电动载具及其过电压检测保护方法与流程

本发明涉及一种电动载具及其过电压检测保护方法，尤指一种具有过电压检测保护的电动载具及其过电压检测保护方法。

背景技术：

1、由于现今利用电力驱动的电动载具越来越普及发展，电动载具的研究以及应用也越来越获得重视。尤其是在电池与电动载具及马达的搭配应用中，通常必须要确保电路元件选型符合客端应用需求。然而，现今的电动载具要求功率越来越高，而车厂对于转速段要求也随之提高，在这样的条件下电路元件选型就显得非常重要。

2、由于一般电动载具为低压机种，因此功率要求高代表电动载具所需承载电流能力也需增加。另外一方面，当马达端转速越高时，也就代表回灌至电池端的反电动势电压会越高。综合上述两点所提，所对应风险点为，当在高速段时若驱动器控制失效停止控制，此时马达所产生的反电动势会随着电动载具回灌至直流端，导致电池及电动载具的直流端电路元件因过压烧毁，造成行驶中人员发生危险。

3、为避免上述状况发生，现行做法当过电压保护作动选择六臂信号断开，马达电流会通过开关元件流直流端造成电压上升，则电动载具的功率元件选型会依据马达端最高转速下的反电动势而决定。或者，当过电压保护作动选择让上三臂或下三臂同时导通，让其马达三相短路，避免过大电流反灌回直流端造成元件毁损，则电动载具的功率元件选型除了发生短路后最高电压外，也会依据电动机三相短路时的电流大小而决定。

4、为了因应上述状况，配合马达端最高转速的回灌电压而被迫将功率元件选更高耐压元件，承载电流能力也会随之下降。此外，功率要求高的情况下，恐需将功率元件做并联多颗使用来满足其条件，无法做到电路体积最小化及客端操作点最佳效率。为满足最高转速下的回灌电压，直流侧电容也需提高耐压规格，反之容值会随之降低、esr随之升高。因此也需并联多颗使用来满足其条件，无法做到电路体积最小化。当选择单侧上三臂或下三臂导通时，若驱动器与马达三相间内阻过小时，马达三相短路的电流会非常高，不仅需考虑功率元件所能承受时间，且功率元件选型也需选耐流更高或并联更多颗数使用来满足其产品条件，无法做到电路体积最小化。

5、因此，如何设计出一种用于电动载具的主动过电压保护及其检测系统，以做到既符合产品电池电压应用条件的功率元件选型，又可同时做到马达端回灌的过电压保护，乃为本提案所欲行研究课题。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明提供一种用于电动载具的过电压检测保护方法，电动载具包括电池、输入电容、逆变器、马达及控制模块，且逆变器包括上桥开关模块与下桥开关模块，以克服现有技术的问题。因此，本发明的电动载具的过电压检测保护方法包括下列步骤：检测逆变器的输入端的总线电压，且设定电压上限值与电压下限值。当总线电压高于电压上限值时进入保护模式，且保护模式包括下列步骤：(a)当总线电压高于电压上限值时，控制上桥开关模块与下桥开关模块的其中一者短路，另一者断路，且当总线电压低于电压下限值时，控制其中一者断路。(b)当总线电压高于电压上限值时，控制上桥开关模块与下桥开关模块的其中一者断路，另一者短路，且当总线电压低于电压下限值时，控制上桥开关模块与下桥开关模块的另一者断路。(c)重复步骤(a)至(b)，直到总线电压低于电压下限值后的特定时段未上升至电压上限值而解除保护模式，且于步骤(a)至(b)中检测上桥开关模块的第一温度与下桥开关模块的第二温度。(d)当第一温度高于温度上限值控制上桥开关模块断路时，且当第二温度高于温度上限值时控制下桥开关模块断路。

2、为了解决上述问题，本发明提供一种具有过电压检测保护的电动载具，以克服现有技术的问题。因此，本发明电动载具包括前述的过电压检测保护方法，且控制模块包括第一控制器与第二控制器。第一控制器耦接上桥开关模块与下桥开关模块，且提供脉宽调变信号控制上桥开关模块与下桥开关模块切换导通，以控制逆变器将总线电压转换为输出电力而控制马达的转速。第二控制器耦接上桥开关模块、下桥开关模块及第一控制模块，且用以于保护模式，基于总线电压、第一温度及第二温度而提供控制信号控制上桥开关模块与下桥开关模块短路或断路。

3、本发明的主要目的及功效在于，本发明当过电压保护作动时，选择让上桥开关模块与下桥开关模块交替短路，且判断二开关模块中有任一组的温度高于温度上限值时，控制温度过高的开关模块断路，以大幅增加保护作动持续时间，预防因马达过回转所产生的大电流的时间过长，导致开关元件烧毁的风险。

4、为了能更进一步了解本发明为达成预定目的所采取的技术、手段及功效，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，相信本发明的目的、特征与特点，当可由此得一深入且具体的了解，然而所附附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制者。

技术特征：

1.一种用于电动载具的过电压检测保护方法，所述电动载具包括电池、输入电容、逆变器、马达及控制模块，且所述逆变器包括上桥开关模块与下桥开关模块，所述过电压检测保护方法包括下列步骤：

2.根据权利要求1所述的过电压检测保护方法，其中所述控制模块所接收的工作电压为所述总线电压，且所述电压下限值被设定在第一阈值，所述第一阈值高于所述总线电压于电动载具正常操作时的常规电压。

3.根据权利要求1所述的过电压检测保护方法，其中所述控制模块所接收的工作电压为辅助电压，且所述电压下限值被设定在第二阈值，所述第二阈值低于辅助电压。

4.根据权利要求1所述的过电压检测保护方法，其中所述步骤(a)与所述步骤(b)中，控制所述上桥开关模块与所述下桥开关模块互补切换，且控制二者切换的切换周期为固定周期。

5.根据权利要求1所述的过电压检测保护方法，还包括下列步骤：

6.根据权利要求1所述的过电压检测保护方法，还包括下列步骤：

7.一种电动载具，包括根据权利要求1所述的过电压检测保护方法，且所述控制模块包括：

8.根据权利要求7所述的电动载具，其中所述电动载具包括：

9.根据权利要求7所述的电动载具，其中所述电动载具包括：

10.根据权利要求7所述的电动载具，其中所述电动载具包括：

11.根据权利要求7所述的电动载具，其中所述第一控制器与所述第二控制器耦接所述输入电容，且所述输入电容提供所述总线电压对所述第一控制器与所述第二控制器供电。

12.根据权利要求7所述的电动载具，还包括：

技术总结
本发明提供一种用于电动载具的过电压检测保护方法，电动载具包括逆变器与控制模块，且逆变器包括二开关模块，过电压检测保护方法包括在总线电压高于电压上限值时进入保护模式，且于保护模式中该方法还包括下列步骤：(a)当总线电压高于电压上限值时，控制二开关模块的其中一者短路，另一者断路，且当总线电压低于电压下限时值控制其中一者断路。(b)当总线电压低于电压下限值后的特定时段未上升至电压上限值时解除该保护模式。(c)当二开关模块的任一者的温度高于温度上限值时控制温度过高的开关模块断路。

技术研发人员：郑宇翔,谢文政
受保护的技术使用者：台达电子工业股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/7/9