專利名稱：一種電動(dòng)汽車高壓控制電路的制作方法
—種電動(dòng)汽車高壓控制電路技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于汽車電子技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種電動(dòng)汽車高壓控制電路；尤其涉及一種電機(jī)驅(qū)動(dòng)器快速放電及監(jiān)測(cè)電路；特別適用于電動(dòng)汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)器智能快速放電及監(jiān)測(cè)管理控制。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有電動(dòng)汽車高壓用電設(shè)備快速放電電路如圖1所示，包括主電源電池B1、主正接觸器S1、主負(fù)接觸器S2、預(yù)充電電路、高壓用電設(shè)備P ;主正接觸器SI串聯(lián)聯(lián)接在主電源電池正極與高壓用電設(shè)備P之間；主負(fù)接觸器S2串聯(lián)聯(lián)接在主電源電池負(fù)極與高壓用電設(shè)備P之間；高壓用電設(shè)備P連接在高壓直流母線正負(fù)線之間；主電源電池正級(jí)輸出的高壓電流經(jīng)過(guò)主正接觸器SI輸送到高壓直流母線正級(jí)線上，電流經(jīng)過(guò)高壓用電設(shè)備、高壓直流母線負(fù)級(jí)線和主負(fù)接觸器S2回到電池負(fù)級(jí)。在主正接觸器兩端并聯(lián)一個(gè)預(yù)充電電路；預(yù)充電電路包括預(yù)充電接觸器S3、一個(gè)大功率的預(yù)充電電阻Rl ;預(yù)充電接觸器S3與一個(gè)大功率的預(yù)充電電阻Rl串聯(lián)連接；高壓用電設(shè)備P內(nèi)部包含大容量的母線支撐電容Cl與大功率的放電電阻R2并聯(lián)的RC放電回路，當(dāng)高壓用電設(shè)備斷電后，需要及時(shí)快速的將其儲(chǔ)存的電量泄放掉，電阻R2對(duì)電容Cl進(jìn)行持續(xù)放電，這種放電處于長(zhǎng)時(shí)間工作狀態(tài)時(shí)，必須使用大阻值和高功率電阻，但使用大阻值的放電電阻會(huì)導(dǎo)致放電時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，對(duì)人員安全造成隱患，同時(shí)浪費(fèi)能量，惡化高壓用電設(shè)備散熱。
已知的專利ZL201120048062.1，一種電動(dòng)汽車高壓控制電路；公開了一種對(duì)現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)電路，如圖2所示，接觸器S4與大功率的放電電阻R2串聯(lián)聯(lián)接在RC放電回路中，在電容Cl需要放電時(shí)，閉合接觸器S4，使放電回路接通。該裝置雖然節(jié)約能量，但由于采用了機(jī)械動(dòng)作的接觸器，限制了開關(guān)使用壽命，降低了響應(yīng)速度，提高了產(chǎn)品成本，在對(duì)電容進(jìn)行泄放操作時(shí)處于不可監(jiān)控狀態(tài)，不能預(yù)警母線絕緣惡化，當(dāng)裝置出現(xiàn)故障或系統(tǒng)出現(xiàn)異常情況時(shí)不能及時(shí)發(fā)出報(bào)警信息。
在高壓控制電路中動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)放電電壓也一直是本領(lǐng)域技術(shù)人員尋求的技術(shù)方案。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明公開了一種電動(dòng)汽車高壓控制電路，以解決現(xiàn)有技術(shù)中高壓用電設(shè)備快速放電不可監(jiān)測(cè)，不能預(yù)警母線絕緣惡化，當(dāng)裝置出現(xiàn)故障或系統(tǒng)出現(xiàn)異常情況時(shí)不能及時(shí)發(fā)出報(bào)警信息；因放電電路處于長(zhǎng)時(shí)間工作狀態(tài)，使用大阻值和高功率電阻導(dǎo)致放電時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，對(duì)人員安全造成隱患，浪費(fèi)能量，高壓用電設(shè)備散熱惡化等問(wèn)題。
本發(fā)明包括主電源電池B1、主正接觸器S1、主負(fù)接觸器S2、預(yù)充電電路；高壓用電設(shè)備內(nèi)部包含大容量的母線支撐電容Cl與大功率的放電電阻R2并聯(lián)的RC放電回路；主正接觸器SI串聯(lián)聯(lián)接在主電源電池正極與高壓用電設(shè)備的RC放電回路之間；主負(fù)接觸器S2串聯(lián)聯(lián)接在主電源電池負(fù)極與高壓用電設(shè)備的RC放電回路之間；在主正接觸器兩端并聯(lián)一個(gè)預(yù)充電電路；預(yù)充電電路包括預(yù)充電接觸器S3、大功率的預(yù)充電電阻Rl ;預(yù)充電接觸器S3與大功率的預(yù)充電電阻Rl串聯(lián)連接；其特征在于:還包括高速切換的隔離型低漏電流電子開關(guān)、開關(guān)控制模塊、電壓采集電路；電壓采集電路包括電壓采集控制模塊、電壓信號(hào)采集電阻R5 ;高速切換的隔離型低漏電流電子開關(guān)與開關(guān)控制模塊I/O數(shù)字通訊連接；電壓信號(hào)采集電阻R5與高速切換的隔離型低漏電流電子開關(guān)Kl并聯(lián)；電壓采集控制模塊與采集電阻R5兩端A/D數(shù)模通訊連接。高速隔離型低漏電流電子開關(guān)的閉合和斷開受控于開關(guān)控制模塊發(fā)出的控制信號(hào)，電壓采集電路可動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)大容量的母線支撐電容Cl兩端電壓，進(jìn)而判斷母線的絕緣情況和評(píng)估高壓用電設(shè)備的使用壽命，并在故障和異常狀態(tài)下能夠?qū)Ω邏河秒娫O(shè)備進(jìn)行報(bào)警。本發(fā)明高壓用電設(shè)備內(nèi)部包含的RC放電回路還包括限流分壓電阻；限流分壓電阻與電壓信號(hào)采集電阻R5串聯(lián)聯(lián)接，限流分壓電阻、電壓信號(hào)采集電阻R5串聯(lián)后與高速切換的隔離型低漏電流電子開關(guān)Kl并聯(lián)。由于放電電路串入了限流分壓電阻，雖然放電電路始終處于工作狀態(tài)，但工作電流已經(jīng)下降到I毫安以下，工耗大大降低，散熱量下降。本發(fā)明的限流分壓電阻數(shù)量為I一40個(gè)，放電電阻阻值10 ΚΩ-30ΚΩ。本發(fā)明的高速切換的隔離型低漏電流電子開關(guān)Kl開關(guān)速度小于等于ΙΚΗζ。本發(fā)明的積極效果在于:放電電路由于串入了限流分壓電阻，雖然放電電路始終處于工作狀態(tài)，但工作電流已經(jīng)下降到I毫安以下，工耗大大降低帶來(lái)的好處是散熱量的下降，相對(duì)于傳統(tǒng)放電電路方案中必須使用大阻值的放電電阻，本發(fā)明中可以使放電電阻R2的阻值減小到10 ΚΩ-30ΚΩ，進(jìn)而使放電電路的工作效率大大提升，可以縮短放電時(shí)間最快到20秒內(nèi)。增加了可高速切換的隔離型低漏電流電子開關(guān)和電壓采集電路可動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)電容兩端電壓，進(jìn)而判斷母線的絕緣情況和評(píng)估電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的使用壽命并在故障和異常狀態(tài)下能夠通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行報(bào)警。


圖1為現(xiàn)有電動(dòng)汽車高壓用電設(shè)備快速放電電路。圖2為已知的一種電動(dòng)汽車高壓控制電路；
圖3為本發(fā)明電動(dòng)汽車高壓控制電路；
圖中:B1主電源電池、Cl電容、Kl隔離型低漏電流電子開關(guān)、Ml電壓采集控制模塊、M2開關(guān)控制模塊、P高壓用電設(shè)備、Rl預(yù)充電電阻、R2放電電阻、R3限流分壓電阻、
R4限流分壓電阻、R5電壓信號(hào)采集電阻、SI主正接觸器、S2主負(fù)接觸器、S3預(yù)充電接觸器。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例。本發(fā)明第一實(shí)施例如圖3所示，包括主電源電池B1、主正接觸器S1、主負(fù)接觸器S2、預(yù)充電電路、高壓用電設(shè)備P、開關(guān)速度等于IKHz的高速切換隔離型低漏電流電子開關(guān)K1、限流分壓電阻R3、限流分壓電阻R4、開關(guān)控制模塊M2、電壓采集電路。主正接觸器SI串聯(lián)聯(lián)接在主電源電池BI正極與高壓用電設(shè)備P之間；主負(fù)接觸器S2串聯(lián)聯(lián)接在主電源電池BI負(fù)極與高壓用電設(shè)備P之間；在主正接觸器SI兩端并聯(lián)一個(gè)預(yù)充電電路。預(yù)充電電路包括預(yù)充電接觸器S3、一個(gè)大功率的預(yù)充電電阻Rl ;預(yù)充電接觸器S3與大功率的預(yù)充電電阻Rl串聯(lián)連接。
電壓采集電路包括電壓信號(hào)采集電阻R5、電壓采集控制模塊Ml ;電壓采集控制模塊Ml與采集電阻R5兩端A/D數(shù)模通訊連接。
高壓用電設(shè)備P為一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器；電機(jī)驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部包含大容量的母線支撐電容Cl與阻值IOKQ的大功率的放電電阻R2并聯(lián)的RC放電回路；并包含開關(guān)控制模塊M2 ;限流分壓電阻R3和限流分壓電阻R4與電壓信號(hào)采集電阻R5串聯(lián)聯(lián)接；限流分壓電阻R3和限流分壓電阻R4與電壓信號(hào)采集電阻R5串聯(lián)后與高速切換的隔離型低漏電流電子開關(guān)Kl并聯(lián)；由于放電電路串入了限流分壓電阻，雖然放電電路始終處于工作狀態(tài)，但工作電流已經(jīng)下降到I毫安以下，工耗大大降低，散熱量下降。
高速切換的隔離型低漏電流電子開關(guān)Kl與開關(guān)控制模塊M2通過(guò)I/O數(shù)字通訊連接；高速隔離型低漏電流電子開關(guān)Kl的閉合和斷開受控于高壓用電設(shè)備P的開關(guān)控制模塊M2發(fā)出的控制信號(hào)，電壓采集電路可動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)大容量的母線支撐電容Cl兩端電壓，進(jìn)而判斷母線的絕緣情況和評(píng)估高壓用電設(shè)備的使用壽命，并在故障和異常狀態(tài)下能夠?qū)Ω邏河秒娫O(shè)備P進(jìn)行報(bào)警。
電路控制工作過(guò)程: 車輛高壓電源系統(tǒng)控制主正接觸器S1、主負(fù)接觸器S2、預(yù)充電接觸器S3并通過(guò)車輛CAN通訊總線與電機(jī)驅(qū)動(dòng)器協(xié)同工作。電機(jī)驅(qū)動(dòng)器上電后，放電開關(guān)Kl默認(rèn)為斷開狀態(tài)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)器經(jīng)過(guò)預(yù)充電過(guò)程后接入高壓 電源，母線支撐電容Cl兩端的電壓既是直流母線的電壓，由母線支撐電容Cl、放電電阻R2、限流分壓電阻R3和R4、電壓信號(hào)采集電阻R5組成的回路可以測(cè)量母線支撐電容Cl兩端的電壓，電機(jī)驅(qū)動(dòng)器進(jìn)入電壓測(cè)量模式，通過(guò)電壓采集電路對(duì)電壓信號(hào)采集電阻R5兩端電壓測(cè)量后可以按照放電電阻R2、限流分壓電阻R3和R4的比例計(jì)算出母線支撐電容Cl兩端的電壓。該電壓值信號(hào)在車輛正常工作時(shí)提供給電機(jī)驅(qū)動(dòng)器用于電機(jī)控制，當(dāng)母線支撐電容Cl兩端的電壓出現(xiàn)異常后，電機(jī)驅(qū)動(dòng)器可以通過(guò)電壓采集裝置及時(shí)監(jiān)控得知，隨即進(jìn)入故障保護(hù)模式，并通過(guò)車輛CAN通訊總線發(fā)出故障報(bào)警信號(hào)。
當(dāng)關(guān)閉車輛時(shí)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)器發(fā)出控制信號(hào)閉合放電開關(guān)K1，此時(shí)電路形式變成由母線支撐電容Cl、放電電阻R2、放電開關(guān)Kl組成的RC放電回路，由于放電電阻R2阻值較小，母線支撐電容Cl上存儲(chǔ)的電量可以通過(guò)放電電阻R2快速的泄放掉，放電時(shí)間最快可以控制在20秒以內(nèi)。在整個(gè)放電過(guò)程中，電機(jī)驅(qū)動(dòng)器進(jìn)入動(dòng)態(tài)監(jiān)控模式，每隔tl (100毫秒^lOO秒)時(shí)間，電機(jī)驅(qū)動(dòng)器可以通過(guò)計(jì)算得出經(jīng)過(guò)tl放電時(shí)間段后，母線支撐電容Cl兩端電壓的計(jì)算值Uc，電機(jī)驅(qū)動(dòng)器斷開放電開關(guān)K1，進(jìn)入電壓測(cè)量狀態(tài)，可以實(shí)際測(cè)量母線支撐電容Cl兩端電壓得到實(shí)際值Ut，當(dāng)Ut>Uc+ A U時(shí)(A U為設(shè)定好的差異調(diào)整量)。證明母線支撐電容Cl的放電速度過(guò)慢或者沒(méi)有放電，電機(jī)驅(qū)動(dòng)器進(jìn)入故障報(bào)警狀態(tài)，通過(guò)車輛CAN通訊總線發(fā)出故障報(bào)警信息，當(dāng)Ut〈Uc-AU時(shí)，證明母線支撐電容Cl的放電速度過(guò)快，除了放電裝置的放電回路外，肯定還有其它回路對(duì)電容進(jìn)行放電，可知連接在電機(jī)驅(qū)動(dòng)器上的直流母線絕緣等級(jí)下降，造成了部分漏電。電機(jī)驅(qū)動(dòng)器進(jìn)入故障報(bào)警狀態(tài)，通過(guò)車輛CAN通訊總線發(fā)出直流母線絕緣等級(jí)異常報(bào)警信息，當(dāng)Uc- A U<Ut<Uc+ A U時(shí)，證明母線支撐電容Cl的放電速度正常,放電裝置工作正常，電機(jī)驅(qū)動(dòng)器發(fā)出控制信號(hào)閉合放電開關(guān)Kl對(duì)母線支撐電容Cl繼續(xù)放電，該過(guò)程每隔tl時(shí)間重復(fù)一次，直到母線支撐電容Cl兩端電壓的實(shí)際值Ut達(dá)到安全電壓以下，電機(jī)驅(qū)動(dòng)器斷開放電開關(guān)K1，并進(jìn)入關(guān)機(jī)狀態(tài)，此時(shí)由母線支撐電容Cl、放電電阻R2、限流分壓電阻R3和R4、電壓信號(hào)采集電阻R5組成的回路依然存在，將繼續(xù)對(duì)母線支撐電容Cl上殘存的電量進(jìn)行放電。本發(fā)明第二實(shí)施例與第一實(shí)施例不同處是:高速切換隔離型低漏電流電子開關(guān)的開關(guān)速度等于0.1Hz;限流分壓電阻數(shù)量為40個(gè)，每個(gè)限流分壓電阻阻值為10 ΚΩ。
權(quán)利要求
1.一種電動(dòng)汽車高壓控制電路，包括主電源電池、主正接觸器(SI)、主負(fù)接觸器(S2)、預(yù)充電電路、高壓用電設(shè)備；主正接觸器(Si)串聯(lián)聯(lián)接在主電源電池正極與高壓用電設(shè)備之間；主負(fù)接觸器(S2)串聯(lián)聯(lián)接在主電源電池負(fù)極與高壓用電設(shè)備之間；在主正接觸器兩端并聯(lián)一個(gè)預(yù)充電電路；預(yù)充電電路包括預(yù)充電接觸器(S3)、大功率的預(yù)充電電阻(Rl)；預(yù)充電接觸器(S3)與大功率的預(yù)充電電阻(Rl)串聯(lián)連接；高壓用電設(shè)備內(nèi)部包含大容量的母線支撐電容(Cl)與大功率的電阻(R2)并聯(lián)的RC放電回路；其特征在于:還包括高速切換的隔離型低漏電流電子開關(guān)、開關(guān)控制模塊、電壓采集電路；電壓采集電路包括電壓采集控制模塊、電壓信號(hào)采集電阻(R5);高速切換的隔離型低漏電流電子開關(guān)與開關(guān)控制模塊I/O數(shù)字通訊連接；電壓信號(hào)采集電阻(R5)與高速切換的隔離型低漏電流電子開關(guān)(Kl)并聯(lián)；電壓采集控制模塊與電壓信號(hào)采集電阻(R5)兩端A/D數(shù)模通訊連接；高速隔離型低漏電流電子開關(guān)的閉合和斷開受控于開關(guān)控制模塊發(fā)出的控制信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電動(dòng)汽車高壓控制電路，其特征在于:高壓用電設(shè)備內(nèi)部包含的RC放電回路還包括限流分壓電阻；限流分壓電阻與電壓信號(hào)采集電阻(R5)串聯(lián)聯(lián)接，限流分壓電阻、電壓信號(hào)采集電阻(R5)串聯(lián)后與高速切換的隔離型低漏電流電子開關(guān)(Kl)并聯(lián)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種電動(dòng)汽車高壓控制電路，其特征在于:限流分壓電阻數(shù)量為I一40個(gè)，放電電阻阻值10 ΚΩ-30ΚΩ。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電動(dòng)汽車高壓控制電路，其特征在于:高速切換的隔離型低漏電流電子開關(guān)(Kl)開關(guān)速度小于等于ΙΚΗζ。
全文摘要
本發(fā)明公開一種電動(dòng)汽車高壓控制電路，其特征在于包括高速切換的隔離型低漏電流電子開關(guān)、開關(guān)控制模塊、電壓采集電路；電壓采集電路包括電壓采集控制模塊、電壓信號(hào)采集電阻；高速切換的隔離型低漏電流電子開關(guān)與開關(guān)控制模塊I/O數(shù)字通訊連接；電壓信號(hào)采集電阻R5與高速切換的隔離型低漏電流電子開關(guān)K1并聯(lián)；電壓采集控制模塊與電壓信號(hào)采集電阻兩端A/D數(shù)模通訊連接。高速隔離型低漏電流電子開關(guān)的閉合和斷開受控于開關(guān)控制模塊發(fā)出的控制信號(hào)，電壓采集電路可動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)大容量的母線支撐電容兩端電壓，進(jìn)而判斷母線的絕緣情況和評(píng)估高壓用電設(shè)備的使用壽命，并在故障和異常狀態(tài)下能夠?qū)Ω邏河秒娫O(shè)備進(jìn)行報(bào)警。
文檔編號(hào)B60R16/02GK103192777SQ20131011829
公開日2013年7月10日 申請(qǐng)日期2013年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月8日
發(fā)明者劉志鋼, 陳 光, 馮翔 申請(qǐng)人:富奧汽車零部件股份有限公司