一種具有電機(jī)對(duì)電源短路保護(hù)功能的設(shè)計(jì)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及汽車(chē)電子技術(shù)，具體涉及電機(jī)對(duì)電源短路時(shí)的檢測(cè)電路和保護(hù)、處理方式。
【背景技術(shù)】
[0002]在汽車(chē)電子控制技術(shù)中，直流電機(jī)作為重要的執(zhí)行器件在眾多控制單元中均有使用。直流電機(jī)的可靠性對(duì)于控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)相當(dāng)重要。
[0003]目前常用的直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式均為采用H橋驅(qū)動(dòng)，單片機(jī)通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片進(jìn)行H橋驅(qū)動(dòng)控制。常用的電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片有TLE6284、TLE7182、VNH2SP30等。這些驅(qū)動(dòng)芯片均具有過(guò)壓、過(guò)溫、電機(jī)輸出正負(fù)極之間短路保護(hù)功能。但在實(shí)際使用的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)出現(xiàn)電機(jī)輸出端與電源正極或負(fù)極短路故障時(shí)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片往往無(wú)法對(duì)此類(lèi)故障進(jìn)行故障保護(hù)或故障定位不準(zhǔn)確，存在造成控制單元或直流電機(jī)損壞的風(fēng)險(xiǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]汽車(chē)環(huán)境對(duì)車(chē)載電子設(shè)備可靠性和安全性的要求非常高，不但要求有精確的工作特性，還要求控制系統(tǒng)具有故障檢測(cè)、硬件保護(hù)功能。本發(fā)明公開(kāi)了一種具有電機(jī)對(duì)電源短路保護(hù)功能的針對(duì)直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)，可以對(duì)電機(jī)對(duì)電源短路故障進(jìn)行檢測(cè)并保護(hù)硬件不因短路故障而損壞。
[0005]本發(fā)明公開(kāi)的電路具有適應(yīng)性強(qiáng)、響應(yīng)迅速、配置靈活的特點(diǎn)。當(dāng)電機(jī)輸出端對(duì)電源或?qū)Φ囟搪窌r(shí)，通過(guò)此電路，結(jié)合單片機(jī)信號(hào)處理和計(jì)算，可以及時(shí)關(guān)斷電機(jī)輸出并上傳故障碼，實(shí)現(xiàn)短路檢測(cè)以及在短路故障產(chǎn)生時(shí)對(duì)硬件進(jìn)行保護(hù)。
[0006]本發(fā)明有益的技術(shù)效果是:
本發(fā)明公開(kāi)的設(shè)計(jì)具有實(shí)現(xiàn)容易，成本低，針對(duì)性強(qiáng)、性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)采用本設(shè)計(jì)，可提高直流電機(jī)控制系統(tǒng)的安全性，避免因外部線束問(wèn)題引起的電源正負(fù)極與電機(jī)輸出端短路造成硬件損壞的風(fēng)險(xiǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0007]圖1本設(shè)計(jì)的硬件模塊框圖
圖2對(duì)電控單元電機(jī)輸出端正極電壓的檢測(cè)電路圖3對(duì)電控單元電機(jī)輸出端負(fù)極電壓的檢測(cè)電路圖4對(duì)電控單元工作電源電壓的檢測(cè)電路圖5為本設(shè)計(jì)的軟件故障診斷流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0008]本發(fā)明提出的一種具有電機(jī)對(duì)電源短路保護(hù)功能的設(shè)計(jì)，用軟件、硬件協(xié)同檢測(cè)的方式解決常規(guī)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片無(wú)法實(shí)現(xiàn)的電機(jī)對(duì)電源短路保護(hù)功能問(wèn)題。
[0009]圖1是本設(shè)計(jì)的硬件模塊框圖
圖2、圖3、圖4是本發(fā)明公開(kāi)的電路圖，該電路包括分壓電路和濾波電路。
[0010]以圖2為例，分壓電路由兩個(gè)R1、R2兩個(gè)分壓電阻組成，電控單元電機(jī)輸出端正極電壓(記為Va)經(jīng)分壓處理后電壓值變?yōu)镽2/ (Rl+R2)*Va (記為Vadin)，通過(guò)合理選擇分壓電阻值，即可將Vadin的電壓值控制在0-5V以?xún)?nèi)，從而使電壓值較高的Va變?yōu)闈M(mǎn)足單片機(jī)AD采樣口輸入電壓要求的Vadin信號(hào)。濾波電路由R3、Cl組成，該電路為典型的RC濾波電路，主要作用為保證輸入到單片機(jī)AD 口的MCU_ADIN信號(hào)穩(wěn)定且無(wú)噪聲干擾。單片機(jī)對(duì)MCU_ADIN進(jìn)行采樣和換算，實(shí)時(shí)計(jì)算出電控單元電機(jī)輸出端正極電壓值。
[0011]圖3、圖4的原理與圖1相同，經(jīng)過(guò)信號(hào)處理后最終均可通過(guò)單片機(jī)實(shí)時(shí)計(jì)算出電控單元電機(jī)輸出端負(fù)極電壓值和電控單元工作電源電壓值。
[0012]單片機(jī)通過(guò)對(duì)圖1、圖2、圖3中所示檢測(cè)電路處理后的信號(hào)進(jìn)行模擬-數(shù)字信號(hào)(AD)轉(zhuǎn)換，可以計(jì)算出同一時(shí)刻電控單元電機(jī)輸出端正極電壓(記為Va)、電控單元電機(jī)輸出端負(fù)極電壓(記為Vb)以及電控單元工作電源電壓(記為Vp)。在軟件設(shè)計(jì)時(shí)結(jié)合這三個(gè)電壓值，即可根據(jù)控制系統(tǒng)的實(shí)際工況，對(duì)電機(jī)是否存在對(duì)電源短路故障進(jìn)行判斷和保護(hù)。
[0013]具體故障判斷方式如圖5所示:
(I)電機(jī)控制系統(tǒng)處于空閑模式(即電機(jī)不工作時(shí))時(shí)，若Va米樣值大于(Vp — 0.5V)或小于0.3V，則判定電機(jī)輸出端正極對(duì)電源正極或?qū)﹄娫簇?fù)極短路。同理，若Vb采樣值大于(Vp - 0.5V)或小于0.3V，則判定電機(jī)輸出端負(fù)極對(duì)電源正極或?qū)﹄娫簇?fù)極短路。
[0014](2)電機(jī)控制系統(tǒng)處于正轉(zhuǎn)模式(即電機(jī)輸出端正極電壓為高電平，電機(jī)輸出端負(fù)極電壓為低電平)時(shí)，若Va采樣值小于0.3V，則判定電機(jī)輸出端正極對(duì)電源負(fù)極短路，若Vb采樣值大于(Vp - 0.5V)，則判定電機(jī)輸出端負(fù)極對(duì)電源負(fù)極短路，若Vb采樣值小于0.3V,則判定電機(jī)輸出端負(fù)極對(duì)電源負(fù)極短路。
[0015](3)電機(jī)控制系統(tǒng)處于反轉(zhuǎn)模式(即電機(jī)輸出端正極電壓為低電平，電機(jī)輸出端負(fù)極電壓為高電平)時(shí)，若Vb采樣值小于0.3V，則判定電機(jī)輸出端負(fù)極對(duì)電源負(fù)極短路，若Va采樣值大于(Vp - 0.5V)，則判定電機(jī)輸出端正極對(duì)電源負(fù)極短路，若Va采樣值小于0.3V,則判定電機(jī)輸出端正極對(duì)電源負(fù)極短路。
[0016]在控制系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，若單片機(jī)檢測(cè)到上述任一條件，均判定為產(chǎn)生了電機(jī)對(duì)電源短路的故障。系統(tǒng)立即關(guān)斷電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片并上傳相應(yīng)的故障信息，此時(shí)H橋高低端不會(huì)導(dǎo)通，電機(jī)輸出端正、負(fù)極變?yōu)楦咦钁B(tài)，短路故障不會(huì)造成控制系統(tǒng)或直流電機(jī)損壞。在電控單元系統(tǒng)中使用本設(shè)計(jì)，即可實(shí)現(xiàn)電機(jī)對(duì)電源短路故障的診斷和硬件保護(hù)功能。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種具有電機(jī)對(duì)電源短路保護(hù)功能的針對(duì)直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)，其特征在于:該設(shè)計(jì)采用軟件、硬件結(jié)合的方式進(jìn)行短路故障檢測(cè)，當(dāng)電機(jī)輸出端對(duì)電源或?qū)Φ囟搪窌r(shí)，通過(guò)此電路，結(jié)合單片機(jī)信號(hào)處理和計(jì)算，可以及時(shí)關(guān)斷電機(jī)輸出并上傳故障碼，實(shí)現(xiàn)短路檢測(cè)以及在短路故障產(chǎn)生時(shí)對(duì)硬件進(jìn)行保護(hù)。
2.如權(quán)利要求1所述設(shè)計(jì)，其特征在于:電控單元電機(jī)輸出端正極電壓、電控單元電機(jī)輸出端負(fù)極電壓、電控單元工作電源電壓經(jīng)分壓處理后變?yōu)闈M(mǎn)足單片機(jī)AD采樣口輸入電壓要求的信號(hào)；濾波電路保證輸入到單片機(jī)AD采樣口的信號(hào)穩(wěn)定且無(wú)噪聲干擾；單片機(jī)對(duì)信號(hào)進(jìn)行采樣和換算，實(shí)時(shí)計(jì)算出電控單元電機(jī)輸出端正負(fù)極電壓值和電控單元工作電源電壓值，根據(jù)控制系統(tǒng)的實(shí)際工況，對(duì)電機(jī)是否存在對(duì)電源短路故障進(jìn)行判斷，從而實(shí)現(xiàn)短路故障識(shí)別和短路硬件保護(hù)。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種具有電機(jī)對(duì)電源短路保護(hù)功能的針對(duì)直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)。該設(shè)計(jì)用軟件、硬件協(xié)同檢測(cè)的方式解決常規(guī)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片無(wú)法實(shí)現(xiàn)電機(jī)對(duì)電源短路保護(hù)功能的問(wèn)題。硬件電路主要包括分壓電路和濾波電路兩部分，軟件部分則主要通過(guò)單片機(jī)對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，結(jié)合電機(jī)實(shí)際工況，對(duì)短路情況加以判別并進(jìn)行硬件保護(hù)。其主要特點(diǎn)為：具有電機(jī)輸出端對(duì)電源正極短路保護(hù)功能；具有電機(jī)輸出端對(duì)電源負(fù)極短路保護(hù)功能。
【IPC分類(lèi)】H02H7-08
【公開(kāi)號(hào)】CN104638613
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201310559253
【發(fā)明人】姜超, 萬(wàn)禮華, 彭俊, 王懷翊
【申請(qǐng)人】重慶金美通信有限責(zé)任公司
【公開(kāi)日】2015年5月20日
【申請(qǐng)日】2013年11月12日