CN112448656A - 一种电机控制器工作模式切换方法、装置及电动汽车 - Google Patents

一种电机控制器工作模式切换方法、装置及电动汽车 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种电机控制器工作模式切换方法、装置及电动汽车，涉及汽车安全技术领域，所述方法包括：获取电机控制器冷却系统的当前效能系数；根据所述当前效能系数确定所述电机控制器冷却系统是否异常；在确定所述电机控制器冷却系统异常后，根据电机的当前转速和所述当前效能系数，确定电机控制器在安全状态下的工作模式切换控制参数；在获取到进入安全状态的需求后，根据所述工作模式切换控制参数，控制所述电机控制器在关闭绝缘栅双极型晶体管模块的控制输出模式和零扭矩模式之间切换。本发明的方案避免了车辆发生严重行车安全的故障后主动短路造成的IGBT模块的结温超过限制值甚至造成IGBT模块的烧毁的问题。

Description

一种电机控制器工作模式切换方法、装置及电动汽车
技术领域
本发明涉及汽车安全技术领域，尤其是涉及一种电机控制器工作模式切换方法、装置及电动汽车。
背景技术
纯电动汽车，顾名思义，在行车过程中其能量来源于车载动力电池并且依靠驱动电机提供驱动力最终实现车辆的行驶。随着用户对纯电动汽车接受程度不断上升，广大民众对纯电动汽车的性能要求也日益提高，例如要求车辆具有更优异的加速性能、更高的最高速度以及更长的续驶里程等，在这一市场导向下，纯电动汽车驱动系统的输出功率也逐渐增大，目前国内外主流纯电动汽车驱动系统的输出功率均在100Kw以上，这样一来为冷却系统提出了非常高的要求。现阶段，主流纯电动汽车均通过液冷的方式为电机控制器及驱动电机提供散热需求，电机控制器在工作过程中主要的热量来源于绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，简称：IGBT)模块，对于Si基IGBT模块其最高可靠工作状态下的结温不应超过150℃，否则将会对其造成不可逆损坏甚至烧毁。
现有技术中，对于装备永磁同步电机的纯电动汽车，基于功能安全设计要求，当发生严重影响行车安全的故障后一般通过主动短路(Active Short Circuit，简称：ASC)的方式，使车辆进入到安全状态，在纯电动汽车领域这是目前主流的安全状态解决方案。对驱动系统实施主动短路实际上是通过控制IGBT模块U、V、W三相上桥臂或下桥臂同时导通的方式达到永磁同步电机三相绕组短路的效果，此时电机中的相电流将会在三相绕组及IGBT导通桥臂中自由流动，从而不会因反电动势对系统造成影响，如：反电动势或冲击电流对电机控制器、动力电池以及连接直流高压母线零部件的伤害。主动短路虽然具有以上优点，但是其还存在一系列的弊端，其中最重要的一个便是主动短路控制过程中会在IGBT模块导通桥臂中产生较大的电流。因此在电机控制器冷却系统冷却效能下降或者故障时，在一些特定工况下主动短路控制并不适合用于在IGBT温度较高时车辆的故障处理，因为在IGBT温度较高且冷却系统异常的状态下，主动短路控制很可能由于持续较大的电流使IGBT结温超过限制值甚至造成IGBT的烧毁。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电机控制器工作模式切换方法、装置及电动汽车，从而解决现有技术中当发生严重行车安全的故障后主动短路造成的IGBT模块的结温超过限制值甚至造成IGBT模块的烧毁的问题。
为了达到上述目的，本发明提供一种电机控制器工作模式切换方法，包括：
获取电机控制器冷却系统的当前效能系数；
根据所述当前效能系数确定所述电机控制器冷却系统是否异常；
在确定所述电机控制器冷却系统异常后，根据电机的当前转速和所述当前效能系数，确定电机控制器在安全状态下的工作模式切换控制参数；
在获取到进入安全状态的需求后，根据所述工作模式切换控制参数，控制所述电机控制器在关闭绝缘栅双极型晶体管模块的控制输出模式和零扭矩模式之间切换。
其中，所述获取电机控制器冷却系统的当前效能系数的步骤包括：
间隔第一预设时长，获取所述电机控制器中的绝缘栅双极型晶体管模块的当前温度和当前温度限值；
根据获取的多组所述当前温度和所述当前温度限值，获取所述电机控制器冷却系统的当前效能系数。
其中，获取所述电机控制器中的绝缘栅双极型晶体管模块的当前温度限值的步骤包括：
获取电动汽车的当前行驶工况和当前环境温度；
根据所述当前行驶工况和所述当前环境温度，以及预先存储的环境温度-行驶工况-绝缘栅双极型晶体管模块温度限值对照表，确定所述绝缘栅双极型晶体管模块的当前温度限值。
其中，根据获取的多组所述当前温度和所述当前温度限值，获取所述电机控制器冷却系统的当前效能系数的步骤包括：
获取每组所述当前温度和所述当前温度限值的差值；
根据预设温度范围，修正每一所述差值；
根据多组修正后的差值，获取所述当前效能系数。
其中，根据预设温度范围，修正每一所述差值的步骤包括：
确定所述差值是否在所述预设温度范围内；
当确定所述差值不在所述预设温度范围内时，若所述差值大于所述预设温度范围的温度上限值，则将所述差值修正为所述温度上限值；若所述差值小于所述预设温度范围的温度下限值，则将所述差值修正为所述温度下限值。
其中，根据多组修正后的差值，获取所述当前效能系数的步骤包括：
计算每一修正后的差值与所述温度上限值的比值；
通过计算多个所述比值的平均值，获取所述当前效能系数。
其中，根据所述当前效能系数确定所述电机控制器冷却系统是否异常的步骤包括：
若在第二预设时长内所述当前效能系数均大于预设值，则确定所述电机控制器冷却系统异常。
其中，根据电机的当前转速和所述当前效能系数，确定电机控制器在安全状态下的工作模式切换控制参数的步骤包括：
采集所述当前转速；
根据预设转速范围，修正每一所述当前转速；
根据修正后的当前转速和所述预设范围的转速上限值和转速下限值，计算电机的转速系数；
根据所述转速系数和所述当前效能系数，确定所述工作模式切换控制参数。
其中，根据预设转速范围，修正每一所述当前转速的步骤包括：
确定所述当前转速的绝对值是否在所述预设转速范围内；
当确定所述当前转速的绝对值不在所述预设温度范围内时，若所述当前转速的绝对值大于所述转速上限值，则将所述当前转速修正为所述转速上限值；若所述当前转速的绝对值小于所述转速下限值，则将所述当前转速修正为所述转速下限值。
其中，根据所述工作模式切换控制参数，控制所述电机控制器在关闭绝缘栅双极型晶体管模块的控制输出模式和零扭矩模式之间切换的步骤包括：
根据所述切换控制参数和预先存储的一个安全状态控制周期中包含的绝缘栅双极型晶体管模块的控制输出周期的个数，确定在一个所述安全状态控制周期内运行关闭绝缘栅双极型晶体管模块的控制输出模式的次数和运行零扭矩模式的次数；
根据一个安全状态控制周期中所包含的绝缘栅双极晶体管模块的控制输出周期的个数和运行关闭绝缘栅双极型晶体管模块的控制输出模式的次数，周期性的切换工作模式。
其中，根据所述当前效能系数确定所述电机控制器冷却系统是否异常的步骤之后，所述方法还包括：
在确定所述电机控制器冷却系统异常后，根据所述当前效能系数和电机的当前转速，确定所述电机的当前限制功率；
控制所述电机的输出功率小于或等于所述当前限制功率。
其中，根据所述当前效能系数和电机的当前转速，确定所述电机的当前限制功率的步骤包括：
根据所述当前转速以及预先存储的电机外特性曲线，获取所述电机的当前最大输出功率；
根据所述当前最大输出功率和所述当前效能系数，确定所述电机的当前限制功率。
本发明实施例还提供一种电机控制器工作模式切换装置，包括：
获取模块，用于获取电机控制器冷却系统的当前效能系数；
第一确定模块，用于根据所述当前效能系数确定所述电机控制器冷却系统是否异常；
第二确定模块，用于在确定所述电机控制器冷却系统异常后，根据电机的当前转速和所述当前效能系数，确定电机控制器在安全状态下的工作模式切换控制参数；
第一控制模块，用于在获取到进入安全状态的需求后，根据所述工作模式切换控制参数，控制所述电机控制器在关闭绝缘栅双极型晶体管模块的控制输出模式和零扭矩模式之间切换。
其中，所述获取模块包括：
第一获取子模块，用于间隔第一预设时长，获取所述电机控制器中的绝缘栅双极型晶体管模块的当前温度和当前温度限值；
第二获取子模块，用于根据获取的多组所述当前温度和所述当前温度限值，获取所述电机控制器冷却系统的当前效能系数。
其中，所述第一获取子模块包括：
第一获取单元，用于获取电动汽车的当前行驶工况和当前环境温度；
第一确定单元，用于根据所述当前行驶工况和所述当前环境温度，以及预先存储的环境温度-行驶工况-绝缘栅双极型晶体管模块温度限值对照表，确定所述绝缘栅双极型晶体管模块的当前温度限值。
其中，所述第二获取子模块包括：
第二获取单元，用于获取每组所述当前温度和所述当前温度限值的差值；
第一修正单元，用于根据预设温度范围，修正每一所述差值；
第三获取单元，用于根据多组修正后的差值，获取所述当前效能系数。
其中，所述第一修正单元包括：
第一确定子单元，用于确定所述差值是否在所述预设温度范围内；
第一修正子单元，用于当确定所述差值不在所述预设温度范围内时，若所述差值大于所述预设温度范围的温度上限值，则将所述差值修正为所述温度上限值；若所述差值小于所述预设温度范围的温度下限值，则将所述差值修正为所述温度下限值。
其中，所述第三获取单元包括：
第一计算子单元，用于计算每一修正后的差值与所述温度上限值的比值；
第一获取子单元，用于通过计算多个所述比值的平均值，获取所述当前效能系数。
其中，所述第一确定模块包括：
第一确定子模块，用于若在第二预设时长内所述当前效能系数均大于预设值，则确定所述电机控制器冷却系统异常。
其中，所述第二确定模块包括：
采集子模块，用于采集所述当前转速；
修正子模块，用于根据预设转速范围，修正每一所述当前转速；
计算子模块，用于根据修正后的当前转速和所述预设范围的转速上限值和转速下限值，计算电机的转速系数；
第一确定子模块，用于根据所述转速系数和所述当前效能系数，确定所述工作模式切换控制参数。
其中，所述修正子模块包括：
第二确定单元，用于确定所述当前转速的绝对值是否在所述预设转速范围内；
第二修正单元，用于当确定所述当前转速的绝对值不在所述预设温度范围内时，若所述当前转速的绝对值大于所述转速上限值，则将所述当前转速修正为所述转速上限值；若所述当前转速的绝对值小于所述转速下限值，则将所述当前转速修正为所述转速下限值。
其中，所述第一控制模块包括：
第二确定子模块，用于根据所述切换控制参数和预先存储的一个安全状态控制周期中包含的绝缘栅双极型晶体管模块的控制输出周期的个数，确定在一个所述安全状态控制周期内运行关闭绝缘栅双极型晶体管模块的控制输出模式的次数和运行零扭矩模式的次数；
切换子模块，用于根据一个安全状态控制周期中所包含的绝缘栅双极晶体管模块的控制输出周期的个数和运行关闭绝缘栅双极型晶体管模块的控制输出模式的次数，周期性的切换工作模式。
其中，所述装置还包括：
第三确定模块，用于在确定所述电机控制器冷却系统异常后，根据所述当前效能系数和电机的当前转速，确定所述电机的当前限制功率；
第二控制模块，用于控制所述电机的输出功率小于或等于所述当前限制功率。
其中，所述第三确定模块包括：
第三获取子模块，用于根据所述当前转速以及预先存储的电机外特性曲线，获取所述电机的当前最大输出功率；
第三确定子模块，用于根据所述当前最大输出功率和所述当前效能系数，确定所述电机的当前限制功率。
本发明实施例还提供一种电动汽车，包括扩如上所述的电机控制器工作模式切换方法。
本发明实施例还提供一种电动汽车，包括：处理器，存储器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如上所述的电机控制器工作模式切换方法的步骤。
本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述的电机控制器工作模式切换方法的步骤。
本发明的上述技术方案至少具有如下有益效果：
本发明实施例的电机控制器工作模式切换方法，通过根据电机控制器冷却系统的当前效能系数确定电机控制器冷却系统是否异常，在确定所述电机控制器冷却系统异常后，则根据电机的当前转速和所述当前效能系数确定电机控制器在安全状态下的工作模式切换控制参数，从而在获取到进入安全状态的需求后，根据所述工作模式切换控制参数，控制所述电机控制器在关闭绝缘栅双极型晶体管模块的控制输出模式和零扭矩模式之间切换，避免在IGBT模块温度较高且冷却系统异常的状态下，IGBT模块中有持续较大的电流，使得IGBT模块结温超过限制值，导致IGBT模块烧毁。
附图说明
图1表示本发明实施例的电动控制器工作模式切换方法的基本步骤示意图；
图2表示本发明实施例的电动控制器工作模式切换装置的基本组成示意图。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本发明针对现有技术中通过主动短路使车辆进入安全状态易在IGBT模块中产生较大的电流，使得IGBT模块的结温超过限制值，造成IGBT模块烧毁的问题，提供一种电机控制器安全状态下工作模式切换方法、装置及电动汽车，避免了IGBT模块中产生较大的电流，提高了行车的安全性。
如图1所示，本发明实施例提供了一种电机控制器工作模式切换方法，包括：
步骤S101，获取电机控制器冷却系统的当前效能系数；
作为一台合格的电动汽车，在不同环境温度条件下，电机控制器冷却系统均会满足驱动系统的冷却需求，使电机控制器的IGBT模块的温度不会超过预定的限值。因此，所述当前效能系数为根据所述电机控制器的IGBT模块的当前温度确定的。具体计算过程将在下文中详细介绍。
步骤S102，根据所述当前效能系数确定所述电机控制器冷却系统是否异常。
由于所述电机控制器冷却系统功能正常时，所述电机控制器的IGBT模块的温度不会超过预定的限值，因此，所述当前效能系数始终小于一预设值，而当所述效能系数在预设时间段内大于所述预设值，则确定所述电机控制器冷却系统异常。
步骤S103，在确定所述电机控制器冷却系统异常后，根据电机的当前转速和所述当前效能系数，确定电机控制器在安全状态下的工作模式切换控制参数。
本步骤中，所述工作模式切换控制参数具体为关闭绝缘栅双极型晶体管模块的控制输出模式在关闭绝缘栅双极型晶体管模块的控制输出模式和零扭矩模式中的占比。由于关闭绝缘栅双极型晶体管模块的控制输出模式会在电动汽车的动力电池直流母线侧产生较大的反电动势，而所述反电动势与电机转速相关，因此，电机在高转速的工况下应减小所述关闭绝缘栅双极型晶体管模块的控制输出模式的占比，以此来降低控制过程中所产生的反电动势。
步骤S104，在获取到进入安全状态的需求后，根据所述工作模式切换控制参数，控制所述电机控制器在关闭绝缘栅双极型晶体管模块的控制输出模式和零扭矩模式之间切换。
本步骤中，关于是否进入到安全状态，即：是否获取到进入安全状态的需求，大多依赖于电机控制器检测到的故障，即通过故障等方式来触发安全状态需求。
本发明实施例的电机控制器工作模式切换方法，通过获取的电机控制器冷却系统的当前效能系数确定所述电机控制器冷却系统是否异常，在确定所述电机控制器冷却系统异常后，根据电机的当前转速和所述当前效能系数，确定电机控制器在安全状态下的工作模式切换控制参数；而在所述电机控制器获取到进入安全状态的需求后，则根据所述工作模式切换控制参数控制所述电机控制器在关闭绝缘栅双极型晶体管模块的控制输出模式和零扭矩模式之间切换，解决了在所述电机控制器冷却系统效能下降或故障，且IGBT温度较高的状态下，通过控制所述电机控制器在关闭绝缘栅双极型晶体管模块的控制输出模式和零扭矩模式之间切换，保证了所述电机控制器在进入到安全状态的前提下，IGBT模块不会由于结温过高而造成不可逆损害的问题。
其中，步骤S101，获取电机控制器冷却系统的当前效能系数，具体包括：
首先，间隔第一预设时长，获取所述电机控制器中的绝缘栅双极型晶体管模块的当前温度和当前温度限值；然后，根据获取的多组所述当前温度和所述当前温度限值，获取所述电机控制器冷却系统的当前效能系数。
由于在不同环境温度的条件下，电机控制器冷却系统会满足驱动系统的冷却需求，确保所述电机控制器的IGBT模块的温度不会超过预定限值，其中，不同的环境温度对应不同的预定限值。因此，本发明实施例根据所述当前温度和所述当前温度限值，确定所述当前效能系数。
具体的，获取所述电机控制器中的绝缘栅双极型晶体管模块的当前温度限值的步骤包括：
首先，获取电动汽车的当前行驶工况和当前环境温度；其次，根据所述当前行驶工况和所述当前环境温度，以及预先存储的环境温度-行驶工况-绝缘栅双极型晶体管模块温度限值对照表，确定所述绝缘栅双极型晶体管模块的当前温度限值。
本步骤中，所述温度限值为IGBT模块在当前环境温度和当前行驶工况下正常工作时的最高温度，需要说明的是，所述当前温度限值是通过大量实验数据确定的。
具体的，根据获取的多组所述当前温度和所述当前温度限值，获取所述电机控制器冷却系统的当前效能系数的步骤包括：
第一，获取每组所述当前温度和所述当前温度限值的差值；第二，根据预设温度范围，修正每一所述差值；第三，根据多组修正后的差值，获取所述当前效能系数。
由于所述效能系数与所述当前温度和所述当前温度限值相关，本发明实施例为了避免所述当前效能系数突变，对所述当前温度和所述当前温度限值的差值进行了限制，使得修正后的所述差值能够位于预设温度范围内。
更具体的，根据预设温度范围，修正每一所述差值的步骤包括：
确定所述差值是否在所述预设温度范围内；
当确定所述差值不在所述预设温度范围内时，若所述差值大于所述预设温度范围的温度上限值，则将所述差值修正为所述温度上限值；若所述差值小于所述预设温度范围的温度下限值，则将所述差值修正为所述温度下限值。
其中，根据多组修正后的差值，获取所述当前效能系数的步骤包括：
首先，计算每一修正后的差值与所述温度上限值的比值；即：根据公式Cint＝ΔTL/Tmax，计算所述电机控制器冷却系统的效能系数的初始值。其中，Cint为效能系数的初始值，ΔTL为当前温度，Tmax为温度上限值。
其次，通过计算多个所述比值的平均值，获取所述当前效能系数。即：根据公式
Figure BDA0002189501690000101
计算所述当前效能系数。其中，C为当前效能系数，Cint(n)为第n个效能系数的初始值，N为效能系数的初始值的总数。
通过计算多个效能系数的初始值的平均值获得所述当前效能系数，避免了所述当前效能系数随着IGBT模块的温度的跳变，从而便于后续的控制过程的处理。
具体的，步骤S102，根据所述当前效能系数确定所述电机控制器冷却系统是否异常，包括：
若在第二预设时长内所述当前效能系数均大于预设值，则确定所述电机控制器冷却系统异常。
由于在所述电机控制器冷却系统功能正常时，IGBT模块的当前温度始终小于所述当前温度限值，使得所述当前效能系数会恒为零，因此，若所述当前效能系数在第二预设时长内始终大于一预设值，则确定所述电机控制器冷却系统异常，其中，在本发明实施例中，所述预设值优选为零。
具体的，步骤S103，根据电机的当前转速和所述当前效能系数，确定电机控制器在安全状态下的工作模式切换控制参，包括：
首先，采集所述当前转速。
其次，根据预设转速范围，修正每一所述当前转速。
本步骤中，所述预设转速范围为预先标定的范围，其中，所述预设转速范围的转速上限值为电机额定转速的2.2倍，所述预设转速范围的转速下限值为电机额定转速的1.5倍。
然后，根据修正后的当前转速和所述预设范围的转速上限值和转速下限值，计算电机的转速系数。
具体的，本步骤可以根据公式
Figure BDA0002189501690000111
计算所述转速系数，其中，Kω为转速系数，ωmax为转速上限值，ωmin为转速下限值，ωL为当前转速。由上述公式可知，所述转速系数随着所述当前转速的主见增大线性的由0.8降至0.2。
最后，根据所述转速系数和所述当前效能系数，确定所述工作模式切换控制参数。
具体的，本步骤可以根据公式Ka＝C×Kω计算所述工作模式切换控制参数，其中，Ka为工作模式切换控制参数，C为当前效能系数，Kω为转速系数。
需要说明的是，工作模式切换控制参数表示在安全状态控制中，运行关闭绝缘栅双极型晶体管模块的控制输出模式的在运行关闭绝缘栅双极型晶体管模块的控制输出模式和运行零扭矩模式的总和中的占比。可以看出，当所述当前效能系数较大时，所述工作模式切换控制参数也较大，对应的关闭绝缘栅双极型晶体管模块的控制输出模式的占比也较大，此时通过增大绝缘栅双极型晶体管模块的控制输出模式的占比来迅速降低流经IGBT模块的电流；而当所述当个掐你转速高时，所述转速系数降低，对应的关闭绝缘栅双极型晶体管模块的控制输出模式的占比也降低，此时通过降低绝缘栅双极型晶体管模块的控制输出模式的占比来减小反电动势对系统的冲击。
其中，根据预设转速范围，修正每一所述当前转速的步骤包括：
确定所述当前转速的绝对值是否在所述预设转速范围内；当确定所述当前转速的绝对值不在所述预设温度范围内时，若所述当前转速的绝对值大于所述转速上限值，则将所述当前转速修正为所述转速上限值；若所述当前转速的绝对值小于所述转速下限值，则将所述当前转速修正为所述转速下限值。
步骤S104，根据所述工作模式切换控制参数，控制所述电机控制器在关闭绝缘栅双极型晶体管模块的控制输出模式和零扭矩模式之间切换的步骤包括：
首先，根据所述切换控制参数和预先存储的一个安全状态控制周期中包含的绝缘栅双极型晶体管模块的控制输出周期的个数，确定在一个所述安全状态控制周期内运行关闭绝缘栅双极型晶体管模块的控制输出模式的次数和运行零扭矩模式的次数。
本步骤具体可以根据公式n＝N×Ka计算运行关闭绝缘栅双极型晶体管模块的控制输出模式的次数，其中，n为运行关闭绝缘栅双极型晶体管模块的控制输出模式的次数，N为一个安全状态控制周期中包含的绝缘栅双极型晶体管模块的控制输出周期的个数，Ka为工作模式切换控制参数。
具体的，运行零扭矩模式的次数为一个安全状态控制周期中包含的绝缘栅双极型晶体管模块的控制输出周期的个数与运行关闭绝缘栅双极型晶体管模块的控制输出模式的次数之差。
例如：一个安全状态控制周期包含100个绝缘栅双极型晶体管模块的控制输出模式，工作模式切换控制参数为0.2，则运行关闭绝缘栅双极型晶体管模块的控制输出模式的次数为20，运行零扭矩模式的次数为80。
其次，根据一个安全状态控制周期中所包含的绝缘栅双极晶体管模块的控制输出周期的个数和运行关闭绝缘栅双极型晶体管模块的控制输出模式的次数，周期性的切换工作模式。
具体的，首先，取一个安全状态控制周期中包含的绝缘栅双极型晶体管模块的控制输出周期的个数与运行关闭绝缘栅双极型晶体管模块的控制输出模式的次数的比值的整数，以运行该整数的次数为一个周期，在该周期中，首次运行关闭绝缘栅双极型晶体管模块的控制输出模式，其他的均运行零扭矩模式，周期性的切换，直至关闭绝缘栅双极型晶体管模块的控制输出模式的次数全部运行完毕。
仍参考上例，可以知道一个安全状态控制周期中包含的绝缘栅双极型晶体管模块的控制输出周期的个数与运行关闭绝缘栅双极型晶体管模块的控制输出模式的次数的比值为5，则以运行5次为一个运行子周期，在一个运行子周期中，第一次运行关闭绝缘栅双极型晶体管模块的控制输出模式，其他四次运行零扭矩模式。
再比如，一个安全状态控制周期包含100个绝缘栅双极型晶体管模块的控制输出模式，工作模式切换控制参数为0.3，则运行关闭绝缘栅双极型晶体管模块的控制输出模式的次数为30，运行零扭矩模式的次数为70。其中，100/30＝3余10，则以运行3次为一个运行子周期，则在一个运行子周期中，第一次运行关闭绝缘栅双极型晶体管模块的控制输出模式，其他两次运行零扭矩模式。在运行完30个运行子周期之后，剩余的10次则均运行零扭矩模式。
进一步的，为了避免在电机控制器冷却系统异常状态下驱动系统的非预期过温现象，本发明实施例中根据所述当前效能系数确定所述电机控制器冷却系统是否异常的步骤之后，所述方法还包括：
在确定所述电机控制器冷却系统异常后，根据所述当前效能系数和电机的当前转速，确定所述电机的当前限制功率；控制所述电机的输出功率小于或等于所述当前限制功率。
具体的，根据所述当前效能系数和电机的当前转速，确定所述电机的当前限制功率的步骤包括：
首先，根据所述当前转速以及预先存储的电机外特性曲线，获取所述电机的当前最大输出功率；其次，根据所述当前最大输出功率和所述当前效能系数，确定所述电机的当前限制功率。
优选的，根据所述当前最大输出功率和所述当前效能系数，确定所述电机的当前限制功率可以为：根据公式PL＝C×PW计算所述当前限制功率；其中，PL为所述当前限制功率，C为所述当前效能系数，PW为当前最大输出功率。
本发明实施例的电机控制器工作模式切换方法，通过根据所述当前效能系数确定所述电机控制器冷却系统的状态，在确定所述电机控制器冷却系统异常后，根据所述当前转速和所述当前效能系数，确定所述工作模式切换控制参数，最终在需要车辆进入安全状态时，根据所述工作模式切换控制参数控制所述电机控制器在关闭绝缘栅双极型晶体管模块的控制输出模式和零扭矩模式之间切换，避免了在电动汽车发生严重影响行车安全的故障后，采用常规主动短路方式使车辆进入安全状态的过程中，因为IGBT模块的桥臂持续流过大电流而造成IGBT模块结温超过允许阈值，引起IGBT模块的不可逆损害。
如图2所示，本发明实施例还提供一种电机控制器工作模式切换装置，包括：
获取模块201，用于获取电机控制器冷却系统的当前效能系数；
第一确定模块202，用于根据所述当前效能系数确定所述电机控制器冷却系统是否异常；
第二确定模块203，用于在确定所述电机控制器冷却系统异常后，根据电机的当前转速和所述当前效能系数，确定电机控制器在安全状态下的工作模式切换控制参数；
第一控制模块204，用于在获取到进入安全状态的需求后，根据所述工作模式切换控制参数，控制所述电机控制器在关闭绝缘栅双极型晶体管模块的控制输出模式和零扭矩模式之间切换。
本发明实施例的电机控制器工作模式切换装置中，所述获取模块201包括：
第一获取子模块，用于间隔第一预设时长，获取所述电机控制器中的绝缘栅双极型晶体管模块的当前温度和当前温度限值；
第二获取子模块，用于根据获取的多组所述当前温度和所述当前温度限值，获取所述电机控制器冷却系统的当前效能系数。
本发明实施例的电机控制器工作模式切换装置中，所述第一获取子模块包括：
第一获取单元，用于获取电动汽车的当前行驶工况和当前环境温度；
第一确定单元，用于根据所述当前行驶工况和所述当前环境温度，以及预先存储的环境温度-行驶工况-绝缘栅双极型晶体管模块温度限值对照表，确定所述绝缘栅双极型晶体管模块的当前温度限值。
本发明实施例的电机控制器工作模式切换装置中，所述第二获取子模块包括：
第二获取单元，用于获取每组所述当前温度和所述当前温度限值的差值；
第一修正单元，用于根据预设温度范围，修正每一所述差值；
第三获取单元，用于根据多组修正后的差值，获取所述当前效能系数。
本发明实施例的电机控制器工作模式切换装置中，所述第一修正单元包括：
第一确定子单元，用于确定所述差值是否在所述预设温度范围内；
第一修正子单元，用于当确定所述差值不在所述预设温度范围内时，若所述差值大于所述预设温度范围的温度上限值，则将所述差值修正为所述温度上限值；若所述差值小于所述预设温度范围的温度下限值，则将所述差值修正为所述温度下限值。
本发明实施例的电机控制器工作模式切换装置中，所述第三获取单元包括：
第一计算子单元，用于计算每一修正后的差值与所述温度上限值的比值；
第一获取子单元，用于通过计算多个所述比值的平均值，获取所述当前效能系数。
本发明实施例的电机控制器工作模式切换装置中，所述第一确定模块202包括：
第一确定子模块，用于若在第二预设时长内所述当前效能系数均大于预设值，则确定所述电机控制器冷却系统异常。
本发明实施例的电机控制器工作模式切换装置中，所述第二确定模块203包括：
采集子模块，用于采集所述当前转速；
修正子模块，用于根据预设转速范围，修正每一所述当前转速；
计算子模块，用于根据修正后的当前转速和所述预设范围的转速上限值和转速下限值，计算电机的转速系数；
第一确定子模块，用于根据所述转速系数和所述当前效能系数，确定所述工作模式切换控制参数。
本发明实施例的电机控制器工作模式切换装置中，所述修正子模块包括：
第二确定单元，用于确定所述当前转速的绝对值是否在所述预设转速范围内；
第二修正单元，用于当确定所述当前转速的绝对值不在所述预设温度范围内时，若所述当前转速的绝对值大于所述转速上限值，则将所述当前转速修正为所述转速上限值；若所述当前转速的绝对值小于所述转速下限值，则将所述当前转速修正为所述转速下限值。
本发明实施例的电机控制器工作模式切换装置中，所述第一控制模块204包括：
第二确定子模块，用于根据所述切换控制参数和预先存储的一个安全状态控制周期中包含的绝缘栅双极型晶体管模块的控制输出周期的个数，确定在一个所述安全状态控制周期内运行关闭绝缘栅双极型晶体管模块的控制输出模式的次数和运行零扭矩模式的次数；
切换子模块，用于根据一个安全状态控制周期中所包含的绝缘栅双极晶体管模块的控制输出周期的个数和运行关闭绝缘栅双极型晶体管模块的控制输出模式的次数，周期性的切换工作模式。
本发明实施例的电机控制器工作模式切换装置还包括：
第三确定模块，用于在确定所述电机控制器冷却系统异常后，根据所述当前效能系数和电机的当前转速，确定所述电机的当前限制功率；
第二控制模块，用于控制所述电机的输出功率小于或等于所述当前限制功率。
本发明实施例的电机控制器工作模式切换装置中，所述第三确定模块包括：
第三获取子模块，用于根据所述当前转速以及预先存储的电机外特性曲线，获取所述电机的当前最大输出功率；
第三确定子模块，用于根据所述当前最大输出功率和所述当前效能系数，确定所述电机的当前限制功率。
本发明实施例的电机控制器工作模式切换装置，所述获取模块201获取电机控制器冷却系统的当前效能系数；使所述第一确定模块202根据所述当前效能系数确定所述电机控制器冷却系统是否异常；从而在确定所述电机控制器冷却系统异常后，所述第二确定模块203根据电机的当前转速和所述当前效能系数，确定电机控制器在安全状态下的工作模式切换控制参数；最终在获取到进入安全状态的需求后，所述第一控制模块204根据所述工作模式切换控制参数，控制所述电机控制器在关闭绝缘栅双极型晶体管模块的控制输出模式和零扭矩模式之间切换，避免了在发生严重影响行车安全的故障后通过主动短路的方式使车辆进入到安全状态时，所述电机控制器中的IGBT模块导通桥臂中产生较大的电流，使得在所述电机控制器冷却系统冷却效能下降或故障时，IGBT模块的结温搞过限制值造成IGBT模块的烧毁，提高了驾车安全性。
本发明实施例还提供一种电动汽车，包括如上所述的电机控制器工作模式切换装置。
本发明实施例还提供一种电动汽车，包括：处理器，存储器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如上所述的电机控制器工作模式切换方法的步骤。
本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述的电机控制器工作模式切换方法的步骤。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (16)

1.一种电机控制器工作模式切换方法，其特征在于，包括：
获取电机控制器冷却系统的当前效能系数；
根据所述当前效能系数确定所述电机控制器冷却系统是否异常；
在确定所述电机控制器冷却系统异常后，根据电机的当前转速和所述当前效能系数，确定电机控制器在安全状态下的工作模式切换控制参数；
在获取到进入安全状态的需求后，根据所述工作模式切换控制参数，控制所述电机控制器在关闭绝缘栅双极型晶体管模块的控制输出模式和零扭矩模式之间切换。
2.根据权利要求1所述的电机控制器工作模式切换方法，其特征在于，所述获取电机控制器冷却系统的当前效能系数的步骤包括：
间隔第一预设时长，获取所述电机控制器中的绝缘栅双极型晶体管模块的当前温度和当前温度限值；
根据获取的多组所述当前温度和所述当前温度限值，获取所述电机控制器冷却系统的当前效能系数。
3.根据权利要求2所述的电机控制器工作模式切换方法，其特征在于，获取所述电机控制器中的绝缘栅双极型晶体管模块的当前温度限值的步骤包括：
获取电动汽车的当前行驶工况和当前环境温度；
根据所述当前行驶工况和所述当前环境温度，以及预先存储的环境温度-行驶工况-绝缘栅双极型晶体管模块温度限值对照表，确定所述绝缘栅双极型晶体管模块的当前温度限值。
4.根据权利要求2所述的电机控制器工作模式切换方法，其特征在于，根据获取的多组所述当前温度和所述当前温度限值，获取所述电机控制器冷却系统的当前效能系数的步骤包括：
获取每组所述当前温度和所述当前温度限值的差值；
根据预设温度范围，修正每一所述差值；
根据多组修正后的差值，获取所述当前效能系数。
5.根据权利要求4所述的电机控制器工作模式切换方法，其特征在于，根据预设温度范围，修正每一所述差值的步骤包括：
确定所述差值是否在所述预设温度范围内；
当确定所述差值不在所述预设温度范围内时，若所述差值大于所述预设温度范围的温度上限值，则将所述差值修正为所述温度上限值；若所述差值小于所述预设温度范围的温度下限值，则将所述差值修正为所述温度下限值。
6.根据权利要求5所述的电机控制器工作模式切换方法，其特征在于，根据多组修正后的差值，获取所述当前效能系数的步骤包括：
计算每一修正后的差值与所述温度上限值的比值；
通过计算多个所述比值的平均值，获取所述当前效能系数。
7.根据权利要求1所述的电机控制器工作模式切换方法，其特征在于，根据所述当前效能系数确定所述电机控制器冷却系统是否异常的步骤包括：
若在第二预设时长内所述当前效能系数均大于预设值，则确定所述电机控制器冷却系统异常。
8.根据权利要求1所述的电机控制器工作模式切换方法，其特征在于，根据电机的当前转速和所述当前效能系数，确定电机控制器在安全状态下的工作模式切换控制参数的步骤包括：
采集所述当前转速；
根据预设转速范围，修正每一所述当前转速；
根据修正后的当前转速和所述预设范围的转速上限值和转速下限值，计算电机的转速系数；
根据所述转速系数和所述当前效能系数，确定所述工作模式切换控制参数。
9.根据权利要求8所述的电机控制器工作模式切换方法，其特征在于，根据预设转速范围，修正每一所述当前转速的步骤包括：
确定所述当前转速的绝对值是否在所述预设转速范围内；
当确定所述当前转速的绝对值不在所述预设温度范围内时，若所述当前转速的绝对值大于所述转速上限值，则将所述当前转速修正为所述转速上限值；若所述当前转速的绝对值小于所述转速下限值，则将所述当前转速修正为所述转速下限值。
10.根据权利要求1所述的电机控制器工作模式切换方法，其特征在于，根据所述工作模式切换控制参数，控制所述电机控制器在关闭绝缘栅双极型晶体管模块的控制输出模式和零扭矩模式之间切换的步骤包括：
根据所述切换控制参数和预先存储的一个安全状态控制周期中包含的绝缘栅双极型晶体管模块的控制输出周期的个数，确定在一个所述安全状态控制周期内运行关闭绝缘栅双极型晶体管模块的控制输出模式的次数和运行零扭矩模式的次数；
根据一个安全状态控制周期中所包含的绝缘栅双极晶体管模块的控制输出周期的个数和运行关闭绝缘栅双极型晶体管模块的控制输出模式的次数，周期性的切换工作模式。
11.根据权利要求1所述的电机控制器工作模式切换方法，其特征在于，根据所述当前效能系数确定所述电机控制器冷却系统是否异常的步骤之后，所述方法还包括：
在确定所述电机控制器冷却系统异常后，根据所述当前效能系数和电机的当前转速，确定所述电机的当前限制功率；
控制所述电机的输出功率小于或等于所述当前限制功率。
12.根据权利要求11所述的电机控制器工作模式切换方法，其特征在于，根据所述当前效能系数和电机的当前转速，确定所述电机的当前限制功率的步骤包括：
根据所述当前转速以及预先存储的电机外特性曲线，获取所述电机的当前最大输出功率；
根据所述当前最大输出功率和所述当前效能系数，确定所述电机的当前限制功率。
13.一种电机控制器工作模式切换装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取电机控制器冷却系统的当前效能系数；
第一确定模块，用于根据所述当前效能系数确定所述电机控制器冷却系统是否异常；
第二确定模块，用于在确定所述电机控制器冷却系统异常后，根据电机的当前转速和所述当前效能系数，确定电机控制器在安全状态下的工作模式切换控制参数；
第一控制模块，用于在获取到进入安全状态的需求后，根据所述工作模式切换控制参数，控制所述电机控制器在关闭绝缘栅双极型晶体管模块的控制输出模式和零扭矩模式之间切换。
14.一种电动汽车，其特征在于，包括如权利要求13所述的电机控制器工作模式切换装置。
15.一种电动汽车，其特征在于，包括：处理器，存储器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如权利要求1至12中任一项所述的电机控制器工作模式切换方法的步骤。
16.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至12中任一项所述的电机控制器工作模式切换方法的步骤。
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