[发明专利]车用永磁同步电机控制系统失效响应控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种永磁同步电机的失效响应控制方法，尤其适用于超大功率新能源车用永磁同步电机。

背景技术

当失效发生时，对于功率不超过60kW的永磁同步电机来说，通常的响应方法有如下两种：

1）控制器控制开关管进入飞轮模式（Freewheeling），即六个开关管全部打开，由六个二极管进行续流。

该控制方法的优点在于：进入飞轮模式（Freewheeling）时，不会有很大的瞬时峰值电流产生，电机磁钢无退磁风险，因而在电机设计时，可采用内禀矫顽力较低的磁钢，从而节省成本。

然而对于>80kW的超大功率车用永磁同步电机来说，这种方法在电机高转速时有器件安全方面的隐患。

此时，较高的电机反电势会使电机以一定功率向高压电池充电。高压主继电器为了保护高压电池，将在若干秒之内断开。随后，电机绕组将向DC-link电容充电，有可能使其电压瞬时提升，超过DC-link电容的耐压上限且无法迅速放电，易造成电容击穿，这将损坏电机控制器或减少其寿命，进而可能对车内的人身安全带来隐患。如果提高DC-link的耐压等级则相应会增加控制器的成本。

2）控制器控制开关管直接进入ASC模式，即下三管短路，上三管断开模式。

该方法的优点在于：不会产生较大的充电功率和负扭矩，控制器中各器件无击穿风险。

然而对于>80kW的超大功率车用永磁同步电机来说，这种方法可能造成磁钢退磁，使电机性能降低。

在模式切换时，电机绕组内将产生瞬时峰值电流冲击，尤其对于>80kW的超大功率永磁同步电机，瞬时峰值电流有可能超过上千安培。若永磁磁钢的内禀矫顽力较小，则磁钢将发生退磁，电机性能大幅度下降；若为了防止退磁，选用较大内禀矫顽力的磁钢，则磁钢的成本将显著增加。这在稀土价格大幅上涨的形势下，电机总成本大幅的增加，势必影响混合动力汽车及纯电动汽车的价格，严重阻碍了新能源汽车的普及。

因此，需要针对>80kW的超大功率永磁同步电机设计一套失效响应方法，使得各工况下，不会由于电机过高的反电势造成控制器内部器件的损坏；同时不会由于过高的瞬时峰值电流，导致电机内部磁钢的退磁，电机性能下降。

由于超大功率车用永磁同步电机的特殊性。现有的常用失效响应方法，无论是飞轮模式（Freewheeling），或者ASC模式都无法对整个系统进行最有效的保护。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种车用永磁同步电机控制系统失效响应控制方法；它可以保护控制器内部器件不会由于电机过高的反电势而影响寿命，同时电机不会产生过高的瞬时峰值电流，防止磁钢退磁发生，影响电机性能。

为了解决以上技术问题，本发明提供了一种车用永磁同步电机控制系统失效响应控制方法；包括以下步骤：步骤1、检测电机转速和电机相电流；步骤2、若电机转速小于匹配的最高转速的设定比例TBD%，系统出现失效，例如检测到电机相电流超过阈值，控制器控制三相永磁同步电机的六个开关管全部打开；步骤3、若电机转速大于匹配的最高转速的设定比例TBD%，系统出现失效，电机控制器控制三相永磁同步电机的六个开关管全部打开n毫秒，随后控制下三管短路，同时上三管断开，并保持该模式m秒；在这m秒钟内，整车控制器将电机与变速箱之间的离合器断开；同时，将高压电池主继电器打开；步骤4、m秒钟后若电机转速小于匹配的最高转速的设定比例TBD%，控制器控制三相永磁同步电机的六个开关管全部打开；若电机转速仍大于匹配的最高转速的设定比例TBD%，则重复上述步骤3，直到电机转速小于匹配的最高转速的设定比例TBD%，控制器控制三相永磁同步电机的六个开关管全部打开。

本发明的有益效果在于：保护控制器内部器件不会由于电机过高的反电势而影响寿命，同时电机不会产生过高的瞬时峰值电流，防止磁钢退磁发生，影响电机性能。

若步骤3中，系统配备有主动刹车辅助装置，则此时启动该装置，使整车速度迅速降低。

若步骤3中，车辆存在发动机与电机同轴的混合动力结构，则通过发动机控制器限制发动机转速,使整车速度迅速降低。

所述步骤2中TBD数值根据实际应用进行匹配；所述步骤3中的n毫秒根据实际应用进行匹配；所述步骤2中电机相电流阈值根据实际应用进行匹配。

所述开关管为绝缘栅双极型晶体管IGBT。

所述步骤1中发生失效时，故障信号同时进入微控制器和复杂可编程逻辑器件CPLD，复杂可编程逻辑器件CPLD识别该故障信号，并逻辑触发故障中断。