一种电动汽车的上电缓冲电路的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种电动汽车的上电缓冲电路，所述电动汽车的控制电源通过正直流母线和负直流母线为负载模块供电，所述上电缓冲电路包括：控制芯片、驱动光耦、直流接触器以及MOSFET；其中：所述正直流母线经所述直流接触器连接至所述负载模块；所述MOSFET与所述直流接触器并联，且该MOSFET的漏极连接至所述正直流母线，该MOSFET的源极连接至所述负载模块；所述控制芯片连接至所述MOSFET的栅极，并与所述直流接触器连接，所述控制芯片用于控制所述MOSFET的通断以及控制所述直流接触器的开关。本实用新型的MOSFET能有效减小缓冲电路体积，并且开关速度迅速。
【专利说明】—种电动汽车的上电缓冲电路
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电力电子【技术领域】，更具体地说，涉及一种电动汽车的上电缓冲电路。
【背景技术】
[0002]随着电动汽车控制器集成度不断发展，控制器内部集成的模块越来越多，现有技术的电动汽车控制器内，由于后端模块大多含有电容，在上电时的冲击电流较大，会容易造成直流母线接触器粘连损坏，因此现有方案大多还增加一个上电缓冲接触器串接电阻做上电缓冲使用，利用电阻限制冲击电流，待后端模块上电完毕后，切除上电缓冲接触器，吸合直流母线接触器，这样直流母线接触器吸合时就不会有大的冲击电流，不会造成直流母线接触器的损坏。具体如图1所示，直流母线接触器101与串联了电阻Rl的上电缓冲接触器103并联接入电路中，以便在上电时现限制沖击电流，最终保护直流母线接触器101。
[0003]然而，采用上述的上电缓冲接触103的方案，在每个后端模块进行上电操作时均需要使用上电缓冲接触器，而上电缓冲器的体积较大、成本较高，会影响产品的集成度及功率密度，并且上电缓冲接触器需要使用额外的电源驱动，并且驱动电流较大，驱动设计复杂。此外，上电缓冲接触器的动作时间比较长，为保证上电缓冲接触器已经可靠动作，需要产品增加一段等待时间，影响产品开机响应。
实用新型内容
[0004]本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有电动汽车的上电缓冲电路中，上电缓冲器体积大、成本高、驱动设计复杂、反应时间慢的缺陷，提供一种具有一定集成度高、可靠且驱动简单的上电缓冲电路。
[0005]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:构造一种电动汽车的上电缓冲电路，所述电动汽车的控制电源通过正直流母线和负直流母线为负载模块供电，所述上电缓冲电路包括:控制芯片、光耦、直流接触器以及MOSFET ;其中:
[0006]所述正直流母线经所述直流接触器连接至所述负载模块；
[0007]所述MOSFET与所述直流接触器并联，且该MOSFET的漏极连接至所述正直流母线，该MOSFET的源极连接至所述负载模块；
[0008]所述控制芯片连接至所述MOSFET的栅极，并与所述直流接触器连接，所述控制芯片用于控制所述MOSFET的通断以及控制所述直流接触器的吸合与断开。
[0009]本实用新型所述的电动汽车的上电缓冲电路中，所述MOSFET的源极与所述负载模块之间串联有缓冲电阻与二极管，所述缓冲电阻的一端连接至所述MOSFET的源极，另一端连接至所述二极管的阳极，所述二极管的阴极连接至所述负载模块。
[0010]本实用新型所述的电动汽车的上电缓冲电路中，所述控制芯片连接到所述直流接触器的控制线圈。
[0011]本实用新型所述的电动汽车的上电缓冲电路中，所述MOSFET的型号为STFW3N150。
[0012]本实用新型所述的电动汽车的上电缓冲电路中，所述光耦的型号为TLP350或ACPL-K33T
[0013]本实用新型所述的电动汽车的上电缓冲电路中，所述控制芯片还连接至所述负载模块，并用于通过检测所述负载模块的充电电压控制所述MOSFET及所述直流接触器的吸合与断开。
[0014]本实用新型所述的电动汽车的上电缓冲电路中，所述控制芯片还连接有用于记录所述MOSFET的导通时间的计时器，所述控制芯片用于根据所述MOSFET的导通时间控制所述直流接触器的吸合。
[0015]本实用新型所述的电动汽车的上电缓冲电路中，所述MOSFET采用D2PAK封装型MOSFET。
[0016]实施本实用新型的电动汽车上电缓冲电路，具有以下有益效果:本实用新型通过采用M0SFET，在上电缓冲时驱动MOSFET导通，缓冲结束时驱动MOSFET关断，进而有效替代上电缓冲接触器进行工作，而MOSFET的耐压远超过接触器，当母线电源异常时过高时也不会因为有耐压不足的隐患，因此安全性能更高。进一步地，MOSFET的开关速度很快，可以到达us级，上电缓冲接触器的动作时间一般需要几十ms，因此，采用MOSFET不要增加长时间的额外等待确保上电缓冲接触器已经可靠工作。此外，MOSFET的封装体积远小于上电缓冲接触器。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中:
[0018]图1是现有的电动汽车中的上电缓冲电路的示意图；
[0019]图2为根据本实用新型的电动汽车上电缓冲电路的第一实施例的示意图；
[0020]图3为根据本实用新型的电动汽车上电缓冲电路的第二实施例的示意图；
[0021]图4为根据本实用新型的电动汽车上电缓冲电路的上电流程图。
【具体实施方式】
[0022]为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。
[0023]请参阅图2，为根据本实用新型的电动汽车上电缓冲电路的第一实施例的示意图。如图2所示，该实施例提供的电动汽车上电缓冲电路中，控制电源100连接在正直流母线Al与负直流母线BI之间为负载模块102供电。该上电缓冲电路包括控制芯片Ul、光耦P、直流接触器101以及MOSFET Q1，其中，控制芯片Ul与直流母线接触器101的控制线圈相连，控制芯片Ul同时经光耦P连接到场效应管MOSFET Ql的栅极。控制芯片Ul用于控制MOSFETQl的通断以及控制直流接触器101的吸合与断开。
[0024]正直流母线Al上，控制电源100经直流接触器101连接至负载模块102 ；M0SFETQl与直流接触器101并联。MOSFET Ql的漏极连接至正直流母线Al侧的控制电源100，MOSFET Ql的源极连接至负载模块100。
[0025]进一步地，MOSFET Ql与电阻Rl串联后一并与直流接触器101并联，即MOSFET Ql的源极连接中缓冲电阻Rl的一端，缓冲电阻Rl的另一端连接至负载模块102。在上电缓冲过程中，电阻R用作限制冲击电流，防止直流接触器101吸合时因冲击电流过大造成直流接触器101损坏。
[0026]在进一步优选的实施例中，上电缓冲电路还包括与MOSFET Ql及缓冲电阻Rl串联后一并与直流接触器101并联的二极管D1。参考图1，缓冲电阻Rl的一端连接至所述MOSFET的源极，另一端连接至二极管Dl的阳极，二极管Dl的阴极连接至负载模块102。直流接触器101 —端连接至MOSFET Ql的漏极，直流接触器101的另一端连接至二极管Dl的阴极，控制芯片Dl连接至直流接触器101的控制线圈。
[0027]优选地，上述的电动汽车的上电缓冲电路中，MOSFET的型号为TLP350或ACPL-K33T，所光耦P的型号为TLP350或ACPL-K33T等。
[0028]如图3所示，在另一优选的电动汽车的上电缓冲电路的实施例中，控制芯片Ul还连接至负载模块102，例如控制芯片Ul的检测引脚用于通过检测负载模块102的充电电压控制MOSFET Ql及直流接触器101的吸合与断开。
[0029]在进一步优选的实施例中，上述的电动汽车的上电缓冲电路中，控制芯片Ul可以连接用于记录MOSFET Ql的导通时间的计时器，控制芯片Ul通过根据MOSFET Ql的导通时间控制直流接触器101的吸合。
[0030]优选地，在上述任一实施例中，MOSFET可采用D2PAK封装型MOSFET以减小体积并获得良好的产品集成度。
[0031]如图4所示，该实施例提供的电动汽车驱动系统的母线电容放电方法包括以下步骤:
[0032]首先，在步骤SlOl中，上电缓冲流程开始。
[0033]随后，在步骤S102中，执行上电步骤，由控制芯片Ul输出控制信号至光耦P，经光电转换后产生电流输出至MOSFET Q1，使MOSFET Ql导通，控制电源100经MOSFET Q1、缓冲电阻Rl及二极管Dl向负载模块102充电。
[0034]随后，在步骤S103中，执行充电检测步骤。控制芯片Ul检测负载模块102是否充电完成。具体地由于上电缓冲电路的不同结构，充电检测步骤存在一定的差异。例如在控制芯片Ul连接有计时器的电路中，通过计时器限定MOSFET Ql的导通时间，而在另一优选的实施例中，控制芯片Ul直接与负载模块102相连接，可以通过检测负载模块102的充电电压来实现充电检测步骤。
[0035]在步骤S104中，控制芯片Ul根据步骤S103中的检测情况控制MOSFET控Ql的关断及直流接触器101的吸合。具体地，控制芯片Ul在到达预设的导通时间时，输出信号至光耦P使MOSFET Ql关断，并控制直流接触器101吸合，上电结束，若未到达预设的导通时间，则继续执行步骤S103。或者控制芯片Ul在检测到负载模块102的充电电压到达预设的充电电压时，输出信号至光耦P使MOSFET Ql关断，并控制直流接触器101吸合，上电结束，若未到达预设的导通时间，则继续执行步骤S103。
[0036]在本实用新型的优选实施例中，该电动汽车的上电缓冲电路采用MOSFET替换缓冲接触器，在上电缓冲时驱动光耦使MOSFET导通，缓冲结束时驱动MOSFET关断，能有效替代上电缓冲接触器进行工作，而MOSFET的耐压远超过接触器，当母线电源异常时过高时也不会因为有耐压不足的隐患，因此安全性能更高。进一步地，MOSFET的开关速度很快，可以到达US级，上电缓冲接触器的动作时间一般需要几十ms，因此，采用MOSFET不要增加长时间的额外等待确保上电缓冲接触器已经可靠工作。此外，MOSFET的封装体积远小于上电缓冲接触器。
[0037]本实用新型是根据特定实施例进行描述的，但本领域的技术人员应明白在不脱离本实用新型范围时，可进行各种变化和等同替换。此外，为适应本实用新型技术的特定场合或材料，可对本实用新型进行诸多修改而不脱离其保护范围。因此，本实用新型并不限于在此公开的特定实施例，而包括所有落入到权利要求保护范围的实施例。
【权利要求】
1.一种电动汽车的上电缓冲电路，所述电动汽车的控制电源通过正直流母线和负直流母线为负载模块供电，其特征在于，所述上电缓冲电路包括:控制芯片、光耦、直流接触器以及MOSFET ;其中: 所述正直流母线经所述直流接触器连接至所述负载模块； 所述MOSFET与所述直流接触器并联，且该MOSFET的漏极连接至所述正直流母线，该MOSFET的源极连接至所述负载模块； 所述控制芯片连接至所述MOSFET的栅极，并与所述直流接触器连接，所述控制芯片用于控制所述MOSFET的通断以及控制所述直流接触器的吸合与断开。
2.根据权利要求1所述的电动汽车的上电缓冲电路，其特征在于，所述MOSFET的源极与所述负载模块之间串联有缓冲电阻与二极管，所述缓冲电阻的一端连接至所述MOSFET的源极，另一端连接至所述二极管的阳极，所述二极管的阴极连接至所述负载模块。
3.根据权利要求1所述的电动汽车的上电缓冲电路，其特征在于，所述控制芯片连接到所述直流接触器的控制线圈。
4.根据权利要求2所述的电动汽车的上电缓冲电路，其特征在于，所述MOSFET的型号为 STFW3N150。
5.根据权利要求2所述的电动汽车的上电缓冲电路，其特征在于，所述光耦的型号为TLP350。
6.根据权利要求2所述的电动汽车的上电缓冲电路，其特征在于，所述光耦的型号为ACPL-K33T。
7.根据权利要求1所述的电动汽车的上电缓冲电路，其特征在于，所述控制芯片还连接至所述负载模块，并用于通过检测所述负载模块的充电电压控制所述MOSFET的通断及所述直流接触器的吸合和断开。
8.根据权利要求1所述的电动汽车的上电缓冲电路，其特征在于，所述控制芯片还连接有用于记录所述MOSFET的导通时间的计时器，所述控制芯片用于根据所述MOSFET的导通时间控制所述直流接触器的吸合。
9.根据权利要求1-8任一项所述的电动汽车的上电缓冲电路，其特征在于，所述MOSFET 采用 D2PAK 封装型 MOSFET。
【文档编号】H03K17/687GK204168265SQ201420658700
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年11月5日 优先权日:2014年11月5日
【发明者】牟超 申请人:苏州汇川技术有限公司