CN105811388A - 一种用于电机控制器的高压放电方法、电路和具有该电路的电动汽车 - Google Patents

一种用于电机控制器的高压放电方法、电路和具有该电路的电动汽车 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于电机控制器的高压放电方法、装置和具有其的电动汽车，所述方法包括：当所述电机控制器高压断电时，中央处理单元获取电压采集单元采集的能量存储器单元的瞬时断电电压；所述中央处理单元判断所述瞬时断电电压是否高于安全电压阈值；若是，则所述中央处理单元控制开关单元开启，以使所述能量存储器单元存储的能量，通过与所述开关单元串联的电阻进行泄放。由此可见，这种主动的电阻式放电方法只有在高压线端的能量存储单元的电压高于安全电压阈值时，才启动高压放电模式，有效地减少了电机控制器在正常工作时的能量损耗，提高了电阻式放电的可控性，也同时提高了高压放电的安全性。

Description

一种用于电机控制器的高压放电方法、电路和具有该电路的电动汽车
技术领域
本发明涉及电动汽车技术领域，特别涉及一种用于电机控制器的高压放电方法、电路和具有该电路的电动汽车。
背景技术
在电动汽车领域，电机控制器是由电池模组提供能量，其电压极高，一般在400V以上。当与电池模组相连的正负极继电器断开后，高压正负极两端用于存储能量的部件(如薄膜电容)仍然储存高压能量，如果该能量不能够及时快速释放掉，将具有极大的安全隐患。为此，存在主动放电和被动放电两种方式。
目前，被动放电通常采用图1所示的形式，是现有技术中电机控制器放电的电路结构示意图。如图1所示，通过在高压正负极两端追加一个电阻，当与电池模组相连的正负极继电器断开后，该电阻与薄膜电容形成放电回路，通过该电阻将薄膜电容储存的能量消耗掉。如图1所示的电路结构，假设初始电压为E的电解电容C通过电阻R放电，任意时刻t，电容上的电压Vt为：
Vt＝E×exp(-t/(R×C)
那么，被动放电时间的计算公式如下：
t＝R×C×Ln[E/Vt]
以上exp表示以e为底的指数；Ln是e为底的对数。
举例来说，当电阻R是64.3KΩ、电容容值是1130uF、初始电压为95％E、t时刻电压为5％E时，放电时间t为
t＝R×C×[(ln95％E)/(5％E)]＝269.409秒(s)
由此可见，被动放电时间较长，且电机控制器正常工作过程中在电阻上也存在能量损耗。
而传统的主动放电是在高压区通过电机控制器来控制驱动板的IGBT进行放电。具体来说，当电机控制器高压断电时，其驱动板的IGBT的U、V、W三项同时打开上桥臂，然后再同时打开下桥臂。由于该方式是通过高压方式进行放电，同样存在安全隐患。
因此，现有的高压放电技术存在能量耗损过高的缺陷，而且无法保证高压放电的安全性。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
为此，本发明的一个目的在于提出一种用于电机控制器的高压放电方法，该方法保证了电机控制器中高压放电的安全性，而且能够有效减少其正常工作中的能量损耗。
本发明的另一个目的在于提出一种用于电机控制器的高压放电电路。
本发明的再一个目的在于提出一种具有上述高压放电电路的电动汽车。
为了达到上述目的，本发明一方面实施例提出了一种用于电机控制器的高压放电方法，当所述电机控制器高压断电时，中央处理单元获取电压采集单元采集的能量存储器单元的瞬时断电电压；所述中央处理单元判断所述瞬时断电电压是否高于安全电压阈值；若是，则所述中央处理单元控制开关单元开启，以使所述能量存储器单元存储的能量，通过与所述开关单元串联的电阻进行泄放。
本发明实施例提出的用于电机控制器的高压放电方法，当所述电机控制器高压断电时，如果电压采集单元采集的高压线端的能量存储单元的瞬时断电电压高于安全电压阈值，那么与所述电压采集单元相连的中央处理单元控制开关单元开启，通过与所述开关单元串联的放电电阻使得所述能量存储单元存储的能量开始泄放。由此可见，这种主动的电阻式放电方法只有在高压线端的能量存储单元的电压高于安全电压阈值时，才启动高压放电模式，有效地减少了电机控制器在正常工作时的能量损耗，提高了电阻式放电的可控性以及高压放电的安全性。
根据本发明的一个实施例，所述用于电机控制器的高压放电方法，在所述中央处理单元判断所述电压是否高于安全电压阈值之后，还包括：若否，则所述中央处理单元控制所述开关单元关闭。
为了达到上述目的，本发明另一方面实施例提出了一种用于电机控制器的高压放电电路，包含电压采集单元、中央处理单元、开关单元和放电单元，其中所述中央处理单元分别与所述电压采集单元和所述开关单元相连，所述开关单元与所述放电单元串联，所述电压采集单元，用于采集所述电机控制器的高压线端的能量存储单元的电压；所述中央处理单元，用于当所述电机控制器高压断电时，判断所述电压采集单元采集到的电压是否高于安全电压阈值，若是，则所述中央处理单元控制所述开关单元开启，以使所述能量存储器单元存储的能量通过所述放电单元进行泄放。
本发明实施例提出的用于电机控制器的高压放电电路，当所述电机控制器高压断电时，如果所述电压采集单元采集到的高压线端的能量存储单元的瞬时断电电压高于安全电压阈值时，那么所述中央处理单元控制开关单元开启，通过放电单元使得所述能量存储单元存储的能量进行泄放。由此可见，这种主动的高压放电电路只有在高压线端的能量存储单元的电压高于安全电压阈值时，才启动高压放电模式，有效地减少了电机控制器在正常工作时的能量损耗，提高了电阻式放电的可控性以及高压放电的安全性。
根据本发明的一个实施例，所述开关单元与所述放电单元串联后与所述能量存储单元并联。
根据本发明的一个实施例，所述开关电路单元包含MOSFET。
根据本发明的一个实施例，所述电压采集单元包含电阻式分压电路。
根据本发明的一个实施例，所述电压采集单元包含电压传感器。
根据本发明的一个实施例，所述中央处理单元包含单片机。
根据本发明的一个实施例，所述放电单元包含电阻。
为了达到上述目的，本发明再一方面实施例提出了一种电动汽车，其包含上述用于电机控制器的高压放电电路。
本发明实施例提出的电动汽车，通过上述用于电机控制器的高压放电电路，只有在高压线端的能量存储单元的电压高于安全电压阈值时，才启动高压放电模式，有效地减少了电机控制器在正常工作时的能量损耗，提高了电阻式放电的可控性以及高压放电的安全性。
附图说明
图1是现有技术中电机控制器放电的电路结构示意图；
图2根据本发明一个实施例的用于电机控制器的高压放电方法的流程图；
图3根据本发明一个实施例的用于电机控制器的高压放电电路的结构示意图；
图4是根据本发明一个实施例的具有用于电机控制器的高压放电电路的电动汽车。
附图标记：
电压采集单元1；中央处理单元2；开关电路单元3；
放电单元4；能量存储单元5；继电器6；
用于电机控制器的高压放电装置10；电动汽车100。
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，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面参考附图来详细描述本发明实施例提出的用于电机控制器的高压放电方法、电路以及具有该电路的电动汽车。
图2是根据本发明实施例的用于电机控制器的高压放电方法的流程图。具体来讲，
步骤1、当所述电机控制器高压断电时，中央处理单元获取电压采集单元采集的能量存储器单元的瞬时断电电压；
步骤2、所述中央处理单元判断所述瞬时断电电压是否高于安全电压阈值；
步骤3、若所述瞬时断电电压高于安全电压阈值，那么所述中央处理单元控制开关单元开启，以使所述能量存储器单元存储的能量，通过与所述开关单元串联的电阻进行泄放。
上述高压放电方法还可进一步包含：
步骤4、若所述瞬时断电电压不高于所述安全电压阈值，那么所述中央处理单元控制所述开关单元关闭。
由此可见，这种用于电机控制器高压掉电之后的主动电阻式放电方法只有在高压线端的能量存储单元的电压高于安全电压阈值时，才启动高压放电模式，有效地减少了电机控制器在正常工作时的能量损耗，提高了电阻式放电的可控性以及高压放电的安全性。
附图3为用于电机控制器的高压放电电路，其包含电压采集单元1、中央处理单元2、开关电路3和放电单元4。其中，所述中央处理单元2分别与所述电压采集单元1和所述开关单元3相连，所述开关单元3与所述放电单元4串联。
当所述电机控制器高压断电时，电机控制器的高压端由于能量存储单元5(如薄膜电容)的存在，在断电后的一段时间内，其高压持续存在。此时，如果所述电压采集单元1采集到的所述能量存储单元5的瞬时断电电压高于预先设定的安全电压阈值，那么中央处理单元2控制开关单元3开启；当所述开关单元3开启之后，如图所示，所述放电单元4与所述能量存储单元5并联，使得所述能量存储单元5存储的能量开始泄放。
进一步的，当所述电压采集单元1采集到的所述能量存储单元5的电压小于或等于所述安全电压阈值时，所述中央处理单元2控制所述开关单元3关闭。至此，高压放电过程结束。
优选的，所述开关单元3可以为金氧半场效晶体管(Metal-Oxide-SemiconductorField-EffectTransistor，简称MOSFET)，或者其他可控电子开关管。所述电压采集单元1可以为电阻式分压电路或其他电压传感器。所述中央处理单元可以为单片机处理芯片。
根据本发明的一个实施例，所述放电单元包含纯电阻部件，使得所述能量存储单元5存储的能量以热能的方式释放出去，从而达到能量泄放的目的。这种电阻式高压放电方式成本低、设计简单、易实现，并且占据空间小。
由此可见，通过上述用于电机控制器的高压放电电路来实现的高压放电方法是一种主动放电方法，其只有在高压线端的能量存储单元5的电压高于安全电压阈值时，才启动高压放电模式，有效地改进了现有的被动放电方式的缺陷，即电机控制器在正常工作时也消耗放电能量，同时提高了电阻式放电的可控性。而且，这种高压放电方式可以通过电阻以散发热能的方式来泄放能量存储单元中的能量，其相对于现有的主动高压放电方式极大地提高了高压放电的安全性。
图4是根据本发明实施例的电动汽车100的结构示意图。该电动汽车100包括上述的用于电机控制器的高压放电电路10。
根据本发明实施例提出的电动汽车，通过上述用于电机控制器的高压放电电路，只有在高压线端的能量存储单元的电压高于安全电压阈值时，才启动高压放电模式，有效地减少了电机控制器在正常工作时的能量损耗，提高了电阻式放电的可控性以及高压放电的安全性。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。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在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
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必须针对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一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (11)

1.一种用于电机控制器的高压放电方法，其特征在于，包括：
当所述电机控制器高压断电时，中央处理单元获取电压采集单元采集的能量存储器单元的瞬时断电电压；
所述中央处理单元判断所述瞬时断电电压是否高于安全电压阈值；
若是，则所述中央处理单元控制开关单元开启，以使所述能量存储器单元存储的能量，通过与所述开关单元串联的电阻进行泄放。
2.根据权利要求1所述的用于电机控制器的高压放电方法，其特征在于，
所述中央处理单元判断所述电压是否高于安全电压阈值之后，还包括：
若否，则所述中央处理单元控制所述开关单元关闭。
3.一种用于电机控制器的高压放电电路，其特征在于，包含电压采集单元、中央处理单元、开关单元和放电单元，其中所述中央处理单元分别与所述电压采集单元和所述开关单元相连，所述开关单元与所述放电单元串联，
所述电压采集单元，用于采集所述电机控制器的高压线端的能量存储单元的电压；
所述中央处理单元，用于当所述电机控制器高压断电时，判断所述电压采集单元采集到的电压是否高于安全电压阈值，若是，则所述中央处理单元控制所述开关单元开启，以使所述能量存储器单元存储的能量通过所述放电单元进行泄放。
4.根据权利要求3所述的用于电机控制器的高压放电电路，其特征在于，所述中央处理单元，还用于当所述电机控制器高压断电时，判断所述电压采集单元采集到的电压小于或等于安全电压阈值，则控制所述开关单元关闭。
5.根据权利要求3所述的用于电机控制器的高压放电电路，其特征在于，所述开关单元与所述放电单元串联后与所述能量存储单元并联。
6.根据权利要求3所述的用于电机控制器的高压放电电路，其特征在于，所述开关单元包含金属氧化物半导体场效应晶体管。
7.根据权利要求3所述的用于电机控制器的高压放电电路，其特征在于，所述电压采集单元包含电阻式分压电路。
8.根据权利要求3所述的用于电机控制器的高压放电电路，其特征在于，所述电压采集单元包含电压传感器。
9.根据权利要求3所述的用于电机控制器的高压放电电路，其特征在于，所述中央处理单元包含单片机。
10.根据权利要求3-8任一所述的用于电机控制器的高压放电电路，其特征在于，所述放电单元包含电阻。
11.一种电动汽车，其特征在于，包括根据权利要求3-10中任一项所述的用于电机控制器的高压放电电路。
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