CN102941815B - 一种电机控制器高压母线电容泻放方法 - Google Patents

一种电机控制器高压母线电容泻放方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种电机控制器高压母线电容泻放方法，当整车钥匙开关关闭同时整车高压继电器状态为断开时，电机控制器进入主动泻放程序，将电容剩余电荷通过电机绕组发热消耗掉，否则电机控制器正常工作。通过增加主动泻放策略，能较快的完成剩余电荷的泻放，提高整车的安全可靠性。

Description

一种电机控制器高压母线电容泻放方法
技术领域
本发明涉及轿车动力系统，尤其是新能源汽车的电机控制系统，具体涉及一种电机控制器高压母线电容泻放方法。
背景技术
目前，人们日益重视对环境的保护和能源的有效、合理使用。因此，高效、节能、环保的新能源汽车成为汽车行业发展趋势之一。基于电动驱动系统能做到低能耗和低排放的目的，极具市场化前景。
在轿车中应用，受到安装空间的限制，对电机驱动系统的体积尺寸要求苛刻，因此在新能源汽车驱动系统中一般采用正弦波永磁同步电机，它具有运行可靠、体积小、质量轻、损耗少、效率高以及形状和尺寸灵活多样等显著优点。不仅能驱动整车，而且能通过制动能量回收对电池充电。由于国内新能源汽车刚处于起步阶段，产品化的过程中仍然存在着一些工程问题需要解决，其中电驱动系统中的驱动器母线电容剩余高压泻放涉及到高压安全，传统方式是采用在直流母线电容两端并联功率泻放电阻实现电容剩余电量的泻放，这种方式剩余电量泻放时间较长且增加控制器成本。
新能源汽车中的电机驱动系统作为整车动力系统的一部分或者单一的动力系统，在整车停止工作，高压继电器断开时，电机控制器母线电容仍然有一定的剩余电荷，这部分剩余电荷需要较长时间才能完全泻放，在此过程中如进行车辆维修或清洗等操作的时候可能发生安全事故。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新能源汽车电机控制器高压母线电容剩余电量的主动泻放方法，通过在电驱动控制系统中增加主动泻放策略、根据整车工作状态实现对母线电容剩余电量的主动泻放。
本发明采用的主动泻放策略主要通过控制dq轴的同步电流实现：dq轴的同步电流根据位置传感器得到转子位置角θ以及根据θ得到此时的电机转速ωr，电流传感器信号得到三相电流ia、ib、ic，通过三相静止坐标系变两相同步旋转坐标系得到直轴和交轴电流id、iq。。
当整车钥匙开关关闭同时整车高压继电器状态为断开时，电机控制器进入主动泻放程序，否则电机控制器正常工作。
计数器t1在控制器上电时初始化为0，当电机控制器进入主动泻放程序后，计数器t1开始计数；
将dq轴同步电流id，iq给定值设为零；
当计数器0=<t1<4t时，切换电机控制器到扭矩控制模式，根据当前计数器t1及图1中的d轴电流id加载曲线（图中i和t为标定量，实际值根据标定得到）查出idlim，并使d轴电流id=idlim。
当计数器t1>=4t时，切换电机控制器到关闭模式，停止计数器t1计数并使t1=4t，dq轴同步电流给定值分别设为零。
电机控制器完成主动泻放过程，根据检测的直流母线电压U判断高压继电器是否出现故障：U>u1时（u1可以通过整车标定确定），判断高压继电器存在烧结的情况，此时将高压继电器故障标志位置1并报给整车控制器，然后电机控制器断电；U<=u1时电机控制器断电；
当主动泻放程序运行过程中，整车钥匙开关重新上电时，退出主动泻放程序，电机控制器进入关闭模式且计数器t1恢复为0并停止计数，控制器进入正常控制程序。
具体技术方案如下：
一种电机控制器高压母线电容泻放方法，采用如下步骤：
（1）整车钥匙开关关闭；
（2）整车高压继电器状态断开；
（3）电机控制器进入主动泻放程序，将高压母线电容剩余电荷通过电机绕组发热消耗掉。
进一步地，步骤（3）中所述高压母线电容为电动汽车或混合动力汽车的电驱动系统中的电机驱动器母线电容。
进一步地，当步骤（1）或（2）或（3）未完成，则进一步包括步骤：（4）否则电机控制器正常工作。
进一步地，步骤（3）的主动泻放程序运行过程中，当整车钥匙开关重新上电时，则退出主动泻放程序，电机控制器进入关闭模式。
进一步地，步骤（3）中所述的主动泻放程序通过控制dq轴的同步电流实现。
进一步地，主动泻放程序通过控制dq轴的同步电流实现采用如下算法：车辆正常上电运行，计数器t1在控制器上电时初始化为0，此时主动泻放策略不起作用；当整车钥匙开关关闭，同时整车高压继电器状态为断开时，电机控制器进入主动泻放程序，计数器t1开始计数；将dq轴同步电流id，iq给定值设为零；当计数器0=<t1<4t时：如果0到4t这段计数时间内整车钥匙开关打开，电机控制器退出主动泻放程序且进入关闭模式，计数器t1恢复为0并停止计数，进入正常控制程序；如果0到4t这段时间内整车钥匙开关没有打开，电机控制器到扭矩控制模式，根据当前计数器t1及d轴电流id加载曲线查出idlim，并使d轴电流id=idlim；当计数器t1>=4t时：切换电机控制器到关闭模式，停止计数器t1计数并使t1=4t。
进一步地，d轴电流id加载曲线中的i和t的实际值根据标定得到。
进一步地，进一步包括下一步算法：根据检测的直流母线电压U判断高压继电器是否出现故障：U>u1时，判断高压继电器存在烧结的情况，此时将高压继电器故障标志位置1并报给整车控制器，然后电机控制器断电；U<=u1时电机控制器断电；完成整个主动泻放过程。
进一步地，当主动泻放程序运行过程中，整车钥匙开关重新上电时，退出主动泻放程序，电机控制器进入关闭模式且计数器t1恢复为0并停止计数，控制器进入正常控制程序。
进一步地，所述电动汽车或混合动力汽车采用交流永磁同步电机，其电磁扭矩为Te， ，其中，id和iq为d，q轴电流，Ld和Lq为d，q轴电感；ψm为永磁磁链，P为电机极对数。
与目前现有技术相比，本发明通过增加主动泻放策略，能较快的完成剩余电荷的泻放，提高整车的安全可靠性。
附图说明
图1为本发明d轴电流id加载曲线
图2为主动泻放策略流程图
具体实施方式
下面根据附图对本发明进行详细描述，其为本发明多种实施方式中的一种优选实施例。
新能源汽车电机控制器高压母线电容剩余电荷泻放策略根据图1中的d轴电流id加载曲线和图2中的主动泻放策略来实现，具体实现方法如下：
车辆正常上电运行情况下计数器t1初始化为0，主动泻放策略不起作用；
当整车钥匙开关关闭同时整车高压继电器状态为断开时，电机控制器进入主动泻放程序。
将dq轴同步电流id，iq给定值设为零；
当电机控制器进入主动泻放程序后，计数器t1开始计数；
当计数器0=<t1<4t时，如果0到4t这段计数时间内整车钥匙开关打开，电机控制器退出主动泻放程序且进入关闭模式，计数器t1恢复为0并停止计数，进入正常控制程序；如果0到4t这段时间内整车钥匙开关没有打开，电机控制器到扭矩控制模式，根据当前计数器t1及图1中的d轴电流id加载曲线（图中i为电流量安培和t为时间量毫秒，这两个为标定量，实际值根据标定得到）查出idlim，并使d轴电流id=idlim；
当计数器t1>=4t时，切换电机控制器到关闭模式，停止计数器t1计数并使t1=4t，dq轴同步电流给定值分别设为零，；
根据检测的直流母线电压U判断高压继电器是否出现故障：U>u1时（u1可以通过整车标定确定），判断高压继电器存在烧结的情况，此时将高压继电器故障标志位置1并报给整车控制器，然后电机控制器断电；U<=u1时电机控制器断电；
完成整个主动泻放过程。
本新能源汽车采用的交流永磁同步电机的电磁扭矩Te可以用下式表示：
id，iq d，q轴电流；
Ld，Lq d，q轴电感；
ψm 永磁磁链；
P 电机极对数。
在电磁扭矩公式中扭矩包括两部分：第一部分扭矩分量1.5pψmiq主要是受永磁磁链和q轴电流iq的影响，与d轴电流id没有直接关系；第二部分扭矩分量1.5p(Ld-Lq)idiq是电机的磁阻扭矩，主要由dq轴的电感分量差值Ld-Lq和idiq作用产生。dq轴的同步电流可以根据位置、三相电流的测量值根据永磁同步电机数学方程计算得到。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种电机控制器高压母线电容泻放方法，其特征在于，用于电动汽车或混合动力汽车，所述电动汽车或混合动力汽车采用交流永磁同步电机，其电磁扭矩为Te，其中，id和iq为d、q轴同步电流，Ld和Lq为d、q轴电感；ψm为永磁磁链，P为电机极对数，d、q轴的同步电流根据转子角位置、三相电流的测量值以及永磁同步电机数学方程计算得到；采用如下步骤：
(1)整车钥匙开关关闭；
(2)整车高压继电器状态断开；
(3)电机控制器进入主动泻放程序，主动泻放程序通过控制d、q轴的同步电流实现，将电动汽
车或混合动力汽车的电驱动系统中的电机驱动器母线电容剩余电荷通过电机绕组发热消耗掉；
主动泻放程序通过控制d、q轴的同步电流实现采用如下算法：
车辆正常上电运行，计数器t1在控制器上电时初始化为0，此时主动泻放策略不起作用；
当整车钥匙开关关闭，同时整车高压继电器状态为断开时，切换电机控制器进入主动泻放程序，
计数器t1开始计数；
将d、q轴同步电流id、iq给定值设为零；
当计数器0＝<t1<4t时：如果0到4t这段计数时间内整车钥匙开关打开，电机控制器退出主动泻放程序且进入关闭模式，计数器t1恢复为0并停止计数，进入正常控制程序；如果0到4t这段时间内整车钥匙开关没有打开，电机控制器到扭矩控制模式，根据当前计数器t1及d轴电流id加载曲线查出idlim，并使d轴电流id＝idlim，d轴电流id加载曲线中的电流和时间的实际值根据标定得到；
当计数器t1>＝4t时：切换电机控制器到关闭模式，停止计数器t1计数并使t1＝4t；
并且，当步骤(1)或(2)或(3)未完成，则进一步包括步骤：
(4)否则电机控制器正常工作；
进一步的，步骤(3)的主动泻放程序运行过程中，当整车钥匙开关重新上电时，则退出主动泻放程序，电机控制器进入关闭模式；
进一步的，包括下一步算法：根据检测的直流母线电压U判断高压继电器是否出现故障：U>u1时，判断高压继电器存在烧结的情况，此时将高压继电器故障标志位置1并报给整车控制器，然后电机控制器断电；U<＝u1时电机控制器断电；完成整个主动泻放过程；
进一步的，当主动泻放程序运行过程中，整车钥匙开关重新上电时，退出主动泻放程序，电机控制器进入关闭模式且计数器t1恢复为0并停止计数，控制器进入正常控制程序。
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