CN207881859U - 一种电动汽车电机温度检测电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电动汽车电机温度检测电路，包括：分压采样单元，输出温度采集电压信号和基准电压信号；隔离放大单元，对所述温度采集电压信号和所述基准电压信号进行隔离放大；差分放大单元，对隔离放大后的两个信号进行差分放大，输出电压比较模拟信号；A/D转换单元，对所述电压比较模拟信号进行A/D转换。本实用新型通过采用具有模拟隔离放大功能的芯片，在输入侧、输出侧采用隔离的双电源供给，内部输入电路有放大作用，且为高阻抗输入，能不失真地传输mV级交、直流信号，输出信号作为后级运算放大器差分输入信号，能够对模拟信号放大前后进行有效地隔离，能更有效地降低信号在传输放大过程中的干扰，提高温度采集的精度。

Description

一种电动汽车电机温度检测电路

技术领域

本实用新型涉及温度检测技术领域，尤其涉及一种电动汽车电机温度检测电路。

背景技术

随着新能源电动汽车行业的发展，纯电动车的速度和里程数要求越来越高，这就对电机的温度和散热有更高的要求，这就需要实时监测电机的温度。以免电机温度过高，对电机产生破坏，影响整个电动车的使用。

现在一般通过PTC热敏电阻采集的温度电阻信号，产生一个电压模拟量信号，再通过放大单元把这个电压模拟量信号放大，最后，进行A/D转换，提供给硬件控制系统，电压模拟量信号在传送放大过程中，容易产生干扰。

在中国公开专利文件CN204514497U的一种高精度温度检测电路，其技术方案通过采集的温度电阻信号，产生一个电压模拟量信号，该电压信号经过信号滤波单元进行RC滤波，通过放大单元把这个电压模拟量信号放大，提供给硬件控制系统。电压模拟量信号在传送放大过程中，容易产生干扰，此技术方案具有一定的局限性。

在中国公开专利文件CN203365014U的基于PT100温度传感器的应用电路，其技术方案通过采用单电源差分放大AD623芯片，对信号进行差分放大处理，同时进行滤波和去耦，可以抑制由于静电、电磁干扰等原因产生的干扰。AD623是一个集成单电源仪表放大器芯片，不能有效的降低信号前对信号差分后的干扰，此技术方案存在一定的不足。

发明内容

本实用新型提供一种电动汽车电机温度检测电路，解决背景技术中电压模拟量信号易受干扰的问题，提高了温度采集的精度。

本实用新型通过以下技术方案实现的：一种电动汽车电机温度检测电路，包括：分压采样单元，输出温度采集电压信号和基准电压信号；隔离放大单元，接收所述温度采集电压信号和所述基准电压信号，输出温度采集电压放大信号和基准电压放大信号；差分放大单元，接收所述输出温度采集电压放大信号和所述基准电压放大信号，输出电压比较模拟信号；A/D转换单元，接收所述电压比较模拟信号，输出电压比较数字信号和启动保护信号。

具体地，所述分压采样单元包括电阻R1、R2、R3和PTC热敏电阻RT；电阻R1和PTC热敏电阻RT一端串联，电阻R1的另一端接第一直流电源VCC1，PTC热敏电阻RT的另一端接COM端；电阻R2和电阻R3一端串联，电阻R2的另一端接直流电源VCC1，电阻R3的另一端接COM端。所述隔离放大单元包括隔离放大芯片U1，电阻R4和R5，电容C1和C2；电阻R4一端连接在电阻R1和PTC热敏电阻RT之间，电阻R4另一端连接在隔离放大芯片U1的2引脚；电阻R5一端连接在电阻R2和电阻R3之间，电阻R5另一端连接在隔离放大芯片U1的3引脚；电容C1一端连接在隔离放大芯片U1的2引脚，另一端接COM端；电容C2一端连接在隔离放大芯片U1的3引脚，另一端接COM端；隔离放大芯片U1的1引脚接第一直流电源VCC1，4引脚接COM端，8引脚接第二直流电源VCC2，5引脚接GND端。所述差分放大单元包括电阻R6、R7、R8、R9、电容C3、电容C5和运放芯片U2；运放芯片U2同相输入端3引脚通过电阻R6连接隔离放大芯片U1输出端7引脚；运放芯片U2反相输入端2引脚通过电阻R7连接隔离放大芯片U1输出端6脚；电阻R8一端接运放芯片U2同相输入端3引脚，另一端接GND端；电容C5并联在电阻R8两端；电阻R9和电容C3并联，一端接运放芯片U2反相输入端2引脚，另一端接运放芯片U2输出端1引脚。所述A/D转换单元包括电阻R10、电容C4、二极管D1和主控制器；运放芯片U2输出端1引脚经电阻R10连接主控制器；电容C4一端接主控制器，另一端接GND端；二极管D1的3引脚连接主控制器，1脚接GND端，2脚接第三直流电源VDD。

进一步地，该电路还还包括温度保护电路，与所述主控制器电连接，接收所述启动保护信号，执行电机温度保护操作。

进一步地，该电路还包括温度显示器，所述温度显示器与所述主控制器通讯连接，显示电机的实时温度。

具体地，所述隔离放大芯片的型号为HCPL-7840。

与现有技术相比，本实用新型通过采用具有模拟隔离放大功能的芯片，在输入侧、输出侧采用隔离的双电源供给，内部输入电路有放大作用，且为高阻抗输入，能不失真地传输mV级交、直流信号，输出信号作为后级运算放大器差分输入信号，能够对模拟信号放大前后进行有效地隔离，能更有效地降低信号在传输放大过程中的干扰，提高电路的抗干扰能力，提高温度采集的精度。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，

图1是本实施例的电路原理图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细的说明。

请参阅图1，为本实施例的电路原理图。如图1所示，一种电动汽车电机温度检测电路，包括：分压采样单元10，输出温度采集电压信号和基准电压信号；隔离放大单元20，接收所述温度采集电压信号和所述基准电压信号，输出温度采集电压放大信号和基准电压放大信号；差分放大单元30，接收所述输出温度采集电压放大信号和所述基准电压放大信号，输出电压比较模拟信号；A/D转换单元40，接收所述电压比较模拟信号，输出电压比较数字信号和启动保护信号。

具体的电路设计如下：所述分压采样单元10包括电阻R1、R2、R3和PTC热敏电阻RT；电阻R1和电阻R2阻值相等，电阻R3为基准电阻，电阻R1、R2和R3阻值精度为1％；电阻R1和PTC热敏电阻RT一端串联，电阻R1的另一端接第一直流电源VCC1，PTC热敏电阻RT的另一端接COM端；电阻R2和电阻R3一端串联，电阻R2的另一端接直流电源VCC1，电阻R3的另一端接COM端。所述隔离放大单元20包括隔离放大芯片U1，电阻R4和R5，电容C1和C2，隔离放大芯片U1选用HCPL-7840，电容C1和C2为滤波电容。电阻R4和R5阻值精度为1％；电阻R4一端连接在电阻R1和PTC热敏电阻RT之间，电阻R4另一端连接在隔离放大芯片U1的2引脚；电阻R5一端连接在电阻R2和电阻R3之间，电阻R5另一端连接在隔离放大芯片U1的3引脚；电容C1一端连接在隔离放大芯片U1的2引脚，另一端接COM端；电容C2一端连接在隔离放大芯片U1的3引脚，另一端接COM端；隔离放大芯片U1的1引脚接第一直流电源VCC1，4引脚接COM端，8引脚接第二直流电源VCC2，5引脚接GND端。所述差分放大单元30包括电阻R6、R7、R8、R9、电容C3、电容C5和运放芯片U2，电阻R6、R7、R8、R9、R10阻值精度为1％，电容C3和C5为滤波电容；运放芯片U2同相输入端3引脚通过电阻R6连接隔离放大芯片U1输出端7引脚；运放芯片U2反相输入端2引脚通过电阻R7连接隔离放大芯片U1输出端6脚；电阻R8一端接运放芯片U2同相输入端3引脚，另一端接GND端；电容C5并联在电阻R8两端；电阻R9和电容C3并联，一端接运放芯片U2反相输入端2引脚，另一端接运放芯片U2输出端1引脚。所述A/D转换单元40包括电阻R10、电容C4、二极管D1和主控制器，电容C4为滤波电容，二极管D1具有稳压保护功能；运放芯片U2输出端1引脚经电阻R10连接主控制器；电容C4一端接主控制器，另一端接GND端；二极管D1的3引脚连接主控制器，1脚接GND端，2脚接第三直流电源VDD。

温度保护电路，与所述主控制器电连接，接收所述启动保护信号，执行电机温度保护操作；温度显示器，所述温度显示器与所述主控制器通讯连接，显示电机的实时温度。

分压采样单元10中的PTC热敏电阻RT和电阻R1构成电机温度采集电压Va，电阻R2和电阻R3构成基准电压Vb，电机温度采集电压Va和基准电压Vb通过隔离放大单元20的隔离放大芯片U1对信号进行隔离放大，滤除干扰信号后，隔离放大后的两信号再经过差分放大单元30的运放芯片U2构成差分比例运算电路进行差分放大，输出电压比较模拟信号Vo，该电压比较模拟信号Vo经主控制器进行A/D转换。当温度超过所设定的温度时，启动温度保护电路，同时以通讯方式在温度显示器实时显示温度，方便工作人员查看电机的实时温度。

PTC热敏电阻RT是正温度系数热敏电阻，温度升高，电阻阻值增加，当温度为0℃时，PTC热敏电阻RT阻值为RT0。取电阻R1和电阻R2阻值相等，电阻R3和0℃时PTC热敏电阻RT阻值RT0相等，电阻R4和电阻R5阻值相等，电阻R6和电阻R7阻值相等,电阻R8和电阻R9阻值相等,即：R1＝R2；R3＝RT0；R4＝R5；R6＝R7；R8＝R9。

隔离放大芯片U1为HCPL-7840，查数据手册增益倍数G＝8；由于R6＝R7且R8＝R9，故差分放大单元30构成了差分比例运算电路，放大倍数为k＝R8/R6，故整个电机温度检测电路的放大倍数为g＝8*R8/R6。则输出电压Vo＝8*(Va-Vb)*R8/R6。

当温度为0℃时，电阻R3分压为基准电压Vb，PTC热敏电阻RT分压为Va，由于R1＝R2且R3＝RT0,故此时Va＝Vb。电压信号Va和Vb，通过隔离放大单元和差分放大单元后输出电压为0v。

PTC热敏电阻RT是正温度系数热敏电阻，温度升高，电阻阻值RT增大，RT分压Va增大，输出电压Vo＝8*(Va-Vb)*R8/R6也随之增大。PTC热敏电阻RT与其检测的温度有一定的关系，通过计算可以得到。一种热电阻数学模型公式：Rt＝Ro(1+A*t+B*t*t)；其中t表示摄氏温度，Ro是零摄氏度时的电阻值，A、B、C都是规定的系数；对于Pt100，Ro就等于100。

本实用新型通过采用具有模拟隔离放大功能的芯片，在输入侧、输出侧采用隔离的双电源供给，内部输入电路有放大作用，且为高阻抗输入，能不失真地传输mV级交、直流信号，输出信号作为后级运算放大器差分输入信号，能够对模拟信号放大前后进行有效地隔离，能更有效地降低信号在传输放大过程中的干扰，提高电路的抗干扰能力，提高温度采集的精度。

本实用新型仅根据特定实施例进行描述的，但本领域的技术人员应明白在不脱离本实用新型范围时，可进行各种变化和等同替换，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型并不限于在此公开的特定实施例，应以所附权利要求为准。

Claims (4)

1.一种电动汽车电机温度检测电路，包括

分压采样单元，输出温度采集电压信号和基准电压信号；

隔离放大单元，接收所述温度采集电压信号和所述基准电压信号，输出温度采集电压放大信号和基准电压放大信号；

差分放大单元，接收所述输出温度采集电压放大信号和所述基准电压放大信号，输出电压比较模拟信号；

A/D转换单元，接收所述电压比较模拟信号，输出电压比较数字信号和启动保护信号；

其特征在于：

所述分压采样单元包括电阻R1、R2、R3和PTC热敏电阻RT；电阻R1和PTC热敏电阻RT一端串联，电阻R1的另一端接第一直流电源VCC1，PTC热敏电阻RT的另一端接COM端；电阻R2和电阻R3一端串联，电阻R2的另一端接直流电源VCC1，电阻R3的另一端接COM端；

所述隔离放大单元包括隔离放大芯片U1，电阻R4和R5，电容C1和C2；电阻R4一端连接在电阻R1和PTC热敏电阻RT之间，电阻R4另一端连接在隔离放大芯片U1的2引脚；电阻R5一端连接在电阻R2和电阻R3之间，电阻R5另一端连接在隔离放大芯片U1的3引脚；电容C1一端连接在隔离放大芯片U1的2引脚，另一端接COM端；电容C2一端连接在隔离放大芯片U1的3引脚，另一端接COM端；隔离放大芯片U1的1引脚接第一直流电源VCC1，4引脚接COM端，8引脚接第二直流电源VCC2，5引脚接GND端；

所述差分放大单元包括电阻R6、R7、R8、R9、电容C3、电容C5和运放芯片U2；运放芯片U2同相输入端3引脚通过电阻R6连接隔离放大芯片U1输出端7引脚；运放芯片U2反相输入端2引脚通过电阻R7连接隔离放大芯片U1输出端6脚；电阻R8一端接运放芯片U2同相输入端3引脚，另一端接GND端；电容C5并联在电阻R8两端；电阻R9和电容C3并联，一端接运放芯片U2反相输入端2引脚，另一端接运放芯片U2输出端1引脚；

所述A/D转换单元包括电阻R10、电容C4、二极管D1和主控制器；运放芯片U2输出端1引脚经电阻R10连接主控制器；电容C4一端接主控制器，另一端接GND端；二极管D1的3引脚连接主控制器，1脚接GND端，2脚接第三直流电源VDD。

2.根据权利要求1所述的电动汽车电机温度检测电路，其特征在于，还包括温度保护电路，与所述主控制器连接，接收所述启动保护信号，执行电机温度保护操作。

3.根据权利要求2所述的电动汽车电机温度检测电路，其特征在于，还包括温度显示器，所述温度显示器与所述主控制器通讯连接，显示电机的实时温度。

4.根据权利要求2或3所述的电动汽车电机温度检测电路，其特征在于：所述隔离放大芯片的型号为HCPL-7840。