CN106515459B - 一种纯电动汽车双电机控制器的主动放电方法 - Google Patents

一种纯电动汽车双电机控制器的主动放电方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及电动汽车主动放电技术领域，尤其涉及一种纯电动汽车双电机控制器的主动放电方法。该方法依据纯电动汽车当前的运行状态，通过顶层状态机的判断，确定当前控制策略，从而执行常规正常放电模式控制策略或者紧急放电模式控制策略。常规正常放电模式下，多种放电方式混合执行，紧急放电模式下执行主动放电控制策略。本发明所述的纯电动汽车双电机控制器的主动放电方法，克服了现有纯电动汽车中被动及主动放电方式存在的放电时间长、放电不彻底、放电途径单一的技术问题，充分利用纯电动汽车的主动放电系统，使被动放电和主动放电高效稳定的对多余的电能进行泄放，最大程度地保障纯电动汽车驱动系统安全可靠地运行及人身安全。

Description

一种纯电动汽车双电机控制器的主动放电方法
技术领域
本发明涉及电动汽车主动放电技术领域，尤其涉及一种纯电动汽车双电机控制器的主动放电方法。
背景技术
纯电动汽车工作在高压环境下，随着纯电动汽车的普及，人们对电动汽车实现在高压环境下驱动系统的安全要求也越来越高。在由电池包、高压继电器、耐压薄膜电容、逆变器、DCDC转换器、大功率永磁同步电机、高压放电电阻组成的高压系统中，为保护纯电动汽车驱动系统的安全可靠以及避免对人身造成伤害，需要实现对高压电能进行泄放。
国标法规中要求被动放电时间小于120秒，主动放电时间小于5秒。现有的纯电动汽车放电途径较为单一。一般的被动放电依靠放电电路中的大功率被动放电电阻进行放电，这种方法简单实用，但存在放电时间过长、放电电流小、放电不彻底等问题。也可以通过DCDC直流转换器进行主动放电，但是DCDC直流变换器的放电能力有限，受负载能量和本身工作电压影响较大。在一般情况下，还可以控制逆变器通过大功率的永磁同步电机进行放电，但这种主动放电方式也受放电时间和环境温度等因素影响而不能长时间工作。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明的目的是提供一种纯电动汽车双电机控制器的主动放电方法，解决现有的纯电动汽车中被动及主动放电存在的放电时间长、放电不彻底、放电途径单一的问题。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种纯电动汽车双电机控制器的主动放电方法，该方法具体包括如下步骤：
通过顶层状态机判断主动放电系统工作在常规放电模式还是紧急放电模式；
当主动放电系统工作在常规放电模式时，高压继电器断开进行被动放电，计时时间为t0，在t0时间后检测母线电压值；
若在t0时间后检测到的母线电压值小于预设安全电压值，则放电结束；
若在t0时间后检测到的母线电压值大于预设安全电压值，则报被动放电故障，同时通过顶层状态机判断主动放电系统是否符合DCDC转换器主动放电条件；
若符合DCDC转换器主动放电条件，则使能DCDC转换器进行主动放电，计时时间为t1，在t1时间后检测母线电压值；
若不符合DCDC转换器主动放电条件，或在t1时间后检测到的母线电压值大于预设安全电压值，则报DCDC主动放电故障，同时使能双电机控制器进行主动放电；
由DSP芯片发送电流指令给逆变器三相上下桥臂的开关管，控制开关管的导通或关断，同时通过双电机控制器控制单个驱动电机作为负载消耗多余电能，实现主动放电；
当主动放电系统工作在紧急放电模式时，主动放电系统由双电机控制器控制单个驱动电机切换为双电机控制器控制两个驱动电机进行主动放电；
通过顶层状态机判断主动放电系统是否符合DCDC转换器主动放电条件；
若符合DCDC转换器主动放电条件，则在双电机控制器控制两个驱动电机进行主动放电的同时，使能DCDC转换器进行主动放电；
若不符合DCDC转换器主动放电条件，则通过双电机控制器控制两个驱动电机作为负载消耗多余电能，实现主动放电。
进一步地，该方法用于对纯电动汽车的主动放电系统进行主动放电，所述主动放电系统至少包括高压电池包、高压继电器、高压配电盒、DCDC转换器、蓄电池、两个驱动电机和双电机控制器，双电机控制器包括一个直流支撑电容、一个制动放电模块、一个被动放电模块、两个控制模块和两个驱动模块，其中两个驱动模块均与直流支撑电容连接，两个控制模块分别与两个驱动模块对应连接，两个驱动模块分别与两个驱动电机对应连接；通过双电机控制器能够驱动单个驱动电机进行主动放电，或通过双电机控制器能够同时驱动两个驱动电机进行主动放电。
具体地，两个驱动电机均采用永磁同步电机。
具体地，主动放电系统还包括故障判断模块，顶层状态机通过故障判断模块对主动放电系统进行故障检测。
具体地，顶层状态机基于纯电动汽车当前的运行状态来判断主动放电系统工作在常规放电模式还是紧急放电模式。
(三)有益效果
本发明的上述技术方案具有如下优点：
本发明提供的纯电动汽车双电机控制器的主动放电方法，依据纯电动汽车当前的运行状态，通过顶层状态机的判断，确定当前主动放电系统的控制策略，从而执行常规放电模式或紧急放电模式的控制策略。在常规放电状态下，多种放电方式混合执行；在紧急放电状态下执行主动放电方式。本发明能够充分利用纯电动汽车的主动放电系统，使被动放电和主动放电高效稳定的对多余的电能进行泄放，最大程度地保障纯电动汽车驱动系统安全可靠地运行及人身安全。
附图说明
图1是本发明实施例中主动放电系统的结构框图；
图2是本发明实施例中主动放电系统工作在常规放电模式下的流程图；
图3是本发明实施例中主动放电系统工作在紧急放电模式下的流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种纯电动汽车双电机控制器的主动放电方法，该方法用于对纯电动汽车的主动放电系统进行主动放电。
如图1所示，所述主动放电系统至少包括高压电池包、高压继电器、高压配电盒、DCDC转换器、蓄电池、两个驱动电机和双电机控制器，双电机控制器包括一个直流支撑电容、一个制动放电模块、一个被动放电模块、两个控制模块和两个驱动模块，其中两个驱动模块均与直流支撑电容连接，两个控制模块分别与两个驱动模块对应连接，两个驱动模块分别与两个驱动电机对应连接。通过双电机控制器既能够驱动单个驱动电机进行主动放电，还能够同时驱动两个驱动电机进行主动放电。
本发明所述的纯电动汽车双电机控制器的主动放电方法，具体包括如下步骤：
通过顶层状态机判断主动放电系统工作在常规放电模式还是紧急放电模式。
如图2所示，当主动放电系统工作在常规放电模式时，高压继电器断开进行被动放电，计时时间为t0，在t0时间后检测母线电压值。
若在t0时间后检测到的母线电压值u小于预设安全电压值u0，则放电结束。
若在t0时间后检测到的母线电压值u大于预设安全电压值u0，则报被动放电故障，同时通过顶层状态机判断主动放电系统是否符合DCDC转换器主动放电条件。
若符合DCDC转换器主动放电条件，则使能DCDC转换器进行主动放电，计时时间为t1，在t1时间后检测母线电压值。
若不符合DCDC转换器主动放电条件，或在t1时间后检测到的母线电压值u大于预设安全电压值u0，则报DCDC主动放电故障，同时使能双电机控制器进行主动放电。
由DSP芯片发送电流指令给逆变器三相上下桥臂的开关管，控制开关管的导通或关断，同时通过双电机控制器控制单个驱动电机作为负载消耗多余电能，实现主动放电。在此过程中，将检测到的母线电压值与预设安全电压值进行比较，若检测到的母线电压值小于安全电压值，则放电结束；若检测到的母线电压值大于安全电压值，则继续通过双电机控制器进行主动放电，直至放电结束。
如图3所示，当主动放电系统工作在紧急放电模式时，主动放电系统由双电机控制器控制单个驱动电机切换为双电机控制器控制两个驱动电机进行主动放电。
通过顶层状态机判断主动放电系统是否符合DCDC转换器主动放电条件。
若符合DCDC转换器主动放电条件，则在双电机控制器控制两个驱动电机进行主动放电的同时，使能DCDC转换器进行主动放电。
若不符合DCDC转换器主动放电条件，则仅通过双电机控制器控制两个驱动电机作为负载消耗多余电能，实现主动放电。
在此过程中，将检测到的母线电压值u与预设安全电压值u0进行比较，若检测到的母线电压值u小于安全电压值u0，则放电结束。若检测到的母线电压值u大于安全电压值u0，则继续执行上述的紧急放电步骤，直至放电结束。
具体来说，所述主动放电系统中的两个驱动电机均采用大功率的永磁同步电机，所述直流支撑电容采用大容量的直流母线耐高压薄膜电容。
具体来说，所述主动放电系统还包括故障判断模块，所述顶层状态机通过故障判断模块对主动放电系统进行故障检测，从而集成故障检测与保护功能。
此外，顶层状态机基于纯电动汽车当前的运行状态来判断主动放电系统工作在常规放电状态还是紧急放电状态。
当车辆正常停车时，高压继电器断开，高压电池包不输出高压，驱动系统停止运行，在双电机控制器的直流支撑电容中还存储有大量的高压电，需要及时泄放。此时顶层状态机判断主动放电系统处于常规放电状态，执行常规放电模式下的放电策略。
当车辆发生故障时紧急停车时，在双电机控制器的直流支撑电容中存储的电量需要及时彻底地泄放。此时顶层状态机判断主动放电系统处于紧急放电状态，执行紧急放电模式下的放电策略。
当车辆空挡滑行或者溜坡时，高压继电器没有断开，高压电池包输出高压，但驱动电机可能被拖动而高速旋转，此时驱动系统处于发电运行状态，反电动势电压可能很高，持续的产生较高的发电能量不满足或者是超过能量回收的要求时，需要尽快安全地对这一部分能量进行泄放。此时顶层状态机判断主动放电系统处于紧急放电状态，执行紧急放电模式下的放电策略。
综上所述，本发明提供的纯电动汽车双电机控制器的主动放电方法，依据纯电动汽车当前的运行状态，通过顶层状态机的判断，确定当前主动放电系统的控制策略，从而执行常规放电模式或紧急放电模式的控制策略。在常规正常放电状态下，多种放电方式混合执行，在紧急放电状态下执行主动放电方式。本发明能够充分利用纯电动汽车的主动放电系统，使被动放电和主动放电高效稳定的对多余的电能进行泄放，最大程度地保障纯电动汽车驱动系统安全可靠地运行及人身安全。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (5)

1.一种纯电动汽车双电机控制器的主动放电方法，其特征在于，该方法具体包括如下步骤：
通过顶层状态机判断主动放电系统工作在常规放电模式还是紧急放电模式；
当主动放电系统工作在常规放电模式时，高压继电器断开进行被动放电，计时时间为t0，在t0时间后检测母线电压值；
若在t0时间后检测到的母线电压值小于预设安全电压值，则放电结束；
若在t0时间后检测到的母线电压值大于预设安全电压值，则报被动放电故障，同时通过顶层状态机判断主动放电系统是否符合DCDC转换器主动放电条件；
若符合DCDC转换器主动放电条件，则使能DCDC转换器进行主动放电，计时时间为t1，在t1时间后检测母线电压值；
若不符合DCDC转换器主动放电条件，或在t1时间后检测到的母线电压值大于预设安全电压值，则报DCDC主动放电故障，同时使能双电机控制器进行主动放电；
由DSP芯片发送电流指令给逆变器三相上下桥臂的开关管，控制开关管的导通或关断，同时通过双电机控制器控制单个驱动电机作为负载消耗多余电能，实现主动放电；
当主动放电系统工作在紧急放电模式时，主动放电系统由双电机控制器控制单个驱动电机切换为双电机控制器控制两个驱动电机进行主动放电；
通过顶层状态机判断主动放电系统是否符合DCDC转换器主动放电条件；
若符合DCDC转换器主动放电条件，则在双电机控制器控制两个驱动电机进行主动放电的同时，使能DCDC转换器进行主动放电；
若不符合DCDC转换器主动放电条件，则通过双电机控制器控制两个驱动电机作为负载消耗多余电能，实现主动放电。
2.根据权利要求1所述的纯电动汽车双电机控制器的主动放电方法，其特征在于，该方法用于对纯电动汽车的主动放电系统进行主动放电，所述主动放电系统至少包括高压电池包、高压继电器、高压配电盒、DCDC转换器、蓄电池、两个驱动电机和双电机控制器，双电机控制器包括一个直流支撑电容、一个制动放电模块、一个被动放电模块、两个控制模块和两个驱动模块，其中两个驱动模块均与直流支撑电容连接，两个控制模块分别与两个驱动模块对应连接，两个驱动模块分别与两个驱动电机对应连接。
3.根据权利要求2所述的纯电动汽车双电机控制器的主动放电方法，其特征在于，两个驱动电机均采用永磁同步电机。
4.根据权利要求2所述的纯电动汽车双电机控制器的主动放电方法，其特征在于，所述主动放电系统还包括故障判断模块，顶层状态机通过故障判断模块对主动放电系统进行故障检测。
5.根据权利要求1所述的纯电动汽车双电机控制器的主动放电方法，其特征在于，顶层状态机基于纯电动汽车当前的运行状态来判断主动放电系统工作在常规放电模式还是紧急放电模式。
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