一种半导体型功率开关装置及电动车的制作方法

本实用新型属于电动车电源开关技术领域，尤其涉及一种半导体型功率开关装置及电动车。

背景技术：

电动车因其节能、无污染等诸多优点而具有广阔的发展前景和潜力。安全可靠、高效、稳定的电动车成为用户购买电动车的重要因素。作为电动车配电盒(箱)中的关键，电动车中所采用的电源开关设备应当具备安全可靠、故障率低等特点。

但是，目前现阶段电动车配电盒(箱)中所采用的电源开关设备多为机械开关，比如继电器和接触器等，此类机械开关在使用过程中存在假导通(即上电之后不能可靠的闭合)或者假关断(即断电之后不能可靠的断开)的现象，由此导致机械开关的可靠性降低；另外机械开关设计复杂，导致产品成本高。

因此，现有的电动车电源开关设备采用的机械开关存在可靠性低和成本高的问题。

技术实现要素：

本实用新型提供一种半导体型功率开关装置，旨在解决现有电动车电源开关设备中采用的机械开关存在的可靠性低和成本高的问题。

本实用新型是这样实现的，一种半导体型功率开关装置，与中央处理器、电源及负载连接，所述半导体型功率开关装置包括：

I/O缓冲器、IGBT驱动器以及IGBT功率开关，所述电源连接所述IGBT功率开关；

所述I/O缓冲器连接在所述中央处理器和所述IGBT驱动器之间，所述IGBT功率开关连接在所述IGBT驱动器与所述负载之间；

所述I/O缓冲器接收所述中央处理器发出的控制信号，并根据所述控制信号使所述IGBT驱动器控制所述IGBT功率开关的通断；在所述IGBT功率开关导通时，所述电源通过所述IGBT功率开关为所述负载供电；在所述IGBT功率开关关断时，所述电源无法通过所述IGBT功率开关为所述负载供电；所述I/O缓冲器还接收所述IGBT驱动器所发出的上电成功反馈信号，并将所述上电成功反馈信号输出至所述中央处理器。

本实用新型还提供一种电动车，其包括中央处理器、电源及负载，还包括上述半导体型功率开关装置。

在本实用新型中，通过采用IGBT功率开关作为电动车电源开关设备，使得电源开关设备在导通或者关断的过程中能够可靠的导通或者关断，提高电动车电源开关设备的可靠性；同时采用IGBT功率开关作为电源开关设备，相比传统的机械开关，可以降低电源开关设备的成本。因此，本实用新型可以提高电动车电源开关设备的可靠性以及降低电动车电源开关设备的成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例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实用新型的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的一种半导体型功率开关装置的模块结构图；

图2是本实用新型实施例提供的一种半导体型功率开关装置的另一模块结构图；

图3是本实用新型实施例提供的第一散热模块的模块结构图；

图4本实用新型实施例提供的第二散热模块的模块结构图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型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实用新型，并不用于限定本实用新型。

图1示出了本实用新型实施例提供的一种半导体型功率开关装置的模块结构，为了便于说明，仅示出了与本实用新型第一实施例相关的部分，详述如下：

一种半导体型功率开关装置，与中央处理器1、电源2及负载3连接，该半导体型功率开关装置包括I/O缓冲器4、IGBT驱动器5以及IGBT功率开关6，I/O缓冲器4连接在中央处理器1和IGBT驱动器5之间，IGBT功率开关6连接在IGBT驱动器5与负载3之间，电源2连接IGBT功率开关6。

I/O缓冲器4接收中央处理器1发出的控制信号，并根据控制信号使IGBT驱动器5控制IGBT功率开关6的通断；在IGBT功率开关6导通时，电源2通过IGBT功率开关6为负载3供电；在IGBT功率开关6关断时，电源2无法通过IGBT功率开关6为负载3供电，I/O缓冲器4还接收IGBT驱动器5所发出的上电成功反馈信号，并将上电成功反馈信号输出至中央处理器1。

在本实用新型实施例中，操作者可以通过中央处理器1发出导通或者关断IGBT功率开关6的控制信号。当操作者通过中央处理器1发出导通IGBT功率开关6的控制信号时，I/O缓冲器4接收中央处理器1发出的导通控制信号，并根据导通控制信号使IGBT驱动器5控制IGBT功率开关6导通。当IGBT功率开关6导通后，IGBT驱动器5发出上电成功反馈信号至I/O缓冲器4，I/O缓冲器4接收IGBT驱动器5所发出的上电成功反馈信号，并将上电成功反馈信号输出至中央处理器1。在IGBT功率开关6导通时，电源2通过IGBT功率开关6为负载3供电。当操作者通过中央处理器1发出关断IGBT功率开关6的控制信号时，I/O缓冲器4接收中央处理器1发出的关断控制信号，并根据关断控制信号使IGBT驱动器5控制IGBT功率开关6关断。在IGBT功率开关6关断时，电源2无法通过IGBT功率开关6为负载3供电。

在本实用新型中，通过采用IGBT功率开关6作为电动车电源开关设备，使得电源开关设备在导通或者关断的过程中能够可靠的导通或者关断，提高电动车电源开关设备的可靠性；同时采用IGBT功率开关6作为电源开关设备，相比传统的机械开关，可以降低电源开关设备的成本。因此，本实用新型可以提高电动车电源开关设备的可靠性以及降低电动车电源开关设备的成本。

图2示出了本实用新型实施例提供的一种半导体型功率开关装置的另一模块结构，为了便于说明，仅示出了与本实用新型实施例相关的部分，详述如下：

作为本实用新型一实施例，在上述图1半导体型功率开关装置模块结构的基础上，如图2所示，该半导体型功率开关装置还包括电流监测模块7和预充控制模块8，电流监测模块7连接在I/O缓冲器4与IGBT功率开关6之间，预充控制模块8连接在I/O缓冲器4与IGBT功率开关6之间，电流监测模块7还连接预充控制模块8。

电流监测模块7监测IGBT功率开关6在导通过程中输出至负载3的电流值，并将电流值反馈给预充控制模块8。在本实用新型实施例中，可以预先根据IGBT功率开关6的相关参数确定预设电流阈值，例如，当选取技术参数为100A的IGBT功率开关6时，可以设定10A为预设电流阈值。当预充控制模块8判断电流值超过预设电流阈值10A时，预充控制模块8发出电流过大反馈信号至I/O缓冲器4；中央处理器1通过I/O缓冲器4接收电流过大反馈信号，并发送电流调整信号至I/O缓冲器4；I/O缓冲器4根据电流调整信号通过IGBT驱动器5控制IGBT功率开关6将电流值调整至小于预设电流阈值10A的状态。

作为本实用新型一实施例，在上述的基础上，如图2所示，该半导体型功率开关装置还包括第一散热模块9，第一散热模块9与I/O缓冲器4连接。

第一散热模块9监测IGBT驱动器5的温度值，当第一散热模块9监测到IGBT驱动器5的温度值超过第一预设温度值时，第一散热模块9对IGBT驱动器5进行散热处理。在本实用新型实施例中，该第一预设温度值可以为40度。当第一散热模块9监测到IGBT驱动器5的温度值超过40度时，第一散热模块9就开始对IGBT驱动器5进行散热处理，以降低IGBT驱动器5的温度。

当第一散热模块9监测到IGBT驱动器5的温度值超过第二预设温度值时，在本实用新型实施例中，该第二预设温度值可以为85度，即当第一散热模块9监测到IGBT驱动器5的温度值超过85度时，第一散热模块9发出第一散热故障信号至I/O缓冲器4，中央处理器1通过I/O缓冲器4接收第一散热故障信号，并发送第一关断控制信号至I/O缓冲器4，I/O缓冲器4接收第一关断控制信号，并根据第一关断控制信号使IGBT驱动器5控制IGBT功率开关6关断。

当第一散热模块9监测到IGBT驱动器5的温度值从第二预设温度值降低至第三预设温度值时，在本实用新型实施例中，该第三预设温度值可以为80度，即当第一散热模块9监测到IGBT驱动器5的温度值从85度降低至80度时，第一散热模块9发出第一导通恢复信号至I/O缓冲器4，中央处理器1通过I/O缓冲器4接收第一导通恢复信号，并发送第一导通控制信号至I/O缓冲器4，I/O缓冲器4接收第一导通控制信号，并根据第一导通控制信号使IGBT驱动器5控制IGBT功率开关6恢复导通。

其中，第一预设温度值小于第三预设温度值，第三预设温度值小于第二预设温度值。如上，在本实用新型实施例中，该第一预设温度值可以为40度，该第二预设温度值可以为85度，该第三预设温度值可以为80度。也可以根据实际情况需要，选取符合上述规律的其他温度值。

作为本实用新型一实施例，如图3所示，该半导体型功率开关装置中第一散热模块9包括第一温度监测单元901和第一降温单元902，第一温度监测单元901监测IGBT驱动器5的温度值。

当第一温度监测单元901监测到IGBT驱动器5的温度值超过第一预设温度值时，在本实用新型实施例中，即当第一温度监测单元901监测到IGBT驱动器5的温度值超过40度时，第一降温单元902对IGBT驱动器5进行散热处理。其中，第一降温单元902可以为风扇。

当第一温度监测单元901监测到IGBT驱动器5的温度值超过第二预设温度值时，在本实用新型实施例中，即当第一温度监测单元901监测到IGBT驱动器5的温度值超过85度时，第一散热模块9发出第一散热故障信号至I/O缓冲器4，中央处理器1通过I/O缓冲器4接收第一散热故障信号，并发送第一关断控制信号至I/O缓冲器4，I/O缓冲器4接收第一关断控制信号，并根据第一关断控制信号使IGBT驱动器5控制IGBT功率开关6关断。

当第一温度监测单元901监测到IGBT驱动器5的温度从第二预设温度值降低至第三预设温度值时，在本实用新型实施例中，即当第一温度监测单元901监测到IGBT驱动器5的温度值从85度降低至80度时，第一散热模块9发出第一导通恢复信号至I/O缓冲器4，中央处理器1通过I/O缓冲器4接收第一导通恢复信号，并发送第一导通控制信号至I/O缓冲器4，I/O缓冲器4接收第一导通控制信号，并根据第一导通控制信号使IGBT驱动器5控制IGBT功率开关6恢复导通。

作为本实用新型一实施例，在上述基础上，如图2所示，该半导体型功率开关装置还包括第二散热模块10，第二散热模块10与I/O缓冲器4连接。

第二散热模块10监测IGBT功率开关6的温度值，当第二散热模块10监测到IGBT功率开关6的温度值超过第一预设温度值时，在本实用新型实施例中，即当第二散热模块10监测到IGBT功率开关6的温度值超过40度时，第二散热模块10对IGBT功率开关6进行散热处理。

当第二散热模块10监测到IGBT功率开关6的温度值超过第二预设温度值时，在本实用新型实施例中，即当第二散热模块10监测到IGBT功率开关6的温度值超过85度时，第二散热模块10发出第二散热故障信号至I/O缓冲器4，中央处理器1通过I/O缓冲器4接收第二散热故障信号，并发送第二关断控制信号至I/O缓冲器4，I/O缓冲器4接收第二关断控制信号，并根据第二关断控制信号使IGBT驱动器5控制IGBT功率开关6关断。

当第二散热模块10监测到IGBT功率开关6的温度值从第二预设温度值降低至第三预设温度值时，在本实用新型实施例中，即当第二散热模块10监测到IGBT功率开关6的温度值从85度降低至80度时，第二散热模块10发出第二导通恢复信号至I/O缓冲器4，中央处理器1通过I/O缓冲器4接收第二导通恢复信号，并发送第二导通控制信号至I/O缓冲器4，I/O缓冲器4接收第二导通控制信号，并根据第二导通控制信号使IGBT驱动器5控制IGBT功率开关6恢复导通。

作为本实用新型一实施例，如图4所示，该半导体型功率开关装置中第二散热模块10包括第二温度监测单元1001和第二降温单元1002，第二温度监测单元1001监测IGBT功率开关6的温度值。

当第二温度监测单元1001监测到IGBT功率开关6的温度值超过第二预设温度值时，在本实用新型实施例中，即当第二温度监测单元1001监测到IGBT功率开关6的温度值超过40度时，第二降温单元1002对IGBT功率开关6进行散热处理。其中，第二降温单元1002可以为风扇。

当第二温度监测单元1001监测到IGBT功率开关6的温度值超过第二预设温度值时，在本实用新型实施例中，即当第二温度监测单元1001监测到IGBT功率开关6的温度值超过85度时，第二散热模块10发出第二散热故障信号至I/O缓冲器4；中央处理器1通过I/O缓冲器4接收第二散热故障信号，并发送第二关断控制信号至I/O缓冲器4，I/O缓冲器4接收第二关断控制信号，并根据第二关断控制信号使IGBT驱动器5控制IGBT功率开关6关断。

当第二温度监测单元1001监测到IGBT功率开关6的温度值从第二预设温度值降低至第三预设温度值时，在本实用新型实施例中，即当第二温度监测单元1001监测到IGBT功率开关6的温度值从85度降低至80度时，第二散热模块10发出第二导通恢复信号至I/O缓冲器4，中央处理器1通过I/O缓冲器4接收第二导通恢复信号，并发送第二导通控制信号至I/O缓冲器4，I/O缓冲器4接收第二导通控制信号，并根据第二导通控制信号使IGBT驱动器5控制IGBT功率开关6恢复导通。

基于上述半导体型功率开关装置，本实用新型还提供一种电动车，该电动车不仅包括中央处理器1、电源2及负载3，还包括上述半导体型功率开关装置。

在本实用新型实施例中，通过采用IGBT功率开关6作为电动车电源开关设备，使得电源开关设备在导通或者关断的过程中能够可靠的导通或者关断，提高电动车电源开关设备的可靠性；同时采用IGBT功率开关6作为电源开关设备，相比传统的机械开关，可以降低电源开关设备的成本。因此，本实用新型可以提高电动车电源开关设备的可靠性以及降低电动车电源开关设备的成本。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。