CN112737299A - 一种电动汽车的逆变器上高压的保护方法、装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电动汽车的逆变器上高压的保护方法、装置及系统，属于电动汽车领域。保护方法包括：S101：当电动汽车上电启动时，判断电动汽车是否符合预设条件，若符合，执行S102；预设条件包括：保护电路发生故障，以及电机的转速小于转速阈值；S102：屏蔽逆变器、电机、电池和保护电路中各硬件的过压请求；S103：将逆变器中的功率开关管对应的开关信号设置为全开状态；S104：判断逆变器两端的电压值是否在预设的电压范围内，如果是，执行S105；S105：恢复对各硬件的过压请求。本发明可以在保护电路发生故障的情况下，尽量保护逆变器，防止逆变器中的功率开关管和二极管等元件被损坏。

Description

一种电动汽车的逆变器上高压的保护方法、装置及系统

技术领域

本发明涉及电动汽车领域，特别涉及一种电动汽车的逆变器上高压保护方法、装置及系统。

背景技术

随着新能源汽车行业的快速发展，越来越多的纯电动汽车和插电混合动力汽车走向消费者生活中。这些电动汽车逆变器上高压时需要采取保护措施，即电动汽车上电启动时需要对逆变器采取保护措施。

目前常用的电动汽车逆变器上高压保护电路的电路图如图1所示，该电路中包括电池、保险丝、正极继电器、负极继电器、预充电继电器、预充电电阻、电容、逆变器和电机，其中，逆变器包括6个功率开关管和6个二级管。正常情况下，当汽车上电启动时，图1中的逆变器状态通常如图2所示的下三管短路状态，此时三相桥式逆变器的下桥臂中的功率开关管S2、S4、S6接通，上桥臂中的功率开关管S1、S3、S5断开，使三相交流电机PSM(Three-phaseAC motor)的三相绕组之间形成短路。参考图1所示，上电启动时需要先闭合预充电继电器和负极继电器，断开正极继电器，给电容预充电；当电容两端的电压达到预设电压值时，断开预充电继电器，并闭合正极继电器，这样可以使母线电压较缓上升，避免母线过压。

但是，如果电池管理系统控制器硬件失效、继电器发生故障、或者继电器控制策略出现问题等电动汽车启动异常情况下，可能会导致预充电电阻不能正常接入逆变器上高压保护电路中，当直接闭合正极继电器和负极继电器时，由于母线上存在寄生电感等原因，可能会导致母线电压急剧上升。这样产生的瞬时高压几乎全部由图2中的上半桥二极管和功率开关管承担，瞬时高压可能会击穿二极管或功率开关管，导致上下桥直通，损坏逆变器。

发明内容

本发明提供了一种电动汽车的逆变器上高压的保护方法、装置及系统，以实现在电动汽车启动异常情况下，提高对逆变器的保护。

为实现上述目的，本发明提供了一种电动汽车的逆变器上高压的保护方法，所述逆变器分别连接一电机和一电池，所述电池用于对所述逆变器上高压，所述逆变器与所述电池之间还连接一保护电路，所述保护电路用于对所述逆变器进行上高压预充保护；

所述上高压的保护方法包括：

S101：当电动汽车上电启动时，判断所述电动汽车是否符合预设条件，若符合，则执行S102；其中，所述预设条件包括：所述保护电路发生故障，以及所述电机的转速小于转速阈值；

S102：屏蔽所述逆变器、所述电机、所述电池和所述保护电路中各硬件的过压请求；

S103：将所述逆变器中的功率开关管对应的开关信号设置为全开状态；

S104：判断所述逆变器两端的电压值是否在预设的电压范围内，如果是，执行S105；

S105：恢复对所述各硬件的过压请求。

可选的，判断所述保护电路是否发生故障的步骤，具体包括：

判断所述逆变器两端的电压变化率是否大于变化率阈值，如果是，则判定所述保护电路发生故障；如果否，则判定所述保护电路未发生故障。

可选的，所述预设条件还包括预设的IO接口诊断通过，所述IO接口用于传递控制信号，所述IO接口包括第一接口和第二接口；

判断所述预设的IO接口是否诊断通过的步骤，具体包括：

将所述第一接口设置为高电平；

回读所述第二接口回传的第一信号；

判断所述第一信号是否为高电平，如果是，则将所述第一接口设置为低电平；如果否，则判定所述预设的IO接口诊断不通过；

回读所述第二接口回传的第二信号；

判断所述第二信号是否为低电平，如果是，则判定所述预设的IO接口诊断通过；如果否，则判定所述预设的IO接口诊断不通过。

可选的，所述预设条件还包括所述逆变器的两端无过流、短路或电压为零的情况。

本发明还提供了一种电动汽车的逆变器上高压的保护装置，所述逆变器分别连接一电机和一电池，所述电池用于对所述逆变器上高压，所述逆变器与所述电池之间还连接一保护电路，所述保护电路用于对所述逆变器进行上高压预充保护；

所述上高压保护的保护装置包括第一判断模块、屏蔽模块、设置模块、第二判断模块和恢复模块；

所述第一判断模块用于，当电动汽车上电启动时，判断所述电动汽车是否符合预设条件，若符合，所述屏蔽模块用于屏蔽所述逆变器、所述负载、所述电池和所述保护电路中各硬件的过压请求；其中，所述预设条件包括：所述保护电路发生故障，以及所述电机的转速小于转速阈值；

所述设置模块用于，将所述逆变器中的功率开关管对应的开关信号设置为全开状态；

所述第二判断模块用于，判断所述逆变器两端的电压值是否在预设的电压范围内，如果是，所述恢复模块用于恢复对所述各硬件的过压请求。

可选的，所述第一判断模块具体用于：

判断所述逆变器两端的电压变化率是否大于变化率阈值，如果是，则判定所述保护电路发生故障；如果否，则判定所述保护电路未发生故障。

可选的，所述预设条件还包括预设的IO接口诊断通过，所述IO接口用于传递控制信号，所述IO接口包括第一接口和第二接口；

所述第一判断模块还用于：

将所述第一接口设置为高电平；

回读所述第二接口回传的第一信号；

判断所述第一信号是否为高电平，如果是，则将所述第一接口设置为低电平；如果否，则判定所述预设的IO接口诊断不通过；

回读所述第二接口回传的第二信号；

判断所述第二信号是否为低电平，如果是，则判定所述预设的IO接口诊断通过；如果否，则判定所述预设的IO接口诊断不通过。

本发明还提供了一种电动汽车的逆变器上高压的保护系统，所述逆变器分别连接一电机和一电池，所述电池用于对所述逆变器上高压，所述逆变器与所述电池之间还连接一保护电路，所述保护电路用于对所述逆变器进行上高压预充保护；所述保护系统包括电池管理系统控制器、主控芯片、可编程逻辑芯片、驱动芯片和所述保护电路；

所述主控芯片分别与所述电池管理系统控制器、所述可编程逻辑芯片和所述保护电路连接；所述可编程逻辑芯片与所述驱动芯片连接；所述驱动芯片与所述逆变器连接；

所述主控芯片用于执行所述S101、所述S103和所述S104；

所述可编程逻辑芯片用于执行所述S102和所述S105；

所述电池管理系统控制器用于控制所述电池与所述逆变器的连通和断开。

可选的，所述预设条件还包括预设的IO接口诊断通过，所述IO接口用于传递控制信号，所述IO接口包括第一接口和第二接口；

所述主控芯片还用于：

将所述第一接口设置为高电平；

回读所述第二接口回传的第一信号；

判断所述第一信号是否为高电平，如果是，则将所述第一接口设置为低电平；如果否，则判定所述预设的IO接口诊断不通过；

回读所述第二接口回传的第二信号；

判断所述第二信号是否为低电平，如果是，则判定所述预设的IO接口诊断通过；如果否，则判定所述预设的IO接口诊断不通过。

可选的，所述逆变器分别连接一电机和一电池，所述电池用于对所述逆变器上高压，所述逆变器与所述电池之间还连接一保护电路，所述保护电路用于对所述逆变器进行上高压预充保护；所述保护系统包括电池管理系统控制器、主控芯片、驱动芯片和所述保护电路；

所述主控芯片分别与所述电池管理系统控制器、所述驱动芯片和所述保护电路连接；所述驱动芯片与所述逆变器连接；

所述主控芯片用于执行所述S101至所述S105；

所述电池管理系统控制器用于控制所述电池与所述逆变器的连通和断开。

本发明提供的一种电动汽车的逆变器上高压的保护方法、装置及系统，在电动汽车上电启动过时，即在逆变器上高压时，如果电动汽车符合预设条件，预设条件包括保护电路发生故障、以及电机的转速小于转速阈值，则保持逆变器中的功率开关管对应的开关信号一直为全开状态，直至逆变器两端的电压在预设的电压范围内，即电动汽车上电启动完成时才解除对功率开关管的强制断开的限制，恢复对各硬件的过压请求。采用本发明可以在保护电路发生故障的情况下，尽量保护逆变器，防止逆变器中的功率开关管和二极管等元件被损坏。

附图说明

图1是一种电动汽车的逆变器上高压的保护电路的示意图；

图2是一种逆变器下三管短路的示意图；

图3是本发明实施例提供的一种电动汽车的逆变器上高压的保护方法的流程图；

图4是逆变器中的6路功率开关管全开的示意图；

图5是本发明实施例提供的一种逆变器控制板组成示意图；

图6是本发明实施例提供的一种可编程逻辑芯片内部编程逻辑设计示意图；

图7是本发明实施例提供的一种对预设的IO接口进行诊断的流程图；

图8是本发明实施例提供的一种电动汽车的逆变器上高压的保护方法的流程图；

图9是本发明实施例提供的一种状态机跳转时序图；

图10是本发明实施例提供的一种电动汽车的逆变器上高压的保护方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、优点和特征更加清楚，以下结合附图对本发明提出的一种电动汽车的逆变器上高压的保护方法、装置及系统作进一步详细说明。

本发明提供的一种电动汽车的逆变器上高压的保护方法的执行主体可以是主控芯片，也可以是主控芯片与可编程逻辑芯片的组合，主控芯片可以存储电机控制算法并生成功率开关对应的开关信号，本发明提供的一种电动汽车的逆变器上高压的保护方法所采用的保护电路可以为图1所示的电路或者图1拓展的相关电路，逆变器分别连接一电机和一电池，电池用于对逆变器上高压，逆变器与电池之间还连接一保护电路，保护电路用于对逆变器进行上高压预充保护；具体的，保护电路可以包括电容、预充电电阻、正极继电器、预充电继电器、负极继电器和保险丝；以下先以执行主体为主控芯片对电动汽车的逆变器上高压的保护方法进行说明，如图3所示，该保护方法可以包括以下步骤：

S101：当电动汽车上电启动时，判断电动汽车是否符合预设条件，若符合，则执行S102；其中，预设条件包括：保护电路发生故障，以及电机的转速小于转速阈值。

当电动汽车上电启动时，电动汽车的逆变器上高压的保护系统中的电池管理系统控制器需要控制保护电路中的继电器进行断开或闭合，如果电池管理系统控制器硬件失效、继电器发生故障、继电器控制策略出现问题或者预充电电阻出现故障等电动汽车启动异常情况下，会导致预充电电阻不能正常接入保护电路中，即保护电路发生故障，这时，电池管理系统可以向主控芯片发送故障信号，主控芯片接收到该故障信号后确认保护电路发生故障。与此同时，主控芯片可以通过转速测量元件测量电机的转速，然后判断电极的转速是否小于转速阈值，其中，转速阈值的数值通常很小。如果保护电路发生故障，以及电机的转速小于转速阈值，则执行S102；如果保护电路未发生故障，以及电机的转速小于转速阈值，则采用图2所示的电路，即采用逆变器下三管短路的方式对逆变器进行上高压；在其它情况下，则结束本次上电启动。

S102：屏蔽逆变器、电机、电池和保护电路中各硬件的过压请求。

在本步骤中，主控芯片接收到逆变器、电机、电池和保护电路中各硬件的过压请求信号时，可以不改变当前的电路状态，以此屏蔽各硬件的过压请求。

S103：将逆变器中的功率开关管对应的开关信号设置为全开状态。

如图4所示，主控芯片可以将逆变器中的6个功率开关管S1-S6对应的开关信号均设置为断开状态，这时三相电机PSM的三相电流如图中的箭头所示，三相电流可能回流至电容中或电池中，由于此时电动电机的转速较小，所以回流的三相电流比较小。

S104：判断逆变器两端的电压值是否在预设的电压范围内，如果是，执行S105；如果否，则保持S103的状态。

当逆变器两端的电压在预设的电压范围内，即电容两端的电压在预设的电压范围内时，表示逆变器上高压的过程可以结束，需要执行步骤S105；如果逆变器两端的电压小于预设的电压范围，表示逆变器两端的电压需要继续增加。主控芯片可以通过电压测量元件检测逆变器两端的电压值，以便监测电容两端的电压值。

S105：恢复对各硬件的过压请求。

当逆变器和电容两端的电压值接近电池电压或达到电池电压的预设比率时，表明逆变器上高压的过程可以结束，如果电池继续对电容充电，可能导致电容过压损坏，所以此时主控芯片需要恢复对各硬件的过压请求，以便保护这些硬件。

上述步骤S102与步骤S103的执行顺序可以对调或并行处理。参考图5所示，当执行主体是主控芯片与可编程逻辑芯片的组合时，主控芯片执行上述步骤S101、S103和S104，编程逻辑芯片执行上述步骤S102和S105。

本发明提供的一种电动汽车的逆变器上高压的保护方法，在电动汽车上电启动过时，即在逆变器上高压时，如果电动汽车符合预设条件，预设条件包括保护电路发生故障、以及电机的转速小于转速阈值，则保持逆变器中的功率开关管对应的开关信号一直为全开状态，直至逆变器两端的电压在预设的电压范围内，即电动汽车上电启动完成时才解除对功率开关管的强制断开的限制，恢复对各硬件的过压请求。采用本发明可以在保护电路发生故障的情况下，尽量保护逆变器，防止逆变器中的功率开关管和二极管等元件被损坏。

可选的，判断保护电路是否发生故障的步骤，具体包括：判断逆变器两端的电压变化率是否大于变化率阈值，如果是，则判定保护电路发生故障；如果否，则判定保护电路未发生故障。

主控芯片可以根据不同时刻以及不同时刻对应的电压值计算电压变化率，如果电压变化率大于变化率阈值，表示保护电路发生故障，例如，保护电路中的预充电电阻出现故障而不能正常接入保护电路中；如果电压变化率小于或等于变化率阈值，则判定保护电路未发生故障。

本发明实施例提供的方案中，通过判断逆变器两端的电压变化率来判定保护电路是否发生故障，这样可以简化本方案的实现过程。

可选的，预设条件还包括预设的IO接口诊断通过，所述IO接口用于传递控制信号，所述IO接口包括第一接口和第二接口；判断预设的IO接口是否诊断通过的步骤，具体包括：将第一接口设置为高电平；回读第二接口回传的第一信号；判断第一信号是否为高电平，如果是，则将第一接口设置为低电平；如果否，则判定预设的IO接口诊断不通过；回读第二接口回传的第二信号；判断第二信号是否为低电平，如果是，则判定预设的IO接口诊断通过；如果否，则判定预设的IO接口诊断不通过。

如图5所示，预设的IO接口的名称可以为Do-Pin和Dia-Pin，Do-Pin为第一接口，Dia-Pin为第二接口，主控芯片上的第一接口和可编程逻辑芯片上的第一接口连接，主控芯片上的第二接口和可编程逻辑芯片上的第二接口连接。如图7所示，为本发明实施例提供的一种主控芯片判断预设的IO接口是否诊断通过的流程图，包括以下步骤：

将第一接口设置为高电平；

回读第二接口回传的第一信号；

判断第一信号是否为高电平，如果是，则将第一接口设置为低电平，并判定预设的IO接口为高电平时诊断通过；如果否，则判定预设的IO接口诊断不通过，即请求进入故障状态；

回读第二接口回传的第二信号；

判断第二信号是否为低电平，如果是，则判定预设的IO接口为低电平时诊断通过，然后判定预设的IO接口诊断通过；如果否，则判定预设的IO接口诊断不通过，即请求进入故障状态。

本发明实施例提供的方案中，主控芯片、可编程逻辑芯片和驱动芯片之间的通信接口可以参考图5所示进行连接，图中的HW Fault表示逆变器、电机、电池和保护电路中各硬件对应的故障信号；U_H、U_L、V_H、V_L、W_H、W_L表示逆变器中的6个功率开关管对应的6路开关信号；Do-Pin和Dia-Pin对应主控芯片和可编程逻辑芯片的2对IO接口，考虑到IO接口传输信号具有实时性，因此本实施例通过IO接口实现主控芯片与可编程逻辑芯片的高压状态信息交互。其中，Do-Pin接口可以用来传递逆变器和电容对应的控制信号，该控制信号用于控制逆变器和电容上高压的启动和停止；Dia-Pin接口主要是用来诊断Do-Pin的传输是否正常。

可选的，所述预设条件还包括逆变器的两端无过流、短路或电压为零的情况。

主控芯片上电自检之后，可以通过硬件接口读取可编程逻辑芯片中存储的故障信息，这些故障信息包括逆变器的两端无过流、短路或电压为零等情况。因为出现这些故障信息时逆变器不能上电成功，如果强制上电可能会损坏电动汽车的电路。

相对于图3所示的一种电动汽车的逆变器上高压的保护方法的流程图，图8为本发明提供的一种电动汽车的逆变器上高压的保护方法的具体实施例，该流程包括：

主控芯片上电后自检，然后对预设的IO接口进行诊断，诊断通过后进行诊断通过条件置位；

主控芯片同时获取可编程逻辑芯片中存储的故障信息，这些故障信息包括逆变器的两端无过流、短路或电压为零等情况；并检查电机的转速，如果可编程逻辑芯片中无故障信息，并且电机的转速小于预设的转速值，进行相应的置位以记录进度，然后主控芯片拉高第一接口；

再判断预充是否完成；

如果预充完成，拉低第一接口，并恢复对各硬件的过压响应。

图8对应的状态机的跳转时序图如图9所示，主控芯片从休眠状态进入获取可编程逻辑芯片中存储的故障信息的状态，并检测电机的转速，然后对预设的IO进行诊断，诊断通过后拉高预设的IO接口，然后进入预充状态，同时发出can(Controller Area Network，控制器局域网络)报文，请求电池管理系统控制器上高压，预充完成后，拉低预设的IO接口，恢复对各硬件的过压请求，进入待命状态和扭矩控制状态。

本发明提供的一种电动汽车的逆变器上高压的保护方法，在电动汽车上电启动过时，即在逆变器上高压时，如果电动汽车符合预设条件，预设条件包括保护电路发生故障、以及电机的转速小于转速阈值，则保持逆变器中的功率开关管对应的开关信号一直为全开状态，直至逆变器两端的电压在预设的电压范围内，即电动汽车上电启动完成时才解除对功率开关管的强制断开的限制，恢复对各硬件的过压请求。采用本发明可以在保护电路发生故障的情况下，尽量保护逆变器，防止逆变器中的功率开关管和二极管等元件被损坏。

另外，主控芯片可以将本发明提供的逆变器上高压的方法被执行的次数记录在非易失性存储区域中，例如存储在EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory，带电可擦可编程只读存储器)中，当监控到母线电压在电动汽车启动时变化率达到预设阈值，可以认为本发明提供的逆变器上高压的方法被执行一次，这样在电动汽车出现故障时，该记录数据可以作为证据用于参考。

基于与上述一种电动汽车的逆变器上高压的保护方法相同的技术构思，本发明实施例还提供了一种电动汽车的逆变器上高压的保护装置，该保护装置包括第一判断模块、屏蔽模块、设置模块、第二判断模块和恢复模块；

第一判断模块用于，当电动汽车上电启动时，判断电动汽车是否符合预设条件，若符合，屏蔽模块用于屏蔽逆变器、负载、电池和保护电路中各硬件的过压请求；其中，预设条件包括：保护电路发生故障，以及电机的转速小于转速阈值；

设置模块用于，将逆变器中的功率开关管对应的开关信号设置为全开状态；

第二判断模块用于，判断逆变器两端的电压值是否在预设的电压范围内，如果是，恢复模块用于恢复对各硬件的过压请求。

本发明提供的一种电动汽车的逆变器上高压的保护装置，在电动汽车上电启动过时，即在逆变器上高压时，如果电动汽车符合预设条件，预设条件包括保护电路发生故障、以及电机的转速小于转速阈值，则保持逆变器中的功率开关管对应的开关信号一直为全开状态，直至逆变器两端的电压在预设的电压范围内，即电动汽车上电启动完成时才解除对功率开关管的强制断开的限制，恢复对各硬件的过压请求。采用本发明可以在保护电路发生故障的情况下，尽量保护逆变器，防止逆变器中的功率开关管和二极管等元件被损坏。

可选的，第一判断模块具体用于：判断逆变器两端的电压变化率是否大于变化率阈值，如果是，则判定保护电路发生故障；如果否，则判定保护电路未发生故障。

本发明实施例提供的方案中，通过判断逆变器两端的电压变化率来判定保护电路是否发生故障，这样可以简化本方案的实现过程。

可选的，第一判断模块还用于：

将第一接口设置为高电平；

回读第二接口回传的第一信号；

判断第一信号是否为高电平，如果是，则将第一接口设置为低电平；如果否，则判定预设的IO接口诊断不通过；

回读第二接口回传的第二信号；

判断第二信号是否为低电平，如果是，则判定预设的IO接口诊断通过；如果否，则判定预设的IO接口诊断不通过。

本发明实施例提供的方案中，主控芯片、可编程逻辑芯片和驱动芯片之间的通信接口可以参考图5所示进行连接，图中的HW Fault表示逆变器、电机、电池和保护电路中各硬件对应的故障信号；U_H、U_L、V_H、V_L、W_H、W_L表示逆变器中的6个功率开关管对应的6路开关信号；Do-Pin和Dia-Pin对应主控芯片和可编程逻辑芯片的2对IO接口，考虑到IO接口传输信号具有实时性，因此本实施例通过IO接口实现主控芯片与可编程逻辑芯片的高压状态信息交互。其中，Do-Pin接口可以用来传递逆变器和电容对应的控制信号，该控制信号用于控制逆变器和电容上高压的启动和停止；Dia-Pin接口主要是用来诊断Do-Pin的传输是否正常。对预设的IO接口的诊断过程参见图7所示。

基于与上述一种电动汽车的逆变器上高压的保护方法相同的技术构思，本发明实施例还提供了一种电动汽车的逆变器上高压的保护系统，该保护系统包括电池管理系统控制器、主控芯片、可编程逻辑芯片、驱动芯片和所述保护电路，参考图4和图5所示，所主控芯片分别与电池管理系统控制器、可编程逻辑芯片和保护电路连接；可编程逻辑芯片与驱动芯片连接；驱动芯片与逆变器连接；主控芯片用于执行上述步骤S101、S103和S104；可编程逻辑芯片用于执行上述步骤S102和S105；电池管理系统控制器用于控制电池与逆变器的连通和断开。

本发明提供的一种电动汽车的逆变器上高压的保护系统，在电动汽车上电启动过时，即在逆变器上高压时，如果电动汽车符合预设条件，预设条件包括保护电路发生故障、以及电机的转速小于转速阈值，则保持逆变器中的功率开关管对应的开关信号一直为全开状态，直至逆变器两端的电压在预设的电压范围内，即电动汽车上电启动完成时才解除对功率开关管的强制断开的限制，恢复对各硬件的过压请求。采用本发明可以在保护电路发生故障的情况下，尽量保护逆变器，防止逆变器中的功率开关管和二极管等元件被损坏。

可选的，所述预设条件还包括预设的IO接口诊断通过，所述IO接口用于传递控制信号，所述IO接口包括第一接口和第二接口；

主控芯片还用于：

将第一接口设置为高电平；

回读第二接口回传的第一信号；

判断第一信号是否为高电平，如果是，则将第一接口设置为低电平；如果否，则判定预设的IO接口诊断不通过；

回读第二接口回传的第二信号；

判断第二信号是否为低电平，如果是，则判定预设的IO接口诊断通过；如果否，则判定预设的IO接口诊断不通过。

可编程逻辑芯片的内部编程逻辑设计可以如图6所示，图中的HW Fault表示各硬件的故障信息，OverHv Fault表示过压请求，Do-Pin和Dia-Pin是2对预设的IO接口及相应的预充电控制信号，&表示逻辑与的关系，Protection Method表示保护方法。可编程逻辑芯片在Do-Pin电平为高时应该屏蔽过压信号，即各硬件过压发生时，不再响应下三管短路请求，保持如图4所示的全开路状态。当预充上高压完成，不再有无预充风险时，主控芯片将Do-Pin复位为低电平，可编程逻辑芯片恢复对各硬件过压的下三管短路响应。

因为有些逆变器产品不采用可编程逻辑芯片，即图5中只有主控芯片和驱动芯片，主控制芯片负责硬件过压诊断，同时直接输出对驱动电路的六路开关信号，不再需要设计IO接口与可编程逻辑芯片进行通信。本发明还提供了一种电动汽车的逆变器上高压的保护系统，逆变器分别连接一电机和一电池，电池用于对逆变器上高压，逆变器与电池之间还连接一保护电路，保护电路用于对逆变器进行上高压预充保护；保护系统包括电池管理系统控制器、主控芯片、驱动芯片和保护电路；主控芯片分别与电池管理系统控制器、驱动芯片和保护电路连接；驱动芯片与逆变器连接；主控芯片用于执行上述步骤S101至S105；电池管理系统控制器用于控制电池与逆变器的连通和断开。

如图10所示，当执行主体只有主控芯片时，逆变器上高压的流程包括：

主控芯片上电后自检，同时判断是否无故障信息，并检查电机的转速，如果无故障信息，并且电机的转速小于预设的转速值，主控芯片屏蔽各硬件的过压请求；

再判断预充是否完成；

如果预充完成，恢复对各硬件的过压响应。

本发明提供的一种电动汽车的逆变器上高压的保护系统，在电动汽车上电启动过时，即在逆变器上高压时，如果电动汽车符合预设条件，预设条件包括保护电路发生故障、以及电机的转速小于转速阈值，则保持逆变器中的功率开关管对应的开关信号一直为全开状态，直至逆变器两端的电压在预设的电压范围内，即电动汽车上电启动完成时才解除对功率开关管的强制断开的限制，恢复对各硬件的过压请求。采用本发明可以在保护电路发生故障的情况下，尽量保护逆变器，防止逆变器中的功率开关管和二极管等元件被损坏。

可选的，逆变器上电保护电路中的逆变器如图4所示，包括第一功率开关管S1、第二功率开关管S2、第三功率开关管S3、第四功率开关管S4、第五功率开关管S5、第六功率开关管S6、第一反向续流二极管D1、第二反向续流二极管D2、第三反向续流二极管D3、第四反向续流二极管D4、第五反向续流二极管D5、第六反向续流二极管D6；

第一功率开关管S1、第三功率开关管S3、第五功率开关管S5、第一反向续流二极管D1、第三反向续流二极管D3、第五反向续流二极管D5构成逆变器的上桥臂；

第二功率开关管S2、第四功率开关管S4、第六功率开关管S6、第二反向续流二极管D2、第四反向续流二极管D4、第六反向续流二极管D6构成所述逆变器的下桥臂；

电池的正端接逆变器的上桥臂，负端接逆变器的下桥臂；

电容并接在电池的正端、负端之间。

可选的，功率开关管为绝缘栅双极晶体管、功率晶体管、门极可关断晶闸管、功率场效应管、集成门极换流晶闸管或对称门极换流晶闸管。目前大多采用绝缘栅双极晶体管。

综上所述，本发明提供的一种电动汽车的逆变器上高压的保护方法、装置及系统，在电动汽车上电启动过时，即在逆变器上高压时，如果电动汽车符合预设条件，预设条件包括保护电路发生故障、以及电机的转速小于转速阈值，则保持逆变器中的功率开关管对应的开关信号一直为全开状态，直至逆变器两端的电压在预设的电压范围内，即电动汽车上电启动完成时才解除对功率开关管的强制断开的限制，恢复对各硬件的过压请求。采用本发明可以在保护电路发生故障的情况下，尽量保护逆变器，防止逆变器中的功率开关管和二极管等元件被损坏。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种电动汽车的逆变器上高压的保护方法，其特征在于，所述逆变器分别连接一电机和一电池，所述电池用于对所述逆变器上高压，所述逆变器与所述电池之间还连接一保护电路，所述保护电路用于对所述逆变器进行上高压预充保护；

所述上高压的保护方法包括：

S101：当电动汽车上电启动时，判断所述电动汽车是否符合预设条件，若符合，则执行S102；其中，所述预设条件包括：所述保护电路发生故障，以及所述电机的转速小于转速阈值；

S102：屏蔽所述逆变器、所述电机、所述电池和所述保护电路中各硬件的过压请求；

S103：将所述逆变器中的功率开关管对应的开关信号设置为全开状态；

S104：判断所述逆变器两端的电压值是否在预设的电压范围内，如果是，执行S105；

S105：恢复对所述各硬件的过压请求。

2.根据权利要求1所述的一种电动汽车的逆变器上高压的保护方法，其特征在于，判断所述保护电路是否发生故障的步骤，具体包括：

判断所述逆变器两端的电压变化率是否大于变化率阈值，如果是，则判定所述保护电路发生故障；如果否，则判定所述保护电路未发生故障。

3.根据权利要求1所述的一种电动汽车的逆变器上高压的保护方法，其特征在于，所述预设条件还包括预设的IO接口诊断通过，所述IO接口用于传递控制信号，所述IO接口包括第一接口和第二接口；

判断所述预设的IO接口是否诊断通过的步骤，具体包括：

将所述第一接口设置为高电平；

回读所述第二接口回传的第一信号；

判断所述第一信号是否为高电平，如果是，则将所述第一接口设置为低电平；如果否，则判定所述预设的IO接口诊断不通过；

回读所述第二接口回传的第二信号；

判断所述第二信号是否为低电平，如果是，则判定所述预设的IO接口诊断通过；如果否，则判定所述预设的IO接口诊断不通过。

4.根据权利要求1所述的一种电动汽车的逆变器上高压的保护方法，其特征在于，所述预设条件还包括所述逆变器的两端无过流、短路或电压为零的情况。

5.一种电动汽车的逆变器上高压的保护装置，其特征在于，所述逆变器分别连接一电机和一电池，所述电池用于对所述逆变器上高压，所述逆变器与所述电池之间还连接一保护电路，所述保护电路用于对所述逆变器进行上高压预充保护；

所述上高压保护的保护装置包括第一判断模块、屏蔽模块、设置模块、第二判断模块和恢复模块；

所述第一判断模块用于，当电动汽车上电启动时，判断所述电动汽车是否符合预设条件，若符合，所述屏蔽模块用于屏蔽所述逆变器、所述负载、所述电池和所述保护电路中各硬件的过压请求；其中，所述预设条件包括：所述保护电路发生故障，以及所述电机的转速小于转速阈值；

所述设置模块用于，将所述逆变器中的功率开关管对应的开关信号设置为全开状态；

所述第二判断模块用于，判断所述逆变器两端的电压值是否在预设的电压范围内，如果是，所述恢复模块用于恢复对所述各硬件的过压请求。

6.根据权利要求5所述的一种电动汽车的逆变器上高压的保护装置，其特征在于，所述第一判断模块具体用于：

判断所述逆变器两端的电压变化率是否大于变化率阈值，如果是，则判定所述保护电路发生故障；如果否，则判定所述保护电路未发生故障。

7.根据权利要求5所述的一种电动汽车的逆变器上高压的保护装置，其特征在于，所述预设条件还包括预设的IO接口诊断通过，所述IO接口用于传递控制信号，所述IO接口包括第一接口和第二接口；

所述第一判断模块还用于：

将所述第一接口设置为高电平；

回读所述第二接口回传的第一信号；

判断所述第一信号是否为高电平，如果是，则将所述第一接口设置为低电平；如果否，则判定所述预设的IO接口诊断不通过；

回读所述第二接口回传的第二信号；

判断所述第二信号是否为低电平，如果是，则判定所述预设的IO接口诊断通过；如果否，则判定所述预设的IO接口诊断不通过。

8.一种电动汽车的逆变器上高压的保护系统，其特征在于，所述逆变器分别连接一电机和一电池，所述电池用于对所述逆变器上高压，所述逆变器与所述电池之间还连接一保护电路，所述保护电路用于对所述逆变器进行上高压预充保护；所述保护系统包括电池管理系统控制器、主控芯片、可编程逻辑芯片、驱动芯片和所述保护电路；

所述主控芯片分别与所述电池管理系统控制器、所述可编程逻辑芯片和所述保护电路连接；所述可编程逻辑芯片与所述驱动芯片连接；所述驱动芯片与所述逆变器连接；

所述主控芯片用于执行权利要求1中的S101、S103和S104；

所述可编程逻辑芯片用于执行权利要求1中的S102和S105；

所述电池管理系统控制器用于控制所述电池与所述逆变器的连通和断开。

9.根据权利要求8所述的一种电动汽车的逆变器上高压的保护系统，其特征在于，所述预设条件还包括预设的IO接口诊断通过，所述IO接口用于传递控制信号，所述IO接口包括第一接口和第二接口；

所述主控芯片还用于：

将所述第一接口设置为高电平；

回读所述第二接口回传的第一信号；

判断所述第一信号是否为高电平，如果是，则将所述第一接口设置为低电平；如果否，则判定所述预设的IO接口诊断不通过；

回读所述第二接口回传的第二信号；

判断所述第二信号是否为低电平，如果是，则判定所述预设的IO接口诊断通过；如果否，则判定所述预设的IO接口诊断不通过。

10.一种电动汽车的逆变器上高压的保护系统，其特征在于，所述逆变器分别连接一电机和一电池，所述电池用于对所述逆变器上高压，所述逆变器与所述电池之间还连接一保护电路，所述保护电路用于对所述逆变器进行上高压预充保护；所述保护系统包括电池管理系统控制器、主控芯片、驱动芯片和所述保护电路；

所述主控芯片分别与所述电池管理系统控制器、所述驱动芯片和所述保护电路连接；所述驱动芯片与所述逆变器连接；

所述主控芯片用于执行权利要求1中的S101至S105；

所述电池管理系统控制器用于控制所述电池与所述逆变器的连通和断开。

Images