基于数字逻辑芯片实现的电机控制器安全保护电路及方法技术

本发明专利技术公开了一种基于数字逻辑芯片实现的电机控制器安全保护电路，包括MCU主动短路使能模块，用于接收故障诊断信号，判断故障诊断信号的信号状态，在电机转速大于预设转速时，输出与转换后信号状态对应的MCU主动短路使能信号并传输至硬件故障主动短路模块；硬件故障关断模块，用于接收故障诊断信号，输出与转换后信号状态对应的功能安全关断信号并传输至I GBT门极驱动芯片，转换为关断模式；硬件故障主动短路模块，用于接收故障诊断信号，输出与转换后信号状态对应的主动短路使能信号并传输至I GBT门极驱动芯片，触发主动短路模式；正常状态时，进入正常扭矩控制模式，发生硬件故障时，进入功能安全模式，提高了电路响应速度，确保控制器的安全性能。确保控制器的安全性能。确保控制器的安全性能。

【技术实现步骤摘要】
基于数字逻辑芯片实现的电机控制器安全保护电路及方法


[0001]本专利技术涉及电动汽车电机控制器
，尤其涉及一种基于数字逻辑芯片实现的电机控制器安全保护电路及方法。

技术介绍

[0002]电动汽车电机控制器是将电池的直流电逆变为三相交流电驱动电机旋转，电机驱动车轮使车辆运行；电机控制器包含控制电路、驱动电路、采样电路、故障诊断电路、安全保护电路等，当前电动汽车上使用较多的电机为三相永磁同步电机，此电机在高转速下会产生较高的反电动势；在故障状态下，为防止电机控制器内部的高压部件受反电动势的损坏、车辆安全的行驶，安全保护电路的设计至关重要；
[0003]目前的安全保护电路设计主要依靠CPLD，即复杂可编程逻辑部件实现，通过硬件编程的方式实现逻辑功能，此方案存在如下缺点：
[0004]1、如图1所示，CPLD部件内部复杂，如数字IO模块、逻辑块、器件内部可编程模块功能复杂，电路响应慢，且对工程技术人员的要求高，需要专业的编程人员操作，后续产品的维护较困难，安全性能有待提升；
[0005]2、基于CPLD实现的安全保护电路成本高，产品市场竞争力弱；
[0006]3、基于CPLD实现的安全保护电路生产时，需要单独下载逻辑程序，导致生产节拍变慢，降低了生产效率。
[0007]鉴于此，有必要提出一种基于数字逻辑芯片实现的电机控制器安全保护电路。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的是提供一种基于数字逻辑芯片实现的电机控制器安全保护电路及方法，提高了保护电路的响应速度，确保电机控制器的安全性能。
[0009]本专利技术提供了一种基于数字逻辑芯片实现的电机控制器安全保护电路，包括：MCU主动短路使能模块、硬件故障关断模块和硬件故障主动短路模块，
[0010]所述MCU主动短路使能模块，用于接收第一故障诊断信号，判断所述第一故障诊断信号的信号状态，在目标电机的转速信号大于预设转速时，输出MCU主动短路使能信号并传输至所述硬件故障主动短路模块；
[0011]所述硬件故障关断模块，用于接收第二故障诊断信号，控制输出信号的高低信号状态转换，输出与转换后信号状态对应的功能安全关断信号并将所述功能安全关断信号传输至I GBT门极驱动芯片的功能安全使能端，由PWM状态转换为关断模式，触发关断模式；
[0012]所述硬件故障主动短路模块，用于接收第三故障诊断信号，控制输出信号的高低信号状态转换，输出与转换后信号状态对应的上桥和下桥主动短路使能信号并传输至所述I GBT门极驱动芯片控制端，触发主动短路模式；
[0013]其中，当所述电机控制器处于正常状态时，进入正常扭矩控制模式，当所述电机控制器发生硬件故障时，进入功能安全模式。
[0014]作为优选地，所述硬件故障主动短路模块包括第一非门、第一与门、PWM信号整流模块、或非门、三态门、第二非门、第二与门、第三与门，所述PWM信号整流模块的输入端与I GBT不同的门极反馈信号连接，所述PWM信号整流模块的输出端与所述或非门的输入端连接；且所述第一非门的输入端与所述MCU主动短路使能信号连接，所述第一非门的输出端与所述第一与门的第一输入端连接，所述第一与门的第二输入端与过压故障诊断信号连接，所述第一与门的输出端与所述或非门的输入端连接；所述三态门的使能端与I GBT上桥故障诊断信号连接，所述三态门的输入端与I GBT下桥故障诊断信号连接，所述三态门的输出端与所述第二非门的输入端、第三与门的第一输入端连接，且所述三态门的输出端连接上拉电阻，所述第二非门的输出端与所述第二与门的第一输入端连接，所述或非门的输出端与所述第二与门的第二输入端、第三与门的第二输入端连接，所述第二与门的输出端输出上桥主动短路使能信号，所述第三与门的输出端输出下桥主动短路使能信号。
[0015]作为优选地，所述硬件故障主动短路模块中，所述第三故障诊断信号至少包括I GBT不同的门极反馈信号、MCU主动短路使能信号、过压故障诊断信号、I GBT上桥故障诊断信号和I GBT下桥故障诊断信号；所述I GBT不同的门极反馈信号包括U相上桥I GBT门极反馈信号、U相下桥I GBT门极反馈信号、V相上桥I GBT门极反馈信号、V相下桥I GBT门极反馈信号、W相上桥IGBT门极反馈信号和W相下桥I GBT门极反馈信号。
[0016]作为优选地，所述MCU主动短路使能模块包括MCU芯片，所述MCU芯片的输入端分别与电源管理故障诊断信号、I GBT上桥故障诊断信号、I GBT下桥故障诊断信号和过流故障诊断信号连接，所述MCU芯片的输出端输出MCU主动短路使能信号。
[0017]作为优选地，所述MCU主动短路使能模块中，所述第一故障诊断信号至少包括电源管理故障诊断信号、I GBT上桥故障诊断信号、I GBT下桥故障诊断信号和过流故障诊断信号。
[0018]作为优选地，所述硬件故障关断模块包括第四与门，所述第四与门的输入端分别与电源管理故障诊断信号、I GBT上桥故障诊断信号、I GBT下桥故障诊断信号、过压故障诊断信号和过流故障诊断信号连接，所述第四与门的输出端输出功能安全关断信号。
[0019]作为优选地，所述硬件故障关断模块中，所述第二故障诊断信号至少包括电源管理故障诊断信号、I GBT上桥故障诊断信号、I GBT下桥故障诊断信号、过压故障诊断信号和过流故障诊断信号。
[0020]作为优选地，当所述电机控制器处于正常扭矩控制模式时，设置输入信号的逻辑为硬件故障诊断信号为高逻辑、MCU主动短路使能信号为低逻辑和I GBT门极反馈信号为PWM信号，则输出信号的逻辑为功能安全关断信号为高逻辑，上桥主动短路信号、下桥主动短路信号为低逻辑。
[0021]本专利技术还提供了一种基于数字逻辑芯片实现的电机控制器安全保护方法，包括：
[0022]接收第一故障诊断信号，判断所述第一故障诊断信号的信号状态，在目标电机的转速信号大于预设转速时，输出MCU主动短路使能信号并传输至所述硬件故障主动短路模块；
[0023]接收第二故障诊断信号，控制输出信号的高低信号状态转换，输出与转换后信号状态对应的功能安全关断信号并将所述功能安全关断信号传输至I GBT门极驱动芯片的功能安全使能端，由PWM状态转换为关断模式，触发关断模式；
[0024]接收第三故障诊断信号，控制输出信号的高低信号状态转换，输出与转换后信号状态对应的上桥和下桥主动短路使能信号并传输至所述I GBT门极驱动芯片的控制端，触发主动短路模式；
[0025]其中，当所述电机控制器处于正常状态时，进入正常扭矩控制模式，当所述电机控制器发生硬件故障时，进入功能安全模式。
[0026]本专利技术还提供了一种电机控制器设备，所述电机控制器设备包括如本专利技术实施例所述的安全保护电路。
[0027]针对现有技术，本专利技术具有如下的有益效果：
[0028]1、本专利技术所提供的基于数字逻辑芯片实现的电机控制器安全保护电路是以数字逻辑芯片搭建的安全保护电路，提高了保本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于数字逻辑芯片实现的电机控制器安全保护电路，其特征在于，包括：MCU主动短路使能模块、硬件故障关断模块和硬件故障主动短路模块，所述MCU主动短路使能模块，用于接收第一故障诊断信号，判断所述第一故障诊断信号的信号状态，在目标电机的转速信号大于预设转速时，输出与转换后信号状态对应的MCU主动短路使能信号并传输至所述硬件故障主动短路模块；所述硬件故障关断模块，用于接收第二故障诊断信号，控制输出信号的高低信号状态转换，输出与转换后信号状态对应的功能安全关断信号并将所述功能安全关断信号传输至IGBT门极驱动芯片的功能安全使能端，由PWM状态转换为关断模式，触发关断模式；所述硬件故障主动短路模块，用于接收第三故障诊断信号，控制输出信号的高低信号状态转换，输出与转换后信号状态对应的上桥和下桥主动短路使能信号并传输至所述IGBT门极驱动芯片控制端，触发主动短路模式；其中，当所述电机控制器处于正常状态时，进入正常扭矩控制模式，当所述电机控制器发生硬件故障时，进入功能安全模式。2.如权利要求1所述的基于数字逻辑芯片实现的电机控制器安全保护电路，其特征在于，所述硬件故障主动短路模块包括第一非门、第一与门、PWM信号整流模块、或非门、三态门、第二非门、第二与门、第三与门，所述PWM信号整流模块的输入端与IGBT不同的门极反馈信号连接，所述PWM信号整流模块的输出端与所述或非门的输入端连接；且所述第一非门的输入端与所述MCU主动短路使能信号连接，所述第一非门的输出端与所述第一与门的第一输入端连接，所述第一与门的第二输入端与过压故障诊断信号连接，所述第一与门的输出端与所述或非门的输入端连接；所述三态门的使能端与IGBT上桥故障诊断信号连接，所述三态门的输入端与IGBT下桥故障诊断信号连接，所述三态门的输出端与所述第二非门的输入端、第三与门的第一输入端连接，且所述三态门的输出端连接上拉电阻，所述第二非门的输出端与所述第二与门的第一输入端连接，所述或非门的输出端与所述第二与门的第二输入端、第三与门的第二输入端连接，所述第二与门的输出端输出上桥主动短路使能信号，所述第三与门的输出端输出下桥主动短路使能信号。3.如权利要求1所述的基于数字逻辑芯片实现的电机控制器安全保护电路，其特征在于，所述硬件故障主动短路模块中，所述第三故障诊断信号至少包括IGBT不同的门极反馈信号、MCU主动短路使能信号、过压故障诊断信号、IGBT上桥故障诊断信号和IGBT下桥故障诊断信号；所述IGBT不同的门极反馈信号包括U相上桥IGBT门极反馈信号、U相下桥IGBT门极反馈信号、V相上桥IGBT门极反馈信号、V相下桥IGBT门极反馈信号、W相上桥IGBT门极反馈信号和W相下桥I...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘龙波，
申请(专利权)人：华域麦格纳电驱动系统有限公司，
类型：发明
国别省市：