CN103192777A - 一种电动汽车高压控制电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种电动汽车高压控制电路,其特征在于包括高速切换的隔离型低漏电流电子开关、开关控制模块、电压采集电路;电压采集电路包括电压采集控制模块、电压信号采集电阻;高速切换的隔离型低漏电流电子开关与开关控制模块I/O数字通讯连接;电压信号采集电阻R5与高速切换的隔离型低漏电流电子开关K1并联;电压采集控制模块与电压信号采集电阻两端A/D数模通讯连接。高速隔离型低漏电流电子开关的闭合和断开受控于开关控制模块发出的控制信号,电压采集电路可动态监测大容量的母线支撑电容两端电压,进而判断母线的绝缘情况和评估高压用电设备的使用寿命,并在故障和异常状态下能够对高压用电设备进行报警。

Description

一种电动汽车高压控制电路
技术领域
本发明属于汽车电子技术领域,涉及一种电动汽车高压控制电路;尤其涉及一种电机驱动器快速放电及监测电路;特别适用于电动汽车电机驱动器智能快速放电及监测管理控制。
背景技术
现有电动汽车高压用电设备快速放电电路如图1所示,包括主电源电池B1、主正接触器S1、主负接触器S2、预充电电路、高压用电设备P;主正接触器S1串联联接在主电源电池正极与高压用电设备P之间;主负接触器S2串联联接在主电源电池负极与高压用电设备P之间;高压用电设备P连接在高压直流母线正负线之间;主电源电池正级输出的高压电流经过主正接触器S1输送到高压直流母线正级线上,电流经过高压用电设备、高压直流母线负级线和主负接触器S2回到电池负级。在主正接触器两端并联一个预充电电路;预充电电路包括预充电接触器S3、一个大功率的预充电电阻R1;预充电接触器S3与一个大功率的预充电电阻R1串联连接;高压用电设备P内部包含大容量的母线支撑电容C1与大功率的放电电阻R2并联的RC放电回路,当高压用电设备断电后,需要及时快速的将其储存的电量泄放掉,电阻R2对电容C1进行持续放电,这种放电处于长时间工作状态时,必须使用大阻值和高功率电阻,但使用大阻值的放电电阻会导致放电时间过长,对人员安全造成隐患,同时浪费能量,恶化高压用电设备散热。
已知的专利ZL201120048062.1,一种电动汽车高压控制电路;公开了一种对现有结构的优化设计电路,如图2所示,接触器S4与大功率的放电电阻R2串联联接在RC放电回路中,在电容C1需要放电时,闭合接触器S4,使放电回路接通。该装置虽然节约能量,但由于采用了机械动作的接触器,限制了开关使用寿命,降低了响应速度,提高了产品成本,在对电容进行泄放操作时处于不可监控状态,不能预警母线绝缘恶化,当装置出现故障或系统出现异常情况时不能及时发出报警信息。
在高压控制电路中动态监测放电电压也一直是本领域技术人员寻求的技术方案。
发明内容
本发明公开了一种电动汽车高压控制电路,以解决现有技术中高压用电设备快速放电不可监测,不能预警母线绝缘恶化,当装置出现故障或系统出现异常情况时不能及时发出报警信息;因放电电路处于长时间工作状态,使用大阻值和高功率电阻导致放电时间过长,对人员安全造成隐患,浪费能量,高压用电设备散热恶化等问题。
本发明包括主电源电池B1、主正接触器S1、主负接触器S2、预充电电路;高压用电设备内部包含大容量的母线支撑电容C1与大功率的放电电阻R2并联的RC放电回路;主正接触器S1串联联接在主电源电池正极与高压用电设备的RC放电回路之间;主负接触器S2串联联接在主电源电池负极与高压用电设备的RC放电回路之间;在主正接触器两端并联一个预充电电路;预充电电路包括预充电接触器S3、大功率的预充电电阻R1;预充电接触器S3与大功率的预充电电阻R1串联连接;其特征在于:还包括高速切换的隔离型低漏电流电子开关、开关控制模块、电压采集电路;电压采集电路包括电压采集控制模块、电压信号采集电阻R5;高速切换的隔离型低漏电流电子开关与开关控制模块I/O数字通讯连接;电压信号采集电阻R5与高速切换的隔离型低漏电流电子开关K1并联;电压采集控制模块与采集电阻R5两端A/D数模通讯连接。高速隔离型低漏电流电子开关的闭合和断开受控于开关控制模块发出的控制信号,电压采集电路可动态监测大容量的母线支撑电容C1两端电压,进而判断母线的绝缘情况和评估高压用电设备的使用寿命,并在故障和异常状态下能够对高压用电设备进行报警。
本发明高压用电设备内部包含的RC放电回路还包括限流分压电阻;限流分压电阻与电压信号采集电阻R5串联联接,限流分压电阻、电压信号采集电阻R5串联后与高速切换的隔离型低漏电流电子开关K1并联。由于放电电路串入了限流分压电阻,虽然放电电路始终处于工作状态,但工作电流已经下降到1毫安以下,工耗大大降低,散热量下降。
本发明的限流分压电阻数量为1—40个,放电电阻阻值10 KΩ-30KΩ。
本发明的高速切换的隔离型低漏电流电子开关K1开关速度小于等于1KHz。
本发明的积极效果在于:放电电路由于串入了限流分压电阻,虽然放电电路始终处于工作状态,但工作电流已经下降到1毫安以下,工耗大大降低带来的好处是散热量的下降,相对于传统放电电路方案中必须使用大阻值的放电电阻,本发明中可以使放电电阻R2的阻值减小到10 KΩ-30KΩ,进而使放电电路的工作效率大大提升,可以缩短放电时间最快到20秒内。增加了可高速切换的隔离型低漏电流电子开关和电压采集电路可动态监测电容两端电压,进而判断母线的绝缘情况和评估电机驱动器的使用寿命并在故障和异常状态下能够通过电机驱动器进行报警。
附图说明
图1为现有电动汽车高压用电设备快速放电电路。
图2为已知的一种电动汽车高压控制电路;
图3为本发明电动汽车高压控制电路;
图中:B1主电源电池、C1电容、K1隔离型低漏电流电子开关、M1电压采集控制模块、M2开关控制模块、P高压用电设备、R1预充电电阻、R2放电电阻、R3限流分压电阻、
R4限流分压电阻、R5电压信号采集电阻、S1主正接触器、S2主负接触器、S3预充电接触器。
具体实施方式
以下结合附图详细说明本发明的实施例。
本发明第一实施例如图3所示,包括主电源电池B1、主正接触器S1、主负接触器S2、预充电电路、高压用电设备P、开关速度等于1KHz的高速切换隔离型低漏电流电子开关K1、限流分压电阻R3、限流分压电阻R4、开关控制模块M2、电压采集电路。主正接触器S1串联联接在主电源电池B1正极与高压用电设备P之间;主负接触器S2串联联接在主电源电池B1负极与高压用电设备P之间;在主正接触器S1两端并联一个预充电电路。
预充电电路包括预充电接触器S3、一个大功率的预充电电阻R1;预充电接触器S3与大功率的预充电电阻R1串联连接。
电压采集电路包括电压信号采集电阻R5、电压采集控制模块M1;电压采集控制模块M1与采集电阻R5两端A/D数模通讯连接。
高压用电设备P为一个电机驱动器;电机驱动器内部包含大容量的母线支撑电容C1与阻值10KΩ的大功率的放电电阻R2并联的RC放电回路;并包含开关控制模块M2;限流分压电阻R3和限流分压电阻R4与电压信号采集电阻R5串联联接;限流分压电阻R3和限流分压电阻R4与电压信号采集电阻R5串联后与高速切换的隔离型低漏电流电子开关K1并联;由于放电电路串入了限流分压电阻,虽然放电电路始终处于工作状态,但工作电流已经下降到1毫安以下,工耗大大降低,散热量下降。
高速切换的隔离型低漏电流电子开关K1与开关控制模块M2通过I/O数字通讯连接;高速隔离型低漏电流电子开关K1的闭合和断开受控于高压用电设备P的开关控制模块M2发出的控制信号,电压采集电路可动态监测大容量的母线支撑电容C1两端电压,进而判断母线的绝缘情况和评估高压用电设备的使用寿命,并在故障和异常状态下能够对高压用电设备P进行报警。 
电路控制工作过程:
车辆高压电源系统控制主正接触器S1、主负接触器S2、预充电接触器S3并通过车辆CAN通讯总线与电机驱动器协同工作。电机驱动器上电后,放电开关K1默认为断开状态,电机驱动器经过预充电过程后接入高压电源,母线支撑电容C1两端的电压既是直流母线的电压,由母线支撑电容C1、放电电阻R2、限流分压电阻R3和R4、电压信号采集电阻R5组成的回路可以测量母线支撑电容C1两端的电压,电机驱动器进入电压测量模式,通过电压采集电路对电压信号采集电阻R5两端电压测量后可以按照放电电阻R2、限流分压电阻R3和R4的比例计算出母线支撑电容C1两端的电压。该电压值信号在车辆正常工作时提供给电机驱动器用于电机控制,当母线支撑电容C1两端的电压出现异常后,电机驱动器可以通过电压采集装置及时监控得知,随即进入故障保护模式,并通过车辆CAN通讯总线发出故障报警信号。
当关闭车辆时,电机驱动器发出控制信号闭合放电开关K1,此时电路形式变成由母线支撑电容C1、放电电阻R2、放电开关K1组成的RC放电回路,由于放电电阻R2阻值较小,母线支撑电容C1上存储的电量可以通过放电电阻R2快速的泄放掉,放电时间最快可以控制在20秒以内。在整个放电过程中,电机驱动器进入动态监控模式,每隔t1(100毫秒~100秒)时间,电机驱动器可以通过计算得出经过t1放电时间段后,母线支撑电容C1两端电压的计算值Uc,电机驱动器断开放电开关K1,进入电压测量状态,可以实际测量母线支撑电容C1两端电压得到实际值Ut,当Ut>Uc+△U时(△U为设定好的差异调整量)。证明母线支撑电容C1的放电速度过慢或者没有放电,电机驱动器进入故障报警状态,通过车辆CAN通讯总线发出故障报警信息,当Ut<Uc-△U时, 证明母线支撑电容C1的放电速度过快,除了放电装置的放电回路外,肯定还有其它回路对电容进行放电,可知连接在电机驱动器上的直流母线绝缘等级下降,造成了部分漏电。电机驱动器进入故障报警状态,通过车辆CAN通讯总线发出直流母线绝缘等级异常报警信息,当Uc-△U<Ut<Uc+△U时,证明母线支撑电容C1的放电速度正常,放电装置工作正常,电机驱动器发出控制信号闭合放电开关K1对母线支撑电容C1继续放电,该过程每隔t1时间重复一次,直到母线支撑电容C1两端电压的实际值Ut达到安全电压以下,电机驱动器断开放电开关K1,并进入关机状态,此时由母线支撑电容C1、放电电阻R2、限流分压电阻R3和R4、电压信号采集电阻R5组成的回路依然存在,将继续对母线支撑电容C1上残存的电量进行放电。
本发明第二实施例与第一实施例不同处是:高速切换隔离型低漏电流电子开关的开关速度等于0.1Hz; 限流分压电阻数量为40个, 每个限流分压电阻阻值为10 KΩ。

Claims (4)

1.一种电动汽车高压控制电路,包括主电源电池、主正接触器(S1)、主负接触器(S2)、预充电电路、高压用电设备;主正接触器(S1)串联联接在主电源电池正极与高压用电设备之间;主负接触器(S2)串联联接在主电源电池负极与高压用电设备之间;在主正接触器两端并联一个预充电电路;预充电电路包括预充电接触器(S3)、大功率的预充电电阻(R1);预充电接触器(S3)与大功率的预充电电阻(R1)串联连接;高压用电设备内部包含大容量的母线支撑电容(C1)与大功率的电阻(R2)并联的RC放电回路;其特征在于:还包括高速切换的隔离型低漏电流电子开关、开关控制模块、电压采集电路;电压采集电路包括电压采集控制模块、电压信号采集电阻(R5);高速切换的隔离型低漏电流电子开关与开关控制模块I/O数字通讯连接;电压信号采集电阻(R5)与高速切换的隔离型低漏电流电子开关(K1)并联;电压采集控制模块与电压信号采集电阻(R5)两端A/D数模通讯连接;高速隔离型低漏电流电子开关的闭合和断开受控于开关控制模块发出的控制信号。
2. 根据权利要求1所述的一种电动汽车高压控制电路,其特征在于:高压用电设备内部包含的RC放电回路还包括限流分压电阻;限流分压电阻与电压信号采集电阻(R5)串联联接,限流分压电阻、电压信号采集电阻(R5)串联后与高速切换的隔离型低漏电流电子开关(K1)并联。
3. 根据权利要求2所述的一种电动汽车高压控制电路,其特征在于:限流分压电阻数量为1—40个,放电电阻阻值10 KΩ-30KΩ。
4. 根据权利要求1所述的一种电动汽车高压控制电路,其特征在于:高速切换的隔离型低漏电流电子开关(K1)开关速度小于等于1KHz。
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