CN210488308U - 隔离式旋变仿真装置及旋变解析电路的测试系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种隔离式旋变仿真装置及旋变解析电路的测试系统，所述的隔离式旋变仿真装置根据电力电子控制器输出的载波信号进行信号调制，并将调制信号输入至所述电力电子控制器，由所述电力电子控制器解析电机此时应达到的转速，包括：信号源，产生两个频率和幅值相同，相位相差90°的标准信号；信号调制板，与所述信号源连接，接收两个所述的标准信号；与所述电力电子控制器连接，接收所述载波信号；所述信号调制板对所述载波信号和两个所述标准信号分别进行调制，将得到的两个调制信号分别输入所述电力电子控制器。本实用新型简化了测试系统，大大降低了人力和时间成本。

Description

隔离式旋变仿真装置及旋变解析电路的测试系统

技术领域

本发明涉及汽车工程领域，尤其涉及一种隔离式旋变仿真装置及旋变解析电路的测试系统。

背景技术

电动汽车是指以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶，符合道路交通、安全法规各项要求的交通工具。由于对环境影响相对传统汽车较小，电动汽车是目前比较推荐的车型。

电力电子控制器(PEU：Power Electric Unit)则是电动汽车中控制电机的主要部件。企业在PEU的研发和生产中需要对PEU的各个部分分别进行功能测试，以保证PEU在恶劣工作环境中保持稳定的性能。

其中，解析电路的测试内容主要包括测试解析电路对电机转速、角度和方向的解析能力。传统的测试系统(方法)如图1所示，旋转变压器3’通常是固有的、安装于电机2的转轴上的部件，旋转变压器3’还与电力电子控制器1连接，旋转变压器3’的输入端接收电力电子控制器1给出的载波信号，其转子跟随电机2旋转，其输出端输出包络相位相差90°的两个调制信号(通常为sin 信号和cos信号)。电力电子控制器1中的旋变解析电路根据所述调制信号解析出相应的电机的转速以及角度和方向信息。然后进一步与控制系统的控制数据进行比较，以确认旋变解析电路的解析是否正确。

但是图1所示解析电路的测试系统是利用实际使用的电机和旋变的组合进行的，从产品测试的角度看，使用固定型号的电机和旋转变压器并无法覆盖不同产品的设计需求。而如果使用多种电机与旋转变压器的组合来进行试验则又将引入更换旋转变压器带来的不便，以及缺乏通用性的缺点。

发明内容

为了解决上述问题，使旋变解析电路的测试更具有全面性，且减少更换电机及旋变带来的不便，本发明首先提供一种隔离式旋变仿真装置，用于替代旋转变压器产生调制信号，且所产生的调制信号的频率、幅度可灵活调整，不需要通过更换旋转变压器和电机就能实现大范围的调制信号输出。

所述的隔离式旋变仿真装置根据电力电子控制器输出的载波信号进行信号调制，并将调制信号输入至所述电力电子控制器，由所述电力电子控制器解析电机此时应达到的转速，整套仿真装置包括：

信号源，产生两个频率和幅值相同，相位相差90°的标准信号；

信号调制板，与所述信号源连接，接收两个所述的标准信号；与所述电力电子控制器连接，接收所述载波信号；

所述信号调制板对所述载波信号和两个所述标准信号分别进行调制，将得到的两个调制信号分别输入所述电力电子控制器。

上述的隔离式旋变仿真装置，其中，还包括一第一隔离变压器，所述电力电子控制器输出的载波信号经所述第一隔离变压器隔离后输出至所述信号调制板。

上述的隔离式旋变仿真装置，其中，所述信号调制板输出端还包括两个第二隔离变压器，所述调制信号经所述第二隔离变压器后输出至所述电力电子控制器。

上述的隔离式旋变仿真装置，其中，所述调制信号输出至所述电力电子控制器的旋变解析电路，所述旋变解析电路解析所述调制信号从而获取电机的转速、角度和方向信息。

上述的隔离式旋变仿真装置，其中，所述信号调制板包括用以进行调制的高精度模拟乘法器AD734。

上述的隔离式旋变仿真装置，其中，所述信号调制板输出端还包括两个隔离电容或两个隔离芯片，所述调制信号经所述隔离电容或隔离芯片后输入至所述电力电子控制器。

上述的隔离式旋变仿真装置，其中，所述信号调制板包括用以进行调制的高精度模拟乘法器AD534、AD835或MPY634。

上述的隔离式旋变仿真装置，其中，所述信号调制板还包括对输入信号进行放大或衰减的信号处理模块，所述电力电子控制器输出的载波信号经所述信号处理模块调整信号幅值后输入至所述信号调制板。

本发明还提出了一种旋变解析电路的测试系统，包括隔离式旋变仿真装置和电力电子控制器；所述隔离式旋变仿真装置与所述电力电子控制器连接，所述电力电子控制器向所述隔离式旋变仿真装置输出载波信号，所述隔离式旋变仿真装置向所述电力电子控制器输出两路调制信号，所述电力电子控制器的旋变解析电路根据所述调制信号解析所述隔离式旋变仿真装置所模拟的电机的转速、角度和方向信息，并与所述电力电子控制器提供的设定值相比较。

上述的旋变解析电路的测试系统，其中，还包括一控制模块，所述控制模块用于自动调整所述隔离式旋变仿真装置中的信号源的输出信号的频率和幅值。

与现有技术相比，本发明提出的隔离式旋变仿真装置摆脱了现有测试系统中电机本身的性能(主要指转速)对旋变解析电路测试的限制，使得输入旋变解析电路的调制信号的频率范围大大增大，且不需要频繁更换电机和旋变的组合，降低了劳动强度，提高了测试效率。

使用所述隔离式旋变仿真装置而构建的旋变解析电路的测试系统的结构简单，测试过程便捷。结合控制模块后还能实现多种旋变的仿真，降低了测试系统的复杂程度，减少换型时间，也降低了生产成本。

附图说明

图1是现有的测试框图；

图2是本发明旋变解析电路的测试系统的原理框图；

图3是本发明信号调制板的原理图；

图4是本发明旋变解析电路的测试系统的一实施例的示意框图；

图5是图4所示系统的输入输出信号实测波形；

图6是隔离式旋转变压器的工作原理图；

图7是图6的一个实施例的引线图。

具体实施方式

为使本发明的目的、特征更明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明，然而，本发明可以用不同的形式实现，不应只是局限在所述的实施例。

在现有的PEU测试过程中，旋变解析电路的测试严重依赖实际使用的电机和旋转变压器，其中，旋转变压器的转子由电机带动旋转。作为一种常识，本领域技术人员应当可以理解，测试的全覆盖原则。那么，对PEU的测试如果只依赖一种电机和一种旋转变压器的组合，那么必然导致测试不完全，不能考核到PEU所应覆盖的数据范围。现有的测试方法一般都采取固定电机，更换多种旋转变压器的方法实现全覆盖原则。由于电机和旋转变压器的接口并无标准形式，因此，每次更换旋转变压器的过程都比较复杂，可能需要多种转接工装，浪费大量不必要的成本，从而将导致测试效率低下。因此本发明参考通讯领域中的“调幅”的概念，开创性的将之应用到汽车电子的旋变仿真中，提出了一种隔离式旋变仿真装置，该隔离式旋变仿真装置能够产生频率、幅度范围足够大的调制信号，用于模拟旋转变压器的输出(同时也可略去电机)，从而以单一的装置替代电机与旋变的组合，使测试工作的复杂度大大降低。

所述的隔离式旋变仿真装置包括信号源和信号调制板。

所述信号源用于产生两个频率和幅值相同，相位相差90°的标准信号，该标准信号用于提供给所述信号调制板进行调制。

所述信号调制板与所述信号源连接，接收两个所述的标准信号；还与电力电子控制器(PEU：Power Electric Unit)连接，接收由所述PEU提供的载波信号。

所述信号调制板对所述载波信号和两个所述标准信号分别进行调制，将得到的两个调制信号分别输入所述电力电子控制器。

图3为所述信号调制板的原理示意图，板上的核心调制元器件为ADI公司的高精度模拟乘法器AD734。AD734具有高速、高精度、低失真、低噪声等特点，非常适合汽车行业的复杂外部工作环境使用。通过对外围电路的设置， AD734可作为标准乘法器使用，一个AD734对应一条通道，使用2个AD734 即可实现两路同时调制、同时输出。本实施例中固定载波为10kHz，由于输入的 sin信号的频率和cos信号的频率与被模拟的电机的转速存在一一对应的换算关系，可通过计算获得电机转速信息。

进一步地，如图3所示的隔离式旋变仿真装置中，所述调制信号输入至所述电力电子控制器的旋变解析电路，所述旋变解析电路根据固有的频率与转速的函数关系解析所述调制信号获取电机的转速、角度和方向信息。所述旋变解析电路解析调制后的sin/cos信号幅值的瞬时比值，从而得到电机当前的角度，根据单位时间内角度的变化量可计算出电机的当前转速信息。并通过判断角度变化量是增量还是减量计算出转向。

图6为隔离旋转变压器的工作原理图，图7为一个实际的旋转变压器的引线图。由图可知，PEU与旋转变压器的信号连接关系为：PEU输出载波信号至旋变的初级线圈，旋变的2个次级线圈输出包含了电机转速信息的2路调制信号(sin信号和cos信号)。图3完全实现了图6所示的产生与转速相关的调制信号的需求。

进一步地，由于PEU输出载波信号的同时可能带有直流偏置的成分，因此所述的隔离式旋变仿真装置中还包括一第一隔离变压器，所述电力电子控制器输出的载波信号经所述第一隔离变压器隔离后输出至所述信号调制板。

进一步地，用于对输入信号进行调制的芯片，包括AD734、AD534、AD835 或MPY634，都对输入电压的大小有要求。因此，所述信号调制板还包括一可以对输入信号进行放大或衰减处理的信号处理模块。所述电力电子控制器输出的载波信号经所述信号处理模块调整信号幅值后输入至所述信号调制板。具体的，由于AD734能接受的输入信号电压范围为±12.5V，那么本实施例需将输入信号调整到±12.5V的范围内。如果使用其他不同范围的芯片，那么本领域的技术人员可知，所述信号处理模块需进行适应性调整，以使信号适合于不同型号的芯片。

进一步地，上述的隔离式旋变仿真装置中，所述信号调制板输出端还包括两个第二隔离变压器，所述调制信号经所述第二隔离变压器后输入至所述电力电子控制器。本实施例中所述第二隔离变压器的变压比为1:1。

同时，所述隔离变压器可替换为两个隔离电容或两个隔离芯片，所述调制信号经隔离电容或隔离芯片后输入至所述电力电子控制器，以取代本实施例中的第二隔离变压器。

本发明还提出了一种旋变解析电路的测试系统，该测试系统包括了前述的隔离式旋变仿真装置以及电力电子控制器(PEU)。所述测试系统可以脱离现有的测试方法中所需要的多种电机和旋变的组合实物而对PEU中的旋变解析电路进行全覆盖测试，大大缩小测试系统，简化测试过程，节约人力和物力成本，提高测试效率。

由于电机的转速由所述PEU设定，而在本测试系统中，隔离式旋变仿真装置通过专用板卡产生/模拟旋转变压器感应到的电机转速，因此本测试系统可以不与电机(包括旋转变压器)实际相连，而是将所述隔离式旋变仿真装置所仿真(或者说模拟)得出的电机转速信息输入PEU中旋变解析电路。所述旋变解析电路解析出的转速(还包括角度和方向)信息与PEU设定的、电机应到达的转速相比较即可达到测试旋变解析电路的目的。

如图2和图4所示，隔离式旋变仿真装置3与电力电子控制器1连接，电力电子控制器1通过隔离变压器后，向隔离式旋变仿真装置3输出载波信号。本实施例中的所述载波信号为10kHz；隔离式旋变仿真装置3内的信号源输出2 路大小相等、频率相同、相位相差90°的标准sin/cos信号，经隔离式旋变仿真装置3内的信号调制板调制后，隔离式旋变仿真装置3向电力电子控制器1输出两路调制信号。如图5中信号2和信号3所示即为一组调制信号的示例波形。所述的两路调制信号输入至所述PEU，由所述PEU中的旋变解析电路解析所模拟的电机此时应达到的转速、角度和方向信息，并与所述电力电子控制器提供的设定值相比较，从而可以判断所述旋变解析电路的解析是否正确，工作是否正常。

进一步地，上述的旋变解析电路的测试系统中，还可以包括一控制模块，所述控制模块用于精确的、自动的调整所述隔离式旋变仿真装置3内的信号源的输出信号的频率和幅值，以避免人工调整的不确定性。

如图5所示的调制信号(信号2和信号3)，是在载波信号为10kHz，sin/cos 信号的频率为200Hz的情况下得到的，将其输入到本实施例中的旋变解析电路，结合PEU中预置的极对数(一般默认为6)。根据转速-频率换算函数可知：

N＝60f/P＝60*200/6＝2000RPM；

其中，N为转速，f为频率，P为极对数，则预期PEU解析转速为2000RPM。此时，通过CAN总线分析工具询问PEU，得到解析后的转速值为2000RPM，说明旋变解析电路的解析结果与预期一致。从而可以通过这一方法检验旋变解析电路的工作是否正常。

进一步地，上述的旋变解析电路的测试系统中，还可以包括一判断模块，所述判断模块能获取所模拟的电机的预设转速以及所述旋变解析电路所解析得出的电机转速。所述判断模块与所述旋变解析电路同步工作，即同步比较所述预设转速和解析所得的电机转速是否相符，并在试验结束后给出判定结果。

本发明通过信号源和信号调制板的模拟，取代了现有技术中的电机与旋转变压器的组合，用于测试PEU中的旋变解析电路的测试。简化了测试系统，大大降低了人力和时间成本。

显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种隔离式旋变仿真装置，其特征在于，根据电力电子控制器输出的载波信号进行信号调制，并将调制信号输入至所述电力电子控制器，由所述电力电子控制器解析电机此时应达到的转速，包括：

信号源，产生两个频率和幅值相同，相位相差90°的标准sin/cos信号；

信号调制板，与所述信号源连接，接收两个所述的标准sin/cos信号；与所述电力电子控制器连接，接收所述载波信号；

所述信号调制板对所述载波信号和两个所述标准sin/cos信号分别进行调制，将得到的两个调制信号分别输入所述电力电子控制器。

2.如权利要求1所述的隔离式旋变仿真装置，其特征在于，还包括一第一隔离变压器，所述电力电子控制器输出的载波信号经所述第一隔离变压器隔离后输出至所述信号调制板。

3.如权利要求1或2所述的隔离式旋变仿真装置，其特征在于，所述信号调制板输出端还包括两个第二隔离变压器，所述调制信号经所述第二隔离变压器隔离后输出至所述电力电子控制器。

4.如权利要求1所述的隔离式旋变仿真装置，其特征在于，所述调制信号输出至所述电力电子控制器的旋变解析电路，所述旋变解析电路解析所述调制信号获取电机的转速、角度和方向信息。

5.如权利要求2所述的隔离式旋变仿真装置，其特征在于，所述信号调制板包括用以进行调制的高精度模拟乘法器AD734。

6.如权利要求1或2所述的隔离式旋变仿真装置，其特征在于，所述信号调制板输出端还包括两个隔离电容或两个隔离芯片，所述调制信号经所述隔离电容或隔离芯片隔离后输出至所述电力电子控制器。

7.如权利要求2所述的隔离式旋变仿真装置，其特征在于，所述信号调制板包括用以进行调制的高精度模拟乘法器AD534、AD835或MPY634。

8.如权利要求5或7所述的隔离式旋变仿真装置，其特征在于，所述信号调制板还包括对输入信号进行放大或衰减的信号处理模块，所述电力电子控制器输出的载波信号经所述信号处理模块调整信号幅值后输入至所述信号调制板。

9.一种旋变解析电路的测试系统，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述的隔离式旋变仿真装置和电力电子控制器；所述隔离式旋变仿真装置与所述电力电子控制器连接，所述电力电子控制器向所述隔离式旋变仿真装置输出载波信号，所述隔离式旋变仿真装置向所述电力电子控制器输出两路调制信号，所述电力电子控制器的旋变解析电路根据所述调制信号解析所述隔离式旋变仿真装置所模拟的电机的转速、角度和方向信息，并与所述电力电子控制器提供的设定值相比较。

10.如权利要求9所述的旋变解析电路的测试系统，其特征在于，还包括一控制模块，所述控制模块用于自动调整所述隔离式旋变仿真装置中的信号源的输出信号的频率和幅值。

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