用于检测车辆的电机控制器的安全性的装置制造方法
用于检测车辆的电机控制器的安全性的装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于检测车辆的电机控制器的安全性的装置，其包括：检测信号生成模块，其被配置为产生第一检测信号；第一信号调理模块，其被配置为对所产生的第一检测信号进行放大，以产生第二检测信号；安全性检查模块，其被配置为响应于与电机控制器相关的操作，使第二检测信号通过或阻止第二检测信号通过；第二信号调理模块，其被配置为对所通过的第二检测信号进行缩小，以产生第三检测信号；比较模块，其被配置为将第一检测信号与第三检测信号进行比较；以及安全性指示模块，其被配置为在第一检测信号与第三检测信号一致时，指示允许电机控制器运行，在第一检测信号与第三检测信号不一致或者未产生第三检测信号时，指示禁止电机控制器运行。
【专利说明】用于检测车辆的电机控制器的安全性的装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及车辆的安全互锁机制，具体地，涉及用于检测车辆的电机控制器的安全性的装置。
【背景技术】
[0002]当前，在新能源车辆中使用电机及其控制器作为动力设备，因此，电机及其控制器的安全成为重要的课题。通常，电机及其控制器采用高压供电。常用的电压等级包括直流48伏、120伏、144伏、320伏、360伏、420伏等。大于60伏的电压对人体是危险的，因此，电机及其控制器的高压安全是需要解决的问题之一。
[0003]对于车辆整体而言，电源可以是大型电池包，通常使用锂电池。从电源输出的电力通过高压线缆和高压连接器提供给电机控制器，电机控制器在高压供电连接安全(即高压连接器的连接是紧密的)的情况下运行。如果高压连接器的连接不紧密，则可能带来漏电等危险，此时，应当禁止电机控制器运行。这种电机控制器的运行依赖于高压连接器的连接紧密性的机制可称为“高压互锁机制”。
[0004]另外，为了安全起见，在电机控制器的盖子被打开(开盖)的情况下，也应当禁止电机控制器运行。一旦检测到电机控制器的开盖信号，则禁止电机控制器运行，并主动放电到安全电压以下。这种电机控制器的运行与电机控制器的开盖操作相关联的机制可称为“开盖互锁机制”。
[0005]在高压互锁机制和开盖互锁机制中，重要的是检测高压连接器的连接是否紧密(以下称为高压检测)以及检测电机控制器的盖子是否被打开(以下称为开盖检测)。传统的高压互锁机制和开盖互锁机制一般采用机械式的电路，或者通过继电器控制。这样的电路通常体积大，使用寿命短，并且信号不可控。
[0006]发明部分
[0007]本发明正是鉴于上述的技术问题而提出的，其目的在于提供一种用于检测车辆的电机控制器的安全性的装置，其可集成高压检测和开盖检测，并且采用电压型传输方式，能够有效减少检测线路的功率损耗，实现简单。
[0008]根据本发明的一个方面，提供一种用于检测车辆的电机控制器的安全性的装置，包括:检测信号生成模块，其被配置为产生第一检测信号；第一信号调理模块，其被配置为对所产生的第一检测信号进行放大，以产生第二检测信号；安全性检查模块，其被配置为响应于与所述电机控制器相关的操作，使所述第二检测信号通过或阻止所述第二检测信号通过；第二信号调理模块，其被配置为对所通过的所述第二检测信号进行缩小，以产生第三检测信号；比较模块，其被配置为将所述第一检测信号与所述第三检测信号进行比较；以及安全性指示模块，其被配置为在所述第一检测信号与所述第三检测信号一致时，指示允许所述电机控制器运行，在所述第一检测信号与所述第三检测信号不一致或者未产生所述第三检测信号时，指示禁止所述电机控制器运行。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1是根据本发明的一个实施例的用于检测车辆的电机控制器的安全性的装置的示意性框图；
[0010]图2是根据实施例的第一信号调理模块的示例性电路图；
[0011]图3是根据实施例的安全性检查模块的示意性框图；
[0012]图4是根据实施例的开盖检查开关的示例性示意图；
[0013]图5是根据实施例的高压检查开关的示例性电路图；
[0014]图6是根据实施例的选择模块的示例性电路图；
[0015]图7是根据实施例的第二信号调理模块的示例性电路图；
[0016]图8是用于说明书根据本发明的实施例的用于检测车辆的电机控制器的安全性的装置的示意性工作流程图。
【具体实施方式】
[0017]相信通过以下结合附图对本发明的具体实施例的详细描述，本发明的上述和其它目的、特征和优点将变得更加明显。
[0018]图1示出了根据本发明的一个实施例的用于检测车辆的电机控制器的安全性的装置100的示意性框图。以下结合附图，对本实施例进行详细描述。
[0019]如图1所示，本实施例的装置100可包括:检测信号生成模块101、第一信号调理模块102、安全性检查模块103、第二信号调理模块104、比较模块105和安全性指示模块106。
[0020]检测信号生成模块101用于产生第一检测信号，作为用于检测电机控制器的安全性的原始检测信号。在本实施例中，第一检测信号可以是具有特定频率和占空比的脉宽调制(PWM)波信号、三角波信号或正弦波信号。所产生的第一检测信号被输出到第一信号调理模块102。第一检测信号可以根据实际需要而进行调整。例如，对于不同的电机控制器或不同的线路长度，可以调整PWM波信号的频率或占空比，以产生具有稳定波形的PWM波。
[0021]在一个实施例中，检测信号生成模块101可设置在电机控制器内。
[0022]第一信号调理模块102对由检测信号生成模块101产生的第一检测信号进行放大，以产生第二检测信号。以第一检测信号是PWM波信号为例，由于PWM波信号的电压通常为5V或3.3V，电流驱动能力大约为20mA，这样的电压电流驱动能力不足以驱动随后的电路，因此，需要对第一检测信号进行调理以提高其电压电流驱动能力。关于第一信号调理模块102的具体实现将在后面描述。
[0023]第二检测信号被输出到安全性检查模块103。安全性检查模块103响应于与电机控制器相关的操作，使第二检测信号通过或阻止第二检测信号通过。在本实施例中，与电机控制器相关的操作可包括电机控制器的开盖操作、高压连接器的连接操作。当电机控制器被打开盖子或高压连接器被连接时，安全性检查模块103将使第二检测信号通过。当电机控制器被关闭盖子或高压连接器未被连接时，安全性检查模块103将阻止第二检测信号通过。关于安全性检查模块103的具体实现将在后面描述。
[0024]通过了安全性检查模块103的第二检测信号被输出到第二信号调理模块104。第二信号调理模块104对所通过的第二检测信号进行缩小，以产生第三检测信号用于随后的信号比较。在本实施例中，第二信号调理模块104对第二检测信号的电压和电流进行缩小调理，以使得调理后所产生的第三检测信号适合于比较模块105的输入。关于第二信号调理模块104的具体实现将在后面描述。
[0025]第二信号调理模块104所产生的第三检测信号被输出到比较模块105。在比较模块105中，第三检测信号与原始检测信号即第一检测信号进行比较。在本实施例中，根据第一检测信号的类型，比较模块105可以对第一检测信号和第三检测信号的频率和占空比或幅度进行比较。
[0026]在一个实施例中，比较模块105可设置在电机控制器内。
[0027]安全性指示模块106用于根据比较模块的比较结果，产生相应的指示信号。具体地，如果比较模块105的比较结果是第三检测信号与第一检测信号一致，则表明当前电机控制器处于安全状态，此时，安全性指示模块106将指示允许电机控制器运行。如果比较模块105的比较结果是第三检测信号与第一检测信号不一致，则表明当前电机控制器处于不安全的状态，此时，安全性指示模块106将指示禁止电机控制器运行。如果比较模块105未被输入第三检测信号，即第三检测信号为空信号，则表明安全性检查模块103处于断开状态而未使第二检测信号通过，此时，安全性指示模块106也将指示禁止电机控制器运行。
[0028]在一个实施例中，安全性指示模块106可设置在电机控制器内。
[0029]此外，安全性指示模块106所产生的指示信号可通过控制器局域网(CAN)通信传送给车辆的总控制器。
[0030]通过以上描述可以看出，本实施例的装置100通过比较原始检测信号和经过安全性检查模块103的检测信号来确定电机控制器的安全性，能够有效地实现电机控制器的安全互锁(例如开盖互锁、高压互锁)。对于不同的电机控制器，可以调整所产生的检测信号而无需更改硬件电路的电阻值。此外，本实施例的装置可以集成开盖检测和高压检测，并且采用电压型传输方式，与电流型传输方式相比，可有效地减少线路的功率损耗，降低电路的复杂度，实现简单。
[0031]图2示出了根据实施例的第一信号调理模块102的示例性电路图。作为例子，该示例性电路可适用于第一检测信号是PWM波信号的情况。
[0032]如图2所示，第一信号调理模块102的供电电源是例如提供12V电压的电池VBATT_PULL。在所示的示例性电路中，由检测信号生成模块101产生的PWM波信号可被输入到三极管Q3001的基极。三极管Q3001的集电极与供电电源相连，因此，三极管Q3001导通。此时，三极管Q3000的基极电压为电压VBATT_PULL的一半。由于三极管Q3000的发射极与供电电源相连，因此，三极管Q3000导通。供电电源的电压VBATT_PULL被电阻R3003和R3004分压，同时电阻R3003和电容C3002实现高频滤波功能。因此，通过第一信号调理模块102而产生的第二检测信号HVIL_0UT的驱动高电平变为(VBATT_PULL-VCE)，其中VCE代表三极管Q3000的集电极与发射极之间的电压，而第二检测信号HVIL_0UT的驱动电流变成三极管Q3000的驱动能力，从而实现了第一检测信号的电压电流驱动能力的放大。
[0033]应当指出，图2仅仅是适用于PWM波信号的第一信号调理模块102的一个示例性电路结构，本领域的普通技术人员容易知道，还可以采用其它类似的电路结构。此外，对于第一检测信号是三角波信号或者正弦波信号，本领域的普通技术人员也能够容易地设计第一信号调理模块102的电路，此处不再赘述。
[0034]图3示出了根据实施例的安全性检查模块103的示意性框图。如图3所示，在一个实施例中，安全性检查模块103可包括开盖检查开关301。当电机控制器的盖子被关闭时，开盖检查开关301导通，以使第二检测信号通过。当电机控制器的盖子被打开时，开盖检查开关301断开，以阻止第二检测信号通过。
[0035]在一个实施例中，开盖检查开关301可以是低阻抗开关。图4示出了开盖检查开关301的一个例子的示意图。如图4所示，开盖检查开关301的主接触点是压接式顶针J5001和J5002。当电机控制器的盖子被关闭时，盖子压接两个顶针J5001和J5002，从而实现导通。当电机控制器的盖子被打开时，盖子与两个顶针J5001和J5002分离，开关检查开关301断开。当开盖检查开关301导通时，从第一信号调理模块102输出的第二检测信号HVIL_OUT通过顶针J5001和J5002。从顶针J5002输出的第二检测信号用HVIL_IN0表示。
[0036]应当指出，本领域的普通技术人员能够理解，除了图4所示的开盖检查开关301的一个例子以外，还可以采用其它形式的开盖检查开关301。
[0037]在安全性检查模块103仅包括开盖检查开关301时，图1所示的装置100可实现电机控制器的开盖检测。在这种情况下，如果比较模块105的比较结果是第三检测信号与第一检测信号不一致，则表明电机控制器的盖子被关闭但没有闭合紧密，如果比较模块未被输入第三检测信号，则表明电机控制器处于开盖状态。
[0038]返回到图3，在另一个实施例中，安全性检查模块103除了包括开盖检查开关301以外，还可包括高压检查开关302。在这种情况下，高压检查开关302可与开盖检查开关301串联。当电机控制器的高压连接器被连接时，高压检查开关302导通，以使第二检测信号通过。当高压连接器未被连接时，高压检查开关电路302断开，以阻止第二检测信号通过。
[0039]在一个实施例中，高压检查开关302可以是低阻抗滤波电路。作为例子，图5示出了高压检查开关302的示例性电路图。如图5所示，高压检查开关302的主接触点是压接式顶针J1000_A1和J1000_B1。当高压连接器被连接时，高压连接器上的短路簧片压接两个顶针J1000_A1和J1000_B1，从而实现导通。当高压连接器未被连接时，两个顶针J1000_Al和J1000_B1没有被连通，因此，高压检查开关302断开。当高压检查开关302导通时，从开盖检查开关301输出的第二检测信号HVIL_IN0经由电阻R3005和R3007输出，而电容C3008和C3009用于过滤高频噪声。从高压检查开关302输出的第二检测信号用HVIL_IN表不。
[0040]虽然图5示出了高压检查开关302的一个例子，但本领域的普通技术人员容易知道，高压检查开关302也可以采用其它结构的电路。
[0041]在安全性检查模块103包括开盖检查开关301和高压检查开关302两者时，图1所示的装置100可实现电机控制器的开盖检测和高压检测。在这种情况下，如果比较模块105的比较结果是第三检测信号与第一检测信号不一致，则表明电机控制器的盖子没有闭合紧密或者高压连接器未连接紧密，如果比较模块未被输入第三检测信号，则表明电机控制器处于开盖状态或者处于高压开路状态。
[0042]再次返回到图3，在再一个实施例中，安全性检查模块103除了包括开盖检查开关301和高压检查开关302以外，还可包括选择模块303。选择模块303可根据来自电机控制器的控制信号，选通或不选通高压检查开关302。
[0043]在一个实施例中，选择模块303可以是开关电路，该开关电路在导通时呈低阻抗。作为例子，图6示出了选择模块303的示例性电路图。如图6所示，选择模块303可包括两个级联的三极管Q1004、Q1003和继电器K1。来自电机控制器的控制信号CHOICE_SIGNAL输出到三极管Q1004的基极，三极管Q1004的集电极连接到三极管Q1003的基极，三极管Q1003的集电极经由电阻R1030连接到例如提供12V电压的电源，三极管Q1003和Q1004的发射极连接到地。三极管Q1003的集电极与继电器Kl的线圈的端点86相连，线圈的另一个端点85经由电阻R1031连接到例如提供12V电压的电源。继电器Kl的一个触点30与高压检查开关302的被输入第二检测信号HVIL_IN0的一端相连，另一个触点87与高压检查开关302的输出第二检测信号HVIL_IN的一端相连。
[0044]当控制信号CH0ICE_SIGNAL为高电平时，三极管Q1004导通，三极管Q1003的基极接地，因此，三极管Q1003截止。在这种情况下，继电器Kl的线圈的两个端点85、86处的电压相同，线圈中不会流过电流。因此，继电器Kl的触点30、87不导通，此时，选通高压检查开关302。
[0045]当控制信号CH0ICE_SIGNAL为低电平时，三极管Q1004截止，三极管Q1003的基极电压为正电压，此时，三极管Q1003导通，三极管Q1003的集电极电压近似于零。在这种情况下，继电器Kl的线圈的端点85处的电压高于端点86处的电压，线圈中流过电流。因此，继电器Kl的触点30、87导通。由于继电器Kl导通时呈现低阻抗，因此，没有选通高压检查开关302。
[0046]因此，当电机控制器的控制信号为高电平时，选通高压检查开关302，此时，可实现电机控制器的开盖检测和高压检测。当电机控制器的控制信号为低电平时，未选通高压检查开关302，此时，仅实现电机控制器的开盖检测。
[0047]虽然图6示出了选择模块303的一个例子，但本领域的普通技术人员容易知道，选择模块303也可以采用其它结构的电路。
[0048]图7示出了根据实施例的第二信号调理模块104的示例性电路图。作为例子，该示例性电路可适用于第一检测信号是PWM波信号的情况。
[0049]如图7所示，第二信号调理模块104主要功能是对从安全性检查模块103输出的第二检测信号进行分压和滤波，以产生第三检测信号。在示例性电路中，通过电阻R3010设置下拉状态，用于诊断检测。电阻R3008和R3009实现分压限流，而电阻R3008和电容C3006构成RC滤波电路，用于滤除高频信号。通过第二信号调理模块104生成的第三检测信号被输出到比较模块105。
[0050]应当指出，图7仅仅是适用于PWM波信号的第二信号调理模块104的一个示例性电路结构，本领域的普通技术人员容易知道，还可以采用其它类似的电路结构。此外，对于第一检测信号是三角波信号或者正弦波信号，本领域的普通技术人员也能够容易地设计第二信号调理模块104的电路，此处不再赘述。
[0051]下面以PWM波信号为例，详细说明根据本发明的实施例的用于检测车辆的电机控制器的安全性的装置100的工作过程。参见图8，在运行时，首先，在步骤S801，检测信号生成模块101产生特定频率和占空比的PWM波信号，其中PWM波信号的频率和占空比可根据需要而调整。接着，在步骤S802，所产生的PWM波信号通过第一信号调理模块102进行升压和电流扩大，并进入安全性检查模块103。在安全性检查模块103中，PWM波信号通过开盖检查开关301 (步骤S803)，并在步骤S804，选择是否通过高压检查开关302。在PWM波信号通过开盖检查开关301或者通过开盖检查开关301和高压检查开关302后，在步骤S805，PWM波信号进入第二信号调理模块104进行电压和电流的缩小调理。经过第二信号调理模块104调理后的PWM波信号被输入到比较模块105中(步骤S806)，以与原始的PWM波信号进行频率和占空比的比较。当所输入的PWM波信号与原始的PWM波信号的频率和占空比一致时，则表明从检测信号生成模块101到第二信号调理模块104的通路正常，其中电机控制器没有被执行开盖操作并且高压连接器连接紧密，此时，安全性指示模块106指示允许电机控制器工作(步骤S807)。当所输入的PWM波信号与原始的PWM波信号的频率和占空比不一致时，则表明上述通路中存在接触不良的情况，此时，安全性指示模块106指示禁止电机控制器工作(步骤S808)。当所输入的PWM波信号的频率和占空比为空时，则表明上述通路开路，其中电机控制器被执行开盖操作或者高压连接器未被连接，此时，安全性指示模块106指示禁止电机控制器工作(步骤S809)。安全性指示模块106的指示信号可通过CAN通信传送到车辆的总控制器(步骤S810)。
[0052]以上虽然通过示例性的实施例详细描述了本发明的用于检测车辆的电机控制器的安全性的装置，但是以上这些实施例并不是穷举的，本领域技术人员可以在本发明的精神和范围内实现各种变化和修改。因此，本发明并不限于这些实施例，本发明的范围仅由所附的权利要求限定。
【权利要求】
1.一种用于检测车辆的电机控制器的安全性的装置，包括: 检测信号生成模块，其被配置为产生第一检测信号； 第一信号调理模块，其被配置为对所产生的第一检测信号进行放大，以产生第二检测信号; 安全性检查模块，其被配置为响应于与所述电机控制器相关的操作，使所述第二检测信号通过或阻止所述第二检测信号通过； 第二信号调理模块，其被配置为对所通过的所述第二检测信号进行缩小，以产生第三检测信号； 比较模块，其被配置为将所述第一检测信号与所述第三检测信号进行比较；以及 安全性指示模块，其被配置为在所述第一检测信号与所述第三检测信号一致时，指示允许所述电机控制器运行，在所述第一检测信号与所述第三检测信号不一致或者未产生所述第三检测信号时，指示禁止所述电机控制器运行。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述安全性检查模块包括:开盖检查开关，其被配置为当所述电机控制器的盖子被关闭时导通，以使所述第二检测信号通过，以及当所述电机控制器的盖子被打开时断开，以阻止所述第二检测信号通过。
3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述安全性检查模块还包括:高压检查开关，其与所述开盖检查开关串联，并被配置为当所述电机控制器的高压连接器被连接时导通，以使所述第二检测信号通过，以及当所述高压连接器未被连接时断开，以阻止所述第二检测信号通过。
4.根据权利要求3所述的装置，其中，所述安全性检查模块还包括:选择模块，其被配置为根据来自所述电机控制器的控制信号，选通或不选通所述高压检查开关。
5.根据权利要求1至4任意一项所述的装置，其中，所述第一检测信号是脉宽调制波信号、三角波信号或正弦波信号。
6.根据权利要求2所述的装置，其中，所述开盖检查开关是低阻抗开关。
7.根据权利要求3所述的装置，其中，所述高压检查开关是低阻抗滤波电路。
8.根据权利要求4所述的装置，其中，所述选择模块是开关电路，其中，所述开关电路在导通时呈低阻抗。
【文档编号】G05B23/02GK104252169SQ201310268269
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2013年6月28日 优先权日:2013年6月28日
【发明者】王慧玲, 顾伟 申请人:大陆汽车投资（上海）有限公司
【专利摘要】本发明公开了一种用于检测车辆的电机控制器的安全性的装置，其包括：检测信号生成模块，其被配置为产生第一检测信号；第一信号调理模块，其被配置为对所产生的第一检测信号进行放大，以产生第二检测信号；安全性检查模块，其被配置为响应于与电机控制器相关的操作，使第二检测信号通过或阻止第二检测信号通过；第二信号调理模块，其被配置为对所通过的第二检测信号进行缩小，以产生第三检测信号；比较模块，其被配置为将第一检测信号与第三检测信号进行比较；以及安全性指示模块，其被配置为在第一检测信号与第三检测信号一致时，指示允许电机控制器运行，在第一检测信号与第三检测信号不一致或者未产生第三检测信号时，指示禁止电机控制器运行。
【专利说明】用于检测车辆的电机控制器的安全性的装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及车辆的安全互锁机制，具体地，涉及用于检测车辆的电机控制器的安全性的装置。
【背景技术】
[0002]当前，在新能源车辆中使用电机及其控制器作为动力设备，因此，电机及其控制器的安全成为重要的课题。通常，电机及其控制器采用高压供电。常用的电压等级包括直流48伏、120伏、144伏、320伏、360伏、420伏等。大于60伏的电压对人体是危险的，因此，电机及其控制器的高压安全是需要解决的问题之一。
[0003]对于车辆整体而言，电源可以是大型电池包，通常使用锂电池。从电源输出的电力通过高压线缆和高压连接器提供给电机控制器，电机控制器在高压供电连接安全(即高压连接器的连接是紧密的)的情况下运行。如果高压连接器的连接不紧密，则可能带来漏电等危险，此时，应当禁止电机控制器运行。这种电机控制器的运行依赖于高压连接器的连接紧密性的机制可称为“高压互锁机制”。
[0004]另外，为了安全起见，在电机控制器的盖子被打开(开盖)的情况下，也应当禁止电机控制器运行。一旦检测到电机控制器的开盖信号，则禁止电机控制器运行，并主动放电到安全电压以下。这种电机控制器的运行与电机控制器的开盖操作相关联的机制可称为“开盖互锁机制”。
[0005]在高压互锁机制和开盖互锁机制中，重要的是检测高压连接器的连接是否紧密(以下称为高压检测)以及检测电机控制器的盖子是否被打开(以下称为开盖检测)。传统的高压互锁机制和开盖互锁机制一般采用机械式的电路，或者通过继电器控制。这样的电路通常体积大，使用寿命短，并且信号不可控。
[0006]发明部分
[0007]本发明正是鉴于上述的技术问题而提出的，其目的在于提供一种用于检测车辆的电机控制器的安全性的装置，其可集成高压检测和开盖检测，并且采用电压型传输方式，能够有效减少检测线路的功率损耗，实现简单。
[0008]根据本发明的一个方面，提供一种用于检测车辆的电机控制器的安全性的装置，包括:检测信号生成模块，其被配置为产生第一检测信号；第一信号调理模块，其被配置为对所产生的第一检测信号进行放大，以产生第二检测信号；安全性检查模块，其被配置为响应于与所述电机控制器相关的操作，使所述第二检测信号通过或阻止所述第二检测信号通过；第二信号调理模块，其被配置为对所通过的所述第二检测信号进行缩小，以产生第三检测信号；比较模块，其被配置为将所述第一检测信号与所述第三检测信号进行比较；以及安全性指示模块，其被配置为在所述第一检测信号与所述第三检测信号一致时，指示允许所述电机控制器运行，在所述第一检测信号与所述第三检测信号不一致或者未产生所述第三检测信号时，指示禁止所述电机控制器运行。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1是根据本发明的一个实施例的用于检测车辆的电机控制器的安全性的装置的示意性框图；
[0010]图2是根据实施例的第一信号调理模块的示例性电路图；
[0011]图3是根据实施例的安全性检查模块的示意性框图；
[0012]图4是根据实施例的开盖检查开关的示例性示意图；
[0013]图5是根据实施例的高压检查开关的示例性电路图；
[0014]图6是根据实施例的选择模块的示例性电路图；
[0015]图7是根据实施例的第二信号调理模块的示例性电路图；
[0016]图8是用于说明书根据本发明的实施例的用于检测车辆的电机控制器的安全性的装置的示意性工作流程图。
【具体实施方式】
[0017]相信通过以下结合附图对本发明的具体实施例的详细描述，本发明的上述和其它目的、特征和优点将变得更加明显。
[0018]图1示出了根据本发明的一个实施例的用于检测车辆的电机控制器的安全性的装置100的示意性框图。以下结合附图，对本实施例进行详细描述。
[0019]如图1所示，本实施例的装置100可包括:检测信号生成模块101、第一信号调理模块102、安全性检查模块103、第二信号调理模块104、比较模块105和安全性指示模块106。
[0020]检测信号生成模块101用于产生第一检测信号，作为用于检测电机控制器的安全性的原始检测信号。在本实施例中，第一检测信号可以是具有特定频率和占空比的脉宽调制(PWM)波信号、三角波信号或正弦波信号。所产生的第一检测信号被输出到第一信号调理模块102。第一检测信号可以根据实际需要而进行调整。例如，对于不同的电机控制器或不同的线路长度，可以调整PWM波信号的频率或占空比，以产生具有稳定波形的PWM波。
[0021]在一个实施例中，检测信号生成模块101可设置在电机控制器内。
[0022]第一信号调理模块102对由检测信号生成模块101产生的第一检测信号进行放大，以产生第二检测信号。以第一检测信号是PWM波信号为例，由于PWM波信号的电压通常为5V或3.3V，电流驱动能力大约为20mA，这样的电压电流驱动能力不足以驱动随后的电路，因此，需要对第一检测信号进行调理以提高其电压电流驱动能力。关于第一信号调理模块102的具体实现将在后面描述。
[0023]第二检测信号被输出到安全性检查模块103。安全性检查模块103响应于与电机控制器相关的操作，使第二检测信号通过或阻止第二检测信号通过。在本实施例中，与电机控制器相关的操作可包括电机控制器的开盖操作、高压连接器的连接操作。当电机控制器被打开盖子或高压连接器被连接时，安全性检查模块103将使第二检测信号通过。当电机控制器被关闭盖子或高压连接器未被连接时，安全性检查模块103将阻止第二检测信号通过。关于安全性检查模块103的具体实现将在后面描述。
[0024]通过了安全性检查模块103的第二检测信号被输出到第二信号调理模块104。第二信号调理模块104对所通过的第二检测信号进行缩小，以产生第三检测信号用于随后的信号比较。在本实施例中，第二信号调理模块104对第二检测信号的电压和电流进行缩小调理，以使得调理后所产生的第三检测信号适合于比较模块105的输入。关于第二信号调理模块104的具体实现将在后面描述。
[0025]第二信号调理模块104所产生的第三检测信号被输出到比较模块105。在比较模块105中，第三检测信号与原始检测信号即第一检测信号进行比较。在本实施例中，根据第一检测信号的类型，比较模块105可以对第一检测信号和第三检测信号的频率和占空比或幅度进行比较。
[0026]在一个实施例中，比较模块105可设置在电机控制器内。
[0027]安全性指示模块106用于根据比较模块的比较结果，产生相应的指示信号。具体地，如果比较模块105的比较结果是第三检测信号与第一检测信号一致，则表明当前电机控制器处于安全状态，此时，安全性指示模块106将指示允许电机控制器运行。如果比较模块105的比较结果是第三检测信号与第一检测信号不一致，则表明当前电机控制器处于不安全的状态，此时，安全性指示模块106将指示禁止电机控制器运行。如果比较模块105未被输入第三检测信号，即第三检测信号为空信号，则表明安全性检查模块103处于断开状态而未使第二检测信号通过，此时，安全性指示模块106也将指示禁止电机控制器运行。
[0028]在一个实施例中，安全性指示模块106可设置在电机控制器内。
[0029]此外，安全性指示模块106所产生的指示信号可通过控制器局域网(CAN)通信传送给车辆的总控制器。
[0030]通过以上描述可以看出，本实施例的装置100通过比较原始检测信号和经过安全性检查模块103的检测信号来确定电机控制器的安全性，能够有效地实现电机控制器的安全互锁(例如开盖互锁、高压互锁)。对于不同的电机控制器，可以调整所产生的检测信号而无需更改硬件电路的电阻值。此外，本实施例的装置可以集成开盖检测和高压检测，并且采用电压型传输方式，与电流型传输方式相比，可有效地减少线路的功率损耗，降低电路的复杂度，实现简单。
[0031]图2示出了根据实施例的第一信号调理模块102的示例性电路图。作为例子，该示例性电路可适用于第一检测信号是PWM波信号的情况。
[0032]如图2所示，第一信号调理模块102的供电电源是例如提供12V电压的电池VBATT_PULL。在所示的示例性电路中，由检测信号生成模块101产生的PWM波信号可被输入到三极管Q3001的基极。三极管Q3001的集电极与供电电源相连，因此，三极管Q3001导通。此时，三极管Q3000的基极电压为电压VBATT_PULL的一半。由于三极管Q3000的发射极与供电电源相连，因此，三极管Q3000导通。供电电源的电压VBATT_PULL被电阻R3003和R3004分压，同时电阻R3003和电容C3002实现高频滤波功能。因此，通过第一信号调理模块102而产生的第二检测信号HVIL_0UT的驱动高电平变为(VBATT_PULL-VCE)，其中VCE代表三极管Q3000的集电极与发射极之间的电压，而第二检测信号HVIL_0UT的驱动电流变成三极管Q3000的驱动能力，从而实现了第一检测信号的电压电流驱动能力的放大。
[0033]应当指出，图2仅仅是适用于PWM波信号的第一信号调理模块102的一个示例性电路结构，本领域的普通技术人员容易知道，还可以采用其它类似的电路结构。此外，对于第一检测信号是三角波信号或者正弦波信号，本领域的普通技术人员也能够容易地设计第一信号调理模块102的电路，此处不再赘述。
[0034]图3示出了根据实施例的安全性检查模块103的示意性框图。如图3所示，在一个实施例中，安全性检查模块103可包括开盖检查开关301。当电机控制器的盖子被关闭时，开盖检查开关301导通，以使第二检测信号通过。当电机控制器的盖子被打开时，开盖检查开关301断开，以阻止第二检测信号通过。
[0035]在一个实施例中，开盖检查开关301可以是低阻抗开关。图4示出了开盖检查开关301的一个例子的示意图。如图4所示，开盖检查开关301的主接触点是压接式顶针J5001和J5002。当电机控制器的盖子被关闭时，盖子压接两个顶针J5001和J5002，从而实现导通。当电机控制器的盖子被打开时，盖子与两个顶针J5001和J5002分离，开关检查开关301断开。当开盖检查开关301导通时，从第一信号调理模块102输出的第二检测信号HVIL_OUT通过顶针J5001和J5002。从顶针J5002输出的第二检测信号用HVIL_IN0表示。
[0036]应当指出，本领域的普通技术人员能够理解，除了图4所示的开盖检查开关301的一个例子以外，还可以采用其它形式的开盖检查开关301。
[0037]在安全性检查模块103仅包括开盖检查开关301时，图1所示的装置100可实现电机控制器的开盖检测。在这种情况下，如果比较模块105的比较结果是第三检测信号与第一检测信号不一致，则表明电机控制器的盖子被关闭但没有闭合紧密，如果比较模块未被输入第三检测信号，则表明电机控制器处于开盖状态。
[0038]返回到图3，在另一个实施例中，安全性检查模块103除了包括开盖检查开关301以外，还可包括高压检查开关302。在这种情况下，高压检查开关302可与开盖检查开关301串联。当电机控制器的高压连接器被连接时，高压检查开关302导通，以使第二检测信号通过。当高压连接器未被连接时，高压检查开关电路302断开，以阻止第二检测信号通过。
[0039]在一个实施例中，高压检查开关302可以是低阻抗滤波电路。作为例子，图5示出了高压检查开关302的示例性电路图。如图5所示，高压检查开关302的主接触点是压接式顶针J1000_A1和J1000_B1。当高压连接器被连接时，高压连接器上的短路簧片压接两个顶针J1000_A1和J1000_B1，从而实现导通。当高压连接器未被连接时，两个顶针J1000_Al和J1000_B1没有被连通，因此，高压检查开关302断开。当高压检查开关302导通时，从开盖检查开关301输出的第二检测信号HVIL_IN0经由电阻R3005和R3007输出，而电容C3008和C3009用于过滤高频噪声。从高压检查开关302输出的第二检测信号用HVIL_IN表不。
[0040]虽然图5示出了高压检查开关302的一个例子，但本领域的普通技术人员容易知道，高压检查开关302也可以采用其它结构的电路。
[0041]在安全性检查模块103包括开盖检查开关301和高压检查开关302两者时，图1所示的装置100可实现电机控制器的开盖检测和高压检测。在这种情况下，如果比较模块105的比较结果是第三检测信号与第一检测信号不一致，则表明电机控制器的盖子没有闭合紧密或者高压连接器未连接紧密，如果比较模块未被输入第三检测信号，则表明电机控制器处于开盖状态或者处于高压开路状态。
[0042]再次返回到图3，在再一个实施例中，安全性检查模块103除了包括开盖检查开关301和高压检查开关302以外，还可包括选择模块303。选择模块303可根据来自电机控制器的控制信号，选通或不选通高压检查开关302。
[0043]在一个实施例中，选择模块303可以是开关电路，该开关电路在导通时呈低阻抗。作为例子，图6示出了选择模块303的示例性电路图。如图6所示，选择模块303可包括两个级联的三极管Q1004、Q1003和继电器K1。来自电机控制器的控制信号CHOICE_SIGNAL输出到三极管Q1004的基极，三极管Q1004的集电极连接到三极管Q1003的基极，三极管Q1003的集电极经由电阻R1030连接到例如提供12V电压的电源，三极管Q1003和Q1004的发射极连接到地。三极管Q1003的集电极与继电器Kl的线圈的端点86相连，线圈的另一个端点85经由电阻R1031连接到例如提供12V电压的电源。继电器Kl的一个触点30与高压检查开关302的被输入第二检测信号HVIL_IN0的一端相连，另一个触点87与高压检查开关302的输出第二检测信号HVIL_IN的一端相连。
[0044]当控制信号CH0ICE_SIGNAL为高电平时，三极管Q1004导通，三极管Q1003的基极接地，因此，三极管Q1003截止。在这种情况下，继电器Kl的线圈的两个端点85、86处的电压相同，线圈中不会流过电流。因此，继电器Kl的触点30、87不导通，此时，选通高压检查开关302。
[0045]当控制信号CH0ICE_SIGNAL为低电平时，三极管Q1004截止，三极管Q1003的基极电压为正电压，此时，三极管Q1003导通，三极管Q1003的集电极电压近似于零。在这种情况下，继电器Kl的线圈的端点85处的电压高于端点86处的电压，线圈中流过电流。因此，继电器Kl的触点30、87导通。由于继电器Kl导通时呈现低阻抗，因此，没有选通高压检查开关302。
[0046]因此，当电机控制器的控制信号为高电平时，选通高压检查开关302，此时，可实现电机控制器的开盖检测和高压检测。当电机控制器的控制信号为低电平时，未选通高压检查开关302，此时，仅实现电机控制器的开盖检测。
[0047]虽然图6示出了选择模块303的一个例子，但本领域的普通技术人员容易知道，选择模块303也可以采用其它结构的电路。
[0048]图7示出了根据实施例的第二信号调理模块104的示例性电路图。作为例子，该示例性电路可适用于第一检测信号是PWM波信号的情况。
[0049]如图7所示，第二信号调理模块104主要功能是对从安全性检查模块103输出的第二检测信号进行分压和滤波，以产生第三检测信号。在示例性电路中，通过电阻R3010设置下拉状态，用于诊断检测。电阻R3008和R3009实现分压限流，而电阻R3008和电容C3006构成RC滤波电路，用于滤除高频信号。通过第二信号调理模块104生成的第三检测信号被输出到比较模块105。
[0050]应当指出，图7仅仅是适用于PWM波信号的第二信号调理模块104的一个示例性电路结构，本领域的普通技术人员容易知道，还可以采用其它类似的电路结构。此外，对于第一检测信号是三角波信号或者正弦波信号，本领域的普通技术人员也能够容易地设计第二信号调理模块104的电路，此处不再赘述。
[0051]下面以PWM波信号为例，详细说明根据本发明的实施例的用于检测车辆的电机控制器的安全性的装置100的工作过程。参见图8，在运行时，首先，在步骤S801，检测信号生成模块101产生特定频率和占空比的PWM波信号，其中PWM波信号的频率和占空比可根据需要而调整。接着，在步骤S802，所产生的PWM波信号通过第一信号调理模块102进行升压和电流扩大，并进入安全性检查模块103。在安全性检查模块103中，PWM波信号通过开盖检查开关301 (步骤S803)，并在步骤S804，选择是否通过高压检查开关302。在PWM波信号通过开盖检查开关301或者通过开盖检查开关301和高压检查开关302后，在步骤S805，PWM波信号进入第二信号调理模块104进行电压和电流的缩小调理。经过第二信号调理模块104调理后的PWM波信号被输入到比较模块105中(步骤S806)，以与原始的PWM波信号进行频率和占空比的比较。当所输入的PWM波信号与原始的PWM波信号的频率和占空比一致时，则表明从检测信号生成模块101到第二信号调理模块104的通路正常，其中电机控制器没有被执行开盖操作并且高压连接器连接紧密，此时，安全性指示模块106指示允许电机控制器工作(步骤S807)。当所输入的PWM波信号与原始的PWM波信号的频率和占空比不一致时，则表明上述通路中存在接触不良的情况，此时，安全性指示模块106指示禁止电机控制器工作(步骤S808)。当所输入的PWM波信号的频率和占空比为空时，则表明上述通路开路，其中电机控制器被执行开盖操作或者高压连接器未被连接，此时，安全性指示模块106指示禁止电机控制器工作(步骤S809)。安全性指示模块106的指示信号可通过CAN通信传送到车辆的总控制器(步骤S810)。
[0052]以上虽然通过示例性的实施例详细描述了本发明的用于检测车辆的电机控制器的安全性的装置，但是以上这些实施例并不是穷举的，本领域技术人员可以在本发明的精神和范围内实现各种变化和修改。因此，本发明并不限于这些实施例，本发明的范围仅由所附的权利要求限定。
【权利要求】
1.一种用于检测车辆的电机控制器的安全性的装置，包括: 检测信号生成模块，其被配置为产生第一检测信号； 第一信号调理模块，其被配置为对所产生的第一检测信号进行放大，以产生第二检测信号; 安全性检查模块，其被配置为响应于与所述电机控制器相关的操作，使所述第二检测信号通过或阻止所述第二检测信号通过； 第二信号调理模块，其被配置为对所通过的所述第二检测信号进行缩小，以产生第三检测信号； 比较模块，其被配置为将所述第一检测信号与所述第三检测信号进行比较；以及 安全性指示模块，其被配置为在所述第一检测信号与所述第三检测信号一致时，指示允许所述电机控制器运行，在所述第一检测信号与所述第三检测信号不一致或者未产生所述第三检测信号时，指示禁止所述电机控制器运行。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述安全性检查模块包括:开盖检查开关，其被配置为当所述电机控制器的盖子被关闭时导通，以使所述第二检测信号通过，以及当所述电机控制器的盖子被打开时断开，以阻止所述第二检测信号通过。
3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述安全性检查模块还包括:高压检查开关，其与所述开盖检查开关串联，并被配置为当所述电机控制器的高压连接器被连接时导通，以使所述第二检测信号通过，以及当所述高压连接器未被连接时断开，以阻止所述第二检测信号通过。
4.根据权利要求3所述的装置，其中，所述安全性检查模块还包括:选择模块，其被配置为根据来自所述电机控制器的控制信号，选通或不选通所述高压检查开关。
5.根据权利要求1至4任意一项所述的装置，其中，所述第一检测信号是脉宽调制波信号、三角波信号或正弦波信号。
6.根据权利要求2所述的装置，其中，所述开盖检查开关是低阻抗开关。
7.根据权利要求3所述的装置，其中，所述高压检查开关是低阻抗滤波电路。
8.根据权利要求4所述的装置，其中，所述选择模块是开关电路，其中，所述开关电路在导通时呈低阻抗。
【文档编号】G05B23/02GK104252169SQ201310268269
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2013年6月28日 优先权日:2013年6月28日
【发明者】王慧玲, 顾伟 申请人:大陆汽车投资（上海）有限公司
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