CN103457344B - 一种高压电容电荷泄放系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高压电容电荷泄放系统，该系统包括高压电容、开关电源模块、信号采集模块、泄放电路模块以及控制模块；所述高压电容连接在电源的两端；所述开关电源模块与所述高压电容并联，其输出端分别连接信号采集模块和控制模块；所述采集模块，用于进行信号采集并将采集到的信号输入至控制模块；所述控制模块与所述泄放电路模块连接，其根据所述信号采集模块输入的信号进行判断信号采集模块输入的信号是否异常，当所述信号采集模块输入的信号异常时控制泄放电路模块进行电荷泄放。本发明可以进行电荷主动泄放，提高整车的安全性。

Description

一种高压电容电荷泄放系统

技术领域

本发明涉及一种高压电容电荷泄放系统。

背景技术

车辆在高压断电（例如车辆发生碰撞等异常情况）或其他异常情况下，其高压电容内存在大量的电荷，若不能够迅速将其电荷泄放掉，则对车辆产生一定的安全隐患。

现有技术中，高压电容中的电荷泄放方法一般有两种。一种是在高压回路上并联一个阻抗较大的功率电阻，只要高压回路上有电时该电阻就通过本身的发热来泄放电荷，当高压断电时，该电阻一般会在一段较长的时间内将高压电容中的电荷泄放掉，本发明发明人发现：这种方法的缺陷有两点：一是只要高压回路有电，电阻就进行泄放，会持续消耗能量；二是泄放的时间较长，不符合安全性的相关要求。

另一种是通过电机控制器控制模块发送控制信号给驱动模块，从而控制功率管开通关断，通过绕组泄放方式将高压电容中的能量最终耗完，实现泄放功能。而这种方法的缺陷有两点：一是当系统断电时，电机控制器模块断电，不能发信号给驱动模块，就不能控制功率管开通，就不能进行泄放，不符合安全性的相关要求；二是绕组泄放会影响电机寿命，可靠性较低。

发明内容

本发明为解决现有高压电容电荷泄放存在的上述技术问题，提供了一种安全性高、能耗低且更可靠的高压电容电荷泄放系统。

本发明的技术方案是：

一种高压电容电荷泄放系统，该系统包括高压电容、开关电源模块、信号采集模块、泄放电路模块以及控制模块；

所述高压电容连接在电源的两端；

所述开关电源模块与所述高压电容并联，其输出端分别连接信号采集模块和控制模块；

所述信号采集模块，用于进行信号采集并将采集到的信号输入至控制模块；

所述控制模块与所述泄放电路模块连接，用于判断信号采集模块输入的信号是否异常，当所述信号采集模块输入的信号异常时控制泄放电路模块进行电荷泄放，所述泄放电路模块连接在所述高压电容的两端。

本发明的优点：从上述技术方案可以得知，本发明的高压电容电荷泄放系统包括高压电容、开关电源模块、信号采集模块、泄放电路模块以及控制模块；所述开关电源模块可以从高压电容取电并分配给控制模块以及信号采集模块，使控制模块不会因系统断电而无法工作，故安全性和可靠性更高。本发明的高压电容电荷泄放系统只在接收到异常信号时通过控制模块控制进行泄放，因此使泄放的时间短、且能耗低，安全性更高。

附图说明

图1是本发明实施例的高压电容电荷泄放系统的电路示意图。

图2是本发明实施例的高压电容电荷泄放系统的工作过程流程图。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

根据本发明的一种实施方式，如图1所示，一种高压电容电荷泄放系统，包括高压电容C、开关电源模块3、信号采集模块2、泄放电路模块1以及控制模块4；所述高压电容C连接在电源U的两端。所述开关电源模块3与所述高压电容C并联，其输出端分别连接信号采集模块2和控制模块4；所述信号采集模块2，用于进行信号采集并将采集到的信号输入至控制模块4；所述控制模块4与所述泄放电路模块3连接，所述泄放电路模块1连接在所述高压电容C的两端，所述控制模块4根据所述信号采集模块2输入的信号判断输入的信号是否异常，当所述信号采集模块2输入的信号异常时，控制泄放电路模块进行电荷泄放。

在本具体实施例中，所述电源U为车载电池包。

本实施例中的高压电容电荷泄放系统包括高压电容C、开关电源模块3、信号采集模块2、泄放电路模块1以及控制模块4；所述开关电源模块3并联在高压电容C的两端，可以从高压电容C取电并分配给控制模块4以及信号采集模块2，使控制模块4不会因系统断电而无法工作，故安全性和可靠性更高。本发明的高压电容电荷泄放系统只在接收到异常信号时通过控制模块4控制泄放电路模块1进行电荷泄放，因此使泄放的时间短、能耗更低，安全性更高。

在具体实施中，所述泄放电路模块1可以包括泄放电阻R以及开关，所述开关的控制端与所述控制模块4连接，所述泄放电阻R一端连接高压电容C的正极，另一端连接所述开关的第一端，所述开关的第二端连接高压电容C的负极。在本实施例中，所述开关为MOS晶体管，所述泄放电阻R一端连接高压电容C的正极，另一端连接所述MOS晶体管的源极，所述MOS晶体管的栅极与所述控制模块4连接，所述MOS晶体管的漏极连接高压电容C的负极。

为了驱动所述开关，所述泄放电路模块1还可包括放大电路单元11，所述放大电路单元11一端连接所述控制模块4，另一端连接所述开关的控制端。此时，若所述开关为MOS晶体管，所述MOS晶体管的栅极连接所述放大电路单元11，所述MOS晶体管的源极与所述泄放电阻R连接，所述MOS晶体管的漏极连接高压电容C的负极。

开关电源模块3可以采用BUCK拓扑结构，其将电源分成多路的低电压，如，在本实施例中，所述控制模块经开关电源模块分配后的电压值为12V，使其在断电时也能通过从高压电容中取电，进而正常控制高压电容的主动泄放电荷，提高整车的安全性。具体地，当系统断电后，由于高压电容存储着大量电量维持开关电源模块的正常工作，控制MOS晶体管导通，通过泄放电阻快速泄放掉电量。

在本实施例中，所述信号采集模块2包括采样电路单元21、CAN电路单元22以及碰撞信号单元23，其中：

所述采样电路单元21用于采集电源U的电压值并将采集的电压值输入至控制模块4。在具体实施中，所述采样电路单元21对电源U的电压通过电阻分压后对其信号进行钳位和电压跟随器隔离、滤波后给传输给控制模块4。所述控制模块4在电压超出额定电压值时控制泄放电路模块1进行电荷泄放。

所述CAN电路单元22用于采集CAN信号并将CAN信号输入至控制模块4。在具体实施中，CAN电路单元22对CAN信号进行抗干扰、保护处理后经过光电隔离最后输入至控制模块4。所述控制模块4检测到异常的CAN信号时控制泄放电路模块1进行电荷泄放。

所述碰撞信号单元23用于接收碰撞信号并将碰撞信号输入至控制模块4。在具体实施中，所述碰撞信号可以由整车的碰撞检测元件检测，并输出

脉冲信号经光电隔离输入至控制模块。所述控制模块在接收到碰撞信号时控制模块控制泄放电路模块1进行电荷泄放。

可以理解的是，所述信号采集模块2可以包括以上采样电路单元21、CAN电路单元22以及碰撞信号单元23中的一个或多个。

当所述信号采集模块2包括采样电路单元21时，其采集的信号为电源的电压值，在本实施例中，所述电源U的电压值为60V至550V，当车辆在行驶过程中系统电压受到负载突变影响上升，会导致电压值高于额定的电压值550V，若电压值过高会存在行车安全隐患，故需要将高压电容C中存储的电荷泄放掉，使其在一个安全的范围内。采样电路单元21采集电压值，并将电压值输入至控制模块4，控制模块4对所述电压值进行判断，若所述电压超出了额定电压值，即550V，则控制MOS晶体管导通，通过泄放电阻R快速泄放掉电量使电压降低到正常工作电压。泄放完成后，因采样电路单元采集到电压值在额定范围内，则MOS晶体管关断。

当所述信号采集模块2包括CAN电路单元22时，所述CAN电路单元22用于采集CAN信号并将CAN信号输入至控制模块4。所述CAN信号包括整车上各个元器件的信号，如钥匙、发动机、变速箱、ABS等车身安全模块的信号等。如CAN电路单元22采集到的CAN信号为钥匙关闭信号时，此时车辆已经停下，高压电容C中还储存着大量的电荷不利于整车的安全，此时控制模块4控制泄放电路模块1的MOS晶体管导通，通过泄放电阻R快速泄放掉电量。

当所述信号采集模块2包括碰撞信号单元23时，所述碰撞信号单元23用于接收碰撞信号并将碰撞信号输入至控制模块4。碰撞信号单元23通过整车的碰撞检测元件检测，当整车发生碰撞时，碰撞信号被输入至控制模块4中，控制模块4控制泄放电路模块1的MOS晶体管导通，通过泄放电阻R快速泄放掉电量。

当所述信号采集模块2包括以上采样电路单元21、CAN电路单元22以及碰撞信号单元23中的多个时，所述采样电路单元21、CAN电路单元22以及碰撞信号单元23可以同时进行信号采集，并通过控制模块进行控制。

如图2所示，是本发明实施例的高压电容电荷泄放系统的工作过程的流程图。所述高压电容电荷泄放系统即为如前面所述的高压电容电荷泄放系统，其工作过程包括以下步骤：

步骤S1：信号采集模块2进行信号采集并将采集到的信号输入至控制模块4。在具体实施中，所述信号采集模块2可以包括以上采样电路单元21、CAN电路单元22以及碰撞信号单元23中的一个或多个。当所述信号采集模块2包括采样电路单元21、CAN电路单元22以及碰撞信号单元23中多个时，采样电路单元21、CAN电路单元22以及碰撞信号单元23可以同时进行信号采集。

步骤S2：所述控制模块4根据所述信号采集模块2输入的信号进行判断输入的信号是否异常。

针对信号输入模块2输入的不同信号，所述信号异常的情况包括不同的情况。当所述信号输入模块2包括采样电路单元21时，所述采样电路单元21采集的信号为电源的电压值，所述信号异常的情况是指所述电源的电压值大于额定的电压值，在本实施例中，即所述电源电压值大于550V时。

当所述信号输入模块2包括CAN电路单元22时，所述信号异常的情况是指所述CAN电路单元22检测到异常的CAN信号时，如检测到钥匙关闭信号时，或通讯异常情况等。

当所述信号输入模块2包括碰撞信号单元23时，所述信号异常的情况是指碰撞信号单元23检测到碰撞信号时，此时车辆发生了碰撞。

步骤S3：当输入的信号异常时，控制模块4控制泄放电路模块1进行电荷泄放。控制模块4根据信号检测模块2输入的信号进行判断，针对异常情况控制泄放电路模块1的MOS晶体管导通，通过泄放电阻R快速泄放掉电量。从而提高整车的安全性。

由上可知，本发明的高压电容泄放系统可应用于车辆，当然，其不局限于应用在车辆上，还可应用于任一具有高压电容且需要泄放高压电容电荷的设备，例如工业自动化设备等，在此不一一例举。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种高压电容电荷泄放系统，其特征在于，该系统包括：

高压电容、开关电源模块、信号采集模块、泄放电路模块以及控制模块；

所述高压电容连接在电源的两端；

所述开关电源模块与所述高压电容并联，其输出端依次连接信号采集模块和控制模块，开关电源模块从高压电容取电并分配给控制模块以及信号采集模块；

所述信号采集模块，用于进行信号采集并将采集到的信号输入至控制模块；

所述控制模块与所述泄放电路模块连接，用于判断信号采集模块输入的信号是否异常，当所述信号采集模块输入的信号异常时控制泄放电路模块进行电荷泄放；所述泄放电路模块连接在所述高压电容的两端，所述信号采集模块输入的信号异常是指采集到的电源的电压值大于额定的电压值、检测到碰撞信号、检测到异常的CAN信号中的至少一种。

2.根据权利要求1所述的高压电容电荷泄放系统，其特征在于，所述信号采集模块包括采样电路单元，所述采样电路单元用于采集电源的电压值并将采集的电压值输入至控制模块。

3.根据权利要求2所述的高压电容电荷泄放系统，其特征在于，所述信号采集模块还包括CAN电路单元，所述CAN电路单元用于采集CAN信号并将CAN信号输入至控制模块。

4.根据权利要求2或3所述的高压电容电荷泄放系统，其特征在于，所述信号采集模块还包括碰撞信号单元，所述碰撞信号单元用于接收碰撞信号并将碰撞信号输入至控制模块。

5.根据权利要求1所述的高压电容电荷泄放系统，其特征在于，所述信号采集模块包括CAN电路单元，所述CAN电路单元用于采集CAN信号并将CAN信号输入至控制模块。

6.根据权利要求5所述的高压电容电荷泄放系统，其特征在于，所述信号采集模块还包括碰撞信号单元，所述碰撞信号单元用于接收碰撞信号并将碰撞信号输入至控制模块。

7.根据权利要求1所述的高压电容电荷泄放系统，其特征在于，所述信号采集模块包括碰撞信号单元，所述碰撞信号单元用于接收碰撞信号并将碰撞信号输入至控制模块。

8.根据权利要求1所述的高压电容电荷泄放系统，其特征在于，所述泄放电路模块包括泄放电阻以及开关，

所述开关的控制端与所述控制模块连接，所述泄放电阻一端连接高压电容的正极，另一端连接所述开关的第一端，所述开关的第二端连接高压电容的负极。

9.根据权利要求8所述的高压电容电荷泄放系统，其特征在于，所述泄放电路模块还包括放大电路单元，所述放大电路单元一端连接所述控制模块，另一端连接所述开关的控制端。

10.根据权利要求8所述的高压电容电荷泄放系统，其特征在于，所述开关为MOS晶体管。

11.根据权利要求1所述的高压电容电荷泄放系统，其特征在于，所述开关电源模块采用BUCK拓扑结构。