CN208753960U - 高压配电电路及新能源汽车 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种高压配电电路及新能源汽车，所述高压配电电路包括高压电池、电子开关、驱动单元以及负载，其中：所述高压电池的正极经由所述电子开关连接到所述负载的正供电端，且所述高压电池的负极连接到所述负载的负供电端；所述驱动单元的输出端连接到所述电子开关的控制端，且所述驱动单元在流经所述电子开关的电流大于预设值时停止向所述电子开关的控制端输出导通电流。本实用新型通过采用电子开关替代接触器，解决了传统接触器由于电火花，造成寿命短、容易黏连的问题，还通过增加过流保护电路，可有效保护电子开关，即使在负载短路的情况下，也可以有效的保护电子开关不被损坏。

Description

高压配电电路及新能源汽车

技术领域

本实用新型涉及新能源汽车领域，更具体地说，涉及一种高压配电电路及新能源汽车。

背景技术

在现有新能源汽车中，高压配电单元根据整车控制器的指令控制接触器的吸合和断开，从而把高压电池的电能分配给高压用电设备，或者给高压电池充电。上述高压配电单元的高压配电端口包括电空调、电加热装置、电除霜装置和充电机等。

如图1所示为现有典型的高压配电电路，通过控制接触器12的吸合和断开，把高压电池11的电能，传送给负载14，或者实现高压电池11的充电。在电流过大，或者后端负载14短路时，通过熔断保险丝13的方法，保护控制器。

在上述高压配电单元中，由于采用控制接触器12的吸合和断开，来实现高压电源的接通和断开，而在接触器12断开和闭合时，会产生电火花，对接触器12的触点造成灼烧和损坏，严重影响接触器12的接触寿命。并且在电加热装置、电除霜装置等用电设备出现短路的情况下，接触器12吸合时，短路大电流会造成接触器的触点黏连，导致接触器12损坏。

部分厂家采用接触器12和电子开关并联的方案来消除接触器12断开和闭合时产生电火花的问题，但对于负载14短路的情况，同样会导致电子开关和接触器12的损坏。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于在现有新能源汽车的高压配电单元中，采用接触器存在电火花，寿命短，容易黏连的问题，针对上述的问题，提供一种新的高压配电电路及新能源汽车。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案是，提供一种高压配电电路及新能源汽车，该高压配电电路包括高压电池、电子开关、驱动单元以及负载，其中：所述高压电池的正极经由所述电子开关连接到所述负载的正供电端，且所述高压电池的负极连接到所述负载的负供电端；所述驱动单元的输出端连接到所述电子开关的控制端，且所述驱动单元在流经所述电子开关的电流大于预设值时停止向所述电子开关的控制端输出导通电流。

在本实用新型所述的高压配电电路中，所述驱动单元包括驱动芯片和检测子单元，其中：所述驱动芯片的电压输出引脚直接或间接连接到所述电子开关的控制端；所述检测子单元的第一端连接到所述高压电池的正极，且所述检测子单元的第二端连接到所述驱动芯片的过流检测输入引脚。

在本实用新型所述的高压配电电路中，所述电子开关为绝缘栅双极型晶体管，所述绝缘栅双极型晶体管的集电极连接到所述高压电池的正极、发射极连接到所述负载的正供电端；所述驱动单元的输出端连接到所述绝缘栅双极型晶体管的栅极。

在本实用新型所述的高压配电电路中，所述驱动单元包括放大子单元，且所述驱动芯片的电压输出引脚经由所述放大子单元连接到所述绝缘栅双极型晶体管的栅极。

在本实用新型所述的高压配电电路中，所述放大子单元包括第一电阻、第二电阻、第一三极管以及第二三极管，其中：所述第一三极管和第二三极管串联连接在驱动电源和所述负载的正供电端之间，所述驱动芯片的电压输出引脚经由所述第一电阻分别连接到所述第一三极管和第二三极管的基极，且所述第一三极管和第二三极管的连接点经由所述第二电阻连接到所述绝缘栅双极型晶体管的栅极。

在本实用新型所述的高压配电电路中，所述检测子单元包括第三电阻、第四电阻、二极管以及电容，其中：所述驱动芯片的过流检测输入引脚经由所述第三电阻、二极管连接到所述绝缘栅双极型晶体管的集电极，所述第四电阻串联连接在所述二极管的阳极和所述第一三极管、第二三极管的连接点之间；所述电容串联连接在所述绝缘栅双极型晶体管的发射极和所述驱动芯片的过流检测输入引脚之间。

在本实用新型所述的高压配电电路中，所述高压配电电路还包括过流保护电路，且所述高压电池的正极经由所述过流保护电路连接到所述驱动单元的供电输入端；所述电子开关与所述负载的正供电端之间串联连接有保险丝。

在本实用新型所述的高压配电电路中，所述电子开关为金属-氧化物半导体场效应晶体管。

本实用新型还提供一种新能源汽车，包括如上所述的高压配电电路。

在本实用新型所述的新能源汽车中，所述负载为以下之一：电空调、电加热装置、电除霜装置和充电机。

本实用新型的高压配电电路及新能源汽车，通过采用电子开关替代接触器，解决了传统接触器由于电火花，造成寿命短、容易黏连的问题，本实用新型还通过增加过流保护电路，可有效保护电子开关，即使在负载短路的情况下，也可以有效的保护电子开关不被损坏。

附图说明

图1是现有高压配电电路实施例的示意图；

图2是本实用新型高压配电电路第一实施例的示意图；

图3所示为绝缘栅双极型晶体管的极电极和发射极之间的电压Vce随流通电流变化的示意图；

图4是本实用新型高压配电电路第二实施例的示意图；

图5是本实用新型高压配电电路中绝缘栅双极型晶体管过流时的驱动电流流向图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图2所示为本实用新型高压配电电路第一实施例的示意图，该高压配电电路可应用于新能源汽车，以实现高压电池21对车辆上的高压用电设备(例如电空调、电加热装置、电除霜装置等)供电，或为高压电池21充电。本实施例中的高压配电电路包括高压电池21、电子开关Q1、驱动单元22以及负载25，其中：高压电池21的正极经由电子开关Q1连接到负载25的正供电端，且高压电池21的负极连接到负载25的负供电端；驱动单元22的输出端连接到电子开关Q1的控制端，且驱动单元22在流经电子开关Q1的电流大于预设值时切断驱动信号。

上述高压配电电路中，由于电子开关Q1在导通和关断时，没有电火花的产生，不会出现黏连的情况，解决了使用接触器寿命短、容易损坏的问题。

本实用新型的高压配电电路在使用电子开关Q1替代接触器的基础上，还包括过流保护电路23，其中，高压电池21的正极经由过流保护电路23连接到驱动单元22的供电输入端；上述电子开关Q1与负载25的正供电端之间串联连接有保险丝24。通过增加过流保护电路23，可有效保护电子开关Q1，即使在负载25短路的情况下，也可以有效的保护电子开关Q1不被损坏。

上述电子开关Q1具体可采用绝缘栅双极型晶体管(IGBT)，绝缘栅双极型晶体管融合了MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，金属-氧化物半导体场效应晶体管)的高输入阻抗和GTR(Giant Transistor，电力晶体管)的低导通压降两方面的优点，具备易于驱动、导通电流大、自关断、开关频率高(10-40kHz)等特点。如图3所示，在绝缘栅双极型晶体管导通时，绝缘栅双极型晶体管的极电极和发射极之间的电压Vce随流通电流变化的示意图。由图可知，随着流过的电流加大，极电极和发射极之间的压降也会增加，利用上述特性，可对绝缘栅双极型晶体管进行过流保护，并且上述保护过程只有在绝缘栅双极型晶体管处于导通状态时才会触发。当然，在实际应用中电子开关管Q1也可采用其他半导体开关管，例如MOSFET等。

如图4所示是本实用新型高压配电电路第二实施例的示意图，上述驱动单元22包括驱动芯片221和检测子单元222，其中：驱动芯片221的电压输出引脚V0直接或间接连接到电子开关Q1的控制端，用于控制电子开关Q1的导通和关断；检测子单元222的第一端连接到高压电池21的正极，且检测子单元222的第二端连接到驱动芯片221的过流检测输入引脚DESAT。

以下以电子开关Q1采用绝缘栅双极型晶体管(IGBT)为例，对本实施例的高压配电电路进行说明，在实际应用中，电子开关Q1也可以是MOSFET等其他电子开关。在本实施例中，绝缘栅双极型晶体管Q1的集电极连接到高压电池21的正极、发射极连接到负载25的正供电端；驱动单元22的输出端连接到绝缘栅双极型晶体管的栅极。

上述驱动单元22还包括放大子单元223，且驱动芯片221的电压输出引脚V0经由放大子单元223连接到绝缘栅双极型晶体管的栅极。上述放大子单元223包括第一电阻R1、第二电阻R2、第一三极管Q2以及第二三极管Q3，其中：第一三极管Q2和第二三极管Q3串联连接在驱动电源和负载25的正供电端之间，所述驱动芯片221的电压输出引脚V0经由第一电阻R1分别连接到第一三极管Q2和第二三极管Q3的基极，且第一三极管Q2和第二三极管Q3的连接点经由第二电阻R2连接到绝缘栅双极型晶体管的栅极。

上述第一三极管Q2和第二三极管Q3，将驱动芯片221的电压输出引脚V0输出的电流进行放大，以提供足够大的电流，保证绝缘栅双极型晶体管Q1在规定时间内导通和关断。

上述检测子单元222包括第三电阻R3、第四电阻R4、二极管D1以及电容C1，其中：驱动芯片221的过流检测输入引脚DESAT经由第三电阻R3、二极管D1连接到绝缘栅双极型晶体管的集电极，第四电阻R4串联连接在二极管D1的阳极和第一三极管Q2、第二三极管Q3的连接点之间；电容C1串联连接在绝缘栅双极型晶体管的发射极和驱动芯片221的过流检测输入引脚DESAT之间。

当上述过流检测输入引脚DESAT上的电压达到过流保护预设值(假设为7V)后，将触发过流保护。在上述绝缘栅双极型晶体管Q1正常工作时，电流从第一三极管Q2流入，部分经过第二电阻R2，用于使绝缘栅双极型晶体管Q1导通；由于此时绝缘栅双极型晶体管Q1的极电极和发射极之间的电压Vce低于预设值(例如7V)，二极管D1处于正向导通状态，部分电流经过第四电阻R4，二极管D1和电子开关Q1，并流向驱动电源的负极，电流方向如图4中箭头所示。

如图5所示为绝缘栅双极型晶体管Q1过流时的驱动电流流向图，由于绝缘栅双极型晶体管Q1流过的电流超过预设值，绝缘栅双极型晶体管的极电极和发射极之间的电压Vce将发生退保和，从而压降急剧增大超过预设值，此时，二极管D1反向截止。驱动电流从第一三极管Q2流入，部分经过R2，用于使绝缘栅双极型晶体管Q1导通，部分经过第四电阻R4和第三电阻R3，使电容C1上的电压超过预设值，电流方向如图5中箭头所示。当驱动芯片221检测到过流检测输入引脚DESAT的电压超过预设值，判断为过流，关断绝缘栅双极型晶体管Q1，以起到对绝缘栅双极型晶体管Q1进行保护的作用。本实用新型以检测绝缘栅双极型晶体管集电极和发射极的电压差方式，进行过流保护说明，过流保护也可以通过其他方法实现。

本实用新型还提供一种新能源汽车，包括如上所述的高压配电电路。

在上述新能源汽车中，负载25为以下之一：电空调、电加热装置、电除霜装置和充电机。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种高压配电电路，其特征在于，包括高压电池、电子开关、驱动单元以及负载，其中：所述高压电池的正极经由所述电子开关连接到所述负载的正供电端，且所述高压电池的负极连接到所述负载的负供电端；所述驱动单元的输出端连接到所述电子开关的控制端，且所述驱动单元在流经所述电子开关的电流大于预设值时停止向所述电子开关的控制端输出导通电流。

2.根据权利要求1所述的高压配电电路，其特征在于，所述驱动单元包括驱动芯片和检测子单元，其中：所述驱动芯片的电压输出引脚直接或间接连接到所述电子开关的控制端；所述检测子单元的第一端连接到所述高压电池的正极，且所述检测子单元的第二端连接到所述驱动芯片的过流检测输入引脚。

3.根据权利要求2所述的高压配电电路，其特征在于，所述电子开关为绝缘栅双极型晶体管，所述绝缘栅双极型晶体管的集电极连接到所述高压电池的正极、发射极连接到所述负载的正供电端；所述驱动单元的输出端连接到所述绝缘栅双极型晶体管的栅极。

4.根据权利要求3所述的高压配电电路，其特征在于，所述驱动单元包括放大子单元，且所述驱动芯片的电压输出引脚经由所述放大子单元连接到所述绝缘栅双极型晶体管的栅极。

5.根据权利要求4所述的高压配电电路，其特征在于，所述放大子单元包括第一电阻、第二电阻、第一三极管以及第二三极管，其中：所述第一三极管和第二三极管串联连接在驱动电源和所述负载的正供电端之间，所述驱动芯片的电压输出引脚经由所述第一电阻分别连接到所述第一三极管和第二三极管的基极，且所述第一三极管和第二三极管的连接点经由所述第二电阻连接到所述绝缘栅双极型晶体管的栅极。

6.根据权利要求5所述的高压配电电路，其特征在于，所述检测子单元包括第三电阻、第四电阻、二极管以及电容，其中：所述驱动芯片的过流检测输入引脚经由所述第三电阻、二极管连接到所述绝缘栅双极型晶体管的集电极，所述第四电阻串联连接在所述二极管的阳极和所述第一三极管、第二三极管的连接点之间；所述电容串联连接在所述绝缘栅双极型晶体管的发射极和所述驱动芯片的过流检测输入引脚之间。

7.根据权利要求1所述的高压配电电路，其特征在于，所述高压配电电路还包括过流保护电路，且所述高压电池的正极经由所述过流保护电路连接到所述驱动单元的供电输入端；所述电子开关与所述负载的正供电端之间串联连接有保险丝。

8.根据权利要求2所述的高压配电电路，其特征在于，所述电子开关为金属-氧化物半导体场效应晶体管。

9.一种新能源汽车，其特征在于，包括如权利要求1-8中任一项所述的高压配电电路。

10.根据权利要求9所述的新能源汽车，其特征在于，所述负载为以下之一：电空调、电加热装置、电除霜装置和充电机。