高压直流系统的过压保护方法技术方案

本申请公开了一种高压直流系统的过压保护方法，一旦高压电池与高压直流系统断开，则使电机控制器进入被动反馈模式，并实时监控高压直流网络的电压。一旦高压直流网络的电压≥最大允许电压，则使电机控制器中进入主动短路模式，同时开启辅助放电设备的一个或多个。一旦高压直流网络的电压＜最大允许电压，则使电机控制器进入被动反馈模式。一旦高压直流网络的电压≤最小允许电压，则关闭所有辅助放电设备。高压直流系统在高压电池断开的故障情况下，现有的电机控制器只具有一种安全模式，本申请则将其拆分为被动反馈模式与主动短路模式两种，并辅以高压直流系统的辅助放电模式，有效解决新能源汽车的高压直流网络的电压过高，降低了设备损坏风险。

【技术实现步骤摘要】
高压直流系统的过压保护方法
本申请涉及一种新能源汽车（纯电动汽车、混合动力汽车等）中针对高压直流系统的保护方法。
技术介绍
请参阅图1，这是新能源汽车中的高压直流系统的简化示意图。所述高压直流系统包括高压电池10、电机控制器20、永磁同步电机30和辅助放电设备40。高压电池10向电机控制器20和辅助放电设备40输出高压直流电流以提供能量。高压电池10也可以从电机控制器20获得输入的高压直流电流以充电。电机控制器20的直流端与高压电池10相连，交流端与永磁同步电机30的三相交流电端口相连，起到驱动永磁同步电机30输出扭矩与功率，以及反馈永磁同步电机30的制动能量的作用。常见的电机控制器20采用三相桥式逆变器，由支撑电容C和三个桥臂并联组成。每个桥臂由两个功率开关器件串联组成，每个功率开关器件还反向并联一个二极管。常用的功率开关器件包括IGBT器件、MOS管等。永磁同步电机30的机械输出轴与电动汽车的传动系统相连，为电动汽车输出扭矩与功率。当永磁同步电机30被高速拖动时，也反过来生成三相交流电。辅助放电设备40是指高压直流网络中除了电机控制器20以外的耗能设备，主要包括DC/DC变换器、高压空调、座椅加热器等。DC/DC变换器主要起到将高压直流电转换为低压直流电的作用，为新能源汽车的低压直流系统提供能量。高压空调主要是将高压直流电能转换为机械能，驱动压缩机进行制冷/制热。座椅加热器主要是将高压直流电能转换为热能，帮助座椅加热，以提高人体在寒冷天气的舒适性。电机控制器20的直流端与辅助放电设备40的输入端采用直流高压线束连接在一起，称为高压直流网络50。正常情况下，高压电池10可以用来稳定高压直流网络50的电压。在发生某些故障时，断路器会将高压电池10与高压直流网络50断开，此时高压直流网络50的电压就会变得不稳定。电机控制器20与永磁同步电机30统称为电机驱动系统。现有的电机驱动系统一旦发现诸如高压电池短路、过压、过流、过热；收到外部撞车信号等故障就会进入安全模式，即将电机控制器20的三个桥臂中的所有功率开关器件关断。此时一旦永磁同步电机30被高速拖动，将通过电机控制器20中二极管整流，使得高压直流网络50的电压过高，可能导致设备损坏。
技术实现思路
本申请所要解决的技术问题是提供一种新能源汽车的高压直流系统的过压保护方法，可以防止高压直流系统出现过压。该方法特别适用于高压电池与高压直流网络脱开、且永磁同步电机被高速拖动的情形。为解决上述技术问题，本申请高压直流系统的过压保护方法为：一旦高压电池与高压直流系统断开，则使电机控制器进入被动反馈模式，并实时监控高压直流网络的电压；一旦高压直流网络的电压≥最大允许电压，则使电机控制器中进入主动短路模式，同时开启辅助放电设备的一个或多个；一旦高压直流网络的电压＜最大允许电压，则使电机控制器进入被动反馈模式；一旦高压直流网络的电压≤最小允许电压，则关闭所有辅助放电设备；所述被动反馈模式为：电机控制器的三个桥臂中的六个功率开关器件全部关断；所述主动短路模式为：电机控制器的三个上桥臂功率开关器件全部关断、三个下桥臂功率开关器件全部导通；或者电机控制器中的三个上桥臂功率开关器件全部导通、三个下桥臂功率开关器件全部关断。高压直流系统在高压电池断开的故障情况下，现有的电机控制器只具有一种安全模式，本申请则将其拆分为被动反馈模式与主动短路模式两种，并根据高压直流网络的电压是否高于最大允许电压而在这两种模式之间进行切换。本申请还辅以高压直流系统的辅助放电模式，并在高压直流网络的电压高于最大允许电压时开启、低于最小允许电压时关闭。通过以上组合策略，本申请就可以有效解决新能源汽车的高压直流网络的电压过高问题，较好地降低了设备的损坏风险。附图说明图1是电动汽车的高压直流系统的简化结构示意图；图2是本申请高压直流系统的过压保护方法的流程图；图3是电机驱动系统的被动反馈模式的原理图；图4是电机驱动系统的主动短路模式的原理图；图5是主动短路模式下永磁同步电机的短路电流与转速的关系图；图6是高压直流系统的辅助放电模式的原理图。图中附图标记为：10为高压电池；20为电机控制器；30为永磁同步电机；40为辅助放电设备。具体实施方式本申请适用于图1所示的高压直流系统，即包括高压电池10、电机控制器20、永磁同步电机30和辅助放电设备40。其中，电机控制器20的直流端与辅助放电设备40的输入端采用高压线束连接在一起，称为高压直流网络50。正常工作情况下，高压电池10为电机控制器20提供电能，电机控制器20将直流电转换为交流电，以驱动永磁同步电机30输出功率与扭矩。此时，高压直流网络50的电压在正常范围内波动。当遇到诸如高压电池短路、过压、过流、过热；收到外部撞车信号等故障时，高压电池10将自己监控、并控制自己与高压直流网络50断开，而这将导致高压直流网络50的电压不稳定。随后，高压电池10还会将故障上报给整车控制器。请参阅图2，本申请高压直流系统的过压保护方法为：一旦高压电池与高压直流系统断开，则使电机控制器进入被动反馈模式，并实时监控高压直流网络的电压；一旦高压直流网络的电压≥最大允许电压，则使电机控制器进入主动短路模式，同时开启高压直流系统的辅助放电模式；一旦高压直流网络的电压＜最大允许电压，则使电机控制器进入被动反馈模式；一旦高压直流网络的电压≤最小允许电压，则关闭高压直流系统的辅助放电模式。请参阅图3，这是电机控制器20处于被动反馈模式的原理图。其中IGBT器件全部以虚线描绘表示它们均为关断状态。此时，如永磁同步电机30被高速拖动，则其反电势很高，永磁同步电机30将通过与各个IGBT器件并联的二极管整流对支撑电容C进行充电，高压直流网络50的电压将会不断升高，直到支撑电容C的电压接近永磁同步电机30的线电压峰值。请参阅图4，这是电机控制器20处于主动短路模式的原理图。其中以虚线描绘的IGBT器件表示它们为关断状态，以实线描绘的IGBT器件表示它们为导通状态。图4中，位于上桥臂的三个IGBT器件关断，而将位于下桥臂的三个IGBT器件导通；反之亦可（未图示）。此时，永磁同步电机30处于三相主动短路状态，因而不会通过二极管整流对支撑电容C进行充电，高压直流网络50的电压也不会升高。在主动短路模式下，如永磁同步电机30被拖动，三相绕组中将流过短路电流，该短路电流的大小介于电机连续电流与峰值电流之间。请参阅图5，主动短路模式下永磁同步电机30的短路电流与转速的关系是：随着转速单调上升；但达到一定转速后，会稳定在某一恒定值。由于永磁同步电机30的短路电流较大，故一般不允许长时间工作在主动短路模式下，以避免电机控制器20或永磁同步电机30过热。本申请只在高压直流网络50的电压高于最大允许电压时，才使电机控制器20进入主动短路模式，并开启辅助放电设备40中的一个或多个进行放电；只需经过很短的时间，高压直流网络50的电压就会小于最大允许电压，电机控制器20就退出该模式，因而不会长时间工作在主动短路模式下。请参阅图6，这是高压直流系统处于辅助放电模式的原理图。其中IGBT器件在被动反馈与主动短路模式间不断切换。此时，开启辅助放电设备40中的一个或多个以消耗支撑电容C中能量。常见的辅助放电设备40包括DC本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高压直流系统的过压保护方法，其特征是，一旦高压电池与高压直流系统断开，则使电机控制器进入被动反馈模式，并实时监控高压直流网络的电压；一旦高压直流网络的电压≥最大允许电压，则使电机控制器中进入主动短路模式，同时开启辅助放电设备的一个或多个；一旦高压直流网络的电压＜最大允许电压，则使电机控制器进入被动反馈模式；一旦高压直流网络的电压≤最小允许电压，则关闭所有辅助放电设备；所述被动反馈模式为：电机控制器的三个桥臂中的六个功率开关器件全部关断；所述主动短路模式为：电机控制器的三个上桥臂功率开关器件全部关断、三个下桥臂功率开关器件全部导通；或者电机控制器中的三个上桥臂功率开关器件全部导通、三个下桥臂功率开关器件全部关断。

【技术特征摘要】
1.一种高压直流系统的过压保护方法，其特征是，一旦高压电池与高压直流系统断开，则使电机控制器进入被动反馈模式，并实时监控高压直流网络的电压；一旦高压直流网络的电压≥最大允许电压，则使电机控制器中进入主动短路模式，同时开启辅助放电设备的一个或多个；一旦高压直流网络的电压＜最大允许电压，则使电机控制器进入被动反馈模式；一旦高压直流网络的电压≤最小允许电压，则关闭所有辅助放电设备；所述被动反馈模式为：电机控制器的三个桥臂中的六个功率开关器件全部关断；所述主动短路模式为：电机控制器的三个上桥臂功率开关器件全部关断、三个下桥臂功率开关器件全部导通；或者电机控制器中的三个上桥臂功率开关器件全部导通、三个下桥臂功率开关器件全部关断；所述高压直流系统包括高压电池、电机控制器、永磁同步电机和辅助放电设备；电机控制器的直流端与辅助放电设备的输入端采用高压线束连接在一起，称为高压直流网络；所述辅助放电设备包括DC/DC变换器、高压空调、座椅加热器中的一个或多个...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴璐璐，何海，
申请(专利权)人：联合汽车电子有限公司，
类型：发明
国别省市：