1.本发明涉及一种控制电路及其装置、控制方法、系统和车辆，尤其涉及一种主动短路控制电路及其装置、控制方法、系统和车辆。
背景技术：2.在电动车动力系统中，智能功率单元(ipu)是电驱系统中的核心部件，它进行直-交流的大功率电能变换，既可以驱动电机输出扭矩，又可以从电机吸收制动能量为电池充电。ipu由功率模块、驱动单元、母线电容和铜排组成的主回路组成。其中功率模块是电能转换的核心部件，而驱动单元将控制单元的低压控制信号转换为驱动功率模块的高压信号，是直接控制模块进行电能转换的单元。驱动单元的可靠性影响着整车的安全性，其能否控制功率模块安全有效地工作是车辆功能安全系统的重要指标。
3.传统的保护电路当检测到电机出现故障时，控制电机进入安全状态。通常情况下电机的安全状态包括两种，一种是直接将所有功率开关器件置于开路状态(freewheeling，fw)；另一种是将功率开关器件的半桥置于开路，对边半桥置于短路，也称主动三相短路(active short circuit，asc)。当电机高转速时，为避免反向电动势的产生，控制电机进入asc安全状态，当电机低转速时，控制电机进入fw状态。当电动车在高速行驶过程中，一旦电驱系统逆变器的控制和驱动单元出现了故障，为避免反向电动势过高引起整车系统的不可逆损坏，需要控制电机进入主动短路状态。然而，目前的主动短路状态触发模式存在种种缺陷，例如：
4.当驱动单元或模块出现工作故障(如母线电压过压、模块过压或过流、驱动芯片自身失效)时，驱动单元会输出故障信号给控制单元，随后控制单元发给驱动单元主动短路信号，输入驱动芯片的低压侧，进而驱动模块进入主动短路状态。
5.当整车低压控制电源断路时，驱动芯片的低压侧和高压侧失去供电，故电机失去控制信号。此时电机处于能量回馈的发电机状态，且具有较高的反电动势。这时需要备份电源电路从母线电压处取电，给驱动芯片高压侧供电，并驱动模块进入主动短路状态。
6.上述两种工况分别对应了低压侧和高压侧的主动短路控制，高压侧主动短路的优先级要高于低压侧主动短路的，低压侧主动短路信号都是通过控制单元的微控制器触发。在现有技术中，当微控制器本身出现故障时，电机控制信号无效，高压侧无法获得主动短路控制信号，或者主动短路是在驱动芯片低压侧触发，存在一定时间延迟，再加上拓扑中本就有延时电路，导致在电路结构中故障响应较慢——上述问题亟需得到解决。
技术实现要素：7.本发明的目的在于提供一种主动短路控制电路及其装置、控制方法、系统和车辆，首先要解决的技术问题是通过微控制器触发主动短路信号，保证驱动单元和功率模块的可靠性与安全性，进而保障整车的安全性；
8.本发明其次要解决的技术问题是在主动短路控制电路中设置隔离驱动电源和备
份电源模块，当低压系统掉电或隔离驱动电源模块故障时提供备份电源，使主动短路控制电路能够继续实现控制电机主动短路的功能；
9.本发明要解决的另一个技术问题是提供一种具有主动短路控制功能的车辆，当该车辆的电机在遭遇驱动\功率模块故障、母线电压过压、微控制器工作异常等工况时，能够让电机及时进入主动短路安全状态，防止反向电动势过高对整车系统造成损坏。
10.本发明提供了下述方案：
11.一种主动短路控制电路，所述主动短路控制电路通过整车低压电源和整车母线进行供电，具体包括：
12.功率模块，通过控制自身开关器件的状态，实现对电机的控制；
13.微控制器，用于输出电机控制信号；
14.驱动模块，所述驱动模块电性连接在所述功率模块和所述微控制器之间，驱动模块的作用是将微控制器输出的控制信号进行光电隔离、信号放大后发送至功率模块；
15.还包括：
16.微控制器监测模块，用于实时监测微控制器的运行状态，当微控制器出现异常时发送异常信号给主动短路处理模块；
17.过压监测模块，用于实时监测母线电压，向主动短路处理模块输出母线电压的分压信号；
18.主动短路处理模块，所述主动短路处理模块分别与驱动模块、微控制器监测模块和过压监测模块相连，主动短路处理模块接收来自微控制器监测模块的监测信号，以及来自过压监测模块的母线电压的分压信号，经过信号处理，向所述驱动模块输出控制主动短路状态的数字信号。
19.进一步的，还包括：
20.隔离驱动电源，用于将整车低压系统的电压转换为高压驱动电压，为驱动高压侧电路、主动短路处理模块、过压监测模块供电；
21.备份电源模块，所述备份电源模块通过母线电压处取电，当低压系统掉电或隔离驱动电源模块故障时，备份电源模块分别为驱动高压侧电路、主动短路处理模块、过压监测模块供电。
22.进一步的，所述主动短路处理模块将微控制器监测模块发出的低压信号进行隔离并转化为高压侧信号，并根据母线电压的分压信号检测母线电压是否超过安全阈值；
23.所述主动短路处理模块具体包括：隔离模块、信号处理模块、缓冲器、比较器和或门，其中：
24.隔离模块，接收微控制器监测模块发出的监测信号，将该监测信号由低压信号隔离并转化为高压侧信号，输出至信号处理模块；
25.信号处理模块，接收来自信号处理模块的识别监测用高压侧信号，并发出控制主动短路状态的数字信号至或门的一端；
26.缓冲器，接收来自过压监测模块的母线电压的分压信号，进行阻抗匹配，将所述分压信号输送进比较器；
27.比较器，当母线电压的分压信号超出阈值时，比较器发送主动短路控制信号至或门的另一端；
28.或门，当微控制器和母线电压其中之一出现异常时，或门发送主动短路信号给驱动高压侧电路，然后高压侧电路再驱动功率模块。
29.进一步的，所述隔离模块为光电耦合器，所述光电耦合器中的发光二极管的正极为微控制器工作状态信号输入端，发光二极管的负极接地，与所述发光二极管对应的光敏三极管的集电极与第一二极管的正极相连，光敏三极管的发射极接地，第一电容和第一电阻的一端分别连接在第一二极管和第二比较器的同相端之间，第一电容和第一电阻的另一端接地，第二比较器的反相端接高电平，第三比较器的反相端连接在第一二极管和第二比较器的同相端之间，第三比较器的同相端接低电平，第二、三比较器的输出端分别与第四或门的两个输入端相连，第四或门的输出端与第五或门的一个输入端相连，第五或门的输出端为主动短路信号端。
30.进一步的，所述缓冲器包括第六运放、第二电阻、第二电容，所述第六运放的同相端与第二电阻的一端相连，所述第二电阻的另一端与过压监测信号输入端相连，第六运放的反相端与输出端相连，第六运放的输出端还与第三电阻的一端相连，第三电阻的另一端与第七运放的同相端相连，第四电阻连接在第七运放的同相端和输出端之间，第七运放的反相端用于设置等效阈值电压，第七运放的输出端与第五或门的另一个输入端相连，第五或门的输出端为主动短路信号端。
31.一种主动短路控制装置，所述主动短路控制装置中设置有所述的主动短路控制电路。
32.一种主动短路控制方法，具体包括：
33.检测驱动模块或功率模块是否存在故障，根据故障存在与否发送主动短路信号或维持原状态正常工作；
34.判断母线电压是否过压，并进一步判断母线电压是否放电至低于判断阈值电压，发送主动短路信号或维持原状态正常工作；
35.检测微控制器的工作状态，发送主动短路信号或维持原状态正常工作。
36.进一步的，具体包括：
37.检测驱动模块或功率模块是否存在故障，如果存在故障，驱动模块发送故障信号给微控制器，微控制器识别并上报整车后发送主动短路信号给驱动模块，电机进入主动短路安全状态，或：如果不存在故障，则维持原状态正常工作；
38.判断母线电压是否过压，如果母线电压未过压，则维持原状态正常工作；如果母线电压过压，则由主动短路处理模块发送主动短路信号给驱动高压电路，并进一步判断判断母线电压是否放电至低于关断阈值电压：如果母线电压放电至低于关断阈值电压，则主动短路处理模块停止发送主动短路信号；如果母线电压放电未低于关断阈值电压，则主动短路处理模块继续发送主动短路信号；
39.判断微控制器工作是否正常，如果微控制器工作正常，则维持原状态正常工作，或：微控制器工作异常，主动短路处理模块发送主动短路信号给驱动高压电路。
40.一种主动短路控制系统，具体包括：
41.驱动/功率模块故障检测单元，用于检测驱动模块或功率模块是否存在故障，发送主动短路信号或维持原状态正常工作；
42.母线电压过压检测单元，用于判断母线电压是否过压，并进一步判断母线电压是
否放电至低于判断阈值电压，发送主动短路信号或维持原状态正常工作；
43.微控制器状态检测单元，用于根据微控制器的工作状态，发送主动短路信号或维持原状态正常工作。
44.一种电子设备，包括：处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过通信总线完成相互间的通信；所述存储器中存储有计算机程序，当所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行所述方法的步骤。
45.一种计算机可读存储介质，其存储有可由电子设备执行的计算机程序，当所述计算机程序在所述电子设备上运行时，使得所述电子设备执行方法的步骤。
46.一种车辆，所述车辆上设置有主动短路控制系统，当车辆的电驱系统逆变器的控制和驱动单元出现故障时，主动短路控制系统用于控制电机进入主动短路状态，还包括：
47.电子设备，用于实现主动短路控制方法；
48.处理器，所述处理器运行程序，当所述程序运行时从所述电子设备输出的数据执行主动短路控制方法的步骤；
49.存储介质，用于存储程序，所述程序在运行时对于从电子设备输出的数据执行主动短路控制方法的步骤。
50.本发明与现有技术相比具有以下的优点：
51.通过对主动短路控制电路进行改进，在微控制器故障和母线电压过压两种情况下任一情况发生时均可触发主动短路状态，且完全不必考虑低压侧电路是否故障，当微控制器本身出现故障导致电机控制信号无效时，微控制器的监测单元直接给高压侧发送主动短路控制信号，避免了反向电动势过高引起整车系统的不可逆损坏。
52.在主动短路控制电路中设置有隔离驱动电源和备份电源模块，隔离驱动电源用于将整车低压系统的电压转换为高压驱动电压，为驱动高压侧电路、主动短路处理模块、过压监测模块。而当低压系统掉电或隔离驱动电源模块故障时，备份电源模块通过母线电压处取电，备份电源模块分别为驱动高压侧电路、主动短路处理模块、过压监测模块供电，使主动短路控制电路能够继续实现控制电机主动短路的功能。
53.本发明公开的基于主动短路电路的主动短路控制方法和系统，控制方法、系统能够根据驱动模块、功率模块是否故障、母线电压时是否过压、微控制器工作是否正常等控制逻辑判断因素，发送主动短路信号，控制电机及时进入主动短路安全状态，防止反向电动势过高对整车系统造成损坏。
54.本发明公开的具有主动短路控制功能的车辆，当该车辆的电机在遭遇驱动\功率模块故障、母线电压过压、微控制器工作异常等工况时，能够让电机及时进入主动短路安全状态，防止反向电动势过高对整车系统造成损坏。
附图说明
55.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
56.图1是主动短路控制电路的原理框图。
57.图2是主动短路处理模块的原理框图。
58.图3是主动短路处理模块的电路原理图。
59.图4是主动短路控制方法的流程图。
60.图5是主动短路控制系统的架构图。
61.图6是一个可能的具体实施例中主动短路控制方法的流程图(之一)。
62.图7是一个可能的具体实施例中主动短路控制方法的流程图(之二)。
63.图8是一个可能的具体实施例中主动短路控制方法的流程图(之三)。
64.图9是电子设备的系统架构图。
具体实施方式
65.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
66.如图1所示的主动短路控制电路，主动短路控制电路通过整车低压电源和整车母线进行供电，具体包括：
67.功率模块180，通过控制自身开关器件的状态，实现对电机的控制；
68.微控制器100，用于输出电机控制信号，对电机进行主动短路控制，示例性的：微控制器100接收整车指令，输出电机控制信号给驱动模块110。
69.驱动模块110，驱动模块110电性连接在功率模块180和微控制器100之间，驱动模块110的作用是将微控制器100输出的控制信号进行光电隔离、信号放大后发送至功率模块180；
70.示例性的：当输入端加电信号时发光器发出光线，受光器接受光线之后就产生光电流，从输出端流出，从而实现了“电—光—电”转换。以光为媒介把输入端信号耦合到输出端，具有无触点，抗干扰能力强，输出和输入之间绝缘，单向传输信号等优点。
71.驱动模块110包括上三桥驱动电路和下三桥驱动电路，每一桥驱动电路分为低压侧电路和高压侧电路，在电驱系统正常工作时，低压侧电路通过低压电源供电，高压侧电路通过隔离驱动电源供电。
72.微控制器监测模块120，用于实时监测微控制器100的运行状态，当微控制器100出现异常时发送异常信号给主动短路处理模块150，示例性的：微控制器监测模块120监测微控制器100的运行状态，当微控制器出现软件失效、掉电等异常时，发送故障信号给主动短路处理模块150。
73.过压监测模块130，用于实时监测母线电压，通过电阻分压的原理，向主动短路处理模块150输出母线电压的分压信号；本领域技术人员能够理解，分压电路输出的信号电压要送到下一级电路中，理论上分压电路的下一级电路输入瑞是分压电路的输出端。
74.主动短路处理模块150，主动短路处理模块150分别与驱动模块110、微控制器100监测模块和过压监测模块130相连，主动短路处理模块150接收来自微控制器监测模块120的监测信号，以及来自过压监测模块130的母线电压的分压信号，经过信号处理，向驱动模块110输出控制主动短路状态的数字信号。
75.主动短路控制电路主电路的工作原理是：
76.当整车电压供给正常时，微控制器100、驱动模块110的低压侧电路、微控制器监测模块120均通过低压电源供电；驱动模块110的高压侧电路、过压监测模块130、主动短路处理模块150均由低压电源经隔离驱动电源模块190供电。
77.当整车低压掉电或隔离驱动电源模块190断路时，由备份电源模块170给驱动模块的驱动高压侧电路160、过压监测模块130、主动短路处理模块150供电。
78.过压监测模块130实时监测母线电压，通过电阻分压的原理，向主动短路处理模块150输出母线电压的分压信号；
79.主动短路处理模块150接收来自微控制器监测模块120的监测信号，以及来自过压监测模块130的母线电压的分压信号，经过信号处理，向驱动模块110输出控制主动短路状态的数字信号，对功率模块180内的开关管进行调节，控制电机进入主动短路安全状态，主动短路处理模块150输出的控制主动短路状态的asc信号优先级更高，覆盖了微控制器100对驱动模块110的控制。
80.优选的，还包括：
81.隔离驱动电源模块190，用于将整车低压系统的电压转换为高压驱动电压，为驱动高压侧电路160、主动短路处理模块150、过压监测模块130供电；
82.备份电源模块170，备份电源模块通过母线电压处取电，当低压系统掉电或隔离驱动电源模块190故障时，备份电源模块分别为驱动高压侧电路160、主动短路处理模块150、过压监测模块130供电。由于有备份电源模块170的存在，即使低压系统掉电或隔离驱动电源模块190出现故障，备份电源模块170也能够分别为驱动高压侧电路160、主动短路处理模块150、过压监测模块130供电，保障系统实现主动短路功能。
83.如图2所示的主动短路处理模块150的原理框图：
84.主动短路处理模块150包括隔离模块151、信号处理模块152、缓冲器153、比较器154和或门155，其中：
85.隔离模块151，接收微控制器监测模块120发出的监测信号，将该监测信号由低压信号隔离并转化为高压侧信号，输出至信号处理模块152；
86.信号处理模块152，接收来自信号处理模块的识别监测用高压侧信号，并发出控制主动短路状态的数字信号至或门155的一端；
87.缓冲器153，接收来自过压监测模块130的母线电压的分压信号，进行阻抗匹配，将分压信号输送进比较器154；如果没有缓冲器153，过压监测模块130直接与比较器154连接，比较器154内部的电阻会影响分压电压值。
88.比较器154，当母线电压的分压信号超出阈值时，比较器154发送主动短路控制信号至或门155的另一端。
89.或门155，当微控制器和母线电压其中之一出现异常时，或门155发送主动短路信号给驱动高压侧电路160，然后驱动高压侧电路160再驱动功率模块180，实现对电机的控制。
90.如图3所示的主动短路处理模块150的电路原理图，vmon是微控制器工作状态信号，vmon信号接入光电耦合器u1(隔离光耦)。第一电阻r1、第一二极管d1、第一电容c1、第二比较器u2、第三比较器u3、第四或门u4，以上器件组成信号处理模块152。第一二极管d1的正极接光电耦合器u1的输出端，第一电阻r1和第一电容c1并联在第一二极管d1的负极和地之
间，即光电耦合器u1的输出端接在第二比较器u2的同相端和第三比较器u3的反相端，而两个比较器的输出端分别作为第四或门u4的两个输入，第四或门u4的输出端即为信号处理模块152的输出。
91.主动短路处理模块150的原理框图中具体电路元器件的电路连接关系：隔离模块151为光电耦合器u1，光电耦合器u1中的发光二极管的正极为微控制器工作状态信号vmon输入端，发光二极管的负极接地，与发光二极管对应的光敏三极管的集电极与第一二极管d1的正极相连，光敏三极管的发射极接地，第一电容c1和第一电阻r1的一端分别连接在第一二极管d1和第二比较器u2的同相端之间，第一电容c1和第一电阻r1的另一端接地，第二比较器u2的反相端接高电平，第三比较器u3的反相端连接在第一二极管d1和第二比较器u2的同相端之间，第三比较器u3的同相端接低电平，第二、三比较器的输出端分别与第四或门u4的两个输入端相连，第四或门u4的输出端与第五或门u5的一个输入端相连，第五或门u5的输出端为主动短路信号端。
92.缓冲器153包括第六运放u6、第二电阻r2、第二电容c2，第六运放u6的同相端与第二电阻r2的一端相连，第二电阻r2的另一端与过压监测信号输入端v
dc
相连，第六运放u6的反相端与输出端相连，第六运放u6的输出端还与第三电阻r3的一端相连，第三电阻r3的另一端与第七运放u7的同相端相连，第四电阻r4连接在第七运放u7的同相端和输出端之间，第七运放u7的反相端用于设置等效阈值电压，第七运放u7的输出端与第五或门u5的另一个输入端相连，第五或门u5的输出端为主动短路信号端。
93.主动短路处理模块150的电路原理说明：vmon信号是占空比可变的方波信号，当微控制器正常工作时，vmon信号是占空比为50％。当微控制器工作异常时，vmon信号的占空比会发生变化。如果低压掉电，则vmon信号也会掉电，相当于占空比为0的信号。vmon信号经过光电耦合器u1的隔离后，通过第一二极管d1为第一电容c1充电。第一二极管d1的作用是当vmon信号为0时，第一电容c1能全部通过第一电阻r1放电，通过合理地设定第一电容c1和第一电阻r1的取值，能够实现当vmon信号占空比为50％时，第一电容c1的电压保持在vh和vl范围内，此时第二比较器u2和第三比较器u3均输出“0”。一旦vmon信号占空比发生了变化，第一电容c1的电压会超出vh和vl范围，第二比较器u2和第三比较器u3的其中之一输出“1”，从而启动主动短路。
[0094]vdc
信号是母线电压经由分压得到的模拟电平信号。v
dc
信号首先输入至第二电阻r2和第二电容c2组成的低通滤波电路，防止某些电压尖峰导致误开启主动短路，然后经过第六运放u6后输入给比较器154，第六运放u6的作用是防止滤波器影响比较器的输入阻抗。第七比较器u7、第三电阻r3、第四电阻r4组成了一个滞回比较器，通过设计阈值电压vth、第三电阻r3、第四电阻r4的阻值，能够得到合适的高低压阈值电阻vth(h)、vth(l)。在比较器输入电压从0增长到vth(h)过程中，即母线电压从0v增长到过压阈值的过程，第七运放u7输出“0”；母线电压超过阈值后，第七运放u7输出“1”，开启主动短路；随着电机反电动势降低，母线电压降低到关断阈值时，即比较强输入电压下降到vth(l)以下，第七运放u7输出“0”，关闭主动短路。
[0095]
综上所述，只要微控制器100监测信号vmon或过压监测信号vdc出现异常时，或门155就能输出主动短路信号，实现主动短路功能。
[0096]
本发明在公开了主动短路控制电路的基础之上，还公开了与之对应的主动短路控
制装置，该主动短路控制装置中设置有主动短路控制电路，该主动短路控制装置工作于驱动单元高压侧，在微控制器故障或母线电压过压两种情况下均可触发主动短路状态，且完全不必考虑低压侧电路是否故障，在本装置中主动短路模块150的不干预微控制器100与驱动模块110之间的连接，主动短路模块150输出的asc信号优先级更高，覆盖了微控制器100对驱动模块110的控制作用，实现了高压侧主动短路控制的优先级高于低压侧主动短路控制的效果。
[0097]
如图4所示，本发明在公开了主动短路控制电路及其装置的基础之上，还公开了与电路及其装置对应的主动短路控制方法，方法步骤具体包括：
[0098]
检测驱动模块或功率模块是否存在故障，根据故障存在与否发送主动短路信号或维持原状态正常工作；
[0099]
判断母线电压是否过压，并进一步判断母线电压是否放电至低于判断阈值电压，发送主动短路信号或维持原状态正常工作；
[0100]
检测微控制器的工作状态，发送主动短路信号或维持原状态正常工作。
[0101]
在本实施例公开的主动短路控制方法中，本领域技术人员凭借其掌握的本领域普通技术知识或技术常识，并结合本发明说明书公开的内容，能够判断或检测出驱动模块、功率模块是否存在故障，能够判断母线电压是否过压，还能够检测微控制器的工作状态。
[0102]
对于本实施例公开的方法步骤，出于简单描述的目的将方法步骤表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明实施例并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明实施例，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作并不一定是本发明实施例所必须的。
[0103]
如图5所示的主动短路控制系统架构图，本发明公开的主动短路控制系统具体包括：
[0104]
驱动/功率模块故障检测单元，用于检测驱动模块或功率模块是否存在故障，发送主动短路信号或维持原状态正常工作；
[0105]
母线电压过压检测单元，用于判断母线电压是否过压，并进一步判断母线电压是否放电至低于判断阈值电压，发送主动短路信号或维持原状态正常工作；
[0106]
微控制器状态检测单元，用于根据微控制器的工作状态，发送主动短路信号或维持原状态正常
[0107]
值得注意的是，虽然在本系统中只披露了驱动/功率模块故障检测单元、母线电压过压检测单元和微控制器状态检测单元，但并不意味着本系统的组成仅仅局限于上述基本功能单元，相反，本发明所要表达的意思是在上述基本功能单元的基础之上本领域技术人员可以结合现有技术任意添加一个或多个功能单元，形成无穷多个实施例或技术方案，也就是说本系统是开放式而非封闭式的，不能因为本实施例仅仅披露了个别基本功能模块，就认为本发明权利要求的保护范围局限于所公开的基本功能单元。同时，为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种单元、模块分别描述。当然在实施本发明时可以把各单元、模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。
[0108]
以上所描述的系统仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可
以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施方式方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
[0109]
如图6至图8所示的一个(或多个)可能的实施例，该实施例通过检测驱动/功率模块是否存在故障、判断母线电压是否过压，以及微控制器工作是否正常，展现了主动短路控制方法在具体应用场景上如何实现，具体为：
[0110]
如图6所示，步骤s300：检测驱动模块或功率模块是否存在故障，如果存在故障，则执行步骤s310：驱动模块发送故障信号给微控制器，微控制器识别并上报整车后发送主动短路信号给驱动模块，电机进入主动短路安全状态，或：如果不存在故障，则执行步骤s320，维持原状态正常工作；
[0111]
如图7所示，步骤s330：判断母线电压是否过压，如果母线电压未过压，则执行步骤s370，维持原状态正常工作；如果母线电压过压，则执行步骤s340，由主动短路处理模块发送主动短路信号给驱动高压电路，并执行步骤s350，进一步判断判断母线电压是否放电至低于关断阈值电压：如果母线电压放电至低于关断阈值电压，则执行步骤s360，主动短路处理模块停止发送主动短路信号；如果母线电压放电未低于关断阈值电压，则主动短路处理模块继续发送主动短路信号；
[0112]
如图8所示，步骤s380：判断微控制器工作是否正常，如果微控制器工作正常，则执行步骤s400，维持原状态正常工作，或：微控制器工作异常，执行步骤s400，主动短路处理模块发送主动短路信号给驱动高压电路。
[0113]
基于上述主动短路控制电路的电路原理和控制方法的控制逻辑，本发明提供了四种不同的工作模式：
[0114]
mode 1(正常工作模式)
[0115]
当整车系统低压和母线电压都在正常工作范围内时，整车低压系统给微控制器100以及微控制器监测模块120和驱动低压侧电路140供电，低压电经过隔离驱动电源模块190进行电压隔离转换后为驱动高压侧电路160、主动短路处理模块150、过压监测模块130供电。此模式状态下，微控制器100发送pwm信号给驱动模块110，驱动模块110输出高压驱动信号给功率模块180，电机正常运行。与此同时，驱动模块110时刻监视自身以及功率模块180的状态，微控制器监测模块120时刻监测微控制器的状态，过压监测模块130时刻监测母线电压。
[0116]
mode 2(驱动模块或功率模块故障)
[0117]
此模式下整车电源供电正常，但当驱动模块110或功率模块180出现故障时(如驱动芯片损坏、功率模块过压或过流)，驱动模块110发送故障信号给微控制器100，微控制器100识别并上报整车后发送主动短路信号给驱动模块110，电机进入主动短路安全状态。
[0118]
mode 3(过压故障)
[0119]
当母线电压超过安全阈值时，过压监测模块130输出的母线电压的分压信号也会超过安全阈值。一旦缓冲器153输出的信号大于比较器154的安全阈值电压，比较器输出主动短路控制信号给或门155。在主动短路状态下，随着电机的放电，母线电压逐渐降低，功率模块180的开关管会进入线性放大模式，产生大量热量。因此，有必要在比较器154的设计中设置关断阈值电压，当缓冲器153输出的信号小于关断阈值电压时，退出主动短路状态。
[0120]
mode 4(微控制器故障)
[0121]
当整车低压掉电、或微控制器硬件故障、或软件失效时，微控制器监测模块120会给主动短路处理模块150发送故障信号。如果发生低压掉电，则微控制器100、驱动低压侧电路140、隔离驱动电源模块190均无电源供电，此时由备份电源170给驱动高压侧电路160、主动短路处理模块150供电。当微控制器监测模块120发送故障信号给主动短路处理模块150时，该信号首先通过隔离模块151被转化为高压侧信号，信号处理模块152对该信号进行识别。一旦该信号发生异常，信号处理模块152就会发出主动短路控制信号给或门155，从而使电机进入主动短路状态。
[0122]
如图9所示，本发明还公开了与主动短路控制电路及其装置、控制方法、系统对应的电子设备和存储介质：
[0123]
一种电子设备，包括：处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过通信总线完成相互间的通信；所述存储器中存储有计算机程序，当所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行主动短路控制方法的步骤。
[0124]
一种计算机可读存储介质，其存储有可由电子设备执行的计算机程序，当所述计算机程序在所述电子设备上运行时，使得所述电子设备执行主动短路控制方法的步骤。
[0125]
上述电子设备提到的通信总线可以是外设部件互连标准(peripheral component interconnect，pci)总线或扩展工业标准结构(extended industry standard architecture，eisa)总线等。该通信总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
[0126]
电子设备包括硬件层，运行在硬件层之上的操作系统层，以及运行在操作系统上的应用层。该硬件层包括中央处理器(cpu，central processing unit)、内存管理单元(mmu，memory management unit)和内存等硬件。该操作系统可以是任意一种或多种通过进程(process)实现电子设备控制的计算机操作系统，例如，linux操作系统、unix操作系统、android操作系统、ios操作系统、windows操作系统或各种车载操作系统、车载中控系统等。
[0127]
本发明实施例中的电子设备控制的执行主体可以是电子设备，或者是电子设备中能够调用程序并执行程序的功能模块。电子设备可以获取到存储介质对应的固件，存储介质对应的固件由供应商提供，不同存储介质对应的固件可以相同可以不同，在此不做限定。电子设备获取到存储介质对应的固件后，可以将该存储介质对应的固件写入存储介质中，具体地是往该存储介质中烧入该存储介质对应固件。将固件烧入存储介质的过程可以采用现有技术实现，在本发明实施例中不做赘述。
[0128]
电子设备还可以获取到存储介质对应的重置命令，存储介质对应的重置命令由供应商提供，不同存储介质对应的重置命令可以相同可以不同，在此不做限定。
[0129]
此时电子设备的存储介质为写入了对应的固件的存储介质，电子设备可以在写入了对应的固件的存储介质中响应该存储介质对应的重置命令，从而电子设备根据存储介质对应的重置命令，对该写入对应的固件的存储介质进行重置。根据重置命令对存储介质进行重置的过程可以现有技术实现，在本发明实施例中不做赘述。
[0130]
本发明还公开了一种车辆，尤指电动车，车辆上设置有主动短路控制系统，当车辆的电驱系统逆变器的控制和驱动单元出现故障时，主动短路控制系统用于控制电机进入主动短路状态，还包括：
[0131]
电子设备，用于实现主动短路控制方法；
[0132]
处理器，处理器运行程序，当程序运行时从电子设备输出的数据执行主动短路控制方法的步骤；
[0133]
存储介质，用于存储程序，程序在运行时对于从电子设备输出的数据执行主动短路控制方法的步骤。
[0134]
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。
[0135]
需要说明的是，本说明书与权利要求中使用了某些词汇来指称特定元件。本领域技术人员应可以理解，车辆制造商可能会用不同名词来称呼同一个元件。本说明书与权利要求并不以名词的差异来作为区分元件的方式，而是以元件在功能上的差异作为区分的准则。如通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”或“包括”为一开放式用语，故其应被理解成“包括但不限定于”。后续将对实施本发明的较佳实施方式进行描述说明，但是所述说明是以说明书的一般原则为目的，并非用于限定本发明的范围。本发明的保护范围当根据其所附的权利要求所界定者为准。
[0136]
通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施方式或者实施方式的某些部分所述的方法。
[0137]
本发明可用于众多通用或专用的计算系统环境或配置中，例如：个人计算机、服务器计算机、手持设备或便携式设备、平板型设备、多处理器系统、基于微处理器的系统、置顶盒、可编程的消费电子设备、网络pc、小型计算机、大型计算机、包括以上任何系统或设备的分布式计算环境等等。
[0138]
本发明可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本发明，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。
[0139]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0140]
另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
[0141]
在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭示的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，由所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
[0142]
另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
[0143]
所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0144]
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
技术特征：1.一种主动短路控制电路，所述主动短路控制电路通过整车低压电源和整车母线进行供电，具体包括：功率模块，通过控制自身开关器件的状态，实现对电机的控制；微控制器，用于输出电机控制信号；驱动模块，所述驱动模块电性连接在所述功率模块和所述微控制器之间，驱动模块的作用是将微控制器输出的控制信号进行光电隔离、信号放大后发送至功率模块；其特征在于，还包括：微控制器监测模块，用于实时监测微控制器的运行状态，当微控制器出现异常时发送异常信号给主动短路处理模块；过压监测模块，用于实时监测母线电压，向主动短路处理模块输出母线电压的分压信号；主动短路处理模块，所述主动短路处理模块分别与驱动模块、微控制器监测模块和过压监测模块相连，主动短路处理模块接收来自微控制器监测模块的监测信号，以及来自过压监测模块的母线电压的分压信号，经过信号处理，向所述驱动模块输出控制主动短路状态的数字信号。2.根据权利要求1所述的主动短路控制电路，其特征在于，还包括：隔离驱动电源，用于将整车低压系统的电压转换为高压驱动电压，为驱动高压侧电路、主动短路处理模块、过压监测模块供电；备份电源模块，所述备份电源模块通过母线电压处取电，当低压系统掉电或隔离驱动电源模块故障时，备份电源模块分别为驱动高压侧电路、主动短路处理模块、过压监测模块供电。3.根据权利要求1所述的主动短路控制电路，其特征在于，所述主动短路处理模块将微控制器监测模块发出的低压信号进行隔离并转化为高压侧信号，并根据母线电压的分压信号检测母线电压是否超过安全阈值；所述主动短路处理模块具体包括：隔离模块、信号处理模块、缓冲器、比较器和或门，其中：隔离模块，接收微控制器监测模块发出的监测信号，将该监测信号由低压信号隔离并转化为高压侧信号，输出至信号处理模块；信号处理模块，接收来自信号处理模块的识别监测用高压侧信号，并发出控制主动短路状态的数字信号至或门的一端；缓冲器，接收来自过压监测模块的母线电压的分压信号，进行阻抗匹配，将所述分压信号输送进比较器；比较器，当母线电压的分压信号超出阈值时，比较器发送主动短路控制信号至或门的另一端；或门，当微控制器和母线电压其中之一出现异常时，或门发送主动短路信号给驱动高压侧电路，然后高压侧电路再驱动功率模块。4.根据权利要求3所述的主动短路控制电路，其特征在于，所述隔离模块为光电耦合器，所述光电耦合器中的发光二极管的正极为微控制器工作状态信号输入端，发光二极管的负极接地，与所述发光二极管对应的光敏三极管的集电极与第一二极管的正极相连，光
敏三极管的发射极接地，第一电容和第一电阻的一端分别连接在第一二极管和第二比较器的同相端之间，第一电容和第一电阻的另一端接地，第二比较器的反相端接高电平，第三比较器的反相端连接在第一二极管和第二比较器的同相端之间，第三比较器的同相端接低电平，第二、三比较器的输出端分别与第四或门的两个输入端相连，第四或门的输出端与第五或门的一个输入端相连，第五或门的输出端为主动短路信号端。5.根据权利要求3所述的主动短路控制电路，其特征在于，所述缓冲器包括第六运放、第二电阻、第二电容，所述第六运放的同相端与第二电阻的一端相连，所述第二电阻的另一端与过压监测信号输入端相连，第六运放的反相端与输出端相连，第六运放的输出端还与第三电阻的一端相连，第三电阻的另一端与第七运放的同相端相连，第四电阻连接在第七运放的同相端和输出端之间，第七运放的反相端用于设置等效阈值电压，第七运放的输出端与第五或门的另一个输入端相连，第五或门的输出端为主动短路信号端。6.一种主动短路控制装置，其特征在于，所述主动短路控制装置中设置有权利要求1至5中任一项所述的主动短路控制电路。7.一种主动短路控制方法，其特征在于，具体包括：检测驱动模块或功率模块是否存在故障，根据故障存在与否发送主动短路信号或维持原状态正常工作；判断母线电压是否过压，并进一步判断母线电压是否放电至低于判断阈值电压，发送主动短路信号或维持原状态正常工作；检测微控制器的工作状态，发送主动短路信号或维持原状态正常工作。8.根据权利要求7所述的主动短路控制方法，其特征在于，具体包括：检测驱动模块或功率模块是否存在故障，如果存在故障，驱动模块发送故障信号给微控制器，微控制器识别并上报整车后发送主动短路信号给驱动模块，电机进入主动短路安全状态，或：如果不存在故障，则维持原状态正常工作；判断母线电压是否过压，如果母线电压未过压，则维持原状态正常工作；如果母线电压过压，则由主动短路处理模块发送主动短路信号给驱动高压电路，并进一步判断判断母线电压是否放电至低于关断阈值电压：如果母线电压放电至低于关断阈值电压，则主动短路处理模块停止发送主动短路信号；如果母线电压放电未低于关断阈值电压，则主动短路处理模块继续发送主动短路信号；判断微控制器工作是否正常，如果微控制器工作正常，则维持原状态正常工作，或：微控制器工作异常，主动短路处理模块发送主动短路信号给驱动高压电路。9.一种主动短路控制系统，其特征在于，具体包括：驱动/功率模块故障检测单元，用于检测驱动模块或功率模块是否存在故障，发送主动短路信号或维持原状态正常工作；母线电压过压检测单元，用于判断母线电压是否过压，并进一步判断母线电压是否放电至低于判断阈值电压，发送主动短路信号或维持原状态正常工作；微控制器状态检测单元，用于根据微控制器的工作状态，发送主动短路信号或维持原状态正常工作。10.一种电子设备，其特征在于，包括：处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过通信总线完成相互间的通信；所述存储器中存储有计算机程
序，当所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行权利要求7或8所述方法的步骤。11.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其存储有可由电子设备执行的计算机程序，当所述计算机程序在所述电子设备上运行时，使得所述电子设备执行权利要求7或8所述方法的步骤。12.一种车辆，其特征在于，所述车辆上设置有主动短路控制系统，当车辆的电驱系统逆变器的控制和驱动单元出现故障时，主动短路控制系统用于控制电机进入主动短路状态，还包括：电子设备，用于实现主动短路控制方法；处理器，所述处理器运行程序，当所述程序运行时从所述电子设备输出的数据执行权利要求7或8所述的主动短路控制方法的步骤；存储介质，用于存储程序，所述程序在运行时对于从电子设备输出的数据执行权利要求7或8所述的主动短路控制方法的步骤。
技术总结本发明公开了一种主动短路控制电路及其装置、控制方法、系统和车辆，电路由整车低压电源和整车母线进行供电，具体包括：通过控制自身开关器件的状态，实现对电机的控制，微控制器，用于输出电机控制信号；在功率模块和微控制器之间电性连接有驱动模块，还包括：微控制器监测模块、过压监测模块以及主动短路处理模块。本发明通过对主动短路控制电路进行改进，在微控制器故障和母线电压过压两种情况任一发生时都可触发主动短路状态，且完全不必考虑低压侧电路是否故障，当微控制器本身出现故障导致电机控制信号无效时，当微控制器出现软件失效、掉电等异常时，发送故障信号给主动短路处理模块，避免了反向电动势过高引起整车系统的不可逆损坏。的不可逆损坏。的不可逆损坏。
技术研发人员：王圣斌 黄荣华 朱占山 王忠禹 钟华 刘志强
受保护的技术使用者：中国第一汽车股份有限公司
技术研发日：2022.07.18
技术公布日：2022/11/1
