本發(fā)明涉及電動(dòng)汽車領(lǐng)域，特別涉及一種電機(jī)控制系統(tǒng)的主動(dòng)短路保護(hù)電路的自檢方法及裝置。

背景技術(shù)：

電動(dòng)汽車行駛過程中，為了避免由于整車突發(fā)故障使得而使得整車進(jìn)行安全模式，對(duì)于整車動(dòng)力中的電機(jī)控制系統(tǒng)需要進(jìn)行主動(dòng)短路自檢措施?？刂品椒ㄉ喜捎萌嘟涣骺刂齐姍C(jī)穩(wěn)定運(yùn)行在扭矩環(huán)和轉(zhuǎn)速環(huán)下，電機(jī)的主動(dòng)短路自檢過程即三相六橋電路中三相上橋功率開關(guān)器件關(guān)斷，三相下橋功率開關(guān)器件導(dǎo)通，使得電機(jī)內(nèi)部的三相繞組短接在一起，鎖死驅(qū)動(dòng)電機(jī)進(jìn)入制動(dòng)過程，整車進(jìn)入安全模式。而安全模式能否正常工作，就需要在整車啟動(dòng)之前進(jìn)行主動(dòng)短路電路自檢來排除是否有安全故障，從而為乘客和整車的安全提供保障。

現(xiàn)有技術(shù)關(guān)于主動(dòng)短路保護(hù)的專利一般都是在三相橋式電路外圍添加硬件邏輯電路來實(shí)現(xiàn)主動(dòng)短路保護(hù)方式。專利文件《一種電動(dòng)汽車的主動(dòng)短路保護(hù)電路》（公開號(hào)：cn105262059a）采用添加外置的邏輯電路實(shí)現(xiàn)主動(dòng)短路保護(hù)，如圖1所示，通過控制模塊產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)使能信號(hào)和短路使能信號(hào)，邏輯電路當(dāng)驅(qū)動(dòng)使能信號(hào)和短路使能信號(hào)均為第二電平時(shí)，控制第一電極連接的三個(gè)功率開關(guān)器件均導(dǎo)通、第二電極連接的三個(gè)功率開關(guān)器件均斷開，使三相輸入線分別與六個(gè)功率開關(guān)器件的串聯(lián)節(jié)點(diǎn)連接的三相電機(jī)短路，因此在電池出現(xiàn)短路、過壓、過流、過熱等故障時(shí)，可以通過將三相電機(jī)短路將其與電池之間不再連通。

外置硬件電路能夠快速進(jìn)入主動(dòng)短路，但是沒有上電自檢主動(dòng)短路是否正常，這樣即使有這個(gè)外置的輔助主動(dòng)短路的硬件，在上強(qiáng)電后電機(jī)還是會(huì)工作有可能導(dǎo)致電機(jī)燒毀或者igbt燒毀等現(xiàn)象，從而造成整車安全性問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的是：提供一種電機(jī)控制系統(tǒng)的主動(dòng)短路保護(hù)電路的自檢方法及裝置，在整車工作之前進(jìn)行主動(dòng)短路自檢，提前避免整車出現(xiàn)故障的情況下還要電機(jī)工作導(dǎo)致整車和乘客安全性問題。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種電機(jī)控制系統(tǒng)的主動(dòng)短路保護(hù)電路的自檢方法，所述電機(jī)控制系統(tǒng)包括多相橋式電路，所述多相橋式電路的各相輸出端分別對(duì)應(yīng)連接電機(jī)的多相定子繞組的各相繞組；所述主動(dòng)短路自檢方法包括：

s1、控制多相橋式電路，其中第一相繞組對(duì)應(yīng)的上半橋?qū)ǎ诙嗬@組對(duì)應(yīng)的下半橋?qū)?，其他相繞組均不導(dǎo)通，多次采樣各相繞組的電流，并分相累加，若對(duì)應(yīng)導(dǎo)通的兩相繞組的電流累加和滿足近似條件，其他相繞組的電流累加和近似為零，則進(jìn)行步驟s2，否則主動(dòng)短路自檢失敗；

s2、控制第二相繞組對(duì)應(yīng)的上半橋?qū)?，第三相繞組對(duì)應(yīng)的下半橋?qū)?，其他相繞組均不導(dǎo)通，同步驟s1，多次采樣并計(jì)算各相繞組的電流累加和，若滿足近似條件，則依次進(jìn)行下去，直到多相橋式電路的所有上半橋和下半橋檢測一遍，對(duì)應(yīng)導(dǎo)通的兩相繞組的電流累加和均滿足近似條件，則主動(dòng)短路自檢通過。

優(yōu)選的，步驟s1、s2中，各相繞組對(duì)應(yīng)的上半橋的導(dǎo)通為完全導(dǎo)通，各相繞組對(duì)應(yīng)的下半橋是通過一定量的小占空比pwm控制通斷，周期性導(dǎo)通。

優(yōu)選的，在進(jìn)行步驟s1前，向三相橋式電路供給一定閾值的高壓，確保讓電機(jī)正常工作，檢測到高壓正常供電，則進(jìn)入到步驟s1。

優(yōu)選的，在向三相橋式電路供給高壓前，先給多相橋式電路供給低壓，判斷各相電橋的上下橋是否出現(xiàn)短路故障，如出現(xiàn)短路故障，則不允許供給高壓。

優(yōu)選的，所述各相繞組對(duì)應(yīng)的下半橋通過小占空比pwm控制通斷的頻率f為5-20khz。

優(yōu)選的，所述采樣各相繞組的電流的采樣周期t=1/f。

優(yōu)選的，所述多相橋式電路為三相橋式電路，包括三相上橋功率開關(guān)器件t1，t3，t5及分別與t1，t3，t5對(duì)應(yīng)串聯(lián)的下橋功率開關(guān)器件t4，t6，t2；電機(jī)三相定子繞組的a相繞組連接t1、t4，b相繞組連接t3、t6，c相繞組連接t5、t2。

一種電機(jī)控制系統(tǒng)的主動(dòng)短路保護(hù)電路的自檢裝置，所述電機(jī)控制系統(tǒng)包括多相橋式電路，所述多相橋式電路的各相輸出端分別對(duì)應(yīng)連接電機(jī)的多相定子繞組的各相繞組；所述主動(dòng)短路自檢裝置包括dsp驅(qū)動(dòng)模塊和電流采集模塊，所述電流采集模塊，采集多相定子繞組的各相繞組的電流，并發(fā)送到dsp驅(qū)動(dòng)模塊；所述dsp驅(qū)動(dòng)模塊連接多相橋式電路的各上下橋控制端，通過輸出高低電壓或pwm信號(hào)控制各上下橋的通斷，并對(duì)采集的各相繞組的電流數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和計(jì)算，根據(jù)計(jì)算結(jié)果判斷主動(dòng)短路自檢是否通過。

優(yōu)選的，所述電流采集模塊采用霍爾傳感器。

優(yōu)選的，所述電流采集模塊采用串聯(lián)電阻進(jìn)行電流采樣。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：

1．本發(fā)明所提出的電機(jī)控制系統(tǒng)的主動(dòng)短路保護(hù)電路的自檢方法，可以主動(dòng)排除電路故障，保證整車電機(jī)和控制器不會(huì)因?yàn)殡娐饭收隙痣姍C(jī)和控制器igbt燒毀。

2．使用本方法進(jìn)行主動(dòng)短路保護(hù)自檢，不用添加外置電路，節(jié)約成本。

3．使用本方法進(jìn)行主動(dòng)短路保護(hù)自檢，檢測過程快，節(jié)約了整車上電時(shí)間。

4．使用本方法進(jìn)行主動(dòng)短路保護(hù)自檢，可以防止電機(jī)與電池之間不會(huì)連通，保護(hù)電池不會(huì)過壓充電，提高了電動(dòng)汽車的安全性和使用壽命。

5．使用本方法進(jìn)行主動(dòng)短路保護(hù)自檢，不僅可以在新能源汽車永磁同步電機(jī)上運(yùn)用實(shí)現(xiàn)，還可以在異步電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)，直流電機(jī)等各種不同電機(jī)上實(shí)現(xiàn)檢測驅(qū)動(dòng)電路是否正常，還可以在小功率電機(jī)上用電阻進(jìn)行采樣的電流驅(qū)動(dòng)電路上檢測驅(qū)動(dòng)電路是否正常。

附圖說明

下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述：

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中電動(dòng)汽車的主動(dòng)短路保護(hù)電路的原理圖。

圖2為本發(fā)明所述主動(dòng)短路自檢裝置的原理圖；

圖3為本發(fā)明所述整車主動(dòng)短路保護(hù)電路自檢的流程圖；

圖4為本發(fā)明所述主動(dòng)短路保護(hù)電路自檢的具體步驟流程圖。

具體實(shí)施方式

如圖2所示，為本發(fā)明所述主動(dòng)短路保護(hù)電路自檢裝置的原理圖，圖中所示三相上橋功率開關(guān)器件t1，t3，t5和三相下橋功率開關(guān)器件t4，t6，t2一共六個(gè)功率開關(guān)器件組成三相橋式電路，在圖2右邊模擬電機(jī)的三相定子繞組，分別連接到三相橋式電路的串聯(lián)開關(guān)功率器件中間，這樣就形成了三相橋式回路電路。t1，t4連接電機(jī)a相繞組上稱為a相橋式電路，實(shí)際中為a相igbt；t3，t6連接電機(jī)b相繞組上稱為b相橋式電路，實(shí)際中為b相igbt；t5，t2連接電機(jī)c相繞組上稱為c相橋式電路，實(shí)際中為c相igbt。

主動(dòng)短路主要執(zhí)行的操作為上三橋t1,t3,t5功率開關(guān)器件全部關(guān)斷，而下三橋t4,t6,t2功率開關(guān)器件全部導(dǎo)通，這樣相當(dāng)于電機(jī)的三相繞組a，b，c全部短接在一起，三相電機(jī)內(nèi)部繞組電流形成回流，電機(jī)則處于制動(dòng)狀態(tài)，電機(jī)不僅沒有動(dòng)力輸出，而且轉(zhuǎn)動(dòng)阻力非常大，這是新能源汽車整車安全環(huán)節(jié)中重要的環(huán)節(jié)，直接涉及到整車和乘客的人身安全。為了保證整車的主動(dòng)短路保護(hù)電路在整車運(yùn)行過程中是可以整車執(zhí)行的，找到一種合適的方法去檢測出主動(dòng)短路保護(hù)電路是否正常是非常必要的。

如圖2所示，本發(fā)明所述主動(dòng)短路自檢裝置包括dsp驅(qū)動(dòng)模塊和電流采集模塊，所述電流采集模塊采集多相定子繞組的各相繞組的電流，并發(fā)送到dsp驅(qū)動(dòng)模塊；所述dsp驅(qū)動(dòng)模塊連接三相橋式電路的各上下橋控制端，通過輸出高低電壓或pwm信號(hào)控制各上下橋的通斷，并對(duì)采集的各相繞組的電流數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和計(jì)算，根據(jù)計(jì)算結(jié)果判斷主動(dòng)短路自檢是否通過。

dsp驅(qū)動(dòng)電路模塊主要是用dsp處理器通過算法控制三相六橋的6個(gè)功率開關(guān)器件的通斷來控制三相繞組上的電壓大小，從而控制電機(jī)三相定子繞組上的電流ia,ib,ic進(jìn)行旋轉(zhuǎn)工作。主動(dòng)短路保護(hù)自檢則是檢測三相橋式回路是否正常，功率器件是否能正常工作，從而檢測主動(dòng)短路保護(hù)能否正常被執(zhí)行，如果主動(dòng)短路保護(hù)不正常，則電動(dòng)汽車不工作，需要聯(lián)系廠家進(jìn)行維護(hù)；如果主動(dòng)短路保護(hù)能正常通過檢測，則電動(dòng)汽車正常工作。

本發(fā)明的主動(dòng)短路保護(hù)保護(hù)電路自檢方法如流程圖3和流程圖4所示，過程如下：

1.三相橋式驅(qū)動(dòng)電路供給低壓，看a相igbt，b相igbt，c相igbt中的故障fo信號(hào)有無報(bào)故障來確保每相igbt串聯(lián)的上下橋是否短路。如果出現(xiàn)短路情況，則不允許給igbt上高壓。如果三相igbt的故障信號(hào)fo都沒有報(bào)故障，則進(jìn)行步驟2。

2.三相橋式電路供給一定閾值的高壓，確保讓電機(jī)正常工作，檢測到高壓正常供電則進(jìn)入到步驟3。

3.連接到a相繞組上的上橋功率開關(guān)器件t1完全導(dǎo)通，連接到b相繞組上的下橋功率開關(guān)器件t6通過dsp驅(qū)動(dòng)模塊進(jìn)行非常小的占空比pwm控制功率開關(guān)器件通斷，其他的功率開關(guān)器件t2，t3，t4，t5則全部關(guān)斷。如圖1所示，可以看出電流由uk經(jīng)過功率開關(guān)器件t1，通過a相電機(jī)定子繞組，再通過b相電機(jī)定子繞組，經(jīng)過功率開關(guān)器件t6，回到uk從而形成一個(gè)電流回路。由于其他的功率開關(guān)器件t2，t3，t4，t5全部關(guān)斷，則電機(jī)c相定子繞組沒有形成回路，因此流過電機(jī)c相定子繞組電流ic為0。經(jīng)t1到a相定子繞組的電流成為ia，由霍爾傳感器可以測量出ia的電流大小。經(jīng)b相定子繞組到t6的電流成為ib，由霍爾傳感器可以測量出ib的電流大小。由于上述電路是一個(gè)回路，因此理論上ia和ib電流的幅值大小相等，方向相反。dsp微處理器以10khz頻率高速控制t6小占空比通斷，dsp每隔100us時(shí)間采樣一次ia，ib，ic上電流，總共采集40次，計(jì)算出40次采樣的ia，ib，ic各自之和，由于電流傳感器精度以及dsp的adc模塊偏置問題導(dǎo)致每次采樣電流與真實(shí)電流之前有微小的偏差。因此經(jīng)過判斷ia采樣電流之和ia_sum值與ib采樣電流之和ib_sum值應(yīng)該是大小接近，方向反向的，ic采樣電流之和ic_sum值應(yīng)該接近于0。因此設(shè)定近似條件：ia_sum與ib_sum的絕對(duì)值的比值的范圍在0.9～1.1，方向相反；ic_sum與ia_sum的絕對(duì)值的比值小于0.05。如果上述判斷成立，則說明上述所述的回路以及功率器件都能正常工作，并且關(guān)斷t1，t2，t3，t4，t5，t6后進(jìn)入到步驟4。反之則說明主動(dòng)短路保護(hù)自檢不通過，結(jié)束自檢過程，并上報(bào)主動(dòng)短路保護(hù)自檢故障到整車控制器。

4.連接到b相繞組上的上橋功率開關(guān)器件t3完全導(dǎo)通，連接到c相繞組上的下橋功率開關(guān)器件t2通過dsp驅(qū)動(dòng)模塊進(jìn)行非常小的占空比pwm控制功率開關(guān)器件通斷，其他的功率開關(guān)器件t1，t4，t5，t6則全部關(guān)斷。如圖1所示，可以看出電流由uk經(jīng)過功率開關(guān)器件t3，通過b相電機(jī)定子繞組，再通過c相電機(jī)定子繞組，經(jīng)過功率開關(guān)器件t2，回到uk從而形成一個(gè)電流回路。由于其他的功率開關(guān)器件t1，t4，t5，t6全部關(guān)斷，則電機(jī)a相定子繞組沒有形成回路，因此流過電機(jī)a相定子繞組電流ic為0。經(jīng)t3到b相定子繞組的電流成為ib，由霍爾傳感器可以測量出ib的電流大小。經(jīng)c相定子繞組到t2的電流成為ic，由霍爾傳感器可以測量出ic的電流大小。由于上述電路是一個(gè)回路，因此理論上ib和ic電流的幅值大小相等，方向相反。dsp微處理器以10khz頻率高速控制t2小占空比通斷，dsp每隔100us時(shí)間采樣一次ia，ib，ic上電流，總共采集40次，計(jì)算出40次采樣的ia，ib，ic各自之和，由于電流傳感器精度以及dsp的adc模塊偏置問題導(dǎo)致每次采樣電流與真實(shí)電流之前有微小的偏差。因此經(jīng)過判斷ib采樣電流之和ib_sum值與ic采樣電流之和ic_sum值應(yīng)該是大小接近，方向反向的，ia采樣電流之和ia_sum值應(yīng)該接近于0。因此設(shè)定近似條件：ib_sum與ic_sum的絕對(duì)值的比值的范圍在0.9～1.1，方向相反；ia_sum與ib_sum的絕對(duì)值的比值小于0.05。如果上述判斷成立，則說明上述所述的回路以及功率器件都能正常工作，并且關(guān)斷t1，t2，t3，t4，t5，t6后進(jìn)入到步驟5。反之則說明主動(dòng)短路保護(hù)自檢不通過，結(jié)束自檢過程，并上報(bào)自檢故障到整車控制器。

5.連接到c相繞組上的上橋功率開關(guān)器件t5完全導(dǎo)通，連接到a相繞組上的下橋功率開關(guān)器件t4通過dsp驅(qū)動(dòng)模塊進(jìn)行非常小的占空比pwm控制功率開關(guān)器件通斷，其他的功率開關(guān)器件t1，t2，t3，t6則全部關(guān)斷。如圖1所示，可以看出電流由uk經(jīng)過功率開關(guān)器件t5，通過c相電機(jī)定子繞組，再通過a相電機(jī)定子繞組，經(jīng)過功率開關(guān)器件t4，回到uk從而形成一個(gè)電流回路。由于其他的功率開關(guān)器件t1，t2，t3，t6全部關(guān)斷，則電機(jī)b相定子繞組沒有形成回路，因此流過電機(jī)b相定子繞組電流ib為0。經(jīng)t5到c相定子繞組的電流成為ic，由霍爾傳感器可以測量出ic的電流大小。經(jīng)a相定子繞組到t4的電流成為ia，由霍爾傳感器可以測量出ia的電流大小。由于上述電路是一個(gè)回路，因此理論上ic和ia電流的幅值大小相等，方向相反。dsp微處理器以10khz頻率高速控制t4小占空比通斷，dsp每隔100us時(shí)間采樣一次ia，ib，ic上電流，總共采集40次，計(jì)算出40次采樣的ia，ib，ic各自之和，由于電流傳感器精度以及dsp的adc模塊偏置問題導(dǎo)致每次采樣電流與真實(shí)電流之前有微小的偏差。因此經(jīng)過判斷ic采樣電流之和ic_sum值與ia采樣電流之和ia_sum值應(yīng)該是大小接近，方向反向的，ib采樣電流之和ib_sum值應(yīng)該接近于0。因此設(shè)定近似條件：ia_sum與ic_sum的絕對(duì)值的比值的范圍在0.9～1.1，方向相反；ib_sum與ia_sum的絕對(duì)值的比值小于0.05。如果上述判斷成立，則說明上述所述的回路以及功率器件都能正常工作，并且關(guān)斷t1，t2，t3，t4，t5，t6，至此上述的過程功率開關(guān)器件t1，t2，t3，t4，t5，t6和電機(jī)控制回去都能正常工作，主動(dòng)短路自檢通過，電機(jī)則進(jìn)入到工作狀態(tài)。反之則說明主動(dòng)短路保護(hù)自檢不通過，結(jié)束自檢過程，并上報(bào)主動(dòng)短路保護(hù)自檢故障到整車控制器。

對(duì)于小電流的三相橋式電路的控制，或者兩相橋式電路的控制電路進(jìn)行自檢，也可以采用電阻串聯(lián)到控制電路上進(jìn)行電流采樣，也可以使用上述方法進(jìn)行橋式電路回路是否正常和橋式igbt功率開關(guān)器件是否正常的自檢。

上述實(shí)施例只為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡根據(jù)本發(fā)明主要技術(shù)方案的精神實(shí)質(zhì)所做的修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。