一種電機控制器對母線電壓故障的處理方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及電動車汽車上的電機控制器的直流母線電壓控制，更具體地，涉及在直流母線故障時，對母線電壓的變化率的控制方法。
【背景技術】
[0002]電動汽車是以電池電能為能量源的汽車。電池輸出由整車控制的繼電器進行控制。其電池輸出端并聯(lián)有多個高壓部件負載，除電機控制器外，還包含但不局限于DCDC轉換器、充電機等設備。
[0003]電動汽車的驅動力來自于電機，其能量又來自于電機控制器的逆變。電機控制器的逆變是由內部集成的絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)實現(xiàn)的，同時電機控制器內部包含高壓儲能電容，用于儲能供電。
[0004]在電動汽車電機設計時，為保證電機性能的充分利用，電機反電勢將設計為高于電池電壓。電機在高速運行時，電機控制器會使用D軸電流進行弱磁控制，使電機反電勢不高于母線電壓。
[0005]電機控制器在正常運行過程中將對直流母線進行監(jiān)控，以確保電池系統(tǒng)正常。當電機控制器發(fā)現(xiàn)母線電壓已不在正常范圍內時，電機控制器進入故障狀態(tài)并關閉IGBTJf止電機控制，以確保人身及系統(tǒng)安全。
[0006]在電動汽車上，當電池發(fā)生故障時，整車會斷開繼電器，但這一操作對電機系統(tǒng)是不可預見的。
[0007]在電動汽車高速行駛過程中，如電池斷開后，此時電機控制器仍會利用儲能電容上的電能進行轉矩輸出，其直流母線電壓將被拉低或升高。電機控制器檢測到母線電壓過低或過高后，將關閉IGBT，停止工作。但由于電機處于高轉速，而D軸弱磁電流的消失將導致電機反電勢高于母線電壓，其反電勢會經(jīng)過IGBT內部集成的續(xù)流二極管輸出到母線上，造成母線電壓瞬間升高。期間母線電壓變化率大，將對并聯(lián)在直流母線上的DCDC轉換器及充電機內的電容、熔斷器造成損壞。
[0008]目前基本沒有通過主動控制電壓的變化率，以避免母線電壓故障時電壓突變的方法。
【發(fā)明內容】
[0009]本發(fā)明的目的是建立一種電機控制器對母線電壓故障的處理方法，以進行電壓變化率的主動控制，從而避免電壓的突變，提高系統(tǒng)的安全性和可靠性。
[0010]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種電機控制器對母線電壓故障的處理方法，所述方法包括以下步驟:
[0011 ] 201,檢測電機控制器直流母線電壓信號，依據(jù)檢測的電壓值確定其工作狀態(tài)；
[0012]202，當電壓值在預設的范圍以內，將進行正常的電機控制；
[0013]203，當所述電壓值大于預設的最大值Umax或小于最小值Umin時，進入故障模式；
[0014]204，電機控制器進入故障模式后立即將給定轉矩設置為零，對電機反電勢進行計算;
[0015]205，判斷電機反電勢電壓是否高于此時的母線電壓；如果是，則執(zhí)行步驟206至步驟207 ;如果否，則執(zhí)行步驟208 ；
[0016]206，計算電機反電勢與電壓Udc的差值；
[0017]207，電機控制器對上述電壓差值進行主動控制，使直流母線電壓上升，直至大于等于Udc，并返回至步驟204;
[0018]208，電機控制器關斷IGBT，停止電機控制，直流母線電壓將隨電機轉速的下降，緩慢降至安全狀態(tài)。
[0019]本發(fā)明在母線電壓主動控制狀態(tài)過程中，電機控制器控制目標是使母線電壓按設定的斜率進行上升?？墒褂玫姆椒òㄍㄟ^控制電機發(fā)電，使得母線電壓受控上升。但此處不局限于此種方法，也可使用其它方法使母線電壓受控上升。
[0020]本發(fā)明方法通過進行電壓變化率的主動控制，因電壓變化率處于受控狀態(tài)，從而避免了直流母線電壓的突變，防止了其它部件的損壞，提高系統(tǒng)的安全性和可靠性。
【附圖說明】
[0021]以下將結合附圖，對本發(fā)明的技術方案進行進一步的詳細描述。其中:
[0022]圖1是車用汽車高壓系統(tǒng)框圖。
[0023]圖2是根據(jù)本發(fā)明的母線電壓故障處理方法的流程圖。
[0024]圖3是根據(jù)本發(fā)明處理的電動工況下母線電壓故障的母線電壓Udc示意圖。
[0025]圖4是根據(jù)本發(fā)明處理的發(fā)電工況下母線電壓故障的母線電壓Udc示意圖。
[0026]圖中1:電池；2:繼電器；3:D⑶C轉換器；4:充電機；5:電機控制器；6 =IGBT ；7:電容；8:電機。
【具體實施方式】
[0027]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點更加明顯易懂，以下結合附圖進一步詳細描述本發(fā)明。需要說明的是，附圖中的各結構只是示意性的而不是限定性的，以使本領域普通技術人員能夠最佳地理解本發(fā)明的原理。
[0028]參見圖1，電動汽車高壓系統(tǒng)統(tǒng)包含1.電池、2.繼電器、3.D⑶C轉換器、4.充電機、5.電機控制器、6.1GBT、7.電容、8.電機。其中電池I的輸出由繼電器2進行控制，輸出側并聯(lián)負載有DCDC轉換器3、充電機4及電機控制器5。此處根據(jù)不同的系統(tǒng)結構，其輸出側并聯(lián)負載不限于以上三個部件。電機控制器5包含IGBT6及電容7，電機控制器5通過IGBT6對電機進行控制8。
[0029]本發(fā)明的母線電壓故障處理方法的主要步驟是由集成的電機控制器來執(zhí)行，但這不是限制性的。舉例來說，該方法可以利用各個獨立的控制單元系統(tǒng)完成。
[0030]參見圖2，處理步驟如下:
[0031]步驟201:電機控制器檢測直流母線電壓Udc。當直流母線電壓Udc正常時，Udc處于圖3、圖4中的Tl狀態(tài)。當繼電器斷開后，因電機控制器繼續(xù)保持電動(或發(fā)電)狀態(tài)，母線電壓將迅速下降(或上升)，如圖3、圖4中T2狀態(tài)；
[0032]步驟202:判斷上述檢測的電壓Udc，當電壓低于設定值Umin(或高于設定值Umax)后，電機控制器進入故障狀態(tài)；
[0033]步驟203:進入故障狀態(tài)后，電機控制器將給定轉矩設置為零，以避免直流母線電壓的繼續(xù)劇烈變化；
[0034]步驟204:根據(jù)電機轉速ω及預設的電機永磁磁鏈Φ ΡΜ計算此時的電機反電勢e
=ω Φ PM；
[0035]步驟205:判斷電機反電勢是否大于此時的直流母線電壓，如果是，則執(zhí)行步驟206至步驟207 ;如果否，則執(zhí)行步驟208 ；
[0036]步驟206:計算電機反電勢e與電壓Udc的差值；
[0037]步驟207:電機控制器對上述電壓差值進行主動控制，使直流母線電壓按圖3、圖4中T3狀態(tài)上升，直至大于等于Udc，并返回至步驟204 ;
[0038]步驟208:電機控制器關斷IGBT，停止電機控制，因直流母線電壓高于電機反電勢，電機反電勢將不會整流進入電機控制器；此時直流母線電壓如圖3、圖4中T4所示，直流母線電壓將隨電機轉速的下降，緩慢降至安全狀態(tài)。
【主權項】
1.一種電機控制器對母線電壓故障的處理方法，所述方法包括以下步驟: (201)檢測電機控制器直流母線電壓信號，依據(jù)檢測的電壓值確定其工作狀態(tài)； (202)當電壓值在預設的范圍以內，將進行正常的電機控制； (203)當所述電壓值大于預設的最大值Umax或小于最小值Umin時，進入故障模式； (204)電機控制器進入故障模式后立即將給定轉矩設置為零，對電機反電勢進行計算; (205)判斷電機反電勢電壓是否高于此時的母線電壓；如果是，則執(zhí)行步驟(206)至步驟(207);如果否，則執(zhí)行步驟(208); (206)計算電機反電勢與電壓Udc的差值； (207)電機控制器對上述電壓差值進行主動控制，使直流母線電壓上升，直至大于等于Udc，并返回至步驟(204); (208)電機控制器關斷IGBT，停止電機控制，直流母線電壓將隨電機轉速的下降，緩慢降至安全狀態(tài)。2.根據(jù)權利要求1所述的電機控制器對母線電壓故障的處理方法，其特征在于:所述步驟(204)對電機反電勢進行計算是根據(jù)電機轉速ω及預設的電機永磁磁鏈ΦΡΜ計算，電機反電勢e = ω φΡΜ。3.根據(jù)權利要求1所述的電機控制器對母線電壓故障的處理方法，其特征在于:在步驟(207)母線電壓主動控制狀態(tài)過程中，電機控制器控制目標是使母線電壓按設定的斜率進行上升。4.根據(jù)權利要求3所述的電機控制器對母線電壓故障的處理方法，其特征在于:通過控制電機發(fā)電，使得母線電壓受控上升。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種電機控制器對母線電壓故障的處理方法，包括步驟：201檢測電機控制器直流母線電壓信號，依據(jù)檢測的電壓值確定其工作狀態(tài)；202當電壓值在預設的范圍以內，進行正常的電機控制；203當電壓值大于預設的最大值或小于最小值時，進入故障模式；204將給定轉矩設置為零，計算電機反電勢；205判斷電機反電勢電壓是否高于此時的母線電壓；如果是，電機控制器對電壓差值進行主動控制，使直流母線電壓上升，如果否，關斷IGBT，停止電機控制。本發(fā)明方法通過進行電壓變化率的主動控制，避免了直流母線電壓的突變，提高了系統(tǒng)的安全性和可靠性。
【IPC分類】H02P23/00
【公開號】CN105141214
【申請?zhí)枴緾N201510551445
【發(fā)明人】陳健, 賀剛, 王璐, 盧有君, 邱單丹
【申請人】重慶長安汽車股份有限公司
【公開日】2015年12月9日
【申請日】2015年9月1日