一种基于门限值的电动汽车驱动系统堵转保护方法与流程

本发明属于电动汽车电驱动系统控制技术领域，特别涉及一种基于门限值的电动汽车驱动系统堵转保护方法。

背景技术：

电动汽车使用电池中存储的电能作为唯一的能源供给，具有高效、节能、低噪音及零排放等特点，在节能和环保方面有着不可比拟的优势，因此逐渐成为汽车行业的重要发展趋势之一。

电驱动系统作为电动汽车的重要组成部分，是实现机械能与电能相互转化的关键。然而电驱动系统的高成本也是目前电动汽车售价居高不下的一个重要原因。电驱动系统主要包括电机控制器和电机本体，其中电机控制器中的功率模块价格不菲且对温度、电流和电压的敏感度较高。

电动汽车在某些特殊工况下存在电驱动系统有扭矩输出但是整车无法行驶的问题，例如整车轮胎抱死或者爬超过整车设计爬坡度的陡坡等。此时电机功率模块和电机本体温升极快，很可能对电机功率模块和电机本体的寿命产生不良影响，甚至会出现电机功率模块和电机本体直接损坏的后果。因此必须在电驱动系统出现堵转时采取有针对性地保护措施，来避免零部件损坏。

专利文件1（公开号：cn102390285a）公开了一种电驱动系统堵转保护及限扭矩方法，方法内容包括电机堵转保护方法和温度扭矩限制保护方法，具体步骤：（1）根据电机堵转扭矩保护特性曲线，对电机堵转进行保护从而限制电机扭矩输出；（2）根据逆变器温度扭矩限制特性曲线对电驱动系统的输出扭矩进行限制；（3）根据堵转保护和温度扭矩限制得到的可输出扭矩对电驱动系统的最大可输出扭矩进行限制。专利文件1中的堵转保护和温度扭矩控制方法是相对独立的两个模块，较为分散，针对电机堵转保护这一块，没有堵转保护策略中考虑到了电机功率模块温度，考虑的不够全面，不利于避免电机本身和功率模块损坏。

技术实现要素：

本发明目的是：针对现有技术，提供一种基于门限值的电动汽车驱动系统堵转保护方法，单独针对电机堵转保护这一块，在堵转保护策略中考虑到电机功率模块温度，考虑更加全面，能够更加快速地限制电机执行扭矩，减慢电机和功率模块的温升，避免电机本身和功率模块损坏。

本发明的技术方案是：

一种基于门限值的电动汽车驱动系统堵转保护方法，包括：

设定电机转速的下限门限值和上限门限值；设定来自整车控制器的电机扭矩指令的下限门限值和上限门限值；

电机转速小于其下限门限值，同时来自整车控制器的电机扭矩指令大于其上限门限值时即进行堵转保护；电机转速大于其上限门限值，或电机扭矩指令小于其下限门限值时即退出堵转保护。

优选的，电机转速小于其下限门限值时，置转速堵转标志位为1，大于其上限门限值时，置转速堵转标志位为0；电机转速在其上限门限值和下限门限值之间时，转速堵转标志位维持上一时刻的值不变；

电机扭矩指令大于其上限门限值时，置扭矩堵转标志位为1，低于其下限门限值时，置扭矩堵转标志位为0；扭矩指令在其上限门限值和下限门限值之间时，扭矩堵转标志位维持上一时刻的值不变；

转速堵转标志位与扭矩堵转标志位同时为1时进入堵转保护，转速堵转标志位与扭矩堵转标志位任一个为0时退出堵转保护。

优选的，所述电机转速小于其下限门限值时，还进一步判断电机功率模块温度与其门限值之间的关系；进入堵转保护后根据功率模块温度与其门限值之间的不同关系直接确定相应的扭矩限制门限值，并将电机扭矩指令限制在扭矩限制门限值以下得到电机实际执行扭矩。

优选的，所述判断电机功率模块温度与其门限值之间的关系的方法包括：

设定电机功率模块温度的上限门限值和下限门限值；

电机功率模块温度大于其上限门限值时，置温度堵转标志位为1，低于其下限门限值时，置温度堵转标志位为0；电机功率模块温度在其上限门限值和下限门限值之间时，温度堵转标志位维持上一时刻的值不变。

优选的，所述进入堵转保护后根据功率模块温度与其门限值之间的不同关系直接确定相应的扭矩限制门限值的方法包括：

若温度堵转标志位为0，则设置扭矩限制门限值为k0torquemax，其中，k0的范围为0～1，torquemax为电机峰值扭矩，在电机设计阶段已经确定；

若温度堵转标志位为1，则设置扭矩限制门限值为k3torquemax，其中：k3的范围同样为0～1，且k3<k0。

优选的，进入堵转保护后，若温度堵转标志位为0，则还设定定时器t和定时器限值tlimit；并采取如下步骤：

当定时器t≤tlimit时，令k0=k1，即扭矩限制门限值设置为k1torquemax，k1的范围为0～1；

当定时器t>tlimit时，令k0=k2，即扭矩限制门限值设置为k2torquemax；k2的范围为0～1，且k2<k1，定时器t停止计数。

优选的，当电机扭矩指令小于等于扭矩限制门限值时，所述电机实际执行扭矩等于电机扭矩指令；当电机扭矩指令大于扭矩限制门限值时，电机实际执行扭矩等于扭矩限制门限值。

优选的，当电机扭矩指令大于扭矩限制门限值时，即进入堵转保护后，还同时降低电机功率模块的工作频率。

本发明的优点是：

本发明所提出的基于门限值的电动汽车驱动系统堵转保护方法，在电机堵转保护中充分考虑电机功率模块温度的变化，能够更加快速地限制电机执行扭矩，减慢电机和功率模块的温升，更好地保护电机功率模块和电机本体，方法简单可靠易于实现，避免电机本身和功率模块损坏。

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

图1为本发明所述电动汽车驱动系统堵转判断方法流程图；

图2为本发明所述电动汽车驱动系统堵转保护方法流程图；

图3为本发明所述扭矩限制门限值变化示意图。

具体实施方式

本发明公开了一种基于门限值的电动汽车驱动系统堵转保护方法，包括：

s1、电机转速小于其下限门限值，同时来自整车控制器的电机扭矩指令大于其上限门限值时即进行堵转保护；而电机转速大于其上限值，或电机扭矩指令小于其下限门限值时即退出堵转保护；

s2、电机转速小于其下限门限值时进一步判断电机功率模块温度与其门限值之间的关系；

s3、进入堵转保护后将根据功率模块温度与其门限值之间的不同关系直接确定相应的扭矩限制门限值，并将电机扭矩指令限制在门限值以下得到电机实际执行扭矩。

本发明有利于在电机处于堵转时快速限制电机执行扭矩，减慢电机和功率模块的温升，避免电机本身和功率模块损坏。

针对步骤s1的具体方法，如图1所示：

1、设定电机转速speed堵转上限门限值为uplimit_speed，下限门限值lowlimit_speed，uplimit_speed大于lowlimit_speed；

电机转速小于下限门限值时，置转速堵转标志位为1，大于上限值时，置转速堵转标志位为0。电机转速在上限门限值和下限门限值之间时，转速堵转标志位维持上一时刻的值不变；

2、设定来自整车控制器（vehiclecontrolunit，vcu）的电机扭矩指令torque堵转上限值为uplimit_torque，下限门限值为lowlimit_torque；uplimit_torque大于lowlimit_torque；

电机扭矩指令大于上限门限值时，置扭矩堵转标志位为1，低于下限门限值时，置扭矩堵转标志位为0。扭矩指令在上限门限值和下限门限值之间时，扭矩堵转标志位维持上一时刻的值不变；

3、转速堵转标志位与扭矩堵转标志位同时为1时进入堵转保护，即电机转速小于其下限门限值，同时电机扭矩指令超过其上限门限值时进行堵转保护；转速堵转标志位与扭矩堵转标志位任一个为0时退出堵转保护，即电机转速大于其上限门限值，或电机扭矩指令小于其下限门限值时退出堵转保护。

4、uplimit_speed、lowlimit_speed、uplimit_torque及lowlimit_torque均通过整车标定获得。

针对步骤s2的具体方法，如图1和2所示：

1、电机转速小于其下限门限值时，置转速堵转标志位为1，同时进一步判断电机功率模块温度与其门限值之间的关系；

2、设定电机功率模块温度temp堵转上限值为uplimit_temp，下限门限值为lowlimit_temp；uplimit_temp大于lowlimit_temp；

电机功率模块温度大于上限门限值时，置温度堵转标志位为1，低于下限门限值时，置温度堵转标志位为0。电机功率模块温度在上限门限值和下限门限值之间时，温度堵转标志位维持上一时刻的值不变；

3、电机转速大于其上限门限值时，置转速堵转标志位为0，同时置温度堵转标志位为0。

4、uplimit_temp和lowlimit_temp均通过整车标定获得。

针对步骤s3的具体方法，如图3所示：

1、未进入堵转保护时，扭矩限制门限值torque_limit设置为torquemax，torquemax为电机峰值扭矩，在电机设计阶段就已经确定；

2、进入堵转保护后（即扭矩堵转标志位与转速堵转标志位同时为1），若温度堵转标志位为0，则设定定时器t和定时器限值tlimit。并采取如下步骤：

（1-1）当定时器t小于等于tlimit时，扭矩限制门限值torque_limit设置为k1torquemax，其中，k1的范围为0～1；

（1-2）当定时器t大于tlimit时，扭矩限制门限值torque_limit设置为k2torquemax；k2的范围同样为0～1，且k2<k1定时器t停止计数；

3、进入堵转保护后，若温度堵转标志位为1，则设置扭矩限制门限值torque_limit为k3torquemax，k3的范围同样为0～1，且k3<k2<k1；

4、当电机扭矩指令torque小于等于torque_limit时，电机实际执行扭矩torque_act等于torque；当电机扭矩指令torque大于torque_limit时，电机实际执行扭矩torque_act等于torque_limit；

5、k1、k2、k3、tlimit均通过整车标定获得。

本发明在电动汽车驱动系统堵转保护过程中，除了限制电机执行扭矩，还可以同时降低电机功率模块的工作频率，有效的保护电机功率模块。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明主要技术方案的精神实质所做的修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。