CN110722988A - 电机控制器中电容的放电控制电路及主动放电电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电动汽车技术领域，提供一种电机控制器中电容的放电控制电路及主动放电电路。本发明所述的放电控制电路包括电容C1、三极管Q1和光耦U1，所述电容C1的一端接收所述电机控制器以方波形式传送的主动放电信号，另一端连接所述三极管Q1的基极，所述三极管Q1的发射极接地，集电极连接所述光耦U1的输入端，且所述光耦U1的输出端连接所述电机控制器中电容的主动放电回路的控制端。本发明实施例通过电容C1和三极管Q1的配合，使用电容充放电过程来传输主动放电信号，从而控制三极管来导通光耦以实现对母线电容主动放电的控制，其能够快速地进行母线电容的主动放电，同时有效地防止放电控制电路的误触发。

Description

电机控制器中电容的放电控制电路及主动放电电路

技术领域

本发明涉及电动汽车技术领域，特别涉及一种电机控制器中电容的放电控制电路及主动放电电路。

背景技术

新能源汽车作为我国大力扶持的新兴产业，各大整车厂与零部件厂商都在紧锣密鼓的进行技术研发。新能源汽车的发展对内可以提高国民生活质量，缓解能源和环境污染问题；对外能够向世界展示我国先进的科技水平，进而提高国际地位。新能源汽车大多使用高压电池作为动力或辅助动力进行驱动，而高压电池的电压能够达到300V甚至更高。由于电机控制器母线电容的存在，高压电池断开后，电机控制器的母线电容仍然会有很高的电压。众所周知，人体的安全电压为36V，行业内定义的安全电压为60V，因此过高的电压会对人体产生极大的伤害，所以针对电机控制器的母线电容的放电电路的存在是很有必要的。

现有放电电路主要包括被动放电电路和主动放电电路。被动放电电路一般是采用将电阻并联在电容两端以进行放电的方式，其由于电阻值较大而易导致放电时间长，且电阻长期工作也存在失效风险。主动放电电路一般是通过一个主动放电信号来启动光耦以控制一个主动放电电阻进行放电。但是，目前的主动放电电路所采用的主动放电信号多为一个电平信号，这样的控制方式虽然简单，但是不可靠，会出现误触发的现象。例如，如果汽车在高速运行中，任意一个高电平的脉冲作为主动放电信号出现时，主动放电电路就会工作，而这时汽车还在高速行驶中，母线电容通过主动放电电阻一直放电。这样对该主动放电电阻的可靠性是一个很大的考验，并且会威胁到人身安全。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种电机控制器中电容的放电控制电路，以至少部分地解决上述技术问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种电机控制器中电容的放电控制电路，包括电容C1、三极管Q1和光耦U1，所述电容C1的一端接收所述电机控制器以方波形式传送的主动放电信号，另一端连接所述三极管Q1的基极，所述三极管Q1的发射极接地，集电极连接所述光耦U1的输入端，且所述光耦U1的输出端连接所述电机控制器中电容的主动放电回路的控制端。

进一步的，所述放电控制电路还包括电阻R7，其一端连接所述电机控制器的所述主动放电信号的输出端，另一端连接所述电容C1的所述一端，用于接收所述主动放电信号，并将所接收的主动放电信号传输给所述电容C1。

进一步的，所述放电控制电路还包括二极管D2，其阴极连接所述电容C1的所述另一端，阳极与所述三极管Q1的发射极一同接地。

进一步的，所述放电控制电路还包括电阻R3，且所述光耦U1的输入端包括所述光耦U1的发光二极管的阴极和阳极，所述发光二极管的阴极与所述三极管Q1的集电极连接，所述发光二极管的阳极通过所述电阻R3连接第一电源VCC。

进一步的，所述放电控制电路还包括电阻R4，且所述光耦U1的输出端包括所述光耦U1的光敏晶体管的集电极和发射极，且所述光敏晶体管的发射极连接所述电机控制器中电容的主动放电回路的控制端，所述光敏晶体管的集电极通过所述电阻R4连接第二电源VDD。

进一步的，所述主动放电信号是PWM方波。

相对于现有技术，本发明所述的放电控制电路具有以下优势：本发明实施例的放电控制电路以方波作为主动放电信号，通过电容C1和三极管Q1的配合，使用电容充放电过程来传输主动放电信号，从而控制三极管来导通光耦以实现对母线电容主动放电的控制，其能够快速地进行母线电容的主动放电，同时有效地防止放电控制电路的误触发。

本发明的另一目的在于提出一种电机控制器中电容的主动放电电路，以至少部分地解决上述技术问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种电机控制器中电容的主动放电电路，包括：上述的电机控制器中电容的放电控制电路，其输入端接收所述电机控制器以方波形式传送的主动放电信号，其输出端为所述光耦U1的光敏晶体管的集电极和发射极，且所述光敏晶体管的发射极连接所述电机控制器中电容的主动放电回路的控制端，所述光敏晶体管的集电极通过电阻R4连接第二电源VDD；以及所述主动放电回路，其包括开关管Q2和主动放电电阻R1，所述开关管Q2为MOS管，其栅极为所述主动放电回路的控制端，源极接地，漏极连接所述主动放电电阻R1的一端，且所述主动放电电阻R1的另一端连接至所述电机控制器中电容的正极。

进一步的，所述主动放电电路还包括：稳压电路，其包括稳压二极管D1以及与所述稳压二极管D1并联的电阻R9，所述稳压二极管D1的阴极与所述光敏晶体管的集电极相连，所述稳压二极管D1的阳极与所述开关管Q2的源极一同接地。

进一步的，所述三极管Q1的发射极和所述开关管Q2的源极在接地时，使用两个不同并且相互隔离的地。

进一步的，所述主动放电回路还包括连接在所述开关管Q2的栅极和源极之间的电阻R8。

所述主动放电电路与上述放电控制电路相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明实施例的一种电机控制器中电容的放电控制电路的结构示意图；以及

图2是本发明实施例的一种电机控制器中电容的主动放电电路的结构示意图，其中圆圈表示端子。

附图标记说明：

110、放电控制电路；120、主动放电回路；130、稳压电路

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。

本发明实施方式中涉及的“连接”主要是指“电性连接”，其用于表述两个部件之间的信号连接，例如通过电路连接，且涉及的“连接”可以是两个部件之间的直接电性连接，也可以是通过其他部件的间接电性连接。

下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本发明。

图1是本发明实施例的一种电机控制器中电容的放电控制电路的结构示意图，其中电机控制器中的电容是指其母线电容。如图1所示，所述放电控制电路110可以包括电容C1、三极管Q1和光耦U1，其中所述电容C1的一端接收所述电机控制器以方波形式传送的主动放电信号，另一端连接所述三极管Q1的基极，所述三极管Q1的发射极接地，集电极连接所述光耦U1的输入端，且所述光耦U1的输出端连接所述电机控制器中电容的主动放电回路120的控制端。

其中，所述主动放电信号优选为PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)方波，而PWM方波是一个高低电平转换的过程，在PWM方波上升沿时电容C1充电，下降沿时电容C1通过三极管Q1的内置电阻或外加电阻放电，从而整个过程对于电容C1就是一个充放电的过程。以PWM方波为例，当系统的母线电容需要进行快速放电时，需要电机控制器发送一个PWM方波，电容C1接收PWM方波，在其上升沿时进行充电，而充电的瞬间可被看作是通路，而主动放电信号经过电容C1后，实际波形仍是方波，从而在高电平时三极管Q1导通，光耦U1的前极有了回路，可将主动放电信号通过隔离光耦传输到光耦U1的后极高压区域，并最终传输至主动放电回路以快速进行母线电容的主动放电。在此，电容C1具有常规电容的通直流阻交流的特性，其可以隔绝直流信号，从而可防止直流信号形式的假信号的误触发。另外，在实际工况中，还存在干扰型的高电平脉冲会误触发放电控制电路。但是，本发明实施例中，电容C1在方波上升沿时充电而导通整个电路的导通时间例如可以维持500微秒，而干扰型的高电平脉冲通常只能持续几个微秒，因此即使汽车在高速行驶中，干扰型的高电平脉冲触发电容C1充电，其充电时间也会很短，不足以使母线电容通过主动放电回路中的主动放电电阻一直放电，从而本发明实施例采用方波作为主动放电信号的策略有利于对主动放电电阻进行性能保护，并有助于保证人身安全。

需说明的是，本发明实施例的三极管Q1需要选择带有内置电阻的，或者可以在三极管Q1的基极和发射极之间外加电阻。如此，电容C1才可以通过三极管内置电阻或外加电阻进行放电。另外，三极管Q1可以是NPN三极管，也可以是PNP三极管，本发明实施例对此并不限制。

在优选的实施例中，所述放电控制电路110还可以包括电阻R7，其一端连接所述电机控制器的所述主动放电信号的输出端，另一端连接所述电容C1的所述一端，用于接收所述主动放电信号，并将所接收的主动放电信号传输给所述电容C1。参考图1，即电阻R7连接在电机控制器的主动放电信号输出端与电容C1之间，可起到限流的作用以防止电容C1被损坏。

在优选的实施例中，所述放电控制电路110还可以包括二极管D2，其阴极连接所述电容C1的所述另一端，阳极与所述三极管Q1的发射极一同接地。参考图1，即二极管D2连接在所述三极管Q1的基极和发射极之间，其用于保护三极管Q1。

在优选的实施例中，所述放电控制电路110还可以包括电阻R3，且所述光耦U1的输入端包括所述光耦U1的发光二极管的阴极和阳极，所述发光二极管的阴极与所述三极管Q1的集电极连接，所述发光二极管的阳极通过所述电阻R3连接第一电源VCC。其中，电阻R3起限流作用，防止光耦U1因高电流而被烧坏。

其中，第一电源VCC应选择低压侧产生的电源，以对光耦U1的前极进行供电，GND1使用与之对应的地。第二电源VDD应选择高压侧产生的电源，以对光耦U1的后极供电，光耦U1的后极应接与GND1不同的地。这样才能保证整个电路的高低压整体式隔离，以减少高压侧对低压侧的干扰。

综上，本发明实施例的放电控制电路采用方波形式的主动放电信号，并通过电容C1和三极管Q1的配合，使用电容充放电过程来传输主动放电信号，从而控制三极管来导通光耦以实现对母线电容主动放电的控制，其能够快速地进行母线电容的主动放电，同时有效地防止放电控制电路的误触发。

图2是本发明实施例的一种电机控制器中电容的主动放电电路的结构示意图，其中电机控制器中的电容是指其母线电容。如图2所示，所述主动放电电路可以包括：上述实施例所述的电机控制器中电容的放电控制电路110，其输入端接收所述电机控制器以方波形式传送的主动放电信号，其输出端为所述光耦U1的光敏晶体管的集电极和发射极，且所述光敏晶体管的发射极连接所述电机控制器中电容的主动放电回路120的控制端，所述光敏晶体管的集电极通过电阻R4连接第二电源VDD；以及所述主动放电回路120，其包括开关管Q2和主动放电电阻R1，所述开关管Q2为MOS管，其栅极为所述主动放电回路120的控制端，源极接地GND2，漏极连接所述主动放电电阻R1的一端，且所述主动放电电阻R1的另一端连接至所述电机控制器中电容的正极。

其中，对于放电控制电路110，在优选的实施例中，其还可以包括电阻R4，且所述光耦U1的输出端包括所述光耦U1的光敏晶体管的集电极和发射极，且所述光敏晶体管的发射极连接所述电机控制器中电容的主动放电回路的控制端，所述光敏晶体管的集电极通过所述电阻R4连接第二电源VDD。其中，电阻R4与电阻R3一样起限流作用，以防止光耦U1因高电流而被烧坏。

在此，承接前述关于放电控制电路110的实施例，当光耦U1后极导通后，其控制开关管Q2导通，而开关管Q2相当于主动放电回路120的开关，用于控制主动放电功能的实现。因此，本发明实施例的主动放电电路通过放电控制电路110向主动放电回路120传输主动放电信号，并控制主动放电回路120的导通，以快速有效地进行母线电容的主动放电。

在优选的实施例中，所述主动放电回路还包括连接在所述开关管Q2的栅极和源极之间的电阻R8，用于对开关管Q2进行保护。

在优选的实施例中，所述主动放电电路还可以包括：稳压电路130，其包括稳压二极管D1以及与所述稳压二极管D1并联的电阻R9，所述稳压二极管D1的阴极与所述光敏晶体管的集电极相连，所述稳压二极管D1的阳极与所述开关管Q2的源极一同接地GND2。其中，电阻R9主要用于分流以保护稳压二极管D1。

当光耦U1导通后，稳压二极管D1将主动放电信号保证在一个稳定的电平以控制开关管Q2的导通或关断。

在优选的实施例中，为了使光耦U1前后完全隔离，所述三极管Q1的发射极和所述开关管Q2的源极在接地时，使用两个不同并且相互隔离的地，即GND1与GND2是不同的地。具体地，参考上述关于放电控制电路110的实施例，第一电源VCC选择低压侧产生的电源，GND1使用与之对应的地，第二电源VDD选择高压侧产生的电源，GND2使用与之对应的地。如此，可以保证整个电路的高低压整体式隔离，以减少高压侧对低压侧的干扰。

需说明的是，该关于主动放电电路的实施例的部分实施细节及效果与上述关于放电控制电路的实施例相同或相似，在此不再赘述。

以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电机控制器中电容的放电控制电路，其特征在于，所述放电控制电路包括电容C1、三极管Q1和光耦U1，所述电容C1的一端接收所述电机控制器以方波形式传送的主动放电信号，另一端连接所述三极管Q1的基极，所述三极管Q1的发射极接地，集电极连接所述光耦U1的输入端，且所述光耦U1的输出端连接所述电机控制器中电容的主动放电回路的控制端。

2.根据权利要求1所述的电机控制器中电容的放电控制电路，其特征在于，所述放电控制电路还包括电阻R7，其一端连接所述电机控制器的所述主动放电信号的输出端，另一端连接所述电容C1的所述一端，用于接收所述主动放电信号，并将所接收的主动放电信号传输给所述电容C1。

3.根据权利要求1所述的电机控制器中电容的放电控制电路，其特征在于，所述放电控制电路还包括二极管D2，其阴极连接所述电容C1的所述另一端，阳极与所述三极管Q1的发射极一同接地。

4.根据权利要求1所述的电机控制器中电容的放电控制电路，其特征在于，所述放电控制电路还包括电阻R3，且所述光耦U1的输入端包括所述光耦U1的发光二极管的阴极和阳极，所述发光二极管的阴极与所述三极管Q1的集电极连接，所述发光二极管的阳极通过所述电阻R3连接第一电源VCC。

5.根据权利要求1所述的电机控制器中电容的放电控制电路，其特征在于，所述放电控制电路还包括电阻R4，且所述光耦U1的输出端包括所述光耦U1的光敏晶体管的集电极和发射极，且所述光敏晶体管的发射极连接所述电机控制器中电容的主动放电回路的控制端，所述光敏晶体管的集电极通过所述电阻R4连接第二电源VDD。

6.根据1至5中任意一项所述的电机控制器中电容的放电控制电路，其特征在于，所述主动放电信号是PWM方波。

7.一种电机控制器中电容的主动放电电路，其特征在于，所述主动放电电路包括：

权利要求1至6中任意一项所述的电机控制器中电容的放电控制电路，其输入端接收所述电机控制器以方波形式传送的主动放电信号，其输出端为所述光耦U1的光敏晶体管的集电极和发射极，且所述光敏晶体管的发射极连接所述电机控制器中电容的主动放电回路的控制端，所述光敏晶体管的集电极通过电阻R4连接第二电源VDD；以及

所述主动放电回路，其包括开关管Q2和主动放电电阻R1，所述开关管Q2为MOS管，其栅极为所述主动放电回路的控制端，源极接地，漏极连接所述主动放电电阻R1的一端，且所述主动放电电阻R1的另一端连接至所述电机控制器中电容的正极。

8.根据权利要求7所述的电机控制器中电容的主动放电电路，其特征在于，所述主动放电电路还包括：

稳压电路，其包括稳压二极管D1以及与所述稳压二极管D1并联的电阻R9，所述稳压二极管D1的阴极与所述光敏晶体管的集电极相连，所述稳压二极管D1的阳极与所述开关管Q2的源极一同接地。

9.根据权利要求7或8所述的电机控制器中电容的主动放电电路，其特征在于，所述三极管Q1的发射极和所述开关管Q2的源极在接地时，使用两个不同并且相互隔离的地。

10.根据权利要求7或8所述的电机控制器中电容的主动放电电路，其特征在于，所述主动放电回路还包括连接在所述开关管Q2的栅极和源极之间的电阻R8。

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