CN201909983U - 一种基于cpld的电动汽车电机系统故障处理装置 - Google Patents

Abstract

一种基于CPLD的电动汽车电机系统故障处理装置。其包括CPLD、DSP、电机温度传感器、功率模块温度传感器、母线直流电压传感器、多个电机电流传感器、多个输入调理电路和多个比较器。本实用新型提供的基于CPLD的电动汽车电机系统故障处理装置是采用CPLD对电动汽车电机系统的故障信号进行逻辑保护和控制，将电动汽车电机系统可能出现的故障集中到CPLD进行逻辑处理及故障分级保护，以实现对电动汽车电机系统的可靠保护。由于CPLD具有强大的逻辑处理功能以及可编程能力，因此可以对故障信号及时进行处理，从而可避免故障的范围扩大，因此能最大程度地减小故障对系统的影响。

Description

一种基于CPLD的电动汽车电机系统故障处理装置

技术领域

本实用新型属于电动汽车技术领域，特别是涉及一种基于CPLD的电动汽车电机系统故障处理装置。

背景技术

由于电动汽车的运行情况比较复杂，并且安全可靠性要求很高，因此其上电机系统(由电机及电机控制器组成)故障处理装置的合理设计是电动汽车安全行驶和提高能量利用效率的关键环节。常用的设计一般采用软件封锁和逻辑门封锁两种方法。前一种方法的原理是当检测到故障信号时，通过软件程序的控制来停止脉宽调制(PWM)信号的发送，虽然这种方法使用灵活，但其可靠性在很大程度上依赖于所编写的软件程序可靠程度，因此在实际应用中不能完全满足功率器件及电机控制器的可靠度要求，特别是在产品的开发初期这一弊端尤为明显。后一种方法的原理是采用逻辑门芯片，并以故障信号为逻辑使能信号来实现PWM信号的硬件封锁，虽然这种方法在可靠程度上较软件封锁方法要高，但缺点是其逻辑电路分离元件较多，从而使电机控制器的体积变大；另外，元器件的增加使得在电动汽车中电力电子设备使用的强干扰环境下易引入干扰，同时其响应速度有限，因此不利于故障的实时处理。

发明内容

为了解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种能够降低系统的设计复杂性，节省硬件空间，并可提高系统可靠性的基于CPLD的电动汽车电机系统故障处理装置。

为了达到上述目的，本实用新型提供的基于CPLD的电动汽车电机系统故障处理装置包括：复杂可编程逻辑器件(CPLD)、数字信号处理芯片(DSP)、电机温度传感器、功率模块温度传感器、母线直流电压传感器、多个电机电流传感器、多个输入调理电路和多个比较器；其中电机温度传感器和功率模块温度传感器分别安装在电动汽车电机系统中的电机和控制器的功率模块上，并且分别通过一个比较器与CPLD相连；母线直流电压传感器安装在主回路直流母线上，并通过一个输入调理电路和比较器与CPLD相连；多个电机电流传感器分别安装在电机的各相绕组上，并通过一个输入调理电路和比较器与CPLD相连；CPLD与DSP通过数据线及地址线直接相连，并且CPLD同时与功率模块以及主控回路中间继电器相接。

所述的基于CPLD的电动汽车电机系统故障处理装置还包括多个与CPLD1相连的报警指示灯，用于显示相应的故障信息。

所述的CPL D1的型号为XC9572XL。

所述的DSP2的型号为TMS320LF2407A。

本实用新型提供的基于CPLD的电动汽车电机系统故障处理装置是采用CPLD对电动汽车电机系统的故障信号进行逻辑保护和控制，将电动汽车电机系统可能出现的故障集中到CPLD进行逻辑处理及故障分级保护，以实现对电动汽车电机系统的可靠保护。由于CPLD具有强大的逻辑处理功能以及可编程能力，因此可以对故障信号及时进行处理，从而可避免故障的范围扩大，因此能最大程度地减小故障对系统的影响。另外，采用本装置还可降低系统的设计复杂性，节省硬件空间，并具有运算简单、故障信号判断迅速、成本低等优点，实现了软件和硬件的双重保护，提高了系统的可靠性，因此对于电动汽车的整车运行具有重要的意义。

附图说明

图1为本实用新型提供的基于CPLD的电动汽车电机系统故障处理装置构成框图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型提供的基于CPLD的电动汽车电机系统故障处理装置进行详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1所示，本实用新型提供的基于CPLD的电动汽车电机系统故障处理装置包括：复杂可编程逻辑器件(CPLD)1、数字信号处理芯片(DSP)2、电机温度传感器3、功率模块温度传感器4、母线直流电压传感器5、多个电机电流传感器6、多个输入调理电路7和多个比较器8；其中电机温度传感器3和功率模块温度传感器4分别安装在电动汽车电机系统中的电机和控制器的功率模块9上，并且分别通过一个比较器8与CPLD1相连；母线直流电压传感器5安装在主回路直流母线上，并通过一个输入调理电路7和比较器8与CPLD1相连；多个电机电流传感器6分别安装在电机9的各相绕组上，并通过一个输入调理电路7和比较器8与CPLD1相连；CPLD1与DSP2通过数据线及地址线直接相连，并且CPLD1同时与功率模块9以及主控回路中间继电器10相接。

所述的基于CPLD的电动汽车电机系统故障处理装置还包括多个与CPLD1相连的报警指示灯11，用于显示相应的故障信息。

所述的CPL D1的型号为XC9572XL

所述的DSP2的型号为TMS320LF2407A。

现以一台以三相永磁同步电动机作为动力源的电动汽车电机系统为例对本实用新型提供的基于CPLD的电动汽车电机系统故障处理装置工作过程阐述如下：在该电动汽车的运行过程中，上述电机温度传感器3和功率模块温度传感器4分别将在电机及功率模块9上检测到的过温故障信号与各自的温度极限值经比较器8后输送给CPLD1；多个电机电流传感器6将在电机三相绕组上检测到的过流故障信号与电流极限值经输入调理电路7和比较器8后输送给CPLD1；母线直流电压传感器5将在主回路直流母线上检测到的过压故障信号与电压极限值经输入调理电路7和比较器8后输送给CPLD1；与此同时，功率模块9将其自身的故障信号直接传送给CPLD1。上述输入到CPLD1中的故障信号将进行数据锁存，并存入到CPLD1的故障反馈寄存器中。

故障反馈寄存器保存了当前产生的所有故障信号，如电机过流OC、过压OU、电机过温OT_M、控制器过温OT_C、功率模块故障IPM_FAULT等，电机主控板的DSP2可以利用软件通过数据线读取该故障反馈寄存器中的信息，一旦读取到OC、OU、OT_M、OT_C、IPM_FAULT这些故障信号中的某一或某几个信号，其将触发故障保护事件，硬件电路将快速封锁PWM输出(相应的PWM输出口为高阻状态)，同时输出故障保护信号/PDPINTA为低电平，并且DSP2输出控制指令给控制寄存器，通过CPLD1的控制逻辑发出低电平脉冲，对主控回路中间继电器10的控制位进行操作，以打开主继电器。硬件电路封锁将保持到系统断电重启或软件清除故障指令为止。清除故障指令发出后，通过IO口的低脉冲(低电平宽度＞50ns)清除故障，同时故障反馈寄存器的相应标志位自动清零。DSP2读取到某一或某几个故障信号的同时，CPLD1将发出脉冲信号以点亮相应的故障指示灯11。

Claims (4)

1.一种基于CPLD的电动汽车电机系统故障处理装置，其特征在于：所述的基于CPLD的电动汽车电机系统故障处理装置包括：CPLD(1)、DSP(2)、电机温度传感器(3)、功率模块温度传感器(4)、母线直流电压传感器(5)、多个电机电流传感器(6)、多个输入调理电路(7)和多个比较器(8)；其中电机温度传感器(3)和功率模块温度传感器(4)分别安装在电动汽车电机系统中的电机和控制器的功率模块(9)上，并且分别通过一个比较器(8)与CPLD(1)相连；母线直流电压传感器(5)安装在主回路直流母线上，并通过一个输入调理电路(7)和比较器(8)与CPLD(1)相连；多个电机电流传感器(6)分别安装在电机(9)的各相绕组上，并通过一个输入调理电路(7)和比较器(8)与CPLD(1)相连；CPLD(1)与DSP(2)通过数据线及地址线直接相连，并且CPLD(1)同时与功率模块(9)以及主控回路中间继电器(10)相接。

2.根据权利要求1所述的基于CPLD的电动汽车电机系统故障处理装置，其特征在于：所述的基于CPLD的电动汽车电机系统故障处理装置还包括多个与CPLD(1)相连的报警指示灯(11)，用于显示相应的故障信息。

3.根据权利要求1所述的基于CPLD的电动汽车电机系统故障处理装置，其特征在于：所述的CPLD(1)的型号为XC9572XL。

4.根据权利要求1所述的基于CPLD的电动汽车电机系统故障处理装置，其特征在于：所述的DSP(2)的型号为TMS320LF2407A。

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