容性负载驱动电路、容性负载驱动方法和车辆与流程

本发明涉及车载电力电子驱动控制，特别涉及一种容性负载驱动电路、容性负载驱动方法和车辆。

背景技术：

1、在车载系统中，容性负载一般指代上电瞬间呈现电容充电特性的用电设备与电路模块。该类负载上电产生的浪涌电流最高可达稳态工作电流的十倍，是高边开关驱动电路设计需重点考量的关键指标。

2、车载常见容性负载工作特性如下：若负载为大容量容性负载，开关导通瞬间回路阻抗极低，且电容等效串联电阻（esr）数值很小，开关开通瞬时回路近似短路，进而产生幅值极大的浪涌电流。为防止开关器件被浪涌电流损毁，传统高边开关芯片普遍配置短路保护、恒流限流保护机制，现有主流实现方式均为配置专用容性负载驱动模式，其工作逻辑如下：

3、向芯片逻辑端口输入专属控制时序，使芯片识别当前所驱动负载为容性负载；芯片临时屏蔽短路保护功能，切换至限流工作模式，将输出电流钳位至较低的预设阈值，持续对容性负载充电。充电阶段芯片输出电压由0v逐步抬升，开关两端长期维持较大压差，使得开关器件在整个充电周期持续产生较高功耗，直至容性负载充电完成、上电启动流程结束。高功耗会带来显著温升，为防止芯片过热失效，芯片内置过温保护机制在检测到芯片温度达到保护阈值时，会执行两种处理策略：一是直接关断开关，中断充电流程；二是下调限流阈值，减小输出电流以降低功耗、抑制温升。

4、该驱动方式虽能够适配容性负载上电场景，但仍存在突出缺陷：第一，芯片每次驱动容性负载上电均会产生明显温升，长期循环往复的高温工况会大幅降低半导体器件可靠性，缩短芯片使用寿命；第二，专属控制时序开发调试难度高，电容容量、环境温度等变量会改变芯片发热速率与电容充电速度，时序所需维持时长无法精准标定，显著提升整车电控系统调试复杂度。

技术实现思路

1、本发明旨在解决现有技术中存在的至少之一的技术问题，提出了一种容性负载驱动电路、容性负载驱动方法和车辆。

2、第一方面，本发明实施例提供了一种容性负载驱动电路，包括：开关、开关驱动电路、过流检测模块、延时模块和逻辑控制模块，所述开关与容性负载串联，构成负载供电支路，负载供电支路的一端与电源正极连接，负载供电支路的另一端与电源负极连接；

3、所述过流检测模块，用于采集负载供电支路的电流，并将负载供电支路的电流与预设的过流保护阈值进行比较，实现负载供电支路的过流检测；

4、所述逻辑控制模块，用于在过流检测模块检测出过流时，向延时模块发送触发信号，并向开关驱动电路输出第一控制信号，使所述开关驱动电路依据该第一控制信号关断开关；

5、所述延时模块，用于在接收到所述逻辑控制模块的触发信号后开始计时，且计时时长达到预设的延时阈值时，向所述逻辑控制模块发送计时完成信号；

6、所述逻辑控制模块，还用于在接收到所述延时模块的计时完成信号时，向开关驱动电路输出第二控制信号，使所述开关驱动电路依据该第二控制信号导通开关。

7、在一些实施例中，所述开关的一端与电源正极连接，开关的另一端与容性负载的一端连接，容性负载的另一端与电源负极连接。

8、在一些实施例中，本发明的容性负载驱动电路还包括温度检测电路，所述温度检测电路用于检测开关的温度，并将检测到的开关温度传递给逻辑控制模块，所述逻辑控制模块用于将开关温度与预设的安全预警阈值进行比较，当开关温度达到预设的安全预警阈值时，增加延时阈值或/和降低过流保护阈值。

9、在一些实施例中，本发明的容性负载驱动电路还包括过温检测电路，所述过温检测电路用于采集开关的温度，并将开关温度与预设的安全预警阈值进行比较，当开关温度达到预设的安全预警阈值时，输出过温信号给逻辑控制模块，所述逻辑控制模块用于在接收到所述过温信号时，增加延时阈值或/和降低过流保护阈值。

10、在一些实施例中，所述过温检测电路包括第一比较器和用于检测开关温度的温度检测电路，所述第一比较器的第一输入端与温度检测电路的输出端连接，所述第一比较器的第二输入端接入第一基准电压，所述第一比较器的输出端与逻辑控制模块的第一输入端连接。

11、在一些实施例中，本发明的容性负载驱动电路还包括电压检测电路，所述电压检测电路用于检测开关两端电压，并将检测到的开关两端电压传递给逻辑控制模块，所述逻辑控制模块用于将开关两端电压与预设的电压阈值进行比较，当开关两端电压达到预设的电压阈值时，增加延时阈值或/和降低过流保护阈值。

12、在一些实施例中，本发明的容性负载驱动电路还包括过压检测电路，所述过压检测电路用于采集开关两端电压，并将开关两端电压与预设的电压阈值进行比较，当开关两端电压达到预设的电压阈值时，输出过压信号给逻辑控制模块，所述逻辑控制模块用于在接收到所述过压信号时，增加延时阈值或/和降低过流保护阈值。

13、在一些实施例中，所述过压检测电路包括第二比较器和用于检测开关两端跨压的电压检测电路，所述第二比较器的第一输入端与电压检测电路的输出端连接，所述第二比较器的第二输入端接入第二基准电压，所述第二比较器的输出端与逻辑控制模块的第二输入端连接。

14、在一些实施例中，所述开关为功率开关管，功率开关管串联在负载供电支路上，所述功率开关管的控制极与开关驱动电路的输出端连接，所述开关驱动电路的输入端与逻辑控制模块的输出端连接。

15、第二方面，本公开还提供了一种车辆，包括：包括：容性负载以及如第一方面中提供的所述容性负载驱动电路。

16、第三方面，本公开还提供了一种容性负载驱动方法，基于第一方面中提供的所述容性负载驱动电路，所述容性负载驱动方法包括：

17、当检测到负载供电支路过流，触发延时模块开始计时，并向开关驱动电路输出第一控制信号，使所述开关驱动电路依据该第一控制信号关断开关；

18、当延时结束，向开关驱动电路输出第二控制信号，使所述开关驱动电路依据该第二控制信号导通开关。

19、在一些实施例中，所述容性负载驱动电路采用如第一方面所述容性负载驱动电路；

20、所述容性负载驱动方法还包括：

21、当检测到开关温度达到预设的安全预警阈值时，增加延时阈值或/和降低过流保护阈值。

22、在一些实施例中，所述容性负载驱动电路采用如第一方面所述容性负载驱动电路；

23、所述容性负载驱动方法还包括：

24、当检测到开关两端电压达到预设的电压阈值时，增加延时阈值或/和降低过流保护阈值。

25、本发明的有益效果为：

26、本发明采用间歇重启式充电策略对容性负载实施充电。当检测到容性负载上电浪涌等效短路工况时，芯片即刻触发保护动作，延时预设时长后重新导通开关；且相邻两次保护关断重启之间的延时时长具备自适应调节特性。

27、本公开所提出的容性负载驱动电路无需提前匹配负载电容容量、预留线缆冗余规格及管控器件发热功耗，无需选用更高功率规格开关与大线径线束，也无需针对不确定工况编写专属控制时序，有效降低整车系统硬件成本与软件开发调试难度。同时，本发明通过自适应动态调节机制匹配输出限流参数与重启间隔，优化大容量容性负载的驱动性能。