一种高压互锁信号检测电路及方法和电机控制器与流程

本发明属于汽车技术领域，特别涉及一种高压互锁信号检测电路及方法和电机控制器。

背景技术：

随着新能源汽车快速的发展和更加广泛的普及，越来越多的电动汽车或混合动力汽车出现在普通消费者生活中，新能源汽车的安全性研究也越来越引起人们的关注。电动汽车区别传统汽车的重要特征是具有高电压、大电流的高压回路。电动汽车动力系统的电压一般为300v以上，远远超过安全电压范围，同时，高压回路的工作电流一般为几十或者几百安培。新能源汽车有电机控制器、dc/dc、高压动力电池及其管理系统、高压空调、充电机等高压用电或供电装置，因此它的高压安全防护系统是非常重要的。目前新能源汽车常采用的策略是高压互锁信号检测电路，是指通过低压信号，来检查整个高压系统回路的完整性，识别回路的异常断开，并及时断开高压输入端的主继电器，以此来监控整个新能源车辆的高压回路安全，以满足相关安全法规要求。

常用的高压互锁信号检测电路，如图1所示。当各高压装置盖板及其接插件连接正常时，会形成一个回路，由vcu(整车控制器)来确认整条回路的闭合状态。但这种方案存在以下问题：

首先是由于通过vcu统一检测，当其中一个高压装置出现互锁安全问题时，很难直观定位出哪一个高压装置发生了故障。其次，各个高压装置只能依赖vcu的指令来对高压互锁故障做出响应，由于can总线的传输具有一定延迟，故障响应的实时性较差。特别是电机控制器，如果它发生了互锁安全问题，响应不及时将影响扭矩安全。同时这种诊断方式还依赖于can总线通讯的质量。而且，传统的技术方案只是检测高低电平，易被干扰，误报故障。

因此，为了保证新能源汽车的高压安全，在发生互锁安全问题时，能够迅速切断扭矩输出，同时也为了在出现高压互锁安全问题时能够快速定位问题，分析损坏原因，需要提出一种高压互锁信号检测电路及方法和电机控制器。

技术实现要素：

本发明的目的在提出一种高压互锁信号检测电路及方法和电机控制器，用以解决现有技术中通过vcu统一检测很难直观定位出哪一个高压装置发生了故障，故障响应的实时性较差，响应不及时将影响扭矩安全，并且只是检测高低电平，易被干扰，误报故障等问题。

为了解决上述技术问题，本发明的第一方面提供了一种高压互锁信号检测电路，包括处理模块、接口以及接插件；

所述处理模块具有第一引脚以及第二引脚，所述第一引脚为信号发生端，所述第二引脚为信号接收端；

所述接口连接所述第一引脚以及所述第二引脚，所述接插件连接在所述接口上，通过所述接口，所述处理模块与所述接插件形成一回路；

所述处理模块根据所述第二引脚接收到的信号分析所述回路的电路状态。

可选的，所述第二引脚接收到的信号包括所述回路中电流信号的周期、占空比以及上升沿。

可选的，所述处理模块通过统计所述上升沿的数量、所述周期以及所述占空比判断所述回路是否处于异常状态。

可选的，所述接口以及所述接插件数量均为多个。

可选的，所述接口以及所述接插件数量相等。

可选的，所述处理模块为mcu。

本发明的第二方面提供一种高压互锁信号检测方法，利用上述描述特征中任一种所述的高压互锁信号检测电路，包括步骤：

s1：所述第一引脚发送检测信号；

s2：所述检测信号经所述回路生成状态信号，所述第二引脚接收所述状态信号；

s3：所述处理模块通过所述状态信号判断所述回路的电路状态；

s4：所述回路状态正常，返回执行s1，所述回路状态异常，所述处理模块发送异常信号。

可选的，所述检测信号为pwm信号。

可选的，所述s3步骤包括：所述处理模块通过分析所述状态信号的周期、占空比以及上升沿来判断所述回路的电路状态。

本发明的第三方面提供一种电机控制器，包括上述描述特征中任一种所述的高压互锁信号检测电路。

本发明提供一种高压互锁信号检测电路及方法和电机控制器，通过在新能源汽车的电机控制器中增加主动高压互锁安全检测电路。当电机控制器发生高压互锁失效时，一方面可以迅速切断扭矩输出，保证人员安全，另一方面可以将故障信息报给vcu、bms等，方便排查故障。此外，在本发明提供的技术方案中，高压互锁安全问题完全由控制器自身检测，所有信号的采集和处理都来自控制器内部，而不依赖于外部其它控制器。因此，该方案的应用适应性更好，扩展性更强。这种方案还可以推广到新能源汽车的其它高压装置以及低压装置上，用于自身互锁安全的检测。

附图说明

图1为现有技术中高压互锁信号检测电路的示意图；

图2为本发明实施例一提供的一种高压互锁信号检测电路示意图；

图3为本发明实施例二提供的一种高压互锁信号检测方法的流程图；

图4为本发明实施例二提供的另一种高压互锁信号检测方法的流程图；

10-低压控制板，101-处理模块，1011-第一引脚，1012-第二引脚，20-上盖，201-接口，30-接插件。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种高压互锁信号检测电路及方法和电机控制器作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

实施例一

如图2所示，本发明实施例一提供一种高压互锁信号检测电路，包括设置在低压控制板10上的处理模块101、设置在上盖20上的接口201以及接插件30。所述处理模块101包括第一引脚1011以及第二引脚1012，所述第一引脚1011为信号发生端，所述第二引脚1012为信号接收端。这里提到的低压控制板10以及上盖20均是新能源汽车上的部件，其中所述上盖20设置在所述低压控制板10上。

所述接口201通过导线分别连接所述第一引脚1011以及所述第二引脚1012，所述接插件30连接在所述接口201上，所述处理模块101、所述接口201以及所述接插件30形成一回路。所述处理模块101根据所述第二引脚1012接收到的信号分析所述回路的电路状态。

可选地，所述接口201以及所述接插件30数量为多个，在实际应用时，需根据具体的需要来选择接口201和接插件30的数量，并且，所述接口201以及所述接插件30数量相等。这里提到的多个接插件30互相之间的是并联连接。

需要注意的是，所述接口201可以是直流接口也可以是交流接口，与之对应的，所述接插件30可以为直流接插件用于连接直流器件也可以是交流接口用于连接交流器件，并且，在所述接口201和接插件30的数量为多个的情况下，直流接口和交流接口可同时存在，但是，直流接口只能对应连接直流接插件，而交流接口只能对应连接交流接插件。

可选地，所述处理模块101可为mcu，本实施例中可以peu为例，hvil信号由所述低压控制板10上的mcu发出，通过低压线束接到peu上盖20的高压直流接口上，当高压直流接插件与上盖20高压直流接口可靠连接时，hvil信号会回流到低压控制板10上。同样的，利用低压线束将hvil信号接到peu上盖20的高压交流接口上，当高压交流接插件与上盖20高压交流接口可靠连接时，hvil信号又会再次回到低压控制板10上。mcu回读高压交流接口传回的hvil信号，并判断回路的状态。如果发生异常状态，此时，mcu通过can总线口将异常信息传递给vcu，由vcu作出相应的处理，来应对异常状态。

需要注意的是，所述处理模块101除了可以是mcu外，还可以是其它具有数据处理能力的硬件设备，例如可以使用dsp，或者使用fpga来实现相同的功能，在此不做限制。

可选地，所述接口201可为高压接口201，所述接插件30可为高压接插件30，或者所述接口201还可为低压接口201，所述接插件30还可为低压接插件。除了这两种情况，还可以是高压和低压的组合。

进一步地，发明人发现，若hvil信号采用pwm信号的话，hvil信号可以获得较好的抗干扰能力，由于外界emi会对pwm信号产生电磁干扰，因此在实际应用时还需选择合适频率的pwm信号。当然hvil信号还可以采用其它类型的信号，在此不做限制。

本实施例中是以peu为例来具体说明本发明的结构与原理，需要注意的是，本发明的技术方案还适用在新能源汽车的其它装置上，例如可应用在obc上，或者ptc，还可以应用在bms上，还有很多其它应用场景，在此不一一赘述。另外，本发明提供的技术方案，除了可应用在诸如peu、bms这类高压装置的互锁检测上，还可用于低压装置的互锁检测上。

本发明实施例一还提供一种电机控制器，包括上述描述特征中任一种所述的高压互锁信号检测电路。

实施例二

如图3和图4所示，基于实施例一种提出的高压互锁信号检测电路，本发明实施例二提供一种高压互锁信号检测方法，包括如下步骤：

s1：所述第一引脚发送检测信号；

s2：所述第二引脚接收来自所述回路的状态信号；

s3：所述处理模块通过所述状态信号判断所述回路的电路状态；

s4：所述回路状态正常，回到步骤s1，所述回路状态异常，所述处理模块将异常信号发送给vcu。

进一步地，发明人发现为了使得所述检测信号获得较好的抗干扰能力，所述检测信号为pwm信号。另外，为了减小外界emi对pwm信号的电磁干扰，在实际操作时需选择合适的频率。

所述s3步骤具体包括：所述处理模块通过分析所述状态信号的周期、占空比以及上升沿来判断所述回路的电路状态。

可选地，所述处理模块为mcu，与之对应的，所述s3步骤具体包括：所述mcu通过分析所述状态信号的周期、占空比以及上升沿来判断所述回路的电路状态。

具体地，当检测到电路发生故障时，mcu会做合理的滤波处理，当故障确认后立刻停止汽车的扭矩输出，并将故障信息通过mcu上的can总线口发给vcu，vcu通过控制bms来切断高压输出。具体流程如图4所示，mcu会对电路进行周期性检测，周期性检测pwm信号边沿个数，如果发现边沿计数器不累加，会报断线故障。若经mcu判断没有发生断线故障，会开始检测状态信号的周期和占空比是否异常，如果发现周期和占空比异常，则会报信号失真故障。这里需要注意的是，发明人考虑到为了尽快的识别到故障，并防止出现误报，分别设置了失真计数器和断线计数器的阈值。这里的阀值的设定需要同时考虑检测周期和相应硬件的响应速度。若是失真计数器或者断线计数器的数值没有超过阈值，则此时mcu判定没有发生异常情况。

综上所述，本发明提供一种高压互锁信号检测电路及方法和电机控制器，通过在新能源汽车的电机控制器中增加主动高压互锁安全检测电路。当电机控制器发生高压互锁失效时，一方面可以迅速切断扭矩输出，保证人员安全，另一方面可以将故障信息报给vcu、bms等，方便排查故障。此外，在本发明提供的技术方案中，高压互锁安全问题完全由控制器自身检测，所有信号的采集和处理都来自控制器内部，而不依赖于外部其它控制器。因此，该方案的应用适应性更好，扩展性更强。这种方案还可以推广到新能源汽车的其它高压装置以及低压装置，用于自身互锁安全的检测。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”或“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。