汽车的主动放电装置及汽车的制作方法

本申请涉及汽车技术领域，尤其涉及一种汽车的主动放电装置及汽车。

背景技术：

现有的电动汽车的电机系统基本上都具有主动放电功能，用于当整车需紧急下高压电时，通过电机系统主动放电，快速释放整车高压母线上电能，以保护整车高压安全，避免人员触电风险。

但是现有技术的主动放电的机制依赖于整车12v蓄电池供电才可以实施。在实际运用中，车辆可能发生碰撞等特殊情况。在整车碰撞时，电机控制器的12v供电线可能在碰撞过程中切断，或者12v蓄电池在碰撞过程中毁坏而失效，这就造成了电机控制无法有效工作，无法实现主动放电的功能，使整车高压母线上长时间存在对人体有伤害的高压电能，存在人员触电风险。

在碰撞过程中，可能会出现高压部件损坏、高压线束裸露、高压插头裸露等情况，正是在这种情况下最需要电机系统进行主动放电来快速释放整车高压母线电能，避免人员触碰到高压而触电，以保证整车高压安全。

技术实现要素：

本申请实施例提供一种汽车的主动放电装置及汽车，以解决整车12v蓄电池等外部电源不能够供电时电机系统无法主动放电的技术问题。

根据本申请的一个方面提供的一种汽车的主动放电装置，包括电机控制器、用电设备和变压模块，还包括储能模块和开关单元，所述开关单元分别与外部电源、所述储能模块和所述变压模块连接，所述变压模块分别与所述电机控制器和所述用电设备连接，所述用电设备与所述电机控制器连接；

当所述外部电源能够供电时，所述开关单元用于将所述外部电源接入到电路中，所述外部电源、所述开关单元、所述变压模块、所述电机控制器及所述用电设备形成第一放电电路；

当所述外部电源不能够供电时，所述开关单元用于将所述储能模块接入到电路中，所述储能模块、所述开关单元、所述变压模块、所述电机控制器及所述用电设备形成第二放电电路；

所述变压模块用于将所述外部电源的电压或将所述储能模块的电压转换成所述电机控制器及所述用电设备的工作电压。

根据本申请的另一个方面提供的一种汽车，所述汽车包括上述的汽车的主动放电装置。

本申请提供的汽车的主动放电装置及汽车，在电机系统原有的元器件的基础上，通过设置储能模块及开关单元，使得与电机系统连接的外部电源能够供电时，开关单元将外部电源接入到电路中，使得该外部电源、开关单元、变压模块、电机控制器及用电设备形成第一放电电路，当与电机系统连接的外部电源不能够供电时，该开关单元用于将储能模块接入到电路中，使得该储能模块、开关单元、变压模块、电机控制器及用电设备形成第二放电电路，本申请使得即使外部电源不能够为电机系统供电，还可以通过储能模块为该电机系统供电，使得电机控制器能够继续运转从而实现整车系统仍然能够主动放电。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请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申请的一些实施例，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是本申请一实施例中汽车的主动放电装置的结构框图；

图2是本申请一实施例中汽车的主动放电装置的电路结构示意图；

图3是本申请一实施例中汽车的主动放电装置的电路结构示意图；

图4是本申请另一实施例中汽车的主动放电装置的电路结构示意图；

图5是本申请又一实施例中汽车的主动放电装置的电路结构示意图；

图6是本申请还一实施例中汽车的主动放电装置的电路结构示意图；

图7是本申请一实施例中汽车的结构框图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

以下结合具体附图对本申请的实现进行详细的描述：

图1是本申请一实施例中汽车的主动放电装置的结构框图，下面结合图1详细描述根据本申请一实施例的汽车的主动放电装置，如图1所示，该汽车的主动放电装置100包括电机控制器06、用电设备05和变压模块04，还包括储能模块03和开关单元02，所述开关单元02分别与外部电源01、所述储能模块03和所述变压模块04连接，所述变压模块04分别与所述电机控制器06和所述用电设备05连接，所述用电设备05与所述电机控制器06连接；

当所述外部电源01能够供电时，所述开关单元02用于将所述外部电源01接入到电路中，所述外部电源01、所述开关单元02、所述变压模块04、所述电机控制器06及所述用电设备05形成第一放电电路；

当所述外部电源01不能够供电时，所述开关单元02用于将所述储能模块03接入到电路中，所述储能模块03、所述开关单元02、所述变压模块04、所述电机控制器06及所述用电设备05形成第二放电电路；

所述变压模块04用于将所述外部电源01的电压或将所述储能模块03的电压转换成所述电机控制器06及所述用电设备05的工作电压。该变压模块04为所述电机控制器06及所述用电设备05供电，当变压模块04无电压输出时，该电机控制器06无法工作。

其中，该外部电源01可以是整车蓄电池，该蓄电池的额定电压为12v，该外部电源01为电机控制器06提供12v的工作电压。该变压模块04可将该蓄电池输出的12v电压转化成5v、3.3v等，也可以直接输出12v的电压，对所述用电设备05进行供电，驱动该电机控制器06和用电设备05工作。进一步地，该外部电源01的负极与整车底盘的地线连接，电机控制器06的地线及受电机控制器06控制的用电设备05的地线最终也会与整车底盘地连接，以此构成完整回路。

在其中一个实施例中，该用电设备05包括但不限于传感器、igbt(insulatedgatebipolartransistor，绝缘栅双极型晶体管)模块等电机控制器06控制的其他组件。

其中，电机控制器mcu可被整车can(controllerareanetwork，控制器局域网络)通信信号唤醒，具备网络管理功能，电机控制器mcu也可被整车钥匙keyon的电平信号唤醒。

根据本实施例的一个使用场景例如：

碰撞后整车需紧急下高压电进行保护或高压部件严重失控起火冒烟或整车检测到绝缘失效，例如检测到高压正极与车体有短接，如线束破损时，可能会触发整车策略保护，如整车降功率，或关闭所有高压用电设备，同时切断高压继电器，以切断整车高压供给。但是，如上述的一些紧急下高压电的情况，快速切断高压继电器时，高压母线上仍残余有大量电能，同时高压设备多有电容等器件，也会储存大量电能，没有特定放电回路无法快速消耗其电容上的电能，因此需要通过一个放电电路去释放掉这部分电能，这就催生了主动放电。当然，如果没有主动放电，高压母线上的残余电能也能随这时间的推移慢慢释放掉，这个称为被动放电。被动放电将残余电能释放到人体安全值以下需要时间比主动放电长得多。而主动放电的原理则是电机控制器06通过控制igbt模块将整车高压直流与用电设备构成回路，使整车母线电能快速消耗，达到释放掉整车母线电能的目的。

当整车需要下高压电时，如果外部电源01正常供电，则由该外部电源01为电机控制器06供电，当外部电源01出现非预期断电(如碰撞事故造成12v低压蓄电池和直流变换器意外失效)时，由该储能模块03接力为电机控制器06供电，使电机控制器06仍能有效工作一段时间，电机控制器06能够继续工作的时间的长短需根据主动放电时长需求，决定储能模块03的设计和选型。

本实施例在电机系统原有的元器件的基础上，通过设置储能模块及开关单元，使得与电机系统连接的外部电源能够供电时，开关单元将外部电源接入到电路中，使得该外部电源、开关单元、变压模块、电机控制器及用电设备形成第一放电电路，当与电机系统连接的外部电源不能够供电时，该开关单元用于将储能模块接入到电路中，使得该储能模块、开关单元、变压模块、电机控制器及用电设备形成第二放电电路，本申请使得即使外部电源不能够为电机系统供电，还可以通过储能模块为该电机系统供电，使得电机控制器能够继续运转从而实现整车系统仍然能够主动放电。

作为可选地，该汽车的主动放电装置100还包括控制电流单向流通的电子元件07，所述电子元件07设在所述外部电源01与连接所述储能模块03的结点之间；

所述电子元件07用于当所述外部电源01不能够供电时，控制所述电路中的电流从所述储能模块03流向所述变压模块04。

该电子元件07使得外部电源01不再供电由储能模块03接力供电时，防止储能模块03中的电流反流到整车的其它部件，确保该储能模块03的电流流向所述变压模块04，由该变压模块04将转换后的电压输送至该电机控制器06。

如图5所示，所述电子元件07包括二极管，所述二极管的正极与所述外部电源01正极连接，所述二极管的负极与连接所述储能模块03的结点连接。

当12v蓄电池的外部电源01供电异常时，该二极管可以防止储能模块03中的电流流回到外部电源01中，使得储能模块03中的电流只能流向电机控制器06。

如图6所示，所述电子元件07包括第一继电器，所述第一继电器的线圈与所述外部电源01连接，所述第一继电器的常开触点与连接所述储能模块03的结点连接，所述第一继电器的衔铁的一端连接所述外部电源01的正极，当所述第一继电器的线圈通电时，所述第一继电器的衔铁的另一端与所述常开触点导通。

当12v蓄电池的外部电源供电正常时，第一继电器闭合导通回路，当12v蓄电池的外部电源供电异常时，无法维持第一继电器闭合导致其断开，从而使12v蓄电池的外部电源不与储能模块03连接，防止该储能模块03的电流流向电机控制器06的其它元件中。

在其中一个实施例中，所述用电设备05包括电机，所述电机分别连接所述电机控制器06和所述变压模块04。

在其中一个实施例中，所述开关单元02包括第二继电器，所述第二继电器的线圈与所述外部电源01连接，所述第二继电器的衔铁的一端与所述变压模块04连接，所述第二继电器的常开触点与所述外部电源01连接，所述第二继电器的常闭触点与所述储能模块03连接；

当所述第二继电器的线圈通电时，所述第二继电器的衔铁的另一端与所述常开触点导通；

当所述第二继电器的线圈断电时，所述第二继电器的衔铁的另一端与所述常闭触点导通。

如图5所示，当外部电源01供电正常，所述第二继电器的线圈通电时。该第二继电器的衔铁被吸合，使得衔铁的另一端与所述常开触点02-1接触导通，将外部电源01接入到电路中，形成第一放电电路中，当外部电源01无法继续供电时，所述第二继电器的线圈断电，失去吸力使得该衔铁的另一端与所述常闭触点02-2接触导通，将储能模块03接入到电路中，形成第二放电电路。

在其中的一个实施例中，如图4所示，所述储能模块03包括电池，所述电池的负极与所述外部电源01的负极连接，所述电池的正极与所述第二继电器的常闭触点连接。

作为可选地，所述电池的额定电压与所述外部电源01的额定电压相同，所述电池的额定电压为12伏特。

在其中一个实施例中，如图5和图6所示，所述储能模块03包括电容，所述电容的一端与所述外部电源01的负极连接，所述电容的另一端与所述第二继电器的常闭触点和所述外部电源01的正极连接。

在整车12v的外部电源01供给正常时，该外部电源01为储能模块03充电，当需要下高压电且外部电源01因意外无法工作或是供电被切断无法供电时，该电容继续为电机控制器06进行供电。

其中，该外部电源01的负极与电机控制器06的地线均与整车底盘地连接，以构成完成回路，储能模块03的负极与电机控制器06的地线直接在电机控制器06内部连接，以构成放电回路。

根据本实施例的一个使用场景例如：

当车辆碰撞触发、高压部件严重故障、高压动力蓄电池异常切断高压继电器或紧急切断高压继电器，断开高压回路等需车辆高压母线紧急下高压电的情形时，电机控制器接收整车控制器等部件的指令进行主动放电以消耗高压母线的残余电能。当外部电源为电机控制器供电异常时，由储能模块接力为电机控制器供电。其中，电机控制器获知外部电源供电异常的方式有很多种，例如：电机控制器设置信号采样线，通过该信号采样线检测12v蓄电池的外部电源的供电回路电平情况，以获知12v蓄电池这一外部电源的供电是否异常；由于供电异常时，有些元器件无法向电机控制器发送can信号，可以通过判断接收的整车元器件的can通讯，若can信号大面积丢失则可以判断外部电源供电异常；若整车上有电源管理器或等效部件，可通过接收电源管理器的can或电平信号获知外部电源是否供电异常。

由于低压供电端口异常不代表高压端口异常，如碰撞情况不一定会损坏高压线束和高压端口。所以电机控制器06的主动放电也一定程度能保证其他高压部件的残余电能低压安全阈值。

电机控制器06一般占整车所有用电设备功耗的绝大部分，预估电机控制器06的功耗在整车的90％以上，所以，如果电机控制器能将残余电能降至安全阈值以下，可以很大程度上保证整车高压安全。例如碰撞事故将电机系统同整车的高压连接端口切断致使电机系统与整车高压连接被切断的情况，在高压继电器已断开的情况下，整车其他高压设备通过被动放电也可以很快将这些高压部件的残余电能降低至安全阈值以下。上述提及的“电机控制器占整车所有用电设备功耗的绝大部分”，电机控制器内部的工作电路的电容很大，正常工作时所存储的电能远比其他高压部件多，所以，其他高压用电设备被动放电消耗整车高压母线残余电能速度，远比有电机系统连接至整车高压系统时要快很多。

根据本申请的另一个方面提供了一种汽车，图6是本申请一实施例中汽车的结构框图，如图6所示，所述汽车包括上述的汽车的主动放电装置。

本实施例提供的汽车通过包括上述汽车的主动放电装置，使得与电机系统连接的外部电源能够供电时，开关单元将外部电源接入到电路中，使得该外部电源、开关单元、变压模块、电机控制器及用电设备形成第一放电电路，当与电机系统连接的外部电源不能够供电时，该开关单元用于将储能模块接入到电路中，使得该储能模块、开关单元、变压模块、电机控制器及用电设备形成第二放电电路，本申请使得即使外部电源不能够为电机系统供电，还可以通过储能模块为该电机系统供电，使得电机控制器能够继续运转从而实现整车系统仍然能够主动放电。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。

以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，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申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。