英飞凌PMSM电机控制系统的解决方案

系统架构中，主CPU在一个小型任务调度器的基础上，分别调用了英飞凌安全功能软件SafeTcore和PMSM电机控制相关算法软件，SafeTcore在CPU运行时循环检测系统的故障，测试项目可以依照要求进行配置，所运行的PMSM电机控制算法采用图5和图6中所示的控制策略进行。外设协处理器PCP除了运行安全功能软件SafeTcore软件监控主CPU的运行外，还可以处理和通讯相关的中断和信号采样中断等，从而降低主CPU的中断负载。

软件的旋变解码

如前所述，PMSM电机的位置和转速信息在电机控制中相当重要，旋变接口电路为获取这些信息提供了硬件解决方案。从ISO26262汽车功能安全规范要求的控制系统冗余性来看，需要提供第二种途径获取电机位置和转速信息，从而验证硬件解决方案获取的信息是否正确，提高系统的安全性，现有的欧洲电动车电机控制系统 常常使用软件的旋变解码作为硬件解码方案的备份。TC1782的高速FADC接口为这种方法提供了硬件基础，具体思路见图8所示：

图8 旋变信号的软件解码

上图所示的FIR变换及其后面的模块功能都是由软件来完成，CPU计算速度对PMSM这样的实时控制系统而言非常关键。多次测试发现，基于上述软件解码流程生成的TC1782软件代码在效率上可以达到5微妙的计算速度，效率上能够可以满足系统的应用要求。

测试验证

PMSM电机控制系统的测试在AVL的电机试验台上进行，其实物及系统架构如图9所示。母线电压和输入功率显示在Yokogawa的WT3000功率分析仪测试，电流传感器检测U相和V相电流，另外WT3000功率分析仪通过扭矩传感器和转速计测试PMSM电机的输出扭矩和转速。

图9 电机测试台架系统

图10所示为母线电压230伏、不同电源输出功率下的相电流和电流频率值，左图为26千瓦下相电流有效值为235安，频率为100.75赫兹，右图为51千瓦下相电流有效值为270安，频率为164.8赫兹。

图10高功率测试

结束语

电动汽车电机控制系统是电动汽车的核心部件，本文针对用于PMSM电机控制系统的主控制器进行了如下的设计与研发工作：

1） 根据电动汽车动力系统的控制需求，提出了电机主控制器的设计原则及功能划分，在此基础上确定了基于TC1782的主控制器的硬件结构及接口。

2） 参照ISO26262安全功能规范，在TC1782和CIC61508功能安全监控芯片为硬件基础上，集成SafeTcore功能安全软件包。

3） 试验表明，该主控制器能够很好的适应电动汽车的应用环境，到达了对整车动力系统进行有效的控制与管理的设计目的。