專利名稱：電動汽車驅(qū)動電機(jī)防過溫保護(hù)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電動汽車驅(qū)動電機(jī)防過溫保護(hù)器，尤其是外風(fēng)冷式電動汽車驅(qū)動電機(jī)防過溫保護(hù)器。
背景技術(shù)：
風(fēng)冷式電動汽車驅(qū)動電機(jī)的冷卻方式有兩種形式，一種是自風(fēng)冷方式，這種風(fēng)冷方式的冷卻風(fēng)扇安裝在驅(qū)動電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上，風(fēng)扇的風(fēng)葉隨著驅(qū)動電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)速與電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速相同，另一種是外風(fēng)冷方式，這種方式的冷卻風(fēng)扇一般由車上24V或12V直流低壓電源供電轉(zhuǎn)動，克服了自風(fēng)冷方式冷卻風(fēng)扇在驅(qū)動電機(jī)低速時冷卻效果不好的缺點(diǎn)，因而被廣泛采用，針對外風(fēng)冷式電動汽車驅(qū)動電機(jī)的過溫保護(hù)，當(dāng)今技術(shù)主要采用的是電機(jī)溫度檢測方式，即檢測安裝在驅(qū)動電機(jī)上的溫度傳感器的溫度信號，當(dāng)溫度信號過高時，電機(jī)控制器使驅(qū)動電機(jī)停止運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)驅(qū)動電機(jī)的過溫保護(hù)，例如株洲時代集團(tuán)給十五863電動汽車項(xiàng)目提供的驅(qū)動電機(jī)及其控制系統(tǒng)采用的就是這種電機(jī)過溫保護(hù)方式，這種驅(qū)動電機(jī)過溫保護(hù)有嚴(yán)重的不足之處，安裝在驅(qū)動電機(jī)上的溫度傳感器只能檢測電機(jī)定子上某個或某幾個溫度點(diǎn)上的溫度，檢測的溫度點(diǎn)有限，對電機(jī)轉(zhuǎn)子上的溫度也很難檢測，因此不能對電機(jī)局部過溫進(jìn)行保護(hù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是要針對上述外風(fēng)冷式電動汽車驅(qū)動電機(jī)過溫保護(hù)的不足，設(shè)計出一種新型的外風(fēng)冷式電動汽車驅(qū)動電機(jī)防過溫保護(hù)器，該保護(hù)器不僅能檢測電動汽車驅(qū)動電機(jī)上的溫度信號以實(shí)現(xiàn)對電機(jī)的過溫保護(hù)，更重要的是能有效判斷驅(qū)動電機(jī)冷卻風(fēng)扇是否正常工作，在冷卻風(fēng)扇工作不正常時，對驅(qū)動電機(jī)實(shí)現(xiàn)保護(hù)，預(yù)防驅(qū)動電機(jī)因冷卻風(fēng)扇工作故障而產(chǎn)生過溫。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明所涉及的電動汽車驅(qū)動電機(jī)防過溫保護(hù)器(以下簡稱保護(hù)器)，由保護(hù)器內(nèi)電路板、保護(hù)器外殼、接線端子排三部分構(gòu)成，其核心部分是保護(hù)器內(nèi)電路板，接線端子排安裝在保護(hù)器外殼上，用于保護(hù)器內(nèi)電路板與保護(hù)器外電氣部件之間引線用，保護(hù)器內(nèi)電路板電路由DC/DC變換器、霍爾電流傳感器、傳感器匹配電阻、欠電流比較器、過電流比較器、比較器輸出電阻R1、欠流基準(zhǔn)電阻R2、欠流基準(zhǔn)電阻R3、過流基準(zhǔn)電阻R4、過流基準(zhǔn)電阻R5、三極管、繼電器、繼電器續(xù)流管、冷卻風(fēng)扇續(xù)流管構(gòu)成，接線端子排由接線端子1、接線端子2、接線端子3、接線端子4、接線端子5、接線端子6、接線端子7構(gòu)成，電動汽車上的低壓直流電源正極通過接線端子1連接到DC/DC變換器的正輸入端，并經(jīng)過霍爾電流傳感器的電流檢測穿線孔到接線端子2后，接到保護(hù)器外驅(qū)動電機(jī)冷卻風(fēng)扇的電源正極(風(fēng)扇的電源負(fù)極接到電動汽車上的低壓直流電源負(fù)極上)，電動汽車上的低壓直流電源負(fù)極通過接線端子3連接到DC/DC變換器的負(fù)輸入端，冷卻風(fēng)扇續(xù)流管的陰極連接到接線端子2，陽極連接到接線端子3，DC/DC變換器+15V輸出端與霍爾電流傳感器+15V電源輸入端、欠流基準(zhǔn)電阻R2的一端、過流基準(zhǔn)電阻R4的一端和欠電流比較器的+15V電源輸入端或過電流比較器的+15V電源輸入端相連接，欠流基準(zhǔn)電阻R2的另一端與欠流基準(zhǔn)電阻R3的一端和欠電流比較器的負(fù)輸入端相連接，過流基準(zhǔn)電阻R4的另一端與過流基準(zhǔn)電阻R5的一端和過電流比較器的正輸入端相連接，欠流基準(zhǔn)電阻R3的另一端與過流基準(zhǔn)電阻R5的另一端、傳感器匹配電阻的一端、三極管的發(fā)射極、DC/DC變換器的輸出地和接線端子5相連接，傳感器匹配電阻的另一端與霍爾電流傳感器的輸出端、欠電流比較器的正輸入端和過電流比較器的負(fù)輸入端相連接，DC/DC變換器-15V輸出端與霍爾電流傳感器-15V電源輸入端和欠電流比較器的-15V電源輸入端或過電流比較器的-15V電源輸入端相連接，DC/DC變換器的+5V輸出端與繼電器的線章一端、繼電器續(xù)流管的陰極和傳感器匹配電阻的一端相連接，繼電器的線圈另一端與繼電器續(xù)流管的陽極和三極管的集電極相連接，傳感器匹配電阻的另一端與欠電流比較器的輸出端、過電流比較器的輸出端、三極管的基極和接線端子4相連接，繼電器常開觸點(diǎn)的一端連接到接線端子6，另一端連接到接線端子7，霍爾電流傳感器根據(jù)電動汽車驅(qū)動電機(jī)冷卻風(fēng)扇工作電流的大小，在傳感器匹配電阻上產(chǎn)生與該電流值成正比的電壓信號，并送到欠電流比較器的正輸入端和過電流比較器的負(fù)輸入端，DC/DC變換器輸出的+15V電壓通過欠流基準(zhǔn)電阻R2和欠流基準(zhǔn)電阻R3分壓作為欠電流比較基準(zhǔn)電壓送到欠流比較器的負(fù)輸入端，通過過流基準(zhǔn)電阻R4和過流基準(zhǔn)電阻R5分壓作為過電流比較基準(zhǔn)電壓送到過流比較器的正輸入端，欠電流基準(zhǔn)電壓值可通過選取不同的欠流基準(zhǔn)電阻R2和欠流基準(zhǔn)電阻R3的值得到選定，同樣過電流基準(zhǔn)電壓值可通過選取不同的過流基準(zhǔn)電阻R4和過流基準(zhǔn)電阻R5的值得到選定，當(dāng)傳感器匹配電阻上的電壓值在過電流基準(zhǔn)電壓和欠電流基準(zhǔn)電壓范圍之內(nèi)時，欠流比較器或過流比較器輸出高電平，使三級管飽和導(dǎo)通，繼電器線圈通電，繼電器的觸點(diǎn)閉合，而當(dāng)傳感器匹配電阻上的電壓值低于欠電流基準(zhǔn)電壓或高于過電流基準(zhǔn)電壓時，欠流比較器或過流比較器輸出低電平，三級管截止，繼電器線圈沒有電流，使繼電器觸點(diǎn)斷開，繼電器觸點(diǎn)斷開報警信號通過接線端子6和接線端子7提供給保護(hù)器外的驅(qū)動電機(jī)控制器，驅(qū)動電機(jī)控制器接到繼電器觸點(diǎn)斷開信號后停止驅(qū)動電機(jī)運(yùn)行，也就是說驅(qū)動電機(jī)冷卻風(fēng)扇的工作電流高出其正常工作電流上限值或低于其正常工作電流下限值時，即冷卻風(fēng)扇工作不正常時，保護(hù)器向驅(qū)動電機(jī)控制器發(fā)出保護(hù)報警信號，電機(jī)控制器接到此信號后，停止驅(qū)動電機(jī)工作，以防止驅(qū)動電機(jī)由于冷卻通風(fēng)效果不好而造成驅(qū)動電機(jī)過溫?fù)p壞，保護(hù)器還能通過接線端子4和接線端子5接收保護(hù)器外安裝在驅(qū)動電機(jī)上的熱繼電器開關(guān)信號，當(dāng)驅(qū)動電機(jī)過溫使熱繼電器由常開動作到閉合時，保護(hù)器中的繼電器繼電器觸點(diǎn)斷開，向驅(qū)動電機(jī)控制器發(fā)出驅(qū)動電機(jī)過溫信號，驅(qū)動電機(jī)控制器接到該信號后，也能停止驅(qū)動電機(jī)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)驅(qū)動電機(jī)的過溫保護(hù)。
由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明所涉及的電動汽車驅(qū)動電機(jī)防過溫保護(hù)器，使用霍爾電流傳感器檢測電動汽車驅(qū)動電機(jī)冷卻風(fēng)扇電流的方法，保證冷卻風(fēng)扇工作電流超過上限值或低于下限值時，即冷卻風(fēng)扇工作異常時，保護(hù)器向電機(jī)控制器發(fā)送報警信號，控制器接到報警信號后及時停止驅(qū)動電機(jī)運(yùn)行，防止了驅(qū)動電機(jī)因冷卻風(fēng)扇出現(xiàn)故障而造成過溫?fù)p壞，這種方法能連續(xù)檢測驅(qū)動電機(jī)冷卻風(fēng)扇的電流值，達(dá)到冷卻風(fēng)扇工作狀態(tài)的精確判斷，有效預(yù)防電動汽車驅(qū)動電機(jī)因冷卻風(fēng)扇出現(xiàn)問題而造成過溫?fù)p壞，同時保護(hù)器也對驅(qū)動電機(jī)上的熱繼電器塊關(guān)信號進(jìn)行檢測而實(shí)現(xiàn)驅(qū)動電機(jī)過溫保護(hù)，進(jìn)一步提高了驅(qū)動電機(jī)過溫保護(hù)的可靠性。


下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明做進(jìn)一步說明附圖為本發(fā)明的電路原理示意圖。
附圖中DC/DC為DC/DC變換器，HALL為霍爾電流傳感器，R1為傳感器匹配電阻，U1A為欠電流比較器，U1B為過電流比較器，R1為比較器輸出電阻，R2為欠流基準(zhǔn)電阻，R3為另一欠流基準(zhǔn)電阻，R4為過流基準(zhǔn)電阻，R5為另一過流基準(zhǔn)電阻，N1為三極管，REL為繼電器，D2為繼電器續(xù)流管，D1為冷卻風(fēng)扇續(xù)流管構(gòu)成，接線端子排上接線端子1、接線端子2、接線端子3、接線端子4、接線端子5、接線端子6、接線端子7依次分別用P1、P2、P3、P4、P5、P6和P7表示，DC/DC變換器的正輸入端和負(fù)輸入端通過P1和P3依次連接到電動汽車低壓直流電源的正極V+和負(fù)極V-上，DC/DC變換器輸出+15V、-15V和+5V電源，給保護(hù)器電路供電，V+經(jīng)過HALL的電流檢測穿線孔后通過P2接到保護(hù)器外驅(qū)動電機(jī)冷卻風(fēng)扇的電源正極(冷卻風(fēng)扇的電源負(fù)極接V-)，HALL檢測到驅(qū)動電機(jī)冷卻風(fēng)扇電流值后，在R1端產(chǎn)生與該電流值成正比的電壓值送到U1A的正輸入端和U1B的負(fù)輸入端，根據(jù)驅(qū)動電機(jī)冷卻風(fēng)扇的正常工作電流下限值選擇R2和R3參數(shù)，得到欠流比較器U1A的基準(zhǔn)電壓值V1值，根據(jù)驅(qū)動電機(jī)冷卻風(fēng)扇的正常工作電流上限值選擇R4和R5參數(shù)，得到過流比較器U1B的基準(zhǔn)電壓值V2值，當(dāng)驅(qū)動電機(jī)冷卻風(fēng)扇工作電流值低于下限值或超過上限值時，U1A或U1B的輸出端輸出低電平，三極管N1截止，繼電器REL線圈沒電，REL的常開觸點(diǎn)斷開，該斷開報警信號S3和S4通過P6和P7送到保護(hù)器外的驅(qū)動電機(jī)控制器，電機(jī)控制器接到該斷開報警信號后停止驅(qū)動電機(jī)工作，達(dá)到防止驅(qū)動電機(jī)因冷卻風(fēng)扇故障而繼續(xù)運(yùn)行造成驅(qū)動電機(jī)過溫?fù)p壞，當(dāng)驅(qū)動電機(jī)冷卻風(fēng)扇工作電流值在上限值和下限值之間時，U1A或U1B的輸出端輸出高電平，三極管導(dǎo)通，繼電器REL線圈通電，REL的常開觸點(diǎn)閉合，保護(hù)器外的驅(qū)動電機(jī)控制器確認(rèn)冷卻風(fēng)扇正常工作，不實(shí)現(xiàn)驅(qū)動電機(jī)的保護(hù)，驅(qū)動電機(jī)正常運(yùn)行，保護(hù)器外裝在驅(qū)動電機(jī)上的熱繼電器的常開端信號S1和S2通過P4和P5分別連接到三極管的基極和發(fā)射極，當(dāng)熱繼電器因驅(qū)動電機(jī)溫度過高由斷開動作閉合時，三極管N1截止，繼電器REL線圈沒電，繼電器觸點(diǎn)斷開，向保護(hù)器外的電機(jī)控制器發(fā)送開關(guān)報警信號，電機(jī)控制器停止驅(qū)動電機(jī)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)驅(qū)動電機(jī)的過溫保護(hù)。
實(shí)施例1附圖所示的電路中，針對電動大客車中使用的一種風(fēng)冷直流電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的驅(qū)動電機(jī)防過溫保護(hù)器，車上低壓直流電源為24V，DC/DC變換器選用型號為WR24S5D15的電源模塊，霍爾電流傳感器Q20A-10mA型磁平衡傳感器，R1＝2K，U1A和U1B為LM2903集成比較器上的兩個比較器，由于驅(qū)動電機(jī)冷卻風(fēng)扇的正常工作電流下限值和上限值分別依次分別是6A和10.2A，對應(yīng)的R2、R3、R4和R5取值依次分別為3K、2K、2.4K和5.1K，得到的欠流基準(zhǔn)電壓V1＝6V，過流基準(zhǔn)電壓V2＝10.2V，R6＝5.1K，繼電器REL型號為NT90RHC-SDC24，三極管N1型號為BD237，D1選3A/100V二極管，D2選1A/100V二極管，保護(hù)器外驅(qū)動電機(jī)上安裝的熱繼電器為60℃動作的常開熱繼電器，這樣當(dāng)驅(qū)動電機(jī)冷卻風(fēng)扇工作電流在6～10.2A范圍n內(nèi)正常工作且熱繼電器檢測到的驅(qū)動電機(jī)溫度值低于60℃時，保護(hù)器中的繼電器REL的常開觸點(diǎn)為閉合狀態(tài)，保護(hù)器外的驅(qū)動電機(jī)控制保持驅(qū)動電機(jī)正常工作，當(dāng)驅(qū)動電機(jī)冷卻風(fēng)扇工作電流低于6A下限值或高于10.2A上限值或驅(qū)動電機(jī)上熱繼電器檢測到的驅(qū)動電機(jī)溫度值超過60℃時，保護(hù)器中的繼電器REL的觸點(diǎn)輸出斷開報警信號，保護(hù)器外的驅(qū)動電機(jī)控制器接到該報警信號后停止驅(qū)動電機(jī)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)驅(qū)動電機(jī)防過溫保護(hù)。
權(quán)利要求
1.電動汽車驅(qū)動電機(jī)防過溫保護(hù)器(以下簡稱保護(hù)器)，由保護(hù)器內(nèi)電路板、保護(hù)器外殼、接線端子排三部分構(gòu)成，其核心部分是保護(hù)器內(nèi)電路板，保護(hù)器內(nèi)電路板電路由DC/DC變換器、霍爾電流傳感器、傳感器匹配電阻、欠電流比較器、過電流比較器、比較器輸出電阻R1、欠流基準(zhǔn)電阻R2、欠流基準(zhǔn)電阻R3、過流基準(zhǔn)電阻R4、過流基準(zhǔn)電阻R5、三極管、繼電器、繼電器續(xù)流管、冷卻風(fēng)扇續(xù)流管構(gòu)成，接線端子排由接線端子1、接線端子2、接線端子3、接線端子4、接線端子5、接線端子6、接線端子7構(gòu)成，電動汽車上的低壓直流電源正極通過接線端子1連接到DC/DC變換器的正輸入端，并經(jīng)過霍爾電流傳感器的電流檢測穿線孔到接線端子2后，接到保護(hù)器外驅(qū)動電機(jī)冷卻風(fēng)扇的電源正極(風(fēng)扇的電源負(fù)極接到電動汽車上的低壓直流電源負(fù)極上)，電動汽車上的低壓直流電源負(fù)極通過接線端子3連接到DC/DC變換器的負(fù)輸入端，冷卻風(fēng)扇續(xù)流管的陰極連接到接線端子2，陽極連接到接線端子3，DC/DC變換器+15V輸出端與霍爾電流傳感器+15V電源輸入端、欠流基準(zhǔn)電阻R2的一端、過流基準(zhǔn)電阻R4的一端和欠電流比較器的+15V電源輸入端或過電流比較器的+15V電源輸入端相連接，欠流基準(zhǔn)電阻R2的另一端與欠流基準(zhǔn)電阻R3的一端和欠電流比較器的負(fù)輸入端相連接，過流基準(zhǔn)電阻R4的另一端與過流基準(zhǔn)電阻R5的一端和過電流比較器的正輸入端相連接，欠流基準(zhǔn)電阻R3的另一端與過流基準(zhǔn)電阻R5的另一端、傳感器匹配電阻的一端、三極管的發(fā)射極、DC/DC變換器的輸出地和接線端子5相連接，傳感器匹配電阻的另一端與霍爾電流傳感器的輸出端、欠電流比較器的正輸入端和過電流比較器的負(fù)輸入端相連接，DC/DC變換器-15V輸出端與霍爾電流傳感器-15V電源輸入端和欠電流比較器的-15V電源輸入端或過電流比較器的-15V電源輸入端相連接，DC/DC變換器的+5V輸出端與繼電器的線圈一端、繼電器續(xù)流管的陰極和傳感器匹配電阻的一端相連接，繼電器的線圈另一端與繼電器續(xù)流管的陽極和三極管的集電極相連接，傳感器匹配電阻的另一端與欠電流比較器的輸出端、過電流比較器的輸出端、三極管的基極和接線端子4相連接，繼電器常開觸點(diǎn)的一端連接到接線端子6，另一端連接到接線端子7，霍爾電流傳感器根據(jù)電動汽車驅(qū)動電機(jī)冷卻風(fēng)扇工作電流的大小，在傳感器匹配電阻上產(chǎn)生與該電流值成正比的電壓信號，并送到欠電流比較器的正輸入端和過電流比較器的負(fù)輸入端，當(dāng)傳感器匹配電阻上的電壓值低于欠電流基準(zhǔn)電壓或高于過電流基準(zhǔn)電壓時，欠流比較器或過流比較器輸出低電平，繼電器觸點(diǎn)斷開，保護(hù)器向驅(qū)動電機(jī)控制器發(fā)出保護(hù)報警信號，電機(jī)控制器接到此信號后，停止驅(qū)動電機(jī)工作，以防止驅(qū)動電機(jī)由于冷卻通風(fēng)效果不好而造成驅(qū)動電機(jī)過溫?fù)p壞，根據(jù)上述電動汽車驅(qū)動電機(jī)防過溫保護(hù)器，其技術(shù)特征在于保護(hù)器檢測電動汽車驅(qū)動電機(jī)冷卻風(fēng)扇的電流值，當(dāng)檢測的電流值超過冷卻風(fēng)扇正常工作電流的上限值和低于冷卻風(fēng)扇電流值的下限值時，向驅(qū)動電機(jī)控制器發(fā)出開關(guān)報警信號以停止驅(qū)動電機(jī)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)驅(qū)動電機(jī)防過溫保護(hù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動汽車驅(qū)動電機(jī)防過溫保護(hù)器，其特征在于檢測驅(qū)動電機(jī)冷卻風(fēng)扇工作電流的傳感器是霍爾電流傳感器。
全文摘要
該發(fā)明中的電動汽車驅(qū)動電機(jī)冷卻風(fēng)扇保護(hù)器根據(jù)冷卻風(fēng)扇工作電流范圍，確定冷卻風(fēng)扇是否正常工作，如果冷卻風(fēng)扇不正常工作，則向電機(jī)控制器發(fā)出故障信息，電機(jī)控制器根據(jù)故障信息可停止驅(qū)動電機(jī)工作或降低驅(qū)動電機(jī)的輸出功率，從而防止驅(qū)動電機(jī)因冷卻風(fēng)扇不能正常工作對驅(qū)動電機(jī)造成過溫?fù)p傷甚至毀壞，該發(fā)明不僅可以用于電動汽車驅(qū)動電機(jī)的保護(hù)，而且可以用于其它需要冷卻風(fēng)扇的驅(qū)動電機(jī)保護(hù)。
文檔編號H02H7/08GK1571231SQ20041003783
公開日2005年1月26日 申請日期2004年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月11日
發(fā)明者孫逢春, 張承寧, 何洪文 申請人:北京理工大學(xué)