电动汽车用全固态预充电及电源防反接系统的制作方法

本发明涉及电动车电机发电处理系统，尤其是电机控制器电容预充电系统、电源防反接系统。

背景技术：

随着新能源电动汽车领域的不断发展，电机控制器的电路设计要求逐渐提高，在保证电路可靠性、安全性、适用性的前提下，如何降低成本的问题尤为突出。

常规的电机控制器在上电时先通过一个NTC电阻对母线上的电容进行充电，单片机会检测电容的充电情况，当电容两端电压达到预设值时，单片机执行动作，令电池直接接入电机驱动模块。

在没有防反接电路的情况下，如果控制器的电池正负极反接，会对控制器造成极大的伤害，甚至烧毁整个模块。另外，电动车的电机偶尔会工作在发电状态，如果不及时的将这部分电能传导到电池，很可能会对控制器造成损坏。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是克服上述背景技术的不足，提供成本低、可靠性高、结构简单的电动汽车用全固态预充电、电源防反接系统。

本发明提供的技术方案是:

一种电动汽车用全固态预充电及电源防反接系统，其特征在于该系统包括沿着系统电流走向依序串接的第一分支，第二分支和第三分支；所述第一分支包括由电池与开关串接形成的第一支路，以及由第一电阻、发声部件和第三二极管串接形成且与第一支路并联相接的第二支路；所述第二分支包括由第二电阻和第三电阻串接形成的第三支路以及与第三支路并联相接的电容，第二电阻与第三电阻之间的接线为AD信号采集点；

所述第三分支包括：

由第一防反接二极管与第一N沟道MOS管串接且电流方向与系统电流方向相同的第四支路、由第二防反接二极管与第二N沟道MOS管串接且电流方向与第四支路电流方向相反的第五支路以及采用热敏电阻的第六支路，前述三个支路并联相接；或者，

由第一防反接二极管与第一NPN三极管串接且电流方向与系统电流方向相同的第七支路、由第二防反接二极管与第二NPN三极管串接且电流方向与第七支路电流方向相反的第八支路以及采用热敏电阻的第六支路，前述三个支路并联相接；或者，

双向可控硅以及热敏电阻，前述二个部件并联相接；或者，

第一单向可控硅、与第一单向可控硅接法相反的第二单向可控硅以及热敏电阻，前述三个部件并联相接。

所述第四支路依据电流走向依次由第一N沟道MOS管的漏极、第一N沟道MOS管的源极以及第一防反接二极管的正极串接形成；所述第五支路依据电流走向依次由第二N沟道MOS管的漏极、第二N沟道MOS管的源极以及第二防反接二极管的正极串接形成。

所述第七支路依据电流走向依次由第一NPN三极管的集电极、第一NPN三极管的发射电极以及第一防反接二极管的正极串接形成；所述第八支路依据电流走向依次由第二NPN三极管的集电极、第二NPN三极管的发射电极以及第二防反接二极管的正极串接形成。

所述第二支路依据电流走向依次由第一电阻、发声部件以及按照系统电流走向正向接入的第三二极管串接形成。

所述发声部件优选蜂鸣器或喇叭。

本发明的有益效果是：与传统使用继电器的方案相比，本发明提高了电源防反接系统的保护能力，加强了预充电系统的安全性和适用性，并且对电机发电的情况进行了处理，最为重要的是大大地降低了成本。

附图说明

图1是本发明实施例1的具体电路结构图。

图2是本发明实施例2的具体电路结构图。

图3是本发明实施例3的具体电路结构图。

图4是本发明实施例4的具体电路结构图。

图5是本发明的电机控制器电容预充电、电源防反接和电机发电处理的流程图。

具体实施方式

下面结合附图所示的实施例进一步详细说明，但本发明并不仅限于此。

本发明所要解决的技术问题是，提供成本低、可靠性高、结构简单的电动汽车用全固态预充电、电源防反接系统。本发明提供的技术方案，工作流程如图5所示。

实施例1

所述的电机控制器电容预充电、电源防反接和电机发电处理的电路设计方案一(见图1)包括：两个N沟道MOS管(第一N沟道MOS管Q1、第二N沟道MOS管Q2)、两个防反接二极管(第一防反接二极管D1、第二防反接二极管D2)、一个热敏电阻NTC、开关S1、第三二极管D3、充电电容C1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和蜂鸣器。

以上部件组成了沿着系统电流走向依序串接的第一分支，第二分支和第三分支；所述第一分支包括由电池与开关S1串接形成的第一支路，以及由第一电阻R1、蜂鸣器和第三二极管D3串接形成且与第一支路并联相接的第二支路；所述第二分支包括由第二电阻R2和第三电阻R3串接形成的第三支路以及与第三支路并联相接的电容C1，第二电阻R2与第三电阻R3之间的接线为AD信号采集点；

所述第三分支包括：

由第一防反接二极管D1与第一N沟道MOS管Q1串接且电流方向与系统电流方向相同的第四支路、由第二防反接二极管D2与第二N沟道MOS管Q2串接且电流方向与第四支路电流方向相反的第五支路以及采用热敏电阻NTC的第六支路，前述三个支路并联相接；即：

D1的负极、Q2的漏极、NTC的负极和电池的负极连接；D1的正极与Q1的源极连接，Q2的源极和D2的正极连接；Q1的漏极、D2的负极、NTC的正极连接与电容C1的负极相连。电池正极连接开关S1正极，开关S1负极、D3负极、R2正极和充电电容C1正极相连，D3正极与蜂鸣器负极相连，蜂鸣器正极与R1负极相连，R1正极与电池负极相连，R2负极与R3正极相连，R3负极与充电电容C1负极相连，C1正负极与控制器系统的正负极并联。

工作原理是：当电源反接时，接通开关S1，二极管D3导通，D1截止，充电电容C1通过NTC充电，整个控制器系统不工作，AD采集结果无动作，out1和out2保持低电平状态，Q1,Q2不导通，蜂鸣器所在回路导通，蜂鸣器工作，提醒操作人员电池正负极接反，请及时调换。

当电源正确接入时，接通开关S1，D3和D2截至，充电电容C1通过NTC充电，控制器系统工作，当AD采集达到预设值，out1被拉高，Q1和D1导通，NTC被短路，电池通过Q1和D1直接供电，减小损耗，整个预充电过程结束。

当电源正确接入，并完成预充电过程，电动车电机转换到发电状态，此时C1两端的电压会大于电池两端电压，控制器会拉高out2的电平，拉低out1的电平，促使Q2和D2导通，Q1、D1、D3截止，电机所产生电能通过Q2和D2反馈给电池。

实施例2

本实施例(见图2)与实施例1基本相同，区别仅是用两个NPN三极管(第一NPN三极管Q3、第二NPN三极管Q4)取代了两个N沟道MOS管。因此，第一分支、第二分支结构不变，第三分支稍有变化；即：

D1的负极、Q4的集电极、NTC的负极与电池相连；D1的正极和Q3的发射极相连、Q4的发射极与D2的正极相连；Q3的集电极、D2的负极、NTC的正极和充电电容C1的负极相连。电池正极连接开关S1正极，开关S1负极、D3负极、R2正极和充电电容C1正极相连，D3正极与蜂鸣器负极相连，蜂鸣器正极与R1负极相连，R1正极与电池负极相连，R2负极与R3正极相连，R3负极与充电电容C1负极相连，C1正负极与控制器系统的正负极并联。

工作原理是：当电源反接时，接通开关S1，二极管D3导通，D1截止，充电电容C1通过NTC充电，整个控制器系统不工作，AD采集结果无动作，out1和out2保持低电平状态，Q3,Q4不导通，蜂鸣器所在回路导通，蜂鸣器工作，提醒操作人员电池正负极接反，请及时调换。

当电源正确接入时，接通开关S1，D3和D2截至，充电电容C1通过NTC充电，控制器系统工作，当AD采集达到预设值，out1被拉高，Q3和D1导通，NTC被短路，电池通过Q3和D1直接供电，减小损耗，整个预充电过程结束。

当电源正确接入，并完成预充电过程，电动车电机转换到发电状态，此时C1两端的电压会大于电池两端电压，控制器会拉高out2的电平，拉低out1的电平，促使Q4和D2导通，Q3、D1、D3截止，电机所产生电能通过Q4和D2反馈给电池。

实施例3

本实施例(见图3)与实施例1基本相同，区别仅是用一个双向可控硅Q5取代了两个N沟道MOS管。因此，第一分支、第二分支结构不变，第三分支稍有变化；即：

双向可控硅的阳极A1、NTC的正极和开关S1的负极连接；双向可控硅的阳极A2、NTC的负极与电容C1的正极相连。电池正极连接开关S1正极，开关S1负极、D3负极、R2正极和充电电容C1正极相连，D3正极与蜂鸣器负极相连，蜂鸣器正极与R1负极相连，R1正极与电池负极相连，R2负极与R3正极相连，R3负极与充电电容C1负极相连，C1正负极与控制器系统的正负极并联。

工作原理是：当电源反接时，接通开关S1，二极管D3导通，充电电容C1通过NTC充电，整个控制器系统不工作，AD采集结果无动作，双向可控硅无触发状态(out低电平)，Q5不导通，蜂鸣器所在回路导通，蜂鸣器工作，提醒操作人员电池正负极接反，请及时调换。

当电源正确接入时，接通开关S1，充电电容C1通过NTC充电，控制器系统工作，当AD采集达到预设值，双向可控硅有触发状态(out高电平)，Q5导通，NTC被短路，电池通过Q5直接供电，减小损耗，整个预充电过程结束。

当电源正确接入时，并完成预充电过程，电动车电机转换到发电状态，此时C1两端的电压会大于电池两端电压，电机所产生电能通过Q5反馈给电池。

实施例4

本实施例(见图4)与实施例1基本相同，区别仅是用：两个单向可控硅(第一单向可控硅Q6、第二单向可控硅Q7)取代了两个N沟道MOS管。因此，第一分支、第二分支结构不变，第三分支稍有变化；即：

第一单向可控硅Q6的阳极、第二单向可控硅Q7的阴极、NTC的正极和开关S1的负极连接；第一单向可控硅的阴极、第二单向可控硅的阳极、NTC的负极连接与电容C1的正极相连。电池正极连接开关S1正极，开关S1负极、D3负极、R2正极和充电电容C1正极相连，D3正极与蜂鸣器负极相连，蜂鸣器正极与R1负极相连，R1正极与电池负极相连，R2负极与R3正极相连，R3负极与充电电容C1负极相连，C1正负极与控制器系统的正负极并联。

工作原理是:当电源反接时，接通开关S1，二极管D3导通，充电电容C1通过NTC充电，整个控制器系统不工作，AD采集结果无动作，两个单向可控硅无触发状态(out1低电平、out2低电平)，Q6、Q7不导通，蜂鸣器所在回路导通，蜂鸣器工作，提醒操作人员电池正负极接反，请及时调换。

当电源正确接入时，接通开关S1，充电电容C1通过NTC充电，控制器系统工作，当AD采集达到预设值，第一单向可控硅Q6有触发状态(out1高电平)，Q6导通，NTC被短路，电池通过Q6直接供电，减小损耗，整个预充电过程结束。

当电源正确接入时，并完成预充电过程，电动车电机转换到发电状态，此时C1两端的电压会大于电池两端电压，第二单向可控硅Q7有触发状态(out2高电平)，电机所产生电能通过Q7反馈给电池。