CN117792212A - 一种控制电机整流元件的方法、装置、车辆和存储介质 - Google Patents

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CN117792212A CN202311755684.1A CN202311755684A CN117792212A CN 117792212 A CN117792212 A CN 117792212A CN 202311755684 A CN202311755684 A CN 202311755684A CN 117792212 A CN117792212 A CN 117792212A
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岳志强
孙青山
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张文贤
田学超
袁学礼
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Abstract

本申请提供了一种控制电机整流元件的方法、装置、车辆和存储介质,该方法应用于车辆电机控制领域,该方法包括:在目标电机处于发电模式的情况下,判断目标电机的转速是否大于预设转速;在转速大于预设转速的情况下,将目标电机的整流元件的目标整流模式确定为单向整流模式,单向整流模式下整流元件的工作状态为关闭状态;在转速小于或等于预设转速的情况下,将目标整流模式确定为双向整流模式或者单向整流模式,双向整流模式下整流元件的工作状态为开启状态;控制整流元件以目标整流模式运行。该方法能够在ISG电机转速较高的情况下,关闭整流元件,以避免了整流元件开启可能烧蚀的问题,保证了ISG电机的正常运行以及车辆的安全。

Description

一种控制电机整流元件的方法、装置、车辆和存储介质
技术领域
本申请涉及车辆电机控制领域,并且更具体地,涉及车辆电机控制领域中一种控制电机整流元件的方法、装置、车辆和存储介质。
背景技术
对于混动车辆来说,为了保证发动机的启动,可以在发动机系统中布置不同种类的启动发电电机,从而带动发动机启动。目前常见的启动发电电机主要有三种,包括皮带驱动启动发电(Belt-Driven Starter Generator,BSG)电机、集成式智能启动驱动发电(Integrated Starter and Generator,ISG)电机,以及混合启动发电(Hybrid StarterGenerator,HSG)电机。
ISG电机一般安装在发动机曲轴端,和曲轴集成在一起,具体安装于发动机和变速箱之间。与BSG电机的功能相似,ISG电机的工作模式也包括启动模式和发电模式。ISG电机在启动模式下的电流流向与发电模式下的电流流向相反。基于上述ISG电机的两种工作模式,在ISG电机工作过程中,就需要ISG电机内的整流元件具备电流方向可以调节的双向导通性。
一种可能的实现方式中,基于金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal OxideSemiconductor Field Effect Transistor,MOSFET,简称MOS管)所具备的双向导通性,可以将MOS管作为ISG电机的整流元件。相比较于传统的二极管的单向导通性的整流方式,MOS管具有更高的整流效率。
示例性的,在ISG电机工作过程中,为了能够使MOS管具备双向导通性,可以控制MOS管进行开启和关闭。
在上述过程中,随着ISG电机转速的上升,当MOS管需要双向导通时,MOS管开启和关闭的频率同步上升。受限于控制器对MOS管的控制精度,在ISG电机转速高时,可能会出现MOS管开启和关闭控制不准确带来的MOS管烧蚀,进一步导致ISG电机失效车辆无法启动的问题。
综上,如何在ISG电机工作时,合理地控制MOS管以保证ISG电机的正常运行,成为了亟需解决的问题。
发明内容
本申请提供了一种控制电机整流元件的方法、装置、车辆和存储介质,该方法能够在ISG电机转速较高的情况下,关闭整流元件,以避免了整流元件开启可能烧蚀的问题,保证了ISG电机的正常运行以及车辆的安全。
第一方面,提供了一种控制电机整流元件的方法,该方法包括:在目标电机处于发电模式的情况下,判断该目标电机的转速是否大于预设转速;在该转速大于预设转速的情况下,将该目标电机的整流元件的目标整流模式确定为单向整流模式,该单向整流模式下该整流元件的工作状态为关闭状态;在该转速小于或等于该预设转速的情况下,将该目标整流模式确定为双向整流模式或者该单向整流模式,该双向整流模式下该整流元件的工作状态为开启状态;控制该整流元件以该目标整流模式运行。
上述技术方案中,在车辆中的ISG电机(即目标电机)运行过程中,本申请提出了一种控制电机整流元件的方法,当目标电机发电过程中,首先判断目标电机的转速是否大于预设转速。在转速大于预设转速时,将目标电机的整流元件的目标整流模式确定为单向整流模式,整流元件在单向整流模式下处于关闭状态。在转速小于或等于预设转速时,将目标整流模式确定为双向整流模式或者单向整流模式,整流元件在双向整流模式下处于开启状态。在确定出目标整流模式之后,控制整流元件以目标整流模式运行。上述在转速较大时关闭整流元件,能够避免高转速下由于错误开启整流元件造成的烧蚀,保证了目标电机的正常工作,提高了车辆在运行过程中的安全性。
结合第一方面,在某些可能的实现方式中,该在该转速小于或等于该预设转速的情况下,将该目标整流模式确定为双向整流模式或者该单向整流模式,包括:在该转速小于或等于该预设转速的情况下,获取该目标电机的母线电流;在该母线电流小于或等于预设电流的情况下,将该目标整流模式确定为该单向整流模式;在该母线电流大于该预设电流的情况下,根据该目标电机以目标工作状态运行的时长,将该目标整流模式确定为该双向整流模式或者该单向整流模式,该目标电机以该目标工作状态运行的情况下,该转速小于或等于该预设转速且该母线电流大于该预设电流。
上述技术方案中,在转速较小时,本申请提出了一种确定目标整流模式的方式。根据整流元件的导电原理可知,在电流负载大时,目标电机定子的三相相电压更稳定,可以保证整流元件的开启和关闭过程更加准确。因此在转速较小的情况下,为保证整流元件控制的准确性,本申请可以通过判断目标电机的母线电流来控制。当母线电流小于或等于预设电流时,说明三相相电压不稳定,可以控制整流元件关闭。相反,当母线电流大于预设电流时,表示三相相电压稳定,这种满足整流元件开启的情况下,为避免整流元件在短时间内频繁开启和关闭,可以限制目标电机在目标工作状态下运行的时长。其中,目标工作状态指的是转速小于或等于预设转速,且母线电流大于预设电流。上述在转速较小的情况下,通过母线电流控制整流元件的开启和关闭,能够保证整流元件开启的准确性和运行时的稳定性。进一步,通过目标电机以目标工作状态运行的时长,判断整流元件是否开启,能够避免整流元件短时间内频繁切换导致的控制误差。
结合第一方面和上述实现方式,在某些可能的实现方式中,该根据该目标电机以目标工作状态运行的时长,将该目标整流模式确定为该双向整流模式或者该单向整流模式,包括:在该时长小于或等于预设时长的情况下,将该目标整流模式确定为该单向整流模式;在该时长大于该预设时长的情况下,将该目标整流模式确定为该双向整流模式。
上述技术方案中,在根据目标电机时长确定目标整流模式时,当时长小于或等于预设时长,控制整流元件关闭。当时长大于预设时长,控制整流元件开启。上述根据时长控制整流元件的开启和关闭,能够避免短时间之内整流元件状态的频繁跳变,保证了整流元件工作状态的稳定性。
结合第一方面和上述实现方式,在某些可能的实现方式中,该目标电机包括定子,该定子上设置有三相定子绕组,该整流元件包括该三相定子绕组中每一组定子绕组连接的上桥臂整流元件和下桥臂整流元件,在该目标整流模式为双向整流模式的情况下,该控制该整流元件以该目标整流模式运行,包括:获取该三相定子绕组对应的三相相电压;基于该三相相电压,从该三相定子绕组对应的多个上桥臂整流元件中确定目标上桥臂整流元件,以及,从该三相定子绕组对应的多个下桥臂整流元件中确定目标下桥臂整流元件;控制该目标上桥臂整流元件和该目标下桥臂整流元件的工作状态均为该开启状态。
上述技术方案中,结合目标电机的结构,目标电机包括定子和转子,在目标电机的定子上设置有三相定子绕组,三相定子绕组可以提供三相相电压,且三相相电压之间的相位差为120°。此外,整流元件在目标电机内的具体连接方式,具体为每一相定子绕组上连接有一对整流元件,分别表示为上桥臂整流元件和下桥臂整流元件。结合整流元件的工作原理,一对整流元件中只能同时有一个整流元件开启,具体开启哪一个取决于整流元件所连接定子绕组的相电压。因此,在控制整流元件以双向整流模式运行时,本申请可以通过三相相电压,从三个上桥臂整流元件中确定出目标上桥臂整流元件,以及从三个下桥臂整流元件中确定出目标下桥臂整流元件,并进一步控制目标上桥臂整流元件和目标下桥臂整流元件处于开启状态。上述根据相电压,控制整流元件的开启,能够保证整流元件控制的准确性和合理性。
结合第一方面和上述实现方式,在某些可能的实现方式中,该基于该三相相电压,从该三相定子绕组对应的多个上桥臂整流元件确定目标上桥臂整流元件,以及从该三相定子绕组对应的多个下桥臂整流元件中确定目标下桥臂整流元件,包括:基于该三相相电压的电压方向,将该三相相电压分为正向相电压和负向相电压;从该多个上桥臂整流元件中确定该正向相电压对应的第一上桥臂整流元件;从该多个下桥臂整流元件中确定该负向相电压对应的第一下桥臂整流元件;根据该第一上桥臂整流元件,确定该目标上桥臂整流元件;根据该第一下桥臂整流元件,确定该目标下桥臂整流元件。
上述技术方案中,在确定目标上桥臂整流元件和目标下桥臂整流元件时,具体开启一对整流元件中的哪一个取决于相电压的电压方向。因此本申请中可以按照三相相电压的正负,将三相相电压分为正向相电压和负向相电压。进一步确定正向相电压对应的第一上桥臂整流元件,以及负向相电压对应的第一下桥臂整流元件。为避免由于相电压采集不准确导致的确定结果不准确,本申请还需要进一步通过第一上桥臂整流元件,确定目标上桥臂整流元件,以及通过第一下桥臂整流元件,确定目标下桥臂整流元件,避免相电压检测错误或者相电压跳变带来的整流元件控制错误的问题。
结合第一方面和上述实现方式,在某些可能的实现方式中,该根据该第一上桥臂整流元件,确定该目标上桥臂整流元件,包括:确定与该正向相电压对应的预设上桥臂整流元件;判断该第一上桥臂整流元件是否与该预设上桥臂整流元件相同;在该第一上桥臂整流元件与该预设上桥臂整流元件相同的情况下,将该目标上桥臂整流元件确定为该第一上桥臂整流元件或者该预设上桥臂整流元件;在该第一上桥臂整流元件与该预设上桥臂整流元件不相同的情况下,将该目标上桥臂整流元件确定为该预设上桥臂整流元件。
上述技术方案中,在根据第一上桥臂整流元件,确定目标上桥臂整流元件时,由于三相相电压是随着时间呈周期性变化的,因此整流元件的控制也是呈规律性变化的。基于此,本申请可以按照整流元件的控制规律,确定当前时刻对应的预设上桥臂整流元件。进一步判断第一上桥臂整流元件与预设上桥臂整流元件是否相同,在相同的情况下,表示当前时刻的正向相电压检测无误,将第一上桥臂整流元件或者预设上桥臂整流元件作为目标上桥臂整流元件。相反在不同的情况下,表示当前时刻的正向相电压检测有误,将预设上桥臂整流元件作为目标上桥臂整流元件。
结合第一方面和上述实现方式,在某些可能的实现方式中,该根据该第一下桥臂整流元件,确定该目标下桥臂整流元件,包括:确定与该负向相电压对应的预设下桥臂整流元件;判断该第一下桥臂整流元件是否与该预设下桥臂整流元件相同;在该第一下桥臂整流元件与该预设下桥臂整流元件相同的情况下,将该目标下桥臂整流元件确定为该第一下桥臂整流元件或者该预设下桥臂整流元件;在该第一下桥臂整流元件与该预设下桥臂整流元件不相同的情况下,将该目标下桥臂整流元件确定为该预设下桥臂整流元件。
上述技术方案中,与确定目标上桥臂整流元件的过程同理,首先本申请可以确定与当前时刻对应的预设下桥臂整流元件。进一步判断第一下桥臂整流元件与预设下桥臂整流元件是否相同,在相同的情况下,则表示当前时刻的负向相电压检测无误,将第一下桥臂整流元件或者预设下桥臂整流元件作为目标下桥臂整流元件。相反,在不同的情况下,则表示当前时刻的负向相电压检测有误,将预设下桥臂整流元件作为目标下桥臂整流元件。
综上,在车辆中的ISG电机(即目标电机)运行过程中,本申请提出了一种控制电机整流元件的方法,当目标电机发电过程中,首先判断目标电机的转速是否大于预设转速。在转速大于预设转速时,将目标电机的整流元件的目标整流模式确定为单向整流模式,整流元件在单向整流模式下处于关闭状态。在转速小于或等于预设转速时,将目标整流模式确定为双向整流模式或者单向整流模式,整流元件在双向整流模式下处于开启状态。在确定出目标整流模式之后,控制整流元件以目标整流模式运行。上述在转速较大时关闭整流元件,能够避免高转速下由于错误开启整流元件造成的烧蚀,保证了目标电机的正常工作,提高了车辆在运行过程中的安全性。
在转速较小时,本申请提出了一种确定目标整流模式的方式。根据整流元件的导电原理可知,在电流负载大时,目标电机定子的三相相电压更稳定,可以保证整流元件的开启和关闭过程更加准确。因此在转速较小的情况下,为保证整流元件控制的准确性,本申请可以通过判断目标电机的母线电流来控制。当母线电流小于或等于预设电流时,说明三相相电压不稳定,可以控制整流元件关闭。相反,当母线电流大于预设电流时,表示三相相电压稳定,这种满足整流元件开启的情况下,为避免整流元件在短时间内频繁开启和关闭,可以限制目标电机在目标工作状态下运行的时长。其中,目标工作状态指的是转速小于或等于预设转速,且母线电流大于预设电流。上述在转速较小的情况下,通过母线电流控制整流元件的开启和关闭,能够保证整流元件开启的准确性和运行时的稳定性。进一步,通过目标电机以目标工作状态运行的时长,判断整流元件是否开启,能够避免整流元件短时间内频繁切换导致的控制误差。
在根据目标电机时长确定目标整流模式时,当时长小于或等于预设时长,控制整流元件关闭。当时长大于预设时长,控制整流元件开启。上述根据时长控制整流元件的开启和关闭,能够避免短时间之内整流元件状态的频繁跳变,保证了整流元件工作状态的稳定性。
结合目标电机的结构,目标电机包括定子和转子,在目标电机的定子上设置有三相定子绕组,三相定子绕组可以提供三相相电压,且三相相电压之间的相位差为120°。此外,整流元件在目标电机内的具体连接方式,具体为每一相定子绕组上连接有一对整流元件,分别表示为上桥臂整流元件和下桥臂整流元件。结合整流元件的工作原理,一对整流元件中只能同时有一个整流元件开启,具体开启哪一个取决于整流元件所连接定子绕组的相电压。因此,在控制整流元件以双向整流模式运行时,本申请可以通过三相相电压,从三个上桥臂整流元件中确定出目标上桥臂整流元件,以及从三个下桥臂整流元件中确定出目标下桥臂整流元件,并进一步控制目标上桥臂整流元件和目标下桥臂整流元件处于开启状态。上述根据相电压,控制整流元件的开启,能够保证整流元件控制的准确性和合理性。
在确定目标上桥臂整流元件和目标下桥臂整流元件时,具体开启一对整流元件中的哪一个取决于相电压的电压方向。因此本申请中可以按照三相相电压的正负,将三相相电压分为正向相电压和负向相电压。进一步确定正向相电压对应的第一上桥臂整流元件,以及负向相电压对应的第一下桥臂整流元件。为避免由于相电压采集不准确导致的确定结果不准确,本申请还需要进一步通过第一上桥臂整流元件,确定目标上桥臂整流元件,以及通过第一下桥臂整流元件,确定目标下桥臂整流元件,避免相电压检测错误或者相电压跳变带来的整流元件控制错误的问题。
在根据第一上桥臂整流元件,确定目标上桥臂整流元件时,由于三相相电压是随着时间呈周期性变化的,因此整流元件的控制也是呈规律性变化的。基于此,本申请可以按照整流元件的控制规律,确定当前时刻对应的预设上桥臂整流元件。进一步判断第一上桥臂整流元件与预设上桥臂整流元件是否相同,在相同的情况下,表示当前时刻的正向相电压检测无误,将第一上桥臂整流元件或者预设上桥臂整流元件作为目标上桥臂整流元件。相反在不同的情况下,表示当前时刻的正向相电压检测有误,将预设上桥臂整流元件作为目标上桥臂整流元件。
与确定目标上桥臂整流元件的过程同理,首先本申请可以确定与当前时刻对应的预设下桥臂整流元件。进一步判断第一下桥臂整流元件与预设下桥臂整流元件是否相同,在相同的情况下,则表示当前时刻的负向相电压检测无误,将第一下桥臂整流元件或者预设下桥臂整流元件作为目标下桥臂整流元件。相反,在不同的情况下,则表示当前时刻的负向相电压检测有误,将预设下桥臂整流元件作为目标下桥臂整流元件。
第二方面,提供了一种控制电机整流元件的装置,该装置包括:判断模块,用于在目标电机处于发电模式的情况下,判断该目标电机的转速是否大于预设转速;确定模块,用于在该转速大于预设转速的情况下,将该目标电机的整流元件的目标整流模式确定为单向整流模式,该单向整流模式下该整流元件的工作状态为关闭状态;在该转速小于或等于该预设转速的情况下,将该目标整流模式确定为双向整流模式或者该单向整流模式,该双向整流模式下该整流元件的工作状态为开启状态;控制模块,用于控制该整流元件以该目标整流模式运行。
结合第二方面,在某些可能的实现方式中,该确定模块具体用于:在该转速小于或等于该预设转速的情况下,获取该目标电机的母线电流;在该母线电流小于或等于预设电流的情况下,将该目标整流模式确定为该单向整流模式;在该母线电流大于该预设电流的情况下,根据该目标电机以目标工作状态运行的时长,将该目标整流模式确定为该双向整流模式或者该单向整流模式,该目标电机以该目标工作状态运行的情况下,该转速小于或等于该预设转速且该母线电流大于该预设电流。
结合第二方面和上述实现方式,在某些可能的实现方式中,该确定模块还用于:在该时长小于或等于预设时长的情况下,将该目标整流模式确定为该单向整流模式;在该时长大于该预设时长的情况下,将该目标整流模式确定为该双向整流模式。
结合第二方面和上述实现方式,在某些可能的实现方式中,该目标电机包括定子,该定子上设置有三相定子绕组,该整流元件包括该三相定子绕组中每一组定子绕组连接的上桥臂整流元件和下桥臂整流元件,在该目标整流模式为双向整流模式的情况下,该控制模块具体用于:获取该三相定子绕组对应的三相相电压;基于该三相相电压,从该三相定子绕组对应的多个上桥臂整流元件中确定目标上桥臂整流元件,以及,从该三相定子绕组对应的多个下桥臂整流元件中确定目标下桥臂整流元件;控制该目标上桥臂整流元件和该目标下桥臂整流元件的工作状态均为该开启状态。
结合第二方面和上述实现方式,在某些可能的实现方式中,该控制模块还用于:基于该三相相电压的电压方向,将该三相相电压分为正向相电压和负向相电压;从该多个上桥臂整流元件中确定该正向相电压对应的第一上桥臂整流元件;从该多个下桥臂整流元件中确定该负向相电压对应的第一下桥臂整流元件;根据该第一上桥臂整流元件,确定该目标上桥臂整流元件;根据该第一下桥臂整流元件,确定该目标下桥臂整流元件。
结合第二方面和上述实现方式,在某些可能的实现方式中,该控制模块还用于:确定与当前时刻对应的预设上桥臂整流元件;判断该第一上桥臂整流元件是否与该预设上桥臂整流元件相同;在该第一上桥臂整流元件与该预设上桥臂整流元件相同的情况下,将该目标上桥臂整流元件确定为该第一上桥臂整流元件或者该预设上桥臂整流元件;在该第一上桥臂整流元件与该预设上桥臂整流元件不相同的情况下,将该目标上桥臂整流元件确定为该预设上桥臂整流元件。
结合第二方面和上述实现方式,在某些可能的实现方式中,该控制模块还用于:确定与当前时刻对应的预设下桥臂整流元件;判断该第一下桥臂整流元件是否与该预设下桥臂整流元件相同;在该第一下桥臂整流元件与该预设下桥臂整流元件相同的情况下,将该目标下桥臂整流元件确定为该第一下桥臂整流元件或者该预设下桥臂整流元件;在该第一下桥臂整流元件与该预设下桥臂整流元件不相同的情况下,将该目标下桥臂整流元件确定为该预设下桥臂整流元件。
第三方面,提供了一种车辆,包括存储器和处理器。该存储器用于存储可执行程序代码,该处理器用于从存储器中调用并运行该可执行程序代码,使得该车辆执行上述第一方面或第一方面任意一种可能的实现方式中的方法。
第四方面,提供了一种计算机程序产品,该计算机程序产品包括:计算机程序代码,当该计算机程序代码在计算机上运行时,使得该计算机执行上述第一方面或第一方面任意一种可能的实现方式中的方法。
第五方面,提供了一种计算机可读存储介质,该计算机可读存储介质存储有计算机程序代码,当该计算机程序代码在计算机上运行时,使得该计算机执行上述第一方面或第一方面任意一种可能的实现方式中的方法。
附图说明
图1是本申请实施例提供的一种ISG电机混合动力系统的结构示意图;
图2是本申请实施例提供的一种控制电机整流元件的方法的示意性流程图;
图3是本申请实施例提供的一种确定MOS管的目标整流模式的方法的示意性流程图;
图4是本申请实施例提供的一种ISG电机处于发电模式下的MOS管整流的场景示意图;
图5是本申请实施例提供的一种控制MOS管开启的方法的示意性流程图;
图6是本申请实施例提供的一种控制电机整流元件的装置的结构示意图;
图7是本申请实施例提供的一种车辆的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图,对本申请中的技术方案进行清楚、详尽地描述。其中,在本申请实施例的描述中,除非另有说明,“/”表示或的意思,例如,A/B可以表示A或B:文本中的“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关系,例如A和/或B,可以表示:单独存在A,同时存在A和B,单独存在B这三种情况,另外,在本申请实施例的描述中,“多个”是指两个或多于两个。
以下,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为暗示或暗示相对重要性或隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者多个该特征。
应理解,本申请实施例提供的一种控制电机整流元件的方法,主要应用于车辆中的ISG电机。为了便于理解本申请实施例的方法,下面先对ISG电机的功能和结构进行详细的介绍。
ISG电机通常被安装在混合动力车辆(简称混动车辆)中,可选的,混动车辆例如插电式混合动力车辆(Plug in Hybrid Electric Vehicle,PHEV)和增程式混合动力车辆(Range-Extended Electric Vehicle,REEV)。ISG电机是车辆启动和发电的一体机,直接集成在发动机主轴上,就是直接以某种瞬态功率较大的电机替代传统的启动电机。ISG电机可以在起步阶段短时替代发动机驱动车辆,并同时起到启动发动机的作用,减少发动机的怠速损耗和污染。在正常行驶时,由发动机驱动车辆,ISG电机断开或者起到发电机的作用。在刹车时,ISG电机还可以起到再生发电,回收制动能量的节能效果。
下面为了便于理解,在介绍本申请实施例提供的一种控制电机整流元件的方法之前,先介绍车辆中的ISG电机混合动力系统的结构。
应理解,ISG电机混合动力系统将ISG电机与发动机的转子与发动机曲轴的输出端连接在一起,同时取消了原有的飞轮。根据实际情况,ISG电机混合动力系统可在发动机与变速箱之间配备1-2个离合器。
图1是本申请实施例提供的一种ISG电机混合动力系统的结构示意图。
示例性的,如图1所示,ISG电机混合动力系统100包括发动机101、第一离合器102、ISG电机103、第二离合器104、变速箱105、逆变器106和蓄电池107。其中,ISG电机103安装于第一离合器102和第二离合器104之间。
根据ISG电机混合动力系统具体的结构和布置方式,ISG电机的安装位置有三种:第一种是ISG电机布置在发动机后离合器前的单离合器的布置方式(图1中未示出)。这种布置方式中ISG电机主要起助力、发电和启动发动机的作用,ISG电机一般不能单驱动车辆运行。第二种是ISG电机布置在离合器后变速箱前的单离合器的布置方式(图1中未示出)。这种布置方式中ISG电机可单独驱动车辆,也能助力发电,但是不能启动发动机。如图1所示,第三种是ISG电机布置在发动机和变速箱之间的双离合器的布置方式。这种布置方式下ISG电机103既可以单独驱动车辆,也可启动发动机101或者助力发电。
其中,发动机101主要提供车辆运行过程中的动力。
逆变器106与蓄电池107连接,用于将来自蓄电池107的直流电转化为驱动ISG电机103所需的交流电。
第一离合器102和第二离合器103构成了车辆的双离合器。双离合器是基于手动变速箱的原理,分别对应变速箱105的两个输入轴,两个输入轴套在一起可以差速旋转。
变速箱105主要用于改变转矩和转速的数值和方向,实现车辆的换挡。
蓄电池107作为一种直流电源,主要作用是供电和储存电能。
在介绍完ISG电机混合动力系统的结构之后,下面概括一下本申请实施例的应用场景。
应理解,基于ISG电机的工作原理,ISG电机有两种工作模式,分别为启动模式和发电模式。当ISG电机的工作模式为启动模式时,ISG电机可以消耗电能向外输出扭矩。相反,当ISG电机的工作模式为发电模式时,ISG电机可以消耗扭矩向外输出电能。此外,当ISG电机处于两种不同的工作模式下,ISG电机内的电流流向恰好相反。因此,一般情况下要求ISG电机内的整流元件需要具备可调节的双向导电性(或者双向导通性)。
为实现上述功能,一般采用MOS管取代传统的二极管作为ISG电机的整流元件。MOS管的三个极分别为栅极、源极和漏极,可以通过控制栅极电压,来控制MOS管的开启和关闭,以实现整流的效果。
应理解,MOS管的作用可以分为两种,分别为开关作用和隔离作用。其中,开关作用指的是通过调节MOS管的栅极电压,控制MOS管的导通和截止。隔离作用指的是MOS管可以作为普通的二极管,实现单向导通,即具备单向导通性。
本申请实施例中MOS管处于开启状态,具体可以理解为MOS管作为开关作用并且MOS管且处于导通状态。当MOS管处于关闭状态有两层含义,一方面表示MOS管只具备普通二极管(即PN结)单向导通性;另一方面表示MOS管处于作为开关作用且处于截止状态。当MOS管开启时,MOS管的整流效率高于传统的二极管的整流效率。基于MOS管在开启时的高整流效率,可以大幅度降低ISG电机发电过程中的热损耗。
由于在发电模式下,ISG电机的MOS管需要向外输出电能并整流(一般这种情况下,优先控制MOS管双向导通而非单向导通)。因此,当ISG电机处于发电模式时,需要合理地控制MOS管的开启和关闭以达到更好的整流效果。随着发动机转速的上升,ISG电机转速上升,MOS管的开启和关闭的频率也随之上升,此时对栅极电压和MOS管的控制精度要求更高。但是受限于ISG电机控制器的控制精度,有可能会导致MOS管的开启和关闭出现错误,导致MOS烧蚀,ISG电机失效,进而导致车辆无法正常启动甚至行驶过程中亏电熄火。
基于上述问题,本申请实施例提出的一种控制电机整流元件的方法,能够在ISG电机转速较高的情况下,关闭整流元件,以避免了整流元件开启可能烧蚀的问题,保证了ISG电机的正常运行以及车辆的安全。
下面介绍本申请实施例提供的一种控制电机整流元件的方法。
图2是本申请实施例提供的一种控制电机整流元件的方法的示意性流程图。应理解,该方法可以应用于如图1所示的ISG电机混合动力系统100,具体可以应用于ISG电机混合动力系统100中的ISG电机103对应的ISG电机控制器,以下在本申请中简称为“电机控制器”。
示例性的,如图2所示,该方法200包括:
201,在目标电机处于发电模式的情况下,判断目标电机的转速是否大于预设转速。
应理解,在发电模式下,若ISG电机(即目标电机)的转速较高,有可能会出现MOS管烧蚀导致车辆无法启动。为避免上述情况,在ISG电机工作过程中,电机控制器可以定时或者实时监测ISG电机的转速变化,以判断ISG电机是否处于高转速运行状态。
示例性的,电机控制器可以通过转速传感器,获取ISG电机的转速。
在本申请实施例中,为防止高转速条件下MOS管的开启和关闭控制不准确的问题,技术人员可以结合车辆历史运行过程中,MOS管控制不准确时ISG电机的转速,预先设置一个转速阈值,即预设转速。由此,当电机控制器获取ISG电机的转速之后,可以将ISG电机的转速与预设转速比较,以判断ISG电机的转速是否大于预设转速,以便于电机控制器根据比较结果对MOS管进行准确合理地控制。
可选的,本申请实施例中,预设转速为8000rpm,也可以根据实际情况调整。
202,在转速大于预设转速的情况下,将目标电机的整流元件的目标整流模式确定为单向整流模式,单向整流模式下整流元件的工作状态为关闭状态。
应理解,当转速大于预设转速时,电机控制器判断ISG电机在高速运转。这种情况下,为避免MOS管开启和关闭控制不准确,可以通过电机控制器控制MOS管(即整流元件)进行单向整流,结合前述描述可知,在单向整流模式下,MOS管是关闭的。MOS管此时主要起到隔离作用,相当于一个普通的二极管。
示例性的,当电机控制器获取到ISG电机的转速为10000rpm,大于8000rpm时,电机控制器即可控制MOS管的目标整流模式为单向整流模式。
具体的,在单向整流模式下,MOS管的栅极没有施加电压。
203,在转速小于或等于预设转速的情况下,将目标整流模式确定为双向整流模式或者单向整流模式,双向整流模式下整流元件的工作状态为开启状态。
当转速小于或等于预设转速时,表示ISG电机并没有在高速运转。这种情况下,MOS管在ISG电机运行过程中,烧蚀的可能性降低。电机控制器可以合理地根据实际情况,控制MOS管开启。
具体的,在控制MOS管运行过程中,除了转速这一种影响因素以外,结合MOS管的导通原理可知,在电流负载大的时候,MOS管的整流优势会更加明显,相电压更稳定,可以保证MOS管开启和关闭更加准确。因此,当转速小于或等于预设转速时,需要开启MOS管时,电机控制器还可以结合电流来判断。上述电流具体指的是ISG电机的母线电流,由于ISG电机包括定子和转子,定子上设置有三相定子绕组(三相定子线圈),通过这三个线圈,可以为ISG电机提供相位差为120°的交流电压。因此,ISG电机的母线电流也就是流经ISG电机三相定子绕组的总电流。
一种可能的实现方式中,在转速小于或等于预设转速的情况下,将目标整流模式确定为双向整流模式或者单向整流模式,包括:
在转速小于或等于预设转速的情况下,获取目标电机的母线电流;
在母线电流小于或等于预设电流的情况下,将目标整流模式确定为单向整流模式;
在母线电流大于预设电流的情况下,根据目标电机以目标工作状态运行的时长,将目标整流模式确定为双向整流模式或者单向整流模式,目标电机以目标工作状态运行的情况下,转速小于或等于预设转速且母线电流大于预设电流。
示例性的,电机控制器可以通过ISG电机电路中的电流采集器或者霍尔电流传感器,采集得到ISG电机的母线电流。
可选的,在本申请实施例中,预设电流为40A。
其中,双向整流模式也就是MOS管在开启状态下,能够双向导电的整流模式。在双向整流模式下,电机控制器可以通过调节MOS管栅极的电压,控制MOS管的开启和导通。
示例性的,假设当前ISG电机的母线电流为30A,小于预设电流40A,此时相电压不够稳定,MOS管的控制过程有可能出现错误。因此,为了避免这种情况下MOS管开启不准确的问题,当母线电流小于预设电流时,电机控制器控制MOS管处于单向整流模式,以使MOS管关闭。
又一示例性的,假设当前ISG电机的母线电流为50A,大于预设电流40A,相电压比较稳定,可以控制MOS管开启。在双向整流模式下控制MOS管开启时,为避免MOS管在短时间之内频繁开启和关闭(也就是MOS管截止),影响MOS管的使用寿命,当转速小于或等于预设转速且母线电流大于预设电流时,电机控制器还可以进一步获取ISG电机在该状态下所运行的时长,以判断MOS管的切换是否存在频繁切换的风险。
上述技术方案中,在转速较小时,本申请提出了一种确定目标整流模式的方式。根据整流元件的导电原理可知,在电流负载大时,目标电机定子的三相相电压更稳定,可以保证整流元件的开启和关闭过程更加准确。因此在转速较小的情况下,为保证整流元件控制的准确性,本申请可以通过判断目标电机的母线电流来控制。当母线电流小于或等于预设电流时,说明三相相电压不稳定,可以控制整流元件关闭。相反,当母线电流大于预设电流时,表示三相相电压稳定,这种满足整流元件开启的情况下,为避免整流元件在短时间内频繁开启和关闭,可以限制目标电机在目标工作状态下运行的时长。其中,目标工作状态指的是转速小于或等于预设转速,且母线电流大于预设电流。上述在转速较小的情况下,通过母线电流控制整流元件的开启和关闭,能够保证整流元件开启的准确性和运行时的稳定性。进一步,通过目标电机以目标工作状态运行的时长,判断整流元件是否开启,能够避免整流元件短时间内频繁切换导致的控制误差。
一种可能的实现方式中,根据目标电机以目标工作状态运行的时长,将目标整流模式确定为双向整流模式或者单向整流模式,包括:
在时长小于或等于预设时长的情况下,将目标整流模式确定为单向整流模式;
在时长大于预设时长的情况下,将目标整流模式确定为双向整流模式。
可选的,本申请实施例中的预设时长为2s,也可以根据实际情况进行调整。
示例性的,在ISG电机的转速为6000rpm且母线电流为50A的情况下,电机控制器可以不断检测ISG电机的转速和母线电流,判断转速小于或等于8000rpm,以及母线电流大于或等于40A的时长是否大于或等于2s。若是,则表示ISG电机以该目标工作状态工作较稳定,不会存在频繁切换,电机控制器可以进一步控制MOS管处于双向整流模式。若否,则电机控制器控制MOS管处于单向整流模式。
上述技术方案中,在根据目标电机时长确定目标整流模式时,当时长小于或等于预设时长,控制整流元件关闭。当时长大于预设时长,控制整流元件开启。上述根据时长控制整流元件的开启和关闭,能够避免短时间之内整流元件状态的频繁跳变,保证了整流元件工作状态的稳定性。
为了便于理解,下面将本申请实施例中如何选择MOS管的目标整流模式的流程用下面的图3进行介绍。
图3是本申请实施例提供的一种确定MOS管的目标整流模式的方法的示意性流程图。
示例性的,如图3所示,该方法300包括:
301,在目标电机处于发电模式的情况下,获取目标电机的转速。
302,判断转速是否大于预设转速。
步骤301-步骤302与步骤201具有相同的发明构思,具体可参见步骤201,此处不再赘述。
当转速小于或等于预设转速的情况下,执行步骤303。
当转速大于预设转速的情况下,执行步骤304。
303,将目标整流模式确定为单向整流模式。
步骤303与步骤202具有相同的发明构思,具体可参见步骤202,此处不再赘述。
304,获取目标电机的母线电流。
305,判断母线电流是否大于预设电流。
当母线电流大于预设电流的情况下,执行步骤306。
当母线电流小于或等于预设电流的情况下,返回至步骤303。
306,获取目标电机以目标工作状态运行的时长,目标电机在目标工作状态下,转速小于或等于预设转速,且母线电流大于预设电流。
307,判断时长是否大于预设时长。
当时长大于预设时长的情况下,执行步骤308。
当时长小于或等于预设时长的情况下,返回至步骤303。
308,将目标整流模式确定为双向整流模式。
步骤304-步骤308与步骤203具有相同的发明构思,具体可参见步骤203,此处不再赘述。
通过上述过程,电机控制器即可确定出MOS管的目标整流模式。
204,控制整流元件以目标整流模式运行。
在确定出目标整流模式之后,电机控制器即可按照目标整流模式控制MOS管运行。
在控制MOS管运行过程中,具体可以结合ISG电机内部MOS管的连接方式进行详细的说明。
特别的,当MOS管的目标整流模式为双向整流模式下,本申请实施例还提供了一种MOS管的开启和关闭(截止)的控制策略。下面结合MOS管在ISG电机内部的结构,对上述MOS管的控制过程进行详细的介绍。
图4是本申请实施例提供的一种ISG电机处于发电模式下的MOS管整流的场景示意图。
示例性的,如图4中的(a)所示,在ISG电机的定子上安装有三个针对其中心轴旋转120°的线圈,能够使定子产生旋转磁场,通过这三个线圈(或者三相定子绕组),可以提供相位差为120°的交流电压,分别为U、V和W。
其中,每一个线圈上连接有一对MOS管。如图4中的(a)所示,U相连接的一对MOS管的编号为1和2,V相连接的一对MOS管的编号为5和6,W相连接的一对MOS管的编号为3和4。1、3和5被称为“上臂桥MOS管”,2、4和6被称为“下臂桥MOS管”。
在电路领域中,为保证MOS管的安全,绝对不会出现同一相的上臂桥MOS管和下臂桥MOS管同时开启或者同时关闭的情况。
在ISG电机处于发电模式下,对于U、V和W三相的相电压,如图4中的(b)所示,相电压呈周期性变化。为保证ISG电机能够发电,结合三相电压中的电流流向原理(电流从电压高的一端,流向电压低的一端),当相电压为正向时,需要开启上臂桥MOS管。当相电压为负向时,需要开启下臂桥MOS管,以使电流在U、V和W三相中形成一个闭合回路。
示例性的,如图4中的(b)所示,当时间为t1时,可以看出:U相和W相的相电压为正向,V相的相电压为负向。因此,当t1时刻,电流的流向应该从U相和W相,流向V相,也就是图4中的(a)所示的电流流向。对应的,需要开启的三个MOS管的编号为1、3和6。
当时间为t2时,可以看出,W相和V相的相电压为正向,U相的相电压为负向。因此,当t2时刻,电流的流向应该从W相和V相流向U相(图中未示出)。对应的,需要开启的三个MOS管的编号为2、3和5。
应理解,结合上述MOS管在ISG电机内部的连接,当目标整流模式为双向整流模式时,电机控制器在控制MOS管运行时,首先需要从多个上桥臂MOS管和多个下桥臂MOS管中确定出需要开启的目标上桥臂MOS管和目标下桥臂MOS管。
一种可能的实现方式中,在目标整流模式为双向整流模式的情况下,控制整流元件以目标整流模式运行,具体包括:
获取三相定子绕组对应的三相相电压;
基于三相相电压,从三相定子绕组对应的多个上桥臂整流元件中确定目标上桥臂整流元件,以及,从三相定子绕组对应的多个下桥臂整流元件中确定目标下桥臂整流元件;
控制目标上桥臂整流元件和目标下桥臂整流元件的工作状态均为开启状态。
示例性的,如图4中的(a)所示的连接方式,每一相定子绕组上都连接有一对上桥臂MOS管和下桥臂MOS管,每一相具体需要开启的是上桥臂MOS管还是下桥臂MOS管,取决于该相的相电压。
因此,在MOS管的目标整流方式为双向整流方式的情况下,电机控制器可以通过获取U、V和W三相的相电压,来根据三相相电压,从三相所对应的三个上桥臂MOS管和三个下桥臂MOS管中确定出目标上桥臂MOS管以及目标下桥臂MOS管。进一步控制目标上桥臂MOS管和目标下桥臂MOS管处于开启状态,以实现高效整流。
上述技术方案中,结合目标电机的结构,目标电机包括定子和转子,在目标电机的定子上设置有三相定子绕组,三相定子绕组可以提供三相相电压,且三相相电压之间的相位差为120°。此外,整流元件在目标电机内的具体连接方式,具体为每一相定子绕组上连接有一对整流元件,分别表示为上桥臂整流元件和下桥臂整流元件。结合整流元件的工作原理,一对整流元件中只能同时有一个整流元件开启,具体开启哪一个取决于整流元件所连接定子绕组的相电压。因此,在控制整流元件以双向整流模式运行时,本申请可以通过三相相电压,从三个上桥臂整流元件中确定出目标上桥臂整流元件,以及从三个下桥臂整流元件中确定出目标下桥臂整流元件,并进一步控制目标上桥臂整流元件和目标下桥臂整流元件处于开启状态。上述根据相电压,控制整流元件的开启,能够保证整流元件控制的准确性和合理性。
具体的,结合图4中的(b)所示,在根据三相相电压,确定目标上桥臂MOS管和目标下桥臂MOS管时,主要依赖于三相相电压各自的电压方向。
一种可能的实现方式中,基于三相相电压,从所述三相定子绕组对应的多个上桥臂整流元件确定目标上桥臂整流元件,以及从所述三相定子绕组对应的多个下桥臂整流元件中确定目标下桥臂整流元件,包括:
基于三相相电压的电压方向,将三相相电压分为正向相电压和负向相电压;
从多个上桥臂整流元件中确定正向相电压对应的第一上桥臂整流元件;
从多个下桥臂整流元件中确定负向相电压对应的第一下桥臂整流元件;
根据第一上桥臂整流元件和正向相电压,确定目标上桥臂整流元件;
根据第一下桥臂整流元件和负向相电压,确定目标下桥臂整流元件。
应理解,基于U、V和W三相的相电压的变化曲线呈周期性变化,当任意一个时刻,电机控制器可以测量三相相电压。
可选的,测量三相相电压的方法包括采样法、检波法、热电法、补偿法中的任意一种,本申请实施例对此不做限定。
示例性的,如图4中的(b)所示,假设当前时刻为t1。基于获取的三相相电压,电机控制器判断U、V和W三相中,U相和W相的电压方向为正向,V相的电压方向为负向。
进一步,电压控制器即可确定出U相和W相对应的上桥臂MOS管,即图4中的(a)中编号为1和3的MOS管,即第一上桥臂MOS管。此外,电机控制器还可以确定出V相对应的下桥臂MOS管,即图4中的(a)中编号为6的MOS管,即第一下桥臂MOS管。
由于在检测相电压过程中,有可能会出现相电压波动跳变,导致检测结果存在误差。为了保证MOS管控制的准确性,上述基于相电压的电压方向,确定的第一上桥臂MOS管和第一下桥臂MOS管,可以认为是预测结果。
为保证预测结果的可靠性和准确性,电机控制器还可以进一步通过第一上桥臂MOS管,确定出目标上桥臂MOS管,以及通过第一下桥臂MOS管,确定出目标下桥臂MOS管。
上述技术方案中,在确定目标上桥臂整流元件和目标下桥臂整流元件时,具体开启一对整流元件中的哪一个取决于相电压的电压方向。因此本申请中可以按照三相相电压的正负,将三相相电压分为正向相电压和负向相电压。进一步确定正向相电压对应的第一上桥臂整流元件,以及负向相电压对应的第一下桥臂整流元件。为避免由于相电压采集不准确导致的确定结果不准确,本申请还需要进一步通过第一上桥臂整流元件,确定目标上桥臂整流元件,以及通过第一下桥臂整流元件,确定目标下桥臂整流元件,避免相电压检测错误或者相电压跳变带来的整流元件控制错误的问题。
一种可能的实现方式中,根据第一上桥臂整流元件,确定目标上桥臂整流元件,包括:
确定当前时刻对应的预设上桥臂整流元件;
判断第一上桥臂整流元件是否与预设上桥臂整流元件相同;
在第一上桥臂整流元件与预设上桥臂整流元件相同的情况下,将目标上桥臂整流元件确定为第一上桥臂整流元件或者预设上桥臂整流元件;
在第一上桥臂整流元件与预设上桥臂整流元件不相同的情况下,将目标上桥臂整流元件确定为预设上桥臂整流元件。
应理解,本申请实施例中,由于三相相电压随着时间呈周期性变化,且当交流电的频率确定的情况下,交流电的周期也是确定的。换句话说,三相相电压在什么时刻为正向,在什么时刻为负向也是已知的。
基于上述相电压的电压方向变化规律,在一个周期内,MOS管的开启顺序也是固定的。技术人员可以结合相电压的测量周期,预先按照一个周期内的相电压的电压方向的变化规律,提前为MOS管的开启顺序进行编号。
示例性的,如图4中的(a)和(b)所示,假设相电压的测量周期为1/4T,那么从t=0开始,可以确定出在一个完整的周期内,MOS管开启时MOS管编号依次为:136、146、145、235和136。
因此,在某一测量时刻,电机控制器测量出相电压之后,可以基于测量出的相电压的电压方向,确定出第一上桥臂MOS管和第一下桥臂MOS管。
基于预设的MOS管开启的顺序,该测量时刻对应有预设开启的MOS管编号。预设编号对应的上桥臂MOS管在本申请实施例中被称为“预设上桥臂MOS管”,预设编号对应的下桥臂MOS管在本申请实施例中被称为“预设下桥臂MOS管”。
示例性的,假设当前时刻为1/2T时刻,一种情况下,若电机控制器获取到U相的电压方向为负向,V相的电压方向为正向,W相的电压方向为负向。根据三相相电压的电压方向,电机控制器确定出当前第一上桥臂MOS管的编号为5。但根据前述预设的MOS管的顺序可知,在1/2T时刻,对应的预设上桥臂MOS管的编号应该为1和5。
进一步,电机控制器可以判断出第一上桥臂MOS管和预设上桥臂MOS管不相同,则表示当前正向相电压的检测结果不准确,这种情况下,电机控制器需要以预设的MOS管开启的编号为准,即在1/2T时刻,目标上桥臂MOS管的编号为1和5。
另一种情况下,若电机控制器获取到U相的电压方向为正向,V相的电压方向为正向,W相的电压方向为负向。根据三相相电压的电压方向,电机控制器确定出当前第一上桥臂MOS管的编号为1和5。根据前述预设的MOS管的顺序可知,在1/2T时刻,对应的预设上桥臂MOS管的编号应该为1和5。
进一步,电机控制器可以判断出第一上桥臂MOS管和预设上桥臂MOS管相同,则表示当前正向相电压的检测结果准确,这种情况下,电机控制器需要以预设的MOS管开启的编号为准,也可以以测量得到的MOS管开启的编号为准,即目标上桥臂MOS管可以为第一上桥臂MOS管,也可以为预设上桥臂MOS管。
上述技术方案中,在根据第一上桥臂整流元件,确定目标上桥臂整流元件时,由于三相相电压是随着时间呈周期性变化的,因此整流元件的控制也是呈规律性变化的。基于此,本申请可以按照整流元件的控制规律,确定当前时刻对应的预设上桥臂整流元件。进一步判断第一上桥臂整流元件与预设上桥臂整流元件是否相同,在相同的情况下,表示当前时刻的正向相电压检测无误,将第一上桥臂整流元件或者预设上桥臂整流元件作为目标上桥臂整流元件。相反在不同的情况下,表示当前时刻的正向相电压检测有误,将预设上桥臂整流元件作为目标上桥臂整流元件。
与目标上桥臂MOS管的确定过程同理,目标下桥臂MOS管的确定过程也可以采用相同的方式。
一种可能的实现方式中,根据第一下桥臂整流元件,确定目标下桥臂整流元件,包括:
确定当前时刻对应的预设下桥臂整流元件;
判断第一下桥臂整流元件是否与预设下桥臂整流元件相同;
在第一下桥臂整流元件与预设下桥臂整流元件相同的情况下,将目标下桥臂整流元件确定为第一下桥臂整流元件或者预设下桥臂整流元件;
在第一下桥臂整流元件与预设下桥臂整流元件不相同的情况下,将目标下桥臂整流元件确定为预设下桥臂整流元件。
示例性的,假设当前时刻为1/2T时刻,一种情况下,若电机控制器获取到U相的电压方向为负向,V相的电压方向为正向,W相的电压方向为负向。根据三相相电压的电压方向,电机控制器确定出当前第一下桥臂MOS管的编号为2和4。但根据前述预设的MOS管的顺序可知,在1/2T时刻,对应的预设下桥臂MOS管的编号应该为4。
进一步,电机控制器可以判断出第一下桥臂MOS管和预设下桥臂MOS管不相同,则表示当前负向相电压的检测结果不准确,这种情况下,电机控制器需要以预设的MOS管开启的编号为准,即在1/2T时刻,目标下桥臂MOS管的编号为4。
另一种情况下,若电机控制器获取到U相的电压方向为正向,V相的电压方向为正向,W相的电压方向为负向。根据三相相电压的电压方向,电机控制器确定出当前第一下桥臂MOS管的编号为4。根据前述预设的MOS管的顺序可知,在1/2T时刻,对应的预设下桥臂MOS管的编号应该为4。
进一步,电机控制器可以判断出第一下桥臂MOS管和预设下桥臂MOS管相同,则表示当前负向相电压的检测结果准确,这种情况下,电机控制器需要以预设的MOS管开启的编号为准,也可以以测量得到的MOS管开启的编号为准,即目标下桥臂MOS管可以为第一下桥臂MOS管,也可以为预设下桥臂MOS管。
上述技术方案中,与确定目标上桥臂整流元件的过程同理,首先本申请可以确定与当前时刻对应的预设下桥臂整流元件。进一步判断第一下桥臂整流元件与预设下桥臂整流元件是否相同,在相同的情况下,则表示当前时刻的负向相电压检测无误,将第一下桥臂整流元件或者预设下桥臂整流元件作为目标下桥臂整流元件。相反,在不同的情况下,则表示当前时刻的负向相电压检测有误,将预设下桥臂整流元件作为目标下桥臂整流元件。
为了便于理解,本申请实施例中结合下面的图5,对双向整流模式下,控制MOS管的开启过程进行详细的介绍。
图5是本申请实施例提供的一种控制MOS管开启的方法的示意性流程图。
示例性的,如图5所示,该方法500包括:
501,在目标整流模式为双向整流模式的情况下,获取三相相电压的电压方向。
502,根据三相相电压的电压方向,将三相相电压分为正向相电压和负向相电压。
在将三相相电压分为正向相电压和负向相电压之后,对于正向相电压对应的目标上桥臂MOS管,具体参见步骤503-507。
503,根据正向相电压,从多个上桥臂整流元件中确定出第一上桥臂整流元件。
504,确定当前时刻对应的预设上桥臂整流元件。
505,判断预设上桥臂整流元件与第一上桥臂整流元件是否相同。
在预设上桥臂整流元件与第一上桥臂整流元件相同的情况下,执行步骤506。
在预设上桥臂整流元件与第一上桥臂整流元件不相同的情况下,执行步骤507。
506,将预设上桥臂整流元件或者第一上桥臂整流元件确定为目标上桥臂整流元件。
507,将预设上桥臂整流元件确定为目标上桥臂整流元件。
在将三相相电压分为正向相电压和负向相电压之后,对于负向相电压对应的目标下桥臂MOS管,具体参见步骤508-512。
508,根据负向相电压,从多个下桥臂整流元件中确定出第一下桥臂整流元件。
509,确定当前时刻对应的预设下桥臂整流元件。
510,判断预设下桥臂整流元件与第一下桥臂整流元件是否相同。
在预设下桥臂整流元件与第一下桥臂整流元件相同的情况下,执行步骤511。
在预设下桥臂整流元件与第一下桥臂整流元件不相同的情况下,执行步骤512。
511,将预设下桥臂整流元件或者第一下桥臂整流元件确定为目标下桥臂整流元件。
512,将预设下桥臂整流元件确定为目标下桥臂整流元件。
综上,在车辆中的ISG电机(即目标电机)运行过程中,本申请提出了一种控制电机整流元件的方法,当目标电机发电过程中,首先判断目标电机的转速是否大于预设转速。在转速大于预设转速时,将目标电机的整流元件的目标整流模式确定为单向整流模式,整流元件在单向整流模式下处于关闭状态。在转速小于或等于预设转速时,将目标整流模式确定为双向整流模式或者单向整流模式,整流元件在双向整流模式下处于开启状态。在确定出目标整流模式之后,控制整流元件以目标整流模式运行。上述在转速较大时关闭整流元件,能够避免高转速下由于错误开启整流元件造成的烧蚀,保证了目标电机的正常工作,提高了车辆在运行过程中的安全性。
在转速较小时,本申请提出了一种确定目标整流模式的方式。根据整流元件的导电原理可知,在电流负载大时,目标电机定子的三相相电压更稳定,可以保证整流元件的开启和关闭过程更加准确。因此在转速较小的情况下,为保证整流元件控制的准确性,本申请可以通过判断目标电机的母线电流来控制。当母线电流小于或等于预设电流时,说明三相相电压不稳定,可以控制整流元件关闭。相反,当母线电流大于预设电流时,表示三相相电压稳定,这种满足整流元件开启的情况下,为避免整流元件在短时间内频繁开启和关闭,可以限制目标电机在目标工作状态下运行的时长。其中,目标工作状态指的是转速小于或等于预设转速,且母线电流大于预设电流。上述在转速较小的情况下,通过母线电流控制整流元件的开启和关闭,能够保证整流元件开启的准确性和运行时的稳定性。进一步,通过目标电机以目标工作状态运行的时长,判断整流元件是否开启,能够避免整流元件短时间内频繁切换导致的控制误差。
在根据目标电机时长确定目标整流模式时,当时长小于或等于预设时长,控制整流元件关闭。当时长大于预设时长,控制整流元件开启。上述根据时长控制整流元件的开启和关闭,能够避免短时间之内整流元件状态的频繁跳变,保证了整流元件工作状态的稳定性。
结合目标电机的结构,目标电机包括定子和转子,在目标电机的定子上设置有三相定子绕组,三相定子绕组可以提供三相相电压,且三相相电压之间的相位差为120°。此外,整流元件在目标电机内的具体连接方式,具体为每一相定子绕组上连接有一对整流元件,分别表示为上桥臂整流元件和下桥臂整流元件。结合整流元件的工作原理,一对整流元件中只能同时有一个整流元件开启,具体开启哪一个取决于整流元件所连接定子绕组的相电压。因此,在控制整流元件以双向整流模式运行时,本申请可以通过三相相电压,从三个上桥臂整流元件中确定出目标上桥臂整流元件,以及从三个下桥臂整流元件中确定出目标下桥臂整流元件,并进一步控制目标上桥臂整流元件和目标下桥臂整流元件处于开启状态。上述根据相电压,控制整流元件的开启,能够保证整流元件控制的准确性和合理性。
在确定目标上桥臂整流元件和目标下桥臂整流元件时,具体开启一对整流元件中的哪一个取决于相电压的电压方向。因此本申请中可以按照三相相电压的正负,将三相相电压分为正向相电压和负向相电压。进一步确定正向相电压对应的第一上桥臂整流元件,以及负向相电压对应的第一下桥臂整流元件。为避免由于相电压采集不准确导致的确定结果不准确,本申请还需要进一步通过第一上桥臂整流元件,确定目标上桥臂整流元件,以及通过第一下桥臂整流元件,确定目标下桥臂整流元件,避免相电压检测错误或者相电压跳变带来的整流元件控制错误的问题。
在根据第一上桥臂整流元件,确定目标上桥臂整流元件时,由于三相相电压是随着时间呈周期性变化的,因此整流元件的控制也是呈规律性变化的。基于此,本申请可以按照整流元件的控制规律,确定当前时刻对应的预设上桥臂整流元件。进一步判断第一上桥臂整流元件与预设上桥臂整流元件是否相同,在相同的情况下,表示当前时刻的正向相电压检测无误,将第一上桥臂整流元件或者预设上桥臂整流元件作为目标上桥臂整流元件。相反在不同的情况下,表示当前时刻的正向相电压检测有误,将预设上桥臂整流元件作为目标上桥臂整流元件。
与确定目标上桥臂整流元件的过程同理,首先本申请可以确定与当前时刻对应的预设下桥臂整流元件。进一步判断第一下桥臂整流元件与预设下桥臂整流元件是否相同,在相同的情况下,则表示当前时刻的负向相电压检测无误,将第一下桥臂整流元件或者预设下桥臂整流元件作为目标下桥臂整流元件。相反,在不同的情况下,则表示当前时刻的负向相电压检测有误,将预设下桥臂整流元件作为目标下桥臂整流元件。
图6是本申请实施例提供的一种控制电机整流元件的装置的结构示意图。
示例性的,如图6所示,该装置600包括:
判断模块601,用于在目标电机处于发电模式的情况下,判断该目标电机的转速是否大于预设转速;
确定模块602,用于在该转速大于预设转速的情况下,将该目标电机的整流元件的目标整流模式确定为单向整流模式,该单向整流模式下该整流元件的工作状态为关闭状态;在该转速小于或等于该预设转速的情况下,将该目标整流模式确定为双向整流模式或者该单向整流模式,该双向整流模式下该整流元件的工作状态为开启状态;
控制模块603,用于控制该整流元件以该目标整流模式运行。
一种可能的实现方式中,该确定模块602具体用于:在该转速小于或等于该预设转速的情况下,获取该目标电机的母线电流;在该母线电流小于或等于预设电流的情况下,将该目标整流模式确定为该单向整流模式;在该母线电流大于该预设电流的情况下,根据该目标电机以目标工作状态运行的时长,将该目标整流模式确定为该双向整流模式或者该单向整流模式,该目标电机以该目标工作状态运行的情况下,该转速小于或等于该预设转速且该母线电流大于该预设电流。
一种可能的实现方式中,该确定模块602还用于:在该时长小于或等于预设时长的情况下,将该目标整流模式确定为该单向整流模式;在该时长大于该预设时长的情况下,将该目标整流模式确定为该双向整流模式。
一种可能的实现方式中,该目标电机包括定子,该定子上设置有三相定子绕组,该整流元件包括该三相定子绕组中每一组定子绕组连接的上桥臂整流元件和下桥臂整流元件,在该目标整流模式为双向整流模式的情况下,该控制模块603具体用于:获取该三相定子绕组对应的三相相电压;基于该三相相电压,从该三相定子绕组对应的多个上桥臂整流元件中确定目标上桥臂整流元件,以及,从该三相定子绕组对应的多个下桥臂整流元件中确定目标下桥臂整流元件;控制该目标上桥臂整流元件和该目标下桥臂整流元件的工作状态均为该开启状态。
一种可能的实现方式中,该控制模块603还用于:基于该三相相电压的电压方向,将该三相相电压分为正向相电压和负向相电压;从该多个上桥臂整流元件中确定该正向相电压对应的第一上桥臂整流元件;从该多个下桥臂整流元件中确定该负向相电压对应的第一下桥臂整流元件;根据该第一上桥臂整流元件,确定该目标上桥臂整流元件;根据该第一下桥臂整流元件,确定该目标下桥臂整流元件。
一种可能的实现方式中,该控制模块603还用于:确定与当前时刻对应的预设上桥臂整流元件;判断该第一上桥臂整流元件是否与该预设上桥臂整流元件相同;在该第一上桥臂整流元件与该预设上桥臂整流元件相同的情况下,将该目标上桥臂整流元件确定为该第一上桥臂整流元件或者该预设上桥臂整流元件;在该第一上桥臂整流元件与该预设上桥臂整流元件不相同的情况下,将该目标上桥臂整流元件确定为该预设上桥臂整流元件。
一种可能的实现方式中,该控制模块603还用于:确定与当前时刻对应的预设下桥臂整流元件;判断该第一下桥臂整流元件是否与该预设下桥臂整流元件相同;在该第一下桥臂整流元件与该预设下桥臂整流元件相同的情况下,将该目标下桥臂整流元件确定为该第一下桥臂整流元件或者该预设下桥臂整流元件;在该第一下桥臂整流元件与该预设下桥臂整流元件不相同的情况下,将该目标下桥臂整流元件确定为该预设下桥臂整流元件。
图7是本申请实施例提供的一种车辆的结构示意图。
示例性的,如图7所示,该车辆700包括:存储器701和处理器702,其中,存储器701中存储有可执行程序代码7011,处理器302用于调用并执行该可执行程序代码7011执行一种控制电机整流元件的方法。
此外,本申请实施例还保护一种装置,该装置可以包括存储器和处理器,其中,存储器中存储有可执行程序代码,处理器用于调用并执行该可执行程序代码执行本申请实施例提供的一种控制电机整流元件的方法。
本实施例可以根据上述方法示例对该装置进行功能模块的划分,例如,可以对应各个功能模块,也可以将两个或两个以上的功能集成在一个处理模块中,上述集成的模块可以采用硬件的形式实现。需要说明的是,本实施例中对模块的划分是示意性的,仅仅为一种逻辑功能划分,实际实现时可以有另外的划分方式。
在采用对应各个功能划分各个功能模块的情况下,该装置还可以包括判断模块、确定模块和控制模块等。需要说明的是,上述方法实施例涉及的各个步骤的所有相关内容的可以援引到对应功能模块的功能描述,在此不再赘述。
应理解,本实施例提供的装置用于执行上述一种控制电机整流元件的方法,因此可以达到与上述实现方法相同的效果。
在采用集成的单元的情况下,该装置可以包括处理模块、存储模块。其中,当该装置应用于车辆上时,处理模块可以用于对车辆的动作进行控制管理。存储模块可以用于支持车辆执行相互程序代码等。
其中,处理模块可以是处理器或控制器,其可以实现或执行结合本申请公开内容所藐视的各种示例性的逻辑方框,模块和电路。处理器也可以是实现计算功能的组合,例如包括一个或多个微处理器组合,数字信号处理(digital signal processing,DSP)和微处理器的组合等等,存储模块可以是存储器。
另外,本申请的实施例提供的装置具体可以是芯片、组件或模块,该芯片可包括相连的处理器和存储器;其中,存储器用于存储指令,当处理器调用并执行指令时,可以使芯片执行上述实施例提供的一种控制电机整流元件的方法。
本实施例还提供一种计算机可读存储介质,该计算机可读存储介质中存储有计算机程序代码,当该计算机程序代码在计算机上运行时,使得计算机执行上述相关方法步骤实现上述实施例提供的一种控制电机整流元件的方法。
本实施例还提供了一种计算机程序产品,当该计算机程序产品在计算机上运行时,使得计算机执行上述相关步骤,以实现上述实施例提供的一种控制电机整流元件的方法。
其中,本实施例提供的装置、计算机可读存储介质、计算机程序产品或芯片均用于执行上文所提供的对应的方法,因此,其所能达到的有益效果可参考上文所提供的对应的方法中的有益效果,此处不再赘述。
通过以上实施方式的描述,所属领域的技术人员可以了解到,为描述的方便和简洁,仅以上述各功能模块的划分进行举例说明,实际应用中,可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成,即将装置的内部结构划分成不同的功能模块,以完成以上描述的全部或者部分功能。
在本申请所提供的实施例中,应该理解到,所揭露的装置和方法,可以通过其它的方式实现。例如,以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,例如,模块或单元的划分,仅仅为一种逻辑功能划分,实际实现时可以有另外的划分方式,例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个装置,或一些特征可以忽略,或不执行。另一点,所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口,装置或单元的间接耦合或通信连接,可以是电性,机械或其它的形式。
以上内容,仅为本申请的具体实施方式,但本申请的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此,本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种控制电机整流元件的方法,其特征在于,所述方法包括:
在目标电机处于发电模式的情况下,判断所述目标电机的转速是否大于预设转速;
在所述转速大于预设转速的情况下,将所述目标电机的整流元件的目标整流模式确定为单向整流模式,所述单向整流模式下所述整流元件的工作状态为关闭状态;
在所述转速小于或等于所述预设转速的情况下,将所述目标整流模式确定为双向整流模式或者所述单向整流模式,所述双向整流模式下所述整流元件的工作状态为开启状态;
控制所述整流元件以所述目标整流模式运行。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述在所述转速小于或等于所述预设转速的情况下,将所述目标整流模式确定为双向整流模式或者所述单向整流模式,包括:
在所述转速小于或等于所述预设转速的情况下,获取所述目标电机的母线电流;
在所述母线电流小于或等于预设电流的情况下,将所述目标整流模式确定为所述单向整流模式;
在所述母线电流大于所述预设电流的情况下,根据所述目标电机以目标工作状态运行的时长,将所述目标整流模式确定为所述双向整流模式或者所述单向整流模式,所述目标电机以所述目标工作状态运行的情况下,所述转速小于或等于所述预设转速且所述母线电流大于所述预设电流。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述根据所述目标电机以目标工作状态运行的时长,将所述目标整流模式确定为所述双向整流模式或者所述单向整流模式,包括:
在所述时长小于或等于预设时长的情况下,将所述目标整流模式确定为所述单向整流模式;
在所述时长大于所述预设时长的情况下,将所述目标整流模式确定为所述双向整流模式。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述目标电机包括定子,所述定子上设置有三相定子绕组,所述整流元件包括所述三相定子绕组中每一组定子绕组连接的上桥臂整流元件和下桥臂整流元件,在所述目标整流模式为双向整流模式的情况下,所述控制所述整流元件以所述目标整流模式运行,包括:
获取所述三相定子绕组对应的三相相电压;
基于所述三相相电压,从所述三相定子绕组对应的多个上桥臂整流元件中确定目标上桥臂整流元件,以及,从所述三相定子绕组对应的多个下桥臂整流元件中确定目标下桥臂整流元件;
控制所述目标上桥臂整流元件和所述目标下桥臂整流元件的工作状态均为所述开启状态。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述基于所述三相相电压,从所述三相定子绕组对应的多个上桥臂整流元件确定目标上桥臂整流元件,以及从所述三相定子绕组对应的多个下桥臂整流元件中确定目标下桥臂整流元件,包括:
基于所述三相相电压的电压方向,将所述三相相电压分为正向相电压和负向相电压;
从所述多个上桥臂整流元件中确定所述正向相电压对应的第一上桥臂整流元件;
从所述多个下桥臂整流元件中确定所述负向相电压对应的第一下桥臂整流元件;
根据所述第一上桥臂整流元件,确定所述目标上桥臂整流元件;
根据所述第一下桥臂整流元件,确定所述目标下桥臂整流元件。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述根据所述第一上桥臂整流元件,确定所述目标上桥臂整流元件,包括:
确定当前时刻对应的预设上桥臂整流元件;
判断所述第一上桥臂整流元件是否与所述预设上桥臂整流元件相同;
在所述第一上桥臂整流元件与所述预设上桥臂整流元件相同的情况下,将所述目标上桥臂整流元件确定为所述第一上桥臂整流元件或者所述预设上桥臂整流元件;
在所述第一上桥臂整流元件与所述预设上桥臂整流元件不相同的情况下,将所述目标上桥臂整流元件确定为所述预设上桥臂整流元件。
7.根据权利要求5或6所述的方法,其特征在于,所述根据所述第一下桥臂整流元件,确定所述目标下桥臂整流元件,包括:
确定当前时刻对应的预设下桥臂整流元件;
判断所述第一下桥臂整流元件是否与所述预设下桥臂整流元件相同;
在所述第一下桥臂整流元件与所述预设下桥臂整流元件相同的情况下,将所述目标下桥臂整流元件确定为所述第一下桥臂整流元件或者所述预设下桥臂整流元件;
在所述第一下桥臂整流元件与所述预设下桥臂整流元件不相同的情况下,将所述目标下桥臂整流元件确定为所述预设下桥臂整流元件。
8.一种控制电机整流元件的装置,其特征在于,所述装置包括:
判断模块,用于在目标电机处于发电模式的情况下,判断所述目标电机的转速是否大于预设转速;
确定模块,用于在所述转速大于预设转速的情况下,将所述目标电机的整流元件的目标整流模式确定为单向整流模式,所述单向整流模式下所述整流元件的工作状态为关闭状态;在所述转速小于或等于所述预设转速的情况下,将所述目标整流模式确定为双向整流模式或者所述单向整流模式,所述双向整流模式下所述整流元件的工作状态为开启状态;
控制模块,用于控制所述整流元件以所述目标整流模式运行。
9.一种车辆,其特征在于,所述车辆包括:
存储器,用于存储可执行程序代码;
处理器,用于从所述存储器中调用并运行所述可执行程序代码,使得所述车辆执行如权利要求1至7中任意一项所述的方法。
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计算机程序,当所述计算机程序被执行时,实现如权利要求1至7中任意一项所述的方法。
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