一種汽車電機控制器的制作方法

本發明涉及一種汽車電機控制器。

背景技術：
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如圖1、圖2所示，汽車的驅動系統包括整車控制器、電機控制器和電機，電機控制器包括微處理器、逆變電路、供電電池和設置在直流母線上的繼電器開關K2、K3、K4，繼電器開關K2、K3、K4的控制端連接整車控制器，繼電器開關K2、K4串接在直流母線上，以控制直流母線上的通電或者斷電。

前期安裝我司汽車電機控制器的整車在運行過程中，當出現母線端繼電器異常斷開，如圖2所示，繼電器K2或K4在行車過程中異常斷開，電機控制器內部的IGBT會出現損壞，影響整車的可靠性，安全性，同時也給公司帶來重大的損失。

經過核查發現，在整車在運行過程中，汽車電機控制器正常運行時，繼電器K2，K4處于吸合狀態；但在運行過程中，繼電器K2，K4會出現因低壓供電，結構件連接等外部因素導致繼電器異常跳開，此時電機還有非常大的電能沒有釋放；但當母線端的繼電器K2，K4異常跳開后，整車會給出指令，關閉電機控制器的使能，使電機控制器的所有IGBT驅動信號輸出低電平，所有的IGBT處于關閉狀態，此時電機內部儲存的能量無泄放回路；導致母線端的電壓會急劇上升從而導致IGBT過壓擊穿。使整個汽車電機控制器失效，故可靠性、安全性變差。

技術實現要素：
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本發明的目的是提供一種汽車電機控制器，解決現有技術中整車在運行過程中，汽車電機控制器正常運行時，母線端的繼電器K2，K4異常跳開后導致母線電壓急劇上升而使IGBT過壓擊穿的問題。

本發明的目的是通過下述技術方案予以實現的。

一種汽車電機控制器，包括電機、電機控制器和供電電池，所述的電機控制器包括逆變電路和微處理器，所述的逆變電路包括若干個IGBT元件，若干個IGBT元件中兩個IGBT元件為一組形成一橋臂，每個橋臂包括上橋臂IGBT與下橋臂的IGBT，每個橋臂都連接在直流母線上，上橋臂IGBT與下橋臂的IGBT之間的引出線與電機的線圈繞組連接，微處理器輸出多路控制信號控制各個橋臂的IGBT元件的開或關，直流母線的兩個接線端分別與供電電池的正負極連接，在直流母線上至少設置一個繼電器開關以控制供電電池與逆變電路的通電或斷電，電機控制器還包括一個因繼電器開關異常跳開而啟動的過壓嵌位軟保護系統，該過壓嵌位軟保護系統包括直流母線電壓快速檢測電路和微處理器，微處理器里面存儲有因繼電器開關異常跳開導致母線電壓迅速升高的預測電壓值，直流母線電壓快速檢測電路將檢測到的直流母線的實時電壓值送到微處理器，微處理器比較預測電壓值與實時電壓值，當實時電壓值大于預測電壓值時，微處理器輸出多路控制信號控制各個橋臂的上橋臂IGBT關斷，下橋臂的IGBT導通，提供電能的泄放路徑，嵌位住IGBT兩端的電壓，起到保護IGBT的作用。

上述所述的直流母線電壓快速檢測電路采用高壓光耦隔離檢測電路。

上述所述的直流母線電壓快速檢測電路檢測直流母線電壓的響應時間在300微秒以內。

上述所述的微處理器里面存儲的預測電壓值是一個電壓閥值。

上述所述的電機控制器還包括一個因繼電器開關JK異常跳開而啟動的過壓嵌位硬件保護系統，所述的過壓嵌位硬件保護系統包括電壓比較電路和CPLD邏輯控制器，CPLD邏輯控制器輸出多路控制信號控制各個橋臂的IGBT元件的開或關，電壓比較電路的一個輸入端設置一個參考電壓Uref，電壓比較電路的另一個輸入端連接在直流母線電壓，當直流母線電壓的實時電壓值大于參考電壓Uref，電壓比較電路輸出信號到CPLD邏輯控制器，CPLD邏輯控制器輸出多路控制信號控制各個橋臂的上橋臂IGBT關斷，下橋臂的IGBT導通，提供電能的泄放路徑，嵌位住IGBT兩端的電壓，起到保護IGBT的作用。

上述所述的參考電壓Uref與預測電壓值是不相同的。

本發明與現有技術相比，具有如下效果：

1)本發明通過設置過壓嵌位軟保護系統，該過壓嵌位軟保護系統包括直流母線電壓快速檢測電路和微處理器，直流母線電壓快速檢測電路將檢測到的直流母線的實時電壓值送到微處理器，微處理器比較預測電壓值與實時電壓值，當實時電壓值大于預測電壓值時，微處理器輸出多路控制信號控制各個橋臂的上橋臂IGBT關斷，下橋臂的IGBT導通，提供電能的泄放路徑，嵌位住IGBT兩端的電壓，起到第一層保護IGBT的作用，提高電機控制器的可靠性、安全性；

2)本發明通過通過設置過壓嵌位硬件保護系統，所述的過壓嵌位硬件保護系統包括電壓比較電路和CPLD邏輯控制器，CPLD邏輯控制器輸出多路控制信號控制各個橋臂的IGBT元件的開或關，電壓比較電路的一個輸入端設置一個參考電壓Uref，電壓比較電路的另一個輸入端連接在直流母線電壓，當直流母線電壓的實時電壓值大于參考電壓Uref，電壓比較電路輸出信號到CPLD邏輯控制器，CPLD邏輯控制器輸出多路控制信號控制各個橋臂的上橋臂IGBT關斷，下橋臂的IGBT導通，提供電能的泄放路徑，嵌位住IGBT兩端的電壓，起到第二層保護IGBT的作用，住IGBT兩端的電壓，起到第二層保護IGBT的作用，提高電機控制器的可靠性、安全性；

3)本發明通過設置不同的參考電壓Uref與預測電壓值，使過壓嵌位硬件保護系統和過壓嵌位軟保護系統錯開啟動，保護效果更好。

4)本發明通過直流母線電壓快速檢測電路采用高壓光耦隔離檢測電路，母線電壓快速檢測電路檢測直流母線電壓的響應時間在300微秒以內，滿足汽車電機控制器快速響應的要求。

附圖說明：

圖1是傳統汽車的電路方框圖；

圖2是傳統汽車電機控制器的電路接線圖；

圖3是本發明的一部分電路方框圖；

圖4是本發明的另一部分電路方框圖；

圖5是本發明模擬整車繼電器斷開實驗的測試數據圖；

圖6是本發明的高壓光耦隔離檢測電路的電路圖；

圖7是本發明的電壓比較電路的電路圖。

具體實施方式：

下面通過具體實施例并結合附圖對本發明作進一步詳細的描述。

實施例一：

如圖3所示，電機控制器包括微處理器、逆變電路和設置在直流母線上的繼電器開關K2、k3、K4，繼電器開關K2、k3、K4的控制端連接整車控制器，繼電器開關K2、K4串接在直流母線上，以控制直流母線上的通電或者斷電。

如圖3至圖4所示，本實施例提供的是一種汽車電機控制器，包括電機、電機控制器和供電電池，所述的電機控制器包括逆變電路和微處理器，所述的逆變電路包括若干個IGBT元件，若干個IGBT元件中兩個IGBT元件為一組形成一橋臂，每個橋臂包括上橋臂IGBT與下橋臂的IGBT，每個橋臂都連接在直流母線上，上橋臂IGBT與下橋臂的IGBT之間的引出線與電機的線圈繞組連接，微處理器輸出多路控制信號控制各個橋臂的IGBT元件的開或關，直流母線的兩個接線端分別與供電電池的正負極連接，在直流母線上至少設置一個繼電器開關以控制供電電池與逆變電路的通電或斷電，其特征在于：電機控制器還包括一個因繼電器開關異常跳開而啟動的過壓嵌位軟保護系統，該過壓嵌位軟保護系統包括直流母線電壓快速檢測電路和微處理器，微處理器里面存儲有因繼電器開關異常跳開導致母線電壓迅速升高的預測電壓值UK，直流母線電壓快速檢測電路將檢測到的直流母線的實時電壓值U0送到微處理器，微處理器比較預測電壓值UK與實時電壓值U0，當實時電壓值U0大于預測電壓值UK時，微處理器輸出多路控制信號控制各個橋臂的上橋臂IGBT關斷，下橋臂的IGBT導通，提供電能的泄放路徑，嵌位住IGBT兩端的電壓，起到保護IGBT的作用。

逆變電路由G1、G2、G3、G4、G5、G6等6個IGBT組成,形成3個橋臂控制3相電機，G1、G2、G3、G4、G5、G6等6個IGBT的控制端P1、P2、P3、P4、P5、P6分別與微處理器輸出的6路輸出信號(P1A、P2A、P3A、P4A、P5A、P6A)連接。

如圖5所示，通過模擬實驗，模擬整車繼電器K2或者繼電器K4斷開的實驗，在電機運行在轉速時500rpm，電流是20A－dc，斷開直流母線上繼電器K2或者繼電器K4，直流母線電壓在99ms的時間內達到1KV；圖中a、b兩點的的相距時間99ms，直流母線電壓躍升的變化值732，在b點達到1KV，我們可以把1KV作為因繼電器開關異常跳開導致母線電壓迅速升高的預測電壓值UK存儲在微處理器里面，以便與直流母線電壓快速檢測電路將檢測到的直流母線的實時電壓值U0進行比較，由微處理器通過編寫軟件程序來實現控制，微處理器可以選擇用數字信號處理器DSP或者單片機MCU。

上述所述的直流母線電壓快速檢測電路采用高壓光耦隔離檢測電路，如圖6所示，高壓光耦隔離檢測電路包括光耦芯片U8及其外圍電路、運算放大器芯片U6A及其外圍電路，光耦芯片U8及其外圍電路起到高低壓隔離作用；運算放大器芯片U6A及其外圍電路主要是計算檢測電壓的大小。上述所述的直流母線電壓快速檢測電路檢測直流母線電壓的響應時間在300微秒以內，經過檢測本發明采用的高壓光耦隔離檢測電路的三相短路響應時間綜合是184微秒，滿足技術要求。

上述所述的微處理器里面存儲的預測電壓值是一個電壓閥值。

上述所述的電機控制器還包括一個因繼電器開關異常跳開而啟動的過壓嵌位硬件保護系統，所述的過壓嵌位硬件保護系統包括電壓比較電路和CPLD邏輯控制器，CPLD邏輯控制器輸出多路控制信號控制各個橋臂的IGBT元件的開或關，電壓比較電路的一個輸入端設置一個參考電壓Uref，電壓比較電路的另一個輸入端連接在直流母線電壓，如圖7所示，當直流母線電壓的實時電壓值U0大于參考電壓Uref，電壓比較電路輸出信號到CPLD邏輯控制器，CPLD邏輯控制器輸出多路控制信號控制各個橋臂的上橋臂IGBT關斷，下橋臂的IGBT導通，提供電能的泄放路徑，嵌位住IGBT兩端的電壓，起到保護IGBT的作用。如圖7所示，電壓比較電路主要是由運算放大器芯片U5及其外圍電路組成的一個電壓比較電路。逆變電路由G1、G2、G3、G4、G5、G6等6個IGBT組成,形成3個橋臂控制3相電機，G1、G2、G3、G4、G5、G6等6個IGBT的控制端P1、P2、P3、P4、P5、P6分別與CPLD邏輯控制器輸出的6路輸出信號(P1B、P2B、P3B、P4B、P5B、P6B)連接。

上述所述的參考電壓Uref與預測電壓值UK是不相同的，若參考電壓Uref大于預測電壓值UK，則因繼電器開關異常跳開而首先啟動過壓嵌位軟保護系統，若過壓嵌位軟保護系統因故障未能啟動，直流母線電壓繼續上升達到參考電壓Uref，則啟動過壓嵌位硬件保護系統，起到雙重保護作用。

若參考電壓Uref小于預測電壓值UK，則因繼電器開關異常跳開而首先啟動過壓嵌位硬件保護系統，若過壓嵌位硬件保護系統因故障未能啟動，直流母線電壓繼續上升達到預測電壓值UK，則啟動過壓嵌位軟保護系統，起到雙重保護作用。

以上實施例為本發明的較佳實施方式，但本發明的實施方式不限于此，其他任何未背離本發明的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均為等效的置換方式，都包含在本發明的保護范圍之內。