電動(dòng)汽車逆變器主動(dòng)放電控制系統(tǒng)及控制器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及新能源汽車技術(shù)，特別涉及一種電動(dòng)汽車逆變器主動(dòng)放電控制系統(tǒng)及控制器。
【背景技術(shù)】
[0002]電動(dòng)(純電動(dòng)或混合動(dòng)力)汽車中，電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要由驅(qū)動(dòng)電機(jī)、逆變器和高電池組成。與傳統(tǒng)汽車不同，此類汽車的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)中，運(yùn)用電機(jī)作為動(dòng)力驅(qū)動(dòng)部件之一，將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能以驅(qū)動(dòng)車輛。高壓電池作為該系統(tǒng)中的電能儲(chǔ)能元器件，其電壓通常在幾百伏特以上。若電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)需要停止工作，則逆變器直流輸入端連接高壓電池的繼電器會(huì)斷開，此時(shí)由于連接在逆變器直流端間的高壓電容會(huì)存儲(chǔ)一定電量，為防止對(duì)人身造成傷害，需要將其中的電量釋放。在有放電要求時(shí)，在連接高壓電池的繼電器斷開之后，高壓放電系統(tǒng)需要快速將高壓電容中的電荷釋放，按照法規(guī)GB/8488.1-2006要求，電動(dòng)(純電動(dòng)或混合動(dòng)力)汽車斷開高壓電池后，需要將高壓電容兩端電壓在5s內(nèi)主動(dòng)放電或者120s被動(dòng)放電到安全電壓以下。
[0003]典型的逆變器如圖1所示，為三相橋式逆變電路，由三個(gè)橋臂并聯(lián)組成，每個(gè)橋臂由兩個(gè)功率開關(guān)器件串聯(lián)組成，每個(gè)功率開關(guān)器件還可以反向并聯(lián)一個(gè)二極管，常用的功率開關(guān)器件包括IGBT器件、MOS管等；
[0004]被動(dòng)放電一般采用放電電阻的方式。主動(dòng)放電目前有兩種:一種是利用DC/DC直流變壓器，一種是利用逆變器?？梢酝ㄟ^(guò)控制器控制輸出PWM (脈沖寬度調(diào)制)波形讓逆變器在上橋臂短路狀態(tài)和下橋臂短路狀態(tài)之間切換，通過(guò)逆變器內(nèi)的功率開關(guān)器件的寄生電容來(lái)把高壓電容上的電能釋放掉，從而在逆變器直流輸入端到高壓電池的繼電器斷開后，迅速將高壓電容兩端的電壓降低到安全電壓以下，這種主動(dòng)放電技術(shù)為逆變器主動(dòng)放電。
[0005]逆變器主動(dòng)放電期間，由于逆變器內(nèi)的功率開關(guān)器件一直處于開關(guān)切換狀態(tài)，所以存在一定的不安全因素。比如，異常轉(zhuǎn)速、異常扭矩和高壓放電失敗等等。為了確保整車安全，需要對(duì)逆變器主動(dòng)放電期間進(jìn)行監(jiān)控。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是能對(duì)逆變器主動(dòng)放電期間進(jìn)行監(jiān)控，提高逆變器主動(dòng)放電時(shí)的整車安全性。
[0007]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供的電動(dòng)汽車逆變器主動(dòng)放電控制系統(tǒng)，包括電機(jī)、逆變器、高壓電池、高壓繼電器、高壓電容、控制器；
[0008]所述逆變器，為三相橋式逆變電路，由三個(gè)橋臂并聯(lián)組成，每個(gè)橋臂包括相串聯(lián)的兩個(gè)功率開關(guān)器件，橋臂兩輸入端作為逆變器的兩直流端，三個(gè)橋臂的中心點(diǎn)作為三個(gè)交流端，用于與所述電機(jī)的三相交流電端口相連；
[0009]所述高壓電容，接在所述逆變器的兩直流端之間；
[0010]所述控制器，包括PWM波形產(chǎn)生模塊、脈沖寬度測(cè)量模塊、主控模塊；
[0011]所述PWM波形產(chǎn)生模塊，用于根據(jù)主控模塊的控制信號(hào)，輸出6路PWM波形到逆變器的6個(gè)功率開關(guān)器件的控制端；
[0012]所述PWM波形產(chǎn)生模塊，在主動(dòng)放電模式下，進(jìn)行交替等周期的上橋臂短路控制和下橋臂短路控制；在安全放電模式下，進(jìn)行下橋臂短路控制；
[0013]所述脈沖寬度測(cè)量模塊，用于檢測(cè)6路PWM波形在一個(gè)PWM周期的占空比；
[0014]所述主控模塊，接收到逆變器主動(dòng)放電請(qǐng)求信號(hào)后，開始控制所述PWM波形產(chǎn)生模塊進(jìn)入主動(dòng)放電模式；所述PWM波形產(chǎn)生模塊進(jìn)入主動(dòng)放電模式后:
[0015]如果輸出到逆變器上橋臂或下橋臂的3路PWM波形在一個(gè)PWM周期內(nèi)的占空比小于(50%-n%)或者大于(50%+n%)，或者輸出到逆變器上橋臂或下橋臂的3路PWM波形在一個(gè)PWM周期內(nèi)的占空比兩兩之間的差值大于m%，則主控模塊控制PWM波形產(chǎn)生模塊進(jìn)入安全模式，η為小于等于I的正數(shù)，m為小于等于I的正數(shù)。
[0016]較佳的，所述PWM波形產(chǎn)生模塊進(jìn)入主動(dòng)放電模式后，如果電機(jī)轉(zhuǎn)速大于設(shè)定轉(zhuǎn)速，則主控模塊控制PWM波形產(chǎn)生模塊進(jìn)入安全模式。
[0017]較佳的，所述PWM波形產(chǎn)生模塊進(jìn)入主動(dòng)放電模式后，如果電機(jī)繞組間的電流大于設(shè)定電流，則主控模塊控制PWM波形產(chǎn)生模塊進(jìn)入安全模式。
[0018]較佳的，所述PWM波形產(chǎn)生模塊進(jìn)入主動(dòng)放電模式后，如果高壓電容兩端的電壓下降速率小于設(shè)定電壓下降速率，則主控模塊控制PWM波形產(chǎn)生模塊進(jìn)入安全模式。
[0019]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供的控制器，其包括PWM波形產(chǎn)生模塊、脈沖寬度測(cè)量模塊、主控模塊；
[0020]所述PWM波形產(chǎn)生模塊，用于根據(jù)主控模塊的控制信號(hào)，輸出6路PWM波形到逆變器中并聯(lián)的三個(gè)橋臂的6個(gè)功率開關(guān)器件的控制端；
[0021]所述PWM波形產(chǎn)生模塊，在主動(dòng)放電模式下，進(jìn)行交替等周期的上橋臂短路控制和下橋臂短路控制；在安全放電模式下，進(jìn)行下橋臂短路控制；
[0022]所述脈沖寬度測(cè)量模塊，用于檢測(cè)6路PWM波形在一個(gè)PWM周期的占空比；
[0023]所述主控模塊，接收到逆變器主動(dòng)放電請(qǐng)求信號(hào)后，開始控制所述PWM波形產(chǎn)生模塊進(jìn)入主動(dòng)放電模式；所述PWM波形產(chǎn)生模塊進(jìn)入主動(dòng)放電模式后:
[0024]如果輸出到逆變器上橋臂或下橋臂的3路PWM波形在一個(gè)PWM周期內(nèi)的占空比小于(50%-n%)或者大于(50%+n%)，或者輸出到逆變器上橋臂或下橋臂的3路PWM波形在一個(gè)PWM周期內(nèi)的占空比兩兩之間的差值大于m%，則主控模塊控制PWM波形產(chǎn)生模塊進(jìn)入安全模式，η為小于等于I的正數(shù)，m為小于等于I的正數(shù)。
[0025]較佳的，所述PWM波形產(chǎn)生模塊進(jìn)入主動(dòng)放電模式后，如果電機(jī)轉(zhuǎn)速大于設(shè)定轉(zhuǎn)速，則主控模塊控制PWM波形產(chǎn)生模塊進(jìn)入安全模式。
[0026]較佳的，所述PWM波形產(chǎn)生模塊進(jìn)入主動(dòng)放電模式后，如果電機(jī)繞組間的電流大于設(shè)定電流，則主控模塊控制PWM波形產(chǎn)生模塊進(jìn)入安全模式。
[0027]較佳的，所述PWM波形產(chǎn)生模塊進(jìn)入主動(dòng)放電模式后，如果高壓電容兩端的電壓下降速率小于設(shè)定電壓下降速率，則主控模塊控制PWM波形產(chǎn)生模塊進(jìn)入安全模式。
[0028]本發(fā)明的電動(dòng)汽車逆變器主動(dòng)放電控制系統(tǒng)，控制器包括PWM波形產(chǎn)生模塊、脈沖寬度測(cè)量模塊、主控模塊，主控模塊根據(jù)PWM波形產(chǎn)生模塊在主動(dòng)放電模式下輸出的PWM波形的占空比，監(jiān)控逆變器主動(dòng)放電是否失效，并且進(jìn)一步監(jiān)控電機(jī)轉(zhuǎn)速、電機(jī)繞組內(nèi)的電流、高壓電容兩端的電壓下將速率，從而相應(yīng)控制PWM波形產(chǎn)生模塊退出主動(dòng)放電模式進(jìn)入安全模式，提高了逆變器主動(dòng)放電時(shí)的整車安全性。
【附圖說(shuō)明】
[0029]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，下面對(duì)本發(fā)明所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單的介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0030]圖1是一典型的逆變器示意圖；
[0031]圖2是在某種調(diào)制算法下上橋臂三個(gè)PWM波形的變化情況示意圖；
[0032]圖3是在逆變器主動(dòng)放電情況下的上橋臂的理想三個(gè)PWM波形示意圖；
[0033]圖4是本發(fā)明的電動(dòng)汽車逆變器主動(dòng)放電控制系統(tǒng)一實(shí)施方式示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0034]下面將結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0035]電動(dòng)(純電動(dòng)或混合動(dòng)力)汽車中，電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要包括電機(jī)、逆變器、高壓電池、高壓繼電器、高壓電容、控制器；
[0036]所述逆變器，為三相橋式逆變電路，由三個(gè)橋臂并聯(lián)組成，每個(gè)橋臂包括相串聯(lián)的兩個(gè)功率開關(guān)器件，每個(gè)橋臂兩輸入端作為逆變器的兩直流端，三個(gè)橋臂的中心點(diǎn)作為三個(gè)交流端，用于與所述電機(jī)的三相交流電端口相連；
[0037]所述高壓電容，接在所述逆變器的兩直流端之間；
[0038]所述控制器，輸出6路PWM波形分別到逆變器的6個(gè)功率開關(guān)器件的控制端?？刂破鞑捎貌煌恼{(diào)制方式來(lái)控制6路PWM波形的輸出形式，但是因?yàn)榭刂齐姍C(jī)的三相電流需要相位差120度的正弦波形，所以6路PWM波形也有類似的相位差和以某種規(guī)律變化的占空比，圖2展示了在某種調(diào)制算法下上橋臂三個(gè)PWM波形的變化情況。而逆變器主動(dòng)放電時(shí)，控制器輸出的PWM波形要求使逆變器的6個(gè)功率開關(guān)器件的狀態(tài)在上橋臂短路和下橋臂短路之間切換，圖3展示了在逆變器主動(dòng)放電情況下的上橋臂的理想三個(gè)PWM波形，具有50%占空比以及無(wú)相位差特點(diǎn)，由于實(shí)際的PWM波形包含了死區(qū)時(shí)間以及死區(qū)補(bǔ)償，逆變器主動(dòng)放電時(shí)的PWM波形的占空比應(yīng)該在50%左右，并且相互之間的相位差接近O。
[0039]本發(fā)明的電動(dòng)(純電動(dòng)或混合動(dòng)力)汽車逆變器主動(dòng)放電控制系統(tǒng)，一實(shí)施方式如圖4所示，包括電機(jī)、逆變器、高壓電池、高壓繼電器、高壓電容、控制器；
[0040]所述逆變器，為三相橋式逆變電路，由三個(gè)橋臂并聯(lián)組成，每個(gè)橋臂包括相串聯(lián)的兩個(gè)功率開關(guān)器件，橋臂兩輸入端作為逆變器的兩直流端，三個(gè)橋臂的中心點(diǎn)作為三個(gè)交流端，用于與所述電機(jī)的三相交流電端口相連；
[0041]所述高壓電容，接在所述逆變器的兩直流端之間；
[0042]所述控制器，包括PWM (脈沖寬度調(diào)制)波形產(chǎn)生模塊、脈沖寬度測(cè)量模塊、主控模塊；
[0043]所述PWM波形產(chǎn)生模塊，