CN104417375B - 用于电动汽车的泄放装置及具有其的电动汽车 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种用于电动汽车的泄放装置及电动汽车，该泄放装置包括动力电池；第一至第三接触器，其一端均与动力电池的一端相连，第一接触器的另一端与第二接触器的另一端相连，且第二和第三接触器具有辅助触点；容性负载，容性负载与动力电池并联；串联的第四接触器和阻性负载，其与第二容性负载并联；继电器的常闭触点、控制线圈和公用端分别与第二接触器和第三接触器的辅助触点以及第四接触器的控制端相连；控制器，用于在电动汽车熄火后开启第四接触器，以使阻性负载对第一和第二容性负载中的电荷进行泄放。本发明的实施例能精确地控制阻性负载的开闭，从而有效地对危险电荷进行泄放，且该泄放装置结构简单，具有可靠性高的优点。

Description

用于电动汽车的泄放装置及具有其的电动汽车

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，特别设计一种用于电动汽车的泄放装置及具有其的电动汽车。

背景技术

电动汽车高压系统与动力电池的通断通过高压直流接触开关实现，电动汽车通常采用电机驱动，而转向制动等传统车上用发动机带动的附件装备在电动车上也采用了电动化附件，而驱动电机与很多的电动化附件在使用动力电池的直流电时均采用了滤波电容对电源进行了滤波，而这些滤波电容在电动汽车高压负载与电源(动力电池)切断后仍然能在很长一段时间(一般是几分钟到几个小时)之内储存一定的电荷，这些电荷在车辆需要检修时，维修人员接触到这些高压部件时就容易被滤波电容中储存的能量所伤害。如果维修人员未意识到这些电荷的存在，将威胁整车和人员的人身安全。

现在大多数厂家对这些残余电荷采用的处理方法一般是在高压负载两端(即滤波电容两端)并联一个泄放电阻，这样，在高压负载断开后，滤波电容与泄放电阻形成一个RC回来，电容上的电荷通过泄放电阻泄放，电容中储存的能量也以热量的形式消耗掉了，但是这样做除了需要增加泄放电阻增加成本和散热系统的热负荷之外，还需要对增加高压开关器件对电阻的接通与断开进行精心的控制来防止在高压负载接通的时候泄放电阻也进行泄放，控制复杂。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种用于电动汽车的泄放装置，该泄放装置能够精确地控制阻性负载的断开与闭合，从而有效地对容性负载的危险电荷进行泄放，且该泄放装置结构简单，具有可靠性高的优点。

本发明的另一目的在于提出一种电动汽车。

为了实现上述目的，本发明的实施例提出了一种用于电动汽车的泄放装置，包括动力电池；第一至第三接触器，所述第一至第三接触器的一端均与所述动力电池的一端相连，所述第一接触器的另一端通过预充电阻与所述第二接触器的另一端相连，且所述第二接触器和第三接触器具有辅助触点；与所述动力电池并联的第一容性负载和第二容性负载，其中，所述第一容性负载的一端与所述动力电池的一端相连，所述第一容性负载的另一端与所述第三接触器的另一端相连，所述第二容性负载的一端与所述第二接触器的另一端相连，且所述第二容性负载的另一端与所述第三接触器的另一端相连；相互串联的第四接触器和阻性负载，所述相互串联的第四接触器和阻性负载与所述第二容性负载并联，且所述第四接触器的一端与所述第二接触器的另一端相连，所述阻性负载的一端与所述第三接触器的另一端相连；继电器，所述继电器的常闭触点与所述第二接触器的辅助触点的输出相连，所述继电器的控制线圈与所述第三接触器的辅助触点输出相连，所述继电器的公用端与所述第四接触器的控制端相连；控制器，所述控制器的第一输出端与所述继电器的常开触点相连，所述控制器的第二输出端分别与所述第二接触器的辅助触点输入和第三接触器的辅助触点输入相连，且所述控制器的第一输入端和第二输入端分别与所述第二接触器的辅助触点输出和所述第三接触器的辅助触点输出相连，所述控制器用于在所述电动汽车点火锁扭至off后开启所述第四接触器，以使所述阻性负载对所述第一容性负载和第二容性负载中的电荷进行泄放。

根据本发明实施例的用于电动汽车的泄放装置，当电动汽车下电时，控制器控制第三接触器断开，第三接触器的辅助触点断开，继电器的常闭触电断开同时第二接触器的辅助触点输出为高电平信号，因此，第四接触器闭合导致第四负载导通，进而泄放掉第一容性负载和第二容性负载的电荷，并通过控制器控制断开第二接触器，第二接触器的辅助触点断开，因此第四接触器断开，电动汽车下电结束。另外，根据本发明的实施例，还能够检测到第二接触器和第三接触器是否发生粘连，并避免第二接触器或第三接触器发生粘连时对阻性负载造成损害，具体地，如果第二接触器发生粘连，控制器通过第二接触器的辅助触点输出能够判断出第二接触器是否发生粘连，电动汽车上电过程，第三将接触器断开，阻性负载两端无电压，进而不会损害阻性负载，在第三接触器闭合时，继电器置于常开触点，控制器的第一输入端控制第四接触器断开，进而不会损害阻性负载，同时，在电动汽车下电过程，第三接触器断开，阻性负载对第一和第二容性负载进行正常泄放。如果第三接触器发生粘连，控制器的第一输出端控制阻性负载的导通和关断，进而避免了阻性负载的损害。

另外，根据本发明上述实施例的用于电动汽车的泄放装置还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一个实施例中，所述第一容性负载为直流转换器，所述第二容性负载为电机控制器，所述阻性负载为车载暖风机。

在本发明的一个实施例中，所述第一至第三接触器为高压接触器，所述继电器为低压继电器。

在本发明的一个实施例中，所述控制器还用于在所述第二接触器发生粘连故障时，通过所述第二接触器的辅助触点输出判断所述第二接触器的故障。

在本发明的一个实施例中，所述控制器用于在所述电动汽车未上电时，控制所述第二接触器和第三接触器断开以控制所述第四接触器断开。

在本发明的一个实施例中，所述控制器用于在所述电动汽车低压上电时，在所述第二输出端输出高电平信号并控制所述第三接触器闭合，以使所述继电器由常闭触点与公用端相连转换至常开触点与公用端相连的状态，以使所述控制器通过所述第一输出端对所述第四接触器进行控制。

在本发明的一个实施例中，所述控制器还用于控制所述第一接触器闭合以对所述预充电阻进行预充电，且当所述预充电阻的电压达到预设值后，控制所述第二接触器闭合，并在第一预设时间后断开所述第一接触器，以使所述控制器通过所述第一输出端对所述第四接触器进行控制。

在本发明的一个实施例中，所述控制器根据用户的加热选择对所述第一输出端的输出进行控制。

在本发明的一个实施例中，所述控制器还用于在所述电动汽车点火锁扭至off时，控制所述第三接触器断开，并将所述第三接触器的辅助触点断开，并控制所述继电器由常闭触点与公用端相连转换为常开触点与公用端相连的状态，以控制所述第四接触器闭合。

在本发明的一个实施例中，所述控制器还用于所述电动汽车下电第二预设时间之后，控制所述第二接触器断开，并将所述第二接触器的辅助触点断开，以使所述第四接触器断开。

本发明第二方实施例提出了一种电动汽车，包括如上述任意一个实施例所述的泄放装置。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明实施例的用于电动汽车的泄放装置的电路图；以及

图2为本发明实施例的电动汽车的启动(上电)至点火锁扭至off过程中控制第一至第四接触器的开或闭状态的示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

以下结合附图描述根据本发明实施例的用于电动汽车的泄放装置。

参考图1，根据本发明实施例的用于电动汽车的泄放装置，包括动力电池BT、第一接触器ZJ1、第二接触器ZJ2、第三接触器ZJ3、第一容性负载110和第二容性负载120、相互串联的第四接触器ZJ4和阻性负载PTC、继电器DJ以及控制器ECU。如图1所示，在本发明的一个实施例中，第一容性负载110为直流转换器DC/DC，第二容性负载120为电机控制器MCU，阻性负载PTC为车载暖风机PTC，另外，第一接触器ZJ1、第二接触器ZJ2和第三接触器ZJ3均采用高压接触器，继电器DJ为低压继电器。在以下描述中，均以此为例进行说明，但是并不限于此，例如容性负载还可以包括直流/交流转换器DC/AC，同样，第一接触器ZJ1、第二接触器ZJ2和第三接触器ZJ3也可为继电器等。

第一接触器ZJ1、第二接触器ZJ2和第三接触器ZJ3的一端均与动力电池BT的一端相连，第一接触器ZJ1的另一端通过预充电阻R1与第二接触器ZJ2的另一端相连，且第二接触器ZJ2和第三接触器ZJ3具有辅助触点。

第一容性负载110和第二容性负载120均与动力电池BT并联，其中，第一容性负载110的一端与动力电池BT的一端相连，第一容性负载110的另一端与第三接触器ZJ3的另一端相连，第二容性负载120的一端与第二接触器ZJ2的另一端相连，且第二容性负载120的另一端与第三接触器ZJ3的另一端相连。

相互串联的第四接触器ZJ4和阻性负载PTC与第二容性负载120并联，且第四接触器ZJ4的一端与第二接触器ZJ2的另一端相连，阻性负载PTC的一端与第三接触器ZJ3的另一端相连。

继电器DJ的常闭触点41与第二接触器ZJ2的辅助触点21的输出相连，继电器DJ的控制线圈44与第三接触器ZJ3的辅助触点31输出相连，继电器DJ的公用端43与第四接触器ZJ4的控制端相连。

控制器ECU的第一输出端Vout1与继电器DJ的常开触点42相连，控制器ECU的第二输出端Vout2分别与第二接触器ZJ2的辅助触点21输入和第三接触器ZJ3的辅助触点31输入相连，且控制器ECU的第一输入端Vin1和第二输入端Vin2分别与第二接触器ZJ2的辅助触点21输出和第三接触器ZJ3的辅助触点31输出相连，控制器ECU用于在电动汽车点火锁扭至off后开启第四接触器ZJ4，以使阻性负载PTC对第一容性负载110和第二容性负载120中的电荷进行泄放。

如图1所示，本发明的实施例还包括第一至第五熔断器，其中，第一熔断器RX1设置在动力电池BT内部。第二熔断器RX2设置在动力电池BT的一端和第一容性负载110的一端之间。第三熔断器RX3设置在第二接触器ZJ2的另一端和第二容性负载120的一端之间。第四熔断器RX4设置在阻性负载PTC和第四接触器ZJ4之间。第五熔断器RX5设置在第一接触器ZJ1的另一端和第二接触器ZJ2的另一端之间。在该实施例中，在第五熔断器RX5和第一接触器ZJ1的另一端之间还串联有预充电阻R1。

参考图2，控制器ECU用于在电动汽车未启动(未上电)时(如图2中的t0时刻)，控制第二接触器ZJ2和第三接触器ZJ3断开以控制第四接触器ZJ4断开。即电动汽车的钥匙置于off档时，控制器ECU与第二接触器ZJ2和第三接触器ZJ3尚未闭合，第四接触器ZJ4由第二接触器ZJ2的辅助触点21输出控制，而此时第二接触器ZJ2的辅助触点21无电(断开)，因此控制第四接触器ZJ4断开，进而阻性负载PTC不工作(不进行电荷泄放)。

进一步地，控制器ECU用于在电动汽车低压上电时，在第二输出端Vout2输出高电平信号并控制第三接触器ZJ3闭合，以使继电器DJ由常闭状态转换至常开状态，以使控制器ECU通过第一输出端Vout1对第四接触器ZJ4进行控制。如图2所示，即当驾驶员在t1时刻将钥匙扭至on档时，电动汽车低压上电，控制器ECU等在t0到t1时刻之间完成上电自检后控制器ECU第二输出端Vout2输出高电平信号控制第三接触器ZJ3在t1时刻闭合，此时，继电器DJ的触点状态由常闭转为常开，因此，第四接触器ZJ4从由第二接触器ZJ2的辅助触点21输出控制转为由控制器ECU的第一输出端Vout1的输出控制。

更进一步地，控制器ECU还用于控制第一接触器ZJ1闭合以对预充电阻R1进行预充电，且当预充电阻R1的电压达到预设值后，控制第二接触器ZJ2闭合，并在第一预设时间后断开第一接触器ZJ1，以使控制器ECU通过第一输出端Vout1对第四接触器ZJ4进行控制。结合图2，作为一个具体的例子，假设驾驶员在t2时刻将钥匙扭至Start档并于t3时刻自动弹回，控制器ECU控制第一接触器ZJ1闭合开始对第一容性负载MCU中的滤波电容进行预充电，在t4时刻第一容性负载MCU中的滤波电容预充到动力电池BT电压的合适比例，例如90％，控制器ECU控制第二接触器ZJ2闭合，控制器ECU并在t5时刻控制第一接触器ZJ1断开，由此，第一容性负载MCU的滤波电容就达到了预定工作(ready)状态，即电动汽车开始工作，可知，虽然第二接触器ZJ2的辅助触点21输出由低电平转为高电平，但是由于继电器DJ触点状态此时处于常开状态(常开触点42与公用端43相连)，第四接触器DJ4不受第二接触器ZJ2的辅助触点21输出控制，而是由控制器ECU的第一输出端Vout1控制。

根据上述实施例，控制器ECU可以根据用户的加热选择对第一输出端Vout1的输出进行控制。例如，控制器ECU可以根据驾驶员(用户)在驾驶台面板上的输入选择来通过控制控制器ECU的第一输出端Vout1来控制第四接触器ZJ4，从而使阻性负载PTC通电制热或不通电不制热。

控制器ECU还用于在电动汽车点火锁扭至off(下电)时，控制第三接触器ZJ3断开，并将第三接触器ZJ3的辅助触点31断开，从而控制继电器DJ由常开触点42与公用端43相连的状态转换为常闭触点41与公用端43相连状态，以控制第四接触器ZJ4闭合。再次结合图2，在车辆工作完毕后(电动汽车下电)，例如驾驶员在t6时刻将钥匙从on档状态扭至off状态，控制器ECU控制第三接触器ZJ3于t7时刻断开，当第三接触器ZJ3断开时，与其联动的辅助触点31也将断开，继电器DJ的触点状态由常开触点42与公用端43相连转为常闭触点41与公用端43相连，此时，由于第二接触器ZJ2还处于闭合状态，与其联动的辅助触点21输出，即控制器的第一输入端Vin1位置处于高电平，因此第四接触器ZJ4闭合，如第一容性负载110(DC/DC)与第二容性负载120(MCU)的滤波电容里面的电荷通过阻性负载PTC将电荷泄放掉。

进一步地，控制器ECU还用于电动汽车点火锁扭至off(下电)第二预设时间之后，控制第二接触器ZJ2断开，并将第二接触器ZJ2的辅助触点21断开，以使第四接触器ZJ4断开。如图2所示，第二预设时间为t7时刻至t8时刻的时间，控制器ECU控制第二接触器ZJ2断开，因此第二接触器ZJ2的辅助触点21也将断开，进而控制第四接触器ZJ4失电断开，从而结束整个泄放过程。

根据本发明实施例的用于电动汽车的泄放装置，当电动汽车下电时，控制器控制第三接触器断开，第三接触器的辅助触点断开，继电器的常闭触电断开同时第二接触器的辅助触点输出为高电平信号，因此，第四接触器闭合导致第四负载导通，进而泄放掉第一容性负载和第二容性负载的电荷，并通过控制器控制断开第二接触器，第二接触器的辅助触点断开，因此第四接触器断开，电动汽车下电结束。

另外，如果第二接触器ZJ2和第三接触器ZJ3发生粘连，本发明的实施例不但能够判断出粘连故障，还可以在避免阻性负载PTC损害的情况下控制电荷泄放。具体如下：

控制器ECU在第二接触器ZJ2发生粘连故障时，通过第二接触器ZJ2的辅助触点21输出判断第二接触器ZJ2的故障。具体地，在第二接触器ZJ2发生粘连时，控制器ECU通过第二接触器ZJ2的辅助触点21输出判断出故障并反馈给驾驶员，如图2所示，例如在t0到t1时间段，第四接触器ZJ4虽然因为第二接触器ZJ2的辅助触点21处于高电平而闭合，但由于第三接触器ZJ3断开，阻性负载PTC两侧同样无高压电，进而不会损坏，在t1～t7时间段(即第三接触器ZJ3闭合)，因为第三接触器ZJ3的辅助触点31输出高电平信号，使继电器DJ置于常开触点，第四接触器ZJ4处于受控制器ECU第一输出端Vout1控制状态，不会发生损坏，在t7到t9时间段，第三接触器ZJ3断开，第一容性负载110和第二容性负载120的滤波电容内电荷正常泄放。

如果第三接触器ZJ3发生粘连时，第四接触器ZJ4在t0～t9时刻均处于控制器ECU第一输出端Vout1控制，因此，阻性负载PTC不会发生损坏。

根据本发明的实施例，能够检测到第二接触器和第三接触器是否发生粘连，并避免第二接触器或第三接触器发生粘连时对阻性负载造成损害，具体地，如果第二接触器发生粘连，控制器通过第二接触器的辅助触点输出能够判断出第二接触器是否发生粘连，电动汽车上电过程，第三将接触器断开，阻性负载两端无电压，进而不会损害阻性负载，在第三接触器闭合时，继电器置于常开触点，控制器的第一输入端控制第四接触器断开，进而不会损害阻性负载，同时，在电动汽车下电过程，第三接触器断开，阻性负载对第一和第二容性负载进行正常泄放。如果第三接触器发生粘连，控制器的第一输出端控制阻性负载的导通和关断，进而避免了阻性负载的损害。

本发明的实施例具有以下优点：

1、仅采用三个接触器(第二接触器ZJ2至第四接触器ZJ4)、一个继电器DJ来控制电荷的泄放，具有结构简单的优点，因此容易实现产业化。

2、元器件占用控制少，因此节约了空间和成本，且易于布置和实施。

3、电荷泄放的可靠性高，即使在第二接触器ZJ2和第三接触器ZJ3发生粘连的情况下，不但可以防止阻性负载PTC损害，还能够进行有效的放电，实用性强。

在本发明的进一步实施例中，还提出了一种电动汽车，包括上述任意一个实施例所述的用于电动汽车的泄放装置。

根据本发明实施例的电动汽车的其它构成以及操作对于本领域的技术人员而言都是已知的，不做详细描述。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”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。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (11)

1.一种用于电动汽车的泄放装置，其特征在于，包括：

动力电池；

第一至第三接触器，所述第一至第三接触器的一端均与所述动力电池的第一端相连，所述第一接触器的另一端通过预充电阻与所述第二接触器的另一端相连，且所述第二接触器和第三接触器具有辅助触点；

与所述动力电池并联的第一容性负载和第二容性负载，其中，所述第一容性负载的一端与所述动力电池的第一端相连，所述第一容性负载的另一端与所述第三接触器的另一端相连，所述第二容性负载的一端与所述第二接触器的另一端相连，且所述第二容性负载的另一端与所述第三接触器的另一端相连；

相互串联的第四接触器和阻性负载，所述相互串联的第四接触器和阻性负载与所述第二容性负载并联，且所述第四接触器的一端与所述第二接触器的另一端相连，所述阻性负载的一端与所述第三接触器的另一端相连；

继电器，所述继电器的常闭触点与所述第二接触器的辅助触点的输出相连，所述继电器的控制线圈与所述第三接触器的辅助触点输出相连，所述继电器的公用端与所述第四接触器的控制端相连；

控制器，所述控制器的第一输出端与所述继电器的常开触点相连，所述控制器的第二输出端分别与所述第二接触器的辅助触点输入和第三接触器的辅助触点输入相连，且所述控制器的第一输入端和第二输入端分别与所述第二接触器的辅助触点输出和所述第三接触器的辅助触点输出相连，所述控制器用于在所述电动汽车点火锁扭至off后开启所述第四接触器，以使所述阻性负载对所述第一容性负载和第二容性负载中的电荷进行泄放。

2.如权利要求1所述的用于电动汽车的泄放装置，其特征在于，所述第一容性负载为直流转换器，所述第二容性负载为电机控制器，所述阻性负载为车载暖风机。

3.如权利要求2所述的用于电动汽车的泄放装置，其特征在于，所述第一至第三接触器为高压接触器，所述继电器为低压继电器。

4.如权利要求3所述的用于电动汽车的泄放装置，其特征在于，所述控制器还用于在所述第二接触器发生粘连故障时，通过所述第二接触器的辅助触点输出判断所述第二接触器的故障。

5.如权利要求3所述的用于电动汽车的泄放装置，其特征在于，所述控制器用于在所述电动汽车未上电时，控制所述第二接触器和第三接触器断开以控制所述第四接触器断开。

6.如权利要求3所述的用于电动汽车的泄放装置，其特征在于，所述控制器用于在所述电动汽车低压上电时，在所述第二输出端输出高电平信号并控制所述第三接触器闭合，以使所述继电器由常闭触点与公用端相连转换至常开触点与公用端相连的状态，以使所述控制器通过所述第一输出端对所述第四接触器进行控制。

7.如权利要求3所述的用于电动汽车的泄放装置，其特征在于，所述控制器还用于控制所述第一接触器闭合以对所述预充电阻进行预充电，且当所述预充电阻的电压达到预设值后，控制所述第二接触器闭合，并在第一预设时间后断开所述第一接触器，以使所述控制器通过所述第一输出端对所述第四接触器进行控制。

8.如权利要求7所述的用于电动汽车的泄放装置，其特征在于，所述控制器根据用户的加热选择对所述第一输出端的输出进行控制。

9.如权利要求3所述的用于电动汽车的泄放装置，其特征在于，所述控制器还用于在所述电动汽车点火锁扭至off时，控制所述第三接触器断开且控制所述第三接触器的辅助触点断开，并控制所述继电器由常闭触点与公用端相连转换为常开触点与公用端相连的状态，以控制所述第四接触器闭合。

10.如权利要求9所述的用于电动汽车的泄放装置，其特征在于，所述控制器还用于所述电动汽车下电第二预设时间之后，控制所述第二接触器断开并控制所述第二接触器的辅助触点断开，以使所述第四接触器断开。

11.一种电动汽车，其特征在于，包括：

如权利要求1-10任一项所述的泄放装置。