应用于电动汽车上高压继电器的驱动电路!-先进光半导体发表时间：2021-12-02 11:57 众所周知，电动汽车靠电力驱动，其动力源为高压锂电池组，高压锂电池组的能量经由高压配电盒（PDU）分配到整车上各个动力总成，为保证车辆安全和电气系统安全，高压锂电池组到各个动力总成之间就需要配置高压继电器，当车辆关闭或发生故障时，就能及时地将高压动力源从各个总成系统中分离开来，起到分断电路的作用。因此，高压继电器是电动汽车的重要安全器件，如果没有它，电动汽车将不能启动、行驶及停车。 根据不同的车型及动力系统的规格配置，电动汽车上使用的高压继电器数量不尽相同，比如：总正继电器、总负继电器、预充继电器、充电继电器（快充和慢充）、DC/DC继电器、PTC继电器、电暖风继电器、电空调继电器、水箱继电器等，这些继电器通常由电池管理系统（BMS）、整车控制器（VCU）和电机控制器（MCU）来进行控制和驱动，高压继电器的工作原理是由小电压小电流去控制大电压大电流，内部分为线圈控制端和负荷端，当给线圈控制端施加一个驱动电压时，负荷端就能发生闭合或者断开的动作，常开型高压继电器在没有施加驱动电压时保持负荷端开路，而一旦施加驱动电压，负荷端就会立刻闭合，接通主回路；常闭型高压继电器在没有施加驱动电压时保持负荷端闭合，而一旦施加驱动电压，负荷端就会立刻开路，断开主回路。 因此，高压继电器能否安全可靠工作，并在预设的指令下完成规定的动作，就完全取决于相关控制器中继电器线圈的驱动电路。 目前，电动汽车上高压继电器的线圈是由专用IC来驱动，这种IC分为高边开关和低边开关两种类型，比如英飞凌（Infineon）生产的BTS723GW和TLE6228GP，高边开关位于电源和负载之间，属于控“正”，低边开关位于负载和地之间，属于控“负”，当对驱动IC的控制管脚施加“高”、“低”电平时，就能驱动高压继电器吸合和断开，如图1和图2所示分别为高边开关和低边开关的电气控制原理图。
与现有技术相比，本文采用光电耦合器（光耦）和功率继电器构成高压继电器的线圈驱动电路，充分利用了光耦隔离效果好、使用寿命长、传输效率高以及功率继电器带负载能力强的优点，并且能够组合成高边开关和低边开关的驱动电路形式，无缝替代专用的高边开关和低边开关集成芯片。 本文提出的一种用于电动汽车上高压继电器的线圈驱动电路 本文提出的高压继电器线圈驱动电路由输入控制电路部分和输出驱动电路部分组成，以光电耦合器（光耦）为分界线，光耦左半部分属于输入控制电路部分，右半部分属于输出驱动电路部分。光耦是电流型器件，它是以光为媒介来传输电信号的器件，器件内部左边是光敏二极管，右边是检测三极管，当触发电路形成回路工作时，光敏二极管因有电流通过会发光，检测三极管接收到光信号后会导通，功率继电器线圈通电从而驱动负载触点动作。在图所示线圈驱动电路中，输入控制电路部分由控制器（BMS、VCU及MCU）提供工作电源，输出驱动电路部分由车载铅酸电瓶进行供电，两部分电源根据具体情况可电气隔离，亦可单点接地连接，以提高电路抗干扰能力。输入端A连接到控制器内CPU上的I/O控制管脚，由CPU直接驱动控制，输出端B、输出端C、输出端D和输出端E是线圈驱动电路对外的输出接点，可根据客户要求进行搭配，当作为高边开关驱动输出时，输出端B和输出端C在外部直接短接在一起，输出端D和输出端E分别连接到所需要控制的高压继电器线圈两端，当作为低边开关驱动输出时，输出端D和输出端E在外部直接短接在一起，输出端B和输出端C分别连接到所需要控制的高压继电器线圈两端。 本文针对目前电动汽车控制器上采用高边开关和低边开关作为高压继电器的线圈驱动电路所存在的缺陷，提出了一种采用光电耦合器（光耦）和功率继电器构成高压继电器的线圈驱动电路，充分利用了光耦隔离效果好、使用寿命长、传输效率高以及功率继电器带负载能力强的优点，并且能够组合成高边开关和低边开关的驱动电路形式，无缝替代专用的高边开关和低边开关集成芯片，彻底解决了现有驱动电路上的发热损耗和电压降落问题，增强了驱动电路的工作稳定性和可靠性。 先进光半导体由南方先进联合日本归国华侨杨振林博士团队合资成立，以南方先进为主要投资方、杨博士团队为技术核心的一家专业从事光电器件、光耦合器、光耦继电器等光电集成电路以及光电驱动等产品，研发团队涵盖设计、制造、销售和服务的高新技术企业，先进光半导体拥有先进的光电器件全自动生产线，具有年产8000万只光电光耦器件的生产能力。现阶段先进光半导体的光耦继电器、光耦合器等主要产品用于：蓄电系统．智能电表．自动检测设备．电信设备．测量仪器．医疗设备．通信设备．PC端．安防监控．O/A设备．PLC控制器．I/O控制板等，依托于光半导体综合的设计技术和芯片制造技术优势，先进光半导体期望在有广阔发展前景的光电控制领域深耕，逐步提升产品的技术附加值，扩充技术含量更高的产品线。 |
