電機接觸器的燒結檢測方法和裝置與流程

2023-05-31 13:12:56 2

本發明涉及電力電子技術領域，尤其涉及一種電機接觸器的燒結檢測方法和裝置。

背景技術：

在使用高壓驅動的電機同時，如何防止電機接觸器燒結引起的設備損壞或者安全問題是電機使用的一個重要考察點。相關技術中常用的電機接觸器燒結檢測的方法，採用的原理是一旦電機接觸器燒結，那麼電機接觸器兩端的電壓應該相等。通過在電源側加載電壓，然後檢測這兩端的電壓即可確認電機接觸器是否燒結。

對於上述確認電機接觸器是否燒結的辦法，存在以下缺點：在較複雜的工作環境下，電壓採樣傳感器更容易受到電磁幹擾的影響，從而影響燒結檢測的結果；其次，某些情況下的電磁感應會導致在接觸器的電機側產生感應電壓，不影響實際使用，但是會導致檢測結果為電機接觸器已燒結；在大多數情況下，在一個接觸器兩端都安裝電壓傳感器是非常浪費的行為，增加了成本。

技術實現要素：

本發明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此，本發明的一個目的在於提出一種電機接觸器的燒結檢測方法，該方法簡單易行，降低了硬體成本，且避免了電磁感應對檢測結果的影響，提高了檢測結果的準確性。

本發明的第二個目的在於提出一種電機接觸器的燒結檢測裝置。

為了實現上述目的，本發明第一方面實施例的電機接觸器的燒結檢測方法，包括以下步驟：S1，向電機施加三相不平衡電壓；S2，檢測流經電機接觸器的三相電流；以及S3，根據所述流經電機接觸器的三相電流判斷所述電機接觸器是否發生燒結。

根據本發明實施例的電機接觸器的燒結檢測方法，通過向電機施加三相不平衡電壓，並檢測流經電機接觸器的三相電流，以及根據流經電機接觸器的三相電流判斷電機接觸器是否發生燒結，該方法在硬體方面只需要在電機三相線加裝電流傳感器，就能判斷電機接觸器是否發生燒結，該方法簡單易行，降低了硬體成本，且避免了電磁感應對檢測結果的影響，提高了檢測結果的準確性。

在本發明的一個實施例中，在步驟S1中，通過調節輸入到逆變器的三相PWM波以向所述電機施加三相不平衡電壓。

在本發明的一個實施例中，所述調節輸入到逆變器的三相PWM波，具體包括：逐漸增大輸入到所述逆變器中A相橋的PWM波的佔空比直至輸入到A相橋的PWM波的佔空比達到第一預設值，並同時逐漸減小輸入到所述逆變器中B相橋和C相橋的佔空比直至輸入到所述B相橋和C相橋的佔空比均達到第二預設值，其中，在調節輸入到所述逆變器的三相PWM波之前，將所述三相PWM波的初始佔空比均設定為50％。

在本發明的一個實施例中，當流經所述電機接觸器的B相電流和C相電流均大於預設電流值時，判斷所述電機接觸器發生燒結。

在本發明的一個實施例中，在逐漸增大輸入到所述逆變器中A相橋的PWM波的佔空比以及同時逐漸減小輸入到所述逆變器中B相橋和C相橋的佔空比時，還通過檢測計數器對增大佔空比或減小佔空比的次數進行計數，並根據所述檢測計數器的計數值確定當前輸入到所述逆變器的三相PWM波的佔空比。

在本發明的一個實施例中，當流經所述電機接觸器的B相電流和C相電流均大於預設電流值時，還通過異常計數器進行計數，並在所述異常計數器的計數值大於或等於預設閾值時，判斷所述電機接觸器發生燒結。

在本發明的一個實施例中，當判斷所述電機接觸器發生燒結時，還發出警示信息，並控制所述電機停止工作。

為了實現上述目的，本發明第二方面實施例的電機接觸器的燒結檢測裝置，包括電流檢測模塊和控制模塊，其中，所述控制模塊，用於向電機施加三相不平衡電壓；所述電流檢測模塊，用於檢測流經電機接觸器的三相電流；所述控制模塊，還用於根據所述流經電機接觸器的三相電流判斷所述電機接觸器是否發生燒結。

根據本發明實施例的電機接觸器的燒結檢測裝置，控制模塊向電機施加三相不平衡電壓，電流檢測模塊則檢測流經電機接觸器的三相電流，控制模塊根據流經電機接觸器的三相電流判斷電機接觸器是否發生燒結，該裝置降低了電機接觸器的燒結檢測成本，且避免了電磁感應對檢測結果的影響，提高了檢測結果的準確性。

在本發明的一個實施例中，所述控制模塊，具體用於通過調節輸入到逆變器的三相PWM波以向所述電機施加三相不平衡電壓。

在本發明的一個實施例中，所述控制模塊調節輸入到逆變器的三相PWM波，具體為：逐漸增大輸入到所述逆變器中A相橋的PWM波的佔空比直至輸入到A相橋的PWM波的佔空比達到第一預設值，並同時逐漸減小輸入到所述逆變器中B相橋和C相橋的佔空比直至輸入到所述B相橋和C相橋的佔空比均達到第二預設值，其中，在調節輸入到所述逆變器的 三相PWM波之前，將所述三相PWM波的初始佔空比均設定為50％。

在本發明的一個實施例中，當流經所述電機接觸器的B相電流和C相電流均大於預設電流值時，所述控制模塊判斷所述電機接觸器發生燒結。

在本發明的一個實施例中，所述控制模塊在逐漸增大輸入到所述逆變器中A相橋的PWM波的佔空比以及同時逐漸減小輸入到所述逆變器中B相橋和C相橋的佔空比時，所述控制模塊還通過檢測計數器對增大佔空比或減小佔空比的次數進行計數，並根據所述檢測計數器的計數值確定當前輸入到所述逆變器的三相PWM波的佔空比。

在本發明的一個實施例中，當流經所述電機接觸器的B相電流和C相電流均大於預設電流值時，所述控制模塊還通過異常計數器進行計數，並在所述異常計數器的計數值大於或等於預設閾值時，所述控制模塊判斷所述電機接觸器發生燒結。

在本發明的一個實施例中，當判斷所述電機接觸器發生燒結時，所述控制模塊還用於發出警示信息，並控制所述電機停止工作。

附圖說明

圖1是根據本發明一個實施例的電機接觸器的燒結檢測方法的流程圖；

圖2是根據本發明一個實施例的燒結檢測方法所採用的硬體試驗電路的原理示意圖；

圖3是根據本發明一個具體實施例的電機接觸器的燒結檢測方法的流程圖；

圖4是據本發明一個實施例的電機接觸器的燒結檢測裝置的方框示意圖。

具體實施方式

下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用於解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。

下面參照附圖來描述本發明實施例的電機接觸器的燒結檢測方法和裝置。

圖1是根據本發明一個實施例的電機接觸器的燒結檢測方法的流程圖。如圖1所示，本發明實施例的電機接觸器的燒結檢測方法，包括以下步驟：

S1，向電機施加三相不平衡電壓。

在本發明的一個實施例中，通過調節輸入到逆變器的三相PWM波以向電機施加三相不平衡電壓。

在本發明的一個實施例中，調節輸入到逆變器的三相PWM波，具體包括：逐漸增大輸入到逆變器中A相橋的PWM波的佔空比直至輸入到A相橋的PWM波的佔空比達到第一預設值，並同時逐漸減小輸入到逆變器中B相橋和C相橋的佔空比直至輸入到B相橋和C相橋 的佔空比均達到第二預設值，其中，在調節輸入到逆變器的三相PWM波之前，將三相PWM波的初始佔空比均設定為50％。

具體地，通過改變不同相的PWM波的佔空比來改變輸出電壓的有效值，從而在不同相之間產生電壓差，進而進行後續關於燒結的判斷。因而在判斷過程中，最重要的是確定由不同的佔空比產生了不同的輸出電壓。

下文均以電動汽車的充電為試驗對象來說明本發明實施例的燒結檢測方法。本發明實施例的燒結檢測方法採用的硬體試驗電路是目前電動汽車普遍使用的高壓控制迴路，包括動力電池，動力電池正負極接觸器，SPWM原理控制的整流逆變電路，電機接觸器，電機，相應的霍爾傳感器，具體的原理圖可見圖2。通過控制正負極接觸器以及對逆變電路的相應控制，檢測電機三相線的電流變化情況來判斷電機接觸器是否燒結。

具體地，首先吸合動力電池的正負極接觸器，在其他檢測通過後開PWM波，也就是說，要先確保相關高壓設施的正常，能夠滿足電機燒結檢測的條件。

進一步地，在調節輸入到逆變器的三相PWM波之前，對逆變側ABC三相的佔空比的初值賦為50％。隨後改變A相佔空比從50％增加到第一預設值(例如，53％)，改變B相和C相佔空比從50％減小到第二預設值(例如，47％)。其中，第一預設值和第二預設值的具體數值可根據實際的硬體等條件來決定。

在本發明的一個實施例中，在逐漸增大輸入到逆變器中A相橋的PWM波的佔空比以及同時逐漸減小輸入到逆變器中B相橋和C相橋的佔空比時，還通過檢測計數器對增大佔空比或減小佔空比的次數進行計數，並根據檢測計數器的計數值確定當前輸入到逆變器的三相PWM波的佔空比。

具體地，在逐漸增大輸入到逆變器中A相橋的PWM波的佔空比以及同時逐漸減小輸入到逆變器中B相橋和C相橋的佔空比時，通過檢測計數器來記錄對佔空比進行加或者減的計算次數，可以通過計算次數來確定當前發送的佔空比。例如，A相橋的PWM波的佔空比的初始值為50％，每次增大輸入到逆變器中A相橋的PWM波的佔空比時，檢測計數器的計算次數加一，每次增大時佔空比的增量為0.015％，從而可以根據檢測計數器的計數值確定當前輸入到逆變器的A相橋的PWM波的佔空比。

S2，檢測流經電機接觸器的三相電流。

具體地，在硬體方面，需要在電機三相線加裝電流傳感器。在輸入到逆變器的三相PWM波的佔空比變化的過程中，通過電流傳感器檢測流經電機接觸器的三相線的電流。

S3，根據流經電機接觸器的三相電流判斷電機接觸器是否發生燒結。

在本發明的一個實施例中，當流經電機接觸器的B相電流和C相電流均大於預設電流值時，判斷電機接觸器發生燒結。

具體地，當檢測到流經電機接觸器的B、C相電流大於預設電流值(例如，50A)時，則可以認為電機接觸器已經燒結。其中，此處的50A只是用來舉例，預設電流值的具體取值可以根據實際的硬體等條件決定。

在本發明的一個實施例中，當流經電機接觸器的B相電流和C相電流均大於預設電流值時，還通過異常計數器進行計數，並在異常計數器的計數值大於或等於預設閾值時，判斷電機接觸器發生燒結。

具體地，為了防止電磁幹擾、電壓波動等問題帶來的B、C相的瞬間電流採樣值大於預設電流值而誤判為電機接觸器燒結的發生，當流經電機接觸器的B相電流和C相電流均大於預設電流值時，還通過異常計數器進行計數。

更具體地，例如，每當檢測到一次B、C相電流大於50A則將異常計數器加1，小於50A則將異常計數器清零。當連續預設閾值次(例如，10次)都檢測到B、C相電流大於50A才認為電機接觸器燒結。

在本發明的一個實施例中，當判斷電機接觸器發生燒結時，還發出警示信息，並控制電機停止工作。

具體地，當判斷電機接觸器發生燒結時，控制電機停止工作，而且還需要有相應的報警，並可以通過儀表來顯示該燒結故障。

另外，當檢測出電機接觸器發生燒結故障後，還需要有相應的存儲單元來對該燒結故障進行記錄。

在本發明的一個實施例中，在增大或減小逆變器的三相PWM波的佔空比的過程中，若佔空比還未達到極限(即還未達到第一預設值或第二預設值)時就已經判斷出電機接觸器發生燒結，那麼，此時應該停止對佔空比的改變，轉而關閉PWM波以保護電機。

在本發明的一個實施例中，在調節輸入到逆變器的三相PWM波的過程中，有可能因為電流過大而導致燒毀電機，因而需要設置相應的保護措施，保證既可以檢測出電機燒結的故障，同時也要防止電流過大而燒毀電機。

在本發明的一個實施例中，如果在檢測過程中，電機接觸器沒有發生燒結，則可以對電機或者電機接觸器的電源側進行所需要的操作。

本發明實施例的燒結檢測方法，從理論上來看，最簡單的一種設計思路是只需要在電機三相線加裝電流傳感器即可，而相關技術中通過比較接觸器兩端電壓是否相等來判斷接觸器是否燒結的方法，則至少需要在接觸器兩端都安裝電壓傳感器，相比之下，本發明實施例的燒結檢測方法，不僅從成本設備上要求更低，同時因為所使用的測量元件更少，能更加有效的減小由於測量採樣誤差導致的錯誤判斷；從判斷是否燒結的細節上來看，不是簡單的判斷到電流大於50A後就認定電機接觸器已經燒結，而是需要連續一定次數檢測到 電流大於50A後才判斷電機接觸器燒結，這樣能極其有效的防止電磁幹擾、電壓波動等問題帶來的瞬間電流採樣大於50A而誤判為電機接觸器燒結；從硬體設備來講，使用的PWM雙向整流逆變器來對電機進行控制，可以精準的控制輸出的電壓、電流，可能保證判斷電機燒結過程中不會因為輸入電壓的控制過於模糊而導致在判斷過程中燒毀電機接觸器。

對於本發明的燒結檢測方法，首先，由於電磁感應可以產生近乎穩定的電壓，但是不會產生穩定的電流，因此，本發明實施例的燒結檢測方法採用檢測電流的方式，可以避免電磁感應給檢測結果帶來的影響，使檢測的結果更準確；其次，在複雜的電磁工作環境下，電流傳感器比起電壓傳感器更不容易受到電磁幹擾，從而可以進一步保證檢測結果的準確性；最後，與相關技術中的檢測方法相比，本發明實施例的檢測方法可以不需要安裝那麼多的電壓傳感器，一個電流傳感器即可以構成最簡單的檢測電路，實施起來更簡單、成本也更低。

本發明實施例的電機接觸器的燒結檢測方法，通過向電機施加三相不平衡電壓，並檢測流經電機接觸器的三相電流，以及根據流經電機接觸器的三相電流判斷電機接觸器是否發生燒結，該方法在硬體方面只需要在電機三相線加裝電流傳感器，就能判斷電機接觸器是否發生燒結，該方法簡單易行，降低了硬體成本，且避免了電磁感應對檢測結果的影響，提高了檢測結果的準確性。

圖3是根據本發明一個具體實施例的電機接觸器的燒結檢測方法的流程圖。如圖3所示，以電動汽車的充電為例，本發明實施例的電機接觸器的燒結檢測方法，包括以下步驟：

S101，進入充電模式。

S102，判斷動力電池充電繼電器是否吸合。如果是，執行S103。

S103，設定逆變側ABC三相的佔空比的初值：A相50％、B相50％、C相50％，三相橋開波。

S104，每當改變逆變側ABC三相的佔空比時，電機繼電器的檢測計數器的計數值加1。

具體地，例如，每次改變逆變側ABC三相的佔空比時，將A相的佔空比增大0.015％，B相的佔空比減小0.015％，C相的佔空比減小0.015％。

S105，判斷檢測計數器的計數值是否大於200。如果是，執行S106，如果否，執行S107。

具體地，例如，增大A相的佔空比時，每次增大0.015％，那麼，如果從50％逐漸增大到53％，則檢測計數器將進行計數200次。

更具體地，判斷檢測計數器的計數值是否大於200，以判斷輸入到A相橋的PWM波的佔空比是否達到第一預設值、輸入到B相橋和C相橋的佔空比是否達到第二預設值。當檢測計數器的計數值大於200時，則說明逆變側ABC三相的佔空比的已經達到了預設值。

S106，檢測完成，進入後續操作。

具體地，如果通過了電機接觸器的燒結檢測，後續將執行充電操作的相關流程。

S107，判斷B、C相電流是否大於50A。如果是，執行S108，如果否，執行S111。

S108，異常計數器加一。

S109，判斷異常計數器的計數值是否大於等於10。如果是，執行S110，如果否，執行S112。

S110，電機接觸器發生燒結，退出充電流程。

S111，異常計數器的計數值置0。

S112，控制A相的佔空比增大0.015％，B相的佔空比減小0.015％，C相的佔空比減小0.015％。

為了實現上述實施例，本發明還提出了一種電機接觸器的燒結檢測裝置。

圖4是根據本發明一個實施例的電機接觸器的燒結檢測裝置的方框示意圖。如圖4所示，本發明實施例的電機接觸器的燒結檢測裝置，包括：電流檢測模塊10和控制模塊20。

其中，控制模塊20，用於向電機施加三相不平衡電壓。

在本發明的一個實施例中，控制模塊20，具體用於通過調節輸入到逆變器的三相PWM波以向電機施加三相不平衡電壓。

在本發明的一個實施例中，控制模塊20調節輸入到逆變器的三相PWM波，具體為：逐漸增大輸入到逆變器中A相橋的PWM波的佔空比直至輸入到A相橋的PWM波的佔空比達到第一預設值，並同時逐漸減小輸入到逆變器中B相橋和C相橋的佔空比直至輸入到B相橋和C相橋的佔空比均達到第二預設值，其中，在調節輸入到逆變器的三相PWM波之前，將三相PWM波的初始佔空比均設定為50％。

具體地，控制模塊20通過改變不同相的PWM波的佔空比來改變輸出電壓的有效值，從而在不同相之間產生電壓差，進而進行後續關於燒結的判斷。控制模塊20在調節輸入到逆變器的三相PWM波之前，對逆變側ABC三相的佔空比的初值賦為50％。隨後控制模塊20改變A相佔空比從50％增加到第一預設值(例如，53％)，改變B相和C相佔空比從50％減小到第二預設值(例如，47％)。其中，第一預設值和第二預設值的具體數值可根據實際的硬體等條件來決定。

在本發明的一個實施例中，控制模塊20在逐漸增大輸入到逆變器中A相橋的PWM波的佔空比以及同時逐漸減小輸入到逆變器中B相橋和C相橋的佔空比時，控制模塊20還通過檢測計數器對增大佔空比或減小佔空比的次數進行計數，並根據檢測計數器的計數值確定當前輸入到逆變器的三相PWM波的佔空比。

具體地，在逐漸增大輸入到逆變器中A相橋的PWM波的佔空比以及同時逐漸減小輸入到逆變器中B相橋和C相橋的佔空比時，控制模塊20通過檢測計數器來記錄對佔空比進行 加或者減的計算次數，可以通過計算次數來確定當前發送的佔空比。例如，A相橋的PWM波的佔空比的初始值為50％，每次增大輸入到逆變器中A相橋的PWM波的佔空比時，檢測計數器的計算次數加一，每次增大時佔空比的增量為0.015％，控制模塊20從而可以根據檢測計數器的計數值確定當前輸入到逆變器的A相橋的PWM波的佔空比。

電流檢測模塊10，用於檢測流經電機接觸器的三相電流。

具體地，在輸入到逆變器的三相PWM波的佔空比變化的過程中，通過在電機三相線中加裝的電流傳感器來檢測流經電機接觸器的三相線的電流。

控制模塊20，還用於根據流經電機接觸器的三相電流判斷電機接觸器是否發生燒結。

在本發明的一個實施例中，當流經電機接觸器的B相電流和C相電流均大於預設電流值時，控制模塊20判斷電機接觸器發生燒結。

具體地，當流經電機接觸器的B、C相電流大於預設電流值(例如，50A)時，控制模塊20則可以認為電機接觸器已經燒結。

在本發明的一個實施例中，當流經電機接觸器的B相電流和C相電流均大於預設電流值時，控制模塊20還通過異常計數器進行計數，並在異常計數器的計數值大於或等於預設閾值時，控制模塊20判斷電機接觸器發生燒結。

具體地，為了防止電磁幹擾、電壓波動等問題帶來的B、C相的瞬間電流採樣值大於預設電流值而誤判為電機接觸器燒結的發生，當流經電機接觸器的B相電流和C相電流均大於預設電流值時，控制模塊20還通過異常計數器進行計數。

更具體地，例如，每當檢測到一次B、C相電流大於50A，控制模塊20則將異常計數器加1，小於50A控制模塊20則將異常計數器清零。當連續預設閾值次(例如，10次)都檢測到B、C相電流大於50A控制模塊20才認為電機接觸器燒結。

在本發明的一個實施例中，在增大或減小逆變器的三相PWM波的佔空比的過程中，若佔空比還未達到極限(即還未達到第一預設值或第二預設值)時就已經判斷出電機接觸器發生燒結，那麼，此時控制模塊20停止對佔空比的改變，轉而關閉PWM波以保護電機。

在本發明的一個實施例中，當判斷電機接觸器發生燒結時，控制模塊20還用於發出警示信息，並控制電機停止工作。

具體地，當判斷電機接觸器發生燒結時，控制模塊20控制電機停止工作，而且還需要有相應的報警，並可以通過控制儀表來顯示該燒結故障。

本發明實施例的電機接觸器的燒結檢測裝置，控制模塊向電機施加三相不平衡電壓，電流檢測模塊則檢測流經電機接觸器的三相電流，控制模塊根據流經電機接觸器的三相電流判斷電機接觸器是否發生燒結，該裝置降低了電機接觸器的燒結檢測成本，且避免了電磁感應對檢測結果的影響，提高了檢測結果的準確性。

在本發明的描述中，需要理解的是，術語「中心」、「縱向」、「橫向」、「長度」、「寬度」、「厚度」、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「豎直」、「水平」、「頂」、「底」「內」、「外」、「順時針」、「逆時針」、「軸向」、「徑向」、「周向」等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。

此外，術語「第一」、「第二」僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特徵的數量。由此，限定有「第一」、「第二」的特徵可以明示或者隱含地包括至少一個該特徵。在本發明的描述中，「多個」的含義是至少兩個，例如兩個，三個等，除非另有明確具體的限定。

在本發明中，除非另有明確的規定和限定，術語「安裝」、「相連」、「連接」、「固定」等術語應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通或兩個元件的相互作用關係，除非另有明確的限定。對於本領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。

在本發明中，除非另有明確的規定和限定，第一特徵在第二特徵「上」或「下」可以是第一和第二特徵直接接觸，或第一和第二特徵通過中間媒介間接接觸。而且，第一特徵在第二特徵「之上」、「上方」和「上面」可是第一特徵在第二特徵正上方或斜上方，或僅僅表示第一特徵水平高度高於第二特徵。第一特徵在第二特徵「之下」、「下方」和「下面」可以是第一特徵在第二特徵正下方或斜下方，或僅僅表示第一特徵水平高度小於第二特徵。

在本說明書的描述中，參考術語「一個實施例」、「一些實施例」、「示例」、「具體示例」、或「一些示例」等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特徵、結構、材料或者特點包含於本發明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不必須針對的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特徵、結構、材料或者特點可以在任一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領域的技術人員可以將本說明書中描述的不同實施例或示例以及不同實施例或示例的特徵進行結合和組合。

儘管上面已經示出和描述了本發明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本發明的限制，本領域的普通技術人員在本發明的範圍內可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。