CN207968358U - 电动汽车电机双编码器控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电动汽车电机双编码器控制系统，包括电机单元、电机控制单元、编码器单元、解码器单元，编码器单元包括第一编码器和第二编码器，第一编码器和第二编码器分别固定在电机单元上，与电机单元同步转动，第一编码器和第二编码器用于采集所述电机单元的运行参数；解码器单元分别与编码器单元和电机控制单元连接，将第一编码器和第二编码器所采集到的参数解码并发送至电机控制单元；电机控制单元根据电机单元的运行参数控制电机单元；任一编码器发生故障时，电机控制单元切换使用正常状态的编码器的参数控制电机单元，使高速行驶中的电动汽车平稳运行，不会发生车辆进入紧急制动等情况。

Description

电动汽车电机双编码器控制系统

技术领域

本实用新型设计一种电动汽车控制系统，尤其是一种电动汽车电机双编码器控制系统。

背景技术

电机位置传感器主要分为：光电编码器、磁编码器和旋转变压器，现在电机驱动器中编码器主要采用磁阻式旋转变压器，编码器是检测元件，主要用来检测电机转角位置，解码器可以把编码器检测到的电机转角位置换算成直线运行距离，也可以通过计算单位时间内的脉冲数来算出电机转速，在电动汽车实际行驶过程中，不可避免会有遇到编码器掉线等失效的情况发生，一旦编码器掉线等失效紧急情况发生时，反馈速度异常，导致电机失控，常规的解决办法是车辆进入紧急制动，不足的是会出现电机抱死现象。此情况若在车辆高速运行的过程中发生则很可能引发事故，直接威胁驾驶员的生命安全。

因此，需要提供一种当编码器掉线等失效情况发生时，能让电动汽车继续平稳行驶的电动汽车控制系统。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术中的不足，提供一种能在电动汽车编码器掉线等失效的情况发生时，能让电动汽车继续平稳行驶的电动汽车电机双编码器控制系统。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：一种电动汽车电机双编码器控制系统，包括电机单元、电机控制单元、编码器单元、解码器单元；

所述编码器单元包括第一编码器和第二编码器，第一编码器和第二编码器分别固定在所述电机单元上，与所述电机单元同步转动，所述第一编码器和第二编码器用于采集所述电机单元的运行参数；

所述解码器单元分别与所述编码器单元和所述电机控制单元连接，所述解码器单元用于将所述第一编码器和所述第二编码器所采集到的所述电机单元的运行参数解码并发送至所述电机控制单元；

所述电机控制单元连接所述电机单元，用于根据所述电机单元的运行参数控制所述电机单元。

本实用新型通过在电动汽车电机上设置第一编码器和第二编码器，当任一处于运行状态中的编码器失效时，电机控制单元可以采用另外一个功能正常的编码器所采集的电机单元运行参数参与电机的控制，防止了由于编码器失效从而导致的电机失控、车辆进入紧急制动、电机抱死的情况发生。

进一步，当所述第一编码器或所述第二编码器失效时，所述电机控制单元停止使用失效的所述第一编码器或第二编码器所采集的所述电机单元的运行参数参与对所述电机单元的控制。防止了由于编码器失效从而导致的电机失控、车辆进入紧急制动、电机抱死的情况发生。

在一种实施例中，所述解码器单元包括第一解码器和第二解码器，所述第一解码器与所述第一编码器和所述电机控制单元连接，所述第一解码器用于将所述第一编码器所采集到的参数解码并发送至所述电机控制单元；所述第二解码器与所述第二编码器和所述电机控制单元连接，所述第二解码器用于将所述第二编码器所采集到的参数解码并发送至所述电机控制单元。采用双解码器结构，可以使第一编码器和第二编码器处于一使用一备用状态或者同时工作状态。

在另一种实施例中，所述解码器单元包括第三解码器和切换装置，所述第三解码器与所述电机控制单元连接，所述切换装置分别与所述第一编码器、所述第二编码器、所述第三解码器和所述电机控制单元连接，所述切换装置接收所述电机控制单元的指令，切换所述第一编码器与所述第三解码器接通，或所述第二编码器与所述第三解码器接通。采用单解码器和切换装置，可以在一个编码器失效时，切为另一个编码器工作，节省了成本和空间。

进一步，还包括一个转速检测单元，所述转速检测单元与所述电机控制单元连接，所述转速检测单元检测所述电机单元转速，并将转速信号发送给所述电机控制单元。增加了电机单元转速测量的方式。

进一步，还包括一个显示装置，所述显示装置与所述电机控制单元连接，用于显示所述电机单元的转速。显示装置能使驾驶人员更直观和方便的监测电机转速。

为了能更清晰的理解本实用新型，以下将结合附图说明阐述本实用新型的具体实施方式。

附图说明

图1是本实用新型第一实施例系统框图；

图2是本实用新型第二实施例系统框图。

具体实施方式

图1是本实用新型第一种实施例的系统框图，如图1所示，本实施例电动汽车电机双编码器控制系统包括：电机控制器10、三相逆变器20、电机30、第一编码器41、第二编码器42、第一解码器51、第二解码器52、转速检测单元80以及显示器90，其中，电机控制器10通过三相逆变器20控制电机30的启动、停止根据电机70的运行参数对电机70运行中的状态进行调整；第一编码器41和第二编码器42分别固定在电机70上，能够测量电机30的角位置、角加速度、转速和位移等运行参数，第一编码器41与第一解码器51连接，第一解码器51与电机控制器10连接，负责将第一编码器41所输出的参数解码为电机30的角位置、角加速度、速度和位移等参数并将上述参数发送至电机控制器10；第二编码器41与第二解码器51连接，第二解码器51与电机控制器10连接，负责将第二编码器41所输出的参数解码为电机30的角位置、角加速度、速度和位移等参数并将上述参数发送至电机控制器10；转速检测单元80安装于电机30上，能够实时监测电机30的转速，并将转速信号发送至电机控制器10，显示器90与电机控制器10连接，能从电机控制器10中获取电机30的转速信号，并显示。

本实施例中，第一编码器41和第二编码器42的工作方式有两种，下面分别作介绍。

第一种工作方式：第一编码器41和第二编码器42分别处于工作状态和备用状态。以下以第一编码器41处于工作状态，第二编码器42处于备用状态时的工作原理作详细说明：在电动汽车行驶时，第一解码器51将第一编码器41所采集到的信号转换为电机30的转速信号，发送至电机控制器10，同时，转速检测单元80也同步采集电机单元30的转速信号，并实时发送至电机控制器10，电机控制器10实时比较第一编码器41和转速检测单元80所检测到的转速信号，若两个转速信号的偏差超过设定值，则判定第一编码器41失效，同时，显示装置90上会显示报警信息，此时电机控制单元10发出信号切换为使用第二编码器42所采集的参数参与控制，并同时发出信号停止使用从第一编码器41中所采集的参数参与控制，此时切换完成。

在本工作方式中，电机控制器10采集处于工作状态的第一编码器41所检测的电机30的参数，并使用该参数参与电机控制；处于备用状态的第二编码器42，可以是停止检测状态，在本实施例中，处于备用状态的第二编码器42仍实时检测电机30的参数；电机控制单元可以不采集处于备用状态的第二编码器42所检测的电机的参数，或电机控制单元仍采集处于备用状态的第二编码器42所检测的电机参数，但不参与电机30的控制。

具体的，在本工作方式中，电机双编码器控制系统的运行原理为：

S10，第一编码器41工作，第二编码器42备用，判断第一编码器41是否发生掉线等失效故障；

S11，则电机控制器10启用第二编码器42所采集的信号参与控制，并同时停止使用第一编码器41采集的信号参与控制；

S12，电机控制器10输出控制信号控制电机30继续保持正常工作或者停止运行。

第二种工作方式：第一编码器41和第二编码器42同时处于工作状态。在此工作方式中，电机控制器10同时采集第一编码器41和第二编码器42所检测的电机参数，并将第一编码器41和第二编码器42所检测的电机参数同时参与控制，以下对本工作方式的工作原理做详细说明：在电动汽车行驶时，第一解码器51将第一编码器41所采集到的信号转换为电机30的转速信号，发送至电机控制器10，同时，第二解码器52也将第二编码器42所采集到的信号转换为电机30的转速信号发送至电机控制器10，同时，转速检测单元80也同步采集电机单元30的转速信号，并实时发送至电机控制器10，电机控制器10实时比较第一编码器41、第二编码器42所检测到的转速信号，若编码器41和编码器42所采集的转速参数基本一致，则电机控制器10计算两者的转速均值，使用该转速均值参与电机30的控制，并发送至显示装置90，同时，控制器10还将第一编码器41和第二编码器42所采集的转速信号分别与转速检测单元80所检测到的转速信号进行比较，若第一编码器41所采集的转速信号与转速检测单元80所检测到的转速信号偏差超过设定值，则判定第一编码器41失效，电机控制器10发出信号，停止第一编码器41，同时，显示装置90上会显示报警信息，同理，若第二编码器42所采集的转速与转速检测单元80所检测到的转速信号偏差超过设定值，则判定第二编码器42失效，电机控制器10发出信号，停止第二编码器42。

具体的，在本工作方式中，电机双编码器控制系统的运行原理为：

S20，第一编码器41与第二编码器42同时工作，电机控制器10对第一编码器41和第二编码器42所测得的电机30的转速进行实时检测对比，判断其中的一个编码器是否发生掉线等失效故障。

S21，若判定其中一个编码器失效，则电机控制器10发出信号停止使用故障编码器所采集的参数参与控制。

S22，电机控制器10输出控制信号控制电机30继续保持正常工作或者停止运行。

步骤S20还可以采用其他方法，如：电机控制器10将第一编码器41所采集的电机30的转速信号分别与前一周期第一编码器41所采集的电机30的转速信号进行比较，若偏差超过设定值，则判定第一编码器41失效；本方法中，还可以进行连续三个周期的对比，以确保判断准确。采用此方法时，本实施例中也可以不使用转速检测单元80，以达到本实用新型想要达到的技术效果。

步骤S20还可以采用其他方法，如：电机控制器10将第一编码器41所采集的电机30的角加速度信号与前一周期第一编码器41所采集的电机30的角加速度信号进行比较，若偏差超过设定值，则判定第一编码器41失效；本方法中，还可以进行连续三个周期的对比，以确保判断准确。采用此方法时，本实施例中也可以不使用转速检测单元80，以达到本实用新型想要达到的技术效果。

图2是本实用新型第二种实施例的系统框图，如图2所示，本实施例电动汽车电机双编码器控制系统包括：电机控制器10、三相逆变器20、电机30、第一编码器41、第二编码器42、第三解码器53、切换装置60、转速检测单元80以及显示器90，其中，电机控制器10通过三相逆变器20控制电机30的启动、停止以及根据电机70的运行参数对电机70运行中的状态进行调整；第一编码器41和第二编码器42分别固定在电机70上，能够测量电机30的角位置、角加速度、转速和位移等运行参数，第一编码器41和第二编码器42分别于与切换装置60连接，切换装置60还分别与电机控制器10和第三解码器53连接，可接收电机控制器10的控制指令，实时切换为第一编码器41与第三解码器53接通、第二编码器42与第三解码器53断开和第一编码器41与第三解码器53断开、第二编码器42与第三解码器53接通两种工作状态，第三解码器53与电机控制器10连接，负责将第一编码器41或第二编码器42所输出的参数解码为电机30的角位置、角加速度、转速和位移等参数并将上述参数发送至电机控制器10；转速检测单元80安装于电机30上，能够实时监测电机30的转速，并将转速信号发送至电机控制器10，显示器90与电机控制器10连接，能从电机控制器10中获取电机30的转速信号，并显示。

本实施例的工作原理为：在电动汽车行驶时，切换装置60仅同时接通一个编码器与第三解码器53的连接，以下以第一编码器41与第三解码器53连接，第二编码器42与第三解码器53断开为例作详细说明：第三解码器53将第一编码器41所采集到的信号转换为电机30的转速信号，发送至电机控制器10，同时，转速检测单元80也同步采集电机单元30的转速信号，并实时发送至电机控制器10，电机控制器10实时比较第一编码器41和转速检测单元80所检测到的转速信号，若两个转速信号的偏差超过设定值，则判定第一编码器41失效，同时，显示装置90上会显示报警信息，此时电机控制单元10发出控制指令给切换装置60，切换装置60接收到控制指令后，作出切换动作，将第一编码器41与第三解码器53的连接断开，并连接第二编码器42与第三解码器53，此时切换完成。

具体的，在本实施例中，电机双编码系统的运行原理为：

S30，第一编码器41工作，第二编码器42备用，处于备用状态的第二编码器42，可以是停止检测状态，在本实施例中，处于备用状态的第二编码器42仍实时检测电机参数，切换装置使第二编码器42与第三解码器53的连接处于断开状态，使第一编码器41与第三解码器53的连接处于接通状态，电机控制器10判断第一编码器41是否发生失效故障；

S31，若判定第一编码器41发生失效故障，电机控制器10发出控制指令给切换装置60，切换装置60接收到控制指令后，作出切换动作，将第一编码器41与第三解码器53的连接断开，并同时连接第二编码器42与第三解码器53，此时电机控制器10使用第二解码器42所采集的参数进行控制；

S32，电机控制器10输出控制信号控制电机30继续保持正常工作或者停止运行。

步骤S30还可以采用其他方法，如：电机控制器10将第一编码器41所采集的电机30的转速信号与前一周期第一编码器41所采集的电机30的转速信号进行比较，若偏差超过设定值，则判定第一编码器41失效；本方法中，还可以进行连续三个周期的对比，以确保判断准确。采用此方法时，本实施例中也可以不使用转速检测单元80，以达到本实用新型想要达到的技术效果。

步骤S30还可以采用其他方法，如电机控制器10将第一编码器41所采集的电机30的转速信号与转速检测单元80所实时采集的转速信号进行比较，若偏差超过设定值，这判定第一编码器41失效，本方法中，还可以进行连续三个周期的对比，以确保判断准确。

本实用新型中，编码器可以采用光电编码器、磁编码器或旋转变压器，采用本实用新型电动汽车电机双编码器控制系统及方法，可以使电动汽车高速行驶过程中发生编码器失效等故障时，进行快速无扰的切换，将单编码器失效等故障所引起的不可控的失效转化为可控的失效，有效的避免电机失控、车辆进入紧急制动和电机抱死现象，可以使高速行驶的车辆安全平稳的行驶，避免事故的发生。

本实用新型并不局限于上述实施方式，如果对本实用新型的各种改动或变形不脱离本实用新型的精神和范围，倘若这些改动和变形属于本实用新型的权利要求和等同技术范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变形。

Claims (6)

1.一种电动汽车电机双编码器控制系统，其特征在于：包括电机单元、电机控制单元、编码器单元、解码器单元；

所述编码器单元包括第一编码器和第二编码器，第一编码器和第二编码器分别固定在所述电机单元上，与所述电机单元同步转动，所述解码器单元分别与所述编码器单元和所述电机控制单元连接；所述电机控制单元连接所述电机单元，

所述第一编码器和第二编码器采集所述电机单元的运行参数，并将所述运行参数传送至所述解码器单元，所述解码器单元将所述第一编码器和所述第二编码器所采集到的所述电机单元的运行参数解码并发送至所述电机控制单元，所述电机控制单元接收所述电机单元的运行参数，控制所述电机单元。

2.如权利要求1所述的电动汽车电机双编码器控制系统，其特征在于：

当所述第一编码器或所述第二编码器失效时，所述电机控制单元停止接收失效的所述第一编码器或第二编码器所采集的所述电机单元的运行参数。

3.如权利要求1所述的电动汽车电机双编码器控制系统，其特征在于：

所述解码器单元包括第一解码器和第二解码器，所述第一解码器与所述第一编码器和所述电机控制单元连接，所述第一解码器将所述第一编码器所采集到的参数解码并发送至所述电机控制单元；所述第二解码器与所述第二编码器和所述电机控制单元连接，所述第二解码器将所述第二编码器所采集到的参数解码并发送至所述电机控制单元。

4.如权利要求1所述的电动汽车电机双编码器控制系统，其特征在于：所述解码器单元包括第三解码器和切换装置，所述第三解码器与所述电机控制单元连接，所述切换装置分别与所述第一编码器、所述第二编码器、所述第三解码器和所述电机控制单元连接，所述切换装置接收所述电机控制单元的指令，切换所述第一编码器与所述第三解码器接通，或所述第二编码器与所述第三解码器接通。

5.如权利要求1至4任一项所述的电动汽车电机双编码器控制系统，其特征在于：还包括一个转速检测单元，所述转速检测单元与所述电机控制单元连接，所述转速检测单元检测所述电机单元转速，并将转速信号发送给所述电机控制单元。

6.如权利要求1至4任一项所述的电动汽车电机双编码器控制系统，其特征在于：还包括一个显示装置，所述显示装置与所述电机控制单元连接，显示所述电机单元的转速。