一种具备安全冗余位置估算的电机控制器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种具备安全冗余位置估算的电机控制器，包括控制板、驱动板、功率模块、电流采样电路及位置传感器，所述控制板包括主控制单元、位置速度检测单元及位置速度估算单元，所述主控制单元分别与所述位置速度检测单元、所述位置速度估算单元及所述驱动板连接，所述位置速度检测单元还通过所述位置传感器与电机连接，所述位置速度估算单元还通过所述电流采样电路与所述功率模块的输出端连接，所述功率模块的输出端还与所述电机连接，所述功率模块的驱动端与所述驱动板连接，所述功率模块的输入端与电池连接。本实用新型专利技术提供的电机控制器具备安全沉余位置估算功能，可以避免位置传感器失效后造成的灾难性后果。位置传感器失效后造成的灾难性后果。位置传感器失效后造成的灾难性后果。

【技术实现步骤摘要】
一种具备安全冗余位置估算的电机控制器


[0001]本技术涉电机
，具体的说，是涉及一种具备安全冗余位置估算的电机控制器。

技术介绍

[0002]电动汽车产业的快速发展，促进了电机产业的繁荣，其中永磁同步电机成为目前最主要的电动汽车驱动电机类型。电机的换相是由转子的位置决定的，因此必须有实时的转子位置才能完成闭环控制。要让电机转动起来，目前主流的做法是，首先控制板必须根据传感器感应到的电机转子目前所在位置，然后依照定子绕线决定开启(或关闭)功率模块中功率晶体管的顺序，使电流依序流经电机线圈产生顺向(或逆向)旋转磁场，并与转子的磁铁相互作用，如此就能使电机顺时/逆时转动。
[0003]目前永磁同步电机普遍采用旋转变压器作为位置传感器，控制采用基于旋转坐标系的矢量控制技术，其原理为控制器将旋转变压器传输来的信号通过解码电路进行解码，输出电角度与速度信号，为逻辑开关电路提供正确的换向信息，控制板通过获得信息计算并控制开关电路的导通和关断，使电机绕组中的电流随着转子位置的变化而依次变化，在气隙中形成旋转磁场，驱动永磁转子连续旋转。
[0004]由于旋转位置传感器必须基于所测得的位置给出适当的电信号，旋转位置传感器的检测需要十分的精确，因此位置传感器对于其放置的环境来说需要足够耐用，在其设计寿命之内都应保持精确和准确性。然而，目前的很多旋转位置传感器的检测精确度会随着特定的使用环境而发生变化，严重的甚至导致旋转位置传感器不能正常工作，这就给电动汽车的安全运行带来了严重的安全隐患。

技术实现思路

[0005]为了克服现有技术中的很多旋转位置传感器的检测精确度会随着特定的使用环境而发生变化，严重的甚至导致旋转位置传感器不能正常工作，会给电动汽车的安全运行带来严重的安全隐患的问题，本技术提供一种具备安全冗余位置估算的电机控制器。
[0006]本技术技术方案如下所述：
[0007]一种具备安全冗余位置估算的电机控制器，包括控制板、驱动板、功率模块、电流采样电路及位置传感器，所述控制板包括主控制单元、位置速度检测单元及位置速度估算单元，所述主控制单元分别与所述位置速度检测单元、所述位置速度估算单元及所述驱动板连接，所述位置速度检测单元还通过所述位置传感器与电机连接，所述位置速度估算单元还通过所述电流采样电路与所述功率模块的输出端连接，所述功率模块的输出端还与所述电机连接，所述功率模块的驱动端与所述驱动板连接，所述功率模块的输入端与电池连接。
[0008]根据上述方案的本技术，所述电流采样电路包括分流器、滤波电路、隔离器件、供电电源及运放电路，所述功率模块的输出端连接所述分流器，所述分流器经过所述滤
波电路、所述隔离器件及所述运放电路后与所述位置速度估算单元连接，所述供电电源与所述隔离器件连接。
[0009]进一步的，所述隔离器件为隔离光耦。
[0010]进一步的，所述运放电路由电阻、电容及运算放大器组成。
[0011]根据上述方案的本技术，所述控制板还包括温度采样电路，所述主控制单元与所述温度采样电路连接。
[0012]进一步的，所述温度采样电路包括环境温度采样电路、功率模块温度采样电路及电机温度采样电路，所述主控制单元分别与所述环境温度采样电路、所述功率模块温度采样电路及所述电机温度采样电路连接。
[0013]进一步的，所述驱动板包括驱动芯片和若干路驱动电路，所述驱动芯片分别与若干路所述驱动电路和所述主控制单元连接，若干路所述驱动电路还分别与所述功率模块上对应的功率管连接。
[0014]根据上述方案的本技术，所述功率模块的输入端通过DC输入电路与所述电池连接，所述功率模块的输出端通过三相AC输出电路与所述电机连接。
[0015]根据上述方案的本技术，所述位置传感器为旋转变压器。
[0016]根据上述方案的本技术，所述电机为永磁同步电机。
[0017]与现有技术相比，本技术的有益效果在于：
[0018]本技术提供的电机控制器通过增加位置速度估算单元和电流采样电路，使电机控制器具备安全沉余位置估算功能；正常情况下，通过位置速度检测单元检测出的电机转子的位置和速度进行控制；而发现位置传感器失效后，则切换到用位置速度估算单元计算得到的电机转子的位置和速度进行控制，从而保证电机仍能正常运行，这样就避免位置传感器及解码电路失效造成的灾难性后果。
附图说明
[0019]图1为本技术的原理图；
[0020]图2为本技术中电流采样电路的原理图；
[0021]图3为传统方案的电机控制的原理图。
具体实施方式
[0022]为了使本技术所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。
[0023]需要说明的是，本技术的说明书和权利要求书中的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。术语“设置”、“连接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。
[0024]请参阅图1，本技术实施例提供了一种具备安全冗余位置估算的电机控制器，
包括控制板、驱动板、功率模块、电流采样电路及位置传感器，控制板包括主控制单元、位置速度检测单元及位置速度估算单元，主控制单元分别与位置速度检测单元、位置速度估算单元及驱动板连接，位置速度检测单元还通过位置传感器与电机连接，位置速度估算单元还通过电流采样电路与功率模块的输出端连接，功率模块的输出端还与电机连接，功率模块的驱动端与驱动板连接，功率模块的输入端与电池连接。
[0025]控制板用于负责接收系统的控制指令，并采集电池的输入电压和电流、三相输出电流、电机的转速和转动位置、环境温度、功率模块温度、电机温度等，通过高性能的控制算法完成对电机的转矩控制，同时实现系统的故障保护。
[0026]具体的，控制板的位置速度检测单元通过位置传感器检测电机转子的位置和速度。控制板的位置速度估算单元依据电流采样电路采集到的信息估算电机转子的位置和速度，并上传给控制板的主控制单元，与位置速度估算单元检测到的电机转子的位置和速度进行比较，做安全冗余备份。正常情况下，主控制单元用位置速度检测单元检测出的电机转子的位置和速度进行控制，同时通过位置速度估算单元计算出电机转子的位置和速度，与检测出的电机转子的位置和速度进行比较，判断位置传感器是否失效；若主控制单元比较后，发现两者数据偏差达到一定数值比例（当数据偏差达到一定数值比例时，说明位置传感器可能出现故障）本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具备安全冗余位置估算的电机控制器，其特征在于，包括控制板、驱动板、功率模块、电流采样电路及位置传感器，所述控制板包括主控制单元、位置速度检测单元及位置速度估算单元，所述主控制单元分别与所述位置速度检测单元、所述位置速度估算单元及所述驱动板连接，所述位置速度检测单元还通过所述位置传感器与电机连接，所述位置速度估算单元还通过所述电流采样电路与所述功率模块的输出端连接，所述功率模块的输出端还与所述电机连接，所述功率模块的驱动端与所述驱动板连接，所述功率模块的输入端与电池连接；所述电流采样电路包括分流器、滤波电路、隔离器件、供电电源及运放电路，所述功率模块的输出端连接所述分流器，所述分流器经过所述滤波电路、所述隔离器件及所述运放电路后与所述位置速度估算单元连接，所述供电电源与所述隔离器件连接。2.根据权利要求1所述的具备安全冗余位置估算的电机控制器，其特征在于，所述隔离器件为隔离光耦。3.根据权利要求1所述的具备安全冗余位置估算的电机控制器，其特征在于，所述运放电路由电阻、电容及运算放大器组成。4.根据权利要求1所述的具备安全冗余位置...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄炎，张晓东，李祥生，朱振宇，
申请(专利权)人：山东潍安动力有限公司，
类型：新型
国别省市：