电机堵转故障判断方法、电机控制器及新能源汽车与流程

本发明涉及新能源汽车技术领域，特别涉及一种电机堵转故障判断方法。还涉及一种基于该电机堵转故障判断方法的电机控制器和新能源汽车。

背景技术：

近些年来，随着高能量密度动力电池的发展，新能源汽车也蓬勃发展起来。新能源汽车包括混合动力汽车和纯电动汽车，作为新能源汽车的其中核心部件——电机和电机控制器，其动力性、经济性、安全性直接影响到整车总体性能，进而体现到用户驾驶体验中去。目前新能源汽车的电动驱动行驶，主要依靠电机控制器中的IGBT(复合全控型电压驱动式功率半导体器件)将直流电转换为交流电，驱动永磁同步电机，同时电机控制器实时检测电机转速和转矩，并根据电机和电机控制器自身能力，做出各种保护策略，从而实现对电机控制器本身和整车的安全保护。其中，针对电机堵转工况实施的保护措施是一个重要工作，当电机出现堵转时，电机控制器需要将堵转故障上报给整车控制器，并做出相应的控制，以保护电机和电机控制器自身。

目前电机堵转故障的判断上报条件通常为：当电机在某一大扭矩下，电机堵转(电机转速在堵转转速范围内)持续的时间大于或等于该扭矩对应的预设时间时，电机控制器将堵转故障上报给整车控制器。而在电机堵转的过程中，驾驶员通常会一直加大油门，电机控制器接收的扭矩需求增大，IGBT开关管的电流也会相应的增大，由于IGBT的开关管频率较高，开关能量损耗会非常大，从而导致IGBT发热量增大。如果预设时间过长，当达到上报条件时，IGBT由于持续发热甚至会被烧坏。但如果预设时间过短，在整车实际运行中，可能无法在较短时间内准确判断整车是否处于堵转工况，则可能会产生堵转故障误报现象，引起客户抱怨。

综上所述，如何在堵转工况下减小对电机控制器中的IGBT的损坏，同时减小堵转故障误报的可能性，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种电机堵转故障判断方法，以在电机堵转工况下减小对电机控制器的IGBT的损坏，同时减小堵转故障误报的可能性。

本发明的另一个目的在于提供一种基于该电机堵转故障判断方法的电机控制器和新能源汽车，以在电机堵转工况下减小对电机控制器的IGBT的损坏，同时减小堵转故障误报的可能性，改善新能源汽车的驾驶体验。

为达到上述目的，本发明提供以下技术方案：

一种电机堵转故障判断方法，包括：

当检测到电机的输出扭矩达到设定的最大输出扭矩时，开始计时；

若确定计时时长在达到第一设定时长的过程中，所述电机的输出扭矩持续为所述最大输出扭矩，则在所述计时时长为所述第一设定时长时，控制所述电机的输出扭矩降低至目标输出扭矩，并重新计时；

若确定重新计时后的计时时长在达到第二设定时长的过程中，所述电机的输出扭矩持续为所述目标输出扭矩，则在所述重新计时后的计时时长为所述第二设定时长时，确定所述电机存在堵转故障，并上报堵转故障信息。

优选的，在上述的电机堵转故障判断法方法中，所述目标输出扭矩与所述最大输出扭矩之间的差值小于等于10N.m。

优选的，在上述的电机堵转故障判断法方法中，所述在所述计时时长为所述第一设定时长时，还包括控制IGBT降低开关管频率。

优选的，在上述的电机堵转故障判断法方法中，所述控制IGBT降低开关管频率为：控制IGBT的开关管频率由10kHZ降至5kHZ。

优选的，在上述的电机堵转故障判断法方法中，在所述当检测到电机的输出扭矩达到设定的最大输出扭矩时，开始计时之后，若确定电机持续在所述最大输出扭矩下运行的计时时长小于所述第一设定时长时，则确定所述电机不存在堵转故障。

优选的，在上述的电机堵转故障判断法方法中，在所述控制所述电机的输出扭矩降低至目标输出扭矩，并重新计时之后，若确定电机持续在所述目标输出扭矩下运行的计时时长小于所述第二设定时长，且所述电机在小于所述目标输出扭矩下运行时，则确定所述电机不存在堵转故障。

优选的，在上述的电机堵转故障判断法方法中，在确定所述电机持续在所述目标输出扭矩下运行的计时时长小于所述第二设定时长，且所述电机在小于所述目标输出扭矩下运行时，则确定所述电机不存在堵转故障之后，控制IGBT的开关管频率提升至原来的工作频率。

优选的，在上述的电机堵转故障判断法方法中，在所述确定电机持续在所述最大输出扭矩下运行的计时时长小于所述第一设定时长，确定所述电机不存在堵转故障时，设定第一标识位，所述第一标识位表示无堵转故障，不上报堵转故障。

优选的，在上述的电机堵转故障判断法方法中，在所述确定电机持续在所述目标输出扭矩下运行的计时时长小于所述第二设定时长，且所述电机在小于所述目标输出扭矩下运行，确定所述电机不存在堵转故障时，设定第二标识位，所述第二标识位表示一级堵转故障，不上报堵转故障；

在所述确定电机存在堵转故障时，设定第三标识位，所述第三标识位表示二级堵转故障，上报堵转故障。

本发明还还提供了一种电机控制器，包括：

扭矩检测单元，用于实时检测所述电机的输出扭矩；

计时单元，用于当检测到电机的输出扭矩达到设定的最大输出扭矩时，开始计时，并用于在控制电机的输出扭矩降低至目标输出扭矩时，重新计时；

判断处理单元，与所述扭矩检测单元和所述计时单元均连接，所述判断处理单元内设定有第一设定时长和第二设定时长，用于在所述计时器开始计时后，若确定计时时长在达到第一设定时长的过程中，所述电机的输出扭矩持续为所述最大输出扭矩，则在所述计时时长为所述第一设定时长时，控制所述电机的输出扭矩降低至目标输出扭矩，并控制所述计时器重新计时，若确定重新计时后的计时时长在达到所述第二设定时长的过程中，所述电机的输出扭矩持续为所述目标输出扭矩，则在所述重新计时后的计时时长为所述第二设定时长时，确定所述电机存在堵转故障，并上报堵转故障信息。

本发明还提供了一种新能源汽车，包括整车控制器和电机控制器，所述电机控制器与所述整车控制器信号连接，所述电机控制器为以上所述的电机控制器，当确定所述电机存在堵转故障时，向所述整车控制器上报堵转故障信息。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提供的电机堵转故障判断方法中，当检测到电机的输出扭矩达到最大输出扭矩时，开始计时，如果计时时长在达到第一设定时长的过程中，电机的输出扭矩持续为最大输出扭矩，则在计时时长到达第一设定时长时，控制电机的输出扭矩降低至目标输出扭矩，并重新计时，如果重新计时后的计时时长在达到第二设定时长的过程中，电机的输出扭矩持续为目标输出扭矩，则当重新计时后的计时时长为第二设定时长时，确定电机存在堵转故障，并上报堵转故障信息。其中，在目标输出扭矩下，依旧可以输出较大的扭矩，可以在第二设定时长内继续判断电机是否堵转。由上述判断方法可以看出，从电机在最大输出扭矩下运行开始，到堵转故障确定上报，总共用时为第一设定时长和第二设定时长之和，由于电机在第二设定时长内的运行扭矩为目标输出扭矩，小于最大输出扭矩，电机控制器中的IGBT开关要产生与最大输出扭矩同样的能量损耗时间肯定要长，即在同等条件下，第一设定时长与第二设定时长之和比现有技术中的确定堵转上报时间要长，堵转故障上报的频次和真实性也较之前的方法好；与此同时，由于第二设定时长内降低了电机的输出扭矩，从而电机控制器中IGBT的能量损耗也较同等堵转时间下的要小。在电机堵转工况下减小了对电机控制器的IGBT的过温损坏，同时减小堵转故障误报的可能性。

本发明提供的电机控制器和新能源汽车均采用本申请中的电机堵转故障判断方法，因此，能够在电机堵转工况下减小对电机控制器的IGBT的损坏，同时减小堵转故障误报的可能性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种电机堵转故障判断方法的工作原理流程示意图；

图2为本发明实施例提供的第二种电机堵转故障判断方法的工作原理流程示意图；

图3为本发明实施例提供的第三种电机堵转故障判断方法的工作原理流程示意图；

图4为本发明实施例提供的第四种电机堵转故障判断方法的工作原理流程示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供了一种电机堵转故障判断方法，能够在电机堵转工况下减小对电机控制器的IGBT的过温损坏，同时减小了堵转故障误报的可能性。

本发明还提供了一种基于该电机堵转故障判断方法的电机控制器和新能源汽车，能够在电机堵转工况下减小对电机控制器的IGBT的过温损坏，同时减小了堵转故障误报的可能性，改善了新能源汽车的驾驶体验。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1，本发明实施例提供了一种电机堵转故障判断方法，包括以下步骤：

步骤001，当检测到电机的输出扭矩达到设定的最大输出扭矩时，开始计时。

步骤002，若确定计时时长在达到第一设定时长的过程中，电机的输出扭矩持续为最大输出扭矩，则在计时时长为第一设定时长时，控制电机的输出扭矩降低至目标输出扭矩，并重新计时。即当电机在最大输出扭矩下运行的时间等于或超过第一设定时长时，控制电机的输出扭矩降低至目标输出扭矩，并重新开始计时。

步骤003，若确定重新计时后的计时时长在达到第二设定时长的过程中，电机的输出扭矩持续为目标输出扭矩，则在重新计时后的计时时长为第二设定时长时，确定电机存在堵转故障，并上报堵转故障信息。即重新计时后，电机在目标输出扭矩下运行的时间等于或超过第二设定时长时，确定电机存在堵转故障，并上报堵转故障信息，完成电机堵转故障的判断和上报。

其中，在目标输出扭矩下，依旧可以输出较大的扭矩，可以在第二设定时长内继续判断电机是否堵转。由上述判断方法可以看出，从电机在最大输出扭矩下运行开始，到堵转故障确定上报，总共用时为第一设定时长和第二设定时长之和，由于电机在第二设定时长内的运行扭矩为目标输出扭矩，小于最大输出扭矩，电机控制器中的IGBT开关要产生与最大输出扭矩同样的能量损耗花费的时间增加，即在同等条件下，第一设定时长与第二设定时长之和比现有技术中的确定堵转上报时间要长，堵转故障上报的频次减少，堵转上报的真实性也较之前的方法好；与此同时，由于第二设定时长内降低了电机的输出扭矩，从而电机控制器中IGBT的能量损耗也较同等堵转时间下的要小，只要稍微降低一些输出扭矩，便可以大幅度减小IGBT开关的能量损耗。从而在电机堵转工况下减小了对电机控制器的IGBT的过温损坏，同时减小了堵转故障误报的可能性。

作为优化，在本实施例中，目标输出扭矩与最大输出扭矩之间的差值小于等于10N.m，即目标输出扭矩比最大输出扭矩小，且差值不超过10N.m。可见，目标输出扭矩只需要稍微降低一些，同样可以输出较大的扭矩，能够用来判断电机是否堵转。当然，根据整车实际工况和IGBT的承载发热能力来设置第一设定时长、目标输出扭矩的大小以及对应目标输出扭矩设定的第二设定时长的大小。优选地，第一设定时长稍小于现有技术中的预设时间，而第一设定时长和第二设定时长之和大于现有技术中的预设时间。

如图2所示，在本实施例中，对电机堵转故障判断方法进行优化，在步骤002中，在计时时长为第一设定时长时，除了控制电机的输出扭矩降至目标输出扭矩，还同时控制IGBT降低开关管频率。降低IGBT的开关管频率能够进一步降低IGBT开关的能量消耗，从而进一步在电机堵转工况下减小对电机控制器的IGBT的过温损坏。当然，也可以只降低电机的输出扭矩。而同时进行降频减扭是可以在尽可能准确响应整车需求的前提下还保证电机系统正常通讯。

作为优化，在本实施例中，控制IGBT降低开关管频率具体为：控制IGBT的开关管频率由10kHZ降至5kHZ。即IGBT开关管通常的工作频率为10kHZ，降低之后的工作频率为5kHZ。降低IGBT的开关管频率会延长电机控制器通讯报文的周期，起到通讯功能，IGBT的开关管频率不能很低，太低可能会不能准确采集系统状态，因此，在满足正常通讯的条件下，降低工作频率可以减小IGBT的功耗。

如图3所示，在本实施例中，对电机堵转故障判断方法进一步优化，在步骤002中，当检测到电机的输出扭矩达到设定的最大输出扭矩时，开始计时，若确定电机持续在最大输出扭矩下运行的计时时长小于第一设定时长时，则确定电机不存在堵转故障，控制电机正常运行，整车正常运行。

进一步地，在本实施例中，在步骤003中，当控制电机的输出扭矩降低至目标输出扭矩，并重新计时之后，若确定电机持续在目标输出扭矩下运行的计时时长小于第二设定时长，且电机在小于目标输出扭矩下运行时，则确定电机不存在堵转故障，并控制电机在当前扭矩下继续运行，执行油门踏板的扭矩指令。

更进一步地，在步骤003中，在确定电机持续在目标输出扭矩下运行的计时时长小于第二设定时长，且电机在小于目标输出扭矩下运行时，则确定电机不存在堵转故障之后，除了控制电机在当前扭矩下继续运行，执行油门踏板的扭矩指令，同时还控制IGBT的开关管频率提升至原来的频率，即由5kHZ提升至10kHZ。从而满足电机控制器正常的采样通讯,。

如图4所示，为了更好地对电机堵转故障进行判断和上报，在本实施例中，在步骤002中，当确定电机持续在最大输出扭矩下运行的计时时长小于第一设定时长，确定电机不存在堵转故障时，设定第一标识位，第一标识位表示无堵转故障，不上报堵转故障。通过设置第一标识位以使整车控制器快速读取信息，并进行动作相应。第一标识位可以为0。

同样地，在实施例中，在步骤003中，当确定电机持续在目标输出扭矩下运行的计时时长小于第二设定时长，且电机在小于目标输出扭矩下运行，确定电机不存在堵转故障时，设定第二标识位，第二标识位表示一级堵转故障，不上报堵转故障，第二标识位可以为1；

当确定电机存在堵转故障时，设定第三标识位，第三标识位表示二级堵转故障，上报堵转故障，第三标识位可以为2。

针对不同的判断结果设置不同的标识位，以便整车控制器根据不同的标识位进行电机堵转故障的判断和显示。

如图4所示，在本实施例中，电机堵转故障判断方法的具体工作过程为：

步骤001，当检测到电机的输出扭矩达到设定的最大输出扭矩时，开始计时。

步骤002，确定电机持续在最大输出扭矩下运行的计时时长小于第一设定时长时，则确定电机不存在堵转故障，设定第一标识位，不上报堵转故障，控制电机正常运行，整车正常运行；

相反，若确定计时时长在达到第一设定时长的过程中，电机的输出扭矩持续为最大输出扭矩，则在计时时长为第一设定时长时，控制电机的输出扭矩降低至目标输出扭矩，控制IGBT降低开关管频率，并重新计时。

步骤003，若确定电机持续在目标输出扭矩下运行的计时时长小于第二设定时长，且电机在小于目标输出扭矩下运行时，则确定电机不存在堵转故障，设定第二标识位，第二标识位表示一级堵转故障，但是不上报堵转故障，并控制电机在当前扭矩下继续运行，执行油门踏板的扭矩指令，控制IGBT的开关管频率提升至原来的频率；

相反，若确定重新计时后的计时时长在达到第二设定时长的过程中，电机的输出扭矩持续为目标输出扭矩，则在重新计时后的计时时长为第二设定时长时，确定电机存在堵转故障，设定第三标识位，表示二级堵转故障，并上报堵转故障信息，不再响应整车扭矩需求。此时，需要检查是否为驾驶员操作问题，还是实际路面工况问题。

基于以上电机堵转故障判断方法，本发明实施例还提供了一种电机控制器，包括IGBT开关、扭矩检测单元、计时单元和判断处理单元；其中，扭矩检测单元用于实时检测电机的输出扭矩。

计时单元用于当检测到电机的输出扭矩达到设定的最大输出扭矩时，开始计时，并用于在控制电机的输出扭矩降低至目标输出扭矩时，重新计时。

判断处理单元与扭矩检测单元和计时单元均连接，判断处理单元内设定有第一设定时长和第二设定时长，用于在计时器开始计时后，若确定计时时长在达到第一设定时长的过程中，电机的输出扭矩持续为最大输出扭矩，则在计时时长为第一设定时长时，控制电机的输出扭矩降低至目标输出扭矩，并控制计时器重新计时，若确定重新计时后的计时时长在达到第二设定时长的过程中，电机的输出扭矩持续为目标输出扭矩，则在重新计时后的计时时长为第二设定时长时，确定电机存在堵转故障，并上报堵转故障信息。

由于电机控制器基于本申请中的电机堵转故障判断方法，因此，能够在电机堵转工况下减小对电机控制器的IGBT的损坏，同时减小堵转故障误报的可能性，改善新能源汽车的驾驶体验。

同样，基于本申请中的电机堵转故障判断方法，本发明实施例还提供了一种新能源汽车，包括整车控制器和电机控制器，电机控制器与整车控制器信号连接，其中，电机控制器为以上实施例所描述的电机控制器，当确定电机存在堵转故障时，向整车控制器上报堵转故障信息。能够在电机堵转工况下减小对电机控制器的IGBT的损坏，同时减小堵转故障误报的可能性，改善新能源汽车的驾驶体验。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。