电动汽车PTC加热控制器短路保护检测电路的制作方法

本发明涉及ptc加热控制器，具体涉及一种电动汽车ptc加热控制器短路保护检测电路。

背景技术：

1、目前市面上的电动汽车电池ptc加热控制器对短路保护大多数都采取电流检测后通过mcu判定后再做出短路保护动作，由于mcu对任务处理为毫秒级，如果真出现短路，会出现来不及做出短路保护，从而出现烧毁功率管的现象，使ptc控制器加热功能失效。

2、为了解决mcu来不及做出短路保护，导致的加热失效问题，本领域采用了具有短路保护功能的功率输出管，但这种功率输出管成本很高。因此，如何在不依赖具有短路保护功能的功率输出管的前提下，达到迅速作出短路保护，有效防止ptc控制器加热功能失效是需要解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的就是针对现有技术的缺陷，提供一种电动汽车ptc加热控制器短路保护检测电路，其采用运算放大器搭建短路故障处理电路直接切断功率管输出，通过硬件实现了快速保护，有效防止ptc控制器加热功能失效，避免了ptc加热mos管烧毁，且成本低廉。

2、本发明提供的一种电动汽车ptc加热控制器短路保护检测电路，包括过流采集电路和短路故障处理电路，所述过流采集电路用于采集电阻r1的电流并转化为电压值输入至mcu，所述电阻r1的电流为ptc加热的主电流，所述mcu用于在过流采集电路输入电压值超过限值时主动切断ptc加热输出电路，所述短路故障处理电路用于在发生短路故障时主动切断ptc加热输出电路，所述短路故障处理电路包括运算放大器u3，所述运算放大器u3的正相输入端连接电源ve端，反相输入端连接电源负极，输出端连接至ptc加热输出电路的使能信号输入端。

3、较为优选的，所述短路故障处理电路包括运算放大器u3、电阻r9～r13、二极管d2、电容c13、c14和i个防反冲击二极管，所述电阻r9连接于所述运算放大器u3的正相输入端与电源ve端之间，所述电容c13连接于所述运算放大器u3的正相输入端与电源负极dc-之间，所述电阻r10、电容c14并联连接于所述运算放大器u3的反相输入端与电源负极dc-之间，所述电阻r11连接于运算放大器u3的反相输入端与电源vcc端之间，所述运算放大器u3的输出端分别与电阻r12、r13的一端连接，所述r12的另一端与二极管d2的阳极连接，所述二极管d2的阴极与所述运算放大器u3的正相输入端连接，所述电阻r13的另一端与电源负极dc-连接，所述运算放大器u3的输出端分别与i个防反冲击二极管的阳极连接，i个防反冲击二极管的阴极分别连接至一路ptc加热输出电路的使能信号输入端，i为ptc加热输出电路的数量。

4、较为优选的，所述短路故障处理电路还包括二极管d6和电阻r14、r15，所述运算放大器u3的输出端与二极管d6的阳极连接，所述二极管d6的阴极与电阻r14、r15的一端连接，所述电阻r14的另一端与mcu的故障信号输入端连接，所述电阻r15的另一端与电源负极dc-连接，所述mcu的故障信号输入端接收到故障信号后，输出短路故障诊断信息。

5、较为优选的，所述过流采集电路包括运算放大器u2、电阻r1～r6、电容c7～c10，所述电阻r5和电容c8并联设置于运算放大器u2的正相输入端与地之间，所述运算放大器u2的正相输入端与电阻r4和电容c9的一端连接，所述电阻r4的另一端与电源ve端连接，所述电容c9的另一端与电阻r3的一端连接，所述电阻r3的另一端与电源负极dc-连接，所述电阻r1一端连接电源ve端，另一端与电源负极dc-连接，所述电阻r2一端连接电源ve端，另一端与电容c7一端连接，所述电容c7另一端与电源负极dc-连接，所述运算放大器u2的输出端与mcu的采样电压信号输入端连接，所述电阻r6和电容c10并联设置于运算放大器u2的反相输入端与输出端之间。

6、较为优选的，所述过流采集电路还包括电阻r7、r8、电容c11和电容c12，所述运算放大器u2的输出端与电阻r7一端连接，所述电阻r7另一端与电阻r8和电容c11一端连接，所述电阻r8的另一端与mcu的采样电压信号输入端和电容c12一端连接，所述电容c11和电容c12的另一端接地。

7、较为优选的，还包括输入处理电路，所述输入处理电路设置于电源与dcdc模块之间，所述输入处理电路包括输入滤波电路和抗浪涌电路。

8、较为优选的，所述输入处理电路包括瞬态电压抑制二极管tvs1、二极管d1、电容c1～c4，共模电感l1、电感l2和电感l2-1，所述瞬态电压抑制二极管tvs1连接于电源的正负极之间，所述二极管d1的阳极与电源正极连接，阴极与电容c1、c2一端连接，所述电容c1另一端与电源负极连接，所述电容c2另一端与地及电容c3的一端连接，所述c3的另一端与电源负极连接，所述二极管d1的阴极与共模电感l1第一绕组的同名端连接，所述共模电感l1第一绕组的异名端与电感l2-1一端连接，所述共模电感l1第二绕组同名端与电源负极连接，所述共模电感l1第二绕组异名端与电感l2一端连接，所述电容c4连接于电感l2与l2-1另一端之间。

9、较为优选的，所述电阻r1的阻值为2毫欧。

10、较为优选的，所述运算放大器u3采用芯片lm358。

11、较为优选的，所述运算放大器u2采用芯片lm358。

12、本发明的有益效果为：

13、1、本电路采用运算放大器搭建短路故障处理电路，当有短路大电流通过时，电源ve端的电压升高，当该电压升高到一定值时，运算放大器u3输出高电平，作用于ptc加热输出电路的使能信号输入端，从而直接切断功率管输出，通过硬件实现了快速保护，有效防止ptc控制器加热功能失效，避免了ptc加热mos管烧毁，且成本低廉。而本电路在此基础上，还设置过流采集电路，对ptc加热的主电流进行采集，当电压升高到限值时，mcu通过软件分析主动停止对ptc加热输出电路的驱动。以上两种短路保护措施互为冗余，极大提高了本电路的可靠性和安全性。

14、2、短路故障处理电路还将故障信息发送至mcu，mcu输出短路故障诊断信息至故障诊断单元，进一步提高了电路的安全性。

15、3、设置输入处理电路，输入处理电路设置于电源与dcdc模块之间，输入处理电路包括输入滤波电路和抗浪涌电路，使ptc控制器的抗干扰能力大大提高。

技术特征：

1.一种电动汽车ptc加热控制器短路保护检测电路，其特征在于：包括过流采集电路和短路故障处理电路，所述过流采集电路用于采集电阻r1的电流并转化为电压值输入至mcu，所述电阻r1的电流为ptc加热的主电流，所述mcu用于在过流采集电路输入电压值超过限值时主动切断ptc加热输出电路，所述短路故障处理电路用于在发生短路故障时主动切断ptc加热输出电路，所述短路故障处理电路包括运算放大器u3，所述运算放大器u3的正相输入端连接电源ve端，反相输入端连接电源负极，输出端连接至ptc加热输出电路的使能信号输入端。

2.根据权利要求1所述的电动汽车ptc加热控制器短路保护检测电路，其特征在于：所述短路故障处理电路包括运算放大器u3、电阻r9～r13、二极管d2、电容c13、c14和i个防反冲击二极管，所述电阻r9连接于所述运算放大器u3的正相输入端与电源ve端之间，所述电容c13连接于所述运算放大器u3的正相输入端与电源负极dc-之间，所述电阻r10、电容c14并联连接于所述运算放大器u3的反相输入端与电源负极dc-之间，所述电阻r11连接于运算放大器u3的反相输入端与电源vcc端之间，所述运算放大器u3的输出端分别与电阻r12、r13的一端连接，所述r12的另一端与二极管d2的阳极连接，所述二极管d2的阴极与所述运算放大器u3的正相输入端连接，所述电阻r13的另一端与电源负极dc-连接，所述运算放大器u3的输出端分别与i个防反冲击二极管的阳极连接，i个防反冲击二极管的阴极分别连接至一路ptc加热输出电路的使能信号输入端，i为ptc加热输出电路的数量。

3.根据权利要求2所述的电动汽车ptc加热控制器短路保护检测电路，其特征在于：所述短路故障处理电路还包括二极管d6和电阻r14、r15，所述运算放大器u3的输出端与二极管d6的阳极连接，所述二极管d6的阴极与电阻r14、r15的一端连接，所述电阻r14的另一端与mcu的故障信号输入端连接，所述电阻r15的另一端与电源负极dc-连接，所述mcu的故障信号输入端接收到故障信号后，输出短路故障诊断信息。

4.根据权利要求1所述的电动汽车ptc加热控制器短路保护检测电路，其特征在于：所述过流采集电路包括运算放大器u2、电阻r1～r6、电容c7～c10，所述电阻r5和电容c8并联设置于运算放大器u2的正相输入端与地之间，所述运算放大器u2的正相输入端与电阻r4和电容c9的一端连接，所述电阻r4的另一端与电源ve端连接，所述电容c9的另一端与电阻r3的一端连接，所述电阻r3的另一端与电源负极dc-连接，所述电阻r1一端连接电源ve端，另一端与电源负极dc-连接，所述电阻r2一端连接电源ve端，另一端与电容c7一端连接，所述电容c7另一端与电源负极dc-连接，所述运算放大器u2的输出端与mcu的采样电压信号输入端连接，所述电阻r6和电容c10并联设置于运算放大器u2的反相输入端与输出端之间。

5.根据权利要求4所述的电动汽车ptc加热控制器短路保护检测电路，其特征在于：所述过流采集电路还包括电阻r7、r8、电容c11和电容c12，所述运算放大器u2的输出端与电阻r7一端连接，所述电阻r7另一端与电阻r8和电容c11一端连接，所述电阻r8的另一端与mcu的采样电压信号输入端和电容c12一端连接，所述电容c11和电容c12的另一端接地。

6.根据权利要求1所述的电动汽车ptc加热控制器短路保护检测电路，其特征在于：还包括输入处理电路，所述输入处理电路设置于电源与dcdc模块之间，所述输入处理电路包括输入滤波电路和抗浪涌电路。

7.根据权利要求1所述的电动汽车ptc加热控制器短路保护检测电路，其特征在于：所述输入处理电路包括瞬态电压抑制二极管tvs1、二极管d1、电容c1～c4，共模电感l1、电感l2和电感l2-1，所述瞬态电压抑制二极管tvs1连接于电源的正负极之间，所述二极管d1的阳极与电源正极连接，阴极与电容c1、c2一端连接，所述电容c1另一端与电源负极连接，所述电容c2另一端与地及电容c3的一端连接，所述c3的另一端与电源负极连接，所述二极管d1的阴极与共模电感l1第一绕组的同名端连接，所述共模电感l1第一绕组的异名端与电感l2-1一端连接，所述共模电感l1第二绕组同名端与电源负极连接，所述共模电感l1第二绕组异名端与电感l2一端连接，所述电容c4连接于电感l2与l2-1另一端之间。

8.根据权利要求1所述的电动汽车ptc加热控制器短路保护检测电路，其特征在于：所述电阻r1的阻值为2毫欧。

9.根据权利要求3所述的电动汽车ptc加热控制器短路保护检测电路，其特征在于：所述运算放大器u3采用芯片lm358。

10.根据权利要求4所述的电动汽车ptc加热控制器短路保护检测电路，其特征在于：所述运算放大器u2采用芯片lm358。

技术总结
本发明涉及PTC加热控制器技术领域，具体涉及一种电动汽车PTC加热控制器短路保护检测电路。包括过流采集电路和短路故障处理电路，过流采集电路用于采集电阻R1的电流并转化为电压值输入至MCU，MCU用于在过流采集电路输入电压值超过限值时主动切断PTC加热输出电路，短路故障处理电路用于在发生短路故障时主动切断PTC加热输出电路，短路故障处理电路包括运算放大器U3，运算放大器U3的正相输入端连接电源VE端，反相输入端连接电源负极，输出端连接至PTC加热输出电路的使能信号输入端。其采用运算放大器搭建短路故障处理电路直接切断功率管输出，通过硬件实现了快速保护，有效防止PTC控制器加热功能失效，避免了PTC加热MOS管烧毁，且成本低廉。

技术研发人员：陈龙,徐彪,张康家
受保护的技术使用者：东风本田汽车有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15