电机控制单元、电机装置及车辆的制作方法

本申请涉及车辆领域，尤其涉及一种电机控制单元、电机装置及车辆。

背景技术：

电动汽车的电机控制单元，通过将高压蓄电池的直流电转换为电动汽车电机(如驱动电机)所需的三相交流电，实现对电机的扭矩、速度和旋转方向的控制，因而对于车辆安全运行有着至关重要的作用。而pwm(pulsewidthmodulation，脉冲宽度调制)信号是将直流电转换为三相交流电的关键控制信号，一旦pwm信号出现无法及时关断的情况，将导致车辆动力输出的不可控，严重时甚至会引发车辆运行事故，威胁到驾乘人员的人身安全，因此对pwm信号的输出控制，尤其是pwm信号关断控制，便成为车辆安全运行的关键环节。

可见，现有技术中存在因车辆动力输出不可控导致行车安全性较低的问题。

技术实现要素：

本申请实施例提供一种电机控制单元、电机装置及车辆，以解决因车辆动力输出不可控导致行车安全性较低的问题。

第一方面，本申请提供了一种电机控制单元，该电机控制单元包括：

处理器，包括pwm信号输出端和至少两个控制信号输出端；

使能信号控制模块，其中，所述使能信号控制模块的至少两个输入端分别与所述处理器的至少两个控制信号输出端连接；

输出缓冲器，其中，所述输出缓冲器的控制端与所述使能信号控制模块的输出端连接，所述输出缓冲器的pwm信号输入端与所述处理器的pwm信号输出端连接。

可选的，所述使能信号控制模块的响应时间小于或等于第一预设时长，其中，所述第一预设时长处于10纳秒至100纳秒之间。

可选的，所述输出缓冲器为低电平有效的缓冲器，所述使能信号控制模块为或门。

可选的，所述输出缓冲器为高电平有效的缓冲器，所述使能信号控制模块为与门。

可选的，还包括：

可编程逻辑器件，其中，所述处理器的pwm信号输出端经由所述可编程逻辑器件与所述输出缓冲器的pwm信号输入端连接，所述处理器的至少两个控制信号输出端中的至少一个控制信号输出端，经由所述可编程逻辑器件与所述使能信号控制模块的至少两个输入端中的至少一个输入端连接。

可选的，所述可编程逻辑器件的pwm信号输出端经由pwm信号控制模块与所述输出缓冲器的pwm信号输入端连接，其中，所述pwm信号控制模块的第一输入端连接所述可编程逻辑器件的pwm信号输出端，所述pwm信号控制模块的第二输入端连接所述处理器的pwm信号输出端，所述pwm信号控制模块的输出端连接所述输出缓冲器的pwm信号输入端。

可选的，所述pwm信号控制模块为或门。

可选的，所述可编程逻辑器件的响应时间小于或等于第二预设时长，其中，所述第二预设时长处于10纳秒至100纳秒之间。

第二方面，本申请实施例还提供一种电机装置，该电机装置包括电机，供电电源，以及上述的电机控制单元；

所述供电电源分别与所述电机和所述电机控制单元电连接，所述电机控制单元的功率开关管驱动电路与所述电机控制连接。

可选的，所述电机为驱动电机。

第三方面，本申请实施例还提供一种车辆，该车辆包括上述的电机控制单元，或者上述的电机装置。

本申请实施例提供的电机控制单元包括如下电路结构：处理器，包括pwm信号输出端和至少两个控制信号输出端；使能信号控制模块，其中，所述使能信号控制模块的至少两个输入端分别与所述处理器的至少两个控制信号输出端连接；所述输出缓冲器，其中，所述输出缓冲器的控制端与所述使能信号控制模块的输出端连接，所述输出缓冲器的pwm信号输入端与所述处理器的pwm信号输出端连接。由于使能信号控制模块可以基于处理器输出的多路控制信号控制pwm信号，从而可以降低因单一控制信号失效导致不能关断pwm信号的概率，进而提高车辆行驶的安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例提供的电机控制单元的结构示意图；

图2是本申请又一实施例提供的电机控制单元的结构示意图；

图3是本申请又一实施例提供的电机控制单元的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请实施例提供一种电机控制单元。参见图1，图1是本申请实施例提供的电机控制单元的结构示意图，如图1所示，电机控制单元1包括：处理器10、使能信号控制模块20、输出缓冲器30和功率开关管驱动电路40，其中：

处理器10，包括pwm信号输出端和至少两个控制信号输出端；

使能信号控制模块20，其中，所述使能信号控制模块的至少两个输入端分别与所述处理器的至少两个控制信号输出端连接；

输出缓冲器30，其中，所述输出缓冲器的控制端与所述使能信号控制模块的输出端连接，所述输出缓冲器的pwm信号输入端与所述处理器的pwm信号输出端连接。

本申请实施例中，上述处理器10用于输出pwm(pulsewidthmodulation，脉冲宽度调制)信号和pwm信号的控制信号。其中，上述pwm信号可以是用于驱动电机控制的pwm信号。上述pwm信号的控制信号可以用于控制关断pwm信号，或是控制输出pwm信号，具体的，上述处理器10可以输出至少两路控制信号，例如，在需要关断pwm信号时，输出两路用于关断pwm信号的控制信号。需要说明的是，上述处理器10还可用于执行其他功能，本申请实施例对此不做限定。

上述使能信号控制模块20用于基于所述处理器10至少两个控制信号输出端输出的至少两路控制信号，确定输出缓冲器30的控制信号。具体的，上述使能信号控制模块20可以是逻辑器件，例如，与门、或门、可编程序逻辑阵列(programmablelogicarray，简称为pla)或可编程逻辑器件(programmablelogicdevice，简称为pld)等，可以基于上述处理器10输出的两路控制信号进行逻辑运算，以得到输入至输出缓冲器30的控制端的控制信号。

上述输出缓冲器30可以是低电平有效的输出缓冲器，也即在控制端输入低电平的情况下工作，输出pwm信号，在控制端输入高电平的情况下，禁止pwm信号输出；也可以高电平有效的输出缓冲器，也即在控制端输入高电平的情况下工作，输出pwm信号，在控制端输入低电平的情况下，禁止pwm信号输出。具体的，上述输出缓冲器30的输出端可以用于将所述pwm信号输出至功率开关管驱动电路40。

上述功率开关管可以根据实际需求进行设置，例如，可以是igbt(insulatedgatebipolartransistor，绝缘栅双极型晶体管)。上述功率开关管驱动电路40用于驱动功率开关管。

以下以输出缓冲器30为低电平有效的输出缓冲器为例，对本申请实施例进行说明：

处理器10在确定需要输出pwm信号的情况下，可以通过控制信号端口a(也即图1所示的i/oa端口)和控制信号端口b(也即图1所示的i/ob端口)输出低电平信号，使能信号控制模块20基于控制信号端口a和控制信号端口b输入的两路低电平信号，输出低电平信号给输出缓冲器30的控制端(也即图1所示的/oe端口)，输出缓冲器30工作，输出pwm信号给功率开关管驱动电路40，从而可以驱动功率开关管，进一步控制驱动电机，输出动力。

处理器10在确定需要关断pwm信号的情况下，可以通过控制信号端口a和控制信号端口b输出高电平信号，使能信号控制模块20基于控制信号端口a和控制信号端口b输入的两路高电平信号，输出高电平信号给输出缓冲器30的控制端，输出缓冲器30禁止输出pwm信号给功率开关管驱动电路40，从而可以切断驱动电机的动力输出。

处理器10在确定需要关断pwm信号的情况下，若控制信号端口a或控制信号端口b发生故障，输出低电平信号，则使能信号控制模块20可以在处理器10输入的控制信号存在高电平信号的情况下，输出高电平信号给输出缓冲器30的控制端，输出缓冲器30禁止输出pwm信号给功率开关管驱动电路40，从而可以切断驱动电机的动力输出。从而可以在某一路控制信号失效的情况下，也可以即时关断pwm信号，切断驱动电机的动力输出，提高行车安全性。

本申请实施例提供的电机控制单元，由于使能信号控制模块可以基于处理器输出的多路控制信号控制pwm信号，从而可以降低因单一控制信号失效导致不能关断pwm信号的概率，进而提高车辆行驶的安全性。

可选的，所述使能信号控制模块20的响应时间小于或等于第一预设时长，其中，所述第一预设时长处于10纳秒至100纳秒之间。

本申请实施例通过选择响应时间小于或等于第一预设时长的使能信号控制模块，可以提高关断pwm信号的速度，进一步提高车辆行驶的安全性。

可选的，所述输出缓冲器30为低电平有效的缓冲器，所述使能信号控制模块20为或门。

本申请实施例中，在所述输出缓冲器为低电平有效的缓冲器的情况下，使能信号控制模块可以为或门，可以对处理器输出的多路控制信号进行或运算，从而只要存在一路控制信号为高电平信号均可以输出高电平信号给输出缓冲器，以关断pwm信号。

本申请实施例中，使能信号控制模块为或门，不但响应速度较快，而且电路结构简单，可以降低成本。

可选的，所述输出缓冲器30为高电平有效的缓冲器，所述使能信号控制模块20为与门。

本申请实施例中，在所述输出缓冲器为高电平有效的缓冲器的情况下，使能信号控制模块为与门，可以对处理器输出的多路控制信号进行与运算，从而只要存在一路控制信号为低电平信号均可以输出低电平信号给输出缓冲器，以关断pwm信号。

本申请实施例中，使能信号控制模块为与门，不但响应速度较快，而且电路结构简单，可以降低成本。

可选的，如图2所示，电机控制单元1还包括：

可编程逻辑器件50，其中，所述处理器10的pwm信号输出端经由所述可编程逻辑器件50与所述输出缓冲器30的pwm信号输入端连接，所述处理器10的至少两个控制信号输出端中的至少一个控制信号输出端，经由所述可编程逻辑器件50与所述使能信号控制模块20的至少两个输入端中的至少一个输入端连接。

本申请实施例中，上述可编程逻辑器件50可以是复杂可编程逻辑器件((complexprogrammablelogicdevice，简称为cpld)，或是现场可编程门阵列(fieldprogrammablegatearray，简称为fpga)等。

例如，参见图2，处理器10的pwm信号输出端口与可编程逻辑器件50的pwm信号输入端口连接，处理器10的控制信号输出端口a与可编程逻辑器件50的控制信号端口a(也即i/oa端口)连接，处理器10的控制信号输出端口b与使能信号控制模块20的第一输入端连接，可编程逻辑器件50的控制信号端口b(也即i/ob端口)与使能信号控制模块20的第二输入端连接，可编程逻辑器件50的pwm信号输出端与输出缓冲器30的pwm信号输入端连接。

需要说明的是，上述可编程逻辑器件50可以在一些紧急情况下，例如，检测到过流、三相短路、碰撞等，输出用于关断pwm信号的控制信号，以关断pwm信号。例如，参见图2，可编程逻辑器件50在接收到过流信号的情况下，通过控制信号端口b(也即i/oa端口)输出用于关断pwm信号的控制信号给使能信号控制模块20。由于可编程逻辑器件的响应时间较短，因此，可以提高关断pwm信号的速度。

本申请实施例通过设置可编程逻辑器件，可以在一些紧急情况下输出用于关断pwm信号的控制信号，以快速关断pwm信号，进一步提高行车的安全性。

可选的，如图3所示，所述可编程逻辑器件50的pwm信号输出端经由pwm信号控制模块60与所述输出缓冲器30的pwm信号输入端连接，其中，所述pwm信号控制模块60的第一输入端连接所述可编程逻辑器件50的pwm信号输出端，所述pwm信号控制模块60的第二输入端连接所述处理器10的pwm信号输出端，所述pwm信号控制模块60的输出端连接所述输出缓冲器30的pwm信号输入端。

具体的，上述pwm信号可以包括六路子pwm信号，其中，可以存在至少一路第一子pwm信号与其对应的第二子pwm信号，经由pwm信号控制模块输入至所述输出缓冲器，上述第一子pwm信号为所述可编程逻辑器件输出的子pwm信号，上述第二子pwm信号为所述处理器输出的子pwm信号，所述pwm信号控制模块60用于基于所述第一子pwm信号与其对应的第二子pwm信号，确定输出给所述输出缓冲器的子pwm信号。

其中，上述pwm信号控制模块60可以是逻辑器件，例如，或门、pla或pld等，可以基于上述处理器10输出的两路控制信号进行逻辑运算，以得到输入至输出缓冲器30的pwm信号。上述第一子pwm信号对应的第二子pwm信号可以为确定上述第一子pwm信号所依据的第二子pwm信号。例如，pwm1b为基于pwm1a所确定的子pwm信号，则pwm1b为pwm1a对应的子pwm信号。

例如，参见图3，处理器10输出的六路子pwm信号分别为pwm1a至pwm6a，可编程逻辑器件50(如，cpld)输出的六路子pwm信号分别为pwm1b至pwm6b。pwm1a与pwm1b输入至或门进行或运算后，输出pwm1至输出缓冲器30；pwm2a与pwm2b输入至或门进行或运算后，输出pwm2至输出缓冲器30；pwm3a与pwm3b输入至或门进行或运算后，输出pwm3至输出缓冲器30；pwm4a与pwm4b输入至或门进行或运算后，输出pwm4至输出缓冲器30；pwm5a与pwm5b输入至或门进行或运算后，输出pwm5至输出缓冲器30；pwm6a与pwm6b输入至或门进行或运算后，输出pwm6至输出缓冲器30。

需要说明的是，上述pwm1b至pwm6b可以为可编程逻辑器件50基于处理器10输入的pwm1a至pwm6a所输出的六路子pwm信号。

本申请实施例中，由于pwm信号控制模块可以基于处理器输出的子pwm信号和可编程逻辑器件输出的子pwm信号确定pwm信号，从而可以在可编程逻辑器件的pwm信号输出出现问题的情况下，保证pwm信号输出，进而降低因为可编程逻辑器件的pwm信号输出出现问题导致pwm信号丢失，引起车辆的动力丢失的概率。

可选的，所述pwm信号控制模块为或门。

本申请实施例中，pwm信号控制模块为或门，可以对处理器输出的pwm信号和可编程逻辑器件输出的pwm信号进行或运算，从而只要存在一路pwm信号的情况下均可以输出pwm信号给输出缓冲器。

本申请实施例中，pwm信号控制模块为或门，不但响应速度较快，而且电路结构简单，可以降低成本。

可选的，所述可编程逻辑器件的响应时间小于或等于第二预设时长，其中，所述第二预设时长处于10纳秒至100纳秒之间。

本发明实施例通过选择响应时间小于或等于第二预设时长的可编程逻辑器件，不仅可以提高输出pwm信号的控制信号的速度，进一步提高车辆行驶的安全性，还可以提高输出pwm信号的速度，进而提高驱动电机输出动力的速度。

以下结合图3对本实用新型实施例进行说明：

处理器产生的pwm信号通过cpld，6路或门和输出缓冲器传输到功率开关管驱动电路。i/oa端口和i/ob端口分别为处理器的两个不同的输入输出接口，且同时作为输出缓冲器/oe端口的控制信号。

i/oa端口输出的控制信号首先传输给cpld的i/o1端口，cpld接收到i/oa端口输出的控制信号后再通过i/o2端口产生一个控制信号，与处理器的i/ob输出的控制信号经过或门之后，再控制输出缓冲器的/oe端口，其中，/oe端口为高电平时输出缓冲器禁止pwm信号输出。cpld输出的6路子pwm信号与处理器输出的6路子pwm信号输入至或门，进行或运算之后，再输入到输出缓冲器，通过输出缓冲输出pwm信号给功率开关管驱动电路。

在车辆正常行驶情况下，处理器输出的pwm信号输入到cpld，cpld输出的pwm信号与处理器输出的pwm信号进行或运算，再输入给输出缓冲器，输出缓冲器将接收的pwm信号输出给功率开关管的驱动电路。

在车辆需要停止的情况下，处理器通过i/oa端口和i/ob端口同时发出pwm禁止信号，也即用于关断pwm信号的控制信号，例如，高电平信号，同时处理器输出的pwm信号全部变为低电平。cpld通过i/o1端口接收到来自i/oa端口的pwm禁止信号，关断输出给输出缓冲器的pwm信号，此时cpld的输出pwm信号也全部变为低电平，同时通过i/o2端口发出pwm禁止信号。i/o2端口输出的pwm禁止信号和i/ob端口输出的pwm禁止信号通过或门进行或运算，输出pwm禁止信号给输出缓冲器，以禁止输出缓冲器输出pwm信号，输出缓冲器输出的pwm信号全部变为低电平。

本申请实施例通过pwm信号的控制信号冗余的方式，在任一单一控制信号失效的情况下，均不会引起pwm信号硬件传输上的不可控。cpld和或门作为逻辑器件，其动作执行时间为ns级，最短执行时间为50ns，远小于处理器的程序执行时间，避免了通过程序来关断pwm信号引起的软件执行时间内的电机控制单元不可控。此外，对cpld输出的pwm信号和处理器输出的pwm信号进行或运算，保证在车辆正常行驶过程中不会因为cpld本身的pwm信号输出出现问题而导致pwm信号丢失，引起车辆的动力丢失。本申请实施例可以使电机控制单元更稳定可靠，失效率更低，进而使得车辆运行更可靠、更稳定和更安全。

本申请实施例还提供一种电机装置，包括电机，供电电源，以及上述任一实施例提供的电机控制单元；

所述供电电源分别与所述电机和所述电机控制单元电连接，所述电机控制单元的功率开关管驱动电路与所述电机控制连接。

本申请实施例中，上述供电电源分别与所述电机和所述电机控制单元电连接，以给电机和电机控制单元供电。上述功率开关管驱动电路与电机控制连接，以控制电机运行。

需要说明的是，该电机装置中包括的电机控制单可以实现上述任一实施例的电机控制单元所实现的各个过程，且能达到相同的技术效果，为避免重复，这里不再赘述。

本申请实施例提供的电机装置，由于电机控制单中的使能信号控制模块可以基于处理器输出的多路控制信号控制pwm信号，从而可以降低因单一控制信号失效导致不能关断pwm信号的概率，进而提高车辆行驶的安全性。

可选的，上述电机可以为驱动电机。

例如，上述电机可以是用于电动汽车的驱动电机。

本申请实施例还提供一种车辆，该车辆包括上述任一实施例提供的电机控制单元，或是上述任一实施例提供的电机装置。其中，该电机控制单元可以实现上述任一实施例的电机控制单元所实现的各个过程，且能达到相同的技术效果，为避免重复，这里不再赘述。该电机装置可以实现上述任一实施例的电机装置所实现的各个过程，且能达到相同的技术效果，为避免重复，这里不再赘述。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。