舒 晖（奇瑞新能源轿车股份有限公司，安徽 芜湖 241002）
摘 要：针对电动轿车在能量回馈时，动力电池高压继电器反常断开的特别工况下，提出了一种IGBT维护战略优化计划，快速检测因动力电池瞬断发生的尖峰电压，触发维护机制维护IGBT模块。本文通过台架实验比照了计划优化前后的尖峰电压值，终究通过实车验证了该计划的可行性。结果表明，优化后的维护战略能更快地检测到抬升的母线电压，触发维护机制，中止IGBT作业，下降IGBT模块损坏的危险。
关键词：电动轿车；能量回馈；IGBT
0 导言
传统轿车在制动过程中，机械能大部分通过制动器的冲突转化为热能损耗掉，电动轿车选用电机作为驱动部件，能够运用电机的制动发电来收回制动能量[1]。通过能量回馈，能够有用收回车辆滑行和制动时的动能，使车辆行进路程添加10%~30%[2]。因而，研讨电动轿车能量回馈技能对下降电动轿车能耗和进步续航有重大意义。
张俊智[3]等总结了能量收回体系的组成和分类，首要从液压履行机构、体系操控和体系点评3个方面临制动能量收回体系的关键技能进行了剖析。黄万友[4]等通过对不同电机转速、制动扭矩及电池组荷电状态下的能量回馈功率进行测验，优化了能量回馈操控战略，进步了能量收回功率。张凤莲[5]针对能量回馈过程中IGBT功率周次问题，结合实际工况，提出了优化计划，进步了运转可靠性。以上文献从不同方面研讨了能量回馈体系，并获得了很好的验证。
本文首要针对电动轿车能量回馈时，动力电池继电器反常断开情况下，电驱动体系因发电导致的电压继续激增的工况进行研讨，提出了一种电动轿车能量回馈下IGBT维护战略优化计划。在动力电池继电器反常断开时，快速检测因发电导致抬升的电压，当到达过压维护阈值时，IGBT中止作业；分别在额外电压和峰值电压下进行台架和实车测验，验证了该计划满足要求，能够下降该工况下IGBT损坏的危险。
1 能量回馈体系
能量回馈体系首要由动力电池、电机操控器、电机组成，如图1所示。电动时，电驱动体系将动力电池输出的直流电转化为交流电驱动整车行进撤退；发电时，电驱动体系将电机发生的交流电通过逆变电路整流成直流电回馈给动力电池，进行电制动，添加整车续航。
现有电动轿车大部分选用软件过压维护，母线电压通过软件采样得到，当电压值大于设定阈值时，上报母线过压毛病，IGBT中止作业。
在电动轿车处于能量回馈工况下，当动力电池继电器反常断开时，因为母线电压是通过软件采样得到的，有必定的延时，导致电机发电发生的电压在电机操控器内的电容上继续累加；若收集到的母线电压没有到达维护阈值，有击穿IGBT的危险。
2 优化计划
在软件过压维护的基础上添加硬件过压维护。母线电压通过电阻分压后VDC_IN给到单片机，单片机分两路输出：一路输出相应占空比的PWM波CEX1，CEX1经光耦阻隔、RC滤波输出母线模拟量收集信号给操控板DSP；另一路与单片机内设定的过压电压值比较，假如超出设定的电压值，则输出OT信号为低，OT信号经光耦阻隔后拉低DSP的GPIO口，整车软件检测到GPIO口为低时，则履行IGBT关管。图2、图3分别为驱动板母线电压采样框图和操控板母线电压处理框图。
以上计划首要从3个方面优化：
添加驱动板发电工况下母线AD采样的过压判别功用，输出过压数字信号；
将操控板过压信号I/O口的RC滤波电容由100 nF改为10 nF，减小整车软件检测过压信号延时时刻；
在整车软件里添加过压I/O口检测功用。
表1为优化前后的比照。
3 台架测验
分别将优化前后的电驱动体系装置在台架上进行实验，比照优化前后的尖峰电压。依据整车参数拟定测验过程，表2为整车参数。
测验过程如下：
1 ） 一致实验环境， 室温25℃，冷却水流速8 L/min，水温65℃；
2）将优化前的电驱动体系装置在台架上；
3）母线电压为350 V，转速为1 910 rpm（转机转速），逐步进步输出转矩，找到断开动力电池继电器时IGBT尖峰电压值小于IGBT最大耐压值的90%（585 V），记载此刻的母线电压值和IGBT尖峰电压；
4）母线电压为350 V，转速为9 500 rpm（峰值转速），逐步进步输出转矩，找到断开动力电池继电器时IGBT尖峰电压值小于IGBT最大耐压值的90%（585 V），记载此刻的母线电压值和IGBT尖峰电压；
5）母线电压为417 V，转速为1 910 rpm（转机转速），逐步进步输出转矩，找到断开动力电池继电器时IGBT尖峰电压值小于IGBT最大耐压值的90%（585 V），记载此刻的母线电压值和IGBT尖峰电压；
6）母线电压为417 V，转速为9 500 rpm（峰值转速），逐步进步输出转矩，找到断开动力电池继电器时IGBT尖峰电压值小于IGBT最大耐压值的90%（585 V），记载此刻的母线电压值和IGBT尖峰电压；
7）将优化后的电驱动体系装置在台架上；
重复上述过程3到过程6，记载数据。
表3、表4为优化前数据，表5、表6为优化后数据。
通过以上台架数据比照发现，优化前发电功率在10 kW左右时，断开动力电池继电器，尖峰电压超越600 V，故在最大发电功率30 kW时断开继电器，存在IGBT模块损坏危险；优化后发电功率为30 kW时，断开动力电池继电器，尖峰电压远小于650 V，不存在耐压问题。
4 整车验证
图5所示为整车验证，衔接示波器，运用高压差分探头丈量电压，在能量回馈过程中，通过上位机标定动力电池继电器断开。
电池电压354 V时，整车发电断开动力电池继电器，最高电压为530 V，母线电压最高抬升176 V，发电功率已测验到25 kW。
电池电压3 8 0 V 时， 整车发电断开动力电池继电器， 最高电压为538 V， 母线电压最高抬升158 V，发电功率已测验到29.8 kW。
电池电压400 V时，电池约束能量回馈功率，整车操控器答应的发电功率很小，为5 kW，母线电压举高50 V。
综上，根据3个电压下的不同发电功率测验，母线电压均满足要求，能够完成整车发电时反常断开动力电池继电器工况下，维护IGBT模块。
5 总结
本文通过对优化前后的电驱动体系进行不同电压下的能量回馈测验可知，优化后在能量回馈下断开动力电池继电器的尖峰电压远小于优化前，能量回馈功率从10 kW提升到30 kW。通过整车验证，整车发电功率为30 kW时，电压为530 V，低于IGBT模块耐压值，能够维护该反常工况下的IGBT模块，下降损坏危险。
参考文献：
[1] 卢东斌,欧阳明高,谷靖,等.电动轿车永磁同步电机最优制动能量回馈操控[J].我国电机工程学报,2013(01).
[2] 王思哲,钟日敏,陈长健.根据NEDC工况的纯电动轿车能量回馈办法研讨[J].轿车工业研讨,2018(12).
[3] 张俊智,吕辰,李禹橦,等.电驱动乘用车制动能量收回技能发展现状与展望[J].轿车工程,2014(08).
[4] 黄万友,程勇,曹红,等.纯电动轿车能量回馈功率特性测验剖析[J].机械工程学报,2012(06).
[5] 张凤莲.能量回馈单元IGBT功率周次问题及改善[J].电气传动,20 13(06).
（注：本文来源于科技期刊《电子产品世界》2020年第07期第40页，欢迎您写论文时引证，并注明出处。）
