CN203376076U - 电动车用永磁同步电机及其控制器的温度检测电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电动车用永磁同步电机及其控制器的温度检测电路，包括电机定子温度传感器、电机控制器PCB板温度传感器、与电机定子温度传感器连接的电机定子温度采样电路、与电机定子温度采样电路连接的电机定子温度处理电路、与电机控制器PCB板温度传感器连接的电机控制器PCB板温度采样电路、与电机控制器PCB板温度采样电路连接的电机控制器PCB板温度处理电路以及与电机定子温度处理电路、电机控制器PCB板温度处理电路连接的数字信号处理器；所述电机定子温度采样电路和电机控制器PCB板温度采样电路都为恒流源采样电路。该温度检测电路的电路结构简单、能增强抗干扰能力，提高温度检测精度。

Description

电动车用永磁同步电机及其控制器的温度检测电路

技术领域

本实用新型属于电机及其控制器领域，具体涉及一种电动车用永磁同步电机及其控制器的温度检测电路。

背景技术

目前电动汽车是研究和开发的热门领域，而永磁同步电机系统在电动车上的应用日趋广泛。为了保证电机及其控制器能正常工作，必须对永磁同步电机定子温度及电机控制器PCB板温度进行检测。

现有的公开号为 CN102195541A的专利公开了一种电动车用永磁同步电机和控制器系统的温度检测电路，其采用分压的方式采集电机定子的温度及电机控制器PCB板的温度，经调整后送入数字信号处理器内处理计算，得到温度值；由于温度传感器（即热敏电阻）随温度变化阻值也跟着变化，这种温度检测电路中的分压电流变化范围广，电流不恒定，当电流过小时，容易受到外界干扰；当电流过大时，则容易增加电路本身损耗，导致检测到的温度精度不高。公开号为CN102288318A的专利公开了一种电动车用永磁同步电机和控制器系统的温度检测电路，其采用激励电流源电路和模拟传输补偿电路配合，来消除因温度传感器引线长度造成的测量误差问题，但是其电路较复杂，温度传感器引线长度需要一致，实现电路功能的条件较苛刻。 

发明内容

本实用新型的目的是提供一种电动车用永磁同步电机及其控制器的温度检测电路，以简化电路结构、增强电路抗干扰能力，提高温度检测精度。

本实用新型所述的电动车用永磁同步电机及其控制器的温度检测电路，包括电机定子温度传感器、电机控制器PCB板温度传感器、与电机定子温度传感器连接的电机定子温度采样电路、与电机定子温度采样电路连接的电机定子温度处理电路、与电机控制器PCB板温度传感器连接的电机控制器PCB板温度采样电路、与电机控制器PCB板温度采样电路连接的电机控制器PCB板温度处理电路以及与电机定子温度处理电路、电机控制器PCB板温度处理电路连接的数字信号处理器（即DSP）；所述电机定子温度采样电路和电机控制器PCB板温度采样电路都为恒流源采样电路（可增强电路抗干扰能力，提高温度检测精度，同时电路结构也较简单）。电机定子温度传感器采集电机定子绕组温度信号，电机定子温度采样电路将该温度信号线性的转化为电压信号，并将该电压信号送入电机定子温度处理电路内处理，使其满足数字信号处理器的I/O口电压输入要求，经处理后的电压信号输入到数字信号处理器内计算，得到电机定子绕组的温度；电机控制器PCB板温度传感器采集电机控制器PCB板温度信号，电机控制器PCB板温度采样电路将该温度信号线性的转化为电压信号，并将该电压信号送入电机控制器PCB板温度处理电路内处理，使其满足数字信号处理器的I/O口电压输入要求，经处理后的电压信号输入到数字信号处理器内计算，得到电机控制器PCB板的温度。

进一步，所述电机定子温度传感器和电机控制器PCB板温度传感器都采用热敏电阻；所述恒流源采样电路（即电机定子温度采样电路和电机控制器PCB板温度采样电路）包括负载电阻、电流调节电阻、三极管、第一运算放大器以及第一、第二分压电阻；所述第一运算放大器的同向输入端通过第一分压电阻接地，并通过第二分压电阻接电源，第一运算放大器的输出端接三极管的基极，三极管的集电极接热敏电阻的一端，热敏电阻的另一端通过负载电阻接电源，三极管的发射极接第一运算放大器的反向输入端，并通过电流调节电阻接地。通过与第一运算放大器的配合，三极管不断开通、关断，电路达到动态平衡，输出恒定电流，使电机定子温度传感器和电机控制器PCB板温度传感器采集到的温度信号能线性的转化为电压信号，并输出电机定子温度传感器两端的该电压信号和电机控制器PCB板温度传感器两端的该电压信号。

进一步，所述电机定子温度处理电路和电机控制器PCB板温度处理电路都包括由第二运算放大器构成的第一电压跟随器，由第三运算放大器构成的第二电压跟随器，由第一、第二、第三、第四增益电阻、第一电容以及第四运算放大器组成的差分放大电路，由电阻、第二电容组成的RC滤波电路，由第一、第二二极管组成的钳位电路；所述第一电压跟随器的输入端接负载电阻与热敏电阻的连接点，输出端接差分放大电路的反向输入端；所述第二电压跟随器的输入端接三极管的集电极，输出端接差分放大电路的同向输入端，所述差分放大电路的输出端接RC滤波电路的电阻的一端，电阻的另一端接所述钳位电路的第一二极管的正极、第二二极管的负极以及所述数字信号处理器的输入端，第一二极管的负极接钳制电压，第二二极管的正极接地。第一、第二电压跟随器进行阻抗匹配，能够使后一级的差分放大电路更好的工作，输出电压不受到后级阻抗影响，具有隔离作用，差分放大电路对信号进行放大、叠加处理，RC滤波电路进行滤波处理，钳位电路进行保护，将输入到数字信号处理器内的电压幅值钳制在0V到钳制电压之间，以满足数字信号处理器的I/O口电压输入要求，避免因输入电压过高而损坏数字信号处理器。

本实用新型电路结构简单，恒流源采样电路提供一个恒定电流，把温度信号线性的转化为电压信号，经处理后送入数字信号处理器内计算，数字信号处理器即时准确的计算出电机定子绕组的温度和电机控制器PCB板的温度；其增强了抗干扰能力，提高了检测精度；同时，钳位电路的保护作用可以避免因输入电压过高而损坏数字信号处理器，整个温度检测电路的可靠性好。

附图说明

图1为本实用新型的电路结构框图。

图2为本实用新型中电机定子温度采样电路图（连接有电机定子温度传感器）。

图3为本实用新型中电机定子温度处理电路图。

具体实施方式

  下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

如图1所示的电动车用永磁同步电机及其控制器的温度检测电路，包括电机定子温度传感器1、电机定子温度采样电路2、电机定子温度处理电路3、电机控制器PCB板温度传感器4、电机控制器PCB板温度采样电路5、电机控制器PCB板温度处理电路6和数字信号处理器7；电机定子温度采样电路2和电机控制器PCB板温度采样电路5都为恒流源采样电路。电机定子温度传感器1与电机定子温度采样电路2连接，电机定子温度采样电路2与电机定子温度处理电路3连接，电机定子温度处理电路3与数字信号处理器7连接；电机定子温度传感器1采集电机定子绕组温度信号，电机定子温度采样电路2将该温度信号（对应于电阻值大小）线性的转化为电压信号，并将该电压信号送入电机定子温度处理电路3内处理，经处理后的电压信号输入数字信号处理器7内计算，得到电机定子绕组的温度。电机控制器PCB板温度传感器4与电机控制器PCB板温度采样电路5连接，电机控制器PCB板温度采样电路5与电机控制器PCB板温度处理电路6连接，电机控制器PCB板温度处理电路6与数字信号处理器7连接；电机控制器PCB板温度传感器4采集电机控制器PCB板温度信号，电机控制器PCB板温度采样电路5将该温度信号（对应于电阻值大小）线性的转化为电压信号，并将该电压信号送入电机控制器PCB板温度处理电路6内处理，经处理后的电压信号输入数字信号处理器7内计算，得到电机控制器PCB板的温度。

如图2所示，电机定子温度传感器1和电机控制器PCB板温度传感器4都采用热敏电阻Rsen；电机定子温度采样电路2包括负载电阻R1、电流调节电阻R2、三极管Q1、第一运算放大器U1A、第一分压电阻R3、第二分压电阻R4；第一运算放大器U1A的同向输入端通过第一分压电阻R3接地，并通过第二分压电阻R4接电源VCC，第一运算放大器U1A的输出端接三极管Q1的基极，三极管Q1的集电极接热敏电阻Rsen的一端，热敏电阻Rsen的另一端通过负载电阻R1接电源VCC，三极管Q1的发射极接第一运算放大器U1A的反向输入端，并通过电流调节电阻R2接地。本电路的工作原理是：电路接通电源VCC瞬间，第一运算放大器U1A的同相输入端电压（U_INA = VCC/(R3+R4)*R3）大于反相输入端电压，第一运算放大器U1A输出高电平，驱动三极管Q1导通；三极管Q1导通后，通过合理选取第一分压电阻R3、第二分压电阻R4的阻值，使得第一运算放大器U1A的反相输入端电压大于同相输入端电压，第一运算放大器U1A输出低电平，三极管Q1关断。三极管Q1不断开通、关断，最终达到一个动态平衡。由于三极管Q1的发射极电压等于第一运算放大器U1A的反相输入端电压，假设电机定子温度传感器1（即热敏电阻Rsen）两端电压为U_TMP，则：

三极管Q1的发射极电压Ue = U_INA = VCC/(R3+R4)*R3；

输出恒流I = Ue/R2；

电机定子温度传感器的两端电压U_TMP = U_TMP1 - U_TMP2 = Rsen*I。

电机控制器PCB板温度采样电路5的电路结构与电机定子温度采样电路2的电路结构相同，其工作原理也相同。

如图3所示，电机定子温度处理电路3包括由第二运算放大器U1B构成的第一电压跟随器，由第三运算放大器U1C构成的第二电压跟随器，由第一增益电阻R5、第二增益电阻R6、第三增益电阻R7、第四增益电阻R8、第一电容C1以及第四运算放大器U1D组成的差分放大电路，由电阻R9、第二电容C2组成的RC滤波电路，由第一二极管D1、第二二极管D2组成的钳位电路；第一电压跟随器的输入端接负载电阻R1与热敏电阻Rsen的连接点，输出端接差分放大电路的反向输入端；第二电压跟随器的输入端接三极管Q1的集电极，输出端接差分放大电路的同向输入端，差分放大电路的输出端接RC滤波电路的电阻R9的一端，电阻R9的另一端接钳位电路的第一二极管D1的正极、第二二极管D2的负极以及数字信号处理器7的输入端，电阻R9的另一端也通过第二电容C2接地，第一二极管D1的负极接钳制电压VDD，第二二极管D2的正极接地。其工作过程如下：电机定子温度传感器1一端的电压信号U_TMP1经由第二运算放大器U1B自身连接构成的第一电压跟随器输入至差分放大电路的反向输入端，电机定子温度传感器1另一端的电压信号U_TMP2经由第三运算放大器U1C自身连接构成的第二电压跟随器，输入至差分放大电路的同向输入端；由于第一增益电阻R5等于第二增益电阻R6，第三增益电阻R7等于第四增益电阻R8，则差分放大电路的输出增益为R8/R5，对电压信号U_TMP1、U_TMP2作叠加处理输出得到电压差U_DSP_TEMP = (R8/R5)*(U_TMP2 - U_TMP1)；该温度信号（即电压差信号）通过RC滤波电路进行滤波处理，通过钳位电路把电压幅值钳制在0～VDD范围内，保证输入至数字信号处理器7内的电压满足其I/O口的电压输入要求，数字信号处理器7进行计算，得到电机定子绕组的温度值。

电机控制器PCB板温度处理电路6的电路结构与电子定子温度处理电路3的电路结构相同，其工作过程也相同。 

Claims (3)

1.一种电动车用永磁同步电机及其控制器的温度检测电路，包括电机定子温度传感器（1）、电机控制器PCB板温度传感器（4）、与电机定子温度传感器连接的电机定子温度采样电路（2）、与电机定子温度采样电路连接的电机定子温度处理电路（3）、与电机控制器PCB板温度传感器连接的电机控制器PCB板温度采样电路（5）、与电机控制器PCB板温度采样电路连接的电机控制器PCB板温度处理电路（6）以及与电机定子温度处理电路、电机控制器PCB板温度处理电路连接的数字信号处理器（7）；其特征是：所述电机定子温度采样电路（2）和电机控制器PCB板温度采样电路（5）都为恒流源采样电路。

2.根据权利要求1所述的电动车用永磁同步电机及其控制器的温度检测电路，其特征是：所述电机定子温度传感器（1）和电机控制器PCB板温度传感器（4）都采用热敏电阻（Rsen）；所述恒流源采样电路包括负载电阻（R1）、电流调节电阻（R2）、三极管（Q1）、第一运算放大器（U1A）以及第一、第二分压电阻（R3、R4）；所述第一运算放大器（U1A）的同向输入端通过第一分压电阻（R3）接地，并通过第二分压电阻（R4）接电源（VCC），第一运算放大器（U1A）的输出端接三极管（Q1）的基极，三极管（Q1）的集电极接热敏电阻（Rsen）的一端，热敏电阻（Rsen）的另一端通过负载电阻（R1）接电源（VCC），三极管（Q1）的发射极接第一运算放大器（U1A）的反向输入端，并通过电流调节电阻（R2）接地。

3.根据权利要求2所述的电动车用永磁同步电机及其控制器的温度检测电路，其特征是：所述电机定子温度处理电路（3）和电机控制器PCB板温度处理电路（6）都包括由第二运算放大器（U1B）构成的第一电压跟随器，由第三运算放大器（U1C）构成的第二电压跟随器，由第一、第二、第三、第四增益电阻（R5、R6、R7、R8）、第一电容（C1）以及第四运算放大器（U1D）组成的差分放大电路，由电阻（R9）、第二电容（C2）组成的RC滤波电路，由第一、第二二极管（D1、D2）组成的钳位电路；所述第一电压跟随器的输入端接负载电阻（R1）与热敏电阻（Rsen）的连接点，输出端接差分放大电路的反向输入端；所述第二电压跟随器的输入端接三极管（Q1）的集电极，输出端接差分放大电路的同向输入端，所述差分放大电路的输出端接RC滤波电路的电阻（R9）的一端，电阻（R9）的另一端接所述钳位电路的第一二极管（D1）的正极、第二二极管（D2）的负极以及所述数字信号处理器（7）的输入端，第一二极管（D1）的负极接钳制电压（VDD），第二二极管（D2）的正极接地。

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