电机控制器的电源管理系统及具有其的车辆的制作方法

本实用新型涉及汽车技术领域，特别涉及一种电机控制器的电源管理系统及具有其的车辆。

背景技术：

相关技术中，如图1所示，在控制板1中，控制板电源仅管理控制板1中电源的上下电及正常工作，驱动板电源由有蓄电池KL30直接供电。其中，KL30输入电路2用于对输入的KL30进行反接保护，滤波处理等；低压转换电路3对经过滤波处理的KL30进行电平转换，以为微控制器MCU提供系统工作电压(例如，3.3V或5V)，并且为模拟量采集提供参考电压，以及为外部传感器供电等；电压转换电路4用于为驱动器件及旋转变压器提供供电；上电保持电路5可以确保系统在上电后，可以通过MCU的GPIO口保持系统的供电，同时可以在系统下电时，能够在保存数据后，安全下电。

然而，在相关技术中，驱动板电源直接通过蓄电池KL30供电，因此上电时驱动板6和控制板1同时上电。但是，驱动板6和控制板1同时上电，存在一定隐患，例如，如果驱动板6的后端IGBT或电机出现故障时，控制板1在上电的初始时刻还没有采集到故障信息，导致无法保护驱动板6，并且上电后，系统正常工作时，电池电压出现波动时，电机控制器驱动IGBT不能稳定输出，以及低压转换电路3、低压转换电路4和驱动板电源电路7通过蓄电池KL30直接供电，由于KL30为常电，导致增加了静态功耗。

技术实现要素：

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本实用新型的一个目的在于提出一种电机控制器的电源管理系统，该系统可以提高电机控制器上电的安全性，简单易实现。

本实用新型的另一个目的在于提出一种车辆。

为达到上述目的，本实用新型一方面提出的一种电机控制器的电源管理系统，包括：电源；输入控制电路，所述输入控制电路的输入端与所述电源相连；用于为IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)驱动电路供电的驱动板电源电路，所述驱动板电源电路的输入端与所述输入控制电路的输出端相连；第一低压转换电路；控制器，所述控制器通过所述第一低压转换电路与所述输入控制电路的输出端相连，所述控制器与所述驱动板电源电路相连，以控制所述驱动板电源电路打开与关闭。

根据本实用新型提出的电机控制器的电源管理系统，通过驱动板电源电路与控制器相连，可以由控制板控制驱动板上电，实现控制器控制驱动板电源电路打开与关闭的目的，确保系统能够安全的上电，有效地对控制板内各个模块的电源以及驱动板电源进行供电管理，提高电机控制器上电的安全性，保证车辆的安全性和可靠性，简单易实现。

进一步地，上述系统还包括：用于为驱动电路和解旋电路供电的第二低压转换电路，所述第二低压转换电路与所述输入控制电路的输出端相连，且所述第二低压转换电路与所述控制器相连。

进一步地，所述输入控制电路包括：输入电路，所述输入电路的输入端与所述电源相连；开关电路，所述开关电路的输入端与所述输入电路的输出端相连，所述开关电路的输出端分别与所述第一低压转换电路、所述第二低压转换电路和所述驱动板电源电路相连，从而可以根据系统的工作模式实现多种休眠模式，降低系统的静态功耗，节约能源。

进一步地，上述系统还包括：用于兼容工作电压的降压-升压电路，所述降压-升压电路连接在所述开关电路与所述第一低压转换电路、所述第二低压转换电路和所述驱动板电源电路之间，从而增加了系统的工作电压范围，确保电机控制器驱动IGBT能够有稳定的输出。

进一步地，上述系统还包括：上电保持及唤醒电路，所述上电保持及唤醒电路连接在所述开关电路与所述控制器之间。

可选地，所述上电保持及唤醒电路包括上电保持电路和唤醒电路。

可选地，所述开关电路和所述驱动板电源电路可以为NMOS管电路。

可选地，所述电源为蓄电池KL30。

可选地，所述控制器为MCU(Microcontroller Unit，微控制器)。

为达到上述目的，本实用新型另一方面提出了一种车辆，其包括上述的电机控制器的电源管理系统。该车辆的驱动板电源电路与控制器相连，可以由控制板控制驱动板上电，实现控制器控制驱动板电源电路打开与关闭的目的，确保系统能够安全的上电，有效地对控制板内各个模块的电源以及驱动板电源进行供电管理，提高电机控制器上电的安全性，保证车辆的安全性和可靠性，简单易实现。

本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为相关技术中电机控制器的电源管理系统的结构示意图；

图2为根据本实用新型一个实施例的电机控制器的电源管理系统的结构示意图；以及

图3为根据本实用新型一个实施例的电机控制器的电源管理系统的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

下面在描述根据本实用新型实施例提出的电机控制器的电源管理系统及具有其的车辆之前，先来简单描述一下电源管理的重要性。

电机控制器通常分为控制单元和驱动单元。通常，集成控制单元功能的电路板称之为控制板，集成驱动单元的电路板称之为驱动板。具体地，控制板的主要功能包括：电源管理模块、MCU及外围电路模块、旋转变压器解旋电路、PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)输出电路、CAN(Controller Area Network，控制器局域网络)通讯等电路；驱动板的主要功能包括：IGBT主回路及驱动模块。在各种电路模块中，电源管理是整个电机控制器正常工作的前提。

本实用新型正是基于上述原因，而提出了一种电机控制器的电源管理系统和一种具有该电机控制器的电源管理系统的车辆。

下面参照附图描述根据本实用新型实施例提出的电机控制器的电源管理系统及具有其的车辆，首先将参照附图描述根据本实用新型实施例提出的电机控制器的电源管理系统。

图2为本实用新型一个实施例的电机控制器的电源管理系统的结构示意图。如图2所示，该电机控制器的电源管理系统10包括：电源100、输入控制电路200、驱动板电源电路300、第一低压转换电路400和控制器500。

其中，输入控制电路200的输入端与电源100相连。驱动板电源电路300用于为IGBT驱动电路供电，驱动板电源电路300的输入端与输入控制电路200的输出端相连。控制器500通过第一低压转换电路400与输入控制电路200的输出端相连，控制器500与驱动板电源电路300相连，以控制驱动板电源电路300打开与关闭。可选地，在本实用新型的一个实施例中，控制器500可以为MCU，例如，控制器500可以选取用于电机控制器的MPC5643L或者MPC5744P芯片，满足系统设计需求。

本实用新型实施例的管理系统10可以由控制板控制驱动板上电，提高电机控制器上电的安全性，保证车辆的安全性和可靠性，简单易实现。

进一步地，在本实用新型的一个实施例中，如图3所示，本实用新型实施例的系统10还包括：第二低压转换电路600。其中，第二低压转换电路600与输入控制电路200的输出端相连，且第二低压转换电路600与控制器500相连，第二低压转换电路600用于为驱动电路和解旋电路供电。需要说明的是，图3中，粗实线表示电源线，带箭头的细线表示控制信号线。

具体地，第二电压转换电路600用于为驱动器件及旋转变压器解旋电路提供供电，通常根据系统电压可以分别为12V或者24V。如对于12V系统，第二电压转换电路600输出电压为12V。其中，第二电压转换电路600上电时序由控制器500控制的GPIO口控制，以根据系统的工作状态打开或关闭第二电压转换电路600的电压输出。

进一步地，在本实用新型的一个实施例中，如图3所示，输入控制电路200包括：输入电路201和开关电路202。其中，输入电路201的输入端与电源100相连。开关电路202的输入端与输入电路201的输出端相连，开关电路202的输出端分别与第一低压转换电路400、第二低压转换电路600和驱动板电源电路300相连，从而可以根据系统的工作模式实现多种休眠模式，降低系统的静态功耗，节约能源。

可选地，在本实用新型的一个实施例中，如图3所示，电源100可以为蓄电池KL30。

举例而言，输入电路201也可以是KL30输入电路，其用于对由蓄电池KL30的供电进行反接保护，防浪涌保护，并进行滤波处理。反接保护可以是通过二极管进行保护，防浪涌保护可以通过TVS管进行保护，滤波处理可以通过电容等进行滤波处理。需要说明的是，KL30为常电，直接连接蓄电池的电源，KL30输入电路一直处于工作状态。

进一步地，如图3所示，开关电路202用于控制整个系统的输入电压的开关状态。唤醒电路可以通过点火开关、CAN使能信号以及外部开关唤醒等信号使开关电路202处于打开状态，从而使整个系统上电，进而处于正常工作状态。其中，在本实用新型的一个实施例中，开关电路202可以为NMOS管电路。即言，开关电路202的实现可以通过NMOS管电路实现，可以根据负载电流大小选取合适NMOS管，从而控制整个系统处于正常的工作状态或者是处于休眠状态。需要说明的是，当开关电路202处于关闭状态时，其后级都处于关闭状态，此时整个系统的静态功耗非常的低。

进一步地，在本实用新型的一个实施例中，如图3所示，本实用新型实施例的系统10还包括：降压-升压电路700。其中，降压-升压电路700连接在开关电路202与第一低压转换电路400、第二低压转换电路600和驱动板电源电路300之间，降压-升压电路700用于兼容工作电压，从而增加了系统的工作电压范围，确保电机控制器驱动IGBT能够有稳定的输出。

具体而言，如图3所示，降压-升压电路700如Buck-Boost电路用于在电源100电压波动的情况下，确保电机控制器驱动IGBT仍能有稳定输出。例如，当电源100电压处于欠压或者过压状态时，进而保证后级电压转换电路如第一低压转换电路400能够有稳定的输入，同时可以兼容12V/24V系统，增加了系统的工作电压范围。

需要说明的是，Buck-Boost电路的实现形式可以多种方式，可以通过分立器件也可以选取集成芯片，比如LINEAR公司的LT8705芯片，LT8705是一款高性能降压-升压型开关稳压控制器，其可在输入电压高于、低于或等于输出电压的情況下工作。该器件具有集成型输入电流、输出电流和输出电压反馈环路以及宽的输入电压范围(2.8V至80V)，和输出电压范围(1.3V至80V的)。以12V系统为例，此处输出电压可以根据后级第一低压转换电路400的主芯片的输入电压范围设定输出值，比如可以设定为16V，以满足系统要求。

可见，第一低压转换电路400用于对降压-升压电路700输出电压进行电平转换，从而为控制器500提供系统工作电压(例如，3.3V或5V)、模拟量采集的参考电压、以及为外部传感器供电。其中，由于第一低压转换电路400为整个系统的核心器件控制器500供电，因此安全性要求较高。

例如，本实用新型实施例可以选用系统基础芯片SBC，如英飞凌公司的TLE9261QX芯片，可以用于5V系统，TLE9261QX V33芯片可以用于3.3V系统。或者，当控制器500选择专用于电机控制器的MPC5643L或者MPC5744P作为主控制器时，可以选择MC33907/MC33908作为第一低压转换电路400的电源芯片。系统基础芯片SBC芯片可以通过SPI总线与微控制器进行通信，配置SBC芯片的工作模式，以及各输出电压的开通与关闭，以及故障处理。同时SBC芯片中集成了硬件看门狗功能，能够监视整个系统是否正常工作，同时在满足一定条件时能够复位控制器500，避免严重故障出现。

可以理解的是，以上所选SBC芯片输出电压之一通过LDO电压转换芯片输出电压，可以作为外接传感器的供电电源。

进一步地，在本实用新型的一个实施例中，驱动板电源电路300可以为NMOS管电路。具体地，驱动板电源电路300输出电压通过接插件线束给驱动板的IGBT驱动电路供电。输出电压的打开与关闭状态可以通过控制器500控制。具体而言，在上电时刻，控制板900上电后，整个系统进行自检后，确保系统正常后再打开驱动板电源电路300，驱动板上电后，IGBT驱动电路根据系统工作状态使能IGBT工作。驱动板电源电路300可以通过NMOS管实现，同时控制器500可以采集驱动板电源的电压和电流，从而作为故障检测的依据。IGBT驱动电路的主芯片可以选择英飞凌公司的1ED020I12FA2芯片，同时该芯片可以检测IGBT电路的故障。

进一步地，在本实用新型的一个实施例中，本实用新型实施例的系统10还包括：上电保持及唤醒电路800。其中，上电保持及唤醒电路800连接在开关电路202与控制器500之间。可选地，在本实用新型的一个实施例中，上电保持及唤醒电路800可以包括上电保持电路(图中未具体标识)和唤醒电路(图中未具体标识)。

其中，唤醒电路的功能如上述开关电路202中所述，而上电保持电路可以确保系统在上电后，可以通过控制器500的GPIO口保持系统的供电状态，同时可以在系统下电时能够保存数据，安全下电。

下面对本实用新型实施例的管理系统10的工作原理进行详细描述。

如图3所示，系统上电时，首先，通过唤醒电路(点火开关，CAN使能信号，以及外部开关唤醒等信号)唤醒系统开始正常工作，其次，开关电路202，降压-升压电路700，第一低压转换电路400，控制器500逐级开始上电。控制器500上电后对系统进行自检，在自检通过后，控制器500根据工作状况打开第二低压转换电路600和驱动板电源电路300，从而整个系统处于正常工作状态。

另外，系统下电时(比如检测到点火信号关闭)，系统进入下电流程。下电流程有以下几种方式：

(1)根据需求可以关闭第二低压转换电路600、驱动板电源电路300、第一低压转换电路400中外部传感器电源，从而进入一级休眠模式，此时控制器500仍然正常工作，静态功耗较大。

(2)根据需求可以关闭第二低压转换电路600、驱动板电源电路300、第一低压转换电路400中外部传感器电源，同时通过软件设置控制器500本身进入休眠模式，从而进入二级休眠模式。此时，控制器500供电未关闭，如果收到CAN总线信号，系统即可被唤醒，静态功耗相对于第一种方式中的静态功耗减少。

(3)根据需求可以关闭第二低压转换电路600、驱动板电源电路300，第一低压转换电路400中外部传感器电源，通过控制器500关闭第一低压转换电路400的电源输出，从而进入三级休眠模式，此时控制器500下电，不支持CAN总线唤醒，系统静态功耗相对于第二种方式中的静态功耗中进一步减少。

(4)根据需求可以关闭第二低压转换电路600、驱动板电源电路300、第一低压转换电路400中外部传感器电源，通过控制器500关闭上电保持电路的输出信号(此时各种唤醒源均不满足)，此时，开关电路202、降低-升压电路700、第一低压转换电路400，控制器500均处于关闭状态，系统静态功耗非常低。此时系统仅支持通过唤醒电路唤醒整个系统工作。相当于四级休眠模式。

根据本实用新型提出的电机控制器的电源管理系统，通过驱动板电源电路与控制器相连，可以由控制板控制驱动板上电，实现控制器控制驱动板电源电路打开与关闭的目的，通过控制板自检，确保系统能够安全的状态上下电，前级增加了降压-升压电路，可以兼容12V/24V系统，增加了系统的工作电压范围，确保电机控制器驱动IGBT能够有稳定的输出，并且增加了开关电路，在系统工作过程中，根据系统的工作模式，可以实现多种休眠模式，降低系统的静态功耗，不但有效地对控制板内各个模块的电源以及驱动板电源进行供电管理，而且提高电机控制器上电的安全性，保证车辆的安全性和可靠性，实现了驱动板电源可控，简单易实现。

此外，本实用新型的实施例还提出了一种车辆，该车辆包括上述的电机控制器的电源管理系统。该车辆的驱动板电源电路与控制器相连，可以由控制板控制驱动板上电，实现控制器控制驱动板电源电路打开与关闭的目的，通过控制板自检，确保系统能够安全的状态上下电，前级增加了降压-升压电路，可以兼容12V/24V系统，增加了系统的工作电压范围，确保电机控制器驱动IGBT能够有稳定的输出，并且增加了开关电路，在系统工作过程中，根据系统的工作模式，可以实现多种休眠模式，降低系统的静态功耗，不但有效地对控制板内各个模块的电源以及驱动板电源进行供电管理，而且提高电机控制器上电的安全性，保证车辆的安全性和可靠性，实现了驱动板电源可控，简单易实现。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”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。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。