電動汽車逆變器主動放電控制系統(tǒng)及控制器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及新能源汽車技術，特別涉及一種電動汽車逆變器主動放電控制系統(tǒng)及控制器。
【背景技術】
[0002]電動(純電動或混合動力)汽車中，電驅動系統(tǒng)主要由驅動電機、逆變器和高電池組成。與傳統(tǒng)汽車不同，此類汽車的動力傳動系統(tǒng)中，運用電機作為動力驅動部件之一，將電能轉化為機械能以驅動車輛。高壓電池作為該系統(tǒng)中的電能儲能元器件，其電壓通常在幾百伏特以上。若電驅動系統(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斷開，此時由于連接在逆變器直流端間的高壓電容會存儲一定電量，為防止對人身造成傷害，需要將其中的電量釋放。在有放電要求時，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(純電動或混合動力)汽車斷開高壓電池后，需要將高壓電容兩端電壓在5s內主動放電或者120s被動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，由三個橋臂并聯(lián)組成，每個橋臂由兩個功率開關器件串聯(lián)組成，每個功率開關器件還可以反向并聯(lián)一個二極管，常用的功率開關器件包括IGBT器件、MOS管等；
[0004]被動放電一般采用放電電阻的方式。主動放電目前有兩種:一種是利用DC/DC直流變壓器，一種是利用逆變器?？梢酝ㄟ^控制器控制輸出PWM (脈沖寬度調制)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，通過逆變器內的功率開關器件的寄生電容來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，這種主動放電技術為逆變器主動放電。
[0005]逆變器主動放電期間，由于逆變器內的功率開關器件一直處于開關切換狀態(tài)，所以存在一定的不安全因素。比如，異常轉速、異常扭矩和高壓放電失敗等等。為了確保整車安全，需要對逆變器主動放電期間進行監(jiān)控。

【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明要解決的技術問題是能對逆變器主動放電期間進行監(jiān)控，提高逆變器主動放電時的整車安全性。
[0007]為解決上述技術問題，本發(fā)明提供的電動汽車逆變器主動放電控制系統(tǒng)，包括電機、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，由三個橋臂并聯(lián)組成，每個橋臂包括相串聯(lián)的兩個功率開關器件，橋臂兩輸入端作為逆變器的兩直流端，三個橋臂的中心點作為三個交流端，用于與所述電機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，輸出6路PWM波形到逆變器的6個功率開關器件的控制端；
[0012]所述PWM波形產(chǎn)生模塊，在主動放電模式下，進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，進行下橋臂短路控制；
[0013]所述脈沖寬度測量模塊，用于檢測6路PWM波形在一個PWM周期的占空比；
[0014]所述主控模塊，接收到逆變器主動放電請求信號后，開始控制所述PWM波形產(chǎn)生模塊進入主動放電模式；所述PWM波形產(chǎn)生模塊進入主動放電模式后:
[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PWM周期內的占空比小于(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PWM周期內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)生模塊進入主動放電模式后，如果電機轉速大于設定轉速，則主控模塊控制PWM波形產(chǎn)生模塊進入安全模式。
[0017]較佳的，所述PWM波形產(chǎn)生模塊進入主動放電模式后，如果電機繞組間的電流大于設定電流，則主控模塊控制PWM波形產(chǎn)生模塊進入安全模式。
[0018]較佳的，所述PWM波形產(chǎn)生模塊進入主動放電模式后，如果高壓電容兩端的電壓下降速率小于設定電壓下降速率，則主控模塊控制PWM波形產(chǎn)生模塊進入安全模式。
[0019]為解決上述技術問題，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，輸出6路PWM波形到逆變器中并聯(lián)的三個橋臂的6個功率開關器件的控制端；
[0021]所述PWM波形產(chǎn)生模塊，在主動放電模式下，進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，進行下橋臂短路控制；
[0022]所述脈沖寬度測量模塊，用于檢測6路PWM波形在一個PWM周期的占空比；
[0023]所述主控模塊，接收到逆變器主動放電請求信號后，開始控制所述PWM波形產(chǎn)生模塊進入主動放電模式；所述PWM波形產(chǎn)生模塊進入主動放電模式后:
[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PWM周期內的占空比小于(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PWM周期內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)生模塊進入主動放電模式后，如果電機轉速大于設定轉速，則主控模塊控制PWM波形產(chǎn)生模塊進入安全模式。
[0026]較佳的，所述PWM波形產(chǎn)生模塊進入主動放電模式后，如果電機繞組間的電流大于設定電流，則主控模塊控制PWM波形產(chǎn)生模塊進入安全模式。
[0027]較佳的，所述PWM波形產(chǎn)生模塊進入主動放電模式后，如果高壓電容兩端的電壓下降速率小于設定電壓下降速率，則主控模塊控制PWM波形產(chǎn)生模塊進入安全模式。
[0028]本發(fā)明的電動汽車逆變器主動放電控制系統(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)生模塊在主動放電模式下輸出的PWM波形的占空比，監(jiān)控逆變器主動放電是否失效，并且進一步監(jiān)控電機轉速、電機繞組內的電流、高壓電容兩端的電壓下將速率，從而相應控制PWM波形產(chǎn)生模塊退出主動放電模式進入安全模式，提高了逆變器主動放電時的整車安全性。
【附圖說明】
[0029]為了更清楚地說明本發(fā)明的技術方案，下面對本發(fā)明所需要使用的附圖作簡單的介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，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是在某種調制算法下上橋臂三個PWM波形的變化情況示意圖；
[0032]圖3是在逆變器主動放電情況下的上橋臂的理想三個PWM波形示意圖；
[0033]圖4是本發(fā)明的電動汽車逆變器主動放電控制系統(tǒng)一實施方式示意圖。
【具體實施方式】
[0034]下面將結合附圖，對本發(fā)明中的技術方案進行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0035]電動(純電動或混合動力)汽車中，電驅動系統(tǒng)主要包括電機、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，由三個橋臂并聯(lián)組成，每個橋臂包括相串聯(lián)的兩個功率開關器件，每個橋臂兩輸入端作為逆變器的兩直流端，三個橋臂的中心點作為三個交流端，用于與所述電機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個功率開關器件的控制端?？刂破鞑捎貌煌恼{制方式來控制6路PWM波形的輸出形式，但是因為控制電機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展示了在某種調制算法下上橋臂三個PWM波形的變化情況。而逆變器主動放電時，控制器輸出的PWM波形要求使逆變器的6個功率開關器件的狀態(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放電情況下的上橋臂的理想三個PWM波形，具有50%占空比以及無相位差特點，由于實際的PWM波形包含了死區(qū)時間以及死區(qū)補償，逆變器主動放電時的PWM波形的占空比應該在50%左右，并且相互之間的相位差接近O。
[0039]本發(fā)明的電動(純電動或混合動力)汽車逆變器主動放電控制系統(tǒng)，一實施方式如圖4所示，包括電機、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，由三個橋臂并聯(lián)組成，每個橋臂包括相串聯(lián)的兩個功率開關器件，橋臂兩輸入端作為逆變器的兩直流端，三個橋臂的中心點作為三個交流端，用于與所述電機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 (脈沖寬度調制)波形產(chǎn)生模塊、脈沖寬度測量模塊、主控模塊；
[0043]所述PWM波形產(chǎn)生模塊，