一种电传动系统过温降额运行的控制方法与流程

1.本发明属于特种车辆电传动故障保护技术领域，具体涉及一种电传动系统过温降额运行的控制方法。


背景技术：

2.随着军事领域对车辆机动性能和大功率用电需求的大幅增加，同时随着电子信息技术、电机技术、电池技术的不断提升，越来越多的发达国家开始针对电驱动传动履带车辆开展研究，例如德国的renk公司，美国通用公司和英国的qinetiq公司纷纷对电传动系统开展了研究，电驱动传动具有大功率供电能力、无极变速、机动性强、布置灵活等优点，电驱动技术已经成为传动的发展方向。随着电驱动技术在特种车辆的大量应用，对电驱动特种车辆的要求也越来越严苛，特别是在复杂工况下面对各种故障的正确、合理处理方面有着非常高的要求。
3.一种双电机耦合驱动系统网络简图如图1所示，电传动系统中主要包括发电机控制器、左驱动电机控制器、右驱动电机控制器和传动综合控制器。发动机-发电机构成前功率系统，为整车电网提供电能，双电机耦合驱动装置构成后功率链系统，实现电能向机械能转换。传动综合控制器接收驾驶员操纵指令，传动综合控制器控制发电机进行发电，为整车电网提供电能，根据驾驶意图，结合系统运行状态，经过综合运算和处理后传动综合控制器左驱动电机控制器和右驱动电机控制器下发控制指令，使车辆按照驾驶意图正常行驶。双电机耦合驱动系统作为电传动特种车辆的核心系统之一，其安全可靠运行至关重要，相比于液力机械特种车辆，双电机耦合驱动系统中使用了大量的电子电力器件，电子元器件对温度特别敏感，高温容易引起元器件中的半导体材料特性发生变化，导致元器件发生不可逆损伤，温度增加了电路中的阻抗，进一步导致电子元器件温度升高，从而发生恶性迭代。同时高温容易导致电机内部磁场发生退磁的风险，温度越高退磁风险越大，进而导致电机性能下降。
4.特种车辆受空间限制原因，发动机、电机和电机控制器集中布置在空间狭小，封闭的动力舱，特种车辆持续大功率运行会导致电机及电机控制器自身运行产生大量热量，同时还会受到发动机长时间、大功率运行产生的热量的辐射影响，进一步导致电机及电机控制器运行工况恶劣。在温度环境恶劣的条件下，复杂行驶工况下，一旦由于高温引发电机及控制器产生过温故障，故障处理系统未能及时处理，将会导致车辆存在失控风险，甚至出现车毁人亡的严重事故，因此如何在故障出现之前及时合理对驱动系统进行降额运行，进而确保车辆安全运行一直是本领域科研工作人员亟待解决的问题。


技术实现要素：

5.针对电机及电机控制器工作空间狭小，密封强，散热差，为防止电机及电机控制器因为温度保护导致车辆无法运行的问题，本发明提供了一种电传动系统过温降额运行的控制方法，能够在电机及电机控制器因温度过高保护之前，及时对驱动系统进行降额运行，并
向驾驶面板提供降额运行的警示，以确保在故障保护前，维持车辆能够平稳安全停机，防止车辆因故障保护发生失稳状况。
6.实现本发明的技术方案如下：
7.一种电传动系统过温降额运行的控制方法，采集电机的温度信号与设定的降额临界区阙值比较，若温度值持续ts_n秒超过降额临界区阙值temp_n但未达到温度保护值，对驱动电机当前转矩控制指令进行降额运行系数n1限制，同时向上层控制器上报降额运行系数n1；在n1限功率系数下持续运行ts_n1秒后若温度值仍超过降额临界区阙值但未达到温度保护值，对驱动电机当前转矩控制指令进行降额运行系数n2限制，并且转矩控制指令的输出斜率由正常运行斜率切换到降额运行输出斜率一，同时向上层控制器上报降额运行系数n2，在n2限功率系数下持续运行ts_n2秒后若温度值仍超过降额临界区阙值但未达到温度保护值，对驱动电机当前转矩控制指令进行降额运行系数n3限制，且转矩控制指令输出斜率运行在降额运行输出斜率二，同时向上层控制器上报降额运行系数n3，在n3限功率系数下若温度持续升高达到温度保护值，转矩控制指令置零，电传动系统进入故障状态。
8.进一步地，所述温度信号包括发电机控制器、左驱动电机控制器、右驱动电机控制器各自的控制器温度信号、绕组温度信号、轴承温度信号，以及传动综合控制器通过模拟量采集功能获取的传动油温信号。
9.进一步地，传动综合控制器通过can通讯网络获取所述温度信号。
10.进一步地，利用中位值平均滤波算法对所采集的温度信号进行滤波处理，过滤掉外界干扰因素对信号产生的干扰。
11.进一步地，采用5个控制周期内采集的温度信号进行中位值平均滤波算法。
12.有益效果：
13.1、本发明针对电机及电机控制器工作空间狭小，密封强，散热差，解决了电机及电机控制器因为温度保护导致车辆无法运行的问题。
14.2、本发明方法能够在电机及电机控制器因温度过高保护之前，及时对驱动系统进行降额运行。
15.3、本发明方法能够在故障保护前，维持车辆能够平稳安全停机，防止车辆因故障保护发生失稳状况。
附图说明
16.图1为双电机耦合驱动系统网络简图。
17.图2为本发明中电传动系统过温降额运行的软件控制方法流程图。
18.图3为本发明降额运行斜率图。
具体实施方式
19.下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
20.本发明提供一种电传动系统过温降额运行的软件控制方法，如图2所示，该方法包括以下内容：
21.首先传动综合控制器通过can通讯网络获取发电机控制器、左驱动电机控制器、右驱动电机控制器发送的控制器温度信号、绕组温度信号、轴承温度信号；传动综合控制器通
过模拟量采集功能获取的传动油温信号。然后采用5个控制周期内采集的温度信号进行中位值平均滤波算法对获取的温度信号进行滤波处理，过滤掉外界干扰因素对信号产生的干扰。
22.电传动系统降额处理逻辑运行在系统故障确定前的临界区，因此需要对各种系统状态参数是否进入临界区进行预测和界定。根据状态参数产生的故障机理，开展状态参数故障临界区预测和界定。下面进行详细描述：
23.温度类信号与设定的降额临界区阙值比较，若温度值持续ts_n秒超过降额临界区阙值temp_n但未达到温度保护值，对驱动电机当前转矩控制指令进行降额运行系数n1限制，同时向上层控制器上报降额运行系数n1。在n1限功率系数下持续运行ts_n1秒后若温度值仍超过降额临界区阙值但未达到温度保护值，对驱动电机当前转矩控制指令进行降额运行系数n2限制，并且转矩控制指令的输出斜率由正常运行斜率切换到降额运行输出斜率一，同时向上层控制器上报降额运行系数n2，在n2限功率系数下持续运行ts_n2秒后若温度值仍超过降额临界区阙值但未达到温度保护值，对驱动电机当前转矩控制指令进行降额运行系数n3限制，且转矩控制指令输出斜率运行在降额运行输出斜率二，同时向上层控制器上报降额运行系数n3，在n3限功率系数下若温度持续升高达到温度保护值，转矩控制指令置零，电传动系统进入故障状态。
24.其中各种温度的界定数值如表1所示，降额运行输出斜率如图3所示。
25.表1
[0026][0027][0028]
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种电传动系统过温降额运行的控制方法，其特征在于，采集电机的温度信号与设定的降额临界区阙值比较，若温度值持续ts_n秒超过降额临界区阙值temp_n但未达到温度保护值，对驱动电机当前转矩控制指令进行降额运行系数n1限制，同时向上层控制器上报降额运行系数n1；在n1限功率系数下持续运行ts_n1秒后若温度值仍超过降额临界区阙值但未达到温度保护值，对驱动电机当前转矩控制指令进行降额运行系数n2限制，并且转矩控制指令的输出斜率由正常运行斜率切换到降额运行输出斜率一，同时向上层控制器上报降额运行系数n2，在n2限功率系数下持续运行ts_n2秒后若温度值仍超过降额临界区阙值但未达到温度保护值，对驱动电机当前转矩控制指令进行降额运行系数n3限制，且转矩控制指令输出斜率运行在降额运行输出斜率二，同时向上层控制器上报降额运行系数n3，在n3限功率系数下若温度持续升高达到温度保护值，转矩控制指令置零，电传动系统进入故障状态。2.如权利要求1所述的一种电传动系统过温降额运行的控制方法，其特征在于，所述温度信号包括发电机控制器、左驱动电机控制器、右驱动电机控制器各自的控制器温度信号、绕组温度信号、轴承温度信号，以及传动综合控制器通过模拟量采集功能获取的传动油温信号。3.如权利要求1或2所述的一种电传动系统过温降额运行的控制方法，其特征在于，传动综合控制器通过can通讯网络获取所述温度信号。4.如权利要求1所述的一种电传动系统过温降额运行的控制方法，其特征在于，利用中位值平均滤波算法对所采集的温度信号进行滤波处理，过滤掉外界干扰因素对信号产生的干扰。5.如权利要求4所述的一种电传动系统过温降额运行的控制方法，其特征在于，采用5个控制周期内采集的温度信号进行中位值平均滤波算法。

技术总结
本发明公开了一种电传动系统过温降额运行的控制方法，根据温度状态参数产生的故障机理，开展状态参数故障临界区预测和界定；本发明能够在电机及电机控制器因温度过高保护之前，及时对驱动系统进行降额运行，以确保在故障保护前，维持车辆能够平稳安全停机，防止车辆因故障保护发生失稳状况，为电传动系统高稳定、高安全运行提供了技术支撑。高安全运行提供了技术支撑。高安全运行提供了技术支撑。


技术研发人员：李欢欢 盖江涛 成城 邹武俊 陈尧 王芳 郭磊 李训明
受保护的技术使用者：中国北方车辆研究所
技术研发日：2023.05.09
技术公布日：2023/8/6