CN110920397B - 一种电动汽车电气系统电机控制器mcu电压泄放方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于纯电动汽车领域，具体涉及一种电动汽车电气系统电机控制器MCU电压泄放方法，电气系统包括电机控制器MCU、电机、电池包、电池管理系统BMS、汽车整车控制VCU、高压配电盒PDU、交流充电口、直流充电口及对应的车载充电机OBC、直流‑直流变换器DCDC；通过判断电动汽车的不同工况，进行不同方式的电机控制器MCU电压泄放，如根据整车上电状态、充电状态、故障状态、事故状态进行主动或被动的电机控制器MCU电压泄放。本发明的一种电动汽车电气系统电机控制器MCU电压泄放方法，能够应对不同工况，实现不同工况下的电机控制器MCU电压泄放，并且泄放电压控制在安全电压以下，避免维修人员在维修的时候触碰电机控制器内部高压元器件时触电。
Description
技术领域
本发明属于纯电动汽车领域，具体涉及一种电动汽车电气系统电机控制器MCU电压泄放方法。
背景技术
为了避免电动汽车维修人员在维修电动汽车的时候触碰电机控制器内部高压元器件带有高压风险，考虑到整车在充电或者故障情况下，电机控制器中电容仍存在高压风险，所以考虑到整车放电回路断开后，电机控制器电容电压需要立刻进行泄放至安全电压范围内，同时，在碰撞后也要求同样能够保证MCU快速泄放。相关技术文献，如申请号为201610951512.5的专利文献公开了一种电动汽车电驱动系统母线电压泄放方法，属于电动汽车电驱动系统领域，所述方法包括：通过电机控制器确定是否接收到整车控制器或电池管理器发出的电池断开指令或是否超过预设时间未接收到整车控制器或电池管理器的信息，当确定接收到指令或信息时，检测母线电压、电机转速和电驱动系统的运行状态，确定是否需要泄放母线电压，当确定需要泄放母线电压时，通过控制开关晶体管来在电机上施加电流，母线电压通过电机进行泄放，实现母线电压的快速泄放。上述技术方案中，母线电压低于60V或泄放时间大于3s即停止泄放，导致实际母线电压仍会大于人体安全电压，维修人员在维修的时候触碰电机控制器内部高压元器件时有触电风险，并且不同的工况方式，电压的泄放方式也应不同。
针对以上技术问题，故需对其改进。
发明内容
基于现有技术中存在的上述不足，本发明提供一种电动汽车电气系统电机控制器MCU电压泄放方法。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种电动汽车电气系统电机控制器MCU电压泄放方法，所述电气系统包括电机控制器MCU、电机、电池包、电池管理系统BMS、汽车整车控制VCU、高压配电盒PDU、交流充电口、直流充电口及对应的车载充电机OBC、直流-直流变换器DCDC；所述高压配电盒PDU与电池包及车载充电机OBC、直流-直流变换器DCDC电连接获取电能；所述电机控制器MCU与高压配电盒PDU电连接以获取电能，所述电机控制器MCU与电机电连接形成电驱动系统以控制电机工作，并在泄放状态下通过电机泄放电压；所述电池管理系统BMS、汽车整车控制VCU、车载充电机OBC、直流-直流变换器DCDC之间通过CAN总线通讯连接以使汽车整车控制VCU获取电动汽车的充电状态及控制车载充电机OBC、直流-直流变换器DCDC输出功率，所述汽车整车控制VCU还用于监测电动汽车碰撞信号；所述电机控制器MCU通过CAN总线与电池管理系统BMS连接以获取BMS主正继电器主正继电器和BMS主负继电器状态，同时通过电池管理系统BMS与电机控制器MCU通讯；
所述电机控制器MCU电压泄放方法包括以下步骤：
S1.电机控制器MCU实时监测整车点火信号状态，若处于断开状态，则跳到步骤S2，若处于未断开状态，则跳到步骤S3；
S2.电机控制器MCU获取并监测BMS主正继电器和BMS主负继电器状态、电机控制器MCU内电容电压、电驱动系统故障状态、电机转速状态，
判断是否满足下列条件：
（1）BMS主正继电器和BMS主负继电器处于断开状态；
（2）电机控制器MCU内电容电压高于36V；
（3）电驱动系统无一级故障；
（4）电机转速小于150rpm/min；
若同时满足上述条件，则电机控制器MCU主动进入泄放状态，若其中任何一个条件不满足则退出泄放状态；
S3.汽车整车控制VCU实时监测电动汽车碰撞信号，若未检测到碰撞信号则：检测电动汽车充电状态，若处于未充电状态，则跳到步骤S4，若处于充电状态则跳到步骤S5；若检测到碰撞信号则跳到步骤S6;
S4.汽车整车控制VCU请求电机控制器MCU获取并监测BMS主正继电器和BMS主负继电器状态、电机控制器MCU内电容电压、电驱动系统故障状态、电机转速状态，
判断是否满足下列条件：
（1）BMS主正继电器和BMS主负继电器处于断开状态；
（2）电机控制器MCU内电容电压高于36V；
（3）电驱动系统无一级故障；
（4）电机转速小于150rpm/min；
若同时满足上述条件，则电机控制器MCU进入泄放状态，若其中任何一个条件不满足则退出泄放状态；
S5.汽车整车控制VCU检测电动汽车充电状态，若充电完成，则请求电池管理系统BMS断开BMS主正继电器和BMS主负继电器，同时请求电机控制器MCU获取并监测BMS主正继电器和BMS主负继电器状态、电机控制器MCU内电容电压、电驱动系统故障状态、电机转速状态，
判断是否满足下列条件：
（1）BMS主正继电器和BMS主负继电器处于断开状态；
（2）电机控制器MCU内电容电压高于36V；
（3）电驱动系统无一级故障；
（4）电机转速小于150rpm/min；
若同时满足上述条件，则电机控制器MCU进入泄放状态，若其中任何一个条件不满足则退出泄放状态；
S6. 汽车整车控制VCU请求电机控制器MCU进入泄放状态，同时请求电池管理系统BMS断开BMS主正继电器和BMS主负继电器；电机控制器MCU进入泄放状态获取并监测BMS主正继电器和BMS主负继电器状态、电机控制器MCU内电容电压、电驱动系统故障状态、电机转速状态，
判断是否满足下列条件：
（1）BMS主正继电器和BMS主负继电器处于断开状态；
（2）电机控制器MCU内电容电压高于36V；
（3）电驱动系统无一级故障；
（4）电机转速小于150rpm/min；
若同时满足上述条件，则电机控制器MCU保持泄放状态，若其中任何一个条件不满足则退出泄放状态。
本发明与现有技术相比，有益效果是：本发明的一种电动汽车电气系统电机控制器MCU电压泄放方法，能够应对不同工况，实现不同工况下的电机控制器MCU电压泄放，并且泄放电压控制在安全电压以下，避免维修人员在维修的时候触碰电机控制器内部高压元器件时触电。
附图说明
图1是本发明一种电动汽车电气系统电机控制器MCU电压泄放方法实施例一的直流充电原理的结构示意图；
图2是本发明一种电动汽车电气系统电机控制器MCU电压泄放方法实施例一的交流充电原理的结构示意图；
其中：A.直流充电口；B.交流充电口；C.电池包；OBC.车载充电机; DCDC. 直流-直流变换器;BMS.电池管理系统; VCU.汽车整车控制;PDU.高压配电盒; MCU.电机控制器;M.电机。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。
实施例一：
如图1-2所示，本实施的一种电动汽车电气系统电机控制器MCU电压泄放方法用于避免电动汽车在维修的时候，触碰电机控制器MCU内部高压元器件带有高压从而发送触电风险,电机控制器MCU泄放原理是电机控制器MCU请求电机M产生一定的去磁电流消耗掉MCU中电容电压。
具体的，电气系统包括电机控制器MCU、电机M、电池包C、电池管理系统BMS、汽车整车控制VCU、高压配电盒PDU、交流充电口B、直流充电口A及对应的车载充电机OBC、直流-直流变换器DCDC；所述高压配电盒PDU与电池包及车载充电机OBC、直流-直流变换器DCDC电连接获取电能；电机控制器MCU与高压配电盒PDU电连接以获取电能，电机控制器MCU与电机电连接形成电驱动系统以控制电机工作，并在泄放状态下通过电机泄放电压；电池管理系统BMS、汽车整车控制VCU、车载充电机OBC、直流-直流变换器DCDC之间通过CAN总线通讯连接以使汽车整车控制VCU获取电动汽车的充电状态及控制车载充电机OBC、直流-直流变换器DCDC输出功率，汽车整车控制VCU还用于监测电动汽车碰撞信号；电机控制器MCU通过CAN总线与电池管理系统BMS连接以获取BMS主正继电器主正继电器和BMS主负继电器状态，同时通过电池管理系统BMS与电机控制器MCU通讯；交流充电口B与车载充电机OBC电连接；直流充电口A与电池包C电连接；电池包C内具有主正主负继电器。
由于存在不同工况下的电机控制器MCU泄放，下面分别对不同工况进行说明：
第一种情况，整车正常下电状态下，电机控制器MCU电容能够快速泄放，MCU根据下电判断条件进行自主泄放；
第二种情况，整车未下电状态下，但是由于故障导致放电回路断开后，汽车整车控制VCU能够主动请求电机控制器MCU进行泄放；
第三中情况，整车未下电状态下，由于快充或慢充原因导致断开放电回路后，汽车整车控制VCU能够主动请求电机控制器MCU进行泄放；
第四中情况，整车未下电状态下，由于检测到碰撞信号后，汽车整车控制VCU能够主动请求电机控制器MCU进行泄放；
具体的，包括如下步骤：
S1.电机控制器MCU实时监测整车点火信号状态，若处于断开状态，则跳到步骤S2，若处于未断开状态，则跳到步骤S3；
S2.电机控制器MCU获取并监测BMS主正继电器和BMS主负继电器状态、电机控制器MCU内电容电压、电驱动系统故障状态、电机M转速状态，
判断是否满足下列条件：
（1）BMS主正继电器和BMS主负继电器处于断开状态；
（2）电机控制器MCU内电容电压高于36V；
（3）电驱动系统无一级故障；
（4）电机M转速小于150rpm/min；
若同时满足上述条件，则电机控制器MCU主动进入泄放状态，若其中任何一个条件不满足则退出泄放状态；
S3.汽车整车控制VCU实时监测电动汽车碰撞信号，若未检测到碰撞信号则：检测电动汽车充电状态，若处于未充电状态，则跳到步骤S4，若处于充电状态则跳到步骤S5；若检测到碰撞信号则跳到步骤S6;
S4.汽车整车控制VCU请求电机控制器MCU获取并监测BMS主正继电器和BMS主负继电器状态、电机控制器MCU内电容电压、电驱动系统故障状态、电机M转速状态，
判断是否满足下列条件：
（1）BMS主正继电器和BMS主负继电器处于断开状态；
（2）电机控制器MCU内电容电压高于36V；
（3）电驱动系统无一级故障；
（4）电机M转速小于150rpm/min；
若同时满足上述条件，则电机控制器MCU进入泄放状态，若其中任何一个条件不满足则退出泄放状态；
S5.汽车整车控制VCU检测电动汽车充电状态，若充电完成，则请求电池管理系统BMS断开BMS主正继电器和BMS主负继电器，同时请求电机控制器MCU获取并监测BMS主正继电器和BMS主负继电器状态、电机控制器MCU内电容电压、电驱动系统故障状态、电机M转速状态，
判断是否满足下列条件：
（1）BMS主正继电器和BMS主负继电器处于断开状态；
（2）电机控制器MCU内电容电压高于36V；
（3）电驱动系统无一级故障；
（4）电机M转速小于150rpm/min；
若同时满足上述条件，则电机控制器MCU进入泄放状态，若其中任何一个条件不满足则退出泄放状态；
S6. 汽车整车控制VCU请求电机控制器MCU进入泄放状态，同时请求电池管理系统BMS断开BMS主正继电器和BMS主负继电器；电机控制器MCU进入泄放状态获取并监测BMS主正继电器和BMS主负继电器状态、电机控制器MCU内电容电压、电驱动系统故障状态、电机M转速状态，
判断是否满足下列条件：
（1）BMS主正继电器和BMS主负继电器处于断开状态；
（2）电机控制器MCU内电容电压高于36V；
（3）电驱动系统无一级故障；
（4）电机M转速小于150rpm/min；
若同时满足上述条件，则电机控制器MCU保持泄放状态，若其中任何一个条件不满足则退出泄放状态。
其中，整车点火信号状态对应整车整车下电状态或者未下电状态；一级故障指致命故障，包括危及人身安全、对周围环境造成严重危害、造成车辆在故障地不能行使、主要部件报废。比如：电机M定子绕组烧损，电机M绕组之间由于短路或电机M运行温度过高造成烧损,需更换电机M；电机M定子绕组击穿电机M绕组绝缘击穿,造成对电机M外壳短路或绕组匝间短路,需更换电机M；电机M转速/位置传感器功能失效不能产生电机转速/位置信号,造成驱动电机M系统不能工作；转子花键断裂或碎裂转子花键断裂或磨光,不能传递转矩；接线板造成控制器和电机之间电气连接失效,需更换；接线板击穿造成控制器输出线间短路或对外壳短路；电机M轴承碎裂,不能正常攴撑转子,需更换电机M轴承；电机M轴承温度过高,造成内部润滑脂蒸发,出现烧损,不能正常支撑转子,需更换电机M；控制器电容体本身或连接失效,需更换；控制器电容击穿，控制器电容正负极之间或对外壳短路,需更换，控制器功率器功率器件功能失效,需更换等等软硬件故障。
第一种情况，对应步骤S2,整车正常下电状态下，电机控制器MCU电容能够快速泄放，MCU根据下电判断条件进行自主泄放。具体需要满足以下条件：
整车点火信号断开；
BMS继电器主正或主负断开；
电容电压高于36V；
电驱动系统无一级故障；
电机M转速小于150rpm/min；
以上条件同时成立时，电机控制器MCU进入主动泄放功能，完成泄放；如其中任何一个条件不满足则退出泄放模式。整车点火信号断开意味着整车处于下电状态，BMS继电器主正或主负断开意味着，放电回路已经断开，电容电压高于36V则意味着电压高于人体安全电压，电驱动系统无一级故障则MCU可以正常完成泄放功能，电机M转速限制在小于150rpm之内防止在泄放过程中出现异常情况导致整车异常加速，避免造成人身伤害。
第二种情况，对应步骤S4,整车未下电状态下，但是由于故障导致放电回路断开后，汽车整车控制VCU能够主动请求MCU进行泄放。判断条件如下：
整车点火信号未断开；
BMS继电器主正或主负断开；
电容电压高于36V；
电驱动系统无一级故障；
电机M转速小于150rpm/min；
以上条件同时成立时，电机控制器MCU进入泄放状态，完成泄放；如其中任何一个条件不满足则退出泄放状态。
第三中情况，对应步骤S5,整车未下电状态下，由于快充或慢充原因导致断开放电回路后，汽车整车控制VCU能够主动请求电机控制器MCU进行泄放。汽车整车控制VCU请求电机控制器MCU进入泄放的条件与第二种情况的条件一致，不同之处是工况不同。在快充或者慢充情况下，由于汽车整车控制VCU能够识别当前整车状态处于快充或者慢充，则汽车整车控制VCU主动请求断开放电回路，以便完成快充或慢充功能，更有利于避免放电回路带有高压危险。其中，快充指直流电充电状态，慢充指交流电状态下。
第四中情况，对应步骤S6,整车未下电状态下，由于检测到碰撞信号后，汽车整车控制VCU能够主动请求电机控制器MCU进行泄放。当汽车整车控制VCU检测到碰撞信号后，汽车整车控制VCU请求电机控制器MCU进入泄放模式同时请求电池管理系统BMS断开继电器，断开高压放电回路。
本发明的一种电动汽车电气系统电机控制器MCU电压泄放方法，能够应对不同工况，实现不同工况下的电机控制器MCU电压泄放，并且泄放电压控制在安全电压以下，避免维修人员在维修的时候触碰电机控制器MCU内部高压元器件时触电。
应当说明的是，以上所述仅是对本发明的优选实施例及原理进行了详细说明，对本领域的普通技术人员而言，依据本发明提供的思想，在具体实施方式上会有改变之处，而这些改变也应视为本发明的保护范围。
Claims (1)
1.一种电动汽车电气系统电机控制器MCU电压泄放方法，其特征在于，所述电气系统包括电机控制器MCU、电机、电池包、电池管理系统BMS、汽车整车控制VCU、高压配电盒PDU、交流充电口、直流充电口及对应的车载充电机OBC、直流-直流变换器DCDC；所述高压配电盒PDU与电池包及车载充电机OBC、直流-直流变换器DCDC电连接获取电能；所述电机控制器MCU与高压配电盒PDU电连接以获取电能，所述电机控制器MCU与电机电连接形成电驱动系统以控制电机工作，并在泄放状态下通过电机泄放电压；所述电池管理系统BMS、汽车整车控制VCU、车载充电机OBC、直流-直流变换器DCDC之间通过CAN总线通讯连接以使汽车整车控制VCU获取电动汽车的充电状态及控制车载充电机OBC、直流-直流变换器DCDC输出功率，所述汽车整车控制VCU还用于监测电动汽车碰撞信号；所述电机控制器MCU通过CAN总线与电池管理系统BMS连接以获取BMS主正继电器主正继电器和BMS主负继电器状态，同时通过电池管理系统BMS与电机控制器MCU通讯；
所述电机控制器MCU电压泄放方法包括以下步骤：
S1.电机控制器MCU实时监测整车点火信号状态，若处于断开状态，则跳到步骤S2，若处于未断开状态，则跳到步骤S3；
S2.电机控制器MCU获取并监测BMS主正继电器和BMS主负继电器状态、电机控制器MCU内电容电压、电驱动系统故障状态、电机转速状态，
判断是否满足下列条件：
（1）BMS主正继电器和BMS主负继电器处于断开状态；
（2）电机控制器MCU内电容电压高于36V；
（3）电驱动系统无一级故障；
（4）电机转速小于150rpm/min；
若同时满足上述条件，则电机控制器MCU主动进入泄放状态，若其中任何一个条件不满足则退出泄放状态；
S3.汽车整车控制VCU实时监测电动汽车碰撞信号，若未检测到碰撞信号则：检测电动汽车充电状态，若处于未充电状态，则跳到步骤S4，若处于充电状态则跳到步骤S5；若检测到碰撞信号则跳到步骤S6;
S4.汽车整车控制VCU请求电机控制器MCU获取并监测BMS主正继电器和BMS主负继电器状态、电机控制器MCU内电容电压、电驱动系统故障状态、电机转速状态，
判断是否满足下列条件：
（1）BMS主正继电器和BMS主负继电器处于断开状态；
（2）电机控制器MCU内电容电压高于36V；
（3）电驱动系统无一级故障；
（4）电机转速小于150rpm/min；
若同时满足上述条件，则电机控制器MCU进入泄放状态，若其中任何一个条件不满足则退出泄放状态；
S5.汽车整车控制VCU检测电动汽车充电状态，若充电完成，则请求电池管理系统BMS断开BMS主正继电器和BMS主负继电器，同时请求电机控制器MCU获取并监测BMS主正继电器和BMS主负继电器状态、电机控制器MCU内电容电压、电驱动系统故障状态、电机转速状态，
判断是否满足下列条件：
（1）BMS主正继电器和BMS主负继电器处于断开状态；
（2）电机控制器MCU内电容电压高于36V；
（3）电驱动系统无一级故障；
（4）电机转速小于150rpm/min；
若同时满足上述条件，则电机控制器MCU进入泄放状态，若其中任何一个条件不满足则退出泄放状态；
S6. 汽车整车控制VCU请求电机控制器MCU进入泄放状态，同时请求电池管理系统BMS断开BMS主正继电器和BMS主负继电器；电机控制器MCU进入泄放状态获取并监测BMS主正继电器和BMS主负继电器状态、电机控制器MCU内电容电压、电驱动系统故障状态、电机转速状态，
判断是否满足下列条件：
（1）BMS主正继电器和BMS主负继电器处于断开状态；
（2）电机控制器MCU内电容电压高于36V；
（3）电驱动系统无一级故障；
（4）电机转速小于150rpm/min；
若同时满足上述条件，则电机控制器MCU保持泄放状态，若其中任何一个条件不满足则退出泄放状态；
其中，一级故障指致命故障，包括危及人身安全、对周围环境造成严重危害、造成车辆在故障地不能行使、主要部件报废。
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