CN113315091A - 电机控制系统和车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种电机控制系统和车辆，该电机控制系统包括：整车控制器，用于获取整车状态数据，并在根据所述整车状态数据判断出非预期动力传输故障时，输出切断电机输出扭矩的指令；电机控制器，与所述整车控制器连接，用于响应于所述切断电机输出扭矩的指令，停止输出电机控制扭矩。本发明的电机控制系统，通过增加整车控制器对电机控制器的控制权来提高整车的安全等级，并在判断出非预期故障时，切断电机输出路径，使电机控制系统进入安全状态，从而保证整车的安全性。

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车辆。
背景技术
目前，电动汽车发展迅速，纯电动汽车的动力源基本上都是电机驱动，混动汽车也存在电机驱动系统。电机驱动控制在车辆应用领域不仅需要考虑功能性能，还要考虑安全性和可靠性。在电机控制器设计过程中，一般将电机控制器作为一个自我完善的控制系统来对待，整车控制器(Vehicle control unit，VCU)对电机控制器(Motor controllerunit，MCU)主要发送扭矩使能和扭矩指令。电机控制器对扭矩输出和其他指令自行进行判断，电机驱动系统拓扑典型结构如图1所示，电机控制系统架构如图2所示。
但是，在电机控制系统中，对于非预期状态的出现，完全靠电机控制器系统本身的检测机制达到更高的安全等级，需要的更多的检测机制和冗余机制，代价比较大。
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，该系统可以提高整车的安全等级，增强车辆运行的安全性和可靠性。
本发明的第二个目的在于提出一种车辆。
为了达到上述目的，本发明的第一方面实施例提出了一种电机控制系统，该系统包括：整车控制器，用于获取整车状态数据，并在根据所述整车状态数据判断出整车非预期动力传输故障时，输出切断电机输出扭矩的指令；电机控制器，与所述整车控制器连接，用于响应于所述切断电机输出扭矩的指令，控制电机停止输出扭矩。
根据本发明实施例的电机控制系统，通过增加整车控制器对电机控制器的控制权来提高车辆的安全性，整车控制器充分利用整车状态数据，在判断出非预期动力传输故障时，输出切断电机输出扭矩的指令，并在电机控制器在接收到该指令后，停止输出电机控制扭矩，进入电机控制安全状态，避免因电机控制器本身无法检测出非预期状态故障，造成的电机控制器损坏，提高了车辆运行的安全性和的可靠性。
在一些实施例中，所述整车控制器通过CAN总线发送所述切断电机输出扭矩的指令，或者，所述整车控制器通过硬线将切断电机输出扭矩的指令传输给所述电机控制器。
在一些实施例中，所述电机控制器包括主控单元、电源单元和驱动单元，所述驱动单元包括原边低压侧和副边高压侧；所述整车控制器的切断电机输出扭矩的指令传输至所述驱动单元的所述原边低压侧或者所述副边高压侧。
在一些实施例中，所述主控单元用于获取电机状态数据，并在根据所述电机状态数据确定电机运行异常时输出切断使能信号；所述驱动单元，用于在接收到所述切断使能信号和所述切断电机输出扭矩的指令的任一信号时，均控制电机停止输出扭矩。
在一些实施例中，所述电源单元用于监控所述主控单元的状态，并在所述主控单元或自身出现异常时输出安全切断信号；所述电源单元的安全切断信号和所述主控单元的切断使能信号传输至所述驱动单元的原边低压侧；所述驱动单元在接收到所述切断电机输出扭矩的指令、所述安全切断信号和所述切断使能信号中任一项信号时，均控制电机停止输出扭矩。
在一些实施例中，所述驱动单元为两组，其中，每组所述驱动单元包括三个驱动子单元，一组所述驱动单元的三个所述驱动子单元用于控制上桥臂三个开关管模块，另一组所述驱动单元的三个所述驱动子单元用于控制下桥臂三个开关管模块。
在一些实施例中，一组所述驱动单元由第一供电电源供电，另一组所述驱动单元由第二供电电源供电；或者，两组所述驱动单元由同一供电电源供电。
在一些实施例中，所述整车控制器传输的切断电机输出扭矩的指令为冗余信号，且采用相同的电平信号；或者，所述整车控制器传输的切断电机输出扭矩的指令为双稳态信号，且采用相反的电平信号。
在一些实施例中，所述整车控制器与所述主控单元之间连接有反馈通道，其中，所述反馈通道包括CAN通讯通道或者硬线连接通道；
所述整车控制器将所述切断电机输出扭矩的指令发送给所述主控单元，所述主控单元将接收到的所述切断电机输出扭矩的指令通过所述反馈通道再反馈给所述整车控制器，所述整车控制器根据所述主控单元反馈的所述切断电机输出扭矩的指令确定发送信息的正确性。
为了达到上述目的，本发明的第二方面实施例提出的一种车辆，该车辆包括：包括电机和上面实施例提到的电机控制系统，所述电机控制系统用于对所述电机进行控制。
根据本发明实施例的车辆，通过电机控制系统对电机进行控制，增强车辆的安全运行时间和运行可靠性。
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是现有技术中一种电机驱动系统拓扑典型结构的示意图；
图2是现有技术中一种电机控制系统架构的示意图；
图3是根据本发明的一个实施例电机控制系统的示意图；
图4是根据本发明的另一个实施例的电机控制系统的示意图；
图5是根据本发明的一个实施例的电机控制系统的示意图；
图6是根据本发明的一个实施例的整车控制器的切断路径的冗余传输信号的示意图；
图7是根据本发明的一个实施例的整车控制器的切断路径的双稳态传输信号的示意图；以及
图8是根据本发明一个实施例的一种车辆的框图。
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。
下面参考图3-图7描述本发明实施例的第一方面实施的电机控制系统。
如图3所示，本发明实施例的电机控制系统10包括整车控制器110和电机控制器120。
其中，整车控制器110用于获取整车状态数据，并在根据整车状态数据判断出整车非预期动力输出异常时，输出切断电机输出扭矩的指令；电机控制器120与整车控制器110连接，用于响应于切断电机输出扭矩的指令，控制电机停止输出扭矩。
具体地，整车状态数据可以包括车辆的各种运行检测数据和各个器件反馈的故障数据，例如，整车控制器110可以通过车辆总线获取车辆的各种传感器信息例如加速度传感器、雷达检测、毫米波检测等智能检测数据，以及整车故障数据例如包括电机控制器120的故障数据、转向控制器的故障数据等。整车控制器110根据获取的车辆状态数据，判断出非预期的动力输出异常例如非预期的加速或运行状态与动力驱动不符或者非预期动力驱动状态时，输出切断电机输出扭矩指令。电机控制器120接收到该指令，可以直接切断其扭矩输出路径，此时，电机控制器120进入安全状态，保证车辆动力输出的安全性，使电机控制系统10更加可靠。相较于传统的整车控制系统，通过增加整车控制器110在车辆发生非预期故障时，停止输出电机控制扭矩，使电机控制器120进入安全状态，保障车辆安全运行。可以避免因电机控制器120本身无法正常检测出非预期加速等故障时，对电机控制系统10造成不可逆的损害。
根据本发明实施例的电机控制系统10，通过增加整车控制器110对电机控制器120的控制权来提高车辆的安全性，整车控制器110充分利用整车状态数据，在判断出非预期动力传输故障时，输出切断电机输出扭矩的指令，并在电机控制器120在接收到该指令后，停止输出电机控制扭矩，进入电机控制安全状态，避免因电机控制器120本身无法检测出非预期状态故障，造成的电机控制器120损坏，提高了车辆的安全运行时间和运行的可靠性。
在一些实施例中，整车控制器110可以通过CAN总线发送切断电机输出扭矩的指令，或者，整车控制器110通过硬线将切断电机输出扭矩的指令传输给电机控制器120，即通过硬线直接传输控制信号给电机控制器120。通过硬线传输的安全性和及时性较高，便于判断出驱动故障时，及时输出切断扭矩指令，使电机控制器120尽快进入安全状态，从而使整车的电机控制系统10更加可靠。
在一些实施例中，如图3或4所示，电机控制器120包括主控单元130、电源单元140和驱动单元150，其中，主控单元130用于电机控制主功能运算，电源单元140用于给电机控制系统低压供电，驱动单元150用于转化驱动信号，也就是将主控单元130的信号转换程可以驱动功率模块的信号，三者的连接关系如图3或4所示。
驱动单元150包括原边低压侧和副边高压侧。如图3所示，整车控制器110的切断电机输出扭矩的指令可以传输至驱动单元150的原边低压侧，电源单元140的安全切断信号和主控单元130的切断使能信号传输至驱动单元150的原边低压侧，整车控制器110的切断电机输出扭矩的指令与电源单元140、主控单元130的信号组成使能路径控制功率模块的驱动单元150。
具体地，如图3所示，将整车控制器110的输出的切断电机输出扭矩的指令例如信号FS_IO1和FS_IO2、电源单元140输出的安全切断信号例如FS_signal和主控单元130输出的切断使能信号例如dis/en_able进行逻辑或计算，驱动单元150在接收到切断电机输出扭矩的指令、安全切断信号和切断使能信号中任一项信号时，均停止输出电机控制扭矩信号，使电机控制系统10进入安全状态。
其中，主控单元130用于获取电机状态数据例如电压、电流、转角等，并在根据电机状态数据确定电机运行异常时输出切断使能信号；驱动单元150在接收到切断使能信号和切断电机输出扭矩的指令的任一信号时，均停止输出电机控制扭矩，使得电机进入安全状态。
电机控制器120中的电源单元140也会监控主控单元130的状态，在自身出现异常或在主控单元130出现异常时，输出安全切断信号，也可以切断电机控制器120的扭矩输出。
当整车控制器110发现整车出现非预期控制状态例如非预期加速时，也可以输出安全切断信号，以安全切断驱动路径。整车控制器110是通过电机控制器120中原边控制电路来控制切断路径，以使电驱动系统进入安全状态。
在一些实施例中，如图5所示，整车控制器110的切断电机输出扭矩的指令也可以传输至驱动单元150的副边高压侧。
具体地，整车控制器110输出的切断电机输出扭矩的指令例如信号FS_IO1和FS_IO2传输至驱动单元150的副边高压侧，可以直接控制驱动板中的驱动单元150。
在实施例中，可以在主控单元130与整车控制器110之间设置反馈通道，电机控制器120可以将整车控制器110的硬线控制信息状态进行监控并反馈给整车控制器110。具体地，整车控制器110通过CAN总线或者硬线将切断电机输出扭矩的指令发送给主控单元130，主控单元130再将接收到的切断电机输出扭矩的指令通过反馈通道反馈给整车控制器110，其中，反馈通道可以包括CAN通讯通道或者硬件连接通道，整车控制器110根据主控单元130反馈的切断电机输出扭矩的指令判断发送信息的正确性。
如图3所示，FB_ss信号是电机控制器120的主控单元130与整车控制器110之间的反馈通道，可以是CAN通讯通道，也可以是硬线反馈通道，在此优选为CAN通讯通道。FS_ss1和FS_ss2分别是整车控制器110的FS_IO1和FS_IO2的反馈路径，将整车控制器110的安全切断信号反馈给主控单元130，然后主控单元130再通过FB_SS通道，将接收到的安全切断信号反馈给整车控制器110，整车控制器110接收到主控单元130反馈的安全切断信号后，识别该信号是否正确，如果正确，则整车控制器110发送信息正确，反之，则整车控制器110发送信息存在错误，由此可以起到对发送信息进行监控的目的，提高整车控制器110发送信息的准确性和安全性。在另一些实施例中，如图4所示，FS_ss1和FS_ss2的反馈路径也可以合并成一个路径FS_ss1进行控制和反馈，通过主控单元130与整车控制器110之间的信号反馈，整车控制器110可以对传输数据进行监控，以保证传输数据正确和稳定。
在实施例中，如图3或图4或图5，驱动单元150为两组，其中，每组驱动单元150包括三个驱动子单元，一组驱动单元150的三个驱动子单元用于控制上桥臂三个功率模块，另一组驱动单元150的三个驱动子单元用于控制下桥臂三个功率模块。
其中，如图5所示，一组驱动单元150由第一供电电源供电，另一个驱动单元150由第二供电电源供电，即驱动单元150的供电均是独立电源供电，也就是驱动单元150由两路独立供电电源Vcc给三相上下桥臂供电，以保证驱动板运行的可靠性。整车控制器110与电机控制器120中的主控部分即主控单元130和电源单元140，均可以独立控制驱动单元150，使电机控制器120进入安全状态。当然，两组驱动单元150也可以由同一供电电源供电。
主控单元130用于获取电机状态数据，并在根据电机状态数据确定电机运行异常时输出切断使能信号；驱动单元150用于在接收到切断使能信号和切断电机输出扭矩的指令的任一信号时，均控制电机停止输出扭矩。
以及，电机控制器120中的电源单元140对主控单元130状态进行监控，在自身或主控单元130出现异常时，输出安全切断信号，电源单元140也可切断安全驱动，将驱动单元150切换至安全路径。
当整车控制器110发现整车出现非预期动力传输状态例如非预期的加速时，可以直接控制驱动单元150输出安全切断信号，以安全切断驱动路径，进入电驱动系统安全状态。
整车控制器110不通过电机控制器120中原边控制电路来控制切断路径，而是可以直接控制电机控制器120副边控制电路以使电驱动系统进入安全状态，电机控制器120和整车控制均110可以独立控制驱动单元150，以使电驱动进入安全状态。
在一些实施例中，整车控制器110传输的切断电机输出扭矩的指令为冗余信号，且采用相同的电平信号。如图6所示，采用两个相同的电平信号，以保证信号的可靠性。
在一些实施例中，整车控制器110传输的切断电机输出扭矩的指令为双稳态信号，且采用相反的电平信号。如图7所示，采用两个相反的电平信号，通过信号的差分，可以减少共模信号干扰，以保证信号的可靠性。或者，切断电机输出扭矩的指令也可以为CAN信号，或其他多路冗余信号。
概括来说，根据本发明实施例的电机控制系统10，通过增加整车控制器110对电机控制器120的控制权来提高车辆的安全性，整车控制器110充分利用整车状态信息，在判断出非预期动力传输故障时，输出切断电机输出扭矩的指令，并在电机控制器120在接收到该指令后，停止输出电机控制扭矩，进入电机控制安全状态，避免因电机控制器120本身无法检测出非预期状态故障，造成的电机控制器120损坏，提高了车辆的安全运行时间和运行的可靠性。
下面参照附图描述根据本发明第二方面实施例的车辆。
图8是根据本发明第四方面实施例的一种车辆的框图20，如图8所示，本发明实施例的一种车辆20，包括电机210和上面实施例提到的电机控制系统10，电机控制系统10用于对所述电机进行控制，具体控制路径可以参照上面实施例的说明。
根据本发明实施例的车辆20，通过采用上面实施例的电机控制系统10对电机210进行控制，可以增强车辆20运行的安全性和可靠性。
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：
整车控制器，用于获取整车状态数据，并在根据所述整车状态数据判断出整车非预期动力输出异常时，输出切断电机输出扭矩的指令；
电机控制器，与所述整车控制器连接，用于响应于所述切断电机输出扭矩的指令，控制电机停止输出扭矩。
2.根据权利要求1所述的电机控制系统，其特征在于，所述整车控制器通过CAN总线发送所述切断电机输出扭矩的指令，或者，所述整车控制器通过硬线将切断电机输出扭矩的指令传输给所述电机控制器。
3.根据权利要求1所述的电机控制系统，其特征在于，所述电机控制器包括主控单元、电源单元和驱动单元，
所述驱动单元包括原边低压侧和副边高压侧；
所述整车控制器的切断电机输出扭矩的指令传输至所述驱动单元的所述原边低压侧或者所述副边高压侧。
4.根据权利要求3所述的电机控制系统，其特征在于，
所述主控单元用于获取电机状态数据，并在根据所述电机状态数据确定电机运行异常时输出切断使能信号；
所述驱动单元，用于在接收到所述切断使能信号和所述切断电机输出扭矩的指令的任一信号时，均控制电机停止输出扭矩。
5.根据权利要求4所述的电机控制系统，其特征在于，
所述电源单元用于监控所述主控单元的状态，并在所述主控单元或自身出现异常时输出安全切断信号；
所述电源单元的安全切断信号和所述主控单元的切断使能信号传输至所述驱动单元的原边低压侧；
所述驱动单元在接收到所述切断电机输出扭矩的指令、所述安全切断信号和所述切断使能信号中任一项信号时，均控制电机停止输出扭矩。
6.根据权利要求3所述的电机控制系统，其特征在于，所述驱动单元为两组，其中，每组所述驱动单元包括三个驱动子单元，一组所述驱动单元的三个所述驱动子单元用于控制上桥臂三个功率模块，另一组所述驱动单元的三个所述驱动子单元用于控制下桥臂三个功率模块。
7.根据权利要求6所述的电机控制系统，其特征在于，
一组所述驱动单元由第一供电电源供电，另一组所述驱动单元由第二供电电源供电；或者，两组所述驱动单元由同一供电电源供电。
8.根据权利要求1-7任一项所述的电机控制系统，其特征在于，所述整车控制器传输的切断电机输出扭矩的指令为冗余信号，且采用相同的电平信号，或者，所述整车控制器传输的切断电机输出扭矩的指令为双稳态信号，且采用相反的电平信号。
9.根据权利要求3所述的电机控制系统，其特征在于，
所述整车控制器与所述主控单元之间连接有反馈通道，其中，所述反馈通道包括CAN通讯通道或者硬线连接通道；
所述整车控制器将所述切断电机输出扭矩的指令发送给所述主控单元，所述主控单元将接收到的所述切断电机输出扭矩的指令通过所述反馈通道再反馈给所述整车控制器，所述整车控制器根据所述主控单元反馈的所述切断电机输出扭矩的指令确定发送信息的正确性。
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控制。
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