一种线控转向的双三相电机控制系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种线控转向的双三相电机控制系统，包括：集成于一个PCB板上的两套三相电机控制系统；每套所述三相电机控制系统包括：GPIO接口、CAN接口、SPI接口、MCU、角度解码模块、ADC模块、电源、电源隔离开关、三相逆变器、相线隔离开关、运放变换电路、JTAG接插件和低边采样电阻。本实用新型专利技术通过对系统进行合理化设计,将两套三相电机控制系统集成为一体，使系统的冗余度和安全性都得到了较大的提高，并保证了双三相永磁同步电机在发生开关管断路或电机相线断路等故障情况下能通过适当的容错方法继续运行，具有很好的稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种线控转向的双三相电机控制系统
本技术涉及汽车线控转向系统
，更具体地说，涉及一种线控转向的双三相电机控制系统。
技术介绍
线控转向因其安全性能高、改善驾驶特性和增强操纵性的优点，成为当前汽车技术和汽车工业可持续发展的研究重点。由双三相永磁同步电机和电机控制器组成的线控转向电机驱动系统是线控转向的重要组成部分，直接决定了汽车安全性、操控性和舒适性。研究表明，三相电机发生断相故障后难以通过容错控制继续运行。目前为了保证线控转向电机驱动系统的容错运行，传统的方法是通过备份多套电机控制器，或者采用多个转向电机进行冗余备份，一般多个电机控制器或转向电机之间是相互独立的。这样的线控转向系统在相同功率条件下总体积和总质量较高，且制造成本和安装成本也较高，不利于线控系统的高功率密度化和节能化要求。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种线控转向的双三相电机控制系统，可应用于汽车线控转向系统，可以有效减小汽车线控转向电机驱动系统体积、质量和制造成本，以提升线控转向电机驱动系统的硬件冗余度、安全性和集成化。为达到上述目的，本技术采用的技术方案为：一种线控转向的双三相电机控制系统，包括：集成于一个PCB板上的两套三相电机控制系统；每套所述三相电机控制系统包括：GPIO接口(1)、CAN接口(2)、SPI接口(3)、MCU、角度解码模块(5)、ADC模块(6)、电源(7)、电源隔离开关(8)、三相逆变器(9)、相线隔离开关(10)、运放变换电路(12)、JTAG接插件和低边采样电阻(13)。优选地，第一MCU(4)和第二MCU(14)之间通过GPIO接口(1)、CAN接口(2)和SPI接口(3)进行数据交互和时序同步。优选地，每套所述三相电机控制系统还包括：三个低边采样电阻(13)。优选地，所述双三相电机控制系统还包括：电机(11)，所述电机的机械角度信号为两通道冗余输出，分别送入所述第一MCU(4)和所述第二MCU(14)，以冗余读取的电机角度。优选地，所述双三相电机控制系统还包括：还包括：与所述电源隔离开关(8)连接的电压转换芯片(17)和电机驱动模块(16)。优选地，所述双三相电机控制系统还包括：所述MCU和所述角度解码模块(5)之间连接有电压跟随器(19)和击穿保护芯片(18)。优选地，所述双三相电机控制系统还包括：与所述相线隔离开关(10)连接的电机驱动输出接口(20)。优选地，所述双三相电机控制系统还包括：与所述MCU和所述CAN接口(2)连接的CAN收发器(15)综上所述，该线控转向双三相电机控制系统具有相电流冗余校验、电机角度信号冗余采集、MCU冗余通信的功能，可以有效地提升电机控制系统的冗余度以及安全性。本技术通过对线控转向的双三相电机控制系统进行合理化设计,将两套三相电机控制系统集成为一体，使系统的冗余度和安全性都得到了较大的提高，并保证了双三相永磁同步电机在发生开关管断路或电机相线断路等故障情况下能通过适当的容错方法继续运行，具有很好的稳定性。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为线控转向的双三相电机控制系统结构图；图2为双MCU冗余通信方式示意图；图3为三相电机控制系统结构框图。具体实施方式为使本技术解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。一种线控转向的双三相电机控制系统，如图1所示，包括：集成于一个PCB板上的两套三相电机控制系统；每套所述三相电机控制系统包括：GPIO接口(1)、CAN接口(2)、SPI接口(3)、MCU、角度解码模块(5)、ADC模块(6)、电源(7)、电源隔离开关(8)、三相逆变器(9)、相线隔离开关(10)、运放变换电路(12)、JTAG接插件和低边采样电阻(13)。两套三相电机控制系统集成在一个PCB板，能够控制双三相电机，或控制单个三相电机，还可以分别控制两个三相电机。双三相电机控制系统采用两组三相桥式逆变电路，将汽车上的直流电源如燃料电池、发电机、蓄电池组或者超级电容组等，输出的直流电能转换为双三相永磁同步电机所需的交流电能。电机控制系统由功率主电路、电容模块和控制板三部分组成。其中逆变器每一相桥臂由功率Mosfet电力电子功率器件构成。电容模块由多只贴片电容并联而成。控制板主要由微处理器(MCU)及其辅助电路构成，根据线控转向需求为主电路的电力电子器件驱动信号。进一步地，两套电机控制系统的MCU直接可以相互通信。如图2所示，第一MCU(4)和第二MCU(14)之间通过GPIO接口(1)、CAN接口(2)和SPI接口(3)进行数据交互和时序同步。GPIO接口可进行拉低及拉高操作，响应速度最快，用来同步两颗MCU的驱动脉冲时序；同步驱动脉冲时序时，其中一颗MCU改变通用GPIO接口电平状态，另一颗MCU读取该通用GPIO接口的电平状态变化，并改变另一个通用GPIO接口电平状态告知另一颗MCU当前程序执行状态。SPI总线具有全双工通信特点，MCU1与MCU2通过SPI接口进行数据交互，交互的数据主要为电机控制变量，如：相电流、电角度、电机转速和dq轴电流等。CAN总线用于通信备份，当SPI发生故障时，启用CAN通信方式，维持MCU的数据交互功能正常进行。进一步地，为实现电机控制信号的冗余备份。每套所述三相电机控制系统还包括：三个低边采样电阻(13)。三相逆变器桥臂的每个下管放置了三个低边采样电阻，相电流采集模式有两种：第一种是采集其中2个低边电阻的电流值，利用三相电流对称关系式计算出另一相电流，通过另一相低边电阻的电流进行冗余校验；第二种是采集其中3个低边电阻的电流值。双三相电机控制器有两个通道的电机角度信号输入端口，其中一个通道作为冗余备份。优选的，本技术实施例提供的控制系统，还包括：电机(11)，所述电机的机械角度信号为两通道冗余输出，分别送入所述第一MCU(4)和所述第二MCU(14)，以冗余读取的电机角度。本技术实施例提供的线控转向的双三相电机控制系统，还包括：与所述电源隔离开关(8)连接的电压转换芯片(17)和电机驱动模块(16)。电源隔离开关(8)和相线隔离开关(10)可以防止以下故障类型对电机控制器的危害：电源电压过低或过高；电机相线短路或断路。发生以上故障类型后，MCU本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种线控转向的双三相电机控制系统，其特征在于，包括：集成于一个PCB板上的两套三相电机控制系统；/n每套所述三相电机控制系统包括：GPIO接口(1)、CAN接口(2)、SPI接口(3)、MCU、角度解码模块(5)、ADC模块(6)、电源(7)、电源隔离开关(8)、三相逆变器(9)、相线隔离开关(10)、运放变换电路(12)、JTAG接插件和低边采样电阻(13)。/n

【技术特征摘要】
1.一种线控转向的双三相电机控制系统，其特征在于，包括：集成于一个PCB板上的两套三相电机控制系统；
每套所述三相电机控制系统包括：GPIO接口(1)、CAN接口(2)、SPI接口(3)、MCU、角度解码模块(5)、ADC模块(6)、电源(7)、电源隔离开关(8)、三相逆变器(9)、相线隔离开关(10)、运放变换电路(12)、JTAG接插件和低边采样电阻(13)。


2.根据权利要求1所述的双三相电机控制系统，其特征在于，第一MCU(4)和第二MCU(14)之间通过GPIO接口(1)、CAN接口(2)和SPI接口(3)进行数据交互和时序同步。


3.根据权利要求1所述的双三相电机控制系统，其特征在于，每套所述三相电机控制系统还包括：三个低边采样电阻(13)。


4.根据权利要求1所述的双三相电机控制系统，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：李伟超，杨明明，王晓斌，王帅宇，
申请(专利权)人：北京经纬恒润科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11