CN111038261B - 拖车保护方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种拖车保护方法，用于拖车前对混合动力及纯电动汽车的电机控制系统进行自检以确定拖车方案，包括：所述电机控制系统接收拖车激活信号后进入拖车自检模式；根据自检结果判断车辆是否能够被自由拖行，并将判断结果发送至整车控制器。本发明提供的拖车保护方法根据电机控制系统自检结果决定是否进行自由拖行，避免了电机控制系统在故障状态下被自由拖行对电机和电机控制器造成的损坏。

Description

拖车保护方法
技术领域
本发明涉及新能源汽车技术领域，特别涉及一种拖车保护方法。
背景技术
由于目前纯电动和混合动力汽车所用电机(永磁同步电机)的固有属性决定了电机在被拖动而旋转时，将产生反电势，而电机控制器中的关键器件，如IGBT，电容等均为电压敏感器件，因此，电机控制器在设计时必须要考虑车辆在非正常行驶时，被拖行时电机所产生的反电势对电压敏感器件可能造成的损伤。
通常的保护措施为拖车时将驱动轮抬起或者限制电机转速：拖车时将电机的驱动轮抬起，这样在车辆拖行过程中电机就不会转动，因而不会产生反电势，但这种方法必须由专用拖车才能实现。而拖车时限制电机的转速会造成整车设计上的困难。
专利CN103042927B给出了一种专用于拖车的电路，通过增加逆变器高压侧的母线电容供电及备用控制芯片，防止了电压敏感器件可能出现的过压损坏。但这种方法存在以下不足之处：此方法新增加了电路，控制复杂，而且该电路需要集成到电机控制器里，增加成本，并且仅适用整车无故障的拖车，不适用于控制器出现故障的拖车方案，如：1)逆变器的三相全桥上桥臂的任一IGBT出现短路故障时，若适用方案，在拖车时三相全桥进入紧急下短路，出现相短路状态，短路电流进一步损害下桥臂的IGBT和母线电容；2)存在IGBT短路和开路故障及IGBT驱动芯片故障的风险；3)冷却系统出现故障时，不能有效被检测，如果被自由拖行存在电机和控制系统的过热损坏风险。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种拖车保护方法，避免了混合动力及纯电动汽车在故障状态下被自由拖行对电机和电机控制器造成的损坏。
本发明提供一种拖车保护方法，用于拖车前对混合动力及纯电动汽车的电机控制系统进行自检以确定拖车方案，包括：
所述电机控制系统接收拖车激活信号后进入拖车自检模式；
根据自检结果判断车辆是否能够被自由拖行，并将判断结果发送至整车控制器。
可选的，所述电机控制系统包括永磁同步电机、高压电池、低压电池、逆变器、直流变换器、电机控制器；
所述永磁同步电机的机械输出轴与混合动力及纯电动汽车的传动机构相连；
所述逆变器的直流端与高压电池相连，交流端与永磁同步电机的三相交流电端口相连；
所述直流变换器的高压端与所述高压电池及逆变器的直流端相连，低压端与所述低压电池相连，
所述直流变换器的低压端及低压电池为车辆的低压负载供电；
所述电机控制器与整车控制器信号连接，并对所述逆变器、所述直流变换器及所述冷却单元执行控制。
可选的，所述逆变器为三相桥式逆变电路，由母线电容和三个桥臂并联组成，每个桥臂由两个功率开关器件串联组成，每个功率开关器件还反向并联一个二极管。
可选的，自检结果中导致车辆无法自由拖行的故障包括：所述功率开关器件存在短路、所述功率开关器件无法关断或所述冷却单元出现故障。
可选的，若判断结果为车辆能够被自由拖行，则所述电机控制器在车辆被自由拖行时检测所述永磁同步电机的转速和所述逆变器交流端的电压值，当电压值高于设定的安全电压阈值时，所述电机控制器打开所述冷却单元并控制所述逆变器进入紧急短路模式。
可选的，所述安全电压阈值为475V。
可选的，冷却单元包括水泵、风扇或空调。
可选的，所述逆变器进入紧急短路模式包括：三个上桥臂的功率开关器件全部关闭、同时三个下桥臂的功率开关器件全部开启；或者三个上桥臂的功率开关器件全部开启、同时三个下桥臂的功率开关器件全部关闭。
可选的，若所述判断结果为车辆无法被自由拖行，则所述电机控制器向整车控制器发送不能被自由拖行指令并报送给使用者。
可选的，若车辆被错误地实施自由拖行，电机控制器检测所述永磁同步电机的转速并向整车控制器发送报警信号。
综上，本发明提供一种拖车保护方法，在拖车前对电机控制系统进行自检，并根据自检结果确定车辆是否可以被自由拖行，避免了电机控制系统在故障状态下被自由拖行对电机和电机控制器造成的损坏。
附图说明
图1为本发明一实施例提供的电机控制系统的结构示意图；
图2为本发明一实施例提供的拖车保护方法的原理图。
附图标记说明：
100-电机控制器；200-逆变器200；300-直流变换器；400-永磁同步电机；500-高压电池；600-低压电池；700-传动机构；800-冷却单元。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的拖车保护方法作进一步详细说明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
图1为本实施例提供的一种电机控制系统的结构示意图，图2为本实施例提供的一种拖车保护方法的原理图。请参考图1和图2，本实施例提供一种拖车保护方法，用于拖车前对对混合动力及纯电动汽车的电机控制系统进行自检以确定拖车方案，包括：所述电机控制系统接收拖车激活信号后，进入拖车自检模式；所述电机控制器100根据自检结果判断车辆是否能够被自由拖行，并将判断结果发送至整车控制器。
具体的，如图1所示，所述电机控制系统包括永磁同步电机400、高压电池500、低压电池600、逆变器200、直流变换器300、电机控制器100及冷却单元800。其中，所述永磁同步电机400的机械输出轴与混合动力及纯电动汽车的传动机构700相连，为混合动力及纯电动汽车输出扭矩与功率，当永磁同步电机400被混合动力及纯电动汽车的传动机构700高速拖动时，也反过来在三相交流电端口生成三相交流电。
所述逆变器200的直流端与高压电池500相连，交流端与永磁同步电机400的三相交流电端口相连，用于驱动永磁同步电机400输出扭矩与功率，以及反馈永磁同步电机400的制动能量。所述逆变器200为三相桥式逆变电路，由母线电容和三个桥臂并联组成，每个桥臂由两个功率开关器件串联组成，每个功率开关器件还反向并联一个二极管，功率开关器件可以为IGBT器件、MOS管等。
所述直流变换器300的高压端与所述高压电池500及逆变器200的直流端相连，低压端与所述低压电池600相连，所述直流变换器300的低压端及低压电池600为车辆的低压电器供电。
所述电机控制器100与整车控制器信号连接，并控制所述逆变器200、所述直流变换器300及所述冷却单元800。
所述高压电池500的额定电压通常在几百伏特(如200伏特)以上，作为永磁同步电机400的驱动电源；所述低压电池600的额定电压一般小于几十伏特(如50伏特)，例如12V、24V等，用于为低压负载供电。所述冷却单元800包括水泵、风扇或空调等。
参考图2所示，本实施例提供的拖车保护方法可以按如下方式步骤实施:
首先，电机控制系统进行自检过程中，如电机控制器100收到整车控制器发送的拖车激活信号，则电机控制系统进入拖车自检模式；若没有收到整车控制器发送的拖车激活信号，则电机控制系统保持正常的驱动模式。
接着，在拖车自检模式中，电机控制器100检测永磁同步电机400、高压电池500、低压电池600、逆变器200、直流变换器300、电机控制器100及冷却单元800等是否出现故障，并根据检测所得的故障类型判断车辆是否能够被自由拖行，并将判定结果发送至整车控制器。由于车辆被自由拖行时，驱动轮未抬起，处于自由转动状态，当转动速度达到一定值时，永磁同步电机400产生的反电势，可能会电机控制系统中的电压敏感器件造成损伤。故需要在车辆进行拖行前车辆控制系统进行自由拖车自检，判定是否可以进行自由拖行。示例性的，若检测出所述逆变器200的功率开关器件存在短路、所述功率开关器件无法关断或所述冷却单元800出现故障等，则判定车辆无法自由拖行。在本发明其他实施例中，电机控制器100可以对检测的故障进行故障等级评定，并根据故障等级判定车辆是否可以被自由拖行。
接着，一方面，当判定车辆可以自由拖行时，将判断结果发送至整车控制器后，车辆被自由拖行时，电机控制器100检测永磁同步电机400的转速和逆变器200交流端(高压侧)的电压值，并将检测到的电压值与设定的安全电压阈值进行比较，若检测的高压侧的电压值未达到所述安全电压阈值，车辆保持正常的自由拖行；当检测的高压侧的电压值达到所述安全电压阈值，电机控制器系统打开冷却单元800并控制逆变器200进入紧急短路模式，从而限制了永磁同步电机400反向感应电动势，保护了电子器件可能出现的过压损坏。例如，可以通过将逆变器200中三个上桥臂的功率开关器件全部关闭，同时三个下桥臂的功率开关器件全部开启，或者将三个上桥臂的功率开关器件全部开启、同时三个下桥臂的功率开关器件全部关闭的方式将逆变器200进入紧急短路模式。所述安全电压阈值可以根据实际车辆状况设定，例如，所述安全电压阈值的常用设定为475V。
另一方面，当判定车辆不能够被自由拖行时，电机控制器100向整车控制器发送不能被自由拖行的指令并报送给使用者，并等候进一步的拖车指令，如专用拖车拖行的指令。在车辆判定不能被自由拖行时，若车辆被错误的实施自由拖行，则电机控制器100检测所述永磁同步电机400的转速并向整车控制器发送报警信号。
本实施例提供的拖车保护方法，适用范围不局限于纯电动和混合动力汽车，所有涉及自由拖行的产生感应电动势的新能源汽车都可采用本实施的拖车保护方法。
综上所述，本发明提供一种拖车保护方法，用于拖车前对对混合动力及纯电动汽车的电机控制系统进行自检以确定拖车方案，包括：所述电机控制系统接收拖车激活信号后进入拖车自检模式；根据自检结果判断车辆是否能够被自由拖行，并将判断结果发送至整车控制器。本发明提供的拖车保护方法根据电机控制系统自检结果决定是否进行自由拖行，避免了电机控制系统在故障状态下被自由拖行对电机和电机控制器造成的损坏。

Claims (7)

1.一种拖车保护方法，用于拖车前对混合动力及纯电动汽车的电机控制系统进行自检以确定拖车方案，其特征在于，包括：
所述电机控制系统接收拖车激活信号后进入拖车自检模式；
根据自检结果判断车辆是否能够被自由拖行，并将判断结果发送至整车控制器；
其中，若判断结果为车辆能够被自由拖行，则电机控制器在车辆被自由拖行时检测永磁同步电机的转速和逆变器交流端的电压值，当电压值高于设定的安全电压阈值时，电机控制器打开冷却单元并控制逆变器进入紧急短路模式；
若判断结果为车辆无法被自由拖行，则电机控制器向整车控制器发送不能被自由拖行指令并报送给使用者；
若判断结果为车辆无法被自由拖行，但车辆却被自由拖行，则电机控制器检测永磁同步电机的转速并向整车控制器发送报警信号。
2.根据权利要求1所述的拖车保护方法，其特征在于，所述电机控制系统包括永磁同步电机、高压电池、低压电池、逆变器、直流变换器、电机控制器以及冷却单元；
所述永磁同步电机的机械输出轴与混合动力及纯电动汽车的传动机构相连；
所述逆变器的直流端与高压电池相连，交流端与永磁同步电机的三相交流电端口相连；
所述直流变换器的高压端与所述高压电池及逆变器的直流端相连，低压端与所述低压电池相连；
所述直流变换器的低压端及低压电池为车辆的低压负载供电；
所述电机控制器与整车控制器信号连接，并对所述逆变器、所述直流变换器及所述冷却单元执行控制。
3.根据权利要求2所述的拖车保护方法，其特征在于，所述逆变器为三相桥式逆变电路，由母线电容和三个桥臂并联组成，每个桥臂由两个功率开关器件串联组成，每个功率开关器件还反向并联一个二极管。
4.根据权利要求3所述的拖车保护方法，其特征在于，自检结果中导致车辆无法自由拖行的故障包括：所述功率开关器件存在短路、所述功率开关器件无法关断或所述冷却单元出现故障。
5.根据权利要求1所述的拖车保护方法，其特征在于，所述安全电压阈值为475V。
6.根据权利要求1或2所述的拖车保护方法，其特征在于，冷却单元包括水泵、风扇或空调。
7.根据权利要求1所述的拖车保护方法，其特征在于，所述逆变器进入紧急短路模式包括：三个上桥臂的功率开关器件全部关闭、同时三个下桥臂的功率开关器件全部开启；或者三个上桥臂的功率开关器件全部开启、同时三个下桥臂的功率开关器件全部关闭。
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