一種車用永磁同步電機控制器的製作方法
2023-06-02 20:10:41
專利名稱：一種車用永磁同步電機控制器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及汽車製造領域，更具體的說，本實用新型是關於汽車零部件的一 種車用永磁同步電機控制器。
背景技術：
目前，電動汽車的興起，對車用電機即車用永磁同步電機的質量要求越來越高，而 電機控制器作為電機的核心部件自然是生產廠家提高質量的重要對象之一；其中故障保護 的完備、主要部件的選用是提高產品質量的重要手段之一。中國專利局於2007年5月16日公開了一份CN1964179A號文獻，名稱為一種永磁 無刷電機的控制方法和裝置，該裝置來自整車控制器的轉矩給定信號通過電流函數錶轉換 成給定電流信號，電流函數表是轉矩給定值與電機轉速的函數；給定電流與反饋電流通過 電流調節器輸出佔空比信號，用作脈寬調製(PWM)控制；同步PWM信號發生器根據佔空比、 當前弱磁控制的換流提前角的大小以及當前電機轉子位置狀態，確定PWM發生順序和發生 時刻，從而實現永磁無刷電機的弱磁控制。其缺點是對故障保護考慮不夠，對主要控制部 件的選用沒有明確的要求。
發明內容本實用新型解決了現有技術存在的對故障保護考慮不夠的問題，提供了一種車用 永磁同步電機控制器，設置了各種故障保護電路，可以對主控制器進行完備的保護。本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案是本實用新型包括殼體及安裝 在殼體內的逆變電路、主控制器、驅動電路、傳感器，所述驅動電路、傳感器的一端連接主控 制器，所述驅動電路、傳感器的另一端連接逆變電路，所述主控制器包括微處理器、電源模 塊、I/O模塊、泵升限制電路、PWM生成模塊、A/D模塊、數字測速模塊、CAN總線通信電路、 故障保護電路，I/O模塊、泵升限制電路、PWM生成模塊、A/D模塊、數字測速模塊、CAN總 線通信電路、故障保護電路與微處理器相連，電源模塊為各模塊供電；所述的微處理器是 TMS320LF2407A處理器。主控制器由微處理器即DSP、電源模塊、I/O模塊、泵升限制電路、 PWM生成模塊、A/D模塊、數字測速模塊、CAN總線通信電路、故障保護電路等構成；其中，微 處理器還包括JTAG下載接口、外擴RAM、晶體振蕩電路以及復位電路，該部分為電機控制器 的計算單元；電源模塊採用汽車級電源晶片將蓄電池的12V電壓分別轉換為5. 0V、3. 3V和 15V，給微處理器和逆變器模塊供電，並且加入了防浪湧電路、濾波隔離、TVS保護、欠壓保護 和過流保護；TMS320LF2407A的I/O接口採用引腳復用的方式，選擇其中1路I/O控制散熱 水泵；為了便於查找故障，設計若干控制器運行狀態指示LED電路，由I/O 口驅動；當電機 減速制動時，進入發電狀態，首先通過逆變器的續流二極體向大功率電解電容充電，當中間 直流迴路的電壓(通稱泵升電壓)升高到一定的限制值時，通過泵升限制電路使開關器件導 通，將電機釋放的動能消耗在制動電阻上，起到保護控制器的功能。脈寬調製PWM生成模塊 採用事件管理器A (EVA)中的6路PWM接口，利用比較單元和死區單元產生PWM波形，再通
3過光電隔離電路輸出6路PWM信號；A/D模塊包括母線電壓檢測電路、3路電流檢測電路、 2路溫度檢測電路，在主控晶片裡集成了 16通道的10位A/D轉換器，實際中用到其中的6 路；數字測速模塊採用旋轉變壓器檢測轉子的位置和轉速，該模塊電路具備旋變信號解碼 功能，加入了電源隔離和信號濾波放大措施，同時產生IOKHz的正弦勵磁信號給旋轉變壓作為優選，所述驅動電路包括智能功率模塊及與智能功率模塊相連的過電壓故障 檢測電路、過電流故障檢測電路和過熱故障檢測電路；所述的智能功率模塊、過電壓故障檢 測電路、過電流故障檢測電路和過熱故障檢測電路的一端連接逆變電路，智能功率模塊、過 電壓故障檢測電路、過電流故障檢測電路和過熱故障檢測電路的另一端連接主控制器。驅 動電路由智能功率模塊(IPM)組成，它不僅把6個功率開關器件和驅動電路集成在一起，而 且還內藏有過電壓、過電流和過熱等故障檢測電路，並可將檢測信號送到DSP，即使發生負 載事故或使用不當，也可以保證IPM自身不受損壞。作為優選，所述CAN總線通信電路包括收發器及其信號濾波電路、光電隔離、共模 扼流圈、TVS防護和濾波電路；所述的收發器的一端通過光電隔離與車載電子設備相連，收 發器的另一端與信號濾波電路的一端相連，信號濾波電路的另一端與共模扼流圈、TVS防護 和濾波電路的一端相連，濾波電路的另一端與主控制器相連。主控制器與整車控制器採用 CAN總線通訊，由於主控晶片內置CAN控制器，而無CAN收發器，因此CAN總線通信電路包括 收發器及其信號濾波電路，為了提高抗幹擾能力，加了光電隔離、共模扼流圈、TVS防護和濾 波電路。作為優選，所述傳感器包括電壓傳感器、電流傳感器、溫度傳感器、旋轉變壓器，所 述的電壓傳感器、電流傳感器、溫度傳感器、旋轉變壓器的輸入端與逆變電路相連，電壓傳 感器、電流傳感器、溫度傳感器、旋轉變壓器的輸出端與主控制器相連。傳感器的輸入連接 逆變電路，傳感器的輸出連接主控制器，為故障保護電路提供故障檢測。作為優選，所述故障保護電路包括過壓保護電路、過流保護電路和過溫保護電路， 所述的過壓保護電路、過流保護電路和過溫保護電路的一端與傳感器相連，過壓保護電路、 過流保護電路和過溫保護電路的另一端與微處理器相連。故障保護電路佔據著很重要的地 位，主要作用是保護控制系統的核心部件DSP免受高電壓、過電流的衝擊，同時保護電機的 驅動電路免受損壞；系統的保護電路包括過壓保護、過流保護和過溫保護；過壓保護就是 檢測母線電壓，如果母線電壓高過系統所能承受的最大值，就發送信號給DSP晶片，DSP芯 片就會產生相應的中斷，關閉相應的程序，以免系統受損，過流保護是分別檢測二相電流， 如果突然有短路的地方，就立即關閉相應的程序；過溫保護是利用熱敏電阻來感應器件的 溫度，如果溫度高於某一設定值，就發出報警信號；各種故障信號通過與門相與連接到DSP 的功率中斷引腳PDPINTA，以便出現故障信號時及時封鎖PWM輸出。本實用新型的有益效果是設置了各種故障保護電路，對主控制器進行完備的保 護，各主要控制部件都選用車用級模塊，保證了行車安全。
圖1是車用永磁同步電機的一種系統原理框圖；圖2是本實用新型車用永磁同步電機控制器中的主控制器的一種電路原理框圖。[0013]圖中1.動力電池，2.逆變電路，3.電機，4.驅動電路，5.傳感器，6.主控制器， 7. TMS320LF2407A微處理器，8. I/O模塊，9.泵升限制電路，10. PWM生成模塊，11. A/D 模塊，12.數字測速模塊，13. CAN總線通信電路，14.故障保護電路，15.電源模塊。
具體實施方式
下面通過具體實施例，並結合附圖對本實用新型的技術方案作進一步具體的說 明。實施例本實施例的一種車用永磁同步電機控制器，參見圖1，車用永磁同步電機系統包 括動力電池1、電機3及車用永磁同步電機控制器；車用永磁同步電機控制器包括外殼及安 裝在外殼內的逆變電路2、主控制器6、傳感器5、驅動電路4;逆變電路2的一端連接動力電 池1，逆變電路2的另一端連接電機3 ；傳感器5的輸入端連接功率迴路2，傳感器5的輸出 端連接主控制器6，驅動電路4的輸入端連接主控制器6，驅動電路4的輸出端連接逆變電 路2。參見圖2，主控制器6包括11^3201^2407々微處理器7、電源模塊15、1/0模塊8、泵 升限制電路9、PWM生成模塊10、A/D模塊11、數字測速模塊12、CAN總線通信電路13、故障 保護電路14，I/O模塊8、泵升限制電路9、PWM生成模塊10、A/D模塊11、數字測速模塊12、 CAN總線通信電路13、故障保護電路14與TMS320LF2407A微處理器7相連，電源模塊15為 各模塊供電，電源模塊15將動力電池1的12V電壓轉換為5. 0V、3. 3V和15V電壓；故障保 護電路14包括過壓保護電路、過流保護電路和過溫保護電路；故障保護電路14將傳感器5 檢測到的故障信號進行處理，並控制主控制器6封鎖輸出，以保護TMS320LF2407A微處理器 7不被損壞。動力電池1為電機3提供動力源，逆變電路2將動力電池1的直流電轉變為交流 電，電機3是執行元件，主控制器6是控制元件，傳感器5包括電壓傳感器、電流傳感器、溫 度傳感器、旋轉變壓器，傳感器5將主功率迴路2中的電壓、電流、溫度、相位值輸送到主控 制器6，供控制和保護之用；主控制器6的控制信號通過驅動電路4控制逆變電路2中的逆 變元件的開斷。CAN總線通信電路13負責主控制器6與整車控制器、故障診斷儀、上位機及其它車 載設備的通訊。以上所述的實施例只是本實用新型的最佳方案之一，並非對本實用新型作任何 形式上的限制，在不超出權利要求所記載的技術方案的前提下還有其它的變體及改型。
權利要求一種車用永磁同步電機控制器，包括殼體及安裝在殼體內的逆變電路、主控制器、驅動電路、傳感器，所述驅動電路、傳感器的一端連接主控制器，所述驅動電路、傳感器的另一端連接逆變電路，其特徵在於所述主控制器包括微處理器、電源模塊、I/O模塊、泵升限制電路、PWM生成模塊、A/D模塊、數字測速模塊、CAN總線通信電路、故障保護電路，I/O模塊、泵升限制電路、PWM生成模塊、A/D模塊、數字測速模塊、CAN總線通信電路、故障保護電路與微處理器相連，電源模塊為各模塊供電；所述的微處理器是TMS320LF2407A處理器。
2.根據權利要求1所述的一種車用永磁同步電機控制器，其特徵在於所述驅動電路 包括智能功率模塊及與智能功率模塊相連的過電壓故障檢測電路、過電流故障檢測電路和 過熱故障檢測電路；所述的智能功率模塊、過電壓故障檢測電路、過電流故障檢測電路和過 熱故障檢測電路的一端連接逆變電路，智能功率模塊、過電壓故障檢測電路、過電流故障檢 測電路和過熱故障檢測電路的另一端連接主控制器。
3.根據權利要求1或2所述的一種車用永磁同步電機控制器，其特徵在於所述CAN 總線通信電路包括收發器及其信號濾波電路、光電隔離、共模扼流圈、TVS防護和濾波電路； 所述的收發器的一端通過光電隔離與車載電子設備相連，收發器的另一端與信號濾波電路 的一端相連，信號濾波電路的另一端與共模扼流圈、TVS防護和濾波電路的一端相連，濾波 電路的另一端與主控制器相連。
4.根據權利要求1或2所述的一種車用永磁同步電機控制器，其特徵在於所述傳 感器包括電壓傳感器、電流傳感器、溫度傳感器、旋轉變壓器，所述的電壓傳感器、電流傳感 器、溫度傳感器、旋轉變壓器的輸入端與逆變電路相連，另一端與主控制器相連。
5.根據權利要求1或2所述的一種車用永磁同步電機控制器，其特徵在於所述故障 保護電路包括過壓保護電路、過流保護電路和過溫保護電路，所述的過壓保護電路、過流保 護電路和過溫保護電路的一端與傳感器相連，另一端與微處理器相連。
專利摘要本實用新型涉及一種車用永磁同步電機控制器，目的是設置各種故障保護電路，可以對主控制器進行完備的保護，並解決主要控制部件選用問題；包括殼體及安裝在殼體內的主控制器、驅動電路、傳感器，所述驅動電路、傳感連接主控制器，所述主控制器包括微處理器、電源模塊、I/O模塊、泵升限制電路、PWM生成模塊、A/D模塊、數字測速模塊、CAN總線通信電路、故障保護電路，I/O模塊、泵升限制電路、PWM生成模塊、A/D模塊、數字測速模塊、CAN總線通信電路、故障保護電路與微處理器相連，電源模塊為各模塊供電；所述的微處理器是TMS320LF2407A處理器。本實用新型對主控制器進行完備的保護，各主要控制部件都選用車用級模塊，保證了行車安全。
文檔編號H02P6/00GK201708750SQ20102011695
公開日2011年1月12日 申請日期2010年2月23日 優先權日2010年2月23日
發明者丁勇, 孫文凱, 李書福, 李傳海, 楊健, 楊安志, 趙福全, 郭永斌, 陳啟苗 申請人:浙江吉利汽車研究院有限公司;浙江吉利控股集團有限公司