CN220914953U - 电机控制器的预充电装置、低压电驱动设备及其控制系统 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种低压电驱动设备的电机控制器的预充电装置、低压电驱动设备和低压电驱动设备的控制系统，所述预充电装置包括：壳体，设置于所述电机控制器的外部；以及设置于所述壳体内的：主充电回路，所述主充电回路将所述低压电驱动设备的动力电池和所述电机控制器的电容串联连接，并且包括串联连接在所述动力电池的正极和所述电容之间的第一继电器；以及预充电回路，与所述第一继电器并联连接且包括串联连接的预充电开关和预充电电阻。

Description

电机控制器的预充电装置、低压电驱动设备及其控制系统

技术领域

本公开涉及一种低压电驱动设备的电机控制器的预充电装置、低压电驱动设备以及低压电驱动设备的控制系统。

背景技术

随着对环境保护的关注日益增多，电驱动设备已经成为人们生成生活的主要工具。尤其是，各种类型的电动汽车已逐渐取代了燃油汽车。电驱动设备一般包括电池组或动力电池、电机以及电机控制器。电机控制器中通常设置有大电容。电池组在接通过程中会向电容充电，电容是储能元件，在充电电路闭合瞬间，电容若没有充满能量，那么其充电电流会非常大。如果不对充电电流进行限制，过大的充电电流会对逆变器等元器件造成很大冲击，进而有可能损坏电机控制器，因此不利于电驱动设备的可靠性和安全性。

为了避免电流过大带来的影响，在电池组的输出回路中设置预充电回路，所述预充电回路与输出回路，即主回路中的与电池组的正极电连接的主正继电器并联。当电容两端的电压值小于阈值时，主回路的开关断开，电池组经预充电回路对电容充电，以避免充电电流过大。然而，这种设计方案中的主回路中还包括与电池组的负极电连接的主负继电器，预充电回路一般与电机控制器安装在一起，尤其是安装在逆变器上，系统复杂、不易拆卸维修。另外，已知的方案中不适用于低压电驱动设备。

实用新型内容

因此，本公开的目的在于提供一种低压电驱动设备的电机控制器的预充电装置、低压电驱动设备以及低压电驱动设备的控制系统，所述预充电装置独立于电机控制器，设计简单，在回路中可以使用设备的急停开关和总开关，并且广泛应用于使用低压动力电池的电驱动设备中。

通过下文所述的预充电装置、低压电驱动设备以及低压电驱动设备的控制系统来实现上述目的。

本公开提供了一种低压电驱动设备的电机控制器的预充电装置，所述预充电装置包括：壳体，设置于所述电机控制器的外部；以及设置于所述壳体内的：主充电回路，所述主充电回路将所述低压电驱动设备的动力电池和所述电机控制器的电容串联连接，并且包括串联连接在所述动力电池的正极和所述电容之间的第一继电器；以及预充电回路，与所述第一继电器并联连接且包括串联连接的预充电开关和预充电电阻。

在一实施方式中，所述主充电回路还包括所述低压电驱动设备的急停开关，所述急停开关串联连接在所述动力电池的负极与所述电容之间。

在一实施方式中，所述主充电回路还包括保险丝，所述保险丝串联连接在所述动力电池的正极与所述第一继电器之间。

在一实施方式中，所述动力电池为铅酸电池。

在一实施方式中，所述低压电驱动设备由60V以下的电压驱动。

在一实施方式中，所述预充电装置电连接至所述低压电驱动设备的动力控制单元且由其控制。

在一实施方式中，所述预充电开关为第二继电器。

在一实施方式中，所述第一继电器与所述第二继电器的打开和闭合由所述动力控制单元控制。

在一实施方式中，所述预充电装置还包括预充电控制电路，所述预充电控制电路电连接至所述动力控制单元且包括检测所述主充电回路上的电压的检测模块，将所检测到的电压与阈值电压进行比较的比较模块，以及信号发送模块。

在一实施方式中，所述预充电开关为所述低压电驱动设备的总开关。

本公开还提供了一种低压电驱动设备，所述低压电驱动设备包括如上文所述的预充电装置。

在一实施方式中，所述低压电驱动设备为电动汽车或电动除草机或无人配送车。

本公开还提供了一种低压电驱动设备的控制系统，所述控制系统包括：

预充电装置，包括：

壳体；以及

设置于所述壳体内的：

主充电回路，所述主充电回路将所述低压电驱动设备的动力电池和所述低压电驱动设备的电机控制器的电容串联连接，并且包括串联连接在所述动力电池的正极和所述电容之间的第一继电器；以及

预充电回路，与所述第一继电器并联连接且包括串联连接的预充电开关和预充电电阻；以及

动力控制单元，设置于所述壳体的外部，与所述预充电装置电连接，并且配置为发送控制信号至所述预充电装置。

在一实施方式中，所述动力控制单元还配置为响应于所述低压电驱动设备的总开关的开启来发送闭合信号至所述预充电开关。

在一实施方式中，所述动力控制单元还配置为响应于所述主充电回路上的电压达到阈值电压来发送闭合信号至所述第一继电器。

本公开的实施例的优势在于：取消了主充电回路中的主负继电器，主充电回路中仅设置一个继电器，整个系统更简单；与电机控制器分开设置，例如设置在电机控制器外部的壳体中，易于拆卸维修；在主充电回路中使用低压电驱动设备的急停开关，使设备安全性和可靠性更高；可以使用低压电驱动设备的总开关作为预充电开关，系统更简单；可以广泛应用于使用低压动力电池的电驱动设备中。

附图说明

从下面结合附图详细描述的本公开的优选实施方式中，本公开的优点和目的可以得到更好地理解。为了在附图中更好地显示各部件的关系，附图并非按比例绘制。附图中：

图1示出了根据本公开的一个实施例的低压电驱动设备的电机控制器的预充电装置的示意图；以及

图2示出了根据本公开的一个实施例的低压电驱动设备的控制系统的示意图。

具体实施方式

为了使得本公开的技术方案的目的、技术方案和优点更加清楚，下文中将结合本公开具体实施例的附图，对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。附图中相同的附图标记代表相同的部件。需要说明的是，所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不必然表示数量限制。“包括”、“包含”或者“具有”等类似的词语意指出现该词前面的元件或物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“连通”等类似的词语并非限定于附图中所示的物理的或者机械的连接或连通，而是可以包括与其等效的连接或连通，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

下面，参见图1至图2详细描述本公开的实施例。

如图1所示，根据本公开的预充电装置100包括由细虚线示意性示出的壳体10，所述壳体10设置于低压电驱动设备的电机控制器11的外部。壳体10可以为密闭的电气盒，也可以具有裸露的电气线束。电机控制器11由图1中的粗虚线示意性示出。电机控制器11包括电容2，当然也包括在此未示出的其他电气元件。

预充电装置100还包括设置于壳体10内的主充电回路和预充电回路。主充电回路将低压电驱动设备的动力电池1和电机控制器11的电容2串联连接，并且包括串联连接在动力电池1的正极和电容2之间的第一继电器3。预充电回路与第一继电器3并联连接且包括串联连接的预充电开关5和预充电电阻6。预充电电阻6可以限制充电电流，避免到达电容2的充电电流过大。

主充电回路还包括低压电驱动设备的急停开关4，所述急停开关串联连接在动力电池1的负极与电容2之间。通过将低压电驱动设备的急停开关接入主充电回路，操作人员通过操作急停开关即可切断充电过程，在意外发生时可以实现设备的即时有效关闭，因此提高了设备的可靠性。

主充电回路还包括保险丝7，所述保险丝串联连接在动力电池1的正极与第一继电器3之间。保险丝7在充电电流过大时熔断，因此可以避免充电电流过大给设备带来的损坏，保证设备充电过程的安全性。预充电回路与主充电回路的其中一个连接点可以设置在保险丝7与第一继电器3之间的回路上，另一个连接点可以设置在第一继电器3与电容之间的回路上。

本公开的预充电装置可以应用于动力电池1为铅酸电池的低压电驱动设备中。此外，所述低压电驱动设备可以由60V以下的电压驱动。例如，所述低压电驱动设备可以由48V的电压驱动。

如图2所示，预充电装置100可以电连接至低压电驱动设备的动力控制单元(PowerControl Unit，PCU)200且由其控制。动力控制单元200可以为整个低压电驱动设备的运行提供控制。例如，动力控制单元200可以为整车控制器(Vehicle Control Unit，VCU)，包括电机控制器11。

除了常规的开关类型，预充电开关5还可以采用继电器的类型，因此为预充电装置的第二继电器。例如，预充电开关5可以为具有12V的工作电压的第二继电器

在另外一些示例中，预充电开关5为低压电驱动设备的总开关。例如，预充电开关5为具有48V的工作电压的低压电驱动设备的总开关。以此方式，当低压电驱动设备启动时即开始进行预充电。

在另外一些示例中，第一继电器3与第二继电器的打开和闭合由动力控制单元200控制。

在另外一些示例中，预充电装置100还包括预充电控制电路，所述预充电控制电路电连接至动力控制单元200且包括检测主充电回路上的电压的检测模块，将所检测到的电压与阈值电压进行比较的比较模块，以及信号发送模块。阈值电压可以为预先设置的电压。信号发送模块可以向第一继电器3与预充电开关5发送断开或接通的信号。上述模块可以具有本领域已知的形式，在此不再赘述。

通过上述配置，本公开的预充电装置取消了主充电回路中的主负继电器，整个系统更简单；与电机控制器分开设置，易于拆卸维修；在主充电回路中使用低压电驱动设备的急停开关，使设备可靠性更高；可以使用低压电驱动设备的总开关作为预充电开关，系统更简单；可以广泛应用于使用低压动力电池的电驱动设备中。

本公开的低压电驱动设备包括如上文所述的预充电装置，并且具有本公开的预充电装置所具有的优点。低压电驱动设备可以为电动汽车，例如，高尔夫球车、低速电动汽车等，或为电动除草机或无人配送车等。

如图2所示，本公开的低压电驱动设备的控制系统可以包括上文所述的预充电装置100和动力控制单元200。动力控制单元200设置于壳体10的外部，与预充电装置100电连接，并且配置为发送控制信号至预充电装置100。图2中以虚线示出了信号的发送与接收。本公开中信号的发送和接收可以使用有线方式，也可以使用无线方式。

如图2中虚线所示，动力控制单元200还配置为响应于低压电驱动设备的总开关300的开启来发送闭合信号至预充电开关5。具体来说，当低压电驱动设备启动(即，总开关300被切换到ON)后，接收到其信号的动力控制单元200通电(例如，通12V电压)被唤醒且发送闭合信号(即，接通信号)至预充电开关5，预充电开关5闭合，从而开始预充电。

如图2中虚线所示，动力控制单元200还配置为响应于主充电回路上的电压达到阈值电压来发送闭合信号至第一继电器3。具体来说，当主充电回路上的电压达到设置的阈值电压后，动力控制单元200发送闭合信号(即，接通信号)至第一继电器3，第一继电器3闭合，从而开始通过主充电回路进行充电。此外，动力控制单元200还可以配置为响应于主充电回路上的电压达到阈值电压来发送断开信号至预充电开关5。具体来说，当主充电回路上的电压达到设置的阈值电压后，动力控制单元200发送断开信号至预充电开关5，预充电开关5断开。

通过上述方式，本公开的低压电驱动设备的控制系统可以实现低压电驱动设备的上电过程。

此外，当低压电驱动设备的总开关300被切换到OFF后，作为响应，动力控制单元200发送断开信号至主充电回路中的第一继电器3，实现低压电驱动设备的下电过程。

在预充电回路中的预充电开关5为低压电驱动设备的总开关的情况下，本公开的低压电驱动设备的上电过程和下电过程可以如下所述。

当低压电驱动设备启动(即，总开关300被切换到ON)后，动力电池1通过预充电回路开始预充电，动力控制单元200通电(例如，通12V电压)被唤醒，预充电控制电路中的检测模块开始检测主充电回路上的电压。当主充电回路上的电压达到设置的阈值电压后，动力控制单元200将发送闭合信号(即，接通信号)至主充电回路中的第一继电器3，第一继电器3闭合，从而开始通过主充电回路进行充电。由此，实现了低压电驱动设备的上电过程。

当低压电驱动设备的总开关300被切换到OFF后，预充电回路直接被断开，动力控制单元200响应于其而发送断开信号至主充电回路中的第一继电器3。由此，实现了低压电驱动设备的下电过程。

本公开的低压电驱动设备的控制系统具有本公开的预充电装置和低压电驱动设备所具有的优点，具体如上文所述。

此外，上述披露的各技术特征并不限于已披露的与其它特征的组合，本领域技术人员还可根据公开目的进行各技术特征之间的其它组合，以实现本公开之目的为准。

Claims (15)

1.一种低压电驱动设备的电机控制器的预充电装置，其特征在于，所述预充电装置(100)包括：

壳体(10)，设置于所述电机控制器(11)的外部；以及

设置于所述壳体(10)内的：

主充电回路，所述主充电回路将所述低压电驱动设备的动力电池(1)和所述电机控制器(11)的电容(2)串联连接，并且包括串联连接在所述动力电池(1)的正极和所述电容(2)之间的第一继电器(3)；以及

预充电回路，与所述第一继电器(3)并联连接且包括串联连接的预充电开关(5)和预充电电阻(6)。

2.根据权利要求1所述的预充电装置，其特征在于，所述主充电回路还包括所述低压电驱动设备的急停开关(4)，所述急停开关串联连接在所述动力电池(1)的负极与所述电容(2)之间。

3.根据权利要求1所述的预充电装置，其特征在于，所述主充电回路还包括保险丝(7)，所述保险丝串联连接在所述动力电池(1)的正极与所述第一继电器(3)之间。

4.根据权利要求1所述的预充电装置，其特征在于，所述动力电池(1)为铅酸电池。

5.根据权利要求1所述的预充电装置，其特征在于，所述低压电驱动设备由60V以下的电压驱动。

6.根据权利要求1所述的预充电装置，其特征在于，所述预充电装置(100)电连接至所述低压电驱动设备的动力控制单元(200)且由其控制。

7.根据权利要求6所述的预充电装置，其特征在于，所述预充电开关(5)为第二继电器。

8.根据权利要求7所述的预充电装置，其特征在于，所述第一继电器(3)与所述第二继电器的打开和闭合由所述动力控制单元(200)控制。

9.根据权利要求6所述的预充电装置，其特征在于，所述预充电装置(100)还包括预充电控制电路，所述预充电控制电路电连接至所述动力控制单元(200)且包括检测所述主充电回路上的电压的检测模块，将所检测到的电压与阈值电压进行比较的比较模块，以及信号发送模块。

10.根据权利要求1所述的预充电装置，其特征在于，所述预充电开关(5)为所述低压电驱动设备的总开关。

11.一种低压电驱动设备，其特征在于，所述低压电驱动设备包括如权利要求1至10中任一项所述的预充电装置。

12.根据权利要求11所述的低压电驱动设备，其特征在于，所述低压电驱动设备为电动汽车或电动除草机或无人配送车。

13.一种低压电驱动设备的控制系统，其特征在于，所述控制系统包括：

预充电装置(100)，包括：

壳体(10)；以及

设置于所述壳体(10)内的：

主充电回路，所述主充电回路将所述低压电驱动设备的动力电池(1)和所述低压电驱动设备的电机控制器(11)的电容(2)串联连接，并且包括串联连接在所述动力电池(1)的正极和所述电容(2)之间的第一继电器(3)；以及

预充电回路，与所述第一继电器(3)并联连接且包括串联连接的预充电开关(5)和预充电电阻(6)；以及

动力控制单元(200)，设置于所述壳体(10)的外部，与所述预充电装置(100)电连接，并且配置为发送控制信号至所述预充电装置(100)。

14.根据权利要求13所述的控制系统，其特征在于，所述动力控制单元(200)还配置为响应于所述低压电驱动设备的总开关(300)的开启来发送闭合信号至所述预充电开关(5)。

15.根据权利要求13所述的控制系统，其特征在于，所述动力控制单元(200)还配置为响应于所述主充电回路上的电压达到阈值电压来发送闭合信号至所述第一继电器(3)。