驱动电机控制器状态切换电路、控制方法及电机控制器与流程

本发明涉及电动汽车
技术领域：
，尤其涉及一种驱动电机控制器状态切换电路、控制方法及电机控制器。
背景技术：
：在车辆发生碰撞且低压掉电的情况下，驱动电机控制器需要执行主动放电功能。目前驱动电机控制器基本上都采用开关电源或线性电源作为支撑主动放电功能的高压电源，其中，开关电源工作效率高但是启动时间较长(毫秒级)；线性电源虽然启动时间极短(微秒级)，但在支撑电容电压较高时其自身功耗很大，会大大降低驱动电机控制器的效率；而二者组合的方法过于复杂，技术成熟度较低，因此通常不会采用。在“车辆发生碰撞后低压掉电，并且永磁同步电机转速较高”的情况下，现有技术是依靠高压电源来支撑主动放电的方法来实现带转速放电功能，该方法在高压电源有效的情况下能够完成放电功能，但随着主动放电和被动放电的进行，支撑电容电压始终会低于高压电源的工作电压阈值，最终驱动电机控制器会因供电缺失而退出主动放电，并默认进入freewheeling(续流)状态，由于此时电机仍在带转速运行，支撑电容电压会被电机侧能量迅速升高并且高于60v(微秒级)，现有的电源设计方案无法保证在支撑电容电压降低到60v以下之前再次开启主动放电功能，难以将支撑电容电压可靠的降低并维持在60v或60v以下的高压安全目标。上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。技术实现要素：本发明的主要目的在于提供一种驱动电机控制器状态切换电路、控制方法及电机控制器，旨在实现将支撑电容电压维持在高压安全目标的技术问题。为实现上述目的，本发明提供了一种驱动电机控制器状态切换电路，所述驱动电机控制器状态切换电路包括：支撑电容、高压电源单元、状态切换单元及放电单元；其中，所述支撑电容的输入端与高压供电端连接，所述支撑电容的输出端与所述高压电源单元的输入端连接，所述高压电源单元的输出端与所述放电单元连接，所述状态切换单元的一端与所述高压电源单元的输出端连接；在主接触器断开时，所述状态切换单元将所述驱动电机控制器的当前工作状态切换为asc状态；当所述支撑电容的当前电压小于第一预设电压时，所述状态切换单元将所述驱动电机控制器的当前工作状态由asc状态切换为freewheeling状态；所述放电单元，用于在asc状态时执行主动放电。可选地，还包括预设安全电压；在所述支撑电容的当前电压大于所述预设安全电压时，所述状态切换单元将所述驱动电机控制器的当前工作状态切换为asc状态。可选地，还包括第二预设电压；当所述支撑电容的当前电压上升至大于所述第二预设电压并小于所述预设安全电压时，所述状态切换单元将所述驱动电机控制器的当前工作状态由freewheeling状态切换为asc状态。可选地，还包括电压检测单元，所述电压检测单元的检测端与所述支撑电容的输出端及所述高压电源单元的输入端连接，所述电压检测单元的控制端与所述状态切换单元的受控端连接；所述电压检测单元检测所述支撑电容的当前电压，并根据所述支撑电容的当前电压与所述第二预设电压的比较结果，向所述状态切换单元发出使能信号；所述状态切换单元，用于接收所述使能信号，并根据所述使能信号对所述驱动电机控制器的当前工作状态进行转换。可选地，预设安全电压大于第二预设电压，第二预设电压大于所述第一预设电压。可选地，还包括二极管，所述二极管的阳极与所述高压电源单元的输出端连接，所述二极管的阴极与所述放电单元的输入端连接。此外，为实现上述目的，本发明还提出一种驱动电机控制器状态切换电路控制方法，所述驱动电机控制器状态切换电路控制方法基于如上文所述的驱动电机控制器状态切换电路，所述驱动电机控制器状态切换电路控制方法包括：在主接触器断开时，所述状态切换单元将所述驱动电机控制器的当前工作状态切换为asc状态；当所述支撑电容的当前电压小于第一预设电压时，所述状态切换单元将所述驱动电机控制器的当前工作状态由asc状态切换为freewheeling状态；所述放电单元在asc状态时执行主动放电。可选地，还包括预设安全电压和第二预设电压；所述在主接触器断开时，所述状态切换单元将所述驱动电机控制器的当前工作状态切换为asc状态的步骤，具体包括：在所述支撑电容的当前电压大于所述预设安全电压时，所述状态切换单元将所述驱动电机控制器的当前工作状态切换为asc状态；当所述支撑电容的当前电压上升至大于所述第二预设电压并小于所述预设安全电压时，所述状态切换单元将所述驱动电机控制器的当前工作状态由freewheeling状态切换为asc状态。可选地，还包括电压检测单元；所述当所述支撑电容的当前电压上升至大于所述第二预设电压并小于所述预设安全电压时，所述状态切换单元将所述驱动电机控制器的当前工作状态由freewheeling状态切换为asc状态的步骤之前，还包括：所述电压检测单元检测所述支撑电容的当前电压，并根据所述支撑电容的当前电压与所述第二预设电压的比较结果，向所述状态切换单元发出使能信号。此外，为实现上述目的，本发明还提出一种电机控制器，所述电机控制器为驱动电机控制器且包括如上文所述的驱动电机控制器状态切换电路。本发明通过设置驱动电机控制器状态切换电路，该电路包括：支撑电容、高压电源单元、状态切换单元及放电单元；其中，所述支撑电容的输入端与高压供电端连接，所述支撑电容的输出端与所述高压电源单元的输入端连接，所述高压电源单元的输出端与所述放电单元连接，所述状态切换单元的一端与所述高压电源单元的输出端连接；在主接触器断开时，所述状态切换单元将所述驱动电机控制器的当前工作状态切换为asc状态；当所述支撑电容的当前电压小于第一预设电压时，所述状态切换单元将所述驱动电机控制器的当前工作状态由asc状态切换为freewheeling状态；所述放电单元，用于在所述支撑电容的当前电压大于第一预设电压时执行主动放电。本发明通过根据支撑电容的当前电压主动进行主动短路状态与续流状态的转换，以使放电单元有效执行主动放电功能，使得支撑电容电压始终维持在预设电压之下，在实现可靠的主动放电功能的同时并未对驱动电机控制器自身的工作效率产生影响，保障了整车的高压安全目标。附图说明图1是本发明驱动电机控制器状态切换电路第一实施例的结构示意图；图2是本发明驱动电机控制器状态切换电路第二实施例的电路示意图；图3是本发明驱动电机控制器状态切换电路第三实施例的电路示意图；图4为本发明驱动电机控制器状态切换电路控制方法第一实施例的流程示意图。附图标号说明：标号名称标号名称100高压电源单元d二极管200支撑电容400状态切换单元300放电单元500电压检测单元600低压电源本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。具体实施方式应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。本发明实施例提供了一种驱动电机控制器状态切换电路，参照图1，图1是本发明驱动电机控制器状态切换电路第一实施例的结构示意图。所述驱动电机控制器状态切换电路包括：支撑电容200、高压电源单元100、状态切换单元400及放电单元300；其中，所述支撑电容200的输入端与高压供电端连接，所述支撑电容200的输出端与所述高压电源单元100的输入端连接，所述高压电源单元100的输出端与所述放电单元300连接，所述状态切换单元的控制端与所述放电单元300的输入端连接。需要说明的是，所述支撑电容200、高压电源单元100、状态切换单元400及放电单元300均设置在驱动电机控制器内部，所述支撑电容200接收高压供电端输入的高压电。易于理解的是，整车处于无故障运行状态时，永磁同步电机转速较高(永磁同步电机的反电动势高于预设安全电压时的转速)，具体实施中，所述预设安全电压可以为60v，支撑电容200的当前电压为当前工况下的工作电压。易于理解的是，若整车发生了碰撞，会导致低压掉电，若整车检测到碰撞且低压掉电故障，则车辆的电池的主接触器断开。在主接触器断开时，所述状态切换单元400将所述驱动电机控制器的当前工作状态切换为asc(activeshortcircuit，主动短路)状态。需要说明的是，状态切换单元400用于执行安全关断控制功能，能够驱动所述驱动电机控制器进行asc和freewheeling(续流)安全状态切换，通过与主动放电功能的配合，确保支撑电容电压能够可靠的降低并维持在预设安全电压或预设安全电压之下，所述预设安全电压可以为60v。所述状态切换单元400可以包含igbt(insulatedgatebipolartransistor，绝缘栅双极型晶体管)驱动电路。需要说明的是，所述状态切换单元400接收支撑电容200的电信号，所述状态切换单元400不直接接收所述支撑电容200输出的电压。所述高压电源单元100用于在主接触器断开时且所述支撑电容的当前电压大于第一预设电压时，为所述放电单元300及所述状态切换单元400供电。当所述支撑电容200的当前电压小于第一预设电压时，所述状态切换单元400将所述驱动电机控制器的当前工作状态由asc状态切换为freewheeling(续流)状态，以使所述高压电源单元100停止对所述放电单元300输出支撑电压。易于理解的是，当所述当前电压大于第一预设电压时，驱动电机控制器在asc状态下继续执行主动放电，由于该过程中主动放电功耗较低，因此电压下降斜率会适当降低，驱动电机控制器主动从asc状态退出，在当前电压小于第一预设电压时，使得高压电源单元100停止输出支撑电压，并向freewheeling状态切换。所述第一预设电压可以为30v。所述放电单元300，用于在所述支撑电容的当前电压大于第一预设电压时执行主动放电。应当理解的是，由asc状态切换到freewheeling状态，目的是使支撑电容的当前电压由第一预设电压升高至第二预设电压(可设置为35v)且低于60v(预设安全电压)。在当前电压维持在大于第一预设电压时，高压电源单元100均能为所述放电单元300及所述状态切换单元400提供电能。所述放电单元300接收支撑电压而执行主动放电，在asc状态下，配合放电功能，支撑电容的当前电压维持在大于第一预设电压小于预设安全电压，高压电源单元100工作，放电单元接收到支撑电压则执行主动放电，在freewheeling状态时支撑电容的当前电压小于第一预设电压，高压电源单元100不提供电能，则放电单元300不执行主动放电。因此，在freewheeling状态下，驱动电机控制器进入了被动放电模式。asc状态与freewheeling状态切换与高压电源单元输出电压没有因果关系，切换asc状态与freewheeling状态是为了配合主动放电功能。需要说明的是，驱动电机控制器进入freewheeling状态时，若永磁同步电机转速仍然较高，电机侧能量会在极短的时间内(微秒级)将支撑电容的当前电压快速抬高，状态切换单元400在当前电压被抬高时将当前工作状态由freewheeling状态切换回asc状态，使得高压电源单元100继续为放电单元300提供支撑电压以执行主动放电。永磁同步电机转速慢慢降低至停机过程中，所述当前电压在放电过程中处于下降、被抬高、再次下降、再次抬高，状态切换单元400在此过程中根据支撑电容的当前电压反复执行状态切换功能，重复(多达上百次)直至永磁同步电机停机。停机时，所述当前电压不会再被电机侧能量抬高，逐渐降低到0v。在上述过程中，支撑电容的当前电压可靠维持在预设安全电压60v之下。本实施例通过根据支撑电容的当前电压主动对驱动电机控制器进行工作状态切换，以使高压电源根据工作状态对放电单元提供相应的支撑电压，以使所述放电单元有效执行安全关断与主动放电功能，使得支撑电容电压始终维持在预设电压之下，在实现可靠的主动放电功能的同时并未对驱动电机控制器自身的工作效率产生影响，满足整车高压安全目标，确保人车安全；同时该安全关断控制和驱动逻辑电路设计方案成本低，逻辑简单清晰、精度高，可靠性强，可实现asc/freewheeling状态多次、快速的切换。基于本发明驱动电机控制器状态切换电路第一实施例，提出本发明驱动电机控制器状态切换电路第二实施例，参考图2，图2是本发明驱动电机控制器状态切换电路第二实施例的电路示意图。还包括预设安全电压，所述预设安全电压可以为60v；在所述支撑电容200的当前电压大于所述预设安全电压时，所述状态切换单元400将所述驱动电机控制器的当前工作状态切换为asc状态。需要说明的是，当车辆发生碰撞掉电，在主接触器完全断开时，所述支撑电容200的当前电压大于所述预设安全电压，但由于主接触器完全断开，此时应当执行主动放电，以使所述支撑电容200的当前电压降低到预设安全电压之下。还包括第二预设电压，所述第二预设电压可以为35v；当所述支撑电容200的当前电压上升至大于所述第二预设电压并小于所述预设安全电压时，所述状态切换单元400将所述驱动电机控制器的当前工作状态由freewheeling状态切换为asc状态。需要说明的是，驱动电机控制器进入freewheeling状态时，若永磁同步电机转速仍然较高，电机侧能量会在极短的时间内(微秒级)将支撑电容的当前电压快速抬高(即，支撑电容的当前电压上升)。在所述当前电压上升至第二预设电压时，状态切换单元400迅速将当前工作状态由freewheeling状态切换回asc状态，电控由当前状态切换至asc，主要是为了配合主动放电功能将支撑电容的高压降低至60v。进一步地，还包括电压检测单元500，所述电压检测单元500的检测端与所述支撑电容200的输出端及所述高压电源单元100的输入端连接，所述电压检测单元500的控制端与所述状态切换单元400的受控端连接；所述电压检测单元500检测所述支撑电容200的当前电压，并根据所述支撑电容200的当前电压与所述第二预设电压的比较结果，向所述状态切换单元400发出使能信号。所述状态切换单元400，用于接收所述使能信号，并根据所述使能信号对所述驱动电机控制器的当前工作状态进行转换。易于理解的是，在当前电压上升到大于第二预设电压时，向所述状态切换单元400发出使能信号，以触发所述状态切换单元400将freewheeling状态切换为asc状态；在当前电压下降到小于第一预设电压时，向所述状态切换单元400发出使能信号，以触发所述状态切换单元400将asc状态切换为freewheeling状态。需要说明的是，第一预设电压、预设安全电压及第二预设电压的关系为：v3＞v2＞v1，v1为第一预设电压，v2为第二预设电压，v3为预设安全电压，本实施例中预设安全电压为60v。还包括二极管d，所述二极管d的阳极与所述高压电源单元100的输出端连接，所述二极管d的阴极与所述放电单元300的输入端连接。易于理解的是，二极管d可以起到引流作用，防止器件之间互相干扰。本发明通过在永磁同步电机停机前，根据支撑电容电压反复增减的变化规律，根据不同时刻和电压条件，通过电压检测单元发送使能信号促使所述状态切换单元控制安全状态(asc/freewheeling)的切换来配合主动放电功能，确保永磁同步电机停机前，驱动电机控制器的主动放电功能始终具备可靠的支撑电压，保证整个过程中支撑电容电压稳定的维持在60v或60v以下，最终满足整车的高压安全目标，确保人车安全；成本低，工作稳定可靠，有效的保证了正常工况下驱动电机控制器的工作效率。基于本发明驱动电机控制器状态切换电路第二实施例，提出本发明驱动电机控制器状态切换电路第三实施例，参考图3，图3是本发明驱动电机控制器状态切换电路第三实施例的电路示意图。所述电路还包括低压电源600；所述低压电源600的输出端和放电单元300的输入端连接，所述低压电源600用于在所述车辆正常工作状态时，向所述放电单元300输出低压支撑电压。需要说明的是，所述低压电源600在车辆正常工作时为放电单元300提供低压支撑电压，以使所述放电单元300执行主动放电功能，使得支撑电容200的当前电压维持在预设安全电压60v以下。本实施例中，所述低压电源600提供的低压支撑电压为12v，低压电源为驱动电机控制器状态切换单元和放电单元300提供支撑电源，通过软件控制执行安全关断和主动放电功能的配合，使支撑电容电压可靠降低至60v以下。易于理解的是，低压电源和高压电源之间的接口使用对顶二极管(参考图3中的二极管d)的连接方式，目的是防止低压电源和高压电源之间的互相干扰。应当理解的是，在本实施例中整车正常工作时，高压电源单元100处于失效状态，并不工作。但在具体实施中，例如：实际的电源架构为低压电源供电配合高压电源备份，此电源架构正常工作时，高压电源是无效状态；或者，电源架构为低压电源上(下)桥供电配合高压电源下(上)桥供电，此电源架构正常工作时，高压电源是正常工作的。本发明实施例通过设置低压电源使得整车正常工作时放电单元执行主动放电功能，支撑电容的当前电压也能维持在60v之下，有效的保证了正常工况下驱动电机控制器的工作效率。为实现上述目的，基于本发明驱动电机控制器状态切换电路，还提出一种驱动电机控制器状态切换电路控制方法。图4为本发明一种驱动电机控制器状态切换电路控制方法第一实施例的流程示意图。本实施例中，所述驱动电机控制器状态切换电路控制方法包括以下步骤：步骤s10：在主接触器断开时，所述状态切换单元将所述驱动电机控制器的当前工作状态切换为asc状态。易于理解的是，整车处于无故障运行状态时，永磁同步电机转速较高(永磁同步电机的反电动势高于预设安全电压时的转速)，具体实施中，所述预设安全电压可以为60v，支撑电容的当前电压为当前工况下的工作电压。易于理解的是，若整车发生了碰撞，会导致低压掉电，若整车检测到碰撞且低压掉电故障，则车辆的电池的主接触器断开。需要说明的是，状态切换单元用于执行安全关断控制功能，能够驱动所述驱动电机控制器进行asc(activeshortcircuit，主动短路)和freewheeling(续流)安全状态切换，通过与主动放电功能的配合，确保支撑电容电压能够可靠的降低并维持在预设安全电压或预设安全电压之下，所述预设安全电压可以为60v。所述状态切换单元可以包含igbt(insulatedgatebipolartransistor，绝缘栅双极型晶体管)驱动电路。需要说明的是，所述状态切换单元接收支撑电容的电信号，所述状态切换单元不直接接收所述支撑电容输出的电压。所述高压电源单元用于在主接触器断开时且所述支撑电容的当前电压大于第一预设电压时，为所述放电单元及所述状态切换单元供电。步骤s20：当所述支撑电容的当前电压小于第一预设电压时，所述状态切换单元将所述驱动电机控制器的当前工作状态由asc状态切换为freewheeling(续流)状态。易于理解的是，当所述当前电压大于第一预设电压时，驱动电机控制器在asc状态下继续执行主动放电，由于该过程中主动放电功耗较低，因此电压下降斜率会适当降低，驱动电机控制器主动从asc状态退出，在当前电压小于第一预设电压时，使得高压电源单元停止输出支撑电压，并向freewheeling状态切换。所述第一预设电压可以为30v。步骤s30：放电单元在所述支撑电容的当前电压大于第一预设电压时执行主动放电。应当理解的是，由asc状态切换到freewheeling状态，目的是使支撑电容的当前电压由第一预设电压升高至第二预设电压(可设置为35v)且低于60v(预设安全电压)。在当前电压维持在大于第一预设电压时，高压电源单元100均能为所述放电单元及所述状态切换单元提供电能。所述放电单元300接收支撑电压而执行主动放电，在asc状态下，配合放电功能，支撑电容的当前电压维持在大于第一预设电压小于预设安全电压，高压电源单元工作，放电单元接收到支撑电压则执行主动放电，在freewheeling状态时支撑电容的当前电压小于第一预设电压，高压电源单元不提供电能，则放电单元300不执行主动放电。因此，在freewheeling状态下，驱动电机控制器进入了被动放电模式。asc状态与freewheeling状态切换与高压电源单元输出电压没有因果关系，切换asc状态与freewheeling状态是为了配合主动放电功能。需要说明的是，驱动电机控制器进入freewheeling状态时，若永磁同步电机转速仍然较高，电机侧能量会在极短的时间内(微秒级)将支撑电容的当前电压快速抬高，状态切换单元在当前电压被抬高时将当前工作状态由freewheeling状态切换回asc状态，使得高压电源单元继续为放电单元提供支撑电压以执行主动放电。永磁同步电机转速慢慢降低至停机过程中，所述当前电压在放电过程中处于下降、被抬高、再次下降、再次抬高，状态切换单元在此过程中根据支撑电容的当前电压反复执行状态切换功能，重复(多达上百次)直至永磁同步电机停机。停机时，所述当前电压不会再被电机侧能量抬高，逐渐降低到0v。在上述过程中，支撑电容的当前电压可靠维持在预设安全电压60v之下。本实施例通过根据支撑电容的当前电压主动对驱动电机控制器进行工作状态切换，以使高压电源根据工作状态对放电单元提供相应的支撑电压，以使所述放电单元有效执行安全关断与主动放电功能，使得支撑电容电压始终维持在预设电压之下，在实现可靠的主动放电功能的同时并未对驱动电机控制器自身的工作效率产生影响，满足整车高压安全目标，确保人车安全；同时该安全关断控制和驱动逻辑电路设计方案成本低，逻辑简单清晰、精度高，可靠性强，可实现asc/freewheeling状态多次、快速的切换。在本发明驱动电机控制器状态切换电路控制方法的一实施例中，还包括预设安全电压和第二预设电压；所述在主接触器断开时，所述状态切换单元将所述驱动电机控制器的当前工作状态切换为asc状态的步骤，具体包括：在所述支撑电容的当前电压大于所述预设安全电压时，所述状态切换单元将所述驱动电机控制器的当前工作状态切换为asc状态；当所述支撑电容的当前电压上升至大于所述第二预设电压并小于所述预设安全电压时，所述状态切换单元将所述驱动电机控制器的当前工作状态由freewheeling状态切换为asc状态。在本发明驱动电机控制器状态切换电路控制方法的一实施例中，还包括电压检测单元；所述当所述支撑电容的当前电压上升至大于所述第二预设电压并小于所述预设安全电压时，所述状态切换单元将所述驱动电机控制器的当前工作状态由freewheeling状态切换为asc状态的步骤之前，还包括：所述电压检测单元检测所述支撑电容的当前电压，并根据所述支撑电容的当前电压与所述第二预设电压的比较结果，向所述状态切换单元发出使能信号。此外，本发明实施例还提出一种驱动电机控制器，所述驱动电机控制器包括如上文所述的驱动电机控制器状态切换电路。由于本驱动电机控制器采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。此外，本发明实施例还提出一种汽车，所述汽车包括权利要求如上文所述的驱动电机控制器。由于本汽车采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。应当理解的是，以上仅为举例说明，对本发明的技术方案并不构成任何限定，在具体应用中，本领域的技术人员可以根据需要进行设置，本发明对此不做限制。需要说明的是，以上所描述的工作流程仅仅是示意性的，并不对本发明的保护范围构成限定，在实际应用中，本领域的技术人员可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部来实现本实施例方案的目的，此处不做限制。另外，未在本实施例中详尽描述的技术细节，可参见本发明任意实施例所提供的驱动电机控制器状态切换电路控制方法，此处不再赘述。此外，需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如只读存储器(readonlymemory，rom)/ram、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的
技术领域：
，均同理包括在本发明的专利保护范围内。当前第1页12