CN108233775A - 一种整车或整机的启动电路及启动方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种整车或整机的启动电路，应用时，控制器可以在控制可控开关保持断开的同时，输出控制晶体管导通的控制信号，并经电气隔离设备传递至晶体管，随之，晶体管导通，在限流电阻的作用下，对主控电回路中各负载内的电容进行缓慢充电。在待各电容充分充电之后，控制器再控制可控开关闭合，将晶体管和限流电阻短路，控电回路通过可控开关得电以满足各负载的用电需求。可见，应用本整车或整机的启动电路，既能够减小电机驱动器和开关电源等带有大电容的设备在上电时的瞬间电流以提升整机上电性能，也无需调大电池的最大放电电流或逐组上电，可以保证整机可靠性和降低成本。此外，本发明还公开了一种整车或整机的启动方法，效果如上。

Description

一种整车或整机的启动电路及启动方法

技术领域

本发明涉及电机和电控领域，特别涉及一种整车或整机的启动电路及启动电路。

背景技术

随着科技发展，电动汽车、移动机器人等以电能为驱动动力的装置被广泛应用。为了防止这些装置内部的电机驱动器和开关电源等带有大电容的设备在控制器完成初始化之前处于失控状态，一般先让控制器上电，在控制器完成初始化之后，再通过控制接触器使电机驱动器和开关电源等带有大电容的设备上电。

但是，由于电机驱动器和开关电源等各设备均内含大电容，在上电的瞬间，各电容迅速充电，回路中会出现超过电池的放电能给力的瞬间电流。往往会导致出现电池关闭输出，整机上电失败的情况，或出现因电池放电电流过大，而导致输出电压下降，引发控制器掉电、接触器断开，接触器断开后放电电流变小，电池输出电压恢复，控制器重新上电、打开接触器，放电电流又过大……如此循环。针对上述情况，在现有技术中，常采用的技术方案是：调大电池的最大放电电流，或将电机驱动器和开关电源等带有大电容的设备进行分组后由多个独立的接触器控制逐组上电。对于前者而言，不仅会降低整机可靠性，还受限于电池性能，在一定的电池容量下，无法无上限地上调放电电流；对于后者而言，需要为每一组电机驱动器和开关电源等带有大电容的设备均配置一个接触器，成本较高，经济效益差。

因此，如何在成本较低且保证整机可靠性的情况下，减小电机驱动器和开关电源等带有大电容的设备在上电时的瞬间电流以提升整机上电性能是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种整车或整机的启动电路及启动方法，能够在成本较低且保证整机可靠性的情况下，减小电机驱动器和开关电源等带有大电容的设备在上电时的瞬间电流以提升整机上电性能。

为了解决上述技术问题，本发明提供的一种整车或整机的启动电路，包括设置有可控开关和控制器的整车或整机的启动电路本体，还包括：

与所述控制器连接，用于传递控制信号和隔离电气的电气隔离设备；

控制端与所述电气隔离设备连接，第一端与所述可控开关的一端连接，用于依据所述控制信号导通或截止的晶体管；

一端与所述晶体管的第二端连接，另一端与所述可控开关的另一端连接，用于限流的限流电阻。

优选地，还包括与所述晶体管的控制端连接，用于保证所述晶体管实时截止的电阻。

优选地，所述晶体管具体为P沟道场效应管，所述电阻的另一端与所述P沟道场效应管的源极连接；

其中，所述P沟道场效应管的源极为所述晶体管的第一端。

优选地，如果所述主控电回路中的供电电压超出指定电压范围，则还包括分压电阻，所述分压电阻的一端与所述P沟道场效应管的栅极连接，所述分压电阻的另一端与电气隔离设备连接；

其中，所述P沟道场效应管的栅极为所述晶体管的控制端。

优选地，所述电气隔离设备具体为光电耦合器，所述光电耦合器的集电极与所述晶体管的控制端连接，所述光电耦合器的发射极与所述主控电回路中供电电源的负极连接，所述光电耦合器的阳极与所述控制器的第一输出端连接，所述光电耦合器的阴极与所述控制器的第二输出端连接。

优选地，所述限流电阻具体为功率为2瓦的水泥电阻。

为了解决上述技术问题，本发明还提供了一种整车或整机的启动方法，基于上述任一种整车或整机的启动电路，包括：

在控制器完成初始化之后，输出控制晶体管由截止状态切换至导通状态的控制信号，并通过电器隔离设备将所述控制信号传送至所述晶体管；

判断所述晶体管的导通时间是否达到预设时间；

如果是，则控制可控开关由断开状态切换至闭合状态。

优选地，在所述可控开关闭合之后，还包括：

输出控制所述晶体管由导通状态切换至截止状态的控制信号，并通过所述电气隔离设备传送至所述晶体管。

优选地，如果所述晶体管具体为场效应管且所述主控电回路中的供电电压超出指定电压范围，则还包括：

利用分压电阻将所述场效应管的栅极与源极之间的电压限制在所述指定电压范围以内。

应用本发明提供的整车或整机的启动电路，在控制器完成初始化之后，控制器在控制可控开关保持断开状态的同时，输出控制晶体管导通的控制信号，并经电气隔离设备传递至晶体管，随之，晶体管导通，主控电回路可以通过晶体管和限流电阻得电，并且，在限流电阻的作用下，流经晶体管的电流较小，对主控电回路中的电机驱动器和开关电源等带有大电容的各设备内的电容进行缓慢充电，可以防止主控电回路中产生巨大瞬时电流。在待各电容充满电之后，控制器再控制可控开关闭合，将晶体管和限流电阻短路，使得主控电回路通过可控开关得电，并且，由于各电容已经全部被充满或即将被充满，所以，在可控开关闭合的瞬间也不会因各电容迅速充电而出现超过电池放电能力的瞬时电流。由此可见，应用本整车或整机的启动电路，无需调大电池的最大放电电流，从而可以保证整机可靠性，也无需对电机驱动器和开关电源等带有大电容的各设备进行逐组上电，可以避免使用多个接触器，成本更低。因此，本发明提供的整车或整机的启动电路能够在成本较低和保证整机可靠性的情况下，减小电机驱动器和开关电源等带有大电容的设备在上电时的瞬间电流以提升整机上电性能。此外，本发明还提供了一种整车或整机的启动方法，效果如上。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为本发明实施例提供的一种整车或整机的启动电路的电路示意图；

图2为本发明实施例提供的另一种整车或整机的启动电路的电路示意图；

图3为本发明实施例提供的另一种整车或整机的启动电路的电路示意图；

图4为本发明实施例提供的另一种整车或整机的启动电路的电路示意图；

图5为本发明实施例提供的一种整车或整机的启动方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护范围。

本发明的目的是提供一种整车或整机的启动电路及，能够在成本较低且保证整机可靠性的情况下，减小电机驱动器和开关电源等带有大电容的设备在上电时的瞬间电流以提升整机上电性能。为了使本领域的技术人员更好的理解本发明技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

图1为本发明实施例提供的一种整车或整机的启动电路的电路示意图。如图1所示，本实施例提供的整车或整机的启动电路，包括设置有可控开关10和控制器11的整车或整机的启动电路本体，还包括：

与控制器11连接，用于传递控制信号和隔离电气的电气隔离设备12；

控制端与电气隔离设备12连接，第一端与可控开关10的一端连接，用于依据控制信号导通或截止的晶体管13；

一端与晶体管13的第二端连接，另一端与可控开关10的另一端连接，用于限流的限流电阻14。

其中，晶体管13可以是场效应管，晶体管13的控制端为场效应管的栅极；晶体管13还可以双极性晶体管，则晶体管13的控制端为双极性晶体管的基极。

需要说明的是，为了使本领域的技术人员能够更好地理解本发明的技术方案，在图1中，除了出示可控开关10、控制器11、电气隔离设备12、晶体管13和电流电阻14外，还出示了整车或整机的启动电路本体的其它器件，分别是主控电回路中的电池15及一些负载16。其中，控制器11与可控开关10采用虚线连接，意在表明控制器11仅为可控开关10提供控制信号，而与电池15无电气连接。

电气隔离设备12设置在控制器11与晶体管13的控制端之间，用于将控制器11输出的控制信号传送至晶体管13的控制端和用于防止控制器11与主控电回路有电气连接。晶体管13的第一端与可控开关10的一端连接，第二端与限流电阻14连接，限流电阻14的另一端与可控开关10的另一端连接，如此，如果晶体管13导通，则在可控开关10断开的情况下，主控电回路可以通过晶体管13和限流电阻14得电，限流电阻14为功率较小的电阻，起限流作用，最终目的是在可控开关10断开的情况下，晶体管13导通的瞬间，主控电回路中的瞬时电流小于或等于电池15的放电能力。所以，在控制器10完成初始化之后，在保持可控开关10断开的同时，控制晶体管13导通，能够使主控电回路通过晶体管13得电，并在限流电阻14的作用下，对主控电回路中的各负载16内的电容进行缓慢充电，在各电容即将充满电或充满电之后，控制器11再控制可控开关10闭合，将晶体管13和限流电阻14均被短路，以使主控电回路通过可控开关10得电，满足各负载16的用电需求。其中，缓慢充电是指在整个充电过程中，主控电回路中的电流均不会超过电池15的放电能力。

另外，需要说明的是，由于晶体管13的第一端与可控开关10的一端连接，晶体管13的第二端与限流电阻14的一端连接，限流电阻14的另一端与可控开关10的另一端连接，所以当可控开光10闭合时，无论晶体管13是否处于导通状态，晶体管13和限流电阻14均会被短路，主控电回路均是通过可控开关10得电的。

在具体应用中，当接收到整车或整机上电指令时，控制器11先得电，与此同时，保持可控开关10和晶体管13分别处于断开状态和截止状态。在控制器11成功上电之后，控制器11完成初始化，并进入上电逻辑。控制器11依据预先植入的指令，先输出导通晶体管13的控制信号，经电气隔离设备12传送至晶体管13的控制端，晶体管13随之导通，主控电回路通过晶体管13得电，并在限流电阻14的作用下，流经晶体管13的电流较小，在主控电回路中不会出现巨大的瞬时电流，可以对各负载16内的电容进行缓慢充电。待各电容即将充满电或已经充满电之后，控制器11再控制可控开关10闭合，使得主控电回路通过可控开关10得电以为各负载16正常供电，由于各电容此时已经充满电或即将充满电，所以，在可控开关10闭合的瞬间，主控电回路中不会出线超出电池15放电能力的瞬时电流。各电容即将充满是指：如果在可控开关10闭合的瞬间，主控电回路中出现的最大瞬时电流小于或等于电池15的放电能力，则在可控开关10闭合的瞬间，各电容的充电状态为即将充满电的状态。在具体应用中，可以向控制器10中预先植入预设时间，通过判断晶体管13导通的时间是否达到预设时间来判定各电容的充电状态。例如，如果晶体管13导通的时间达到预设时间，则认为各电容已经充满电或即将充满电，此时，控制器11再控制可控开关10闭合，不会再出现主控电回路中的瞬时电流大于电池15放电能力的情况。

综上所述，应用本发明提供的整车或整机的启动电路，在控制器完成初始化之后，控制器在控制可控开关保持断开状态的同时，输出控制晶体管导通的控制信号，并经电气隔离设备传递至晶体管，随之，晶体管导通，主控电回路可以通过晶体管和限流电阻得电，并且，在限流电阻的作用下，流经晶体管的电流较小，对主控电回路中的电机驱动器和开关电源等带有大电容的各设备内的电容进行缓慢充电，可以防止主控电回路中产生巨大瞬时电流。在待各电容充满电之后，控制器再控制可控开关闭合，将晶体管和限流电阻短路，使得主控电回路通过可控开关得电，并且，由于各电容已经全部被充满或即将被充满，所以，在可控开关闭合的瞬间也不会因各电容迅速充电而出现超过电池放电能力的瞬时电流。由此可见，应用本整车或整机的启动电路，无需调大电池的最大放电电流，从而可以保证整机可靠性，也无需对电机驱动器和开关电源等带有大电容的各设备进行逐组上电，可以避免使用多个接触器，成本更低。因此，本发明提供的整车或整机的启动电路能够在成本较低和保证整机可靠性的情况下，减小电机驱动器和开关电源等带有大电容的设备在上电时的瞬间电流以提升整机上电性能。

图2为本发明实施例提供的另一种整车或整机的启动电路的电路示意图。如图2所示，为了能够保证晶体管13当接收到截止的控制信号时，能够实时截止，基于上述实施例，本发明第二个实施例提供的整车或整机的启动电路，还包括与晶体管13的控制端连接，用于保证晶体管13实时截止的电阻R1。当晶体管13接收到截止的控制信号，晶体管13在电阻R1的作用下，其控制端的电压与第一端之间的压差同步为零，能够使晶体管13实时截止。

基于本发明第二个实施例提供的整车或整机的启动电路，作为一种优选地实施方式，晶体管13具体为P沟道场效应管P-MOS，电阻R1的另一端与P沟道场效应管P-MOS的源极连接；其中，P沟道场效应管P-MOS的源极为晶体管13的第一端，电阻R1为上拉电阻。而且，可以理解的是，晶体管13也可以选用PNP型三极管、N沟道场效应管和NPN型三极管，但是，值得注意的是，对于选用N沟道场效应管或NPN型三极管作为晶体管13的情况而言，可控开关10应接在电池15的负极，N沟道场效应管或NPN型三极管的具体接法也应做出相适应的调整，本发明不再赘述。

图3为本发明实施例提供的另一种整车或整机的启动电路的电路示意图。如图3所示，为了提升整车或整机的启动电路的适用性，作为一种优选的实施方式，如果主控电回路中的供电电压超出指定电压范围，则还包括分压电阻R2，分压电阻R2的一端与P沟道场效应管P-MOS的栅极连接，分压电阻的另一端与电气隔离设备12连接；其中，P沟道场效应管P-MOS的栅极为晶体管13的控制端，而且，对于P沟道的场效应管而言，指定电压范围是指大于或等于P沟道场效应管的驱动电压极限值的电压集合，对于N沟道的场效应管而言，指定电压范围是指小于或等于N沟道场效应管的驱动电压极限值的电压集合。分压电阻R2结合电阻R1配合，能够将P沟道场效应管P-MOS的栅极与源极之间的电压控制在指定电压范围以内，如此，晶体管13则可以使用低压P沟道场效应管，提升整车或整机的启动电路的适用性。例如，当主控电回路中的供电电压为36V时，可以将电阻R1的阻值和分压电阻R2的阻值设置为一比一的关系。另外，值得注意的是，在保证P沟道场效应管P-MOS的栅极与源极之间的电压在指定电压范围以内的同时，还应保证当控制器11输出控制P沟道场效应管P-MOS导通的控制信号时，P沟道场效应管P-MOS的栅极与源极之间的电压能够大于或等于导通电压。

图4为本发明实施例提供的另一种整车或整机的启动电路的电路示意图。如图4所示，为了进一步提升整车或整机的启动电路的性能，基于上述实施例，作为一种优选地实施方式，电气隔离设备12具体为光电耦合器OC，光电耦合器OC的集电极与晶体管13的控制端连接，光电耦合器OC的发射极与主控电回路中供电电源的负极连接，光电耦合器OC的阳极与控制器11的第一输出端连接，光电耦合器OC的阴极与控制器11的第二输出端连接。其中，主控电回路中供电电源指电池15。光电耦合器OC具有体积小、寿命长、无触点、抗干扰能力强、能隔离噪音、工作温度宽，输入输出之间电绝缘，单向传输信号及逻辑电路易连接等优点，以光电耦合器OC作为电气隔离设备12能够提升整车或整机的启动电路的性能。

为了确保晶体管13导通的瞬间，主控电回路中的瞬时电流不会超出电池15的放电能力，基于上述实施例，作为一种优选地实时防护四，限流电阻14具体为功率为2瓦的水泥电阻。

上文对于本发明提供的一种整车或整机的启动电路的实施例进行了详细的描述，本发明还提供了一种与上述任一实施例提供的整车或整机的启动电路对应的整车或整机的启动方法，由于整车或整机的启动方法部分的实施例与整车或整机的启动电路部分的实施例相互照应，因此整车或整机的启动方法部分的实施例请参见整车或整机的启动电路部分的实施例的描述，对于相同的部分，下文不再赘述。

图5为本发明实施例提供的一种整车或整机的启动方法的流程图。如图5所示，本实施例提供的整车或整机的启动方法，基于上述任一实施例提供的整车或整机的启动电路，包括：

S50：在控制器完成初始化之后，输出控制晶体管由截止状态切换至导通状态的控制信号，并通过电器隔离设备将控制信号传送至晶体管。

在步骤S50中，控制器仅控制晶体管由截止状态切换至导通状态，而保持可控开关处于断开状态。

S51：判断晶体管的导通时间是否达到预设时间，如果是，则进入步骤S52，如果否，则重复本步骤。

在步骤S51中，预设时间是预先植入控制器的，当晶体管的导通时间达到预设时间时，则认为主控电回路中的各电容已经充满，或者即使各电容即将充满，此时闭合可控开关，主控电回路中也不会再出现超过电池V放电能力的瞬间电流。

S52：控制可控开关由断开状态切换至闭合状态。

应用本发明提供的整车或整机的启动方法，当接收到整车或整机上电指令时，控制器先得电，在控制器完成初始化之后，控制器在控制可控开关保持断开状态的同时，输出控制晶体管导通的控制信号，并经电气隔离设备传递至晶体管，随之，晶体管导通，主控电回路可以通过晶体管和限流电阻得电，并且，在限流电阻的作用下，流经晶体管的电流较小，对主控电回路中的电机驱动器和开关电源等带有大电容的各设备内的电容进行缓慢充电，可以防止主控电回路中产生巨大瞬时电流。在待各电容充满电之后，控制器再控制可控开关闭合，将晶体管和限流电阻短路，使得主控电回路通过可控开关得电，并且，由于各电容已经全部被充满或即将被充满，所以，在可控开关闭合的瞬间也不会因各电容迅速充电而出现超过电池放电能力的瞬时电流。由此可见，应用本整车或整机的启动方法，无需调大电池的最大放电电流，从而可以保证整机可靠性，也无需对电机驱动器和开关电源等带有大电容的各设备进行逐组上电，可以避免使用多个接触器，成本更低。因此，本发明提供的整车或整机的启动方法能够在成本较低和保证整机可靠性的情况下，减小电机驱动器和开关电源等带有大电容的设备在上电时的瞬间电流以提升整机上电性能。

基于上述整车或整机的启动方法实施例，作为一种优选地实施方式，在可控开关闭合之后，还包括：

输出控制晶体管由导通状态切换至截止状态的控制信号，并通过电气隔离设备传送至晶体管。

基于上述整车或整机的启动方法实施例，作为一种优选地实施方式，如果晶体管具体为场效应管且主控电回路中的供电电压超出指定电压范围，则还包括：

利用分压电阻将场效应管的栅极与源极之间的电压限制在指定电压范围以内。

其中，对于P沟道的场效应管而言，指定电压范围是指大于或等于P沟道场效应管的驱动电压极限值的电压集合，对于N沟道的场效应管而言，指定电压范围是指小于或等于N沟道场效应管的驱动电压极限值的电压集合。在实际应用中，场效应管的具体型号不同，其驱动电压的极限值可能也不同，指定电压范围设置为多少合适，应根据实际使用情况而定，本发明不做限定。

以上对本发明所提供的一种整车或整机的启动电路及启动方法进行了详细介绍。说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或者操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或者操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列的要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (9)

1.一种整车或整机的启动电路，包括设置有可控开关和控制器的整车或整机的启动电路本体，其特征在于，还包括：

与所述控制器连接，用于传递控制信号和隔离电气的电气隔离设备；

控制端与所述电气隔离设备连接，第一端与所述可控开关的一端连接，用于依据所述控制信号导通或截止的晶体管；

一端与所述晶体管的第二端连接，另一端与所述可控开关的另一端连接，用于限流的限流电阻。

2.根据权利要求1所述的整车或整机的启动电路，其特征在于，还包括与所述晶体管的控制端连接，用于保证所述晶体管实时截止的电阻。

3.根据权利要求2所述的整车或整机的启动电路，其特征在于，所述晶体管具体为P沟道场效应管，所述电阻的另一端与所述P沟道场效应管的源极连接；

其中，所述P沟道场效应管的源极为所述晶体管的第一端。

4.根据权利要求3所述的整车或整机的启动电路，其特征在于，如果所述主控电回路中的供电电压超出指定电压范围，则还包括分压电阻，所述分压电阻的一端与所述P沟道场效应管的栅极连接，所述分压电阻的另一端与电气隔离设备连接；

其中，所述P沟道场效应管的栅极为所述晶体管的控制端。

5.根据权利要求1-4任一项所述的整车或整机的启动电路，其特征在于，所述电气隔离设备具体为光电耦合器，所述光电耦合器的集电极与所述晶体管的控制端连接，所述光电耦合器的发射极与所述主控电回路中供电电源的负极连接，所述光电耦合器的阳极与所述控制器的第一输出端连接，所述光电耦合器的阴极与所述控制器的第二输出端连接。

6.根据权利要求5所述的整车或整机的启动电路，其特征在于，所述限流电阻具体为功率为2瓦的水泥电阻。

7.一种整车或整机的启动方法，基于权利要求1-6任一项所述的整车或整机的启动电路，其特征在于，包括：

在控制器完成初始化之后，输出控制晶体管由截止状态切换至导通状态的控制信号，并通过电器隔离设备将所述控制信号传送至所述晶体管；

判断所述晶体管的导通时间是否达到预设时间；

如果是，则控制可控开关由断开状态切换为闭合状态。

8.根据权利要求7所述的整车或整机的启动方法，其特征在于，在所述可控开关闭合之后，还包括：

输出控制所述晶体管由导通状态切换至截止状态的控制信号，并通过所述电气隔离设备传送至所述晶体管。

9.根据权利要求7或8所述的整车或整机的启动方法，其特征在于，如果所述晶体管具体为场效应管且所述主控电回路中的供电电压超出指定电压范围，则还包括：

利用分压电阻将所述场效应管的栅极与源极之间的电压限制在所述指定电压范围以内。