一種電動車用永磁同步電機和控制器系統的溫度檢測電路的製作方法

2023-06-02 20:15:41

專利名稱：一種電動車用永磁同步電機和控制器系統的溫度檢測電路的製作方法
技術領域：
本發明屬於電機和其控制器設計領域，具體涉及一種純電動車用永磁同步電機溫度和控制器溫度的檢測電路。
背景技術：
目前純電動車是研究和開發的熱門領域，而永磁同步電機在電動車上的應用日趨廣泛。為了保證電機和控制器系統正常工作，必須對永磁同步電機的定子溫度以及控制器的功率模塊、散熱器、PCB板進行檢測。因此採用熱敏電阻作為傳感器來檢測溫度。

發明內容
本發明的目的在於提供一種電動車用永磁同步電機和控制器系統的溫度檢測電路，使得電機及控制器系統的溫度檢測結果更精確，從而保證電機系統的穩定運行。本發明具體採用以下技術方案
一種電動車用永磁同步電機和控制器系統的溫度檢測電路，包括4路熱敏電阻溫度傳感器、電壓採樣電路、電壓調整電路、放大及濾波電路和數位訊號處理器，其特徵在於
所述4路熱敏電阻溫度傳感器分別為永磁同步電機定子溫度傳感器、控制器系統功率模塊散熱器溫度傳感器、控制器系統功率模塊的PCB板溫度傳感器和控制器系統的功率模塊溫度傳感器，該4路金屬熱電阻傳感器分別設置在永磁同步電機定子、所述控制器系統的功率模塊散熱器、所述控制器系統功率模塊的PCB板以及控制器系統的功率模塊部位；
所述電壓採樣電路分別通過4路熱敏電阻溫度傳感器的熱敏電阻及相應分壓電阻組成的4路第一分壓電路，然後將經過熱敏電阻的電壓信號Vktd接入第一電壓跟隨電路後得到4路熱敏電阻傳感器的電壓採樣信號；
將所述電壓採樣信號輸入至電壓調整電路，電壓調整電路通過依次相連的第二分壓電路和第二電壓跟隨電路後得到調整後的4路輸出電壓；
將所述調整後的4路輸出電壓輸入至所述放大及濾波電路，經放大和濾波處理後將得到電壓幅值符合數位訊號處理器輸入要求的電壓信號輸入至數位訊號處理器；
最後根據輸入至所述數位訊號處理器的電壓信號分別計算永磁同步電機定子、所述控制器系統的功率模塊散熱器、所述控制器系統功率模塊的PCB板以及控制器系統的功率的溫度值。本發明提供的對電機和控制器系統的溫度採集主要是使用熱敏電阻，通常為半導體陶瓷。檢測電路的工作原理是熱敏電阻、分壓電阻、直流電源Vrc進行電路串聯連接，再接電壓跟隨電路就構成溫度電壓信號採樣電路。將溫度電壓信號送給電壓調整電路，得到調整後的溫度電壓信號。最後將調整後的溫度電壓信號送給放大、濾波電路，經過處理後送給DSP/MCU，經過計算後就得到相應的溫度值。本發明提供的溫度檢測電路包括對永磁同步電機溫度的檢測電路和對控制器的溫度電路。其中對電機的溫度檢測主要是針對電機定子溫度，對控制器的溫度檢測則包括對功率模塊、散熱器和PCB的溫度。同現有的發明檢測電路相比，本發明使得對電機和控制器系統的溫度檢測更加全面，整個系統運行更加可靠，安全。


圖1是溫度檢測電路組成原理圖； 圖2是熱敏電阻傳感器溫度檢測電路圖3是熱敏電阻傳感器溫度檢測電路電壓採樣部分電路圖； 圖4是熱敏電阻傳感器溫度檢測電路電壓調整部分電路圖； 圖5是熱敏電阻傳感器溫度檢測電路放大、濾波部分電路圖。
具體實施例方式下面結合本發明附圖做詳細說明。如圖1所示，本發明提供了一種電動車用永磁同步電機和控制器系統的溫度檢測電路，包括對功率模塊溫度、電機定子溫度、功率模塊散熱板溫度及功率模塊PCB板溫度信號的檢測。工作原理是4路採樣後的熱敏電阻電壓信號經過電壓調整電路，得到的4路輸出電壓信號輸入至放大及濾波電路後得到電壓幅值符合數位訊號處理器輸入要求的電壓信號。最後將電壓信號輸入至DSP/MCU分別進行處理計算就得到檢測的溫度值。圖2是熱敏電阻傳感器溫度檢測電路圖，可將其等效看作圖3所示的電壓採樣電路、圖4所示的電壓調整電路和圖5的放大、濾波電路。本發明溫度檢測電路的工作過程是 熱敏電阻、分壓電阻、直流電源Vrc進行電路串聯連接，通過電路分壓計算，得到熱敏電阻的電壓(對地)Vktd送給第一放大器Al的同向輸入端。第一放大器Al是電壓跟隨連接，其輸出電壓值力。等於VKTD，將其送給電壓調整電路進行分壓，再送給第二放大器A2，得到採樣、 調整後的溫度電壓信號V2。。最後將N20送給二階低通濾波電路，處理後的電壓信號V3。送給 DSP/MCU。圖3是熱敏電阻傳感器溫度檢測電路電壓採樣電路部分電路圖，所述電壓採樣電路包括由熱敏電阻、第一分壓電阻R1、第二分壓電阻&、直流電源Vcc組成的所述第一分壓電路，和由第一放大器Al組成的第一電壓跟隨電路，所述熱敏電阻一端接第一分壓電阻R1 的一端，熱敏電阻的另一端接第二分壓電壓&的一端，第一分壓電阻禮的另一端接直電源 Vrc，第二分壓電壓&的另一端接電源地，熱敏電阻的電壓信號Vktd連接第一放大器Al的同向輸入端，反向輸入端一方面通過第三電阻R3連接到地，另一方面通過第四電阻R4連接到第一放大器Al的輸出端。對於分壓電路，因DSP的AD通道的輸入電壓必須滿足一定範圍， 電壓過高會造成AD管腳的損壞，所以加入分壓電阻，保證輸入電壓滿足要求。電壓跟隨電路可以起到阻抗匹配的作用，能夠使得後一級的放大電路更好的工作，輸出電壓又不受後級阻抗影響。此外電壓跟隨電路還具有隔離作用，使前、後級電路之間互不影響。根據電路圖易得到，V1q=Vktd=Vcc X (RETD+R2) / ( RktJR1+ R2)
圖4是熱敏電阻傳感器溫度檢測電路電壓調整部分電路圖。所述電壓調整電路包括由第五分壓電阻&、第六分壓電阻&組成的第二分壓電路，和由第二放大器A2組成的第二電壓跟隨電路；電壓採樣電路輸出的電壓採樣信號V2in通過第五分壓電阻&連接到第二放大器A2的同向輸入端，第六分壓電阻&一端和第二放大器A2的同向輸入端連接，另一端則連接到電源地，第二放大器A2的反向輸入端連接到輸出端。輸入電壓信號V2in、第五分壓電阻 &、第二分壓電阻&是串聯分壓連接，第二放大器A2電源端接至V。。。根據電路圖易得到 V20= V2IN X R6/( R5+ R6),且 V10= V2in，則有
V20= V10XR6/( R5+ R6)= VccX { (Retd+R2)/( RktJR1+ R2)} X IR6/( R5+ R6)! 圖5是熱敏電阻傳感器溫度檢測電路放大、濾波部分電路圖。該電路實際是一個二階低通濾波電路，由兩節RC濾波電路和同相比例放大電路組成。若取l 9=R1(1=l ，C5=C6=C,則二階低通濾波電路的增益kin = 1+ R1(1/R9=2。經過二階低通濾波後輸出的電壓V3。= V3in XGain=2 V3in，通過二階低通濾波器後輸出電壓得到了提高。易得到 V3。=2 V3IN=2 V2O=2 VccX { (RETD+R2)/( RKTJR1+ R2)} X IR6/( R5+ R6)}
本發明申請人結合說明書附圖對本發明的實施例做了詳細的說明與描述，但是本領域技術人員應該理解，以上實施例僅為本發明的優選實施方案，詳盡的說明只是為了幫助讀者更好地理解本發明精神，而並非對本發明保護範圍的限制，相反，任何基於本申請發明精神所作的任何改進或修飾都應當落在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種電動車用永磁同步電機和控制器系統的溫度檢測電路，包括4路熱敏電阻溫度傳感器、電壓採樣電路、電壓調整電路、放大及濾波電路和數位訊號處理器，其特徵在於所述4路熱敏電阻溫度傳感器分別為永磁同步電機定子溫度傳感器、控制器系統功率模塊散熱器溫度傳感器、控制器系統功率模塊的PCB板溫度傳感器和控制器系統的功率模塊溫度傳感器，該4路金屬熱電阻傳感器分別設置在永磁同步電機定子、所述控制器系統的功率模塊散熱器、所述控制器系統功率模塊的PCB板以及控制器系統的功率模塊部位；所述電壓採樣電路分別通過4路熱敏電阻溫度傳感器的熱敏電阻及相應分壓電阻組成的4路第一分壓電路，然後將經過熱敏電阻的電壓信號Vktd接入第一電壓跟隨電路後得到4路熱敏電阻傳感器的電壓採樣信號；將所述電壓採樣信號輸入至電壓調整電路，電壓調整電路通過依次相連的第二分壓電路和第二電壓跟隨電路後得到調整後的4路輸出電壓；將所述調整後的4路輸出電壓輸入至所述放大及濾波電路，經放大和濾波處理後將得到電壓幅值符合數位訊號處理器輸入要求的電壓信號輸入至數位訊號處理器；最後根據輸入至所述數位訊號處理器的電壓信號分別計算永磁同步電機定子、所述控制器系統的功率模塊散熱器、所述控制器系統功率模塊的PCB板以及控制器系統的功率的溫度值。
2.根據權利要求1或2所述的電動車用永磁同步電機和控制器系統的溫度檢測電路， 其特徵在於所述熱敏電阻溫度傳感器採用負溫度係數的熱敏電阻，該熱敏電阻是陶瓷材料且對溫度敏感的電阻器，其電阻值和溫度呈非線性。
3.根據權利要求1所述的電動車用永磁同步電機和控制器系統的溫度檢測電路，其特徵在於所述電壓採樣電路包括由熱敏電阻、第一分壓電阻(禮)、第二分壓電阻(R2)、直流電源 Vrc組成的所述第一分壓電路，和由第一放大器(Al)組成的第一電壓跟隨電路，所述熱敏電阻一端接第一分壓電阻(R1)的一端，熱敏電阻的另一端接第二分壓電壓α2)的一端，第一分壓電阻(R1)的另一端接直電源V⑵第二分壓電壓α2)的另一端接電源地，熱敏電阻的電壓信號Vktd連接第一放大器(Al)的同向輸入端，反向輸入端一方面通過第三電阻( )連接到地，另一方面通過第四電阻(R4)連接到第一放大器(Al)的輸出端。
4.根據權利要求1所述的電動車用永磁同步電機和控制器系統的溫度檢測電路，其特徵在於所述電壓調整電路包括由第五分壓電阻α5)、第六分壓電阻(&)組成的第二分壓電路，和由第二放大器(Α2)組成的第二電壓跟隨電路；電壓採樣電路輸出的電壓採樣信號 V2in通過第五分壓電阻( )連接到第二放大器(Α2)的同向輸入端，第六分壓電阻(&) 一端和第二放大器(Α2)的同向輸入端連接，另一端則連接到電源地，第二放大器(Α2)的反向輸入端連接到輸出端。
5.根據權利要求1所述的電動車用永磁同步電機和控制器系統的溫度檢測電路，其特徵在於所述放大及濾波電路優選為一個二階低通濾波電路，由兩節RC濾波電路和同相比例放大電路組成。
6.根據權利要求1所述的電動車用永磁同步電機和控制器系統的溫度檢測電路，其特徵在於所述數位訊號處理器可以為DSP或其他微控制器單元。
全文摘要
本發明涉及一種電動車用永磁同步電機和控制器系統的溫度檢測電路。該電路包括對電機的定子溫度檢測電路、控制器的功率模塊溫度檢測電路、功率模塊散熱器溫度檢測電路及功率模塊PCB板溫度檢測檢測電路。該電路使用熱敏電阻作為傳感器對各個溫度信號進行檢測，經A/D轉換後送給控制器的DSP/MCU，經過處理計算後得到檢測的溫度值。本發明提出一種檢測處理電路的實現方案，同現有的溫度檢測方法相比能夠實現多達4路的溫度檢測，檢測更全面、可靠。
文檔編號H02P6/00GK102195541SQ20111013213
公開日2011年9月21日 申請日期2011年5月21日 優先權日2011年5月21日
發明者張正興, 滕波, 肖偉, 薛山 申請人:重慶長安新能源汽車有限公司, 重慶長安汽車股份有限公司