CN205945026U - 具备安全功能的电机控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种具备安全功能的电机控制器，其中包括第一主控模块、第二主控模块、IGBT模块、系统电源模块、测量模块、反馈模块和通讯模块，所述的第一主控模块分别与所述的第二主控模块、IGBT模块、系统电源模块、通讯模块和反馈模块连接，所述的第二主控模块分别与所述的IGBT模块、系统电源模块、通讯模块和测量模块连接，所述的IGBT模块分别与所述的测量模块和反馈模块连接，所述的IGBT模块与电机连接。采用该种结构的具备安全功能的电机控制器，通过安全开关可以在扭矩输出异常的情况下关断输出；出现异常时可以通过内外部的方式主动短路来保护IGBT模块和电池包，具有广泛的应用范围。

Description

具备安全功能的电机控制器

技术领域

本实用新型涉及新能源汽车技术领域，尤其涉及电机控制技术领域，具体是指一种具备安全功能的电机控制器。

背景技术

目前新能源汽车的广泛推广，电机控制器在新能源汽车中得到广泛应用，特别是新能源车中的纯电动车辆，作为汽车的主要动力来源相关的可靠性及安全性决定了车辆驾乘人员的安全。目前主要的控制器的架构如图1所示，现有的电机控制器存在如下安全隐患：

1、电机相比较与传统发动机的扭矩相应时间较快，如果信号处理有误的话会存在异常加速的情况发生。

2、电机在高速的情况下如果有异常发生，不做主动短路的情况下由于电机的反电动势的影响会出现较大的制动转矩(这对于高速行驶是很危险的)，较高的反电动势容易造成IGBT模块的损坏，同时对电池的造成伤害。

3、如果没有安全监管的话，电机控制器会出现固定扭矩输出不受控制的现象发生。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供了一种具备安全功能的电机控制器。

为了实现上述目的，本实用新型的具有如下构成：

该具备安全功能的电机控制器，其特征在于，所述的控制器包括第一主控模块、第二主控模块、IGBT模块、系统电源模块、测量模块、反馈模块和通讯模块，所述的第一主控模块分别与所述的第二主控模块、IGBT模块、系统电源模块、通讯模块和反馈模块连接，所述的第二主控模块分别与所述的IGBT模块、系统电源模块、通讯模块和测量模块连接，所述的IGBT模块分别与所述的测量模块和反馈模块连接，所述的IGBT模块与电机连接。

较佳地，所述的控制器还包括IGBT保护模块，所述的IGBT保护模块分别与所述的第二主控模块和IGBT模块连接。

更佳地，所述的IGBT保护模块包括主动短路逻辑电路单元、高压备用电源单元、母线电容单元、第一安全开关单元和多个接触器单元，所述的主动短路逻辑电路单元分别与所述的IGBT模块和第二主控模块连接，所述的高压备用电源单元分别与所述的母线电容单元和IGBT模块连接，所述的多个接触器单元分别与所述的电机、第一安全开关单元和IGBT模块连接。

更进一步地，所述的控制器还包括电源硬件保护模块，所述的电源硬件保护模块分别与所述的第二主控模块和系统电源模块连接。

更进一步地，所述的电源硬件保护模块包括电源硬件监控单元、看门狗单元和第二安全开关单元，所述的电源硬件监控单元分别与所述的电源模块和第二安全开关单元连接、所述的看门狗单元与所述的第二安全开关单元连接。

更进一步地，所述的第一安全开关单元和所述的第二安全开关单元为同一单元。

较佳地，所述的测量模块包括温度测量单元、相电流测量单元和相电压测量单元，所述的温度测量单元与所述的第二主控模块连接，所述的相电流测量单元分别与所述的电机、IGBT模块和第二主控模块连接，所述的相电压测量单元分别与所述的电机、IGBT模块和第二主控模块连接。

较佳地，所述的反馈模块包括电流反馈模块和位置反馈模块，所述的电流反馈模块分别与所述的电机和第一主控单元连接，所述的位置反馈模块与所述的电机和第一主控单元连接。

较佳地，所述的通讯模块包括CAN通讯单元、数字/模拟接口单元、编程接口单元和EEPROM单元，所述的CAN通讯单元分别与所述的第一主控模块和第二主控模块连接，所述的数字/模拟接口单元、编程接口单元和EEPROM单元分别与所述的第一主控模块连接。

采用了该实用新型中的具备安全功能的电机控制器，保证了相关扭矩的输出均为正常的扭矩同时通过安全开关可以在扭矩输出异常的情况下关断输出；在高速情况下出现异常时可以通过内外部的方式进行主动短路来提高行车安全及对IGBT模块和电池包的保护；拥有安全监管，相关的功能的安全，具有广泛的应用范围。

附图说明

图1为现有技术的电机控制器的框图。

图2为本实用新型的具备安全功能的电机控制器的框图。

具体实施方式

为了能够更清楚地描述本实用新型的技术内容，下面结合具体实施例来进行进一步的描 述。

在一种实施方式中，该具备安全功能的电机控制器，其特征在于，所述的控制器包括第一主控模块、第二主控模块、IGBT模块、系统电源模块、测量模块、反馈模块和通讯模块，所述的第一主控模块分别与所述的第二主控模块、IGBT模块、系统电源模块、通讯模块和反馈模块连接，所述的第二主控模块分别与所述的IGBT模块、系统电源模块、通讯模块和测量模块连接，所述的IGBT模块分别与所述的测量模块和反馈模块连接，所述的IGBT模块与电机连接。

在一种较佳的实施方式中，所述的控制器还包括IGBT保护模块，所述的IGBT保护模块分别与所述的第二主控模块和IGBT模块连接。

在一种更佳的实施方式中，所述的IGBT保护模块包括主动短路逻辑电路单元、高压备用电源单元、母线电容单元、第一安全开关单元和多个接触器单元，所述的主动短路逻辑电路单元分别与所述的IGBT模块和第二主控模块连接，所述的高压备用电源单元分别与所述的母线电容单元和IGBT模块连接，所述的多个接触器单元分别与所述的电机、第一安全开关单元和IGBT模块连接。

在一种更进一步的实施方式中，所述的控制器还包括电源硬件保护模块，所述的电源硬件保护模块分别与所述的第二主控模块和系统电源模块连接。

在一种更进一步的实施方式中，所述的电源硬件保护模块包括电源硬件监控单元、看门狗单元和第二安全开关单元，所述的电源硬件监控单元分别与所述的电源模块和第二安全开关单元连接、所述的看门狗单元与所述的第二安全开关单元连接。

在一种更进一步的实施方式中，所述的第一安全开关单元和所述的第二安全开关单元为同一单元。

在一种较佳的实施方式中，所述的测量模块包括温度测量单元、相电流测量单元和相电压测量单元，所述的温度测量单元与所述的第二主控模块连接，所述的相电流测量单元分别与所述的电机、IGBT模块和第二主控模块连接，所述的相电压测量单元分别与所述的电机、IGBT模块和第二主控模块连接。

在一种较佳的实施方式中，所述的反馈模块包括电流反馈模块和位置反馈模块，所述的电流反馈模块分别与所述的电机和第一主控单元连接，所述的位置反馈模块与所述的电机和第一主控单元连接。

在一种较佳的实施方式中，所述的通讯模块包括CAN通讯单元、数字/模拟接口单元、编程接口单元和EEPROM单元，所述的CAN通讯单元分别与所述的第一主控模块和第二主控模块连接，所述的数字/模拟接口单元、编程接口单元和EEPROM单元分别与所述的第一主控模块连接。

以一种实施方式为例，针对现有技术的问题，提出了对应的新的技术方案，如图2所示：

1、电机相比较与传统发动机的扭矩相应时间较快，如果信号处理有误的话会存在异常加速的情况发生。

新的设计：系统中增加了额外的MCU主控单元(2)做校验，通过对输入的校验(CAN通讯)，输出扭矩的监控(相电流测量，相电压测量)保证了相关扭矩的输出均为正常的扭矩同时通过安全开关可以在扭矩输出异常的情况下关断输出。

2、电机在高速的情况下如果有异常发生，不做主动短路的情况下由于电机的反电动势的影响会出现较大的制动转矩(这对于高速行驶是很危险的)，较高的反电动势容易造成IGBT模块的损坏，同时对电池的造成伤害。

新的设计：在高速出现异常情况下增加了外部接触器和内部IGBT的主动短路逻辑控制电路，同时增加了高压取用电源别用，这样在高速情况下出现异常时可以通过内外部的方式进行主动短路来降低行车安全及对IGBT模块和电池包的保护。

3、如果没有安全监管的话，电机控制器会出现固定扭矩输出不受控制的现象发生。

新的设计：应用了电源的硬件监控，看门狗电路，心跳信号等安全措施通过控制安全开关输出来完成安全监控。

在ADC采集方面通过应用两个ADC模块采样的方式完成对AD信号的校验保证相关信号的可靠及安全。

采用了该实用新型中的具备安全功能的电机控制器，保证了相关扭矩的输出均为正常的扭矩同时通过安全开关可以在扭矩输出异常的情况下关断输出；在高速情况下出现异常时可以通过内外部的方式进行主动短路来提高行车安全及对IGBT模块和电池包的保护；拥有安全监管，相关的功能的安全，具有广泛的应用范围。

在此说明书中，本实用新型已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本实用新型的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (9)

1.一种具备安全功能的电机控制器，其特征在于，所述的控制器包括第一主控模块、第二主控模块、IGBT模块、系统电源模块、测量模块、反馈模块和通讯模块，所述的第一主控模块分别与所述的第二主控模块、IGBT模块、系统电源模块、通讯模块和反馈模块连接，所述的第二主控模块分别与所述的IGBT模块、系统电源模块、通讯模块和测量模块连接，所述的IGBT模块分别与所述的测量模块和反馈模块连接，所述的IGBT模块与电机连接。

2.根据权利要求1所述的具备安全功能的电机控制器，其特征在于，所述的控制器还包括IGBT保护模块，所述的IGBT保护模块分别与所述的第二主控模块和IGBT模块连接。

3.根据权利要求2所述的具备安全功能的电机控制器，其特征在于，所述的IGBT保护模块包括主动短路逻辑电路单元、高压备用电源单元、母线电容单元、第一安全开关单元和多个接触器单元，所述的主动短路逻辑电路单元分别与所述的IGBT模块和第二主控模块连接，所述的高压备用电源单元分别与所述的母线电容单元和IGBT模块连接，所述的多个接触器单元分别与所述的电机、第一安全开关单元和IGBT模块连接。

4.根据权利要求3所述的具备安全功能的电机控制器，其特征在于，所述的控制器还包括电源硬件保护模块，所述的电源硬件保护模块分别与所述的第二主控模块和系统电源模块连接。

5.根据权利要求4所述的具备安全功能的电机控制器，其特征在于，所述的电源硬件保护模块包括电源硬件监控单元、看门狗单元和第二安全开关单元，所述的电源硬件监控单元分别与所述的电源模块和第二安全开关单元连接、所述的看门狗单元与所述的第二安全开关单元连接。

6.根据权利要求5所述的具备安全功能的电机控制器，其特征在于，所述的第一安全开关单元和所述的第二安全开关单元为同一单元。

7.根据权利要求1所述的具备安全功能的电机控制器，其特征在于，所述的测量模块包括温度测量单元、相电流测量单元和相电压测量单元，所述的温度测量单元与所述的第二主控模块连接，所述的相电流测量单元分别与所述的电机、IGBT模块和第二主控模块连接，所述的相电压测量单元分别与所述的电机、IGBT模块和第二主控模块连接。

8.根据权利要求1所述的具备安全功能的电机控制器，其特征在于，所述的反馈模块包括电流反馈模块和位置反馈模块，所述的电流反馈模块分别与所述的电机和第一主控单元连接，所述的位置反馈模块与所述的电机和第一主控单元连接。

9.根据权利要求1所述的具备安全功能的电机控制器，其特征在于，所述的通讯模块包括CAN通讯单元、数字/模拟接口单元、编程接口单元和EEPROM单元，所述的CAN通讯单元分别与所述的第一主控模块和第二主控模块连接，所述的数字/模拟接口单元、编程接口单元和EEPROM单元分别与所述的第一主控模块连接。