[发明专利]用于电动汽车的母线电容泄放系统及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及电动汽车制造技术领域，特别涉及一种用于电动汽车的母线电容泄放系统及其控制方法。

背景技术

电动车辆在高压断电（正常断电或车辆发生碰撞等情况的异常断电）时，其高压电容内储存着大量的电荷，若不能尽快将这些电荷泄放掉，则对车辆和人的生命安全将是一种非常大的安全隐患。

在电动汽车中，电机控制器是实现电池直流电与电机交流电的转换，驱动电机控制器作为电动车的核心功率部件，要求其运行持续可靠、安全性高，随着人们对电动车动力性要求的不断提高，驱动电机控制器的功率也在不断增大，高压母线电容的容值也越来越大，许多地方出台了相关的规定，要求母线电容在一定的时间内将其泄放到安全电压。

目前，高压电容的泄放方法一般有两种：一种是在高压回路上并联一个阻抗较大的功率电阻，即被动泄放电阻，只要高压回路上有电时，该电阻就通过本身的发热来泄放电荷，当高压断电时，该电阻一般会在一段较长的时间内将高压电容中的电荷泄放掉。但是，这种方法的缺陷有两点：一是只要高压回路有电，电阻就进行泄放，会持续消耗能量，二是泄放时间较长，不符合安全的相关要求。

另一种是在电机控制模块在接收到高压断电信号后，电机控制模块控制电机驱动模块使得高压电容向电机输出q轴电流Iq和d轴电流Id，且输出的q轴电流Iq和d轴电流Id使得电机处于非转动状态。但是，这种方法存在以下缺点：一是不能保证在任何工况下，电机都无任何转动，由于电机转子位置检测精度的影响和控制精度和误差的影响，可能导致车辆在非常光滑(例如将车辆轮胎离地的情况下)的情况下，控制器的负载较小，电机无法保持绝对的非转动状态；二是该控制方法违背了驾驶者的驾驶意愿，驱动电机控制器的控制模块和驱动模块是用于功率器件带动电机工作的，而不是用于泄放电荷的；三是此种方法只能在电机转速降低或静止的情况下运用，而不能在电机转速较高的情况下应用，因为此时电机转动产生的感应电动势可能会很大，导致控制器处于电机发电状态，无法进行电荷泄放。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提供一种用于电动汽车的母线电容泄放系统，该系统具有泄放时间短、泄放过程安全可靠、控制简单和精确的优点，且该系统成本低，另外，该系统还具有自我诊断功能，可提高泄放的可控性和可知性。

本发明的另一个目的在于提出一种用于电动汽车的母线电容泄放系统的控制方法。

为实现上述目的，本发明第一方面的实施例提供了一种用于电动汽车的母线电容泄放系统，所述电动汽车包括动力电池、高压母线和主接触器，所述动力电池的正极通过所述主接触器与高压母线正极相连，所述动力电池的负极与高压母线负极相连，所述母线电容设置在所述高压母线正极和高压母线负极之间，所述系统包括：备用电源，所述备用电源的正极与所述高压母线正极相连，所述备用电源的负极与所述高压母线的负极相连，用于将来自所述高压母线的高压电的电压转换为第一预设电压；开关，所述开关包括第一端、第二端和控制端，所述第一端与所述备用电源相连；泄放电阻，所述泄放电阻的一端与所述开关的第二端相连，所述泄放电阻的另一端与所述备用电源相连，以通过所述备用电源对所述泄放电阻供电；控制器，所述控制器分别与所述开关的控制端以及所述高压母线相连，所述控制器用于在检测到所述高压母线断电时，控制所述开关闭合以通过所述泄放电阻泄放所述母线电容中的电荷，并在所述高压母线上电以后控制所述开关断开；电源转换模块，所述电源转换模块分别与所述备用电源和所述控制器相连，用于将所述第一预设电压转换为第二预设电压，以为所述控制器供电。

根据本发明实施例的用于电动汽车的母线电容泄放系统，其泄放时间较短且泄放过程安全、可靠，可以按照实际要求调整泄放时间，例如：570uF的电容，母线电压为600V时，用7.5R的电阻进行泄放时，用4.06s的时间可以将母线电压两端的电压泄放到60V以下。泄放电阻、继电器等的耐压和功率要求低，器件选型容易且成本较低。增加了泄放电路的自我诊断功能，实时监测主动泄放电路的运行情况，当控制器的主动泄放电路异常时，可通过泄放电路诊断模块发出故障信号以提示用户及时进行维修，从而提高了泄放的可控性和可知性。另外，该系统只有在接收到主接触器断开要求泄放的时候才进行泄放，正常情况下是不进行泄放的，节省能源，避免不必要的能量浪费。该系统可以在任何工况下进行泄放，且泄放时不影响车辆的运行状态，具有控制简单、精确的优点。