專利名稱：一種新能源汽車用igbt智能驅(qū)動(dòng)模塊及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及IGBT功率模塊技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種新能源汽車用IGBT智能驅(qū)動(dòng) 模塊及其控制方法。
背景技術(shù)：
目前，市場上現(xiàn)有的模塊驅(qū)動(dòng)電路，主要由驅(qū)動(dòng)芯片驅(qū)動(dòng)絕緣柵雙極型晶體管 (IGBT)模塊，同時(shí)搭載數(shù)字AD轉(zhuǎn)換器采集模塊溫度，起到保護(hù)模塊的作用。這樣每路溫度 均需要一塊數(shù)字DA轉(zhuǎn)化芯片及相應(yīng)外圍電路，使整個(gè)驅(qū)動(dòng)模塊成本增加。同時(shí)這些驅(qū)動(dòng)模 塊均沒有考慮到對(duì)驅(qū)動(dòng)電壓的采集與檢測，當(dāng)驅(qū)動(dòng)電壓發(fā)生波動(dòng)時(shí)，整個(gè)模塊都可能出現(xiàn) 無法正常工作甚至被損壞的危險(xiǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種方便采集功率模 塊溫度信號(hào)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)驅(qū)動(dòng)電壓的采樣，精簡系統(tǒng)、節(jié)約成本的新能源汽車用IGBT智能 驅(qū)動(dòng)模塊及其控制方法。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是一種新能源汽車用IGBT智能驅(qū)動(dòng)模 塊，包括控制器ECU和車載控制器，還包括IGBT功率模塊、IGBT驅(qū)動(dòng)電路和驅(qū)動(dòng)電源，所 述的控制器ECU的輸出端與車載控制器的輸入端相連接，所述的車載控制器的輸出端通過 IGBT驅(qū)動(dòng)電路與IGBT功率模塊相連接，所述的IGBT功率模塊與控制器E⑶的輸入端相連 接，所述的IGBT驅(qū)動(dòng)電路與控制器ECU相連接；所述的控制器E⑶，用于采集IGBT驅(qū)動(dòng)電路的保護(hù)信號(hào)、IGBT功率模塊的溫度信 號(hào)、驅(qū)動(dòng)電源的工作狀態(tài)，經(jīng)判斷處理后輸出信號(hào)到車載控制器，所述的車載控制器根據(jù)接 收的信號(hào)控制執(zhí)行單元；所述的控制器ECU，用于分別采集母線電壓信號(hào)以及IGBT功率模塊的模塊溫度 信號(hào)，經(jīng)判斷處理后輸出信號(hào)到車載控制器，所述的車載控制器根據(jù)接收的反饋信息控制 IGBT功率模塊工作；所述的驅(qū)動(dòng)電源，用于給IGBT驅(qū)動(dòng)電路及控制器ECU提供電源。所述的IGBT功率模塊的傳感器與控制器E⑶相連接。所述的IGBT驅(qū)動(dòng)電路包括IGBT短路保護(hù)電路，所述的IGBT短路保護(hù)電路用于采 集IGBT功率模塊的工作狀態(tài)，當(dāng)電路發(fā)生短路時(shí)，保護(hù)IGBT功率模塊中對(duì)應(yīng)的模塊，控制 器ECU檢測到IGBT功率模塊中的一組模塊發(fā)生短路保護(hù)后，立即關(guān)斷所有的驅(qū)動(dòng)電路，并 將保護(hù)信息傳輸至車載控制器，車載控制器通過自檢方式判斷當(dāng)前故障狀態(tài)。所述的IGBT驅(qū)動(dòng)電路包括IGBT短路保護(hù)電路，所述的IGBT短路保護(hù)電路用于采 集IGBT功率模塊的電壓信號(hào)并傳輸至控制器ECU，控制器E⑶判斷當(dāng)該電壓飽和時(shí)，切斷 IGBT驅(qū)動(dòng)電路。 所述的執(zhí)行單元為電機(jī)。
所述的IGBT功率模塊為三相全橋逆變IGBT模塊或三個(gè)半橋IGBT模塊。所述的IGBT驅(qū)動(dòng)電路包括六路IGBT驅(qū)動(dòng)集成電路，所述的驅(qū)動(dòng)電源為隔離型 DC-DC轉(zhuǎn)換器，用于分別輸出三路高端驅(qū)動(dòng)電源及一路低端驅(qū)動(dòng)電源，分別給六路IGBT驅(qū) 動(dòng)集成電路供電。所述的車載控制器產(chǎn)生六路PWM信號(hào)通過驅(qū)動(dòng)電路分別驅(qū)動(dòng)三個(gè)半橋IGBT模塊。所述的控制器ECU采用單片機(jī)，其型號(hào)為MC9S08SG4。一種新能源汽車用IGBT智能驅(qū)動(dòng)模塊的控制方法，該方法包括以下步驟a)母線電壓檢測步驟控制器E⑶采集母線電壓信號(hào)，經(jīng)處理后判斷母線電壓是 否正常，而后輸出信號(hào)到車載控制器，當(dāng)母線電壓出現(xiàn)異常時(shí)，控制器ECU首先關(guān)閉所有的 驅(qū)動(dòng)電路，而后將故障信息發(fā)送給車載控制器，車載主控制器通過自檢方式判斷當(dāng)前故障 狀態(tài)，控制IGBT驅(qū)動(dòng)電路的通斷；b)驅(qū)動(dòng)電壓檢測步驟控制器E⑶采集驅(qū)動(dòng)電路的電壓信號(hào)，經(jīng)處理后判斷該電 壓是否正常，而后輸出信號(hào)到車載控制器，當(dāng)電壓出現(xiàn)異常時(shí)，控制器ECU首先關(guān)閉IGBT驅(qū) 動(dòng)電路，而后將故障信息發(fā)送給車載控制器，車載控制器通過自檢方式判斷當(dāng)前故障狀態(tài)， 并控制執(zhí)行單元。c)模塊溫度檢測步驟控制器ECU采集IGBT功率模塊中每一路模塊的溫度信號(hào)， 經(jīng)處理后判斷該模塊溫度信號(hào)是否正常，而后輸出信號(hào)到車載控制器，當(dāng)溫度出現(xiàn)異常時(shí)， 控制器E⑶首先關(guān)閉所有驅(qū)動(dòng)電路，而后將故障信息發(fā)送給車載控制器，車載控制器通過 自檢方式判斷當(dāng)前故障狀態(tài)，并控制IGBT驅(qū)動(dòng)電路的通斷。本發(fā)明采用上述結(jié)構(gòu)及方法，具有以下優(yōu)點(diǎn)1、引入單片機(jī)作為數(shù)字AD轉(zhuǎn)換電路 的替代，利用其簡單方便且接口較多的特點(diǎn)，降低了該驅(qū)動(dòng)模塊的成本；2、方便采集功率模 塊溫度信號(hào)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了對(duì)驅(qū)動(dòng)電壓的采樣，精簡了系統(tǒng)。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明；圖1為本發(fā)明的原理框圖；圖2為本發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)圖；圖3為本發(fā)明中智能驅(qū)動(dòng)模塊控制方法的流程圖；在圖1 圖2中，1、IGBT功率模塊；2、IGBT驅(qū)動(dòng)電路；3、車載控制器。
具體實(shí)施例方式如圖1 圖2所示一種新能源汽車用IGBT智能驅(qū)動(dòng)模塊，包括控制器E⑶和車載 控制器3，還包括IGBT功率模塊1、IGBT驅(qū)動(dòng)電路2和驅(qū)動(dòng)電源，控制器E⑶的輸出端與車 載控制器3的輸入端相連接，車載控制器3的輸出端通過IGBT驅(qū)動(dòng)電路2與IGBT功率模 塊1相連接，IGBT功率模塊1與控制器E⑶的輸入端相連接，IGBT驅(qū)動(dòng)電路2與控制器E⑶ 相連接；控制器ECU，用于采集IGBT驅(qū)動(dòng)電路2的保護(hù)信號(hào)、IGBT功率模塊1的溫度信號(hào)、 驅(qū)動(dòng)電源的工作狀態(tài)，經(jīng)判斷處理后輸出信號(hào)到車載控制器3，所述的車載控制器3根據(jù)接 收的信號(hào)控制執(zhí)行單元；執(zhí)行單元為電機(jī)，過流后，主控制器ECU控制電機(jī)制動(dòng)。
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控制器ECU，用于分別采集母線電壓信號(hào)以及IGBT功率模塊1的模塊溫度信號(hào)，經(jīng) 判斷處理后輸出信號(hào)到車載控制器3，并在顯示屏上顯示。車載控制器3根據(jù)接收的反饋信 息控制IGBT功率模塊1工作；當(dāng)發(fā)生過溫時(shí)，車載控制器3控制PWM(脈沖寬度調(diào)制)限制 IGBT驅(qū)動(dòng)信號(hào)占空比，從而限制車速上限，并在回溫一段時(shí)間后從新開放原上限。驅(qū)動(dòng)電源，用于給IGBT驅(qū)動(dòng)電路2及控制器E⑶提供電源。IGBT功率模塊1的傳 感器與控制器E⑶相連接。IGBT驅(qū)動(dòng)電路2包括IGBT短路保護(hù)電路，IGBT短路保護(hù)電路用于采集IGBT功率 模塊的工作狀態(tài)，當(dāng)電路發(fā)生短路時(shí)，保護(hù)IGBT功率模塊中對(duì)應(yīng)的模塊，控制器ECU檢測到 IGBT功率模塊1中的一組模塊發(fā)生短路保護(hù)后，立即關(guān)斷所有的驅(qū)動(dòng)電路，并將保護(hù)信息 傳輸至車載控制器3，車載控制器3通過自檢方式判斷當(dāng)前故障狀態(tài)。IGBT驅(qū)動(dòng)電路2包括IGBT短路保護(hù)電路，所述的IGBT短路保護(hù)電路用于采集 IGBT功率模塊1的電壓信號(hào)并傳輸至控制器E⑶，控制器E⑶判斷當(dāng)該電壓飽和時(shí)，切斷 IGBT驅(qū)動(dòng)電路。IGBT功率模塊1為三相全橋逆變IGBT模塊或三個(gè)半橋IGBT模塊。IGBT驅(qū)動(dòng)電 路2包括六路IGBT驅(qū)動(dòng)集成電路，驅(qū)動(dòng)電源為隔離型DC-DC轉(zhuǎn)換器，用于分別輸出三路高 端驅(qū)動(dòng)電源及一路低端驅(qū)動(dòng)電源，分別給六路IGBT驅(qū)動(dòng)集成電路供電。車載控制器3產(chǎn)生六路PWM信號(hào)通過驅(qū)動(dòng)電路分別驅(qū)動(dòng)三個(gè)半橋IGBT模塊。如 圖2所示，車載控制器3產(chǎn)生六路PWM信號(hào)，分別通過六路IGBT驅(qū)動(dòng)集成電路驅(qū)動(dòng)三個(gè)半 橋IGBT模塊。三個(gè)半橋IGBT模塊的輸出端連接到控制器E⑶的輸入端。六路IGBT驅(qū)動(dòng) 集成電路分別輸出保護(hù)信號(hào)到控制器ECU，控制器ECU輸出信號(hào)到車載控制器3?？刂破鱁⑶采用單片機(jī)，其型號(hào)為MC9S08SG4。車載控制器3發(fā)生3組6路PWM信 號(hào)通過驅(qū)動(dòng)IC產(chǎn)生相應(yīng)3種異步電機(jī)控制的驅(qū)動(dòng)波形；任意一個(gè)驅(qū)動(dòng)芯片發(fā)生過流保護(hù)動(dòng) 作時(shí)，控制器ECU向車載控制器送出單一信號(hào)。車載控制器3得到反饋保護(hù)信號(hào)進(jìn)行調(diào)整 PWM占空比以及占空比是否過大的檢查等相應(yīng)控制處理。一種新能源汽車用IGBT智能驅(qū)動(dòng)模塊的控制方法，該方法包括以下步驟a)母線電壓檢測步驟控制器ECU采集母線電壓信號(hào)，經(jīng)處理后判斷母線電壓是 否正常，而后輸出信號(hào)到車載控制器，當(dāng)母線電壓出現(xiàn)異常時(shí)，控制器ECU首先關(guān)閉所有的 驅(qū)動(dòng)電路，而后將故障信息發(fā)送給車載控制器，車載主控制器通過自檢方式判斷當(dāng)前故障 狀態(tài)，控制IGBT驅(qū)動(dòng)電路的通斷；b)驅(qū)動(dòng)電壓檢測步驟控制器E⑶采集驅(qū)動(dòng)電路的電壓信號(hào)，經(jīng)處理后判斷該電 壓是否正常，而后輸出信號(hào)到車載控制器，當(dāng)電壓出現(xiàn)異常時(shí)，控制器ECU首先關(guān)閉IGBT驅(qū) 動(dòng)電路，而后將故障信息發(fā)送給車載控制器，車載控制器通過自檢方式判斷當(dāng)前故障狀態(tài)， 并控制執(zhí)行單元。c)模塊溫度檢測步驟控制器ECU采集IGBT功率模塊中每一路模塊的溫度信號(hào)， 經(jīng)處理后判斷該模塊溫度信號(hào)是否正常，而后輸出信號(hào)到車載控制器，當(dāng)溫度出現(xiàn)異常時(shí)， 控制器E⑶首先關(guān)閉所有驅(qū)動(dòng)電路，而后將故障信息發(fā)送給車載控制器，車載控制器通過 自檢方式判斷當(dāng)前故障狀態(tài)，并控制IGBT驅(qū)動(dòng)電路的通斷。如圖3所示為智能驅(qū)動(dòng)模塊控制方法的流程圖，流程大致包括以下幾個(gè)步驟；在步驟100，流程開始；
在步驟101，系統(tǒng)進(jìn)行自檢，流程進(jìn)入步驟102 ；在步驟102，采集母線電壓信號(hào)，流程進(jìn)入步驟103 ；在步驟103，判斷母線電壓是否正常，若判斷結(jié)果為是，流程進(jìn)入步驟104，若判斷 結(jié)果為否，流程進(jìn)入步驟109;在步驟104，采集IGBT驅(qū)動(dòng)電路的電壓信號(hào)，流程進(jìn)入步驟105 ；在步驟105，判斷IGBT驅(qū)動(dòng)電路的電壓是否正常，若判斷結(jié)果為是，流程進(jìn)入步驟 106，若判斷結(jié)果為否，流程進(jìn)入步驟109 ；在步驟106，采集IGBT功率模塊的模塊溫度信號(hào)，流程進(jìn)入步驟107 ；在步驟107，判斷模塊溫度是否正常，若判斷結(jié)果為是，流程進(jìn)入步驟108，若判斷 結(jié)果為否，流程進(jìn)入步驟109;在步驟108，系統(tǒng)進(jìn)行定時(shí)CAN通信，流程返回步驟101 ；在步驟109，U相模塊短路，流程進(jìn)入步驟110 ；在步驟110，系統(tǒng)中斷保護(hù)，流程進(jìn)入步驟115 ；
在步驟111，V相模塊短路，流程進(jìn)入步驟112，；在步驟112，系統(tǒng)中斷保護(hù)，流程進(jìn)入步驟115 ；在步驟113，W相模塊短路，流程進(jìn)入步驟114 ；在步驟114，系統(tǒng)中斷保護(hù)，流程進(jìn)入步驟115 ；在步驟115，關(guān)閉IGBT驅(qū)動(dòng)電路，流程進(jìn)入步驟116 ；在步驟116，系統(tǒng)進(jìn)行CAN通信。上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了示例性描述，顯然本發(fā)明具體實(shí)現(xiàn)并不受上述方式 的限制，只要采用了本發(fā)明的方法構(gòu)思和技術(shù)方案進(jìn)行的各種非實(shí)質(zhì)性的改進(jìn)，或未經(jīng)改 進(jìn)將本發(fā)明的構(gòu)思和技術(shù)方案直接應(yīng)用于其它場合的，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種新能源汽車用IGBT智能驅(qū)動(dòng)模塊，包括控制器ECU和車載控制器(3)，其特征在于還包括IGBT功率模塊(1)、IGBT驅(qū)動(dòng)電路(2)和驅(qū)動(dòng)電源，所述的控制器ECU的輸出端與車載控制器(3)的輸入端相連接，所述的車載控制器(3)的輸出端通過IGBT驅(qū)動(dòng)電路(2)與IGBT功率模塊(1)相連接，所述的IGBT功率模塊(1)與控制器ECU的輸入端相連接，所述的IGBT驅(qū)動(dòng)電路(2)與控制器ECU相連接；所述的控制器ECU，用于采集IGBT驅(qū)動(dòng)電路(2)的保護(hù)信號(hào)、IGBT功率模塊(1)的溫度信號(hào)、驅(qū)動(dòng)電源的工作狀態(tài)，經(jīng)判斷處理后輸出信號(hào)到車載控制器(3)，所述的車載控制器(3)根據(jù)接收的信號(hào)控制執(zhí)行單元；所述的控制器ECU，用于分別采集母線電壓信號(hào)以及IGBT功率模塊(1)的模塊溫度信號(hào)，經(jīng)判斷處理后輸出信號(hào)到車載控制器(3)，所述的車載控制器(3)根據(jù)接收的反饋信息控制IGBT功率模塊(1)工作；所述的驅(qū)動(dòng)電源，用于給IGBT驅(qū)動(dòng)電路(2)及控制器ECU提供電源。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新能源汽車用IGBT智能驅(qū)動(dòng)模塊，其特征在于所述的 IGBT功率模塊(1)的傳感器與控制器ECU相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新能源汽車用IGBT智能驅(qū)動(dòng)模塊，其特征在于所述的 IGBT驅(qū)動(dòng)電路⑵包括IGBT短路保護(hù)電路，所述的IGBT短路保護(hù)電路用于采集IGBT功 率模塊⑴的工作狀態(tài)，當(dāng)電路發(fā)生短路時(shí)，保護(hù)IGBT功率模塊⑴中對(duì)應(yīng)的模塊，控制器 ECU檢測到IGBT功率模塊(1)中的一組模塊發(fā)生短路保護(hù)后，立即關(guān)斷所有的驅(qū)動(dòng)電路，并 將保護(hù)信息傳輸至車載控制器(3)，車載控制器(3)通過自檢方式判斷當(dāng)前故障狀態(tài)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新能源汽車用IGBT智能驅(qū)動(dòng)模塊，其特征在于所述的 IGBT驅(qū)動(dòng)電路⑵包括IGBT短路保護(hù)電路，所述的IGBT短路保護(hù)電路用于采集IGBT功率 模塊⑴的電壓信號(hào)并傳輸至控制器ECU，控制器ECU判斷當(dāng)該電壓飽和時(shí)，切斷IGBT驅(qū)動(dòng) 電路(2)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新能源汽車用IGBT智能驅(qū)動(dòng)模塊，其特征在于所述的 執(zhí)行單元為電機(jī)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新能源汽車用IGBT智能驅(qū)動(dòng)模塊，其特征在于所述的 IGBT功率模塊(1)為三相全橋逆變IGBT模塊或三個(gè)半橋IGBT模塊。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新能源汽車用IGBT智能驅(qū)動(dòng)模塊，其特征在于所述的 IGBT驅(qū)動(dòng)電路⑵包括六路IGBT驅(qū)動(dòng)集成電路，所述的驅(qū)動(dòng)電源為隔離型DC-DC轉(zhuǎn)換器， 用于分別輸出三路高端驅(qū)動(dòng)電源及一路低端驅(qū)動(dòng)電源，分別給六路IGBT驅(qū)動(dòng)集成電路供 H1^ ο
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新能源汽車用IGBT智能驅(qū)動(dòng)模塊，其特征在于所述的 車載控制器(3)產(chǎn)生六路PWM信號(hào)通過驅(qū)動(dòng)電路分別驅(qū)動(dòng)三個(gè)半橋IGBT模塊。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新能源汽車用IGBT智能驅(qū)動(dòng)模塊，其特征在于所述的 控制器ECU采用單片機(jī)，其型號(hào)為MC9S08SG4。
10.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的新能源汽車用IGBT智能驅(qū)動(dòng)模塊的控制方法，其特征 在于該方法包括以下步驟a)母線電壓檢測步驟控制器ECU采集母線電壓信號(hào)，經(jīng)處理后判斷母線電壓是否正 常，而后輸出信號(hào)到車載控制器，當(dāng)母線電壓出現(xiàn)異常時(shí)，控制器ECU首先關(guān)閉所有的驅(qū)動(dòng)電路，而后將故障信息發(fā)送給車載控制器，車載主控制器通過自檢方式判斷當(dāng)前故障狀態(tài)， 控制IGBT驅(qū)動(dòng)電路的通斷；b)驅(qū)動(dòng)電壓檢測步驟控制器ECU采集驅(qū)動(dòng)電路的電壓信號(hào)，經(jīng)處理后判斷該電壓是 否正常，而后輸出信號(hào)到車載控制器，當(dāng)電壓出現(xiàn)異常時(shí)，控制器ECU首先關(guān)閉IGBT驅(qū)動(dòng)電 路，而后將故障信息發(fā)送給車載控制器，車載控制器通過自檢方式判斷當(dāng)前故障狀態(tài)，并控 制執(zhí)行單元。c)模塊溫度檢測步驟控制器ECU采集IGBT功率模塊中每一路模塊的溫度信號(hào)，經(jīng)處 理后判斷該模塊溫度信號(hào)是否正常，而后輸出信號(hào)到車載控制器，當(dāng)溫度出現(xiàn)異常時(shí)，控制 器E⑶首先關(guān)閉所有驅(qū)動(dòng)電路，而后將故障信息發(fā)送給車載控制器，車載控制器通過自檢 方式判斷當(dāng)前故障狀態(tài)，并控制IGBT驅(qū)動(dòng)電路的通斷。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種新能源汽車用IGBT智能驅(qū)動(dòng)模塊，包括控制器ECU和車載控制器，還包括IGBT功率模塊、IGBT驅(qū)動(dòng)電路和驅(qū)動(dòng)電源，控制器ECU的輸出端與車載控制器的輸入端相連接，車載控制器的輸出端通過IGBT驅(qū)動(dòng)電路與IGBT功率模塊相連接，IGBT功率模塊與控制器ECU的輸入端相連接，IGBT驅(qū)動(dòng)電路與控制器ECU相連接；其控制方法包括母線電壓檢測步驟、驅(qū)動(dòng)電壓檢測步驟和模塊溫度檢測步驟。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)1、引入單片機(jī)作為數(shù)字AD轉(zhuǎn)換電路的替代，利用其簡單方便且接口較多的特點(diǎn)，降低了該驅(qū)動(dòng)模塊的成本；2、方便采集功率模塊溫度信號(hào)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了對(duì)驅(qū)動(dòng)電壓的采樣，精簡了系統(tǒng)。
文檔編號(hào)H02H3/08GK101916984SQ20101023170
公開日2010年12月15日 申請(qǐng)日期2010年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月15日
發(fā)明者宋滿星, 張?zhí)於? 楊振軍 申請(qǐng)人:蕪湖莫森泰克汽車科技有限公司;奇瑞汽車股份有限公司