WO2013056448A1 - 一种含有电机运行状态记录装置的电机驱动控制器 - Google Patents

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    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P31/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors not provided for in groups H02P1/00 - H02P5/00, H02P7/00 or H02P21/00 - H02P29/00

Definitions

  • the invention relates to a motor drive controller comprising a motor operating state recording device.
  • the current motor running state recording device is a scheme of plugging a "communication bus data monitor" on the motor drive controller.
  • the scheme has data transmission delay and communication interference, and the real-time performance is poor, and the authenticity is not high. Moreover, due to indirect communication with the CPU, the acquired data types are incomplete and there is no direct data monitoring.
  • a motor drive controller including a motor operating state recording device, comprising a central processing unit CPU, a power inverting unit, a rotor position detecting module, and further comprising a motor operating state recording device, wherein the motor operating state recording device comprises Volatile data memory, the non-volatile data memory communicates with the central processing unit CPU through a serial or parallel interface, each important instruction received by the central processing unit CPU, each important operation performed, each to be sent An important status message is stored in the non-volatile data memory in the format set.
  • the nonvolatile data storage described above is an EEPROM or a ROM memory. Or FLASH memory, the non-volatile data memory is installed on the same circuit board as the CPU of the central processing unit.
  • the motor operating state recording device described above further comprises a digital communication interface, the digital communication interface is a wireless transceiver, or a USB module, and the wireless transceiver and the USB module are connected to the central processing unit CPU.
  • the wireless data transceiver described above is a GSM-based GPRS module, or a CDMA-based CDMA1X module, or an RF transceiver, or a Bluetooth-based wireless data transmission module, or a wireless data based on other protocols and standards. Transmission module.
  • the USB module of the digital communication interface described above adopts OTG technology, so that the motor driver becomes a host, and can externally connect a large-capacity storage device conforming to the USB standard, such as a U disk, an SD card reader, a CF card reader, to a large capacity.
  • the storage device is powered and transmits data.
  • the motor operating state recording device described above further includes a backup power supply, wherein the power supply of the motor controller supplies power to the non-volatile data memory and the central processing unit CPU, and the output of the backup power supply and the power supply of the motor controller pass through the diode. To connect, the output of the backup power supply is powered by the non-volatile data memory and the central processing unit CPU.
  • the backup power source described above is a large capacity capacitor or a rechargeable battery.
  • non-volatile data storage uses the storage mode when the stock is full: Before the new data is stored, the first-time stored equivalent data is automatically deleted, and the cycle is run according to the principle of "advanced and outgoing".
  • the non-volatile data store described above periodically passes data through the wireless transceiver and then empties.
  • the present invention has the following advantages: 1) The invention is to place a memory chip of a non-volatile data memory in a control circuit of a motor drive controller during production of a product, a non-volatile data memory and The CPU layout of the central processing unit is installed on the same circuit board, which is different from the existing "communication bus data monitor" on the motor driver.
  • the present invention has no data transmission delay and communication interference, and has good real-time performance and high authenticity.
  • the motor running state recording device further includes a backup power supply, and the power supply of the motor controller is not easy. Loss data memory and central processing unit CPU, the output of the backup power supply is powered by the non-volatile data memory and the central processing unit CPU. The drive controller fails. After the power is turned off, the information after the power is turned off is stored in the non-volatile data memory. The important information before and after the fault is recorded. The non-volatile data memory works reliably and the data is extremely valid.
  • the non-volatile data memory is used when the stock is full.
  • the storage method is: Before the new data is stored, the first amount of the same amount of data is automatically deleted, and the system is cycled according to the principle of "advanced and then out", instead of completely emptying the memory and then storing it, which is not overwritten storage, ensuring the data in the memory.
  • the USB module of the digital communication interface adopts OTG technology, which makes the motor driver become the host, and can externally connect with the large-capacity storage device conforming to the USB standard, such as U disk, SD card reader, CF card reader. , It supplies power to the mass storage device and transmits data, which is convenient to use.
  • Figure 1 is a circuit block diagram of the present invention.
  • a motor drive controller including a motor operating state recording device includes a central processing unit CPU, a power inverting unit, and a rotor position detecting module, and further includes a motor operating state recording device, and the motor
  • the operating state recording device includes a non-volatile data memory, and the non-volatile data memory communicates with the central processing unit CPU through a serial or parallel interface, each important instruction received by the central processing unit CPU, and each important item is performed.
  • each important state information to be sent is stored in the non-volatile data memory in the set format
  • the non-volatile data memory is an EEPROM memory, or a ROM memory, or a FLASH memory
  • the motor running state recording device is further Including digital communication interface
  • digital communication interface is wireless transceiver, or USB module
  • wireless transceiver USB module is connected with central processor CPU
  • wireless data transceiver is GSM based GPRS module, or CDMA based CDMA1X module
  • Either an RF transceiver, or a Bluetooth-based wireless data transmission The transmission module, or a wireless data transmission module based on other protocols and standards.
  • the digital communication interface uses automatic or sleep mode, and when an external storage device is connected to the digital communication interface, it automatically wakes up and connects.
  • the data of the non-volatile data memory is stored in an external storage device, and the USB module of the digital communication interface adopts OTG technology, so that the motor driver becomes a host, and an external storage device conforming to the USB standard, such as a USB flash drive or an SD card read card, can be externally connected. , CF card reader, power to the mass storage device and transfer data, easy to use.
  • the motor running state recording device further includes a backup power source.
  • the power supply voltage Vs of the motor controller supplies power to the non-volatile data memory and the central processing unit CPU, and the output terminal of the backup power supply and the power supply voltage Vs of the motor controller pass through the diode D.
  • the output of the backup power supply is the non-volatile data memory and the CPU of the central processing unit.
  • the backup power supply is a large-capacity capacitor or a rechargeable battery.
  • the non-volatile data memory is stored when the memory is full: Before the new data, the first amount of the same amount of data is automatically deleted. According to the principle of “advanced and then coming out”, the non-volatile data storage can be stored in a timed manner through the wireless transceiver and then cleared.
  • the non-volatile data memory stores a plurality of records 1 , each record is a data frame, and each data frame is composed of 8 bytes, and the byte format is defined as shown in Table 1 below:
  • Table 1 Table 1 The byte of the controller control state of Byte7 represents the meaning of each bit as shown in Table 2:
  • Each important command received by the CPU, each important operation performed, and each important status message to be sent can make the following data: Motor phase current, motor stator temperature, motor speed, motor rotor Position, DC bus voltage, DC bus current, controller power module heat sink temperature, controller housing temperature, host computer (complete vehicle controller) given torque, controller enable status, controller fault code, controller Internal power state, controller life signal, etc.
  • the motor operating state recording device includes a non-volatile data memory, and the non-volatile data memory communicates with the central processing unit CPU through a serial or parallel interface, each important command received by the central processing unit CPU, and each item performed Important operation, each important state information to be sent is stored in a non-volatile data memory in a format that has a certain meaning in the format set.
  • each important state information to be sent is stored in a non-volatile data memory in a format that has a certain meaning in the format set.
  • the data stored in the non-volatile data memory is full, it is stored. Before the new data, the first amount of the same amount of data is automatically deleted. According to the principle of "advanced and then coming out", it runs in a loop, instead of completely emptying the memory and then storing it, which is not overwritten storage. Ensure data validity and validity in non-volatile data storage.
  • the invention is in production When the product is produced, the non-volatile data memory is placed in the control circuit of the motor drive controller, that is, the non-volatile data memory and the core component of the motor drive controller are installed on the same circuit board CPU layout, no Data transmission delay and communication interference, good real-time performance and high authenticity. Moreover, since the non-volatile data memory communicates directly with the CPU, the acquired data types are complete, and the data is directly monitored, and the data availability is high. Generally, the capacity of the non-volatile data memory can be 64K, 128K or 512K is enough. Of course, the larger the capacity, the longer the storage time and the more reliable the work.
  • the backup power supply can be a large-capacity capacitor or a rechargeable battery.
  • the power supply Vs of the motor controller supplies power to the non-volatile data memory and the central processing unit CPU.
  • the power supply Vs is charged to the backup power supply through the diode D, and the diode D is blocked. After the power supply Vs is powered off, due to the unidirectional conductivity of the diode D, the backup power supply only supplies power to the non-volatile data memory and the central processing unit CPU, thereby avoiding the power consumption of the backup power supply to other powered devices, resulting in shortening Power supply time of the backup power supply.

Landscapes

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  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Electric Motors In General (AREA)

Abstract

本发明涉及一种含有电机运行状态记录装置的电机驱动控制器，包括中央处理器CPU、功率逆变单元、转子位置检测模块，其特征在于：它还包括电机运行状态记录装置，所述的电机运行状态记录装置包括非易失性数据存储器，非易失性数据存储器与中央处理器CPU通过串行或并行接口通信，中央处理器CPU接收到的每一项重要指令、进行的每一项重要操作、要发送的每一个重要状态信息按设置好的格式存入非易失性数据存储器。本发明通过非易失性数据存储器直接与电机驱动控制器的核心CPU的并行口连接，存储的数据没有进行任何的转换或延迟，实时性好，真实性高，数据可利用度高，直正起到数据监控的作用。

Description

一种含有电机运行状态记录装置的电机驱动控制器 技术领域 ：
本发明涉一种含有电机运行状态记录装置的电机驱动控制器。
背景技术 ：
目前， 一些重要的电机应用领域， 如汽车电机， 需要对电机运行的状态进行 跟踪记录， 最核心是了解电机驱动控制器的运行状态， 因此出现了电机运行状 态记录装置， 该装置能对故障发生时电机驱动器的状态进行再现， 能对潜在性 故障进行分析， 能对用户操作习惯进行统计， 从而对故障分析， 对避免事故发 生， 对产品的持续改进有很大的辅助作用。
目前的电机运行状态记录装置是在电机驱动控制器上外挂 "通信总线数据监 视器" 的方案， 该方案存在数据的传输延迟与通信干扰， 实时性差， 真实性不 高。 而且， 由于为间接与 CPU通信， 获取的数据类型不齐全， 没有直正起到数 据监控的作用。
发明内容 ：
本发明的目的是提供一种含有电机运行状态记录装置的电机驱动控制器， 通过非易失性数据存储器直接与电机驱动控制器的核心 CPU的并行口连接， 存 储的数据没有进行任何的转换或延迟， 实时性好， 真实性高， 数据可利用度高。
本发明的目的是通过下述技术方案予以实现的。
一种含有电机运行状态记录装置的电机驱动控制器， 包括中央处理器 CPU、 功率逆变单元、 转子位置检测模块， 另外它还包括电机运行状态记录装置， 所 述的电机运行状态记录装置包括非易失性数据存储器， 非易失性数据存储器与 中央处理器 CPU通过串行或并行接口通信， 中央处理器 CPU接收到的每一项重 要指令、 进行的每一项重要操作、 要发送的每一个重要状态信息按设置好的格 式存入非易失性数据存储器。
上述所述的非易失性数据存储器是 EEPR0M存储器， 或者是 ROM存储器， 或者是 FLASH存储器， 非易失性数据存储器与中央处理器 CPU布局安装在同一 线路板上。
上述所述的电机运行状态记录装置还包括数字通信接口， 数字通信接口是 无线收发器， 或者是 USB模块， 无线收发器、 USB模块与中央处理器 CPU连接。
上述所述的无线数据收发器是基于 GSM的 GPRS模块， 或者是基于 CDMA的 CDMA1X模块， 或者是 RF收发器， 或者是基于蓝牙协议的无线数据传输模块， 或 者是基于其它协议、 标准的无线数据传输模块。
上述所述的数字通信接口的 USB模块采用 OTG技术， 使得电机驱动器成为 主机,可外接符合 USB标准的大容量存储设备， 如 U盘、 SD卡读卡器、 CF卡读 卡器， 向大容量存储设备供电并传送数据。
上述所述的电机运行状态记录装置还包括后备电源， 电机控制器的供电电 源为非易失性数据存储器和中央处理器 CPU供电， 后备电源的输出端与电机控 制器的供电电源之间通过二极管来连接， 后备电源的输出端为非易失性数据存 储器和中央处理器 CPU供电。
上述所述的后备电源为大容量电容或可充电电池。
上述所述的非易失性数据存储器在存量满时釆用存储方式是： 存入新数据 前， 自动删除最早存储的等量数据， 按 "先进后出" 原则， 循环运行。
上述所述的非易失性数据存储器定时通过无线收发器传递数据， 然后清空。 本发明与现有技术相比具有如下优点： 1 )本发明是在产品生产时， 将非 易失性数据存储器的存储芯片置于电机驱动控制器的控制电路中， 非易失性数 据存储器与中央处理器 CPU布局安装在同一线路板上， 区别于现有在电机驱动 器上外挂 "通信总线数据监视器" 的方案， 本发明没有数据的传输延迟与通信 干扰， 实时性好， 真实性高， 而且， 由于非易失性数据存储器为直接与 CPU 通 信， 获取的数据类型齐全， 直正起到数据监控的作用； 2 ) 电机运行状态记录装 置还包括后备电源， 电机控制器的供电电源为非易失性数据存储器和中央处理 器 CPU , 后备电源的输出端为非易失性数据存储器和中央处理器 CPU供电， 在电 机驱动控制器出现故障， 电源掉电后， 将断电后的信息存入非易失性数据存储 器， 记录故障发生前后的相关重要信息， 非易失性数据存储器自身工作可靠， 数据有效性极高； 3 )后备电源的输出端与电机控制器的供电电源之间通过二极 管来连接， 避免其它用电设备耗电而缩短的供电时间； 4 )非易失性数据存储器 在存量满时釆用存储方式是： 存入新数据前， 自动删除最早存储的等量数据， 按 "先进后出" 原则， 循环运行， 而不是完全清空存储器后再存储， 也不是覆 盖式存储， 确保存储器中的数据时效性、 有效性； 5 )数字通信接口的 USB模块 采用 OTG技术， 使得电机驱动器成为主机,可外接符合 USB标准的大容量存储 设备， 如 U盘、 SD卡读卡器、 CF卡读卡器， 向大容量存储设备供电并传送数 据， 使用方便。
附图说明：
图 1是本发明的电路方框图。
具体实施方式：
下面通过具体实施例并结合附图对本发明作进一步详细的描述：
如图 1所示， 一种含有电机运行状态记录装置的电机驱动控制器，包括中央 处理器 CPU、 功率逆变单元、 转子位置检测模块， 另外它还包括电机运行状态记 录装置， 所述的电机运行状态记录装置包括非易失性数据存储器， 非易失性数 据存储器与中央处理器 CPU通过串行或并行接口通信， 中央处理器 CPU接收到 的每一项重要指令、 进行的每一项重要操作、 要发送的每一个重要状态信息按 设置好的格式存入非易失性数据存储器，非易失性数据存储器是 EEPR0M存储器, 或者是 ROM存储器， 或者是 FLASH存储器， 电机运行状态记录装置还包括数字 通信接口， 数字通信接口是无线收发器， 或者是 USB模块， 无线收发器、 USB模 块与中央处理器 CPU连接， 无线数据收发器是基于 GSM的 GPRS模块， 或者是基 于 CDMA的 CDMA1X模块， 或者是 RF收发器， 或者是基于蓝牙协议的无线数据传 输模块， 或者是基于其它协议、 标准的无线数据传输模块。 数字通信接口釆用 自动或休眠模式， 当有外部存储设备连接数字通信接口时， 自动唤醒并连接， 非易失性数据存储器的数据存入有外部存储设备， 数字通信接口的 USB模块采 用 OTG技术， 使得电机驱动器成为主机,可外接符合 USB标准的大容量存储设 备， 如 U盘、 SD卡读卡器、 CF卡读卡器， 向大容量存储设备供电并传送数据， 使用方便。 电机运行状态记录装置还包括后备电源， 电机控制器的供电电源 Vs 为非易失性数据存储器和中央处理器 CPU供电， 后备电源的输出端与电机控制 器的供电电源 Vs之间通过二极管 D来连接， 后备电源的输出端为非易失性数据 存储器和中央处理器 CPU供电， 后备电源为大容量电容或可充电电池， 非易失 性数据存储器在存量满时釆用存储方式是： 存入新数据前， 自动删除最早存储 的等量数据， 按 "先进后出" 原则， 循环运行， 非易失性数据存储器的储存方 式可以是定时通过无线收发器传递数据， 然后清空。
非易失性数据存储器存储多个记录 1 , 每个记录是一个数据帧， 每个数据帧 由 8个字节组成， 字节格式定义按下表 1所示：
Figure imgf000006_0001
Byte6 控制器故障代码 （0-255 ) 0-255( Dec. )
Byte7 控制器控制状态 status (注
1 )
表 1 表 1 中字节 Byte7的控制器控制状态的字节每位代表的含义如表 2所示:
Figure imgf000007_0001
表 2
中央处理器 CPU接收到的每一项重要指令、 进行的每一项重要操作、 要发 送的每一个重要状态信息可以使如下所列的数据： 电机相电流， 电机定子温度， 电机转速， 电机转子位置， 直流母线电压， 直流母线电流， 控制器功率模块热 沉温度， 控制器壳体温度， 上位机（整车控制器） 给定转矩， 控制器使能状态， 控制器故障代码， 控制器内部电源状态， 控制器生命信号等。
电机运行状态记录装置包括非易失性数据存储器， 非易失性数据存储器与 中央处理器 CPU通过串行或并行接口通信， 中央处理器 CPU接收到的每一项重 要指令、 进行的每一项重要操作、 要发送的每一个重要状态信息按设置好的格 式即形成一个具有一定特定含义的记录存入非易失性数据存储器， 当非易失性 数据存储器存储的数据将满， 在存入新数据前， 自动删除最早存储的等量数据, 按 "先进后出" 原则， 循环运行， 而不是完全清空存储器后再存储， 也不是覆 盖式存储。 确保非易失性数据存储器中的数据时效性、 有效性。 本发明是在产 品生产时， 将非易失性数据存储器置于电机驱动控制器的控制电路中， 即非易 失性数据存储器与电机驱动控制器的核心部件中央处理器 CPU布局安装在同一 线路板上， 没有数据的传输延迟与通信干扰， 实时性好， 真实性高。 而且， 由 于非易失性数据存储器为直接与 CPU通信， 获取的数据类型齐全， 直正起到数 据监控的作用， 数据可利用度高， 一般非易失性数据存储器的容量可以使 64K、 128K或者 512K已经足够， 当然容量越大， 存储时间越长， 工作越可靠。
后备电源可以为大容量电容或可充电电池， 电机控制器的供电电源 Vs 为非 易失性数据存储器和中央处理器 CPU供电， 供电电源 Vs并通过二极管 D向后备 电源充电， 二极管 D为阻断作用， 在供电电源 Vs掉电后， 由于二极管 D单向导 电性， 后备电源只向非易失性数据存储器和中央处理器 CPU供电， 避免后备电 源向其它用电设备供电而耗电， 导致缩短后备电源的供电时间。

Claims

1、 一种含有电机运行状态记录装置的电机驱动控制器， 包括中央处理器 CPU , 功率逆变单元、 转子位置检测模块， 其特征在于： 它还包括电机运行状态 记录装置， 所述的电机运行状态记录装置包括非易失性数据存储器， 非易失性 数据存储器与中央处理器 CPU通过串行或并行接口通信， 中央处理器 CPU接收 到的每一项重要指令、 进行的每一项重要操作、 要发送的每一个重要状态信息 按设置好的格式存入非易失性数据存储器。
2、 根据权利要求 1 所述的一种含有电机运行状态记录装置的电机驱动控 制器， 其特征在于： 非易失性数据存储器是 EEPR0M存储器， 或者是 ROM存储器, 或者是 FLASH存储器， 非易失性数据存储器与中央处理器 CPU布局安装在同一 线路板上。
3、 根据权利要求 1或 2所述的一种含有电机运行状态记录装置的电机驱动 控制器， 其特征在于： 电机运行状态记录装置还包括数字通信接口， 数字通信 接口是无线收发器， 或者是 USB模块， 无线收发器、 USB模块与中央处理器 CPU 连接。
4、 根据权利要求 3所述的一种含有电机运行状态记录装置的电机驱动控 制器， 其特征在于： 无线数据收发器是基于 GSM的 GPRS模块， 或者是基于 CDMA 的 CDMA1X模块， 或者是 RF收发器， 或者是基于蓝牙协议的无线数据传输模块。
5、 根据权利要求 4所述的一种含有电机运行状态记录装置的电机驱动控制 器， 其特征在于： 数字通信接口的 USB模块采用 OTG技术。
6、 根据权利要求 3所述的一种含有电机运行状态记录装置的电机驱动控制 器， 其特征在于： 电机运行状态记录装置还包括后备电源， 电机控制器的供电 电源 （Vs )为非易失性数据存储器和中央处理器 CPU供电， 后备电源的输出端 与电机控制器的供电电源 （Vs )之间通过二极管 （D )来连接， 后备电源的输出 端为非易失性数据存储器和中央处理器 CPU供电。
7、 根据权利要求 6所述的一种含有电机运行状态记录装置的电机驱动控制 器， 其特征在于： 后备电源为大容量电容或可充电电池。
8、 根据权利要求 1或 2所述的一种含有电机运行状态记录装置的电机驱动 控制器， 其特征在于： 非易失性数据存储器在存量满时釆用存储方式是： 存入 新数据前， 自动删除最早存储的等量数据， 按 "先进后出" 原则， 循环运行。
9、 根据权利要求 3所述的一种含有电机运行状态记录装置的电机驱动控制 器， 其特征在于： 非易失性数据存储器定时通过无线收发器传递数据， 然后清 空。
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