CN107298033B - 一种车载双向充电机驱动电路、***及电动汽车 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种车载双向充电机驱动电路、***及电动汽车，其中驱动电路包括：驱动控制单元；电平转换单元，输入端与驱动控制单元连接，输出端与车载双向充电机连接，电平转换单元将驱动控制单元通过输入端输入的工作驱动信号转换为具有目标电平的目标驱动信号，通过输出端输出至车载双向充电机；供电控制单元，与驱动控制单元相连接，接收驱动控制单元输出的供电请求信号，输出供电使能信号；供电电路，与电平转换单元和供电控制单元连接，供电电路接收到供电使能信号时，向电平转换单元供电，在异常工况发生时及时关闭驱动电路，确保车载双向充电机的安全驱动。

Description

一种车载双向充电机驱动电路、***及电动汽车
技术领域
本发明涉及一种汽车部件，尤其涉及一种车载双向充电机驱动电路、***及电动汽车。
背景技术
电动汽车车载双向充电机是一种在电网和电动汽车动力电池之间能够转换能量的装置，具有两种基本功能：充电功能和逆变功能。无论是充电功能还是逆变功能，都必须通过一定的控制算法控制各功率MOS管实现能量的转换，MOS管全部关断时终止能量转换。
由于车载双向充电机中存在较大容值的电解电容，在充电机工作后，电解电容会有较高的残留电压，此时若驱动控制芯片受到干扰或其他因素导致驱动信号异常，例如进行程序烧写操作，会使驱动控制芯片的端口输出状态不可控，容易产生异常驱动信号，容易导致车载双向充电机中上下MOS管直通，此时在车载双向充电机中母线上残存较高电压的情况下，容易产生MOS管炸管甚至更加严重的后果。
发明内容
本发明实施例中提供一种车载双向充电机驱动电路、***及电动汽车，以解决现有技术中若驱动控制芯片受到干扰或其他因素导致驱动信号异常，容易导致车载双向充电机中上下MOS管直通，产生MOS管炸管甚至更加严重的后果的问题。
为了解决上述技术问题，本发明实施例采用如下技术方案：
一方面，本发明实施例提供一种车载双向充电机驱动电路，包括：驱动控制单元，用于输出工作驱动信号及供电请求信号；
电平转换单元，输入端与所述驱动控制单元连接，输出端与车载双向充电机连接，所述电平转换单元用于将所述驱动控制单元通过输入端输入的工作驱动信号转换为具有目标电平的目标驱动信号，并通过输出端输出至所述车载双向充电机；
供电控制单元，与所述驱动控制单元相连接，所述供电控制单元接收所述驱动控制单元输出的供电请求信号，根据所述供电请求信号，在所述驱动控制单元及所述车载双向充电机处于正常工况时，输出供电使能信号；
供电电路，与所述电平转换单元和所述供电控制单元分别连接，所述供电电路接收到所述供电使能信号时，向所述电平转换单元供电；在未接收到所述供电使能信号时，向所述电平转换单元断电。
可选地，该车载双向充电机驱动电路还包括：
过流检测电路，与所述电平转换单元和所述车载双向充电机相连接，所述过流检测电路用于在检测到所述车载双向充电机的输出电流大于设定阈值时，输出关断信号至所述电平转换单元。
可选地，所述供电电路包括：
第一MOS管及第二MOS管；
其中，第一MOS管的栅极连接至所述供电控制单元，所述第一MOS管的第一极接地，所述第一MOS管的第二极连接至所述第二MOS管的栅极，所述第二MOS管的第一极连接至所述电平转换单元，所述第二MOS管的第二极连接至第一电源。
可选地，所述供电电路还包括：
并联连接在所述第一MOS管的栅极与第一级之间的第一电阻及第一电容；
接设在所述第一MOS管的第二极至所述第二MOS管的栅极的连接电路上的第二电阻；
连接在所述第二MOS管的第二极与所述第二MOS管的栅极之间的第三电阻；
第二电容，所述第二电容的一端接设在所述第二MOS管的第一极至所述电平转换单元的连接电路上，另一端接地连接。
可选地，所述电平转换单元的输出端连接有第一电位上拉电路。
可选地，所述电平转换单元具有四个输出端，每一输出端上均连接有一输出电路，所述第一电位上拉电路包括分别在所述输出电路上连接的上拉电阻。
可选地，所述电平转换单元的输入端连接有第二电位上拉电路。
可选地，所述电平转换单元具有四个输入端，每一输入端上均连接有一输入电路，所述第二电位上拉电路包括分别在所述输入电路上连接的上拉电阻。
另一方面，本发明实施例还提供一种车载双向充电机***，包括如上所述的车载双向充电机驱动电路。
另一方面，本发明实施例还提供一种电动汽车，其特征在于，包括如上所述的车载双向充电机***。
本发明的一个或多个实施例具有以下有益效果：
该车载双向充电机驱动电路中，主要通过驱动控制单元输出工作驱动信号，通过电平转换单元将该工作驱动信号进行电平转换，得到目标驱动信号，将其输出至车载双向充电机，以对车载双向充电机进行驱动控制；其中的供电控制单元及供电电路实现对电平转换单元的单独的供电控制，供电控制单元根据驱动控制单元的供电请求信号，通过供电使能信号的发送使供电电路对电平转换单元进行供电或断电，以使驱动控制单元及车载双向充电机处于正常工况时，实现该驱动电路对车载双向充电机的驱动控制，而当驱动控制单元烧写程序过程中驱动信号异常输出时，则实现电平转换单元的断电控制，不输出目标驱动信号，避免因在烧写过程中驱动信号和使能信号异常，导致车载双向充电机中MOS管上下管直通，避免炸管风险，对异常工况进行甄别，在异常工况发生时及时关闭驱动电路，确保车载双向充电机的安全驱动，提升驱动性能。
附图说明
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1表示本发明实施例中车载双向充电机驱动电路的控制逻辑图一；
图2表示本发明实施例中车载双向充电机驱动电路的控制逻辑图二；
图3表示本发明实施例中车载双向充电机驱动电路的内部电路细节图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例中公开一种车载双向充电机驱动电路，结合图1、图2、图3所示，包括：驱动控制单元、电平转换单元U7、供电控制单元及供电电路A。其中，驱动控制单元，用于输出工作驱动信号及供电请求信号。
电平转换单元，输入端与所述驱动控制单元连接，输出端与车载双向充电机连接，所述电平转换单元用于将所述驱动控制单元通过输入端输入的工作驱动信号转换为具有目标电平的目标驱动信号，并通过输出端输出至所述车载双向充电机。
供电控制单元，与所述驱动控制单元相连接，所述供电控制单元接收所述驱动控制单元输出的供电请求信号，根据所述供电请求信号，在所述驱动控制单元及所述车载双向充电机处于正常工况时，输出供电使能信号。
供电电路A，与所述电平转换单元和所述供电控制单元分别连接，所述供电电路A接收到所述供电使能信号时，向所述电平转换单元供电；在未接收到所述供电使能信号时，向所述电平转换单元断电。
该车载双向充电机驱动电路中，主要通过驱动控制单元输出工作驱动信号，通过电平转换单元将该工作驱动信号进行电平转换，得到目标驱动信号，将其输出至车载双向充电机，以对车载双向充电机进行驱动控制；其中的供电控制单元及供电电路A实现对电平转换单元的单独的供电控制，供电控制单元根据驱动控制单元的供电请求信号，通过供电使能信号的发送使供电电路A对电平转换单元进行供电或断电，以使驱动控制单元及车载双向充电机处于正常工况时，实现该驱动电路对车载双向充电机的驱动控制，而当驱动控制单元烧写程序过程中驱动信号异常输出时，则实现电平转换单元的断电控制，不输出目标驱动信号，避免因在烧写过程中驱动信号和使能信号异常，导致车载双向充电机中MOS(Metal-Oxide-Semiconductor，金属-氧化物-半导体)管上下管直通，避免炸管风险，对异常工况进行甄别，在异常工况发生时及时关闭驱动电路，确保车载双向充电机的安全驱动，提升驱动性能。
具体地，该驱动控制单元为DSP(Digital Signal Processor，数字信号处理器)，该供电控制单元为飞思卡尔单片机。
结合图1、图2、图3所示，在车载双向充电机正常工作过程中，由DSP向飞思卡尔单片机发出供电请求信号，飞思卡尔单片机检测整机及驱动控制单元处于正常工况下时，发出供电使能信号，使供电电路A给电平转换单元供电，确保电平转换单元输出给车载双向充电机的驱动信号正常，车载双向充电机中各MOS管不会出现异常工况，在DSP烧写或其他异常工况下，飞思卡尔单片机检测到DSP工作信号异常，会使供电电路A断开，不给电平转换单元供电，防止异常驱动信号导致车载双向充电机中MOS管上下直通。
作为一优选的实施方式，其中，结合图2、图3所示，车载双向充电机驱动电路还包括：
过流检测电路B，与所述电平转换单元和所述车载双向充电机相连接，所述过流检测电路B用于在检测到所述车载双向充电机的输出电流大于设定阈值时，输出关断信号至所述电平转换单元。
该过流检测电路B在当车载双向充电机中发生上下管直通或者其他恶劣工况导致实际电流超过设定值时，输出关断信号至电平转换单元，以使关断驱动信号的输出并锁存，保护整体驱动电路，直到驱动控制单元发出重启信号至电平转换单元后重新使能电平转换单元，使工作驱动信号有效，该过流检测电路B及供电控制单元两部分实现对车载双向充电机的双重保护。
具体地，其中，当驱动控制单元的工作驱动信号为低电平时，驱动车载双向充电机中的功率MOS管；当驱动控制单元的工作驱动信号为高电平时，关断车载双向充电机中的功率MOS管。
作为一优选的实施方式，其中，结合图3所示，该供电电路A包括：第一MOS管Q20及第二MOS管Q13。
其中，第一MOS管Q20的栅极连接至所述供电控制单元，所述第一MOS管Q20的第一极接地，所述第一MOS管Q20的第二极连接至所述第二MOS管Q13的栅极，所述第二MOS管Q13的第一极连接至所述电平转换单元，所述第二MOS管Q13的第二极连接至第一电源。优选地，所述第一MOS管Q20为N沟道型，所述第二MOS管Q13为P沟道型。
优选地，该第一MOS管Q20的第一极为源极，第二极为漏极；该第二MOS管Q13的第一级为漏极，第二极为源极。
如图2所示，驱动控制单元输出工作驱动信号至电平转换单元U7的左侧输入端，供电控制单元通过第一MOS管Q20的栅极输入供电使能信号，第一MOS管Q20在栅极获取到该供电使能信号时导通，继而第二MOS管Q13导通，进而使第一电源给电平转换单元U7供电，实现对供电电路A的供电控制过程。
优选地，该第一电源的电源电压为5V。
作为一优选的实施方式，其中，该供电电路A还包括：并联连接在所述第一MOS管Q20的栅极与第一级之间的第一电阻及第一电容；接设在所述第一MOS管Q20的第二极至所述第二MOS管Q13的栅极的连接电路上的第二电阻；连接在所述第二MOS管Q13的第二极与所述第二MOS管Q13的栅极之间的第三电阻；第二电容，所述第二电容的一端接设在所述第二MOS管Q13的第一极至所述电平转换单元的连接电路上，另一端接地连接。
供电电路A中设置的各电容及电阻组件，通过与第一MOS管Q20及第二MOS管Q13的电路配合，实现电路滤波、分压保护的作用，确保供电电路A中电路结构的良好运行，保护两个MOS管的正常运作，且电路结构简单，集成度高，可靠性强。
进一步地，作为一优选的实施方式，其中，该电平转换单元的输出端连接有第一电位上拉电路，以避免在上电、下电或烧写程序过程中误导通车载双向充电机中功率MOS管，在无驱动信号时，确保各功率MOS管不导通。
具体地，其中该电平转换单元具有四个输出端，每一输出端上均连接有一输出电路，所述第一电位上拉电路包括分别在所述输出电路上连接的上拉电阻。
即该第一电位上拉电路具体为每一输出电路上所设置的上拉电阻，通过设置的上拉电阻确保在无驱动信号时使保持高电平，确保各功率MOS管绝对关断不导通。
具体地，输出电路上连接的上拉电阻的施加电压值为5V。
作为一优选的实施方式，其中，所述电平转换单元的输入端连接有第二电位上拉电路，与在输出端上连接的第一电位上拉电路相配合，进一步避免在上电、下电或烧写程序过程中误导通车载双向充电机中功率MOS管，在无驱动信号时，确保各功率MOS管不导通。
具体地，该电平转换单元具有四个输入端，每一输入端上均连接有一输入电路，所述第二电位上拉电路包括分别在所述输入电路上连接的上拉电阻。
即该第二电位上拉电路具体为每一输入电路上所设置的上拉电阻，通过设置的上拉电阻确保在无驱动信号时使保持高电平，确保各功率MOS管绝对关断不导通。
具体地，输入电路上连接的上拉电阻的施加电压值为3.3V。在电平转换单元的输入和输出端两侧均进行了上拉，以避免在上电、下电或烧写程序过程中误导通功率MOS管，在无驱动信号时，保证在单片机端口高阻态情况下，确保各功率MOS管不导通。
本发明实施例中还公开一种车载双向充电机***，包括如上所述的车载双向充电机驱动电路，对异常工况进行甄别，在异常工况发生时及时关闭驱动电路，避免炸管风险，提升驱动性能。
本发明实施例中还公开一种电动汽车，包括：如上所述的车载双向充电机***，对异常工况进行甄别，在异常工况发生时及时关闭驱动电路，避免炸管风险，提升整车性能。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
尽管已描述了本发明实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。
最后，还需要说明的是，在本发明实施例中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。
以上所述的是本发明的优选实施方式，应当指出对于本技术领域的普通人员来说，在不脱离本发明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发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种车载双向充电机驱动电路，包括驱动控制单元和供电电路，其特征在于，还包括：
电平转换单元，输入端与所述驱动控制单元连接，输出端与车载双向充电机连接，所述电平转换单元用于将所述驱动控制单元通过输入端输入的工作驱动信号转换为具有目标电平的目标驱动信号，并通过输出端输出至所述车载双向充电机；
供电控制单元，与所述驱动控制单元相连接，所述供电控制单元接收所述驱动控制单元输出的供电请求信号，根据所述供电请求信号，在所述驱动控制单元及所述车载双向充电机处于正常工况时，输出供电使能信号；
其中，所述驱动控制单元，用于输出工作驱动信号及供电请求信号；
所述供电电路，与所述电平转换单元和所述供电控制单元分别连接，所述供电电路接收到所述供电使能信号时，向所述电平转换单元供电；在未接收到所述供电使能信号时，向所述电平转换单元断电。
2.根据权利要求1所述的车载双向充电机驱动电路，其特征在于，还包括：
过流检测电路，与所述电平转换单元和所述车载双向充电机相连接，所述过流检测电路用于在检测到所述车载双向充电机的输出电流大于设定阈值时，输出关断信号至所述电平转换单元。
3.根据权利要求1所述的车载双向充电机驱动电路，其特征在于，所述供电电路包括：
第一MOS管及第二MOS管；
其中，第一MOS管的栅极连接至所述供电控制单元，所述第一MOS管的第一极接地，所述第一MOS管的第二极连接至所述第二MOS管的栅极，所述第二MOS管的第一极连接至所述电平转换单元，所述第二MOS管的第二极连接至第一电源。
4.根据权利要求3所述的车载双向充电机驱动电路，其特征在于，所述供电电路还包括：
并联连接在所述第一MOS管的栅极与第一级之间的第一电阻及第一电容；
接设在所述第一MOS管的第二极至所述第二MOS管的栅极的连接电路上的第二电阻；
连接在所述第二MOS管的第二极与所述第二MOS管的栅极之间的第三电阻；
第二电容，所述第二电容的一端接设在所述第二MOS管的第一极至所述电平转换单元的连接电路上，另一端接地连接。
5.根据权利要求1所述的车载双向充电机驱动电路，其特征在于，
所述电平转换单元的输出端连接有第一电位上拉电路。
6.根据权利要求5所述的车载双向充电机驱动电路，其特征在于，所述电平转换单元具有四个输出端，每一输出端上均连接有一输出电路，所述第一电位上拉电路包括分别在所述输出电路上连接的上拉电阻。
7.根据权利要求5所述的车载双向充电机驱动电路，其特征在于，所述电平转换单元的输入端连接有第二电位上拉电路。
8.根据权利要求7所述的车载双向充电机驱动电路，其特征在于，所述电平转换单元具有四个输入端，每一输入端上均连接有一输入电路，所述第二电位上拉电路包括分别在所述输入电路上连接的上拉电阻。
9.一种车载双向充电机***，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述的车载双向充电机驱动电路。
10.一种电动汽车，其特征在于，包括：如权利要求9所述的车载双向充电机***。
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