CN107499135A - 车辆故障保护方法、装置及车辆 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及一种车辆故障保护方法、装置及车辆。所述方法包括：当发生CAN总线故障时，如果电机转速大于或等于预设转速，则控制电机的转速降低；当所述电机转速降低到小于所述预设转速时，控制绝缘栅双极型晶体管IGBT关断。这样，可以避免车辆高速时直接关断IGBT使反电动势反灌而造成电池损坏、从而损害车上人员人身安全的情况，加强安全保障。

Description

车辆故障保护方法、装置及车辆
技术领域
本公开涉及车辆领域，具体地，涉及一种车辆故障保护方法、装置及车辆。
背景技术
在新能源汽车系统中，CAN(Controller Area Network，控制器局域网络)总线在整车控制器(VCU，Vehicle Control Unit)与电机控制器(MCU，Moter Control Unit)的通信中起重要作用。若CAN总线离线，电机控制器无法收到整车控制器的指令，整个系统将处于失控状态，十分危险。现有技术中，当电机控制器检测到CAN总线离线超出一定时间后，会自动关闭IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)，同时整车控制器会断开高压，以实现故障保护。但是，对于高速行驶的车辆，直接关闭IGBT可能会导致例如IGBT功率器件被烧毁、电池被烧坏等情况，存在安全隐患。
发明内容
本公开的目的是提供一种车辆故障保护方法、装置及车辆，以实现在出现CAN总线故障时对车辆的故障保护。
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，应用于电机控制器，所述方法包括：当发生CAN总线故障时，如果电机转速大于或等于预设转速，则控制电机的转速降低；当所述电机转速降低到小于所述预设转速时，控制绝缘栅双极型晶体管IGBT关断。
可选地，所述电机控制器在所述CAN总线的离线时长大于第一预设时长时，确定发生所述CAN总线故障。
可选地，所述方法还包括：检测IGBT关断后的母线电压；当所述母线电压满足预设的放电条件时，控制母线电容放电。
可选地，所述放电条件包括以下中的一者：IGBT关断后的母线电压U1小于IGBT关断前的母线电压U2；IGBT关断后的母线电压U1小于IGBT关断前的母线电压U2、且U2与U1之间的差大于预设的差值阈值；IGBT关断后的母线电压U1小于IGBT关断前的母线电压U2、且U1小于U2的持续时间超过第二预设时长。
可选地，所述方法还包括：当所述母线电压不满足所述放电条件时，在预设时间间隔后重新执行所述检测IGBT关断后的母线电压的步骤。
根据本公开实施例的第二方面，还提供一种车辆故障保护方法，应用于整车控制器，所述方法包括：当发生CAN总线故障时，确定车辆在发生CAN总线故障后的状态是否满足预设的故障保护条件；当确定满足所述故障保护条件时，向电池管理系统发送断开主继电器指令。
可选地，所述整车控制器在所述CAN总线的离线时长大于第一预设时长时，确定发生所述CAN总线故障。
可选地，所述故障保护条件包括以下中的至少一者：车辆CAN总线故障状态的持续时间达到第三预设时长；车辆在发生CAN总线故障后的车速小于预设车速。
根据本公开实施例的第三方面，还提供一种车辆故障保护装置，应用于电机控制器，所述装置包括：第一控制模块，被配置为当发生CAN总线故障时，如果电机转速大于或等于预设转速，则控制电机的转速降低；第二控制模块，被配置为当所述电机转速降低到小于所述预设转速时，控制绝缘栅双极型晶体管IGBT关断。
可选地，所述第一控制模块在所述CAN总线的离线时长大于第一预设时长时，确定发生所述CAN总线故障。
可选地，所述装置还包括：检测模块，被配置为检测IGBT关断后的母线电压；第三控制模块，被配置为当所述母线电压满足预设的放电条件时，控制母线电容放电。
可选地，所述放电条件包括以下中的一者：IGBT关断后的母线电压U1小于IGBT关断前的母线电压U2；IGBT关断后的母线电压U1小于IGBT关断前的母线电压U2、且U2与U1之间的差大于预设的差值阈值；IGBT关断后的母线电压U1小于IGBT关断前的母线电压U2、且U1小于U2的持续时间超过第二预设时长。
可选地，所述检测模块被配置为当所述母线电压不满足所述放电条件时，在预设时间间隔后重新执行所述检测IGBT关断后的母线电压。
根据本公开实施例的第四方面，还提供一种车辆故障保护装置，应用于整车控制器，所述装置包括：确定模块，被配置为当发生CAN总线故障时，确定车辆在发生CAN总线故障后的状态是否满足预设的故障保护条件；发送模块，被配置为当确定满足所述故障保护条件时，向电池管理系统发送断开主继电器指令。
可选地，所述确定模块在所述CAN总线的离线时长大于第一预设时长时，确定发生所述CAN总线故障
可选地，所述故障保护条件包括以下中的至少一者：车辆CAN总线故障状态的持续时间达到第三预设时长；车辆在发生CAN总线故障后的车速小于预设车速。
根据本公开实施例的第五方面，还提供一种车辆，所述车辆包括：电机控制器，包括根据本公开的第三方面提供的所述车辆故障保护装置；整车控制器，与所述电机控制器之间通过CAN总线通信，所述整车控制器包括根据本公开的第四方面提供的所述车辆故障保护装置；电池管理系统，与所述整车控制器之间通过CAN总线通信，用于接收所述整车控制器中的所述车辆故障保护装置发送的断开主继电器指令，并响应于所述断开主继电器指令，断开主继电器。
通过上述技术方案，当发生CAN总线故障时，电机控制器首先控制电机降低转速，在电机转速降低到小于预设转速时，才控制绝缘栅双极型晶体管IGBT关断，同时整车控制器在确定满足预设的故障保护条件时向电池管理系统发送断开主继电器指令。这样，可以避免车辆高速时直接关断IGBT使反电动势反灌而造成电池损坏、从而损害车上人员人身安全的情况，加强安全保障。
本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
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是根据本公开的一种实施方式提供的车辆故障保护方法的流程图。
图2是根据本公开的另一种实施方式提供的车辆故障保护方法的流程图。
图3是根据本公开的一种实施方式提供的车辆故障保护方法的流程图。
图4是根据本公开的一种实施方式提供的车辆故障保护装置的框图。
图5是根据本公开的另一种实施方式提供的车辆故障保护装置的框图。
图6是根据本公开的一种实施方式提供的车辆故障保护装置的框图。
图7是根据本公开的一种实施方式提供的车辆的框图。
具体实施方式
以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。
图1是根据本公开的一种实施方式提供的车辆故障保护方法的流程图。如图1所示，该方法应用于电机控制器，可以包括以下步骤。
在步骤101中，当发生CAN总线故障时，如果电机转速大于或等于预设转速，则控制电机的转速降低。
其中，电机控制器可以在CAN总线的离线时长大于第一预设时长时，确定发生CAN总线故障。该第一预设时长可以根据CAN总线允许离线的最大时长(例如，5s)进行设定，也可以根据其他条件进行设定。当电机控制器检测到CAN总线的离线时长大于该第一预设时长时，说明该故障不可恢复，可以确定CAN总线故障。
当电机控制器确定CAN总线故障后，如果电机转速大于或等于预设转速，这时的电机的反电动势很高，如果执行例如关断IGBT等步骤，在电池未断开时可能会烧毁IGBT器件，并且反电动势反灌到电池还可能引起电池损坏，所以需要先将电机转速降低，以排除因电机转速过高而引起的危险情况。示例地，该预设转速可以是通过在电机台架上对不同转速下反电动势进行测试而得到的电机安全转速(例如，1000RPM，即1000转每分)，将电机转速限定在一个安全的范围内，可以保证相关器件的安全。除此之外，该预设转速还可以是通过其他方式测试得到的电机安全转速。
而如果电机转速小于预设转速，则说明电机的反电动势处于安全范围内，不会因为反电动势过高引起例如烧毁电池等危险情况。这时可以执行后续的故障保护步骤。
在步骤102中，当电机转速降低到小于预设转速时，控制绝缘栅双极型晶体管IGBT关断。
当通过上述步骤101电机转速降低到小于预设转速时，可以控制绝缘栅双极型晶体管IGBT关断，以终止动力输出。另外，当发生CAN总线故障时的电机转速小于预设转速，可以直接控制绝缘栅双极型晶体管IGBT关断。
通过上述技术方案，可以避免车辆高速时直接关断IGBT使反电动势反灌而造成电池损坏、从而损害车上人员人身安全的情况，加强安全保障。
图2是根据本公开的另一种实施方式提供的车辆故障保护方法的流程图。如图2所示，在图1所示的步骤的基础上，该方法还可以包括以下步骤。
在步骤201中，检测IGBT关断后的母线电压。
电机控制器在关断IGBT后可以开始检测母线电压，便于通过母线电压的变化确定后续的故障保护相关步骤。
在步骤202中，当母线电压满足预设的放电条件时，控制母线电容放电。
其中，放电条件包括但不限于以下中的一者：IGBT关断后的母线电压U1小于IGBT关断前的母线电压U2；IGBT关断后的母线电压U1小于IGBT关断前的母线电压U2、且U2与U1之间的差大于预设的差值阈值；IGBT关断后的母线电压U1小于IGBT关断前的母线电压U2、且U1小于U2的持续时间超过第二预设时长。
示例地，当检测到的IGBT关断后的母线电压U1小于IGBT关断前的母线电压U2时，说明主继电器已断开，这时电机控制器可以进行主动放电，即控制母线电容放电。
再例如，当U1小于U2、且U2与U1之间的差大于预设的差值阈值时，说明主继电器已断开，电机控制器可以控制母线电容放电。
再例如，当U1小于U2、且U1小于U2的持续时间超过第二预设时长时，说明主继电器已断开并达到一定时间，此时电机控制器可以控制母线电容放电。
相反地，当母线电压不满足上述放电条件时，电机控制器可以在预设时间间隔后重新执行上述步骤201中的检测IGBT关断后的母线电压。
当检测到的母线电压不满足上述放电条件时，说明主继电器还未断开，这时若电机控制器控制母线电容放电，不仅放电时间长，并且还存在高压泄漏的风险。所以，需要等待一定时间，即可以在预设时间间隔(例如，2s)后重新执行检测IGBT关断后的母线电压的步骤，直至检测到母线电压满足上述放电条件。这样可以保证电机控制器控制母线电容放电过程中的安全性。
图3是根据本公开的一种实施方式提供的车辆故障保护方法的流程图。如图3所示，该方法应用于整车控制器，可以包括以下步骤。
在步骤301中，当发生CAN总线故障时，确定车辆在发生CAN总线故障后的状态是否满足预设的故障保护条件。
其中，整车控制器在CAN总线的离线时长大于第一预设时长时，可以确定发生CAN总线故障。当整车控制器确定发生CAN总线故障时，需要采取相应的故障保护措施。
在采取相应故障保护措施之前，整车控制器需要确定车辆的状态是否满足预设的故障保护条件。该故障保护条件可以包括但不限于以下中的至少一者：车辆CAN总线故障状态的持续时间达到第三预设时长；车辆在发生CAN总线故障后的车速小于预设车速。
在确定发生CAN总线故障时，整车控制器会开始计时，记录该CAN总线故障状态的持续时间。通过检测该持续时间是否达到第三预设时长可以确定车辆的状态是否满足预设的故障保护条件。其中，该第三预设时长可以依据电机参数等进行设定。示例地，该第三预设时长可以根据电机最高转速降到安全转速所需的最长时间(例如，20s)来设定，这样可以对后续整车控制器采取相应的故障保护措施起到保护作用，避免由于电机转速高引起安全问题。当CAN总线故障状态的持续时间达到第三预设时长，可以确定车辆的状态满足故障保护条件。而当CAN总线故障状态的持续时间未达到第三预设时长，可以确定车辆的状态不满足故障保护条件。
可选地，对于装有ESP(Electronic Stability Program，电子稳定程序)系统的车辆，在确定发生CAN总线故障时，还可以通过检测当前车速，并通过当前车速与预设车速的比较结果确定是否满足预设的故障保护条件。示例地，当检测到车辆发生CAN总线故障后的车速小于预设车速时，可以确定车辆的状态满足故障保护条件。再例如，当检测到车辆发生CAN总线故障后的车速大于或等于预设车速时，可以确定车辆的状态不满足故障保护条件。
在步骤302中，当确定满足故障保护条件时，向电池管理系统发送断开主继电器指令。
在一种实施方式中，当CAN总线故障状态的持续时间达到第三预设时长时，可以确定车辆的状态满足预设的故障保护条件，这时整车控制器可以断开高压，向电池管理系统发送断开主继电器指令。
在另一种实施方式中，对于装有ESP系统的车辆，当检测到车辆发生CAN总线故障后的车速小于预设车速时，可以确定车辆的状态满足故障保护条件。这时，整车控制器可以向电池管理系统发送断开主继电器指令。
当主继电器断开后，导致母线电压产生变化，如上所述，电机控制器可以检测母线电压，并在母线电压满足预设的放电条件时进行主动放电，即，控制母线电容放电。
图4是根据本公开的一种实施方式提供的车辆故障保护装置的框图。如图4所示，该车辆故障保护装置400可以应用于电机控制器，包括：第一控制模块401，被配置为当发生CAN总线故障时，如果电机转速大于或等于预设转速，则控制电机的转速降低；第二控制模块402，被配置为当所述电机转速降低到小于所述预设转速时，控制绝缘栅双极型晶体管IGBT关断。
可选地，所述第一控制模块401在所述CAN总线的离线时长大于第一预设时长时，确定发生所述CAN总线故障。
图5是根据本公开的另一种实施方式提供的车辆故障保护装置的框图。如图5所示，该车辆故障保护装置400还可以包括：检测模块403，被配置为检测IGBT关断后的母线电压；第三控制模块404，被配置为当所述母线电压满足预设的放电条件时，控制母线电容放电。
可选地，所述放电条件可以包括以下中的一者：IGBT关断后的母线电压U1小于IGBT关断前的母线电压U2；IGBT关断后的母线电压U1小于IGBT关断前的母线电压U2、且U2与U1之间的差大于预设的差值阈值；IGBT关断后的母线电压U1小于IGBT关断前的母线电压U2、且U1小于U2的持续时间超过第二预设时长。
可选地，检测模块403可以被配置为当所述母线电压不满足所述放电条件时，在预设时间间隔后重新执行所述检测IGBT关断后的母线电压。
图6是根据本公开的一种实施方式提供的车辆故障保护装置的框图。如图6所示，该车辆故障保护装置600可以应用于整车控制器，包括：确定模块601，被配置为当发生CAN总线故障时，确定车辆在发生CAN总线故障后的状态是否满足预设的故障保护条件；发送模块602，被配置为当确定满足所述故障保护条件时，向电池管理系统发送断开主继电器指令。
可选地，所述确定模块601在所述CAN总线的离线时长大于第一预设时长时，确定发生所述CAN总线故障。
可选地，所述故障保护条件可以包括以下中的至少一者：车辆CAN总线故障状态的持续时间达到第三预设时长；车辆在发生CAN总线故障后的车速小于预设车速。
本公开还提供一种车辆，如图7所示，该车辆700可以包括电机控制器701，包括本公开任意实施例提供的车辆故障保护装置400；整车控制器702，与所述电机控制器701之间通过CAN总线通信，所述整车控制器702包括本公开任意实施例提供的车辆故障保护装置600；电池管理系统703，与所述整车控制器702之间通过CAN总线通信，用于接收所述整车控制器702中的所述车辆故障保护装置600发送的断开主继电器指令，并响应于所述断开主继电器指令，断开主继电器。其中，负责电机控制器701与整车控制器702之间通信的CAN总线与负责整车控制器702与电池管理系统703之间通信的CAN总线可互不影响。
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，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型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。为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，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。

Claims (9)

1.一种车辆故障保护方法，其特征在于，应用于电机控制器，所述方法包括：
当发生CAN总线故障时，如果电机转速大于或等于预设转速，则控制电机的转速降低；
当所述电机转速降低到小于所述预设转速时，控制绝缘栅双极型晶体管IGBT关断。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
检测IGBT关断后的母线电压；
当所述母线电压满足预设的放电条件时，控制母线电容放电。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述放电条件包括以下中的一者：
IGBT关断后的母线电压U1小于IGBT关断前的母线电压U2；
IGBT关断后的母线电压U1小于IGBT关断前的母线电压U2、且U2与U1之间的差大于预设的差值阈值；
IGBT关断后的母线电压U1小于IGBT关断前的母线电压U2、且U1小于U2的持续时间超过第二预设时长。
4.一种车辆故障保护方法，其特征在于，应用于整车控制器，所述方法包括：
当发生CAN总线故障时，确定车辆在发生CAN总线故障后的状态是否满足预设的故障保护条件；
当确定满足所述故障保护条件时，向电池管理系统发送断开主继电器指令。
5.一种车辆故障保护装置，其特征在于，应用于电机控制器，所述装置包括：
第一控制模块，被配置为当发生CAN总线故障时，如果电机转速大于或等于预设转速，则控制电机的转速降低；
第二控制模块，被配置为当所述电机转速降低到小于所述预设转速时，控制绝缘栅双极型晶体管IGBT关断。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
检测模块，被配置为检测IGBT关断后的母线电压；
第三控制模块，被配置为当所述母线电压满足预设的放电条件时，控制母线电容放电。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述放电条件包括以下中的一者：
IGBT关断后的母线电压U1小于IGBT关断前的母线电压U2；
IGBT关断后的母线电压U1小于IGBT关断前的母线电压U2、且U2与U1之间的差大于预设的差值阈值；
IGBT关断后的母线电压U1小于IGBT关断前的母线电压U2、且U1小于U2的持续时间超过第二预设时长。
8.一种车辆故障保护装置，其特征在于，应用于整车控制器，所述装置包括：
确定模块，被配置为当发生CAN总线故障时，确定车辆在发生CAN总线故障后的状态是否满足预设的故障保护条件；
发送模块，被配置为当确定满足所述故障保护条件时，向电池管理系统发送断开主继电器指令。
9.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括：
电机控制器，包括根据权利要求5-7中任一项所述的车辆故障保护装置；
整车控制器，与所述电机控制器之间通过CAN总线通信，所述整车控制器包括根据权利要求8所述的车辆故障保护装置；
电池管理系统，与所述整车控制器之间通过CAN总线通信，用于接收所述整车控制器中的所述车辆故障保护装置发送的断开主继电器指令，并响应于所述断开主继电器指令，断开主继电器。
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