CN114243876A - 一种判断车载压缩机控制器高压侧上电状态的电路和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电动压缩机控制器技术领域，特别涉及一种判断车载压缩机控制器高压侧上电状态的电路和方法，电路包括动力电池、预充电阻R、母线电容和三相逆变桥，预充电阻R的输入端连接动力电池的正极，母线电容和三相逆变桥并联在预充电阻R的输出端和动力电池的负极之间，三相逆变桥的三相输出端与电机相连；预充电阻R的两端并联有预充继电器，预充电阻R的输入端和输出端均与动力电池的负极之间连接有一电压采样，母线电容的输出端和三相逆变桥的输出端之间串联一电流采样；本发明电路设计简单，硬件成本低，能对电动压缩机控制器起到很好的保护作用，值得大力推广。

Description

一种判断车载压缩机控制器高压侧上电状态的电路和方法
技术领域
本发明涉及电动压缩机控制器技术领域，特别涉及一种判断车载压缩机控制器高压侧上电状态的电路和方法。
背景技术
宏观大背景下，随着世界各国对环境保护、技术进步和能源安全重视程度的加深，消耗石化能源的内燃机在公路交通领域逐渐被其他能源的动力***所取代，这也为以电动化为技术背景的新能源汽车行业发展带来了良机；我国工信部表示，燃油车退出时间表已经开始研究，而双积分管理办法则已开始实施，以此来要求和激励各企业改善传统汽车节能水平。
新能源电动汽车整体的普及速度大大超出我们的预料，由于整体取消了发动机，制冷使用的压缩机从传统汽车的抽头压缩机更改为电动压缩机；电动压缩机的控制器内部自带母线电容，控制器中高压上电的尖峰电流电压会对控制器内部器件产生不可逆的损伤，因此一般控制器都设有预充电路，预充电路包括有预充继电器；初始状态预继电器为开路状态，当母线电容充满后预充继电器需要闭合，但是预充继电器有失效的可能性，现有技术中针对母线电容充满后预充继电器是否正常吸合是没有进行相关的检测的，基于此本发明人提出一种判断车载压缩机控制器高压侧上电状态的电路和方法，以解决现有技术中存在的问题，经检索，未发现与本发明相同或相似的技术方案。
发明内容
本发明目的是：提供一种判断车载压缩机控制器高压侧上电状态的电路和方法，以解决现有技术中为了解决电动汽车对于制冷***供电方式考虑不周而引起的控制器寿命或可靠性不高的问题。
本发明的技术方案是：一种判断车载压缩机控制器高压侧上电状态的电路，所述电路包括动力电池、预充电阻R、母线电容和三相逆变桥，所述预充电阻R的输入端连接动力电池的正极，所述母线电容和三相逆变桥并联在预充电阻R的输出端和动力电池的负极之间，所述三相逆变桥的三相输出端与电机相连；所述预充电阻R的两端并联有预充继电器，所述预充电阻R的输入端和输出端均与动力电池的负极之间连接有一电压采样，所述母线电容的输出端和三相逆变桥的输出端之间串联一电流采样。
同时提供了一种判断车载压缩机控制器高压侧上电状态的方法，所述方法采用上述电路，所述方法包括以下步骤：
S1.初始状态，动力电池上电开始，动力电池通过预充电阻R对母线电容充电，此时预充继电器为开路状态；当预充电阻R的前端电压值大于欠压保护值,且预充电阻R两端的压差趋于0时，给出预充继电器吸合信号；给出预充继电器吸合信号后进入步骤S2；
S2.通过控制器向电机负载内注入一电流进而在母线上形成可控的检测电流I；
S3.通过两个电压采样测量预充电阻R两端的压降UR来判断预充继电器是否吸合；若UR＝0，则说明检测电流I流经预充继电器，即预充继电器正常吸合，判断控制器电路为正常运行状态；若UR＞0，则说明检测电流I流经预充电阻R，即预充继电器不能正常吸合，此时控制器向整车发出故障警报提示。
优选的，在所述电路的软件控制中设置一电流闭环，通过调整电流闭环的参考值输入实现检测电流I的值不得超过预充电阻R的允许功率上限的值。
优选的，在所述电路的软件控制中的电流闭环的前级设置一功率闭环，通过功率闭环的输出值确定电流闭环的参考值输入；所述功率闭环的参考值输入不得超过预充电阻R的允许功率上限的值；其中，所述电路中主电路的实际功率P1＝U1×I1，其中U1表示动力电池两端的电压，通过预充电阻R前端的电压采样可测得,I1表示主电路的电流，通过电流采样可测得；通过该功率-电流双闭环自动调整输入的检测电流I的幅值。
还提供一种车载压缩机控制器，包括上述判断车载压缩机控制器高压侧上电状态的电路。
与现有技术相比，本发明的优点是：
(1)本发明中电路设计简单，硬件成本低，能对控制器起到很好的保护作用；本发明是通过两个电压采样测量预充电阻R两端的压降UR来判断预充继电器是否吸合，而压降UR又是因为注入检测电流I流过预充电阻产生的，即将压降的逻辑直接转换成了电流的逻辑，将检测量与控制量只分隔一级，逻辑简单但有效。
(2)本发明采用电流闭环控制方法，通过调整电流闭环的参考值输入实现检测电流I的值不得超过预充电阻R的允许功率上限的值，对预充继电器进行检测的同时对预充电阻进行有效保护。
(3)本发明还采用功率-电流双闭环的控制方法，将人为计算输入检测电流I的幅值上限的方式变更为，通过设定功率闭环的参考值输入不得超过预充电阻R的允许功率上限的值，最终实现自动调整输入检测电流I的幅值，更安全可靠。
附图说明
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
图1为本实施例所述一种判断车载压缩机控制器高压侧上电状态的电路的电气图。
图2为本实施例所述一种判断车载压缩机控制器高压侧上电状态的方法的流程图。
图3为本实施例所述电流闭环的控制流程图。
图4为本实施例所述功率-电流双闭环的控制流程图。
其中：1、动力电池，2、预充电阻R，3、母线电容，4、三相逆变桥，5、电机，6、预充继电器，7、电压采样，8、电流采样。
具体实施方式
下面结合具体实施例，对本发明的内容做进一步的详细说明：
在发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对发明的限制。
如图1所示，一种判断车载压缩机控制器高压侧上电状态的电路，电路包括动力电池1、预充电阻R2、母线电容3和三相逆变桥4，预充电阻R2的输入端连接动力电池1的正极，母线电容3和三相逆变桥4并联在预充电阻R2的输出端和动力电池1的负极之间，三相逆变桥4的三相输出端与电机5相连；预充电阻R2的两端并联有预充继电器6，预充电阻R2的输入端和输出端均与动力电池1的负极之间连接有一电压采样7，母线电容3的输出端和三相逆变桥4的输出端之间串联一电流采样8；电路，通过测量预充电阻R2两端的降压来判断预充继电器6在完成母线电容3充电后是否正常吸合，避免了若继电器未正常吸合，在运行状态下预充电阻R2通过额定负载电流，造成预充电阻发热量过大而烧毁的隐患；具体的，电压采样7可以通过电压传感器或贴片电阻分压电路获得，电流采样8可以通过电流传感器或采样电阻获得。
如图2所示，本实施例同时提供了一种判断车载压缩机控制器高压侧上电状态的方法，方法采用上述电路，方法包括以下步骤：
S1.初始状态，动力电池1上电开始，动力电池1通过预充电阻R2对母线电容3充电，此时预充继电器6为开路状态；当预充电阻R2的前端电压值大于欠压保护值(确保控制器的高压侧已经上电),且预充电阻R2两端的压差趋于0时(即母线电容3此时已经充电完成)，给出预充继电器6吸合信号；给出预充继电器6吸合信号后进入步骤S2；
S2.通过控制器向电机5负载内注入一电流进而在母线上形成可控的检测电流I；本实施例中，通过控制器向电机5的内部电枢绕组注入直流电，进而产生检测电流I，由于注入的为直流电，即电机5转子固定，压缩机的电机不会旋转，没有震动，所以不会有噪音的产生；
S3.通过两个电压采样7测量预充电阻R2两端的压降UR来判断预充继电器6是否吸合；若UR＝0，则说明控制器注入负载的检测电流I流经预充继电器6，即预充继电器6正常吸合，判断控制器电路为正常运行状态；若UR＞0，则说明控制器注入负载的检测电流I流经预充电阻R2，即预充继电器6不能正常吸合，此时控制器向整车发出故障警报提示。
在电路的软件控制中设置一电流闭环，具体电流闭环的控制流程如图3所示，其中Ia、Ib为实测的电机5的两相电流值，通过Clarke坐标变换，将常规的三相坐标系变换成静止的二相坐标系，获取Iα、Iβ；再通过Park坐标变换，二相静止坐标系变换成二相旋转坐标系，获取Id、Iq反馈值，滑模观测器提供位置参数θ供Park变换计算；采用闭环电流控制的算法，设置Id参考值＝0,给定电流Iq为电流闭环的参考值输入，电流闭环的计算得到Vd和Vq；通过Park坐标逆变换得到Vα和Vβ；通过Clarke坐标逆变换，将静止的二相坐标系变换成常规的三相坐标系，获取Vr1、Vr2、Vr3；最后通过空间矢量脉宽调制输出来控制6个功率开关的通断实现电机5的电流注入；综上所述，通过调整电流闭环的参考值输入(Iq)实现检测电流I的值不得超过预充电阻R2的允许功率上限的值。
在电路的软件控制中的电流闭环的前级设置一功率闭环，通过功率闭环的输出值确定电流闭环的参考值输入；具体的功率-电流双闭环控制流程如图4所示，其中Ia、Ib为实测的电机5的两相电流值，通过Clarke坐标变换，将常规的三相坐标系变换成静止的二相坐标系，获取Iα、Iβ；再通过Park坐标变换，二相静止坐标系变换成二相旋转坐标系，获取Id、Iq反馈值，滑模观测器提供位置参数θ供Park变换计算；采用功率-电流双闭环控制的算法，给定功率闭环参考值为功率闭环的输入，功率闭环的计算输出给到电流闭环的参考值输入，设置Id参考值＝0,电流闭环的计算得到Vd和Vq；通过Park坐标逆变换获取Vα和Vβ；通过Clarke坐标逆变换，将静止的二相坐标系变换成常规的三相坐标系，获取Vr1、Vr2、Vr3；最后通过空间矢量脉宽调制输出来控制6个功率开关的通断实现电机5的电流注入；功率闭环的参考值输入不得超过预充电阻R2的允许功率上限的值；其中，图4中的输入功率检测的值即为电路中主电路的实际功率P1＝U1×I1，其中U1表示动力电池1两端的电压，通过预充电阻R2前端的电压采样7可测得,I1表示主电路的电流，通过电流采样8可测得；通过该功率-电流双闭环自动调整输入的检测电流I的幅值，更加安全可靠。
综上所述，针对检测电流I的大小控制，本实施例提供了两种控制方法即电流闭环或功率-电流双闭环。
本实施例，还提供一种车载压缩机控制器，包括上述判断车载压缩机控制器高压侧上电状态的电路。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明，因此无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

Claims (5)

1.一种判断车载压缩机控制器高压侧上电状态的电路，其特征在于:所述电路包括动力电池(1)、预充电阻R(2)、母线电容(3)和三相逆变桥(4)，所述预充电阻R(2)的输入端连接动力电池(1)的正极，所述母线电容(3)和三相逆变桥(4)并联在预充电阻R(2)的输出端和动力电池(1)的负极之间，所述三相逆变桥(4)的三相输出端与电机(5)相连；所述预充电阻R(2)的两端并联有预充继电器(6)，所述预充电阻R(2)的输入端和输出端均与动力电池(1)的负极之间连接有一电压采样(7)，所述母线电容(3)的输出端和三相逆变桥(4)的输出端之间串联一电流采样(8)。
2.一种判断车载压缩机控制器高压侧上电状态的方法，其特征在于，所述方法采用权利要求1中所述电路，所述方法包括以下步骤：
S1.初始状态，动力电池(1)上电开始，动力电池(1)通过预充电阻R(2)对母线电容(3)充电，此时预充继电器(6)为开路状态；当预充电阻R(2)的前端电压值大于欠压保护值,且预充电阻R(2)两端的压差趋于0时，给出预充继电器(6)吸合信号；给出预充继电器(6)吸合信号后进入步骤S2；
S2.通过控制器向电机(5)负载内注入一电流进而在母线上形成可控的检测电流I；
S3.通过两个电压采样(7)测量预充电阻R(2)两端的压降UR来判断预充继电器(6)是否吸合；若UR＝0，则说明检测电流I流经预充继电器(6)，即预充继电器(6)正常吸合，判断控制器电路为正常运行状态；若UR＞0，则说明检测电流I流经预充电阻R(2)，即预充继电器(6)不能正常吸合，此时控制器向整车发出故障警报提示。
3.根据权利要求2所述的一种判断车载压缩机控制器高压侧上电状态的方法，其特征在于:在所述电路的软件控制中设置一电流闭环，通过调整电流闭环的参考值输入实现检测电流I的值不得超过预充电阻R(2)的允许功率上限的值。
4.根据权利要求3所述的一种判断车载压缩机控制器高压侧上电状态的方法，其特征在于:在所述电路的软件控制中的电流闭环的前级设置一功率闭环，通过功率闭环的输出值确定电流闭环的参考值输入；所述功率闭环的参考值输入不得超过预充电阻R(2)的允许功率上限的值；其中，所述电路中主电路的实际功率P1＝U1×I1，其中U1表示动力电池(1)两端的电压，通过预充电阻R(2)前端的电压采样(7)可测得,I1表示主电路的电流，通过电流采样(8)可测得；通过该功率-电流双闭环自动调整输入的检测电流I的幅值。
5.一种车载压缩机控制器，其特征在于：包括权利要求1-4任一项中的所述判断车载压缩机控制器高压侧上电状态的电路。
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