專利名稱：一種電驅動系統堵轉保護及限扭矩方法
技術領域：
本發明涉及轎車動力系統，尤其是純電動轎車的電機控制系統，具體涉及一種電驅動系統堵轉保護及限扭矩方法。
背景技術：
目前，人們日益重視對環境的保護和能源的有效、合理使用。因此，高效、節能、環保的純電動汽車成為汽車行業發展趨勢之一。電動驅動系統能做到低能耗和零排放的目的，極具市場化前景。在轎車中應用，受到安裝空間的限制，對電機驅動系統的體積尺寸要求苛刻，因此在純電動汽車驅動系統中一般采用正弦波永磁同步電機，它具有運行可靠、體積小、質量輕、損耗少、效率高以及形狀和尺寸靈活多樣等顯著優點。不僅能驅動整車，而且能通過制動能量回收對電池充電。由于國內純電動轎車剛處于起步階段，產品化的過程中仍然存在著一些工程問題需要解決，其中電驅動系統中的逆變器模塊成本較高且對溫度和電流通過能力比較敏感，其用于純電動轎車驅動電機的控制時需要相應的保護措施，防止逆變器的損毀。
發明內容
本發明的目的在于提供一種電驅動系統堵轉保護及限扭矩方法，保證純電動轎車發生堵轉或者冷卻系統出現問題時電機驅動系統能維持正常工作的同時防止逆變器的損毀。通過增加電機堵轉保護策略和溫度扭矩限制策略對電驅動系統的最大可輸出扭矩進行控制，從而實現對逆變器模塊的保護。本發明主要實現一種純電動轎車電驅動系統堵轉保護及限電流方法，通過在電驅動控制系統中增加堵轉保護策略、根據逆變器溫度過電流能力曲線對功率輸出進行限制等功能實現對逆變器的保護。純電動轎車只有單一的動力系統，在一些特殊工況下存在電機有扭矩輸出而整車由于外部因素無法行駛，此時需通過堵轉保護策略來保護電驅動系統的安全；目前的純電動轎車電驅動系統冷卻系統主要采用水冷方式，在水冷系統出現故障無法正常工作的情況下，隨著電驅動系統中逆變器模塊熱量的聚集過電流能力會不斷下降，特別是在起步階段電流較大的情況下如果不能對電機的輸出功率進行有效的限制，電驅動系統中的逆變器模塊極有可能損壞，為了保證逆變器模塊安全可靠的運行，通過溫度電流限制策略來實現對逆變器的保護。具體技術方案如下一種電驅動系統堵轉保護及限扭矩方法，其用于純電動轎車的電驅動系統，包括電機堵轉保護方法和溫度扭矩限制保護方法，采用如下步驟(1)根據電機堵轉扭矩保護特性曲線，對電機堵轉進行保護從而限制電機扭矩輸出；(2)根據逆變器溫度扭矩限制特性曲線對電驅動系統的輸出扭矩進行限制；(3)根據逆變器溫度過電流能力曲線對功率輸出進行限制，將電流限制對應轉換到對電機輸出扭矩的限制；(4)根據步驟(1)中堵轉保護和步驟O)中溫度扭矩限制得到的可輸出扭矩對電驅動系統的最大可輸出扭矩進行限制。進一步地，步驟(1)中電機堵轉保護方法采用如下步驟(1-1)正常情況下車輛起步不進行堵轉保護方法；(1-2)起步準備行駛時，當電機轉速η的絕對值小于預設值nl時，根據油門信號的開度對應到對電機的扭矩請求Tm，針對不同的扭矩請求設定三個定時器tl、t2、t3 ；(1-3)當Tm絕對值大于預設值T時，計時器tl開始計時，當Tm絕對值小于等于T時，計時器tl清零；(1-4)當Tm絕對值大于預設值2T時，計時器t2開始計時，當Tm絕對值小于等于2T時，計時器t2清零；(1-5)當Tm絕對值大于等于預設值3T時，計時器t3開始計時，當Tm絕對值小于3T時，計時器t3清零；(1-6)當任意一個計數器達到設定的閾值時，電機進入堵轉保護方法，堵轉保護方法中的堵轉保護限制扭矩Tmaxl以T/t的斜率減小到0，Tmaxl = 0維持時間3t后退出堵轉保護。進一步地，步驟(1-6)中所述閾值以電機堵轉扭矩保護特性曲線為準。進一步地，步驟(1-6)退出堵轉保護后，Tmaxl以T/t的斜率增加到3T，然后重新開始堵轉保護方法.進一步地，步驟(1-6)退出堵轉保護后，當電機轉速η的絕對值大于等于nl時，堵轉保護限制扭矩Tmaxl = 3T保持不變。進一步地，步驟O)中溫度扭矩限制保護方法中，當汽車行駛時，根據逆變器溫度K的范圍對溫度扭矩限制保護方法中的最大可輸出扭矩TmaX2進行限制。進一步地，步驟O)中溫度扭矩限制保護方法中，采用如下步驟(2-1)當逆變器溫度K在預設值kl到k2之間時，根據逆變器溫度扭矩特性曲線查出溫度K時對應的溫度扭矩限制值TmaX2 = Tlim ；(2-2)當逆變器溫度K小于等于kl時，溫度扭矩限制值TmaX2 = 3T ；(2-3)當逆變器溫度K大于等于k2時，溫度扭矩限制值TmaX2 = 0。進一步地，步驟中最大可輸出扭矩限制保護方法為對比堵轉保護限制扭矩Tmaxl與溫度扭矩限制值TmaX2進行對比，得到電驅動系統最大可輸出扭矩Tmax等于Tmaxl與TmaX2中的最小值，從而達到對電驅動系統輸出扭矩的限制，從而限制通過逆變器的電流值，實現對逆變器模塊的保護。與目前現有技術相比，本發明在不增加逆變器容量的情況下，使電驅動系統仍能滿足純電動轎車的正常行駛要求。
圖1為電機堵轉扭矩保護特性曲線圖2為電機堵轉保護方法示意3為逆變器溫度扭矩特性曲線圖4為溫度扭矩限制保護方法示意5為最大可輸出扭矩限制保護方法示意圖
具體實施例方式下面根據附圖對本發明進行詳細描述，其為本發明多種實施方式中的一種優選實施例。由于交流永磁同步電機的特點，低速運行時，電機的輸出扭矩與電流成正比，因此在本發明中將電流限制對應轉換到對電機輸出扭矩的限制。正常情況下車輛起步堵轉保護策略不起作用；純電動轎車起步準備行駛時，當電機轉速η的絕對值小于nl時，根據油門信號的開度對應到對電機的扭矩請求Tm，針對不同的扭矩請求設定三個定時器tl、t2、t3，任意一個計數器達到設定的閾值(具體閾值以圖1中的特性曲線為準，T和t都是可標定量)時，電機進入堵轉保護策略，堵轉保護策略中的最大可輸出扭矩Tmaxl以T/t的斜率減小到0，Tmaxl = 0維持時間3t后退出堵轉保護，Tmaxl以T/t的斜率增加到3T后，重新開始堵轉保護策略。當電機轉速η的絕對值大于等于nl時，Tmaxl = 3T保持不變。當純電動轎車行駛時，根據逆變器溫度K的范圍對溫度扭矩限制保護策略中的最大可輸出扭矩TmaX2進行限制；根據Tmaxl與TmaX2的扭矩限制，使電驅動系統的最大可輸出扭矩Tmax等于Tmaxl與Tmax2中的最小值。純電動轎車電驅動系統堵轉保護及限扭矩方法主要包括三個部分第一部分是對電機堵轉進行保護從而限制電機扭矩輸出；第二部分是根據逆變器溫度扭矩限制特性曲線對電驅動系統的輸出扭矩進行限制；第三部分是根據第一部分堵轉保護和第二部分溫度扭矩限制得到的可輸出扭矩對的電驅動系統的最大可輸出扭矩進行限制。電機堵轉保護策略根據圖1中的電機堵轉扭矩保護特性曲線和圖2中的電機堵轉保護方法來實現，具體實現方法如下正常情況下車輛起步堵轉保護策略不起作用；純電動轎車起步準備行駛時，當電機轉速η的絕對值小于nl時，根據油門信號的開度對應到對電機的扭矩請求Tm，針對不同的扭矩請求設定三個定時器tl、t2、t3 ；當Tm絕對值大于T時，計時器tl開始計時，當Tm絕對值小于等于T時，計時器tl
清零；當Tm絕對值大于2T時，計時器t2開始計時，當Tm絕對值小于等于2T時，計時器
t2清零；當Tm絕對值大于等于3T時，計時器t3開始計時，當Tm絕對值小于3T時，計時器t3清零；當任意一個計數器達到設定的閾值(具體閾值以圖1中的特性曲線為準，T和t都是可標定量)時，電機進入堵轉保護策略，堵轉保護策略中的堵轉保護限制扭矩Tmaxl以T/t的斜率減小到0，Tmaxl = 0維持時間3t后退出堵轉保護；退出堵轉保護后，Tmaxl以T/t的斜率增加到3T，然后重新開始堵轉保護策略；當電機轉速η的絕對值大于等于nl時，堵轉保護限制扭矩Tmaxl = 3T保持不變；溫度扭矩限制保護策略根據圖3中的溫度扭矩特性曲線和圖4中的溫度扭矩限制保護方法來實現，具體實現方法如下當純電動轎車行駛時，根據逆變器溫度K的范圍對溫度扭矩限制保護策略中的最大可輸出扭矩TmaX2進行限制；當逆變器溫度K在kl到k2之間時，根據圖3中的溫度扭矩特性曲線查處溫度K時對應的溫度扭矩限制值TmaX2 = Tlim ；當逆變器溫度K小于等于kl時，溫度扭矩限制值Tmax2 = 3T ；當逆變器溫度K大于等于k2時，溫度扭矩限制值TmaX2 = 0 ；最大可輸出扭矩限制保護策略根據圖5最大可輸出扭矩限制保護方法，對比堵轉保護限制扭矩Tmaxl與溫度扭矩限制值TmaX2進行對比，得到電驅動系統最大可輸出扭矩Tmax等于Tmaxl與TmaX2中的最小值，從而達到對電驅動系統輸出扭矩的限制，從而限制通過逆變器的電流值，實現對逆變器模塊的保護。上面結合附圖對本發明進行了示例性描述，顯然本發明具體實現并不受上述方式的限制，只要采用了本發明的方法構思和技術方案進行的各種改進，或未經改進直接應用于其它場合的，均在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種電驅動系統堵轉保護及限扭矩方法，其特征在于，其用于純電動轎車的電驅動系統，包括電機堵轉保護方法和溫度扭矩限制保護方法，采用如下步驟(1)根據電機堵轉扭矩保護特性曲線，對電機堵轉進行保護從而限制電機扭矩輸出；(2)根據逆變器溫度扭矩限制特性曲線對電驅動系統的輸出扭矩進行限制；(3)根據逆變器溫度過電流能力曲線對功率輸出進行限制，將電流限制對應轉換到對電機輸出扭矩的限制；(4)根據步驟(1)中堵轉保護和步驟O)中溫度扭矩限制得到的可輸出扭矩對電驅動系統的最大可輸出扭矩進行限制。
2.如權利要求1所述的電驅動系統堵轉保護及限扭矩方法，其特征在于，步驟(1)中電機堵轉保護方法采用如下步驟(1-1)正常情況下車輛起步不進行堵轉保護方法；(1-2)起步準備行駛時，當電機轉速η的絕對值小于預設值nl時，根據油門信號的開度對應到對電機的扭矩請求Tm，針對不同的扭矩請求設定三個定時器tl、t2、t3 ；(1-3)當Tm絕對值大于預設值T時，計時器tl開始計時，當Tm絕對值小于等于T時，計時器tl清零；(1-4)當Tm絕對值大于預設值2T時，計時器t2開始計時，當Tm絕對值小于等于2T時，計時器t2清零；(1-5)當Tm絕對值大于等于預設值3T時，計時器t3開始計時，當Tm絕對值小于3T時，計時器t3清零；(1-6)當任意一個計數器達到設定的閾值時，電機進入堵轉保護方法，堵轉保護方法中的堵轉保護限制扭矩Tmaxl以T/t的斜率減小到0，Tmaxl = 0維持時間3t后退出堵轉保護。
3.如權利要求1或2所述的電驅動系統堵轉保護及限扭矩方法，其特征在于，步驟(1-6)中所述閾值以電機堵轉扭矩保護特性曲線為準。
4.如權利要求2或3所述的電驅動系統堵轉保護及限扭矩方法，其特征在于，步驟(1-6)退出堵轉保護后，Tmaxl以T/t的斜率增加到3T，然后重新開始堵轉保護方法。
5.如權利要求2-4中任一項所述的電驅動系統堵轉保護及限扭矩方法，其特征在于，步驟(1-6)退出堵轉保護后，當電機轉速η的絕對值大于等于nl時，堵轉保護限制扭矩Tmaxl = 3T保持不變。
6.如權利要求2-5中任一項所述的電驅動系統堵轉保護及限扭矩方法，其特征在于，步驟( 中溫度扭矩限制保護方法中，當汽車行駛時，根據逆變器溫度K的范圍對溫度扭矩限制保護方法中的最大可輸出扭矩TmaX2進行限制。
7.如權利要求6所述的電驅動系統堵轉保護及限扭矩方法，其特征在于，步驟⑵中溫度扭矩限制保護方法中，采用如下步驟(2-1)當逆變器溫度K在預設值kl到k2之間時，根據逆變器溫度扭矩特性曲線查出溫度K時對應的溫度扭矩限制值TmaX2 = Tlim ；(2-2)當逆變器溫度K小于等于kl時，溫度扭矩限制值TmaX2 = 3T ；(2-3)當逆變器溫度K大于等于k2時，溫度扭矩限制值TmaX2 = 0。
8.如權利要求1-7中任一項所述的電驅動系統堵轉保護及限扭矩方法，其特征在于，步驟中最大可輸出扭矩限制保護方法為對比堵轉保護限制扭矩Tmaxl與溫度扭矩限制值TmaX2進行對比，得到電驅動系統最大可輸出扭矩Tmax等于Tmaxl與TmaX2中的最小值，從而達到對電驅動系統輸出扭矩的限制，從而限制通過逆變器的電流值，實現對逆變器模塊的保護。
全文摘要
本發明涉及一種電驅動系統堵轉保護及限扭矩方法，其用于純電動轎車的電驅動系統，包括電機堵轉保護方法和溫度扭矩限制保護方法，采用如下步驟根據電機堵轉扭矩保護特性曲線，對電機堵轉進行保護從而限制電機扭矩輸出；根據逆變器溫度扭矩限制特性曲線對電驅動系統的輸出扭矩進行限制；根據逆變器溫度過電流能力曲線對功率輸出進行限制，將電流限制對應轉換到對電機輸出扭矩的限制；根據堵轉保護和溫度扭矩限制得到的可輸出扭矩對的電驅動系統的最大可輸出扭矩進行限制。
文檔編號B60L15/38GK102390285SQ201110238218
公開日2012年3月28日 申請日期2011年8月19日 優先權日2011年8月19日
發明者林偉義, 王瑛, 王金磊, 羅曉, 陳立沖 申請人:奇瑞汽車股份有限公司