CN102350958A - 一种电动汽车电驱动系统的电机堵转保护方法 - Google Patents

一种电动汽车电驱动系统的电机堵转保护方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出了一种电动汽车电驱动系统的电机堵转保护方法，以避免驱动电机控制器中功率管因为电机堵转而烧坏。本发明的电动汽车电驱动系统的电机堵转保护方法中，该电动汽车电驱动系统中设置有电机控制器，并根据油门踏板的扭矩需求，利用电机控制器的三相驱动桥来驱动电机，关键在于电机控制器实时检测电机转速和扭矩，在电机停转时开始计时，若在同一扭矩Tq下电机停转持续的时间t大于或等于该扭矩对应的预定时间T，则判断电机已经发生了堵转，电机控制器在电机发生堵转后不再理会油门踏板的扭矩需求，并开始卸载电机扭矩，直到检测到电机处于非堵转状态为止。

Description

一种电动汽车电驱动系统的电机堵转保护方法
技术领域
本发明属于电动汽车控制技术领域，特别涉及电动汽车电驱动系统的电机堵转保护方法。
背景技术
目前，随着技术的成熟，节能环保的电动汽车已经得到大众的认可，开始逐渐进入消费市场，但是因为其价格比同规格的内燃机汽车高出很多，因此阻碍了电动汽车的推广。除了动力电池之外，电驱动系统——驱动电机以及驱动电机控制器也是导致电动汽车价格高昂的原因。如图1所示，电动汽车电驱动系统中设置有电机控制器，利用电机控制器中六个功率管构成的三相驱动桥来驱动电机。例如说如果驱动电机在提供最大扭矩时所需的三相电流峰值为X安培，那么在设计时就最好选择最大电流为1.2X安培的功率管来搭建驱动电机控制器------如果功率管的最大电流大于1.2X安培，其价格就会成倍增加，即功率管的等级与价格是成倍增加的关系；如果选择最大电流值低于1.2X安培的功率管，那么功率管就会极易被电流击穿而损坏。
电动汽车在设计时会考虑到爬坡度需求，但是在实际运行中，驾驶员很难根据肉眼观察坡度是否在电动汽车的合理设计范围内，这样在爬坡或遇到障碍物的过程中，假如驱动力小于或者等于电动汽车的摩擦力加上重力的水平分量，电动汽车就会堵转或者后溜，此时驾驶员可能会一直踩踏油门踏板以提高电机扭矩。而电机一旦堵转，构成MCU三相驱动桥的六个功率管就不会换流（假如是180度导通型逆变器，同一时刻会一直有三个功率管同时导通，而不切换到其他功率管；假如是120度导通型逆变器，同一时刻会一直有两个功率管同时导通，而不切换到其他功率管），这样时间过长就会导致功率管过流发热而烧坏。如果没有任何保护措施，即使选择电流高于1.2X的功率管，虽然可以将烧坏时间延长，但成本会大大提升，同时也不能完全避免烧坏。因此，如何避免MCU功率管因为电机堵转而烧坏问题就成为一个亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提出一种电动汽车电驱动系统的电机堵转保护方法，以避免驱动电机控制器中功率管因为电机堵转而烧坏。
本发明的电动汽车电驱动系统的电机堵转保护方法中，该电动汽车电驱动系统中设置有电机控制器，并根据油门踏板的扭矩需求，利用电机控制器的三相驱动桥来驱动电机，关键在于所述电机控制器实时检测电机转速和扭矩，在电机停转时开始计时，若在同一扭矩Tq下电机停转持续的时间t大于或等于该扭矩对应的预定时间T，则判断电机已经发生了堵转，电机控制器在电机发生堵转后不再理会油门踏板的扭矩需求，并开始卸载电机扭矩，直到检测到电机处于非堵转状态为止。
上述方法通过在电机发生堵转时卸载电机扭矩，可以减少电机控制器中的功率管的电流，并使电机从堵转状态下恢复至正常工作状态，从而避免因驾驶员判断错误而使电机一直处于堵转状态下，导致驱动电机控制器中的功率管因为持续大电流状态而烧坏。
进一步地，电机的扭矩Tq越小，则该扭矩Tq对应的预定时间T就越长，以更好地避免电机在大扭矩情况下持续工作过长时间，导致驱动电机控制器中的功率管因为持续大电流状态而烧坏。
具体来说，在电机处于堵转状态时，电机控制器按照预定值来逐步卸载电机扭矩，并在每次卸载电机扭矩后均开始重新检测电机转速和扭矩及计时，若电机仍旧处于堵转状态，则继续卸载电机扭矩，直到检测到电机处于非堵转状态为止。
如果为电机扭矩范围内的每一个扭矩值Tq都建立一个对应的预定时间T，则会出现预定时间T过多，计算量过大，难以判断电机堵转的情况，因此本方法特别做出如下设定：电机控制器将电机的扭矩范围由低至高划分为（0,Tq1）、[Tq1,Tq2）、…、[TqM-1,TqM] 共M个区间，其中区间（0,Tq1）、[Tq1,Tq2）、…、[TqM-1,TqM]所对应的预定时间T依次为T1、T2、…、TM，，所述T1＞T2＞…＞TM ，M为大于3的整数；在电机处于堵转状态时，电机控制器每次卸载电机扭矩后均开始重新检测电机转速和扭矩及计时，并以当前扭矩所在区间所对应的预定时间T为基准来判断电机是否堵转，当电机停转持续时间t≥T时，则判断电机已经发生了堵转。这样就减少了预定时间T的数量，方便判断电机是否堵转。
进一步地，在电机处于堵转状态时，电机控制器每次卸载的电机扭矩与当前电机扭矩值成正比关系，这样当电机处于大扭矩时，可以以较大的步长值来卸载扭矩，从而避免驱动电机控制器中的功率管因为持续大电流状态而烧坏。
进一步地所述电机控制器判断电机停转的条件是：-n＜v＜n，其中v为电机转速，n为预定的小于100的整数，所述v与n的单位均为rpm。因为电机的转速v是通过电机转子的位置传感器对转子位置的实时检测算出的结果，一般来说都会有几十转每分的误差，因此设定一个较宽的范围可以避免转速误差对判断结果的影响。
进一步地，电机控制器是利用降低电机转速的方法来卸载电机扭矩的。
本发明的电动汽车电驱动系统的电机堵转保护方法通过在电机发生堵转时卸载电机扭矩，可以减少电机控制器中的功率管的电流，并使电机从堵转状态下恢复至正常工作状态，从而避免因驾驶员判断错误而使电机一直处于堵转状态下，导致驱动电机控制器中的功率管因为持续大电流状态而烧坏。
附图说明
图1是电动汽车电驱动系统的原理图。
图2是实施例1中判断电机是否堵转的流程图。
图3是实施例1中电机堵转后的处理方法流程图。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施实例的描述，对本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理等作进一步的详细说明。
实施例1：
如图2所示，本实施例的电动汽车电驱动系统的电机堵转保护方法中，该电动汽车电驱动系统中设置有电机控制器，并根据油门踏板的扭矩需求，利用电机控制器的三相驱动桥来驱动电机。
首先，电机控制器实时检测电机转速和扭矩，当-nrpm＜电机转速v＜nrpm（n为预定的小于100的整数）时，电机控制器判断电机已经停转，并在电机停转时开始计时。
电机控制器将电机的扭矩范围由低至高划分为（0,Tq1）、[Tq1,Tq2）、[Tq2,Tq3）、[Tq3,Tq4] 共四个区间，其中区间（0,Tq1）、[Tq1,Tq2）、[Tq2,Tq3）、[Tq3,Tq4]所对应的预定时间T依次为T1、T2、T3、T4，所述T1＞T2＞T3＞T4。
当电机停转后，电机控制器根据当前电机扭矩来查找该扭矩对应的预定时间T，例如说Tq1＜当前扭矩Tq＜Tq2时，则对应的预定时间T为T2。如果电机在该扭矩范围内的停转持续时间t大于或等于该扭矩对应的预定时间T2，则判断电机已经发生了堵转。
如图3所示，电机控制器在电机发生堵转后不再理会油门踏板的扭矩需求，并以二分之一当前电机扭矩的步长值开始卸载电机扭矩，并在每次卸载后开始重新检测电机转速和扭矩及计时，并以卸载后的扭矩所在区间所对应的预定时间T为基准来判断电机是否仍然处于堵转状态，若仍然处于堵转状态，则继续卸载电机扭矩，直到电机工作正常或者电机扭矩为零。

Claims (7)

1.一种电动汽车电驱动系统的电机堵转保护方法，该电动汽车电驱动系统中设置有电机控制器，并根据油门踏板的扭矩需求，利用电机控制器的三相驱动桥来驱动电机，其特征在于所述电机控制器实时检测电机转速和扭矩，在电机停转时开始计时，若在同一扭矩Tq下电机停转持续的时间t大于或等于该扭矩对应的预定时间T，则判断电机已经发生了堵转，电机控制器在电机发生堵转后不再理会油门踏板的扭矩需求，并开始卸载电机扭矩，直到检测到电机处于非堵转状态为止。
2.根据权利要求1所述的电动汽车电驱动系统的电机堵转保护方法，其特征在于电机的扭矩Tq越小，则该扭矩Tq对应的预定时间T就越长。
3.根据权利要求1或2所述的电动汽车电驱动系统的电机堵转保护方法，其特征在于在电机处于堵转状态时，电机控制器按照预定值来逐步卸载电机扭矩，并在每次卸载电机扭矩后均开始重新检测电机转速和扭矩及计时，若电机仍旧处于堵转状态，则继续卸载电机扭矩，直到检测到电机处于非堵转状态为止。
4.根据权利要求3所述的电动汽车电驱动系统的电机堵转保护方法，其特征在于电机控制器将电机的扭矩范围由低至高划分为（0,Tq1）、[Tq1,Tq2）、…、[TqM-1,TqM] 共M个区间，其中区间（0,Tq1）、[Tq1,Tq2）、…、[TqM-1,TqM]所对应的预定时间T依次为T1、T2、…、TM，，所述T1＞T2＞…＞TM ，M为大于3的整数；在电机处于堵转状态时，电机控制器每次卸载电机扭矩后均开始重新检测电机转速和扭矩及计时，并以当前扭矩所在区间所对应的预定时间T为基准来判断电机是否堵转，当电机停转持续时间t≥T时，则判断电机已经发生了堵转。
5.根据权利要求4所述的电动汽车电驱动系统的电机堵转保护方法，其特征在于在电机处于堵转状态时，电机控制器每次卸载的电机扭矩与当前电机扭矩值成正比关系。
6.根据权利要求1所述的电动汽车电驱动系统的电机堵转保护方法，其特征在于所述电机控制器判断电机停转的条件是：-n＜v＜n，其中v为电机转速，n为预定的小于100的整数，所述v与n的单位均为rpm。
7.根据权利要求1所述的电动汽车电驱动系统的电机堵转保护方法，其特征在于电机控制器是利用降低电机转速的方法来卸载电机扭矩的。
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