CN205263170U - 相电流信号采样装置、电机控制器及电动汽车 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种相电流信号采样装置、电机控制器及电动汽车。该装置包括：传感器，套装在电机控制器的输出电缆上，用于感应电机控制器输出的相电流，输出采样信号；采样芯片，通过多路模拟信号采集通道与传感器的输出相连接，用于采集传感器的输出并获取多个采样信号；以及控制芯片，与采样芯片相连接，用于根据多个采样信号获取相电流的采样结果。通过本实用新型，解决了相关技术中相电流信号采样精度较低的问题。

Description

相电流信号采样装置、电机控制器及电动汽车

技术领域

本实用新型涉及信号采样领域，具体而言，涉及一种相电流信号采样装置、电机控制器及电动汽车。

背景技术

电动汽车是一种由车载动力电池供电、电机驱动的绿色环保交通工具，电动汽车是汽车工业的发展方向，也是当前重点鼓励和发展的技术产品。电动汽车的核心技术之一就是电机及电机控制器的技术，目前电动汽车多采用永磁同步电机作为电机，电机控制器通过将动力电池的直流电源逆变为变频交流电，驱动交流的电机输出转矩。在数字化的交流电机控制中，精确的相电流采集和处理是实现高性能闭环控制系统的关键，如果没有准确的相电流信号，就不能实现高效的闭环控制。对相电流检测的时间在电机控制程序的脉冲宽度调制(Pulse-WidthModulation，简称PWM)中断周期中，通过霍尔电流传感器利用霍尔原理将电流信号经过电磁转换为电压信号，将电压信号输入到电机控制器的模拟信号采集端口，经过模拟信号采样和数据处理，将输入的电压信号值转换为实际的相电流值，用于实现电机控制程序的算法以及故障诊断处理等。相关技术中，霍尔电流传感器输出的电压信号仅调用一次采集转换处理，由于绝缘栅双极型晶体管(InsulatedGateBipolarTransistor，简称IGBT)等功率器件开关频率较高，功率器件的开通、关断都会影响电流波形，且低压采集电路易受到干扰，这些都会导致采集转换后获取到的用于电机控制算法的三相电流信号数据失真，达不到高精度的闭环控制的精度要求。

针对相关技术中相电流信号采样精度较低的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种相电流信号采样装置、电机控制器及电动汽车，以解决相关技术中相电流信号采样精度较低的问题。

为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种相电流信号采样装置。该装置包括：传感器，套装在电机控制器的输出电缆上，用于感应电机控制器输出的相电流，输出采样信号；采样芯片，通过多路模拟信号采集通道与传感器的输出相连接，用于采集传感器的输出并获取多个采样信号；以及控制芯片，与采样芯片相连接，用于根据多个采样信号获取相电流的采样结果。

进一步地，传感器为霍尔电流传感器。

进一步地，电机控制器的输出电缆包括第一相电流电缆、第二相电流电缆和第三相电流电缆，多路模拟信号采集通道包括第一组模拟信号采集通道、第二组模拟信号采集通道和第三组模拟信号采集通道，霍尔电流传感器包括：第一霍尔电流传感器，套装在第一相电流电缆上，通过第一组模拟信号采集通道与控制芯片相连接，用于感应电机控制器输出的第一相电流，输出第一电压信号；第二霍尔电流传感器，套装在第二相电流电缆上，通过第二组模拟信号采集通道与控制芯片相连接，用于感应电机控制器输出的第二相电流，输出第二电压信号；以及第三霍尔电流传感器，套装在第三相电流电缆上，通过第三组模拟信号采集通道与控制芯片相连接，用于感应电机控制器输出的第三相电流，输出第三电压信号。

进一步地，控制芯片包括：处理器，与采样芯片相连接，用于根据多个采样信号获取相电流的采样结果。

进一步地，控制芯片还包括：触发器，与处理器和采样芯片相连接，用于根据处理器发出的触发信号触发采样芯片执行采集操作，触发信号为处理器在处理器计算出的采样芯片开始采样的时刻发出的信号。

进一步地，采样芯片包括：多个模拟信号采集接口，通过多路模拟信号采集通道与传感器的输出相连接，用于采集传感器输出的采样信号，其中，多个模拟信号采集接口与多路模拟信号采集通道一一对应。

进一步地，传感器为霍尔电流传感器，用于感应相电流输出电压信号，多路模拟信号采集通道包括第一路模拟信号采集通道和第二路模拟信号采集通道，多个模拟信号采集接口包括：第一模拟信号采集接口，通过第一路模拟信号采集通道与霍尔电流传感器的输出相连接，用于采集霍尔电流传感器输出的电压信号获取第一电压采样信号；以及第二模拟信号采集接口，通过第二路模拟信号采集通道与霍尔电流传感器的输出相连接，用于采集霍尔电流传感器输出的电压信号获取第二电压采样信号。

为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种电机控制器。该电机控制器包括：采样芯片，通过多路模拟信号采集通道与传感器的输出相连接，用于采集传感器的输出并获取多个采样信号，其中，传感器用于感应电机控制器输出的相电流并输出采样信号；以及控制芯片，与采样芯片相连接，用于根据多个采样信号获取相电流的采样结果。

进一步地，采样芯片包括：多个模拟信号采集接口，通过多路模拟信号采集通道与传感器的输出相连接，用于采集传感器输出的采样信号，其中，多个模拟信号采集接口与多路模拟信号采集通道一一对应。

为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种电动汽车，其特征在于，包括本实用新型的相电流信号采样装置或者电机控制器。

本实用新型通过传感器，套装在电机控制器的输出电缆上，用于感应电机控制器输出的相电流，输出采样信号；采样芯片，通过多路模拟信号采集通道与传感器的输出相连接，用于采集传感器的输出并获取多个采样信号；以及控制芯片，与采样芯片相连接，用于根据多个采样信号获取相电流的采样结果，解决了相关技术中相电流信号采样精度较低的问题，进而达到了提高相电流信号采样精度的效果。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是根据本实用新型第一实施例的相电流信号采样装置的示意图；

图2是根据本实用新型第二实施例的相电流信号采样装置的示意图；以及

图3是根据本实用新型实施例的相电流信号采样装置的相电流信号采样的流程示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

本实用新型的实施例提供了一种相电流信号采样装置。

图1是根据本实用新型第一实施例的相电流信号采样装置的示意图。如图1所示，该装置包括传感器10，采样芯片20和控制芯片30。

传感器10套装在电机控制器的输出电缆上，用于感应电机控制器输出的相电流，输出采样信号。采样芯片20通过多路模拟信号采集通道与传感器10的输出相连接，用于采集传感器10的输出并获取多个采样信号。控制芯片30与采样芯片20相连接，用于根据多个采样信号获取相电流的采样结果，根据多个采样信号获取相电流的采样结果包括对多个采样信号进行计算，获取相电流的采样结果。

优选地，传感器10为霍尔电流传感器。

优选地，电机控制器的输出电缆包括第一相电流电缆、第二相电流电缆和第三相电流电缆，多路模拟信号采集通道包括第一组模拟信号采集通道、第二组模拟信号采集通道和第三组模拟信号采集通道，霍尔电流传感器包括三个霍尔电流传感器，其中，第一霍尔电流传感器套装在第一相电流电缆上，通过第一组模拟信号采集通道与控制芯片相连接，用于感应电机控制器输出的第一相电流，输出第一电压信号；第二霍尔电流传感器套装在第二相电流电缆上，通过第二组模拟信号采集通道与控制芯片相连接，用于感应电机控制器输出的第二相电流，输出第二电压信号；第三霍尔电流传感器套装在第三相电流电缆上，通过第三组模拟信号采集通道与控制芯片相连接，用于感应电机控制器输出的第三相电流，输出第三电压信号。

优选地，控制芯片30包括处理器，该处理器与采样芯片相连接，用于根据多个采样信号获取相电流的采样结果。

优选地，控制芯片30还包括触发器，该触发器与处理器和采样芯片相连接，用于根据处理器发出的触发信号触发采样芯片执行采集操作，触发信号为处理器在处理器计算出的采样芯片开始采样的时刻发出的信号。

优选地，采样芯片20包括多个模拟信号采集接口，通过多路模拟信号采集通道与传感器的输出相连接，用于采集传感器输出的采样信号，其中，多个模拟信号采集接口与多路模拟信号采集通道一一对应。

优选地，传感器10为霍尔电流传感器，用于感应相电流输出电压信号，多路模拟信号采集通道包括第一路模拟信号采集通道和第二路模拟信号采集通道，多个模拟信号采集接口包括第一模拟信号采集接口和第二模拟信号采集接口。第一模拟信号采集接口通过第一路模拟信号采集通道与霍尔电流传感器的输出相连接，用于采集霍尔电流传感器输出的电压信号获取第一电压采样信号；第二模拟信号采集接口通过第二路模拟信号采集通道与霍尔电流传感器的输出相连接，用于采集霍尔电流传感器输出的电压信号获取第二电压采样信号。

图2是根据本实用新型第二实施例的相电流信号采样装置的示意图。

如图2所示，相电流信号采样装置包括电机控制器401，电机402，霍尔电流传感器A，霍尔电流传感器B和霍尔电流传感器C。

电机控制器401包括模拟信号采集接口AD0，模拟信号采集接口AD1，模拟信号采集接口AD2，模拟信号采集接口AD3，模拟信号采集接口AD4，模拟信号采集接口AD5，相电流U输出接口，相电流V输出接口，相电流W输出接口。电机控制器401通过线电缆将三相电流U、V、W输出到电机402，用于驱动电机402。霍尔电流传感器A，霍尔电流传感器B，霍尔电流传感器C分别套装在三相电流U、V、W对应的线电缆上，用于分别感应三相电流U、V、W的相电流信号输出电压信号。AD0和AD1对霍尔电流传感器A的输出进行采集，AD2和AD3对霍尔电流传感器B的输出进行采集，AD4和AD5对霍尔电流传感器C的输出进行采集。

图3是根据本实用新型实施例的相电流信号采样装置的相电流信号采样的流程示意图，通过该示意图说明本实用新型的采样原理。

如图3所示，该实施例的相电流信号采样方法包括以下步骤：

步骤S301，按顺序通过模拟信号采集接口AD0、AD2、AD4分别对霍尔电流传感器A、B、C的输出进行采集，获取三相电流对应的电压采样信号U1、V1、W1。

步骤S302，按顺序通过模拟信号采集接口AD4、AD2、AD0分别对霍尔电流传感器C、B、A的输出进行采集，获取三相电流对应的电压采样信号W2、V2、U2。

步骤S303，按顺序通过模拟信号采集接口AD1、AD3、AD5分别对霍尔电流传感器A、B、C的输出进行采集，获取三相电流对应的电压采样信号U3、V3、W3。

步骤S304，按顺序通过模拟信号采集接口AD5、AD3、AD1分别对霍尔电流传感器C、B、A的输出进行采集，获取三相电流对应的电压采样信号W4、V4、U4。

步骤S305，对各相电流的采样信号进行排序。U相电流的采样信号为U1、U2、U3、U4，V相电流的采样信号为V1、V2、V3、V4，W相电流的采样信号为W1、W2、W3、W4。各相电流分别采集了四个采样信号，对各相电流的四个采样信号进行排序。

步骤S306，在对各相电流的采样信号进行排序之后，去掉各相电流的采样信号中的最大值和最小值。去掉最大值和最小值可以去除受干扰较严重的采样信号，减小受干扰严重的采样信号对采样结果的影响。

步骤S307，对各相电流保留的采样信号取平均值，得到各相电流的采样信号平均值。

步骤S308，将各相电流的采样信号平均值转换为电流值，得到各相电流的采样结果。

本实用新型的实施例还提供了一种电机控制器。该电机控制器包括采样芯片和控制芯片。采样芯片通过多路模拟信号采集通道与传感器的输出相连接，用于采集传感器的输出并获取多个采样信号，其中，传感器用于感应电机控制器输出的相电流并输出采样信号。控制芯片与采样芯片相连接，用于根据多个采样信号获取相电流的采样结果。

本实用新型的实施例还提供了一种电动汽车。该电动汽车包括本实用新型实施例的相电流信号采样装置或者电机控制器。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种相电流信号采样装置，其特征在于，包括：

传感器，套装在电机控制器的输出电缆上，用于感应所述电机控制器输出的相电流，输出采样信号；

采样芯片，通过多路模拟信号采集通道与所述传感器的输出相连接，用于采集所述传感器的输出并获取多个采样信号；以及

控制芯片，与所述采样芯片相连接，用于根据所述多个采样信号获取所述相电流的采样结果。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述传感器为霍尔电流传感器。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述电机控制器的输出电缆包括第一相电流电缆、第二相电流电缆和第三相电流电缆，所述多路模拟信号采集通道包括第一组模拟信号采集通道、第二组模拟信号采集通道和第三组模拟信号采集通道，所述霍尔电流传感器包括：

第一霍尔电流传感器，套装在所述第一相电流电缆上，通过所述第一组模拟信号采集通道与所述控制芯片相连接，用于感应所述电机控制器输出的第一相电流，输出第一电压信号；

第二霍尔电流传感器，套装在所述第二相电流电缆上，通过所述第二组模拟信号采集通道与所述控制芯片相连接，用于感应所述电机控制器输出的第二相电流，输出第二电压信号；以及

第三霍尔电流传感器，套装在所述第三相电流电缆上，通过所述第三组模拟信号采集通道与所述控制芯片相连接，用于感应所述电机控制器输出的第三相电流，输出第三电压信号。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制芯片包括：

处理器，与所述采样芯片相连接，用于根据所述多个采样信号获取所述相电流的采样结果。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述控制芯片还包括：

触发器，与所述处理器和所述采样芯片相连接，用于根据所述处理器发出的触发信号触发所述采样芯片执行采集操作，所述触发信号为所述处理器在所述处理器计算出的所述采样芯片开始采样的时刻发出的信号。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述采样芯片包括：

多个模拟信号采集接口，通过所述多路模拟信号采集通道与所述传感器的输出相连接，用于采集所述传感器输出的采样信号，其中，所述多个模拟信号采集接口与所述多路模拟信号采集通道一一对应。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述传感器为霍尔电流传感器，用于感应所述相电流输出电压信号，所述多路模拟信号采集通道包括第一路模拟信号采集通道和第二路模拟信号采集通道，所述多个模拟信号采集接口包括：

第一模拟信号采集接口，通过所述第一路模拟信号采集通道与所述霍尔电流传感器的输出相连接，用于采集所述霍尔电流传感器输出的电压信号获取第一电压采样信号；以及

第二模拟信号采集接口，通过所述第二路模拟信号采集通道与所述霍尔电流传感器的输出相连接，用于采集所述霍尔电流传感器输出的电压信号获取第二电压采样信号。

8.一种电机控制器，其特征在于，包括：

采样芯片，通过多路模拟信号采集通道与传感器的输出相连接，用于采集所述传感器的输出并获取多个采样信号，其中，所述传感器用于感应所述电机控制器输出的相电流并输出采样信号；以及

控制芯片，与所述采样芯片相连接，用于根据所述多个采样信号获取所述相电流的采样结果。

9.根据权利要求8所述的电机控制器，其特征在于，所述采样芯片包括：

多个模拟信号采集接口，通过所述多路模拟信号采集通道与所述传感器的输出相连接，用于采集所述传感器输出的采样信号，其中，所述多个模拟信号采集接口与所述多路模拟信号采集通道一一对应。

10.一种电动汽车，其特征在于，包括权利要求1至7中任一项所述的相电流信号采样装置或者权利要求8至9中任一项所述的电机控制器。