电机控制器及其控制方法技术

本发明专利技术提供了一种电机控制器及其控制方法，所述电机控制器包括控制模块、驱动模块、测量模块和电机控制器PCB板，其中：所述测量模块测量所述电机的运行参数、电机控制器PCB板的温度及所述驱动模块的基础温度和运行参数，并将所述电机的运行参数、电机控制器PCB板的温度及所述驱动模块的基础温度和运行参数提供给所述控制模块；所述控制模块根据电机的运行参数、电机控制器PCB板的温度及所述驱动模块的基础温度和运行参数计算所述驱动模块的表面温度和结点温度，所述控制模块根据所述驱动模块的表面温度和结点温度控制所述驱动模块的关闭和开启。本发明专利技术实现了软件动态调整电机电流阈值实现对系统的保护，灵活性好。

Motor controller and its control method

The invention provides a motor controller and a control method thereof. The motor controller comprises a control module, a driving module, a measuring module and a motor controller PCB board, wherein the measuring module measures the operation parameters of the motor, the temperature of the motor controller PCB board and the basic temperature and operation parameters of the driving module. The operation parameters of the motor, the temperature of the motor controller PCB board and the basic temperature and operation parameters of the drive module are provided to the control module, which calculates the drive according to the operation parameters of the motor, the temperature of the motor controller PCB board and the basic temperature and operation parameters of the drive module. The surface temperature and node temperature of the driving module control the closing and opening of the driving module according to the surface temperature and node temperature of the driving module. The invention realizes the dynamic adjustment of the motor current threshold by the software to realize the protection of the system, and the flexibility is good.

【技术实现步骤摘要】
电机控制器及其控制方法
本专利技术涉及汽车动力控制
，特别涉及一种电机控制器及其控制方法。
技术介绍
无刷直流电机(BLDC)以其体积小，转矩特性优异及控制系统方案成熟等特点，越来越广泛的应用在自动变速器控制系统(TCU)当中，包括离合器、选换档执行机构及油泵等系统，受到各个整车厂商及变速器供应商的青睐。而无刷直流电机的驱动电路的过流和过温故障是影响自动变速器控制单元(TCU)性能的主要原因之一，因此对驱动电路过温过流故障的有效保护能够极大提升TCU系统的稳定性与安全性，而其保护的关键在于驱动模块中的MOSFET等器件结温和表面温度的精确获得，现有技术中对驱动电路的保护是在TCU设计之初，对驱动模块中的器件进行仿真，对驱动模块中的器件的工作状态进行事先的评估来确保TCU的设计符合安全要求，但这种方法在仿真中搭建精确的热阻网络模型需要复杂的热仿真及热测试过程，另外热阻网络会受PCB布置方式以及散热外壳的材料和机械结构的变化而变化，然而实际中不同的项目其PCB形状及外壳散热方式不尽相同，采用这种方式效率低，通用性很差，灵活性差，仿真精度低，对TCU投入使用后的工作环境和载荷也不确定，从而会导致系统的不确定性和稳定性差，目前利用软件实现对于无刷直流电机的驱动级产热精确预估并实现保护策略研究并不多。因此，需要设计一种灵活性好、对驱动模块工作性能进行实时模拟和保护的电机控制器及其控制方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种电机控制器及其控制方法，以解决现有的电机控制器及其控制方法灵活性差的问题。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种电机控制器，所述电机控制器控制一电机，所述电机控制器包括控制模块、驱动模块、测量模块和电机控制器PCB板，其中：所述控制模块、驱动模块和测量模块设置在所述电机控制器PCB板上；所述驱动模块用于驱动所述电机；所述测量模块测量所述电机的运行参数、电机控制器PCB板的温度及所述驱动模块的基础温度和运行参数，并将所述电机的运行参数、电机控制器PCB板的温度及所述驱动模块的基础温度和运行参数提供给所述控制模块；所述控制模块根据电机的运行参数、电机控制器PCB板的温度及所述驱动模块的基础温度和运行参数计算所述驱动模块的表面温度和结点温度，所述控制模块根据所述驱动模块的表面温度和结点温度控制所述驱动模块的关闭和开启。可选的，在所述的电机控制器中，所述控制模块包括温度计算模块和电机保护模块，其中：所述温度计算模块根据电机的运行参数、电机控制器PCB板的温度及所述驱动模块的基础温度和运行参数计算所述驱动模块的表面温度和结点温度，并将所述驱动模块的表面温度和结点温度发送给所述电机保护模块；所述电机保护模块根据所述驱动模块的表面温度和结点温度对所述驱动模块进行过温保护和过流保护，判断所述驱动模块是否发生过温或过流故障，来关闭或开启所述驱动模块。可选的，在所述的电机控制器中，所述温度计算模块包括功耗计算模块、结点温度计算模块和表面温度计算模块，其中：所述测量模块将所述电机的运行参数、电机控制器PCB板的温度及所述驱动模块的基础温度和运行参数提供给所述功耗计算模块，并将所述驱动模块的基础温度提供给所述结点温度计算模块和所述表面温度计算模块；所述功耗计算模块通过所述电机的运行参数、电机控制器PCB板的温度、所述驱动模块的基础温度和运行参数以及所述驱动模块的结点温度计算所述驱动模块的功耗；所述结点温度计算模块根据所述驱动模块的功耗计算所述驱动模块的结点温升，并结合所述驱动模块的基础温度和所述驱动模块的结点温升得到所述驱动模块的结点温度，所述结点温度计算模块将所述驱动模块的结点温度实时提供给所述功耗计算模块；所述表面温度计算模块根据所述驱动模块的功耗计算所述驱动模块的表面温升，并结合所述驱动模块的基础温度和所述驱动模块的表面温升得到所述驱动模块的表面温度。可选的，在所述的电机控制器中，所述驱动模块包括若干个驱动器件，所述功耗计算模块还包括误差计算模块，所述误差计算模块用于计算驱动模块中各驱动器件之间的热辐射造成的功耗误差，所述功耗误差的计算如下：ΔPverr1＝k*{[Tcase1-ΔTtempcase2-ΔTtempcase3-...-ΔTtempcasen]-TPCB}其中：ΔPverr1为驱动模块中第一个驱动器件的功耗误差，k为误差系数，Tcase1为驱动模块中第一个驱动器件的基础温度，ΔTtempcasen为驱动模块中第n个器件的热辐射，TPCB为电机控制器PCB板的温度。可选的，在所述的电机控制器中，所述驱动模块中第n个器件的热辐射与其基础温度的传递函数如下：其中：K和T为辐射系数。可选的，在所述的电机控制器中，所述控制模块对电机运行情况进行判断，其中：若电机正常运行，则所述驱动模块的功耗由第一高边功耗、第二高边功耗、第三高边功耗、第四高边功耗、第一低边功耗、第二低边功耗、第三低边功耗和第四低边功耗决定；若电机堵转运行，则所述驱动模块的功耗由第一高边功耗、第四高边功耗、第一低边功耗、第二低边功耗、第三低边功耗和第四低边功耗决定；其中，所述第一高边功耗和第一低边功耗由电机的电流有效值和所述驱动模块的结点温度决定的；所述第二高边功耗、第三高边功耗、第四高边功耗、第二低边功耗、第三低边功耗和第四低边功耗由所述驱动模块中的驱动器件的特性决定的。可选的，在所述的电机控制器中，所述驱动模块的结点温升与驱动模块的功耗的传递函数如下：其中：K1、T1、K2和T2为结点温升系数。可选的，在所述的电机控制器中，所述驱动模块的表面温升与驱动模块的功耗的传递函数如下：其中：K3、T3、K4和T4为表面温升系数。可选的，在所述的电机控制器中，所述电机保护模块包括过温保护模块，其中：所述过温保护模块根据所述驱动模块的结点温度和表面温度得到所述驱动模块的温度系数；若所述驱动模块的温度系数大于过温阈值，则关闭所述驱动模块并进行报警；若所述驱动模块的温度系数小于过温恢复阈值，则开启所述驱动模块并解除报警。可选的，在所述的电机控制器中，所述电机保护模块还包括过流保护模块，其中：所述过流保护模块根据所述驱动模块的表面温度得到所述电机的允通电流以及所述允通电流的时间系数；所述过流保护模块将电机的当前电流的平方值与所述允通电流的平方值进行相除得到一个电流比值；所述过流保护模块根据所述电流比值和所述允通电流的时间系数，得到电机的电流系数；若所述电机的电流系数大于过流阈值，则关闭所述驱动模块并进行报警；若所述电机的电流系数小于过流恢复阈值，则开启所述驱动模块并解除报警。本专利技术还提供一种电机控制方法，所述电机控制方法包括：驱动模块驱动电机；测量模块测量所述电机的运行参数、电机控制器PCB板的温度及所述驱动模块的基础温度和运行参数，并将所述电机的运行参数、电机控制器PCB板的温度及所述驱动模块的基础温度和运行参数提供给所述控制模块；控制模块根据电机的运行参数、电机控制器PCB板的温度及所述驱动模块的基础温度和运行参数计算所述驱动模块的表面温度和结点温度，所述控制模块根据所述驱动模块的表面温度和结点温度控制所述驱动模块的关闭和开启。可选的，在所述的电机控制方法中，所述控制模块根据电机的运行参数、电机控制器PCB板的温度及所述驱动模块的基础温度本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电机控制器，所述电机控制器控制一电机，其特征在于，所述电机控制器包括控制模块、驱动模块、测量模块和电机控制器PCB板，其中：所述控制模块、驱动模块和测量模块设置在所述电机控制器PCB板上；所述驱动模块用于驱动所述电机；所述测量模块测量所述电机的运行参数、电机控制器PCB板的温度及所述驱动模块的基础温度和运行参数，并将所述电机的运行参数、电机控制器PCB板的温度及所述驱动模块的基础温度和运行参数提供给所述控制模块；所述控制模块根据电机的运行参数、电机控制器PCB板的温度及所述驱动模块的基础温度和运行参数计算所述驱动模块的表面温度和结点温度，所述控制模块根据所述驱动模块的表面温度和结点温度控制所述驱动模块的关闭和开启。

【技术特征摘要】
1.一种电机控制器，所述电机控制器控制一电机，其特征在于，所述电机控制器包括控制模块、驱动模块、测量模块和电机控制器PCB板，其中：所述控制模块、驱动模块和测量模块设置在所述电机控制器PCB板上；所述驱动模块用于驱动所述电机；所述测量模块测量所述电机的运行参数、电机控制器PCB板的温度及所述驱动模块的基础温度和运行参数，并将所述电机的运行参数、电机控制器PCB板的温度及所述驱动模块的基础温度和运行参数提供给所述控制模块；所述控制模块根据电机的运行参数、电机控制器PCB板的温度及所述驱动模块的基础温度和运行参数计算所述驱动模块的表面温度和结点温度，所述控制模块根据所述驱动模块的表面温度和结点温度控制所述驱动模块的关闭和开启。2.如权利要求1所述的电机控制器，其特征在于，所述控制模块包括温度计算模块和电机保护模块，其中：所述温度计算模块根据电机的运行参数、电机控制器PCB板的温度及所述驱动模块的基础温度和运行参数计算所述驱动模块的表面温度和结点温度，并将所述驱动模块的表面温度和结点温度发送给所述电机保护模块；所述电机保护模块根据所述驱动模块的表面温度和结点温度对所述驱动模块进行过温保护和过流保护，判断所述驱动模块是否发生过温或过流故障，来关闭或开启所述驱动模块。3.如权利要求2所述的电机控制器，其特征在于，所述温度计算模块包括功耗计算模块、结点温度计算模块和表面温度计算模块，其中：所述测量模块将所述电机的运行参数、电机控制器PCB板的温度及所述驱动模块的基础温度和运行参数提供给所述功耗计算模块，并将所述驱动模块的基础温度提供给所述结点温度计算模块和所述表面温度计算模块；所述功耗计算模块通过所述电机的运行参数、电机控制器PCB板的温度、所述驱动模块的基础温度和运行参数以及所述驱动模块的结点温度计算所述驱动模块的功耗；所述结点温度计算模块根据所述驱动模块的功耗计算所述驱动模块的结点温升，并结合所述驱动模块的基础温度和所述驱动模块的结点温升得到所述驱动模块的结点温度，所述结点温度计算模块将所述驱动模块的结点温度实时提供给所述功耗计算模块；所述表面温度计算模块根据所述驱动模块的功耗计算所述驱动模块的表面温升，并结合所述驱动模块的基础温度和所述驱动模块的表面温升得到所述驱动模块的表面温度。4.如权利要求3所述的电机控制器，其特征在于，所述驱动模块包括若干个驱动器件，所述功耗计算模块还包括误差计算模块，所述误差计算模块用于计算驱动模块中各驱动器件之间的热辐射造成的功耗误差，所述功耗误差的计算如下：ΔPverr1＝k*{[Tcase1-ΔTtempcase2-ΔTtempcase3-...-ΔTtempcasen]-TPCB}其中：ΔPverr1为驱动模块中第一个驱动器件的功耗误差，k为误差系数，Tcase1为驱动模块中第一个驱动器件的基础温度，ΔTtempcasen为驱动模块中第n个器件的热辐射，TPCB为电机控制器PCB板的温度。5.如权利要求4所述的电机控制器，其特征在于，所述驱动模块中第n个器件的热辐射与其基础温度的传递函数如下：其中：K和T为辐射系数。6.如权利要求3所述的电机控制器，其特征在于，所述控制模块对电机运行情况进行判断，其中：若电机正常运行，则所述驱动模块的功耗由第一高边功耗、第二高边功耗、第三高边功耗、第四高边功耗、第一低边功耗、第二低边功耗、第三低边功耗和第四低边功耗决定；若电机堵转运行，则所述驱动模块的功耗由第一高边功耗、第四高边功耗、第一低边功耗、第二低边功耗、第三低边功耗和第四低边功耗决定；其中，所述第一高边功耗和第一低边功耗由电机的电流有效值和所述驱动模块的结点温度决定的；所述第二高边功耗、第三高边功耗、第四高边功耗、第二低边功耗、第三低边功耗和第四低边功耗由所述驱动模块中的驱动器件的特性决定的。7.如权利要求3所述的电机控制器，其特征在于，所述驱动模块的结点温升与驱动模块的功耗的传递函数如下：其中：K1、T1、K2和T2为结点温升系数。8.如权利要求3所述的电机控制器，其特征在于，所述驱动模块的表面温升与驱动模块的功耗的传递函数如下：其中：K3、T3、K4和T4为表面温升系数。9.如权利要求2所述的电机控制器，其特征在于，所述电机保护模块包括过温保护模块，其中：所述过温保护模块根...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晓龙，侯贤士，吴天弘，胡羽，
申请(专利权)人：联合汽车电子有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31