一种用于三相电机相电压状态反馈电路的制作方法

本实用新型涉及电机控制电路技术领域，具体的讲是一种用于三相电机相电压状态反馈电路。

背景技术：

电机的三相电压反馈测量对电机控制来说是一种验证控制方法和控制效果的有效措施，常见的电机相电压反馈电路为在电机uvw三相上加电阻分压电路和信号滤波电容，将分压后的相电压送入mcu（微控制器）的adc（模数转换器）模块转换为数字电压，供电机控制使用。这种相电压反馈电路只能作为电压测量使用，本使用新型在通用电路的基础上，增加了三个上拉电阻，使得电机相电压反馈电路不仅能够测量电机的模拟的相电压，还能够进行电机控制三相桥上电诊断功能，这提高了转向系统控制器的诊断覆盖率，实现方法简单可靠。

技术实现要素：

本实用新型突破了现有技术的难题，设计了一种用于三相电机相电压状态反馈电路，其特征在于：三相电机的u相分为四路，分别与场效应管q1的源极、场效应管q4的漏电极、电阻r1的一端、电阻r2的一端相连，三相电机的v相分为四路，分别与场效应管q2的源极、场效应管q5的漏电极、电阻r4的一端、电阻r5的一端相连，三相电机的w相分为四路，分别与场效应管q3的源极、场效应管q6的漏电极、电阻r7的一端、电阻r8的一端相连，场效应管q1的漏电极、场效应管q2的漏电极、场效应管q3的漏电极汇总后与vbat汽车12v电池电压相连，场效应管q4的源极、场效应管q5的源极、场效应管q6的源极汇总后接地，电阻r1的另一端、电阻r4的另一端、电阻r7的另一端与vbat相连，电阻r2的另一端分为三路，分别与电阻r3的一端、电容c1的一端、mcu的ad1端口相连，电阻r5的另一端分为三路，分别与电阻r6的一端、电容c2的一端、mcu的ad2端口相连，电阻r8的另一端分为三路，分别与电阻r9的一端、电容c3的一端、mcu的ad3端口相连，所述电阻r3的另一端与电容c1的另一端汇合后接地，所述电阻r6的另一端与电容c2的另一端汇合后接地，所述电阻r9的另一端与电容c3的另一端汇合后接地；所述场效应管q1~q6的门极汇总后与外置的三相桥驱动芯片相连。

本实用新型实用的微控制器的型号为tc234。

本实用新型与现有技术相比，直接将电机的相电压接入到微控制器（mcu）的模数转换器（adc）中，通过本实用新型中的相电压反馈电路不仅能够得到电机的实时的相电压，而且能够进行三相桥场效应管开关的上电故障诊断。

附图说明

图1为本实用新型的电路示意图。

图2为本实用新型的u相上下桥场效应管诊断过程流程图。

具体实施方式

结合附图对本实用新型做进一步描述。

参见图1，本实用新型设计了一种用于三相电机相电压状态反馈电路，包括上拉电阻，分压电路和滤波电容三个部分，三相电机的u相分为四路，分别与场效应管q1的源极、场效应管q4的漏电极、电阻r1的一端、电阻r2的一端相连，三相电机的v相分为四路，分别与场效应管q2的源极、场效应管q5的漏电极、电阻r4的一端、电阻r5的一端相连，三相电机的w相分为四路，分别与场效应管q3的源极、场效应管q6的漏电极、电阻r7的一端、电阻r8的一端相连，场效应管q1的漏电极、场效应管q2的漏电极、场效应管q3的漏电极汇总后与vbat相连，场效应管q4的源极、场效应管q5的源极、场效应管q6的源极汇总后接地，电阻r1的另一端、电阻r4的另一端、电阻r7的另一端与vbat相连，电阻r2的另一端分为三路，分别与电阻r3的一端、电容c1的一端、mcu的ad1端口相连，电阻r5的另一端分为三路，分别与电阻r6的一端、电容c2的一端、mcu的ad2端口相连，电阻r8的另一端分为三路，分别与电阻r9的一端、电容c3的一端、mcu的ad3端口相连，所述电阻r3的另一端与电容c1的另一端汇合后接地，所述电阻r6的另一端与电容c2的另一端汇合后接地，所述电阻r9的另一端与电容c3的另一端汇合后接地；所述场效应管q1~q6的门极汇总后与外置的三相桥驱动芯片（9）相连。

本实用新型实用的mcu的型号为tc234。

本实用新型具有相电压测量和三相桥上电故障诊断两个功能，具体的工作原理如下：

（1）相电压测量：通过直接连接在电机uvw三相的分压电路（r2和r3、r5和r6、r8和r9）和电容滤波电路（c1、c2、c3），实现相电压测量的功能。分压电路（r2和r3、r5和r6、r8和r9）的作用是将电机的相电压（最高电压近似等于电池输入电压）分压到微控制器的adc模块能够测量的电压范围（tc234的adc模块模拟电压的测量范围为0~5v）。c1，c2，c3是三个滤波电容，用于滤除送入mcu的ad口的模拟电压的噪声，使得ad测量的结果更加准确。分压之后的相电压直接由mcu的adc模块转换为数字值，将此电压用于电机控制，从而提高电机控制的性能。

（2）三相桥上电故障诊断：由于电动助力转向控制器对安全性能的要求是比较高的，所以在控制器正常工作之前，必须对三相桥的每个场效应管的开关进行诊断，确保每个开关都正常之后，控制器才能启动三相桥驱动芯片对三相桥进行pwm控制，使电机产生助力。而本实用新型就能实现三相桥驱动芯片不工作之前诊断六个场效应管的状态，具体的诊断流程如下：

如附图2所示，以u相上下桥场效应管q1、q4的工作状态诊断为例：

s1、mcu发出控制指令使u相上下桥场效应管q1、q4同时关闭，此时的u相反馈电压为vbat经过r1、r2、r3电阻分压之后输入到mcu，故此时mcu测量u相反馈电压的正常值应该为vbat*(r3)/(r1+r2+r3)；

s2、对mcu测量u相反馈电压进行判断，符合正常值，则进入s5；反之，则说明u相上下桥的场效应管q1、q4必然发生了故障，到底是q1还是q4发生了故障，这需要在这种状况下进一步比较测到的相电压；

s3、判断mcu测量u相反馈电压是否等于vbat*(r3)/(r2+r3)，是，则u相上桥场效应管q1发生了短路故障；否，则进入s4继续进行判断；

s4、判断mcu测量u相反馈电压是否等于0，是则u相下桥场效应管q4发生了短路故障；否，则说明q1和q4都有可能处在一个非预期的状态，此时系统无法正常工作，u相场效应管的诊断工作终止；

s5、mcu发出控制指令使u相上桥场效应管q1打开，u相下桥场效应管q4关闭，此时vbat直接输入到电机u相上，此时u相反馈电压为vbat经过r2、r3电阻分压之后输入到mcu的ad1中，故此时mcu测到的u相反馈电压的正常值应该为vbat*(r3)/(r2+r3)；

s6、此时对mcu测量u相反馈电压进行判断，符合正常值，则进入s8；反之，则说明u相上桥场效应管q1发生了故障，具体故障需要进行下一步判断；

s7、判断mcu测量u相反馈电压是否等于vbat*(r3)/(r1+r2+r3)，是，则说明u相上桥场效应管q1发生了断路故障；否，则说明u相上桥场效应管q1工作不正常；

s8、mcutc234发出控制指令使u相上桥场效应管q1关闭，u相下桥场效应管q4打开，此时电机的u相直接接在gnd上，那么mcu测到的u相反馈电压的正常值应该为0v；

s9、判断mcu测量u相反馈电压是否等于0，是，则说明u相上下桥场效应管q1、q4工作正常；否，则说明u相下桥场效应管q4出现故障，具体故障需要进行下一步判断；

s10、判断mcu测量u相反馈电压是否等于vbat*(r3)/(r1+r2+r3)，是，则u相下桥场效应管q4发生了断路故障；否，则u相下桥场效应管q4工作不正常。

经过上述步骤，可以轻松方便的进行三相桥上电故障诊断，不需要进行额外的测量，在具体实施中v相和w相的场效应管诊断过程和上述的u相诊断过程一样。