CN110492459A - 一种高压放电方法、装置及电机 - Google Patents

Abstract

涉及新能源车技术领域，尤其涉及一种高压放电方法、装置及电机。可应用于电机控制器，并确定接收到主动泄放指示信号时，进行主动放电控制；确定主动放电异常时，进行被动放电控制；根据用户的开关操作，发出快速泄放指示信号；确定接收到快速泄放指示信号时，进行快速放电控制。这样，就可以进行安全快速的高压放电控制，保证了用户的人身安全。

Description

一种高压放电方法、装置及电机

技术领域

本申请涉及新能源车技术领域，尤其涉及一种高压放电方法、装置及电机。

背景技术

新能源车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源，或使用常规的车用燃料、采用新型车载动力装置的车。新能源车有利于节约资源以及减少有害气体的排放，因此，在能源和环保的压力下，新能源车无疑将成为未来车类发展的方向。

在新能源车动力系统的设计中，电机控制器中的电容器电压可高达450V，根据国家标准要求，当电机控制器被切断高压电源之后，电机控制器中的电容器上的电压需要降低至60V以下，主动放电时间不高于3s，被动放电时间不高于5min。

现有技术下，电机控制器在切断高压电源后，通常会先通过主动泄放电路对电容器上的高压进行主动放电，若主动泄放电路异常，则通过被动泄放电路对电容器上的高压进行被动放电。

但是，由于采用被动泄放电路进行放电的放电时间较长，因此，若维修人员在上述放电时间内对电机控制器进行维修，则将会受到电容器上残余高压的伤害，显然，这会危害维修人员的人身安全。

发明内容

本申请实施例提供了一种高压放电方法、装置及电机，用于在进行维修等操作时对电机控制器中的高压进行快速放电，保证了用户的人身安全。

第一方面，一种高压放电装置，包括电容器、主动泄放电路、被动泄放电路、开关电路，以及快速泄放电路，其中，

主动泄放电路与电容器的正、负极板连接，用于确定接收到主动泄放指示信号时，对电容器进行主动放电控制；

被动泄放电路与电容器的正、负极板连接，用于确定主动放电异常时，对电容器进行被动放电控制；

开关电路包括开关单元、上拉电阻、下拉电阻，其中，开关单元与下拉电阻并联形成第一支路，第一支路的第一公共端与电容器的负极板连接，第一支路的第二公共端通过上拉电阻与电容器的正极板相连，且上拉电阻与电容器的公共端连接直流母线正端，第一支路与电容器的公共端连接直流母线负端，用于根据用户的开关操作，发出快速泄放指示信号；

快速泄放电路与电容器的正、负极板连接，用于确定接收到第一支路的第二公共端发出的快速泄放指示信号时，对电容器进行快速放电控制。

较佳的，开关单元为高压插件互锁端子元件或开关元件；或者，

开关单元为高压插件互锁端子元件和开关元件的串联形成的电路。

这样，就可以通过高压插件互锁端子元件以及开关元件等任意形式用于作为开关的元件，组成开关单元。

较佳的，快速泄放电路包括放大电路和大功率泄放电路，其中，

放大电路用于确定接收到第一支路的第二公共端发出快速泄放指示信号时，发出高压放电信号；

大功率泄放电路用于当接收到放大电路发出高压放电信号时，针对电容器进行放电控制。

较佳的，放大电路包括第一限流电阻、第二限流电阻、第三限流电阻、稳压管以及三极管，其中，

第一限流电阻与稳压管并联形成第二支路，第二支路的第一公共端与电容器的负极板连接；三极管和第二限流电阻串联形成第三支路，第二支路的第二公共端通过第三支路与电容器的正极板连接；三极管和第三限流电阻串联形成第四支路，第二支路的第二公共端通过第四支路与第一支路的第二公共端连接。

大功率泄放电路用于确定接收到第二支路的第二公共端发出快速泄放指示信号时，针对电容器进行放电控制。

这样，就可以通过放大电路对输入的快速泄放指示信号进行放大，并通过放大后的快速泄放指示信号，向大功率泄放电路发送高压放电信号。

较佳的，大功率泄放电路包括：第四限流电阻、绝缘栅双极型晶体管以及大功率泄放电阻，其中，

绝缘栅双极型晶体管的第一端通过大功率泄放电阻与电容器的正极板连接；绝缘栅双极型晶体管的第二端通过第四限流电阻与第二支路的第二公共端连接，绝缘栅双极型晶体管的第三端与电容器的负极板连接。

较佳的，快速放电控制持续放电的最大放电时间为：t＝nRC；

其中，t为最大放电时间，n为正数，R为大功率泄放电阻的阻值，C为电容器的电容值。

这样，通过RC可以确定最大放电时间，从而可以调整R和C的大小以调整最大放电时间。

第二方面，一种电机高压放电方法，包括：

确定接收到主动泄放指示信号时，进行主动放电控制；

确定主动放电异常时，进行被动放电控制；

根据用户的开关操作，发出快速泄放指示信号；

确定接收到快速泄放指示信号时，进行快速放电控制。

较佳的，快速放电控制持续放电的最大放电时间为：t＝nRC；

其中，t为最大放电时间，n为正数，R为大功率泄放电阻的阻值，C为电容器的电容值。

第三方面，一种电机，包括第一方面任一项的装置。

本申请有益效果如下：本申请实施例提供了一种高压放电方法、装置及电机，确定接收到主动泄放指示信号时，进行主动放电控制；确定主动放电异常时，进行被动放电控制；根据用户的开关操作，发出快速泄放指示信号；确定接收到快速泄放指示信号时，进行快速放电控制。这样，就可以进行安全快速的高压放电控制，保证了用户的人身安全。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，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它的附图。

图1所示为本申请实施例中高压放电装置的功能结构示意图；

图2a所示为本申请实施例中快速泄放控制电路的功能结构示意图；

图2b所示为本申请实施例中开关电路的结构示意图；

图2c所示为本申请实施例中开关单元的结构示意图；

图2d所示为本申请实施例中快速泄放电路的功能结构示意图；

图2e所示为本申请实施例中快速泄放控制电路的结构示意图；

图3所示为本申请实施例中电机高压放电方法的实施流程图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

实施例一：

本申请实施例提供了一种电机高压放电方法，可应用于车辆的电机控制器中电容器C的高压放电，参阅图1所示，为高压放电装置的功能结构示意图。高压放电装置包括电容器C、被动泄放电路10、主动泄放电路11以及快速泄放控制电路12。其中，电容器C、被动泄放电路10、主动泄放电路11以及快速泄放控制电路12均与直流母线的正、负端连接。

优选地，电容器C具体可为薄膜电容，薄膜电容的平滑、滤波处理能力较强，高耐压、耐高温性能强、可靠性高，寿命长，且体积较小；因此，可较大幅度地提高电机控制器的性能。

同样可选地，电容器C也可为其它类型电容器C，如，电解电容。本实施例在此不作任何限定。

其中，主动泄放电路11与电容器C的正、负极板连接，用于确定接收到主动泄放指示信号时，对电容器C进行主动放电控制。可选的，主动泄放指示信号可以为软件控制信号。

其中，被动泄放电路10与电容器C的正、负极板连接，用于确定主动泄放电路11异常时，对电容器C进行被动放电控制。

其中，快速泄放控制电路12与电容器的正、负极板连接，用于根据用户的开关操作发出的快速泄放指示信号，对电容器C进行快速放电控制。可选的，快速泄放指示信号可以为拆盖动作信号，也可以为拔下直流母线插件动作信号。

参阅图2a所示，为快速泄放控制电路的功能结构示意图。包括：电容器C、开关电路20和快速泄放电路21。

其中，参阅图2b所示，为开关电路的结构示意图，开关电路20包括：开关单元、上拉电阻R1和下拉电阻R3。开关单元与下拉电阻R3并联形成第一支路，第一支路的第一公共端与电容器的负极板连接。第一支路的第二公共端通过上拉电阻与电容器C的正极板相连，且上拉电阻R1与电容器C的公共端连接直流母线正端。第一支路与电容器的公共端连接直流母线负端。

可选的，图2c为开关单元的结构示意图，参阅图2c中(a)所示，开关单元为高压插件互锁端子元件S1，或参阅图2c中(b)所示，开关元件S2，或者，参阅图2c中(c)所示，开关单元为高压插件互锁端子元件S1和开关元件S2的串联形成的电路。开关单元用于执行开关操作，也可为其它类型开关元件，本实施例在此不作任何限定。

开关电路20用于根据用户的开关操作发出快速泄放指示信号或停止快速泄放指示信号。

可选的，开关操作包括将高压插件互锁端子元件S1的插件拔出或插入，以及将开关元件S2打开(如，通过拆开维修盖子打开)或闭合。

开关电路20的工作原理如下：用户(如，维修人员)在将高压插件互锁端子元件S1的插件拔出或将开关元件S2打开(如，通过拆开维修盖子打开)时，开关单元形成开路，第一支路的第二公共端处的电压Ua由0变为Ua＝U*R3/(R1+R3)，即电压Ua升高发出快速泄放指示信号。其中，U为电容器C两端的电压。

用户(如，维修人员)在将高压插件互锁端子元件S1的插件插入或将开关元件S2闭合(如，闭合维修盖子)时，开关单元形成短路，第一支路的第二公共端处的电压Ua由Ua＝U*R3/(R1+R3)变为0，即电压Ua降低，发出停止快速泄放指示信号。

参阅图2d所示，为快速泄放电路的功能结构示意图。快速泄放电路21包括放大电路22和大功率泄放电路23。快速泄放电路21用于当检测到开关电路20发出快速泄放指示信号时，针对电容器进行快速放电控制；当检测到开关电路20发出停止快速泄放指示信号，停止快速放电控制。也就是说，快速泄放电路21检测第一支路的第二公共端的电压信号来确定开关电路20发出快速泄放指示信号或停止快速泄放指示信号。

其中，参阅图2e所示，为快速泄放控制电路的结构示意图，放大电路22包括第一限流电阻R4、第二限流电阻R2、第三限流电阻R5、稳压管Z1以及三极管Q1，其中，第一限流电阻R4与稳压管Z1并联形成第二支路，第二支路的第一公共端与电容器C的负极板连接；三极管Q1和第二限流电阻R2串联形成第三支路，第二支路的第二公共端通过第三支路与电容器C的正极板连接；三极管Q1和第三限流电阻R5串联形成第四支路，第二支路的第二公共端通过第四支路与第一支路的第二公共端连接。放大电路22中包含的各元件也可为其它类型替代元件或电路，本实施例在此不作任何限定。

放大电路22用于基于检测的第一支路的第二公共端的电压信号(Ua)确定开关电路20发出快速泄放指示信号时，第二支路的第二公共端处Ub升高，发出高压放电信号；基于检测的第一支路的第二公共端的电压信号(Ua)确定开关电路20发出停止快速泄放指示信号时，第二支路的第二公共端处Ub降低，发出停止高压放电信号；

其中，参阅图2e所示，大功率泄放电路23包括：第四限流电阻R7、绝缘栅双极型晶体管Q2以及大功率泄放电阻R6，其中，绝缘栅双极型晶体管Q2的第一端通过大功率泄放电阻R6与电容器C的正极板连接；绝缘栅双极型晶体管Q2的第二端通过第四限流电阻R7与第二支路的第二公共端连接，绝缘栅双极型晶体管Q2的第三端与电容器C的负极板连接。电阻R2、R5、R7起限流作用；稳压二极管Z1起钳位保护作用。大功率泄放电路23包含的各元件也可为其它类型替代元件或电路，本实施例在此不作任何限定。

大功率泄放电路23用于当检测到放大电路22发出高压放电信号时，针对电容器C进行放电控制；当检测到放大电路22发出高压放电完毕指示信号，停止放电控制。也就是说，当检测到第二支路的第二公共端发出高压放电信号时，针对电容器进行放电控制；当检测到第二支路的第二公共端发出快速泄放指示信号时，停止放电控制。

例如，放电控制的过程如下：Ua驱动Q1导通，直流母线电压则通过R2、Q1、R4，形成电流，并在b处形成电压Ub；电压Ub驱动Q2导通，电容器C上的电荷通过电阻R6和Q2，高压电能在R6上以热能形式消耗；Q2处于饱和导通状态，其压降可以忽略。

进一步地，若电容器C的初始电压为Vu，在通过阻值为R的电阻进行放电时，在任意时刻t，电容器C上的电压Vt为：Vt＝Vu*exp(-t/RC)。

当t＝2RC时，电容器C放掉了86％的电荷；当t＝3RC时，放掉了95％的电荷；当t＝4RC时，放掉了98％的电荷；当t＝5RC时，放掉了99％的电荷，通常，当t＝3～5RC时，电容上的电荷已全部放完。

因此，快速放电控制持续放电的最大放电时间为：t＝nRC；

其中，t为最大放电时间，n为正数，R为大功率泄放电阻的阻值，C为电容器的电容值。大功率泄放电阻R6根据实际需要计算选用。

例如，需要在3s内将高压降至60V以下时，假设电容器C为600uF，电容器电压为450V，则泄放电阻阻值为1.5K，当放电时间t＝3*R*C时，电容上的电荷基本已泄放完成，电容上的电压下降为450-450*0.95＝22.5v。

快速泄放控制电路的工作原理为：在开关电路20根据用户的开关操作发出快速泄放指示信号时，快速泄放电路21检测到开关电路20发出快速泄放指示信号，针对电容器进行快速放电控制；在开关电路20根据用户的开关操作发出停止快速泄放指示信号时，快速泄放电路21检测到开关电路20发出的停止快速泄放指示信号，停止快速放电控制。

本申请实施例中，各元件以及电路均可以通过其他能够实现同等功能的元件或电路进行替换，在此不再赘述。

参阅图3所示，为电机高压放电方法的实施流程图，在下文的介绍过程中，以应用于电机控制器为例，该方法的具体实施流程如下：

步骤300：电机控制器发出主动泄放指示信号。

具体的，电机控制器进行高压断电时，向主动泄放电路发出主动泄放指示信号。

进一步地，主动泄放电路确定接收到主动泄放指示信号时，对电容器进行主动放电。

步骤310：电机控制器确定主动放电异常时，执行被动放电控制。

具体的，电机控制器确实能够主动泄放电路放电异常时，通过被动泄放电路针对电容器进行被动放电控制，即通过被动泄放电路进行放电。

步骤320：电机控制器检测到快速泄放指示信号时，进行快速放电控制。

具体的，在电机控制器中的开关电路根据用户的开关操作发出快速泄放指示信号时，快速泄放电路检测到开关电路发出快速泄放指示信号，针对电容器进行快速放电控制；在开关电路根据用户的开关操作发出停止快速泄放指示信号时，快速泄放电路检测到开关电路发出的停止快速泄放指示信号，停止快速放电控制。

进一步地，若电容器C的初始电压为Vu，在通过阻值为R的电阻进行放电时，在任意时刻t，电容器C上的电压Vt为：Vt＝Vu*exp(-t/RC)。

当t＝2RC时，电容器C放掉了86％的电荷；当t＝3RC时，放掉了95％的电荷；当t＝4RC时，放掉了98％的电荷；当t＝5RC时，放掉了99％的电荷，通常，当t＝3～5RC时，电容上的电荷已全部放完。

因此，放电控制持续放电的最大放电时间为：t＝nRC；

其中，t为最大放电时间，n为正数，R为大功率泄放电阻的阻值，C为电容器的电容值。大功率泄放电阻R6根据实际需要计算选用。

进一步地，被动泄放电路在高压放电装置处于停止放电控制时，对电容器中的剩余电荷进行高压放电。

这样，就可以在主动泄放电路放电异常后，(如电机控制器软件异常，低压断电等)若维修人员进行维修处理或其他电机控制器开盖等，则通过用户的开关操作(如，拆开电机控制器上盖或下盖等操作)，进行快速放电，使得电容器上的高压将至指定电压门限(如，60v)以下，避免高压对人身产生的伤害，保证用户的人身安全，有效地提高了电机控制器高压放电安全性。

基于同样的发明构思，本申请实施例还提供了一种电机，包括上述实施例中的各个装置。

此外，附图和说明书中的任何元素数量均用于示例而非限制，以及任何命名都仅用于区分，而不具有任何限制含义。

本领域技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、装置(设备)、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、装置(设备)和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其它可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其它可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其它可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其它可编程数据处理设备上，使得在计算机或其它可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其它可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种高压放电装置，其特征在于，包括电容器、主动泄放电路、被动泄放电路、开关电路，以及快速泄放电路，其中，

所述主动泄放电路与所述电容器的正、负极板连接，用于确定接收到主动泄放指示信号时，对所述电容器进行主动放电控制；

所述被动泄放电路与所述电容器的正、负极板连接，用于确定主动放电异常时，对所述电容器进行被动放电控制；

所述开关电路包括开关单元、上拉电阻、下拉电阻，其中，所述开关单元与所述下拉电阻并联形成第一支路，所述第一支路的第一公共端与所述电容器的负极板连接，所述第一支路的第二公共端通过上拉电阻与所述电容器的正极板相连，且所述上拉电阻与所述电容器的公共端连接直流母线正端，所述第一支路与所述电容器的公共端连接直流母线负端，用于根据用户的开关操作，发出快速泄放指示信号；

所述快速泄放电路与所述电容器的正、负极板连接，用于确定接收到所述第一支路的第二公共端发出的快速泄放指示信号时，对所述电容器进行快速放电控制。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述开关单元为高压插件互锁端子元件或开关元件；或者，

所述开关单元为高压插件互锁端子元件和开关元件的串联形成的电路。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述快速泄放电路包括放大电路和大功率泄放电路，其中，

所述放大电路用于确定接收到所述第一支路的第二公共端发出快速泄放指示信号时，发出高压放电信号；

所述大功率泄放电路用于当接收到所述放大电路发出高压放电信号时，针对所述电容器进行放电控制。

4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述放大电路包括第一限流电阻、第二限流电阻、第三限流电阻、稳压管以及三极管，其中，

所述第一限流电阻与所述稳压管并联形成第二支路，所述第二支路的第一公共端与所述电容器的负极板连接；所述三极管和所述第二限流电阻串联形成第三支路，所述第二支路的第二公共端通过所述第三支路与所述电容器的正极板连接；所述三极管和所述第三限流电阻串联形成第四支路，所述第二支路的第二公共端通过所述第四支路与所述第一支路的第二公共端连接；

所述大功率泄放电路用于确定接收到所述第二支路的第二公共端发出快速泄放指示信号时，针对所述电容器进行放电控制。

5.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述大功率泄放电路包括：第四限流电阻、绝缘栅双极型晶体管以及大功率泄放电阻，其中，

所述绝缘栅双极型晶体管的第一端通过所述大功率泄放电阻与所述电容器的正极板连接；所述绝缘栅双极型晶体管的第二端通过所述第四限流电阻与所述第二支路的第二公共端连接，所述绝缘栅双极型晶体管的第三端与所述电容器的负极板连接。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，快速放电控制持续放电的最大放电时间为：t＝nRC；

其中，t为最大放电时间，n为正数，R为大功率泄放电阻的阻值，C为电容器的电容值。

7.一种电机高压放电方法，其特征在于，包括：

确定接收到主动泄放指示信号时，进行主动放电控制；

确定主动放电异常时，进行被动放电控制；

根据用户的开关操作，发出快速泄放指示信号；

确定接收到快速泄放指示信号时，进行快速放电控制。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，快速放电控制持续放电的最大放电时间为：t＝nRC；

其中，t为最大放电时间，n为正数，R为大功率泄放电阻的阻值，C为电容器的电容值。

9.一种电机，其特征在于，包括如权利要求1-6任一项所述的装置。