CN206878734U - 用于有刷eps控制器的直流电机电流采样装置 - Google Patents
用于有刷eps控制器的直流电机电流采样装置 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型公开了一种用于有刷EPS控制器的直流电机电流采样装置，包括控制器模块，控制器驱动桥模块，控制器母线采样电路，控制器电流采样电路和电机；控制器模块包括主芯片和驱动芯片，控制器驱动桥模块与驱动芯片电连接，控制器电流采样电路与控制器主芯片电连接，主芯片与驱动芯片电连接，控制器电流采样电路和控制器驱动桥模块均与控制器母线采样电路电连接，控制器驱动桥模块与电机电连接。本实用新型具有可实时监控电流采样电路的零点漂移并进行相应的故障诊断，提高电机控制精度，减少力矩波动和增强EPS系统故障安全可靠性的特点。
Description
技术领域
本实用新型涉及直流电机检测技术领域，尤其是涉及一种可实时监控电流采样电路的零点漂移并进行相应的故障诊断的用于有刷EPS控制器的直流电机电流采样装置。
背景技术
目前，市场上有刷EPS控制器采用常规的直流电机控制器，通过电机相线采样获取电机电流信息的方法，其带有无法有效监控电流采样电路的零点漂移的问题，而造成的力矩波动较大的控制难点。
针对上述一些问题，中国专利公告号为CN203310900U，于2013年11月27日，本实用新型公开了一种直流电机电流检测电路，包括：MCU、左端电路和右端电路，所述左端电路和电机M1 端连接，所述右端电路和电机M2 端连接，所述直流电机的驱动电路由四个场效应管组成，当电机正转时，场效应管Q1、Q4 导通，电机电流从M1 端流入M2 端，电机电流可以通过场效应管Q4 端的管压降计算得到。本实用新型的直流电机电流检测电路采用较少的电子器件，通过检测MOSFET 的管压降，实现直流电机的电流检测，电路结构简单，检测精度高，使得检测过程简化，提高了工作效率。但其不足之处是：无法实时监控电流采样电路的零点漂移并进行相应的故障诊断。
实用新型内容
本实用新型是为了克服现有技术中，用于有刷EPS控制器的直流电机电流采样电路无法有效监控电流采样电路零点漂移的现象，而造成力矩波动较大的控制难点问题，提供了一种可实时监控电流采样电路的零点漂移并进行相应的故障诊断，提高电机控制精度和增强EPS系统故障安全可靠性的用于有刷EPS控制器的直流电机电流采样装置。
为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
一种用于有刷EPS控制器的直流电机电流采样装置，包括控制器模块，控制器驱动桥模块，控制器母线采样电路，控制器电流采样电路和电机；控制器模块包括主芯片和驱动芯片，控制器驱动桥模块与驱动芯片电连接，控制器电流采样电路与主芯片电连接，主芯片与驱动芯片电连接，控制器电流采样电路和控制器驱动桥模块均与控制器母线采样电路电连接，控制器驱动桥模块与电机电连接。
本实用新型中，主芯片调整PWM信号控制驱动芯片来驱动控制器驱动桥模块中MOS管部件的开关动作，控制器母线采样电路用于产生电压差，控制器电流采样电路用于将电路中的电压差放大后输入主芯片的模数转换通道。本实用新型可实时监控电流采样电路的零点漂移并进行相应的故障诊断，提高电机控制精度和增强EPS系统故障安全可靠性。
作为优选，控制器驱动桥模块包括电源Vbatt和增强型N-MOS管D1、增强型N-MOS管D2、增强型N-MOS管D3和增强型N-MOS管D4，增强型N-MOS管D1、增强型N-MOS管D2、增强型N-MOS管D3和增强型N-MOS管D4的栅极均与驱动芯片电连接，增强型N-MOS管D1的漏极分别与电源Vbatt和增强型N-MOS管D2的漏极电连接，增强型N-MOS管D1的源极分别与增强型N-MOS管D3的漏极和电机的一端电连接，电机的另一端分别与增强型N-MOS管D2的源极和增强型N-MOS管D4的漏极电连接，增强型N-MOS管D3的源极和增强型N-MOS管D4的源极电连接。增强型N-MOS管D1、增强型N-MOS管D2、增强型N-MOS管D3和增强型N-MOS管D4起到一个开关的作用，以形成电机供电电压，当电机正转时，场效应管D1、D4 导通，电流从D1 源极流入电机一端，再从电机另一端流出至D4漏极，在电机供电电压的作用下产生电机电流流向母线采样电阻R；当电机反转时，场效应管D2、D3 导通，电流从D2源极流入电机一端，再从电机另一端流出至D3漏极，在电机供电电压的作用下产生电机电流流向母线采样电阻R。
作为优选，控制器母线采样电路包括采样电阻R，采样电阻R的一端接地，采样电阻R另一端分别与增强型N-MOS管D3的源极和增强型N-MOS管D4的源极电连接。该连接方式使得电机电流流经采样电阻R时，能够形成电阻两端压差。
作为优选，控制器电流采样电路包括运算放大器A，运算放大器A的输出端与主芯片电连接，运算放大器A的同相输入端和反相输入端分别与采样电阻R的两端电连接。压差信号经过控制器电流采样电路的放大后输入主芯片的模数转换通道，主芯片通过模数转换采集到对应的数值，并转换为电流大小。
作为优选，控制器采用母线采样电路仅需要一个采样电阻R及对应的运算放大器，区别于当前市场通用的双采样电阻相线采样方法，控制电路简单且成本上有绝对优势。
因此，本实用新型具有如下有益效果：（1）可实时监控电流采样电路的零点漂移并进行相应的故障诊断；（2）提高电机控制精度；（3）增强EPS系统故障安全可靠性。
附图说明
图1是本实用新型的一种电路图。
图中：控制器模块1、控制器驱动桥模块2、控制器母线采样电路3、控制器电流采样电路4、电机5、主芯片6、驱动芯片7。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本实用新型做进一步的描述：
如图1所示的一种用于有刷EPS控制器的直流电机电流采样装置，包括控制器模块1，控制器驱动桥模块2，控制器母线采样电路3，控制器电流采样电路4和电机5；控制器模块包括主芯片6和驱动芯片7，控制器驱动桥模块与驱动芯片电连接，控制器电流采样电路与主芯片电连接，主芯片与驱动芯片电连接，控制器电流采样电路和控制器驱动桥模块均与控制器母线采样电路电连接，控制器驱动桥模块与电机电连接。控制器驱动桥模块包括电源Vbatt和增强型N-MOS管D1、增强型N-MOS管D2、增强型N-MOS管D3和增强型N-MOS管D4。控制器母线采样电路包括采样电阻R。采样电阻R的一端接地，采样电阻R另一端分别与增强型N-MOS管D3的源极和增强型N-MOS管D4的源极电连接。电机电流流经采样电阻R时，能够形成电阻两端压差。
增强型N-MOS管D1、增强型N-MOS管D2、增强型N-MOS管D3和增强型N-MOS管D4的栅极均与驱动芯片电连接，增强型N-MOS管D1的漏极分别与电源Vbatt和增强型N-MOS管D2的漏极电连接，增强型N-MOS管D1的源极分别与增强型N-MOS管D3的漏极和电机的一端电连接，电机的另一端分别与增强型N-MOS管D2的源极和增强型N-MOS管D4的漏极电连接，增强型N-MOS管D3的源极和增强型N-MOS管D4的源极电连接。增强型N-MOS管D1、增强型N-MOS管D2、增强型N-MOS管D3和增强型N-MOS管D4起到一个开关的作用，以形成电机供电电压，在电机供电电压的作用下产生电机电流。当电机正转时，场效应管D1、D4 导通，电流从D1 源极流入电机一端，再从电机另一端流出至D4漏极，在电机供电电压的作用下产生电机电流流向母线采样电阻R。当电机反转时，场效应管D2、D3 导通，电流从D2源极流入电机一端，再从电机另一端流出至D3漏极，在电机供电电压的作用下产生电机电流流向母线采样电阻R。
控制器电流采样电路包括运算放大器A，运算放大器A的输出端与主芯片电连接，运算放大器A的同相输入端和反相输入端分别与采样电阻R的两端电连接。压差信号经过控制器电流采样电路的放大后输入主芯片的模数转换通道，进行数据的采集。
本实用新型的工作原理如下：
主芯片调整PWM信号控制驱动芯片来驱动控制器驱动桥模块中MOS管部件的开关动作，以形成电机供电电压。在电机供电电压的作用下产生电机电流。电机电流流经采样电阻R，形成电阻两端压差。压差信号经过控制器电流采样电路的放大后输入主芯片的模数转换通道。主芯片通过模数转换采集到对应的数值，并转换为电流大小。主芯片根据电流大小调整PWM信号，完成对电机电流的闭环控制。
若需要，可以在MOS管关闭的时刻采集电流数值。该数值对应了控制器电流采样电路的零点漂移。使用该零点漂移对反馈电流值进行补偿，可以提高电机控制的精度。
若需要，可以进一步对采集到的零点漂移值进行判断。如果零点漂移值与理论值差别较大，可视为控制器电流采样电路故障，采取相应的故障保护策略，提高系统的可靠性。
应理解，本实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
Claims (4)
1.一种用于有刷EPS控制器的直流电机电流采样装置，其特征是，包括控制器模块(1)，控制器驱动桥模块(2)，控制器母线采样电路(3)，控制器电流采样电路(4)和电机(5)；控制器模块包括主芯片(6)和驱动芯片(7)，控制器驱动桥模块与驱动芯片电连接，控制器电流采样电路与主芯片电连接，主芯片与驱动芯片电连接，控制器电流采样电路和控制器驱动桥模块均与控制器母线采样电路电连接，控制器驱动桥模块与电机电连接；控制器母线采样电路包括采样电阻R，控制器电流采样电路包括运算放大器A，运算放大器A的输出端与主芯片电连接，运算放大器A的同相输入端和反相输入端分别与采样电阻R的两端电连接。
2.根据权利要求1所述的有刷EPS控制器的直流电机电流采样装置，其特征是，控制器驱动桥模块包括电源Vbatt和增强型N-MOS管D1、增强型N-MOS管D2、增强型N-MOS管D3和增强型N-MOS管D4。
3.根据权利要求2所述的有刷EPS控制器的直流电机电流采样装置，其特征是，增强型N-MOS管D1、增强型N-MOS管D2、增强型N-MOS管D3和增强型N-MOS管D4的栅极均与驱动芯片电连接，增强型N-MOS管D1的漏极分别与电源Vbatt和增强型N-MOS管D2的漏极电连接，增强型N-MOS管D1的源极分别与增强型N-MOS管D3的漏极和电机的一端电连接，电机的另一端分别与增强型N-MOS管D2的源极和增强型N-MOS管D4的漏极电连接，增强型N-MOS管D3的源极和增强型N-MOS管D4的源极电连接。
4.根据权利要求2或3所述的有刷EPS控制器的直流电机电流采样装置，其特征是，采样电阻R的一端接地，采样电阻R另一端分别与增强型N-MOS管D3的源极和增强型N-MOS管D4的源极电连接。
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