一种电动汽车电机控制器的安全状态处理电路制造技术

本发明专利技术涉及一种电动汽车电机控制器的安全状态处理电路，包括主要的安全状态处理路径、备用的安全状态处理路径和高压侧冗余安全状态控制路径，主要的安全状态处理路径包括主要安全逻辑电路和依次连接的PWM信号缓冲器、IGBT驱动电路和三相全桥电路，主要安全逻辑电路接入PWM信号缓冲器和IGBT驱动电路之间的信号传输线路中；PWM信号缓冲器用于接收主控芯片的控制信号进行PWM控制；主要安全逻辑电路用于在主控芯片检测到系统安全相关故障时，接收主控芯片的控制信号，禁止PWM信号缓冲器的PWM控制，并通过IGBT驱动电路控制三相全桥电路，进入对应的安全状态。与现有技术相比，本发明专利技术具有电路符合功能安全要求、拓扑设计合理、易实现、通用性强且性价比高等优点。通用性强且性价比高等优点。通用性强且性价比高等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种电动汽车电机控制器的安全状态处理电路


[0001]本专利技术涉及电动汽车电机控制器领域，尤其是涉及一种电动汽车电机控制器的安全状态处理电路。

技术介绍

[0002]电机控制器是电动汽车的核心动力控制系统，在驾驶过程中若因为系统部件的某些失效导致电机非预期的扭矩输出或是非预期的直流母线过压，可能直接地或间接地对人员产生安全危害事故。功率桥的三相全桥关断和电机三相主动短路是电机控制系统的两种可靠安全状态，及时有效地使系统进入以上安全状态可以预防上述两类非预期失效导致的安全危害事件的发生。
[0003]授权公告号为CN104199370B的专利技术公开了一种车用电机控制器的安全监控电路，包括芯片供电电路、芯片监控电路、故障诊断电路，其中，所述芯片供电电路包括主控芯片电源电路和监控芯片电源电路，主控芯片电源电路用于将电源电压转换成主控芯片所需要的电压，监控芯片电源电路用于将电源电压转换成监控芯片所需要的电压；所述芯片监控电路包括主控芯片和监控芯片，主控芯片连接并控制电机运转，监控芯片用于对主控芯片的运行状态进行监控；所述故障诊断电路包括电机相电流过流检测电路，功率开关过温检测电路，母线电压过压检测电路，IGBT使能信号a，IGBT使能信号b以及功率桥使能信号。
[0004]该安全监控电路通过主控芯片采集模拟信号并控制电机运转，还监控故障诊断电路的数字信号，以此来控制功率开关管，但通过主控芯片直接控制功率开关管存在以下缺陷：
[0005]主控芯片本身即用于控制功率开关管的运行，当还需要根据故障诊断电路的数字信号，对功率开关管进行安全保护控制时，该结构不符合功能安全高等级的要求，并且此时的安全保护控制也难以保证及时性的要求。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在不符合高等级功能安全要求，安全保护及时性差和安全保护覆盖范围不足的缺陷而提供一种电动汽车电机控制器的安全状态处理电路。
[0007]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0008]一种电动汽车电机控制器的安全状态处理电路，包括主要的安全状态处理路径，该主要的安全状态处理路径包括主要安全逻辑电路和依次连接的PWM信号缓冲器、IGBT驱动电路和三相全桥电路，所述主要安全逻辑电路的输出信号接入PWM信号缓冲器和IGBT驱动电路之间的信号传输线路中；
[0009]所述PWM信号缓冲器用于接收主控芯片的控制信号进行PWM控制；所述主要安全逻辑电路用于在主控芯片检测到系统安全相关故障时，接收主控芯片的控制信号，禁止PWM信号缓冲器的PWM控制，并通过IGBT驱动电路控制所述三相全桥电路，选择进入对应的安全状
态。
[0010]进一步地，所述主要安全逻辑电路的输出端线路中还连接有防反隔离二极管。
[0011]进一步地，所述主要安全逻辑电路接收的主控芯片的控制信号包括PWM控制使能信号和快速安全状态控制信号，主要安全逻辑电路根据所述PWM控制使能信号禁止PWM信号缓冲器的PWM控制、根据所述快速安全状态控制信号通过IGBT驱动电路控制所述三相全桥电路，选择进入对应的安全状态。
[0012]进一步地，所述安全状态处理电路还包括备用的安全状态处理路径，该备用的安全状态处理路径包括依次连接的备用安全逻辑电路和低压侧驱动安全逻辑处理电路，所述低压侧驱动安全逻辑处理电路连接所述IGBT驱动电路。
[0013]所述备用安全逻辑电路用于接收主控芯片状态监控信号和高压过压信号，当所述主控芯片状态监控信号为主控芯片失效时，激活所述备用安全逻辑电路，通过低压侧驱动安全逻辑处理电路，禁止IGBT驱动电路响应前级的PWM控制信号，并根据所述高压过压信号通过低压侧驱动安全逻辑处理电路，对IGBT驱动电路进行控制，从而使三相全桥电路选择进入对应的安全状态。
[0014]进一步地，所述备用安全逻辑电路输出有安全状态使能信号、上三桥臂安全状态控制信号和下三桥臂安全状态控制信号，所述低压侧驱动安全逻辑处理电路根据所述安全状态使能信号禁止IGBT驱动电路响应前级的PWM控制信号、根据所述上三桥臂安全状态控制信号和下三桥臂安全状态控制信号对IGBT驱动电路进行控制，从而使三相全桥电路选择进入对应的安全状态。
[0015]进一步地，所述安全状态处理电路还包括高压侧冗余安全状态控制路径，该高压侧冗余安全状态控制路径包括故障逻辑处理电路、高压侧驱动安全逻辑处理电路、高压备用电源和开关管，所述故障逻辑处理电路分别连接所述高压侧驱动安全逻辑处理电路和开关管的门极，所述高压侧驱动安全逻辑处理电路还连接所述IGBT驱动电路，所述开关管的源极连接所述高压备用电源，所述开关管的漏极接入所述IGBT驱动电路和三相全桥电路之间的信号传输线路中，所述高压备用电源连接所述高压侧驱动安全逻辑处理电路；
[0016]所述故障逻辑处理电路用于接收高压过压信号和低压欠压信号，所述高压备用电源的电压小于所述IGBT驱动电路的高压侧电压；所述低压欠压信号为IGBT驱动电路低压侧供电电压信号；
[0017]所述故障逻辑处理电路根据低压欠压信号，使能所述高压侧驱动安全逻辑处理电路，对高压备用电源的电流进行输出处理；
[0018]所述故障逻辑处理电路还根据所述高压过压信号进行检测，若检测到高压过压，则使能所述高压侧驱动安全逻辑处理电路，使得所述IGBT驱动电路输出侧门级控制信号为高阻态；并在延时处理后导通所述开关管控制所述三相全桥电路进入对应的安全状态。
[0019]进一步地，所述安全状态处理电路还包括高压侧过压检测电路，该高压侧过压检测电路用于检测母线电压，生成所述高压过压信号。
[0020]进一步地，所述故障逻辑处理电路包括逻辑组合单元、滤波单元和延时处理单元。
[0021]进一步地，所述开关管漏极通过防反隔离二极管接入所述IGBT驱动电路和三相全桥电路之间的信号传输线路中。
[0022]进一步地，所述安全状态处理电路还包括信号隔离电路，所述低压欠压信号通过
信号隔离电路接入所述故障逻辑处理电路。
[0023]与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
[0024](1)本专利技术主要的安全状态处理路径在主控芯片检测到安全相关故障时，通过主要安全逻辑电路禁止PWM信号缓冲器的PWM控制，并由主要安全逻辑电路根据主控芯片的指令，选择控制三相全桥的上三桥臂或下三桥臂进入安全状态；
[0025]该过程克服了主控芯片沿用原先的PWM控制路径进行保护控制产生的不符合高等级功能安全要求，及时性差以及安全保护范围不足的缺陷；本专利技术主要的安全状态处理路径能保证高等级的功能安全完整性，且能根据主控芯片的信号迅速调整，及时进行启动安全保护。
[0026](2)目前国内外的电机控制系统很少有单独设计专用的安全状态处理电路，在相关故障发生或者相关功能失效后，尤其是主控芯片或主要供电电源失效后，控制器不能安全可靠的启动安全保护功能并有效的维持安全状态。
[0027]本专利技术提出使用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电动汽车电机控制器的安全状态处理电路，其特征在于，包括主要的安全状态处理路径，该主要的安全状态处理路径包括主要安全逻辑电路和依次连接的PWM信号缓冲器、IGBT驱动电路和三相全桥电路，所述主要安全逻辑电路的输出信号接入PWM信号缓冲器和IGBT驱动电路之间的信号传输线路中；所述PWM信号缓冲器用于接收主控芯片的控制信号进行PWM控制；所述主要安全逻辑电路用于在主控芯片检测到系统安全相关故障时，接收主控芯片的控制信号，禁止PWM信号缓冲器的PWM控制，并通过IGBT驱动电路控制所述三相全桥电路，选择进入对应的安全状态。2.根据权利要求1所述的一种电动汽车电机控制器的安全状态处理电路，其特征在于，所述主要安全逻辑电路的输出端线路中还连接有防反隔离二极管。3.根据权利要求1所述的一种电动汽车电机控制器的安全状态处理电路，其特征在于，所述主要安全逻辑电路接收的主控芯片的控制信号包括PWM控制使能信号和快速安全状态控制信号，主要安全逻辑电路根据所述PWM控制使能信号禁止PWM信号缓冲器的PWM控制、根据所述快速安全状态控制信号通过IGBT驱动电路控制所述三相全桥电路，选择进入对应的安全状态。4.根据权利要求1所述的一种电动汽车电机控制器的安全状态处理电路，其特征在于，所述安全状态处理电路还包括备用的安全状态处理路径，该备用的安全状态处理路径包括依次连接的备用安全逻辑电路和低压侧驱动安全逻辑处理电路，所述低压侧驱动安全逻辑处理电路连接所述IGBT驱动电路；所述备用安全逻辑电路用于接收主控芯片状态监控信号和高压过压信号，当所述主控芯片状态监控信号为主控芯片失效时，激活所述备用安全逻辑电路，通过低压侧驱动安全逻辑处理电路，禁止IGBT驱动电路响应前级的PWM控制信号，并根据所述高压过压信号通过低压侧驱动安全逻辑处理电路，对IGBT驱动电路进行控制，从而使三相全桥电路选择进入对应的安全状态。5.根据权利要求4所述的一种电动汽车电机控制器的安全状态处理电路，其特征在于，所述备用安全逻辑电路输出有安全状态使能信号、上三桥臂安全状态控制信号和下三桥臂安全状态控制信号，所述低压侧驱动安全逻辑处理电路根据所述安全状态使能信号禁止IGBT驱动电路响应前级的PWM控...

【专利技术属性】
技术研发人员：梅友忠，陈雷，张舟云，温小伟，董大伟，张朝君，
申请(专利权)人：上海电驱动股份有限公司上海汽车电驱动工程技术研究中心有限公司，
类型：发明
国别省市：