CN106347170A - 一种电动汽车用电机控制器的主动放电电路 - Google Patents

一种电动汽车用电机控制器的主动放电电路 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电动汽车用电机控制器的主动放电电路，包括放电回路，所述放电回路包括主动放电电阻和泄放开关，所述主动放电电阻和泄放开关串联后与电机控制器的支撑电容并联，还包括信号隔离电路和电源电路，所述信号隔离电路与所述泄放开关相连、用于接收电机控制器的放电指令以控制泄放开关的通断，所述电源电路并联在所述支撑电容的两端并与信号隔离电路的二次侧相连、用于从支撑电容处取电并转换为所述信号隔离电路二次侧所需电源。本发明的电动汽车用电机控制器的主动放电电路具有结构简单、稳定可靠、应用灵活等优点。

Description

一种电动汽车用电机控制器的主动放电电路
技术领域
本发明主要涉及电动汽车技术领域，特指一种电动汽车用电机控制器的主动放电电路。
背景技术
在电动汽车中，电机控制器是实现动力电池电力变换和电机驱动的关键功率部件，其内部集成了大容量的支撑电容，电容上的高压对电器和人身安全存在威胁。因此，许多国家出台了相应的法规，要求在整车停车后或动力电池异常过压时，电机控制器支撑电容在一定时间内必须泄放至安全电压。目前放电方法主要有两种：主动放电和被动放电。被动放电方法一般采用电阻并联在电容两端的方式，电容电荷可通过电阻消耗掉，但这种方式由于电阻值较大的原因导致放电时间长，电阻长期工作也存在失效风险。如图1所示，主动放电方法则由控制器自身监测***状态，在特定状态下（如停车等），发送放电指令，闭合放电电阻回路，达到快速泄放的目的。主动放电电路一般由放电电阻、高压泄放开关、开关控制电路组成，涉及到低压电路和高压电路的隔离及控制，现有方案通常采用光耦（或磁隔离、电容隔离器件）和隔离电源的方式，这种方式有如下缺点：隔离电源价格昂贵，导致方案成本高；隔离电源必须有一次侧供电电源才能工作，导致方案应用不够灵活，不能在无电源提供的场合使用；隔离电源的工作范围一般小于105℃，应用在放电电阻这类发热严重的器件区域时，存在失效风险。
发明内容
本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种结构简单、操作简便、稳定可靠的电动汽车用电机控制器的主动放电电路。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
一种电动汽车用电机控制器的主动放电电路，包括放电回路，所述放电回路包括主动放电电阻和泄放开关，所述主动放电电阻和泄放开关串联后与电机控制器的支撑电容并联，还包括信号隔离电路和电源电路，所述信号隔离电路与所述泄放开关相连、用于接收电机控制器的放电指令以控制泄放开关的通断，所述电源电路并联在所述支撑电容的两端并与信号隔离电路的二次侧相连、用于从支撑电容处取电并转换为所述信号隔离电路二次侧所需电源。
作为上述技术方案的进一步改进：
所述信号隔离电路包括光电耦合器U1、电阻R1、电阻R2和电阻R3，所述电阻R1串联在光电耦合器U1的输入端以起到限流作用并接收放电指令，所述光电耦合器U1的发射极依次经电阻R2和电阻R3后接地，所述电阻R2与电阻R3之间的连接点与泄放开关相连，所述电源电路与所述光电耦合器U1的集电极相连。
所述电源电路包括三极管Q2、三极管Q3、限流电阻R4、偏置电阻R5和二极管D1，所述三极管Q2的集电极与所述二极管D1的正极相连，所述二极管D1的负极与信号隔离电路相连，所述三极管Q2的发射极与三极管Q3的基极相连并经偏置电阻R5与三极管Q3的发射极和支撑电容的正极相连，所述三极管Q2的基极与所述三极管Q3的集电极相连并经限流电阻R4与二极管D1的正极相连。
所述电源电路还包括稳压管Z1和电容C1，所述稳压管Z1与电容C1串联后与所述二极管D1并联，所述稳压管Z1的正极与所述二极管D1的正极相连，所述稳压管Z1的负极经电容C1与二极管D1的负极相连。
所述放电回路还包括被动放电电阻Rd，所述被动放电电阻Rd与所述支撑电容并联。
所述泄放开关为场效晶体管Q1，所述场效晶体管Q1的栅极与所述信号隔离电路相连。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明的电动汽车用电机控制器的主动放电电路，电源电路直接从支撑电容处取电并转换为信号隔离电路二次侧的电源，而不需要额外的低压隔离电源，可在无电源的场合使用，使电路在电机控制器内部的应用和安装更加灵活；另外本放电电路结构简单、操作简便且成本更低。
附图说明
图1为现有技术中的主动放电电路原理图。
图2为本发明的主动放电电路原理图。
图中标号表示：1、放电回路；2、信号隔离电路；3、电源电路。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步描述。
如图2所示，本实施例的电动汽车用电机控制器的主动放电电路，包括放电回路1，放电回路1包括主动放电电阻R6和泄放开关，主动放电电阻R6和泄放开关串联后与电机控制器的支撑电容Cd并联，另外还包括信号隔离电路2和电源电路3，信号隔离电路2与泄放开关相连、用于接收电机控制器的放电指令以控制泄放开关的通断，从而控制放电回路3的通断，电源电路3并联在支撑电容Cd的两端并与信号隔离电路2的二次侧相连、用于从支撑电容Cd处取电并转换为信号隔离电路2二次侧所需电源。本发明的电动汽车用电机控制器的主动放电电路，电源电路3直接从支撑电容Cd处取电并转换为信号隔离电路2的二次侧电源，而不需要额外的低压电源，可在无电源的场合使用，使电路在电机控制器内部的应用和安装更加灵活；另外本放电电路结构简单、操作简便且成本更低。
本实施例中，信号隔离电路2包括光电耦合器U1、电阻R1、电阻R2和电阻R3，电阻R1串联在光电耦合器U1的输入端以起到限流作用并接收放电指令（高电平有效），光电耦合器U1的发射极依次经电阻R2和电阻R3后接地，电阻R2与电阻R3之间的连接点与泄放开关（场效晶体管Q1的栅极）相连，为泄放开关提供栅极驱动，电源电路3与光电耦合器U1的集电极相连。在其它实施例中，光电耦合器U1也可以采用继电器等其它隔离器件代替。
本实施例中，电源电路3完全由分立器件构成，包括PNP三极管Q2、PNP三极管Q3、限流电阻R4、偏置电阻R5和二极管D1，三极管Q2的集电极与二极管D1的正极相连，二极管D1的负极与信号隔离电路2相连，三极管Q2的发射极与三极管Q3的基极相连并经偏置电阻R5与三极管Q3的发射极和支撑电容Cd的正极相连，三极管Q2的基极与三极管Q3的集电极相连并经限流电阻R4与二极管D1的正极相连。另外还包括稳压管Z1和电容C1，稳压管Z1与电容C1串联后与二极管D1并联，稳压管Z1的正极与二极管D1的正极相连，稳压管Z1的负极经电容C1与二极管D1的负极相连。电源电路3在支撑电容Cd降至安全电压（如＜60V）之前，可持续为光电耦合器U1提供可有效驱动泄放开关Q1的电源。具体原理为：R5为Q3提供偏置电压，R4为限流电阻（一般取兆欧级电阻），Z1为电源输出提供稳压，D1为整流二极管，C1为储能电容， Q2与Q3构成电源稳压及电流输出增强通道。
本实施例中，放电回路1还包括被动放电电阻Rd，被动放电电阻Rd与支撑电容并联，其中Q1为N沟通MOSFET，当Q1导通时，支撑电容Cd的电荷快速消耗在电阻R6上，其中R6和Rd的限值根据具体的主动放电和被动放电时间要求进行确定。在放电过程中，会对支撑电容Cd的电压进行监控：当电压降至安全电压后，控制器将停止主动放电指令；若在规定时间内，电压未降至安全电压，则与动力电池连接的主接触器K未断开，控制器可警报提示。
本发明的主动放电电路的电源电路3完全采用分立器件实现，且采用MOSFET作为泄放开关（其为电压驱动型器件，电流消耗非常小，电路的功耗小），不仅可选取小功率的分立器件控制成本，而且工作环境温度可达到更高。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种电动汽车用电机控制器的主动放电电路，包括放电回路（1），所述放电回路（1）包括主动放电电阻和泄放开关，所述主动放电电阻和泄放开关串联后与电机控制器的支撑电容并联，其特征在于，还包括信号隔离电路（2）和电源电路（3），所述信号隔离电路（2）与所述泄放开关相连、用于接收电机控制器的放电指令以控制泄放开关的通断，所述电源电路（3）并联在所述支撑电容的两端并与信号隔离电路（2）的二次侧相连、用于从支撑电容处取电并转换为所述信号隔离电路（2）二次侧所需电源。
2.根据权利要求1所述的电动汽车用电机控制器的主动放电电路，其特征在于，所述信号隔离电路（2）包括光电耦合器U1、电阻R1、电阻R2和电阻R3，所述电阻R1串联在光电耦合器U1的输入端以起到限流作用并接收放电指令，所述光电耦合器U1的发射极依次经电阻R2和电阻R3后接地，所述电阻R2与电阻R3之间的连接点与泄放开关相连，所述电源电路（3）与所述光电耦合器U1的集电极相连。
3.根据权利要求1或2所述的电动汽车用电机控制器的主动放电电路，其特征在于，所述电源电路（3）包括三极管Q2、三极管Q3、限流电阻R4、偏置电阻R5和二极管D1，所述三极管Q2的集电极与所述二极管D1的正极相连，所述二极管D1的负极与信号隔离电路（2）相连，所述三极管Q2的发射极与三极管Q3的基极相连并经偏置电阻R5与三极管Q3的发射极和支撑电容的正极相连，所述三极管Q2的基极与所述三极管Q3的集电极相连并经限流电阻R4与二极管D1的正极相连。
4.根据权利要求3所述的电动汽车用电机控制器的主动放电电路，其特征在于，所述电源电路（3）还包括稳压管Z1和电容C1，所述稳压管Z1与电容C1串联后与所述二极管D1并联，所述稳压管Z1的正极与所述二极管D1的正极相连，所述稳压管Z1的负极经电容C1与二极管D1的负极相连。
5.根据权利要求1或2所述的电动汽车用电机控制器的主动放电电路，其特征在于，所述放电回路（1）还包括被动放电电阻Rd，所述被动放电电阻Rd与所述支撑电容并联。
6.根据权利要求1或2所述的电动汽车用电机控制器的主动放电电路，其特征在于，所述泄放开关为场效晶体管Q1，所述场效晶体管Q1的栅极与所述信号隔离电路（2）相连。
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