用于马达故障保护的交替的被动整流和3相短路控制制造技术

本公开提供“用于马达故障保护的交替的被动整流和3相短路控制”。一种车辆包括牵引电池、逆变器和控制器。所述逆变器包括多个开关对。所述对中的每一对包括与所述牵引电池的正端子直接电连接的上开关和与所述牵引电池的负端子直接电连接的下开关。所述控制器响应于故障状况的存在并且在连续开关周期的每一个期间，停用所有所述开关达所述开关周期的预定部分，仅激活所述上开关达所述开关周期的另一预定部分，停用所有所述开关达所述开关周期的又一预定部分，以及仅激活所述下开关达所述开关周期的再一预定部分。

【技术实现步骤摘要】
用于马达故障保护的交替的被动整流和3相短路控制
本公开涉及用于电池电动车辆或插电式混合动力电动车辆的电力系统。
技术介绍
在混合动力电动车辆或电池电动车辆中，高压电池用作牵引马达的能量源，所述牵引马达驱动车轮并且消耗电池能量，或者从车轮产生电力并给电池充电。为了对牵引马达进行高精度控制，通常使用空间矢量脉宽调制。这种策略通常需要马达转子位置、DC总线电压和相电流测量值。
技术实现思路
一种车辆包括：牵引电池、电动马达、逆变器和控制器。所述逆变器在所述牵引电池与所述电动马达之间传递功率。所述逆变器包括多个开关对。所述对中的每一对包括与所述牵引电池的正端子直接电连接的上开关和与所述牵引电池的负端子直接电连接的下开关。所述控制器响应于故障状况的存在并且在连续开关周期的每一个期间，停用所有所述开关达所述开关周期的预定部分，仅激活所述上开关达所述开关周期的另一预定部分，停用所有所述开关达所述开关周期的又一预定部分，以及仅激活所述下开关达所述开关周期的再一预定部分，使得所述开关周期的所述预定部分和所述开关周期的所述又一预定部分不连续。一种车辆包括牵引电池、电动马达和在牵引电池与电动马达之间传递功率的逆变器。所述逆变器包括多个开关对。所述对中的每一对包括与所述牵引电池的正端子直接电连接的上开关和与所述牵引电池的负端子直接电连接的下开关。所述车辆还包括控制器，所述控制器响应于故障状况的存在并且在连续开关周期的每一个期间，停用所有所述开关达所述开关周期的预定部分以及仅激活所述下开关达所述开关周期的剩余部分。一种车辆包括牵引电池、电动马达和在牵引电池与电动马达之间传递功率的逆变器。所述逆变器包括多个开关对。所述对中的每一对包括与所述牵引电池的正端子直接电连接的上开关和与所述牵引电池的负端子直接电连接的下开关。所述车辆还包括控制器，所述控制器响应于故障状况的存在并且在连续开关周期的每一个期间，停用所有所述开关达所述开关周期的预定部分以及仅激活所述上开关达所述开关周期的剩余部分。附图说明图1是逆变器控制系统的示意图，其示出了全IGBT关断控制期间的相电流流动的示例。图2A和图2B是逆变器控制系统的示意图，其示出了当Ia流入牵引马达并且Ib和Ic流出牵引马达时的3相短路控制期间的相电流流动的示例。图3是在交替的被动整流和3相短路控制期间逆变器的操作状态图。图4是在交替的被动整流和3相短路控制期间在所有上开关全关断情况下的逆变器的操作状态图。图5是在交替的被动整流和3相短路控制期间在所有下开关全关断情况下的逆变器的状态图。图6是用于进入和退出交替的被动整流和3相短路控制的算法的流程图。图7是用于脉宽调制(PWM)中断服务例程执行的操作状态图。图8是用于使用PWM控制进行交替的被动整流和3相短路控制的算法的流程图。图9是用于使用数字输出控制进行交替的被动整流和3相短路控制的状态图。具体实施方式本文描述了本公开的实施例。然而，应当理解，所公开的实施例仅是示例并且其他实施例可采用不同和替代的形式。附图不一定按比例绘制；一些特征可以被放大或最小化以示出特定部件的细节。因此，本文公开的具体结构和功能细节并不解释为限制性，而仅解释为用于教导本领域技术人员以各种方式采用本专利技术的代表性基础。如本领域普通技术人员将理解，参考附图中的任何一个示出和描述的各种特征可与一个或多个其他附图中示出的特征进行组合，以产生未明确示出或描述的实施例。所示特征的组合提供用于典型应用的代表性实施例。然而，符合本公开教导的特征的各种组合和修改对于特定的应用或实现方式可能是期望的。在诸如三相电流传感器故障的故障状况下，执行空间矢量脉宽调制的牵引马达控制器可能变得不稳定，从而导致大的相电流和DC总线电压振荡。对故障状况的常见响应包括所谓的“全IGBT关断”和“固定3相短路”策略。如下面所讨论的，全IGBT关断方法可保护牵引马达，但它增加了DC总线电压，这可能影响DC总线上的部件，诸如牵引电池、电池感测电路、DC电容器或马达逆变器。固定3相短路方法不会导致DC总线过电压，但它可能产生大的瞬态负Id电流并且可能导致牵引马达的永磁体去磁。这里，提出了一种创新。在一个示例中，该方法在半开关循环中导通所有上绝缘栅双极晶体管(IGBT)，而在另一半开关循环中导通下绝缘栅双极晶体管。在上循环与下循环之间的转变期间，可插入有意(比正常操作)更长的死区时间。通过适当地选择开关频率和死区时间长度的组合，可实现全IGBT关断与固定3相短路之间的平衡点。因此，DC总线电压不会上升到足够高以影响其他部件，并且瞬态Id电流不会使牵引马达的永磁体去磁。传统马达故障保护全IGBT关断图1示出了车辆12的电力系统10。电力系统10包括牵引马达(电机)14、逆变器16、DC总线18、输入电容器19和牵引电池20。逆变器16包括多个开关(例如，IGBT)22、24、26、28、30、32。开关22、24、26与牵引电池20的正端子直接电连接。开关28、30、32与牵引电池20的负端子直接电连接。此外，开关22、28限定一对，开关24、30限定一对，并且开关26、32限定一对。所述对中的每一对均服务于牵引马达14的相(例如，相a、相b、相c)中的一者。电力系统还包括控制器34，所述控制器与电力系统10通信，使得控制器可接收关于其部件的操作的数据并向其发出控制命令。例如，在牵引马达14的正常操作期间，控制器34以互补方式操作所述对中的每一对，如本领域中已知的。如果控制器34激活全IGBT关断策略，则停用开关22、24、26、28、30、32，并且马达相电流如图所示流过IGBT并联二极管。这可能导致循环电流流入DC总线18和牵引电池20，即能量泵进入DC总线18。对于该特定示例，相a电流流向牵引马达14，而其他两个相电流流出牵引马达14。不管马达故障前状况如何，一旦控制器34激活全IGBT关断策略，马达绕组电流就会立即开始将能量泵回DC总线18。该能量泵可能是加强的，因为循环充电电流等于故障马达绕组电流。另外，这可能突然开始。取决于输入电容器19的大小和存储在马达绕组中的故障能量的量，DC总线电压可跳变到高值，这可能会影响与其连接的部件。固定3相短路图2A和图2B也示出了电力系统10。(为了便于理解，将参考同一电力系统来解释各种控制技术)。如果控制器34激活固定3相短路策略，则通过激活开关22、24、26并停用开关28、30、32(图2A)来将3相电缆短路到DC+端子，或者通过停用开关22、24、26并激活开关28、30、32(图2B)来将3相电缆短路到DC-端子。随着电流在牵引马达14与开关22、24、26或28、30、32之间循环，没有发生DC总线电流循环，并且因此DC总线上没有电压跳变。然而，这种策略可能会在马达端子上产生短路。具有短路的旋转马达可能会经历大的瞬态3相电流，这可能会使永磁体去磁。提出的马达故障保护交替的被动整本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种车辆，其包括：/n牵引电池；/n电动马达；/n逆变器，所述逆变器被配置为在所述牵引电池和所述电动马达之间传递功率，其中所述逆变器包括多个开关对，其中所述对中的每一对包括与所述牵引电池的正端子直接电连接的上开关和与所述牵引电池的负端子直接电连接的下开关；以及/n控制器，所述控制器被配置为响应于故障状况的存在并且在连续开关周期的每一个期间，停用所有所述开关达所述开关周期的第一预定部分，仅激活所述上开关达所述开关周期的第二预定部分，停用所有所述开关达所述开关周期的第三预定部分，以及仅激活所述下开关达所述开关周期的第四预定部分。/n

【技术特征摘要】
20200120 US 16/747,4181.一种车辆，其包括：
牵引电池；
电动马达；
逆变器，所述逆变器被配置为在所述牵引电池和所述电动马达之间传递功率，其中所述逆变器包括多个开关对，其中所述对中的每一对包括与所述牵引电池的正端子直接电连接的上开关和与所述牵引电池的负端子直接电连接的下开关；以及
控制器，所述控制器被配置为响应于故障状况的存在并且在连续开关周期的每一个期间，停用所有所述开关达所述开关周期的第一预定部分，仅激活所述上开关达所述开关周期的第二预定部分，停用所有所述开关达所述开关周期的第三预定部分，以及仅激活所述下开关达所述开关周期的第四预定部分。


2.如权利要求1所述的车辆，其中所述控制器还被配置为在所述连续开关周期之后禁用所述电机。


3.如权利要求1所述的车辆，其中所述控制器还被配置为在所述连续开关周期之后以互补的方式操作所述对。


4.如权利要求1所述的车辆，其中所述故障状况由传感器数据限定。


5.如权利要求4所述的车辆，其中所述传感器数据为马达位置传感器数据。


6.一种车辆，其包括：
牵引电池；
电动马达；
逆变器，所述逆变器被配置为在所述牵引电池和所述电动马达之间传递功率，其中所述逆变器包括多个开关对，其中所述对中的每一对包括与所述牵引电池的正端子直接电连接的上开关和与所述牵引电池的负端子直接电连接的下开关；以及
控制器，所述控制器被配置为响应于故障状况的存在并且在连续开关...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙雪梅，王激尧，吴宏杰，威廉·雷诺兹，李思龙，迈克尔·W·德格纳，
申请(专利权)人：福特全球技术公司，
类型：发明
国别省市：美国;US