一种电动汽车的永磁电机堵转工况处理方法技术

一种电动汽车的永磁电机堵转工况处理方法，包括以下步骤：步骤一、获取电机三相电流，通过滤波将电机三相电流的峰值转换为有效值；步骤二、比较电机三相电流有效值的大小，在电机堵转工况下，其中某一相的电流有效值是另外两相之和，如果三相电流中的最大值以及最小值偏差超过设定的阈值，并且经过设定时长进行确认，如果确认结果为真，则判定电机已经发生堵转；步骤三、当检测到电机发生堵转后，在原有的基础上降低载波频率，减少IGBT的发热量，根据IGBT结温以及电机温度限制输出扭矩大小，直到故障排除。本发明专利技术能及时的检测出汽车的堵转故障，从而避免发生电机或者电机控制器损毁的情况。

A Method of Permanent Magnet Motor Blocking Operation for Electric Vehicle

【技术实现步骤摘要】
一种电动汽车的永磁电机堵转工况处理方法
本专利技术属于电动汽车运行监测领域，涉及一种电动汽车的永磁电机堵转工况处理方法。
技术介绍
电动汽车具有低污染、低能耗等优势，是目前缓解交通压力，降低污染的有效途径，目前市场上的新能源汽车主要是以永磁同步电机和感应电机作为驱动电机，而国内当前主要以永磁同步电机为主，永磁同步电机具有效率高、功率密度高、噪声低等优势。当电动汽车遇到在一定坡度路段启停、拉手刹情况下油门踩死或者轮胎在某处卡死等，驱动电机的输出轴被抱死会处于堵转状态，如果不能正确及时的识别堵转工况，可能引起驱动电机过热烧毁或者驱动控制器IGBT等控制元件过热烧毁，发生严重故障。堵转特性是驱动电机主要的性能指标之一，而目前的研究主要集中在驱动电机正常运行工况下，故障检测也是集中在高速或者低速大扭矩工况下，堵转工况没有专门的传感器或者算法去进行识别。目前大部分的堵转工况保护主要依靠电机本身的散热和电机控制器的热保护，为增加电动汽车控制的可靠性，需要一种能够准确识别堵转工况的检测方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对上述现有技术中的问题，提供一种电动汽车的永磁电机堵转工况处理方法，能及时的检测出汽车的堵转故障，避免发生电机或者电机控制器损毁的情况。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案，包括以下步骤：步骤一、获取电机三相电流，通过滤波将电机三相电流的峰值转换为有效值；步骤二、比较电机三相电流有效值的大小，在电机堵转工况下，其中某一相的电流有效值是另外两相之和，如果三相电流中的最大值以及最小值偏差超过设定的阈值，并且经过设定时长进行确认，如果确认结果为真，则判定电机已经发生堵转；步骤三、当检测到电机发生堵转后，在原有的基础上降低载波频率，减少IGBT的发热量，根据IGBT结温以及电机温度限制输出扭矩大小，直到故障排除。所述的步骤一通过电机控制器安装的电流霍尔传感器获取电机三相电流。所述的步骤一将直流侧电流通过控制半导体的开通与关断，使两相直流逆变成大小相等相位互差120°的三相交流电，将ABC三相静止坐标系下三相电流转换为两相旋转坐标系d-q坐标系，将定子绕组上的电流分解到以转子磁场定向的转子坐标系上，进行解耦控制，进而分解得到电动机电枢电流和励磁电流；永磁同步电机在正常工作时，三相电流为对称的正弦交流电流。所述三相电流中最大值与最小值偏差的阈值根据不同电机的差异来分别确定。所述确认过程中的设定时长根据电机自身参数以及电机的控制参数进行确定。如果温度上升斜率超过设定的斜率或温升超过设定的最大温度，则执行高压关断。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：当电动汽车处于堵转情况下，其输出轴及转子是抱死的，不能将电机控制器逆变来的三相交流电转化为机械能，所有的热量都只能转化为热能，电机的冷却液只能带走一部分热量而大部分热量都会施加在电机的定子上，这样会造成定子绕组的温度上升很快，如果不能及时的识别这种工况，可能就会由于温度过高，造成电机损毁。本专利技术从电机的原理出发，比较电机三相电流有效值的大小，根据堵转工况的特点，如果某一相的电流有效值是另外两相之和，三相电流中的最大值以及最小值偏差超过设定的阈值，并且经过设定时长进行确认，如果确认结果为真，则判定电机已发生堵转。本专利技术能及时的检测出汽车的堵转故障，当检测到电机发生堵转后，在原有的基础上降低载波频率，减少IGBT的发热量，根据IGBT结温以及电机温度限制输出扭矩大小，从而避免发生电机或者电机控制器损毁的情况。附图说明图1某永磁同步电机堵转工况下各相电流分布情况示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步的详细说明。本专利技术电动汽车的永磁电机堵转工况处理方法，包括以下步骤：步骤一、通过电机控制器安装的电流霍尔传感器获取电机三相电流，捕获的三相电机电流值通过滤波，将电机三相电流的峰值转换为有效值。步骤二、比较电机三相电流有效值的大小，在电机堵转工况下，其中某一相的电流有效值是另外两相之和，如果三相电流中的最大值以及最小值偏差超过设定的阈值，阈值根据不同电机的差异来分别确定，并且经过设定时长进行确认，设定时长根据电机自身参数以及电机的控制参数进行确定。如果确认结果为真，则判定电机已经发生堵转。步骤三、当检测到电机发生堵转后，在原有的基础上降低载波频率，减少IGBT的发热量，根据IGBT结温以及电机温度限制输出扭矩大小，直到故障排除；如果温度上升斜率超过设定的斜率或温升超过设定的最大温度，则执行高压关断等操作。本专利技术所基于的技术原理为：基于转子磁场的定向控制是目前电动汽车驱动系统最常用的控制方式之一，根据控制算法的基本原理是将直流侧的电流通过控制半导体的开通与关断，将两相直流逆变成大小相等相位互差120°的三相交流电，将ABC三相静止坐标系下三相电流转换为两相旋转坐标系d-q坐标系，将定子绕组上的电流分解到以转子磁场定向的转子坐标系上，进行解耦控制，进而分解得到电动机的电枢电流和励磁电流。永磁同步电机在正常工作时，三相电子电流矢量互差120°，正常工作时三相电流为对称的正弦交流电流，当永磁同步电机的转子被固定在某个位置后，转子的磁场也被固定，定子电流矢量也被固定在对应的方向上，此时永磁体转子产生的磁场对应各相磁路产生不平衡的影响，导致的直接反映是三相定子电流不再是正弦交流，变成了直流电，三相电路大小不等，根据守恒原理某相电流幅值等于另两相之和。三相电流的矢量和为0。三相电路是通过逆变电路逆变而来，正常运行时逆变桥的上下桥会交替导通，所有发热上下交替，当处于堵转工况时，直流电流会持续从某一相的上桥或者下桥通过，如前面分析所得，某相的电流会偏大，如果不及时采取措施，这相桥臂很容易因为过热而损毁。IGBT的发热量和控制其通断的载波有正相关关系。通过分析可以知道，正常运行时电机的磁场是旋转的圆形磁场，而堵转时电机的磁场是固定在某个位置不变的，当检测到电机的磁场是固定不变的时候，就可以认为其处于堵转状态，检测到堵转状态，电机控制降低载波频率，减少IGBT的发热量，当检测到这个工况可以判断一个时长，如果磁场还是固定不变就认为已经堵转，由于磁场不能直接测量，但是磁场是由电流产生的，通过算法捕获识别交流和直流，以及堵转特性三相电流不平衡特点，判断其电流，采取保护措施。同时，通过控制算法，计算得到IGBT的结温，因为IGBT为半导体器件，外部的温度传感器不能测量到其核心温度，根据IGBT的结构，计算每层的热阻等相关参数，估算出其在各个电流值下的核心温度，将温度传递给整车控制，然后根据温升，限制整车输出扭矩，整车根据路况采取停车以及断高压等方式，确保人员和物资的安全。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电动汽车的永磁电机堵转工况处理方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、获取电机三相电流，通过滤波将电机三相电流的峰值转换为有效值；步骤二、比较电机三相电流有效值的大小，在电机堵转工况下，其中某一相的电流有效值是另外两相之和，如果三相电流中的最大值以及最小值偏差超过设定的阈值，并且经过设定时长进行确认，如果确认结果为真，则判定电机已经发生堵转；步骤三、当检测到电机发生堵转后，在原有的基础上降低载波频率，减少IGBT的发热量，根据IGBT结温以及电机温度限制输出扭矩大小，直到故障排除。

【技术特征摘要】
1.一种电动汽车的永磁电机堵转工况处理方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、获取电机三相电流，通过滤波将电机三相电流的峰值转换为有效值；步骤二、比较电机三相电流有效值的大小，在电机堵转工况下，其中某一相的电流有效值是另外两相之和，如果三相电流中的最大值以及最小值偏差超过设定的阈值，并且经过设定时长进行确认，如果确认结果为真，则判定电机已经发生堵转；步骤三、当检测到电机发生堵转后，在原有的基础上降低载波频率，减少IGBT的发热量，根据IGBT结温以及电机温度限制输出扭矩大小，直到故障排除。2.根据权利要求1所述电动汽车的永磁电机堵转工况处理方法，其特征在于：所述的步骤一通过电机控制器安装的电流霍尔传感器获取电机三相电流。3.根据权利要求1所述电动汽车的永磁电机堵转工况处理方法，其特征在于：所述的步骤一将直流侧电流通过控制半...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨鹏，
申请(专利权)人：西安法士特汽车传动有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61