[发明专利]高压直流系统的过压保护方法

说明书

技术领域

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。

背景技术

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。

发明内容

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