CN104819784A - 一种用于电机系统中功率电缆的监控系统 - Google Patents

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王清华
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Abstract

本发明涉及一种用于电机系统中功率电缆的监控系统，包括若干分别设置在电缆各节点上的温度检测电路，各所述节点通过两导线串联到电机的ECU上，所述温度检测电路包括串联的电阻R1和温度电阻R2，与所述R1和R2并联的电压控制元件，以及与所述电压控制元件并联的稳压件，由所述ECU检测所述R2两端的电压。本发明中的温度检测电路结构简单，尺寸小，接线简单，容易集成到接插件中，使用过程中因车引起的冲击振动不会影响温度检测电路的工作，使得电缆与接插件的触点处的温度能够被实时检测到，利用两条导线将多个监控节点的温度检测电路串联连接，即可以实现多个温度监控节点的温度监控。

Description

一种用于电机系统中功率电缆的监控系统
技术领域
本发明涉及一种温度检测电路，尤其涉及一种对新能源驱动电机系统用的电缆进行温度检测的电路。
背景技术
驱动电机作为新能源汽车的关键部件，对电机的力矩容量要求较高，由于电机的工作电流越来越大，驱动电机系统中的电缆和接插件上的电流发热越来越严重，给电机系统的动力线缆系统造成了较大的压力。
由于电缆与接插件处的热量不断增加，存在安全隐患，会引发火灾。尤其在混合动力汽车中，由于空间有限，电缆和油管的排布比较集中，一旦电气连接的位置出现电烧蚀现象，后果不堪设想。
目前，针对这个问题，国内外的上下游企业都是在设计和生产的前端，通过提高设计质量和生产质量来解决，但是从安全的角度考虑，这种措施不能完全避免这种隐患，因不合格率和失效率的存在，导致在现场使用过程中出现故障，甚至直接对人体造成伤害；另外产品的使用都有一定的边界条件，而实际设计和使用过程非常复杂，比如过载工况难以预计，在生产过程和维护过程中，会多次拆装电缆和接插件，外界的湿热腐蚀环境会导致镀层过早老化，产品的超期服役等等。
现有技术中从使用端直接介入检测，主动避免危害发生，将功率电缆系统烧蚀危害降低到最低，实现高级别的功能安全。现有技术比如通过温度测量的ECU(整车控制器或电机逆变器)或通过温度继电器检测都有一定的缺陷。温 度测量的ECU采用逐点检测的办法，每个监测点都需要通过专门的电缆和远端的ECU连接，这种方式接线过于复杂，同时也限制了监测节点的数量，难以接受；通过温度继电器的方式可以把多个节点串联起来，使系统接线得到最大程度的简化，但是温度继电器内部往往是两个不同材质的金属簧片压接到一起，由于不同材料的热膨胀率不同，簧片在受热的情况下会自动弯曲，和另一个触点导通或分离，这种原理的温度继电器由于是触点结构，在车用的震动冲击的情况下容易发生误动作，一旦误动作整车就会切断动力，带来较高的安全隐患，难以满足汽车应用要求。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种电路结构简单、只需通过两条导线即能在线同时检测多个节点且能避免误动作的电缆监控系统。
本发明的用于电机系统中功率电缆的监控系统，包括若干分别设置在电缆各节点上的温度检测电路，各所述节点通过两导线串联到电机的ECU上，所述温度检测电路包括串联的电阻R1和温度电阻R2，与所述R1和R2并联的电压控制元件，以及与所述电压控制元件并联的稳压件，由所述ECU检测所述R2两端的电压。
进一步的，所述电压控制元件为并联稳压器，所述稳压件为齐纳二极管，所述并联稳压器的参考电压为Vr，所述二极管的稳压值为Vz，由所述ECU检测所述R2两端的电压Vtest＝VCC-n*Vz，通过电压Vtest得出电阻R2的阻值为(VCC-(n-1)*Vz-Vtest)*R1/Vr-R1，其中VCC为ECU系统电压，n为所述节点数量。
进一步的，所述温度电阻R2为NTC热敏电阻。
进一步的，所述温度电阻R2为PTC热敏电阻。
进一步的，所述ECU的检测端连接有接地电阻R3。
借由上述方案，本发明的用于电机系统中的功率电缆监控系统，通过在线的温度监控，避免功率电缆系统烧蚀，大大提高了安全性；另外，本发明不仅可检测到监控节点上是否存在危害，而且在检测到危害发生时，计算危害节点的实际温度，通过适当的逻辑推断以避免误动作。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
图1是本发明的电路图；
图2是本发明另一实施例的电路图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
本发明一较佳实施例所述的一种用于电机系统中功率电缆的监控系统，包括若干分别设置在电缆各节点上的温度检测电路，各节点通过两条导线串联到电机的ECU上，温度检测电路包括串联的电阻R1和温度电阻R2，与R1和R2并联的电压控制元件，以及与电压控制元件并联的稳压件，电压控制元件为并联稳压器，稳压件为齐纳二极管，由ECU检测R2两端的电压，同时ECU的检测端连接有接地电阻R3，进行接地保护。
如图1所示，温度电阻R2为NTC热敏电阻，ECU和温度监控节点间通过 两条导线连接，R1、R2、U1、D1构成了监控节点的温度检测电路，其中U1为并联稳压器(shunt regulator)，R2为NTC温度电阻，温度上升时其电阻下降。当温度较低时，U1的参考电压R脚的电压值低于参考电压Vr，此时U1上基本没有电流流过，此时监控节点两端的电压为D1齐纳二极管的齐纳电压Vz，该值高于Vr，此时ECU内部的Vtest节点电压为VCC-Vz，当ECU检测到该值附近时认为温度监控节点没有过热情况发生；当温度较高时，R2电阻值减小，U1的参考电压R脚的电压值上升，当达到Vr,时，U1上有电流流过，此时监控节点两端的电压不再是齐纳电压Vz，该值开始下降，该电压值Ut＝Vr*(R2+R1)/R1，ECU内部的Vtest节点电压为VCC-Ut，继而ECU可以计算出温度测量电阻R2的阻值，(VCC-Vtest)*R1/Vr-R1，继而根据R2的阻值/温度曲线可以推算出监控节点的温度。
该电路同样可以实现多个温度监控节点同时工作，ECU通过两条导线，以此串联各个节点。由于没有发生电缆节点烧蚀的监控节点温度较低，单元电路的压降为齐纳电压Vz，ECU内部的Vtest节点电压为VCC-n*Vz，n为监控节点数量；当某一个节点温度升高时，同样可以通过Vtest节点电压换算出改节点温度测量电阻R2的阻值，(VCC-(n-1)*Vz-Vtest)*R1/Vr-R1，继而推算出该监控节点的温度。
当然，温度电阻R2也可采用PTC热敏电阻，如图2所示，电路原理如上所述，同样可以通过Vtest节点电压换算出节该点温度测量电阻R2的阻值，(VCC-(n-1)*Vz-Vtest)*R1/Vr-R1，继而推算出该监控节点的温度。
本领域人员也可采用比较器代替并联稳压器，实现过热报警，但采用比较器则无法测算问题节点的温度。
可见，本发明中的温度检测电路结构简单，尺寸小，接线简单，容易集成 到接插件中，使用过程中因车引起的冲击振动不会影响温度检测电路的工作，使得电缆与接插件的触点处的温度能够被实时检测到。
本发明通过串联将多个监控节点的温度检测连接，利用两条导线即可以实现多个温度监控节点的温度监控，并且可以准确估计出温度异常升高的节点温度，可以应用于新能源汽车动力电缆温度监控。
本发明的用于电机系统中的功率电缆监控系统，通过在线的温度监控，避免功率电缆系统烧蚀，大大提高了安全性；另外，本发明不仅可检测到监控节点上是否存在危害，而且在检测到危害发生时，计算危害节点的实际温度，通过适当的逻辑推断以避免误动作。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种用于电机系统中功率电缆的监控系统，其特征在于：包括若干分别设置在电缆各节点上的温度检测电路，各所述节点通过两导线串联到电机的ECU上，所述温度检测电路包括串联的电阻R1和温度电阻R2，与所述R1和R2并联的电压控制元件，以及与所述电压控制元件并联的稳压件，由所述ECU检测所述R2两端的电压。
2.根据权利要求1所述的用于电机系统中功率电缆的监控系统，其特征在于：所述电压控制元件为并联稳压器，所述稳压件为齐纳二极管，所述并联稳压器的参考电压为Vr，所述二极管的稳压值为Vz，由所述ECU检测所述R2两端的电压Vtest＝VCC-n*Vz，通过电压Vtest得出电阻R2的阻值为(VCC-(n-1)*Vz-Vtest)*R1/Vr-R1，其中VCC为ECU系统电压，n为所述节点数量。
3.根据权利要求2所述的用于电机系统中功率电缆的监控系统，其特征在于：所述温度电阻R2为NTC热敏电阻。
4.根据权利要求2所述的用于电机系统中功率电缆的监控系统，其特征在于：所述温度电阻R2为PTC热敏电阻。
5.根据权利要求1至4任一项所述的用于电机系统中功率电缆的监控系统，其特征在于：所述ECU的检测端连接有接地电阻R3。
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