| 专利名称： | 一种主动短路控制电路及控制方法 | ||
| 专利名称(英文)： | An active short-circuit control circuit and control method | ||
| 专利号： | CN201610205984.6 | 申请时间： | 20160331 |
| 公开号： | CN105680417A | 公开时间： | 20160615 |
| 申请人： | 安徽江淮汽车股份有限公司 | ||
| 申请地址： | 230601 安徽省合肥市桃花工业园始信路669号 | ||
| 发明人： | 胡鹏; 肖梦; 艾敬尧; 郭静静 | ||
| 分类号： | H02H7/00; H02H7/18; B60L3/00 | 主分类号： | H02H7/00 |
| 代理机构： | 北京维澳专利代理有限公司 11252 | 代理人： | 王立民; 江怀勤 |
| 摘要： | 本发明涉及一种主动短路控制电路及控制方法，包括传感器、母线电流检测电路、主控芯片及主动短路电路；所述传感器与所述母线电流检测电路连接；所述传感器包括电流传感器与电压传感器；所述母线电流检测电路与所述主控芯片的输入端口连接；所述主控芯片通过主控芯片端口输出模块与所述主动短路电路连接。本发明通过对母线电流检测电路及主动短路电路的改进，及在主控芯片失效情况下主动短路电路的结构改进，实现执行主动短路控制。 | ||
| 摘要(英文)： | The invention relates to an active short-circuit control circuit and control method, which comprises a sensor, bus-bar current detection circuit, a main control chip and driving a short circuit; the sensor and the electric current detection circuit is connected with the bus; the sensor includes a current sensor and the voltage sensor; the bus with the current detection circuit is connected with the input port of the main control chip; the main control chip through a main control chip port output module and the driving a short circuit connection. This invention, through the bus current detection circuit, and the improvement of the active a short circuit, and the main control chip failure driving the improved structure of a short circuit, to realize the implementation of active short-circuit control. | ||
1.一种主动短路控制电路，其特征在于：包括传感器、母线电流检测电 路、主控芯片及主动短路电路； 所述传感器与所述母线电流检测电路连接；所述传感器包括电流传感器与 电压传感器； 所述母线电流检测电路与所述主控芯片的输入端口连接； 所述主控芯片通过主控芯片端口输出模块与所述主动短路电路连接。
2.根据权利要求1所述的主动短路控制电路，其特征在于：所述母线电 流检测电路包括第一放大器和第二放大器；所述电流传感器与所述第一放大器 的第一输入端连接；所述第一放大器的第二输入端及所述第一放大器的输出端 均与所述第二放大器的第一输入端连接； 所述电压传感器与所述第二放大器的第二输入端连接；所述第二放大器的 输出端与所述主控芯片的输入端口连接。
3.根据权利要求1所述的主动短路控制电路，其特征在于：所述主动短 路电路包括第一接线和第二接线；所述第一接线连接第一与非门的第一输入端 口，所述第一接线连接第二与非门的第一输入端口； 所述第二接线连接第一与非门的第二输入端口，所述第二接线连接第三与 非门的第一输入端口； 所述第一与非门的输出端分别连接所述第二与非门的第二输入端口及所 述第三与非门的第二输入端口； 所述第二与非门的输出端口连接第四与非门的第一输入端口，所述第三与 非门的输出端口连接第四与非门的第二输入端口； 所述第四与非门的输出端口连接第五与非门的第一输入端口； 所述第五与非门的输出端口分别连接第六与非门的第一输入端口、第六与 非门的第二输入端口及第七与非门的第一输入端口； 所述第七与非门的输出端口连接第五与非门的第二输入端口； 第七与非门的第二输入端口与短路复位电路连接； 第六与非门的输出端口分别连接第一外部接口及第八与非门的第一输入 端口；第八与非门的第二输入端口接地，第八与非门的输出端口连接第二外部 接口。
4.根据权利要求3所述的主动短路控制电路，其特征在于：还包括与门， 所述与门的第一输入端口与所述第四与非门的输出端口连接，所述与门的输出 端口与第五与非门的第一输入端口连接； 所述与门的第二输入端口与三相过流信号线连接；所述与门的第三输入端 口与母线高压信号线连接。
5.根据权利要求3所述的主动短路控制电路，其特征在于：所述短路复 位电路包括三极管；所述三极管的集电极与所述第七与非门的第二输入端口连 接。
6.根据权利要求1所述的主动短路控制电路，其特征在于：所述电流传 感器为霍尔电流传感器。
7.上述权利要求1至6中任一项主动短路控制电路的控制方法，其特征 在于：传感器实时采集母线的电流信号及电压信号给母线电流检测电路，所述 母线电流检测电路的输出信号通过主控芯片的输入端口提供给所述主控芯片； 若所述主控芯片通过计算后，所述输出信号值为母线过电流，所述主控芯 片通过主控芯片端口输出模块输出两路相同电平的故障信号给主动短路电路； 所述故障信号通过所述主动短路电路后，得出上三桥的驱动信号电平与所 述故障信号电平相同，下三桥的驱动信号电平与所述故障信号电平相反； 所述上三桥的驱动信号及所述下三桥的驱动信号均发送给驱动模块；所述 驱动模块控制所述上三桥导通，所述下三桥关断，母线电流通过电机释放，实 现主动短路控制。
8.根据权利要求7所述的主动短路控制电路的控制方法，其特征在于： 所述传感器采集的电流信号直接提供给主控芯片，与设定值进行比较，若所述 电流信号大于设定值，则所述主控芯片直接将故障信号发送给驱动模块；所述 驱动模块控制所述上三桥导通，所述下三桥关断，母线电流通过电机释放；同 时，所述主控芯片将所述故障信号发送给整车控制器。
9.根据权利要求7所述的主动短路控制电路的控制方法，其特征在于： 所述传感器采集的电流信号直接提供给所述主控芯片模拟量输入口，用于计算 电机输出的扭矩值，同时，所述主控芯片检测所述电流信号是否达到设定阀值， 若所述电流信号超过设定阀值，所述主控芯片产生低电平的故障信号，封锁脉 冲宽度调制器输出。
1.一种主动短路控制电路，其特征在于：包括传感器、母线电流检测电 路、主控芯片及主动短路电路； 所述传感器与所述母线电流检测电路连接；所述传感器包括电流传感器与 电压传感器； 所述母线电流检测电路与所述主控芯片的输入端口连接； 所述主控芯片通过主控芯片端口输出模块与所述主动短路电路连接。
2.根据权利要求1所述的主动短路控制电路，其特征在于：所述母线电 流检测电路包括第一放大器和第二放大器；所述电流传感器与所述第一放大器 的第一输入端连接；所述第一放大器的第二输入端及所述第一放大器的输出端 均与所述第二放大器的第一输入端连接； 所述电压传感器与所述第二放大器的第二输入端连接；所述第二放大器的 输出端与所述主控芯片的输入端口连接。
3.根据权利要求1所述的主动短路控制电路，其特征在于：所述主动短 路电路包括第一接线和第二接线；所述第一接线连接第一与非门的第一输入端 口，所述第一接线连接第二与非门的第一输入端口； 所述第二接线连接第一与非门的第二输入端口，所述第二接线连接第三与 非门的第一输入端口； 所述第一与非门的输出端分别连接所述第二与非门的第二输入端口及所 述第三与非门的第二输入端口； 所述第二与非门的输出端口连接第四与非门的第一输入端口，所述第三与 非门的输出端口连接第四与非门的第二输入端口； 所述第四与非门的输出端口连接第五与非门的第一输入端口； 所述第五与非门的输出端口分别连接第六与非门的第一输入端口、第六与 非门的第二输入端口及第七与非门的第一输入端口； 所述第七与非门的输出端口连接第五与非门的第二输入端口； 第七与非门的第二输入端口与短路复位电路连接； 第六与非门的输出端口分别连接第一外部接口及第八与非门的第一输入 端口；第八与非门的第二输入端口接地，第八与非门的输出端口连接第二外部 接口。
4.根据权利要求3所述的主动短路控制电路，其特征在于：还包括与门， 所述与门的第一输入端口与所述第四与非门的输出端口连接，所述与门的输出 端口与第五与非门的第一输入端口连接； 所述与门的第二输入端口与三相过流信号线连接；所述与门的第三输入端 口与母线高压信号线连接。
5.根据权利要求3所述的主动短路控制电路，其特征在于：所述短路复 位电路包括三极管；所述三极管的集电极与所述第七与非门的第二输入端口连 接。
6.根据权利要求1所述的主动短路控制电路，其特征在于：所述电流传 感器为霍尔电流传感器。
7.上述权利要求1至6中任一项主动短路控制电路的控制方法，其特征 在于：传感器实时采集母线的电流信号及电压信号给母线电流检测电路，所述 母线电流检测电路的输出信号通过主控芯片的输入端口提供给所述主控芯片； 若所述主控芯片通过计算后，所述输出信号值为母线过电流，所述主控芯 片通过主控芯片端口输出模块输出两路相同电平的故障信号给主动短路电路； 所述故障信号通过所述主动短路电路后，得出上三桥的驱动信号电平与所 述故障信号电平相同，下三桥的驱动信号电平与所述故障信号电平相反； 所述上三桥的驱动信号及所述下三桥的驱动信号均发送给驱动模块；所述 驱动模块控制所述上三桥导通，所述下三桥关断，母线电流通过电机释放，实 现主动短路控制。
8.根据权利要求7所述的主动短路控制电路的控制方法，其特征在于： 所述传感器采集的电流信号直接提供给主控芯片，与设定值进行比较，若所述 电流信号大于设定值，则所述主控芯片直接将故障信号发送给驱动模块；所述 驱动模块控制所述上三桥导通，所述下三桥关断，母线电流通过电机释放；同 时，所述主控芯片将所述故障信号发送给整车控制器。
9.根据权利要求7所述的主动短路控制电路的控制方法，其特征在于： 所述传感器采集的电流信号直接提供给所述主控芯片模拟量输入口，用于计算 电机输出的扭矩值，同时，所述主控芯片检测所述电流信号是否达到设定阀值， 若所述电流信号超过设定阀值，所述主控芯片产生低电平的故障信号，封锁脉 冲宽度调制器输出。
翻译：技术领域
本发明属于电机控制器和安全系统技术领域，特别是指一种主动短路控制 电路及控制方法。
背景技术
在低碳经济成为时代主流的背景下，电动汽车成为当前汽车发展的主要方 向。随着电动汽车的不断向前发展，大功率的电机和控制器相继问世，车辆在 故障模式下，特别是高速故障情况下，母线反灌电流对电池组的伤害很大，危 及整车安全，为了防止此类情况的发生，需设计一套主动短路系统，以防止过 充的发生。
目前新能源汽车使用的电机控制器输入一般为高压系统，为了防止在故障 模式时对电子元器件的伤害，现有技术方案是在发生故障时，特别是在车辆高 速行驶时，采用关断功率元器件的方案，但这种方案会产生负电流，且会产生 负扭矩，从而对电池充电，对电池造成损伤。
在重度混合动力车辆上，如果此种故障模式发生，单纯的采用关断功率元 器件的方案是不合理的，这种故障模式下，需要将电机与整车驱动脱开，将电 机作为负载，将高转速情况下的电流释放，达到保护电池与人员的目的。
发明内容
本发明的目的是提供一种主动短路控制电路及控制方法，以解决车辆在故 障模式下，母线反灌电流对电池组及偏听则暗的伤害，实施主动短路控制。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种主动短路控制电路，包括传感器、母线电流检测电路、主控芯片及主 动短路电路；
所述传感器与所述母线电流检测电路连接；所述传感器包括电流传感器与 电压传感器；
所述母线电流检测电路与所述主控芯片的输入端口连接；
所述主控芯片通过主控芯片端口输出模块与所述主动短路电路连接。
所述母线电流检测电路包括第一放大器和第二放大器；所述电流传感器与 所述第一放大器的第一输入端连接；所述第一放大器的第二输入端及所述第一 放大器的输出端均与所述第二放大器的第一输入端连接；
所述电压传感器与所述第二放大器的第二输入端连接；所述第二放大器的 输出端与所述主控芯片的输入端口连接。
所述主动短路电路包括第一接线和第二接线；所述第一接线连接第一与非 门的第一输入端口，所述第一接线连接第二与非门的第一输入端口；
所述第二接线连接第一与非门的第二输入端口，所述第二接线连接第三与 非门的第一输入端口；
所述第一与非门的输出端分别连接所述第二与非门的第二输入端口及所 述第三与非门的第二输入端口；
所述第二与非门的输出端口连接第四与非门的第一输入端口，所述第三与 非门的输出端口连接第四与非门的第二输入端口；
所述第四与非门的输出端口连接第五与非门的第一输入端口；
所述第五与非门的输出端口分别连接第六与非门的第一输入端口、第六与 非门的第二输入端口及第七与非门的第一输入端口；
所述第七与非门的输出端口连接第五与非门的第二输入端口；
第七与非门的第二输入端口与短路复位电路连接；
第六与非门的输出端口分别连接第一外部接口及第八与非门的第一输入 端口；第八与非门的第二输入端口接地，第八与非门的输出端口连接第二外部 接口。
进一步，还包括与门，所述与门的第一输入端口与所述第四与非门的输出 端口连接，所述与门的输出端口与第五与非门的第一输入端口连接；
所述与门的第二输入端口与三相过流信号线连接；所述与门的第三输入端 口与母线高压信号线连接。
所述短路复位电路包括三极管；所述三极管的集电极与所述第七与非门的 第二输入端口连接。
所述电流传感器为霍尔电流传感器。
上述任一项主动短路控制电路的控制方法，传感器实时采集母线的电流信 号及电压信号给母线电流检测电路，所述母线电流检测电路的输出信号通过主 控芯片的输入端口提供给所述主控芯片；
若所述主控芯片通过计算后，所述输出信号值为母线过电流，所述主控芯 片通过主控芯片端口输出模块输出两路相同电平的故障信号给主动短路电路；
所述故障信号通过所述主动短路电路后，得出上三桥的驱动信号电平与所 述故障信号电平相同，下三桥的驱动信号电平与所述故障信号电平相反；
所述上三桥的驱动信号及所述下三桥的驱动信号均发送给驱动模块；所述 驱动模块控制所述上三桥导通，所述下三桥关断，母线电流通过电机释放，实 现主动短路控制。
进一步，所述传感器采集的电流信号直接提供给主控芯片，与设定值进行 比较，若所述电流信号大于设定值，则所述主控芯片直接将故障信号发送给驱 动模块；所述驱动模块控制所述上三桥导通，所述下三桥关断，母线电流通过 电机释放；同时，所述主控芯片将所述故障信号发送给整车控制器。
进一步，所述传感器采集的电流信号直接提供给所述主控芯片模拟量输入 口，用于计算电机输出的扭矩值，同时，所述主控芯片检测所述电流信号是否 达到设定阀值，若所述电流信号超过设定阀值，所述主控芯片产生低电平的故 障信号，封锁脉冲宽度调制器输出。
本发明的有益效果是：
本发明通过对母线电流检测电路及主动短路电路的改进，及在主控芯片失 效情况下主动短路电路的结构改进，实现执行主动短路控制。
附图说明
图1为本发明主动短路控制电路整体框图；
图2为本发明母线电流采集电路原理图；
图3为本发明主动短路电路原理图。
附图标记说明
01电流信号，02第一放大器，03第二放大器，04电压信号，05第 一接线，06第二接线，07第一与非门，08第二与非门，09第三与非门， 010第四与非门，011第五与非门，012第六与非门，013第七与非门，014 第八与非门，015与门，016母线高压信号线，017三相过流信号线，018 三极管，019短路复位电路，020上三桥高平驱动信号，021下三桥低电 平驱动信号。
具体实施方式
以下通过实施例来详细说明本发明的技术方案，以下的实施例仅是示例性 的，仅能用来解释和说明本发明的技术方案，而不能解释为是对本发明技术方 案的限制。
为了使电机-控制器系统正常工作，母线电流必须维持在一定范围内，若 母线电流过高，超出电池的承受能力，就会损坏电池组，需要采取相应的保护 措施。
本发明提供一种主动短路控制电路，包括传感器、母线电流检测电路、主 控芯片及主动短路电路。
所述传感器与所述母线电流检测电路连接；所述传感器包括电流传感器与 电压传感器；在本申请中，电流传感器为霍尔传感器；在本申请中的零尔传感 器为LEM公司的HAH1DR500-S，输入电流范围(-500A<I<500A)，输出电压范 围0.5V-4.5V。
在本实施例中，霍尔传感器与母线电流检测电路之间还设置有霍尔电流传 感器调理电路，共有U、V、W和母线四相，每一相的输入信号为霍尔电流传感 器的输出电压信号，其作用是对霍尔电流传感器的输出电压信号进行调理，使 输入主控芯片的交流电压信号必须在0-3.3V之间。在霍尔电流传感器之间采 用电压跟随器，后级阻抗对前级电压采样电路没有影响。
所述母线电流检测电路与所述主控芯片的输入端口连接。
所述主控芯片通过主控芯片端口输出模块与所述主动短路电路连接。
如图2所示，所述母线电流检测电路包括第一放大器02和第二放大器03； 所述电流传感器与所述第一放大器的第一输入端连接；所述第一放大器的第二 输入端及所述第一放大器的输出端均与所述第二放大器的第一输入端连接。
所述电压传感器与所述第二放大器的第二输入端连接；所述第二放大器的 输出端与所述主控芯片的输入端口连接。
霍尔电流传感器实时采集的电流信号01通过调理后，以电压的形式输出， 通过滤波电路后，经过第一放大器02实现电压跟随，以消除杂波干扰，在本 实施例中，第一放大器02型号为AD8544ARZ。
电压传感器采集的电压信号及经过第一放大器的放大电流信号一起通过 第二放大器03实现差分放大后，通过第二放大器输出电压信号04，该电压信 号04通过主控芯片的输入端口提供给主控芯片。
主控芯片将电压信号与设计值进行比较，电压信号值大于设计值则说明母 线过电流，此时，主控芯片通过主控芯片端口输出模块输出两个相同电平的故 障信号给主动短路电路，故障信号分别为第一故障信号和第二故障信号。
如图3所示，所述主动短路电路包括第一接线05和第二接线06；所述第 一接线05连接第一与非门07的第一输入端口，所述第一接线05连接第二与 非门08的第一输入端口；
所述第二接线06连接第一与非门07的第二输入端口，所述第二接线06 连接第三与非门09的第一输入端口；
所述第一与非门07的输出端分别连接所述第二与非门08的第二输入端口 及所述第三与非门09的第二输入端口；
所述第二与非门08的输出端口连接第四与非门010的第一输入端口，所 述第三与非门09的输出端口连接第四与非门010的第二输入端口；
所述第四与非门010的输出端口连接第五与非门011的第一输入端口；
所述第五与非门011的输出端口分别连接第六与非门012的第一输入端口、 第六与非门012的第二输入端口及第七与非门013的第一输入端口；
所述第七与非门013的输出端口连接第五与非门011的第二输入端口；
第七与非门013的第二输入端口与短路复位电路019连接；
第六与非门012的输出端口分别连接第一外部接口及第八与非门014的第 一输入端口；第八与非门014的第二输入端口接地，第八与非门014的输出端 口连接第二外部接口。
在本实施例中，第一与非门07、第二与非门08、第三与非门09及第四与 非门010可以通过集成为集成电路；第五与非门011、第六与非门012、第七 与非门013及第八与非门014可以通过集成为集成电路。
在此以第一故障信号和第二故障信号均为高电平为例进行说明，第一故障 信号通过第一接线05传递给主动短路电路；第二故障信号通过第二接线06 传递给主动短路电路。第一故障信号与第二故障信号通过第一与非门07、第 二与非门08、第三与非门09及第四与非门010后，输出为高电平故障信号。
在本实施例中，还包括与门015，所述与门015的第一输入端口与所述第 四与非门010的输出端口连接，所述与门015的输出端口与第五与非门011 的第一输入端口连接；
所述与门015的第二输入端口与三相过流信号线017连接；所述与门015 的第三输入端口与母线高压信号线016连接。
高电平故障信号与三相过流信号及母线高压信号相与，通过第五与非门 011、第六与非门012及第七与非门013得到上三桥高电平驱动信号020，通 过第八与非门014得到下三桥低电平驱动信号021。
且通过增加短路复位电路019，所述短路复位电路包括三极管018；所述 三极管018的集电极与所述第七与非门013的第二输入端口连接。
通过上述的逻辑门电路将高电平故障信号状态锁存，并以驱动信号的方式 发送给驱动模块，驱动模块控制上三桥导通、下三桥关断，将线线过电流通过 电机释放，实现主动短路的实现。
本发明还提供上述主动短路控制电路的控制方法，如图1所示，传感器实 时采集母线的电流信号及电压信号给母线电流检测电路，所述母线电流检测电 路的输出信号通过主控芯片的输入端口提供给所述主控芯片。
若所述主控芯片通过计算后，所述输出信号值为母线过电流，所述主控芯 片通过主控芯片端口输出模块输出两路相同电平的故障信号给主动短路电路。
所述故障信号通过所述主动短路电路后，得出上三桥的驱动信号电平与所 述故障信号电平相同，下三桥的驱动信号电平与所述故障信号电平相反。
所述上三桥的驱动信号及所述下三桥的驱动信号均发送给驱动模块；所述 驱动模块控制所述上三桥导通，所述下三桥关断，母线电流通过电机释放，实 现主动短路控制。
为了防止母线电流过大而损坏电池组，主控芯片上设置了电流保护功能。 所述传感器采集的电流信号通过霍尔电流传感器调理电路调理后，直接提供给 主控芯片，与设定值进行比较，若所述电流信号大于设定值，则所述主控芯片 关断主动短路电路，直接将故障信号发送给驱动模块；所述驱动模块控制所述 上三桥导通，所述下三桥关断，母线电流通过电机释放；同时，所述主控芯片 将所述故障信号发送给整车控制器。
在主控芯片失效情况下，所述传感器采集的电流信号直接提供给所述主控 芯片模拟量输入口，用于计算电机输出的扭矩值，同时，所述主控芯片检测所 述电流信号是否达到设定阀值，若所述电流信号超过设定阀值，所述主控芯片 产生低电平的故障信号，封锁脉冲宽度调制器输出。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言， 可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种 变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。
