一種純電動(dòng)汽車電機(jī)的安全保護(hù)電路的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種純電動(dòng)汽車電機(jī)的安全保護(hù)電路，包括用于接收電機(jī)控制器中微控制器MCU輸出的脈沖信號(hào)的脈沖信號(hào)整流濾波電路，其輸出端與電壓比較電路的輸入端相連，電壓比較電路的輸出端與多信號(hào)邏輯運(yùn)算電路的輸入端相連，多信號(hào)邏輯運(yùn)算電路的輸出端與故障鎖存和復(fù)位電路的輸入端相連，故障鎖存和復(fù)位電路的輸出端與高壓隔離電路的輸入端相連，高壓隔離電路的輸出端與繼電器控制電路中的繼電器的控制端相連，電機(jī)控制器的三相驅(qū)動(dòng)信號(hào)U、V、W通過所述繼電器常閉端接電機(jī)M的三相線，所述繼電器常開端通過功率電阻接高壓地。本實(shí)用新型集成故障監(jiān)控與安全保護(hù)于一體，能夠快速、安全、可靠的對(duì)電機(jī)及車輛的安全進(jìn)行保護(hù)。
【專利說(shuō)明】
一種純電動(dòng)汽車電機(jī)的安全保護(hù)電路
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及電動(dòng)汽車自動(dòng)控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種純電動(dòng)汽車電機(jī)的安全保護(hù)電路。
【背景技術(shù)】
[0002]純電動(dòng)汽車一般米用高壓電機(jī)驅(qū)動(dòng)，若電機(jī)控制器出現(xiàn)故障會(huì)導(dǎo)致電機(jī)輸出扭矩嚴(yán)重偏小、偏大、電機(jī)轉(zhuǎn)速不可控或驅(qū)動(dòng)高壓泄露，上述任何一種現(xiàn)象都是車輛駕駛員不可控的，一旦發(fā)生將損壞車輛，影響車輛的安全行駛，嚴(yán)重的可能危及駕駛員人身安全。
[0003]目前，所采用的措施主要側(cè)重于電機(jī)三相電流的監(jiān)控，主要是電流缺相檢測(cè)，電流峰值檢測(cè)等，并且采取的措施是關(guān)閉電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)。若檢測(cè)到電流故障時(shí)驅(qū)動(dòng)電路也發(fā)生了故障，或電流故障就是由驅(qū)動(dòng)故障引起的，此方法將無(wú)效，因?yàn)殛P(guān)閉驅(qū)動(dòng)信號(hào)僅能保證電機(jī)不受控制系統(tǒng)控制，并不能保證其他故障信號(hào)對(duì)電機(jī)誤操作，并且此方法缺乏對(duì)車輛安全的考慮，從安全的角度說(shuō)故障發(fā)生時(shí)的第一時(shí)間不應(yīng)該是去屏蔽或查找故障源而應(yīng)該是去保證安全，然后再去屏蔽或查找故障源，而且為了保證安全動(dòng)作的有效執(zhí)行，功能單元和安全單元應(yīng)是獨(dú)立的，以防止共因失效。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型的目的在于提供一種當(dāng)監(jiān)控到電機(jī)控制器中MCU的故障或其它被監(jiān)控模塊發(fā)生的故障時(shí)會(huì)觸發(fā)安全保護(hù)電路，保證電機(jī)的狀態(tài)安全、可控，確保駕駛員和車輛安全的純電動(dòng)汽車電機(jī)的安全保護(hù)電路。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用了以下技術(shù)方案:一種純電動(dòng)汽車電機(jī)的安全保護(hù)電路，包括用于接收電機(jī)控制器中微控制器MCU輸出的脈沖信號(hào)的脈沖信號(hào)整流濾波電路，其輸出端與電壓比較電路的輸入端相連，電壓比較電路的輸出端與多信號(hào)邏輯運(yùn)算電路的輸入端相連，多信號(hào)邏輯運(yùn)算電路的輸出端與故障鎖存和復(fù)位電路的輸入端相連，故障鎖存和復(fù)位電路的輸出端與高壓隔離電路的輸入端相連，高壓隔離電路的輸出端與繼電器控制電路中的繼電器的控制端相連，電機(jī)控制器的三相驅(qū)動(dòng)信號(hào)U、V、W通過所述繼電器常閉端接電機(jī)M的三相線，所述繼電器常開端通過功率電阻接高壓地。
[0006]所述脈沖信號(hào)整流濾波電路由變壓器T、全橋整流電路和濾波電容Cl組成，變壓器T初級(jí)線圈的一端接電機(jī)控制器中微控制器MCU輸出的脈沖信號(hào)，另一端接地，變壓器T的次級(jí)線圈與由二極管D1、D2、D3、D4組成的全橋整流電路的輸入端相連，全橋整流電路的輸出端通過濾波電容Cl與電壓比較電路的輸入端相連，所述的電壓比較電路采用電壓比較器Ul，濾波電容Cl的一端接在全橋整流電路的輸出端與電壓比較器Ul的正相輸入端之間，濾波電容Cl的另一端接地，電壓比較器Ul的反相輸入端接參考電壓Vref，電壓比較器Ul的輸出端與多信號(hào)邏輯運(yùn)算電路的輸入端相連。
[0007]所述多信號(hào)邏輯運(yùn)算電路采用至少包含兩個(gè)輸入端的與門，與門的第一輸入端接電壓比較電路的輸出端，與門非第一輸入端的輸入端接電機(jī)控制器內(nèi)被監(jiān)控模塊發(fā)出的高低電平故障信號(hào)，所述故障鎖存和復(fù)位電路采用RS觸發(fā)器，與門的輸出端與RS觸發(fā)器的置位端相連，RS觸發(fā)器的Q輸出端與高壓隔離電路的輸入端相連。
[0008]所述高壓隔離電路采用光耦，所述繼電器控制電路采用繼電器K1、K2、K3，所述功率電阻采用電阻R2、R3、R4，所述光耦的輸入控制腳接故障鎖存和復(fù)位電路的輸出端，光耦的輸出腳分別接繼電器K1、K 2、K 3的控制腳，電機(jī)控制器的三相驅(qū)動(dòng)信號(hào)U、V、W分別對(duì)應(yīng)通過繼電器K1、K2、K3的常閉端與電機(jī)三相線相連，繼電器K1、K2、K3的常開端分別——對(duì)應(yīng)通過電阻R2、R3、R4接高壓地。
[0009]所述與門為三輸入與門，三輸入與門的第二輸入端接信號(hào)Fault_l，三輸入與門的第三輸入端接信號(hào)Fault_2，信號(hào)Fault_l、信號(hào)Fault_2均為電機(jī)控制器內(nèi)被監(jiān)控模塊發(fā)出的高低電平故障信號(hào)。
[0010]由上述技術(shù)方案可知，本實(shí)用新型集成故障監(jiān)控與安全保護(hù)于一體，能夠快速、安全、可靠的對(duì)電機(jī)及車輛的安全進(jìn)行保護(hù);本實(shí)用新型不僅能夠?qū)崟r(shí)的監(jiān)控電機(jī)控制器MCU的工作狀態(tài)，還能夠通過多信號(hào)邏輯運(yùn)算電路很容易的進(jìn)行擴(kuò)展，進(jìn)而監(jiān)控其他模塊的工作狀態(tài);本實(shí)用新型采用繼電器常閉端作為電機(jī)與三相控制信號(hào)的連接點(diǎn)，減少了繼電器的開關(guān)次數(shù)進(jìn)而降低了繼電器本身的故障幾率，使電路更可靠、安全。
【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1為本實(shí)用新型的電路原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]如圖1所示，一種純電動(dòng)汽車電機(jī)的安全保護(hù)電路，包括用于接收電機(jī)控制器中微控制器MCU輸出的脈沖信號(hào)的脈沖信號(hào)整流濾波電路1，其輸出端與電壓比較電路的輸入端相連，電壓比較電路的輸出端與多信號(hào)邏輯運(yùn)算電路2的輸入端相連，多信號(hào)邏輯運(yùn)算電路2的輸出端與故障鎖存和復(fù)位電路3的輸入端相連，故障鎖存和復(fù)位電路3的輸出端與高壓隔離電路4的輸入端相連，高壓隔離電路4的輸出端與繼電器控制電路5中的繼電器的控制端相連，電機(jī)控制器的三相驅(qū)動(dòng)信號(hào)U、V、W通過所述繼電器常閉端接電機(jī)M的三相線，所述繼電器常開端通過功率電阻接高壓地。通過電機(jī)控制器中微控制器MCU輸出的脈沖信號(hào)檢測(cè)微控制器MCU是否故障，微控制器MCU輸出的脈沖信號(hào)經(jīng)過變壓器傳遞、全橋二極管整流、電容濾波后得到直流電壓。通過多信號(hào)邏輯運(yùn)算電路2、故障鎖存和復(fù)位電路3實(shí)現(xiàn)多個(gè)故障監(jiān)控和鎖存復(fù)位功能。通過繼電器的常閉點(diǎn)實(shí)現(xiàn)正常情況下的驅(qū)動(dòng)信號(hào)傳輸，通過繼電器的常開點(diǎn)實(shí)現(xiàn)故障時(shí)的主動(dòng)短路放電功能。
[0013]如圖1所示，所述脈沖信號(hào)整流濾波電路I由變壓器T、全橋整流電路和濾波電容Cl組成，變壓器T初級(jí)線圈的一端接電機(jī)控制器中微控制器MCU輸出的脈沖信號(hào)，另一端接地，變壓器T的次級(jí)線圈與由二極管Dl、D2、D3、D4組成的全橋整流電路的輸入端相連，全橋整流電路的輸出端通過濾波電容Cl與電壓比較電路的輸入端相連，所述的電壓比較電路采用電壓比較器U1，濾波電容Cl的一端接在全橋整流電路的輸出端與電壓比較器Ul的正相輸入端之間，濾波電容Cl的另一端接地，電壓比較器Ul的反相輸入端接參考電壓Vref,電壓比較器Ul的輸出端與多信號(hào)邏輯運(yùn)算電路2的輸入端相連。所述脈沖信號(hào)經(jīng)過變壓器T傳遞、全橋整流電路、濾波電容CI濾波后輸入到電壓比較電路，電壓比較電路的輸出端和電機(jī)控制器的其它被監(jiān)控模塊輸出的故障信號(hào)通過多信號(hào)邏輯運(yùn)算電路2做邏輯與運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果輸入到故障鎖存和復(fù)位電路3的置位端，鎖存結(jié)果通過高壓隔離電路4控制繼電器的吸合。
[0014]如圖1所示，所述多信號(hào)邏輯運(yùn)算電路2采用至少包含兩個(gè)輸入端的與門，與門的第一輸入端接電壓比較電路的輸出端，與門非第一輸入端的輸入端接電機(jī)控制器內(nèi)被監(jiān)控模塊發(fā)出的高低電平故障信號(hào)，所述故障鎖存和復(fù)位電路3采用RS觸發(fā)器，與門的輸出端與RS觸發(fā)器的置位端相連，RS觸發(fā)器的Q輸出端與高壓隔離電路4的輸入端相連。所述與門為三輸入與門，三輸入與門的第二輸入端接信號(hào)Faul t_l，三輸入與門的第三輸入端接信號(hào)Fault_2，信號(hào)Fault_l、信號(hào)Fault_2均為電機(jī)控制器內(nèi)被監(jiān)控模塊發(fā)出的高低電平故障信號(hào)。
[0015]如圖1所示，所述高壓隔離電路4采用光耦，所述繼電器控制電路5采用繼電器K1、K2、K3，所述功率電阻采用電阻R2、R3、R4，所述光耦的輸入控制腳接故障鎖存和復(fù)位電路3的輸出端，光耦的輸出腳分別接繼電器K1、K 2、K 3的控制腳，電機(jī)控制器的三相驅(qū)動(dòng)信號(hào)U、V、W分別——對(duì)應(yīng)地通過繼電器K1、K2、K3的常閉端與電機(jī)三相線相連，繼電器K1、K2、K3的常開端分別——對(duì)應(yīng)地通過電阻R2、R3、R4接高壓地。
[0016]以下結(jié)合圖1對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0017]信號(hào)Fault_l和信號(hào)Fault_2可以是整個(gè)電機(jī)控制器中的其它被監(jiān)控模塊的故障信號(hào)，如三相電流不平衡信號(hào)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電壓過欠壓和直流逆變驅(qū)動(dòng)信號(hào)斷路、電源過欠壓信號(hào)等。
[0018]參考電壓Vref應(yīng)根據(jù)實(shí)際使用脈沖信號(hào)的占空比和幅值進(jìn)行調(diào)試，保證在設(shè)定的占空比內(nèi)參考電壓Vref小于US卩可。
[0019]當(dāng)電機(jī)控制器系統(tǒng)正常工作時(shí)，電機(jī)控制器中的微控制器MCU發(fā)出的為脈沖信號(hào)輸入到Pulse端，脈沖信號(hào)經(jīng)過變壓器T輸入到全橋整流電路整流，濾波電容Cl進(jìn)行濾波，得到有效的直流電壓U，U大于參考電壓Vref，電壓比較器輸出經(jīng)過電阻Rl上拉到高電平；信號(hào)Fault_l和信號(hào)Fault_2同為高電平時(shí)，此時(shí)三輸入與門輸出高電平信號(hào)，RS觸發(fā)器Q端輸出低電平，驅(qū)動(dòng)光耦未導(dǎo)通，繼電器沒有驅(qū)動(dòng)電壓，觸點(diǎn)維持原狀態(tài)，電機(jī)控制器三相信號(hào)通過繼電器常閉點(diǎn)輸入到電機(jī)M;
[0020]當(dāng)電機(jī)控制器中的微控制器MCU故障無(wú)法輸出脈沖信號(hào)Pulse時(shí)，或信號(hào)Fault_l和信號(hào)Fault_2監(jiān)控的模塊發(fā)出電平故障信號(hào)使信號(hào)Fault_l或信號(hào)Fault_2為低電平，此時(shí)與門輸出低電平，RS觸發(fā)器的Q端輸出高電平使光耦導(dǎo)通，繼而使24V電壓輸入到繼電器，繼電器常閉端斷開，常開端吸合，二極管D5用于在繼電器釋放時(shí)進(jìn)行保護(hù)。在斷開電機(jī)M與電機(jī)控制器三相驅(qū)動(dòng)的連接的同時(shí)，通過三個(gè)放電電阻即電阻R2、R3、R4連接到高壓地，使電機(jī)M處在安全的狀態(tài)，減少或避免車輛因電機(jī)不可控引起的事故。同時(shí)調(diào)節(jié)三個(gè)放電電阻的阻值可以調(diào)整電機(jī)M進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)時(shí)電流曲線的平滑程度，電阻阻值越小，電機(jī)M進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)的電流曲線越平緩；電阻阻值越大，電機(jī)M進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)的電流曲線越陡峭。應(yīng)適當(dāng)調(diào)整電阻阻值，使得電機(jī)M在進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)過程中的電流曲線平緩，不至于使得電機(jī)狀態(tài)突然改變。
[0021]綜上所述，本實(shí)用新型集成故障監(jiān)控與安全保護(hù)于一體，能夠快速、安全、可靠的對(duì)電機(jī)及車輛的安全進(jìn)行保護(hù);本實(shí)用新型不僅能夠?qū)崟r(shí)的監(jiān)控電機(jī)控制器MCU的工作狀態(tài)，還能夠通過多信號(hào)邏輯運(yùn)算電路很容易的進(jìn)行擴(kuò)展，進(jìn)而監(jiān)控其他模塊的工作狀態(tài)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種純電動(dòng)汽車電機(jī)的安全保護(hù)電路，其特征在于:包括用于接收電機(jī)控制器中微控制器MCU輸出的脈沖信號(hào)的脈沖信號(hào)整流濾波電路(I )，其輸出端與電壓比較電路的輸入端相連，電壓比較電路的輸出端與多信號(hào)邏輯運(yùn)算電路(2)的輸入端相連，多信號(hào)邏輯運(yùn)算電路(2)的輸出端與故障鎖存和復(fù)位電路(3)的輸入端相連，故障鎖存和復(fù)位電路(3)的輸出端與高壓隔離電路(4)的輸入端相連，高壓隔離電路(4)的輸出端與繼電器控制電路(5)中的繼電器的控制端相連，電機(jī)控制器的三相驅(qū)動(dòng)信號(hào)U、V、W通過所述繼電器常閉端接電機(jī)M的三相線，所述繼電器常開端通過功率電阻接高壓地。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的純電動(dòng)汽車電機(jī)的安全保護(hù)電路，其特征在于:所述脈沖信號(hào)整流濾波電路(I)由變壓器T、全橋整流電路和濾波電容Cl組成，變壓器T初級(jí)線圈的一端接電機(jī)控制器中微控制器MCU輸出的脈沖信號(hào)，另一端接地，變壓器T的次級(jí)線圈與由二極管D1、D2、D3、D4組成的全橋整流電路的輸入端相連，全橋整流電路的輸出端通過濾波電容Cl與電壓比較電路的輸入端相連，所述的電壓比較電路采用電壓比較器Ul，濾波電容Cl的一端接在全橋整流電路的輸出端與電壓比較器Ul的正相輸入端之間，濾波電容Cl的另一端接地，電壓比較器Ul的反相輸入端接參考電壓Vref,電壓比較器Ul的輸出端與多信號(hào)邏輯運(yùn)算電路(2 )的輸入端相連。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的純電動(dòng)汽車電機(jī)的安全保護(hù)電路，其特征在于:所述多信號(hào)邏輯運(yùn)算電路(2)采用至少包含兩個(gè)輸入端的與門，與門的第一輸入端接電壓比較電路的輸出端，與門非第一輸入端的輸入端接電機(jī)控制器內(nèi)被監(jiān)控模塊發(fā)出的高低電平故障信號(hào)，所述故障鎖存和復(fù)位電路(3)采用RS觸發(fā)器，與門的輸出端與RS觸發(fā)器的置位端相連，RS觸發(fā)器的Q輸出端與高壓隔離電路(4)的輸入端相連。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的純電動(dòng)汽車電機(jī)的安全保護(hù)電路，其特征在于:所述高壓隔離電路(4)采用光耦，所述繼電器控制電路(5)采用繼電器Kl、K2、K3，所述功率電阻采用電阻R2、R3、R4，所述光耦的輸入控制腳接故障鎖存和復(fù)位電路(3 )的輸出端，光耦的輸出腳分別接繼電器Κ1、Κ2、Κ3的控制腳，電機(jī)控制器的三相驅(qū)動(dòng)信號(hào)U、V、W分別——對(duì)應(yīng)地通過繼電器K1、K2、K3的常閉端與電機(jī)三相線相連，繼電器K1、K2、K3的常開端分別——對(duì)應(yīng)地通過電阻R2、R3、R4接高壓地。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的純電動(dòng)汽車電機(jī)的安全保護(hù)電路，其特征在于:所述與門為三輸入與門，三輸入與門的第二輸入端接信號(hào)Fault_l，三輸入與門的第三輸入端接信號(hào)Fault_2，信號(hào)Fault_l、信號(hào)Fault_2均為電機(jī)控制器內(nèi)被監(jiān)控模塊發(fā)出的高低電平故障信號(hào)。
【文檔編號(hào)】H02H7/08GK205429701SQ201620145907
【公開日】2016年8月3日
【申請(qǐng)日】2016年2月28日
【發(fā)明人】劉蕾, 王體偉, 唐旗
【申請(qǐng)人】合肥巨動(dòng)力系統(tǒng)有限公司, 合肥巨一動(dòng)力系統(tǒng)有限公司