[发明专利]用于在电动机中产生主动短路状况的方法和系统

说明书

公开了一种用于在混合动力电动车辆的电动机中产生主动短路状况的方法，该混合动力电动车辆包括牵引用电池、与电动机和牵引用电池连通的具有开关的逆变器、以及逆变器控制器，该逆变器控制器与逆变器连通并被配置成生成驱动器信号来操作开关，从而产生三相交流电流以供电动机驱动车辆推进系统，或者产生用于对牵引用电池充电的直流电流。该方法包括：确定电动机速度阈值，其中该电动机速度阈值是连续可变的；将监测到的速度与速度阈值进行比较；以及响应于监测到的速度超过速度阈值，生成驱动器信号来操作开关，从而在电动机中产生主动短路状况，以防止牵引用电池过度充电。

技术领域

以下涉及一种方法和系统，用于在包括牵引用电池(traction battery)的混合动力电动车辆的电动机中产生主动短路状况(active short circuit condition)。

背景

混合动力电动车辆(HEV)包括电动机和高压(HV)(例如，48V、300V)直流(DC)牵引用电池，以为电动机提供动力来驱动车辆的推进系统。HEV还包括具有多个开关(例如绝缘栅双极晶体管(Insulated-Gate Bipolar Transistors，IGBT)的逆变器(其与电动机和HVDC牵引用电池电连通)，以及与逆变器电连通的逆变器控制器。电动机、逆变器和逆变器控制器通常是皮带集成的起动器发电机(Belt-integrated Starter Generator，BiSG)系统的组成部分，在该BiSG系统中，电动机的轴通过皮带与车辆内燃机的轴机械连通地设置。

BiSG系统被配置成在不同模式中操作，包括电动模式(motoring mode)，在该电动模式中，逆变器控制器可以控制逆变器将电动机作为起动器操作，以在内燃机起动(cranking)期间辅助发动机起动。在这种电动模式中，逆变器控制器可替代地操作电动机来驱动车辆推进系统。更具体地说，在电动模式中，逆变器控制器被配置成生成驱动器信号以操作逆变器开关，从而将从HV DC牵引用电池接收的直流电流(DC)转换成三相交流电流(AC)，以供电动机驱动车辆推进系统。

BiSG系统还被配置用于在发电模式中操作，在发电模式中，逆变器控制器控制逆变器将电动机作为充电器操作，以向HV DC牵引用电池提供电流。更具体地，在发电模式中，逆变器控制器被配置成生成驱动器信号以操作逆变器开关，从而将从作为发电机操作的电动机接收的三相交流电流(AC)转换成直流电流(DC)，用于对HV DC牵引用电池充电。

关于这一点，主动短路状况可被用作安全方法，以防止HV DC牵引用电池由于过度充电而损坏。更具体地，逆变器控制器可以被配置成当电动机的速度变得高到足以允许续流电流(free-wheeling current)从电动机流向HV DC牵引用电池时，在电动机中产生主动短路。

这种主动短路安全方法的实现一直是基于使用对于触发主动短路状况的恒定的电动机速度阈值。然而，使用恒定的电动机速度阈值会导致在不必要的情况下(即，在没有续流电流从电动机流向HV DC牵引用电池的情况下)触发主动短路状况。主动短路状况的不必要触发是有问题的，因为主动短路状况在电动机绕组中生成不受控制的转矩和电流。电动机绕组中这种不受控制的电流最终会损坏电动机和逆变器的IGBT开关。

因此，需要一种克服这些问题的改进的方法和系统，用于在包括HV DC牵引用电池的混合动力电动车辆的电动机中产生主动短路状况。这种改进的方法和系统将利用连续可变的电动机速度阈值，该阈值可以基于电动机的实时参数以及HV DC电池的电压参数和/或可以与HV DC电池的电压成比例。

概述