CN113452132A - 电机控制器的电源系统及车辆 - Google Patents

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杨小龙
姜佳佳
河内·路易索尔
任卫红
王平
刘浩
王启明
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Abstract

本发明涉及新能源汽车技术领域，提供一种电机控制器的电源系统及车辆。该电源系统为主控制器和保护单元供电，所述第一电压转换器用于将所述第一电源输出的电流转换为能够供负载使用直流电，并在所述保护单元短路时，停止输出电流；所述第二电压转换器连接在第二电源和所述主控制器之间，用于将所述第二电源输出的电流转换为能够供负载使用直流电，并在所述主控制器短路时，停止输出电流；所述第一电流限制器用于在所述主控制器短路时，阻止电流通过；所述第二电流限制器用于在所述保护单元短路时，阻止电流通过。可以在电机控制器单个电源失效及用电单元失效时，保证系统的安全。可以在电机控制器单个电源失效及用电单元失效时，保证系统的安全。

Description

电机控制器的电源系统及车辆
技术领域
本发明涉及新能源汽车技术领域，特别涉及一种电机控制器的电源系统及车辆。
背景技术
新能源汽车的电机控制器作为动力输出电机的大脑，承担着车辆安全的最后一道关。现有的电机控制器的电源架构方案一般分为两种，①使用低压电池供给控制回路的电源，高压电池供给驱动回路的电源；②使用低压电池供给控制回路的电源，同时使用高压电池备份此电源，高压电池供给驱动回路的电源。第一种架构在低压电池失效时，仅依靠低压电源的储能电容进行供电，由于空间及成本原因，此电容无法选用的很大，故电源支撑时间无法满足保护的时间需求，从而导致控制回路失效，威胁到乘客的人身安全。第二种方案避免了此种现象的发生，但高压供电与低压供电简单的使用并联结构，若供电后级某个用电单元发生短路故障，会导致整个系统的供电缺失，同样有很大的安全隐患。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种电机控制器的电源系统，以在电机控制器单个电源失效及用电单元失效时，保证系统的安全。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种电机控制器的电源系统，该电源系统为主控制器和保护单元供电，所述系统包括：第一电流限制器、第二电流限制器、第一电压转换器以及第二电压转换器，其中，所述第一电压转换器连接在第一电源和所述保护单元之间，用于将所述第一电源输出的电流转换为能够供负载使用直流电，并在所述保护单元短路时，停止输出电流；所述第二电压转换器连接在第二电源和所述主控制器之间，用于将所述第二电源输出的电流转换为能够供负载使用直流电，并在所述主控制器短路时，停止输出电流；所述第一电流限制器连接在所述第一电压转换器和所述主控制器之间，用于在所述主控制器短路时，阻止电流通过；所述第二电流限制器连接在所述第二电压转换器和所述保护单元之间，用于在所述保护单元短路时，阻止电流通过。
进一步的，该系统还包括多个单向导通器，分别连接在所述第一电流限制器和所述主控制器之间、所述第二电流限制器和所述保护单元之间、所述第一电压转换器和所述保护单元之间以及所述第二电压转换器和所述主控制器之间。
进一步的，所述多个单向导通器是二极管或PMOS管。
进一步的，该系统还包括第一滤波电路和第二滤波电路，分别连接在所述第一电压转换器和所述第一电源之间，以及所述第二电压转换器和所述第二电源之间。
进一步的，所述第一电源是低压电源，所述第二电源是高压电源。
进一步的，所述第一电压转换器输出的直流电的电压大于所述第二电压转换器输出的直流电的电压。
进一步的，所述电机控制器包括IGBT，所述第一电压转换器和所述第二电流限制器与所述IGBT的上桥驱动电路连接，所述第二电压转换器和所述第一电流限制器与所述IGBT的下桥驱动电路连接。
进一步的，所述主控制器和所述保护单元相互通信，以在所述主控制器短路时，所述保护单元对所述上桥驱动电路和所述下桥驱动电路进行控制，在所述保护单元短路时，所述主控制器对所述上桥驱动电路和所述下桥驱动电路进行控制。
进一步的，所述主控制器和所述保护单元之间通过SPI协议进行通信。
相对于现有技术，本发明所述的电机控制器的电源系统具有以下优势：
该电源系统为主控制器和保护单元供电，所述第一电压转换器用于将所述第一电源输出的电流转换为能够供负载使用直流电，并在所述保护单元短路时，停止输出电流；所述第二电压转换器连接在第二电源和所述主控制器之间，用于将所述第二电源输出的电流转换为能够供负载使用直流电，并在所述主控制器短路时，停止输出电流；所述第一电流限制器用于在所述主控制器短路时，阻止电流通过；所述第二电流限制器用于在所述保护单元短路时，阻止电流通过。可以在电机控制器单个电源失效及用电单元失效时，保证系统的安全。
本发明的另一目的在于提出一种车辆，以在电机控制器单个电源失效及用电单元失效时，保证系统的安全。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种车辆，该车辆包括上文所述的电机控制器的电源系统。
所述车辆与上述电机控制器的电源系统相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
在附图中：
图1本发明一实施例提供的电机控制器的电源系统的结构示意图；
图2是本发明另一实施例提供的电机控制器的电源系统的结构示意图；
图3是本发明另一实施例提供的电机控制器的电源系统的结构示意图。
附图标记说明
1 第一电流限制器 2 第二电流限制器
3 第一电压转换器 4 第二电压转换器
5 第一滤波电路 6 第二滤波电路
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。
下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本发明。
图1是本发明一实施例提供的电机控制器的电源系统的结构示意图。如图1所示，该电源系统为主控制器和保护单元供电，所述系统包括：第一电流限制器1、第二电流限制器2、第一电压转换器3以及第二电压转换器4，其中，所述第一电压转换器3(电压转换器例如DC-DC，下同)连接在第一电源和所述保护单元之间，用于将所述第一电源输出的电流转换为能够供负载使用直流电，所述第二电压转换器4连接在第二电源和所述主控制器之间，用于将所述第二电源输出的电流转换为能够供负载使用直流电，所述第一电流限制器1连接在所述第一电压转换器3和所述主控制器之间，所述第二电流限制器2连接在所述第二电压转换器4和所述保护单元之间。
正常情况下由第一电源进行供电，当第一电源故障时，可以由第二电源供给控制系统所有的供电，保证系统拥有供电可以成功切换到安全模式；
在所述保护单元短路(即也相当于B点短路)时：
第一电压转换器3检测到过流，进入短路保护模式，停止输出电流，保证第一电源的安全。第二电流限制器2可以检测到过流，因此阻止第二电压转换器4的电流通过，此时第二电压转换器4的电流仍然可以为主控制器供电，使得主控制器仍然可以起作用对系统进行保护，保证系统可以进入安全模式。
在所述主控制器短路(即也相当于A点短路)时：
第二电压转换器4检测到过流，进入短路保护模式，停止输出电流，保证高压电池包的安全；第一电流限制器1用于在所述主控制器短路时，可以检测到过流，因此阻止第一电压转换器3的电流通过，此时第一电压转换器3的电流仍然可以为保护单元供电，使得保护单元仍然可以起作用对系统进行保护，保证系统可以进入安全模式。
综上，本发明实施例在用电器件短路时，不仅可以保护电源，还可以保证对系统，例如对连接的驱动有继续的控制，确保系统安全。
图2是本发明另一实施例提供的电机控制器的电源系统的结构示意图。如图2所示，该系统还包括第一滤波电路5和第二滤波电路6，分别连接在所述第一电压转换器3和所述第一电源之间，以及所述第二电压转换器4和所述第二电源之间。
第一电源提供正负极电流KL30和KL31，经过第一滤波电路5处理后，进入第一电压转换模块，并且还提供点火信号KL15；第二电源提供正负极电流KL40和KL41，经过第二滤波电路6处理后，进入第二电压转换模块。滤波电路例如可以是EMC滤波器。
图3是本发明另一实施例提供的电机控制器的电源系统的结构示意图。如图3所示，该系统还包括多个单向导通器，分别连接在所述第一电流限制器1和所述主控制器之间、所述第二电流限制器2和所述保护单元之间、所述第一电压转换器3和所述保护单元之间以及所述第二电压转换器4和所述主控制器之间。虽然图3使用二极管表示多个单向导通器，但是单向导通器还可以是PMOS管等。
另外，所述第一电源可以是低压电源，所述第二电源可以是高压电源。可以设计第二电压转换器4的输出电压低于第一电压转换器3的输出电压，由于单向导通管的作用，以保证在正常工作时，所有低压控制系统的供电来源为低压电源，减低高压电源的功耗。在此情况下，第二电压转换器4可以仅为待机工况，不参与系统供电，直到低压电源或用电器件失效。
再者，所述电机控制器可以包括IGBT，IGBT具有上桥驱动电路和下桥驱动电路，第一电压转换器3和第二电流限制器2可以与IGBT的上桥驱动电路连接，第二电压转换器4和所述第一电流限制器1可以与IGBT的下桥驱动电路连接。主控制器和保护单元可以具有相同的对驱动电路控制的功能，以形成冗余，并且主控制器和保护单元可以相互通信，以在主控制器短路时，保护单元对上桥驱动电路和下桥驱动电路进行控制，在保护单元短路时，主控制器对上桥驱动电路和下桥驱动电路进行控制，这样保证无论主控制器和保护单元有任一者短路时，在保证电源安全的情况下，都可以迅速对驱动电路进行控制接管，不会失去对驱动电路的控制。
另外本发明实施例的电机控制器的电源系统还可以包括多个低压差线性稳定器(low dropout regulator，LDO)，如图3所示，其中LDO2可以作为外围检测电路或其他非主控功能的电路供电，LDO1作为保护单元或者副控制芯片的供电；LDO4可以作为外围检测电路、其他非主控功能的备份电路的供电或选用高精度LDO作为检测基准源，LDO3作为主控制器的供电。
本发明实施例还提出一种车辆，以在电机控制器单个电源失效及用电单元失效时，保证系统的安全。
在本发明中，该电源系统为主控制器和保护单元供电，所述第一电压转换器用于将所述第一电源输出的电流转换为能够供负载使用直流电，并在所述保护单元短路时，停止输出电流；所述第二电压转换器连接在第二电源和所述主控制器之间，用于将所述第二电源输出的电流转换为能够供负载使用直流电，并在所述主控制器短路时，停止输出电流；所述第一电流限制器用于在所述主控制器短路时，阻止电流通过；所述第二电流限制器用于在所述保护单元短路时，阻止电流通过。可以在电机控制器单个电源失效及用电单元失效时，保证系统的安全。
以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电机控制器的电源系统，该电源系统为主控制器和保护单元供电，其特征在于，所述系统包括：
第一电流限制器、第二电流限制器、第一电压转换器以及第二电压转换器，其中，
所述第一电压转换器连接在第一电源和所述保护单元之间，用于将所述第一电源输出的电流转换为能够供负载使用直流电，并在所述保护单元短路时，停止输出电流；
所述第二电压转换器连接在第二电源和所述主控制器之间，用于将所述第二电源输出的电流转换为能够供负载使用直流电，并在所述主控制器短路时，停止输出电流；
所述第一电流限制器连接在所述第一电压转换器和所述主控制器之间，用于在所述主控制器短路时，阻止电流通过；
所述第二电流限制器连接在所述第二电压转换器和所述保护单元之间，用于在所述保护单元短路时，阻止电流通过。
2.根据权利要求1所述的电机控制器的电源系统，其特征在于，该系统还包括多个单向导通器，分别连接在所述第一电流限制器和所述主控制器之间、所述第二电流限制器和所述保护单元之间、所述第一电压转换器和所述保护单元之间以及所述第二电压转换器和所述主控制器之间。
3.根据权利要求2所述的电机控制器的电源系统，其特征在于，所述多个单向导通器是二极管或PMOS管。
4.根据权利要求1所述的电机控制器的电源系统，其特征在于，该系统还包括第一滤波电路和第二滤波电路，分别连接在所述第一电压转换器和所述第一电源之间，以及所述第二电压转换器和所述第二电源之间。
5.根据权利要求1所述的电机控制器的电源系统，其特征在于，所述第一电源是低压电源，所述第二电源是高压电源。
6.根据权利要求5所述的电机控制器的电源系统，其特征在于，所述第一电压转换器输出的直流电的电压大于所述第二电压转换器输出的直流电的电压。
7.根据权利要求1所述的电机控制器的电源系统，其特征在于，所述电机控制器包括IGBT，所述第一电压转换器和所述第二电流限制器与所述IGBT的上桥驱动电路连接，所述第二电压转换器和所述第一电流限制器与所述IGBT的下桥驱动电路连接。
8.根据权利要求7所述的电机控制器的电源系统，其特征在于，所述主控制器和所述保护单元相互通信，以在所述主控制器短路时，所述保护单元对所述上桥驱动电路和所述下桥驱动电路进行控制，在所述保护单元短路时，所述主控制器对所述上桥驱动电路和所述下桥驱动电路进行控制。
9.根据权利要求8所述的电机控制器的电源系统，其特征在于，所述主控制器和所述保护单元之间通过SPI协议进行通信。
10.一种车辆，其特征在于，该车辆包括权利要求1-9中任意一项权利要求所述的电机控制器的电源系统。
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