CN113547918A - 保护车辆中的逆变器免受过压影响的系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及保护车辆中的逆变器免受过压影响的系统及方法。所述系统包括：第一逆变器，其具有开关元件，并且将能量储存装置的能量转换为交流电；第一电机，其通过接收转换后的交流电而驱动；第二逆变器，其与第一逆变器并联连接，包括开关元件，并且将能量储存装置的能量转换为交流电；第二电机，其通过接收转换后的交流电而驱动；第一电容，其并联连接在第一逆变器与能量储存装置之间，并且在再生制动过程中储存第一电机的电能；以及控制器，当第一电容的电压等于或大于预定的电压时，所述控制器断开连接能量储存装置与电机的继电器，并且响应于第一电流指令和第二电流指令来操作逆变器中的开关元件。

Description

保护车辆中的逆变器免受过压影响的系统及方法
技术领域
本发明涉及一种保护车辆中的逆变器免受过压影响的系统及方法。
背景技术
为了应对近来的空气污染和石油耗尽危机，正在积极开发关于利用电能作为车辆的动力的环保车辆的技术。环保车辆包括混合动力电动车辆、燃料电池电动车辆以及电动车辆。
如相关技术的图1所示，具有前轮上的断路器(disconnector)和两个驱动电机的电动车辆包括用于驱动两个电机的两个逆变器系统。在这样的电动车辆中，当断路器释放时，电机与驱动系统之间的连接释放，并且前轮电机处于空载状态。具体地，随着前轮电机发散(diverge)而产生的前轮电机的电能过多地流向与前轮逆变器并联的电容(未示出)，因此，前轮逆变器系统中设计的电容两端的直流(DC)链路电压迅速增加。结果，由于过压而对逆变器造成损坏。因此，需要开发一种能够防止由于过压而对逆变器造成损坏的技术。
以上作为背景技术的描述仅用于增强对本发明的背景的理解，并且不应当接受为承认所述描述与对于本领域技术人员已知的现有技术相对应。
发明内容
本发明提供了一种保护车辆中的逆变器免受过压影响的系统及方法，所述系统及方法防止车辆中的逆变器由于过压而受到损坏。
根据本发明的一方面，一种保护车辆中的逆变器免受过压影响的系统可以包括：第一逆变器，其具有多个开关元件，并且配置为将从能量储存装置提供的能量转换为交流(AC)电；第一电机，其配置为通过接收由第一逆变器转换的交流电而驱动；第二逆变器，其与第一逆变器并联连接，包括多个开关元件，并且配置为将从能量储存装置提供的能量转换为交流电；第二电机，其配置为通过接收由第二逆变器转换的交流电而驱动；第一电容，其并联连接在第一逆变器与能量储存装置之间，并且配置为在再生制动过程中储存第一电机的电能；以及控制器，其配置为当由电压传感器测量的第一电容的电压等于或大于预定的第一电压时，断开连接能量储存装置与电机的继电器，并且响应于使得向每个电机施加零矢量的第一电流指令1_Id*和1_Iq*以及使得在每个电机中生成零扭矩的第二电流指令2_Id*和2_Iq*来操作第一逆变器和第二逆变器中的开关元件，所述电流指令是预先存储的。
所述控制器可以配置为当由所述电压传感器测量的第一电容的电压等于或大于预定的第一电压时，断开连接能量储存装置与第一电机的继电器，可以响应于第一电流指令1_Id*和1_Iq*来操作第一逆变器中的开关元件，并且可以响应于第二电流指令2_Id*和2_Iq*来操作第二逆变器中的开关元件。
所述系统可以进一步包括：第二电容，其并联连接在第二逆变器与能量储存装置之间，并且配置为在再生制动过程中储存第二电机的电能。所述控制器可以配置为：当由所述电压传感器测量的第二电容的电压等于或大于预定的第一电压时，断开连接能量储存装置与第二电机的继电器，响应于第二电流指令2_Id*和2_Iq*来操作第一逆变器中的开关元件，并且响应于第一电流指令1_Id*和1_Iq*来操作第二逆变器中的开关元件。
所述第一逆变器可以包括：第一支路，其具有第一开关元件和位于所述第一开关元件的下端的第二开关元件；第二支路，其具有第三开关元件和位于所述第三开关元件的下端的第四开关元件；第三支路，其具有第五开关元件和位于所述第五开关元件的下端的第六开关元件，并且所述第一支路、所述第二支路和所述第三支路的输出端可以连接至第一电机的每一相。所述第二逆变器可以包括：第四支路，其具有第七开关元件和位于所述第七开关元件的下端的第八开关元件；第五支路，其具有第九开关元件和位于所述第九开关元件的下端的第十开关元件；第六支路，其具有第十一开关元件和位于所述第十一开关元件的下端的第十二开关元件，所述第四支路、所述第五支路和所述第六支路的输出端可以连接至第二电机的每一相。
当驱动多个开关元件时，第一电流指令1_Id*和1_Iq*可以使第一开关元件、第三开关元件和第五开关元件或第七开关元件、第九开关元件和第十一开关元件导通，因此，在第一电机或第二电机的驱动过程中，可以向第一电机或第二电机施加零矢量，从而使得在第一电机或第二电机中生成负扭矩。当驱动第一逆变器或第二逆变器中的多个开关元件时，第二电流指令2_Id*和2_Iq*可以使得在第一电机或第二电机中生成零扭矩。
所述控制器可以包括：存储器、过压检测器、电流控制器以及开关元件控制器；所述存储器配置为存储第一电流指令(1_Id*或1_Iq*)映射和第二电流指令(2_Id*或2_Iq*)映射，所述第一电流指令映射使得在每个电机的驱动过程中向每个电机施加零矢量，从而能够在每个电机中生成负扭矩，所述第二电流指令映射使得在每个电机中生成零扭矩；所述过压检测器配置为确定由电压传感器测量的每个电容两端的电压是否等于或大于第一电压；所述电流控制器配置为生成第一电压指令1_Vd*和1_Vq*以及第二电压指令2_Vd*和2_Vq*，以使从每个电机反馈的d轴电流Id和q轴电流Iq能够遵循存储在存储器中的第一d轴电流指令1_Id*、第一q轴电流指令1_Iq*、第二d轴电流指令2_Id*和第二q轴电流指令2_Iq*；所述开关元件控制器配置为响应于生成的第一电压指令和第二电压指令来操作第一逆变器和第二逆变器中的开关元件。
当测量的第一电容两端的电压等于或大于第一电压时，所述控制器可以配置为：断开继电器，使从第一逆变器提供给第一电机的电流遵循所述第一电流指令，并且使从第二逆变器提供给第二电机的电流遵循所述第二电流指令，或者使从第一逆变器提供给第一电机的电流遵循所述第二电流指令，并且使从第二逆变器提供给第二电机的电流遵循所述第一电流指令。
当测量的第一电容两端的电压等于或大于第一电压时，所述控制器可以配置为断开继电器，将第一电容的电压放电至预定的第二电压，然后将第一电容的电压保持在基于第二电压的误差范围内。所述控制器可以配置为：当测量的第一电容两端的电压降低到基于第二电压的误差范围以下时，通过再生制动增大第一电容的电压，当第一电容两端的电压超过基于第二电压的误差范围时，通过第一电机和第二电机的驱动使第一电容的电压放电。
响应于确定出由电压传感器测量的第一电容的电压等于或大于预定的第一电压，所述控制器可以配置为在断开连接能量储存装置与第一电机的继电器的同时，导通第一开关元件、第三开关元件和第五开关元件，或者导通第二开关元件、第四开关元件和第六开关元件，并且可以配置为响应于第二电流指令2_Id*和2_Iq*来操作第二逆变器中的开关元件。
响应于确定出由电压传感器测量的第二电容的电压等于或大于预定的第一电压，所述控制器可以配置为在断开连接能量储存装置与第二电机的继电器的同时，导通第七开关元件、第九开关元件和第十一开关元件，或者导通第八开关元件、第十开关元件和第十二开关元件，并且可以配置为响应于第一电流指令1_Id*和1_Iq*来操作第一逆变器中的开关元件。
根据本发明的一方面，一种保护车辆中的逆变器免受过压影响的方法可以包括：确定由电压传感器测量的第一电容两端的电压是否等于或大于第一电压；当第一电容两端的电压等于或大于第一电压时，断开连接能量储存装置与电机的继电器；响应于使得向每个电机施加零矢量的第一电流指令1_Id*和1_Iq*以及使得在每个电机中生成零扭矩的第二电流指令2_Id*和2_Iq*来操作第一逆变器和第二逆变器中的开关元件。
在确定由电压传感器测量的第一电容两端的电压是否等于或大于第一电压之前，所述方法可以包括：将第一电流指令(1_Id*或1_Iq*)映射和第二电流指令(2_Id*或2_Iq*)映射存储在存储器中，所述第一电流指令映射使得向每个电机施加零矢量，所述第二电流指令映射使得在每个电机中生成零扭矩。
响应于使得向每个电机施加零矢量的第一电流指令1_Id*和1_Iq*以及使得在每个电机中生成零扭矩的第二电流指令2_Id*和2_Iq*来操作第一逆变器第二逆变器中的开关元件可以包括：生成第一电压指令1_Vd*和1_Vq*以及第二电压指令2_Vd*和2_Vq*，以使电流控制器中从每个电机反馈的d轴电流Id和q轴电流Iq能够遵循存储在存储器中的第一d轴电流指令1_Id*、第一q轴电流指令1_Iq*、第二d轴电流指令2_Id*和第二q轴电流指令2_Iq*；响应于生成的第一电压指令和第二电压指令来操作第一逆变器和第二逆变器中的开关元件。
当第一电容两端的电压等于或大于第一电压时，在断开连接能量储存装置与电机的继电器之后，所述方法可以包括：将第一电容器的电压放电到预定的第二电压；由开关元件控制器将第一电容的电压保持在基于第二电压的误差范围内。
在将第一电容的电压保持在基于第二电压的误差范围内时，所述控制器可以配置为：当第一电容两端的电压降低到基于第二电压的误差范围以下时，通过再生制动增大第一电容的电压，当第一电容两端的电压超过基于第二电压的误差范围时，通过第一电机和第二电机的驱动而使第一电容的电压放电。
当第一电容两端的电压等于或大于第一电压时，在断开连接能量储存装置与电机的继电器之后，所述方法可以包括：由控制器导通第一开关元件、第三开关元件和第五开关元件，或者导通第二开关元件、第四开关元件和第六开关元件；响应于第二电流指令2_Id*和2_Iq*来操作第二逆变器中的开关元件。
根据本发明，能够防止车辆中的逆变器受到过压影响。此外，通过将逆变器系统中的直流链路端子电压(例如，电容两端的电压)保持在恒定电压，并将相应的电压提供给车辆中的其他电气组件，能够增加其他电气组件的驱动时间。
附图说明
通过随后结合附图所呈现的具体描述，将更为清楚地理解本发明的以上和其它方面、特征以及优点，其中：
图1为示意性地示出根据相关技术的包括两个驱动电机的电动车辆的示意图；
图2为示意性示出根据本发明的示例性实施方案的保护车辆中的逆变器免受过压影响的系统的示意图；
图3为示出在故障发生之前，根据本发明的示例性实施方案的保护车辆中的逆变器免受过压影响的系统的示意图；
图4为示出当根据本发明的示例性实施方案的保护车辆中的逆变器免受过压影响的系统中发生故障时继电器断开的情况的示意图；
图5为示出在根据本发明的示例性实施方案的保护车辆中的逆变器免受过压影响的系统中发生故障之后第一电容的电压放电的情况的示意图；
图6为示出在根据本发明的实施方案的保护车辆中的逆变器免受过压影响的系统中，将第一电容两端的电压保持在恒定电压的情况的示意图；
图7为示出根据本发明的示例性实施方案的保护车辆中的逆变器免受过压影响的系统的操作的示意图；
图8为示出根据本发明的示例性实施方案的保护车辆中的逆变器免受过压影响的方法的流程图；以及
图9为示出根据本发明的示例性实施方案的保护车辆中的逆变器免受过压影响的方法的详细流程图。
具体实施方式
应当理解，本文所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语一般包括机动车辆，例如包括运动型多用途车辆(SUV)、大客车、大货车、各种商用车辆的乘用汽车，包括各种舟艇、船舶的船只，航空器等等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、插电式混合动力电动车辆、氢动力车辆以及其它替代性燃料车辆(例如源于非化石的能源的燃料)。正如本文中所提到的，混合动力车辆是具有两种或更多动力源的车辆，例如汽油动力和电力动力两者的车辆。
尽管示例性实施方案描述为利用多个单元来执行示例性过程，但是应当理解，示例性过程也可以由一个或更多个模块执行。另外，应当理解，术语控制器/控制单元表示包括存储器和处理器的硬件装置，并且具体编程为执行本文中描述的过程。所述存储器配置为存储模块，并且所述处理器具体配置为运行所述模块以执行以下进一步描述的一个或更多个过程。
本文所使用的术语仅为了描述具体实施方案的目的，并不旨在限制本发明。正如本文所使用的，单数形式“一”、“一个”和“所述”旨在也包括复数形式，除非上下文另有明确指示。应当进一步理解，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，指明存在所述特征、数值、步骤、操作、元件和/或组件，但是不排除存在或添加一种或多种其他的特征、数值、步骤、操作、元件、组件和/或其群体。正如本文所述的，术语“和/或”包括一种或更多种相关列举项的任何和所有组合。
除非特别声明或者从上下文显而易见的，本文所使用的术语“约”理解为在本领域的正常公差范围内，例如在2个平均值的标准差内。“约”可以理解为在指定值的10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％、1％、0.5％、0.1％、0.05％或0.01％之内。除非通过上下文是清楚的，否则本文提供的所有数值通过术语“约”进行修饰。
下文中，将参考附图描述根据本发明的示例性实施方案的保护车辆中的逆变器免受过压影响的系统及方法。
根据本发明的保护车辆中的逆变器免受过压影响的系统可以包括前轮上的断路器和两个驱动电机，并且可以保护包括用于驱动两个电机的两个逆变器系统的电动车辆中的逆变器免受过压影响。如图2所示，根据本发明的保护车辆中的逆变器免受过压影响的系统可以包括能量储存装置100、第一逆变器200、第二逆变器300、控制器400、第一电容500、第二电容600、第一电机700、第二电机800、继电器900、电压传感器910、旋转角度传感器920以及电流传感器930。
能量储存装置100可以配置为输出直流电，作为储存用于以直流形式驱动第一电机700和第二电机800的电能的元件，例如，电池。第一电容500可以连接到能量储存装置100的两端，并且可以并联连接在第一逆变器200与随后描述的能量储存装置100之间。具体地，第一电机700的电能可以在再生制动过程中储存在第一电容500中，以形成DC链路电压Vdc。DC链路电压可以是第一逆变器200的输入电压。
第二电容600可以连接到能量储存装置100的两端，并且可以并联连接在第二逆变器300与随后描述的能量储存装置100之间。具体地，第二电机800的电能可以在再生制动过程中储存在第二电容600中，以形成DC链路电压Vdc。DC链路电压可以是第二逆变器300的输入电压。
第一逆变器200可以包括多个开关元件，可以通过从控制器400提供的脉冲宽度调制信号来调节多个开关元件的导通/断开状态，并且第一逆变器200可以将从能量储存装置100提供的直流电转换为用于驱动第一电机700的交流电。具体地，第一逆变器200可以包括第一支路210、第二支路220以及第三支路230；第一支路210具有第一开关元件S1和布置在第一开关元件S1的下端的第二开关元件S2；第二支路220具有第三开关元件S3和布置在第三开关元件S3的下端的第四开关元件S4；第三支路230具有第五开关元件S5和布置在第五开关元件S5的下端的第六开关元件S6。逆变器200的切换可以理解为指的是从逆变器输出的三相电压的切换。另外，第一支路210、第二支路220和第三支路230的输出端可以连接到第一电机700的每一相。
第二逆变器300可以包括多个开关元件，可以通过从控制器400提供的脉冲宽度调制信号来调节多个开关元件的导通/断开状态，并且第二逆变器300可以配置为将从能量储存装置100提供的直流电转换为用于驱动第二电机800的交流电。第二逆变器300可以包括：第四支路310、第五支路320以及第六支路330；第四支路310具有第七开关元件S7和布置在第七开关元件S7的下端的第八开关元件S8；第五支路320具有第九开关元件S9和布置在第九开关元件S9的下端的第十开关元件S10；第六支路330具有第十一开关元件S11和布置在第十一开关元件S11的下端的第十二开关元件S12。具体地，第四支路310、第五支路320和第六支路330的输出端可以连接到第二电机800的每一相。
第一电机700可以通过接收由第一逆变器200转换的交流电而驱动，并且可以采用本领域中已知的各种类型的电机作为第一电机700。在环保车辆中，电机可以指向车辆的驱动轮提供旋转力的驱动电机。另外，第二电机800可以通过接收由第二逆变器300转换的交流电而驱动，并且可以采用本领域中已知的各种类型的电机作为第二电机800。
电压传感器910可以配置为测量第一电容500或第二电容600两端的电压(例如，DC链路电压：Vdc)，关于测量出的电容两端的电压的信息可以发送到控制器400，并且可以用于确定是否已发生过压。
旋转角度传感器920可以配置为检测第一电机700和第二电机800的每一个的转子的位置，即，检测每个电机的转子的旋转角度，并检测每个电机的转子的角度，并持续地输出包括关于检测到的转子的旋转角度的信息的旋转角度检测信号。根据示例性实施方案，旋转角度传感器920可以实现为旋转变压器等。
电流传感器930可以配置为测量从第一逆变器200输入到第一电机700的相的电流以及从第二逆变器300输入到第二电机800的相的电流。根据示例性实施方案，当第一电机700和第二电机800的每一个是具有a相、b相和c相的三相电机时，可以设置两个或更多个电流传感器930，以测量输入到a相、b相和c相中的至少两个相的电流。
控制器400可以配置为执行脉冲宽度调制方法的控制，以适当地调节第一逆变器200和第二逆变器300的开关元件S1至S12的占空周期(duty cycle)(例如，占空比(dutyratio))，以将第一电机700和第二电机800的每一个的扭矩调节到期望值(例如，扭矩指令)。对于该控制，当由电压传感器910测量的第一电容500两端的电压等于或大于预定的第一电压时，控制器400可以配置为操作第一逆变器200和第二逆变器300中的开关元件S1-S12，使得第一电机700和第二电机800的每一个可以输出对应于从外部输入的每个电机的扭矩指令值(例如，通过每个电机获得的扭矩目标值)的值。
具体地，控制器400可以包括：存储器410、过压检测器420、电流控制器430以及开关元件控制器440；所述存储器410配置为存储第一电流指令(1_Id*或1_Iq*)映射和第二电流指令(2_Id*或2_Iq*)映射，所述第一电流指令映射使得在每个电机的驱动过程中向每个电机施加零矢量，从而能够在每个电机中生成负扭矩，所述第二电流指令映射使得在每个电机中生成零扭矩；所述过压检测器420配置为确定电压传感器测量的每个电容两端的电压是否等于或大于第一电压；所述电流控制器430配置为生成第一电压指令1_Vd*和1_Vq*以及第二电压指令2_Vd*和2_Vq*，以使从每个电机反馈的d轴电流Id和q轴电流Iq能够遵循存储在存储器410中的第一d轴电流指令1_Id*、第一q轴电流指令1_Iq*、第二d轴电流指令2_Id*和第二q轴电流指令2_Iq*；所述开关元件控制器440配置为响应于生成的第一电压指令和第二电压指令来操作第一逆变器和第二逆变器中的开关元件。
具体地，存储在存储器410中的第一电流指令1_Id*和1_Iq*是这样的电流指令值：当多个开关元件由控制器400驱动时，通过导通第一开关元件S1、第三开关元件S3和第五开关元件S5或导通第七开关元件S7、第九开关元件S9和第十一开关元件S11，在第一电机700或第二电机800的驱动过程中，向第一电机700或第二电机800施加零矢量，从而能够在第一电机700或第二电机800中生成负扭矩。第一电流指令值可以是特征电流值，以使得在每个电机的驱动过程中，能够向每个电机施加零矢量，并且电流指令值可以对于每个电机具有不同的值。
另外，第一电流指令1_Id*和1_Iq*可以是这样的电流指令：当多个开关元件由控制器400驱动时，通过导通第二开关元件S2、第四开关元件S4和第六开关元件S6或导通第八开关元件S8、第十开关元件S10和第十二开关元件S12，在第一电机700或第二电机800的驱动过程中向第一电机700或第二电机800施加零矢量，从而能够在第一电机700或第二电机800中生成负扭矩。
换句话说，存储在存储器410中的第一电流指令1_Id*和1_Iq*是这样的指令值：在电机的驱动过程中向电机施加零矢量，从而能够在电机中生成负扭矩。当操作逆变器的开关元件以使输入到电机的电流能够遵循对应的电流指令时，在电机的驱动过程中，在电机中可以生成负扭矩。
另外，存储在存储器410中的第二电流指令2_Id*和2_Iq*是这样的电流指令值：当第一逆变器200或第二逆变器300中的开关元件由控制器400驱动时，使得在第一电机700或第二电机800中生成零扭矩。根据示例性实施方案，第二d轴电流指令2_Id*可以是-10A，并且第二q轴电流指令2_Iq*可以是0A。以这种方式，响应于第二d轴电流指令2_Id*为-10A并且第二q轴电流指令2_Iq*为0A的指令，当可以驱动第一逆变器200或第二逆变器300中的开关元件时，可以在第一电机700或第二电机800中生成零扭矩。
换句话说，存储在存储器410中的第二电流指令2_Id*和2_Iq*是使得在电机中生成零扭矩的指令值。当操作逆变器的开关元件以使输入到电机的电流能够遵循第二电流指令时，在电机中可以生成零扭矩。另外，控制器400可以进一步包括坐标转换单元，所述坐标转换单元配置为将2相坐标转换为3相坐标或将3相坐标转换为2相坐标。根据示例性实施方案，当第一电机700和第二电机800是具有a相、b相和c相的三相电机时，坐标转换单元可以配置为将d轴电流Id和q轴电流Iq转换为a相、b相和c相的三相电流Ia、Ib和Ic，或可以配置为将a相、b相和c相的三相电流Ia、Ib和Ic转换为d轴电流Id和q轴电流Iq。将两相坐标转换成三相坐标或将三相坐标转换成两相坐标是公知的技术，将省略其详细描述。
下文中，将参考图3至图7描述根据本发明的保护车辆中的逆变器免受过压影响的系统的工作原理。如图3所示，在故障没有发生的正常状态下，在再生制动过程中，第一电机700的电能可以充入第一电容500，以增大第一电容500的电压。此时，电压传感器910可以配置为测量第一电容500两端的电压，并将测量的第一电容500两端的电压发送到控制器400，控制器400可以配置为确定第一电容500的电压是否等于或大于预定的第一电压。具体地，第一电压是由实验值提取的值，并且可以大小能够损坏逆变器中包括的开关元件的电压。
同时，在图3和先前的描述中，主要描述了第一电机700、第一逆变器200和第一电容500，但是，本发明也可以通过第二电机800、第二逆变器300和第二电容600来驱动。换句话说，在故障没有发生的正常状态下，在再生制动过程中，第二电机800的电能可以充入第二电容600，以增大第二电容器600的电压。此时，电压传感器910可以配置为测量第二电容器600两端的电压，并且将测量的第二电容600两端的电压发送到控制器400，控制器400可以配置为确定第二电容600的电压是否等于或大于预定的第一电压。
响应于确定出由电压传感器910测量的第一电容器500的电压等于或大于第一电压，如图4所示，控制器400可以配置为断开连接能量储存装置100与第一电机700的继电器900。同时，如图4所示，在断开连接能量储存装置100与第一电机700的继电器900之后，第一电容500的电压应当由控制器400放电，以防止损坏第一逆变器200中的开关元件。然而，第一电容500的电压可以由控制器400根据本发明通过响应于预先存储在存储器中的使得能够向每个电机施加零矢量的第一电流指令1_Id*和1_Iq*以及使得能够在每个电机中生成零扭矩的第二电流指令2_Id*和2_Iq*来操作第一逆变器200和第二逆变器300中的开关元件而进行放电。
具体地，当由电压传感器910测量的第一电容500的电压等于或大于预定的第一电压时，控制器400可以配置为通过断开连接能量储存装置100与第一电机700的继电器900、响应于第一电流指令1_Id*和1_Iq*来操作第一逆变器中的开关元件、并且响应于第二电流指令2_Id*和2_Iq*来操作第二逆变器中的开关元件，使第一电容500的电压放电。
同时，如图4所示，在继电器900断开并且第一电容500的电压放电的过程中，在惯性滑行或下坡行驶过程中，第一电容500的电压可能会由于第一电机700的反电动势而迅速增大，由此逆变器可能由于产生的过压而损坏。因此，在第一电容500的电压放电的同时，在惯性滑行或下坡行驶过程中，需要抑制电机的反电动势的产生。
在本发明中，在第一电机700的驱动过程中，可以向第一电机700施加零矢量，以在第一电机700中生成负扭矩。因此，通过响应于能够防止在第一电机700中生成反电动势的第一电流指令1_Id*和1_Iq*来驱动第一逆变器中的开关元件，可以防止第一电机700的反电动势产生。另外，通过响应于能够使得在第二电机800中生成零扭矩的第二电流指令2_Id*和2_Iq*来驱动第二逆变器中的开关元件，可以使第一电容500的电压放电。
换句话说，当由电压传感器910测量的第一电容500两端的电压等于或大于第一电压时，控制器400可以配置为断开继电器900，使得从第一逆变器200提供给第一电机700的电流遵循第一电流指令，并使得从第二逆变器200提供给第二电机800的电流遵循第二电流指令，从而在使第一电容的电压放电的同时抑制电机的反电动势的产生。
根据另一个示例性实施方案，当由电压传感器910测量的第二电容600的电压等于或大于预定的第一电压时，控制器400可以配置为断开连接能量储存装置100与第二电机800的继电器，响应于第二电流指令2_Id*和2_Iq*来操作第一逆变器200中的开关元件，并且响应于第一电流指令1_Id*和1_Iq*来操作第二逆变器中的开关元件。
总之，如图4所示，当测量的第一电容500两端的电压等于或大于第一电压时，控制器400可以配置为断开继电器900，使从第一逆变器200提供给第一电机700的电流遵循第一电流指令，并且使从第二逆变器300提供给第二电机800的电流遵循第二电流指令，或者使从第一逆变器200提供给第一电机700的电流遵循第二电流指令，并且使从第二逆变器300提供给第二电机800的电流遵循第一电流指令，从而使处于过压状态的电容的电压放电的同时抑制电机的反电动势的产生。
同时，当由电压传感器910测量的第一电容500两端的电压等于或大于第一电压时，如图4所示，控制器400可以配置为断开继电器900，使从第一逆变器200提供给第一电机700的电流遵循第一电流指令，并且使从第二逆变器300提供给第二电机800的电流遵循第二电流指令，从而使第一电容500的电压放电至预定的第二电压，并且允许第一电容500的电压放电至第二电压。接下来，可以将第一电容500的电压放电到第二电压，然后，如图6所示，控制器400可以配置为将第一电容500的电压保持在基于第二参考电压的误差范围内。
具体地，响应于确定出测量的第一电容500两端的电压降低到基于第二电压的误差范围以下，控制器400可以配置为通过再生制动来增大第一电容500的电压，并且响应于确定出第一电容500两端的电压超过基于第二电压的误差范围，控制器400可以配置为通过第一电机700和第二电机800的驱动使第一电容500的电压放电，从而将第一电容的电压保持在基于第二电压的误差范围内。
同时，根据另一个示例性实施方案，当由电压传感器910测量的第一电容500的电压等于或大于第一电压时，控制器400可以配置为在断开连接能量储存装置100与第一电机700的继电器900的同时，导通第一开关元件S1、第三开关元件S3和第五开关元件S5，或者可以配置为在导通第二开关元件S2、第四开关元件S4和第六开关元件S6的同时，响应于第二电流指令来操作第二逆变器中的开关元件。
如上所述，在本发明中，控制器400可以配置为导通第一开关元件S1、第三开关元件S3和第五开关元件S5，或者可以配置为导通第二开关元件S2、第四开关元件S4和第六开关元件S6，使得可以在第一电机700的驱动过程中向第一电机700施加零矢量，以使得能够在第一电机700中生成负扭矩，从而防止第一电机700中的反电动势的产生，并且通过响应于使得能够在第二电动机800中生成零扭矩的第二电流指令来驱动第二逆变器中的开关元件，从而使第一电容500的电压放电。
相反，当由电压传感器910测量的第二电容600的电压等于或大于预定的第一电压时，控制器400可以配置为：在断开继电器900的同时，导通第七开关元件S7、第九开关元件S9和第十一开关元件S11，或者可以配置为导通第八开关元件S8、第十开关元件S10和第十二开关元件S12，并且可以配置为响应于第一电流指令来操作第一逆变器200中的开关元件。
同时，尽管在附图中未详细示出，但是车辆中包括的多个电气组件可以以电路方式连接至能量储存装置100，并且该电气组件可以通过从能量储存装置100接收电力而驱动。如图4所示，在继电器900断开的情况下，多个电气元件具有与能量储存装置100的电路连接断开的问题，因此，无法供应电力，从而增加了发生安全事故的风险。
在本发明中，为了解决上述问题，在继电器如图4所示断开的情况下，控制器400可以配置为根据上述方法，在将第一电容500的电压放电至第二电压的同时，将第一电容500的电压保持在基于第二电压的误差范围内，从而通过将储存在第一电容500中的能量提供给车辆中的多个电气组件来增加对应的电气组件的驱动时间，并且防止安全事故的发生。
在参考图7进行的根据本发明的示例性实施方案的保护车辆中的逆变器免受过压影响的系统的描述中，当第一电容的电压升高并变成等于或大于第一电压(如区间A)时，控制器可以配置为断开连接能量储存装置与电机的继电器，可以配置为通过响应于第一电流指令操作第一逆变器中的开关元件来驱动第一电机，并且可以配置为通过响应于第二电流指令操作第二逆变器中的开关元件来驱动第二电机，从而使第一电容的电压放电(如区间B)。另外，控制器400可以配置为使第一电容器的电压放电，但是当第一电容的电压达到第二电压时，控制器400可以配置为将第一电容的电压保持在基于第二电压的误差范围内(如区间C)。
图8为示出根据本发明的示例性实施方案的保护车辆中的逆变器免受过压影响的方法的流程图，图9为示出根据本发明的示例性实施方案的保护车辆中的逆变器免受过压影响的方法的详细流程图。
如图8所示，根据本发明的示例性实施方案的保护车辆中的逆变器免受过压影响的方法可以包括：确定由电压传感器测量的第一电容两端的电压是否等于或大于第一电压；当第一电容两端的电压等于或大于第一电压时，断开连接能量储存装置与电机的继电器；响应于使得向每个电机施加零矢量的第一电流指令1_Id*和1_Iq*以及使得在每个电机中生成零扭矩的第二电流指令2_Id*和2_Iq*来操作第一逆变器和第二逆变器中的开关元件。
另外，在确定由电压传感器测量的第一电容两端的电压是否等于或大于第一电压之前，所述方法可以进一步包括：将使得向每个电机施加零矢量的第一电流指令(1_Id*或1_Iq*)映射以及使得在每个电机中生成零扭矩的第二电流指令(2_Id*或2_Iq*)映射存储在存储器中。
同时，如图9所示，响应于使得向每个电机施加零矢量的第一电流指令1_Id*和1_Iq*以及使得在每个电机中生成零扭矩的第二电流指令2_Id*和2_Iq*来操作第一逆变器和第二逆变器中的开关元件可以包括：生成第一电压指令1_Vd*和1_Vq*以及第二电压指令2_Vd*和2_Vq*，以使电流控制器中从每个电机反馈的d轴电流Id和q轴电流Iq能够遵循存储在存储器中的第一d轴电流指令1_Id*和第一q轴电流指令1_Iq*以及第二d轴电流指令2_Id*和第二q轴电流指令；响应于在开关元件控制器中生成的第一电压指令和第二电压指令来操作第一逆变器和第二逆变器中的开关元件。
同时，当第一电容两端的电压等于或大于第一电压时，在断开连接能量储存装置与电机的继电器之后，所述方法可以进一步包括：使第一电容的电压放电到预定的第二电压；将第一电容的电压保持在基于第二电压的误差范围内。
具体地，在将第一电容的电压保持在基于第二电压的误差范围内时，所述控制器可以配置为：当第一电容两端的电压降低到基于第二电压的误差范围以下时，通过再生制动来增大第一电容的电压，当第一电容两端的电压超过基于第二电压的误差范围时，通过第一电机和第二电机的驱动使第一电容的电压放电。
同时，根据另一个示例性实施方案，当第一电容两端的电压等于或大于第一电压时，在断开连接能量储存装置与电机的继电器之后，所述方法可以进一步包括：通过控制器导通第一开关元件、第三开关元件和第五开关元件，或导通第二开关元件、第四开关元件和第六开关元件，并且响应于第二电流指令2_Id*和2_Iq*来操作第二逆变器中的开关元件。
同时，保护车辆中的逆变器免受过压影响的方法的每个操作的详细技术特征与上述保护车辆中的逆变器免受过压影响的系统的详细配置的技术特征相同，因此，将省略其详细描述。

Claims (18)

1.一种保护车辆中的逆变器免受过压影响的系统，其包括：
第一逆变器，其包括多个开关元件，并且配置为将从能量储存装置提供的能量转换为交流电；
第一电机，其配置为通过接收由第一逆变器转换的交流电而驱动；
第二逆变器，其与第一逆变器并联连接，包括多个开关元件，并且配置为将从能量储存装置提供的能量转换为交流电；
第二电机，其配置为通过接收由第二逆变器转换的交流电而驱动；
第一电容，其并联连接在第一逆变器与能量储存装置之间，并且配置为在再生制动过程中储存第一电机的电能；以及
控制器，其配置为响应于确定出由电压传感器测量的第一电容的电压等于或大于预定的第一电压而断开连接能量储存装置与电机的继电器，并且配置为响应于使得向每个电机施加零矢量的第一电流指令1_Id*和1_Iq*以及使得在每个电机中生成零扭矩的第二电流指令2_Id*和2_Iq*来操作第一逆变器和第二逆变器中的开关元件，所述第一电流指令1_Id*和1_Iq*和所述第二电流指令2_Id*和2_Iq*是预先存储的。
2.根据权利要求1所述的保护车辆中的逆变器免受过压影响的系统，其中，所述控制器配置为：当由电压传感器测量的第一电容的电压等于或大于预定的第一电压时，断开连接能量储存装置与第一电机的继电器，响应于第一电流指令1_Id*和1_Iq*来操作第一逆变器中的开关元件，并且响应于第二电流指令2_Id*和2_Iq*来操作第二逆变器中的开关元件。
3.根据权利要求1所述的保护车辆中的逆变器免受过压影响的系统，其进一步包括：
第二电容，其并联连接在第二逆变器与能量储存装置之间，并且配置为在再生制动过程中储存第二电机的电能；
其中，所述控制器配置为：响应于确定出由电压传感器测量的第二电容的电压等于或大于预定的第一电压，断开连接能量储存装置与第二电机的继电器，响应于第二电流指令2_Id*和2_Iq*来操作第一逆变器中的开关元件，并且响应于第一电流指令1_Id*和1_Iq*来操作第二逆变器中的开关元件。
4.根据权利要求3所述的保护车辆中的逆变器免受过压影响的系统，其中，所述第一逆变器包括：
第一支路，其包括第一开关元件和位于第一开关元件下端的第二开关元件；第二支路，其包括第三开关元件和位于第三开关元件下端的第四开关元件；以及第三支路，其包括第五开关元件和位于第五开关元件下端的第六开关元件，并且第一支路、第二支路和第三支路的输出端连接至第一电机的每一相；
其中，所述第二逆变器包括：
第四支路，其包括第七开关元件和位于第七开关元件下端的第八开关元件；第五支路，其包括第九开关元件和位于第九开关元件下端的第十开关元件；以及第六支路，其包括第十一开关元件和位于第十一开关元件下端的第十二开关元件，并且第四支路、第五支路和第六支路的输出端连接至第二电机的每一相。
5.根据权利要求4所述的保护车辆中的逆变器免受过压影响的系统，其中，当驱动多个开关元件时，第一电流指令1_Id*和1_Iq*使第一开关元件、第三开关元件和第五开关元件或第七开关元件、第九开关元件和第十一开关元件导通，以在第一电机或第二电机的驱动过程中向第一电机或第二电机施加零矢量，从而在第一电机或第二电机中生成负扭矩。
6.根据权利要求4所述的保护车辆中的逆变器免受过压影响的系统，其中，当驱动第一逆变器或第二逆变器中的多个开关元件时，第二电流指令2_Id*和2_Iq*使得在第一电机或第二电机中生成零扭矩。
7.根据权利要求1所述的保护车辆中的逆变器免受过压影响的系统，其中，所述控制器包括：
存储器，其配置为存储第一电流指令1_Id*或1_Iq*映射和第二电流指令2_Id*或2_Iq*映射，所述第一电流指令1_Id*或1_Iq*映射使得在每个电机的驱动过程中向每个电机施加零矢量，从而能够在每个电机中生成负扭矩，所述第二电流指令2_Id*或2_Iq*映射使得在每个电机中生成零扭矩；
过压检测器，其配置为确定由电压传感器测量的每个电容两端的电压是否等于或大于第一电压；
电流控制器，其配置为生成第一电压指令1_Vd*和1_Vq*以及第二电压指令2_Vd*和2_Vq*，以使从每个电机反馈的d轴电流Id和q轴电流Iq能够遵循存储在所述存储器中的第一d轴电流指令1_Id*、第一q轴电流指令1_Iq*、第二d轴电流指令2_Id*和第二q轴电流指令2_Iq*；以及
开关元件控制器，其配置为响应于生成的第一电压指令和第二电压指令来操作第一逆变器和第二逆变器中的开关元件。
8.根据权利要求1所述的保护车辆中的逆变器免受过压影响的系统，其中，当测量的第一电容两端的电压等于或大于第一电压时，所述控制器配置为断开所述继电器，使从第一逆变器提供给第一电机的电流遵循第一电流指令，并且使从第二逆变器提供给第二电机的电流遵循第二电流指令，或者使从第一逆变器提供给第一电机的电流遵循第二电流指令，并且使从第二逆变器提供给第二电机的电流遵循第一电流指令。
9.根据权利要求1所述的保护车辆中的逆变器免受过压影响的系统，其中，当测量的第一电容两端的电压等于或大于第一电压时，所述控制器配置为断开所述继电器，将第一电容的电压放电至预定的第二电压，并且将第一电容的电压保持在基于第二电压的误差范围内。
10.根据权利要求9所述的保护车辆中的逆变器免受过压影响的系统，其中，所述控制器配置为：当测量的第一电容两端的电压降低到基于第二电压的误差范围以下时，通过再生制动增大第一电容的电压，当第一电容两端的电压超过基于第二电压的误差范围时，通过第一电机和第二电机的驱动使第一电容的电压放电。
11.根据权利要求4所述的保护车辆中的逆变器免受过压影响的系统，其中，当由电压传感器测量的第一电容的电压等于或大于预定的第一电压时，所述控制器配置为：
在断开连接能量储存装置与第一电机的继电器的同时，导通第一开关元件、第三开关元件和第五开关元件，或者导通第二开关元件、第四开关元件和第六开关元件；
响应于第二电流指令2_Id*和2_Iq*来操作第二逆变器中的开关元件。
12.根据权利要求4所述的保护车辆中的逆变器免受过压影响的系统，其中，当由电压传感器测量的第二电容的电压等于或大于预定的第一电压时，所述控制器配置为：
在断开连接能量储存装置与第二电机的继电器的同时，导通第七开关元件、第九开关元件和第十一开关元件，或者导通第八开关元件、第十开关元件和第十二开关元件；
响应于第一电流指令1_Id*和1_Iq*来操作第一逆变器中的开关元件。
13.一种保护车辆中的逆变器免受过压影响的方法，其包括：
由控制器确定通过电压传感器测量的第一电容两端的电压是否等于或大于第一电压；
响应于确定出第一电容两端的电压等于或大于第一电压，由控制器断开连接能量储存装置与电机的继电器；
响应于使得向每个电机施加零矢量的第一电流指令1_Id*和1_Iq*以及使得在每个电机中生成零扭矩的第二电流指令2_Id*和2_Iq*，由控制器操作第一逆变器和第二逆变器中的开关元件。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，在确定通过电压传感器测量的第一电容两端的电压是否等于或大于第一电压之前，所述方法包括：
将第一电流指令1_Id*或1_Iq*映射和第二电流指令2_Id*或2_Iq*映射存储在存储器中，所述第一电流指令1_Id*或1_Iq*映射使得向每个电机施加零矢量，所述第二电流指令2_Id*或2_Iq*映射使得在每个电机中生成零扭矩。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，响应于使得向每个电机施加零矢量的第一电流指令1_Id*和1_Iq*以及使得在每个电机中生成零扭矩的第二电流指令2_Id*和2_Iq*来操作第一逆变器和第二逆变器中的开关元件包括：
由电流控制器生成第一电压指令1_Vd*和1_Vq*以及第二电压指令2_Vd*和2_Vq*，以使从每个电机反馈的d轴电流Id和q轴电流Iq能够遵循存储在存储器中的第一d轴电流指令1_Id*、第一q轴电流指令1_Iq*、第二d轴电流指令2_Id*和第二q轴电流指令2_Iq*；
响应于生成的第一电压指令和第二电压指令，由开关元件控制器操作第一逆变器和第二逆变器中的开关元件。
16.根据权利要求13所述的方法，当第一电容两端的电压等于或大于第一电压时，在断开连接能量储存装置与电机的继电器之后，所述方法包括：
由控制器将第一电容的电压放电至预定的第二电压；
由控制器将第一电容的电压保持在基于第二电压的误差范围内。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，在将第一电容的电压保持在基于第二电压的误差范围内时，所述方法包括：
当第一电容两端的电压降低到基于第二电压的误差范围以下时，由控制器通过再生制动增大第一电容的电压；
当第一电容两端的电压超过基于第二电压的误差范围时，由控制器通过第一电机和第二电机的驱动而使第一电容的电压放电。
18.根据权利要求13所述的方法，当第一电容两端的电压等于或大于第一电压时，在断开连接能量储存装置与电机的继电器之后，所述方法包括：
由控制器导通第一开关元件、第三开关元件和第五开关元件，或者导通第二开关元件、第四开关元件和第六开关元件；
响应于第二电流指令2_Id*和2_Iq*，由控制器操作第二逆变器中的开关元件。
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