CN215186459U - 一种启动电路、电机驱动器及电动汽车 - Google Patents

一种启动电路、电机驱动器及电动汽车 Download PDF

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刘卓
张兆龙
高新杰
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Abstract

本实用新型提供了一种启动电路、电机驱动器及电动汽车，涉及电动汽车技术领域，启动电路与蓄电池和反激式电源电路分别连接，且反激式电源电路与蓄电池连接，启动电路包括：第一电阻、第二电阻、第一电容、第一二极管、第二二极管以及开关管；第一电阻和第一电容串联在蓄电池的正极和负极之间；第二电阻和开关管串联在蓄电池的正极和负极之间；第一二极管并联在开关管的两端；所述第二二极管的负极连接于第一电阻和第一电容之间的第一连接点处，第二二极管的正极连接于第二电阻和开关管之间的第二连接点处，且第二二极管的正极与第一二极管的负极连接。本实用新型的方案有效解决了反激式电源电路在上电瞬间产生电磁噪声的问题。

Description

一种启动电路、电机驱动器及电动汽车
技术领域
本实用新型涉及电动汽车技术领域，特别涉及一种启动电路、电机驱动器及电动汽车。
背景技术
电控系统为新能源电动汽车的核心系统，电控系统主要包括电机驱动器，电机驱动器主要包括控制部分和功率驱动部分。其中，控制部分由低压电子元器件构成，主要作用为输出PWM(脉冲宽度调制)信号，对高压开关管(IGBT)斩波控制，从而达到驱动电机正转或反转，实现车辆前行或倒车。该PWM信号由功率驱动部分进行功率放大，而且由于PWM信号为正电压电平信号，当受到电磁干扰时，IGBT容易出现误导通或误关断的情况，因此通常采用±15V或+15V/-8V的PWM信号，实现对IGBT斩波控制。
现有技术中，电机驱动器的功率驱动部分通常采用小功率反激式电源电路为PWM信号提供±15V或+15V/-8V的电压，而且小功率反激式电源电路的输出功率最大可以达到150W，足以对PWM信号进行功率放大，实现对IGBT斩波控制。
但是，反激式电源电路中存在大量的储能电容、滤波电容、储能电感以及滤波电感等容性和感性负载，在上电瞬间整个回路中会出现瞬态电压和瞬态电流(即du/dt和di/dt)，产生电磁噪声。一方面，电磁噪声会沿着电源线“污染”蓄电池，从而影响其他由蓄电池供电的低压设备；另一方面，电磁噪声会以空间耦合的方式干扰电机驱动器上的其他低压控制信号或低压电子器件，存在失控危险。
实用新型内容
本实用新型实施例提供一种启动电路、电机驱动器及电动汽车，用以解决现有技术中反激式电源电路在上电瞬间会产生电磁噪声，从而影响其他低压设备工作的问题。
为了解决上述技术问题，本实用新型实施例提供如下技术方案：
一种启动电路，所述启动电路与蓄电池和反激式电源电路分别连接，且所述反激式电源电路与所述蓄电池连接，包括：
第一电阻、第二电阻、第一电容、第一二极管、第二二极管以及开关管；
其中，所述第一电阻和所述第一电容串联在所述蓄电池的正极和负极之间；
所述第二电阻和所述开关管串联在所述蓄电池的正极和负极之间；
所述第一二极管并联在所述开关管的两端；
所述第二二极管的负极连接于所述第一电阻和所述第一电容之间的第一连接点处，所述第二二极管的正极连接于所述第二电阻和所述开关管之间的第二连接点处，且所述第二二极管的正极与所述第一二极管的负极连接。
可选地，所述开关管为NMOS管；所述NMOS管的栅极与所述第二电阻连接，所述NMOS管的源极与所述蓄电池的负极连接，所述NMOS管的漏极与所述反激式电源电路的第一供电端连接。
可选地，所述启动电路还包括：
第三电阻，所述第三电阻与所述开关管串联连接后，与所述第一二极管并联连接。
可选地，所述第一二极管为稳压二极管。
可选地，所述启动电路还包括：
第二电容，所述第二电容的一端与所述蓄电池的正极和所述反激式电源电路的第二供电端分别连接，所述第二电容的另一端与所述NMOS管的漏极连接。
可选地，所述第二电容为电解电容。
可选地，所述启动电路还包括：
第三电容，所述第三电容的一端与所述蓄电池的正极和所述反激式电源电路的第二供电端分别连接，所述第三电容的另一端与所述NMOS管的漏极和所述反激式电源电路的第一供电端分别连接。
可选地，所述第三电容为磁片电容。
本实用新型实施例还提供一种电机驱动器，包括反激式电源电路，还包括如权上任一项所述的启动电路，所述启动电路与所述反激式电源电路连接。
本实用新型实施例还提供一种电动汽车，包括如上所述的电机驱动器。
本实用新型的有益效果是：
上述方案中，所述启动电路通过第一电阻、第二电阻以及第一电容组成时间常数电路，控制回路中的开关管的缓慢导通，以实现对反激式电源电路的缓慢开启，避免上电瞬间在整个回路中出现瞬态电压和瞬态电流(即du/dt和di/dt)，降低电压和电流变化的斜率(即du/dt和di/dt)，防止产生的电磁噪声“污染”蓄电池，从而影响其他由所述蓄电池供电的低压设备。
附图说明
图1表示本实用新型实施例的启动电路的示意图。
100-反激式电源电路；101-第一供电端；102-第二供电端；200-第一连接点；300-第二连接点。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例对本实用新型进行详细描述。
本实用新型针对现有技术中反激式电源电路在上电瞬间会产生电磁噪声，从而影响其他低压设备工作的问题，提供一种启动电路、电机驱动器及电动汽车。
如图1所示，本实用新型的实施例提供一种启动电路，所述启动电路与蓄电池和反激式电源电路100分别连接，且所述反激式电源电路100与所述蓄电池连接，包括：
第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容C1、第一二极管D1、第二二极管D2以及开关管Q1；
其中，所述第一电阻R1和所述第一电容C1串联在所述蓄电池的正极和负极之间；
所述第二电阻R2和所述开关管Q1串联在所述蓄电池的正极和负极之间；
所述第一二极管D1并联在所述开关管Q1的两端；
所述第二二极管D2的负极连接于所述第一电阻R1和所述第一电容C1之间的第一连接点200处，所述第二二极管D2的正极连接于所述第二电阻R2和所述开关管Q1之间的第二连接点300处，且所述第二二极管D2的正极与所述第一二极管D1的负极连接。
本实用新型实施例中，所述启动电路通过所述第一电阻R1、所述第二电阻R2以及所述第一电容C1组成时间常数电路，控制回路中的所述开关管Q1的缓慢导通，以实现对所述反激式电源电路100的缓慢开启，避免上电瞬间在整个回路中出现瞬态电压和瞬态电流(即du/dt和di/dt)，降低电压和电流变化的斜率(即du/dt和di/dt)，防止产生的电磁噪声“污染”所述蓄电池，从而影响其他由所述蓄电池供电的低压设备。
这里，所述第一二极管D1能够避免所述开关管Q1的电压过高造成损坏，所述第二二极管D2既可以为所述第一电容C1进行充电，还可以用于对所述开关管Q1的进行电压隔离，保证整个电路的安全性。
需要说明的是，本实用新型实施例的所述启动电路能够达到对所述反激式电源电路100中的储能电容、滤波电容、储能电感以及滤波电感等容性和感性负载的缓慢充电，避免产生电磁噪声，同时也避免了电磁噪声以空间耦合的方式干扰电机驱动器上的其他低压控制信号或低压电子器件。
而且，本实用新型实施例的所述启动电路所包括的元器件为常用器件，不会大幅提升产品的成本，同时，也不会增加PCB布线的工作量，具备产品量化的条件。
还需要说明的是，本实用新型实施例的所述启动电路不仅适用于电动汽车技术领域，还适用于其他采用反激式电源电路的技术领域，能够防止反激式电源电路在上电瞬间产生的电磁干扰。
可选地，所述开关管Q1为NMOS管；所述NMOS管的栅极与所述第二电阻R2连接，所述NMOS管的源极与所述蓄电池的负极连接，所述NMOS管的漏极与所述反激式电源电路100的第一供电端101连接。
需要说明的是，所述反激式电源电路100的第二供电端102与所述蓄电池的正极连接。其中，所述NMOS管的栅源电压(VGS)是随着所述第一电容C1的电压增加而缓慢爬升。
可选地，所述启动电路还包括：
第三电阻R3，所述第三电阻R3与所述开关管Q1串联连接后，与所述第一二极管D1并联连接。
需要说明的是，所述第三电阻R3的一端连接于所述第二连接点处，所述第三电阻R3的另一端连接于所述NMOS管的栅极。
所述第三电阻R3为所述NMOS管的栅极电阻，能够限制所述反激式电源电路100的开启速率，避免由于所述NMOS管开启过快造成抖动。
可选地，所述第一二极管D2为稳压二极管。
需要说明的是，所述稳压二极管的正极与所述NMOS管的源极连接，所述稳压二极管的负极与所述第二二极管D2的正极以及所述第二连接点200处分别连接；所述稳压二极管用于控制所述NOMS管的栅源电压(VGS)，避免所述栅源电压(VGS)过高而造成所述NMOS管的损坏。
可选地，所述启动电路还包括：
第二电容C2，所述第二电容C2的一端与所述蓄电池的正极和所述反激式电源电路100的第二供电端102分别连接，所述第二电容C2的另一端与所述NMOS管的漏极连接。
需要说明的是，所述第二电容C2为滤波电容。可选地，所述第二电容C2为电解电容，用于滤除回路中的低频信号。
可选地，所述启动电路还包括：
第三电容C3，所述第三电容C3的一端与所述蓄电池的正极和所述反激式电源电路100的第二供电端102分别连接，所述第三电容C3的另一端与所述NMOS管的漏极和所述反激式电源电路100的第一供电端101分别连接。
需要说明的是，所述第三电容C3为滤波电容。可选地，所述第三电容C3为磁片电容，用于滤除回路中的中高频信号。
这里，对本实用新型实施例的所述启动电路的工作原理进行如下说明：
所述NMOS管在上电瞬间的栅源电压为零(即VGS＝0)，处于截止状态，此时，所述第二电容C2和所述第三电容C3无电流通过，所述第一电容C1上的电压也为零，所述第二二极管D2被所述第一电容C1短接到所述蓄电池的负极，即短接到地(GND)，所述第二二极管D2开始导通，所述蓄电池(+12V)通过所述第一电阻R1和所述第二电阻R2不断地为所述第一电容C1充电，直至所述第一电容C1上的电压达到+12V。
在所述第一电容C1上的电压缓慢抬升的过程中，所述NMOS管的栅源电压(VGS)也不断增加，直至达到开启电压阈值(VTH)，此时缓慢导通，所述第二电容C2、所述第三电容C3以及所述反激式电源电路100逐渐有电流通过，但是，此时电流很小。在所述NMOS管的栅源电压(VGS)由所述开启电压阈值(VTH)达到正常开启电压时，所述NMOS管完全导通，通过所述第二电容C2、所述第三电容C3以及所述反激式电源电路100的电流逐渐增加，直至达到正常工作电路，此时所述反激式电源电路100开始正常运行工作。
由于整个启动过程中，所述第一电容C1的电压是缓慢抬升的，所述NMOS管也是缓慢导通的，因此所述反激式电源电路100上的电压和电流也是缓慢爬升的。
本实用新型实施例还提供一种电机驱动器，包括反激式电源电路100，还包括如上任一项所述的启动电路，所述启动电路与所述反激式电源电路100连接。
本实用新型实施例的所述电机驱动器，包括如上所述的启动电路，则上述的启动电路的所有实施例均适用于该电机驱动器，且均能达到相同或相似的有益效果。
需要说明的是，所述反激式电源电路100能够将蓄电池提供的+12V电源转化为本实用新型实施例中所述电机驱动器的控制部分所需要的±15V或+15V/-8V的电源电压，为PWM信号提供供电，以实现采用±15V或+15V/-8V的PWM信号对IGBT斩波控制，而且所述启动电路能够缓慢开启所述反激式电源电路100，避免电磁噪声的产生，防止PWM信号受到电磁干扰出现IGBT误导通或误关断的情况。
本实用新型实施例还提供一种电动汽车，包括如上所述的电机驱动器。
需要说明的是，本实用新型实施例的所述电动汽车，包括如上所述的电机驱动器，则上述的电机驱动器的所有实施例均适用于该电动汽车，且均能达到相同或相似的有益效果，在此不再赘述。
以上所述的是本实用新型的优选实施方式，应当指出对于本技术领域的普通人员来说，在不脱离本实用新型所述的原理前提下还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种启动电路，所述启动电路与蓄电池和反激式电源电路分别连接，且所述反激式电源电路与所述蓄电池连接，其特征在于，包括：
第一电阻、第二电阻、第一电容、第一二极管、第二二极管以及开关管；
其中，所述第一电阻和所述第一电容串联在所述蓄电池的正极和负极之间；
所述第二电阻和所述开关管串联在所述蓄电池的正极和负极之间；
所述第一二极管并联在所述开关管的两端；
所述第二二极管的负极连接于所述第一电阻和所述第一电容之间的第一连接点处，所述第二二极管的正极连接于所述第二电阻和所述开关管之间的第二连接点处，且所述第二二极管的正极与所述第一二极管的负极连接。
2.根据权利要求1所述的启动电路，其特征在于，所述开关管为NMOS管；所述NMOS管的栅极与所述第二电阻连接，所述NMOS管的源极与所述蓄电池的负极连接，所述NMOS管的漏极与所述反激式电源电路的第一供电端连接。
3.根据权利要求1所述的启动电路，其特征在于，还包括：
第三电阻，所述第三电阻与所述开关管串联连接后，与所述第一二极管并联连接。
4.根据权利要求1所述的启动电路，其特征在于，所述第一二极管为稳压二极管。
5.根据权利要求2所述的启动电路，其特征在于，还包括：
第二电容，所述第二电容的一端与所述蓄电池的正极和所述反激式电源电路的第二供电端分别连接，所述第二电容的另一端与所述NMOS管的漏极连接。
6.根据权利要求5所述的启动电路，其特征在于，所述第二电容为电解电容。
7.根据权利要求2所述的启动电路，其特征在于，还包括：
第三电容，所述第三电容的一端与所述蓄电池的正极和所述反激式电源电路的第二供电端分别连接，所述第三电容的另一端与所述NMOS管的漏极和所述反激式电源电路的第一供电端分别连接。
8.根据权利要求7所述的启动电路，其特征在于，所述第三电容为磁片电容。
9.一种电机驱动器，包括反激式电源电路，其特征在于，还包括如权利要求1至8中任一项所述的启动电路，所述启动电路与所述反激式电源电路连接。
10.一种电动汽车，其特征在于，包括如权利要求9所述的电机驱动器。
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