CN100353633C - 电动汽车驱动电机防过温保护器 - Google Patents

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张承宁
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Abstract

该发明中的电动汽车驱动电机冷却风扇保护器根据冷却风扇工作电流范围，确定冷却风扇是否正常工作，如果冷却风扇不正常工作，则向电机控制器发出故障信息，电机控制器根据故障信息可停止驱动电机工作或降低驱动电机的输出功率，从而防止驱动电机因冷却风扇不能正常工作对驱动电机造成过温损伤甚至毁坏，该发明不仅可以用于电动汽车驱动电机的保护，而且可以用于其它需要冷却风扇的驱动电机保护。

Description

电动汽车驱动电机防过温保护器
技术领域
本发明涉及一种电动汽车驱动电机防过温保护器，尤其是外风冷式电动汽车驱动电机防过温保护器。
背景技术
风冷式电动汽车驱动电机的冷却方式有两种形式，一种是自风冷方式，这种风冷方式的冷却风扇安装在驱动电机的转轴上，风扇的风叶随着驱动电机转子转动而转动，转速与电机转子转速相同，另一种是外风冷方式，这种方式的冷却风扇一般由车上24V或12V直流低压电源供电转动，克服了自风冷方式冷却风扇在驱动电机低速时冷却效果不好的缺点，因而被广泛采用，针对外风冷式电动汽车驱动电机的过温保护，当今技术主要采用的是电机温度检测方式，即检测安装在驱动电机上的温度传感器的温度信号，当温度信号过高时，电机控制器使驱动电机停止运行，实现驱动电机的过温保护，例如株洲时代集团给十五863电动汽车项目提供的驱动电机及其控制系统采用的就是这种电机过温保护方式，这种驱动电机过温保护有严重的不足之处，安装在驱动电机上的温度传感器只能检测电机定子上某个或某几个温度点上的温度，检测的温度点有限，对电机转子上的温度也很难检测，因此不能对电机局部过温进行保护。
发明内容
本发明的目的就是要针对上述外风冷式电动汽车驱动电机过温保护的不足，设计出一种新型的外风冷式电动汽车驱动电机防过温保护器，该保护器不仅能检测电动汽车驱动电机上的温度信号以实现对电机的过温保护，更重要的是能有效判断驱动电机冷却风扇是否正常工作，在冷却风扇工作不正常时，对驱动电机实现保护，预防驱动电机因冷却风扇工作故障而产生过温。
为达到上述目的，本发明所涉及的电动汽车驱动电机防过温保护器由保护器内电路板、保护器外壳、接线端子排三部分构成，电动汽车驱动电机防过温保护器核心部分是保护器内电路板，保护器内电路板电路由DC/DC变换器、霍尔电流传感器、传感器匹配电阻R1、欠电流比较器、过电流比较器、第一欠流基准电阻R2、第二欠流基准电阻R3、第一过流基准电阻R4、第二过流基准电阻R5、三极管、继电器、继电器续流管、冷却风扇续流管构成，接线端子排由第一接线端子P1、第二接线端子P2、第三接线端子P3、第四接线端子P4、第五接线端子P5、第六接线端子P6、第七接线端子P7构成，电动汽车上的低压直流电源正极通过第一接线端子P1连接到DC/DC变换器的正输入端，并经过霍尔电流传感器的电流检测穿线孔到第二接线端子P2后，接到保护器外驱动电机冷却风扇的电源正极，风扇的电源负极接到电动汽车上的低压直流电源负极上，电动汽车上的低压直流电源负极通过第三接线端子P3连接到DC/DC变换器的负输入端，冷却风扇续流管的阴极连接到第二接线端子P2，阳极连接到第三接线端子P3，DC/DC变换器+15V输出端与霍尔电流传感器+15V电源输入端、第一欠流基准电阻R2的一端、第一过流基准电阻R4的一端和欠电流比较器的+15V电源输入端或过电流比较器的+15V电源输入端相连接，第一欠流基准电阻R2的另一端与第二欠流基准电阻R3的一端和欠电流比较器的负输入端相连接，第一过流基准电阻R4的另一端与第二过流基准电阻R5的一端和过电流比较器的正输入端相连接，第二欠流基准电阻R3的另一端与第二过流基准电阻R5的另一端、传感器匹配电阻R1的一端、三极管的发射极、DC/DC变换器的输出地和第五接线端子P5相连接，传感器匹配电阻R1的另一端与霍尔电流传感器的输出端、欠电流比较器的正输入端和过电流比较器的负输入端相连接，DC/DC变换器-15V输出端与霍尔电流传感器-15V电源输入端和欠电流比较器的-15V电源输入端或过电流比较器的-15V电源输入端相连接，DC/DC变换器的+5V输出端与继电器的线圈一端、继电器续流管的阴极和传感器匹配电阻R1的一端相连接，继电器的线圈另一端与继电器续流管的阳极和三极管的集电极相连接，传感器匹配电阻R1的另一端与欠电流比较器的输出端、过电流比较器的输出端、三极管的基极和第四接线端子P4相连接，继电器常开触点的一端连接到第六接线端子P6，另一端连接到第七接线端子P7，霍尔电流传感器根据电动汽车驱动电机冷却风扇工作电流的大小，在传感器匹配电阻R1上产生与该电流值成正比的电压信号，并送到欠电流比较器的正输入端和过电流比较器的负输入端，当传感器匹配电阻R1上的电压值低于欠电流基准电压或高于过电流基准电压时，欠流比较器或过流比较器输出低电平，继电器触点断开，保护器向驱动电机控制器发出保护报警信号，电机控制器接到此信号后，停止驱动电机工作，以防止驱动电机由于冷却通风效果不好而造成驱动电机过温损坏，其技术特征在于：保护器检测电动汽车驱动电机冷却风扇的电流值，当检测的电流值超过冷却风扇正常工作电流的上限值和低于冷却风扇电流值的下限值时，向驱动电机控制器发出开关报警信号以停止驱动电机运行，实现驱动电机防过温保护。
由于采用了上述技术方案，本发明所涉及的电动汽车驱动电机防过温保护器，使用霍尔电流传感器检测电动汽车驱动电机冷却风扇电流的方法，保证冷却风扇工作电流超过上限值或低于下限值时，即冷却风扇工作异常时，保护器向电机控制器发送报警信号，控制器接到报警信号后及时停止驱动电机运行，防止了驱动电机因冷却风扇出现故障而造成过温损坏，这种方法能连续检测驱动电机冷却风扇的电流值，达到冷却风扇工作状态的精确判断，有效预防电动汽车驱动电机因冷却风扇出现问题而造成过温损坏，同时保护器也对驱动电机上的热继电器块关信号进行检测而实现驱动电机过温保护，进一步提高了驱动电机过温保护的可靠性。
附图说明
附图为本发明的电路原理示意图。
具体实施方式
附图中DC/DC为DC/DC变换器，HALL为霍尔电流传感器，R1为传感器匹配电阻，U1A为欠电流比较器，U1B为过电流比较器，R2为第一欠流基准电阻，R3为第二欠流基准电阻，R4为第一过流基准电阻，R5为第二过流基准电阻，N1为三极管，REL为继电器，D2为继电器续流管，D1为冷却风扇续流管构成，接线端子排由第一接线端子P1、第二接线端子P2、第三接线端子P3、第四接线端子P4、第五接线端子P5、第六接线端子P6、第七接线端子P7构成，DC/DC变换器DC/DC的正输入端和负输入端通过P1和P3依次连接到电动汽车低压直流电源的正极V+和负极V-上，DC/DC变换器DC/DC输出+15V、-15V和+5V电源，给保护器电路供电，V+经过HALL的电流检测穿线孔后通过(P2)接到保护器外驱动电机冷却风扇的电源正极，冷却风扇的电源负极接电动汽车上的低压直流电源负极V-，HALL检测到驱动电机冷却风扇电流值后，在R1端产生与该电流值成正比的电压值送到U1A的正输入端和U1B的负输入端，根据驱动电机冷却风扇的正常工作电流下限值选择R2和R3参数，得到欠电流比较器U1A的基准电压值V1值，根据驱动电机冷却风扇的正常工作电流上限值选择R4和R5参数，得到过流比较器U1B的基准电压值V2值，当驱动电机冷却风扇工作电流值低于下限值或超过上限值时，U1A或U1B的输出端输出低电平，三极管N1截止，继电器REL线圈没电，REL的常开触点断开，该断开报警信号S3和S4通过P6和P7送到保护器外的驱动电机控制器，电机控制器接到该断开报警信号后停止驱动电机工作，达到防止驱动电机因冷却风扇故障而继续运行造成驱动电机过温损坏，当驱动电机冷却风扇工作电流值在上限值和下限值之间时，U1A或U1B的输出端输出高电平，三极管N1导通，继电器REL线圈通电，REL的常开触点闭合，保护器外的驱动电机控制器确认冷却风扇正常工作，不实现驱动电机的保护，驱动电机正常运行，保护器外装在驱动电机上的热继电器的常开端信号S1和S2通过P4和P5分别连接到三极管N1的基极和发射极，当热继电器因驱动电机温度过高由断开动作闭合时，三极管N1截止，继电器REL线圈没电，继电器REL触点断开，向保护器外的电机控制器发送开关报警信号，电机控制器停止驱动电机运行，实现驱动电机的过温保护。
实施例1：
附图所示的电路中，针对电动大客车中使用的一种风冷直流电机驱动系统的驱动电机防过温保护器，车上低压直流电源为24V，DC/DC变换器DC/DC选用型号为WR24S5D15的电源模块，霍尔电流传感器HALL为Q20A-10mA型磁平衡传感器，R1为2K，U1A和U1B为LM2903集成比较器上的两个比较器，由于驱动电机冷却风扇的正常工作电流下限值和上限值分别依次分别是6A和10.2A，对应的R2、R3、R4和R5取值依次分别为3K、2K、2.4K和5.1K，得到的欠流基准电压V1为6V，过流基准电压V2为10.2V，R6为5.1K，继电器REL型号为NT90RHC-SDC24，三极管N1型号为BD237，D1选3A/100V二极管，D2选1A/100V二极管，保护器外驱动电机上安装的热继电器为60℃动作的常开热继电器，这样当驱动电机冷却风扇工作电流在6～10.2A范围内正常工作且热继电器检测到的驱动电机温度值低于60℃时，保护器中的继电器REL的常开触点为闭合状态，保护器外的驱动电机控制保持驱动电机正常工作，当驱动电机冷却风扇工作电流低于6A下限值或高于10.2A上限值或驱动电机上热继电器检测到的驱动电机温度值超过60℃时，保护器中的继电器REL的触点输出断开报警信号，保护器外的驱动电机控制器接到该报警信号后停止驱动电机运行，实现驱动电机防过温保护。

Claims (1)

1.电动汽车驱动电机防过温保护器，由保护器内电路板、保护器外壳、接线端子排三部分构成，电动汽车驱动电机防过温保护器核心部分是保护器内电路板，保护器内电路板电路由DC/DC变换器、霍尔电流传感器、传感器匹配电阻(R1)、欠电流比较器、过电流比较器、第一欠流基准电阻(R2)、第二欠流基准电阻(R3)、第一过流基准电阻(R4)、第二过流基准电阻(R5)、三极管、继电器、继电器续流管、冷却风扇续流管构成，接线端子排由第一接线端子(P1)、第二接线端子(P2)、第三接线端子(P3)、第四接线端子(P4)、第五接线端子(P5)、第六接线端子(P6)、第七接线端子(P7)构成，电动汽车上的低压直流电源正极通过第一接线端子(P1)连接到DC/DC变换器的正输入端，并经过霍尔电流传感器的电流检测穿线孔到第二接线端子(P2)后，接到保护器外驱动电机冷却风扇的电源正极，风扇的电源负极接到电动汽车上的低压直流电源负极上，电动汽车上的低压直流电源负极通过第三接线端子(P3)连接到DC/DC变换器的负输入端，冷却风扇续流管的阴极连接到第二接线端子(P2)，阳极连接到第三接线端子(P3)，DC/DC变换器+15V输出端与霍尔电流传感器+15V电源输入端、第一欠流基准电阻(R2)的一端、第一过流基准电阻(R4)的一端和欠电流比较器的+15V电源输入端或过电流比较器的+15V电源输入端相连接，第一欠流基准电阻(R2)的另一端与第二欠流基准电阻(R3)的一端和欠电流比较器的负输入端相连接，第一过流基准电阻(R4)的另一端与第二过流基准电阻(R5)的一端和过电流比较器的正输入端相连接，第二欠流基准电阻(R3)的另一端与第二过流基准电阻(R5)的另一端、传感器匹配电阻(R1)的一端、三极管的发射极、DC/DC变换器的输出地和第五接线端子(P5)相连接，传感器匹配电阻(R1)的另一端与霍尔电流传感器的输出端、欠电流比较器的正输入端和过电流比较器的负输入端相连接，DC/DC变换器-15V输出端与霍尔电流传感器-15V电源输入端和欠电流比较器的-15V电源输入端或过电流比较器的-15V电源输入端相连接，DC/DC变换器的+5V输出端与继电器的线圈一端、继电器续流管的阴极和传感器匹配电阻(R1)的一端相连接，继电器的线圈另一端与继电器续流管的阳极和三极管的集电极相连接，传感器匹配电阻(R1)的另一端与欠电流比较器的输出端、过电流比较器的输出端、三极管的基极和第四接线端子(P4)相连接，继电器常开触点的一端连接到第六接线端子(P6)，另一端连接到第七接线端子(P7)，霍尔电流传感器根据电动汽车驱动电机冷却风扇工作电流的大小，在传感器匹配电阻(R1)上产生与该电流值成正比的电压信号，并送到欠电流比较器的正输入端和过电流比较器的负输入端，当传感器匹配电阻(R1)上的电压值低于欠电流基准电压或高于过电流基准电压时，欠流比较器或过流比较器输出低电平，继电器触点断开，保护器向驱动电机控制器发出保护报警信号，电机控制器接到此信号后，停止驱动电机工作，以防止驱动电机由于冷却通风效果不好而造成驱动电机过温损坏，其技术特征在于：保护器检测电动汽车驱动电机冷却风扇的电流值，当检测的电流值超过冷却风扇正常工作电流的上限值和低于冷却风扇电流值的下限值时，向驱动电机控制器发出开关报警信号以停止驱动电机运行，实现驱动电机防过温保护。
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