电机控制装置的制作方法

本实用新型涉及电动汽车技术领域，尤其涉及满足功能安全标准iso26262的电动汽车电机控制器的功能安全设计领域，具体是一种电机控制装置。

背景技术：

电机控制器作为电动汽车核心部件，它的功能安全目标通常为asilc等级。在满足功能iso26262asilc的电动汽车电机控制器中，电机控制器相电流采样模块分配到功能安全等级为asilc，但是目前的电机控制装置尚不满足上述安全等级的要求。

技术实现要素：

针对上述技术缺陷，本实用新型的目的在于提供一种解决上述技术问题的电机控制装置。

为解决上述技术问题，本实用新型电机控制装置，包括：控制芯片；第一相电流采样模块，所述第一相电流采样模块的输出端与所述控制芯片的delta-sigmaad引脚电连接；第二相电流采样模块，所述第二相电流采样模块的输出端与所述控制芯片的vadc引脚电连接；其中所述第一相电流采样模块包括电流采样电路、加法电路、隔离电路及第一滤波电路，所述第一滤波电路的输出端与所述控制芯片的delta-sigmaad引脚电连接；所述第二相电流采样模块包括霍尔传感电路及第二滤波电路，所述第二滤波电路的输出端与所述控制芯片的vadc引脚电连接。

所述控制芯片的型号为tc265；所述电流采样电路包括第一电阻，所述第一电阻的一端与相电流电连接。

所述加法电路包括：加法放大器，所述加法放大器的反向输入端通过第二电阻与所述第一电阻的一端电连接，所述加法放大器的正向输入端通过第三电阻与所述第一电阻的另一端电连接；第四电阻，所述第四电阻连接在所述加法放大器的反向输入端与所述加法放大器的输出端之间；第五电阻，所述加法放大器的正向输入端通过所述第五电阻接地；第七电阻，所述第七电阻的一端与所述加法放大器的输出端电连接，所述第七电阻的另一端与所述隔离电路电连接；第六电阻，所述第六电阻的一端与所述第七电阻的另一端电连接，所述第六电阻的另一端与5v电源电连接。

所述加法放大器的型号为lm2903。

所述隔离电路包括：隔离单片机，所述隔离单片机的vin引脚与所述第七电阻的另一端电连接，所述隔离单片机的shdn引脚、gnd1引脚及gnd2引脚接地，所述隔离单片机的vdd1引脚及vdd2引脚与5v电源电连接；隔离放大器，所述隔离放大器的正向输入端通过第八电阻与所述隔离单片机的tout+引脚电连接，所述隔离放大器的反向输入端通过第九电阻与所述隔离单片机的tout-引脚电连接，所述隔离放大器的输出端与所述第一滤波电路电连接；第十电阻，所述第十电阻的一端与所述隔离放大器的正向输入端电连接，所述第十电阻的另一端接地；第一电容，所述第一电容并联在所述第十电阻的两端；第十一电阻，所述第十一电阻连接在所述隔离放大器的反向输入端与所述隔离放大器的输出端之间；第二电容，所述第二电容并联在所述第十一电阻的两端。

所述隔离单片机的型号为acpl-c87bt；所述隔离放大器的型号为lm2903。

所述第一滤波电路包括：第十二电阻，所述第十二电阻的一端与所述隔离放大器的输出端电连接，所述第十二电阻的另一端与所述控制芯片的delta-sigmaad引脚电连接；第三电容，所述第三电容的一端与所述第十二电阻的另一端电连接，所述第三电容的另一端接地。

所述霍尔传感电路包括传感单片机，所述传感单片机的输入端与相电流电连接，所述传感单片机的输出端与所述第二滤波电路电连接。

所述传感单片机的型号为hc5f500-s。

所述第二滤波电路包括：第十三电阻，所述第十三电阻的一端与所述传感单片机的输出端电连接，所述第十三电阻的另一端与所述控制芯片的vadc引脚电连接；第四电容，所述第四电容的一端与所述第十三电阻的另一端电连接，所述第四电容的另一端接地。

本实用新型电机控制装置能够满足asilc等级电机控制器相电流采样要求。

附图说明

图1为本实用新型电机控制装置原理图；

图2为本实用新型电机控制装置电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型电机控制装置作进一步详细说明。

本实用新型的目的是实现满足功能安全等级asilc的电机控制器相电流采样方法。根据功能安全分解原则，asilc等级安全要求可以分解为一个asila等级安全要求和一个aislb安全等级安全要求。本实用新型采用冗余设计，由一个满足asila等级的第一相电流采样模块和一个满足asilb等级的第二相电流采样模块冗余，实现asilc等级安全要求。相电流采样需要把电机控制器相电流转换为控制芯片u5可采样的模拟量，控制芯片u5进行ad转化并计算出电流值。采样电路还需实现高压和低压信号的隔离，以满足绝缘要求。

如图1、图2所示，本实用新型电机控制装置，包括控制芯片u5（型号为tc265）、第一相电流采样模块及第二相电流采样模块。

控制芯片u5进行信号采样，控制芯片u5有两种类型，一类delta-sigma类型，一类为vadc类型，采用delta-sigma采样。

第一相电流采样模块由电流采样电路、加法电路、线性光耦隔离电路、第一滤波电路（rc滤波电路）、控制芯片u5中的delta-sigmaad转换电路和ad值范围检查电路组成。电流采样电路采用高精密的电阻把相电流转换为-1v～1v的电压信号。加法电路把-1v～1v电压信号加2v，转成为1v～3v的电压信号，线性光耦隔离电路实现高压侧与低压侧的电气隔离，隔离电压≥2000v。线性光耦能够把电信号转化为光信号，再把光信号转化为电信号，实现信号线性传输。第一滤波电路（rc滤波电路）可以滤除干扰信号。经过rc滤波后的信号输入控制芯片u5的delta-sigmaad口，通过边界值诊断，实现硬件诊断覆盖率达到90%。

具体地，控制芯片u5的型号为tc265；第一相电流采样模块，第一相电流采样模块的输出端与控制芯片u5的delta-sigmaad引脚电连接；第二相电流采样模块，第二相电流采样模块的输出端与控制芯片u5的vadc引脚电连接；其中第一相电流采样模块包括电流采样电路、加法电路、隔离电路及第一滤波电路，第一滤波电路的输出端与控制芯片u5的delta-sigmaad引脚电连接；第二相电流采样模块包括霍尔传感电路及第二滤波电路，第二滤波电路的输出端与控制芯片u5的vadc引脚电连接。

电流采样电路包括第一电阻r1，第一电阻r1的一端与相电流电连接。

加法电路包括：加法放大器u1（型号为：lm2903），加法放大器u1（型号为：lm2903）的反向输入端通过第二电阻r2与第一电阻r1的一端电连接，加法放大器u1（型号为：lm2903）的正向输入端通过第三电阻r3与第一电阻r1的另一端电连接；第四电阻r4，第四电阻r4连接在加法放大器u1（型号为：lm2903）的反向输入端与加法放大器u1（型号为：lm2903）的输出端之间；第五电阻r5，加法放大器u1（型号为：lm2903）的正向输入端通过第五电阻r5接地；第七电阻r7，第七电阻r7的一端与加法放大器u1（型号为：lm2903）的输出端电连接，第七电阻r7的另一端与隔离电路电连接；第六电阻r6，第六电阻r6的一端与第七电阻r7的另一端电连接，第六电阻r6的另一端与5v电源电连接。

隔离电路包括：隔离单片机（型号为：acpl-c87bt），隔离单片机（型号为：acpl-c87bt）的vin引脚与第七电阻r7的另一端电连接，隔离单片机（型号为：acpl-c87bt）的shdn引脚、gnd1引脚及gnd2引脚接地，隔离单片机（型号为：acpl-c87bt）的vdd1引脚及vdd2引脚与5v电源电连接；隔离放大器（型号为：lm2903），隔离放大器（型号为：lm2903）的正向输入端通过第八电阻r8与隔离单片机（型号为：acpl-c87bt）的tout+引脚电连接，隔离放大器（型号为：lm2903）的反向输入端通过第九电阻r9与隔离单片机（型号为：acpl-c87bt）的tout-引脚电连接，隔离放大器（型号为：lm2903）的输出端与第一滤波电路电连接；第十电阻r10，第十电阻r10的一端与隔离放大器（型号为：lm2903）的正向输入端电连接，第十电阻r10的另一端接地；第一电容c1，第一电容c1并联在第十电阻r10的两端；第十一电阻r11，第十一电阻r11连接在隔离放大器（型号为：lm2903）的反向输入端与隔离放大器（型号为：lm2903）的输出端之间；第二电容c2，第二电容c2并联在第十一电阻r11的两端。

第一滤波电路包括：第十二电阻r12，第十二电阻r12的一端与隔离放大器（型号为：lm2903）的输出端电连接，第十二电阻r12的另一端与控制芯片u5的delta-sigmaad引脚电连接；第三电容c3，第三电容c3的一端与第十二电阻r12的另一端电连接，第三电容c3的另一端接地。

霍尔传感电路包括传感单片机（型号为：hc5f500-s），传感单片机（型号为：hc5f500-s）的输入端与相电流电连接，传感单片机（型号为：hc5f500-s）的输出端与第二滤波电路电连接。

第二滤波电路包括：第十三电阻r13，第十三电阻r13的一端与传感单片机（型号为：hc5f500-s）的输出端电连接，第十三电阻r13的另一端与控制芯片u5的vadc引脚电连接；第四电容c4，第四电容c4的一端与第十三电阻r13的另一端电连接，第四电容c4的另一端接地。

工作原理：

电流采样电路采用高精密电阻，阻值为0.002欧姆，假设相电流范围为-500a～500a，输出差分信号名称为i+和i-，电压范围为-1v～1v；加法电路把差分信号i+和i-加上1v，转换为电流信号iphase_1_a，电压范围为0～2v，加法放大器u1的型号为lm2903。

隔离电路采样线性光耦acpl-c87bt，光耦把电信号转换为光信号传输，再将光信号转换为电信号，实现电气绝缘，绝缘电压大于2000v，输入信号为iphase_1_a，输出信号为iphase_1_b，iphase_1_b电压范围为0～4v；iphase_1_b信号存在干扰信号，信号需通过第一滤波电路（rc滤波电路）把干扰信号滤除，输出信号为iphase_1_ad，iphase_1_ad电压范围为0v～4v。

第二相电流采样模块由霍尔传感电路、第二滤波电路（rc滤波电路）、控制芯片u5中的vadc采样电路和ad值范围检查电路组成。霍尔传感电路把电机控制器相电流转换为0.5v～4.5v的电压信号，霍尔传感电路具有高压与低压隔离功能。第二滤波电路（rc滤波电路）可以滤除干扰信号。信号经过rc滤波后的信号输入控制芯片u5的vadc口，通过边界值诊断，实现硬件诊断覆盖率达到97%。

具体地，采用霍尔传感器hc5f500-s进行采样，霍尔电流传感器具有磁隔离，实现了高压与低压的绝缘，输出信号为iphase_2_a；信号iphase_2_a存在干扰信号，信号通过第二滤波电路（rc滤波电路）把干扰信号滤除，输出信号为iphase_2_ad；另一路电路信号采用控制芯片u5的vadc采样（第67号引脚）。

控制芯片u5把两个模块的电流采样结果进行边界值检查后，再进行相位比较和幅值比较，如果相位比较结果大于ø或者幅值比较结果大于a，则报故障信号同时让电机控制器系统进入设定的安全状态，实现asilc等级。

以上已对本实用新型创造的较佳实施例进行了具体说明，但本实用新型并不限于实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型创造精神的前提下还可作出种种的等同的变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请的范围内。