本发明涉及开关保护
技术领域：
，特别涉及一种电机控制装置及电机启动控制方法。
背景技术：
：市场上有很多电动汽车、电动自行车、电动摩托车、电动特种车等，都用到电机，里面都有一个大容值的电容。由于电容作为一个储能元件、在电路闭合瞬间若电容没有充满能量，则电路中的电容的充电电流会非常大，会引起过流现象，为了保护电机防止损坏，电机工作前都要先给电容进行充电，即预充电。常见的技术手段为采用继电器进行预充电，但是继电器尺寸比较大，会占据较大的空间，而现在的小微电动车上对空间要求极其严格，因此，不会有太多空间留给继电器放置，那么采用继电器经常会造成布局难的问题，另一方面，继电器的成本要远远高于开关管的成本；目前低压市场有用到电子开关管来替代继电器，为了节约成本，电子开关管多数会放在负端。而目前市场上没有对开关管进行保护的方案，因此，市场迫切需求对开关管进行与充电的保护方案。技术实现要素：本发明的主要目的是提供一种预充电电路保护方法，旨在解决电路中电流过大而造成的安全隐患问题，提高电路的安全性。为实现上述目的，本发明提出一种预充电保护方法，所述预充电保护电路包括：电源模块；预充电电容；预充电控制电路，用于在接收到电机启动信号时，控制第一开关管导通，以使所述电源模块对所述预充电电容进行预充电；采样电路，用于采集所述预充电电容的充电电压值，并输出至所述预充电控制电路；以及所述预充电控制电路，用于根据接收的所述充电电压值与预设电压值进行比较，在所述充电电压值小于或者等于所述预设电压值时，控制所述第一开关管断开，以使电源模块对所述预充电电容停止充电。在一实施例中，所述预充电控制电路，用于根据接收的所述充电电压值与预设电压值进行比较，在所述充电电压值大于所述预设电压值时，控制所述第一开关管继续导通，以使电源模块对所述预充电电容继续充电。在一实施例中，所述电源模块具有正极输出端和负极输出端，所述电源模块的负极输出端、所述预充电控制电路的输入端和采样电路的输入端互连，所述采样电路的输出端和所述第一开关管的输入端连接，所述采样电路的检测端与预充电控制电路连接，所述第一开关管的输出端与所述预充电电容的第一端连接，所述预充电电容的第二端与所述电源模块的正极输出端连接。在一实施例中，所述预充电控制电路还用于在电源模块对所述预充电电容停止充电时，输出保护开关控制信号；所述电机控制装置还包括：保护开关电路，所述保护开关电路的输入端与所述电源模块的负极输出端连接，所述保护开关电路的输出端与预充电电容的第一端连接，所述保护开关电路的受控端与所述预充电控制电路连接；所述保护开关电路，用于根据所述保护开关控制信号导通，控制所述电源模块为负载电路供电，以使所述负载电路正常工作。在一实施例中，所述保护开关电路包括第二开关管和第三开关管，所述第二开关管和第三开关管串联连接，且串联后的一端作为所述保护开关电路的输入端，串联后的另一端作为所述保护开关电路的输出端，所述第二开关管的受控端和所述第三开关管的受控端分别与所述预充电控制电路连接。在一实施例中，所述第一开关管为三极管、场效应管、晶闸管中的一种。在一实施例中，所述采样电路包括电压采集电阻和预充电阻，所述电压采集电阻的第一端作为所述采样电路的输入端，所述电压采集电阻的第二端与所述预充电阻的第一端连接，所述预充电阻的第二端作为所述采样电路的输出端。在一实施例中，所述电机控制装置还包括电流采样电阻，所述电流采样电阻的一端与所述电源模块的负极输出端连接，所述电流采样电阻的另一端与所述电压采集电阻的第一端连接；所述电流采样电阻，所述电流采样电阻的阻值小于所述电压采集电阻和/或预充电阻的阻值。在一实施例中，所述电流采样电阻的阻值小于等于0.5欧姆。本发明还提出一种电机启动控制方法，用于上述的电机控制装置，所述电机启动控制方法包括以下步骤：接收到电机启动信号时，控制所述第一开关管导通，以使所述电源模块输出电源给所述预充电电容进行充电至预设时间；采集所述电源模块输出给所述预充电电容的充电电压大小；当采集的所述充电电压与预设电压相匹配时，控制所述第一开关管断开，以使所述电源模块停止为所述预充电电容充电。本发明技术方案中，为了防止电路中的电路过大而对电路中的的第一开关管或者负载开关造成损坏，预充电控制电路，用于在接收到电机启动信号时，控制第一开关管导通，以使所述电源模块对所述预充电电容进行预充电；然后，采样电路采集所述预充电电容的充电电压值，并输出至所述预充电控制电路；并且，在所述预充电控制电路根据接收的所述充电电压值与预设电压值进行比较，在所述充电电压值小于或者等于所述预设电压值时，控制所述第一开关管断开，以使电源模块对所述预充电电容停止充电；此时，预充电电容充电成功，如此，解决电路中电流过大而造成的安全隐患问题，提高电路的安全性、避免电路中的第一开关管的损坏，保护了整个系统，避免大电流引发火灾，并且，延长了整个装置的使用寿命；此外，由于第一开关管的体积小，占空小，可以节约空间，易于放置。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。图1为现有电机控制电路一实施例的电路示意图；图2为本发明电机控制装置一实施例的功能模块示意图；图3为本发明电机控制装置一实施例的电路示意图；图4为本发明电机控制装置另一实施例的电路示意图；图5为本发明电机启动控制方法一实施例的流程图。附图标号说明：标号名称标号名称10电源模块50采样电路20预充电电容60负载电路30预充电控制电路70保护开关电路40第一开关管本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。具体实施方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，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作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。需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。本发明提出一种电机控制装置。目前，市场上有很多电动汽车、电动自行车、电动摩托车、电动特种车等，都用到电机，里面都有一个大容值的电容。由于电容作为一个储能元件、在电路闭合瞬间若电容没有充满能量，则电路中的电容的充电电流会非常大，会引起过流现象，为了保护电机防止损坏，所以，电机工作时都要先给电容进行充电，即预充电。目前市场上只有一种对电容进行预充电方法的过程，参照图1，其中，bn为电池或电源，jl为放电继电器，jp为预充继电器，rp为预充电阻，cl为预充电容、ji为负载的内部开关，rl为负载；在对预充电容cl要进行放电时，先闭合预充继电器jp，电池bn通过预充电阻rp对预充电容cl进行充电，当预充电容cl上的电压达到接近电池bn的电压时，闭合放电继电器jl，再断开预充继电器jp，完成预充电的过程。但是继电器尺寸比较大，会占据较大的空间，而现在的小微电动车上对空间要求极其严格，因此，不会有太多空间留给继电器放置，那么采用继电器经常会造成布局难的问题，另一方面，继电器的成本要远远高于开关管的成本；目前低压市场有用到电子开关管来替代继电器，为了节约成本，电子开关管多数会放在负端。而目前市场上没有对开关管进行保护的方案，因此，市场迫切需求对开关管进行与充电的保护方案。为了解决上述问题，参照图2至图4，在本发明一实施例中，本发明提出一种电机控制装置，该电机控制装置包括：电源模块10；其中，所述电源模块10可以是电池、直流电源、电源芯片等，此处不做具体限定；预充电电容20；所述预充电电容20可以采用直插电容以实现，为了减小电机控制装置的整体体积，所述预充电电容20也可以采用贴片电容以实现；另外，所述预充电电容20的的具体电容量根据用户需求设定；预充电控制电路30，用于在接收到电机启动信号时，控制第一开关管40导通，以使所述电源模块10对所述预充电电容20进行预充电；需要说明的是，所述第一开关管40可以采用三极管、mos管、igbt等开关管中任意一种或多种组合来实现，具体根据实际需求设定，此处不做具体限定；本实施例中，第一开关管40，在接收到所述电机启动信号时，第一开关管40导通，在未接收到电机启动信号时，第一开关管40关闭；采样电路50，用于采集所述预充电电容20的充电电压值，并输出至所述预充电控制电路30；所述采样电路50，可以采用电压采样芯片以实现，其中，所述电压采样芯片的具体型号此处不做限制，当然在其他实施例中，所述电压采样芯片也可以采用其他电子器件组成以实现，此处不做具体限定。所述预充电控制电路30，用于根据接收的所述充电电压值与预设电压值进行比较，在所述充电电压值小于或者等于所述预设电压值时，控制所述第一开关管40断开，以使电源模块10对所述预充电电容20停止充电；其中，所述预设电压值具体大小根据用户需求设定，此处不做具体限定；需要说明的是，所述预充电控制电路30，可以采用单片机、dsp、fpga或cpu等微处理器来实现，在一些其他实施例中，还可以采用可编程逻辑控制器plc或者cpld来实现，在此不做限制；本发明的电机控制装置还包括负载电路60，所述负载电路60可以采用负载rl和负载开关ji以实现，其中，所述负载rl可以是电机或者其他，例如，电动汽车、电动自行车、电动摩托车、电动特种车等，此处不做限定；此外，所述负载开关ji也可以是三极管、mos管、igbt等开关管中任意一种或多种组合来实现，此处不做具体限定。为了方便说明，本发明的电机控制装置以电动车为例进行说明，在系统为静态时，即没有要放电或充电，电动车处于禁止状态时，第一开关管40和负载开关ji处于断路状态；为了防止电路中的电流过大而对电路中的器件造成损坏，在进行预充电过程中，预充电控制电路30，用于在接收到电机启动信号时，控制第一开关管40导通，以使所述电源模块10对所述预充电电容20进行预充电至预设时间，然后，采样电路50采集所述预充电电容20的充电电压值，并输出至所述预充电控制电路30；随后，所述预充电控制电路30，用于根据接收的所述充电电压值与预设电压值进行比较，在所述充电电压值小于或者等于所述预设电压值时，控制所述第一开关管40断开，以使电源模块10对所述预充电电容20停止充电，此时，预充电成功，如此，保护了第一开关管40，避免其损坏，由于第一开关管40的体积小，占空小，可以节约空间，易于放置。需要说明的是，所述电机启动信号可以是接收的有钥匙信号或其它放电请求信号，此处不做具体限定；此外，本领域技术人员还可以结合一些软件算法及程序根据实际需求设定所述预设时间，此处不做限定。本发明的技术方案，为了防止电路中的电路过大而对电路中的的第一开关管40或者负载开关ji造成损坏，预充电控制电路30，用于在接收到电机启动信号时，控制第一开关管40导通，以使所述电源模块10对所述预充电电容20进行预充电；然后，采样电路50采集所述预充电电容20的充电电压值，并输出至所述预充电控制电路30；并且，在所述预充电控制电路30根据接收的所述充电电压值与预设电压值进行比较，在所述充电电压值小于或者等于所述预设电压值时，控制所述第一开关管40断开，以使电源模块10对所述预充电电容20停止充电；此时，预充电电容20充电成功，如此，解决电路中电流过大而造成的安全隐患问题，提高电路的安全性、避免电路中的第一开关管40的损坏，保护了整个系统，避免大电流引发火灾，并且，延长了整个装置的使用寿命；此外，由于第一开关管40的体积小，占空小，可以节约空间，易于放置。参照图2至图4，在一实施例中，为了提高电路的安全性，所述预充电控制电路30，用于根据接收的所述充电电压值与预设电压值进行比较，在所述充电电压值大于所述预设电压值时，此时，说明所述预充电电容20预充失败，预充电控制电路30控制所述第一开关管40继续导通，以使电源模块10对所述预充电电容20继续充电直到预充成功，如此，以提高电路的安全性，并且延长的整个系统的使用寿命。参照图2至图4，在一实施例中，所述电源模块10具有正极输出端 和负极输出端-，所述电源模块10的负极输出端-、所述预充电控制电路30的输入端和采样电路50的输入端互连，所述采样电路50的输出端和所述第一开关管40的输入端连接，所述采样电路50的检测端与预充电控制电路30连接，所述第一开关管40的输出端与所述预充电电容20的第一端连接，所述预充电电容20的第二端与所述电源模块10的正极输出端 连接。当然，在其他实施例中，根据电路设计的不同，电源模块10、预充电电容20、预充电控制电路30、第一开关管40和采样电路50等之间的连接关系也不同。此外，参照图3至图4，在一实施例中，为了更好的对电路进行保护，防止发生过流现象，所述预充电控制电路30还用于在电源模块10对所述预充电电容20停止充电时，输出保护开关控制信号；所述电机控制装置还包括：保护开关电路70，所述保护开关电路70的输入端与所述电源模块10的负极输出端连接，所述保护开关电路70的输出端与预充电电容20的第一端连接，所述保护开关电路70的受控端与所述预充电控制电路30连接；所述保护开关电路70，用于根据所述保护开关控制信号导通，控制所述电源模块10为负载电路60供电，以使所述负载电路60正常工作；进一步地，参照图3至图4，所述保护开关电路70包括第二开关管qd和第三开关管qc，所述第二开关管qd和第三开关管qc串联连接，且串联后的一端作为所述保护开关电路70的输入端，串联后的另一端作为所述保护开关电路70的输出端，所述第二开关管qd的受控端和所述第三开关管qc的受控端分别与所述预充电控制电路30连接。其中，所述第二开关管qd和第三开关管qc都可以是采用三极管、mos管、igbt等开关管中任意一种以实现，在本实施例中，所述第二开关管qd采用nmos管以实现，所述第二开关管qd为nmos管用于控制充电过程，所述第三开关管qc采用nmos管以实现，所述第三开关管qc用于控制放电过程。在一实施例中，所述第一开关管40为三极管、场效应管、晶闸管中的一种；当然，在其他一些实施例中，所述第一开关管40也可以采用其他，此次不做具体限定。在一实施例中，为了更好的对预充电过程进行判断，以提高电路的安全性，所述采样电路50包括电压采集电阻rc和预充电阻rp，所述电压采集电阻rc的第一端作为所述采样电路50的输入端，所述电压采集电阻rc的第二端与所述预充电阻rp的第一端连接，所述预充电阻rp的第二端作为所述采样电路50的输出端。在另一实施例中，所述电机控制装置还包括电流采样电阻rs，所述电流采样电阻rs的一端与所述电源模块10的负极输出端连接，所述电流采样电阻rs的另一端与所述电压采集电阻rc的第一端连接；所述电流采样电阻rs，所述电流采样电阻rs的阻值小于所述电压采集电阻rc和/或预充电阻rp的阻值。进一步地，参照图3至图4在一实施例中所述电流采样电阻rs的阻值小于等于0.5欧姆；在本实施例中，所述电流采样电阻rs的阻值为0.3欧姆。此时，在对所述预充电电容20充电至预设时间后，所述采样电路50对电压采集电阻rc的电压值的进行采集，并计算出第三开关管qc右端a点到电池bn负端b点的电压vp；由于电流采集电阻rs的内阻很小，因此，rs上的电压在计算预充时可认为是0伏，其中，vp的电压值的计算公式如下：判断vp的大小，当所述vp的电压值的电压值小于所述预设电压值vz，所述第二开关管qd和第三开关管qc闭合，此时，所述预充电电容cl预充成功，当所述vp的电压值的电压值大于所述预设电压值vz，所述第二开关管qd和第三开关管qc仍然保持断开，所述预充电电容cl为预充失败。本发明还提出一种电机启动控制方法，用在上述的电机控制装置，参照图2至图5，其中，电源模块10、预充电电容20、预充电控制电路30、第一开关管40和采样电路50组成预充电工作回路；电源模块10、预充电控制电路30、第一开关管40、采样电路50、负载电路60和保护开关电路70组成负载控制回路；所述电机启动控制方法包括以下步骤：步骤s10，接收到电机启动信号时，控制所述第一开关管导通，以使所述电源模块输出电源给所述预充电电容20进行充电至预设时间；步骤s20，采集所述电源模块输出给所述预充电电容20的充电电压大小；步骤s20，当采集的所述充电电压与预设电压相匹配时，控制所述第一开关管断开，以使所述电源模块停止为所述预充电电容20充电。由于预充电电容20的电容量不同，则所述预设时间也不同，其中，所述预设时间根据实际需求设定；例如，预充电电容20的容量大时，所述预充的时间长，所述预充电电容20的容量小时，所述预充的时间短；本发明方案中，电机控制装置可以是电动汽车、电动自行车、电动摩托车、电动特种车等，为了方便说明，本发明中的电机控制装置为电动车为例进行说明，在电动车处于静止状态，即没有要放电或充电，也就是电动车处于禁止状态时，此时，预充电工作回路和负载工作回路都是处于断路状态；在要进行充电时，接收到电机启动信号时，控制所述第一开关管导通，以使所述电源模块输出电源给所述预充电电容20进行充电至预设时间；采集所述电源模块输出给所述预充电电容20的充电电压大小，当采集的所述充电电压与预设电压相匹配时，控制所述第一开关管断开，以使所述电源模块停止为所述预充电电容20充电。例如，将所述电压值与预设的电压采样信号进行比较，并根据比较结果控制所述电源电路对预充电电容继续充电或者停止充电，在检测的电压值小于或者等于预设电压采集信号时，说明预设电容已经充满，预充电成功，在检测的电压值大于预设电源采集信号时，说明预设电容未充满，预充电失败，如此，还要继续对预充电容进行充电一定时间，直到所述电压值小于预设的电压采样信号，以使预充电成功，如此，保护了预充电开关电路，避免预充电开关电路中的开关管的损坏，保护了整个系统，特别是电池，避免大电流引发火灾。以上所述仅为本发明的可选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的
技术领域：
均包括在本发明的专利保护范围内。当前第1页1 2 3
技术特征：1.一种电机控制装置，其特征在于，包括：
电源模块；
预充电电容；
预充电控制电路，用于在接收到电机启动信号时，控制第一开关管导通，以使所述电源模块对所述预充电电容进行预充电；
采样电路，用于采集所述预充电电容的充电电压值，并输出至所述预充电控制电路；以及
所述预充电控制电路，用于根据接收的所述充电电压值与预设电压值进行比较，在所述充电电压值小于或者等于所述预设电压值时，控制所述第一开关管断开，以使电源模块对所述预充电电容停止充电。
2.如权利要求1所述的电机控制装置，其特征在于，所述预充电控制电路，用于根据接收的所述充电电压值与预设电压值进行比较，在所述充电电压值大于所述预设电压值时，控制所述第一开关管继续导通，以使电源模块对所述预充电电容继续充电。
3.如权利要求1或2所述的电机控制装置，其特征在于，所述电源模块具有正极输出端和负极输出端，所述电源模块的负极输出端、所述预充电控制电路的输入端和采样电路的输入端互连，所述采样电路的输出端和所述第一开关管的输入端连接，所述采样电路的检测端与预充电控制电路连接，所述第一开关管的输出端与所述预充电电容的第一端连接，所述预充电电容的第二端与所述电源模块的正极输出端连接。
4.如权利要求3所述的电机控制装置，其特征在于，所述预充电控制电路还用于在电源模块对所述预充电电容停止充电时，输出保护开关控制信号；
所述电机控制装置还包括：保护开关电路，所述保护开关电路的输入端与所述电源模块的负极输出端连接，所述保护开关电路的输出端与预充电电容的第一端连接，所述保护开关电路的受控端与所述预充电控制电路连接；所述保护开关电路，用于根据所述保护开关控制信号导通，控制所述电源模块为负载电路供电，以使所述负载电路正常工作。
5.如权利要求4所述的电机控制装置，其特征在于，所述保护开关电路包括第二开关管和第三开关管，所述第二开关管和第三开关管串联连接，且串联后的一端作为所述保护开关电路的输入端，串联后的另一端作为所述保护开关电路的输出端，所述第二开关管的受控端和所述第三开关管的受控端分别与所述预充电控制电路连接。
6.如权利要求1所述的电机控制装置，其特征在于，所述第一开关管为三极管、场效应管、晶闸管中的一种。
7.如权利要求1所述的电机控制装置，其特征在于，所述采样电路包括电压采集电阻和预充电阻，所述电压采集电阻的第一端作为所述采样电路的输入端，所述电压采集电阻的第二端与所述预充电阻的第一端连接，所述预充电阻的第二端作为所述采样电路的输出端。
8.如权利要求7所述的电机控制装置，其特征在于，所述电机控制装置还包括电流采样电阻，所述电流采样电阻的一端与所述电源模块的负极输出端连接，所述电流采样电阻的另一端与所述电压采集电阻的第一端连接；
所述电流采样电阻，所述电流采样电阻的阻值小于所述电压采集电阻和/或预充电阻的阻值。
9.如权利要求7所述的电机控制装置，其特征在于，所述电流采样电阻的阻值小于等于0.5欧姆。
10.一种电机启动控制方法，用于如权利要求1至9任一项所述的电机控制装置，其特征在于，所述电机启动控制方法包括以下步骤：
接收到电机启动信号时，控制所述第一开关管导通，以使所述电源模块输出电源给所述预充电电容进行充电至预设时间；
采集所述电源模块输出给所述预充电电容的充电电压大小；
当采集的所述充电电压与预设电压相匹配时，控制所述第一开关管断开，以使所述电源模块停止为所述预充电电容充电。
技术总结本发明公开了一种电机控制装置及电机启动控制方法，该电机控制装置包括电源模块、预充电电容、预充电控制电路和采样电路，其中，预充电控制电路，用于在接收到电机启动信号时，控制第一开关管导通，以使电源模块对预充电电容进行预充电，采样电路，用于采集预充电电容的充电电压值，并输出至预充电控制电路，预充电控制电路，用于根据接收的充电电压值与预设电压值进行比较，在充电电压值小于或者等于预设电压值时，控制第一开关管断开，以使电源模块对预充电电容停止充电。本发明提出的旨在解决电路中电流过大而造成的安全隐患问题，提高电路的安全性。
技术研发人员：徐德飞
受保护的技术使用者：深圳市吉毅创能源科技有限公司
技术研发日：2020.12.03
技术公布日：2021.03.12
