CN111137133B - 电动汽车电驱动系统的保护电路及电动汽车电驱动系统 - Google Patents

Abstract

一种电动汽车电驱动系统的保护电路，其包括：电源控制电路，其用于根据接收到的电驱动系统状态信号控制驱动电路的运行状态；短路控制电路，其用于根据所接收到的电驱动系统状态信号控制整流逆变电路的运行状态；其中，当电驱动系统状态信号为表征系统存在故障的第一状态信号时，电源控制电路配置为关闭驱动电路的电源，从而使得驱动电路处于非运行状态；短路控制电路配置为控制整流逆变电路的相应可控开关闭合，从而使得整流逆变电路的交流端短路。该保护电路结构简单、成本低，其能够在系统发生故障时通过切断驱动电路的供电电源来主动地使得整流逆变电路停止工作，从而使得整流逆变电路所产生的直流电不会流向电池而造成电池过充。

Description

电动汽车电驱动系统的保护电路及电动汽车电驱动系统

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，具体地说，涉及一种电动汽车电驱动系统的保护电路及电动汽车电驱动系统。

背景技术

近几年，电动汽车的生产和销量达到一个爆发期。而随着电动汽车的大量运行，电动汽车电驱动系统也发生过多起安全事故。为了减少安全事故的发生，各电动汽车厂家及电驱动系统制造商一方面通过各种试验加强其可靠性，另一方面通过一些保护电路使电动汽车在发生故障时进行安全保护，从而避免安全事故的发生。

发明内容

本发明提供了一种电动汽车电驱动系统的保护电路，其特征在于，所述保护电路包括：

电源控制电路，其与整流逆变电路的驱动电路连接，用于根据接收到的电驱动系统状态信号控制所述驱动电路的运行状态；

短路控制电路，其与所述整流逆变电路连接，用于根据所接收到的电驱动系统状态信号控制所述整流逆变电路的运行状态；

其中，当所述电驱动系统状态信号为表征系统存在故障的第一状态信号时，

所述电源控制电路配置为关闭所述驱动电路的电源，从而使得所述驱动

电路处于非运行状态；

所述短路控制电路配置为控制所述整流逆变电路的相应可控开关闭合，

从而使得所述整流逆变电路的交流端短路。

根据本发明的一个实施例，所述电源控制电路包括：

电源控制信号生成电路，其用于根据所述电驱动系统状态信号生成第一电源控制信号或第二电源控制信号；

电源开关，其连接在第一驱动电源与驱动电路之间，并与所述电源控制信号生成电路连接，用于根据所述第一电源控制信号或第二电源控制信号断开或导通所述第一驱动电源与驱动电路之间的电连接。

根据本发明的一个实施例，所述电源开关包括继电器，所述继电器的线圈的第一端和第二端分别与第一驱动电源和电源控制信号生成电路连接，第一触点和第二触点分别与所述第一驱动电源和驱动电路连接。

根据本发明的一个实施例，所述短路控制电路包括：

短路控制信号生成电路，其用于根据所述电驱动系统状态信号生成短路控制信号；

短路驱动电路，其连接在所述短路控制信号生成电路与整流逆变电路之间，用于根据所述短路控制信号将所述整流逆变电路的交流端短路。

根据本发明的一个实施例，所述短路驱动电路与所述整流逆变电路的各个下管功率开关连接，用于在所述短路控制信号的控制下将各个下管功率开关闭合，从而将所述整流逆变电路的交流端短路。

根据本发明的一个实施例，所述下管功率开关为IGBT模块。

根据本发明的一个实施例，所述电源控制信号生成电路与短路开关信号生成电路集成在同一控制板中。

根据本发明的一个实施例，所述短路驱动电路与第二驱动电源连接，所述第一驱动电源与第二驱动电源相对独立。

本发明还提供了一种电动汽车电驱动系统，所述系统包括：

第一驱动电源；

驱动电路，其与整流逆变电路连接，用于在所述第一驱动电源提供的电能的驱动下控制所述整流逆变电路的运行状态；

如上任一项所述的保护电路，其连接在所述第一驱动电源与驱动电路之间，用于根据电驱动系统状态信号导通或断开所述第一驱动电源与驱动电路之间的电连接，所述保护电路还与所述驱动电路连接，用于在电驱动系统存在故障时控制所述整流逆变电路的相应可控开关闭合，从而使得所述整流逆变电路的交流端短路。

根据本发明的一个实施例，所述系统还包括：

状态信号生成电路，其与所述保护电路连接，用于根据所述电驱动系统的运行状态生成相应的电驱动系统状态信号并传输至所述保护电路。

本发明所提供的电动汽车电驱动系统中的保护电路结构简单、成本低，其能够在系统发生故障时通过切断驱动电路的供电电源来主动地使得整流逆变电路停止工作，从而使得整流逆变电路所产生的直流电不会流向电池而造成电池过充。

同时，本系统在系统中短路控制电路独立于正常工作时的驱动电路，其能够相对独立地控制整流逆变电路的下管可控开关，从而达到在系统故障时将整流逆变电路的交流端短路的目的。短路控制电路并不会受到驱动电路的影响，其在驱动电路故障时仍能够正常的运行，这样也就提高了系统的可靠性。

此外，本系统中第一驱动电源与第二驱动电源是完全分开的，这样也就可以规避第一驱动电源故障时由于电源异常而导致整流逆变电路不可控的风险。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

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的附图做简单的介绍：

图1是根据本发明一个实施例的电动汽车电驱动系统的结构示意图；

图2是根据本发明一个实施例的电动汽车电驱动系统的具体电路结构示意图。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。

同时，在以下说明中，出于解释的目的而阐述了许多具体细节，以提供对本发明实施例的彻底理解。然而，对本领域的技术人员来说显而易见的是，本发明可以不用这里的具体细节或者所描述的特定方式来实施。

电动汽车在行驶的过程中，若车辆因电驱动系统故障突然停止工作，会导致电机由于自身惯性而仍处于发电状态。此时电机将会作为发电机而向电动汽车的动力电池充电，这可能造成电池过充电，从而损坏电池，甚至引起电池起火，引发重大安全事故。

针对现有技术中所存在的上述问题，本发明提供了一种新的电动汽车电驱动系统的保护电路以及应用该保护电路的电动汽车电驱动系统，该保护电路通过在电动汽车电驱动系统出现故障时将电机所产生的电能迅速释放，从而避免电池过充。

图1示出了本实施例所提供的电动汽车电驱动系统的结构示意图。

如图1所示，本实施例所提供的电动汽车电驱动系统优选地包括：保护电路100、驱动电路103、整流逆变电路104以及第一驱动电源105。其中，驱动电路103与整流逆变电路104连接，其用于在第一驱动电源105所提供的电能的驱动下控制整流逆变电路104的运行状态。

保护电路100包括电源控制电路101和短路控制电路102。电源控制电路101与驱动电路103连接，其能够根据所接收到的电驱动系统状态信号来控制驱动电路103的运行状态，进而控制整流逆变电路104的运行状态。

本实施例中，电驱动系统状态信号优选地由状态信号生成电路(图中未示出)来产生。状态信号生成电路能够根据电驱动系统的运行状态确定电驱动系统是否存在故障，并根据该运行状态来生成相应的电驱动系统状态信号并传输至与之连接的保护电路100。

具体地，如图2所示，本实施例中，电源控制电路101优选地包括电源控制信号生成电路101a和电源开关101b。电源控制信号生成电路101a能够根据电驱动系统状态信号生成第一电源控制信号或是第二电源控制信号。其中，当电驱动系统存在故障时，电源控制信号生成电路101a则会对应生成第一电源控制信号；而当电驱动系统不存在故障时，电源控制信号生成电路101a则会对应生成第二电源控制信号。

电源开关101b连接在第一驱动电源105与驱动电路103之间，并且还与电源控制信号生成电路101a连接。本实施例中，电源开关101b能够根据电源控制信号生成电路101a所传输来的第一电源控制信号或是第二电源信号来相应地断开或导通第一驱动电源105与驱动电路103之间的电连接。

如果电源开关101b所接收到的信号为第二电源控制信号，那么也就表示电驱动系统不存在故障，因此此时电源开关101b会导通第一驱动电源105与驱动电路103之间的电连接。本实施例中，根据实际需要，电源控制信号生成电路101a还可以集成有整流逆变控制功能，其优选地会向驱动电路103输出PWM信号，进而由驱动电路103来根据该PWM信号生成相应的整流逆变信号，以通过该整流逆变信号来控制整流逆变电路104将电池201所提供的直流电转换为相应的交流电来驱动电机202，或是将电机202所生成的交流电转换为相应的直流电来为电池201充电。

而如果电源开关101b所接收到的信号为第一电源控制信号，那么也就表示电驱动系统存在故障，此时电源开关101b将会断开第一驱动电源105与驱动电路103之间的电连接，这样也就可以停止驱动电路103的运行，进而使得整流逆变电路104停止运行。当整流逆变电路104停止运行时，电机202由于惯性而产生的交流电也就无法通过整流逆变电路104传输至电池201，这样也就避免了对池201过充电。

本实施例中，电源开关101b优选地采用继电器来实现。该继电器的线圈的第一端和第二端分别与第一驱动电源105和电源信号生成电路101a连接，其第一触点和第二触点分别与第一驱动电源105和驱动电路103连接。

假设继电器为常开继电器，当电驱动系统存在故障时，电源控制信号生成电路101a所生成的第一电源控制信号优选地为高电平信号。此时由于继电器的线圈两端不存在电压差或是电压差小于其工作电压，因此此时继电器将会处于断开状态，这样也就断开了第一驱动电源105与驱动电路103之间的电连接。而当电驱动系统不存在故障时，电源驱动信号生成电路101a所生成的第二电源控制信号优选地为低电平信号。此时继电器的线圈两端的电压差将会达到其工作电压，这样继电器也就会处于闭合状态，从而将第一驱动电源104与驱动电路103之间的电连接导通。

当然，在本发明的其他实施例中，根据实际需要，电源开关101b还可以采用其他合理器件或是电路来实现，本发明不限于此。

再次如图1所示，本实施例中，短路控制电路102与整流逆变电路104连接，其能够根据所接收到的电驱动系统状态信号来控制整流逆变电路的运行状态。具体地，当接收到的电驱动系统状态信号为表征系统存在故障的第一状态信号时，电源控制电路101配置为关闭驱动电路的电源，从而使得驱动电路103处于非运行状态，而此时短路控制电路102则会控制整流逆变电路104的相应可控开关闭合，从而使得整流逆变电路104的交流端短路。

本实施例中，整流逆变电路104中的各个可控开关优选地采用IGBT模块来实现。当然，在本发明的其他实施例中，上述可控开关还可以采用其他合理器件(例如晶闸管等)来实现，本发明不限于此。

具体地，如图2所示，本实施例中，短路控制电路102优选地包括短路控制信号生成电路102a和短路控制电路102b。其中，短路控制信号生成电路102a能根据电驱动系统状态信号生成短路控制信号，短路驱动电路102b连接在短路控制信号生成电路102a与整流逆变电路104之间，用于根据短路控制信号将整流逆变电路104的交流端短路。

短路驱动电路102b与整流逆变电路104的各个下管功率开关204连接，其能够在短路控制信号的控制下将各个下管功率开关闭合，这样也就将整流逆变电路104的交流端与电池201的负极之间的电连接导通，即将整流逆变电路104的交流端短路。

本实施例中，当接收到的电驱动系统状态信号为表征系统存在故障的第一状态信号时，短路控制信号生成电路102a则会控制短路驱动电路102b将整流逆变电路104的各个下管功率开关204闭合；而当接收到的电驱动系统状态信号为表征系统不存在故障的第二状态信号时，短路控制信号生成电路102a则会控制短路驱动电路102b处于非运行状态，从而由驱动电路103来控制整流逆变电路104的运行状态。

本实施例中，电源控制信号生成电路101a与短路开关信号生成电路102a集成在同一控制板中。

如图2所示，本实施例中，短路驱动电路102b运行时所需要的电能由第二驱动电源203提供。同时，第一驱动电源105与第二驱动电源203优选地相对独立，第一驱动电源105在故障时并不会影响到第二驱动电源203的正常运行。

从上述描述中可以看出，本发明所提供的电动汽车电驱动系统中的保护电路结构简单、成本低，其能够在系统发生故障时通过切断驱动电路的供电电源来主动地使得整流逆变电路停止工作，从而使得整流逆变电路所产生的直流电不会流向电池而造成电池过充。

同时，本系统在系统中短路控制电路独立于正常工作时的驱动电路，其能够相对独立地控制整流逆变电路的下管可控开关，从而达到在系统故障时将整流逆变电路的交流端短路的目的。短路控制电路并不会受到驱动电路的影响，其在驱动电路故障时仍能够正常的运行，这样也就提高了系统的可靠性。

此外，本系统中第一驱动电源与第二驱动电源是完全分开的，这样也就可以规避第一驱动电源故障时由于电源异常而导致整流逆变电路不可控的风险。

应该理解的是，本发明所公开的实施例不限于这里所公开的特定结构或处理步骤，而应当延伸到相关领域的普通技术人员所理解的这些特征的等同替代。还应当理解的是，在此使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而并不意味着限制。

说明书中提到的“一个实施例”或“实施例”意指结合实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，说明书通篇各个地方出现的短语“一个实施例”或“实施例”并不一定均指同一个实施例。

虽然上述示例用于说明本发明在一个或多个应用中的原理，但对于本领域的技术人员来说，在不背离本发明的原理和思想的情况下，明显可以在形式上、用法及实施的细节上作各种修改而不用付出创造性劳动。因此，本发明由所附的权利要求书来限定。

Claims (8)

1.一种电动汽车电驱动系统的保护电路，其特征在于，所述保护电路包括：

电源控制电路，其与整流逆变电路的驱动电路连接，用于根据接收到的电驱动系统状态信号控制所述驱动电路的运行状态；

短路控制电路，其与所述整流逆变电路连接，用于根据所接收到的电驱动系统状态信号控制所述整流逆变电路的运行状态；

其中，当所述电驱动系统状态信号为表征系统存在故障的第一状态信号时，所述电源控制电路配置为关闭所述驱动电路的电源，从而使得所述驱动电路处于非运行状态；所述短路控制电路配置为控制所述整流逆变电路的相应可控开关闭合，从而使得所述整流逆变电路的交流端短路；

所述电源控制电路包括：

电源控制信号生成电路，其用于根据所述电驱动系统状态信号生成第一电源控制信号或第二电源控制信号，当电驱动系统存在故障时，电源控制信号生成电路则会对应生成第一电源控制信号，而当电驱动系统不存在故障时，电源控制信号生成电路则会对应生成第二电源控制信号；

电源开关，其连接在第一驱动电源与驱动电路之间，并与所述电源控制信号生成电路连接，用于根据所述第一电源控制信号或第二电源控制信号断开或导通所述第一驱动电源与驱动电路之间的电连接；

所述电源开关包括继电器，所述继电器的线圈的第一端和第二端分别与第一驱动电源和电源控制信号生成电路连接，第一触点和第二触点分别与所述第一驱动电源和驱动电路连接。

2.如权利要求1所述的保护电路，其特征在于，所述短路控制电路包括：

短路控制信号生成电路，其用于根据所述电驱动系统状态信号生成短路控制信号；

短路驱动电路，其连接在所述短路控制信号生成电路与整流逆变电路之间，用于根据所述短路控制信号将所述整流逆变电路的交流端短路。

3.如权利要求2所述的保护电路，其特征在于，所述短路驱动电路与所述整流逆变电路的各个下管功率开关连接，用于在所述短路控制信号的控制下将各个下管功率开关闭合，从而将所述整流逆变电路的交流端短路。

4.如权利要求3所述的保护电路，其特征在于，所述下管功率开关为IGBT模块。

5.如权利要求2所述的保护电路，其特征在于，所述电源控制信号生成电路与短路开关信号生成电路集成在同一控制板中。

6.如权利要求2～5中任一项所述的保护电路，其特征在于，所述短路驱动电路与第二驱动电源连接，所述第一驱动电源与第二驱动电源相对独立。

7.一种电动汽车电驱动系统，其特征在于，所述系统包括：

第一驱动电源；

驱动电路，其与整流逆变电路连接，用于在所述第一驱动电源提供的电能的驱动下控制所述整流逆变电路的运行状态；

如权利要求1～6中任一项所述的保护电路，其连接在所述第一驱动电源与驱动电路之间，用于根据电驱动系统状态信号导通或断开所述第一驱动电源与驱动电路之间的电连接，所述保护电路还与所述驱动电路连接，用于在电驱动系统存在故障时控制所述整流逆变电路的相应可控开关闭合，从而使得所述整流逆变电路的交流端短路。

8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

状态信号生成电路，其与所述保护电路连接，用于根据所述电驱动系统的运行状态生成相应的电驱动系统状态信号并传输至所述保护电路。

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