CN202978250U - 一种电机控制器紧急电容放电电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种电机控制器紧急电容放电电路，属于汽车技术领域。它解决了现有技术中电容放电速度慢，容易造成二次伤害的问题。该电路包括连接电机的电机桥式软启动开关和用于在紧急情况下控制桥式软启动开关导通和关断把电机定子绕组直接接入放电回路的电机控制单元，电机控制单元连接有用于提供碰撞紧急信号和高压继电器断开下电的整车控制器，电机控制单元还连接电机桥式软启动开关，直流母线电容的两端并联连接有电阻，直流母线电容通过电机桥式软启动开关连接电机，桥式软启动开关由IGBT组成，电机控制单元控制IGBT的关断实现电机的三相定子绕组接入。该电路在车辆发生紧急工况时，使直流总线电容迅速放电消耗。
Description
技术领域
本实用新型属于汽车技术领域，涉及一种电机控制器紧急电容放电电路。
背景技术
随着汽车技术的不断发展，新能源车发展路径问题，社会上一直有些争论。作为新能源汽车，人们也给混合动力电动汽车安全要求提出了质疑，新能源汽车与传统燃油汽车不同处之一是直接应用到纯高压电为汽车提供能量，要使混合动力电动汽车达到量产的目标，投放市场，必须要保证高压安全。
而混合动力电动汽车中含有高压电的部分有动力电池、电机控制器和电机等部件。其中电机控制器中用于稳定直流母线电压的电容具有很大的脉动电流承受能力，当车辆在高压下电时，BMS会直接切断继电器和总负继电器，此时电容需要有个大电量的放电过程，出于安全考虑，需要将电容中的电量放到安全电压以下，特别是车子在遇到碰撞、落水等紧急情况时，需要一种快速的电容放电电路，保证电容放电在2秒内消耗掉，防止驾驶人员出现交通事故时的二次伤害。
发明内容
本实用新型针对现有的技术存在上述问题，提出了一种电机控制器紧急电容放电电路，该电路在车辆发生紧急工况时，电机控制器在高压下电后，使直流总线电容迅速放电消耗，防止车上人员安全二次伤害。
本实用新型通过下列技术方案来实现：一种电机控制器紧急电容放电电路，动力电池连接高压继电器，且电池管理系统对高压继电器进行控制，其特征在于，该电路包括连接电机的电机桥式软启动开关和用于 在紧急情况下控制桥式软启动开关导通和关断把电机定子绕组直接接入放电回路的电机控制单元，所述的电机控制单元连接有用于提供碰撞紧急信号和高压继电器断开下电的整车控制器，所述的电机控制单元还连接电机桥式软启动开关，所述的直流母线电容的两端并联连接有电阻，直流母线电容通过电机桥式软启动开关连接电机，桥式软启动开关由IGBT组成，所述的电机控制单元控制IGBT的关断实现电机的三相定子绕组接入。
电机控制单元在接收整车控制器内发送的碰撞紧急信号和高压继电器断开高压下电时，电机控制单元进入紧急放电模式：电机控制单元控制与电机三相连接的桥式软启动开关的导通和关断，促使电机的三相定子绕组接入高压放电回路，即电机定子直接接入紧急放电回路中进行快速放电。
在上述的电机控制器紧急电容放电电路中，所述的桥式软启动开关由六个IGBT组成，分别为IGBTVI1、IGBTVI2、IGBTVI3、IGBTVI4、IGBTVI5、IGBTVI6，且所述的六个IGBT分成三组分别并联于直流母线电容的两端，所述的三组分别为IGBTVI1的发射极和IGBTVI2的集电极串联、IGBTVI3的发射极和IGBTVI4的集电极串联，IGBTVI5的发射极和IGBTVI6的集电极串联，所述的电机的三相分别连接IGBTVI1、IGBTVI3和IGBTVI5的发射极。电机控制单元对桥式软启动开关进行控制使三相电机的每个相位接入可控。
在上述的电机控制器紧急电容放电电路中，所述的六个IGBT的门极分别连接电机控制单元的输出口。IGBT的门极是电机控制单元的控制信号输入端，用于控制桥式软启动开关的导通和关断。
在上述的电机控制器紧急电容放电电路中，所述的直流母线电容放电时，电机控制单元给IGBTVI1、IGBTVI4和IGBTVI5三个IGBT的门极控制信号占空比为1，给IGBTVI2、IGBTVI3和IGBTVI6三个IGBT的门极控制信号占空比为0，形成两条放电回路。电机控制单元通过输出控制信号不同的占空比来导通和关断IGBT，接入电机的三相定子绕组。
在上述的电机控制器紧急电容放电电路中，所述的两条放电回路为直流母线电容正极电流经过IGBTVI1和电机的定子再通过IGBTVI4回到直流母线电容负极形成放电回路和直流母线电容正极电流经过IGBTVI5和电机的定子再通过IGBTVI4回到直流母线电容负极形成放电回路。直流母线电容在紧急放电情况下的电量直接消耗在电机定子绕组上，由于电机定子绕组的过电流能力很大，实现快速放电。
现有技术相比，本实用新型电机控制器紧急电容放电电路具有以下优点：
1、本实用新型在车辆发生紧急工况时，电机控制器在高压下电后，使直流总线电容达到2秒内迅速放电消耗，保证车上人员安全和避免二次伤害。
2、本实用新型通过电机控制单元与整车控制器相连接实现碰撞信号和继电器断开高压下电信号的及时准确，且方便统一管理。
3、本实用新型通过在车辆出现紧急交通工况如碰撞时，在车辆原有的电机供电和启动电路中增加紧急放电模式，避免了车上人员的二次伤害，同时在正常工况中，车辆的直流母线电容只通过永久性并联电容两端的电阻进行放电完成，不启动紧急模式减少车辆电机和电机控制单元的损伤。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图；
图2是本实用新型的放电回路及流向示意图。
图中，1、整车控制器；2、电机控制单元；3、桥式软启动开关；4、动力电池；K、高压继电器；C1、直流母线电容；M、电机。
具体实施方式
以下是本实用新型的具体实施例，并结合附图对本实用新型的技术方案作进一步的描述，但本实用新型并不限于这些实施例。
如图1、图2所示，动力电池4连接高压继电器K，且电池管理系统对高压继电器K进行控制，电池管理系统的简称为BMS,本电路包括连接电机M的电机桥式软启动开关3和用于在紧急情况下控制桥式软启动开关3导通和关断把电机M定子绕组直接接入放电回路的电机控制单元2，电机控制单元2连接有用于提供碰撞紧急信号和高压继电器K断开下电的整车控制器1，电机控制单元2还连接电机桥式软启动开关3，直流母线电容C1的两端并联连接有电阻R1，直流母线电容C1通过电机桥式软启动开关3连接电机M，桥式软启动开关3由IGBT组成，电机控制单元2控制IGBT的关断实现电机M的三相定子绕组接入。
桥式软启动开关3由六个IGBT组成，分别为IGBTVI1、IGBTVI2、IGBTVI3、IGBTVI4、IGBTVI5、IGBTVI6，且六个IGBT分成三组分别并联于直流母线电容C1的两端，三组分别为VI1的发射极和VI2的集电极串联、IGBTVI3的发射极和IGBTVI4的集电极串联，IGBTVI5的发射极和IGBTVI6的集电极串联。电机M的三相分别连接IGBTVI1、IGBTVI3和IGBTVI5的发射极。六个IGBT的门极分别连接电机控制单元2的输出口。图中电机控制单元2的输出口VI1-G、VI2-G、VI3-G、VI4-G、VI5-G、VI6-G对应连接IGBTVI1、IGBTVI2、IGBTVI3、IGBTVI4、IGBTVI5和IGBTVI6的门极。直流母线电容C1放电时，电机控制单元2给IGBTVI1、IGBTVI4和IGBTVI5三个IGBT的门极控制信号占空比为1，给IGBTVI2、IGBTVI3和IGBTVI6三个IGBT的门极控制信号占空比为0，形成两条放电回路。两条放电回路为直流母线电容C1正极电流经过IGBTVI1和电机M的定子再通过IGBTVI4回到直流母线电容C1负极形成放电回路和直流母线电容C1正极电流经过IGBTVI5和电机M的定子再通过IGBTVI4回到直流母线电容C1负极形成放电回路。
以下是本电机控制器紧急电容放电电路的工作原理：
整车控制器1通过CAN总线接收车辆的碰撞紧急信息和BMS控制高压继电器K断开的高压继电器K关断信号，电机控制单元2接收整车控制器1接收到的上述信号，电机控制单元2进入紧急放电模式，电机控 制单元2控制连接电机M的桥式软启动开关3的导通和关闭，实现电机M定子绕组的任意三相接入直流母线电容C1的放电电路的两端参与紧急放电，使直流母线电容C1在2秒内从高压360V降到36V以下的安全电压。电机控制单元2在接到直流母线电容C1需要紧急放电时，电机控制单元2给IGBTVI1、IGBTVI4和IGBTVI5三个IGBT的门极控制信号占空比为1，即IGBTVI1、IGBTVI4和IGBTVI5导通。给IGBTVI2、IGBTVI3和IGBTVI6三个IGBT的门极控制信号占空比为0，即IGBTVI2、IGBTVI3和IGBTVI6闭合，形成两条放电回路。两条放电回路为直流母线电容C1正极电流经过IGBTVI1和电机M的定子再通过IGBTVI4回到直流母线电容C1负极形成放电回路和直流母线电容C1正极电流经过IGBTVI5和电机M的定子再通过VI4回到直流母线电容C1负极形成放电回路，即通过两条路接入电机M定子绕组的三相进行紧急放电。
如同实施例一的连接结构因为六个IGBT分别为IGBTVI1、IGBTVI2、IGBTVI3、IGBTVI4、IGBTVI5、IGBTVI6的对称连接结构，在直流母线放电时，电机控制单元2对桥式软启动开关3的选择性开启还具有以下两种模式：
电机控制单元2给IGBTVI1、IGBTVI3和IGBTVI6三个IGBT的门极控制信号占空比为1，给IGBTVI2、IGBTVI4和IGBTVI5三个IGBT的门极控制信号占空比为0，上述直流母线电容C1正极电流经过IGBTVI1和电机M的定子再通过IGBTVI2回到直流母线电容C1负极和直流母线电容C1正极电流经过IGBTVI5和电机M的定子再通过IGBTVI2回到直流母线电容C1负极接入电机M的三相定子绕组形成放电回路。
电机控制单元2给IGBTVI2、IGBTVI3和IGBTVI5三个IGBT的门极控制信号占空比为1，给IGBTVI1、IGBTVI4和IGBTVI6三个IGBT的门极控制信号占空比为0，上述直流母线电容C1正极电流经过IGBTVI3和电机M的定子再通过IGBTVI2回到直流母线电容C1负极和直流母线电容C1正极电流经过IGBTVI5和电机M的定子再通过IGBTVI2回到直流母线电容C1负极接入电机M的三相定子绕组形成放电回路。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管本文较多地使用了整车控制器1、电机控制单元2、桥式软启动开关3、动力电池4、高压继电器K、直流母线电容C1、电机M等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本实用新型的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本实用新型精神相违背的。
Claims (5)
1.一种电机控制器紧急电容放电电路，动力电池(4)连接高压继电器K，且电池管理系统对高压继电器K进行控制，其特征在于，该电路包括连接电机M的电机桥式软启动开关(3)和用于在紧急情况下控制桥式软启动开关(3)导通和关断把电机M定子绕组直接接入放电回路的电机控制单元(2)，所述的电机控制单元(2)连接有用于提供碰撞紧急信号和高压继电器K断开下电的整车控制器(1)，所述的电机控制单元(2)还连接电机桥式软启动开关(3)，所述的直流母线电容C1的两端并联连接有电阻，直流母线电容C1通过电机桥式软启动开关(3)连接电机M，桥式软启动开关(3)由IGBT组成，所述的电机控制单元(2)控制IGBT的关断实现电机M的三相定子绕组接入。
2.根据权利要求1所述的电机控制器紧急电容放电电路，其特征在于，所述的桥式软启动开关(3)由六个IGBT组成，分别为IGBTVI1、IGBTVI2、IGBTVI3、IGBTVI4、IGBTVI5、IGBTVI6，且所述的六个IGBT分成三组分别并联于直流母线电容C1的两端，所述的三组分别为IGBTVI1的发射极和IGBTVI2的集电极串联、IGBTVI3的发射极和IGBTVI4的集电极串联，IGBTVI5的发射极和IGBTVI6的集电极串联，所述的电机M的三相分别连接IGBTVI1、IGBTVI3和IGBTVI5的发射极。
3.根据权利要求2所述的电机控制器紧急电容放电电路，其特征在于，所述的六个IGBT的门极分别连接电机控制单元(2)的输出口。
4.根据权利要求2或3所述的电机控制器紧急电容放电电路，其特征在于，所述的直流母线电容C1放电时，电机控制单元(2)给IGBTVI1、IGBTVI4和IGBTVI5三个IGBT的门极控制信号占空比为1，给IGBTVI2、IGBTVI3和IGBTVI6三个IGBT的门极控制信号占空比为0，形成两条放电回路。
5.根据权利要求4所述的电机控制器紧急电容放电电路，其特征在于，所述的两条放电回路为直流母线电容C1正极电流经过IGBTVI1和电机M的定子再通过IGBTVI4回到直流母线电容C1负极形成放电回路和直流母线电容C1正极电流经过IGBTVI5和电机M的定子再通过IGBTVI4回 到直流母线电容C1负极形成放电回路。
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