CN116155075A - 一种电动车主动放电电路及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动车主动放电电路及方法，所述放电电路包括主动放电电阻、开关管、母线电容、逻辑管理单元、低压控制单元和驱动单元；所述主动放电电阻和所述开关管串联在母线电容的两端；所述逻辑管理单元一端和所述驱动单元串联后与所述开关管连接，所述逻辑管理单元另一端与所述低压控制单元连接；所述驱动单元用于对所述开关管进行开闭控制。通过在高压侧独立设计供电网络，实现在低压掉电后高压侧放电逻辑以及驱动单元都能够可靠持续运行，保障了整车高压安全。

Description

一种电动车主动放电电路及方法

技术领域

本发明涉及电动汽车技术领域，尤其涉及一种电动车主动放电电路及方法。

背景技术

随着现代电动汽车技术的迅速发展，电动汽车的电压与安全等级越来越高，对于故障状态下的安全保护要求也越来越严苛。在汽车发生碰撞或极端故障工况下，要求控制器能够在规定的时间内完成母线电容中电荷的泄放，同时不会对控制器性能产生衰减影响。目前电控产品对于母线电容的放电采取的措施有被动放电、一般主动发电和紧急主动放电三种策略保障，以实现在正常放电工况和异常放电工况时都能够满足***安全需求。

目前控制器被动放电多采用在高压母线上串联放电电阻形式，产生一定的持续功率消耗。一般主动放电采用低压MCU进行算法控制，通过电机绕组进行快速放电。紧急主动放电多采用放电电阻串联控制开关的形式，当需要执行主动放电时执行闭合开关逻辑，以实现母线电容电荷的快速泄放。

目前控制器紧急主动放电方案在低压侧供电正常时，可以有效实现主动放电逻辑的执行，并可以通过对母线电压的在线监测，实现紧急主动放电故障逻辑诊断，从而避免在主接触器粘连情况下切断主动放电进程，保护放电电阻。但在异常碰撞事件导致低压供电脱落时，紧急主动放电诊断逻辑无法实现，高压母线端的电压无法泄放，对人员安全带来巨大隐患。

发明内容

本发明目的在于提供一种电动车主动放电电路及方法，通过在高压侧独立设计供电网络，实现在低压掉电后高压侧放电逻辑以及驱动单元都能够可靠持续运行，保障了整车高压安全。

为实现上述目的，本发明提供如一种电动车主动放电电路，所述放电电路包括主动放电电阻、开关管、母线电容、逻辑管理单元、低压控制单元和驱动单元；

所述主动放电电阻和所述开关管串联在母线电容的两端；

所述逻辑管理单元一端和所述驱动单元串联后与所述开关管连接，所述逻辑管理单元另一端与所述低压控制单元连接；

所述驱动单元用于对所述开关管进行开闭控制。

进一步的，所述逻辑管理单元另一端和隔离单元串联后与所述低压控制单元连接；

所述隔离单元用于接收所述低压控制单元传输的低压放电信号，并向所述逻辑管理单元发送低压放电指令；

所述隔离单元还用于向所述逻辑管理单元发送高压放电使能信号。

进一步的，所述放电电路还包括紧急供电单元，

所述紧急供电单元一端与所述母线电容一端连接，所述紧急供电单元另一端与所述驱动单元连接；

所述紧急供电单元用于低压侧掉电后，为高压侧进行稳定供电。

进一步的，所述紧急供电单元和诊断锁存单元串联后与所述逻辑管理单元连接；

所述诊断锁存单元用于监控高压侧母线电压的电位状态，并识别出主接触器通断状态。

进一步的，所述紧急供电单元和固定开通单元串联后与所述逻辑管理单元连接；

所述固定开通单元用于实现主接触器粘连时，高压侧尝试性放电；

所述固定开通单元还用于实现主接触器断开时泄放母线电容电荷。

进一步的，所述开关管内部并联有二极管。

进一步的，所述开关管为MOS管。

基于同一发明构思，本发明还提供一种电动车主动放电方法，所述放电方法应用于权利要求1-7任一项的所述放电电路，所述放电方法包括：

低压侧供电异常时，低压控制单元对低压侧放电异常进行诊断，发生电平变化发送至隔离单元，并对固定开通单元进行使能；

所述逻辑管理单元接收所述固定开通单元发送的固定开通单元信号和所述隔离单元发送的高压放电使能信号；

所述逻辑管理单元对各种信号进行整合，最终输出主动放电信号至所述驱动单元，使所述驱动单元进行窄脉宽主动放电。

进一步的，当主接触器粘连故障去除，主接触器断开时，所述固定开通单元泄放母线电容电荷，使母线电压下跌；

当所述诊断锁存单元识别到母线电压下跌时，进行电平翻转锁存，并发送诊断锁存信号至所述逻辑管理单元；

所述逻辑管理单元发送主动放电信号至所述驱动单元，使所述驱动单元由窄脉冲放电状态切换为持续放电状态，并完成母线电压的迅速泄放。

本发明的技术效果和优点：1、本发明对控制器设计采用电路优化设计，在低压侧供电正常条件下可实现主动放电逻辑有效执行，在低压侧异常掉电时控制器可由高压侧进行紧急供电并进行逻辑管理，当主接触器粘连时，能够通过窄脉冲尝试放电，防止放电电阻持续发热烧毁，当主接触器断开时，能够切换持续放电状态实现快速电荷泄放，整体运行可靠安全；

2、通过主动放电电路中设计高低压的隔离单元，能够在正常低压供电时执行有效的主动放电逻辑，并且在异常低压掉电时，能够准确诊断出低压侧异常状态，触发高压侧放电逻辑，结构实现形式简单可靠；通过高压侧电压设计诊断锁存单元，能够间接有效识别出主接触器通断状态，实现电阻自我保护与快速主动放电逻辑，结构简单可靠；

3、通过固定窄脉冲开通单元的设计，能够实现在主接触器粘连时硬件电路进行尝试放电逻辑，防止放电电阻的过热损坏，同时在主接触器断开时泄放电荷，双重作用，提高***的安全放电要求；通过在高压侧独立设计供电网络，实现在低压掉电后，高压侧放电逻辑以及驱动单元都能够可靠持续运行，保障了整车高压安全。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一种电动车主动放电电路的结构示意图；

图2为本发明实施例一种电动车主动放电电路的执行流程波形图。

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，所描述的实施例仅仅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做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。

为解决现有技术的不足，本发明公开了一种电动车主动放电电路，如图1所示，所述放电电路包括主动放电电阻、开关管、母线电容、逻辑管理单元、低压控制单元和驱动单元，

主动放电电阻和开关管串联在母线电容的两端，即串联在高压母线的正负极；

逻辑管理单元一端和驱动单元串联后与开关管连接，逻辑管理单元另一端和隔离单元串联后与低压控制单元连接；

其中，逻辑管理单元用于接收低压侧输出的放电指令。

驱动单元用于接收逻辑管理单元的输出信号，并输出开关信号以驱动开关管，控制开关管的启闭；

驱动单元还用于接收高压侧的供电，实现在低压掉电后能够维持主动放电的状态。

所述隔离单元用于接收低压控制单元传输的低压放电信号；

当低压侧供电正常时，所述隔离单元能够有效的执行低压侧传输放电逻辑，即所述隔离单元向所述逻辑管理单元发送低压放电指令；所述隔离单元采用隔离芯片能够实现低压放电信号向高压隔离传输的功能；

当低压侧供电异常时，所述隔离单元能够维持默认设计状态，并且所述隔离单元像所述高压侧的逻辑管理单元发送高压放电使能信号。

在一些具体的实施例中，所述放电电路还包括紧急供电单元，所述紧急供电单元一端与所述母线电容一端连接，所述紧急供电单元另一端与所述驱动单元连接；

所述紧急供电单元用于对高压侧母线电压进行供电转换，所述紧急供电单元用于低压侧掉电后，为高压侧的电路进行稳定供电。

在一些具体的实施例中，所述紧急供电单元和诊断锁存单元串联后与所述逻辑管理单元连接；

所述诊断锁存单元用于监控高压侧母线电压的电位状态，并做出对应的动作；具体为：

当所述诊断锁存单元检测出母线电压存在非预期下降状态时，输出锁存状态信号至逻辑管理单元；

当所述诊断锁存单元检测出母线电压无明显变化时，则维持默认禁止持续放电状态。

即所述诊断锁存单元能够实现高压主接触器粘连时禁止持续放电，以及主接触器断开后执行持续主动放电的状态诊断。

在一些具体的实施例中，所述紧急供电单元和固定开通单元串联后与所述逻辑管理单元连接；

其中，所述固定开通单元用于在高压侧默认执行窄脉冲开通逻辑；所述固定开通单元用于在低压侧掉电后，高压侧主动尝试性间断放电，实现当主接触器粘连时，对主动放电电阻的达到有效的保护；

同时，所述固定开通单元用于实现主动接触器断开后，泄放母线电容电荷造成母线电压的跌落，从而被诊断锁存单元能够有效识别出主接触器为通断状态。

在一些具体的实施例中，所述开关管内部设有并联的二极管，所述二极管用于防止开关管被击穿，更好的保护开关管。

在一些具体的实施例中，所述开关管为MOS管。

本发明的主动放电电路在执行主动放电时，高压侧电路执行的信号时序，如图2所示：

在t0-t1阶段：高低压侧均处于正常供电状态，高压侧的固定开通逻辑也处于非使能阶段，不输出窄脉冲信号，主动放电驱动单元不执行放电逻辑，主动放电电阻处于空载状态，此时母线电压维持给定值不变。

在t1-t2阶段：在t1时刻，主动放电电路接收到低压侧主动放电指令或者低压侧发生掉电工况，高压侧接收的低压控制逻辑发生了电平变化，进而使能了固定开通逻辑，驱动逻辑受控于固定开通逻辑进行窄脉宽主动放电；由于此时主接触器发生粘连，导致母线电压未发生任何跌落。

在t2-t3阶段：在t2时刻主接触器粘连故障断开，由于此时处于窄脉宽的放电过程，母线电容电荷发生泄放，导致母线电压下跌。

在t3阶段后：在t3时刻高压侧的诊断锁存逻辑识别到了母线电压发生跌落，并进行了电平翻转锁存，使得主动放电驱动逻辑单元由窄脉冲放电状态切换为持续放电状态，并完成母线电压的迅速泄放。

基于同一发明构思，本发明还提供一种电动车主动放电方法，所述放电方法应用于权利要求1-7任一项的所述放电电路，所述放电方法包括：

低压侧放电异常时，低压控制单元对低压侧放电异常进行诊断，发生电平变化发送至隔离单元，并对固定开通单元进行使能；

所述逻辑管理单元接收所述固定开通单元发送的固定开通单元信号和所述隔离单元发送的高压放电使能信号；

所述逻辑管理单元对各种信号进行整合，最终输出主动放电信号至所述驱动单元，使所述驱动单元进行窄脉宽主动放电。

当主接触器粘连故障去除，主接触器断开时，所述固定开通单元泄放母线电容电荷，使母线电压下跌；

当所述诊断锁存单元识别到母线电压下跌时，进行电平翻转锁存，并发送诊断锁存信号至所述逻辑管理单元；

所述逻辑管理单元发送主动放电信号至所述驱动单元，使所述驱动单元由窄脉冲放电状态切换为持续放电状态，并完成母线电压的迅速泄放。

现有的控制器紧急主动放电方案在低压侧供电正常时，可以有效实现主动放电逻辑的执行，并可以通过对母线电压的在线监测，实现紧急主动放电故障逻辑诊断。但在发生碰撞导致低压侧供电脱落时，现有逻辑无法有效运行，其会产生两种非预期的逻辑状态，持续主动放电逻辑和持续不进行主动放电逻辑。当主接触器未断开时，持续主动放电逻辑会造成放电电阻承受过负载而发生失效风险；当主接触器断开时，非持续进行主动放电逻辑会造成母线电压无法在规定的时间内泄放，违背整车高压安全目标。

因此本发明对控制器设计采用电路优化设计，在低压侧供电正常条件下可实现主动放电逻辑有效执行，在低压侧异常掉电时控制器可由高压侧进行紧急供电并进行逻辑管理，当主接触器粘连时，能够通过窄脉冲尝试放电，防止放电电阻持续发热烧毁，当主接触器断开时，能够切换持续放电状态实现快速电荷泄放，整体运行可靠安全。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种电动车主动放电电路，其特征在于，所述放电电路包括主动放电电阻、开关管、母线电容、逻辑管理单元、低压控制单元和驱动单元；

所述主动放电电阻和所述开关管串联在母线电容的两端；

所述逻辑管理单元一端和所述驱动单元串联后与所述开关管连接，所述逻辑管理单元另一端与所述低压控制单元连接；

所述驱动单元用于对所述开关管进行开闭控制。

2.根据权利要求1所述的一种电动车主动放电电路，其特征在于，

所述逻辑管理单元另一端和隔离单元串联后与所述低压控制单元连接；

所述隔离单元用于接收所述低压控制单元传输的低压放电信号，并向所述逻辑管理单元发送低压放电指令；

所述隔离单元还用于向所述逻辑管理单元发送高压放电使能信号。

3.根据权利要求2所述的一种电动车主动放电电路，其特征在于，所述放电电路还包括紧急供电单元，

所述紧急供电单元一端与所述母线电容一端连接，所述紧急供电单元另一端与所述驱动单元连接；

所述紧急供电单元用于低压侧掉电后，为高压侧进行稳定供电。

4.根据权利要求2或3所述的一种电动车主动放电电路，其特征在于，

所述紧急供电单元和诊断锁存单元串联后与所述逻辑管理单元连接；

所述诊断锁存单元用于监控高压侧母线电压的电位状态，并识别出主接触器通断状态。

5.根据权利要求4所述的一种电动车主动放电电路，其特征在于，

所述紧急供电单元和固定开通单元串联后与所述逻辑管理单元连接；

所述固定开通单元用于实现主接触器粘连时，高压侧尝试性放电；

所述固定开通单元还用于实现主接触器断开时泄放母线电容电荷。

6.根据权利要求1或5所述的一种电动车主动放电电路，其特征在于，

所述开关管内部并联有二极管。

7.根据权利要求1或5所述的一种电动车主动放电电路，其特征在于，

所述开关管为MOS管。

8.一种电动车主动放电方法，其特征在于，所述放电方法应用于权利要求1-7任一项的所述放电电路，所述放电方法包括：

低压侧供电异常时，低压控制单元对低压侧放电异常进行诊断，发生电平变化发送至隔离单元，并对固定开通单元进行使能；

所述逻辑管理单元接收所述固定开通单元发送的固定开通单元信号和所述隔离单元发送的高压放电使能信号；

所述逻辑管理单元对各种信号进行整合，最终输出主动放电信号至所述驱动单元，使所述驱动单元进行窄脉宽主动放电。

9.根据权利要求8所述的一种电动车主动放电方法，其特征在于，

当主接触器粘连故障去除，主接触器断开时，所述固定开通单元泄放母线电容电荷，使母线电压下跌；

当所述诊断锁存单元识别到母线电压下跌时，进行电平翻转锁存，并发送诊断锁存信号至所述逻辑管理单元；

所述逻辑管理单元发送主动放电信号至所述驱动单元，使所述驱动单元由窄脉冲放电状态切换为持续放电状态，并完成母线电压的迅速泄放。

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