安全保护装置及其操作方法、BSG系统制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于电机的安全保护装置，包括：栅极驱动器，用于识别电机控制板的故障并且在未识别到故障的情况下驱动电桥电路，栅极驱动器包括寄存器和故障输出引脚；硬件电路，其配置为当从栅极驱动器的故障输出引脚接收到故障信号时关闭栅极驱动器；以及软件控制模块，其配置为当接收到故障信号时从栅极驱动器的寄存器读取电桥电路中的各个开关管的运行状况，并基于读取结果确认电桥电路中是否出现开关管失效，从而以软件控制的方式使电桥电路进入相应的安全保护状态。本发明专利技术还涉及一种包括该安全保护装置的BSG系统，以及该安全保护装置的操作方法。护装置的操作方法。护装置的操作方法。

【技术实现步骤摘要】
安全保护装置及其操作方法、BSG系统


[0001]本专利技术涉及电机领域，更具体而言，本专利技术涉及一种用于电机的安全保护装置，包括该装置的BSG系统，以及该安全保护装置的操作方法。

技术介绍

[0002]随着新能源技术的发展，传统的燃油车逐渐被新能源车辆取代。在新能源车辆中，电机是能够给车辆提供动力的重要部件。例如，在混合动力车辆中，可采用普通的电励磁同步电机或永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor，简称“PMSM”)为车辆提供动力。具体地，在BSG(Belt
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Driven Starter Generator，皮带传动启动/发电一体化电机)系统中，可在发动机前端用带传动机构将PMSM电机与发动机相连接，以取代原有的发电机，从而以一体化方式为车辆提供动力。
[0003]对于PMSM电机，通常借助栅极驱动器(Gate Driver Unit，简称“GDU”)控制连接电机的电桥电路来控制电机的运行。在电机的运行过程中，其电桥电路中的开关管(例如，MOSFET)有可能出现失效故障。
[0004]在现有的电机安全保护方案中，针对电桥电路中的开关管失效故障大多按照通用的故障处理机制进行处理，缺乏专门针对开关管失效的单独安全处理机制。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，根据本专利技术的第一方面，提出了一种用于电机的安全保护装置，所述电机由电机控制板驱控，该电机控制板包括由低边开关管和高边开关管构成的电桥电路，根据一个可选的实施例，该安全保护装置包括：
[0006]栅极驱动器，所述栅极驱动器配置为识别所述电机控制板的故障并且在未识别到故障的情况下驱动所述电桥电路，所述栅极驱动器包括寄存器和故障输出引脚，在所述寄存器中存储有所述电桥电路的各个开关管的运行状况，其中，所述栅极驱动器还配置为在识别到所述电机控制板出现故障时经由所述故障输出引脚输出相应的故障信号；
[0007]硬件电路，所述硬件电路配置为当从所述栅极驱动器的故障输出引脚接收到故障信号时关闭所述栅极驱动器，并且以硬件控制的方式强制所述电桥电路进入freewheeling状态；以及
[0008]软件控制模块，所述软件控制模块配置为当从所述栅极驱动器的故障输出引脚接收到故障信号时从所述栅极驱动器的寄存器读取所述电桥电路中的各个开关管的运行状况，并基于读取结果确认所述电桥电路中是否出现开关管失效，从而以软件控制的方式使所述电桥电路进入相应的安全保护状态。
[0009]根据一个可选的实施例，所述软件控制模块还配置为，当接收到故障信号时禁止所述电桥电路进入ASC状态。
[0010]根据一个可选的实施例，所述软件控制模块还配置为，在所述电桥电路中出现开关管失效的情况下，将所述电桥电路保持在freewheeling状态，以及保持禁止所述电桥电
路进入ASC状态。
[0011]根据一个可选的实施例，所述软件控制模块还配置为，在所述电桥电路中未出现开关管失效的情况下向所述硬件电路发出复位信号，并且解除对所述电桥电路的状态控制。
[0012]根据一个可选的实施例，所述软件控制模块还配置为，在所述电桥电路中未出现开关管失效的情况下获取电机转速，并且基于所获取的电机转速控制所述电桥电路进入相应的安全保护状态。
[0013]根据一个可选的实施例，所述软件控制模块还配置为，在电机转速大于预定的阈值的情况下使所述电桥电路进入ASC状态。
[0014]根据一个可选的实施例，所述软件控制模块还配置为，在电机转速小于或等于预定的阈值的情况下使所述电桥电路进入freewheeling状态。
[0015]根据本专利技术的第二方面，还提供了一种BSG系统，该BSG系统包括：BSG和电机控制板，该电机控制板包括如上所述的安全保护装置。
[0016]根据一个可选的实施例，所述电机为永磁同步电机。
[0017]根据本专利技术的第三方面，还提供了如上所述的安全保护装置的操作方法，其中，该操作方法包括如下步骤：
[0018]借助所述栅极驱动器识别电机控制板的故障，其中，当识别到电机控制板的故障时：
[0019]借助所述硬件电路关闭所述栅极驱动器，并且以硬件控制的方式强制所述电桥电路进入freewheeling状态；
[0020]借助所述软件控制模块从所述栅极驱动器的寄存器读取所述电桥电路的各个开关管的运行状况，并且基于读取结果确认所述电桥电路中是否出现开关管失效；以及
[0021]借助所述软件控制模块以软件控制的方式使所述电桥电路进入相应的安全保护状态。
附图说明
[0022]通过纳入本文的附图以及随后与附图一起用于说明本专利技术的某些原理的具体实施方式，本专利技术的方法所具有的其它特征和优点将变得清楚或更为具体地得以说明。
[0023]图1示出了根据本专利技术的一个示例性实施例的用于电机的安全保护装置的结构示意图。
[0024]图2示出了图1中所示的用于电机的安全保护装置的操作方法的各个步骤的流程图。
具体实施方式
[0025]下面将参照附图并通过实施例来描述根据本专利技术的用于电机的安全保护装置。在下面的描述中，阐述了许多具体细节以便使所属
的技术人员更全面地了解本专利技术。但是，对于所属
内的技术人员明显的是，本专利技术的实现可不具有这些具体细节中的一些。相反，可以考虑用下面的特征和要素的任意组合来实施本专利技术，而无论它们是否涉及不同的实施例。因此，下面的各个方面、特征、实施例和优点仅作说明之用而不应被看
作是权利要求的要素或限定。
[0026]申请人研究发现，在电机出现故障的情况下(例如，电机电桥电路的开关管失效)，需要对电机执行主动保护措施以避免电机在故障情况下继续输出扭矩。其中，最为常见的两种电机主动保护措施为Freewheeling(也称为Safety Pulse Off，简称“SPO”)和ASC(Active Short Circuit，简称“ASC”)。Freewheeling的实现方式是通过将电桥电路的开关管全部断开，ASC的实现方式是通过将电桥电路的所有低边开关管(或所有高边开关管)短路。
[0027]在现有的电机安全保护方案中，GDU实时监测电机控制板的工作状况，当识别到开关管失效后，GDU上报该故障。软件控制模块通过读取GDU寄存器识别故障之后，会按照一般故障处理逻辑触发电桥电路的开关管全开，以使电机进入Freewheeling状态；或者触发电桥电路的低边开关管短路，以使电机进入ASC状态。
[0028]在针对开关管失效的这种故障处理方案中，使电机进入安全状态的链路过长。在电机最终进入安全状态之前，存在将近10ms左右的不可控状态，在特定工况下，可能发生电桥电路中的单个桥路的上下开关管全部导通，继而导致电机控制板的短路，从而引发系统的二次失效及高压安全风险。
[0029]为了降低由于电机进入安全状态的响应时间过长而造成的电机控制板的二次失效和高压安本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于电机(M)的安全保护装置，其特征在于，所述电机由电机控制板驱控，该电机控制板包括由低边开关管和高边开关管构成的电桥电路(H)，该安全保护装置包括：栅极驱动器(10)，所述栅极驱动器(10)配置为识别所述电机控制板的故障并且在未识别到故障的情况下驱动所述电桥电路(H)，所述栅极驱动器(10)包括寄存器(101)和故障输出引脚，在所述寄存器中存储有所述电桥电路(H)的各个开关管的运行状况，其中，所述栅极驱动器(10)还配置为在识别到所述电机控制板出现故障时经由所述故障输出引脚输出相应的故障信号；硬件电路(20)，所述硬件电路(20)配置为当从所述栅极驱动器(10)的故障输出引脚接收到故障信号时关闭所述栅极驱动器(10)，并且以硬件控制的方式强制所述电桥电路(H)进入freewheeling状态；以及软件控制模块(30)，所述软件控制模块(30)配置为当从所述栅极驱动器(10)的故障输出引脚接收到故障信号时从所述栅极驱动器(10)的寄存器(101)读取所述电桥电路(H)中的各个开关管的运行状况，并基于读取结果确认所述电桥电路(H)中是否出现开关管失效，从而以软件控制的方式使所述电桥电路(H)进入相应的安全保护状态。2.根据权利要求1所述的安全保护装置，其特征在于，所述软件控制模块(30)还配置为，当接收到故障信号时禁止所述电桥电路(H)进入ASC状态。3.根据权利要求2所述的安全保护装置，其特征在于，所述软件控制模块(30)还配置为，在所述电桥电路(H)中出现开关管失效的情况下，将所述电桥电路(H)保持在freewheeling状态，以及保持禁止所述电桥电路(H)进入ASC状态。4.根据权利要求1至3中任一项所述的安全保护装置，其特征在于，所述软件控制模块(30)还配置为，在所述电桥电路(H)中未出现开关管失效的情...

【专利技术属性】
技术研发人员：郄佳伟，刘波雨，俞嘉，
申请(专利权)人：纬湃汽车电子天津有限公司，
类型：发明
国别省市：