CN104935219B - 电动车电机控制器主动放电控制电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电动车电机控制器主动放电控制电路，属于主动放电控制电路领域。本发明包括主动放电逻辑电路、放电电路、母线电容、功率逆变电路、电机控制器，所述主动放电逻辑电路发出主动放电开关驱动信号，控制所述放电电路，母线电源输出端分别与所述放电电路输入端和母线电容输入端相连，所述功率逆变电路输入端与所述放电电路输出端和母线电容输出端相连，所述功率逆变电路输出端与所述电机控制器输入端相连。本发明电路简单，安全可靠,不仅满足车辆在需要放电工况下能迅速主动放电；还满足车辆电机高速空载情况下，母线直流反电动势过大，防止主动放电电路非正常打开。

Description

电动车电机控制器主动放电控制电路

技术领域

本发明涉及主动放电控制电路领域，尤其涉及一种电动车电机控制器主动放电控制电路。

背景技术

近年来永磁同步电机以转矩响应快，功率密度高在纯电动车及混合动力汽车得到了广泛的应用，电机的驱动控制成了研究的热点。同时对车用电机驱动系统高安全性及可靠性提出很高的要求。

基于驱动系统安全可靠性考虑，主动放电系统一方面根据系统要求，主动放电条件满足时，自动打开放电，完成基本功能；另一方面，要保证在其他非主动放电条件下，防止误动作，打开主动放电电路，造成放电电路损坏，比如放电电路中的电阻会因长时间工作而烧毁，进而对其他系统电路造成影响，增加电机驱动系统的风险。

现有技术中，通常用硬件开关来驱动放电电路，实现放电需求，能够满足根据系统要求，主动放电条件满足时，自动打开放电，但是在非主动放电条件下，比如车辆下坡或者高速滑行时，容易误判，启动放电电路。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种电动车电机控制器主动放电控制电路。

本发明包括主动放电逻辑电路、放电电路、母线电容、功率逆变电路、电机控制器，所述主动放电逻辑电路发出主动放电开关驱动信号，控制所述放电电路，母线电源输出端分别与所述放电电路输入端和母线电容输入端相连，所述功率逆变电路输入端与所述放电电路输出端和母线电容输出端相连，所述功率逆变电路输出端与所述电机控制器输入端相连。

本发明作进一步改进，所述主动放电逻辑电路包括一个或门逻辑电路、第一与门逻辑电路和第二与门逻辑电路，所述或门逻辑电路输出端与第一与门逻辑电路输入端相连，所述第一与门逻辑电路输出端与第二与门逻辑电路输入端相连。

本发明作进一步改进，所述或门逻辑电路输入端分别为主动放电指令和母线电压超过限制主动放电标志，所述第一与门逻辑电路输入端信号为逆变器不使能信号，所述第二与门逻辑电路输入端信号为主动放电使能信号。

本发明作进一步改进，所述主动放电指令、所述母线电压超过限制主动放电标志和逆变器不使能信号由逆变器发出，所述主动放电使能信号为一个总控信号。

本发明作进一步改进，当车辆正常停机时，逆变器发出主动放电指令和逆变器不使能信号，总控制器发出主动放电使能信号，经过主动放电逻辑电路后，发出主动放电开关驱动信号，驱动放电电路放电。

当车辆出现故障时，触发逆变器使能关断，逆变器发出逆变器不使能信号，当母线电压超过设定阀值，逆变器发出母线电压超过限制主动放电标志，总控制器发出主动放电使能信号，经过主动放电逻辑电路后，发出主动放电开关驱动信号，驱动放电电路放电。

当车辆出现故障时，触发逆变器使能关断，逆变器发出逆变器不使能信号，当母线电压未超过设定阀值，逆变器不会发出母线电压超过限制主动放电标志，总控制器发出主动放电使能信号，经过主动放电逻辑电路后，不会发出主动放电开关驱动信号。

当车辆高速滑坡或高速空挡时，逆变器停止，发出逆变器不使能信号，当母线电压未超过设定阀值，逆变器不会发出母线电压超过限制主动放电标志，总控制器不会发出主动放电使能信号，经过主动放电逻辑电路后，不会发出主动放电开关驱动信号。

本发明作进一步改进，所述放电电路包括电阻R1、电阻R2和开关管IGBT，所述电阻R1和开关管IGBT串联，然后与电阻R2并联在母线输出端。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：电路简单，安全可靠；不仅满足车辆正常停机时主动放电，永磁同步电机系统出现严重故障时、逆变器关断，由于比较大的反电势造成母线电压急剧升高，超过限定值时主动放电；还满足车辆电机高速空载情况下，母线直流反电动势过大，防止主动放电电路非正常打开。

附图说明

图1为本发明电动车电机控制器主动放电控制电路结构示意图；

图2为本发明电动车电机控制器主动放电控制电路图；

图3为本发明主动放电逻辑电路图；

图4为本发明车辆正常停机时主动放电逻辑电路图；

图5为本发明车辆出现故障时主动放电逻辑电路图；

图6为本发明车辆高速滑坡或高速空挡时主动放电逻辑电路图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。

如图1和图2所示，本发明包括主动放电逻辑电路、放电电路、母线电容、功率逆变电路、电机控制器，所述主动放电逻辑电路发出主动放电开关驱动信号，控制所述放电电路，母线电源输出端分别与所述放电电路输入端和母线电容输入端相连，所述功率逆变电路输入端与所述放电电路输出端和母线电容输出端相连，所述功率逆变电路输出端与所述电机控制器输入端相连。

所述放电电路包括电阻R1、电阻R2和开关管IGBT，所述电阻R1和开关管IGBT串联，然后与电阻R2并联在母线输出端。

本发明主动放电控制电路要在系统需要快速放电时正常打开，同时也需要在不需要打开时可靠的关闭。本发明中主动放电在两种情况下需要打开：第一种情况，车辆在正常停机时，由于薄膜电容C上的存储电量，母线电压通常在几分钟内还是高压状态，为了让车辆在停机时，脱离高压状态，基于安全考虑，要快速地泄放母线电压，为此，主动放电电路此种情况正常打开，快速将母线电压降至安全电压以下。第二种情况，车辆高速运行出现严重故障时，逆变器关断造成母线电压急剧上升，为了电压尖峰超过逆变器的安全电压，需要快速将能量泄放，母线电压降至安全电压，为此，主动放电电路在此种情况下也会正常打开；本发明中主动放电电路不能正常打开的情况是车用永磁同步电机高速空载，比如下坡滑行，高速时空挡运行等工况，电机的永磁反电动势通过逆变器非可控整流的直流母线电压很高，如果超过打开主动电路设定的电压阈值，会进行误判，打开主动放电电路，主动放电电路如果持续工作在高压的条件下，放电电阻一般在几十至几百欧之间，放电电流较大，其放电功率会远远超出其额定功率，导致电阻R1或者开关管IGBT发热烧毁。为此，需要逻辑控制电路有效的保证放电电路处于关闭状态。

下面具体阐述和分析每种情况执行的条件：

如图3所示，所述主动放电逻辑电路包括一个或门逻辑电路、第一与门逻辑电路和第二与门逻辑电路，所述或门逻辑电路输出端与第一与门逻辑电路输入端相连，所述第一与门逻辑电路输出端与第二与门逻辑电路输入端相连。

所述或门逻辑电路输入端分别为主动放电指令和母线电压超过限制主动放电标志，所述第一与门逻辑电路输入端信号为逆变器不使能信号，所述第二与门逻辑电路输入端信号为主动放电使能信号。

图3主动放电逻辑电路图中描述了主动放电的4个约束条件。条件1是停止逆变器使能信号即图中的逆变器不使能信号,这个是主动放电电路工作的必要条件，主动放电必须是在逆变器关断，停止工作的情况下进行，这样保证了放电回路不会在正常功率驱动时工作，确保主动放电电路的安全可靠工作；条件2是主动放电指令，该指令是在车辆正常安全停机时，需要泄放薄膜电容中的能量，整车会向逆变器发出放电请求，逆变器发出放电指令，执行正常放电功能；条件3是超过系统设定的母线电压阈值时，逆变器会发出一个主动放电标志，快速及时泄放母线的高压；条件4是主动放电使能信号，这是一个总控信号，在需要主动放电电路工作的情况下使能放电电路，在不需要主动放电电路工作的情况下，彻底关闭放电电路。

图4-6中，主动放电逻辑电路中的1表示对应横线上标注的条件满足要求；0表示横线上标注的条件不满足要求。

如图4所示，车辆正常停机时，条件1按照正常驱动控制逻辑应置1，电池包高压也会切断，只有薄膜电容中存储的能量；为完成能量泄放，主动放电指令条件2置为1；要满足条件3，母线电压要超过打开主动放电设置的阈值电压，而通常设定的阈值电压要高于正常工作时的母线电压，一般都在100V以上，所以条件3此种工况应置为0；条件4主动放电使能会处于正常使能状态，应置1；所以，在车辆正常停机时，依据上述条件分析判断，主动放电逻辑电路会输出主动放电开关驱动信号，执行正常的放电功能。

如图5所示，当车辆出现严重故障时，会触发逆变器使能关断，条件1应置1；在故障模式下，整车的主动放电请求一般通过CAN总线向逆变器发出，但传输周期在几十至上百毫秒，逆变器不会立即进入主动放电模式，条件2应置0；逆变器的关断，由于高速的永磁电机电感的蓄能，能量回馈至母线，母线电压急剧上升，当上升的电压超过设定的阈值，条件3应置1，其中阈值一般设定在电池包最高电压与逆变器最高耐压之间；条件4主动放电使能会处于正常使能状态，应置1；所以，在出现故障关断逆变器时，如果母线电压超过设定阈值，依据上述条件分析判断，主动放电逻辑电路会输出主动放电开关驱动信号，执行正常的放电功能，降至逆变器承受的安全电压范围之内。

如果车辆出现故障时，在故障模式下，整车的主动放电请求一般通过CAN总线向逆变器发出，但传输周期在几十至上百毫秒，逆变器不会立即进入主动放电模式，条件2应置0；逆变器的关断，由于高速的永磁电机电感的蓄能，能量回馈至母线，母线电压急剧上升，当上升的电压未超过设定的阈值，条件3应置0，经过或门逻辑电路输出为0，再经过第一与门逻辑电路和第二与门逻辑电路之后，依然为0，因此，经过主动放电逻辑电路后，不会发出主动放电开关驱动信号。

如图6所示，为防止主动放电电路非正常打开，比如当车辆自由滑坡或者高速空挡的情况下，逆变器停止驱动，条件1置1；永磁同步电机高速下的反电动势在母线产生的直流电压如果超过打开主动放电母线电压阈值会时条件2与条件3都会置为1，此种情况下，唯一可以通过条件4关断主动放电使能，置条件4为0，才可以保证主动放电逻辑电路不会打开主动放电开关驱动信号。而此时的能量可由常规放电电阻R2缓慢消耗，其阻值一般在几百KΩ，能够承受直流反电动势的长期加载，从而保证了主动放电电路的安全可靠。

以上所述之具体实施方式为本发明的较佳实施方式，并非以此限定本发明的具体实施范围，本发明的范围包括并不限于本具体实施方式，凡依照本发明所作的等效变化均在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.电动车电机控制器主动放电控制电路，其特征在于：包括主动放电逻辑电路、放电电路、母线电容、功率逆变电路、电机控制器，所述主动放电逻辑电路发出主动放电开关驱动信号，控制所述放电电路，母线电源输出端分别与所述放电电路输入端和母线电容输入端相连，所述功率逆变电路输入端与所述放电电路输出端和母线电容输出端相连，所述功率逆变电路输出端与所述电机控制器输入端相连，主动放电指令、母线电压超过限制主动放电标志和逆变器不使能信号由逆变器发出，主动放电使能信号为一个总控信号，所述主动放电逻辑电路包括一个或门逻辑电路、第一与门逻辑电路和第二与门逻辑电路，所述或门逻辑电路输出端与第一与门逻辑电路输入端相连，所述第一与门逻辑电路输出端与第二与门逻辑电路输入端相连，所述或门逻辑电路输入端分别为主动放电指令和母线电压超过限制主动放电标志，所述第一与门逻辑电路输入端信号为逆变器不使能信号，所述第二与门逻辑电路输入端信号为主动放电使能信号。

2.根据权利要求1所述的电动车电机控制器主动放电控制电路，其特征在于：当车辆正常停机时，逆变器发出主动放电指令和逆变器不使能信号，总控制器发出主动放电使能信号，经过主动放电逻辑电路后，发出主动放电开关驱动信号，驱动放电电路放电。

3.根据权利要求1所述的电动车电机控制器主动放电控制电路，其特征在于：当车辆出现故障时，触发逆变器使能关断，逆变器发出逆变器不使能信号，当母线电压超过设定阀值，逆变器发出母线电压超过限制主动放电标志，总控制器发出主动放电使能信号，经过主动放电逻辑电路后，发出主动放电开关驱动信号，驱动放电电路放电。

4.根据权利要求1所述的电动车电机控制器主动放电控制电路，其特征在于：当车辆出现故障时，触发逆变器使能关断，逆变器发出逆变器不使能信号，当母线电压未超过设定阀值，逆变器不会发出母线电压超过限制主动放电标志，总控制器发出主动放电使能信号，经过主动放电逻辑电路后，不会发出主动放电开关驱动信号。

5.根据权利要求1所述的电动车电机控制器主动放电控制电路，其特征在于：当车辆高速滑坡或高速空挡时，逆变器停止，发出逆变器不使能信号，当母线电压未超过设定阀值，逆变器不会发出母线电压超过限制主动放电标志，总控制器不会发出主动放电使能信号，经过主动放电逻辑电路后，不会发出主动放电开关驱动信号。

6.根据权利要求1-5任一项所述的电动车电机控制器主动放电控制电路，其特征在于：所述放电电路包括电阻R1、电阻R2和开关管IGBT，所述电阻R1和开关管IGBT串联，然后与电阻R2并联在母线输出端。