一种新能源汽车的拖车保护电路及其实现方法技术

本申请公开了一种新能源汽车的拖车保护电路。在隔离与驱动模块中新增了可由逆变器的高压侧的母线电容供电，并且增加了备用控制芯片。本申请还公开了所述拖车保护电路的实现方法。所述备用控制芯片中具有一个电压参考值。当母线电容两端电压小于所述电压参考值时，输出备用驱动信号以使得永磁同步电机输出转矩为负；当母线电容两端电压大于所述电压参考值时，输出备用驱动信号以使得永磁同步电机输出转矩为正。由此，本申请可在新能源汽车因故障而拖行时的对永磁同步电机进行扭矩输出控制，使其在电机模式与发电机模式之间不断切断，维持母线电容两端电压不大于设定安全电压，防止了电子器件可能出现的过压损坏。

【技术实现步骤摘要】

本申请涉及一种新能源汽车(包括电动汽车、混合动力汽车等)的拖车保护电路、以及该电路实现拖车保护的方法。
技术介绍
请参阅图1，这是新能源汽车的电机控制系统的简化示意图。所述电机控制系统包括—永磁同步电机1，其机械输出轴与新能源汽车的传动系统相连，为新能源汽车输出扭矩与功率。当永磁同步电机I被高速拖动时，也反过来生成三相交流电。—逆变器2，分为相互之间电气隔离的高压侧21和低压侧22。—高压电池3，电压通常在几百伏特以上。——低压电池4，电压一般为几十伏特，例如12V、24V等。所述逆变器2的高压侧21的直流端与高压电池3相连，交流端与永磁同步电机I的三相交流电端口相连，驱动永磁同步电机I输出扭矩与功率，以及反馈永磁同步电机I的制动能量的作用。常见的高压侧21采用三相桥式逆变电路，由母线电容Cl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。所述逆变器2的低压侧22包括电机控制系统的主控制板221、通信模块等。所述主控制板221包括DSP (数字信号处理器)、MCU (微控制单元)、各种传感器信号采集电路等。低压侧22 —方面以低压电池4为低压设备供电，另一方面以主控制板221输出的驱动信号来控制低压设备。例如，高压侧21的各个功率开关器件的工作电源、控制信号均来自于低压侧22。逆变器2的高压侧21与低压侧22之间通过隔离与驱动模块23进行电气隔离与低压设备驱动信号的传递。请参阅图2，隔离与驱动模块23中也分为高压侧23a和低压侧23b。隔离式DC-DC转换器231、信号隔离电路232均执行隔离功能，分别用来将低压电池4的电源、以及主控制板221生成的驱动信号，经一定的电平转换后分别作为开关驱动模块233的电源和驱动信号。开关驱动模块233位于隔离与驱动模块23的高压侧23a，执行驱动功能，用来控制逆变器2的高压侧21的各个功率开关器件。整个隔离与驱动模块23均由逆变器2的低压侧22负责供电。在车辆正常行驶时，高压电池3通过逆变器2的高压侧21驱动永磁同步电机I。当车辆出现故障而被拖动时，永磁同步电机I因拖动而旋转，将会产生反电势，通过逆变器2的高压侧21中各个二极管为母线电容Cl充电。而高压侧21中的功率开关器件和母线电容Cl等均为电压敏感器件。车辆被拖行时永磁同步电机I所产生的反电势可能会对这些电压敏感器件造成损伤。一种现有的新能源汽车的拖车保护方法是拖车时将永磁同步电机I的驱动轮抬起，这样在车辆拖行过程中永磁同步电机I就不会转动，因而不会产生反电势。这种方法必须由专用拖车才能实现。另一种现有的新能源汽车的拖车保护方法是拖车时限制永磁同步电机I的转速，使其产生的反电势不会对电压敏感器件造成损伤。这种方法对新能源汽车的电机驱动系统的设计带来了困难。
技术实现思路
本申请所要解决的技术问题是提供一种新能源汽车的拖车保护电路，该电路可以让新能源汽车不受时间、速度限制地被拖行，而仍能保证永磁同步电机、逆变器等核心设备的安全性。为此，本申请还要提供所述新能源汽车的拖车保护电路的实现方法。为解决上述技术问题，本申请新能源汽车的拖车保护电路为在逆变器的高压侧与低压侧之间具有隔离与驱动模块；所述隔离与驱动模块包括—隔离式DC-DC转换器，从逆变器的高压侧的母线电容取电，在隔离与驱动模块的低压侧生成低压侧控制电源，同时在隔离与驱动模块的高压侧生成高压侧驱动电源；—备用控制芯片，位于隔离与驱动模块的低压侧，由所述低压侧控制电源供电，生成低压设备的备用驱动信号；—逻辑电路，位于隔离与驱动模块的低压侧，由所述低压侧控制电源供电，当逆变器的低压侧的主控制板有输出驱动信号时，将该驱动信号输出；当逆变器的低压侧的主控制板没有输出驱动信号时，则将所述备用驱动信号输出；—信号隔离电路，将逻辑电路输出的驱动信号经隔离后传递给开关驱动模块；—开关驱动模块，位于隔离与驱动模块的高压侧，由所述高压侧驱动电源供电，根据信号隔离电路输出的驱动信号，控制逆变器的高压侧的功率开关器件，从而调整永磁同步电机的输出转矩。所述新能源汽车的拖车保护电路的实现方法为从逆变器的高压侧的母线电容取电，在隔离与驱动模块的低压侧生成低压侧控制电源，同时在隔离与驱动模块的高压侧生成高压侧驱动电源；所述低压侧控制电源为隔离与驱动模块的高压侧中的备用控制芯片和逻辑电路供电，所述备用控制芯片中具有一个电压参考值，该电压参考值不大于逆变器的高压侧的最大允许电压；当母线电容两端电压小于所述电压参考值时，该备用控制芯片输出备用驱动信号以使得永磁同步电机输出转矩为负；当母线电容两端电压大于所述电压参考值时，该备用控制芯片输出备用驱动信号以使得永磁同步电机输出转矩为正；当逆变器的低压侧的主控制板有输出驱动信号时，所述逻辑电路将该驱动信号输出；当逆变器的低压侧的主控制板没有输出驱动信号时，所述逻辑电路将备用控制芯片输出的备用驱动信号输出；所述高压侧驱动电源为开关驱动模块供电，所述开关驱动模块根据所述逻辑电路输出的驱动信号控制逆变器的高压侧的功率开关器件，从而调整永磁同步电机的输出转矩。本申请对逆变器的主要改变集中于隔离与驱动模块。传统的隔离与驱动模块仅由逆变器的低压侧供电，且缺少控制芯片。本申请则在隔离与驱动模块中新增了可由逆变器的高压侧的母线电容供电，并且增加了备用控制芯片。由此，本申请可在新能源汽车因故障而拖行时的对永磁同步电机进行扭矩输出控制，使其在电机模式与发电机模式之间不断切断，维持母线电容两端电压不大于设定安全电压，防止了电子器件可能出现的过压损坏。因此，本申请使得新能源汽车在出现故障而被拖行时，可以不使用专用拖车，也没有拖行时间或速度上的限制，可以被自由拖行。附图说明图1是新能源汽车的电机控制系统的结构示意图；图2是传统新能源汽车的电机控制系统的电源结构示意图；图3是本申请新能源汽车的拖车保护方法中的控制走向框图；图4是本申请新能源汽车的拖车保护方法的流程图；图5是新能源汽车的电机控制系统在车辆因故障被拖车时的示意图；图6是图4中的隔离与驱动模块的本申请创新结构示意图。图中附图标记说明I为永磁同步电机；2为逆变器；21为逆变器的高压侧；22为逆变器的低压侧；221为主控制板；23为隔离与驱动模块；23a为隔离与驱动模块的高压侧；23b为隔离与驱动模块的低压侧；231、231’均为隔离式DC-DC转换器；232为信号隔离电路；233为开关驱动模块；234为备用控制芯片；235为逻辑电路；3为高压电池；4为低压电池；5为冷却设备。具体实施例方式请参阅图5至图6，下面将以一个具体实施例对本申请新能源汽车的拖车保护电路进行详细的说明。所述新能源汽车的电机控制系统包括永磁同步电机1、逆变器2、高压电池3和低压电池4。逆变器2又分为高压侧21和低压侧22，两者之间通过隔离与驱动模块23进行电气隔离。正常工作时，高压侧21将高压电池3的高压直流电流转换为三相交流电，以驱动永磁同步电机I。永磁同步电机I的反馈能量也通过高压侧21转换并为高压电池3充电。正常情况下，低压侧22将低压电池4为低压设备供电，还以主控制板221的驱动信号来控制低压设备。冷却设备5就是一种典型的低压设备，其包括本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新能源汽车的拖车保护电路，在逆变器的高压侧与低压侧之间具有隔离与驱动模块；其特征是：所述隔离与驱动模块包括：——隔离式DC?DC转换器，从逆变器的高压侧的母线电容取电，在隔离与驱动模块的低压侧生成低压侧控制电源，同时在隔离与驱动模块的高压侧生成高压侧驱动电源；——备用控制芯片，位于隔离与驱动模块的低压侧，由所述低压侧控制电源供电，生成低压设备的备用驱动信号；——逻辑电路，位于隔离与驱动模块的低压侧，由所述低压侧控制电源供电，当逆变器的低压侧的主控制板有输出驱动信号时，将该驱动信号输出；当逆变器的低压侧的主控制板没有输出驱动信号时，则将所述备用驱动信号输出；——信号隔离电路，将逻辑电路输出的驱动信号经隔离后传递给开关驱动模块；——开关驱动模块，位于隔离与驱动模块的高压侧，由所述高压侧驱动电源供电，根据信号隔离电路输出的驱动信号，控制逆变器的高压侧的功率开关器件，从而调整永磁同步电机的输出转矩。

【技术特征摘要】
1.一种新能源汽车的拖车保护电路，在逆变器的高压侧与低压侧之间具有隔离与驱动模块；其特征是所述隔离与驱动模块包括 —隔离式DC-DC转换器，从逆变器的高压侧的母线电容取电，在隔离与驱动模块的低压侧生成低压侧控制电源，同时在隔离与驱动模块的高压侧生成高压侧驱动电源； —备用控制芯片，位于隔离与驱动模块的低压侧，由所述低压侧控制电源供电，生成低压设备的备用驱动信号； —逻辑电路，位于隔离与驱动模块的低压侧，由所述低压侧控制电源供电，当逆变器的低压侧的主控制板有输出驱动信号时，将该驱动信号输出；当逆变器的低压侧的主控制板没有输出驱动信号时，则将所述备用驱动信号输出； ——信号隔离电路，将逻辑电路输出的驱动信号经隔离后传递给开关驱动模块； —开关驱动模块，位于隔离与驱动模块的高压侧，由所述高压侧驱动电源供电，根据信号隔离电路输出的驱动信号，控制逆变器的高压侧的功率开关器件，从而调整永磁同步电机的输出转矩。2.根据权利要求1所述的新能源汽车的拖车保护电路，其特征是，所述新能源汽车的电机控制系统包括永磁同步电机、逆变器、高压电池和低压电池；逆变器又分为相互之间电气隔离的高压侧和低压侧； 高压侧将高压电池高压直流电流转换为三相交流电，以驱动永磁同步电机；永磁同步电机的反馈能量也通过高压侧转换并为高压电池充电； 低压侧为低压设备提供低压电源和驱动信号。3.根据权利要求2所述的新能源汽车的拖车保护电路，其特征是，逆变器的高压侧采用三相桥式逆变电路，由母线电容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。4.根据权利要求2所述的新能源汽车的拖车保护电路，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：张兴春，周宣，
申请(专利权)人：联合汽车电子有限公司，
类型：发明
国别省市：