CN108016318A - 一种电动汽车母线电容主动放电的方法 - Google Patents

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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
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    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption

Abstract

本发明公开了一种电动汽车母线电容主动放电的方法，包括以下步骤：电动汽车停止工作，整车控制器执行断路指令，将高压电池与电机控制器断开连接；电机控制器输出IGBT开关导通指令，两两相对的上桥和下桥IGBT开关交错导通使得母线电容的能量消耗在电机内部及IGBT开关的通断损耗上；电机控制器实时监测母线电容的电压值，并根据电压值的大小控制IGBT开关的导通和关断，并在规定的降压时间内完成母线电容的放电。本发明，使电机整体作用力为零且不会动作，无需增加额外的硬件，不影响电机控制器的体积及使用成本，并在很短的时间内实现母线电容放电，从而保证维修人员的安全。

Description

一种电动汽车母线电容主动放电的方法
技术领域
本发明涉及电动汽车领域，具体涉及一种电动汽车母线电容主动放电的方法。
背景技术
目前，新能源电动汽车需要电池为电机控制器供电，电机控制器内部集成了很大的母线电容，用于稳定电机控制器的母线电压。当整车停止工作的时候，电池与电机控制器断开连接，由于母线电容较大，造成整个控制器仍然处于高电压状态。当整车遇到故障或正常检修的时候，较高的母线电压会对人造成很大的生命危险。因此，对电机控制器采用一定的主动放电方式，在电池与电机控制器断开连接且停机的时候，把母线电容上的高压在短时间内降低到安全范围内，是非常必要的。
常规的主动放电方式有：在母线侧并联制动电阻的方式，该方法增加了电机控制器的体积和使用成本，并且对于不同的电机控制器容量需要匹配不同的制动电阻，同时需要考虑制动电阻的发热情况；其次，还有通过电流闭环方式，在永磁体位置消耗母线电容上的电压，该方式需要准确的转子磁极位置，当转子位置存在偏差的时候，该方式会引起整车误运动。
可见随着电动汽车技术的不断发展，迫切需要一种新型的电动汽车母线电容主动放电方法来解决上述母线电容放电时遇到的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种电动汽车母线电容主动放电的方法，该方法无需增加额外的硬件，不影响主机控制器体积及使用成本高，防止整车误运动并在很短的时间内对电容进行放电，从而保证维修人员的安全。
为了解决上述问题，本发明提供了一种电动汽车母线电容主动放电的方法，包括以下步骤：
电动汽车停止工作，整车控制器执行断路指令，将高压电池与电机控制器断开连接；
电机控制器输出IGBT开关导通指令，两两相对的上桥和下桥IGBT开关交错导通使得母线电容的能量消耗在电机内部及IGBT开关的通断损耗上；
电机控制器实时监测母线电容的电压值，并根据电压值的大小控制IGBT开关的导通和关断，并在规定的降压时间内完成母线电容的放电。
优选地，所述电机控制器监控母线电容的电压值，并根据电压值的大小来控制IGBT开关的导通和关断，并在规定的降压时间内完成母线电容的放电，包括以下步骤：
当母线电容的电压在规定的降压时间内下降至安全电压范围内时，电机控制器停止输出IGBT开关导通指令，并进行低压安全提示；
当母线电容的电压在规定的降压时间内没有下降至安全电压范围时，电机控制器输出放电超时报警信号，并进行高压危险提示。
优选地，所述上桥IGBT开关依次设有第一、二、三IGBT开关，所述下桥IGBT开关依次设有第四、五、六GBT开关，且所述电机为三相电机。
优选地，所述电机控制器输出IGBT开关导通指令，两两相对的上桥和下桥IGBT开关交错导通使得母线电容的能量消耗在电机内部及IGBT开关的通断损耗上，包括以下步骤：
第一IGBT开关与第五IGBT开关导通，产生第一电流，第二IGBT开关与第四IGBT开关导通，产生第二电流；
第二IGBT开关与第六IGBT开关导通，产生第三电流，第三IGBT开关与第五IGBT开关导通，产生第四电流；
第三IGBT开关与第四IGBT开关导通，产生第五电流，第一IGBT开关与第六IGBT开关导通，产生第六电流。
优选地，所述第一电流与第二电流、第三电流与第四电流、第五电流与第六电流均是电流值相等且方向相反。
优选地，所述第一、二、三、四、五、六IGBT开关的导通时间相同，导通次数相同。
优选地，所述降压时间为0-50ms。
优选地，所述安全电压为0-36V。
优选地，所述上桥和下桥IGBT开关均为四个，所述电机为四相电机。
本发明，使电机整体作用力为零且不会动作，无需增加额外的硬件，不影响电机控制器的体积及使用成本，并在很短的时间内实现母线电容放电，从而保证维修人员的安全。
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，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的驱动电路图；
图2为本发明的主动放电流程示意图一；
图3为本发明的主动放电流程示意图二；
图4为本发明的主动放电流程示意图三
图5为本发明的电流矢量图。
附图标号
1.高压电池 2.母线电容
31.上桥IGBT开关 32.下桥IGBT开关 4.电机
具体实施方式
为了使本发明的有益效果更为明显易懂，下面结合附图对本发明的技术方案进行详细的说明。
在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施。因此本发明不受下面公开的具体实施方式的限制。
如图1所示的驱动电路图，高压电池1对电机控制器的供电可以通过整车控制器实现通断控制，电机控制器内部集成有母线电容2，母线电容2两端具有较高的会对人造成很大的生命危险的母线电压；上桥IGBT开关31依次设有第一IGBT开关VT1、第二IGBT开关VT2、第三IGBT开关VT3，下桥IGBT开关依次设有第四IGBT开关VT4、第五IGBT开关VT5、第六IGBT开关VT6，电机4为三相电机。
如图2所示，电动汽车母线电容主动放电的方法包括以下步骤：
步骤S11：电动汽车停止工作，整车控制器执行断路指令，将高压电池与电机控制器断开连接；
电动汽车停止工作的原因可以是驾驶员主动停车，也可以是电动汽车出现故障导致，在电动汽车停止工作时，断开高压电池和电机控制器的连接，可以减少高压电池的电量流失以及避免维修人员在接触电机控制器时引发的高压作业的危险。
步骤S12：电机控制器输出IGBT开关导通指令，两两相对的上桥和下桥IGBT开关交错导通使得母线电容的能量消耗在电机内部及IGBT开关的通断损耗上；
两两相对的上桥和下桥IGBT开关包括三种对应方式：第一IGBT开关和第二IGBT开关分别与第四GBT开关和第五IGBT开关相对；第二IGBT开关和第三IGBT开关分别与第五GBT开关和第六IGBT开关相对；第一IGBT开关和第三IGBT开关分别与第四GBT开关和第六IGBT开关相对。第一、二、三、四、五、六IGBT开关的导通次数相同，从而保证六个IGBT开关在工作中实现分布散热的效果。
步骤S13：电机控制器实时监测母线电容的电压值，并根据电压值的大小控制IGBT开关的导通和关断，并在规定的降压时间内完成母线电容的放电。
其中，母线电容在放电过程中规定的降压时间为0-50ms。
如图3所示，步骤S12中的电机控制器输出IGBT开关导通指令，两两相对的上桥和下桥IGBT开关交错导通使得母线电容的能量消耗在电机内部及IGBT开关的通断损耗上，具体包括以下步骤：
步骤S121：第一IGBT开关与第五IGBT开关导通，产生第一电流，第二IGBT开关与第四IGBT开关导通，产生第二电流；
步骤S122：第二IGBT开关与第六IGBT开关导通，产生第三电流，第三IGBT开关与第五IGBT开关导通，产生第四电流；
步骤S123：第三IGBT开关与第四IGBT开关导通，产生第五电流，第一IGBT开关与第六IGBT开关导通，产生第六电流。
其中，第一电流与第二电流的电流值相等且方向相反，第三电流与第四电流的电流值相等且方向相反，第五电流与第六电流的电流值相等且方向相反。从而，通过产生正反驱动电流的方式，使电机系统的整体作用力为0，不需要知道转子磁极位置，保证整车不会动作。
如图4所示，步骤S13中的电机控制器实时监测母线电容的电压值，并根据电压值的大小控制IGBT开关的导通和关断，并在规定的降压时间内完成母线电容的放电，具有包括以下步骤：
步骤S131：当母线电容的电压在规定的降压时间内下降至安全电压范围内时，电机控制器停止输出IGBT开关导通指令，并进行低压安全提示；
步骤S132：当母线电容的电压在规定的降压时间内没有下降至安全电压范围时，电机控制器输出放电超时报警信号，并进行高压危险提示。
其中，安全电压为检修人员、驾驶员等相关人员所接触电压的安全范围，安全电压为0-36V。
如图5所示，第一电流为I1，第二电流为I2，第三电流为I3，第四电流为I4，第五电流为I5，第六电流为I6，其中I1与I2反向，I3与I4反向，I5与I6反向，能够保证对电机系统的整体作用力为0，不需要知道转子磁极位置，保证整车不会动作。
电机为四相电机时，上桥和下桥IGBT开关均为四个，且电机控制器控制上桥和下桥IGBT开关导通的指令与三相电机的相似，通过两两相对的上桥和下桥IGBT开关交错导通使得母线电容的能量消耗在电机内部及IGBT开关的通断损耗上，从而实现电动汽车母线电容的放电。
本发明，使电机整体作用力为零且不会动作，无需增加额外的硬件，不影响电机控制器的体积及使用成本，并在很短的时间内实现母线电容放电，从而保证维修人员的安全。
本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人应该得知在本发明的启示下做出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种电动汽车母线电容主动放电的方法，包括以下步骤：
电动汽车停止工作，整车控制器执行断路指令，将高压电池与电机控制器断开连接；
电机控制器输出IGBT开关导通指令，两两相对的上桥和下桥IGBT开关交错导通使得母线电容的能量消耗在电机内部及IGBT开关的通断损耗上；
电机控制器实时监测母线电容的电压值，并根据电压值的大小控制IGBT开关的导通和关断，并在规定的降压时间内完成母线电容的放电。
2.根据权利要求1所述的一种电动汽车母线电容主动放电的方法，其特征在于，所述电机控制器监控母线电容的电压值，并根据电压值的大小来控制IGBT开关的导通和关断，并在规定的降压时间内完成母线电容的放电，包括以下步骤：
当母线电容的电压在规定的降压时间内下降至安全电压范围内时，电机控制器停止输出IGBT开关导通指令，并进行低压安全提示；
当母线电容的电压在规定的降压时间内没有下降至安全电压范围时，电机控制器输出放电超时报警信号，并进行高压危险提示。
3.根据权利要求1所述的一种电动汽车母线电容主动放电的方法，其特征在于，所述上桥IGBT开关依次设有第一、二、三IGBT开关，所述下桥IGBT开关依次设有第四、五、六GBT开关，且所述电机为三相电机。
4.根据权利要求3所述的一种电动汽车母线电容主动放电的方法，其特征在于，所述电机控制器输出IGBT开关导通指令，两两相对的上桥和下桥IGBT开关交错导通使得母线电容的能量消耗在电机内部及IGBT开关的通断损耗上，包括以下步骤：
第一IGBT开关与第五IGBT开关导通，产生第一电流，第二IGBT开关与第四IGBT开关导通，产生第二电流；
第二IGBT开关与第六IGBT开关导通，产生第三电流，第三IGBT开关与第五IGBT开关导通，产生第四电流；
第三IGBT开关与第四IGBT开关导通，产生第五电流，第一IGBT开关与第六IGBT开关导通，产生第六电流。
5.根据权利要求4所述的一种电动汽车母线电容主动放电的方法，其特征在于，所述第一电流与第二电流、第三电流与第四电流、第五电流与第六电流均是电流值相等且方向相反。
6.根据权利要求3所述的一种电动汽车母线电容主动放电的方法，其特征在于，所述第一、二、三、四、五、六IGBT开关的导通次数相同。
7.根据权利要求1所述的一种电动汽车母线电容主动放电的方法，其特征在于，所述降压时间为0-50ms。
8.根据权利要求2所述的一种电动汽车母线电容主动放电的方法，其特征在于，所述安全电压为0-36V。
9.根据权利要求1所述的一种电动汽车母线电容主动放电的方法，其特征在于，所述上桥和下桥IGBT开关均为四个，所述电机为四相电机。
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