CN111289793B - 一种三相电流采样电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种三相电流采样电路，包括传感器模块、相电流计算模块、相电流采样通道选择模块、相电流采样处理模块、数字信号处理模块；传感器模块用于采集三相电流值；相电流计算模块接收传感器模块中非对应相的另外两相输出的电流值；相电流采样通道选择模块根据数字信号处理模块输出的控制信号实现对应相电流采样通道的选择；相电流采样处理模块根据电流采样通道选择模块的输出结果输出相应的采样信号；数字信号处理模块根据传感器模块的自检状态输出不同的控制信号，接收相电流采样处理模块输出的采样信号。保证控制器在任何一相电流传感器出现故障时，系统依旧可以输出动力，提高电流采样可靠性以及整车安全性的三相电流采样电路。

Description

一种三相电流采样电路

技术领域

本发明属于电机控制技术领域，具体涉及一种三相电流采样电路。

背景技术

新能源汽车电机采用扭矩控制策略，需要控制器硬件采样电机三相电流值形成扭矩控制闭环，因此，电流采样的可靠性对于电机控制与整车安全性至关重要。

如图1所示，目前通过三个霍尔电流传感器分别采样三相电流值，设置三相电流采样处理电路，达到电流采样以及过电流保护功能。由于电流采样与扭矩控制信息相关，低压上电时，软件会对电流传感器进行自检，如果一相电流传感器出现故障，系统会出现自检不通过，电机则无法输出动力；若电流传感器故障后输出电压值达到硬件过流限值，会触发硬件过流保护，导致整车在紧急情况下不能输出动力，整车安全性得不到保证。

发明内容

本发明目的是：提供一种可以保证控制器在任何一相电流传感器出现故障时，系统依旧可以输出动力，提高电流采样可靠性以及整车安全性的三相电流采样电路。

本发明的技术方案是：一种相电流采样电路，包括：传感器模块、相电流计算模块、相电流采样通道选择模块、相电流采样处理模块、数字信号处理模块；

所述传感器模块用于采集三相电流值；

所述相电流计算模块用于接收所述传感器模块中非对应相的另外两相输出的电流值；

所述传感器模块的输出和所述相电流计算模块的输出分别作为所述相电流采样通道选择模块中对应相的两个采样通道的输入，所述相电流采样通道选择模块根据所述数字信号处理模块输出的控制信号实现对应相电流采样通道的选择；

所述相电流采样处理模块根据所述电流采样通道选择模块的输出结果输出相应的采样信号；

所述数字信号处理模块根据所述传感器模块的自检状态输出不同的控制信号，以及接收所述相电流采样处理模块输出的采样信号。

其进一步的技术方案是：所述传感器模块包括U相电流传感器、V相电流传感器、W相电流传感器；

所述相电流计算模块包括U相电流计算电路、V相电流计算电路、W相电流计算电路；

所述U相电流计算电路的输入分别连接所述V相电流传感器和所述W相电流传感器的输出信号，所述V相电流计算电路的输入分别连接所述U相电流传感器和所述W相电流传感器的输出信号，所述W相电流计算电路的输入分别连接所述U相电流传感器和所述V相电流传感器的输出信号。

其进一步的技术方案是：所述相电流采样通道选择模块包括三个对三相对应的通道选择电路；每个所述通道选择电路包括第一引脚、第二引脚、第三引脚、第四引脚、第五引脚和第六引脚；所述相电流采样处理模块包括U相电流采样电路、V相电流采样电路、W相电流采样电路；

所述第一引脚与对应相的相电流计算电路的输出连接，所述第二引脚接地，所述第三引脚与对应相的电流传感器的输出连接，所述第四引脚与对应相的电流采样电路的输入连接，所述第五引脚接电源；所述第六引脚与对应相的数字信号处理模块输出的控制信号连接。

其进一步的技术方案是：所述数字信号处理模块包括DSP芯片；所述DSP芯片的CT引脚向对应相的通道选择电路输出控制信号；所述DSP芯片的sample引脚接收对应相的电流采样电路输出的采样信号；

所述DSP芯片的CT引脚在对应相的电流传感器自检正常时输出第一电平，自检异常时输出第二电平；

所述通道选择电路在对应相的所述DSP芯片的CT引脚输出第一电平时，所述第四引脚与所述第三引脚连接；

所述通道选择电路在对应相的所述DSP芯片的CT引脚输出第二电平时，所述第四引脚与所述第一引脚连接。

其进一步的技术方案是：所述第一电平为低电平，所述第二电平为高电平。

本发明的优点是：

1.通过增加相电流计算模块和相电流采样通道选择模块，提供两个相电流采样通道，保证控制器在任何一相电流传感器出现故障时，系统依旧可以输出动力，提高了电流采样的可靠性，提升了整车安全性；具有相电流采样通道选择功能，节省了MCU的ADC通道；

2.相电流计算模块和相电流采样通道选择模块可以用于校核电流传感器的动态参数；为电流故障准确分析提供了检测手段，提高系统电流故障解析能力和准确性。可以防止一相电流传感器出现故障误触发软件、硬件过流故障，避免因一相电流传感器异常导致电机无法输出动力，提高了整车行驶的安全性。

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

图1是传统的三相电流采样电路的原理图；

图2是本申请一个实施例提供的一种三相电流采样电路的原理图；

图3是本申请一个实施例提供的一种通道选择电路的示意图。

具体实施方式

实施例：本申请提供了一种三相电流采样电路，如图2所示，该电路包括：传感器模块、相电流计算模块、相电流采样通道选择模块、相电流采样处理模块、数字信号处理模块。

传感器模块用于采集三相电流值。

传感器模块包括U相电流传感器、V相电流传感器、W相电流传感器。

相电流计算模块接收传感器模块中非对应相的另外两相输出的电流值。

相电流计算模块包括U相电流计算电路、V相电流计算电路、W相电流计算电路；U相电流计算电路的输入分别连接V相电流传感器和W相电流传感器的输出信号，V相电流计算电路的输入分别连接U相电流传感器和W相电流传感器的输出信号，W相电流计算电路的输入分别连接U相电流传感器和V相电流传感器的输出信号。

传感器模块的输出和相电流计算模块的输出分别作为相电流采样通道选择模块中对应相的两个采样通道的输入，相电流采样通道选择模块根据数字信号处理模块输出的控制信号实现对应相电流采样通道的选择。

相电流采样通道选择模块包括三个对三相对应的通道选择电路；每个通道选择电路包括第一引脚、第二引脚、第三引脚、第四引脚、第五引脚和第六引脚。

相电流采样处理模块根据电流采样通道选择模块的输出结果输出相应的采样信号。

相电流采样处理模块包括U相电流采样电路、V相电流采样电路、W相电流采样电路。

数字信号处理模块根据传感器模块的自检状态输出不同的控制信号，以及接收相电流采样处理模块输出的采样信号。

数字信号处理模块包括DSP芯片；DSP芯片的CT引脚向对应相的通道选择电路输出控制信号；DSP芯片的sample引脚接收对应相的电流采样电路输出的采样信号。

第一引脚与对应相的相电流计算电路的输出连接，第二引脚接地，第三引脚与对应相的电流传感器的输出连接，第四引脚与对应相的电流采样电路的输入连接，第五引脚接电源；第六引脚与对应相的数字信号处理模块输出的控制信号连接。

芯片的CT引脚在对应相的电流传感器自检正常时输出第一电平，自检异常时输出第二电平；通道选择电路在对应相的DSP芯片的CT引脚输出第一电平时，第四引脚与第三引脚连接；通道选择电路在对应相的DSP芯片的CT引脚输出第二电平时，第四引脚与第一引脚连接。

可选的，第一电平为低电平，第二电平为高电平。

示例性的，结合参考图3，U相电流采样选通电路U1引脚1连接U相电流计算电路输出，U1引脚3连接U相电流传感器输出，U1引脚6连接控制引脚DSP_IU_CT，DSP_IU_CT信号电平控制U相电流采样选通电路输出，DSP_IU_CT输出高电平时，U1引脚4连通引脚1，DSP_IU_CT输出低电平时，U1引脚4连通引脚3，实现U相电流采样通道的选择。U相电流传感器自检正常时，U1引脚4与引脚3连接，U相电流传感器自检异常时，U1引脚4与引脚1连接。

相电流采样选通电路U2引脚1连接V相电流计算电路输出，U2引脚3连接V相电流传感器输出，U2引脚6连接控制引脚DSP_IV_CT，DSP_IV_CT信号电平控制V相电流采样选通电路输出，DSP_IV_CT输出高电平时，U2引脚4连通引脚1，DSP_IV_CT输出低电平时，U2引脚4连通引脚3，实现V相电流采样通道的选择。V相电流传感器自检正常时，U2引脚4与引脚3连接，V相电流传感器自检异常时，U2引脚4与引脚1连接。

相电流采样选通电路U3引脚1连接W相电流计算电路输出，U3引脚3连接W相电流传感器输出，U3引脚6连接控制引脚DSP_IW_CT，DSP_IW_CT信号电平控制W相电流采样选通电路输出，DSP_IW_CT输出高电平时，U3引脚4连通引脚1，DSP_IW_CT输出低电平时，U3引脚4连通引脚3，实现W相电流采样通道的选择。W相电流传感器自检正常时，U3引脚4与引脚3连接，W相电流传感器自检异常时，U3引脚4与引脚1连接。

相电流采样电路输入与U相电流采样选通电路U1的4脚连接，输出到DSP_IU_sample,用于DSP采样；V相电流采样电路输入与V相电流采样选通电路U2的4脚连接，输出到DSP_IV_sample,用于DSP采样；W相电流采样电路输入与W相电流采样选通电路U3的4脚连接，输出到DSP_IW_sample,用于DSP采样。

示例性的，U相电流采样选通电路U1、V相电流采样选通电路U2、W相电流采样选通电路U3可以选用型号为TS5A3159QDBVRQ1的元器件。

综上所述，本申请提供的三相电流采样电路，通过增加相电流计算模块和相电流采样通道选择模块，提供两个相电流采样通道，保证控制器在任何一相电流传感器出现故障时，系统依旧可以输出动力，提高了电流采样的可靠性，提升了整车安全性；具有相电流采样通道选择功能，节省了MCU的ADC通道。

另外，相电流计算模块和相电流采样通道选择模块可以用于校核电流传感器的动态参数；为电流故障准确分析提供了检测手段，提高系统电流故障解析能力和准确性。可以防止一相电流传感器出现故障误触发软件、硬件过流故障，避免因一相电流传感器异常导致电机无法输出动力，提高了整车行驶的安全性。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含所指示的技术特征的数量。由此，限定的“第一”、“第二”的特征可以明示或隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或者两个以上。

上述本申请实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

以上所述仅为本申请的较佳实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种三相电流采样电路，其特征在于，包括：传感器模块、相电流计算模块、相电流采样通道选择模块、相电流采样处理模块、数字信号处理模块；

所述传感器模块包括U相电流传感器、V相电流传感器、W相电流传感器；所述传感器模块用于采集三相电流值；

所述相电流计算模块包括U相电流计算电路、V相电流计算电路、W相电流计算电路；所述U相电流计算电路的输入分别连接所述V相电流传感器和所述W相电流传感器的输出信号，所述V相电流计算电路的输入分别连接所述U相电流传感器和所述W相电流传感器的输出信号，所述W相电流计算电路的输入分别连接所述U相电流传感器和所述V相电流传感器的输出信号；

所述相电流采样通道选择模块包括三个对三相对应的通道选择电路；所述相电流采样处理模块包括U相电流采样电路、V相电流采样电路、W相电流采样电路；所述传感器模块的输出和所述相电流计算模块的输出分别作为所述相电流采样通道选择模块中对应相的两个采样通道的输入，所述相电流采样通道选择模块根据所述数字信号处理模块输出的控制信号实现对应相电流采样通道的选择；

所述相电流采样处理模块根据所述电流采样通道选择模块的输出结果输出相应的采样信号；

所述数字信号处理模块根据所述传感器模块的自检状态输出不同的控制信号，以及接收所述相电流采样处理模块输出的采样信号。

2.根据权利要求1所述的三相电流采样电路，其特征在于，每个所述通道选择电路包括第一引脚、第二引脚、第三引脚、第四引脚、第五引脚和第六引脚；

所述第一引脚与对应相的相电流计算电路的输出连接，所述第二引脚接地，所述第三引脚与对应相的电流传感器的输出连接，所述第四引脚与对应相的电流采样电路的输入连接，所述第五引脚接电源；所述第六引脚与对应相的数字信号处理模块输出的控制信号连接。

3.根据权利要求2所述的三相电流采样电路，其特征在于，所述数字信号处理模块包括DSP芯片；所述DSP芯片的CT引脚向对应相的通道选择电路输出控制信号；所述DSP芯片的sample引脚接收对应相的电流采样电路输出的采样信号；

所述DSP芯片的CT引脚在对应相的电流传感器自检正常时输出第一电平，自检异常时输出第二电平；

所述通道选择电路在对应相的所述DSP芯片的CT引脚输出第一电平时，所述第四引脚与所述第三引脚连接；

所述通道选择电路在对应相的所述DSP芯片的CT引脚输出第二电平时，所述第四引脚与所述第一引脚连接。

4.根据权利要求3所述的三相电流采样电路，其特征在于，所述第一电平为低电平，所述第二电平为高电平。

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