一種純電動汽車電機的安全保護電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種純電動汽車電機的安全保護電路，包括用于接收電機控制器中微控制器MCU輸出的脈沖信號的脈沖信號整流濾波電路，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邏輯運算電路的輸入端相連，多信號邏輯運算電路的輸出端與故障鎖存和復位電路的輸入端相連，故障鎖存和復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，電機控制器的三相驅動信號U、V、W通過所述繼電器常閉端接電機M的三相線，所述繼電器常開端通過功率電阻接高壓地。本實用新型集成故障監(jiān)控與安全保護于一體，能夠快速、安全、可靠的對電機及車輛的安全進行保護。
【專利說明】
一種純電動汽車電機的安全保護電路
技術領域
[0001]本實用新型涉及電動汽車自動控制技術領域，尤其是一種純電動汽車電機的安全保護電路。
【背景技術】
[0002]純電動汽車一般米用高壓電機驅動，若電機控制器出現(xiàn)故障會導致電機輸出扭矩嚴重偏小、偏大、電機轉速不可控或驅動高壓泄露，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重于電機三相電流的監(jiān)控，主要是電流缺相檢測，電流峰值檢測等，并且采取的措施是關閉電機驅動信號。若檢測到電流故障時驅動電路也發(fā)生了故障，或電流故障就是由驅動故障引起的，此方法將無效，因為關閉驅動信號僅能保證電機不受控制系統(tǒng)控制，并不能保證其他故障信號對電機誤操作，并且此方法缺乏對車輛安全的考慮，從安全的角度說故障發(fā)生時的第一時間不應該是去屏蔽或查找故障源而應該是去保證安全，然后再去屏蔽或查找故障源，而且為了保證安全動作的有效執(zhí)行，功能單元和安全單元應是獨立的，以防止共因失效。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型的目的在于提供一種當監(jiān)控到電機控制器中MCU的故障或其它被監(jiān)控模塊發(fā)生的故障時會觸發(fā)安全保護電路，保證電機的狀態(tài)安全、可控，確保駕駛員和車輛安全的純電動汽車電機的安全保護電路。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用了以下技術方案:一種純電動汽車電機的安全保護電路，包括用于接收電機控制器中微控制器MCU輸出的脈沖信號的脈沖信號整流濾波電路，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邏輯運算電路的輸入端相連，多信號邏輯運算電路的輸出端與故障鎖存和復位電路的輸入端相連，故障鎖存和復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，電機控制器的三相驅動信號U、V、W通過所述繼電器常閉端接電機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初級線圈的一端接電機控制器中微控制器MCU輸出的脈沖信號，另一端接地，變壓器T的次級線圈與由二極管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的輸出端與多信號邏輯運算電路的輸入端相連。
[0007]所述多信號邏輯運算電路采用至少包含兩個輸入端的與門，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控制器內被監(jiān)控模塊發(fā)出的高低電平故障信號，所述故障鎖存和復位電路采用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，電機控制器的三相驅動信號U、V、W分別對應通過繼電器K1、K2、K3的常閉端與電機三相線相連，繼電器K1、K2、K3的常開端分別——對應通過電阻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Fault_l，三輸入與門的第三輸入端接信號Fault_2，信號Fault_l、信號Fault_2均為電機控制器內被監(jiān)控模塊發(fā)出的高低電平故障信號。
[0010]由上述技術方案可知，本實用新型集成故障監(jiān)控與安全保護于一體，能夠快速、安全、可靠的對電機及車輛的安全進行保護;本實用新型不僅能夠實時的監(jiān)控電機控制器MCU的工作狀態(tài)，還能夠通過多信號邏輯運算電路很容易的進行擴展，進而監(jiān)控其他模塊的工作狀態(tài);本實用新型采用繼電器常閉端作為電機與三相控制信號的連接點，減少了繼電器的開關次數(shù)進而降低了繼電器本身的故障幾率，使電路更可靠、安全。
【附圖說明】
[0011]圖1為本實用新型的電路原理圖。
【具體實施方式】
[0012]如圖1所示，一種純電動汽車電機的安全保護電路，包括用于接收電機控制器中微控制器MCU輸出的脈沖信號的脈沖信號整流濾波電路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邏輯運算電路2的輸入端相連，多信號邏輯運算電路2的輸出端與故障鎖存和復位電路3的輸入端相連，故障鎖存和復位電路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，電機控制器的三相驅動信號U、V、W通過所述繼電器常閉端接電機M的三相線，所述繼電器常開端通過功率電阻接高壓地。通過電機控制器中微控制器MCU輸出的脈沖信號檢測微控制器MCU是否故障，微控制器MCU輸出的脈沖信號經過變壓器傳遞、全橋二極管整流、電容濾波后得到直流電壓。通過多信號邏輯運算電路2、故障鎖存和復位電路3實現(xiàn)多個故障監(jiān)控和鎖存復位功能。通過繼電器的常閉點實現(xiàn)正常情況下的驅動信號傳輸，通過繼電器的常開點實現(xiàn)故障時的主動短路放電功能。
[0013]如圖1所示，所述脈沖信號整流濾波電路I由變壓器T、全橋整流電路和濾波電容Cl組成，變壓器T初級線圈的一端接電機控制器中微控制器MCU輸出的脈沖信號，另一端接地，變壓器T的次級線圈與由二極管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的輸出端與多信號邏輯運算電路2的輸入端相連。所述脈沖信號經過變壓器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控制器的其它被監(jiān)控模塊輸出的故障信號通過多信號邏輯運算電路2做邏輯與運算，運算結果輸入到故障鎖存和復位電路3的置位端，鎖存結果通過高壓隔離電路4控制繼電器的吸合。
[0014]如圖1所示，所述多信號邏輯運算電路2采用至少包含兩個輸入端的與門，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控制器內被監(jiān)控模塊發(fā)出的高低電平故障信號，所述故障鎖存和復位電路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Faul t_l，三輸入與門的第三輸入端接信號Fault_2，信號Fault_l、信號Fault_2均為電機控制器內被監(jiān)控模塊發(fā)出的高低電平故障信號。
[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，電機控制器的三相驅動信號U、V、W分別——對應地通過繼電器K1、K2、K3的常閉端與電機三相線相連，繼電器K1、K2、K3的常開端分別——對應地通過電阻R2、R3、R4接高壓地。
[0016]以下結合圖1對本實用新型作進一步的說明。
[0017]信號Fault_l和信號Fault_2可以是整個電機控制器中的其它被監(jiān)控模塊的故障信號，如三相電流不平衡信號、電機驅動電壓過欠壓和直流逆變驅動信號斷路、電源過欠壓信號等。
[0018]參考電壓Vref應根據(jù)實際使用脈沖信號的占空比和幅值進行調試，保證在設定的占空比內參考電壓Vref小于US卩可。
[0019]當電機控制器系統(tǒng)正常工作時，電機控制器中的微控制器MCU發(fā)出的為脈沖信號輸入到Pulse端，脈沖信號經過變壓器T輸入到全橋整流電路整流，濾波電容Cl進行濾波，得到有效的直流電壓U，U大于參考電壓Vref，電壓比較器輸出經過電阻Rl上拉到高電平；信號Fault_l和信號Fault_2同為高電平時，此時三輸入與門輸出高電平信號，RS觸發(fā)器Q端輸出低電平，驅動光耦未導通，繼電器沒有驅動電壓，觸點維持原狀態(tài)，電機控制器三相信號通過繼電器常閉點輸入到電機M;
[0020]當電機控制器中的微控制器MCU故障無法輸出脈沖信號Pulse時，或信號Fault_l和信號Fault_2監(jiān)控的模塊發(fā)出電平故障信號使信號Fault_l或信號Fault_2為低電平，此時與門輸出低電平，RS觸發(fā)器的Q端輸出高電平使光耦導通，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進行保護。在斷開電機M與電機控制器三相驅動的連接的同時，通過三個放電電阻即電阻R2、R3、R4連接到高壓地，使電機M處在安全的狀態(tài)，減少或避免車輛因電機不可控引起的事故。同時調節(jié)三個放電電阻的阻值可以調整電機M進入保護狀態(tài)時電流曲線的平滑程度，電阻阻值越小，電機M進入保護狀態(tài)的電流曲線越平緩；電阻阻值越大，電機M進入保護狀態(tài)的電流曲線越陡峭。應適當調整電阻阻值，使得電機M在進入保護狀態(tài)過程中的電流曲線平緩，不至于使得電機狀態(tài)突然改變。
[0021]綜上所述，本實用新型集成故障監(jiān)控與安全保護于一體，能夠快速、安全、可靠的對電機及車輛的安全進行保護;本實用新型不僅能夠實時的監(jiān)控電機控制器MCU的工作狀態(tài)，還能夠通過多信號邏輯運算電路很容易的進行擴展，進而監(jiān)控其他模塊的工作狀態(tài)。
【主權項】
1.一種純電動汽車電機的安全保護電路，其特征在于:包括用于接收電機控制器中微控制器MCU輸出的脈沖信號的脈沖信號整流濾波電路(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邏輯運算電路(2)的輸入端相連，多信號邏輯運算電路(2)的輸出端與故障鎖存和復位電路(3)的輸入端相連，故障鎖存和復位電路(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，電機控制器的三相驅動信號U、V、W通過所述繼電器常閉端接電機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)權利要求1所述的純電動汽車電機的安全保護電路，其特征在于:所述脈沖信號整流濾波電路(I)由變壓器T、全橋整流電路和濾波電容Cl組成，變壓器T初級線圈的一端接電機控制器中微控制器MCU輸出的脈沖信號，另一端接地，變壓器T的次級線圈與由二極管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的輸出端與多信號邏輯運算電路(2 )的輸入端相連。3.根據(jù)權利要求1所述的純電動汽車電機的安全保護電路，其特征在于:所述多信號邏輯運算電路(2)采用至少包含兩個輸入端的與門，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控制器內被監(jiān)控模塊發(fā)出的高低電平故障信號，所述故障鎖存和復位電路(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)權利要求1所述的純電動汽車電機的安全保護電路，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，電機控制器的三相驅動信號U、V、W分別——對應地通過繼電器K1、K2、K3的常閉端與電機三相線相連，繼電器K1、K2、K3的常開端分別——對應地通過電阻R2、R3、R4接高壓地。5.根據(jù)權利要求3所述的純電動汽車電機的安全保護電路，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Fault_l，三輸入與門的第三輸入端接信號Fault_2，信號Fault_l、信號Fault_2均為電機控制器內被監(jiān)控模塊發(fā)出的高低電平故障信號。
【文檔編號】H02H7/08GK205429701SQ201620145907
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年2月28日
【發(fā)明人】劉蕾, 王體偉, 唐旗
【申請人】合肥巨動力系統(tǒng)有限公司, 合肥巨一動力系統(tǒng)有限公司