一种电动车交流电机控制器用硬件过流保护电路的制作方法

1.本实用新型属于电机控制器技术领域，尤其是涉及一种电动车交流电机控制器用硬件过流保护电路。


背景技术：

2.当前新能源车用电机控制器市场上在整车应用上需要有各种的保护，如过压、过流、超速、过温、欠压等保护，在过流保护方面大部分的做法是通过在控制器的三相输出线路上串联低阻电阻，当三相产生电流时，主控回路采集低阻电阻两端的电压，进行三相电流的采样，从而判断是否发生硬件过流，并进行相应的处理机制，此种方式无法进行较大电流采样及保护，且采样精度不准，导致保护无法准确并及时；另外一种方式是通过驱动芯片内置电流采样比较，此类芯片价格较高，导致产品利润率低；因此，针对以上情况，设计一种电动车交流电机控制器用硬件过流保护电路。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本实用新型旨在提出一种电动车交流电机控制器用硬件过流保护电路，以解决上述问题的不足之处。
4.为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：
5.一种电动车交流电机控制器用硬件过流保护电路，包括主控电路、驱动电路、电流检测电路、比较电路和主回路电路；
6.主控电路分别与驱动电路、电流检测电路和比较电路连接；
7.驱动电路分别连接比较电路和主回路电路；
8.比较电路包括比较单元一、比较单元二和比较单元三，比较单元一的输入端连接主控单元和电流检测电路，比较单元二的输入端也连接主控单元和电流检测电路，比较单元一的输出端与比较单元二的输出端并联连接，后与比较单元三输入端串联连接，比较单元一的输出端与比较单元二的输出端还连接主控电路，比较单元三的输出端与驱动电路连接。
9.进一步的，主控电路包括主控单元u1，驱动电路包括驱动单元u2；
10.主控单元u1的p1.7管脚连接驱动单元u2的p1.1管脚，主控单元u1的p1.5管脚连接驱动单元u2的p1.3管脚，主控单元u1的p2.3管脚连接驱动单元u2的p1.5管脚，主控单元u1的p1.6管脚连接驱动单元u2的p1.2管脚，主控单元u1的p1.4管脚连接驱动单元u2的p1.4管脚，主控单元u1的p1.2管脚连接驱动单元u2的p1.6管脚；
11.主控单元u1分别与电流检测电路和比较回路连接，主控单元u1的vdd管脚连接5v电源端，驱动单元u2的vdd管脚连接12v电源端；
12.驱动单元u2分别与主回路电路和比较回路连接，主控单元u1的comp管脚连接接地端，驱动单元u2的comp管脚连接接地端。
13.进一步的，电流检测电路包括电流传感器一和电流传感器二，电流传感器一包括
芯片u3，芯片u3的vcc管脚连接5v电源端，芯片u3的gnd管脚连接接地端，芯片u3的m管脚连接主控单元u1的p2.1管脚；
14.电流传感器二包括芯片u4，芯片u4的vcc管脚连接5v电源端，芯片u4的gnd管脚连接接地端，芯片u4的m管脚连接主控单元u1的p1.3管脚。
15.进一步的，比较单元一的输入端连接主控单元u1，比较单元一包括比较支路一和比较支路二，比较支路一和比较支路二并联连接，比较支路一包括比较器u25b，比较器u25b的反向输入端分别连接电阻r1、电阻r3和电容c2，电阻r1的另一端连接5v电源端，电阻r3的另一端连接接地端com，电容c2的另一端连接接地端com，比较器u25b的同向输入端分别连接比较支路二和通过电容c4连接接地端com；
16.比较支路二包括比较器u25a，比较器u25a的反向输入端分别连接比较器u25b的同向输入端和连接芯片u4的m管脚，比较器u24a的反向输入端还通过电阻r8连接主控单元u1的p1.3管脚，比较器u25a的同向输入端分别连接电阻r12、电阻10和电容c6，电阻r12的另一端连接5v电源端，电阻r10和电容c6的另一端均连接接地端com；
17.比较器u25a、比较器u25b的输出端连接比较单元三的输入端；
18.比较器u25a、比较器u25b的输出端还连接主控单元u1的p1.1管脚；
19.比较器u25a的电源端连接12va电源，电源u25a接地端接地。
20.进一步的，比较单元二的输入端也连接主控单元u1，比较单元二包括比较支路三和比较支路四，比较支路三和比较支路四并联连接，比较支路三包括比较器u24b，比较器u24b的反向输入端分别连接电阻r2、电阻r4和电容c3，电阻r2的另一端连接5v电源端，电阻r4和电容c3的另一端均连接接地端com，比较器u24b的同向输入端分别连接比较支路四和通过电容c5连接接地端com；
21.比较支路四包括比较器u24a，比较器u24a的反向输入端分别连接比较器u24a的同向输入端和芯片u3的m管脚，比较器u24a的反向输入端还通过电阻r9连接主控单元u1的p2.1管脚，比较器u24a的同向输入端分别连接电阻r11、电阻13和电容c7，电阻r13的另一端连接5v电源端，电阻r11和电容c7的另一端均连接接地端com；
22.比较器u24a、比较器u24b的输出端连接比较单元三的输入端；
23.比较器u24a、比较器u24b的输出端还连接主控单元u1的p1.1管脚；
24.比较器u24a的电源端连接12va电源，电源u24a接地端接地。
25.进一步的，比较单元三包括三极管vt1，三极管vt1的基极通过电阻r6分别连接比较器u24a、u24b、u25a和u25b的输出端，三极管vt1的发射极连接5v电源端，三极管vt1的发射极通过电阻r5连接电阻r6靠近基极的一端，三极管vt1的发射极还通过电容c1连接电阻r6远离基极的一端；
26.三极管vt1的集电极连接二极管vd1的阳极端，二极管vd1的阴极端连接驱动单元u2的p1.7管脚，三极管vt1的集电极还通过电阻r7连接接地端com。
27.进一步的，主回路电路包括mos管m1、mos管m2、mos管m3、mos管m4、mos管m5和mos管m6；mos管m1的源极端连接mos管m4的漏极端，mos管m1的栅极端通过电阻r14连接驱动单元u2的p2.4管脚，mos管m1的漏极端连接电源端vdc，mos管m4的栅极端通过电阻r17连接驱动单元u2的p2.3管脚，mos管m4的源极端连接接地端com；
28.mos管m2的源极端连接mos管m5的漏极端，mos管m2的栅极端通过电阻r15连接驱动
单元u2的p2.2管脚管脚，mos管m2的漏极端连接电源端vdc，mos管m5的栅极端通过电阻r18连接主控芯片u2的p2.1管脚，mos管m5的源极端连接接地端com；
29.mos管m3的源极端连接mos管m6的漏极端，mos管m3的栅极端通过电阻r16连接驱动单元u2的p1.9管脚，mos管m3的漏极端连接电源端vdc，mos管m6的栅极端通过电阻r19连接驱动单元u2的p1.8管脚，mos管m6的源极端连接接地端com。
30.进一步的，mos管m1的源极端与mos管m4的漏极端之间连接有电机的u相端，mos管m2的源极端与mos管m5的漏极端之间连接有电机的v相端，mos管m3的源极端与mos管m6的漏极端之间连接有电机的w相端。
31.相对于现有技术，本实用新型所述的一种电动车交流电机控制器用硬件过流保护电路具有以下有益效果：
32.(1)本实用新型所述的一种电动车交流电机控制器用硬件过流保护电路在控制器发生硬件过流时，可及时关闭主回路电路mos管，减少因关断缓慢而造成的控制器内部烧毁，减少电路的损坏程度，甚至整车发生烧毁,减少因产品问题所发生的质量成本；
33.(2)本实用新型所述的一种电动车交流电机控制器用硬件过流保护电路可及时记录硬件过流，并进行故障报警，供售后进行故障分析，加快维修进度；
34.(3)本实用新型所述的一种电动车交流电机控制器用硬件过流保护电路相较于现有的硬件过流检测成本较低，性价比较高；
35.(4)本实用新型所述的一种电动车交流电机控制器用硬件过流保护电路可根据产品输出能力的大小进行相应的基准电压调整，以满足不同需求。
附图说明
36.构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
37.图1为本实用新型实施例所述的主控电路图；
38.图2为本实用新型实施例所述的驱动电路图；
39.图3为本实用新型实施例所述的比较电路图；
40.图4为本实用新型实施例所述的主回路电路图；
41.图5为本实用新型实施例所述的电流传感器一电路图；
42.图6为本实用新型实施例所述的电流传感器二电路图。
具体实施方式
43.需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
44.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，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”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
45.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
46.下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
47.一种电动车交流电机控制器用硬件过流保护电路，包括主控电路、驱动电路、电流检测电路、比较电路和主回路电路；
48.主控电路分别与驱动电路、电流检测电路和比较电路连接；电流检测电路将电机三相产生的电流通过传感器转换为主控单元u1能够识别的电压信号，主控电路将电流检测电路检测输出的电压信号进行处理，通过将电压信号进行判断并发送出具有pwm矢量控制驱动信号(5v)，驱动电路将主控电路发送出的pwm矢量控制驱动信号(5v)转换为pwm矢量控制驱动信号(12v)，主回路电路接收到pwm矢量控制驱动信号(12v)，使直流电压转换为交流电压，以驱动交流电机旋转；
49.驱动电路分别连接比较电路和主回路电路；
50.如图3所示，比较电路包括比较单元一、比较单元二和比较单元三，比较电路包括比较单元一、比较单元二和比较单元三，比较单元一的输入端连接主控单元和电流检测电路，比较单元二的输入端也连接主控单元和电流检测电路，比较单元一的输出端与比较单元二的输出端并联连接，后与比较单元三输入端串联连接，比较单元一的输出端与比较单元二的输出端还连接主控电路，比较单元三的输出端与驱动电路连接，比较回路将电流检测电路输出的电压进行比较，并输出电压信号，此电压信号用于主控电路判断电机控制器是否发生过流故障，此电压信号也用于打开三极管(vt1)，使sd信号产生变化，此变化用于关闭驱动电路的输出(pwm矢量控制驱动信号(12v))。
51.如图1和图2所示，主控电路包括主控单元u1，驱动电路包括驱动单元u2，主控单元u1采用现有的sak-xc2764x-40f80lrab型号芯片，驱动单元u2采用现有的sn74hct244pwr型号芯片，本专利申请并不对其改进；
52.主控单元u1的p1.7管脚连接驱动单元u2的p1.1管脚，主控单元u1的p1.5管脚连接驱动单元u2的p1.3管脚，主控单元u1的p2.3管脚连接驱动单元u2的p1.5管脚，主控单元u1的p1.6管脚连接驱动单元u2的p1.2管脚，主控单元u1的p1.4管脚连接驱动单元u2的p1.4管脚，主控单元u1的p1.2管脚连接驱动单元u2的p1.6管脚；
53.主控单元u1分别与电流检测电路和比较回路连接，主控单元u1的vdd管脚连接5v电源端，驱动单元u2的vdd管脚连接12v电源端；
54.驱动单元u2分别与主回路电路和比较回路连接，主控单元u1的comp管脚连接接地端，驱动单元u2的comp管脚连接接地端。
55.如图5所示，电流检测电路包括电流传感器一和电流传感器二，电流传感器一包括芯片u3，芯片u3的vcc管脚连接5v电源端，芯片u3的gnd管脚连接接地端，芯片u3的m管脚连
接主控单元u1的p2.1管脚；
56.如图6所示，电流传感器二包括芯片u4，芯片u4的vcc管脚连接5v电源端，芯片u4的gnd管脚连接接地端，芯片u4的m管脚连接主控单元u1的p1.3管脚；芯片u3和芯片u4采用现有的whk500ybs5s2l型号芯片，本专利申请并未对其进行改进；本技术方案中，电流检测电路检测电机三相中的其中两相电流即可，本专利申请仅以电流传感器一感应电机的u相电流、电流传感器二感应电机的w相电流。
57.比较单元一的输入端连接主控单元u1，比较单元一包括比较支路一和比较支路二，比较支路一和比较支路二并联连接，比较支路一包括比较器u25b，比较器u25b的反向输入端分别连接电阻r1、电阻r3和电容c2，电阻r1的另一端连接5v电源端，电阻r3的另一端连接接地端com，电容c2的另一端连接接地端com，比较器u25b的同向输入端分别连接比较支路二和通过电容c4连接接地端com；
58.比较支路二包括比较器u25a，比较器u25a的反向输入端分别连接比较器u25b的同向输入端和连接芯片u4的m管脚，比较器u24a的反向输入端还通过电阻r8连接主控单元u1的p1.3管脚，比较器u25a的同向输入端分别连接电阻r12、电阻10和电容c6，电阻r12的另一端连接5v电源端，电阻r10和电容c6的另一端均连接接地端com；
59.比较器u25a、比较器u25b的输出端连接比较单元三的输入端；
60.比较器u25a、比较器u25b的输出端还连接主控单元u1的p1.1管脚；
61.比较器u25a的电源端连接12va电源，电源u25a接地端接地。
62.比较单元二的输入端也连接主控单元u1，比较单元二包括比较支路三和比较支路四，比较支路三和比较支路四并联连接，比较支路三包括比较器u24b，比较器u24b的反向输入端分别连接电阻r2、电阻r4和电容c3，电阻r2的另一端连接5v电源端，电阻r4和电容c3的另一端均连接接地端com，比较器u24b的同向输入端分别连接比较支路四和通过电容c5连接接地端com；
63.比较支路四包括比较器u24a，比较器u24a的反向输入端分别连接比较器u24a的同向输入端和芯片u3的m管脚，比较器u24a的反向输入端还通过电阻r9连接主控单元u1的p2.1管脚，比较器u24a的同向输入端分别连接电阻r11、电阻13和电容c7，电阻r13的另一端连接5v电源端，电阻r11和电容c7的另一端均连接接地端com；
64.比较器u24a、比较器u24b的输出端连接比较单元三的输入端；
65.比较器u24a、比较器u24b的输出端还连接主控单元u1的p1.1管脚；
66.比较器u24a的电源端连接12va电源，电源u24a接地端接地。
67.比较单元三包括三极管vt1，三极管vt1为pnp三极管，三极管vt1的基极通过电阻r6分别连接比较器u24a、u24b、u25a和u25b的输出端，三极管vt1的发射极连接5v电源端，三极管vt1的发射极通过电阻r5连接电阻r6靠近基极的一端，三极管vt1的发射极还通过电容c1连接电阻r6远离基极的一端；
68.三极管vt1的集电极连接二极管vd1的阳极端，二极管vd1的阴极端连接驱动单元u2的p1.7管脚，三极管vt1的集电极还通过电阻r7连接接地端com。
69.如图4所示，主回路电路包括mos管m1、mos管m2、mos管m3、mos管m4、mos管m5和mos管m6；mos管m1的源极端连接mos管m4的漏极端，mos管m1的栅极端通过电阻r14连接驱动单元u2的p2.4管脚，mos管m1的漏极端连接电源端vdc，mos管m4的栅极端通过电阻r17连接驱
动单元u2的p2.3管脚，mos管m4的源极端连接接地端com；
70.mos管m2的源极端连接mos管m5的漏极端，mos管m2的栅极端通过电阻r15连接驱动单元u2的p2.2管脚管脚，mos管m2的漏极端连接电源端vdc，mos管m5的栅极端通过电阻r18连接主控芯片u2的p2.1管脚，mos管m5的源极端连接接地端com；
71.mos管m3的源极端连接mos管m6的漏极端，mos管m3的栅极端通过电阻r16连接驱动单元u2的p1.9管脚，mos管m3的漏极端连接电源端vdc，mos管m6的栅极端通过电阻r19连接驱动单元u2的p1.8管脚，mos管m6的源极端连接接地端com。
72.mos管m1的源极端与mos管m4的漏极端之间连接有电机的u相端，mos管m2的源极端与mos管m5的漏极端之间连接有电机的v相端，mos管m3的源极端与mos管m6的漏极端之间连接有电机的w相端。
73.工作原理：当发生硬件过流时，u相电流检测或者v相电流检测输出电压值，此电压值与比较电路中的比较器的基准电压进行比较，使比较电路的输出端为低电平，三极管vt1导通，sd信号为高电平；当驱动电路接收到sd信号为高电平时，驱动电路不进行驱动信号的输出，此时主控电路接收到比较器输出的低电平信号时，不进行驱动信号的输出；
74.当未发生硬件过流时，u相电流检测或者v相电流检测输出电压值，此电压值与比较电路中的比较器的基准电压进行比较，使比较电路的输出端为高电平，三极管vt1截止，sd信号为低电平；当驱动电路接收到sd信号为低电平时，驱动电路进行驱动信号的输出，此时主控电路接收到比较器输出的高电平信号时，进行驱动信号的输出。
75.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。