基于FPGA的低速发动机相位驱动方法、采集装置及电控系统
本发明属于汽车工程或汽车电子技术领域，具体是涉及一种基于FPGA的低速发动机相位驱动方法、采集装置及电控系统。所述方法包括：接收A、B、Z三相信号，对接收到的A、B相信号进行滤波，检测A、B相上升沿的到达时间，确定发动机转动方向；利用上升沿或下降沿时间间隔计算转速；根据转速和ARM端发送的倍频数，对1/4齿产生微齿信号；FPGA根据实时相位信号、转速信号和微齿信号计算触发时间，并根据计时结果触发中断；ARM端根据中断触发相应的驱动信号或直接输出驱动使能引脚。本方法充分利用FPGA的并行处理特性来完成测速和驱动操作，以避免普通嵌入式控制器频繁进入时间强相关工作导致的系统资源占用。
发明专利
CN202311616099.3
2023-11-29
CN117588321A
2024-02-23
F02D41/00(2006.01)
中船动力研究院有限公司%中国船舶集团有限公司
柯少卿;李韬;方泽立
201208 上海市浦东新区莱阳路1333号;
中国船舶专利中心
何新
上海;31
1.一种基于FPGA的低速发动机相位驱动方法，其特征在于，包括以下步骤： 采用转速信号发生装置，用于生成A、B、Z三相信号； 接收A、B、Z三相信号，对接收到的A、B相信号进行滤波， 检测A、B相上升沿的到达时间，确定发动机转动方向； 利用上升沿或下降沿时间间隔计算转速； 根据转速和ARM端发送的倍频数，对1/4齿产生微齿信号； FPGA根据实时相位信号、转速信号和微齿信号计算触发时间，并根据计时结果触发中断； ARM端根据中断触发相应的驱动信号或直接输出驱动使能引脚。 2.如权利要求1所述的一种基于FPGA的低速发动机相位驱动方法，其特征在于，采用转速信号发生装置为有A,B,Z三相的增量式编码器、或是一个具有120齿的齿盘和具有两个相位差是1/4齿的霍尔传感器A,B相信号以及一个采集上止点Z相信号的霍尔传感器信号。 3.如权利要求1所述的一种基于FPGA的低速发动机相位驱动方法，其特征在于，对接收到的A、B相信号进行滤波为使用数字滤波器或模拟滤波器实现。 4.如权利要求1所述的一种基于FPGA的低速发动机相位驱动方法，其特征在于，检测A、B相上升沿的到达时间，确定发动机转动方向的步骤包括：检测A相与B相的上升沿，并比较它们的到达时间，若A相先于B相到达，则确定发动机处于正向转动状态；若B相先于A相到达，则确定发动机处于反向转动状态。 5.如权利要求4所述的一种基于FPGA的低速发动机相位驱动方法，其特征在于，利用上升沿或下降沿时间间隔计算转速的步骤包括：当检测到Z相的上升沿时，将发动机的位置归零，记录每次同方向检测到A、B相上升沿或下降沿的时间，并根据上次记录的时间计算1/4齿得到该次触发时的转速。 6.如权利要求1所述的一种基于FPGA的低速发动机相位驱动方法，其特征在于，对于相位信号，在每次检测到A,B相信号时，对实时相位进行更新。 7.一种用于低速发动机电控系统的转速信号采集装置，其特征在于，包括： ARM+FPGA芯片架构，其中ARM部分完成交互任务，FPGA部分实现测速、测相和执行器驱动功能； A、B、Z三相增量式编码器或120齿齿盘与1/4齿相位差的霍尔传感器； 滤波模块，用于对A、B相信号进行滤波去除干扰； 相位判断模块，检测A、B相上升沿的到达时间，根据相位差确定发动机转动方向； 位置归零模块，检测到Z相上升沿时将发动机位置重置为0； 转速计算模块，记录每次同方向A、B相上升沿或下降沿的时间，计算转速； 倍频模块，根据转速和ARM端发送的倍频数，对1/4齿产生微齿信号； 相位更新模块，每次检测到A、B相信号时更新实时相位信息。 8.使用权利要求7所述的转速信号采集装置的低速发动机电控系统，其特征在于，所述低速发动机电控系统包括： 发动机控制单元，具备ARM+FPGA芯片架构； 用于低速发动机的转速信号采集装置，包括滤波模块、相位判断模块、位置归零模块、转速计算模块、倍频模块和相位更新模块； 执行器驱动模块，根据ARM端下置的目标相位或时间触发执行器。