一种防止电机控制器损坏的通断电路和汽车的制作方法

1.本实用新型涉及电机控制技术领域，特别涉及一种防止电机控制器损坏的通断电路和汽车。


背景技术：

2.随着新能源汽车的发展，整车对永磁同步电驱产品的要求逐渐提高，用户对车辆的稳定性和驾乘感受也逐渐提高；当前多数四驱车采用的是异步+永磁电驱的方案，来解决非工作状态电驱随转的问题，当前电机控制回路多采用开关管(igbt)与电机三相线直连模式，如图1所示。
3.因永磁同步电机转子为永磁体，在电机运转过程中会产生反电动势，当前方案中，当电驱在发生某些故障时，电驱会进入spo状态或asc状态，这样就会产生冲击电流，对igbt等功率器件产生损伤。


技术实现要素：

4.针对现有技术中冲击电流对功率器件产生损失的问题，本实用新型提出一种防止电机控制器损坏的通断电路和汽车，通过在开关管与电机三相线之间增加一个可控通断装置，将电机的两相断开，使电机处于开路运行状态，避免冲击电流对功率器件造成损伤。
5.为了实现上述目的，本实用新型提供以下技术方案：
6.一种防止电机控制器损坏的通断电路，在电机控制器和电机的三相绕组之间设置有至少两个可控通断装置；当电机控制器进入故障处理状态时，控制至少两个可控通断装置处于断开状态。
7.优选地，所述电机为永磁同步电机，电机的三相为u相、v相、w相。
8.优选地，所述电机控制器包括上桥臂和下桥臂。
9.优选地，所述上桥臂包括并联的第一开关管、第二开关管、第三开关管；
10.且第一开关管上并联有第一二极管，第二开关管上并联有第二二极管，第三开关管上并联有第三二极管。
11.优选地，所述下桥臂包括并联的第四开关管、第五开关管、第六开关管；
12.且第四开关管上并联有第四二极管，第五开关管上并联有第五二极管，第六开关管上并联有第六二极管。
13.优选地，还包括电池和第一电容；
14.所述电池的一端通过第一开关分别与第一电容的一端、第一开关管的集电极、第一二极管的负极、第二开关管的集电极、第二二极管的负极、第三开关管的集电极、第三二极管的负极连接；电池的另一端通过第二开关分别与第一电容的另一端、第四开关管的发射极、第四二极管的正极、第五开关管的发射极、第五二极管的正极、第六开关管的发射极、第六二极管的正极连接。
15.优选地，所述电机的u相与电机控制器之间设置有第一可控通断装置，电机的v相
与电机控制器之间设置有第二可控通断装置，电机的w相与电机控制器之间设置有第三可控通断装置。
16.优选地，还包括控制器；
17.所述控制器的控制端分别和第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管、第六开关管、可控通断装置的控制端连接。
18.优选地，所述可控通断装置包括三极管、场效应管。
19.本发明还提供一种汽车，包括一种防止电机控制器损坏的通断电路。
20.综上所述，由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本实用新型至少具有以下有益效果：
21.本实用新型通过在开关管与电机三相线之间增加可控通断装置，当电驱非运行状态或出现故障需要进入spo/asc状态时，通过可控通断装置将电机与电机控制器断开，使电机控制器处于开路运行状态，从而避免电流对功率器件造成损伤，提高可靠性和安全性。
附图说明：
22.图1为现有技术中电机控制电路示意图。
23.图2为电机控制器进入spo状态的电路示意图。
24.图3为电机控制器进入asc状态的电路示意图。
25.图4为根据本实用新型示例性实施例的一种防止电机控制器损坏的通断电路示意图。
具体实施方式
26.下面结合实施例及具体实施方式对本实用新型作进一步的详细描述。但不应将此理解为本实用新型上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本

技术实现要素：
所实现的技术均属于本实用新型的范围。
27.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
28.如图1所示，现有的电机控制电路包括电池c3，开关s3、s4，电容c1，电机控制器和电机。
29.其中电机为永磁同步电机，包括3个相。电机控制器通常由桥式逆变器来实现，包括上桥臂和下桥臂；上桥臂包括开关管q1u、q2u、q3u及其各自并联的二极管d1u、d2u、d3u；下桥臂包括开关管q1d、q2d、q3d及其各自并联的二极管d1d、d2d、d3d。
30.在电机高速运行时，倘若电机控制器产生严重故障，比如过温、过流、过压等故障，则会执行停机操作，此时电机中的永磁体在高速旋转时，会在电机的三相绕组上产生较高的反电动势，过高的反电动势会经过三相全桥的并联二极管(例如d1u、d2u、d3u、d1d、d2d、d3d)进行不可控整流，产生非预期的电流，持续对母线电容c1充电，导致c1过载爆炸。
31.为防止出现上述情况，电机控制器会进入spo(switchingpulseoff，全关管)状态
或asc(activeshortcircuit，主动短路)状态。
32.如图2所示，为电机控制器进入spo状态的电路，即上桥臂的开关管q1u、q2u、q3u和下桥臂的开关管q1d、q2d、q3d均处于断开状态。
33.如图3所示，为电机控制器进入asc状态的电路，即上桥臂的开关管q1u、q2u、q3u处于导通状态同时下桥臂的开关管q1d、q2d、q3d处于断开状态，或上桥臂的开关管q1u、q2u、q3u处于断开状态同时下桥臂的开关管q1d、q2d、q3d处于导通状态。
34.但若电机控制器直接进入spo状态或asc状态，电路中会出现冲击电流。实际工程经验可知，冲击电流可能会达到功率器件(也即电机控制器中的各个开关管)峰值电流的3倍以上。这种冲击电流会对功率器件产生冲击和损伤。电机温度较高时，这种冲击电流可能造成退磁风险。
35.如图4所示，为防止冲击电流的出现对功率器件造成损伤，本实用新型提供一种防止电机控制器损坏的通断电路，包括电池c3，开关s3、s4，第一电容c1，电机控制器和电机，电机控制器和电机之间设置有至少一个可控通断装置。
36.本实施例中，电机为永磁同步电机，包括3个相，即u、v、w。
37.电机控制器通常由桥式逆变器来实现，包括上桥臂和下桥臂。
38.上桥臂包括并联的第一开关管q1u、第二开关管q2u、第三开关管q3u；
39.且第一开关管q1u上并联有第一二极管d1u，第二开关管q2u上并联有第二二极管d2u，第三开关管q3u上并联有第三二极管d3u。
40.下桥臂包括并联的第四开关管q1d、第五开关管q2d、第六开关管q3d；
41.且第四开关管q1d上并联有第四二极管d1d，第五开关管q2d上并联有第五二极管d2d，第六开关管q3d上并联有第六二极管d3d。
42.本实施例中，上桥臂和下桥臂中六个开关管为igbt/可关断晶闸管/功率mosfet。
43.本实施例中，电池c3的一端通过开关s3分别与第一电容c1(母线电容)的一端、第一开关管q1u的集电极、第一二极管d1u的负极、第二开关管q2u的集电极、第二二极管d2u的负极、第三开关管q3u的集电极、第三二极管d3u的负极连接；电池c3的另一端通过开关s4分别与第一电容c1的另一端、第四开关管q1d的发射极、第四二极管d1d的正极、第五开关管q2d的发射极、第五二极管d2d的正极、第六开关管q3d的发射极、第六二极管d3d的正极连接。
44.本实施例中，在电机控制器与电机之间设置有至少两个可控通断装置。例如电机的u相与电机控制器之间设置有第一可控通断装置q1m，电机的v相与电机控制器之间设置有第二可控通断装置q2m，电机的w相与电机控制器之间设置有第三可控通断装置q3m。
45.本实施例中，第一开关管q1u的发射极、第一二极管d1u的正极、第四开关管q1d的集电极、第四二极管d1d的负极并联后与第一可控通断装置q1m的一端连接，第一可控通断装置q1m的另一端与电机的u相连接。
46.第二开关管q2u的发射极、第二二极管d2u的正极、第五开关管q2d的集电极、第五二极管d2d的负极并联后与第二可控通断装置的一端连接，第二可控通断装置的另一端与电机的v相连接。
47.第三开关管q3u的发射极、第三二极管d3u的正极、第六开关管q3d的集电极、第六二极管d3d的负极并联后与第三可控通断装置q3m的一端连接，第三可控通断装置q3m的另
一端与电机的w相连接。
48.本实施例中，可控通断装置包括三极管、场效应管等。
49.本实施例中，还包括控制器，控制器的控制端分别和一开关管q1u、第二开关管q2u、第三开关管q3u、第四开关管q1d、第五开关管q2d、第六开关管q3d、可控通断装置的控制端连接，用于控制通断。
50.本实施例中，当控制器检测到电机控制器要进入故障处理(spo状态或asc状态)时，则控制至少两个可控通断装置位于断开状态，从而使电机控制器处于开路状态，避免冲击电流的产生，从而避免功率器件的损坏。
51.例如电机控制器要进入故障处理时，控制器控制第一可控通断装置q1m和第三可控通断装置q3m断开，则电机控制器处于开路状态。
52.本实施例中，还提供一种汽车，汽车上设置有一种防止电机控制器损坏的通断电路。
53.本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本实用新型的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本实用新型的精神和范围。

技术特征：
1.一种防止电机控制器损坏的通断电路，其特征在于，在电机控制器和电机的三相绕组之间设置有至少两个可控通断装置；当电机控制器进入故障处理状态时，控制至少两个可控通断装置处于断开状态。2.如权利要求1所述的一种防止电机控制器损坏的通断电路，其特征在于，所述电机为永磁同步电机，电机的三相为u相、v相、w相。3.如权利要求1所述的一种防止电机控制器损坏的通断电路，其特征在于，所述电机控制器包括上桥臂和下桥臂。4.如权利要求3所述的一种防止电机控制器损坏的通断电路，其特征在于，所述上桥臂包括并联的第一开关管、第二开关管、第三开关管；且第一开关管上并联有第一二极管，第二开关管上并联有第二二极管，第三开关管上并联有第三二极管。5.如权利要求3所述的一种防止电机控制器损坏的通断电路，其特征在于，所述下桥臂包括并联的第四开关管、第五开关管、第六开关管；且第四开关管上并联有第四二极管，第五开关管上并联有第五二极管，第六开关管上并联有第六二极管。6.如权利要求1所述的一种防止电机控制器损坏的通断电路，其特征在于，还包括电池和第一电容；所述电池的一端通过第一开关分别与第一电容的一端、第一开关管的集电极、第一二极管的负极、第二开关管的集电极、第二二极管的负极、第三开关管的集电极、第三二极管的负极连接；电池的另一端通过第二开关分别与第一电容的另一端、第四开关管的发射极、第四二极管的正极、第五开关管的发射极、第五二极管的正极、第六开关管的发射极、第六二极管的正极连接。7.如权利要求2所述的一种防止电机控制器损坏的通断电路，其特征在于，所述电机的u相与电机控制器之间设置有第一可控通断装置，电机的v相与电机控制器之间设置有第二可控通断装置，电机的w相与电机控制器之间设置有第三可控通断装置。8.如权利要求1所述的一种防止电机控制器损坏的通断电路，其特征在于，还包括控制器；所述控制器的控制端分别和第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管、第六开关管、可控通断装置的控制端连接。9.如权利要求1所述的一种防止电机控制器损坏的通断电路，其特征在于，所述可控通断装置包括三极管、场效应管。10.一种汽车，其特征在于，包括权利要求1至9任一项所述的一种防止电机控制器损坏的通断电路。

技术总结
本实用新型公开一种防止电机控制器损坏的通断电路和汽车，通过在电机控制器和电机的三相绕组之间设置有至少一个可控通断装置；当检测到电机控制器进入故障处理时，控制可控通断装置处于断开状态，从而使电机处于开路运行状态，避免冲击电流对功率器件造成损伤。避免冲击电流对功率器件造成损伤。避免冲击电流对功率器件造成损伤。


技术研发人员：向劲松 丁子强
受保护的技术使用者：重庆赛力斯新能源汽车设计院有限公司
技术研发日：2023.05.11
技术公布日：2023/9/20