CN219105061U - 一种电动汽车及其脉冲采集电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电动汽车及其脉冲采集电路，脉冲采集电路包括：输入接口、保护模块、抗干扰模块、数据采集模块和控制模块；输入接口用于接入待测电子部件产生的电信号；保护模块设置的第一接口与输入接口连接，保护模块用于在电信号的参数值超出预设采集范围的情况下，断开第一接口和第二接口之间的连接，其中，预设采集范围与待测电子部件的类型相关；抗干扰模块分别与数据采集模块和第二接口连接；数据采集模块用于采集电信号中的脉冲信息；控制模块与数据采集模块连接，用于调节数据采集模块的脉冲采集范围，根据脉冲信息确定待测电子部件的状态。本实用新型方案能够提高脉冲采集电路的兼容能力。

Description

一种电动汽车及其脉冲采集电路

技术领域

本申请涉及信号处理技术，尤其涉及一种电动汽车及其脉冲采集电路。

背景技术

新能源电动汽车是一个新兴的领域,相对于传统的燃油车,由于电动汽车内部更多的电子部件,尤其是电机,电控元件和高压部件。这些电子部件的增多,使得整车的电子环境更加复杂。对于电动汽车的噪声脉冲的监控与分析,成为一件非常迫切的事情。

现有的脉冲采集仪,主要运用在医疗、电力和工控等领域，一般分为高压与低压采集仪，分别采集高压脉冲和低压脉冲。

但这两种采集仪对应的采集范围都是固定的，无法直接在电动汽车的各个电子部件上使用，兼容能力差。

实用新型内容

本实用新型提供一种电动汽车及其脉冲采集电路，以实现提高脉冲采集电路的兼容能力。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种电动汽车的脉冲采集电路，电动汽车的脉冲采集电路包括：输入接口、保护模块、抗干扰模块、数据采集模块和控制模块；

所述输入接口用于连接电动汽车上的待测电子部件，以接入所述待测电子部件产生的电信号；

所述保护模块设置有可拔插的第一接口和第二接口，所述第一接口与所述输入接口连接，所述保护模块用于在所述电信号的参数值超出预设采集范围的情况下实施断开操作，以断开所述输入接口和所述第二接口所连模块之间的电连接，其中，所述预设采集范围与所述待测电子部件的类型相关；

所述抗干扰模块分别与所述第二接口和所述数据采集模块连接；

所述数据采集模块用于采集所述电信号中的脉冲信息；

所述控制模块与所述数据采集模块连接，用于调节所述数据采集模块的脉冲采集范围，根据所述脉冲信息确定所述待测电子部件的状态。

可选地，电动汽车的脉冲采集电路还包括：触发电路，所述触发电路与所述抗干扰模块连接，所述触发电路用于识别所述电信号的脉冲方向并生成单向触发信号；

所述数据采集模块还用于根据所述单向触发信号调节采集的脉冲触发方向。

可选地，所述保护模块包括熔断器和箝位保护管，所述熔断器的一端与所述第一接口连接，另一端与所述第二接口连接；所述箝位保护管连接于所述第一接口与接地端之间，所述箝位保护管用于在所述电信号的功率超出预设功率范围的情况下，导通所述第一接口与接地端。

可选地，所述保护模块还包括限流电阻和故障保护开关，所述限流电阻和所述故障保护开关串联于所述熔断器和所述第二接口之间，所述限流电阻用于限制流经的电流等级；所述故障保护开关用于在所述限流电阻的两端电压超过预设电压等级且持续第一预设时间以上的情况下保持导通。

可选地，所述保护模块还包括双向ESD单元，所述双向ESD单元设置于所述熔断器和所述第二接口之间，所述双向ESD单元用于将所述第二接口输出的所述电信号的电压箝位于预设电压范围内。

可选地，数据采集模块包括模数转换单元、数据缓存单元、编码单元和通讯接口；所述模数转换单元分别与所述抗干扰模块的所述第二端和所述触发电路连接，用于根据所述单向触发信号将所述电信号由模拟信号转换为数字信号；

数据缓存单元设置于所述转换单元和所述编码单元之间，用于对所述数字信号进行缓存；

所述编码单元用于将所述数字信号进行数制转换，以生成二进制的脉冲信息；

所述通讯接口用于连接所述控制模块和存储电路。

可选地，所述编码单元包括数字信号处理器。

可选地，电动汽车的脉冲采集电路还包括：通讯电路和上位机，所述通讯电路分别连接所述控制模块和所述上位机，用于实现上位机和所述控制模块之间的通讯连接；所述上位机用于存储所述脉冲信息，并根据所述待测电子部件的状态进行故障提示。

可选地，所述上位机包括波形显示单元，所述波形显示单元用于根据所述脉冲信息还原显示所述电信号的波形图像。

第二方面，本实用新型实施例还提供了一种电动汽车，电动汽车包括第一方面任意所述的电动汽车的脉冲采集电路。

本实用新型实施例提供的电动汽车及其脉冲采集电路，脉冲采集电路设置有输入接口、保护模块、抗干扰模块、数据采集模块和控制模块，输入接口能够与待测的电子部件连接，接入待测电信号。保护模块在电信号的参数值超出预设采集范围的情况下，能够断开输入接口和第二接口所连模块之间的电连接，实现过流和过压等故障保护，而保护模块为整体装置，其第一接口和第二接口均可方便拔插和更换，以适应更多电子部件的数据采集。抗干扰模块能够抑制共模干扰，减少脉冲信息中的噪声。控制模块能调节脉冲采集范围，使其与电子部件的类型和保护模块相适应，提高了脉冲采集电路的兼容能力。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种电动汽车的脉冲采集电路的组成示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种抗干扰模块的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提出的一种电动汽车的脉冲采集电路的组成示意图；

图4为本实用新型实施例提出的一种保护模块的组成示意图；

图5为本实用新型实施例提出的另一种保护模块的组成示意图；

图6为本实用新型实施例提出的另一种保护模块的组成示意图；

图7为本实用新型实施例提出的一种电动汽车的脉冲采集电路的组成示意图；

图8为本实用新型实施例提供的一种电动汽车的组成示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

为了解决背景技术中提出的问题，本实用新型实施例提出了一种电动汽车的脉冲采集电路。图1为本实用新型实施例提供的一种电动汽车的脉冲采集电路的组成示意图，参照图1，电动汽车的脉冲采集电路100包括：输入接口101、抗干扰模块103、保护模块102、数据采集模块104和控制模块105。输入接口101用于连接电动汽车上的待测电子部件，以接入待测电子部件产生的电信号。保护模块102包括可拔插的第一接口a和第二接口b，第一接口a与输入接口101连接，保护模块102用于在电信号的参数值超出预设采集范围的情况下，断开第一接口a和第二接口b之间的连接，其中，预设采集范围与待测电子部件的类型相关。抗干扰模块103设置有第一端c和第二端d，第一端c与第二接口b连接。数据采集模块104分别与第二端d连接，用于采集电信号中的脉冲信息。控制模块105与数据采集模块104连接，用于调节数据采集模块104的脉冲采集范围，根据脉冲信息确定待测电子部件的状态。

其中，输入接口101是指与电动汽车上待测电子部件连接的接口，可以根据电子部件的类型不同设置不同的接口类型。保护模块102是指设置于输入接口101处的保护电路组件，可以实现过压保护和过流保护作用，保护模块还是整装成型模块，可以通过第一接口a和第二接口b实现快速更换。抗干扰模块103是指光电隔离组件，可以将第一端c和第二端d连接的电路进行光电隔离，防止脉冲信号对第二端d所连的数据采集模块104和控制模块105等重要元件造成损坏。数据采集模块104是指脉冲电信号采集组件，可以将模拟信号形式的电信号转换为数字信号形式，并进行存储和处理。控制模块105是指对数据采集模块104的采样参数实施控制的控制组件。

具体地，输入接口101可以接入待测电子部件产生的电信号，示例性地，电信号可以包括电机控制器的控制电信号、电机的转子线路电信号或车载空调的用电信号，电信号可以直接由电子部件中线路的支路接出。保护模块可以设置有熔断装置或开关装置中的至少一个，以实现电信号的电流或电压超范围后的断开操作，既能防止故障电信号损坏电路，又能避免故障电信号的采集影响检测人员对待测电子部件状态的分析。保护模块102还可以设置有箝位保护装置，以防止电信号脉冲超范围造成电路元件的脉冲损坏。保护模块可以集成于一块电路板或模块，在当前保护模块的预设采集范围与待测电子部件不适配的时候，可以通过第一接口a和第二接口b的手动拔插更换其他预设采集范围适配的保护模块。示例性地，脉冲采集电路100由采集电机控制器的控制电信号转为采集电机单向输出电信号的时候，可以将预设采集范围为20V-80V的保护模块拆下，安装预设采集范围为100V-200V的保护模块，实现保护范围的快速调节，使保护范围其与数据采集模块104的脉冲采集范围相适应，提高了脉冲采集电路100的兼容能力。

图2为本实用新型实施例提供的一种抗干扰模块的结构示意图，结合图1和图2，抗干扰模块103还包括第一侧和第二侧，第一侧设置有三极管Q1、红外发射器D1和第一直流供电端+12V，三极管Q1的集电极经保护电阻和红外发射器D1与第一直流供电端+12V连接，三极管Q1的发射极与接地端连接，三极管Q1的基极经保护电阻与第一端c连接。红外发射器D1能够根据第一端c接入的电信号调节发出红外光的强度。第二侧设置有红外接收器Q2和第二直流供电端+5V，红外接收器Q2设置与第二直流供电端+5V和第一端c之间，红外接收器Q2能够根据接收到的红外光的强度调节自身阻值，以调节第二端d输出的电信号的大小，实现第二端d与第一端c的电信号同步变化。

数据采集模块104可以根据抗干扰模块103输出电信号进行模数转换、信号量化和编码，生成可以通讯传输的脉冲信息。示例性地，数据采集模块104可以包括模数转换装置、缓存装置和信号处理器(也称为DSP)，还可以包括模块化的高速数据采集模块104。控制模块105可以包括微控制单元(也称为MCU)，可以根据预置程序代码或上位机的实时信号生成控制信号，控制数据采集模块104的采集范围，示例性地，采集电机控制器的控制电信号时，控制模块105可以控制数据采集模块104在电信号的电压值大于30V的情况下识别出脉冲并生成对应的数字信号为1；而在采集电机单向输出电信号时，控制模块105可以控制数据采集模块104在电信号的电压值大于150V的情况下识别出脉冲并生成对应的数字信号为1。

本实用新型实施例提供的电动汽车的脉冲采集电路，设置有输入接口、保护模块、抗干扰模块、数据采集模块和控制模块，输入接口能够与待测的电子部件连接，接入待测电信号。保护模块在电信号的参数值超出预设采集范围的情况下，能够断开输入接口和第二接口所连模块之间的电连接，实现过流和过压等故障保护，而保护模块为整体装置，其第一接口和第二接口均可方便拔插和更换，以适应更多电子部件的数据采集。抗干扰模块能够抑制共模干扰，减少脉冲信息中的噪声。控制模块能调节脉冲采集范围，使其与电子部件的类型和保护模块相适应，提高了脉冲采集电路的兼容能力。

可选地，图3为本实用新型实施例提出的一种电动汽车的脉冲采集电路的组成示意图，参照图3，在前述实施例的基础上，电动汽车的脉冲采集电路100还包括：触发电路301，触发电路301与第二端d连接，触发电路301用于识别电信号的脉冲方向并生成单向触发信号。数据采集模块104还用于根据单向触发信号调节脉冲触发方向。

具体地，触发电路301是指调节数据采集模块104的触发方向的控制电路，可以对抗干扰模块103输出的电信号的脉冲方向进行判断，根据电信号的脉冲方向生成单向触发信号，以调节数据采集模块104的脉冲触发方向。示例性地，触发电路301可以包括至少两组比较电路，一个比较电路的基准电信号可以为正向信号，另一个比较电路的基准电信号可以为负向信号。示例性地，第一比较电路所连的基准电信号可以为+10V的基准电压信号，第一比较电路可以对比接入的抗干扰模块103第二端d的电信号的电压是否大于+10V。第二比较电路所连的基准电信号可以为-10V的基准电压信号，第二比较电路可以对比接入的抗干扰模块103第二端d的电信号的电压是否小于-10V。在电信号的电压大于+10V的情况下，触发电路301输出的单向触发信号为正向触发信号，控制数据采集模块104采集的脉冲触发方向为正向，可以采集正向脉冲。在电信号的电压小于-10V的情况下，触发电路301输出的单向触发信号为负向触发信号，控制数据采集模块104采集的脉冲触发方向为负向，可以采集负向脉冲。

本实施例提出的电动汽车的脉冲采集电路设置有触发电路，触发电路能够识别电信号的脉冲方向并生成单向触发信号，数据采集模块则根据单向触发信号调节采集的脉冲触发方向，实现双向脉冲的采集，扩宽采集电路的采集范围，进一步提高采集电路的可靠性。

可选地，图4为本实用新型实施例提出的一种保护模块的组成示意图，结合图1和图4，在前述实施例的基础上，保护模块包括熔断器F和箝位保护管T1，熔断器F的一端与第一接口a连接，另一端与第二接口b连接；箝位保护管T1连接于第一接口a与接地端GND之间，箝位保护管T1用于在电信号的功率超出预设功率范围的情况下，导通第一接口a与接地端GND。

具体地，熔断器F的熔断电流可以大于待测电子部件的额定电流，在经过熔断器F的电流达到熔断电流的情况下，熔断器F断开以防止过流造成后级电路的损坏。箝位保护管T1的箝位电压可以大于待测电子部件的额定电压，在第一接口a接入的电压信号的电压等级大于箝位电压的情况下，箝位保护管T1导通，将第一接口a与接地端GND直接连接，避免接入大电压造成后级电路损坏，也对待测电子部件起到过压接地保护的作用，进一步提高了脉冲采集电路100的可靠性。

可选地，图5为本实用新型实施例提出的另一种保护模块的组成示意图，结合图1和图5，在前述实施例的基础上，保护模块102还包括限流电阻R和故障保护开关501，限流电阻R和故障保护开关501串联于熔断器F和第二接口b之间，限流电阻R用于限制流经的电流等级；故障保护开关501用于在限流电阻R的两端电压超过预设电压等级且持续第一预设时间以上的情况下保持导通。

具体地，限流电阻R可以一定程度上减小由第二接口b输出至后级电路的电流值。故障保护开关501可以为自动控制开关，可以包括控制部分k和开关部分S，控制部分k可以设置有传感装置和处理芯片，传感装置以检测限流电阻R两端的电压等级，处理芯片根据限流电阻R两端的电压生成开关控制信号，以控制开关部分S在限流电阻R的电压超出预设电压等级且超过第一预设时间以上的情况下保持导通，在限流电阻R的电压较低或持续时间出现断续的情况下关断，防止待测电子部件未通电的情况下，浮动信号造成二极管的损坏，进一步提高了脉冲采集电路100的可靠性。

可选地，图6为本实用新型实施例提出的另一种保护模块的组成示意图，结合图1和图6，在前述实施例的基础上，保护模块102还包括双向ESD单元601，双向ESD单元601设置于熔断器F和第二接口b之间，双向ESD单元601用于将第二接口b输出的电信号的电压箝位于预设电压范围内。

具体地，双向ESD单元601可以在第一接口a接入了超出预设电压范围的电压脉冲信号时，将电压脉冲箝位于预设电压范围内，预设电压范围是指待测电子部件的采集范围，与待测电子部件的类型相关，可以略大于待测电子部件正常运行过程中的电压范围，防止过大的电压脉冲对后级电路的影响或损坏。

可选地，图7为本实用新型实施例提出的一种电动汽车的脉冲采集电路的组成示意图，参照图7，在前述实施例的基础上，数据采集模块104包括模数转换单元701、数据缓存单元702、编码单元703和通讯接口704；模数转换单元701分别与抗干扰模块103的第二端d和触发电路301连接，用于根据单向触发信号将电信号由模拟信号转换为数字信号。数据缓存单元702设置于转换单元和编码单元703之间，用于对数字信号进行缓存。编码单元703用于将数字信号进行数制转换，以生成二进制的脉冲信息。通讯接口704用于连接控制模块105和存储电路。模数转换单元701、数据缓存单元702和编码单元703还分别与时钟装置707连接，获取统一的时钟信号。

其中，数据缓存单元702是指将模数转换单元701输出的数字信号进行缓存的存储装置。编码单元703是指可以对数字信号形式的电信号进行编码的组件，可以对数字信号进行信号处理和数制转换，以生成脉冲信息方便通讯传输和存储，其中，信号处理可以包括时域波形参数的计算、信号频率成分估算和数字滤波等数字信号的算法处理。

具体地，模数转换单元701可以采用芯片形式的AD采集电路,采样位数可以为12位,最高采样频率300Mhz,模拟带宽1000Mhz,差分信号输入,差分外部时钟；芯片内带有输入缓存和采样保存器,可以完成12位并行数据输出。数据缓存单元702可以包括高速且低功耗的4K*18的缓存存储器芯片,读写周期可以为5ns,具有独立的18位输入,输出接口和读写时钟信号,可以实现对数字信号的同步读写操作。编码单元703包括数字信号处理器(又称DSP)，数字信号处理器是数据采集模块的核心，运算速度可达100MIPS，包括4.5K的芯片内RAN、32K芯片内FLASH存储器、32位算术逻辑单元、32位累加器、16位地址总线和16位数据总结,还设置有一个异步串行接口和一个同步串行接口，与通讯接口704连接。此外，脉冲采集电路100还可以包括只读存储器(也称为EEPROM)，数字信号处理器的串行接口与只读存储器连接，以实现脉冲信息的芯片存储。控制模块105还与只读存储器连接，可以获取只读存储器存储的历史脉冲信息。

电动汽车的脉冲采集电路100还包括通讯电路705和上位机706，通讯电路705分别连接控制模块105和上位机706，用于实现上位机706和控制模块105之间的通讯连接；示例性地，通讯电路705可以为包括CAN通讯电路705。上位机706可以用于存储脉冲信息，分析脉冲信息以获取待测电子部件的状态，并根据待测电子部件的状态进行故障提示。示例性地，上位机706可以包括波形显示单元，波形显示单元可以为示波器或显示屏，波形显示单元用于根据脉冲信息还原显示电信号的波形图像。

本实用新型实施例提供的电动汽车的脉冲采集电路，设置有输入接口、保护模块、抗干扰模块、数据采集模块和控制模块，输入接口能够与待测的电子部件连接，接入待测电信号。保护模块在电信号的参数值超出预设采集范围的情况下，能够断开第一接口和第二接口之间的连接，实现过流和过压等故障保护，而保护模块为整体装置，其第一接口和第二接口均可方便拔插和更换，以适应更多电子部件的数据采集。抗干扰模块能够抑制共模干扰，减少脉冲信息中的噪声。控制模块能调节脉冲采集范围，使其与电子部件的类型和保护模块相适应，提高了脉冲采集电路的兼容能力。

本实用新型还提供了一种电动汽车。图8为本实用新型实施例提供的一种电动汽车的组成示意图，参照图8，电动汽车801包括多种电子部件802，以及可以与任一电子部件802连接的脉冲采集电路100。

本实用新型实施例提供的电动汽车及其脉冲采集电路，脉冲采集电路设置有输入接口、保护模块、抗干扰模块、数据采集模块和控制模块，输入接口能够与电动汽车的电子部件连接，接入待测电信号。保护模块在电信号的参数值超出预设采集范围的情况下，能够断开输入接口和第二接口所连模块之间的电连接，实现过流和过压等故障保护，而保护模块为整体装置，其第一接口和第二接口均可方便拔插和更换，以适应更多电子部件的数据采集。抗干扰模块能够抑制共模干扰，减少脉冲信息中的噪声。控制模块能调节脉冲采集范围，使其与电子部件的类型和保护模块相适应，提高了脉冲采集电路的兼容能力。

上述产品可执行本实用新型任意实施例所提供的方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、结合和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种电动汽车的脉冲采集电路，其特征在于，包括：输入接口、保护模块、抗干扰模块、数据采集模块和控制模块；

所述输入接口用于连接电动汽车上的待测电子部件，以接入所述待测电子部件产生的电信号；

所述保护模块设置有可拔插的第一接口和第二接口，所述第一接口与所述输入接口连接，所述保护模块用于在所述电信号的参数值超出预设采集范围的情况下实施断开操作，以断开所述输入接口和所述第二接口所连模块之间的电连接，其中，所述预设采集范围与所述待测电子部件的类型相关；

所述抗干扰模块分别与所述第二接口和所述数据采集模块连接；

所述数据采集模块用于采集所述电信号中的脉冲信息；

所述控制模块与所述数据采集模块连接，用于调节所述数据采集模块的脉冲采集范围，根据所述脉冲信息确定所述待测电子部件的状态。

2.根据权利要求1所述的电动汽车的脉冲采集电路，其特征在于，还包括：触发电路，所述触发电路与所述抗干扰模块连接，所述触发电路用于识别所述电信号的脉冲方向并生成单向触发信号；

所述数据采集模块还用于根据所述单向触发信号调节采集的脉冲触发方向。

3.根据权利要求2所述的电动汽车的脉冲采集电路，其特征在于，所述保护模块包括熔断器和箝位保护管，所述熔断器的一端与所述第一接口连接，另一端与所述第二接口连接；所述箝位保护管连接于所述第一接口与接地端之间，所述箝位保护管用于在所述电信号的功率超出预设功率范围的情况下，导通所述第一接口与接地端。

4.根据权利要求3所述的电动汽车的脉冲采集电路，其特征在于，所述保护模块还包括限流电阻和故障保护开关，所述限流电阻和所述故障保护开关串联于所述熔断器和所述第二接口之间，所述限流电阻用于限制流经的电流等级；所述故障保护开关用于在所述限流电阻的两端电压超过预设电压等级且持续第一预设时间以上的情况下保持导通。

5.根据权利要求3所述的电动汽车的脉冲采集电路，其特征在于，所述保护模块还包括双向ESD单元，所述双向ESD单元设置于所述熔断器和所述第二接口之间，所述双向ESD单元用于将所述第二接口输出的所述电信号的电压箝位于预设电压范围内。

6.根据权利要求2-5任一所述的电动汽车的脉冲采集电路，其特征在于，数据采集模块包括模数转换单元、数据缓存单元、编码单元和通讯接口；所述模数转换单元分别与所述抗干扰模块和所述触发电路连接，用于根据所述单向触发信号将所述电信号由模拟信号转换为数字信号；

数据缓存单元设置于所述转换单元和所述编码单元之间，用于对所述数字信号进行缓存；

所述编码单元用于将所述数字信号进行数制转换，以生成二进制的脉冲信息；

所述通讯接口用于连接所述控制模块和存储电路。

7.根据权利要求6所述的电动汽车的脉冲采集电路，其特征在于，所述编码单元包括数字信号处理器。

8.根据权利要求6所述的电动汽车的脉冲采集电路，其特征在于，还包括：通讯电路和上位机，所述通讯电路分别连接所述控制模块和所述上位机，用于实现上位机和所述控制模块之间的通讯连接；所述上位机用于存储所述脉冲信息，并根据所述待测电子部件的状态进行故障提示。

9.根据权利要求8所述的电动汽车的脉冲采集电路，其特征在于，所述上位机包括波形显示单元，所述波形显示单元用于根据所述脉冲信息还原显示所述电信号的波形图像。

10.一种电动汽车，其特征在于，包括权利要求1-9任一所述的电动汽车的脉冲采集电路。

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