电力驱动系统的故障控制方法、装置、车辆及存储介质与流程

1.本技术涉及车辆技术领域，特别涉及一种电力驱动系统的故障控制方法、装置、车辆及存储介质。


背景技术：

2.电力驱动系统是新能源汽车中常用的驱动系统，对于装配有电力驱动系统的新能源汽车而言，由于电力驱动系统故障时，易出现异常加减速的情况，因此为了避免电力驱动系统故障导致的车辆安全问题，电力驱动系统的故障控制尤为重要。
3.相关技术中，通常是在电力驱动系统故障时，直接切断功率器件，以通过禁止扭矩输出的方式对电力驱动系统进行故障控制。然而，相关技术中在电力驱动系统故障时直接切断功率器件，一旦制动转矩过大，则易产生急降速情况，大大降低车辆的安全性。


技术实现要素：

4.本技术提供一种电力驱动系统的故障控制方法、装置、车辆及存储介质，以解决相关技术中在电力驱动系统故障时直接切断功率器件，易产生急降速情况，降低车辆的安全性等问题。
5.本技术第一方面实施例提供一种电力驱动系统的故障控制方法，电力驱动系统包括驱动电机和电机控制器，其中，电机控制器包括三相上桥臂和三相下桥臂，方法包括以下步骤：
6.在检测到所述电力驱动系统故障时，采集所述驱动电机的当前转速；
7.判断所述驱动电机的当前转速是否大于转速阈值；
8.如果所述当前转速小于或等于所述转速阈值时，则控制所述三相上桥臂和所述三相下桥臂同时关断，否则控制所述三相上桥臂或所述三相下桥臂同时导通，以进入短路状态，并在所述当前转速降小于或等于所述转速阈值时，控制进入短路状态的桥臂同时关断。
9.进一步地，控制所述三相下桥臂同时导通进入短路状态，包括：
10.控制所述三相上桥臂同时关断，并控制所述三相下桥臂同时导通，并在所述三相下桥臂上施加第一预设占空比；
11.检测所述三相下桥臂的当前相电流，并判断所述当前相电流是否小于电流阈值；
12.如果当前相电流小于所述电流阈值，则在所述第一预设占空比小于第二预设占空比时，以预设步长增大所述第一预设占空比。
13.进一步地，控制所述三相上桥臂同时导通进入短路状态，包括：
14.控制所述三相下桥臂同时关断，并控制所述三相上桥臂同时导通，并在所述三相上桥臂上施加第一预设占空比；
15.检测所述三相上桥臂的当前相电流，并判断所述当前相电流是否小于电流阈值；
16.如果当前相电流小于所述电流阈值，则在所述第一预设占空比小于第二预设占空比时，以预设步长增大所述第一预设占空比。
17.进一步地，在控制所述三相上桥臂或所述三相下桥臂同时导通进入短路状态之前，还包括：
18.判断电力驱动系统故障是否为电机控制器故障，其中，所述电机控制器故障包括三相上桥臂故障和三相下桥臂故障；
19.如果所述三相上桥臂故障，则控制所述三相下桥臂同时导通进入短路状态；
20.如果所述三相下桥臂故障，则控制控制所述三相上桥臂同时导通进入短路状态。
21.本技术第二方面实施例提供一种电力驱动系统的故障保护装置，电力驱动系统包括驱动电机和电机控制器，电机控制器包括三相上桥臂和三相下桥臂，包括：
22.获取模块，用于在检测到电力驱动系统故障时，获取驱动电机的当前转速；
23.判断模块，用于判断所述驱动电机的当前转速是否大于转速阈值；以及
24.控制模块，用于如果所述当前转速小于或等于所述转速阈值时，则控制所述三相上桥臂和所述三相下桥臂同时关断，否则，控制所述三相上桥臂或所述三相下桥臂同时导通进入短路状态，并在所述当前转速降低至所述转速阈值以下时，控制进入短路状态的桥臂同时关断。
25.进一步地，所述控制模块进一步用于控制所述三相上桥臂同时关断，并控制所述三相下桥臂同时导通，并在所述三相下桥臂上施加第一预设占空比；检测所述三相下桥臂的当前相电流，并判断所述当前相电流是否小于电流阈值；如果当前相电流小于所述电流阈值，则在所述第一预设占空比小于第二预设占空比时，以预设步长增大所述第一预设占空比。
26.进一步地，所述控制模块进一步用于控制所述三相下桥臂同时关断，并控制所述三相上桥臂同时导通，并在所述三相上桥臂上施加第一预设占空比；检测所述三相上桥臂的当前相电流，并判断所述当前相电流是否小于电流阈值；如果当前相电流小于所述电流阈值，则在所述第一预设占空比小于第二预设占空比时，以预设步长增大所述第一预设占空比。
27.进一步地，所述控制模块还用于在控制所述三相上桥臂或所述三相下桥臂同时导通进入短路状态之前，判断电力驱动系统故障是否为电机控制器故障，其中，所述电机控制器故障包括三相上桥臂故障和三相下桥臂故障；如果所述三相上桥臂故障，则控制所述三相下桥臂同时导通进入短路状态；如果所述三相下桥臂故障，则控制控制所述三相上桥臂同时导通进入短路状态。
28.本技术第三方面实施例提供一种车辆，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序，以实现上述的电力驱动系统的故障控制方法。
29.本技术第四方面实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行，以用于实现上述的电力驱动系统的故障控制方法。
30.由此，本技术至少具有如下有益效果：
31.根据驱动电机的转速选择不同的故障控制策略，可以在转速较小时直接切断功率器件，在转速较大时控制电力驱动系统主动短路降低转速后再切断功率器件，避免电力驱动系统的功率器件切断时出现急降速情况，提升车辆的安全性。由此，解决相关技术中在电力驱动系统故障时直接切断功率器件，易产生急降速情况，降低车辆的安全性等问题。
32.本技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。
附图说明
33.本技术上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
34.图1为根据本技术实施例提供的电力驱动系统的故障控制方法的流程示意图；
35.图2为根据本技术实施例提供的电机控制器功率器件结构示意图；
36.图3为根据本技术实施例提供的主动短路控制流程示意图；
37.图4为根据本技术实施例提供的电力驱动系统的结构示意图；
38.图5为根据本技术一个实施例提供的电机控制器故障保护流程示意图；
39.图6为根据本技术实施例提供的电力驱动系统的故障控制装置的方框示意图；
40.图7为根据本技术实施例提供的车辆的结构示意图。
具体实施方式
41.下面详细描述本技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。
42.在新能源汽车上，电力驱动系统是新能源汽车的动力源，用于驱动新能源汽车的行驶。所以电力驱动系统的可靠性就显得尤为重要。当电力驱动系统发生故障时，需要控制电力驱动系统进入安全状态，以免造成整车出现异常的加减速，危害驾乘人员和路人的安全。
43.相关技术中，通常是在电力驱动系统故障时，直接切断功率器件，以通过禁止扭矩输出的方式对电力驱动系统进行故障控制。然而，相关技术中在电力驱动系统故障时直接切断功率器件，一旦制动转矩过大，则易产生急降速情况，大大降低车辆的安全性。本技术实施例为了解决上述问题，提供一种电机控制器的故障保护方法，提升电力驱动系统的安全性，保护电力驱动系统和人身安全。
44.下面参考附图描述本技术实施例的电力驱动系统的故障控制方法、装置、车辆及存储介质。针对上述背景技术中提到的相关技术中在电力驱动系统故障时直接切断功率器件，一旦制动转矩过大，则易产生急降速情况，大大降低车辆的安全性，本技术提供了一种电力驱动系统的故障控制方法，在该方法中，根据驱动电机的转速选择不同的故障控制策略，可以在转速较小时直接切断功率器件，在转速较大时控制电力驱动系统主动短路降低转速后再切断功率器件，避免电力驱动系统的功率器件切断时出现急降速情况，提升车辆的安全性。由此，解决相关技术中在电力驱动系统故障时直接切断功率器件，易产生急降速情况，降低车辆的安全性等问题。
45.具体而言，图1为本技术实施例所提供的一种电力驱动系统的故障控制方法的流程示意图。其中，电力驱动系统包括驱动电机和电机控制器，电机控制器包括三相上桥臂和三相下桥臂，以下实施例中将以图2所示的电机控制器为例进行阐述，s1、s3、s5为三相上桥臂，s2、s4、s6为三相下桥臂，分别与驱动电机三相相连，三相上桥臂和三相下桥臂的开关管
以igbt(insulated gate bipolar transistor，绝缘栅双极型晶体管)为例，但不限于igbt。
46.如图1所示，该电力驱动系统的故障控制方法包括以下步骤：
47.在步骤s101中，在检测到电力驱动系统故障时，采集驱动电机的当前转速。
48.其中，电力驱动系统故障可以包括电机故障和控制器故障等。
49.可以理解的是，由于本技术实施例可以根据驱动电机的转速选择不同的故障控制策略，因此检测到电力驱动系统故障时，需要首先采集驱动电机的当前转速，以用于后续控制策略的确定。
50.在本实施例中，本技术实施例可以采用多种方式采集当前转速，比如转速传感器等，对此不作具体限定。
51.在本实施例中，本技术实施例在采集驱动电机的当前转速之前，还包括：判断电力驱动系统故障是否为严重故障，如果电力驱系统发生严重故障，则采集当前转速。
52.在步骤s102中，判断驱动电机的当前转速是否大于转速阈值。
53.其中，转速阈值可以根据实际情况进行设置或者标定，对此不作具体限定。
54.在步骤s103中，如果当前转速小于或等于转速阈值时，则控制三相上桥臂和三相下桥臂同时关断，否则控制三相上桥臂或三相下桥臂同时导通，以进入短路状态，并在当前转速降小于或等于转速阈值时，控制进入短路状态的桥臂同时关断。
55.其中，本技术实施例可以控制三相桥的下桥臂或上桥臂同时导通，以实现电机定子绕组三相主动短路。
56.可以理解的是，本技术实施例可以在电力驱动系统的故障时根据转速选择不同的故障控制策略，由于转速较大时对应的制动转矩过大，易产生急降速情况，大大降低车辆的安全性，因此本技术实施例可以在转速较大时控制电力驱动系统进入主动短路状态，降低转速后再切断功率器件，避免制动转矩过大产生急降速情况，提高车辆的安全性；由于转速较小时对应的制动转矩较小，不易产生急降速情况，因此本技术实施例可以在转速较小时直接控制功率器件关断，可以在不产生急降速情况的同时，尽快消除电力驱动系统故障，提高车辆的安全性。
57.在本实施例中，主动短路控制方式可以包括三相上桥臂主动短路方式和三相下桥臂主动短路方式，在具体应用时，本领域技术人员可以根据实际情况选择不同主动短路控制方式，对此不作具体限定。下面将分别对三相上桥臂主动短路控制方式和三相下桥臂主动短路控制方式进行阐述，具体如下：
58.在本实施例中，三相下桥臂同时导通进入短路状态，包括：控制三相上桥臂同时关断，并控制三相下桥臂同时导通，并在三相下桥臂上施加第一预设占空比；检测三相下桥臂的当前相电流，并判断当前相电流是否小于电流阈值；如果当前相电流小于电流阈值，则在第一预设占空比小于第二预设占空比时，以预设步长增大第一预设占空比。
59.其中，第一预设占空比、电流阈值、第二预设占空比和预设步长均可以根据实际情况具体设置或标定，对此不作具体限定。
60.可以理解的是，在控制功率器件导通的过程中，本技术实施例可以结合不同转速下短路电流的大小，在导通的桥臂上同步施加占空比可调的pwm波，从而可以在主动短路状态时通过可变pwm占空比，有效控制短路电流，以防止短路电流过大损坏电力驱系统。
61.下面将通过一个具体示例对相下桥臂同时导通进入短路状态进行阐述，其中，第二预设占空比以0.95为例，预设步长以0.05为例，具体地，如图3所示，包括以下步骤：
62.步骤11，控制三相上桥臂s1、s3、s5关断；
63.步骤12，同时给定三相下桥臂s2、s4、s6占空比为第一预设占空比d；
64.步骤13，若相电流小于电流阈值i，则执行步骤14；否则执行步骤16；
65.步骤14，若占空比d小于0.95，则执行步骤15；否则执行步骤16；
66.步骤15，以步长0.05增大第一预设占空比d；
67.步骤16，若电机转速大于等于转速阈值，则执行步骤13；当电机转速小于转速阈值时，电机控制器退出主动短路控制。
68.在本实施例中，控制三相上桥臂同时导通进入短路状态，包括：控制三相下桥臂同时关断，并控制三相上桥臂同时导通，并在三相上桥臂上施加第一预设占空比；检测三相上桥臂的当前相电流，并判断当前相电流是否小于电流阈值；如果当前相电流小于电流阈值，则在第一预设占空比小于第二预设占空比时，以预设步长增大第一预设占空比。
69.可以理解的是，三相上桥臂主动短路方式与三相下桥臂主动短路方式的原理相同，三相上桥臂主动短路方式的解释可以参见上述三相下桥臂主动短路方式的解释，为避免冗余，不再赘述。
70.在本实施例中，在控制三相上桥臂或三相下桥臂同时导通进入短路状态之前，还包括：判断电力驱动系统故障是否为电机控制器故障，其中，电机控制器故障包括三相上桥臂故障和三相下桥臂故障；如果三相上桥臂故障，则控制三相下桥臂同时导通进入短路状态；如果三相下桥臂故障，则控制控制三相上桥臂同时导通进入短路状态。
71.可以理解的是，如果任意一相下桥臂发生故障，则控制三相上桥臂全部导通，三相下桥臂全部关闭，进入上桥臂主动短路状态；如果任意一相上桥臂发生故障，则控制三相上桥臂全部关闭，三相下桥臂全部导通，进入下桥臂主动短路状态，从而可以在控制电机控制器进入短路状态之前，根据故障发生位置选取相应的控制方式，提高控制的可靠性。
72.下面将通过一个具体实施例对电力驱动系统的故障控制方法进行阐述，电力驱动系统以如图4所示的结构为例，如图4所示，电力驱动系统包括电机控制器、电机、动力电池、高压母线、电机三相线等部分，其中，电机控制器主要包括主控芯片、检测电路、驱动电路等，电机控制器包含六个开关管构成三相桥式电路，分别控制电机三相的导通与关断。具体地，如图5所示，电力驱动系统的故障控制方法包括以下步骤：
73.步骤21，整车钥匙上电，电机控制器初始化；
74.步骤22，电机控制器执行其他代码段；
75.步骤23，电机控制器检测到电力驱系统有严重故障发生，则转到步骤24；若无故障发生，则转到步骤28；
76.步骤24，电机控制器判断当前电机转速是否大于转速阈值n1，若是则转到步骤25；若否则转到步骤27；
77.步骤25，电机控制器判断步骤23报出的故障是否为三相其中任意一相的下桥臂故障，若是，则控制上桥臂进入主动短路状态；若否，则控制下桥臂进行主动短路状态；
78.步骤26，电机控制器判断当前电机转速是否大于转速阈值n2，若是则转到步骤24；若否则转到步骤27；
79.步骤27，电机控制器直接关断功率器件，其中，关断功率器件是指关闭六路功率器件，使三相上下桥臂全部处于关断状态；
80.步骤28，流程结束。
81.根据本技术实施例提出的电力驱动系统的故障控制方法，根据驱动电机的转速选择不同的故障控制策略，可以在转速较小时直接切断功率器件，在转速较大时控制电力驱动系统主动短路降低转速后再切断功率器件，避免电力驱动系统的功率器件切断时出现急降速情况，提升车辆的安全性；且在主动短路工况，通过可变pwm占空比，有效控制短路电流，防止短路电流过大导致电力驱系统出现损坏。
82.其次参照附图描述根据本技术实施例提出的电力驱动系统的故障控制装置。
83.图6是本技术实施例的电力驱动系统的故障控制装置的方框示意图。
84.如图6所示，该电力驱动系统的故障控制装置10包括：获取模块100，判断模块200和控制模块300。
85.其中，获取模块100，用于在检测到电力驱动系统故障时，获取驱动电机的当前转速；判断模块200，用于判断驱动电机的当前转速是否大于转速阈值；控制模块300，用于如果当前转速小于或等于转速阈值时，则控制三相上桥臂和三相下桥臂同时关断，否则，控制三相上桥臂或三相下桥臂同时导通进入短路状态，并在当前转速降低至转速阈值以下时，控制进入短路状态的桥臂同时关断。
86.进一步地，控制模块300进一步用于控制三相上桥臂同时关断，并控制三相下桥臂同时导通，并在三相下桥臂上施加第一预设占空比；检测三相下桥臂的当前相电流，并判断当前相电流是否小于电流阈值；如果当前相电流小于电流阈值，则在第一预设占空比小于第二预设占空比时，以预设步长增大所述第一预设占空比。
87.进一步地，控制模块300进一步用于控制三相下桥臂同时关断，并控制三相上桥臂同时导通，并在三相上桥臂上施加第一预设占空比；检测三相上桥臂的当前相电流，并判断当前相电流是否小于电流阈值；如果当前相电流小于电流阈值，则在第一预设占空比小于第二预设占空比时，以预设步长增大所述第一预设占空比。
88.进一步地，控制模块300还用于在控制三相上桥臂或三相下桥臂同时导通进入短路状态之前，判断电力驱动系统故障是否为电机控制器故障，其中，电机控制器故障包括三相上桥臂故障和三相下桥臂故障；如果三相上桥臂故障，则控制三相下桥臂同时导通进入短路状态；如果三相下桥臂故障，则控制控制三相上桥臂同时导通进入短路状态。
89.需要说明的是，前述对电力驱动系统的故障控制方法实施例的解释说明也适用于该实施例的电力驱动系统的故障控制装置，此处不再赘述。
90.根据本技术实施例提出的电力驱动系统的故障控制装置，在检测到电力驱系统发生故障后，可根据电机转速选择合适的故障保护方法，避免电力驱动系统的功率器件切断时出现急降速情况，提升车辆的安全性；在主动短路工况，通过可变pwm占空比，可有效控制短路电流，防止电力驱动系统损坏。
91.图7为本技术实施例提供的车辆的结构示意图。该车辆可以包括：存储器701，处理器702和通信接口703。
92.存储器701、处理器702及存储在存储器701上并可在处理器702上运行的计算机程序。
93.处理器702执行程序时实现上述实施例中提供的电力驱动系统的故障控制方法。
94.进一步地，车辆还包括：
95.通信接口703，用于存储器701和处理器702之间的通信。
96.存储器701，用于存放可在处理器702上运行的计算机程序。
97.存储器701可能包含高速ram(random access memory，随机存取存储器)存储器，也可能还包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器。
98.如果存储器701、处理器702和通信接口703独立实现，则通信接口703、存储器701和处理器702可以通过总线相互连接并完成相互间的通信。总线可以是isa(industry standard architecture，工业标准体系结构)总线、pci(peripheral component，外部设备互连)总线或eisa(extended industry standard architecture，扩展工业标准体系结构)总线等。总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图7中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
99.可选的，在具体实现上，如果存储器701、处理器702及通信接口703，集成在一块芯片上实现，则存储器701、处理器702及通信接口703可以通过内部接口完成相互间的通信。
100.处理器702可能是一个cpu(central processing unit，中央处理器)，或者是asic(application specific integrated circuit，特定集成电路)，或者是被配置成实施本技术实施例的一个或多个集成电路。
101.本技术实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上的电力驱动系统的故障控制方法。
102.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不是必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或n个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
103.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本技术的描述中，“n个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
104.流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更n个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本技术的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本技术的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
105.应当理解，本技术的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，n个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。如，如果用硬件来实现和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离
散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列，现场可编程门阵列等。
106.本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。