專(zhuān)利名稱(chēng)：一種電動(dòng)汽車(chē)直流高壓開(kāi)關(guān)的制作方法
一種電動(dòng)汽車(chē)直流高壓開(kāi)關(guān)本發(fā)明涉及高壓開(kāi)關(guān)領(lǐng)域，具體地說(shuō)是一種電動(dòng)汽車(chē)直流高壓開(kāi)關(guān)。 [背景技術(shù)]目前，全球環(huán)保意識(shí)的提高促進(jìn)著環(huán)保殺手之一汽車(chē)的生產(chǎn)發(fā)生變革，電動(dòng)汽車(chē) 和混合動(dòng)力汽車(chē)成為發(fā)展的重點(diǎn)，電池電源控制作為這兩種汽車(chē)的必要部分同樣面領(lǐng)著改 革?，F(xiàn)在市場(chǎng)上的高壓直流電源幾乎都為國(guó)外廠商生產(chǎn)的高壓直流接觸器或開(kāi)關(guān)，具有以 下特點(diǎn)1、價(jià)格高，小電流(10A左右)的產(chǎn)品也需要上千萬(wàn)人民幣；2、體積大；3、一般只有100A以上的產(chǎn)品，30A以下產(chǎn)品僅可用于無(wú)負(fù)載開(kāi)關(guān)，待載開(kāi)關(guān)產(chǎn)品 基本沒(méi)有；4、供貨周期長(zhǎng)。 [發(fā)明內(nèi)容]本發(fā)明的目的是生產(chǎn)一種直流高壓開(kāi)關(guān)，彌補(bǔ)30A以下待載開(kāi)關(guān)的空白，并且解 決上述4大問(wèn)題。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明設(shè)計(jì)一種電動(dòng)汽車(chē)直流高壓開(kāi)關(guān)，其特征在于由兩路高 壓開(kāi)關(guān)回路⑴和O)、溫度保護(hù)電路⑶和低電壓及短路保護(hù)回路⑷組成，所述的高壓 開(kāi)關(guān)回路(1)和O)的VH+端連接高壓電池，另一端連接場(chǎng)效應(yīng)管D極；01和02端連接輸 出端，另一端連接場(chǎng)效應(yīng)管S極；所述場(chǎng)效應(yīng)管G極連接驅(qū)動(dòng)電路Ul和U2的5端和5’端， S極連接驅(qū)動(dòng)電路Ul和U2的8端和8’端，驅(qū)動(dòng)電路Ul和U2的1端和1 ’端接有二極管 D1、電阻Rl和兩極管D3、電阻R3，驅(qū)動(dòng)電路Ul和U2的4端和4，端接地；電阻Rl兩端抽頭 兩線(xiàn)設(shè)有二極管D5和D7，D5連接PV端，D7連接TEPO端，在D7 —端旁路兩極管D9，設(shè)有 LVP端；電阻R3兩端抽頭兩線(xiàn)設(shè)有二極管D6和D8，D8連接PV端，D6連接TEPO端，在D6 一端旁路二極管D10，設(shè)有LVP端；所述的LVP端連接低電壓及短路保護(hù)回路(4)的三極管 8050集電極LVP端，所述高壓開(kāi)關(guān)回路(1)和( 的PV端分別連接低電壓及短路保護(hù)回路 ⑷電阻RlO的PV端和溫度保護(hù)電路(3)電阻R9的PV端；所述高壓開(kāi)關(guān)回路⑴和(2) 的PV端抽頭一端連接溫度保護(hù)電路(3)電阻NTC的PV端和低電壓及短路保護(hù)回路(4)電 阻R12的PV端，所述的高壓開(kāi)關(guān)回路⑴和⑵的TEPO端連接溫度保護(hù)電路(3)的運(yùn)算 放大器諷的1腳TEP0端。所述的高壓開(kāi)關(guān)回路(1)和⑵的場(chǎng)效應(yīng)管Ql和Q2的D極連接高壓電池VH+端， S極連接輸出高壓01和02端，DS兩極之間連接有電阻R2、電容Cl和電阻R4、電容C2，S極 與VH-端之間連接電阻R01、二極管DOl和電阻R02、二極管D02，場(chǎng)效應(yīng)管Ql和Q2的GS極 之間連接穩(wěn)壓管Zl、Z2和Z3、Z4，G極連接驅(qū)動(dòng)電路Ul和U2的5端和5’端，S極連接Ul 和U2的8端和8，端，驅(qū)動(dòng)電路Ul和U2的6、7端和6，、7，端分別相連，Ul和U2的1端和1，端連接二極管Dl和D3的負(fù)端，Dl和D3的正端與V+端之間連接有電阻Rl和R3 ；Ul和 U2的4端和4，端接地連接V-端，Ul和U2的2、3端和2，、3，端分別相連；Rl和R3兩端抽 頭兩線(xiàn)連接二極管D5、D7和D8、D6的正端，所述二極管D5和D8的負(fù)端連接PV端，所述二 極管D7和D6的負(fù)端連接TEPO端，D7和D6的正端旁路連接二極管D9和DlO的正端，所述 二極管D9和DlO的負(fù)端連接LVP端。所述的溫度保護(hù)電路(3)的運(yùn)算放大器U4的1腳連接TEPO端，3腳連接VP端， 12腳接地 ’U4的負(fù)端連接電阻R5，正端連接電阻R6，R5和R6的另一端分別連接PV端，PV 端分別連接電阻R9、R8和NTC10K、R7后接地，NTClOK另一端與R7另一端之間連接有電容 C5。所述的低電壓及短路保護(hù)回路⑷的三極管Q3集電極連接LVP端，抽頭連接電阻 RlO和PV端，Q3發(fā)射極接地，Q3基極連接電阻Rll和U5，Rll另一端抽頭連接電阻R12和 PV端；U5中二極管正端連接電阻R13，TO中二極管負(fù)端連接VH-端，VH+和VH-兩端之間連 接有電阻R14和電阻R15，電阻R13另一端連接在R14和Rl5之間。所述直流高壓開(kāi)關(guān)工作原理是在高壓開(kāi)關(guān)回路(1)中Vl端輸入12V電壓時(shí)，驅(qū)動(dòng) 電路PVI1050的5-8端、5’-8’端之間由光電效應(yīng)產(chǎn)生IOV的輸出電壓，將所述IOV電壓加 在Ql和Q2的GS極之間，Ql和Q2開(kāi)啟，12V控制電壓撤銷(xiāo)，IOV輸出電壓撤銷(xiāo)，Ql和Q2關(guān) 斷，Zl、Z2、Z3、TA為Ql和Q2的G極電壓尖峰雙向抑制電路，吸收Ql和Q2開(kāi)關(guān)之間產(chǎn)生 的電壓尖峰；在溫度保護(hù)電路C3)中運(yùn)算放大器U4通過(guò)NTClOK采樣溫度，與設(shè)定溫度點(diǎn)進(jìn) 行比較，所述溫度點(diǎn)由R9、R8分壓給定，過(guò)溫時(shí)U4的1腳變低，通過(guò)D6、D7將隔離控制前 端拉低，使高壓開(kāi)關(guān)回路(1)和O)中的驅(qū)動(dòng)電路Ul和U2停止輸出，關(guān)斷Ql和Q2，斷開(kāi) 主回路；在低電壓及短路保護(hù)回路中，外電路發(fā)生短路或電壓低于定值，所述電壓點(diǎn)由 R13、R14、R15確定，U5中的二極管關(guān)斷，三極管Q3上端變高，Q3導(dǎo)通，LVP端輸出低電平， 同時(shí)D9、D10將隔離控制前端拉低，使高壓開(kāi)關(guān)回路(1)和O)中的驅(qū)動(dòng)電路Ul和U2停止 輸出，關(guān)斷Ql和Q2，斷開(kāi)主回路。所述驅(qū)動(dòng)電路Ul和U2采用PVI1050光生伏打電路，Ql和Ql采用600V低導(dǎo)通內(nèi) 阻，U5采用PC817，運(yùn)算放大器U4采用UC901D，穩(wěn)壓管Z1、Z2、Z3、Z4采用ZMM5242B。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)1、解決30A以下高電壓G00VDC)直流帶負(fù)載的開(kāi)關(guān)切換；2、高壓開(kāi)關(guān)(MOSFET)驅(qū)動(dòng)的強(qiáng)弱電的光電隔離；3、具有負(fù)載電路及低電壓保護(hù)和溫度保護(hù)；4、功耗低、驅(qū)動(dòng)線(xiàn)路簡(jiǎn)單、電路穩(wěn)定；5、體積小，重量輕，性?xún)r(jià)比高。

圖1為高壓開(kāi)關(guān)回路(1)的回路電原理圖；圖2為高壓開(kāi)關(guān)回路O)的回路電原理圖；圖3為溫度保護(hù)電路電原理圖；圖4為低電壓及短路保護(hù)電路的回路電原理圖
5[具體實(shí)施方式
]結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。本發(fā)明由兩路高壓開(kāi)關(guān)回路(1)和O)、溫度保護(hù)電路(3)和低電壓及短路保護(hù) 回路⑷組成，所述的高壓開(kāi)關(guān)回路⑴和O)的Vl和VH+端連接高壓電池，另一端連接 場(chǎng)效應(yīng)管Ql和Q2的D極(源極)，通過(guò)G極(柵極)控制由S極輸出高壓01和02端；G 極連接驅(qū)動(dòng)電路Ul和U2的5端和5，端，S極連接驅(qū)動(dòng)電路Ul和U5的8端和8，端，驅(qū)動(dòng) 電路Ul和U2的1端和1，端接有兩極管D1、電阻Rl和兩極管D3、電阻R3，驅(qū)動(dòng)電路Ul和 U2的4端和4，端接地；電阻Rl兩端抽頭兩線(xiàn)設(shè)有兩極管D5和D7，D5連接PV端，D7連接 TEPO端，在D7 —端旁路兩極管D9，設(shè)有LVP端；電阻R3兩端抽頭兩線(xiàn)設(shè)有兩極管D6和D8， D8連接PV端，D6連接TEPO端，在D6 —端旁路兩極管D10，設(shè)有LVP端；所述的LVP端連接 低電壓及短路保護(hù)回路⑷的三極管8050集電極LVP端，所述高壓開(kāi)關(guān)回路(1)和⑵的 PV端分別連接低電壓及短路保護(hù)回路電阻RlO的PV端和溫度保護(hù)電路(3)電阻R9的 PV端；所述高壓開(kāi)關(guān)回路⑴和O)的PV端抽頭一端連接溫度保護(hù)電路(3)電阻NTC的 PV端和低電壓及短路保護(hù)回路電阻R12的PV端，所述的高壓開(kāi)關(guān)回路⑴和⑵的 TEPO端連接溫度保護(hù)電路(3)的運(yùn)算放大器U4的1腳TEPO端。在高壓開(kāi)關(guān)回路(1)中Vl端輸入12V電壓時(shí)，驅(qū)動(dòng)電路PVI1050的5-8端、5’_8’ 端之間由光電效應(yīng)產(chǎn)生IOV的輸出電壓，將所述IOV電壓加在Ql和Q2的GS極之間，Ql和 Q2開(kāi)啟，12V控制電壓撤銷(xiāo)，IOV輸出電壓撤銷(xiāo)，Ql和Q2關(guān)斷，Zl、Z2、Z3、Z4為Ql和Q2的 G極電壓尖峰雙向抑制電路，吸收Ql和Q2開(kāi)關(guān)之間產(chǎn)生的電壓尖峰；在溫度保護(hù)電路(3) 中運(yùn)算放大器U4通過(guò)NTClOK采樣溫度，與設(shè)定溫度店(由R9、R8分壓給定)進(jìn)行比較，過(guò) 溫時(shí)U4的1腳變低，通過(guò)D6、D7將格力控制前段拉低，使高壓開(kāi)關(guān)回路(1)和O)中的驅(qū) 動(dòng)電路Ul和U2停止輸出，關(guān)斷Ql和Q2，斷開(kāi)主回路；在低電壓及短路保護(hù)回路(4)中，外 電路發(fā)生短路或電壓低于定值(電壓點(diǎn)由R13、R14、R15確定)，TO中的二極管關(guān)斷，三極 管Q3上端變高，Q3導(dǎo)通，LVP端輸出低電平，同時(shí)D9、D10將隔離控制前端拉低，使高壓開(kāi) 關(guān)回路(1)和O)中的驅(qū)動(dòng)電路Ul和U2停止輸出，關(guān)斷Ql和Q2，斷開(kāi)主回路。采用高壓低內(nèi)阻的Ql和Q2直接串于高壓電源的正極，作為待載功率開(kāi)關(guān)使用，完 全光電隔離的光生伏打電路Ul和U2保證開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)的同時(shí)隔離了控制弱電和高壓強(qiáng)電回 路。本發(fā)明可應(yīng)用于電動(dòng)汽車(chē)、混合動(dòng)力汽車(chē)以及相關(guān)直流電源的大功率開(kāi)關(guān)。
權(quán)利要求
1.一種電動(dòng)汽車(chē)直流高壓開(kāi)關(guān)，其特征在于由兩路高壓開(kāi)關(guān)回路(1)和O)、溫度保護(hù) 電路⑶和低電壓及短路保護(hù)回路⑷組成，所述的高壓開(kāi)關(guān)回路⑴和⑵的VH+端連 接高壓電池，另一端連接場(chǎng)效應(yīng)管D極；01和02端連接輸出端，另一端連接場(chǎng)效應(yīng)管S極； 所述場(chǎng)效應(yīng)管G極連接驅(qū)動(dòng)電路Ul和U2的5端和5’端，S極連接驅(qū)動(dòng)電路Ul和U2的8 端和8，端，驅(qū)動(dòng)電路Ul和U2的1端和1，端接有二極管D1、電阻Rl和二極管D3、電阻R3， 驅(qū)動(dòng)電路Ul和U2的4端和4，端接地；電阻Rl兩端抽頭兩線(xiàn)設(shè)有二極管D5和D7，D5連 接PV端，D7連接TEPO端，在D7 —端旁路二極管D9，設(shè)有LVP端；電阻R3兩端抽頭兩線(xiàn)設(shè) 有二極管D6和D8，D8連接PV端，D6連接TEPO端，在D6 —端旁路二極管D10，設(shè)有LVP端； 所述的LVP端連接低電壓及短路保護(hù)回路(4)的三極管8050集電極LVP端，所述高壓開(kāi)關(guān) 回路(1)和O)的PV端分別連接低電壓及短路保護(hù)回路電阻RlO的PV端和溫度保護(hù) 電路⑶電阻R9的PV端；所述高壓開(kāi)關(guān)回路⑴和(2)的PV端抽頭一端連接溫度保護(hù)電 路(3)電阻NTC的PV端和低電壓及短路保護(hù)回路電阻R12的PV端，所述的高壓開(kāi)關(guān) 回路⑴和O)的TEPO端連接溫度保護(hù)電路(3)的運(yùn)算放大器U4的1腳TEPO端。
2.如權(quán)利要求1所述的一種電動(dòng)汽車(chē)直流高壓開(kāi)關(guān)，其特征在于所述的高壓開(kāi)關(guān)回路 (1)和⑵的場(chǎng)效應(yīng)管Ql和Q2的D極連接高壓電池的VH+端，S極連接輸出高壓01和02 端，DS兩極之間連接有電阻R2、電容Cl和電阻R4、電容C2，S極與VH-端之間連接電阻ROl、 二極管DOl和電阻R02、二極管D02，場(chǎng)效應(yīng)管Ql和Q2的GS極之間連接穩(wěn)壓管Zl、Z2和 Z3、Z4，G極連接驅(qū)動(dòng)電路Ul和U2的5端和5，端，S極連接Ul和U2的8端和8，端，驅(qū)動(dòng) 電路Ul和U2的6、7端和6，、7，端分別相連，Ul和U2的1端和1，端連接二極管Dl和D3 的負(fù)端，Dl和D3的正端與V+端之間連接有電阻Rl和R3 ；Ul和U2的4端和4’端接地連 接V-端，Ul和U2的2、3端和2，、3，端分別相連；Rl和R3兩端抽頭兩線(xiàn)連接二極管D5、D7 和D8、D6的正端，所述二極管D5和D8的負(fù)端連接PV端，所述二極管D7和D6的負(fù)端連接 TEPO端，D7和D6的正端旁路連接二極管D9和DlO的正端，所述二極管D9和DlO的負(fù)端連 接LVP端。
3.如權(quán)利要求1所述的一種電動(dòng)汽車(chē)直流高壓開(kāi)關(guān)，其特征在于所述的溫度保護(hù)電路 (3)的運(yùn)算放大器U4的1腳連接TEPO端，3腳連接VP端，12腳接地；U4的負(fù)端連接電阻R5， 正端連接電阻R6，R5和R6的另一端分別連接PV端，PV端分別連接電阻R9、R8和NTC10K、 R7后接地，NTClOK另一端與R7另一端之間連接有電容C5。
4.如權(quán)利要求1所述的一種電動(dòng)汽車(chē)直流高壓開(kāi)關(guān)，其特征在于所述的低電壓及短路 保護(hù)回路的三極管Q3集電極連接LVP端，抽頭連接電阻RlO和PV端，Q3發(fā)射極接地， Q3基極連接電阻Rll和TO，Rll另一端抽頭連接電阻R12和PV端 ’U5中二極管正端連接電 阻R13，TO中二極管負(fù)端連接VH-端，VH+和VH-兩端之間連接有電阻R14和電阻R15，電阻 R13另一端連接在R14和R15之間。
5.如權(quán)利要求1所述的一種電動(dòng)汽車(chē)直流高壓開(kāi)關(guān)，其特征在于工作原理是在高壓開(kāi) 關(guān)回路(1)中Vl端輸入12V電壓時(shí)，驅(qū)動(dòng)電路PVI1050的5_8端、5，-8’端之間由光電效 應(yīng)產(chǎn)生IOV的輸出電壓，將所述IOV電壓加在Ql和Q2的GS極之間，Ql和Q2開(kāi)啟，12V控 制電壓撤銷(xiāo)，IOV輸出電壓撤銷(xiāo)，Ql和Q2關(guān)斷，Zl、Z2、Z3、Z4為Ql和Q2的G極電壓尖峰 雙向抑制電路，吸收Ql和Q2開(kāi)關(guān)之間產(chǎn)生的電壓尖峰；在溫度保護(hù)電路(3)中運(yùn)算放大 器U4通過(guò)NTClOK采樣溫度，與設(shè)定溫度點(diǎn)進(jìn)行比較，所述溫度點(diǎn)由R9、R8分壓給定，過(guò)溫時(shí)U4的1腳變低，通過(guò)D6、D7將隔離控制前端拉低，使高壓開(kāi)關(guān)回路(1)和⑵中的驅(qū)動(dòng) 電路Ul和U2停止輸出，關(guān)斷Ql和Q2，斷開(kāi)主回路；在低電壓及短路保護(hù)回路中，外電 路發(fā)生短路或電壓低于定值，所述電壓點(diǎn)由R13、R14、R15確定，TO中的二極管關(guān)斷，三極管 Q3上端變高，Q3導(dǎo)通，LVP端輸出低電平，同時(shí)D9、D10將隔離控制前端拉低，使高壓開(kāi)關(guān)回 路(1)和O)中的驅(qū)動(dòng)電路Ul和U2停止輸出，關(guān)斷Ql和Q2，斷開(kāi)主回路。
6.如權(quán)利要求1所述的一種電動(dòng)汽車(chē)直流高壓開(kāi)關(guān)，其特征在于所述驅(qū)動(dòng)電路Ul和 U2采用PVI1050光生伏打電路，Ql和Ql采用600V低導(dǎo)通內(nèi)阻，TO采用PC817，運(yùn)算放大器 U4 采用 UC901D，穩(wěn)壓管 Z1、Z2、Z3、Z4 采用 ZMM5242B。
全文摘要
本發(fā)明涉及高壓開(kāi)關(guān)領(lǐng)域，具體地說(shuō)是一種電動(dòng)汽車(chē)直流高壓開(kāi)關(guān)，其特征在于由兩路高壓開(kāi)關(guān)回路(1)和(2)、溫度保護(hù)電路(3)和低電壓及短路保護(hù)回路(4)組成，高壓開(kāi)關(guān)回路(1)的VH+端連接高壓電池，O1端連接輸出端，場(chǎng)效應(yīng)管連接驅(qū)動(dòng)電路U1，U1的1端接有D1和R1，R1兩端抽頭兩線(xiàn)設(shè)有D5和D7，D5連接PV端，D7連接TEPO端，在D7一端旁路D9，設(shè)有LVP端，LVP端連接低電壓及短路保護(hù)回路(4)的LVP端，PV端分別連接低電壓及短路保護(hù)回路(4)和溫度保護(hù)電路(3)的PV端，TEPO端連接溫度保護(hù)電路的運(yùn)算放大器U4的TEPO端，本發(fā)明解決了小電流高電壓直流帶負(fù)載的開(kāi)關(guān)切換，具有低電壓保護(hù)和溫度保護(hù)，且功耗低、電路穩(wěn)定、性?xún)r(jià)比高。
文檔編號(hào)H03K17/78GK102064810SQ20101053465
公開(kāi)日2011年5月18日 申請(qǐng)日期2010年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月8日
發(fā)明者侯春勤, 許向光, 許向陽(yáng), 高敬仁, 魏榮顏 申請(qǐng)人:上海平奉電氣技術(shù)有限公司