60采样输出至所述电机300的第二电流，所述第二母线电压采样电路70采样高压母线的第二电压，所述第二模数转换单元801接收处理后的所述第二角度、所述第二速度、所述第二电流及所述第二电压，所述第二控制电路80计算所述电机300的第二转矩，当所述第一转矩和所述第二转矩的差值的绝对值满足预设条件时，所述第二控制电路80向所述第一控制电路40发送第一控制信号，以使所述第一控制电路40输出SVPWM信号，所述IGBT驱动电路520接收所述SVPWM信号，并根据所述SVPWM信号，关闭所述IGBT驱动电路520，从而关断所述IGBT模块521，以使所述电机300停止运转。

例如，第三控制电路511给定的预设转矩为10Nm，正常情况下，经采样发送至第一控制电路40的第一电流为10A、第一电压为1V，结合其他变量，计算得第一转矩为10Nm。若第一电流采样电路20发生错误，使得第一电流为10A对应第一电压为1V，变成第一电流为20A对应第一电压为1V，虽然第一控制电路40计算的第一转矩仍为10Nm，但是，实际输出至电机300的电流为20A，电机300的转矩为60Nm。通过增加第二控制电路80，当第二电流采样电路60检测到第二电流为20A时，第二控制电路80接收到的第二电压为2V，第二控制电路80计算的第一转矩为70Nm，第一控制电路40通过串口传输将第一转矩10Nm发送至第二控制电路80，计算第一转矩与第二转矩的差值的绝对值等于70Nm-10Nm＝60Nm，若60Nm超过了200ms，第二控制电路80向第一控制电路40发送第一控制信号，以使所述第一控制电路40控制关闭电机300。

本实用新型提供了一种电机控制电路，通过第一控制电路根据电机的第一角度和第一速度、输出至电机的第一电流及高压母线的第一电压，计算电机的第一转矩，第二控制电路根据电机的第二角度和第二速度、输出至电机的第二电流及高压母线的第二电压，计算电机的第二转矩，再根据第一转矩和第二转矩，控制电机，从而提升了电机控制电路转矩控制的可靠性。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；在本实用新型的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本实用新型的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种电机控制电路，应用于电动汽车，所述电动汽车包括高压电池和电机，其特征在于，所述电机控制电路包括：

第一旋变采样电路，与所述电机连接，用于采样所述电机的第一角度和第一速度；

第一电流采样电路，用于采样输出至所述电机的第一电流；

第一母线电压采样电路，与所述高压电池连接，用于采样与所述高压电池连接的高压母线的第一电压；

第一控制电路，与所述第一旋变采样电路、所述第一电流采样电路和所述第一母线电压采样电路连接，用于根据所述第一角度、所述第一速度、所述第一电流及所述第一电压，计算所述电机的第一转矩；

第二旋变采样电路，与所述电机连接，用于采样所述电机的第二角度和第二速度；

第二电流采样电路，用于采样输出至所述电机的第二电流；

第二母线电压采样电路，与所述高压电池连接，用于采样所述高压母线的第二电压；

第二控制电路，与所述第一控制电路、所述第二旋变采样电路、所述第二电流采样电路及所述第二母线电压采样电路连接，用于接收所述第一转矩，并根据所述第二角度、所述第二速度、所述第二电流及所述第二电压，计算所述电机的第二转矩，当所述第一转矩和所述第二转矩的差值的绝对值满足预设条件时，向所述第一控制电路发送第一控制信号，以使所述第一控制电路控制关闭所述电机。

2.根据权利要求1所述的电机控制电路，其特征在于，所述电机控制电路还包括第三控制电路，所述第三控制电路与所述第一控制电路通讯连接，用于向所述第一控制电路发送所述电机的预设转矩，以使所述电机工作在所述预设转矩。

3.根据权利要求2所述的电机控制电路，其特征在于，所述电机控制电路还包括：

第一运放电路，与所述第一母线电压采样电路和所述第一控制电路连接；

第二运放电路，与所述第二母线电压采样电路和所述第二控制电路连接。

4.根据权利要求1-3任一项所述的电机控制电路，其特征在于，所述第一控制电路包括第一模数转换单元。

5.根据权利要求4所述的电机控制电路，其特征在于，所述电机控制电路还包括：

第一供电电源，与所述第一模数转换单元连接，用于为所述第一模数转换单元提供电源电压；

第二供电电源，与所述第一控制电路连接，用于为所述第一控制电路提供电源电压；

第一时钟单元，与所述第一控制电路连接，用于为所述第一控制电路提供时间基准。

6.根据权利要求1-3任一项所述的电机控制电路，其特征在于，所述第二控制电路包括第二模数转换单元。

7.根据权利要求6所述的电机控制电路，其特征在于，所述电机控制电路还包括：

第三供电电源，与所述第二模数转换单元连接，用于为所述第二模数转换单元提供电源电压；

第四供电电源，与所述第二控制电路连接，用于为所述第二控制电路提供电源电压；

第二时钟单元，与所述第二控制电路连接，用于为所述第二控制电路提供时间基准。

8.根据权利要求1所述的电机控制电路，其特征在于，所述第一电流采样电路包括三相霍尔传感器，所述第二电流采样电路包括三相霍尔传感器。

9.根据权利要求1所述的电机控制电路，其特征在于，所述电机控制电路还包括：

IGBT驱动电路，与所述第一控制电路连接；

IGBT模块，与所述IGBT驱动电路和所述电机连接。

10.根据权利要求9所述的电机控制电路，其特征在于，所述电机控制电路还包括状态检测电路，所述状态检测电路与所述IGBT模块和所述第一控制电路连接，用于检测所述IGBT模块的工作状态。

Images