本發明屬于電動汽車電驅動系統控制技術領域，特別涉及一種基于門限值的電動汽車驅動系統堵轉保護方法。

背景技術：

電動汽車使用電池中存儲的電能作為唯一的能源供給，具有高效、節能、低噪音及零排放等特點，在節能和環保方面有著不可比擬的優勢，因此逐漸成為汽車行業的重要發展趨勢之一。

電驅動系統作為電動汽車的重要組成部分，是實現機械能與電能相互轉化的關鍵。然而電驅動系統的高成本也是目前電動汽車售價居高不下的一個重要原因。電驅動系統主要包括電機控制器和電機本體，其中電機控制器中的功率模塊價格不菲且對溫度、電流和電壓的敏感度較高。

電動汽車在某些特殊工況下存在電驅動系統有扭矩輸出但是整車無法行駛的問題，例如整車輪胎抱死或者爬超過整車設計爬坡度的陡坡等。此時電機功率模塊和電機本體溫升極快，很可能對電機功率模塊和電機本體的壽命產生不良影響，甚至會出現電機功率模塊和電機本體直接損壞的后果。因此必須在電驅動系統出現堵轉時采取有針對性地保護措施，來避免零部件損壞。

專利文件1（公開號：cn102390285a）公開了一種電驅動系統堵轉保護及限扭矩方法，方法內容包括電機堵轉保護方法和溫度扭矩限制保護方法，具體步驟：（1）根據電機堵轉扭矩保護特性曲線，對電機堵轉進行保護從而限制電機扭矩輸出；（2）根據逆變器溫度扭矩限制特性曲線對電驅動系統的輸出扭矩進行限制；（3）根據堵轉保護和溫度扭矩限制得到的可輸出扭矩對電驅動系統的最大可輸出扭矩進行限制。專利文件1中的堵轉保護和溫度扭矩控制方法是相對獨立的兩個模塊，較為分散，針對電機堵轉保護這一塊，沒有堵轉保護策略中考慮到了電機功率模塊溫度，考慮的不夠全面，不利于避免電機本身和功率模塊損壞。

技術實現要素：

本發明目的是：針對現有技術，提供一種基于門限值的電動汽車驅動系統堵轉保護方法，單獨針對電機堵轉保護這一塊，在堵轉保護策略中考慮到電機功率模塊溫度，考慮更加全面，能夠更加快速地限制電機執行扭矩，減慢電機和功率模塊的溫升，避免電機本身和功率模塊損壞。

本發明的技術方案是：

一種基于門限值的電動汽車驅動系統堵轉保護方法，包括：

設定電機轉速的下限門限值和上限門限值；設定來自整車控制器的電機扭矩指令的下限門限值和上限門限值；

電機轉速小于其下限門限值，同時來自整車控制器的電機扭矩指令大于其上限門限值時即進行堵轉保護；電機轉速大于其上限門限值，或電機扭矩指令小于其下限門限值時即退出堵轉保護。

優選的，電機轉速小于其下限門限值時，置轉速堵轉標志位為1，大于其上限門限值時，置轉速堵轉標志位為0；電機轉速在其上限門限值和下限門限值之間時，轉速堵轉標志位維持上一時刻的值不變；

電機扭矩指令大于其上限門限值時，置扭矩堵轉標志位為1，低于其下限門限值時，置扭矩堵轉標志位為0；扭矩指令在其上限門限值和下限門限值之間時，扭矩堵轉標志位維持上一時刻的值不變；

轉速堵轉標志位與扭矩堵轉標志位同時為1時進入堵轉保護，轉速堵轉標志位與扭矩堵轉標志位任一個為0時退出堵轉保護。

優選的，所述電機轉速小于其下限門限值時，還進一步判斷電機功率模塊溫度與其門限值之間的關系；進入堵轉保護后根據功率模塊溫度與其門限值之間的不同關系直接確定相應的扭矩限制門限值，并將電機扭矩指令限制在扭矩限制門限值以下得到電機實際執行扭矩。

優選的，所述判斷電機功率模塊溫度與其門限值之間的關系的方法包括：

設定電機功率模塊溫度的上限門限值和下限門限值；

電機功率模塊溫度大于其上限門限值時，置溫度堵轉標志位為1，低于其下限門限值時，置溫度堵轉標志位為0；電機功率模塊溫度在其上限門限值和下限門限值之間時，溫度堵轉標志位維持上一時刻的值不變。

優選的，所述進入堵轉保護后根據功率模塊溫度與其門限值之間的不同關系直接確定相應的扭矩限制門限值的方法包括：

若溫度堵轉標志位為0，則設置扭矩限制門限值為k0torquemax，其中，k0的范圍為0～1，torquemax為電機峰值扭矩，在電機設計階段已經確定；

若溫度堵轉標志位為1，則設置扭矩限制門限值為k3torquemax，其中：k3的范圍同樣為0～1，且k3<k0。

優選的，進入堵轉保護后，若溫度堵轉標志位為0，則還設定定時器t和定時器限值tlimit；并采取如下步驟：

當定時器t≤tlimit時，令k0=k1，即扭矩限制門限值設置為k1torquemax，k1的范圍為0～1；

當定時器t>tlimit時，令k0=k2，即扭矩限制門限值設置為k2torquemax；k2的范圍為0～1，且k2<k1，定時器t停止計數。

優選的，當電機扭矩指令小于等于扭矩限制門限值時，所述電機實際執行扭矩等于電機扭矩指令；當電機扭矩指令大于扭矩限制門限值時，電機實際執行扭矩等于扭矩限制門限值。

優選的，當電機扭矩指令大于扭矩限制門限值時，即進入堵轉保護后，還同時降低電機功率模塊的工作頻率。

本發明的優點是：

本發明所提出的基于門限值的電動汽車驅動系統堵轉保護方法，在電機堵轉保護中充分考慮電機功率模塊溫度的變化，能夠更加快速地限制電機執行扭矩，減慢電機和功率模塊的溫升，更好地保護電機功率模塊和電機本體，方法簡單可靠易于實現，避免電機本身和功率模塊損壞。

附圖說明

下面結合附圖及實施例對本發明作進一步描述：

圖1為本發明所述電動汽車驅動系統堵轉判斷方法流程圖；

圖2為本發明所述電動汽車驅動系統堵轉保護方法流程圖；

圖3為本發明所述扭矩限制門限值變化示意圖。

具體實施方式

本發明公開了一種基于門限值的電動汽車驅動系統堵轉保護方法，包括：

s1、電機轉速小于其下限門限值，同時來自整車控制器的電機扭矩指令大于其上限門限值時即進行堵轉保護；而電機轉速大于其上限值，或電機扭矩指令小于其下限門限值時即退出堵轉保護；

s2、電機轉速小于其下限門限值時進一步判斷電機功率模塊溫度與其門限值之間的關系；

s3、進入堵轉保護后將根據功率模塊溫度與其門限值之間的不同關系直接確定相應的扭矩限制門限值，并將電機扭矩指令限制在門限值以下得到電機實際執行扭矩。

本發明有利于在電機處于堵轉時快速限制電機執行扭矩，減慢電機和功率模塊的溫升，避免電機本身和功率模塊損壞。

針對步驟s1的具體方法，如圖1所示：

1、設定電機轉速speed堵轉上限門限值為uplimit_speed，下限門限值lowlimit_speed，uplimit_speed大于lowlimit_speed；

電機轉速小于下限門限值時，置轉速堵轉標志位為1，大于上限值時，置轉速堵轉標志位為0。電機轉速在上限門限值和下限門限值之間時，轉速堵轉標志位維持上一時刻的值不變；

2、設定來自整車控制器（vehiclecontrolunit，vcu）的電機扭矩指令torque堵轉上限值為uplimit_torque，下限門限值為lowlimit_torque；uplimit_torque大于lowlimit_torque；

電機扭矩指令大于上限門限值時，置扭矩堵轉標志位為1，低于下限門限值時，置扭矩堵轉標志位為0。扭矩指令在上限門限值和下限門限值之間時，扭矩堵轉標志位維持上一時刻的值不變；

3、轉速堵轉標志位與扭矩堵轉標志位同時為1時進入堵轉保護，即電機轉速小于其下限門限值，同時電機扭矩指令超過其上限門限值時進行堵轉保護；轉速堵轉標志位與扭矩堵轉標志位任一個為0時退出堵轉保護，即電機轉速大于其上限門限值，或電機扭矩指令小于其下限門限值時退出堵轉保護。

4、uplimit_speed、lowlimit_speed、uplimit_torque及lowlimit_torque均通過整車標定獲得。

針對步驟s2的具體方法，如圖1和2所示：

1、電機轉速小于其下限門限值時，置轉速堵轉標志位為1，同時進一步判斷電機功率模塊溫度與其門限值之間的關系；

2、設定電機功率模塊溫度temp堵轉上限值為uplimit_temp，下限門限值為lowlimit_temp；uplimit_temp大于lowlimit_temp；

電機功率模塊溫度大于上限門限值時，置溫度堵轉標志位為1，低于下限門限值時，置溫度堵轉標志位為0。電機功率模塊溫度在上限門限值和下限門限值之間時，溫度堵轉標志位維持上一時刻的值不變；

3、電機轉速大于其上限門限值時，置轉速堵轉標志位為0，同時置溫度堵轉標志位為0。

4、uplimit_temp和lowlimit_temp均通過整車標定獲得。

針對步驟s3的具體方法，如圖3所示：

1、未進入堵轉保護時，扭矩限制門限值torque_limit設置為torquemax，torquemax為電機峰值扭矩，在電機設計階段就已經確定；

2、進入堵轉保護后（即扭矩堵轉標志位與轉速堵轉標志位同時為1），若溫度堵轉標志位為0，則設定定時器t和定時器限值tlimit。并采取如下步驟：

（1-1）當定時器t小于等于tlimit時，扭矩限制門限值torque_limit設置為k1torquemax，其中，k1的范圍為0～1；

（1-2）當定時器t大于tlimit時，扭矩限制門限值torque_limit設置為k2torquemax；k2的范圍同樣為0～1，且k2<k1定時器t停止計數；

3、進入堵轉保護后，若溫度堵轉標志位為1，則設置扭矩限制門限值torque_limit為k3torquemax，k3的范圍同樣為0～1，且k3<k2<k1；

4、當電機扭矩指令torque小于等于torque_limit時，電機實際執行扭矩torque_act等于torque；當電機扭矩指令torque大于torque_limit時，電機實際執行扭矩torque_act等于torque_limit；

5、k1、k2、k3、tlimit均通過整車標定獲得。

本發明在電動汽車驅動系統堵轉保護過程中，除了限制電機執行扭矩，還可以同時降低電機功率模塊的工作頻率，有效的保護電機功率模塊。

上述實施例只為說明本發明的技術構思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術的人能夠了解本發明的內容并據以實施，并不能以此限制本發明的保護范圍。凡根據本發明主要技術方案的精神實質所做的修飾，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。