母线过压保护系统、方法及电动汽车与流程

1.本技术一般涉及动力控制系统技术领域，具体涉及母线过压保护系统、方法及电动汽车。


背景技术：

2.在混合动力汽车或增程式纯电动汽车中，动力系统由一个驱动电机和发电机组成。驱动电机和发电机分别由驱动电机控制器和发电机控制器控制。通常在动力电池和控制器之间加有dc-dc升压装置。dc-dc升压装置为电池和驱动电机控制器、发电机控制器之间提供能量双向流动的通道。能量的流向由车辆工况和控制策略所决定。当发电机和驱动电机的功率之和为正时，能量从电池流向驱动电机控制器和发电机控制器；当发电机和驱动电机的功率之和为负时，能量从驱动电机控制器和发电机控制器流向电池。
3.其中当发电机和驱动电机的功率之和为负时能量从驱动电机控制器和发电机控制器流向电池，如果dc突然失效，能量从控制器流向电池的通道被切断或者被限幅，控制器的母线电压将被迅速抬升，可能损坏驱动电机控制器和发电机控制器。
4.在驱动电机控制器和发电机控制器中可以增加硬件过压保护装置，当电压达到一定值触发过压保护则自行关断控制器工作，从而防止母线电压进一步抬升损坏控制器。


技术实现要素：

5.鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种母线过压保护系统、方法及电动汽车。
6.第一方面，本技术提供了一种母线过压保护系统，该系统包括dc-dc升压装置、驱动电机控制器、发电机控制器，该系统还包括：
7.第一通信装置，用于连接dc-dc升压装置和驱动电机控制器；
8.第二通信装置，用于连接dc-dc升压装置和发电机控制器；
9.dc-dc升压装置，用于在dc-dc升压装置确定失效时，通过第一通信装置向驱动电机控制器发送失效信号；以及通过第二通信装置向发电机控制器发送失效信号；
10.驱动电机控制器，用于根据失效信号进行与失效信号相应的操作；
11.发电机控制器，用于根据失效信号进行与失效信号相应的操作。
12.在其中一个实施例中，第一通信装置包括第一接口信号线、设置在dc-dc升压装置上的第一通信接口及设置在驱动电机控制器上的第二通信接口，
13.第一接口信号线，用于连接设置在dc-dc升压装置上的第一通信接口和设置在驱动电机控制器上的第二通信接口。
14.在其中一个实施例中，第二通信装置包括第二接口信号线、设置在dc-dc升压装置上的第三通信接口及设置在发电机控制器上的第四通信接口，
15.第二接口信号线，用于连接设置在dc-dc升压装置上的第三通信接口和设置在发电机控制器上的第四通信接口。
16.在其中一个实施例中，失效信号包括完全失效信号，驱动电机控制器及发电控制器用于根据完全失效信号进行自关断。
17.在其中一个实施例中，失效信号包括部分失效信号，驱动电机控制器用于根据部分失效信号对驱动电机控制器的回馈功率进行限幅；
18.发电控制器用于根据部分失效信号对发电控制器的回馈功率进行限幅。
19.第二方面，本技术提供了一种母线过压保护方法，该方法包括：
20.在dc-dc升压装置确定失效时，dc-dc升压装置通过第一通信装置向驱动电机控制器发送失效信号；
21.以及dc-dc升压装置通过第二通信装置向发电机控制器发送失效信号；
22.驱动电机控制器及发电机控制器分别根据失效信号进行与失效信号相应的操作。
23.在其中一个实施例中，失效信号包括完全失效信号和部分失效信号，
24.若失效信号为所述完全失效信号时，则驱动电机控制器及发电机控制器分别根据失效信号进行与失效信号相应的操作，包括：
25.驱动电机控制器及发电机控制器分别根据完全失效信号，进行自关断。
26.若失效信号为部分失效信号时，驱动电机控制器及发电机控制器分别根据失效信号进行与失效信号相应的操作，包括：
27.驱动电机控制器及发电机控制器分别根据部分失效信号对提供至电池的回馈功率进行限幅。
28.在其中一个实施例中，部分失效信号包括部分失效信号和与部分失效信号对应的限幅等级，则驱动电机控制器及发电机控制器分别根据部分失效信号对提供至电池的回馈功率进行限幅，包括：
29.驱动电机控制器及发电机控制器分别获取与部分失效信号对应的限幅等级；
30.驱动电机控制器及发电机控制器分别根据限幅等级查找与限幅等级对应的回馈功率；
31.驱动电机控制器及发电机控制器分别根据与限幅等级对应的回馈功率，向电池提供能量。
32.在其中一个实施例中，在dc-dc升压装置确定失效之前，该方法还包括：
33.dc-dc升压装置根据内部电路的反馈信号确定失效状态，
34.若确定失效状态为完全失效时，dc-dc升压装置向驱动电机控制器及发电机控制器，发送完全失效信号；
35.若确定失效状态为部分失效时，dc-dc升压装置向驱动电机控制器及发电机控制器，发送与部分失效信号对应的限幅等级。
36.第三方面，本技术提供了一种电动汽车，电动汽车包括上述任一项母线过压保护系统。
37.本技术实施例提供的母线过压保护系统、方法及电动汽车，该系统通过第一通信装置连接dc-dc升压装置和驱动电机控制器，通过第二通信装置连接dc-dc升压装置和发电机控制器，在dc-dc升压装置确定失效时，dc-dc升压装置通过第一通信装置向驱动电机控制器发送失效信号，以及通过第二通信装置向发电机控制器发送失效信号；驱动电机控制器及发电机控制器，分别根据失效信号进行与失效信号相应的操作。采用本技术实施例提
供的母线过压保护系统，可以在驱动电机控制器及发电机控制器各自自身的母线电容过压之前，进行与失效信号相应的操作，即提前做出处理，有效防止过压导致驱动电机控制器及发电机控制器损坏。
附图说明
38.通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
39.图1为本技术的实施例提供的母线过压保护系统的结构示意图；
40.图2为本技术的实施例提供的母线过压保护方法的流程示意图；
41.图3为本技术的实施例提供的dc-dc升压装置控制方法的流程示意图。
具体实施方式
42.下面结合附图和实施例对本技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关申请，而非对该申请的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与申请相关的部分。
43.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本技术。
44.相关技术中，防止驱动电机控制器及发电机控制器中母线电压进一步抬升，而损坏驱动电机控制器及发电机控制器的方法为：在驱动电机控制器和发电机控制器中增加硬件过压保护装置，当电压达到一定值触发过压保护则自行关断控制器工作，从而防止母线电压进一步抬升损坏控制器。但是使用上述装置进行过压保护时，当dc-dc升压装置并未完全丧失功能，只是流通的能量被限幅时，过压保护装置也会被触发，驱动电机控制器及发电机控制器被动关断，被动关断期间系统处于自由状态，增加了系统的安全隐患。
45.因此，本技术实施例提出了一种母线过压保护方法，在dc-dc升压装置确定失效时，驱动电机控制器及发电机控制器可以基于dc-dc升压装置直接发送的失效信号，进行相应的操作，可以避免被动关断驱动电机控制器及发电机控制器时存在的不可预测和不可控风险的缺陷。
46.本技术实施例提供的母线过压保护方法可以适用于混合动力电动汽车或增程式纯电动汽车。
47.参照图1，其示出了根据本技术一个实施例描述的母线过压保护系统的结构示意图。
48.如图1所示，母线过压保护系统，可以包括：
49.dc-dc升压装置130、驱动电机控制器140、发电机控制器150，该系统还包括：
50.第一通信装置110，用于连接dc-dc升压装置130和驱动电机控制器140；
51.第二通信装置120，用于连接dc-dc升压装置130、发电机控制器150，
52.dc-dc升压装置130，用于在dc-dc升压装置130确定失效时，通过第一通信装置110向驱动电机控制器140发送失效信号；以及通过第二通信装置120向发电机控制器150发送失效信号；
53.驱动电机控制器140，用于根据失效信号进行与失效信号相应的操作；
54.发电机控制器150，用于根据失效信号进行与失效信号相应的操作。
55.具体的，dc-dc(direct current-direct current)升压装置130是指在直流电路中将一个电压值的电能变为另一个升压后的电压值的电能的装置。本实施例中，dc-dc升压装置130为驱动电机控制器140及发电机控制器150分别与电池160之间提供能量双向流动的通道。驱动电机控制器140用于控制驱动电机170，发电机控制器150用于控制发电机180。
56.当发电机和驱动电机的功率之和为负时，能量从驱动电机控制器140及发电机控制器150流向电池160(此时，驱动电机控制器140及发电机控制器150的输出功率可以称为回馈功率，从驱动电机控制器140及发电机控制器150流向电池160的能量大小由回馈功率的大小决定)。当dc-dc升压装置130失效(故障)时，从驱动电机控制器140及发电机控制器150流向电池160的能量，分别加到驱动电机控制器140及发电机控制器150各自的母线电容上，就会导致母线过压。
57.因此，本实施例中，在dc-dc升压装置130确定失效时，dc-dc升压装置130通过第一通信装置110将失效信号发送至驱动电机控制器140，驱动电机控制器140根据失效信号进行与失效信号相应的操作；以及dc-dc升压装置130通过第二通信装置120将失效信号发送至发电机控制器150，发电机控制器150根据失效信号进行与失效信号相应的操作。可以理解的，驱动电机控制器140及发电机控制器150相应的操作，例如可以为进行自关断，还可以为对各自输出功率进行限幅等。
58.本实施例中，当确定dc-dc升压装置失效时，dc-dc升压装置分别通过第一通信装置和第二通信装置将失效信号发送至驱动电机控制器及发电机控制器，以使得驱动电机控制器及发电机控制器分别根据失效信号进行相应的操作。由于驱动电机控制器及发电机控制器是分别根据失效信号进行相应的操作，而不会不论dc-dc升压装置为何种故障，驱动电机控制器及发电机控制器均进行自关断而使得系统处于自由状态增加系统的安全隐患，因此，本实施例提供的母线过压保护系统可以有效防止过压，提高系统的安全性。
59.可选的，第一通信装置包括第一接口信号线、设置在dc-dc升压装置上的第一通信接口及设置在驱动电机控制器上的第二通信接口，第一接口信号线用于连接设置在dc-dc升压装置上的第一通信接口和设置在驱动电机控制器上的第二通信接口。
60.可选的，第二通信装置包括第二接口信号线、设置在dc-dc升压装置上的第三通信接口及设置在发电机控制器上的第四通信接口，第二接口信号线用于连接设置在dc-dc升压装置上的第三通信接口和设置在发电机控制器上的第四通信接口。
61.具体的，第一接口线与设置在dc-dc升压装置上的第一通信接口、设置在驱动电机控制器上的第二通信接口相对应。
62.第二接口线与设置在dc-dc升压装置上的第三通信接口、设置在发电机控制器上的第四通信接口相对应。
63.为了在dc-dc升压装置130确定失效时，驱动电机控制器140及发电机控制器150能够根据失效信号，迅速的做出相应的操作，极大减少作用于驱动电机控制器140及发电机控制150中母线电容的时间，从而减少流到母线电容的电压，即避免了母线电容过压，能够有效防止母线过压损坏驱动电机控制器140及发电机控制器150。第一通信装置110和第二通信装置均采用高速通信装置，即通信时间小于100us的通信装置。
64.可选的，第一通信接口和第二通信接口可以包括以下任意一种：串行外围接口
(serial peripheral interface，spi)、并行接口、输入输出接口(input/output interface，io接口)；第三通信接口和第四通信接口可以包括以下任意一种：串行外围接口(serial peripheral interface，spi)、并行接口、输入输出接口(input/output interface，io接口)。可以理解的，第一通信接口和第二通信接口采用相同的接口，第三通信接口和第四通信接口采用相同的接口，第一通信接口和第三通信接口可以采用相同的接口，也可以采用不同的接口，这里对此不做限制，如图1中第一通信接口、第二通信接口、第三通信接口和第四通信接口均采用相同的接口，均以spi示出。
65.在一个实施例中，失效信号包括完全失效信号，驱动电机控制器及发电控制器分别用于根据所述完全失效信号进行自关断。
66.具体的，失效信号可以指dc-dc升压装置失效的信号。
67.完全失效信号是指dc-dc升压装置功能完全丧失的信号。
68.当失效信号为完全失效信号时，驱动电机控制器及发电控制器分别用于根据所述完全失效信号进行自关断，即可以分别停止驱动电机控制器及发电机控制器输出回馈功率，即彻底断开电池分别与驱动电机控制器及发电机控制器之间的能量流。
69.在一个实施例中，失效信号包括部分失效信号，驱动电机控制器用于根据部分失效信号对驱动电机控制器的回馈功率进行限幅；
70.发电控制器用于根据部分失效信号对发电控制器的回馈功率进行限幅。
71.具体的，部分失效信号是指dc-dc升压装置降额运行的信号。部分失效信号包括部分失效信号和与部分失效信号对应的限幅等级。dc-dc升压装置将限幅等级分别发送至驱动电机控制器及发电机控制器后，驱动电机控制器及发电机控制器分别用于根据限幅等级对驱动电机控制器及发电机控制器提供至电池的回馈功率进行限制。
72.驱动电机控制器及发电机控制器分别用于获取与部分失效信号对应的限幅等级；并分别用于根据限幅等级查找与限幅等级对应的回馈功率；及分别用于根据与所述限幅等级对应的回馈功率，向电池提供能量。
73.本技术实施例还提供了一种电动汽车，电动汽车包括上述实施例提供的母线过压保护系统。
74.参照图2，其示出了根据本技术一个实施例描述的母线过压保护方法的流程示意图。本实施例中的母线过压保护方法可以在驱动电机控制器140及发电机控制器150中执行。
75.如图2所示，一种母线过压保护方法，可以包括：
76.s210、在dc-dc升压装置确定失效时，dc-dc升压装置通过第一通信装置向驱动电机控制器发送失效信号；
77.以及dc-dc升压装置通过第二通信装置向发电机控制器发送失效信号；
78.s220、驱动电机控制器及发电机控制器分别根据失效信号进行与失效信号相应的操作。
79.具体的，第一通信装置中接口可以采用以下任意一种：spi、并行接口、io接口；第二通信装置中接口可以采用以下任意一种：spi、并行接口、io接口。上述第一通信装置及第二通信装置均为高速通信装置，通信时间为微秒级别。
80.本技术实施例，在dc-dc升压装置确定失效时，dc-dc升压装置将失效信号分别通
过第一通信装置及第二通信装置发送至驱动电机控制器及发电机控制器，驱动电机控制器及发电机控制器收到失效信号后，在驱动电机控制器及发电机控制器各自自身的母线电容过压之前，进行与失效信号相应的操作，即提前做出处理，有效防止过压导致驱动电机控制器及发电机控制器损坏。
81.可以理解的，在dc-dc升压装置确定失效之前，dc-dc升压装置先判断自己是否失效，若判断为失效时，还需判断失效状态等。
82.图3示出了dc-dc升压装置控制方法的流程示意图。
83.在一个实施例中，如图3所示，在dc-dc升压装置确定失效之前，s310、dc-dc升压装置根据内部电路的反馈信号确定失效状态，
84.s320、若确定失效状态为完全失效时，dc-dc升压装置向驱动电机控制器及发电机控制器，发送完全失效信号；
85.若确定失效状态为部分失效时，dc-dc升压装置向驱动电机控制器及发电机控制器，发送与部分失效信号对应的限幅等级。
86.具体的，dc-dc升压装置失效可以包括dc-dc升压装置内部电路或部件的故障等。例如dc-dc升压装置内部的ipm(intelligent power module,智能功率模块)故障或ipm过温等。
87.需要说明的是，内部电路是指dc-dc升压装置的内部电路，包括上述用于检测ipm故障或dc-dc升压装置过流等故障的内部硬件电路，还包括检测ipm过温或电感过温等故障的内部传感器等，该内部电路是现有技术，这里不再赘述。dc-dc升压装置根据现有内部电路的反馈信号来确定dc-dc升压装置的失效状态。
88.当dc-dc升压装置根据内部电路的反馈信号确定dc-dc升压装置失效时，可以通过dc-dc升压装置内部电路的反馈信号确定dc-dc升压装置的失效状态，其中，失效状态可以包括完全失效和部分失效。其中，dc-dc升压装置完全失效是指dc-dc升压装置功能完全丧失，dc-dc升压装置部分失效是指dc-dc升压装置降额运行。
89.当dc-dc升压装置通过内部硬件电路检测到ipm故障或dc-dc升压装置过流等时，确定dc-dc升压装置为完全失效。
90.当dc-dc升压装置通过内部传感器检测到ipm过温或电感过温，或通过内部硬件电路检测到dc-dc升压装置中多相桥臂中的某一项损坏等时，确定dc-dc升压装置为部分失效。
91.若确定失效状态为完全失效时，dc-dc升压装置向驱动电机控制器及发电机控制器发送完全失效信号，以使驱动电机控制器及发电机控制器分别根据完全失效信号进行与完全失效信号相应的操作。
92.在一个实施例中，失效信号为完全失效信号，驱动电机控制器及发电机控制器分别根据完全失效信号，进行自关断。
93.具体的，驱动电机控制器及发电机控制器进行自关断，可以包括分别停止驱动电机控制器及发电机控制器输出回馈功率，即彻底断开电池分别与驱动电机控制器及发电机控制器之间的能量流。
94.当dc-dc升压装置分别通过第一通信装置及第二通信装置将完全失效信号发送至驱动电机控制器及发电机控制器时，驱动电机控制器在第一预设时间内进行自关断，发电
机控制器在第二预设时间内进行自关断，第一预设时间及第二预设时间可以根据实际需求进行设置，需要说明的是，第一预设时间和第二预设时间可以设置为相同值，也可以设置为不同值。示例性的，第一预设时间设为10微秒，第二预设时间也设为10微秒。
95.本实施例中，如果失效信号为完全失效信号时，采用本实施例方式，完全失效信号分别通过第一通信装置及第二通信装置发送给驱动电机控制器及发电机控制，驱动电机控制器及发电机控制器可以在几微秒的时间内自关断，可以防止母线电压上升到危险电压。而现有技术中采用过压保护装置时存在延时，在几十毫秒左右才能分别将驱动电机控制器及发电机控制器被动关断。因此，当失效信号为完全失效信号时，采用本实施例方法比现有方法速度可以提升数千倍。
96.失效信号为完全失效信号时，驱动电机控制器及发电机控制器分别将各自输出回馈功率设置为0，此方式也可以彻底断开电池分别与驱动电机控制器及发电机控制器之间的能量流，只是采用此方式断开电池分别与驱动电机控制器及发电机控制器之间的能量流，相较于上述分别停止驱动电机控制器及发电机控制器输出回馈功率的速度较慢。因此，通常情况下，当dc-dc升压装置为完全失效时，通过分别停止驱动电机控制器及发电机控制器输出回馈功率，来彻底断开电池分别与驱动电机控制器及发电机控制器之间的能量流。
97.若确定失效状态部分失效时，dc-dc升压装置向驱动电机控制器及发电机控制器发送部分失效信号，以使驱动电机控制器及发电机控制器分别根据部分失效信号进行与部分失效信号相应的操作。
98.在一个实施例中，失效信号为部分失效信号时，驱动电机控制器及发电机控制器分别根据部分失效信号分别对驱动电机控制器及发电机控制器提供至电池的回馈功率进行限幅。
99.具体的，dc-dc升压装置中存储有故障名称-目标限幅功率-限幅等级三者映射关系的表格，驱动电机控制器及发电机控制器中同样存储有故障名称-目标限幅功率-限幅等级三者映射关系的表格。
100.当失效信号为部分失效信号时，dc-dc升压装置根据内部电路检测到的故障名称，在包含三者映射关系的表格中查找对应的目标限幅功率及对应的限幅等级，dc-dc升压装置可以将目标限幅功率及限幅等级均分别发送至驱动电机控制器及发电机控制器。但是将目标限幅功率及限幅等级均分别发送至驱动电机控制器及发电机控制器发送的部分失效信号的内容较多。因此，dc-dc升压装置可以仅将目标限幅功率或限幅等级分别发送至驱动电机控制器及发电机控制器，但是，如果第一通信装置及第二通信装置中的接口采用io接口时，无法传输目标限幅功率。通常情况下，dc-dc升压装置仅将限幅等级分别发送驱动电机控制器及发电机控制器，第一通信装置和第二通信装置中所采用的接口不受限制。
101.部分失效信号包括部分失效信号和与部分失效信号对应的限幅等级，则驱动电机控制器及发电机控制器分别根据部分失效信号对提供至电池的回馈功率进行限幅，包括：
102.驱动电机控制器及发电机控制器分别获取与部分失效信号对应的限幅等级；
103.驱动电机控制器及发电机控制器分别根据限幅等级查找与限幅等级对应的回馈功率；
104.驱动电机控制器及发电机控制器分别根据与限幅等级对应的回馈功率，向电池提供能量。
105.具体的，dc-dc升压装置向驱动电机控制器和发电机控制器发送部分失效信号，例如部分失效信号包括：限幅等级等。
106.驱动电机控制器及发电机控制器分别接收到dc-dc升压装置发送的限幅等级，驱动电机控制器及发电机控制器分别在各自存储的包含三者映射关系的表格中，根据得到的限幅等级查找与限幅等级对应的回馈功率(即目标限幅功率)，驱动电机控制器及发电机控制器将各自输出功率调整为查找到的回馈功率的大小，进而向电池提供能量。需要说明的是，限幅等级的等级数不限。
107.例如，当dc-dc升压装置未失效时，驱动电机控制器及发电机控制器的输出功率均为10kw，当dc-dc升压装置检测到多相桥臂中的某一项损坏(即故障名称为多相桥臂的a桥臂损坏)时，dc-dc升压装置通过查表得到该故障名称对应限幅等级为一级，其对应目标限幅功率为8kw，则将限幅等级一级分别发送至驱动电机控制器及发电机控制器，驱动电机控制器及发电机控制器分别查表得到输出功率为8kw，则将各自输出功率调整为8kw输出。
108.当驱动电机控制器及发电机控制器分别接收到dc-dc升压装置发送的限幅等级时，将驱动电机控制器及发电机控制器的输出功率分别限制在限幅等级对应的回馈功率上，驱动电机控制器及发电机控制器进行功率限幅在几个毫秒(例如2毫秒)内完成，防止母线电压上升到危险电压。
109.本实施例中，若失效信号为部分失效信号时，驱动电机控制器及发电机控制器无需自关断，而只需限功率运行即可防止母线过压，减少了驱动电机控制器及发电机控制器的关断状态，增加了系统的可靠性和安全性。而现有技术只能在母线电压触发过压之后进行关断，具有滞后性，有损坏控制器风险，且增加了关断状态和安全风险。
110.下面为了更清楚地理解本技术，结合图2、图3对母线过压保护进行详细说明。
111.dc-dc升压装置根据内部电路的反馈信号判断dc-dc升压装置是否失效，如果确定dc-dc升压装置失效，则dc-dc升压装置是否失效根据内部电路的反馈信号判断dc-dc升压装置的失效状态，若确定dc-dc升压装置为完全失效时，dc-dc升压装置分别通过第一通信装置及第二通信装置向驱动电机控制器及发电机控制器发送完全失效信号，若确定dc-dc升压装置为部分失效时，dc-dc升压装置向驱动电机控制器及发电机控制器发送与部分失效信号对应的限幅等级。
112.若驱动电机控制器及发电机控制器接收到的失效信号为完全失效信号时，驱动电机控制器及发电机控制器进行自关断。
113.若驱动电机控制器及发电机控制器接收到的失效信号为与部分失效信号对应的限幅等级时，驱动电机控制器及发电机控制器分别根据限幅等级查找与限幅等级对应的回馈功率，驱动电机控制器及发电机控制器分别根据与限幅等级对应的回馈功率，向电池提供能量。
114.以上描述仅为本技术的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本技术中所涉及的申请范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离申请构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本技术中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。