一种被动放电电路的设计方法

技术领域

本发明涉及车用电机控制器技术领域，尤其涉及一种被动放电电路的设计方法。

背景技术

由于车用电机控制器直流支撑电容的存在，整车停机后需要放电通路释放支撑电容中储存的电能，以保证整车的电气安全。《GB/T 18488.1-2015》中明确规定，驱动电机控制器支撑电容被动放电至60V的时间应小于5min。目前常用的被动放电电路设计是在电机控制器的支撑电容上外接一个独立的放电电阻，通过飞线或桥接的方式将放电电阻与支撑电容连接，组成被动放电电路。该电路设计可允许维修时放电电阻的快速更换、支持在控制器散热能力范围内减小被动放电时长。

传统飞线或桥接式被动放电电路如图1所示，假设HVDC电压为400V，直流支撑电容3的容值为800μF、额定电压为400V，以190.5s由400V放电至60V的被动放电时间为目标，反算得被动放电电阻

发明内容

本发明的目的在于克服现有车用电机控制器的被动放电电路存在的问题，提供了一种被动放电电路的设计方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

主要提供一种被动放电电路的设计方法，用于车用电机控制器，所述方法包括：

取消独立外接的放电电阻，在IGBT驱动电路板上集成放电电路。

作为一优选项，一种被动放电电路的设计方法，所述在IGBT驱动电路板上集成放电电路，包括：

在IGBT驱动电路板上集成直流支撑电容、由多个功率电阻串联组成的高压限流电路、放电电路以及高压检测传感电路，其中，所述直流支撑电容连接在高压直流输电线上，所述高压限流电路的输入端与直流支撑电容连接，高压限流电路的输出端与所述放电电路的输入端连接，所述放电电路的输出端与所述高压检测传感电路连接。

作为一优选项，一种被动放电电路的设计方法，所述高压限流电路包括依次串联的电阻R1-R5。

作为一优选项，一种被动放电电路的设计方法，所述放电电路包括顺次并联的电阻R6、下拉电阻R7、电容C2以及电容C3，其中电阻R6所在的支路上串联有电容C1。

作为一优选项，一种被动放电电路的设计方法，所述高压检测传感电路包括高压隔离传感芯片，所述放电电路连接至高压隔离传感芯片的SHTDN引脚。

作为一优选项，一种被动放电电路的设计方法，所述高压隔离传感芯片的型号为ACPL-C87BT-500E。

作为一优选项，一种被动放电电路的设计方法，电阻R1-R4的阻值为47kΩ，电阻R5的阻值为3.6kΩ。

作为一优选项，一种被动放电电路的设计方法，电阻R6的阻值为2.7kΩ，电容C2、电容C3的容值为10nF。

作为一优选项，一种被动放电电路的设计方法，所述直流支撑电容的容值为800μF。

需要进一步说明的是，上述各选项对应的技术特征在不冲突的情况下可以相互组合或替换构成新的技术方案。

与现有技术相比，本发明有益效果是：

(1)本发明被动放电电路的设计方法取消了独立外接的放电电阻，采用电路板集成放电电路的形式，使电机控制器整体的空间结构集成度更高，能量密度等级更高，极大提高了电机控制器的空间利用率，同时由于功率电阻串联集成的原因，单个电阻的发热量小，又因放电电路同时为高压检测传感电路，放电电流小，电阻的整体发热量低，解决了散热设计困难的问题。

(2)本放电电路设计依托电路板生产时的各项过程检测，使本放电电路的可靠性相较于传统外接独立放电电阻的形式有更好的保障。

(3)本放电电路的放电电流小，致使发热功率可忽略不计，因此无需额外考虑对应的散热设计，相较传统外接独立放电电阻的形式，减轻了电机控制器整机的结构设计难度，缩短了开发周期，一定程度上减轻了开发成本。

(4)不同于传统外接独立放电电阻，因受空间尺寸限制，只能外接一个放电电阻，导致各项参数的要求较高，需要专门开发；本放电电路的放电电阻可使用多功率电阻串联的形式布置在电路板上，可将较高的参数要求分散至各单独的功率电阻上，可直接从市场的成品中进行选型采购，总体成本较传统外接的形式有所降低。

附图说明

图1为传统被动放电电路的结构示意图；

图2为本发明电路板集成式被动放电电路的结构示意图。

图中标号：1、直流支撑电容；2、高压限流电路；3、放电电路；4、高压检测传感电路。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，属于“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

在一示例性实施例中，提供一种被动放电电路的设计方法，用于车用电机控制器，所述方法包括：

取消独立外接的放电电阻，在IGBT驱动电路板上集成放电电路。

具体地，参照图2，给出依据上述方法设计的一种被动放电电路，所述在IGBT驱动电路板上集成放电电路，包括：

在IGBT驱动电路板上集成直流支撑电容1、由多个功率电阻串联组成的高压限流电路2、放电电路3以及高压检测传感电路4；其中，所述直流支撑电容1连接在高压直流输电线上，所述高压限流电路2的输入端与直流支撑电容1连接，高压限流电路2的输出端与所述放电电路3的输入端连接，所述放电电路3的输出端与所述高压检测传感电路4连接。

此处功率电阻也可叫放电电阻，功率电阻串联集成在IGBT驱动电路板上，共用高压隔离传感芯片的SHTDN引脚搭建高压检测传感电路；该电路设计极大提高了电机控制器的空间利用率，同时由于放电电阻串联集成的原因，单个电阻的发热量小，又因放电通路同时为高压传感电路，放电电流小，电阻的整体发热量也有所下降。

进一步地，所述高压限流电路2包括依次串联的电阻R1-R5。所述放电电路3包括顺次并联的电阻R6、下拉电阻R7、电容C2以及电容C3，其中电阻R6所在的支路上串联有电容C1。所述放电电路3连接至高压隔离传感芯片的SHTDN引脚。所述高压隔离传感芯片的型号为ACPL-C87BT-500E。

在另一示例性实施例中，给出上述被动放电电路的使用方法，主要包括如下内容：

整车正常上电工作期间，由于该电路R1、R2、R3、R4、R5五个高阻值功率电阻的存在将HV+/HV-端的高压限流，通过下拉电阻R7和放电电路3使“ACPL-C87BT-500E”的SHTDN引脚保持低电平，保证电机控制器正常工作；

整车下电后，“ACPL-C87BT-500E”芯片停止工作，放电电路与低压信号电路的连接被该芯片内部的隔离机构切断，同时直流支撑电容1所储存的电能通过R1、R2、R3、R4、R5五个功率电阻，经放电电路3释放；

本实例中，HVDC电压为400V，直流支撑电容1的容值为800μF、额定电压为400V，电阻R1、R2、R3、R4的阻值为47kΩ、额定功率为1W，电阻R5的阻值为3.6kΩ、额定功率为125mW，电阻R6的阻值为2.7k、额定功率为125mW，电容C1的容值为1μF、额定电压为25V，电容C2、C3的容值为10nF，额定电压为50V。根据以上数据，可计算得整车下电后放电电流：

单个电阻的发热功率：

放电至60V所需的时间

进一步地，同一电机控制器中有两个该放电电路并联，因此实际被动放电时间为381/2＝190.5s，放电时间满足国标要求，且放电电阻的发热功率仅为额定功率的1/7，无需额外设计散热系统。

以上具体实施方式是对本发明的详细说明，不能认定本发明的具体实施方式只局限于这些说明，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演和替代，都应当视为属于本发明的保护范围。