[实用新型]一种用于电动汽车电机控制的信号采样装置

说明书

技术领域

本实用新型属于一种电信号采装置，尤其涉及一种用于电动汽车电机控制的信号采样装置。

背景技术

对于电动汽车电机控制系统，实时准确的获得三相的电压、电流及速度等反馈信息是电机能否稳定运行与准确调速的关键，甚至是电动汽车动力性能优劣的关键。目前，针对诸如对永磁同步电机进行矢量控制时的控制系统环境复杂多变的情况，通常采用对输入信号的硬件滤波或者软件上的补偿，这种采样方法不能很好的抑制电气环境中的随机噪声，达到预期的采样和控制效果。

中国专利授权公告为：CN203722530U，公告日为：2014年7月16日实用新型专利公开了一种用变频空调、空调压缩机控制器及其电流采样电路，包括差分滤波模块、差分运放模块以及滤波模块的电流采样电路；所述差分滤波模块包括第一电阻R1、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3以及第二电阻R2；所述电路采样电路包括采样电阻；所述差分运放模块包括第三电阻R3、运算放大器以及第四电阻R4。该装置为解决采用永磁同步电机驱动的变频空调压缩机进行矢量控制采样精确度的问题，但其滤波方法简单，没有考虑周围复杂的电气环境产生的干扰，采样效果不理想。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有永磁同步电机控制中采样快速性和精确度的缺陷和不足，提供一种单元化、结构紧凑、滤波效果好的用于电动汽车电机控制的信号采样装置。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种用于电动汽车电机控制的信号采样装置，包括多通道采集单元，信号处理单元，通信单元以及供电单元，其特点是：所述多通道采集单元输入端与全差分驱动电路的输出端相连，所述全差分驱动电路信号输入端用于连接电动汽车电机的反馈信号采集端；所述多通道采集单元输出端与所述信号处理单元连接，用于对反馈信号的处理，所述信号处理单元与所述通信单元相连，所述通信单元输出端用于连接电动汽车的电机控制器。

所述全差分驱动电路包括RC低通滤波器电路，全差分运放电路；所述信号处理单元包括存储器扩展电路，时钟复位电路以及DSP电源电路。

所述通信单元包括CAN总线和UART，所述CAN总线实现与电动汽车电机控制器的，所述UART与上位机实现通信。

所述信号采样装置安装于电动汽车控制系统中，既能为电动汽车控制系统中的独立一个单元，亦可以嵌入电动汽车控制系统中。

本实用新型的软件采用自抗扰控制技术中的跟踪微分器(TD)算法，将频率不同的被测信号从随机干扰信号与被测信号的混合信号中提取出来，并输出数字信号到电机控制器，实现电动汽车控制中电压、电流等多个信号的快速准确采样。

本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型采集电机环境中被测信号与随机干扰的混合信号，通过自抗扰技术中的数字滤波算法，有效去除随机干扰信号，获得快速、准确的反馈电信号，改善电机控制器的控制性能。

2、本实用新型集成度高、结构紧凑，既可以作为独立单元，亦可嵌入电机控制器中，适用范围广。

附图说明

图1为本实用新型的系统结构示意图。

图2为本实用新型输入信号及输出信号的比较图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案以及有点更加清晰，以下对其作进一步的详细描述：

参见图1和图2，本实用新型的一种用于电动汽车电机控制的信号采样装置，包括多通道采集单元2，信号处理单元3，通信单元7，供电单元6以及全差分驱动电路。所述多通道采集单元前端与所述全差分驱动电路相连，后端与信号处理单元连接，所述全差分驱动电路包括RC低通滤波器电路，全差分运放电路。

所述信号处理单元包括存储器扩展电路，时钟复位电路，信号处理单元通过所述通信单元将反馈数字信号输出至电动汽车的电机控制器以及上位机。所述通信单元包括CAN与UART，CAN通信实现与电动汽车电机控制器传送数字信号，UART与上位机通信。

所述供电单元6包括隔离型DC-DC单元。

所述全差分驱动电路模拟输入信号连接于永磁同步电机I/V反馈采集端，所述信号处理单元数字输出信号连接于电机控制器。

在电动汽车电机控制系统中，除了由于电机矢量控制引起的高频干扰，还有由于测量系统内部引起的扰动(如传感器与其他电子器件)，以及环境因素引起的干扰(如测量温度等)。对于高频干扰，可以采用窄带滤波的方法去除，而对于具有不确定性的随机噪声则需要一种性能较好的滤波方法。