技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種汽車電池高壓連接控制系統(tǒng)領(lǐng)域,具體說是一種用于汽車動(dòng)力電池上的高壓連接控制系統(tǒng)。
背景技術(shù):
隨著地球能源的日益枯竭和環(huán)境污染問題的逐年嚴(yán)重,世界各國對(duì)節(jié)能環(huán)保問題越來越重視。而汽車工業(yè)在其發(fā)展的 100 多年內(nèi),雖然在節(jié)能、污染、排放和其他若干方面都取得了顯著的改善和長足的進(jìn)步,但是其尾氣排出的污染物仍是當(dāng)今地球大氣的主要污染源。汽車行業(yè)消耗了世界石油產(chǎn)量的很大一部分,據(jù)統(tǒng)計(jì):交通工具的能量消耗量占世界總能源消費(fèi)的 40%,汽車的能源消耗量約占 1/4。隨著汽車保有量的逐年增多,石油消耗量也會(huì)隨之增加,因此開發(fā)并應(yīng)用節(jié)能清潔的汽車迫在眉睫。在此大背景下,純電動(dòng)車技術(shù)、燃料電池技術(shù)、混合動(dòng)力技術(shù)等應(yīng)運(yùn)而生。
電動(dòng)車動(dòng)力電池輸出的電壓一般在 300V 以上,而高壓用電設(shè)備上一般都會(huì)有一個(gè)大電容。如果不做任何處理直接連接動(dòng)力電池和用電設(shè)備就會(huì)出現(xiàn)加在繼電器電壓過大,流過繼電器的電流過大而燒毀繼電器的現(xiàn)象。
目前,電動(dòng)汽車的電池需要快速上電,要想縮短上電時(shí)間就要選阻值小的電阻,這樣流過繼電器的電流會(huì)增大,對(duì)繼電器的使用壽命有影響。如果電阻的阻值選的太大,又不能滿足整車對(duì)上電時(shí)間的要求;在某些情況下(如漏電人身安全、碰撞、電機(jī)失控造成飛車等),可能會(huì)出現(xiàn)帶負(fù)載下電的特殊要求。此時(shí),繼電器會(huì)出現(xiàn)高壓電弧,燒毀繼電器,無法完成下電過程。另外,繼電器采用是機(jī)械方式連接,使用壽命短,開關(guān)次數(shù)有限。特別是在大電流下進(jìn)行開關(guān)操作時(shí)更容易損壞繼電器,嚴(yán)重情況時(shí),繼電器不能斷開,會(huì)影響整車的安全性。而且繼電器在電池包的內(nèi)部,維修、更換起來很不方便。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明的目的是提供一種汽車動(dòng)力電池高壓連接控制系統(tǒng)。
本發(fā)明的技術(shù)方案是:控制器與車載檢測(cè)系統(tǒng)連接;控制器通信接收端口與通信設(shè)備通信輸出接口連接;控制器通過工作電路的三條支路分別與電源正極和負(fù)載連接;所述工作電路的三條支路其中一條支路依次連接上電IGBT 門極G、上電IGBT 集電極C、限流電阻、負(fù)載、負(fù)極繼電器和電源負(fù)極;另一條支路依次連接下電 IGBT 門極 G,下電 IGBT 集電極 C,接入負(fù)載;第三條支路通過主繼電器接入負(fù)載;電源正極依次與上 IGBT 發(fā)射極E、主繼電器、下電 IGBT 發(fā)射極 E 連接。
檢測(cè)系統(tǒng)包括電流檢測(cè)裝置、電壓檢測(cè)裝置或 / 和溫度檢測(cè)裝置;通信設(shè)備為車載計(jì)算機(jī);電源是汽車動(dòng)力電池。
本發(fā)明設(shè)置有四個(gè)溫度監(jiān)測(cè)點(diǎn),當(dāng)電器元件過熱時(shí),測(cè)溫元件向控制器發(fā)出信號(hào),控制器會(huì)發(fā)出提示警報(bào),以避免電器元件因?yàn)闇囟冗^高而燒毀。
本發(fā)明的有益效果是:采用 IGBT 管代替繼電器,由于 IGBT 采用電子方式通斷,無機(jī)械觸點(diǎn),從而其使用壽命更長;縮短高壓上電時(shí)間,并且下電速度快,比現(xiàn)有技術(shù)更加安全穩(wěn)定。本發(fā)明還具有操作簡(jiǎn)便、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝方便等特點(diǎn)。
附圖說明
圖 1 是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意簡(jiǎn)圖。
圖 2 是本發(fā)明的上電流程簡(jiǎn)圖。
圖 3 是本發(fā)明的下電流程簡(jiǎn)圖。
圖 4 是本發(fā)明的上電時(shí)序簡(jiǎn)圖。
圖 5 是本發(fā)明的下電時(shí)序簡(jiǎn)圖。
下面將結(jié)合附圖通過實(shí)例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明,但下述的實(shí)例僅僅是本發(fā)明其中的例子而已,并不代表本發(fā)明所限定的權(quán)利保護(hù)范圍,本發(fā)明的權(quán)利保護(hù)范圍以權(quán)利要求書為準(zhǔn)。
具體實(shí)施方式
參見圖 1,控制器 1 與車載檢測(cè)系統(tǒng) 10 連接;控制器通信接收端口與車載計(jì)算機(jī)
11 通信輸出接口連接;控制器通過工作電路 2 的三條支路分別與汽車動(dòng)力電池 3 正極和負(fù)載 4 連接;所述工作電路的三條支路其中一條支路依次連接上電 IGBT6 門極 G、上電 IGBT 集電極 C、限流電阻 7、負(fù)載、負(fù)極繼電器 5、汽車動(dòng)力電池 3 負(fù)極;另一條支路依次連接下電 IGBT8 門極 G,下電 IGBT 集電極 C,接入負(fù)載;第三條支路通過主繼電器 9 接入負(fù)載;電源正極依次與上 IGBT 發(fā)射極 E、主繼電器、下電 IGBT 發(fā)射極 E 連接。
檢測(cè)系統(tǒng)包括電流檢測(cè)裝置、電壓檢測(cè)裝置或 / 和溫度檢測(cè)裝置;通信設(shè)備為車載計(jì)算機(jī);電源是汽車動(dòng)力電池。
參見圖 2、圖 4,高壓控制系統(tǒng)通過與整車控制器的通信接口接收整車發(fā)來的高壓上電命令。如果接收到上電命令則進(jìn)行到上電流程。首先要檢測(cè)各個(gè)關(guān)鍵零件的溫度,包括主繼電器、負(fù)極繼電器、上電 IGBT、下電 IGBT、限流電阻。因?yàn)樵谏想姷倪^程中,這些元件容易出現(xiàn)發(fā)熱量過大的故障。在上電之前檢測(cè)這些元件的溫度當(dāng)溫度過高時(shí)不允許上電,同時(shí)給整車控制系統(tǒng)報(bào)溫度異常故障。如果各個(gè)溫度點(diǎn)的溫度都在正常的范圍內(nèi)則繼續(xù)執(zhí)行上電流程。溫度檢測(cè)防止元件損壞是本專利的一個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)。然后,負(fù)極繼電器閉合,延時(shí) t1 ;接著,導(dǎo)通上電IGBT,對(duì)負(fù)載的電容進(jìn)行充電,這段時(shí)間有個(gè)下限值,設(shè)定為t2。延時(shí)t2時(shí)間之后,控制系統(tǒng)檢測(cè)汽車動(dòng)力電池電壓V1 與高壓直流母線電壓即負(fù)載端的電壓V2。如果V1-V2 小于允許值(設(shè)定為V),則進(jìn)行下一流程,否則繼續(xù)等待。當(dāng)V1-V2<V 時(shí),表示主繼電器兩端的電壓差很小,不會(huì)出現(xiàn)高壓電弧,這時(shí)可以閉合主繼電器。然后,延時(shí) t3。最后斷開上電 IGBT,完成上電過程。圖 4 中 MAIN 為主繼電器,REL 為負(fù)極繼電器,上電 IGBT 在高壓上電時(shí)使用,下電 IGBT 在高壓下電時(shí)使用,圖 3 中 t1=100ms ;t2=200ms ;t3=500ms。
參見圖 3、圖 5,當(dāng)汽車動(dòng)力電池高壓連接控制系統(tǒng)接收到整車控制系統(tǒng)發(fā)送的高壓下電命令時(shí),開始執(zhí)行高壓下電流程。首先,導(dǎo)通下電 IGBT,延時(shí) t4 后斷開主繼電器,此時(shí),電流從下電IGBT 流過,在主繼電器上電流沒有急劇的變化,因此主繼電器不會(huì)損壞。圖5 中 MAIN 為主繼電器,REL 為負(fù)極繼電器。圖 5 中 t4=100ms ;t5=200ms ;t6=200ms。
主繼電器斷開 t5 時(shí)間后斷開下電 IGBT。由于,IGBT 本身的特性,瞬間大電流的通斷不會(huì)對(duì)器件本身造成影響。最后,延時(shí) t6 時(shí)間后,下電流程結(jié)束。