專利名稱：用于混合動力車的電動機驅動系統及用于控制其的方法
技術領域：
本公開一般涉及一種用于混合動力車的電動機驅動系統以及用于控制其的方法。 更特別地，本發明涉及一種用于混合動力車的電動機驅動系統以及用于控制其的方法，其 能夠適當地防止在主繼電器關斷期間由電動機產生的反電動勢被施加到諸如DC變換器和 電力空調逆變器的非傳動系組件上，從而保護非傳動系組件并防止故障的發生。
背景技術：
混合動力車采用作為輔助動力源的電動機以及汽油發動機，以提供廢氣的減少和 燃料效率的提高。當發動機以低效率狀態運轉時，通過電池的電力驅動電動機以適當地提高混合動 力系統的效率(負荷調整(load leveling))。而且，通過減速期間的再生制動來對電池 進行充電，其中在制動系統中作為摩擦熱被耗散的動能通過電動機產生的電力被轉變成電 能，從而提高燃料效率。基于在動力傳動系統中是否連接并驅動電動機，將混合動力車劃分成軟型(soft type)混合動力車和硬型(hard type)混合動力車。圖4示出用于現有硬型混合動力車的示例性電動機驅動系統。如圖4所示，電動 機驅動系統包括用于驅動車輛的第一和第二電動機Ml和M2 ；分別用于驅動第一和第二電 動機Ml和M2的第一和第二逆變器1和2 ；用于輸出DC電壓的DC電池B ；用于升高來自DC 電池B的DC電壓并將升高后的電壓供應給第一和第二逆變器1和2，或者降低來自第一和 第二逆變器1和2的DC電壓并將降低后的電壓供應給DC電池B的電壓變換器3 ；連接在 DC電池B和電壓變換器3之間的第一和第二主繼電器SRl和SR2 ；以及連接在第一和第二 主繼電器SRl和SR2與電壓變換器3之間的作為電力負載或電源裝置的DC變換器4和電 力空調逆變器7。優選地，DC變換器4通常被稱作能量流是單向或雙向的功率變換器，并且附圖標 記5、6和8分別表示12V輔助電池、12V電力負載和DC鏈接電容器(DC-link capacitor)。在具有上述配置的用于常規混合動力車的電動機驅動系統中，在關斷第一和第二 主繼電器SRl和SR2時，由旋轉電動機產生的反電動勢向DC鏈接電容器8施加高電壓(例 如600伏)，并且該電壓被施加到通過電壓變換器3而適當地連接在第一和第二主繼電器 SRl和SR2與電壓變換器3之間的諸如DC變換器4和電力空調逆變器7的非傳動系組件 上。因此，有必要增大諸如DC變換器4和電力空調逆變器7的非傳動系組件的最大耐電壓， 這會引起與高耐電壓相應的混合動力系統的制造成本的增加，并且還會引起系統效率的劣 化。此外，如果在DC變換器4中發生故障，則第一和第二主繼電器SRl和SR2被立刻 關斷，以防止由于高壓DC電池B的DC功率而引起的繼發問題。此時，沒有向第一和第二逆 變器1和2供應電力，并且因此失去了用于驅動混合動力車的第一和第二電動機Ml和M2 的驅動力。此外，包括發電機的第一和第二電動機Ml和M2在發動機高速運轉期間失控，并且由此過度的旋轉和反電動勢可能會施加到發電機。結果，增大了電動機的旋轉部件可能 會失調并且逆變器可能會由于過電壓而被燒壞的可能性。此外，在車輛于第一和第二主繼電器SRl和SR2被關斷之后被停下來的實例中，由 于失去了第一和第二電動機Ml和M2的驅動力，所以車輛不能啟動并且不能進入跛行回家 模式(limp-home mode)以獲得車輛診斷。結果，盡管可以獲得由12V輔助電池供應的12V 電力，但是車輛不能啟動，并且只能被拖走。另外，在使用DC變換器4對諸如高壓電池的DC電池B進行充電的實例中，第一和 第二主繼電器SRl和SR2被關斷，并且高壓電力被施加到電壓變換器3以及第一和第二逆 變器1和2。因此，控制器執行控制操作以防止電壓變換器3以及第一和第二逆變器1和2 的各IGBT的故障。因此，有必要將電力施加給IGBT門驅動電路以適當地將IGBT維持在關 斷狀態，這會降低門驅動電路的耐久性。此外，不必要的組件必須一直工作，并且在長期充 電期間，用于防止IGBT故障的控制器的耐久性可能會降低，并且控制器可能會失靈的可能 性被增大。因此，本領域仍然需要一種新的或改良的用于混合動力車的電動機驅動系統。本背景技術部分中公開的上述信息只是為了增強對本發明的背景的理解，并且因 此可能包含不構成在該國對本領域普通技術人員而言已知的現有技術的信息。
發明內容
本發明提供了一種用于混合動力車的電動機驅動系統以及用于控制其的方法，其 中諸如DC變換器和電力空調逆變器的非傳動系組件通過輔助繼電器適當地連接在DC電池 和主繼電器之間，以便適當地防止在主繼電器關斷期間由電動機產生的反電動勢被施加到 DC變換器和電力空調逆變器上，從而保護非傳動系組件并適當地防止故障的發生。在優選 的示例性實施例中，即使在DC變換器發生故障的情況下，本發明的用于混合動力車的電動 機驅動系統以及用于控制其的方法也能夠通過適當地控制輔助繼電器來快速地應付故障。在一個優選方面中，本發明提供了一種用于混合動力車的電動機驅動系統，該系 統包括用于適當地驅動車輛的第一和第二電動機；分別用于適當地驅動第一和第二電動 機的第一和第二逆變器；用于適當地輸出DC電壓的DC電池；用于適當地升高來自DC電池 的DC電壓并適當地將升高后的電壓供應給第一和第二逆變器，或者適當地降低來自第一 和第二逆變器的DC電壓并適當地將降低后的電壓供應給DC電池的電壓變換器；連接在DC 電池和電壓變換器之間的第一和第二主繼電器；以及通過第一和第二輔助繼電器而適當地 連接在DC電池與第一和第二主繼電器之間的作為非傳動系組件的DC變換器和電力空調逆 變器。在優選實施例中，本發明的電動機驅動系統還可以包括控制器，其用于適當地控 制第一和第二主繼電器的操作以及第一和第二輔助繼電器的操作，以切斷諸如DC變換器 和電力空調逆變器的非傳動系組件與諸如第一和第二逆變器的傳動系組件之間的電效應。在另一優選實施例中，本發明提供了一種控制用于混合動力車的電動機驅動系統 的方法，該方法優選地包括適當地確定在諸如DC變換器的非傳動系組件中是否存在故 障；如果確定存在故障則關斷連接在DC電池與第一和第二主繼電器之間的第一和第二輔 助繼電器；適當地確定車輛是否被驅動；如果確定車輛在DC變換器發生故障的情況下正在行駛，則將第一和第二主繼電器維持在接通狀態使得第一和第二電動機繼續運行；以及如 果適當地確定車輛在DC變換器發生故障的情況下熄火，則按壓應急按鈕以接通第一和第 二主繼電器使得車輛暫時行駛。在優選實施例中，本發明的方法還可以包括在第一和第二主繼電器被關斷時，即 使第一和第二輔助繼電器被接通，也適當地防止由于電動機的反電動勢而產生的過電壓被 施加到DC變換器上。在另一優選實施例中，本發明的方法還可以包括如果適當地確定在作為電力負 載或電源裝置的DC變換器中不存在故障，則關斷第一和第二主繼電器，并且同時接通第一 和第二輔助繼電器，使得DC電池由DC變換器充電。在下文中將討論本發明的其它方面和優選實施例。應該理解的是，本文中使用的術語“車輛”或“車輛的”或其它類似術語包括一般的 機動車輛(諸如包括運動型多功能車(SUV)、公共汽車、卡車、各種商用車輛在內的客車)、 包括各種艇和船在內的水運工具、飛行器等，并且包括混合動力車、電動車、插電式混合電 動車、氫動力車以及其它代用燃料車(例如從除石油以外的資源中取得的燃料)。如本文中 所述，混合動力車是具有兩個或更多個動力源的車輛，例如既有汽油動力又有電動力的車 輛。在結合在本說明書中并形成本說明書的一部分的附圖以及與附圖一起用于通過 舉例來解釋本發明原理的以下詳細說明中，將體現出或更詳細地闡述本發明的以上特征和 優點。
現在將參考通過附圖示出的本發明的某些示例性實施例來詳細描述本發明的上 述及其它特征，其中附圖將在下文中僅通過例證的方式給出，并且因此并非對本發明進行 限制，其中圖1是根據本發明的示例性實施例的用于混合動力車的電動機驅動系統的示意 圖；圖2和圖3是示出根據本發明的另一示例性實施例的控制用于混合動力車的電動 機驅動系統的方法的流程圖；圖4是用于常規混合動力系統的電動機驅動系統的示意圖。附圖中陳列的附圖標記包括對下面進一步討論的以下元件的引用1 第一逆變器2 第二逆變器3 電壓變換器4 =DC變換器Ml:第一電動機M2:第二電動機B =DC電池SRl 第一主繼電器SR2:第二主繼電器SR3:第一輔助繼電器SR4:第二輔助繼電器應該理解的是，附圖不一定要依比例，而是呈現出說明本發明的基本原理的各種 優選特征的稍微簡化的表示。本文中公開的本發明的特定設計特征，包括例如特定尺寸、方 向、位置和形狀，將部分地由期望的特定應用和使用環境來確定。
在附圖中，附圖標記在附圖的幾幅圖中始終指代本發明的相同或等效部分。
具體實施例方式在第一方面中，本發明的特征在于一種用于混合動力車的電動機驅動系統，該系 統包括用于驅動車輛的第一和第二電動機；分別用于驅動第一和第二電動機的第一和第 二逆變器；用于輸出DC電壓的DC電池；用于升高來自DC電池的DC電壓并將升高后的電 壓供應給第一和第二逆變器，或者降低來自第一和第二逆變器的DC電壓并將降低后的電 壓供應給DC電池的電壓變換器；連接在DC電池和電壓變換器之間的第一和第二主繼電器； 以及通過第一和第二輔助繼電器連接在DC電池與第一和第二主繼電器之間的作為非傳動 系組件的DC變換器和電力空調逆變器。在另一方面中，本發明的特征在于一種控制用于混合動力車的電動機驅動系統的 方法，該方法包括確定在諸如DC變換器的非傳動系組件中是否存在故障；如果確定存在 故障則關斷連接在DC電池與第一和第二主繼電器之間的第一和第二輔助繼電器；確定車 輛是否被驅動；以及如果確定車輛在DC變換器發生故障的情況下正在行駛，則將第一和第 二主繼電器維持在接通狀態使得第一和第二電動機繼續運行。在一個實施例中，該方法還包括如果確定車輛在DC變換器發生故障的情況下熄 火，則按壓應急按鈕以接通第一和第二主繼電器使得車輛暫時行駛。現在將在下文中詳細參考本發明的各種實施例，其實例在附圖中示出并在下面描 述。雖然將結合示例性實施例來描述本發明，但應理解的是，本說明并非旨在將本發明限于 那些示例性實施例。相反，本發明旨在不僅涵蓋這些示例性實施例，而且涵蓋可包括在所附 權利要求所限定的本發明的精神和范圍內的各種替代形式、改型、等效形式和其它實施例。圖1是根據本發明的示例性實施例的用于混合動力車的電動機驅動系統的示意 圖。優選地，作為傳動系組件的第一和第二逆變器1和2通過用來輸出DC電壓的DC 電池B和電壓變換器3，分別適當地連接到用來驅動車輛的第一和第二電動機Ml和M2。在另外的優選實施例中，電壓變換器3升高或降低來自DC電池B的DC電壓并將 DC電壓適當地供應給第一和第二逆變器1和2，或者升高或降低來自第一和第二逆變器1 和2的DC電壓并將DC電壓供應給DC電池B。優選地，用于供應或切斷電池B的電力的第一和第二主繼電器SRl和SR2適當地 布置在DC電池B和電壓變換器3之間。在另外的優選實施例中，作為非傳動系組件的DC變換器4和電力空調逆變器7適 當地連接在DC電池B與第一和第二主繼電器SRl和SR2之間。優選地，第一和第二輔助繼 電器SR3和SR4適當地安裝在從DC電池B以及第一和第二主繼電器SRl和SR2到DC變換 器4以及電力空調逆變器7的線路上。在另外的優選實施例中，第一和第二主繼電器SRl和SR2的操作以及第一和第二 輔助繼電器SR3和SR4的操作由控制器(未示出)適當地控制以切斷諸如DC變換器4和 電力空調逆變器7的非傳動系組件與諸如第一和第二逆變器1和2的傳動系組件之間的電 效應。根據另外的優選實施例并且如圖2和3所示，圖2和3是示出控制用于混合動力車的電動機驅動系統的方法的流程圖。在優選的示例性實施例中，如果在被表示為電力負載或電源裝置的作為非傳動系 組件的DC變換器4中發生故障，則連接在DC電池B與第一和第二主繼電器SRl和SR2之 間的第一和第二輔助繼電器SR3和SR4被關斷。因此，即使第一和第二主繼電器SRl和SR2沒有被關斷，由于電動機的反電動勢而 產生的過電壓也不會施加到DC變換器4上，結果，可以適當地保護諸如DC變換器4和電力 空調逆變器7的非傳動系組件并適當地防止故障的發生。在另外的優選實施例中，在第一和第二主繼電器SRl和SR2被關斷時，即使第一和 第二輔助繼電器SR3和SR4接通，也可以適當地防止由于電動機的反電動勢而產生的過電 壓被施加到DC變換器4上。因此，可以適當地減小諸如DC變換器4和電力空調逆變器7的非傳動系組件的最 大耐電壓，例如從600V減小到300V，從而降低制造成本。優選地，當車輛在DC變換器4發生故障的情況下正在行駛時，第一和第二輔助繼 電器SR3和SR4被適當地關斷。然而，第一和第二主繼電器SRl和SR2適當地保持在接通 狀態，使得可以繼續利用DC電池B的電力使電動機Ml和M2運轉。在其它另外的優選實施例中，當車輛在DC變換器4發生故障的情況下熄火時，按 壓應急按鈕以接通應急警報燈，同時，接通第一和第二主繼電器SRl和SR2使得車輛能夠暫 時行駛，從而允許駕駛者到達最近的服務站。在其它另外的優選實施例中，在作為電力負載或電源裝置的DC變換器4正常工作 的情況下，適當地關斷第一和第二主繼電器SRl和SR2，同時，適當地接通第一和第二輔助 繼電器SR3和SR4使得DC電池B能夠由DC變換器4充電。因此，可以使用DC變換器4容易地對諸如高壓電池的DC電池B進行充電。此夕卜， 由于在電池充電期間第一和第二主繼電器SRl和SR2被適當地關斷，所以高壓電力不會施 加到電壓變換器3以及第一和第二逆變器1和2上，并且由此可以通過消除用以防止電壓 變換器3以及第一和第二逆變器1和2的各IGBT的故障的控制器的不必要的邏輯來適當 地改善控制器的耐久性。如本文中所述，本發明提供了以下效果。根據本發明，使用輔助繼電器來適當地防止在主繼電器關斷期間由電動機產生的 反電動勢施加到諸如DC變換器和電力空調逆變器的非傳動系組件上，從而適當地保護非 傳動系組件并防止故障的發生。此外，根據本發明的優選實施例，因為由于電動機的反電動勢而產生的過電壓不 會施加到DC變換器上，所以可以適當地減小DC變換器的最大耐電壓，并且還可以減小DC 變換器的容量，例如從600V減小到300V，從而適當地降低制造成本。根據其它另外的優選實施例，即使在DC變換器發生故障的情況下，也可以通過對 主繼電器和輔助繼電器的控制來適當地允許駕駛者接收迅速的售后服務。已經參考本發明的優選實施例對本發明進行了詳細描述。然而，本領域技術人員 應該理解的是，可以在這些實施例中做出變更而不脫離本發明的原理和精神，其中本發明 的范圍在所附權利要求及其等價形式中限定。
權利要求
1.一種用于混合動力車的電動機驅動系統，該系統包括 第一和第二電動機，用于驅動車輛；第一和第二逆變器，分別用于驅動所述第一和第二電動機； DC電池，用于輸出DC電壓；電壓變換器，用于升高來自所述DC電池的DC電壓并將升高后的電壓供應給所述第一 和第二逆變器，或者降低來自所述第一和第二逆變器的DC電壓并將降低后的電壓供應給 所述DC電池；第一和第二主繼電器，其連接在所述DC電池和所述電壓變換器之間；以及 作為非傳動系組件的DC變換器和電力空調逆變器，其通過第一和第二輔助繼電器連 接在所述DC電池與所述第一和第二主繼電器之間。
2.如權利要求1所述的系統，還包括控制器，該控制器用于控制所述第一和第二主繼 電器的操作以及所述第一和第二輔助繼電器的操作，以切斷諸如所述DC變換器和所述電 力空調逆變器的所述非傳動系組件與諸如所述第一和第二逆變器的傳動系組件之間的電 效應。
3.—種控制用于混合動力車的電動機驅動系統的方法，該方法包括 確定在諸如DC變換器的非傳動系組件中是否存在故障；如果確定存在故障，則關斷連接在DC電池與第一和第二主繼電器之間的第一和第二 輔助繼電器；確定車輛是否被驅動；如果確定車輛在所述DC變換器發生故障的情況下正在行駛，則將所述第一和第二主 繼電器維持在接通狀態使得第一和第二電動機繼續運行；以及如果確定車輛在所述DC變換器發生故障的情況下熄火，則按壓應急按鈕以接通所述 第一和第二主繼電器使得車輛暫時行駛。
4.如權利要求3所述的方法，還包括在所述第一和第二主繼電器被關斷時，即使所述 第一和第二輔助繼電器被接通，也防止由于電動機的反電動勢而產生的過電壓被施加到所 述DC變換器上。
5.如權利要求3所述的方法，還包括如果確定在作為電力負載或電源裝置的所述DC 變換器中不存在故障，則關斷所述第一和第二主繼電器，并且同時接通所述第一和第二輔 助繼電器，使得所述DC電池由所述DC變換器充電。
6.一種控制用于混合動力車的電動機驅動系統的方法，該方法包括 確定在諸如DC變換器的非傳動系組件中是否存在故障；如果確定存在故障，則關斷連接在DC電池與第一和第二主繼電器之間的第一和第二 輔助繼電器；確定車輛是否被驅動；以及如果確定車輛在所述DC變換器發生故障的情況下正在行駛，則將所述第一和第二主 繼電器維持在接通狀態使得第一和第二電動機繼續運行。
7.如權利要求6所述的控制用于混合動力車的電動機驅動系統的方法，還包括如果 確定車輛在所述DC變換器發生故障的情況下熄火，則按壓應急按鈕以接通所述第一和第 二主繼電器使得車輛暫時行駛。
全文摘要
本發明提供了一種用于混合動力車的電動機驅動系統及用于控制其的方法，其能夠防止在主繼電器關斷期間由電動機產生的反電動勢被施加到非傳動系組件上。該電動機驅動系統包括用于驅動車輛的第一和第二電動機；分別用于驅動第一和第二電動機的第一和第二逆變器；用于輸出DC電壓的DC電池；用于升高來自DC電池的DC電壓并將升高后的電壓供應給第一和第二逆變器，或者降低來自第一和第二逆變器的DC電壓并將降低后的電壓供應給DC電池的電壓變換器；連接在DC電池和電壓變換器之間的第一和第二主繼電器；以及通過第一和第二輔助繼電器連接在DC電池與第一和第二主繼電器之間的作為非傳動系組件的DC變換器和電力空調逆變器。
文檔編號H02P5/74GK102085813SQ20101018498
公開日2011年6月8日 申請日期2010年5月20日 優先權日2009年12月4日
發明者宋泓錫 申請人:現代自動車株式會社