新能源汽車異常工況時逆變器的下短路保護系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種新能源汽車異常工況時逆變器的下短路保護系統(tǒng)和方法。逆變器與電機一起組成新能源汽車的電動動力來源，在正常工況時逆變器六路IGBT驅(qū)動電源能量來自12V/24V電壓蓄電池，在異常工況時下三路IGBT（IGBT2，IGBT4，IGBT6）驅(qū)動電源能量自動切換來自高壓動力電池，同時自動控制此下三路IGBT處于導通狀態(tài)，即逆變器下三路短接在一起。本發(fā)明有益效果：IGBT驅(qū)動電源丟失的異常工況時，自動切換三路下面IGBT驅(qū)動電源能量來源于高壓動力電池，并且自動控制三路下面IGBT進入導通狀態(tài)，讓電機進入U\V\W三相短接狀態(tài)，消耗電機動能為下面三路IGBT短路電流能量，電機快速停止旋轉(zhuǎn)，整車進入安全狀態(tài)。
【專利說明】新能源汽車異常工況時逆變器的下短路保護系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及新能源汽車領(lǐng)域，尤其涉及一種電動動力驅(qū)動車輛運行進入異常工況時的保護系統(tǒng)及保護方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在石化能源儲量日益衰竭，在全球?qū)ι鷳B(tài)環(huán)境日益關(guān)注，在百年汽車工業(yè)發(fā)展到追求更高效率驅(qū)動方式的情況下，新能源汽車日益受到更多人的關(guān)注，廣泛認為新能源汽車市場即將進入快速發(fā)展階段。其中電動動力單元作為新能源汽車的核心零部件，遇到異常工況能否合理快速的進入安全狀態(tài)關(guān)系著整車的運行安全。
[0003]目前對新能源電動汽車異常工況的研究還處于早期階段，對可能的異常工況類型還不確定，對異常工況的保護方式更沒統(tǒng)一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種電動動力驅(qū)動車輛運行進入異常工況時的保護系統(tǒng)及保護方法，解決異常工況給車輛運行帶來的可能安全風險，以克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足。
[0005]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的:
一種新能源汽車異常工況時逆變器的下短路保護系統(tǒng)，包括高壓動力電池HV、逆變器六路IGBT、U\V\W三相半橋驅(qū)動保護電路及電機M，所述逆變器六路IGBT由IGBTl，IGBT2,IGBT3，IGBT4, IGBT5, IGBT6組成，逆變器六路IGBT的驅(qū)動保護電路包括上面IGBTl的驅(qū)動電源DClP和DC1N、下面IGBT2的驅(qū)動電源DC2P和DC2N以及異常工況時下面IGBT2的驅(qū)動電源，其中，DClP和DClN是低壓蓄電池(12V/24V)經(jīng)過隔離變壓器生成的共地正負電源，DC2P和DC2N是低壓蓄電池(12V/24V)經(jīng)過隔離變壓器生成的共地正負電源，且上面IGBTl的驅(qū)動電源與下面IGBT2的驅(qū)動電源電氣不共地；異常工況時，下面IGBT2驅(qū)動電源從高壓動力電池取電；U\V\W三相半橋驅(qū)動保護電路相同。
[0006]進一步的，所述異常工況時下面IGBT2的驅(qū)動電源由電路控制開關(guān)Tl、穩(wěn)壓器件Dl、電源開關(guān)Ml、電源選擇器件D2以及輔助電阻R1、R2、R3等組成。
[0007]—種新能源汽車異常工況時逆變器的下短路保護方法，包括以下步驟:
DU相半橋中，逆變器正常工作時，上面IGBTl的驅(qū)動電源包括DClP和DC1N，下面IGBT2的驅(qū)動電源包括DC2P和DC2N，其中，DClP和DClN是低壓蓄電池(12V/24V)經(jīng)過隔離變壓器生成的共地正負電源，DC2P和DC2N是低壓蓄電池(12V/24V)經(jīng)過隔離變壓器生成的共地正負電源，且上面IGBT的驅(qū)動電源與下面IGBT的驅(qū)動電源電氣不共地；當出現(xiàn)異常工況時，具體工作步驟如下:
a、當驅(qū)動電源生成電路出現(xiàn)異常，引起DClP和DClN與DC2P和DC2N丟失時，進入保護模式；
b、隨著DC2P的電壓降低到不能維持電路控制開關(guān)Tl的閉合狀態(tài)時，電路控制開關(guān)Tl進入斷開狀態(tài)；
C、電源開關(guān)Ml的驅(qū)動端電壓逐漸增加，直至達到穩(wěn)壓器件Dl的穩(wěn)壓電壓，同時電源開關(guān)Ml由斷開狀態(tài)逐漸進入線性導通狀態(tài)，最終電源開關(guān)Ml的輸出端穩(wěn)定在設(shè)計電壓狀態(tài)；
d、同時電源選擇器件D2導通，由高壓動力電池HV提供的驅(qū)動電源與下面IGBT2驅(qū)動電源驅(qū)動端連接，從而下面IGBT2驅(qū)動電源自動進入導通狀態(tài)；
2)V、W兩相半橋驅(qū)動保護電路與U相一樣，其下面驅(qū)動電源IGBT自動進入導通狀態(tài)；
3)電機U，V，W三端短接；以及
4)旋轉(zhuǎn)的電機在逆變器下面三路IGBT上產(chǎn)生大短路電流，轉(zhuǎn)子機械能轉(zhuǎn)換為熱能，從而轉(zhuǎn)子在大阻尼作用下，轉(zhuǎn)速快速變?yōu)榱?，最終所述新能源汽車的電動電力單元進入安全模式。
[0008]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明在車輛運行，電機旋轉(zhuǎn)時，IGBT驅(qū)動電源丟失的異常工況下，失去對電機的控制時，自動切換三路下面IGBT驅(qū)動電源能量來源于高壓動力電池，并且自動控制三路下面IGBT進入導通狀態(tài)，讓電機進入U\V\W三相短接狀態(tài)，消耗電機動能為下面三路IGBT短路電流能量，電機快速停止旋轉(zhuǎn)，整車進入安全狀態(tài)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]下面根據(jù)附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明。
[0010]圖1是本發(fā)明實施例所述的新能源汽車電動動力單元電路原理圖；
圖2是本發(fā)明實施例所述的逆變器U相半橋IGBT正常工況時驅(qū)動電源電路示意圖； 圖3是本發(fā)明實施例所述的逆變器U相半橋IGBT驅(qū)動保護電路圖。
【具體實施方式】
[0011]如圖1-2所示，其中，圖1中:HV為高壓動力電池，IGBTU IGBT2、IGBT3、IGBT4、IGBT5、IGBT6為逆變器六路IGBT，M為電機；圖2中:HV為低壓(12V/24V)蓄電池，TR為隔離變壓器，DC1P, DClN為上面IGBTl驅(qū)動電源，DC2P，DC2N為下面IGBT2驅(qū)動電源。本發(fā)明實施例所述的新能源汽車異常工況時逆變器的下短路保護系統(tǒng)，包括高壓動力電池HV、逆變器六路IGBT、U\V\W三相半橋驅(qū)動保護電路及電機M，所述逆變器六路IGBT由IGBTl，IGBT2，IGBT3, IGBT4, IGBT5, IGBT6組成，逆變器六路IGBT的驅(qū)動保護電路包括上面IGBTl的驅(qū)動電源DClP和DC1N、下面IGBT2的驅(qū)動電源DC2P和DC2N以及異常工況時下面IGBT2的驅(qū)動電源，其中，DClP和DClN是低壓蓄電池(12V/24V)經(jīng)過隔離變壓器生成的共地正負電源，DC2P和DC2N是低壓蓄電池(12V/24V)經(jīng)過隔離變壓器生成的共地正負電源，且上面IGBTl的驅(qū)動電源與下面IGBT2的驅(qū)動電源電氣不共地；異常工況時，下面IGBT2驅(qū)動電源從高壓動力電池取電；U\V\W三相半橋驅(qū)動保護電路相同。
[0012]如圖3所示，以U相半橋為例，圖中:T1為狀態(tài)控制開關(guān)，Dl為穩(wěn)壓器件，Ml為電源開關(guān)，D2為電源選擇器件，R1、R2、R3為輔助的電阻。異常工況時下面IGBT2的驅(qū)動電源由電路控制開關(guān)Tl、穩(wěn)壓器件Dl、電源開關(guān)Ml、電源選擇器件D2以及輔助電阻Rl、R2、R3等組成。
[0013]本發(fā)明實施例所述的新能源汽車異常工況時逆變器的下短路保護方法，包括以下步驟:
在U相中，逆變器正常工作時，上下IGBT驅(qū)動電源分別為DC1P，DC1N和DC2P，DC2N，其中，DClP和DClN是低壓蓄電池(12V/24V)經(jīng)過隔離變壓器生成的共地正負電源；DC2P和DC2N是低壓蓄電池(12V/24V)經(jīng)過隔離變壓器生成的共地正負電源，且上下IGBT的驅(qū)動電源電氣不共地。
[0014]當?shù)蛪?12V/24V)蓄電池LV，隔離變壓器TR等組成的驅(qū)動電源生成電路出現(xiàn)異常，引起DClP和DClN與DC2P和DC2N丟失時，進入保護模式；隨著DC2P的電壓降低到不能維持電路控制開關(guān)Tl的閉合狀態(tài)時，電路控制開關(guān)Tl進入斷開狀態(tài)；電源開關(guān)Ml的驅(qū)動端電壓逐漸增加，直至達到穩(wěn)壓器件Dl的穩(wěn)壓電壓，同時電源開關(guān)Ml由斷開狀態(tài)逐漸進入線性導通狀態(tài)，最終電源開關(guān)Ml的輸出端穩(wěn)定在設(shè)計電壓狀態(tài)；同時電源選擇器件D2導通，由高壓動力電池HV提供的驅(qū)動電源與IGBT2驅(qū)動端連接，從而IGBT2自動進入導通狀態(tài)。
[0015]V、W兩相半橋驅(qū)動保護電路與U相一樣，其下面IGBT自動進入導通狀態(tài)；電機U，V, W三端短接；旋轉(zhuǎn)的電機在逆變器下面三路IGBT上產(chǎn)生大短路電流，轉(zhuǎn)子機械能轉(zhuǎn)換為熱能，從而轉(zhuǎn)子在大阻尼作用下，轉(zhuǎn)速快速變?yōu)榱?。最終新能源汽車的電動電力單元進入安全模式。
[0016]本發(fā)明不局限于上述最佳實施方式，任何人在本發(fā)明的啟示下都可得出其他各種形式的產(chǎn)品，但不論在其形狀或結(jié)構(gòu)上作任何變化，凡是具有與本申請相同或相近似的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種新能源汽車異常工況時逆變器的下短路保護系統(tǒng)，包括高壓動力電池HV、逆變器六路IGBT、U\V\W三相半橋驅(qū)動保護電路及電機M，其特征在于:所述逆變器六路IGBT由IGBTl、IGBT2、IGBT3、IGBT4、IGBT5和IGBT6組成，逆變器六路IGBT的驅(qū)動保護電路包括上面IGBTl的驅(qū)動電源DClP和DC1N、下面IGBT2的驅(qū)動電源DC2P和DC2N以及異常工況時下面IGBT2的驅(qū)動電源。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新能源汽車異常工況時逆變器的下短路保護系統(tǒng)，其特征在于:逆變器正常工作時，DClP和DClN是低壓蓄電池經(jīng)過隔離變壓器生成的共地正負電源，DC2P和DC2N是低壓蓄電池經(jīng)過隔離變壓器生成的共地正負電源，且上面IGBTl的驅(qū)動電源與下面IGBT2的驅(qū)動電源電氣不共地。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新能源汽車異常工況時逆變器的下短路保護系統(tǒng)，其特征在于:異常工況時，下面IGBT2驅(qū)動電源從高壓動力電池取電，U\V\W三相半橋驅(qū)動保護電路相同。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的新能源汽車異常工況時逆變器的下短路保護系統(tǒng)，其特征在于:所述異常工況時，下面IGBT2的驅(qū)動電源由電路控制開關(guān)Tl、穩(wěn)壓器件Dl、電源開關(guān)Ml、電源選擇器件D2以及輔助電阻Rl、R2、R3組成。
5.一種新能源汽車異常工況時逆變器的下短路保護方法，其特征在于，包括以下步驟: DU相半橋中，逆變器正常工作時，上面IGBTl的驅(qū)動電源包括DClP和DC1N，下面IGBT2的驅(qū)動電源包括DC2P和DC2N，其中，DClP和DClN是低壓蓄電池經(jīng)過隔離變壓器生成的共地正負電源，DC2P和DC2N是低壓蓄電池經(jīng)過隔離變壓器生成的共地正負電源，且上面IGBT的驅(qū)動電源與下面IGBT的驅(qū)動電源電氣不共地；當出現(xiàn)異常工況時，當驅(qū)動電源生成電路出現(xiàn)異常，引起DClP和DClN與DC2P和DC2N丟失時，進入保護模式； 2)V、W兩相半橋驅(qū)動保護電路與U相一樣； 3)電機U，V，W三端短接；以及 4)旋轉(zhuǎn)的電機在逆變器下面三路IGBT上產(chǎn)生大短路電流，轉(zhuǎn)子機械能轉(zhuǎn)換為熱能，從而轉(zhuǎn)子在大阻尼作用下，轉(zhuǎn)速快速變?yōu)榱?，最終所述新能源汽車的電動電力單元進入安全模式。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種新能源汽車異常工況時逆變器的下短路保護方法，其特征在于，步驟I)中:隨著DC2P的電壓降低到不能維持電路控制開關(guān)Tl的閉合狀態(tài)時，電路控制開關(guān)Tl進入斷開狀態(tài)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種新能源汽車異常工況時逆變器的下短路保護方法，其特征在于，步驟I)中:電源開關(guān)Ml的驅(qū)動端電壓逐漸增加，直至達到穩(wěn)壓器件Dl的穩(wěn)壓電壓，同時電源開關(guān)Ml由斷開狀態(tài)逐漸進入線性導通狀態(tài)，最終電源開關(guān)Ml的輸出端穩(wěn)定在設(shè)計電壓狀態(tài)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種新能源汽車異常工況時逆變器的下短路保護方法，其特征在于，步驟I)中:同時電源選擇器件D2導通，由高壓動力電池HV提供的驅(qū)動電源與下面IGBT2驅(qū)動電源驅(qū)動端連接，從而下面IGBT2驅(qū)動電源自動進入導通狀態(tài)。
【文檔編號】B60L3/04GK103754116SQ201410038822
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年1月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月26日
【發(fā)明者】孫全強, 張君鴻, 姜煒 申請人:北京智行鴻遠汽車技術(shù)有限公司