一种低成本母线电压检测电路的制作方法

本技术涉及电机控制器领域，特别是涉及一种低成本母线电压检测电路。

背景技术：

1、母线电压是电机控制器算法中非常重要的参数之一，它不仅决定了扭矩控制精度，而且决定了控制器是否可以正常工作。为了保证冗余设计，电动车的电机控制器中通常需要设计两路母线电压检测电路，以确保满足iso26262 标准所要求的功能安全asil 等级，以及整个系统的鲁棒性。

2、目前，常用的母线电压检测方法为：1）增加一路高精度的母线电压检测电路，这通常需要采用到价格不菲的线性隔离光耦，其成本较高；2）用门极驱动芯片自带的adc，加上外电路再通过原边端口输出，从而进行母线电压检测，该方法同样成本较高。

技术实现思路

1、实用新型目的：本实用新型的目的是提供一种低成本母线电压检测电路，解决了现有母线电压检测成本高的问题。

2、技术方案：本实用新型提供了一种低成本母线电压检测电路，包括高压电池hvbattery、高频变压器t、副边输出整流二极管、输出滤波电容、反激电源开关管q1、数字隔离芯片digital isolator、电机控制器主控微处理器mcu，所述高频变压器t包括原边绕组primary、用于母线电压采样的第一副边输出绕组coil 2、用于备份输出的第二副边输出绕组coil 3，所述副边输出整流二极管包括第一副边输出整流二极管d2、第二副边输出整流二极管d3，所述输出滤波电容包括第一输出滤波电容c2、第二输出滤波电容c3；其中，所述高压电池hv battery负极接地，正极接入高频变压器t原边绕组primary的输入端，原边绕组primary的输出端接反激电源开关管q1的mosfet漏极，其源极接地，栅极接所述数字隔离芯片digitalisolator的一端，所述数字隔离芯片digital isolator的另一端接电机控制器主控微处理器mcu；所述高频变压器t的第一副边输出绕组coil 2一端与第一副边输出整流二极管d2的阳极相连，所述第一副边输出整流二极管d2的阴极经第一输出滤波电容c2与第一副边输出绕组coil 2的另一端供地连接，所述第一副边输出绕组coil 2的输出电压输入到mcu；所述第二副边输出绕组coil3一端与第二副边输出整流二极管d3的阳极相连，所述第二副边输出整流二极管d3的阴极经第二输出滤波电容c3与第二副边输出绕组coil 3的另一端供地连接。

3、门极驱动信号gate drive signal经过所述数字隔离芯片digital isolator输入到电机控制器主控微处理器mcu，实时检测占空比；所述高频变压器t的第一副边输出绕组coil 2是母线电压检测绕组，用于母线电压采样，所述第一副边输出绕组 coil2的输出电压输入到电机控制器主控微处理器mcu，电机控制器主控微处理器mcu对其进行电压实时采样，最终经过软件计算可以实时检测母线电压。相较于现有技术中采用价格不菲的线性隔离光耦等方式，对于有高压备份电源的电机控制器，仅需要更改少量硬件电路以及软件便可以实现，其价格低廉，更具有适用性。

4、进一步的，所述高压电池hv battery的原边绕组primary和副边输出绕组coil 2的输入输出电压存在下述关系式：

5、进一步的，所述高压电池hv battery的原边绕组primary输入电压和第一副边输出绕组coil 2的输出电压存在下述关系式：

6、vout=vbattery( 

7、式中：

8、vout:第一副边输出绕组coil 2输出电压；

9、vbattery: 高压电池hv battery的输出电压，即原边绕组primary输入电压；

10、np：变压器原边绕组primary匝数；

11、n2：变压器第一副边输出绕组coil 2匝数；

12、d：反激电源开关管q1门极信号占空比。

13、进一步的，所述coil 2的地是低压地。为了高低压隔离。

14、上述技术方案可以看出，本实用新型具有如下有益效果：通过利用digitalisolator上的闲置的通道，在mcu微处理器处增加一个adc口及tim口，以及在高频变压器t处增加一个母线电压采样的副边输出绕组coil 2、一个整流二极管d2、一个输出滤波电容c2，从而完成了对母线电压的检测，相较于现有技术中采用价格不菲的线性隔离光耦等方式，在保证系统精度，鲁棒性的前提下，其价格低廉，具有更优的经济性。

技术特征：

1.一种低成本母线电压检测电路，其特征在于：包括高压电池、高频变压器、副边输出整流二极管、输出滤波电容、反激电源开关管、数字隔离芯片、电机控制器主控微处理器；所述高频变压器包括原边绕组、用于母线电压采样的第一副边输出绕组、用于备份输出的第二副边输出绕组；所述副边输出整流二极管包括第一副边输出整流二极管、第二副边输出整流二极管；所述输出滤波电容包括第一输出滤波电容、第二输出滤波电容；

2.根据权利要求1所述的低成本母线电压检测电路，其特征在于：所述高压电池的原边绕组输入电压和第一副边输出绕组的输出电压存在下述关系式：

3.根据权利要求1所述的低成本母线电压检测电路，其特征在于：所述第一副边输出绕组的地是低压地。

技术总结
一种低成本母线电压检测电路，包括高压电池HV Battery、高频变压器T、副边输出整流二极管、输出滤波电容、反激电源开关管Q1、数字隔离芯片Digital isolator、电机控制器主控微处理器MCU；通过利用Digital isolator上的闲置的通道，在MCU微处理器处增加一个ADC口及TIM口，以及在高频变压器T处增加一个母线电压采样的副边输出绕组Coil 2、一个整流二极管D2、一个输出滤波电容C2，从而完成了对母线电压的检测，相较于现有技术中采用价格不菲的线性隔离光耦等方式，在保证系统精度，鲁棒性的前提下，其价格低廉，具有更优的经济性。

技术研发人员：常永涛,吕彦
受保护的技术使用者：耐世特汽车系统（苏州）有限公司
技术研发日：20221110
技术公布日：2024/1/13