发明内容
为了解决现有技术的问题,本发明实施例提供了一种控制电机短路的方法和系统。所述技术方案如下:
第一方面,提供了一种控制电机短路的方法,所述方法应用于汽车,所述汽车包括整车控制器、电池管理系统、碰撞传感器、安全气囊控制器、电机和电机控制器,所述方法包括:
所述碰撞传感器检测到所述汽车发生碰撞时,向所述安全气囊控制器发送碰撞信号;
所述安全气囊控制器向所述整车控制器发送碰撞信号;
所述整车控制器分别向所述电池管理系统和所述电机控制器发送紧急下电指令;
所述电池管理系统控制切断高压电源,并且所述电机控制器通过所述电机控制器中的开关管控制所述电机的三相定子绕组进入短路状态;
当所述电机控制器检测到所述电机的转速低于第一预设数值时,控制所述电机的三相定子绕组退出短路状态。
可选的,所述汽车还包括一键控制系统,所述方法还包括:
当检测到一键启动系统对应的启动按钮的关闭指令时,向所述整车控制器发送高压电源关闭指令;
所述整车控制器分别向所述电机控制器和所述电池管理系统发送下电指令;
所述电机控制器通过所述电机控制器中的开关管控制所述电机的三相定子绕组进入短路状态;
所述电池管理系统对所述电机进行绝缘检测;
当绝缘检测完成时,所述电池管理系统控制切断高压电源;
所述电机控制器控制所述电机的三相定子绕组退出短路状态。
这样,可以在汽车出厂之后,还可以检测电机的绝缘性。
可选的,所述当检测到一键启动系统对应的启动按钮的关闭指令时,向所述整车控制器发送高压电源关闭指令,包括:
当检测到一键启动系统对应的启动按钮的关闭指令,且检测到所述汽车的车速低于第二预设数值时,向所述整车控制器发送高压电源关闭指令。
这样,这样可以防止误碰启动按钮,而触发执行电机短路。
可选的,所述电机控制器通过所述电机控制器中的开关管控制所述电机的三相定子绕组进入短路状态,包括:
所述电机控制器通过所述电机控制器中的开关管控制所述电机的三相定子绕组与高压电源的直流母线正极或直流母线负极相连。
可选的,所述当所述电机控制器检测到所述电机的转速低于第一预设数值时,控制所述电机的三相定子绕组退出短路状态,包括:
当所述电机控制器检测到所述电机的转速低于第一预设数值时,控制所述电机的三相定子绕组与高压电源的直流母线正极或直流母线负极断开连接。
可选的,所述方法还包括:
当检测到所述电机非绝缘时,所述电池管理系统控制所述汽车发出预设的提示信号。
第二方面,提供了一种控制电机短路的系统,所述系统包括:
所述碰撞传感器,用于检测到所述汽车发生碰撞时,向所述安全气囊控制器发送碰撞信号;
所述安全气囊控制器,用于向所述整车控制器发送碰撞信号;
所述整车控制器,用于分别向所述电池管理系统和所述电机控制器发送紧急下电指令;
所述电池管理系统,用于控制切断高压电源;
所述电机控制器,用于通过所述电机控制器中的开关管控制所述电机的三相定子绕组进入短路状态;
所述电机控制器,用于当检测到所述电机的转速低于第一预设数值时,控制所述电机的三相定子绕组退出短路状态。
可选的,所述系统还包括:
一键启动系统,用于当对应的启动按钮从开启状态进入关闭状态时,向所述整车控制器发送高压电源关闭指令;
所述整车控制器,还用于分别向所述电机控制器和所述电池管理系统发送下电指令;
所述电机控制器,还用于通过所述电机控制器中的开关管控制所述电机的三相定子绕组进入短路状态;
所述电池管理系统,还用于对所述电机进行绝缘检测;
所述电池管理系统,还用于当绝缘检测完成时,控制切断高压电源;
所述电机控制器,还用于控制所述电机的三相定子绕组退出短路状态。
可选的,所述一键启动系统,用于:
当检测到一键启动系统对应的启动按钮的关闭指令,且检测到所述汽车的车速低于第二预设数值时,向所述整车控制器发送高压电源关闭指令。
可选的,所述电机控制器,用于:
通过所述电机控制器中的开关管控制所述电机的三相定子绕组与高压电源的直流母线正极或直流母线负极相连。
可选的,所述电机控制器,用于:
当检测到所述电机的转速低于第一预设数值时,控制所述电机的三相定子绕组与高压电源的直流母线正极或直流母线负极断开连接。
可选的,所述电池管理系统,还用于:
当检测到所述电机非绝缘时,所述控制所述汽车发出预设的提示信号。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是:
本发明实施例中,汽车发生碰撞时,碰撞传感器检测到汽车发生碰撞时,向安全气囊控制器发送碰撞信号,安全气囊控制器向整车控制器发送碰撞信号,整车控制器分别向电池管理系统和电机控制器发送紧急下电指令,电池管理系统控制切断高压电源,并且电机控制器通过电机控制器中的开关管控制电机的三相定子绕组进入短路状态,当电机控制器检测到电机的转速低于第一预设数值时,控制电机的三相定子绕组退出短路状态。这样,汽车发生碰撞后,电机的三相定子绕组进入短路状态,虽然高压电源断开,但是由于汽车在行驶过程中高压电源一直对与自己连接的电容充电,当三相定子绕组进入短路状态之后,电容会放电,使三相定子绕组中有恒定电流,三相定子绕组会产生一个恒定的磁场,相当于一个条形磁铁,电机中的转子导体由于惯性转动时,会被条形磁铁吸引,可以快速的停止转动,进而不会有较大的电流反馈回电机控制器,可以降低电机控制器被烧毁的可能性。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
本发明实施例提供了一种控制电机短路的方法,该方法的执行主体可以是汽车。其中,汽车是新能源汽车,由电能作为驱动动力,汽车可以包括整车控制器、电池管理系统、碰撞传感器、安全气囊控制器、电机和电机控制器等,整车控制器可以用于对汽车进行控制,电池管理系统可以用于控制高压电源的开启与关闭,并且可以用于对电机进行绝缘检测,碰撞传感器可以用于检测汽车是否发生碰撞,安全气囊控制器可以用于控制安全气囊的开启与关闭,电机可以用于驱动汽车的车轮,电机控制器可以用于控制电机进入短路状态或退出短路状态。汽车还可以包括一键启动系统等,一键启动系统可以用于检测车辆是否处于启动状态、以及车速等。
如图1所示,该方法的处理流程可以包括如下的步骤:
步骤101,碰撞传感器检测到汽车发生碰撞时,向安全气囊控制器发送碰撞信号。
其中,碰撞传感器一般设置在汽车的前部、汽车的侧部等。
在实施中,汽车在行驶过程中,汽车中设置的碰撞传感器处于工作状态,持续检测汽车是否发生碰撞,当汽车追尾其它汽车或撞到其它物体时,碰撞传感器则会检测到汽车发生碰撞,然后向安全气囊控制器发送碰撞信号。安全气囊控制器则会接收到碰撞传感器发送的碰撞信号。
可选的,碰撞传感器可以通过硬线将碰撞信号发送至安全气囊控制器,这样,可以快速的将碰撞信号发送至安全气囊控制器,其中,硬线是指碰撞传感器与安全气囊控制器之间实际存在的电线。
步骤102,安全气囊控制器向整车控制器发送碰撞信号。
在实施中,安全气囊控制器接收到碰撞传感器发送的碰撞信号后,可以向CAN(Controller Area Network,控制器局域网)总线发送碰撞信号,整车控制器可以从CAN总线获取碰撞信号。
另外,安全气囊控制器可以通过硬线向电池管理系统发送碰撞信号。一般硬线比CAN总线传输数据的速度要快,所以电池管理系统可以更快的接收到碰撞信号,从而电池管理系统可以快速的切断高压电源。
步骤103,整车控制器分别向电池管理系统和电机控制器发送紧急下电指令。
在实施中,整车控制器接收到碰撞信号后,可以生成紧急下电指令,然后通过CAN总线分别向电池管理系统和电机控制器发送紧急下电指令。
步骤104,电池管理系统控制切断高压电源,并且电机控制器通过电机控制器中的开关管控制电机的三相定子绕组进入短路状态。
其中,如图2所示,电机控制器中一般包括电容、六个开关管等,六个开关管分别由IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor,绝缘栅双极型晶体管)和二极管构成,六个开关管构成了三相桥式电路,分别控制电机三相定子绕组与高压电源的导通与断开。
在实施中,电池管理系统接收到整车控制器发送的紧急下电指令后,可以控制切断高压电源,可以是断开高压电源的直流母线正级与直流母线负极的继电器。
电机控制器接收到整车控制器发送的紧急下电指令后,可以通过开关管控制电机的三相定子进入短路状态,进入短路状态的处理过程可以如下:
电机控制器通过电机控制器中的开关管控制电机的三相定子绕组与高压电源的直流母线正极或直流母线负极相连。
在实施中,如图3(a)所示,电机控制器可以同时给三相下桥臂的三个IGBT以高电平供电,使三相下桥臂的三个IGBT处于导通状态,且给三相上桥臂的三个IGBT以低电平供电,使三相上桥臂的三个IGBT处于非导通状态,相当于是图3(a)中A、B、C三点相连,将电机连在高压电源的直流母线负极上,将电机短路。这样,电容会放电,使三相定子绕组中有恒定电流,三相定子绕组会产生一个恒定的磁场,相当于一个条形磁铁,电机中的转子导体由于惯性转动时,会被条形磁铁吸引,可以快速的停止转动。
或者,如图3(b)所示,电机控制器可以给同时给三相上桥臂的三个IGBT以高电平供电,使三相上桥臂的三个IGBT处于导通状态,且给三相下桥臂的三个IGBT以低电平供电,使三相下桥臂的三个IGBT处于非导通状态,相当于是图3(b)中A、B、C三点相连,将电机连在高压电源的直流母线正极上,将电机短路。同样,电容会放电,使三相定子绕组中有恒定电流,三相定子绕组会产生一个恒定的磁场,相当于一个条形磁铁,电机中的转子导体由于惯性转动时,会被条形磁铁吸引,可以快速的停止转动。
步骤105,当电机控制器检测到电机的转速低于第一预设数值时,控制电机的三相定子绕组退出短路状态。
其中,第一预设数值由技术人员设置,并且存储在汽车中,如50转每分钟等。
在实施中,电机控制器控制电机的三相定子绕组进入短路状态后,可以检测电机的转速,当电机控制检测到电机的转速低于第一预设数值时,可以通过电机的开关管控制三相定子绕组退出短路状态。退出短路状态的方法可以如下:
当电机控制器检测到电机的转速低于第一预设数值时,控制电机的三相定子绕组与高压电源的直流母线正极或直流母线负极断开连接。
在实施中,如果是电机的三相定子绕组与高压电源的直流母线正极连接,则当电机控制器检测到电机的转速低于第一预设数值时,给三相上桥臂的三个IGBT加低电平,且给三相上桥臂的三个IGBT加低电平,使三相上下桥臂的六个IGBT都处于打开状态,这样,三相定子绕组与高压电源的直流母线正极断开连接,使电机的三相定子绕组退出短路状态。
如果是电机的三相定子绕组与高压电源的直流母线负极连接,则当电机控制器检测到电机的转速低于第一预设数值时,给三相下桥臂的三个IGBT加低电平,且给三相下桥臂的三个IGBT加低电平,使三相上下桥臂的六个IGBT都处于打开状态,这样,三相定子绕组与高压电源的直流母线负极断开连接,使电机的三相定子绕组退出短路状态。
另外,如果电池管理系统未及时的收到紧急下电指令,进而不能及时的断开高压电源,在汽车发生碰撞后,电机的转子导体的惯性转动会使三相定子绕组产生较大的电流,反馈回高压电源,给高压电源充电,烧毁高压电源。而本发明实施例中,在汽车发生碰撞后,电机的三相定子绕组进入短路状态后,使三相定子绕组中有恒定电流,三相定子绕组会产生一个恒定的磁场,相当于一个条形磁铁,电机中的转子导体由于惯性转动时,会被条形磁铁吸引,可以快速的停止转动。
另外,电机的三相定子绕组进入短路状态后,电机的转子导体快速停止转动的原理也可以是:电容会放电,使三相定子绕组中有恒定电流,三相定子绕组会产生一个恒定的磁场,电机的转子导体由于惯性转动,会切割磁感线,产生一个与转子导体转动方向相反的电磁力,从而可以快速的阻止电机的转子导体转动。
本发明实施例中还公开了对电机进行绝缘检测的方法,如图4所示,相应的处理步骤可以如下:
步骤401,当检测到一键启动系统对应的启动按钮的关闭指令时,向整车控制器发送高压电源关闭指令。
在实施中,汽车在行驶过程中,用户要停下汽车,会按下一键启动系统对应的启动按钮。一般汽车在行驶过程中,一键启动系统是处于开启状态,在汽车行驶过程中按下一键启动系统对应的启动按钮时,一键启动系统则会检测到启动按钮的关闭指令,一键启动系统可以通过CAN总线向整车控制器发送高压电源关闭指令。
可选的,当检测到一键启动系统对应的启动按钮的关闭指令,且检测到所述汽车的车速低于第二预设数值时,向所述整车控制器发送高压电源关闭指令。
其中,第二预设数值由技术人员预设,并且存储在汽车中,如每小时3千米。
在实施中,当检测到一键启动系统对应的启动按钮的关闭指令时,可以检测当前的车速,如果车速低于第二预设数值时,可以向整车控制器发送高压电源关闭指令。这样,可以减少汽车在高速行驶的时候,由于用户误碰启动按钮,而导致对电机进行绝缘检测的情况的发生。
步骤402,整车控制器分别向电机控制器和电池管理系统发送下电指令。
在实施中,整车控制器接收到一键启动系统发送的高压电源关闭指令时,可以分别向电机控制器和电池管理系统发送下电指令。
步骤403,电机控制器通过电机控制器中的开关管控制电机的三相定子绕组进入短路状态。
在实施中,电机控制器接收到整车控制器发送的下电指令后,电机控制器可以控制电机的三相定子绕组进入短路状态,具体处理过程和步骤104中的处理过程相同,可参照步骤104中的处理过程,此处不再赘述。
可选的,电机控制器控制三相定子绕组短路的处理过程可以如下:
电机控制器通过电机控制器中的开关管控制电机的三相定子绕组与高压电源的直流母线正极或直流母线负极相连。
该处理过程与步骤104中的处理过程相同,可参照步骤104中的处理过程,此处不再赘述。
步骤404,电池管理系统对电机进行绝缘检测。
在实施中,电池管理系统接收到下电指令后,先不关闭高压电源,在电机的三相定子绕组进入短路状态后,高压电源的直流母线正极或直流母线负极与电机控制器的三相下桥臂相连,或者高压电源的直流母线正极或直流母线负极与电机控制器的三相上桥臂相连,直流母线正极或直流母线负极与电机直接连接,电池管理系统中的绝缘检测模块可以使用交流小信号注入法,或者平衡电桥法对电机所在的回路进行绝缘检测,例如,交流小信号注入法的原理是将低频交流信号从电机所在回路的一端注入,另一端连接地将低频交流信号采集回来,通过计算其幅值和相位的变化来推算其绝缘电阻,如果计算得到的绝缘电阻大于预设阈值,如20兆欧,则说明电机所在回路绝缘。
需要说明的是,由于现有技术中,电池管理系统中的绝缘检测模块持续对高压电源的直流母线正极到电机这段回路或直流母线负极到电机这段回路是否绝缘,本发明实施例中检测的是电机与高压电源的直流母线正极或直流母线负极相连的这段回路的绝缘性,从而可以得到电机是否绝缘。例如,如果检测到电机与高压电源的直流母线正极或直流母线负极相连的这段回路绝缘,则说明电机绝缘。
步骤405,当绝缘检测完成时,电池管理系统控制切断高压电源。
在实施中,电池管理系统的绝缘检测模块对电机进行绝缘检测完成时,可以控制断开高压电源的直流母线正极与直流母线负极的继电器,切断高压电源。
步骤406,电机控制器控制电机的三相定子绕组退出短路状态。
步骤406中,控制电机的三相定子绕组退出短路状态的方法与步骤105中的方法相同,此处不再赘述。
可选的,在检测到电机非绝缘时,还可以提示用户,相应的处理可以如下:
当检测到电机非绝缘时,电池管理系统控制汽车发出预设的提示信号。
在实施中,当电池管理系统中的绝缘模块检测到电机非绝缘时,汽车可以发出预设的提示信号,如可以控制某个指示灯闪烁,或控制汽车发出预设的音频等。
本发明实施例中,汽车发生碰撞时,碰撞传感器检测到汽车发生碰撞时,向安全气囊控制器发送碰撞信号,安全气囊控制器向整车控制器发送碰撞信号,整车控制器分别向电池管理系统和电机控制器发送紧急下电指令,电池管理系统控制切断高压电源,并且电机控制器通过电机控制器中的开关管控制电机的三相定子绕组进入短路状态,当电机控制器检测到电机的转速低于第一预设数值时,控制电机的三相定子绕组退出短路状态。这样,汽车发生碰撞后,电机的三相定子绕组进入短路状态,虽然高压电源断开,但是由于汽车在行驶过程中高压电源一直对与自己连接的电容充电,当三相定子绕组进入短路状态之后,电容会放电,使三相定子绕组中有恒定电流,三相定子绕组会产生一个恒定的磁场,相当于一个条形磁铁,电机中的转子导体由于惯性转动时,会被条形磁铁吸引,可以快速的停止转动,进而不会有较大的电流反馈回电机控制器,可以降低电机控制器被烧毁的可能性。
基于相同的技术构思,本发明实施例还提供了一种控制电机短路的系统,该系统包括:
所述碰撞传感器,用于检测到所述汽车发生碰撞时,向所述安全气囊控制器发送碰撞信号;
所述安全气囊控制器,用于向所述整车控制器发送碰撞信号;
所述整车控制器,用于分别向所述电池管理系统和所述电机控制器发送紧急下电指令;
所述电池管理系统,用于控制切断高压电源;
所述电机控制器,用于通过所述电机控制器中的开关管控制所述电机的三相定子绕组进入短路状态;
所述电机控制器,用于当检测到所述电机的转速低于第一预设数值时,控制所述电机的三相定子绕组退出短路状态。
可选的,所述系统还包括:
一键启动系统,用于当检测到一键启动系统对应的启动按钮的关闭指令时,向所述整车控制器发送高压电源关闭指令;
所述整车控制器,还用于分别向所述电机控制器和所述电池管理系统发送下电指令;
所述电机控制器,还用于通过所述电机控制器中的开关管控制所述电机的三相定子绕组进入短路状态;
所述电池管理系统,还用于对所述电机进行绝缘检测;
所述电池管理系统,还用于当绝缘检测完成时,控制切断高压电源;
所述电机控制器,还用于控制所述电机的三相定子绕组退出短路状态。
可选的,所述一键启动系统,用于:
当检测到一键启动系统对应的启动按钮的关闭指令,且检测到所述汽车的车速低于第二预设数值时,向所述整车控制器发送高压电源关闭指令。
可选的,所述电机控制器,用于:
通过所述电机控制器中的开关管控制所述电机的三相定子绕组与高压电源的直流母线正极或直流母线负极相连。
可选的,所述电机控制器,用于:
当检测到所述电机的转速低于第一预设数值时,控制所述电机的三相定子绕组与高压电源的直流母线正极或直流母线负极断开连接。
可选的,所述电池管理系统,还用于:
当检测到所述电机非绝缘时,所述控制所述汽车发出预设的提示信号。
本发明实施例中,汽车发生碰撞时,碰撞传感器检测到汽车发生碰撞时,向安全气囊控制器发送碰撞信号,安全气囊控制器向整车控制器发送碰撞信号,整车控制器分别向电池管理系统和电机控制器发送紧急下电指令,电池管理系统控制切断高压电源,并且电机控制器通过电机控制器中的开关管控制电机的三相定子绕组进入短路状态,当电机控制器检测到电机的转速低于第一预设数值时,控制电机的三相定子绕组退出短路状态。这样,汽车发生碰撞后,电机的三相定子绕组进入短路状态,虽然高压电源断开,但是由于汽车在行驶过程中高压电源一直对与自己连接的电容充电,当三相定子绕组进入短路状态之后,电容会放电,使三相定子绕组中有恒定电流,三相定子绕组会产生一个恒定的磁场,相当于一个条形磁铁,电机中的转子导体由于惯性转动时,会被条形磁铁吸引,可以快速的停止转动,进而不会有较大的电流反馈回电机控制器,可以降低电机控制器被烧毁的可能性。
需要说明的是:上述实施例提供的控制电机短路的系统在控制电机短路时,仅以上述各功能模块的划分进行举例说明,实际应用中,可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成,即将系统的内部结构划分成不同的功能模块,以完成以上描述的全部或者部分功能。另外,上述实施例提供的控制电机短路的系统与控制电机短路的方法实施例属于同一构思,其具体实现过程详见方法实施例,这里不再赘述。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成,也可以通过程序来指令相关的硬件完成,所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中,上述提到的存储介质可以是只读存储器,磁盘或光盘等。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。