CN105437981A - 一种汽车高压放电控制系统 - Google Patents

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    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption

Abstract

本发明提供一种汽车高压放电控制系统，包括：母线电容、检测模块、DSP、隔离导通模块及放电电阻；所述检测模块的输入端与所述母线电容的一端相连，所述DSP的输入端与所述检测模块的输出端相连，所述DSP的输出端与所述隔离导通模块的第一输入端相连；所述隔离导通模块的输出端与所述放电电阻的一端相连，所述隔离导通模块的第二输入端与蓄电池的正极相连，所述放电电阻的另一端与所述母线电容的另一端相连；所述检测模块用于检测母线电容的电压，并输送检测电压到所述DSP的输入端。解决电动汽车的电机和控制器系统的高压母线放电控制的问题，能有效控制过大的母线电压的放电，避免维修时发生触电事故，提高电动汽车的安全性。

Description

一种汽车高压放电控制系统
技术领域
本发明涉及汽车电子控制领域，尤其涉及一种电动汽车高压放电控制系统。
背景技术
随着电动汽车的不断向前发展，大功率的电机和控制器相继问世，高压部件在维修及不正规操作的情况下，直流高压对人体的伤害很大，甚至危及生命，为了防止误操作导致的高压对人体的伤害，需设置有主动高压放电系统，以防止触电的发生。
同时，要使电机和控制器系统正常工作，母线电压必须维持在一定范围内。若母线电压过高，超出电路中的绝缘栅双极型晶体管的耐压能力，就会损坏晶体管。而母线电压过低，功率MOSFET会退出饱和区而进入放大区，MOSFET发热量增加而造成热损坏。另外，母线电压过低，将会限制电机转速的上升。所以在电机和控制器系统运行过程中，需要对母线电压进行控制，当母线电压超出一定范围时，需采取相应的保护措施。
发明内容
本发明提供一种汽车高压放电控制系统，解决电动汽车的电机和控制器系统的高压母线放电控制的问题，能有效控制过大的母线电压的放电，避免维修时发生触电事故，提高电动汽车的安全性和使用性。
为实现以上目的，本发明提供以下技术方案：
一种汽车高压放电控制系统，其特征在于，包括：母线电容、检测模块、DSP、隔离导通模块及放电电阻；
所述检测模块的输入端与所述母线电容的一端相连，所述DSP的输入端与所述检测模块的输出端相连，所述DSP的输出端与所述隔离导通模块的第一输入端相连；
所述隔离导通模块的输出端与所述放电电阻的一端相连，所述隔离导通模块的第二输入端与蓄电池的正极相连，所述放电电阻的另一端与所述母线电容的另一端相连；
所述检测模块用于检测母线电容的电压，并输送检测电压到所述DSP的输入端；
所述DSP用于接收所述检测电压，并判断所述母线电容的电压是否超出设定的安全阈值，所述DSP还用于控制所述隔离导通模块的输出和上报所述母线电容的电压信息；
所述隔离导通模块用于输入输出的电气隔离，并通断所述母线电容与所述放电电阻的电连接。
优选的，所述检测模块包括：分压模块和差分放大电路；
所述差分放大电路的输入端与所述分压模块的输出端相连，所述差分放大电路的输出端作为所述检测模块的输出端,所述分压模块的输入端作为所述检测模块的输入端。
优选的，所述分压模块包括：第一电阻、第二电阻和隔离芯片；
所述第二电阻的一端与搭铁相连，所述第二电阻的另一端分别与所述第一电阻的一端和所述隔离芯片的输入端相连；
所述隔离芯片的输出端作为所述分压模块的输出端，所述第一电阻的另一端作为所述分压模块的输入端；
所述隔离芯片用于高压电气隔离并输出稳定电压。
优选的，所述第一电阻的阻值大于所述第二电阻的阻值。
优选的，所述隔离导通模块包括：隔离模块、MOS管和继电器；
所述MOS管的栅极与所述隔离模块的输出端相连，所述MOS管的源极与搭铁相连，所述MOS管的漏极与所述继电器控制端相连；
所述隔离模块的第一输入端连接所述DSP输出端，所述隔离模块的第二输入端与所述蓄电池的正极相连；
所述继电器的输入端与所述母线电容的一端相连，所述继电器的输出端与所述母线电容的另一端相连。
优选的，所述继电器控制端的输入触点1与所述蓄电池的正极相连，所述继电器控制端的输出触点2与所述MOS管的漏极相连。
优选的，还包括二极管，所述二极管的阳极分别与所述MOS管的漏极和所述继电器控制端的输出触点2相连，所述二极管的阴极分别与所述蓄电池的正极和所述继电器控制端的输入触点1相连。
优选的，所述隔离导通模块还包括：第三电阻和第四电阻；
所述第三电阻的一端与所述MOS管的栅极相连，所述第三电阻的另一端与所述导通模块的输出端相连；
所述第四电阻的一端与所述MOS管的栅极相连，所述第四电阻的另一端与所述MOS管的源极相连。
优选的，在所述母线电容的电压大于所述安全阈值时，所述DSP的输出端为低电平，所述隔离导通模块通电，否则所述DSP的输出端为高电平，所述隔离导通模块断电。
优选的，在所述隔离导通模块通电时，所述母线电容与所述放电电阻的电连接导通，否则，所述电连接断开。
本发明提供一种汽车高压放电控制系统，能过控制放电电阻的通断，实现对过大的高压母线电压的放电，能有效增加电动汽车的电机和控制器的高压系统的使用寿命，也能避免维修时发生触电事故，提高电动汽车的安全性和使用性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的具体实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1：是本发明提供的一种汽车高压放电控制系统的结构示意图；
图2：是本发明实施例提供的一种检测模块电路图；
图3：是本发明实施例提供的一种隔离导通模块的电路图；
图4：是本发明实施例提供的DSP工作流程图。
附图标识
1继电器控制端的输入触点
2继电器控制端的输出触点
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明实施例的方案，下面结合附图和实施方式对本发明实施例作进一步的详细说明。
针对电动汽车的高压部件在维修及不正规操作的情况下，易出现直流高压对人体的伤害现象。本发明提供一种汽车高压放电控制系统，通过控制放电电阻的通断，实现对过大的高压母线电压的放电，能有效增加电动汽车的电机和控制器的高压系统的使用寿命，也能避免维修时发生触电事故，提高电动汽车的安全性和使用性。
如图1所示，为本发明提供的一种汽车高压放电控制系统的结构示意图。该系统包括：母线电容、检测模块、DSP、隔离导通模块及放电电阻。所述检测模块的输入端与所述母线电容的一端相连，所述DSP的输入端与所述检测模块的输出端相连，所述DSP的输出端与所述隔离导通模块的第一输入端相连；所述隔离导通模块的输出端与所述放电电阻的一端相连，所述隔离导通模块的第二输入端与蓄电池的正极相连，所述放电电阻的另一端与所述母线电容的另一端相连。所述检测模块用于检测母线电容的电压，并输送检测电压到所述DSP的输入端。所述DSP用于接收所述检测电压，并判断所述母线电容的电压是否超出设定的安全阈值，所述DSP还用于控制所述隔离导通模块的输出和上报所述母线电容的电压信息。所述隔离导通模块用于输入输出的电气隔离，并通断所述母线电容与所述放电电阻的电连接。
进一步，所述检测模块包括：分压模块和差分放大电路；所述差分放大电路的输入端与所述分压模块的输出端相连，所述差分放大电路的输出端作为所述检测模块的输出端,所述分压模块的输入端作为所述检测模块的输入端。
具体地，所述检测模块是对高压的母线电压进行检测，为了保护所述检测模块的元器件，需先对母线电压进行分压，把高压转换成控制电压后，再经过差分放大电路把反馈的电平信号放大，最后传达给所述DSP，所述DSP对输入的电平信号进行数据采集处理。
如图2所示，为本发明实施例提供的一种检测模块电路图。所述分压模块包括：第一电阻R1、第二电阻R2和隔离芯片A1。所述第二电阻R2的一端与搭铁相连，所述第二电阻R2的另一端分别与所述第一电阻R1的一端和所述隔离芯片A1的输入端相连；所述隔离芯片A1的输出端作为所述分压模块的输出端，所述第一电阻R1的另一端作为所述分压模块的输入端；所述隔离芯片A1用于高压电气隔离并输出稳定电压。
具体地，所述分压模块还包括第三电阻R3和滤波电容C1,所述第三电阻R3一端分别与所述第一电阻R1的一端和所述第二电阻R2的另一端相连。所述第三电阻R3的另一端分别与所述隔离芯片的输入端和所述滤波电容C1的一端相连，所述第三电阻R3主要用于限流作用，对所述隔离芯片A1进行保护。所述滤波电容C1的另一端接地，用于对输入所述隔离芯片的电压去除杂波干扰。
实际应用中，所述隔离芯片A1可选用多种型号，比如采用Avago厂商的ACPL-C87AT隔离芯片，相应地，芯片引脚VDD1、VDD2、VIN、SHDN、VOUT+、VOUT-、GND1、GND2根据要求连接。需要说明的是，芯片引脚VDD1接芯片输入电源VDD和芯片引脚VDD2接芯片输出的供应电源VCC都可由汽车的电机控制器供电。
所述差分放大电路包括：差分放大器、护护电阻和滤波电容。所述差分放大器的正输入端通过保护电阻与所述隔离芯片引脚VOUT+相连，所述差分放大器的负输入端通过保护电阻与所述隔离芯片引脚VOUT-相连，所述差分放大器的输出端作为所述检测模块的输出端。对于所述差分放大器的其他连接按实际差分放大电路的要求连接。
进一步，所述第一电阻的阻值大于所述第二电阻的阻值。实际应用中，所述第一电阻可用多个电阻的串联组成，使所述第一电阻的阻值远大于所述第二电阻的阻值，达到对隔离芯片的电压要求。
如图3所示，为本发明实施例提供的一种隔离导通模块的电路图。所述隔离导通模块包括：隔离模块U1、MOS管Q1和继电器K1；所述MOS管Q1的栅极与所述隔离模块U1的输出端相连，所述MOS管Q1的源极与搭铁相连，所述MOS管Q1的漏极与所述继电器K1控制端相连。所述隔离模块U1的第一输入端连接所述DSP的输出端，所述隔离模块U1的第二输入端与所述蓄电池的正极相连。
需要说明的是，所述隔离模块U1可选用多种型号的芯片，比如采用TOSHIBA厂商的隔离光耦导通芯片TLP2301，所述芯片TLP2301的正极接线引脚接3.3V电源，负极接线引脚作为所述隔离导通模块的输入端与所述DSP的输出端相连，当所述DSP的输出端为低电平时，所述隔离导通芯片的发光二极管导通发亮，则光耦导通。
进一步，所述继电器K1控制端的输入触点1与所述蓄电池的正极相连，所述继电器控制端K1的输出触点2与所述MOS管Q1的漏极相连。所述继电器K1的输入端与所述母线电容的一端相连，所述继电器K1的输出端与所述母线电容的另一端相连。
所述隔离导通模块还包括二极管D1，所述二极管D1的阳极分别与所述MOS管Q1的漏极和所述继电器K1控制端的输出触点2相连，所述二极管D1的阴极分别与所述蓄电池的正极和所述继电器K1控制端的输入触点1相连。
进一步，所述隔离导通模块还包括：第三电阻R4和第四电阻R5；所述第三电阻R4的一端与所述MOS管Q1的栅极相连，所述第三电阻R4的另一端与所述导通模块U1的输出端相连；所述第四电阻R5的一端与所述MOS管Q1的栅极相连，所述第四电阻R5的另一端与所述MOS管Q1的源极相连。所述第三电阻R4和所述第四电阻R5主要起保护限流作用。
如图4所示，为本发明实施例提供的DSP工作流程图。在所述母线电容的电压大于所述安全阈值时，所述DSP的输出端为低电平，所述隔离导通模块通电，否则所述DSP的输出端为高电平，所述隔离导通模块断电。
具体地，包括以下步骤：
S1：判断DSP是否初始化完成，如果是，则执行S2；
S2：DSP采集检测模块输出的电平信号，并执行S3；
S3：DSP确定母线电容的电压值，并执行S4；
S4：DSP判断母线电容的电压是否超出设定的安全阈值，如果是,则执行S6,否则执行S5；
S5：DSP输出端输出高电平，并上报母线的电压信号，执行S2；
S6：DSP输出端输出低电平，并上报母线电容的电压信号，执行S4。
进一步，在所述隔离导通模块通电时，所述母线电容与所述放电电阻的电连接导通，否则，所述电连接断开
可见，本发明提供一种汽车高压放电控制系统，通过对母线电容与放电电阻的通断控制，完成对过大的母线电压的放电，实现对汽车高压系统的有效控制，能有效增加电动汽车的电机和控制器的高压系统的使用寿命，也能避免维修时发生触电事故，提高电动汽车的安全性和使用性。
以上依据图示所示的实施例详细说明了本发明的构造、特征及作用效果，以上所述仅为本发明的较佳实施例，但本发明不以图面所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种汽车高压放电控制系统，其特征在于，包括：母线电容、检测模块、DSP、隔离导通模块及放电电阻；
所述检测模块的输入端与所述母线电容的一端相连，所述DSP的输入端与所述检测模块的输出端相连，所述DSP的输出端与所述隔离导通模块的第一输入端相连；
所述隔离导通模块的输出端与所述放电电阻的一端相连，所述隔离导通模块的第二输入端与蓄电池的正极相连，所述放电电阻的另一端与所述母线电容的另一端相连；
所述检测模块用于检测母线电容的电压，并输送检测电压到所述DSP的输入端；
所述DSP用于接收所述检测电压，并判断所述母线电容的电压是否超出设定的安全阈值，所述DSP还用于控制所述隔离导通模块的输出和上报所述母线电容的电压信息；
所述隔离导通模块用于输入输出的电气隔离，并通断所述母线电容与所述放电电阻的电连接。
2.根据权利要求1所述的汽车高压放电控制系统，其特征在于，所述检测模块包括：分压模块和差分放大电路；
所述差分放大电路的输入端与所述分压模块的输出端相连，所述差分放大电路的输出端作为所述检测模块的输出端,所述分压模块的输入端作为所述检测模块的输入端。
3.根据权利要求2所述的汽车高压放电控制系统，其特征在于，所述分压模块包括：第一电阻、第二电阻和隔离芯片；
所述第二电阻的一端与搭铁相连，所述第二电阻的另一端分别与所述第一电阻的一端和所述隔离芯片的输入端相连；
所述隔离芯片的输出端作为所述分压模块的输出端，所述第一电阻的另一端作为所述分压模块的输入端；
所述隔离芯片用于高压电气隔离并输出稳定电压。
4.根据权利要求3所述的汽车高压放电控制系统，其特征在于，所述第一电阻的阻值大于所述第二电阻的阻值。
5.根据权利要求1所述的汽车高压放电控制系统，其特征在于，所述隔离导通模块包括：隔离模块、MOS管和继电器；
所述MOS管的栅极与所述隔离模块的输出端相连，所述MOS管的源极与搭铁相连，所述MOS管的漏极与所述继电器控制端相连；
所述隔离模块的第一输入端连接所述DSP输出端，所述隔离模块的第二输入端与所述蓄电池的正极相连；
所述继电器的输入端与所述母线电容的一端相连，所述继电器的输出端与所述母线电容的另一端相连。
6.根据权利要求5所述的汽车高压放电控制系统，其特征在于，所述继电器控制端的输入触点(1)与所述蓄电池的正极相连，所述继电器控制端的输出触点(2)与所述MOS管的漏极相连。
7.根据权利要求6所述的汽车高压放电控制系统，其特征在于，还包括二极管，所述二极管的阳极分别与所述MOS管的漏极和所述继电器控制端的输出触点(2)相连，所述二极管的阴极分别与所述蓄电池的正极和所述继电器控制端的输入触点(1)相连。
8.根据权利要求5所述的汽车高压放电控制系统，其特征在于，所述隔离导通模块还包括：第三电阻和第四电阻；
所述第三电阻的一端与所述MOS管的栅极相连，所述第三电阻的另一端与所述导通模块的输出端相连；
所述第四电阻的一端与所述MOS管的栅极相连，所述第四电阻的另一端与所述MOS管的源极相连。
9.根据权利要求1所述的汽车高压放电控制系统，其特征在于，在所述母线电容的电压大于所述安全阈值时，所述DSP的输出端为低电平，所述隔离导通模块通电，否则所述DSP的输出端为高电平，所述隔离导通模块断电。
10.根据权利要求1至9任一项所述的汽车高压放电控制系统，其特征在于，在所述隔离导通模块通电时，所述母线电容与所述放电电阻的电连接导通，否则，所述电连接断开。
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