CN205721151U - 一种电驱动控制器模拟量传输装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种电驱动控制器模拟量传输装置，包括：设置在电驱动控制器驱动板上的模拟量采集单元、滤波调理单元、AD转换单元，以及设置在电驱动控制器控制板上的数字滤波单元、处理单元。模拟量采集单元主电路的模拟信号，滤波调理单元对模拟信号进行滤波和调理处理，AD转换单元将经过处理的模拟信号转换为数字信号后传送至控制板，控制板的数字滤波单元对数字信号进行滤波处理，处理单元对经过滤波处理的数字信号进行转换，通过软件方式将数字信号还原为对应的模拟量数值。本实用新型能够解决现有模拟信号传输方式存在的易受电磁干扰，导致模拟信号被干扰影响、器件发生误保护动作，对整车正常工作造成潜在危害的技术问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及电气控制领域，尤其是涉及一种应用于电动汽车电驱动控制器的模拟量传输装置，本实用新型还可以应用于电机控制器处于强电磁干扰环境的类似领域的电机控制器模拟量传输。
背景技术
目前，具有环保、节能优势的纯电动汽车行业正蓬勃发展，高安全性、高可靠性是汽车电驱动控制器的发展要求。相较于传统汽车，纯电动汽车的电驱动系统大量使用电力电子器件，同时也带来了电磁干扰问题。在电驱动控制器狭小的密闭腔体空间内，电磁干扰能量耦合在自身的内部连接线束上，将导致传导模拟信号被干扰影响、器件发生误保护动作，对整车的正常工作造成潜在的危害。因此，模拟信号的传输及检测过程准确与否对控制器控制性能、安全性能有着很大影响。
在现有技术中，如附图2所示，汽车电驱动控制器主要包括：主电路100、驱动板10和控制板20。如附图1所示，主电路100主要包括：IGBT模块101、直流支撑电容C等器件。驱动板10通常以焊接或螺丝紧固方式固定在IGBT模块101的上方。驱动板10作为IGBT模块101的驱动电路板，同时也采样汽车电驱动控制器的模拟量信号。控制板20是汽车电驱动控制器的核心部件，主要负责信号采集、整车通讯，以及电机控制。控制板20一般与驱动板10相互独立且保持一定的空间距离，两者之间通常通过线缆连接。
在控制板20中，矢量控制或直接转矩控制都需要检测模拟量信号，而用于实现过压、过热、过流等保护功能的硬件保护电路也以驱动板10的模拟量采样信号作为输入部分。现有技术中的模拟量传输方式是：驱动板10采集的模拟量信号通过线束传输至控制板20的滤波调理电路，由滤波调理电路进行滤波和信号调理后分别输出至硬件保护电路和AD转换电路。汽车电驱动控制器的主电路100的IGBT模块101通常采用三相全桥逆变结构，其本身即为强电磁干扰源，极易对周边近距离、小能量、弱信号控制回路产生干扰，尤其是通过线缆传输的信号。
因此，综上，现有技术中的模拟信号传输方式具有以下技术缺陷：
（1）现有模拟信号传输方式采用在驱动板10和控制板20之间直接传输模拟信号的方式，若模拟信号存在较大的干扰谐波或失真，则所测瞬时值不能表示实际值，对控制器的控制性能、安全性能有着很大影响；
（2）现有模拟信号传输方式若采用滤波器滤去谐波，则会带来滞后并导致交流量相移，不适合电驱动控制器的控制模式。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种电驱动控制器模拟量传输装置，解决现有模拟信号传输方式易受电磁干扰，导致模拟信号被干扰影响、器件发生误保护动作，对电驱动控制器正常工作造成潜在危害的技术问题。
为了实现上述实用新型目的，本实用新型具体提供了一种电驱动控制器模拟量传输装置的技术实现方案，一种电驱动控制器模拟量传输装置，包括：设置在电驱动控制器的驱动板上的模拟量采集单元、滤波调理单元、AD转换单元，以及设置在电驱动控制器的控制板上的数字滤波单元、处理单元；
所述模拟量采集单元采集来自于所述电驱动控制器的主电路的模拟信号，并将所述模拟信号传输至滤波调理单元；
所述滤波调理单元对来自于所述模拟量采集单元的模拟信号进行滤波和调理处理，并将经过处理的模拟信号传输至AD转换单元；
所述AD转换单元对经过处理的模拟信号进行AD转换，并将AD转换后的数字信号传输至数字滤波单元；
所述数字滤波单元对来自于所述AD转换单元的数字信号进行滤波处理，并将经过滤波处理的数字信号传输至处理单元；
所述处理单元对经过滤波处理的数字信号进行转换，将所述数字信号还原为对应的模拟量数值。
优选的，所述模拟量采集单元采集的模拟信号包括直流输入电压信号、IGBT模块温度信号、三相交流输出电流信号。
优选的，所述处理单元对经过滤波处理的数字信号进行处理，所述数字信号通过软件转换方式还原为对应的模拟量数值，所述处理单元对模拟量数值进行保护逻辑判断，当所述模拟量数值超出正常范围时，所述处理单元发出相应的保护动作信号。
优选的，所述AD转换单元输出的数字信号通过所述电驱动控制器的内部连接线缆传输至所述数字滤波单元。
优选的，所述AD转换单元输出的数字信号以串口或并口通信方式传输至所述数字滤波单元。
优选的，所述电驱动控制器为纯电动汽车或混合动力汽车的电驱动控制器。
通过实施上述本实用新型提供的电驱动控制器模拟量传输装置的技术方案，具有如下有益效果：
（1）本实用新型将驱动板采集的模拟量通过AD转换变成数字量，即使经过电驱动控制器密闭腔体空间内的强电磁环境干扰后，控制板经过数字滤波后又可重新还原成原输入数字量，再通过处理单元转换为实时的模拟量数值，与驱动板实际检测值相当接近，同时信号传输过程无失真、抗干扰性强、信号线性度好、精度高。
（2）本实用新型在强电磁环境下，控制板最终接收的模拟量与驱动板实际检测的模拟量相似性远高于现有的模拟量传输方式，准确的模拟信号能够使控制器实时准确地控制系统运行状态和进行安全保护动作，大大提高了系统整体的可靠性和安全性。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的实施例。
图1是现有汽车电驱动控制器的主电路拓扑结构图；
图2是现有汽车电驱动控制器模拟量传输方式的信号流图；
图3是本实用新型汽车电驱动控制器的系统结构框图；
图4是本实用新型电驱动控制器模拟量传输装置一种具体实施方式的信号流图；
图中：100-主电路，101-
IGBT模块，10-驱动板，11-模拟量采集单元，12-滤波调理单元，13-AD转换单元，20-控制板，21-数字滤波单元，22-处理单元。
具体实施方式
为了引用和清楚起见，将下文中使用的技术名词、简写或缩写记载如下：
AD转换：模拟-数字转换的简称；
DA转换：数字-模拟转换的简称；
MCU：Microcontroller Unit，微控制单元的简称；
DSP：Digital Signal Processor，数字信号处理器的简称。
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
如附图3和附图4所示，给出了本实用新型电驱动控制器模拟量传输装置的具体实施例，下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。
如附图4所示，一种电驱动控制器模拟量传输装置的具体实施例，包括：设置在电驱动控制器的驱动板10上的模拟量采集单元11、滤波调理单元12、AD转换单元13，以及设置在电驱动控制器的控制板20上的数字滤波单元21、处理单元22。
模拟量采集单元11采集来自于电驱动控制器的主电路100的模拟信号，并将模拟信号传输至滤波调理单元12。
滤波调理单元12对来自于模拟量采集单元11的模拟信号进行滤波和调理处理，并将经过处理的模拟信号传输至AD转换单元13。模拟信号的调理处理主要包括放大、线性化补偿，以及隔离等处理。通过滤波调理单元12的处理使使驱动板10采集的模拟信号范围能够满足AD转换单元13的输入要求。
AD转换单元13对经过处理的模拟信号进行AD转换，并将AD转换后的数字信号传输至数字滤波单元21。数字信号相比模拟信号具有不失真、线性度好、精度高、抗干扰性更强的优势。
数字滤波单元21对来自于AD转换单元13的数字信号进行数字滤波处理，并将经过数字滤波处理的数字信号传输至处理单元22。数字滤波单元21可以根据需要采用一阶RC滤波器、维纳滤波器、卡尔曼滤波器，以及自适应滤波器等。数字滤波单元21可以对AD转换单元13通过内部连接线束传输的数字信号进行有效的滤波处理，从而最大限度地滤除数字信号中叠加的强电磁干扰。
处理单元22对经过数字滤波处理的数字信号进行处理，此时可以将数字信号通过软件转换处理方式还原为对应的模拟量数值，并在软件中对工作状态中的模拟量数值进行保护逻辑判断：当模拟量数值过大或过小时，处理单元22进行相应的保护动作避免电驱动系统损坏，以实现软件保护功能。
本实用新型上述具体实施例描述的电驱动控制器模拟量传输装置，在驱动板10上增加滤波调理单元12、AD转换单元13，在控制板20上增加数字滤波单元21，通过将驱动板10上模拟量采集单元11采集到的模拟信号通过滤波调理单元12，以及AD转换单元13进行AD转换后变成数字信号，再由内部连接线缆传输至控制板20接收处理，通过数字滤波单元21进行数字滤波处理，再由处理单元22（采用MCU或DSP等控制芯片）通过内置软件将数字信号还原为与实际检测值相当接近的模拟量数值（通过内置软件对接收到的二进制数字信号各位进行加权和计算后再乘以相应的系数即可得到相应的模拟量数值，类似于DA转换）。本实用新型具体实施例描述的电驱动控制器模拟量传输装置利用数字信号相对于模拟信号具有不失真、抗干扰性更强（即在受干扰情况下能够更好的还原成原来信号）的优势，能够解决信号传输过程中电磁干扰的技术问题，具有信号无失真、线性度好、精度高、抗干扰性强、可靠性高等优势。
如附图3所示，模拟量采集单元11采集的模拟信号包括直流输入电压信号、IGBT模块温度信号、三相交流输出电流信号。处理单元22将经过数字滤波处理的数字信号转换为模拟量数值并进行逻辑判断以实现软件保护功能。AD转换单元13输出的数字量信号通过电驱动控制器的内部连接线缆传输至数字滤波单元21。AD转换单元13输出的数字信号以串口或并口通信方式传输至数字滤波单元21。在电驱动控制器狭小的密闭腔体空间内，数字信号通过内部线束进行传输，电磁干扰能量耦合在自身的内部连接线束传输的数字信号上，在控制板20上经过数字滤波单元21进行数字滤波后即可重新还原成原来数字信号，由处理单元22通过软件处理再次还原为模拟量数值，与模拟量采集单元11采集的模拟量实际值相当接近。
作为本实用新型一种典型的具体实施例，电驱动控制器模拟量传输装置应用于纯电动汽车或混合动力汽车电驱动控制器，电驱动控制器为纯电动汽车或混合动力汽车的电驱动控制器。本实用新型具体实施例描述的电驱动控制器模拟量传输装置通过增加AD转换芯片（AD转换单元13）的硬件成本，能够大大提高电驱动控制器的安全性和可靠性，特别适用于电磁干扰强烈、对整体安全性和可靠性要求高的汽车电驱动系统，以及其它类似领域的电机控制系统。
通过实施本实用新型具体实施例描述的电驱动控制器模拟量传输装置的技术方案，能够产生如下技术效果：
（1）本实用新型具体实施例描述的电驱动控制器模拟量传输装置将驱动板采集的模拟量通过AD转换变成数字量，即使经过电驱动控制器密闭腔体空间内的强电磁环境干扰后，控制板经过数字滤波后又可重新还原成原输入数字量，再通过处理单元转换为实时的模拟量数值，与驱动板实际检测值相当接近。信号传输过程无失真、抗干扰性强、信号线性度好、精度高。
（2）本实用新型具体实施例描述的电驱动控制器模拟量传输装置在强电磁环境下，控制板最终接收的模拟量与驱动板实际检测的模拟量相似性远高于现有的模拟量传输方式，准确的模拟信号能够使控制器实时准确地控制系统运行状态和进行安全保护动作，大大提高了系统整体的可靠性和安全性。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制。虽然本实用新型已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本实用新型。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的精神实质和技术方案的情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本实用新型技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本实用新型技术方案保护的范围。
Claims (6)
1.一种电驱动控制器模拟量传输装置，其特征在于，包括：设置在电驱动控制器的驱动板（10）上的模拟量采集单元（11）、滤波调理单元（12）、AD转换单元（13），以及设置在电驱动控制器的控制板（20）上的数字滤波单元（21）、处理单元（22）；
所述模拟量采集单元（11）采集来自于所述电驱动控制器的主电路（100）的模拟信号，并将所述模拟信号传输至滤波调理单元（12）；
所述滤波调理单元（12）对来自于所述模拟量采集单元（11）的模拟信号进行滤波和调理处理，并将经过处理的模拟信号传输至AD转换单元（13）；
所述AD转换单元（13）对经过处理的模拟信号进行AD转换，并将AD转换后的数字信号传输至数字滤波单元（21）；
所述数字滤波单元（21）对来自于所述AD转换单元（13）的数字信号进行滤波处理，并将经过滤波处理的数字信号传输至处理单元（22）；
所述处理单元（22）对经过滤波处理的数字信号进行转换，将所述数字信号还原为对应的模拟量数值。
2.根据权利要求1所述的电驱动控制器模拟量传输装置，其特征在于：所述模拟量采集单元（11）采集的模拟信号包括直流输入电压信号、IGBT模块温度信号、三相交流输出电流信号。
3.根据权利要求1或2所述的电驱动控制器模拟量传输装置，其特征在于：所述处理单元（22）对经过滤波处理的数字信号进行处理，所述数字信号还原为对应的模拟量数值，所述处理单元（22）对模拟量数值进行保护逻辑判断，当所述模拟量数值超出正常范围时，所述处理单元（22）发出相应的保护动作信号。
4.根据权利要求3所述的电驱动控制器模拟量传输装置，其特征在于：所述AD转换单元（13）输出的数字信号通过所述电驱动控制器的内部连接线缆传输至所述数字滤波单元（21）。
5.根据权利要求4所述的电驱动控制器模拟量传输装置，其特征在于：所述AD转换单元（13）输出的数字信号以串口或并口通信方式传输至所述数字滤波单元（21）。
6.根据权利要求1、2、4或5中任一项所述的电驱动控制器模拟量传输装置，其特征在于：所述电驱动控制器为纯电动汽车或混合动力汽车的电驱动控制器。
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Cited By (2)
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| CN116486589A (zh) * | 2023-03-16 | 2023-07-25 | 潍柴动力股份有限公司 | 一种用于发动机试验台油门信号抗干扰传输系统及方法 |
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