CN112838751B - 一种电机控制器的主动泄放电路及其泄放控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明适用电动汽车技术领域，提供了一种电机控制器的主动泄放电路，该电机控制器主动泄放电路的组件包括用于提供母线电压的直流母线电压源、用于稳压的电容、用于将直流电转换为交流电的逆变器、以及电机，其中，直流母线电压源、电容、以及逆变器相互并联，逆变器的接触点与电机的接触点相连，当该电机控制器检测到退电信号时，电机控制器控制电机控制器主动泄放电路对电容进行电荷泄放，从而降低了泄放电路的复杂性和成本，并加速了泄放时间，进而减少了泄放失败的风险。

Description

一种电机控制器的主动泄放电路及其泄放控制方法
技术领域
本发明属于电动汽车技术领域，尤其涉及一种电机控制器的主动泄放电路及其泄放控制方法。
背景技术
随着社会经济的发展和人民生活水平的不断提高，汽车已经成为人们日常生活中重要的代步工具。传统燃油汽车对石油资源需求的增加造成能源枯竭，以及其带来的环境污染问题已日益引起人们的关注。在我国经济发展的现阶段，低碳经济成为我国未来发展的主要方向，在此背景下，电动汽车应运而生，电动汽车在行驶过程中具有无尾气排放、能量效率高、噪声低、可回收利用能量多等优点，电动汽车的发展可有效解决交通能源消耗和环境污染问题。
电机控制器是电动汽车的关键零部件之一，其功能是根据档位、油门、刹车等指令，将动力电池所存储的电能转化为驱动电机所需的电能，来控制电动汽车的启动运行、进退速度、爬坡力度等行驶状态，或者将帮助电动汽车刹车，并将部分刹车能量存储到动力电池中。电机控制器主要包括电容，此电容容量大、电压高，在整车运行完成后电容内还存储着一定的电量，在整车退电时，若不及时将电容的电泄放掉，会对整车和乘客造成安全隐患。
在专利申请号为201810624040.1的发明专利申请文件中，公开了一种可控型电容能量泄放电路，该发明专利的设计方案是在电容上设计一个泄放电路，在需要时通过双向DC-DC变换器将能量供给负载从而将电容能量消耗，然而，此方案有以下缺陷：(1)能量消耗慢，整个泄放时间只能控制到3秒；(2)需要泄放电路，成本偏高；(3)电路结构复杂易坏，且需要占据电机控制器一部分空间。因此，亟需一种新的电机控制器中电容能量泄放方案来克服以上缺陷。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电机控制器的主动泄放电路及其泄放控制方法，旨在解决由于现有技术电容泄放电路的结构复杂、成本高、且电荷能量消耗慢，导致泄放时间长的问题。
一方面，本发明提供了一种电机控制器的主动泄放电路，所述主动泄放电路的组件包括用于提供母线电压的直流母线电压源、用于稳压的电容、用于将直流电转换为交流电的逆变器、以及电机，所述直流母线电压源、所述电容、以及所述逆变器在所述主动泄放电路中相互并联，所述逆变器的接触点与所述电机的接触点相连。
优选地，所述电容为滤波电容。
又一优选地，所述逆变器包括第一IGBT管、第二IGBT管、第三IGBT管、第四IGBT管、第五IGBT管、第六IGBT管，所述第一IGBT管的漏极与所述直流母线电压源的正极相连，所述第一IGBT管的源极与所述第二IGBT管的漏极相连，所述二IGBT管的源极与所述直流母线电压源的负极相连，所述第三IGBT管的漏极与所述直流母线电压源的正极相连，所述第三IGBT管的源极与所述第四IGBT管的漏极相连，所述第四IGBT管的源极与所述直流母线电压源的负极相连，所述第五IGBT管的漏极与所述直流母线电压源的正极相连，所述第五IGBT管的源极与所述第六IGBT管的漏极相连，所述第六IGBT管的源极与所述直流母线电压源的负极相连。
又一优选地，所述电机为三相永磁同步电机。
另一方面，本发明提供了一种电机控制器主动泄放电路的泄放控制方法，所述方法包括下述步骤：
当所述电机控制器检测到退电信号时，所述电机控制器控制所述电机控制器主动泄放电路对所述电容进行电荷泄放；
当在预设的泄放时长内检测到所述直流母线电压源输出的母线电压达到预设的电压阈值时，控制所述电容停止电荷泄放。
优选地，所述电机控制器控制所述电机控制器主动泄放电路对所述电容进行电荷泄放的步骤，包括：
控制所述电容向所述电机输出电机直轴电流，以驱动所述电机内转子进行转动。
进一步优选地，控制所述电容向所述电机输出电机直轴电流的步骤，包括：
当所述转子的转动频率达到预设的频率阈值时，所述电机控制器控制所述逆变器改变所述电机直轴电流的方向。
进一步优选地，控制所述电容向所述电机输出电机直轴电流的步骤，还包括：
控制所述电容向所述电机输出电机直轴电流，并对所述电机直轴电流进行滤波。
另一方面，本发明还提供了一种车辆，包括上述电机控制器的主动泄放电路。
本发明的电机控制器主动泄放电路的组件包括用于提供母线电压的直流母线电压源、用于稳压的电容、用于将直流电转换为交流电的逆变器、以及电机，其中，直流母线电压源、电容、以及逆变器在该主动泄放电路中相互并联，逆变器的接触点与电机的接触点相连，从而降低了泄放电路的复杂性和成本。
附图说明
图1是本发明实施例一提供的电机控制器主动泄放电路的结构图；
图2是本发明实施例一提供的电机控制器主动泄放电路的优选结构图；
图3是本发明实施例二提供的电机控制器主动泄放电路的泄放控制方法的实现流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述：
实施例一：
图1示出了本发明实施例一提供的电机控制器主动泄放电路的结构，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下
本发明实施例提供了一种电机控制器主动泄放电路，其主动泄放电路的组件包括用于提供母线电压的直流母线电压源、用于稳压的电容、用于将直流电转换为交流电的逆变器、以及电机，其中，直流母线电压源、电容、以及逆变器相互并联，逆变器的接触点与电机的接触点相连，该电机控制器主动泄放电路取消了泄放电阻，从而降低了泄放电路的复杂性，减少了成本和电控的设计难度，且泄放电路复杂性的降低可以进一步减少电控的体积，也为整车减少一定的重量。
优选地，图2示出了本发明实施例提供的电机控制器主动泄放电路的优选结构，其中，电机控制器主动泄放电路中的电容为滤波电容C3，从而使得该电机控制器主动泄放电路的工作性能更加稳定，同时也降低了交变脉动波纹对电路的干扰；电机控制器主动泄放电路中的逆变器包括第一绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，简称IGBT)、第二IGBT管、第三IGBT管、第四IGBT管、第五IGBT管、第六IGBT管，第一IGBT管的漏极与直流母线电压源的正极相连，第一IGBT管的源极与第二IGBT管的漏极相连，二IGBT管的源极与直流母线电压源的负极相连，第三IGBT管的漏极与直流母线电压源的正极相连，第三IGBT管的源极与第四IGBT管的漏极相连，第四IGBT管的源极与直流母线电压源的负极相连，第五IGBT管的漏极与直流母线电压源的正极相连，第五IGBT管的源极与第六IGBT管的漏极相连，第六IGBT管的源极与直流母线电压源的负极相连，从而降低逆变器的驱动功率；电机控制器为三相永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor，简称PMSM)，从而实现大幅降低电机工作时的噪声，使得电机能更平稳的工作。在该电机控制器主动泄放电路中，母线电压为Udc，由6个IGBT管构成的逆变器控制三相电压Ua、Ub、Uc的输出，以给PMSM的三端子供电来释放C3中的电容，并利用PMSM中的电机绕组电阻来消耗电容中的能量。
实施例二：
图3示出了本发明实施例二提供的电机控制器主动泄放电路的泄放控制方法的实现流程，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：
在步骤S301中，当电机控制器检测到退电信号时，电机控制器控制电机控制器主动泄放电路对电容进行电荷泄放。
在本发明实施例中，在整车运行完成后，向电机控制器发送退电信号，当电机控制器检测到退电信号时，则控制电机控制器主动泄放电路及时对电容进行电荷泄放，以泄放掉电容内存储着的电量，从而提高整车和乘客的安全。
在电机控制器控制电机控制器主动泄放电路对电容进行电荷泄放时，优选地，控制电容向电机输出电机直轴电流，以将电容中的电能转换为电机的动能，驱动电机内转子进行转动，从而对电容中存储的能量进行消耗。
进一步优选地，当转子的转动频率达到预设的频率阈值时，电机控制器控制逆变器改变该电机直轴电流的方向，使得转子既能正向转动也能反向转动，以消除零位偏差情况下由于扭矩而产生的位移，降低整车在电荷泄放过程中产生的振动感。
在控制电容向电机输出电机直轴电流时，又一优选地，控制电容向电机输出电机直轴电流，并对该电机直轴电流进行滤波，从而降低对电磁兼容性(ElectromagneticCompatibility，简称EMC)的干扰。
在步骤S302中，当在预设的泄放时长内检测到直流母线电压源输出的母线电压达到预设的电压阈值时，控制电容停止电荷泄放。
在本发明实施例中，当电机控制器检测到退电信号开始对电容进行电荷泄放时，计时器开始计时，当检测到直流母线电压源输出的母线电压达到预设的电压阈值、且计时时长未超过预设的泄放时长(例如3秒)时，控制电容停止电荷泄放，从而加速了泄放时间，减少了泄放失败的风险。
优选地，该预设的电压阈值为60V，从而提高整车的安全性。
实施例三：
在本发明实施例中，提供了一种车辆，例如电动车、混合动力车等，该车辆包括电机控制器、和上述电机控制器的主动泄放电路，其中，电机控制器包括用于提供母线电压的直流母线电压源、用于稳压的电容、用于将直流电转换为交流电的逆变器、以及电机，直流母线电压源、电容、以及逆变器在该主动泄放电路中相互并联，逆变器的接触点与电机的接触点相连，当该电机控制器检测到退电信号时，电机控制器控制电机控制器主动泄放电路对电容进行电荷泄放，从而降低了泄放电路的复杂性和成本，并加速了泄放时间，进而减少了泄放失败的风险。
本发明实施例的电机控制器主动泄放电路可应用于车辆，当然，其不局限于应用在车辆上，还可应用于任一需要泄放电容电荷的设备，例如工业自动化设备等，在此不一一例举。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种电机控制器主动泄放电路的泄放控制方法，其特征在于，所述电机控制器主动泄放电路的组件包括用于提供母线电压的直流母线电压源、用于稳压的电容、用于将直流电转换为交流电的逆变器、以及电机，所述直流母线电压源、所述电容、以及所述逆变器在所述主动泄放电路中相互并联，所述逆变器的接触点与所述电机的接触点相连；
所述方法包括下述步骤：
当所述电机控制器检测到退电信号时，所述电机控制器控制所述电机控制器主动泄放电路对所述电容进行电荷泄放；
所述电机控制器控制所述电机控制器主动泄放电路对所述电容进行电荷泄放，包括：控制所述电容向所述电机输出电机直轴电流，以驱动所述电机内转子进行转动；
控制所述电容向所述电机输出电机直轴电流包括：当所述转子的转动频率达到预设的频率阈值时，所述电机控制器控制所述逆变器改变所述电机直轴电流的方向；
当在预设的泄放时长内检测到所述直流母线电压源输出的母线电压达到预设的电压阈值时，控制所述电容停止电荷泄放。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，控制所述电容向所述电机输出电机直轴电流的步骤，还包括：
控制所述电容向所述电机输出电机直轴电流，并对所述电机直轴电流进行滤波。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电压阈值为60V。
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