CN109510291A - 一种电机控制器母线电容预充泄放装置 - Google Patents

Abstract

为了解决常挂并联大功率电阻带来损耗的问题，本发明提供了一种低成本、节约空间，同时电路更加可靠、使用寿命更长的电机控制器母线电容预充泄放装置，包括动力电池、母线电容、设置在动力电池正极与母线电容正极之间的继电器、预充泄放回路，预充泄放回路包括一个预充MOS管、一个泄放MOS管和一个公共的预充泄放电阻、继电器驱动电路、母线电容采集电路、核心控制单元、MOS管驱动电路，通过控制预充MOS管和泄放MOS管通过公共预充泄放电阻对母线电容进行充放电，有效节省了控制器元器件数量和内部空间，节约了成本，解决了常挂并联大功率电阻带来的损耗问题，同时MOS管取代传统继电器，电路更加可靠，使用寿命更长。

Description

一种电机控制器母线电容预充泄放装置

技术领域

本发明涉及电动车的电机控制器技术领域，特别涉及一种电机控制器母线电容预充泄放装置。

背景技术

在电力电子装置中，对电容充电时，由于电容两端的电压产生突变，瞬间电容相当于短路，所以在刚开始充电时会产生瞬间的大电流，此电流可能会造成电容击穿损坏，更严重的可能引起电机控制器内部电路的损坏。因此，通常在高压或高电流里都会增加一个预充电路。其主要功能是限制上电时对母线电容的大电流冲击，主要是在继电器接通之前使母线电容缓慢的充电直至某一电压。对于驱动电机控制器内部，预充电装置可以减缓上电时大电流对驱动控制器内部电路的冲击，特别是瞬间大电流对模块造成的冲击，尽可能是启动电流缓慢上升，对于驱动电机控制器外部，预充电装置可以限制启动电流。

在电力电子中，大容量的母线电容会储存能量且不易泄放，如果有人触摸，母线电容瞬间放电，导致人员伤亡，考虑到车内人员安全，连接到新能源或直流电压电路的所有储能电容必须在短时间内快速放电低于60V，这一快速放电的过程称为主动放电。

目前控制器的预充电路和泄放电路都为两个独立电路设计,这种设计方法成本高，占用空间大同时传统继电器，电路故障率高，使用寿命较短。

发明内容

为了解决常挂并联大功率电阻带来损耗的问题，本发明提供了一种低成本、节约空间，同时电路更加可靠、使用寿命更长的电机控制器母线电容预充泄放装置，采用的技术方案如下：

一种电机控制器母线电容预充泄放装置，主要包括动力电池、母线电容、连接于动力电池正极与母线电容正极之间的继电器，其特征在于，还包括预充泄放回路，所述预充泄放回路包括核心控制单元、用于检测母线电容两端电压的电压采集电路、用于控制继电器通断的继电器驱动电路、预充电路、泄放电路以及用于单独控制预充电路和泄放电路通断的MOS管驱动电路，所述预充电路由第一MOS管和预充泄放电阻串联组成并且与继电器并联，所述泄放电路由第二MOS管和预充泄放电阻串联组成并且与母线电容之间并联相连，所述核心控制单元通过第一MOS管驱动电路和第二MOS管驱动电路分别与第一MOS管和第二MOS管相连，此外，所述电压采集电路与核心控制单元的信号输入端相连，所述MOS管驱动电路和继电器驱动电路与核心控制单元的信号输出端相连。

优选的，所述母线电容中电容的数量至少一个。

优选的，所述母线电容、继电器、预充泄放回路均位于电机控制器内。

本发明的有益效果在于：

1、通过共用预充泄放电阻，在不增加器件的情况下，该电阻同时可以进行预充和泄放，节省了空间和成本；

2、解决了常挂并联大功率电阻带来的损耗问题；

3、采用MOS管取代传统继电器，电路更加可靠，使用寿命更长。

附图说明

图1为电机控制器母线电容预充泄放装置示意图

其中，10-动力电池，20-母线电容，30-继电器，40-预充泄放回路，41-电压采样电路，42-第一MOS管驱动电路，43-核心控制单元，44-预充泄放电路，441-预充电路，442-泄放电路，45-继电器驱动电路，46-第二MOS管驱动电路，R1-预充泄放电阻，Q1-第一MOS管，Q2-第二MOS管。

具体实施方式

下面结合附图1及具体实施例对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示的电机控制器母线电容预充泄放装置示意图，主要包括动力电池10、母线电容20、设置在动力电池10正极与母线电容20正极之间的继电器30、预充泄放回路40，所述母线电容20、继电器30、预充泄放回路40均位于电机控制器内。

预充泄放回路40由电压采集电路41、MOS管驱动电路、核心控制单元43、预充泄放电路44、继电器驱动电路45组成。

其中，电压采集电路41电连接于母线电容20正负极两端，用于采集母线电容20电压，并且电压采集电路41与核心控制单元43的信号输入端相连；预充泄放电路44包括预充电路441和泄放电路442，预充电路441由第一MOS管Q1及预充泄放电阻R1串联组成，并且与所述继电器30触点并联，泄放电路442由第二MOS管Q2及预充泄放电阻R1串联组成，并且与所述母线电容20并联。

MOS管驱动电路包括第一MOS管驱动电路42和第二MOS管驱动电路46，核心控制单元43分别通过第一MOS管驱动电路42和第二MOS管驱动电路46与第一MOS管Q1和第二MOS管Q2相连，即第一MOS管驱动电路42和第二MOS管驱动电路46分别驱动第一MOS管Q1和第二MOS管Q2，两个驱动电路都是由HCPL316J芯片实现的驱动功率放大作用，核心控制单元43的相应控制管脚与驱动芯片HCPL316J的输入相连，HCPL316J的相应输出与MOS管的驱动管脚相连，从而实现核心控制单元43对MOS管的控制。

继电器30与继电器驱动电路45相连，其中继电器驱动电路45是由达林顿管ULN2003实现驱动功率放大作用，核心控制单元43的控制信号连接达林顿管ULN2003的输入端，ULN2003的对应输出端与继电器30的管脚相连，从而实现核心控制单元43对继电器30的驱动。

核心控制单元43具有存储功能，将预设的数据存储在该核心控制器43内，读取电压采集电路41的电压值，经过与内部预设的数据比较，根据比较的结果，输出控制信号，控制继电器驱动电路45动作，核心控制单元43可通过控制第一MOS管驱动电路42、第二MOS管驱动电路46分别控制第一MOS管Q1、第二MOS管Q2的通断，具体的，当继电器驱动电路45通过核心控制单元43输出的控制信号控制该继电器30开通时，在继电器驱动电路45导通时发出控制信号，触发第一MOS管驱动电路42关闭预充电路441中的第一MOS管Q1；当继电器驱动电路45通过核心控制单元43输出的控制信号控制该继电器30关断时，在继电器驱动电路45导通时发出控制信号，触发第二MOS管驱动电路46关闭泄放电路442中的第二MOS管Q2。

此外，母线电容20由多个电容组成，具体数量可根据电机控制输出容量来确定。

实际操作流程如下：

当驾驶员打开钥匙开关，核心控制单元43触发控制信号，触发预充电路441导通，给母线电容20进行充电，母线电容20的电压值不断升高，此时，在预充过程中，同时对采集的母线电容20的电压值与核心控制单元43的预设值进行比较，当这个电压达到预设的电压值时，主继电器驱动电路45输出一个控制信号，使继电器30的触点吸合，同时核心控制单元43控制第一MOS管驱动电路42关闭预充电路441，完成预充；当驾驶员关闭钥匙开关，主继电器30关断时，核心控制单元43触发控制信号，触发泄放电路442导通，给母线电容20放电，母线电容20的电压值不断降低，此时，在泄放过程中，同时对采集的母线电容20的电压值与核心控制单元43的预设值进行比较，当这个电压降到预设的电压值时，核心控制单元43控制第二MOS管驱动电路46关闭泄放电路442，完成泄放。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，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，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种电机控制器母线电容预充泄放装置，主要包括动力电池（10）、母线电容（20）、连接于动力电池（10）正极与母线电容（20）正极之间的继电器（30），其特征在于，还包括预充泄放回路（40），所述预充泄放回路（40）包括核心控制单元（43）、用于检测母线电容（20）两端电压的电压采集电路（41）、用于控制继电器（30）通断的继电器驱动电路（45）、预充电路（441）、泄放电路（442）以及用于单独控制预充电路（441）和泄放电路（442）通断的MOS管驱动电路（42,46），所述预充电路（441）由第一MOS管（Q1）和预充泄放电阻（R1）串联组成并且与继电器（30）并联，所述泄放电路（442）由第二MOS管（Q2）和预充泄放电阻（R1）串联组成并且与母线电容（20）之间并联相连，所述核心控制单元（43）通过第一MOS管驱动电路（42）和第二MOS管驱动电路（46）分别与第一MOS管（Q1）和第二MOS管（Q2）相连，此外，所述电压采集电路（41）与核心控制单元（43）的信号输入端相连，所述MOS管驱动电路（42,46）和继电器驱动电路（45）与核心控制单元（43）的信号输出端相连。

2.根据权利要求1所述的电机控制器母线电容预充泄放装置，其特征在于，所述母线电容（20）中电容的数量至少一个。

3.根据权利要求1或2所述的电机控制器母线电容预充泄放装置，其特征在于，所述母线电容（20）、继电器（30）、预充泄放回路（40）均位于电机控制器内。