CN113984244B - 一种电机温度采样接口的保护电路、电机温度采样模块及电动车辆 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电机温度采样接口的保护电路、电机温度采样模块及电动车辆，保护电路包括控制信号输入端和采样输出端，还包括：低压输入端；第一传感器采样接口；第二传感器采样接口；保护模组；当第一传感器采样接口外接地时，低压输入端输出电流至第一传感器采样接口；当第一传感器采样接口外接测试电源时，测试电源自第一传感器采样接口输出电流至低压输入端；当第二传感器采样接口外接地时，低压输入端输出电流至第二传感器采样接口后接地；当第二传感器采样接口外接测试电源时，保护模组断开第二传感器采样接口与采样输出端的连接，减少流经第二传感器采样接口的电流。采用上述技术方案后，可实现电机温度采样时负极对电源短路保护功能。

Description

一种电机温度采样接口的保护电路、电机温度采样模块及电 动车辆

技术领域

本发明涉及新能源汽车领域，尤其涉及一种电机温度采样接口的保护电路、电机温度采样模块及电动车辆。

背景技术

随着新能源车辆，尤其是电动车辆的快速发展，用户对电动车辆提出了各类需求，随之电动车辆的整车厂为满足标准要求或用户需求，也同样地对车内器件提出要求。例如，整车厂针对电机控制器的低压外部接口(如低压输入端)，提出其需要有对地及对电源短路保护功能。为实现该功能，现有设计方案中，电机温度信号对地串接贴片保险丝，当测试对电源短接时，保险丝若通过的电流过大，将会有损坏风险。同时，由于电机温采样范围一般很大(如-40℃/1.7MΩ，180℃/463Ω)，则电机温度信号的负极对地串接电阻，该阻值偏大，会影响采样精度；若电阻偏小，考虑短接电源为Vbatt，将电阻损耗考虑后，实际需要电阻个数多，实际布板面积大。若采用PPTC(可复式保险丝或聚合物保险丝)，考虑到电控外部环境温度变化大(-40℃～105℃)，环境温度变化直接影响采样精度。

因此，需要一种新型的电机温度采样接口的保护电路，对于采样精度不会有任何的影响。

发明内容

为了克服上述技术缺陷，本发明的目的在于提供一种电机温度采样接口的保护电路、电机温度采样模块及电动车辆，可实现电机温度采样时负极对电源短路保护功能。

本发明公开了一种电机温度采样接口的保护电路，包括控制信号输入端和采样输出端，保护电路还包括：

低压输入端，连接至控制信号输入端和采样输出端间；

第一传感器采样接口，分别与采样输出端和低压输入端连接；

第二传感器采样接口，与第一传感器采样接口经电容组并接；

保护模组，一端与第二传感器采样接口连接，另一端接地；

当第一传感器采样接口外接地时，低压输入端输出电流至第一传感器采样接口；

当第一传感器采样接口外接测试电源时，测试电源的电源电压大于低压输入端的电压，测试电源自第一传感器采样接口输出电流至低压输入端；

当第二传感器采样接口外接地时，低压输入端输出电流至第二传感器采样接口后接地；

当第二传感器采样接口外接测试电源时，保护模组根据测试电源的电源电压与低压输入端的电压关系，断开第二传感器采样接口与采样输出端的连接，减少流经第二传感器采样接口的电流。

优选地，低压输入端与控制信号输入端间包括：

电阻R24，一端与控制信号输入端连接；

电阻R30，一端与电阻R24连接，另一端与低压输入端连接；

低压输入端与采样输出端间包括：

电阻R29，一端与低压输入端连接，另一端与第一传感器采样接口连接；

电阻R25，一端与第一传感器采样接口连接，另一端与采样输出端连接；

开关管Q8，栅极与电阻R30的一端连接，源极与低压输入端连接，漏极与第一传感器采样接口连接。

优选地，开关管Q8为P沟道MOS管；

开关管Q8的漏极与第一传感器采样接口间还包括：

电阻R27，一端与开关管Q8的漏极连接，另一端与第一传感器采样接口连接；

电阻R28，一端与开关管Q8的漏极连接，另一端与第一传感器采样接口连接。

优选地，第一传感器采样接口与第二传感器采样接口间包括：

电阻R26，一端与第一传感器采样接口连接，另一端与第二传感器采样接口连接；

电容C8，一端与第一传感器采样接口连接，另一端与第二传感器采样接口连接；

电容C7，一端与第一传感器采样接口连接并与采样输出端连接，另一端与第二传感器采样接口连接并接地。

优选地，保护模组包括：

三极管Q10，基极与第一传感器采样接口连接，发射极与第二传感器采样接口连接，集电极接地；

三极管Q11，基极与三极管Q10的集电极连接，集电极与低压输入端连接，发射极接地；

开关管Q9，栅极与三极管Q11的集电极连接并接地，漏极与第二传感器采样接口连接，源极接地；

当第二传感器采样接口外接电源电压大于低压输入端的电压的测试电源时，三极管Q10导通，三极管Q11导通，开关管Q9的栅极接入低电平，开关管Q9断开。

优选地，保护模组还包括：

电阻R33，一端与第一传感器采样接口连接，另一端与三极管Q10的基极连接；

电阻R31，一端与三极管Q10的集电极连接，另一端与三极管Q11的基极连接；

电阻R32，一端与三极管Q11的基极连接，另一端接地；

电阻R22，一端与低压输入端连接，另一端与三极管Q11的集电极连接；

电容C9，一端与三极管Q11的集电极连接，另一端接地。

优选地，三极管Q10为PNP型，三极管Q11为NPN型；

开关管Q9为N沟道MOS管。

本发明还公开了一种电机温度采样模块，包括如上所述的保护电路。

本发明还公开了一种电动车辆，包括如上所述的电机温度采样模块。

采用了上述技术方案后，与现有技术相比，具有以下有益效果：

1.相对于串接电阻或串接保险丝的方案，不影响采样精度，且避免Vbatt的电压抬高，防止串接电阻数量偏多，影响布板空间的问题；

2.可实现12V或者24V系统的负极接口短接到电源保护功能。

附图说明

图1为符合本发明一优选实施例中保护电路的模块设计示意图；

图2为符合本发明一优选实施例中保护电路的电路设计示意图。

具体实施方式

以下结合附图与具体实施例进一步阐述本发明的优点。

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本公开使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本公开。在本公开和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解，尽管在本公开可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本公开范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

在后续的描述中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本发明的说明，其本身并没有特定的意义。因此，“模块”与“部件”可以混合地使用。

参阅图1，为符合本发明一优选实施例中电机温度采样接口的保护电路，其包括有控制信号输入端(可标记为：MCU_TEMP1_SEL)和采样输出端(M_TEMP_AD)，控制信号输入端外接一单片机控制信号输出接口，采样输出端外接一单片机采样信号输入接口，控制信号输入端接自单片机接收高电平或低电平的控制信号，并由采样输出端输出至单片机采样信号输入接口，以对电机温度进行采样(高低电平触发时各采集一次)。为防止电机温度采样接口接地或接电源时，对采样电路不会有影响，保护电路还包括：

-低压输入端

低压输入端，如P5V_DIG，连接在控制信号输入端和采样输出端间，用作为低压供电电源，例如5V。

-第一传感器采样接口

第一传感器采样接口分别与采样输出端和低压输入端连接，并可外接至电机控制器内的温度传感器，以接收温度采样信号。本实施例中，第一传感器采样接口可标记为M_TEMP1_P。

-第二传感器采样接口

第二传感器采样接口与第一传感器采样接口经电容组并接，并可外接至电机控制器内的温度传感器，以接收温度采样信号。本实施例中，第二传感器采样接口可标记为M_TEMP1_N。

-保护模组

保护模组的一端与第二传感器采样接口连接，另一端接地，在第二传感器采样接口(或可理解为负极)因短路而外接至外部电源时，将防止整个电机控制器的温度传感器短路。

具体地，当第一传感器采样接口外接地时，低压输入端的电压高于第一传感器采样接口处的电压，使得低压输入端输出电流至第一传感器采样接口。当第一传感器采样接口外接测试电源(本实施例中为测试电源，以检测该保护电路是否可起到短路保护作用，实际产品中，测试电源为实际场景中的外部电源)时，测试电源的电源电压大于低压输入端的电压，测试电源自第一传感器采样接口输出电流至低压输入端。当第二传感器采样接口外接地时，低压输入端输出电流至第一传感器采样接口，后在传感器内输送至第二传感器采样接口后接地。当第二传感器采样接口外接测试电源时，保护模组根据测试电源的电源电压与低压输入端的电压关系(即电源电压大于低压输入端的电压)，断开第二传感器采样接口与采样输出端的连接，减少流经第二传感器采样接口的电流，起到类似于保险丝的作用。

通过该配置，一方面去除了现有设计中保险丝的设计，减少了正常工作下对温度采样精度的影响，另一方面也去除了电阻的需要，减少实际布板面积的需求。

参阅图2，为符合本发明一优选实施例中的具体电路设计图，该实施例中，低压输入端与控制信号输入端间包括：电阻R24，一端与控制信号输入端连接；电阻R30，一端与电阻R24的另一端连接，电阻R30的另一端与低压输入端连接；低压输入端与采样输出端间包括：电阻R29，一端与低压输入端连接，另一端与第一传感器采样接口连接；电阻R25，一端与第一传感器采样接口连接，另一端与采样输出端连接；开关管Q8，栅极与电阻R30的一端连接，源极与低压输入端连接，漏极与第一传感器采样接口连接。当栅极自控制信号输入端接收控制信号时，开关管Q8根据低压输入端与第一传感器采样接口的电压值的大小关系开通或关断，而电阻R29实现低压输入端与第一传感器采样接口的电连接。电阻R24、电阻R30和电阻R29起到电路保护和连接的作用。

进一步地，开关管Q8为P沟道MOS管，开关管Q8的漏极与第一传感器采样接口间还包括：电阻R27，一端与开关管Q8的漏极连接，另一端与第一传感器采样接口连接；电阻R28，一端与开关管Q8的漏极连接，另一端与第一传感器采样接口连接；保险丝B3，一端与电阻R27连接，另一端连接至第一传感器采样接口，就第一传感器采样接口值低压输入端的电路间，起到过流保护作用。

优选地或可选地，第一传感器采样接口与第二传感器采样接口间包括：电阻R26，一端与第一传感器采样接口连接，另一端与第二传感器采样接口连接；电容C8，一端与第一传感器采样接口连接，另一端与第二传感器采样接口连接；电容C7，一端与第一传感器采样接口连接并与采样输出端连接，另一端与第二传感器采样接口连接并接地。

为具体实现短路保护，保护模组包括：三极管Q10，基极与第一传感器采样接口连接，发射极与第二传感器采样接口连接，集电极接地；三极管Q11，基极与三极管Q10的集电极连接，集电极与低压输入端连接，发射极接地；开关管Q9，栅极与三极管Q11的集电极连接并接地，漏极与第二传感器采样接口连接，源极接地。当第二传感器采样接口外接电源电压(例如12V、24V、32V)大于低压输入端的电压的测试电源时，三极管Q10的基极电压Vb为低电平，发射极电压Ve为外接电源电压，使得三极管Q10为导通，继而三极管Q11的基极电压Vb为外部电源电压，集电极电压Vc为低压输入端的电压(例如5V)，使得三极管Q11导通，进一步地，开关管Q9的栅极在三极管Q11导通下，接入低电平(0V)，其源极电压为外部电源电压，从而使得开关管Q9断开，第二传感器采样接口无法与采样输出端连接，进而在短路情况下起到保护作用。

进一步地，保护模组还包括：电阻R33，一端与第一传感器采样接口连接，另一端与三极管Q10的基极连接；电阻R31，一端与三极管Q10的集电极连接，另一端与三极管Q11的基极连接；电阻R32，一端与三极管Q11的基极连接，另一端接地；电阻R22，一端与低压输入端连接，另一端与三极管Q11的集电极连接；电容C9，一端与三极管Q11的集电极连接，另一端接地。

上述实施例中，三极管Q10为PNP型，三极管Q11为NPN型；开关管Q9为N沟道MOS管，从而实现上述导通或关断的作用。

具有上述保护电路后，可将其应用至一电机温度采样模块，再将电机温度采样模块应用至电动车辆内，从而起到接口短接到电源保护功能。

应当注意的是，本发明的实施例有较佳的实施性，且并非对本发明作任何形式的限制，任何熟悉该领域的技术人员可能利用上述揭示的技术内容变更或修饰为等同的有效实施例，但凡未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改或等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (7)

1.一种电机温度采样接口的保护电路，包括控制信号输入端和采样输出端，其特征在于，所述保护电路还包括：

低压输入端，连接至控制信号输入端和采样输出端间；

第一传感器采样接口，分别与所述采样输出端和低压输入端连接；

第二传感器采样接口，与所述第一传感器采样接口经电容组并接；

保护模组，一端与所述第二传感器采样接口连接，另一端接地；

当所述第一传感器采样接口外接地时，低压输入端输出电流至所述第一传感器采样接口；当所述第一传感器采样接口外接测试电源时，所述测试电源的电源电压大于所述低压输入端的电压，所述测试电源自所述第一传感器采样接口输出电流至低压输入端；

当所述第二传感器采样接口外接地时，所述低压输入端输出电流至第二传感器采样接口后接地；

当所述第二传感器采样接口外接测试电源时，所述保护模组根据所述测试电源的电源电压与低压输入端的电压关系，断开所述第二传感器采样接口与采样输出端的连接，减少流经第二传感器采样接口的电流，其中

所述保护模组包括：

三极管Q10，基极与所述第一传感器采样接口连接，发射极与第二传感器采样接口连接，集电极接地；

三极管Q11，基极与所述三极管Q10的集电极连接，集电极与所述低压输入端连接，发射极接地；

开关管Q9，栅极与所述三极管Q11的集电极连接并接地，漏极与所述第二传感器采样接口连接，源极接地；

当所述第二传感器采样接口外接电源电压大于低压输入端的电压的测试电源时，所述三极管Q10导通，所述三极管Q11导通，所述开关管Q9的栅极接入低电平，开关管Q9断开；

所述保护模组还包括：

电阻R33，一端与第一传感器采样接口连接，另一端与三极管Q10的基极连接；

电阻R31，一端与三极管Q10的集电极连接，另一端与三极管Q11的基极连接；

电阻R32，一端与三极管Q11的基极连接，另一端接地；

电阻R22，一端与低压输入端连接，另一端与三极管Q11的集电极连接；

电容C9，一端与三极管Q11的集电极连接，另一端接地。

2.如权利要求1所述的保护电路，其特征在于，

所述低压输入端与控制信号输入端间包括：

电阻R24，一端与所述控制信号输入端连接；

电阻R30，一端与所述电阻R24连接，另一端与低压输入端连接；

所述低压输入端与采样输出端间包括：

电阻R29，一端与低压输入端连接，另一端与第一传感器采样接口连接；

电阻R25，一端与第一传感器采样接口连接，另一端与采样输出端连接；

开关管Q8，栅极与电阻R30的一端连接，源极与低压输入端连接，漏极与第一传感器采样接口连接。

3.如权利要求2所述的保护电路，其特征在于，

所述开关管Q8为P沟道MOS管；

开关管Q8的漏极与第一传感器采样接口间还包括：

电阻R27，一端与开关管Q8的漏极连接，另一端与第一传感器采样接口连接；

电阻R28，一端与开关管Q8的漏极连接，另一端与第一传感器采样接口连接。

4.如权利要求1所述的保护电路，其特征在于，

所述第一传感器采样接口与第二传感器采样接口间包括：

电阻R26，一端与第一传感器采样接口连接，另一端与第二传感器采样接口连接；

电容C8，一端与第一传感器采样接口连接，另一端与第二传感器采样接口连接；

电容C7，一端与第一传感器采样接口连接并与采样输出端连接，另一端与第二传感器采样接口连接并接地。

5.如权利要求1所述的保护电路，其特征在于，

所述三极管Q10为PNP型，所述三极管Q11为NPN型；

开关管Q9为N沟道MOS管。

6.一种电机温度采样模块，其特征在于，包括如权利要求1-5任一项所述的保护电路。

7.一种电动车辆，其特征在于，包括如权利要求6所述的电机温度采样模块。