专利名称：一种电驱动系统堵转保护及限扭矩方法
技术领域：
本发明涉及轿车动力系统，尤其是纯电动轿车的电机控制系统，具体涉及一种电驱动系统堵转保护及限扭矩方法。
背景技术：
目前，人们日益重视对环境的保护和能源的有效、合理使用。因此，高效、节能、环保的纯电动汽车成为汽车行业发展趋势之一。电动驱动系统能做到低能耗和零排放的目的，极具市场化前景。在轿车中应用，受到安装空间的限制，对电机驱动系统的体积尺寸要求苛刻，因此在纯电动汽车驱动系统中一般采用正弦波永磁同步电机，它具有运行可靠、体积小、质量轻、损耗少、效率高以及形状和尺寸灵活多样等显著优点。不仅能驱动整车，而且能通过制动能量回收对电池充电。由于国内纯电动轿车刚处于起步阶段，产品化的过程中仍然存在着一些工程问题需要解决，其中电驱动系统中的逆变器模块成本较高且对温度和电流通过能力比较敏感，其用于纯电动轿车驱动电机的控制时需要相应的保护措施，防止逆变器的损毁。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电驱动系统堵转保护及限扭矩方法，保证纯电动轿车发生堵转或者冷却系统出现问题时电机驱动系统能维持正常工作的同时防止逆变器的损毁。通过增加电机堵转保护策略和温度扭矩限制策略对电驱动系统的最大可输出扭矩进行控制，从而实现对逆变器模块的保护。本发明主要实现一种纯电动轿车电驱动系统堵转保护及限电流方法，通过在电驱动控制系统中增加堵转保护策略、根据逆变器温度过电流能力曲线对功率输出进行限制等功能实现对逆变器的保护。纯电动轿车只有单一的动力系统，在一些特殊工况下存在电机有扭矩输出而整车由于外部因素无法行驶，此时需通过堵转保护策略来保护电驱动系统的安全；目前的纯电动轿车电驱动系统冷却系统主要采用水冷方式，在水冷系统出现故障无法正常工作的情况下，随着电驱动系统中逆变器模块热量的聚集过电流能力会不断下降，特别是在起步阶段电流较大的情况下如果不能对电机的输出功率进行有效的限制，电驱动系统中的逆变器模块极有可能损坏，为了保证逆变器模块安全可靠的运行，通过温度电流限制策略来实现对逆变器的保护。具体技术方案如下一种电驱动系统堵转保护及限扭矩方法，其用于纯电动轿车的电驱动系统，包括电机堵转保护方法和温度扭矩限制保护方法，采用如下步骤(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)根据逆变器温度过电流能力曲线对功率输出进行限制，将电流限制对应转换到对电机输出扭矩的限制；(4)根据步骤(1)中堵转保护和步骤O)中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。进一步地，步骤(1)中电机堵转保护方法采用如下步骤(1-1)正常情况下车辆起步不进行堵转保护方法；(1-2)起步准备行驶时，当电机转速η的绝对值小于预设值nl时，根据油门信号的开度对应到对电机的扭矩请求Tm，针对不同的扭矩请求设定三个定时器tl、t2、t3 ；(1-3)当Tm绝对值大于预设值T时，计时器tl开始计时，当Tm绝对值小于等于T时，计时器tl清零；(1-4)当Tm绝对值大于预设值2T时，计时器t2开始计时，当Tm绝对值小于等于2T时，计时器t2清零；(1-5)当Tm绝对值大于等于预设值3T时，计时器t3开始计时，当Tm绝对值小于3T时，计时器t3清零；(1-6)当任意一个计数器达到设定的阈值时，电机进入堵转保护方法，堵转保护方法中的堵转保护限制扭矩Tmaxl以T/t的斜率减小到0，Tmaxl = 0维持时间3t后退出堵转保护。进一步地，步骤(1-6)中所述阈值以电机堵转扭矩保护特性曲线为准。进一步地，步骤(1-6)退出堵转保护后，Tmaxl以T/t的斜率增加到3T，然后重新开始堵转保护方法.进一步地，步骤(1-6)退出堵转保护后，当电机转速η的绝对值大于等于nl时，堵转保护限制扭矩Tmaxl = 3T保持不变。进一步地，步骤O)中温度扭矩限制保护方法中，当汽车行驶时，根据逆变器温度K的范围对温度扭矩限制保护方法中的最大可输出扭矩TmaX2进行限制。进一步地，步骤O)中温度扭矩限制保护方法中，采用如下步骤(2-1)当逆变器温度K在预设值kl到k2之间时，根据逆变器温度扭矩特性曲线查出温度K时对应的温度扭矩限制值TmaX2 = Tlim ；(2-2)当逆变器温度K小于等于kl时，温度扭矩限制值TmaX2 = 3T ；(2-3)当逆变器温度K大于等于k2时，温度扭矩限制值TmaX2 = 0。进一步地，步骤中最大可输出扭矩限制保护方法为对比堵转保护限制扭矩Tmaxl与温度扭矩限制值TmaX2进行对比，得到电驱动系统最大可输出扭矩Tmax等于Tmaxl与TmaX2中的最小值，从而达到对电驱动系统输出扭矩的限制，从而限制通过逆变器的电流值，实现对逆变器模块的保护。与目前现有技术相比，本发明在不增加逆变器容量的情况下，使电驱动系统仍能满足纯电动轿车的正常行驶要求。
图1为电机堵转扭矩保护特性曲线图2为电机堵转保护方法示意3为逆变器温度扭矩特性曲线图4为温度扭矩限制保护方法示意5为最大可输出扭矩限制保护方法示意图
具体实施例方式下面根据附图对本发明进行详细描述，其为本发明多种实施方式中的一种优选实施例。由于交流永磁同步电机的特点，低速运行时，电机的输出扭矩与电流成正比，因此在本发明中将电流限制对应转换到对电机输出扭矩的限制。正常情况下车辆起步堵转保护策略不起作用；纯电动轿车起步准备行驶时，当电机转速η的绝对值小于nl时，根据油门信号的开度对应到对电机的扭矩请求Tm，针对不同的扭矩请求设定三个定时器tl、t2、t3，任意一个计数器达到设定的阈值(具体阈值以图1中的特性曲线为准，T和t都是可标定量)时，电机进入堵转保护策略，堵转保护策略中的最大可输出扭矩Tmaxl以T/t的斜率减小到0，Tmaxl = 0维持时间3t后退出堵转保护，Tmaxl以T/t的斜率增加到3T后，重新开始堵转保护策略。当电机转速η的绝对值大于等于nl时，Tmaxl = 3T保持不变。当纯电动轿车行驶时，根据逆变器温度K的范围对温度扭矩限制保护策略中的最大可输出扭矩TmaX2进行限制；根据Tmaxl与TmaX2的扭矩限制，使电驱动系统的最大可输出扭矩Tmax等于Tmaxl与Tmax2中的最小值。纯电动轿车电驱动系统堵转保护及限扭矩方法主要包括三个部分第一部分是对电机堵转进行保护从而限制电机扭矩输出；第二部分是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；第三部分是根据第一部分堵转保护和第二部分温度扭矩限制得到的可输出扭矩对的电驱动系统的最大可输出扭矩进行限制。电机堵转保护策略根据图1中的电机堵转扭矩保护特性曲线和图2中的电机堵转保护方法来实现，具体实现方法如下正常情况下车辆起步堵转保护策略不起作用；纯电动轿车起步准备行驶时，当电机转速η的绝对值小于nl时，根据油门信号的开度对应到对电机的扭矩请求Tm，针对不同的扭矩请求设定三个定时器tl、t2、t3 ；当Tm绝对值大于T时，计时器tl开始计时，当Tm绝对值小于等于T时，计时器tl
清零；当Tm绝对值大于2T时，计时器t2开始计时，当Tm绝对值小于等于2T时，计时器
t2清零；当Tm绝对值大于等于3T时，计时器t3开始计时，当Tm绝对值小于3T时，计时器t3清零；当任意一个计数器达到设定的阈值(具体阈值以图1中的特性曲线为准，T和t都是可标定量)时，电机进入堵转保护策略，堵转保护策略中的堵转保护限制扭矩Tmaxl以T/t的斜率减小到0，Tmaxl = 0维持时间3t后退出堵转保护；退出堵转保护后，Tmaxl以T/t的斜率增加到3T，然后重新开始堵转保护策略；当电机转速η的绝对值大于等于nl时，堵转保护限制扭矩Tmaxl = 3T保持不变；温度扭矩限制保护策略根据图3中的温度扭矩特性曲线和图4中的温度扭矩限制保护方法来实现，具体实现方法如下当纯电动轿车行驶时，根据逆变器温度K的范围对温度扭矩限制保护策略中的最大可输出扭矩TmaX2进行限制；当逆变器温度K在kl到k2之间时，根据图3中的温度扭矩特性曲线查处温度K时对应的温度扭矩限制值TmaX2 = Tlim ；当逆变器温度K小于等于kl时，温度扭矩限制值Tmax2 = 3T ；当逆变器温度K大于等于k2时，温度扭矩限制值TmaX2 = 0 ；最大可输出扭矩限制保护策略根据图5最大可输出扭矩限制保护方法，对比堵转保护限制扭矩Tmaxl与温度扭矩限制值TmaX2进行对比，得到电驱动系统最大可输出扭矩Tmax等于Tmaxl与TmaX2中的最小值，从而达到对电驱动系统输出扭矩的限制，从而限制通过逆变器的电流值，实现对逆变器模块的保护。上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种电驱动系统堵转保护及限扭矩方法，其特征在于，其用于纯电动轿车的电驱动系统，包括电机堵转保护方法和温度扭矩限制保护方法，采用如下步骤(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)根据逆变器温度过电流能力曲线对功率输出进行限制，将电流限制对应转换到对电机输出扭矩的限制；(4)根据步骤(1)中堵转保护和步骤O)中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。
2.如权利要求1所述的电驱动系统堵转保护及限扭矩方法，其特征在于，步骤(1)中电机堵转保护方法采用如下步骤(1-1)正常情况下车辆起步不进行堵转保护方法；(1-2)起步准备行驶时，当电机转速η的绝对值小于预设值nl时，根据油门信号的开度对应到对电机的扭矩请求Tm，针对不同的扭矩请求设定三个定时器tl、t2、t3 ；(1-3)当Tm绝对值大于预设值T时，计时器tl开始计时，当Tm绝对值小于等于T时，计时器tl清零；(1-4)当Tm绝对值大于预设值2T时，计时器t2开始计时，当Tm绝对值小于等于2T时，计时器t2清零；(1-5)当Tm绝对值大于等于预设值3T时，计时器t3开始计时，当Tm绝对值小于3T时，计时器t3清零；(1-6)当任意一个计数器达到设定的阈值时，电机进入堵转保护方法，堵转保护方法中的堵转保护限制扭矩Tmaxl以T/t的斜率减小到0，Tmaxl = 0维持时间3t后退出堵转保护。
3.如权利要求1或2所述的电驱动系统堵转保护及限扭矩方法，其特征在于，步骤(1-6)中所述阈值以电机堵转扭矩保护特性曲线为准。
4.如权利要求2或3所述的电驱动系统堵转保护及限扭矩方法，其特征在于，步骤(1-6)退出堵转保护后，Tmaxl以T/t的斜率增加到3T，然后重新开始堵转保护方法。
5.如权利要求2-4中任一项所述的电驱动系统堵转保护及限扭矩方法，其特征在于，步骤(1-6)退出堵转保护后，当电机转速η的绝对值大于等于nl时，堵转保护限制扭矩Tmaxl = 3T保持不变。
6.如权利要求2-5中任一项所述的电驱动系统堵转保护及限扭矩方法，其特征在于，步骤( 中温度扭矩限制保护方法中，当汽车行驶时，根据逆变器温度K的范围对温度扭矩限制保护方法中的最大可输出扭矩TmaX2进行限制。
7.如权利要求6所述的电驱动系统堵转保护及限扭矩方法，其特征在于，步骤⑵中温度扭矩限制保护方法中，采用如下步骤(2-1)当逆变器温度K在预设值kl到k2之间时，根据逆变器温度扭矩特性曲线查出温度K时对应的温度扭矩限制值TmaX2 = Tlim ；(2-2)当逆变器温度K小于等于kl时，温度扭矩限制值TmaX2 = 3T ；(2-3)当逆变器温度K大于等于k2时，温度扭矩限制值TmaX2 = 0。
8.如权利要求1-7中任一项所述的电驱动系统堵转保护及限扭矩方法，其特征在于，步骤中最大可输出扭矩限制保护方法为对比堵转保护限制扭矩Tmaxl与温度扭矩限制值TmaX2进行对比，得到电驱动系统最大可输出扭矩Tmax等于Tmaxl与TmaX2中的最小值，从而达到对电驱动系统输出扭矩的限制，从而限制通过逆变器的电流值，实现对逆变器模块的保护。
全文摘要
本发明涉及一种电驱动系统堵转保护及限扭矩方法，其用于纯电动轿车的电驱动系统，包括电机堵转保护方法和温度扭矩限制保护方法，采用如下步骤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；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；根据逆变器温度过电流能力曲线对功率输出进行限制，将电流限制对应转换到对电机输出扭矩的限制；根据堵转保护和温度扭矩限制得到的可输出扭矩对的电驱动系统的最大可输出扭矩进行限制。
文档编号B60L15/38GK102390285SQ201110238218
公开日2012年3月28日 申请日期2011年8月19日 优先权日2011年8月19日
发明者林伟义, 王瑛, 王金磊, 罗晓, 陈立冲 申请人:奇瑞汽车股份有限公司