一种电机供电系统及其控制方法和控制设备与流程

1.本发明涉及汽车技术领域，尤其涉及一种电机供电系统及其控制方法和控制设备。


背景技术：

2.随着人们生活水平不断的提高和环保意识的增强，近年来新能源汽车得到了迅猛的发展，作为动力源的永磁同步电驱动系统应用越来越广泛。对电驱动系统的响应速度、效率和功能要求越来越高，因而对永磁同步电机控制器数据处理速度和功耗的要求越来越高。
3.低压供电电源模块作为电机控制器正常运行的基础，永磁同步电机控制器低压供电电源主要为旋变励磁单元、cpu(central processing unit，中央处理器)最小电路单元、电机温度传感器、高压采样电路、igbt(insulated gate bipolar transistor，绝缘栅双极型晶体管)温度传感器、电流传感器及旋变信号采样单元电路单元、igbt驱动单元提供控制电压和电流。
4.目前，永磁同步电机控制器缺乏对旋变励磁单元和开关电源的监控，并且电机控制器存在暗电流，会浪费新能源汽车的电能。


技术实现要素：

5.本发明实施例通过提供一种电机供电系统及其控制方法和控制设备，至少解决了相关技术中对电机进行控制时安全性低的技术问题。
6.第一方面，本发明通过本发明的一实施例，提供了一种电机供电系统，所述系统包括：控制模块；以及与所述控制模块连接的旋变励磁模块、电源转换模块、第一信号采集模块、第二信号采集模块以及igbt模块；在所述电源转换模块、所述第一信号采集模块以及所述控制模块启动运行，且所述第二信号采集模块和所述igbt模块上电之后，所述控制模块用于：判断所述系统是否完成高压上电，若判断出所述系统完成高压上电，则控制所述igbt模块运行，并监测所述电源转换模块以及所述igbt模块的状态；在监测到所述电源转换模块以及所述igbt模块状态正常时，控制所述旋变励磁模块运行，并监测所述电源转换模块、所述igbt模块以及旋变励磁模块的状态；在监测到所述电源转换模块、所述igbt模块以及旋变励磁模块状态均正常时，控制所述第二信号采集模块运行。
7.优选地，所述控制模块，还用于：在判断出所述系统未完成高压上电时，控制所述信号采集模块以及所述igbt模块停止运行，并控制所述系统进入上电等待模式；以及在监测到所述电源转换模块、所述igbt模块以及所述旋变励磁模块中的一个或多个工作异常时，控制所述系统进入故障模式。
8.优选地，在所述旋变励磁模块、所述电源转换模块、所述第一信号采集模块、所述第二信号采集模块以及所述控制模块启动运行之后，所述控制模块，还用于：在判断出所述系统完成高压下电之后，控制所述igbt模块停止运行，并判断所述系统是否满足低压下电
条件；若所述系统满足所述低压下电条件，则依次控制所述第二信号采集模块和所述旋变励磁模块停止运行，并判断所述系统是否满足休眠条件；若所述系统不满足休眠条件，则控制所述控制模块、所述第一信号采集模块以及所述电源转换模块停止运行。
9.优选地，所述控制模块，还用于：在判断出所述系统未完成高压下电时，控制所述系统进入正常运行模式；在判断出所述系统不满足低压下电条件时，控制所述系统进入下电等待模式；以及在判断出所述系统满足休眠条件时，控制所述系统进入休眠模式。
10.优选地，所述电源转换模块，用于：对接入的车载电源进行调压处理，以将处理后的电源提供给所述控制模块以及所述第一信号采集模块。
11.优选地，所述旋变励磁模块，包括：旋变励磁电源以及旋变励磁电路；所述旋变励磁电源，与所述控制模块连接，用于在所述控制模块的控制下，对接入的车载电源进行调压处理，以将处理后的电源提供给所述旋变励磁电路；所述旋变励磁电路，与所述旋变励磁电源连接，用于为电机提供工作所需的励磁电源。
12.优选地，所述igbt模块，包括：igbt驱动电源以及igbt驱动电路；所述igbt驱动电源，与所述控制模块以及所述igbt驱动电路连接，用于在所述控制模块的控制下，对接入的车载电源进行调压处理，以将处理后的电源提供给所述igbt驱动电路；还用于存储用来关闭所述igbt驱动电路的电能；所述igbt驱动电路，用于驱动电机工作。
13.优选地，所述第一信号采集模块，包括：电流采集电路以及旋变信号采集电路；其中，所述电流采集电路以及所述旋变信号采集电路均与所述控制模块连接；所述电流采集电路，用于采集所述系统的电流数据，并将所述电流数据反馈给所述控制模块；所述旋变信号采集电路，用于采集所述系统的旋变信号数据，并将所述旋变信号数据反馈给所述控制模块；所述控制模块，具体用于：根据所述电流数据以及所述旋变信号数据，判断所述系统是否完成高压上电，以及监测所述电源转换模块、所述igbt模块以及旋变励磁模块的状态。
14.第二方面，本发明通过本发明的一实施例，提供了一种电机供电系统的控制方法，应用于第一方面中任一所述电机控制系统，所述控制方法包括：控制所述电源转换模块、所述第一信号采集模块以及所述控制模块启动运行，并控制所述第二信号采集模块和所述igbt模块上电；判断所述系统是否完成高压上电，若判断出所述系统完成高压上电，则控制所述igbt模块运行，并监测所述电源转换模块以及所述igbt模块的状态；在监测到所述电源转换模块以及所述igbt模块状态正常时，控制所述旋变励磁模块运行，并监测所述电源转换模块、所述igbt模块以及旋变励磁模块的状态；在监测到所述电源转换模块、所述igbt模块以及旋变励磁模块状态均正常时，控制所述第二信号采集模块运行。
15.第三方面，本发明通过本发明的一实施例，提供了一种电机供电系统的控制设备，应用于第一方面中任一所述电机供电系统，所述控制设备包括：存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的代码，所述处理器在执行所述代码时实现对第一方面中任一所述系统的控制。
16.本发明实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
17.本发明在电源转换模块、第一信号采集模块以及控制模块启动运行，且第二信号采集模块和igbt模块上电之后，才会通过控制模块判断系统是否完成高压上电，若判断出系统完成高压上电，则控制igbt模块运行；然后，通过控制模块监测电源转换模块以及igbt模块的状态，在监测到电源转换模块以及igbt模块状态正常时，才会控制旋变励磁模块运
行，以控制电机启动运行；最后，还会通过控制模块监测电源转换模块、igbt模块以及旋变励磁模块的状态，在监测到电源转换模块、igbt模块以及旋变励磁模块状态均正常时，控制第二信号采集模块运行，以对电机运行过程进行监控，有效提高了电机控制过程中的安全性。
附图说明
18.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1为本发明实施例中电机供电控制系统结构的示意图；
20.图2为本发明实施例中电机供电控制系统上电阶段的流程图；
21.图3为本发明实施例中电机供电控制系统下电阶段的流程图；
22.图4为本发明实施例中电机供电控制系统的控制方法的流程图；
23.图5为本发明实施例中电机供电控制系统的控制设备结构的示意图。
具体实施方式
24.本发明实施例通过提供一种电机供电系统及其控制方法和控制设备，至少解决了相关技术中对电机进行控制时安全性低的技术问题。
25.本发明实施例提供的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：
26.在电源转换模块、第一信号采集模块以及控制模块启动运行，且第二信号采集模块和igbt模块上电之后，通过控制模块判断系统是否完成高压上电，若判断出系统完成高压上电，才控制igbt模块运行，并监测电源转换模块以及igbt模块的状态。在监测到电源转换模块以及igbt模块状态正常时，控制旋变励磁模块运行，以控制电机启动运行，并监测电源转换模块、igbt模块以及旋变励磁模块的状态。在监测到电源转换模块、igbt模块以及旋变励磁模块状态均正常时，控制第二信号采集模块运行，以对电机的运行过程进行监控。
27.在旋变励磁模块、电源转换模块、第一信号采集模块、第二信号采集模块以及控制模块启动运行之后，通过控制模块判断出系统完成高压下电之后，控制igbt模块停止运行，并判断系统是否满足低压下电条件；若系统满足低压下电条件，则依次控制第二信号采集模块和旋变励磁模块停止运行，并判断系统是否满足休眠条件；若系统不满足休眠条件，则控制控制模块、第一信号采集模块以及电源转换模块停止运行，从而控制电机完成下电并停止运行。
28.为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
29.首先说明，本文中出现的术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
30.需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用
的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例，能够按照除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
31.第一方面，本发明通过本发明一实施例，提供了一种电机供电系统，该电机供电系统可以为电机提供电能，并且该电机供电系统可以先低压上电再高压上电来控制电机上电运行，以及先高压下电再低压下电来控制电机下电停止运行，提高了控制电机过程中的安全性。
32.该电机供电系统可以为新能源汽车上的驱动电机供电，驱动电机可以是同步电机或者异步电机，当然也可以为其他设备的驱动电机供电，例如为配备有永磁同步电机的传送带供电。
33.请参见图1所示，该电机供电控制系统包括：控制模块100；以及与控制模块100连接的旋变励磁模块200、电源转换模块300、第一信号采集模块400、第二信号采集模块500以及igbt模块600。
34.为了进一步理解本发明实施例的技术方案，接下来以该电机供电系统应用于新能源汽车上的驱动电机为例，对上述技术方案进行如下说明：
35.为了使电源转换模块300、旋变励磁模块200、第一信号采集模块400、第二信号采集模块500以及igbt模块能够通电正常工作，该电机供电控制系统还可以包括车载电源700。
36.在具体实施过程中，车载电源可以是蓄电池，具体的，蓄电池的电压可以是12v。并且为了防止蓄电池放电过程中的电磁干扰，而导致蓄电池放电不稳定，还可以在蓄电池的输出端设置emc(electro magnetic compatibility，电磁兼容性)滤波器。
37.蓄电池输出的电流和电压，经emc滤波器处理后提供给电源转换模块300、旋变励磁模块200、第一信号采集模块400、第二信号采集模块500以及igbt模块600。
38.需要说明的是，本发明实施例提供的电机供电系统在为电机供电时，主要包括上电阶段和下电阶段。
39.其中，在上电阶段，驾驶员可以通过车钥匙对整车控制器发送点火指令，整车控制器在接收到点火指令之后，控制车载电源向电源转换模块300、第二信号采集模块500以及igbt模块600供电，以使电源转换模块300、第二信号采集模块500和igbt模块600上电。
40.请参见图2所示，电源转换模块300上电之后，会对接入的车载电源进行调压处理，以将处理后的电源分别提供给第一信号采集模块400以及控制模块100，以使第一信号采集模块400以及控制模块100启动运行。
41.请继续参见图1所示，第一信号采集模块400包括：电流采集电路401以及旋变信号采集电路402；其中，电流采集电路401以及旋变信号采集电路402均与控制模块100连接。
42.电流采集电路401，用于采集电机供电系统的电流数据，并将电流数据反馈给控制模块100；旋变信号采集电路402，用于采集电机供电系统的旋变信号数据，并将旋变信号数据反馈给控制模块100。
43.需要说明的是，电流数据可以包括第二信号采集模块500以及igbt模块600在一段时间内的电流值。旋变信号数据可以包括旋变励磁模块200在一段时间内的旋变信号。
44.在电源转换模块300、第一信号采集模块400以及控制模块100完成启动并运行后，控制模块100用于：
45.判断整个电机供电系统是否完成高压上电，若判断出电机供电系统完成高压上电，则控制igbt模块600运行，并监测电源转换模块300以及igbt模块600的状态。
46.请参见图1所示，igbt模块600包括：igbt驱动电源601以及igbt驱动电路602。
47.igbt驱动电源601与控制模块100以及igbt驱动电路602连接，用于在控制模块100的控制下，对接入的车载电源进行调压处理，以将处理后的电源提供给igbt驱动电路602；还用于存储用来关闭igbt驱动电路602的电能。igbt驱动电路602用于驱动电机工作。
48.具体的，控制模块100可以根据电流数据，判断电机供电系统是否完成高压上电。并且，在判断出电机供电系统未完成高压上电时，控制模块100还可以控制信号采集模块以及igbt模块600停止运行，以控制电机供电系统进入上电等待模式，直到再次判断出电机供电系统完成高压上电，进而在电机未工作时，减小整个电机供电系统的电能消耗。
49.具体的，控制模块100可以根据电流数据，监测电源转换模块300以及igbt模块600的状态。假如监测到电源转换模块300或igbt模块600工作异常，则会控制电机供电系统进入故障模式。在故障模式下，电机供电系统会发送故障信息，并控制工作异常的电源转换模块300和/或igbt模块600停止工作，以避免电机意外损坏。
50.假如监测到电源转换模块300以及igbt模块600状态正常，则控制模块100控制旋变励磁模块200运行，并监测电源转换模块300、igbt模块600以及旋变励磁模块200的状态。
51.请参见图1所示，旋变励磁模块200包括：旋变励磁电源201以及旋变励磁电路202。
52.旋变励磁电源201与控制模块100连接，用于在控制模块100的控制下，对接入的车载电源进行调压处理，以将处理后的电源提供给旋变励磁电路。旋变励磁电路202与旋变励磁电源连接，用于为电机提供工作所需的励磁电源。
53.具体的，控制模块100可以根据电流数据以及旋变信号数据，监测电源转换模块300、igbt模块600以及旋变励磁模块200的状态。假如监测到电源转换模块300、igbt模块600以及旋变励磁模块200中的一个或多个工作异常，则会控制电机供电系统进入故障模式。
54.假如监测到电源转换模块300、igbt模块600以及旋变励磁模块200状态均正常，则控制第二信号采集模块500运行，在第二信号采集模块500运行后，电机便完成了上电启动。
55.请继续参见图1所示，第二信号采集模块500包括：电机温度采集电路501、电压采集电路502以及igbt温度采集电路503。其中，电机温度采集电路501、电压采集电路502以及igbt温度采集电路503均与控制模块100连接。
56.电机温度采集电路501，用于采集电机的第一实际温度数据，并将第一实际温度数据反馈给控制模块100；电压采集电路502，用于采集电机供电系统的电压数据，并将电压数据反馈给控制模块100；igbt温度采集电路503，用于采集igbt模块600的第二实际温度数据，并将第二实际温度数据反馈给控制模块100。
57.需要说明的是，电机温度数据可以包括电机在一段时间内的温度值。电压数据可以包括旋变励磁模块200以及igbt模块600在一段时间内的电压值。igbt温度数据可以包括igbt模块600在一段时间内的温度值。
58.其中，在下电阶段，可以通过整车控制器向控制模块100发送下电指令，控制模块100响应下电指令，控制电机供电系统进行高压下电。
59.具体的，可以利用igbt驱动电源601中存储的电能，控制igbt驱动电路602关闭，以
对电机供电系统进行高压下电。
60.具体的，控制模块100可以根据电流数据，判断电机供电系统是否完成高压下电。
61.请参见图3所示，假如控制模块100判断出电机供电系统未完成高压下电，则控制电机供电系统进入正常运行模式。在正常运行模式下，旋变励磁模块200、电源转换模块300、第一信号采集模块400、第二信号采集模块500以及igbt模块600均恢复正常运行，避免了电机出现非正常停机的情况，进而提高电机工作过程中的可靠性。
62.假如控制模块100判断出电机供电系统完成高压下电，则控制igbt模块600停止运行，并判断电机供电系统是否满足低压下电条件。
63.具体的，控制模块100可以根据电压数据，判断电机供电系统是否完成低压下电。若电机供电系统满足低压下电条件，则依次控制第二信号采集模块500和旋变励磁模块200停止运行，并判断电机供电系统是否满足休眠条件。
64.若电机供电系统不满足低压下电条件，则控制电机供电系统进入下电等待模式，直到再次判断出电机供电系统满足低压下电条件。
65.针对判断电机供电系统是否满足休眠条件，具体的，可以通过控制模块100接收来自整车控制器发送的熄火指令，若控制模块100接收到熄火指令，则判定电机供电系统满足休眠条件。其中，熄火指令可以通过整车控制器响应驾驶员的熄火操作而产生。
66.假如控制模块100判定电机供电系统不满足休眠条件，则控制控制模块100、第一信号采集模块400以及电源转换模块300停止运行，从而完成对电机的下电控制。
67.假如控制模块100判定电机供电系统满足休眠条件，则控制电机供电系统进入休眠模式，以在电机没有工作时，减小整个电机供电系统的电能消耗。直到电机供电系统不满足休眠条件。
68.需要说明的是，上述控制模块100可以是cpu(central processing unit，中央处理器)。上述电源转换模块300可以将车载电源转换为1.25v的电源和5v的电源，其中，1.25v以及5v的电源均可以提供给控制模块100，以使控制模块100能够正常工作；5v电源还可以为第一信号采集模块400供电。
69.第二方面，基于同一发明构思，本发明实施例提供了一种电机供电系统的控制方法，应用于如第一方面中任一电机控制系统。
70.请参见图4所示，该控制方法包括如下步骤：
71.步骤s801：控制电源转换模块300、第一信号采集模块400以及控制模块100启动运行，并控制第二信号采集模块500和igbt模块600上电。
72.步骤s802：判断电机供电系统是否完成高压上电，若判断出电机供电系统完成高压上电，则控制igbt模块600运行，并监测电源转换模块300以及igbt模块600的状态。
73.具体的，在判断出系统未完成高压上电时，控制信号采集模块以及igbt模块600停止运行，并控制系统进入上电等待模式。
74.步骤s803：在监测到电源转换模块300以及igbt模块600状态正常时，控制旋变励磁模块200运行，并监测电源转换模块300、igbt模块600以及旋变励磁模块200的状态。
75.具体的，在监测到电源转换模块300、igbt模块600以及旋变励磁模块200中的一个或多个工作异常时，控制系统进入故障模式。
76.步骤s804：在监测到电源转换模块300、igbt模块600以及旋变励磁模块200状态均
正常时，控制第二信号采集模块500运行。
77.由于本实施例所介绍的电机供电系统的控制方法，为实施本发明实施例中对电机供电系统控制所采用的方法，故而基于本发明实施例中所介绍的电机供电系统的控制方法，本领域所属技术人员能够了解本实施例的方法的具体实施方式以及其各种变化形式，所以在此对于该方法如何实现本发明实施例中的方法不再详细介绍。只要本领域所属技术人员实施本发明实施例中对电机供电系统控制所采用的方法，都属于本发明所欲保护的范围。
78.第三方面，基于同一发明构思，本发明实施例提供了一种电机供电系统的控制设备。
79.参考图5所示，本发明实施例提供的控制设备，包括：存储器901、处理器902及存储在存储器上并可在处理器902上运行的代码，处理器902在执行代码时实现对前文中任一电机供电系统的控制。
80.其中，在图5中，总线架构(用总线900来代表)，总线900可以包括任意数量的互联的总线和桥，总线900将包括由处理器902代表的一个或多个处理器和存储器901代表的存储器的各种电路链接在一起。总线900还可以将诸如外围设备、稳压器和功率管理电路等之类的各种其他电路链接在一起，这些都是本领域所公知的，因此，本文不再对其进行进一步描述。总线接口905在总线900和接收器903和发送器904之间提供接口。接收器903和发送器904可以是同一个元件，即收发机，提供用于在传输介质上与各种其他装置通信的单元。处理器902负责管理总线900和通常的处理，而存储器901可以被用于存储处理器902在执行操作时所使用的数据。
81.上述本发明实施例中的技术方案，至少具有如下的技术效果或优点：
82.1、本发明所公开的电机供电系统，在电源转换模块300、第一信号采集模块400以及控制模块100启动运行，且第二信号采集模块500和igbt模块600上电之后，通过控制模块100判断系统是否完成高压上电，若判断出系统完成高压上电，才控制igbt模块600运行，并监测电源转换模块300以及igbt模块600的状态。在监测到电源转换模块300以及igbt模块600状态正常时，控制旋变励磁模块200运行，以控制电机启动运行，并监测电源转换模块300、igbt模块600以及旋变励磁模块200的状态。在监测到电源转换模块300、igbt模块600以及旋变励磁模块200状态均正常时，控制第二信号采集模块500运行，以对电机的运行过程进行监控，提高了电机上电过程中的安全性。
83.2、本发明所公开的电机供电控制系统，在旋变励磁模块200、电源转换模块300、第一信号采集模块400、第二信号采集模块500以及控制模块100启动运行之后，通过控制模块100判断出系统完成高压下电之后，控制igbt模块600停止运行，并判断系统是否满足低压下电条件；若系统满足低压下电条件，则依次控制第二信号采集模块500和旋变励磁模块200停止运行，并判断系统是否满足休眠条件；若系统不满足休眠条件，则控制控制模块100、第一信号采集模块400以及电源转换模块300停止运行，从而控制电机完成下电并停止运行，提高了电机下电过程中的安全性。
84.3、通过控制系统进入上电等待模式、上电等待模式以及休眠模式，在电机未工作时，有效减小了整个电机供电系统的电能消耗。
85.4、通过监测电源转换模块300以及igbt模块600的状态，在监测到电源转换模块
300或igbt模块600工作异常时，控制电机供电系统进入故障模式。在故障模式下，电机供电系统会发送故障信息，并控制工作异常的电源转换模块300和/或igbt模块600停止工作，避免了电机出现意外损坏。
86.本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机产品的形式。
87.本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
88.这些计算机指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
89.这些计算机指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
90.尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
91.显然，本领域的技术人员可以对本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。