新能源車用電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種新能源車用電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，包括高壓動(dòng)力電池、直流支撐電容、第一Y電容、第二Y電容、電機(jī)控制器、三相交流電機(jī)、第一電容保護(hù)裝置、第二電容保護(hù)裝置；直流支撐電容，并聯(lián)在高壓動(dòng)力電池正極和負(fù)極兩端；電機(jī)控制器，兩輸入端并聯(lián)在直流支撐電容兩端，三輸出端分別連接三相交流電機(jī)的三相輸入線；三相交流電機(jī)，外殼直接搭接于車身地上；第一Y電容和第一電容保護(hù)裝置串聯(lián)連接于高壓動(dòng)力電池正極和車身地之間；第二Y電容和第二電容保護(hù)裝置串聯(lián)連接于高壓動(dòng)力電池負(fù)極和車身地之間。本實(shí)用新型的新能源車用電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，電機(jī)某相繞阻對(duì)外殼短路或者絕緣失效時(shí)，能對(duì)電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的Y電容進(jìn)行保護(hù)，并且不會(huì)影響Y電容的濾波效果。
【專利說明】新能源車用電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于新能源汽車【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種新能源車用電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]安規(guī)電容是指用于這樣的場(chǎng)合，即電容器失效后，不會(huì)導(dǎo)致電擊，不危及人身安全。
[0003]根據(jù)IEC 60384-14，安規(guī)電容分為X電容及Y電容兩種類型，X電容是跨接在電力線兩線(L-N)之間的電容，一般選用金屬薄膜電容；Y電容是分別跨接在電力線兩線和地之間(L-E，N-E)的電容，一般是成對(duì)出現(xiàn)?；诼╇娏鞯南拗?，Y電容值不能太大，一般X電容是uF級(jí)，Y電容是nF級(jí)。X電容及Y電容用在電源濾波器里，起到電源濾波作用，分別對(duì)共模(Y電容)，差模(X電容)干擾起濾波作用，X電容抑制差模干擾，Y電容抑制共模干擾。
[0004]當(dāng)前新能源汽車(EV&HEV，純電動(dòng)汽車和混合電動(dòng)汽車)，大多采用高壓電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)O60V)，在該類系統(tǒng)的高壓電源端往往需要采用Y電容，以對(duì)共模干擾起濾波作用，從而也使得整個(gè)系統(tǒng)電磁兼容(EMC)得到改善。
[0005]現(xiàn)有的新能源車用高壓電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，主要由高壓動(dòng)力電池、電機(jī)控制器(逆變器)、電機(jī)等組成，在高壓動(dòng)力電池兩端有一個(gè)直流支撐電容和兩個(gè)Y電容，直流支撐電容直接跨接在高壓動(dòng)力電池正極和負(fù)極之間，兩個(gè)Y電容分別跨接于高壓動(dòng)力電池正極和車身地以及高壓動(dòng)力電池負(fù)極和車身地之間。然而上述高壓電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)生了以下故障:電機(jī)運(yùn)行中，電機(jī)控制器處于正常工作模式，此時(shí)電機(jī)三相(UVW三相)中有一相(U或V或W相)突然對(duì)地短路，由于電機(jī)運(yùn)行中，上層系統(tǒng)或電機(jī)控制器并不能檢測(cè)到電機(jī)某相對(duì)地短路故障，不能讓電機(jī)停止工作，從而造成Y電容上流經(jīng)異常大電流，發(fā)熱嚴(yán)重最終導(dǎo)致Y電容短路損壞。
[0006]綜上可知，現(xiàn)有的新能源車用高壓電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)存在如下問題:1).當(dāng)高壓電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)工作時(shí)無法通過上層系統(tǒng)或電機(jī)控制器本身來診斷電機(jī)某相對(duì)車身地或者絕緣失效故障；2).電機(jī)某相對(duì)車身地或者絕緣失效故障發(fā)生時(shí)，沒有有效的Y電容保護(hù)措施，最終導(dǎo)致Y電容短路損壞。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0007]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種新能源車用電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，能在三相交流電機(jī)某一相繞阻對(duì)三相交流電機(jī)外殼短路或者絕緣失效時(shí)，對(duì)電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的Y電容進(jìn)行保護(hù)，并且不會(huì)影響Y電容的濾波效果。
[0008]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供的新能源車用電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，包括高壓動(dòng)力電池、直流支撐電容、第一 Y電容、第二 Y電容、電機(jī)控制器、三相交流電機(jī)、第一電容保護(hù)裝置、第二電容保護(hù)裝置；所述直流支撐電容，并聯(lián)在高壓動(dòng)力電池正極和負(fù)極兩端；所述電機(jī)控制器，兩輸入端并聯(lián)在所述直流支撐電容兩端，三輸出端分別連接三相交流電機(jī)的三相輸入線；所述三相交流電機(jī)，外殼直接搭接于車身地上或者通過中間介質(zhì)間接搭接于車身地上；
[0009]所述第一 Y電容和第一電容保護(hù)裝置串聯(lián)連接形成一組，跨接于高壓動(dòng)力電池正極和車身地之間；
[0010]所述第二 Y電容和第二電容保護(hù)裝置串聯(lián)連接形成一組，跨接于高壓動(dòng)力電池負(fù)極和車身地之間。
[0011]較佳的，所述第一電容保護(hù)裝置、第二電容保護(hù)裝置，為正溫度系數(shù)熱敏電阻；
[0012]所述正溫度系數(shù)熱敏電阻，當(dāng)溫度低于一定值時(shí)，其電阻值小且變化很小，當(dāng)溫度升高到一定值后，其電阻值迅速增大。
[0013]較佳的，所述Y電容保護(hù)裝置，是斷路器；
[0014]所述斷路器，當(dāng)流經(jīng)的電流小于等于設(shè)定值，處于常閉合狀態(tài)；當(dāng)流經(jīng)的電流大于設(shè)定值時(shí)，自動(dòng)斷開。
[0015]較佳的，所述斷路器，能通過手動(dòng)或電動(dòng)控制恢復(fù)至常閉合狀態(tài)。
[0016]較佳的，新能源車用電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，還包括上層系統(tǒng)；
[0017]所述上層系統(tǒng)，當(dāng)新能源車用電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)下電或上電時(shí)，檢測(cè)三相交流電機(jī)的某相繞阻是否存在對(duì)三相交流電機(jī)外殼短路或者絕緣失效故障，如果存在，則報(bào)出相應(yīng)故障，控制新能源車用電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)停止工作。
[0018]本實(shí)用新型的新能源車用電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，Y電容和電容保護(hù)裝置串聯(lián)連接于高壓動(dòng)力電池正極(或負(fù)極)和車身地之間，電容保護(hù)裝置能抑制流經(jīng)Y電容的電流，避免Y電容燒壞。該電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，在發(fā)生三相交流電機(jī)某一相繞阻對(duì)三相交流電機(jī)外殼短路或者絕緣失效故障后，盡管運(yùn)行中不能被檢測(cè)到，但當(dāng)電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)下電或上電時(shí)，上層系統(tǒng)(比如電池管理系統(tǒng)BMS)可以通過絕緣檢測(cè)來診斷該故障，從而命令電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)停止工作，并定位故障類別。本實(shí)用新型的新能源車用電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，工作過程中通過電容保護(hù)裝置，下電或上電時(shí)通過上層系統(tǒng)的絕緣檢測(cè)，構(gòu)成在發(fā)生三相交流電機(jī)某一相繞阻對(duì)三相交流電機(jī)外殼短路或者絕緣失效故障時(shí)對(duì)Y電容的完整保護(hù)，一方面能夠降低所述故障的破壞性，另一方面還能有效定位該類故障，而且不會(huì)影響Y電容的濾波效果。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]為了更清楚地說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，下面對(duì)本實(shí)用新型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實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，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。
[0020]圖1是本實(shí)用新型的新能源車用電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)一實(shí)施例電路圖；
[0021]圖2是本實(shí)用新型的新能源車用電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)一實(shí)施例的電流回路不意圖；
[0022]圖3是本實(shí)用新型的新能源車用電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)另一實(shí)施例的電流回路示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面將結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本實(shí)用新型的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本實(shí)用新型中的實(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，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0024]實(shí)施例一
[0025]新能源車用電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，如圖1所示，包括高壓動(dòng)力電池1、直流支撐電容6，第一Y電容4、第二 Y電容10、第一電容保護(hù)裝置3、第二電容保護(hù)裝置11、電機(jī)控制器(逆變器)7、三相交流電機(jī)8 ;
[0026]所述直流支撐電容6，并聯(lián)在高壓動(dòng)力電池I正極和負(fù)極兩端；
[0027]所述電機(jī)控制器7，兩輸入端并聯(lián)在直流支撐電容6兩端，三輸出端UVW分別連接三相交流電機(jī)8的三相輸入線；
[0028]所述三相交流電機(jī)8，外殼802直接搭接于車身地上或者通過其它中間介質(zhì)間接搭接于車身地上；
[0029]所述第一 Y電容4和第一電容保護(hù)裝置3串聯(lián)連接形成一組，跨接于高壓動(dòng)力電池I正極和車身地之間；
[0030]所述第二 Y電容10和第二電容保護(hù)裝置11串聯(lián)連接形成一組，跨接于高壓動(dòng)力電池I負(fù)極和車身地之間。
[0031]較佳的，所述電機(jī)控制器7，包括6個(gè)絕緣柵雙極型晶體管(IGBT) SI，S2，...，S6。
[0032]較佳的，新能源車用電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，還包括上層系統(tǒng)(比如電池管理系統(tǒng)BMS);所述上層系統(tǒng)，當(dāng)新能源車用電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)下電或上電時(shí)，檢測(cè)三相交流電機(jī)某相繞阻是否存在對(duì)三相交流電機(jī)外殼短路或者絕緣失效故障，如果存在，則報(bào)出相應(yīng)故障，控制新能源車用電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)停止工作。
[0033]實(shí)施例一的新能源車用電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，兩個(gè)Y電容分別跨接于高壓動(dòng)力電池I正/負(fù)極與車身地之間，因此兩個(gè)Y電容的一端以及三相交流電機(jī)8外殼802最終都共同接到車身地上，實(shí)際是將兩個(gè)Y電容的一端連接在一起并共同與三相交流電機(jī)8外殼802連接。當(dāng)電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)處于運(yùn)行模式，三相交流電機(jī)運(yùn)行，三相交流電機(jī)某一相繞阻801對(duì)三相交流電機(jī)外殼短路或者絕緣失效時(shí)，如果上層系統(tǒng)和電機(jī)控制器在電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)工作中都不進(jìn)行絕緣檢測(cè)，未能檢測(cè)出該種故障，電機(jī)控制器仍然按照正常工作指令執(zhí)行(6個(gè)IGBT正常導(dǎo)通和關(guān)斷)，此時(shí)電路中產(chǎn)生交流電經(jīng)由電機(jī)殼體、車身地進(jìn)入到Y(jié)電容，如果沒有電容保護(hù)裝置，會(huì)出現(xiàn)由于Y電容中流經(jīng)大電流導(dǎo)致發(fā)熱而被損壞的現(xiàn)象。
[0034]實(shí)施例一的新能源車用電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，Y電容和電容保護(hù)裝置串聯(lián)連接于高壓動(dòng)力電池正極(或負(fù)極)和車身地之間，電容保護(hù)裝置能抑制流經(jīng)Y電容的電流，避免Y電容燒壞。該電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，在發(fā)生三相交流電機(jī)某一相繞阻對(duì)三相交流電機(jī)外殼短路或者絕緣失效故障后，盡管運(yùn)行中不能被檢測(cè)到，但當(dāng)電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)下電或上電時(shí)，上層系統(tǒng)(比如電池管理系統(tǒng)BMS)能夠通過絕緣檢測(cè)來診斷該故障，從而命令電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)停止工作，并定位故障類別。實(shí)施例一的新能源車用電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，工作過程中通過電容保護(hù)裝置，下電或上電時(shí)通過上層系統(tǒng)的絕緣檢測(cè)，構(gòu)成在發(fā)生三相交流電機(jī)某一相繞阻對(duì)三相交流電機(jī)外殼短路或者絕緣失效故障時(shí)對(duì)Y電容的完整保護(hù)，一方面能夠降低所述故障的破壞性，另一方面還能有效定位該類故障，而且不會(huì)影響Y電容的濾波效果。
[0035]實(shí)施例二
[0036]基于實(shí)施例一的新能源車用電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，如圖2所示，所述第一電容保護(hù)裝置3、第二電容保護(hù)裝置11，是正溫度系數(shù)熱敏電阻(PTC)等具有變阻值性質(zhì)的電阻器；
[0037]所述正溫度系數(shù)熱敏電阻，當(dāng)溫度低于一定值時(shí)，其電阻值小且變化很小，當(dāng)溫度升高到一定值后，其電阻值迅速增大。
[0038]以電機(jī)W相繞阻對(duì)地短路為例，電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)處于運(yùn)行模式下，當(dāng)三相交流電機(jī)三相繞阻801中的W相對(duì)三相交流電機(jī)外殼802短路或者絕緣失效時(shí)，由于上層系統(tǒng)(比如電池管理系統(tǒng))和電機(jī)控制器7都未能檢測(cè)出該故障，因此電機(jī)控制器7的6個(gè)絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)導(dǎo)通和關(guān)斷仍然按照正常工作指令執(zhí)行，比如執(zhí)行工作指令使S1、S4、S5導(dǎo)通，S2、S3、S6關(guān)斷，此時(shí)對(duì)應(yīng)的電流回路之一如圖2中帶箭頭線所示，同理可得到6個(gè)IGBT執(zhí)行其它導(dǎo)通關(guān)斷指令時(shí)的電流回路，在此不再贅述。以圖2中的電流回路，由高壓動(dòng)力電池I正極出發(fā)經(jīng)由SI — U相線一W相線一電機(jī)殼體802 —車身地一第二 Y電容10 —第二正溫度系數(shù)熱敏電阻11 —高壓動(dòng)力電池I負(fù)極，此處電流之所以能夠流經(jīng)第二 Y電容10，主要是因?yàn)?個(gè)IGBT的導(dǎo)通關(guān)斷控制回路中產(chǎn)生交流電，符合電容通交流隔直流的工作特性。假設(shè)正溫度系數(shù)熱敏電阻3，11電阻值突變的臨界突變溫度為Tl，初始時(shí)刻，所述第二正溫度系數(shù)熱敏電阻11的溫度小于Tl，表現(xiàn)出電阻值很小的特性，所述電流回路中有較大電流流過，第二 Y電容10和第二正溫度系數(shù)熱敏電阻11發(fā)熱升溫，運(yùn)行一段時(shí)間后，當(dāng)?shù)诙郎囟认禂?shù)熱敏電阻11的溫度大于等于Tl，第二正溫度系數(shù)熱敏電阻11的電阻值迅速大幅升高，反過來降低所述電流回路中的電流，如此反復(fù)循環(huán)，保證回路上的第二 Y電容10的溫度始終維持在臨界損壞溫度T2以下，所述臨界損壞溫度T2指一旦第二 Y電容10的溫度升高到T2，第二 Y電容10就有被損壞的風(fēng)險(xiǎn)。所述臨界突變溫度Tl需要結(jié)合第二Y電容10的臨界損壞溫度T2以及實(shí)際應(yīng)用情況來選定。
[0039]實(shí)施例三
[0040]基于實(shí)施例一的新能源車用電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，如圖3所示，所述第一電容保護(hù)裝置3、第二電容保護(hù)裝置11，是斷路器等具有過流斷開功能的開關(guān)元器件；所述斷路器，當(dāng)流經(jīng)的電流小于等于設(shè)定值，處于常閉合狀態(tài)；當(dāng)流經(jīng)的電流大于設(shè)定值，自動(dòng)斷開；所述斷路器，能通過手動(dòng)或電動(dòng)控制重新恢復(fù)至正常的常閉合狀態(tài)，重新恢復(fù)至正常的常閉合狀態(tài)。
[0041]圖3所示新能源車用電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，所述第一斷路器3與第一 Y電容4串聯(lián)連接形成一組，跨接于高壓動(dòng)力電池I正極和車身地之間；第二斷路器11與第二Y電容10串聯(lián)連接形成另一組，跨接于高壓動(dòng)力電池I負(fù)極和車身地之間。以電機(jī)W相繞阻對(duì)地短路為例，電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)處于運(yùn)行模式下，三相交流電機(jī)三相繞阻801中的W相對(duì)三相交流電機(jī)外殼802短路或者絕緣失效時(shí)，所述電流回路由高壓動(dòng)力電池I正極出發(fā)經(jīng)由SI — U相線一W相線—電機(jī)殼體802 —車身地一第二 Y電容10 —第二斷路器11 —高壓動(dòng)力電池I負(fù)極。假設(shè)斷路器3，11的臨界斷開電流閾值為I，一旦電機(jī)某一相繞阻對(duì)地短路故障或絕緣失效，流經(jīng)第二斷路器11的電流超出閾值I，第二斷路器11斷開，不再形成流經(jīng)第二 Y電容10的電流回路，從而有效保護(hù)了第二 Y電容10。
[0042]以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型保護(hù)的范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種新能源車用電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，包括高壓動(dòng)力電池、直流支撐電容、第一Y電容、第二Y電容、電機(jī)控制器、三相交流電機(jī)；所述直流支撐電容，并聯(lián)在高壓動(dòng)力電池正極和負(fù)極兩端；所述電機(jī)控制器，兩輸入端并聯(lián)在所述直流支撐電容兩端，三輸出端分別連接三相交流電機(jī)的三相輸入線；所述三相交流電機(jī)，外殼直接搭接于車身地上或者通過中間介質(zhì)間接搭接于車身地上；其特征在于，新能源車用電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)還包括第一電容保護(hù)裝置、第二電容保護(hù)裝置； 所述第一 Y電容和第一電容保護(hù)裝置串聯(lián)連接形成一組，跨接于高壓動(dòng)力電池正極和車身地之間； 所述第二 Y電容和第二電容保護(hù)裝置串聯(lián)連接形成一組，跨接于高壓動(dòng)力電池負(fù)極和車身地之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新能源車用電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于， 所述第一電容保護(hù)裝置、第二電容保護(hù)裝置，為正溫度系數(shù)熱敏電阻； 所述正溫度系數(shù)熱敏電阻，當(dāng)溫度低于一定值時(shí)，其電阻值小且變化很小，當(dāng)溫度升高到一定值后，其電阻值迅速增大。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新能源車用電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于， 所述Y電容保護(hù)裝置，是斷路器； 所述斷路器，當(dāng)流經(jīng)的電流小于等于設(shè)定值，處于常閉合狀態(tài)；當(dāng)流經(jīng)的電流大于設(shè)定值時(shí)，自動(dòng)斷開。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的新能源車用電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于， 所述斷路器，能通過手動(dòng)或電動(dòng)控制恢復(fù)至常閉合狀態(tài)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1到4任一項(xiàng)所述的新能源車用電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于， 新能源車用電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，還包括上層系統(tǒng)； 所述上層系統(tǒng)，當(dāng)新能源車用電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)下電或上電時(shí)，檢測(cè)三相交流電機(jī)的某相繞阻是否存在對(duì)三相交流電機(jī)外殼短路或者絕緣失效故障，如果存在，則報(bào)出相應(yīng)故障，控制新能源車用電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)停止工作。
【文檔編號(hào)】H02H9/02GK204046483SQ201420352489
【公開日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2014年6月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月27日
【發(fā)明者】徐瑋, 盧志堅(jiān), 劉志明 申請(qǐng)人:聯(lián)合汽車電子有限公司