汽车、超低温环境下电机系统的启动方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及了一种汽车、超低温环境下电机系统的启动方法及装置，该启动方法包括：判断当前是否处于超低温环境；在处于超低温环境时，向驱动电路输出特定的旋转电压矢量以在电机内部产生无功功率，从而对控制器、驱动电路及电机进行预热；判断是否满足预热结束条件；在满足预热结束条件时，通过所述驱动电路控制电机启动。实施本发明专利技术的技术方案，在不增加或更换硬件电路的条件下就可扩展电机系统的低温运行范围，因此，降低了产品成本。

Starting Method and Device of Motor System in Automobile and Ultra-low Temperature Environment

The invention relates to a starting method and device of motor system in automobile and ultra-low temperature environment, which includes: judging whether the motor system is in ultra-low temperature environment at present; outputting a specific rotating voltage vector to the driving circuit in ultra-low temperature environment to generate reactive power inside the motor, thereby preheating the controller, driving circuit and motor; and judging whether the controller, driving circuit and motor are satisfied or not. When the preheating end condition is satisfied, the motor is controlled to start by the driving circuit. The technical scheme of the invention can expand the low temperature operation range of the motor system without increasing or replacing the hardware circuit, thereby reducing the product cost.

【技术实现步骤摘要】
汽车、超低温环境下电机系统的启动方法及装置
本专利技术涉及电机控制领域，尤其涉及一种汽车、超低温环境下电机系统的启动方法及装置。
技术介绍
电机系统应用广泛，其电路结构如图1所示，包括有MCU、驱动电路、电力电子开关管(例如MOS管或者IGBT)、电机、电解电容、温度采样电路等器件。在实际应用中，电机系统须具备在宽温度范围下运行的特性，通常，汽车上的电机系统要求最低运行温度在-40℃上下，工业产品上的电机系统要求的最低运行温度在-20℃上下，在这个低温区域，电机系统必须具备可靠的启动和运行特性。但是，随着目前全球温室效应增强以及其它极端气候现象出现地越来越频繁，极冷天气更有可能出现在以前不会出现的地区，例如，2018年在美国明尼苏达州卡顿市录得的最低气温达到了-48℃。在这样的超低温环境(低于该产品的最低运行温度点的环境)下，元器件的参数会变动，电机的润滑油会冷冻，因此可能导致电机系统不具备启动运行的能力，影响电机系统的运行，进而影响最终产品的使用。因此，对于电机系统，如何应对超低温环境下的稳定启动具备很强的现实意义。为了解决超低温环境下电机系统稳定启动的问题，较为常见的方式是：1.采用PTC进行加热，通过预热使整个电机系统脱离超低温区，进入最低运行温度范围，从而实现顺利的启动运行；2.采用更高温度范围规格的元器件，从而扩展现有产品的温度运行范围。但是，以上两种方式均会增加硬件成本。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于，针对现有技术成本高的缺陷，提供一种汽车、超低温环境下电机系统的启动方法及装置。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种超低温环境下电机系统的启动方法，所述电机系统包括控制器、驱动电路及电机，在确定电机系统有运行需求时，控制器进行以下步骤：步骤S10.判断当前是否处于超低温环境；步骤S20.在处于超低温环境时，向驱动电路输出特定的旋转电压矢量以在电机内部产生无功功率，从而对控制器、驱动电路及电机进行预热；步骤S30.判断是否满足预热结束条件；步骤S40.在满足预热结束条件时，通过所述驱动电路控制电机启动。优选地，所述步骤S30包括：获取测温元件实时检测的环境温度，并根据所检测的环境温度判断是否脱离超低温环境；或，判断进行预热的累计时间是否达到第一时间值。优选地，所述步骤S10包括：步骤S11.获取测温元件实时检测的环境温度，步骤S12.判断当前环境温度是否低于预设温度值，或，判断环境温度为预设温度值的累计时间是否达到第二时间值；步骤S13.若是，则确定当前是否处于超低温环境。优选地，在步骤S40之后，还包括：步骤S50.判断电机是否启动成功；步骤S60.在电机启动不成功时，将当前启动失败次数加1，并获取等待时间，其中，初始的启动失败次数为0；步骤S70.在等待时间内，向驱动电路输出特定的旋转电压矢量以在电机内部产生无功功率，从而对控制器、驱动电路及电机进行预热，直至等待时间结束，然后执行步骤S10。优选地，在步骤S60中，根据当前启动失败次数确定等待时间和/或旋转电压矢量的电压幅值。优选地，根据以下方式确定所述特定的旋转电压矢量：根据额定频率确定所述特定的旋转电压矢量的旋转频率，且所述旋转频率大于额定频率的20％；根据额定电流计算所述特定的旋转电压矢量的电压幅值，使电机内的电流小于额定电流。优选地，步骤S60还包括：判断当前启动失败次数是否达到预设次数值，若是，则进行故障上报。优选地，向驱动电路输出特定的旋转电压矢量以在电机内部产生无功功率，包括：采用PWM方法，向驱动电路输出特定的旋转电压矢量以在电机内部产生无功功率。本专利技术还构造一种超低温环境下电机系统的启动装置，包括控制器及存储有计算机程序的存储器，所述控制器在运行所述计算机程序时执行以上所述的超低温环境下电机系统的启动方法的步骤。本专利技术还构造一种汽车，包括电机系统，所述电机系统包括以上所述的超低温环境下电机系统的启动装置。实施本专利技术的技术方案，在确定超低温环境下，控制器通过输出特定的旋转电压矢量以在电机内部产生无功功率，从而对控制器、驱动电路及电机等进行预热，使得电机系统脱离超低温区而实现可靠地启动和运行。该技术方案在不增加或更换硬件电路的条件下就可扩展电机系统的低温运行范围，因此，降低了产品成本。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例，下面将对实施例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专利技术的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。附图中：图1是电机系统实施例一的电路图；图2是本专利技术超低温环境下电机系统的启动方法实施例一的流程图；图3是本专利技术超低温环境下电机系统的启动方法实施例二的流程图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。图2是本专利技术超低温环境下电机系统的启动方法实施例一的流程图，首先说明的是，电机系统例如为：用于对汽车发动机进行散热的电子风扇、电动汽车的驱动电机等。而且，该电机系统包括有控制器、驱动电路及电机，当然还可进一步包括电流采样电阻、电解电容、驱动开关管、防反器件等。当控制器根据信号或接收到启动运行指令确定电机系统有运行需求时，控制器可进行以下步骤：步骤S10.判断当前是否处于超低温环境，若是，则执行步骤S20；若否，则直接进入正常启动环节，以开始启动和运行动作；步骤S20.向驱动电路输出特定的旋转电压矢量以在电机内部产生无功功率，从而对控制器、驱动电路及电机进行预热；在该步骤中，需说明的是，虽然理论上讲，无功功率是度量电抗和电源之间能量交换的速度度量，这个能量只是在电抗器和电源之间来回交换，并没有实际上消耗掉，所以也不会转换为任何其它形式，例如，发热、使电机进行机械运动。但是，任何实际上的用电器，甚至是电容器、电感器这样的器件，都不会是一个纯电抗，它都有一个等效串联的电阻成分；而输电线也不是超导体，也是有电阻的；变压器除了有电阻，传递磁场的矽钢片都有铁耗。因此，电抗和电源交换能量的时候，能量因为要通过这些阻碍部分才会变成热能而消耗掉。这个耗损是无功电度来回交替的时候顺便做的功，功是做在了输电线的实际直流阻抗上的。基于上述原因，当控制器向驱动电路输出特定的旋转电压矢量时，电机内部便可形成同频率的电流矢量，产生无功功率使控制器运行在低效率区。预热包含：控制器控制功能的启动会引起相应模块的运行，从而产生的热量使控制器温度上升；驱动电路对驱动开关管的驱动引起驱动电路的温度上升，同时，驱动开关管的开通关断损耗以及导通损耗会引起驱动开关管的温度上升；电流在电机内部引起损耗使电机本体温度上升。当然也包含：无功功率引起电解电容内部纹波电流的增加，从而在内部电阻上引起的功率损耗使电解电容的温度上升；无功功率引起采样电阻电流的增加，从而使采样电阻的温度上升；无功功率引起防反器件内部电阻上的电流增加，从而在内部电阻上引起的功率损耗使防反器件的温度上升。步骤S30.判断是否满足预热结束条件，若是本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超低温环境下电机系统的启动方法，所述电机系统包括控制器、驱动电路及电机，其特征在于，在确定电机系统有运行需求时，控制器进行以下步骤：步骤S10.判断当前是否处于超低温环境；步骤S20.在处于超低温环境时，向驱动电路输出特定的旋转电压矢量以在电机内部产生无功功率，从而对控制器、驱动电路及电机进行预热；步骤S30.判断是否满足预热结束条件；步骤S40.在满足预热结束条件时，通过所述驱动电路控制电机启动。

【技术特征摘要】
1.一种超低温环境下电机系统的启动方法，所述电机系统包括控制器、驱动电路及电机，其特征在于，在确定电机系统有运行需求时，控制器进行以下步骤：步骤S10.判断当前是否处于超低温环境；步骤S20.在处于超低温环境时，向驱动电路输出特定的旋转电压矢量以在电机内部产生无功功率，从而对控制器、驱动电路及电机进行预热；步骤S30.判断是否满足预热结束条件；步骤S40.在满足预热结束条件时，通过所述驱动电路控制电机启动。2.根据权利要求1所述的超低温环境下电机系统的启动方法，其特征在于，所述步骤S30包括：获取测温元件实时检测的环境温度，并根据所检测的环境温度判断是否脱离超低温环境；或，判断进行预热的累计时间是否达到第一时间值。3.根据权利要求1所述的超低温环境下电机系统的启动方法，其特征在于，所述步骤S10包括：步骤S11.获取测温元件实时检测的环境温度，步骤S12.判断当前环境温度是否低于预设温度值，或，判断环境温度为预设温度值的累计时间是否达到第二时间值；步骤S13.若是，则确定当前是否处于超低温环境。4.根据权利要求1所述的超低温环境下电机系统的启动方法，其特征在于，在步骤S40之后，还包括：步骤S50.判断电机是否启动成功；步骤S60.在电机启动不成功时，将当前启动失败次数加1，并获取等待时间，其中，初始的启动失败次数为0；步骤S70.在等待时间内，向驱动电路输出特定...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晓东，朱振宇，钟宇明，李祥生，黄炎，
申请(专利权)人：深圳英驱新能源有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44