电动车辆推进系统中的故障处理系统和方法技术方案

用于电动车辆的推进系统(100、200、300、400)，包括高压电池单元(102)和一个或多个电源逆变器(105、106、302、502)，高压电池单元具有与第二高压电池串联连接的第一高压电池，第一高压电池和第二高压电池也称为第一高压电池组和第二高压电池组，所述一个或多个电源逆变器布置为将所述电池组连接到一个或多个电机(202、304、402、504)。所述一个或多个电源逆变器和所述一个或多个电机配置为形成第一三相系统和第二三相系统。所描述的架构结合了双电池组、和双和/或多相逆变器和电机，其能够提供增强的冗余和跛行回家功能，使得如果在逆变器和/或电机中发生故障或错误，有故障三相系统能够以安全状态模式进行操作。

【技术实现步骤摘要】
电动车辆推进系统中的故障处理系统和方法
本公开涉及电动车辆推进系统中的故障处理系统和方法。
技术介绍
电动车辆通常涉及具有存储能量的电池或电池单元的车辆，其中电池设计为提供电力以推进和加速车辆以及还向车辆中使用的电力系统提供电力。在驱动电动车辆时所存储的能量被消耗，并且电池需要通过连接到外部电源来再充电以补充所存储能量的水平。由于现有充电基础设施具有不同性能的充电站，已经发现能够使用不同的充电电压(诸如400V和800V)对车辆充电是有利的。此外，存在用于在400V或800V工作的推进系统。鉴于上述情况，存在对能够接收400V和800V这两种充电电压的电动车辆推进系统的持续发展。在电动车辆的推进系统中，必须以如下方式处理诸如电机中或逆变器(inverter)中的传感器故障的错误和故障：即使功能和性能降低，例如在所谓的跛行回家模式(limphomemode)中，直到驾驶员可以将车辆带到安全位置或工场，车辆都仍然能够运行。此外，如果发生故障时车辆速度是高的，那么重要的是，出故障的系统可以维持安全状态的时间足够长，以使车辆速度降低到足够低以能够退出安全状态模式的水平，并且在跛行回家模式下驾驶车辆更长的时间，或者使驾驶员能够安全地将车辆驾驶到工场。考虑到上述情况，存在对能够接收400V和800V这两种充电电压的电动车辆的推进系统的持续发展。然而，能够处理400V和800V两者的推进系统架构的开发面临挑战，也提供了如何实现所需的故障处理功能的新机会。因此，存在对于允许安全状态和跛行回家操作的电动车辆的推进系统中的故障处理进一步改进的空间。
技术实现思路
一般而言，本文所公开的主题涉及用于电动车辆的推进系统以及双电池宝(dualbatterybank，也可称为双电池组)推进系统中的故障处理。该系统包括高压电池单元以及被布置为将电池宝连接到一个或多个电机的一个或多个电源逆变器(powerinverters)，所述高压电池单元包括第一高压电池，第一高压电池与第二高压电池串联连接，所述第一高压电池和第二高压电池也可以被称为第一电池宝和第二电池宝。所述一个或多个电源逆变器和所述一个或多个电机被共同配置为形成第一和第二三相系统。本专利技术基于以下认识：在逆变器和/或电机中发生故障或错误的情况下，结合了双电池宝和双和/或多相逆变器和电机的架构能够提供增强的冗余和跛行回家功能，使得可以在安全状态模式下操作有故障三相系统。当在逆变器和/或电机中发生故障或错误时使用的两种安全状态模式被称为安全脉冲停止(safepulse-off)模式和主动短路(activeshort-circuit)模式。所述安全脉冲停止是这样一种安全状态模式，即逆变器晶体管保持在断开状态，晶体管的切换被停止，并且不再控制关于电机的电压、电流和相位角度。只要电机中的反电动势(back-EMF,backelectromotiveforce)低于经由逆变器施加反电动势的电池的相应DC电压，就可以使用安全脉冲停止模式。AC反电动势电压与DC电压之间的关系包括当电力在逆变器中从DC转变到AC(反之亦然)时发生的电压降。电压降的幅值根据逆变器中使用的调制技术而变化。主动短路是这样一种安全状态模式，即可以通过使每个相脚中的下部逆变器晶体管处于导通状态，停止所述晶体管的切换以及电流和电压在闭合的短路回路中在逆变器的相和电机的相之间循环来实现。所述主动短路模式能够因此也用于比所述高压电池的相应DC电压更高的反电动势。但是，这也意味着，所述逆变器的部件和所述电机的部件必须能够在使用该安全状态模式的时间内管理主动短路电流水平。此外，由于电机中的磁路而产生制动力矩。该制动扭矩可能影响车辆的安全性，并因此必须不超过特定的制动扭矩阈值水平，以避免过度和不安全的速度迟滞。电机的反电动势，有时被称为反向电动势(counter-electromotiveforce)，是磁通常数和电机的转速的函数或幂(power)，电机的转速又与车辆速度成比例。只要电池的相应的DC电压未被反电动势超过，则没有电流将充电回到所述高压电池，并且因此没有过度充电或电池接触器断开(batterycontactor)的风险。然而，在反电动势高于电池的相应的DC电压的情况下，电流将通过反并联二极管(anti-paralleldiodes)流向DC链(DClink)并以不受控的方式对电池充电。因此，可以使用安全脉冲停止模式而没有任何电流回输到DC电路中直到达到电机的某个旋转速度。在所述反电动势高于相应的DC电池电压的情形中，相反地，优选使用所述主动短路模式。所描述的推进系统还包括推进系统控制单元，其配置为检测第一三相系统或第二三相系统中的故障，其中如果所述有故障三相系统的反电动势高于所述电池的相应DC工作电压，则包含被检测到故障的相的三相系统的逆变器被配置为以主动短路模式进行操作，并且如果有故障三相系统的反电动势低于所述高压电池单元的相应DC工作电压，则以安全脉冲停止模式进行操作。因此，借助于所描述的包括双电池宝(或称双电池组)的系统架构，与在单组电池系统中相比，能够在更高的车辆速度时执行安全脉冲停止，因为反电动势可能与第一高压电池和第二高压电池的组合电压一样高，即与包括串联布置的第一高压电池和第二高压电池的高压电池单元的标称工作电压一样高。对于甚至更高的反电动势，所述主动短路模式可以被用作安全状态模式，而所述无故障三相系统提供车辆的跛行回家功能。由此，安全脉冲停止和主动短路功能两者可得以改善或避免，并且因此可以实现增强的冗余和跛行回家功能。根据示例性实施例，第一高压电池和第二高压电池的各自工作电压可以是400V，这意味着可以针对高达800V的反电动势执行安全脉冲停止，而800V则是高压电池单元的标称工作电压。当研究所附权利要求和以下描述时，本公开的实施例的更多特征和优点将变得显而易见。本领域技术人员认识到，在不脱离本专利技术的范围的情况下，可以组合本专利技术的不同特征以创建除下面描述的那些实施例之外的实施例。附图说明图1示意性地示出了根据本专利技术的一个实施例的推进系统；图2示意性地示出了根据本专利技术的一个实施例的推进系统；图3示意性地示出了根据本专利技术的一个实施例的推进系统；图4示意性地示出了根据本专利技术的一个实施例的推进系统；图5是根据本专利技术实施例的推进系统的控制方法的步骤的示意性地概述的流程图；和图6是根据本专利技术实施例的推进系统的控制方法的步骤的示意性概述的流程图。具体实施方式在本详细说明中，描述了根据本专利技术的推进系统和用于控制推进系统的方法的各种实施例。然而，本专利技术可以以许多不同的形式来实施，并且不应当被解释为限于本文所阐述的实施例；相反，提供这些实施例是为了彻底性和完整性，并且将本专利技术的范围完全传达给技术人员。在全文中，相同的附图标记指代相同的要素。图1示意性地示出了根据本专利技术的一个实施例的推进系统100。推进系统100包括高压电池单元102，高压电池单元102具有与第二高本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于电动车辆的推进系统(100、200、300、400)，所述系统包括：/n高压电池单元(102)，其具有与第二高压电池(104)串联连接的第一高压电池(103)，使得所述高压电池单元(102)的标称工作电压是所述第一高压电池(103)的电压和所述第二高压电池(104)的电压之和；/n一个或多个电源逆变器(105、106、302、502)，其被布置成将所述高压电池单元(102)和所述第一高压电池(103)连接到一个或多个电机(202、304、402、504)，其中所述一个或多个电源逆变器和所述一个或多个电机被配置为形成第一三相系统和第二三相系统；和/n推进系统控制单元，其被配置为：/n检测所述第一三相系统或所述第二三相系统的故障和以安全状态模式操作所述第一三相系统和第二三相系统。/n

【技术特征摘要】
20190507 EP 19173040.71.一种用于电动车辆的推进系统(100、200、300、400)，所述系统包括：
高压电池单元(102)，其具有与第二高压电池(104)串联连接的第一高压电池(103)，使得所述高压电池单元(102)的标称工作电压是所述第一高压电池(103)的电压和所述第二高压电池(104)的电压之和；
一个或多个电源逆变器(105、106、302、502)，其被布置成将所述高压电池单元(102)和所述第一高压电池(103)连接到一个或多个电机(202、304、402、504)，其中所述一个或多个电源逆变器和所述一个或多个电机被配置为形成第一三相系统和第二三相系统；和
推进系统控制单元，其被配置为：
检测所述第一三相系统或所述第二三相系统的故障和以安全状态模式操作所述第一三相系统和第二三相系统。


2.根据权利要求1所述的推进系统，其中被配置的所述推进系统控制单元进一步被配置为以跛行回家模式操作所述车辆，其中所述车辆的速度不超过阈值速度。


3.根据权利要求1或2所述的推进系统，其中，如果有故障三相系统的反电动势高于所述高压电池单元的工作电压，则所述推进系统控制单元被配置为控制所述有故障三相系统的逆变器以在主动短路模式下操作，其中所述逆变器的晶体管保持在闭合状态，所述逆变器的切换被停止并且电流和电压在无故障三相系统的逆变器与电机之间在闭合的短路回路中循环。


4.根据前述权利要求中任一项所述的推进系统，其中如果有故障三相系统的反电动势低于或等于所述高压电池单元的工作电压，则所述推进系统控制单元被配置为控制所述有故障三相系统的逆变器以在安全脉冲停止模式下操作，其中所述逆变器的晶体管处于断开状态并且所述晶体管的切换被停止。


5.根据前述权利要求中任一项所述的推进系统，其中所述推进系统控制单元被配置为控制所述第一三相系统和第二三相系统的无故障三相系统以提供场减弱电流控制来减小所述有故障三相系统中的磁场。


6.根据前述权利要求中任一项所述的推进系统，其中所述一个或多个电源逆变器中的每个电源逆变器被配置为在对应于所述高压电池单元的标称工作电压的电压下操作。


7.根据前述权利要求中任一项所述的推进系统(100)，包括连接到双绕组三相电机(202)的第一组三相(204)的第一电源逆变器(105)和连接到所述双绕组三相电机的第二组三相(206)的第二电源逆变器(106)，其中，第一三相系统由所述第一电源逆变器和所述双绕组三相电机(202)的第一组三相(204)形成，并且所述第二三相系统由所述第二电源逆变器和所述双绕组三相电机的第二组三相(206)形成。


8.根据权利要求1至6中任一项所述的推进系统(200)，包括连接到六相电机(304)的六相电源逆变器(302)，其中所述第一三相系统由所述六相电源逆变器的第一组三相(306)...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·埃里克松，N·西迪罗普洛斯，
申请(专利权)人：沃尔沃汽车公司，
类型：发明
国别省市：瑞典;SE