电机控制器电流失控的保护方法、装置、设备及介质

技术领域

本发明涉及车辆技术领域，尤其涉及一种电机控制器电流失控的保护方法、装置、设备及介质。

背景技术

在电动汽车电机控制器运行过程中，硬件的设计缺陷或软件的控制偏差都可能造成电流失控，而电机控制器在发生电流失控时，若保护不及时，有可能会造成电机控制器被损坏。这对于高速行驶的电动汽车而言是非常危险的，因此，要求能够在电机控制器在发生电流失控时做出及时有效的保护。

现有技术中，电流失控保护方法通常是实际采集电机控制器输出的三相电流信号，并将三相电流信号转换为运放可测量的电压信号后与上限阈值电压和下限阈值电压进行比较，判断是否出现过流现象。若判断出现过流现象，则直接进行封管动作或三相电流短路保护动作。

但是，在发生电流失控时，直接进行封管动作或三相电流短路保护动作，可能会带来较大的回馈功率，造成电机控制器过压，进而影响其他高压部件的正常工作，且高压冲击会造成四驱电动汽车前后电机控制器同时发生过压故障，整车将被强制下高压而抛锚。因此，对于四驱电动汽车而言，如何及时有效的检测电流失控情况，且及时实施较为合理的保护措施，是目前亟需解决的技术问题。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种电机控制器电流失控的保护方法、装置、设备及介质，可以减小电流失控时的冲击电流大小，从而减小对电机控制器的损害。同时，还可以避免因直接进行封管或三相电流短路保护动作，带来的大功率回馈引起的整车高压过压故障，确保车辆的安全行驶。

第一方面，提供了一种电机控制器电流失控的保护方法，电机控制器用于驱动电机工作，所述电机控制器包括三相逆变电路，所述保护方法包括：

获取电机的最大输出扭矩，并在所述最大输出扭矩范围内将所述电机的扭矩分为多段；

设置所述电机在各扭矩段下对应的过流故障电流阈值；

获取所述电机在各扭矩段运行时的三相电流，并在所述三相电流的任意一相电流达到所述过流故障电流阈值时，触发过流保护动作；

其中，所述过流保护动作包括控制所述三相逆变器进行封管动作，并在设定时间后，控制所述三相逆变器进行三相短路保护动作。

可选的，所述控制所述三相逆变器进行封管动作，包括：

控制所述三相逆变器的6个开关管全部断开。

可选的，所述在设定时间后，控制所述三相逆变器进行三相短路保护动作，包括：

在所述三相逆变器的各个发波周期内进行故障计时，当所述故障计时大于等于2时，控制所述三相逆变器中上桥的3个开关管全部断开，下桥的3个开关管全部闭合；或者，控制所述三相逆变器中上桥的3个开关管全部闭合，下桥的3个开关管全部断开，以使所述三相逆变器进入三相短路保护。

可选的，所述在所述最大输出扭矩范围内将所述电机的扭矩分为多段，包括：

在所述最大输出扭矩范围内将所述电机的扭矩分为T1、T2、T3、T4和T5共5段；其中，0≤T1≤Tstep、Tstep＜T2≤2*Tstep、2*Tstep＜T3≤3*Tstep、3*Tstep＜T4≤4*Tstep、4*Tstep＜T5≤5*Tstep，Tstep＝Tmax/5。

可选的，所述设置所述电机在各扭矩段下对应的过流故障电流阈值，包括：

在台架或整车上测量出电机在各扭矩段下运行的最大电流；

根据各扭矩段对应的所述最大电流设置各扭矩段对应的过流故障电流阈值。

可选的，所述在所述三相电流的任意一相电流达到所述过流故障电流阈值时，触发过流保护动作，包括：

当所述三相电流的任意一相电流达到所述过流故障电流阈值时，将过流标志位置为1；

当检测到所述过流标志位为1时，触发过流保护动作。

可选的，所述保护方法还包括：

获取所述电机的实时转速；

当所述实时转速小于设定的转速阈值时，控制所述三相逆变器进行封管动作。

第二方面，提供了一种电机控制器电流失控的保护装置，电机控制器用于驱动电机工作，所述电机控制器包括三相逆变电路，所述保护装置包括：

扭矩分段模块，用于获取电机的最大输出扭矩，并在所述最大输出扭矩范围内将所述电机的扭矩分为多段；

阈值设置模块，用于设置所述电机在各扭矩段下对应的过流故障电流阈值；

过流保护模块，用于获取所述电机在各扭矩段运行时的三相电流，并在所述三相电流的任意一相电流达到所述过流故障电流阈值时，触发过流保护动作；

其中，所述过流保护动作包括控制所述三相逆变器进行封管动作，并在设定时间后，控制所述三相逆变器进行三相短路保护动作。

可选的，所述控制所述三相逆变器进行封管动作，包括：

控制所述三相逆变器的6个开关管全部断开。

可选的，所述在设定时间后，控制所述三相逆变器进行三相短路保护动作，包括：

在所述三相逆变器的各个发波周期内进行故障计时，当所述故障计时大于等于2时，控制所述三相逆变器中上桥的3个开关管全部断开，下桥的3个开关管全部闭合；或者，控制所述三相逆变器中上桥的3个开关管全部闭合，下桥的3个开关管全部断开，以使所述三相逆变器进入三相短路保护。

可选的，所述扭矩分段模块还用于：

在所述最大输出扭矩范围内将所述电机的扭矩分为T1、T2、T3、T4和T5共5段；其中，0≤T1≤Tstep、Tstep＜T2≤2*Tstep、2*Tstep＜T3≤3*Tstep、3*Tstep＜T4≤4*Tstep、4*Tstep＜T5≤5*Tstep，Tstep＝Tmax/5。

可选的，所述阈值设置模块还用于：

在台架或整车上测量出电机在各扭矩段下运行的最大电流；

根据各扭矩段对应的所述最大电流设置各扭矩段对应的过流故障电流阈值。

可选的，所述过流保护模块还用于：

当所述三相电流的任意一相电流达到所述过流故障电流阈值时，将过流标志位置为1；

当检测到所述过流标志位为1时，触发过流保护动作。

可选的，所述保护装置还包括转速监测模块，用于：

获取所述电机的实时转速；

当所述实时转速小于设定的转速阈值时，控制所述三相逆变器进行封管动作。

第三方面，提供了一种电子设备，包括：存储器和处理器，所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，所述存储器中存储有计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令，从而执行第一方面所述的保护方法。

第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行第一方面所述的保护方法。

本发明实施例中提供的技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本发明实施例提供的一种电机控制器电流失控的保护方法、装置、设备及介质，通过对电机的扭矩进行分段，并分段设定每段转矩对应的过流故障电流阈值，这样不同电机扭矩请求下均对应有不同大小的过流故障电流阈值，可以减小电流失控时的电流冲击，从而减小对电机控制器的损害。同时，在三相电流的任一相电流因电流失控而迅速上升到过流故障电流阈值时，即触发过流保护动作。首先进行短时间封管动作，然后在设定时间后，进入三相短路保护，先封管能避免直接进入三相短路带来瞬间的电压和电流冲击，在封管后进入三相短路保护，让电机绕组消耗掉回馈功率，避免了一直封管带来的长时间功率回馈引起的整车高压过压故障、以及直接进入三相短路带来的较大电压电流冲击，确保车辆的安全行驶。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。

在附图中：

图1是本发明实施例提供的一种电机控制器电流失控的保护方法流程图；

图2是本发明实施例提供的一种逆变器的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的一种电机控制器电流失控的保护装置的结构框图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图和具体的实施方式对上述技术方案进行详细说明，应当理解本公开内容实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本申请实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。

车辆上的电机用于为车辆提供驱动力，驱动车辆行驶。而电机控制器用于驱动电机工作。电机控制器包括三相逆变电路，逆变器接收电池输送过来的直流电电能，逆变成三相交流电给车辆电机提供电源。因此，对电机控制器的电流失控情况进行及时有效的监测，并提供合理的保护措施，以保证电机控制器的正常工作，是目前亟需解决的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种电机控制器电流失控的保护方法，通过对电机的扭矩进行分段，并分段设定每段转矩对应的过流故障电流阈值，这样不同电机扭矩请求下均对应有不同大小的过流故障电流阈值，可以减小电流失控时的电流冲击，从而减小对电机控制器的损害。同时，在三相电流的任一相电流因电流失控而迅速上升到过流故障电流阈值时，即触发过流保护动作。首先进行短时间封管动作，然后在设定时间后，进入三相短路保护，先封管能避免直接进入三相短路带来瞬间的电压和电流冲击，在封管后进入三相短路保护，让电机绕组消耗掉回馈功率，避免了一直封管带来的长时间功率回馈引起的整车高压过压故障、以及直接进入三相短路带来的较大电压电流冲击，确保车辆的安全行驶。

图1是本发明实施例提供的一种电机控制器电流失控的保护方法流程图，如图1所示，该保护方法包括：

步骤S101、获取电机的最大输出扭矩，并在最大输出扭矩范围内将电机的扭矩分为多段。

可选的，步骤S101可以包括：

在最大输出扭矩范围内将电机的扭矩分为T1、T2、T3、T4和T5共5段。其中：

Tstep＝Tmax/5；

0≤T1≤Tstep；

Tstep＜T2≤2*Tstep；

2*Tstep＜T3≤3*Tstep；

3*Tstep＜T4≤4*Tstep；

4*Tstep＜T5≤5*Tstep；

由上述可知，每段扭矩的幅度均为Tstep，通过将电机扭矩分为5段，可以防止扭矩分段过少，无法有效起到减小电流失控时的电流冲击的作用。在本实施例的其它实现方式中，也可以将电机扭矩分为4段或6段等，本发明实施例对此不作限定。

步骤S102、设置电机在各扭矩段下对应的过流故障电流阈值。

可选的，步骤S102包括：

在台架或整车上测量出电机在各扭矩段下运行的最大电流；

根据各扭矩段对应的所述最大电流设置各扭矩段对应的过流故障电流阈值。

在本实施例的一种实现方式中，可以在电机控制器允许通过的最大电流范围内，设置每段矩段最大电流的1.5倍作为各扭矩段对应的过流故障电流阈值，即：

其中，I

其中，I

步骤S103、获取电机在各扭矩段运行时的三相电流，并在三相电流的任意一相电流达到过流故障电流阈值时，触发过流保护动作。

其中，过流保护动作包括控制三相逆变器进行封管动作，并在设定时间后，控制三相逆变器进行三相短路保护动作。

在本实施例中，在三相电流的任意一相电流达到过流故障电流阈值时，触发过流保护动作，可以包括：

当三相电流的任意一相电流达到过流故障电流阈值时，将过流标志位置为1；

当检测到过流标志位为1时，触发过流保护动作。

在本实施例中，控制三相逆变器进行封管动作，包括：

控制三相逆变器的6个开关管全部断开。

在本实施例中，在设定时间后，控制三相逆变器进行三相短路保护动作，包括：

在三相逆变器的各个发波周期内进行故障计时，当故障计时大于等于2时，控制三相逆变器中上桥的3个开关管全部断开，下桥的3个开关管全部闭合；或者，控制三相逆变器中上桥的3个开关管全部闭合，下桥的3个开关管全部断开，以使三相逆变器进入三相短路保护。

其中，设定时间即故障计时达到2的时间。

图2是本发明实施例提供的一种逆变器的结构示意图，如图2所示，逆变器由T

则步骤S103包括：

当I

OverCurrent_Flg＝1

OverCurrent_Cnt＝OverCurrent_Cnt+1

其中，OverCurrent_Flg为过流标志位，当OverCurrent_Flg＝1时，表示三相电流中任一项电流达到过流故障电流阈值；当OverCurrent_Flg＝0时，表示三相电流中任一项电流均未达到过流故障电流阈值。

OverCurrent_Cnt为故障计时，I

当OverCurrent_Cnt＝2时：

上述实现方式即当故障计时大于等于2时，控制三相逆变器中上桥的3个开关管T

可选的，该保护方法还包括：

获取电机的实时转速；

当实时转速小于设定的转速阈值时，控制三相逆变器进行封管动作，即控制三相逆变器中的6个开关管全部断开。

当Motor_Speed≤Speed_thresh时：

其中，Motor_Speed为电机的实时转速，Speed_thresh为设定的转速阀值。示例性的，转速阀值可以设置为5000～6000转/min，具体可以由本领域技术人员根据实际情况进行设置，本发明对此不作限定。

对于永磁同步电机而言，需要实时监测电机的转速大小，当转速下降到转速阀值后再进行封管动作，可以消除电机因三相短路运行产生的拖拽力，确保四驱电动汽车能靠另外一个电驱安全行驶。因此，通过设置三相短路保护动作和封管动作的切换速度阀值，可以保证在单个控制器电流失控触发过流故障时，整车依旧能低速安全行驶。

上述保护方法不仅考虑了电机控制器电流失控时的电流冲击大小，还考虑到了控制器发生电流失控故障时对整车高压电压的冲击，同时也考虑了对搭载永磁同步电机的四驱电动汽车单控制器电流失控后整车驾驶的影响。

基于同样的发明构思，本发明实施例还提供了一种车辆控制装置。图3是本发明实施例提供的一种电机控制器电流失控的保护装置的结构框图，如图3所示，该保护装置300包括扭矩分段模块310、阈值设置模块320和过流保护模块330。

扭矩分段模块310，用于获取电机的最大输出扭矩，并在最大输出扭矩范围内将电机的扭矩分为多段。

阈值设置模块320，用于设置电机在各扭矩段下对应的过流故障电流阈值。

过流保护模块330，用于获取电机在各扭矩段运行时的三相电流，并在三相电流的任意一相电流达到过流故障电流阈值时，触发过流保护动作；

其中，过流保护动作包括控制三相逆变器进行封管动作，并在设定时间后，控制三相逆变器进行三相短路保护动作。

可选的，控制三相逆变器进行封管动作，包括：

控制三相逆变器的6个开关管全部断开。

可选的，在设定时间后，控制三相逆变器进行三相短路保护动作，包括：

在三相逆变器的各个发波周期内进行故障计时，当故障计时大于等于2时，控制三相逆变器中上桥的3个开关管全部断开，下桥的3个开关管全部闭合；或者，控制三相逆变器中上桥的3个开关管全部闭合，下桥的3个开关管全部断开，以使三相逆变器进入三相短路保护。

可选的，扭矩分段模块310还用于：

在最大输出扭矩范围内将电机的扭矩分为T1、T2、T3、T4和T5共5段。其中，0≤T1≤Tstep、Tstep＜T2≤2*Tstep、2*Tstep＜T3≤3*Tstep、3*Tstep＜T4≤4*Tstep、4*Tstep＜T5≤5*Tstep，Tstep＝Tmax/5。

在本实施例中，每段扭矩的幅度均为Tstep，通过将电机扭矩分为5段，可以防止扭矩分段过少，无法有效起到减小电流失控时的电流冲击的作用。在本实施例的其它实现方式中，也可以将电机扭矩分为4段或6段等，本发明实施例对此不作限定。

可选的，阈值设置模块320还用于：

在台架或整车上测量出电机在各扭矩段下运行的最大电流；

根据各扭矩段对应的最大电流设置各扭矩段对应的过流故障电流阈值。

在本实施例的一种实现方式中，可以在电机控制器允许通过的最大电流范围内，设置每段矩段最大电流的1.5倍作为各扭矩段对应的过流故障电流阈值。即：

其中，I

其中，I

可选的，过流保护模块330还用于：

当三相电流的任意一相电流达到过流故障电流阈值时，将过流标志位置为1；

当检测到过流标志位为1时，触发过流保护动作。

可选的，该保护装置300还包括转速监测模块，用于：

获取电机的实时转速；

当实时转速小于设定的转速阈值时，控制三相逆变器进行封管动作，即控制三相逆变器中的6个开关管全部断开。

示例性的，转速阀值可以设置为5000～6000转/min，具体可以由本领域技术人员根据实际情况进行设置，本发明对此不作限定。

对于永磁同步电机而言，需要实时监测电机的转速大小，当转速下降到转速阀值后再进行封管动作，可以消除电机因三相短路运行产生的拖拽力，确保四驱电动汽车能靠另外一个电驱安全行驶。因此，通过设置三相短路保护动作和封管动作的切换速度阀值，可以保证在单个控制器电流失控触发过流故障时，整车依旧能低速安全行驶。

可以理解的是，上述实施例提供的保护装置，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将控制装置的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。

本发明实施例还提供了一种电子设备，该电子设备可以包括处理器和存储器，其中处理器和存储器可以通过总线或者其他方式连接。处理器可以为中央处理器(CentralProcessing Unit，CPU)。处理器还可以为其他通用处理器、数字信号处理器(DigitalSignal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等芯片，或者上述各类芯片的组合。存储器作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序、非暂态计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的保护方法对应的程序指令/模块。处理器通过运行存储在存储器中的非暂态软件程序、指令以及模块，从而执行处理器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例中的保护方法。

存储器可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储处理器所创建的数据等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。所述一个或者多个模块存储在所述存储器中，当被所述处理器执行时，执行如图1所示实施例中的保护方法。上述电子设备具体细节可以对应参阅图1所示的实施例中对应的相关描述和效果进行理解，此处不再赘述。本领域技术人员可以理解，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，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述存储介质可为只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)、随机存储记忆体(Random AccessMemory，RAM)、快闪存储器(Flash Memory)、硬盘(Hard Disk Drive，缩写：HDD)或固态硬盘(Solid-State Drive，SSD)等；所述存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。

上述本申请实施例中的技术方案，至少具有如下的技术效果或优点：

本发明实施例提供的一种电机控制器电流失控的保护方法、装置、设备及介质，通过对电机的扭矩进行分段，并分段设定每段转矩对应的过流故障电流阈值，这样不同电机扭矩请求下均对应有不同大小的过流故障电流阈值，可以减小电流失控时的电流冲击，从而减小对电机控制器的损害。同时，在三相电流的任一相电流因电流失控而迅速上升到过流故障电流阈值时，即触发过流保护动作。首先进行短时间封管动作，然后在设定时间后，进入三相短路保护，先封管能避免直接进入三相短路带来瞬间的电压和电流冲击，在封管后进入三相短路保护，让电机绕组消耗掉回馈功率，避免了一直封管带来的长时间功率回馈引起的整车高压过压故障、以及直接进入三相短路带来的较大电压电流冲击，确保车辆的安全行驶。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。

应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的部件或步骤。位于部件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的部件。本发明可以借助于包括有若干不同部件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。