CN214450304U - 电动汽车的电机控制器电源装置及电动汽车 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施方式提供一种电动汽车的电机控制器电源装置及一种电动汽车，属于电机控制器电源控制技术领域。电机控制器包括用于驱动电机的驱动模块，电源装置包括：第一电源、第二电源及电源管理模块；电源管理模块包括电源检测单元及故障逻辑单元；第一电源及第二电源分别与驱动模块连接；第一电源还与电源检测单元连接，电源检测单元与故障逻辑单元连接，故障逻辑单元与第二电源连接。本实用新型通过增加低压蓄电池供电和高压降压供电的切换控制逻辑电路，使高压降压供电电路常态下关闭，当低压蓄电池供电检测电路发现异常时，通过故障处理逻辑使能高压降压供电电路，从而有效降低了电源的损耗。

Description

电动汽车的电机控制器电源装置及电动汽车

技术领域

本实用新型涉及电机控制器电源控制技术领域，具体地涉及一种电动汽车的电机控制器电源装置及一种电动汽车。

背景技术

随着电动车的发展越来越成熟，应用越来越广泛，对电动车核心部件电机控制器功能安全和EMC设计要求越来越高，其中，电机控制器功能安全和EMC设计的关键是电源架构，当前电机控制器电源供电架构较单一，各供电模块相互独立，不涉及电源和故障逻辑信号的深度集成，供电电源缺少必要检测和故障处理，无法满足功能安全要求。另外，目前的设计中，备用电源采用高压降压供电，其中高压降压供电采用高频开关电源拓扑，低压蓄电池供电和高压降压供电并联输出电源，无输出电源切换控制逻辑，这种低压蓄电池供电和高压降压供电并联竞争输出的方式增加了电源损耗和EMC设计难度。

实用新型内容

本实用新型实施方式的目的是提供一种电动汽车电机控制器电源装置及电动汽车，以解决现有的电机控制器电源无法切换主备电源导致电源损耗高的问题。

为了实现上述目的，在本实用新型的第一方面，提供一种电动汽车的电机控制器电源装置，所述电机控制器包括用于驱动电机的驱动模块，其特征在于，所述电源装置包括：

第一电源、第二电源及电源管理模块；

所述电源管理模块包括电源检测单元及故障逻辑单元；

所述第一电源及所述第二电源分别与所述驱动模块连接；所述第一电源还与所述电源检测单元连接，所述电源检测单元与所述故障逻辑单元连接，所述故障逻辑单元与所述第二电源连接；

所述第一电源用于为所述驱动模块供电；所述电源检测单元用于在检测到所述第一电源发生故障的情况下生成第一故障信号；所述故障逻辑单元用于在接收到所述第一故障信号的情况下控制所述第二电源为所述驱动模块供电。

可选地，所述第一电源为低压蓄电池，所述第二电源包括高压电池及降压模块；

所述高压电池及所述故障逻辑单元分别与所述降压模块连接，所述降压模块与所述驱动模块连接。

可选地，所述电源检测单元包括电压比较电路，所述电压比较电路的输入端与所述第一电源的输出端连接，所述电压比较电路的输出端与所述故障逻辑单元的输入端连接。

可选地，所述故障逻辑单元在接收到所述第一故障信号的情况下向所述降压模块发送第一控制信号；

所述降压模块用于在接收到所述第一控制信号的情况下控制所述高压电池为所述驱动模块供电。

可选地，所述电源装置还包括：

逻辑控制模块，所述逻辑控制模块与所述故障逻辑单元及所述降压模块分别连接；

所述故障逻辑单元在接收到所述第一故障信号的情况下向所述逻辑控制模块发送第二控制信号；所述逻辑控制模块用于在接收到所述第二控制信号的情况下向所述降压模块发送第三控制信号；所述降压模块用于在接收到所述第三控制信号的情况下控制所述高压电池为所述驱动模块供电。

可选地，所述故障逻辑单元包括第一逻辑门，所述第一逻辑门的第一输入端与所述电源检测单元的输出端连接，所述第一逻辑门的第二输入端用于接收外部输入的第二故障信号；

所述第一逻辑门用于在接收到所述第一故障信号或所述第二故障信号的情况下控制所述第二电源为所述驱动模块供电。

可选地，所述故障逻辑单元包括第二逻辑门及第三逻辑门，所述第二逻辑门的第一输入端与所述电源检测单元的输出端连接，所述第二逻辑门的第二输入端与所述第三逻辑门的输出端连接；所述第三逻辑门的第一输入端和/或第二输入端用于接收外部输入的第三故障信号；

所述第三逻辑门用于在接收到所述第三故障信号的情况下向所述第二逻辑门的第二输入端发送第四故障信号，所述第二逻辑门用于在接收到所述第一故障信号或所述第四故障信号的情况下控制所述第二电源为所述驱动模块供电。

可选地，所述低压蓄电池通过第一二极管与所述驱动模块连接；所述降压模块通过第二二极管与所述驱动模块连接。

可选地，所述第一二极管的正极与所述低压蓄电池的输出端连接，所述第一二极管的负极与所述驱动模块连接；

所述第二二极管的正极与所述高压电池的输出端连接，所述第二二极管的负极与所述第一二极管的负极连接后与所述驱动模块连接。

在本实用新型的第二方面，提供一种电动汽车，包括上述的电动汽车的电机控制器电源装置。

本实用新型上述技术方案通过增加低压蓄电池供电和高压降压供电的切换控制逻辑电路，使高压降压供电电路常态下关闭，当低压蓄电池供电检测电路发现异常时，通过故障处理逻辑使能高压降压供电电路，从而有效降低了电源的损耗。

本实用新型实施方式的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本实用新型实施方式的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型实施方式，但并不构成对本实用新型实施方式的限制。在附图中：

图1是本实用新型优选实施例提供的一种电动汽车的电机控制器电源装置结构示意图；

图2是本实用新型优选实施例提供的另一种电动汽车的电机控制器电源装置结构示意图；

图3是本实用新型优选实施例提供的电压比较电路结构示意图；

图4是本实用新型优选实施例提供的第一电源与第二电源连接结构示意图

图5是本实用新型优选实施例提供的一种故障逻辑单元结构示意图；

图6是本实用新型优选实施例提供的另一种故障逻辑单元结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。

在本实用新型实施方式中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

如图1所示，在本实施例的第一方面，提供一种电动汽车的电机控制器电源装置，电机控制器包括用于驱动电机的驱动模块，其特征在于，电源装置包括：

第一电源、第二电源及电源管理模块；电源管理模块包括电源检测单元及故障逻辑单元；第一电源及第二电源分别与驱动模块连接；第一电源还与电源检测单元连接，电源检测单元与故障逻辑单元连接，故障逻辑单元与第二电源连接；第一电源用于为驱动模块供电；电源检测单元用于在检测到第一电源发生故障的情况下生成第一故障信号；故障逻辑单元用于在接收到第一故障信号的情况下控制第二电源为驱动模块供电。

如此，本实施例通过增加低压蓄电池供电和高压降压供电的切换控制逻辑电路，使高压降压供电电路常态下关闭，当低压蓄电池供电检测电路发现异常时，通过故障处理逻辑使能高压降压供电电路，从而有效降低了电源的损耗。

电机控制器的性能和效率往往直接影响到电动汽车的性能，现有的电动汽车的电机控制器通常由驱动模块及IGBT模块构成，但是在车辆运行中，可能存在故障导致低压系统掉电的情况，此时低压系统无法正常驱动模块以控制IGBT模块，从而造成车辆失去动力导致事故，因此，本实施例以第一电源为主电源，以第二电源为备用电源为驱动模块供电。如图2所示，第一电源为低压蓄电池，第二电源包括高压电池及降压模块；高压电池及故障逻辑单元分别与降压模块连接，降压模块与驱动模块连接。其中，低压蓄电池为9-16V的电源，高压电池为280-450V之间的电源，优选地，本实施例的高压电池为电动汽车的350V动力电池，这样，备用电源直接从车辆的动力电池取电，通过降压模块降压后输出，无需再额外增加备用电源，其中，降压模块可采用现有的降压模块实现，降压模块的具体结构为现有技术，此处不再赘述。

本实施例中，电源检测单元通过基于电压比较器搭建的电压比较电路实现电压检测。电压比较电路的比较电压输入端与第一电源的输出端连接，电压比较电路的基准电压输入端接基准电压，其输出端与故障逻辑单元的输入端连接。可以理解的，为了在第一电源过压或欠压时均能及时切换第二电源为驱动模块供电，电压比较器可以采用多运放电压比较器，如图3所示，以双运放电压比较器为例，令其1脚为第一输出端，2脚为第一反向输入端，3脚为第一正向输入端，5脚为第二正向输入端，6脚为第二反向输入端，7脚为第二输出端。第一反向输入端接第一基准电压，第一正向输入端与第二反向输入端连接并接第一电源的输出端；第二正向输入端接第二基准电压，第一输出端及第二输出端连接后作为电压比较电路的输出端与故障逻辑单元的输入端连接，第一输出端与第二输出端还分别连接有钳位二极管，第一基准电压大于第二基准电压。这样，当采集到的第一电源的电压大于第二基准电压且小于第一基准电压时，电压比较电路的输出端输出为低电平信号；当采集到的第一电源的电压大于第一基准电压时，电压比较电路的输出端输出高电平信号作为第一故障信号；当采集到的第一电源的电压小于第二基准电压时，电压比较电路的输出端输出高电平信号作为第一故障信号。这样，当第一电源的电压过压或欠压时，都能准确生成第一故障信号以触发故障逻辑单元控制切换第二电源为驱动模块供电。其中，电压比较电路为现有技术，本实施例对其具体电路结构不作限定。

如图4所示，低压蓄电池通过第一二极管D1与驱动模块连接；降压模块通过第二二极管D2与驱动模块连接。第一二极管D1的正极与低压蓄电池的输出端连接，第一二极管D1的负极与驱动模块连接；第二二极管D2的正极与高压电池的输出端连接，第二二极管D2的负极与第一二极管D1的负极连接后与驱动模块连接。同时，故障逻辑单元在接收到第一故障信号的情况下向降压模块发送第一控制信号；降压模块用于在接收到第一控制信号的情况下控制高压电池为驱动模块供电。这样，当低压蓄电池故障，例如低压蓄电池欠压时，电源检测单元生成高电平的第一故障信号并将第一故障信号发送至故障逻辑单元，故障逻辑单元在接收到第一故障信号后向降压模块发送高电平的第一控制信号即使能信号以启动降压模块，在降压模块的控制下，高压电池输出的电压经降压后输出给驱动模块供电；由于此时低压蓄电池欠压，其输出电压低于高压电池经降压后输出的电压，即第一二极管D1的正极电压低于第一二极管D1的负极电压，此时第一二极管D1截止，驱动模块由高压电池供电。

在本实施例的另一具体实施方式中，电源装置还包括：逻辑控制模块，逻辑控制模块与故障逻辑单元及降压模块分别连接；故障逻辑单元在接收到第一故障信号的情况下向逻辑控制模块发送第二控制信号；逻辑控制模块用于在接收到第二控制信号的情况下向降压模块发送第三控制信号；降压模块用于在接收到第三控制信号的情况下控制高压电池为驱动模块供电。其中，逻辑控制模块可以为MCU，当电源检测单元检测到低压蓄电池故障时，电源检测单元向故障逻辑单元发送高电平的第一故障信号触发故障逻辑单元向MCU发送高电平的使能信号即第二控制信号，MCU向降压模块发送高电平的使能信号即第三控制信号以启动降压模块。

为了在车辆因故障需要切断低压蓄电池的输出时能及时切断低压蓄电池的输出，如图5所示，在本实施例中，故障逻辑单元包括第一逻辑门G1，第一逻辑门G1的第一输入端与电源检测单元的输出端连接，第一逻辑门G1的第二输入端用于接收外部输入的第二故障信号；第一逻辑门G1用于在接收到第一故障信号或第二故障信号的情况下控制第二电源为驱动模块供电。其中，第一逻辑门G1为或门，第一逻辑门G1的第二输入端通过外部接口接收外部故障信号，例如，通过外部接口与CAN总线连接，以接收来自整车控制器或外部传感器的故障信号。例如，在低压蓄电池正常的情况下，电源检测单元输出低电平信号至第一逻辑门G1的第一输入端，但是车辆因受到外部碰撞等因素需要切断低压蓄电池的输出时，整车控制器向CAN总线发送高电平的故障信号，第一逻辑门G1的第二输入端通过外部接口接收该高电平故障信号后，输出高电平的使能信号以启动降压模块，以使得高压电池输出的电压经降压后输出给驱动模块供电；又例如，第一逻辑门G1的第二输入端通过外部接口与CAN总线连接，整车控制器与外部传感器如压力传感器连接，该压力传感器用于检测低压蓄电池的表面压力，当压力传感器检测到电压蓄电池的表面压力异常时，整车控制器判断电压蓄电池可能存在故障风险，为了保证行车安全，需要切断低压蓄电池的输出，切换高压电池为驱动模块供电，此时，整车控制输出高电平的故障信号并通过CAN总线发送给第一逻辑门G1的第二输入端，此时，第一逻辑门G1的第一输入端为低电平，第二输入端为高电平，因此，第一逻辑门G1输出高电平的使能信号以启动降压模块，以使得高压电池输出的电压经降压后输出给驱动模块供电。可以理解的，本实施例中，电源检测单元、故障逻辑单元及外部接口均可集成在同一电路板上，以实现电源电压检测及故障逻辑的深度集成。

在本实施例的另一具体实施方式中，为了进一步保障车辆的行驶安全，外部故障信号可以为多个，如图6所示，故障逻辑单元包括第二逻辑门G2及第三逻辑门G3，第二逻辑门G2的第一输入端与电源检测单元的输出端连接，第二逻辑门G2的第二输入端与第三逻辑门G3的输出端连接；第三逻辑门G3的第一输入端和/或第二输入端用于接收外部输入的第三故障信号；第三逻辑门G3用于在接收到第三故障信号的情况下向第二逻辑门G2的第二输入端发送第四故障信号，第二逻辑门G2用于在接收到第一故障信号或第四故障信号的情况下控制第二电源为驱动模块供电。

其中，第二逻辑门G2及第三逻辑门G3均为或门，第三逻辑门G3的第一输入端及第二输入端通过外部接口与CAN总线连接，这样，当低压蓄电池故障或输入任一外部故障信号时，故障逻辑模块均可以向降压模块输出高电平的使能信号以启动降压模块，从而切换高压电池为驱动模块供电。例如，当低压蓄电池正常的情况下，电源检测单元输出低电平信号至第二逻辑门G2的第一输入端，但第三逻辑门G3的第一输入端或/和第二输入端通过外部接口接收到高电平的外部故障信号，第三逻辑门G3输出高电平信号，从而第二逻辑门G2输出高电平的使能信号以启动降压模块，以使得高压电池输出的电压经降压后输出给驱动模块供电。可以理解的，当需要通过外部接口接收多个外部故障信号时，逻辑门的各输入端可以连接到同一总线，也可以分别单独连接；例如，第三逻辑门G3的第一输入端及第二输入端可以均连接至CAN总线，也可以是第三逻辑门G3的第一输入端与CAN总线连接，第三逻辑门G3的第二输入端与外部故障检测装置连接。当通过外部接口与更多的故障检测信号线连接时，例如，与多个故障检测传感器连接时，需要按照上述结构增加对应的或门，本实施例对外部故障信号的接入数量不作限定。

在本实用新型的第二方面，提供一种电动汽车，包括上述的电动汽车的电机控制器电源装置。

综上所述，本实用新型增加了高压降压备份电源控制逻辑，通过增加低压蓄电池供电和高压降压供电的切换控制逻辑电路，使高压降压供电电路常态下关闭，当低压蓄电池供电检测电路发现异常时，通过故障处理逻辑使能高压降压供电电路，将电源电压检测和故障逻辑深度集成，完善了电路保护逻辑，提高了电路安全性，以满足电机控制功能安全要求，同时提高了电机控制器EMC性能，并有效的降低了电源损耗。

以上结合附图详细描述了本实用新型的可选实施方式，但是，本实用新型实施方式并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型实施方式的技术构思范围内，可以对本实用新型实施方式的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型实施方式的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本实用新型实施方式对各种可能的组合方式不再另行说明。

Claims (10)

1.一种电动汽车的电机控制器电源装置，所述电机控制器包括用于驱动电机的驱动模块，其特征在于，所述电动汽车的电机控制器电源装置包括：

第一电源、第二电源及电源管理模块；

所述电源管理模块包括电源检测单元及故障逻辑单元；

所述第一电源及所述第二电源分别与所述驱动模块连接；所述第一电源还与所述电源检测单元连接，所述电源检测单元与所述故障逻辑单元连接，所述故障逻辑单元与所述第二电源连接；

所述第一电源用于为所述驱动模块供电；所述电源检测单元用于在检测到所述第一电源发生故障的情况下生成第一故障信号；所述故障逻辑单元用于在接收到所述第一故障信号的情况下控制所述第二电源为所述驱动模块供电。

2.根据权利要求1所述的电动汽车的电机控制器电源装置，其特征在于，所述第一电源为低压蓄电池，所述第二电源包括高压电池及降压模块；

所述高压电池及所述故障逻辑单元分别与所述降压模块连接，所述降压模块与所述驱动模块连接。

3.根据权利要求1所述的电动汽车的电机控制器电源装置，其特征在于，所述电源检测单元包括电压比较电路，所述电压比较电路的输入端与所述第一电源的输出端连接，所述电压比较电路的输出端与所述故障逻辑单元的输入端连接。

4.根据权利要求2所述的电动汽车的电机控制器电源装置，其特征在于，所述故障逻辑单元在接收到所述第一故障信号的情况下向所述降压模块发送第一控制信号；

所述降压模块用于在接收到所述第一控制信号的情况下控制所述高压电池为所述驱动模块供电。

5.根据权利要求2所述的电动汽车的电机控制器电源装置，其特征在于，所述电动汽车的电机控制器电源装置还包括：

逻辑控制模块，所述逻辑控制模块与所述故障逻辑单元及所述降压模块分别连接；

所述故障逻辑单元在接收到所述第一故障信号的情况下向所述逻辑控制模块发送第二控制信号；所述逻辑控制模块用于在接收到所述第二控制信号的情况下向所述降压模块发送第三控制信号；所述降压模块用于在接收到所述第三控制信号的情况下控制所述高压电池为所述驱动模块供电。

6.根据权利要求2所述的电动汽车的电机控制器电源装置，其特征在于，所述故障逻辑单元包括第一逻辑门，所述第一逻辑门的第一输入端与所述电源检测单元的输出端连接，所述第一逻辑门的第二输入端用于接收外部输入的第二故障信号；

所述第一逻辑门用于在接收到所述第一故障信号或所述第二故障信号的情况下控制所述第二电源为所述驱动模块供电。

7.根据权利要求2所述的电动汽车的电机控制器电源装置，其特征在于，所述故障逻辑单元包括第二逻辑门及第三逻辑门，所述第二逻辑门的第一输入端与所述电源检测单元的输出端连接，所述第二逻辑门的第二输入端与所述第三逻辑门的输出端连接；所述第三逻辑门的第一输入端和/或第二输入端用于接收外部输入的第三故障信号；

所述第三逻辑门用于在接收到所述第三故障信号的情况下向所述第二逻辑门的第二输入端发送第四故障信号，所述第二逻辑门用于在接收到所述第一故障信号或所述第四故障信号的情况下控制所述第二电源为所述驱动模块供电。

8.根据权利要求2所述的电动汽车的电机控制器电源装置，其特征在于，所述低压蓄电池通过第一二极管与所述驱动模块连接；所述降压模块通过第二二极管与所述驱动模块连接。

9.根据权利要求8所述的电动汽车的电机控制器电源装置，其特征在于，所述第一二极管的正极与所述低压蓄电池的输出端连接，所述第一二极管的负极与所述驱动模块连接；

所述第二二极管的正极与所述高压电池的输出端连接，所述第二二极管的负极与所述第一二极管的负极连接后与所述驱动模块连接。

10.一种电动汽车，其特征在于，包括权利要求1-9中任一项权利要求所述的电动汽车的电机控制器电源装置。

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