[发明专利]一种基于高压MCU的高低压信号采样及传输系统

说明书

本发明公开了一种高压MCU的高低压信号采样及传输系统，包括采样电路单元、高压处理单元、高低压通讯单元以及低压处理单元；其中：采样单元包括母线电压采样模块、相电压检测模块与IGBT温度检测模块，分别完成对高压侧被测信号调理与检测，产生三路模拟检测信号；采样单元得到的三路模拟检测信号输送至高压处理单元。高压处理单元采用高压MCU，高压MCU分别对三路模拟检测信号进行状态监控与模数转换并输出数字信号至高低压通讯单元。高低压通讯单元采用隔离通讯单元，将高压MCU模数转换出的三路数字信号输送至低压处理单元；低压处理单元采用低压MCU，实现高低压采样信号采样与通讯。本发明方案具有低成本、高可靠性、高适配性等优点。

技术领域

本发明涉及新能源汽车，特别涉及一种基于高压MCU的高低压信号采样及传输系统。

背景技术

随着现代电动汽车技术的迅速发展，电动汽车的输出的功率与安全等级越来越高，因此内部采集的电气信号也越来越复杂繁多，实时高精度的对这些电气信号采集已经成为汽车电子硬件设计的必须要解决的问题。基于高低压安全设计要求，对于高压侧的信号需要进行隔离采样，这就涉及到采样方案设计与成本的增加。基于控制器高压安全要求，需要对母线电压进行实时监控并传输至低压侧，基于控制器热安全要求，需要对IGBT运行过程的温度进行实时监控并传输至低压侧，同时基于电机初始位置角标定要求，需要对逆变器三相输出相电压进行检测并传输至低压侧。

当前控制器设计多采用隔离变压器、隔离运放或者隔离光耦的形式完成高低压采样信号隔离传输要求。根据系统设计要求，对高压侧特定信号进行隔离采样电路搭建，并将采样结果模拟量输送至低压MCU检测端口，完成特定信号的实时检测，隔离采样电路数与需要采样的信号数保持一致，采样系统层面各采样链路相互独立，系统的兼容性与扩展性不高，同时增加了硬件设计成本。

与本专利技术最为接近的技术主要如下：

1、专利文献1（公开号：CN206292288U）公开了一种用于电动汽车的电压隔离采样电路，本电路包括依次串接的抗静电干扰单元、输入滤波单元、输入电压调理单元、隔离放大单元和输出电压调理单元；其中抗静电干扰单元由静电保护二极管组件构成，输入滤波单元采用共模滤波器，输入电压调理单元采用运算放大器及相应的阻容元件，隔离放大单元采用隔离放大器及相应的电容，输出电压调理单元采用两个运算放大器及相应的阻容元件。本电路克服传统采用电压互感器采集电压信号的缺陷，提高了电压信号采集的准确性及可靠性，有效节省安装空间，提高抗干扰能力，确保汽车的安全性能。

2、专利文献2（公开号：CN208968701U）公开了一种用于电机控制器中IGBT温度信号的隔离采样电路，本采样电路包括输入分压单元、输入滤波单元、隔离放大单元、电压调理单元和输出滤波单元，所述输入分压单元将IGBT内部热敏电阻电压分压后传输至所述输入滤波单元，所述输入滤波单元输出信号依次经所述隔离放大单元、电压调理单元和输出滤波单元处理后，由所述输出滤波单元得到IGBT温度采样信号。本采样电路克服传统IGBT温度信号采样缺陷，带有信号隔离功能，提高电路抗干扰能力及采样精度，确保IGBT的可靠运行，杜绝安全隐患。

3、专利文献3（公开号：CN206149137U）公开了一种电机控制器高压隔离采样电路，包括信号输入滤波电路、电阻分压电路、电源隔离电路、光耦隔离采样电路、差分放大电路和钳位电路，信号输入滤波电路、电阻分压电路、光耦隔离采样电路、差分放大电路和钳位电路依次串联，电源隔离电路与光耦隔离采样电路连接。应用该实用新型的技术方案，具有以下有益效果：(1)各部分电路精简，使用方便；(2)能实现高低压之间的完全隔离，且采用精度高，理由是：采用电源隔离电路对光耦隔离采样电路的供电电源进行隔离；采用电阻分压电路通过电阻分压对高压信号进行衰减；采用滤波电路滤出电路中的干扰信号；采用差分放大电路放大差模信号和抑制共模信号。

以上现有技术采用隔离变压器、隔离运放或者隔离光耦的形式，进行单一采样电路的完整性设计，器件使用成本很高，同时随着高压侧采样信号的增加，器件成本成倍的提升，采样电路的可拓展性不高。