一种电机控制器的电压检测电路、检测方法及汽车与流程

本发明涉及汽车技术领域，特别涉及一种电机控制器的电压检测电路、检测方法及汽车。

背景技术：

近年来，随着世界范围内能源危机和环境污染问题的日益严重，人们对汽车节能减排的要求也逐渐提高。新能源汽车以其低噪声、无污染、能量来源多样化、能量效率高的特点受到了人们越来越多的关注，从而推动了新能源汽车的加速发展。

但是由于电动汽车的主要动力器件的工作电压比较高，因此为了保证电动汽车在高压环境下的用电安全和驾驶人员的生命财产安全，在电动汽车主电机控制器在运行过程中，需要对高压直流母线电压进行实时监控，同时在整车上电过程中还需要对驱动侧低压电源进行上电自检，传统电路设计是采用两套电压检测电路对高低压电源分别进行检测或直接不检测低压电源，但是采用两套电压检测电路的方案存在硬件电路复杂，增加硬件失效点和成本的问题，采用直接不检测低压电源的方案会造成产品可靠性和安全性降低的问题。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种电机控制器的电压检测电路、检测方法及汽车，用以解决现有电压检测电路中硬件电路复杂以及软件控制逻辑复杂的问题。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供一种电机控制器的电压检测电路，包括：

高压电源采样电路，输入端用于连接待检测电机控制器的高压直流母线；

三极管，所述三极管的第一极用于连接待检测电机控制器的低压电源；

信号输出电路，输入端与所述三极管的第二极和所述高压电源采样电路的输出端分别连接；

控制芯片，所述控制芯片的输入端用于输入一使能信号，输出端与所述三极管的基极连接；

其中，所述使能信号输入低电平时，所述控制芯片的输出端输出低电平，所述三极管的第一极与第二极之间导通，所述三极管的第一极与所述信号输出电路之间连通；所述使能信号输入高电平时，所述控制芯片的输出端输出高电平，所述三极管的第一极与第二极之间断开，所述高压电源采样电路的输入端与所述信号输出电路之间连通。

进一步地，所述电压检测电路，还包括：

单片机，与所述控制芯片连接，用于向所述控制芯片的输入端输入所述使能信号；其中，所述单片机与所述控制芯片之间连接有第一电阻。

进一步地，所述控制芯片的输出端与所述三极管的基极之间连接有第二电阻；

所述控制芯片的输出端还与所述三极管的第一极连接，且所述控制芯片的输出端与所述三极管的第一极之间连接有第三电阻。

进一步地，所述电压检测电路还包括：

继电器，连接在待检测电机控制器的高压直流母线上，且所述继电器与所述单片机连接；

其中，当所述单片机向所述控制芯片的输入端输入的所述使能信号为低电平时，所述继电器呈断开状态；当所述单片机向所述控制芯片的输入端输入的所述使能信号为高电平时，所述继电器呈连通状态。

进一步地，所述三极管的第二极与所述信号输出电路的输出端之间连接有第四电阻。

进一步地，所述高压电源采样电路包括多个串联连接的电阻。

进一步地，所述信号输出电路，包括：

分压滤波子电路、隔离控制子电路和采样放大子电路；

其中，所述分压滤波子电路包括：第五电阻、第六电阻和第一电容，所述第五电阻的第一端为所述信号输出电路的输入端，所述第五电阻的第二端接地；所述第六电阻和所述第一电容串接后并联在所述第五电阻两端；

所述隔离控制子电路的输入端连接在所述第六电阻和所述第一电容之间，所述隔离控制子电路的输出端与所述采样放大子电路的输入端连接，所述采样放大子电路的输出端与所述单片机的电压监测输入端连接。

本发明实施例还提供一种电压检测方法，应用于上述的电机控制器的电压检测电路，所述方法包括：

在电动汽车高压上电前，向所述控制芯片的输入端输入为低电平的使能信号，对待检测电机控制器的低压电源进行检测；

若检测到所述低压电源无异常，则向所述控制芯片的输入端输入为高电平的使能信号，对高压直流母线上的高压电源进行检测。

本发明实施例还提供一种汽车，包括上述的电机控制器的电压检测电路。

本发明的有益效果是：

上述方案，通过复用信号输出电路，将电机控制器的低压电源和高压电源采样电路进行融合，实现了高低压电源分时监测功能，有效提高了硬件利用率，简化了电路，提高了电动汽车电机控制器系统的安全性和可靠性，降低了硬件成本，同时避免了由于低压电源不检测引起的电路失效问题，以及高低压电源分开监测造成的硬件电路复杂及软件控制逻辑复杂的问题。

附图说明

图1表示本发明实施例的电机控制器的电压检测电路的结构示意图之一；

图2表示本发明实施例的电机控制器的电压检测电路的结构示意图之二；

图3表示本发明实施例的电压检测方法的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例对本发明进行详细描述。

本发明针对现有电压检测电路中硬件电路复杂以及软件控制逻辑复杂的问题，提供一种电机控制器的电压检测电路、检测方法及汽车。

如图1至图2所示，本发明实施例提供一种电机控制器的电压检测电路，包括：

高压电源采样电路，输入端用于连接待检测电机控制器的高压直流母线；

三极管，所述三极管的第一极用于连接待检测电机控制器的低压电源；

信号输出电路，输入端与所述三极管的第二极和所述高压电源采样电路的输出端分别连接；

控制芯片u1，所述控制芯片u1的输入端用于输入一使能信号，输出端与所述三极管的基极连接；

其中，所述使能信号输入低电平时，所述控制芯片u1的输出端输出低电平，所述三极管的第一极与第二极之间导通，所述三极管的第一极与所述信号输出电路之间连通；所述使能信号输入高电平时，所述控制芯片u1的输出端输出高电平，所述三极管的第一极与第二极之间断开，所述高压电源采样电路的输入端与所述信号输出电路之间连通。

需要说明的是，所述三极管为pnp管，在基极输入低电平时，三极管的第一极和第二极之间导通，在基极输入高电平时，三极管的第一极和第二极之间断开。

具体地，所述控制芯片u1起到隔离控制作用，可以保证高低压隔离，即将单片机输出的使能信号侧和输入的低压电源进行隔离，防止干扰，影响采样精度。

本发明实施例通过复用信号输出电路，将电机控制器的低压电源采样电路和高压直流母线上的高压电源采样电路进行融合，实现了高低压电源分时监测功能，有效提高了硬件利用率，简化了电路，提高了电动汽车电机控制器系统的安全性和可靠性，降低了硬件成本，同时避免了由于低压电源不检测引起的电路失效问题，以及由于高低压电源分开进行监测造成的硬件电路复杂及软件控制逻辑复杂的问题。

具体地，所述电压检测电路还包括：

单片机，与所述控制芯片u1连接，用于向所述控制芯片u1的输入端输入所述使能信号；其中，所述单片机与所述控制芯片u1之间连接有第一电阻r1。

需要说明的是，所述第一电阻r1用于对所述单片机输出的使能信号进行限流，起到保护所述控制芯片u1的作用，否则将会有烧毁所述控制芯片u1的危险，优选地，所述第一电阻r1可以采用470r的电阻。

具体地，所述控制芯片u1的输出端与所述三极管的基极之间连接有第二电阻r2；

所述控制芯片u1的输出端还与所述三极管的第一极连接，且所述控制芯片u1的输出端与所述三极管的第一极之间连接有第三电阻r3。

需要说明的是，所述第二电阻r2为上拉电阻，可以保证当控制芯片u1的输出端无输出时，拉高三极管基极端的电压，防止三极管导通；所述第三电阻r3为三极管的基极驱动电阻，除提高所述三极管的输出端的驱动能力之外，还可以起到稳定电平和限流的作用。优选地，所述第二电阻r2可以采用10k的电阻，所述第三电阻r3可以采用10k的电阻。

具体地，所述电压检测电路还包括：

继电器，连接在待检测电机控制器的高压直流母线上，且所述继电器与所述单片机连接；

其中，当所述单片机向所述控制芯片u1的输入端输入的所述使能信号为低电平时，所述继电器呈断开状态；当所述单片机向所述控制芯片u1的输入端输入的所述使能信号为高电平时，所述继电器呈连通状态。

需要说明的是，单片机用于控制发送到所述控制芯片u1的使能信号和控制所述继电器的通断，在使能信号为低电平时，表示正在检测低压电源，此时高压电源不需要接入电路，即继电器呈断开状态；在使能信号为高电平时，此时低压电源未接入电路，需要检测高压电源，即继电器呈连通状态。通过单片机的控制实现了对低压电源和高压电源的分时检测，从而提高了硬件的利用率，降低了电路的复杂度。

具体地，所述三极管的第二极与所述信号输出电路的输出端之间连接有第四电阻r4，所述第四电阻r4时低压电源的分压电阻，所述第四电阻r4可以采用15k的电阻。

具体地，所述高压电源采样电路包括多个串联连接的电阻，优选地，可以采用五个110k的电阻串联连接。

具体地，所述信号输出电路，包括：

分压滤波子电路、隔离控制子电路和采样放大子电路；

其中，所述分压滤波子电路包括：第五电阻r5、第六电阻r6和第一电容c1，所述第五电阻r5的第一端为所述信号输出电路的输入端，所述第五电阻r5的第二端接地；所述第六电阻r6和所述第一电容c1串接后并联在所述第五电阻两端。

需要说明的是，所述第五电阻r5用于对高压电源和低压电源进行分压，当对低压电源进行采样时，低压电源经第四电阻r4、第五电阻r5接地；当对高压电源进行采样时，高压电源经高压电源采样电路中的多个串联连接的电阻和第五电阻r5接地。其中，在对低压电压和高压电源进行分压采样时，复用了信号输出电路中的第五电阻r5进行分压采样，优选地，所述第五电阻r5可以采用2k的电阻。

所述隔离控制子电路的输入端连接在所述第六电阻r6和所述第一电容c1之间，所述隔离控制子电路的输出端与所述采样放大子电路的输入端连接，所述采样放大子电路的输出端与所述单片机的电压监测输入端连接。

需要说明的是，所述第六电阻r6和所述第一电容c1用于对电阻分压后的信号进行rc滤波，优选地，所述第六电阻r6可以采用39r的电阻，所述第一电容c1可以采用10nf的电容。

具体地，所述隔离控制子电路包括隔离芯片u2，所述隔离芯片u2将经分压采样得到的信号处理，输出差分信号vout+和vout-，在隔离芯片u2的电源侧设置有用于滤波的第二电容c2、第三电容c3和第四电容c4，优选地，所述第二电容c2、第三电容c3和第四电容c4可以采用100nf的电容。所述采样放大子电路包括运放芯片u3，所述u3的两个输入端分别与隔离芯片u2的两个输出端连接，在所述隔离芯片u2的输出端到所述运放芯片u3的输入端之间连接有正极输入电阻和负极输入电阻。

其中，第七电阻r7和第八电阻r8为正极输入电阻，第九电阻r9和第十电阻r10为负极输入电阻，第五电容c5为去耦电容，优选地，所述第七电阻r7、第八电阻r8、第九电阻r9和第十电阻r10可以采用5.1k的电阻，第五电容c5可以采用1.5nf的电容。

具体地，在运放芯片u3的正极输入端设置有第六电容c6和第十一电阻r11，负极输入端设置有第七电容c7和第十二电阻r12，其中，所述第六电容c6、第十一电阻r11、第七电容c7和第十二电阻r12组成负反馈放大电路，放大后的信号经过第十三电阻r13输入到单片机，其中所述第十三电阻r13起到限流作用。优选地，所述第六电容c6采用330pf的电容，第十一电阻r11采用22k的电阻，第七电容c7采用330pf的电容，第十二电阻r12采用22k的电阻，放大倍数为2.17倍，第十三电阻r13采用10k的电阻。

如图3所示，本发明实施例还提供一种电压检测方法，应用于上述的电机控制器的电压检测电路，所述方法包括：

步骤31，在电动汽车高压上电前，向所述控制芯片的输入端输入为低电平的使能信号，对待检测电机控制器的低压电源进行检测；

步骤32，若检测到所述低压电源无异常，则向所述控制芯片的输入端输入为高电平的使能信号，对高压直流母线上的高压电源进行检测。

需要说明的是，本发明实施例通过单片机对使能信号和继电器进行控制，实现了对低压电源和高压电源的分时检测，且硬件电路得到了合理高效的利用。

本发明实施例还一种汽车，包括上述的电机控制器的电压检测电路。

需要说明的是，采用所述电机控制器的电压检测电路的汽车，可以通过复用信号输出电路，将电机控制器的低压电源采样电路和高压直流母线上的高压电源采样电路进行融合，实现了高低压电源分时监测功能，有效提高了硬件利用率，简化了电路，提高了电动汽车电机控制器系统的安全性和可靠性，降低了硬件成本，同时避免了由于低压电源不检测引起的电路失效问题，以及由于高低压电源分开进行监测造成的硬件电路复杂及软件控制逻辑复杂的问题。

以上所述的是本发明的优选实施方式，应当指出对于本技术领域的普通人员来说，在不脱离本发明所述的原理前提下还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也在本发明的保护范围内。