CN112109553A - 永磁同步电机惰行条件下反电动势的保护方法、装置及系统 - Google Patents

永磁同步电机惰行条件下反电动势的保护方法、装置及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种在永磁同步电机惰行条件下反电动势的保护控制方法、装置及系统，属于汽车技术领域；当控制器电源和/或动力直流电源都处于失电状态时，此时驱动电机处于被动惰行状态，产生的反电动势将会损坏逆变器内部的电力半导体；本发明在逆变器的输入端加入电压变换装置，当电机的反电动势值超过设定值时，使得电压变换装置向电机控制器或备用电机控制器输出控制电源以保证电机处于可控状态。本发明解决了如何增加永磁同步电机惰行条件下车辆系统故障保护处理可靠性的问题。

Description

永磁同步电机惰行条件下反电动势的保护方法、装置及系统
技术领域
本发明属于纯电动汽车技术领域，特别是一种永磁同步电机惰行条件下反电动势的保护方法、装置及系统。
背景技术
新能源汽车目前发展迅速，尤其是纯电动汽车领域的技术不断进步，对车辆控制系统安全性能要求有了更高标准，对驱动安全的要求也在逐步提高。永磁同步电机以其高效率、大启动转矩、高功率密度以及高调速范围等优势而在新能源汽车中的应用越来越广泛。反电动势是永磁同步电机的重要参数之一，将对电机乃至整个车辆牵引传动系统产生影响。
当永磁同步电机处于被动地惰行过程中，比如车辆被拖车且驱动电机电源没有接通，此时电机处于非受控状态，当电机惰行速度过高，所产生的反电动势过大时，将使逆变器甚至电机本体出现不可逆转的故障和损坏。在传统解决方案中，如在逆变器和电机之间加入接触器，虽可以避免逆变器的损坏，但增加了系统的成本且接触器重新闭合将对整个系统产生影响。而电机控制系统运行情况复杂，提高有关电控系统的故障处理和保护很有意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种永磁同步电机惰行条件下反电动势的保护方法、装置及系统，在逆变器输入端加入电压变换装置，在控制器电源和/或动力直流电源处于失电状态时，当电机的反电动势超过设定值时，使得电压变换装置自动输出控制电源以启动电机控制器或备用电机控制器控制逆变器中的电力半导体开关，从而达到主动控制电机和逆变器的目的。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种永磁同步电机惰行条件下反电动势的保护控制方法，在逆变器输入端加入电压变换装置，在控制器电源和/或动力直流电源都处于失电状态时，当电机的反电动势超过设定值时，电压变换装置向电机控制器提供控制电源。
进一步的，还设有备用电机控制器，且电压变换装置也向备用电机控制器提供控制电源，所述备用电机控制器用于控制逆变器中的电力半导体开关。
进一步的，所述电压变换装置还向其他用电设备提供控制电源。
本发明还提供一种永磁同步电机惰行条件下反电动势的保护控制装置，包括动力直流电源、电压变换装置、暂态储能装置、逆变器、电机控制器、控制器电源和驱动电机；所述逆变器输出交流电供给驱动电机，逆变器经暂态储能装置和开关接入到动力直流电源，电机控制器由控制器电源供电并控制逆变器内部的电力半导体开关；逆变器的输入端设有电压变换装置，电压变换装置在电机的反电动势超过设定值时，向电机控制器提供控制电源，保证电机处于可控状态。
进一步的，该装置还包括备用电机控制器，且电压变换装置也向备用电机控制器提供控制电源，所述备用电机控制器用于控制逆变器中的电力半导体开关。
进一步的，所述电压变换装置还向其他用电设备提供控制电源。
进一步的，所述电压变换装置设置在逆变器与动力直流电源之间。
本发明还提供一种基于上述保护控制装置的控制器电源故障处理系统，用于当电机惰行条件下，处理控制器电源故障事件，该系统还包括：
整车控制器，用于获取、分析及处理控制器电源管理器信息，并输出执行信息；
与上述整车控制器相连的仪表显示系统，用于接收整车控制器的控制指令，在控制器电源出现故障时点亮与故障控制器电源相对应的故障指示灯；
电池管理系统，用于接收整车控制器的控制指令，对整车输出功率进行调整。
本发明还提供一种基于上述保护控制装置的电机控制器故障处理系统，用于当电机惰行条件下，处理电机控制器故障事件，该系统包括：
整车控制器，用于获取、分析及处理电机主控制器信息，并输出执行信息；
与上述整车控制器相连的仪表显示系统，用于接收整车控制器的控制指令，在电机控制器出现故障时点亮与故障电机控制器相对应的故障指示灯；
备用电机控制器，用于整车临时电机控制器，确保电机处于可控状态；
电池管理系统，用于接收整车控制器的控制指令，对整车输出功率进行调整。
进一步的，所述备用电机控制器与电压变换装置连接，同时与整车控制器通讯连接。
与现有技术相比，本发明的显著优点为：本发明所提供的永磁同步电机惰行条件下反电动势的保护控制方法，针对于不同的故障，有相应的故障处理方法，保证了故障的快速、有效地处理，解决了如何增加永磁同步电机惰行条件下车辆系统故障保护处理可靠性的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要地附图做简单的介绍，显而易见，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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。
图1是本发明所提供的永磁同步电机惰行条件下反电动势的保护控制装置结构示意图。
图2是本发明所提供的控制器电源故障处理系统示意图。
图3是本发明所提供的电机控制器故障处理系统示意图。
具体实施方式
在控制器电源和/或动力直流电源处于失电状态且电机在惰行条件下，此时电机处于非受控状态；当电机惰行时所产生的反电动势过大时，将使逆变器出现故障和损坏，致使车辆无法正常行驶。本发明提出在逆变器输入端加入电压变换装置，在控制器电源和/或动力直流电源处于失电状态时，当电机的反电动势超过设定值时，使得电压变换装置输出控制电源以启动电机控制器或备用电机控制器控制逆变器中的电力半导体开关，从而达到主动控制电机和逆变器的目的。比如，电机处于高速惰行状态，当反电动势超过设定值时，电压变换装置自动向电机控制器提供控制电源，电机控制器控制逆变器使得电机处于弱磁状态，从而抑制反电动势的进一步升高，以避免逆变器或电机本体损坏。而当出现故障时，提供一种永磁同步电机惰行条件下反电动势的保护控制方法，以保证车辆在面对故障时能正常行驶。
为了使本领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
实施例1
图1为永磁同步电机惰行条件下反电动势的保护控制装置结构示意图。
如图1所示，保护控制装置包括动力直流电源101、电压变换装置102、暂态储能装置103、逆变器104、电机控制器105、备用电机控制器106、控制电源107和驱动电机108。逆变器输104出交流电供给驱动电机108，逆变器104经暂态储能装置103和开关接入到动力直流电源101，电机控制器105由控制器电源107供电并控制逆变器104内部的电力半导体开关。当控制器电源107和/或动力直流电源101都处于失电状态时，此时驱动电机处于被动惰行状态，产生的反电动势将会损坏逆变器104内部的电力半导体。故在逆变器的输入端加入电压变换装置102，电压变换装置102在驱动电机的反电动势超过设定值时，将会对电机控制器105提供控制电源，保证电机处于诸如弱磁控制等可控状态，以抑制反电动势过大。此时可能出现控制器电源或电机控制器故障，实施例2和实施例3分别为控制器电源、电机控制器故障处理系统方法。
实施例2
参照图2本发明所提供的控制器电源故障处理系统及方法的示意图，下面对其进行具体阐述。
整个控制器电源故障处理系统包括整车控制器202、仪表显示系统205、电压变换装置204、电池管理系统207及动力直流电源208。
所述整车控制器202为获取、分析及处理控制器电源数据流信息，并输出执行信息；所述仪表显示系统205为接收整车控制器202的控制指令并显示相关车辆状态信息，所述电压变换装置204用于向电机控制器提供控制电源，并向整车其他用电设备提供控制电源，所述电池管理系统207为接收整车控制器202的控制指令，控制动力直流电源208输出，对整车输出功率进行调整。所述方法包含下列步骤：
控制器电源管理器获得控制器电源数据流信息，并发送至整车控制器202，整车控制器202对数据流进行整合、分析，对比存储器中正常数据范围，得出相应故障码。控制器电源数据流信息包括控制器电源单体温度、单体电压、控制器电源SOC值、电流及电压值、控制器电源充放电次数等。
基于故障码确定车辆低压电源故障201类型。
故障类型主要分为两类，一是硬件故障203，如控制器电源内部单体温度过高/过低、单体电压过高/过低、控制器电源SOC过低、控制器电源电压过高、控制器电源电流过大、控制器电源管理器硬件故障等；二是软件故障206，如控制器电源管理器无法正常通讯、控制器电源数据流信息偏差过大等。
基于故障类型，仪表显示系统205接收来自整车控制器202的控制指令，点亮与故障类型相对应的故障指示灯，并闪烁相应的文字以提醒驾驶员谨慎驾驶。
在电机惰行条件下，反电动势经电压变换装置204给整车用电设备提供控制电源，控制器电源出现故障201后，针对硬件故障203，电压变换装置204接收来自整车控制器202的控制指令，对外输出控制电源；针对软件故障206，先启用硬件故障的处理方法，此时控制器电源重启，确认软件故障是否可以解决。
上述软件故障若重启可以解决，则取消所有处理措施，车辆可正常行驶。
软件故障依旧存在或存在硬件故障，除启用电压变换装置输入控制电源外，电池管理系统207控制动力直流电源208输出，调整整车输出功率。
实施例3
参照图3本发明所提供的电机控制器故障处理系统及方法的示意图，下面对其进行具体阐述。整个电机控制器故障处理系统包括整车控制器302、仪表显示系统305、备用电机控制器304、电池管理系统307、电压变换装置309及动力直流电源308。
所述整车控制器302用于获取、分析及处理电机控制器信息，并输出执行信息，所述仪表显示系统305为接收整车控制器302的控制指令并显示相关车辆状态信息，所述备用电机控制器304用于整车临时电机控制器，确保电机可以正常工作，所述电压变换装置309用于向备用电机控制器提供控制电源，所述电池管理器307为接收整车控制器302的控制指令，控制动力直流电源308输出，对整车输出功率进行调整。所述方法包含下列步骤：
将获得电机控制器数据流信息发送至整车控制器302，整车控制器302对数据流进行整合、分析，得出相应故障码。电机控制器数据流信息包括电机控制器所接收的永磁同步电机电压、电流、温度等信息。
基于故障码确定车辆驱动电机主控制器故障类型。
故障类型主要分为两类，一是硬件故障303；二是软件故障306，如电机控制器无法正常通讯、短时历史故障无法清除等。
基于故障类型，仪表显示系统305接收来自整车控制器的控制指令，点亮与故障类型相对应的故障指示灯，并闪烁相应的文字以提醒驾驶员谨慎驾驶。
在电机惰行条件下，反电动势经电压变换装置309给整车用电设备提供控制电源，电机控制器出现故障301后，针对硬件故障303，备用电机控制器304接收来自整车控制器302的控制指令，对电机进行临时控制，此时备用电机控制器的低压供电来自于电压变换装置309；针对软件故障306，先启用硬件故障的处理方法，再重启电机控制器，确认软件故障是否可以解决。
上述软件故障若重启可以解决，则取消所有处理措施，车辆可正常行驶。
软件故障依旧存在或存在硬件故障，电池管理器调整整车输出功率。
以上对本发明所提供的永磁同步电机惰行条件下反电动势的保护控制进行了详细介绍。本文中应用了具体实施例对本发明的原理及实施过程进行了阐述，以上说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。需要指出的是，只要不脱离本发明的原理的前提下，所作出的改进方案都在本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种永磁同步电机惰行条件下反电动势的保护控制方法，其特征在于，在逆变器输入端加入电压变换装置，在控制器电源和/或动力直流电源都处于失电状态时，当电机的反电动势超过设定值时，电压变换装置向电机控制器提供控制电源。
2.根据权利要求1所述的永磁同步电机惰行条件下反电动势的保护控制方法，其特征在于，还设有备用电机控制器，且电压变换装置也向备用电机控制器提供控制电源，所述备用电机控制器用于控制逆变器中的电力半导体开关。
3.根据权利要求1所述的永磁同步电机惰行条件下反电动势的保护控制方法，其特征在于，所述电压变换装置还向其他用电设备提供控制电源。
4.一种永磁同步电机惰行条件下反电动势的保护控制装置，其特征在于，包括动力直流电源、电压变换装置、暂态储能装置、逆变器、电机控制器、控制器电源和驱动电机；所述逆变器输出交流电供给驱动电机，逆变器经暂态储能装置和开关接入到动力直流电源，电机控制器由控制器电源供电并控制逆变器内部的电力半导体开关；逆变器的输入端设有电压变换装置，电压变换装置在电机的反电动势超过设定值时，向电机控制器提供控制电源，保证电机处于可控状态。
5.根据权利要求4所述的永磁同步电机惰行条件下反电动势的保护控制装置，其特征在于，该装置还包括备用电机控制器，且电压变换装置也向备用电机控制器提供控制电源，所述备用电机控制器用于控制逆变器中的电力半导体开关。
6.根据权利要求4所述的永磁同步电机惰行条件下反电动势的保护控制装置，其特征在于，所述电压变换装置还向其他用电设备提供控制电源。
7.根据权利要求4-6任意一项所述的永磁同步电机惰行条件下反电动势的保护控制装置，其特征在于，所述电压变换装置设置在逆变器与动力直流电源之间。
8.一种基于权利要求4所述保护控制装置的控制器电源故障处理系统，用于当电机惰行条件下，处理控制器电源故障事件，其特征在于，该系统还包括：
整车控制器，用于获取、分析及处理控制器电源数据流信息，并输出执行信息；
与上述整车控制器相连的仪表显示系统，用于接收整车控制器的控制指令，在控制器电源出现故障时点亮与故障控制器电源相对应的故障指示灯；
电池管理系统，用于接收整车控制器的控制指令，对整车输出功率进行调整。
9.一种基于权利要求4所述保护控制装置的电机控制器故障处理系统，用于当电机惰行条件下，处理电机控制器故障事件，其特征在于，该系统包括：
整车控制器，用于获取、分析及处理电机控制器信息，并输出执行信息；
与上述整车控制器相连的仪表显示系统，用于接收整车控制器的控制指令，在电机控制器出现故障时点亮与故障电机控制器相对应的故障指示灯；
备用电机控制器，用于整车临时电机控制器，确保电机处于可控状态；
电池管理系统，用于接收整车控制器的控制指令，对整车输出功率进行调整。
10.根据权利要求9所述的电机控制器故障处理系统，其特征在于，所述备用电机控制器与电压变换装置连接，同时与整车控制器通讯连接。
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