CN111030047A - 一种电机的控制器电路及其防高压方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电机的控制器电路及其防高压方法。该控制器电路，包括控制单元、输出端口电路和高压检测电路；输出端口电路用于在控制单元的控制下，输出相应的电平到控制器的输出端口；高压检测电路用于为所述控制单元提供控制器的输出端口的电压检测；所述控制单元用于根据采集到的控制器的输出端口的采集电压，控制所述输出端口电路导通或截止。本发明通过在控制器的输出端口设置高压检测电路，使控制单元能够采集到加载在控制器的输出端口的电压情况，并根据采集结果，当控制器的输出端口被加载超过预设值的高压时，控制单元控制输出端口电路截止，防止高压倒灌，避免损坏控制单元和其他器件。

Description

一种电机的控制器电路及其防高压方法
技术领域
本发明涉及电机控制器领域，尤其涉及一种电机的控制器电路及其防高压方法。
背景技术
随着新能源交通工具的快速发展与进步，各种电力交通工具如电动汽车、电动摩托车、电动自行车、滑板车、平衡车等的应用越来越广泛。这些电力交通工具的动力都来源于电机，而电机的工作离不开专用的控制器。控制器的作用不仅仅是向电机输出电流，还需要通过I/O口传输各种信号，例如刹车、档位、电池电量指示等。
在电动自行车和电动摩托车领域中，车型种类繁多，额定工作电压的范围比较宽广，电池电压从36V至96V不等，甚至超过96V。电机控制器的控制单元属于低电压系统，其接线端口中既有低压端口又有高压端口，在控制器的电测试阶段和整车装配阶段，如果操作不规范则会出现将高压加在低压端口的情况。若电机控制器的I/O端口没有防高压冲击的能力，有高压加在控制单元的输出端口时，则会造成端口电路和控制单元的损坏，导致电机控制器处于不受控状态，从而引发其它潜在的危害。
现有技术多采用高压钳位的手段进行高压防护，在电压高于预设电压时，通过防护电路将电压钳位到较低电压。该方法多用于电压输入端口，不适用于输出端口的防高压倒灌。
发明内容
本发明的目的在于提出一种电机的控制器电路及其防高压方法，能够检测加载在控制器输出端口的电压，判断是否为高压，进而通过截止输出端口电路防止高压倒灌。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一方面，本发明提供一种电机的控制器电路，包括控制单元，还包括：输出端口电路和高压检测电路；
所述输出端口电路的一端与控制单元的输出端连接，另一端与控制器的输出端口连接，用于在控制单元的控制下，输出相应的电平到控制器的输出端口；
所述高压检测电路的一端连接控制器的输出端口，另一端连接控制单元的采集端，用于为所述控制单元提供控制器的输出端口的电压检测；
所述控制单元用于根据采集到的控制器的输出端口的采集电压，控制所述输出端口电路导通或截止。
其中，所述高压检测电路包括串联的二极管、第一分压电阻和第二分压电阻；
所述二极管的正极与控制器的输出端口连接，负极与第一分压电阻连接；
所述第一分压电阻和所述第二分压电阻的连接点通过电阻连接到控制单元的采集端；
所述第二分压电阻接地。
其中，所述输出端口电路包括一NPN三极管；
所述NPN三极管的基极与控制单元的输出端连接，集电极通过第一电阻与电源连接，集电极与所述第一电阻的连接点连接到控制器的输出端口，发射极接地。
所述NPN三极管的发射极通过电容连接到所述控制器的输出端口。
作为一种优选的实施方式，所述控制单元包括至少一个输出端口，每个输出端口均配置相应的输出端口电路和高压检测电路。
进一步的，多个输出端口的高压检测电路共用所述第一分压电阻和所述第二分压电阻。
根据控制单元的工作电压与防护电压等级，配置所述第一分压电阻和所述第二分压电阻的阻值关系。
另一方面，本发明还提供一种电机控制器的防高压方法，采用如上所述的电机的控制器电路，所述防高压方法包括：
控制单元通过高压检测电路检测控制器的输出端口的采集电压；
若所述采集电压为高电平，则确认控制器的输出端口加载的电压超过预设值；
控制单元使输出端口电路的NPN三极管截止。
本发明的有益效果为：
通过在控制器的输出端口设置高压检测电路，使控制单元能够采集到加载在控制器的输出端口的电压情况，并根据采集结果，当控制器的输出端口被加载超过预设值的高压时，控制单元控制输出端口电路截止，防止高压倒灌，避免损坏控制单元和其他器件。
附图说明
图1是本发明实施例提供的电机的控制器电路的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的多输出端口的控制器电路的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
本实施例提供一种电机的控制器电路，适用于两轮车的电机，用于防止控制器输出端口被误加载高压造成的器件损坏，排除安全隐患。
如图1所示，所述电机的控制器电路包括控制单元、输出端口电路M1和高压检测电路M2。
所述输出端口电路M1的一端与控制单元的输出端连接，另一端与控制器的输出端口OUTPUT1连接，用于在控制单元的控制下，输出相应的电平到控制器的输出端口OUTPUT1。控制单元通过控制所述输出端口电路M1导通或关断，改变输出端口OUTPUT1的电平状态。
所述高压检测电路M2的一端连接控制器的输出端口，另一端连接控制单元的采集端，用于为所述控制单元提供控制器的输出端口OUTPUT1的电压检测。
所述控制单元用于根据采集到的控制器的输出端口OUTPUT1的采集电压，控制所述输出端口电路M1导通或截止。当输出端口电路M1正常输出高电平或低电平时，控制单元采集到的采集电压为低电平，控制单元控制输出端口电路M1继续正常工作；当控制器的输出端口OUTPUT1被加载超过预设值的高压时，控制单元通过所述高压检测电路M2采集到的采集电压为高电平，则控制单元控制输出端口电路M1截止，防止高压倒灌。
具体的：
所述高压检测电路M2包括串联的二极管D1、第一分压电阻R7和第二分压电阻R8；所述二极管D1的正极与控制器的输出端口OUTPUT1连接，负极与第一分压电阻R7连接；所述第一分压电阻R7和所述第二分压电阻R8的连接点通过电阻R9连接到控制单元的采集端；所述第二分压电阻R8接地。
所述输出端口电路M1包括一NPN三极管Q2；所述NPN三极管Q2的基极通过电阻R5与控制单元的输出端连接，集电极通过第一电阻R6与电源VCC连接，集电极与所述第一电阻R6的连接点连接到控制器的输出端口OUTPUT1，发射极接地。所述NPN三极管Q2的发射极通过电容C3连接到所述控制器的输出端口OUTPUT1。
当输出端口OUTPUT1正常输出低电平时，二极管D1处于截止状态，控制单元通过所述高压检测电路M2采集到的采集电压为低电平。当输出端口OUTPUT1正常输出高电平或有超过预设值的高压加在输出端口时，二极管D1导通，高电平或高压通过第一分压电阻R7和第二分压电阻R8进行分压，供控制单元进行检测。
具体的，根据控制单元的工作电压与不同的防护电压等级，配置所述第一分压电阻R7和所述第二分压电阻R8的不同阻值关系，以实现高压检测目的。二轮电动车的控制单元的工作电压一般有3.3V和5V，而高压防护等级有36V、48V、60V、72V等等。例如，控制单元为5V系统，高压防护等级为60V时，配置第一分压电阻R7与第二分压电阻R8的阻值关系为12×R8＝R7，使得输出端口OUTPUT1正常输出高电平时，控制单元通过所述高压检测电路M2采集到的采集电压为低电平(0V～工作电压的30％)；而有超过控制单元的工作电压的高压加在输出端口OUTPUT1时，控制单元通过所述高压检测电路M2采集到的采集电压为高电平(工作电压的70％～100％)。
当控制单元的检测结果为高电平，表示输出端口OUTPUT1被加载了高压，则控制单元控制输出端口电路M1关断，即不驱动三极管Q2导通，进而有效地保护了输出端口电路M1免受高压的冲击。
作为一种优选的实施方式，所述控制单元包括至少一个输出端口，每个输出端口均配置相应的输出端口电路和高压检测电路。如图2所示，控制单元包括多个输出端口时，多个输出端口的高压检测电路可共用所述第一分压电阻R7和所述第二分压电阻R8。
另一方面，本实施例还提供一种电机控制器的防高压方法，采用如上所述的电机的控制器电路，所述防高压方法包括：
控制单元通过高压检测电路检测控制器的输出端口的采集电压；若所述采集电压为高电平，则确认控制器的输出端口加载的电压超过预设值；控制单元使输出端口电路的NPN三极管截止。
本实施例通过在控制器的输出端口设置高压检测电路，使控制单元能够采集到加载在控制器的输出端口的电压情况，并根据采集结果，当控制器的输出端口被加载超过预设值的高压时，控制单元控制输出端口电路截止，防止高压倒灌，避免损坏控制单元和其他器件。
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种电机的控制器电路，包括控制单元，其特征在于，还包括：输出端口电路和高压检测电路；
所述输出端口电路的一端与控制单元的输出端连接，另一端与控制器的输出端口连接，用于在控制单元的控制下，输出相应的电平到控制器的输出端口；
所述高压检测电路的一端连接控制器的输出端口，另一端连接控制单元的采集端，用于为所述控制单元提供控制器的输出端口的电压检测；
所述控制单元用于根据采集到的控制器的输出端口的采集电压，控制所述输出端口电路导通或截止。
2.根据权利要求1所述的控制器电路，其特征在于，所述高压检测电路包括串联的二极管、第一分压电阻和第二分压电阻；
所述二极管的正极与控制器的输出端口连接，负极与第一分压电阻连接；
所述第一分压电阻和所述第二分压电阻的连接点通过电阻连接到控制单元的采集端；
所述第二分压电阻接地。
3.根据权利要求1所述的控制器电路，其特征在于，所述输出端口电路包括一NPN三极管；
所述NPN三极管的基极与控制单元的输出端连接，集电极通过第一电阻与电源连接，集电极与所述第一电阻的连接点连接到控制器的输出端口，发射极接地。
4.根据权利要求3所述的控制器电路，其特征在于，所述NPN三极管的发射极通过电容连接到所述控制器的输出端口。
5.根据权利要求2所述的控制器电路，其特征在于：
所述控制单元包括至少一个输出端口，每个输出端口均配置相应的输出端口电路和高压检测电路。
6.根据权利要求5所述的控制器电路，其特征在于：
多个输出端口的高压检测电路共用所述第一分压电阻和所述第二分压电阻。
7.根据权利要求2所述的控制器电路，其特征在于：
根据控制单元的工作电压与防护电压等级，配置所述第一分压电阻和所述第二分压电阻的阻值关系。
8.一种电机控制器的防高压方法，其特征在于：采用如权利要求1至7任一项所述的电机的控制器电路，所述防高压方法包括：
控制单元通过高压检测电路检测控制器的输出端口的采集电压；
若所述采集电压为高电平，则确认控制器的输出端口加载的电压超过预设值；
控制单元使输出端口电路的NPN三极管截止。
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