CN113555850A - 电机控制器功能安全控制方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种电机控制器功能安全控制方法及系统。它包括控制单元及监控单元，用于监控控制单元的软件执行是否正常，输出信号到IO通道，实施驱动模块选择开关动作控制；以进入安全状态；选择开关，配置于驱动模块输出，用于在正常状态或失效状态选择，确保系统安全运行，在PWM信号和默认电平状态之间进行选择，由IO通道进行控制；逻辑单元信号用于对驱动模块选择开关的选通控制；备用高压驱动电源模块在电源模块失效后，实施半桥驱动。本发明通过选择开关的默认状态，在电源模块失效后，截止驱动模块输出，并通过备用高压驱动电源模块对第二驱动模块及第二桥IBGT供电自动实现安全保护。本发明系统架构简单，易于控制。

Description

电机控制器功能安全控制方法及系统
技术领域
本发明属于车辆控制技术，具体涉及车辆控制过程中的安全保护，特别是对于IGBT控制器的安全控制技术。
背景技术
电机控制器利用控制单元的控制指令，控制IGBT输出驱动电机运行。通常驱动回路包括上桥驱动和下桥驱动；上桥驱动和下桥驱动的输出分别给IGBT。如图1所示的驱动系统。供电电源VBAT为控制单元提供低压输入VDD，以及上、下桥驱动控制输入电源；供电电源VBAT通过电源1提供VINT分别通过电源2,3输出的高压电源VDDH、电源VDDL。高压电源VDDH、电源VDDL输出给相应的IGBT电路。在实际的运行中存在和部分失电或故障等；如果车辆在高速行驶时，则会导致全车失去高压电能源，使得车辆失控。因此必须实施相应的保护措施。
CN 106877784 B一种电机控制器保护装置及方法提出，通过第一监控处理模块监控电机控制器和第二监控处理模块，并在监控到故障时向驱动执行模块发送失效保护信号；通过所述第二监控处理模块监控所述控制器和所述第一监控处理模块，并在监控到故障时向所述驱动执行模块发送失效保护信号；根据所述失效保护信号，通过所述驱动执行模块控制所述控制器的功率模块的上三管同时导通或下三管同时导通，以保护所述控制器；所述驱动执行模块包括第一隔离单元和驱动放大单元，所述第一隔离单元包括高边驱动器和低边驱动器；所述驱动放大单元包括第一放大子单元和第二放大子单元；所述第一监控处理模块发送的失效保护信号包括第一上三管控制信号或第一下三管控制信号；所述根据所述失效保护信号，通过所述驱动执行模块控制所述控制器的功率模块的上三管同时导通或下三管同时导通，以保护所述控制器，具体包括：在所述高边驱动器接收到所述第一上三管控制信号时，对所述第一上三管控制信号进行隔离；在所述低边驱动器接收到所述第一下三管控制信号时，对所述第一下三管控制信号进行隔离；通过所述第一放大子单元对经所述高边驱动器隔离后的第一上三管控制信号进行放大，以控制所述控制器的功率模块的上三管同时导通，保护所述控制器；通过所述第二放大子单元对经所述低边驱动器隔离后的第一下三管控制信号进行放大，以控制所述控制器的功率模块的下三管同时导通，保护所述控制器。
使两个监控处理模块在监控控制器的同时互相监控，以在控制器或任一监控处理模块出现故障时，通过驱动执行模块导通控制器功率模块的上三管或下三管，产生制动力矩，实现电机控制器的失效保护，大大提高保护的可靠性。该方案的基础双监控，虽然可以提高可靠性，但监控逻辑复杂。同时，
CN 109412118 B公开一种用于电机控制器的保护装置、电机控制器及电动汽车。电机控制器包括三相逆变桥和控制芯片，所述控制芯片用于采集电机的三相电流和直流母线电压，所述保护装置包括：电流比较电路，所述电流比较电路与所述控制芯片相连，所述电流比较电路用于对所述电机的三相电流与对应过流阈值进行比较，并在所述电机的三相电流发生过流时输出第一比较信号；电压比较电路，所述电压比较电路与所述控制芯片相连，所述电压比较电路用于对所述直流母线电压与对应的过压阈值进行比较，并在所述直流母线电压发生过压时输出第二比较信号；与非门电路，所述与非门电路的第一输入端与所述电流比较电路的输出端相连，所述与非门电路的第二输入端与所述电压比较电路的输出端相连，所述与非门电路在接收到所述第一比较信号和/或所述第二比较信号时输出相应的控制信号；通道选择芯片，所述通道选择芯片分别与所述与非门电路的输出端、所述控制芯片和所述三相逆变桥相连，所述通道选择芯片用于接收所述控制芯片输出六路PWM信号，并根据所述控制信号对所述六路PWM信号进行选通以对所述三相逆变桥进行三相短路保护。单一通过电流，电源比较通过与非门实现短路保护，上述技术适用于进行三相短路保护，不能适用于电源的失效，保护性能单一。
发明内容
本发明的目的在于提出一种电机控制器功能安全控制方法及系统，对于具有上下驱动桥的控制器实现电机控制器电源失效或软件错误的失效全面保护。
本发明的电机控制器功能安全控制系统，它包括用于驱动IGBT的第一驱动模块，第二驱动模块，驱动模块的电源模块；
控制单元：用于获取逻辑单元输出信号，判断IGBT状态信号是否异常，控制PWM信号输出或实施驱动模块的选择开关动作控制；以进入安全状态；
监控单元，用于监控控制单元的软件执行是否正常，输出信号到IO通道，实施驱动模块选择开关动作控制；以进入安全状态；
选择开关，配置于驱动模块输出，用于在正常状态或失效状态选择，确保系统安全运行，在PWM信号和默认电平状态之间进行选择，由IO通道进行控制；
逻辑单元，配置于IGBT的门极及控制单元之间；逻辑单元的信号还用于对驱动模块选择开关的选通控制；
IO通道，基于控制单元或监控单元指令控制驱动模块选择开关动作；
备用高压驱动电源模块，备用高压驱动电源模块的输出连接第二驱动模块；备用高压驱动电源模块在第二驱动模块的第三高压驱动电源模块失效或控制单元低压电源模块失效或主控电源模块失效后，对第二驱动模块及第二桥IBGT供电。
选择开关的默认电平状态可以是基于截止驱动模块输出的低电平状态。
上述安全状态指的是：即ASC状态，第一桥或第二(也可称为上桥或者下桥)IGBT导通，相对应的桥第二或第一(下桥或者上桥)IGBT关断的工作状态(工况)。
永磁同步电机在旋转时，存在反向电动势。上述单桥驱动ASC状态，使反向电动势短路释放；ASC状态下存在短路扭矩，利于电机停止。
本发明通过选择开关的默认状态，在电源模块失效后，截止驱动模块输出，并通过备用高压驱动电源模块对第二驱动模块及第二桥IBGT供电自动实现安全保护。即实现在出现失效的状态下，能快速实现半桥控制输出。本发明系统架构简单，易于控制。
进一步优选的技术特征在于：控制单元：还包括监控控制单元检测部，用于检测监控单元的软件执行是否正常，控制PWM信号转换输出或控制实施驱动模块选择开关动作控制。
控制单元对监控单元的软件运行实施检测，确保安全运行。
进一步优选的技术特征在于：控制单元还包括：用于检测与IGBT门极连接的放大模块输出是否正常的放大模块失效判断部，通过获取逻辑单元检测到IGBT的门极状态信号判断，放大模块输出是否正常。
通过在IGBT门极与放大模块输出之间设置逻辑单元，巧妙的利用IGBT门极信号，对放大模块进行检测，简单方便。
逻辑单元的输入端连接有隔离模块，能有效的保护逻辑单元。
进一步优选的技术特征在于：控制单元还包括控制IGBT模块的PWM控制信号配置部，用于输出PWM控制信号，PWM控制信号包括第一驱动模块PWM控制信号，第二驱动模块PWM控制信号；第一驱动模块PWM控制信号输出到第一驱动模块，第二驱动模块PWM控制信号输出到第二驱动模块；第一驱动模块和第二驱动模块中被配置包括IO通道；第一驱动模块的输出连接第一选择开关，第二驱动模块的输出连接第二选择开关；第一选择开关的输出连接第一放大模块，第二选择开关的输出连接第二放大模块。
上述输出PWM控制信号等既是电机控制器的主单片机，用于电机控制算法的计算。主单片机采集系统中的传感器和用户指令的输入，计算出电机的目标转矩，并将目标转矩转化为控制IGBT开关管的PWM控制信号，从而使目标电流流过电机，实现转矩输出。将安全控制的上述控制单元集成于电机控制器的主单片机中，实现结构的集成，同时监控单元检测电机控制器的主单片机(控制单元)的软件运行状态，实现对电机控制器的全面监控。
进一步优选的技术特征在于：第二驱动模块IO通道信号和逻辑单元信号被配置于或门模块，或门模块被配置控制第二选择开关。
或门模块(或门电路)可以是一个硬件实现，也可以是软件实现。第二驱动模块IO通道信号和逻辑单元信号的输出连接或门模块。可以保证在逻辑单元参与对第二选择开关控制，或门模块的输出控制第二选择开关。
进一步优选的技术特征在于：备用高压驱动电源模块的输出电压低于第三高压驱动电源模块的输出电压。
当然也可以将备用高压驱动电源的输出电压配置于第三高压驱动电源模块的输出电压相同，这样就需要配置正常工作状态与失效工作状态对备用高压驱动电源的输出控制及切换。增加软硬件结构。这是一个可替代的技术方案。
备用高压驱动电源模块的电压小于第三高压驱动电源模块，但其电压值要求大于IGBT的开启电压。正常工作时，第三高压驱动电源模块VDDL1>备用高压驱动电源模块VDDL2，第二驱动模块的高压(下桥驱动模块)VDDL通过第三高压驱动电源模块VDDL1提供。实现失效后的备用高压驱动电源自动切换。
进一步优选的技术特征在于：控制单元还包括第三高压供电电源失效判断部，用于获取逻辑单元检测到第三高压供电电源信号，判断第三高压供电电源是否失效，第三高压供电电源失效，控制第一驱动模块输出驱动信号。
上述方案中一个可替代是在判断第三高压供电电源失效后，控制或自动切换通过备用高压驱动电源模块对第二驱动模块供电。
本发明的电机控制器功能安全控制方法，包括：
主控电源模块失效后，配置于第一驱动模块输出的选择开关自动切换到默认低状态，备用电源模块输出给第二驱动模块及第二放大模块，逻辑单元基于IGBT门极的状态信号触发控制选择开关K2选择默认高状态，第二驱动模块输出，第二IGBT导通；
控制单元低压电源模块失效后，配置于第一驱动模块输出的选择开关自动切换到默认低状态，备用电源模块输出给第二驱动模块及第二放大模块，逻辑单元基于IGBT门极的状态信号触发控制选择开关K2选择默认高状态，第二驱动模块输出，第二IGBT导通；
主控电源模块配置输出的高压电源失效后，配置于第一驱动模块输出的选择开关自动切换到默认低状态，备用电源模块输出给第二驱动模块及第二放大模块，逻辑单元基于IGBT门极的状态信号触发控制选择开关K2选择默认高状态，第二驱动模块输出，第二IGBT导通；
第一驱动模块的第二高压驱动模块电源模块失效后，配置于第一驱动模块输出的选择开关自动切换到默认低状态，控制单元通过PWM通道，第二驱动模块经过选择开关输出高状态，下桥IGBT导通；
第二驱动模块的第三高压驱动模块电源模块失效后，逻辑单元检测到第三高压驱动模块电源模块输出不正常，通过通信单元上报控制单元，控制单元通过PWM通道，第一驱动模块经过第一选择开关输出高状态，上桥IGBT导通；第二驱动模块经过第二选择开关输出低状态，第二桥IGBT关断。
本发明的电机控制器功能安全控制方法，还包括：
控制单元软件错误，当监控单元识别到控制单元的软件错误，在上电初始化时，控制单元给监控单元发送错误的状态反馈，触发监控单元动作，监控单元通过IO通道，第一驱动模块通过第一选择开关默认低状态，第一桥IGBT关断；第二桥驱动模块通过第二选择开关选择默认高状态，第二桥IGBT导通。
监控单元软件错误，第二高压驱动模块电源模块的输出，第三高压驱动模块电源模块的输出；控制单元通过PWM通道，第一驱动模块经过第一选择开关输出低状态，第一桥IGBT关断；第二驱动模块经过第二选择开关输出高状态，第二桥IGBT导通。
本发明的电机控制器功能安全控制方法，还包括：逻辑单元获取IGBT的门极的状态信号，并将门极的状态信号反馈到控制单元，控制单元通过比较判断门极的状态信号是否异常：
第一放大模块异常，控制单元通过PWM通道，第一驱动模块经过第一选择开关输出低状态，第一桥IGBT关断；第二驱动模块经过第二选择开关输出高状态，第二IGBT导通。
第二放大模块异常，控制单元通过PWM通道，第一驱动模块经过第一选择开关输出高状态，第一桥IGBT导通；第二驱动模块经过第二选择开关输出低状态，第二桥IGBT关断。
本发明在获知电源失效或控制器软件错误后，通过选择开关实现电路信号的切换，实现对电路保持，进而确保电路运行的安全可靠。本发明功能安全的目的使控制器出现任意点的失效，能够使三相桥进入ASC状态。本发明具有多重保护实施机制，对电机控制器失效实现全方位保护。通过选通切换或完成备用电源切换，是电路实现功能保持，进一步通过监控；以及利用逻辑单元监测上下桥(第一桥，第二桥)的IGBT的门极端异常信号后，反馈给控制单元，实现上下桥的放大电路异常的安全控制，备用高压驱动电源模块启动保护机制。
附图说明
图1现有技术的电机控制器。
图2本发明电机控制器功能安全控制系统。
图2中101-第一电源模块(主控电源模块)，102-第二电源模块(第二高压驱动电源模块)，103-第三电源模块(第三高压驱动电源模块)，104-第四电源模块(备用高压驱动电源模块)，201-上桥驱动模块(第一驱动模块)，202-下桥驱动模块(第二驱动模块)，301-第一放大电路(第一放大模块)，302-第二放大电路(第二放大模块)，400-控制单元，500-监控控制单元,600-逻辑单元，700-通信单元，800-隔离保护单元，405-或门电路，602-或门电路，K1-第一选择开关，K2-第二选择开关。
具体实施方式
下列具体实施方式用于对本发明权利要求技术方案的解释，以便本领域的技术人员理解本权利要求书。本发明的保护范围不限于下列具体的实施结构。本领域的技术人员做出的包含有本发明权利要求书技术方案而不同于下列具体实施方式的也是本发明的保护范围。
如图1所示，来自于动力电池电能被第一电源101被配置成多路电源电压输出，多路电源输出包括但不限于用于本实施例的各负载单元。实施例中，多路电源输出包括用于控制单元400和监控单元500等的低压电源VDD，多路电源输出中还包括用于第二电源模块102，第三电源模块103的高压驱动VINT，第二电源模块102被配置的输出VDDH为上桥驱动模块201提供电源，第三电源模块103被配置的输出VDDL为下桥驱动模块202提供电源。实施例中还包括第四电源模块104，第四电源模块104作为驱动电源失效状态下，为其中一个驱动桥供电的备用电源，一个实施例中第四电源模块104为下桥驱动模块202提供电源。由于下桥驱动模块202包括第三电源模块103和第四电源模块104两个供电模块，实施例中在第三电源模块103和第四电源模块104之间设置有单向限流电路，一个实施例中单向限流电路包括第三电源模块103与下桥驱动模块202设置的二极管D1电路，第四电源模块104与下桥驱动模块202设置的二极管D2电路。
控制单元400通过第一电源模块101被配置的输出电源供电VDD，可以采用但不限于单片机控制。在车辆运行时，通过采集获取的车辆运行数据包括但不限于电机转速，依据请求扭矩要求，计算得到目标转矩，将目标转矩转化为控制IGBT开关管的PWM控制信号输出给上桥驱动模块201和下桥驱动模块202。上述控制技术不涉及本发明的发明创造内容，不累述。一个优化的实施例中，控制单元400被配置包括有监控控制单元检测部，用于检测监控控制单元的软件执行是否正常，控制PWM信号转换输出或控制实施驱动模块选择开关动作控制(用于检测判断监控单元是否失效(故障)的检测判断部)。控制单元400与监控单元500交互。
分别接收控制单元400指令信息的上桥驱动模块201，下桥驱动模块202作为IGBT模块的驱动电路，可以采用但不限于驱动芯片电路，驱动芯片电路包括但不限于驱动多个IGBT的通道，短路欠压互锁等保护部上述控制技术不涉及本发明的发明创造内容，不累述。一个优化的实施例中，上桥驱动模块201，下桥驱动模块202均还配置有失效保持的IO通道。
在上桥驱动模块201，下桥驱动模块202设置有失效保持的IO通道，具有失效保持输出，实施例中上桥驱动模块201的输出设有第一选择开关K1，第一选择开关K1的两个输入端分别连接上桥驱动模201的IGBT的通道输出和失效保持输出。第一选择开关K1默认状态是低电平状态，用于在PWM信号和默认状态低之间进行选择，由IO通道进行控制。第一选择开关K1的控制信号来自于监控控制500或控制单元400。在监控控制500和控制单元400的失效保持控制的输出连接有或门电路405。或门电路405的输出连接上桥驱动模块201。第一选择开关K1的输出端与第一放大电路301连接，第一放大电路301的输出连接IGBT模块的门极。第一选择开关K1另一个可实施的实施例包括的技术方案包括但不限于通过软件实现的上桥驱动模块201的选择输出实现。第一放大电路301的电源输入连接第二电源模块输出VDDH。
下桥驱动模块202的输出设有第二选择开关K2，第二选择开关K2的一个输入端分别连接下桥驱动模块201的IGBT的通道输出和第四电源模块104的输出，第二选择开关K2的另一个输入端连接下桥驱动模块202的失效保持输出，默认状态为高电平状态，用于在PWM信号和默认状态高之间进行选择，由IO通道和逻辑单元进行控制，在IO通道无效的情况，由逻辑单元进行控制。第二选择开关K2的控制信号来自于监控控制500或控制单元400或逻辑单元600。在监控控制500和控制单元400的失效保持控制的输出连接有或门电路405。或门电路405的输出连接下桥驱动模块202。第二选择开关K2的输出端与第二放大电路302连接。下桥驱动模202的失效保持输出和逻辑单元600的输出端连接或门电路602，或门电路602的输出为第二选择开关K2的控制信号。
第二放大电路302的输出连接IGBT模块的门极。第二选择开关K2另一个可实施的实施例包括的技术方案包括但不限于通过软件实现的上桥驱动模块201的选择输出实现。第二放大电路302的电源输入连接第三电源模块输出VDDL1和第四电源模块104的输出VDDL2。
监控单元500被配置包括软件执行状况监测部，通过与控制单元400交互监测控制单元400的软件运行状况，获取软件运行状态信息，判断是否出现错误信息，在获知控制单元400的软件运行出现错误时，输出指令通过驱动模块中配置的失效保持的IO通道控制选择开关切换。在实施例中，监控单元500还配置有包括驱动模块选择开关动作控制部，用于通过IO通道输出选择开关的控制指令。
为实现对第一放大电路301，第二放大电路302运行状态的检测，实施例中，第一放大电路301，第二放大电路302的输出连接逻辑单元600。逻辑单元600分别检测GIBT门极状态信号。逻辑单元600的输出通过通信单元700与控制单元400连接，该实施例控制单元400被配置有包括用于检测第一放大电路301，第二放大电路302运行状态，并判断第一放大电路301，第二放大电路302输出是否正常的放大电路失效判断部。当然另一个可实施的实施例包括将放大电路失效判断部配置在监控单元500。逻辑单元600的输入与放大电路的输出之间设置隔离保护单元。具体的逻辑单元600的输入与第一放大电路301的输出之间设置隔离保护单元800。逻辑单元600采用功能芯片(ASIC)或者单片机，实现目标的逻辑控制。根据多个模拟量的采样，模拟量包括但不限于GIBT门极状态，第四电源模块104的输出VDDL2，第三电源模块103的输出VDDL1。进行逻辑判断后控制逻辑开关的输出。
本发明的失效状态包括但不限于第一电源101输入，输出电信号的丢失，第二电源模块102，第三电源模块103输出电信号中的一种或一种以上的丢失，系统中电路的异常工作输出，如第一放大电路301，第二放大电路302的异常，选择开关K1,K2的故障，控制单元400软件执行错误，监控单元500软件执行错误等。
本发明的失效保持输出包括在输出电信号的丢失，软件运行执行状态错误，电路的工作状态异常后，启动第四电源模块104为半桥驱动模块提供电源实现半桥驱动；或关断失效的半桥驱动模块，启动另一半桥驱动模块实现半桥驱动。
实施例中适用于同步伺服电机的驱动控制。
本发明方法包括：
控制单元400或监控单元500获取电源的电信号信息，和/或软件运行状态信息,和/或电路的工作状态信息，判断所述获得信息状态是否出现失效，启动第四电源模块104为半桥驱动模块提供电源实现半桥驱动；或关断失效的半桥驱动模块，启动另一半桥驱动模块实现半桥驱动。
实施例中，控制单元400被配置包括有用于检测判断监控单元500是否失效的检测判断部，运行数据失效判断部；放大电路失效判断部和选择开关故障失效判断部。监控单元500被配置包括有控制单元400软件执行状况监测部。
不同的失效控制方法包括：
1、电源失效的保护方法：
第一电源模块101的输入VBAT失效后，电压侧所有电路均掉电；进而第二电源模块102的输出VDDH掉电，第一选择开关K1自动切换到默认低状态，上桥驱动模块201关断。下桥驱动模块202由VDC通过第四(备用)电源模块104提供电源。备用电源模块输出给第二放大电路302，逻辑单元600基于IGBT门极的状态信号触发控制第二选择开关K2选择默认高状态，下桥驱动模块202输出，下桥IGBT导通，实现ASC。
第一电源模块101的输出VDD失效后，控制单元400，监控单元500，上桥驱动模块201和下桥驱动模块202均无法工作。第一选择开关K1自动切换到默认低状态，上桥驱动模块201关断。下桥驱动模块202由VDC通过第四(备用)电源模块104提供电源。第四(备用)电源模块输出给第二放大电路302，逻辑单元600基于IGBT门极的状态信号触发控制选择开关K2选择默认高状态，下桥驱动模块202输出，下桥IGBT导通，实现ASC。
第二电源模块102，第三电源103的输入VINT失效后，第二电源模块102的输出VDDH，第三电源模块103的输出VDDL1掉电，第一选择开关K1自动切换到默认低状态，上桥驱动模块201关断。下桥驱动模块202由VDC通过第四(备用)电源模块104提供电源。第四(备用)电源模块输出给第二放大电路302，逻辑单元600基于IGBT门极的状态信号触发控制选择开关K2选择默认高状态，下桥驱动模块202输出，下桥IGBT导通，实现ASC。
第二电源模块102的输出VDDH失效后。第一选择开关K1自动切换到默认低状态，上桥驱动模块201关断。控制单元400通过PWM通道，下桥驱动模块202经过选择开关K2输出高状态，下桥IGBT导通。实现ASC。
第三电源模块103的输出VDDL1失效后，通过备用第四(备用)电源模块104提供电源，逻辑单元600检测到第三电源模块103VDDL1的电源不正常，通过通信单元上报控制单元400，控制单元400通过PWM通道，上桥驱动模块201经过第一选择开关K1输出高状态，上桥IGBT导通；下桥驱动模块202经过第二选择开关K2输出低状态，下桥IGBT关断。实现ASC。
当然，对第四(备用)电源模块可以调整输出为与VDDH，VDDL1相同，此时，在VDDL1失效后，利用备用电源实现电机控制器正常工作。
第四电源模块104的输出VDDL2失效后，不影响控制器正常运行。逻辑单元检测VddxL2电压不正常，通过通信接口上报控制单元。控制单元记录故障，并继续正常运行。
2、控制单元或监控单元软件错误的的保护方法：
控制单元与监控单元实现交互；
控制单元软件错误，当监控单元识别到控制单元的软件错误，在上电初始化时，控制单元400给监控单元500发送错误的状态反馈，触发监控单元动作，监控单元500通过IO通道，上桥驱动模块201通过第一选择开关K1选中默认低状态，上桥IGBT关断；下桥驱动模块202通过第二选择开关K2选择默认高状态，下桥IGBT导通。实现ASC；。
监控单元软件错误，第二电源模块102的输出VDDH，第三电源模块的输出VDDL1均正常。控制单元400通过PWM通道，上桥驱动模块201经过第一选择开关K1输出低状态，上桥IGBT关断；下桥驱动模块202经过第二选择开关K2输出高状态，下桥IGBT导通。实现ASC。
3、选择开关状态的异常保护方法：
本发明中上下桥中分别采用两个选择开关，我们可以通过系统正常使用工作前，对选择开关状态正常与否予以标定
具体包括：在系统初始化时，进行选择开关的选择使能通断，控制单元标记选择开关正常使能状态。在电机控制器正常运行过程中，通过选择开关的使能标示，判断选择开关能否正常。
如果上桥驱动模块201第一选择开关K1状态错误，控制单元控制禁止第二电源模块102VDDH输出，上桥IGBT关断。控制单元400通过PWM通道，下桥驱动模块202经过第二选择开关2输出高状态，下桥IGBT导通。实现ASC。
如果下桥驱动模块202第二选择开关K2状态错误，控制单元禁止第三电源模块103VDDL1输出，控制单元通过PWM通道，上桥驱动模块201经过第一选择开关K1输出高状态，上桥IGBT导通；下桥驱动模块202经过选择开关K2输出低状态，下桥IGBT关断。实现ASC。
4、放大电路异常保护方法：
放大电路异常，导致IGBT的门极的状态信号异常，因此，本发明利用逻辑单元获取IGBT的门极的状态信号，并将门极的状态信号反馈到控制单元，控制单元通过比较判断门极的状态信号是否异常，实施不同的控制：
具体包括：第一上桥放大电路301异常，控制单元400通过PWM通道，上桥驱动模块201经过第一选择开关K1输出低状态，上桥IGBT关断；下桥驱动模块202经过第二选择开关K2输出高状态，下桥IGBT导通。实现ASC。
第二上桥放大电路302异常，控制单元400通过PWM通道，上桥驱动模块201经过第一选择开关K1输出高状态，上桥IGBT导通；下桥驱动模块202经过第二选择开关K2输出低状态，下桥IGBT关断。实现ASC。
本发明的还具有诊断：
控制单元400对监控单元500的诊断流程
在上电初始化时，控制单元给监控单元发送错误的状态反馈，触发监控单元动作。此时选择开关1选中默认低状态，选择开关2选择默认高状态。逻辑单元检查IGBT门极状态并反馈给控制单元，控制单元判断监控单元是否触发。
控制单元400对第二电源模块102的诊断流程
控制单元关闭第二电源模块102输出，使VDDH掉电。逻辑单元600检查上桥IGBT门极状态，并上报控制单元。
控制单元400对第三电源模块103的诊断流程
控制单元关闭第三电源模块103输出，使VDDL1掉电。逻辑单元600检查VDDL1的电压，并上报控制单元，控制单元判断电压值是否为0V。
控制单元400开启第三电源模块103输出，使VDDL1上电。逻辑单元600检查VDDL1的电压，并上报控制单元，控制单元判断电压值是否为目标电压值。
控制单元400对第四(备用)电源模块104的诊断流程
逻辑单元600持续检查VDDL2的电压，并上报给控制单元。
当VDDL2电压过压时，按照VDDL2丢失处理。
当VDDL2欠压时，控制单元不做处理。

Claims (10)

1.一种电机控制器功能安全控制系统，它包括用于驱动IGBT的第一驱动模块，第二驱动模块，高压驱动模块电源模块；其特征在于：还包括：
控制单元：用于获取逻辑单元输出信号，判断IGBT状态信号是否异常，控制PWM信号输出或实施驱动模块选择开关动作控制；以进入安全状态；
监控单元，用于监控控制单元的软件执行是否正常，输出信号到IO通道，实施驱动模块选择开关动作控制；以进入安全状态；
选择开关，配置于驱动模块输出，用于在正常状态或失效状态选择，确保系统安全运行，在PWM信号和默认电平状态之间进行选择，由IO通道进行控制；
逻辑单元，配置于IGBT的门极及控制单元之间；逻辑单元的信号还用于对驱动模块选择开关的选通控制；
IO通道，基于控制单元或监控单元指令控制驱动模块选择开关动作；
备用高压驱动电源模块，备用高压驱动电源模块的输出连接第二驱动模块；备用高压驱动电源模块在第二驱动模块的第三高压驱动电源模块失效或控制单元低压电源模块失效或主控电源模块失效后，对第二驱动模块及第二桥IBGT供电。
2.如权利要求1所述电机控制器功能安全控制系统，其特征在于：控制单元：还包括监控控制单元检测部，用于检测监控控制单元的软件执行是否正常，控制PWM信号转换输出或控制实施驱动模块选择开关动作控制。
3.如权利要求1所述电机控制器功能安全控制系统，其特征在于：控制单元还包括：用于检测与IGBT门极连接的放大模块输出是否正常的放大模块失效判断部，通过获取逻辑单元检测到IGBT的门极状态信号判断，放大模块输出是否正常。
4.如权利要求1所述电机控制器功能安全控制系统，其特征在于：控制单元还包括控制IGBT模块的PWM控制信号配置部，用于输出PWM控制信号，PWM控制信号包括第一驱动模块PWM控制信号，第二驱动模块PWM控制信号；第一驱动模块PWM控制信号输出到第一驱动模块，第二驱动模块PWM控制信号输出到第二驱动模块；第一驱动模块和第二驱动模块中被配置包括IO通道；第一驱动模块的输出连接第一选择开关，第二驱动模块的输出连接第二选择开关；第一选择开关的输出连接第一放大模块，第二选择开关的输出连接第二放大模块。
5.如权利要求4所述电机控制器功能安全控制系统，其特征在于：第二驱动模块IO通道信号和逻辑单元信号被配置于或门模块，或门模块被配置控制第二选择开关。
6.如权利要求1所述电机控制器功能安全控制系统，其特征在于：备用高压驱动电源模块的输出电压低于第三高压驱动电源模块的输出电压。
7.如权利要求1所述电机控制器功能安全控制系统，其特征在于：控制单元还包括第三高压供电电源失效判断部，用于获取逻辑单元检测到第三高压供电电源信号，判断第三高压供电电源是否失效，第三高压供电电源失效，第一驱动模块输出驱动信号。
8.一种电机控制器功能安全控制方法，其特征是，包括：
主控电源模块失效后，配置于第一驱动模块输出的选择开关自动切换到默认低状态，备用电源模块输出给第二驱动模块及第二放大模块，逻辑单元基于IGBT门极的状态信号触发控制选择开关K2选择默认高状态，第二驱动模块输出，第二IGBT导通；
控制单元低压电源模块失效后，配置于第一驱动模块输出的选择开关自动切换到默认低状态，备用电源模块输出给第二驱动模块及第二放大模块，逻辑单元基于IGBT门极的状态信号触发控制选择开关K2选择默认高状态，第二驱动模块输出，第二IGBT导通；
主控电源模块配置输出的高压电源失效后，配置于第一驱动模块输出的选择开关自动切换到默认低状态，备用电源模块输出给第二驱动模块及第二放大模块，逻辑单元基于IGBT门极的状态信号触发控制选择开关K2选择默认高状态，第二驱动模块输出，第二IGBT导通；
第一驱动模块的第二高压驱动模块电源模块失效后，配置于第一驱动模块输出的选择开关自动切换到默认低状态，控制单元通过PWM通道，第二驱动模块经过选择开关输出高状态，下桥IGBT导通；
第二驱动模块的第三高压驱动模块电源模块失效后，逻辑单元检测到第三高压驱动模块电源模块输出不正常，通过通信单元上报控制单元，控制单元通过PWM通道，第一驱动模块经过第一选择开关输出高状态，上桥IGBT导通；第二驱动模块经过第二选择开关输出低状态，第二桥IGBT关断。
9.一种电机控制器功能安全控制方法，其特征是，包括：
控制单元软件错误，当监控单元识别到控制单元的软件错误，在上电初始化时，控制单元给监控单元发送错误的状态反馈，触发监控单元动作，监控单元通过IO通道，第一驱动模块通过第一选择开关默认低状态，第一桥IGBT关断；第二桥驱动模块通过第二选择开关选择默认高状态，第二桥IGBT导通。
监控单元软件错误，第二高压驱动模块电源模块的输出，第三高压驱动模块电源模块的输出；控制单元通过PWM通道，第一驱动模块经过第一选择开关输出低状态，第一桥IGBT关断；第二驱动模块经过第二选择开关输出高状态，第二桥IGBT导通。
10.一种如权利要求4所述电机控制器功能安全控制系统的方法，其特征是，包括：逻辑单元获取IGBT的门极的状态信号，并将门极的状态信号反馈到控制单元，控制单元通过比较判断门极的状态信号是否异常：
第一放大模块异常，控制单元通过PWM通道，第一驱动模块经过第一选择开关输出低状态，第一桥IGBT关断；第二驱动模块经过第二选择开关输出高状态，第二IGBT导通。
第二放大模块异常，控制单元通过PWM通道，第一驱动模块经过第一选择开关输出高状态，第一桥IGBT导通；第二驱动模块经过第二选择开关输出低状态，第二桥IGBT关断。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114162071A (zh) * 2021-12-02 2022-03-11 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

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2654155A2 (de) * 2012-04-17 2013-10-23 SEMIKRON Elektronik GmbH & Co. KG Stromrichter, sowie Verfahren zum Betreiben eines Stromrichters
CN104283485A (zh) * 2013-07-09 2015-01-14 比亚迪股份有限公司 电动汽车及其电机控制系统和控制方法
CN106877784A (zh) * 2017-03-08 2017-06-20 苏州汇川技术有限公司 一种电机控制器保护装置及方法
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
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
CN210898512U (zh) * 2019-11-18 2020-06-30 上海威迈斯新能源有限公司 电动汽车电机系统三相主动短路的控制电路
CN111786598A (zh) * 2020-06-03 2020-10-16 华为技术有限公司 一种电机控制装置及电机控制方法
CN111942177A (zh) * 2020-09-11 2020-11-17 深圳市英威腾电动汽车驱动技术有限公司 一种asc控制装置及电机控制器
CN111959278A (zh) * 2020-07-21 2020-11-20 一巨自动化装备（上海）有限公司 一种电机控制器下桥臂主动关断控制系统及方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2654155A2 (de) * 2012-04-17 2013-10-23 SEMIKRON Elektronik GmbH & Co. KG Stromrichter, sowie Verfahren zum Betreiben eines Stromrichters
CN104283485A (zh) * 2013-07-09 2015-01-14 比亚迪股份有限公司 电动汽车及其电机控制系统和控制方法
CN106877784A (zh) * 2017-03-08 2017-06-20 苏州汇川技术有限公司 一种电机控制器保护装置及方法
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
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
CN210898512U (zh) * 2019-11-18 2020-06-30 上海威迈斯新能源有限公司 电动汽车电机系统三相主动短路的控制电路
CN111786598A (zh) * 2020-06-03 2020-10-16 华为技术有限公司 一种电机控制装置及电机控制方法
CN111959278A (zh) * 2020-07-21 2020-11-20 一巨自动化装备（上海）有限公司 一种电机控制器下桥臂主动关断控制系统及方法
CN111942177A (zh) * 2020-09-11 2020-11-17 深圳市英威腾电动汽车驱动技术有限公司 一种asc控制装置及电机控制器

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114162071A (zh) * 2021-12-02 2022-03-11 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
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

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