CN205583654U - 电动汽车电机控制系统故障诊断和保护器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了电动汽车电机控制系统故障诊断和保护器，包括电源模块、模拟信号处理模块、信号调理单元、电压及电流及温度信号采集模块、控制器、PWM驱动电路模块、无刷直流电机、测功机系统、转速及转矩采集模块、位置信号处理模块、数据存储单元、开关量控制与检测模块、I/O处理模块、过流诊断电路、过压及欠压诊断电路、过温诊断电路，本实用新型电路结构简单，成本低，本实用新型不但能够实时监控电机负载的运行情况，而且还能对电机控制器运行状态进行实时监控，及时发现故障并处理，故障诊断全面，覆盖率高，大大提高了电机驱动系统运行的安全性与可靠性。

Description

电动汽车电机控制系统故障诊断和保护器

技术领域

本实用新型涉及电动汽车电机控制系统故障诊断和保护器。

背景技术

电机控制系统是电动汽车的重要组成部分，电机控制系统的可靠性对电动汽车的安全尤为重要。然而传统电机控制器是由单个电机控制芯片做处理器，往往很难达到对电机控制系统出现的故障进行及时的诊断和处理，要监测这些数据，则必须外接各种检测、显示设备，如要进行多点检测和采集，则会导致仪器的复杂和不便，进而影响了整车控制系统的性能发挥，更关系到电动汽车能否正常运行和驾驶员及乘客的安全。基于此设计了一种电动汽车电机控制系统故障诊断和保护器，通过此装置对电机控制系统进行监控，提升了系统的安全等级，从而满足电动汽车安全方面日益增长的要求。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有产品中不足，提供一种电动汽车电机控制系统故障诊断和保护器。

为了达到上述目的，本实用新型是通过以下技术方案实现的：

本实用新型的电动汽车电机控制系统故障诊断和保护器，包括电源模块、模拟信号处理模块、信号调理单元、电压及电流及温度信号采集模块、控制器、PWM驱动电路模块、无刷直流电机、测功机系统、转速及转矩采集模块、位置信号处理模块、数据存储单元、开关量控制与检测模块、I/O处理模块、过流诊断电路、过压及欠压诊断电路、过温诊断电路，所述电源模块、PWM驱动电路模块、位置信号处理模块、I/O处理模块、数据存储单元都连接控制器，所述模拟信号处理模块通过信号调理单元连接控制器，所述PWM驱动电路模块通过无刷直流电机连接测功机系统，所述无刷直流电机通过电压及电流及温度信号采集模块连接模拟信号处理模块，所述位置信号处理模块通过转速及转矩采集模块连接测功机系统，所述I/O处理模块连接开关量控制与检测模块，所述过流诊断电路、过压及欠压诊断电路、过温诊断电路都连接所述电压及电流及温度信号采集模块，所述过流诊断电路、过压及欠压诊断电路、过温诊断电路都连接控制器。

本实用新型还包括CAN通讯模块、外部显示单元、整车CAN总线，所述CAN通讯模块连接控制器，所述外部显示单元、整车CAN总线都连接CAN通讯模块。

本实用新型的过流诊断电路包括电压比较器U1、电压比较器U2、电压比较器U3、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、二极管D1、二极管D2，所述电压比较器U1的同相输入端通过电阻R2连接地信号GND，所述电压比较器U1的反相输入端通过电阻R3连接电压比较器U1的输出端，所述电阻R5的一端连接电源VCC，所述电阻R5的另一端通过电阻R6连接地信号GND，所述电压比较器U1的反相输入端还通过电阻R1连接电阻R5的另一端，所述电阻R5的另一端还连接电压比较器U2的同相输入端，所述电压比较器U2的反相输入端、电压比较器U3的同相输入端都连接电压及电流及温度信号采集模块，所述电压比较器U1的输出端连接电压比较器U3的反相输入端，所述电压比较器U2的输出端连接电压比较器U3的输出端，所述二极管D1的负极连接3.3V电源，所述二极管D1的正极通过电阻R4连接电压比较器U3的输出端，所述二极管D1的正极通过二极管D2连接地信号GND，所述二极管D1的正极连接控制器。

本实用新型的过压及欠压诊断电路包括电压比较器U4、电压比较器U5、电压比较器U6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电容C1、二极管D3、二极管D4，所述电压比较器U4的同向输入端连接电压及电流及温度信号采集模块，所述电压比较器U4的反向输入端连接电压比较器U4的输出端，所述电压比较器U4的输出端通过电阻R10连接电压比较器U6的反向输入端，所述电压比较器U6的反向输入端通过电容C1连接地信号GND，所述电压比较器U6的反向输入端连接电压比较器U5的同向输入端，所述电压比较器U5的反向输入端通过电阻R9连接地信号GND，所述电压比较器U6的同向输入端通过电阻R8连接电压比较器U5的反向输入端，所述电压比较器U6的同向输入端通过电阻R7连接电源VCC，所述电压比较器U6的输出端连接电压比较器U5的输出端，所述电压比较器U6的输出端通过电阻R11连接二极管D3的正极，所述二极管D3的负极连接3.3V电源，所述二极管D3的正极通过二极管D4连接地信号GND，所述二极管D3的正极连接控制器。

本实用新型的过温诊断电路包括电压比较器U7、电压比较器U8、电阻R21、电阻R22、电阻R23、二极管D5、二极管D6，所述电压比较器U7的同向输入端连接电压及电流及温度信号采集模块，所述电压比较器U7的反向输入端连接电压比较器U7的输出端，所述电压比较器U7的输出端连接电压比较器U8的反向输入端，所述电压比较器U8的同向输入端通过电阻R22连接地信号GND，所述电压比较器U8的同向输入端还通过电阻R11连接电源VCC，所述电压比较器U8的输出端连接通过电阻R23连接二极管D5的正极，所述二极管D5的负极连接3.3V电源，所述二极管D5的正极通过二极管D6连接地信号GND，二极管D5的正极连接控制器。

本实用新型的有益效果如下：本实用新型电路结构简单，成本低，本实用新型不但能够实时监控电机负载的运行情况，而且还能对电机控制器运行状态进行实时监控，及时发现故障并处理，故障诊断全面，覆盖率高，大大提高了电机驱动系统运行的安全性与可靠性。

附图说明

图1为本实用新型的系统框图；

图2为过流诊断电路的电路原理图；

图3为过压及欠压诊断电路的电路原理图；

图4为过温诊断电路的电路原理图。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本实用新型的技术方案作进一步说明：

如图1、图2、图3、图4所示，电动汽车电机控制系统故障诊断和保护器，包括电源模块1、模拟信号处理模块2、信号调理单元3、电压及电流及温度信号采集模块4、控制器5、PWM驱动电路模块6、无刷直流电机7、测功机系统8、转速及转矩采集模块9、位置信号处理模块10、数据存储单元11、开关量控制与检测模块15、I/O处理模块16、过流诊断电路17、过压及欠压诊断电路18、过温诊断电路19，所述电源模块1、PWM驱动电路模块6、位置信号处理模块10、I/O处理模块16、数据存储单元11都连接控制器5，所述模拟信号处理模块2通过信号调理单元3连接控制器5，所述PWM驱动电路模块6通过无刷直流电机7连接测功机系统8，所述无刷直流电机7通过电压及电流及温度信号采集模块4连接模拟信号处理模块2，所述位置信号处理模块10通过转速及转矩采集模块9连接测功机系统8，所述I/O处理模块16连接开关量控制与检测模块15，所述过流诊断电路17、过压及欠压诊断电路18、过温诊断电路19都连接所述电压及电流及温度信号采集模块4，所述过流诊断电路17、过压及欠压诊断电路18、过温诊断电路19都连接控制器5。本实用新型还包括CAN通讯模块12、外部显示单元13、整车CAN总线14，所述CAN通讯模块12连接控制器5，所述外部显示单元13、整车CAN总线14都连接CAN通讯模块12。

如图2所示，过流诊断电路17包括电压比较器U1、电压比较器U2、电压比较器U3、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、二极管D1、二极管D2，所述电压比较器U1的同相输入端通过电阻R2连接地信号GND，所述电压比较器U1的反相输入端通过电阻R3连接电压比较器U1的输出端，所述电阻R5的一端连接电源VCC，所述电阻R5的另一端通过电阻R6连接地信号GND，所述电压比较器U1的反相输入端还通过电阻R1连接电阻R5的另一端，所述电阻R5的另一端还连接电压比较器U2的同相输入端，所述电压比较器U2的反相输入端、电压比较器U3的同相输入端都连接电压及电流及温度信号采集模块4，所述电压比较器U1的输出端连接电压比较器U3的反相输入端，所述电压比较器U2的输出端连接电压比较器U3的输出端，所述二极管D1的负极连接3.3V电源，所述二极管D1的正极通过电阻R4连接电压比较器U3的输出端，所述二极管D1的正极通过二极管D2连接地信号GND，所述二极管D1的正极连接控制器5。

如图3所示，过压及欠压诊断电路18包括电压比较器U4、电压比较器U5、电压比较器U6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电容C1、二极管D3、二极管D4，所述电压比较器U4的同向输入端连接电压及电流及温度信号采集模块4，所述电压比较器U4的反向输入端连接电压比较器U4的输出端，所述电压比较器U4的输出端通过电阻R10连接电压比较器U6的反向输入端，所述电压比较器U6的反向输入端通过电容C1连接地信号GND，所述电压比较器U6的反向输入端连接电压比较器U5的同向输入端，所述电压比较器U5的反向输入端通过电阻R9连接地信号GND，所述电压比较器U6的同向输入端通过电阻R8连接电压比较器U5的反向输入端，所述电压比较器U6的同向输入端通过电阻R7连接电源VCC，所述电压比较器U6的输出端连接电压比较器U5的输出端，所述电压比较器U6的输出端通过电阻R11连接二极管D3的正极，所述二极管D3的负极连接3.3V电源，所述二极管D3的正极通过二极管D4连接地信号GND，所述二极管D3的正极连接控制器5。

如图4所示，过温诊断电路19包括电压比较器U7、电压比较器U8、电阻R21、电阻R22、电阻R23、二极管D5、二极管D6，所述电压比较器U7的同向输入端连接电压及电流及温度信号采集模块4，所述电压比较器U7的反向输入端连接电压比较器U7的输出端，所述电压比较器U7的输出端连接电压比较器U8的反向输入端，所述电压比较器U8的同向输入端通过电阻R22连接地信号GND，所述电压比较器U8的同向输入端还通过电阻R11连接电源VCC，所述电压比较器U8的输出端连接通过电阻R23连接二极管D5的正极，所述二极管D5的负极连接3.3V电源，所述二极管D5的正极通过二极管D6连接地信号GND，所述二极管D5的正极连接控制器5。

电机负载监控是通过电压及电流及温度信号采集模块4对电机负载的电流、电压、温度、的采集，通过过流诊断电路17、过压及欠压诊断电路18、过温诊断电路19以及控制器5判断无刷直流电机7是否工作正常，一旦检测出异常，控制器系统进入故障处理，因此本实用新型不但能够实时监控电机负载的运行情况，而且还能对电机控制器运行状态进行进行监控，及时发现故障并处理，故障诊断全面，覆盖率高，大大提高了电机驱动系统运行的安全性与可靠性。

本实用新型电路结构简单，成本低，有效提高了控制系统的可靠性、实时性。

需要注意的是，以上列举的仅是本实用新型的一种具体实施例。显然，本实用新型不限于以上实施例，还可以有许多变形。

总之，本领域的普通技术人员能从本实用新型公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.电动汽车电机控制系统故障诊断和保护器，其特征在于，包括电源模块(1)、模拟信号处理模块(2)、信号调理单元(3)、电压及电流及温度信号采集模块(4)、控制器(5)、PWM驱动电路模块(6)、无刷直流电机(7)、测功机系统(8)、转速及转矩采集模块(9)、位置信号处理模块(10)、数据存储单元(11)、开关量控制与检测模块(15)、I/O处理模块(16)、过流诊断电路(17)、过压及欠压诊断电路(18)、过温诊断电路(19)，所述电源模块(1)、PWM驱动电路模块(6)、位置信号处理模块(10)、I/O处理模块(16)、数据存储单元(11)都连接控制器(5)，所述模拟信号处理模块(2)通过信号调理单元(3)连接控制器(5)，所述PWM驱动电路模块(6)通过无刷直流电机(7)连接测功机系统(8)，所述无刷直流电机(7)通过电压及电流及温度信号采集模块(4)连接模拟信号处理模块(2)，所述位置信号处理模块(10)通过转速及转矩采集模块(9)连接测功机系统(8)，所述I/O处理模块(16)连接开关量控制与检测模块(15)，所述过流诊断电路(17)、过压及欠压诊断电路(18)、过温诊断电路(19)都连接所述电压及电流及温度信号采集模块(4)，所述过流诊断电路(17)、过压及欠压诊断电路(18)、过温诊断电路(19)都连接控制器(5)。

2.根据权利要求1所述电动汽车电机控制系统故障诊断和保护器，其特征在于，还包括CAN通讯模块(12)、外部显示单元(13)、整车CAN总线(14)，所述CAN通讯模块(12)连接控制器(5)，所述外部显示单元(13)、整车CAN总线(14)都连接CAN通讯模块(12)。

3.根据权利要求1所述电动汽车电机控制系统故障诊断和保护器，其特征在于，所述过流诊断电路(17)包括电压比较器U1、电压比较器U2、电压比较器U3、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、二极管D1、二极管D2，所述电压比较器U1的同相输入端通过电阻R2连接地信号GND，所述电压比较器U1的反相输入端通过电阻R3连接电压比较器U1的输出端，所述电阻R5的一端连接电源VCC，所述电阻R5的另一端通过电阻R6连接地信号GND，所述电压比较器U1的反相输入端还通过电阻R1连接电阻R5的另一端，所述电阻R5的另一端还连接电压比较器U2的同相输入端，所述电压比较器U2的反相输入端、电压比较器U3的同相输入端都连接电压及电流及温度信号采集模块(4)，所述电压比较器U1的输出端连接电压比较器U3的反相输入端，所述电压比较器U2的输出端连接电压比较器U3的输出端，所述二极管D1的负极连接3.3V电源，所述二极管D1的正极通过电阻R4连接电压比较器U3的输出端，所述二极管D1的正极通过二极管D2连接地信号GND，所述二极管D1的正极连接控制器(5)。

4.根据权利要求1所述电动汽车电机控制系统故障诊断和保护器，其特征在于，所述过压及欠压诊断电路(18)包括电压比较器U4、电压比较器U5、电压比较器U6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电容C1、二极管D3、二极管D4，所述电压比较器U4的同向输入端连接电压及电流及温度信号采集模块(4)，所述电压比较器U4的反向输入端连接电压比较器U4的输出端，所述电压比较器U4的输出端通过电阻R10连接电压比较器U6的反向输入端，所述电压比较器U6的反向输入端通过电容C1连接地信号GND，所述电压比较器U6的反向输入端连接电压比较器U5的同向输入端，所述电压比较器U5的反向输入端通过电阻R9连接地信号GND，所述电压比较器U6的同向输入端通过电阻R8连接电压比较器U5的反向输入端，所述电压比较器U6的同向输入端通过电阻R7连接电源VCC，所述电压比较器U6的输出端连接电压比较器U5的输出端，所述电压比较器U6的输出端通过电阻R11连接二极管D3的正极，所述二极管D3的负极连接3.3V电源，所述二极管D3的正极通过二极管D4连接地信号GND，所述二极管D3的正极连接控制器(5)。

5.根据权利要求1所述电动汽车电机控制系统故障诊断和保护器，其特征在于，所述过温诊断电路(19)包括电压比较器U7、电压比较器U8、电阻R21、电阻R22、电阻R23、二极管D5、二极管D6，所述电压比较器U7的同向输入端连接电压及电流及温度信号采集模块(4)，所述电压比较器U7的反向输入端连接电压比较器U7的输出端，所述电压比较器U7的输出端连接电压比较器U8的反向输入端，所述电压比较器U8的同向输入端通过电阻R22连接地信号GND，所述电压比较器U8的同向输入端还通过电阻R11连接电源VCC，所述电压比较器U8的输出端连接通过电阻R23连接二极管D5的正极，所述二极管D5的负极连接3.3V电源，所述二极管D5的正极通过二极管D6连接地信号GND，所述二极管D5的正极连接控制器(5)。