一种电动汽车电机控制器驱动电源过流保护电路的制作方法

本实用新型涉及电动汽车电机控制领域，尤其是涉及一种电动汽车电机控制器驱动电源过流保护电路。

背景技术：

电机控制器内辅助驱动电源模块，作为提供给igbt三相全桥的驱动电源和旋转编码器功率放大器的驱动电源。如图1所示，当某igbt发生失效导致igbt的门极与发射级短路或门极驱动电路过流故障时，使得这相驱动电源负载电流增大导致驱动电源模块发生短路或过流路保护，从而关掉了整个驱动电源模块的电压输出影响了其他相驱动电源供电。当控制器此时又需要执行和响应系统功能安全需求动作使igbt打开或导通，因驱动电源已发生短路或过流保护无电压输出，igbt就无法受控动作，从而影响整体系统的安全机制。

技术实现要素：

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种电动汽车电机控制器驱动电源过流保护电路。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种电动汽车电机控制器驱动电源过流保护电路，包括控制器驱动电源以及分别与控制器驱动电源连接的igbt三相全桥和旋转编码器驱动电源，该电路还包括微处理器和分别设置在控制器驱动电源输出端与igbt三相全桥的u相驱动电源、v相驱动电源、w相驱动电源以及旋转编码器驱动电源之间的u相igbt驱动电源过流保护子电路、v相igbt驱动电源过流保护子电路、w相igbt驱动电源过流保护子电路以及旋转编码器驱动电源过流保护子电路。

所述的u相igbt驱动电源过流保护子电路、v相igbt驱动电源过流保护子电路、w相igbt驱动电源过流保护子电路以及旋转编码器驱动电源过流保护子电路结构相同，且分别与微处理器连接。

每个驱动电源过流保护子电路均包括过流触发回路、诊断回路、使能回路、恒流控制回路和第一开关管。

所述的过流触发回路包括电流采样电阻、第一二极管、第一分压电阻和三极管，所述的控制器驱动电源的输出端依次通过电流采样电阻和第一开关管与对应的驱动电源连接，所述的三极管的发射极与控制器驱动电源的输出端连接，集电极与第一开关管的控制端连接，基极分别与诊断回路和第一开关管的控制端连接，所述的第一二极管正极与电流采样电阻连接，负极通过第一分压电阻与三极管的基极连接。

所述的诊断回路包括偏置电阻、第一电阻和第三开关管，所述的控制器驱动电源的输出端依次通过偏置电阻、第一电阻和第三开关管接地，所述的微处理器的诊断信号引脚与第三开关管的控制端连接，所述的三极管的基极连接到偏置电阻和第一电阻之间。

所述的使能回路包括第二电阻、第五电阻和第二开关管，所述的电流采样电阻依次通过第二电阻、第五电阻和第二开关管接地，所述的微处理器的使能信号引脚与第二开关管的控制端连接，所述的第一开关管的控制端连接到第二电阻和第五电阻之间。

所述的恒流控制回路包括第二分压电阻、第四开关管、第三电阻、第四电阻和滤波电容，所述的第一分压电阻依次通过第二分压电阻、第四开关管和第二开关管接地，所述的第二电阻依次通过第三电阻、第四电阻和第二开关管接地，所述的滤波电容与第四电阻并联，所述的第四开关管地控制端连接到第三电阻和第四电阻之间。

所述的过流触发回路还包括一接地电阻，该接地电阻一端连接到第一二极管和第一分压电阻之间，另一端接地。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

当驱动电源启动时，需要对负载电容充电，且有较大瞬时充电电流，为了解决和有效避免误过流动作，设计了缓冲恒定电流输出功能，此设计有功能诊断功能：在控制器初始化和故障诊断过程中，可以过mcu微处理器发出使能和诊断信号，通过检测驱动电源电压来判断是否有真实过流故障发生。

附图说明

图1为现有的电机控制器内辅助驱动电源模块的电路示意图。

图2为本实用新型的电路结构示意图。

图3为各驱动电源过流保护子电路的电路结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。

实施例：

如图2所示，本实用新型提供一种电动汽车电机控制器驱动电源过流保护电路，该电路包括控制器驱动电源以及分别与控制器驱动电源连接的igbt三相全桥和旋转编码器驱动电源、微处理器和分别设置在控制器驱动电源输出端与igbt三相全桥的u相驱动电源、v相驱动电源、w相驱动电源以及旋转编码器驱动电源之间的u相igbt驱动电源过流保护子电路、v相igbt驱动电源过流保护子电路、w相igbt驱动电源过流保护子电路以及旋转编码器驱动电源过流保护子电路。

u相igbt驱动电源过流保护子电路、v相igbt驱动电源过流保护子电路、w相igbt驱动电源过流保护子电路以及旋转编码器驱动电源过流保护子电路结构相同，且分别与微处理器连接。

如图3所示，u相igbt驱动电源过流保护子电路、v相igbt驱动电源过流保护子电路、w相igbt驱动电源过流保护子电路以及旋转编码器驱动电源过流保护子电路结构的结构具体包括过流触发回路、诊断回路、使能回路、恒流控制回路和第一开关管t1。

过流触发回路包括电流采样电阻r1、第一二极管d1、第一分压电阻r3和三极管q1，控制器驱动电源的输出端依次通过电流采样电阻r1和第一开关管t1与对应的驱动电源连接，三极管q1的发射极与控制器驱动电源的输出端连接，集电极与第一开关管t1的控制端连接，基极分别与诊断回路和第一开关管t1的控制端连接，第一二极管d1正极与电流采样电阻r1连接，负极通过第一分压电阻r3与三极管q1的基极连接。

诊断回路包括偏置电阻r2、第一电阻r5和第三开关管t3，控制器驱动电源的输出端依次通过偏置电阻r2、第一电阻r5和第三开关管t3接地，微处理器的诊断信号引脚与第三开关管t3的控制端连接，三极管q1的基极连接到偏置电阻r2和第一电阻r5之间。

使能回路包括第二电阻r8、第五电阻r9和第二开关管t2，电流采样电阻r1依次通过第二电阻r8、第五电阻r9和第二开关管t2接地，微处理器的使能信号引脚与第二开关管t2的控制端连接，第一开关管t1的控制端连接到第二电阻r8和第五电阻r9之间。

恒流控制回路包括第二分压电阻r4、第四开关管t4、第三电阻r6、第四电阻r7和滤波电容c1，第一分压电阻r3依次通过第二分压电阻r4、第四开关管t4和第二开关管t2接地，第二电阻r8依次通过第三电阻r6、第四电阻r7和第二开关管t2接地，滤波电容c1与第四电阻r7并联，第四开关管t4地控制端连接到第三电阻r6和第四电阻r7之间。

过流触发回路还包括一接地电阻，该接地电阻一端连接到第一二极管d1和第一分压电阻r3之间，另一端接地。

本实用新型的工作原理如下：

当各相igbt及驱动电路或旋转编码器励磁侧线圈负载发生短路时，超过设定过流保护电路阀值，则会继续维持一定时间的恒定电流输出能力，而后断开与负载端的连接，其他相的驱动电源不会因为此相发生短路而功能受影响。

三级管q1的be电压约等于二极管d1前向压降与电流采样电阻r1的端电压，也就是veb≈vd1+vr1，其中使三极管q1导通的veb值和二极管d1的前向电压值vd1可通过器件特性表获得，而vr1等于此通路驱动电流值与采样电阻r1阻值的乘积，也就是vr1＝iload*r1当负载电流iload增大使vr1也增大达到了使三极管q1导通的veb的阀值时，q1导通，q1的c极电压升高，第五电阻r9的端电压也升高，从而使第一开关管t1驱动电压下降，致使第一开关管t1关闭，从而实现了过流保护的功能

当负载电流iload瞬时增大后又下降或者为脉冲式变化，会导致过流与退过流切换，也就是开关管t1开关切换，造成电路的不稳定保护状态。为了解决这一问题，本实用新型增加了由r3，t4，r7，c1构成的滤波网络电路。当上述过流状态触发后，q1的c极电压上升，通过电阻r6，r7对c1充电。当c1充电时的电压上升到开关管t4导通的阀值后，t4导通。那么q1的be极电流可通过r4，t4回路流过，从而不受过流负载的影响，使q1一直导通，t1从而一直关闭，锁定了避免t1的开关切换的状态。

当mcu上电初始化功能时，使能信号有效置高电压位，开关管t2导通。此过流保护电路能正常工作。当使能信号置低电压位，t2关闭此过流保护电路无地回流路径而不工作。

因驱动电源输出电压有反馈给mcu的信号，当过流发生且导致第一开关管t1关闭时，驱动电源输出电压会降低到触发mcu软件系统内设定的阀值时，mcu软件系统判断出了有此过流故障的发生。

为了增强系统的鲁棒性，设置了初始化诊断信号检测。当诊断信号使能时，第三开关管t3导通，电流会流过偏置电阻r2和第一电阻r5，致使偏置电阻r2形成电压差，从而使q1导通，进而第一开关管t1关闭，mcu检测到无驱动电源输出电压。