CN102751711A - 一种混合动力电动汽车用电机控制器放电安全装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种混合动力电动汽车用电机控制器放电安全装置，属于汽车技术领域。它解决了现有技术中放电不安全和损耗大的问题。本装置包括并联连接于动力电池两端的直流母线电容，动力电池的P极连接直流母线电容的正极，直流母线电容的两端并联连接有可控放电电路，可控放电电路包括可控开关和串联于可控开关上的第二放电电阻，可控开关连接用于控制驱动电机的电机驱动控制单元，电机驱动控制单元还连接于整车控制器，整车控制器发送高压继电器开关断开信号给电机驱动控制单元，电机驱动控制单元在直流母线电容放电时控制可控开关导通，从而使第二放电电阻接入进行放电。该装置实现快速安全放电，同时又减少了电能的消耗，提高电能利用率。

Description

一种混合动力电动汽车用电机控制器放电安全装置

技术领域

本发明属于汽车技术领域，涉及一种混合动力电动汽车用电机控制器放电安全装置。

背景技术

随着汽车技术的不断发展，新能源车发展路径问题，社会上一直有些争论。作为新能源汽车，人们也给混合动力电动汽车安全要求提出了质疑，新能源汽车与传统燃油汽车不同处之一是直接应用到纯高压电为汽车提供能量，要使混合动力电动汽车达到量产的目标，投放市场，必须要保证高压安全。

而混合动力电动汽车中含有高压电的部分有动力电池、电机控制器和电机等部件。混合动力电动汽车的高压电供电原理为动力电池与电机控制器之间的主供电回路上连接高压继电器开关。当动力电池和电机控制器之间的高压继电器开关断开之后，高压电安全要求是电机控制器中的直流母线大容值电容在很短时间内放电成功，直至将整个回路中的高压电降为人体所能承受的安全电压。

目前的电容电阻式放电装置如图1所示。动力电池P端的高压继电器K1断开后，整个高压系统中剩下直流母线电容C1和放电电阻R1所组成的高压回路，放电电阻R1为1kΩ。直流母线电容C1中储存的电量将在放电电阻R1中消耗，直流母线电容C1正负两端的电压差就会降低，直至从高压降到人体所能接受的安全低压。该永久性的接入高压回路具有以下几个缺点：1、直流母线电容的放电时间较长，需要几分钟的时间才能降到安全的范围，具有一定的安全隐患。2、放电电阻永久性的接入高压主回路，在动力电池正常供电时，放电电阻的能量消耗比较大，降低了能量利用率。

发明内容

本发明针对现有的技术存在上述问题，提出了一种混合动力电动汽车用电机控制器放电安全装置，该装置通过控制接入放电电阻，实现快速安全放电，同时又减少了电能的消耗，提高电能利用率。

本发明通过下列技术方案来实现：一种混合动力电动汽车用电机控制器放电安全装置，本装置包括并联连接于动力电池两端的直流母线电容，动力电池的P极通过串联高压继电器开关连接直流母线电容，其特征在于，所述的直流母线电容的两端并联连接有可控放电电路，所述的可控放电电路包括可控开关和串联于可控开关上的第二放电电阻，所述的可控开关连接用于控制驱动电机的电机驱动控制单元，所述的电机驱动控制单元还连接于整车控制器，整车控制器发送高压继电器开关断开信号给电机驱动控制单元，所述的电机驱动控制单元还用于在直流母线电容放电时控制可控开关的导通，从而使第二放电电阻接入直流母线电容的两端进行放电。

电机驱动控制单元在接收整车控制器上的高压继电器开关断开信息时，直流母线电容开始进行放电，为了保证直流母线电容的放电安全，电机驱动控制单元通过控制导通可控开关来接入第二放电电阻，实现第二放电电阻给直流母线电容进行放电。在高压回路正常工作时，第二放电电阻不接入，不产生损耗，同时又能在直流母线需要放电时第二放电电阻及时接入，实现快速的放电，保证用电安全。

在上述的混合动力电动汽车用电机控制器放电安全装置中，所述的流母线电容的两端还并联连接有第一放电电阻。直流母线电容的两端不仅并联有可控放电电路，同时永久性的并联接入第一放电电阻，使具有放电能力的电阻分成两路接入，该冗余设计方案，在一路出现状况时，确保另一路能够进行放电，提高放电的可靠性和安全性。

在上述的混合动力电动汽车用电机控制器放电安全装置中，所述的可控开关为IGBT,所述的IGBT的集电极连接电容正极，所述的IGBT的发射极串联连接第二放电电阻，所述的IGBT的门极连接电机驱动控制单元，所述的电机驱动控制单元控制IGBT的门极的电压来导通IGBT，从而控制第二放电电阻的接入与电容放电导通。电机驱动控制单元在高压继电器开关断开时给IGBT的门极一个触发电压，使IGBT的发射极和集电极瞬间导通，把第二放电电阻并入直流母线电容的两端实现放电。

在上述的混合动力电动汽车用电机控制器放电安全装置中，所述的可控开关为继电器，所述的继电器的常开开关于第二放电电阻串联连接，所述继电器的线圈连接于电机驱动控制单元且接地构成回路。电机驱动控制单元在电机停转和高压继电器开关断开时输出电压给继电器线圈与地形成回路，从而导通继电器线圈，继电器线圈带动继电器开关触点闭合，有效接入第二放电电阻。

在上述的混合动力电动汽车用电机控制器放电安全装置中，所述的第二放电电阻阻值为3.0-11Ω。第二电阻在电机驱动控制单元的控制下在停机且断开高压继电器开关时接入并联与充电电阻的两端，降低电容两端的充电电阻的阻值。放电阻值越小放电时间越短，直流母线电容两端的电压差可在ms级时间里从336V的高压降到安全电36V以下。

在上述的混合动力电动汽车用电机控制器放电安全装置中，所述第二放电电阻阻值为10Ω。

在上述的混合动力电动汽车用电机控制器放电安全装置中，所述的第一放电电阻的阻值为10kΩ-15kΩ。保证直流母线电容放电的可靠执行，即时不接入可控放电电路，在一定延长放电的时间后，也能完成放电。同时接入大阻值的电阻，在正常供电时，其10kΩ-15kΩ的阻值远远大于电机定子的绕组阻值0.3Ω，从而降低了放电电阻在正常供电情况下的电能消耗。

在上述的混合动力电动汽车用电机控制器放电安全装置中，所述的第一放电电阻的阻值为12kΩ。

在上述的混合动力电动汽车用电机控制器放电安全装置中，所述的电机驱动控制单元通过CAN总线连接整车控制器。

现有技术相比，本发明名称具有以下优点：

1、本发明通过在具有充放电作用的电容两端通过电机驱动控制单元在需要放电时并入放电电阻，在电机停止而断开高压继电器开关时，将主供电回路中的高压电降为人体所能承受的安全电压，从而保证了混合动力电动汽车的用电安全。

2、本发明通过永久性接入放电大电阻10kΩ-15kΩ，而电机定子绕组阻值不到0.3Ω。使得永久性接入供电主电路的阻值远远大于电机的定子绕组阻值，从而在动力电池正常供电时，电阻式放电单元的电能消耗很小，几乎为零，达到节能的目的。

3、本发明接入两路放电电路，一路由电机驱动控制单元在确定停止电机时接入第二充电电阻进行放电，另一路永久性的接入第一放电电阻，由两个支路冗余设计保证在一路出现故障时，另一路能起到放电的功能，使放电更安全。

附图说明

图1是背景技术中的现有技术结构示意图；

图2是本发明的实施例一的结构示意图；

图3是本发明的实施例二结构示意图。

图中，K1、高压继电器开关；C1、电容；R1、放电电阻；R2、第一放电电阻；R3、第二放电电阻；E、发射极；C、集电极；G、门极；K2、继电器常开开关；L、继电器线圈；M、电机；1、电机驱动控制单元；2、动力电池；3、整车控制器。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例，并结合附图对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

实施例一，如图2所示，本混合动力电动汽车用电机控制器放电安全装置包括并联连接于动力电池2两端的直流母线电容C1，动力电池2的P极通过串联高压继电器开关K1连接直流母线电容C1，直流母线电容C1的两端并联连接有可控放电电路，可控放电电路包括可控开关和串联于可控开关上的第二放电电阻R3，可控开关连接用于控制驱动电机的电机驱动控制单元1，电机驱动控制单元还连接于整车控制器3，整车控制器3发送高压继电器开关断开信号给电机驱动控制单元电机驱动控制单元1还用于在直流母线电容C1放电时控制可控开关的导通，从而使第二放电电阻R3接入直流母线电容C1的两端进行放电。流母线电容C1的两端还并联连接有第一放电电阻R2。第一放电电阻R2的阻值范围为10kΩ-15kΩ。这里选用第一放电电阻R2的阻值为12kΩ。

可控开关为IGBT,IGBT的集电极C连接电容C1正极，IGBT的发射极E串联连接第二放电电阻R3，IGBT的门极G连接电机驱动控制单元1，电机驱动控制单元1控制IGBT的门极G的电压来导通IGBT，从而控制第二放电电阻R3的接入与电容C1放电导通。电机驱动控制单元1在高压继电器开关K1断开时给IGBT的门极G一个触发电压，使IGBT的发射极E和集电极C瞬间导通，把第二放电电阻R3并入直流母线电容C1的两端实现放电。第二放电电阻R3阻值为3.0-11Ω。这里选用第二放电电阻R3阻值为10Ω。

以下为本混合动力电动汽车用电机控制器放电安全装置的工作原理：

动力电池2供电，高压回路正常工作，虽然第一放电电阻R2永久性地为接入高压回路，而第一放电电阻R2阻值范围选用为10kΩ-15kΩ。这里选用第一放电电阻R2的阻值为12kΩ，但第一放电电阻R2的阻值远远大于电机定子绕组阻值不到0.3Ω，此时高压回路正常工作时，第一放电电阻R2的损耗可以忽略不计。而第二放电电阻R3不接入高压回路，同时不产生损耗。以上两路的放电电路在动力电池2正常供电时的损耗几乎为零。

同时，在高压继电器开关K1断开时，整车控制器发送高压继电器开关K1信号给电机驱动控制单元1，即直流母线电容C1开始进行放电，第一放电电阻R2开始进行放电，而为了保证直流母线电容C1的放电安全，电机驱动控制单元1通过控制IGBT的门极G电压，从而导通IGBT的发射极E和集电极C，接入串联与IGBT发射极E的第二放电电阻R3，即放电时，直流母线电容C1的两端分别并联接连有第一放电电阻R2和第二放电电阻R3进行放电，由于第二放电电阻R3远远小于第一放电电阻R2，在第二放电电阻R3与第一放电电阻R2一起进行放电时，第二放电电阻R3进行快速放电。同时在一路出现故障时，确保另一路也能进行给电容C1放电，从而加大了电机控制器输出的放电安全。并联在电容C1两端的放电电阻的阻值越小，所用的放电时间越短，但是在动力电池2进行正常供电时，放电电阻的电能消耗越大。所以这里第二放电电阻R3阻值不会出现在高压回路的正常供电中，可选用小阻值电阻，第二放电电阻R3阻值范围为3.0-11Ω。这里选用第二放电电阻R3阻值为10Ω

实施例二，如图3所示，本混合动力电动汽车用电机控制器放电安全装置的可控开关为可控开关为继电器，实现对第二放电电阻R3在直流母线电容C1两端的有效接入，继电器的常开开关K2与第二放电电阻R3串联连接，继电器的线圈L连接于电机驱动控制单元1且接地构成回路。电机驱动控制单元1在电机M停转和高压继电器开关K1断开时输出电压给继电器线圈L与地形成回路，从而导通继电器线圈L，继电器线圈L带动继电器开关触点闭合，有效接入第二放电电阻R3。其余结构同上实施例一，在此不再赘述。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了高压继电器开关K1、电容C1、放电电阻R1、第一放电电阻R2、第二放电电阻R3、发射极E、集电极C、门极G、继电器常开开关K2、继电器线圈L、电机M、电机驱动控制单元1、动力电池2、整车控制器3等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (9)

1.一种混合动力电动汽车用电机控制器放电安全装置，本装置包括并联连接于动力电池（2）两端的直流母线电容（C1），动力电池（2）的P极通过串联高压继电器开关（K1）连接直流母线电容（C1），其特征在于，所述的直流母线电容（C1）的两端并联连接有可控放电电路，所述的可控放电电路包括可控开关和串联于可控开关上的第二放电电阻（R3），所述的可控开关连接用于控制驱动电机（M）的电机驱动控制单元（1），所述的电机驱动控制单元（1）还连接于整车控制器（3），整车控制器（3）发送高压继电器开关（K1）断开信号给电机驱动控制单元（1），所述的电机驱动控制单元（1）还用于在直流母线电容（C1）放电时控制可控开关的导通，从而使第二放电电阻（R3）接入直流母线电容（C1）的两端进行放电。

2.根据权利要求1所述的混合动力电动汽车用电机控制器放电安全装置，其特征在于，所述的流母线电容（C1）的两端还并联连接有第一放电电阻（R2）。

3.根据权利要求1或2所述的混合动力电动汽车用电机控制器放电安全装置，其特征在于，所述的可控开关为IGBT,所述的IGBT的集电极（C）连接电容（C1）正极，所述的IGBT的发射极（E）串联连接第二放电电阻（R3）（R1），所述的IGBT的门极（G）连接电机驱动控制单元（1），所述的电机驱动控制单元（1）控制IGBT的门极（G）的电压来导通IGBT，从而控制第二放电电阻（R3）的接入与电容（C1）放电导通。

4.根据权利要求1或2所述的混合动力电动汽车用电机控制器放电安全装置，其特征在于，所述的可控开关为继电器，所述的继电器的常开开关于第二放电电阻（R3）串联连接，所述继电器的线圈连接于电机驱动控制单元（1）且接地构成回路。

5.根据权利要求3所述的混合动力电动汽车用电机控制器放电安全装置，其特征在于，所述的第二放电电阻（R3）阻值为3.0-11Ω。

6.根据权利要求5所述的混合动力电动汽车用电机控制器放电安全装置，其特征在于，所述第二放电电阻（R3）阻值为10Ω。

7.根据权利要求2所述的混合动力电动汽车用电机控制器放电安全装置，其特征在于，所述的第一放电电阻（R2）的阻值为10kΩ-15kΩ。

8.根据权利要求7所述的混合动力电动汽车用电机控制器放电安全装置，其特征在于，所述的第一放电电阻（R2）的阻值为12kΩ。

9.根据权利要求1所述的混合动力电动汽车用电机控制器放电安全装置，其特征在于，所述的电机驱动控制单元（1）通过CAN总线连接整车控制器（3）。

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