CN113550892B - 一种油冷电机的油泵控制电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种油冷电机的油泵控制电路，包括主控制电路，驱动电路，温度采样电路，电流采样电路，休眠唤醒电路，载波升压电路，入口保护电路和电源防反电路，主控制电路分别与电源防反电路、驱动电路、休眠唤醒电路、温度采样电路、电流采样电路述载波升压电路连接；入口保护电路与电源防反电路连接；休眠唤醒电路分别与温度采样电路和电流采样电路连接；驱动电路与电流采样电路连接。本发明可以保护电路，防止电磁干扰和电源反接对电路的损害，维持工作的稳定性，设置休眠和唤醒两种模式降低油泵系统的功耗，利用电流采样电路实现位置和三相电流的闭环控制，此外主控制电路和驱动电路高度集成，有利于小型化和轻量化。

Description

一种油冷电机的油泵控制电路

技术领域

本发明涉及油泵控制领域，尤其是涉及一种油冷电机的油泵控制电路。

背景技术

国内上市的自主品牌能源车大部分采用水冷电驱总成，而随着新能源电驱系统的轻量化、高效率和高集成化发展趋势，油冷电驱成为新能源车的重要组成部分，而对于油冷电机中油冷却系统的油泵控制是人们关注的重点。现有的水泵和油泵控制电路以直流无刷电机为主，通常采用至少三个霍尔传感器进行位置检测，受传感器本身的影响和外部环境限制，采样误差大，且占用空间，不利于小型化和轻量化。同时控制系统的控制、驱动、电源等模块分离设计，信号流经途经长，硬件电路设计复杂，体积较大。

一种在中国专利文献上公开的“基于直流电机的油泵控制系统”，其公开号CN206158979U，公开日期2017-05-10，包括控制器MCU、驱动电路、采样电路、防反接电路以及CAN通讯电路等部分，其中MCU负责控制逻辑实现以及系统监控；驱动电路用于将MCU输出的PWM信号转化成可以直接驱动电机的信号；采样电路对电机端电压、电流、温度NTC信号、系统电源电压等进行采集；CAN通讯电路则用于油泵控制器和其他部件的通讯；防反接电路用于对电源部分的保护措施；安全电路模块，结合驱动电路保证系统的失效安全。但是仍然有部分问题没有解决，首先油泵控制器没有休眠唤醒电路，会使控制器长期挂在蓄电池正负极造成较大的功率损耗，引起蓄电池欠压甚至亏电，其次电机依然采用传统传感器控制，不利于小型化和轻量化。

发明内容

本发明为了克服现有技术中控制电路长期连接蓄电池正负极易造成较大功率损耗和蓄电池欠压以及控制器小型化和轻量化困难的问题，提供一种油冷电机的油泵控制电路，利用休眠唤醒模式降低油泵系统的功耗；通过电流采样并基于无传感器的电机闭环控制，达到小型化和轻量化的目的。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种油冷电机的油泵控制电路，包括主控制电路，驱动电路和电流检测电路，其特征是，还包括温度采样电路，休眠唤醒电路，载波升压电路，电源入口电路，所述主控制电路分别与所述驱动电路、休眠唤醒电路、载波升压电路、电源防反电路连接，所述电源防反电路和入口保护电路连接；所述驱动电路与所述电流采样电路连接。主控制电路用于负责控制系统的控制逻辑的实现；驱动电路和主控制电路高度集成，可以降低驱动电路的复杂程度，能直接控制驱动电机，实现小型化和轻量化；温度采样电路则根据温敏电阻的负温度特性对PCBA的温度以及MOS模块附近发热器件的温度进行检测；电流采样电路不仅对电流进行采样，同时能实现三相电流和电机转子位置的闭环控制；休眠唤醒电路可以对控制系统进行休眠和唤醒模式转换，降低功耗。

作为优选，所述休眠唤醒电路包括芯片U6，芯片U6的检测信号输入(Multisense)端与电阻R13一端、电容C81一端和电阻R54一端连接，电容C81另一端、电阻R13另一端接地，电阻R54另一端与芯片U2的第一放大信号输出(AMP1)端连接；芯片U6的GND引脚接地；芯片U6的第二电平信号输入(SEn)端与电阻R53一端连接，U6的第一电平信号输入(INPUT)端与电阻R52一端连接，电阻R53、电阻R52另一端相连并与芯片U2的第一电平信号输出(PP0)端连接；芯片U6的第一电压输出(OUTPUT1)和第二电压输出(OUTPUT2)端相连，并与电容C69、电容C73一端连接，同时接电路负载电压(+5VA)，电容C69、电容C73另一端相连并接地；芯片U6的第一电压输入(VCC1)端、第二电压输入(VCC2)端、电容C76、电容C77、电容C78、电容C4一端、瞬态抑制二极管TVS2一端和三极管Q3的集电极(2号引脚)相连，并接有第一芯片电压(VDDX)且与芯片U2的三个芯片电压输入端(VDDX1、VDDX2、VDDA)连接；电容C76、电容C77、电容C78、电容C4另一端和瞬态抑制二极管TVS2另一端相连并接地；三极管Q3的基极(1号引脚)与电阻R12一端相连并连接芯片U2的调压控制端(BCTL)，三极管Q3的发射极(3号引脚)与电阻R12另一端相连并连接芯片U2的降压电压输入端，接有降压前的电压(VSUP)；

所述休眠唤醒电路还包括芯片U4，所述芯片U4的4号引脚接地；3号引脚接有第一芯片电压(VDDX)；2号引脚与电阻R34一端连接，R34另一端与芯片U2的工作模式选择引脚(MODC/BKGD)连接；1号引脚与电阻R35一端连接，电阻R35另一端与电容C53一端连接并接在芯片U2的复位功能(RESET)引脚上，电容C53的另一端接地；

所述休眠唤醒电路还包括双向二极管D8，双向二极管D8一端与二极管D6阳极相连并连接唤醒信号输入(WAKE)端，双向二极管D8另一端接地，二极管D6负极与电阻R74一端和电容C79一端连接，电容C79另一端接地，电阻R74另一端与电阻R73一端、电容C74一端和三极管Q10的基极(1号引脚)相连，电阻R73另一端、电容C74另一端和三极管Q10的发射极(2号引脚)相连并接地，三极管Q10的集电极(3号引脚)与电阻R23、R72一端相连，电阻R72另一端接第一芯片电压(VDDX)，电阻R23另一端与电容C18一端相连并连接芯片U2的状态信号输入(SSO)端，电容C18另一端接地。

休眠唤醒电路通过电路中休眠模式和唤醒模式的转换，控制+5VA电压输出的开启和关闭，从而控制电路中所有+5VA负载的开启和关闭，在唤醒模式时，负载开启，电路正常工作，休眠时，关闭负载，减少整个电路的功率消耗。同时休眠唤醒电路还包含有一个重置开关电路，能对电路进行重启操作。

作为优选，所述的电流采样电路包括运算放大器U3，运算放大器U3提供+2.5V偏置电压，且利用U2芯片内置运算放大器进行差分采样；所述电流采样电路还包括电阻R24，电阻R24一端与电阻R41一端相连并通过a端与驱动电路连接，电阻R24另一端与电阻R46一端连接并接地，电阻R41另一端与电容C38、电容C42一端和电阻R40一端相连，电阻R46另一端与电容C38、电容C44另一端和电阻R45一端相连，电容C42另一端和电容C44一端相连并接地，电阻R40另一端与电阻R62、电阻R37一端相连并连接芯片U2的第一状态信号输入(AMPP0)端，电阻R37另一端与电容C40一端相连，电容C40另一端与电阻R62另一端相连并接偏置电压(+2.5V电压)，从而与差分采样电路连接，电阻R45另一端与电阻R48、电阻R51一端相连并连接芯片U2的第二状态信号输入(AMPM0)端，电阻R48另一端与电容C49一端相连，电容C49另一端与电阻R51另一端相连并连接芯片U2的第三状态信号输入(AMP0)端。

电流采样电路采用U2芯片内置运算放大器进行差分采样，能精确地采集直流母线电流，并结合主控制芯片中的三相PWM状态矢量，达到无传感器的电机转子位置闭环控制，节省了采用传感器检测电机转子位置所需要的空间。

作为优选，所述主控制电路包括芯片U2和时钟电路，时钟电路将时钟信号输入芯片U2。芯片U2外部的时钟电路提供高频脉冲经过分频处理后，成为U2内部的时钟信号，作为主控制器内各部件协调工作的控制信号。

作为优选，所述温度采样电路包括负温度特性电阻RT1、RT2和RT3，分别通过单板温度信号端(PCBA Temp)、第一模块温度信号端(A Temp)和第二模块温度信号端(B Temp)输入芯片U2。利用温敏电阻的负温度特性将温度转化为电路中可以测量的电压值，从而间接地测量电路中的温度。

作为优选，所述驱动电路通过a端与电流采样电路连接，通过芯片电压输出端(+12V HD)与芯片U2连接，同时与芯片U2上的若干个栅极电压输入端和源极电压输入端连接。

所述驱动电路包括MOS管M2，MOS管M2漏极接芯片电压输出端(+12VHD)，MOS管M2源极接MOS管M5漏极，MOS管M5源极通过a端连接电流采样电路；MOS管M2的源极和漏极之间串联电阻R15和电容C34，MOS管M2的源极、端口V、电容C57一端、电阻R19一端和电容C28一端相连并连接芯片U2的第一上桥源极电压输入端(HS0)，电容C28另一端与二极管D9阴极相连并连接芯片U2的第一上桥升压输入端(VBS0)；MOS管M2的栅极、电容C57另一端、电阻R19另一端通过电阻R14与芯片U2的第一上桥栅极电压输出端(HG0)相连；端口V与H10和电阻R10一端相连，电阻R10另一端通过电容C20接地；MOS管M5的源极、电容C60一端和电阻R30一端相连并连接芯片U2的第一下桥源极电压输入端(LS0)；MOS管M5栅极、电容C60另一端、电阻R30另一端通过电阻R28与芯片U2的第一下桥栅极电压输出端(LG0)相连；MOS管M3、MOS管M6的连接方式以及MOS管M4、MOS管M7的连接方式与MOS管M2、MOS管M5的连接方式相同；二极管D9阳极、二极管D10阳极、二极管D11阳极、电容C23一端、电容C24一端、电容C25一端和电容C26一端相连并同时连接芯片U2的四个升压输出端，电容C23、电容C24、电容C25和电容C26另一端都接地。

驱动电路按照结构分成下桥驱动和上桥驱动，上桥和下桥驱动都主要由三个相同功能的MOS晶体管构成，使得整个驱动电路设计方便，能够和主控制电路达到高度集成的目的。

作为优选，所述油泵控制电路还包括入口保护电路，所述入口保护电路包括瞬态抑制二极管TVS1和π型滤波器，入口保护电路将电源输入电压滤波后从电源电压输出端(+12V OUT)输出到电源防反电路。

瞬态抑制二极管是一种高效能保护器件，当其两极收到瞬态高能冲击时，两极间的高阻抗变为低阻抗，吸收浪涌功率使两极间的电压维持一预定值，保护电路免受损坏，入口保护电路通过设置瞬态抑制二极管和π型滤波器对输入电压进行二重滤波处理，避免高电压的脉冲输入对电路的破坏。

作为优选，所述油泵控制电路还包括升压载波电路，所述升压载波电路从芯片电压输出端(+12V HD)和升压控制端(BST)接收来自芯片U2的输入信号，升压后从升压电压端(VSUP)输出到芯片U2。

升压载波电路中，在欠压(5.5～11V)工况下，芯片升压控制端BST输出62.5kHz的频率信号，BST高电平时，电压输入端的电感L1逐渐充能，BST低电平时，电感内的电能输入到输出端的电容上，从而提高输出端的电压，保持输出电压的稳定。

作为优选，所述油泵控制电路还包括电源防反电路，所述电源防反电路用于判断电源电压输出端(+12V OUT)和接地端的正反接情况，并通过开关电压输出端(CP)、开启电压输出端(VCP)和芯片电压输出端(+12V HD)与芯片U2连接。

电源防反电路根据电路的正接或反接导致的晶体管的通断来控制电路的开启或关闭，从而达到防止反接的目的。电源正接时，电路导通，能够正常工作；电源反接时，电路断开，不进行工作从而能够保护电路。

作为优选，所述油泵控制电路还包括CAN通信电路和外部通讯接口U5，外部通讯接口U5通过CAN通信电路与芯片U2连接。

CAN是控制器局域网络的简称，是ISO国际标准化的串行通信协议，可以有效支持分布式控制或实时控制，其数据通信实时性强，系统开发难度低，开发周期短，性价比高，被广泛用于汽车内部控制系统间的数据通信。

本发明具有以下有益效果：

(1)设置入口保护电路，可以解决电磁干扰对油泵控制器的损害；

(2)设置载波升压电路，可以使控制器在欠压下仍然能正常工作，保证其稳定性；

(3)添加休眠唤醒电路，使控制器在休眠模式和唤醒模式间转换，降低油泵系统功耗，且硬件唤醒后正常工作；

(4)采用高精度的直流母线采样电路，能够实现三相电流和转子位置的闭环控制，提升采样精度，节省安置传感器的空间；

(5)驱动电路和控制电路集成度高，降低驱动电路的复杂度，减小硬件电路体积，有利于小型化和轻量化；

(6)设置电源防反电路，避免电源反接对电路造成的破坏。

(7)采用NTC电阻直接温度采样，实时检测PCBA以及MOS模块附近易发热器件的温度。

附图说明

图1是本发明中油泵控制电路的原理框图；

图2是本发明中的主控制电路原理图；

图3是本发明中的升压载波电路图；

图4是本发明中的入口保护电路图；

图5是本发明中的电源防反电路图；

图6是本发明中的休眠唤醒电路图；

图7是本发明中的CAN通信电路图；

图8是本发明中的驱动电路图；

图9是本发明中的电流采样电路图；

图10是本发明中的温度采样电路图；

图11是对升压载波电路进行检测的EMC启动脉冲测试波形；

图12是对入口保护电路进行检测的EMC抛负载测试波形。

具体实施方式

实施例：

本发明中电路方案是基于NXP S912ZVM系列芯片进行的油泵控制器电路设计。如图1所示，一种油冷电机的油泵控制电路，包括电源防反电路，主控制电路，驱动电路，温度采样电路，电流采样电路，休眠唤醒电路，载波升压电路和入口保护电路，主控制电路分别与电源防反电路、驱动电路、休眠唤醒电路、温度采样电路、电流采样电路和载波升压电路连接；入口保护电路与电源防反电路连接；休眠唤醒电路分别与温度采样电路和电流采样电路连接；驱动电路与电流采样电路连接。

主控制电路用于负责控制系统的控制逻辑的实现；驱动电路和主控制电路高度集成，可以降低驱动电路的复杂程度，能直接控制驱动电机，实现小型化和轻量化；电源防反电路用于防止电源反接是对电路的破坏；温度采样电路则根据温敏电阻的负温度特性对PCBA的温度以及MOS模块附近发热器件的温度进行检测；电流采样电路不仅对电流进行采样，同时能实现三相电流和电机转子位置的闭环控制；休眠唤醒电路可以对控制系统进行休眠和唤醒模式转换，降低功耗；载波升压电路可以是控制器在欠压下正常工作，维持稳定性；入口保护电路则可以对控制器进行保护，解决电磁干扰的问题。

如图2所示，主控制电路包括芯片U2，芯片U2的TEST、VSS1、VSS2、VSSA、VSSX1、VXXB、LGND和B01引脚接地；芯片U2的LIN0引脚与电阻R71的一端连接；芯片U2的CAN EN引脚与电阻R6的一端相连，电阻R6的另一端连接+5VA电压；芯片U2的HD引脚接+12V HD电压；芯片的VDD引脚与电容C16一端连接，VDDF引脚与电容C17连接，电容C16的另一端和电容C17的另一端相互连接并接地；

主控制电路还包括时钟电路，芯片U2的PE1引脚与电阻R33的一端、电容C36的一端和振荡器X1的3号引脚相连，芯片U2的引脚PE0与电阻R33的另一端、电容C37的一端和振荡器X1的1号引脚相连，电容C36的另一端与电容C37的另一端相连并接地，振荡器X1的2号和4号引脚都接地。

芯片U2外部的时钟电路提供高频脉冲进过分频处理后，成为U2内部的时钟信号，作为主控制器内各部件协调工作的控制信号。

如图4所示，入口保护电路包括瞬态抑制二极管TVS1，所述TVS1的一端与电容C66一端、电容C65一端、电容C64一端、电容C68一端、电容C72一端和电感L2一端相连接，并接+12V IN电压，电感L2的另一端与电容C30一端、电容C22一端、电容C70一端和电容C71一端相连接，并接+12V OUT电压，所述TVS1的另一端与电容C71、电容C70、电容C22、电容C30、电容C72、电容C68、电容C64、电容C65和电容C66的另一端相连接并接地。

瞬态抑制二极管是一种高效能保护器件，当其两极收到瞬态高能冲击时，两极间的高阻抗变为低阻抗，吸收浪涌功率使两极间的电压维持一预定值，保护电路免受损坏，入口保护电路通过设置瞬态抑制二极管和π型滤波器对输入电压进行二重滤波处理，避免高电压的脉冲输入对电路的破坏。

如图3所示，升压载波电路包括电感L1，所述电感L1一端接+12V HD电压，L1另一端与二极管D13正极和电阻R49的一端连接，同时连接芯片U2的BST引脚，电阻R49的另一端与电容C27一端连接，电容C27另一端接地；二极管D13负极与电容C63、电容C39、电容C35和电容C41的一端相连接并与芯片U2的VSUP引脚连接，二极管C63和C39的另一端相连并接地，二极管C35和C41的另一端相连并接地。

升压载波电路中，在欠压(5.5～11V)工况下，芯片升压控制端BST输出62.5kHz的频率信号，BST高电平时，电压输入端的电感L1逐渐充能，BST低电平时，电感内的电能输入到输出端的电容上，从而提高输出端的电压，保持输出电压的稳定。如图6所示，休眠唤醒电路包括芯片U6，芯片U6的Multisense引脚与电阻R13一端、电容C81一端和电阻R54一端连接，电容C81另一端、电阻R13另一端接地，电阻R54另一端与芯片U2的AMP1引脚连接；芯片U6的GND引脚接地；芯片U6的SEn引脚与电阻R53一端连接，U6的INPUT引脚与电阻R52一端连接，电阻R53、电阻R52的另一端相连并与芯片U2的PP0引脚连接；芯片U6的OUTPUT1和OUTPUT2引脚相连，并与电容C69、电容C73的一端连接，同时接+5VA电压，电容C69、电容C73的另一端相连并接地；芯片U6的VCC1引脚、VCC2引脚、电容C76、电容C77、电容C78、电容C4的一端、瞬态抑制二极管TVS2一端和三极管Q3的集电极(2号引脚)相连，并接有VDDX电压且与芯片U2的VDDX1、VDDX2、VDDA连接；电容C76、C77、C78、C4的另一端和瞬态抑制二极管TVS2的另一端相连并接地；三极管Q3的基极(1号引脚)与电阻R12一端相连并连接芯片U2的BCTL引脚，三极管Q3的发射极(3号引脚)与电阻R12的另一端相连并连接芯片U2的VSUP引脚，接有VSUP电压；

休眠唤醒电路还包括芯片U4，芯片U4的4号引脚接地；3号引脚接有VDDX电压；2号引脚与电阻R34一端连接，R34另一端与芯片U2的MODC/BKGD引脚连接；1号引脚与电阻R35一端连接，电阻R35另一端与电容C53一端连接并接在芯片U2的RESET引脚上，电容C53的另一端接地；

休眠唤醒电路还包括双向二极管D8，双向二极管D8一端与二极管D6阳极相连并连接WAKE端，双向二极管D8另一端接地，二极管D6负极与电阻R74一端和电容C79一端连接，电容C79另一端接地，电阻R74另一端与电阻R73一端、电容C74一端和三极管Q10的基极(1号引脚)相连，电阻R73另一端、电容C74另一端和三极管Q10的发射极(2号引脚)相连并接地，三极管Q10的集电极(3号引脚)与电阻R23、电阻R72一端相连，电阻R72另一端接VDDX电压，电阻R23另一端与电容C18一端相连并连接芯片U2的SSO引脚，电容C18另一端接地。

休眠唤醒电路通过电路中休眠模式和唤醒模式的转换，控制+5VA电压输出的开启和关闭，从而控制电路中所有+5VA负载的开启和关闭，在唤醒模式时，负载开启，电路正常工作，休眠时，关闭负载，减少整个电路的功率消耗。同时休眠唤醒电路还包含有一个重置开关电路，能对电路进行重启操作。

如图9所示的电流采样电路包括芯片U3，芯片U3的1号引脚与电容C51一端相连并接有+2.5V电压输出，同时1号引脚输出反馈到4号引脚，芯片U3的2号引脚接地，5号引脚与电容C67的一端相连并接有+5VA的电压，电容C67的另一端接地，芯片U3的3号引脚与电阻R47、R50的一端和电容C52一端相连，电阻R47另一端接有+5VA的电压，电阻R50的另一端接地，电容C52的另一端接地；

电流采样电路还包括电阻R24，电阻R24一端与电阻R41一端相连并通过a接口与驱动电路连接，电阻R24另一端与电阻R46一端连接并接地，电阻R41另一端与电容C38、电容C42一端和电阻R40一端相连，电阻R46另一端与电容C38、电容C44的另一端和电阻R45一端相连，电容C42另一端和电容C44一端相连并接地，电阻R40另一端与电阻R63、电阻R37一端相连并连接芯片U2的AMPP0引脚，电阻R37另一端与电容C40一端相连，电容C40另一端与电阻R62另一端相连并接+2.5V电压，电阻R45另一端与电阻R48、电阻R51一端相连并连接芯片U2的AMPM0引脚，电阻R48另一端与电容C49一端相连，电容C49另一端与电阻R51另一端相连并连接芯片U2的AMP0引脚。

电流采样电路采用运算放大器进行差分采样，能精确地采集直流母线电流，并结合主控制芯片中的三相PWM状态矢量，达到无传感器的电机转子位置闭环控制，节省了采用传感器检测电机转子位置所需要的空间。

如图8所示，驱动电路包括MOS管M2，MOS管M2、MOS管M3、MOS管M4的漏极相连并接+12V HD电压，MOS管M2源极与MOS管M5漏极相连，MOS管M3源极与MOS管M6漏极相连，MOS管M4源极与MOS管M7漏极相连，MOS管M5、MOS管M6、MOS管M7的源极相连并通过接口a与电流采样电路连接；MOS管M2的源极和漏极之间串联电阻R15和电容C34，MOS管M2栅极和电容C57一端、电阻R19、电阻R14一端相连，电阻R14另一端连接芯片U2的HG0引脚，电阻R19另一端和电容C57另一端与MOS管M2源极相连，MOS管M2源极连接芯片U2的HS0引脚并与电容C28一端相连，电容C28另一端与二极管D9负极相连并连接芯片U2的VBS0引脚；MOS管M3的源极和漏极之间串联电阻R17和电容C32，M3栅极和电容C58一端、电阻R20、电阻R16一端相连，电阻R16另一端连接芯片U2的HG1引脚，电阻R20另一端和电容C58另一端与MOS管M3源极相连，MOS管M3源极连接芯片U2的HS1引脚并与电容C29一端相连，电容C29另一端与二极管D10负极相连并连接芯片U2的VBS1引脚；MOS管M4的源极和漏极之间串联电阻R18和电容C33，MOS管M4栅极和电容C59一端、电阻R22、电阻R21一端相连，电阻R21另一端连接芯片U2的HG2引脚，电阻R22另一端和电容C59另一端与MOS管M4源极相连，MOS管M4源极连接芯片U2的HS2引脚并与电容C31一端相连，电容C31另一端与二极管D11负极相连并连接芯片U2的VBS2引脚；二极管D9、二极管D10、二极管D11另一端与电容C23、电容C24、电容C25、电容C26一端相连并连接芯片U2的VLS_OUT引脚，电容C23、电容C24、电容C25、电容C26的另一端分别接地，电容C24一端接芯片U2的VLS0引脚，电容C25一端接芯片U2的VLS1引脚，电容C26一端接芯片U2的VLS2引脚；

MOS管M5的漏极通过接口V与H10和电阻R10一端相连，电阻R10另一端与电容C20一端相连，电容C20另一端接地，MOS管M6的漏极通过接口W与H11和电阻R11一端相连，电阻R11另一端与电容C21一端相连，电容C21另一端接地，MOS管M7的漏极通过接口U与H12和电阻R9一端相连，电阻R19另一端与电容C19一端相连，电容C19另一端接地；MOS管M5栅极与电容C60一端、电阻R30、R28一端相连，电阻R30另一端、电容C60另一端与MOS管M5源极相连并接芯片U2的LS0引脚，电阻R28另一端连接芯片U2的LG0引脚；MOS管M6栅极与电容C61一端、电阻R31、R29一端相连，电阻R31另一端、电容C61另一端与MOS管M6源极相连并接芯片U2的LS1引脚，电阻R29另一端连接芯片U2的LG1引脚；MOS管M7栅极与电容C62一端、电阻R32、R27一端相连，电阻R32另一端、电容C62另一端与MOS管M7源极相连并接芯片U2的LS2引脚，电阻R27另一端连接芯片U2的LG2引脚。

驱动电路按照结构分成下桥驱动和上桥驱动，上桥和下桥驱动都主要由三个相同功能的MOS晶体管构成，使得整个驱动电路设计方便，能够和主控制电路达到高度集成的目的。

如图5所示，防反电路包括三极管Q2，三极管Q2的基极(1号引脚)与电阻R4、电阻R1一端相连，电阻R4另一端与二极管D5负极连接，二极管D5正极接地，三极管Q2的发射极(2号引脚)与电阻R1的另一端、二极管D1正极、电容C2一端和MOS管M1的源极1、2、3号引脚相连，并连接+12V OUT电压，三极管Q2的集电极(3号引脚)与二极管D2的负极、电容C2的另一端和MOS管M1的栅极相连，二极管D1的负极、二极管D2的正极和电容C13一端相连，电容C13另一端与电容C14一端相连，并连接芯片U2的CP引脚，电容C14另一端与二极管D4负极、二极管D7正极相连，二极管D7负极连接芯片U2的VCP引脚，MOS管M1的漏极、二极管D4的正极、电解电容C3、电解电容C6、电解电容C7的正极和电容C8、电容C9、电容C10一端相连并接有+12V HD电压，电解电容C3、电解电容C6、电解电容C7的负极和电容C8、电容C9、电容C10另一端相连并接地。

电源防反电路根据电路的正接或反接来控制电路的开启或关闭，从而达到防止反接的目的。电源正接时，电路导通，能够正常工作；电源反接时，电路断开，不进行工作从而能够保护电路。

如图10所示，温度采样电路包括负温度特性电阻RT1、RT2和RT3，电阻RT1、电阻R42一端与电容C46一端相连并连接芯片U2的PCBA Temp引脚，电容C46另一端和电阻RT1另一端分别接地，电阻RT2、电阻R43一端与电容C47一端相连并连接芯片U2的A Temp引脚，电容C47另一端和电阻RT2另一端分别接地，电阻RT3、电阻R44一端与电容C48一端相连并连接芯片U2的B Temp引脚，电容C48另一端和电阻RT3另一端分别接地，电阻R42、电阻R43、电阻R44另一端相连并接有+5VA电压。

利用温敏电阻的负温度特性将温度转化为电路中可以测量的电压值，从而间接地测量电路中的温度。

如图7所示，油泵控制电路还包括CAN通信电路和外部通讯接口U5，CAN通信电路包括芯片U1，芯片U1的TXD引脚与电阻R3一端连接，电阻R3另一端与芯片U2的TXCAN引脚连接，芯片U1的RXD引脚与电阻R5一端连接，电阻R5的另一端与芯片U2的RXCAN引脚连接，芯片U1的S引脚与芯片U2的CAN EN引脚连接，芯片U1的VREF引脚与电阻R8一端连接，电阻R8另一端与电容C15一端相连并通过VDDX端与休眠唤醒电路相连，电容C15的另一端接地，芯片U1的GND引脚接地，VCC引脚与电容C1一端相连并接有+5VA电压，电容C1另一端接地，芯片U1的CANH引脚接电感FL1的2号引脚，U1的CANL引脚接电感FL1的1号引脚，电感FL1的3号引脚与电阻R2一端、电容C5一端和二极管D3第一负极端相连并通过CAN H+与外部通讯接口U5连接，电感FL1的4号引脚与电阻R7一端、电容C12一端和二极管D3第二负极端相连并通过CANL-与转换开关U5连接，电阻R2、R7另一端与电容C11一端相连，电容C11另一端接地，电容C5、C12另一端相连并接地，二极管D3内部正极端接地。

CAN是控制器局域网络的简称，是ISO国际标准化的串行通信协议，可以有效支持分布式控制或实时控制，其数据通信实时性强，系统开发难度低，开发周期短，性价比高，被广泛用于汽车内部控制系统间的数据通信。

本发明设计的升压载波电路，当油泵电机+12V电源信号注入如图11所示的脉冲时，油泵电机停机，且恢复到+12V供电时，油泵电机能通过重新上下电恢复正常工作，满足7637电源线启动抗干扰标准要求。同时，在油泵控制器电压输入低于VREF时，芯片U2内部模块的Boost选择位得以使能，使得升压载波电路中，BST端输出恒定的62.5KHz频率，将VSUP端电压抬高，确保油泵在蓄电池欠压状态下仍然维持正常工作。

本发明设计的入口保护电路，电源端口采用的双向瞬态二极管防护，并设计出π型滤波器，配合软件母线电压阈值保护机制。当油泵电机+12V电源信号注入如图12所示的脉冲输入电压到达35V时，电机停机，且能够通过重新上下电恢复恢复至12V供电正常工作，满足油泵控制器中的抛负载测试。图12中t指时间，U指代测试电压，td代表脉冲持续时间，UA代表运行时发电机供电电压，US代表供电电压，US*代表带有负载突降抑制的电源电压，tr代表上升时间。

本发明设计的电源防反电路，电路正常工作时，MOS晶体管M1导通，主芯片通过+12V HD网络上电，即可激活内置电荷泵，CP引脚开关输出在0V与11V之间变化，电容C13和二极管D1、D2形成自举升压电路，叠加二极管D2阳极的11V电位后，将晶体管M1的栅极电位抬高至22V，从而导致M1的栅-漏极之间产生11V左右的压差，M1完全导通；在电源反接时(即+12V OUT端接地、GND网络接+12V电压)，电阻R1两端承受11V的压降并流过2mA左右电流，开启三极管Q2，将M1的栅极电位拉低至0，M1不导通从而切断芯片+12V供电的主回路，达到电源防反的目的。另一方面，电荷泵，CP引脚开关输出在0V与11V之间变化，也将通过电容C14和二极管D7、D4形成自举升压电路，将二极管D7阳极的电压抬高，使得VCP的电压输出在11V和22V之间变化，为驱动模块的上三桥(M2、M3、M4)MOSFET管开通提供对应的开启电压。

本发明设计的休眠唤醒电路，油泵控制器供电并烧录引导与APP集成的程序后，若WAKE置低/浮空，则油泵控制器进入休眠模式，此时芯片U2的PP0引脚输出低，VN7050ASTR开关芯片U6闭，+5VA输出恒为0，从而关闭所有+5VA的负载，此时油泵控制器静态电流即为主芯片低功耗自生的功耗，约46uA。若WAKE拉至+12V，此时芯片U2的PP0管脚输出高电平，VN7050ASTR开关芯片U6启，+5VA恒为+5V，油泵控制器处于唤醒状态，随时待机工作。WAKE置低/置高/浮空，均可以通过烧录口烧写引导/APP，且芯片烧录用户程序后，若用CAN在线升级程序，只需要先硬件唤醒；若用烧录口更新程序，则无需硬件唤醒。

本发明设计的驱动电路，主芯片控制与预驱高度集成，只需简单的外围电路的搭建，即可以直接驱动MOSFET模块。晶体管M5、M6、M7下三桥的预驱直接集成至主芯片中，能够满足最大200mA的驱动能力，LG0、LG1、LG2通过栅极电阻R28、R29、R30即可以驱动对应的M5、M6、M7，并在LS0、LS1、LS2端形成回路。上桥驱动设计出自举升压电路，以VB相为例，在VB相关闭瞬间，HS0端电压不能突变，还保持12V的电压，二极管D9、电容C28形成自举升压回路，叠加HS0端电压后，将VBS0端的电位抬高至22V，从而开启芯片内置MOSFET管，在VCP端同时供电的情况下，M2的栅-漏极之间形成11V的压差，将M2导通；在VB相开通过程中，此自举升压模块失效，M2关断。M3和M4的开通/关断过程与M2类似。

本发明设计的电流采样电路，电流采样的+2.5V电压偏置由R47、R50两个0.1％的高精度分压电阻分压，并经过U3的运放隔离而产生。本发明采用芯片内置运放的母线差分采样，外部增益为65，采样电阻为1mR/5W，满足母线电流最大40A的检测需求。同时，该电路采样出来的电流，与单片机对称的三相PWM状态矢量进行计算，即可计算出每三相电流实际的大小，实现电流闭环。本发明的直流母线采样，使用空间矢量脉宽调制技术，结合电机反电动势和转子电感相关参数，即可以实现基于无传感器的电机转子位置闭环控制。另外，精确计算母线电流差分滤波参数，截止频率设计为0.4MHz，可用于滤除信号中的高频噪声。

本发明设计的温度采样电路，使用RT1、RT2、RT3三颗负温度特性采样电阻，将PCBA的温度以及MOSFET模块附近发热器件的温度转化为电压量，直接输入到主控制芯片U2端进行温度检测。

以上所述的实施例是用于帮助理解和阐述本发明，并非对本发明的任何形式上的限制，在不超出权利要求书所记载的技术方案范围内，还有其他变体和修饰。

Claims (9)

1.一种油冷电机的油泵控制电路，包括主控制电路，驱动电路和电流采样电路，其特征是，还包括温度采样电路，休眠唤醒电路，载波升压电路，入口保护电路，所述主控制电路分别与所述驱动电路、休眠唤醒电路、载波升压电路、电源防反电路连接，所述电源防反电路和入口保护电路连接；所述驱动电路与所述电流采样电路连接；所述休眠唤醒电路包括芯片U6，芯片U6的检测信号输入端与电阻R13一端、电容C81一端和电阻R54一端连接，电容C81另一端、电阻R13另一端接地，电阻R54另一端与芯片U2的第一放大信号输出端连接；芯片U6的GND引脚接地；芯片U6的第二电平信号输入端与电阻R53一端连接，U6的第一电平信号输入端与电阻R52一端连接，电阻R53、电阻R52另一端相连并与芯片U2的第一电平信号输出端连接；芯片U6的第一电压输出端和第二电压输出端相连，并与电容C69、电容C73一端连接，同时接电路负载电压，电容C69、电容C73另一端相连并接地；芯片U6的第一电压输入端、第二电压输入端、电容C76、电容C77、电容C78、电容C4一端、瞬态抑制二极管TVS2一端和三极管Q3的集电极相连，并接有第一芯片电压且与芯片U2的三个芯片电压输入端连接；电容C76、电容C77、电容C78、电容C4另一端和瞬态抑制二极管TVS2另一端相连并接地；三极管Q3的基极与电阻R12一端相连并连接芯片U2的调压控制端，三极管Q3的发射极与电阻R12另一端相连并连接芯片U2的降压电压输入端，接有降压前的电压；

所述休眠唤醒电路还包括双向二极管D8，双向二极管D8一端与二极管D6阳极相连并连接唤醒信号输入端，双向二极管D8另一端接地，二极管D6负极与电阻R74一端和电容C79一端连接，电容C79另一端接地，电阻R74另一端与电阻R73一端、电容C74一端和三极管Q10的基极相连，电阻R73另一端、电容C74另一端和三极管Q10的发射极相连并接地，三极管Q10的集电极与电阻R23、R72一端相连，电阻R72另一端接第一芯片电压，电阻R23另一端与电容C18一端相连并连接芯片U2的状态信号输入端，电容C18另一端接地。

2.根据权利要求1所述的一种油冷电机的油泵控制电路，其特征是，所述的电流采样电路利用U2芯片内置运算放大器进行差分采样；所述电流采样电路还包括电阻R24，电阻R24一端与电阻R41一端相连并通过a端与驱动电路连接，电阻R24另一端与电阻R46一端连接并接地，电阻R41另一端与电容C38、电容C42一端和电阻R40一端相连，电阻R46另一端与电容C38、电容C44另一端和电阻R45一端相连，电容C42另一端和电容C44一端相连并接地，电阻R40另一端与电阻R62、电阻R37一端相连并连接芯片U2的第一状态信号输入端，电阻R37另一端与电容C40一端相连，电容C40另一端与电阻R62另一端相连并接偏置电压，从而与差分采样电路连接，电阻R45另一端与电阻R48、电阻R51一端相连并连接芯片U2的第二状态信号输入端，电阻R48另一端与电容C49一端相连，电容C49另一端与电阻R51另一端相连并连接芯片U2的第三状态信号输入端。

3.根据权利要求1所述的一种油冷电机的油泵控制电路，其特征是，所述主控制电路包括芯片U2和时钟电路，时钟电路将时钟信号输入芯片U2。

4.根据权利要求1所述的一种油冷电机的油泵控制电路，其特征是，所述温度采样电路包括负温度特性电阻RT1、RT2和RT3，分别通过单板温度信号端、第一模块温度信号端和第二模块温度信号端输入芯片U2。

5.根据权利要求1所述的一种油冷电机的油泵控制电路，其特征是，所述驱动电路通过a端与电流采样电路连接，通过芯片电压输出端与芯片U2连接，同时与芯片U2上的若干个栅极电压输出端和源极电压输入端连接。

6.根据权利要求1所述的一种油冷电机的油泵控制电路，其特征是，所述油泵控制电路还包括入口保护电路，所述入口保护电路包括瞬态抑制二极管TVS1和π型滤波器，入口保护电路将电源输入电压滤波后从电源电压输出端输出到电源防反电路。

7.根据权利要求1所述的一种油冷电机的油泵控制电路，其特征是，所述油泵控制电路还包括载波升压电路，所述载波升压电路从芯片端和升压控制端接收来自芯片U2的输入信号，升压后从升压电压端输出到芯片U2。

8.根据权利要求1所述的一种油冷电机的油泵控制电路，其特征是，所述油泵控制电路还包括电源防反电路，所述电源防反电路用于判断电源电压输出端和接地端的正反接情况，并通过开关电压输出端、开启电压输出端和芯片电压输出端与芯片U2连接。

9.根据权利要求1所述的一种油冷电机的油泵控制电路，其特征是，所述油泵控制电路还包括CAN通信电路和外部通讯接口U5，外部通讯接口U5通过CAN通信电路与芯片U2连接。

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