CN114063526B - 一种电机档位控制电路和控制方法 - Google Patents

一种电机档位控制电路和控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电机档位控制电路和控制方法，包括：BMS模块、电机驱动模块；BMS模块包括端口X1～端口X5；电机驱动模块包括端口Y1～端口Y5；端口X1与端口Y1通过电源线L1连接；端口X2与端口Y2通过电源线L2连接；端口X3与端口Y3通过电源线L3连接；端口X4与端口Y4通过电源线L4连接；端口X5与端口Y5通过电源线L5连接；BMS模块通过端口输出多电平信号，电机驱动模块根据多电平信号进行多电平切档控制；BMS模块根据电机状态将端口X3和端口X4在通讯端口与I/O口之间切换。发明采用模拟信号实现多电平切档，与传统的切档电路相比，不需要使用内部定时器的占空比方法进行辅助，就可以完成档位的精准定位。

Description

一种电机档位控制电路和控制方法
技术领域
本发明涉及通讯控制技术领域，具体涉及一种电机档位控制电路和控制方法。
背景技术
目前通讯冗余控制电路已在电机控制电路中被广泛应用。
在传统的电机切档控制方案中，一般是通过一条发送线TX和一条接收线RX来实现对电机驱动模块的切档控制，在控制过程中，上电顺序必须先令电机驱动模块完全上电后，才能将通讯信号发给电机驱动模块，在这信号线上有时效性，需要做一定的延迟；这导致了在电机通电过后，不能立即运行起来，影响用户的体验感受。另一种传统控制方法是通过电平控制，一条用来控制电机的开关，另一条通过脉冲来对电机进行切档控制，在这种控制方法中，它具有不需要做延时的优点，但当进入到切换档位的状态，它做不了档位的记忆，而且若使用占空比方法来辅助档位记忆的话，也会新增内部定时器的使用，加大电机驱动模块的检测负担。
发明内容
本发明提供了一种电机档位控制电路和控制方法，以解决现有技术中传统电机切档电路信号延时，无档位记忆，检测电路复杂，控制芯片负担过大，成本高的问题。
本发明提供了一种电机档位控制电路和控制方法，包括：BMS模块、电机驱动模块；
所述BMS模块包括端口X1、端口X2、端口X3、端口X4、端口X5；所述电机驱动模块包括端口Y1、端口Y2、端口Y3、端口Y4、端口Y5；所述端口X1与端口Y1通过电源线L1连接；所述端口X2与端口Y2通过电源线L2连接；所述端口X3与端口Y3通过电源线L3连接；所述端口X4与端口Y4通过电源线L4连接；所述端口X5与端口Y5通过电源线L5连接；所述BMS模块通过端口输出多电平信号，所述电机驱动模块根据多电平信号进行多电平切档控制；所述BMS模块根据电机状态将端口X3和端口X4在通讯端口与I/O口之间切换。
进一步地，所述BMS模块包括：控制器、功率开关管Q1、供电电源Vcc、电阻R1、电阻R2、下拉电阻R3；所述控制器包括输出引脚P1、输出引脚P2；所述功率开关管Q1的栅极与所述输出引脚P1连接；所述供电电源Vcc与所述功率开关管Q1的漏极连接；所述功率开关管Q1的源极与所述电阻R1的一端连接；所述电阻R1的另一端分别与所述电阻R2的一端、端口X4连接；所述输出引脚P2与所述端口X4连接；所述电阻R3的一端与所述端口X4连接，另一端接地。
进一步地，所述端口Y5为具有AD采样功能的I/O口。
本发明还提供了一种电机档位控制电路的控制方法，包括：
BMS模块控制过程、电机异常控制过程、电机驱动控制过程；
所述BMS模块控制工程包括：
BMS模块根据当前档位，输出电压，具体为：
当处于第一档位时，电池管理模块控制控制器输出引脚P1输出低电平，电池管理模块控制控制器输出引脚P2输出低电平；
当处于第二档位时，电池管理模块控制控制器输出引脚P1输出高电平，电池管理模块控制控制器输出引脚P2输出低电平；
当处于第三档位时，电池管理模块控制控制器输出引脚P1输出低电平，电池管理模块控制控制器输出引脚P2输出高电平；
电平信号经电池管理模块内部电路后从端口X4输出电压；
所述电机异常控制过程包括：
BMS模块与预设时间间隔检测电机驱动模块的供电电源的电流，当未检测到电流时，BMS模块将端口X3与端口X4切换为串口通信模式，切换端口X5电平，通过端口X3、端口X4读取电机驱动模块的故障信息；
当电机驱动模块的端口Y5电平变化时，电机驱动模块将端口Y3与端口Y4切换为串口通信模式。
电机驱动控制过程包括：
电机驱动模块接收电池管理模块输出的电压，完成档位运转，具体为：
当接收的电压等于第一等级电压时，电机执行第一档位运转；
当接收的电压等于第二等级电压时，电机执行第二档位运转；
当接收的电压等于第三等级电压时，电机执行第三档位运转；
或，
当接收的电压落入第一等级电压范围内时，电机执行第一档位运转；
当接收的电压落入第二等级电压范围内时，电机执行第二档位运转；
当接收的电压落入第三等级电压范围内时，电机执行第三档位运转。
进一步地，所述第一等级电压为0；所述第二等级电压为所述第三等级电压为VCC。
其中，VCC为控制器引脚输出的高电平电压大小；R1为电阻R1的阻值大小；R2为电阻R2的阻值大小；R3为电阻R3的阻值大小；R4为电阻R4的阻值大小。
进一步地，所述第一等级电压范围为0至0.04×VCC；所述第二等级电压范围为至/>所述第三等级电压范围为VCC×(1-0.04)至VCC×(1+0.04)。
本发明的有益效果：
1、本发明利用电机驱动模块原有的具有AD功能的I/O口，采用模拟信号实现多电平切档，与传统的切档电路相比，不需要使用内部定时器的占空比方法进行辅助，就可以完成档位记忆的精准定位。
2、本发明使用电平信号传输信息，与传统的切档电路相比，响应速度快，没有延时效应，缩短了通讯时间。
3、本发明在BMS的控制器中没有DAC模块，不仅不多占用控制器引脚，还减少了原有的硬件电路，降低了检测成本。
4、本发明利用冗余控制电路，减轻了控制芯片的负担，延长了芯片的使用寿命，减少了成本。
附图说明
通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：
图1为本发明具体实施的电机正常状态时结构示意图；
图2为本发明具体实施的电机异常状态时结构示意图；
图3为本发明具体实施的BMS模块的结构示意图
图4为本发明具体实施的BMS模块控制电机正常状态下的方法流程图；
图5为本发明具体实施的BMS模块控制电机异常状态下的方法流程图；
图6为本发明具体实施的电机驱动控制方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供一种电机档位控制电路和控制方法，如图1、2所示包括：BMS模块、电机驱动模块；
所述BMS模块包括端口X1、端口X2、端口X3、端口X4、端口X5；所述电机驱动模块包括端口Y1、端口Y2、端口Y3、端口Y4、端口Y5；所述端口X1与端口Y1通过电源线L1连接；所述端口X2与端口Y2通过电源线L2连接；所述端口X3与端口Y3通过电源线L3连接；所述端口X4与端口Y4通过电源线L4连接；所述端口X5与端口Y5通过电源线L5连接；所述BMS模块通过端口输出多电平信号，所述电机驱动模块根据多电平信号进行多电平切档控制；所述BMS模块根据电机状态将端口X3和端口X4在通讯端口与I/O口之间切换。
如图3所示，所述BMS模块包括：控制器、功率开关管Q1、供电电源Vcc、电阻R1、电阻R2、下拉电阻R3；所述控制器包括输出引脚P1、输出引脚P2；所述功率开关管Q1的栅极与所述输出引脚P1连接；所述供电电源Vcc与所述功率开关管Q1的漏极连接；所述功率开关管Q1的源极与所述电阻R1的一端连接；所述电阻R1的另一端分别与所述电阻R2的一端、端口X4连接；所述输出引脚P2与所述端口X4连接；所述电阻R3的一端与所述端口X4连接，另一端接地。
本发明具体实施例还提供了一种电机档位控制电路的控制方法，如图4-6所示，包括：
BMS模块控制过程、电机异常控制过程、电机驱动控制过程；
BMS模块控制工程包括：
BMS模块根据当前档位，输出电压，具体为：
当处于第一档位时，电池管理模块控制控制器输出引脚P1输出低电平，电池管理模块控制控制器输出引脚P2输出低电平；
当处于第二档位时，电池管理模块控制控制器输出引脚P1输出高电平，电池管理模块控制控制器输出引脚P2输出低电平；
当处于第三档位时，电池管理模块控制控制器输出引脚P1输出低电平，电池管理模块控制控制器输出引脚P2输出高电平；
电平信号经电池管理模块内部电路后从端口X4输出电压；
电机异常控制过程包括：
BMS模块与预设时间间隔检测电机驱动模块的供电电源的电流，当未检测到电流时，BMS模块将端口X3与端口X4切换为串口通信模式，切换端口X5电平，通过端口X3、端口X4读取电机驱动模块的故障信息；
当电机驱动模块的端口Y5电平变化时，电机驱动模块将端口Y3与端口Y4切换为串口通信模式。
电机驱动控制过程包括：
电机驱动模块接收电池管理模块输出的电压，完成档位运转，具体为：
当接收的电压等于第一等级电压时，电机执行第一档位运转；
当接收的电压等于第二等级电压时，电机执行第二档位运转；
当接收的电压等于第三等级电压时，电机执行第三档位运转；
或，
当接收的电压落入第一等级电压范围内时，电机执行第一档位运转；
当接收的电压落入第二等级电压范围内时，电机执行第二档位运转；
当接收的电压落入第三等级电压范围内时，电机执行第三档位运转。
第一等级电压为0；第二等级电压为第三等级电压为VCC。
其中，VCC为控制器引脚输出的高电平电压大小；R1为电阻R1的阻值大小；R2为电阻R2的阻值大小；R3为电阻R3的阻值大小；R4为电阻R4的阻值大小。
由于电路本身的损耗，供电电压稳定性问题，电池管理模块输出的电压不一定完全等于三个等级电压，所以只要落入对应的等级电压范围即可默认电池管理模块的输出满足该等级电压。第一等级电压范围为0至0.04×VCC；第二等级电压范围为至/>第三等级电压范围为VCC×(1-0.04)至VCC×(1+0.04)。
例如，当BMS模块与电机驱动模块的电压系统相同时，BMS模块单片机供源电压系统为Vcc＝5，电机驱动模块的电压系统为Vd＝5，BMS模块中的电阻R1的阻值大小R1＝1000，BMS模块中的电阻R2的阻值大小R2＝1000：
若此时控制器引脚P1和P2输出低电平电压，则电机第一档位对应的电压为0，考虑到电压波动范围为4％×5＝0.2，即第一等级电压为0～0.2V，电机执行第一档位运转；
若此时控制器引脚P1输出高电平电压，引脚P2输出低电平电压时，则电机第二档位对应的电压为：
考虑到电压波动范围为4％×5＝0.2，即第二等级电压为2.3～2.7V，电机执行第二档位运转；
若此时控制器引脚P1输出低电平电压，引脚P2输出高电平电压时，则电机第三档位对应电压为5V：
考虑到电压波动范围为4％×5＝0.2，即第三等级电压为4.8～5.2V，电机执行第三档位运转。
本发明实施例，在切档电路中，控制器采用STM8S207RBT6C，工作电压为5V；功率开关器件采用STP75NF75；电阻R1和电阻R2采用1000Ω，下拉电阻R3采用10000Ω。
虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (4)

1.一种电机档位控制电路，其特征在于，包括：BMS模块、电机驱动模块；
所述BMS模块包括：控制器、功率开关管Q1、供电电源Vcc、电阻R1、电阻R2、下拉电阻R3、端口X1、端口X2、端口X3、端口X4、端口X5；
所述控制器包括输出引脚P1、输出引脚P2；所述功率开关管Q1的栅极与所述输出引脚P1连接；所述供电电源Vcc与所述功率开关管Q1的漏极连接；所述功率开关管Q1的源极与所述电阻R1的一端连接；所述电阻R1的另一端分别与所述电阻R2的一端、端口X4连接；所述输出引脚P2与所述端口X4连接；所述电阻R3的一端与所述端口X4连接，另一端接地；
所述电机驱动模块包括端口Y1、端口Y2、端口Y3、端口Y4、端口Y5；所述端口X1与端口Y1通过电源线L1连接；所述端口X2与端口Y2通过电源线L2连接；所述端口X3与端口Y3通过电源线L3连接；所述端口X4与端口Y4通过电源线L4连接；所述端口X5与端口Y5通过电源线L5连接；所述BMS模块通过端口输出多电平信号，所述电机驱动模块根据多电平信号进行多电平切档控制；所述BMS模块根据电机状态将端口X3和端口X4在通讯端口与I/O口之间切换。
2.如权利要求1所述的电机档位控制电路，其特征在于，所述端口Y5为具有AD采样功能的I/O口。
3.一种电机档位控制电路的控制方法，其特征在于，包括：
BMS模块控制过程、电机异常控制过程、电机驱动控制过程；
所述BMS模块控制工程包括：
BMS模块根据当前档位，输出电压，具体为：
当处于第一档位时，电池管理模块控制控制器输出引脚P1输出低电平，电池管理模块控制控制器输出引脚P2输出低电平；
当处于第二档位时，电池管理模块控制控制器输出引脚P1输出高电平，电池管理模块控制控制器输出引脚P2输出低电平；
当处于第三档位时，电池管理模块控制控制器输出引脚P1输出低电平，电池管理模块控制控制器输出引脚P2输出高电平；
电平信号经电池管理模块内部电路后从端口X4输出电压；
所述电机异常控制过程包括：
BMS模块与预设时间间隔检测电机驱动模块的供电电源的电流，当未检测到电流时，BMS模块将端口X3与端口X4切换为串口通信模式，切换端口X5电平，通过端口X3、端口X4读取电机驱动模块的故障信息；
当电机驱动模块的端口Y5电平变化时，电机驱动模块将端口Y3与端口Y4切换为串口通信模式；
电机驱动控制过程包括：
电机驱动模块接收电池管理模块输出的电压，完成档位运转，具体为：
当接收的电压等于第一等级电压时，电机执行第一档位运转；
当接收的电压等于第二等级电压时，电机执行第二档位运转；
当接收的电压等于第三等级电压时，电机执行第三档位运转；
或，
当接收的电压落入第一等级电压范围内时，电机执行第一档位运转；
当接收的电压落入第二等级电压范围内时，电机执行第二档位运转；
当接收的电压落入第三等级电压范围内时，电机执行第三档位运转，
其中，所述第一等级电压范围为0至0.04×VCC；所述第二等级电压范围为至/>所述第三等级电压范围为VCC×(1-0.04)至VCC×(1+0.04)，
其中，VCC为控制器引脚输出的高电平电压大小；R1为电阻R1的阻值大小；R2为电阻R2的阻值大小；R3为电阻R3的阻值大小；R4为电阻R4的阻值大小。
4.如权利要求3所述的电机档位控制电路的控制方法，其特征在于，所述第一等级电压为0；所述第二等级电压为所述第三等级电压为VCC；
其中，VCC为控制器引脚输出的高电平电压大小；R1为电阻R1的阻值大小；R2为电阻R2的阻值大小；R3为电阻R3的阻值大小；R4为电阻R4的阻值大小。
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