[發明專利]一種電動汽車電機控制器驅動電路及故障保護方法

在審

• 申請號: 202011208741.0
• 申請日: 2020-11-03
• 公開（公告）號: CN112467693A
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發明（設計）人: 陰曉峰;唐忠健;屈凡林;陳柯序
• 申請（專利權）人: 西華大學
• 主分類號: H02H7/08
• 分類號: H02H7/08;H02H7/085;H02P27/06;H02M7/5387;H02H7/122
• 代理公司: 成都信博專利代理有限責任公司 51200
• 代理人: 舒啟龍

一種電動汽車電機控制器驅動電路及故障保護方法，其驅動電路由結構完全相同的U、V、W相驅動電路組成，其故障保護方法由整車控制器和電機控制器共同實現。各相驅動電路由接口電路、電平轉換電路、互鎖電路、門極驅動模塊及IGBT模塊組成。非門芯片和三輸入與非門芯片組成互鎖電路。電機控制器由控制板與驅動板組成，在控制板上布置控制電路，在驅動板上布置驅動電路。控制電路由ADC采集電路、旋變解碼電路、主控芯片和收發電路等組成。本發明對控制電路和驅動電路同時進行保護，在控制電路或驅動電路發生故障導致上下橋臂直通時，通過互鎖電路迅速關斷IGBT，同時結合軟件，對故障處理實現軟硬件精確保護。本發明具有電路結構簡單、安全可靠等特點。

技術領域

本發明涉及電動汽車電機控制裝置，特別是電動汽車電機控制器驅動電路及相應故障保護方法。

背景技術

電動汽車電機控制器通過驅動電路實現對IGBT導通與關斷控制，將高壓動力電池直流電源逆變為交流實現對電機的控制，因此，電機控制器驅動電路的安全性能對確保電動汽車安全可靠工作十分重要。電機控制器驅動電路中IGBT上下橋臂直接導通與IGBT過流等故障可能造成嚴重的安全事故，當IGBT上下橋臂發生短路直接導通，集電極與發射極之間的電流迅速上升，IGBT發熱量迅速增加，可能導致元器件損壞，甚至發生爆炸。因此需要對驅動電路工作狀態實時檢測，避免上下橋直通的情況發生，并在因意外情況發生短路、過流等故障時能夠快速關斷IGBT實現保護。

在《互鎖驅動電路》(CN111277123A)中，第一IGBT驅動芯片與第二IGBT驅動芯片，其中第一IGBT驅動芯片的驅動信號作為第二IGBT驅動芯片的接地信號。相應的，第二IGBT的驅動信號作為第一IGBT驅動芯片的接地信號。通過上述方案可避免IGBT上下橋臂直通的問題，避免了直流母線短路，達到了對驅動信號進行互鎖的目的，同時通過外圍檢測電路實現短路過流保護。但此方案不能實時檢測控制端電壓，在控制端欠壓時不能進行保護，不能抑制短脈沖信號，保護功能不是特別全面。

在《一種電動汽車電機控制器的PWM控制信號自鎖保護電路》(CN106385249A)中，采用多個與非門、或非門以及鎖存器等構成了自鎖保護電路。該專利在檢測到故障后輸出故障信號到保護電路進行互鎖，關斷控制信號輸出，故障消除后由控制器解鎖信號進行解鎖，控制信號可以正常輸出，但是該方案對系統故障響應的時間較長。

在《一種電機控制器的IGBT驅動電路及電機控制器》(CN108565839A)中，設置在電機控制器驅動板上的功能安全電路，以及分別于功能安全電路連接的檢測反饋電路和脈沖寬度調制PWM緩沖電路。檢測反饋電路檢測電機控制器的IGBT模塊，當檢測到故障時，發送指令信號到功能安全電路，功能安全電路輸出相應的控制信號至PWM緩沖電路。緩沖電路產生相應的驅動信號，控制IGBT的通斷實現保護。該方案可實現硬件關斷的功能，但整體結構較復雜、成本較高。

總的來說，目前，電動汽車電機驅動技術方案存在驅動電路保護不全面，或保護系統對故障響應時間較長，或硬件成本較高等不足。

發明內容

本發明的目的是提供一種電動汽車電機控制器驅動電路，旨在實現對電動汽車電機的驅動，且在故障發生時，能迅速關斷IGBT，提高系統的安全性和可靠性。

本發明的目的是這樣實現的：一種電動汽車電機控制器驅動電路，由結構完全相同的U相、V相和W相驅動電路組成；所述電機控制器由控制板與驅動板組成，在控制板上布置控制電路，驅動板上布置本發明驅動電路。

各相驅動電路由所述接口電路、電平轉換電路、互鎖電路、門極驅動模塊與IGBT模塊組成；

具體地，U相驅動電路由連接器、電平轉換芯片MC14504B、U1非門芯片CD40106、U2三輸入與非門芯片CD4023、門極驅動模塊2SC0108T以及IGBT模塊組成，其中，非門芯片和三輸入與非門芯片組成互鎖電路；