CN105799516A - 具有高压余电放电功能的高压控制盒和电动汽车 - Google Patents

Abstract

本申请提出一种具有高压余电放电功能的高压控制盒和电动汽车，其中，具有高压余电放电功能的高压控制盒，在电动汽车处于下电状态时，可以将蓄电池两端或高压电气部件两端的高压余电很快泄放掉，通过结构简单、成本低的控制电路和放电电路，保障了电动汽车在下电状态下，高压***的可靠性和安全性。且放电电路由高压继电器和放电电阻单元构成，采用低压电源电路控制高压继电器，采用高压继电器控制放电回路，保证放电电路和控制电路的电气隔离，保证了用户操作的安全性。

Description

具有高压余电放电功能的高压控制盒和电动汽车

技术领域

本申请涉及电子技术领域，尤其涉及一种具有高压余电放电功能的高压控制盒及电动汽车。

背景技术

高压控制盒作为动力蓄电池和高压电气零部件连接的桥梁，起着电能分配、高压保护等作用。电动汽车高压零部件高压直流输入端为并联设计，且高压零部件大多带有较大的电容，整个高压***总电容为各个高压零部件所带电容之和。

为保证上电安全，动力蓄电池高压上电时，必须启动预充电回路，预充电回路主要有预充电继电器、预充电电阻组成，目前设计要求经过预充电过程后，预充电压达到动力蓄电池最高电压的95％即可。通常，预充电电阻选择阻值为50欧姆(Ω)，功率为100瓦(W)的金属铝壳功率电阻，高压***总电容值大概为1500微法(μF)，根据一阶零状态响应电路，可知时间常数τ＝R*C＝50*1500*10^-6＝75毫秒(ms)，预充电电压达到动力蓄电池总电压的95％大概需要三倍的时间常数，也即有3τ＝225ms左右。

动力蓄电池充电结束或整车下电后，整个高压回路处于不工作状态，理论上高压零部件电容中的余电会一直保存，但由于分布电容、绝缘电阻等的存在，实际上高压零部件电容中的余电会慢慢泄放掉，但可能需要较长的时间。

对于电机控制器等电容值较大的高压零部件，其内部电容中余电容量更大，在检修、维护、更换时，人手触碰这些高压零部件高压输入直流端会带来电击危害，若此时误将高压正负极短接，电容瞬间产生较大电流，带来致命危害。

发明内容

本申请旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本申请的第一个目的在于提出一种具有高压余电放电功能的高压控制盒，该具有高压余电放电功能的高压控制盒实现了在电动汽车下电时，很快将蓄电池两端余电或者高压电气部件两端的余电泄放掉。

本申请的第二个目的在于提出一种电动汽车。

为达上述目的，本申请第一方面实施例提出了一种具有高压余电放电功能的高压控制盒，包括：依次连接的控制电路和放电电路；

所述控制电路，用于在蓄电池充电结束后或者电动汽车的点火开关处于断开状态时，控制所述放电电路导通；

所述放电电路分别与动力蓄电池的输出端和高压电气部件的供电端并联连接，其在处于导通状态时，用于将所述蓄电池的输出端和高压电气部件的供电端的高压电泄放掉。

本申请实施例的具有高压余电放电功能的高压控制盒，在电动汽车处于下电状态时，可以很快将蓄电池两端或高压电气部件两端的高压余电很快泄放掉，通过结构简单、成本低的控制电路和放电电路，保障了电动汽车在下电状态下，高压***的可靠性和安全性。且放电电路由高压继电器和放电电阻单元构成，采用低压电源电路控制高压继电器，采用高压继电器控制放电回路，保证放电电路和控制电路的电气隔离，保证了用户操作的安全性。

为达上述目的，本申请第二方面实施例提出了一种电动汽车，包括：如上所述的具有高压余电放电功能的高压控制盒。

本申请提供的电动汽车，具有高压余电放电功能的高压控制盒，其在电动汽车处于下电状态时，可以很快将蓄电池两端或高压电气部件两端的高压余电很快泄放掉，通过结构简单、成本低的控制电路和放电电路，保障了电动汽车在下电状态下，高压***的可靠性和安全性。且放电电路由高压继电器和放电电阻单元构成，采用低压电源电路控制高压继电器，采用高压继电器控制放电回路，保证放电电路和控制电路的电气隔离，保证了用户操作的安全性。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本申请一个实施例的具有高压余电放电功能的高压控制盒的结构示意图；

图2是本申请另一个实施例的具有高压余电放电功能的高压控制盒的结构示意图；

图3为预充电回路结构示意图

图4是本申请又一个实施例的具有高压余电放电功能的高压控制盒的结构示意图；

图5是本申请一个实施例的电动汽车的结构示意图。

附图标记说明：

控制电路-1；放电电路-2；蓄电池-3；高压电气部件-4；

高压开关-21；放电电阻单元22；第一电阻-R1；第一保险丝-FU1；

第一继电器-11；第一控制电压-V1；第二控制电压-V2；第一二极管-12；

第二二极管-13；限流电阻-R2；按钮开关-14；第二保险丝-FU2；

第一指示灯-5；第二指示灯-6；限流电阻-R3；限流电阻-R4；

第二继电器-15；直流变换器-16；控制芯片-17；限流电阻-R5；

预充电继电器-SHV1；预充电电阻-RHV；充电继电器SHV3；

动力蓄电池主负极继电器-SHV2；限流电阻-R6。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

下面参考附图描述本申请实施例的具有高压余电放电功能的高压控制盒及电动汽车。

图1是本申请一个实施例的具有高压余电放电功能的高压控制盒结构示意图。

如图1所示，该具有高压余电放电功能的高压控制盒包括：依次连接的控制电路1和放电电路2。

所述控制电路1，用于在蓄电池3充电结束后或者电动汽车的点火开关处于断开状态时，控制所述放电电路2导通；所述放电电路2分别与蓄电池3的输出端和高压电气部件4的供电端并联连接，其在处于导通状态时，用于将所述蓄电池的输出端和高压电气部件的供电端的高压电泄放掉。

具体的，本实施例提供的高压控制盒用来连接电动汽车的蓄电池和高压电气部件。在蓄电池充电结束后，或者电动汽车中的点火开关处于断开状态时，将蓄电池处或高压电气部件处的高压电通过放电电路泄放掉。从而保证了在车辆下电状态下，高压部件上无高压存在，提高了车辆在下电状态下的安全性。

其中，放电电路可以采用如图2所示的形式实现。图2为本申请另一个实施例的具有高压余电放电功能的高压控制盒结构示意图。

如图2所示，放电电路2，包括：串联连接的高压开关21和放电电阻单元22。

其中，所述高压开关21在所述控制电路1的控制下，处于导通状态时，与所述放电电阻单元22一起构成放电回路。

具体的，高压开关21可以为高压继电器或高压接触器。

其中，高压开关的型号，可根据蓄电池输出端的电压及放电时的电流确定。

需要说明的是，由于蓄电池输出端或高压电气部件的供电端电压较高，因此高压开关21可采用低压控制，保证高压放电电路和控制电路的电气隔离，提高设计的安全性。

可以理解的是，放电电阻单元的结构形式可以有多种。比如由一个电阻组成、或者两个电阻串联组成、或者由两个电阻并联组成，或者还可以如图2所示的形式，包括两个由第一电阻R1和第一保险丝FU1串联的放电支路。

具体的，放电电阻但也采用并联冗余设计，可以提高通过电流的能力，第一电阻R1上串接高压保险FU1，当第一电阻R1出现短路故障时，保险丝可以断开放电回路的电气连接。其中，第一保险丝的规格可以根据放电电流大小确定，比如为16A高压保险丝。

当高压开关闭合时，放电电路在图1中A点和B点通过高压线束和高压零部件的电容形成放电回路，高压零部件电容中存在的余电经过放电回路泄放掉。

进一步地，为实现对高压开关21的控制，控制电路1，包括：第一继电器11。

所述第一继电器11的控制端与第一控制电压V1和第二控制电压V2连接，所述第一继电器11的输入端与直流供电电压DC连接，所述第一继电器11的输出端与高压开关21的控制端连接；

其中，第一控制电压V1用于表征蓄电池3处于充电状态，第二控制电压V2用于表征电动汽车的点火开关处于导通状态。

其中，第一继电器11可以为常闭型光耦继电器、电磁式继电器、感应式继电器等等。

为简化高压控制盒的设计，第一控制电压可利用充电唤醒电压，第二控制电压可采用点火开关打开后提供的12V电压。

下面以上述第一继电器11为常闭型光耦继电器为例，对该高压控制盒的实现原理进行详细的说明。

首先，常闭型光电耦合继电器的输入端为发光二极管，其工作原理是输入端发光二极管导通后，控制输出端断开。当蓄电池处于充电状态时，第一控制电压控制第一继电器11的二极管导通，第一继电器处于断开状态，从而高压开关断开，使蓄电池继续充电。

或者，当点火开关处于导通状态时，第二控制电压控制第一继电器11的二极管导通，第一继电器处于断开状态，从而高压开关断开，保持点火开关导通状态。

相应的，当电动汽车处于下电状态时，第一控制电压和第二控制电压为零，第一继电器11的输出端处于导通状态，从而直流供电电压通过第一继电器输出给高压开关控制端，高压开关导通，控制蓄电池两端的电压或者高压电气两端的电压通过放电电路泄放调。

进一步地，为防止第一控制电压和第二控制电压互相干扰，该控制电路1，

还包括：第一二极管12和第二二极管13。

其中，所述第一二极管12的阳极与所述第一控制电压V1连接，所述第一二极管12的阴极与所述第一继电器11的控制端和第二二极管13的阴极连接；所述第二二极管13的阳极与第二控制电压V2连接。

另外，控制电路中，还可以如图2所示的形式，在第一二极管12和第二二极管13的阴极和第一继电器11的控制端接入限流电阻R2，从而有效防止了流入第一二极管12、第二二极管13和第一继电器11的控制端的电流过大，提高了第一二极管12、第二二极管13和第一继电器11的可靠性。

进一步地，上述控制电路1，还包括：分别与直流供电电压输出端和所述第一继电器11的输入端连接的按钮开关14。

其中，直流供电电压可以采用电动汽车中的12V常电实现。

具体的，通过在直流供电电压输出端和所述第一继电器11的输入端连接的按钮开关14，从而使用户可以手动控制放电的时机和时间。

当车辆处于充电状态时，第一继电器11输入端由充电唤醒12V供电，R2保证流过第一继电器11中发光二极管的电流满足设计要求，第一继电器11输出端负载断开。同理，当车辆处于上电状态时，ON电12V保证第一继电器11中发光二极管导通，第一继电器11负载输出端同样断开。上述表明，当车辆处于非下电状态时，第一继电器11负载输出端断开，此时即使按下按钮开关，第一继电器11输出端也不输出12V常电。相反，当车辆处于下电状态时，第一继电器11输入端不导通，此时按下按钮开关,12V常电经过第一继电器11输出端输出给高压开关21。

为进一步提高电路的可靠性，如图2所示，在12V常电和按钮开关14之间，还可以串接第二保险丝FU2。

当车辆处于下电状态时，12V常电经过一个低压保险FU2，再经过第一继电器11负载端输出给高压开关控制端。

进一步地，如图2所示，该高压控制盒还可以包括：第一指示灯5和第二指示灯6；所述第一指示灯5与所述按钮开关14的一端和所述第一继电器11的输入端连接；所述第二指示灯6与所述第一继电器11的输出端和所述高压开关21的控制端连接。

其中，第一指示灯5和第二指示灯6可以为LED发光二极管。第一指示灯5为12V常电指示电路，按钮开关14被按下后，第一指示灯5发亮，用于显示12V常电已连接；第二指示灯用于指示下电状态，当12V常电接通后，此时按钮开关14被按下后，若第二指示灯6点亮说明车辆处于下电状态。

另外，还可以在第一指示灯5和第二指示灯6所在的电路中分别串接限流电阻R3和限流电阻R4，从而控制流过第一指示灯5和第二指示灯6的电流在限定的范围内。

需要说明的是，按钮开关14、第一指示灯5和第二指示灯6可以设置在高压控制盒的盒盖上，从而方便用户对高压控制盒的操作和管理。

另外，为保证上电安全，动力蓄电池高压上电以及动力蓄电池充电时，必须启动预充电回路，如图3所示，预充电回路主要有预充电继电器SHV1、预充电电阻RHV、充电继电器SHV3以及动力蓄电池高压负极继电器SHV2组成，目前设计要求经过预充电过程后，预充电总电压达到动力蓄电池最高电压的95％即可，RHV预充电电阻选型为50Ω/100W的铝壳电阻，高压***总电容值大概为1500μF，根据一阶零状态响应电路，可知时间常数τ＝R*C＝50*1500*10-6＝75ms，预充电到95％需要三倍的时间常数，也即有225ms左右。

高压余电放电过程和预充电过程正好相反，由预充电过程可知，放电时间大概也为225ms。人体触摸并按下按钮开关的时间以及放电的时间之和在几秒钟内完成，满足放电要求。

通过上述分析可知，当电动汽车处于下电状态时，用户可以通过按压按钮开关14，来对蓄电池两端电压或者高压电气两端的电压进行泄放，从而保证了用后操作的安全性。

实际操作时，当用户按下按钮开关14后，若第一指示灯5和第二指示灯6都点亮，则说明电动汽车已下电，而若第一指示灯5不亮，则说明12V蓄电池亏电，需要更换电池，而若第一指示灯5亮，但第二指示灯6部亮，则说明现在电动汽车处于上电状态或者充电状态，不能执行放电操作。

本申请实施例提供的具有高压余电放电功能的高压控制盒，在电动汽车处于下电状态时，可以通过按压按钮开关，来将蓄电池两端或高压电气部件两端的高压余电很快泄放掉，通过结构简单、成本低的控制电路和放电电路，保障了电动汽车在下电状态下，高压***的可靠性和安全性。且放电电路由高压继电器和放电电阻单元构成，采用低压电源电路控制高压继电器，采用高压继电器控制放电回路，保证放电电路和控制电路的电气隔离，保证了用户操作的安全性。

为了进一步减少用户的操作，如图4所示，图4为本申请又一个实施例的具有高压余电放电功能的高压控制盒结构示意图。

如图4所示，控制电路1，包括：第二继电器15、直流变换器16和控制芯片17。

其中，所述直流变换器16的输入端与第一继电器11的输出端、第二继电器15的第一控制端及第二继电器115的输入端连接；所述第二继电器15的输出端与高压开关21的控制端连接；所述直流变换器16的输出端与所述控制芯片17的供电端连接；所述控制芯片17的输出端与所述第二继电器115的第二控制端连接。

具体的，第二继电器15可以为常开型光耦继电器、电磁式继电器、感应式继电器等等。

由图3可以看出，在第二继电器15的第一控制端，还可以串接限流电阻R5，来对流入第二继电器15的发光二极管的电流进行限制。

下面以第二继电器15以为常开型光耦继电器为例，对该高压控制盒的工作过程进行详细说明。

电动汽车动力蓄电池充电时，车载充电机提供充电唤醒12V，或者电动汽车点火开关打开后，整车上电时，ON电12V工作。此时第一二极管12或第二二极管13导通，第一继电器11的输入二极管发光，从而使第一继电器断开，从而使蓄电池保持充电状态，或使电动汽车保持上电状态。

当电动汽车下电时，第一控制电压和第二控制电压无输入，第一继电器11的输入端发光二极管不发光，从而12V常电经过一个低压保险Fu2，经过第一继电器11的负载端输出给直流变换器16和第二继电器15。

直流变换器16，将12V常电变换为控制芯片17工作需要的电压，为控制芯片17供电，12V常电经限流电阻R2连接到第二继电器15的发光二极管输入端，第二继电器15发光二极管输出端连接到控制芯片17的I/O口。控制芯片17上电后，首先进行初始化，然后其I/O口输出低电平，从而第二继电器15的发光二极管导通，第二继电器15的输出端闭合，12V常电经第二继电器15的输出给高压开关的控制端，控制高压开关闭合，从而与放电电阻单元构成放电回路，将蓄电池两端或者高压电气两端的高压余电泄放掉。

另外，为保证上电安全，动力蓄电池高压上电以及动力蓄电池充电时，必须启动预充电回路，图3为预充电回路结构示意图。如图3所示，预充电回路主要有预充电继电器SHV1、预充电电阻RHV、充电继电器SHV3以及动力蓄电池主负极继电器SHV2组成，目前设计要求经过预充电过程后，预充电总电压达到动力蓄电池最高电压的95％即可，RHV预充电电阻选型为50Ω/100W的铝壳电阻，高压***总电容值大概为1500μF，根据一阶零状态响应电路，可知时间常数τ＝R*C＝50*1500*10-6＝75ms，预充电到95％需要三倍的时间常数，也即有225ms左右。

高压余电放电过程和预充电过程正好相反，由预充电过程可知，放电时间大概也为225ms。而本实施例中，控制芯片17在上电后，其I/O口即可输出225ms低电平，从而可以保证蓄电池两端的余电被可靠泄放掉。

进一步地，该高压控制盒，还包括：第三指示灯7。

其中，所述第三指示灯7与所述第一继电器11的输出端和直流变换器16的输入端连接。

具体的，当高压控制盒对蓄电池两端的电压进行泄放时，第三指示灯7被点亮，考虑到放电时间非常快，所以第三指示灯7点亮时，基本上放电过程结束，也即第三指示灯7可作为放电已完成状态指示灯。

另外，如图4所示，第三指示灯7上还可以串接限流电阻R6。且第三指示灯7可以安装于高压控制盒盖处，以便于用户查看。

本申请实施例提供的具有高压余电放电功能的高压控制盒，在电动汽车处于下电状态时，常电通过第一继电器和第二继电器输出给高压开关，从而控制放电电路导通，来将蓄电池两端或高压电气部件两端的高压余电很快泄放掉，通过结构简单、成本低的控制电路和放电电路，保障了电动汽车在下电状态下，高压***的可靠性和安全性。且放电电路由高压继电器和放电电阻单元构成，采用低压电源电路控制高压继电器，采用高压继电器控制放电回路，保证放电电路和控制电路的电气隔离，保证了用户操作的安全性。

图5为本申请一个实施例提供的电动汽车的结构示意图。如图5所示，该电动汽车10，包括具有高压余电放电功能的高压控制盒11。

其中，该具有高压余电放电功能的高压控制盒11的具体结构和实现原理，可参照上述实施例的详细描述，此处不再赘述。

本申请实施例提供的电动汽车，在处于下电状态时，具有高压余电放电功能的高压控制盒，会控制蓄电池两端或高压电气部件两端的高压余电很快泄放掉，通过结构简单、成本低的具有高压余电放电功能的高压控制盒，保障了电动汽车在下电状态下，高压***的可靠性和安全性。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

应当理解，本申请的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行***执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (14)

1.一种具有高压余电放电功能的高压控制盒，其特征在于，包括：依次连接的控制电路和放电电路；

所述控制电路，用于在蓄电池充电结束后或者电动汽车的点火开关处于断开状态时，控制所述放电电路导通；

所述放电电路分别与动力蓄电池的输出端和高压电气部件的供电端并联连接，其在处于导通状态时，用于将所述蓄电池的输出端和高压电气部件的供电端的高压电泄放掉。

2.根据权利要求1所述的高压控制盒，其特征在于，所述放电电路包括：串联连接的高压开关和放电电阻单元；

所述高压开关在所述控制电路的控制下，处于导通状态时，与所述放电电阻单元一起构成放电回路。

3.根据权利要求2所述的高压控制盒，其特征在于，所述高压开关为高压继电器或高压接触器。

4.根据权利要求2所述的高压控制盒，其特征在于，所述放电电阻单元包括至少一个由第一电阻和第一保险丝串联的放电支路。

5.根据权利要求1-4任一所述的高压控制盒，其特征在于，所述控制电路，包括：第一继电器；

所述第一继电器的控制端与第一控制电压和第二控制电压连接，所述第一继电器的输入端与直流供电电压连接，所述第一继电器的输出端与高压开关的控制端连接；

其中，第一控制电压用于表征蓄电池处于充电状态，第二控制电压用于表征电动汽车的点火开关处于导通状态。

6.根据权利要求5所述的高压控制盒，其特征在于，所述控制电路，还包括：第一二极管和第二二极管；

所述第一二极管的阳极与所述第一控制电压连接，所述第一二极管的阴极与所述第一继电器的控制端和第二二极管的阴极连接；

所述第二二极管的阳极与所述第二控制电压连接。

7.根据权利要求5所述的高压控制盒，其特征在于，所述第一继电器为常闭型继电器。

8.根据权利要求7所述的高压控制盒，其特征在于，所述控制电路，还包括：分别与直流供电电压输出端和所述第一继电器的输入端连接的按钮开关。

9.根据权利要求8所述的高压控制盒，其特征在于，还包括：第一指示灯和第二指示灯；

所述第一指示灯与所述开关的一端和所述第一继电器的输入端连接；

所述第二指示灯与所述第一继电器的输出端和所述高压开关的控制端连接。

10.根据权利要求7所述的高压控制盒，其特征在于，所述控制电路，还包括：第二继电器、直流变换器和控制芯片；

所述直流变换器的输入端与第一继电器的输出端、第二继电器的第一控制端及第二继电器的输入端连接；

所述第二继电器的输出端与高压开关的控制端连接；

所述直流变换器的输出端与所述控制芯片的供电端连接；

所述控制芯片的输出端与所述第二继电器的第二控制端连接。

11.根据权利要求10所述的高压控制盒，其特征在于，还包括：第三指示灯；

所述第三指示灯与所述第一继电器的输出端和直流变换器的输入端连接。

12.根据权利要求11所述的高压控制盒，其特征在于，还包括：第二电阻；

所述第二电阻的两端分别与所述第一二极管的阴极和第一继电器的控制端连接。

13.根据权利要求12所述的高压控制盒，其特征在于，所述第二继电器为常开型光耦继电器。

14.一种电动汽车，其特征在于，包括如权利要求1-13任一所述的具有高压余电放电功能的高压控制盒。