CN106841966A - 一种电动车控制器的开关管故障检测的方法和系统 - Google Patents
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Abstract
一种电动车控制器的开关管故障检测的系统，包括第一开关管T1、第二开关管T2和电源，所述第一开关管T1的第一开关端与第二开关管T2的第一开关端相连，所述第一开关管T1的第二开关端与所述电源的正极相连，所述第二开关管T2的第二开关端与所述电压的负极相连，所述系统还包括电压检测电路，所述电压检测电路包括处于电压检测电路中的不同电压位置且相互影响的电压检测点、相线接入点以及电压输入点，所述电压输入点分别与所述电源的正极、负极相连，所述相线接入点与所述第一开关管T1和第二开关管T2的连接点相连。本检测方法可减少电流冲击对开关管的损耗，有利于提高开关管的使用寿命。
Description
技术领域
本发明属于电动车故障检测领域，尤其涉及一种电动车控制器的开关管故障检测方法和系统。
背景技术
在对电动车的电机进行控制时，通常会使用开关管的开闭来实现电压的调节控制。为了保证电压调控电路有效的运行，需要对电压控制电路的开关管进行定期检测。
目前对于电动车控制器的开关管的检测方式，一般是基于电流的检测方式。具体通过导通所述电压控制电路中的所有上管，检测下管，或者导通所述电压控制电路中的所有下管，检测上管。由于在每次测试时对上管或者下管导通时，都会在导通的开关管中产生电流冲击，容易影响开关管的使用寿命，甚至会导致开关管损坏。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电动车控制器的开关管故障检测的系统和方法，以解决现有技术对于电动车控制器的开关管检测时，会在导通的开关管中产生电流冲击，容易影响开关管的使用寿命，甚至会导致开关管损坏的问题。
第一方面，本发明实施例提供了一种电动车控制器的开关管故障检测的系统，包括第一开关管T1、第二开关管T2和电源，所述第一开关管T1的第一开关端与第二开关管T2的第一开关端相连，所述第一开关管T1的第二开关端与所述电源的正极相连，所述第二开关管T2的第二开关端与所述电压的负极相连，所述系统还包括电压检测电路，所述电压检测电路包括处于电压检测电路中的不同电压位置且相互影响的电压检测点、相线接入点以及电压输入点，所述电压输入点分别与所述电源的正极、负极相连，所述相线接入点与所述第一开关管T1和第二开关管T2的连接点相连。
结合第一方面，在第一方面的第一种可能实现方式中，所述电压检测电路包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4，所述第一电阻R1的第一端与所述第二电阻R2的第一端相连，所述第一电阻R1的第二端作为电压输入点与所述电源的正极相连，所述第二电阻R2的第二端作为电压输入点与所述电压的负极相连，所述第三电阻R3与所述第四电阻R4串联后与所述第二电阻R2并联。
结合第一方面的第一种可能实现方式，在第一方面的第二种可能实现方式中，所述第一电阻R1和第二电阻R2的连接点作为相线接入点，与所述第一开关管T1和第二开关管T2的连接点相连，所述电压测试点为第三电阻R3与第四电阻R4的连接点位置。
结合第一方面，在第一方面的第三种可能实现方式中，所述系统包括多个电压检测电路，所述多个电压检测电路的电压输入点与所述电源相连，且所述多个电压检测电路的相线接入点分别与无刷直流电机的相线相连。
基于第一方面的第二种可能实现方式，在第二方面，本发明实施例提供了一种电动车控制器的开关管故障检测的方法，其特征在于，所述方法包括：
控制所述第一开关管T1和第二开关管T2开路，获取电压采集点的第一电压Vb1；
计算所述第一电压Vb1与直通故障电压之间的第一电压差值，并根据所述第一电压差值确定第一开关管T1或第二开关管T2是否存在直通故障，所述直通故障电压为第一开关管T1存在直通故障或第二开关管T2存在直通故障所对应的电压；
当第一开关管T1和第二开关管T2无直通故障时，控制所述第一开关管T1或第二开关管T2导通，获取所述电压采集点的第二电压Vb2；
计算所述第二电压Vb2与开路故障电压之间的第二电压差值，并根据所述第二电压差值确定第一开关管T1或第二开关管T2是否为开路故障，所述开路故障电压为第一开关管T1或第二开关管T2开路故障时所对应的电压。
结合第二方面，在第二方面的第一种可能实现方式中，所述根据所述第一电压差值确定第一开关管T1或第二开关管T2是否存在直通故障步骤包括：
当所述第一电压Vb1与第一开关管T1的直通故障电压V1的差值小于预定的第一电压阈值时，则第一开关管T1存在直通故障；
当所述第一电压Vb1与第二开关管T2的直通故障电压V2的差值小于预定的第二电压阈值时，第二开关管T2存在直通故障。
结合第二方面的第一种可能实现方式，在第二方面的第二种可能实现方式中，所述第一开关管T1的直通故障电压V1＝V1＝R4*VCC/(R3+R4)，所述第二开关管T2的直通故障电压为V2＝0V。
结合第二方面，在第二方面的第三种可能实现方式中，所述根据所述第二电压差值确定第一开关管T1或第二开关管T2是否为开路故障步骤包括：
当所述第二电压Vb2与开路故障电压的差值小于第三电压阈值，则第一开关管T1或第二开关管T2存在开路故障。
结合第二方面的第三种可能实现方式，在第二方面的第四种可能实现方式中，当控制所述第一开关管T1导通时，所述第二电压Vb2与开路故障电压的差值小于预设的第三电压阈值，则第一开关管T1存在开路故障。当控制所述第二开关管T2导通时，所述第二电压Vb2与开路故障电压的差值小于预设的第三电压阈值，则第二开关管T2存在开路故障。
在本发明中，在电动车控制器的开关管电路上连接电压电路，在所述电压检测电路的不同电压位置设置有电压输入点、相线接入点以及电压检测点且相互影响，所述相线接入点与控制相线电压的第一开关管T1和第二开关管T2的连接点相连，当所述第一开关管T1或第二开关管T2出现故障时，通过电压检测点检测电压即可发现开关管是否存在异常。本检测方法可减少电流冲击对开关管的损耗，有利于提高开关管的使用寿命。
附图说明
图1是本发明实施例提供的电动车控制器的开关管故障检测的系统的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的电动车控制器的开关管故障检测的方法的流程示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例的目的在于提供一种电动车控制器的开关管故障检测的系统和方法，以解决现有技术中对于电动车控制器的开关管进行故障测试时，需要在开关管施加电流冲击，容易造成开关管的损耗或损坏的问题。下面结合附图，对本发明作进一步的说明。
图1示出了本发明第一实施例提供的电动车控制器的开关管故障检测的系统的结构示意图，详述如下：
本发明实施例所述电动车控制器的开关管故障检测的系统，包括第一开关管T1、第二开关管T2和电源，所述第一开关管T1的第一开关端与第二开关管T2的第一开关端相连，所述第一开关管T1的第二开关端与所述电源的正极相连，所述第二开关管T2的第二开关端与所述电压的负极相连，其特征在于，所述系统还包括电压检测电路，所述电压检测电路包括处于电压检测电路中的不同电压位置且相互影响的电压检测点、相线接入点以及电压输入点，所述电压输入点分别与所述电源的正极、负极相连，所述相线接入点与所述第一开关管T1和第二开关管T2的连接点相连。
虽然在图1中还有示意出无刷直流电机BLDCM以及无刷直流电压的A、B、C三相，但在图1中仅示意出了与A相相连的第一开关管T1和第二开关管T2的测试结构示意图。与图1类似的，当需要对无刷直流电机B相相连的第三开关管T3和第四开关管T4、与C相相连的第五开关管T5和第六开关管T6时，仅需要增加图中虚线框内的电压检测电路，将相线接入点分别与B相、C相相连即可，从而可以完成对电动车控制器的开关管进行全面的检测。
如图1所示，相线接入点连接到A相连接点后，通过A相连接点直接与第一开关管T1和第二开关管T2的连接点相连。
所述电压检测电路具体可以包括：第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4，所述第一电阻R1的第一端与所述第二电阻R2的第一端相连，所述第一电阻R1的第二端作为电压输入点与所述电源的正极相连，所述第二电阻R2的第二端作为电压输入点与所述电压的负极相连，所述第三电阻R3与所述第四电阻R4串联后与所述第二电阻R2并联。并且，所述第三电阻R3的第一端与所述第四电阻R4的第一端相连，所述第三电阻R3的第二端与所述第一电阻R1的第一端相连，所述第四电阻R4的第二端与所述电源的负极相连。
具体的：所述第一电阻R1和第二电阻R2的连接点作为相线接入点，与所述第一开关管T1和第二开关管T2的连接点相连，所述电压测试点为第三电阻R3与第四电阻R4的连接点位置。
通过在电动车控制器基础上连接电压检测电路，可以将开关管的故障信息通过相线接入点，反应为电压测试点的电压。从而可以有效的减少电流冲击对开关管的损耗，有利于提高开关管的使用寿命。
如图2所示为基于图1所述电动车的开关管故障检测的系统的电动车的开关管故障检测的方法，包括如下步骤：
在步骤S201中，控制所述第一开关管T1和第二开关管T2开路，获取电压采集点的第一电压Vb1。
具体的，所述第一电压Vb1的采集，是在第一开关管T1和第二开关管T2在控制指令的控制下，比如通过控制器调节第一开关管T1和第二开关管T2的控制端的电压，使第一开关管T1和第二开关管T2处于开路状态(实际是否处于开路取决于开关管是否正常，如果开关管存在直通故障，则实际仍处于直通状态)。所述第一电压Vb1的采集可以通过单片机端口进行识别。
当第一开关管T1和第二开关管T2由控制指令控制开路，但当第一开关管出现故障时，比如仅第一开关管T1出现直通故障时，则会导致第一电压Vb1与第一开关管T1的直通故障电压在理论上相同，为：VCC*R4/(R3+R4)。当仅第二开关管T2出现直通故障时，第一电压Vb1与第二开关管T2的直通故障电压在理论上相同，均为0V。
在步骤S202中，计算所述第一电压Vb1与直通故障电压之间的第一电压差值，并根据所述第一电压差值确定第一开关管T1或第二开关管T2是否存在直通故障，所述直通故障电压为第一开关管T1存在直通故障或第二开关管T2存在直通故障所对应的电压。
当第一开关管T1和第二开关管T2均处于正常状态时，则第一电压Vb1的电压值即为:
当第一开关管T1出现直通故障时，所述第一电压Vb1与第一开关管T1的直通故障电压在理论上相同，均为：VCC*R4/(R3+R4)。
当第二开关管T2出现直通故障时，所述第一电压Vb1与第二开关管T2的直通故障电压在理论上相同，均为0V。
因此，根据上述两种情况，结合实际可能存在的电压噪声的影响，可以分别设定第一电压阈值和第二电压阈值，使得：
当所述第一电压差值的绝对值小于第一电压阈值时，则第一开关管T1存在直通故障；
当所述第一电压差值的绝对值小于第二电压阈值时，则第二开关管T2存在直通故障；
其中，第一电压阈值和第二电压阈值可以相同，也可以不同，由于实际的电动车控制器的工作电压一般为大于或等于12V，因此，所述第一电压阈值和第二电压阈值可以设置为0.3V。
所述电压检测电路中的电阻，可以根据需要设定不同阻值，优选的一种实施方式为，各个电阻的阻值相同或相近。
当所述第一电压差值的绝对值大于第二电压阈值，且大于第一电压阈值时，则说明第一开关管T1和第二开关管T2无直通故障。所述直通故障是指开关管在控制极控制其处于断开状态时，而开关管实际处于导通的故障状态。
在步骤S203中，当第一开关管T1和第二开关管T2无直通故障时，控制所述第一开关管T1或第二开关管T2导通，获取所述电压采集点的第二电压Vb2。
在对上桥的第一开关管T1和下桥的第二开关管T2的直通故障进行判断后，在第一开关管T1和第二开关管T2无直通故障时，进一步对第一开关管T1和第二开关管T2的开路故障进行判断。
所述开路故障是指当控制开关管处于导通状态时，而开关管实际却处于开路的故障状态。
其中，在控制第一开关管T1导通时，控制第二开关管T2处于开路状态；在控制第二开关管T2导通时，控制第一开关管T1处于开路状态。
当所述第一开关管T1导通或第二开关管T2导通，获取所述电压采集点的第二电压Vb2。当所述第一开关管T1导通时，理想的第二电压Vb2为：当第二开关管T2导通时，理想的第二电压Vb2为0V。
当第一开关管T1导通，第二开关管T2开路，且第一开关管T1为开路故障时，所述第二电压Vb2为：
当第二开关管T2导通，第一开关管T1开路，且第开二关管T2为开路故障时，所述第二电压Vb2为：
因此，开路故障电压可以表述为：
在步骤S204中，计算所述第二电压Vb2与开路故障电压之间的第二电压差值，并根据所述第二电压差值确定第一开关管T1或第二开关管T2是否为开路故障，所述开路故障电压为第一开关管T1或第二开关管T2开路故障时所对应的电压。
考虑到电压测量时可能出现的噪声，当所述第二电压Vb2与开路故障电压的差值小于第三电压阈值时，则第一开关管或第二开关管存在开路故障。可以根据当前控制导通的开关管确定存在开路故障的开关管。比如，当前控制第一开关管T1导通时，则第一开关管T1存在开路故障，如果当前控制第二开关管T2导通时，则第二开关管T2存在开路故障。
根据电动车控制器的工作电压，所述第三电压阈值可以设置为0.3V。
当所述第一开关管T1和第二开关管T2均正常时，控制第一开关管T1导通时，所测量的第二电压为当控制第二开关管T2导通时，所测量的第二电压为0V，与开路故障电压的差值分别为：以及因此，只需要控制上述电压的计算值大于0.3V即可。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种电动车控制器的开关管故障检测的系统，包括第一开关管T1、第二开关管T2和电源，所述第一开关管T1的第一开关端与第二开关管T2的第一开关端相连，所述第一开关管T1的第二开关端与所述电源的正极相连，所述第二开关管T2的第二开关端与所述电压的负极相连，其特征在于，所述系统还包括电压检测电路，所述电压检测电路包括处于电压检测电路中的不同电压位置且相互影响的电压检测点、相线接入点以及电压输入点，所述电压输入点分别与所述电源的正极、负极相连，所述相线接入点与所述第一开关管T1和第二开关管T2的连接点相连。
2.根据权利要求1所述系统，其特征在于，所述电压检测电路包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4，所述第一电阻R1的第一端与所述第二电阻R2的第一端相连，所述第一电阻R1的第二端作为电压输入点与所述电源的正极相连，所述第二电阻R2的第二端作为电压输入点与所述电压的负极相连，所述第三电阻R3与所述第四电阻R4串联后与所述第二电阻R2并联。
3.根据权利要求2所述系统，其特征在于，所述第一电阻R1和第二电阻R2的连接点作为相线接入点，与所述第一开关管T1和第二开关管T2的连接点相连，所述电压测试点为第三电阻R3与第四电阻R4的连接点位置。
4.根据权利要求1所述系统，其特征在于，所述系统包括多个电压检测电路，所述多个电压检测电路的电压输入点与所述电源相连，且所述多个电压检测电路的相线接入点分别与无刷直流电机的相线相连。
5.一种基于权利要求3所述电动车控制器的开关管故障检测的系统的电动车控制器的开关管故障检测的方法，其特征在于，所述方法包括：
控制所述第一开关管T1和第二开关管T2开路，获取电压采集点的第一电压Vb1；
计算所述第一电压Vb1与直通故障电压之间的第一电压差值，并根据所述第一电压差值确定第一开关管T1或第二开关管T2是否存在直通故障，所述直通故障电压为第一开关管T1存在直通故障或第二开关管T2存在直通故障所对应的电压；
当第一开关管T1和第二开关管T2无直通故障时，控制所述第一开关管T1或第二开关管T2导通，获取所述电压采集点的第二电压Vb2；
计算所述第二电压Vb2与开路故障电压之间的第二电压差值，并根据所述第二电压差值确定第一开关管T1或第二开关管T2是否为开路故障，所述开路故障电压为第一开关管T1或第二开关管T2开路故障时所对应的电压。
6.根据权利要求5所述方法，其特征在于，所述根据所述第一电压差值确定第一开关管T1或第二开关管T2是否存在直通故障步骤包括：
当所述第一电压Vb1与第一开关管T1的直通故障电压V1的差值小于预定的第一电压阈值时，则第一开关管T1存在直通故障；
当所述第一电压Vb1与第二开关管T2的直通故障电压V2的差值小于预定的第二电压阈值时，第二开关管T2存在直通故障。
7.根据权利要求6所述方法，其特征在于，所述第一开关管T1的直通故障电压V1＝R4*VCC/(R3+R4)，所述第二开关管T2的直通故障电压为V2＝0V。
8.根据权利要求5所述方法，其特征在于，所述根据所述第二电压差值确定第一开关管T1或第二开关管T2是否为开路故障步骤包括：
当所述第二电压Vb2与开路故障电压的差值小于第三电压阈值，则第一开关管T1或第二开关管T2存在开路故障。
9.根据权利要求8所述方法，其特征在于，当控制所述第一开关管T1导通时，所述第二电压Vb2与开路故障电压的差值小于预设的第三电压阈值，则第一开关管T1存在开路故障。当控制所述第二开关管T2导通时，所述第二电压Vb2与开路故障电压的差值小于预设的第三电压阈值，则第二开关管T2存在开路故障。
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