CN112297850A - 一种电机控制器失效模式下削弱冲击电流的方法 - Google Patents

一种电机控制器失效模式下削弱冲击电流的方法 Download PDF

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Abstract

一种电机控制器失效模式下削弱冲击电流的方法，所述削弱冲击电流的方法基于如下电路结构：包括动力电池、电机控制器、电机、电池加热器和电除霜加热器，所述动力电池的正、负极与电机控制器的正、负极相连接，所述电机控制器三相交流端与电机的三相交流端相连接；所述电池加热器的正极端通过电池加热器继电器K2与动力电池的正极相连接，所述电除霜加热器的正极端通过电除霜加热器继电器K1与动力电池的正极相连接；所述方法包括以下步骤：第一步，信号采集；第二步，失效判定；第三步，车速判定；第四步，冲击电流削弱。本设计不仅能够在电机控制器失效模式下削弱冲击电流，而且利用高频通断进一步减小回馈电流对电池的冲击。

Description

一种电机控制器失效模式下削弱冲击电流的方法
技术领域
本发明涉及一种电机控制器失效模式下削弱冲击电流的方法，具体适用于基于纯电动汽车电机控制器失效模式下削弱母线回馈电流的控制方法。
背景技术
众所周知，纯电动汽车驱动电机存在反电动势，正常情况下，不管车辆是在驱动状态还是回馈状态，电机控制器MCU严格跟随整车控制器VCU发送的扭矩需求，车辆驱动状态时电机处于电动状态，对车辆不存在反电动势影响；车辆回馈状态时电机处于发电状态，MCU将电机回馈产生的电能，通过VCU发送的负扭矩指令，安全有效的转化为电流对动力电池进行充电，如若电池此刻不允许充电，MCU会通过逆变产生对等的三相电压来平衡电机产生的反电动势，以此来消耗掉电机此刻产生的反电动势；但是若此刻MCU发生故障失效时，电机由于高速滑行产生的三相交流电将会通过电机控制器IGBT中反并联二极管组成的三相整流桥，整流出相应的反电动势，如果产生的反电动势电压较高，势必会对动力电池形成一定的冲击电流，影响电池的安全和寿命，尤其是在电池接近满电或已经满电不允许回馈的情况下，对电池更是一种损伤。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的电池接近满电情况下电流回馈损害电池的问题，提供了一种电机控制器失效模式下削弱冲击电流的方法。
为实现以上目的，本发明的技术解决方案是：
一种电机控制器失效模式下削弱冲击电流的方法，所述削弱冲击电流的方法基于如下电路结构：包括动力电池、电机控制器、电机、电池加热器和电除霜加热器，所述动力电池的正、负极与电机控制器的正、负极相连接，所述电机控制器三相交流端与电机的三相交流端相连接；所述电池加热器的正极端通过电池加热器继电器K2与动力电池的正极相连接，所述电除霜加热器的正极端通过电除霜加热器继电器K1与动力电池的正极相连接，所述电池加热器和电除霜加热器的负极均与动力电池的负极相连接；
所述电除霜加热器继电器K1和电池加热器继电器K2的控制端与整车控制器的控制信号输出端相连接，所述动力电池的电池管理系统、电机控制器和整车控制器均与CAN总线信号连接；
所述削弱冲击电流的方法包括以下步骤：
第一步，信号采集：
在车辆上电启动后，整车控制器通过CAN总线采集动力电池实时的电量百分比信号、电机控制器实时的状态信号和仪表实时的车速信号；
第二步，失效判定：
整车控制器将第一步中实时采集的动力电池的电量百分比信号和电机控制器的状态信号进行解析，判定信号是否同时满足下列条件：
条件一：动力电池的电量百分比≥K%，K为小于等于100的正整数；
条件二：电机控制器失效不工作；
当整车控制器判定接收到的信号同时满足上述两个条件时，则进入第三步，车速判定；
当整车控制器判定接收到的信号有至少一个条件不满足时，则回到第一步，继续进行实时信号采集；
第三步，车速判定：
整车控制器判定实时车速是否满足冲击电流削弱要求；
当实时车速≥Xkm/h时，则进入第四步，冲击电流削弱；
当实时车速＜Xkm/h时，则回到第一步，继续进行实时信号采集；
第四步，冲击电流削弱：
当整车控制器判定实时车速满足冲击电流削弱要求时，进行冲击电流削弱，整车控制器的控制信号输出端同时对电除霜加热器继电器K1和电池加热器继电器K2发出接通信号，使电池加热器和电除霜加热器的电回路接通吸收电机控制器母线回馈电流，当电池加热器和电除霜加热器的接通时间到达设定时间时整车控制器的控制信号输出端同时对电除霜加热器继电器K1和电池加热器继电器K2发出断开信号，电除霜加热器继电器K1和电池加热器继电器K2恢复初始状态，同时回到第一步，继续进行实时信号采集。
所述第四步，冲击电流削弱中：进行冲击电流削弱时，整车控制器的控制信号输出端同时对电除霜加热器继电器K1和电池加热器继电器K2持续N秒发送固定频率的“接通-断开……接通-断开”信号，使电池加热器和电除霜加热器的电回路在N秒内以固定频率接通-断开……接通-断开，利用电池加热器和电除霜加热器的冲击功率去吸收母线电压的回馈电流，当N秒时间过去后整车控制器的控制信号输出端同时对电除霜加热器继电器K1和电池加热器继电器K2发出断开信号，电除霜加热器继电器K1和电池加热器继电器K2恢复初始状态，同时回到第一步，继续进行实时信号采集。
所述第四步，冲击电流削弱中：整车控制器发出通断信号的频率为8HZ～12HZ。
所述第四步，冲击电流削弱中：整车控制器发出通断信号的频率为10HZ。
所述第四步，冲击电流削弱的持续时间N为2秒～10秒。
所述第四步，冲击电流削弱的持续时间N为3秒。
所述第二步，失效判定中的电量百分比判定值K%为90%～98%；
所述第三步，车速判定中的车速判定值Xkm/h为30km/h～50km/h。
所述第二步，失效判定中的电量百分比判定值K%为95%；
所述第三步，车速判定中的车速判定值Xkm/h为40km/h。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、本发明一种电机控制器失效模式下削弱冲击电流的方法中在电机控制器失效、电池满电时，给车上现有的大电阻设备电池加热器和电除霜加热器通电，来削弱车辆高速滑行产生的反电动势，减小冲击电流对动力电池的冲击，避免电池受到冲击损坏，无需另外增加电阻增加成本。因此，本设计能够有效避免电机控制器失效模式下冲击电流对电池的损坏。
2、本发明一种电机控制器失效模式下削弱冲击电流的方法中设置了车速判定，进一步限定了需要削弱冲击电流的情况，提高了本方法的控制精确度。因此，具有车速判定的功能设置，进一步提高了本方法的控制精确度。
3、本发明一种电机控制器失效模式下削弱冲击电流的方法中采用“接通-断开……接通-断开”的信号控制电池加热器和电除霜加热器，利用电池加热器和电除霜加热器接通瞬间的冲击功率去吸收母线电压的回馈电流，能够进一步减小回馈电流对电池的冲击。因此，本设计利用高频通断，进一步减小回馈电流对电池的冲击。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明的控制流程图。
图3是现有技术的电流回馈示意图。
图中：动力电池1、电机控制器2、电机3、电池加热器4、电除霜加热器5、整车控制器6。
具体实施方式
以下结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
参见图1至图2，一种电机控制器失效模式下削弱冲击电流的方法，所述削弱冲击电流的方法基于如下电路结构：包括动力电池1、电机控制器2、电机3、电池加热器4和电除霜加热器5，所述动力电池1的正、负极与电机控制器2的正、负极相连接，所述电机控制器2三相交流端与电机3的三相交流端相连接；所述电池加热器4的正极端通过电池加热器继电器K2与动力电池1的正极相连接，所述电除霜加热器5的正极端通过电除霜加热器继电器K1与动力电池1的正极相连接，所述电池加热器4和电除霜加热器5的负极均与动力电池1的负极相连接；
所述电除霜加热器继电器K1和电池加热器继电器K2的控制端与整车控制器6的控制信号输出端相连接，所述动力电池1的电池管理系统、电机控制器2和整车控制器6均与CAN总线信号连接；
所述削弱冲击电流的方法包括以下步骤：
第一步，信号采集：
在车辆上电启动后，整车控制器6通过CAN总线采集动力电池1实时的电量百分比信号、电机控制器2实时的状态信号和仪表实时的车速信号；
第二步，失效判定：
整车控制器6将第一步中实时采集的动力电池1的电量百分比信号和电机控制器2的状态信号进行解析，判定信号是否同时满足下列条件：
条件一：动力电池1的电量百分比≥K%，K为小于等于100的正整数；
条件二：电机控制器2失效不工作；
当整车控制器6判定接收到的信号同时满足上述两个条件时，则进入第三步，车速判定；
当整车控制器6判定接收到的信号有至少一个条件不满足时，则回到第一步，继续进行实时信号采集；
第三步，车速判定：
整车控制器6判定实时车速是否满足冲击电流削弱要求；
当实时车速≥Xkm/h时，则进入第四步，冲击电流削弱；
当实时车速＜Xkm/h时，则回到第一步，继续进行实时信号采集；
第四步，冲击电流削弱：
当整车控制器6判定实时车速满足冲击电流削弱要求时，进行冲击电流削弱，整车控制器6的控制信号输出端同时对电除霜加热器继电器K1和电池加热器继电器K2发出接通信号，使电池加热器4和电除霜加热器5的电回路接通吸收电机控制器2母线回馈电流，当电池加热器4和电除霜加热器5的接通时间到达设定时间时整车控制器6的控制信号输出端同时对电除霜加热器继电器K1和电池加热器继电器K2发出断开信号，电除霜加热器继电器K1和电池加热器继电器K2恢复初始状态，同时回到第一步，继续进行实时信号采集。
所述第四步，冲击电流削弱中：进行冲击电流削弱时，整车控制器6的控制信号输出端同时对电除霜加热器继电器K1和电池加热器继电器K2持续N秒发送固定频率的“接通-断开……接通-断开”信号，使电池加热器4和电除霜加热器5的电回路在N秒内以固定频率接通-断开……接通-断开，利用电池加热器4和电除霜加热器5的冲击功率去吸收母线电压的回馈电流，当N秒时间过去后整车控制器6的控制信号输出端同时对电除霜加热器继电器K1和电池加热器继电器K2发出断开信号，电除霜加热器继电器K1和电池加热器继电器K2恢复初始状态，同时回到第一步，继续进行实时信号采集。
所述第四步，冲击电流削弱中：进行冲击电流削弱时，如电池加热器4或电除霜加热器5处于出与工作状态，优先按照本方法的控制方案运行。
所述第四步，冲击电流削弱中：整车控制器6发出通断信号的频率为8HZ～12HZ。
所述第四步，冲击电流削弱中：整车控制器6发出通断信号的频率为10HZ。
所述第四步，冲击电流削弱的持续时间N为2秒～10秒。
所述第四步，冲击电流削弱的持续时间N为3秒。
所述第二步，失效判定中的电量百分比判定值K%为90%～98%；
所述第三步，车速判定中的车速判定值Xkm/h为30km/h～50km/h。
所述第二步，失效判定中的电量百分比判定值K%为95%；
所述第三步，车速判定中的车速判定值Xkm/h为40km/h。
本发明的原理说明如下：
在VCU检测到该工况时，对K1和K2继电器发10HZ的开关命令进行吸合和断开，充分利用PTC和电池加热的冲击功率去吸收母线电压的回馈电流，使得MCU对动力电池的回馈电流充分减小，对动力电池是一种保护，尤其是动力电池在满电的状态下。
如果在执行该方案时电池加热和PTC（电除霜加热器5）都在工作或任一零部件在工作时，VCU（整车控制器6）都应优先执行消耗电机反电动势的技术方案，待该方案执行完成后，电池加热和PTC（电除霜加热器5）恢复原来的工作状态。
实施例1：
一种电机控制器失效模式下削弱冲击电流的方法，所述削弱冲击电流的方法基于如下电路结构：包括动力电池1、电机控制器2、电机3、电池加热器4和电除霜加热器5，所述动力电池1的正、负极与电机控制器2的正、负极相连接，所述电机控制器2三相交流端与电机3的三相交流端相连接；所述电池加热器4的正极端通过电池加热器继电器K2与动力电池1的正极相连接，所述电除霜加热器5的正极端通过电除霜加热器继电器K1与动力电池1的正极相连接，所述电池加热器4和电除霜加热器5的负极均与动力电池1的负极相连接；
所述电除霜加热器继电器K1和电池加热器继电器K2的控制端与整车控制器6的控制信号输出端相连接，所述动力电池1的电池管理系统、电机控制器2和整车控制器6均与CAN总线信号连接；
所述削弱冲击电流的方法包括以下步骤：
第一步，信号采集：
在车辆上电启动后，整车控制器6通过CAN总线采集动力电池1实时的电量百分比信号、电机控制器2实时的状态信号和仪表实时的车速信号；
第二步，失效判定：
整车控制器6将第一步中实时采集的动力电池1的电量百分比信号和电机控制器2的状态信号进行解析，判定信号是否同时满足下列条件：
条件一：动力电池1的电量百分比≥K%，K为小于等于100的正整数；
条件二：电机控制器2失效不工作；
当整车控制器6判定接收到的信号同时满足上述两个条件时，则进入第三步，车速判定；
当整车控制器6判定接收到的信号有至少一个条件不满足时，则回到第一步，继续进行实时信号采集；
第三步，车速判定：
整车控制器6判定实时车速是否满足冲击电流削弱要求；
当实时车速≥Xkm/h时，则进入第四步，冲击电流削弱；
当实时车速＜Xkm/h时，则回到第一步，继续进行实时信号采集；
第四步，冲击电流削弱：
当整车控制器6判定实时车速满足冲击电流削弱要求时，进行冲击电流削弱，整车控制器6的控制信号输出端同时对电除霜加热器继电器K1和电池加热器继电器K2发出接通信号，使电池加热器4和电除霜加热器5的电回路接通吸收电机控制器2母线回馈电流，当电池加热器4和电除霜加热器5的接通时间到达设定时间时整车控制器6的控制信号输出端同时对电除霜加热器继电器K1和电池加热器继电器K2发出断开信号，电除霜加热器继电器K1和电池加热器继电器K2恢复初始状态，同时回到第一步，继续进行实时信号采集。
所述第四步，冲击电流削弱的持续时间N为2秒～10秒；所述第二步，失效判定中的电量百分比判定值K%为90%～98%；所述第三步，车速判定中的车速判定值Xkm/h为30km/h～50km/h。
实施例2：
实施例2与实施例1基本相同，其不同之处在于：
所述第四步，冲击电流削弱中：进行冲击电流削弱时，整车控制器6的控制信号输出端同时对电除霜加热器继电器K1和电池加热器继电器K2持续N秒发送固定频率的“接通-断开……接通-断开”信号，使电池加热器4和电除霜加热器5的电回路在N秒内以固定频率接通-断开……接通-断开，利用电池加热器4和电除霜加热器5的冲击功率去吸收母线电压的回馈电流，当N秒时间过去后整车控制器6的控制信号输出端同时对电除霜加热器继电器K1和电池加热器继电器K2发出断开信号，电除霜加热器继电器K1和电池加热器继电器K2恢复初始状态，同时回到第一步，继续进行实时信号采集。
所述第四步，冲击电流削弱中：进行冲击电流削弱时，如电池加热器4或电除霜加热器5处于出与工作状态，优先按照本方法的控制方案运行。
所述第四步，冲击电流削弱中：整车控制器6发出通断信号的频率为8HZ～12HZ；所述第四步，冲击电流削弱的持续时间N为2秒～10秒。
实施例3：
实施例3与实施例2基本相同，其不同之处在于：
所述第四步，冲击电流削弱中：整车控制器6发出通断信号的频率为10HZ；所述第四步，冲击电流削弱的持续时间N为3秒；所述第二步，失效判定中的电量百分比判定值K%为95%；所述第三步，车速判定中的车速判定值Xkm/h为40km/h。

Claims (9)

1.一种电机控制器失效模式下削弱冲击电流的方法，其特征在于：
所述削弱冲击电流的方法基于如下电路结构：包括动力电池（1）、电机控制器（2）、电机（3）、电池加热器（4）和电除霜加热器（5），所述动力电池（1）的正、负极与电机控制器（2）的正、负极相连接，所述电机控制器（2）三相交流端与电机（3）的三相交流端相连接；所述电池加热器（4）的正极端通过电池加热器继电器K2与动力电池（1）的正极相连接，所述电除霜加热器（5）的正极端通过电除霜加热器继电器K1与动力电池（1）的正极相连接，所述电池加热器（4）和电除霜加热器（5）的负极均与动力电池（1）的负极相连接；
所述电除霜加热器继电器K1和电池加热器继电器K2的控制端与整车控制器（6）的控制信号输出端相连接，所述动力电池（1）的电池管理系统、电机控制器（2）和整车控制器（6）均与CAN总线信号连接；
所述削弱冲击电流的方法包括以下步骤：
第一步，信号采集：
在车辆上电启动后，整车控制器（6）通过CAN总线采集动力电池（1）实时的电量百分比信号、电机控制器（2）实时的状态信号和仪表实时的车速信号；
第二步，失效判定：
整车控制器（6）将第一步中实时采集的动力电池（1）的电量百分比信号和电机控制器（2）的状态信号进行解析，判定信号是否同时满足下列条件：
条件一：动力电池（1）的电量百分比≥K%，K为小于等于100的正整数；
条件二：电机控制器（2）失效不工作；
当整车控制器（6）判定接收到的信号同时满足上述两个条件时，则进入第三步，车速判定；
当整车控制器（6）判定接收到的信号有至少一个条件不满足时，则回到第一步，继续进行实时信号采集；
第三步，车速判定：
整车控制器（6）判定实时车速是否满足冲击电流削弱要求；
当实时车速≥Xkm/h时，则进入第四步，冲击电流削弱；
当实时车速＜Xkm/h时，则回到第一步，继续进行实时信号采集；
第四步，冲击电流削弱：
当整车控制器（6）判定实时车速满足冲击电流削弱要求时，进行冲击电流削弱，整车控制器（6）的控制信号输出端同时对电除霜加热器继电器K1和电池加热器继电器K2发出接通信号，使电池加热器（4）和电除霜加热器（5）的电回路接通吸收电机控制器（2）母线回馈电流，当电池加热器（4）和电除霜加热器（5）的接通时间到达设定时间时整车控制器（6）的控制信号输出端同时对电除霜加热器继电器K1和电池加热器继电器K2发出断开信号，电除霜加热器继电器K1和电池加热器继电器K2恢复初始状态，同时回到第一步，继续进行实时信号采集。
2.根据权利要求1所述的一种电机控制器失效模式下削弱冲击电流的方法，其特征在于：
所述第四步，冲击电流削弱中：进行冲击电流削弱时，整车控制器（6）的控制信号输出端同时对电除霜加热器继电器K1和电池加热器继电器K2持续N秒发送固定频率的“接通-断开……接通-断开”信号，使电池加热器（4）和电除霜加热器（5）的电回路在N秒内以固定频率接通-断开……接通-断开，利用电池加热器（4）和电除霜加热器（5）的冲击功率去吸收母线电压的回馈电流，当N秒时间过去后整车控制器（6）的控制信号输出端同时对电除霜加热器继电器K1和电池加热器继电器K2发出断开信号，电除霜加热器继电器K1和电池加热器继电器K2恢复初始状态，同时回到第一步，继续进行实时信号采集。
3.根据权利要求2所述的一种电机控制器失效模式下削弱冲击电流的方法，其特征在于：
所述第四步，冲击电流削弱中：进行冲击电流削弱时，如电池加热器（4）或电除霜加热器（5）处于出与工作状态，优先按照本方法的控制方案运行。
4.根据权利要求3所述的一种电机控制器失效模式下削弱冲击电流的方法，其特征在于：
所述第四步，冲击电流削弱中：整车控制器（6）发出通断信号的频率为8HZ～12HZ。
5.根据权利要求4所述的一种电机控制器失效模式下削弱冲击电流的方法，其特征在于：
所述第四步，冲击电流削弱中：整车控制器（6）发出通断信号的频率为10HZ。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的一种电机控制器失效模式下削弱冲击电流的方法，其特征在于：
所述第四步，冲击电流削弱的持续时间N为2秒～10秒。
7.根据权利要求6所述的一种电机控制器失效模式下削弱冲击电流的方法，其特征在于：
所述第四步，冲击电流削弱的持续时间N为3秒。
8.根据权利要求6所述的一种电机控制器失效模式下削弱冲击电流的方法，其特征在于：
所述第二步，失效判定中的电量百分比判定值K%为90%～98%；
所述第三步，车速判定中的车速判定值Xkm/h为30km/h～50km/h。
9.根据权利要求8所述的一种电机控制器失效模式下削弱冲击电流的方法，其特征在于：
所述第二步，失效判定中的电量百分比判定值K%为95%；
所述第三步，车速判定中的车速判定值Xkm/h为40km/h。
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