[發明專利]一種分層多核結構的電機控制器及其控制方法

有效

• 申請號: 201110257514.1
• 申請日: 2011-09-01
• 公開（公告）號: CN102969950A
• 公開（公告）日: 2013-03-13
• 發明（設計）人: 蘭江;黃光盛
• 申請（專利權）人: 大洋電機新動力科技有限公司
• 主分類號: H02P6/08
• 分類號: H02P6/08;H02P6/16
• 代理公司: 中山市漢通知識產權代理事務所 44255
• 代理人: 古冠開

技術領域：

本發明涉一種電機控制器及其控制方法。

背景技術：

隨著全球性能源危機的加劇，節能減排，擺脫對石油的依賴成為全球科技熱點，也成為一個國家的戰略需要。于是區別于傳統燃油汽車的新能源汽車技術得到了長足發展，并已開始在全球范圍內應用。

新能源汽車多數采用電動機作為動力。整個動力系統運行是否可靠，操控是否優良，取決了電機控制器。一個完整的新能源汽車電機控制器，需要完成以下功能：

●電機狀態檢測及其控制；

●逆變器驅動信號給定及其故障檢測、保護；

●接收來自于整車控制器的運行控制命令給定；

●向儀表盤(或上位機)發送電機系統運行狀態信息，與機械變速箱通信，配合完成自動換檔；

如上可看到，電機控制器的功能相當復雜，且由于在新能源汽車上，電機運行速度高，運行工況復雜多變，對電機的控制實時性要求高，若某項功能存在漏洞，將會引起系統崩潰，輕則電機不響應控制，重則失控“飛車”。因此，可靠性和安全性有進一步提高。

發明內容：

本發明的目的是提供一種分層多核結構的電機控制器它按功能定義各核心電路模塊，每個電路模塊既聯系緊密，功能上卻相對獨立，在極端情況下，不會引起系統崩潰，可靠性高和安全性強，符合汽車業“安全至上”的設計原則。

本發明的分層多核結構的電機控制器是通過下述技術方案予以實現的：

一種分層多核結構的電機控制器，包括驅動電機運轉的功率逆變單元，另外它還包括應用接口功能模塊、電機控制功能模塊和驅動功能保護模塊，其中：應用接口功能模塊與外部控制系統進行通信，向外部控制系統傳送控制器狀態信息，接受外部控制系統的控制信號；并向電機控制功能模塊發送控制命令；電機控制功能模塊與應用接口功能模塊進行通信，接收應用接口功能模塊發送控制命令，對電機狀態進行檢測，完成電機控制運算并向驅動功能保護模塊發送傳控制脈沖；驅動功能保護模塊接收電機控制功能模塊發送的控制脈沖，并對控制脈沖處理后發送至功率逆變單元，驅動功能保護模塊檢測逆變器運行狀態并控制功率逆變單元。

上述所述的電機狀態進行檢測包括電機轉子位置檢測、電機溫度檢測和電機線圈繞組的電流檢測，由電機狀態檢測單元來實現。

上述所述的驅動功能保護模塊是FPGA電路模塊。

上述所述的電機控制功能模塊、應用接口功能模塊是以微處理器為核心的控制電路。

上述所述的電機控制功能模塊是以單片機MCU或者DSP處理器為核心的控制電路。

上述所述的應用接口功能模塊是以單片機MCU或者DSP處理器為核心的控制電路。

上述所述的FPGA電路模塊將電機控制功能模塊發送的控制脈沖進行邏輯過濾后，發送至功率逆變單元，FPGA電路模塊檢測功率逆變單元的運行狀態，當出現逆變故障或其它故障時，封鎖控制脈沖。

本發明的電機控制器與現有技術相比具有如下優點：1)本專利提出的多核架構電機控制器，按功能定義各核心電路模塊，每個電路模塊既聯系緊密，功能上卻相對獨立，在極端情況下，不會引起系統崩潰，可靠性高，安全性強，符合汽車業“安全至上”的設計原則；2)應用接口功能模塊面向用戶控制系統，可根據用戶需求或用戶控制通信協議編制程序及程序升級，當程序中存在BUG，或出現故障，只會影響應用層，不會造成電機控制錯誤。使得系統應用升級能力強，靈活性好，可靠性高；3)電機控制功能模塊完成最核心，最復雜的電機控制算法，由于功能專注，運算能力強，實時控制性好，最有效發揮電路效能，同時，因其不面向用戶，不會因用戶層的錯誤命令造成電機控制策略的錯誤，理所當然擁有了很好的安全性；4)驅動保護功能模塊的實時監控功率逆變單元的運行，不參與電機策略計算，不受其它因素干擾，當發生逆變故障，迅速主動保護，確保故障不引起逆變器內大功率元器件IGBT的失效；5)驅動功能保護模塊是FPGA電路模塊，電機控制功能模塊是以單片機MCU或者DSP處理器為核心的控制電路，應用接口功能模塊是以單片機MCU或者DSP處理器為核心的控制電路，各層以微處理器或FPGA等智能芯片為核心，形成獨立功能模塊，可以獨立編程，靈活方便。

本發明的另一個目的是提供一種電機控制器的控制方法，將電機控制器由內至外、自下而上分成獨立的三層系統，分別為驅動層系統、控制層系統和應用層系統，每層系統既聯系緊密，功能上卻相對獨立，在極端情況下，不會引起系統崩潰，可靠性高和安全性強，實用靈活方便。

本發明的控制方法是通過下述技術方案予以實現的：