一种主动放电控制电路及汽车的制作方法

本发明涉及汽车技术领域，尤其涉及一种主动放电控制电路及汽车。

背景技术

为了保障人身安全，在电动汽车在停车下电的过程中，需要对微控制单元(microcontrollerunit，简称mcu)进行主动放电，而国家标准要求储存在电机控制器的dc_link中的电荷在3ms内完全释放。目前，业界大多采用软件控制绝缘栅双极型晶体管(insulatedgatebipolartransistor，简称igbt)开关通过电机绕组的方法完成放电。然而，采用这种方法需要软件进行精确的控制，否则会有烧毁igbt的风险，此外还会造成电机发热。由此，目前的对电动汽车mcu进行主动放电的方法，其安全性较差。

技术实现要素：

本发明实施例的目的在于提供一种主动放电控制电路及汽车，解决了目前的对电动汽车mcu进行主动放电的方法，其安全性较差的问题。

为达上述目的，本发明实施例提供一种主动放电控制电路，包括充电控制子电路，储能子电路、放电控制子电路和放电子电路，其中，

所述充电控制子电路的输出端与所述储能子电路连接，所述充电控制子电路用于通过其输入端接收放电信号，并在接收到所述放电信号后通过所述输出端为所述储能子电路的输入端提供充电信号，以对所述储能子电路充电，从而提升所述储能子电路的输出端的电压；

所述放电控制子电路与所述储能子电路的输出端连接，用于在所述储能子电路的输出端的电压大于预定基准电压后输出放电控制信号至所述放电子电路；

所述放电子电路用于在接收到所述放电控制信号后控制对待放电装置进行放电。

可选的，所述储能子电路包括输出电阻和存储电容；

所述输出电阻的第一端与所述充电控制子电路的输出端连接，所述输出电阻的第二端与所述放电控制子电路的输入端连接；

所述存储电容的第一端与所述输出电阻的第二端连接，所述存储电容的第二端与第一电压端连接；

所述输出电阻的第一端为所述储能子电路的输入端，所述存储电容的第一端为所述储能子电路的输出端。

可选的，所述放电控制子电路包括比较模块和放电控制模块，其中，

所述比较模块的第一输入端与所述储能子电路的输出端连接，所述比较模块的第二输入端接入所述预定基准电压，所述比较模块用于比较所述储能子电路的输出端的电压与所述预定基准电压，并当比较得到所述储能子电路的输出端的电压大于所述预定基准电压时，向所述放电控制模块发送放电电压信号；

所述放电控制模块用于在接收到所述放电电压信号后，生成所述放电控制信号。

可选的，所述比较模块包括比较子模块和预定基准电压生成子模块；

所述比较子模块包括比较器、上拉电阻和第一滤波电容；

所述预定基准电压生成子模块用于生成所述预定基准电压，并将所述预定基准电压传送至所述比较器的正相输入端；

所述比较器的负相输入端与所述储能子电路的输出端连接，所述比较器的输出端用于输出所述放电电压信号；

所述比较器的正电源引脚与电源电压端连接，所述比较器的负电源引脚接地；

所述上拉电阻连接于所述电源电压端与所述比较器的输出端之间，所述第一滤波电容的第一端与所述电源电压端连接，所述第一滤波电容的第二端接地。

可选的，所述预定基准电压生成子模块包括第一分压电阻(r6)、第二分压电阻和第二滤波电容；

所述第一分压电阻的第一端与电源电压端连接，所述第一分压电阻的第二端与所述比较器的正相输入端连接；

所述第二分压电阻的第一端与所述比较器的负相输入端连接，所述第二分压电阻的第二端与第二电压端连接；

所述第二滤波电容的第一端与所述第二分压电阻的第一端连接，所述第二滤波电容的第二端与所述第二分压电阻的第二端连接。

可选的，所述放电电压信号为高电压信号；

所述放电控制模块包括与门；

所述与门的第一输入端与所述比较器的输出端连接，所述与门的第二输入端接入高电压信号，所述与门的输出端用于输出所述放电控制信号。

可选的，所述放电控制模块还包括第一输入电阻、第二输入电阻、第三输入电阻、滤波电阻、第一下拉电阻和第三滤波电容；

所述与门的第一输入端通过所述第一输入电阻与所述比较器的输出端连接，所述与门的第二输入端通过所述第二输入电阻接入所述高电压信号，所述与门的第二输入端还通过所述第三输入电阻接地；

所述滤波电阻的第一端与所述与门的输出端连接，所述滤波电阻的第二端用于输出所述放电控制信号；

所述第一下拉电阻的第一端与所述与门的输出端连接，所述第一下拉电阻的第二端接地；

所述第三滤波电容的第一端与所述滤波电阻的第二端连接，所述第三滤波电容的第二端接地。

可选的，所述放电子电路包括：

光耦合器、稳压二极管、防反二极管、第一场效应管、第二场效应管、光耦限流电阻、第一驱动电阻、第二驱动电阻、第二下拉电阻、放电电阻和n个二极管限流电阻，所述n为正整数；

其中，所述与门的输出端经所述滤波电阻连接至所述光耦合器的第一输入引脚，所述光耦合器的第二输入引脚接地，所述光耦合器的第一输出引脚和所述光耦限流电阻的一端连接，所述光耦限流电阻的另一端分别和所述第一场效应管的源极、所述防反二极管的阴极以及所述稳压二极管的阴极连接，所述光耦合器的第二输出引脚接地，所述第一场效应管的栅极经所述第一驱动电阻连接至所述光耦合器的第一输出引脚，所述第一场效应管的漏极经所述第二驱动电阻连接至所述第二场效应管的栅极，所述第二下拉电阻的一端和所述第二场效应管的栅极连接，所述第二下拉电阻的另一端接地，所述第二场效应管的漏极和所述放电电阻的一端连接，所述放电电阻的另一端和所述待放电装置的放电端连接，所述第二场效应管的源极接地，所述防反二极管的阳极和所述待放电装置的放电端连接，且所述防反二极管的阳极和所述待放电装置的放电端之间依次连接有所述n个二极管限流电阻，所述稳压二极管的阳极接地。

可选的，所述充电控制子电路包括型号为sn74lv4t125的芯片。

本发明实施例还提供一种汽车，包括本发明实施例提供的主动放电控制电路。

本发明实施例中，通过使所述储能子电路的输出端的电压大于预定基准电压后输出放电控制信号至所述放电子电路，而所述放电子电路在接收到所述放电控制信号后控制对待放电装置进行放电；这样，可以实现硬件延时放电保护，且可以避免由于软件控制出现差错而引起的硬件烧毁，从而提高了安全性。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种主动放电控制电路的结构图；

图2为本发明实施例提供的另一种主动放电控制电路的结构图；

图3为本发明实施例提供的放电控制子电路的结构图；

图4为本发明实施例提供的放电子电路的结构图；

图5为本发明实施例提供的充电控制子电路的结构图。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

如图1所示，本发明实施例提供一种主动放电控制电路，包括充电控制子电路1，储能子电路2、放电控制子电路3和放电子电路4，其中，

所述充电控制子电路1的输出端与所述储能子电路2连接，所述充电控制子电路1用于通过其输入端接收放电信号，并在接收到所述放电信号后通过所述输出端为所述储能子电路2的输入端提供充电信号，以对所述储能子电路2充电，从而提升所述储能子电路2的输出端的电压；

所述放电控制子电路3与所述储能子电路2的输出端连接，用于在所述储能子电路2的输出端的电压大于预定基准电压后输出放电控制信号至所述放电子电路4；

所述放电子电路4用于在接收到所述放电控制信号后控制对待放电装置5进行放电。

本发明实施例中，所述充电控制子电路1的功能主要是用于接收放电信号和发出充电信号，其主要由整形芯片完成，例如可以是型号为sn74lv1t34或sn74lv4t125的芯片。其中，所述放电信号可以是主动放电控制电路通过主控板向驱动板发出的一个高电平信号。此外，所述待放电装置5可以是电动汽车mcu的母线电容等，对此并不作限制。

所述储能子电路2可以根据所述充电信号进行充电，以逐渐提高所述储能子电路的输出端的电压，而所述储能子电路2的输出端的电压只有在大于预定基准电压后输出放电控制信号至所述放电子电路4，从而该电压信号的大小可以决定所述放电子电路放电与否；其中，所述储能子电路可以是通过rc电路完成。而所述放电控制子电路3主要用于根据所述放电控制信号对所述待放电装置的放电与否进行控制。

本发明实施例，通过使所述储能子电路2的输出端的电压大于预定基准电压后输出放电控制信号至所述放电子电路4，而所述放电子电路4在接收到所述放电控制信号后控制对待放电装置5进行放电；这样，可以实现硬件延时放电保护，且可以避免由于软件控制出现差错而引起的硬件烧毁，从而提高了安全性。

可选的，如图2所示，在图1所示的实施例的基础上，所述储能子电路2包括输出电阻r1和存储电容c1；

所述输出电阻r1的第一端与所述充电控制子电路1的输出端连接，所述输出电阻r1的第二端与所述放电控制子电路3的输入端连接；

所述存储电容c1的第一端与所述输出电阻r1的第二端连接，所述存储电容c1的第二端与第一电压端连接；

所述输出电阻r1的第一端为所述储能子电路2的输入端，所述存储电容c1的第一端为所述储能子电路2的输出端。在图2所示的实施例中，第一电压端为地端。

本实施方式中，所述第一电压端为固定电压端，例如可以为地端，或者也可以为其他电压端，对此并不作限制。所述储能子电路2的工作原理可以是：当所述放电信号为5v时开始启动，通过所述输出电阻r1对存储电容c1进行充电，从而使所述存储电容c1的第一端的电压逐渐升高。而由于标准要求在500ms内实现直流母线电容下降到60v以下，通过理论计算需要选取c2＝10uf，r2＝50k；但是由于实际中没有50k的电阻，因此可以将r2选取为56k的电阻。

这样，通过对所述输出电阻r1和存储电容c1的选取可以决定延时的时间，从而可以有效的控制主动放电时间，以满足技术要求。

可选的，如图2所示，在图1所示的实施例的基础上，所述放电控制子电路3包括比较模块31和放电控制模块32，其中，

所述比较模块31的第一输入端与所述储能子电路1的输出端连接，所述比较模块31的第二输入端接入预定基准电压vref，所述比较模块31用于比较所述储能子电路1的输出端的电压与所述预定基准电压vref，并当比较得到所述储能子电路1的输出端的电压大于所述预定基准电压vref时，向所述放电控制模块32发送放电电压信号；

所述放电控制模块32用于在接收到所述放电电压信号后，生成所述放电控制信号。

本实施方式中，所述比较模块31可以包括电压比较器，从而通过电压比较器输出需要的电压信号；当然比较模块31还可以包括其他元器件，对此并不作限制。所述预定基准电压vref可以是3v，具体可以通过电阻分压得到。而所述放电电压信号可以是高电压信号。此外，所述放电控制模块32的功能可以是通过逻辑门完成，例如与门等，对此并不作限制。这样，通过所述比较模块31和所述放电控制模块32的配合，可以实现生成所述放电控制信号。

可选的，如图2和图3所示，所述比较模块31包括比较子模块311和预定基准电压生成子模块312；

所述比较子模块311包括比较器u1、上拉电阻r2和第一滤波电容c2；

所述预定基准电压生成子模块312用于生成所述预定基准电压，并将所述预定基准电压传送至所述比较器u1的正相输入端；

所述比较器u1的负相输入端与所述储能子电路1的输出端连接，所述比较器u1的输出端用于输出所述放电电压信号；

所述比较器u1的正电源引脚与电源电压端连接，所述比较器u1的负电源引脚接地；

所述上拉电阻r2连接于所述电源电压端与所述比较器u1的输出端之间，所述第一滤波电容c2的第一端与所述电源电压端连接，所述第一滤波电容c2的第二端接地。

本实施方式中，所述比较器u1的负相输入端可以是与所述存储电容c1的第一端连接。此外，所述比较器u1可以是电压比较器，型号可以是lmv331，对型号并不作限定，所述电源电压可以是5v；所述上拉电阻r2优选的可以选择电阻为5.1k的电阻，此外，所述上拉电阻r2除提高所述比较器u1的输出端的驱动能力之外，还可以起到稳定电平和限流的作用。而所述第一滤波电容c2主要起到平滑电流的作用。

所述比较器u1的工作原理是：由于所述充电控制子电路1向负相输入端的电压信号不断发生变化，而所述比较器u1的正相输入端接入的是所述预定基准电压vref，那么当正相输入端接入的所述预定基准电压vref高于负相输入端的电压信号时，所述比较器u1输出为高电平，当正相输入端接入的所述预定基准电压vref低于负相输入端的电压信号时，所述比较器u1输出为低电平。

这样，通过所述比较器u1和所述预定基准电压生成子模块312的配合可以输出用于控制放电的所述放电电压信号。

可选的，如图3所示，所述预定基准电压生成子模块312包括第一分压电阻r3、第二分压电阻r4和第二滤波电容c3；

所述第一分压电阻r3的第一端与电源电压端连接，所述第一分压电阻r3的第二端与所述比较器u1的正相输入端连接；

所述第二分压电阻r4的第一端与所述比较器u1的负相输入端连接，所述第二分压电阻r4的第二端与第二电压端连接；

所述第二滤波电容c3的第一端与所述第二分压电阻r4的第一端连接，所述第二滤波电容c3的第二端与所述第二分压电阻r4的第二端连接。

其中，所述第二电压端为一固定电压端，例如可以为地端，或者也可以为其他电压端，对此并不作限制。通过对所述第一分压电阻r3和所述第二分压电阻r4的电阻值进行选择，可以得到想要的基准电压。

这样，通过所述第一分压电阻r3、所述第二分压电阻r4和所述第二滤波电容c3，可以提供比较稳定的所述预定基准电压vref。

可选的，如图3所示，所述放电电压信号为高电压信号；

所述放电控制模块32包括与门q1；

所述与门q1的第一输入端与所述比较器u1的输出端连接，所述与门q1的第二输入端接入高电压信号，所述与门q1的输出端用于输出所述放电控制信号。

本实施方式中，所述与门q1的第二输入端接入的高电压信号可以是所述充电控制子电路1输出的信号；所述与门q1的输出端可以通过r8与所述放电子电路4连接。

所述与门q1的工作原理是：若所述比较器u1的正相输入端的预定基准电压高于其负相输入端的电压信号，则所述比较器u1的输出端输出的所述放电电压信号，即所述与门q1的第一输入端的信号为高电压信号，而若所述与门q1的第二输入端的信号也为高电压信号，则所述与门q1会输出高电压信号，即所述放电控制信号，此时主动放电功能处于工作状态。此外，由于所述储能子电路2充电将逐渐提升所述储能子电路2的输出端的电压，当所述储能子电路2的输出端的电压，即所述比较器u1的负相输入端的电压信号提升到大于所述比较器u1的正相输入端的预定基准电压时，所述比较器u1将会输出低电平信号，那么，所述与门q1将不会输出所述放电控制信号，此时主动放电功能处于不工作状态。而这段通过充电将所述储能子电路2的输出端的电压提升到大于所述比较器u1的正相输入端的预定基准电压的时间即是放电时间；这样，所述与门q1与所述比较器u1可以实现硬件定时保护。所述与门q1的逻辑具体可以如下表：

这样，所述放电电压信号为高电压信号，所述与门q1的第二输入端接入高电压信号，可以使所述与门q1输出所述放电控制信号以控制所述放电子电路对所述待放电装置5进行放电。

可选的，如图3所示，所述放电控制模块32还包括第一输入电阻r5、第二输入电阻r6、第三输入电阻r7、滤波电阻r8、第一下拉电阻r9和第三滤波电容c4；

所述与门q1的第一输入端通过所述第一输入电阻r5与所述比较器u1的输出端连接，所述与门q1的第二输入端通过所述第二输入电阻r6接入所述高电压信号，所述与门q1的第二输入端还通过所述第三输入电阻r7接地；

所述滤波电阻r8的第一端与所述与门q1的输出端连接，所述滤波电阻c4的第二端用于输出所述放电控制信号；

所述第一下拉电阻r9的第一端与所述与门q1的输出端连接，所述第一下拉电阻r9的第二端接地；

所述第三滤波电容c4的第一端与所述滤波电阻r8的第二端连接，所述第三滤波电容c4的第二端接地。

其中，所述与门q1的电源引脚与所述电源电压连接，所述与门q1与所述电源电压之间可以连接有第一与门滤波电容c5和第二与门滤波电容c6，所述第一与门滤波电容c5可以是100nf，所述第二与门滤波电容c6可以是15v。

这样，所述与门q1的输出端可以更加稳定的输出所述放电控制信号。

可选的，如图4所示，所述放电子电路4包括：

光耦合器u2、稳压二极管d1、防反二极管d2、第一场效应管q2、第二场效应管q3、光耦限流电阻r10、第一驱动电阻r11、第二驱动电阻r12、第二下拉电阻r13、放电电阻r14和n个二极管限流电阻r15，所述n为正整数；

其中，所述与门的输出端经所述滤波电阻连接至所述光耦合器u2的第一输入引脚，所述光耦合器u2的第二输入引脚接地，所述光耦合器u2的第一输出引脚和所述光耦限流电阻r10的一端连接，所述光耦限流电阻r10的另一端分别和所述第一场效应管q2的源极、所述防反二极管d2的阴极以及所述稳压二极管d1的阴极连接，所述光耦合器u2的第二输出引脚接地，所述第一场效应管q2的栅极经所述第一驱动电阻r11连接至所述光耦合器u2的第一输出引脚，所述第一场效应管q2的漏极经所述第二驱动电阻r12连接至所述第二场效应管q3的栅极，所述第二下拉电阻r13的一端和所述第二场效应管q3的栅极连接，所述第二下拉电阻r13的另一端接地，所述第二场效应管q3的漏极和所述放电电阻r14的一端连接，所述放电电阻r14的另一端和所述待放电装置5的放电端连接，所述第二场效应管q3的源极接地，所述防反二极管d2的阳极和所述待放电装置5的放电端连接，且所述防反二极管d2的阳极和所述待放电装置5的放电端之间依次连接有所述n个二极管限流电阻，所述稳压二极管d1的阳极接地。

其中，所述光耦合器u2可以保证高低压隔离，并且可以控制所述第一场效应管q2的开通关断，进而控制所述第二场效应管q3的开通关断，从而决定所述待放电装置5是否通过所述放电电阻r14进行放电。

优选的，所述放电子电路4还包括放电吸收电阻r16和放电吸收电容c7；

所述放电吸收电阻r15的一端和所述第二场效应管q3的漏极连接，所述放电吸收电阻r15的另一端和所述放电吸收电容c7的一端连接，所述放电吸收电容c7的另一端和所述第二场效应管q3的源极连接。这样可以改进电力电子器件开通和关断时刻所承受的电压。

优选的，所述放电子电路4还包括第一二极管滤波电容c8、第二二极管滤波电容c9和驱动电容c10；

所述第一二极管滤波电容c8的两端分别所述稳压二极管d1的阴极和阳极连接，所述第二二极管滤波电容c9的两端分别所述稳压二极管d1的阴极和阳极连接，所述驱动电容c10的两端分别和所述第二驱动电阻r12的一端以及所述第二下拉电阻r13的一端连接。

所述n个二极管限流电阻r15主要用于限流，否则将会有烧毁所述稳压二极管d1、所述防反二极管d2等元器件的危险。优选的，所述n个二极管限流电阻r15可以为8个电阻值为75k的电阻。

这样，可以使所述主动放电控制电路的高压与低压有效隔离，从而进一步提高所述主动放电控制电路的安全性。

可选的，如图5所示，所述充电控制子电路1包括型号为sn74lv4t125的芯片u3；

所述芯片u3的第一输入引脚1a和第二输入引脚2a分别与用于发出放电信号的信号发送模块连接，所述芯片u3的第一使能引脚oe3和oe4分别接地，所述芯片u3的电源引脚vcc和第三电压端连接，所述芯片u3的第一接地引脚ep和第二接地引脚gnd分别接地，所述芯片u3的第一输出引脚3y和所述输出电阻r1的第一端连接，所述芯片u3的第一输出引脚4y和所述与门q1的第二输入端连接；

这样，可以使所述充电控制子电路提供的信号更加稳定。

优选的，所述充电控制子电路1还可以包括芯片下拉电阻r17和电源滤波电容c11，所述下拉电阻r17的两端分别与信号发送模块以及地端连接，所述电源滤波电容c11分别与所述芯片u3的电源引脚vcc以及地端连接。

本发明实施例还提供一种汽车，包括本发明实施例提供的主动放电控制电路；这样，可以实现硬件延时放电保护，且可以避免由于软件控制出现差错而引起的硬件烧毁，从而提高了安全性。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。