CN209182436U - 新能源汽车电机控制器三相绝缘检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新能源汽车电机控制器三相绝缘检测装置，本装置中温度检测探头和电流传感器分别检测电机控制器三相温度和电流，并且温度信号和电流信号分别传输至温度采样电路和电流采样电路，温度采样电路和电流采样电路的输出信号分别传输至MUC控制器，MUC控制器根据温度采样电路和电流采样电路输出信号进行运算，得到电机控制器三相实时温度和实时电流，MUC控制器对实时温度和实时电流进行处理，若三相实时电流之和非零且超过阈值、三相温度温差超出设定值，则判定三相绝缘故障。本装置克服传统电机三相绝缘检测的缺陷，通过在线检测电机运行时的三相电流及温度，给出三相绝缘故障的判定，确保汽车的安全运行。

Description

新能源汽车电机控制器三相绝缘检测装置

技术领域

本实用新型涉及一种新能源汽车电机控制器三相绝缘检测装置。

背景技术

电机控制器的输入三相电压U、V、W分别对应于电机的V、U、W端连接，由于电机内部绕组之间采用星形或者三角连接，如果从外部分别测量三相电源线，其与地之间的电阻值接近零，不能说明相间绝缘情况。如果要测量相间绝缘，必须将电机三相绕组及连接线拆开，但是电机一般安装在汽车内部，拆卸电机绕组与连接线工作量很大且费时费力，同时由于电机控制器内部有大电容，在未完全放电至安全电压以下时贸然拆开电机控制器，可能会造成高压触电事故。另外，由于各主机厂内部整车诊断协议不对外开放，如果用PECAN或VECTOR等专业工具读取车辆报文数据时，由于没有整车诊断协议的支持，读出的报文数据也是无法解析的十六进制数字。

在车辆运行过程中，由于长时间的电机运行，电机绕组老化，负载以及环境变化，温度的影响，使用中的磨损等情况，造成电机三相绝缘性能发生变化， 一旦绝缘损坏，会造成短路以及车辆部分功能失效无法使用。目前电机控制器很少有电机三相绝缘检测功能，因此会给汽车运行安全造成隐患。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种新能源汽车电机控制器三相绝缘检测装置，本装置克服传统电机三相绝缘检测的缺陷，通过在线检测电机运行时的三相电流及温度，给出三相绝缘故障的判定，确保汽车的安全运行。

为解决上述技术问题，本实用新型新能源汽车电机控制器三相绝缘检测装置包括三路集成有温度检测探头的电流传感器、温度采样电路、电流采样电路和MUC控制器，所述温度检测探头和电流传感器分别检测电机控制器三相温度和电流，并且温度信号和电流信号分别传输至所述温度采样电路和电流采样电路，所述温度采样电路和电流采样电路的输出信号分别传输至所述MUC控制器，所述MUC控制器根据所述温度采样电路和电流采样电路输出信号进行运算，得到电机控制器三相实时温度和实时电流，所述MUC控制器对实时温度和实时电流进行处理，若三相实时电流之和非零且超过阈值、三相温度温差超出设定值，则判定三相绝缘故障。

进一步，所述电流传感器是霍尔电流传感器，所述电流采样电路包括第一运算放大器、第二运算放大器和第三运算放大器，所述霍尔电流传感器的电压输出端经电阻分别连接所述第一运算放大器、第二运算放大器和第三运算放大器的正向输入端，所述第一运算放大器输出实时电流信号，所述第二运算放大器和第三运算放大器输出端相连输出实时电流是否超阈值信号。

进一步，所述温度检测探头为电阻型温度传感器，所述温度采样电路包括惠斯通电桥、防击穿二极管、第一电感器、第二电感器和差分运算放大器，所述电阻型温度传感器为惠斯通电桥的桥臂，所述防击穿二极管连接所述惠斯通电桥输出端，所述第一电感器和第二电感器一端连接所述惠斯通电桥输出端、另一端分别经电阻连接所述差分运算放大器的输入端，所述差分运算放大器输出实时温度信号。

进一步，本装置还包括报警电路，所述报警电路包括三极管和报警指示灯，所述三极管基极连接所述MUC控制器的报警信号输出端、集电极经阻容元件连接电源、发射极经所述报警指示灯接地。

进一步，本装置还包括SD卡接口，所述SD卡接口连接所述MUC控制器的SD端口。

由于本实用新型新能源汽车电机控制器三相绝缘检测装置采用了上述技术方案，即本装置中温度检测探头和电流传感器分别检测电机控制器三相温度和电流，并且温度信号和电流信号分别传输至温度采样电路和电流采样电路，温度采样电路和电流采样电路的输出信号分别传输至MUC控制器，MUC控制器根据温度采样电路和电流采样电路输出信号进行运算，得到电机控制器三相实时温度和实时电流，MUC控制器对实时温度和实时电流进行处理，若三相实时电流之和非零且超过阈值、三相温度温差超出设定值，则判定三相绝缘故障。本装置克服传统电机三相绝缘检测的缺陷，通过在线检测电机运行时的三相电流及温度，给出三相绝缘故障的判定，确保汽车的安全运行。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本实用新型作进一步的详细说明：

图1为本实用新型新能源汽车电机控制器三相绝缘检测装置原理框图；

图2为本装置中电流采样电路示意图；

图3为本装置中温度采样电路示意图；

图4为本装置中MUC控制器与报警电路连接示意图。

具体实施方式

实施例如图1所示，本实用新型新能源汽车电机控制器三相绝缘检测装置包括三路集成有温度检测探头1的电流传感器2、温度采样电路3、电流采样电路4和MUC控制器5，所述温度检测探1头和电流传感器2分别检测电机控制器三相温度和电流，并且温度信号和电流信号分别传输至所述温度采样电路3和电流采样电路4，所述温度采样电路3和电流采样电路4的输出信号分别传输至所述MUC控制器5，所述MUC控制器5根据所述温度采样电路3和电流采样电路4输出信号进行运算，得到电机控制器三相实时温度和实时电流，所述MUC控制器5对实时温度和实时电流进行处理，若三相实时电流之和非零且超过阈值、三相温度温差超出设定值，则判定三相绝缘故障。

如图2所示，优选的，所述电流传感器2是霍尔电流传感器，所述电流采样电路包括第一运算放大器U2A、第二运算放大器U2B和第三运算放大器U3A，所述霍尔电流传感器的电压输出端经电阻分别连接所述第一运算放大器U2A、第二运算放大器U2B和第三运算放大器U3A的正向输入端，所述第一运算放大器U2A输出实时电流信号，所述第二运算放大器U2B和第三运算放大器U3A输出端相连输出实时电流是否超阈值信号。霍尔电流传感器将电流信号转变为电压值VOUT，选定霍尔电流传感器最大检测电流为800A，查看霍尔电流传感器手册，该输出VOUT电压大于3.3V，由于运算放大器芯片供电电压为3.3V，因此第一运算放大器对该电压值VOUT进行处理，按比例降低输出电压，使ADOUT的电压在0-3.3V的范围内，当电流变化时ADOUT电压也会变化，ADOUT输入MUC控制器处理，还原出原始的电流值。同时，电压值VOUT经过第二运算放大器和第三运算放大器对电流传感器的检测的数值进行判断，如果电流超过阈值，则ACHECK此处为低电位并送入MCU控制器，如果电流在设定的正常范围内，ACHECK为高电位并送入MCU控制器，MCU控制器根据ACHECK的高低电位情况来判断电流是否超过阈值。MCU控制器根据ACHECK和电流值的大小综合判断是否在正常范围，经检测有以下故障时发送报警信号，相电流过大故障，相电流过小故障，相电流中心线偏移量不合理故障，三相电流之和不合理故障，并对检测采样的数据实时存储等处理。

如图3所示，优选的，所述温度检测探头1为电阻型温度传感器，所述温度采样电路包括惠斯通电桥Q、防击穿二极管D1、D2、第一电感器L1、第二电感器L2和差分运算放大器U，所述电阻型温度传感器为惠斯通电桥的桥臂，所述防击穿二极管D1、D2连接所述惠斯通电桥Q输出端，所述第一电感器L1和第二电感器L2一端连接所述惠斯通电桥Q输出端、另一端分别经电阻连接所述差分运算放大器U的输入端，所述差分运算放大器U输出实时温度信号。在温度采样电路中，通过对惠斯通电桥电阻R1和R2的合理配比，使采样得到的电阻值转换得到的电压范围在0-3.3V之间，便于MUC控制器对该电压范围进行处理，该惠斯通电桥电路使用高精度电阻，保证了采样电阻值的精度，经过合理的电阻搭配，使惠斯通电桥SensorIN点处的电压和Vb点的电压经过防击穿二极管以及电感滤波以后进入差分运算放大器做减法运算，即可得到SensorIN 和Vb点之间的电压差TEMPOUT,采样的电阻值发生变化时，TEMPOUT值就会跟随变化，TEMPOUT进入MCU控制器运算后，对照电阻温度对照表，即可得到精确的温度值 。

如图1和图4所示，优选的，本装置还包括报警电路6，所述报警电路6包括三极管T1和报警指示灯D，所述三极管T1基极连接所述MUC控制器5的报警信号输出端、集电极经阻容元件连接电源、发射极经所述报警指示灯D接地。当出现故障时，MCU控制器的P1.0端口输出高电位，驱动报警电路的三极管导通，使报警指示灯点亮。

如图1所示，优选的，本装置还包括SD卡接口7，所述SD卡接口7连接所述MUC控制器5的SD端口。MUC控制器对检测过程的数据以十进制数据实时保存在SD卡中方便读取，在车辆发生绝缘故障时，可通过及时查看SD卡中保存的十进制数据并对比发生的时间，可以找到绝缘故障发生的原因，对车辆检修保养等有积极意义；另外对车况研究以及车辆运行工况时的三相电流参数以及IBGT温度提供了一个很好的参考来源，可以使用在车辆模型研究，车辆破坏性试验等特殊工况。

本装置主要是通过在线检测电机在运行过程中的三相电流和三相线的温度情况来判断电机控制器与电机的绝缘状态，如果出现绝缘故障时，即三相电流之和不为零且超过阈值、三相温度温差过大，即可判定绝缘故障。

Claims (5)

1.一种新能源汽车电机控制器三相绝缘检测装置，其特征在于：本装置包括三路集成有温度检测探头的电流传感器、温度采样电路、电流采样电路和MUC控制器，所述温度检测探头和电流传感器分别检测电机控制器三相温度和电流，并且温度信号和电流信号分别传输至所述温度采样电路和电流采样电路，所述温度采样电路和电流采样电路的输出信号分别传输至所述MUC控制器，所述MUC控制器根据所述温度采样电路和电流采样电路输出信号进行运算，得到电机控制器三相实时温度和实时电流，所述MUC控制器对实时温度和实时电流进行处理，若三相实时电流之和非零且超过阈值、三相温度温差超出设定值，则判定三相绝缘故障。

2.根据权利要求1所述的新能源汽车电机控制器三相绝缘检测装置，其特征在于：所述电流传感器是霍尔电流传感器，所述电流采样电路包括第一运算放大器、第二运算放大器和第三运算放大器，所述霍尔电流传感器的电压输出端经电阻分别连接所述第一运算放大器、第二运算放大器和第三运算放大器的正向输入端，所述第一运算放大器输出实时电流信号，所述第二运算放大器和第三运算放大器输出端相连输出实时电流是否超阈值信号。

3.根据权利要求1或2所述的新能源汽车电机控制器三相绝缘检测装置，其特征在于：所述温度检测探头为电阻型温度传感器，所述温度采样电路包括惠斯通电桥、防击穿二极管、第一电感器、第二电感器和差分运算放大器，所述电阻型温度传感器为惠斯通电桥的桥臂，所述防击穿二极管连接所述惠斯通电桥输出端，所述第一电感器和第二电感器一端连接所述惠斯通电桥输出端、另一端分别经电阻连接所述差分运算放大器的输入端，所述差分运算放大器输出实时温度信号。

4.根据权利要求3所述的新能源汽车电机控制器三相绝缘检测装置，其特征在于：本装置还包括报警电路，所述报警电路包括三极管和报警指示灯，所述三极管基极连接所述MUC控制器的报警信号输出端、集电极经阻容元件连接电源、发射极经所述报警指示灯接地。

5.根据权利要求3所述的新能源汽车电机控制器三相绝缘检测装置，其特征在于：本装置还包括SD卡接口，所述SD卡接口连接所述MUC控制器的SD端口。