CN107487184A - 车辆故障保护方法和装置 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种车辆故障保护方法和装置，涉及车辆控制技术领域，该方法包括：当车辆发生可恢复性故障时，获取车辆的电机转速、电池电压和电机转子温度；根据电机转速和电机转子温度，获取电机电动势；根据电机电动势和电池电压，控制绝缘栅双极型晶体管IGBT组进入相应的保护状态。本公开能够避免高速故障时反电动势对电池包的冲击，具有延长电池寿命的效果。

Description

车辆故障保护方法和装置

技术领域

本公开涉及车辆控制技术领域，具体地，涉及一种车辆故障保护方法和装置。

背景技术

电动车辆在行驶的过程中，经常会遇到电动车辆系统的电压或电流超出安全阈值的场景，当电压或电流只是轻度超出时，属于可恢复性故障。当电动车辆发生可恢复性故障时，现有技术是通过判断电动车辆的电机转速与预设阈值的关系，来控制IGBT(英文：Insulated Gate Bipolar Transistor，中文：绝缘栅双极型晶体管)组相应的保护状态。然而，由于在电机高速转动时，产生的反电动势会超过电池包电压，对续流二极管形成冲击电流，导致电池寿命变短。

发明内容

本公开的目的是提供一种车辆故障保护方法和装置，用以解决高速故障时反电动势对电池包的冲击，导致电池寿命变短的问题。

为了实现上述目的，根据本公开实施例的第一方面，提供一种车辆故障保护方法，该方法包括：

当车辆发生可恢复性故障时，获取所述车辆的电机转速、电池电压和电机转子温度；

根据所述电机转速和所述电机转子温度，获取电机电动势；

根据所述电机电动势和所述电池电压，控制绝缘栅双极型晶体管IGBT组进入相应的保护状态。

可选地，所述根据所述电机电动势和所述电池电压，控制绝缘栅双极型晶体管IGBT组进入相应的保护状态包括：

当所述电机电动势大于所述电池电压时，控制IGBT组进入短路保护状态；

当所述电机电动势小于或等于所述电池电压时，控制IGBT组进入开路保护状态。

可选的，所述IGBT组包括与电池并联的三对IGBT，每对IGBT中的两个IGBT串联，并且各对IGBT中的两个IGBT的公共节点分别与电机的三相连接；

所述控制IGBT组进入开路保护状态包括：

控制所述IGBT组中的全部IGBT关断；

所述控制IGBT组进入短路保护状态包括：

控制所述IGBT组中的下桥臂IGBT导通。

可选的，所述根据所述电机转速和所述电机转子温度，获取电机电动势包括：

根据所述电机转速和所述电机转子温度，获取电机角速度和电机转子磁链；

根据所述电机角速度和电机转子磁链，获取所述电机电动势。

可选的，所述电机角速度和所述电机转子磁链通过以下公式来计算:

其中T表示所述电机转子温度，K表示所述电机转子磁链与电机转子温度比例因数，表示当电机转子温度为零度时的转子磁链值，表示所述电机转子磁链，p表示电机极对数，n表示所述电机转速，ω表示所述电机角速度；

所述电机电动势通过以下公式来计算：

其中E表示所述电机电动势。

根据本公开实施例的第二方面，提供一种车辆故障保护装置，该装置包括：第一获取模块、第二获取模块和控制模块；

所述第一获取模块，用于当车辆发生可恢复性故障时，获取所述车辆的电机转速、电池电压和电机转子温度；

所述第二获取模块，用于根据所述电机转速和所述电机转子温度，获取电机电动势；

所述控制模块，用于根据所述电机电动势和所述电池电压，控制绝缘栅双极型晶体管IGBT组进入相应的保护状态。

可选的，所述控制模块用于，

当所述电机电动势大于所述电池电压时，控制IGBT组进入短路保护状态；

当所述电机电动势小于或等于所述电池电压时，控制IGBT组进入开路保护状态。

可选的，所述IGBT组包括与电池并联的三对IGBT，每对IGBT中的两个IGBT串联，并且各对IGBT中的两个IGBT的公共节点分别与电机的三相连接；

所述控制IGBT组进入开路保护状态包括：

控制所述IGBT组中的全部IGBT关断；

所述控制IGBT组进入短路保护状态包括：

控制所述IGBT组中的下桥臂IGBT导通。

可选的，所述第一获取模块用于：

根据所述电机转速和所述电机转子温度，获取电机角速度和电机转子磁链；

根据所述电机角速度和电机转子磁链，获取所述电机电动势。

可选的，所述第一获取模块用于通过以下公式来计算所述电机角速度和所述电机转子磁链：

其中T表示所述电机转子温度，K表示所述电机转子磁链与电机转子温度比例因数，表示当电机转子温度为零度时的转子磁链值，表示所述电机转子磁链，p表示电机极对数，n表示所述电机转速，ω表示所述电机角速度；

所述第一获取模块用于通过以下公式来计算所述电机电动势：

其中E表示所述电机电动势。

通过上述技术方案，本公开通过检测电池电压、电机转速和转子温度来获取电机电动势，并通过比较电极电动势和电池电压的大小关系来控制IGBT组相应的保护状态，从而避免了电机高速转动产生的反电动势对续流二极管形成冲击电流，导致电池寿命变短，具有延长电池寿命的效果。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1是根据一示例性实施例示出的一种车辆故障保护方法的流程图；

图2是根据图1所示实施例示提出的一种IGBT组的连接示意图；

图3是根据一示例性实施例示出的一种车辆故障保护装置的框图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在介绍本公开提供的车辆故障保护方法和装置之前，首先对本公开各个实施例所涉及应用场景进行介绍。该应用场景可以是任意一种以电力驱动的车辆，例如电动汽车，不限于纯电动汽车或是混动汽车，除此之外还可以适用于其他类型以电力驱动的机动车或非机动车，例如电动车。同时，该车辆上配置有IGBT组用于控制电机、传感器组用于测量车辆的电机转速等参数和总控制器用于车辆系统的控制。在本公开各个实施例中，以电动车辆为电动车为例进行说明。

图1是根据一示例性实施例示出的一种车辆故障保护方法的流程图，如图1所示，该方法包括：

步骤101，当车辆发生可恢复性故障时，获取车辆的电机转速、电池电压和电机转子温度。

其中，需要说明的是，该可恢复性故障可以是车辆系统的电压或电流轻度超出安全阈值的情景，此时车辆系统可以通过调节电机的状态，使车辆系统恢复正常状态。若车辆系统的电压或电流超出安全阈值过多，或超出持续的时间较长，则会对车辆系统造成物理损坏，导致不可恢复性故障。因此，在车辆行驶过程中，需要实时检测车辆系统的电压和电流，判断是否出现可恢复性故障。当检测到出现可恢复性故障时，可以由车辆上的传感器组测量得到当前的电机转速、电池电压和电机转子温度，并通过总线将这些参数传递给车辆的总控制器。

步骤102，根据电机转速和电机转子温度，获取电机电动势。

首先，根据步骤101获取的电机转速和电机转子温度，获取电机角速度和电机转子磁链。其中，电机转子磁链由电机转子温度和电机转子温度为零度时的转子磁链值决定。

其次，根据电机角速度和电机转子磁链，获取电机电动势。其中，电机角速度由电机转速和电机对数决定。

步骤103，根据电机电动势和电池电压，控制绝缘栅双极型晶体管IGBT组进入相应的保护状态。

示例的，判断根据步骤102获取的电机电动势和由传感器组测量得到的电池电压的大小关系：当电机电动势大于电池电压时，控制IGBT组进入短路保护状态。该短路保护状态，可以是IGBT组的全部下桥臂IGBT导通，车辆采取短路制动模式，使得车辆系统的电压或电流降低的同时，电机产生的反电动势在电机内部消耗，避免了对续流二极管形成冲击电流，延长了电池发寿命。当电机电动势小于或等于电池电压时，控制IGBT组进入开路保护状态。该开路保护状态，可以是IGBT组的全部IGBT关断，为开路状态，车辆采取滑动制动模式，使得车辆系统的电压或电流降低，避免对车辆系统造成物理损坏。

图2是根据图1所示实施例示提出的一种IGBT组202的连接示意图，如图2所示，IGBT组202包括与电池201并联的三对IGBT(V1和V4、V3和V6、V5和V2)，每对IGBT中的两个IGBT串联，并且各对IGBT中的两个IGBT的公共节点分别与电机203的三相连接。

需要说明的是，电池201可以是BMS(英文：Battery Management System中文：电池管理系统)，在车辆发生可恢复性故障时，不对BMS发送下高压指令，主正、主负的开关一直处于闭合状态。

控制IGBT组202进入开路保护状态包括：控制IGBT组202中的全部IGBT关断。控制IGBT组202进入短路保护状态包括：控制IGBT组202中的下桥臂IGBT导通。示例的，可以由车辆的总控制器通过总线将相应的保护状态发送给IGBT组，其中，可以以电信号的形式传递信息，例如设置高电平为开路保护状态，低电平为短路保护状态。

可选的，步骤102中，电机角速度和电机转子磁链可以通过以下公式来计算：

其中T表示电机转子温度，K表示电机转子磁链与电机转子温度比例因数，表示当电机转子温度为零度时的转子磁链值，表示电机转子磁链，p表示电机极对数，n表示电机转速，ω表示电机角速度。

电机电动势可以通过以下公式来计算：

其中E表示电机电动势。

综上所述，本公开通过检测电池电压、电机转速和转子温度来获取电机电动势，并通过比较电极电动势和电池电压的大小关系来控制IGBT组相应的保护状态，从而避免了电机高速转动产生的反电动势对续流二极管形成冲击电流，导致电池寿命变短，具有延长电池寿命的效果。

图3是根据一示例性实施例示出的一种车辆故障保护装置的框图，如图3所示，该装置包括：第一获取模块301、第二获取模块302和控制模块303。

第一获取模块301，用于当车辆发生可恢复性故障时，获取车辆的电机转速、电池电压和电机转子温度。

第二获取模块302，用于根据电机转速和电机转子温度，获取电机电动势。

控制模块303，用于根据电机电动势和电池电压，控制绝缘栅双极型晶体管IGBT组进入相应的保护状态。

可选的，控制模块303用于：

当电机电动势大于电池电压时，控制IGBT组进入短路保护状态。

当电机电动势小于或等于电池电压时，控制IGBT组进入开路保护状态。

可选的，IGBT组包括与电池并联的三对IGBT，每对IGBT中的两个IGBT串联，并且各对IGBT中的两个IGBT的公共节点分别与电机的三相连接。

控制IGBT组进入开路保护状态包括：

控制IGBT组中的全部IGBT关断。

控制IGBT组进入短路保护状态包括：

控制IGBT组中的下桥臂IGBT导通。

可选的，第一获取模块301用于：

根据电机转速和电机转子温度，获取电机角速度和电机转子磁链。

根据电机角速度和电机转子磁链，获取电机电动势。

可选的，第一获取模块301用于通过以下公式来计算电机角速度和电机转子磁链：

其中T表示电机转子温度，K表示电机转子磁链与电机转子温度比例因数，表示当电机转子温度为零度时的转子磁链值，表示电机转子磁链，p表示电机极对数，n表示电机转速，ω表示电机角速度。

第一获取模块301用于通过以下公式来计算电机电动势：

其中E表示电机电动势。

其中，上述各个模块所实现功能的具体说明已经在上述方法实施例中进行了详细描述，此处不再赘述。

综上所述，本公开通过检测电池电压、电机转速和转子温度来获取电机电动势，并通过比较电极电动势和电池电压的大小关系来控制IGBT组相应的保护状态，从而避免了电机高速转动产生的反电动势对续流二极管形成冲击电流，导致电池寿命变短，具有延长电池寿命的效果。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，本领域技术人员在考虑说明书及实践本公开后，容易想到本公开的其它实施方案，均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。同时本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。本公开并不局限于上面已经描述出的精确结构，本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (10)

1.一种车辆故障保护方法，其特征在于，所述方法包括：

当车辆发生可恢复性故障时，获取所述车辆的电机转速、电池电压和电机转子温度；

根据所述电机转速和所述电机转子温度，获取电机电动势；

根据所述电机电动势和所述电池电压，控制绝缘栅双极型晶体管IGBT组进入相应的保护状态。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述电机电动势和所述电池电压，控制绝缘栅双极型晶体管IGBT组进入相应的保护状态包括：

当所述电机电动势大于所述电池电压时，控制IGBT组进入短路保护状态；

当所述电机电动势小于或等于所述电池电压时，控制IGBT组进入开路保护状态。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述IGBT组包括与电池并联的三对IGBT，每对IGBT中的两个IGBT串联，并且各对IGBT中的两个IGBT的公共节点分别与电机的三相连接；

所述控制IGBT组进入开路保护状态包括：

控制所述IGBT组中的全部IGBT关断；

所述控制IGBT组进入短路保护状态包括：

控制所述IGBT组中的下桥臂IGBT导通。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，所述根据所述电机转速和所述电机转子温度，获取电机电动势包括：

根据所述电机转速和所述电机转子温度，获取电机角速度和电机转子磁链；

根据所述电机角速度和电机转子磁链，获取所述电机电动势。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述电机角速度和所述电机转子磁链通过以下公式来计算：

<mrow> <mi>&amp;omega;</mi> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <mi>p</mi> <mo>*</mo> <mi>n</mi> <mo>*</mo> <mi>&amp;pi;</mi> </mrow> <mn>30</mn> </mfrac> </mrow>

其中T表示所述电机转子温度，K表示所述电机转子磁链与电机转子温度比例因数，表示当电机转子温度为零度时的转子磁链值，表示所述电机转子磁链，p表示电机极对数，n表示所述电机转速，ω表示所述电机角速度；

所述电机电动势通过以下公式来计算：

其中E表示所述电机电动势。

6.一种车辆故障保护装置，其特征在于，所述装置包括：第一获取模块、第二获取模块和控制模块；

所述第一获取模块，用于当车辆发生可恢复性故障时，获取所述车辆的电机转速、电池电压和电机转子温度；

所述第二获取模块，用于根据所述电机转速和所述电机转子温度，获取电机电动势；

所述控制模块，用于根据所述电机电动势和所述电池电压，控制绝缘栅双极型晶体管IGBT组进入相应的保护状态。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述控制模块用于：

当所述电机电动势大于所述电池电压时，控制IGBT组进入短路保护状态；

当所述电机电动势小于或等于所述电池电压时，控制IGBT组进入开路保护状态。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述IGBT组包括与电池并联的三对IGBT，每对IGBT中的两个IGBT串联，并且各对IGBT中的两个IGBT的公共节点分别与电机的三相连接；

所述控制IGBT组进入开路保护状态包括：

控制所述IGBT组中的全部IGBT关断；

所述控制IGBT组进入短路保护状态包括：

控制所述IGBT组中的下桥臂IGBT导通。

9.根据权利要求6-8中任一项所述的装置，其特征在于，所述第一获取模块用于：

根据所述电机转速和所述电机转子温度，获取电机角速度和电机转子磁链；

根据所述电机角速度和电机转子磁链，获取所述电机电动势。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述第一获取模块用于通过以下公式来计算所述电机角速度和所述电机转子磁链：

<mrow> <mi>&amp;omega;</mi> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <mi>p</mi> <mo>*</mo> <mi>n</mi> <mo>*</mo> <mi>&amp;pi;</mi> </mrow> <mn>30</mn> </mfrac> </mrow>

其中T表示所述电机转子温度，K表示所述电机转子磁链与电机转子温度比例因数，表示当电机转子温度为零度时的转子磁链值，表示所述电机转子磁链，p表示电机极对数，n表示所述电机转速，ω表示所述电机角速度；

所述第一获取模块用于通过以下公式来计算所述电机电动势：

其中E表示所述电机电动势。