CN105564248A - 检测环境友好型车辆中连接器的互锁故障的方法 - Google Patents

Abstract

本公开的方法包括：由电动机控制器检测用于连接栅极驱动器和电动机控制器的连接器的互锁故障，该连接器连接至用于驱动环境友好型车辆中的电动机的逆变器；以及当设置在电动机控制器中以便从栅极驱动器通过连接器输入感测信号的信号处理器的输出值被检测为超出预定正常感测范围的值时，由所述电动机控制器确定发生了所述连接器的互锁故障。

Description

检测环境友好型车辆中连接器的互锁故障的方法

技术领域

本公开一般涉及一种检测在栅极驱动器和电动机控制器之间的连接器的互锁故障的方法。更具体地，涉及一种检测在栅极驱动器和电动机控制器之间的连接器的互锁故障的方法，其中连接器连接至用于驱动环境友好型车辆中的电动机的逆变器。

背景技术

通常，环境友好型车辆，例如电动车辆、混合动力电动车辆或燃料电池电动车辆，包括用于驱动车辆的电动机和通过将来自高压电源(例如，高压电池或燃料电池)的DC电压转换成AC电压的用于驱动电动机的逆变器。该电动机由从逆变器通过电力电缆传输的三相电流进行驱动，其中逆变器用于将DC电压转换成AC电压。该逆变器是功率转换设备，其根据电动机控制器的脉冲宽度调制(PWM)信号，随着电源模块的开关元件被开关，将来自高压电源的DC电压转换成AC电压。

即使具有高功率也能够执行高速开关操作的绝缘栅双极性晶体管(IGBT)主要用作构成典型逆变器中的电源模块的开关元件。此外，金属氧化物硅场效应晶体管(MOSFET)或类似组件用作开关元件。

图1是示出环境友好型车辆的电源系统的配置图，该电源系统包括高压电源1、电动机M、逆变器11、栅极驱动器12和电动机控制器13。一个或多个电动机可构成电动机M。如该图所示，栅极驱动器12连接至逆变器11中的电源模块(例如，IGBT或MOSFET)。在这种状态下，根据从电动机控制器13施加的PWM信号，栅极驱动器12将栅极驱动信号施加至电源模块中的每个开关元件S。

一般来说，栅极驱动器12与电动机控制器13分开配置。在这种状态下，电动机控制器13由连接器连接至栅极驱动器12以发送开关驱动信号用于驱动逆变器11，即，通过连接器发送PWM信号至栅极驱动器12，且接收通过栅极驱动器12输入的各种故障信息和感测信息。

图2是示出在栅极驱动器和电动机控制器之间连接的图。在栅极驱动器12和电动机控制器13由连接器连接的状态下，电动机控制器13施加功率和PWM信号至栅极驱动器12，且接收通过栅极驱动器12输入的桥臂短路(armshort)信号、温度感测信号、电压感测信号、其他感测信号和互锁信号。上述桥臂短路信号是故障信息信号，且用作检测故障的信号。

温度感测信号是监测逆变器11中电源模块的结温的信号。由于开关元件S操作中产生热力，因此开关元件、电源模块或逆变器的损害可能发生，通过从栅极驱动器12发送的温度感测信号使得电动机控制器13总是监测逆变器11的温度。互锁信号用作检测在栅极驱动器与电动机控制器13之间的连接器的互锁和互锁故障的信号。连接器的互锁和互锁故障由通过互锁电路输入的电压信号来识别。

图3是示出互锁电路示例的电路图，且如图3示出的互锁电路配置在栅极驱动器和电动机控制器之间的连接器中。互锁电路包括解锁端子引脚LOCK_OUT、锁定端子引脚LOCK_IN、电源输入端子VCC的上拉电阻器R1等。如果解锁端子引脚和锁定端子引脚由连接器的正常互锁进行正常地连接，由电源输入端子VCC的上拉电阻器R1分压的电压被输入，并因此通过识别输入电压来检测连接器的正常互锁。如果连接器的两个端子中至少一个端子不正常连接，即，在打开状态下，通过识别经上拉电阻器R1施加的电源电压(即，VCC电压)，可检测连接器的互锁故障。在互锁电路中，上拉电阻器R1可以用下拉电阻器代替。

如上所述，通常，在栅极驱动器和电动机控制器之间的连接器的互锁故障已通过独立的互锁电路被检测，且连接器的互锁故障已通过互锁电路区别于每个模式中的故障。然而，独立的互锁电路被提供，并因此，连接器引脚的数目增加。这样配置互锁电路，连接器的尺寸和成本增加。

发明内容

本发明提供用于检测环境友好型车辆中连接器的互锁故障的方法，该方法中使用从用于驱动逆变器的栅极驱动器输入至电动机控制器的现有输入信号来识别连接器的互锁和互锁故障，以便现有互锁电路可被消除，因此，促进连接器引脚的数目减少，连接器的尺寸减少，且成本减少。

根据本发明的实施例，一种方法包括：由电动机控制器检测用于连接栅极驱动器和电动机控制器的连接器的互锁故障，其中连接器连接至用于驱动环境友好型车辆中的电动机的逆变器；以及当设置在电动机控制器中以便从栅极驱动器通过连接器输入感测信号的信号处理器的输出值被检测为超出预定正常感测范围的值时，由该电动机控制器确定发生了连接器的互锁故障。

该信号处理器可包括：连接至电源输入端子的上拉电阻器，且当电压信号作为感测信号通过连接器被输入时，信号处理器可输出由上拉电阻器分压的电压。

感测信号可以是从温度传感器输出的温度感测信号，该温度传感器安装在逆变器或栅极驱动器内的电源模块中以便监测逆变器内的电源模块的结温。

该方法还可包括当从信号处理器检测到与电源电压对应的输出电压时，由电动机控制器确定发生了连接器的互锁故障。

该方法还可包括当从信号处理器检测到在预定正常感应范围内的输出值时，由电动机控制器确定连接器已正常互锁。

此外，根据本发明的实施例，一种包括用于执行方法的程序指令的非暂时性计算机可读介质包括：检测用于连接栅极驱动器和电动机控制器的连接器的互锁故障的程序指令，该连接器连接至驱动环境友好型车辆中的电动机的逆变器；和当设置在电动机控制器中以便从栅极驱动器通过连接器输入感测信号的信号处理器的输出值被检测为超出预定正常感测范围的值时，由该电动机控制器确定发生了连接器的互锁故障的程序指令。

信号处理器可包括连接至电源输入端子的上拉电阻器，且当电压信号作为感测信号经连接器被输入时，信号处理器可输出由上拉电阻分压的电压。

感测信号可以是从温度传感器输出的温度感测信号，该温度传感器安装在逆变器或栅极驱动器内的电源模块中以便监测逆变器内的电源模块的结温。

非暂时性计算机可读介质还可包括：当对应于电源电压的输出电压从信号处理器被检测到时，由电动机控制器确定发生了连接器的互锁故障。

非暂时性计算机可读介质还可包括：当在预定正常感知范围内的输出值从信号处理器被检测到时，由电动机控制器确定连接器已正常互锁。

因此，使用从栅极驱动器输入至电动机控制器用于驱动逆变器的现有输入信号，连接器的互锁和互锁故障被识别，以便现有互锁电路可被消除，从而实现连接器引脚的数目减少，连接器的尺寸减少，且成本减少。

本发明的上述和其他特征在下文进行讨论。

附图说明

参考某些实施例及其示出的附图，本公开的上述和其他特征现在将进行详细地描述，其中附图仅作为示例性方式在下文给出，且因此不限制本发明，且其中：

图1是示出环境友好型车辆的电源系统的配置图，该电源系统包括高压电源、电动机、逆变器、栅极驱动器以及电动机控制器；

图2是示出在栅极驱动器和电动机控制器之间连接的图；

图3是示出根据现有技术的互锁电路的示例的电路图；

图4是示出根据本发明实施例的用于检测连接器的互锁故障的配置的框图；

图5是示出温度表的图。

应该理解，附图不必按照比例绘制，只是给出说明本发明基本原理的各种优选特征的某种简化表示。如本文公开的，本发明的特定设计特征包括：例如特定尺寸、取向、位置、和形状部分地将由特殊目的的应用及使用环境来确定。在附图中，贯穿整个附图，参考标号指代本公开相同或等效的部件。

具体实施方式

下面具体参考本公开的各种实施例，其示例在附图中示出且在下文中描述。尽管将结合实施例描述本公开，但是应该理解本说明书并不旨在将本发明限制在这些实施例中。相反，本公开不仅旨在涵盖所述实施例，而且涵盖可包括在如所附权利要求限定的本发明的精神和范围内的各种替换、修改、等效和其他实施例。

本文所使用的术语仅是为了描述具体实施例而并非旨在限制本公开。如本文所用，除非本说明书另外明确指出，单数形式“一”、“一个”和“该”也旨在包括复数形式。可以进一步理解，当用在说明书中时，术语“包括”和/或“包含”指明所陈述的特征、整体、步骤、操作、要素、和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其他的特征、整体、步骤、操作、要素、组件、和/或其组合的存在或增加。如本文所用，术语“和/或”包括一个或多个相关所列项目的任何和所有组合。

可以理解，这里所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其他类似术语通常包括机动车辆，一般例如包括运动型多功能车(SUV)的客车、公共汽车、卡车、各种商用车辆，包括各种船和小船的船舶，飞机等，且包括混合动力车、电动车、插入式混合动力电动车、氢动力车和其他可选的燃料车辆(例如，燃料是从非石油资源中提炼出来的)。如本文所述，混合动力车是具有两种或多种动力源的车辆，例如同时具有汽油动力和电动力的车辆。

此外，可以理解以下方法中的一种或多种，或其方面可以由至少一个控制器来执行。术语“控制器”可指包括存储器和处理器的硬件设备。所述存储器配置成存储程序指令，且所述处理器被专门编程以执行程序指令从而执行下文进一步描述的一个或多个进程。此外，可以理解，如本领域普通技术人员将理解的那样，下面的方法可由包括控制器的装置结合一个或多个其他组件来执行。

此外，本公开的控制器可被实施为计算机可读介质上的非暂时性计算机可读介质，该计算机可读介质包含由处理器、控制器等执行的可执行程序指令。计算机可读介质的例子包括但不限于ROM、RAM、光盘(CD)-ROM、磁带、软盘、闪存盘、智能卡和光学数据存储设备。计算机可读记录介质也可以分布在网络耦接的计算机系统上，这样可以通过分布式方式例如通过远程服务器或控制器局域网络(CAN)存储和执行计算机可读介质。

现在参考所公开的实施例，本公开提供检测在环境友好型车辆中连接器的互锁故障的方法，其中连接到用于驱动电动机的逆变器且在栅极驱动器和电动机控制器之间的连接器的互锁故障，可在环境友好型车辆例如电动车辆、混合动力电动车辆或燃料电池电动车辆中被检测到。具体地，本公开提供检测连接器的互锁故障的方法，其中使用从驱动逆变器的栅极驱动器输入到电动机控制器的现有输入信号来识别连接器的互锁和互锁故障，以便现有互锁电路可被消除，因此，促进连接器引脚的数目减少，连接器的尺寸减小，且成本减少。而且，本公开的目的是区分实际故障和如连接器的互锁故障之类的故障，而不用实施在栅极驱动器和电动机控制器之间的独立互锁电路，因而防止逆变器中电源模块的损坏。

图4是示出根据本发明实施例的用于检测连接器互锁故障的配置的框图。

在本公开中，从栅极驱动器通过连接器输入到电动机控制器的现有输入信号是为了检测连接器的互锁和互锁故障，特别是检测连接器的互锁(即，断开)。如图4所示，电动机控制器13接收从栅极驱动器12通过连接器输入的温度感测信号，且温度传感器12a安装在栅极驱动器12中以监测逆变器中电源模块的结温。电阻根据温度连续改变的负温度系数(NTC)热敏电阻器被广泛用作温度传感器12a。

由于在驱动逆变器中产生热力，即在开关元件操作中产生热力，因此开关元件、电源模块或逆变器可能会被损坏，所以电动机控制器13总是通过从栅极驱动器12发送的温度感测信号来监测逆变器的温度。这样，从栅极驱动器12中的温度传感器(NTC热敏电阻器)12a输出的温度感测信号通过连接器发送到电动机控制器13。如果连接器发生互锁故障(即，打开)，来自栅极驱动器12的温度感测信号不能发送到电动机控制器13。

因此，在本公开中，电动机控制器13配置成基于从栅极驱动器12输入的温度感测信号检测连接器的互锁和互锁故障。从温度传感器(NTC热敏电阻器)输出的温度感测信号是对应于温度的模拟信号，即，电压信号。在连接器正常互锁的状态中，对应于温度的电压信号从栅极驱动器12施加至信号处理器14。

温度传感器(NTC热敏电阻器)可安装在逆变器中的电源模块内。在这种情况中，从温度传感器输出的温度感测信号被输入至栅极驱动器12，且然后通过连接器发送至电动机控制器13。当温度传感器安装在电源模块中时，电动机控制器13识别温度感测信号是否从栅极驱动器12输入，因而检测连接器的互锁和互锁故障。

此外，在栅极驱动器12和电动机控制器13正常连接的状态中，电动机控制器13施加功率和脉冲宽度调制(PWM)信号至栅极驱动器12，且从栅极驱动器12接收桥臂短路信号(例如，故障信息信号)、电压感测信号和其他各种感测信号。桥臂短路信号是故障信息信号，且用作检测故障的信号。用于检测连接器的互锁故障的常规互锁电路被消除。温度感测信号、功率、PWM信号、作为故障信息信号的桥臂短路信号、电压感测信号和其他各种感测信号通过一个连接在栅极驱动器12和电动机控制器13之间的连接器被发送。

下面，使用通过电动机控制器13的信号处理器14的温度感测监测值来检测在栅极驱动器和电动机控制器之间的连接器的互锁和互锁故障的处理过程将被详细描述如下。

电动机控制器13接收从温度传感器12a输出的温度感测信号以监测所接收的温度感测信号，其中该信号从栅极驱动器12通过连接器被输入。在这种状态中，输入至电动机控制器13的温度感测信号(即，电压信号)由连接至信号处理器14中的电源输入端子VCC的上拉电阻器R11分压，以输入至增益和保护电路14a。也就是，电源电压，即VCC电压(例如，5V)通过电源输入端子VCC和上拉电阻器R11施加。在这种状态中，如果温度感测信号，即温度感测电压通过连接器施加至电动机控制器13的信号处理器14，则由上拉电阻器R11分压的电压从信号处理器14通过增益和保护电路14a输出。因此，电动机控制器13读取通过增益和保护电路14a的电压，因而根据图5所示的温度表获得温度。

在连接器正常互锁状态中的正常温度监测值，即从信号处理器14输出的感测电压，由如下等式表示：在连接器的正常互锁状态中的温度感测电压＝{(温度传感器的电阻值×VCC电压)/(温度传感器的电阻值+上拉电阻)}×增益值。

本公开中，连接器的互锁(即，断开)是基于从信号处理器14输出的温度感测监测值来检测的。在这种状态中，如果超出正常监测范围的值，即从信号处理器14通过上拉电阻器R11施加的VCC电压(即，电源电压)被读出，确定发生了互锁(即，断开)故障。当连接器的互锁和互锁故障基于如上文描述的温度感测信号被检测到时，如果VCC电压通过信号处理器14的输出端子被检测到，那么电动机控制器13确定发生了连接器的互锁故障(即，打开状态，例如断开)。如果正常温度感测监测值被检测到，那么电动机控制器13确定连接器已正常互锁。

尽管温度感测信号的使用在上述实施例中被示出，但是本公开不限制于此，且电压感测信号与温度感测信号一样可被使用。此外，从驱动电路12通过连接器输入至电动机控制器13的另一感测信号也可被使用，且使用同一信号处理器和同一检测方式使得连接器的互锁和互锁故障可被确定。也就是，如果在正常感测范围内的信号通过信号处理器被输出以在电动机控制器13处于感测信号从栅极驱动器12通过连接器输入的状态中被检测到，那么可确定连接器已正常互锁。如果超出正常感测范围的信号被检测到，那么可确定发生了连接器的互锁故障。当替代上拉电阻器的下拉电阻器被应用在信号处理器中时，连接器的互锁故障也可被检测。

本公开已经参考其实施例进行了详细的描述。然而，本领域技术人员可理解在不偏离本公开的原理和精神以及不脱离由所附权利要求及其等同形式限定的范围的情况下，对这些实施例可以做出改变。

Claims (10)

1.一种方法，包括以下步骤：

由电动机控制器检测用于连接栅极驱动器和所述电动机控制器的连接器的互锁故障，所述连接器连接至用于驱动环境友好型车辆中的电动机的逆变器；以及

当设置在电动机控制器中以便从栅极驱动器通过连接器输入感测信号的信号处理器的输出值被检测为超出预定正常感测范围的值时，由所述电动机控制器确定发生了所述连接器的互锁故障。

2.如权利要求1所述的方法，其中：

所述信号处理器包括连接至所述电源输入端子的上拉电阻器，以及

当电压信号作为所述感测信号通过所述连接器被输入时，所述信号处理器输出由所述上拉电阻器分压的电压。

3.如权利要求1所述的方法，其中所述感测信号是从温度传感器输出的温度感测信号，其中所述温度传感器安装在所述逆变器或所述栅极驱动器内的电源模块中以便监测所述逆变器内的电源模块的结温。

4.如权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：

当从所述信号处理器检测到与电源电压对应的输出值时，由所述电动机控制器确定发生了所述连接器的互锁故障。

5.如权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：

当从所述信号处理器检测到在所述预定正常感测范围内的输出值时，由所述电动机控制器确定所述连接器已正常互锁。

6.一种包含用于执行方法的程序指令的非暂时性计算机可读介质，所述计算机可读介质包括：

检测用于连接栅极驱动器和电动机控制器的连接器的互锁故障的程序指令，所述连接器连接至用于驱动环境友好型车辆中的电动机的逆变器；以及

当设置在电动机控制器中以便从栅极驱动器通过连接器输入感测信号的信号处理器的输出值被检测为超出预定正常感测范围的值时，确定发生了所述连接器的互锁故障的程序指令。

7.如权利要求6所述的非暂时性计算机可读介质，其中：

所述信号处理器包括连接至所述电源输入端子的上拉电阻器，以及

当电压信号作为所述感测信号通过所述连接器被输入时，所述信号处理器输出由所述上拉电阻器分压的电压。

8.如权利要求6所述的非暂时性计算机可读介质，其中所述感测信号是从温度传感器输出的温度感测信号，其中所述温度传感器安装在所述逆变器或所述栅极驱动器内的电源模块中以便监测所述逆变器内的电源模块的结温。

9.如权利要求6所述的非暂时性计算机可读介质，还包括：

当相应于电源模块的输出值从所述信号处理器被检测到时，确定发生了所述连接器的互锁故障的程序指令。

10.如权利要求6所述的非暂时性计算机可读介质，还包括：

当在所述预定正常感测范围内的输出值从所述信号处理器被检测到时，确定所述连接器已正常互锁的程序指令。