电动汽车驱动电动机及其控制系统温度监测电路设计

包九江

摘 要：为了提高电动机及其控制系统的可靠性，提出一种基于T型热电偶的多回路温度监测技术。在分析T型热电偶特性的基础上，对监测系统整体结构进行设计，主要包括温度传感器、信号处理单元、DSP、CAN通讯单元、电源单元、时钟单元和编程单元等，重点设计T型热电偶输出信号处理单元，并根据系统需求设计软件程序。

关键词：电动汽车；控制系统；温度；T型热电偶

一、引言

伴随国民经济的高速发展，汽车行业高速进步，我国汽车的消费和生产已经进入到高速发展时期。电力电子技术的不断发展，汽车电子技术也不断进步，电子化和智能化是当今汽车行业的发展主题。能源结构特点和环境容量限制，电动汽车逐渐取代传统汽车已经进入量产阶段。电动机是电动汽车主要的动力来源，用于对电动汽车的前进、制动等进行综合控制和管理。由于长时间运行和空间限制，电动机及控制系统温度不断上升，对其温度变化情况进行实时监测是电动汽车智能化技术发展的基础。

二、监测系统设计

电动汽车驱动电动机控制系统中整流单元用于实现将电网交流电转换为蓄电池充电用直流电，逆变单元用于将蓄电池的直流电转换为频率、脉宽可调的交流电为电动机动作提供能量。整流单元、逆变单元与电动机一样，容易产生热量造成温度上升，所以必须对其温度变化情况进行实时监测，在温升较高时启动降温装置。电动汽车驱动电动机及其控制系统温度监测系统包括温度传感器、信号处理单元、DSP、CAN通讯单元、电源单元、时钟单元和编程单元等（如图1所示），具有同时被监测对象的温度变化信息进行采集、处理和数据传输的功能。温度传感器负责采集电动机及其控制系统等部位的温度信息。信号处理单元负责将温度原始信息进行隔离处理，转换成DSP能够识别的信息。DSP负责数据采集、运算和传输，同时对采样频率、计算精度、传输速度等进行设置。电源单元为DSP和温度传感器提供电能。时钟单元用于为监测系统提供数据采样和传输时钟信号。编程单元实现DSP和编程计算机之间的连接，用于软件程序编译、调试和烧录。

图1 电动机及其控制系统温度监测系统结构图

（一） T型热电偶

选用T型热电偶作为温度传感器监测电动机及其控制系统的温度，该热电偶是由两种不同成分的导体两端接合成回路，当两接合点存在温差就会在回路内产生热电流。T型熱电偶又称铜-康铜热电偶，测量温度在-200～+350℃之间，具有线性度好，热电动势较大，灵敏度较高，温度近似线性和复制性好，传热快，稳定性和均匀性较好等优点。

（二）信号处理单元

T型热电偶的输出毫伏级电压信号，输出信号经过运算放大和光耦隔离后发送给DSP。运算放大器选择LM358，光耦隔离选用线性HCNR201光电耦合器，信号处理电路如图2所示。HCNR201是一种由三个光电元件组成的器件，具有±5%的传输增益误差和±0.05%的线性误差，DC～1MHz的带宽，绝缘电阻高达1013Ω，输入与输出回路之间的分布电容为0.4pF。

图2 信号处理电路

三、结束语

利用T型热电偶的抗干扰能力强、输出特性好等优点，开发一套电动机及其控制系统温度监测系统。以DSP为核心采集温度数据，简化了系统硬件电路结构和走线，增加了可靠性及灵活性。系统并对温度传感器的数据进行运放处理、光耦隔离、运算与传输，能够对多个对象的温度变化进行实时监测及数据传输，实现多回路的温度信号分散采集和集中管理，

参考文献

[1] 胡文平，尹项根，张哲.电气设备在线监测技术的研究与发展[J].华北电力技术，2003，3：23-26.

[2] 徐科军，张瀚，陈智渊.TMS320x281xDSP原理与应用[M].北京：北京航空航天大学出版社，2006.