1.本发明涉及电动汽车电机控制技术领域,尤其是一种基于模块故障诊断的三相主动短路系统。
背景技术：2.在电动汽车电机控制领域，在电机高速运行时，若控制器上报一级封管故障，需要关模块pwm驱动信号。此时，电机高速运行，业内通常采用的策略为：策略1：软件会执行u相上下桥、v相上下桥、w相上下桥全部封管。策略2：在不是上报模块故障时，开通u、v、w上桥或者下桥进行主动短路保护，可以通过电机绕组发热消耗回馈能量，防止电机高速回馈能量倒灌直流侧。
3.现有技术的缺点/不足：
4.1、电机高速运行，若控制器上报一级封管故障，软件执行u相上下桥、v相上下桥、w相上下桥全部封管，在高速时，根据电机电磁方案不同，若回馈能量小，通过模块续流二极管整流，可以被直流侧吸收。但是回馈能量大会有损坏直流侧元器件的风险。
5.2、电机高速运行，若控制器上报一级封管故障且非模块故障时，软件固定开通u、v、w上桥或者固定开通u、v、w下桥进行主动短路保护，可以通过电机绕组发热消耗回馈能量，可以防止电机高速回馈能量倒灌直流侧。但是若是上报的模块故障，软件会所有桥臂封管，会有策略1中损坏直流侧元器件的风险。
6.因此，对于上述问题有必要提出一种基于模块故障诊断的三相主动短路系统。
技术实现要素：7.针对上述现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供了一种基于模块故障诊断的三相主动短路系统，以解决上述问题。
8.一种基于模块故障诊断的三相主动短路系统，包括mcu、逻辑门芯片ⅱ、pwm电平转换模块和模块及驱动电路集成，模块及驱动电路集成将6个桥臂模块故障信号传输至mcu，所述模块及驱动电路集成将模块故障信号反馈至逻辑门芯片ⅱ，所述pwm电平转换模块将pwm信号反馈至mcu，所述mcu将使能信号传递至逻辑门芯片ⅱ，所述逻辑芯片将pwm转换使能信号反馈至pwm电平转换模块，所述pwm电平转换模块将转换后的pwm信号传输至模块及驱动电路集成。
9.优选地，所述模块及驱动电路集成包括逻辑门芯片ⅰ，所述逻辑门芯片ⅰ的第一管脚通过第一电阻连接u相上桥的故障反馈信号，所述逻辑门芯片ⅰ的第二管脚通过第二电阻连接v相上桥，所述逻辑门芯片ⅰ的第三管脚通过第三电阻连接w相上桥；所述逻辑门芯片ⅰ的第四管脚通过第四电阻连接u相下桥，所述逻辑门芯片ⅰ的第五管脚通过第五电阻连接v相下桥，所述逻辑门芯片ⅰ的第六管脚通过第六电阻连接w相下桥的故障反馈信号。
10.优选地，所述逻辑门芯片ⅰ的第七管脚接地，所述逻辑门芯片ⅰ的第八管脚通过第六电阻连接第一mos管的栅极，所述第一mos管的漏极分别连接第三电阻和第五电阻，所述
第一mos管的源极分别接地和通过第九电阻接第一mos管的栅极。
11.优选地，所述逻辑门芯片ⅰ的第十一管脚通过第十一电阻接电源，所述逻辑门芯片ⅰ的第十二管脚通过第十二电阻接电源，所述逻辑门芯片ⅰ的第十四管脚分别连接电源和通过第一电容接地。
12.优选地，所述逻辑门芯片ⅱ的第一管脚连接第五电阻，所述逻辑门芯片ⅱ的第三管脚接地，所述逻辑门芯片ⅱ的第四管脚通过第三十九电阻连接第二mos管的栅极，所述第二mos管的漏极连接第三十八电阻，所述第二mos管的源极通过第四十电阻连接第二mos管的栅极，所述逻辑门芯片ⅰ的第五管脚分别接电源和通过第二电容接地。
13.优选地，所述pwm电平转换模块包括pwm电平转换芯片的第一管脚分别接电源和通过第八电容接地，所述pwm电平转换芯片的第二管脚通过第三十四电阻接地，所述pwm电平转换芯片的第三管脚通过第十三电阻分别连接第三电容和第一二极管，所述pwm电平转换芯片的第四管脚通过第十四电阻分别连接第四电容和第二二极管，所述pwm电平转换芯片的第五管脚通过第十五电阻分别连接第五电容和第三二极管，所述pwm电平转换芯片的第六管脚通过第十九电阻分别连接第六电容和第四二极管。
14.优选地，所述pwm电平转换芯片的第七管脚通过第三十三电阻分别连接第九电容和第五二极管，所述pwm电平转换芯片的第八管脚通过第三十六电阻分别连接第十电容和第六二极管，所述pwm电平转换芯片的第九管脚通过第三十七电阻分别连接第十一电容和第七二极管，所述pwm电平转换芯片的第十管脚通过第二十五电阻接地。
15.优选地，所述pwm电平转换芯片的第十一管脚、第十二管脚和第十三管脚接地，所述pwm电平转换芯片的第十四管脚通过第二十四电阻接地，所述pwm电平转换芯片的第十五管脚依次通过第二十三电阻和第三十二电阻接地，所述pwm电平转换芯片的第十六管脚依次通过第二十二电阻和第三十一电阻接地，所述pwm电平转换芯片的第十七管脚依次通过第二十一电阻和第三十电阻接地，所述pwm电平转换芯片的第十八管脚依次通过第二十电阻和第二十九电阻接地。
16.优选地，所述pwm电平转换芯片的第十九管脚依次通过第十八电阻和第二十八电阻接地，所述pwm电平转换芯片的第二十管脚依次通过第十七电阻和第二十七电阻接地，所述pwm电平转换芯片的第二十一管脚依次通过第十六电阻和第二十六电阻接地。
17.优选地，所述pwm电平转换芯片的第二十二管脚通过第四十电阻接地，所述pwm电平转换芯片的第二十三管脚和第二十四管脚通过第七电容接地
18.与现有技术相比，本发明有益效果：本发明在上报模块故障时候，通过模块及驱动电路集成对模块诊断，避开故障模块，主动短路另外的桥臂，可以通过电机绕组发热消耗回馈能量，可以防止电机高速回馈能量倒灌直流侧，保护直流侧元器件。
附图说明
19.图1是本发明的基于模块故障诊断的三相主动短路系统模块图；
20.图2是本发明的模块及驱动电路集成电路图；
21.图3是本发明的逻辑门芯片ⅱ电路图；
22.图4是本发明的pwm电平转换模块电路图。
具体实施方式
23.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
24.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
25.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
26.以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
27.如图1并结合图2至4所示，一种基于模块故障诊断的三相主动短路系统，包括mcu、逻辑门芯片ⅱ、pwm电平转换模块和模块及驱动电路集成，模块及驱动电路集成将6个桥臂模块故障信号传输至mcu，所述模块及驱动电路集成将模块故障信号反馈至逻辑门芯片ⅱ，所述pwm电平转换模块将pwm信号反馈至mcu，所述mcu将使能信号传递至逻辑门芯片ⅱ，所述逻辑芯片将pwm转换使能信号反馈至pwm电平转换模块，所述pwm电平转换模块将转换后的pwm信号传输至模块及驱动电路集成。
28.模块及驱动电路集成包括逻辑门芯片ⅰu1，所述逻辑门芯片ⅰu1的第一管脚通过第一电阻r1连接u相上桥的故障反馈信号，所述逻辑门芯片ⅰu1的第二管脚通过第二电阻r2连接v相上桥，所述逻辑门芯片ⅰu1的第三管脚通过第三电阻r4连接w相上桥；所述逻辑门芯片ⅰu1的第四管脚通过第四电阻r7连接u相下桥，所述逻辑门芯片ⅰu1的第五管脚通过第五电阻r8连接v相下桥，所述逻辑门芯片ⅰu1的第六管脚通过第六电阻r10连接w相下桥的故障反馈信号，所述逻辑门芯片ⅰu1的第七管脚接地，所述逻辑门芯片ⅰu1的第八管脚通过第六电阻r6连接第一mos管q1的栅极，所述第一mos管q1的漏极分别连接第三电阻r4和第五电阻r8，所述第一mos管q1的源极分别接地和通过第九电阻r9接第一mos管q1的栅极，所述逻辑门芯片ⅰu1的第十一管脚通过第十一电阻r11接电源，所述逻辑门芯片ⅰu1的第十二管脚通过第十二电阻r12接电源，所述逻辑门芯片ⅰu1的第十四管脚分别连接电源和通过第一电容c1接地。
29.逻辑门芯片ⅱu2的第一管脚连接第五电阻r8，所述逻辑门芯片ⅱu2的第三管脚接地，所述逻辑门芯片ⅱu2的第四管脚通过第三十九电阻r49连接第二mos管q2的栅极，所述第二mos管q2的漏极连接第三十八电阻r48，所述第二mos管q2的源极通过第四十电阻r40连接第二mos管q2的栅极，所述逻辑门芯片ⅰu2的第五管脚分别接电源和通过第二电容c2接
地。
30.pwm电平转换模块包括pwm电平转换芯片u3的第一管脚分别接电源和通过第八电容c8接地，所述pwm电平转换芯片u3的第二管脚通过第三十四电阻r44接地，所述pwm电平转换芯片u3的第三管脚通过第十三电阻r13分别连接第三电容c3和第一二极管d1，所述pwm电平转换芯片u3的第四管脚通过第十四电阻r14分别连接第四电容c4和第二二极管d2，所述pwm电平转换芯片u3的第五管脚通过第十五电阻r15分别连接第五电容c5和第三二极管d3，所述pwm电平转换芯片u3的第六管脚通过第十九电阻r19分别连接第六电容c6和第四二极管d4，所述pwm电平转换芯片u3的第七管脚通过第三十三电阻r43分别连接第九电容c9和第五二极管d5，所述pwm电平转换芯片u3的第八管脚通过第三十六电阻r46分别连接第十电容c10和第六二极管d6，所述pwm电平转换芯片u3的第九管脚通过第三十七电阻r47分别连接第十一电容c11和第七二极管d7，所述pwm电平转换芯片u3的第十管脚通过第二十五电阻r25接地。
31.pwm电平转换芯片u3的第十一管脚、第十二管脚和第十三管脚接地，所述pwm电平转换芯片u3的第十四管脚通过第二十四电阻r24接地，所述pwm电平转换芯片u3的第十五管脚依次通过第二十三电阻r23和第三十二电阻r42接地，所述pwm电平转换芯片u3的第十六管脚依次通过第二十二电阻r22和第三十一电阻r41接地，所述pwm电平转换芯片u3的第十七管脚依次通过第二十一电阻r21和第三十电阻r40接地，所述pwm电平转换芯片u3的第十八管脚依次通过第二十电阻r20和第二十九电阻r29接地，所述pwm电平转换芯片u3的第十九管脚依次通过第十八电阻r18和第二十八电阻r28接地，所述pwm电平转换芯片u3的第二十管脚依次通过第十七电阻r17和第二十七电阻接地，所述pwm电平转换芯片u3的第二十一管脚依次通过第十六电阻r16和第二十六电阻r26接地，所述pwm电平转换芯片u3的第二十二管脚通过第四十电阻r40接地，所述pwm电平转换芯片u3的第二十三管脚和第二十四管脚通过第七电容c7接地。
32.本发明在上报模块故障时候，通过模块及驱动电路集成对模块诊断，避开故障模块，主动短路另外的桥臂，可以通过电机绕组发热消耗回馈能量，可以防止电机高速回馈能量倒灌直流侧，保护直流侧元器件。
33.通过将模块6个模块故障信号上传到mcu诊断，同时mcu诊断此时工况是否处于高速工况，若是高速工况，muc将逻辑门芯片ⅱ的信号使能无效，来禁止高速硬件关掉pwm电平转换模块。
34.同时针对模块故障信号的诊断，来开启故障模块的对向桥臂三相主动短路保护，例如u相上桥损坏，开启uvw下桥。u相下桥损坏，开启uvw上桥。
35.因为模块损坏分为短路和断路。若u相上桥上报模块故障，则开启uvw下桥，此时u相下桥臂上报模块故障，那么u相上桥为短路。此时需要mcu对模块进行全部关管控制。若u相上桥上报模块故障，开启uvw下桥，此时uvw下桥无故障上报，那么u相上桥为断路。此时可以继续三相主动短路保护。可以通过电机绕组发热消耗回馈能量，防止电机高速回馈能量倒灌直流侧。
36.因此做到了上报模块故障时，并非全部关管，可以通过策略在模块断路时继续达到保护作用。
37.非高速工况，不需要三相主动短路时：
38.mcu通过此时工况诊断，当前是否处于高速工况，若不是处于高速工况，可以对逻辑门输出使能信号1(逻辑门芯片ⅱu2的2脚dsp_en置低电平)有效。
39.此时若上报模块故障，6路模块故障信号(模块及驱动电路集成的逻辑门芯片ⅰu1的第一管脚至第六管脚分别对应模块故障的u相上桥v相上桥w相上桥u相下桥v相下桥w相下桥)会上传至mcu，以及通过逻辑门芯片ⅰu1将6路故障信号合成，然后通过mos管转换电平最后给到逻辑门芯片ⅱu2的第一管脚，故障时逻辑门芯片ⅱu2的第一管脚为低电平，此时逻辑门芯片ⅱu2的第一管脚和第二管脚均为低电平有效，输出第四管脚为低电平，经过后级mos管转换flt_out为高电平。上报模块故障，软件会停止发pwm，同时硬件第一时间通过flt_out信号发送高电平至pwm转换芯片u3的第二十二管脚oe使能信号，oe信号为高电平关断，将pwm电平转换芯片强制关闭。
40.高速工况，需要三相主动短路时：
41.mcu通过此时工况诊断，当前是否处于高速工况，若是处于高速工况，可以对逻辑门输出使能信号(逻辑门芯片ⅱu2的第二管脚dsp_en置高电平)无效；此时若上报模块故障，6路模块故障信号(模块及驱动电路集成的逻辑门芯片ⅰu1的第一管脚至第六管分别对应模块故障的u相上桥、v相上桥、w相上桥、u相下桥、v相下桥、w相下桥)会上传至mcu，以及通过逻辑门芯片ⅰu1将6路故障信号合成，然后通过mos管转换电平最后给到逻辑门芯片ⅱu2的第一管脚，故障时逻辑门芯片ⅱu2的第一管脚为低电平，此时逻辑门芯片ⅱu2的第二管脚为高电平，第一管脚为低电平，输出第四管脚为高电平，经过后级mos管转换flt_out为低电平，硬件第一时间通过flt_out信号发送低电平至pwm转换芯片u3的第二十二管脚oe使能信号，oe信号为低电平开通，硬件不会关断pwm电平转换芯片u3。
42.以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
技术特征：1.一种基于模块故障诊断的三相主动短路系统，其特征在于：包括mcu、逻辑门芯片ⅱ、pwm电平转换模块和模块及驱动电路集成，模块及驱动电路集成将6个桥臂模块故障信号传输至mcu，所述模块及驱动电路集成将模块故障信号反馈至逻辑门芯片ⅱ，所述pwm电平转换模块将pwm信号反馈至mcu，所述mcu将使能信号传递至逻辑门芯片ⅱ，所述逻辑芯片将pwm转换使能信号反馈至pwm电平转换模块，所述pwm电平转换模块将转换后的pwm信号传输至模块及驱动电路集成。2.如权利要求1所述的一种基于模块故障诊断的三相主动短路系统，其特征在于：所述模块及驱动电路集成包括逻辑门芯片ⅰ(u1)，所述逻辑门芯片ⅰ(u1)的第一管脚通过第一电阻(r1)连接u相上桥的故障反馈信号，所述逻辑门芯片ⅰ(u1)的第二管脚通过第二电阻(r2)连接v相上桥，所述逻辑门芯片ⅰ(u1)的第三管脚通过第三电阻(r4)连接w相上桥；所述逻辑门芯片ⅰ(u1)的第四管脚通过第四电阻(r7)连接u相下桥，所述逻辑门芯片ⅰ(u1)的第五管脚通过第五电阻(r8)连接v相下桥。3.如权利要求1所述的一种基于模块故障诊断的三相主动短路系统，其特征在于：所述逻辑门芯片ⅰ(u1)的第六管脚通过第六电阻(r10)连接w相下桥的故障反馈信号，所述逻辑门芯片ⅰ(u1)的第七管脚接地，所述逻辑门芯片ⅰ(u1)的第八管脚通过第六电阻(r6)连接第一mos管(q1)的栅极，所述第一mos管(q1)的漏极分别连接第三电阻(r4)和第五电阻(r8)，所述第一mos管(q1)的源极分别接地和通过第九电阻(r9)接第一mos管(q1)的栅极。4.如权利要求3所述的一种基于模块故障诊断的三相主动短路系统，其特征在于：所述逻辑门芯片ⅰ(u1)的第十一管脚通过第十一电阻(r11)接电源，所述逻辑门芯片ⅰ(u1)的第十二管脚通过第十二电阻(r12)接电源，所述逻辑门芯片ⅰ(u1)的第十四管脚分别连接电源和通过第一电容(c1)接地。5.如权利要求3所述的一种基于模块故障诊断的三相主动短路系统，其特征在于：所述逻辑门芯片ⅱ(u2)的第一管脚连接第五电阻(r8)，所述逻辑门芯片ⅱ(u2)的第三管脚接地，所述逻辑门芯片ⅱ(u2)的第四管脚通过第三十九电阻(r49)连接第二mos管(q2)的栅极，所述第二mos管(q2)的漏极连接第三十八电阻(r48)，所述第二mos管(q2)的源极通过第四十电阻(r40)连接第二mos管(q2)的栅极，所述逻辑门芯片ⅰ(u2)的第五管脚分别接电源和通过第二电容(c2)接地。6.如权利要求1所述的一种基于模块故障诊断的三相主动短路系统，其特征在于：所述pwm电平转换模块包括pwm电平转换芯片(u3)的第一管脚分别接电源和通过第八电容(c8)接地，所述pwm电平转换芯片(u3)的第二管脚通过第三十四电阻(r44)接地，所述pwm电平转换芯片(u3)的第三管脚通过第十三电阻(r13)分别连接第三电容(c3)和第一二极管(d1)，所述pwm电平转换芯片(u3)的第四管脚通过第十四电阻(r14分别连接第四电容(c4)和第二二极管(d2)，所述pwm电平转换芯片(u3)的第五管脚通过第十五电阻(r15)分别连接第五电容(c5)和第三二极管(d3)，所述pwm电平转换芯片(u3)的第六管脚通过第十九电阻(r19)分别连接第六电容(c6)和第四二极管(d4)。7.如权利要求6所述的一种基于模块故障诊断的三相主动短路系统，其特征在于：所述pwm电平转换芯片(u3)的第七管脚通过第三十三电阻(r43)分别连接第九电容(c9)和第五二极管(d5)，所述pwm电平转换芯片(u3)的第八管脚通过第三十六电阻(r46)分别连接第十电容(c10)和第六二极管(d6)，所述pwm电平转换芯片(u3)的第九管脚通过第三十七电阻
(r47)分别连接第十一电容(c11)和第七二极管(d7)，所述pwm电平转换芯片(u3)的第十管脚通过第二十五电阻(r25)接地。8.如权利要求7所述的一种基于模块故障诊断的三相主动短路系统，其特征在于：所述pwm电平转换芯片(u3)的第十一管脚、第十二管脚和第十三管脚接地，所述pwm电平转换芯片(u3)的第十四管脚通过第二十四电阻(r24)接地，所述pwm电平转换芯片(u3的第十五管脚依次通过第二十三电阻(r23)和第三十二电阻(r42)接地，所述pwm电平转换芯片(u3)的第十六管脚依次通过第二十二电阻(r22)和第三十一电阻(r41)接地，所述pwm电平转换芯片(u3)的第十七管脚依次通过第二十一电阻(r21)和第三十电阻(r40)接地，所述pwm电平转换芯片(u3)的第十八管脚依次通过第二十电阻(r20)和第二十九电阻(r29)接地。9.如权利要求8所述的一种基于模块故障诊断的三相主动短路系统，其特征在于：所述pwm电平转换芯片(u3)的第十九管脚依次通过第十八电阻(r18)和第二十八电阻(r28)接地，所述pwm电平转换芯片(u3)的第二十管脚依次通过第十七电阻(r17)和第二十七电阻(r27)接地，所述pwm电平转换芯片(u3)的第二十一管脚依次通过第十六电阻(r16)和第二十六电阻(r26)接地。10.如权利要求9所述的一种基于模块故障诊断的三相主动短路系统，其特征在于：所述pwm电平转换芯片(u3)的第二十二管脚通过第四十电阻(r40)接地，所述pwm电平转换芯片(u3)的第二十三管脚和第二十四管脚通过第七电容(c7)接地。
技术总结本发明公开了一种基于模块故障诊断的三相主动短路系统，包括MCU、逻辑门芯片Ⅱ、PWM电平转换模块和模块及驱动电路集成，模块及驱动电路集成将6个桥臂模块故障信号传输至MCU，模块及驱动电路集成将模块故障信号反馈至逻辑门芯片Ⅱ，PWM电平转换模块将PWM信号反馈至MCU，MCU将使能信号传递至逻辑门芯片Ⅱ，逻辑芯片将PWM转换使能信号反馈至PWM电平转换模块，PWM电平转换模块将转换后的PWM信号传输至模块及驱动电路集成。本发明有益效果：本发明在上报模块故障时候，通过模块及驱动电路集成对模块诊断，避开故障模块，主动短路另外的桥臂，可以通过电机绕组发热消耗回馈能量，可以防止电机高速回馈能量倒灌直流侧，保护直流侧元器件。元器件。元器件。
技术研发人员：解苗苗 刘长来 夏诗忠 刘杨 殷武军
受保护的技术使用者：中克骆瑞新能源科技有限公司
技术研发日：2022.05.13
技术公布日：2022/7/5
