CN219477870U - 一种基于功能安全设计的电机控制器输入输出系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种基于功能安全设计的电机控制器输入输出系统，包括输入信号冗余检测模块和输出驱动信号检测处理模块；所述输入信号冗余检测模块包括滤波单元以及与滤波单元串联的检测单元；所述检测单元一侧还并联有冗余检测单元；所述检测单元和所述冗余监测单元串联连接有驱动单元；所述输出驱动信号检测处理模块通过所述驱动单元与所述输入信号冗余检测模块连接；本实用新型方案保证信号输入检测的安全，通过输出驱动信号检测处理模块控制输出的电流强度，实现了输入输出功率的检测及控制，能够基于不同输入信号的类型和安全要求，制定不同的处理策略以保证系统的安全运行。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种基于功能安全设计的电机控制器输入输出系统，属于电机驱动系统相关技术领域。
背景技术
在应用于工程机械或道路车辆的电机驱动系统中，为保证在车辆运动过程中人员的安全，电机控制器的设计应符合功能安全设计标准。
电机控制器在对外接口的硬件电路要满足使用的需求，功率不能过低，需要满足设备的功率要求，但由于不同设备的功率要求不一样，导致电机控制器的输出功率也需要不同，这样就需要确保电机控制器的输入功率的安全性，需要进行输入功率的检测来确保电机控制器的安全，基于此，如何实现电机控制器的输入输出安全是一个需要解决的问题。
实用新型内容
本实用新型目的是为了克服现有技术的不足而提供一种基于功能安全设计的电机控制器输入输出系统，实现了输入输出功率的检测及控制，能够基于不同输入信号的类型和安全要求，制定不同的处理策略以保证系统的安全运行。
为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种基于功能安全设计的电机控制器输入输出系统，包括输入信号冗余检测模块和输出驱动信号检测处理模块；
所述输入信号冗余检测模块包括滤波单元以及与滤波单元串联的检测单元；所述检测单元一侧还并联有冗余检测单元；所述检测单元和所述冗余监测单元串联连接有驱动单元；
所述输出驱动信号检测处理模块通过所述驱动单元与所述输入信号冗余检测模块连接。
优选的一种方案，所述输出驱动信号检测处理模块包括输出预驱动单元、功率输出单元、输出状态电压检测单元和输出电流检测单元；所述输出预驱动单元与所述功率输出单元串联连接；所述输出状态电压检测单元和输出电流检测单元分别与所述功率输出单元并联连接。
优选的一种方案，所述滤波单元由一个电阻以及与电阻串联设置的电容组成。
优选的一种方案，所述检测单元以及冗余检测单元均由两串联设置的电阻和与其并联设置的一个电容组成。
优选的一种方案，所述驱动单元包括两个三极管；所述三极管分别与所述检测单元、冗余检测单元连接。
优选的一种方案，所述输出预驱动单元采用推挽式电路输出MOSFET的驱动信号。
优选的一种方案，所述功率输出单元采用MOSFET芯片，并配置设有续流二极管。
优选的一种方案，所述输出状态电压检测单元对MOSFET输出的电压进行检测，确定MOSFET的开关状态。
优选的一种方案，所述输出电流检测单元对所述驱动单元的负载电流进行检测。
由于上述技术方案的运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：
本实用新型方案的一种基于功能安全设计的电机控制器输入输出系统，通过输入信号冗余检测模块对输入信号处理得到两路被检测信号，这两路被检测信号处理电路相互独立，形成冗余结构，保证信号输入检测的安全，基于不同输入信号的类型和安全要求，单片机可制定不同的处理策略以保证系统的安全运行；通过输出驱动信号检测处理模块控制输出的电流强度，使其避免MOSFET的过压击穿，进行过流保护，实现了输入输出功率的检测及控制，能够基于不同输入信号的类型和安全要求，制定不同的处理策略以保证系统的安全运行。
附图说明
下面结合附图对本实用新型技术方案作进一步说明：
附图1为本实用新型的一种基于功能安全设计的电机控制器输入输出系统的结构示意图；
附图2为本实用新型的一种基于功能安全设计的电机控制器输入输出系统的输入信号冗余检测模块电路示意图；
附图3为本实用新型的一种基于功能安全设计的电机控制器输入输出系统的输出驱动信号检测处理模块电路示意图；
其中：1、输入信号冗余检测模块；2、输出驱动信号检测处理模块；3、滤波单元；4、检测单元；5、冗余检测单元；6、驱动单元；7、输出预驱动单元；8、功率输出单元；9、输出状态电压检测单元；10、输出电流检测单元。
具体实施方式
为使本实用新型实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施方式。基于本实用新型中的实施方式，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方式，都属于本实用新型保护的范围。
下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。
附图1-3为本实用新型所述的一种基于功能安全设计的电机控制器输入输出系统，包括输入信号冗余检测模块1和输出驱动信号检测处理模块2；
所述输入信号冗余检测模块1包括滤波单元3以及与滤波单元3串联的检测单元4，所述滤波单元3由一个电阻以及与电阻串联设置的电容组成；所述检测单元4一侧还并联有冗余检测单元5，所述检测单元4以及冗余检测单元5均由两串联设置的电阻和与其并联设置的一个电容组成；所述检测单元4和所述冗余监测单元串联连接有驱动单元6；所述驱动单元6包括两个三极管；所述三极管分别与所述检测单元、冗余检测单元5连接；
所述输出驱动信号检测处理模块2通过所述驱动单元6与所述输入信号冗余检测模块1连接。
所述输出驱动信号检测处理模块2包括输出预驱动单元7、功率输出单元8、输出状态电压检测单元9和输出电流检测单元10；所述输出预驱动单元7与所述功率输出单元8串联连接；所述输出状态电压检测单元9和输出电流检测单元10分别与所述功率输出单元8并联连接；所述输出预驱动单元7采用推挽式电路输出MOSFET的驱动信号；所述功率输出单元8采用MOSFET芯片，并配置设有续流二极管；所述输出状态电压检测单元9对MOSFET输出的电压进行检测，确定MOSFET的开关状态；所述输出电流检测单元10对所述驱动单元6的负载电流进行检测。
输入信号冗余检测模块1中：输入信号经电路处理后得到两路被检测信号，这两路信号处理电路相互独立，形成冗余结构，保证了信号输入检测的安全；两路信号分别输入到两个相互独立的单片机进行检测处理，分别得到被测信号的数据，通过冗余结构，当一个信号检测电路发生故障时，系统仍可从另外一个信号检测电路得到正确的信号输入。
基于不同输入信号的类型和安全要求，单片机可制定不同的处理策略以保证系统的安全运行。
输出驱动信号检测处理模块2中，包括输出预驱动单元7、功率输出单元8、输出状态电压检测单元9和输出电流检测单元10，分别对应输出预驱动电路、功率输出电路、输出状态电压检测电路和输出电流检测电路：输出预驱动电路采用推挽式电路输出MOSFET的驱动信号，提高MOSFET的打开和关断时间；功率输出电路采用MOSFET芯片Q37，并配置续流二极管D44，用于在MOSFET关断时提供输出感性负载的电流通路，避免MOSFET的过压击穿；输出状态电压检测电路通过对MOSFET输出的电压检测，确定当前MOSFET的开关状态，并与实际输出的MOSFET状态相比较，判断整个输出驱动的工作状态是否正常；输出电流检测电路用于检测输出驱动电路的负载电流，进行过流保护。
本实用新型方案的一种基于功能安全设计的电机控制器输入输出系统，通过输入信号冗余检测模块1对输入信号处理得到两路被检测信号，这两路被检测信号处理电路相互独立，形成冗余结构，保证信号输入检测的安全，基于不同输入信号的类型和安全要求，单片机可制定不同的处理策略以保证系统的安全运行；通过输出驱动信号检测处理模块2控制输出的电流强度，使其避免MOSFET的过压击穿，进行过流保护，实现了输入输出功率的检测及控制，能够基于不同输入信号的类型和安全要求，制定不同的处理策略以保证系统的安全运行。
以上仅是本实用新型的具体应用范例，对本实用新型的保护范围不构成任何限制，凡采用等同变换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本实用新型权利保护范围之内。
Claims (9)
1.一种基于功能安全设计的电机控制器输入输出系统，其特征在于：包括输入信号冗余检测模块和输出驱动信号检测处理模块；
所述输入信号冗余检测模块包括滤波单元以及与滤波单元串联的检测单元；所述检测单元一侧还并联有冗余检测单元；所述检测单元和所述冗余检测单元串联连接有驱动单元；
所述输出驱动信号检测处理模块通过所述驱动单元与所述输入信号冗余检测模块连接。
2.如权利要求1所述的一种基于功能安全设计的电机控制器输入输出系统，其特征在于：所述输出驱动信号检测处理模块包括输出预驱动单元、功率输出单元、输出状态电压检测单元和输出电流检测单元；所述输出预驱动单元与所述功率输出单元串联连接；所述输出状态电压检测单元和输出电流检测单元分别与所述功率输出单元并联连接。
3.如权利要求1所述的一种基于功能安全设计的电机控制器输入输出系统，其特征在于：所述滤波单元由一个电阻以及与电阻串联设置的电容组成。
4.如权利要求1所述的一种基于功能安全设计的电机控制器输入输出系统，其特征在于：所述检测单元以及冗余检测单元均由两串联设置的电阻和与其并联设置的一个电容组成。
5.如权利要求1所述的一种基于功能安全设计的电机控制器输入输出系统，其特征在于：所述驱动单元包括两个三极管；所述三极管分别与所述检测单元、冗余检测单元连接。
6.如权利要求2所述的一种基于功能安全设计的电机控制器输入输出系统，其特征在于：所述输出预驱动单元采用推挽式电路输出MOSFET的驱动信号。
7.如权利要求2所述的一种基于功能安全设计的电机控制器输入输出系统，其特征在于：所述功率输出单元采用MOSFET芯片，并配置设有续流二极管。
8.如权利要求2所述的一种基于功能安全设计的电机控制器输入输出系统，其特征在于：所述输出状态电压检测单元对MOSFET输出的电压进行检测，确定MOSFET的开关状态。
9.如权利要求2所述的一种基于功能安全设计的电机控制器输入输出系统，其特征在于：所述输出电流检测单元对所述驱动单元的负载电流进行检测。
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