电驱系统、车辆及电驱系统的控制方法与流程

本发明涉及电驱，特别是涉及一种电驱系统、车辆及电驱系统的控制方法。

背景技术：

1、电驱系统作为电动汽车的动力来源，当系统功能出现故障时，分析其危害与风险，确保电驱系统进入安全工作状态是十分有必要的。因此，主动短路(asc，active shortcircuit)功能显得尤为重要，在电驱系统发生严重故障时，功能安全要求控制器需要进入紧急主动短路状态，实现主动短路保护。紧急主动短路状态为一种安全工作状态，具体为：关断上桥臂三个管、同时开通下桥臂的三个管，或者开通上桥臂的三个管、同时关断下桥臂的三个管，使电机定子绕组形成闭合回路，电机产生的反电动势能量通过定子绕组释放出来，电机输出端产生相应制动力矩。主动短路保护是一种电机的安全保护机制，能有效防止控制器系统产生损坏。

2、但是，某项目的电驱系统采用的驱动控制模块只有功率模块的开通控制、关断控制及防上下桥直通控制这三个驱动控制功能，可以控制功率模块的开通、关断，以及能防止功率模块上下桥直通，造成短路以至于损坏功率模块；现有电驱系统的驱动控制模块并没有集成主动短路保护功能，故障发生时无法进行主动放电，不满足功能安全的要求。

3、有鉴于此，目前亟需一种具有主动短路保护功能的电驱系统技术方案。

技术实现思路

1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种电驱系统技术方案，在常规电驱系统的基础上增加紧急主动短路控制模块，当电驱系统发生故障时，通过驱动控制模块和紧急主动短路控制模块将三相桥式逆变模块中上三半桥(或者下三半桥)对应的功率开关管关断、下三半桥(或者上三半桥)对应的功率开关管开通，让电机的定子绕组形成闭合回路，使电机进入主动放电模式，实现电驱系统的主动短路保护功能。

2、为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供的技术方案如下。

3、一种电驱系统，所述电驱系统包括驱动控制模块、三相桥式逆变模块及电机，所述三相桥式逆变模块与直流电源及所述电机分别连接，所述三相桥式逆变模块还与所述驱动控制模块连接，所述驱动控制模块向所述三相桥式逆变模块中功率开关管的控制端发送开通控制信号或者关断控制信号，所述电驱系统还包括紧急主动短路控制模块，所述紧急主动短路控制模块包括：

4、米勒钳位单元，与所述驱动控制模块及所述功率开关管的控制端分别连接，接收紧急主动短路控制信号及防直通控制信号，当所述功率开关管的桥臂对管开通时，将所述功率开关管的控制端下拉到地，发生故障时解除对所述功率开关管的控制端的下拉；

5、关断信号输出通断控制单元，与所述驱动控制模块连接，接收所述紧急主动短路控制信号，对所述关断控制信号的输出路径进行通断控制，发生故障时切断所述关断控制信号的输出路径；

6、控制端强拉单元，与所述驱动控制模块连接，接收所述紧急主动短路控制信号，发生故障时将所述开通控制信号上拉；

7、其中，当所述电驱系统发生故障时，通过所述驱动控制模块和所述紧急主动短路控制模块，将所述三相桥式逆变模块中上三半桥对应的所述功率开关管关断、下三半桥对应的所述功率开关管开通，或者将所述三相桥式逆变模块中下三半桥对应的所述功率开关管关断、上三半桥对应的所述功率开关管开通，让所述电机的定子绕组形成闭合回路，以使所述电机进入主动放电模式。

8、可选地，所述三相桥式逆变模块包括6个所述功率开关管，两个所述功率开关管串联构成一相桥臂，三相所述桥臂并联，所述电驱系统包括6个所述驱动控制模块，6个所述驱动控制模块与6个所述功率开关管一一对应连接，所述电驱系统包括3个所述紧急主动短路控制模块，3个所述紧急主动短路控制模块与三相所述桥臂中下桥臂处的所述驱动控制模块及所述功率开关管一一对应连接。

9、可选地，所述三相桥式逆变模块包括6个所述功率开关管，两个所述功率开关管串联构成一相桥臂，三相所述桥臂并联，所述电驱系统包括6个所述驱动控制模块，6个所述驱动控制模块与6个所述功率开关管一一对应连接，所述电驱系统包括3个所述紧急主动短路控制模块，3个所述紧急主动短路控制模块与三相所述桥臂中上桥臂处的所述驱动控制模块及所述功率开关管一一对应连接。

10、可选地，所述驱动控制模块包括驱动芯片、开通电阻及关断电阻，所述驱动芯片输出所述开通控制信号、所述关断控制信号及所述防直通控制信号，所述开通控制信号经串接的所述开通电阻后接所述功率开关管的控制端，所述关断控制信号经串接的所述关断电阻后接所述功率开关管的控制端；在一相所述桥臂中，一个所述功率开关管为另一个所述功率开关管的桥臂对管，当所述功率开关管的桥臂对管开通时，对应的所述防直通控制信号为高电平状态。

11、可选地，所述米勒钳位单元包括第一电阻、第一二极管、第一nmos管及第二nmos管，所述第一nmos管的源极接地，所述第一nmos管的栅极经串接的所述第一电阻后接所述防直通控制信号，所述第一nmos管的漏极接所述功率开关管的控制端，所述第一二极管的阳极接所述第一nmos管的栅极，所述第一二极管的阴极接所述防直通控制信号，所述第二nmos管的漏极接所述第一nmos管的栅极，所述第二nmos管的栅极接所述紧急主动短路控制信号，所述第二nmos管的源极接地。

12、可选地，所述关断信号输出通断控制单元包括第二电阻、第三电阻、第二二极管、第一电容、第三nmos管及第四nmos管，所述第三nmos管的漏极经串接的所述关断电阻后接所述功率开关管的控制端，所述第三nmos管的栅极接所述第二二极管的阴极，所述第二二极管的阳极经串接的所述第二电阻后接电源电压，所述第三nmos管的栅极还接所述第一电容的第一端，所述第一电容的第二端接所述第三nmos管的源极，所述第四nmos管的漏极经串接的所述第三电阻后接所述第一电容的第一端，所述第四nmos管的栅极接所述紧急主动短路控制信号，所述第四nmos管的源极接地；所述第二电阻的阻值大于所述第三电阻的阻值。

13、可选地，所述控制端强拉单元包括第四电阻、第五电阻、第三二极管、第五nmos管及第一pmos管，所述第一pmos管的源极接电源电压，所述第一pmos管的栅极经串接的所述第四电阻后接所述电源电压，所述第一pmos管的漏极经串接的所述第五电阻后接所述第三二极管的阳极，所述第三二极管的阴极接所述开通控制信号，所述第一pmos管的栅极还接所述第五nmos管的漏极，所述第五nmos管的栅极接所述紧急主动短路控制信号，所述第五nmos管的源极接地。

14、一种车辆，包括上述任一项所述的电驱系统，当所述电驱系统发生故障时，通过所述驱动控制模块和所述紧急主动短路控制模块，将所述三相桥式逆变模块中三相桥臂的上三半桥对应的所述功率开关管关断、下三半桥对应的所述功率开关管开通，或者将所述三相桥式逆变模块中三相桥臂的下三半桥对应的所述功率开关管关断、上三半桥对应的所述功率开关管开通，让所述电机的定子绕组形成闭合回路，以使所述电机进入主动放电模式。

15、一种电驱系统的控制方法，对上述电驱系统进行驱动控制，包括：

16、当所述电驱系统发生故障时，通过所述紧急主动短路控制模块的控制将所述三相桥式逆变模块中下三半桥对应的所述功率开关管开通，通过所述驱动控制模块的控制将所述三相桥式逆变模块中上三半桥对应的所述功率开关管关断，让所述电机的定子绕组形成第一闭合回路，使所述电机进入第一主动放电模式；

17、或者，当所述电驱系统发生故障时，通过所述紧急主动短路控制模块的控制将所述三相桥式逆变模块中上三半桥对应的所述功率开关管开通，通过所述驱动控制模块的控制将所述三相桥式逆变模块中下三半桥对应的所述功率开关管关断，让所述电机的定子绕组形成第二闭合回路，使所述电机进入第二主动放电模式。

18、可选地，通过所述紧急主动短路控制模块的控制将所述功率开关管开通的步骤，包括：

19、通过所述米勒钳位单元解除对所述功率开关管的控制端的下拉，通过所述关断信号输出通断控制单元切断所述关断控制信号的输出路径，通过所述控制端强拉单元将所述开通控制信号上拉。

20、如上所述，本发明的电驱系统、车辆及电驱系统的控制方法，至少具有以下有益效果：

21、在常规电驱系统的基础上，结合米勒钳位单元、关断信号输出通断控制单元及控制端强拉单元设计额外的紧急主动短路控制模块，当电驱系统发生故障时，通过驱动控制模块和紧急主动短路控制模块，将三相桥式逆变模块中三相桥臂的上三半桥对应的功率开关管关断、下三半桥对应的功率开关管开通，或者将三相桥式逆变模块中三相桥臂的下三半桥对应的功率开关管关断、上三半桥对应的功率开关管开通，让电机的定子绕组形成闭合回路，以使电机进入主动放电模式，实现电驱系统的主动短路保护功能，提高了电驱系统的安全性和稳定性，将其应用在车辆上时，能有效提升车辆的运行安全性和稳定性。