[发明专利]一种电机控制器的功能安全监控系统及其方法

权利要求书

1.一种电机控制器的功能安全监控系统，包括输入模块(1)、输出模块(2)、主控芯片(3)和外部监控芯片(4)，所述输出模块(2)包括IGBT驱动电路(21)，其特征在于，所述主控芯片(3)包括扭矩控制模块(31)、扭矩监控模块(32)和内部芯片监控模块(33)，所述输出模块(2)还包括紧急关断路径电路(22)，所述紧急关断路径电路(22)与IGBT驱动电路(21)连接，所述扭矩控制模块(31)和扭矩监控模块(32)均与输入模块(1)连接，所述外部监控芯片(4)与内部芯片监控模块(33)连接，所述扭矩控制模块(31)与输出模块(2)的IGBT驱动电路(21)连接，所述外部监控芯片(4)与输出模块(2)的紧急关断路径电路(22)连接。

2.根据权利要求1所述的电机控制器的功能安全监控系统，其特征在于，所述输入模块(1)包括两路独立的用于对接收的传感器信号或CAN总线信号进行解析的硬件电路，其中一路硬件电路与扭矩控制模块(31)连接，另一路与扭矩监控模块(32)连接。

3.根据权利要求1或2所述的电机控制器的功能安全监控系统，其特征在于，所述功能安全监控系统还包括用于监测低压供电电源是否存在异常的硬件监控电路(5)，所述硬件监控电路(5)与所述紧急关断路径电路(22)连接。

4.根据权利要求1或2所述的电机控制器的功能安全监控系统，其特征在于，所述IGBT驱动电路(21)包括与扭矩控制模块(31)连接的复杂可编程逻辑器件(21a)以及与复杂可编程逻辑器件(21a)连接的用于驱动IGBT动作的IGBT驱动芯片(21b)，所述IGBT驱动芯片(21b)还与紧急关断路径电路(22)连接。

5.根据权利要求1或2所述的电机控制器的功能安全监控系统，其特征在于，所述功能安全监控系统还包括复位电路(6)，所述复位电路(6)与IGBT驱动电路(21)的复杂可编程逻辑器件(21a)连接，所述复杂可编程逻辑器件(21a)与紧急关断路径电路(22)连接。

6.一种电机控制器的功能安全监控方法，其特征在于，所述功能安全监控方法包括：所述输入模块(1)通过两路独立的硬件电路对传感器信号或者CAN总线信号进行解析，所述主控芯片(3)的扭矩控制模块(31)接收输入模块(1)输出的一路解析信号，并通过内部的矢量控制算法进行扭矩计算，输出PWM信号给输出模块(2)控制电机正常运转；所述主控芯片(3)的扭矩监控模块(32)接收输入模块(1)输出的另一路解析信号，并通过其内部的控制算法进行扭矩计算，将计算得出的扭矩值同扭矩控制模块(31)得出的扭矩值进行比较，在差值处于预设安全范围值内时，判断扭矩控制模块(31)的扭矩控制是安全的，反之，判断为不安全；判断为不安全时，扭矩监控模块(32)输出信号给输出模块(2)的紧急关断路径电路(22)，控制电机控制器进入安全状态模式。

7.根据权利要求6所述的电机控制器的功能安全监控方法，其特征在于，进入安全状态模式的操作包括通过紧急关断路径电路(22)输出信号给输出模块(2)的IGBT驱动电路(21)，通过IGBT驱动电路(21)控制IGBT上三桥臂短路或者控制IGBT下三桥臂短路。

8.根据权利要求6或7所述的电机控制器的功能安全监控方法，其特征在于，在进入安全状态模式的操作时，所述紧急关断路径电路(22)还对IGBT的状态进行监控，在上三桥臂或下三桥臂有一路IGBT短路时，则选择相应的三桥臂进行短路操作。

9.根据权利要求6或7所述的电机控制器的功能安全监控方法，其特征在于，在进入安全状态模式后，输出模块(2)的复杂可编程逻辑器件(21a)对电机转速进行监测，在电机转速降低到预设的阈值时，退出安全状态模式，退出安全状态模式的操作包括：所述复杂可编程逻辑器件(21a)控制紧急关断路径电路(22)复位，复位后，复杂可编程逻辑器件(21a)控制IGBT驱动芯片(21B)从而使相应的三相桥臂开路。

10.根据权利要求6或7所述的电机控制器的功能安全监控方法，其特征在于，所述外部监控芯片(4)与主控芯片(3)的内部芯片监控模块(33)连接，对主控芯片(3)的运行状态进行监测，在监测到主控芯片(3)异常时，外部监控芯片(4)发出信号到紧急关断路径电路(22)，通过紧急关断路径电路(22)控制电机控制器进入安全状态模式；所述硬件监控电路(5)对供电电源进行监测，在监测到供电异常时，硬件监控电路(5)发出信号到紧急关断路径电路(22)，通过紧急关断路径电路(22)控制电机控制器进入安全状态模式。