專利名稱：新能源汽車的拖車保護電路的制作方法
技術領域：
本申請涉及一種新能源汽車(包括電動汽車、混合動力汽車等)的拖車保護電路結構。
背景技術：
請參閱圖1，這是新能源汽車的電機控制系統的簡化示意圖。所述電機控制系統包括:——永磁同步電機1，其機械輸出軸與新能源汽車的傳動系統相連，為新能源汽車輸出扭矩與功率。當永磁同步電機I被高速拖動時，也反過來生成三相交流電。—逆變器2，分為相互間電氣隔離的高壓側21和低壓側22。—高壓電池3，電壓通常在幾百伏特以上。——低壓電池4，電壓一般為幾十伏特，例如12V、24V等。所述高壓側21的直流端與高壓電池3相連，交流端與永磁同步電機I的三相交流電端口相連，起到驅動永磁同步電機I輸出扭矩與功率，以及反饋永磁同步電機I的制動能量的作用。常見的高壓側21采用三相橋式逆變電路，由母線電容Cl和三個橋臂并聯組成。每個橋臂由兩個功率開關器件串聯組成，每個功率開關器件還反向并聯一個二極管。常用的功率開關器件包括IGBT器件、MOS管等。所述低壓側22包括低壓控制系統、傳感器信號采集模塊，通信模塊等。所述低壓控制系統就是所述電機控制系統的控制芯片，包括DSP (數字信號處理器)、MCU (微控制單元)等。低壓側22—方面以低壓電池4為低壓設備供電，另一方面以低壓控制系統輸出的驅動信號來控制低壓設備。例如，高壓側21的各個功率開關器件的工作電源、控制信號均來自于低壓側22。在車輛正常行駛時，高壓電池3通過逆變器2的高壓側21驅動永磁同步電機I。當車輛出現故障而被拖動時，永磁同步電機I因拖動而旋轉，將會產生反電勢，通過逆變器2的高壓側21中各個二極管為母線電容Cl充電。而高壓側21中的功率開關器件和母線電容Cl等均為電壓敏感器件。車輛被拖行時永磁同步電機I所產生的反電勢可能會對這些電壓敏感器件造成損傷。一種現有的新能源汽車的拖車保護方法是:拖車時將永磁同步電機I的驅動輪抬起，這樣在車輛拖行過程中永磁同步電機I就不會轉動，因而不會產生反電勢。這種方法必須由專用拖車才能實現。另一種現有的新能源汽車的拖車保護方法是:拖車時限制永磁同步電機I的轉速，使其產生的反電勢不會對電壓敏感器件造成損傷。這種方法對新能源汽車的電機驅動系統的設計帶來了困難。
實用新型內容本申請所要解決的技術問題是提供一種新能源汽車的拖車保護電路，可以讓新能源汽車不受時間、速度限制地被拖行，而仍能保證永磁同步電機、逆變器等核心設備的安全性。為解決上述技術問題，本申請新能源汽車的拖車保護電路包括:——線性穩壓電路，與母線電容并聯以獲得供電，并生成一個臨時低壓電源；—并聯電路，接收正常低壓電源與臨時低壓電源相互獨立地輸入，并為半橋驅動模塊供電；—半橋驅動模塊，受到邏輯電路發出的驅動信號的控制，開啟或關閉逆變器的高壓側的各個功率開關器件；—邏輯電路，接收正常低壓電源與正常驅動信號的輸入，并向半橋驅動模塊發出驅動信號；當正常的低壓電源無效，邏輯電路向半橋驅動模塊輸出預設的電平信號；當正常的低壓電源有效時，邏輯電路輸出正常的驅動信號。一旦逆變器的高壓側進入三相短路模式，則使得永磁同步電機所產生的反向電動勢不會再繼續升高，這便防止了電子器件可能出現的過壓損壞。然而在三相短路模式下，逆變器的高壓側、永磁同步電機都會有較大的相電流，因而產生較大的熱量。本申請因此在進入三相短路模式的同時開啟冷卻設備，以防止逆變器和永磁同步電機可能出現的過熱損壞。因此，本申請所述電路使得新能源汽車在出現故障而被拖行時，可以不使用專用拖車，也沒有拖行時間或速度上的限制，可以被自由拖行。
圖1是新能源汽車的電機控制系統的結構示意圖；圖2是本申請新能源汽車的拖車保護方法的流程圖；圖3是新能源汽車的電機控制系統在車輛因故障被拖車時的示意圖；圖4是本申請新能源汽車的拖車保護方法的一種實現電路的示意圖；圖5是本申請新能源汽車的拖車保護方法的另一種實現電路的示意圖。圖中附圖標記說明:I為永磁同步電機；2為逆變器；21為高壓側；211為線性穩壓電路；212為并聯電路；213為半橋驅動模塊；214為邏輯電路；215為隔離變壓器；22為低壓側；3為高壓電池；4為低壓電池；41為低壓供電繼電器；5為冷卻設備。
具體實施方式
請參閱圖2和圖3，下面將以一個具體實施例對本申請新能源汽車的拖車保護方法進行詳細的說明。所述新能源汽車的電機控制系統包括永磁同步電機1、逆變器2、高壓電池3和低壓電池4。逆變器2又分為高壓側21和低壓側22，兩者之間電氣隔離。正常工作時，高壓側21將高壓電池3的高壓直流電流轉換為三相交流電，以驅動永磁同步電機I。永磁同步電機I的反饋能量也通過高壓側21轉換并為高壓電池3充電。低壓側22將低壓電池4為低壓設備供電，還以低壓控制系統的驅動信號來控制低壓設備。冷卻設備5就是一種典型的低壓設備，其包括冷卻風扇、冷卻水泵等。高壓側21的功率開關器件等也由低壓側22提供低壓電源和驅動信號。[0028]當新能源汽車出現故障時，為確保安全，高壓電池3與逆變器2的高壓側21斷開連接，低壓電池4與逆變器2的低壓側22之間也由繼電器(相當于開關)41斷開連接，逆變器2的高壓側21的三個橋臂中的六個功率開關器件全部關斷。此時，低壓側22無法從低壓電池4獲得供電，因而包括冷卻設備5、高壓側21的功率開關器件在內的所有低壓設備都沒有電源和驅動。此時當新能源汽車被拖行時，本申請將開啟逆變器2的高壓側21的三相短路模式，同時開啟冷卻設備5對逆變器2的高壓側21和永磁同步電機I進行散熱。逆變器2的高壓側21和永磁同步電機I可以共用冷卻設備5，也可各自具有獨立的冷卻設備5。當新能源汽車停止拖行時，退出逆變器2的高壓側21的三相短路模式(即回到逆變器2的高壓側21的三個橋臂中的六個功率開關器件全部關斷)，同時關閉所有的冷卻設備5。所述逆變器2的高壓側21的三相短路模式為:三個上橋臂的功率開關器件全部關閉、同時三個下橋臂的功率開關器件全部開啟；或者三個上橋臂的功率開關器件全部開啟、同時三個下橋臂的功率開關器件全部關閉。請參閱圖4，其給出了本申請新能源汽車的拖車保護方法的實現電路一，用來使逆變器2的高壓側21的三相橋臂進入三相短路模式。所述實現電路一均在逆變器的高壓側，其包括:——線性穩壓電路211，與母線電容Cl并聯以獲得供電，并生成一個臨時低壓電源。在新能源汽車因故障被拖行時，母線電容Cl處于充電狀態，線性穩壓電路211通過與母線電容Cl并聯從而獲得供電。—并聯電路212，接收正常低壓電源與臨時低壓電源的輸入，并為半橋驅動模塊213供電。所述正常低壓電源是指由低壓電池4經過逆變器2的低壓側和高壓側的隔離轉換所生成的低壓電源。當新能源汽車出現故障時，由于低壓電池4與逆變器2的低壓側22斷開連接，因而該正常低壓電源不可用。所述臨時低壓電源就是線性穩壓電路211生成的，其與正常的低壓電源一樣，例如均為15V，兩者相互獨立地接入并聯電路212。這樣，只要正常的低壓電源或臨時低壓電源之一有效(即為15V時)，并聯電路212即可為半橋驅動模塊213供電。—半橋驅動模塊213，受到邏輯電路214發出的驅動信號的控制，開啟或關閉逆變器2的高壓側21的各個功率開關器件。圖4中示例性表示出半橋驅動模塊213僅連接三個下橋臂的功率開關器件，從而控制三個下橋臂的功率開關器件的開啟或關閉。在其它實施例中，半橋驅動模塊213也可僅連接三個上橋臂的功率開關器件，或者同時連接三相橋臂的全部功率開關器件。—邏輯電路214，接收正常低壓電源與正常驅動信號的輸入，并向半橋驅動模塊213發出驅動信號。所述正常驅動信號是指由逆變器2的低壓側22中的低壓控制系統所發出、且經過逆變器2的低壓側和高壓側的隔離轉換后的驅動信號。當新能源汽車出現故障時，由于低壓電池4與逆變器2的低壓側22斷開連接，因而所述低壓控制系統失去供電，而不再輸出正常驅動信號。當正常的低壓電源無效(即為OV時)，邏輯電路214直接向半橋驅動模塊213輸出高電平的驅動信號，該高電平的驅動信號使逆變器2的高壓側21的三相橋臂進入三相短路模式。當正常的低壓電源有效時，邏輯電路214輸出正常的驅動信號控制半橋驅動模塊213去實現逆變器2的高壓側21的三相橋臂的正常工作。[0036]上述實現電路一是直接從母線電容Cl處取得能量，與車輛的位于逆變器2的低壓側22的電機控制系統獨立。即使正常的電機控制系統出現故障，也可確保本申請所述的拖車保護功能的實現。請參閱圖5，其給出了本申請新能源汽車的拖車保護方法的實現電路二，其包含了圖4所示的實現電路一的全部，并在此基礎上有所增加，增加的電路用來驅動冷卻設備。所述增加的電路均在逆變器的低壓側(或者是高壓側與低壓側之間的隔離部分)，其包括:—隔離變壓器215，用來根據線性穩壓電路211所生成一個臨時低壓電源，通過逆變器2的高壓側和低壓側的隔離轉換，在低壓側22生成一個激活信號，將繼電器41閉合。所述隔離變壓器215也可改為光耦方案或者光繼電器方案實現。—繼電器41，用來控制低壓電池4與逆變器2的低壓側22的連接。現有的繼電器41僅由車輛啟動信號閉合，本申請則將繼電器41由車輛啟動信號或激活信號之一即可閉合。當繼電器41閉合，低壓側22就能從低壓電池4處獲得供電，并生成正常的低壓電源。低壓控制系統即可獲得供電，從而生成正常的驅動信號。該正常的低壓電源再開啟冷卻設備5，例如開啟冷卻水泵和冷卻風扇為永磁同步電機1、逆變器2的高壓側21等處散熱。該正常的驅動信號還接手高壓側21的三相短路模式的控制。直至永磁同步電機I的轉速接近0，才斷開繼電器41，從而關閉各個冷卻設備，還發出驅動信號以退出高壓側21的三相短路模式。以上僅為本申請的優選實施例，并不用于限定本申請。對于本領域的技術人員來說，本申請可以有各種更改和變化。凡在本申請的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本申請的保護范圍之內。
權利要求1.一種新能源汽車的拖車保護電路，其特征是，包括: —線性穩壓電路，與母線電容并聯以獲得供電，并生成一個臨時低壓電源； —并聯電路，接收正常低壓電源與臨時低壓電源相互獨立地輸入，并為半橋驅動模塊供電； —半橋驅動模塊，受到邏輯電路發出的驅動信號的控制，開啟或關閉逆變器的高壓側的各個功率開關器件； —邏輯電路，接收正常低壓電源與正常驅動信號的輸入，并向半橋驅動模塊發出驅動信號；當正常的低壓電源無效，邏輯電路向半橋驅動模塊輸出預設的電平信號；當正常的低壓電源有效時，邏輯電路輸出正常的驅動信號。
2.根據權利要求1所述的新能源汽車的拖車保護電路，其特征是，還包括: —隔離變壓器，其根據所述臨時低壓電源，在逆變器的低壓側生成一個激活信號； ——繼電器，位于低壓電池與逆變器的低壓側之間，由車輛啟動信號或所述激活信號之一控制啟閉。
3.根據權利要求2新能源汽車的拖車保護電路，其特征是，所述隔離變壓器改為光耦或光繼電器。
專利摘要本申請公開了一種新能源汽車的拖車保護電路，包括——線性穩壓電路，與母線電容并聯以獲得供電，并生成一個臨時低壓電源；——并聯電路，接收正常低壓電源與臨時低壓電源相互獨立地輸入，并為半橋驅動模塊供電；——半橋驅動模塊，受到邏輯電路發出的驅動信號的控制，開啟或關閉逆變器的高壓側的各個功率開關器件；——邏輯電路，接收正常低壓電源與正常驅動信號的輸入，并向半橋驅動模塊發出驅動信號；當正常的低壓電源無效，邏輯電路向半橋驅動模塊輸出預設的電平信號；當正常的低壓電源有效時，邏輯電路輸出正常的驅動信號。所述電路使得新能源汽車在出現故障而被拖行時，可以不使用專用拖車，也沒有拖行時間或速度上的限制，可以被自由拖行。
文檔編號B60L3/00GK203020092SQ201220660800
公開日2013年6月26日 申請日期2012年12月4日 優先權日2012年12月4日
發明者張興春, 周偉波 申請人:聯合汽車電子有限公司