CN102085813A - 用于混合动力车的电动机驱动***及用于控制其的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于混合动力车的电动机驱动***及用于控制其的方法，其能够防止在主继电器关断期间由电动机产生的反电动势被施加到非传动系组件上。该电动机驱动***包括：用于驱动车辆的第一和第二电动机；分别用于驱动第一和第二电动机的第一和第二逆变器；用于输出DC电压的DC电池；用于升高来自DC电池的DC电压并将升高后的电压供应给第一和第二逆变器，或者降低来自第一和第二逆变器的DC电压并将降低后的电压供应给DC电池的电压变换器；连接在DC电池和电压变换器之间的第一和第二主继电器；以及通过第一和第二辅助继电器连接在DC电池与第一和第二主继电器之间的作为非传动系组件的DC变换器和电力空调逆变器。

Description

用于混合动力车的电动机驱动***及用于控制其的方法
技术领域
本公开一般涉及一种用于混合动力车的电动机驱动***以及用于控制其的方法。更特别地，本发明涉及一种用于混合动力车的电动机驱动***以及用于控制其的方法，其能够适当地防止在主继电器关断期间由电动机产生的反电动势被施加到诸如DC变换器和电力空调逆变器的非传动系组件上，从而保护非传动系组件并防止故障的发生。
背景技术
混合动力车采用作为辅助动力源的电动机以及汽油发动机，以提供废气的减少和燃料效率的提高。
当发动机以低效率状态运转时，通过电池的电力驱动电动机以适当地提高混合动力***的效率(负荷调整(load leveling))。而且，通过减速期间的再生制动来对电池进行充电，其中在制动***中作为摩擦热被耗散的动能通过电动机产生的电力被转变成电能，从而提高燃料效率。
基于在动力传动***中是否连接并驱动电动机，将混合动力车划分成软型(soft type)混合动力车和硬型(hard type)混合动力车。
图4示出用于现有硬型混合动力车的示例性电动机驱动***。如图4所示，电动机驱动***包括：用于驱动车辆的第一和第二电动机M1和M2；分别用于驱动第一和第二电动机M1和M2的第一和第二逆变器1和2；用于输出DC电压的DC电池B；用于升高来自DC电池B的DC电压并将升高后的电压供应给第一和第二逆变器1和2，或者降低来自第一和第二逆变器1和2的DC电压并将降低后的电压供应给DC电池B的电压变换器3；连接在DC电池B和电压变换器3之间的第一和第二主继电器SR1和SR2；以及连接在第一和第二主继电器SR1和SR2与电压变换器3之间的作为电力负载或电源装置的DC变换器4和电力空调逆变器7。
优选地，DC变换器4通常被称作能量流是单向或双向的功率变换器，并且附图标记5、6和8分别表示12V辅助电池、12V电力负载和DC链接电容器(DC-link capacitor)。
在具有上述配置的用于常规混合动力车的电动机驱动***中，在关断第一和第二主继电器SR1和SR2时，由旋转电动机产生的反电动势向DC链接电容器8施加高电压(例如600伏)，并且该电压被施加到通过电压变换器3而适当地连接在第一和第二主继电器SR1和SR2与电压变换器3之间的诸如DC变换器4和电力空调逆变器7的非传动系组件上。因此，有必要增大诸如DC变换器4和电力空调逆变器7的非传动系组件的最大耐电压，这会引起与高耐电压相应的混合动力***的制造成本的增加，并且还会引起***效率的劣化。
此外，如果在DC变换器4中发生故障，则第一和第二主继电器SR1和SR2被立刻关断，以防止由于高压DC电池B的DC功率而引起的继发问题。此时，没有向第一和第二逆变器1和2供应电力，并且因此失去了用于驱动混合动力车的第一和第二电动机M1和M2的驱动力。此外，包括发电机的第一和第二电动机M1和M2在发动机高速运转期间失控，并且由此过度的旋转和反电动势可能会施加到发电机。结果，增大了电动机的旋转部件可能会失调并且逆变器可能会由于过电压而被烧坏的可能性。
此外，在车辆于第一和第二主继电器SR1和SR2被关断之后被停下来的实例中，由于失去了第一和第二电动机M1和M2的驱动力，所以车辆不能启动并且不能进入跛行回家模式(limp-home mode)以获得车辆诊断。结果，尽管可以获得由12V辅助电池供应的12V电力，但是车辆不能启动，并且只能被拖走。
另外，在使用DC变换器4对诸如高压电池的DC电池B进行充电的实例中，第一和第二主继电器SR1和SR2被关断，并且高压电力被施加到电压变换器3以及第一和第二逆变器1和2。因此，控制器执行控制操作以防止电压变换器3以及第一和第二逆变器1和2的各IGBT的故障。因此，有必要将电力施加给IGBT门驱动电路以适当地将IGBT维持在关断状态，这会降低门驱动电路的耐久性。此外，不必要的组件必须一直工作，并且在长期充电期间，用于防止IGBT故障的控制器的耐久性可能会降低，并且控制器可能会失灵的可能性被增大。
因此，本领域仍然需要一种新的或改良的用于混合动力车的电动机驱动***。
本背景技术部分中公开的上述信息只是为了增强对本发明的背景的理解，并且因此可能包含不构成在该国对本领域普通技术人员而言已知的现有技术的信息。
发明内容
本发明提供了一种用于混合动力车的电动机驱动***以及用于控制其的方法，其中诸如DC变换器和电力空调逆变器的非传动系组件通过辅助继电器适当地连接在DC电池和主继电器之间，以便适当地防止在主继电器关断期间由电动机产生的反电动势被施加到DC变换器和电力空调逆变器上，从而保护非传动系组件并适当地防止故障的发生。在优选的示例性实施例中，即使在DC变换器发生故障的情况下，本发明的用于混合动力车的电动机驱动***以及用于控制其的方法也能够通过适当地控制辅助继电器来快速地应付故障。
在一个优选方面中，本发明提供了一种用于混合动力车的电动机驱动***，该***包括：用于适当地驱动车辆的第一和第二电动机；分别用于适当地驱动第一和第二电动机的第一和第二逆变器；用于适当地输出DC电压的DC电池；用于适当地升高来自DC电池的DC电压并适当地将升高后的电压供应给第一和第二逆变器，或者适当地降低来自第一和第二逆变器的DC电压并适当地将降低后的电压供应给DC电池的电压变换器；连接在DC电池和电压变换器之间的第一和第二主继电器；以及通过第一和第二辅助继电器而适当地连接在DC电池与第一和第二主继电器之间的作为非传动系组件的DC变换器和电力空调逆变器。
在优选实施例中，本发明的电动机驱动***还可以包括控制器，其用于适当地控制第一和第二主继电器的操作以及第一和第二辅助继电器的操作，以切断诸如DC变换器和电力空调逆变器的非传动系组件与诸如第一和第二逆变器的传动系组件之间的电效应。
在另一优选实施例中，本发明提供了一种控制用于混合动力车的电动机驱动***的方法，该方法优选地包括：适当地确定在诸如DC变换器的非传动系组件中是否存在故障；如果确定存在故障则关断连接在DC电池与第一和第二主继电器之间的第一和第二辅助继电器；适当地确定车辆是否被驱动；如果确定车辆在DC变换器发生故障的情况下正在行驶，则将第一和第二主继电器维持在接通状态使得第一和第二电动机继续运行；以及如果适当地确定车辆在DC变换器发生故障的情况下熄火，则按压应急按钮以接通第一和第二主继电器使得车辆暂时行驶。
在优选实施例中，本发明的方法还可以包括：在第一和第二主继电器被关断时，即使第一和第二辅助继电器被接通，也适当地防止由于电动机的反电动势而产生的过电压被施加到DC变换器上。
在另一优选实施例中，本发明的方法还可以包括：如果适当地确定在作为电力负载或电源装置的DC变换器中不存在故障，则关断第一和第二主继电器，并且同时接通第一和第二辅助继电器，使得DC电池由DC变换器充电。
在下文中将讨论本发明的其它方面和优选实施例。
应该理解的是，本文中使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语包括一般的机动车辆(诸如包括运动型多功能车(SUV)、公共汽车、卡车、各种商用车辆在内的客车)、包括各种艇和船在内的水运工具、飞行器等，并且包括混合动力车、电动车、插电式混合电动车、氢动力车以及其它代用燃料车(例如从除石油以外的资源中取得的燃料)。如本文中所述，混合动力车是具有两个或更多个动力源的车辆，例如既有汽油动力又有电动力的车辆。
在结合在本说明书中并形成本说明书的一部分的附图以及与附图一起用于通过举例来解释本发明原理的以下详细说明中，将体现出或更详细地阐述本发明的以上特征和优点。
附图说明
现在将参考通过附图示出的本发明的某些示例性实施例来详细描述本发明的上述及其它特征，其中附图将在下文中仅通过例证的方式给出，并且因此并非对本发明进行限制，其中：
图1是根据本发明的示例性实施例的用于混合动力车的电动机驱动***的示意图；
图2和图3是示出根据本发明的另一示例性实施例的控制用于混合动力车的电动机驱动***的方法的流程图；
图4是用于常规混合动力***的电动机驱动***的示意图。
附图中陈列的附图标记包括对下面进一步讨论的以下元件的引用：
1：第一逆变器            2：第二逆变器
3：电压变换器            4：DC变换器
M1：第一电动机           M2：第二电动机
B：DC电池                SR1：第一主继电器
SR2：第二主继电器        SR3：第一辅助继电器
SR4：第二辅助继电器
应该理解的是，附图不一定要依比例，而是呈现出说明本发明的基本原理的各种优选特征的稍微简化的表示。本文中公开的本发明的特定设计特征，包括例如特定尺寸、方向、位置和形状，将部分地由期望的特定应用和使用环境来确定。
在附图中，附图标记在附图的几幅图中始终指代本发明的相同或等效部分。
具体实施方式
在第一方面中，本发明的特征在于一种用于混合动力车的电动机驱动***，该***包括：用于驱动车辆的第一和第二电动机；分别用于驱动第一和第二电动机的第一和第二逆变器；用于输出DC电压的DC电池；用于升高来自DC电池的DC电压并将升高后的电压供应给第一和第二逆变器，或者降低来自第一和第二逆变器的DC电压并将降低后的电压供应给DC电池的电压变换器；连接在DC电池和电压变换器之间的第一和第二主继电器；以及通过第一和第二辅助继电器连接在DC电池与第一和第二主继电器之间的作为非传动系组件的DC变换器和电力空调逆变器。
在另一方面中，本发明的特征在于一种控制用于混合动力车的电动机驱动***的方法，该方法包括：确定在诸如DC变换器的非传动系组件中是否存在故障；如果确定存在故障则关断连接在DC电池与第一和第二主继电器之间的第一和第二辅助继电器；确定车辆是否被驱动；以及如果确定车辆在DC变换器发生故障的情况下正在行驶，则将第一和第二主继电器维持在接通状态使得第一和第二电动机继续运行。
在一个实施例中，该方法还包括：如果确定车辆在DC变换器发生故障的情况下熄火，则按压应急按钮以接通第一和第二主继电器使得车辆暂时行驶。
现在将在下文中详细参考本发明的各种实施例，其实例在附图中示出并在下面描述。虽然将结合示例性实施例来描述本发明，但应理解的是，本说明并非旨在将本发明限于那些示例性实施例。相反，本发明旨在不仅涵盖这些示例性实施例，而且涵盖可包括在所附权利要求所限定的本发明的精神和范围内的各种替代形式、改型、等效形式和其它实施例。
图1是根据本发明的示例性实施例的用于混合动力车的电动机驱动***的示意图。
优选地，作为传动系组件的第一和第二逆变器1和2通过用来输出DC电压的DC电池B和电压变换器3，分别适当地连接到用来驱动车辆的第一和第二电动机M1和M2。
在另外的优选实施例中，电压变换器3升高或降低来自DC电池B的DC电压并将DC电压适当地供应给第一和第二逆变器1和2，或者升高或降低来自第一和第二逆变器1和2的DC电压并将DC电压供应给DC电池B。
优选地，用于供应或切断电池B的电力的第一和第二主继电器SR1和SR2适当地布置在DC电池B和电压变换器3之间。
在另外的优选实施例中，作为非传动系组件的DC变换器4和电力空调逆变器7适当地连接在DC电池B与第一和第二主继电器SR1和SR2之间。优选地，第一和第二辅助继电器SR3和SR4适当地安装在从DC电池B以及第一和第二主继电器SR1和SR2到DC变换器4以及电力空调逆变器7的线路上。
在另外的优选实施例中，第一和第二主继电器SR1和SR2的操作以及第一和第二辅助继电器SR3和SR4的操作由控制器(未示出)适当地控制以切断诸如DC变换器4和电力空调逆变器7的非传动系组件与诸如第一和第二逆变器1和2的传动系组件之间的电效应。
根据另外的优选实施例并且如图2和3所示，图2和3是示出控制用于混合动力车的电动机驱动***的方法的流程图。
在优选的示例性实施例中，如果在被表示为电力负载或电源装置的作为非传动系组件的DC变换器4中发生故障，则连接在DC电池B与第一和第二主继电器SR1和SR2之间的第一和第二辅助继电器SR3和SR4被关断。
因此，即使第一和第二主继电器SR1和SR2没有被关断，由于电动机的反电动势而产生的过电压也不会施加到DC变换器4上，结果，可以适当地保护诸如DC变换器4和电力空调逆变器7的非传动系组件并适当地防止故障的发生。
在另外的优选实施例中，在第一和第二主继电器SR1和SR2被关断时，即使第一和第二辅助继电器SR3和SR4接通，也可以适当地防止由于电动机的反电动势而产生的过电压被施加到DC变换器4上。
因此，可以适当地减小诸如DC变换器4和电力空调逆变器7的非传动系组件的最大耐电压，例如从600V减小到300V，从而降低制造成本。
优选地，当车辆在DC变换器4发生故障的情况下正在行驶时，第一和第二辅助继电器SR3和SR4被适当地关断。然而，第一和第二主继电器SR1和SR2适当地保持在接通状态，使得可以继续利用DC电池B的电力使电动机M1和M2运转。
在其它另外的优选实施例中，当车辆在DC变换器4发生故障的情况下熄火时，按压应急按钮以接通应急警报灯，同时，接通第一和第二主继电器SR1和SR2使得车辆能够暂时行驶，从而允许驾驶者到达最近的服务站。
在其它另外的优选实施例中，在作为电力负载或电源装置的DC变换器4正常工作的情况下，适当地关断第一和第二主继电器SR1和SR2，同时，适当地接通第一和第二辅助继电器SR3和SR4使得DC电池B能够由DC变换器4充电。
因此，可以使用DC变换器4容易地对诸如高压电池的DC电池B进行充电。此外，由于在电池充电期间第一和第二主继电器SR1和SR2被适当地关断，所以高压电力不会施加到电压变换器3以及第一和第二逆变器1和2上，并且由此可以通过消除用以防止电压变换器3以及第一和第二逆变器1和2的各IGBT的故障的控制器的不必要的逻辑来适当地改善控制器的耐久性。
如本文中所述，本发明提供了以下效果。
根据本发明，使用辅助继电器来适当地防止在主继电器关断期间由电动机产生的反电动势施加到诸如DC变换器和电力空调逆变器的非传动系组件上，从而适当地保护非传动系组件并防止故障的发生。
此外，根据本发明的优选实施例，因为由于电动机的反电动势而产生的过电压不会施加到DC变换器上，所以可以适当地减小DC变换器的最大耐电压，并且还可以减小DC变换器的容量，例如从600V减小到300V，从而适当地降低制造成本。
根据其它另外的优选实施例，即使在DC变换器发生故障的情况下，也可以通过对主继电器和辅助继电器的控制来适当地允许驾驶者接收迅速的售后服务。
已经参考本发明的优选实施例对本发明进行了详细描述。然而，本领域技术人员应该理解的是，可以在这些实施例中做出变更而不脱离本发明的原理和精神，其中本发明的范围在所附权利要求及其等价形式中限定。

Claims (7)

1.一种用于混合动力车的电动机驱动***，该***包括：
第一和第二电动机，用于驱动车辆；
第一和第二逆变器，分别用于驱动所述第一和第二电动机；
DC电池，用于输出DC电压；
电压变换器，用于升高来自所述DC电池的DC电压并将升高后的电压供应给所述第一和第二逆变器，或者降低来自所述第一和第二逆变器的DC电压并将降低后的电压供应给所述DC电池；
第一和第二主继电器，其连接在所述DC电池和所述电压变换器之间；以及
作为非传动系组件的DC变换器和电力空调逆变器，其通过第一和第二辅助继电器连接在所述DC电池与所述第一和第二主继电器之间。
2.如权利要求1所述的***，还包括控制器，该控制器用于控制所述第一和第二主继电器的操作以及所述第一和第二辅助继电器的操作，以切断诸如所述DC变换器和所述电力空调逆变器的所述非传动系组件与诸如所述第一和第二逆变器的传动系组件之间的电效应。
3.一种控制用于混合动力车的电动机驱动***的方法，该方法包括：
确定在诸如DC变换器的非传动系组件中是否存在故障；
如果确定存在故障，则关断连接在DC电池与第一和第二主继电器之间的第一和第二辅助继电器；
确定车辆是否被驱动；
如果确定车辆在所述DC变换器发生故障的情况下正在行驶，则将所述第一和第二主继电器维持在接通状态使得第一和第二电动机继续运行；以及
如果确定车辆在所述DC变换器发生故障的情况下熄火，则按压应急按钮以接通所述第一和第二主继电器使得车辆暂时行驶。
4.如权利要求3所述的方法，还包括：在所述第一和第二主继电器被关断时，即使所述第一和第二辅助继电器被接通，也防止由于电动机的反电动势而产生的过电压被施加到所述DC变换器上。
5.如权利要求3所述的方法，还包括：如果确定在作为电力负载或电源装置的所述DC变换器中不存在故障，则关断所述第一和第二主继电器，并且同时接通所述第一和第二辅助继电器，使得所述DC电池由所述DC变换器充电。
6.一种控制用于混合动力车的电动机驱动***的方法，该方法包括：
确定在诸如DC变换器的非传动系组件中是否存在故障；
如果确定存在故障，则关断连接在DC电池与第一和第二主继电器之间的第一和第二辅助继电器；
确定车辆是否被驱动；以及
如果确定车辆在所述DC变换器发生故障的情况下正在行驶，则将所述第一和第二主继电器维持在接通状态使得第一和第二电动机继续运行。
7.如权利要求6所述的控制用于混合动力车的电动机驱动***的方法，还包括：如果确定车辆在所述DC变换器发生故障的情况下熄火，则按压应急按钮以接通所述第一和第二主继电器使得车辆暂时行驶。
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