[发明专利]一种改进的直流充电机急停和泄放控制电路及控制方法

说明书

本发明公开一种改进的直流充电机急停和泄放控制电路及控制方法，改进后的直流充电机急停和泄放控制电路去掉了现有电路中的一组3个价格昂贵的主继电器，通过合理的控制策略实现降低待机损耗、急停保护、启动预充等功能。另外，母线电压泄放回路通过急停按钮控制，确保急停关闭下母线电压快速下降，保证人身安全。新增加的小继电器以及光耦、电阻、小信号MOS等器件，总体成本降低，所占PCB的空间也减小，有利于缩小充电器的体积。

技术领域

本发明涉及电动汽车技术领域的直流充电机，具体涉及直流充电机的急停和泄放控制。

背景技术

目前，电动汽车的发展越来越普遍，随着国家政策的支持，各地都开始了充电设施的建设。针对充电桩等设备，为了在发生紧急情况的时候可以保护用户的安全，都会设置急停按钮。在充电服务结束或遇到系统故障停止充电时，由于其电源模块内输出电容仍存在一定的残余高压，为确保充电操作人员的操作安全，需按规定的时间1S 内快速地将输出电容的残压释放至安全电压。另外，直流充电桩系统对待机功耗都有要求，一般要求待机下的功率损耗要小于10W。

通常的直流充电桩系统架构如图1所示。图中，S1为急停开关，用于急停时断开模块的三相AC输入，RY1-RY3为模块端的主继电器，R1-R3为防浪涌电阻，在输出电容处加泄放回路，用于在模块关机后快速将输出电压放电至60V安全电压以下，该泄放回路由模块DSP控制。

该电路控制原理如下：

1.在待机模式下，为减小待机损耗，手动将急停开关S1断开，断开RYA-RYC继电器控制线包供电，继电器断开，这样输入三相AC电彻底和模块断开，待机损耗仅为系统端的控制电路工作，该损耗较小，可以满足小于10w的要求。

2.在模块正常充电模式下，急停开关S1接通，让系统端主继电器RYA、RYB、RYC吸合，输入三相AC电通过防浪涌电阻后经过PFC二极管给直流母线充电，辅助电源工作（此时RY1-RY3主继电器未吸合），等到辅助电源完全建立，DSP会发Relay_Ctrl高电平拉低Q1的D极，主继电器RY1-RY3吸合，模块正式启动PFC以及后级的DC/DC，给电池充电。

3.当需要急停功能时，手动将急停开关S1断开，RYA-RYC主继电器断开，即完全切断模块端的输入AC供电实现急停功能。

4.每次当模块关机时，模块内部DSP控制输出泄放回路，使输出电容电压快速下降到60V以下，防止操作人员误接触到输出端子。

通过以上分析，该急停及泄放电路有两个问题：一是在模块工作时，实际上系统端和模块端的两组主继电器是串联的，理论上只要一组继电器就可以，不需要两组继电器，造成浪费。二是通常模块的泄放回路是放在输出电容处，当模块关机时可以保护人员误接触到输出端子造成的危险，但在一些其他情况下，比如模块外壳打开后操作人员现场检修时，当按急停关闭模块后，输出电容电压可以快速下降，但是中间直流母线上面的高压并没有快速下降，只能等VBUS电压消耗辅助电源自然下降到安全电压，这个时间可能需要几十秒，在此期间操作人员容易误触到和母线高压相连接部分造成危险。

发明内容

针对上述问题一需要两组功率继电器的问题，本发明通过优化预充控制线路，配合急停控制，实现急停、启动预充和减小待机损耗的功能。针对上述问题二在外壳打开等情况下，母线电容残压的问题，本发明通过增加母线电压泄放回路，在急停按钮关闭模块的同时开启电压泄放回路，这样确保人生安全。