电机控制装置和车辆的制作方法

1.本实用新型涉及电机控制技术领域，具体提供一种电机控制装置和车辆。


背景技术：

2.在电动车辆中，电驱动系统是三大电系统之一，其中，电机控制装置是电驱动系统的核心控制单元，电机控制装置将来自电池包的直流电转化为交流电输出给电机，并对电机进行实时控制，同时可以帮助电动车辆刹车，并将部分刹车能量存储到动力电池中。它是电动车辆的关键系统之一。电机控制装置是控制电机驱动整车行驶的控制单元，属于电动汽车核心零部件。
3.相关技术中，电机控制装置的供电电源通常包括低压电池和与高压电池相连的备用电源。在电压电池未出现故障时，由低压电池直接对电机控制装置供电，在低压电池出现故障时，由备用电源供电。
4.然而，电机控制装置下电异常时，电机控制装置仍会从低压电池持续取电，容易导致低压电池馈电。


技术实现要素：

5.为了克服上述缺陷，提出了本实用新型，以提供解决或至少部分地解决电机控制装置下电异常时，电机控制装置仍会从低压电池持续取电，容易导致低压电池馈电的技术问题的电机控制装置和车辆。
6.在第一方面，本实用新型提供一种电机控制装置，所述电机控制装置包括备用电源、电机控制芯片、驱动电路、驱动电源、低压电源管理电路和逆变器；
7.所述备用电源与所述低压电源管理电路以及由高压电池供电的高压母线相连；
8.所述电机控制芯片与所述驱动电路以及所述低压电源管理电路相连；
9.所述驱动电路还与所述逆变器相连；
10.所述驱动电源与所述低压电源管理电路以及所述逆变器相连；
11.所述低压电源管理电路还通过整车控制器的控制开关与低压电池相连；
12.所述低压电源管理电路在所述低压电池未出现故障时，从所述整车控制器的控制开关取电；在所述低压电池出现故障时，从所述备用电源取电。
13.进一步地，上述所述的电机控制装置，还包括监测电路；
14.所述监测电路与所述低压电源管理电路以及所述电机控制芯片相连。
15.进一步地，上述所述的电机控制装置中，所述监测电路包括电流采集子电路；
16.所述电流采集子电路包括电流传感器、第一滤波模块、第一电压跟随模块、差分放大模块、第一分压放大模块和第一钳位电路模块；
17.所述电流传感器与所述第一滤波模块相连；
18.所述第一滤波模块还与所述第一电压跟随模块以及所述第一分压放大模块相连；
19.所述第一电压跟随模块还与所述差分放大模块相连；
20.所述第一钳位电路与所述差分放大模块、所述第一分压放大模块以及所述电机控制芯片相连。
21.进一步地，上述所述的电机控制装置中，所述监测电路还包括温度采集子电路；
22.所述温度采集子电路包括依次相连的温度传感器、第二电压滤波模块、第二电压跟随模块、第二分压放大模块和第二钳位电路模块；
23.所述第二钳位电路模块还与所述电机控制芯片相连。
24.进一步地，上述所述的电机控制装置中，所述监测电路还包括过流保护子电路、过温保护子电路、低压采集子电路、低压过欠压保护子电路、高压采集子电路、高压过欠压保护子电路和旋变解码子电路中的至少一种。
25.进一步地，上述所述的电机控制装置，还包括主动短路；
26.所述主动短路与所述低压电源管理电路、所述电机控制芯片以及所述驱动电路相连。
27.进一步地，上述所述的电机控制装置，还包括通讯电路；
28.所述通讯电路与所述低压电源管理电路、所述电机控制芯片以及所述整车控制器相连。
29.进一步地，上述所述的电机控制装置中，所述通讯电路包括依次连接的信号收发模块、第三滤波模块和第三钳位电路模块；
30.所述信号收发模块还与所述电机控制芯片相连；
31.所述第三钳位电路模块还与所述整车控制器相连。
32.进一步地，上述所述的电机控制装置，还包括支撑电容；
33.所述支撑电容的一端与所述高压母线相连；
34.所述支撑电容的另一端与所述高压电池的负极端相连。
35.在第二方面，本实用新型提供一种车辆，包括上述任一项所述的电机控制装置。
36.本实用新型上述一个或多个技术方案，至少具有如下一种或多种有益效果：
37.在实施本实用新型的技术方案中，通过将低压电源管理电路由低压电池供电的整车控制器的控制开关相连，使得低压电源管理电路不在直接从低压电池取电，而是从整车控制器的控制开关中取电，这样，在电机控制装置出现下电异常时，由于整车控制器的控制开关会断开，使得电机控制装置无法从低压电池持续取电，从而可以防止低压电池馈电。
附图说明
38.参照附图，本实用新型的公开内容将变得更易理解。本领域技术人员容易理解的是：这些附图仅仅用于说明的目的，而并非意在对本实用新型的保护范围组成限制。此外，图中类似的数字用以表示类似的部件，其中：
39.图1是根据本实用新型的一个实施例的电机控制装置的主要结构示意图；
40.图2是图1中电流采集子电路的结构示意图；
41.图3是图1中温度采集子电路的结构示意图；
42.图4是图1中通讯电路的结构示意图。
具体实施方式
43.下面参照附图来描述本实用新型的一些实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本实用新型的技术原理，并非旨在限制本实用新型的保护范围。
44.在本实用新型的描述中，“模块”、“处理器”可以包括硬件、软件或者两者的组合。一个模块可以包括硬件电路，各种合适的感应器，通信端口，存储器，也可以包括软件部分，比如程序代码，也可以是软件和硬件的组合。处理器可以是中央处理器、微处理器、图像处理器、数字信号处理器或者其他任何合适的处理器。处理器具有数据和/或信号处理功能。处理器可以以软件方式实现、硬件方式实现或者二者结合方式实现。非暂时性的计算机可读存储介质包括任何合适的可存储程序代码的介质，比如磁碟、硬盘、光碟、闪存、只读存储器、随机存取存储器等等。术语“a和/或b”表示所有可能的a与b的组合，比如只是a、只是b或者a和b。术语“至少一个a或b”或者“a和b中的至少一个”含义与“a和/或b”类似，可以包括只是a、只是b或者a和b。单数形式的术语“一个”、“这个”也可以包含复数形式。
45.相关技术中心，电机控制装置的供电电源通常包括低压电池和与高压电池相连的备用电源。在电压电池未出现故障时，由低压电池直接对电机控制装置供电，在低压电池出现故障时，由备用电源供电。
46.然而，电机控制装置下电异常时，电机控制装置仍会从低压电池持续取电，容易导致低压电池馈电。
47.因此，为了解决上述技术问题，本实用新型提供了以下技术方案：
48.参阅附图1，图1是根据本实用新型的一个实施例的电机控制装置的主要结构示意图。如图1所示，本实用新型实施例中的电机控制装置可以包括备用电源11、电机控制芯片12、驱动电路13、驱动电源14、低压电源管理电路15和逆变器16。其中，电机控制芯片12可以采用数字信号处理器(digital singnal processor,dsp)，具有低成本、高性能且具备多个外围接口的通讯电路，实时监测电流、电压信号，在进行模数转换后及时反馈给dsp，使dsp的安全可靠工作。
49.如图2所示，所述备用电源11与所述低压电源管理电路15以及由高压电池1供电的高压母线l相连；所述电机控制芯片12与所述驱动电路13以及所述低压电源管理电路15相连；所述驱动电路13还与所述逆变器16相连；所述驱动电源14与所述低压电源管理电路15以及所述逆变器16相连；所述低压电源管理电路15还通过整车控制器3的控制开关k与低压电池2相连，其中，整车控制器3的控制开关k可以为继电器。
50.在一个具体实现过程中，当所述低压电池2未出现故障时，低压电池2可以经过整车控制器3的控制开关k对低压电源管理电路15进行供电，低压电源管理电路15将从整车控制器3的控制开关k获取的电压转换成电机控制装置中不同部件所需的电压。例如，可以转换成驱动电源14所需的12v电压、电机控制芯片12所需的3.3v和1.8v电压等。驱动电源14得电后对逆变器16提供开通正压和关断负压。电机控制芯片12得电后可以通过驱动电路13对逆变器16进行控制。
51.高压母线l可以通过电源分配单元(power distribution unit，pdu)从高压电池1取电，这样，逆变器16可以将高压母线l的直流电逆变为交流电，对电机m进行供电。当所述低压电池2出现故障时，备用电源11则可以从高压母线l取电，然后，低压电源管理电路15从
所述备用电源11取电，得到电机控制装置中不同部件所需的电压。
52.需要说明的是，备用电源11的输出电压比整车控制器3的控制开关k的输出电压略低。
53.本实施例的电机控制装置，通过将低压电源管理电路15与由低压电池2供电的整车控制器3的控制开关k相连，使得低压电源管理电路15不在直接从低压电池2取电，而是从整车控制器3的控制开关k中取电，这样，在电机控制装置出现下电异常时，由于整车控制器3的控制开关k会断开，使得电机控制装置无法从低压电池2持续取电，从而可以防止低压电池2馈电。
54.在一个具体实现过程中，如图1所示，该电机控制装置还可以包括监测电路17、主动短路18和通讯电路19。所述监测电路17与所述低压电源管理电路15以及所述电机控制芯片12相连。所述主动短路18与所述低压电源管理电路15、所述电机控制芯片12以及所述驱动电路13相连。所述通讯电路19与所述低压电源管理电路15、所述电机控制芯片12以及所述整车控制器3的控制开关k相连。低压电源管理电路15从整车控制器3的控制开关k取电或者从备用电源11取电后，可以转化为监测电路17、主动短路18和通讯电路19所需的5v电压。监测电路17得电后，可以采集所需要的数据，以便电机控制芯片12能够根据采集的数据，通过主动短路18实现对电机m的控制，使电机控制芯片12能够通过通讯电路19向整车控制器3进行故障上报。
55.在一个具体实现过程中，所述监测电路17包括电流采集子电路171、过流保护子电路172、温度采集子电路173、过温保护子电路174、低压采集子电路175、低压过欠压保护子电路176、高压采集子电路177、高压过欠压保护子电路178和旋变解码子电路179中的至少一种。图1以包括上述全部子电路为例进行说明。
56.图2是图1中电流采集子电路的结构示意图，如图2所示，该电流采集子电路171包括电流传感器1711、第一滤波模块1712、第一电压跟随模块1713、差分放大模块1714、第一分压放大模块1715和第一钳位电路模块1716。
57.在一个具体实现过程中，所述电流传感器1711与所述第一滤波模块1712相连；所述第一滤波模块1712还与所述第一电压跟随模块1713以及所述第一分压放大模块1715相连；所述第一电压跟随模块1713还与所述差分放大模块1714相连；所述第一钳位电路模块1716与所述差分放大模块1714、所述第一分压放大模块1715以及所述电机控制芯片12相连。
58.第一滤波模块1712对电流传感器1711采集的电流信号进行滤波后，经过述第一电压跟随模块1713、所述第一分压放大模块1715、差分放大模块1714和第一钳位电路的处理后，输入电机控制芯片12。电机控制芯片12可以将电流值与预设电流值进行比较，若电流值大于预设电流值，则进入主动短路18，同时可以向整车发送过流故障信号，直至电机控制芯片12的复位信号触发，清零锁存器，故障自恢复。
59.图3是图1中温度采集子电路的结构示意图，如图3所示，所述温度采集子电路173包括依次相连的温度传感器1731、第二电压滤波模块1732、第二电压跟随模块1733、第二分压放大模块1734和第二钳位电路模块1735；所述第二钳位电路模块1735还与所述电机控制芯片12相连。
60.在一个具体实现过程中，温度传感器1731可以为热敏电阻。热敏电阻的阻值随温
度发生变化，通过分压、放大电路实现温度、电阻、电压的对应关系，将电压信号送入电机控制芯片12计算输出温度。其中，该温度可以是电机控制装置内部一个或多个热集中器件温度，也可以是逆变器16的内部温度，当逆变器16发生严重过温，可以封锁电机控制芯片12的信号输出引脚，如pwm输出引脚，电机控制装置则停止工作。
61.在一个具体实现过程中，低压采集子电路175用于对整个电机控制装置的低压电路的电压进行采集，防止低压电路发生过欠压造成输出不稳、动力控制受到影响，进而影响整车动力性。低压过欠压保护子电路176对低压供电12v进行过欠压保护，当12v发生过欠压故障，则启动备用电源11电路，由高压输出转成12v低压继续为mcu提供稳定的低压电源，保证系统稳定工作。
62.在一个具体实现过程中，高压采集子电路177用于对高压直流输入电压进行采集，通过分压电阻对高压进行分压、隔离芯片输入输出、钳位电路、最后送至电机控制芯片12。高压过欠压保护子电路178用于对高压供电进行过欠压保护，若上报过压故障，则电机控制芯片12通过主动短路18实现对电机m的控制。
63.在一个具体实现过程中，旋变解码子电路179主要完成电机m转子位置传感器信号采集功能，可适用于旋转变压器的位置检测，解码芯片将采集来的模拟信号转换成数字量，进而将数字信号转换成dsp可以接收和处理的信号，如图2所示的s1、s2、s3、s4、r1、r2为六路旋变信号，其中r1、r2为解码芯片发出的激励信号，电机m中的旋转变压器收到该激励信号后，反馈输出s1、s2、s3、s4正余弦旋变信号送至旋变解码模块进行电机m转子位置和角速度解析。
64.图4是图1中通讯电路的结构示意图，如图4所示，所述通讯电路19包括依次连接的信号收发模块191、第三滤波模块192和第三钳位电路模块193；所述信号收发模块191还与所述电机控制芯片12相连；所述第三钳位电路模块193还与所述整车控制器3相连。通讯电路19优选为can通讯电路19。
65.电机控制芯片12可以通过通讯电路19与整车控制器3进行信号交流，其中，通讯电路19供电电源为单独隔离的5v电源，避免了系统内信号电源与模拟电源的相互干扰，影响通讯电路19。由于通讯电路19供电电源为低压电源管理电路15中开关电源变压器副边绕组输出，绕组间存在的耦合电容等会将干扰串入，将各电源的接地端在外部进行短接，给干扰提供一个低阻抗回路，避免影响通讯信号的波形。
66.在一个具体实现过程中，主动短路18用于当检测到过流故障、高压过压故障或其它故障条件时，电机控制装置进入主动短路18模式，此时主动短路18可以控制逆变器16上三桥全开(或全关)、下三桥全关(或全开)，此时直流端与交流端电路不再形成回路，同时驱动电机m产生反向制动转矩，使车辆缓慢制动，实现安全停车，避免高速行驶的车辆由于逆变器16直接关波产生很大的制动扭矩而带来的高危险。直到主动短路18的复位信号触发，清零锁存器，故障自恢复。
67.在一个具体实现过程中，如图2所示该电机控制装置还可以包括支撑电容c；所述支撑电容c的一端与所述高压母线l相连；所述支撑电容c的另一端与所述高压电池1的负极端相连。
68.该支撑电容c一般选用薄膜电容，该支撑电容c的主要作用是a.平滑母线电压，稳定三相输出；b.降低母线尖峰电压；c.吸收高频脉冲电流4.电池过充及瞬时过压时保护电
机控制装置。
69.进一步地，实用新型还提供了车辆，该车辆可以包括上述实施例的电机控制装置。
70.本领域技术人员能够理解的是，可以对电机控制装置中的各个模块进行适应性地拆分或合并。对具体模块的这种拆分或合并并不会导致技术方案偏离本实用新型的原理，因此，拆分或合并之后的技术方案都将落入本实用新型的保护范围内。
71.至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本实用新型的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本实用新型的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本实用新型的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本实用新型的保护范围之内。