汽车动力电池高压连接控制系统的制作方法

技术领域

本发明涉及一种汽车电池高压连接控制系统领域，具体说是一种用于汽车动力电池上的高压连接控制系统。

背景技术：

随着地球能源的日益枯竭和环境污染问题的逐年严重，世界各国对节能环保问题越来越重视。而汽车工业在其发展的 100 多年内，虽然在节能、污染、排放和其他若干方面都取得了显著的改善和长足的进步，但是其尾气排出的污染物仍是当今地球大气的主要污染源。汽车行业消耗了世界石油产量的很大一部分，据统计：交通工具的能量消耗量占世界总能源消费的 40%，汽车的能源消耗量约占 1/4。随着汽车保有量的逐年增多，石油消耗量也会随之增加，因此开发并应用节能清洁的汽车迫在眉睫。在此大背景下，纯电动车技术、燃料电池技术、混合动力技术等应运而生。

电动车动力电池输出的电压一般在 300V 以上，而高压用电设备上一般都会有一个大电容。如果不做任何处理直接连接动力电池和用电设备就会出现加在继电器电压过大，流过继电器的电流过大而烧毁继电器的现象。

目前，电动汽车的电池需要快速上电，要想缩短上电时间就要选阻值小的电阻，这样流过继电器的电流会增大，对继电器的使用寿命有影响。如果电阻的阻值选的太大，又不能满足整车对上电时间的要求；在某些情况下（如漏电人身安全、碰撞、电机失控造成飞车等），可能会出现带负载下电的特殊要求。此时，继电器会出现高压电弧，烧毁继电器，无法完成下电过程。另外，继电器采用是机械方式连接，使用寿命短，开关次数有限。特别是在大电流下进行开关操作时更容易损坏继电器，严重情况时，继电器不能断开，会影响整车的安全性。而且继电器在电池包的内部，维修、更换起来很不方便。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种汽车动力电池高压连接控制系统。

本发明的技术方案是：控制器与车载检测系统连接；控制器通信接收端口与通信设备通信输出接口连接；控制器通过工作电路的三条支路分别与电源正极和负载连接；所述工作电路的三条支路其中一条支路依次连接上电IGBT 门极G、上电IGBT 集电极C、限流电阻、负载、负极继电器和电源负极；另一条支路依次连接下电 IGBT 门极 G，下电 IGBT 集电极 C，接入负载；第三条支路通过主继电器接入负载；电源正极依次与上 IGBT 发射极E、主继电器、下电 IGBT 发射极 E 连接。

检测系统包括电流检测装置、电压检测装置或 / 和温度检测装置；通信设备为车载计算机；电源是汽车动力电池。

本发明设置有四个温度监测点，当电器元件过热时，测温元件向控制器发出信号，控制器会发出提示警报，以避免电器元件因为温度过高而烧毁。

本发明的有益效果是：采用 IGBT 管代替继电器，由于 IGBT 采用电子方式通断，无机械触点，从而其使用寿命更长；缩短高压上电时间，并且下电速度快，比现有技术更加安全稳定。本发明还具有操作简便、结构简单、安装方便等特点。

附图说明

图 1 是本发明的结构示意简图。

图 2 是本发明的上电流程简图。

图 3 是本发明的下电流程简图。

图 4 是本发明的上电时序简图。

图 5 是本发明的下电时序简图。

下面将结合附图通过实例对本发明作进一步详细说明，但下述的实例仅仅是本发明其中的例子而已，并不代表本发明所限定的权利保护范围，本发明的权利保护范围以权利要求书为准。

具体实施方式

参见图 1，控制器 1 与车载检测系统 10 连接；控制器通信接收端口与车载计算机

11 通信输出接口连接；控制器通过工作电路 2 的三条支路分别与汽车动力电池 3 正极和负载 4 连接；所述工作电路的三条支路其中一条支路依次连接上电 IGBT6 门极 G、上电 IGBT 集电极 C、限流电阻 7、负载、负极继电器 5、汽车动力电池 3 负极；另一条支路依次连接下电 IGBT8 门极 G，下电 IGBT 集电极 C，接入负载；第三条支路通过主继电器 9 接入负载；电源正极依次与上 IGBT 发射极 E、主继电器、下电 IGBT 发射极 E 连接。

检测系统包括电流检测装置、电压检测装置或 / 和温度检测装置；通信设备为车载计算机；电源是汽车动力电池。

参见图 2、图 4，高压控制系统通过与整车控制器的通信接口接收整车发来的高压上电命令。如果接收到上电命令则进行到上电流程。首先要检测各个关键零件的温度，包括主继电器、负极继电器、上电 IGBT、下电 IGBT、限流电阻。因为在上电的过程中，这些元件容易出现发热量过大的故障。在上电之前检测这些元件的温度当温度过高时不允许上电，同时给整车控制系统报温度异常故障。如果各个温度点的温度都在正常的范围内则继续执行上电流程。温度检测防止元件损坏是本专利的一个创新点。然后，负极继电器闭合，延时 t1 ；接着，导通上电IGBT，对负载的电容进行充电，这段时间有个下限值，设定为t2。延时t2时间之后，控制系统检测汽车动力电池电压V1 与高压直流母线电压即负载端的电压V2。如果V1-V2 小于允许值（设定为V），则进行下一流程，否则继续等待。当V1-V2<V 时，表示主继电器两端的电压差很小，不会出现高压电弧，这时可以闭合主继电器。然后，延时 t3。最后断开上电 IGBT，完成上电过程。图 4 中 MAIN 为主继电器，REL 为负极继电器，上电 IGBT 在高压上电时使用，下电 IGBT 在高压下电时使用，图 3 中 t1=100ms ；t2=200ms ；t3=500ms。

参见图 3、图 5，当汽车动力电池高压连接控制系统接收到整车控制系统发送的高压下电命令时，开始执行高压下电流程。首先，导通下电 IGBT，延时 t4 后断开主继电器，此时，电流从下电IGBT 流过，在主继电器上电流没有急剧的变化，因此主继电器不会损坏。图5 中 MAIN 为主继电器，REL 为负极继电器。图 5 中 t4=100ms ；t5=200ms ；t6=200ms。

主继电器断开 t5 时间后断开下电 IGBT。由于，IGBT 本身的特性，瞬间大电流的通断不会对器件本身造成影响。最后，延时 t6 时间后，下电流程结束。