电机温度采集装置和车辆的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种电机温度采集装置，该电机温度采集装置包括：温度采集模块、调节模块、开关模块和控制模块，其中，温度采集模块用于采集电机温度并生成温度采集值；调节模块用于对温度采集值进行调节；开关模块分别与温度采集模块和调节模块相连，开关模块控制调节模块与温度采集模块的连接状态；控制模块用于获取温度采集值，控制模块分别与开关模块和温度采集模块相连，控制模块根据温度采集值控制开关模块。该采集装置，可以提高电机温度采集的分辨率和精确度。本实用新型还公开了一种车辆。
【专利说明】
电机温度采集装置和车辆
技术领域
[0001] 本实用新型属于车辆技术领域，尤其涉及一种电机温度采集装置，以及一种车辆。
【背景技术】
[0002] 电机温升是电机损耗与散热情况的量度，不同绝缘等级的电机绕组具有不同的限 定温度，它是评价电机性能的一个重要指标。电机在实际的运行过程中，无论是发生过电 压、欠电流、过电流、缺相，还是出现过载、堵转、调速电路故障、电源电压不正常变化等故 障，都会引起电机的局部过热，加上环境温度以及电机自身由于长期运行所产生的热量，电 机温度会升高的很快。所以如果能够快速准确地测量出电机的温度并加以控制，则可以在 很大程度上保证系统的正常运行。
[0003] 在电动车辆中，电机本体、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘概双 极型晶体管）及控制器的温度需要连续显示且变化范围大，而三者的温度传感器一般为正 响应系数或负响应系数热敏电阻，热敏电阻因其自身的特性，阻值与温度变化呈相对固定 的关系，一般采用图1所示的分压电路进行温度采集。其中R01为分压电阻，R02为温度传感 器即热敏电阻，R03为限流电阻，满足控制器(MCU，Micr〇-controller Unit)AD采集的电流 要求，A0点为分压点，C01和C02为稳压电容。整个电路的电流流向如图1中箭头所示。A0点处 的电压即为温度传感器在该温度下经过R01分压后的电压值，控制器(MCU)的AD采集模块对 该点电压进行采集。
[0004] 其中，A0点处的电压表示为：
，由公式可 以看出温度传感器的电压值VAQ由电阻R01和R02的比值决定，一旦电阻R01的阻值确定，则 VA〇的值只取决于热敏电阻的阻值R02，被相对锁定在一个小于5V的固定范围内，该范围可大 可小，与热敏电阻R02的阻值范围有关。
[0005] 热敏电阻的特性是在低温度区时其温度的变化引起的阻值变化很大，分压后的电 压变化也相对比较明显，MCU可以根据其温度特性曲线进行查表，并通过插值的方式得到当 前的温度值;而在高温度区，温度变化引起的阻值变化却很小，分压后的电压变化也很小， 导致MCU查表温度值的分辨率及精确度降低，很容易造成误判。 【实用新型内容】
[0006] 本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实 用新型需要提出一种电机温度采集装置，该采集装置，可以提高电机温度采集的分辨率和 精确度。
[0007] 本实用新型还提出一种采用该电机温度采集装置的电动车辆。
[0008] 为了解决上述问题，本实用新型一方面提出一种电机温度采集装置，该电机温度 采集装置包括:用于采集电机温度并生成温度采集值的温度采集模块;对所述温度采集值 进行调节的调节模块;开关模块，所述开关模块分别与所述温度采集模块和所述调节模块 相连，所述开关模块控制所述调节模块与所述温度采集模块的连接状态;和用于获取所述 温度采集值的控制模块，所述控制模块分别与所述开关模块和所述温度采集模块相连，所 述控制模块根据所述温度采集值控制所述开关模块。
[0009] 本实用新型的电机温度采集装置，控制模块根据温度采集值控制开关模块的开 关，进而开关模块控制调节模块与温度采集模块的连接状态，在温度采集模块采集温度信 号例如对应的电压值变小时，通过调节模块对温度采集值进行调节，能够扩大温度测量范 围，提高控制模块温度采集的分辨率和精确度，提高对电机控制的准确定和稳定性。
[0010] 其中，所述控制模块包括:用于采集所述温度采集值的控制器，所述控制器与所述 温度采集模块相连；用于将所述温度采集值与基准值进行比较的比较器，所述比较器分别 与所述开关模块和所述温度采集模块相连，所述比较器用于控制所述开关模块，从而可以 减少占用控制器的端口资源。
[0011] 所述控制器具有AD接口，所述温度采集模块包括:热敏电阻，所述热敏电阻的一端 接地;第一电阻，所述第一电阻的一端与所述热敏电阻的另一端相连，且所述第一电阻的一 端与所述热敏电阻的另一端之间具有第一节点，所述第一电阻的另一端与预设电源相连； 第二电阻，所述第二电阻的一端与所述第一节点相连，所述第二电阻的另一端与所述控制 器的AD接口相连;第一电容和第二电容，所述第一电容的一端接地，所述第一电容的另一端 与所述第一节点相连，所述第二电容的一端分别与所述第二电阻的另一端和所述控制器的 AD接口相连，所述第二电容的另一端接地。
[0012] 所述电机温度采集模块还包括:基准电路模块，所述基准电路模块包括:第三电阻 和第四电阻，所述第三电阻的一端接地，所述第三电阻的另一端与所述第四电阻的一端相 连，且所述第三电阻的另一端与所述第四电阻的一端之间具有第二节点，所述第二节点与 所述比较器相连，所述第四电阻的另一端与预设电源相连。
[0013] 具体地，所述热敏电阻的工作温度分为低温区和高温区，所述第二节点处的基准 电压为所述高温区的下限温度值对应的电压值。
[0014] 其中，所述比较器的正输入端与所述第一节点相连，所述比较器的负输入端与所 述第二节点相连，所述比较器的输出端与所述开关模块相连。
[0015] 所述开关模块包括:开关管，所述开关管的第一端与所述调节模块相连，所述开关 管的第二端与所述比较器的输出端相连，所述开关管的第三端与所述第一电阻的另一端相 连。
[0016] 所述调节模块包括:第五电阻，所述第五电阻的一端分别与所述热敏电阻的另一 端和所述第一节点相连，所述第五电阻的另一端与所述开关管的第一端相连。
[0017] 所述控制器具有I/O接口，所述电机温度采集装置还包括:第六电阻，所述第六电 阻的一端与所述比较器的输出端相连，所述第六电阻的另一端与所述控制器的I/O接口相 连，控制器通过读取I/O的信息可以实时监测热敏电阻的工作区域，避免误判。
[0018] 基于上述的电机温度采集装置，本实用新型另一方面提出一种车辆，该车辆包括 上述的电机温度采集装置。
[0019] 根据本实用新型的车辆，采用上述的电机温度采集装置，可以提高对电机控制的 准确性和可靠性，保证可靠运行。
【附图说明】
[0020] 图1是相关技术中电机温度采集电路图；
[0021] 图2是根据本实用新型的一个实施例的电机温度采集装置的功能框图；
[0022] 图3是根据本实用新型的一个具体实施例的电机温度采集装置的电路图；以及
[0023] 图4是根据本实用新型的一个实施例的车辆的框图。
[0024]附图标记：
[0025] 车辆1000,电机温度采集装置100，
[0026]温度采集模块10、调节模块20、开关模块30和控制模块40，基准电路模块50，
[0027] 控制器41和比较器42。
【具体实施方式】
[0028] 下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始 至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参 考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型 的限制。
[0029] 为了保证电机控制的准确性与可靠性，需要温度采集的分辨率以及精确度高，测 量范围大，本实用新型实施例提出一种电机温度采集装置，该装置可以自适应温度的采 集，保证温度采集的精确度。
[0030] 下面参照附图描述根据本实用新型实施例提出的电机温度采集装置。图2是根据 本实用新型的一个实施例的电机温度采集装置的功能框图，如图2所示，该电机温度采集装 置100包括温度采集模块10、调节模块20、开关模块30和控制模块40。
[0031]温度采集模块10用于采集电机温度并生成温度采集值。调节模块20用于对温度采 集值进行调节。开关模块30分别与温度采集模块10和调节模块20相连，开关模块20控制调 节模块20与温度采集模块10的连接状态。控制模块40用于获取温度采集值，控制模块40分 别与开关模块30和温度采集模块10相连，控制模块40根据温度采集值控制开关模块30,以 控制温度采集模块10与调节模块20的连接状态。
[0032]具体地，控制模块40获取温度采集值，当根据温度采集值判断温度采集模块10工 作于温度采集值变化大即分辨率高的状态时，也就是说，温度采集模块10的测量范围较大， 即控制模块40根据该温度采集值可以很好地分辨电机的当前温度时，则控制开关模块30断 开，即只通过温度采集模块10采集电机的温度值，此时，可以保证温度采集的分辨率和精确 度;而当控制模块40根据温度采集值判断温度采集模块10工作于温度采集值变化小的状态 时，即温度采集模块10的测量范围变小，控制模块40根据温度采集值不能够很好地确定电 机的当前温度，则控制开关模块30导通，以使调节模块20和温度采集模块10共同参与电机 温度的检测，以增大电机温度测量的范围，调节模块20调节温度采集模块10采集的温度采 集值以使得该温度采集值可以很好地被控制模块40分辨，以保证控制模块40确定电机温度 的分辨率和精确度，从而可以保证电机控制的准确性和可靠性。
[0033]本实用新型实施例的电机温度采集装置100,控制模块40根据温度采集值控制开 关模块30的开关，进而开关模块30控制调节模块20,在温度采集模块10采集温度变小时，通 过调节模块20对温度采集值进行调节，能够保证温度测量范围大，提高控制模块40温度采 集的分辨率和精确度，提高对电机控制的准确定和稳定性。
[0034] 下面参照附图3对本实用新型实施例的电机温度采集装置100的各个功能模块进 一步进行说明。
[0035] 图3是根据本实用新型的一个实施例的电机采集装置100的电路图，如图3所示，控 制模块40包括控制器41和比较器42。
[0036]其中，控制器41与温度采集模块10相连，控制器41用于采集温度采集值，进而通过 查表确定电机的当前温度，进而可以根据当前温度对电机加以控制，以保证系统的正常运 行。
[0037]比较器42分别与开关模块20和温度采集模块10相连，比较器42将温度采集值与基 准值进行比较，比较器42用于控制开关模块20，即比较器42根据温度采集值与基准值的比 较输出控制信号至开关模块20,开关模块20根据比较器42的输出断开或者导通，以控制调 节模块20与温度采集模块10的连接状态。采用比较器42的输出控制开关模块20的状态，即 切换调节模块20的接入状态，可以避免占用控制器41的端口资源，降低成本。
[0038]参照图3所示，温度采集模块10包括热敏电阻Rt、第一电阻R1、第二电阻R2、第一电 容C1和第二电容C2。其中，控制器41具有AD接口，热敏电阻Rt的一端接地;第一电阻R1的一 端与热敏电阻Rt的另一端相连，且第一电阻R1的一端与热敏电阻Rt的另一端之间具有第一 节点D1，第一电阻R1的另一端与预设电源例如5V相连;第二电阻R2的一端与第一节点D1相 连，第二电阻R2的另一端与控制器41的AD接口相连;第一电容C1的一端接地，第一电容C1的 另一端与第一节点D1相连，第二电容C2的一端分别与第二电阻R2的另一端和控制器41的AD 接口相连，第二电容C2的另一端接地。
[0039] 热敏电阻Rt采集电机的当前温度，第一电阻R1为分压电阻，第二电阻R2为限流电 阻，满足控制器41的AD接口采集的电流要求，第一电容C1和第二电容C2为稳压电容。第一节 点D1处的电压即为热敏电阻Rt在该温度下经过第一电阻R1分压之后的电压采集值，控制器 41的AD接口对该第一节点D1的电压进行采集即温度采集值。
[0040]如图3所示，该电机温度采集装置100还包括基准电路模块50,基准电路模块50包 括第三电阻R3和第四电阻R4,第三电阻R3的一端接地，第三电阻R3的另一端与第四电阻R4 的一端相连，且第三电阻R3的另一端与第四电阻R4的一端之间具有第二节点D2,第二节点 D2与比较器42相连，第四电阻R4的另一端与预设电源相连。
[0041]选定热敏电阻Rt之后，根据其热敏特性，热敏电阻Rt的工作温度可以分为低温区 和高温区，第二节点D2处的基准电压为高温区的下限温度值对应的电压值，根据该基准分 配第三电阻R3和第四电阻R4的阻值，以保证第二节点D2处为该基准电压不变。
[0042]其中，比较器42的正输入端与第一节点D1相连，比较器42的负输入端与第二节点 D2相连，比较器42的输出端与开关模块30相连。比较器42采集第二节点D2处的基准电压值 为基准值，将基准值与从第一节点D1采集的温度采集值进行比较，根据比较结果输出高低 电平，以控制开关模块30，达到切换温度采集电路的目的。
[0043]在本实用新型的一些实施例中，开关模块30包括开关管例如三极管、M0S管，开关 管的第一端与调节模块20相连，开关管的第二端与比较器42的输出端相连，开关管的第三 端与第一电阻R1的另一端相连。
[0044] 调节模块20包括第五电阻R5,第五电阻R5的一端分别与热敏电阻Rt的另一端和所 第一节点D1相连，第五电阻R5的另一端与开关管的第一端相连，开关管导通时，第五电阻R5 与第一电阻R1并联。当然调节模块20不限于只设置第五电阻R5,根据需要还可以包括其他 形式的并联和/或串联的电阻。
[0045] 参照图3所示，具体地，当温度采集值小于热敏电阻Rt的高温区的温度下限值时， 即第一节点D1的电压大于第二节点D2的电压时，比较器42逻辑输出低电平，使得开关管处 于断开状态，热敏电阻Rt采集温度的分压电阻仍然为第一电阻R1，当温度采集值大于高温 区的温度下限值时，即第一节点D1的电压小于第二节点D2处的电压时，比较器42逻辑输出 高电平，开关管闭合，此时，第一电阻R1和第五电阻R5并联，即调节模块20接入温度采集电 路的分压部分，使得分压电阻变小，热敏电阻Rt工作于高温区时，AD电压采集范围变大，温 度采集的分辨率和精确度提高。
[0046]下面以负温度系统的热敏电阻Rt为例，通过实验数据对热敏电阻Rt工作于高温区 时，分压电阻即第一电阻R1并联调节模块20的第四电阻R4使得分压电阻变小的优点进行说 明。
[0047]如表1所示，为本实用新型的一个实施例的开关模块30关断时某热敏电阻Rt工作 于高温区第一节点D1的电压范围与实际温度、分压电阻的对应表格。
[0048]表 1
[0050] 如表2所示，为本实用新型的一个实施例的开关模块30闭合时对应图4中的热敏电 阻Rt工作于高温区第一节点D1的电压范围与实际温度、分压电阻的对应表格。
[0051] 表 2
[0053] 对比表1和表2可知，开关管断开时，第一电阻R1例如设为R1 = 2000Q，此时第一节 点D1处的电压值的范围为0.349V-1V，仅有0.651的差值范围，温度每变化10 °C，温度采集值 即电压变化约为〇. IV;而当开关管闭合之后，将调节模块20即第五电阻R5与第一电阻R1并 联，并联之后的电阻值为200 Ω，此时第一节点D1处的电压的范围为2.143V到3.571V，差值 范围变大。温度每变化l〇°C，采集的电压值增加至0.3V左右，且电压值变大，可以有效地解 决热敏电阻Rt在高温区电阻值变化小即采集电压变化范围小的问题。
[0054] 可以看出，本实用新型实施例的电机温度采集装置100,由于加入了比较电路，能 够将热敏电阻Rt的分压电压即第一节点D1处的电压与第二节点D2处的基准电压进行比较， 比较器42输出相应状态来控制开关模块30的开关管的通断，自动切换电路结构，避免占用 控制器41的端口资源来控制电路切换，在热敏电阻Rt高温区时，使得第一电阻R1和第五电 阻R5并联，第五电阻R5的接入，高温区的采集电压变化范围变大，提高温度采集的分辨率和 精确度。
[0055] 但是，加入并联电阻之后，高温区的采集电压变化范围变大，容易与低温区的采集 电压变化范围重叠，控制器40需要进行区分。如图3所示，控制器41包括I/O接口，电机温度 采集装置100还包括第六电阻R6,第六电阻R6的一端与比较器42的输出端相连，第六电阻R6 的另一端与控制器41的I/O接口相连。即在比较器42的输出端通过第六电阻R6连接控制器 41的I/O接口，控制器41通过读取I/O接口的电平来实时监测开关管的工作状态，用于识别 热敏电阻Rt是工作在高温区还是低温区，当读取的I/O接口的电平信号为低电平时，说明此 时开关管处于关断状态；当读取的I/O接口的电平信号为高电平时，说明此时开关管处于闭 合状态，第五电阻R5已经接入电路。可以看出，控制器41 一方面用于采集热敏电阻Rt的分压 电压即温度采集值以查表获得相应的温度值，另一方面读取比较器42的输出状态以识别热 敏电阻Rt的工作区域，避免高温区域与低温区采集的电压变化范围重叠。
[0056] 综上所述，本实用新型实施例的电机温度采集装置100,可以自动切换电路并入调 节电阻，改变热敏电阻Rt在高温区域采集电压变化的范围，提高温度采集的分辨率和精确 度;采用电子电路结构来自动切换电路，可以避免占用控制器41的断开资源，降低成本;控 制器41可以实时识别热敏电阻Rt的工作区域，避免系统误判，提高系统的安全可靠性。
[0057] 基于上述方面实施例的电机温度采集装置，下面参照附图描述根据本实用新型另 一方面实施例提出的车辆。
[0058]图4是根据本实用新型的一个实施例的车辆的框图，如图4所示，该车辆1000包括 上述方面实施例的电机温度采集装置100。
[0059] 该车辆1000,采用上述的电机温度采集装置100,可以提高对电机控制的准确性和 可靠性，保证可靠运行。
[0060] 需要说明的是，在本实用新型的描述中，"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。
[0061] 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"、"具体示 例"、或"一些示例"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 点包含于本实用新型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 在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，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以及不同实施例或示例的特征进 行结合和组合。
[0062] 尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是 示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围 内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
【主权项】
1. 一种电机温度采集装置，其特征在于，包括： 用于采集电机温度并生成温度采集值的温度采集模块； 对所述温度采集值进行调节的调节模块； 开关模块，所述开关模块分别与所述温度采集模块和所述调节模块相连，所述开关模 块控制所述调节模块与所述温度采集模块的连接状态;和 用于获取所述温度采集值的控制模块，所述控制模块分别与所述开关模块和所述温度 采集模块相连，所述控制模块根据所述温度采集值控制所述开关模块。2. 如权利要求1所述的电机温度采集装置，其特征在于，所述控制模块包括： 用于采集所述温度采集值的控制器，所述控制器与所述温度采集模块相连； 用于将所述温度采集值与基准值进行比较的比较器，所述比较器分别与所述开关模块 和所述温度采集模块相连，所述比较器用于控制所述开关模块。3. 如权利要求2所述的电机温度采集装置，其特征在于，所述控制器具有AD接口，所述 温度采集模块包括： 热敏电阻，所述热敏电阻的一端接地； 第一电阻，所述第一电阻的一端与所述热敏电阻的另一端相连，且所述第一电阻的一 端与所述热敏电阻的另一端之间具有第一节点，所述第一电阻的另一端与预设电源相连； 第二电阻，所述第二电阻的一端与所述第一节点相连，所述第二电阻的另一端与所述 控制器的AD接口相连； 第一电容和第二电容，所述第一电容的一端接地，所述第一电容的另一端与所述第一 节点相连，所述第二电容的一端分别与所述第二电阻的另一端和所述控制器的AD接口相 连，所述第二电容的另一端接地。4. 如权利要求3所述的电机温度采集装置，其特征在于，还包括： 基准电路模块，所述基准电路模块包括： 第三电阻和第四电阻，所述第三电阻的一端接地，所述第三电阻的另一端与所述第四 电阻的一端相连，且所述第三电阻的另一端与所述第四电阻的一端之间具有第二节点，所 述第二节点与所述比较器相连，所述第四电阻的另一端与预设电源相连。5. 如权利要求4所述的电机温度采集装置，其特征在于，所述热敏电阻的工作温度分为 低温区和高温区，所述第二节点处的基准电压为所述高温区的下限温度值对应的电压值。6. 如权利要求5所述的电机温度采集装置，其特征在于，其中，所述比较器的正输入端 与所述第一节点相连，所述比较器的负输入端与所述第二节点相连，所述比较器的输出端 与所述开关模块相连。7. 如权利要求6所述的电机温度采集装置，其特征在于，所述开关模块包括： 开关管，所述开关管的第一端与所述调节模块相连，所述开关管的第二端与所述比较 器的输出端相连，所述开关管的第三端与所述第一电阻的另一端相连。8. 如权利要求7所述的电机温度采集装置，其特征在于，所述调节模块包括： 第五电阻，所述第五电阻的一端分别与所述热敏电阻的另一端和所述第一节点相连， 所述第五电阻的另一端与所述开关管的第一端相连。9. 如权利要求5-8任一项所述的电机温度采集装置，其特征在于，所述控制器具有I/O 接口，所述电机温度采集装置还包括：
【文档编号】H02K11/25GK205647193SQ201521088197
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2015年12月23日
【发明人】贺虹, 刘荣宏, 肖胜然
【申请人】北京新能源汽车股份有限公司