[发明专利]驱动用于永磁同步马达的逆变电路的控制器和方法

说明书

本发明涉及驱动用于永磁同步马达的逆变电路的控制器和方法，提供控制器（100），以驱动用于PMSM（104）的逆变电路（112）。逆变电路（112）通过DC侧电容器（202）连接到电池（114）且在故障条件期间以一种安全状态被驱动。控制器（100）用相应的阈值监测至少一个参数，从而以包括有源短路（SC）和续流（FW）的一种安全状态驱动逆变电路（112）。当处于FW状态时，如果至少一个参数高于相应的阈值，则控制器（100）从FW状态切换至SC状态。当处于SC状态时，控制器（100）控制发动机速度以当定子温度（312）高于阈值温度值（310）时使PMSM（104）达到预定速度。控制器（100）从SC状态切换至FW状态。

技术领域

本公开涉及驱动用于车辆中的永磁同步马达（PMSM）的逆变电路的控制器，且具体地涉及用于在故障条件期间控制用于PMSM的逆变电路的操作的方法。

背景技术

在其中诸如永磁同步马达（PMSM）的电动机器总是连接到内燃发动机（IC发动机）的混合系统的情形中，只要当IC发动机工作时，PMSM就势必旋转，即使当电动机器不旨在形成转矩时也是如此。如果在逆变器/电动机器或混合系统的其他部件中识别出失效/故障，则逆变器必须在包括有源短路（active short circuit，SC）或续流（Freewheel，FW）状态的安全状态中操作。

当以SC状态驱动逆变电路时，PMSM中存在明确的量的空载损耗。但是另一方面，处于SC状态确保电池和逆变电路之间的电流隔离。在FW状态中，由于开关模块的反向并联二极管，逆变电路像三相整流器那样起作用。所以当来自逆变电路的整流电压大于电池电压时，电流从PMSM通过逆变电路流至电池。

然而，如果来自逆变电路的整流电压小于电池电压，则没有电流从PMSM流回电池。处于FW状态不必然保证电池和逆变电路之间的电气隔离。而且，如果在FW状态中，存在从逆变电路至电池的电流，则在PMSM中形成用于为电池充电的一定量的功率。如果来自逆变电路的整流电压小于电池电压，则没有电流从逆变电路流至电池，且因此逆变电路和电池之间存在电流隔离，且损耗最小。

作为安全措施，通常的做法是当识别到失效时使逆变器门驱动器状态成为SC，这是因为SC状态确保高压（HV）电池和逆变器之间的电气隔离的显而易见的原因。在具有高转矩要求的车辆的情形中（像卡车和其他商用车辆一样），由于转子磁通的更高的值，电动机器将具有高的空载损耗。需要形成高转矩的电动机器设计有高转子磁通值，以便形成更多转矩。转子磁通的更高的值引起高的空载损耗。空载损耗主要由铜损、涡流损耗和磁滞损耗构成。铁损（涡流和磁滞损耗）与转子磁通成比例。铜损（I²R）依赖于机器中的电流（在SC模式操作期间是高的）。

此外，商用车辆通常在不停车的情况下长途行驶。长时间使逆变电路处于SC状态引起电动机器变热，因为存在流动通过其绕组的高电流。温度的这种上升能够潜在地损坏定子中的某些部分，且最终导致电动机器自身的损坏。因为，电动机器直接联接到IC发动机（如在轻度混合的情形中那样），所以机器不能与轴分离，且因此其势必与现在形成转矩的IC发动机一起旋转。

因此，简而言之，只要当在混合系统中遭遇失效时，就迫使逆变器在SC状态中操作，这增大了电动机器的空载损耗和温度。但是，长时间保持处于SC状态是不合适的，原因在于由于空载损耗，电动机器中将存在温度上升。在其中电动机器直接联接到IC发动机的车辆中，当系统处于SC状态非常长的时间时，由于空载损耗，电动机器很可能被损坏。

专利文献DE102013226560公开了用于操作电动机器的装置和方法。本发明导致从电动机器的空转模式至有源短路模式的改善的切换。从空转模式至有源电气短路模式的切换被延迟，直到在电动机器的外部终端上已经达到预定的电压条件为止，或者直到电动机器的转子处于对应于所需的电压条件的预定位置为止。

需要提供一种有效的方法，以便在故障条件下要求逆变器处于安全状态中的情形中，决定逆变器应当在何种安全状态上操作。