CN208971121U - 电机控制器短路保护电路、电机控制装置及电动汽车 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种电机控制器短路保护电路、电机控制装置及电动汽车，电机控制器短路保护电路包括电流检测电路和电压比较电路，电流检测电路的输入端与电机控制器的直流母线连接，电流检测电路的输出端与电压比较电路的正向输入端连接，电压比较电路的反向输入端接入一基准电压信号。电流检测电路检测电机控制器的直流母线电流并转换为对应地第一电压检测信号后输出，电压比较电路将第一电压检测信号与基准电压信号进行比较，在第一电压检测信号对应的电压值大于或者等于基准电压信号对应的电压值时，输出保护信号至电机控制器。本实用新型解决了现有技术中短路保护响应时间过长的问题。

Description

电机控制器短路保护电路、电机控制装置及电动汽车

技术领域

本实用新型涉及显示装置技术领域，特别涉及一种电机控制器短路保护电路、电机控制装置及电动汽车。

背景技术

随着新能源汽车的快速发展，市场上出现越来越多电动汽车，电动汽车的电气安全非常重要，而电机控制器作为驱动系统，电气控制及短路保护功能尤其关键，影响到用户的安全及用车满意度。

目前很多A0级电动汽车的电机控制器多采用MOSFET(Metal OxideSemiconductor Field-Effect Transistor，金属-氧化物半导体场效应晶体管)作为功率组件，通过电流大，电机控制器的短路保护多以软件进行控制，具体的工作过程如下：

首先通过电流传感器采集电流信号，再反馈到主控程序，主控程序接收后再进行判断，然后做出保护控制。

在这种短路保护方法中，主控程序的响应时间长，因此反应滞后，工作时间属于毫秒级，而短路瞬间产生的电流很大，时间非常短，属于微秒级。往往在主控程序做出短路保护前，MOSFET已被短路电流击穿损坏，达不到保护作用，严重时起火花，危害用户的安全。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提出一种电机控制器短路保护电路，旨在解决现有技术中短路保护响应时间过长的问题。

为实现上述目的，本实用新型提出一种电机控制器短路保护电路，用于对电机控制器进行短路保护，所述电机控制器短路保护电路包括电流检测电路和电压比较电路；所述电压比较电路具有正向输入端、反向输入端和输出端，

所述电流检测电路的输入端与电机控制器的直流母线连接，所述电流检测电路的输出端与所述电压比较电路的正向输入端连接，所述电压比较电路的反向输入端接入一基准电压信号，所述电压比较电路的输出端与所述电机控制器连接；

所述电流检测电路，用于检测所述电机控制器的直流母线电流并转换为对应地第一电压检测信号后输出；

所述电压比较电路，用于将所述第一电压检测信号对应的电压值与所述基准电压信号对应的电压值进行比较，在所述第一电压检测信号对应的电压值大于或者等于所述基准电压信号对应的电压值时，输出保护信号至所述电机控制器，以控制所述电机控制器进入保护状态。

优选地，

所述电流检测电路包括电流互感器和分压电路，所述电流互感器的输出端与所述分压电路的输入端连接，所述分压电路的输出端为所述电流检测电路的输出端；

所述电流互感器，用于检测所述电机控制器的直流母线电流，并转换为对应地初始电压检测信号；

所述分压电路，用于对所述初始电压检测信号进行分压处理后得到所述第一电压检测信号。

优选地，所述分压电路包括第一电阻和第二电阻，所述第一电阻的第一端为所述分压电路的输入端，所述第一电阻的第二端与所述第二电阻的第一端连接，所述第一电阻和所述第二电阻的连接节点为所述分压电路的输出端，所述第二电阻的第二端接地。

优选地，所述电压比较电路包括电压比较器及第三电阻，所述第三电阻的第一端为所述电压比较电路的正向输入端，所述第三电阻的第二端与所述电压比较器的正向输入端连接；所述电压比较器的反向输入端为所述电压比较电路的反向输入端，所述电压比较器的输出端为所述电压比较电路的输出端。

为实现上述目的，本实用新型还提出一种电机控制装置，所述电机控制装置包括电机控制器及如权利要求上所述的电机控制器短路保护电路，所述电机控制器具有控制其上电或者掉电的电子开关，所述电机控制器短路保护电路的输出端与所述电子开关连接。

优选地，所述电子开关为第一开关管。

优选地，所述第一开关管为MOS管。

为实现上述目的，本实用新型还提出一种电动汽车，包括如上所述的电机控制装置。

本实用新型提出的电机控制器短路保护电路，用于对电机控制器进行短路保护，所述电机控制器短路保护电路包括电流检测电路和电压比较电路，所述电压比较电路具有正向输入端、反向输入端和输出端。所述电流检测电路的输入端与电机控制器的直流母线连接，所述电流检测电路的输出端与所述电压比较电路的正向输入端连接。其中，首先将所述电压比较电路的反向输入端接入一基准电压信号，所述电压比较电路的输出端与所述电机控制器连接。然后用所述电流检测电路检测所述电机控制器的直流母线电流并转换为对应地第一电压检测信号后输出，最后通过所述电压比较电路将所述第一电压检测信号对应的电压值与所述基准电压信号对应的电压值进行比较，在所述第一电压检测信号对应的电压值大于或者等于所述基准电压信号对应的电压值时，输出保护信号至所述电机控制器，以控制所述电机控制器进入保护状态，从而减少通过软件判断所耗费的检测时长，从硬件层面上实现短路保护，不需要额外的控制软件，从而解决了现有技术中短路保护响应时间过长的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型电机控制器短路保护电路的模块结构示意图；

图2为本实用新型电机控制器短路保护电路的电路结构示意图。

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的二部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某二特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本实用新型中涉及“第二”、“多个”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第二”、“多个”的特征可以明示或者隐含地包括至少二个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

本实用新型提出一种电机控制器短路保护电路，用以没有通过控制软件控制的情况下，解决现有技术中短路保护响应时间过长的问题，以使短路保护电的响应时长由毫秒级上升至微秒级。

在本实用新型一实施例中，一并参照图1和图2，一种电机控制器短路保护电路，用于对电机控制器进行短路保护，电机控制器短路保护电路包括电流检测电路102和电压比较电路103，电压比较电路103具有正向输入端、反向输入端和输出端，电流检测电路102的输入端与电机控制器的直流母线101连接，电流检测电路102的输出端与电压比较电路103的正向输入端连接，电压比较电路103的反向输入端接入一基准电压信号U2，电压比较电路103的输出端与电机控制器连接。

在上述实施例中，电流检测电路102检测电机控制器的直流母线101电流I1并转换为对应地第一电压检测信号U1后输出，电压比较电路103将第一电压检测信号U1对应的电压值与基准电压信号U2对应的电压值进行比较，在第一电压检测信号U1对应的电压值大于或者等于基准电压信号U2对应的电压值时，输出保护信号PWM至电机控制器，以控制电机控制器进入保护状态。其中，基准电压信号U2可以通过现有的多种基准电压电路实现，比如由两个电阻串联组成的分压电路，具体的判断过程为：

当第一电压检测信号U1对应的电压值大于或者等于基准电压信号U2对应的电压值时，即电机控制器的直流母线101的输入电流过大，电机控制器短路时，输出对应的保护信号PWM至电机控制器，使得电机控制器断开，进入保护状态。当第一电压检测信号U1对应的电压值小于基准电压信号U2对应的电压值时，即电机控制器的直流母线101的输入电流处于正常范围时，表明电机控制器正常工作，输出对应的保护信号PWM至电机控制器，使得电机控制器正常工作。由此，在电机控制器的直流母线101的输入电流过大时关闭电机控制器，实现保护电路的目的，在实现本方案时，由于保护电路仅采用电路实现，全程也不涉及到负反馈过程，因此，减少了现有技术中短路保护还需通过软件实现所需要的时间，通过软件实现短路保护的响应时长为毫秒级，而在本实用新型中，电机控制器短路保护电路的响应时长缩短至微秒级，从而解决了现有技术中短路保护响应时间过长的问题。并且不需要通过软件实现，所以不需要额外的控制载体，节约了生产成本，具有较大的经济价值。

可选地，电流检测电路102包括电流互感器1021和分压电路1022，电流互感器1021的输出端与分压电路1022的输入端连接，分压电路1022的输出端为电流检测电路102的输出端。

其中，电流互感器1021检测电流检测电路102的输入端输入的直流母线101电流I1，并将直流母线101电流I1转换为对应地初始电压检测信号输出至分压电路1022。分压电路1022将与直流母线101电流对应的电压值分压至适应后续电路分析的第一电压检测信号并输出，从而使得电机控制器短路保护电路不会因电流过大而损坏。

可选地，分压电路1022包括第一电阻R1和第二电阻R2，第一电阻R1的第一端为分压电路1022的输入端，第一电阻R1的第二端与第二电阻R2的第一端连接，第一电阻R1和第二电阻R2的连接节点为分压电路1022的输出端，第二电阻R2的第二端接地。

其中，直流母线101电流对应的电压值流经第一电阻R1和第二电阻R2后接地，第一电阻R1和第二电阻R2将直流母线101电流对应的电压值分压，在第一电阻R1和第二电阻R2之间产生一个第一电压检测信号U1。从而实现对电压值的分压，达到保护电路。降压和获取第一电压检测信号U1的目的。

可选地，电压比较电路103包括电压比较器D1及第三电阻R3，第三电阻R3的第一端为电压比较电路103的正向输入端，第三电阻R3的第二端与电压比较器D1的正向输入端连接。电压比较器D1的反向输入端为电压比较电路103的反向输入端，电压比较器D1的输出端为电压比较电路103的输出端。

其中，第三电阻R3将第一电压检测信号U1进行调节，使得第一电压检测信号U1符合电压比较器D1的输入电压范围，然后电压比较器D1将调节过后的第一电压检测信号U1与反向输入端输入的基准电压信号U2比对，当第一电压检测信号U1大于或者等于基准电压信号U2时，输出保护信号PWM至电机控制器，使得电机控制器断开，进入保护状态。当第一电压检测信号U1小于基准电压信号U2时，输出保护信号PWM至电机控制器，使得电机控制器开启，进入工作状态。

一并参照图1和图2，本实施例电机控制器短路保护电路的工作原理具体描述如下：

其中，直流母线101电流流经电流互感器1021后输出对应的电压值流经第一电阻R1和第二电阻R2后接地，第一电阻R1和第二电阻R2将直流母线101电流对应的电压值分压，在第一电阻R1和第二电阻R2之间产生一个第一电压检测信号U1。第三电阻R3将第一电压检测信号U1进行调节，使得第一电压检测信号U1符合电压比较器D1的输入电压范围，然后电压比较器D1将调节过后的第一电压检测信号U1与反向输入端输入的基准电压信号U2比对，当第一电压检测信号U1大于或者等于基准电压信号U2时，电压比较器D1输出保护信号PWM低电平0至电机控制器，使得电机控制器断开，进入保护状态。当第一电压检测信号U1小于基准电压信号U2时，输出保护信号PWM高电平1至电机控制器，使得电机控制器开启，进入工作状态。

本实施例电机控制器短路保护电路检测直流母线101经电流互感器1021输出的电压值，并将其分压处理后与预设基准电压比对，从而输出保护信号PWM控制电机控制器的开启与断开，使得无需经过软件对数据的采集与比对最后输出控制信号，缩短了响应时间，即本实施例电机控制器短路保护电路解决了现有技术中短路保护响应时间过长的问题，以使短路保护电的响应时长由毫秒级上升至微秒级。

为实现上述目的，本实用新型还提出一种电机控制装置，控制器包括电机控制器及如权利要求上的电机控制器短路保护电路，电机控制器具有控制其上电或者掉电的电子开关，电机控制器短路保护电路的输出端与电子开关连接。

可以理解的是，由于在本实用新型电机控制装置中使用了上述电机控制器短路保护电路，因此，本实用新型电机控制装置的实施例包括上述电机控制器短路保护电路全部实施例的全部技术方案，所达到的技术效果也完全相同，在此不再赘述。

可选地，电子开关为第一开关管。

可选地，第一开关管为MOS管。

其中，当保护信号PWM为低电平0时，可以以微秒级关闭MOSFET，从而保护电机控制器。当保护信号PWM为高电平1时，开启MOSFET。当采用MOSFET时，响应速度更为快捷。

为实现上述目的，本实用新型还提出一种电动汽车，包括如上的电机控制装置。

可以理解的是，由于在本实用新型电动汽车中使用了上述电机控制装置，因此，本实用新型电动汽车的实施例包括上述电机控制装置全部实施例的全部技术方案，所达到的技术效果也完全相同，在此不再赘述。

以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种电机控制器短路保护电路，用于对电机控制器进行短路保护，其特征在于，所述电机控制器短路保护电路包括电流检测电路和电压比较电路；所述电压比较电路具有正向输入端、反向输入端和输出端，

所述电流检测电路的输入端与电机控制器的直流母线连接，所述电流检测电路的输出端与所述电压比较电路的正向输入端连接，所述电压比较电路的反向输入端接入一基准电压信号，所述电压比较电路的输出端与所述电机控制器连接；

所述电流检测电路，用于检测所述电机控制器的直流母线电流并转换为对应地第一电压检测信号后输出；

所述电压比较电路，用于将所述第一电压检测信号对应的电压值与所述基准电压信号对应的电压值进行比较，在所述第一电压检测信号对应的电压值大于或者等于所述基准电压信号对应的电压值时，输出保护信号至所述电机控制器，以控制所述电机控制器进入保护状态。

2.如权利要求1所述的电机控制器短路保护电路，其特征在于，所述电流检测电路包括电流互感器和分压电路，所述电流互感器的输出端与所述分压电路的输入端连接，所述分压电路的输出端为所述电流检测电路的输出端；

所述电流互感器，用于检测所述电机控制器的直流母线电流，并转换为对应地初始电压检测信号；

所述分压电路，用于对所述初始电压检测信号进行分压处理后得到所述第一电压检测信号。

3.如权利要求2所述的电机控制器短路保护电路，其特征在于，所述分压电路包括第一电阻和第二电阻，所述第一电阻的第一端为所述分压电路的输入端，所述第一电阻的第二端与所述第二电阻的第一端连接，所述第一电阻和所述第二电阻的连接节点为所述分压电路的输出端，所述第二电阻的第二端接地。

4.如权利要求1所述的电机控制器短路保护电路，其特征在于，所述电压比较电路包括电压比较器及第三电阻，所述第三电阻的第一端为所述电压比较电路的正向输入端，所述第三电阻的第二端与所述电压比较器的正向输入端连接；所述电压比较器的反向输入端为所述电压比较电路的反向输入端，所述电压比较器的输出端为所述电压比较电路的输出端。

5.一种电机控制装置，其特征在于，所述电机控制装置包括电机控制器及如权利要求1-4任一项所述的电机控制器短路保护电路，所述电机控制器具有控制其上电或者掉电的电子开关，所述电机控制器短路保护电路的输出端与所述电子开关连接。

6.如权利要求5所述的电机控制装置，其特征在于，所述电子开关为第一开关管。

7.如权利要求6所述的电机控制装置，其特征在于，所述第一开关管为MOS管。

8.一种电动汽车，其特征在于，包括如权利要求5-7任一项所述的电机控制装置。