CN111900034B - 一种电动汽车高压主开关驱动电路及高压配电盒 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种电动汽车高压主开关驱动电路及高压配电盒，所述电路包括两个输入端和晶体管T1，两个输入端分别与电子维修开关信号、高压互锁信号相连；晶体管T1栅极与两个输入端均相连，其漏极和栅极相连，其源极为输出端，所述晶体管T1的输出端用于连接汽车动力电池包的正极高压回路和负极高压回路；同时，当电子维修开关信号和高压互锁信号均为高电平时，晶体管T1打开，使汽车动力电池包的正极高压回路和负极高压回路连通；当电子维修开关信号或高压互锁信号为低电平时，晶体管T1断开，使汽车动力电池包的正极高压回路和负极高压回路断开。本申请提供的电动汽车高压主开关驱动电路为硬件控制的方式，耗时较短，效果更好。

Description

一种电动汽车高压主开关驱动电路及高压配电盒

技术领域

本申请涉及电动汽车技术领域，特别涉及一种电动汽车高压主开关驱动电路及高压配电盒。

背景技术

在电动汽车高压系统中，当高压连接器松动、或者人为误操作，手动断开高压连接器时，突然断电，将会导致汽车失去动力。而现有的高压互锁技术用低压信号可以监测到高压连接器松动或手动断开高压连接器的信号，为汽车安全提供保障，因此，使得其应用较为广泛。通常，在电动汽车高压回路中，要求具备高压互锁功能的电气元件主要包括高压连接器和手动维修开关。

现有技术中，用低压信号监测到高压连接器松动信号、或者手动维修开关信号时，通过多级信号检测后，再通过CAN总线发送给高压直流电路的继电器控制器，进而实现高压直流电路的继电器的断开操作。

但是，上述通过多级信号检测的方式，耗时较长，而且控制环节多，导致可靠性差，不能达到整车高的功能安全等级。

发明内容

本申请实施例提供一种电动汽车高压主开关驱动电路及高压配电盒，以解决相关技术中当监测到高压连接器松动信号或手动维修开关信号时，需要断开高压直流电路继电器的过程耗时较长的技术问题。

第一方面，提供了一种电动汽车高压主开关驱动电路，其包括：

两个输入端，两个输入端分别与电子维修开关信号、高压互锁信号相连；

晶体管T1，其栅极与两个输入端均相连，其漏极和栅极相连，其源极为输出端，所述晶体管T1的输出端用于连接汽车动力电池包的正极高压回路和负极高压回路；同时，

当电子维修开关信号和高压互锁信号均为高电平时，晶体管T1打开，使汽车动力电池包的正极高压回路和负极高压回路连通；

当电子维修开关信号或高压互锁信号为低电平时，晶体管T1断开，使汽车动力电池包的正极高压回路和负极高压回路断开。

一些实施例中，所述电动汽车高压主开关驱动电路还包括三极管T2、电阻R1、电阻R2、电阻R3和电阻R4，所述电阻R1的一端与一输入端、晶体管T1的漏极均相连，所述电阻R1的另一端与晶体管T1的栅极相连，所述电阻R2连接在晶体管T1的栅极和三极管T2的集电极之间，所述电阻R3连接在三极管T2的基极和发射极之间，所述电阻R4一端与另一输入端相连，另一端与三极管T2的基极相连，所述三极管T2的发射极接地。

一些实施例中，所述电动汽车高压主开关驱动电路还包括滤波电容C1和滤波电容C2，所述滤波电容C1连接在一输入端和地之间，所述滤波电容C2连接在另一输入端和地之间。

一些实施例中，所述电动汽车高压主开关驱动电路还包括二极管D1，所述二极管D1的阳极与一个输入端相连，所述二极管D1的阴极连接在电阻R1和晶体管T1的漏极的连接处。

一些实施例中，所述晶体管T1为NMOS管。

一些实施例中，所述三极管T2为NPN型。

第二方面，本申请还提供了一种电动汽车高压配电盒，包括：

印刷电路板，其上布设有上述电动汽车高压主开关驱动电路；

汽车动力电池包的正极高压回路，其布设于所述印刷电路板上，其包括第一控制开关K1，所述第一控制开关K1与所述晶体管T1的源极相连；

汽车动力电池包的负极高压回路，其布设于所述印刷电路板上，其包括第二控制开关K2，所述第二控制开关K2与所述晶体管T1的源极相连。

一些实施例中，所述汽车动力电池包的正极高压回路还包括与所述第一控制开关K1并联的第三控制开关K3，所述第三控制开关K3一端通过电阻R5与第一控制开关K1的一端相连，另一端与第一控制开关K1的另一端相连。

一些实施例中，所述第一控制开关K1为高压继电器或功率开关管。

一些实施例中，所述第一控制开关K1为继电器，所述第一控制开关K1的线圈的两端分别连接第一外接控制输入接口IO1、晶体管T1的源极，所述第一控制开关K1的另外两个端子连接正极的高压直流母线接入点。

本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：提供了一种硬件控制的方式，根据电子维修开关信号和高压互锁信号的状态来控制汽车动力电池包的高压回路的开关断，耗时较短，效果更好。

本申请实施例提供了一种电动汽车高压主开关驱动电路，由于包括晶体管T1，晶体管T1的栅极与两个输入端均相连，其源极连接汽车动力电池包的高压回路，两个输入端分别连接电子维修开关信号和高压互锁信号，从而可以根据电子维修开关信号和高压互锁信号的状态来控制晶体管T1的开关断，进而控制汽车动力电池包的高压回路的开关断，此种通过晶体管T1的硬件控制方式，耗时较短，效果更好。

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单地介绍，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的附图。

图1为本申请实施例提供的一种电动汽车高压主开关驱动电路的示意图；

图2为本申请实施例提供的电动汽车高压配电盒的结构框图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，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的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

参见图1所示，本申请实施例提供了一种电动汽车高压主开关驱动电路，其包括两个输入端和晶体管T1。两个输入端分别与电子维修开关信号、高压互锁信号相连；在本申请实施例中，与电子维修开关信号相连的输入端记为V1，与高压互锁信号相连的输入端记为V2，晶体管T1的输出端记为OUT，本申请的接地端为控制器电源地，记为V3。

晶体管T1的栅极与两个输入端均相连，其漏极和栅极相连，其源极为输出端，所述晶体管T1的输出端用于连接汽车动力电池包的正极高压回路和负极高压回路；同时，

当电子维修开关信号和高压互锁信号均为高电平时，晶体管T1打开，使汽车动力电池包的正极高压回路和负极高压回路连通；

当电子维修开关信号或高压互锁信号为低电平时，晶体管T1断开，使汽车动力电池包的正极高压回路和负极高压回路断开。

需要说明的是，本申请实施例的电子维修开关信号为表征电子维修开关状态的信号，当需要进行维修时，电子维修开关信号为高电平，当不需要进行维修时，电子维修开关信号为低电平；高压互锁信号为表征高压连接器是否松动的信号，当高压连接器松动时，高压互锁信号为高电平，当高压连接器未松动时，高压互锁信号为低电平。

本申请实施例的电动汽车高压主开关驱动电路，由于包括晶体管T1，晶体管T1的栅极与两个输入端均相连，其源极连接汽车动力电池包的高压回路，两个输入端分别连接电子维修开关信号和高压互锁信号，从而可以根据电子维修开关信号和高压互锁信号的状态来控制晶体管T1的开关断，进而控制汽车动力电池包的高压回路的开关断，此种通过晶体管T1的硬件控制方式，耗时较短，效果更好。

更进一步地，在本申请实施例中，电动汽车高压主开关驱动电路还包括三极管T2、电阻R1、电阻R2、电阻R3和电阻R4，所述电阻R1的一端与一输入端、晶体管T1的漏极均相连，所述电阻R1的另一端与晶体管T1的栅极相连，所述电阻R2连接在晶体管T1的栅极和三极管T2的集电极之间，所述电阻R3连接在三极管T2的基极和发射极之间，所述电阻R4一端与另一输入端相连，另一端与三极管T2的基极相连，所述三极管T2的发射极接地。

更进一步地，在本申请实施例中，电动汽车高压主开关驱动电路还包括滤波电容C1和滤波电容C2，所述滤波电容C1连接在一输入端和地之间，所述滤波电容C2连接在另一输入端和地之间。

具体地，滤波电容C1与维修电子开关信号相连，滤波电容C2与高压互锁信号相连。

在本申请实施例中，通过设置滤波电容C1和滤波电容C2，可以吸收电子维修开关、或高压互锁开关闭合或接触不良时所造成的的浪涌，进而可以对该电路中的三极管T2和晶体管T1起到保护作用，从而延长三极管T2和晶体管T1的使用寿命，节约成本。

更进一步地，在本申请实施例中，电动汽车高压主开关驱动电路还包括二极管D1，所述二极管D1的阳极与一个输入端相连，所述二极管D1的阴极连接在电阻R1和晶体管T1的漏极的连接处。优选地，在本申请实施例中，所述二极管D1选用的是锗管。

具体地，所述二极管D1的阳极与电子维修开关信号相连，可以防止电源反接，使得整个电动汽车高压主开关驱动电路更加安全可靠。

优选地，在本申请实施例中，所述晶体管T1为NMOS管，可以实现该电动汽车高压主开关驱动电路的与门高边输出。并且，所述三极管T2为NPN型三极管。

在实际应用中，电子维修开关和高压互锁开关可以为多个串联而成，也可以为单个，根据实际情况进行选取即可。

本申请实施例的电动汽车高压主开关驱动电路的工作原理具体为：

当电子维修开关信号和高压互锁信号均为高电平时，此时输入端V1为高电平，输入端V2也为高电平，输入端V3为低电平，此时，晶体管T1导通，具备驱动高压回路的能力，进而使得与晶体管T1的输出端OUT相连的正极高压回路和负极高压回路连通；

当电子维修开关信号或高压互锁信号为低电平时，即电子维修开关信号或高压互锁信号其中任意信号为低电平时，则对应的一个输入端为低电平，此时晶体管T1关断，不具备驱动高压回路的能力，进而使得与晶体管T1的输出端OUT相连的正极高压回路和负极高压回路断开。

参见图2所示，本申请实施例还提供了一种电动汽车高压配电盒，包括印刷电路板、汽车动力电池包的正极高压回路和汽车动力电池包的负极高压回路。

印刷电路板上布设有上述电动汽车高压主开关驱动电路；汽车动力电池包的正极高压回路布设于所述印刷电路板上，汽车动力电池包的正极高压回路包括第一控制开关K1，所述第一控制开关K1与所述晶体管T1的源极相连；汽车动力电池包的负极高压回路布设于所述印刷电路板上，汽车动力电池包的负极高压回路包括第二控制开关K2，所述第二控制开关K2与所述晶体管T1的源极相连。

在本申请实施例中，采用硬件PCB板集成的方式，将电动汽车高压主开关驱动电路、汽车动力电池包的正极高压回路和汽车动力电池包的负极高压回路均集成在印刷电路板上，实现空间集成，体积较小。

更进一步地，在本申请实施例中，所述汽车动力电池包的正极高压回路还包括与所述第一控制开关K1并联的第三控制开关K3，所述第三控制开关K3一端通过电阻R5与第一控制开关K1的一端相连，另一端与第一控制开关K1的另一端相连。

优选地，在本申请实施例中，所述第一控制开关K1为高压继电器或功率开关管，比如可以为金属-氧化物半导体场效应晶体管MOSFET、绝缘栅双极型晶体管IGBT、晶闸管等。

作为一种较好的实施方式，在本申请实施例中，所述第一控制开关K1为继电器，所述第一控制开关K1的线圈的两端分别连接第一外接控制输入接口IO1、晶体管T1的源极，所述第一控制开关K1的另外两个端子连接正极的高压直流母线接入点。

所述第二控制开关K2为继电器，第二控制开关K2的线圈的两端分别连接第二外接控制输入接口IO2、晶体管T1的源极，所述第二控制开关K2的另外两个端子连接负极的高压直流母线接入点。

所述第三控制开关K3的线圈的两端分别连接第三外接控制输入接口IO3、电子维修开关信号，第三控制开关K3的一个端子通过电阻R5后连接一个正极的高压直流母线接入点，第三控制开关K3的另一个端子直接连接另一个正极的高压直流母线接入点。

其中，第一外接控制输入接口IO1和第二外接控制输入接口IO2均为主继电器的外接控制输入接口，第三外接控制输入接口IO3为预充继电器的外接控制输入接口。

在本申请实施例中，第一外接控制输入接口IO1、第二外接控制输入接口IO2、第三外接控制输入接口IO3均采用连接器的形式，提升了可靠性与稳定性。

本申请实施例的电动汽车高压配电盒的工作原理为：

当电子维修开关信号和高压互锁信号均为高电平时，此时输入端V1为高电平，输入端V2也为高电平，输入端V3为低电平，此时，晶体管T1导通，具备驱动高压回路的能力，进而使得与晶体管T1的输出端OUT相连的正极高压回路和负极高压回路连通；

当电子维修开关信号或高压互锁信号为低电平时，即电子维修开关信号或高压互锁信号其中任意信号为低电平时，则对应的一个输入端为低电平，此时晶体管T1关断，不具备驱动高压回路的能力，进而使得与晶体管T1的输出端OUT相连的正极高压回路和负极高压回路断开。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”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申请和简化描述，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申请的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。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申请中的具体含义。

需要说明的是，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等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操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或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”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、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他要素，或者是还包括为这种过程、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。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种电动汽车高压主开关驱动电路，其特征在于，其包括：

两个输入端，两个输入端分别与电子维修开关信号、高压互锁信号相连；

晶体管T1，其栅极与两个输入端均相连，其漏极和栅极相连，其源极为输出端，所述晶体管T1的输出端用于连接汽车动力电池包的正极高压回路和负极高压回路；同时，

当电子维修开关信号和高压互锁信号均为高电平时，晶体管T1打开，使汽车动力电池包的正极高压回路和负极高压回路连通；

当电子维修开关信号或高压互锁信号为低电平时，晶体管T1断开，使汽车动力电池包的正极高压回路和负极高压回路断开；

其中，电子维修开关信号为表征电子维修开关状态的信号，当需要进行维修时，电子维修开关信号为高电平，当不需要进行维修时，电子维修开关信号为低电平；高压互锁信号为表征高压连接器是否松动的信号，当高压连接器松动时，高压互锁信号为高电平，当高压连接器未松动时，高压互锁信号为低电平。

2.如权利要求1所述的电动汽车高压主开关驱动电路，其特征在于：

还包括三极管T2、电阻R1、电阻R2、电阻R3和电阻R4，所述电阻R1的一端与一输入端、晶体管T1的漏极均相连，所述电阻R1的另一端与晶体管T1的栅极相连，所述电阻R2连接在晶体管T1的栅极和三极管T2的集电极之间，所述电阻R3连接在三极管T2的基极和发射极之间，所述电阻R4一端与另一输入端相连，另一端与三极管T2的基极相连，所述三极管T2的发射极接地。

3.如权利要求2所述的电动汽车高压主开关驱动电路，其特征在于：

还包括滤波电容C1和滤波电容C2，所述滤波电容C1连接在一输入端和地之间，所述滤波电容C2连接在另一输入端和地之间。

4.如权利要求2所述的电动汽车高压主开关驱动电路，其特征在于：

还包括二极管D1，所述二极管D1的阳极与一个输入端相连，所述二极管D1的阴极连接在电阻R1和晶体管T1的漏极的连接处。

5.如权利要求1所述的电动汽车高压主开关驱动电路，其特征在于：所述晶体管T1为NMOS管。

6.如权利要求2所述的电动汽车高压主开关驱动电路，其特征在于：所述三极管T2为NPN型。

7.一种电动汽车高压配电盒，其特征在于，包括：

印刷电路板，其上布设有如权利要求1至6任一项所述的电动汽车高压主开关驱动电路；

汽车动力电池包的正极高压回路，其布设于所述印刷电路板上，其包括第一控制开关K1，所述第一控制开关K1与所述晶体管T1的源极相连；

汽车动力电池包的负极高压回路，其布设于所述印刷电路板上，其包括第二控制开关K2，所述第二控制开关K2与所述晶体管T1的源极相连。

8.如权利要求7所述的电动汽车高压配电盒，其特征在于：

所述汽车动力电池包的正极高压回路还包括与所述第一控制开关K1并联的第三控制开关K3，所述第三控制开关K3一端通过电阻R5与第一控制开关K1的一端相连，另一端与第一控制开关K1的另一端相连。

9.如权利要求7所述的电动汽车高压配电盒，其特征在于：所述第一控制开关K1为高压继电器或功率开关管。

10.如权利要求7所述的电动汽车高压配电盒，其特征在于：所述第一控制开关K1为继电器，所述第一控制开关K1的线圈的两端分别连接第一外接控制输入接口IO1、晶体管T1的源极，所述第一控制开关K1的另外两个端子连接正极的高压直流母线接入点。

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