專利名稱：一種電動汽車高壓控制電路的制作方法
—種電動汽車高壓控制電路技術領域
本發(fā)明屬于汽車電子技術領域，涉及一種電動汽車高壓控制電路；尤其涉及一種電機驅動器快速放電及監(jiān)測電路；特別適用于電動汽車電機驅動器智能快速放電及監(jiān)測管理控制。
背景技術：
現(xiàn)有電動汽車高壓用電設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、主負接觸器S2、預充電電路、高壓用電設備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備P之間；主負接觸器S2串聯(lián)聯(lián)接在主電源電池負極與高壓用電設備P之間；高壓用電設備P連接在高壓直流母線正負線之間；主電源電池正級輸出的高壓電流經(jīng)過主正接觸器SI輸送到高壓直流母線正級線上，電流經(jīng)過高壓用電設備、高壓直流母線負級線和主負接觸器S2回到電池負級。在主正接觸器兩端并聯(lián)一個預充電電路；預充電電路包括預充電接觸器S3、一個大功率的預充電電阻Rl ;預充電接觸器S3與一個大功率的預充電電阻Rl串聯(lián)連接；高壓用電設備P內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，當高壓用電設備斷電后，需要及時快速的將其儲存的電量泄放掉，電阻R2對電容Cl進行持續(xù)放電，這種放電處于長時間工作狀態(tài)時，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導致放電時間過長，對人員安全造成隱患，同時浪費能量，惡化高壓用電設備散熱。
已知的專利ZL201120048062.1，一種電動汽車高壓控制電路；公開了一種對現(xiàn)有結構的優(yōu)化設計電路，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，閉合接觸器S4，使放電回路接通。該裝置雖然節(jié)約能量，但由于采用了機械動作的接觸器，限制了開關使用壽命，降低了響應速度，提高了產品成本，在對電容進行泄放操作時處于不可監(jiān)控狀態(tài)，不能預警母線絕緣惡化，當裝置出現(xiàn)故障或系統(tǒng)出現(xiàn)異常情況時不能及時發(fā)出報警信息。
在高壓控制電路中動態(tài)監(jiān)測放電電壓也一直是本領域技術人員尋求的技術方案。發(fā)明內容
本發(fā)明公開了一種電動汽車高壓控制電路，以解決現(xiàn)有技術中高壓用電設備快速放電不可監(jiān)測，不能預警母線絕緣惡化，當裝置出現(xiàn)故障或系統(tǒng)出現(xiàn)異常情況時不能及時發(fā)出報警信息；因放電電路處于長時間工作狀態(tài)，使用大阻值和高功率電阻導致放電時間過長，對人員安全造成隱患，浪費能量，高壓用電設備散熱惡化等問題。
本發(fā)明包括主電源電池B1、主正接觸器S1、主負接觸器S2、預充電電路；高壓用電設備內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備的RC放電回路之間；主負接觸器S2串聯(lián)聯(lián)接在主電源電池負極與高壓用電設備的RC放電回路之間；在主正接觸器兩端并聯(lián)一個預充電電路；預充電電路包括預充電接觸器S3、大功率的預充電電阻Rl ;預充電接觸器S3與大功率的預充電電阻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、開關控制模塊、電壓采集電路；電壓采集電路包括電壓采集控制模塊、電壓信號采集電阻R5 ;高速切換的隔離型低漏電流電子開關與開關控制模塊I/O數(shù)字通訊連接；電壓信號采集電阻R5與高速切換的隔離型低漏電流電子開關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的閉合和斷開受控于開關控制模塊發(fā)出的控制信號，電壓采集電路可動態(tài)監(jiān)測大容量的母線支撐電容Cl兩端電壓，進而判斷母線的絕緣情況和評估高壓用電設備的使用壽命，并在故障和異常狀態(tài)下能夠對高壓用電設備進行報警。本發(fā)明高壓用電設備內部包含的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采集電阻R5串聯(lián)聯(lián)接，限流分壓電阻、電壓信號采集電阻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，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Kl開關速度小于等于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，工耗大大降低帶來的好處是散熱量的下降，相對于傳統(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，進而使放電電路的工作效率大大提升，可以縮短放電時間最快到20秒內。增加了可高速切換的隔離型低漏電流電子開關和電壓采集電路可動態(tài)監(jiān)測電容兩端電壓，進而判斷母線的絕緣情況和評估電機驅動器的使用壽命并在故障和異常狀態(tài)下能夠通過電機驅動器進行報警。


圖1為現(xiàn)有電動汽車高壓用電設備快速放電電路。圖2為已知的一種電動汽車高壓控制電路；
圖3為本發(fā)明電動汽車高壓控制電路；
圖中:B1主電源電池、Cl電容、Kl隔離型低漏電流電子開關、Ml電壓采集控制模塊、M2開關控制模塊、P高壓用電設備、Rl預充電電阻、R2放電電阻、R3限流分壓電阻、
R4限流分壓電阻、R5電壓信號采集電阻、SI主正接觸器、S2主負接觸器、S3預充電接觸器。
具體實施例方式以下結合附圖詳細說明本發(fā)明的實施例。本發(fā)明第一實施例如圖3所示，包括主電源電池B1、主正接觸器S1、主負接觸器S2、預充電電路、高壓用電設備P、開關速度等于IKHz的高速切換隔離型低漏電流電子開關K1、限流分壓電阻R3、限流分壓電阻R4、開關控制模塊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正極與高壓用電設備P之間；主負接觸器S2串聯(lián)聯(lián)接在主電源電池BI負極與高壓用電設備P之間；在主正接觸器SI兩端并聯(lián)一個預充電電路。預充電電路包括預充電接觸器S3、一個大功率的預充電電阻Rl ;預充電接觸器S3與大功率的預充電電阻Rl串聯(lián)連接。
電壓采集電路包括電壓信號采集電阻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。
高壓用電設備P為一個電機驅動器；電機驅動器內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Kl與開關控制模塊M2通過I/O數(shù)字通訊連接；高速隔離型低漏電流電子開關Kl的閉合和斷開受控于高壓用電設備P的開關控制模塊M2發(fā)出的控制信號，電壓采集電路可動態(tài)監(jiān)測大容量的母線支撐電容Cl兩端電壓，進而判斷母線的絕緣情況和評估高壓用電設備的使用壽命，并在故障和異常狀態(tài)下能夠對高壓用電設備P進行報警。
電路控制工作過程: 車輛高壓電源系統(tǒng)控制主正接觸器S1、主負接觸器S2、預充電接觸器S3并通過車輛CAN通訊總線與電機驅動器協(xié)同工作。電機驅動器上電后，放電開關Kl默認為斷開狀態(tài)，電機驅動器經(jīng)過預充電過程后接入高壓 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、電壓信號采集電阻R5組成的回路可以測量母線支撐電容Cl兩端的電壓，電機驅動器進入電壓測量模式，通過電壓采集電路對電壓信號采集電阻R5兩端電壓測量后可以按照放電電阻R2、限流分壓電阻R3和R4的比例計算出母線支撐電容Cl兩端的電壓。該電壓值信號在車輛正常工作時提供給電機驅動器用于電機控制，當母線支撐電容Cl兩端的電壓出現(xiàn)異常后，電機驅動器可以通過電壓采集裝置及時監(jiān)控得知，隨即進入故障保護模式，并通過車輛CAN通訊總線發(fā)出故障報警信號。
當關閉車輛時，電機驅動器發(fā)出控制信號閉合放電開關K1，此時電路形式變成由母線支撐電容Cl、放電電阻R2、放電開關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上存儲的電量可以通過放電電阻R2快速的泄放掉，放電時間最快可以控制在20秒以內。在整個放電過程中，電機驅動器進入動態(tài)監(jiān)控模式，每隔tl (100毫秒^lOO秒)時間，電機驅動器可以通過計算得出經(jīng)過tl放電時間段后，母線支撐電容Cl兩端電壓的計算值Uc，電機驅動器斷開放電開關K1，進入電壓測量狀態(tài)，可以實際測量母線支撐電容Cl兩端電壓得到實際值Ut，當Ut>Uc+ A U時(A U為設定好的差異調整量)。證明母線支撐電容Cl的放電速度過慢或者沒有放電，電機驅動器進入故障報警狀態(tài)，通過車輛CAN通訊總線發(fā)出故障報警信息，當Ut〈Uc-AU時，證明母線支撐電容Cl的放電速度過快，除了放電裝置的放電回路外，肯定還有其它回路對電容進行放電，可知連接在電機驅動器上的直流母線絕緣等級下降，造成了部分漏電。電機驅動器進入故障報警狀態(tài)，通過車輛CAN通訊總線發(fā)出直流母線絕緣等級異常報警信息，當Uc- A U<Ut<Uc+ A U時，證明母線支撐電容Cl的放電速度正常,放電裝置工作正常，電機驅動器發(fā)出控制信號閉合放電開關Kl對母線支撐電容Cl繼續(xù)放電，該過程每隔tl時間重復一次，直到母線支撐電容Cl兩端電壓的實際值Ut達到安全電壓以下，電機驅動器斷開放電開關K1，并進入關機狀態(tài)，此時由母線支撐電容Cl、放電電阻R2、限流分壓電阻R3和R4、電壓信號采集電阻R5組成的回路依然存在，將繼續(xù)對母線支撐電容Cl上殘存的電量進行放電。本發(fā)明第二實施例與第一實施例不同處是:高速切換隔離型低漏電流電子開關的開關速度等于0.1Hz;限流分壓電阻數(shù)量為40個，每個限流分壓電阻阻值為10 ΚΩ。
權利要求
1.一種電動汽車高壓控制電路，包括主電源電池、主正接觸器(SI)、主負接觸器(S2)、預充電電路、高壓用電設備；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備之間；主負接觸器(S2)串聯(lián)聯(lián)接在主電源電池負極與高壓用電設備之間；在主正接觸器兩端并聯(lián)一個預充電電路；預充電電路包括預充電接觸器(S3)、大功率的預充電電阻(Rl)；預充電接觸器(S3)與大功率的預充電電阻(Rl)串聯(lián)連接；高壓用電設備內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、開關控制模塊、電壓采集電路；電壓采集電路包括電壓采集控制模塊、電壓信號采集電阻(R5);高速切換的隔離型低漏電流電子開關與開關控制模塊I/O數(shù)字通訊連接；電壓信號采集電阻(R5)與高速切換的隔離型低漏電流電子開關(Kl)并聯(lián)；電壓采集控制模塊與電壓信號采集電阻(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的閉合和斷開受控于開關控制模塊發(fā)出的控制信號。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種電動汽車高壓控制電路，其特征在于:高壓用電設備內部包含的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采集電阻(R5)串聯(lián)聯(lián)接，限流分壓電阻、電壓信號采集電阻(R5)串聯(lián)后與高速切換的隔離型低漏電流電子開關(Kl)并聯(lián)。
3.根據(jù)權利要求2所述的一種電動汽車高壓控制電路，其特征在于:限流分壓電阻數(shù)量為I一40個，放電電阻阻值10 ΚΩ-30ΚΩ。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種電動汽車高壓控制電路，其特征在于:高速切換的隔離型低漏電流電子開關(Kl)開關速度小于等于ΙΚΗζ。
全文摘要
本發(fā)明公開一種電動汽車高壓控制電路，其特征在于包括高速切換的隔離型低漏電流電子開關、開關控制模塊、電壓采集電路；電壓采集電路包括電壓采集控制模塊、電壓信號采集電阻；高速切換的隔離型低漏電流電子開關與開關控制模塊I/O數(shù)字通訊連接；電壓信號采集電阻R5與高速切換的隔離型低漏電流電子開關K1并聯(lián)；電壓采集控制模塊與電壓信號采集電阻兩端A/D數(shù)模通訊連接。高速隔離型低漏電流電子開關的閉合和斷開受控于開關控制模塊發(fā)出的控制信號，電壓采集電路可動態(tài)監(jiān)測大容量的母線支撐電容兩端電壓，進而判斷母線的絕緣情況和評估高壓用電設備的使用壽命，并在故障和異常狀態(tài)下能夠對高壓用電設備進行報警。
文檔編號B60R16/02GK103192777SQ20131011829
公開日2013年7月10日 申請日期2013年4月8日 優(yōu)先權日2013年4月8日
發(fā)明者劉志鋼, 陳 光, 馮翔 申請人:富奧汽車零部件股份有限公司