一种电动汽车用PTC加热驱动系统技术方案

一种电动汽车用PTC加热驱动系统，属于能源电动汽车用电控单元装置技术领域。本发明专利技术包括主控电路、电源电路、采集电路、安全通讯电路、环路互锁逻辑电路和驱动控制电路；所述电源电路分别为所述主控电路和所述驱动控制电路供电；所述主控电路连接所述驱动控制电路；所述主控电路和所述驱动控制电路之间连接有用以采集所述驱动控制电路内IGBT晶体管电流电压、IGBT晶体管温度、PTC温度的所述采集电路；所述主控电路和所述驱动控制电路之间还连接有所述环路互锁逻辑电路；所述电源电路和所述主控电路之间连接有所述安全通讯电路。本发明专利技术采用最少最安全芯片并采用主动安全保护策略，很好地解决了自动控制、成本、寿命和可靠性等这一系列问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉新能源电动汽车用电控单元装置，涉及一种电动汽车用PTC加热驱动系统。
技术介绍
自BaTiO3陶瓷的PTC铁电效应发现后，探索这种机理和应用的课题案例一直引人瞩目，PTC为正温度系数热敏陶瓷，在低温状态具有很低的电阻。一旦超出预先设定的温度，电阻就会迅速增加数个数量级。而这一快速响应的秘诀在于：在高温下载流电子无法穿过细小的陶瓷晶体的边界。温度恒定，功率自动调整的这个特性使PTC热敏电阻器成为理想的汽车加热装置。自PTC理论问世至今已走过20多年历程，特别近10年来，随着材料科学及新能源汽车的发展应用，PTC已成功应用到新能源电动车上来并实现了产业化，PTC在汽车上的应用越来越广泛。目前已从单纯的单个敏感元器件应用扩展到辅助车厢内部加热，雨刷喷嘴加热、燃料加热等等，近来应用到空调系统PTC的加热、暖风应用技术已采用小型化、高效化的单片组合与波纹散热铝条一体的PTC加热器系统模块，然而这种模块先前多采用高压继电器直接控制设计，并且由于其结构等设计简单、生产也不复杂，尤其不需要太多电路设计专业技术，就可以开发生产而一度占据市场主体，应用各类新能源汽车。然而随着IGBT技术进步和智能互联时代的到来，很多新能源汽车都朝这一方向发展和技术更新，这种继电器控制的单一化只能实现开、关控制，不能自动控温和智能化，寿命短、生产成本和维护成本高，且由于采用的高压继电器现时只能向国外零部件供应商采购，批量生产存在风险等，已无法满足新能源电动汽车市场需求。因此，需要一种新型电子开关功率器件类控制的新型PTC加热驱动系统电路来实现这一迫切需求。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术的目的是提供一种自动控温、自动调整，减少机械开关损耗，寿命高，成本低廉，安全可靠的电动汽车用PTC加热驱动系统。本专利技术提供一种电动汽车用PTC加热驱动系统，包括主控电路、电源电路、采集电路、安全通讯电路、环路互锁逻辑电路和驱动控制电路；所述电源电路分别为所述主控电路和所述驱动控制电路供电；所述主控电路连接所述驱动控制电路；所述主控电路和所述驱动控制电路之间连接有用以采集所述驱动控制电路内IGBT晶体管电流电压、IGBT晶体管温度、PTC温度的所述采集电路；所述主控电路和所述驱动控制电路之间还连接有所述环路互锁逻辑电路；所述电源电路和所述主控电路之间连接有所述安全通讯电路。该驱动系统采用PWM控制方式，利用PWM控制信号对加热功率进行线性调制，科学管理能源。该系统通过高低压分离及环路互锁实施PWM驱动，采集温度、电流、电压等必要信号进行诊断，通过算法策略实时动态可控制自动调节和响应，达到自动控制调节加热驱动。作为优选，所述采集电路包括电流电压采集电路、第一温度采集电路、第二温度采集电路。作为优选，所述电流电压采集电路包括依次连接的采样电路、滤波电路、第一隔离电路和采集诊断电路。作为优选，所述采样电路包括第一采样电阻、第二采样电阻、第一电容；所述滤波电路包括第二电容、第三电容；所述第一隔离电路包括隔离芯片及其外围电路；所述采集诊断电路包括第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第五电容、第六电容、第一运算放大器；所述第一采样电阻与所述第一电容并联在所述第二采样电阻与GND接地之间；所述隔离芯片的一输入端分别连接第二采样电阻和第二电容，所述隔离芯片的另一输入端、接地端与所述第二电容共同接地；所述第三电容并联在所述隔离芯片的电源端和GND接地之间；所述隔离芯片的一输出端依次连接第三电阻和第一运算放大器的正输入端；所述隔离芯片的另一输出端经所述第五电阻分别连接第一运算放大器的负输入端、以及经第六电阻和第六电容构成的并联电电路连接第一运算放大器的输出端；所述第四电阻与所述第五电容构成的并联电路一端接地，另一端连接在所述第三电阻和所述第一运算放大器正输入端之间的连线处。作为优选，所述第一温度采集电路包括用以检测IGBT晶体管内NTC温度的采集电路；所述第二温度采集电路包括用以检测PTC内部NTC温度的采集电路。作为优选，所述安全通讯电路包括安全芯片及其外围电路；所述主控电路发送踢狗信号给所述安全芯片，所述安全芯片反馈电平信号给所述主控电路；所述安全芯片的复位端与所述主控电路的复位端连接。作为优选，所述驱动控制电路包括依次连接的第二隔离电路、驱动电路、IGBT晶体管和PTC。作为优选，所述驱动控制电路还包括浪涌吸收电路，所述浪涌吸收电路设于所述驱动电路和所述IGBT晶体管之间。作为优选，所述环路互锁逻辑电路为将所述主控电路发送的PWM信号转换为提供给所述驱动控制电路的DSP信号的信号转换电路。作为优选，还包括外置PWM控制电路，与所述主控电路连接。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术一种电动汽车用PTC加热驱动系统，采用PWM控制方式并实时动态调整驱动系统，形成自动控温和自动控制；上述高效调节减少了机械开关损耗，提高了使用寿命，且设计简单，采用最少最安全芯片并采用主动安全保护策略，很好地解决了自动控制、成本、寿命和可靠性等这一系列问题。附图说明图1为本专利技术一种电动汽车用PTC加热驱动系统的系统框图；图2为图1中电流电压采集电路的电路图；图3为图1中安全通讯电路的电路图；图4为图1中驱动控制电路的电路图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术作进一步详细说明。如图1， 本专利技术电动汽车用PTC加热驱动系统包括主控电路、电源电路、采集电路、安全通讯电路、环路互锁逻辑电路和驱动控制电路。所述电源电路分别为所述主控电路和所述驱动控制电路供电。所述主控电路连接所述驱动控制电路。所述主控电路和所述驱动控制电路之间连接有用以采集所述驱动控制电路内IGBT晶体管电流、IGBT晶体管温度、PTC温度的所述采集电路。所述主控电路和所述驱动控制电路之间还连接有所述环路互锁逻辑电路。所述电源电路和所述主控电路之间连接有所述安全通讯电路。所述主控电路包括MCU主控芯片及其外围电路构成。当主控芯片正常工作时，所述主控芯片发出PWM脉冲信号经所述环路互锁电路至所述驱动电路，所述主控芯片还发出数字电平信号给所述驱动控制电路。当所述驱动控制电路收到上述信号后，其使能信号若能被激活，则驱动控制电路内IGBT晶体管导通，导通电流使得PTC工作并对外输出功率。于此同时，采集电路开始工作，采集电流、电压、温度等信息，之后反馈给主控芯片进行算法策略处理。整个控制驱动系统电路高低压隔离，模拟量和数字量分开单独控制，通过看门狗安全通讯电路保证主控芯片有效正常工作不进入死循环。软件上也做了软件狗处理，双重主动安全符合安全策略。一旦主控芯片出现异常工作，IGBT晶体管不导通，PTC无法输出功率，采集电路采集的电流、温度信号均出现异常而导致算法策略发出断开主控芯片驱动输出和数字量信号输出，从而实现闭环主动控制。所述采集电路包括电流电压采集电路、第一温度采集电路、第二温度采集电路。如图2，所述电流电压采集电路包括采样电路、滤波电路、第一隔离电路和采集诊断电路。所述采样电路包括第一采样电阻R1、第二采样电阻R2、第一电容C1。所述滤波电路包括第二电容C2、第三电容C3。所述第一隔离电路包括隔离芯片U4及其外围电路。所述采集诊断电路包括第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第五电容C5、第六电容本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电动汽车用PTC加热驱动系统，其特征在于，包括主控电路、电源电路、采集电路、安全通讯电路、环路互锁逻辑电路和驱动控制电路；所述电源电路分别为所述主控电路和所述驱动控制电路供电；所述主控电路连接所述驱动控制电路；所述主控电路和所述驱动控制电路之间连接有用以采集所述驱动控制电路内IGBT晶体管电流电压、IGBT晶体管温度、PTC温度的所述采集电路；所述主控电路和所述驱动控制电路之间还连接有所述环路互锁逻辑电路；所述电源电路和所述主控电路之间连接有所述安全通讯电路。

【技术特征摘要】
1.一种电动汽车用PTC加热驱动系统，其特征在于，包括主控电路、电源电路、采集电路、安全通讯电路、环路互锁逻辑电路和驱动控制电路；所述电源电路分别为所述主控电路和所述驱动控制电路供电；所述主控电路连接所述驱动控制电路；所述主控电路和所述驱动控制电路之间连接有用以采集所述驱动控制电路内IGBT晶体管电流电压、IGBT晶体管温度、PTC温度的所述采集电路；所述主控电路和所述驱动控制电路之间还连接有所述环路互锁逻辑电路；所述电源电路和所述主控电路之间连接有所述安全通讯电路。2.根据权利要求1所述的一种电动汽车用PTC加热驱动系统，其特征在于，所述采集电路包括电流电压采集电路、第一温度采集电路、第二温度采集电路。3.根据权利要求2所述的一种电动汽车用PTC加热驱动系统，其特征在于，所述电流电压采集电路包括依次连接的采样电路、滤波电路、第一隔离电路和采集诊断电路。4.根据权利要求3所述的一种用于电动汽车用PTC加热驱动系统，其特征在于，所述采样电路包括第一采样电阻、第二采样电阻、第一电容；所述滤波电路包括第二电容、第三电容；所述第一隔离电路包括隔离芯片及其外围电路；所述采集诊断电路包括第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第五电容、第六电容、第一运算放大器；所述第一采样电阻与所述第一电容并联在所述第二采样电阻与GND接地之间；所述隔离芯片的一输入端分别连接第二采样电阻和第二电容，所述隔离芯片的另一输入端、接地端与所述第二电容共同接地；所述第三电容并联在所述隔离芯片的电源端和GND接地之间；所述隔离芯片的一输出端依次连接第三电...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈茜兵，吴瑞，
申请(专利权)人：浙江合众新能源汽车有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33