新能源汽车电机控制器主动短路保护系统的制作方法

本技术涉及新能源汽车电机驱动控制，尤其涉及一种新能源汽车电机控制器主动短路保护系统。

背景技术：

1、目前，新能源汽车的发展已经成为汽车市场的主要趋势，近几年也是保有了较高的增长，正是这种消费者对新能源汽车逐步的认可，对于电机控制器作为新能源汽车动力输出的重要部件，自然会提出更高的安全要求。如果电机控制器输出异常的转矩，可能会导致车辆出现非预期的加减速，使得车辆处于不可控状态，危及驾乘人员的人身安全。因此，如何避免电机控制器输出非预期的力矩显得尤为重要。

2、现有的电机控制器通常在检测到低压电源故障、控制芯片故障和直流高压过压任意一种故障时，电机控制器通常会采用主动短路保护策略，即电机控制器控制功率模块上桥臂的三个功率管处于关断状态，同时下桥臂的三个功率管全部处于导通状态，使得电机线圈和下桥臂的三个功率管形成回路，此时电机会产生反向的制动转矩，使得车辆缓慢的停止，保证驾乘人员的人生安全。但是，现有的主动短路保护策略通常采用软件对故障进行检测，通过软件控制进行上下桥关断或导通的选择，如果软件出现跑飞或者控制芯片出现故障，则主动短路保护也会失效，而且对于软件处理需要一定的响应和处理时间，对行驶过程中的汽车，往往致命的危险通常都在一瞬间。

3、如图1所示，现有主动短路保护方案大多是通过mcu监控低压电源及母线过压等故障信号，检测到故障信号后，mcu直接控制上桥和下桥的开通与关断，实现主动短路保护。由于软件从接收到故障、读取故障、处理故障、执行主动短路保护这一过程需要一定的时间，相比硬件方案耗时过长；故障存在的时间越长，造成人身安全的风险就越高。还有一些技术方案也采用了部分硬件和软件相结合的保护方式，但仍然存在故障处理不及时的问题，而且如果出现软件跑飞或mcu失效的情况，该保护方式也是无能为力的。

技术实现思路

1、本实用新型所要解决的技术问题是提供一种新能源汽车电机控制器主动短路保护系统，本系统通过硬件方式实现主动短路保护和上下桥臂的切换，提高保护机制的响应时间，避免保护回路的失效，大大降低了电机控制器输出非预期力矩的风险，提高新能汽车的安全性能。

2、为解决上述技术问题，本实用新型新能源汽车电机控制器主动短路保护系统包括mcu、上桥驱动芯片、下桥驱动芯片、故障检测模块、上桥选通控制模块、下桥选通控制模块、延时电路、驱动逻辑控制模块、上桥主动短路控制模块和下桥主动短路控制模块；所述mcu输出六路pwm信号至所述驱动逻辑控制模块，所述驱动逻辑控制模块分别输出上桥pwm信号和下桥pwm信号至上桥驱动芯片和下桥驱动芯片，所述故障检测模块分别监测母线电压、低压电源和mcu状态，其中任一故障时所述故障检测模块输出低电平至所述上桥选通控制模块，所述上桥选通控制模块输出高电平至所述驱动逻辑控制模块，所述驱动逻辑控制模块切断输出上桥pwm信号，所述上桥选通控制模块输出高电平经所述延时电路传输至所述下桥选通控制模块，所述下桥选通控制模块经延时输出高电平至所述驱动逻辑控制模块，所述驱动逻辑控制模块切断输出下桥pwm信号，所述上桥驱动芯片和下桥驱动芯片的驱动故障信号传输至所述上桥主动短路控制模块，所述下桥驱动芯片的驱动故障信号传输至所述下桥主动短路控制模块，所述驱动逻辑控制模块依据上桥主动短路控制模块和下桥主动短路控制模块输入的故障信号执行下列控制：若上下桥均无驱动故障信号，使上桥pwm信号输出均为低电平，上桥全部关断，使下桥pwm信号输出均为高电平，下桥全部导通；若上桥无驱动故障信号、下桥出现驱动故障信号，使上桥pwm信号输出均为高电平，上桥全部导通，使下桥pwm信号输出均为低电平，下桥全部关断；若上桥出现驱动故障信号、下桥无驱动故障信号，使上桥pwm信号输出均为低电平，上桥全部关断，使下桥pwm信号输出均为高电平，下桥全部导通。

3、进一步，所述故障检测模块分别采用低压电池和高压电池作为供电电源，所述高压电池经高压转换成低压后作为备用供电电源。

4、进一步，所述延时电路的延时时间为上桥和下桥中功率管开关的一个完整周期。

5、进一步，所述故障检测模块、上桥选通控制模块、延时电路和下桥选通控制模块包括二极管、第一三极管、第二三极管、比较器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第一电容和第二电容，所述二极管的阴极连接母线电压、低压电源和mcu状态的检测端、阳极连接第二三极管的发射极、并经第一电阻连接第一三极管的基极，第一三极管的基极经第二电阻连接电源、发射极连接电源、集电极经第一电容和第三电阻连接第二三极管的基极，第二三极管的发射极接地，第一三极管的集电极经第四电阻接地，并经第五电阻连接比较器的正输入端，比较器的正输入端经第二电容接地，比较器的负输入端连接2.5v电压，第一三极管的发射极为上桥选通控制模块的输出端，比较器的输出端为下桥选通控制模块的输出端。

6、进一步，所述驱动逻辑控制模块、上桥主动短路控制模块和下桥主动短路控制模块包括第一mos管、第二mos管、第三mos管、第四mos管、第五mos管、第六mos管、第一多路选择器、第二多路选择器、第六电阻、第七电阻、第八电阻和第九电阻，所述第一mos管的栅极连接上桥驱动芯片的故障信号、源极接地、漏极经第六电阻连接电源，所述第二mos管的栅极连接第一mos管的漏极、源极接地、漏极连接第一多路选择器的c1端，第三mos管的栅极连接上桥驱动芯片的故障信号、漏极经第七电阻连接电源、源极连接第四mos管的漏极，第四mos管的栅极连接下桥驱动芯片的故障信号、源极接地，第一多路选择器的a1端和b1端连接第三mos管的漏极，上桥选通控制模块的输出信号连接第一多路选择器的s端，所述第五mos管的栅极连接下桥驱动芯片的故障信号、源极接地、漏极经第八电阻连接电源，所述第六mos管的栅极连接第五mos管的漏极、源极接地、漏极经第九电阻连接电源，所述第二多路选择器的a1、b1、c1端分别连接第六mos管的漏极，下桥选通控制模块的输出信号连接第二多路选择器的s端，所述第一多路选择器的a0、b0、c0端和第二多路选择器a0、b0、c0端分别连接所述mcu输出的六路pwm信号，所述第一多路选择器和第二多路选择器的输出端由s端选择输出a1、b1、c1端信号或a0、b0、c0端信号。

7、由于本实用新型新能源汽车电机控制器主动短路保护系统采用了上述技术方案，即本系统的mcu输出六路pwm信号至驱动逻辑控制模块，驱动逻辑控制模块分别输出上桥和下桥pwm信号至上下桥驱动芯片，故障检测模块监测母线电压、低压电源和mcu状态，任一故障时故障检测模块输出低电平至上桥选通控制模块，上桥选通控制模块输出高电平至驱动逻辑控制模块，驱动逻辑控制模块切断输出上桥pwm信号，上桥选通控制模块输出高电平经延时电路传输至下桥选通控制模块，下桥选通控制模块经延时输出高电平至驱动逻辑控制模块，驱动逻辑控制模块切断输出下桥pwm信号，上桥和下桥驱动芯片的驱动故障信号传输至上下桥主动短路控制模块，驱动逻辑控制模块依据上下桥主动短路控制模块输入的故障信号选择控制上下桥的导通或关闭。本系统通过硬件方式实现主动短路保护和上下桥臂的切换，提高保护机制的响应时间，避免保护回路的失效，大大降低了电机控制器输出非预期力矩的风险，提高新能汽车的安全性能。