[實用新型]電動汽車電機系統三相主動短路的控制電路

有效

• 申請號: 201921991148.0
• 申請日: 2019-11-18
• 公開（公告）號: CN210898512U
• 公開（公告）日: 2020-06-30
• 發明（設計）人: 劉鈞;韓永杰;李崢
• 申請（專利權）人: 上海威邁斯新能源有限公司
• 主分類號: H02H7/08
• 分類號: H02H7/08;B60L3/00
• 代理公司: 深圳市康弘知識產權代理有限公司 44247
• 代理人: 林偉敏

本實用新型公開了電動汽車電機系統三相主動短路的控制電路，其將三相全橋逆變電路分成高邊與低邊兩個組，進行ASC時對低邊與高邊分別進行控制，在高邊功率器件損壞或高邊功率器件的驅動電源丟失時，通過獲得的具體故障信息狀態信號，進行高邊ASC狀態向低邊ASC狀態切換控制；或者在低邊功率器件損壞或低邊功率器件的驅動電源丟失時，通過獲得的具體故障信息狀態信號，進行低邊ASC狀態向高邊ASC狀態切換控制；本實用新型探測到潛在的可能導致扭矩安全風險的故障產生時后，不會因為當功率器件損壞或功率器件的驅動電源丟失或12V電源發生非預期的斷路而導致無法進入或無法維持三相短路狀態；可以令逆變電路維持在ASC狀態，最大限度保障電動汽車的安全。

技術領域

本實用新型涉及新能源乘用車領域，尤其涉及電動汽車電機系統切換到三相主動短路狀態（ASC狀態）的控制電路。

背景技術

近幾年，中國從政策上積極推動新能源汽車尤其是電動汽車的發展，目的是為了減少對石油的使用，降低車輛尾氣的排放，實現汽車綠色能源消耗。電機控制器作為電動汽車電機系統的核心部件，具備實現直流電和交流電的相互轉換，在電動車正常行駛時可將動力電池的直流電逆變成三相交流電，為驅動電機提供電源并控制電機輸出轉矩驅動車輛行駛；在電動車滑行或制動過程中電機控制器可控制驅動電機運行于饋電模式，將動能轉換成電能給動力電池充電，有效地通過節約效能來提升電動車的純電續航里程。

所以車載電機控制器直接關系到新能源乘用車的輸出扭矩安全，也關系到新能源乘用車是否存在高壓安全風險。當電機控制器出現錯誤的控制邏輯或由于采集到錯誤的傳感器信號，會導致電機控制器逆變產生與既定需求存在偏差的三相交流電，的進而使電機輸出非期望的扭矩，從而給整車帶來扭矩安全風險；同時在一些應用場景，雖然整車已切斷高壓電池的能量輸出，但由于新能源乘用車通常采用的永磁同步電機仍然旋轉產生的反電動勢會導致電機控制器仍殘存高壓直流能量，從而給整車帶來高壓安全風險。為了避免上述整車安全風險，目前主流的設計方案是將電機主動三相短路（ASC）狀態定義為安全關斷狀態。這是因為當電機處于ASC狀態時，電機在中高轉速區域幾乎不產生任何扭矩，僅在較低轉速產生一定的負扭矩，但對于整車而言，低速區這樣的負扭矩是可以接受的。這樣就使當電機控制器探測到潛在的可能導致扭矩安全風險的故障產生時，通過微處理器或關斷邏輯電路向由功率器件組成的三相全橋逆變電路發出ASC狀態所對應的控制指令信號，使三相全橋逆變電路的功率器件產生對應的導通或關斷動作，進而使電機切換到ASC狀態，從而關斷電機的扭矩輸出，避免整車產生導致人身危害的扭矩，同時，由于ASC狀態使電機三相繞組短路，電機不會因旋轉產生高壓能量，也能避免使整車存在高壓安全風險。

ASC狀態在電動汽車行駛過程中主要起到以下幾方面作用：

1）整車失控時，實施ASC可產生反向轉矩，使車輛緩慢制動，實現安全停車。2）動力電池故障時，實施ASC可使電機、電機控制器與動力電池側隔離，保證整車高壓安全。3）整車行駛過程中驅動電機轉速過高或異常時，實施ASC可避免過高的反電勢對動力電池、母線電容及其它高壓器件的損壞。4）電機控制器逆變電路中某個開關管（IGBT）故障時，實施ASC可避免不可控整流對其它器件或動力電池的損壞。

但是，當電機控制器的功率器件損壞或功率器件的驅動電源丟失時，原本需要導通的功率器件非預期地關斷，或者原本需要關斷的功率器件非預期地導通，從而電機控制器無法使電機維持在ASC狀態，如果此時電機控制器探測到潛在的可能導致扭矩安全風險的故障產生并發出控制信號意圖讓電機進入并維持ASC狀態時，由于此時由功率器件組成的三相全橋逆變電路已無法根據控制指令信號進行相應的導通或關斷，此時電機無法確保在三相短路狀態，仍會使整車存在扭矩及高壓安全風險；另一種嚴重的情況是，由于高邊功率器件與低邊功率器件的驅動電源均來源于整車的12V低壓電池，當進入電機控制器的12V電源發生非預期的斷路時，功率器件會因為驅動電源的完全丟失而進入完全關斷狀態，在不同的電機應用中，完全關斷狀態可能會導致整車產生可能導致危害事件的不可接受的制動狀態或非預期的高壓能量殘存。