專利名稱：電動汽車動力電池的斷電控制裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及工業(yè)控制技術，特別涉及一種電動汽車動力電池的斷電 控制裝置。
背景技術：
圖1為現(xiàn)有電動汽車動力系統(tǒng)的示例性結構圖。如圖l所示，電動汽車、
尤其是純電動汽車的主要動力均來自牽引電機13;為了向牽引電機13提供 必要的動能，動力電池組11向牽引電機控制器12提供直流電，該直流電經 牽引電機控制器12逆變成三相交流電后，即可拖動牽引電機13運轉。
此外，參見圖1并結合圖2,為了實現(xiàn)動力電池組11與牽引電機控制 器12之間的通電和斷電，現(xiàn)有技術將該動力電池組11和牽引電機控制器 12通過接觸器14的兩觸點串聯(lián)，接觸器14的兩觸點通常串聯(lián)于動力電池 11與電動汽車的牽引電機控制器12之間的正極線路；這樣，由電動汽車的 鑰匙開關所產生信號，該信號通過繼電器15來控制接觸器14兩觸點的導通 和斷開。
上述方式雖然能夠控制動力電池組11與牽引電機控制器12之間的通電 和斷電，但卻存在如下問題
當電動汽車中的某個子系統(tǒng)出現(xiàn)故障、并影響電動汽車的正常運行時， 只能依靠駕駛員手動關閉鑰匙開關來切斷動力電池組11所輸出的直流電， 而無法自動切斷動力電池組11所輸出的直流電，進而容易導致已出現(xiàn)故障 的子系統(tǒng)進一 步產生短路等損害；
更為嚴重的是，當電動汽車發(fā)生碰撞時，容易導致車身前艙產生機械變 形，進而導致動力電池組11與牽引電機控制器12之間的正負極線路短路、
4甚至是爆炸起火現(xiàn)象，由此，極有可能導致駕乘員觸電、灼傷等危害發(fā)生。
可見，現(xiàn)有技術中動力電池組11與牽引電機控制器12之間的通電和斷
電控制方式的可靠性和安全性不高。
實用新型內容
有鑒于此，本實用新型提供了一種電動汽車動力電池的斷電控制裝置， 相較于現(xiàn)有斷電控制方式具有較高的可靠性和安全性。
本實用新型提供的一種電動汽車動力電池的斷電控制裝置，包括 串聯(lián)于動力電池與電動汽車的牽引電機控制器之間的接觸器； 通過隔離器控制所述接觸器導通或斷開的整車控制器。 所述整車控制器的輸出為高電平時表示斷電，且所述隔離器包括光電 耦合器和開關管，其中，
所述光電耦合器，其陽極通過第一限流電阻與第二電源相連；陰極與所 述整車控制器表示接觸器通斷的 一路輸出相連、還通過阻值遠大于第 一限流 電阻的上拉電阻與第二電源相連；集電極與第三電源相連；發(fā)射極通過第三 限流電阻與開關管的柵極相連、還通過阻值遠大于第三限流電阻的第四限流 電阻4矣地；
所述開關管為PNP型MOS管，其漏極與所述接觸器的線圈控制端負極 相連，所述接觸器的線圏控制端正極連接第一電源，所述漏極還通過第五限 流電阻與第三電源相連，且其源極接地。
所述開關管的源極進一步與電動汽車的安全氣囊模塊在電動汽車碰撞 時輸出低電平的輸出端相連。
所述開關管的漏極進一 步通過濾波電容接地。
進一步具有二極管串聯(lián)于所述開關管的漏極與第三電源之間。 進一步具有第一發(fā)光二極管串聯(lián)于第三電源與所述光電耦合器的集電
極之間。
所述第一、三、四電源的電壓為12伏；所述第二電源電壓為3.3伏；
所述第一、三限流電阻的阻值為1千歐姆；
所述上4立電阻、以及所述第四、五限流電阻的阻^i為10千歐姆。
所述整車控制器進一步具有可令牽引電機停止運行的指令的輸出、并通 過控制器局域網(wǎng)總線與所述牽引電機控制器的輸入端相連。
由上述技術方案可見，本實用新型中電動汽車動力電池的斷電控制裝置 包括串聯(lián)于動力電池與電動汽車的牽引電機控制器之間的接觸器，以及通過 隔離器控制接觸器的兩觸點導通或斷開的整車控制器。這樣，由于整車控制 器能夠獲知電動汽車的各子系統(tǒng)是否出現(xiàn)故障，因而當電動汽車中的某個子 系統(tǒng)出現(xiàn)故障、并影響電動汽車的正常運行時，整車控制器即可自動通過隔 離器控制接觸器的兩觸點斷開，以切斷動力電池組所輸出的直流電，進而能 夠避免已出現(xiàn)故障的子系統(tǒng)進一步產生短路等損害。
進一步地，本實用新型還可利用電動汽車中現(xiàn)有的安全氣嚢模塊的輸出
來控制接觸器的兩觸點斷開。這樣，當電動汽車發(fā)生碰撞時，安全氣嚢模塊
會自動輸出一信號、并通過隔離器來控制接觸器的兩觸點自動斷開，從而即 便車身前艙由于碰撞而產生機械變形，也不會導致動力電池組與牽引電機控
制器之間的正負極短路、更不會導致爆炸起火現(xiàn)象。

圖1為現(xiàn)有電動汽車動力系統(tǒng)的示例性結構圖2為現(xiàn)有動力電池斷電控制電路的結構示意圖3為本實用新型實施例中的一種斷電控制裝置的結構示意圖。
具體實施方式
為使本實用新型的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下參照附圖 并舉實施例，對本實用新型進一步詳細說明。
圖3為本實用新型實施例中的一種斷電控制裝置的結構示意圖。如圖3所示，在本實施例中，斷電控制裝置包括
串聯(lián)于動力電池與電動汽車的牽引電機控制器之間的與現(xiàn)有技術相同 的接觸器14;
以及，通過隔離器30控制接觸器14的兩觸點導通或斷開的整車控制器31。
在圖3中，整車控制器31可以為現(xiàn)有任意一種電動汽車中的整車控制 器，且該整車控制器31的輸入端與電動汽車中的各子系統(tǒng)相連(圖3中并 未示出)、以獲知各子系統(tǒng)是否出現(xiàn)故障。這樣，當電動汽車中的某個子系 統(tǒng)出現(xiàn)故障、并影響電動汽車的正常運行時，整車控制器31即可通過隔離 器30控制接觸器14的兩觸點斷開，以自動切斷如圖l所示動力電池組ll 所輸出的直流電，同時還可進一步通過控制器局域網(wǎng)(Controller Area Network, CAN)總線向如圖1所示的牽引電機控制器12發(fā)送令牽引電機 13停止運行的指令，進而能夠避免已出現(xiàn)故障的子系統(tǒng)進一步產生短路等 損害。
此外，還可利用電動汽車中現(xiàn)有的安全氣嚢(Supplemental Restrgint System, SRS )模塊33的輸出來控制接觸器14的兩觸點導通和斷開。這樣， 當電動汽車發(fā)生碰撞時，SRS模塊33會自動輸出一信號、并通過隔離器30 來控制接觸器14的兩觸點自動斷開，從而即便車身前艙由于碰撞而產生機 械變形，也不會導致動力電池組11與牽引電機控制器12之間的正負極短路、 更不會導致爆炸起火現(xiàn)象。
下面，對如圖3所示的結構進行詳細i兌明。
整車控制器31表示接觸器通斷的一路輸出為低電平有效，隔離器30包 括光電耦合器Ul和開關管Ql。
在圖3中，光電耦合器U1包括發(fā)光二極管和光電三極管，下文中稱該 發(fā)光二極管的陽極和陰極為光電耦合器Ul的陽極和陰極，稱光電三極管的 集電極和發(fā)射極為光電耦合器Ul的集電極和發(fā)射極。光電耦合器Ul的陽 極和陰極即可看作是隔離器30的控制端。一限流電阻ROl與3.3V的第二電源 VCC2相連；
光電耦合器Ul的陰極Ul-2與整車控制器31的輸出相連，且該陰極 Ul-2還通過阻值遠大于第 一限流電阻R01的上拉電阻R02與第二電源VCC2 相連；
光電耦合器U1的集電極Ul-3與12V的第三電源VDD3相連；
光電耦合器U1的發(fā)射極U1-4通過第三限流電阻R03與開關管Q1的柵 極Ql-l相連，且該發(fā)射極U卜4還通過阻值遠大于第三限流電阻R03的第 四限流電阻R04^妾地。
可選地，可進一步具有表示接觸器14導通或斷開狀態(tài)的另一發(fā)光二極 管LEDl,該發(fā)光二極管LED1的陽極與第三電源VDD3相連、陰極與光電 耦合器Ul的集電極Ul-3相連，從而串聯(lián)于第三電源VDD3與光電耦合器 Ul的集電極Ul-3之間。
在圖3中，開關管Ql為N溝道(PNP)型金屬氧化物半導體場效應晶 體(Metal-Oxid- Field-Effect Transistor, MOS )管，其漏極Ql-2與接觸器 14的線圈控制端負極相連，接觸器14的線圏控制端正極連接12V的第一電 源VCC1，漏極Ql-2還通過第五限流電阻R05與第三電源VDD3相連；源 極Ql-3接地。
可選地，開關管Ql的漏極Q1-2可進一步通過濾波電容C1接地；且， 還可進一步具有二極管Dl,該二極管Dl的陽極與開關管Ql的漏極Ql-2 相連、陰極與第三電源VDD3相連，從而串聯(lián)于開關管Ql的漏極Ql-2與 第三電源VDD3之間。
上述結構中，由于隔離器30兩端的電源電壓不一致，因而在隔離器30 中選用光耦合器Ul能夠實現(xiàn)隔離器30兩端不同電源電壓的兩部分電路之 間的連接、且避免隔離器30兩端的兩部分電路之間的干擾；各限流電阻的 作用是防止光耦合器損壞，較佳地，選取ROl、 03的阻值為l千歐姆，選取 R02、 04、 05的阻值為IO千歐姆。1) 、當電動汽車中的所有子系統(tǒng)均正常時，整車控制器31即可將其輸
出置為表示通電有效的低電平。
此時，光耦合器Ul的陰極Ul-2電平被拉低，且光耦合器Ul的陽極通 過上拉電阻R2保持穩(wěn)定的高電平，因而有較強電流經陽極Ul-l流向陰極 U1-2,使得光耦合器U1內的發(fā)光二極管產生的光能驅動光電三極管，從而 使得光耦合器Ul的集電極Ul-3與發(fā)射極Ul-4導通，并將發(fā)射極Ul-4的 電平拉高、同時發(fā)光二極管LED1點亮；發(fā)射極Ul-4的電平拉高即會使得 開關管Ql的柵極Q1-1電平也被拉高，從而使得開關管Ql的柵極Q1-1與 源極Ql-3之間的電壓升高，那么對于PNP的開關管Ql來說，其漏極Ql-2 與源極Ql-3就會導通，從而使得漏極Ql-2電平被拉低，進而將接觸器14 的線圈控制端負極置低。
這樣，接觸器14的線圈控制端負極置低、且接觸器14的線圈控制端正 極接第四電源VCC4,因而接觸器14的兩個觸點導通，以使得如圖1所示 的動力電池組11與牽引電機控制器12之間通電。
2) 、當電動汽車中的某個子系統(tǒng)出現(xiàn)故障、并影響電動汽車的正常運 行時，整車控制器31即可將其輸出置為表示通電無效、即表示斷電的高電 平。
此時，光耦合器Ul的陰極Ul-2電平被拉高，有微弱電流、甚至無電 流經陽極U1-1流向陰極Ul-2，使得光耦合器U1內的發(fā)光二極管無法產生 足以驅動光電三極管的光能，從而使得光耦合器Ul的集電極Ul-3與發(fā)射 極Ul-4斷開，并將發(fā)射極Ul-4的電平拉低、同時發(fā)光二極管LED1熄滅； 發(fā)射極Ul-4的電平拉低即會使得開關管Ql的柵極Q1-1電平也被拉低，從 而使得開關管Ql的柵極Q1-1與源極Ql-3之間的電壓降低，那么對于PNP 的開關管Q1來說，其漏極Ql-2與源極Ql-3就會斷開，從而使得漏極Ql-2 電平被第三電源VDD3拉高，進而將接觸器14的線圏控制端負極置高。
這樣，接觸器14的線圈控制端負極置高、且接觸器14的線圈控制端正 極接第四電源VCC4,因而接觸器14的兩個觸點斷開，以使得如圖1所示的動力電池組11與牽引電機控制器12之間斷電。
3)、當電動汽車發(fā)生碰撞、SRS模塊33輸出表示電動汽車碰撞的低電 平時，即便整車控制器31即可將其輸出置為表示通電有效的低電平、使光 耦合器U1的集電極Ul-3與發(fā)射極Ul-4導通，但SRS才莫塊33輸出的表示 電動汽車碰撞的低電平，仍會將開關管Ql的柵極Ql-l電平拉低，從而使 得開關管Ql的柵極Q1-1與源極Q1-3之間的電壓降低，那么對于PNP的開 關管Ql來說，其漏極Ql-2與源極Ql-3就會斷開，從而使得漏極Ql-2電 平被第三電源VDD3拉高，進而將接觸器14的線圈控制端負極置高。
這樣，接觸器14的線圈控制端負極置高、且接觸器14的線圏控制端正 極接第四電源VCC4,因而接觸器14的兩個觸點斷開，以使得如圖1所示 的動力電池組11與牽引電機控制器12之間斷電。
當然，在實際應用中，整車控制器30的輸出也可連接至光耦合器Ul 的陽極，并將光耦合器U1的陰極接地，那么此時，當電動汽車中的所有子 系統(tǒng)均正常時，整車控制器31即可將其輸出置為表示通電有效的高電平； 當電動汽車中的某個子系統(tǒng)出現(xiàn)故障、并影響電動汽車的正常運行時，整車 控制器31即可將其輸出置為表示通電無效、即表示斷電的低電平。
另外，開關管Ql也可以用P溝道(NPN)型MOS管來實現(xiàn)，那么此 時，本領域技術人員可以依據(jù)圖3的原理適當調整NPN型MOS管的連接方 式，在此不再贅述。
以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并非用于限定本實用新型 的保護范圍。凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替 換以及改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
10
權利要求1、一種電動汽車動力電池的斷電控制裝置，其特征在于，該控制裝置包括串聯(lián)于動力電池與電動汽車的牽引電機控制器之間的接觸器；通過隔離器控制所述接觸器導通或斷開的整車控制器。
2、 如權利要求1所述的斷電控制裝置，其特征在于，所述整車控制器 的輸出為高電平時表示斷電，且所述隔離器包括光電耦合器和開關管，其 中，所述光電耦合器，其陽極通過第一限流電阻與第二電源相連；陰;f及與所 述整車控制器表示接觸器通斷的一路輸出相連、還通過阻值遠大于第一限流 電阻的上拉電阻與第二電源相連；集電極與第三電源相連；發(fā)射極通過第三 限流電阻與開關管的柵極相連、還通過阻值遠大于第三限流電阻的第四限流 電阻接地；所述開關管為PNP型MOS管，其漏極與所述接觸器的線圈控制端負極 相連，所述接觸器的線圈控制端正極連接第一電源，所述漏極還通過第五限 流電阻與第三電源相連，且其源極接地。
3、 如權利要求2所述的斷電控制裝置，其特征在于，所述開關管的源 極進一步與電動汽車的安全氣囊模塊在電動汽車碰撞時輸出低電平的輸出 端相連。
4、 如權利要求3所述的斷電控制裝置，其特征在于，所述開關管的漏 極進一 步通過濾波電容接地。
5、 如權利要求4所述的斷電控制裝置，其特征在于，進一步具有二極 管串聯(lián)于所述開關管的漏極與第三電源之間。
6、 如權利要求5所述的斷電控制裝置，其特征在于，進一步具有第一 發(fā)光二極管串聯(lián)于第三電源與所述光電耦合器的集電極之間。
7、 如權利要求2至6中任一項所述的斷電控制裝置，其特征在于，所述第一、三、四電源的電壓為12伏；所述第二電源電壓為3.3伏；所述第一、三限流電阻的阻值為1千歐姆；所述上拉電阻、以及所述第四、五限流電阻的阻^直為IO千歐姆。
8、如權利要求1所述的斷電控制裝置，其特征在于，所述整車控制器進一步具有可令牽引電機停止運行的指令的輸出、并通過控制器局域網(wǎng)總線與所述牽引電機控制器的輸入端相連。
專利摘要本實用新型公開了一種電動汽車動力電池的斷電控制裝置。在本實用新型中電動汽車動力電池的斷電控制裝置包括串聯(lián)于動力電池與電動汽車的牽引電機控制器之間的接觸器，以及通過隔離器控制接觸器的兩觸點導通或斷開的整車控制器。這樣，由于整車控制器能夠獲知電動汽車的各子系統(tǒng)是否出現(xiàn)故障，因而當電動汽車中的某個子系統(tǒng)出現(xiàn)故障、并影響電動汽車的正常運行時，整車控制器即可自動通過隔離器控制接觸器的兩觸點斷開，以切斷動力電池組所輸出的直流電。進一步地，本實用新型還可利用電動汽車中現(xiàn)有的安全氣囊模塊的輸出來控制接觸器的兩觸點斷開。
文檔編號B60L3/04GK201385585SQ20092007012
公開日2010年1月20日 申請日期2009年4月9日 優(yōu)先權日2009年4月9日
發(fā)明者佳 王, 賴觀勇, 鄒宜才 申請人:海馬(鄭州)汽車有限公司;上海海馬汽車研發(fā)有限公司