[實用新型]電機控制器中功率開關的短路檢測裝置和電動汽車

有效

• 申請號: 201920162765.3
• 申請日: 2019-01-30
• 公開（公告）號: CN209460348U
• 公開（公告）日: 2019-10-01
• 發明（設計）人: 渠曉明;劉浩;劉興東;杜松賀;任衛紅;李寧波;張雪
• 申請（專利權）人: 長城汽車股份有限公司
• 主分類號: G01R31/02
• 分類號: G01R31/02;H02H7/12
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 張潤

本實用新型提出一種電機控制器中功率開關的短路檢測裝置和電動汽車，其中，所述裝置包括：電壓采樣模塊，電壓采樣模塊分別與功率開關的第一端相連，功率開關的第二端接地，功率開關的控制端與信號接收端相連，其中，電壓采樣模塊在功率開關根據信號接收端接收到控制信號導通時，根據功率開關的第一端與第二端之間的電壓生成電壓采樣信號；短路檢測模塊，短路檢測模塊與電壓采樣模塊相連，短路檢測模塊在電壓采樣信號的電壓大于短路保護電壓時生成短路保護信號。本實用新型的裝置，通過電壓比較控制功率開關的開通關斷的方式，避免功率開關損壞，同時降低了成本。

技術領域

本實用新型涉及電動汽車技術領域，尤其涉及一種電機控制器中功率開關的短路檢測裝置和一種具有該裝置的電動汽車。

背景技術

功率電子系統伴隨現代科技的發展，朝著高速度、高電壓、大電流以及集成化、微型化、智能化方向發展。功率電子系統主要由控制電路、驅動電路和負載三個部分構成。控制電路用于對功能電路進行控制，提供PWM控制信號，功率電路位于控制電路和負載之間，對控制電路信號進行處理的中間電路，將控制電路傳來的PWM信號轉換為控制半導體器件導通或關斷的高邊驅動信號。

驅動電路的設計要求穩定，具有更高的可靠性。隨著半導體技術、電路集成技術的不斷發展，其驅動電路的穩定性和可靠性也在不斷受到電磁干擾。功率器件的溫漂和高頻、高速下的開關噪聲和串擾嚴重影響著功率電子系統的性能。為了提高系統可靠性，需要合理的設計保護電路，短路保護電路是控制器主要的保護電路之一，它在功率器件發生短路故障時，為電源及功率開關器件提供有效的保護機制。但是，檢測電路很容易受到MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor，金屬氧化物半導體場效應管)寄生參數及EMC(Electro Magnetic Compatibility，電磁兼容性)的影響。

相關技術中，故障處理的措施：在短路故障發生時，發出邏輯信號到MCU(Microcontroller Unit，微控制單元)的故障處理模塊，MCU根據故障信號發出指令來調節功率器件的開通和關斷。由于MCU的處理速度在毫秒級，這種處理方式存在著功率器件損壞的風險；另外一種避免風險的措施是提高功率模塊的電流等級，這樣就會增加成本。

實用新型內容

本申請是基于發明人對以下問題的認識和研究做出的：

相關技術中，故障處理的措施：在短路故障發生時，發出邏輯信號到MCU(Microcontroller Unit，微控制單元)的故障處理模塊，MCU根據故障信號發出指令來調節功率器件的開通和關斷。由于MCU的處理速度在毫秒級，這種處理方式存在著功率器件損壞的風險；另外一種避免風險的措施是提高功率模塊的電流等級，這樣就會增加成本。

對于電機控制器來說，現有的短路保護電路大多采用分壓電阻對功率器件進行電壓采樣，以達到短路保護的目的，如圖1所示，直接對MOSFET開通時信號進行采集，沒有任何濾波處理，這會導致進入芯片短路檢測引腳的信號存在較大的干擾、噪聲以及尖峰，最終導致短路保護的誤觸發，以及無法準確地確定短路保護點。

控制器在不同的工作環境下，工作環境溫度并不相同，同時隨著輸出功率得提高，功率器件的溫度不斷提升。溫漂對半導體器件的導通電阻影響很大，溫度越高，導通電阻越大，這樣在同一輸出電流下，驅動芯片短路保護檢測引腳采樣的信號也不相同，這會導致短路保護點有較大變化，無法保證系統的正常工作。

MCU無法滿足短路保護的響應時間，在MCU做出保護動作前，半導體器件存在因短路產生大量的熱量導致損壞的風險。