电机控制装置和使用其的故障诊断方法与流程

1.本发明涉及一种电机控制装置和使用该电机控制装置的故障诊断方法。


背景技术：

2.安装在车辆中的电机可以被用作使传感器装置，例如光探测与测距(lidar)，旋转的驱动源。电机的正常驱动可以是确保传感器装置的性能的重要因素。
3.在施加用于使电机工作的工作信号的过程中，可能会发生产生噪声或输入信号线断开的问题，因此输入信号不能被正常地传输。
4.由于根据输入信号来确定电机的工作模式，从而当输入信号没有被正常地传输时，可能会发生电机的故障。具体地，当输入信号线断开并且输入信号没有被正常地传输时，尽管应执行故障处理，但是还会执行在输入正常电压的状态下的处理。
5.因此，需要一种准确地检测输入信号线的断开状态的方法。


技术实现要素：

6.技术问题
7.本发明旨在提供一种电机控制装置和使用该电机控制装置的故障诊断方法。
8.技术方案
9.本发明的一个方面提供了一种电机控制装置，包括：第一接收电路，通过第一信号线接收第一输入信号；第二接收电路，通过第二信号线接收第二输入信号；感测电路，连接到所述第一信号线和所述第二信号线并且输出根据所述第二信号线是否断开而改变的状态输出值；以及微控制单元(mcu)，接收从所述感测电路输出的所述状态输出值并且使用接收到的所述状态输出值确定所述第二信号线是否断开。
10.当所述第二信号线断开时所述感测电路可以不连接到所述第一信号线，并且所述感测电路可以输出“0”作为所述状态输出值，当所述第二信号线不断开时所述感测电路可以连接到所述第一信号线，并且所述感测电路可以输出“1”作为所述状态输出值。
11.所述感测电路可以包括n沟道金属氧化物半导体场效应晶体管(mosfet)，所述n沟道mosfet的栅极可以连接到所述第二信号线，并且所述n沟道mosfet的源极可以连接到所述第一信号线。
12.所述感测电路可以包括第一感测电路和第二感测电路，所述第一感测电路连接到所述第一信号线和所述第二信号线并且输出根据所述第二信号线是否断开而改变的状态输出值，所述第二感测电路连接到所述第一信号线和所述第二信号线并且输出根据所述第一信号线是否断开而改变的状态输出值。
13.所述感测电路可以包括第一感测电路和第二感测电路，所述第一感测电路连接到所述第一信号线和所述第二信号线并且输出根据所述第二信号线是否断开而改变的状态输出值，所述第二感测电路连接到所述第一信号线和所述第二信号线并且输出所述第一输入信号与所述第二输入信号之间的比较输出值。
14.当所述第一输入信号和所述第二输入信号均为正常信号时，所述第二感测电路可以输出“0”或预定误差范围内的值作为所述比较输出值，当所述第一输入信号或所述第二输入信号为异常信号时，所述第二感测电路可以输出“0”以外的值或超出所述预定误差范围的值作为所述比较输出值。
15.所述第二感测电路可以包括反向放大器，所述第一信号线可以连接到所述反向放大器的反向输入端，所述第二信号线可以连接到所述反向放大器的非反向输入端，并且所述第二感测电路可以输出所述第一输入信号与所述第二输入信号之间的所述比较输出值。
16.所述感测电路可以包括第一感测电路、第二感测电路以及第三感测电路，所述第一感测电路连接到所述第一信号线和所述第二信号线并且输出根据所述第二信号线是否断开而改变的状态输出值，所述第二感测电路连接到所述第一信号线和所述第二信号线并且输出根据所述第一信号线是否断开而改变的状态输出值，所述第三感测电路连接到所述第一信号线和所述第二信号线并且输出所述第一输入信号与所述第二输入信号之间的比较输出值。
17.所述第一输入信号可以是用于启动所述mcu的电压信号，并且所述第二输入信号可以是用于控制驱动电机的速度的电压信号。
18.本发明的另一方面提供了一种电机控制装置的故障诊断方法，包括：从连接到施加有第一输入信号和第二输入信号的第一信号线和第二信号线的电路输出状态输出值，所述状态输出值根据第二信号线是否断开而改变；从连接到所述第一信号线和所述第二信号线的电路输出所述第一输入信号与所述第二输入信号之间的比较输出值；以及使用输出的所述状态输出值确定所述第二信号线是否断开，并且使用输出的所述比较输出值确定所述第一输入信号和所述第二输入信号是否异常。
19.在确定过程中，当所述状态输出值为“0”时，可以确定所述第二信号线处于断开状态。
20.在确定过程中，当所述状态输出值为“1”时，可以确定所述第二信号线处于正常状态，并且可以检查所述比较输出值为“0”或在预定误差范围内。
21.在确定过程中，当所述比较输出值不是“0”或者超出所述预定误差范围时，可以确定所述第一输入信号或所述第二输入信号为异常信号。
22.有益效果
23.根据实施例，由于感测电路设置在两条输入线之间并且连接到该两条输入线，其中两个输入信号通过该两条输入线在电子控制单元(ecu)与电机控制装置之间传输，并且检查传输通过输入线的值，从而可以准确地检测输入线是否断开。
24.根据实施例，由于感测电路设置在供两个输入信号传输的两条输入线之间并且连接到该两条输入线，并且检查两个输入信号之间的比较输出值，从而可以检测输入信号是否异常。
25.根据实施例，本发明可以用作确定两个信号的错误的安全机制。
附图说明
26.图1是示出根据本发明的一个实施例的用于故障诊断的系统的视图。
27.图2是示出根据本发明的一个实施例的电机控制装置的视图。
28.图3是用于描述传统电路部的实际实施电路的视图。
29.图4a和图4b是用于描述图3中示出的传统电路部的工作原理的视图。
30.图5是示出根据本发明的一个实施例的电路部的配置的视图。
31.图6a至图6c是用于描述实施了图5中示出的电路部的电路的视图。
32.图7是示出根据本发明的一个实施例的故障诊断方法的视图。
具体实施方式
33.在下文中，将参照附图详细描述本发明的示例性实施例。
34.然而，本发明的技术精神不限于将要描述的数个实施例并且可以以各种不同的形式实施，并且实施例的至少一个或多个部件可以在技术精神的范围内选择性地结合、替换以及使用。
35.此外，除非上下文另有清楚地和明确地定义，否则本文中使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)均可以被解释为具有本领域技术人员通常理解的含义，并且将考虑相关技术的语境含义来解释通常使用的术语的含义(例如在通用词典中定义的含义)。
36.此外，本发明的实施例中使用的术语仅被认为是描述性的含义，而不限制本发明。
37.在本说明书中，除非上下文另有明确地说明，否则单数形式包括其复数形式，并且在描述“a、b以及c中的至少一个(或一个或多个)”的情况下，其可以包括a、b以及c的所有可能组合中的至少一种组合。
38.此外，在本发明的部件的说明中，可以使用诸如“第一”、“第二”、“a”、“b”、“(a)”以及“(b)”的术语。
39.术语仅用于区分一个元件和另一个元件，而元件的本质、顺序等不受术语的限制。
40.此外，应当理解，当一个元件被称为“连接”或“耦接”到另一个元件时，这种描述可以包括该元件直接连接或耦接到另一个元件的情况，和该元件连接或耦接到另一个元件而又一个元件设置在其间的情况。
41.此外，当任何一个元件被描述为形成或设置在另一个元件“上”或“下”时，这种描述包括两个元件形成或设置为彼此直接接触的情况，和一个或多个其他元件插设在两个元件之间的情况。此外，当一个元件被描述为形成在另一个元件“上或下”时，这种描述可以包括该一个元件相对于该另一个元件形成在上侧或下侧的情况。
42.在实施例中，提出了一种新的方法，其中，感测电路设置在两条输入线之间并且连接到该两条输入线，两个输入信号通过该两条输入线在电子控制单元(ecu)与电机控制装置之间传输，并且通过感测电路检查输入线是否断开或者输入信号是否异常。
43.图1是示出根据本发明的一个实施例的用于故障诊断的系统的视图。
44.参照图1，根据本发明的一个实施例的用于故障诊断的系统可以包括ecu 100和电机控制装置200。
45.ecu 100可以提供输入信号以控制驱动电机。ecu 100可以将第一输入信号和第二输入信号提供到电机控制装置，以控制驱动电机。在这种情况下，第一输入信号可以是用于启动电机控制装置的信号，并且第二输入信号可以是用于控制驱动电机的速度的信号。
46.电机控制装置200可以从ecu 100接收输入信号，并且基于输入信号控制驱动电机，例如，驱动电机的速度。
47.电机控制装置200可以通过第一输入线接收第一输入信号并且通过第二输入线接收第二输入信号。当电机控制装置200确定第一输入线或第二输入线断开或者第一输入信号或第二输入信号为异常信号时，电机控制装置200可以将错误信号提供到ecu 100。
48.图2是示出根据本发明的一个实施例的电机控制装置的视图。
49.参照图2，根据本发明的一个实施例的电机控制装置200可以包括电路部210、微控制单元(mcu)220以及驱动电机230。
50.电路部210可以通过不同信号线从ecu接收第一输入信号sin1和第二输入信号sin2。
51.图3是用于描述传统电路部的实际实施电路的视图，并且图4a和图4b是用于描述图3中示出的传统电路部的工作原理的视图。
52.参照图3，根据实施例的电路部210可以包括第一接收电路211和第二接收电路212。当具有特定电压的输入信号被输入到第一接收电路211和第二接收电路212时，具有特定电压的输入信号可以通过端子satrt_stop和端子speed_mode传输到mcu。
53.第一接收电路211可以包括第一电阻r1、第二电阻r2以及第三电阻r3，串联连接到第一信号线的第一电阻可以用于去除第一输入信号的噪声，并且第一接收电路211可以包括并联设置在第一电阻与输出端子之间并且连接到第一电阻和输出端子的第二电阻和第三电阻。第二电阻是上拉电阻，电源端子连接到第二电阻的一端，并且第三电阻连同第二电阻用于对通过电源端子供应的电压进行分压。
54.第二接收电路212可以包括第四电阻r4、第五电阻r5以及第六电阻r6，串联连接到第二信号线的第四电阻可以用于去除第二输入信号的噪声，并且第二接收电路212可以包括并联设置在第四电阻与输出端子之间并且连接到第四电阻和输出端子的第五电阻和第六电阻。第五电阻是上拉电阻，电源端子连接到第五电阻的一端，并且第六电阻连同第五电阻用于对从电源端子供应的电压进行分压。
55.参照图4a，在正常工作中，第一接收电路可以通过第一信号线传输3.3v的第一输入信号，并且第二接收电路212可以通过第二信号线传输3.3v的第二输入信号。
56.参照图4a，当信号线断开时，第一接收电路可以对从电源端子施加的3.3v的电压进行分压，并且传输2.72v的电压，并且第二接收电路可以对从电源端子施加的3.3v的电压进行分压，并且传输2.72v的电压。
57.当通过第一接收电路或第二接收电路将2.72v的电压传输到mcu时，mcu可以识别出对应信号线处于断开状态并且将错误信息传输到ecu用于故障管理。
58.如上文所述，传统地，当2.72v的电压被检测到作为输入信号的电压代替作为基准电压的3.3v的电压时，可以认为信号线断开，然而当输入实际输入信号的2.72v的电压时，即使信号线没有断开，mcu也认为信号线断开。
59.仅利用传统电路部的配置，不能确定当信号线实际断开时是否输入2.72v的电压的信号，或实际输入电压是否为2.72v。即，没有能够在检查两个信号之间的电平的差异之后告知差异的结构。
60.图5是示出根据本发明的一个实施例的电路部的配置的视图，并且图6a至图6c是用于描述实施了图5中示出的电路部的电路的视图。
61.参照图5，根据本发明的一个实施例的电路部210可以包括第一接收电路211、第二
接收电路212以及感测电路213。
62.第一接收电路211可以包括第一电阻r1、第二电阻r2以及第三电阻r3，并且第二接收电路212可以包括第四电阻r4、第五电阻r5以及第六电阻r6。
63.感测电路213可以设置在第一信号线与第二信号线之间并连接到第一信号线和第二信号线，并且可以检测第一信号线和第二信号线是否断开，或第一输入信号和第二输入信号是否异常。
64.参照图6a，根据实施例的感测电路213可以包括第一感测电路213a和第二感测电路213b，第一感测电路213a可以检测第二信号线是否断开，并且第二感测电路213b可以检测第一信号线是否断开。
65.例如，使用n沟道金属氧化物半导体场效应晶体管(mosfet)来实现第一感测电路213a和第二感测电路213b，但不必限于此。
66.第一感测电路213a的n沟道mosfet的栅极连接到第二信号线，n沟道mosfet的源极连接到第一信号线，并且栅极用于使n沟道mosfet导通/截止。因此，当沿第二信号线传输的第二输入信号被输入到栅极时，由于沿第一信号线传输的第一输入信号通过源极被传输到漏极，从而值“1”通过端子open被输出。然而，当第二信号线断开并且第二输入信号没有被输入到栅极时，由于沿第一信号线传输的第一输入信号没有通过源极被传输到漏极，从而值“0”可以通过端子open被输出。
67.因此，当从第一感测电路213a输出值“0”时，mcu可以认为第二信号线断开。
68.第二感测电路213b的n沟道mosfet的栅极连接到第一信号线，n沟道mosfet的源极连接到第二信号线，并且栅极用于使n沟道mosfet导通/截止。因此，当沿第一信号线传输的第一输入信号被输入到栅极时，由于沿第二信号线传输的第二输入信号通过源极被传输到漏极，从而值“1”通过端子open被输出。然而，当第一信号线断开并且第一输入信号没有被输入到栅极时，沿第二信号线传输的第二输入信号没有通过源极被传输到漏极，并且值“0”可以通过端子open被输出。
69.因此，当从第二感测电路213b输出值“0”时，mcu可以认为第一信号线断开。
70.参照图6b，根据实施例的感测电路213可以包括第一感测电路213a、第二感测电路213b以及第三感测电路213c，第一感测电路213a可以检测第二信号线是否断开，第二感测电路213b可以检测第一信号线是否断开，并且第三感测电路213c可以检测第一输入信号和第二输入信号是否异常。
71.由于第一感测电路213a和第二感测电路213b的配置和功能与图6b的第一感测电路213a和第二感测电路213b的配置和功能相同，将不描述该配置和功能。
72.可以使用用作比较器和减法器的运算(op)放大器来实现第三感测电路213c。例如使用反向放大器来实现第三感测电路213c，但不必限于此。
73.在第三感测电路213c的反向放大器中，第一信号线可以连接到反向(-)输入端，第二信号线可以连接到同向( )输入端，并且沿第一信号线传输的第一输入信号和沿第二信号线传输的第二输入信号之间的差值可以通过端子comp输出。
74.在这种情况下，当第一输入信号与第二输入信号之间的差值为“0”或在误差范围内时，可以认为第一输入信号和第二输入信号均为正常信号。例如，基于3.3v的输入信号，误差范围可以设定为3.3v
±
5％。
75.然而，当第一输入信号与第二输入信号之间的差值不是“0”或超出误差范围时，可以认为第一输入信号或第二输入信号为异常信号。
76.在这种情况下，异常信号可以包括比3.3v的基准电压电平的信号更低的电压信号或更高的电信号。
77.参照图6c，根据实施例的感测电路213可以包括第一感测电路213a和第三感测电路213c，第一感测电路213a可以检测第二信号线是否断开，并且第三感测电路213c可以检测第一输入信号和第二输入信号是否异常。
78.由于第一感测电路213a和第三感测电路213c的配置和功能与图6b的第一感测电路213a和第三感测电路213c的配置和功能相同，将不描述该配置和功能。
79.当mcu 220从电路部210接收第一输入信号和第二输入信号时，mcu 220可以基于第一输入信号和第二输入信号使驱动电机驱动。
80.mcu 220可以从电路部210接收状态输出值，基于接收到的状态输出值确定第一输入线或第二输入线是否断开，并且根据确定结果，当第一输入线或第二输入线处于断开状态时，反馈错误信息s
error
。
81.mcu 220可以从电路部210接收比较输出值，基于接收到的比较输出值确定第一输入信号或第二输入信号是否异常，并且当确定第一输入信号或第二输入信号为异常信号时，反馈错误信息s
error
。
82.如上述实施例所述，通过感测电路的配置，能够准确地辨别并确定由于信号线的断开状态使得输入信号是否改变或输入信号是否异常，并且使用多余的两个信号，可以检测到两个信号的状态和异常。
83.图7是示出根据本发明的一个实施例的故障诊断方法的视图。
84.参照图7，在根据实施例的电机控制装置中，当mcu从连接到第一信号线和第二信号线的电路部接收状态输出值和比较输出值时(s710)，mcu可以检查状态输出值是否为“0”或者在误差范围内(s711)。
85.然后，当状态输出值为“0”或者在误差范围内时，mcu可以确定对应的信号线处于断开状态(s712)。
86.例如，如同在图6b中，当接收到一个状态值并且从感测电路接收到的状态输出值为“0”或者在误差范围内时，mcu确定第二信号线处于断开状态。
87.然后，当状态输出值不是“0”或者超出误差范围时，mcu可以确定对应的信号线处于正常状态(s713)并且检查差值是否为“0”(s720)。
88.然后，当比较输出值为“0”时，mcu可以确定输入信号为正常信号(s721)。在这种情况下，输入信号可以包括第一输入信号和第二输入信号两者。
89.然而，当比较输出值不为“0”时，mcu可以确定第一输入信号或第二输入信号为异常信号(s723)。
90.本实施例中使用的诸如“单元”的术语是指诸如现场可编程门阵列(fpga)或专用集成电路(asic)的软件组件或硬件组件，并且术语为“单元”的对象执行特定作用。然而，术语“单元”不限于软件或硬件。“单元”可以被配置为位于可寻址存储介质上或被配置为再现一个或多个处理器。因此，在一个示例中，术语“单元”包括诸如软件组件、面向对象的软件组件、类组件、任务组件、过程、功能、性质、步骤、子程序、程序代码段、驱动器、固件、微代
码、电路、数据、数据库、数据结构、表、阵列以及变量的组件。这些组件和“单元”提供的功能可以结合成少量的组件和“单元”，或者可以被再分为其他组件和“单元”。此外，组件和“单元”还可以被实施为在装置或安全多媒体卡内再现一个或多个中央处理单元(cpu)。
91.虽然上文已参考示例性实施例描述了本发明，然而本领域技术人员可以理解，可以在不脱离由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围的范围内进行本发明的各种修改和变化。
92.[附图标记]
[0093]
100：ecu
[0094]
200：电机控制装置
[0095]
210：电路部
[0096]
220：mcu
[0097]
230：驱动电机