[go: up one dir, main page]

CN113422347B - 电机控制系统和车辆 - Google Patents

电机控制系统和车辆 Download PDF

Info

Publication number
CN113422347B
CN113422347B CN202010188480.4A CN202010188480A CN113422347B CN 113422347 B CN113422347 B CN 113422347B CN 202010188480 A CN202010188480 A CN 202010188480A CN 113422347 B CN113422347 B CN 113422347B
Authority
CN
China
Prior art keywords
motor
driving
unit
signal
safety
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202010188480.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113422347A (zh
Inventor
徐鲁辉
喻轶龙
杜智勇
齐阿喜
杨广明
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BYD Co Ltd
Original Assignee
BYD Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BYD Co Ltd filed Critical BYD Co Ltd
Priority to CN202010188480.4A priority Critical patent/CN113422347B/zh
Priority to KR1020227033818A priority patent/KR20220146613A/ko
Priority to JP2022555927A priority patent/JP7641982B2/ja
Priority to PCT/CN2021/081357 priority patent/WO2021185288A1/zh
Priority to EP21771816.2A priority patent/EP4113772A4/en
Publication of CN113422347A publication Critical patent/CN113422347A/zh
Priority to US17/943,878 priority patent/US12107411B2/en
Application granted granted Critical
Publication of CN113422347B publication Critical patent/CN113422347B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/0023—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train
    • B60L3/0061—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train relating to electrical machines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L15/00—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles
    • B60L15/20—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles for control of the vehicle or its driving motor to achieve a desired performance, e.g. speed, torque, programmed variation of speed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/0023—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/04—Cutting off the power supply under fault conditions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R16/00—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for
    • B60R16/02—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/08—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for dynamo-electric motors
    • H02H7/0822—Integrated protection, motor control centres
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/08—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for dynamo-electric motors
    • H02H7/0833—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for dynamo-electric motors for electric motors with control arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/08—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for dynamo-electric motors
    • H02H7/0833—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for dynamo-electric motors for electric motors with control arrangements
    • H02H7/0844—Fail safe control, e.g. by comparing control signal and controlled current, isolating motor on commutation error
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/08—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for dynamo-electric motors
    • H02H7/09—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for dynamo-electric motors against over-voltage; against reduction of voltage; against phase interruption
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P29/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P29/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • H02P29/02—Providing protection against overload without automatic interruption of supply
    • H02P29/024—Detecting a fault condition, e.g. short circuit, locked rotor, open circuit or loss of load
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/08—Arrangements for controlling the speed or torque of a single motor
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/24—Arrangements for stopping
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/42—Drive Train control parameters related to electric machines
    • B60L2240/421—Speed
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/02—Details
    • H02H3/021—Details concerning the disconnection itself, e.g. at a particular instant, particularly at zero value of current, disconnection in a predetermined order
    • H02H3/023—Details concerning the disconnection itself, e.g. at a particular instant, particularly at zero value of current, disconnection in a predetermined order by short-circuiting
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/64—Electric machine technologies in electromobility
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72—Electric energy management in electromobility

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Control Of Electric Motors In General (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

本发明公开了一种电机控制系统和车辆，其中，该电机控制系统包括主控单元、电源单元和驱动单元，其中，所述主控单元，用于获取电机采样数据和所述驱动单元的供电信号，根据所述采样数据生成电机控制信号，并在根据所述采样数据确定电机驱动异常或者根据所述供电信号确定所述驱动单元供电异常时，输出安全使能信号；所述电源单元，用于为所述主控单元供电并监控所述主控单元状态，在自身异常或所述主控单元异常时，输出安全切断信号；所述驱动单元，用于根据电机控制信号驱动电机，并在接收到所述安全使能信号和所述安全切断信号中的任一信号时均切换至安全路径。本发明的电机控制系统和车辆，可以提高安全等级，提高安全性。

Description

电机控制系统和车辆
技术领域
本发明涉及车辆技术领域，尤其是涉及一种电机控制系统和包括该电机控制系统的车辆。
背景技术
目前，电动车辆的发展越来越快，纯电动车的动力源基本上都是电机驱动，混动车辆也是存在电机驱动系统。电机驱动的控制在车辆应用领域不仅考虑功能性能，更多的考虑安全性和可靠性，避免非预期的状态出现。在电机控制器设计过程中，一般考虑功能和性能的方案较多，对电机控制器的安全性的设计并不充分。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种电机控制系统，该电机控制系统可以提高电机控制的安全性。
本发明另一个目的在于提出一种包括所述电机控制系统的车辆。
为了达到上述目的，本发明第一方面实施例的电机控制系统包括：包括主控单元、电源单元和驱动单元，其中，所述主控单元，用于获取电机采样数据和所述驱动单元的供电信号，根据所述采样数据生成电机控制信号，并在根据所述采样数据确定电机驱动异常或者根据所述供电信号确定所述驱动单元供电异常时，输出安全使能信号；所述电源单元，用于为所述主控单元供电并监控所述主控单元状态，在自身异常或所述主控单元异常时，输出安全切断信号；所述驱动单元，用于根据电机控制信号驱动电机，并在接收到所述安全使能信号和所述安全切断信号中的任一信号时均切换至安全路径。
根据本发明实施例的电机控制系统，通过主控单元对电机驱动和驱动单元的供电进行监控，以及通过电源单元对主控单元状态进行监控，即设置多种监控机制，以及驱动单元在接收到安全切断信号和安全使能信号任一信号时，都会切换至安全路径，即增加多条安全切断路径，在电机驱动异常时，可以使得电机处于安全状态，从而可以提高电机控制的安全等级。
为了达到上述目的，本发明第二方面实施例的车辆，包括电机和所述的电机控制系统，所述电机控制系统用于对所述电机进行驱动控制。
根据本发明实施例的车辆，通过采用上面实施例的电机控制系统，可以提高电机控制的安全等级，提高安全性。
本发明的附加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，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是现有技术的一种电机控制系统拓扑结构的示意图；
图2是根据本发明的一个实施例的电机控制系统拓扑结构的示意图；
图3是根据本发明的一个实施例的控制驱动单元切换至安全路径的流程图；
图4是根据本发明的一个实施例的主控单元内部结构的示意图；
图5是根据本发明的一个实施例的控制信号处理及控制驱动单元切换至安全路径的流程图；
图6是根据本发明的一个实施例的车辆的框图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，参考附图描述的实施例是示例性的，下面详细描述本发明的实施例。
图1是现有技术的一种典型的电机驱动系统拓扑结构的示意图。在电动车辆的应用场景中，电机控制系统需要考虑系统集成可靠性和系统安全性，但是，如图1所示的传统方案中，缺少对控制信号的监控、缺少对安全目标的跟踪监控以及缺少设计过程中可靠的关断路径、功能独立性划分不合理等，导致传统的电机控制系统在电动车辆上的应用达不到更高的安全等级。
下面参考图2-图5描述根据本发明实施例的电机控制系统。
图2是根据本发明的一个实施例的电机控制系统拓扑结构的示意图，如图2所示，本发明实施例的电机控制系统1包括主控单元10、电源单元20和驱动单元30。
主控单元10用于获取电机采样数据和驱动单元30的供电信号，根据采样数据生成电机控制信号，并在根据采样数据确定电机驱动异常或者根据供电信号确定驱动单元30供电异常时，输出安全使能信号。
其中，采样数据可以包括电流采样、电压采样和电机角度数据等。主控单元10根据采样数据进行扭矩监控，判断电机是否按照安全目标扭矩运行，如果两者不相符则认为电机驱动异常，则输出安全使能信号例如dis/en_able信号给驱动单元30。以及主控单元10也对驱动单元30的供电进行监控，在供电异常时例如供电过高时，也会发出安全使能信号给驱动单元30。
电源单元20用于为主控单元10供电例如为主控单元10的低压部分提供Vcc，并监控主控单元10状态，电源单元20与主控单元10可以通过SPI(Serial PeripheralInterface，串行外设接口)进行通信。电源单元20在自身异常或主控单元10异常时，输出安全切断信号例如FS_signal给驱动单元30。具体地，如图1所示，电源单元20可以为主控单元10的低压供电提供独立的供电域，同时可以通过信号DS_signal对主控单元10进行监控，如果主控单元10出现故障，电源单元20可通过FS_signal信号发出安全切断信号至驱动单元30。
驱动单元30用于根据电机控制信号驱动电机，并在接收到安全使能信号和安全切断信号中的任一信号时均切换至安全路径。其中，驱动单元30的供电电源部分受主控单元10监控，一旦出现供电异常，主控单元10会切断驱动单元30的供电，同时将驱动单元30切换至安全路径。驱动单元30包括三相上桥臂电路31和三相下桥臂电路32，在切换至安全路径时，可以停止输出驱动信号，即六路功率单元例如IGBT(Insulated Gate BipolarTransistor，绝缘栅双极型晶体管)关断，或者其中的三相桥臂短路处理，从而，可以在驱动异常时，使得电机处于安全状态。
根据本发明实施例的电机控制系统1，通过主控单元10对电机驱动和驱动单元30的供电进行监控，以及通过电源单元20对主控单元10状态进行监控，即设置多种监控机制，以及驱动单元30在接收到安全切断信号和安全使能信号任一信号时，都会切换至安全路径，即增加多条安全切断路径，在电机驱动异常时，可以使得电机处于安全状态，从而可以提高电机控制的安全等级。
在一些实施例中，采样数据可以包括电机转速和母线电压中的至少一种，主控单元10在电机驱动异常时，根据采样数据控制驱动单元30切换至安全路径；其中，在电机转速与预设转速的差值绝对值小于设定转速差值时，或者，在母线电压与预设电压的差值绝对值小于设定电压差值时，控制驱动单元30的六路驱动功率单元全部关断。
或者，在电机转速与预设转速的差值绝对值大于等于设定转速差值时，或者，在母线电压与预设电压的差值绝对值小于等于设定电压差值时，进一步判断是否为驱动单元30的三相上桥臂电路故障，如果是，则控制三相上桥臂电路31短路，如果否，则控制驱动单元的三相下桥臂电路32短路。
具体地，驱动单元30可以由主控单元10和电源单元20进行控制。在正常控制状态下，主控单元10使能驱动单元30，驱动单元30接受主控单元10的PWM信号，对功率单元即三相上桥臂电路31和三相下桥臂电路32进行驱动。当主控单元10发现异常后，可以发出dis/en_able信号，将驱动单元30切换至安全路径。此时根据母线电压采样或电机转速判断，是进入六路驱动单元可靠关断IGBT还是三相主动短路状态。
如图3所示为根据本发明的一个实施例的主控单元控制驱动单元进入安全路径的流程图，具体包括如下步骤S1-S6。
S1,发送dis/enable信号，进入故障模式。
S2,判断是否满足∣电机转速-预设转速∣<设定转速差值,或者∣母线电压-预设电压∣<设定电压差值。如果是，则进入步骤S3，否则进入步骤S4。
S3，控制驱动单元的六路驱动模块关闭处理，发出报警。
S4,判断故障信号是否为三相上桥臂电路，如果是，进入步骤S5，否则进入步骤S6。
S5，驱动单元的三相下桥臂电路短路，并发出报警。
S6，驱动单元的三相上桥臂电路短路，并发出报警。
同时，主控单元10对驱动单元30的供电进行监控，主控单元10在驱动单元30供电异常时，控制驱动单元30的六路驱动功率单元全部关断，以使得电机进入安全状态。
同时，电源单元20接收主控单元10发送的状态信息例如通过Ds_signal信号对主控单元10进行监控，电源单元20在自身异常或主控单元10异常时，控制驱动单元30的六路驱动功率单元全部关断，从而使得电机进入安全状态。
因此，本发明实施例的电机控制系统1，通过主控单元10和电源单元20实现多路监控，并且在驱动异常时，使得电机进入安全状态。
在本发明实施例中，主控单元10可以采用多芯片处理也可以采用多核处理，实现对信号、控制目标的监控以及各种诊断，提供对电机更加全面可靠的控制。在实施例中，主控单元10包括多个控制子单元，多个控制子单元为多个控制核或者多个处理芯片。
进一步地，如图2或图4所示，多个控制子单元至少包括主功能子单元11和监控子单元12，其中，主功能子单元11用于获取电机采样数据例如三相电流Ia、Ib、Ic和电压Udc、角度数据，并根据电机采样数据生成电机控制信号，在正常驱动时，驱动单元30可以根据该电机控制信号驱动电机；具体地，主功能子单元11主要完成扭矩控制、故障管理等内容，例如同时将过程数据输入到监控子单元12。监控子单元12用于进行信息诊断并生成诊断信息，并获取主功能子单元11的过程数据，以监控主功能子单元状态，即进行控制流监控。具体地，如图4所示，监控子单元12主要完成扭矩监控、故障诊断、信号诊断、通讯诊断、输出诊断等功能。
以主控单元10采用多个控制核为例说明，主控单元10包含至少两个控制核，一个用来负责完成主功能，例如可以称之为主功能核(主功能子单元11)，在正常驱动时，主功能核根据采样数据生成电机控制信号，以控制驱动单元30，一个用来负责对控制目标进行监控，例如可以称之为锁步监控核(监控子单元12)，该控制核优先具有锁步功能，锁步监控核同时对主功能核中所需的信号进行监控。
在实施例中，采样数据可以包括电机角度数据，多个控制子单元还包括第一协处理子单元13，第一协助处理子单元13用于对电机角度数据进行旋变解码，以获得电机控制所需角度，并将电机角度数据传输给主功能子单元11。具体地，如图2或4所示，第一协处理子单元13主要完成旋变解码，将励磁信号exc输出至旋变传感器，然后将旋变传感器的sin/cos信号进行解调处理，获得电机控制所需的角度。
在实施例中，监控子单元12还用于根据诊断信息、控制使能与否的信息、可使电机处于安全状态的控制信息生成电机安全控制信号；多个控制子单元还包括第二协处理子单元14，第二协处理子单元14用于根据采样数据确定电机驱动状态，并根据主功能子单元11输出的电机控制信号、监控子单元12输出的电机安全控制信号以及电机驱动状态输出最终电机控制信号。
进一步地，第二协处理子单元14包括快速保护模块141和控制信号处理模块142，快速保护模块141用于根据采样数据确定电机驱动状态，例如根据采样的电流、电压、旋变信号等确定驱动故障时，进行快速关断等处理，以使电机在发生故障时处于安全状态。控制信号处理模块142用于在电机驱动正常时，将主功能子单元11的电机控制信号作为最终电机控制信号，根据主功能子单元11的电机控制信号PWM0控制电机运行，例如输出PWM×3_T给到三相上桥臂电路，以及输出PWM×3_B给到三相下桥臂电路。或者，在电机驱动异常时，将监控子单元12的电机安全控制信号PWM1作为最终电机控制信号，并进一步地根据采样数据控制驱动单元30切换至安全路径。
具体地，如图4所示，第二协处理子单元14主要完成最终电机控制信号例如PWM的处理。主功能子单元11通过输入的电流信号、电压信号和位置信号，通过电机控制算法计算获得正常控制所需要的PWM，例如输出Data_PWM0；监控子单元12根据诊断信息、输出的PWM使能与否的信息和可使电机处于安全状态的PWM信息输出PWM1，即在存在故障且使能输出控制信号时，监控子单元12输出安全控制信号，也就是可以使得电机安全运行的Data_PWM1信号。快速保护模块141通过采样获得的电流，电压，旋变等故障信息，进行快速关断等处理，以使电机在发生故障时，处于安全状态。控制信号处理模块142综合Data_PWM0、Data_PWM1和快速保护模块141的处理信息，对最终输出PWM_out波形进行处理，并在故障时根据母线电压采样或电机转速控制驱动单元30切换至安全路径。
如图5所示为根据本发明的一个实施例的控制信号处理模块141进行PWM波形处理过程的流程图，包括以下步骤。
S11，接收到Data_PWM0、Data_PWM1、电流电压快速处理信号。
S12，诊断是否有电机驱动异常信号，如果是，进入步骤S14，否则进入步骤S13。
S13，PWM_out＝Data_PWM0，电机正常控制状态。
S14，PWM_out＝Data_PWM1，使电机处于安全状态。
S15，判断是否满足∣电机转速-预设转速∣<设定转速差值,或者∣母线电压-预设电压∣<设定电压差值。如果是，则进入步骤S16，否则进入步骤S17。
S16，控制驱动单元的六路驱动模块关闭处理，发出报警。
S17,判断故障信号是否为三相上桥臂电路，如果是，进入步骤S18，否则进入步骤S19。
S18，驱动单元的三相下桥臂电路短路，并发出报警。
S19，驱动单元的三相上桥臂电路短路，并发出报警。
本发明实施例的电机控制系统1，主控单元10通过采用多个控制核或多处理芯片，通过监控子单元12对主功能子单元11进行监控，以及通过第二协处理子单元14对控制功能进行优化，即优化和集成了控制功能，利于提高安全等级。
进一步地，如图2所示，在实施例中，驱动单元30的各路功率单元可以进行独立供电，例如电机控制系统1包括两个驱动电源，两个驱动电源分别为驱动单元30的三相上桥臂电路31和三相下桥臂电路供电32供电Vcc；或者，电机控制系统1包括六个驱动电源，六个1驱动电源分别为1驱动单元30的三相上桥臂电路和三相下桥臂电路的六路驱动功率单元供电。从而实现电源的独立供电。
概括来说，本发明实施例的电机控制系统1，增加了更完善的诊断机制，通过多层监控处理，同时优化和集成了控制功能，增加了多层对电机控制系统1的动力切断路径，以及采用独立的供电系统、对信号的监控和控制目标的监控，从而保证动力输出的安全性，可以使电控系统更为可靠，可以明显提高电机控制的安全等级，进而保障车辆的安全运行。
基于上面实施例的电机控制系统，下面参照附图描述根据本发明第二方面实施例的车辆。
图6为根据本发明的一个实施例的车辆的框图，如图6所示，本发明实施例的车辆100包括电机2和上面实施例的电机控制系统1，电机控制系统1对电机2进行控制，以提车辆的安全等级，电机控制系统1的结构和安全设计可以参照上面实施例的说明。
根据本发明实施例的车辆100，通过采用上面实施例的电机控制系统1，可以提高电机2控制的安全等级，提高安全性。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“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发明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一定指的是相同的实施例或示例。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种电机控制系统，其特征在于，包括主控单元、电源单元和驱动单元，其中，
所述主控单元，用于获取电机采样数据和所述驱动单元的供电信号，根据所述采样数据生成电机控制信号，并在根据所述采样数据确定电机驱动异常或者根据所述供电信号确定所述驱动单元供电异常时，输出安全使能信号；
所述电源单元，用于为所述主控单元供电并监控所述主控单元状态以及对自身状态进行监控，在自身异常或所述主控单元异常时，输出安全切断信号给所述驱动单元；
所述驱动单元，用于根据电机控制信号驱动电机，并在接收到所述安全使能信号和所述安全切断信号中的任一信号时切换至安全路径。
2.根据权利要求1所述的电机控制系统，其特征在于，所述采样数据可以包括电机转速和母线电压中的至少一种，
所述主控单元在电机驱动异常时，根据采样数据控制驱动单元切换至安全路径，其中，在电机转速与预设转速的差值绝对值小于设定转速差值时，或者，在母线电压与预设电压的差值绝对值小于设定电压差值时，控制驱动单元的六路驱动功率单元全部关断。
3.根据权利要求1所述的电机控制系统，其特征在于，
所述主控单元在所述驱动单元供电异常时，控制所述驱动单元的六路驱动功率单元全部关断；
所述电源单元在自身异常或所述主控单元异常时，控制所述驱动单元的六路驱动功率单元全部关断。
4.根据权利要求1所述的电机控制系统，其特征在于，所述主控单元包括多个控制子单元，多个所述控制子单元为多个控制核或者多个处理芯片。
5.根据权利要求4所述的电机控制系统，其特征在于，多个所述控制子单元至少包括：
主功能子单元，用于获取电机采样数据，并根据所述电机采样数据生成所述电机控制信号；
监控子单元，用于进行信息诊断并生成诊断信息，并获取所述主功能子单元的过程数据，以监控所述主功能子单元状态。
6.根据权利要求5所述的电机控制系统，其特征在于，
所述采样数据包括电机角度数据；
多个所述控制子单元还包括第一协助 处理子单元，所述第一协助处理子单元用于对所述电机角度数据进行旋变解码，以获得电机控制所需角度。
7.根据权利要求6所述的电机控制系统，其特征在于，
所述监控子单元，还用于根据诊断信息、控制使能与否的信息、可使电机处于安全状态的控制信息生成电机安全控制信号；
多个所述控制子单元还包括第二协助 处理子单元，所述第二协助 处理子单元用于根据所述采样数据确定电机驱动状态，并根据所述主功能子单元输出的电机控制信号、所述监控子单元输出的电机安全控制信号以及电机驱动状态输出最终电机控制信号。
8.根据权利要求7所述的电机控制系统，其特征在于，所述第二协助处理子单元包括：
快速保护模块，用于根据所述采样数据确定所述电机驱动状态；
控制信号处理模块，用于在电机驱动正常时，将所述主功能子单元的电机控制信号作为所述最终电机控制信号，根据所述主功能子单元的电机控制信号控制电机运行，或者，在电机驱动异常时，将所述监控子单元的电机安全控制信号作为所述最终电机控制信号，并根据所述采样数据控制所述驱动单元切换至安全路径。
9.根据权利要求1所述的电机控制系统，其特征在于，
所述电机控制系统包括两个驱动电源，两个所述驱动电源分别为所述驱动单元的三相上桥臂电路和三相下桥臂电路供电；
或者，所述电机控制系统包括六个驱动电源，六个所述驱动电源分别为所述驱动单元的三相上桥臂电路和三相下桥臂电路的六路驱动功率单元供电。
10.一种车辆，其特征在于，包括电机和权利要求1-9任一项所述的电机控制系统，所述电机控制系统用于对所述电机进行驱动控制。
CN202010188480.4A 2020-03-17 2020-03-17 电机控制系统和车辆 Active CN113422347B (zh)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010188480.4A CN113422347B (zh) 2020-03-17 2020-03-17 电机控制系统和车辆
KR1020227033818A KR20220146613A (ko) 2020-03-17 2021-03-17 모터 제어 시스템 및 차량
JP2022555927A JP7641982B2 (ja) 2020-03-17 2021-03-17 モータ制御システム及び車両
PCT/CN2021/081357 WO2021185288A1 (zh) 2020-03-17 2021-03-17 电机控制系统和车辆
EP21771816.2A EP4113772A4 (en) 2020-03-17 2021-03-17 ENGINE AND VEHICLE CONTROL SYSTEM
US17/943,878 US12107411B2 (en) 2020-03-17 2022-09-13 Motor control system and vehicle

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010188480.4A CN113422347B (zh) 2020-03-17 2020-03-17 电机控制系统和车辆

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113422347A CN113422347A (zh) 2021-09-21
CN113422347B true CN113422347B (zh) 2023-03-14

Family

ID=77711580

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010188480.4A Active CN113422347B (zh) 2020-03-17 2020-03-17 电机控制系统和车辆

Country Status (6)

Country Link
US (1) US12107411B2 (zh)
EP (1) EP4113772A4 (zh)
JP (1) JP7641982B2 (zh)
KR (1) KR20220146613A (zh)
CN (1) CN113422347B (zh)
WO (1) WO2021185288A1 (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114162071B (zh) * 2021-12-02 2024-05-24 臻驱科技（上海）有限公司 电机控制器的内部供电架构、方法及电动车辆
CN114670639B (zh) * 2022-01-05 2024-06-25 北京新能源汽车股份有限公司 一种纯电动汽车主动短路控制架构、控制方法和系统
CN117806197B (zh) * 2022-09-26 2024-10-29 比亚迪股份有限公司 电机控制器及其主控芯片和电机转子角度获取方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002021675A2 (en) * 2000-09-08 2002-03-14 Empresa Brasileira De Compressores S.A. Embraco A method of controlling an electric motor, a system for controlling an electric motor and an electric motor
CN201022185Y (zh) * 2006-12-15 2008-02-13 比亚迪股份有限公司 电机控制器
CN103050944A (zh) * 2012-11-02 2013-04-17 深圳市航盛电子股份有限公司 一种电动汽车牵引电机控制器
CN106208884A (zh) * 2016-08-31 2016-12-07 南京康尼电子科技有限公司 一种用于伺服驱动器的转矩安全关断系统及方法
CN108696226A (zh) * 2018-06-01 2018-10-23 阳光电源股份有限公司 一种电机控制器
CN209949004U (zh) * 2019-06-04 2020-01-14 苏州汇川联合动力系统有限公司 电机驱动系统、电机驱动器及电动汽车
CN110768213A (zh) * 2019-11-18 2020-02-07 上海威迈斯电源有限公司 电动汽车电机系统三相主动短路的控制电路及控制方法

Family Cites Families (35)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08318757A (ja) 1995-05-24 1996-12-03 Matsushita Electric Ind Co Ltd モータの制御方法
JP2000102288A (ja) 1998-09-25 2000-04-07 Denso Corp インバータ装置
JP3842462B2 (ja) 1998-11-20 2006-11-08 富士重工業株式会社 ハイブリッド車の制御装置
JP3626432B2 (ja) 2001-08-01 2005-03-09 株式会社日立カーエンジニアリング 車両用モータ制御装置および車両用モータ制御装置の診断方法
JP2005161961A (ja) 2003-12-02 2005-06-23 Toyota Motor Corp 自動車
US7130170B2 (en) * 2004-02-25 2006-10-31 Siemens Energy & Automation, Inc. System and method for fault contactor detection
JP2008125318A (ja) 2006-11-15 2008-05-29 Toyota Motor Corp 車両および駆動装置並びにこれらの制御方法
JP4938467B2 (ja) 2007-01-12 2012-05-23 株式会社日立製作所 モータ駆動用の電力変換装置、モータ駆動装置、モータおよびモータ駆動方法
CN101483404B (zh) * 2008-01-11 2010-12-29 深圳市迈科盛电源技术有限公司 智能型电机控制器
JP5240260B2 (ja) 2010-09-13 2013-07-17 株式会社デンソー 車両用電子制御装置
CN201976054U (zh) * 2010-12-29 2011-09-14 万奥普（北京）石油工程技术开发研究院有限公司 方波和正弦波电机控制系统
JP2012205332A (ja) 2011-03-24 2012-10-22 Hokkaido Railway Co 車両の監視装置及びこれを用いた車両の監視システム
DE102011081173A1 (de) * 2011-08-18 2013-02-21 Robert Bosch Gmbh Betriebszustandsschaltung für Wechselrichter und Verfahren zum Einstellen von Betriebszuständen eines Wechselrichters
JP6111516B2 (ja) 2011-12-21 2017-04-12 スズキ株式会社 電動車両のモータ制御装置
CN202685982U (zh) 2012-07-17 2013-01-23 武汉天运汽车电器有限公司 一种纯电动汽车的整车控制器
CN103863122B (zh) 2012-12-14 2016-05-18 上海汽车集团股份有限公司 用于纯电动汽车的扭矩安全监控装置和方法
DE102013008770B3 (de) 2013-05-23 2014-10-09 Audi Ag Verfahren zur Steuerung einer Sicherheitskupplung und Steuerungsvorrichtung für elektrisch angetriebene Fahrzeuge
US9463697B1 (en) 2015-05-28 2016-10-11 Atieva, Inc. Dual data rate traction control system for a two wheel drive electric vehicle
JP6589492B2 (ja) 2015-09-16 2019-10-16 富士電機株式会社 インバータ制御装置
CN106708003B (zh) 2015-11-13 2019-06-28 湖南南车时代电动汽车股份有限公司 一种电机控制器故障检测系统及方法
JP6332496B2 (ja) 2016-03-15 2018-05-30 オムロン株式会社 モータ制御装置
JP2017169336A (ja) * 2016-03-15 2017-09-21 オムロン株式会社 モータ制御装置
US10340819B2 (en) 2016-04-29 2019-07-02 Gm Global Technology Operations Llc. Fault shutdown control of an electric machine in a vehicle or other DC-powered torque system
CN107340762B (zh) 2016-11-29 2020-03-24 安徽江淮汽车集团股份有限公司 一种整车异常功能检查方法及系统
CN107878258A (zh) 2017-09-22 2018-04-06 简式国际汽车设计（北京）有限公司 一种纯电动汽车的车辆行驶控制方法及装置
CN207853453U (zh) 2018-01-17 2018-09-11 苏州汇川联合动力系统有限公司 备份电源电路、电机驱动器及电动汽车
CN108681318A (zh) 2018-03-23 2018-10-19 浙江吉利汽车研究院有限公司 一种电机控制器的功能安全监控系统及其方法
CN108621798A (zh) 2018-03-27 2018-10-09 广东陆地方舟新能源电动车辆有限公司 一种新能源汽车整车控制系统及其方法
EP3809583B1 (en) * 2018-06-15 2023-07-05 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Cut-off circuit diagnostic device
CN109263482A (zh) 2018-09-06 2019-01-25 北京长城华冠汽车科技股份有限公司 电动汽车的车速控制方法和车速控制系统及车辆
CN110356250B (zh) * 2019-07-25 2021-06-29 北京智行者科技有限公司 无人驾驶车辆的电机控制方法和系统
CN110525232B (zh) 2019-09-04 2024-05-28 天津易鼎丰动力科技有限公司 一种电动汽车用动力系统域控制器及其控制方法
CN110620543B (zh) 2019-09-18 2021-11-05 珠海格力电器股份有限公司 一种安全转矩关闭系统及控制方法
CN110808571A (zh) 2019-10-15 2020-02-18 南京越博电驱动系统有限公司 电动汽车及其电机控制系统
CN113315091B (zh) * 2020-02-26 2023-07-11 比亚迪股份有限公司 电机控制系统和车辆

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002021675A2 (en) * 2000-09-08 2002-03-14 Empresa Brasileira De Compressores S.A. Embraco A method of controlling an electric motor, a system for controlling an electric motor and an electric motor
CN201022185Y (zh) * 2006-12-15 2008-02-13 比亚迪股份有限公司 电机控制器
CN103050944A (zh) * 2012-11-02 2013-04-17 深圳市航盛电子股份有限公司 一种电动汽车牵引电机控制器
CN106208884A (zh) * 2016-08-31 2016-12-07 南京康尼电子科技有限公司 一种用于伺服驱动器的转矩安全关断系统及方法
CN108696226A (zh) * 2018-06-01 2018-10-23 阳光电源股份有限公司 一种电机控制器
CN209949004U (zh) * 2019-06-04 2020-01-14 苏州汇川联合动力系统有限公司 电机驱动系统、电机驱动器及电动汽车
CN110768213A (zh) * 2019-11-18 2020-02-07 上海威迈斯电源有限公司 电动汽车电机系统三相主动短路的控制电路及控制方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP2023518401A (ja) 2023-05-01
KR20220146613A (ko) 2022-11-01
EP4113772A1 (en) 2023-01-04
WO2021185288A1 (zh) 2021-09-23
US20230006437A1 (en) 2023-01-05
EP4113772A4 (en) 2023-09-13
CN113422347A (zh) 2021-09-21
JP7641982B2 (ja) 2025-03-07
US12107411B2 (en) 2024-10-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11545925B2 (en) Rotary electric machine control device and electric power steering device using same
CN113422347B (zh) 电机控制系统和车辆
EP3618259B1 (en) Circuit for actively performing short-circuit and motor controller
CN110829949A (zh) 一种电驱动系统故障保护方法、装置、车辆及存储介质
JP7358651B2 (ja) モータ制御システム及びモータ制御装置
EP2950444B1 (en) Motor control system
JP2022048606A (ja) モータ制御装置、モータユニット、及び車両
CN112332746A (zh) 电机控制系统和车辆
CN113315091B (zh) 电机控制系统和车辆
CN113715905A (zh) 一种冗余型集成式电驱单元及其控制方法
US12107571B2 (en) Control circuit for power conversion apparatus
CN110574285B (zh) 旋转电机控制装置和控制系统
CN115593240B (zh) 电机控制器和电动汽车
WO2022059559A1 (ja) 電力変換器の制御装置
JP7160056B2 (ja) 電力変換器の制御回路
JP2023070085A (ja) モータ制御装置、電動パワーステアリング用モータ制御システム及び操舵アクチュエータシステム
CN113358982B (zh) 电机控制系统、车辆和驱动单元绝缘检测及处理方法
JP2022061333A (ja) 回転電機の駆動装置
JP7615973B2 (ja) 車両制御装置
WO2024018874A1 (ja) モータ制御装置およびモータ制御システム
JP2024041675A (ja) 制御装置および制御方法
WO2020110875A1 (ja) モータ制御装置
CN119654785A (zh) 电力转换装置
JP2020147191A (ja) 電動パワーステアリング用モータ制御装置
CN115622471A (zh) 马达驱动系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant