CN219406357U - 新能源电动车及其开关控制电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种新能源电动车及其开关控制电路，开关控制电路包括开关、第一MOS管、第二MOS管、第一IGBT管、第二IGBT管以及控制模块，通过在开关两端并联两个串联的第一MOS管和第二MOS管，同时并联两个串联的第一IGBT管和第二IGBT管导通，在开关导通前控制第一IGBT管和第二IGBT管导通，再使开关导通，开关零电压吸合；当开关需要断开时，控制第一MOS管和第二MOS管导通，再使开关关断，低压状态下断开触点不会有电弧产生，实现了在开关导通和关断过程中触点无电弧、无高热量产生，延长了开关的使用寿命，提升了开关使用的安全性。

Description

新能源电动车及其开关控制电路

技术领域

本实用新型涉及新能源电动车技术领域，尤其涉及一种新能源电动车及其开关控制电路。

背景技术

现有技术中新能源电动车的开关在流经高压大电流时，开关打开或者闭合时，开关的触点都会产生电弧和电磁干扰，导致开关的使用寿命较短。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种新能源电动车及其开关控制电路，以解决现有技术中新能源电动车的开关在流经高压大电流时开关打开或者闭合时产生电弧和电磁干扰，导致开关的使用寿命较短的问题。

本实用新型实施例第一方面提供一种新能源电动车的开关控制电路，所述开关控制电路包括：

开关；

第一MOS管，其漏极连接所述开关的输入端；

第二MOS管，其源极连接所述第一MOS管的源极，其漏极连接所述开关的输出端；

第一IGBT管，其集电极连接所述开关的输入端；

第二IGBT管，其发射极连接所述第一IGBT管的发射极，其集电极连接所述开关的输出端；

控制模块，其输出端分别连接所述开关的控制端、第一MOS管的栅极、第二MOS管的栅极、所述第一IGBT管的栅极以及所述第二IGBT管的栅极。

优选地，所述控制模块接收到开关导通信号时，所述控制模块向所述第一IGBT管和所述第二IGBT管发送导通信号后，再向所述开关发送导通信号。

优选地，所述控制模块接收到开关关断信号时，所述控制模块向所述第一MOS管和所述第二MOS管发送导通信号后，再向所述开关发送关断信号，再向所述第一MOS管和所述第二MOS管发送关断信号。

优选地，所述开关的输入端还连接供电端，所述开关的输出端还连接电池；

所述开关控制电路还包括：

磁性开关，其输入端连接所述电池，其输出端连接用电设备；

磁性传感器，其与所述磁性开关相邻设置，其输出端连接所述控制模块。

优选地，所述控制模块通过所述磁性传感器检测到充电信号时，向所述第一IGBT管和所述第二IGBT管发送导通信号后，再向所述开关发送导通信号。

优选地，所述控制模块通过所述磁性传感器检测到停止充电信号时，向所述第一MOS管和所述第二MOS管发送导通信号后，再向所述开关发送关断信号，再向所述第一MOS管和所述第二MOS管发送关断信号。

优选地，所述磁性开关包括磁铁、连接杆、第一铜排以及第二铜排，所述磁铁固定在所述连接杆上，所述磁铁上设有线圈，所述第二铜排固定在所述连接杆上，所述第一铜排与所述连接杆滑动连接，并且位于所述磁铁和所述第二铜排之间。

优选地，所述第一铜排上设有第一触点，所述第二铜排上设有第二触点，所述磁性开关闭合时，所述第一触点和所述第二触点相接触，所述磁性传感器与所述第一触点和所述第二触点相邻设置。

本实用新型实施例第二方面提供一种新能源电动车，包括上述第一方面提供的开关控制电路。

本实用新型实施例的技术效果为：通过在开关两端并联两个串联的第一MOS管和第二MOS管，同时并联两个串联的第一IGBT管和第二IGBT管导通，在开关导通前控制第一IGBT管和第二IGBT管导通，此时电流会先经过第一IGBT管和第二IGBT管向后端供电，开关两端电压等于两个IGBT管之间的电压，在使开关导通，开关零电压吸合；当开关需要断开时，控制第一MOS管和第二MOS管导通，再使开关关断，低压状态下断开触点不会有电弧产生，实现了在开关导通和关断过程中触点无电弧、无高热量产生，延长了开关的使用寿命，提升了开关使用的安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对本实用新型实施例的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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例一提供的新能源电动车的开关控制电路的结构示意图；

图2是本实用新型实施例一提供的新能源电动车的开关控制电路的示例一的结构示意图；

图3是本实用新型实施例一提供的新能源电动车的开关控制电路的示例一的上电电流流向图；

图4是本实用新型实施例一提供的新能源电动车的开关控制电路的示例一的上电电流流向图；

图5是本实用新型实施例一提供的新能源电动车的开关控制电路的示例一的断电电流流向图；

图6是本实用新型实施例二提供的新能源电动车的开关控制电路的结构示意图；

图7是本实用新型实施例二提供的新能源电动车的开关控制电路的上电电流流向图；

图8是本实用新型实施例二提供的新能源电动车的开关控制电路的上电电流流向图；

图9是本实用新型实施例二提供的新能源电动车的开关控制电路的断电电流流向图；

图10是本实用新型实施例二提供的新能源电动车的开关控制电路的电路图；

图11是本实用新型实施例二提供的新能源电动车的开关控制电路的磁性开关和磁性传感器工作示意图；

图中：101、开关；102、第一MOS管；103、第二MOS管；104、第一IGBT管；105、第二IGBT管；106、控制模块；202、磁性开关；203、磁性传感器；201、电池；301、供电端；501、连接杆；502、磁铁；503、固定杆；504、第一铜排；506、第二铜排；507、第一触点；508、第二触点。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

应当理解的是，本实用新型能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本实用新型的范围完全地传递给本领域技术人员。在附图中，为了清楚，层和区的尺寸以及相对尺寸可能被夸大自始至终相同附图标记表示相同的元件。

应当明白，当元件或层被称为“在…上”、“与…相邻”、“连接到”或“耦合到”其它元件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其它元件或层，或者可以存在居间的元件或层。相反，当元件被称为“直接在…上”、“与…直接相邻”、“直接连接到”或“直接耦合到”其它元件或层时，则不存在居间的元件或层。应当明白，尽管可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层和/或部分，这些元件、部件、区、层和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层或部分与另一个元件、部件、区、层或部分。因此，在不脱离本实用新型教导之下，下面讨论的第一元件、部件、区、层或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分。

空间关系术语例如“在…下”、“在…下面”、“下面的”、“在…之下”、“在…之上”、“上面的”等，在这里可为了方便描述而被使用从而描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语意图还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，然后，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在…下面”和“在…下”可包括上和下两个取向。器件可以另外地取向(旋转90度或其它取向)并且在此使用的空间描述语相应地被解释。

在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本实用新型的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。

为了彻底理解本实用新型，将在下列的描述中提出详细的结构及步骤，以便阐释本实用新型提出的技术方案。本实用新型的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本实用新型还可以具有其他实施方式。

实施例一

本实用新型实施例一提供一种新能源电动车的开关控制电路，以解决现有技术中新能源电动车的开关在流经高压大电流时开关打开或者闭合时产生电弧和电磁干扰，导致开关的使用寿命较短的问题。

本实用新型实施例一提供的技术方案，如图1所示，提供一种新能源电动车的开关控制电路，开关控制电路包括：

开关101；

第一MOS管102，其漏极连接开关101的输入端；

第二MOS管103，其源极连接第一MOS管102的源极，其漏极连接开关101的输出端；

第一IGBT管104，其集电极连接开关101的输入端；

第二IGBT管105，其发射极连接第一IGBT管104的发射极，其集电极连接开关101的输出端；

控制模块106，其输出端分别连接开关101的控制端、第一MOS管102的栅极、第二MOS管103的栅极、第一IGBT管104的栅极以及第二IGBT管105的栅极。

其中，当开关101需要导通时，控制模块106向第一IGBT管104和第二IGBT管105发送导通信号后，再向开关101发送导通信号。

当开关101需要断开时，控制模块106向第一MOS管102和第二MOS管103发送导通信号后，再向开关101发送关断信号，再向第一MOS管102和第二MOS管103发送关断信号。

作为一种示例，如图2所示，开关101的两端连接供电端301和电池201，供电端301电压为400V，电池201电压为300V，开关101触点电阻为1mΩ，则中间触点开关101的压降约为100V。若直接闭合开关101，高电压会使触点产生电弧，并放出大量的热量。为了消去电弧，并使产生的热量大幅度减小，本示例在开关101的两端并联两个串联的IGBT管，同时两端还并联两个串联的MOS管。

如图3所示，上电后，控制模块106控制第一IGBT管104和第二IGBT管105导通，电流会先从供电端301流出，依次经过第一IGBT管104和第二IGBT管105中的二极管流入电池201，两个IGBT管导通所需的总电压约为3V。当两个IGBT管导通后，与两个IGBT管并联的开关101两端电压会从原本的100V降至3V左右，此时为低压状态，吸合触点后无电弧产生。同时，由于导通两个IGBT管再吸合触点所需时间很短，将不会产生大量的热量。

如图4所示，控制模块106控制开关101闭合后，由于开关101的电阻小于IGBT管的电阻，电流从供电端301流出持续从开关101处流入电池201，不会再经过IGBT管，开关101两端电压恢复至原来的100V。

如图5所示，控制模块106控制开关101断开前，先控制第一MOS管102和第二MOS管103导通，电流会先通过上方的两个MOS管。MOS管导通电压为毫伏级，导通后会使开关101两端电压由100V降至毫伏级，低压状态下断开触点不会有电弧产生。由于导通MOS管再断开触点所需的时间很短，同样不会产生大量的热量。

本实用新型实施例一的技术效果在于：通过在开关两端并联两个串联的第一MOS管和第二MOS管，同时并联两个串联的第一IGBT管和第二IGBT管导通，在开关导通前控制第一IGBT管和第二IGBT管导通，此时电流会先经过第一IGBT管和第二IGBT管向后端供电，开关两端电压等于两个IGBT管之间的电压，在使开关导通，开关零电压吸合；当开关需要断开时，控制第一MOS管和第二MOS管导通，再使开关关断，低压状态下断开触点不会有电弧产生，实现了在开关导通和关断过程中触点无电弧、无高热量产生，延长了开关的使用寿命，提升了开关使用的安全性。

实施例二

本实用新型实施例二提供一种新能源电动车的开关控制电路，解决实施例一中如何应用在充电电路中的问题。

本实用新型实施例二提供的技术方案，基于实施例一提供的技术方案，如图6所示，开关101的输入端还连接供电端301，开关101的输出端还连接电池201；开关控制电路还包括：

磁性开关202，其输入端连接电池201，其输出端连接用电设备401；

磁性传感器203，其与磁性开关202相邻设置，其输出端连接控制模块106。

其中，控制模块106通过磁性传感器203检测到充电信号时，向第一IGBT管104和第二IGBT管105发送导通信号后，再向开关101发送导通信号。具体的，磁性传感器203检测到电流较小时，此时需要导通开关101进行供电，向控制模块106发送充电信号。

其中，控制模块106通过磁性传感器203检测到停止充电信号时，向第一MOS管102和第二MOS管103发送导通信号后，再向开关101发送关断信号，再向第一MOS管102和第二MOS管103发送关断信号。具体的，磁性传感器203检测到电流由大变小时向，此时，需要断开开关101停止向电池201供电，向控制模块106发送停止充电信号。

如图7所示，电池201通过磁性开关202为用电设备进行供电，流经磁性开关202的电流会产生磁感应线，磁性传感器203将检测到流经磁性开关202的磁感应线转换成电流，通过比较器检测到电流小于预设电流值时，向控制模块106发送导通信号，控制模块106控制开关101控制第一IGBT管104和第二IGBT管105导通，电流会先从供电端301流出，依次经过第一IGBT管104和第二IGBT管105中的二极管流入电池201，两个IGBT管导通所需的总电压较低。当两个IGBT管导通后，与两个IGBT管并联的开关101两端电压会从原本的高电压降至低电压，由于此时为低压状态，吸合触点后无电弧产生。同时，由于导通两个IGBT管再吸合触点所需时间很短，将不会产生大量的热量。

如图8所示，控制模块106控制开关101闭合后，由于开关101处电阻小于IGBT管的电阻，电流从供电端301流出持续从开关101处流入电池201，不会再经过IGBT管，开关101两端电压恢复至原来的电压。

如图9所示，供电端301对电池201充电过程中，电池201通过磁性开关202为用电设备进行供电，流经磁性开关202的电流会产生磁感应线，磁性传感器203将检测到流经磁性开关202的磁感应线转换成电流，通过比较器检测到电流值持续大于预设电流值并开始减小时，向控制模块106发送关断信号，控制模块106控制开关101断开前，先控制第一MOS管102和第二MOS管103导通，电流会先通过上方的两个MOS管。MOS管导通电压为毫伏级，导通后会使开关101两端电压降至毫伏级，低压状态下断开触点不会有电弧产生。由于导通MOS管再断开触点所需的时间很短，同样不会产生大量的热量。

作为一种示例，如图10所示，控制模块包括控制芯片U1、控制芯片U2、控制芯片U3、控制芯片U4，控制芯片U1的引脚7通过电阻R3连接IGBT管Q2的栅极，控制芯片U2的引脚7通过电阻R4连接MOS管Q1的栅极，控制芯片U3的引脚7通过电阻R8连接IGBT管Q5的栅极，控制芯片U4的引脚7通过电阻R9连接MOS管Q6的栅极。

如图11所示，磁性开关202包括磁铁502、连接杆501、第一铜排504以及第二铜排506，磁铁502固定在连接杆501上，磁铁502上设有线圈，第二铜排506固定在连接杆501上，第一铜排504与连接杆501滑动连接，并且位于磁铁502和第二铜排506之间。第一铜排504上设有第一触点507，第二铜排506上设有第二触点508，磁性开关202闭合时，第一触点507和第二触点508相接触，磁性传感器203与第一触点507和第二触点508相邻设置。

其中，磁性传感器203为TMR，TMR与触点的连接截面示意图如图11所示，椭圆虚线为通电铜排的感应磁场方向，TMR能检测铜排的感应磁场强度，得到一个模拟电压值，通过算法得到该模拟电压值对应的电流值，再发出信号控制开关101闭合或断开。TMR持续检测电流大小，当TMR检测得到电流值较小时，说明电池201需要充电。此时，需要将开关101闭合，高压状态下直接关闭会产生电磁干扰和电弧，控制芯片U1导通IGBT管Q2，控制芯片U2导通IGBT管Q5，然后再控制开关101导通，以减小电磁干扰和灭弧。充电过程中，TMR会检测到电压逐渐增大，充电电流保持稳定。而充电量足够时TMR会检测到电流值逐渐减小，此时需要断开开关101停止充电，控制芯片U2导通MOS管Q1，控制芯片U4导通MOS管Q6，减小电磁干扰和灭弧。

本实用新型实施例二的技术效果在于：相对于实施例一增加了磁性开关和磁性传感器，通过磁性传感器检测流经磁性开关电流的大小，实现电池电量较小时自动导通开关使供电端为电池供电，电池电量充足时自动断开开关使供电端停止为电池供电。

实施例三

本实用新型实施例三提供一种新能源电动车，包括实施例一和实施例二提供的开关控制电路。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：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；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种新能源电动车的开关控制电路，其特征在于，所述开关控制电路包括：

开关；

第一MOS管，其漏极连接所述开关的输入端；

第二MOS管，其源极连接所述第一MOS管的源极，其漏极连接所述开关的输出端；

第一IGBT管，其集电极连接所述开关的输入端；

第二IGBT管，其发射极连接所述第一IGBT管的发射极，其集电极连接所述开关的输出端；

控制模块，其输出端分别连接所述开关的控制端、第一MOS管的栅极、第二MOS管的栅极、所述第一IGBT管的栅极以及所述第二IGBT管的栅极。

2.如权利要求1所述的开关控制电路，其特征在于，所述控制模块接收到开关导通信号时，所述控制模块向所述第一IGBT管和所述第二IGBT管发送导通信号后，再向所述开关发送导通信号。

3.如权利要求1所述的开关控制电路，其特征在于，所述控制模块接收到开关关断信号时，所述控制模块向所述第一MOS管和所述第二MOS管发送导通信号后，再向所述开关发送关断信号，再向所述第一MOS管和所述第二MOS管发送关断信号。

4.如权利要求1所述的开关控制电路，其特征在于，所述开关的输入端还连接供电端，所述开关的输出端还连接电池；

所述开关控制电路还包括：

磁性开关，其输入端连接所述电池，其输出端连接用电设备；

磁性传感器，其与所述磁性开关相邻设置，其输出端连接所述控制模块。

5.如权利要求4所述的开关控制电路，其特征在于，所述控制模块通过所述磁性传感器检测到充电信号时，向所述第一IGBT管和所述第二IGBT管发送导通信号后，再向所述开关发送导通信号。

6.如权利要求4所述的开关控制电路，其特征在于，所述控制模块通过所述磁性传感器检测到停止充电信号时，向所述第一MOS管和所述第二MOS管发送导通信号后，再向所述开关发送关断信号，再向所述第一MOS管和所述第二MOS管发送关断信号。

7.如权利要求4所述的开关控制电路，其特征在于，所述磁性开关包括磁铁、连接杆、第一铜排以及第二铜排，所述磁铁固定在所述连接杆上，所述磁铁上设有线圈，所述第二铜排固定在所述连接杆上，所述第一铜排与所述连接杆滑动连接，并且位于所述磁铁和所述第二铜排之间。

8.如权利要求7所述的开关控制电路，其特征在于，所述第一铜排上设有第一触点，所述第二铜排上设有第二触点，所述磁性开关闭合时，所述第一触点和所述第二触点相接触，所述磁性传感器与所述第一触点和所述第二触点相邻设置。

9.一种新能源电动车，其特征在于，所述新能源电动车包括权利要求1至8任意一项所述的开关控制电路。