[发明专利]无电流传感器车用直流有刷电机保护装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种无电流传感器车用的直流有刷电机保护装置及方法，特别适用于轿车及微车AMT变速器电机驱动的控制系统，

背景技术

目前控制系统电机的安全保护措施主要有:(1)硬件电路具有电流传感器，采集电机的输出电流；(2)根据控制的输出指令及目标的控制情况计算电机的输出电流。以上二种方式都存在着一定的优缺点，第一种方式采集信息较准确，但增加硬件成本、增加生产工艺难度及增加失效风险；第二种方法成本低，但对于电流的计算不准确，无法实时准确的计算出电流值。

中国专利公报公开了《一种直流有刷电机的保护电路》(申请号：201180002051.2；公开日：2013.05.15)、《直流有刷电机的过流保护电路》(申请号：201120192484.6；公开日：2012.01.04)、《直流有刷电机的过流保护装置》(申请号：200810162280.0；公开日：2009.04.22)、《一种基于电流跟踪的直流有刷电机堵转保护装置及方法》(申请号：201410422807.4公开日：2014.12.24)。这些电路及方法都是对电机本体的保护，没有提出对控制器的电路及线束进行保护。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种无电流传感器车用直流有刷电机保护装置及方法，该装置电路结构简单、响应速度快，可靠性强、可实现对电机电流的监测，根据对电流及温度的限制从而保护电机及整个机构系统。

为了解决上述技术问题，本发明的无电流传感器车用直流有刷电机保护装置包括电流采集电路，隔离放大电路，电机控制与保护电路；所述电流采集电路的两个输入端分别连接电机H桥控制电路中场效应管开关T1的漏极和源极，电流采集电路的输出连接隔离放大电路的输入，隔离放大电路的输出连接电机控制与保护电路的输入，电机控制与保护电路的输出连接到场效应管开关T1的栅极。

电流采集电路用于采集场效应管开关漏极与源极之间的电压，采集的电压经过隔离放大电路放大后输入到电机控制与保护电路；电机控制与保护电路对输入信号进行计算处理得到流经场效应管开关的电流并将其与电流限值表中当前占空比对应的反馈电流限值进行比对，根据比对结果确定电机驱动系统是否存在故障及故障类型，根据故障类型对电机采取保护措施。

所述电流采集电路包括第一分压电阻R1和第二分压电阻R2；第一分压电阻R1连接在场效应管开关T1的源极与隔离放大电路的一个输入端之间，第二分压电阻R2连接在场效应管开关T1的漏极与隔离放大电路的另一个输入端之间；其作用是使采集的电压能够在隔离放大电路可接收的范围内。

所述的电流采集电路还包括第一滤波电路RC1和第二滤波电路RC2；第一滤波电路RC1连接在第一分压电阻R1与隔离放大电路的一个输入端之间，第二滤波电路RC2连接在第二分压电阻R2与隔离放大电路的另一个输入端之间，用于对采集的电压进行平滑滤波。

所述的隔离放大电路包括第一跟随器AMP1、第一差分放大比例电阻R7、第二跟随器AMP2、第二差分放大比例电阻R8、电压放大器AMP3；第一滤波电路RC1、第一跟随器AMP1、第一差分放大比例电阻R7依次连接，第二滤波电路RC2、第二跟随器AMP2、第二差分放大比例电阻R8依次连接；第一差分放大比例电阻R7、第二差分放大比例电阻R8的另一端分别连接到电压放大器AMP3的正端和负端。

所述的隔离放大电路还包括第一分压电阻R9、第二分压电阻R10；第一分压电阻R9和第二分压电阻R10串接于参考直流电源与地之间，并且第一分压电阻R9与第二分压电阻R10的公共节点连接到电压放大器AMP3的正端；用于分压以提升整体电压，避免电阻出现因误差带来正端小于负端现象。

所述隔离放大电路还包括连接于电压放大器AMP3输出端与电机控制与保护电路之间的限流电阻R12。

所述电机控制与保护电路采用单片机，单片机的输出连接到场效应管开关T1的栅极。

所述电机控制与保护电路还包括环境温度传感器，环境温度传感器贴合在场效应管开关T1上。

所述电机控制与保护电路还可以由积分放大电路、参考电压电路和比较器构成；所述隔离放大电路的输出端连接到积分放大电路的输入，积分放大电路的输出连接到比较器的负端，参考电压电路的输出连接到比较器的正端；比较器的输出连接到场效应管开关的栅极。