CN112918273A - 车用功率器件的保护方法、电机控制装置和存储介质 - Google Patents

车用功率器件的保护方法、电机控制装置和存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种车用功率器件的保护方法、电机控制装置和计算机存储介质，该方法包括以下步骤：定时获取两个以上热敏元件检测到的温度值；比较在同一时刻不同的热敏元件的温度值，并确定最大温度值；比较最大温度值与第一温度阈值，若最大温度值超出所述第一温度阈值，则降低述功率器件的功率。解决了车辆在使用过程中存在冷却液流量异常问题。

Description

车用功率器件的保护方法、电机控制装置和存储介质
技术领域
本发明涉及汽车电控技术领域，尤其涉及一种车用功率器件的保护方法、电机控制装置和计算机存储介质。
背景技术
新能源汽车前景蒸蒸日上，复杂的车辆工况使车辆可靠性面临巨大挑战。
在车辆使用过程中若发生冷却液系统故障，如水路堵塞、冷却液泄露等造成流量异常，电机控制器中功率器件可能会因为长时间大电流运行，导致可靠性降低甚至过温失效，造成动力骤降甚至危及人身和车辆安全。
因此，车辆在使用过程中存在冷却液流量异常问题。
发明内容
本发明主要目的在于提供一种车用功率器件的保护方法、电机控制装置和计算机存储介质，旨在解决车辆在使用过程中存在冷却液流量异常问题。
为实现上述目的，本发明提供一种车用功率器件的保护方法，所述车用功率器件的保护方法包括以下步骤：
定时获取两个以上热敏元件检测到的温度值；
比较在同一时刻不同的所述热敏元件的温度值，并确定最大温度值；
预设第一温度阈值；
比较所述最大温度值与第一温度阈值，若所述最大温度值超出所述第一温度阈值，则降低所述功率器件的功率。
在一实施例中，所述的比较在同一时刻不同的所述热敏元件的温度值，还包括确定最小温度值，并计算所述最大温度值与所述最小温度值之间的温度差值；
预设第二温度阈值；
比较所述温度差值与所述第二温度阈值，若所述温度差值超出所述第二温度阈值，则降低所述功率器件的功率。
在一实施例中，预设第三温度阈值；
比较所述最大温度值与所述第三温度阈值，若所述最大温度值小于所述第三温度阈值，则解除对所述功率器件的输出功率的限制。
在一实施例中，预设第四温度阈值；
比较所述温度差值与所述第四温度阈值，若所述温度差值小于所述第四温度阈值，则解除对所述功率器件的输出功率的限制。
在一实施例中，所述第三温度阈值小于所述第一温度阈值。
在一实施例中，所述第四温度阈值小于所述第二温度阈值。
在一实施例中，所述热敏元件为3个及以上。
在一实施例中，至少2个热敏元件的布置在位置相对较远的功率器件附近。
为实现上述目的，本发明还提供一种电机控制装置，所述装置包括存储器、处理器以及存储在所述存储器并可在所述处理器上运行的车用功率器件的保护程序，所述车用功率器件的保护程序被所述处理器执行时实现如上所述的车用功率器件的保护方法的各个步骤。
为实现上述目的，本发明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存储有车用功率器件的保护程序，所述车用功率器件的保护程序被处理器执行时实现如上所述的车用功率器件的保护方法的各个步骤。
本发明提供的车用功率器件的保护方法、电机控制装置和计算机存储介质，车辆定时获取两个以上热敏元件检测到的温度值；在车辆运行工况为非堵转状态下，车辆比较在同一时刻不同的热敏元件的温度值，并确定最大温度值；比较最大温度值(Tntcmax)是否大于或等于热敏元件的第一温度阈值(预设温度保护阈值)；若最大温度值大于或等于热敏元件的预设温度保护阈值时，车辆控制降低功率器件的功率，进行降额保护。从而解决了车辆运行工况为非堵转状态下冷却液流量异常(如冷却液泄露)的问题。
附图说明
图1是本发明实施例方案涉及的装置的硬件架构示意图；
图2为本发明车用功率器件的保护方法的第一实施例的流程示意图；
图3为本发明车用功率器件的保护方法的第二实施例的流程示意图；
图4为本发明车用功率器件的保护方法的第三实施例的流程示意图；
图5为本发明车用功率器件的保护方法的第四实施例的流程示意图。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例的主要解决方案是：车辆定时获取两个以上热敏元件检测到的温度值；在车辆运行工况为非堵转状态下，车辆比较在同一时刻不同的热敏元件的温度值，并确定最大温度值；比较最大温度值(Tntcmax)是否大于或等于热敏元件的第一温度阈值(预设温度保护阈值)；若最大温度值大于或等于热敏元件的预设温度保护阈值时，车辆控制降低功率器件的功率，进行降额保护。从而解决了车辆运行工况为非堵转状态下冷却液流量异常(如冷却液泄露)的问题。
作为一种实现方式，可以如图1所示，图1是本发明实施例方案涉及的装置的硬件架构示意图。
本发明实施例方案涉及的是车用功率器件的保护装置，装置包括：处理器101，例如CPU，存储器102，通信总线103，热敏元件104。其中，通信总线103用于实现这些组件之间的连接通信。
存储器102可以是高速RAM存储器，也可以是稳定的存储器(non-volatilememory)，例如磁盘存储器。如图1所示，作为一种计算机存储介质的存储器102中可以包括车用功率器件的保护程序；而处理器101可以用于调用存储器102中存储的车用功率器件的保护程序，并执行以下操作：
定时获取两个以上热敏元件检测到的温度值；
比较在同一时刻不同的所述热敏元件的温度值，并确定最大温度值；
预设第一温度阈值；
比较所述最大温度值与第一温度阈值，若所述最大温度值超出所述第一温度阈值，则降低所述功率器件的功率。
在一实施例中，处理器101可以用于调用存储器102中存储的车用功率器件的保护程序，并执行以下操作：
比较所述温度差值与所述第二温度阈值，若所述温度差值超出所述第二温度阈值，则降低所述功率器件的功率。
在一实施例中，处理器101可以用于调用存储器102中存储的车用功率器件的保护程序，并执行以下操作：
比较所述最大温度值与所述第三温度阈值，若所述最大温度值小于所述第三温度阈值，则解除对所述功率器件的输出功率的限制。
在一实施例中，处理器101可以用于调用存储器102中存储的车用功率器件的保护程序，并执行以下操作：
比较所述温度差值与所述第四温度阈值，若所述温度差值小于所述第四温度阈值，则解除对所述功率器件的输出功率的限制。
在一实施例中，所述第三温度阈值小于所述第一温度阈值。
在一实施例中，所述第四温度阈值小于所述第二温度阈值。
在一实施例中，所述热敏元件为3个及以上。
在一实施例中，至少2个热敏元件的布置在位置相对较远的功率器件附近。
本实施例根据上述方案，车辆定时获取两个以上热敏元件检测到的温度值；在车辆运行工况为非堵转状态下，车辆比较在同一时刻不同的热敏元件的温度值，并确定最大温度值；比较最大温度值(Tntcmax)是否大于或等于热敏元件的第一温度阈值(预设温度保护阈值)；若最大温度值大于或等于热敏元件的预设温度保护阈值时，车辆控制降低功率器件的功率，进行降额保护。从而解决了车辆运行工况为非堵转状态下冷却液流量异常(如冷却液泄露)的问题。
基于上述装置的硬件构架，提出本发明车用功率器件的保护方法的实施例。
参照图2，图2为本发明车用功率器件的保护方法的第一实施例，所述车用功率器件的保护方法包括以下步骤：
步骤S10，定时获取两个以上热敏元件检测到的温度值。
在本实施例中，NTC(Negative Temperature Coefficient，热敏元件)是指随温度上升电阻呈指数关系减小、具有负温度系数的热敏电阻现象和材料。该材料是利用锰、铜、硅、钴、铁、镍、锌等两种或两种以上的金属氧化物进行充分混合、成型、烧结等工艺而成的半导体陶瓷，可制成具有负温度系数的热敏电阻。功率器件指的是电动汽车(包括纯电动汽车和混合动力汽车)电机驱动器的功率器件(如IGBT，绝缘栅双极型晶体管)。
通常，热敏元件的(如NTC)温度可以通过NTC温度信息间接反馈功率器件结温和冷却液流量状态；结温指的是IGBT或Diode的PN结的温度。相同冷却液流量条件下功率器件损耗大时NTC温度较高；相同损耗条件下冷却液流量小时NTC温度高。
车辆运行工况可简单分为非堵转和堵转两种状态，而两种状态下NTC温度存在差异。
在车辆运行工况为非堵转状态下，三相电流呈正弦变化，损耗分布均匀，三路NTC温度基本一致。相对于堵转状态，非堵转状态下功率器件结温上升较慢。且根据数据经验分析，NTC保护阈值与极限结温对应，与冷却液温度基本无关。因此可以根据功率器件使用极限结温标定对应NTC保护阈值，即在冷却系统异常情况下，非堵转工况，功率器件可通过NTC温度来进行保护。预设温度保护阈值可根据功率器件和车辆具体的性能具体设置，不做过多限定。
定时的具体时间根据具体应用具体设置，在此不做过多限定。例如，可以优选为1-5ms获取一次温度数据。车辆定时获取两个以上热敏元件检测到的温度值。可优选为车辆定时获取三个热敏元件检测到的温度值，即定时获取三路NTC温度数据：Tntc1、Tntc2以及Tntc3。各个热敏元件集成在车辆电机的功率器件的不同位置。
步骤S20，比较在同一时刻不同的所述热敏元件的温度值，并确定最大温度值。
在本实施例中，车辆比较在同一时刻不同的热敏元件的温度值，并确定最大温度值。例如，车辆计算Tntc1、Tntc2、Tntc3中最大值Tntcmax。
步骤S30，比较所述最大温度值与第一温度阈值，若所述最大温度值超出所述第一温度阈值，则降低所述功率器件的功率。
在本实施例中，预设第一温度阈值指的是热敏元件的预设温度保护阈值，可根据功率器件和车辆具体的性能具体设置，不做过多限定。当最大温度值(DeltaTntc)大于或等于热敏元件的第一温度阈值时，车辆控制降低功率器件的功率，进行降额保护。
在本实施例提供的技术方案中，车辆定时获取两个以上热敏元件检测到的温度值；在车辆运行工况为非堵转状态下，车辆比较在同一时刻不同的热敏元件的温度值，并确定最大温度值；比较最大温度值(Tntcmax)是否大于或等于热敏元件的第一温度阈值(预设温度保护阈值)；若最大温度值大于或等于热敏元件的预设温度保护阈值时，车辆控制降低功率器件的功率，进行降额保护。从而解决了车辆运行工况为非堵转状态下冷却液流量异常(如冷却液泄露)的问题。
在水温比较低的时候，NTC最大值触发温度保护阈值需要的时间长，此时功率器件可能已经失效了，因此需要引入温差保护，则提出了本发明车用功率器件的保护方法的第二实施例。
参照图3，图3为本发明车用功率器件的保护方法的第二实施例，基于第一实施例提出本发明第二实施例，包括：
步骤S21，比较在同一时刻不同的所述热敏元件的温度值，并确定最大温度值和最小温度值，并计算所述最大温度值与所述最小温度值之间的温度差值。
在本实施例中，堵转状态下，对于三相电机，UVW就代表三相接线，在星型接线法的条件下，W2、U2、V2在一端，U1、V1、W1在一端。各个热敏元件集成在车辆电机的功率器件的不同位置，例如在W2、U2、V2这一端。逆变器三相电流呈直流状态，受电流相位影响，损耗分配不均，导致三路NTC温度差异较大。相对于非堵转状态，堵转状态下功率器件结温上升较快。且根据数据经验分析，不同工况下极限结温对应的NTC保护阈值并不相同，受冷却液温度、电流相位等因素影响。车辆驾驶过程中电流相位变化迅速，NTC温度变化缓慢。
在堵转状态下三路NTC温度差会随着冷却液流量减少而增加，因此可以通过三路NTC温度中最大值和最小值之间差值进行保护。适用于不同冷却液温度和电流相位条件。
车辆比较在同一时刻不同的热敏元件的温度值，并确定最大温度值和最小温度值，并计算所述最大温度值与所述最小温度值之间的温度差值。例如，车辆计算Tntc1、Tntc2、Tntc3中最大值Tntcmax、最小值Tntcmin，以及二者差值DeltaTntc。
步骤S40，比较所述温度差值与所述第二温度阈值，若所述温度差值超出所述第二温度阈值，则降低所述功率器件的功率。
在本实施例中，预设第二温度阈值指的是热敏元件的预设温差保护阈值，可根据功率器件和车辆具体的性能具体设置，不做过多限定。当温度差值(DeltaTntc)大于或等于热敏元件的预设温差保护阈值时，车辆控制降低功率器件的功率，进行降额保护。
当然，也可以是步骤S40在前步骤S30在后，即先判断温度差值是否大于预设温差保护阈值，再判断最大温度值是否大于或等于预设温度保护阈值。
还可以是不存在步骤S30，只存在步骤S10，步骤S21以及步骤S40。即车辆运行工况处于堵转状态下，只需要温度差值是否大于或等于预设温差保护阈值，当温差值大于或等于预设温差保护阈值时，车辆控制降低功率器件功率。
在本实施例提供的技术方案中，在车辆运行工况为堵转状态下，在水温比较低的时候，NTC最大值触发温度保护阈值需要的时间长，此时功率器件可能已经失效了，因此需要引入温差保护；确定热敏元件的最大温度值和最小温度值，并计算最大温度值与最小温度值之间的温度差值；比较温度差值与第二温度阈值，若温度差值(DeltaTntc)车辆大于或等于热敏元件的第二温度阈值(预设温差保护阈值)，车辆控制降低功率器件的功率，进行降额保护。从而解决了车辆运行工况为堵转状态下冷却液流量异常(如水路堵塞)的问题。
参照图4，图4为本发明车用功率器件的保护方法的第三实施例，基于第一实施例或第二提出本发明第三实施例，在本实施例中步骤S30的步骤之后，还包括：
步骤S50，比较所述最大温度值与所述第三温度阈值，若所述最大温度值小于所述第三温度阈值，则解除对所述功率器件的输出功率的限制。
在本实施例中，车辆定时获取两个以上热敏元件检测到的温度值；可优选为1-5ms获取一次温度数据。第三温度阈值(预设温度恢复阈值)小于第一温度阈值(预设温度保护阈值)，预设温度恢复阈值可根据功率器件和车辆具体的性能具体设置，不做过多限定。
比较最大温度值与第三温度阈值，若最大温度值小于第三温度阈值，则解除对功率器件的输出功率的限制。
在本实施例提供的技术方案中，车辆定时获取各个热敏元件检测到的温度值；车辆处于非堵转运行状态下，比较最大温度值是否小于第三温度阈值(预设温度恢复阈值)；若最大温度值小于第三温度阈值，表明车辆电机驱动器的功率器件处于正常工作，冷却液流量正常或者功率器件温度较低，虽然流量异常，但是可以正常使用。但是如果触发了NTC保护，即流量异常，通常温度下降很慢，即达到恢复策略一般是流量恢复正常。解除对功率器件的输出功率的限制；满足车辆正常运行的需求。
参照图5，图5为本发明车用功率器件的保护方法的第四实施例，基于第二实施例提出本发明第四实施例，在本实施例中步骤S40的步骤之后，还包括：
步骤S60，比较所述温度差值与所述第四温度阈值，若所述温度差值小于所述第四温度阈值，则解除对所述功率器件的输出功率的限制。
在本实施例中，车辆定时获取各个热敏元件检测到的温度值；可优选为1-5ms获取一次温度数据。可优选为车辆定时获取三个热敏元件温度传感器检测到的温度值，即定时获取三路NTC温度数据：Tntc1、Tntc2以及Tntc3。第四温度阈值(预设温差恢复阈值)小于第二温度阈值(预设温差保护阈值)，预设温差恢复阈值可根据功率器件和车辆具体的性能具体设置，不做过多限定。
在车辆处于堵转运行状态下，车辆比较温度差值与所述第四温度阈值(预设温差恢复阈值)，若温度差值小于所述第四温度阈值，则解除对所述功率器件的输出功率的限制。
在本实施例提供的技术方案中，车辆定时获取各个热敏元件检测到的温度值；车辆处于堵转运行状态下，比较温度差值是否小于第四温度阈值(预设温差恢复阈值)；若温度差值小于第四温度阈值，表明车辆电机驱动器的功率器件处于正常工作，冷却液流量正常或者功率器件温度较低，虽然流量异常，但是可以正常使用。但是如果触发了NTC保护，即流量异常，通常温度下降很慢，即达到恢复策略一般是流量恢复正常。解除对功率器件的输出功率的限制；满足车辆正常运行的需求。
上述实施例中，所述热敏元件为3个以上。
在本实施例中，传统获取功率器件温度的方式为在冷却液水道中放置温度传感器，与功率器件上的热敏元件配合获取功率器件的温度。而在本申请中，则直接通过热敏元件获取功率器件的温度，原理是依据热敏元件电阻的变化。热敏元件自身即是温度传感器，直接获取功率器件的温度值；并且热敏元件为3个以上，更加准确获取功率器件不同位置的温度值。
上述实施例中，至少2个热敏元件的布置在位置相对较远的功率器件附近。
在本实施例中，将至少2个热敏元件布置在位置相对较远的功率器件附近。例如，若有3个热敏元件，则可以将其中两个热敏元件布置在功率器件的一边，将另外一个热敏元件布置在功率器件的另一边；还可以是将两个热敏元件布置在功率器件的两边，另外一个热敏元件布置在功率器件的中间；因此热敏元件检测到功率器件的温度值更加准确。
本发明还提供一种电机控制装置，所述装置包括存储器、处理器以及存储在所述存储器并可在所述处理器上运行的车用功率器件的保护程序，所述车用功率器件的保护程序被所述处理器执行时实现如上所述的车用功率器件的保护方法的各个步骤。
本发明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存储有车用功率器件的保护程序，所述车用功率器件的保护程序被处理器执行时实现如上所述的车用功率器件的保护方法的各个步骤。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
应当注意的是，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的部件或步骤。位于部件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的部件。本发明可以借助于包括有若干不同部件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种车用功率器件的保护方法，包括功率器件，定位于功率器件附近的热敏元件，其特征在于，所述车用功率器件的保护方法包括以下步骤：
定时获取两个以上热敏元件检测到的温度值；
比较在同一时刻不同的所述热敏元件检测的温度值，并确定最大温度值；
预设第一温度阈值；
比较所述最大温度值与第一温度阈值，若所述最大温度值超出所述第一温度阈值，则降低所述功率器件的功率。
2.如权利要求1所述的车用功率器件的保护方法，其特征在于，所述的比较在同一时刻不同的所述热敏元件检测的温度值，还包括确定最小温度值，并计算所述最大温度值与所述最小温度值之间的温度差值；
预设第二温度阈值；
比较所述温度差值与所述第二温度阈值，若所述温度差值超出所述第二温度阈值，则降低所述功率器件的功率。
3.如权利要求1或2所述的车用功率器件的保护方法，其特征在于，
预设第三温度阈值；
比较所述最大温度值与所述第三温度阈值，若所述最大温度值小于所述第三温度阈值，则解除对所述功率器件的输出功率的限制。
4.如权利要求3所述的车用功率器件的保护方法，其特征在于，
预设第四温度阈值；
比较所述温度差值与所述第四温度阈值，若所述温度差值小于所述第四温度阈值，则解除对所述功率器件的输出功率的限制。
5.如权利要求3所述的车用功率器件的保护方法，其特征在于，所述第三温度阈值小于所述第一温度阈值。
6.如权利要求4所述的车用功率器件的保护方法，其特征在于，所述第四温度阈值小于所述第二温度阈值。
7.如权利要求1所述的车用功率器件的保护方法，其特征在于，所述热敏元件为3个及以上。
8.如权利要求7所述的车用功率器件的保护方法，其特征在于，至少2个热敏元件的布置在位置相对较远的功率器件附近。
9.一种电机控制装置，其特征在于，所述装置包括存储器、处理器以及存储在所述存储器并可在所述处理器上运行的车用功率器件的保护程序，所述车用功率器件的保护程序被所述处理器执行时实现如权利要求1-8任一项所述的车用功率器件的保护方法的各个步骤。
10.一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存储有车用功率器件的保护程序，所述车用功率器件的保护程序被处理器执行时实现如权利要求1-8任一项所述的车用功率器件的保护方法的各个步骤。
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