备份电源、驱动控制器及电动汽车制造技术

本发明专利技术提供了一种备份电源、驱动控制器及电动汽车，所述备份电源包括正输入端子、负输入端子、正输出端子、负输出端子、第一开关管、续流支路、驱动单元以及滤波电路；其中：所述正输入端子经由所述第一开关管连接到滤波电路的正端，所述负输入端子连接到所述滤波电路的负端；所述驱动单元的输出端连接到所述第一开关管的控制端，且所述驱动单元根据所述正输出端子电压，向所述第一开关管的控制端输出第一驱动电压信号，使所述正输出端子的电压维持在预设范围内。本发明专利技术通过驱动单元根据备份电源的负载功率情况，自适应调节备份电源的工作状态，使其处于备份状态下，基本不消耗功率，有利于电路热设计。

Backup Power Supply, Drive Controller and Electric Vehicle

The invention provides a backup power supply, a driving controller and an electric vehicle. The backup power supply comprises a positive input terminal, a negative input terminal, a positive output terminal, a negative output terminal, a first switch tube, a continuous current branch, a driving unit and a filtering circuit. The positive input terminal is connected to the positive end of the filtering circuit through the first switch tube, and the negative input terminal is connected to the positive end of the filtering circuit. The output end of the driving unit is connected to the control end of the first switch tube, and according to the positive output terminal voltage, the driving unit outputs the first drive voltage signal to the control end of the first switch tube to maintain the voltage of the positive output terminal within a predetermined range. The driving unit adaptively adjusts the working state of the backup power supply according to the load power condition of the backup power supply, so that the backup power supply is in the backup state and does not consume power, which is beneficial to the thermal design of the circuit.

【技术实现步骤摘要】
备份电源、驱动控制器及电动汽车
本专利技术涉及电机控制领域，更具体地说，涉及一种备份电源、驱动控制器及电动汽车。
技术介绍
随着电动汽车技术的发展，电动汽车被越来越多的人所接受，相应地，对电动汽车的安全要求也越来越高。如图1所示，在现有的电动汽车中，高压端10为电机运行提供电能，具体地，大功率直流变换电路11将高压端10提供的高压直流电转换为低压直流电并为低压电池12充电，电机控制器15、下桥臂驱动电源13、上桥臂驱动电源14由低压电池12供电，电机控制器15根据电机反馈电路18从逆变器17获取的反馈电压和反馈电流生成驱动控制信号，驱动电路16根据上述驱动控制信号以及下桥臂驱动电源13、上桥臂驱动电源14输出的驱动电压生成驱动脉冲，控制逆变器17将高压端10输出的高压直流电转换为交流电，以驱动电机2运行。在电动汽车出现故障，如低压电池供电掉电等情况下，为保证安全，仍然需要保证用于电机控制的低压供电，并对电机2进行主动短路以快速停机，提高车辆安全性和保护汽车控制器。为实现故障情况下的快速停机，目前主要通过提供一路备份电源19来提供主动短路保护的能量，如图1所示。上述备份电源19在电动汽车出现故障时，直接输出高电平到逆变器17中的开关管的控制端，使逆变器17的上桥或下桥的开关管置于常开的状态；此外，备份电源19的输出也可以提供给驱动电路16，由驱动电路16使逆变器17的上桥或下桥的开关管处于常开的状态。如图2所示，上述备份电源19从高压端10的高压电池101取电，实现高压至低压的电能转化。目前，上述电能转换主要以隔离电源和线性稳压电路实现。备份电源19采用隔离反激电源，通过变压器变比实现高压与低压之间的转化。然而，由于该备份电源19的输入高压较高，一般有500V或以上，可能带来两个较为明显的问题，1)反激电源所需要的开关管Q10应力高、损耗大、汽车级器件选型困难，2)变压器匝数多，占用体积大，成本高。如图3所示，当备份电源19采用线性稳压电路时，其通过电阻R压降承担输入输出电压差，虽然该电路结构简单，但是损耗大(其损耗与输出功率成正比)。由于电动汽车驱动控制器的工作环境温度特别高，而器件的耐热温度有限，因此器件允许的损耗受到限制，也就是说线性稳压电路的输出功率受限。不仅如此，线性稳压电路中的开关管Q20(或三极管)应力也需要大于高压电池101的最大电压。随着电动汽车的发展，高压电池101的电压成不断上升的趋势，大巴车高压电池已经达到800V及以上，而目前商业应用的汽车级开关管应力有限，目前最高可选才1000V。因此，上述现有方案都无法满足更高电压应用场合的需求。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于，针对上述备份电源成本高、体积大、电路复杂、选型困难以及无法满足更高电压应用场合要求的问题，提供一种新的备份电源、驱动控制器及电动汽车。本专利技术解决上述技术问题的技术方案是，提供一种备份电源，所述备份电源包括正输入端子、负输入端子、正输出端子、负输出端子、第一开关管、续流支路、驱动单元以及滤波电路，其中：所述正输入端子经由所述第一开关管连接到滤波电路的正端，所述负输入端子连接到所述滤波电路的负端；所述续流支路的第一端与所述滤波电路负端相连，所述续流支路的第二端与所述滤波电路的正端相连；所述正输出端子连接到所述滤波电路的正端、所述负输出端子连接到所述滤波电路的负端；所述驱动单元的输出端连接到所述第一开关管的控制端，且所述驱动单元根据所述正输出端子电压，向所述第一开关管的控制端输出第一驱动电压信号，使所述正输出端子的电压维持在预设范围内。优选地，所述备份电源包括无源分压网络和电流源，所述正输入端子与所述无源分压网络正端连接，所述负输入端子与所述无源分压网络负端连接，所述无源分压网络的输出端连接所述第一开关管的输入端；所述电流源连接到所述无源分压网络并对所述无源分压网络进行能量调配。优选地，所述电流源包括电阻；所述电流源连接在所述正输入端子和所述无源分压网络的输出端之间，或者所述电流源连接在所述无源分压网络的输出端和所述负输出端子之间。优选地，所述无源分压网络包括多个串联在所述正输入端子和负输入端子之间的多个第一子电容，处于所述多个第一子电容中间位置的一个所述第一子电容的输出正端构成所述无源分压网络的输出端；或者所述无源分压网络包括连接到正输入端子和负输入端子之间的高压端的母线电容，所述母线电容由多个第二子电容串联组成，处于所述多个第二子电容中间位置的一个所述第二子电容的输出正端构成所述无源分压网络的输出端。优选地，所述驱动单元包括一级控制电路和二级控制电路；其中：所述一级控制电路的输出端连接到所述二级控制电路的第一输入端并向所述二级控制电路输出频率和占空比恒定的方波信号；所述二级控制电路的第二输入端连接到所述正输出端子，并根据所述正输出端子的电压及所述第一输入端的方波信号向所述第一开关管的控制端输出所述第一驱动电压信号。优选地，在所述二级控制电路的第二输入端的电压升高到第一预设电压时，所述二级控制电路输出的所述第一驱动电压信号为使所述第一开关管断开的电平；在所述二级控制电路的第二输入端的电压降低到第二预设电压时，所述二级控制电路输出的第一驱动电压信号的波形与所述第一输入端的方波信号的波形相同，且所述第二预设电压小于所述第一预设电压。优选地，所述第一预设电压与第二预设电压的差值小于2V，且所述第一预设电压小于下桥臂驱动电源电压。优选地，所述续流支路包括二极管，且所述二极管的阳极连接到所述滤波电路的负端、所述二极管的阴极连接到所述滤波电路的正端；或者，所述续流支路包括第二开关管，且所述第二开关管的控制端连接到所述驱动单元，所述驱动单元根据所述正输出端子电压向所述第二开关管的控制端输出第二驱动电压信号，且在所述正输出端子的电压升高到第一预设电压时，所述第二驱动电压信号的波形与所述第一驱动电压信号的波形相同，在所述正输出端子的电压降低到第二预设电压时，所述第二驱动电压信号的相位与所述第一驱动电压信号的相位相反。本专利技术还提供一种驱动控制器，包括如上所述的备份电源。本专利技术还提供一种电动汽车，包括如上所述的驱动控制器。本专利技术的备份电源、驱动控制器及电动汽车具备如下技术效果：通过驱动单元、第一开关管及续流回路，可根据备份电源的负载功率情况，自适应调节备份电源的工作状态，使其处于备份状态下，基本不消耗功率，有利于电路热设计。并且，本专利技术通过电流源及驱动单元使无源分压网络的输出正端电压始终高于备份电源的正输出端子电压，且使得第一开关管的电压应力维持在一个较小的值，有利于在相同开关管选型下适用于更高电压的应用场合。本专利技术结构简单，可省略现有开关电源方案中的隔离变压器，降低了成本，简化了电路，且相比于线性电源能够有更高的输出功率能力。不仅如此，本专利技术中的第一开关管应力远低于现有方案中开关器件，在相同高压场合可以选取更低成本的器件，在选用相同耐压器件时可以适合于更高电压的应用场合，利于选型、降低成本和解决电路过热的问题。附图说明图1是现有电动汽车中驱动控制器的结构示意图；图2是现有备份电源的示意图；图3是另一现有备份电源的示意图；图4是本专利技术备份电源第一实施例的示意图；图5是本专利技术备份电源第二实施例的示意图；图6是本专利技术备份电源中无本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种备份电源，其特征在于，所述备份电源包括正输入端子、负输入端子、正输出端子、负输出端子、第一开关管、续流支路、驱动单元以及滤波电路，其中：所述正输入端子经由所述第一开关管连接到滤波电路的正端，所述负输入端子连接到所述滤波电路的负端；所述续流支路的第一端与所述滤波电路负端相连，所述续流支路的第二端与所述滤波电路的正端相连；所述正输出端子连接到所述滤波电路的正端、所述负输出端子连接到所述滤波电路的负端；所述驱动单元的输出端连接到所述第一开关管的控制端，且所述驱动单元根据所述正输出端子电压，向所述第一开关管的控制端输出第一驱动电压信号，使所述正输出端子的电压维持在预设范围内。

【技术特征摘要】
1.一种备份电源，其特征在于，所述备份电源包括正输入端子、负输入端子、正输出端子、负输出端子、第一开关管、续流支路、驱动单元以及滤波电路，其中：所述正输入端子经由所述第一开关管连接到滤波电路的正端，所述负输入端子连接到所述滤波电路的负端；所述续流支路的第一端与所述滤波电路负端相连，所述续流支路的第二端与所述滤波电路的正端相连；所述正输出端子连接到所述滤波电路的正端、所述负输出端子连接到所述滤波电路的负端；所述驱动单元的输出端连接到所述第一开关管的控制端，且所述驱动单元根据所述正输出端子电压，向所述第一开关管的控制端输出第一驱动电压信号，使所述正输出端子的电压维持在预设范围内。2.根据权利要求1所述的备份电源，其特征在于，所述备份电源包括无源分压网络和电流源，所述正输入端子与所述无源分压网络正端连接，所述负输入端子与所述无源分压网络负端连接，所述无源分压网络的输出端连接所述第一开关管的输入端；所述电流源连接到所述无源分压网络并对所述无源分压网络进行能量调配。3.根据权利要求2的所述的备份电源，其特征在于，所述电流源包括电阻；所述电流源连接在所述正输入端子和所述无源分压网络的输出端之间，或者所述电流源连接在所述无源分压网络的输出端和所述负输出端子之间。4.根据权利要求2所述的备份电源，其特征在于，所述无源分压网络包括多个串联在所述正输入端子和负输入端子之间的多个第一子电容，处于所述多个第一子电容中间位置的一个所述第一子电容的输出正端构成所述无源分压网络的输出端；或者所述无源分压网络包括连接到正输入端子和负输入端子之间的高压端的母线电容，所述母线电容由多个第二子电容串联组成，处于所述多个第二子电容中间位置的一个所述第二子电容的输出正端构成所述无源分压网络的输出端。5.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：金茜，
申请(专利权)人：苏州汇川联合动力系统有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32