CN103795038A - 新能源汽车用逆变器相电流过流硬件保护系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种新能源汽车用逆变器相电流过流硬件保护系统和方法。所述系统由高压动力电池HV，逆变器六路IGBT（IGBT1，IGBT2，IGBT3，IGBT4，IGBT5，IGBT6），U，V，W三相电流传感器及过流保护电路，电机M组成。方法具体为相电流传感器输出信号经过电压跟随器电路后，经过电阻网络正负方向分压，分别与参考电压进行比较，输出结果逻辑或输出过流信号，从而控制逆变器关闭，进行相电流过流保护。本发明有益效果：在车辆运行时，逆变器相电流过流异常工况下，通过硬件的方式快速检测到过流状态，然后通过后续硬件电路关闭逆变器，减小相电流，实现相电流过流保护，整车进入安全状态。

Description

新能源汽车用逆变器相电流过流硬件保护系统和方法
技术领域
本发明涉及新能源汽车领域，尤其涉及一种电动动力驱动车辆运行进入逆变器相电流过流工况时的保护系统和方法。
背景技术
在石化能源储量日益衰竭，在全球对生态环境日益关注，在百年汽车工业发展到追求更高效率驱动方式的情况下，新能源汽车日益受到更多人的关注，广泛认为新能源汽车市场即将进入快速发展阶段。其中电动动力单元作为新能源汽车的核心零部件，遇到异常工况能否合理快速的进入安全状态关系着整车的运行安全。
目前对新能源汽车用逆变器相电流过流保护，一般采用对电流传感器输出进行AD采集，软件阀值进行判断进行保护的方式。此方式速度慢，不能很快的进行过流保护，车辆运行依然存在安全隐患。
发明内容
本发明的目的是提供一种新能源汽车用逆变器相电流过流硬件保护系统及方法，以克服现有技术存在的上述不足。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
    一种新能源汽车用逆变器相电流过流硬件保护系统，所述保护系统包括电机M、高压动力电池HV、与电机M连接的U/V/W三相电流传感器、逆变器六路IGBT以及过流保护电路；所述逆变器六路IGBT包括三组并联的连接单元IGBT1和IGBT2、IGBT3和IGBT4以及IGBT5和IGBT6，其中，IGBT1、IGBT3和IGBT5三路分别连接在高压动力电池HV的正极端，IGBT2、IGBT4和IGBT6三路分别连接在高压动力电池HV的负极端。
    进一步的，所述过流保护电路包括电流传感器，所述电流传感器依次连接滤波电阻、滤波电容、电压跟随器运放、电阻网络、比较器一以及比较器二，所述电阻网络与比较器一和比较器二构成回路；所述U/V/W三相电路的连接方式相同。
    进一步的，所述电阻网络包括R_1、R_2、R_3以及R_4，其中R_1= R_4，R_2=R_3。
    一种新能源汽车用逆变器相电流过流硬件保护的方法，包括以下步骤：
1）电流传感器输出电流，经过滤波电路进行滤波；
2）滤波之后的电流经过电压跟随器运放；
3）运放后的电流经过电阻网络后，分别输出上下偏置后的电流I_U_T和电流I_U_B；
4）将电流I_U_T与参考电压VREF1进行比较，正常工作时负向电流周期的I_U_T大于VREF1，比较器一输出为高电平，异常过流时负向电流周期的I_U_T小于VREF1，比较器一输出为低电平；将I_U_B与参考电压VREF2进行比较，正常工作时正向电流周期的I_U_B小于VREF2，比较器二输出为高电平，异常过流时正向电流周期的I_U_B大于VREF2，比较器二输出为低电平；
5）根据比较结果输出过流低有效信号；以及
6）检测过流低有效信号，检测到过流低有效信号后，硬件控制逆变器关闭，减小电流，实现相电流过流保护，逆变器进入安全状态。
    进一步的，所述U，V，W三相采取相同的过流保护电路结构，且输出或，从而实现任何相、任何方向电流过流都会输出过流低有效信号。
本发明的有益效果是：本发明在车辆运行时，逆变器相电流过流异常工况下，通过硬件的方式快速检测到过流状态，然后通过后续硬件电路关闭逆变器，减小相电流，实现相电流过流保护，整车进入安全状态。本发明不仅能够进行一个方向的电流过流保护，还可以进行正负两个方向的电流过流保护，且可以通过调节参考电压VREF1，VREF2的方式进行过流保护阀值灵活设置。
附图说明
下面根据附图对本发明作进一步详细说明。
图1是本发明实施例所述的新能源汽车电动动力单元拓扑图；
图2是本发明实施例所述的逆变器相电流过流硬件保护电路结构图。
 
具体实施方式
如图1所示，本发明实施例所述的新能源汽车用逆变器相电流过流硬件保护系统，包括电机M、高压动力电池HV、与电机M连接的U/V/W三相电流传感器、逆变器六路IGBT以及过流保护电路；所述逆变器六路IGBT包括三组并联的连接单元IGBT1和IGBT2、IGBT3和IGBT4以及IGBT5和IGBT6，其中，IGBT1、IGBT3和IGBT5三路分别连接在高压动力电池HV的正极端，IGBT2、IGBT4和IGBT6三路分别连接在高压动力电池HV的负极端。
如图2所示，图中：以U相为例，I_U为U相电流传感器输出，RU_5为滤波电阻，CU_1为滤波电容，UU_1为电压跟随器运放，RU_1，RU_2，RU_3，RU_4为电阻网络电阻，其中RU_1= RU_4，RU_2=RU_3，UU_2，UU_3为比较器。以U相为例，所述过流保护电路电流传感器I_U，所述电流传感器I_U依次连接滤波电阻RU_5，滤波电容CU_1，运放UU_1，电阻网络RU_1，RU_2，RU_3，RU_4，其中RU_1= RU_4，RU_2=RU_3，比较器UU_2，UU_3。
本发明实施例所述的新能源汽车用逆变器相电流过流硬件的保护方法，以U相为例，包括以下步骤：电流传感器输出I_U经过电压跟随器运放UU_1，其输出等于I_U，经电阻网络，分别输出上下偏置后的I_U_T，I_U_B，其波形I_U相同，交流幅度与电流偏置不同。I_U_T与参考电压VREF1进行比较，正常工作时负向电流周期的I_U_T大于VREF1，比较器UU_2输出为高电平，异常过流时负向电流周期的I_U_T小于VREF1，比较器UU_2输出为低电平。I_U_B与参考电压VREF2进行比较，正常工作时正向电流周期的I_U_B小于VREF2，比较器UU_3输出为高电平，异常过流时正向电流周期的I_U_B大于VREF2，比较器UU_3输出为低电平。同时U，V，W三相采取相同过流保护电路结构，且输出或，从而实现任何相，任何方向电流过流都会输出过流低有效信号。检测到过流信号后，硬件控制逆变器关闭，减小电流，实现相电流过流保护，逆变器进入安全状态。
本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种新能源汽车用逆变器相电流过流硬件保护系统，包括电机M、高压动力电池HV、与电机M连接的U/V/W三相电流传感器、逆变器六路IGBT以及过流保护电路；其特征在于：所述逆变器六路IGBT包括三组并联的连接单元：IGBT1和IGBT2、IGBT3和IGBT4以及IGBT5和IGBT6，其中，IGBT1、IGBT3和IGBT5三路分别连接在高压动力电池HV的正极端，IGBT2、IGBT4和IGBT6三路分别连接在高压动力电池HV的负极端。
2.根据权利要求1所述的新能源汽车用逆变器相电流过流硬件保护系统，其特征在于：所述过流保护电路包括电流传感器，所述电流传感器依次连接滤波电阻、滤波电容、电压跟随器运放、电阻网络、比较器一以及比较器二，所述电阻网络与比较器一和比较器二构成回路；所述U/V/W三相电路的连接方式相同。
3.根据权利要求2所述的新能源汽车用逆变器相电流过流硬件保护系统，其特征在于：所述电阻网络包括R_1、R_2、R_3以及R_4，其中R_1= R_4，R_2=R_3。
4.一种新能源汽车用逆变器相电流过流硬件保护方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）电流传感器输出电流，经过滤波电路进行滤波；
2）滤波之后的电流经过电压跟随器运放；
3）运放后的电流经过电阻网络后，分别输出上下偏置后的电流I_U_T和电流I_U_B；
4）将电流I_U_T与参考电压VREF1进行比较，正常工作时负向电流周期的I_U_T大于VREF1，比较器一输出为高电平，异常过流时负向电流周期的I_U_T小于VREF1，比较器一输出为低电平；将I_U_B与参考电压VREF2进行比较，正常工作时正向电流周期的I_U_B小于VREF2，比较器二输出为高电平，异常过流时正向电流周期的I_U_B大于VREF2，比较器二输出为低电平；
5）根据比较结果输出过流低有效信号；以及
6）检测过流低有效信号，检测到过流低有效信号后，硬件控制逆变器关闭，减小电流，实现相电流过流保护，逆变器进入安全状态。
5.根据权利要求4所述的新能源汽车用逆变器相电流过流硬件保护方法，其特征在于：所述U，V，W三相采取相同的过流保护电路结构，且输出或，从而实现任何相、任何方向电流过流都会输出过流低有效信号。
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