CN2857070Y - 电动汽车中电机控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电动汽车中电机控制装置，包括主控CPU、CAN控制器、CAN收发器，CAN控制器一端与主控CPU连接，另一端与CAN收发器耦合；还包括隔离电路，串接于所述CAN控制器与CAN收发器之间。CAN总线结构简单，只需要两根线，但是具有良好的功能特性和极高的可靠性，实现电动汽车中电机控制系统与其它模块的高速实时通讯，并尽力消除各种电磁干扰的影响，现场抗干扰能力强。CAN总线用短帧的方法通讯，占用总线时间不会太长，保证了通讯的实时性，CAN还有很好的检错性。

Description

电动汽车中电机控制装置

【技术领域】

本实用新型涉及一种控制装置，特别涉及用于电动汽车中的电机控制装置。

【背景技术】

随着能源危机的逼近和环保意识的提高，电动力汽车将越来越受到人们的欢迎，电机控制系统作为电动汽车的核心模块之一显得非常关键。随着汽车技术的发展，各个部件越来越复杂，为了保证整个系统的协调性和安全性，为了满足各子系统的实时性要求，电机模块与其它模块之间的通讯就显得格外重要。

电机控制系统要想很好地实现自己的功能，必须要与其他模块有协调的关系。电机控制系统要接收其他模块的数据，当电模块和主控ECU有严重的故障报警时，电机要立即关闭保证安全。另一方面，电机控制系统也要将自己的有关数据和故障信息发送给其他模块，比如电机母线电压、转速、脚刹手刹等等数据可以共享给其他模块，电机故障等报警要及时地发出去让其他模块做相应的处理。

在传统汽车中很少用到现场通讯，如果两个模块之间需要进行信息交互，那每个信号就需要一根对应的导线，在复杂恶劣的环境下容易被干扰，而且随着车上各种电子控制单元的数目不断增加，连接信号线显著增加。随着电动汽车的部件数字化、复杂化和整体协调性要求的提高，提高控制单元间通讯的可靠性和降低导线成本已成为迫切需要解决的问题。除此之外，电动汽车对通信传输的实时性也要求很高。

【发明内容】

本实用新型的目的是：提供一种通信及时、反应迅速、适用于电动汽车中电机控制控制装置。

为实现上述目的，本实用新型提出一种电动汽车中电机控制装置，包括主控CPU、CAN控制器、CAN收发器，所述CAN控制器一端与所述主控CPU连接，另一端与所述CAN收发器耦合。

上述的控制装置，还包括隔离电路，串接于所述CAN控制器与CAN收发器之间。还包括终端电阻，跨接于所述CAN收发器总线连接端的高电平端与低电平端之间。

由于采用了以上的方案，CAN总线结构简单，只需要两根线，但是具有良好的功能特性和极高的可靠性，实现电动汽车中电机控制系统与其它模块的高速实时通讯，并尽力消除各种电磁干扰的影响，现场抗干扰能力强。CAN总线用短帧的方法通讯，占用总线时间不会太长，保证了通讯的实时性，CAN还有很好的检错性。

本实用新型的装置结构简单、成本低；性能可靠；抗电磁干扰能力强。

【附图说明】

图1是电动汽车上的CAN总线网络系统架构示意图。

图2是本实用新型电机控制装置硬件结构图。

图3是本实用新型控制装置电路结构原理图。

图4是控制装置发送数据的大致流程流程图。

图5是控制装置接受数据的大致流程流程图。

【具体实施方式】

下面通过具体的实施例并结合附图对本实用新型作进一步详细的描述。

电动汽车上的CAN总线网络系统架构如图1，根据电动汽车的整体通讯需求和情况在CAN2.0B标准的基础上制定一个电动汽车通讯与控制协议，然后严格按照这个协议和根据硬件的条件在DSP环境下编写CAN的收发程序。在制定的CAN通讯协议中，电动汽车中的每个模块都被赋予一个地址，这些电子控制单元包括充电柜、电池监控、主控ECU、电机控制、ABS、EPS、制动模块、SRS模块、空调模块、显示模块、故障分析仪等等，发送的数据分为普通数据、状态数据、报警数据三种，由于这三种数据的性质有所不同，所以各自的优先级、发送频度及响应方式也有所不同。通讯方式有点对点和广播式两种方式。通信介质可以是双绞线、同轴电缆或光导纤维，节点数可达110个。

电机控制装置硬件结构如图2、图3所示，本系统的核心芯片是TMS320LF2407、PCA82C250；TMS320LF2407 DSP是TI公司的数字处理芯片，功能强大，是电机控制系统的核心器件，其集成了主控CPU、CAN控制器对电机的数据通讯已经足够，而且此芯片能将电机控制功能和通讯功能很好地融合起来。

PCA82C250是Philips公司的CAN收发器，是协议控制器和物理传输线路之间的接口，它们可以用高达1Mbit/s的位速率在两条有差动电压的总线电缆上传输数据。

如图3所示，从CAN控制器到PCA82C250再与CAN总线相连还需要接口电路，其中采用了6N137光电隔离电路。

软件是在电机控制程序中嵌套CAN的收发程序。为了紧密地嵌入电机控制主程序，采用CC2000编制CAN收发程序。CAN程序主要包括发送程序和接受程序。发送采用查询方式，接受采用中断方式。

在通讯过程中将数据打包需要遵照一定的协议，在本应用中已经在CAN2.0B的基础上拟定了一个通用协议，这样就可以按照协议打包通讯。

发送数据和接受数据的大致流程如下：

CAN初始化：

1.打开邮箱中断(设置CAN中断标志寄存器和CAN中断屏蔽寄存器)；

2.根据协议规定的波特率配置位定时器(设置位配置寄存器BCR1与BCR2)；

3.初始化CAN邮箱(设置邮箱标志符寄存器CAN_IFR及邮箱控制寄存器CAN_IMR)

4.配置邮箱标志符屏蔽位(设置局部接受屏蔽高位寄存器LAMn_H)

发送数据详细流程，请参考图4：

获取电机数据和报警并且按照协议进行打包：

从电机控制主程序中读取报警：动力电流电流状态、动力电机问题状况、IPM散热器温度状况、IPM状态、旋变正常/失效、电流霍尔正常/失效、电压霍尔正常/失效；

从电机控制主程序中读取状态信息：电机开启状态、脚刹状态、手刹状态、正常/限流行驶；

从电机控制主程序中读取普通数据：档位、油门位置、脚刹深度、动力电机母线电压、动力电机电流、电机转向、动力电机转速。

查询方式发送数据：

因为报警信号、状态数据、普通数据的重要程度不同，所以在协议中三者的发送频度不一样，在本系统中，可用邮箱4发送报警数据，邮箱5发送状态数据及普通数据；也就是说CAN处理程序循环一定的周期就发送一次数据，设置中邮箱4的发送周期比邮箱5的小。

接受数据详细流程，请参考图5：

在本系统中使用邮箱0接受以下数据；

主控ECU：限流要求、关闭要求、冷却水压状态、总电压与逆变器母线电压差异状况；

电池报警：电池组电量状态、电池组放电状态、电池组温度状态、电池组漏电状态；

当以上数据被其他模块发送到CAN总线上时，DSP内置CAN控制器根据已设置的邮箱标志符屏蔽位接受对应标志符的数据，当邮箱0接收到过滤后的数据后，就会产生相应的CAN中断，在CAN中断中置相应的接收标记位和将接受的数据放入缓存，之后在CAN循环程序中再将接收标记位和缓存数据作相应的处理，处理结果供控制程序使用。

在电动汽车的电机控制系统中引入CAN总线通讯后，虽然CAN的抗干扰性比较好，但是电机控制的电磁环境太复杂了，比如电机控制用到的IPM在高频开通关断就会产生电磁干扰，为了尽量消除一些不必要的干扰，经过实际调试的验证得出在系统的搭建过程采取下列措施，以提高系统抗干扰性：

1.CAN收发器PCA82C250的模式选择。

PCA82C250有三种模式可供选择：高速模式、斜率模式、准备模式，当使用非屏蔽的总线电缆时可以考虑使用斜率模式，这种模式的输出转换速度可被故意降低，以减少电磁辐射；

2.CAN通讯连线最好采用屏蔽双绞线，这样可以有效地防止干扰；

3.从电机控制系统的CAN收发器到CAN线上相应节点的距离不宜太长，一般不要超过30cm；

4.CAN通讯连线的所有屏蔽层要良好接通和良好接地；最好采用单点接地；接地点最好不要选在电机控制模块(相对来说电机控制模块产生的干扰更大些)；屏蔽线接的地一定要跟各模块的地分开，要使用模块中独立的CAN地；

如果电机控制模块在整个CAN总线的端点，就需要在PCA82C250的CANH与CANL之间跨接120欧的终端电阻，否则不用。总之，在CAN总线(CANH，CANL)两端一定要跨接120欧的终端电阻。

Claims (3)

1、一种电动汽车中电机控制装置，包括主控CPU，其特征是：还包括CAN控制器、CAN收发器，所述CAN控制器一端与所述主控CPU连接，另一端与所述CAN收发器耦合。

2、如权利要求1所述的电动汽车中电机控制装置，其特征是：还包括隔离电路，串接于所述CAN控制器与CAN收发器之间。

3、如权利要求1或2所述的电动汽车中电机控制装置，其特征是：还包括终端电阻，跨接于所述CAN收发器总线连接端的高电平端与低电平端之间。

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