CN206344713U - 一种电动汽车电机控制器放电控制电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电动汽车电机控制器放电控制电路，它包括逆变电路、低压控制电路、低压供电电路、低压电源、继电器KA1、继电器KA2、继电器KA3、继电器KA4、继电器K1、继电器K2、继电器K3、电阻R1、电阻R2和电容Cdc；低压供电电路给低压控制电路供电，低压控制电路连接逆变电路，逆变电路连接电机；低压电源包括第一高压电源和第二低压电源；等。本实用新型为采用驱动简单、低压供电简洁的高可靠元件的电机控制器放电控制电路。

Description

一种电动汽车电机控制器放电控制电路

技术领域

本实用新型涉及一种电动汽车电机控制器放电控制电路。

背景技术

电机控制器作为电动汽车动力电池与电动汽车驱动电机之间的连接和转换单元，是电动汽车的重要组成部分，直接决定电动汽车动力性能。电机控制器的主要实现将电动汽车上动力电池的高压直流电通过三相逆变电路转换为三相交流电为电机提供电源，进而为汽车的运行提供动力。按照电机控制器内部的功能结构，电机控制器主要包括预充电、直流母线电容、逆变电路、放电控制电路、低压控制电路、低压供电电路。各部分的主要功能是：预充电电路是动力电池接通到直流母线时，预先对并联在直流母线上的直流母线电容进行充电，从而避免大的浪涌电流；直流母线电容为逆变电路提供逆变所需要的纹波电流；逆变电路则完成直流电压到三相交流的转换；低压控制电路的功能是监测和控制整个电机控制器的工作状态、逻辑及与外部设备的通讯；放电控制电路用于泄放直流母线电容残留电荷；低压供电电路为整个控制器内部所需低压电源的来源，当汽车点火开关的ON档接通时，低压供电电路工作；

电动汽车的电机控制器中存在大容量的直流母线电容，在点火开关ON档断开后，电机控制器失去低压电源，逆变电路与动力电池也断开电路连接。直流母线电容因为是储能器件，在逆变电路与动力电池断开连接后，直流母线上仍然是高压，仍将会存有大量电荷，如果没有外部的放电电路，则直流母线电容上的电荷将会长时间残留，在人为打开机盖后存在操作不慎而人身触电或者导致导电体相互接触而造成元器件损坏的可能性。

现有的放电控制电路中，开关器件采用的是电力电子器件IGBT，低压控制电路发出放电信号后，IGBT的驱动电路接收到该信号，并将该信号功率放大，从而驱动IGBT导通，功率电阻并联至直流母线电容，对直流母线电容进行放电，当母线电容上的电压降到一定程度后， IGBT的驱动电路将会掉电，IGBT随即断开，整个工作结束。在整个过程中，低压控制电路的供电电路来自电动汽车ON档开关，当ON档不接通时后，电机控制器的低压供电将将不再取自ON档开关，如果没有其他供电来源，低压控制电路中的数据处理芯片将会瞬间掉电，于是将会导致数据无法来得及保存或其他不利情况。放电电路中的IGBT的驱动电路也将不会工作，母线电容也就无法放电。因此，现有方案在ON档断开后，采用将母线电容上的高压电转换成低压电，由此继续对低压控制电路供电，实现ON断开后保持低压供电一段时间以完成数字处理芯片的数据保存和对直流母线电容的放电等功能。

现有的电机控制器直流电容放电开关常采用IGBT，IGBT作为电力电子器件，对栅极驱动、集电极尖峰电压、集电极浪涌电流、内部温度敏感，易损坏或者失效。现有的电机控制器主开关IGBT对控制电源要求非常高，要求电源电压稳定、纹波小。现有的电机控制器主开关IGBT控制电源和主控板的低压电源在ON关闭后取自直流母线电压，然后通过负载的电压变换电路，将高压转换成合适的IGBT驱动电压和主控板供电电压，为IGBT和主控板提供电源。现有的电机控制器主开关IGBT的驱动复杂，需要设计专门的驱动及保护电路，电路复杂，占用空间，增加了故障点。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种本实用新型提出了一种采用驱动简单、低压供电简洁的高可靠元件的电机控制器放电控制电路。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：一种电动汽车电机控制器放电控制电路，它包括逆变电路、低压控制电路、低压供电电路、低压电源、继电器KA1、继电器KA2、继电器KA3、继电器KA4、继电器K1、继电器K2、继电器K3、电阻R1、电阻R2和电容Cdc；

低压供电电路给低压控制电路供电，低压控制电路连接逆变电路，逆变电路连接电机；

低压电源包括第一高压电源和第二低压电源；继电器KA1包括KA1线圈和KA1主触点，继电器KA2包括KA2线圈和KA2主触点，继电器KA3包括KA3线圈和KA3主触点，继电器KA4包括KA4线圈和KA4主触点，继电器K1包括K1线圈和K1主触点，继电器K2包括K2线圈和 K2主触点，继电器K3包括K3线圈和K3主触点；

第一高压电源正通过K3主触点连接逆变电路的正接线端，K2主触点与电阻R2串联后并联在K3主触点的两端；

第一高压电源负与逆变电路的负接线端连接；

逆变电路的正接线端与逆变电路的负接线端之间设置电容Cdc，电容Cdc两端并联电阻 R1和K1主触点组成的串联电路；

所述的低压控制电路包括处理器、信号放大模块、继电器KA3和继电器KA4；所述的低压供电电路包括继电器KA1和继电器KA2；KA1线圈、KA2线圈、KA3线圈和KA4线圈分别与信号放大模块连接；

第二低压电源具有一个接地端和至少两个正极输出端：第一正极输出端和第二正极输出端；第二电源的接地端连接低压控制电路的接地端，第一正极输出端通过开关on连接低压控制电路的正接线端；第二正极输出端通过KA2主触点连接到低压控制电路的正接线端；第一正极输出端通过K1线圈连接KA1主触点的一端，KA1主触点的另一端接地；

KA3主触头的一端通过K3线圈连接第一正极输出端，KA3的另一端接地；KA4主触头的一端通过K2线圈连接第一正极输出端，KA4主触头的另一端接地。

作为优选方式，第二低压电源为蓄电池。

作为优选方式，开关on与低压控制电路的正接线端之间设置二极管。

作为优选方式，第二低压电源的第二正极输出端与KA2主触点之间设置二极管。

本实用新型的有益效果是：针对目前采用IGBT作为控制放电的开关时IGBT本身的易损坏和失效，以及此IGBT需要复杂的驱动电路、保护电路及为IGBT驱动提供电源的复杂低压供电电路的问题，本实用新型提供一种主动对电容上残留电荷放电的电路，即放电控制电路。通过一个开关元器件，在点火开关关闭后，将一只功率电阻并联至直流母线电容，通过电阻将电容上的电荷快速消耗掉，电容的高压迅速降到安全电压以下。本实用新型采用高压直流继电器，继电器作为一种机械开关，承受尖峰电压和浪涌电流的能力明显。.采用继电器作为放电控制的开关，机械触点，相比IGBT等电力电子器件具有极相当高的可靠性；相比 IGBT等电力电子器件，继电器对控制电路要求更低、范围更宽，设计更简单；相比现在低压供电方式在ON断开后采用直流母线电压变换成低压的方式，本实用新型采用直接从低压蓄电池获取电源，无需转换、稳定可靠。

附图说明

图1为本实用新型实施例的结构示意图；

图2为本实用新型实施例局部结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本实用新型的技术方案，但本实用新型的保护范围不局限于以下所述。

如图1、图2所示，一种电动汽车电机控制器放电控制电路，其特征在于：它包括逆变电路、低压控制电路、低压供电电路、低压电源、继电器KA1、继电器KA2、继电器KA3、继电器KA4、继电器K1、继电器K2、继电器K3、电阻R1、电阻R2和电容Cdc；

低压供电电路给低压控制电路供电，低压控制电路连接逆变电路，逆变电路连接电机；

低压电源包括第一高压电源(比如512V)和第二低压电源(比如12V或者24V)；继电器 KA1包括KA1线圈和KA1主触点，继电器KA2包括KA2线圈和KA2主触点，继电器KA3包括KA3线圈和KA3主触点，继电器KA4包括KA4线圈和KA4主触点，继电器K1包括K1线圈和 K1主触点，继电器K2包括K2线圈和K2主触点，继电器K3包括K3线圈和K3主触点；

第一高压电源正通过K3主触点连接逆变电路的正接线端，K2主触点与电阻R2串联后并联在K3主触点的两端；

第一高压电源负与逆变电路的负接线端连接；

逆变电路的正接线端与逆变电路的负接线端之间设置电容Cdc，电容Cdc两端并联电阻 R1和K1主触点组成的串联电路；

所述的低压控制电路包括处理器、信号放大模块、继电器KA3和继电器KA4；所述的低压供电电路包括继电器KA1和继电器KA2；KA1线圈、KA2线圈、KA3线圈和KA4线圈分别与信号放大模块连接；

第二低压电源具有一个接地端和至少两个正极输出端：第一正极输出端和第二正极输出端；第二电源的接地端连接低压控制电路的接地端，第一正极输出端通过开关on连接低压控制电路的正接线端；第二正极输出端通过KA2主触点连接到低压控制电路的正接线端；第一正极输出端通过K1线圈连接KA1主触点的一端，KA1主触点的另一端接地；

KA3主触头的一端通过K3线圈连接第一正极输出端，KA3的另一端接地；KA4主触头的一端通过K2线圈连接第一正极输出端，KA4主触头的另一端接地。

优选地，第二低压电源为蓄电池。

优选地，开关on与低压控制电路的正接线端之间设置二极管。

优选地，第二低压电源的第二正极输出端与KA2主触点之间设置二极管。

本实用新型放电控制电路包括放电主电路及其控制电路：放电主电路实现电容残留电荷的泄放；其控制电路用于对放电主电路进行控制。本实用新型中的继电器对控制电源要求就相对宽松，输入电压在某个范围就行，而不一定要求稳定在某个值上，本身对电源要求不高，相对IGBT更可靠。本实用新型中继电器的控制电源直接取自电动汽车常备低压蓄电池，无需高压至低压的转换。本实用新型中采用的继电器的控制十分简单，只需采用开关接通至低压蓄电池即可。

本实用新型电机控制器的放电主电路采用继电器作为开关，电机控制器低压控制电路的供电方式来自汽车的低压蓄电池。.放电电路继电器作为主开关，省去了采用其他器件所必须的复杂的驱动及电源电源电路，大大提高电机控制器生命周期中的可靠性和可维护性；低压供电来源只有电动汽车低压蓄电池，没有其他来源，稳定可靠、电路简单。

假设Cdc为1000uF，要求充电时间为t1＝300mS，放电时间t2＝3S，根据充电和放电时间 3RC

即对于充电：3*R1*Cdc＝300mS

Cdc＝1000uF＝1mF

R1＝300/3/1＝100Ω

对于放电：3*R2*Cdc＝3S

Cdc＝1000uF＝1mF＝0.001F

R2＝3/3/0.001＝1K

本实用新型的工作原理是：假设低压蓄电池为常用的+12V，当驾驶员将点火开关打到 ON档，即图2中ON闭合，低压供电电路将+12V输入到低压控制电路，低压控制电路中的处理器得电。一方面，处理器检测到ON信号后，闭合KA2，于是低压控制电路由常电与+12V同时供电；另一方面，低压控制电路接受整车的控制，发出信号闭合继电器KA4，K2得电，于是，通过图1中的R2对Cdc进行充电，经过时间t1后，Cdc充电完成，处理器发出控制信号，闭合KA3，闭合KA3之后，处理器发出控制信号断开KA4，K3得电，K2掉电，K3 将充电回路R2、K2短路，DC/AC通过K3供电，电机控制器上电结束，可以开始正常工作。

当驾驶员将点火开关ON断开后，低压控制电路检测到ON信号丢失，立即断开继电器 KA4，K3掉电，因为Cdc上仍有高压电，处理器将发出控制信号闭合KA1，于是K1得电， Cdc上的电通过图1中电阻R1，进行释放。释放时间t2由R1和Cdc共同决定，在经过t3(t3 为设置的参数，t3＞t2)时间后，Cdc已经释放到安全电压以下，处理器发出控制信号，断开 KA2，低压控制电路掉电，KA1随即掉电，至此，整个过程结束。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，应当指出的是，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种电动汽车电机控制器放电控制电路，其特征在于：它包括逆变电路、低压控制电路、低压供电电路、低压电源、继电器KA1、继电器KA2、继电器KA3、继电器KA4、继电器K1、继电器K2、继电器K3、电阻R1、电阻R2和电容Cdc；

低压供电电路给低压控制电路供电，低压控制电路连接逆变电路，逆变电路连接电机；

低压电源包括第一高压电源和第二低压电源；继电器KA1包括KA1线圈和KA1主触点，继电器KA2包括KA2线圈和KA2主触点，继电器KA3包括KA3线圈和KA3主触点，继电器KA4包括KA4线圈和KA4主触点，继电器K1包括K1线圈和K1主触点，继电器K2包括K2线圈和K2主触点，继电器K3包括K3线圈和K3主触点；

第一高压电源正通过K3主触点连接逆变电路的正接线端，K2主触点与电阻R2串联后并联在K3主触点的两端；

第一高压电源负与逆变电路的负接线端连接；

逆变电路的正接线端与逆变电路的负接线端之间设置电容Cdc，电容Cdc两端并联电阻R1和K1主触点组成的串联电路；

所述的低压控制电路包括处理器、信号放大模块、继电器KA3和继电器KA4；所述的低压供电电路包括继电器KA1和继电器KA2；KA1线圈、KA2线圈、KA3线圈和KA4线圈分别与信号放大模块连接；

第二低压电源具有一个接地端和至少两个正极输出端：第一正极输出端和第二正极输出端；第二电源的接地端连接低压控制电路的接地端，第一正极输出端通过开关on连接低压控制电路的正接线端；第二正极输出端通过KA2主触点连接到低压控制电路的正接线端；第一正极输出端通过K1线圈连接KA1主触点的一端，KA1主触点的另一端接地；

KA3主触头的一端通过K3线圈连接第一正极输出端，KA3的另一端接地；KA4主触头的一端通过K2线圈连接第一正极输出端，KA4主触头的另一端接地。

2.根据权利要求1所述的一种电动汽车电机控制器放电控制电路，其特征在于：第二低压电源为蓄电池。

3.根据权利要求1所述的一种电动汽车电机控制器放电控制电路，其特征在于：开关on与低压控制电路的正接线端之间设置二极管。

4.根据权利要求1或3所述的一种电动汽车电机控制器放电控制电路，其特征在于：第二低压电源的第二正极输出端与KA2主触点之间设置二极管。