CN106183827A - 一种电动车辆及其电机过温保护方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电机过温保护方法，包括以下步骤：S1、获得电机的当前温度值；S2、判断所述当前温度值是否处于预设温度范围之内；若是，则进行步骤S3；S3、判断所述当前温度值是否与所述电机的前次温度值相同；若否，则进行步骤S4；S4、以预设变化梯度的速率调节当前所述电机的最大可用功率。本发明还公开了一种电机过温保护系统；除此之外，本发明还公开了一种包括上述电机过温保护系统的电动车辆。上述电机过温保护方法，在防止电机温度过高的同时，还能够使得电机最大可用功率的变化平缓，减小车辆在行驶过程中的抖动问题。

Description

一种电动车辆及其电机过温保护方法和系统

技术领域

本发明涉及车辆工程技术领域，特别涉及一种电机过温保护方法。此外，本发明还涉及一种电机过温保护系统。另有，本发明还涉及一种具有该电机过温保护系统的电动车辆。

背景技术

随着能源问题的日益突出，电动汽车越来越成为大众的热销产品。当电机工作在低转速大转矩区域和高转速区域时，电机发热量比较大，电机温度升高较多，此时应进行功率限制，减小电机发热，避免电机温度过高导致的电机退磁。

当电动汽车电机温度过高时，采用的过温保护策略为线性限制电机输出的转矩。例如，一级过温保护阀值为125℃，二级过温保护阀值为145℃；当电机温度在125℃以下时，可输出峰值功率，不做任何限制。当电机温度在125℃和145℃之间时，电机最大可用功率按照一定的线性规则进行限制，故障状态可恢复。而一旦当电机温度在145℃以上时，电机无功率输出，故障状态不可恢复，需整车重新上下电，才可以清除故障状态。

然而，上述保护策略存在以下弊端：目前电机温度的精度为1℃，电机温度从125℃上升至145℃这一区间内时，电机温度每上升1℃，峰值功率会瞬间下降，电机温度每下降1℃，峰值功率又会瞬间恢复。当电机温度在125℃～145℃之间接近热平衡温度点的时候，温度升高1℃后，输出的功率会瞬间减少，当电机发热减少，电机温度就会降低，而当电机温度降低1℃后，电机输出的功率又会瞬间增加，发热增加，电机温度又会升高。电机温度可能在某一温度附近来回波动，输出的功率变化较为突然，并且时大时小，这样就造成了车辆的抖动，严重影响了车辆的舒适度。

发明内容

本发明的目的是提供一种电机过温保护方法，该方法可以解决电机温度过高时整车抖动的问题。此外，本发明的另一目的是提供一种电机过温保护系统。另有，本发明还有一个目的是提供一种具有该电机过温保护系统的电动车辆。

为实现上述目的，本发明提供一种电机过温保护方法，包括以下步骤：

S1、获得电机的当前温度值；

S2、判断所述当前温度值是否处于预设温度范围之内；若是，则进行步骤S3；

S3、判断所述当前温度值是否与所述电机的前次温度值相同；若否，则进行步骤S4；

S4、以预设变化梯度的速率调节当前所述电机的最大可用功率。

相对于上述背景技术，本发明提供的电机过温保护方法，主要包括以下四个步骤：S1、获得电机的当前温度值；S2、判断当前温度值是否处于预设温度范围之内；若当前温度值处于预设温度范围之内，则进入步骤S3，判断当前温度值是否与电机的前次温度值相同；若当前温度值与电机的前次温度值不相同，则进入步骤S4，以预设变化梯度的速率调节当前电机的最大可用功率。也就是说，一旦当前温度值预设温度范围之内时，则可以认为电机处于一级过温阶段；在这一阶段内，倘若当前温度值与电机的前次温度值不同，则当前电机的最大可用功率与前次电机的最大可用功率之间存在一定的差距，需要将前次电机的最大可用功率调节至当前电机的最大可用功率，而在这一调节过程中，最大可用功率的变化不是瞬时完成的，而是以预设变化梯度的速率完成最大可用功率的调节；可以看出，本发明利用预设变化梯度这一速率渐进地实现电机最大可用功率的调节，从而避免了原先由于最大可用功率的瞬时变化而导致的车辆颠簸等问题，进而有效避免电机最大可用功率的突变，在防止电机温度过高的同时，还能够使得电机最大可用功率的变化平缓，减小车辆在行驶过程中的抖动问题。

优选地，所述步骤S4中，以预设变化梯度调节当前所述电机的最大可用功率的方式具体为：

若所述当前温度值大于所述前次温度值时，则当前所述电机的最大可用功率相比于前次所述电机的最大可用功率下降第一预设功率系数；

若所述当前温度值小于所述前次温度值时，则当前所述电机的最大可用功率相比于前次所述电机的最大可用功率上升第二预设功率系数。

优选地，所述当前温度值与所述前次温度值之间的差值与所述第一预设功率系数或所述第二预设功率系数呈正比。

优选地，在所述步骤S2中，判断所述当前温度值是否处于预设温度范围之内；若否，则进行以下步骤：

若所述当前温度值小于所述预设温度范围，则根据油门踏板信号所承载的需求功率控制电机进行功率输出；

若所述当前温度值大于所述预设温度范围，则控制所述电机关闭。

优选地，所述预设变化梯度具体为大于或等于0.1Nm/10ms。

优选地，

若所述当前温度值大于所述前次温度值1°时，则所述第一预设功率系数具体为所述电机的最大功率的5％；

若所述当前温度值小于所述前次温度值1°时，则所述第二预设功率系数具体为所述电机的最大功率的5％。

优选地，所述预设温度范围在125℃～145℃之间。

本发明还提供一种电机过温保护系统，包括：

电机控制器，用于获得电机的当前温度值；并判断所述当前温度值是否处于预设温度范围之内；

若所述当前温度值处于所述预设温度范围之内，则判断所述当前温度值是否与所述电机的前次温度值相同；

若所述当前温度值与所述电机的前次温度值不相同，则以预设变 化梯度的速率调节当前所述电机的最大可用功率。

优选地，还包括：

整车控制器，用于解析油门踏板信号以得到需求功率，并将所述需求功率发送至所述电机控制器。

本发明还提供一种电动车辆，包括如上述任一项所述的电机过温保护系统。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所提供的电机过温保护方法的流程图。

图2为本发明实施例所提供的电机过温保护方法一种实施方式的流程图；

图3为本发明实施例所提供的电机过温保护系统的工作流程图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种电机过温保护方法，该方法可以防止电机温度过高，并且能够降低整车在行驶过程中抖动的现象；本发明的另一核心是提供一种电机过温保护系统；另有，本发明的再一核心是提供一种包括上述电机过温保护系统的电动车辆。

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1至图3，图1为本发明实施例所提供的电机过温保护方法的流程图。图2为本发明实施例所提供的电机过温保护方法一种实施方式的流程图；图3为本发明实施例所提供的电机过温保护系统的工作流程图。

本发明提供的一种电机过温保护方法，主要包括以下步骤：

S1、获得电机的当前温度值；

S2、判断所述当前温度值是否处于预设温度范围之内；若是，则进行步骤S3；

S3、判断所述当前温度值是否与所述电机的前次温度值相同；若否，则进行步骤S4；

S4、以预设变化梯度的速率调节当前所述电机的最大可用功率。

具体来说，在步骤S1中，可以利用安装于车辆的电机控制器通过温度采集电路采集电机内部温度传感器的阻值，从而计算电机温度的方式获得电机的当前温度值；即，在电机内部设置温度传感器，而温度传感器实时检测电机的温度时，并通过温度采集电路实时知晓温度传感器的检测值，与温度采集电路相连的电机控制器便能够实时获得电机的当前温度值。当然，需要说明的是，为了实现实时获得电机的当前温度值，还可以采用其他现有设置方式，并不限于本文所述。

在步骤S2中，通过获得的电机的当前温度值判断该当前温度值是否处于预设温度范围之内；也就是说，预设温度范围可以人为设置，设置方式可以采用试验或者其他方法确定。通常来说，我们将预设温度范围的下限值与上限值分别定义为第一级过温保护阈值和第二级过温保护阈值，也可以认为由第一级过温保护阈值和第二级过温保护阈值所限定的范围属于一级过温阶段；当电机的当前温度值处于第一级过温保护阈值和第二级过温保护阈值之间(即一级过温阶段)时，则认为电机的当前温度值较大，需要调节其最大可用功率，从而避免电机由于过热而导致的性能下降等问题。

在步骤S3中，倘若电机的当前温度值处于预设温度范围之内，则需要判断当前温度值是否与电机的前次温度值相同；显而易见地，需要在两个不同时刻检测分别检验一次电机的温度值，从而得到电机的当前温度值以及电机的前次温度值。而上述两个不同时刻之间的时间间隔可以根据实际需要而定，本文并不对上述时间间隔作出具体限制。

在步骤S4中，若当前温度值与电机的前次温度值不相同，则以预设变化梯度的速率调节当前电机的最大可用功率。也就是说，在一级过温阶段内，若电机的前后两次温度值不相同，则需要调节电机的最大可用功率，而这一调节过程是以预设变化梯度的速率进行调节的；而我们知道，电机的功率与转矩呈正比；在电机转速一定的前提下，电机的转矩越大则电机的功率越大；因此，在调节当前电机的最大可用功率时，可以将预设变化梯度设置为转矩变化梯度或者是功率变化梯度，而转矩变化梯度与功率变化梯度是呈等比例关系的。如上文所述，采用如上设置方式，电机的最大可用功率的变化不是瞬时完成的，而是以预设变化梯度的速率完成调节的；这样一来能够避免原先由于最大可用功率的瞬时变化而导致的车辆颠簸等问题，进而有效避免了电机最大可用功率的突变，在防止电机温度过高的同时，还能够使得电机最大可用功率的变化平缓，减小车辆在行驶过程中的抖动问题。

本文中，可以优选将上述预设变化梯度具体设置为大于或等于0.1Nm/10ms；即，前次电机的最大可用功率在变为当前电机的最大可用功率这一过程中，以0.1Nm/10ms的速度进行变化，而非原先瞬时变化；由于目前大多数电机的分辨率为0.1Nm/10ms，因此可以将预设变化梯度设置为0.1Nm/10ms；当然，预设变化梯度越小，越能够降低车辆的抖动；倘若电机的分辨率小于0.1Nm/10ms，也可以将预设变化梯度设置为小于0.1Nm/10ms；当然，根据实际需要，预设变化梯度还可以设置有其他设置方式，本文将不再赘述。

更为具体地，针对步骤S4，当前电机的温度值大于电机的前次温度值时，则当前电机的最大可用功率相比于前次所述电机的最大可用功率下降第一预设功率系数；与之类似地，当前温度值小于前次温度值时，则当前电机的最大可用功率相比于前次电机的最大可用功率上升第二预设功率系数。

可以理解的是，当电机处于一级过温阶段时，倘若当前电机的温度值大于电机的前次温度值时，则电机的温度呈升高趋势，此时应下调当前电机的最大可用功率，从而保护电机；倘若当前电机的温度值 小于电机的前次温度值时，则电机的温度呈下降趋势，此时可以上调当前电机的最大可用功率。

本发明中，无论电机的温度呈升高趋势还是下降趋势，只要电机的当前温度值与前次温度值之间的差值一定时，则第一预设功率系数或第二预设功率系数相同。即，假设电机的当前温度值比前次温度值上升1℃，则当前电机的最大可用功率小于前次电机的最大可用功率，并且功率之差为第一预设功率系数；如果电机的当前温度值比前次温度值下降1℃，则当前电机的最大可用功率大于前次电机的最大可用功率，并且功率之差为第二预设功率系数，而在上述两种情形下，第一预设功率系数与第二预设功率系数相同。

除此之外，可以理解的是，电机的当前温度值与前次温度值之间的差值与第一预设功率系数或第二预设功率系数呈正比。也就是说，倘若当前温度值与前次温度值之间的差值较大，则第一预设功率系数或第二预设功率系数也较大，倘若当前温度值与前次温度值之间的差值较小，则第一预设功率系数或第二预设功率系数也较小。

针对电机的当前温度值处于预设温度范围之外的情况，可以分为两种情形进行设定。

倘若当前温度值处于预设温度范围之外时，则应判断当前温度值是否小于所述预设温度范围；

倘若当前温度值小于所述预设温度范围，则根据油门踏板信号所承载的需求功率控制电机进行功率输出；

若当前温度值大于所述预设温度范围，则控制所述电机关闭。

具体来说，当电机的当前温度值小于一级过温阶段，则可以认为电机无需调节最大功率，而是通过油门踏板信号所承载的需求功率控制电机进行功率输出；简单来说，当电机的当前温度值小于第一级过温保护阈值时，电机的功率通过油门踏板信号所承载的需求功率进行输出；而当电机的当前温度值大于第二级过温保护阈值时，则控制电机关闭，将电机的最大可用功率限制为0。

针对电机的当前温度值与前次温度值之间的差值而确定第一预 设功率系数或第二预设功率系数的方式，本文优选采用如下设置方式；

当前温度值大于前次温度值1°时，则第一预设功率系数具体为电机的最大功率的5％；

当前温度值小于所述前次温度值1°时，则第二预设功率系数具体为所述电机的最大功率的5％。

本文将预设温度范围在125℃～145℃之间；也就是说，125℃与145℃分别为第一级过温保护阈值和第二级过温保护阈值；而125℃～145℃这一范围被称之为一级过温阶段，超过145℃则为二级过温阶段。

当电机温度为125℃时，则电机的最大可用功率为电机所能输出的最大功率的100％；即，当电机温度小于等于125℃，则电机所能输出的最大功率即为电机的最大可用功率。

当电机温度为126℃时，则电机的最大可用功率为电机所能输出的最大功率的95％；即，当电机温度等于126℃，则电机所能输出的最大功率的95％即为电机的最大可用功率。

假设电机的当前温度值为126℃，而电机的前次温度值为125℃，则当前电机的最大可用功率(电机在126℃时的最大可用功率)相比于前次所述电机的最大可用功率(电机在125℃时的最大可用功率)下降第一预设功率系数，而第一预设功率系数为电机的最大功率的5％(电机所能输出的最大功率的100％减去电机所能输出的最大功率的95％)。

依次类推，当电机温度为144℃时，则电机的最大可用功率为电机所能输出的最大功率的5％；即，当电机温度等于144℃，则电机所能输出的最大功率的5％即为电机的最大可用功率。

一旦电机温度为145℃时，则电机的最大可用功率为电机所能输出的最大功率的0％；即，当电机温度等于145℃，则电机所能输出的最大功率的0％即为电机的最大可用功率。也就是说，当电机温度为145℃时，电机关闭。

具体来说，当电机温度分别为125℃、126℃、127℃、128℃、129℃、 130℃、131℃、132℃、133℃、134℃、135℃、136℃、137℃、138℃、139℃、140℃、141℃、142℃、143℃、144℃和145℃时，上述温度所对应的电机的最大可用功率分别为电机所能输出的最大功率的100％、95％、90％、85％、80％、75％、70％、65％、60％、55％、50％、45％、40％、35％、30％、25％、20％、15％、10％、5％和0％。并且任意两个相邻的温度(相差1℃)之间的第一预设功率系数和第二预设功率系数均为5％，即相差5％。

需要说明的是，上述第一级过温保护阈值和第二级过温保护阈值还可以根据实际需要设置为其他数值，并且任意两个相邻的温度(相差1℃)之间的第一预设功率系数和第二预设功率系数也可以有多种设置，本文此处将不再赘述。

本发明还提供一种电机过温保护系统，包括：

电机控制器，用于获得电机的当前温度值；并判断当前温度值是否处于预设温度范围之内；

若当前温度值处于预设温度范围之内，则判断当前温度值是否与电机的前次温度值相同；

若当前温度值与电机的前次温度值不相同，则以预设变化梯度的速率调节当前电机的最大可用功率。

除此之外，本发明的电机过温保护系统还包括整车控制器，用于解析油门踏板信号以得到需求功率，并将需求功率发送至电机控制器。

对应上述本发明所提供的电机过温保护方法，电机控制器用于获得电机的当前温度值；若温度不高于125℃，电机控制器将电机正常的信息上报给整车控制器，不对电机的最大可用功率进行限制。若温度高于125℃但不高于145℃，电机控制器将电机一级过温故障上报给整车控制器，按照上述方式限制电机的最大可用功率。

说明书附图2中，给出了一种优选实施例；步骤S100中，利用电机控制器采集电机的温度，并判断电机温度是否低于125℃(步骤S200)；若电机温度低于或等于125℃时，则进行步骤S600，即电机控制器将电机正常的信息上报给整车控制器，不对电机进行任何限制；倘若电机温度高于125℃，则进行步骤S300，电机控制器将电机的一级过温故障上报给整车控制器，并按照上述方式限制电机的最大可用功率；并且当判断出电机温度高于145℃，如步骤S400，则电机控制器将电机的二级过温故障上报给整车控制器，使得电机的最大可用功率为0，即直接关闭电机，如步骤S500。

在一级过温阶段，电机的最大可用功率采用上述预设变化梯度的速率平滑过渡，从而减小车辆的抖动。当电机温度降低到第一级过温保护阈值125℃时，电机最大可用功率恢复至100％。若温度高于145℃，电机控制器将电机二级过温故障上报给整车控制器，并将电机最大可用功率限制到0。

可以看出，当驾驶员踩踏油门踏板后，可以通过整车控制器解析油门踏板信号，并将需求功率发给电机控制器，电机控制器对整车控制器需求功率和电机最大可用功率进行比较，若电机最大可用功率小于整车控制器需求功率，则控制电机按照最大可用功率进行输出，否则，按照整车控制器需求功率进行输出。

对应于上述方法，本发明还给出了系统工作时的流程图，如说明书附图3；步骤S901中，驾驶人踩踏油门踏板；然后进行步骤S902，整车控制器解析油门踏板信号，并发送需求功率给电机控制器；步骤S903用来判断电机的最大可用功率是否小于整车控制器的需求功率；若电机的最大可用功率小于整车控制器的需求功率，则控制电机直接输出最大可用功率，如步骤S904；倘若电机的最大可用功率大于整车控制器的需求功率，则电机完成响应整车控制器的需求功率，即根据上文所述的方法限制电机的最大可用功率，如步骤S905。

本发明所提供的一种电动车辆，包括上述具体实施例所描述的电机过温保护系统；电动车辆的其他部分可以参照现有技术，本文不再展开。

需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另外几个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上对本发明所提供的电动车辆及其电机过温保护方法和系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种电机过温保护方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、获得电机的当前温度值；

S2、判断所述当前温度值是否处于预设温度范围之内；若是，则进行步骤S3；

S3、判断所述当前温度值是否与所述电机的前次温度值相同；若否，则进行步骤S4；

S4、以预设变化梯度的速率调节当前所述电机的最大可用功率。

2.根据权利要求1所述的电机过温保护方法，其特征在于，所述步骤S4中，以预设变化梯度调节当前所述电机的最大可用功率的方式具体为：

若所述当前温度值大于所述前次温度值时，则当前所述电机的最大可用功率相比于前次所述电机的最大可用功率下降第一预设功率系数；

若所述当前温度值小于所述前次温度值时，则当前所述电机的最大可用功率相比于前次所述电机的最大可用功率上升第二预设功率系数。

3.根据权利要求2所述的电机过温保护方法，其特征在于，所述当前温度值与所述前次温度值之间的差值与所述第一预设功率系数或所述第二预设功率系数呈正比。

4.根据权利要求1至3任意一项所述的电机过温保护方法，其特征在于，在所述步骤S2中，判断所述当前温度值是否处于预设温度范围之内；若否，则进行以下步骤：

若所述当前温度值小于所述预设温度范围，则根据油门踏板信号所承载的需求功率控制电机进行功率输出；

若所述当前温度值大于所述预设温度范围，则控制所述电机关闭。

5.根据权利要求4所述的电机过温保护方法，其特征在于，所述预设变化梯度具体为大于或等于0.1Nm/10ms。

6.根据权利要求5所述的电机过温保护方法，其特征在于，

若所述当前温度值大于所述前次温度值1°时，则所述第一预设功率系数具体为所述电机的最大功率的5％；

若所述当前温度值小于所述前次温度值1°时，则所述第二预设功率系数具体为所述电机的最大功率的5％。

7.根据权利要求6所述的电机过温保护方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述预设温度范围在125℃～145℃之间。

8.一种电机过温保护系统，其特征在于，包括：

电机控制器，用于获得电机的当前温度值；并判断所述当前温度值是否处于预设温度范围之内；

若所述当前温度值处于所述预设温度范围之内，则判断所述当前温度值是否与所述电机的前次温度值相同；

若所述当前温度值与所述电机的前次温度值不相同，则以预设变化梯度的速率调节当前所述电机的最大可用功率。

9.根据权利要求8所述的电机过温保护系统，其特征在于，还包括：

整车控制器，用于解析油门踏板信号以得到需求功率，并将所述需求功率发送至所述电机控制器。

10.一种电动车辆，其特征在于，包括如权利要求8至9任一项所述的电机过温保护系统。