[实用新型]一种基于CPLD的电动车用电机控制器硬件保护电路

说明书

本实用新型为一种基于CPLD的电动车用电机控制器硬件保护电路，包括CPU、CPLD芯片、信号转换电路、故障信号转换电路、CPLD输出转换电路和其他外围电路，CPU通过信号转换电路与CPLD芯片相连，其他外围电路通过故障转换电路与CPLD芯片相连，其他外围电路还与CPLD直接相连。本实用新型的优点是：采用CPLD芯片对信号进行逻辑处理，响应时间短，在动轮系统故障时即时响应；将watchdo功能集成进CPLD芯片中，器件种类和数量少、watchdog功能失效率低；可以扩展开关量信号处理及逻辑处理等操作，释放一部分CPU资源。

技术领域

本实用新型涉及电机控制领域，尤其涉及一种基于CPLD的电动车用电机控制器硬件保护电路。

背景技术

驱动电机控制器是电动汽车中最核心的部件之一，随着国内新能源电动汽车日益增多和逐步引入欧盟ISO 26262标准，对于车辆涉及安全功能相关设计要求越来越高，主动安全设计是行业发展趋势。例如整车高速运行时突然发生异常，此时逆变器处于高速弱磁运行发生失效，此时主动发起三相短路保护可使整车进入相对安全的制动状态，最终安全停车。

传统电机控制器中关于过流过压等故障信号采集后状态处理判断由CPU软件进行操作，其响应速度受模拟信号采集频率与软件代码执行周期限值，故障响应时间需几百微秒时间，再此过程中IGBT依旧在进行正常工作，很容易出现故障或者不可控的扭矩。

传统电机控制器中CPU的死机检测通常采用专门的喂狗芯片或者分立元器件进行搭建，专用的watchdog芯片或者分立器件搭建将会带来额外的成本和器件失效概率上升。传统的故障信号逻辑处理、指示灯处理及其他开关量信号都需要占用CPU的IO口，CPU资源占用率高。

发明内容

本实用新型主要解决了现有技术中电机控制器对于故障信号操作响应时间长、成本高、CPU资源占用率高的问题，提供了一种可即时保护功率转换模块、成本低、CPU资源占用率低的基于CPLD的电动车用电机控制器硬件保护电路及方法。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于CPLD的电动车用电机控制器硬件保护电路，包括CPU、CPLD芯片、信号转换电路、故障信号转换电路、CPLD输出转换电路和其他外围电路，CPU通过信号转换电路与CPLD芯片相连，其他外围电路通过故障转换电路与CPLD芯片相连，其他外围电路还与CPLD直接相连。

本实用新型中采用CPLD芯片对CPU输出的PWM信号进行管理、同时采集过流、过压、驱动故障等信号，对故障优先级较高的信号进行前级处理；利用CPLD的纳秒级响应时间对信号进行逻辑处理后直接控制输出PWM信号进行三相短路、六相开路等操作，可即时保护功率转换模块。利用CPLD芯片将watchdog、故障逻辑处理、故障指示等功能集成于一个芯片，可减少器件数量并降低器件引起的失效率，同时降低成本、释放部分CPU资源。

作为上述方案的一种优选方案，所述的信号转换电路包括电阻R和电容C，CPU的信号输出端与电阻R电连接，电阻R另一端分别与电容C和CPLD芯片的管脚电连接，电容C另一端接地。信号转换电路用于转换CPU输出的PWMX-T，PWMX-B信号转换为输入到CPLD芯片的PWMF-XT,PWMF-XB信号，X可为U、V、W，即电机三相。信号转换电路同样用于将CPU其他输出信号转换为低转速信号speed1、高转速信号speed2、主动触发三相短路信号CPLD-EN、过流状态清除信号OC_Clear、过压状态清除信号OV_Clear、喂狗信号SW-5KHz、死机状态清除信号Die_Clear和复位信号RST1、RST2。