CN213846305U - 电机控制器预充电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种电机控制器预充电路，所述预充电路包括预充电阻R、半导体开关、稳压管、电阻R1及固态继电器，其中，预充电阻R的一端连接于开关K1和保险丝F之间，预充电阻R的另一端连接半导体开关的集电极，半导体开关的发射极连接于开关K1和母线电容之间；电阻R1的一端连接半导体开关的门极，另一端连接高压电池的P极；稳压管的阴极连接半导体开关的门极，阳极连接半导体开关的发射极；固态继电器的输出端连接稳压管，信号控制端用于外接控制信号产生电路。本实用新型通过控制固态继电器的导通和关断即可实现对半导体开关的导通和关断控制，从而实现对预充电路的控制。

Description

电机控制器预充电路

技术领域

本实用新型涉及新能源汽车技术领域，尤其涉及一种电机控制器预充电路。

背景技术

随着新能源汽车的发展，电机控制器部分的设计变得越来越重要。由于电机控制器的直流输入测通常有一个起平波作用的母线电容，因此在启动控制器的过程中不能直接闭合控制器和电池包之间的接触器K1，如图1所示。主要由于在闭合瞬间，电容在电路中表现为短路的状态，瞬间的冲击电流很大，会造成电池包，保险以及电容器件的损坏。因此通常需要一个预充电路，先通过一个电阻将电容充电到一定值，在闭合接触器给控制器供电，同时断开预充电路的开关。由于预充电路涉及高压部分电路，需要考虑隔离及安规的需求，目前预充电路的开关K2都是通过继电器/接触器来实现。

现有技术的通过接触器/继电器实现的预充电路主要有以下缺点：

1）合适规格的接触器/继电器型号较少，或者很少有满足车载系统使用的型号，成本较高；

2）通常接触器/继电器的体积较大，且由于内部存在机械部件，对安装有一定的要求，因此无论是安装在单板上还是结构件上都需要特别考虑，占用很大的空间；

3）接触器/继电器内部存在可活动的机械部件，一方面机械触点存在一定的寿命次数，难以满足车载系统的长寿命要求。另一方面，车载系统使用环境振动较为恶劣，增加接触器/继电器的失效风险。

实用新型内容

本实用新型实施例所要解决的技术问题在于，提供一种电机控制器预充电路，以简化结构、降低成本、延长使用寿命。

为了解决上述技术问题，本实用新型实施例提出了一种电机控制器预充电路，应用于电机控制器系统中，电机控制器系统由电机控制器、高压电池、开关K1和保险丝F组成，电机控制器由主控电路以及与主控电路并联的母线电容组成，母线电容一端连接高压电池的N极，另一端连接开关K1，开关K1和通过保险丝F连接高压电池的P极，所述预充电路包括预充电阻R、半导体开关、稳压管、电阻R1及固态继电器，其中，预充电阻R的一端连接于开关K1和保险丝F之间，预充电阻R的另一端连接半导体开关的集电极，半导体开关的发射极连接于开关K1和母线电容之间；电阻R1的一端连接半导体开关的门极，另一端连接高压电池的P极；稳压管的阴极连接半导体开关的门极，阳极连接半导体开关的发射极；固态继电器的输出端连接稳压管，信号控制端用于外接控制信号产生电路。

进一步地，电阻R1由多个电阻串并联组成。

进一步地，稳压管两端还并联有二极管。

进一步地，所述固态继电器为光隔离/磁隔离/电容隔离型固态继电器。

进一步地，所述固态继电器为光耦继电器。

本实用新型的有益效果为：

1）本实用新型不使用接触器/继电器等机械触点器件，可以提高整个系统的可靠性及使用寿命，具有一定的经济效益；

2）本实用新型使用的器件均为PCB板上的器件，可以灵活布置，一方面可以减小设备的体积和安装复杂度，同时可以耐受更高的振动冲击，更加适合车载应用；

3）本实用新型所使用的器件可供选择的种类齐全，不存在供货风险；

4）本实用新型通过电阻稳压管及低成本固态继电器外加一个小电流半导体开关（IGBT/MOSFET）实现，成本优势较使用机械触点的继电器/接触器方案大大提升。

附图说明

图1是现有技术的预充电路的电路图。

图2是本实用新型实施例的电机控制器预充电路的电路图。

图3是本实用新型实施例的电机控制器预充电路的控制方法的流程图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互结合，下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。

本实用新型实施例中若有方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后……）仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本实用新型中若涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

请参照图2，本实用新型实施例的电机控制器预充电路包括预充电阻R、半导体开关、稳压管、电阻R1及固态继电器。

电机控制器预充电路可应用于电机控制器系统中。电机控制器系统由电机控制器、高压电池、开关K1和保险丝F组成，电机控制器由主控电路以及与主控电路并联的母线电容组成，母线电容一端连接高压电池的N极，另一端连接开关K1，开关K1和通过保险丝F连接高压电池的P极。

由于预充回路的开关和电阻相连，因此本实用新型实施例通过半导体开关（MOSFET/IGBT）、稳压管、电阻R1及固态继电器，来实现预充回路的开关。由于目前的固态继电器的输出耐压及负载电流能力均较小，因此需要通过固态继电器实现隔离，而通过IGBT/MOSFET实现耐压和通电流，二者配合共同实现传统接触器/继电器的功能。

半导体开关为MOSFET或IGBT。预充电阻R的一端连接于开关K1和保险丝F之间，预充电阻R的另一端连接半导体开关的集电极，半导体开关的发射极连接于开关K1和母线电容之间。电阻R1的一端连接半导体开关的门极，另一端连接高压电池的P极。稳压管的阴极连接半导体开关的门极，阳极连接半导体开关的发射极。固态继电器的输出端连接稳压管，信号控制端用于外接控制信号产生电路。

如图2所示，本实用新型实施例中半导体开关（IGBT/MOSFET）的门极驱动电源通过电阻R1和稳压管Dz产生。需要预充时，控制电路控制光耦继电器断开，由于母线电容上面没电压，电池电压和母线电容的电压差经过电阻R1和Dz，通过选择合适的电阻和Dz稳压管的稳压值，Dz上会产生一个电压，只要Dz上电压的值超过IGBT/MOSFET的开启电压值，IGBT/MOSFET就会导通，实现对母线电容的充电。不需要充电时，通过控制电路控制光耦继电器导通，电池和母线电容两端的电压全部落在电阻R1两端，Dz两端的电压接近为0，IGBT/MOSFET截止，处于断开状态，结束对母线的充电。本实用新型实施例通过控制光耦继电器的导通和关断即可实现对IGBT/MOSFET的导通和关断控制，从而实现对预充电路的控制。

作为一种实施方式，电阻R1由多个电阻串并联组成。

作为一种实施方式，为了确保IGBT的可靠开通和关断，稳压管两端还并联有二极管。

作为一种实施方式，所述固态继电器为光隔离/磁隔离/电容隔离型固态继电器。

作为一种实施方式，所述固态继电器为光耦继电器。光耦继电器可以是替他任何类型的隔离型固态继电器。

请参照图3，本实用新型实施例采用的电机控制器预充电路的控制方法，包括：

预充步骤：控制固态继电器断开，高压电池电压和母线电容的电压差经过电阻R1和稳压管，使稳压管上电压的值超过半导体开关的开启电压值，半导体开关导通，实现对母线电容的充电；

停充步骤：控制固态继电器导通，使高压电池和母线电容两端的电压全部落在电阻R1两端，稳压管两端的电压趋向为0，半导体开关截止，处于断开状态，结束对母线电容的充电。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同范围限定。

Claims (5)

1.一种电机控制器预充电路，应用于电机控制器系统中，电机控制器系统由电机控制器、高压电池、开关K1和保险丝F组成，电机控制器由主控电路以及与主控电路并联的母线电容组成，母线电容一端连接高压电池的N极，另一端连接开关K1，开关K1和通过保险丝F连接高压电池的P极，其特征在于，所述预充电路包括预充电阻R、半导体开关、稳压管、电阻R1及固态继电器，其中，预充电阻R的一端连接于开关K1和保险丝F之间，预充电阻R的另一端连接半导体开关的集电极，半导体开关的发射极连接于开关K1和母线电容之间；电阻R1的一端连接半导体开关的门极，另一端连接高压电池的P极；稳压管的阴极连接半导体开关的门极，阳极连接半导体开关的发射极；固态继电器的输出端连接稳压管，信号控制端用于外接控制信号产生电路。

2.如权利要求1所述的电机控制器预充电路，其特征在于，电阻R1由多个电阻串并联组成。

3.如权利要求1所述的电机控制器预充电路，其特征在于，稳压管两端还并联有二极管。

4.如权利要求1所述的电机控制器预充电路，其特征在于，所述固态继电器为光隔离/磁隔离/电容隔离型固态继电器。

5.如权利要求4所述的电机控制器预充电路，其特征在于，所述固态继电器为光耦继电器。

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