电机控制系统安全监控系统的设计与研究.pdf

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1、V01．36No．62016．6船电技术l应用研究电机控制系统安全监控系统的设计与研究熊威，杜峰(武汉船用电力推进装置研究所，武汉430064)摘要：介绍了电机控制系统安全监控系统的安全监控功能系统架构、软硬件设计及工作过程。关键词：电机控制系统安全监控系统中图分类号：TM301文献标识码：A文章编号：1003—4862(2016)06．0051-04DesignoftheSafetyMonitoringSystemforMotorControlSystemXiongWei，DuFeng(WuhanInstitu

2、teofMarineElectricPropulsion，Wuhan430064，China)Abstract：ThesafeCvmonitoringsystemframework，hardwareandsoftwaredesignandworkingprocessofmotorcontrolsystemareintroducedKeywords：motorcontrolsystem；safeCvmonitoringsystem；des／gn0引言电机控制系统是电动汽车组成部分。它关乎电动汽车运行的安全性。在IS

3、026262定义的汽车安全完整性等级下，电动汽车的安全指标主要被分成了四个等级，由低到高即划分为ASILA、ASILB、ASILC和ASILD。在分解整车安全目标功能安全需求的基础上，将每个需求具体与每一个的相关零部件进行对应，从而可以得知为了保证其安全运行，达到ASILC的安全等级是最低的要求，只有达到这个等级才能满足其功能安全目标。但是从现实的情况来看，很少的产品能够达到这个等级，主要是因为传统的电机控制器依靠的处理器是单个电机控制芯片，因此功能比较低，一般达不到ASILC等级。为了提高电机控制系统安全监控系

4、统的性能，必须重新制定出一个设计方案，在原有的基础上增加一个安全监控芯片，可以实时地对电机控制芯片进行监控，有效地提升电机控制系统的安全性。1安全监控功能系统架构软件级、硬件级是电机控制系统安全监控功能的两级。收稿日期：2016-03．29作者简介：熊威(1981．)，男，工程师，研究方向：控制理论与控制工程。软件级所含有的安全监控功能，主要是通过电机控制芯片的使用，实现对电压、扭矩、电流、模式、速度、功率、温度及通讯的监控。不仅如此，软件的安全监控功能还包括其可以在安全监控芯片中实现的安全监控调用程序。硬件级的

5、安全监控功能与软件级有很大的不同，它的监控系统架构主要是控制安全监控芯片、控制电机控制芯片。此外它还要承担着监测的功能，即对硬件看门狗模块、直流电压的电压监控模块、电机控制芯片供电电压的电源监控模块、电机相电流的电流监控模块等进行监测。2软硬件设计2．1硬件系统设计2．1．1电机控制芯片的选型我国国内生产的电机，所选用的电机控制芯片，一般都是Infineon公司的32位TriCore系列的TCl782高性能微处理器。TCl782这种处理器之所以说它是高性能的处理器，是因为它的功耗以及损耗很小，运算能力强大，存储空

6、问大，数字量模拟量输入输出以及CAN通讯等方面也很不错。就是说，这种处理器具有很高的性价比，十分适合用在要求较高的电机控制系统安全监控系统之中。2．1．2安全监控芯片的选型5l船电技术I应用研究V01．36No．62016．6一般情况下，使用的都是InfineonCIC61508芯片。CIC61508这种安全监测芯片具有很多明显的优势，比如说它具有很小的封装尺寸，这样就可以很大程度上节省空间。通过检测电机控制芯片的时钟、电源、温度等，来掌握其计算误差，实时监测与掌握电机控制芯片的工作状况。图1电机控制系统硬件级安

7、全监控结构图2．1．3硬件电路设计电机控制芯片TCl782在使用以及工作的过程中，它的通讯工作的完成主要是通过两组SPI、安全监控芯片CIC61508，还有旋变解码芯片AU6803，这是通讯过程中必不可少部分；然后，电机控制芯片主要是在使用GPIO的基础上对数字量进行接收或发送：在此基础上，通过PWM通道来将六路PWM信号发送给门驱动芯片；此后，在ADC模块的辅助下，对电流、电压、温度等信息进行采样；最后通过CAN模块与总线通讯。在设计硬件电路的过程中不能忽视电源模块、看门狗模块等。图3即为硬件电路原理图。安全监

8、控电压监控扭矩监控调用程序—’-电流监控功率监控温度监控模式监控速度监控通讯监控安全监控电机控制主程序芯片——●电机控制芯片图2电机控制系统软件级安全监控结构图2．2软件设计2．2．1设计原理电机的安全监控系统的功能需要电机的两级共同来完成，只有在硬件级、软件级的两级共同的监控下，才能为电机控制系统正常工作提供保证，实现实时监控电机负载以及实现对电机控制芯片的监控。图3硬