一种IGBT保护方法、计算机设备、可读存储介质及机动车

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，具体涉及一种IGBT保护方法、计算机设备及可读存储介质。

背景技术

机动车的排放政策日趋收紧，越来越多的车辆配备了12V轻混系统、48V轻混系统，同时也诞生了油电混合动力、插电混合动力以及增程式动力车辆。同时，充电桩的普及以及国家政策的大力扶持，纯电汽车的发展日渐迅速，市场连续高速增长，技术不断发展创新。在这样一个发展现状下，电驱动总成的安全性、稳定性越来越受到主机厂的重视。电机控制器作为电驱总成的控制单元，在安全性、稳定性等方面发挥重大作用。而电机驱动控制器在重启初始化或升级工况下，可能存在不稳定的因素，对电机驱动器核心器件IGBT造成损坏失效，甚至可能出现过流直通烧毁的情形。

发明内容

为解决前述问题，本发明提供了一种IGBT保护方法，破坏了IGBT失效的必要条件，实现保护IGBT的功能目的，提高电机驱动核心器件的安全性，提升整车ECU升级过程电机驱动控制器的稳定性。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种IGBT保护方法，所述IGBT用于配备电机的机动车的电机驱动控制器，所述IGBT保护方法包括如下步骤：

VCU产生特定工况请求，并命令BMS断开主接触器；

BMS响应于VCU的命令，断开主接触器，并将断开主接触器的信息发送至MCU；

MCU从BMS接收的信息中包含BMS断开主接触器的信息，而后执行主动放电，以降低直流母线的电压。

可选的，所述特定工况为MCU请求重启或MCU升级程序。

现如今，随着汽车电动化、智能化的大趋势，当今越来越多的机动车配备轻混系统，插混、油混、增程式动力亦是层出不穷，智能化配置丰富，配备了完整、复杂的车机系统、车辆控制系统等电子总成。同时，主机厂也为各类电子总成预留了升级的空间，无论是OTA升级还是其他形式的升级，均需要对ECU、MCU进行重启。然而，尽管车用电机的相关技术已经发展了数年，但是，尚没有人发现电机驱动控制器在重启初始化或升级工况下可能存在不稳定的因素对电机驱动器核心器件IGBT造成损坏失效的问题，更是无人针对这一技术问题提出相应的解决方案。本发明不仅发现了这一未被本领域技术人员发现的技术问题，同时，还利用主动放电这一技术手段，破坏了IGBT失效的必要条件，实现对于IGBT的保护。本发明所提供的技术方案，VCU负责请求BMS控制主接触器通断高压电源，实现对MCU的直流母线供能的控制，进而MCU的IGBT可以在电机控制器的控制下，利用电机泄放直流母线上的剩余电压，从而在MCU重启时使IGBT处于安全状态，相比其他IGBT保护技术方法，本发明无需复杂的硬件保护电路，简化了硬件设计成本，利用电机绕组的放电硬件配置，通过软件策略优化和对现有整车网络通讯的利用，与各ECU协同控制加以实现，实现了对直流母线电压的快速降压，使得直流母线的电压迅速降低到国标规定水平，提高电机驱动核心器件IGBT的安全性，提升整车ECU升级过程电机驱动控制器的稳定性，保证了人员操作的安全。

可选的，MCU完成主动放电后，如果直流母线的电压小于安全阈值，则对CAN总线网络反馈重启正响应，MCU响应于重启正响应，执行重启或MCU程序升级，以响应特定工况请求；

如果直流母线的电压不小于安全阈值，则对CAN总线网络反馈重启负响应，MCU响应于重启负响应，不执行重启或MCU程序升级，以响应特定工况请求。

由于可能存在放电不充分的情况，因此区分重启正响应和重启负响应，当放电不充分时，通过重启负响应禁止MCU重启，避免由于放电不充分导致直流母线上的残余电压损坏IGBT。

可选的，MCU首次执行主动放电后，判断放电时间是否达到预设时长，如果达到预设时长，判断直流母线的电压是否小于安全阈值，如果不小于，对CAN总线网络反馈重启负响应；

如果未达到预设时长，判断直流母线的电压是否小于安全阈值，如果小于，对CAN总线网络反馈重启正响应，如果不小于，再次执行主动放电，直至直流母线的电压小于安全阈值或累计放电时长等于所述预设时长；

主动放电结束时，如果累计放电时长不大于所述预设时长，且直流母线的电压小于安全阈值，对CAN总线网络反馈重启正响应；如果累计放电时长等于所述预设时长，且直流母线的电压不小于安全阈值；对CAN总线网络反馈重启负响应。

可选的，主动放电的预设时长为600ms。

可选的，所述安全阈值为60V。

完成放电即为直流母线的电压小于安全阈值。如果放电达到预设时长且直流母线电压降至安全阈值之下，则节约了放电时间，加快了ECU或MCU升级的速度，如果放电达到预设时长但直流母线电压未降至安全阈值之下，则说明放电未充分，因而需要再次执行放电。而放电停止只会出现两种情况：1、累计的放电时长在预设时长范围内直流母线的电压小于安全阈值，说明此时已充分放电，可以对CAN网络反馈重启正响应，保障了IGBT的安全；2、累计的放电时长达到预设时长但直流母线的电压不小于安全阈值。那么此时，未达到预设时长且放电不充分无法将直流母线电压降至安全阈值以下，则说明ECU或MCU出现了其他的故障。因此，此时可以提示操作人员及时介入，避免放电不充分但仍然对CAN网络反馈重启正响应，进而避免了IGBT被直流母线的残余电压损坏。

可选的，如果MCU从BMS接收到的信息中，如果未包含BMS断开主接触器的信息，则判断断开主接触器是否超时，如果未超时，MCU再次判断从BMS接收的信息是否包含BMS断开主接触器的，如果超时，对CAN总线网络反馈重启负响应。

可选的，所述超时的时长为400-500ms。

MCU当且仅当收到断开主接触器的信息时才能执行主动放电。此外，一旦出现断开主接触器超时的情况，则通过重启负响应提示操作人员，使操作人员可以即使介入排查其他故障。

此外，本发明还提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述任一项所述的方法。

同时，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一项所述的方法。

并且，本发明还提供了一种机动车，所述机动车配备有电机，并且包括若干ECU和若干MCU，所述ECU和/或所述MCU升级时，通过上述任一项所述的IGBT保护方法对电机驱动控制器的IGBT进行保护；

或所述机动车具有前述计算机设备；

或所述机动车具有前述计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一项所述的IGBT保护方法。

本发明的这些特点和优点将会在下面的具体实施方式以及附图中进行详细的揭露。本发明最佳的实施方式或手段将结合附图来详尽表现，但并非是对本发明技术方案的限制。另外，在每个下文和附图中出现的这些特征、要素和组件是具有多个，并且为了表示方便而标记了不同的符号或数字，但均表示相同或相似构造或功能的部件。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明：

图1为本发明实施例的流程图。

具体实施方式

下面结合本发明实施例的附图对本发明实施例的技术方案进行解释和说明，但下述实施例仅为本发明的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其他实施例，都属于本发明的保护范围。

在本说明书中引用的“一个实施例”或“实例”或“例子”意指结合实施例本身描述的特定特征、结构或特性可被包括在本专利公开的至少一个实施例中。短语“在一个实施例中”在说明书中的各位置的出现不必都是指同一个实施例。

实施例：

如图1所示，本实施例提供了一种IGBT保护方法。本实施例中的IGBT用于配备有电机的机动车的电机驱动控制器，是电机驱动控制器的核心器件，关系到电机驱动控制器的稳定性，也就是整车形式的平顺性、安全性。配备有电机的机动车，包括但不限于12V轻混、48V轻混、油混、插混、增程式等类型的车辆。因此，这些种类的车辆中，IGBT的安全、稳定是至关重要的。现如今，随着汽车电动化、智能化的大趋势，当今越来越多的机动车配备轻混系统，插混、油混、增程式动力亦是层出不穷，智能化配置丰富，配备了完整、复杂的车机系统、车辆控制系统等电子总成，也就是说，每辆机动车车辆都需要装备少则十几、多则几十的ECU、MCU。同时，主机厂也为各类电子总成预留了升级的空间，无论是OTA升级还是其他形式的升级，均需要对ECU、MCU进行重启。然而，尽管车用电机的相关技术已经发展了数年，但是，尚没有人发现电机驱动控制器在重启初始化或升级工况下可能存在不稳定的因素对电机驱动器核心器件IGBT造成损坏失效的问题，更是无人针对这一技术问题提出相应的解决方案。因此，本实施例提供了一种IGBT保护方法，不仅发现了这一未被本领域技术人员发现的技术问题，同时，还利用主动放电这一技术手段，破坏了IGBT失效的必要条件，实现对于IGBT的保护。

本实施例所提供的IGBT保护方法包括如下步骤：

VCU、BMS和MCU通过整车CAN总线网络进行实时指令信息交互，VCU产生特定工况请求，并命令BMS断开主接触器。本实施例中，特定工况为MCU请求重启或MCU升级程序。具体而言，MCU请求重启具有两种情况，一种是整车其他ECU升级后对MCU有重启请求，另一种是MCU响应于自身升级的重启。而整车停车后启动的重启则并非本实施例所言特定工况。此时MCU由正常运行阶段过渡到关闭，再进入上电初始化阶段。而MCU接收到升级程序请求后，由正常运行阶段进入程序烧写状态。这几种特定工况下，MCU自身处于不可控制的阶段，如果母线带高压，且有异常情况，如硬件故障、硬件异常等，则可能损坏IGBT。

BMS响应于VCU的命令，断开主接触器，并将BMS断开主接触器的信息发送至MCU。MCU解析从BMS接收到的信息，MCU从BMS接收到的信息中，如果未包含BMS断开主接触器的信息，则判断断开主接触器是否超时，如果未超时，MCU再次判断从BMS接收的信息中是否包含BMS断开主接触器的信息，如果超时，对CAN总线网络反馈重启负响应，不执行重启或MCU程序升级，以响应特定工况请求。此处所提及的响应特定工况，包括两种响应方式，一种方式为重启负响应，以不执行重启或MCU程序升级方式来响应特定工况请求，另一种为重启正响应，以执行重启或MCU程序升级方式来响应特定工况请求。本实施例中，超时的时长为400-500ms，而在其他实施例中，超时的时长可由本领域技术人员根据实际需求灵活选择，在此不做限定。

当且仅当MCU从BMS接收的信息中包含BMS断开主接触器的信息时，才能执行主动放电。此外，一旦出现断开主接触器超时的情况，则通过重启负响应提示操作人员，使操作人员可以即使介入排查其他故障。

MCU接收到BMS的断开主接触器的信息后执行主动放电，以降低直流母线的电压。本实施例中，直流母线的电压必须降至安全阈值以内，方能保证IGBT的安全。本实施例中，安全阈值根据国标规定设置为60V。在其他实施例中，本领域技术人员也可根据实际情况设置为其他电压数值，在此不做限定。

MCU首次执行主动放电后，判断放电时间是否达到预设时长。本实施例中，主动放电的预设时长为600ms。预设时长的设定，与整车上MCU重启的时间限制要求有关，可由本领域技术人员根据实际情况灵活选择，在此不做限定。

如果主动放电达到预设时长600ms，判断直流母线的电压是否小于安全阈值60V，如果不小于，对CAN总线网络反馈重启负响应。

如果未达到预设时长600ms，判断直流母线的电压是否小于安全阈值60V，如果小于，对CAN总线网络反馈重启正响应，执行重启或MCU程序升级，以响应特定工况请求；如果不小于，再次执行主动放电，直至直流母线的电压小于安全阈值60V或累计放电时长等于预设时长600ms。需要指出的是，此处所提及的“再次执行主动放电，直至直流母线的电压小于安全阈值60V或累计放电时长等于预设时长600ms”，并非指单次放电到直流母线电压小于安全阈值60V，而是指循环进行“放电达预设时间后判断直流母线电压是否降至安全阈值之下，如果未降至安全阈值之下则再执行一次放电”，如此循环到如下两个条件方能停止：直流母线的电压小于安全阈值或累计放电时长等于预设时长。此时，放电停止会出现两种结果：1、累计的放电时长在预设时长范围内直流母线的电压小于安全阈值，说明此时已充分放电，可以对CAN网络反馈重启正响应，保障了IGBT的安全；2、累计的放电时长达到预设时长但直流母线的电压不小于安全阈值。那么此时，未达到预设时长且放电不充分无法将直流母线电压降至安全阈值以下，则说明ECU或MCU出现了其他的故障。因此，此时可以提示操作人员及时介入，避免放电不充分但仍然对CAN网络反馈重启正响应，进而避免了IGBT被直流母线的残余电压损坏。换言之，此处所言“直至”，是指循环次数上的“直至”，并非放电时长上的“直至”。累计放电的总时长仍然不会超过预设时长600ms。

主动放电结束时，如果累计放电时长不大于预设时长600ms，且直流母线的电压小于安全阈值60V，对CAN总线网络反馈重启正响应，执行重启或MCU程序升级，以响应特定工况请求；如果累计放电时长等于预设时长600ms，且直流母线的电压不小于安全阈值60V，对CAN总线网络反馈重启负响应。不执行重启或MCU程序升级，以响应特定工况请求。

完成放电即为直流母线的电压小于安全阈值60V。如果放电在预设时长内(含预设时长)使直流母线电压降至安全阈值60V之下，则节约了放电时间，加快了ECU或MCU升级的速度，如果放电达到预设时长600ms但直流母线电压仍未降至安全阈值60V之下，则说明放电未充分，因而需要再次重新进入特定工况请求执行放电，直至直流母线电压降至安全阈值60V之下。综上，如果放电停止只会出现两种情况：1、无论循环多少次放电，最终放电停止，此时放电总时长未超过预设时长600ms并且直流母线电压小于安全阈值60V，说明此时已充分放电，可以对CAN网络反馈重启正响应，保障了IGBT的安全；2、放电停止，但是直流母线电压仍大于安全阈值60V，那么此时，放电时长必然是已达到预设时长600ms的，既然已达到预设时长600ms且放电不充分，无法将直流母线电压降至安全阈值60V以下，则说明ECU或MCU出现了其他的故障。因此，此时可以提示操作人员及时介入，避免放电不充分但仍然对CAN网络反馈重启正响应而执行重启或MCU程序升级，进而避免了IGBT被直流母线的残余电压损坏。

MCU完成主动放电后，如果直流母线的电压小于安全阈值60V，则对CAN总线网络反馈重启正响应，MCU响应于重启正响应，执行重启或MCU程序升级，以响应特定工况请求；如果直流母线的电压不小于安全阈值，则对CAN总线网络反馈重启负响应，MCU响应于重启负响应，不执行重启或MCU程序升级，以响应特定工况请求。由于可能存在放电不充分的情况，因此区分重启正响应和重启负响应，当放电不充分时，通过重启负响应禁止MCU重启，避免由于放电不充分导致直流母线上的残余电压损坏IGBT。

本发明所提供的技术方案，VCU负责请求BMS控制主接触器通断高压电源，实现对MCU的直流母线供能的控制，进而MCU的IGBT可以在电机控制器的控制下，利用电机泄放直流母线上的剩余电压，从而使MCU重启时IGBT处于安全状态，相比其他IGBT保护技术方法，本发明无需复杂的硬件保护电路，简化了硬件设计成本，利用电机绕组的放电硬件配置，通过软件策略优化和对现有整车网络通讯的利用，与各ECU协同控制加以实现，实现了对直流母线电压的快速降压，使得直流母线的电压迅速降低到国标规定水平，提高电机驱动核心器件IGBT的安全性，提升整车ECU升级过程电机驱动控制器的稳定性，保证了人员操作的安全。

与此同时，本实施例还提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，使得处理器执行上述IGBT保护方法的步骤。此处IGBT保护方法的步骤可以是上述各个实施例的内存分析方法中的步骤。

本领域普通技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成。据此，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可实现上述任意一项实施例的方法。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。

与此同时，本实施例还提供了一种机动车，机动车配备有电机。本实施例所提及的机动车包括但不限于12V轻混、48V轻混、油混、插混、增程式等类型的车辆，包括若干ECU和若干MCU，ECU和/或MCU升级时，通过本实施例所述的IGBT保护方法对电机驱动控制器的IGBT进行保护；

或所述机动车具有本实施例所述的计算机设备；

或所述机动车具有本实施例所述的计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现本实施例所述的IGBT保护方法。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，熟悉该本领域的技术人员应该明白本发明包括但不限于附图和上面具体实施方式中描述的内容。任何不偏离本发明的功能和结构原理的修改都将包括在权利要求书的范围中。